JP4866192B2 - 容器の搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は容器の搬送装置に関する。

容器の搬送装置として、特許文献１に記載の如く、容器を搬送する容器搬送手段を有し、容器のネック部を把持するとともに、容器搬送手段に同期して容器移動方向に移動するグリッパ手段を有するものがある。容器を容器搬送手段に載せて搬送するときに、容器のネック部をグリッパ手段により把持することで、容器の揺れをなくして高速搬送できる。
特開2002-337987

特許文献１の容器の搬送装置では、グリッパ手段がポケットの縁部の爪により容器のネック部を把持するものであり、容器の品種変更に際してはポケットを新たな容器のネック部の直径に応じて部品交換する必要がある。多品種の容器に対する対応性が悪い。

本発明の課題は、容器の搬送装置において、容器の高速搬送性を確保しながら、多品種の容器に対する対応性を向上することにある。

請求項１、２に記載の発明は、容器を搬送する容器搬送手段を有し、容器の上部や、特に容器上部のネック部を把持するとともに、容器搬送手段に同期して容器移動方向に移動するグリッパ手段を有する容器の搬送装置であって、グリッパ手段は、容器搬送手段に同期して移動するスライド板と、スライド板の離隔する２点に枢支される左右の駆動ピニオンと、左右の駆動ピニオンのそれぞれに噛合いしてスライド板の離隔する２点に枢支される左右の従動ピニオンと、駆動ピニオンを駆動する駆動手段と、左右の各駆動ピニオンの半径上に枢支され、左右の各駆動ピニオン及びスライド板とともに平行四辺形リンクを構成する第１チャック板と、左右の各従動ピニオンの半径上に枢支され、左右の各従動ピニオン及びスライド板とともに平行四辺形リンクを構成し、第１チャック板と対向移動する第２チャック板とを有し、第１チャック板と第２チャック板は駆動手段による駆動ピニオンの駆動によって対向動作し、それらが備えるチャック爪を対向させて互いに接近離隔することにより、容器の上部、特にネック部に対する把持と把持解除を可能にし、第１と第２のチャック板の各チャック爪が互いに接近して形成する把持間隔を駆動手段の制御により容器の上部、特にネック部のサイズに適合可能にするようにしたものである。

図１の搬送装置１００は、ボトル等の容器１を搬送経路１００Ａに沿って搬送する。

容器１は、図２に示す如く、容器１の上部において、口部のキャッピング用雄ねじ部２と肩部３の間に、溝状のネック部４を有する。

容器搬送装置１００は、図１に示す如く、搬送経路１００Ａに沿う前段側に例えば充填機１０１を、後段側に例えばキャッピング機１０２を設置し、充填機１０１の入り側を容器搬入部とし、キャッピング機１０２の出側を容器搬出部とする。

容器搬送装置１００は、搬送経路１００Ａに沿って容器１を搬送する容器搬送コンベア１０（容器搬送手段）を有する。

容器搬送コンベア１０は、架台１１に左右の搬送レール１２を延在し、この搬送レール１２上にて直列をなす複数の容器搬送プレート１３を有する。架台１１の側部にはサーボモータからなる搬送モータ１４が固定されるとともに、モータ１４の出力軸に設けたピニオン１５が噛合うラック１６が架台１１の側部で搬送レール１２に沿って往復動を可能に支持される。ラック１６の長手方向に沿う複数位置には、プレート送り手段１７が取着され、プレート送り手段１７に設けられているピン１７Ａは昇降することにより、各容器搬送プレート１３に設けられている係合孔１３Ａに着脱する。容器搬送コンベア１０は、プレート送り手段１７のピン１７Ａを各容器搬送プレート１３の係合孔１３Ａに係合させた状態で、モータ１４の正転によりラック１６を前進させることで、プレート送り手段１７のピン１７Ａを原位置から一定距離前進させ、各容器搬送プレート１３を容器搬入部から充填機１０１へ、充填機１０１からキャッピング機１０２へ、キャッピング機１０２から容器搬出部へそれぞれ間欠送りする。容器搬送コンベア１０は、プレート送り手段１７のピン１７Ａを各容器搬送プレート１３の係合孔１３Ａから離脱させた状態で、モータ１４の逆転によりラック１６を後退させることで、プレート送り手段１７のピン１７Ａを原位置に復帰させるように後退させる。

このとき、容器搬送コンベア１０は、容器搬送プレート１３の上に容器ホルダ２０を着脱可能な状態で固定的に配置している。容器ホルダ２０は、ホルダ本体２１の枠材に、容器１の胴部を保持する複数片の容器保持片２２を取付け、相対する容器保持片２２により容器１の横断面の輪郭を挟持し、容器１を保持する。容器保持片２２は、弾性板材、形状記憶板材等により構成でき、容器１の形状に応じて自由に変形し、容器１の外径に沿う湾曲状に変形した容器保持形状を得て容器１を安定的に保持する。

これにより、容器搬送コンベア１０は、各容器搬送プレート１３の上の容器ホルダ２０に容器１を保持し、モータ１４による各容器搬送プレート１３の間欠送りにより、容器ホルダ２０に保持してある容器１を容器搬入部から充填機１０１へ、充填機１０１からキャッピング機１０２へ、キャッピング機１０２から容器搬出部へ順に送給する。

容器搬送装置１００は、容器１のネック部４を把持するとともに、容器搬送コンベア１０に同期して容器搬送方向に移動するグリッパ手段３０を有する。

グリッパ手段３０は、図２、図３に示す如く、架台１１の搬送レール１２に沿う位置にベース板３１を固定し、ベース板３１にスライドガイド３２を介して複数のスライド板３３を設ける。各スライド板３３は前述のラック１６と不図示の連結手段により連結され、プレート送り手段１７のピン１７Ａと搬送レール１２に沿う方向同期して移動する。即ち、各スライド板３３は、プレート送り手段１７のピン１７Ａが原位置から一定距離前進するのに同期して前進し、各容器プレート１３と同様に、容器搬入部から充填機１０１へ、充填機１０１からキャッピング機１０２へ、キャッピング機１０２から容器搬出部へそれぞれ間欠送りされる。また、各スライド板３３は、プレート送り手段１７のピン１７Ａが原位置に復帰するように後退するのに同期して後退し、原位置に復帰する。

グリッパ手段３０は、各スライド板３３の長手方向（搬送レール１２に沿う方向）において離隔する２点にベアリング（例えば図２のベアリング４１Ａ）を介して枢支される左右の駆動ピニオン４１、４２と、左右の駆動ピニオン４１、４２のそれぞれに噛合いして各スライド板３３の長手方向（搬送レール１２に沿う方向）において離隔する２点にベアリングを介して枢支される左右の従動ピニオン５１、５２とを有する。グリッパ手段３０は、駆動ピニオン４１、４２を駆動する駆動ラック（駆動手段）３４を、スライド板３３の上にラックガイド３５を介して往復動を可能に設け、駆動ラック３４をサーボモータ３６（図４〜図６）により往復直線動可能にする。駆動ラック３４を正方向に往動させたとき、駆動ピニオン４１、４２は正転し、従動ピニオン５１、５２は逆転するものになる。

グリッパ手段３０は、左右の各駆動ピニオン４１、４２の半径上につなぎ板４３Ａを介して枢支され（例えば図２の枢支ピンＡ）、左右の各駆動ピニオン４１、４２及びスライド板３３とともに平行四辺形リンクを構成する第１のチャック板４３を有する。第１のチャック板４３は搬送レール１２に沿う方向に延在する長手状をなし、前面の複数位置に一定間隔をなして前方に突設する突片状（又は棒状）チャック爪４４を備える。グリッパ手段３０は、左右の各従動ピニオン５１、５２の半径上につなぎ板５３Ａを介して枢支され（例えば図２の枢支ピンＢ）、左右の各従動ピニオン５１、５２及びスライド板３３とともに平行四辺形リンクを構成する第２チャック板５３を有する。第２チャック板５３は搬送レール１２に沿う方向に延在する長手状をなし、前面の複数位置に一定間隔をなして前方に突設する突片状（又は棒状）チャック爪５４を備える。チャック爪５４は、搬送レール１２に沿う方向において、チャック爪４４と対向移動（逆向き移動）する。

チャック爪４４、５４の材質は、金属、樹脂など任意に選択可能である。チャック爪４４、５４の高さ方向の厚みは、好ましくは1〜8mm、特に好ましくは2〜6mmである。厚みが厚いと容器形状によっては把持すべきネックの場所が無くなることがある。逆に厚みが薄いと、チャック爪４４、５４自身が強度不足で変形したり、ネック部への圧力が高まることでネック部を損傷してしまうことがある。また、チャック爪４４、５４の容器１との接触部の断面形状は丸みを有するものとして、容器１への傷付きを防止することができる。また、容器１との接触部にゴムやウレタンなどのシートを粘着させることで、容器１への傷付きを防止したり、搬送時の容器の把持ズレを抑制することが可能となる。

グリッパ手段３０は、駆動ラック３４による駆動ピニオン４１、４２の駆動によって第１チャック板４３と第２チャック板５３を対向動作させ、それらが備えるチャック爪４４、５４を対向させて互いに接近離隔することにより、容器１のネック部４に対する把持と把持解除を可能にする。このとき、第１チャック板４３と第２チャック板５３は、搬送レール１２に沿う左右方向において、対向移動すると同時に、搬送レール１２に直交する方向には互いに同期して移動し、それらのチャック爪４４、５４を容器１の搬送領域外にて相対する把持解除位置（図４）と、容器１の搬送領域内でネック部４の両側にて相対する把持作業位置（図６）とに位置付ける。図５は、図４と図６の間の把持中間位置を示す。そして、グリッパ手段３０は、第１チャック板４３と第２チャック板５３の各チャック爪４４、５４が把持作業位置に位置付けられ、互いに接近して形成する把持間隔を、駆動ラック３４のサーボモータの制御により、ネック部４のサイズに適合させる。

チャック爪４４、５４の形状は、容器１を把持していない際には、上方向から見て、容器１と接する予定の部分に窪みを有さないことが望ましい。これは、各種サイズの容器１に適応させるためである。即ち、駆動ラック３４のサーボモータの制御により、把持間隔をネック部４のサイズに適合させるため、容器サイズが異なればチャック爪４４、５４が容器１と接する位置が変化する。把持間隔が広い際にはチャック爪４４、５４の先端近くで容器１と接し、把持間隔が狭い際にはチャック爪４４、５４の根元に近づいた位置で容器１と接する。チャック爪４４、５４の特定の箇所に窪みがあると、容器１によっては全くその窪みに接することなく窪みの効果は発現しないし、中途半端な窪みと容器１との位置関係で接すれば、容器１がチャック爪４４、５４と平行な方向に傾く危険性もある。

また、容器によっては、図８に示すように、ネックリング５と肩部３との間でネックリング５の真下に位置するネック部４を把持しても良い。ネック部が無い容器については、図９に示すように容器上方の胴部６を把持したり、図１０に示すようにネジ部２を把持することでも同様の効果が得られる。胴部６やネジ部２を把持する際には、チャック爪４４、５４の厚みを増すことで、胴部６やネジ部２への損傷を回避することが可能である。その際のチャック爪４４、５４の高さ方向の厚みは、好ましくは5〜20mm、特に好ましくは7〜15mmである。厚みが厚いとチャック爪４４、４５の高さ方向中心のズレ量が大きくなり、左右不均等に把持している状態が助長されるため、容器搬送終了時に容器１が傾斜してしまうことがある。逆に厚みが薄いと胴部６やネジ部２への損傷の回避効果が低減する。

容器搬送装置１００は以下の如くに動作する。
(1)容器1が搬送経路１００Ａの容器搬入部において、容器搬送コンベア１０の容器搬送プレート１３の上の容器ホルダ２０に保持される。

同時に、容器搬入部に位置付けられているグリッパ手段３０（１番目のグリッパ手段３０）が上記容器１のネック部４を把持する。具体的には、駆動ラック３４の往動による駆動ピニオン４１、４２の駆動によって第１チャック板４３と第２チャック板５３を対向移動し、それらが備えるチャック爪４４、５４を把持解除位置（図４）から把持中間位置（図５）を経て把持作業位置（図６）に位置付け、それらのチャック爪４４、５４により容器１のネック部４を把持する。

(2)搬送モータ１４の正転によりラック１６を前進させることにより、ラック１６に取着されているプレート送り手段１７のピン１７Ａを原位置から前進させ、プレート送り手段１７のピン１７Ａが係合孔１３Ａに係合している容器搬送プレート１３の上の容器ホルダ２０を充填機１０１に位置付けるように間欠送りし、同時に、ラック１６に連結されているスライド板３３も容器搬入部から前進し、スライド板３３に駆動ピニオン４１、４２を介して支持されている第１チャック板４３、及び従動ピニオン５１、５２を介して枢支されている第２チャック板５３も充填機１０１に位置付けるように間欠送りする。これにより、容器ホルダ２０に保持され、かつ第１と第２のチャック板４３、５３のチャック爪４４、５４にネック部４を把持されている容器１が、充填機１０１に位置付けられて一時停止し、充填機１０１から容器１に内容液が充填される。

(3)駆動ラック３４の複動により第１と第２のチャック板４３、５３を把持解除位置に復帰させ、それらのチャック爪４４、５４による容器１のネック部４の把持を解除する。続いて、プレート送り手段１７のピン１７Ａを容器搬送プレート１３の係合孔１３Ａから離脱させるとともに、搬送モータ１４の逆転によりラック１６を後退させ、プレート送り手段１７のピン１７Ａを原位置に復帰させ、かつグリッパ手段３０を容器搬入部に復帰させる。内容液を充填された容器１を容器ホルダ２０に保持している容器搬送プレート１３を充填機１０１に置き去りにする。

尚、原位置に復帰したプレート送り手段１７のピン１７Ａは、容器搬入部において新たな容器搬送プレート１３の係合孔１３Ａに係合し、該容器搬送プレート１３を上述(2)と同様に間欠送り可能にする。また、容器搬入部に復帰したグリッパ手段３０は、容器搬入部において新たな容器搬送プレート１３の上の容器ホルダ２０に保持されている容器１のネック部４を把持し、上述(1)、(2)を同様にくり返す。

(4)充填機１０１により内容液を充填された容器１については、充填機１０１に位置付けられている他のグリッパ手段３０（２番目のグリッパ手段３０）が前述(1)と同様にして該容器１のネック部４を把持する。続いて、搬送モータ１４の正転によりラック１６を前進させることにより、充填機１０１に置き去りにされていた、充填済の容器１を容器ホルダ２０に保持している前述の容器搬送プレート１３をキャッピング機１０２に位置付けるように間欠送りし、同時に、充填機１０１に位置付けられている他のグリッパ手段３０もキャッピング機１０２に位置付けるように間欠送りする。これにより、充填済の容器１がキャッピング機１０２に位置付けられて一時停止し、キャッピング機１０２によりキャッピングされる。

(5)キャッピング済容器１のネック部４を把持している他のグリッパ手段３０（２番目のグリッパ手段３０）を前述(3)と同様にして該容器１のネック部４の把持を解除する。続いて、プレート送り手段１７のピン１７Ａを容器搬送プレート１３の係合孔１３Ａから離隔させるとともに、搬送モータ１４の逆転によりラック１６を後退させ、プレート送り手段１７のピン１７Ａを原位置に復帰させ、かつ他のグリッパ手段３０を充填機１０１に復帰させる。キャッピング済の容器１を容器ホルダ２０に保持している容器搬送プレート１３をキャッピング機１０２に置き去りにする。

(6)キャッピング機１０２によるキャッピング済の容器１については、キャッピング機１０２に位置付けられている更に他のグリッパ手段３０（３番目のグリッパ手段３０）が前述(1)と同様にして該容器１のネック部４を把持する。続いて、搬送モータ１４の正転によりラック１６を前進させることにより、キャッピング機１０２に置き去りにされていた、キャッピング済の容器１を容器ホルダ２０に保持している前述の容器搬送プレート１３を容器搬出部に位置付けるように間欠送りし、同時に、キャッピング機１０２に位置付けられている更に他のグリッパ手段３０も容器搬出部に位置付けるように間欠送りする。これにより、キャッピング済の容器１が容器搬出部に位置付けられて一時停止した後、この容器１のネック部４に対する更に他のグリッパ手段３０による把持を前述(3)と同様にして解除し、容器１を容器搬送プレート１３の上の容器ホルダ２０から取出して下工程へ搬出可能にする。

尚、容器１を搬出した後の空の容器搬送プレート１３及び容器ホルダ２０は、搬送経路１００Ａの下部を通って容器搬入部に戻り、再び前述の(1)の如くに使用に供される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)容器１を容器搬送コンベア１０により搬送するときに、容器１の上部、特にネック部４をグリッパ手段３０により把持することで、容器１の揺れをなくして高速搬送できる。

(b)容器１を容器搬送コンベア１０により搬送するときに、容器１の上部、特にネック部４をグリッパ手段３０により把持することで、容器１の停止時の位置精度が大幅に向上し、充填やキャッピングなど容器上部における作業性が向上する。

(c)グリッパ手段３０は、第１と第２のチャック板４３、５３の各チャック爪４４、５４が互いに接近して形成する把持間隔を駆動ラック３４のサーボモータの制御によりネック部４のサイズに適合させることができる。従って、容器１の品種変更に際しては、グリッパ手段３０の部品交換することなく、駆動ラック３４の制御だけにより対応でき、多品種の容器１に対する対応性を向上できる。

(d)容器搬送コンベア１０が容器１を収容して搬送する容器ホルダ２０を有することにより、容器ホルダ２０は容器収容間隔を容器サイズに自在に適合できるものとすることにより、容器１の形状に自在に対応した容器１を搬送でき、多品種の容器１に対する対応性は良い。

図７の容器搬送装置１００は、容器搬送コンベア１０が容器ホルダ２０を併用せず、容器１を容器搬送プレート１３に載せて搬送するようにしたものである。容器１の形状に関係なく容器１を載せて搬送でき、多品種の容器１に対する対応性は良い。

このとき、容器搬送プレート１３の容器載置面が粘着性を有するものとすることにより、容器１の底部を安定的に粘着保持できる。容器搬送プレート１３の粘着性は、容器搬送プレート１３の表面に粘着シートを粘着する等にて形成できる。粘着シートとしては、ゴム系樹脂やゴム系混合物が使用できる。例えば、エーテル系ポリウレタン樹脂、ポリアミド系樹脂、スチレン−エチレン系樹脂、ブチレン−スチレン系樹脂、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体とナフテン系の混合物などが採用でき、常温粘着性を有する溶液タイプ、エマルジョンタイプ、ホットメルトタイプの粘着材や、アクリル系、ゴム系、ウレタン系、シリコーン系の粘着材も採用できる。また、複数個の吸盤を容器搬送プレート１３に備えることでも可能となる。

また、容器搬送プレート１３の容器載置面が高摩擦性を有するものとすることができ、容器１の底部を滑らせることなく安定的に保持できる。容器搬送プレート１３の高摩擦性は、容器搬送プレート１３の表面を粗面にしたり、容器搬送プレート１３に高摩擦性のウレタンシートやゴムシートなどを粘着させたり、また、容器搬送プレート１３にスポンジや軟質ゴムなどの柔軟性の高い素材を粘着させ、容器下部を自重で僅かに埋没させなどの方法でも形成できる。

以上の実施例にあっては、１回の搬送距離が容器搬送プレート1枚分についての搬送例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、搬送距離を容器搬送プレート複数枚数分としても良い。尚、その際には、充填やキャッピングなどの処理ヘッド数も、搬送分の容器搬送プレート１３上における容器１の個数分が必要となる。

また、以上の実施例にあっては、充填、キャッピングといった容器１への操作について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の操作として、容器クリーニング、容器方向合わせ、ラベル貼り、容器内異物検査、外観検査などの作業も含めて適宜選択される。

また、以上の実施例にあっては、充填機１０１とキャッピング機１０２を隣接させた例について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、充填機１０１とキャッピング機１０２といった容器１への操作を行なう機器間に、搬送距離分の、容器への操作を行なわないスペースを設けても良い。ライン長は長くなるが、隣接する機器間が機器のサイズ面から干渉する際に有効であり、また機器のメンテナンス性も向上する。更に、トラブル時に容器１を人手で出し入れするなどの作業も容易となる。

更に、以上の実施例にあっては、間欠的に容器１を直線搬送する方式について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続的に容器１を搬送する方式についても適用できる。例えば、充填、キャッピングなどの容器１への操作を、容器１の搬送に追従する方式などについても適用可能である。

図１は容器搬送装置を示す斜視図である。 図２はグリッパ手段を示す断面図である。 図３はグリッパ手段を示す平面図である。 図４はグリッパ手段による把持解除状態を示す斜視図である。 図５はグリッパ手段による把持中間状態を示す斜視図である。 図６はグリッパ手段による把持作業状態を示す斜視図である。 図７は容器搬送装置の変形例を示す斜視図である。 図８はチャック爪による容器の把持状態を示す模式図である。 図９はチャック爪による容器の他の把持状態を示す模式図である。 図１０はチャック爪による容器の他の把持状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 容器
４ ネック部
１０ 容器搬送コンベア（容器搬送手段）
１３ 容器搬送プレート
２０ 容器ホルダ
３０ グリッパ手段
３３ スライド板
３４ 駆動ラック（駆動手段）
４１、４２ 駆動ピニオン
４３ 第１チャック板
４４ チャック爪
５１、５２ 従動ピニオン
５３ 第２チャック板
５４ チャック爪
１００ 容器搬送装置

Claims (6)

1. 容器を搬送する容器搬送手段を有し、
   容器の上部を把持するとともに、容器搬送手段に同期して容器移動方向に移動するグリッパ手段を有する容器の搬送装置であって、
   グリッパ手段は、
   容器搬送手段に同期して移動するスライド板と、
   スライド板の離隔する２点に枢支される左右の駆動ピニオンと、
   左右の駆動ピニオンのそれぞれに噛合いしてスライド板の離隔する２点に枢支される左右の従動ピニオンと、
   駆動ピニオンを駆動する駆動手段と、
   左右の各駆動ピニオンの半径上に枢支され、左右の各駆動ピニオン及びスライド板とともに平行四辺形リンクを構成する第１チャック板と、
   左右の各従動ピニオンの半径上に枢支され、左右の各従動ピニオン及びスライド板とともに平行四辺形リンクを構成し、第１チャック板と対向移動する第２チャック板とを有し、
   第１チャック板と第２チャック板は駆動手段による駆動ピニオンの駆動によって対向動作し、それらが備えるチャック爪を対向させて互いに接近離隔することにより、容器の上部に対する把持と把持解除を可能にし、
   第１と第２のチャック板の各チャック爪が互いに接近して形成する把持間隔を駆動手段の制御により容器の上部のサイズに適合可能にする容器の搬送装置。
2. 容器を搬送する容器搬送手段を有し、
   容器の上部のネック部を把持するとともに、容器搬送手段に同期して容器移動方向に移動するグリッパ手段を有する容器の搬送装置である請求項１に記載の容器の搬送装置。
3. 前記容器搬送手段が容器を収容して搬送する容器ホルダであり、容器ホルダは容器収容間隔を容器サイズに自在に適合可能にする手段を備える請求項１又は２に記載の容器の搬送装置。
4. 前記容器搬送手段が容器を載せて搬送する容器搬送プレートである請求項１又は２に記載の容器の搬送装置。
5. 前記容器搬送プレートの容器載置面が粘着性を有する請求項４に記載の容器の搬送装置。
6. 前記容器搬送プレートの容器載置面が高摩擦性を有する請求項４に記載の容器の搬送装置。

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