JP2018140798A - 包装装置および包装システム - Google Patents

Abstract

【課題】十分な生産効率を確保しつつ、小型化が可能な包装装置および包装システムを提供する。【解決手段】本発明の包装装置１は、ボトルＢと、ボトルＢに固定されるキャップＣとを備えるキャップ付ボトルＢＷＣ内に、飲料Ｄを充填するのに使用する。この包装装置１は、ボトルＢ洗浄する洗浄ヘッド２１を備える洗浄機構２と、ボトルＢ内に飲料Ｄを充填する充填ヘッド３１を備える充填機構３と、飲料Ｄが充填されたボトルＢにキャップＣを装着して固定するキャップ供給ヘッド４１およびキャップ固定ヘッド４２を備えるキャップ機構４と、ボトルＢを保持した状態で、洗浄ヘッド２１に対応する第１の位置、充填ヘッド３１に対応する第２の位置およびキャップ固定ヘッド４２に対応する第３の位置へ移動させる操作を行うハンドリングアーム５とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、包装装置および包装システムに関する。

コンベアやスターホイールのような搬送装置で複数の要素機械を接続し、飲料をボトルに充填する飲料充填装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載の各要素機械は、単一の作業をこなすのみであり、飲料充填装置全体は、流れ作業で、飲料のボトルへの充填を行う。また、大量生産を可能とするために、近年、飲料充填装置の大型化が進み、コストの増大および設置スペースの確保が問題となっている。

さらに、特許文献１の飲料充填装置では、ボトルを電子線照射により殺菌するが、その他、装置全体をクリーンルームに設置し、内部をオゾン等の強力な滅菌ガスで充満させることも行われている。しかしながら、後者の場合、装置にトラブルが発生した場合に、作業者が即座にクリーンルーム内に入ることが困難である。このため、装置にトラブルが生じないように、より精密に装置を設計せざるを得ず、かかる観点からもコストの増大を招いている。

なお、このような装置では、ボトル、キャップや飲料の種類を自由に変更することができず、変更する場合には、多大な時間と労力とを要する。また、このような装置は、レイアウト変更をすることが難く、流れ作業を行う装置でもあるため、一部の要素機械のみが故障してもライン全体を停止せざるを得ないという問題もある。

特許第６０１５１１０号公報

本発明の目的は、十分な生産効率を確保しつつ、小型化が可能な包装装置および包装システムを提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
（１） 容器本体と、該容器本体に固定される蓋体とを備える容器内に、物品を包装するのに使用する包装装置であって、
前記容器本体内に洗浄液を供給して洗浄する洗浄部を備える洗浄機構と、
前記容器本体内に前記物品を供給する供給部を備える供給機構と、
前記物品が供給された前記容器本体に前記蓋体を装着して固定する装着部を備える装着機構と、
前記容器本体を保持した状態で、前記洗浄部に対応する第１の位置、前記供給部に対応する第２の位置および前記装着部に対応する第３の位置へ移動させる操作を行う保持機構と、を有することを特徴とする包装装置。

（２） 前記保持機構は、前記第１の位置において、前記容器本体内に前記洗浄液を供給している状態の前記洗浄部から、前記容器本体を離間させるように構成されている上記（１）に記載の包装装置。

（３） 前記保持機構は、前記第２の位置において、前記容器本体内に前記物品を供給している状態の前記供給部から、前記容器本体を離間させるように構成されている上記（１）または（２）に記載の包装装置。

（４） 前記物品は、液状またはゲル状をなす上記（３）に記載の包装装置。

（５） 前記装着部は、前記蓋体を回転させることにより前記容器本体に固定する固定ヘッドを備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の包装装置。

（６） 前記保持機構は、前記第３の位置において、前記蓋体を回転させている状態の前記固定ヘッドに前記容器本体を接近させるように構成されている上記（５）に記載の包装装置。

（７） １つの前記洗浄部、１つの前記供給部および１つの前記装着部に対して、複数の前記保持機構を有する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の包装装置。

（８） 当該包装装置は、さらに、少なくとも前記洗浄部、前記供給部、前記装着部および前記保持機構を覆うカバー部を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の包装装置。

（９） 当該包装装置は、さらに、前記カバー部内の空間を陽圧にする加圧機構を有する上記（８）に記載の包装装置。

（１０） 前記カバー部は、内側カバー部材と、該内側カバー部材を覆いかつ離間して設けられた外側カバー部材とを備え、
当該包装装置は、さらに、前記内側カバー部材と前記外側カバー部材との間の空間を陰圧にする減圧機構を有する上記（８）または（９）に記載の包装装置。

（１１） 当該包装装置は、さらに、前記カバー部内の空間に滅菌ガスを供給するガス供給機構を有する上記（８）ないし（１０）のいずれかに記載の包装装置。

（１２） 上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の包装装置と、
前記容器本体を前記包装装置に供給する供給機構と、
前記物品を包装した前記容器を前記包装装置から回収する回収機構と、を有することを特徴とする包装システム。

（１３） 前記供給機構は、前記容器本体を収容するボックスと、該ボックスを上方に付勢する付勢構造とを備える上記（１２）に記載の包装システム。

（１４） 前記回収機構は、前記物品を包装した前記容器を収容するボックスと、該ボックスを上方に付勢する付勢構造とを備える上記（１２）または（１３）に記載の包装システム。

（１５） 前記供給機構および前記回収機構の少なくとも一方は、前記保持機構の数と同数で設けられている上記（１２）ないし（１４）のいずれかに記載の包装システム。

本発明によれば、１つの保持機構で容器本体を保持した状態で、洗浄機構、供給機構および装着機構による処理を行うので、包装装置の小型化が可能である。また、包装装置の
小型化が可能なため、１つの工場内で複数台の包装装置を同時に稼働させるとことができる。

したがって、複数台の包装装置を同時に稼働させれば、高い生産効率を維持することができるとともに、仮に１台の包装装置にトラブルが生じても、包装システム全体を停止させる必要がない。さらに、包装システムのレイアウトの変更も容易となる。

本発明の包装システムの第１実施形態に示す平面図である。 図１の包装システムを示す側面図である。 図１の包装システムが備える洗浄機構を示す側面図である。 図１の包装システムが備える充填機構を示す側面図である。 図１の包装システムが備えるキャップ供給ヘッドを示す側面図（ａ）および底面図（ｂ）である。 図１の包装システムが備えるキャップ固定ヘッドを示す側面図である。 図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。 図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。 図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。 図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。 図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。 図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。 第２実施形態の包装装置が有する充填機構の構成を示す側面図である。 第３実施形態の包装システムの構成を示す側面図である。 第４実施形態の包装システムの構成を示す平面図である。 第５実施形態の包装システムの構成を示す側面図である。

以下、本発明の包装装置および包装システムについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の包装装置および包装システムの第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の包装システムの第１実施形態に示す平面図、図２は、図１の包装システムを示す側面図、図３は、図１の包装システムが備える洗浄機構を示す側面図、図４は、図１の包装システムが備える充填機構を示す側面図である。

また、図５は、図１の包装システムが備えるキャップ供給ヘッドを示す側面図（ａ）および底面図（ｂ）、図６は、図１の包装システムが備えるキャップ固定ヘッドを示す側面図、図７〜図１２は、それぞれ図１の包装システムの使用方法（作用）を示す側面図である。

図１に示す包装システム１００は、ボトル（容器本体）ＢとボトルＢに装着されるキャップ（蓋体）Ｃとを備えるキャップ付ボトル（容器）ＢＷＣ内に、液状またはゲル状の液体である飲料（物品）Ｄを充填（包装）するセル生産方式のシステムである。

この包装システム１００は、包装装置１と、供給コンベア（供給機構）１０Ａと、回収コンベア（回収機構）１０Ｂと、システムを構成する各部の作動を制御する制御部（図示せず）とを有している。

供給コンベア１０Ａは、空のボトルＢを包装装置１に搬送して供給し、回収コンベア１
０Ｂは、飲料Ｄが充填されたキャップ付ボトルＢＷＣを包装装置１から搬送して回収する。なお、供給コンベア１０Ａおよび回収コンベア１０Ｂには、それぞれ、例えばエアコンベアを用いることができる。

包装装置１は、洗浄ヘッド２１を備える洗浄機構２と、充填ヘッド３１を備える充填機構（供給機構）３と、キャップ供給ヘッド４１およびキャップ固定ヘッド４２を備えるキャップ機構（装着機構）４と、ハンドリングアーム（保持機構）５とを有している。

かかる構成において、洗浄ヘッド２１が洗浄機構の洗浄部を、充填ヘッド３１が供給機構の供給部を、キャップ供給ヘッド４１およびキャップ固定ヘッド４２が装着機構の装着部を、それぞれ構成している。

本実施形態では、洗浄ヘッド２１、充填ヘッド３１、キャップ供給ヘッド４１、キャップ固定ヘッド４２およびハンドリングアーム５が、それぞれ図示しない固定機構によって基台１１上に固定されている。なお、図２、図７および図８（図１４および図１６においても同様）では、キャップ供給ヘッド４１が省略されている。

また、包装装置１には、図２に示すように、複数台（図示の構成では、３台）のＣＣＤカメラ６９Ａ、６９Ｂ、６９Ｃが設けられ、ボトルＢおよびハンドリングアーム５の位置、姿勢等を監視している。

洗浄機構２は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、基台１１上に固定された洗浄ヘッド２１と、基台１１内に設けられ、洗浄ヘッド２１に洗浄液および／または空気を供給する供給路２２とを備えている。

図３（ａ）に示す洗浄ヘッド２１は、細長い円錐台形状をなしており、内部に上下方向に貫通する噴射路が形成されている。この噴射路は、供給路２２と連通しており、洗浄液および／または空気は、噴射路を介して洗浄ヘッド２１の先端から噴射される。これにより、ボトルＢ内が洗浄および／または乾燥される。このとき、洗浄液および／または空気は、例えば、１５〜４５°程度の範囲に拡がって噴射されることが好ましい。

一方、図３（ｂ）に示す洗浄ヘッド２１は、細長い円柱状をなし、先端部に１つ噴射口２３ａと、胴部の左右前後に４つの噴射口２３ｂとが設けられている。各噴射口２３ａ、２３ｂは、噴射路を介して供給路２２と連通している。かかる構成により、図３（ｂ）に示す洗浄ヘッド２１は、図３（ａ）に示す洗浄ヘッド２１より多くの方向に、洗浄液および／または空気を噴射可能となっている。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示す充填機構３は、シリンダ方式の機構であり、ノズル３１０を有する充填ヘッド３１と、飲料タンク３２と、計量シリンダ３３とを備えている。

充填ヘッド３１の上側には、チューブ３４の一端部が接続され、チューブ３４の他端部は、飲料タンク３２内に収容された飲料Ｄに浸漬されている。また、充填ヘッド３１のチューブ３４との接続部より下側には、チューブ３５の一端部が接続され、チューブ３５の他端部は、計量シリンダ３３に接続されている。

計量シリンダ３３は、シリンダ本体３３１と、シリンダ本体３３１内に上下方向に摺動可能に設けられたガスケット３３２と、ガスケット３３２の移動操作を行うプランジャ３３３とを備えている。

充填ヘッド３１の上下方向の途中には、内側に向かって突出する弁圧接部３１１が設けられている。また、充填ヘッド３１には、軸部３１３を有するプランジャ３１４が設けられ、軸部３１３の下端部には、ノズル弁３１５が設けられ、上下方向の途中には、逆止弁３１６が設けられている。

図４（ａ）に示すように、ノズル３１０の上側開口をノズル弁３１５で封止するように、プランジャ３１４を下方に移動させると、逆止弁３１６の弁圧接部３１１への圧接が解除される。これにより、飲料タンク３２内と計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内とが連通する。

このとき、シリンダ本体３３１内の容積を増大させるように、プランジャ３３３によりガスケット３３２を下方に移動させると、飲料タンク３２内から、飲料Ｄがチューブ３４、充填ヘッド３１およびチューブ３５を介して、計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内に供給され、飲料Ｄが計量される。

一方、図４（ｂ）に示すように、逆止弁３１６を弁圧接部３１１に圧接するように、プランジャ３１４を上方に移動させると、ノズル弁３１５によるノズル３１０の上側開口の封止が解除される。これにより、計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内とノズル３１０内とが連通する。

このとき、シリンダ本体３３１内の容積を減少させるように、プランジャ３３３によりガスケット３３２を上方に移動させると、計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内から、飲料Ｄがチューブ３５を介して、充填ヘッド３１内に供給され、ノズル３１０の下側開口から吐出される。これにより、飲料ＤがボトルＢ内に充填（供給）される。

装着機構４は、図１に示すように、キャップ供給ヘッド４１と、キャップ固定ヘッド４２とを備えている。キャップ供給ヘッド４１は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、キャップＣを案内する案内部４１１と、この案内部４１１の先端部に設けられ、キャップＣを保持する保持部４１２とを有している。

案内部４１１は、図５（ｂ）に示すように、ほぼ平行に配置された一対の案内レール４１１ａで構成されている。案内レール４１１ａは、図５（ａ）に示すように、所定の角度で傾斜して設けられている。

かかる構成により、案内レール４１１ａは、図示しないキャップ補給部から左斜め上方に順次供給されるキャップＣを、右斜め下方に案内（搬送）する。また、一対の案内レール４１１ａは、それらの間をボトルＢの口部が案内レール４１１ａに沿って移動可能な程度に離間して設けられている。

なお、キャップ補給部は、キャップＣを洗浄するための温水や洗浄液を収容したタンク、キャップＣに対して殺菌処理を施すためのＵＶ殺菌灯が敷設されたボックス、キャップＣを整列させて案内部４１１に供給するアンスクランブラ（整列機構）等を備えている。また、キャップＣの殺菌処理は、熱風、熱水、殺菌液（洗浄液）等を用いて行うこともできる。

保持部４１２は、図５（ｂ）に示すように、一対の案内レール４１１ａの先端に設けられた一対のスプリング（弾性部材）４１２ａで構成されている。案内レール４１１ａの先端に到達したキャップＣは、一対のスプリング４１２ａによって挟持される。これにより、キャップＣは、案内部４１１から脱落することなく、その先端から若干突出した状態で、保持部４１２に保持される。

一方、キャップ固定ヘッド４２は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、回転部４２１と、回転部４２１の下端側に開閉可能に設けられた爪部４２２と、回転部４２１の上端部に接続され、回転部４２１を回転させるモータ４２３とを有している。

爪部４２２は、複数の爪４２２ａで構成されている。各爪４２２ａは、その上端部が回転部４２１に回動可能に支持されている。また、複数の爪４２２ａは、キャップＣが接触（圧接）していない状態で、下端部同士が互いに離間するように、図示しない付勢部材（例えばコイルバネ等）により付勢されている。これにより、爪部４２２は、キャップＣが接触していないとき開状態となっている。

一方、複数の爪４２２ａは、それらの内側にキャップＣを接触させ、上方に向かって押圧されると、下端部同士が接近する。これにより、爪部４２２が閉状態となって、キャップＣを把持する。

この閉状態で、モータ４２３を回転させると、回転部４２１がキャップＣを把持した爪部４２２ごと回転する。これにより、キャップＣがボトルＢの口部に締め付けられ、ボトルＢに固定される。

ハンドリングアーム５は、図１および図２に示すように、５軸のロボットアームで構成されている。このハンドリングアーム５は、一対の開閉自在な指５１１を有する手部５１と、手部５１を変位可能に支持する腕部５２とを備えている。

なお、ハンドリンアーム５は、懸架タイプのアーム、レール可動タイプのアーム等で構成することもできる。

次に、このような包装システム１の使用方法（作用）について説明する。
［１］ まず、図７（ａ）に示すように、供給コンベア１０Ａにより、空のボトルＢを包装装置１に向かって搬送する。

［２］ 次に、図７（ｂ）に示すように、ハンドリングアーム５は、供給コンベア１０Ａ上を搬送される空のボトルＢを手部５１の指５１１で把持する。

ここで、ハンドリングアーム５は、動きの自由度が高い。このため、例えばＣＣＤカメラ６９Ａで取得された画像の処理と制御ソフトとを連動させることにより、仮にボトルＢが起立状態になくとも、ハンドリングアーム５は、ボトルＢを正確に把持することができる。

また、搬送される複数のボトルＢは、一定方向に沿って整列している必要がなく、ランダムに配置されていても問題がない。さらに、プログラムを変更するだけで、様々な形状および／またはサイズのボトルＢへの対応も可能である。

［３］ 次に、ハンドリングアーム５は、図７（ｂ）に示すように、ボトルＢを上下反転させつつ、洗浄ヘッド２１の上方の位置（洗浄ヘッド２１に対応する第１の位置）に移動させる。その後、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、洗浄ヘッド２１の少なくとも先端部をボトルＢ内に位置させて、この状態を維持する。

次いで、供給路２２を介して洗浄液および／または空気を洗浄ヘッド２１の噴射路に供給し、洗浄ヘッド２１の先端から噴射する。これにより、ボトルＢ内を洗浄および／または乾燥することができる。

このとき、特に、図３（ｂ）に示す洗浄ヘッド２１の場合、第１の位置において、ハンドリングアーム５がボトルＢを上方に移動（洗浄液および／または空気を供給している状態の洗浄ヘッド２１からボトルＢを離間）させると、洗浄液および／または空気をボトルＢ内の上下方向の位置に均一に噴射することができ、ボトルＢの洗浄効率をより高めることができる。

また、ハンドリングアーム５を制御して、ボトルＢを傾けた状態で往復運動（振動または揺動）させるようにしてもよい。さらに、例えばＣＣＤカメラ６９ＡでボトルＢの内側に付着する汚れの位置を検出して、ハンドリングアーム５でボトルＢの位置を調整しつつ、この汚れに集中的に洗浄剤を噴射するようにすれば、ボトルＢの洗浄効率をさらに高めることができる。

［４］ 次に、ハンドリングアーム５は、図７（ｃ）に示すように、ボトルＢを上下反転させつつ、ボトルＢを充填ヘッド３１の下方の位置（充填ヘッド３１に対応する第２の位置）に移動させる。その後、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ノズル３１０をボトルＢ内に位置させて、この状態を維持する。

これに先立って、充填機構３では、図４（ａ）に示すように、プランジャ３１４を移動させることにより、ノズル弁３１５でノズル３１０の上側開口を封止するとともに、逆止弁３１６の弁圧接部３１１への圧接を解除する。これにより、飲料タンク３２内と計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内とが連通する。

このとき、シリンダ本体３１１内の容積を増大させるように、プランジャ３３３によりガスケット３３２を下方に移動させると、飲料タンク３２内から、飲料Ｄがチューブ３４、充填ヘッド３１およびチューブ３５を介して、計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内に供給され、飲料Ｄが計量される。

一方、図４（ｂ）に示すように、前記と反対にプランジャ３１４を移動させることにより、逆止弁３１６を弁圧接部３１１に圧接させるとともに、ノズル弁３１５によるノズル３１０の上端開口の封止を解除する。これにより、計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内とノズル３１０内とが連通する。

このとき、シリンダ本体３１１内の容積を減少させるように、プランジャ３３３によりガスケット３３２を上方に移動させると、計量シリンダ３３のシリンダ本体３３１内から、飲料Ｄがチューブ３５を介して、充填ヘッド３１内に供給され、ノズル３１０の下側開口から吐出される。これにより、飲料ＤがボトルＢ内に充填（供給）される。

また、例えばＣＣＤカメラ６９Ｂまたは６９Ｃで飲料Ｄの液面を観察しつつ、ハンドリングアーム５を制御して、図９に示すように、飲料Ｄを充填（供給）している状態の充填ヘッド３１からボトルＢを連続的または段階的に離間させるようにしてもよい。これにより、飲料Ｄの泡立ち等に応じて、飲料Ｄの充填速度やノズル３１０のボトルＢからの引き抜き速度を変更することができる。

かかる構成によれば、プランジャ３３３によりガスケット３３２を高速で移動させることにより、飲料Ｄの充填速度を増大させても、ボトルＢ内で飲料Ｄに泡立ちが生じることを防止または抑制することができる。したがって、飲料ＤのボトルＢへの充填効率をより高めることができる。

なお、従来、カムやスターホイールによりボトルを一定速度で搬送し、多数のヘッド（
ノズル）で同時に複数のボトルに飲料を充填することが行われている。このため、仮に飲料の泡立ち等を検出することができたとしても、ボトル毎に、飲料の充填速度やノズルの引き抜き速度を精度よく変更することができない。

また、従来では、弁（バルブ）やチューブ（ホース）が実装された充填ヘッドを、ボトルに対して移動（上下動）するように構成されている。このため、充填ヘッドの機構が複雑かつ重量が大きくなり、トラブルが発生し易い。これに対して、本実施形態では、ハンドリングアーム５によりボトルＢを充填ヘッド２１に対して移動させるため、充填ヘッド２１の移動機構を省略することができ、トラブルが発生し難くなっている。

［５］ 次に、ハンドリングアーム５は、図８（ｄ）および図１０（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、飲料Ｄが充填されたボトルＢをキャップ供給ヘッド４１の下方を経由して、キャップ固定ヘッド４２の下方の位置（キャップ固定ヘッド４２に対応する第３の位置）に移動させる。

具体的には、ハンドリングアーム５は、図１０（ａ）に示すように、供給部４１の下方において、その長手方向に沿ってボトルＢを移動させる。ボトルＢが案内部４１１の先端部に至ると、図１０（ｂ）に示すように、ボトルＢの口部が案内レール４１１ａ同士の間を通過する。

このとき、ボトルＢの口部が、案内部４１１の先端から突出するキャップＣの縁に引っ掛かる。さらに、ボトルＢを移動させると、保持部４１２によるキャップＣの保持が解除され、図１１（ｃ）に示すように、キャップＣがボトルＢの口部に載置（装着）される。

次いで、キャップＣが載置されたボトルＢを、キャップ固定ヘッド４２の下方の位置に移動させた後、この位置で上方に移動させる。これにより、開状態にある爪部４２２の各爪４２２ａの内側をキャップＣで押圧することにより、図１１（ｄ）に示すように、爪部４２２が閉状態となり、爪部４２２によりキャップＣが把持する。

この状態で、モータ４２３を回転させると、回転部４２１がキャップＣを把持した爪部４２２ごと回転する。このとき、ハンドリングアーム５は、モータ４２３の回転数に同期させて、ボトルＢを上方に移動させる。すなわち、キャップＣを回転させている状態のキャップ固定ヘッド４２にボトルＢを接近させる。これにより、図１２（ｅ）に示すように、キャップＣがボトルＢの口部に締め付けられ、ボトルＢに固定される。

従来では、キャップ固定ヘッドが回転しつつ、ボトルＢに向かって移動（下降）するように構成されている。このため、キャップ固定ヘッドの機構が複雑となり、トラブルが発生し易い。これに対して、本実施形態では、ハンドリングアーム５によりボトルＢをキャップ固定ヘッド４２に向かって移動させるため、キャップ固定ヘッド４２の移動機構を省略することができ、トラブルが発生し難くなっている。

また、従来では、ボトルがスターホイールやコンベア等の搬送機構によって搬送される過程で、キャップをボトルに載置し、載置されたキャップをボトルに固定することが行われている。このため、キャップをボトルに載置する位置から、載置されたキャップをボトルに固定する位置までの間に、搬送機構の大きさに相当する距離を確保する必要がある。

これに対して、本実施形態では、ハンドリングアーム５によりキャップ供給ヘッド４１からキャップ固定ヘッド４２にボトルＢを移動させるだけでよいため、キャップ供給ヘッド４１とキャップ固定ヘッド４２との離間距離は、ハンドリングアーム５が稼働可能な距離を確保すれば十分である。すなわち、包装装置１の小型化を図ることができる。

次いで、ハンドリングアーム５は、図１２（ｆ）に示すように、キャップＣが固定されたボトルＢ（キャップ付ボトルＢＷＣ）を下方に移動させた後、回収コンベア１０Ｂに向かって移動させる。

［６］ 次に、ハンドリングアーム５は、手部５１の指５１１によるキャップ付ボトルＢＷＣの把持を解除して、図８（ｅ）に示すように、キャップ付ボトルＢＷＣを回収コンベア１０Ｂ上に載置する。これにより、キャップ付ボトルＢＷＣは、回収コンベア１０Ｂ上を搬送される。

かかる構成によれば、包装装置１ひいては包装システム１００を小型化かつ軽量化することができる。このため、エレベータのような狭いスペースを利用して、工場内への搬入が可能であり、包装装置１を工場内に容易に設置することができる。また、軽量化が可能なため、工場の床面に特殊な構造を設けて、床面の強度を高める必要もない。さらに、包装装置１にキャスタ等を取り付けて移動可能に構成すれば、包装システム１００のライン構成の変更やレイアウトの変更に柔軟に対応することができる。

また、包装装置１の小型化が可能なため、１つの工場内で複数台の包装装置１を同時に稼働させることができる。したがって、複数台の包装装置１を同時に稼働させれば、高い生産効率を維持することができる。また、仮に１台の包装装置１にトラブルが生じても、包装システム１００全体を停止させる必要もない。さらに、各包装装置１毎に、異なった種類の飲料ＤをボトルＢに充填するように設定することもできるため、多品種小ロットの製品の生産への対応も可能である。

なお、ボトルＢを保持するハンドリングアーム５に加えて、キャップＣを保持する他のハンドリングアーム５を設けるようにしてもよい。すなわち、キャップ機構（装着機構）４をハンドリングアームで構成してもよい。この場合、１つのハンドリングアーム５でボトルＢを保持し、他のハンドリングアーム５でキャップＣを保持して、キャップＣをボトルＢに装着して固定することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の包装装置および包装システムの第２実施形態について説明する。
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態の包装システム１００では、包装装置１が有する充填機構３の構成が異なること以外は、前記第１実施形態の包装システム１００と同様である。
図１３は、第２実施形態の包装装置が有する充填機構の構成を示す側面図である。

図１３に示す充填機構３は、落下式の機構であり、飲料タンク（フィラーボウル）３２と、飲料タンク３２の下面に設けられ、ノズル３１０を有する充填ヘッド３１と、充填ヘッド３１を貫通して同心的に設けられたエア管３６と、充填ヘッド３１内に設けられたバルブ３７とを備えている。

ボトルＢの口部を充填ヘッド３１に接触させ、押圧、回転等の所定の操作を行うことによりバルブ３７が解放し、飲料タンク３２内とボトルＢ内とが連通する。これにより、飲料Ｄが、ノズル３１０とエア管３６との間の空間を通過して、ボトルＢ内に充填（供給）される。また、このとき、ボトルＢ内の空気は、エア管３６を通過して飲料タンク３２内に供給される。

このような構成の第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の包装装置および包装システムの第３実施形態について説明する。
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第３実施形態の包装システム１００では、包装装置１がさらに追加の構成を有すること以外は、前記第１実施形態の包装システム１００と同様である。
図１４は、第３実施形態の包装システムの構成を示す側面図である。

図１４に示す包装装置１は、さらに、クリーンブース（カバー部）６と、クリーンユニット（加圧機構）７と、吸引ノズル８１を備える吸引機構（減圧機構）８と、滅菌ガスを供給するガス供給ノズル９１を備えるガス供給機構９とを有している。

クリーンブース６は、洗浄ヘッド２１、充填ヘッド３１、キャップ供給ヘッド４１、キャップ固定ヘッド４２およびハンドリングアーム５を覆っている。また、クリーンブース６の対向する位置には、一対の開口部６０Ａ、６０Ｂが形成され、それぞれを通過するように、供給コンベア１０Ａ、回収コンベア１０Ｂが配置されている。

本実施形態のクリーンブース６は、内側ブース部材６１と、この内側ブース部材６１を覆いかつ離間して設けられた外側ブース部材６２とを備えている。クリーンユニット７は、内側ブース部材６１内の空間６１０と連通するように配置されている。クレーンユニット７は、所定のフィルター（例えばＨＥＰＡフィルター等）を通過した空気を空間６１０に供給することにより、内側ブース部材６１（クリーンブース６）内の空間６１０を陽圧にする。

吸引機構８の吸引ノズル８１は、内側ブース部材６１と外側ブース部材６２との間の空間６２０に連通するように、クリーンブース６に接続されている。これにより、吸引機構８は、空間６２０内の気体を吸引することにより、空間６２０を陰圧にする。

また、ガス供給機構９のガス供給ノズル９１は、空間６１０に連通するように、クリーンブース６に接続されている。これにより、ガス供給機構９は、滅菌ガスを空間６１０に供給する。滅菌ガスを空間６１０に供給することにより、空間６１０を滅菌状態または無菌状態とすることができる。滅菌ガスには、例えばオゾンガス、エチレンオキサイドガス等を用いることができる。

なお、本実施形態では、空間６２０を陰圧にしているため、クリーンブース６外の空気および内側ブース部材６１内（空間６１０）の滅菌ガスを含む空気は、空間６２０を介して吸引機構８により吸引される。吸引機構８は、図示しない処理装置に接続されており、滅菌ガスを含む空気は、処理装置で処理された後、大気中に放出される。

かかる構成によれば、クリーンブース６で覆われる小スペースを滅菌（殺菌）することができる。このため、包装システム１を配置する工場内に、別途、大型のクリーンルームを設置して、その内部に滅菌ガスを充満させる必要がない。また、包装システム１００を操作する作業者に、滅菌ガスが触れることなく、安全性が高い。

さらに、かかる構成によれば、ボトルＢおよびキャップＣを加熱による滅菌（殺菌）処理する必要がない。このため、比較的安価な非耐熱性の材料で構成されたボトルＢおよび
キャップＣを用いることができ、製品の生産コストを低減することもできる。

このような構成の第３実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の包装装置および包装システムの第４実施形態について説明する。
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第４実施形態の包装システム１００では、ハンドリングアーム５、供給コンベア１０Ａおよび回収コンベア１０Ｂの数が異なること以外は、前記第１実施形態の包装システム１００と同様である。
図１５は、第４実施形態の包装システムの構成を示す平面図である。

図１５に示す包装装置１は、２つのハンドリングアーム５を有している。包装システム１００は、それぞれハンドリングアーム５の数と同数（すなわち２つ）の供給コンベア１０Ａおよび回収コンベア１０Ｂを有している。

包装装置１全体の処理速度は、各機構の処理速度、特に、洗浄機構２および充填機構３の処理速度に支配される。本実施形態のように、１つの洗浄ヘッド２１、１つの充填ヘッド３１および１つのキャップ固定ヘッド４１に対して、２つのハンドリングアーム５を設けることにより、包装装置１の処理速度を、洗浄ヘッド２１および充填ヘッド３１の最大の処理速度まで高めることができる。

なお、ハンドリングアーム５の数は、２つに限らず、３つまたは４つであってもよい。この場合、幾つかのハンドリングアーム５は、例えば工場やクリーンブース６の天井面に配置すればよい。また、供給コンベア１０Ａおよび回収コンベア１０Ｂの一方のみ、ハンドリングアーム５の数と同数で設けるようにしてもよい。

また、従来の大型の装置は、同一の作業を行うヘッドを複数備えるが、同じ台数の包装装置１を同時に稼働させれば、処理速度が大型の装置と同等になる。この場合、複数台の包装装置１の配置は、並列、直列または全くの独立とすることができる。

このような構成の第４実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の包装装置および包装システムの第５実施形態について説明する。
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第５実施形態の包装システム１００では、供給機構および回収機構の構成が異なること以外は、前記第１実施形態の包装システム１００と同様である。
図１６は、第５実施形態の包装システムの構成を示す側面図である。

図１６に示す供給機構１０Ｃは、複数のボトルＢを収容するボックス１０１と、このボックス１０１を上方に付勢する付勢構造１０２とを備えている。付勢構造１０２は、ボックス１０１を載置する載置部１０２ａと、載置部１０２ａの下方に設けられたコイルバネ（付勢部材）１０２ｂとで構成されている。

このような供給機構１０Ｃは、ボトルＢの数に係らず、ボックス１０１の開口の位置がぼぼ一定となるように設定されている。かかる構成により、ハンドリングアーム５によりボトルＢを確実に保持することができる。

一方、回収機構１０Ｄも供給機構１０Ｃと同様に構成されており、複数のキャップ付ボトルＢＷＣを収容するボックス１０３と、このボックス１０３を上方に付勢する付勢構造１０４とを備えている。付勢構造１０４は、ボックス１０３を載置する載置部１０４ａと、載置部１０４ａの下方に設けられたコイルバネ（付勢部材）１０４ｂとで構成されている。

このような供給機構１０Ｄは、キャップ付ボトルＢＷＣの数に係らず、ボックス１０３の開口の位置がぼぼ一定となるように設定されている。かかる構成により、ハンドリングアーム５によりキャップ付ボトルＢＷＣを確実にボックス１０３に載置（収納）することができる。

このような構成の第５実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

以上、本発明の包装装置および包装システムについて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。本発明の包装装置および包装システムは、第１〜第５実施形態のうちの任意の構成を組み合わせて構成することができる。また、本発明の包装装置および包装システムは、それぞれ他の任意の構成を有していてもよいし、同様の機能を発揮する構成と置換されていてよい。例えば、本発明の包装システムにおいて、供給機構および回収機構は、それぞれスターホイールで構成することができる。

また、本発明の包装システムには、ボトルを整列させる機構（ボトルアンスクランブラ）、ボトルを冷却する機構（チラー）、ボトルの外表面を洗浄する機構、ボトルの外表面に付着した水滴等を除去する機構（ドライアー）、ボトルの外表面にラベルを貼着する機構（ラベラー）、ロット番号をボトルにインクジェットで印字またはレーザーで刻印する機構（ロット印字機）、キャップ付ボトルの状態を検査する機構、キャップ付ボトルを箱に梱包する機構（ケーサー）、キャップ付ボトルが梱包された箱をパレットに載置する機構（パレタイザー）等を追加することもできる。

なお、各前記実施形態では、飲料（物品）をキャップ付ボトル（容器）内に充填（包装）する場合について説明した。しかしながら、物品および容器は、それぞれ飲料およびキャップ付ボトルに限定されるものではない。

ここで、物品としては、例えば、食肉類、魚介類、乳製品等の食品、化粧品、医薬品、医薬部外品、野菜、調味料、ジュースや調味料の中間材料、穀物、粉体、顆粒等が挙げられる。また、容器としては、例えば、カップ、プラスチックバッグ、袋、パウチ袋、金属容器、陶器容器、ガラス瓶等が挙げられる。

例えば、カップは、通常、カップ本体（容器本体）と、カップ本体の開口縁部に融着されたシート材（蓋体）とで構成される。本発明において、カップを用いる場合には、装着機構は、シート材をカップ本体の開口縁部に、熱、超音波または高周波で融着する融着機構で構成することができる。

１ 包装システム
１１ 基台
２ 洗浄機構
２１ 洗浄ヘッド
２２ 供給路
２３ａ、２３b 噴射口
３ 充填機構
３１ 充填ヘッド
３１０ ノズル
３１１ 弁圧接部
３１３ 軸部
３１４ プランジャ
３１５ ノズル弁
３１６ 逆止弁
３２ 飲料タンク
３３ 計量シリンダ
３３１ シリンダ本体
３３２ ガスケット
３３３ プランジャ
３４、３５ チューブ
３６ エア管
４ キャップ機構
４１ キャップ供給ヘッド
４１１ 案内部
４１１ａ 案内レール
４１２ 保持部
４１２ａ スプリング
４２ キャップ固定ヘッド
４２１ 回転部
４２２ 爪部
４２２ａ 爪
４２３ モータ
５ ハンドリングアーム
５１ 手部
５１１ 指
５２ 腕部
６ クリーンブース
６０Ａ、６０Ｂ 開口部
６１ 内側ブース部材
６１０ 空間
６２ 外側ブース部材
６２０ 空間
６９Ａ、６９Ｂ、６９Ｃ ＣＣＤカメラ
７ クリーンユニット
８ 吸引機構
８１ 吸引ノズル
９ ガス供給機構
９１ ガス供給ノズル
１０Ａ 供給コンベア
１０Ｂ 回収コンベア
１０Ｃ 供給機構
１０１ ボックス
１０２ 付勢構造
１０２ａ 載置部
１０２ｂ コイルバネ
１０Ｄ 回収機構
１０３ ボックス
１０４ 付勢構造
１０４ａ 載置部
１０４ｂ コイルバネ
Ｂ ボトル
Ｃ キャップ
Ｄ 飲料
ＢＷＣ キャップ付ボトル

Claims (15)

1. 容器本体と、該容器本体に固定される蓋体とを備える容器内に、物品を包装するのに使用する包装装置であって、
   前記容器本体内に洗浄液を供給して洗浄する洗浄部を備える洗浄機構と、
   前記容器本体内に前記物品を供給する供給部を備える供給機構と、
   前記物品が供給された前記容器本体に前記蓋体を装着して固定する装着部を備える装着機構と、
   前記容器本体を保持した状態で、前記洗浄部に対応する第１の位置、前記供給部に対応する第２の位置および前記装着部に対応する第３の位置へ移動させる操作を行う保持機構と、を有することを特徴とする包装装置。
2. 前記保持機構は、前記第１の位置において、前記容器本体内に前記洗浄液を供給している状態の前記洗浄部から、前記容器本体を離間させるように構成されている請求項１に記載の包装装置。
3. 前記保持機構は、前記第２の位置において、前記容器本体内に前記物品を供給している状態の前記供給部から、前記容器本体を離間させるように構成されている請求項１または２に記載の包装装置。
4. 前記物品は、液状またはゲル状をなす請求項３に記載の包装装置。
5. 前記装着部は、前記蓋体を回転させることにより前記容器本体に固定する固定ヘッドを備える請求項１ないし４のいずれかに記載の包装装置。
6. 前記保持機構は、前記第３の位置において、前記蓋体を回転させている状態の前記固定ヘッドに前記容器本体を接近させるように構成されている請求項５に記載の包装装置。
7. １つの前記洗浄部、１つの前記供給部および１つの前記装着部に対して、複数の前記保持機構を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の包装装置。
8. 当該包装装置は、さらに、少なくとも前記洗浄部、前記供給部、前記装着部および前記保持機構を覆うカバー部を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の包装装置。
9. 当該包装装置は、さらに、前記カバー部内の空間を陽圧にする加圧機構を有する請求項８に記載の包装装置。
10. 前記カバー部は、内側カバー部材と、該内側カバー部材を覆いかつ離間して設けられた外側カバー部材とを備え、
    当該包装装置は、さらに、前記内側カバー部材と前記外側カバー部材との間の空間を陰圧にする減圧機構を有する請求項８または９に記載の包装装置。
11. 当該包装装置は、さらに、前記カバー部内の空間に滅菌ガスを供給するガス供給機構を有する請求項８ないし１０のいずれかに記載の包装装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の包装装置と、
    前記容器本体を前記包装装置に供給する供給機構と、
    前記物品を包装した前記容器を前記包装装置から回収する回収機構と、を有することを特徴とする包装システム。
13. 前記供給機構は、前記容器本体を収容するボックスと、該ボックスを上方に付勢する付勢構造とを備える請求項１２に記載の包装システム。
14. 前記回収機構は、前記物品を包装した前記容器を収容するボックスと、該ボックスを上方に付勢する付勢構造とを備える請求項１２または１３に記載の包装システム。
15. 前記供給機構および前記回収機構の少なくとも一方は、前記保持機構の数と同数で設けられている請求項１２ないし１４のいずれかに記載の包装システム。

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