JP5272153B2 - プリフォーム用吸着ヘッド、並びにこれを用いたプリフォーム搬送装置及びプリフォーム検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の容器、いわゆるペットボトルの予備成形品であるプリフォームの口部を真空吸着することによりそのプリフォームを吸引保持するプリフォーム用吸着ヘッド、及びこれを用いたプリフォーム搬送装置並びにプリフォーム検査装置に関する。

ＰＥＴ製の容器（ペットボトル）は、プリフォームと呼ばれるものに予備成形品を加熱成形することによってボトル状に成形される。一般に、このプリフォームは、底部が球面状であるとともに口部が平坦であり、かつ口部の下の首部につばが設けられた有底筒状の形状を有している。このプリフォームを検査する検査装置として、プリフォームの口部を吸着ヘッドで真空吸着して、吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータを備え、自転しているプリフォームの胴部をカメラで撮影して検査する検査装置において、吸着ヘッドの下面に下方に突出する凸部が設けられ、この凸部をプリフォームの口部に係合させ、かつその凸部の下端に開口している連通孔から吸引を行うことによりプリフォームを吸着ヘッドに保持させるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第３８５９３２３号公報

特許文献１の検査装置に設けられているメインロータの吸着ヘッドは、凸部が下面に突出しているため、凸部をプリフォーム内に挿入したり抜き出したりするためには吸着ヘッド全体をその凸部の高さ分上下方向に移動させる必要がある。この場合、吸着ヘッドを昇降させるためには、例えば昇降シリンダとカム及びカムフォロアによって行われることから、瞬時に吸着ヘッドを昇降することができずプリフォームを吸着ヘッドに保持させたりその保持を解除させたりするために要する時間が制限されるので、この昇降時間によって装置の処理能力が制限される。

そこで、本発明は、比較的簡単な構成で従来よりもプリフォームの保持及びその保持の解除に要する時間を短縮できるプリフォーム用吸着ヘッド、並びにこれを用いたプリフォーム搬送装置及びプリフォーム検査装置を提供することを目的とする。

本発明のプリフォーム用吸着ヘッドは、保持対象のプリフォーム（１００）の口部（１０３）と対向する下面（２１ａ）を下端に有し、内部には、周壁（２８）、上部隔壁（２７）及び下部隔壁（２９）にて囲まれた収容室（２６ａ）を有するヘッド本体（２１）と、前記収容室の前記周壁に上下動自在に嵌め合わされて前記収容室内を仕切る仕切り部（２２ｂ）を有し、下面側には前記下部隔壁の中心の貫通孔（２９ａ）に挿入される取付軸（２２ｅ）が設けられた第１可動体（２２）と、前記保持対象のプリフォーム内に挿入されるコーン部（２３ｃ）を下端に有し、前記コーン部が前記第１可動体の上下方向への移動に伴って前記下面の中心部に設けられた中心孔（３１ｃ）から前記下面よりも下方に突出した突出位置と前記突出位置よりも上方に移動した待機位置との間で移動できるようにして前記取付軸と連結され、かつ前記ヘッド本体内に上下動自在に収容された第２可動体（２３）と、前記コーン部を前記突出位置から前記待機位置に移動させる力を発生するばね部材（２４）と、を備え、前記収容室内の前記仕切り部と前記下部隔壁との間には、前記取付軸を取り囲むようにして第１減圧室（３６）が設けられ、前記第１可動体又は前記上部隔壁のいずれか一方には前記取付軸と同軸の案内軸（２２ｄ）が、他方には前記案内軸が嵌り合う凹部（２５ａ）がそれぞれ設けられ、前記案内軸と前記凹部との間には第２減圧室（３７）が設けられ、前記取付軸の軸線上には、前記ヘッド本体の上部から前記第２減圧室を経由して前記コーン部に達し、かつ前記コーン部の下面に吸引口（２０ｃ）が開口する吸引路（４４）が設けられ、前記吸引路と前記第１減圧室とが接続され、前記吸引路を介して前記吸引口、前記第１減圧室、及び前記第２減圧室から空気を吸引したときに、前記第１可動体を前記ばね部材の力に抗して下方へ移動させる駆動力が前記第１可動体に作用するように、前記第２減圧室の軸線と直交する断面の面積が前記第１減圧室の前記軸線と直交する断面の面積よりも小さく設定されている、ことにより、上述した課題を解決する。

本発明のプリフォーム用吸着ヘッドによれば、吸引路を介して吸引口、第１減圧室、及び第２減圧室から空気を吸引することにより、第１減圧室及び第２減圧室の圧力をそれぞれ低下させることができる。この際、第１可動体には、第１減圧室の圧力の低下によって下向きの吸気力が、第２減圧室の圧力の低下によって上向きの吸引力がそれぞれ作用する。しかしながら、第１可動体をばね部材の力に抗して下方へ移動させる駆動力がこの第１可動体に作用するように、第２減圧室の断面積が第１減圧室の断面積よりも小さく設定されているため、第１可動体はばね部材の力に抗して下方に移動する。これにより、この第１可動体と連結されている第２可動体のコーン部を待機位置から突出位置に移動させることができる。一方、空気の吸引を停止させた場合はばね部材によってコーン部を突出位置から待機位置に移動させることができる。すなわち、この吸着ヘッドによれば吸引路を介して吸引口から空気を吸引することにより、コーン部をヘッド本体の下面から突出させることができる。また、その吸引を停止させることにより、コーン部を突出位置より上方に移動させることができる。そのため、吸着ヘッドの全体をコーン部の分上下方向に移動させることなく、コーン部をプリフォーム内に挿入したり抜き出したりすることができる。従って、プリフォームの保持及びその保持の解除に要する時間を短縮することができる。

また、本発明の吸着ヘッドにおいては、第１可動体又は上部隔壁のいずれか一方に案内軸を設けるとともに他方に凹部を設け、それらを嵌め合わせることにより第１可動体と上部隔壁との間に第２減圧室が形成されている。そして、吸引路はこの第２減圧室を経由するように設けられている。そのため、ヘッド本体の上部から取付軸の軸線に沿って直線的に吸引路を設けることができる。従って、吸引路のレイアウトを簡素化し、これによりヘッド本体内の構成の簡素化を図ることができる。また、このように吸引路を取付軸の軸線に沿って直線的に設けることにより、ヘッド本体の幅を狭めることができる。そのため、ヘッド本体の小型化を図ることができる。

本発明のプリフォーム用吸着ヘッドの一形態においては、前記第２可動体又は前記ヘッド本体のいずれか一方に設けられ、前記コーン部が前記突出位置に移動したときに前記中心孔の内面と前記第２可動体との隙間が塞がれるように前記第２可動体と前記ヘッド本体との間に挟まれるシール部材（４３）をさらに備えていてもよい。この場合、コーン部を突出位置に移動させたときに中心孔の内面と第２可動体との隙間をシールできるので、この隙間からヘッド本体内に空気が吸引されることを抑制できる。また、コーン部をプリフォーム内に挿入し、プリフォーム内から空気を吸引している場合には、この中心孔の内面と第２可動体との隙間から空気がプリフォーム内に流入することを抑制できる。そのため、吸着ヘッドの吸着力を強くすることができる。

本発明のプリフォーム用吸着ヘッドの一形態において、前記収容室内の前記仕切り部と前記上部隔壁との間には、前記案内軸を取り囲むようにして前記ヘッド本体の外部と通じる大気開放室（３５）が前記案内軸を取り囲むようにして設けられていてもよい。この場合、第１減圧室から空気を吸引すると第１減圧室と大気開放室との間の圧力差に応じた比較的大きな上向きの駆動力を第１可動体にさようさせることができる。そのため、第２減圧室の減圧に伴って発生する下向きの吸引力の影響を小さく抑えて第１可動体を確実に下方に移動させることができる。

本発明のプリフォーム用吸着ヘッドの一形態において、前記コーン部は、前記待機位置において前記ヘッド本体内に格納されてもよい。この場合、吸着ヘッド全体を昇降させることなくコーン部をプリフォーム内に挿入したり抜き出したりすることができる。

本発明のプリフォーム用吸着ヘッドの一形態において、前記コーン部は、先端に向かうに従って外径が漸次減少する円錐状に形成されていてもよい。このようにコーン部を円錐状に形成することにより、プリフォーム内にコーン部を速やかに挿入することができる。また、コーン部を円錐状に形成することによりプリフォーム内への挿入時にコーン部とプリフォームとを速やかに同軸にすることができる。

本発明のプリフォーム搬送装置は、所定の搬送経路に沿ってプリフォームを搬送するプリフォーム搬送装置（１０）において、上述したプリフォーム用吸着ヘッド（２０）と、前記吸着ヘッドを前記所定の搬送経路に沿って移動させる移動手段（１３、１４）と、を備えていることにより、上述した課題を解決する。

本発明のプリフォーム搬送装置によれば、上述した本発明の吸着ヘッドを備えているので、少なくとも吸着ヘッド全体をコーン部の分上下方向に移動させることなく、コーン部をプリフォーム内に挿入したり抜き出したりすることができる。そのため、プリフォームの保持及びその保持の解除に要する時間を短縮することができる。従って、装置を高速化して処理能力を向上させることができる。また、吸着ヘッドの吸引路のレイアウトを簡素化できるので、ヘッド本体内の構成の簡素化を図ることができる。

本発明のプリフォーム検査装置は、所定の搬送経路に沿ってプリフォームを搬送しつつ搬送中のプリフォームを撮像し、得られた画像に基づいてそのプリフォームの異常の有無を検査するプリフォーム検査装置（１）において、上述したプリフォーム用吸着ヘッド（２０）と、前記吸着ヘッドを前記所定の搬送経路に沿って移動させる移動手段（１３、１４）とを有するプリフォーム搬送装置（１０）と、前記プリフォーム搬送装置にて搬送されているプリフォームを撮像する撮像手段（５）と、を備えていることにより、上述した課題を解決する。

本発明のプリフォーム検査装置によれば、上述した本発明の吸着ヘッドを有するプリフォーム搬送装置を備えているので、少なくとも吸着ヘッド全体をコーン部の分上下方向に移動させることなく、コーン部をプリフォーム内に挿入したり抜き出したりすることができる。そのため、プリフォームの保持及びその保持の解除に要する時間を短縮することができる。この場合、撮像手段によって撮像可能な搬送区間を従来よりも長くすることができる。また、装置を高速化して処理能力を向上させることができる。

本発明のプリフォーム検査装置の一形態においては、前記撮像手段は、前記吸着ヘッドに吸引保持されているプリフォームの口部を撮像し、前記吸着ヘッドの前記コーン部の外面の色が、光を反射する色であってもよい。一般にプリフォームは透明であるため、このような色のコーン部をプリフォームの口部に挿入することにより、この口部の反射光を得ることができる。そのため、撮像手段によるプリフォームの口部の撮像を適切に行うことができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上に説明したように、本発明によれば、コーン部をヘッド本体の下面よりも下方に突出する突出位置とその突出位置よりも上方の待機位置との間で移動可能としたので、吸着ヘッド全体をコーン部の分上下方向に移動させることなく、コーン部をプリフォーム内に挿入したり抜き出したりすることができる。従って、プリフォームの保持及びその保持の解除に要する時間を短縮することができる。また、吸着ヘッドの吸引路のレイアウトを簡素化できるので、ヘッド本体内の構成の簡素化を図ることができる。

図１は、本発明の一形態に係るプリフォーム検査装置を示している。このプリフォーム検査装置１は、図２に一例を示したプリフォーム１００に対して検査を行うものである。プリフォーム１００は、ＰＥＴ製の容器いわゆるペットボトルの予備成形品として知られる周知のものである。図２に示したようにプリフォーム１００は、有底筒状であり、球面状の底部１０１を有する胴部１０２を備えている。胴部１０２の上端には口部１０３が開口しており、その口部１０３の下の首部１０４にはつば１０５が設けられている。

プリフォーム検査装置１は、このプリフォーム１００を所定の搬送経路に沿って搬送しつつその搬送中のプリフォーム１００に対して種々の検査を行うものである。検査としては、例えばプリフォーム１００の外観の異常の有無を検査する外観検査が行われる。プリフォーム検査装置１は、プリフォーム１００を所定経路に沿って搬送させるために搬送方向上流側から順に、スクリュー式搬送装置２、供給装置としての入口スターホイール式搬送装置３、メインロータ装置１０、及び出口スターホイール式搬送装置４を備えている。また、プリフォーム検査装置１は、搬送されているプリフォーム１００の外観を撮像する撮像手段としての複数のカメラ５と、メインロータ装置１０にて搬送されているプリフォーム１００をメインロータ装置１０の内周側から照明する照明装置６とを備えている。各カメラ５は、プリフォーム１００の互いに異なる部分をミラー５ａを介して撮像するように設けられている。これら複数のカメラ５で撮像する部分としては、胴部１０２の側面、口部１０３及び首部１０４の側面などが設定される。出口スターホイール式搬送装置４から排出されたプリフォーム１００は、搬出コンベア７にて下流の工程に搬送される。

入口スターホイール式搬送装置３は、スターホイール３ａの外周に等間隔で設けられた複数のポケット３ｂ（図４参照）にプリフォーム１００を取り込んで搬送する周知のものである。この際、プリフォーム１００は口部１０３が上を向いた状態でスターホイール３ａに支持される。出口スターホイール式搬送装置４も同様の搬送装置であり、スターホイール４ａの外周に等間隔で設けられた複数のポケット（不図示）にプリフォーム１００を取り込んで搬送する周知のものである。スクリュー式搬送装置２は、スクリュー２ａによってプリフォーム１００同士の間隔を下流の入口スターホイール式搬送装置３のポケット間のピッチに揃える周知のものである。そのため、これらの搬送装置２、３、４についての詳細な説明は省略する。また、プリフォーム検査装置１による外観検査の方法は、複数のカメラ５で撮像したプリフォーム１００の各部の画像に基づいてプリフォーム１００の外観の異常の有無を検査する周知の検査方法でよいため、詳細な説明は省略する。

図３及び図４は、メインロータ装置１０を示した図である。なお、図３はメインロータ装置１０の断面を示し、図４はメインロータ装置１０の斜視図を示している。メインロータ装置１０は、本発明の一形態に係る吸着ヘッド２０でプリフォーム１００を吸引保持し、この吸着ヘッド２０で保持したプリフォーム１００を自転させつつ所定の搬送経路に沿って搬送するものである。図３に示したようにメインロータ装置１０は、床Ｆに固定される架台１１と、架台１１に回転自在に支持される回転軸１２と、回転軸１２と同軸に設けられて回転軸１２と一体に回転する第１ディスク１３と、架台１０に回転不可に固定される第２ディスク１４と、第２ディスク１４に支持部材１５を介して支持される複数の吸着ヘッド２０とを備えている。第１ディスク１３の外周には周方向に等間隔で全周に亘って上下方向に貫通する貫通孔１３ａが設けられており、吸着ヘッド２０はこの貫通孔１３ａに回転可能に挿入されている。支持部材１５は、吸着ヘッド２０を回転自在に支持している。支持部材１５の側面にはローラ１５ａが設けられており、このローラ１５ａは第２ディスク１４の外周に全周に亘って設けられたレール１４ａ上を走行する。レール１４ａは、ローラ１５ａが走行する走行面が床Ｆから同じ高さになるように第２ディスク１４に設けられている。

また、メインロータ装置１０は、吸着ヘッド２０によるプリフォーム１００の保持及びその保持の解除を切り替えるための切替弁１６を備えている。切替弁１６は、吸引源としての真空ポンプ（不図示）と吸着ヘッド２０との間の空気吸引経路の途中に設けられ、メインロータ装置１０でプリフォーム１００を搬送すべき区間において吸着ヘッド２０に吸引力が作用するように真空ポンプと吸着ヘッド２０との接続及び遮断を切り替える周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。

図５を参照して吸着ヘッド２０について詳しく説明する。なお、図５は吸着ヘッド２０の軸線方向断面図である。この図に示したように吸着ヘッド２０は、ヘッド本体２１と、第１可動体としてのピストン部２２と、第２可動体としての突出部２３と、ばね部材としての複数のコイルばね２４とを備えている。ヘッド本体２１、ピストン部２２、及び突出部２３は、同軸に配置される。この図から明らかなようにヘッド本体２１の下面２１ａがプリフォーム１００の口部１０３と対向する吸着ヘッド２０の下面２０ｂとなる。ヘッド本体２１は、軸線ＣＬ回りに回転可能なように支持部材１５（図３参照）に支持される回転軸２５と、回転軸２５の下端に回転軸２５と一体回転するように取り付けられるケース２６とを備えている。図３に示したように回転軸２５には、回転軸２５と一体に回転するプーリ２０ａが設けられている。プーリ２０ａは第１ディスク１３の回転経路の一部に設けられたベルト８と噛み合い、そのベルト８の走行に伴って回転駆動される。そのため、これによりヘッド本体２１が回転駆動される。

図５に戻り、ケース２６は、ベース２７と、円筒形状のケース本体２８と、蓋部２９と、ガイド筒部３０と、フランジ部３１と、カバー部３２とを備えている。この図に示したようにベース２７、ケース本体２８、及び蓋部２９のそれぞれの外径はほぼ同じである。ベース２７は、回転軸２５に同軸的、かつ一体に回転するように取り付けられている。ベース２７は、回転軸２５が挿入される円筒状の取付部２７ａと、取付部２７ａから径方向外側に突出する円盤状の円板部２７ｂと、円板部２７ｂよりも下方に突出する円筒状のピストン受け部２７ｃとを備えている。ピストン受け部２７ｃには、その内側と外側とを連通する連通孔２７ｄが設けられている。ケース本体２８はベース２７の下面に取り付けられ、蓋部２９はケース本体２８の下面に重ね合わされている。蓋部２９の中心部にはピストン部２２が挿入される貫通孔２９ａが設けられている。また、蓋部２９には、蓋部２９がケース本体２８に同軸に取り付けられるようにケース本体２８の内側に嵌る嵌め込み部２９ｂが設けられている。そして、ベース２７、ケース本体２８、及び蓋部２９は、互いに同軸的に配置されてボルト３３により一体的に接合されている。

ガイド筒部３０は、蓋部２９の下面に同軸に設けられ、ボルト３４により蓋部２９に一体に接合されている。ガイド筒部３０の外周には径方向外側に突出する突起部３０ａが設けられている。フランジ部３１は、大径部３１ａと、その大径部３１ａより下方に突出する小径部３１ｂとを備えている。また、フランジ部３１の中心には、上下に貫通して突出部２３が挿入される中心孔３１ｃが設けられている。カバー部３２には、その下面の中央に孔３２ａが設けられている。フランジ部３１は、その孔３２ａに小径部３１ｂが嵌るようにカバー部３２に内側から嵌め込まれている。ケース２６には、蓋部２９を貫通してケース本体２８に達するばね穴２６ｃが設けられている。ばね穴２６ｃには、コイルばね５０が上下方向に圧縮された状態で挿入されている。コイルばね５０の下方には、上端がコイルばね５０に接し、下端がフランジ部３１に接する押し付け部材５１が設けられている。そのため、コイルばね５０の復元力によってフランジ部３１をカバー部３２に押し付けることができる。小径部３１ｂの高さは、フランジ部３１がカバー部３２に嵌め込まれたときにフランジ部３１の下面とカバー部３２の下面とが略面一になるように設定されている。カバー部３２の上部にはガイド筒部３０の突起部３０ａと係合する爪部３２ｂが設けられている。カバー部３２は、その内部にフランジ部３１を収容しつつ爪部３２ｂが突起部３０ａと係合されることによりガイド筒部３０に同軸的、かつ一体に取り付けられている。

ケース本体２８の内部には、ピストン部２２が収容される第１収容室２６ａが設けられている。第１収容室２６ａの上端はベース２７で、下端は蓋部２９でそれぞれ覆われている。これにより、ベース２７は上部隔壁として、ケース本体２８は周壁として、蓋部２９は下部隔壁としてそれぞれ機能する。また、ガイド筒部３０の内部には、突出部２３が収容される第２収容室２６ｂが設けられている。第２収容室２６ｂの上端は蓋部２９で、下端はフランジ部３１でそれぞれ覆われている。

第１収容室２６ａには、ピストン部２２が上下方向へ移動可能な状態で収容されている。ピストン部２２は、円筒形状の軸部２２ａと、その軸部２２ａから径方向外側に延びる円盤状の仕切り部２２ｂとを備えている。仕切り部２２ｂは、軸部２２ａに同軸に設けられている。仕切り部２２ｂには、その外周から上方に延びる円筒形状の摺動部２２ｃが設けられている。ピストン２２は、この摺動部２２ｃがケース本体２８の内面に上下動自在に嵌め合わされることにより、第１収容室２６ａ内に移動可能に収容される。これにより第１収容室２６ａ内には、仕切り部２２ｂとベース２７との間に大気開放室３５が、仕切り部２２ｂと蓋部２９との間に第１減圧室３６が、それぞれ形成される。ベース２７の円板部２７ｂには、大気開放室３５とヘッド本体２１の外部とを連通する連通孔２７ｅが設けられている。また、ケース本体２８には、ケース本体２８の下端の一部がベース２７と当接せず、その間に隙間ができるように切り欠き部２８ａが設けられている。そのため、この切り欠き部２８ａにて形成される隙間によっても大気開放室３５とヘッド本体２１の外部とを連通させることができる。

軸部２２ａは、仕切り部２２ｂよりも上方に設けられた案内軸２２ｄと、仕切り部２２ｂよりも下方に設けられた取付軸２２ｅとを備えている。回転軸２５には、その下面に開口する凹部２５ａが設けられている。案内軸２２ｄは、その凹部２５ａに挿入されている。それにより、案内軸２２ｄの上端部と凹部２５ａの天井面２５ｂとの間に第２減圧室３７が形成されている。案内軸２２ｄの外周面と凹部２５ａの内周面との間には、スリーブ３８が設けられている。スリーブ３８は、凹部２５ａの内周面に圧入等の嵌め合い手段を用いて固定されている。スリーブ３８と案内軸２２ｄとの間には、案内軸２２ｄがスリーブ３８に沿って円滑に摺動できるように微小な隙間が存在する。その隙間を介して第２減圧室３７に空気が漏れ込むが、この漏れ込み量は第２減圧室３７の減圧に支障がない程度に制限される。案内軸２２ｄには、仕切り部２２ｂとピストン受け部２７ｃとの間に介在してピストン部２２がベース２７に衝突することを防止する緩衝リング３９が設けられている。

取付軸２２ｅは、その下端が第２収容室２６ｂ内に突出するように蓋部２９の貫通孔２９ａに挿入されている。取付軸２２ｅの外周面と貫通孔２９ａの内周面との間には、スリーブ４０が設けられている。スリーブ４０は、貫通孔２９ａの内周面に圧入等の嵌め合い手段を用いて固定されている。スリーブ４０と取付軸２２ｅとの間には、取付軸２２ｅがスリーブ４０に沿って円滑に摺動できるように微小な隙間が存在する。その隙間を介して第１減圧室３６に空気が漏れ込むが、この漏れ込み量は第１減圧室３６の減圧に支障がない程度に制限される。

第２収容室２６ｂには、突出部２３が上下方向へ移動可能な状態で収容されている。この突出部２３は、ピストン部２２の取付軸２２ｅと同軸に連結されている。突出部２３は、円柱状の胴部２３ａと、胴部２３ａから径方向外側に突出する円盤状のつば部２３ｂとを備えている。そして、突出部２３は、つば部２３ｂがガイド筒部３０の内面に上下動自在に嵌め合わされることにより、第２収容室２６ｂ内に移動可能に収容されている。胴部２３ａは、フランジ部３１の中心孔３１ｃに挿入されている。胴部２３ａの外径は、胴部２３ａが中心孔３１ｃ内を上下に移動できるように中心孔３１ｃの内径よりも若干小さい。胴部２３ａの下端には、プリフォーム１００の口部１０３に挿入されるコーン部２３ｃが設けられている。コーン部２３ｃは、先端に向かうに従って外径が漸次減少する円錐状に形成されている。コーン部２３ｃの外面は、光を反射する色、例えば白色に塗装されている。そのため、このコーン部２３ｃをプリフォーム１００の口部１０３に挿入することにより、この口部１０３の反射光を得ることができる。従って、カメラ５によるプリフォーム１００の口部１０３の撮像を適切に行うことができる。

胴部２３ａには、その上面側に開口する凹部２３ｄが設けられている。凹部２３ｄは、大径部２３ｅと小径部２３ｆとを備えている。大径部２３ｅは、その内径が貫通孔２９ａを形成する蓋部２９の筒部２９ｃの外径より大きくなるように設けられている。小径部２３ｆは、その内径が取付軸２２ｅの外径と同じ値になるように設けられている。ピストン部２２の取付軸２２ｅは、小径部２３ｆに嵌め込まれている。胴部２３ａの下面まで貫通してコーン部２３ｃの中央に開口する吸引孔４１が設けられている。そして、この吸引孔４１が、吸着ヘッド２０の吸引口２０ｃとして機能する。胴部２３ａの外周面のうち、つば部２３ｂが突出する部分の上部には、径方向内側に凹む溝４２が設けられている。そして、この溝４２にはシール部材としてのＯリング４３が取り付けられている。

また、第２収容室２６ｂには、複数のコイルばね２４が収容されている。これらコイルばね２４の上端部は、突出部２３のつば部２３ｂに設けられたばね受け穴２３ｇに嵌め合わされている。各コイルばね２４は、フランジ部３１によって上下方向に圧縮された状態で第２収容室２６ｂ内に保持されている。そのため、各コイルばね２４の圧縮に対する復元力により突出部２３及びピストン部２２には上方へ押し上げる力が作用している。この際、ピストン部２２及び突出部２３は、ピストン部２２の仕切り部２２ｂが緩衝リング３９を介してベース２７のピストン受け部２７ｃに当たるまで上方に移動する。そして、ピストン部２２及び突出部２３がこの位置に移動することにより、突出部２３のコーン部２３ｃがヘッド本体２１内に格納される。以降、このように突出部２３のコーン部２３ｃがヘッド本体２１内に格納される位置を突出部２３の待機位置と称することがある。各ばね受け穴２３ｇの底部には、つば部２３ｂを上下に貫通する連絡孔２３ｈが設けられている。カバー部３２とガイド筒部３０との間には、第２収容室２６ｂとヘッド本体２１の外部とを連通する不図示の連通孔が形成されている。

吸引口２０ｃから空気を吸引するため、吸着ヘッド２０には吸引路４４が設けられている。吸引路４４は、回転軸２５の内部をその軸線ＣＬに沿って貫通する第１通路４５と、ピストン部２２の内部を軸線ＣＬに沿って貫通する第２通路４６とを備えている。第１通路４５と第２通路４６との間には、第２減圧室３７が位置する。それにより、第２減圧室３７も吸引路４４の一部として利用されている。また、第２通路４６は、突出部２３の吸引孔４１と接続されている。そのため、この吸引孔４１も吸引路４４の一部として利用される。これにより、吸引路４４は、ヘッド本体２１の上面側から第２減圧室３７を経由して吸引口２０ｃに至るように取付軸２２ｅの軸線ＣＬに沿って延びている。ピストン部２２の取付軸２２ｅには、軸線ＣＬと直交する方向に貫通する複数の接続路４７が設けられている。それらの接続路４７を介して第２通路４６と第１減圧室３６とが接続されている。そのため、吸引口２０ｃ、第１減圧室３６、及び第２減圧室３７は、共通の吸引路４４と接続されている。図３に示したように吸着ヘッド２０の上端には第１通路４５の上端と接続される継ぎ手１７が取り付けられ、吸引路４４はこの継ぎ手１７に接続された配管チューブ１８を介して切替弁１６と接続されている。従って、切替弁１６を介して不図示の真空ポンプと吸引路４４とを接続することにより、吸引口２０ｃ、第１減圧室３６、及び第２減圧室３７のそれぞれから空気が吸引される。これにより、第１減圧室３６、及び第２減圧室３７の内圧が低下する。

図６に示したように吸引路４４から空気が吸引したとき、第２減圧室３７の圧力低下に伴ってピストン部２２に上向きの吸引力Ｆ１が作用する。一方、第１減圧室３６の圧力低下に伴ってピストン部２２に下向きの吸引力Ｆ２が作用する。各減圧室３６、３７は共通の吸引路４４に接続されているため、これらの減圧室３６、３７の圧力は互いに等しい。そのため、ピストン部２２に作用する吸引力の大小関係は、第１減圧室３６の軸線ＣＬと直交する断面の面積と、第２減圧室３７の軸線ＣＬと直交する断面の面積との大小関係によって定まる。また、ピストン部２２には、突出部２３を介してコイルばね２４の力が上方に作用している。さらに、ピストン部２２の仕切り部２２ｂより上部にはヘッド本体２１の外部と連通している大気開放室３５が設けられている。そのため、ピストン部２２には大気圧による押し下げ力Ｆ４が作用する。従って、上向きの力の合力（Ｆ１＋Ｆ３）よりも下向きの力の合力（Ｆ２＋Ｆ４）が大きくなるように第２減圧室３７の断面積を第１減圧室３６の断面積よりも小さく制限すれば、減圧に伴ってピストン部２２には下向きの駆動力が作用することになる。このように断面積を設定することで、吸引路４４からの空気の吸引に伴ってピストン部２２を下降させることができる。

図６は、吸引路４４に吸引力を作用させてピストン部２２を下降させた状態の吸着ヘッド２０を示している。図６に示したように、ピストン部２２を下方に移動させることにより、突出部２３のコーン部２３ｃをヘッド本体２１の下面２１ａよりも下方に突出させることができる。そのため、このコーン部２３ｃをプリフォーム１００の口部１０３に挿入し、コーン部２３ｃの先端に設けられている吸引口２０ｃから吸引路４４を介してプリフォーム１００内の空気を吸引することができる。これによりプリフォーム１００内の圧力を低下させ、吸着ヘッド２０にプリフォーム１００を吸引保持させることができる。この際、突出部２３は、ピストン部２２の下降に伴ってＯリング４３が突出部２３とフランジ部３１との間に挟み込まれて潰れるまで下方に移動する。そして、Ｏリング４３は、このように突出部２３とフランジ部３１との間に挟まれて潰れることにより、中心孔３１ｃの内面と突出部２３の胴部２３ａとの間の隙間を塞ぐ。以降、このようにＯリング４３が挟まれて潰れるまで突出部２３が下方に移動し、コーン部２３ｃがヘッド本体２１の下面２１ａよりも下方に突出する位置を突出部２３の突出位置と称することがある。

メインロータ装置１０において第２ディスク１４は、吸着ヘッド２０の下面２０ｂが入口スターホイール式搬送装置３に支持されているプリフォーム１００の口部１０３に接触せず、かつ突出部２３を突出位置に移動させたときにコーン部２３ｃが入口スターホイール式搬送装置３に支持されているプリフォーム１００内に挿入される所定高さで吸着ヘッド２０が移動するように支持部材１５を支持する。そして、第１ディスク１３が回転軸１２と一体に回転することにより、入口スターホイール式搬送装置３からプリフォーム１００を受け取る搬入位置Ｐ１（図１及び図４参照）及び出口スターホイール式搬送装置４にプリフォーム１００を送り出す搬出位置Ｐ２（図１参照）が含まれる所定の搬送経路に沿って吸着ヘッド２０を移動させる。そのため、第１ディスク１３及び第２ディスク１４が本発明の移動手段に相当する。

次に図４を参照してメインロータ装置１０の吸着ヘッド２０にプリフォーム１００を吸引保持させる手順について説明する。上述したように入口スターホイール式搬送装置３は、口部１０３が上を向いた状態でプリフォーム１００を支持する。吸着ヘッド２０にプリフォーム１００が吸引保持されていないときは、吸引路４４に吸引力が作用していないため、突出部２３は待機位置に移動している。そして、吸着ヘッド２０は上述した所定高さに維持された状態で所定の搬送経路に沿って移動しているため、搬入位置Ｐ１に到達したタイミングにおいて切替弁１６により吸引路４４に吸引力を作用させることにより、ヘッド本体２１から突出部２３のコーン部２３ｃを突出させてこのコーン部２３ｃをプリフォーム１００内に挿入することができる。この際、吸引口２０ｃからは空気が吸引されているので、プリフォーム１００内の圧力が低下し、これによりプリフォーム１００を吸着ヘッド２０に引き寄せることができる。そのため、吸着ヘッド２０にプリフォーム１００の口部１０３を真空吸着させることができる。すなわち、吸着ヘッド２０を上下方向に移動させることなく吸着ヘッド２０にプリフォーム１００を吸引保持させ、入口スターホイール式搬送装置３からプリフォーム１００を受け取ることができる。そして、突出部２３が突出位置に移動した場合は、Ｏリング４３が中心孔３１ｃの内面と突出部２３の胴部２３ａとの間の隙間を塞ぐので、図６に矢印Ａで示したように第２収容室２６ｂからこの隙間を介してプリフォーム１００内へ流入する空気の流れを止めることができる。これにより、吸着ヘッド２０によるプリフォーム１００の保持力を強めることができる。

一方、プリフォーム１００を吸引保持している吸着ヘッド２０が搬出位置Ｐ２に移動すると、切替弁１６が真空ポンプと吸引路４４との接続を遮断するので、吸引路４４への吸引力の作用が止められる。これによりプリフォーム１００内の圧力が大気圧に近付き吸着ヘッド２０によるプリフォーム１００の保持が解除される。また、これとほぼ同時に第１減圧室３６内の圧力が大気圧になるため、コイルばね２４によって突出部２３が待機位置に移動する。上述したように待機位置では、コーン部２３ｃがヘッド本体２１内に格納されるので、ヘッド本体２１の下面２１ａから突出するものを無くすことができる。そのため、吸着ヘッド２０を上下方向に移動させることなく出口スターホイール式搬送措置４にプリフォーム１００を送り出すことができる。このようにプリフォーム１００を搬送することによりメインロータ装置１０が本発明のプリフォーム搬送装置に相当する。

以上に説明したように、本形態の吸着ヘッド２０によれば、吸引路４４に作用させた吸引力により突出部２３を待機位置と突出位置との間で移動させることができるので、吸着ヘッド２０全体を上下方向に移動させることなくプリフォーム１００内にコーン部２３ｃを挿入してそのプリフォーム１００を吸引保持したり、その保持を解除したりすることができる。また、吸着ヘッド２０を上下方向に移動させる必要がないため、配管チューブ１８が殆ど変形しない。そのため、この配管チューブ１８の劣化を抑制することができる。突出部２３の駆動は、プリフォーム１００を吸引保持するために吸着ヘッド２０に作用させた吸引力を利用して行うので、この突出部２３を駆動するために新たにモータやアクチュエータなどの駆動源を設ける必要がない。そのため、コストを低減できる。

本形態の吸着ヘッド２０においては、ピストン部２２を挟んで上下にそれぞれ減圧室３６、３７を形成し、それらの減圧室３６、３７の断面積を差別化することにより、ピストン部２２に駆動力を作用させている。第２減圧室３７を無くし、ピストン部２２の上面側を大気に開放した場合はその部分を迂回するようにして第１減圧室３６に通じる吸引路を設ける必要がある。この場合、吸引路のレイアウトが複雑化するとともにヘッド本体２１の幅が大きくなる。これに対して、本形態の吸着ヘッド２０では、吸引路４４を取付軸２２ｅの軸線ＣＬに沿って直線的に設けられているので、吸引路のレイアウトを簡素化し、これによりヘッド本体２１内の構成の簡素化を図ることができる。また、このように吸引路４４を軸線ＣＬに沿って直線的に設けることにより、ヘッド本体２１の幅を狭くし、ヘッド本体２１を小型化することができる。

メインロータ装置１０では、吸着ヘッド２０をほぼ一定の所定高さで移動させるので、メインロータ装置１０の搬送時にプリフォーム１００が上下方向に殆ど移動しない。そのため、プリフォーム１００の検査を行うことが可能な搬送区間が制限されるなど、プリフォーム１００の検査に無駄な制約が課されることを抑制できる。また、このように吸着ヘッド２０を一定の高さで移動させることにより吸着ヘッド２０を昇降させるための機構が不要となるため、吸着ヘッド２０の移動速度を高めることができる。例えば、凹凸が滑らかに接続されたカム面に沿って吸着ヘッド２０を移動させることによりこの吸着ヘッド２０を昇降させる機構では、吸着ヘッド２０の移動速度はカム面に沿って吸着ヘッド２０が移動する速度に制限される。一方、本発明のメインロータ装置１０では、このような吸着ヘッド２０の移動速度の制限がない。そのため、吸着ヘッド２０の移動速度を高め、従来よりもプリフォーム１００を高速で搬送することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、突出部の待機位置は、突出部の下端とヘッド本体の下面とが同じ高さになる位置に限定されない。待機位置には、突出部の下端がヘッド本体の下面よりも高くなる位置が設定されてもよい。また、待機位置として、プリフォームの受け渡し時に干渉しない程度に突出部の下端がヘッド本体の下面よりも低くなる位置が設定されてもよい。

本発明の吸着ヘッドが適用されるプリフォーム搬送装置は、吸着ヘッドを周方向に移動させるロータ搬送装置に限定されない。本発明の吸着ヘッドは、吸着ヘッドを所定の搬送経路に沿って移動させることにより吸着ヘッドに吸引保持させたプリフォームを搬送する種々の搬送装置に適用してよい。また、本発明の吸着ヘッドは、吸着ヘッドを昇降させるための機構を備えた搬送装置に適用してもよい。この場合、カメラで撮像し易い高さにプリフォームを移動させたりすることができる。

本発明の一形態に係るプリフォーム検査装置を示す図。 プリフォームの一例を示す図。 メインロータ装置の断面を示す図。 メインロータ装置の斜視図。 本発明の一形態に係る吸着ヘッドの軸線方向断面を示す図。 吸引路に吸引力が作用している状態の吸着ヘッドを示す図。

符号の説明

１ プリフォーム検査装置
５ カメラ（撮像手段）
１０ メインロータ装置（プリフォーム搬送装置）
１３ 第１ディスク（移動手段）
１４ 第２ディスク（移動手段）
２０ 吸着ヘッド
２０ｃ 吸引口
２１ ヘッド本体
２１ａ 下面
２２ ピストン部（第１可動体）
２２ｂ 仕切り部
２２ｄ 案内軸
２２ｅ 取付軸
２３ 突出部（第２可動体）
２３ｃ コーン部
２４ コイルばね（ばね部材）
２５ａ 凹部
２６ａ 第１収容室
２７ ベース（上部隔壁）
２８ ケース本体（周壁）
２９ 蓋部（下部隔壁）
２９ａ 貫通孔
３５ 大気開放室
３６ 第１減圧室
３７ 第２減圧室
３１ｃ 中心孔
４３ Ｏリング（シール部材）
４４ 吸引路
１００ プリフォーム
１０３ 口部

Claims (8)

1. 保持対象のプリフォームの口部と対向する下面を下端に有し、内部には、周壁、上部隔壁及び下部隔壁にて囲まれた収容室を有するヘッド本体と、
   前記収容室の前記周壁に上下動自在に嵌め合わされて前記収容室内を仕切る仕切り部を有し、下面側には前記下部隔壁の中心の貫通孔に挿入される取付軸が設けられた第１可動体と、
   前記保持対象のプリフォーム内に挿入されるコーン部を下端に有し、前記コーン部が前記第１可動体の上下方向への移動に伴って前記下面の中心部に設けられた中心孔から前記下面よりも下方に突出した突出位置と前記突出位置よりも上方に移動した待機位置との間で移動できるようにして前記取付軸と連結され、かつ前記ヘッド本体内に上下動自在に収容された第２可動体と、
   前記コーン部を前記突出位置から前記待機位置に移動させる力を発生するばね部材と、を備え、
   前記収容室内の前記仕切り部と前記下部隔壁との間には、前記取付軸を取り囲むようにして第１減圧室が設けられ、
   前記第１可動体又は前記上部隔壁のいずれか一方には前記取付軸と同軸の案内軸が、他方には前記案内軸が嵌り合う凹部がそれぞれ設けられ、
   前記案内軸と前記凹部との間には第２減圧室が設けられ、
   前記取付軸の軸線上には、前記ヘッド本体の上部から前記第２減圧室を経由して前記コーン部に達し、かつ前記コーン部の下面に吸引口が開口する吸引路が設けられ、
   前記吸引路と前記第１減圧室とが接続され、
   前記吸引路を介して前記吸引口、前記第１減圧室、及び前記第２減圧室から空気を吸引したときに、前記第１可動体を前記ばね部材の力に抗して下方へ移動させる駆動力が前記第１可動体に作用するように、前記第２減圧室の軸線と直交する断面の面積が前記第１減圧室の前記軸線と直交する断面の面積よりも小さく設定されている、ことを特徴とするプリフォーム用吸着ヘッド。
2. 前記第２可動体又は前記ヘッド本体のいずれか一方に設けられ、前記コーン部が前記突出位置に移動したときに前記中心孔の内面と前記第２可動体との隙間が塞がれるように前記第２可動体と前記ヘッド本体との間に挟まれるシール部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のプリフォーム用吸着ヘッド。
3. 前記収容室内の前記仕切り部と前記上部隔壁との間には、前記案内軸を取り囲むようにして前記ヘッド本体の外部と通じる大気開放室が前記案内軸を取り囲むようにして設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリフォーム用吸着ヘッド。
4. 前記コーン部は、前記待機位置において前記ヘッド本体内に格納されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリフォーム用吸着ヘッド。
5. 前記コーン部は、先端に向かうに従って外径が漸次減少する円錐状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリフォーム用吸着ヘッド。
6. 所定の搬送経路に沿ってプリフォームを搬送するプリフォーム搬送装置において、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリフォーム用吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを前記所定の搬送経路に沿って移動させる移動手段と、を備えていることを特徴とするプリフォーム搬送装置。
7. 所定の搬送経路に沿ってプリフォームを搬送しつつ搬送中のプリフォームを撮像し、得られた画像に基づいてそのプリフォームの異常の有無を検査するプリフォーム検査装置において、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリフォーム用吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを前記所定の搬送経路に沿って移動させる移動手段とを有するプリフォーム搬送装置と、
   前記プリフォーム搬送装置にて搬送されているプリフォームを撮像する撮像手段と、を備えていることを特徴とするプリフォーム検査装置。
8. 前記撮像手段は、前記吸着ヘッドに吸引保持されているプリフォームの口部を撮像し、
   前記吸着ヘッドの前記コーン部の外面の色が、光を反射する色であることを特徴とする請求項７に記載のプリフォーム検査装置。

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