JP4517990B2 - カップ式自動販売機のキャップ装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、コーヒーやジュースなどの飲料をカップに注ぎ入れて販売するカップ式自動販売機に内蔵され、購入者への飲料の提供前に、その飲料の入ったカップに自動的にキャップを装着するカップ式自動販売機のキャップ装着装置に関する。

従来、この種のカップ式自動販売機のキャップ装着装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。このキャップ装着装置は、キャップ収納庫から払い出され、キャップシュータを介して搬送されたキャップを、一時的に保持するキャップ供給ガイドを備えている。このキャップ供給ガイドは、互いに水平に対向するように配置され、互いに同期して水平に近づいたり、離れたりすることが可能な左右２つのセグメントからなるシャッタを有しており、シャッタの中央部には、搬送されたキャップを保持するためのすり鉢状のキャップ受容部が形成されている。また、シャッタの下方には、飲料入りのカップを載置するとともに、昇降自在のカップ受け台が設けられている。

このキャップ装着装置では次のようにして、キャップをカップに装着する。まず、キャップ収納庫から払い出されたキャップが、キャップシュータを介してキャップ供給ガイドに搬送される。この場合、キャップ供給ガイドのシャッタは、閉じており、そのシャッタのキャップ受容部にキャップが保持される。また、これと並行して、シャッタの下方のカップ受け台に、飲料入りのカップが搬送される。次いで、シャッタの両セグメントが互いに離れることで、シャッタが開き、両セグメントの間からキャップが落下し、カップ上に載置される。次いで、両セグメントが互いに近づくことで、シャッタが閉じ、その後、カップ受け台が上昇し、カップ上のキャップが、閉じたシャッタの下面に下方から押し付けられる。それにより、カップ上のキャップは、シャッタからの反力によって上方から押圧され、これにより、カップ上面の開口部（以下、本明細書において「カップ開口部」という）に装着される。

上記のキャップ装着装置では、カップ上に落下して載置されたキャップの中心とカップ開口部の中心とが合致していれば、キャップをカップに適正に装着させることは可能である。しかし、このキャップ装着装置では、キャップをカップ上に載置させるために、そのキャップをカップ上方の比較的高い位置から単に落下させているので、比較的軽量のキャップは、落下時に空気抵抗を受けやすく、そのため、カップ上のキャップの中心がカップ開口部の中心からずれやすい。また、キャップを保持したシャッタが開く際に、キャップとシャッタの各セグメントとの間の摩擦の大きさによっては、キャップが摩擦の大きい方のセグメントの移動方向に若干移動することがあり、その場合には、キャップがカップ上に落下する際に、キャップの姿勢が乱れ、キャップの中心がカップ開口部の中心から大きくずれてしまう。このような不具合を解消するために、本出願人は、キャップをカップの上端付近で落下させるとともにカップおよびその上のキャップを相互に心合わせするキャップ装着装置を、既に出願している（特願２００５−８３５３１号、特願２００５−８３５３２号）。

このキャップ装着装置は、互いに水平に対向するとともに、互いに同期して近づいたり離れたりすることが可能な一対の可動部からなるシャッタと、このシャッタを駆動するシャッタ駆動機構と、これらを含むキャップ供給押圧ユニットを上下方向に駆動するユニット駆動機構とを備えている。両可動部の互いに対向する側の部分（以下「対向部」という）は、互いに対称に形成されており、各対向部は、キャップを載置するためのキャップ載置部と、その基端部から下方に突出し、カップ上に落下したキャップをカップに心合わせしてから装着するための心合わせ装着部とを備えている。この心合わせ装着部は、対向する可動部側の面が所定の凹凸状に形成されている。また、シャッタ駆動機構は、モータと、このモータで回転駆動される駆動ギヤと、この駆動ギヤに上下からそれぞれ噛み合うとともに、両可動部にそれぞれ連結された上下一対のラックなどで構成されている。

このキャップ装着装置では、カップへのキャップの装着、特に、キャップを落下させることによるカップへの供給が次のようにして行われる。すなわち、まず、両可動部のキャップ載置部が互いに当接し、シャッタが完全に閉鎖した位置（以下「閉鎖位置」という）において、キャップが両可動部のキャップ載置部に跨った状態で載置される。次いで、両可動部は、キャップを載置したまま、互いに閉鎖位置よりも離れるように水平に移動し、両可動部の心合わせ装着部間の距離がカップ開口部の外径よりも大きくなるような位置（以下「半開位置」という）に停止する。次いで、キャップ供給押圧ユニットが下降し、両可動部のキャップ載置部が、カップの上端に近接した高さに停止する。その後、両可動部は、互いに半開位置よりも離れるように水平に移動し、両可動部のキャップ載置部間の距離がキャップの直径よりも大きくなるような位置（以下「開放位置」という）に停止する。これにより、両可動部の間から、キャップが落下し、カップ上に載置するように供給される。

また、キャップ装着装置には、両可動部を上述した所定の位置に停止させるためのセンサが設けられている。具体的には、両可動部が閉鎖位置および開放位置にそれぞれ位置していることを検出する閉鎖位置センサおよび開放位置センサが設けられている。また、両可動部の半開位置における停止は、シャッタ駆動機構のモータの作動時間を制御することによって行われる。具体的には、両可動部が閉鎖位置から半開位置に到達するまでの時間（以下「到達時間」という）をあらかじめ設定し、両可動部が閉鎖位置に位置した状態において、上記モータを作動させてから到達時間が経過したときに、モータを停止させることによって、両可動部を半開位置に停止させる。

しかし、このようなモータの作動時間の制御では、モータの回転速度のばらつきなどによって、両可動部の停止する位置が、適正な半開位置に対してずれてしまうことがある。例えば、両可動部が半開位置に到達する前に停止し、両可動部の心合わせ装着部間の距離がカップ開口部の外径よりも小さい場合には、その後の両可動部の下降により、それらの心合わせ装着部がカップのカップ開口部に上方から当たり、それにより、カップ開口部を潰してしまうおそれがある。また、両可動部が半開位置を超えて停止するとともに、キャップが可動部の一方から外れた場合には、両可動部が下降する前の比較的高い位置で、両者の間からキャップが落下し、それにより、キャップをカップ上に適切に供給できないこともある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、キャップを載置した状態で保持する両可動部を適正な半開位置に確実に停止させることができ、それにより、カップを潰したり、キャップが比較的高い位置から落下したりすることなく、キャップをカップ上に適切に供給することができるカップ式自動販売機のキャップ装着装置を提供することを目的とする。

特開２００２−２２２４６２号公報

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、飲料入りのカップにキャップを装着するカップ式自動販売機のキャップ装着装置であって、各々が、キャップを載置するためのキャップ載置部と、このキャップ載置部の基端部から下方に突出する突出部とを有し、カップの上方に互いに水平に対向するように配置され、水平に互いに近づいたり離れたりするように移動自在でかつ共に鉛直に移動自在の一対の可動部と、これら一対の可動部を、互いに近接し、キャップをキャップ載置部に載置した状態で保持するための閉鎖位置と、この閉鎖位置よりも互いの間隔が大きく、一対の可動部の突出部の間隔がカップの外径よりも大きい半開位置と、この半開位置よりも互いの間隔がさらに大きく、互いの間からキャップを落下させるための開放位置とに、水平に駆動する水平駆動機構と、一対の可動部を、キャップを受け取るための受取り高さ位置と、この受取り高さ位置よりも低く、一対の可動部のキャップ載置部がカップの上端に近接し、キャップを落下させるための落下高さ位置とに、鉛直に駆動する鉛直駆動機構と、一対の可動部が半開位置に位置しているか否かを検出する半開位置センサと、カップへのキャップの装着の際に、水平駆動機構および鉛直駆動機構を制御することにより、一対の可動部を閉鎖位置にかつ受取り高さ位置に位置させ、その状態で、キャップを受け取って保持し、一対の可動部を半開位置に向かって移動させ、一対の可動部が半開位置に位置したことが半開位置センサによって検出されたときに一対の可動部を停止させた後、一対の可動部を落下高さ位置に下降させてから開放位置に移動させることにより、保持したキャップを落下させ、カップ上に載置させる制御手段と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、水平に互いに近づいたり離れたりするように移動自在でかつ共に鉛直に移動自在の一対の可動部は、水平駆動機構により、上記閉鎖位置、半開位置および開放位置に水平に駆動される一方、鉛直駆動機構により、上記受取り高さ位置および落下高さ位置に鉛直に駆動される。カップへのキャップの装着の際には、水平駆動機構および鉛直駆動機構が制御手段で制御されることにより、まず、両可動部が、閉鎖位置にかつ受取り高さ位置に位置し、その状態で、キャップを受け取って保持する。次いで、両可動部は、閉鎖位置から半開位置に向かって移動し、半開位置に位置したことが半開位置センサによって検出されたときに停止される。その後、両可動部は、落下高さ位置に下降してから開放位置に移動する。これにより、両可動部で保持されていたキャップは、両可動部の間から落下し、カップ上に載置される。

上述したように、両可動部の半開位置における停止は、両可動部が半開位置に位置したことを検出することによって行われるので、両可動部を半開位置に確実に停止させることができる。このようにして、両可動部を半開位置に適正に停止させたときには、両可動部の突出部の間隔が、カップの外径よりも大きいので、両可動部を、半開位置への停止後、落下高さ位置に下降させた場合でも、両可動部の突出部によってカップが潰されるのを確実に防止することができる。加えて、受取り高さ位置の両可動部は、半開位置を超えて互いに離れることがないので、キャップが比較的高い位置から落下してしまうことも確実に防止することができる。以上のように、両可動部を適正な半開位置に確実に停止させることができることにより、カップを潰したり、キャップが比較的高い位置から落下したりすることなく、キャップをカップ上に適切に供給することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカップ式自動販売機のキャップ装着装置において、半開位置センサは、一対の可動部以外の固定部に設けられた検出部と、一対の可動部の所定位置に設けられ、一対の可動部が半開位置に位置したときに、検出部に対向する第１の被検出部と、を有していることを特徴とする。

この構成によれば、半開位置センサにおける検出部が、一対の可動部以外の固定部に設けられる一方、第１の被検出部が、一対の可動部の所定位置に設けられている。一対の可動部の移動に伴い、第１の被検出部も移動し、一対の可動部が半開位置に位置したときには、第１の被検出部が検出部に対向する。したがって、第１の被検出部を検出部によって検出することにより、一対の可動部が半開位置に位置したことを、容易かつ確実に検出することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のカップ式自動販売機のキャップ装着装置において、一対の可動部には、一対の可動部が閉鎖位置および開放位置の少なくとも一方に位置したときに、検出部に対向する第２の被検出部が、さらに設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、一対の可動部には、これらが閉鎖位置および開放位置の少なくとも一方に位置したときに、検出部に対向する第２の被検出部がさらに設けられているので、この第２の被検出部を検出部によって検出することにより、一対の可動部が閉鎖位置および／または開放位置に位置したことを、容易かつ確実に検出することができる。つまり、一対の可動部が、半開位置、閉鎖位置および開放位置のいずれかに位置しているか否かを検出する半開位置センサの検出部を共通化することができ、それにより、上記の３つの位置をそれぞれ検出する検出部を別個に設ける場合に比べて、キャップ装着装置を安価に製造することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるキャップ装着装置を内蔵したカップ式自動販売機の一部であり、キャップ装着装置およびその周囲を示している。このカップ式自動販売機１は、コーヒーやジュースなどの飲料をカップＵに注ぎ入れて販売するものであり、購入者への飲料の提供前に、キャップ装着装置２によって、飲料の入ったカップＵに着脱自在のキャップＡが装着される。

図１に示すように、カップ式自動販売機１は、上記キャップ装着装置２と、その上方に配置され、多数のキャップＡを収納するとともに、最下位のキャップＡを切り離し、キャップ装着装置２に供給するキャップ収納供給装置３と、これらを制御するマイクロコンピュータを有する図示しない制御装置などを備えている。また、このカップ式自動販売機１は、一般的なカップ式自動販売機と同様に、多数のカップＵを収納するカップ収納装置、カップＵを複数の所定の位置に搬送するカップ搬送装置、および購入者によって選択された飲料をカップＵに供給する飲料供給装置（いずれも図示せず）なども備えている。そして、販売時に、飲料供給装置によって飲料が供給された飲料入りのカップＵが、カップ搬送装置により、キャップ装着装置２の下方に設置されたカップ受け台４に搬送される。

キャップ収納供給装置３は、上下方向に積み重なった状態の多数のキャップＡを収納するキャップ収納器３ａと、このキャップ収納器３ａの下方に設けられ、販売時に、キャップ収納器３ａから最下位のキャップＡを１つずつ切り離し、下方のキャップ装着装置２に供給するキャップ供給機３ｂなどで構成されている。キャップ収納器３ａは、鉛直軸線回りに回転可能に構成され、その軸線の周囲に、上下方向に延びる複数（例えば３〜５つ）のキャップ収納室（図示せず）を有している。一方、キャップ供給機３ｂは、キャップＡをその上側のキャップＡから切り離すためのキャップドロップリング（図示せず）を有し、販売時に、キャップドロップリング上のキャップ収納室に収納されているキャップＡのうち、最下位のキャップＡを切り離し、落下させる。なお、キャップドロップリング上のキャップ収納室内のすべてのキャップＡが消費されると、次回のキャップ付きカップ飲料の販売に備えて、キャップ収納器３ａが所定角度回転し、多数のキャップＡを収納した新たなキャップ収納室がキャップドロップリング上に移動する。

なお、本実施形態に使用するキャップＡおよびカップＵは、例えば図２のように構成されている。具体的には、キャップＡは、厚さの薄いプラスチックから成り、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、平面形状が円形でかつある程度の高さを有し、下面が開口している。また、キャップＡの中央部には、所定の直径を有する円形の凹部１１が形成され、その周囲に、所定幅を有しかつ上方に凸の環状部１２が形成されている。さらに、キャップＡの周縁部には、カップＵの後述するカール部１４に嵌合する所定形状の嵌合部１３が形成されている。この嵌合部１３の直径は、カップＵのカール部１４の直径よりも若干小さくなっており、したがって、キャップＡは、カップＵの上面の開口部、すなわちカップ開口部にスナップ嵌めでしっかりと装着でき、装着した状態では、カップＵから外れにくくなる。なお、環状部１２の所定位置には、貫通した飲み口１２ａが形成されている。

一方、カップＵは、図２（ｃ）に示すように、一般的な紙カップであり、カップ開口部の周縁部に、カール状に形成されたカール部１４を有している。そして、このカール部１４に、上述したように、キャップＡの嵌合部１３が嵌合することによって、キャップＡがカップＵにしっかりと装着される。

図３〜図６は、キャップ装着装置２の内部構造を示している。これらの図に示すように、このキャップ装着装置２は、カップＵへのキャップＡの供給および押圧を行うためのキャップ供給押圧ユニット２１と、これをカップ受け台４の上方で上下方向に駆動するユニット駆動機構２２（鉛直駆動機構）とを備えている。ユニット駆動機構２２は、キャップ装着装置２の外殻を構成するボックス状のケース２ａ（図１参照）の左側面の上部に取り付けられたモータ３１と、ケース２ａ内の左前端部および右後端部にそれぞれ、互いに上下方向に平行に延びかつ回転自在に取り付けられた２つの駆動軸３２、３２とを備えている。

なお、上記ケース２ａの下方のカップ受け台４は、これが所定位置に位置するように、取付部４ａを介して、ケース２ａの右側面に取り付けられている。また、ケース２ａは、その左側面から背面および底面にわたって大きく開口しており、その開口した部分を介して、飲料入りのカップＵがカップ搬送装置で搬送され、カップ受け台４上に載置される。

モータ３１は、その回転軸がケース２ａの上面よりも上方に突出するように配置され、回転軸の上端部に駆動プーリ３１ａが固定されている。一方、各駆動軸３２も、ケース２ａの上面よりも上方に突出するように配置され、その上端部に従動プーリ３２ａが固定されている。また、ケース２ａの上面の左後端部および右前端部にそれぞれ、ガイドプーリ３３、３３が回転自在に取り付けられている。そして、これら５つのプーリ３１ａ、３２ａ、３２ａ、３３、３３には、無端のタイミングベルト３４が巻き掛けられている。したがって、モータ３１が作動し、駆動プーリ３１ａが回転することにより、タイミングベルト３４を介して、両従動プーリ３２ａ、３２ａが回転し、これに伴い、両駆動軸３２、３２が同期して回転する。

また、各駆動軸３２のケース２ａ内の表面には、雄ねじが形成されており、キャップ供給押圧ユニット２１の後述するナット部４５が螺合している。したがって、両駆動軸３２、３２が回転することにより、それぞれに螺合するナット部４５、４５が駆動軸３２に沿って移動し、それにより、キャップ供給押圧ユニット２１が昇降する。

キャップ供給押圧ユニット２１は、上方のキャップ収納供給装置３から受け取ったキャップＡを、カップ受け台４に搬送されたカップＵ上に載置するように供給し、そのキャップＡを上方から押圧することによって、カップＵに装着するものである。このキャップ供給押圧ユニット２１は、所定形状のケース４１と、このケース４１に収容され、開閉自在に設けられたシャッタ４２と、このシャッタ４２を駆動するシャッタ駆動機構４３（水平駆動機構）などで構成されている。

ケース４１は、金属板を折り曲げ加工することなどにより、平面形状が四角形で所定の高さを有するボックス状に形成されている。このケース４１の天板部４１ａおよび底板部４１ｂの中央部はいずれも、比較的大きく開口しており、図４に示すように、天板部４１ａ上には、上方のキャップ供給機３ｂによって切り離されて落下したキャップＡを、シャッタ４２上に案内するキャップガイド板４４が取り付けられている。このキャップガイド板４４は、所定形状の金属板を折り曲げ加工することなどにより、前端部と後端部の間の部分（以下「中間部」という）がそれらよりも一段高く形成され、その中間部にガイド孔４４ａが形成されている。このガイド孔４４ａは、キャップＡの外径よりも一回り大きい円形状に形成され、周縁部が下方に向かってテーパ状に形成されている。なお、キャップガイド板４４の中間部の所定の２個所には、下方に折り曲げられた垂下部４４ｂ、４４ｂが設けられており、これらの垂下部４４ｂ、４４ｂによって、後述する一対のキャップ心合わせ板４８、４８の先端部の浮き上がりがそれぞれ阻止される。

ケース４１の天板部４１ａおよび底板部４１ｂには、それらの左前端部および右後端部にそれぞれ、ユニット駆動機構２２の駆動軸３２の直径よりも大きい貫通孔（図示せず）が形成され、これらの貫通孔に、２つの駆動軸３２、３２がそれぞれ遊挿されている。また、ケース４１内には、両駆動軸３２、３２にそれぞれ螺合する２つのナット部４５、４５が設けられている。各ナット部４５の上端部には、ケース４１の上記貫通孔よりも外径の大きいフランジ部４５ａが設けられており、このフランジ部４５ａで、ケース４１の天板部４１ａが下方から支持されることにより、ケース４１が支持されている。さらに、ケース４１内には、両駆動軸３２、３２が挿入された状態で、上端部がナット部４５のフランジ部４５ａに当接し、かつ、下端部がケース４１の底板部４１ｂに当接するコイルばね４６が設けられている。したがって、両駆動軸３２、３２が回転することにより、両ナット部４５、４５が駆動軸３２に沿って移動し、これに伴い、図５（ｂ）および図６に示すように、キャップ供給押圧ユニット２１が昇降する。

また、ケース４１内には、互いに左右方向に所定間隔を隔てて配置されるとともに、互いに前後方向に平行に延びる左右一対のガイドシャフト４７、４７が設けられている。各ガイドシャフト４７の前端部および後端部はそれぞれ、ケース４１の前板部４１ｃおよび後板部４１ｄに固定されている。そして、これらのガイドシャフト４７、４７に、シャッタ４２が摺動自在に取り付けられている。

シャッタ４２は、図３および図５（ａ）に示すように、互いに水平に対向する一対の可動部５１、５１で構成されている。両可動部５１、５１は、プラスチックなどから成り、前後対称に形成されている。具体的には、両可動部５１、５１はいずれも、平面形状がほぼ凸字状に形成され、その突出部分が、対向する可動部５１の反対側に位置するように配置されかつ円弧状に形成されている。なお、両可動部５１、５１の内側の形状については後述する。

また、図３〜図５に示すように、シャッタ４２と、その上方のキャップガイド板４４の中間部との間には、シャッタ４２上のキャップＡを下方のカップＵに心合わせするための一対のキャップ心合わせ板４８、４８（キャップ心合わせ部）が設けられている。これらのキャップ心合わせ板４８、４８は、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａの左右両側に、両可動部５１、５１の中心と同じであるガイド孔４４ａの中心を点対称の中心とするように配置されている。各キャップ心合わせ板４８は、前後方向に延びており、その基端部（図４（ａ）の左側のキャップ心合わせ板では上端部、右側のキャップ心合わせ板では下端部）が、上下方向に延びる支軸４９を介して、ケース４１の天板部４１ａ上に回動自在に取り付けられている。また、各キャップ心合わせ板４８には、先端側の半部に、ガイド孔４４ａ側に向かって拡幅するように開口した凹部４８ａが設けられ、基端側の半部に、平面形状がほぼ「く」の字状のガイド溝４８ｂ（案内溝）が形成されている。さらに、各キャップ心合わせ板４８のガイド溝４８ｂには、そのキャップ心合わせ板４８の基端側の可動部５１上に突設された係合ピン５１ａ（係合凸部）が、ガイド溝４８ｂに沿って摺動自在に係合している。

図７および図９〜図１１は、上述した図１〜図６と異なり、キャップ装着装置２を右方から見たときのシャッタ４２およびシャッタ駆動機構４３を示している。なお、以下の説明では、シャッタ４２の一対の可動部５１、５１を特に区別する場合には、便宜上、図７などに示す左側の可動部５１を「左可動部５１Ａ」、右側の可動部５１を「右可動部５１Ｂ」と呼ぶものとし、また、以下の図７〜図１７を参照して説明する際に、図１〜６における前後方向を左右方向とし、図１〜図６における右側を前側として説明するものとする。

図７〜図９に示すように、シャッタ駆動機構４３は、モータ５２と、このモータ５２により、ギヤボックス５３を介して回転駆動される駆動ギヤ５４と、この駆動ギヤ５４の上下に左右方向に延びるように配置され、駆動ギヤ５４に噛み合う上ラック５５および下ラック５６などを備えている。そして、上ラック５５が、所定形状の右連結部材５７を介して、シャッタ４２の右可動部５１Ｂに連結される一方、下ラック５６が、左連結部材５８を介して、左可動部５１Ａに連結されている。

図９に示すように、右連結部材５７は、右可動部５１Ｂの背面、右側面および前面を囲むように配置され、平面形状がほぼコ字状に形成されている。具体的には、右連結部材５７は、上ラック５５の背面に取り付けられ、左右方向に延びる取付部５７ａと、この取付部５７ａの右端部で直角に屈曲し、右可動部５１Ｂの右方を通って前方に延びるとともに、両ガイドシャフト４７、４７が遊挿された右延設部５７ｂと、この右延設部５７ｂの前端部で直角に屈曲し、左方に延びる前延設部５７ｃと、この前延設部５７ｃの左端部で直角に屈曲して後方に延び、右可動部５１Ｂの前端部に係合する係合部５７ｄとで構成されている。この右連結部材５７の取付部５７ａには、後述する２つのセンサ６５、６５で検出される３つの被検出片５９Ａ（第１の被検出部）、５９Ｂ（第２の被検出部）および５９Ｃが、左から順に、互いに左右方向に所定間隔を隔てて、後方に突設されている。

また、右連結部材５７の内側後部には、取付部５７ａおよび右延設部５７ｂに沿うように、右連結補助部材６１が設けられ、この右連結補助部材６１の左端部には、右連結部材５７の上記係合部５７ｄと同様に形成され、右可動部５１Ｂの後端部に係合する係合部６１ａが設けられている。そして、これらの係合部５７ｄ、６１ａは、右可動部５１Ｂの移動方向、すなわち図９の左右方向に遊びをもって係合している。

一方、左連結部材５８は、左可動部５１Ａの背面、左側面および前面を囲むように配置され、上述した右連結部材５７とほぼ左右対称に形成されている。すなわち、左連結部材５８は、右連結部材５７の取付部５７ａ、右延設部５７ｂ、前延設部５７ｃおよび係合部５７ｄにそれぞれ対応する取付部５８ａ、左延設部５８ｂ、前延設部５８ｃおよび係合部５８ｄで構成されている。また、この左連結部材５８にも、上記右連結補助部材６１と左右対称に形成された左連結補助部材６２が設けられている。そして、左連結部材５８の係合部５８ｄおよび左連結補助部材６２の係合部６２ａが、左可動部５１Ａの前端部および後端部にそれぞれ係合している。これらの係合部５８ｄ、６２ａも、左可動部５１Ａの移動方向に遊びをもって係合している。

また、図７、８に示すように、ギヤボックス５３（固定部）の左右両側には、２つのセンサ６５、６５が設けられている。これらのセンサ６５、６５は、両可動部５１、５１を適正な複数の所定位置、具体的には閉鎖位置（図７に示す位置）、半開位置（図１０に示す位置）、および開放位置（図１１に示す位置）に停止させるために、両可動部５１、５１が上記の各位置に位置するか否かを検出するものである。各センサ６５は、互いに上下方向に対向する発光素子および受光素子（検出部）を有する光センサからなり、前記右連結部材５７の被検出片５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃが受光素子に対向するよう、両素子間に位置し、発光素子から受光素子への光を遮断することにより、両可動部５１、５１の位置が検出される。具体的には、左側のセンサ６５は、左端の被検出片５９Ａおよび中間の被検出片５９Ｂをそれぞれ検出することによって、両可動部５１、５１が半開位置および閉鎖位置に位置することを検出する。一方、右側のセンサ６５は、右端の被検出片５９Ｃを検出することによって、両可動部５１、５１が開放位置に位置することを検出する。また、本実施形態では、左側のセンサ６５と、これによって検出される左端の被検出片５９Ａおよび中間の被検出片５９Ｂとによって、半開位置センサが構成されている。なお、以下の説明では、左側のセンサ６５を「閉・半開センサ６５Ａ」、右側のセンサ６５を「開センサ６５Ｂ」と呼ぶものとする。

また、各ガイドシャフト４７には、左可動部５１Ａと左延設部５８ｂとの間、および右可動部５１Ｂと右延設部５７ｂとの間にそれぞれ、コイルばね６３、６３が設けられている。これらのコイルばね６３、６３により、左可動部５１Ａおよび右可動部５１Ｂはいずれも、一方が他方側に付勢されている。

以上のように構成されたシャッタ駆動機構４３により、シャッタ４２は、左可動部５１Ａおよび右可動部５１Ｂが、両ガイドシャフト４７、４７に沿って、互いに同期して、近づいたり、離れたりするように移動することによって開閉する。また、これに連動して、一対のキャップ心合わせ板４８、４８は、それぞれの基端部の支軸４９を中心に回動する。

図１２は、キャップ供給押圧ユニット２１を、両可動部５１、５１の前後方向の中央部で切断した縦断面を示している。なお、同図および図１２以降の図では、上述した両キャップ心合わせ板４８、４８を省略するものとする。図１２に示すように、両可動部５１、５１は、互いに対向する側の部分（以下「対向部７１」という）が、両者間の中心を通りかつ両者の移動方向（同図の左右方向）と直交する面Ｃに対して、互いに対称に形成されている。より具体的には、各可動部５１の対向部７１は、厚さが薄く、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａに臨んだ状態で、キャップＡを載置するためのキャップ載置部７２と、このキャップ載置部７２の基端部から下方に突出し、カップＵ上のキャップＡを、カップＵに心合わせしてから装着するための心合わせ装着部７０（突出部）とで構成されている。この心合わせ装着部７０の対向部７１側には、キャップ載置部７２の底面から垂下したキャップ当接部７３と、このキャップ当接部７３の下端に連なり、対向する可動部５１側に開口した凹部７４と、この凹部７４の下端から垂下したカップ当接部７５と、が設けられている。また、これらのキャップ当接部７３、凹部７４およびカップ当接部７５の平面形状は、キャップＡおよびカップＵの側面の曲率とほぼ同じ曲率を有する円弧状に形成されている。そして、凹部７４内の上面が、後述するように、キャップＡを上方から押圧するためのキャップ押圧部７４ａとして機能する。

なお、以上のように構成されたキャップ装着装置２には、前述した閉・半開センサ６５Ａおよび開センサ６５Ｂ以外にも、図示しない各種のセンサが設けられている。具体的には、キャップ供給押圧ユニット２１を所定の高さに停止させるためのセンサや、キャップＡが、シャッタ４２上に落下したか否かを検出するためのセンサなどが設けられている。これらのセンサは、図示しない制御装置に電気的に接続されており、センサの検出結果に応じて、キャップ装着装置２の各種動作が制御される。

次に、図７、１０、１１、および図１３〜１５を参照しながら、キャップ装着装置２によるキャップＡの装着動作を順に説明する。図７および図１３（ａ）は、待機状態のキャップ供給押圧ユニット２１を示している。この待機状態では、キャップ供給押圧ユニット２１が、その上限の高さであるキャップ受取り高さ位置に位置し、両可動部５１、５１が閉鎖位置に位置している。具体的には、両可動部５１、５１は、キャップ載置部７２、７２が、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａの内側に臨むとともに互いに当接し、これにより、両可動部５１、５１で構成されたシャッタ４２が完全に閉鎖している。またこの場合、両キャップ心合わせ板４８、４８は、図７に示すように、ガイド孔４４ａの外側に位置している。

この待機状態において、上方のキャップ供給機３ｂによって最下位のキャップＡが切り離されると、そのキャップＡは、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａを介して、シャッタ４２上に落下し、両可動部５１、５１のキャップ載置部７２、７２に跨った状態で載置される。次いで、キャップＡがシャッタ４２上に落下したことが検出されると、両可動部５１、５１が、キャップＡを載置したまま、互いに離れるように水平に移動する。そして、図１０および図１３（ｂ）に示すように、左端の被検出片５９Ａが閉・半開センサ６５Ａによって検出されたときに、両可動部５１、５１が半開位置に停止する。この半開位置では、両可動部５１、５１の心合わせ装着部７０間の距離、すなわちカップ当接部７５、７５間の距離およびキャップ当接部７３、７３間の距離がいずれも、カップＵのカップ開口部の外径よりも大きくなる。加えて、両可動部５１、５１の半開位置への移動に連動して、両キャップ心合わせ板４８、４８がキャップＡ側に回動する。そして、図１０（ａ）に示すように、両キャップ心合わせ板４８、４８の凹部４８ａ、４８ａの開口縁部によって、キャップＡの側面を両側から押圧しながら、キャップＡを、その中心がキャップガイド板４４のガイド孔４４ａの中心、すなわち両可動部５１、５１の中心に合致するよう、心合わせする。これにより、キャップＡが、ガイド孔４４ａの真下のカップＵに心合わせされる。

次いで、キャップ供給押圧ユニット２１は、キャップ受取高さ位置から下降し、図１３（ｃ）に示すように、両可動部５１、５１のキャップ載置部７２、７２がカップＵの上端に近接したキャップ落下高さ位置に到達して、停止する。その後、半開位置の両可動部５１、５１は、互いにさらに離れるように移動する。この場合、両キャップ心合わせ板４８、４８は、図１０（ａ）に示す位置、すなわちキャップＡをカップＵに心合わせする位置に保たれる。そして、図１１および図１４（ａ）に示すように、右端の被検出片５９Ｃが開センサ６５Ｂによって検出されたときに、両可動部５１、５１が開放位置に停止する。この開放位置では、両可動部５１、５１のキャップ載置部７２、７２間の距離が、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａの直径よりも大きくなる。これにより、両可動部５１、５１に保持されていたキャップＡが、両者の間から落下し、カップＵ上に載置される。このように、両可動部５１、５１が半開位置から開放位置に移動しても、キャップＡは、水平に移動することなく、両キャップ心合わせ板４８、４８によってカップＵに心合わせした状態に保たれたまま、下方のカップＵ上に落下する。

その後、キャップ供給押圧ユニット２１は、図１４（ｂ）に示すように、両可動部５１、５１を開放位置に保ったまま、所定の心合わせ高さ位置に上昇して停止する。具体的には、両可動部５１、５１のキャップ載置部７２、７２がキャップＡの上端よりも高く、かつキャップ当接部７３、７３がキャップＡの上端を超えない高さに、キャップ供給押圧ユニット２１が停止する。

次いで、開放位置の両可動部５１、５１は、閉鎖位置に向かって互いに接近するように移動する。そして、図７および図１４（ｃ）に示すように、中間の被検出片５９Ｂが閉・半開センサ６５Ａによって検出されたときに、両可動部５１、５１が停止する。具体的には、両可動部５１、５１の開放位置から閉鎖位置への移動に伴い、閉・半開センサ６５Ａの発光素子からの光が、左端および中間の２つの被検出片５９Ａおよび５９Ｂによって２回遮断されたときに、両可動部５１、５１が停止する。このような両可動部５１、５１の閉鎖位置への移動により、図１４（ｃ）に示すように、各可動部５１のキャップ当接部７３およびカップ当接部７５がそれぞれ、キャップＡの環状部１２の側面およびカップＵの上端部の側面に当接する。これにより、キャップＡの中心とカップＵのカップ開口部の中心が合致するよう、キャップＡとカップＵが心合わせされる。なお、この場合、両キャップ心合わせ板４８、４８は、図７に示す待機状態の位置に戻る。

図１６は、カップＵ上のキャップＡの中心がカップ開口部の中心からずれている状態を示している。具体的には、同図（ａ）は、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａの真下に搬送されたカップＵ上に、キャップＡが若干ずれて載置された状態を示し、一方、同図（ｂ）は、カップＵが、ガイド孔４４ａの真下よりも若干ずれた位置に搬送されたことで、ガイド孔４４ａの真下に落下したキャップＡが、カップＵ上にずれて載置された状態を示している。これらの図に示すように、カップＵ上のキャップＡの中心がカップ開口部の中心からずれていても、上述したように、両可動部５１、５１を互いに接近させ、これらによってキャップＡおよびカップＵを両側から挟むことにより、両者を容易に心合わせすることができる。また、前述したように、左可動部５１Ａは、シャッタ駆動機構４３の左連結部材５８および左連結補助部材６２に遊びをもって係合する一方、右可動部５１Ｂは、右連結部材５７および右連結補助部材６１に遊びをもって係合し、さらにこれらの可動部５１Ａ、５１Ｂが、コイルばね６３によって、対向する可動部５１側に付勢されているので、両可動部５１、５１で、バランス良くかつ確実に、キャップＡおよびカップＵを水平に両側から挟むことができる。

以上のように、キャップＡおよびカップＵを心合わせした後、ユニット駆動機構２２の両駆動軸３２、３２が所定方向に回転することで、キャップ供給押圧ユニット２１が下降する。図１５（ａ）は、両可動部５１、５１の各凹部７４の上面、すなわちキャップ押圧部７４ａが、キャップＡの嵌合部１３に上方から当接した直後の状態を示している。この状態から、両駆動軸３２、３２がさらに回転すると、同図（ｂ）に示すように、各駆動軸３２に螺合するナット部４５が下降し、両ナット部４５、４５とキャップ供給押圧ユニット２１のケース４１の底面との間に挟持されたコイルばね４６、４６により、両可動部５１、５１が下方に付勢される。これにより、キャップＡの嵌合部１３には、両可動部５１、５１のキャップ押圧部７４ａ、７４ａを介して、所定の荷重（例えば８〜１０ｋｇ）が上方から作用し、それにより、キャップＡがカップＵのカップ開口部にスナップ嵌めでしっかりと装着される。

図１７は、水平面Ｆに対して若干傾斜したカップＵにキャップＡを装着する場合のキャップ供給押圧ユニット２１の動作を示している。なお、カップＵが水平面に対して傾斜する原因として、例えば、カップ式自動販売機１が傾斜した設置場所に設置されるのに伴い、カップ受け台４が傾斜した場合や、水平に取り付けるべきカップ受け台４を、取付けミスによって傾斜して取り付けた場合などが挙げられる。

上記のような傾斜したカップＵに対し、上記と同様にして、キャップＡを載置し、心合わせした後、キャップ供給押圧ユニット２１が下降すると、図１７（ａ）に示すように、カップＵの最も高い部分に対応するキャップＡの嵌合部１３の部分に、一方の可動部５１（図１７では左可動部５１Ａ）のキャップ押圧部７４ａが当接する。この状態から、ユニット駆動機構２２の両駆動軸３２、３２がさらに回転すると、各駆動軸３２に螺合するナット部４５が下降し、左可動部５１ＡのキャップＡに当接した部位を支点として、同図（ｂ）に示すように、キャップ供給押圧ユニット２１全体が傾動する。この場合、左可動部５１Ａ側のコイルばね４６が縮む一方、右可動部５１Ｂ側のコイルばね４６で、キャップ供給押圧ユニット２１のケース４１の底面が下方に付勢され、これにより、両可動部５１、５１が、カップＵやキャップＡの傾きに倣うように傾く。そして、これらの可動部５１、５１が、それぞれのキャップ押圧部７４ａ、７４ａを介して、キャップＡの嵌合部１３全体をほぼ均等に押圧する。

なお、以上のように、キャップＡがカップＵに装着された後、両可動部５１、５１は、互いに半開位置まで離れ、その後、キャップ供給押圧ユニット２１が、キャップ受取り高さ位置まで上昇する。そして、キャップ供給押圧ユニット２１は、次回のキャップ装着に備えて、図７および図１３（ａ）に示す待機状態に戻る。

以上詳述したように、本実施形態によれば、カップＵへのキャップＡの装着の際に、両可動部５１、５１は、閉鎖位置から互いに水平に離れて半開位置に移動した後、両可動部５１、５１のキャップ載置部７２、７２がカップＵの上端に近接した落下高さ位置まで下降する。この場合、両キャップ心合わせ板４８、４８は、両可動部５１、５１の閉鎖位置から半開位置への移動に連動して、両可動部５１、５１上のキャップＡに向かって回動し、キャップＡの側面を両側から押圧することによって、キャップＡを下方のカップＵに心合わせすることができる。これにより、キャップＡは、その中心がカップ開口部の中心からほとんどずれることなく、カップＵ上に落下するので、キャップＡをカップＵ上に確実に載置させることができる。また、両可動部５１、５１の半開位置における停止は、所定の被検出片５９Ａが閉・半開センサ６５Ａで検出されることによって行われるので、両可動部５１、５１を適正な半開位置に確実に停止させることができる。これにより、両可動部５１、５１の落下高さ位置への下降時に、両可動部５１、５１の心合わせ装着部７０、７０でカップＵを潰すのを防止できるとともに、両可動部５１、５１の下降前に、キャップＡが両可動部５１、５１間から落下するのを防止することができる。

また、キャップ落下高さ位置に下降した両可動部５１、５１は、半開位置から互いにさらに離れるよう、開放位置に向かって移動することにより、両者の間からキャップＡをカップＵ上に落下させるので、従来と異なり、キャップＡの落下時に空気抵抗をほとんど受けることなく、キャップＡをカップＵ上に落下させることができ、それにより、カップＵ上のキャップＡの中心とカップ開口部の中心を合致、あるいはほぼ合致させることができる。また、カップＵ上に落下し、載置されたキャップＡの中心がカップ開口部の中心からずれている場合でも、両可動部５１、５１によって、キャップＡおよびカップＵを水平に両側からバランス良く挟み、両者を容易に心合わせすることができる。そして、キャップＡとカップＵを心合わせした状態で、キャップＡをカップＵ側に押圧するので、着脱自在のキャップＡを、飲料入りのカップＵに適正かつ確実に装着することができる。

さらに、カップＵが水平面Ｆに対して傾斜している場合には、両可動部５１、５１が、カップＵやキャップＡの傾きに倣うように傾き、すなわち、それらの傾きを吸収しながら、キャップＡを押圧するので、上記の場合でも、キャップＡをカップＵに適正かつ確実に装着することができる。

また、キャップ供給押圧ユニット２１を昇降させることにより、カップＵへのキャップＡの供給および装着を行うので、従来と異なり、カップＵの下方に、それを上昇させるための駆動機構などが不要であり、装置全体として、キャップ装着装置２をコンパクトに構成することができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、閉・半開センサ６５Ａによって、２つの被検出片５９Ａ、５９Ｂを検出することにより、両可動部５１、５１が半開位置および閉鎖位置に位置することを検出する一方、開センサ６５Ｂによって、１つの被検出片５９Ｃを検出することにより、両可動部５１、５１が開放位置に位置することを検出したが、３つの被検出片５９Ａ、５９Ｂおよび５９Ｃを検出可能な位置に、単一のセンサを設置することなどにより、その共通化したセンサによって、両可動部５１、５１が、半開位置、閉鎖位置および開放位置に到達したことを検出するようにしてもよい。また、実施形態で示したキャップ装着装置２の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

本発明の一実施形態によるキャップ装着装置を内蔵したカップ式自動販売機の一部であり、キャップ装着装置およびその周囲を示す正面図である。 キャップおよびカップを示す図であり、（ａ）はキャップの平面図、（ｂ）は一部を裁断したキャップの側面図、（ｃ）はキャップを装着したカップの側面図である。 キャップ装着装置の内部構造を示す斜視図である。 ケースを省略したキャップ装着装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 キャップ供給押圧ユニットの内部構造を、図４に対応して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 キャップ供給押圧ユニットが下降した状態を示す正面図である。 待機状態のキャップ供給押圧ユニットの内部構造を示す平面図である。 キャップ供給押圧ユニットの内部構造の一部を示す斜視図である。 図７と同様のキャップ供給押圧ユニットの内部構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。 シャッタが半開位置に位置した状態のキャップ供給押圧ユニットの内部構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。 シャッタが開放位置に位置した状態のキャップ供給押圧ユニットの内部構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。 シャッタが半開位置に位置した状態のキャップ供給押圧ユニットを、シャッタの中央部で切断した縦断面図である。 キャップ装着装置の動作を順に示す説明図であり、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、キャップ供給押圧ユニットがキャップを受け取る前後の状態、（ｃ）は、キャップ供給押圧ユニットがキャップ落下高さ位置に下降した状態を示す。 図１３に続くキャップ装着装置の動作を順に示す説明図であり、（ａ）は、シャッタが開放位置に移動した状態、（ｂ）は、キャップ供給押圧ユニットが心合わせ高さ位置に上昇した状態、（ｃ）は、両可動部がキャップおよびカップの側面に当接し、両者を心合わせした状態を示す。 図１４に続くキャップ装着装置の動作を順に示す説明図であり、（ａ）は、両可動部のキャップ押圧部がキャップの嵌合部に当接した直後の状態、（ｂ）は、両可動部がキャップを上方から押圧し、カップに装着させた状態を示す。 カップ上のキャップの中心がカップ開口部の中心からずれた状態の例を示す図である。 水平面に対して傾斜したカップにキャップを装着する場合のキャップ供給押圧ユニットの動作を説明するための説明図であり、（ａ）は、キャップを押圧する直前の状態、（ｂ）は、キャップを押圧し、カップに装着させた状態を示す。

符号の説明

１ カップ式自動販売機
２ キャップ装着装置
２２ ユニット駆動機構（鉛直駆動機構）
４３ シャッタ駆動機構（水平駆動機構）
５１ 可動部
５３ ギヤボックス（固定部）
５９Ａ 被検出片（第１の被検出部）
５９Ｂ 被検出片（第２の被検出部）
６５Ａ 閉・半開センサ
７０ 心合わせ装着部（突出部）
７２ キャップ載置部
Ａ キャップ
Ｕ カップ

Claims (3)

1. 飲料入りのカップにキャップを装着するカップ式自動販売機のキャップ装着装置であって、
   各々が、キャップを載置するためのキャップ載置部と、このキャップ載置部の基端部から下方に突出する突出部とを有し、前記カップの上方に互いに水平に対向するように配置され、水平に互いに近づいたり離れたりするように移動自在でかつ共に鉛直に移動自在の一対の可動部と、
   これら一対の可動部を、互いに近接し、キャップを前記キャップ載置部に載置した状態で保持するための閉鎖位置と、この閉鎖位置よりも互いの間隔が大きく、前記一対の可動部の突出部の間隔が前記カップの外径よりも大きい半開位置と、この半開位置よりも互いの間隔がさらに大きく、互いの間からキャップを落下させるための開放位置とに、水平に駆動する水平駆動機構と、
   前記一対の可動部を、キャップを受け取るための受取り高さ位置と、この受取り高さ位置よりも低く、当該一対の可動部の前記キャップ載置部が前記カップの上端に近接し、キャップを落下させるための落下高さ位置とに、鉛直に駆動する鉛直駆動機構と、
   前記一対の可動部が前記半開位置に位置しているか否かを検出する半開位置センサと、
   前記カップへのキャップの装着の際に、前記水平駆動機構および前記鉛直駆動機構を制御することにより、前記一対の可動部を前記閉鎖位置にかつ前記受取り高さ位置に位置させ、その状態で、キャップを受け取って保持し、当該一対の可動部を前記半開位置に向かって移動させ、当該一対の可動部が前記半開位置に位置したことが前記半開位置センサによって検出されたときに当該一対の可動部を停止させた後、当該一対の可動部を前記落下高さ位置に下降させてから前記開放位置に移動させることにより、前記保持したキャップを落下させ、前記カップ上に載置させる制御手段と、
   を備えていることを特徴とするカップ式自動販売機のキャップ装着装置。
2. 前記半開位置センサは、
   前記一対の可動部以外の固定部に設けられた検出部と、
   前記一対の可動部の所定位置に設けられ、前記一対の可動部が前記半開位置に位置したときに、前記検出部に対向する第１の被検出部と、
   を有していることを特徴とする請求項１に記載のカップ式自動販売機のキャップ装着装置。
3. 前記一対の可動部には、当該一対の可動部が前記閉鎖位置および前記開放位置の少なくとも一方に位置したときに、前記検出部に対向する第２の被検出部が、さらに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のカップ式自動販売機のキャップ装着装置。

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