トップ :: B 処理操作 運輸 :: B67 びん,広口びんまたは類似の容器の開封または密封;液体の取扱い

【発明の名称】 キャップ巻締め装置及びキャップ巻締め方法
【発明者】 【氏名】佐々木 均

【氏名】中本 滋

【要約】 【課題】センサの数を削減して安価に且つ正確にキャップの巻締め角度を制御することができるキャップ巻締め装置とする。

【解決手段】キャップCを把持するキャッピングヘッド12と、キャッピングヘッド12を回転するサーボモータ14と、キャッピングヘッド12を移動させる移動駆動部20と、サーボモータ14を制御する制御装置64と、移動駆動部20によって移動して巻締め中のキャッピングヘッド12が所定位置に達したときのキャッピングヘッド12の高さを検出する高さセンサ62を備えており、制御装置64は、高さセンサ62からの高さ情報から残りのキャップが回転するべき回転角度を求めて、サーボモータ14に指令信号を送出し、サーボモータ14は該指令信号に応じて前記回転角度回転した後、回転を停止することにより、巻締め角度を一定とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャップを把持するキャッピングヘッドと、キャッピングヘッドを回転するサーボモータと、キャッピングヘッドを移動させる移動駆動手段と、サーボモータを制御する制御手段と、を備えて、移動駆動手段により容器と共に移動しながらキャッピングヘッドがキャップを容器口部に巻締めてキャップの巻締めの進行と共に下降するようになったキャップ巻締め装置において、
前記移動駆動手段によって移動して巻締め中の前記キャッピングヘッドが所定位置に達したときの前記キャッピングヘッドまたはキャッピングヘッドに把持されたキャップの高さを検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、該検出手段からの高さ情報に基づきサーボモータを制御することを特徴とするキャップ巻締め装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記検出手段からの高さ情報からキャップがさらに回転するべき残りの回転角度を求めて、前記サーボモータに指令信号を送出し、サーボモータは該指令信号に応じて前記回転角度回転した後、回転を停止することを特徴とする請求項1記載のキャップ巻締め装置。
【請求項3】
前記キャッピングヘッドは複数設けられて、移動駆動手段により同一移動経路を順次移動しており、前記検出手段は、前記移動経路の所定位置に固定されることを特徴とする請求項1または2記載のキャップ巻締め装置。
【請求項4】
キャップを把持するキャッピングヘッドを容器と共に移動させながら回転させて、把持したキャップを容器口部に巻締めており、キャップの巻締めの進行と共にキャッピングヘッドが下降するようになったキャップ巻締め方法において、
前記キャッピングヘッドが所定位置に達したときの前記キャッピングヘッドまたはキャッピングヘッドに把持されたキャップの高さを検出し、該検出された高さ情報に基づき、キャッピングヘッドを回転させることを特徴とするキャップ巻締め方法。
【請求項5】
前記検出された高さ情報からキャップがさらに回転するべき残りの回転角度を求めて、該求められた回転角度だけキャッピングヘッドを回転させた後、回転を停止することを特徴とする請求項4記載のキャップ巻締め方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、キャッピングヘッドで把持されたキャップを容器口部に巻締めるキャップ巻締め装置及びキャップ巻締め方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のキャップ巻締め装置としては、特許文献1ないし3に記載されたものが知られている。
【0003】
特許文献1に記載されたものでは、キャップを把持するキャッピングヘッドをサーボモータによって回転させることによってキャップを容器口部に巻締めており、この際に、サーボモータの速度とトルクが制御されて、所定の締付トルクで巻締めを行うようにしている。
【0004】
特許文献2に記載されたものでは、各サーボモータに対応して検出手段が設けられており、検出手段がキャッピングヘッドの高さ位置を連続的に検出するか、または、キャッピングヘッドの高さ位置が所定の高さにまで下降したことを検出するように構成されており、キャッピングヘッドの高さ位置が所定の高さになったことを検出すると、サーボモータの回転速度を減速制御すると共に、締付トルクを所定のトルクに制御するようにしている。
【0005】
特許文献3に記載されたものでは、ねじ込み高さセンサをキャップ、キャップ回転体またはキャップ回転体と一体に締め付け高さ方向に移動する部材に設け、さらに、締め付け角度センサをキャップ、キャップ回転体またはキャップ回転体と一体に締め付け角度方向に移動する部材に設けている。そして、ねじ込み高さセンサが、キャップが締め付け位置に達したことを検出すると、低速回転に減速し、締め付け角度センサがキャップの締め付け角度位置表示を検出するところでキャップ装置の回転を停止するようにしている。
【0006】
【特許文献1】特開平10−324396号公報
【特許文献2】特開2001−2185号公報
【特許文献3】特開2001−315895号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1及び特許文献2の構成では、巻締め最終段階でトルク制御をしているため、巻締め角度のばらつきが出やすいという問題がある。特に、容器口部が濡れていたりすると、すべりによるトルク変動の影響を受けて、締め過ぎが生じるおそれがある。
【0008】
また、特許文献2及び特許文献3の構成では、キャッピングヘッドが所定高さになるのを検出するために、各キャッピングヘッドに対応してセンサを設けなければならず、センサが多数必要になり、製造コストが高くなるという問題がある。
【0009】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、検出手段の数を削減して安価に且つ正確にキャップの巻締め角度を制御することができるキャップ巻締め装置及びキャップ巻締め方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、キャップを把持するキャッピングヘッドと、キャッピングヘッドを回転するサーボモータと、キャッピングヘッドを移動させる移動駆動手段と、サーボモータを制御する制御手段と、を備えて、移動駆動手段により容器と共に移動しながらキャッピングヘッドはキャップを容器口部に巻締めてキャップの巻締めの進行と共に下降するようになったキャップ巻締め装置において、
前記移動駆動手段によって移動して巻締め中の前記キャッピングヘッドが所定位置に達したときの前記キャッピングヘッドまたはキャッピングヘッドに把持されたキャップの高さを検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、該検出手段からの高さ情報に基づきサーボモータを制御することを特徴とする。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の前記制御手段が、前記検出手段からの高さ情報からキャップがさらに回転するべき残りの回転角度を求めて、前記サーボモータに指令信号を送出し、サーボモータは該指令信号に応じて前記回転角度回転した後、回転を停止することを特徴とする。
【0012】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のものにおいて、前記キャッピングヘッドが複数設けられて、移動駆動手段により同一移動経路を順次移動しており、前記検出手段は、前記移動経路の所定位置に固定されることを特徴とする。
【0013】
請求項4記載の発明は、キャップを把持するキャッピングヘッドを容器と共に移動させながら回転させて、把持したキャップを容器口部に巻締めており、キャップの巻締めの進行と共にキャッピングヘッドが下降するようになったキャップ巻締め方法において、
前記キャッピングヘッドが所定位置に達したときの前記キャッピングヘッドまたはキャッピングヘッドに把持されたキャップの高さを検出し、該検出された高さ情報に基づき、キャッピングヘッドを回転させることを特徴とする。
【0014】
請求項5記載の発明は、請求項4記載のものにおいて、前記検出された高さ情報からキャップがさらに回転するべき残りの回転角度を求めて、該求められた回転角度だけキャッピングヘッドを回転させた後、回転を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、移動駆動手段によって容器と共に移動して巻締め中のキャッピングヘッドが所定位置に達したときの、キャッピングヘッドまたはキャッピングヘッドに把持されたキャップの高さを求めており、該高さは、所定位置において既に巻締めた巻締め角度に対応する。このため、その高さ情報に基づき、残りの巻締めについてサーボモータを制御することにより、正確に巻締め角度を制御することができる。キャッピングヘッドが所定位置に達したときのキャッピングヘッドまたはキャップの高さを検出するために、キャッピングヘッドの高さを連続的に検出する必要がなく、必要な検出手段の数を削減することができる。
【0016】
前記高さ情報に基づき、キャップがさらに回転するべき残りの回転角度を求めて、サーボモータがその回転角度を回転した後、回転を停止するようにすることにより、巻締め角度を常に一定とすることができる。よって、トルク変動の影響を受けることなく、すべりによる締め過ぎといったことを防ぐことができる。
【0017】
同一移動経路を順次移動する複数のキャッピングヘッドに対して、検出手段は、所定位置に固定された1つだけでよいので、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下図面につき本発明の第一の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかるキャップ巻締め装置の全体断面図である。図において、キャップ巻締め装置10は、大まかに、キャップCを把持するキャッピングヘッド12と、キャッピングヘッド12を自転させるサーボモータ14を含む回転駆動部16と、キャッピングヘッド12を公転移動させるメインモータ18を含む移動駆動部20と、移動駆動部20の移動に応じてキャッピングヘッドを昇降させる昇降駆動部22と、を備えている。
【0019】
これらキャッピングヘッド12、回転駆動部16、移動駆動部20、昇降駆動部22の構成は、公知の任意の構成とすることができる。この実施形態では、図3に示すように、キャッピングヘッド12は、下端にキャップを掴むチャックブロック32と、チャックブロック32を支持するスライド軸34と、を備えており、取付スリーブ36によって回転駆動部16の回転スリーブ40に取り付けられる。取付スリーブ36とスライド軸34とは回り止めされると共に、両者の間にはスプリング38が介挿されており、取付スリーブ36に対してスライド軸34は、相対回転不能に且つ上下動可能に連結される。
【0020】
回転駆動部16は、前記回転スリーブ40と、サーボモータ14と、サーボモータ14の出力軸に連結される回転軸42と、とを備えており、回転スリーブ40は、回転軸42に対して相対回転不能に且つ上下動可能に連結される。また、回転スリーブ40は、昇降駆動部22の昇降スリーブ46にベアリング48を介して軸受けされており、昇降スリーブ46に対して上下動不能に且つ相対回転可能に連結される。
【0021】
昇降駆動部22は、前記昇降スリーブ46と、昇降スリーブ46に複数のロッド50を介して連結されるカムフォロア支持体51と、カムフォロア支持体51に取り付けられるカムフォロア52と、を備える。カムフォロア52は、固定のカム溝54(図1)に係合される。
【0022】
移動駆動部20は、図1に示すように、メインモータ18と、該メインモータ18からの回転がギヤを介して伝達される回転軸56と、回転軸56と共に一体回転する支持体58、58’、58”と、を備える。
【0023】
メインモータ18からの回転は、回転軸56、支持体58、58’、58”を介してキャッピングヘッド12の公転運動として伝達される。また、この公転運動に伴って、カム溝54に係合するカムフォロア52はカム溝54に誘導されて昇降し、その昇降がキャッピングヘッド12に伝達される。さらに、サーボモータ14からの回転は、回転軸42、回転スリーブ40、取付スリーブ36を介してキャッピングヘッド12の自転運動として伝達されるようになっている。
【0024】
図1では簡略化のためキャッピングヘッド12が2つのみ示されているが、実際には2つ以上のキャッピングヘッド12を設けることができ、各キャッピングヘッド12に対応して、それぞれ回転駆動部16及び昇降駆動部22を設けることができる。
【0025】
キャッピングヘッド12に対向してその下方に搬送テーブル60が設けられており、搬送テーブル60にはキャップが巻締めされるべき容器Bが載置されて、容器Bはキャッピングヘッド12と共に移動するようになっている。
【0026】
例えば特開平7−232797号公報に示されるようなキャップ供給手段によって供給されるキャップCを把持したキャッピングヘッド12は、公転による移動に伴って、前記昇降駆動部22のカム溝54によって下降し、そこで回転駆動部16のサーボモータ14の駆動によって自転しながらキャップCを容器口部に巻締めた後、昇降駆動部22によってキャップC及び容器Bから離反して上昇するようになっている。
【0027】
さらに、図2に示すように、キャッピングヘッド12の公転による移動経路の途中の所定位置に対応してキャッピングヘッド12またはキャッピングヘッド12に把持されたキャップCの高さを検出する検出手段としての高さセンサ62が固定的に配置される。所定位置としては、キャッピングヘッド12が下降してキャップCを容器口部に巻締める途中の位置とする。
【0028】
高さセンサ62は、光電センサを用いることができ、投光部62aと受光部62bとを備える。投光部62aと受光部62bとは、キャッピングヘッド12の移動経路を挟み配置され、投光部62aから光ビームを発射し、受光部62bでその光を受光して、その光量を検出するようになっている。この例では、図6に示すように、投光部62aと受光部62bとの間の光ビーム62cを、所定位置に達したキャッピングヘッド12のチャックブロック32の一部が通過するようになっており、チャックブロック32の高さによって、光ビーム62cを遮光する程度が変化することによって、受光部62bで検出される光量の変化として捕らえて、チャックブロック32の高さ、つまり、キャッピングヘッド12及びキャップの高さを検出するようになっている。但し、検出手段としては、光電式に限らず、任意のセンサを使用することが可能である。
【0029】
また、キャッピングヘッド12が前記所定位置に達したことを検出する位置センサ63を設けることができる(図2参照)。または、位置センサ63の代わりに、図1に示すように、支持体58の回転角度を検出するエンコーダ72を設けることができる。
【0030】
図5に示すように、高さセンサ62及び位置センサ63または支持体58の回転角度を検出するエンコーダ72からの信号は、制御装置64へと送られる。制御装置64は、モータドライバー66、68を介して前記メインモータ18とサーボモータ14とに接続される。また、制御装置64には、サーボモータ14の回転角度を検出するエンコーダ70からの回転角度信号が入力され、モータドライバー68からのサーボモータ14の出力トルク信号が入力される。
【0031】
さらに、制御装置64には、キャップを巻締めた後のキャップの巻締め角度を測定する巻締角度検査機76の検査角度信号が入力されるようになっている。
【0032】
以上のように構成されるキャップ巻締め装置10においては、前述のようにキャッピングヘッド12がその公転運動と共に下降して容器Bに接近する。チャックブロック32がキャップCを把持した状態で、サーボモータ14がキャッピングヘッド12を自転させると、キャップCの雌ネジが容器口部の雄ネジのそれぞれのネジの始点が合致したところで、両ネジが螺合して巻締めが開始され、巻締めの進行と共にキャッピングヘッド12はさらに下降する。そして、継続して公転するキャッピングヘッド12は所定位置に到達する。
【0033】
キャッピングヘッド12が把持するキャップの雌ネジと、搬送テーブル60に載置される容器口部の雄ネジとの初期の回転角度関係は、一定の関係にはなく、搬送される際の状況に応じて様々となる。そのため、例えばネジが一条ネジである場合、キャッピングヘッド12の自転開始から最も早くキャッピングヘッド12に把持されたキャップのネジと容器口部のネジが螺合を開始する場合と、最も遅く螺合を開始する場合とで、その自転の回転角度に最大で360度の差が発生することになり、巻締め終了時のキャッピングヘッド12すなわちサーボモータ14の回転量は一定ではないため、サーボモータ14を一定回転するだけでは安定した巻締めはできない。また、容器が乾いている場合と濡れている場合あるいは容器、キャップの温度が異なる場合とで容器口部の雄ネジの摩擦力が異なるため、巻締め角度のばらつきの原因となる。
【0034】
図7は、巻締め角度を一定にするための制御装置64で行われる処理を表すフローチャートである。制御装置64では、位置センサ63またはエンコーダ72からの信号を受け取り、あるキャッピングヘッド12が所定位置に達したことを検出すると(S12)、高さセンサ62の信号を取り込む(S14)。
【0035】
高さセンサ62からの信号は、そのキャッピングヘッド12のチャックブロック32の高さ、つまり、キャップCの高さに対応しており、制御装置64は、検出された高さに対応する値から残りの回転角度を求める(S16)。求められた高さは、所定位置に達したときまでの巻締め角度に対応しており、この巻締め角度が求められれば、そのときの巻締め角度から巻締め完了までに必要な残りの回転角度が容器口部とキャップのネジのピッチにより一義的に決まる。制御装置64には、検出された高さと、残りの回転角度との関係が予め記憶されている。
【0036】
次いで、制御装置64は、残りの回転角度に対応する指令信号を前記モータドライバー68へと出力して、サーボモータ14を回転駆動する(S18)。制御装置64が、残りの回転角度に対応する指令信号を出力したとき、または、エンコーダ70によって得られる回転角度が残りの回転角度に達したときに、サーボモータ14の回転を停止する(S24)。
【0037】
制御装置64は、巻締め中に、出力トルク信号を取り込み、出力トルクが所定値よりも増大した場合には、異常と判断して、巻締め処理を停止させることができる(S20,S22)。
【0038】
任意には、制御装置64は、巻締角度検査機76の検査角度信号を取り込み、検査角度信号からの測定結果をフィードバックすることができる。つまり、検査角度信号において、巻締め角度が所定値からずれている場合には、制御装置64で記憶する検出された高さに対する残りの回転角度の値を調整するとよい。
【0039】
以上のように、キャッピングヘッドが所定位置に到達したときからの残りの回転角度を制御することにより、巻締め角度を一定にすることができて、巻締め角度のばらつきを防ぐことができる。
【0040】
移動するキャッピングヘッドの所定位置における高さをセンサで検出するようにしているために、センサは、各キャッピングヘッドに設ける必要はなく、センサの数を削減することができ、安価に構成することができる。
【0041】
尚、説明した実施形態では、高さセンサ62がキャッピングヘッド12のチャックブロック32の高さを検出したが、これに限るものではなく、キャッピングヘッド12に取り付けた任意の部材の高さ(該部材は必ずしもキャップCと一体に自転する必要はない)、またはキャッピングヘッド12が把持するキャップCの高さを検出するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の実施形態にかかるキャップ巻締め装置の断面図である。
【図2】本発明の実施形態にかかるキャップ巻締め装置の平面図である。
【図3】キャップ巻締め装置の部分断面図である。
【図4】センサ部分の拡大図である。
【図5】本発明の実施形態にかかる制御ブロック図である。
【図6】巻締め過程を表す図である。
【図7】制御装置の処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【0043】
10 キャップ巻締め装置
12 キャッピングヘッド
14 サーボモータ
20 移動駆動部(移動駆動手段)
62 高さセンサ(検出手段)
64 制御装置(制御手段)
C キャップ
【出願人】 【識別番号】391035430
【氏名又は名称】東洋食品機械株式会社
【出願日】 平成19年5月28日(2007.5.28)
【代理人】 【識別番号】100097250
【弁理士】
【氏名又は名称】石戸 久子

【識別番号】100103573
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 栄一


【公開番号】 特開2008−290758(P2008−290758A)
【公開日】 平成20年12月4日(2008.12.4)
【出願番号】 特願2007−139843(P2007−139843)