JP2004123109A - Cap tightening method and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャップの締め付け方法及びキャップ締め付け装置に関する。更に詳述すると、本発明は、ボトル本体にキャップを所定のトルクでねじ込んで締め付けるキャップの締め付け方法及びキャップ締め付け装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ボトル本体にキャップをねじ込んで装着する装置として自動キャッパーがある。この自動キャッパーは、チャックの下方にボトル本体をクランプしておくと共に、キャップをチャッキングしたチャックを下降させ且つ回転させることでキャップをボトル本体にねじ込んで装着するもので、電動モータ等のアクチュエータの回転によってチャックを回転させている。自動キャッパーでは、キャップやボトル本体の損傷を防止するために、チャックを所定の回転トルクよりも大きなトルクで回転させないようにしている。
【0003】
チャックの回転トルクが所定値よりも大きくなるのを防止する手段としては、例えば、電動モータとチャックの間の回転軸に歪みセンサを設けて回転トルクを検出し、検出した回転トルクが所定値以上にならないように電動モータを制御する方法がある。また別の手段として、チャックを回転させるサーボモータの電流値を検出し、サーボモータの電流値が所定値以上にならないように制御する方法もある。
【0004】
この自動キャッパーは取り扱うキャップの種類が変わるとチャックを別のものと交換する必要があり、多品種少量生産のラインでの使用には適していない。このため、多品種少量生産のラインでは手作業でキャップをボトル本体にねじ込んで装着することが多かった。つまり、生産ラインの種類に応じて自動キャッパーと手作業とを使い分けていた。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−145391号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の自動キャッパーは、チャックの回転トルクが所定値以上になるのを防止するためにモータの回転を制御するので、高価なモータやその制御装置が必要となり、製造コストを増加させていた。
【0007】
また、手作業によるキャップ装着作業は力がいる重労働であり、作業内容の改善、作業者の作業ローテーション計画の立案の容易化、生産性の向上等の観点から、多品種少量生産においても機械を導入したいとの要請があった。また、キャップ装着を手作業で行うとキャップの締め付けトルクにばらつきが生じ易く液漏れを起こす要因にもなっていた。これらの点を改善するという観点からも機械を導入したいとの要請があった。
【0008】
本発明は、安価に提供することができ、しかも多品種少量生産のラインへの導入に適したキャップの締め付け方法及びキャップ締め付け装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項1記載の発明は、ボトル本体にキャップを仮装着した後、キャップをキャップ締め付け装置のチャックにチャッキングさせ、アクチュエータによってチャックを回転させてキャップをボトル本体にねじ込んで装着するキャップの締め付け方法において、キャップがボトル本体に装着されてチャックの回転抵抗が設定値よりも大きくなった場合にアクチュエータからチャックに伝達される回転をトルクリミッタで断ち、チャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅くなったことを検出するとチャックのチャッキングを解くと共にアクチュエータの出力を停止させるようにしている。
【0010】
なお、ここで、「チャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅い」ことには、チャックの回転は続いているがその速度が設定速度よりも遅くなった場合の他に、チャックの回転が停止した場合も含まれる。即ち、チャックの回転が遅くなったことの検出により、チャックのチャッキングを解き、アクチュエータの出力を停止するようにしても良く、また、チャックの回転が停止したことの検出により、チャックのチャッキングを解き、アクチュエータの出力を停止するようにしても良い。
【0011】
チャックを回転させて仮装着してあるキャップをボトル本体の所定位置までねじ込むと、それ以上のねじ込みが困難になるのでチャックの回転抵抗が上昇する。そして、チャックの回転抵抗が所定値よりも大きくなると、アクチュエータからチャックに伝達される回転がトルクリミッタによって遮断される。つまり、キャップをボトル本体の所定位置までねじ込んで回転抵抗が所定値よりも大きくなると、チャックの回転速度が遅くなり停止する。これにより、所定の大きさの締め付けトルクでキャップがボトル本体に装着される。即ち、チャックの回転トルク(回転抵抗)を検出するセンサを設けてアクチュエータの回転制御を行わなくても、所定の大きさの締め付けトルクでキャップを装着することができる。そして、チャックの回転速度が設定速度よりも遅くなったことが検出されると、チャックがキャップを解放し、アクチュエータがその出力を停止するので、ボトルを取り外すことができる。
【0012】
また、請求項2記載のキャップの締め付け方法は、少なくともチャックを回転させている時間が予め設定した時間に達すると作業を中止するものである。
【0013】
何らかの原因によりキャップがボトル本体にねじ込まれずに空回りを続けている状態では、チャックをいくら回転させてもキャップを締め付けることはできない。キャップを正常に締め付けるのに要する時間はほぼ決まっているので、この時間を大幅に過ぎてもチャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅くならなければ、キャップが空回りしていると考えられる。したがって、チャックを回転させている時間が予め設定した時間に達すると作業を中止することで、キャップが空回りしている場合等に作業を中止することができる。
【0014】
また、請求項3記載のキャップ締め付け装置は、ボトル本体に仮装着したキャップをチャッキングするチャックと、チャックを回転させることでキャップをボトル本体にねじ込んで装着するアクチュエータと、キャップがボトル本体に装着されてチャックの回転抵抗が設定値よりも大きくなるとアクチュエータからチャックに伝達される回転を断つトルクリミッタを備えるものである。
【0015】
したがって、アクチュエータがチャックを回転させると、仮装着されていたキャップがボトル本体にねじ込まれる。キャップをボトル本体の所定位置までねじ込むと、キャップのねじ込みが困難になるのでチャックの回転抵抗が上昇する。そして、チャックの回転抵抗が所定値よりも大きくなると、トルクリミッタが作動し、アクチュエータからチャックに伝達されていた回転を遮断する。つまり、キャップがボトル本体の所定位置までねじ込まれると、チャックの回転が停止し、アクチュエータを空回りさせる。これにより、所定の大きさの締め付けトルクでキャップがボトル本体に装着される。即ち、チャックの回転トルク(回転抵抗)を検出するセンサを設けてアクチュエータの回転制御を行わなくても、所定の大きさの締め付けトルクでキャップを装着することができる。
【0016】
また、請求項4記載のキャップ締め付け装置は、チャックの回転状態を検出するセンサを備え、トルクリミッタがアクチュエータからチャックに伝達される回転を断った後のチャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅くなったことをセンサが検出すると、チャックはキャップを解放し、アクチュエータはその出力を停止するものである。
【0017】
したがって、キャップがボトル本体に所定の締め付けトルクで装着されるとチャックがキャップを解放するので、ボトルを取り外すことができる。
【0018】
また、請求項5記載のキャップ締め付け装置は、チャックは径方向に移動する複数の爪部を有し、爪部によってキャップを径方向から挟むことでチャッキングを行うものである。
【0019】
したがって、チャックは複数、例えば3本の爪でキャップを囲むようにして狭持する。このため、キャップの径が異なるものであってもキャップを挟持することができ、しかも、キャップの中心軸をチャックの中心軸に一致させながら挟持することができる。
【0020】
また、請求項6記載のキャップ締め付け装置は、少なくともチャックを回転させている時間が予め設定した時間に達するとアクチュエータの出力を停止させるタイマーを備えるものである。
【0021】
何らかの原因によりキャップがボトル本体にねじ込まれずに空回りを続けている状態では、チャックをいくら回転させてもキャップを締め付けることはできない。キャップを正常に締め付けるのに要する時間はほぼ決まっているので、この時間を大幅に過ぎてもチャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅くならなければ、キャップが空回りしていると考えられる。タイマーはチャックを回転させている時間を計測し、この時間が予め設定した時間に達するとアクチュエータの出力を停止させる。したがって、キャップが空回りしている場合等に作業を中止することができる。
【0022】
さらに、請求項7記載のキャップ締め付け装置は、ボトル本体に仮装着したキャップをチャックに導くガイドを備えるものである。したがって、キャップをチャックに正確且つ迅速に案内することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【0024】
図1に、本発明を適用したキャップ締め付け装置の実施形態の一例を示す。このキャップ締め付け装置は、ボトル1のボトル本体1aに仮装着したキャップ1bをチャッキングするチャック2と、チャック2を回転させることでキャップ1bをボトル本体1aにねじ込んで装着するアクチュエータ3と、キャップ1bがボトル本体1aに装着されてチャック2の回転抵抗が設定値よりも大きくなるとアクチュエータ3からチャック2に伝達される回転を断つトルクリミッタ4を備えるものである。本実施形態では、チャック2の回転状態を検出するセンサ5を備えており、トルクリミッタ4がアクチュエータ3からチャック2に伝達される回転を断った後のチャック2の回転速度が予め設定した速度よりも遅くなったことをセンサ5が検出すると、チャック2はキャップ1bを解放し、アクチュエータ3はその出力を停止する。
【0025】
キャップ締め付け装置は、例えば作業テーブル6の上に設置されて使用される。アクチュエータ3は台座21の上に固定されたフレーム7にブラケット8を介して取り付けられている。アクチュエータ3は、例えばクラッチ・ブレーキ付きギアドモータ(以下、ギアドモータ3という)で、図示しない減速機、クラッチ、ブレーキが組み込まれている。ギアドモータ3の出力軸の回転はプーリ9→タイミングベルト10→プーリ11→トルクリミッタ4→回転軸12→チャック2へと伝達される。回転軸12は、一対の軸受け13,14によってフレーム7に回転自在に支持されている。
【0026】
トルクリミッタ4は、プーリ11の回転を回転軸12に伝達する一方、回転軸12を回転させるのに必要な回転トルク、即ち回転軸12の回転抵抗が所定値よりも大きくなると回転伝達を遮断する。即ち、チャック2の回転抵抗が所定値よりも大きくなると回転伝達を遮断しプーリ11を空回りさせるクラッチである。
【0027】
センサ5は、例えば回転軸12の回転を検出する回転センサで、トルクリミッタ4の下方に配置されている。回転センサ5はフレーム7にブラケット15を介して取り付けられており、回転軸12に対向している。回転センサ5は、例えば回転軸12に付された黒線と白線の縦縞模様を検出する反射型の光センサで、白線を検出するとオン信号を出力するが、黒線を検出しても信号を出力しない。回転軸12が回転して縦縞模様が移動すると黒線と白線が交互に回転センサ5に対向するので、回転センサ5はオンオフを繰り返してオン信号を間欠的に出力する。これに対し、回転軸12が停止すると回転センサ5に対して縦縞模様は静止しているので、回転センサ5はオン状態又はオフ状態に維持される。したがって、回転センサ5からオン信号が出力された状態又は回転センサ5オン信号を出力していない状態が一定時間(例えば0.05秒)以上継続すると、回転軸12が停止していると判断することができる。
【0028】
チャック2は径方向に移動する複数の爪部2aを有し、爪部2aによってキャップ1bを径方向から挟むことでチャッキングを行うものである。本実施形態では、チャック2は、例えば図2に示すように、3本の爪部2aを有しており、3方向からキャップ1bを狭持する。3本の爪部2aはエアシリンダ機構によって駆動される。
【0029】
チャック2の断面を図3に示す。3本の爪部2aは、ハウジング2dの底面に径方向にスライド可能に取り付けられている。爪部2aの内側面には、図4に示すように、横断面形状がT字状の溝24が形成されており、当該溝24には楔片2cの外周面に形成された横断面形状がT字状の凸部25に摺動自在に嵌め込まれている。溝24及び凸部25は、楔片2cの傾斜面に沿って配置されている。したがって、楔片2cの上下方向(図3の上下方向)の移動により、爪部2aが径方向に移動する。楔片2cにはピストン2bが取り付けられている。圧縮空気によってピストン2bが下方に移動されると、楔片2cによって爪部2aが径方向外側に押し出される。即ち、爪部2aが開きチャッキングが解放される。また、圧縮空気によってピストン2bが上方に移動されると、楔片2cによって爪部2aが径方向内側に移動する。即ち、爪部2aが閉じチャッキングが行われる。
【0030】
このように3本の爪部2aが径方向に移動し、キャップ1bを囲むようにして挟持する(チャッキングする)ので、異なる径のキャップ1bをチャッキングすることができ、しかもキャップ1bの中心軸とチャック2の中心軸とを一致させることができる。爪部2aのキャップ狭持面にはゴム板16が固着されており、滑りを防止してキャップ1bを確実に狭持すると共に、キャップ1bの損傷防止を図っている。
【0031】
なお、回転軸12には、チャック2に圧縮空気を供給するために2本の通路22(片方のみ図示)が形成されている。2本の通路22のうち、片方の通路22はチャック2の上側圧力室2eに、もう片方の通路22はチャック2の下側圧力室2fにそれぞれ接続されている。2本の通路22へは図示しない圧力源からコントロールバルブ26とロータリジョイント23を介して圧縮空気が供給される(図1)。即ち、コントロールバルブ26の流路切換によってチャック2の上側圧力室2eに圧縮空気を供給すると、ピストン2bが下方に移動し、チャック2が開く。一方、コントロールバルブ26の流路切換によってチャック2の下側圧力室2fに圧縮空気を供給すると、ピストン2bが上方に移動し、チャック2が閉じる。なお、コントロールバルブ26は圧縮空気を供給しない通路22を大気に開放し、ピストン2bの移動によって狭くなる圧力室2e,2f内の空気を抜く。コントロールバルブ26は、回転軸12の上端部を支持するアーム27に取り付けられている。
【0032】
チャック2の側方には、ボトル1の有無を検出するセンサ17が配置されている。このセンサ17はフレーム7に取り付けられている。
【0033】
このキャップ締め付け装置は、第1及び第2のタイマーを備えている。第1のタイマーは、センサ17によってボトル1を検出した後、ある程度の時間をおいてチャッキングが行われるようにするためのものである。また、第2のタイマーは、ボトル1をチャッキングした後、ある程度の時間をおいてチャック2が回転するようにするためのものである。また、このキャップ締め付け装置は、少なくともチャック2を回転させている時間が予め設定した時間に達するとアクチュエータ3の出力を停止させる第3のタイマーを備えている。本実施形態の第3のタイマーは、センサ17がボトル1を検出してからの経過時間が所定時間に達すると、アクチュエータ3の出力を停止させる。
【0034】
次に、キャップ1bの締め付け方法について説明する。
【0035】
この方法は、ボトル本体1aにキャップ1bを仮装着した後、キャップ1bをキャップ締め付け装置のチャック2にチャッキングさせ、アクチュエータ3によってチャック2を回転させてキャップ1bをボトル本体1aにねじ込んで装着するキャップ1bの締め付け方法であって、キャップ1bがボトル本体1aに装着されてチャック2の回転抵抗が設定値よりも大きくなった場合にアクチュエータ3からチャック2に伝達される回転をトルクリミッタで断ち、チャック2の回転速度が予め設定した速度よりも遅くなったことを検出するとチャック2のチャッキングを解くと共に、アクチュエータ2の出力を停止させるものである。
【0036】
本実施形態では、例えば図7に示す手順でキャップ1bをボトル本体1aに装着する。なお、作業者は予めボトル本体1aにキャップ1bを少しだけねじ込んでおくことでキャップ1bを仮装着しておき、ボトル1としてボトル本体1aとキャップ1bを一体化させておく。
【0037】
まず最初に、機械が停止している状態でチャック2が回転しないように作業者が手でチャック2をおさえてトルクリミッタ4の回転伝達を遮断するトルクの値を設定する(ステップS31)。即ち、所定の値でトルクリミッタ4が作動するようにトルクリミッタ4を調整する。ここで設定したトルクがキャップ1bの締め付けトルクとなる。次に、ギアドモータ3のスイッチをオン操作する(ステップS32)。この状態では、ギアドモータ3のクラッチは切断(オフ)状態となっており、ギアドモータ3のブレーキはオンとなっている。ギアドモータ3のスイッチをオン操作することで、ギアドモータ3が回転する(ステップS33)。
【0038】
次に、作業者はキャップ1bを仮装着したボトル本体1aを掴み、ボトル1をチャック2の下から各爪部2aの中心に挿入する(ステップS33)。キャップ締め付け装置はボトル1が各爪部2a間に挿入されるまでステップS34を繰り返し実行しボトル1の挿入を待つ。そして、ボトル1の挿入をセンサ17が検知してオン状態になると、ステップS35からステップS36に進み、第1のタイマーを作動させて所定時間、例えば0.2秒の経過を待つ。即ち、作業者がボトル1を爪部2aの中心に挿入するのと同時にキャップ1bのチャッキングが行われるのを防止するため、ある程度の時間をおいてからチャッキングするようにしている。その後、ステップS37に進んでチャック2でキャップ1bをチャッキングする。次のステップS38では、第2のタイマーを作動させて所定時間、例えば0.1秒の経過を待つ。ボトル1のキャップ1bをチャッキングした後、チャック2が回転し始めるまである程度の時間をおくことで、作業の安全性をより高めている。この後、ギアドモータ3のクラッチが接続(オン)され、且つブレーキをオフする(ステップS39)。なお、キャップ1bのチャッキングにより作業者がボトル本体1aから手を離してもボトル1が落下することはないが、作業者はそのままボトル本体1aを掴んで支持しておき、チャック2の回転に伴ってボトル本体1aが回転するのを防止してキャップ1bがボトル本体1aにねじ込まれるようにする。
【0039】
ギアドモータ3のクラッチの接続とブレーキの解除によってギアドモータ3の出力軸の回転がプーリ9に伝達され、プーリ9からタイミングベルト10→プーリ11→トルクリミッタ4→回転軸12→チャック2へと伝達される。即ち、チャック2が回転し、キャップ1bをボトル本体1aにねじ込んで締め付ける(ステップS40)。そして、キャップ1bがボトル本体1aの所定位置までねじ込まれると、それ以上のねじ込みが困難になるので、チャック2の回転抵抗が上昇し所定値よりも大きくなる。これにより、トルクリミッタ4が作動し、回転軸12をプーリ11から切り離してプーリ11を空回りさせる。つまり、キャップ1bがボトル本体1aの所定位置まで所定の締め付けトルクで締め付けられると、チャック2の回転速度が減少し、その回転が停止する。
【0040】
そして、チャック2即ち回転軸12の回転速度が設定値より遅くなったのを回転センサ5が検出すると、ステップS41からステップS42に進み、キャップ1bのチャッキングを解除すると共に、ギアドモータ3のクラッチを切断(オフ)し、ブレーキをオンする(ステップS42)。これによりギヤドモータ3の出力が停止、即ち出力軸の回転が止まり、キャップ1bを装着したボトル1をキャップ締め付け装置から取り外すことが可能になり、作業者はボトル1を交換してキャップ装着作業を繰り返し行う(ステップS43→ステップS34)。
【0041】
一方、キャップ装着作業を終了する場合には、ギアドモータ3のスイッチをオフして(ステップS44)作業を終了する。
【0042】
なお、ステップS36〜S41の処理と並行してステップS45を実行する。ステップS45では第3のタイマーがセンサ17によるボトル1の検出からの経過時間を計測しており、ボトル1の検出から所定時間、例えば2.5秒経過すると、ステップS42に進む。このようにすることで、キャップ1bがボトル本体1aにねじ込まれず空回りを続けることがないようにすることができる。
【0043】
このように、本発明では、トルクリミッタ4を使用してキャップ1bをボトル本体1aに所定の締め付けトルクで締め付けるようにしているので、高価なサーボモータやセンサ類を備えた制御システムが不要になり、キャップ締め付け装置を安価に提供することができる。
【0044】
また、チャック2は爪部2aを径方向に移動させてキャップ1bを囲むように挟持するので、異なる径のキャップ1bをチャッキングすることができ、しかもキャップ1bの中心軸とチャック2の中心軸とを一致させることができる。このため、同一のチャック2で多くの種類のボトル1のキャップ装着を行うことが可能になり、キャップ締め付け装置の汎用性を向上させることができる。即ち、多品種少量生産のラインでの使用は勿論のこと、少品種多量生産のラインでの使用にも適したキャップ締め付け装置を提供することができる。
【0045】
さらに、キャップ1bを装着したボトル1をキャップ締め付け装置から取り外す場合に、ギアドモータ3のクラッチを切断し、ブレーキをオンして、ギアドモータ3の出力を停止させるようにしているので、安全性をより一層高くすることができる。
【0046】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【0047】
例えば、チャック2の爪部2a間へのボトル挿入を容易にするためのガイド18を設けても良い。図8にガイド18の例を示す。ガイド18は、ボトル1よりも大径の孔19aが中央に形成された取付板19に固着されている。取付板19は、例えば円板である。チャック2を囲むカバー20の下端に取付板19を取り付け、ガイド18をチャック2の下方に配置している。取付板19の孔19aに下からボトル1を挿入すると、ガイド18がボトル1を案内するので、ボトル1をチャック2の爪部2a間の正しい位置に挿入するのが容易になる。なお、上述の説明では、取付板19は円板であったが、円板に限るものではなく、例えば四角板等であっても良い。
【0048】
また、台座21に対してフレーム7を傾斜させることができるように取り付けても良い。即ち、チャック2及びトルクリミッタ4を例えば前後方向や左右方向に傾斜させることができるようにしても良い。チャック2及びトルクリミッタ4を傾斜させることができるようにすることで、作業者の体格や作業環境等に応じてチャック2の角度を変えることが可能になり、作業を行いやすくすることができる。例えば、チャック2及びトルクリミッタ4を、垂直に対して前後方向に40度ずつ傾動可能にしても良い。
【0049】
また、チャック2及びトルクリミッタ4の高さを調整可能にしても良い。このようにすることで、作業者の体格や作業環境等に応じてチャックの高さを変えることが可能になり、作業を行いやすくすることができる。
【0050】
また、上述の説明では、ステップS35からステップS36に進むときに第3のタイマーを移動させるようにしていたが、例えば、ステップS37からステップS38に進むときに第3のタイマーを作動させるようにしても良く、あるいは図39からステップS39からステップS40に進むときに、第3のタイマーを作動させるようにしても良い。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載のキャップの締め付け方法では、キャップがボトル本体に装着されてチャックの回転抵抗が設定値よりも大きくなった場合にアクチュエータからチャックに伝達される回転をトルクリミッタで断ち、チャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅くなったことを検出するとチャックのチャッキングを解くと共にアクチュエータの出力を停止させるようにしているので、所定の大きさの締め付けトルクでボトル本体にキャップを装着することができる。即ち、高価なサーボモータやセンサ類を備えた制御システムを用いることなく、キャップの締め付けトルクを一定にすることができるので、キャップ装着に要するコストを下げることができる。
【0052】
また、請求項2記載のキャップの締め付け方法では、少なくともチャックを回転させている時間が予め設定した時間に達すると作業を中止するので、キャップが空回りして締め付けることが出来ない場合等に作業を中止することができる。
【0053】
また、請求項3記載のキャップ締め付け装置では、ボトル本体に仮装着したキャップをチャッキングするチャックと、チャックを回転させることでキャップをボトル本体にねじ込んで装着するアクチュエータと、キャップがボトル本体に装着されてチャックの回転抵抗が設定値よりも大きくなるとアクチュエータからチャックに伝達される回転を断つトルクリミッタを備えているので、所定の大きさの締め付けトルクでボトル本体にキャップを装着することができる。このため、高価なサーボモータやセンサ類を備えた制御システムを用いる必要がなくなり、キャップ締め付け装置の製造コストを大幅に下げることができる。
【0054】
また、請求項4記載のキャップ締め付け装置では、チャックの回転状態を検出するセンサを備え、トルクリミッタがアクチュエータからチャックに伝達される回転を断った後のチャックの回転速度が予め設定した速度よりも遅くなったことをセンサが検出すると、チャックはキャップを解放し、アクチュエータはその出力を停止するようにしているので、キャップの装着が終了すると自動的にチャックがキャップを解放し、ボトルを取り外すことができる。
【0055】
また、請求項5記載のキャップ締め付け装置では、チャックは径方向に移動する複数の爪部を有し、爪部によってキャップを径方向から挟むことでチャッキングを行うので、同一のチャックで多くの種類のボトルのキャップ装着を行うことが可能になり、キャップ締め付け装置の汎用性を向上させることができる。即ち、多品種少量生産のラインでの使用は勿論のこと、少品種多量生産のラインでの使用にも適したキャップ締め付け装置を提供することができる。
【0056】
また、請求項6記載のキャップ締め付け装置では、少なくともチャックを回転させている時間が予め設定した時間に達するとアクチュエータの出力を停止させるタイマーを備えているので、キャップが空回りして締め付けることが出来ない場合等に作業を中止することができる。
【0057】
さらに、請求項7記載のキャップ締め付け装置では、ボトル本体に仮装着したキャップをチャックに導くガイドを備えているので、キャップをチャックに正確且つ迅速に案内することができ、作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したキャップ締め付け装置の実施形態の一例を示す正面図である。
【図2】同キャップ締め付け装置のチャックの底面図である。
【図3】同キャップ締め付け装置のチャックの断面図である。
【図4】同チャックの爪部の溝と楔片の凸部の断面図である。
【図5】同チャックを作動させる圧縮空気の通路を示す断面図である。
【図6】同チャックを作動させる圧縮空気の通路を示し、その一部を拡大した断面図である。
【図7】本発明を適用したキャップの締め付け方法の実施形態の一例を示す流れ図である。
【図8】同キャップ締め付け装置に取り付けるガイドを示す斜視図である。
【符号の説明】
1a ボトル本体
1b キャップ
2 チャック
2a 爪部
3 ギアドモータ(アクチュエータ)
4 トルクリミッタ
5 チャックの回転停止状態を検出するセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cap tightening method and a cap tightening device. More specifically, the present invention relates to a cap tightening method and a cap tightening device for screwing a cap into a bottle body with a predetermined torque to tighten the cap.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, there is an automatic capper as a device for screwing a cap into a bottle main body. This automatic capper clamps the bottle main body below the chuck, and lowers and rotates the chuck with the cap chucked so that the cap is screwed into the bottle main body and mounted. The chuck is rotated by rotation. In the automatic capper, in order to prevent the cap and the bottle main body from being damaged, the chuck is not rotated with a torque larger than a predetermined rotation torque.
[0003]
As means for preventing the rotation torque of the chuck from being larger than a predetermined value, for example, a distortion sensor is provided on a rotation shaft between the electric motor and the chuck to detect the rotation torque, and the detected rotation torque is equal to or more than a predetermined value. There is a method of controlling the electric motor so as not to be out of order. As another means, there is a method of detecting a current value of a servomotor for rotating a chuck and controlling the current value of the servomotor so as not to exceed a predetermined value.
[0004]
This automatic capper requires that the chuck be replaced with another one when the type of cap to be handled changes, and is not suitable for use in a high-mix low-volume production line. For this reason, in many kinds of small-lot production lines, the cap was often screwed into the bottle body by hand. In other words, the automatic capper and the manual operation were used properly according to the type of the production line.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-145391
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned automatic capper controls the rotation of the motor in order to prevent the rotation torque of the chuck from exceeding a predetermined value, so that an expensive motor and its control device are required, and the manufacturing cost is increased. .
[0007]
In addition, manual cap mounting work is a powerful and heavy labor.From the viewpoint of improving work contents, facilitating worker rotation planning, and improving productivity, etc. There was a request to introduce it. In addition, when the cap is manually attached, the tightening torque of the cap tends to vary, which causes a liquid leakage. There was a request to introduce a machine from the viewpoint of improving these points.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cap tightening method and a cap tightening apparatus which can be provided at a low cost and which is suitable for introduction into a line for high-mix low-volume production.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is to temporarily attach a cap to a bottle body, then chuck the cap to a chuck of a cap tightening device, rotate the chuck by an actuator, and screw the cap into the bottle body. When the cap is attached to the bottle body and the rotation resistance of the chuck becomes larger than the set value, the rotation transmitted from the actuator to the chuck is cut off by the torque limiter, and the rotation speed of the chuck is reduced. When it is detected that the speed is lower than the preset speed, the chucking of the chuck is released and the output of the actuator is stopped.
[0010]
Here, "the rotation speed of the chuck is lower than the preset speed" means that the rotation of the chuck is continued but the speed is lower than the set speed. This also includes the case of stopping. That is, the chucking of the chuck may be released by detecting that the rotation of the chuck has slowed, and the output of the actuator may be stopped. Also, the chucking of the chuck may be detected by detecting that the rotation of the chuck has stopped. And the output of the actuator may be stopped.
[0011]
If the cap, which is temporarily mounted, is screwed to a predetermined position of the bottle body by rotating the chuck, it becomes difficult to further screw the cap, and the rotation resistance of the chuck increases. Then, when the rotation resistance of the chuck becomes larger than a predetermined value, the rotation transmitted from the actuator to the chuck is cut off by the torque limiter. That is, when the cap is screwed to a predetermined position of the bottle main body and the rotation resistance becomes larger than a predetermined value, the rotation speed of the chuck becomes slow and stops. As a result, the cap is mounted on the bottle body with a predetermined tightening torque. That is, the cap can be mounted with a predetermined tightening torque without providing a sensor for detecting the rotational torque (rotational resistance) of the chuck and controlling the rotation of the actuator. When it is detected that the rotation speed of the chuck has become lower than the set speed, the chuck releases the cap and the actuator stops its output, so that the bottle can be removed.
[0012]
Further, in the cap fastening method according to the second aspect, the operation is stopped when at least the time during which the chuck is rotated reaches a preset time.
[0013]
In a state where the cap keeps running idle without being screwed into the bottle body for some reason, the cap cannot be tightened no matter how much the chuck is rotated. Since the time required for normally tightening the cap is almost fixed, if the rotation speed of the chuck does not become slower than a preset speed even after a long time, it is considered that the cap is idle. Therefore, when the time during which the chuck is rotated reaches a preset time, the operation is stopped, so that the operation can be stopped when the cap is idle.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cap tightening device for chucking a cap temporarily attached to a bottle body, an actuator for screwing the cap into the bottle body by rotating the chuck, and attaching the cap to the bottle body. When the rotation resistance of the chuck becomes larger than a set value, a torque limiter for interrupting the rotation transmitted from the actuator to the chuck is provided.
[0015]
Therefore, when the actuator rotates the chuck, the temporarily mounted cap is screwed into the bottle body. If the cap is screwed into a predetermined position of the bottle body, it becomes difficult to screw the cap, so that the rotational resistance of the chuck increases. Then, when the rotation resistance of the chuck becomes larger than a predetermined value, the torque limiter operates to cut off the rotation transmitted from the actuator to the chuck. That is, when the cap is screwed to a predetermined position of the bottle main body, the rotation of the chuck stops and the actuator idles. As a result, the cap is mounted on the bottle body with a predetermined tightening torque. That is, the cap can be mounted with a predetermined tightening torque without providing a sensor for detecting the rotational torque (rotational resistance) of the chuck and controlling the rotation of the actuator.
[0016]
Further, the cap tightening device according to
[0017]
Therefore, when the cap is attached to the bottle body with a predetermined tightening torque, the chuck releases the cap, and the bottle can be removed.
[0018]
Further, in the cap tightening device according to the fifth aspect, the chuck has a plurality of claw portions that move in the radial direction, and performs chucking by sandwiching the cap from the radial direction with the claw portions.
[0019]
Therefore, the chuck is sandwiched by a plurality of, for example, three claws so as to surround the cap. For this reason, even if the caps have different diameters, the cap can be clamped, and the cap can be clamped while the center axis of the cap coincides with the center axis of the chuck.
[0020]
Further, the cap tightening device according to
[0021]
In a state where the cap keeps running idle without being screwed into the bottle body for some reason, the cap cannot be tightened no matter how much the chuck is rotated. Since the time required for normally tightening the cap is almost fixed, if the rotation speed of the chuck does not become slower than a preset speed even after a long time, it is considered that the cap is idle. The timer measures the time during which the chuck is rotating, and when this time reaches a preset time, stops the output of the actuator. Therefore, the work can be stopped when the cap is idle.
[0022]
Further, the cap tightening device according to
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of a cap tightening device to which the present invention is applied. The cap tightening device includes a
[0025]
The cap tightening device is used, for example, installed on the work table 6. The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
FIG. 3 shows a cross section of the
[0030]
As described above, the three
[0031]
The
[0032]
A
[0033]
This cap fastening device includes first and second timers. The first timer is for performing chucking after a certain period of time after the detection of the bottle 1 by the
[0034]
Next, a method of fastening the
[0035]
In this method, after the
[0036]
In the present embodiment, for example, the
[0037]
First, an operator sets the torque value at which the rotation of the
[0038]
Next, the operator grasps the bottle main body 1a to which the
[0039]
By connecting the clutch of the geared
[0040]
When the
[0041]
On the other hand, when ending the cap mounting operation, the switch of the geared
[0042]
Step S45 is executed in parallel with the processing of steps S36 to S41. In step S45, the third timer measures the elapsed time from the detection of the bottle 1 by the
[0043]
As described above, in the present invention, the
[0044]
Further, since the
[0045]
Further, when the bottle 1 with the
[0046]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0047]
For example, a
[0048]
Further, the
[0049]
Further, the heights of the
[0050]
In the above description, the third timer is moved when the process proceeds from step S35 to step S36. However, for example, the third timer is operated when the process proceeds from step S37 to step S38. Alternatively, when the process proceeds from step S39 to step S40 from FIG. 39, the third timer may be operated.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, in the method for tightening the cap according to the first aspect, the torque transmitted from the actuator to the chuck when the cap is mounted on the bottle body and the rotation resistance of the chuck becomes larger than the set value is set by the torque limiter. When detecting that the rotation speed of the chuck has become slower than the preset speed, the chucking is released and the output of the actuator is stopped, so that the bottle body is tightened with a predetermined tightening torque. Can be fitted with a cap. That is, since the cap tightening torque can be kept constant without using a control system including expensive servomotors and sensors, the cost required for mounting the cap can be reduced.
[0052]
In the method for tightening the cap according to the second aspect, the work is stopped when at least the time during which the chuck is rotated reaches a preset time. Can be stopped.
[0053]
Further, in the cap tightening device according to the third aspect, the chuck for chucking the cap temporarily attached to the bottle main body, the actuator for screwing the cap into the bottle main body by rotating the chuck, and the cap being attached to the bottle main body. When the rotation resistance of the chuck becomes larger than a set value, a torque limiter for interrupting the rotation transmitted from the actuator to the chuck is provided, so that the cap can be attached to the bottle body with a predetermined tightening torque. For this reason, it is not necessary to use a control system including expensive servomotors and sensors, and the manufacturing cost of the cap tightening device can be significantly reduced.
[0054]
Further, the cap tightening device according to
[0055]
In the cap tightening device according to the fifth aspect, the chuck has a plurality of claw portions that move in the radial direction, and chucking is performed by sandwiching the cap from the radial direction with the claw portions. Caps can be attached to different types of bottles, and the versatility of the cap tightening device can be improved. That is, it is possible to provide a cap tightening device that is suitable not only for use in a high-mix low-volume production line but also for use in a low-mix high-volume production line.
[0056]
Further, in the cap tightening device according to
[0057]
Furthermore, in the cap tightening device according to the seventh aspect, since the guide that guides the cap temporarily mounted on the bottle body to the chuck is provided, the cap can be accurately and quickly guided to the chuck, and the workability is improved. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of an embodiment of a cap tightening device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a bottom view of a chuck of the cap tightening device.
FIG. 3 is a sectional view of a chuck of the cap tightening device.
FIG. 4 is a sectional view of a groove of a claw portion of the chuck and a convex portion of a wedge piece.
FIG. 5 is a sectional view showing a passage of compressed air for operating the chuck.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a passage of compressed air for operating the chuck and enlarging a part thereof.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of an embodiment of a method for tightening a cap to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a perspective view showing a guide attached to the cap tightening device.
[Explanation of symbols]
1a Bottle body
1b cap
2 chuck
2a claw
3 Geared motor (actuator)
4 Torque limiter
5 Sensor that detects the rotation stop state of the chuck
Claims (7)
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- 2002-09-30 JP JP2002285945A patent/JP2004123109A/en active Pending
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