JP2004189326A - キャップ締め機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、回転伝達を受けて回転可能なインナ83と、このインナ83と一体に回転可能かつ当該インナ83に対して回転可能に設けられたアウタ82と、これらインナ83とアウタ82とを連結しかつキャップが嵌合可能に巻かれたコイルばね81とを備えて成るものである。これにより、キャップ締付け時、インナ83とアウタ82との差動に応じてコイルばね81による保持力を高めることが可能になる。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器等の開口端にキャップを締付ける場合に用いられるキャップ締め機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献】特開平8−244886号公報
容器の開口部を閉栓するためには、ねじ込み方式のキャップが広く用いられている。従来、このキャップの容器への締め付け、所謂キャッピングには、各種キャップ締め機が利用されている。その代表的なものが特許文献に示されたキャッピング装置である。このキャッピング装置は、先端に設けたチャックにキャップを保持し、チャックを回転させることにより保持したキャップを容器の開口部に締め付けるように構成されたものである。前記チャックは、キャップを吸着保持しておくためのマグネットと、キャップ外周面に圧接してキャップを保持する環状のチャックゴムとを備える。
【0003】
キャッピングに際しては、まず、チャックのマグネットにキャップを吸着保持した状態でキャップを容器開口部に係合させ、チャックを回転させることによりキャップの仮締めを実行する。こうしてキャップがマグネットと滑りを生じるまで締付けられると、続いてチャックゴムがキャップに圧接するように押圧され、このチャックゴムの圧接による摩擦抵抗により、キャップにさらなるトルクを与えて増し締めを行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のキャッピング装置においては、キャップにチャックゴムを圧接して回転伝達を行う構造になっているため、チャックゴムを操作するための機構・制御が複雑になる等の問題が発生していた。また、キャップの仮締めに際し、マグネットあるいはバキューム等、最終的な増し締めで用いるチャックゴムとは別の手段を用いてキャップの仮締めを行うようになっているため、さらに装置の構造・制御が複雑になる等の問題も発生していた。また、チャックゴムはゴムであるため、短期間で劣化が生じて保持力が低下し易く、頻繁にメンテナンスを行わなければならない等の問題も発生していた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転伝達を受けて回転可能な第1の部材と、この第1の部材と一体に回転可能かつ当該第1の部材に対して回転可能に設けられた第2の部材と、これら第1の部材と第2の部材とを連結しかつキャップが嵌合可能なコイルばねとを備えて成ることを特徴とするものである。なお、前記第2の部材は、一方向に回転可能かつ他方向には回転不可能なよう一方向クラッチによって支持されていることが望ましい。また、コイルばねは、第1の部材と第2の部材とが回転している時に生じる差動角に応じて締まるように構成されていることが望ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1ないし図7において、1はキャップ締め機であり、ロボットの可動フレーム2に取り付けられたエアスライド機構3と、このエアスライド機構3に連結されたツールユニット4とを備えて成る。
【0007】
前記エアスライド機構3は、圧縮エアの給排に応じて図中矢印方向に伸縮するスライド部3aを備えている。また、ツールユニット4は、エアスライド機構3の前記スライド部3aに連結されるテーブル5と、このテーブル5に連結されたクラッチ部7と、このクラッチ部7上に連結されたドライバ6と、前記クラッチ部7の先端に連結されたビットユニット8とから構成されている。
【0008】
前記ドライバ6は、ACサーボモータ6a(以下、モータ6aという)の駆動を受けて回転する角柱状の出力軸6bを有するものである。
【0009】
前記クラッチ部7は、ケース部材7aに収納した軸受71,72および一方向クラッチ73を介し、一方向クラッチ73の作用によりケース部材7aに対して一方向にのみ回転可能に設けられたクラッチ軸74を有する。このクラッチ軸74内には、前記出力軸6bに連結された伝達軸75が同心上に回転自在に配置されており、この伝達軸75の先端部には、横断面四角形の角穴75aが形成してある。また、前記クラッチ軸74の下部には、対向位置にそれぞれスリット74a,74aが形成されるとともに、各スリット74a上方に位置するよう支持バー76,76が配置されている。この支持バー76,76は、平行状態からクラッチ軸74側へのみ回動できる構成であり、常時平行状態になるよう、それぞればね77,77で付勢してある。
【0010】
前記ビットユニット8は、キャップCをチャッキングするためのコイルばね81をアウタ82とインナ83とで支持した構造である。アウタ82は、上部のフック82a,82aを前記支持バー76,76に常時係合させることで前記クラッチ部7に吊り下げ支持される。このアウタ82のボディ84は、中空状を成し、その外周対向部分が切り欠かれた形状を成し、この切欠部84a,84aには、ボディ84内に突出するストッパ85,85が配置されている。このストッパ85,85は、2個の部品85a,85bでボディ84を挟み、これらをねじ85cで締結することで取り付けられており、ねじ85cを緩めれば切欠部84aに沿って任意の位置に移動させることが可能である。また、ボディ84下部には、押さえ板84bが一体に固定してある。
【0011】
前記インナ83は、アウタ82のボディ84内に回転自在に組み込まれており、下部には前記コイルばね81が嵌め込まれ、上部には前記伝達軸75の角穴75aに合致嵌合可能な角柱部83aが形成されている。このインナ83の外周には90°の間隔をおいて、係止片86,86が固定されている。この係止片86,86は、インナ83がアウタ82に対して回転することで前記ストッパ85に当たるように構成されている。
【0012】
前記コイルばね81は、定常状態でキャップCを押し込んで嵌合させられる程度の内径に形成されており、以て嵌合したキャップCを保持できるように構成されている。このコイルばね81は、一端をインナ83に他端をアウタ82下部の押さえ板84bに連結してあり、これにより、アウタ82に対してインナ83が正転あるいは逆転すると、それに応じてコイルばね81の径が縮小あるいは拡大する。このコイルばね81は、キャップCに直接接触してキャップCに駆動伝達を行うものである。従って、キャップCの損傷を防止し、かつ摩擦係数を高めるためにも、その表面はビニール、樹脂材等でコーティングしておくとよい。
【0013】
次に本発明に係るキャップ締め機1の作用を説明する。容器等のワークにキャップCを締め付ける場合、ロボットが作動して、キャップCをコイルばね81に嵌合保持させた状態のツールユニット4をワーク上に位置決めする。続いて、スライド機構3が作動し、ツールユニット4を下降させるとともに、モータ6aが駆動を開始し、伝達軸75にキャップCを締め付ける方向の回転駆動伝達を行う(以下、この方向のモータ6aの駆動を正転駆動、これとは逆のモータ6aの駆動を逆転駆動という)。これにより、伝達軸75からインナ83に駆動伝達がなされ、さらにインナ83からコイルばね81を通じてアウタ82およびクラッチ軸74に駆動伝達がなされる。このモータ6aの正転駆動時、一方向クラッチ73は空転するようなっており、この結果、伝達軸75とクラッチ軸74とが一体に回転する。このことにより、ビットユニット8全体がキャップ締め方向に回転する。
【0014】
キャップCがワークに到達してねじ込まれると、これにともなって締付トルクが上昇する。この締付トルクの上昇により、コイルばね81で連結されているインナ83とアウタ82には差動が生じる。すなわち、締付トルクによる負荷がかかるアウタ82に対し、モータ6aから直接的に駆動伝達を受けているインナ83の回転角の方が大きくなるのである。この結果、コイルばね81が巻き方向に絞られ、ここに嵌合保持されたキャップCの保持力が高められる。このようにして、キャップCの締付トルクが増大するのに比例してキャップCの保持力が高められるので、締付トルクが大きくなってもキャップCとコイルばね81との滑りを防止し、適正なトルクでワークにキャップCを締結することができる。
【0015】
前述したように、インナ83とアウタ82との差動が大きくなると、その分コイルばね81からキャップCに与えられる力は大きくなる。これが大きくなり過ぎると、キャップCの変形・破壊を招くため、適度にコイルばね81が絞られると係止片86がストッパ85に当接し、インナ83とアウタ82の差動を抑制する。この係止片86とストッパ85との当接位置は、キャップCの強度、最終締付トルク値等を基準に、予めストッパ85の位置調整を行っておくことで適正位置に設定されている。
【0016】
モータ6aの負荷電流値を検出することにより、キャップCが適正な最終締付トルクまで締付けられたことが確認されると、次にモータ6aが逆転駆動に切り換わり、インナ83にキャップCを緩める方向の回転伝達がなされる。この回転は、さらにコイルばね81を介してアウタ82およびクラッチ軸74に伝達されるが、この場合、一方向クラッチ73はロックするため、アウタ82およびクラッチ軸74は回転できない。従って、アウタ82に対してインナ83が逆回転し、これによりコイルばね81が解き緩められ、キャップCの保持力が解かれる。この時も、コイルばね81がキャップCを解放する程度に解き緩められた段階で、係止片86がストッパ85に当接するようになっており、この結果、インナ83にも一方向クラッチ73のロック効果が及ぶ。これにより、コイルばね81が適度に解き緩められた状態が創出・維持される。
【0017】
コイルばね81が解き緩められた状態で、スライド機構3が復動してツールユニット4を上昇復帰させる。その後、モータ6aの駆動が停止されると、コイルばね81は自身の弾性力により元の状態に戻ることができ、次の作業に備えることができる。なお、ビットユニット8の交換が必要になった場合は、支持バー76,76をクラッチ軸74側に回動させれば、フック82aと支持バー76との係合を解除してビットユニットを簡単に取り外すことができる。
【0018】
以上説明した実施の形態においては、インナ83が特許請求の範囲に記載した第1の部材の実施形態を成すものであり、また、アウタ82が特許請求の範囲に記載した第2の部材の実施形態を成すものである。なお、上述の一方向クラッチのロック方向とコイルばねの巻き方向とをそれぞれ逆にすれば、キャップを緩める場合にも適用できる。
【0019】
【発明の効果】
本発明のキャップ締め機によれば、締付トルクに比例させてコイルばねを絞り、これによりキャップを保持して締め付けを行う構成であるため、比較的簡単な構造で適正なキャップの締め付けを実現できる。また、コイルばねとモータの駆動とにより、キャップの保持操作と締付け操作を合理的に実現できるものであり、従来のように、キャップの保持のためにエア等の専用の資源を必要としない分、制御が容易であり、また省資源化にも貢献し得る。また、従来のチャックゴムを用いる方式に比べ、メンテナンス作業を減らすこともできる。さらに、本発明においては、キャップの締付トルクの増大に連動してキャップの保持力が高められるため、高い最終締付トルクを必要とするキャップ締めにも簡単に対応することができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るキャップ締め機の要部拡大一部切欠断面図である。
【図2】本発明に係るキャップ締め機の正面図である。
【図3】図2のX−X線に係る拡大断面図である。
【図4】図2のY−Y線に係る拡大断面図である。
【図5】本発明に係るキャップ締め機のビットユニットを取り外した状態を示す要部拡大一部切欠断面図である。
【図6】本発明に係るキャップ締め機におけるビットユニットの平面図である。
【図7】図4および図6に示したZ−Z線に係る断面図である。
【符号の説明】
1 キャップ締め機
3 エアスライド機構
4 ツールユニット
6 ドライバ
6a ACサーボモータ
7 クラッチ部
73 一方向クラッチ
74 クラッチ軸
75 伝達軸
76 支持バー
8 ビットユニット
81 コイルばね
82 アウタ
83 インナ
84 ボディ
85 ストッパ
86 係止片
Claims (3)
- 回転伝達を受けて回転可能な第1の部材と、この第1の部材と一体に回転可能かつ当該第1の部材に対して回転可能に設けられた第2の部材と、これら第1の部材と第2の部材とを連結しかつキャップが嵌合可能なコイルばねとを備えて成ることを特徴とするキャップ締め機。
- 第2の部材は、一方向に回転可能かつ他方向には回転不可能なよう一方向クラッチによって支持されていることを特徴とする請求項1に記載のキャップ締め機。
- コイルばねは、第1の部材と第2の部材とが回転している時に生じる差動角に応じて締まるように構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のキャップ締め機。
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