JP2006347548A - Cap turn-tightening device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の飲料や化粧品、医薬品等の流体や各種の固形物を密封収容するボトル容器の口部に仮締めされたキャップを巻締めするキャップ巻締め装置に関する。 The present invention relates to a cap tightening device that winds a cap temporarily tightened to the mouth of a bottle container that hermetically accommodates various beverages, cosmetics, pharmaceuticals, and other fluids and various solids.
上記したボトル容器にあっては、収容された流体が漏出したり、外気中の水分が混入したりするのを防止するため、ボトル用の口部に対してキャップを強固に螺子締めして良好な密封性を確保する必要があるが、反面、キャップが強固に螺子締めされた場合には、使用者による開封が困難になってしまうため、ボトル容器の口部にキャップを巻締めする際には、密封性と開封性を両立することができる適正なトルクで巻締めする必要がある。 In the bottle container described above, in order to prevent the contained fluid from leaking out or moisture in the outside air from being mixed in, the cap is firmly screwed to the mouth for the bottle. However, if the cap is tightly screwed, it will be difficult for the user to open the cap. Needs to be tightened with an appropriate torque capable of achieving both sealing performance and opening performance.
例えば特許文献1に示す従来のキャップ巻締め装置にあっては、キャップの巻締めの角度を検出する検出装置を設け、該検出装置により検出されたキャップの巻締め角度に応じてサーボモータのトルクを制御している。
For example, in the conventional cap tightening device shown in
しかし、上記した特許文献1に示すキャップ巻締め装置にあっては、キャップの巻締め角度に基づいてキャップの巻締めトルクを制御する必要があり、 これにより制御手段が複雑化して装置自体が高コスト化する問題を有している。
However, in the cap tightening device shown in
また、ボトルの口部に対してキャップを巻締めする際に、サーボモータに連結された回転軸に取付けられたキャッパーヘッド内に設けられた把持部材によりキャップを強固に把持する必要があるが、キャッパーヘッド内に複数本の把持部材を揺動可能に支持すると共にこれら把持部材を開閉作動するシリンダー等の作動部材を設ける必要があり、キャッパーヘッド自体の構造が複雑化すると共に大型化及び重量化する問題を有している。
解決しようとする問題点は、キャップの巻締め角度に基づいてキャップの巻締めトルクを制御する必要があり、これにより制御手段が複雑化して装置自体が高コスト化する点にある。また、キャッパーヘッド内に複数本の把持部材を揺動可能に支持すると共にこれら把持部材を開閉作動するシリンダー等の作動部材を設ける必要があり、キャッパーヘッド自体の構造が複雑化すると共に大型化及び重量化する点にある。 The problem to be solved is that it is necessary to control the tightening torque of the cap based on the tightening angle of the cap. This complicates the control means and increases the cost of the apparatus itself. In addition, it is necessary to support a plurality of gripping members in the capper head so as to be swingable and to provide an operating member such as a cylinder for opening and closing these gripping members, which complicates the structure of the capper head itself and increases its size and size. It is in the point of weight.
本発明は、昇降体に回転可能に支持され、中空部を有した回転軸と、回転軸をキャップ締め方向へ回転駆動するサーボモータと、回転軸に固着されたキャッパーヘッド内に揺動可能に支持され、キャップを把持する爪部を有した複数本の把持アームと、各把持アームを、常には開放方向へ付勢する弾性部材と、回転軸の中空部内にて軸線方向へ摺動可能に支持され、各把持アームを弾性部材の弾性力に抗して押圧して把持方向へ揺動させる把持作動軸と、把持作動軸を軸線方向へ移動して各把持アームを把持方向へ揺動させる把持作動部材と、昇降体を、各把持アームの爪部がボトル容器に仮締めされたキャップから離脱する離脱位置と各把持アームの爪部をキャップに位置させる巻締め開始位置の間で昇降させる昇降作動部材と、キャップが仮締めされたボトル容器が載置された際に、昇降作動部材を作動して昇降体を巻締め位置へ移動した後、把持作動部材を作動して把持作動軸を移動して各把持アームの把持方向へ揺動してキャップを把持させ、次にキャップの把持状態にてサーボモータを所望の一定トルク及び回転時間で回転駆動してボトル容器にキャップを巻締めするように制御する制御手段を備えたことを最も主要な特徴とする。 The present invention is rotatably supported by an elevating body, and has a rotary shaft having a hollow portion, a servo motor that rotationally drives the rotary shaft in a cap tightening direction, and can swing within a capper head fixed to the rotary shaft. A plurality of gripping arms that are supported and have claw portions for gripping the cap, an elastic member that constantly urges each gripping arm in the opening direction, and can slide in the axial direction within the hollow portion of the rotating shaft A gripping operating shaft that is supported and presses each gripping arm against the elastic force of the elastic member to swing in the gripping direction, and the gripping operating shaft moves in the axial direction to swing each gripping arm in the gripping direction. The gripping operation member and the lifting body are moved up and down between a separation position where the claw portion of each gripping arm is detached from the cap temporarily tightened on the bottle container and a tightening start position where the claw portion of each gripping arm is positioned on the cap. Elevating member and cap When the temporarily tightened bottle container is placed, the lifting operation member is operated to move the lifting body to the winding position, and then the gripping operation member is operated to move the gripping operation shaft to Control means for swinging in the gripping direction to grip the cap, and then controlling the servo motor to rotate at a desired constant torque and rotation time to wind the cap around the bottle container while the cap is gripped. The most important feature is the provision.
本発明は、サーボモータを所望の一定トルク及び回転時間で回転駆動させることによりキャップを巻締めすることができ、制御手段を簡易化して装置自体が低コスト化することができる。また、キャッパーヘッド内に設けられた複数本の把持アームを把持作動軸の移動させることにより開閉することができ、キャッパーヘッドの構造を簡易化すると共に小型化及び軽量化することができる。 In the present invention, the cap can be wound by rotating the servo motor at a desired constant torque and rotation time, and the control means can be simplified and the cost of the apparatus itself can be reduced. In addition, a plurality of gripping arms provided in the capper head can be opened and closed by moving the gripping operation shaft, thereby simplifying the structure of the capper head and reducing the size and weight.
本発明は、キャップが仮締めされたボトル容器が載置された際に、昇降作動部材を作動して昇降体を巻締め位置へ移動した後、把持作動部材を作動して把持作動軸を移動して各把持アームを把持方向へ揺動してキャップを把持させ、次にキャップの把持状態にてサーボモータを所望の一定トルク及び回転時間で回転駆動してボトル容器にキャップを巻締めするように制御することを最良の形態とする。 In the present invention, when the bottle container with the cap temporarily tightened is placed, the lifting operation member is operated to move the lifting body to the winding position, and then the gripping operation member is operated to move the gripping operation shaft. Then, each gripping arm is swung in the gripping direction to grip the cap, and then the servomotor is rotated at a desired constant torque and rotation time in the gripping state of the cap to wind the cap around the bottle container. It is assumed that the best mode is controlled.
以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
図1及び図2において、キャップ巻締め装置1の本体部3下部にはボトル容器5の下部をクランプして固定する固定手段7が設けられている。該固定手段7は固定板7aと、該固定板7aに相対して移動する挟圧板7b及び該挟圧板7bを往復移動するエアーシリンダー等の挟圧作動部材7cとから構成される。そして固定手段7により固定保持されるボトル容器5は、例えば各種の飲料や化粧品、医薬品等の流体や各種の固形物を収容する用途に使用するもので、その口部5aの外周面には外螺子部(図示せず)が一体形成されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings showing embodiments.
1 and 2, a fixing means 7 for clamping and fixing the lower part of the
一方、ボトル容器5の口部5aに一部が螺合状態で仮締めされたキャップ9の内周面には外螺子部5bに螺合する内螺子部(図示せず)が一体形成されている。口部5aの外螺子部及びキャップ9の内螺子部は口部5aに対してキャップ9を仮締め及び巻締めするための異なるリード及びピッチからなる螺子部が連続して形成されている。
On the other hand, an inner screw portion (not shown) that is screwed into the outer screw portion 5b is integrally formed on the inner peripheral surface of the
固定手段7により固定保持されるボトル容器5の口部5aは、予めキャップ9が仮締め状態で螺合されている。ボトル容器5に対するキャップ9の仮締め作業は、人手若しくはキャップ巻締め装置1とは別のキャップ仮締め装置(図示せず)により、口部5aに対してキャップ9を、外螺子部及び内螺子部における仮締め用の螺子部相互を螺合させて行う。
A
本体部3には上下方向に軸線を有した図示する左右一対のガイド軸11が固定手段7を挟んだ状態で立設され、該ガイド軸11には昇降体としての昇降フレーム13が昇降可能に支持されている。昇降フレーム13は基端部が本体部3に固定されたエアーシリンダー等からなる昇降作動部材15の作動軸15aが当接して昇降される。また、昇降フレーム13の巻締め開始位置側に応じた本体部3には昇降フレーム13が、後述する各把持アーム31の爪部39がボトル容器5に仮締めされたキャップ9の外周側に位置する所定の巻締め開始位置へ下降したことを検出する位置検出器17が設けられている。
A pair of left and
昇降フレーム13には上下方向に軸線を有し、軸中心部に中空部19aを有した回転軸19の下部が軸受21を介して回転可能に軸支されている。該回転軸19の上部に固定されたプーリ19bには昇降フレーム13に固定されたサーボモータ23の出力軸に取付けられたプーリ23aに噛合わされたタイミングベルト25が張設され、該サーボモータ23の駆動に伴って回転軸19を、口部5aに対するキャップ9の巻締め方向へ回転させる。該サーボモータ23にはロータリーエンコーダ等の回転量検出器23aが内蔵され、該回転量検出器23aからの信号に基づいて出力軸の回転量によりキャッパーヘッド29の回転数を検出する。また、サーボモータ23には電流検出器27が設けられ、該サーボモータ23に印加される駆動電流を検出している。
A lower portion of the
回転軸19の軸下部にはキャッパーヘッド29の上部が固着され、該キャッパーヘッド29内には、図示の例では3本の把持アーム31が、回転軸19の軸心を中心とする等分割位置にて揺動可能にそれぞれ支持されている。各把持アーム31の上部には作動体33がリンクアーム35を介して揺動可能に軸支され、該作動体33はキャッパーヘッド29の底板との間に設けられた圧縮ばね等の弾性部材37の弾性力により、常に上方へ移動して各把持アーム31を、その下部が互いに離間する開放方向へ揺動させる。各把持アーム31の先端部には、例えばシリコンゴム等のように摩擦係数が高く、傷付きを防止するために弾性を有した爪部39がそれぞれ取付けられている。尚、図示の例では、3本の把持アーム31としたが、その本数としては、2本、4本以上であってもよいことは勿論である。
The upper part of the
上記回転軸19の中空部19a内には上下方向に軸線を有した把持作動軸41が軸線方向へ摺動可能に軸支されている。また、把持作動軸41の軸線上方に位置する昇降フレーム13にはエアーシリンダー等の把持作動部材43が取付けられ、該把持作動部材43の作動軸(図示せず)は把持作動軸41の軸上端に対してスラスト軸受45を介して連結可能に構成される。
A
図3において、制御手段50のシーケンサー51は後述するキャップ巻締め作業を実行するためのプログラムデータを記憶している。また、サーボドライバー53はインターフェース55にプログラムメモリを備えている。トルクデータはキャップ9を巻締めする際に、ボトル容器5及びキャップ9の種類に応じて適宜設定されるサーボモータ23の回転トルクに関する複数のトルクデータであり、ボトル容器5及びキャップ9の種類に応じてサーボモータ23に印加される異なる複数の駆動電流値に関するデータをトルクデータとして記憶される。
In FIG. 3, the
回転時間データはサーボドライバー53内のメモリに、キャップ9を巻締めする際に、ボトル容器5及びキャップ9の種類に応じて適宜設定される巻締めするのに必要なキャッパーヘッド29の回転時間又はサーボモータ23の回転駆動時間に関する複数の時間を回転時間データとして記憶される。そしてサーボドライバー53内のメモリに記憶された上記した複数のトルクデータ及び回転時間データの中から、巻締めしようとするボトル容器5及びキャップ9に応じて設定された所望の回転トルクデータ及び回転時間データをメモリの作業領域に記憶させる。
The rotation time data is the rotation time of the
シーケンサー51にはモード選択手段57が接続され、モード選択手段57に設けられた釦57a・57bの操作により巻締めしようとするボトル容器5及びキャップ9の種類に応じて要求されるサーボモータ23のトルク及び回転時間の設定モードを呼び出す。尚、ボトル容器5及びキャップ9の種類に応じて要求されるサーボモータ23のトルク及び回転時間に関する各種モードのデータ設定は、シーケンサー51にマイクロコンピュータ(図示せず)を接続し、このマイクロコンピュータにより行う。
A mode selection means 57 is connected to the
シーケンサー51には昇降フレーム13の位置検出器17が接続され、昇降フレーム13が、各把持アーム31の爪部39がキャップ9の外周側に位置する所定の巻締め開始位置へ下降した際に検出信号を出力する。
The
サーボドライバー53にはサーボモータ23がインターフェース55を介して接続され、メモリに記憶されたトルクデータ及び回転時間データに基づいてサーボモータ23が回転駆動される。該サーボドライバー53はサーボモータ23に装着された回転量検出器23aからの回転量検出信号に基づいてサーボモータ23を所定の回転数で所望の時間分、駆動制御させる。また、サーボドライバー53は電流検出器27により検出される駆動電流値に基づいてサーボモータ23に印加される駆動電流を、サーボモータ23の回転トルクが一定になるように制御させる。
The
シーケンサー51には昇降作動回路59、把持作動回路61、固定作動回路63がそれぞれ接続され、昇降作動回路59は接続された昇降作動部材15を作動して昇降フレーム13を昇降動作させる。把持作動回路61は接続された把持作動部材43を作動して把持アーム31によるキャップ9の把持動作及び把持解除動作を実行させる。固定作動回路63は接続された挟圧作動部材7cを作動して固定手段7に載置されたボトル容器5を固定動作及び固定解除動作を実行させる。
The
次に、上記のように構成されたキャップ巻締め装置1によるキャップ9の巻締め作用を図4乃至図8に従って説明する。
先ず、ステップ71においてモード選択手段57の釦57a・57bを操作して巻締めしようとするボトル容器5及びキャップ9の種類に応じて要求されるサーボモータ23のトルク及び回転時間に関する設定モードを呼び出した後、ステップ73において固定手段7の箇所に、キャップ9が仮締めされたボトル容器5を載置させる。次に、ステップ75において巻締めスタート釦76(図3に示す)をON操作した後に、ステップ77において固定手段7の挟圧作動部材7cを作動して載置されたボトル容器5を固定させると共に昇降作動部材15を作動して作動軸15aを縮小させることにより昇降フレーム13を下方へ移動させる。
Next, the tightening action of the
First, in
次に、ステップ79において昇降フレーム13の下降に伴って位置検出器17がON作動して昇降フレーム13が巻締め開始位置に達したことが検出されると、ステップ81において把持作動部材43を作動し、把持作動軸41を軸線下方へ移動してその軸下端が当接する作動体33を、弾性部材37の弾性力に抗して図示する下方へ移動させることにより各把持アーム31を把持方向へ揺動してキャップ9を、把持作動軸41の下降ストロークに応じた所望の把持力で把持させると共にサーボモータ23を選択されたモードの回転トルクで回転駆動してキャッパーヘッド29を巻締め方向へ回転させる。(図5及び図6参照)
Next, when it is detected in
上記ステップ81による動作時においては、把持アーム31がキャップ9を把持することにより昇降フレーム13の下降が停止されるが、昇降作動部材15の作動が継続されることにより作動軸15aの軸上端と昇降フレーム13との間に、口部5aに対してキャップ9を巻締めする際のキャップ9の螺進ストロークの間隔からなる間隙84が形成される(図7参照)。また、昇降作動部材15の作動軸15aと昇降フレーム13との間に間隙84が形成された際には、把持アーム31に把持されたキャップ9に対して昇降フレーム13の荷重が作用し、キャップ9を口部5aに押圧させる。更に、サーボモータ23の駆動時には、電流検出器27からの電流検出信号に基づいてサーボモータ23を、予め設定された回転トルクになるように駆動制御させる。
During the operation in
次に、ステップ83において設定された回転トルクによるサーボモータ23の駆動を設定された回転時間の間、継続して口部5aにキャップ9を巻締めさせる。その際、図8に示すように昇降フレーム13と作動軸15aの軸上端の間に形成された間隙84により、口部5aに対するキャップ9の巻締めに伴う螺進に追従して昇降フレーム13が下降してキャップ9のスムーズな巻締めを可能にしている。
Next, the drive of the
次に、ステップ85においてサーボモータ23又はキャッパーヘッド29の回転時間が予め設定された所定時間に達した際に、サーボモータ23の駆動を停止制御すると共に把持作動部材43を復動して把持作動軸41を原位置に戻すことにより把持アーム31によるキャップ9の把持を解除させた後、ステップ87により昇降作動部材15を復動して作動軸15aを伸長することにより昇降フレーム13を上方へ押上げて原位置に戻し、次にステップ89において固定手段7によるボトル容器5の固定を解除して口部5aにキャップ9が巻締めされたボトル容器5を取出して上記したステップ73に移る。
Next, when the rotation time of the
本実施例は、回転軸19の中空部19a内に設けられた把持作動軸41により各把持アーム31を揺動してキャップ9を把持可能にする構成であるため、キャッパーヘッド29の構造を簡素化して小型化及び軽量化することができる。また、口部5aに対してキャップ9を巻締めする際には、キャップ9の螺進に追従して昇降フレーム13を下降自在にする構成により、口部5a及びキャップ9の螺子部相互がかじり合うのを防止することができる。
In this embodiment, the
本発明は、以下のように変更実施することができる。
1.上記説明は、キャッパーヘッド29又はサーボモータ23の回転時間が所定の時間を経過した際にサーボモータの回転駆動を停止する構成としたが、請求項2に係る発明のようにサーボモータ23の駆動開始持における昇降フレーム13の巻締め開始位置を基準として昇降フレーム13が所定の位置へ下降したことを検出してサーボモータ23の回転駆動を停止してキャップ9を巻締めする構成であってもよい。
The present invention can be modified as follows.
1. In the above description, the rotation drive of the servo motor is stopped when the rotation time of the
2.上記説明は、サーボモータ23が、予め設定された回転トルク以下又は以上の場合であってもキャップ9の巻締めを継続して行う構成としたが、サーボモータ23が所要の回転トルク以下又は以上の場合には、サーボモータ23の駆動を停止制御して巻締め動作を中断すると共にブザー、警告等々の報知手段(図示せず)を作動して作業者にサーボモータ23の回転トルク異常を報知する構成であってもよい。
2. In the above description, the
3.上記説明は、電流検出器27によりサーボモータ23に印加される駆動電流値を検出し、この駆動電流値に基づいてサーボモータ23を閉ループ制御して回転トルクを一定にする構成としたが、電流検出器27を設けずに設定された回転トルクデータに基づいてサーボモータ23を開ループ制御する構成であってもよい。
3. In the above description, the drive current value applied to the
4.実施例に示すキャップ巻締め装置1における固定手段7の一方側に搬入装置を、また他方側に搬出装置を配置し、搬入装置によりキャップ9が仮締めされたボトル容器5を固定手段7箇所へ順次、供給すると共に搬出装置によりキャップ9が巻締めされたボトル容器5を順次、取出すように構成してもよい。
4). In the
また、 外周側の等間隔位置にボトル容器5を固定する複数の固定手段を設けた回転ディスクの外周に沿った各ステーションに、例えばボトル搬入装置、充填装置、キャップ仮締め装置、本発明に係るキャップ巻締め装置及びボトル搬出装置を順に配置し、ボトル搬入装置により空のボトル容器を各固定手段へ順に供給した後に、回転ディスクの間欠回転駆動に伴って、充填装置によりボトル容器内に内容物を充填する、キャップ仮締め装置により内容物が充填されたボトル容器の口部にキャップを仮締めする、キャップ巻締め装置により仮締めされたキャップを巻締めする、ボトル搬出装置により内容物が充填されてキャップが巻締めされたボトル容器を回転ディスクから取出して次工程へ搬出する自動充填システムとして構成してもよい。
Further, in each station along the outer periphery of the rotating disk provided with a plurality of fixing means for fixing the
1 キャップ巻締め装置
5 ボトル容器
9 キャップ
13 昇降体としての昇降フレーム
15 昇降作動部材
19 回転軸
19a 中空部
23 サーボモータ
29 キャッパーヘッド
31 把持アーム
37 弾性部材
39 爪部
41 把持作動軸
43 把持作動部材
50 制御手段
DESCRIPTION OF
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