JP2019142589A - 容器にねじ込みキャップを取り付ける機械 - Google Patents

Abstract

【課題】容器にねじ込みキャップを取り付けるための機械を提供する。【解決手段】対応する容器Ｃを保持する複数の把持手段と、対応するキャップを保持する把持部材２８をそれぞれ有する少なくとも１つのねじ込みヘッド２４と、把持部材の縦軸周りの回転運動及び縦軸に沿った把持部材の並進運動を制御する電気モータ３０と、容器及び把持部材により保持されるキャップのねじの画像を検出する少なくとも１つの視覚システム３８と、ねじの画像を処理し、容器のねじの出発点の角度位置及びキャップのねじの出発点の角度位置を決定し、キャップの角度位置の調整を制御して、対応するねじが予め定められた相対位置に配置された状態で、対応する容器にキャップのねじ込みを実行する電子制御ユニット４８とを備える容器にねじ込みキャップを取り付ける機械であって、並進運動と回転運動とは、把持部材がねじ込み経路に沿って移動するように互いに同期している。【選択図】図１

Description

本発明は、容器にねじ込みキャップを取り付ける機械に関する。

ビン等の容器を閉める通常の技術として、容器の首に雄ねじを形成し、雌ねじを有するキャップを容器に取り付けることが考えられる。

ねじ込みキャップを容器に取り付けるために通常使用される機械は、閉める対象のビンを持ち上げて円形状の経路に沿って進ませる回転式コンベア構造を備える。回転式コンベア構造は、それぞれがキャップ把持部材を備えた複数のキャッピングヘッドを支持する。キャップ把持部材は、それぞれの縦軸周りの回転運動及び並進運動により駆動される。把持部材の回転運動と並進運動とは互いに同期し、キャップに対するねじ込み運動を与える。

より伝統的な解決法においては、予め定められたトルクに到達した時に、容器上でのキャップのねじ込み運動を停止させる。ねじ込みヘッドは、例えば磁気タイプのクラッチ又は電流制限された電気モータによって、キャップ取り付け部材に伝達される最大トルクを制限する。

最大トルクに基づいてキャップをねじ込む場合には、ある程度の割合で閉める際に欠陥が生じるので、こうした解決法は完全に満足できるものではない。

このような欠点を克服するために、ねじ込みキャップを取り付けるためのシステムとして、キャップのねじと容器のねじとの間の連結初期状態から始まる、予め定められた角度振幅のねじ込みストロークを与えるシステムが既に提唱されている。

欧州特許出願公開第１４９１４９０号明細書は、容器にねじ込む間にキャップに加えられるねじ込みトルクを検出するトルクセンサを備えたねじ込みヘッドを記載している。キャップのねじと容器のねじとが互いに接触するようになる位置において、測定されるトルクが急激に増大する。このようにして、キャップのねじと容器のねじとの間の連結初期位置が通知される。連結初期位置を基準として、予め定められた角度分キャップを回転させる。

米国特許出願公開第２０１１／００８３４０５号明細書は、ねじ込みヘッドを駆動するモータが消費する電流を測定することにより、キャップと容器との間の連結初期状態を検出するねじ込みヘッドを記載している。

これら既知の解決法においては、キャップを容器に当てた後に、ねじ同士の間の連結初期状態を検出している。ねじ込みヘッドの動作ストロークの一部は、キャップを実際にねじ込むためよりも、キャップと容器との間の連結初期位置を認識するために使用されている。その結果これらの既知の解決法においては、キャップを実際にねじ込むことに対しては、低減された分の角度ストロークが利用されている。

本発明は、従来技術の問題点を克服することのできる、容器にねじ込みキャップを取り付けるための機械を提供することを目的としている。

本発明によれば、請求項１の主題を形成する特徴を有する機械により、この目的は達成される。

特許請求の範囲は、発明に関して提供される開示内容の欠くことのできない部分を形成する。

添付の図面を参照して本発明を以下に詳細に記載するが、これらの図面は純粋に非限定的な例として提供されるものである。
容器にねじ込みキャップを取り付けるための機械の側面概略図である。 図１中の矢印ＩＩで示される部分の詳細な図である。 図１中の矢印ＩＩで示される部分の詳細な図である。

図１を参照すると、参照番号１０は、ビン等の容器Ｃにねじ込みキャップを取り付けるための機械を示す。機械１０は、垂直軸Ａの周りに回転可能な中心柱１２を備える。中心柱１２は、容器Ｃを把持する複数の手段が備えられたタレット１４を支持する。容器Ｃを把持する手段自体は既知であり、容器Ｃのタイプに応じて、様々なタイプのものでよい。一般的に言ってビンの把持手段は、ビンを半径方向及び軸方向に確実に保持しなくてはならず、また、ビンが自身の垂直軸周りに回転することを防止する回転防止機構も備える必要がある。

図示した例においてタレット１４は、外部ガイド２０と、それぞれの容器Ｃの首を受け取るように構成され、それぞれが回転防止機構を備えたフォーク機構２２とを備えている。図示したシステムは把持手段として考えられる一例にすぎず、容器Ｃを把持するその他任意のシステムにも本発明が適用可能なことが意図される。

図２及び図３により詳細に示されるように、容器Ｃには、ねじ込みキャップを受容するように構成された雄ねじ１６が設けられている。容器Ｃのねじ１６の根元には、半径方向に突き出たリム１８が形成されている。

図１を参照すると、機械１０は複数のねじ込みヘッド２４を備える。ねじ込みヘッド２４のそれぞれは、対応する容器Ｃの把持手段上に位置する。ねじ込みヘッド２４のそれぞれは、下端にキャップ把持部材２８を支持する心棒２６を有する。ねじ込みヘッド２４のそれぞれは、心棒２６に対してそれぞれの縦軸Ｂ周りの回転運動を与えるために、対応する電気モータ３０を有する。キャップ把持部材２８は、軸Ｂ周りの回転運動及び軸Ｂ方向の並進運動を与えられる。回転運動と並進運動とは互いに同期し、動作中に、把持部材２８によって把持されたキャップにねじ込み運動を与える。キャップ把持部材２８の軸Ｂ方向の直線運動は、機械式カム又は電子式カムを用いて得ることができる。ねじ込みヘッド２４の構造及び動作自体は既知であり、本発明の範囲を逸脱するものなので、これ以上詳細に記載する必要は無い。キャップ把持部材２８に加えられる最大トルクは、モータ３０に供給される電流によって制限される。

図２及び図３を参照すると、それぞれのねじ込みヘッド２４のキャップ把持部材２８は、対応するキャップ３４を受け取って保持するように構成された円錐台形状の台座３２を有する。キャップ３４は、対応する容器Ｃの雄ねじ１６と連結するように設計された雌ねじ３６をそれぞれ有する。

本発明による機械１０は、容器Ｃのねじ１６の角度位置及びキャップ３４のねじ３６の角度位置を検出するために使用される視覚システム３８を備える。より正確に言うと、視覚システム３８は、ねじ１６とねじ３６の出発点の角度位置を検出するために使用される。

視覚システム３８は、容器Ｃの雄ねじ１６の出発点の角度位置を検出するための第１視覚装置４０（図２）、及び、把持部材２８によって保持されたキャップ３４の雌ねじ３６の出発点の角度位置を検出するための第２視覚装置４２（図３）を有する。視覚装置４０及び４２のそれぞれは、対応する視野を照射するように配置された対応する照明４４、４６と関連付けられる。

図２及び図３に示されるように、視覚装置４０、４２、及び対応する照明４４、４６は、タレット１４の外側に配置されてもよい。あるいは、視覚装置４０、４２は、キャップ３４及び容器Ｃと軸方向に整列されてもよい。

視覚システム３８は固定された位置にあり、時々視覚システム３８の前を通過する容器Ｃ及びキャップ３４のねじ１６、３６の画像を検出する。視覚システム３８によって記録された画像は、図１中の参照番号４８によって模式的に示される電子制御ユニットに送られる。電子制御ユニット４８は、視覚装置４０、４２によって検出された画像を解析し、容器Ｃの雄ねじ１６の出発点、及び、対応するキャップ３４の雌ねじ３６の出発点の基準系に対する角度位置を決定するアルゴリズムを有する。

電子制御ユニット４８は、ねじ１６及び３６に対して検出された角度位置に関する情報に従って、キャップ３４の角度位置を調整するために、ねじ込みヘッド２４の電気モータ３０を制御するように構成されている。キャップ３４の角度位置の調整は、把持部材２８の軸Ｂ周りの回転による。キャップ３４を対応する容器Ｃに取り付ける前に調整を実行することができる。

あるいは、キャップ角度位置の調整は、キャップ３４を対応する容器Ｃのねじ１６に配置した後に実行することもできる。この場合、キャップのねじ込み角度と、キャップのねじと容器のねじとの間の変位角との合計に等しい角度ストロークを各キャップ３４に与える。

調整動作の目的は、容器Ｃに対してキャップ３４を配置して、キャップ３４のねじ３６が、対応する容器Ｃのねじ１６に対して予め定められた角度位置を取るようにするためである。

モータ３０は、ねじ３６、１６が予め定められた角度位置にある状態でキャップ３４が容器Ｃと並列な位置からスタートする軸Ｂ周りの角回転を、予め定められた振幅で、対応する把持部材２８に与える。このように、キャップ３４のねじ込みストロークは、ねじ込みトルクの関数としてよりも、幾何学的な基準に基づいて決定される。これによって、より高いねじ込み精度が得られ、容器を閉める際にトルクが強すぎたり不十分であったりすることで生じる欠陥を避けることができる。

予め定められたねじ込みストロークに基づいたモータ３０の制御と並行して、電子制御ユニット４８が、任意の既知のトルク検出法によって、キャップ３４に加えられるねじ込みトルクの検出を実行することもできる。測定されたトルクが不十分又は過剰な場合に、予め確立された値に対してねじ込みストロークを変化させるように電子制御ユニット４８をプログラムすることもできる。

視覚システム３８は、様々な大きさ、色、及び（１からｎまで）様々なねじ機構の数を有するキャップのねじ３６を認識することが可能である。視覚システム３８はまた、ねじの途切れ及び傾斜角ゼロのねじセクタを認識することができる。視覚システム３８はまた、透明なガラス製又はプラスチック製容器のねじを検出することもできる。

勿論、発明の原理を損なわずに、以下に示す特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、ここに記載及び図示されたものに対して、構造及び実施例の詳細を幅広く変化させることができる。
[項目１]
対応する容器を保持する複数の把持手段と、
対応するキャップを保持する把持部材を有する少なくとも１つのねじ込みヘッドと、
前記少なくとも１つのねじ込みヘッドと対応付けられ、前記把持部材の縦軸周りの回転運動を制御する少なくとも１つの電気モータと、
前記容器のねじの画像、及び、前記把持部材により保持される前記キャップのねじの画像を検出する少なくとも１つの視覚システムと、
前記容器の前記ねじの前記画像及び前記キャップの前記ねじの前記画像を処理し、前記容器の前記ねじの出発点の角度位置及び前記キャップの前記ねじの出発点の角度位置を決定し、前記キャップの前記角度位置の調整を制御して、対応する前記容器の前記ねじ及び前記キャップの前記ねじが予め定められた相対位置に配置された状態で、対応する前記容器に前記キャップのねじ込みを実行する電子制御ユニットと
を備え、
前記把持部材は、動作中に前記把持部材がねじ込み経路に沿って移動するように、前記回転運動と同期し前記縦軸に沿った並進運動を与えられる、容器にねじ込みキャップを取り付ける機械。
[項目２]
前記少なくとも１つの視覚システムは、前記容器の前記ねじの前記画像を検出する第１視覚装置、及び、前記キャップの前記ねじの前記画像を検出する第２視覚装置を有する項目１に記載の機械。
[項目３]
前記第１視覚装置及び前記第２視覚装置は、前記第１視覚装置及び前記第２視覚装置のそれぞれの視域を照射するように配置された対応する照明に関連付けられる項目２に記載の機械。
[項目４]
前記電子制御ユニットは、前記少なくとも１つの視覚システムによって検出された前記画像を処理して、前記容器の前記ねじの前記出発点の前記角度位置及び対応する前記キャップの前記ねじの前記出発点の前記角度位置を、共通の基準系に対して決定する項目１から３のいずれか１項に記載の機械。
[項目５]
前記電子制御ユニットは、ねじ込みトルクの情報に従って、前記少なくとも１つのねじ込みヘッドの前記電気モータを制御する項目１から４のいずれか１項に記載の機械。

Claims (4)

1. 対応する容器を保持する複数の把持手段と、
   対応するキャップを保持する把持部材を有する少なくとも１つのねじ込みヘッドと、
   前記少なくとも１つのねじ込みヘッドと対応付けられ、前記把持部材の縦軸周りの回転運動を制御する少なくとも１つの電気モータと、
   前記容器の雄ねじの画像を検出する第１視覚装置、及び、前記把持部材により保持される前記キャップの雌ねじの画像を検出する第２視覚装置を有する少なくとも１つの視覚システムと、
   前記容器の前記雄ねじの前記画像及び前記キャップの前記雌ねじの前記画像を処理し、前記容器の前記雄ねじの出発点の角度位置及び前記キャップの前記雌ねじの出発点の角度位置を決定し、前記キャップの前記角度位置の調整を制御して、対応する前記容器の前記雄ねじ及び前記キャップの前記雌ねじが予め定められた相対位置に配置された状態で、対応する前記容器に前記キャップのねじ込みを実行する電子制御ユニットと
   を備え、
   前記把持部材は、動作中に前記把持部材がねじ込み経路に沿って移動するように、前記回転運動と同期し前記縦軸に沿った並進運動を与えられる、容器にねじ込みキャップを取り付ける機械。
2. 前記第１視覚装置及び前記第２視覚装置は、前記第１視覚装置及び前記第２視覚装置のそれぞれの視域を照射するように配置された対応する照明に関連付けられる請求項１に記載の機械。
3. 前記電子制御ユニットは、前記少なくとも１つの視覚システムによって検出された前記画像を処理して、前記容器の前記雄ねじの前記出発点の前記角度位置及び対応する前記キャップの前記雌ねじの前記出発点の前記角度位置を、共通の基準系に対して決定する請求項１または２に記載の機械。
4. 前記電子制御ユニットは、ねじ込みトルクの情報に従って、前記少なくとも１つのねじ込みヘッドの前記電気モータを制御する請求項１から３のいずれか１項に記載の機械。

Images