JP2021178640A - キャッピング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の口部にキャップを巻き締めて取り付けた際に、「ネジの段落ち」が発生したことを正確に判定する。【解決手段】キャッピング装置４は、サーボモータ１２によって回転されるキャッピングヘッド３と、サーボモータ１２の作動を制御する制御装置１６と、キャップ８を把持したチャック７が下降する際の加速度を検出する加速度センサ１５を備えている。キャップ８を保持したチャック７が上昇端から下降端まで下降されて、キャップ８のネジ部８Ａの下端８Ａ′が容器５のネジ部５Ｄのネジ山に当接した際に、その１段下のネジ山へ落下する「ネジの段落ち」が生じると（図５（Ｂ）参照）、加速度センサ１５によって加速度ＧＸの急増が検出される（図３（Ｂ）参照）。この場合には、制御装置１６は、当該容器５が「ネジの段落ち」が発生した不良品と判定する。【選択図】 図２

Description

本発明はキャッピング装置に関し、より詳しくは、容器の口部にキャップを巻き締めて取り付けるキャッピング装置に関する。

従来、キャップを保持したチャックをサーボモータによって回転させて、容器の口部にキャップを巻き締めて取り付けるキャッピング装置は公知である（例えば特許文献１）。

特開２００２−３０８３８０号公報

特許文献１のキャッピング装置においては、図５（Ａ）に示すように、先ずチャックに把持されたキャップ８を容器５の口部５Ｃまで下降させて被せることで、キャップ８のネジ部８Ａの下端部８Ａ′を容器５の口部５Ｃのネジ部５Ｄに上方から当接させる。これが、両ネジ部８Ａ、５Ｄの噛み合い開始位置となる。
次に、サーボモータによってチャックを介してキャップ８を所定の閉栓トルクで巻き締め方向に回転させる。これにより、キャップ８のネジ部８Ａが容器５のネジ部５Ｄに噛み合って巻き締められるとともに、キャップ８の下端となる切り離しリング８Ｂが容器５の口部５Ｃのインナーリング５Ｅを乗り越えることで容器５の口部５Ｃに対するキャップ８の取り付けが終了するようになっている。
しかしながら、前述したようにキャップ８を下降させて容器５の口部５Ｃに被せてキャップ８のネジ部８Ａの下端部８Ａ′を容器５のネジ部５Ｄに上方から当接させた際に、キャップ８のネジ部８Ａの下端部８Ａ′が容器５のネジ部５Ｄのネジ山を飛び越えて、１段下のネジ山へ落下する「ネジの段落ち」が発生することがあった（図５（Ｂ）参照）。この「ネジの段落ち」が発生すると、キャップ８が段落ちした際の衝撃によって容器５内の充填液９の液面９Ａが液ハネしてネジ部８Ａ、５Ｄに充填液９が付着して、取り付け終了後にキャップ８と容器５のネジ部８Ａ、５Ｄが充填液９により汚染されるという問題があった。
また、近年の容器やキャップの軽量化に伴って、容器やキャップのネジ部が十分な強度を備えていない場合には、前述した「ネジの段落ち」が発生した際の衝撃によって容器又はキャップのネジ部が損傷するという問題があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、容器を搬送する搬送手段と、搬送手段によって搬送される容器の口部にキャップを取り付けるキャッピングヘッドと、上記キャッピングヘッドを回転させるモータと、キャッピングヘッドを昇降させる昇降機構と、上記モータの作動を制御する制御装置を備えて、
キャップを保持したキャッピングヘッドを昇降機構によって下降させて、キャップのネジ部の下端を容器の口部のネジ部に当接させてから上記モータによってキャッピングヘッドを介してキャップを回転させて容器の口部に巻き締めて取り付けるキャッピング装置において、
上記キャップが下降される際の加速度を検出する加速度センサを備え、
上記制御装置は、上記加速度センサによって検出された加速度の変化を基にして、上記キャップのネジ部の下端が上記容器の口部のネジ山に当接してから、その１段下のネジ山へ落下するネジの段落ちが発生したか否か判定することを特徴とするものである。

このような構成によれば、容器へのキャップの取り付けの際に、「ネジの段落ち」が発生した容器を確実に検出して、当該ネジの段落ちが発生した不良品の容器を確実に排除することができる。

本発明の一実施例を示す平面図。 図１のキャッピング装置の要部の縦断面図。 図２のサーボモータによる閉栓トルクの変化と加速度センサの検出値の変化を示す図であり、図３（Ａ）は「ネジの段落ち」が生じていない正常な場合を示し、図３（Ｂ）は「ネジの段落ち」が生じた場合を示している。 本発明の第２実施例を示す縦断面図。 従来技術の課題を説明するための断面図であり、図５（Ａ）は「ネジの段落ち」が生じていない場合を示し、図５（Ｂ）は「ネジの段落ち」が生じた場合を示している。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１は充填システムであり、この充填システム１は、外周部に等ピッチで複数の図示しない充填バルブを備えた回転式のフィラ２と、外周部に等ピッチで複数のキャッピングヘッド３を有する回転式のキャッピング装置４を備えている。
フィラ２及びキャッピング装置４が矢印方向に回転中において、図示しない供給ホイールによってフィラ２の各充填バルブの下方に空の容器５が供給されるようになっており、各容器５はフィラ２が備える図示しないグリッパによって把持されるとともに充填バルブによって所定量の充填液が充填されるようになっている。そして、フィラ２の充填バルブによって充填液が充填された各容器５は、フィラ２のグリッパによる把持状態を解放されるとともに、中間ホイール６を介してフィラ２からキャッピング装置４へ受け渡されるようになっている。

キャッピング装置４は、外周部の等間隔位置にチャック７によってキャップ８を保持するキャッピングヘッド３を備えるとともに、各キャッピングヘッド３の下方に、容器５の首部５Ａを把持する開閉式のグリッパ４Ａを備えている。
中間ホイール６から受け渡される容器５は、図５（Ａ）に示したものと同様に、内部に充填液９が充填されており、その液面９Ａは首部５Ａのつば部５Ｂの少し下方側に位置している。この容器５は、グリッパ４Ａによって首部５Ａの両側を把持され、かつ首部５Ａに形成されたつば部５Ｂを支持されて所定の高さで搬送されるようになっている（図２参照）。
また、図５に示したものと同様に、容器５の口部５Ｃの外周部にはネジ部５Ｄが形成されており、他方、キャップ８の内周部には、図５に示したものと同様の容器５のネジ部５Ｄに螺合されるネジ部８Ａが形成されている。
さらに、容器５におけるつば部５Ｂとネジ部５Ｄとの間には、インナーリング５Ｅが形成されており、他方、キャップ８における下端部には、切り離しリング８Ｂが設けられている。
キャッピング装置４が矢印方向に回転されるのに伴ってキャッピングヘッド３が昇降機構１１によって下降されるとともに、キャッピングヘッド３毎に設けられたサーボモータ１２によってチャック７が巻き締め方向に所定の閉栓トルクで回転されることにより、チャック７に保持されたキャップ８が下降されて容器５の口部５Ｃに被せられた後に巻き締められて取り付けられるようになっている。キャップ８を下降させてからそれを回転させて取り付けが終了するまでの過程は図５（Ａ）について説明した従来技術と同じである。
その後、キャッピング装置４の各キャッピングヘッド３によってキャップ８が取り付けられた容器５は、グリッパ４Ａによる首部５Ａの把持状態を解放されるとともに排出ホイール１３によって把持されてキャッピング装置４から排出コンベヤ１４上に排出されるようになっており、その後、排出コンベヤ１４によって下流側の図示しない処理装置に向けて搬送されるようになっている。
後に詳述するが、本実施例は、キャッピング装置４の各キャッピングヘッド３による容器５へのキャップ８の取り付けが終了した時点で、前述した「ネジの段落ち」の発生を加速度センサ１５の計測値を基にして制御装置１６によって判定できるようになっている。
排出コンベヤ１４の搬送経路の途中には、不良品の容器５を強制的に排出コンベヤ１４上から排除するリジェクト機構１７が配置されている。そして、制御装置１６によって「ネジの段落ち」が発生した不良品と判定された容器５は、排出コンベヤ１４を搬送される過程においてリジェクト機構１７によって排出コンベヤ１４上から強制的に排除されるようになっている。

キャッピング装置４は、時計方向に回転される回転体１８と、この回転体１８の外周部の円周方向に等ピッチで配置された複数のキャッピングヘッド３と、キャッピングヘッド３の下方側に配置されて、容器５の首部５Ａを把持するグリッパ４Ａを備えている。
回転体１８とそれに設けられた複数のグリッパ４Ａによって、容器５を搬送する搬送手段が構成されている。前述したように、容器５はグリッパ４Ａによって首部５Ａを把持されるとともにつば部５Ｂを支持されるようになっており、その状態において回転体１８の回転に伴って容器５が搬送されるようになっている。

図２に示すように、キャッピングヘッド３は、回転体１８の外周部に昇降可能に設けられた円筒状の外筒２１と、この外筒２１の内方に回転自在、かつ昇降自在に設けられたスピンドル２２と、このスピンドル２２の下端部に取り付けられてキャップ８を着脱自在に保持するチャック７と、スピンドル２２の上端部に連結されるとともに内周部にスプライン溝が形成された内筒２３と、この内筒２３のスプライン溝にスプライン嵌合されたスプライン軸２４と、スプライン軸２４の上端部に連結されたサーボモータ１２と、外筒２１の下端の外周部に取り付けられた加速度センサ１５を備えている。
内筒２３、スピンドル２２及びチャック７は外筒２１に対して昇降可能となっており、それらは外筒２１の段部２１Ａによって支持されている。スピンドル２２側のつば部２２Ａとそれに対向する外筒２１内の上記段部２１Ａとにわたってはばね２６が弾装されている。このばね２６の弾発力によってスピンドル２２及びその下端に設けられたチャック７は外筒２１に対して常時下方に向けて付勢されている。
外筒２１の上方部の内側にカムフォロア２７が取り付けられており、このカムフォロア２７は、回転体１８の外周部に沿って配置された環状カム２８のカム溝２８Ａに転動自在に係合されている。これら環状カム２８とカムフォロア２７によってチャック７を昇降させる昇降機構１１が構成されている。
回転体１８が図１の矢印方向に回転されることに伴って、回転区間の所要位置において昇降機構１１によってキャッピングヘッド３が昇降されるとともに、サーボモータ１２によってチャック７が所定の閉栓トルクで巻き締め方向に回転されるようになっている。

サーボモータ１２の作動は、制御装置１６によって制御されるようになっており、制御装置１６は、昇降機構１１によってチャック７が上昇端から下降端まで下降されてキャップ８のネジ部８Ａの下端８Ａ′が容器５のネジ部５Ｄに上方から当接するとサーボモータ１２を所定の閉栓トルクで回転駆動させるようになっている。
サーボモータ１２の回転部には、パルス信号を出力するエンコーダ３１が接続されるとともに、サーボモータ１２の出力電流を検出する電流計３２が接続されている。サーボモータ１２が回転駆動されると、エンコーダ３１から出力されたパルス信号が制御装置１６に入力されるとともに、サーボモータ１２から出力された電流は電流計３２によって検出されて制御装置１６に入力されるようになっている。
制御装置１６は、エンコーダ３１が検出したパルス信号を基にしてサーボモータ１２の回転角度と回転速度を認識できるようになっている。また、制御装置１６は、サーボモータ１２が回転駆動されてから後の電流計３２が検出した電流値からチャック７に作用する閉栓トルクを検出して、それを時系列で記録するようになっている。
キャッピングヘッド３の外筒２１に設けられた加速度センサ１５は、昇降機構１１によってキャッピングヘッド３が上昇端から下降端まで下降されてからキャップ８の取り付けが終了するまでの間のキャップ８の加速度を検出するようになっており、加速度センサ１５が検出した加速度は随時、制御装置１６に入力されるようになっている。
本実施例においては、昇降機構１１によってキャップ８が下降される際のキャップ８の加速度を加速度センサ１５で検出し、その検出値をもとにして制御装置１６は、前述した「ネジの段落ち」が発生しているか否かを判定するようになっている。

以上の構成において、キャップの取り付けと取り付け終了時における制御装置１６による判定は以下のようにして行われる。
キャッピング装置４による具体的なキャップ８の容器５の口部５Ｃへの取り付け過程の詳細は、前述した図５（Ａ）について説明した内容と同様である。
すなわち、先ず、回転体１８の回転に伴ってグリッパ４Ａに把持された容器５が搬送されるのに伴って、チャック７にキャップ８を保持した状態のキャッピングヘッド３が昇降機構１１によって図２に示す上昇端から下降端まで下降される。これにより、チャック７に保持されたキャップ８が容器５の口部５Ｃに被せられるとともに、キャップ８のネジ部８Ａの下端８Ａ′が容器５のネジ部５Ｄのネジ山に上方から当接し、かつ、ばね２６の弾撥力によってキャップ８が容器５の口部５Ｃに向けて下方へ押圧された状態となる（図５（Ａ）と同じ状態）。
この状態からサーボモータ１２が回転されることで所定の閉栓トルクでチャック７を介してキャップ８が巻き締め方向に回転されるので、キャップ８のネジ部８Ａが容器５のネジ部５Ｄに噛み合ってから巻き締められるとともに、キャップ８の切り離しリング８Ｂが容器５のインナーリング５Ｅを乗り越えることで、キャップ８の容器５の口部５Ｃへの取り付けが終了する。
ここで、キャップ８が昇降機構１１により下降され始めてから下降端に位置し、その後、さらにキャップ８の取り付けが終了するまでの間のキャップ８が下降する際の加速度は、加速度センサ１５によって検出されて制御装置１６に入力されている。
図３（Ａ）は、キャップ８の取り付けの際に「ネジの段落ち」が発生しない場合の加速度の検出値と閉栓トルクとの関係を示しており、図３（Ｂ）は、キャップ８の取り付けの際に「ネジの段落ち」が発生した場合を示している。
図３（Ａ）に示すように、「ネジの段落ち」が発生しないでキャップ８の取り付けが終了した場合（良品の容器）においては、加速度は切り離しキャップ８の切り離しリング８Ｂが容器５のインナーリング５Ｅを乗り越えた時点で加速度Ｇ１が大きくなるが、その時点以外の取り付け過程においては加速度が零（一定）となる。
これを閉栓トルクの変動で見ると、キャップ８が回転されないでネジ部８Ａの下端８Ａ′が容器５のネジ部５Ｄに当接した状態の閉栓トルクＴ１は零であるが、その後、キャップ８が回転され始めた噛み合い開始時のトルクＴ２、その後の仮締め工程でのトルクＴ３、本締め工程でのトルクＴ４、さらにその後の巻き締め終了時のトルクＴ５においてトルクの値が大きくなる。
そして、トルクＴ４で示した本締め工程時の直後に、前述したインナーリング５Ｅを切り離しリング８Ｂが乗り越えることで、上記加速度Ｇ１が検出されるようになっている。
制御装置１６は、トルクＴ４で示す本締め工程の後に加速度Ｇ１が検出され、それ以外の取り付け過程においては加速度の変動がないので（加速度が零なので）、この場合には「ネジの段落ち」は発生せず、当該、キャップ８が取り付けられた容器５は良品であると判定する。
これに対して、キャップ８の取り付けの際に図５（Ｂ）に示した「ネジの段落ち」が発生すると、加速度センサ１５による検出値は図３（Ｂ）に示すようになる。
つまり、閉栓トルクの変動で見ると、キャップ８が回転されないでネジ部８Ａの下端８Ａ′が容器５のネジ部５Ｄに当接した際の閉栓トルクＴ１は零であるが、その後、キャップ８が回転され始めた噛み合い開始時のトルクＴ２の直後に、急激に大きな加速度ＧＸが検出される。
これは、図５（Ｂ）に示した「ネジの段落ち」が発生すると、ばね１６に押圧されているキャップ８のネジ部８Ａの下端８Ａ′が、容器５のネジ部５Ｄのネジ山に当接して、その１段下のネジ山の上に急激に落下するので、急激に大きな加速度ＧＸとなって検出されるからである。
この後、噛み合い開始後の仮締め工程でのトルクＴ３、本締め工程でのトルクＴ４、その後、取り付け終了時のトルクＴ５においてトルクの値が増大する。
ここで、「ネジの段落ち」が発生した場合には、ネジ山を１つ段落ちした分だけ、キャップ８が巻締方向に回転されてからキャップ８の取り付け終了までの経過時間が短くなる。そのため、「ネジの段落ち」が発生した場合には、インナーリング５Ｅを切り離しリング８Ｂが乗り越えた際の加速度Ｇ１が検出されるタイミングは図３（Ａ）に示した「ネジの段落ち」が発生しない場合と比較して早くなり、また、キャップ８の回転が開始されてからキャップの取り付け終了までの経過時間も短くなる（図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）。
すると、制御装置１６は、図３（Ｂ）において、インナーリング５Ｅを切り離しリング８Ｂが乗り越えた時点の加速度Ｇ１よりも前の時点で、具体的には、噛み合い開始時のトルクＴ２が検出された直後に大きな加速度ＧＸが検出されている場合には、当該キャップ８が取り付けられた容器５に「ネジの段落ち」が発生したと判定するようになっている。
そして、前述したように、「ネジの段落ち」が発生した不良品の容器５は、排出コンベヤ１４によって搬送される過程において、リジェクト機構１７によって排出コンベヤ１４上から強制的に排除されるようになっている。

以上のように、本実施例のキャッピング装置４は、キャッピングヘッド３に加速度センサ１５を備えることで、キャップ８を下降させて容器５に取り付けが終了するまでの加速度を検出し、この加速度センサ１５の検出値をもとにして制御装置１６は、「ネジの段落ち」が発生したか否かを確実に判定することができる。
そのため、制御装置１６によって「ネジの段落ち」が生じた不良品と判定された容器５は、リジェクト機構１７によって排出コンベヤ５上から確実に排除されるようになっている。それにより、不良品の容器５が下流側の処理装置（箱詰め装置）へ搬送されるのを防止することができる。
前述したように、「ネジの段落ち」が生じた容器５は、ネジ部５Ｄ、８Ａに充填液９が液ハネして付着するので衛生上の問題があり、製品として市販することはできない。本実施例においては、このような不良品の容器５が市場に流通するのを確実に防止することができる。

次に図４は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例においては、加速度センサ１５をキャッピングヘッド３に設けるのではなく、容器５を把持するグリッパ４Ａに加速度センサ１５を設けたものである。その他の構成は、前述した第１の実施例と同じであり、それと対応する各部材に同じ部材番号を付している。
この第２実施例においても、チャック７に把持したキャップ８を下降させて容器５の口部５Ｃに被せた際に「ネジの段落ち」が生じると、容器５を把持したグリッパ４Ａを介して加速度センサ１５によって検出されて、図３（Ｂ）に示した場合と同様に加速度の大きな変動として検出される。それをもとにして制御装置１６は、当該容器５は、「ネジの段落ち」が発生した不良品と判定するようになっている。このような構成の第２実施例であっても上記第１の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、キャッピング装置４における加速度センサ１５を設ける位置は、上述した各実施例の位置に限定されるものではなく、キャッピングヘッド３のスピンドル２２又はチャック７に加速度センサ１５を設けても良い。

３…キャッピングヘッド ４…キャッピング装置
４Ａ…グリッパ ５…容器
５Ｃ…口部 ５Ｄ…ネジ部
７…チャック ８…キャップ
８Ａ…ネジ部 ８Ａ′…下端
１１…昇降機構 １２…サーボモータ
１５…加速度センサ １６…制御装置
１８…回転体（搬送手段） ＧＸ…加速度

Claims (4)

1. 容器を搬送する搬送手段と、搬送手段によって搬送される容器の口部にキャップを取り付けるキャッピングヘッドと、上記キャッピングヘッドを回転させるモータと、キャッピングヘッドを昇降させる昇降機構と、上記モータの作動を制御する制御装置を備えて、
   キャップを保持したキャッピングヘッドを昇降機構によって下降させて、キャップのネジ部の下端を容器の口部のネジ部に当接させてから上記モータによってキャッピングヘッドを介してキャップを回転させて容器の口部に巻き締めて取り付けるキャッピング装置において、
   上記キャップが下降される際の加速度を検出する加速度センサを備え、
   上記制御装置は、上記加速度センサによって検出された加速度の変化を基にして、上記キャップのネジ部の下端が上記容器の口部のネジ山に当接してから、その１段下のネジ山へ落下するネジの段落ちが発生したか否か判定することを特徴とするキャッピング装置。
2. 上記加速度センサは、上記キャッピングヘッドに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキャッピング装置。
3. 上記搬送手段は容器を把持するグリッパを備えており、
   上記加速度センサは、上記グリッパに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキャッピング装置。
4. キャップが下降されてから、該キャップのネジ部の下端が容器のネジ部のネジ山に当接した直後に加速度センサによって加速度の急激な変動が検出された場合に、上記制御装置は、ネジの段落ちが発生したと判定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のキャッピング装置。

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