JP2022011168A - Capping device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はキャッピング装置に関し、より詳しくは、樹脂製の容器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。 The present invention relates to a capping device, and more particularly to a capping device in which a cap is wound and attached to a resin container.
従来、樹脂製の容器にキャップを巻き締めて取り付けるようにしたキャッピング装置は公知である(例えば特許文献1)。
特許文献1のキャッピング装置は、サーボモータを用いたキャッピングヘッドを備えており、具体的には以下のようにしてキャップを容器の口部に取り付けている。先ず、キャップを保持したキャッピングヘッドのチャックを所要量下降させてキャップを容器の口部に被せることで、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、その状態となったらサーボモータによりチャックを介してキャップを回転させることで、キャップを容器の口部に巻き締めて取り付けるようになっている。
Conventionally, a capping device in which a cap is wound around a resin container and attached is known (for example, Patent Document 1).
The capping device of Patent Document 1 includes a capping head using a servomotor, and specifically, a cap is attached to the mouth of the container as follows. First, by lowering the chuck of the capping head holding the cap by a required amount and covering the cap with the mouth of the container, the lower end of the screw portion of the cap is brought into contact with the screw portion of the mouth of the container, and the state is reached. Then, by rotating the cap via the chuck with a servo motor, the cap is wound around the mouth of the container and attached.
ところで、特許文献1のキャッピング装置においては、キャップを容器の口部に巻き締めする前に、キャップを把持したチャックを容器の口部の位置まで下降させることで、キャップのネジ部の下端を容器のネジ部に当接させている。その際にキャップのネジ部が容器のネジ部を飛び越えて、1段下のネジ部に落ちる、『ネジの段落ち』が発生することがある。この『ネジの段落ち』現象が発生すると、その際の衝撃によって容器内の充填液が液ハネしてキャップの内面やキャップ及び容器のネジ部に付着して汚染されるという問題があった。
また、近年は容器やキャップが軽量化されているため、キャップや容器のネジ部が十分な強度を備えていない場合があり、キャップの取り付け時に上述した『ネジの段落ち』が発生すると、キャップ及び容器のネジ部が損傷するという問題も生じている。
By the way, in the capping device of Patent Document 1, before the cap is wound around the mouth of the container, the chuck holding the cap is lowered to the position of the mouth of the container, so that the lower end of the screw portion of the cap is placed in the container. It is in contact with the screw part of. At that time, the screw portion of the cap may jump over the screw portion of the container and fall to the screw portion one step below, which may cause "step drop of the screw". When this "screw step-down" phenomenon occurs, there is a problem that the filling liquid in the container is splashed by the impact at that time and adheres to the inner surface of the cap and the screw portion of the cap and the container to be contaminated.
In addition, since the weight of containers and caps has been reduced in recent years, the caps and threaded parts of the containers may not have sufficient strength. There is also a problem that the threaded part of the container is damaged.
上述した事情に鑑み、本発明は、容器を搬送する搬送機構と、キャップを保持するチャックを有するとともに上記搬送機構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のチャックを回転させるサーボモータと、上記キャッピングヘッドを昇降させる昇降機構と、上記サーボモータおよび搬送機構の作動を制御する制御装置とを備え、
上記チャックでキャップを保持したキャッピングヘッドを上記昇降機構によって下降させるとともに、上記サーボモータによって上記チャックを停止状態から回転を開始させることにより、該チャックに保持した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、
上記搬送機構による容器の搬送速度を検出する速度検出機構を備え、
上記制御装置は、上記速度検出機構が検出した搬送機構の搬送速度が所定運転速度よりも遅い場合には、上記サーボモータを回転させる回転開始夕イミングを遅らせるようにしたものである。
In view of the above circumstances, the present invention has a transport mechanism for transporting the container, a capping head having a chuck for holding the cap and attaching the cap to the mouth of the container transported by the transport mechanism, and a chuck of the capping head. A servomotor that rotates the servomotor, an elevating mechanism that raises and lowers the capping head, and a control device that controls the operation of the servomotor and the transport mechanism.
The capping head holding the cap by the chuck is lowered by the elevating mechanism, and the chuck is started to rotate from the stopped state by the servomotor, so that the cap held by the chuck is rotated to the mouth of the container. In the capping device that is wound and attached
Equipped with a speed detection mechanism that detects the transfer speed of the container by the above transfer mechanism.
When the transfer speed of the transfer mechanism detected by the speed detection mechanism is slower than the predetermined operation speed, the control device delays the rotation start evening iming for rotating the servomotor.
このような構成によれば、搬送機構を所定運転速度で運転する場合に、サーボモータを回転させる回転開始タイミングを早くすることで、キャップを回転させながら下降させて容器に被せることができる。それにより、キャップのネジ部と容器口のネジ部とが噛み合う際の衝撃を緩和することができる。そのため、前述した『ネジの段落ち』が発生することを抑制して、容器の口部から飛び出た充填液によってキャップの内面やネジ部が汚染されることを防止することができる。 According to such a configuration, when the transport mechanism is operated at a predetermined operation speed, the rotation start timing for rotating the servomotor is advanced, so that the cap can be lowered while rotating and covered with the container. Thereby, the impact when the screw portion of the cap and the screw portion of the container mouth mesh with each other can be alleviated. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the above-mentioned "step drop of the screw" and prevent the inner surface of the cap and the screw portion from being contaminated by the filler liquid that has jumped out from the mouth portion of the container.
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。
Hereinafter, to explain the present invention with respect to the illustrated embodiment, in FIGS. 1 to 2, 1 is a filling system, and the filling system 1 is a rotary type provided with a plurality of filling valves (not shown) at equal pitches on the outer peripheral portion. It is provided with a
While the
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、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、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、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(図2、図4参照)。
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(図2、図4参照)。
The
The
Further, a
Further, an
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によって上昇端から下降端へ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が所定のタイミングで巻き締め方向に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が下降されるとともに容器5の口部5Cに被せられてから巻き締められて取り付けられるようになっている。
後に詳述するが、本実施例においては、キャッピング装置4が所定運転速度以上で運転される際には、昇降機構11によってキャッピングヘッド3が下降される途中の時点でサーボモータ12の回転を開始させてキャップ8を回転させるように構成されており、それによって、前述した『ネジの段落ち』の発生を抑制して、キャップ8のネジ部8Aの下端部8A′が容器5のネジ部5Dに円滑に噛み合うようになっている。
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の取り付けが完了した容器5は、その後、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、さらにその後、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(図1参照)。
As the
As will be described in detail later, in this embodiment, when the
The
キャッピング装置4は、時計方向に回転されて容器5を搬送する回転体16と、この回転体16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、回転体16の回転方向の所定領域でキャッピングヘッド3を昇降させる昇降機構11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と、回転体16の駆動源及び各サーボモータ12の作動を制御する制御装置17を備えている。
回転体16とそれに設けられた複数のグリッパ4Aによって、容器5を搬送する搬送機構が構成されている。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16の回転に伴って所定の速度で容器5が搬送されるようになっている。
回転体16の駆動源となる図示しないモータの作動は制御装置17によって制御されるようになっている。また、回転体16の駆動源となるモータには、該回転体16の運転速度を検出する速度検出機構18(エンコーダ)が取り付けられており、この速度検出機構18が検出した回転体16の搬送速度、つまりキャッピング装置4の運転速度は、制御装置17へ入力されるようになっている。
本実施例においては、制御装置17が図示しないモータによって回転体16を回転させる際に、回転体16によって搬送されるキャッピングヘッド3によって1分当たり合計850本の容器5にキャップ8を取り付ける運転速度を『所定運転速度(850bpm)』としている。
また、制御装置17が回転体16の駆動源となるモータの作動を制御することで、所要の場合には上記所定運転速度(850bpm)よりも遅い運転速度(例えば750~650bpm)で回転体16を回転させるようになっている。
回転体16が回転される際の搬送速度(運転速度)は、速度検出機構18によって検出されて制御装置17に入力されており、制御装置17は速度検出機構18から入力される検出信号によりキャッピング装置4の運転速度を認識するようになっている。
The
A transport mechanism for transporting the
The operation of a motor (not shown) that is a drive source of the rotating
In this embodiment, when the
Further, by controlling the operation of the motor that is the drive source of the rotating
The transport speed (operating speed) when the
図2に示すように、キャッピングヘッド3は、回転体16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16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によってキャッピングヘッド3を昇降させる昇降機構11が構成されている。
回転体16が図1の矢印方向に回転されることに伴って、回転区間の所要領域において昇降機構11のカム溝28Aの高さに応じてキャッピングヘッド3のチャック7が上昇端と下降端とにわたって昇降されるとともに、所定のタイミングでサーボモータ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。
図3、図4に示すように、中間ホイール6からキャッピング装置4へ容器5が受け渡される受け渡し位置A及びその隣接下流側の位置においては、昇降機構11の環状カム28は上昇端である上死点となっており、その後、環状カム28の高さは回転体16の回転方向の隣接下流側において徐々に低くなってから下降端Bである下死点となる(図4参照)。環状カム28の上昇端と下降端とを結んだ中間領域が、環状カム28によってキャッピングヘッド3が下降される下降領域Cとなっている。なお、受け渡し位置Aの図示しない隣接上流側の領域においては、環状カム28は下降端から上昇端に復帰するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
A
As the
As shown in FIGS. 3 and 4, at the delivery position A where the
キャップ8を保持したチャック7を回転させるサーボモータ12の作動は、制御装置17によって制御され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17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17に入力されるようになっている。
制御装置17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17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。
The operation of the
The
しかして、本実施例は、キャッピング装置4の回転体16が所定運転速度(850bpm)以上で運転される場合と、この所定運転速度よりも遅い運転速度で運転される場合とで、サーボモータ12を回転させる回転開始タイミングを変更するように構成したことが特徴となっている。
具体的には、制御装置17は、昇降機構11によってキャッピングヘッド3及びチャック7が下降される際に、次のようにしてサーボモータ12の回転開始タイミングを制御するようになっている。
回転体16が所定運転速度(850bpm)以上で運転される場合には、速度検出機構18からの入力信号を基にして制御装置17は、所定運転速度で回転体16が運転されていることを認識すると、昇降機構11の環状カム28によってキャッピングヘッド3が上記下降領域Cの中間位置となる時点X1までチャック7(キャップ8)が下降すると、その時点でサーボモータ12の回転を開始させる(図3、図4参照))。
そのため、その時点X1から後に昇降機構11によってキャッピングヘッド3が下降端Bまで下降されるまで、キャップ8が巻き締め方向に回転されるので、回転中のキャップ8のネジ部8Aの下端部8A′が容器5のネジ部5Dに上方から円滑に接触して、両ネジ部8A、5Dが噛み合うようになっている。
そのように両ネジ部8A、5Aが円滑に噛み合ってからばね26によりキャップ8が下方へ押圧された状態において、キャップ8が継続してサーボモータ12によって巻き締め方向に回転されることで、キャップ8のネジ部8Aが容器5のネジ部5Dに巻き締められてキャップ8の取り付けが完了するようになっている。
換言すると、本実施例では、所定運転速度(850bpm)以上で回転体16を運転させる場合には、キャップ8のネジ部8Aの下端部8A′が容器5のネジ部5Dと接触する前の時点X1で、サーボモータ12を停止状態から回転を開始させるようにしている。
それによって、キャップ8のネジ部8Aの下端部8A′が容器5のネジ部5Dに円滑に噛み合うことで、前述した『ネジの段落ち』が発生するのを効果的に抑制できるようになっている。
他方、上記所定運転速度(850bpm)で回転体16が運転されている状態において、排出コンベヤ14の下流側に配置された図示しない処理装置に何らかのトラブルが生じる場合がある。その場合には、回転体16の運転速度を、上記所定運転速度よりも遅い運転速度(例えば600bpm、750bpm)で運転することになる。そして、その際には速度検出機構18によって運転速度が所定運転速度よりも遅い運転速度になったことを制御装置17が認識する。
すると、制御装置17は、昇降機構11の環状カム28によってキャッピングヘッド3が下降端Bに下降されるまではサーボモータ12を回転させずに停止させたままとし、キャッピングヘッド3が昇降機構11によって下降端Bまで下降した時点X2でサーボモータ12の回転を開始させる。つまり、キャップ8が下降端Bまで下降されることによって、キャップ8のネジ部8Aの下端部8A′が容器5のネジ部5Dに接触した時点X2で、制御装置17はサーボモータ12の回転を開始させてキャップ8を巻締方向に回転させて容器5の口部5Cに取り付けるようになっている(図3、図4参照)。
Therefore, in this embodiment, the
Specifically, the
When the
Therefore, since the
In a state where the
In other words, in this embodiment, when the
As a result, the lower end 8A'of the
On the other hand, in a state where the rotating
Then, the
以上のように、本実施例においては、所定運転速度(850bpm)でキャッピング装置4の回転体16を運転する場合には、昇降機構11によってキャッピングヘッド3が下降される際の下降領域Cの中間に位置した時点X1で、サーボモータ12の回転を開始させるようになっている。それにより、下降端Bまでチャック7が下降される際には、チャック7を介してキャップ8も巻き締め方向に回転しているので、キャップ8のネジ部8Aの下端部8A′が、容器5のネジ部5Dに上方から接触する際の衝撃が緩和されて、円滑に両ネジ部8A、5Dが噛み合うようになっている。
それにより、容器5へのキャップ8の取り付けの際に『ネジの段落ち』が発生するのを効果的に抑制することができる。したがって、『ネジの段落ち』が生じた際の衝撃によって、容器5内の充填液9が液はねしてキャップ8の内面やネジ部8A、5Dに付着して、それらの箇所が汚染されるのを防止することができる。
また、所定運転速度(850bpm)で回転体16を運転中において、回転体16の運転速度が所定運転速度よりも遅い運転速度(650bpmや750bpm)に切り換えられた場合には、その運転速度に応じてサーボモータ12の回転を開始させるタイミングを制御装置17によって変更することができる。
そのため、下流側の処理装置にトラブルが発生した際に、回転体16が所定運転速度からそれよりも遅い運転速度に切り換えられた際にも、それに応じた的確なタイミングでサーボモータ12の回転開始タイミングを制御することができる。
図5は、従来のキャッピング装置を用いた場合と本実施例(本願発明)のキャッピング装置4を用いた場合とで、キャップ8の取り付け完了後におけるキャップ8の汚染状態を比較した実験結果を示したものである。なお、この実験においては、容器5を搬送するのではなく、容器5を停止させた状態において従来技術と本実施例によるキャップ8の取り付け完了後の実験結果を比較したものである。
この図5のデータから理解できるように、キャップ8を下降端まで下降させることでキャップ8のネジ部の下端部を容器8のネジ部に当接させてからキャップ8を回転させるようにした従来のキャッピング装置においては、キャップ8等への充填液(製品液)の付着量が最大で51mgとなっている。
これに対して、上記下降領域Cで下降途中の時点でキャップ8を回転させて容器5に取り付ける本実施例の場合には、充填液(製品液)の付着量が1mgとなっている。この図5に示す実験結果からも明らかなように、従来と比較して本実施例のキャッピング装置4によれば、『ネジの段落ち』現象を抑制して、ネジの段落ちが生じた場合の衝撃による液はねでキャップ8等が汚染されるのを効果的に抑制できるものと推定できる。
なお、上記実施例では所定運転速度を850bpmとしているが、所定運転速度は850bpmに限らず900bpm以上で1000bpmでも良い。この場合においても、上記下降領域Cで下降途中の時点でキャップ8を回転させて容器5に取り付けるようになっている。
As described above, in the present embodiment, when the
As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of "step drop of the screw" when the
Further, when the
Therefore, even when the
FIG. 5 shows the experimental results comparing the contamination state of the
As can be understood from the data of FIG. 5, the
On the other hand, in the case of the present embodiment in which the
In the above embodiment, the predetermined operating speed is 850 bpm, but the predetermined operating speed is not limited to 850 bpm, and may be 900 bpm or more and 1000 bpm. Also in this case, the
3‥キャッピングヘッド 4‥キャッピング装置
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′‥ネジ部の下端部 9‥充填液
11‥昇降機構 12‥サーボモータ
16‥制御装置 18‥速度検出機構
3 ‥ Capping
Claims (3)
上記チャックでキャップを保持したキャッピングヘッドを上記昇降機構によって下降させるとともに、上記サーボモータによって上記チャックを停止状態から回転を開始させることにより、該チャックに保持した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、
上記搬送機構による容器の搬送速度を検出する速度検出機構を備え、
上記制御装置は、上記速度検出機構が検出した搬送機構の搬送速度が所定運転速度よりも遅い場合には、上記サーボモータを回転させる回転開始夕イミングを遅らせることを特徴とするキャッピング装置。 A transport mechanism for transporting a container, a capping head having a chuck for holding a cap and attaching a cap to the mouth of the container transported by the transport mechanism, a servomotor for rotating the chuck of the capping head, and a capping head. It is equipped with a lifting mechanism for raising and lowering the servomotor and a control device for controlling the operation of the servomotor and the transport mechanism.
The capping head holding the cap by the chuck is lowered by the elevating mechanism, and the chuck is started to rotate from the stopped state by the servomotor, so that the cap held by the chuck is rotated to the mouth of the container. In the capping device that is wound and attached
Equipped with a speed detection mechanism that detects the transfer speed of the container by the above transfer mechanism.
The control device is a capping device characterized in that when the transfer speed of the transfer mechanism detected by the speed detection mechanism is slower than a predetermined operation speed, the rotation start evening iming for rotating the servomotor is delayed.
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- 2020-06-29 JP JP2020112138A patent/JP2022011168A/en active Pending
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2021
- 2021-05-14 EP EP21173935.4A patent/EP3932852B1/en active Active
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Publication number | Publication date |
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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