JP2023008296A - 巻締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の口部にキャップを巻締する巻締装置において、巻締不良をより高精度に検出する。【解決手段】口部の外周に突出部Ｖｐが形成され、金属キャップＣが口部に被せられた容器Ｖをびん台２０に載置する。プッシャブロック３０を上方から金属キャップＣに当接させ、びん台２０との間に容器Ｖを挟持する。容器Ｖがびん台２０とプッシャブロック３０で挟持された状態で、容器Ｖをびん台２０およびプッシャブロック３０と一体的に回転させる。回転する容器Ｖに向けてロックローラ３６を前進させ、金属キャップＣの裾部に当接させて裾部を突出部Ｖｐの下側に折り曲げる。びん台２０の回転速度をエンコーダ２６Ａで検出する。プッシャブロック３０の回転速度をエンコーダ３１で検出する。びん台２０とプッシャブロック３０の回転速度の差から巻締動作の良否を判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、容器の口部にキャップを巻締する巻締装置に関する。

口部の外周に突出部が形成された容器の口部に、弾性シール部材を含むアルミキャップを被せ、容器とアルミキャップとを一体回転させながら、回転締付けヘッドのローラによりアルミキャップの裾部を突出部の下側に折り曲げて巻締る巻締装置が知られている（特許文献１）。同巻締装置では、アルミキャップを被せた容器を、瓶受けと上方の圧縮ブロックにより上下から挟み込み、瓶受けと圧縮ブロックとを一体的に回転させながら、ローラを裾部に押し当ててアルミキャップの巻締を行っている。また、同巻締装置では、巻締動作時に圧縮ブロックによる押圧力をモニタすることで、巻締不良を検出している。

特公平１－２３３７３号公報

しかし、特許文献１の構成では、瓶受けと容器との間に滑りが発生するなどして、アルミキャップが圧縮ブロックとともに一体的に回転しない場合に発生する巻締不良を検出することはできない。

本発明は、容器の口部にキャップを巻締する巻締装置において、巻締不良をより高精度に検出することを課題としている。

本発明の第１の発明である巻締装置は、口部の外周に突出部が形成され、金属キャップが前記口部に被せられた容器を載置する載置台と、上方から前記金属キャップに当接して前記載置台との間に容器を挟持する当接部材と、前記容器が前記載置台と前記当接部材で挟持された状態で、前記容器を前記載置台および前記当接部材と一体的に回転させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、回転する前記容器に向けて前進し、前記金属キャップの裾部に当接して当該裾部を前記突出部の下側に折り曲げるローラとを備える巻締装置において、前記載置台の回転速度を検出する第１回転速度検出手段と、前記当接部材の回転速度を検出する第２回転速度検出手段と、前記第１回転速度検出手段によって検出される前記載置台の回転速度と前記第２回転速度検出手段によって検出される前記当接部材の回転速度から巻締動作の良否を判定する良否判定手段とを備え、前記良否判定手段は、巻締動作時に検出される前記載置台の回転速度と前記当接部材の回転速度との差が所定範囲以上離れた場合に巻締動作が不良であると判定することを特徴としている。

本発明によれば、容器の口部にキャップを巻締する巻締装置において、巻締不良をより高精度に検出することができる。

本発明の一実施形態である巻締装置の配置を示す模式的な平面図である。 巻締装置の回転軸Ｏを中心にその半分のみを示した図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った縦断面図である。 びん台に載せられた容器とプレッシャブロック、ロックローラの配置を示す拡大断面図である。 ロックローラが金属キャップの裾部に押し当てられた状態を示す拡大平面図である。 １段目の巻締動作（第１巻締位置）におけるロックローラと金属キャップの裾部の関係を示す側面図である。 ２段目の巻締動作（第２巻締位置）におけるロックローラと金属キャップの裾部の関係を示す側面図である。 正常に巻締が行われるときのびん台とプッシャブロックの回転速度の時間変化を示すグラフである。 巻締動作期間全体に亘って滑りが発生するときのびん台とプッシャブロックの回転速度の時間変化を示すグラフである。 １段目の巻締動作が行われる加速区間において滑りが発生するときのびん台とプッシャブロックの回転速度の時間変化を示すグラフである。 ２段目の巻締動作が行われる等速区間において滑りが発生するときのびん台とプッシャブロックの回転速度の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である巻締装置の配置を示す模式的な平面図である。また、図２は、巻締装置の回転軸Ｏを中心にその半分のみを示した図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った縦断面図である。

本実施形態の巻締装置１０は、バイアルなどの口部開口の周縁に突出部Ｖｐを備える容器Ｖに例えば金属キャップを巻き締めて密封するホイール型のキャッパである。本実施形態の巻締装置１０は、例えば搬送ホイール上において巻き締めを行う装置であり、充填処理などの上流側の処理が終了した容器Ｖは、例えば供給コンベヤ１２、供給ホイール１４を介して巻締装置１０に供給される。同装置においてキャップの巻き締め、すなわち、キャッピングが終了した容器Ｖは、例えば排出ホイール１６、排出コンベヤ１８を介して下流側の処理へと排出される。

巻締装置１０の搬送ホイール１１の外周部には、複数のびん台（載置台）２０が、外周に沿って所定間隔で配置される。各びん台２０の上面中央には、容器Ｖとの滑りを防止するゴム層２０Ｃが設けられる。搬送ホイール１１は、例えば円板状の上部回転体１１Ａ、中部回転体１１Ｂ、下部回転体１１Ｃと、回転体１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ同士を連結し、これらを一体的に回転する垂直回転シャフト１１Ｄとを備える。下部回転体１１Ｃの外周にはギヤ１１Ｅが設けられ、基台２２に設けられたホイール回転用モータ２２Ａに取り付けられるギヤ２２Ｂと係合する。垂直回転シャフト１１Ｄの下端は、基台２２に設置されたベース２２Ｃに回転自在に保持され、搬送ホイール１１は、ホイール回転用モータ２２Ａの回転により垂直回転シャフト１１Ｄの中心軸Ｏの周りに回転される。なお、ホイール回転用モータ２２Ａの駆動は制御部５０によって制御される。

びん台２０は、スプライン軸２０Ａの上端部に取り付けられ、スプライン軸２０Ａの下端部にはピストン２０Ｂが取り付けられる。スプライン軸２０Ａは、ボア部材２４とスプライン係合し、ボア部材２４は、べリングを介して回転自在に上部回転体１１Ａに保持される。ボア部材２４の周囲には、びん台回転用モータ２６に取り付けられたギヤ２６Ａと係合するギヤ２４Ａが設けられる。びん台回転用モータ２６は、中部回転体１１Ｂに設置され、その駆動は例えば制御部５０によって制御され、びん台回転用モータ（駆動手段）２６の回転速度はエンコーダ（第１回転速度検出手段）２６Ａにより検出され制御部５０へと送られる。

また、スプライン軸２０Ａのピストン２０Ｂは、中部回転体１１Ｂに設けられたシリンダボックス２８に嵌装される。シリンダボックス２８内には空圧源２８Ａから、容器Ｖや金属キャップＣ内に介装されるゴム栓（金属キャップのシール材）Ｓの品種に応じた所定の圧力で圧縮空気が常時供給される。すなわち、ピストン２０Ｂは常時上方に付勢され、空気ばねとして機能する。

各びん台２０には、びん台２０に載せられた容器Ｖの金属キャップＣの頭頂部に押し当てられて、びん台２０との間で容器Ｖを挟持するプレッシャブロック（当接部材）３０が配置される。プレッシャブロック３０は、昇降機構３２を構成する垂直方向に延在する昇降軸３２Ａの上端に取り付けられたブロック保持部材３０Ａに、回転保持部３０Ｂを介して回転自在に取り付けられる。また、プレッシャブロック３０には、その回転速度を検出するエンコーダ（第２回転速度検出手段）３１が設けられ、検出された信号は制御部５０へと送られる。

昇降軸３２Ａは、容器Ｖの金属キャップＣの巻き締めを行うロックローラ３６を容器Ｖに向けて揺動させる中空の揺動軸３６Ａの内側に昇降自在に保持され、揺動軸３６Ａは、昇降軸３２Ａに対して回転自在とされる。昇降軸３２Ａの下端部には、昇降カムフォロワ３２Ｂが設けられ、回転軸Ｏの周りに沿って配置される昇降カム３４に係合される。すなわち、プレッシャブロック３０は、搬送ホイール１１の回転にともない昇降カムフォロワ３２Ｂと昇降カム３４の係合により、容器Ｖの頭頂開口部に被せられた金属キャップＣの上方に離間する退避位置と、金属キャップＣに押し当てられ、びん台２０との間で容器Ｖを挟持する保持位置との間で昇降する。

揺動軸３６Ａは、中部回転体１１Ｂに設けられた穴１３を通して垂直に延在し、ベアリングを介して上部回転体１１Ａと下部回転体１１Ｃに回転自在に保持される。揺動軸３６Ａの上端部には、アーム３６Ｂを介してロックローラ３６が取り付けられ、アーム３６Ｂは、揺動軸３６Ａと一体的に回転する。また、ロックローラ３６はベアリングを介してアーム３６Ｂに回転自在に取り付けられる。揺動軸３６Ａの下端部には、アーム３６Ｃを介して、基台２２に設けられた揺動カム２２Ｅと係合する揺動カムフォロワ３６Ｄが設けられる。なお、ロックローラ３６の位置は、図２において容器Ｖの後ろ側となるが、便宜的にその位置をずらして描かれている。

下部回転部１１Ｃ上には、揺動軸３６Ａの周囲を巻回するトーションスプリング３６Ｅが配置され、その一端は下部回転部１１Ｃに固定される。一方、トーションスプリング３６Ｅの他端は、揺動軸３６Ａに設けられたスプリング受け３６Ｆに係止される。これにより、揺動軸３６Ａは、軸周りにロックローラ３６を容器Ｖに向けて押し当てるように回転付勢される。この付勢力により、揺動カムフォロワ３６Ｄは、揺動カム２２Ｅに押し当てられ、搬送ホイール１１が回転すると揺動カム２２Ｅとの係合により、ロックローラ３６は、容器Ｖから離間した退避位置と容器Ｖに向けて２段階で押し出される第１、第２巻き締め位置の間で移動する（後述）。

また、本実施形態では、昇降カム３４の高さを調整する高さ調整機構３８が設けられる。高さ調整機構３８は、例えばメーカーによるゴム栓Ｓの厚さの違い等を吸収するための機構である。すなわち、昇降カム３４は、回転軸Ｏに沿って配置された台形ネジ４０Ａに螺合するスクリューナット４０Ｂに取り付けられ、台形ネジ４０Ａは、軸受４２を介して基台２２に回転自在に保持される。台形ネジ４０Ａの下端部には、基台２２に水平に配置されたシャフト４４のかさ歯車４４Ａと係合するかさ歯車４４Ｃが取り付けられる。シャフト４４は、ギヤボックス４５を介して把手４６Ａが設けられたハンドル４６に接続される。すなわち、ハンドル４６を回転することで、台形ネジ４０Ａが回転され、昇降カム３４がスクリューナット４０Ｂとともに昇降し、その高さを調整することができる。

図３は、びん台２０に載せられた容器Ｖとプレッシャブロック３０、ロックローラ３６の配置を示す拡大断面図である。

図３に示されるように、容器Ｖは、びん台２０のゴム層２０Ｃの上に載せられる。容器Ｖの口部を形成する突出部Ｖｐの上には、ゴム栓Ｓを介して金属キャップＣが被せられている。金属キャップＣの裾部は、突出部Ｖｐの下にまで延出し、その側方にはアーム３６Ｂの先端に回転自在に取り付けられたロックローラ３６が配置される。金属キャップＣの真上にはプレッシャブロック３０が配置される。プレッシャブロック３０の下端面中央には、金属キャップＣの頂面に嵌合する凹部３０Ｃが形成される。プレッシャブロック３０の上端は、回転保持部３０Ｂの下端から下方に延出するシャフトにベアリング３３を介して回転自在に取り付けられる。プレッシャブロック３０の周囲には、その回転速度を検出するエンコーダ３１が取り付けられる。

後述するように、巻締作業では、プレッシャブロック３０が下降され、凹部３０Ｃが金属キャップＣに嵌合された状態で容器Ｖおよび金属キャップＣは、びん台２０とプレッシャブロック３０の間に所定の圧力で挟持される。びん台２０がびん台回転用モータ２６により回転されると、びん台２０、容器Ｖ、プレッシャブロック３０は一体的に回転される。その間にアーム３６Ｂが昇降軸３２Ａの周りに回転され、ロックローラ３６が金属キャップＣの裾部に押し当てられる。これにより、金属キャップＣの裾部は容器Ｖの突出部Ｖｐの下に折り曲げられ巻き締められる。なお、図４にロックローラ３６が金属キャップＣの裾部に押し当てられた状態を拡大平面図で示す。

次に、図１、図２、図５、図６を参照して、２段階で行われる本実施形態の巻締装置１０における巻締動作について説明する。図５は、１段目の巻締動作におけるロックローラ３６と金属キャップＣの裾部の関係を示す側面図であり、図６は２段目の巻締動作におけるロックローラ３６と金属キャップＣの裾部の関係を示す側面図である。

巻締装置１０の搬送ホイール１１は、一定速度で回転するホイール回転用モータ２２Ａにより一定の回転速度で回転される。供給ホイール１４からは、プレッシャブロック３０およびロックローラ３６が退避位置に配置された状態で、頭頂開口部にゴム栓Ｓを介装して金属キャップＣが被せられた容器Ｖが供給され、びん台２０に載せられる。

その後、搬送ホイール１１の回転によりびん台２０が図１の位置Ｐ１に達すると、昇降軸３２Ａが昇降カム３４により下降され、プレッシャブロック３０が容器ＶのキャップＣに押し当てられ、容器Ｖはびん台２０との間に挟まれ挟持される。このとき、ピストン２０Ｂとシリンダボックス２８とで構成されるエアクッション機能により挟持力が調整される。容器Ｖがびん台２０とプレッシャブロック３０との間に挟持されると、びん台回転用モータ２６の駆動が開始され、プレッシャブロック３０とびん台２０の間に挟持される容器Ｖは、びん台２０およびプレッシャブロック３０と一体的に回転される。

びん台２０の回転速度が加速している変速域において、揺動カム２２Ｅにより揺動軸３６Ａが所定角回転され、ロックローラ３６が金属キャップＣの裾部に向けて所定角度分前進され、１段目の巻締動作が開始される。これにより金属キャップＣの裾部は、図５に示されるように、容器Ｖの突起部Ｖｐの下縁部に沿って金属キャップＣの裾部が突起部Ｖｐの下縁部に接触しない位置まで僅かに折り曲げられ、１段目の巻締動作は、図１の位置Ｐ２において完了する。その後、びん台２０の回転速度は位置Ｐ２に到達するまでに最大速度まで上昇され、同タイミグで、金属キャップＣの裾部が突起部Ｖｐの下縁部に接触する位置までロックローラ３６が更に所定角度分前進され、２段目の巻締動作が位置Ｐ３において開始される。２段目の巻締動作は位置Ｐ４において完了する。

この２段階の巻締動作により、金属キャップＣの裾部が回転する容器Ｖの頚部に巻き締められ、容器Ｖの開口部が金属キャップＣとゴム栓Ｓにより密封される。びん台２０が位置Ｐ４に達すると、揺動カム２２Ｅによりロックローラ３６は退避位置へと戻され、昇降カム３４によりプレッシャブロック３０も退避位置へと戻される。また、びん台回転用モータ２６の駆動は停止される。その後、密封された容器Ｖは排出ホイール１６へと受け渡され、巻締装置１０では同様の動作が繰り返される。なお、本実施形態では、１段目の巻締動作（Ｐ２～Ｐ３の区間）でびん台２０は１回転回転され、２段目の巻締動作（Ｐ３～Ｐ４の区間）でびん台２０は２回転される。なお、巻締動作が行われる間、びん台２０およびプレッシャブロック３０の回転速度は、エンコーダ２６Ａ、３１によりモニタされ、制御部５０へと送られ、以下に説明するように巻締動作の良否判定がされる。

次に、図７～図１０を参照して、本実施形態における巻締動作の良否判定処理について説明する。なお、良否判定処理は制御部５０において行われる。

本実施形態の巻締動作の良否判定処理では、エンコーダ２６Ａ、３１からの信号に用いて巻締動作中における不具合を検知し、その良否を判定する。すなわち、びん台２０の回転速度Ｓ１とプレッシャブロック３０の回転速度Ｓ２を比較して、その差が所定のパターンを示すとき、例えば一定期間を越えて所定範囲を超えるときに、巻締動作に不良が発生したと判定する。

図７～図１０は、エンコーダ２６Ａ、３１からの信号に基づき算出されるびん台２０とプレッシャブロック３０の回転速度Ｓ１、Ｓ２の時間変化の例示的な４つのパターンを示すグラフであり、縦軸が回転速度、横軸が時間である。図７は、正常に巻締が行われるときの回転速度Ｓ１、Ｓ２の時間変化を模式的に示し、図８～図１０は、異常が発生し、巻締不良と判定される場合の代表的な３つのパターンを模式的に示す。なお、横軸のＰ１～Ｐ４は、図１の位置Ｐ１～Ｐ４にそれぞれ対応する。

図７に示されるように、巻締動作が正常に行われている場合、びん台２０、容器Ｖ、金属キャップＣ、プレッシャブロック３０は滑りなく一体的に回転し、回転速度Ｓ１、Ｓ２は、略等しく推移する。そのため、回転速度Ｓ１、Ｓ２が略等しく推移した場合には、巻締動作は正常に行われたと判断される。

図８は、巻締動作中全ての期間に亘って回転速度Ｓ１、Ｓ２の間に一定の割合以上の差が発生している場合である。このような場合、びん台２０と容器Ｖの間、容器Ｖと金属キャップＣの間の少なくとも一方に滑りが発生しており、正常な巻締が行われていない。したがって、巻締動作に不良が発生していると判断される。

図９は、変速区間（Ｐ２～Ｐ３）における１段目の巻締動作において、一定期間に亘り回転速度Ｓ１、Ｓ２に一定割合以上の差が発生した場合を示す。このような場合も、びん台２０と容器Ｖの間、容器Ｖと金属キャップＣの間の少なくとも一方に滑りが発生しており、正常な巻締が行われていない。したがって、巻締動作に不良が発生していると判断される。

図１０は、最大速度となった等速区間（Ｐ３～Ｐ４）における２段目の巻締動作において、一定期間に亘り回転速度Ｓ１、Ｓ２に一定割合以上の差が発生した場合を示す。このような場合も、びん台２０と容器Ｖの間、容器Ｖと金属キャップＣの間の少なくとも一方に滑りが発生しており、正常な巻締が行われていない。したがって、巻締動作に不良が発生していると判断される。

以上のように、本実施形態の巻締装置によれば、びん台と容器、あるいは容器と金属キャップとの間に滑りが生じる場合にも、巻締不良を検出でき、より高精度に巻締不良を検出できる。

なお、本実施形態ではプレッシャブロックを２段階に分けてびんの首部に向けて移動したが、一度に突起部の下縁部に接触させる構成とすることもでき、逆に３段階以上に分けることもできる。

１０ 巻締装置
２０ びん台（載置台）
２６ びん台回転用モータ（駆動手段）
３０ プレッシャブロック（当接部材）
３６ ロックローラ
５０ 制御部
Ｃ 金属キャップ
Ｓ１、Ｓ２ 回転速度
Ｖ 容器
Ｖｐ 突出部

Claims (1)

1. 口部の外周に突出部が形成され、金属キャップが前記口部に被せられた容器を載置する載置台と、
   上方から前記金属キャップに当接して前記載置台との間に容器を挟持する当接部材と、
   前記容器が前記載置台と前記当接部材で挟持された状態で、前記容器を前記載置台および前記当接部材と一体的に回転させる駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段と、
   回転する前記容器に向けて前進し、前記金属キャップの裾部に当接して当該裾部を前記突出部の下側に折り曲げるローラとを備える巻締装置において、
   前記載置台の回転速度を検出する第１回転速度検出手段と、
   前記当接部材の回転速度を検出する第２回転速度検出手段と、
   前記第１回転速度検出手段によって検出される前記載置台の回転速度と前記第２回転速度検出手段によって検出される前記当接部材の回転速度から巻締動作の良否を判定する良否判定手段とを備え、
   前記良否判定手段は、巻締動作時に検出される前記載置台の回転速度と前記当接部材の回転速度との差が所定範囲以上離れた場合に巻締動作が不良であると判定する
   ことを特徴とする巻締装置。

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