JP4214437B2 - 回転式キャッパ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、容器にキャップを取付けるキャッパに関し、より詳しくはスクリュウキャップを容器に締付ける回転式のキャッパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転式キャッパとして、支持フレームに回転自在に設けられた回転体と、この回転体に設けられて、キャップを保持して回転するキャッピングヘッドと、このキャッピングヘッドを駆動する駆動手段と、上記駆動手段に信号を入力してこれを制御する制御装置とを備えたものは知られている。
この種の回転式キャッパでは、制御装置を機外に設け、かつ該制御装置と駆動手段とをロータリジョイントにより接続するようにしている（特公平２−２７２３５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来では、常時接触しつつ相対移動を行なっているロータリジョイントを用いていたため、ロータリジョイントの接触部の磨耗による信号の送受信ミスや磨耗により生じた粉塵が製品内に混入する危険性があった。
一方、上述した粉塵混入の危険性のない非接触な信号の通信手段として、特開平１０−２３６５９０号公報により無線が提案されているが、工場内は各種モータ等が発生する電磁波がノイズとなり、無線による正確な制御伝達が行なえないといった問題がある。
また、このようなノイズの影響を受けることのない通信手段として、特開平８−２８７９０号公報により光ファイバを用いた装置も提案されているが、コネクタの芯出しに高精度が要求され、要求品質を満足するまでには至っていない。
本発明は上述した事情に鑑み、従来に比較して信頼性の高い回転式キャッパを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、支持フレームに回転自在に設けられた回転体と、この回転体に設けられて、キャップを保持して回転するキャッピングヘッドと、このキャッピングヘッドを駆動する駆動手段と、上記駆動手段に信号を入力してこれを制御する制御装置とを備えた回転式キャッパにおいて、
上記制御装置を、上記回転体以外に設けられるマスターコントロールユニットと回転体に設けられるスレーブコントロールユニットとに分割し、かつこれらマスターコントロールユニットとスレーブコントロールユニットとを無線通信手段により接続する一方、該スレーブコントロールユニットに駆動手段を接続し、
また上記無線通信手段のアンテナを、外部のノイズを遮断する遮蔽空間内に収容したものである。
【０００５】
【作用】
上述した構成によれば、制御信号が変調された電波は外部ノイズを遮断する遮蔽空間内で感度よく送受信されるので、これによりマスターコントロールユニットとスレーブコントロールユニットの間で正確に信号の送受信をすることができるので、従来に比較してキャッパの信頼性を向上させることができる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１は回転式キャッパ１であり、この回転式キャッパ１は床に固定された支持フレーム２と、この支持フレーム２に回転自在に支持されて図示しない駆動源により回転される回転体３とを設けている。
上記回転体３における円周方向等間隔位置には、容器４を載置するビン台５を設けている。また回転体３における各ビン台５の上方位置には、キャップ６を保持して容器４の上端口部に締め付けるキャピングヘッド７を設けている。このキャピングヘッド７は、チャック開閉電磁弁８により給排されるエアによって内部の径を拡大または収縮する従来公知のエアチャックから構成されるとともに、各キャピングヘッド７毎に設けた駆動手段としてのサーボモータ９によって回転されるようになっている。なお、ビン台５には容器を把持する把持機構が設けられているが、本実施例では図示を省略している。
これら各チャック開閉電磁弁８および各サーボモータ９は、後に詳述する制御装置１０（図２参照）によって作動を制御されるようになっており、該制御装置１０から弁開放が指令されると、チャック開閉電磁弁８は、その指令によって開放されて上記キャッピングヘッド７の径を収縮させるようになっている。また、上記制御装置１０から所要のキャッピングモータスタート信号が指令されると、サーボモータ９は、所要の締付けトルク並びに締付け回転速度により回転駆動されて上記キャッピングヘッド７を回転させるようになっている。
また上記回転体３には従来公知のロータリエンコーダ１１を接続してあり、このロータリエンコーダ１１で測定したパルスは、制御装置１０に入力されるようになっている。そして制御装置１０は、ロータリエンコーダ１１から入力されるパルスによって回転体３の回転角度位置を認識できるようになっている。
【０００７】
次に上記制御装置１０について説明する。図２に示すように制御装置１０は、キャッパ１の外部に設置されたマスターコントロールユニット１４と、回転体３に設けられたスレーブコントロールユニット１５と、機外のマスターコントロールユニット１４とスレーブコントロールユニット１５とを接続する無線通信手段１６とを備えている。
上記マスターコントロールユニット１４には、入出力機器１７並びに表示機器１８が接続されており、この入出力機器１７を介して該マスターコントロールユニット１４に品種毎に異なる締付けトルク並びに締付け回転速度、さらに判定条件とを加えた基準作動信号を入力するとともに、基準作動信号を書き換え可能になっている。そして、上記マスターコントロールユニット１４からスレーブコントロールユニット１５に処理する容器に応じた基準作動信号を入力するようになっている。
上記基準作動信号を入力されるスレーブコントロールユニット１５は、コード２０を介して各チャック開閉電磁弁８に接続されるとともに、コード２１を介してサーボアンプ２２に接続されており、該サーボアンプ２２にはコード２３を介して上記サーボモータ９が接続され、該サーボモータ９はサーボアンプ２２によって制御されるようになっている。
上記スレーブコントロールユニット１５は、マスターコントロールユニット１４の基準作動信号に従って順次チャック開閉電磁弁８とサーボアンプ２２とに指令を入力するとともに、この制御中にサーボアンプ２２を介して増幅されたサーボモータ９の負荷電流をチェックして該負荷電流から締付けトルクを得る一方、サーボモータ９に内蔵された図示しないロータリエンコーダから締付け回転速度を得ることができるようになっている。そしてスレーブコントロールユニット１５は、ここで得た締付けトルク並びに締付け回転速度からキャッピングの良否判定を行なうようになっている。
また無線通信手段１６は、図２に示すように上記マスターコントロールユニット１４にコード２５を介して接続された送受信部２６と、上記スレーブコントロールユニット１５にコード２７を介して接続された送受信部２８とを備えており、これら送受信部２６、２８で電気信号を電波に変換する一方、電波を電気信号に復調させている。またこれら送受信部２６、２８には、それぞれコード２９、３０を介してアンテナ３１、３２を接続してあり、両アンテナ３１、３２との間で電波を送信または受信している。
【０００８】
図３に示すように、上記マスターコントロールユニット１４に接続された一方のアンテナ３１は、支持フレーム２の中心から鉛直方向上方に伸びる支持軸２Ａの上端に連結された非回転側ハウジング３５の下面に取付けられており、またスレーブコントロールユニット１５に接続された他方のアンテナ３２は、上記回転体３の中心から上方に伸びる筒状部３Ａの上端に連結された回転側ハウジング３６の上面に取付けられている。これによりアンテナ３１とアンテナ３２とは相互に接近した状態に対向されるとともに、スレーブコントロールユニット１５側に接続されたアンテナ３２が回転体３の回転に伴ってマスターコントロールユニット１４側のアンテナ３１に対して回転するようになっている。
上記マスターコントロールユニット１４側のアンテナ３１は、ドーナツ状（図２参照）に形成されてその内部に支持フレーム２の一部を構成する支持軸２Ａを貫通させるとともに該支持軸２Ａと同心に配置する一方、スレーブコントロールユニット１５側のアンテナ３２は、ドーナツ状（図２参照）に形成されてその内部に筒状部３Ａを貫通させるとともに該筒状部３Ａと同心に配置している。そして、両アンテナ３１、３２を同径に形成することによって、アンテナ３２がアンテナ３１に対して回転する最中であってもアンテナ３１、３２の間隔が変動しないのは勿論のこと、両アンテナ３１、３２を常に同じ状態で対向させることができるので受信性能を一定に保つことができる。
上記非回転側ハウジング３５は、支持軸２Ａに連結されて回転体３と平行して伸びる円盤状の平行部３５Ａと、この平行部３５Ａの外周部から所定の間隔を開けて下方に向けて伸びる二重の側壁部３５Ｂ、３５Ｃとを備え、また回転側ハウジング３６は、筒状部３Ａに連結されて回転体３と平行して伸びる平行部３６Ａと、この平行部３６Ａの外周部から上方に向けて伸びるとともにその先端を上記二重の側壁部３６Ａ、３６Ｂの間に接触させることなく位置させた側壁部３６Ｂとを備えており、これら側壁部３５Ｂ、３５Ｃ並びに側壁部３６Ｂ、また平行部３５Ａ並びに平行部３６Ａとにより両アンテナ３１、３２を囲む遮蔽空間３７を形成している。
これにより上記遮蔽空間３７によりアンテナ３１、３２に到達する外部ノイズが大幅に減少するので、具体的には遮蔽空間３７は側壁部３５Ｂ、３５Ｃと側壁部３６Ｂとの間を介して外部に連通されているが、その側壁部３５Ｂ．３５Ｃと側壁部３６Ｂとは互い違いに交互に入り組んでいるので、有効に外部のノイズを遮断することができるし、しかも側壁部３５Ｂ、３５Ｃと側壁部３６Ｂは非接触状態でオーバーラップしているので磨耗粉が生じることもない。
また上記ハウジング３５、３６、筒状部３Ａは、耐ノイズ性のためにステンレスやアルミ等の金属素材で製作されており、それにより一層耐ノイズ性を向上させてある。
【０００９】
しかして上述した構成を有する回転式キャッパ１の作動について説明する。
先ず、マスターコントロールユニット１４から処理する容器に応じた締付けトルク並びに締付け回転速度、判定条件を含む基準作動信号が出力される。
マスターコントロールユニット１４から出力された基準作動信号は、送受信部２６に入力されて、該送受信部２６で電気信号からＦＫＳ方式で変調された電波信号へと変調された後にアンテナ３１から送信される。
上記アンテナ３１から送信されたＦＫＳ方式で変調された電波信号（基準作動信号）は、遮蔽空間３７によって外部のノイズの影響を殆ど受けることなくこの空間３７内を進行して下方側のアンテナ３２によって感度よく受信される。そしてアンテナ３２で感度よく受信されたＦＫＳ方式で変調された電波信号は送受信部２８を介して電波信号から電気信号へと変調された後にスレーブコントロールユニット１５に入力されるようになる。
このスレーブコントロールユニット１５では、入力された基準作動信号を記憶するが、上記マスターコントロールユニット１４から容器の供給に応じて順次入力されるキャップ保持信号並びにキャッピングモータスタート信号が入力されるまでは基準作動信号を各チャック開閉電磁弁８および各サーボアンプ２２に出力することはない。
このときマスターコントロールユニット１４では、ロータリエンコーダ１１から回転体３の回転角度位置を入力して次にキャッピングを行なうキャピングヘッド７の位置と次にキャッピングされる容器の位置とを認識し、このときの位置からキャピングヘッド７により所定の保持位置でキャップを保持するタイミングと所定のキャッピング開始位置でキャッピングを開始するタイミングとを算出するようになっており、これら双方の演算を行なったら、それ以降は順次搬入される容器について同様な演算を行ないつつ確定したキャップ掴み信号並びにキャッピングモータスタート信号については順次送受信部２６に出力する。これによりキャップ掴み信号並びにキャッピングモータスタート信号は、送受信部２６により電気信号からＦＫＳ方式で変調された電波信号へと変調された後にアンテナ３１から送信されて、外部ノイズの影響を殆ど受けることなしに他方のアンテナ３２によって感度よく受信されるようになる。
そして、アンテナ３２で受信されたＦＫＳ方式で変調された電波信号（キャップ掴み信号並びにキャッピングモータスタート信号）は、送受信部２８を介してＦＫＳ方式で変調された電波信号から電気信号へと復調された後にスレーブコントロールユニット１５に入力されるようになる。
上記キャップ掴み信号とキャッピングモータスタート信号を入力されたスレーブコントロールユニット１５は、事前に入力された基準作動信号に基づいて次にキャップを把持すべきチャック開閉電磁弁８にキャップ掴み信号を出力する一方、次にキャッピングすべきサーボモータ９のサーボアンプ２２に仮締めトルクと仮締め回転速度、並びに本締めトルクと本締め回転速度とを入力する。
これにより、先ず回転を停止した状態のキャッピングヘッド７が上流側位置の保持区間においてキャップを保持してから下流側の締付け区間に搬送される。この締付け区間では、サーボモータ９は所定の仮締めトルクと所定の仮締め回転速度で回転駆動された後に、次に仮締めトルクよりも大きな所定の本締めトルクと所定の本締め回転速度で回転駆動するようになる。
ところで、キャッピング時に容器またはキャップの製造誤差により螺合がきつく所定の仮締め制限時間内で仮締めを達成できなかったり、或は所定の本締め制限時間内で本締めを達成することができないことがあるが、スレーブコントロールユニット１５は、該サーボモータ９の負荷電流並びに内蔵されたロータリエンコーダを監視しているので、先ず仮締め制限時間内の仮締めトルクおよび仮締め回転速度を監視、判定するとともに、次に本締め制限時間内の本締めトルクおよび本締め速度を監視、判定するようになっている。
そしてスレーブコントロールユニット１５は、各条件のいずれか一つでも達成されないときにはキャッピング不良と判定するようになっており、このときの良否判定を実回転負荷電流並びに実回転速度と同時に送受信部２８に出力する。
送受信部２８に入力された良否判定信号、実回転負荷電流並びに実回転速度は、送受信部２８を介して電気信号からＦＫＳ方式で変調された電波へと変調された後にアンテナ３２から送信される。
このとき、アンテナ３２から送信されたＦＫＳ方式で変調された電波信号（良否判定信号、実回転負荷電流並びに実回転速度）は、外部のノイズの影響を殆ど受けることなく遮蔽空間３７内を進行して、上方側のアンテナ３１によって感度よく受信されるようになっている。そして、アンテナ３１で受信されたＦＫＳ方式で変調された電波信号（良否判定信号、実回転負荷電流、実回転速度）は送受信部２６を介して電波信号から電気信号へと復調された後にマスターコントロールユニット１４に入力されるようになる。
このとき、マスターコントロールユニット１４に入力される良否判定信号が実質的なキャッピング終了信号であり、該マスターコントロールユニット１４は、それにより所定の容器のキャッピングが終了したことを認識するとともに、その際の信号が不良判定だった場合には、所定の位置に配置した図示しないリジェクト装置に排除信号を出力してキャッピング不良容器を排除するようにしている。以上のように本発明によれば、無線通信手段１６のアンテナ３１とアンテナ３２とを遮蔽空間３７内に収容して両アンテナ３１、３２間で送受信する電波信号を外部ノイズから保護しているので、マスターコントロールユニット１４とスレーブコントロールユニット１５との間の制御信号を正確に伝送することができ、したがってキャッパ１の信頼性を向上させることができる。またスレーブコントロールユニット１５によってキャピングヘッド７とサーボモータ９の基準作動信号を制御することにより運転中の両コントロールユニット１４、１５間の信号数を減らすことができるので、信頼性をより一層向上させることができる。
【００１０】
なお、上記実施例ではスレーブコントロールユニット１５によりキャッピングの良否判定を行なっていたが、これに限定されるものではなくサーボモータ９の実負荷電流と内蔵するロータリエンコーダの実回転速度とをマスターコントロールユニット１４に入力し、該マスターコントロールユニット１４自身でキャッピングの良否を判定してもよい。この場合には、スレーブコントロールユニット１５からのキャッピング終了信号は入力しなくともよい。
また仮締め判定を行なう前に、ベレー判定を行なってもよいし、電波はＦＫＳ方式で変調される電波に限定されるものではない。
さらにマスターコントロールユニット１４またはスレーブコントロールユニット１５の手前側に信号を変換するインターフェイスを設けても良い。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来に比較してキャッパの信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すキャッパ１の正面図。
【図２】上記キャッパ１の制御装置１０の模式図。
【図３】上記キャッパ１の無線通信手段１６を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１…キャッパ ２…支持フレーム
３…回転体 ７…キャッピングヘッド
８…チャック開閉電磁弁 ９…サーボモータ
１０…制御装置 １４…マスターコントロールユニット
１５…スレーブコントロールユニット １６…無線通信手段
３１、３２…アンテナ ３５…非回転側ハウジング
３６…回転側ハウジング ３７…遮蔽空間

Claims (5)

1. 支持フレームに回転自在に設けられた回転体と、この回転体に設けられて、キャップを保持して回転するキャッピングヘッドと、このキャッピングヘッドを回転駆動する駆動手段と、上記駆動手段に信号を入力してこれを制御する制御装置とを備えた回転式キャッパにおいて、
   上記制御装置を、上記回転体以外に設けられるマスターコントロールユニットと回転体に設けられるスレーブコントロールユニットとに分割し、かつこれらマスターコントロールユニットとスレーブコントロールユニットとを無線通信手段により接続する一方、該スレーブコントロールユニットに駆動手段を接続し、
   また上記無線通信手段のアンテナを、外部のノイズを遮断する遮蔽空間内に収容したことを特徴とする回転式キャッパ。
2. 上記遮蔽空間は、上記支持フレームに設けられた非回転側ハウジングと、上記回転体に設けられて該回転体に伴って回転する回転側ハウジングとによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転式キャッパ。
3. 上記非回転側ハウジングは、上記支持フレームに設けられて上記回転体と平行する平行部と、この平行部の外周部から該平行部と交差する方向に伸びる側壁部とを備え、また上記回転側ハウジングは、上記回転体に設けられて該回転体と平行する平行部と、この平行部の外周部から該平行部と交差する方向に伸びる側壁部とを備えており、
   上記非回転側ハウジングの側壁部と回転側ハウジングの側壁部とは、互いに接触することなくオーバーラップしていることを特徴とする請求項２に記載の回転式キャッパ。
4. 上記マスターコントロールユニットは、予め締付けトルクと締付け回転速度とをスレーブコントロールユニットに送信する一方、該マスターコントロールユニットは、上記キャッピングヘッドによるキャッピング作業中、上記回転体の回転に伴ってキャップ掴み信号とキャッピングモータスタート信号とをスレーブコントロールユニットに送信し、
   また上記スレーブコントロールユニットは、上記キャップ掴み信号により所定のキャップ保持位置においてキャッピングヘッドを制御してキャップを保持するとともに、上記キャッピングモータスタート信号により所定のキャッピング開始位置においてサーボアンプを介して駆動手段としてのサーボモータを制御して上記キャッピングヘッドを上記締付けトルクと締付け回転速度とに基づいてキャッピングする一方、該スレーブコントロールユニットは、上記サーボモータを監視してキャッピングの良否判定を行なうとともに、その良否判定を上記マスターコントロールユニットに送信することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転式キャッパ。
5. 上記マスターコントロールユニットは、予め締付けトルクと締付け回転速度とをスレーブコントロールユニットに送信する一方、該マスターコントロールユニットは、上記キャッピングヘッドによるキャッピング作業中、上記回転体の回転に伴ってキャップ掴み信号とキャッピングモータスタート信号とをスレーブコントロールユニットに送信し、
   また上記スレーブコントロールユニットは、上記キャップ掴み信号により所定のキャップ保持位置においてキャッピングヘッドを制御してキャップを保持するとともに、上記キャッピングモータスタート信号により所定のキャッピング開始位置においてサーボアンプを介して駆動手段としてのサーボモータを制御して上記キャッピングヘッドを上記締付けトルクと締付け回転速度とに基づいてキャッピングする一方、該スレーブコントロールユニットは、上記サーボモータの実負荷電流並びに実回転速度とを監視するとともに、これら負荷電流並びに実回転速度とをマスターコントロールユニットに送信することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転式キャッパ。

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