JP4370976B2

JP4370976B2 - シール荷重検査装置

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Publication number: JP4370976B2
Application number: JP2004152496A
Authority: JP
Inventors: 宏明北元; 克二鶴山; 俊治金岩
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-05-21
Also published as: US20050257623A1; DE102005023067A8; US7204151B2; DE102005023067A1; JP2005330000A

Description

本発明は、バイアル等の容器にゴム栓を打栓し、このゴム栓の上から金属製のキャップを被せた後、金属キャップに荷重をかけた状態で巻き締めを行うキャッピング装置に設けられたシール荷重検査装置、または、前記キャッピング装置と別に設けられたシール荷重検査装置に関するもので、特に、巻き締め終了後の金属キャップに作用する荷重を検出することにより、ゴム栓のシール力を確認できるようにしたものである。

医薬品等が充填されるバイアルは、内容物を充填した後、口部にゴム栓を打ち込み、その上からアルミ等の金属からなるキャップを被せ、このキャップのすそ（下端部）を内側に折り曲げて巻き締めを行うことによりシールされるようになっている。

このようなバイアルのシールは、前記ゴム栓によって行っており、ゴム栓によって充分なシール性を得るには、このゴム栓を適度に圧縮した状態にしておかなければならない。ゴム栓が圧縮されずに巻き締めが行われると、充分なシール力が得られないことになってしまう。

そこで、打栓したゴム栓の上から金属のキャップを被せた容器に、プレッシャブロック等によって荷重をかけた状態にして金属キャップの巻き締めを行う方法が一般に行われている。ところが、容器の外形にならってすそ部（下端部）を内側に折り曲げた金属キャップは、巻き締め終了後に、折り曲げられた個所が元に戻ろうとするスプリングバックによって容器の外面との間に隙間を生じてしまう。その結果、金属キャップの上方から加えていた荷重を解除すると、ゴム栓がその弾性により前記隙間分だけ復元してしまい、巻き締め終了後においてキャップにかかる荷重が、巻き締め中に付加していた荷重よりも低減してしまう。このような場合にはゴム栓によるシール力が不足するおそれがある。従って、巻き締め終了後に、ゴム栓による充分なシール力が得られていることを確認するために、キャップに作用する荷重を検出する必要がある。

容器の口部に被せたキャップに上方から荷重をかけながら巻き締めを行う際の荷重を検出するようにしたキャッピング装置や、容器の口部にキャップを打ち込む際の荷重を検出するようにしたキャッピング装置は従来から知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１に記載されたキャッピング装置（特許文献１では蓋締装置と呼ぶ、以下同様）は、キャッピングヘッド（締め付け用ヘッド）を昇降させるカム（分割レール）にロードセルを設け、ロールオンキャップの巻き締め時の荷重をインラインで検出している。また、特許文献２のキャッピング装置（特許文献２ではキャッパと呼ぶ）では、びん台にロードセルを設けてキャップ打ち込み時の荷重を検出している。

前記各特許文献に記載されたキャッピング装置は、いずれも、容器内に打ち込まれたゴム栓によってシール力を得るものではないため、キャッピング終了後に大幅な荷重の変動が起こることはない。従って、予め設定された荷重をキャッピング時に付加することにより、キャッピング終了後に必要な荷重を得ることができるので、巻き締め等のキャッピング工程が終了した後に荷重を解放した際の荷重の変動を検出することは行っていない。
特開昭６１−１８９号公報（第２−３頁、図１）特開平８−５８８８９号公報（第３−５頁、図１）

本発明は、打栓したゴム栓の上から金属キャップを被せて、上方から荷重をかけつつ金属キャップの下端部を折り曲げて巻き締めを行うキャッピング装置において、巻き締め時だけでなく巻き締め終了後のキャップに作用する荷重を検出することができるシール荷重検査装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明は、ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップを被せて巻き締めを行うキャッピング装置に設けられたシール荷重検査装置において、前記キャップを介してゴム栓に荷重を加えて圧縮させるプレッシャブロックと、このプレッシャブロックを昇降させるエアシリンダと、キャップのすそを内側に折り曲げる巻き締め部材と、この巻き締め部材と前記容器が載置される容器台の少なくとも一方を回転させる回転手段と、前記巻き締め部材をキャップに当接する位置と当接しない位置とに移動させる移動手段と、キャップにかかる荷重を検出する荷重検出手段と、キャップの天面高さが変位したことを検出する変位検出手段と、前記エアシリンダのエア圧を制御するエア圧制御手段と、前記荷重検出手段が検出した荷重値を記憶する荷重値記憶手段とを備え、前記金属キャップに荷重を加えてゴム栓を圧縮した状態で、前記巻き締め部材によってキャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めを行った後、一旦荷重を解放し、再度前記巻き締め時の荷重よりも低い値から徐々に高い値の荷重を加えるように前記エア圧制御手段を制御するとともに、荷重を増加させていく過程でキャップ天面の高さが変位したときの荷重を検出し、この荷重を巻き締め終了後のシール荷重であると判定することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップを被せて巻き締めを行ったキャップのシール荷重を検出するシール荷重検査装置において、前記キャップを介してゴム栓に荷重を加えて圧縮させるプレッシャブロックと、このプレッシャブロックを昇降させるエアシリンダと、キャップにかかる荷重を検出する荷重検出手段と、キャップの天面高さが変位したことを検出する変位検出手段と、前記エアシリンダのエア圧を制御するエア圧制御手段と、前記荷重検出手段が検出した荷重値を記憶する荷重値記憶手段とを備え、前記キャップに低い値から徐々に高い値の荷重を加えるように前記エア圧制御手段を制御するとともに、荷重を増加させていく過程でキャップ天面の高さが変位したときの荷重を検出し、この荷重を巻き締め終了後のシール荷重であると判定することを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップを被せて巻き締めを行ったキャップのシール荷重を検出するシール荷重検査装置において、前記キャップの天面に当接可能に配置されたプレッシャブロックと、容器を載置する容器台と、この容器台を昇降させるエアシリンダと、キャップにかかる荷重を検出する荷重検出手段と、容器台の高さが変位したことを検出する変位検出手段と、前記エアシリンダのエア圧を制御するエア圧制御手段と、前記荷重検出手段が検出した荷重値を記憶する荷重値記憶手段とを備え、前記容器台をゴム栓が収縮しない程度の低荷重で上昇させてキャップ天面をプレッシャブロックに当接させた後、容器台にかける荷重を上昇させ、荷重を増加させていく過程で容器台の高さが変位したときの荷重を検出し、この荷重を巻き閉め終了後のシール荷重であると判定することを特徴とするものである。

本発明のシール荷重検査装置は、金属キャップの巻き締め終了後に、荷重を一旦解放した後、再度荷重を増加させることによりキャップに作用している荷重を検出するようにしたので、ゴム栓のシール力が不足している場合にこれを正確に確認し、不良品を確実に検出することが出来る。

ゴム栓が打栓された容器に金属キャップを被せ、その天面から荷重を加えてゴム栓を圧縮した状態で金属キャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めを行った後、キャップに加えていた荷重を一旦解放し、その後、徐々に荷重を増大させながら加えていくという簡単な構成により、巻き締め終了後のゴム栓によるシール力を正確に検出するという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るシール荷重検査装置を備えたキャッピング装置の全体の構成を簡略化して示す平面図、図２は、シール荷重検査装置を備えたキャッピング装置の構成を示す縦断面図、図３は、前記キャッピング装置の制御部の構成を示す図であり、このキャッピング装置（全体として符号１で示す）は、容器２（この実施例ではゴム栓４が打栓されたバイアル）が供給される容器台６と、この容器台６の上方に設置され、エアシリンダ８によって昇降されるプレッシャブロック１０と、前記バイアル２に打栓されたゴム栓４の上方から被せられたアルミ等の金属からなるキャップ１２を巻き締める巻き締めローラ１４とを備えている。

容器搬送コンベヤＬによって連続的に搬送されてきた多数のバイアル２が、インフィードスクリューＭによって所定の間隔に切り離され、入口スターホイールＮを介して前記キャッピング装置１に導入される。これらバイアル２は、キャッピング装置１内で前記金属製のキャップ１２の巻き締めおよびシール荷重の検査が行われた後、出口スターホイールＰを介して前記容器搬送コンベヤＬ上に排出されて次の工程に送られる。

前記バイアル２は、ゴム栓４が圧入される口部２ａよりも下方側に、口部２ａの外径よりも径の小さい小径部２ｂが設けられており、前記口部２ａの外面と小径部２ｂとの間がテーパ面２ｃによって接続されている。さらに、この小径部２ｂよりも下方には、底部２ｄまで続く大径部２ｅが形成されている。

バイアル２の口部２ａ内に圧入されるゴム栓４は、口部２ａの内径とほぼ等しいか、あるいは内径よりもやや大きい外径を有する圧入部４ａと、口部２ａの外径とほぼ一致する外径を有する大径頭部４ｂとを有している。また、このゴム栓４の上方から被せられる金属キャップ１２は、ゴム栓４の大径頭部４ｂとバイアル２の口部２ａ外面とを囲む円筒部１２ａと、大径頭部４ｂの上に載る天面部１２ｂとを有しており、ゴム栓４に被せられた状態で、前記円筒部１２ａの下端（すそ部）１２ｃがバイアル２のテーパ部２ｃの外方に位置する長さを有している。さらに、この金属キャップ１２の円筒部１２ａの上部外周および天面部１２ｂには、前記円筒部１２ａよりも短い円筒部１６ａおよび天面部１６ｂを有する樹脂キャップ１６が一体的に接着されている。

前記容器台６は、モータ（回転手段）１８の駆動軸に連結された垂直な回転軸２０上に取り付けられており、モータ１８の駆動によってバイアル２を載せて回転するようになっている。モータ１８は、後に説明する制御装置２２によって回転を制御される。

容器台６の上方に配置されているプレッシャブロック１０は、下向きに固定されたエアシリンダ８のロッド８ａの下端に連結され、エアシリンダ８の作動により昇降するようになっている。このプレッシャブロック１０は、その中央部から上方に延びる軸部１０ａがエアシリンダ８のロッド８ａ内に止め輪２４を介して連結されるとともに、前記エアシリンダ８のロッド８ａの下面との間にボールベアリング２６が介装されており、エアシリンダ８の作動によって昇降するとともに、エアシリンダ８に対して回転できるようになっている。プレッシャブロック１０の下面には円形の凹部１０ｂが形成されており、この円形凹部１０ｂが、バイアル２に被せられた金属キャップ１２の天面部１２ｂ（この実施例の場合には金属キャップ１２と樹脂キャップ１６が一体になっており、実際には樹脂キャップ１６の天面部１６ｂ）に押し付けられる。

前記昇降用エアシリンダ８には、荷重検出手段としてのロードセル２８が設けられており、エアシリンダ８の作動によってプレッシャブロック１０を前記金属キャップ１２に押し付けたときの、キャップ１２に作用する荷重を検出するようになっている。

また、エアシリンダ８の作動によって昇降される前記プレッシャブロック１０には、高さ方向の変位を検出する変位検出手段としてのポテンショメータ３０が接続されており、エアシリンダ８によって昇降されるプレッシャブロック１０の高さを、このポテンショメータ３０によって検出するようにしている。

前記バイアル２は、前述のように、ゴム栓４が圧入されている口部２ａの下方に、小径部２ｂへ続くテーパ部２ｃが形成されており、金属キャップ１２の円筒部１２ａの下端１２ｃを前記テーパ部２ｃに向かって折り曲げるようになっている。金属キャップ１２ａの下端１２ｃの折り曲げを行うために、上下に配置されたプレッシャブロック１０と容器台６に隣接して、巻き締めローラ１４が設けられている。この巻き締めローラ１４は、前記金属キャップ１２の円筒部１２ａの下端１２ｃに当接して内側に折り曲げる押圧部１４ａが形成されており、この押圧部１４ａが、バイアル２のテーパ部２ｃとほぼ同じ傾斜を有している。巻き締めローラ１４は、エアシリンダ３２によって水平方向に移動できるようになっており、前記金属キャップ１２に押し付けられてその円筒部１２ａの下端１２ｃを内側に折り曲げる位置（後に説明する図４（ａ）参照）と、金属キャップ１２に当接しない位置（図２参照）との間で水平移動される。

このキャッピング装置１の各部の動作を制御する制御装置２２は、前記ロードセル２８から送られた信号により、プレッシャブロック１０が金属キャップ１２に加えている荷重を検出する荷重検出部３４と、ポテンショメータ３０から送られた信号によりプレッシャブロック１０の高さ方向の位置を検出する高さ検出部３６を備えている。また、前記ロードセル２８から送られた信号により荷重検出部３４が検出した荷重を記憶するとともに、予め設定された適正荷重を記憶する荷重記憶部３８と、前記ポテンショメータ３０から送られた信号により高さ検出部３６が検出した高さを記憶する高さ記憶部４０とを備えている。さらに、荷重検出部３４および高さ検出部３６が検出した数値と、荷重記憶部３８および高さ記憶部４０に記憶されている数値とを比較し、適正範囲であるか否かを判定する比較判定部４２と、巻き締めローラ１４の水平移動用エアシリンダ３２、プレッシャブロック１０を昇降させる昇降用エアシリンダ８に供給するエア圧力を制御するオートレギュレータ４４および容器台６の回転を行うモータ（回転手段）１８等の作動を制御する制御部４６が設けられている。

前記プレッシャブロック１０を昇降させるエアシリンダ８は、内部に形成された上下の圧力室（図示せず）がそれぞれ電磁弁４８、５０を介してエア供給源５２に接続されており、このエア供給源５２からこれら各圧力室内にエアを供給し、または圧力室を大気に開放することにより前記プレッシャブロック１０を昇降させる。前記金属キャップ１２の下端部１２ｃの巻き締めを行う際には、上方の圧力室に、エア供給源５２からのエアをオートレギュレータ４４で制御した圧力で供給するとともに、下方の圧力室を大気に開放することにより、プレッシャブロック１０を下降させて、バイアル２に被せられた金属キャップ１２に所定の荷重で押し付けるようになっている。

以上の構成に係るキャッピング装置１の作動について説明する。前の工程でゴム栓４が打栓され、さらにその上方に金属キャップ１２およびこの金属キャップ１２と一体の樹脂キャップ１６が被せられた容器（バイアル）２が、搬送コンベヤＬによって連続的に搬送され、インフィードスクリューＭによって所定の間隔に切り離された後、入口スターホイールＮによってこのキャッピング装置１内に搬入され、各容器台６上に供給される。バイアル２が容器台６に供給される時点では、前記昇降用エアシリンダ８の上部圧力室が大気に開放され、下部圧力室に圧力エアが供給されており、プレッシャブロック１０は上昇している。

前記ゴム栓４は、バイアル２の口部２ａの内径と等しいか、またはやや大きい外径を有する圧入部４ａが、バイアル２の口部２ａ内に圧入されるとともに、その上方の大径頭部２ｂがバイアル２の口部２ａの周縁上に載った状態になっている。このゴム栓４の大径頭部４ｂの外径とバイアル２の口部２ａの外径はほぼ同一の大きさを有しており、金属キャップ１２の円筒部１２ｂが、これらゴム栓４の大径頭部４ｂとバイアル２の口部２ａの外周面とに接する状態で被せられる。ゴム栓４とバイアル２に被せられた金属キャップ１２の円筒部１２ａの下端１２ｃは、バイアル２の口部２ａ外面よりも下方へ伸びて、バイアル２のテーパ面２ｃの外側に離れた状態で位置している。

前記バイアル２が容器台６上に供給されると、容器台６の上方に配置されている昇降用エアシリンダ８の上部圧力室に、エア供給源５２からオートレギュレータ４４を介してエアが供給され、プレッシャブロック１０を下降させる。下降したプレッシャブロック１０は、バイアル２に被せられている金属キャップ１２の天面部１２ｂ（直接的には樹脂キャップ１６の天面部１６ｂ）に押し付けられ、金属キャップ１２の天面部１２ｂ側から前記ゴム栓４に荷重をかける。図１中のＡ区間がプレッシャブロック１０の下降する区間である。

このキャッピング装置１の運転中は、ロードセル２８およびポテンショメーター３０が所定時間毎に、金属キャップ１２（樹脂キャップ１６）にかかる荷重およびプレッシャブロック１０の高さを検出しており、制御装置２２は、これらロードセル２８およびポテンショメーター３０から送られた信号を認識している。図５の上段は、ポテンショメータ３０によって検出されたプレッシャブロック１０の高さの変化を示すグラフ、同図下段は、ロードセル２８によって検出された金属キャップ１２に作用する荷重の大きさの変化を示すグラフであり、この図を参照してキャッピング工程を説明する。

プレッシャブロック１０によって金属キャップ１２に加えられる荷重の大きさは設定されており（この指令荷重を図５の下段に符号Ｆ０で示す）、予め実験によってこの指令荷重Ｆ０を付加するために必要なエア圧を求めておき、このエア圧を前記昇降用エアシリンダ８に供給するようになっている。なお、図６はエア圧と金属キャップ１２に作用する荷重との関係を示すグラフである。昇降用エアシリンダ８の上部圧力室には、前記制御装置２２の制御部４６によって制御されたオートレギュレータ４４によって設定エア圧が供給されて、前記指令荷重Ｆ０を付加する。具体的には、オートレギュレータ４４が、例えば、２０ｋｇの荷重を付与できるエア圧力に設定され、この設定エア圧力を昇降用エアシリンダ８に供給してゴム栓４に荷重を付加する。

昇降用エアシリンダ８の作動により、図５の上段に示すように、プレッシャブロック１０が次第に下降し、金属キャップ１２と一体の樹脂キャップ１６に接触すると（図５のＴ１位置）、この時点で一時的に高荷重が検出される。その後、プレッシャブロック１０が最も低い高さまで下降するとともに（図５のＴ２位置）、ロードセル２８によって前記指令荷重Ｆ０とほぼ一致するキャップ荷重ＦＡが検出される。

前記プレッシャブロック１０が下降限に到達した後、巻き締めが開始される（図５のＴ３位置）。巻き締めを行うときには、水平移動用のエアシリンダ３２を作動させることによって巻き締めローラ１４をバイアル２方向に移動させ、巻き締めローラの押圧部１４ａを金属キャップ１２の円筒部１２ａの下端１２ｃに押し付けるとともに、モータ１８の駆動によって容器台６を回転させる。

巻き締めローラ１４を金属キャップ１２の下端１２ｃに押し付けるとともに、容器台６を回転させて、所定時間（この実施例では図５のＴ３位置からＴ４位置への間）巻き締めを行う。巻き締めローラ１４の押圧部１４ａは、バイアル２の外周面に形成されているテーパ面２ｃとほぼ一致する傾斜を有しており、金属キャップ１２の下端１２ｃをバイアル２のテーパ面２ｃの形状に沿って内側に折り曲げる（図４（ａ）参照）。この巻き締め区間（Ｔ３〜Ｔ４、図１中にＢで示す区間）では、プレッシャブロック１０を下降させる昇降用エアシリンダ８に供給されているエア圧は一定であるが、図５の下段に示すように、キャップ１２に加えられている荷重が変動する。

巻き締めが終了すると、水平移動用エアシリンダ３２により巻き締めローラ１４を金属キャップ１２に接触しない位置に後退させる。プレッシャブロック１０によって荷重をかけた状態のまま（このときロードセル２８によって検出される荷重はＦＡである）、金属キャップ１２の下端１２ｃをバイアル２のテーパ面２ｃに沿って押さえ付けていた巻き締めローラ１４を離すと、金属キャップ１２の下端１２ｃがスプリングバックにより僅かにバイアル２のテーパ面２ｃから離れる（図４（ｂ）参照）。

巻き締めを終了した後、プレッシャブロック１０による荷重を除去する。巻き締めを行っている間は、昇降用エアシリンダ８の上部圧力室に圧力エアを供給するとともに、下部圧力室を大気に開放していたが、荷重を除去するために、電磁弁４４を切り換えて上部圧力室も下部圧力室と同様に大気に開放する。このように上下の圧力室を大気に開放することにより、プレッシャブロック１０を下降させた状態のままキャップ１２に作用する荷重を除去する。プレッシャブロック１０の荷重を除去すると、それまで圧縮されていたゴム栓４が膨張して、金属キャップ１２を介してプレッシャブロック１０を上方へ押し上げる（図４（ｃ）参照）。プレッシャブロック１０はゴム栓４によって押し上げられるが、金属キャップ１２の円筒部１２ａの折り曲げられている下端１２ｃがバイアル２のテーパ面２ｃに当たると、それ以降はゴム栓４の弾性によって金属キャップ１２が押し上げられることはなく、金属キャップ１２およびプレッシャブロック１０の上昇が停止する（図５上段のＴ５位置）。

なお、この実施例では、プレッシャブロック１０を下降させた状態のまま荷重を除去したが、プレッシャブロック１０を上昇させて荷重を除去するようにしてもよい。この場合には、巻き締め時に圧力エアを供給していたエアシリンダ８の上部圧力室を大気に開放するとともに、下部圧力室にエアを供給してプレッシャブロック１０を上昇させる。但し、金属キャップ１２への荷重を除去する際にプレッシャブロック１０を上昇させた場合には、後に、下部圧力室を大気に開放してプレッシャブロック１０を金属キャップ１２の天面部１２ｂに当接させる必要がある。

ゴム栓４の膨張によって上昇した金属キャップ１２およびプレッシャブロック１０が停止した状態が図４（ｃ）に示す状態であり、このときの金属キャップ１２およびプレッシャブロック１０の上方への変位量を、図４（ｂ）、（ｃ）間および図５の上段に符号Ｓ１で示す。このように一旦荷重を解放した後、再度金属キャップ１２の天面部１２ｂから荷重を加える。昇降用エアシリンダ８の下部圧力室内は大気に開放したまま、エア供給源５２から上部圧力室にオートレギュレータ４４を介して圧縮エアを供給する。上部圧力室への供給通路に設けられているオートレギュレータ４４は、供給圧力を徐々に上昇させるように制御されており、図５の下段のＴ６位置からＴ８位置に至るように徐々にエア圧力を上昇させる。

巻き締め終了後再度荷重をかける場合には、巻き締め時に付加した荷重ＦＡよりも低い荷重値ＦＢ（図５の下段参照）から徐々に荷重を増加させていく。加える荷重が低い間は金属キャップ１２は変位しないが、付加する荷重が高くなると、金属キャップ１２が下方へ変位を開始する。前述のようにプレッシャブロック１０の高さの変化がポテンショメータ３０によって検出されるとともに、キャップ荷重の変化もロードセル２８によって検出されており、この金属キャップ１２が下方へ変位した時点（図５のＴ７参照）をポテンショメータ３０が検出し、さらにその時点の荷重ＦＣをロードセル２８が検出する。このポテンショメータ３０が金属キャップ１２の変位を検出した時点の荷重ＦＣを、巻き締め終了後の金属キャップ１２に作用する荷重、つまり圧縮されているゴム栓４のシール力であると判定する。なお、図４（ｄ）は、プレッシャブロック１０によって再度荷重を加え、ゴム栓４が収縮した状態を示す。図１のＣ区間がキャップ荷重の検査区間である。

その後、昇降用エアシリンダ８の上部圧力室を大気に開放するとともに、下部圧力室にエアを供給してプレッシャブロック１０を上昇させて、金属キャップ１２にかかる荷重を完全に除去する（図５のＴ９参照）。図１のＤ区間がプレッシャブロック１０の上昇区間である。

前記制御装置２２の荷重記憶部３８には、ゴム栓４のシール力を確保するために必要とされる適正荷重が記憶されており、前記巻き締め終了後のシール荷重ＦＣとこの適正荷重とを、比較判定部４２において比較し、適正荷重から外れている場合には不良品であると判断してこのバイアル２を排除する。このように巻き締め後のゴム栓４の押さえ力（シール力）を個々に正確に確認することができ、ゴム栓４の押さえ力不足による不良品の検出が可能になる。

また、この実施例に係るキャッピング装置１はフィードバック制御を行うようになっており、前記巻き締め終了後の荷重ＦＣと適正荷重とを、比較判定部４２において比較し、所定以上の差がある場合には、巻き締め終了後の荷重ＦＣに応じて、次のキャッピング時にプレッシャブロック１０によって金属キャップ１２の天面部１２ｂにかける荷重の大きさを補正するようになっている。前記プレッシャブロック１０の昇降用エアシリンダ８にエアを供給するエア配管にオートレギュレータ４４が設けられており、金属キャップ１２にかける荷重を補正する場合には、前記検出荷重ＦＣに応じて制御部４６から出力される信号によりエアシリンダ８の上部圧力室に供給するエア圧を自動的に調整する。このように検出荷重をフィードバックするようにしているので、ゴム栓４による押さえ力を適正値にコントロールすることが可能である。また、この実施例では、キャップ１２に作用する荷重を常時監視しているので、本キャッピング装置１に異常が発生した場合に検知することが可能である。

なお、前記実施例では、容器台６をモータ１８によって回転させるようにしているが、巻き締めローラ１４を回転（公転）可能にして金属キャップ１２が被せられたバイアル２の周囲を回転させるようにしても良い。

図７および図８は、第２の実施例に係るシール荷重検査装置１０１を備えたキャッピングラインの全体の構成を簡略化して示す平面図およびシール荷重検査装置１０１の構成を示す図である。この実施例では、シール荷重検査装置１０１は、金属キャップ１２の巻き締めを行うキャッピング装置１とは別に設けられており、容器搬送コンベヤＬによって搬送されてきた容器（バイアル）２が、インフィードスクリューＭによって所定の間隔に切り離され、入口スターホイールＮを介してキャッピング装置１内に供給され、キャッピング（金属キャップ１２の巻き締め）が行われた後、出口スターホイールＰを介して前記搬送コンベヤＬ上に排出されて、このシール荷重検査装置１０１に送られる。

この実施例のシール荷重検査装置１０１は、金属キャップ１２の巻き締めを行うキャッピング装置１とは独立して設けられているので、第１実施例における巻き締めローラ１４、この巻き締めローラ１４を金属キャップ１２に当接する位置と当接しない位置とに移動させる水平移動用のエアシリンダ３２および容器台６を回転させる回転手段１８は備えていないが、その他の構成は、前記第１実施例と同一なので同一の部分には同一の符号を付して必要な部分についてだけ説明する。

このシール荷重検査装置１０１は、容器台１０６が固定されているタイプであり、キャッピング装置において金属キャップ１２の巻き締めが終了し、前記容器搬送コンベヤＬによって搬送されてきたバイアル２が、この固定容器台１０６上に供給される。従って、容器台１０６に供給されたバイアル４は、金属キャップ１２の下端部１２ｃがすでにバイアル４のテーパ部２ｃの外面に沿って折り曲げられている。固定容器台１０６の上方には、金属キャップ１２に荷重を加えるプレッシャブロック１０、プレッシャブロック１０を昇降させるエアシリンダ８、金属キャップ１２の天面部１２ｂの高さを検出するポテンショメーター３０等が配置されている。また、前記昇降用エアシリンダ８の上下圧力室には、これら各圧力室にエアを給排してプレッシャブロック１０を昇降させるためのエア供給源５２、電磁弁４８、５０、オートレギュレータ４４等が接続されており、オートレギュレータ４４を介して上部圧力室にエアを供給するとプレッシャブロック１０が下降して金属キャップ１２に設定荷重を加え、下部圧力室にエアを供給するとプレッシャブロック１０が上昇する。

この実施例では、容器台１０６にバイアル２が供給されるまでは、昇降用エアシリンダ８の上部圧力室を大気に開放するとともに、下部圧力室にエアを供給してプレッシャブロック１０を上昇させておく（図９（ａ）に示す状態）。この状態で、容器搬送コンベヤＬによって搬送されてきたバイアル２が容器台１０６上に供給されると、電磁弁５０により下部圧力室へのエアの供給を遮断してこの圧力室を大気に開放する。すると、プレッシャブロック１０はその自重で下降する（図１０上段のＴ１０からＴ１１参照）。プレッシャブロック１０の下降に伴ってポテンショメータ３０の検出値が上昇する。自重により下降したプレッシャブロック１０が金属キャップ１２の天面部１２ｂ（直接的には樹脂キャップ１６の天面部１６ｂ）に当接すると、このプレッシャブロック１０の下降が停止する（図９（ｂ）に示す状態）とともに、ポテンショメータ３０の検出する値も変動しなくなる（図１０上段のＴ１１の位置）。

次に、昇降用エアシリンダ８の上部圧力室に接続された電磁弁４８を大気開放の状態から切り換えて、エア供給源５２からこの上部圧力室にオートレギュレータ４４で設定した圧力エアを供給し、プレッシャブロック１０を下降する方向に押圧して金属キャップ１２に荷重を与える。この実施例では、キャップ天面部１２ｂに作用する荷重がゼロから徐々に増加して設定値ＦＤに達するまで、オートレギュレータ４４を制御して供給するエア圧を上昇させる（図１０下段のＴ１２からＴ１４の区間参照）。制御装置２２には、予めエア圧力と金属キャップ１２に作用する荷重との関係が記憶されており、エア圧力に応じた荷重が付与され、この荷重の大きさが制御装置２２によって認識されている。

金属キャップ１２に付与される荷重がシール荷重を越えると、ゴム栓４が圧縮されて金属キャップ１２の下降が開始する（図９（ｃ）および図１０の上段のＴ１３参照）。ロードセル２８およびポテンショメータ３０からの信号は、所定時間ごとに（例えば、０．２ｍｓｅｃ）制御装置２２に送信されており、これらの信号は、荷重記憶部３８および高さ記憶部４０にそれぞれ記憶される。制御装置２２は、ゴム栓４が収縮してポテンショメータ３０の値が上昇を開始した時点（Ｔ１３）を検出し、この時の荷重を荷重記憶部３８から読み出してシール荷重ＦＥを判断する。この実施例でも、巻き締めを行った後のゴム栓４によるシール力を正確に確認することができ、ゴム栓４のシール力不足による不良品を確実に検出することが可能である。なお、この実施例では、図８に示すプレッシャブロック１０と昇降用エアシリンダ８および容器台１０６等の構成を複数組設け、複数本のバイアル２を同時に処理するようになっているが、一組だけを設けた構成であっても良い。また、キャッピング装置１からこのシール荷重検査装置１０１へ容器を搬送する容器搬送コンベヤＬをそのまま容器台として利用することも可能である。さらに、ロードセル２８は容器台１０６側に配置することも可能である。

図１１は第３実施例に係るシール荷重検査装置２０１の構成を示す縦断面図であり、この実施例も第２実施例と同様に、シール荷重検査装置２０１がキャッピング装置１とは別に、その下流側に設けられている（図７参照）。

第２実施例の構成では、容器台１０６が固定であり高さが一定であったが、この実施例では、容器台２０６が昇降用エアシリンダ２０８のピストンロッド２０８ａ上に取り付けられており、この昇降用エアシリンダ２０８の上下圧力室（図示せず）にエアを給排することにより容器台２０６を昇降できるようになっている。この容器台２０６の高さを検出するために、ポテンショメータ２３０が容器台２０６に取り付けられている。一方、プレッシャブロック２１０は容器台２０６の上方に固定されており、容器台２０６によって上昇された容器（バイアル）２にキャッピングされている金属製キャップ１２の天面部１２ｂ（正確には樹脂キャップ１６の天面部１６ｂ）に当接可能になっている。

この実施例の昇降用エアシリンダ２０８は、上下の圧力室（図示せず）がそれぞれ、電磁弁２４８、２５０を介してエア供給源２５２に接続されている。そして、下部圧力室へのエア供給通路にオートレギュレータ２４４が設けられており、この下部圧力室に、前記制御手段２２（図３参照）によって制御されるオートレギュレータ４４から調整された圧力エアが供給されることによって、容器台２０６を上昇させ、金属キャップ１２を上方のプレッシャブロック２１０に押し付けて所定の荷重を発生させるようになっている。従って、この荷重を検出するロードセル２２８が昇降用エアシリンダ２０８側に設けられている。

この構成のシール荷重検査装置２０１では、キャッピング装置１によって金属製キャップ１２の巻き締めが行われたバイアル２が搬送コンベヤＬによって搬送されて容器台２０６上に供給されると、昇降用エアシリンダ２０８の下部圧力室にエアを供給して容器台２０６を上昇させる。この実施例では、図１３の下段に示すように、二段階で荷重を付加するようになっており、第１段階（図１３下段のＴ２０からＴ２１参照）で付加する初期荷重ＦＦは、シール荷重ＦＧよりも小さい値となるように、オートレギュレータ４４によってエア圧力を制御する。この荷重ＦＦでは、金属キャップ１２の天面部１２ｂがプレッシャブロック２１０の下面の円形凹部２１０ｂに押し付けられるが、シール荷重ＦＧよりも小さいのでゴム栓４は圧縮されず、容器台２０６の上昇が停止する。金属キャップ１２の天面部１２ｂがプレッシャブロック２１０に当接して停止したことは、ポテンショメータ２３０の値が変動しなくなったことにより判断する（図１３のＴ２２参照）。

次に、第２段階の荷重を付加するために、昇降用エアシリンダ２０８の下部圧力室に供給するエア圧を徐々に上昇させていく（図１３下段のＴ２３からＴ２５参照）。ロードセル２２８の検出する荷重が次第に増加し、ある値（図１３の下段Ｔ２４参照）に到達するとゴム栓４が圧縮され、容器台２０６が上昇を開始する。容器台２０６が上昇を開始したことをポテンショメータ２３０の信号により検出した時点での、ロードセル２２８の検出した荷重ＦＧをシール荷重と判断する。図１２は、ゴム栓４が圧縮されて容器台２０６が上昇した状態を示す。

なお、前記第１段階で付加する荷重は以下のように決定される。例えば、上流側のキャッピング装置１によって巻き締めを行う際に、２０ｋｇの荷重を付加した場合には、巻き締め後のシール荷重は、前述のようなスプリングバック等の要因により２０ｋｇよりは小さい値になる。この値が１５ｋｇ程度になったとすると、第１段階では、この１５ｋｇよりも低い値で、かつ、バイアル２を載せた容器台２０６を上昇させることができる１０ｋｇ程度の荷重となるエア圧を供給する。そうすると、容器２が上昇してキャップ天面部１２ｂがプレッシャブロック２１０に当接した後、さらにエアを供給し続けてもゴム栓４を圧縮することがない。

この第３実施例の場合も、前記各実施例と同様に、キャッピング装置１内で荷重を加えつつ金属キャップ１２を巻き締めることにより圧縮したゴム栓４によって得られるシール荷重を、個々に正確に確認することができ、シール力不足による不良品を確実に検出することができる。

シール荷重検査装置を備えたキャッピング装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。（実施例１）前記キャッピング装置の全体の構成を示す縦断面図である。前記キャッピング装置の制御手段を示す概略構成図である。図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、このキャッピング装置の作動を順次説明する図である。前記キャッピング装置の作動時の、プレッシャブロックの高さの変化およびキャップに作用する荷重の変化を示すグラフである。昇降用エアシリンダに供給するエア圧とキャップに作用する荷重との関係を示すグラフである。シール荷重検査装置の配置を説明する平面図である。（実施例２）第２の実施例に係るシール荷重検査装置の縦断面図である。図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、このシール荷重検査装置の作動を順次説明する図である。第２の実施例に係るシール荷重検査装置の作動時の、プレッシャブロックの高さの変化およびキャップに作用する荷重の変化を示すグラフである。第３の実施例に係るシール荷重検査装置の縦断面図である。（実施例３）第３の実施例に係るシール荷重検査装置のシール荷重検出時の縦断面図である。第３の実施例に係るシール荷重検査装置の作動時の、プレッシャブロックの高さの変化およびキャップに作用する荷重の変化を示すグラフである。

符号の説明

２容器（バイアル）
４ゴム栓
６容器台
８エアシリンダ
１０プレッシャブロック
１２金属キャップ
１４巻き締め部材（巻き締めローラ）
１８回転部材（モータ）
２２制御手段（制御装置）
２８荷重検出手段（ロードセル）
３０変位検出手段（ポテンショメータ）
３２移動手段（エアシリンダ）
４６エア圧調整手段（オートレギュレータ）

Claims

ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップを被せて巻き締めを行うキャッピング装置に設けられたシール荷重検査装置において、
前記キャップを介してゴム栓に荷重を加えて圧縮させるプレッシャブロックと、このプレッシャブロックを昇降させるエアシリンダと、キャップのすそを内側に折り曲げる巻き締め部材と、この巻き締め部材と前記容器が載置される容器台の少なくとも一方を回転させる回転手段と、前記巻き締め部材をキャップに当接する位置と当接しない位置とに移動させる移動手段と、キャップにかかる荷重を検出する荷重検出手段と、キャップの天面高さが変位したことを検出する変位検出手段と、前記エアシリンダのエア圧を制御するエア圧制御手段と、前記荷重検出手段が検出した荷重値を記憶する荷重値記憶手段とを備え、
前記金属キャップに荷重を加えてゴム栓を圧縮した状態で、前記巻き締め部材によってキャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めを行った後、一旦荷重を解放し、再度前記巻き締め時の荷重よりも低い値から徐々に高い値の荷重を加えるように前記エア圧制御手段を制御するとともに、荷重を増加させていく過程でキャップ天面の高さが変位したときの荷重を検出し、この荷重を巻き締め終了後のシール荷重であると判定することを特徴とするキャッピング装置のシール荷重検査装置。
ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップを被せて巻き締めを行ったキャップのシール荷重を検出するシール荷重検査装置において、
前記キャップを介してゴム栓に荷重を加えて圧縮させるプレッシャブロックと、このプレッシャブロックを昇降させるエアシリンダと、キャップにかかる荷重を検出する荷重検出手段と、キャップの天面高さが変位したことを検出する変位検出手段と、前記エアシリンダのエア圧を制御するエア圧制御手段と、前記荷重検出手段が検出した荷重値を記憶する荷重値記憶手段とを備え、
前記キャップに低い値から徐々に高い値の荷重を加えるように前記エア圧制御手段を制御するとともに、荷重を増加させていく過程でキャップ天面の高さが変位したときの荷重を検出し、この荷重を巻き締め終了後のシール荷重であると判定することを特徴とするシール荷重検査装置。
ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップを被せて巻き締めを行ったキャップのシール荷重を検出するシール荷重検査装置において、
前記キャップの天面に当接可能に配置されたプレッシャブロックと、容器を載置する容器台と、この容器台を昇降させるエアシリンダと、キャップにかかる荷重を検出する荷重検出手段と、容器台の高さが変位したことを検出する変位検出手段と、前記エアシリンダのエア圧を制御するエア圧制御手段と、前記荷重検出手段が検出した荷重値を記憶する荷重値記憶手段とを備え、
前記容器台をゴム栓が収縮しない程度の低荷重で上昇させてキャップ天面をプレッシャブロックに当接させた後、容器台にかける荷重を上昇させ、荷重を増加させていく過程で容器台の高さが変位したときの荷重を検出し、この荷重を巻き閉め終了後のシール荷重であると判定することを特徴とするシール荷重検査装置。