JP4424094B2 - シール荷重検出方法およびシール荷重検出装置 - Google Patents

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かぶせた後、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出装置、または、前記キャッピング装置とは別に設けられたシール荷重検出装置、および前記各シール荷重検出装置によってシール荷重を検出する検出方法に関するもので、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かぶせ、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キャップをかぶせた容器に、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。

容器の口部にかぶ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かぶせて、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が行われた容器のシール荷重を検出する方法および装置において、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出装置およびシール荷重検出方法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キャップをかぶせ、このキャップの天面から所定の荷重をかけて前記ゴム栓を圧縮した状態にして、前記キャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めが行われた容器のシール荷重を検出するシール荷重検出方法において、前記キャップのすそを折り曲げた後、キャップ天面の荷重を解放することにより膨張するゴム栓の変位量を検出し、記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係からキャッピング時の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から膨張による前記ゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重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キャップをかぶせ、このキャップの天面から荷重をかけて前記ゴム栓を圧縮した状態にして、前記キャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めが行われた容器のシール荷重を検出するシール荷重検出方法において、前記キャップの天面に所定の荷重を付与してゴム栓を圧縮させるとともに、ゴム栓の変位量を検出し、記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係から前記所定の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から先に検出されたゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重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かぶ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出装置において、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昇降手段と、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、荷重−ゴム栓変位量の関係を記憶する記憶手段とを備え、前記キャップの天面に所定の荷重をかけてゴム栓を圧縮した状態で、前記巻き締め部材によりキャップのすそを折り曲げた後、キャップ天面の荷重を解放することにより膨張するゴム栓の変位量を前記変位検出手段によって検出し、記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係からキャッピング時の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から膨張によるゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重と判定することを特徴とするものである。

また、請求項４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かぶ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出装置において、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、容器を載置する容器台と、プレッシャブロックと容器台の少なくとも一方を昇降させる昇降手段と、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、荷重−ゴム栓変位量の関係を記憶する記憶手段とを備え、前記キャップの天面に所定の荷重を付与してゴム栓を圧縮させるとともに、前記変位検出手段によってゴム栓の変位量を検出し、記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係から前記所定の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から先に検出されたゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重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出方法およびシール荷重検出装置は、金属キャップの巻き締め終了後巻き締め時の荷重を解放して、圧縮されているゴム栓の変位量を検出するだけで、または、巻き締めが終了して荷重を解放した後に、再度荷重をかけてゴム栓を圧縮し、その変位量を検出するだけで、予め記憶してある荷重−ゴム栓変位量曲線から、簡単にキャッピング終了後のゴム栓によるシール荷重を判断することができる。

ゴム栓が打栓された容器に金属キャップをかぶせて、荷重をかけた状態で金属キャップの巻き締め（キャッピング）を行った後、荷重を解放すると、圧縮されていたゴム栓が膨張するので、この膨張による変位量を求め、または、巻き締め終了後荷重を解放してゴム栓が一旦膨張した後、再度荷重をかけてゴム栓を圧縮し、その変位量を求め、予め記憶してある荷重−ゴム栓変位量の関係から、前記変位量とキャッピング時の荷重およびゴム栓変位量に基づいて、キャッピング後のシール荷重を求めるという構成により、容易に巻き締め終了後のシール荷重を判定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出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、シール荷重検出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の上方からかぶ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内に導入される。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（キャッピング）およびシール荷重の検出が行われた後、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の上方からかぶ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にかぶせられた状態で、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の駆動によって前記バイアル２を載せて回転するようになっている。このモータ１８は、後に説明する制御装置２２（図３参照）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にかぶ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（荷重検出手段）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（変位検出手段）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、金属キャップ１２にかけられた荷重とゴム栓４の変位量との関係（図５参照）を記憶する荷重−ゴム栓変位量記憶部（記憶手段）４１を備えている。さらに、前記荷重検出部３４および高さ検出部３６が検出した数値、荷重記憶部３８、高さ記憶部４０および荷重−ゴム栓変位量記憶部４１に記憶されている数値等により演算を行う演算部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。なお、この実施例では、図５に示す荷重−ゴム栓変位量の関係は、予め実験により求めたものを用いている。

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にかぶ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の作動およびこのキャッピング装置１によるシール荷重の検出方法にについて説明する。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がかぶせられた容器（バイアル）２が、上流側から搬送コンベヤ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内に搬入されて、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るとともに、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かぶせられる。ゴム栓４とバイアル２にかぶせられた金属キャップ１２の円筒部１２ａの下端（すそ部）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にかぶ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、前記制御装置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６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６の下段に符号ＦＯで示す）、予め実験によってこの指令荷重ＦＯ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。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によって制御されたオートレギュレータ４４を介して設定エア圧が供給されて、前記指令荷重ＦＯ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６の下段のＴ１〜Ｔ２に示すように、金属キャップ１２に徐々に荷重をかけていくと、同図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、前記指令荷重ＦＯをかけた時点でプレッシャブロック１０の下降が停止する（図６上段のＴ２参照）。

前記プレッシャブロック１０が下降限に到達した後、金属キャップ１２の巻き締めが開始される（図６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、バイアル２を載せた容器台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６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６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（図６下段のＴ５〜Ｔ７位置）。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４８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（プレッシャブロック１０が樹脂キャップ１６の天面部１６ｂに載置されている状態）のまま金属キャップ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６上段のＴ６位置）。

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の高さは、ポテンショメータ３０により検出されて制御装置２２に送られる。制御装置２２は、図５に示す荷重−ゴム栓変位量曲線から、キャッピング時における巻き締めが行われる前に付加した指令荷重ＦＯにより、それに対応するゴム栓４の変位量ＨＡを求める。そして、前述のように荷重を開放したことによるゴム栓４の変位量つまり膨張量Ｓ１（図４（ｃ）および図６の上段参照）を、ポテンショメータ３０によって検出する。この膨張量Ｓ１を、先に算出したキャッピング時のゴム栓変位量ＨＡから減算し、キャッピング終了時のゴム栓変位量ＨＢを求める。このキャッピング終了後のゴム栓変位量ＨＢに対応する荷重ＦＢを、前記荷重−ゴム栓変位量曲線から求め、この値ＦＢが、キャッピング終了後のゴム栓４によるシール荷重であると判定する。その後、プレッシャブロック１０による荷重を完全に開放した後（図６下段のＴ７位置）、プレッシャブロック１０を上昇させて（図６下段のＴ８位置）、バイアル２をキャッピング装置１から容器搬送コンベヤＬ上に排出する。なお、図１のＣ区間が、プレッシャブロック１０の荷重を解放し、上昇させる区間である。

前記シール荷重検出方法を、具体的数値により説明する。例えば、キャッピング時における巻き締め前に金属キャップ１２にかけた指令荷重ＦＯが１３０Ｎとすると、それに対応するゴム栓４の変位量ＨＡを、荷重−ゴム栓変位量曲線（図５）から求め、その変位量ＨＡが１．３１mmであるとする。そして、荷重を解放したときにポテンショメータ３０で検出したゴム栓４の膨張量Ｓ１が０．０９mmであれば、先に算出したゴム栓４の変位量１．３１mmからこの膨張量０．０９mmを減算して、キャッピング後のゴム栓４の変位量を求めると１．２２mmとなる。このキャッピング後のゴム栓の変位量１．２２mmに対応する荷重ＦＢを荷重−ゴム栓変位量曲線から求め、この値９２Ｎがキャッピング後のゴム栓４によるシール荷重と判断する。先の実施例では、キャッピング時における巻き締め前に付加したＦＯに対応するゴム栓４の変位量ＨＡを求めたが、キャッピング時における巻き締め後の荷重ＦＡに対応するゴム栓４の変位量を求めても良い。要はキャッピング時においてプレッシャブロック１０がゴム栓４を圧縮させる区間であればゴム栓４の変位量を求めることが可能である。

このようにプレッシャブロック１０を下降させて金属キャップ１２にかける荷重とゴム栓４の変位量との関係を、予め実験により求めて制御装置２２の記憶部（記憶手段）４１に記憶させておき、この荷重とゴム栓の変位量との関係を示す曲線に基づいて、キャッピング装置１によるキャッピング時にかけた荷重からゴム栓４の変位量を求め、さらに、キャッピング終了後プレッシャブロック１０によってかけていた荷重を解放してこのときのゴム栓４の変位量（膨張量）を求め、前記ゴム栓変位量からこの変位量を減算して、キャッピング終了後のゴム栓変位量を求め、前記荷重−ゴム栓変位量曲線から、このキャッピング後のゴム栓変位量に対応する荷重を求めて、この荷重をキャッピング後のゴム栓４によるシール荷重であると判断するようにしたので、極めて容易にシール荷重を求め、その良否を判断することができる。

なお、図５に示す荷重−ゴム栓変位量の関係は、予め実験により求められたものを用いているが、必ずしも実験によって予め取得したものに限るものではない。この実施例のキャッピング装置は、荷重を検出するロードセル２８と高さを検出するポテンショメータ３０を備えているので、キャッピング時にゴム栓４を圧縮する過程の荷重と変位量とを記憶していくことにより、荷重−ゴム栓変位量の関係を求めることも可能である。例えば、先に説明した指令荷重ＦＯをかけるまでの間、ロードセル２８からの検出値とポテンショメータ３０からの検出値を記憶して、荷重とゴム栓変位量との関係を導き出しておけば、指令荷重ＦＯに対応するゴム栓４の変位量ＨＡを求めることができ、また、ゴム栓変位量ＨＡから膨張量Ｓ１を減算したゴム栓変位量ＨＢに対応する荷重ＦＢも求めることができる。なお、この場合には、ゴム栓４が圧縮されていないときのポテンショメータ３０の位置を明確にするため、プレッシャブロック１０を下降させる際に、昇降用エアシリンダ８の下部圧力室を大気開放してプレッシャブロック１０を自重で樹脂キャップ１６の天面部１６ｂまで落下させてから、上部圧力室にエアを供給した方が望ましい。また、荷重−ゴム栓変位量の関係として、実験で求めたデータを予め記憶している場合でも、キャッピング時に新たに算出し、算出されたデータと実験で求めたデータとを比較して異なる場合には、算出したデータを優先させるようにしても良い。

図７は第２の実施例に係るシール荷重検出装置１０１を示す縦断面図であり、このシール荷重検出装置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（図２参照）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等を備えていないが、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。

このシール荷重検出装置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（キャッピング）が終了し、容器搬送コンベヤ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（すそ部）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８（ａ）に示す状態）。この状態で、容器搬送コンベヤ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開放して、プレッシャブロック１０を自重で落下させ、樹脂キャップ１６の天面部１６ｂに当接させる。それから上部圧力室にエアを供給してプレッシャブロック１０を下降させ、キャップ１２の天面１２ｂに所定の荷重をかける（図９下段のＴ１１〜Ｔ１３参照）。なお、図１０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。このときにかける荷重ＦＣ（図９の下段参照）は、巻き締めが終了して、金属キャップ１２によって規制される位置まで膨張した状態のゴム栓４を再度圧縮することが可能な荷重である。この荷重ＦＣをかけてゴム栓４を圧縮する。例えば、キャッピング時にかけた荷重（図６のＦＯ参照）に設定しておくことにより必ずゴム栓４を圧縮することができる。

プレッシャブロック１０を下降させて金属キャップ１２に荷重を加えていくと（図８（ｂ）参照）、ゴム栓４が圧縮を開始し（図９上段のＴ１２参照）、所定の荷重を加えた時点（同図Ｔ１３参照）で金属キャップ１２の下降が停止する。この状態でのゴム栓４の変位量Ｓ２（図８（ｃ）および図９の上段参照）をポテンショメーター３０で検出する。変位量Ｓ２を検出した後、キャップ１２天面１２ｂの荷重を解放する（同図Ｔ１４参照）。その後、プレッシャブロック１０を上昇させる（同図Ｔ１５参照）。

前記ゴム栓４を圧縮する行程で、プレッシャブロック１０により金属キャップ１２にかけた荷重から、それに対応するゴム栓４の変位量を、前記荷重−ゴム栓変位量曲線（図５参照）から求める。そして、この荷重−ゴム栓変位量曲線から求めたゴム栓４の変位量から、前記ポテンショメーター３０で検出した変位量を減算することにより、荷重をかけていない状態のゴム栓４の変位量を求める。この求めたゴム栓変位量に対応する荷重を、前記荷重−ゴム栓変位量曲線から求め、この値をキャッピング後のゴム栓４のシール荷重と判断する。この実施例の場合でも、前記第１実施例と同様に、簡単にしかも正確にキャッピング後のゴム栓４のシール荷重を検出することができる。なお、プレッシャブロック１０を固定として容器台１０６を昇降させても良い。この場合には、ポテンショメータ３０を容器台１０６側に配置するとともに、容器台１０６を最初に昇降させる際には、ゴム栓４が圧縮しない程度の弱いエア圧で昇降させてプレッシャブロック１０と樹脂キャップ１６の天面部１６ｂを当接させることにより、ゴム栓４が圧縮していないときのポテンショメータ３０の位置を明確にしてからエア圧を高めてゴム栓４を圧縮させる必要がある。また、容器台１０６は搬送コンベヤであっても良い。

シール荷重検出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）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。 荷重とゴム栓変位量との関係を示すグラフである。 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。 第２の実施例に係るシール荷重検出装置の縦断面図である。 図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、このシール荷重検出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出装置の作動時の、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。

符号の説明

２ 容器（バイアル）
４ ゴム栓
６ 容器台
８ 昇降手段（エアシリンダ）
１０ プレッシャブロック
１２ 金属キャップ
１２ｂ 金属キャップの天面
１２ｃ 金属キャップのすそ
１４ 巻き締め部材（巻き締めローラ）
１８ 回転手段（モータ）
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）

Claims (4)

1. ゴム栓が打栓された容器に金属キャップをかぶせ、このキャップの天面から所定の荷重をかけて前記ゴム栓を圧縮した状態にして、前記キャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めが行われた容器のシール荷重を検出するシール荷重検出方法において、
   前記キャップのすそを折り曲げた後、キャップ天面の荷重を解放することにより膨張するゴム栓の変位量を検出し、
   記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係からキャッピング時の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から膨張による前記ゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重と判定することを特徴とするシール荷重検出方法。
2. ゴム栓が打栓された容器に金属キャップをかぶせ、このキャップの天面から荷重をかけて前記ゴム栓を圧縮した状態にして、前記キャップのすそを内側に折り曲げて巻き締めが行われた容器のシール荷重を検出するシール荷重検出方法において、
   前記キャップの天面に所定の荷重を付与してゴム栓を圧縮させるとともに、ゴム栓の変位量を検出し、
   記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係から前記所定の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から先に検出されたゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重と判定することを特徴とするシール荷重検出方法。
3. ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップをかぶ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出装置において、
   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昇降手段と、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、荷重−ゴム栓変位量の関係を記憶する記憶手段とを備え、
   前記キャップの天面に所定の荷重をかけてゴム栓を圧縮した状態で、前記巻き締め部材によりキャップのすそを折り曲げた後、キャップ天面の荷重を解放することにより膨張するゴム栓の変位量を前記変位検出手段によって検出し、
   記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係からキャッピング時の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から膨張によるゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重と判定することを特徴とするシール荷重検出装置。
4. ゴム栓が打栓された容器に金属製のキャップをかぶ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出装置において、
   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、容器を載置する容器台と、プレッシャブロックと容器台の少なくとも一方を昇降させる昇降手段と、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、荷重−ゴム栓変位量の関係を記憶する記憶手段とを備え、
   前記キャップの天面に所定の荷重を付与してゴム栓を圧縮させるとともに、前記変位検出手段によってゴム栓の変位量を検出し、
   記憶した荷重−ゴム栓変位量の関係から前記所定の荷重に対応するゴム栓変位量を求め、さらに、求めたゴム栓変位量から先に検出されたゴム栓変位量分を減算したゴム栓変位量に対応する荷重を求め、その荷重をシール荷重と判定することを特徴とするシール荷重検出装置。

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