JP4768175B2 - 容器への薬液充填施栓システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器への薬液充填施栓システムに関し、特に、クリーンルームの内容積を可及的に小とするとともに搬送充填ラインの変更をすることなく、容器の形状やサイズ（本明細書において、「形状等」という。）に影響されずに、いろいろな形状の容器内へ、薬液などの充填物を自動的に充填できるようにした容器への薬液充填施栓システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、瓶、合成樹脂製容器などの容器（以下、本明細書では「容器」という。）へ、液体の薬剤などの充填物を充填する場合、滅菌されたクリーンルーム内に、容器の整列工程、薬液の充填工程、施栓工程などの各工程間を、容器の搬送に対応する専用の搬送手段、例えば、コンベアで結ぶように構成するか、或いは容器の搬送に対応する専用のコンベアに沿って前記各充填工程を配設して構成するようにし、滅菌された雰囲気内にて薬液を連続自動的に充填、施栓するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の容器への薬液充填施栓システムにおいては、薬液を充填するために配設される各工程間を、工程順に従って容器を搬送するようにしたコンベア等の搬送手段で結ぶように構成しているため、該充填システムの全長が長くなり、必然的にこのシステムを配設するクリーンルームの容積も大となり、設備が高価になるという問題があった。
また、薬剤などを充填する容器の形状等は、図６に示すように、一定ではなく、いろいろな形状の容器を搬送するには、１つのラインで処理するのに困難性が伴うため、搬送する容器に対応する専用の搬送手段、充填手段、施栓手段等が必要であり、容器に合った専用のラインを各クリーンルーム内に配設しているので、クリーンルーム全体の容積が大きくなり、設備費も嵩むものとなっている。このため、予め定められた数量毎に形状等の異なった容器に交換しながら充填する多種少量生産を行う充填工場においては、適さないという問題があった。
また、容器の形状等が異なるたびに搬送充填ラインを容器の形状等に合わせて変更する場合は、このラインの変更に多大の時間を要し、この間搬送充填ラインが停止するものとなって、生産能率を低下させるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の充填システムの有する問題点に鑑み、搬送充填ラインの全長を短縮し、かつ容器を保持するチャックの変更のみでいろいろな形状の容器に対応することができるようにした容器への薬液充填施栓システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の容器への薬液充填施栓システムは、少なくとも容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程を備え、この各工程間の容器の受け渡しを工程間にそれぞれ配設したロボットにより行うようにするとともに、該ロボットを容器の形状等に合わせてプログラム制御することにより、容器の保持及び受け渡しの姿勢を制御し、容器の形状に影響されずに順次搬送するようにした薬液充填施栓システムにおいて、前記ロボットに、多関節ロボットを用い、該ロボットに装着したチャックの複数組のチャック爪の各々が１つの信号にて同時に容器を保持又は保持解除するようにするとともに、薬液充填工程において、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにし、不良品排除工程において、チャック爪と同ピッチでかつ楔形をした爪開放コーンによりチャック爪を押し拡げるようにして、栓センサー及び秤量装置によって検出した不良品を排出するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この容器への薬液充填施栓システムは、容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程の各工程間の搬送を、ロボットを用いて受け渡すようにしているため、ロボットを制御するプログラムのソフトを変えることにより、搬送充填ラインそのものを変更することなく、短時間内にいろいろな形状の容器に対応して適正な容器の搬送充填ラインに簡単に組み替えることができ、かつ搬送充填ラインの全長を短縮できるので、クリーンルームの容積を従来法に比べて小さくすることができる。
また、各工程間の容器の搬送を、ロボットを用いてその受け渡し姿勢制御を行いつつ受け渡すようにしているから、いろいろな形状の容器に対応し、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができる。
【０００７】
そして、特に、ロボットに、多関節ロボットを用いることにより、各工程間における容器の受け渡しを、次工程での作業に適した姿勢に簡易に制御することができる。
【０００８】
また、薬液充填工程において、充填ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにする、具体的には、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにすることにより、泡立ちやすい薬液の場合でも、容器の形状に影響されずに、泡立ちすることなく充填することが簡単にでき、不純物の混入のない、精度の良い充填を自動的に行うことができる。
【０００９】
この場合において、ロボットに、容器の形状に合わせて容器を保持するチャックを交換可能に配設することができる。
【００１０】
これにより、容器の形状等が変わっても、このチャックのみを交換することで、大がかりにラインを変更することなく、いろいろな形状の容器に対応した搬送充填ラインに簡易に変更でき、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができる。
【００１１】
また、容器の整列供給工程と薬液充填工程との間に、容器の方向を検知し、方向性を揃えるための容器方向整列工程を設けることができる。
【００１２】
これにより、形状が左右或いは表裏が非対称の容器でも次工程における作業での不良を未然に防止し確実に、精度良く行うことができる。
【００１３】
また、薬液充填工程の前に、容器洗浄工程を設けることができる。
【００１４】
これにより、前工程で汚染等があっても、容器の清浄度を高いレベルに回復し、清浄な容器内に不純物の混入のない充填を行うことができる。
【００１５】
また、容器洗浄工程において、洗浄ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにすることができる。
【００１６】
これにより、容器の形状に影響されずに、容器の隅々を洗浄して、清浄度を高いレベルに回復することができる。
【００１７】
さらに、薬液充填工程と施栓工程との間に、容器の中栓を方向を揃えて施すようにした中栓施栓工程を設けることができる。
【００１８】
これにより、中栓を有する容器においても簡易に適用でき、特に中栓に方向性がある場合でも、簡易にその方向を揃えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の容器への薬液充填施栓システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図８に、本発明の容器への薬液充填施栓システムの一実施例を示す。
本発明は、空容器供給コンベア上にランダムに並んで搬送される空の容器を、該コンベアよりロボットにより受け取り搬送しやすいように空容器整列用トレーに整列する容器の整列供給工程Ａと、この整列させた容器内に所要の薬液を充填する薬液充填工程Ｂと、この薬液を充填した容器に栓（キャップ）を施す施栓工程Ｃとを搬送充填ラインに沿って順次配設し、かつこの各工程Ａ、Ｂ、Ｃ間の容器の受け渡しを、複数台の無塵式多関節ロボットの同期駆動により行うとともに、容器の形状等に合わせてロボットをプログラム制御し、整列容器を保持及び受け渡しの姿勢を制御しつつ容器の形状に影響されずに搬送するように構成するものである。
【００２１】
空容器の整列供給工程Ａは、特に限定されるものではないが、例えば、図２に示すように、空の容器Ｋを搬送手段、例えば、空容器供給コンベアＣ１を用いてランダムに並べて搬送し、空容器取込用のロボットＲ１にて順次吸着し、トレー側に移すとともに、このロボットＲ１により取り残された空容器供給コンベアＣ１上の空容器をリターンコンベアＣ２にて返送するようにする。
また、空容器供給コンベア上方に配設されたテレビカメラＴＶにより、搬送される容器Ｋの映像を取り込むようにするとともに、この取込映像による信号により制御されつつ駆動される空容器取込用のロボットＲ１を前記空容器供給コンベアＣ１に沿って配設し、この空容器取込用のロボットＲ１により空容器供給コンベア上をランダムに搬送されてくる容器Ｋを、順次吸着パットにより取り込み、該コンベアＣ１に沿って配設される空容器整列トレーＴに順次整列して配置するように構成する。
このテレビカメラＴＶと空容器取込用のロボットＲ１とを１対とし、これを空容器供給コンベアＣ１に沿って１対、或いはシステムの能力に合わせて２対以上を配設する。
この空容器取込用のロボットＲ１は、屈曲、伸縮、旋回等を組み合わせた複合的な動きをするアーム１の先端に取り付けられた吸着パット（吸盤）２により、テレビカメラＴＶによる搬送される容器Ｋの取込映像に連動して容器Ｋを１個ずつ吸着して取り込み、空容器供給コンベア上より空容器整列トレーＴに順次配列して載置する。この空容器整列トレーＴには、設定された数の空容器、例えば、１０個が口部を上方になるようにして整列される。
【００２２】
空容器整列トレーＴに設定された数の空容器が配列載置されると、受け渡し用のロボットＲ２により空容器整列トレーＴから該空容器を受け取る。このロボットＲ２は屈曲、伸縮、旋回等を組み合わせた複合的な動きをするように、また交換可能にチャック３を取り付け、該チャック３にてトレーに整列された空容器を保持するようにして受け取る。このロボットＲ２のチャック３には、空容器整列トレーＴに配列された空容器のすべてを同時に保持するようにしたチャック爪４を備え、この実施例では、１０個の空容器を同時に保持できるようになっている。
また、このロボットＲ２のチャック３にて保持した空容器を、次に薬液の充填工程Ｂへ送り、薬液を充填するが、この場合、整列空容器を直接充填工程Ｂへ送る前に、薬液充填に不純物が混入しないように容器内を洗浄する必要がある場合、洗浄工程Ｄを経ることがある。
【００２３】
この空容器内への薬液充填時に不純物が混入しないようにするために、ロボットＲ２にて保持した空容器を、次に空容器内に清浄空気を噴射するとともに、必要に応じて、吸引を行うことにより洗浄し、不純物を除去する洗浄工程Ｄへ受け渡す。この場合、空容器の表裏の形状が異なるなど容器に裏と表がある場合、ロボットＲ２にて保持した空容器を向き規制装置６上に配設された容器ホルダー６０に移し、この空容器をカメラなどの検査手段５にて検査されたデータに基づき、向きが異なっている空容器のみを旋回させて全空容器の向きを揃えることができる。このカメラなどの検査手段５にて検査時、より精度良く、かつ簡易に行うために、この向き規制装置６では、整列された各空容器を旋回可能とした容器ホルダー６０にて支持し、検査後この容器ホルダー６０を向き規制装置６上の位置受け渡し、受け渡し用のロボットＲ３前まで移動させ、容器ホルダー６０より空容器のみをロボットＲ３のチャック３に保持し、移載するようにする。
なお、この検査時の精度を向上するため、向き規制装置６上に載置され容器ホルダー６０に保持し、整列された空容器の裏面側から光を照射することがある。
【００２４】
向き制御装置６からロボットＲ３への空容器の受け渡しは、向き規制装置６上にある容器ホルダー６０をロボットＲ３前へ移動させて行い、このロボットＲ３のチャックに保持されている全空容器を洗浄工程Ｄへ受け渡しする。この受け渡し用のロボットＲ３は、向き規制装置６と洗浄装置７との間に受け渡しされ、この受け渡し用のロボットＲ３の構成は、ロボットＲ２と同じで、ロボット本体とチャックのそれぞれの許容された角度内での総合的な揺動によりチャック３を揺動、旋回させて、工程間の空容器の受け渡しを行うようにする。
【００２５】
洗浄工程Ｄを構成する洗浄装置７は、特に限定されるものではないが、ロボットＲ２及びロボットＲ３のチャック３にて保持され、受け渡しされるときの整列空容器の搬送方向に対し、搬送充填ラインを短縮し、クリーンルームの容積を小さくするために、交わる方向に配設する。これは、後述する薬液充填工程Ｂ、中栓施栓工程Ｅ、施栓工程Ｃにおいても同様とする。
この洗浄装置７は、ロボットＲ３のチャック３にて保持された空容器内に清浄空気を噴射する洗浄ノズル７１と、空容器内を経て排気された空気をクリーンルーム外へ導き出すための排気ダクト７２とからなる。これにより、上向きに突出する洗浄ノズル７１の上方位置に、容器の口を下方となるようチャック３にて保持された空容器をロボットＲ３により移動し、チャック３を降下させることにより空容器内に洗浄ノズル７１挿入するようにするとともに、該洗浄ノズル７１より清浄空気を噴射しつつチャック３に保持された空容器を、図７に示すように、揺動する。
【００２６】
このようにすることにより、容器の内側面に、清浄空気がいろいろな角度から容器内の各部に当たるようになって、容器の内側面や隅部に付着して落ちにくい不純物まで、即ち容器内の隅々まで洗浄することができる。そして、この排気ダクト７２は、真空或いは圧にて吸引されるようになっているため、容器内から排出された不純物は、洗浄後の空気と共に排気ダクト内に吸引され、クリーンルームの外へ排出される。
なお、ロボットＲ３のチャック３による空容器の保持は、図５に示すように、該容器の胴部をチャック３のチャック爪４にて挟持されるようになっている。
【００２７】
洗浄工程Ｄと薬液充填工程Ｂとの間にも、前記ロボットＲ２、Ｒ３と同様に構成したロボットＲ４を配設し、隣接する両工程間の空容器の受け渡しを行う。この場合、洗浄工程Ｄと薬液充填工程Ｂとを、特に限定されるものではないが、効率的な問題から、図１に示すように、平行してかつ充填ラインに対して交わる方向に配設するのが望ましい。
なお、容器の整列供給工程Ａから直接薬液充填工程Ｂへ容器Ｋを搬送する場合は、両工程間に１台又は２台のロボットを配設して行う。
また、容器の形状や充填工程に応じて、前記向き制御装置６、洗浄装置７及びロボットＲ３、Ｒ４を省くことがある。
【００２８】
薬液充填工程Ｂの薬液充填装置８は、ロボットＲ４のチャック３にて保持された空容器が、口部を上になるよう立てて配列され、充填ノズル８１の直下位置に移動され、次にチャック３が上昇する際、この各空容器内に挿入されるように充填ノズル８１を配置するとともに、各充填ノズル８１には、薬液注入用チューブ８２を介して薬液充填ポンプ装置８３に接続するようにして構成される。
この薬液充填装置８においても、洗浄装置７と同様に、ロボットＲ４のチャック３にて保持された空容器内に、上方位置に配設されている充填ノズル８１を挿入センサーこの状態をセンサー等にて確認し、薬液充填ポンプ装置８３を駆動することにより薬液注入用チューブ８２を経て、一定量を予め定まった充填パターンにより空容器内に送り込まれる。
【００２９】
このようにして薬液を空容器内に注入するとき、充填薬液が泡立たないように充填するようにすることが必要である。容器内に充填する薬液に空気を巻き込み、一旦泡立つと液体の粘度等によってはなかなか消泡せず、このため異物混入の検査が困難になることがある。この薬液充填時の泡立ちを防止するため、容器を最良の姿勢を保持しながら、固定された充填ノズル８１に対し、容器内に薬液が充填される速度に合わせて液面が充填ノズルの先端から充填に際して泡立たない距離を保つように姿勢と距離とを制御するようにする。このため、容器を保持したロボットＲ４のチャック３を揺動し、充填ノズル８１の先端が容器内面に接するか、近接させ、充填ノズル８１を空容器内に充填する薬液量に応じてチャック３を降下するようにする。この状態を図８に示す。
【００３０】
また、ロボットＲ４のチャック３の動作を、使用する容器や充填する薬液に合わせて行う場合ロボットＲ４を制御するプログラムの変更にて、簡単に調整できるようにする。
この容器内へ薬液の充填が正確に行われたことを検知するため、充填量検知手段を備える。
この充填量検知手段は、各容器毎に、かつ同時に計量できるよう差動トランス方式の計量装置を採用する。これは、容器を空の状態で薬液充填工程の直前位置の風袋測定装置７３にて測定し、これを記憶するとともに、薬液の充填後充填測定装置７４にて再度計量し、その差を実充填量として、設定許容範囲の製品を良品、範囲外を不良品とするものである。なお、この不良品は、充填測定装置７４にて計測した値を記憶し、不良品排出工程Ｆへ移動してきたとき排出する。
この一連の作業を多関節ロボットによって行うことで、難しい機構の搬送装置を必要とせず、チャック３を備えた多関節ロボットで処理することにより、容器の形状等の変化にもこのチャックの交換と、プログラムの変更のみで対応できる。
【００３１】
空容器内に薬液を充填した後、この充填容器に栓（キャップ）を、施栓工程Ｃにて取り付ける。この施栓工程Ｃにおける施栓は、特に限定されるものではないが、施栓装置９にて栓を容器に対し押圧嵌合するか、旋回させてねじ込むようにして行われる。
この施栓装置９は、図４に示すように、中栓を用いない場合はロボットＲ５により又はロボットＲ６により薬液が充填された容器を、ロボットＲ５又はロボットＲ６に保持された状態で受け取り、載置する容器チャック台９１と、栓を１列に整列して順次供給する栓供給装置９２と、該栓供給装置９２より繰り出される１個ずつの栓を栓整列トレー９３に整列的に供給する栓整列用のロボットＲ１０と、該栓整列トレー９３より整列された栓を受け取り、保持して容器チャック台９１に支持された容器の上方から栓を被せ、かつ旋回して施栓するようにした栓供給兼容器取出用のロボットＲ８とより構成する。
【００３２】
この容器チャック台９１には、ロボットＲ５又はロボットＲ６より供給される全空容器を受け取り、かつ支持するためのチャック９４が備えられ、このチャック９４は空容器を受け取り、保持した後施栓のため所定位置まで降下するようになっている。
これにより、チャック９４の降下位置での空容器の上端面は、栓供給兼容器取出用のロボットＲ８のチャック３により保持され、前方向に差し出される栓よりも下方位置となり、かつチャック９４に保持された各空容器とロボットＲ８のチャックが保持された各栓とが上下に対向し、空容器をチャック９４にて保持しつつ、栓を保持したチャック３を降下しつつ旋回させることにより、自動的に施栓するようにする。
【００３３】
そして、施栓後ロボットＲ８のチャック３を、容器チャック台９１のチャック９４上方位置より後退させ、かつ容器チャック台９１のチャック９４の上昇により施栓された容器を上昇する。この後、ロボットＲ８のチャック３を再び前進させて施栓された容器の胴部を保持し、ロボットＲ８を旋回させて秤量装置９５へ供給するようにする。
栓供給装置９２は、ホッパー内に投入された栓に振動を与えることにより、ホッパー内の栓は振動しつつホッパー内周面に沿い、その排出口側に１列状になって移動するように構成したパーツフィーダで、この取り出しシュートより１個ずつロボットＲ１０のチャック３にて掴まれ、栓整列トレー９３に整列移載されるようになっている。この場合、ロボットＲ１０により保持される栓はその向きが揃えられるようになっている。
【００３４】
栓整列トレー９３は、栓整列用のロボットＲ１０の前と、栓供給兼容器取出用のロボットＲ８の前との間を往復移動するように配置され、栓整列用のロボットＲ１０により栓供給装置９２から供給される栓の所定数、例えば、１０個が該栓整列トレー９３に整列されると栓供給兼容器取出用のロボットＲ８の前へ移動し、ここでロボットＲ８のチャック３にて栓が保持され、栓整列トレー９３が空になると元の栓整列用のロボットＲ１０の前へ移動し、次の栓が供給され、この動作を繰り返すようになっている。
【００３５】
また、容器内に充填する薬液の種類、用途等によっては、容器に中栓を施栓することがある。このような場合には、充填ラインの薬液充填装置８と施栓装置９との間に中栓施栓工程Ｅを配置する。そして、空容器はロボットＲ４より直接ロボットＲ５のチャック３に受け渡しするようにし、このロボットＲ５より中栓施栓装置へ供給するようにする。この中栓施栓工程Ｅは、主として中栓施栓装置１０により行われ、この中栓施栓装置１０は、整列した空容器を載置して支持する容器受け台１１と、中栓を整列して供給する中栓供給装置１２と、中栓供給装置１２より繰り出される１個ずつの中栓を中栓整列トレー１３に整列的に供給するロボットＲ７及び中栓整列トレー１３より中栓を受け取り、容器受け台１１上のチャック１４に保持されている容器に中栓を施栓し、かつ取り出すようにするための中栓供給兼用容器取出用のロボットＲ６とより構成する。
【００３６】
この中栓供給装置１２は、通常のパーツフィーダを使用し、ホッパー内に投入される中栓を、振動を与えることによりホッパー内周面に沿わせ、整列するとともに、１列にして導き出すように構成され、これにより中栓の１個ずつをロボットＲ７のチャック３にて保持し、かつ各中栓の向きを揃えて中栓整列トレー１３に移載するが、この場合中栓を、容器受け台１１上に整列した空容器のピッチと一致するように整列させて配設できるようにする。
この中栓整列トレー１３は、中栓整列用のロボットＲ７前と、中栓供給兼用容器取出用のロボットＲ６前との間を往復移動するように配置し、ロボットＲ７前にて中栓を整列した中栓整列トレー１３がロボットＲ６前に来たとき、ロボットＲ６のチャック３を伸ばし、中栓整列トレー１３からチャック３にて中栓を受け取り、保持するようにする。
この中栓供給兼用容器取出用のロボットＲ６は、中栓を保持した状態で前進させ、容器受け台１１上のチャック１４に保持されている容器の上方位置で、中栓を押し下げるようにして各容器に各中栓を施栓するとともに、この後チャック３により中栓をした容器の胴部を保持し、次の施栓工程へ移すようにする。
【００３７】
なお、前記ロボットＲ１〜Ｒ１０及びロボットＲ１１に装着したチャック３は、図５に示すように構成され各チャック爪４毎に個々に独立して作動するのではなく、回路及び装置の簡略化のため、全チャック爪が１つの信号にて同時に保持又は保持解除の作動をするようにする。
また、チャックにて保持された容器のうち、栓又は中栓の不良等の容器があれば、その容器を不良品と定め、不良容器のみをロボットＲ６にて栓又は中栓不良品排除部Ｆ１に排出する。
ロボットＲ８により秤量装置９５へ載置された施栓容器は、該秤量装置９５にて充填量を検出するとともに、これに対設された栓センサー９６により栓の有無等を確認し、施栓された良品のみをロボットＲ９によりクリーンルームの出口Ｏより外部に設置した良品受取用ロボットＲ１１に受け渡す。
この場合、不栓容器や充填不良等の不良品は、秤量装置９５よりロボットＲ９にて良品とともに受け取り、これをクリーンルーム内に設置された不良品排除工程Ｆの不栓不良品排除部Ｆ２又は充填不良品排除部Ｆ３へ移動させた後、不良品のみを排除し、良品をクリーンルームの出口Ｏより排出する。
これらの不良品の排除は、図５に示すように、栓又は中栓不良品排除部Ｆ１、不栓不良品排除部Ｆ２又は充填不良品排除部Ｆ３の位置にロボットＲ６又はロボットＲ９のチャック３がきたとき、このチャック３の下方で、かつこの各チャック爪４のピッチと同ピッチで配設された不良品排除装置９７にて行う。この不良容器排出装置９７は、チャック爪４と、同ピッチでかつ楔形をした爪開放コーン９７ａが組み込まれ、前工程からのシフト信号を受けて、不良品に当たる部位の爪開放コーン９７ａに配設された下部のシリンダ９７ｂに空気が供給されると、この爪開放コーンの上昇によりチャック爪４を押し拡げるようにして容器を開放し、不良品のみを排出するように構成されている。
【００３８】
このように不良品を排除した後の良品のみがロボットＲ９の旋回によりクリーンルームの出口まで運ばれ、クリーンルーム外に配設された良品受取用ロボットＲ１１に受け渡し、良品コンベアＣ３上で、ロボットＲ１１のチャックを開放して移すようにする。
なお、無菌作業を要求される薬品製造作業場では、充填室を無菌状態に維持するために、室内の空気静圧を高くし、空気はクリーンルーム外の準無菌又は無菌を要しない一般包装室の方向に流れるようになっており、軽い容器等はその室間静圧の差の高い境界部で風に吹き飛ばされる場合は多いが、本発明のようにロボットによる受け渡しを行うことで、不具合を解消することができる。
【００３９】
また、薬液の充填を精度良く行うために、容器内の不純物や気泡の有無、容器内に充填される薬液量の重量、液面位置、中栓の施栓状況及びその方向性、施栓の有無等を検査或いは計測するようにする。
【００４０】
なお、上記は、それぞれ予め定められた専用の作動をするが、これらの全ロボットは、それぞれ同期して駆動され、容器への充填作業が連続的に流れるようにプログラムされているとともに、各工程間に配設されるロボットＲ２〜Ｒ６は、前工程と次工程間の空容器、或いは薬液充填、施栓された容器の移動を、移動ラインを短縮して円滑に行えるようにするため、約１８０度旋回する構成とし、かつ空容器の供給工程Ａ、洗浄工程Ｄ、薬液充填工程Ｂ、中栓施栓工程Ｅ、施栓工程Ｃの各工程の装置は、搬送充填ラインの流れに対し、交わる方向、例えば、直交する方向に配設するようにし、この充填ラインを設置するクリーンルームの縮小化を図るものとする。
【００４１】
以上、本発明の容器への薬液充填施栓システムについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、上記実施例の各工程を省略したり、他の工程を追加する等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の容器への薬液充填施栓システムによれば、容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程の各工程間の搬送を、ロボットを用いて受け渡すようにしているため、ロボットを制御するプログラムのソフトを変えることにより、搬送充填ラインそのものを変更することなく、短時間内にいろいろな形状の容器に対応して適正な容器の搬送充填ラインに簡単に組み替えることができ、かつ搬送充填ラインの全長を短縮できるので、クリーンルームの容積を従来法に比べて小さくすることができ、このシステムを導入する施設の建築コスト及び維持コストを著しく低廉にできる。
また、各工程間の容器の搬送を、ロボットを用いてその受け渡し姿勢制御を行いつつ受け渡すようにしているから、いろいろな形状の容器に対応し、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができ、フレキシブルで汎用性のあるシステムとすることができる。
【００４３】
そして、特に、ロボットに、多関節ロボットを用いることにより、各工程間における容器の受け渡しを、次工程での作業に適した姿勢に簡易に制御することができる。
【００４４】
また、薬液充填工程において、充填ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにする、具体的には、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにすることにより、泡立ちやすい薬液の場合でも、容器の形状に影響されずに、泡立ちすることなく充填することが簡単にでき、不純物の混入のない、精度の良い充填を自動的に行うことができる。
【００４５】
また、ロボットに、容器の形状に合わせて容器を保持するチャックを交換可能に配設することにより、容器の形状等が変わっても、このチャックのみを交換することで、大がかりにラインを変更することなく、いろいろな形状の容器に対応した搬送充填ラインに簡易に変更でき、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができる。
【００４６】
また、容器の整列供給工程と薬液充填工程との間に、容器の方向を検知し、方向性を揃えるための容器方向整列工程を設けることにより、形状が左右或いは表裏が非対称の容器でも次工程における作業での不良を未然に防止し確実に、精度良く行うことができる。
【００４７】
また、薬液充填工程の前に、容器洗浄工程を設けることにより、前工程で汚染等があっても、容器の清浄度を高いレベルに回復し、清浄な容器内に不純物の混入のない充填を行うことができる。
【００４８】
また、容器洗浄工程において、洗浄ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにすることにより、容器の形状に影響されずに、容器の隅々を洗浄して、清浄度を高いレベルに回復することができる。
【００４９】
さらに、薬液充填工程と施栓工程との間に、容器の中栓を方向を揃えて施すようにした中栓施栓工程を設けることにより、中栓を有する容器においても簡易に適用でき、特に中栓に方向性がある場合でも、簡易にその方向を揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の容器への薬液充填施栓システムの一実施例を示す全形の模式平面図である。
【図２】 容器の整列供給工程より洗浄工程までの詳細を示す平面図である。
【図３】 洗浄工程より薬液充填工程までの詳細を示す平面図である。
【図４】 中栓施栓工程より施栓工程までの詳細を示す平面図である。
【図５】 ロボットのチャックによる解放動作を示し、（ａ）は解放動作前の斜視図、（ｂ）は解放動作時の斜視図である。
【図６】 形状の異なる容器を示す平面図である。
【図７】 洗浄時の容器の動作説明図である。
【図８】 充填時の容器の動作説明図である。
【符号の説明】
Ａ 整列供給工程
Ｂ 薬液充填工程
Ｃ 施栓工程
Ｄ 洗浄工程
Ｅ 中栓施栓工程
Ｆ 不良品排出工程
Ｆ１ 栓又は中栓不良品排除部
Ｆ２ 不栓不良品排除部
Ｆ３ 充填不良品排除部
Ｃ１ 空容器供給コンベア
Ｃ２ リターンコンベア
Ｋ 容器
Ｔ 空容器整列トレー
ＴＶ テレビカメラ
Ｒ１〜Ｒ１１ ロボット
１ アーム
２ 吸着パット（吸盤）
３ チャック
４ チャック爪
５ カメラなどの検査手段
６ 向き規制装置
７ 洗浄装置
７１ 洗浄ノズル
７２ 排気ダクト
８ 薬液充填装置
９ 施栓装置
９１ 容器チャック台
９２ 栓供給装置
９３ 栓整列トレー
９４ チャック
１０ 中栓施栓装置
１１ 容器受け台
１２ 中栓供給装置
１３ 中栓整列トレー
１４ 容器受け台上のチャック
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器への薬液充填施栓システムに関し、特に、クリーンルームの内容積を可及的に小とするとともに搬送充填ラインの変更をすることなく、容器の形状やサイズ（本明細書において、「形状等」という。）に影響されずに、いろいろな形状の容器内へ、薬液などの充填物を自動的に充填できるようにした容器への薬液充填施栓システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、瓶、合成樹脂製容器などの容器（以下、本明細書では「容器」という。）へ、液体の薬剤などの充填物を充填する場合、滅菌されたクリーンルーム内に、容器の整列工程、薬液の充填工程、施栓工程などの各工程間を、容器の搬送に対応する専用の搬送手段、例えば、コンベアで結ぶように構成するか、或いは容器の搬送に対応する専用のコンベアに沿って前記各充填工程を配設して構成するようにし、滅菌された雰囲気内にて薬液を連続自動的に充填、施栓するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の容器への薬液充填施栓システムにおいては、薬液を充填するために配設される各工程間を、工程順に従って容器を搬送するようにしたコンベア等の搬送手段で結ぶように構成しているため、該充填システムの全長が長くなり、必然的にこのシステムを配設するクリーンルームの容積も大となり、設備が高価になるという問題があった。
また、薬剤などを充填する容器の形状等は、図６に示すように、一定ではなく、いろいろな形状の容器を搬送するには、１つのラインで処理するのに困難性が伴うため、搬送する容器に対応する専用の搬送手段、充填手段、施栓手段等が必要であり、容器に合った専用のラインを各クリーンルーム内に配設しているので、クリーンルーム全体の容積が大きくなり、設備費も嵩むものとなっている。このため、予め定められた数量毎に形状等の異なった容器に交換しながら充填する多種少量生産を行う充填工場においては、適さないという問題があった。
また、容器の形状等が異なるたびに搬送充填ラインを容器の形状等に合わせて変更する場合は、このラインの変更に多大の時間を要し、この間搬送充填ラインが停止するものとなって、生産能率を低下させるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の充填システムの有する問題点に鑑み、搬送充填ラインの全長を短縮し、かつ容器を保持するチャックの変更のみでいろいろな形状の容器に対応することができるようにした容器への薬液充填施栓システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の容器への薬液充填施栓システムは、少なくとも容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程を備え、この各工程間の容器の受け渡しを工程間にそれぞれ配設したロボットにより行うようにするとともに、該ロボットを容器の形状等に合わせてプログラム制御することにより、容器の保持及び受け渡しの姿勢を制御し、容器の形状に影響されずに順次搬送するようにした薬液充填施栓システムにおいて、前記ロボットに、多関節ロボットを用い、該ロボットに装着したチャックの複数組のチャック爪の各々が１つの信号にて同時に容器を保持又は保持解除するようにするとともに、薬液充填工程において、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにし、不良品排除工程において、チャック爪と同ピッチでかつ楔形をした爪開放コーンによりチャック爪を押し拡げるようにして、栓センサー及び秤量装置によって検出した不良品を排出するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この容器への薬液充填施栓システムは、容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程の各工程間の搬送を、ロボットを用いて受け渡すようにしているため、ロボットを制御するプログラムのソフトを変えることにより、搬送充填ラインそのものを変更することなく、短時間内にいろいろな形状の容器に対応して適正な容器の搬送充填ラインに簡単に組み替えることができ、かつ搬送充填ラインの全長を短縮できるので、クリーンルームの容積を従来法に比べて小さくすることができる。
また、各工程間の容器の搬送を、ロボットを用いてその受け渡し姿勢制御を行いつつ受け渡すようにしているから、いろいろな形状の容器に対応し、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができる。
【０００７】
そして、特に、ロボットに、多関節ロボットを用いることにより、各工程間における容器の受け渡しを、次工程での作業に適した姿勢に簡易に制御することができる。
【０００８】
また、薬液充填工程において、充填ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにする、具体的には、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにすることにより、泡立ちやすい薬液の場合でも、容器の形状に影響されずに、泡立ちすることなく充填することが簡単にでき、不純物の混入のない、精度の良い充填を自動的に行うことができる。
【０００９】
この場合において、ロボットに、容器の形状に合わせて容器を保持するチャックを交換可能に配設することができる。
【００１０】
これにより、容器の形状等が変わっても、このチャックのみを交換することで、大がかりにラインを変更することなく、いろいろな形状の容器に対応した搬送充填ラインに簡易に変更でき、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができる。
【００１１】
また、容器の整列供給工程と薬液充填工程との間に、容器の方向を検知し、方向性を揃えるための容器方向整列工程を設けることができる。
【００１２】
これにより、形状が左右或いは表裏が非対称の容器でも次工程における作業での不良を未然に防止し確実に、精度良く行うことができる。
【００１３】
また、薬液充填工程の前に、容器洗浄工程を設けることができる。
【００１４】
これにより、前工程で汚染等があっても、容器の清浄度を高いレベルに回復し、清浄な容器内に不純物の混入のない充填を行うことができる。
【００１５】
また、容器洗浄工程において、洗浄ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにすることができる。
【００１６】
これにより、容器の形状に影響されずに、容器の隅々を洗浄して、清浄度を高いレベルに回復することができる。
【００１７】
さらに、薬液充填工程と施栓工程との間に、容器の中栓を方向を揃えて施すようにした中栓施栓工程を設けることができる。
【００１８】
これにより、中栓を有する容器においても簡易に適用でき、特に中栓に方向性がある場合でも、簡易にその方向を揃えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の容器への薬液充填施栓システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図８に、本発明の容器への薬液充填施栓システムの一実施例を示す。
本発明は、空容器供給コンベア上にランダムに並んで搬送される空の容器を、該コンベアよりロボットにより受け取り搬送しやすいように空容器整列用トレーに整列する容器の整列供給工程Ａと、この整列させた容器内に所要の薬液を充填する薬液充填工程Ｂと、この薬液を充填した容器に栓（キャップ）を施す施栓工程Ｃとを搬送充填ラインに沿って順次配設し、かつこの各工程Ａ、Ｂ、Ｃ間の容器の受け渡しを、複数台の無塵式多関節ロボットの同期駆動により行うとともに、容器の形状等に合わせてロボットをプログラム制御し、整列容器を保持及び受け渡しの姿勢を制御しつつ容器の形状に影響されずに搬送するように構成するものである。
【００２１】
空容器の整列供給工程Ａは、特に限定されるものではないが、例えば、図２に示すように、空の容器Ｋを搬送手段、例えば、空容器供給コンベアＣ１を用いてランダムに並べて搬送し、空容器取込用のロボットＲ１にて順次吸着し、トレー側に移すとともに、このロボットＲ１により取り残された空容器供給コンベアＣ１上の空容器をリターンコンベアＣ２にて返送するようにする。
また、空容器供給コンベア上方に配設されたテレビカメラＴＶにより、搬送される容器Ｋの映像を取り込むようにするとともに、この取込映像による信号により制御されつつ駆動される空容器取込用のロボットＲ１を前記空容器供給コンベアＣ１に沿って配設し、この空容器取込用のロボットＲ１により空容器供給コンベア上をランダムに搬送されてくる容器Ｋを、順次吸着パットにより取り込み、該コンベアＣ１に沿って配設される空容器整列トレーＴに順次整列して配置するように構成する。
このテレビカメラＴＶと空容器取込用のロボットＲ１とを１対とし、これを空容器供給コンベアＣ１に沿って１対、或いはシステムの能力に合わせて２対以上を配設する。
この空容器取込用のロボットＲ１は、屈曲、伸縮、旋回等を組み合わせた複合的な動きをするアーム１の先端に取り付けられた吸着パット（吸盤）２により、テレビカメラＴＶによる搬送される容器Ｋの取込映像に連動して容器Ｋを１個ずつ吸着して取り込み、空容器供給コンベア上より空容器整列トレーＴに順次配列して載置する。この空容器整列トレーＴには、設定された数の空容器、例えば、１０個が口部を上方になるようにして整列される。
【００２２】
空容器整列トレーＴに設定された数の空容器が配列載置されると、受け渡し用のロボットＲ２により空容器整列トレーＴから該空容器を受け取る。このロボットＲ２は屈曲、伸縮、旋回等を組み合わせた複合的な動きをするように、また交換可能にチャック３を取り付け、該チャック３にてトレーに整列された空容器を保持するようにして受け取る。このロボットＲ２のチャック３には、空容器整列トレーＴに配列された空容器のすべてを同時に保持するようにしたチャック爪４を備え、この実施例では、１０個の空容器を同時に保持できるようになっている。
また、このロボットＲ２のチャック３にて保持した空容器を、次に薬液の充填工程Ｂへ送り、薬液を充填するが、この場合、整列空容器を直接充填工程Ｂへ送る前に、薬液充填に不純物が混入しないように容器内を洗浄する必要がある場合、洗浄工程Ｄを経ることがある。
【００２３】
この空容器内への薬液充填時に不純物が混入しないようにするために、ロボットＲ２にて保持した空容器を、次に空容器内に清浄空気を噴射するとともに、必要に応じて、吸引を行うことにより洗浄し、不純物を除去する洗浄工程Ｄへ受け渡す。この場合、空容器の表裏の形状が異なるなど容器に裏と表がある場合、ロボットＲ２にて保持した空容器を向き規制装置６上に配設された容器ホルダー６０に移し、この空容器をカメラなどの検査手段５にて検査されたデータに基づき、向きが異なっている空容器のみを旋回させて全空容器の向きを揃えることができる。このカメラなどの検査手段５にて検査時、より精度良く、かつ簡易に行うために、この向き規制装置６では、整列された各空容器を旋回可能とした容器ホルダー６０にて支持し、検査後この容器ホルダー６０を向き規制装置６上の位置受け渡し、受け渡し用のロボットＲ３前まで移動させ、容器ホルダー６０より空容器のみをロボットＲ３のチャック３に保持し、移載するようにする。
なお、この検査時の精度を向上するため、向き規制装置６上に載置され容器ホルダー６０に保持し、整列された空容器の裏面側から光を照射することがある。
【００２４】
向き制御装置６からロボットＲ３への空容器の受け渡しは、向き規制装置６上にある容器ホルダー６０をロボットＲ３前へ移動させて行い、このロボットＲ３のチャックに保持されている全空容器を洗浄工程Ｄへ受け渡しする。この受け渡し用のロボットＲ３は、向き規制装置６と洗浄装置７との間に受け渡しされ、この受け渡し用のロボットＲ３の構成は、ロボットＲ２と同じで、ロボット本体とチャックのそれぞれの許容された角度内での総合的な揺動によりチャック３を揺動、旋回させて、工程間の空容器の受け渡しを行うようにする。
【００２５】
洗浄工程Ｄを構成する洗浄装置７は、特に限定されるものではないが、ロボットＲ２及びロボットＲ３のチャック３にて保持され、受け渡しされるときの整列空容器の搬送方向に対し、搬送充填ラインを短縮し、クリーンルームの容積を小さくするために、交わる方向に配設する。これは、後述する薬液充填工程Ｂ、中栓施栓工程Ｅ、施栓工程Ｃにおいても同様とする。
この洗浄装置７は、ロボットＲ３のチャック３にて保持された空容器内に清浄空気を噴射する洗浄ノズル７１と、空容器内を経て排気された空気をクリーンルーム外へ導き出すための排気ダクト７２とからなる。これにより、上向きに突出する洗浄ノズル７１の上方位置に、容器の口を下方となるようチャック３にて保持された空容器をロボットＲ３により移動し、チャック３を降下させることにより空容器内に洗浄ノズル７１挿入するようにするとともに、該洗浄ノズル７１より清浄空気を噴射しつつチャック３に保持された空容器を、図７に示すように、揺動する。
【００２６】
このようにすることにより、容器の内側面に、清浄空気がいろいろな角度から容器内の各部に当たるようになって、容器の内側面や隅部に付着して落ちにくい不純物まで、即ち容器内の隅々まで洗浄することができる。そして、この排気ダクト７２は、真空或いは圧にて吸引されるようになっているため、容器内から排出された不純物は、洗浄後の空気と共に排気ダクト内に吸引され、クリーンルームの外へ排出される。
なお、ロボットＲ３のチャック３による空容器の保持は、図５に示すように、該容器の胴部をチャック３のチャック爪４にて挟持されるようになっている。
【００２７】
洗浄工程Ｄと薬液充填工程Ｂとの間にも、前記ロボットＲ２、Ｒ３と同様に構成したロボットＲ４を配設し、隣接する両工程間の空容器の受け渡しを行う。この場合、洗浄工程Ｄと薬液充填工程Ｂとを、特に限定されるものではないが、効率的な問題から、図１に示すように、平行してかつ充填ラインに対して交わる方向に配設するのが望ましい。
なお、容器の整列供給工程Ａから直接薬液充填工程Ｂへ容器Ｋを搬送する場合は、両工程間に１台又は２台のロボットを配設して行う。
また、容器の形状や充填工程に応じて、前記向き制御装置６、洗浄装置７及びロボットＲ３、Ｒ４を省くことがある。
【００２８】
薬液充填工程Ｂの薬液充填装置８は、ロボットＲ４のチャック３にて保持された空容器が、口部を上になるよう立てて配列され、充填ノズル８１の直下位置に移動され、次にチャック３が上昇する際、この各空容器内に挿入されるように充填ノズル８１を配置するとともに、各充填ノズル８１には、薬液注入用チューブ８２を介して薬液充填ポンプ装置８３に接続するようにして構成される。
この薬液充填装置８においても、洗浄装置７と同様に、ロボットＲ４のチャック３にて保持された空容器内に、上方位置に配設されている充填ノズル８１を挿入センサーこの状態をセンサー等にて確認し、薬液充填ポンプ装置８３を駆動することにより薬液注入用チューブ８２を経て、一定量を予め定まった充填パターンにより空容器内に送り込まれる。
【００２９】
このようにして薬液を空容器内に注入するとき、充填薬液が泡立たないように充填するようにすることが必要である。容器内に充填する薬液に空気を巻き込み、一旦泡立つと液体の粘度等によってはなかなか消泡せず、このため異物混入の検査が困難になることがある。この薬液充填時の泡立ちを防止するため、容器を最良の姿勢を保持しながら、固定された充填ノズル８１に対し、容器内に薬液が充填される速度に合わせて液面が充填ノズルの先端から充填に際して泡立たない距離を保つように姿勢と距離とを制御するようにする。このため、容器を保持したロボットＲ４のチャック３を揺動し、充填ノズル８１の先端が容器内面に接するか、近接させ、充填ノズル８１を空容器内に充填する薬液量に応じてチャック３を降下するようにする。この状態を図８に示す。
【００３０】
また、ロボットＲ４のチャック３の動作を、使用する容器や充填する薬液に合わせて行う場合ロボットＲ４を制御するプログラムの変更にて、簡単に調整できるようにする。
この容器内へ薬液の充填が正確に行われたことを検知するため、充填量検知手段を備える。
この充填量検知手段は、各容器毎に、かつ同時に計量できるよう差動トランス方式の計量装置を採用する。これは、容器を空の状態で薬液充填工程の直前位置の風袋測定装置７３にて測定し、これを記憶するとともに、薬液の充填後充填測定装置７４にて再度計量し、その差を実充填量として、設定許容範囲の製品を良品、範囲外を不良品とするものである。なお、この不良品は、充填測定装置７４にて計測した値を記憶し、不良品排出工程Ｆへ移動してきたとき排出する。
この一連の作業を多関節ロボットによって行うことで、難しい機構の搬送装置を必要とせず、チャック３を備えた多関節ロボットで処理することにより、容器の形状等の変化にもこのチャックの交換と、プログラムの変更のみで対応できる。
【００３１】
空容器内に薬液を充填した後、この充填容器に栓（キャップ）を、施栓工程Ｃにて取り付ける。この施栓工程Ｃにおける施栓は、特に限定されるものではないが、施栓装置９にて栓を容器に対し押圧嵌合するか、旋回させてねじ込むようにして行われる。
この施栓装置９は、図４に示すように、中栓を用いない場合はロボットＲ５により又はロボットＲ６により薬液が充填された容器を、ロボットＲ５又はロボットＲ６に保持された状態で受け取り、載置する容器チャック台９１と、栓を１列に整列して順次供給する栓供給装置９２と、該栓供給装置９２より繰り出される１個ずつの栓を栓整列トレー９３に整列的に供給する栓整列用のロボットＲ１０と、該栓整列トレー９３より整列された栓を受け取り、保持して容器チャック台９１に支持された容器の上方から栓を被せ、かつ旋回して施栓するようにした栓供給兼容器取出用のロボットＲ８とより構成する。
【００３２】
この容器チャック台９１には、ロボットＲ５又はロボットＲ６より供給される全空容器を受け取り、かつ支持するためのチャック９４が備えられ、このチャック９４は空容器を受け取り、保持した後施栓のため所定位置まで降下するようになっている。
これにより、チャック９４の降下位置での空容器の上端面は、栓供給兼容器取出用のロボットＲ８のチャック３により保持され、前方向に差し出される栓よりも下方位置となり、かつチャック９４に保持された各空容器とロボットＲ８のチャックが保持された各栓とが上下に対向し、空容器をチャック９４にて保持しつつ、栓を保持したチャック３を降下しつつ旋回させることにより、自動的に施栓するようにする。
【００３３】
そして、施栓後ロボットＲ８のチャック３を、容器チャック台９１のチャック９４上方位置より後退させ、かつ容器チャック台９１のチャック９４の上昇により施栓された容器を上昇する。この後、ロボットＲ８のチャック３を再び前進させて施栓された容器の胴部を保持し、ロボットＲ８を旋回させて秤量装置９５へ供給するようにする。
栓供給装置９２は、ホッパー内に投入された栓に振動を与えることにより、ホッパー内の栓は振動しつつホッパー内周面に沿い、その排出口側に１列状になって移動するように構成したパーツフィーダで、この取り出しシュートより１個ずつロボットＲ１０のチャック３にて掴まれ、栓整列トレー９３に整列移載されるようになっている。この場合、ロボットＲ１０により保持される栓はその向きが揃えられるようになっている。
【００３４】
栓整列トレー９３は、栓整列用のロボットＲ１０の前と、栓供給兼容器取出用のロボットＲ８の前との間を往復移動するように配置され、栓整列用のロボットＲ１０により栓供給装置９２から供給される栓の所定数、例えば、１０個が該栓整列トレー９３に整列されると栓供給兼容器取出用のロボットＲ８の前へ移動し、ここでロボットＲ８のチャック３にて栓が保持され、栓整列トレー９３が空になると元の栓整列用のロボットＲ１０の前へ移動し、次の栓が供給され、この動作を繰り返すようになっている。
【００３５】
また、容器内に充填する薬液の種類、用途等によっては、容器に中栓を施栓することがある。このような場合には、充填ラインの薬液充填装置８と施栓装置９との間に中栓施栓工程Ｅを配置する。そして、空容器はロボットＲ４より直接ロボットＲ５のチャック３に受け渡しするようにし、このロボットＲ５より中栓施栓装置へ供給するようにする。この中栓施栓工程Ｅは、主として中栓施栓装置１０により行われ、この中栓施栓装置１０は、整列した空容器を載置して支持する容器受け台１１と、中栓を整列して供給する中栓供給装置１２と、中栓供給装置１２より繰り出される１個ずつの中栓を中栓整列トレー１３に整列的に供給するロボットＲ７及び中栓整列トレー１３より中栓を受け取り、容器受け台１１上のチャック１４に保持されている容器に中栓を施栓し、かつ取り出すようにするための中栓供給兼用容器取出用のロボットＲ６とより構成する。
【００３６】
この中栓供給装置１２は、通常のパーツフィーダを使用し、ホッパー内に投入される中栓を、振動を与えることによりホッパー内周面に沿わせ、整列するとともに、１列にして導き出すように構成され、これにより中栓の１個ずつをロボットＲ７のチャック３にて保持し、かつ各中栓の向きを揃えて中栓整列トレー１３に移載するが、この場合中栓を、容器受け台１１上に整列した空容器のピッチと一致するように整列させて配設できるようにする。
この中栓整列トレー１３は、中栓整列用のロボットＲ７前と、中栓供給兼用容器取出用のロボットＲ６前との間を往復移動するように配置し、ロボットＲ７前にて中栓を整列した中栓整列トレー１３がロボットＲ６前に来たとき、ロボットＲ６のチャック３を伸ばし、中栓整列トレー１３からチャック３にて中栓を受け取り、保持するようにする。
この中栓供給兼用容器取出用のロボットＲ６は、中栓を保持した状態で前進させ、容器受け台１１上のチャック１４に保持されている容器の上方位置で、中栓を押し下げるようにして各容器に各中栓を施栓するとともに、この後チャック３により中栓をした容器の胴部を保持し、次の施栓工程へ移すようにする。
【００３７】
なお、前記ロボットＲ１〜Ｒ１０及びロボットＲ１１に装着したチャック３は、図５に示すように構成され各チャック爪４毎に個々に独立して作動するのではなく、回路及び装置の簡略化のため、全チャック爪が１つの信号にて同時に保持又は保持解除の作動をするようにする。
また、チャックにて保持された容器のうち、栓又は中栓の不良等の容器があれば、その容器を不良品と定め、不良容器のみをロボットＲ６にて栓又は中栓不良品排除部Ｆ１に排出する。
ロボットＲ８により秤量装置９５へ載置された施栓容器は、該秤量装置９５にて充填量を検出するとともに、これに対設された栓センサー９６により栓の有無等を確認し、施栓された良品のみをロボットＲ９によりクリーンルームの出口Ｏより外部に設置した良品受取用ロボットＲ１１に受け渡す。
この場合、不栓容器や充填不良等の不良品は、秤量装置９５よりロボットＲ９にて良品とともに受け取り、これをクリーンルーム内に設置された不良品排除工程Ｆの不栓不良品排除部Ｆ２又は充填不良品排除部Ｆ３へ移動させた後、不良品のみを排除し、良品をクリーンルームの出口Ｏより排出する。
これらの不良品の排除は、図５に示すように、栓又は中栓不良品排除部Ｆ１、不栓不良品排除部Ｆ２又は充填不良品排除部Ｆ３の位置にロボットＲ６又はロボットＲ９のチャック３がきたとき、このチャック３の下方で、かつこの各チャック爪４のピッチと同ピッチで配設された不良品排除装置９７にて行う。この不良容器排出装置９７は、チャック爪４と、同ピッチでかつ楔形をした爪開放コーン９７ａが組み込まれ、前工程からのシフト信号を受けて、不良品に当たる部位の爪開放コーン９７ａに配設された下部のシリンダ９７ｂに空気が供給されると、この爪開放コーンの上昇によりチャック爪４を押し拡げるようにして容器を開放し、不良品のみを排出するように構成されている。
【００３８】
このように不良品を排除した後の良品のみがロボットＲ９の旋回によりクリーンルームの出口まで運ばれ、クリーンルーム外に配設された良品受取用ロボットＲ１１に受け渡し、良品コンベアＣ３上で、ロボットＲ１１のチャックを開放して移すようにする。
なお、無菌作業を要求される薬品製造作業場では、充填室を無菌状態に維持するために、室内の空気静圧を高くし、空気はクリーンルーム外の準無菌又は無菌を要しない一般包装室の方向に流れるようになっており、軽い容器等はその室間静圧の差の高い境界部で風に吹き飛ばされる場合は多いが、本発明のようにロボットによる受け渡しを行うことで、不具合を解消することができる。
【００３９】
また、薬液の充填を精度良く行うために、容器内の不純物や気泡の有無、容器内に充填される薬液量の重量、液面位置、中栓の施栓状況及びその方向性、施栓の有無等を検査或いは計測するようにする。
【００４０】
なお、上記は、それぞれ予め定められた専用の作動をするが、これらの全ロボットは、それぞれ同期して駆動され、容器への充填作業が連続的に流れるようにプログラムされているとともに、各工程間に配設されるロボットＲ２〜Ｒ６は、前工程と次工程間の空容器、或いは薬液充填、施栓された容器の移動を、移動ラインを短縮して円滑に行えるようにするため、約１８０度旋回する構成とし、かつ空容器の供給工程Ａ、洗浄工程Ｄ、薬液充填工程Ｂ、中栓施栓工程Ｅ、施栓工程Ｃの各工程の装置は、搬送充填ラインの流れに対し、交わる方向、例えば、直交する方向に配設するようにし、この充填ラインを設置するクリーンルームの縮小化を図るものとする。
【００４１】
以上、本発明の容器への薬液充填施栓システムについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、上記実施例の各工程を省略したり、他の工程を追加する等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の容器への薬液充填施栓システムによれば、容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程の各工程間の搬送を、ロボットを用いて受け渡すようにしているため、ロボットを制御するプログラムのソフトを変えることにより、搬送充填ラインそのものを変更することなく、短時間内にいろいろな形状の容器に対応して適正な容器の搬送充填ラインに簡単に組み替えることができ、かつ搬送充填ラインの全長を短縮できるので、クリーンルームの容積を従来法に比べて小さくすることができ、このシステムを導入する施設の建築コスト及び維持コストを著しく低廉にできる。
また、各工程間の容器の搬送を、ロボットを用いてその受け渡し姿勢制御を行いつつ受け渡すようにしているから、いろいろな形状の容器に対応し、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができ、フレキシブルで汎用性のあるシステムとすることができる。
【００４３】
そして、特に、ロボットに、多関節ロボットを用いることにより、各工程間における容器の受け渡しを、次工程での作業に適した姿勢に簡易に制御することができる。
【００４４】
また、薬液充填工程において、充填ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにする、具体的には、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにすることにより、泡立ちやすい薬液の場合でも、容器の形状に影響されずに、泡立ちすることなく充填することが簡単にでき、不純物の混入のない、精度の良い充填を自動的に行うことができる。
【００４５】
また、ロボットに、容器の形状に合わせて容器を保持するチャックを交換可能に配設することにより、容器の形状等が変わっても、このチャックのみを交換することで、大がかりにラインを変更することなく、いろいろな形状の容器に対応した搬送充填ラインに簡易に変更でき、容器の形状に影響されずに適正な容器の受け渡し搬送を行うことができる。
【００４６】
また、容器の整列供給工程と薬液充填工程との間に、容器の方向を検知し、方向性を揃えるための容器方向整列工程を設けることにより、形状が左右或いは表裏が非対称の容器でも次工程における作業での不良を未然に防止し確実に、精度良く行うことができる。
【００４７】
また、薬液充填工程の前に、容器洗浄工程を設けることにより、前工程で汚染等があっても、容器の清浄度を高いレベルに回復し、清浄な容器内に不純物の混入のない充填を行うことができる。
【００４８】
また、容器洗浄工程において、洗浄ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにすることにより、容器の形状に影響されずに、容器の隅々を洗浄して、清浄度を高いレベルに回復することができる。
【００４９】
さらに、薬液充填工程と施栓工程との間に、容器の中栓を方向を揃えて施すようにした中栓施栓工程を設けることにより、中栓を有する容器においても簡易に適用でき、特に中栓に方向性がある場合でも、簡易にその方向を揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の容器への薬液充填施栓システムの一実施例を示す全形の模式平面図である。
【図２】 容器の整列供給工程より洗浄工程までの詳細を示す平面図である。
【図３】 洗浄工程より薬液充填工程までの詳細を示す平面図である。
【図４】 中栓施栓工程より施栓工程までの詳細を示す平面図である。
【図５】 ロボットのチャックによる解放動作を示し、（ａ）は解放動作前の斜視図、（ｂ）は解放動作時の斜視図である。
【図６】 形状の異なる容器を示す平面図である。
【図７】 洗浄時の容器の動作説明図である。
【図８】 充填時の容器の動作説明図である。
【符号の説明】
Ａ 整列供給工程
Ｂ 薬液充填工程
Ｃ 施栓工程
Ｄ 洗浄工程
Ｅ 中栓施栓工程
Ｆ 不良品排出工程
Ｆ１ 栓又は中栓不良品排除部
Ｆ２ 不栓不良品排除部
Ｆ３ 充填不良品排除部
Ｃ１ 空容器供給コンベア
Ｃ２ リターンコンベア
Ｋ 容器
Ｔ 空容器整列トレー
ＴＶ テレビカメラ
Ｒ１〜Ｒ１１ ロボット
１ アーム
２ 吸着パット（吸盤）
３ チャック
４ チャック爪
５ カメラなどの検査手段
６ 向き規制装置
７ 洗浄装置
７１ 洗浄ノズル
７２ 排気ダクト
８ 薬液充填装置
９ 施栓装置
９１ 容器チャック台
９２ 栓供給装置
９３ 栓整列トレー
９４ チャック
１０ 中栓施栓装置
１１ 容器受け台
１２ 中栓供給装置
１３ 中栓整列トレー
１４ 容器受け台上のチャック
Claims (6)
- 少なくとも容器の整列供給工程、薬液充填工程、施栓工程及び不良品排除工程を備え、この各工程間の容器の受け渡しを工程間にそれぞれ配設したロボットにより行うようにするとともに、該ロボットを容器の形状等に合わせてプログラム制御することにより、容器の保持及び受け渡しの姿勢を制御し、容器の形状に影響されずに順次搬送するようにした薬液充填施栓システムにおいて、前記ロボットに、多関節ロボットを用い、該ロボットに装着したチャックの複数組のチャック爪の各々が１つの信号にて同時に容器を保持又は保持解除するようにするとともに、薬液充填工程において、容器を保持したロボットのチャックを揺動し、充填ノズルの先端を容器内面に接するか、近接させて、薬液が容器内面に沿って充填されるようにしながら、充填された薬液量に応じてチャックを降下するようにし、不良品排除工程において、チャック爪と同ピッチでかつ楔形をした爪開放コーンによりチャック爪を押し拡げるようにして、栓センサー及び秤量装置によって検出した不良品を排出するようにしたことを特徴とする容器への薬液充填施栓システム。
- ロボットに、容器の形状に合わせて容器を保持するチャックを交換可能に配設したことを特徴とする請求項１記載の容器への薬液充填施栓システム。
- 容器の整列供給工程と薬液充填工程との間に、容器の方向を検知し、方向性を揃えるための容器方向整列工程を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の容器への薬液充填施栓システム。
- 薬液充填工程の前に、容器洗浄工程を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の容器への薬液充填施栓システム。
- 容器洗浄工程において、洗浄ノズルに対し、容器が最適姿勢となるように容器保持姿勢を制御するようにしたことを特徴とする請求項４記載の容器への薬液充填施栓システム。
- 薬液充填工程と施栓工程との間に、容器の中栓を方向を揃えて施すようにした中栓施栓工程を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の容器への薬液充填施栓システム。
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