JP4921910B2

JP4921910B2 - キャップ締装置

Info

Publication number: JP4921910B2
Application number: JP2006265797A
Authority: JP
Inventors: 耕一秦野; 秀典白井
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP2008081192A; CN101516761B; CN101516761A

Description

本発明は、キャッピング装置等に用いて好適なキャップ締装置に関する。

キャッピング装置では、キャップと容器の形状寸法が同一品種であっても成形時や保管時の事情により変化し、キャップと容器のネジ噛合不良を招く等によってキャップ噛合部にキズを生じ、液漏れ等のトラブルを発生するおそれがあり、生産性を阻害する。多品種多形態のキャップを扱うキャッピング装置では、そのトラブルを一層多発するおそれがある。

そこで従来、キャップと容器のネジ噛合不良を低減するため、特許文献１、２に記載のキャッピング装置が提案されている。

特許文献１のキャピング装置は、容器の口部に載せられたポンプキャップをネジ噛合方向と逆方向に回転させてキャップの姿勢を矯正させた後、該キャップを仮締めし、更に本締めする。

特許文献２のキャッピング装置は、容器の口部に載せられた円筒キャップをネジ噛合方向と逆方向に回転させてキャップの姿勢を矯正させた後、該キャップを仮締めし、更に本締めする。
特開平11-255292 特開平9-118392

キャップは容器の口部に押付けた状態で回転することにてネジの噛合いを開始する。キャップの回転角度範囲において、キャップと容器がスムーズに螺着開始できる領域はネジ条数やネジ山の形状により異なり、その螺着開始がスムーズになる角度範囲を可能な限り広めるように考えられている。一般的には概ね180度の範囲が容易に螺着開始できる範囲であり、残る概ね180度の範囲がキャップと容器が擦れる状態、或いは、キャップの姿勢不良に伴う不良噛合いを生じ易い範囲になる。特許文献１、２のキャッピング装置は、キャップにネジ噛合方向と逆方向の回転を与えてキャップの姿勢を矯正させ、キャップが螺着困難な概ね180度の回転角度範囲にあっても、キャップの不良噛合いを回避しようとするものである。

しかしながら、特許文献１、２のキャッピング装置は、キャップの姿勢を矯正するために、キャップを逆回転するための操作と時間を必要とし、生産性の向上に困難がある。

また、請求項１、２のキャッピング装置では、キャップを容器の口部に供給することに困難があり、特にポンプキャップのディップチューブを容器の口部に挿入することに困難がある。

本発明の課題は、キャップを容器の口部に安定的に供給し、かつキャップを一定の姿勢にして回転することにある。

請求項１の発明は、キャップを保持する方向自在吸着部の支軸を回転軸の先端のスライド孔に揺動かつ上下動可能に支持し、方向自在吸着部を方向自在性を有する状態と方向固定される状態に切替え可能にするキャップ締装置であって、前記方向自在吸着部の方向自在性を有した状態で、方向自在吸着部に加圧力を加えることができるようにしたものである。

（実施例１）（図１〜図１５）
キャッピング装置１０は、キャップ１を容器２の口部にネジ噛合いさせることにてキャッピングするものである。容器２は、容器供給コンベア２０により供給される。

キャッピング装置１０は、架台３１の昇降ガイド３２に昇降可能に昇降台３３を設け、昇降台３３に本締装置３５を設け、本締装置３５に仮締装置７０を付帯させている。本締装置３５と仮締装置７０は単一のキャッピング位置にて回転するよう、即ち、その回転中心が同軸となるように配置される。仮締装置７０はキャップ１を容器２に対して小トルクで仮締めし（仮締装置７０の最大トルクはネジ山を壊さない）、本締装置３５はキャップ１を容器２に対して大トルク（最終締め力）で本締めする。

本締装置３５は、図３〜図６に示す如く、キャップ挟持チャック５０を構成する複数個の締付ローラ５１、５２、５３、５４でキャップ１の外周面を挟持し、この締付ローラ５１〜５４の回転によりキャップ１をボトル２に螺着させる。このとき、本締装置３５は、前述の架台３１の昇降ガイド３２に昇降駆動されるように設けた昇降台３３に、第１昇降台４１を固定し、第１昇降台４１にて第２昇降台４２を支持している。そして、本締装置３５は、締付ローラ５１〜５４のためのローラ開閉装置４３とローラ回転装置４４とを有している。

ローラ開閉装置４３は、第１昇降台４１に相対する２個の両ローラヘッド４５、４６をそれぞれ横行ガイド（リニアガイドとリニアレール）４１Ａを介して横移動可能に支持し、該第１昇降台４１の裏面に設けた開閉駆動モータ４７によって固定されて駆動されるピニオン４８と、両ローラヘッド４５、４６のそれぞれに設けたラック４５Ａ、４６Ａとを、ピニオン４８の上面と下面とに噛合いさせている。そして、一方のローラヘッド４５には 2個の締付ローラ５１、５２が、他方のローラヘッド４６には２個の締付ローラ５３、５４が互いに相対して支持されている。締付ローラ５１、５２、５３、５４はそれらの回転軸５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ、５４Ａによりローラヘッド４５、４６に強制駆動可能に支持される。ローラ開閉装置４３は、開閉駆動モータ４７により両ローラヘッド４５、４６を互いに接触或いは離間する方向に平行移動させ、相対する締付ローラ５１、５２と締付ローラ５３、５４をそれらに挟まれたキャップ締付領域に対して互いに開閉可能とする。これにより、締付ローラ５１、５２と締付ローラ５３、５４は、キャップ１を挟持するキャップ挟持チャック５０を形成する。

ローラ回転装置４４は、第２昇降台４２に設けた回転駆動モータ６１と、第２昇降台４２側の両ローラヘッド４５、４６に設けた締付ローラ５１、５２と締付ローラ５３、５４との間の回転力伝達経路に、該回転力伝達経路を伸縮可能とする伸縮回転軸６２、６３を設け、両ローラヘッド４５、４６の平行移動を許容しながら、締付ローラ５１、５２と締付ローラ５３、５４を前述した如く強制駆動可能としている。このとき、第２昇降台４２側では、伸縮回転軸６２、６３の上端軸６２Ａ、６３Ａが第２昇降台４２の軸受台に支持され、上端軸６２Ａ、６３Ａにはプーリ６４、６５が固定されるとともに、アイドルプーリ６６Ａ〜６６Ｃが支持され、回転駆動モータ６１の出力軸に固定のプーリ６７に巻き回されたタイミングベルト６７Ａがそれらのプーリ６４、６５、６６Ａ〜６６Ｃに巻き回されていることで、モータ６１により伸縮回転軸６２、６３を駆動可能としている。また、第１昇降台４１側には、第１昇降台４１に横移動可能に支持されている両ローラヘッド４５、４６のそれぞれに伸縮回転軸６２、６３の下端軸６２Ｂ、６３Ｂを支持し、下端軸６２Ｂに伝達された回転力をギア６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄを介して前述した締付ローラ５１、５２の回転軸５１Ａ、５２Ａに伝達して締付ローラ５１、５２を強制回転するとともに、下端軸６３Ｂに伝達された回転力をギア６９Ａ、６９Ｂ、６９Ｃ、６９Ｄを介して前述した締付ローラ５３、５４の回転軸５３Ａ、５４Ａに伝達して締付ローラ５３、５４を強制回転させる。これにより、ローラ回転装置４４は、ローラヘッド４５の締付ローラ５１、５２と、ローラヘッド４６の締付ローラ５３、５４を強制回転させることを可能とする。

仮締装置７０は、図３に示す如く、昇降台４２の前面にリニア昇降機７１を設け、リニア昇降機７１の昇降台７２にキャップ締装置８０を備える。

キャップ締装置８０は、図７〜図１０に示す如く、昇降台７２に支持されるハウジング８１に軸受８２Ａ、８２Ｂ、シール部材８３Ａ、８３Ｂを備えた洩れ防止部８３を介して、中空軸状の回転部８４を回転自在に支持する。ハウジング８１の側傍にはサーボモータ８５が支持され、サーボモータ８５の出力軸に固定したプーリ８６と、回転部８４の外周に固定したプーリ８７にはタイミングベルト８８が巻き回され、回転部８４をモータ８５により回転可能にする。回転部８４の先端の直径上には左右の長孔状スライド孔８４Ａ、８４Ａが設けられ、方向自在吸着部９０の両側の支軸９０Ａ、９０Ａをそれらのスライド孔８４Ａ、８４Ａに揺動かつ上下動可能に支持し、吸着部９０の方向自在性を具備する。方向自在吸着部はバキュームパッド９１を備え、バキュームパッド９１にキャップ１を保持し、回転部８４の回転力により回転できる。

方向自在吸着部９０に備えたバキュームパッド９１としては、市販のＮＢＲやシリコーンなどの合成ゴムなどの材質で、形状としては平型や蛇腹型のものが用いられる。

また、方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１の別形態として、図１８（Ｂ）の方向自在吸着部９０の断面図に示す通気路９１Ｃを有する、図１８（Ａ）に示すウレタンや硬質ゴムによる円柱状のバキュームパッド３０1が挙げられる。このバキュームパッド３０１によれば、キャップ１との接触部３０２の面積を広くかつ肉厚を厚くすることが可能であるため、耐久性が向上できる。

また、バキュームパッドに代わるキャップ保持手段として粘着物質を用いても良い。一例として、ゴム系樹脂やゴム系混合物を使用できる。例えば、エーテル系ポリウレタン樹脂、ポリアミド系樹脂、スチレン−エチレン系樹脂、ブチレン−スチレン系樹脂、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体や上記共重合とナフテン系の混合物などを採用でき、常温粘着性を有する溶液タイプ、エマルジョンタイプ、ホットメルトタイプの粘着材や、アクリル系、ゴム系、ウレタン系、シリコーン系の粘着材も採用できる。この粘着物質を用いたキャップ保持手段によれば、バキュームが不要であるため、真空配管９１Ｂ、方向自在吸着部９０に設けた通気路９１Ｃやハウジング８１に設けた通気路９４Ｂなどが不要となり、装置構造の単純化が可能である。

更に、バキュームパッドに代わるキャップ保持手段としてエジェクタ式吸着装置を用いても良い。即ち、図１９（Ａ）に示す如く、方向自在吸着部９０に備えた物品保持部４０１をエジェクタ吸引装置（ベルヌーイ式チャック）とするものである。図１９（Ｂ）に示す如く、物品保持部４０１に丸孔状の中央ノズル４０１Ａから外向き放射方向（例えば４方向）に延びる空気通路４０１Ｂ、及び空気通路４０１Ｂを閉鎖しないように間欠的に配置されたキャップと接触する接触部材４０１Ｃ（例えば４箇所）を設け、真空配管９１Ｂに、ここでは加圧空気を供給し、通気路９１Ｃを介し中央ノズル４０１Ａ経由で、キャップ１との間の空気通路４０１Ｂから外方に噴出させ、キャップ１との間に発生する負圧４０２によりキャップ１を吸着する。接触部材４０１Ｃの素材を適宜選択することでキャップ１への回転トルクの伝達量調整が容易となる。尚、接触部材４０１Ｃを物品保持部４０１の下方キャップ側全域に取り付け、接触部材４０１Ｃ表面を空気通路４０１Ｂとして非接触でキャップ１を保持することも可能である。この構成の際には、キャップ１を容器に螺着するときは真空配管９１Ｂへの加圧空気を停止し、接触部材４０１Ｃをキャップ１に押付けつつ回転トルクを伝達する。

キャップ締装置８０は、方向自在吸着部９０を、方向自在性を有する状態と、方向固定される状態に切替え可能にするため、ハウジング８１と回転部８４の中空部に摺動可能に内蔵されて方向自在吸着部９０の側に突出可能とされる中空軸状の固定突出部９２を有し、回転部８４内の待機位置から方向自在吸着部９０の側に突出した固定突出部９２の先端面により方向自在吸着部９０の基端面を押圧し、方向自在吸着部９０を揺動不能にして方向固定する。固定突出部９２はプランジャ９２Ａの外周に備えたシール部材９２Ｂをハウジング８１の内周に摺動自在に挿入し、ハウジング８１の内部に、プランジャ９２Ａの回転部８４に対する反対側端面により加圧室９３Ａを区画するとともに、プランジャ９２Ａの回転部８４に対する側の端面により背圧室９３Ｂを区画し、加圧室９３Ａにはハウジング８１に設けた通気路９４Ａを連通し、背圧室９３Ｂにはハウジング８１に設けた通気路９４Ｂを連通する。背圧室９３Ｂの内部で、回転部８４と固定突出部９２のプランジャ９２Ａとの間には、固定突出部９２を待機位置の側に付勢するバネ９５が介装される。

キャップ締装置８０は、回転部８４の中空部に摺動可能に内蔵されている、固定突出部９２の中空部に摺動可能に内蔵されて方向自在吸着部９０の側に突出可能にされる加圧突出部９６を有し、回転部８４及び固定突出部９２の内部の待機位置から方向自在吸着部９０の側に突出した加圧突出部９６の先端突部９６Ａにより、方向自在吸着部９０の基端面の中心部を加圧し（先端突部９６Ａの中心軸に沿う加圧方向は方向自在吸着部９０の支軸９０Ａを通る揺動軸に交差する）、方向自在吸着部９０の方向自在性を有した状態で、方向自在吸着部９０の加圧力（回転部８４のスライド孔８４Ａに沿う下向き加圧力）を加える。ここで、方向自在吸着部９０と接する先端突部９６Ａの最先端は丸みを帯びた形状とすることが、方向自在性を有しつつ加圧力を加えるために好ましい。先端突部９６Ａの最先端の丸みを形成する半径が大きすぎると微小接触面積が大きくなり、方向自在性が失われる。先端突部９６Ａの最先端の丸みを形成する半径が小さすぎると方向自在吸着部９０を傷つけたり、先端突部９６Ａの最先端自身が磨耗してしまう。先端突部９６Ａの最先端の丸みを形成する半径の適切な大きさは、2〜15mm、好ましくは3〜10mmである。加圧突出部９６は外周に備えたシール部材９６Ｂを固定突出部９２の内周に摺動自在に挿入し、固定突出部９２の内部に、加圧突出部９６の基端側端面により加圧室９７を区画し、加圧室９７には固定突出部９２に設けた通気路９７Ａを介して前述の固定突出部９２の加圧室９３Ａが連通する。

従って、キャッピング装置１０は以下の如くにキャッピング動作する。
（Ａ）仮締め行程（図７〜図１４）
(1)仮締装置７０が有するキャップ締装置８０の方向自在吸着部９０によりキャップ１を受取る。

ランダムな姿勢で供給されてきたキャップ１に対しては、図７に示す如く、固定突出部９２の加圧室９３Ａ、背圧室９３Ｂに対する加圧空気Ｐ1、Ｐ2を切り、固定突出部９２にバネ９５の付勢力を及ぼし、固定突出部９２と加圧突出部９６を待機位置に格納し、結果として方向自在吸着部９０を方向自在にする（図１１（Ａ）、図１２（Ａ））。方向自在吸着部９０は自重のみでキャップ１の天面に接して倣い、ハウジング８１、洩れ防止部８３、及び回転部８４に設けた通気路９１Ａ、真空配管９１Ｂ、方向自在吸着部９０に設けた通気路９１Ｃを介して真空接続されたバキュームパッド９１により、キャップ１の天面を吸着して保持する。尚、通気路９１Ａは、回転によっても真空接続が途切れないように、洩れ防止部８３、回転部８４に周状の溝部としても形成されている。

定姿勢で供給されているキャップ１に対しては、図８に示す如く、固定突出部９２の加圧室９３Ａに加圧空気Ｐ1を供給するとともに、固定突出部９２の背圧室９３Ｂに対する加圧空気Ｐ2を切り、加圧空気Ｐ1によりバネ９５を圧縮するとともに、固定突出部９２と加圧突出部９６を方向自在吸着部９０の側に突出し、固定突出部９２の先端面により方向自在吸着部９０の基端面を押圧し、方向自在吸着部９０を揺動不能として方向固定する。（図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ））。方向自在吸着部９０は方向固定されてキャップ１の天面に安定的に接し、ハウジング８１及び回転部８４に設けた通気路９１Ａ、真空配管９１Ｂ、方向自在吸着部９０に設けた通気路９１Ｃを介して真空接続されたバキュームパッド９１により、キャップ１の天面を吸着して保持する。

(2)方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１に保持した上述(1)のキャップ１を容器２の口部へ供給するときには、方向自在吸着部９０を上述した図８の如くに固定突出部９２により方向固定し、この方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１に吸着しているキャップ１を容器２の口部に対し安定的に位置付ける。図１６（Ａ）の如く、特にキャップ１がディップチューブ付きポンプキャップである場合、ポンプキャップ１のディップチューブも、固定突出部９２により一定方向に固定され、キャップ１の口部にディップチューブは安定的に挿入される。

(3)容器２の口部へのキャップ１の締込み時には、キャップ１を吸着し、これを容器２の口部に位置付けている方向自在吸着部９０を上述した図７の如くに方向自在にし、かつモータ８５により回転部８４を介して方向自在吸着部９０を正回転させつつ、昇降台３３、７２を下降させ、方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１が保持しているキャップ１を容器２の口部に押付けて接触回転する。回転開始のタイミングは接触前からでも接触してからでも良い。樹脂キャップと樹脂ボトルにて実施時の一例として、回転時の最高回転数は、80〜600ＲＰＭが好ましく、特に好ましくは、200〜400ＲＰＭである。

このとき、キャップ１はめねじ１Ａを、容器２はおねじ２Ａを備えており（図１３）、それらのめねじ１Ａとおねじ２Ａが図１４（Ａ）に示す如き概ね180度の範囲の螺着容易領域Ａにある状態から上述の如く接触回転するときには、そのままスムーズにキャッピングが開始される。他方、キャップ１のめねじ１Ａと容器２Ａのおねじ２Ａが図１４（Ｂ）に示す如き概ね180度の範囲の螺着困難領域にある状態から上述の如く接触回転するときには、キャッピングが開始されずキャップ１は容器２に対する姿勢を矯正される方向に揺動しつつ容器２に対して約180度（又は、最初の約180度回転位置で噛合いミスを生じたら更に１回転して約540度）空転し、螺着容易な相対位置に到達してからキャッピングが開始される。これにより、キャップ１は螺着容易なネジ噛合い位置からのみ仮締めされるものとなり、キャッピング不良を生じない。

容器２の口部へのキャップ１の上述した締込み時に、図９、図１０に示す如く、固定突出部９２の加圧室９３Ａ、背圧室９３Ｂに加圧空気Ｐ1、Ｐ2を供給し、加圧空気Ｐ2とバネ９５の付勢力により固定突出部９２を待機位置に格納し、加圧空気Ｐ1により加圧突出部９６だけを方向自在吸着部９０の側に突出し、加圧突出部９６の先端突部９６Ａにより方向自在吸着部９０の基端面の中心部を加圧することにより、方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１が保持しているキャップ１を容器２に対して安定的に揺動自在にし（図１２（Ｃ））、キャップ１を容器２の口部に安定的に噛合い開始して仮締めできる。樹脂キャップと樹脂ボトルにて実施時の一例として、この加圧力の大きさとしては、2.0Ｎ（0.2kgf）〜9.8Ｎ（1.0kgf）が好ましく、特に好ましくは3.9Ｎ（0.4kgf）〜5.9Ｎ（0.6kgf）となるように調整すると良好な仮締めとなる。

その後、方向自在吸着部９０によるキャップ１の吸着を解除する。キャップ１は続いて、本締装置３５により本締めされる。

（Ｂ）本締め行程
(1)キャップ挟持チャック５０の締め付けローラ５１〜５４によりキャップ１の外周面を挟持する。尚、本締装置７０の締め付けローラ５１〜５４がキャップ１の外周面を挟持完了後に、前述した仮締装置７０の吸着部９０によるキャップ１の天面保持を解除するものとする。

(2)ローラ回転装置４４によりキャップ挟持チャック５０を一定の大トルクで回転させつつ、昇降台３３を下降し、チャック５０が挟持しているキャップ１を容器２に本締めする。

キャップ１の容器２に対するキャッピングは、概ね(i)空回り(ii)（噛合って）単純回転(iii)容器とキャップの接触(iv)キャップヘッドの回転トルク供給（この部分を仮締め・予備締めということもある）(v)（本締め）設計トルク（又は回転で決まった位置）を与える(vi)安定時間／良否確認時間（本締めトルクを与えた後はキャップヘッドに与え続ける回転をクラッチのスリップ等で逃げて過剰トルクは与えない）という手順で行なう。本発明は、キャップ設計毎に適正な設計トルクを二段階保証するものであり、その仮締めでは(iv)〜(v)の範囲内のキャッピングトルクを与える。(iv)の回転トルクが強い場合には、極僅かな噛合いを提供することになり、回転トルクが弱い場合には、本締め完了にかなり近いところまで噛合いを提供することとなる。ただ、このような傾向についても、吸着部９０のバキュームパッド９１等の吸引力や粘着力の程度（弱又は微）及びキャップとの接触面積等の簡単な条件変更で調整可能である。各キャッッピング時の（本締め）供給設計トルクをＮ1，Ｎ2，Ｎ3・・・とすると、本発明で供給される仮締めトルクは、（0.1〜0.99）×（Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3・・・）の如くになり、更に好ましくは（0.1〜0.6）×（Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3・・・）の如くとなる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)キャップ１の受取り時、ランダムな姿勢で供給されてきたキャップ１に対しては、方向自在吸着部９０を方向自在にし、この方向自在吸着部９０をキャップ１の天面に倣わせて該キャップ１を安定的に吸着して捕捉する。

定姿勢で供給されているキャップ１に対しては、方向自在吸着部９０を方向固定し、この方向自在吸着部９０をキャップ１の天面に当て該キャップ１を安定的に吸着して捕捉する。

(b)容器２の口部へのキャップ１の供給時には、キャップ１を吸着している方向自在吸着部９０を方向固定し、この方向自在吸着部９０に吸着しているキャップ１を容器２の口部に対し安定的に位置付ける。特に、キャップ１がディップチューブ付きポンプキャップである場合、方向自在吸着部９０はポンプキャップ１のディップチューブの方向も一定方向に固定し、容器２の口部にディップチューブは安定的に挿入できる。

(c)容器２の口部へのキャップ１の締込み時には、キャップ１を吸着し、これを容器２の口部に位置付けている方向自在吸着部９０を方向自在にし、キャップ１を回転する。方向自在吸着部９０に保持されたキャップ１が螺着容易な概ね180度の回転角度範囲から回転を開始したときには、そのままスムースに噛合いを開始して仮締めされる。他方、キャップ１が螺着困難な概ね180度の回転角度範囲から回転開始したときには、キャップ１は容器２に対する姿勢を矯正される方向に揺動しつつ容器２に対してスリップし、その後の螺着容易な回転角度位置にて噛合いを開始して仮締めされる。キャップ１は姿勢矯正のために逆回転されることなく、正回転下で容器２に対して揺動しつつ自動調芯的にネジ合せされるから、短時間に噛合いを開始でき、生産効率が良い。

(d)上述(c)の容器２の口部へのキャップ１の締込み時に、方向自在吸着部９０の方向自在性を有した状態で、方向自在吸着部９０に加圧力を加えることにより、方向自在吸着部９０はキャップ１を容器２に対して安定的に揺動可能にし、安定的に噛合い開始して仮締めできる。但し、方向自在吸着部９０はその自重に基づく加圧力だけをキャップ１と容器２に付与しながら噛合い開始して仮締めするものでも良い。

(e)方向自在吸着部９０のキャップ保持手段がバキュームパッド９１（吸引手段）からなるものとすることにより、キャップ１を簡易に吸着できる。

(f)方向自在吸着部９０を回転部８４の先端に揺動自在に支持し、回転部８４に内蔵されて方向自在吸着部９０の側に突出可能とされる固定突出部９２を有し、回転部８４から突出した固定突出部９２により方向自在吸着部９０の端面を押圧し、該方向自在吸着部９０を方向固定することにより、方向自在吸着部９０を確実に方向固定できる。

(g)回転部８４に内蔵されて方向自在吸着部９０の側に突出可能とされる加圧突出部９６を有し、回転部８４から突出した加圧突出部９６により方向自在吸着部９０の端面の中心部を加圧し、該方向自在吸着部９０の方向自在性を有した状態で、方向自在吸着部９０に加圧力を加えることにより、キャップ１を容器２に対して安定的に揺動できる。

(h)仮締装置７０と本締装置３５とを単一のキャッピング位置にてキャップを回転させることが可能なように同軸配置することにより、キャッピング装置１０のコンパクトを図ることができる。

キャップ締装置８０において、方向自在吸着部９０のキャップ保持手段は、バキュームパッド９１に限らず、厚肉粘着製シート等の粘着物質からなるものでも良い。

キャップ締装置８０において、方向自在吸着部９０のキャップ保持手段は、エジェクタ式吸着装置（ベルヌーイ式チャック）からなるものでも良い。

キャップ締装置８０において、方向自在吸着部９０は一方向に揺動自在となるものに限らず、ジンバル機構やボールジョイント機構を用いて全方向へ揺動自在とすることもできる。

図１５は、キャップ締装置８０の変形例としてのキャップ締装置１００である。キャップ締装置１００は、前述の方向自在吸着部９０の本体部の先端に蛇腹状バキュームパッド９１を設け、バキュームパッド９１の周囲に回転力付与部１０１を設ける。回転力付与部１０１は方向自在吸着部９０の本体部に一体化されたカップ状体からなり、カップ開口端面（全周連続平面又は周方向断続的に切欠凹部を備える断続平面）をキャップ１との接触部１０１Ａとする。キャップ締装置１００は、キャップ１の未保持段階ではバキュームパッド９１を回転力付与部１０１の接触部１０１Ａから突出し、バキュームパッド９１に吸着したキャップ１は接触部１０１Ａに接触させて回転部８４の回転力を付与する。ここで、回転力付与部１０１の材質をウレタンなどの滑り難い材とし、キャップ１との摩擦力を向上させて回転トルクの伝達を高めたり、接触部１０１Ａに合成ゴム板などの滑り難い材を貼り付けることで回転トルクの伝達を高めることが可能となる。ここで回転トルクの大部分は、バキュームパッド９１よりも接触部１０１Ａを介して伝達されるため、バキュームパッド９１の寿命を著しく伸ばすことが可能となる。

（実施例２）（図１６、図１７）
実施例２のキャッピング装置２００は、図１６、図１７に示す如く、容器供給コンベア２０１に沿って相互に隣り合うキャッピング位置（仮締め位置と本締め位置）のそれぞれに、仮締装置２１０と本締装置２２０を並べて配置したものである。

仮締装置２１０は、架台２１１に昇降可能に設けた昇降台２１２の前面にリニア昇降機２１３を設け、リニア昇降機２１３の昇降台２１４に実施例１のキャップ締装置８０を備える。

本締装置２２０は、架台２２１に昇降可能に設けた昇降台２２２に回転モータ２２３を設け、モータ２２３の回転軸２２４の下端部にキャップ挟持チャック２２５を設けた。キャップ挟持チャック２２５はカップ内に不図示のチャック爪を備え、空気圧の供給により開閉させるチャック爪によりキャップ１を挟持する。本締装置２２０は、容器２に仮締めされているキャップ１をチャック２２５により挟持し、モータ２２３によりチャック２２５を回転し、キャップ１を容器２に本締め可能にする。

尚、チューブ付きキャップ１を容器２の口部に接触させる際には、チューブ位置決めチャック２８０にてチューブ下部先端が容器２に挿入されるよう位置合わせを行なってから、仮締め装置２１０が下降する。

本実施例によれば、実施例１の(a)〜(g)と同様な作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。

仮締装置２１０と本締装置２２０を相互に隣り合ったキャッピング位置に並べて配置することにより、キャップ１の品種に応ずる仮締装置２１０と本締装置２２０の取り替えの容易を図ることができる。本締装置２２０が異形状のキャップ１のために専用のキャップヘッド（キャップ挟持チャック２２５）を用いるとき、交換作業対象となる本締装置２２０は仮締装置２１０から離隔して配置されていることが好ましい。本締装置２２０は、キャップ１を増し締めするだけであり、動作時間は著しく短くて良いから、キャップヘッド数を仮締装置２１０に比して少なくできる。

（実施例３）（図２０）
実施例２のキャッピング装置５００は、図２０（Ａ）に示す如く、キャップ供給コンベア５０３、容器供給コンベア２０１、及びキャップ締装置８０を取付部５０３によってロボットアーム先端部５０２に備えた多軸ロボット５０１からなる。また、容器２は容器供給コンベア２０１に設置された袴５０４に挿入されている。

キャップ１は、キャップ供給コンベア５０３によって間欠的又は連続的に多軸ロボットの動作範囲内へと供給される。多軸ロボット５０１は、キャップ供給コンベア５０３のキャップ受取位置付近に設置されたセンサ（不図示）や画像処理装置（不図示）の情報に基づき、キャップ１をキャップ締装置８０の方向自在吸着部９０にて受取る。この際、方向自在吸着部９０は図７に示すような方向自在の状態とすることが、キャップ１の天面に接して倣えることから望ましい。

次いで、図２０（Ｂ）に示す如く、多軸ロボット５０１は容器供給コンベア２０１の容器停止位置付近に設置されたセンサ（不図示）や画像処理装置（不図示）の情報に基づき、容器供給コンベア２０１の容器２へとキャップ１を移送する。容器２は容器供給コンベア２０１にて間欠的に供給される。方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１に保持したキャップ１を容器２の口部へ供給するときには、方向自在吸着部９０を図８の如くに固定突出部９２により方向固定し、この方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１に吸着しているキャップ１を容器２の口部に対し安定的に位置付ける。特にキャップがディップチューブ付きポンプキャップ１である場合、ポンプキャップ１のディップチューブも、固定突出部９２により一定方向に固定され、キャップ１の口部にディップチューブは安定的に挿入される。

容器２の口部へのキャップ１の締込み時には、キャップ１を吸着し、これを容器２の口部に位置付けている方向自在吸着部９０を図７の如くに方向自在にし、方向自在吸着部９０を正回転させつつ、多軸ロボット５０１の動作にてキャップ締装置８０を下降させ、方向自在吸着部９０のバキュームパッド９１が保持しているキャップ１を容器２の口部に押付けて接触回転する。実施例１と同様に、キャップ１は螺着容易なネジ噛合い位置からのみ仮締めされるものとなり、キャッピング不良を生じない。その後、方向自在吸着部９０によるキャップ１の吸着を解除する。

容器２を次工程に搬送する時間を短縮して、生産性を向上させるには、キャッピング操作を容器２の搬送に追従して行なえば良い。特に、本実施例では多軸ロボット５０１を用いているため、容器２の搬送に追従してキャッピングを行なうことは容易である。

キャップ１は続いて本締めされる。例えば、図１６（Ｂ）、図１７に示すような容器供給コンベア２０１にて仮締めされた位置から本締装置２２０へと送られ、本締め装置２００にて本締めされる。

また、取付部５０３を多ヘッドチャック（不図示）として、キャップ締装置８０と本締めのためのキャップ回転装置を装備し、これらを切替え使用して、仮締めと本締めを同じロボットアーム先端部５０２にて行なうことも可能である。

ロボットアームによるキャップ1の受取りでは、キャップ１の中心と方向自在吸着部９０の中心位置合わせ精度が、専用のキャッピング装置と比較して低下することがある。これは、センサや画像処理装置に基づきロボットの動作が制御されたり、また、ロボットの駆動軸数が多い場合、ロボットのアームが長かったりその剛性が低い場合、ロボットを高速で動作させる際など、様々な外乱因子を多数有していることで位置ズレが発生するためである。同様の理由で、容器２の口部へのキャップ１の締込み時にも、キャップ１の中心と容器２の口部中心位置合わせ精度も専用のキャッピング装置と比較して低下することがある。

しかしながら、本発明においてはこれら上述の位置合わせ精度の低下が生じても、良好にキャッピングが可能である。つまり、キャップ１はめねじ１Ａを、容器２はおねじ２Ａを備えており（図１３）、それらのめねじ１Ａとおねじ２Ａが図１４（Ａ）に示す如き概ね180度の範囲の螺着容易領域Ａにある状態から上述の如く接触回転するときには、上述の位置合わせ精度の低下が生じていてもキャップ１は容器２に対する姿勢を矯正される方向に揺動しつつ、そのままスムーズにキャッピングが開始されるためである。他方、キャップ１のめねじ１Ａと容器２Ａのおねじ２Ａが図１４（Ｂ）に示す如き概ね180度の範囲の螺着困難領域にある状態から上述の如く接触回転するとき、上述の位置合わせ精度の低下が生じていても、キャッピングが開始されずキャップ１は容器２に対する姿勢を矯正される方向に揺動しつつ容器２に対して約180度（又は、最初の約180度回転位置で噛合いミスを生じたら更に１回転して約540度）空転し、螺着容易な相対位置に到達してからキャッピングが開始されるためである。これにより、キャップ１は螺着容易なネジ噛合い位置からのみ仮締めされるものとなり、キャッピング不良を生じない。尚、上述の位置合わせ精度低下がキャッピングに与える影響を低減する効果はこの実施例３だけではなく、本文記載のキャップ締め装置全てで発揮される。

以上の実施例にあっては、間欠的に容器を直線搬送する方式について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、本発明は、キャッピング操作が容器の搬送に追従して行なわれる直線搬送方式や、ロータリー方式などについても適用可能である。

図１は実施例１のキャッピング装置を示す側面図である。図２は図１のキャッピング装置の平面図である。図３は仮締装置と本締装置を示す側面図である。図４は図３の正面図である。図５は図３の平面図である。図６は本締装置を示す平面図である。図７はキャップ締装置の方向自在状態を示す断面図である。図８はキャップ締装置の方向固定状態を示す断面図である。図９はキャップ締装置の仮締め中間状態を示す断面図である。図１０はキャップ締装置の仮締め完了状態を示す断面図である。図１１はキャップ締装置の方向自在吸着部を示す模式図である。図１２は方向自在吸着部の作動状態を示す模式図である。図１３はキャップと容器を示す模式図である。図１４はキャップと容器の相対位置を示す模式図である。図１５はキャップ締装置の変形例を示す模式図である。図１６は実施例２のキャッピング装置を示す側面図である。図１７は図１６のキャッピング装置を示す平面図である。図１８はキャップ保持手段の他の例を示す模式図である。図１９はキャップ保持手段の更に他の例を示す模式図である。図２０は実施例３のキャッピング装置を示す側面図である。

符号の説明

１キャップ
８０キャップ締装置
８４回転部
８４Ａスライド孔
９０方向自在吸着部
９０Ａ支軸
９１バキュームパッド（吸引手段）
９２固定突出部
９６加圧突出部
１００キャップ締装置
１０１回転力付与部（回転力付与手段）
４０１物品保持部（吸引手段）

Claims

キャップを保持する方向自在吸着部の支軸を回転軸の先端のスライド孔に揺動かつ上下動可能に支持し、方向自在吸着部を方向自在性を有する状態と方向固定される状態に切替え可能にするキャップ締装置であって、
前記方向自在吸着部の方向自在性を有した状態で、方向自在吸着部に加圧力を加えることができるキャップ締装置。
前記方向自在吸着部のキャップ保持手段が吸引手段からなる請求項１記載のキャップ締装置。
前記方向自在吸着部のキャップ保持手段が粘着物質からなる請求項１又は２記載のキャップ締装置。
前記方向自在吸着部のキャップ保持手段がエジェクタ式吸着装置からなる請求項１、２又は３記載のキャップ締装置。
前記方向自在吸着部が、キャップ保持手段に保持されたキャップに回転力を付与する回転力付与手段を備える請求項１、２、３又は４記載のキャップ締装置。
前記方向自在吸着部を回転部の先端に揺動自在に支持し、回転部に内蔵されて方向自在吸着部の側に突出可能とされる固定突出部を有し、回転部から突出した固定突出部により方向自在吸着部の端面を押圧し、該方向自在吸着部を方向固定する請求項１、２、３、４又は５記載のキャップ締装置。
前記回転部に内蔵されて方向自在吸着部の側に突出可能とされる加圧突出部を有し、回転部から突出した加圧突出部により方向自在吸着部の端面の中心部を加圧し、該方向自在吸着部の方向自在性を有した状態で、方向自在吸着部に加圧力を加える請求項６記載のキャップ締装置。
キャップの仮締めに使用する請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のキャップ締装置。