JP5217718B2

JP5217718B2 - キャッパ

Info

Publication number: JP5217718B2
Application number: JP2008184964A
Authority: JP
Inventors: 幸伸西納; 弘明木越
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: JP2010023853A

Description

本発明は容器にキャップを装着するキャッパに係り、特に、取っ手付き容器等のように一定の方向性を有する容器に対し、ヒンジ付きキャップ等のように方向性のあるキャップを装着するキャッパに関するものである。

例えば、取っ手付きの容器に、ヒンジ付きキャップ装着する場合には、容器の取っ手の方向に対してキャップのヒンジの方向を一致させて装着しなければならない。従来、このような場合には、搬送中の容器にブレーキをかけて回転させ、一定の方向で停止させることにより容器の位置決めを行い、この容器の方向にあわせて、一定の方向を向けたキャップを装着するようにしていた。

ところが、近年広く用いられている樹脂製の容器では、ネック部を、一対の開閉するアームによって両側から保持して搬送するネック搬送が行われており、外部からブレーキをかけて容器を回転させることが困難である。しかも、キャッピングが行われる容器はすでに液体が充填されており、回転させると容器内の液体がこぼれてしまうおそれがあった。そこで、容器を回転させて位置決めすることなく、方向性のある容器に方向性のあるキャップを装着することができるキャッパが提案されている（特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載されたキャッパは、容器供給方向検出器によって容器の向きを検出するとともに、キャップを保持したチャック部の向きをチャック部方向検出器によって検出し、これら検出結果を比較し、その比較結果に基づいてキャッピング時における容器とチャック部の方向が合致するように、方向規制機構によってチャック部の向きを規制するようにしている。
特許第３７０５８２２号公報（第３−４頁、図１）

前記特許文献１に記載された発明では、容器を回転させて位置決めをすることなく、その方向を検出して、キャップの向きをこの容器の方向にあわせることにより、方向性のある容器に方向性のあるキャップを装着することが可能である。ところがネック搬送を行う樹脂容器の場合には、容器のネック部を、開閉する一対のアームによって両側から保持して搬送するので、容器の方向を検出するために上方からカメラによって撮影しようとすると、両アームの下側が死角になってしまう。この死角部分に、容器の方向を検出する取っ手等の方向識別箇所が入っていると、容器の方向を検出できなくなってしまうという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、方向性のある容器に方向性のあるキャップを装着するキャッパであって、一対の開閉するアームによって前記容器の首部を把持するネックグリッパと、ネックグリッパの上方から容器に形成された方向識別箇所を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって得られた画像から容器の方向を認識する方向認識手段と、キャップを保持して容器に装着するキャップ装着手段と、装着されるキャップの方向を前記方向認識手段によって認識された容器の方向に対応して揃えるキャップ方向規制手段とを備え、前記ネックグリッパのアームに上下に貫通する開口を設け、容器の方向識別箇所の位置を問わず撮影可能としたことを特徴とするものである。

本発明のキャッパは、容器のネック部を両側から把持するグリッパが備えている一対の開閉アームに、上下に貫通する開口を設けたので、容器の方向識別箇所がアームの下方に位置していた場合でも、この方向識別箇所を撮影することができる。従って、ネック搬送を行う樹脂製容器の場合でも、容器の方向を確実に認識することができ、この容器の方向に対してキャップの方向を揃えてキャッピングを行うことが可能である。

容器の首部を両側から把持する一対の開閉可能なアームを有するグリッパと、このグリッパに把持されている容器を上方から撮影して、この容器に設けられている取っ手等の方向識別箇所を画像として得る撮影手段と、この撮影手段によって得られた画像により容器の方向を認識する方向認識手段と、キャップを保持して容器に装着するキャップ装着手段と、このキャップ装着手段に保持されているキャップの方向を、前記方向認識手段によって認識された容器の方向に対応して揃えるキャップ方向規制手段とを備えており、特に、前記グリッパの両アームに、上下に貫通する開口を形成して、グリッパによって容器を把持したときに、容器に設けられた方向識別箇所が、いずれかのアームの下方に位置していた場合でも、撮影手段により確実に撮影してその方向を認識することができ、従って、取っ手付きの容器のように方向性のある容器に、ヒンジ付きのキャップ等のように方向性のあるキャップをキャッピングすることを可能に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キャッパを備えた充填ラインの全体の配置を示す平面図である。この実施例は、樹脂製容器２（図２参照）に液体を充填する充填ラインであり、洗浄、充填、打栓等を行う各処理装置が、チャンバー４の内部に設置されている。樹脂製容器２は、エアコンベヤ６によって搬送されて、チャンバー４内に導入され、インフィードスクリュー８によって所定の間隔に切り離された後、入口ホイール１０の外周に円周方向等間隔で設けられている各ネックグリッパ１２に把持されて回転搬送され、リンサ１４内に供給される。このリンサ１４は、外周に円周方向等間隔で多数のネックグリッパ１６が設けられており、これら各ネックグリッパ１６に樹脂製容器２が順次引き渡される。

リンサ１４に設けられた各ネックグリッパ１６は、回転体の回転によって回転移動する間に上下が反転できるようになっており、入口ホイール１０から樹脂製容器２を正立した状態で受け取ると、回転しつつ、回転体の内周側に反転して容器２を倒立状態にする（図１の符号Ａで示す位置が倒立状態への反転位置）。このように倒立状態で回転搬送されている間に、図示しない洗浄ノズルから容器２内に洗浄液が噴射されて洗浄が行われ、続いて、倒立状態のまま回転搬送されて水切りが行われる。その後、ネックグリッパ１６が再度反転して容器２を正立状態に戻した後（図１の符号Ｂで示す位置が正立状態への反転位置）、出口ホイール１８の外周に円周方向等間隔で設けられているネックグリッパ２０に引き渡される。続いて、樹脂製容器２は、中間ホイール２２の外周部に円周方向等間隔で形成されているネックグリッパ２４、フィラ２６の入口ホイール２８の外周部に円周方向等間隔で形成されているネックグリッパ３０を介してフィラ２６内に導入される。

フィラ２６内では、回転体の外周部に円周方向等間隔で設けられているネックグリッパ３２に樹脂製容器２が把持されて回転搬送される間に、各ネックグリッパ３２の上方にそれぞれ設けられている充填ノズル（図示せず）から液体が充填される。フィラ２６の出口側には、フィラ２６の出口ホイールと次のキャッパ３６の入口ホイールを兼ねる受け渡しホイール３４が配置されており、この受け渡しホイール３４の外周部に円周方向等間隔で設けられている各ネックグリッパ３８に樹脂製容器２が引き渡される。受け渡しホイール３４によって搬送される容器２の搬送経路上に撮影手段としてのカメラ４０が設置されており（図３参照）、ネックグリッパ３８に保持されて搬送されている樹脂製容器２を真上から撮影する（図１中の符号Ｃで示す箇所がカメラ４９による樹脂製容器２の撮影箇所である）。

この実施例で使用される樹脂製容器２は、図２に示すように、胴部２ａの円周上の一箇所に縦方向の取っ手２ｂ（請求項１に記載した方向識別箇所）が設けられており、一方、この樹脂製容器２に打栓されるキャップ４２は、図４に示すように、ヒンジ４２ａ付きのキャップ４２であり、いずれも方向性を有しているので、これら容器２とキャップ４２との回転方向の位置を一定の関係、つまり、容器２の取っ手２ｂとキャップ４２のヒンジ４２ａの回転方向の位置を一致させるように位置決めをした上で打栓しなければならない。そこで、受け渡しホイール３４内を搬送中に、カメラ４０によって樹脂製容器２の真上から撮影を行った後、この画像を図示しない制御装置に送って、後に説明する画像処理を行い、方向認識手段によって、容器２の方向識別箇所である取っ手２ａがどの方向にあるかを認識する。

キャッパ３６には、外周部に円周方向等間隔で、複数のネックグリッパ４４が設けられており、各樹脂製容器２はこのネックグリッパ４４に首部２ｃを保持されて回転搬送される。なお、樹脂製容器２には、首部２ｃにフランジ２ｄが形成されており、通常、ネック搬送によって連続するホイール間で受け渡しを行う場合には、このフランジ２ｄの上方と下方を交互にグリップするようにしている。この実施例では、フィラ２６とキャッパ３６との間の樹脂製容器２の受け渡しを行う受け渡しホイール３４のネックグリッパ３８は、フランジ２ｄの上方をグリップし（図３参照）、キャッパ３６のネックグリッパ４４はフランジ２ｄの下側をグリップする（図４参照）。

キャッパ３６の各ネックグリッパ４４に保持されている樹脂製容器２の上方に、それぞれキャッピングヘッド４６が配置されている。これら各キャッピングヘッド４６がキャップ供給ホイール４８からキャップ４２を１個ずつ受け取って、その下方の樹脂製容器２とともに回転搬送される間に、後に説明するように下方の樹脂製容器２の取っ手２ｂの方向に対応するように、キャップ４２の回転方向の位置決めが行われ、その後、樹脂製容器２の口部２ｅにキャップ４２が打ち込まれる（図１のＤで示す箇所が打栓位置である）。

キャッピングヘッド４６は、キャップ４２の天面４２ｂを吸着して保持するチャック５２と、このチャック５２の上部に設けられている軸状部５２ａの外周に回転可能に嵌合された筒状体５４と、この筒状体５４を回転させるサーボモータ５６と、筒状体５４の下端に形成された円盤部５４ａの下方に取り付けられたキャップ位置決め用アーム５８（図４および図５参照）とを備えている。チャック５２の上方に設けられた軸状部５２ａの中心には、図示しないバキューム源に接続される吸引通路５２ｂが形成されている。この吸引通路５２ｂから吸引することによりキャップ４２を吸着し水平な状態で保持することができる。チャック５２およびその上部の軸状部５２ａの軸線が、ネックグリッパ４４に保持されている下方の樹脂製容器２の軸線と一致しており、そのまま下降することによりキャップ４２を容器２の口部２ｅに打ち込むことができる。チャック５２の上端は、キャッパ３６の回転体に固定されており（図示を省略）、回転体の回転に伴って回転（公転）するが、自転はしないようになっている。

位置決め用アーム５８は、図４および図５に示すように、筒状体５４の下端に形成された円盤部５４ａに、垂直方向を向いたピン６０を介して取り付けられており、ピン６０の回転によって、キャップ４２に当接する方向と離隔する方向に回動可能である。前記垂直なピン６０の外周にスプリング６２が装着されており、このスプリング６２のばね力によって位置決め用アーム５８の先端がキャップ４２の中心方向に付勢されるとともに、チャック５２によるキャップ４２の吸着時に、キャップ４２の外面に形成されているヒンジ４２ａやつば４２ｃ等に干渉した際に逃げられるようになっている。

なお、この実施例のキャップ４２は、円筒部４２ｄの上方にヒンジ４２ａによって連結された開閉蓋４２ｅが設けられており、ヒンジ４２ａと対称の位置に開閉蓋４２ｅの開閉操作をするためのつば４２ｃが形成されている。また、ヒンジ４２ａの中央部の下方に係合用の縦方向の突起４２ｆが設けられており、この突起４２ｆに前記位置決め用アーム５８が係合する。位置決め用アーム５８が突起４２ｆに係合した状態で位置決め用アーム５８を回転させると、チャック５２に吸着保持されているキャップ４２を、チャック５２に吸着された状態のままチャック５２を回転させずにキャップ４２だけを回転させることができる。なお、本実施例ではチャック５２を一体的な構造として吸着面とキャップ４２とを相対的に回転させているが、チャック５２の吸着面をチャック５２の本体に対して回転可能に取り付けることにより吸着面とキャップ４２とを一体的に回転させることも可能である。このキャッピングヘッド４６は昇降できるようになっており、容器２の取っ手２ｂの方向を確認した後、チャック５２が保持しているキャップ４２を回転させて、取っ手２ｂの位置と対応する位置に突起４２ｆおよびヒンジ４２ａを位置決めした後、キャッピングヘッド４６を下降させることにより、このキャップ４２を容器２に装着する（この実施例では、キャップ４２をそのまま下方へ押し込んで樹脂製容器２の口部２ｅに装着する打栓を行う）。

フィラ２６で液体が充填された後、キャッパ３６においてキャップ４２が打ち込まれた樹脂製容器２は、キャッパ３６の出口側に配置された受け渡しスターホイール６４に引き渡される。受け渡しスターホイール６４は、外周面に円周方向等間隔で複数のポケット６４ａが形成されており、これら各ポケット６４ａ内に樹脂製容器２を一本ずつ保持して回転搬送する。受け渡しスターホイール６４の回転によって搬送される樹脂製容器２の外周側を円弧状ガイド６６によって支持する。搬送された樹脂製容器２は、外周部に円周方向等間隔でネックグリッパ６８が設けられた排出ホイール７０に引き渡される。排出ホイール７０は、正常な容器２と不良容器２とを選別して排出するようになっており、不良品である樹脂製容器２は、不良品排出コンベヤ７２上に排出され、正常な容器２は、排出スターホイール７４を介して良品排出コンベヤ７６上に排出されて次の工程に送られる。

この樹脂製容器２は、前述のように、胴部２ａの外周面上の１箇所に縦方向の取っ手２ｂが設けられている（図２参照）。この実施例では、先ず、容器２の方向（取っ手２ｂの方向）を認識した後、キャップ４２の方向をこの容器２の方向に対応して位置決めを行った後、容器２に打栓するようになっており、前記取っ手２ｂを、容器２の方向を認識する方向識別箇所として利用している。容器２の方向を認識するために、前記受け渡しホイール３４のネックグリッパ３８に保持されて搬送されている樹脂製容器２を、上方のカメラ４０で撮影して、その取っ手２ｂの位置を確認する。ところが、ネックグリッパ３８は、開閉する一対のアーム３８ａ、３８ｂによって、樹脂製容器２の首部２ｃに形成されているフランジ２ｄの上方または下方をグリップするようになっており、従来一般に用いられているネックグリッパの構成では、ネックグリッパによって樹脂製容器２を把持したときに、前記取っ手２ｂがネックグリッパのいずれか一方のアームの下方に位置している場合には、死角に入ってしまい、取っ手２ｂの位置が確認できないという問題が発生する。そこでこの実施例では、図６に示すように、ネックグリッパ３８を構成する一対のアーム３８ａ、３８ｂのそれぞれに、樹脂製容器２の取っ手２ｂがこれらアーム３８ａ、３８ｂの下方に位置していても視認できるように、長方形に切り抜いた窓３８ａａ、３８ｂａを形成している。ネックグリッパ３８の両アーム３８ａ、３８ｂをこのような形状にしておくと、図６（ａ）に示すように、取っ手２ｂが両アーム３８ａ、３８ｂから完全に外れた箇所に位置している場合や、同図（ｃ）に示すように、両アーム３８ａ、３８ｂの中間に位置している場合はもちろんのこと、いずれかのアーム３８ａ、３８ｂの真下に位置している場合でも、同図（ｂ）に示すように、前記長方形の窓３８ａａ，３８ｂａを介してカメラ４０によって取っ手２ｂを撮影することができる。

前記キャッパ３６によって、方向性のある容器（この実施例では取っ手２ｂを有する樹脂製容器２）に方向性のあるキャップ（ヒンジ４２ａによって開閉できる開閉蓋４２ｅを有するキャップ４２）を装着する場合の、容器２とキャップ４２との位置決めを行う過程について説明する。フィラ２６において液体が充填された樹脂製容器２は、フィラ２６のネックグリッパ３２から受け渡しホイール３４のネックグリッパ３８に引き渡される。ネックグリッパ３８に保持された容器２は、回転搬送され、その搬送経路上に設置されたカメラ４０の下方を通過する際に、このカメラ４０によって上方から撮影される。

受け渡しホイール３４の容器搬送経路上に設けられたカメラ４０によって撮影した画像は、図示しない制御装置に送られ、画像処理を行った後、方向認識手段によって容器２の方向、つまり、取っ手２ｂがどの方向を向いているかを認識される。容器２の方向を認識するための画像処理工程について説明する。先ず、カメラ４０で撮影され、制御装置に送られた樹脂製容器２の画像は２値化処理される。樹脂製容器２の口部２ｅの回りおよび取っ手２ｂの部分は、光を反射して明るいので白くなる。この処理結果に基づいて容器口部２ｅの中心位置を求める。さらに、取っ手２ｂの位置を求める。取っ手２ｂは、容器２の口部２ｅの中心からどのくらい間隔が離れた位置にあるか予め判っており、また、取っ手２ｂの面積も判っているので、取っ手２ｂの面積に近似した白い部分を見つけだし、取っ手２ｂの両側面２ｂａ、２ｂｂ（図６参照）のいずれか一方を認識して取っ手２ｂの中心を算出する。取っ手２ｂの中心を算出した後、樹脂製容器２の中心から受け渡しホイール３４の中心へ向かう線（受け渡しホイール３４の半径方向の線）に対して、取っ手２ｂの中心が何度傾斜しているかを算出する。樹脂製容器２を保持しているネックグリッパ３８の両アーム３８ａ、３８ｂには、長方形に切り抜いた窓３８ａａ、３８ｂａを設けてあるので、樹脂製容器２の取っ手２ｂがこれらアーム３８ａ、３８ｂの下方に位置している場合でも、カメラ４０によって画像をとらえることができる。また、取っ手２ｂの一部が窓３８ａａ、３８ｂａの両側の部分に隠れている場合も、取っ手２ｂの両側面２ｂａ、２ｂｂのいずれか一方を撮影できれば取っ手２ｂの中心を認識できるので、樹脂製容器２の方向の認識は可能である。なお、前記実施例では、ネックグリッパ３８の両アーム３８ａ、３８ｂに長方形の窓３８ａａ、３８ｂａを形成したが、必ずしもこのような形状に限るものではなく、一方の側面から他方の側面に向けて切り欠いた開口等、カメラ４０で撮影する際に取っ手２ｂの両側面２ｂａ、２ｂｂのいずれか一方が確認できるような位置、形状、サイズを有する上下に貫通する開口があればよい。

キャップ４２は、前記キャップ供給ホイール４８からランダムな状態で供給され、キャッピングヘッド４６のチャック５２に引き渡される。つまり、チャック５２に吸着保持されたキャップ４２の方向はバラバラである。チャック５２がキャップ４２を保持した後、サーボモータ５６の駆動によりチャック５２の外周側に嵌合している筒状体５４を回転させて、位置決めアーム５８を回転させる。位置決めアーム５８を３６０回転させれば、その間に必ずこの位置決めアーム５８がキャップ４２のヒンジ４２ａの下方に設けられている突起４２ｆに係合し、キャップ４２を回転させることができる。位置決めアーム５８の回転によってキャップ４２を回転させて原点で停止する。原点をどこに設定するかは自由であるが、例えば、キャップ４２を保持しているチャック５２の中心（対応する樹脂製容器２の口部２ｅの中心）とキャッパ３６の回転中心を結ぶ線を原点としてこの線上にキャップ４２の突起４２ｆが位置したときにキャップ４２の回転を停止させる。次いで、前記画像処理によって認識した樹脂製容器２の取っ手２ｂの方向に応じて、位置決めアーム５８を回転させて突起４２ｆを位置決めする。キャップ４２の突起４２ｆは、ヒンジ４２ａの中央部の下方に形成されており、キャップ４２のヒンジ４２ａの位置と樹脂製容器２の取っ手２ｂの位置とが上下に一致する。この状態でチャック５２を下降させて、樹脂製容器２の口部２ｅにキャップ４２を打栓する。

図７、図８は第２の実施例に係るキャッパの、キャップを位置決めする構成を示す図であり、図７はキャップ供給ホイールの平面図、図８は、キャップの側面図である。なお、キャップ４２の位置決めをする機構以外は前記第１実施例と同一であるので、同一の符号により説明する。キャップ４２の形状は、前記第１実施例と同様であり、筒状部４２ｄと、ヒンジ４２ａにより連結されて開閉可能な開閉蓋４２ｅと、開閉蓋４２ｅを開閉操作するためのつば４２ｃと、前記ヒンジ４２ａの中央部の下方に形成された縦方向の突起４２ｆとを備えている。キャップ供給ホイール１４８の外周に円周方向等間隔で、キャップ４２を収容するポケット１４８ａが形成されており、各ポケット１４８ａにキャップ４２を収容して回転搬送する。各ポケット１４８ａには、前記キャップ４２の突起４２ｆに係合可能なストッパ１８０が設けられており、このストッパ１８０に突起４２ｆが係合することによりキャップ４２の位置決めを行う。また、ポケット１４８ａ内に収容されて回転搬送されるキャップ４２の外周側には、摩擦用ベルト１８２が配置されており、キャップ供給ホイール１４８のポケット１４８ａ内に収容されて搬送されている途中のキャップ４２がこの摩擦用ベルト１８２に接すると回転される。一方、キャッパ３６に設けられているキャッピングヘッド４６のチャック５２は、吸着機構と昇降機構に加えて回転機構を備えており、保持しているキャップ４２を所定の角度だけ回転することができる。

この実施例では、樹脂製容器２の取っ手２ｂの方向は、前記第１実施例と同様にしてカメラ４０によって撮影した画像によって認識する。そして、キャップ４２は、キャップ供給ホイール１４８で搬送中にストッパ１８０に突起４２ｆを係合させて位置決めする。この実施例では、キャップ４２の突起４２ｆが、キャップ４２の中心とキャップ供給ホイール１４８の中心とを結ぶ線上に位置するように位置決めする。その後、キャッピングヘッド４６に引き渡されたキャップ４２を、チャック５２を回転させることによりヒンジ４２ａの位置と樹脂製容器２の取っ手２ｂの位置とを一致させた後、キャッピングヘッド４６を下降させて樹脂製容器２の口部２ｅに打栓を行う。この実施例でも、樹脂製容器２の取っ手２ｂの位置を方向識別箇所としてその樹脂製容器２の方向を認識する点では、前記第１実施例と同様であり、第１実施例と同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施例に係るキャッパを備えた充填ラインの全体の配置を示す平面図である。（実施例１）受け渡しホイールのネックグリッパに保持された樹脂製容器を示す側面図である。ネックグリッパに保持されている樹脂製容器をカメラによって撮影する状態を示す側面図である。キャッパのネックグリッパに保持された容器とキャッピングヘッドに保持されたキャップを示す側面図であり、キャッピングヘッドは縦断面を示す。キャップとこのキャップを位置決めする位置決め用アームを示す図である。図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ樹脂製容器の取っ手とネックグリッパとの位置関係を示す図である。キャップを位置決めする構成の第２の例を示す図であり、キャップ供給ホイールの平面図である。（実施例２）キャップとキャップの位置決め機構を示す側面図である。

符号の説明

２容器（樹脂製容器）
２ｂ方向識別箇所（取っ手）
３８ネックグリッパ
３８ａネックグリッパのアーム
３８ｂネックグリッパのアーム
３８ａａ開口（窓）
３８ｂａ開口（窓）
４０撮影手段（カメラ）
４２キャップ
５２キャップ装着手段（チャック）
５８キャップ方向規制手段（位置決め用アーム）

Claims

方向性のある容器に方向性のあるキャップを装着するキャッパであって、
一対の開閉するアームによって前記容器の首部を把持するネックグリッパと、ネックグリッパの上方から容器に形成された方向識別箇所を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって得られた画像から容器の方向を認識する方向認識手段と、キャップを保持して容器に装着するキャップ装着手段と、装着されるキャップの方向を前記方向認識手段によって認識された容器の方向に対応して揃えるキャップ方向規制手段とを備え、
前記ネックグリッパのアームに上下に貫通する開口を設け、容器の方向識別箇所の位置を問わず撮影可能としたことを特徴とするキャッパ。