JP5565559B2 - キャッピング装置とキャッピング方法 - Google Patents
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Description
そこで、従来ではベレーキャップの発生を防止することを意図したキャッピング装置が提案されている(例えば特許文献1)。この特許文献1のキャッピング装置は、キャッピングヘッドおよびその駆動源となるサーボモータと、このサーボモータの回転数と巻締めトルクとを検出する検出手段と、さらに上記サーボモータの回転数と指令トルクを制御する制御装置とを備えており、キャップの巻締め開始から巻締め終了までのサーボモータへの指令トルクと回転数を制御するようになっている。
より詳細には、特許文献1のキャッピング装置においては、噛み合い工程、仮締め工程および本締め工程を経て容器へのキャップの巻締めを終了するようになっており、上記3つの工程においてサーボモータの指令トルクと回転数は次のように制御される。すなわち、図9(a)、(b)に示すように、先ずサーボモータを最大の噛み合いトルクTQAにより回転させて巻締めを開始し、その後に所定時間TAが経過してから最小の仮締めトルクTQBでサーボモータを回転させる(図9(a)参照)。これにより、噛み合い区間において、キャップの雌ねじの先端が容器の雄ねじの先端と噛み合い(噛み合い工程)、その後、仮締め区間において、キャップの雌ねじが容器の口部の雄ねじに螺合されて仮締めされる(仮締め工程)。なお、これら噛み合い区間(噛み合い工程)および仮締め区間(仮締め工程)では、処理時間を短縮するためにサーボモータに対して最大の回転数SP1が指令される(図9(b)参照)。図9(a)における一点鎖線は制御装置からサーボモータに指令される指令トルクを示しており、実線は検出手段によって測定された実際のサーボモータの巻締めトルクを示している。また、図9(b)における一点鎖線は制御装置からサーボモータへ指令される指令回転数を示しており、実線は検出手段によって測定された実際のサーボモータの回転数を示している。
巻締め開始からサーボモータの実際の回転数が仮締め終了判定回転数SPAとなると(TH2の時点)、サーボモータは仮締めトルクTQBよりも大きな本締めトルクTFで回転されるので、キャップは容器の口部に対してそれまでで最大の巻締めトルクで巻締められる。これに伴い、サーボモータの回転数も急激に減少して、該回転数が本締め終了判定回転数SPBとなると(TH4の時点)、その時点からさらに所定時間TCだけ本締めトルクTFがサーボモータに指令されてから該サーボモータの回転が停止される(本締め工程)。つまり、最後に所定時間TCだけ本締めトルクTFによりサーボモータが回転されて停止された時点が巻締め終了となる。
このように、従来では、噛み合い工程、仮締め工程および本締め工程を経て容器の口部へのキャップの巻締めが終了し、図9(a)、(b)に実線で示した巻締めトルクの変動であるトルク波形と回転数の変動波形は、時系列またはサーボモータの回転角度との関係のデータとして制御装置に記録されるようになっている。
そして、このような従来のキャッピング装置においては、上述したキャップの巻締めの際に得たトルク波形を基にして、次のようにしてベレーキャップが生じたか否かを判定するようにしている。
すなわち、図10(a)に示すように、予めベレーキャップの判定基準となるエラートルクTEを定めておき、巻締め時に得た上記トルク波形における巻締め開始から所定時間経過するまでの判定時間帯ΔT1における巻締めトルクがエラートルクTEを超えない場合には、キャッピングが良好に終了した良品と判定するようにしている。他方、図10(b)のイに示すように、上記判定時間帯ΔT1内の巻締めトルクがエラートルクTEを超えた場合にはベレーキャップが生じた不良品と判定するようにしている。
このように、インナーリングを有するキャップを容器の口部に巻締める場合には、前述した仮締め工程においてインナーリング波形が生じるとともに該インナーリング波形が生じるタイミングは個々のキャップ毎にバラツキがある。そのため、キャップの巻締め終了後においてベレーキャップが生じたか否かを判定する際に次のような不都合が生じていた。
例えば図4に示すように、容器の雄ねじの先端の位置Bから回転方向に約1回転に近い位置Aの雄ねじ上にキャップのねじ山の先端が載置されてから巻締めが開始された場合には、容器の雄ねじの先端の位置Bにキャップのねじ山の先端が載置されてから巻締めが開始された場合やキャップのねじ山の先端が容器の雄ねじの先端Bに載置された直後にそこを乗り越えて、隣接下方位置の雄ねじ上に載置されて巻締めが開始された場合と比較すると、インナーリング波形が検出されるタイミングが早くなる(図10(b)のロ参照)。
この図10(b)のロに示す場合には、前述した判定時間帯ΔT1内においてインナーリング波形が検出され、それは判定基準となるエラートルクTEよりも大きくなる。そのため、この場合にはベレーキャップが生じていないにも拘わらず、誤ってベレーキャップが生じた不良品と判定されるという問題があった。
さらに、キャップ自体に傷や寸法公差がある場合には、上記判定時間帯ΔT1内に上記インナーリング波形と同様のトルク波形(イレギュラー波形)が検出される場合があった(図10(a)の想像線参照)。従来の判定方法においては、このようなイレギュラー波形が生じた場合においてもベレーキャップが生じた不良品と判定されるという問題があった。
このように従来の判定方法においては、巻締め開始から所定時間経過するまでを判定時間帯として設定していたので、上記インナーリングを有するキャップを容器に巻締める場合において、正常に巻締めが終了した良品であっても誤って不良品として判定されるという問題があった。
上記制御装置は、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピング終了時点から所定時間遡った判定対象時間帯で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づきキャッピングの良否を判定することを特徴とするものである。
また、請求項2に記載した本発明は、キャップを保持して容器に巻締めるキャッピングヘッドと、上記キャッピングヘッドを回転させるサーボモータと、上記サーボモータの作動を制御する制御装置と、キャップを容器に巻締める際の巻締めトルクを検出するトルク検出手段と、キャップを容器に巻締める際の回転角度を検出する回転角度検出手段とを備え、上記制御装置は、上記サーボモータを所要の指令トルクで回転させて上記キャッピングヘッドを回転させることにより、上記キャップを容器に巻締めるとともに、上記トルク検出手段が検出したキャッピングの終了までの巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するようにしたキャッピング装置において、
上記制御装置は、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピング終了時点から所定回転角度だけ遡った判定対象角度範囲で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づきキャッピングの良否を判定することを特徴とするものである。
また、請求項3に記載した本発明は、キャッピングヘッドに保持されたキャップを容器に巻締める際の巻締めトルクを検出するとともに記録し、該巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するキャッピング方法において、
キャッピングの終了後、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピングの終了時点から所定時間遡った判定対象時間帯で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づき上記キャッピングの良否判定を行うことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載した本発明は、キャッピングヘッドに保持されたキャップを容器に巻諦める際の巻締めトルク、およびキャッピングヘッドの回転角度を検出するとともに記録し、該巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するキャッピング方法において、
キャッピングの終了後、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピングの終了時点から所定回転角度遡った判定対象角度範囲で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づきキャッピングの良否判定を行うことを特徴とするものである。
また、請求項2及び請求項4の構成によれば、巻締め終了の時点から所定回転角度遡った判定対象角度範囲で記録されたトルクと、上記第1判定基準トルクおよび第2判定基準トルクとを比較して、第1判定基準トルクおよび第2判定基準トルクが記録された回数を基にしてキャッピングの良否判定を行うようになっている。
そのため、上述した各構成によれば、キャップの噛み合い条件やイレギュラー波形等の影響を受けることなく、キャッピングの良否を確実に判定することができる。したがって、従来と比較して、キャップの巻締め終了後における良品の歩留まりを向上させることができる。
上記回転体2における円周方向等間隔位置には、図2に示すように容器4を載置する載置台5と、この載置台5に載置される容器4を把持するグリッパ6が配置されている。また、回転体2における上記各載置台5の上方位置には、キャッピングヘッド7が昇降可能に配置されており、このキャッピングヘッド7は、その下端部にキャップ8を保持するチャック7Aを備えている。キャッピング装置1は、上記各キャッピングヘッド7の駆動源となるサーボモータ11の作動を制御するとともに巻締め終了後のキャッピングの良否を判定する制御装置12を備えている。
上記回転体2が時計方向に回転される際には、キャップ8をチャック7Aで保持したキャッピングヘッド7が下降されながらサーボモータ11によって回転されるようになっている。これにより、上記容器4の口部の上端4Bがインナーリング8Bに嵌合されるまで容器4の雄ねじ4Aにキャップ8の雌ねじ8Aが螺合されることで、容器4の口部へのキャップ8の巻締めが終了するようになっている(図3参照)。
各サーボモータ11毎に回転角度検出手段と回転数検出手段を兼ねたエンコーダ13が配置されており、サーボモータ11が回転される際には、該エンコーダ13によって検出されたパルスが制御装置12へ伝達されるようになっている。制御装置12の演算部12Cは、エンコーダ13が検出したパルスを基にしてサーボモータ11の回転角度と回転数を認識するようになっており、これらの回転角度と回転数は記録部12Aに時系列で記録されるようになっている。
制御装置12の判定部12Bは、図5ないし図6に示された個々のキャップ8の巻締め終了後において、記録部12Aに記録された個々のキャップ8に関する巻締め開始から巻締め終了までのトルク波形を基にして、ベレーキャップが生じた不良品であるか否か、つまりキャッピングの良否を判定するようになっている。
以上の構成は基本的に従来公知のものと変わるところはない。
本実施例は、この点に注目して、制御装置12の判定部12Bは、判定対象時間帯txを次のように設定する。まず、巻締め終了の時点0を基準として、そこから所定時間ΔtAだけ遡及した最大遡及時間を求める。なお、基準となる巻締め終了の時点0は、前述した従来技術で説明したように、本締めトルクによって所定時間Δtcだけサーボモータ11を回転させて停止させた時点である。また、本実施例においては、過去の実験データを基にして、上記所定時間ΔtAはインナーリング波形が生じる時間帯とイレギュラー波形が生じる時間帯(図6(b)参照)との間の時間に設定されている。
そして、巻締め終了直前の上記所定時間Δtcにおいては同一の巻締めトルクTFが記録されるので、本実施例においては、上記所定時間Δtcを確実に除外するために、その少し前の時点まで、つまり(Δtc+α)である除外対象時間ΔtBを設定してあり、上記所定時間ΔtAと除外対象時間ΔtBとの間の時間帯を、判定対象時間帯txとして設定している。
換言すると、この判定対象時間帯txは、インナーリング波形が確実に記録されやすい時間帯であって、かつ、イレギュラー波形が記録されない時間帯である。このように設定される判定対象時間帯txのトルク波形の変動を基にして、判定部12Bは以下に説明する記録部12Aに記録された条件を基にしてベレーキャップが生じたか否か(キャッピングの良否)を判定するようにしている。
つまり、記録部12Aには、予めインナーリング波形よりも大きく、かつ本締めトルクTFよりも小さな第1判定基準トルクT1が予め設定されるとともに、その第1判定基準トルクT1よりも小さな第2判定基準トルクT2が予め設定されている。これら第1判定基準トルク、第2判定基準トルクは、判定部12Bが良品か否かを判定するための条件となるものである。
先ず、判定部12Bは、巻締め終了後に得られたトルク波形を基にして巻締め終了の時点、つまり基準点0を認識する。この場合、前述した従来技術と同様に、判定部12Bは、サーボモータ11が本締めトルクTFで所定時間継続して回転されて停止された時点を巻締め終了時点(基準点0)として認識する(図5(a))。
次に、判定部12Bは、図5(a)に示すように、巻締め終了時点(基準点0)を基準として、前述した判定対象時間帯txにおけるトルク波形を抽出する。
これに対して、図6(a)に示した場合には、判定対象時間帯txのトルク波形は、第1判定基準トルクT1が3回記録されており、第2判定基準トルクT2が1回記録されている。このように、第1判定基準トルクT1が3回記録されているのは、そこがベレーキャップ発生時のトルク波形であることを意味している。従って、この場合には、判定部12Bは、この図6(a)のトルク波形が得られた場合にはベレーキャップが生じた不良品であると判定する。
また、従来技術においては図10(b)ロに示したようなキャップの噛み合い条件によりインナーリング波形が検出されるタイミングが早くなった場合、本実施例では、図5(b)に示すように、判定対象時間帯txのトルク波形は、第1判定基準トルク値T1が1回記録され、かつ第2判定基準トルク値T2が3回記録されているので、この場合においても判定部12Bは巻締めが良好に完了した良品であると判定する。
また、従来においては、エラートルクTEをどの程度に設定するかは、実際には難しい問題となるが、本実施例においてはそれほど神経質に第2判定基準トルクT2の値を決定しなくても良い。
さらに、従来技術においては、図10(a)に想像線で示したように、巻締め開始直後に何らかの原因でイレギュラー波形が記録されて、それがエラートルクTEを超えていれば、良好に巻締めが終了した良品であっても不良品と判定されてしまうことがあった。
これに対して本実施例の判定部12Bは、図6(b)に示したような、巻締め開始直後にイレギュラー波形が記録されていたとしても、判定部12Bは上記判定対象時間帯txにおけるトルク波形を基にして良品であると確実に判定することができる。したがって、この点においても本実施例のキャッピング装置1は、キャップ8の巻締め終了時点において不良品の発生を抑制して、キャップ8の巻締め終了後における良品の歩留まりを向上させることができる。
また、上記第1実施例における判定対象時間帯txは、前述した時間に限られるものではなく、判定対象時間帯txの設定位置や長さを適宜変更可能であって、要は良品と不良品を区別できるような特徴的なトルク波形を含む区間を判定対象時間帯txとして設定すれば良い。つまり、基準点である巻締め終了時から遡及する上記所定時間ΔtAは、インナーリング波形が生じる時間帯とイレギュラー波形が生じる時間帯(図6(b)参照)との間の時間に設定される。
さらに、判定部12Bがキャッピングの良否を判定するための判定条件も、前述した条件に限られず、第1判定基準トルクT1と第2判定基準トルクT2が記録される回数を適宜設定して、適切な判定精度が得られるようにしても良い。
つまり、この場合の巻締め終了後には、図7(a)、図7(b)に示すように、インナーリング波形がないトルク波形が得られる。そこで、この図7(a)、図7(b)の場合には、キャッピングの良否の判定基準となる条件としては記録部12Aに第1判定基準トルクT1のみが記録されている。なお、判定対象時間帯txとしては、上記第1実施例の場合と同様に、最も特徴的なトルク波形が得られる時間帯が設定されている。より詳細には、この第2実施例において巻締め終了の時点から遡及する所定時間ΔtA’としては、過去のデータを基にしてベレーキャップが発生する時間帯を過ぎた時間が設定されている。
そして、図7(a)の場合には、判定対象時間帯txにおいて第1判定基準トルクT1が1度記録されているので、この場合には判定部12Bは良品であると判定する。
他方、図7(b)の場合には、判定対象時間帯txにおけるトルク波形は第1判定基準トルクT1を超えているので、つまり、判定対象時間帯tx内で第1判定基準トルクT1は一度も記録されていないので、この場合には、判定部12Bはベレーキャップが生じた不良品であると判定する。
このような第2実施例であっても上述した第1実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
すなわち、図8(a)、図8(b)に示すように、本締めトルクでサーボモータ11が回転される際のサーボモータ11の回転数RFよりも大きく、かつ噛み合い工程と仮締め工程の際の最大回転数SP1よりも小さな判定基準回転数R1を設定し、それを記憶部12Aに記録しておく。また、判定対象時間帯txとしては、上記第1実施例の場合と同様に、最も特徴的な回転数の変動波形が得られる時間帯が設定されている。より詳細には、この第3実施例において巻締め終了の時点(基準点0)から遡及する所定時間ΔtA”としては、過去のデータを基にしてベレーキャップが発生する時間帯を過ぎた時間が設定されている。
そして、図8(a)の場合には、判定対象時間帯txにおける回転数の変動波形は判定基準回転数R1が1度記録されているので、この場合には判定部12Bは良品であると判定する。
他方、図8(b)の場合には、判定対象時間帯txにおける回転数の変動波形は判定基準回転数R1を超えていないので、一度も判定基準回転数R1が記録されていない。したがって、この場合には、判定部12Bはベレーキャップが生じた不良品であると判定する。
このような第3の実施例であっても上述した第1の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
また、上述した各実施例は、巻締め終了の時点を基準点0としてそこから所定時間だけ遡及して上述した判定対象時間帯txを設定しているが、その代わりにサーボモータ11の回転角度の所要範囲を判定対象角度範囲として用いても良い。つまり、横軸として経過時間の代わりにサーボモータの回転角度を採用したトルク波形あるいは回転数の変動波形を記録するようにして、キャップの巻締め終了の時点を基準点0としてそこから所定回転角度(例えば270°)遡及して、−270°〜−180°の範囲を判定対象角度範囲として設定する。ここでの所定回転角度は、過去のデータからベレーキャップが発生する角度範囲を過ぎた角度を採用する。そして、上記判定対象角度範囲のトルク波形または回転数の変動波形を基にして前述したように判定部12Bがキャップ8の巻締めの良否を判定するようにしても良い。
また、上記制御装置12の判定部12Bによる良・不良の判定は次のように行っても良い。すなわち、巻締め終了時点(基準点0)から所定時間遡及した時点において記録されたトルク値が、所定のトルク値となっているか否かを基準に判定するようにしても良い。具体的には、例えば図5に想像線で示したように、基準点0から所定時間tC遡った時点において記録されているトルク値Txが第1判定基準トルクT1から第2判定基準トルクT2の間であれば良品とし、T1より大きい、あるいは、T2より小さい場合は不良品と判定する。もしくは、記録されているTxが単に所定トルク値T1より小さければ良品、T1より大きければ不良品と判定するようにする。また、このような判定方法は、もちろん、記録部12Aに記録された回転数や回転角度を用いた判定にも適用可能である。このような判定方法によれば、上述した実施例よりも、演算時間を短縮することが出来るため、処理時間の短縮化や制御装置12における演算装置のコストダウンに好適である。
さらに、前述した各実施例では、キャッピング開始から終了までの間のトルク波形および回転数波形を記録部12Aに記録したが、キャッピングの終了前の所定時間帯から記録するようにしても良い。すなわち、過去の実験データ等を基にして、キャッピング開始から、上記実施例記載の判定対象時間帯txや、良品と判定するのに適切な波形を含むように波形の記録を開始するようにしても良い。つまり、上記実施例から明らかなように、本願発明に係るキャッピングの良否判定方法は、キャッピングの終了時点を含む所定時間あるいは所定角度遡った時点でのトルク値、回転数値が得られれば適用可能であるので、全ての波形を記録せずとも良い。この場合、記録部12Aに記録するデータ量を減らすことができるので、キャッピング装置1による処理速度の向上に好適である。
7‥キャッピングヘッド 8‥キャップ
8B‥インナーリング 11‥サーボモータ
12‥制御装置 13‥エンコーダ
14‥トルク検出手段 tA‥所定時間
T1‥第1判定基準トルク T1‥第2判定基準トルク
R1‥判定基準回転数
Claims (4)
- キャップを保持して容器に巻締めるキャッピングヘッドと、上記キャッピングヘッドを回転させるサーボモータと、上記サーボモータの作動を制御する制御装置と、キャップを容器に巻締める際の巻締めトルクを検出するトルク検出手段とを備え、上記制御装置は、上記サーボモータを所要の指令トルクで回転させて上記キャッピングヘッドを回転させることにより、上記キャップを容器に巻締めるとともに、上記トルク検出手段が検出したキャッピングの終了までの巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するようにしたキャッピング装置において、
上記制御装置は、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピング終了時点から所定時間遡った判定対象時間帯で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づきキャッピングの良否を判定することを特徴とするキャッピング装置。 - キャップを保持して容器に巻締めるキャッピングヘッドと、上記キャッピングヘッドを回転させるサーボモータと、上記サーボモータの作動を制御する制御装置と、キャップを容器に巻締める際の巻締めトルクを検出するトルク検出手段と、キャップを容器に巻締める際の回転角度を検出する回転角度検出手段とを備え、上記制御装置は、上記サーボモータを所要の指令トルクで回転させて上記キャッピングヘッドを回転させることにより、上記キャップを容器に巻締めるとともに、上記トルク検出手段が検出したキャッピングの終了までの巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するようにしたキャッピング装置において、
上記制御装置は、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピング終了時点から所定回転角度だけ遡った判定対象角度範囲で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づきキャッピングの良否を判定することを特徴とするキャッピング装置。 - キャッピングヘッドに保持されたキャップを容器に巻締める際の巻締めトルクを検出するとともに記録し、該巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するキャッピング方法において、
キャッピングの終了後、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピングの終了時点から所定時間遡った判定対象時間帯で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づき上記キャッピングの良否判定を行うことを特徴とするキャッピング方法。 - キャッピングヘッドに保持されたキャップを容器に巻諦める際の巻締めトルク、およびキャッピングヘッドの回転角度を検出するとともに記録し、該巻締めトルクの記録を基にしてキャッピングの良否を判定するキャッピング方法において、
キャッピングの終了後、上記記録された巻締めトルクの内、キャッピングの終了時点から所定回転角度遡った判定対象角度範囲で記録されたトルクと、予め設定された第1判定基準トルクおよび当該第1判定基準トルクよりも小さな第2判定基準トルクとを比較して、上記第1判定基準トルクが記録された回数および上記第2判定基準トルクが記録された回数に基づきキャッピングの良否判定を行うことを特徴とするキャッピング方法。
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