JP6919881B2 - キャップ打栓方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器にキャップを打栓する作業中にその打栓状態を正しく判断することができるキャップ打栓方法およびその装置に関する。

従来より、容器にキャップを取付ける施蓋装置として、キャップを容器の口元部へ押し込むこと（以下、「打栓」という）により容器の口元に取付ける施蓋装置が用いられている。

打栓を施す施蓋装置は、キャップを保持するチャックを備えたキャップチャックがコンベア等の容器支持部の上方で上下方向に移動可能に支持されており、施蓋時には、チャックによりキャップを保持したキャップチャックを下降させ、その押圧力により、容器支持部に配置された容器の口元部にキャップを押し込んで装着する。

この打栓を施す施蓋装置においてキャップチャックを上下方向に移動させて打栓を行うための構成としてはカム機構やエアシリンダ等が用いられており、容器やキャップの形状等に合わせてキャップを保持するチャックの下降量を設定するとともに、その際に容器の口元部へキャップを押し込む力（打栓圧）をスプリングや流動体としてのエアを用いて調整し、キャップが十分に口元部へ押し込まれない状態や、必要以上に押し込まれてキャップや容器を破損させてしまう状態の発生を防止しつつ、キャップを適正に口元部へ押し込むように構成されている（特許文献１参照）。

そして、打栓後には、判定装置を用いてキャップが正常に押し込まれたか否かを判定する。前記判定装置としては公知の構成の天面高さ取得手段を例示することができ、この天面高さ取得手段が取得した容器の口元部に打栓されたキャップの高さ位置と正常な打栓が行われた場合のキャップの高さ位置とを比較することによって容器の口元部へのキャップの打栓が正常に行われたか否か（打栓状態）を判断する。例えば、口元部にキャップが十分に押し込まれていない場合には、キャップの天面は基準とする正常なキャップの高さ位置より高いところに検出される。キャップや容器を破損させている可能性がある程に押し込まれている場合には、キャップの天面は基準とする正常なキャップの高さ位置より低いところに検出される。このように、天面高さ取得手段が取得した容器の口元部に打栓されたキャップの高さ位置が正常な打栓が行われた場合のキャップの高さ位置に無いことを以てキャップの打栓が正常に行われていないことを判断することができる。

特開２００４−２１０３８９号公報

ところが、前述の打栓状態の判断方法では、キャップ内部で容器の口元部の破損等があった場合であってもキャップが正常な打栓が行われた場合の高さ位置に納まっていると、前記判定手段としての天面高さ取得手段では、その打栓状態は「正常」と判断されてしまう。このように誤った判断が為されると、後工程において、正常に打栓されていない容器を製造・出荷ラインから取り除くことができない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、容器にキャップを打栓する作業中に、その打栓が正常に行われているか否かを正しく判断することができるキャップ打栓方法およびその装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明のキャップ打栓方法は、サーボモータの駆動を制御してキャップチャックと前記キャップチャックに保持させたキャップとを下降させる途中で前記キャップを容器支持部に支持された容器の口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓方法であって、前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように、前記サーボモータの駆動を制御するとともに、打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクをモニタし、前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のピーク値および前記キャップが前記係合部を乗り越えて押圧から解放された瞬間に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のボトム値を含む押力波形を、予め保有する標準としての正常な打栓中における前記ピーク値および前記ボトム値を含む押力波形と照合させ、その差分が許容範囲内に有るか否かでその都度の打栓の正否を判断することを特徴とする。

また、サーボモータの駆動を制御してキャップチャックと前記キャップチャックに保持させたキャップとを下降させる途中で前記キャップを容器支持部に支持された容器の口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓方法であって、前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように、前記サーボモータの駆動を制御するとともに、打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクをモニタし、前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のピーク値および／または前記キャップが前記係合部を乗り越えて押圧から解放された瞬間に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のボトム値を、それぞれ予め保有する標準としての正常な打栓中における前記サーボモータのトルクに基づき検出した前記ピーク値および前記ボトム値と照合させ、その差分が許容範囲内に有るか否かでその都度の打栓の正否を判断することを特徴とする。

本発明のキャップ打栓方法によれば、打栓中の押力をモニタすることで、キャップが正常に打栓されたか否かを判断するための別個の装置を要せずに打栓の異常を判断することができ、しかも、キャップ内部での容器の口元部の破損等までも検出することが可能となる。

特に、駆動源としてサーボモータを用い、打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクに基づいて検出した押力を用いることで、押力をモニタする別の装置が不要となり、キャップ打栓装置を簡素に構成することが可能となる。

また、本発明のキャップ打栓装置は、キャップを保持したキャップチャックを容器支持部に支持された容器の口元部へ下降させ、前記キャップを前記口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓装置であって、駆動源の駆動により、前記キャップを保持するキャップチャックを昇降させるキャップチャック移動手段と、前記容器の口元部に対し前記キャップの打栓を行う際に、その打栓中の前記駆動源の駆動による押圧状態としての押力を検出する押圧状態検出手段と、前記駆動源の駆動を前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように制御するとともに、前記押力状態検出手段が検出した前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの押力のピーク値および前記キャップが前記係合部を乗り越えて押力から解放された瞬間に示されるところの押力のボトム値を含む押力波形を、予め保有する標準としての正常な打栓中における前記ピーク値および前記ボトム値を含む押力波形と照合させて当該打栓が正常に行われたか否かを判断する打栓制御・判断手段と、を備えることを特徴とする。

また、キャップを保持したキャップチャックを容器支持部に支持された容器の口元部へ下降させ、前記キャップを前記口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓装置であって、駆動源の駆動により、前記キャップを保持するキャップチャックを昇降させるキャップチャック移動手段と、前記容器の口元部に対し前記キャップの打栓を行う際に、その打栓中の前記駆動源の駆動による押圧状態を検出する押圧状態検出手段と、前記駆動源の駆動を、前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように制御するとともに、前記押圧状態検出手段が検出した前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの押圧状態に基づく押力のピーク値および／または前記キャップが前記係合部を乗り越えて押圧から解放された瞬間に示されるところの押圧状態に基づく押力のボトム値を、予め保有する標準としての正常な打栓時における前記ピーク値および/またはボトム値と照合させて当該打栓が正常に行われたか否かを判断する打栓制御・判断手段と、を備えることを特徴とする。

本発明のキャップ打栓装置によれば、前記キャップチャック移動手段により前記キャップチャックを下降させて前記容器の口元部に前記キャップを押圧して打栓を行う際に、前記打栓制御・判断手段が、打栓中の押力のピーク値および／またはボトム値を、予め保有する標準としての正常な打栓時における前記ピーク値および/またはボトム値と照合し、あるいは、打栓中の押力波形と、標準としての正常な打栓時における押力波形とを比較することにより、当該打栓が正常に行われたか否かを判断することができる。

特に、駆動源としてサーボモータを用い、打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクに基づいて検出した押力を用いることで、押力をモニタする別の装置が不要となり、キャップ打栓装置を簡素に構成することが可能となる。

このように、本発明のキャップ打栓方法およびその装置によれば、容器にキャップを打栓する作業中に、別個の判定手段を設けること無く、駆動源に近い部分で検出した押力に基づき、より正確に、打栓が正常に行われていない容器やキャップ内部での容器の破損が生じている容器等を検出しながら、キャップの打栓を行うことができる。

本発明の実施形態のキャップ打栓装置の構成を示す説明図 本発明の実施形態のキャップ打栓装置の制御系ハードウェアのブロック図 本発明の実施形態のキャップ打栓方法を用いた打栓中のキャップと容器の口元部との位置関係を示す図面であり、（ａ）は口元部の外周部に形成された凸状の係合部に対しキャップが係合する前の状態を説明する図、（ｂ）はキャップの周壁が係合部を乗り越え、前記係合部にキャップが係合した瞬間の状態を説明する図、（ｃ）は打栓が完了した打栓圧保持状態を説明する図 本発明の実施形態のキャップ打栓方法において記憶部に記憶する、正常な打栓の押力波形例 本発明の実施形態のキャップ打栓方法において取得した、不良と判断する打栓の応力波形例

以下、本発明に係るキャップ打栓方法とその方法を実施する装置の一実施形態について、図１乃至図５により説明する。

本実施形態のキャップ打栓装置Ａは、キャップＣを把持するキャップ把持手段１と、打栓時に容器を保持する容器保持手段２と、打栓用のサーボモータ（以下、単に「サーボモータ」という）の駆動により、キャップ把持手段１に把持されたキャップＣを容器保持手段２により保持された容器Ｂの口元部Ｂ１に接離させる方向へ移動させるキャップチャック移動手段３を備えている。

容器ＢはキャップＣを打栓するための口元部Ｂ１を有し、例えば、ガラス製の瓶や、合成樹脂（プラスチック）の一種であるポリエチレンテレフタラート (ＰＥＴ) を材料として作られているボトル（以下、総称して「ＰＥＴボトル」という）やスクイーズボトルなどを例示することができる。本実施形態においては、容器ＢとしてＰＥＴボトルを用いる。ＰＥＴボトルは、有底で自立可能に形成された本体部Ｂ２、本体部Ｂ２の頂部に一体形成され、本体部Ｂ２の頂部の平面径よりも小径の断面径とされた円筒状の口元部Ｂ１、および、口元部Ｂ１の外周に形成され、キャップＣを係合させる凸状の係合部Ｂ３を有している。

キャップチャック移動手段３は、容器保持手段２によって保持された容器Ｂの口元部Ｂ１の上方において、口元部Ｂ１に対して接離させる方向（以下、単に接離方向という）へキャップチャック４を移動可能とされている。

詳しくは、キャップチャック移動手段３は、エンコーダ５を備えた駆動源としてのサーボモータ６を備えている。

本実施形態において、下方へ向けて位置させたサーボモータ６の出力軸６ａには、カップリング７等により偏芯を抑制しつつ、サーボモータ６の出力軸６ａとボールねじからなる回転軸８の上端が連接されている。

また、キャップチャック移動手段３は、サーボモータ６の駆動によりキャップチャック４を接離方向に移動させる移動体ユニット１０を備えている。

移動体ユニット１０は、回転軸８に組み付けられるボールねじスプラインからなるスライダ１１と、回転軸８と平行に配設されたスピンドル１２と、スライダ１１とスピンドル１２とを連結させるブラケット１３とを有している。スピンドル１２の下端部には、キャップチャック４が連結されており、キャップチャック４はサーボモータ６が駆動することによりスピンドル１２と共に接離方向へ移動する。

ここで、サーボモータ６は、図１に示すように、機体２０に設けられた平板状の上部固定フレーム２１にハウジング２２を介して配設されている。出力軸６ａに連設された回転軸８は上部固定フレーム２１から下方へ延出させて配接されている。回転軸８は、軸方向中央部のねじ溝形成領域よりも上方を上部固定フレーム２１に配設されたベアリング２３により回転自在に支持され、回転軸８の下端を機体２０に設けられた平板状の下部固定フレーム２４に配設された軸受部材２５により回転自在に支持されている。

また、回転軸８の回転に伴って昇降移動するスライダ１１にブラケット１３を介して一体で昇降移動するように連設されたスピンドル１２は、軸方向上部および下部を上部固定フレーム２１および下部固定フレーム２４にそれぞれ摺動可能に嵌挿させて配設されている。

なお、サーボモータ６の出力軸６ａの回転運動を移動体ユニット１０の直線運動に変換する構成は、前述のようにボールねじからなる回転軸８とスライダ１１との構成に限ることなく、例えば、水平方向へ延出させたサーボモータ６の出力軸６ａに設けられたピニオンと、鉛直方向に延在させて設けた前記ピニオンに噛合するラックとを用い、移動体ユニット１０を昇降移動させる構成であってもよい。

ここで、キャップ把持手段１は、不図示のキャップ供給手段から供給されるキャップＣを、容器Ｂの口元部Ｂ１に嵌着させる開口部を下方に向けた状態で把持する装置であり、リンクや楔等によるメカニカル式や、バキューム式、エアチューブ式等の慣用のキャップＣの把持手段を使用することができる。本実施形態においては、その詳細な説明は省略する。

また、容器保持手段２は、打栓中における口元部Ｂ１の妄動を防止することができるものであればよい。例えば、容器Ｂの搬送経路上におけるキャップ打栓装置Ａの配置位置、すなわち、打栓作業位置に配設され、搬送供給される容器Ｂを挟持するようなものであってもよい。図１には、機体２０に設けられたテーブル２６上に繰入手段（不図示）によって供給載置された硬質の容器Ｂを把持するグリッパ２７を示す。軟質の本体部Ｂ２を有するスクイーズボトルを容器Ｂとして用いる場合には、口元部Ｂ１にネックリングを凸設するとともに、打栓中における口元部Ｂ１の位置がブレないように前記ネックリングを用いて支承し、かつ、前記口元部Ｂ１にかかる打栓の押圧を受けるためのネックグリッパを容器保持手段２として設ければよい。

本実施形態のキャップ打栓装置Ａは、サーボモータ６の駆動を制御し、キャップチャック４を下降させて容器Ｂの口元部Ｂ１に対しキャップＣの打栓を行う際に当該打栓が正常に行われたか否かを判断する打栓制御・判断手段３０を有している。

打栓制御・判断手段３０は、１つの容器Ｂに対する打栓作業の設定時間内に、キャップチャック４を打栓作業の経過に合わせて所定の高さに移動させるように、サーボモータ６の駆動を制御する。本実施形態の打栓制御・判断手段３０は、打栓中、詳しくは、キャップＣを把持したキャップチャック４が容器Ｂの口元部Ｂ１の上方において打栓をするべく下降を開始する位置（打栓初期基準点）から、当該容器Ｂに対する正常な打栓を完了させたときの位置（打栓完了基準点）へ下降するまでのサーボモータ６の駆動をオープンループで制御する（打栓制御）と共に、その間の出力軸６ａのトルクをモニタし、予め保有する標準としての正常な打栓時におけるサーボモータ６の出力軸６ａのトルクと照合させて、その都度の打栓の正否を判断する（打栓判断）。

図２は、本実施形態のキャップ打栓装置Ａの制御系ハードウェアのブロック図である。

キャップ打栓装置Ａのサーボモータ６は回転軸８の回転量からスライダ１１の送り量や送り速度を制御するためのエンコーダ５の他、回転軸８のトルクを電流値を用いて測定するトルク検出手段３１を有している。トルク検出手段３１は、サーボモータ６に作用するトルクを測定可能であればどのような構成であってもよく、その配設位置も上記実施形態に限らない。例えば、公知のトルク測定装置をサーボモータ６の出力軸６ａに配設してもよい。

また、打栓制御・判断手段３０は、サーボモータの駆動の制御と、打栓が正常に行われたか否かの判断を行う制御部３２、制御部３２とデータ出し入れ可能に接続され、サーボモータ６の駆動を制御するプログラムや後述の押力波形などのデータを記憶させた記憶部３３、制御部３２と接続され、サーボドライバ３４を介してサーボモータ６に駆動指令を出力するとともに、サーボドライバ３４を介してエンコーダ５の検出データを受取り、前記駆動指令に反映させるポジショナ３５を備えている。また、本実施形態においては、トルク検出手段３１の測定結果の信号はサーボドライバ３４から、ポジショナ３５を経由して制御部３２へ送信される様に構成されている。勿論、トルク検出手段３１の測定結果を直接制御部３２へ送信する構成であってもよい。

また、打栓制御・判断手段３０の制御部３２は、制御に必要なメニュー選択や数値等を入力し、キャップ打栓装置Ａの駆動設定や駆動状況などを視認可能に出力する入・出力装置３６と接続されている。さらに、打栓制御・判断手段３０の制御部３２は、容器Ｂ毎の打栓の正否の判断結果を作業に反映させるための外部装置３７と接続されている。

次に、上記構成のキャップ打栓装置Ａを用いた、本実施形態のキャップ打栓方法について説明する。なお、本実施形態においては、外栓とプルトップ式の中栓とが一体化された合成樹脂製のキャップＣであって、外栓の内面が容器Ｂの口元部Ｂ１の係合部Ｂ３と嵌着される、公知の構成のキャップＣを用いた。

本実施形態のキャップ打栓装置Ａの駆動時、図示しないキャップ供給手段から送られるキャップＣをキャップチャック４の下方において受渡し可能に配置させておく。

その状態において、打栓制御・判断手段３０のサーボモータ６のエンコーダ５を用いた駆動の制御により、移動体ユニット１０のキャップチャック４がキャップＣを把持するべく下降を開始する位置（キャップ把持初期基準点）からキャップＣを把持する位置（キャップ把持完了基準点）へ向けてキャップチャック４を下降させ、前記キャップ把持完了基準点にてキャップＣを把持する。

すなわち、打栓制御・判断手段３０は、記憶部に記憶されているキャップ把持時のキャップチャック４の移動量に基づき、制御部３２からポジショナ３５を介して出力軸６ａ（回転軸８）の回転量、すなわち、スライダ１１の下降量に関する指令をサーボドライバ３４へ送る。サーボドライバ３４はキャップ把持時のスライダ１１の下降量に関する指令に基づき、エンコーダ５を利用しながら、サーボモータ６の出力軸６ａの回転量を制御して、サーボモータ６を駆動させる。

これにより、移動体ユニット１０のスライダ１１を回転軸８に沿って所定量だけ下降移動させることができる。そして、スライドとブラケット１３を介して一体に連結されたスピンドル１２も上部固定フレーム２１および下部固定フレーム２４によって支持されつつ接離方向へ移動させることができ、図示しないキャップ供給手段から送られるキャップＣをスピンドル１２の下端に連接されたキャップチャック４で把持することができる。なお、キャップＣを把持する方法は、そのキャップチャック４により異なるが、公知の方法を用いることとし、説明は省略する。

続いて、記憶部３３に記憶されている、キャップ把持完了基準点から打栓初期基準点までの移動量に基づき、制御部３２からポジショナ３５を介して出力軸６ａ（回転軸８）の回転量、すなわち、スライダ１１の移動量に関する指令をサーボドライバ３４へ送る。サーボドライバ３４はスライダ１１の移動量に関する指令に基づき、エンコーダ５を利用しながら、サーボモータ６の出力軸６ａの回転量を制御して、サーボモータ６を駆動させる。

これにより、移動体ユニット１０のスライダ１１を回転軸８に沿って所定量だけ移動させることができる。そして、スライドとブラケット１３を介して一体に連結されたスピンドル１２も上部固定フレーム２１および下部固定フレーム２４によって支持されつつ下降移動させ、キャップチャック４とキャップＣを打栓初期基準点に位置させる。

このときまでに、容器Ｂは、不図示の繰入手段によってテーブル２６上の打栓位置に載置し、口元部Ｂ１をスピンドル１２の軸心上に位置させた状態でグリッパ２７で把持しておく。

そして、本実施形態のキャップ打栓方法においては、記憶部３３に記憶されている、打栓初期基準点から打栓完了基準点までの移動量に基づき、制御部３２からポジショナ３５を介して出力軸６ａ（回転軸８）の回転量、すなわち、スライダ１１の下降量に関する指令をサーボドライバ３４へ送る。サーボドライバ３４はスライダ１１の下降量に関する指令に基づき、エンコーダ５を利用しながら、サーボモータ６の出力軸６ａの回転量を制御して、サーボモータ６を駆動させる。

これにより、移動体ユニット１０のスライダ１１を回転軸８に沿って所定量だけ移動させることができる。そして、スライダ１１とブラケット１３を介して一体に連結されたスピンドル１２も上部固定フレーム２１および下部固定フレーム２４によって支持しつつ下降移動させ、キャップチャック４に把持されたキャップＣを容器Ｂの口元部Ｂ１に当接させ、さらには、嵌着させることができる。

なお、本実施形態において、少なくとも移動体ユニット１０のスライダ１１を回転軸８に沿って打栓初期基準点から打栓完了基準点まで移動させて容器Ｂの口元部Ｂ１にキャップＣを嵌着させる打栓作業中は、サーボモータ６のエンコーダ５やトルク検出手段３１が検出した実際の値が、本来の目的とする速度、位置等を示す値と異なるものであったとしても、サーボモータ６の駆動制御に反映させて自動修正することをしない。

そして、その都度の打栓中の押力（打栓圧）をトルク検出手段３１が出力軸６ａのトルクに基づき検出し、サーボドライバ３４、ポジショナ３５を経由して制御部３２へ戻し、制御部３２は、押力の変化をトルクの変化によりモニタし、記憶部３３において記憶しているところの当該容器ＢとキャップＣとの正常な嵌着が行われた場合の押力の変化状態と比較することで、その都度の打栓が正常に行われたか否かを判断する。

例えば、記憶部３３には当該容器ＢとキャップＣとの正常な嵌着が行われた場合における押力波形（時間×トルク）を記憶しておき、この押力波形と、この度の打栓作業において取得した結果の押力波形と比較し、許容範囲から逸脱した場合に、その検出時における打栓が正常に行われていないことを判断する。

または、打栓中のサーボモータ６の出力軸６ａのトルクを変換した押力のピーク値および／またはボトム値を、予め保有する標準としての正常な打栓中における前記サーボモータ６の出力軸６ａのトルクを変換した押力のピーク値および／またはボトム値とそれぞれ照合させ、その差分が予め設定した許容範囲内から逸脱した場合に、当該打栓は正常に行われていないことを判断してもよい。

図３は、打栓中のキャップＣと容器Ｂの口元部Ｂ１との位置関係を示す図面であり、（ａ）は打栓が開始され、容器Ｂの口元部Ｂ１にキャップＣが摺接しつつ下降している途中であり、口元部Ｂ１の外周部に形成された凸状の係合部Ｂ３に対しキャップＣが係合する前の状態を説明する図であり、（ｂ）は、キャップＣの外栓の内面が係合部Ｂ３を乗り越え、係合部Ｂ３にキャップＣが係合した瞬間の状態を説明する図であり、（ｃ）は打栓が完了した状態を説明する図である。

また、図４は、キャップ打栓装置Ａに設定する以下の駆動条件下における本実施形態のキャップ打栓方法において記憶部３３に記憶する、正常な打栓時の押力波形の一例を示し、図５は同じ駆動条件下において取得し、打栓の結果を不良と判断する応力波形の一例を示す。

＜駆動条件例＞
キャップ把持完了基準点（待機位置）：２３５．１ｍｍ
打栓初期基準点：１４０．３ｍｍ
打栓完了基準点：１３２．９ｍｍ（±０．３ｍｍ）
キャップ把持完了基準点から打栓初期基準点までの下降速度：１００ｍｍ／Ｓ
打栓初期基準点から打栓完了基準点までの下降速度：１０ｍｍ／Ｓ
打栓トルク：１．９０Ｎ・ｍ
なお、基準点は容器Ｂを載置するテーブル２６の上面からのキャップチャック４の高さ位置である。

この図４に示す正常な打栓が行われた場合、移動体ユニット１０が下降し、キャップチャック４が把持するキャップＣが口元部Ｂ１に載置された直後、キャップＣがキャップチャック４に対して押し上げられた状態となり、瞬間押力が抜ける（図中、矢印Ａ参照）。その後、移動体ユニット１０が下降すると打栓が始まり、図３（ａ）に示すようにキャップＣが容器Ｂの口元部Ｂ１に摺接され、下方へ押圧されるに従って、サーボモータ６の出力軸６ａの押圧は上昇する。

図３（ｂ）に示すように口元部Ｂ１の外周部に形成された凸状の係合部Ｂ３に対しキャップＣが係合する直前に、キャップＣの押圧は最大になり（図中、矢印Ｂ参照）、サーボモータ６の出力軸６ａのトルクも最大値を示す。その後、キャップＣが係合部Ｂ３を乗り越えた瞬間、キャップチャック４の押圧から解放される打栓解放状態となり、キャップＣの押圧は急降下する（図中、矢印Ｃ参照）。その後、下降するキャップチャック４がキャップＣに追いつくことにより、再び打栓の押圧は上昇し、図３（ｃ）に示すように、トルクの制限値の１．９Ｎ・ｍに到達して押圧を保持する（図中、矢印Ｄ参照）。この図４に示す矢印Ｂのトルク値が、打栓作業中（打栓圧保持前）におけるピーク値となり、矢印Ｃがボトム値となる。なお、この容器Ｂに対する打栓完了後に検出されたキャップチャック４の高さ位置（打栓完了基準点に相当）は１３３．２ｍｍであり、設定基準値とは０．３ｍｍ異なるが、許容範囲である。

これに対し、図５に押力波形を示す打栓は、外見上には表出されない、キャップＣのプルトップ式の中栓の一部（シール部）に破損箇所を形成したキャップＣを用いた打栓であり、得られた押力波形は正常な打栓の場合と近似したものとなるが、口元部Ｂ１の外周部に形成された凸状の係合部Ｂ３に対しキャップＣが係合する直前に得られるピーク値が低く（図中、矢印Ｂ’参照）、キャップＣが係合部Ｂ３を乗り越えた後のボトム値（トルク値の落ち込み量）も小さくなっている（図中、矢印Ｃ’参照）。また、容器Ｂに対する打栓完了後に検出されたキャップチャック４の高さ位置（打栓完了基準点に相当）は１３２．９ｍｍであり、設定基準値と同値であった。なお、キャップチャック４の下降スピード（打栓速度）がキャップＣが容器Ｂの係合部Ｂ３を乗り越えたときの下降スピードよりも遅ければ、打栓解放状態が生じる為、押力波形には必ずボトム値として表出することを確認している。

このように、キャップＣの打栓自体や、容器ＢやキャップＣに正常な打栓を妨げる原因がある場合には、打栓中の打栓圧のピーク値やボトム値、あるいは打栓後の保持圧などに、正常な打栓時とは大きく異なる値が出現し、押力波形も異なるものとなるので、制御部３２において、記憶部３３に記憶しているところの当該容器ＢとキャップＣとの正常な嵌着が行われた場合の押力の変化状態やその値と比較することで、その都度の打栓の正否を判断することができる。しかも、キャップＣの高さ位置の検出で打栓の正否を判断することでは検出できなかったキャップＣ内の不良も検出することが可能となる。

そして、制御部３２は、この度の打栓が正常に行われたか否かを判断したあと、各容器Ｂ毎に、その判断の結果を、打栓の後工程において、打栓の正否の判断結果に応じて容器Ｂを分別する作業領域に配設された外部装置の制御部へ出力する。

これにより、当該外部装置においては、打栓が正常に行われていない容器Ｂを知ることができ、搬送経路から取り除くことが可能になる。特に、本実施形態のキャップ打栓方法によれば、外見上には表出しない打栓の不具合も検知することができる。

そして、各容器Ｂに対し、所定の時間内でキャップＣの打栓が完了したら、キャップ把持手段１のキャップチャック４はキャップＣを解放する。そして、制御部３２は、記憶部３３に記憶されている打栓完了基準点から、前記キャップ把持初期基準点までの移動量に基づき、制御部からポジショナ３５を介して前記出力軸６ａ（回転軸８）の回転量、すなわち、スライダ１１の上昇量に関する指令をサーボドライバ３４へ送る。サーボドライバ３４はスライダ１１の上昇量に関する指令に基づき、エンコーダ５を利用しながら、サーボモータ６の出力軸６ａの回転量を制御して、サーボモータ６を駆動させる。これにより、移動体ユニット１０のスライダ１１を回転軸８に沿って所定量だけ上昇させ、スライドとブラケット１３を介して一体に連結されたスピンドル１２も上部固定フレーム２１および下部固定フレーム２４によって支持しつつ容器Ｂから離間する方向へ上昇移動させ、キャップチャック４をキャップ把持初期基準点へ戻し、次に供給される容器Ｂに対するキャップＣの打栓に待機させる。

このように、本実施形態のキャップ打栓方法によれば、打栓が正常に行われていない容器ＢやキャップＣの内部での容器Ｂの破損が生じている容器Ｂ等を検出しながら、キャップＣの打栓を行うことができ、別個の判定手段を設けること無く、打栓以降の工程にて、打栓不良が検出された容器Ｂを搬送経路から除外することが可能となる。

さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できる。

例えば、サーボモータは駆動源の一例であり、トルク検出手段は駆動源の駆動による押圧状態を検出するための押圧状態検出手段の一例であり、これに限るものではない。

また、図１には一基のキャップ打栓装置Ａを示したが、軸回転可能に配設された機体２０の外周に等間隔に複数基のキャップ打栓装置Ａを設けた、所謂、ロータリー式のキャップ打栓装置Ａであってもよい。その場合には、各キャップ打栓装置Ａは、機体２０の回転や容器Ｂの搬送のタイミングと合わせて駆動制御されることは言うまでもない。さらには、固定配置された機体２０に１基乃至複数基のキャップ打栓装置Ａを設けてもよい。

また、キャップＣは前述のような外栓とプルトップ式の中栓とが一体化された合成樹脂製のキャップＣでなくてもよい。

Ａ キャップ打栓装置
Ｂ 容器
Ｂ１ 口元部
Ｂ２ 本体部
Ｂ３ 係合部
Ｃ キャップ
１ キャップ把持手段
２ 容器保持手段
３ キャップチャック移動手段
４ キャップチャック
５ エンコーダ
６ サーボモータ
６ａ 出力軸
７ カップリング
８ 回転軸(ボールねじ）
１０ 移動体ユニット
１１ スライダ
１２ スピンドル
１３ ブラケット
２０ 機体
２１ 上部固定フレーム
２２ ハウジング
２３ ベアリング
２４ 下部固定フレーム
２５ 軸受部材
２６ テーブル
２７ グリッパ
３０ 打栓制御・判断手段
３１ トルク検出手段
３２ 制御部
３３ 記憶部
３４ サーボドライバ
３５ ポジショナ
３６ 入・出力装置
３７ 外部装置

Claims (5)

1. サーボモータの駆動を制御してキャップチャックと前記キャップチャックに保持させたキャップとを下降させる途中で前記キャップを容器支持部に支持された容器の口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓方法であって、
   前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように、前記サーボモータの駆動を制御するとともに、
   打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクをモニタし、前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のピーク値および前記キャップが前記係合部を乗り越えて押圧から解放された瞬間に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のボトム値を含む押力波形を、予め保有する標準としての正常な打栓中における前記ピーク値および前記ボトム値を含む押力波形と照合させ、その差分が許容範囲内に有るか否かでその都度の打栓の正否を判断することを特徴とするキャップ打栓方法。
2. サーボモータの駆動を制御してキャップチャックと前記キャップチャックに保持させたキャップとを下降させる途中で前記キャップを容器支持部に支持された容器の口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓方法であって、
   前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように、前記サーボモータの駆動を制御するとともに、
   打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクをモニタし、前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のピーク値および／または前記キャップが前記係合部を乗り越えて押圧から解放された瞬間に示されるところの前記トルクに基づき検出した押力のボトム値を、それぞれ予め保有する標準としての正常な打栓中における前記サーボモータのトルクに基づき検出した前記ピーク値および前記ボトム値と照合させ、その差分が許容範囲内に有るか否かでその都度の打栓の正否を判断することを特徴とするキャップ打栓方法。
3. キャップを保持したキャップチャックを容器支持部に支持された容器の口元部へ下降させ、前記キャップを前記口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓装置であって、
   駆動源の駆動により、前記キャップを保持するキャップチャックを前記口元部に対して接離させる方向へ移動させるキャップチャック移動手段と、
   前記容器の口元部に対し前記キャップの打栓を行う際に、その打栓中の前記駆動源の駆動による押圧状態としての押力を検出する押圧状態検出手段と、
   前記駆動源の駆動を前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように制御するとともに、前記押力状態検出手段が検出した前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの押力のピーク値および前記キャップが前記係合部を乗り越えて押力から解放された瞬間に示されるところの押力のボトム値を含む押力波形を、予め保有する標準としての正常な打栓中における前記ピーク値および前記ボトム値を含む押力波形と照合させて当該打栓が正常に行われたか否かを判断する打栓制御・判断手段と、
   を備えることを特徴とするキャップ打栓装置。
4. キャップを保持したキャップチャックを容器支持部に支持された容器の口元部へ下降させ、前記キャップを前記口元部に凸状に形成された係合部を乗り越えさせて押し込み、装着するキャップ打栓装置であって、
   駆動源の駆動により、前記キャップを保持するキャップチャックを前記口元部に対して接離させる方向へ移動させるキャップチャック移動手段と、
   前記容器の口元部に対し前記キャップの打栓を行う際に、その打栓中の前記駆動源の駆動による押圧状態を検出する押圧状態検出手段と、
   前記駆動源の駆動を、前記キャップが係合部に押し込まれるときに、前記キャップチャックの下降速度が、前記キャップが前記係合部を乗り越えたときの下降速度よりも遅くなるように制御するとともに、前記押圧状態検出手段が検出した前記キャップが前記係合部を乗り越える直前に示されるところの押圧状態に基づく押力のピーク値および／または前記キャップが前記係合部を乗り越えて押圧から解放された瞬間に示されるところの押圧状態に基づく押力のボトム値を、予め保有する標準としての正常な打栓時における前記ピーク値および/またはボトム値と照合させて当該打栓が正常に行われたか否かを判断する打栓制御・判断手段と、
   を備えることを特徴とするキャップ打栓装置。
5. 前記駆動源はサーボモータであり、前記押圧状態検出手段は打栓中の前記サーボモータの出力軸のトルクに基づき押力を検出することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のキャップ打栓装置。

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