JPH0676104B2 - キャップ締付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内容物を充填した容器にスクリューキャップ
を螺合し、閉栓を行う装置に用いて好適なキャップ締付
け装置に関する。

（従来の技術） 一般に化粧品，薬品等の容器はスクリューキャップ（以
下キャップと称す）が用いられており、このキャップは
紙製トレー上に集積され、このトレーを段ボール箱に多
段に積み梱包した状態でキャップメーカーから供給され
る。

従来、化粧品等で用いられている容器のキャップ螺合装
置は、キャップを前述した納入梱包箱より取り出し、こ
れを作業者がボウルフィーダ、回転フィーダ等からなる
整列装置に供給し、製品ごとに予めガイド間隔等が調整
された供給シュートに順次直列状態で送り込み、前記供
給シュートの出口で一個ずつ正確に位置決めした後、キ
ャップ螺合装置のキャップ把持部がこれを把持して取り
出す。一方、これと同期して位置決め、固定された容器
に対し、その上方より、キャップ把持部が回転・下降す
ることにより、容器へのキャップのねじ込みが行われて
いる。また、キャップ螺合装置のキャップ把持部は構造
上相当重くなるため、螺合時の回転駆動部の慣性による
キャップの締めすぎを抑制するため、容器把持部等にト
ルク検出器を取り付けて、螺合過程におけるトルク変化
に対応して、回転速度や締め付けトルクを抑制するキャ
ップ螺合装置もある。

また、ロボットを用いた部品供給装置のロボットハンド
としては、部品を複数の挟持爪により把持するメカニカ
ルチャック式のものや、真空吸着式のものが従来から知
られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来のキャップ螺合装置では、キャップ把持部
にチャック方式を用いているため、キャップ把持部に対
するキャップの供給は、キャップを一個ずつ分離して正
確に位置決めしておかなければなかった。また、シュー
ト等を使用しているため、仕掛製品のキャップ寸法が変
わるごとにシュート等の寸法調整を行わなければならな
かった。この調整は微妙な作業であり、熟練者が必要で
あった。また、前述した様にトルク検出制御による仮螺
合は高速・低トルクで行い、本螺合は低速・高トルクで
行っても、キャップ螺合装置の構造上、回転駆動部自体
の重量が重いため、高精度に制御しても慣性によるキャ
ップの締めすぎを完全に抑えることは困難であった。さ
らに、ロボットを用いてキャップを容器に供給する場
合、従来のメカニカルチャック式、真空吸着式によるロ
ボットハンドでは、前者の場合、前述と同様、回転駆動
部自体の重量が重くなるため、慣性によるキャップの締
めすぎの問題があった。さらに、キャップが密着して供
給されてくる場合は、チャップできないため、キャップ
の取り出しができないという欠点もあった。また、後者
は、逆にキャップが密集した状態で供給されてもキャッ
プ天面を吸着して取り出すため、キャップの取り出しは
できるが、チャックのように把持位置の修正機能がない
ため、キャップを正確に供給する装置が必要であった。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたもの
で、キャップの供給位置がラフであっても、これを確実
に螺合することができ、かつ、キャップの締めすぎを防
止できるキャップ締付け装置を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、支持手段によ
り移動可能に支持される取付台と、この取付台の下方に
固設され、吸着されたキャップを側面から挟持し、該キ
ャップの吸着位置を吸着ヘッドの中心に位置合わせする
クランプ手段と、回転軸を介して取り付けられキャップ
天面を吸着する吸着ヘッドと、該回転軸を回転させる回
転駆動手段と、前記取付台に固設され、該回転駆動手段
を昇降させ、その先端部に取り付けられている吸着ヘッ
ドを前記クランプ手段の中央先端部から突没させる昇降
手段とから構成される。

（作用） 本発明の構成によれば、キャップの真上にロボットハン
ドを移動後、昇降手段により吸着部を下げ、吸着ヘッド
にキャップの天面を吸着させる。該キャップを吸着後、
昇降手段によって所定のストローク量上昇させ、キャッ
プを搬送手段上から抜き出し、その後、キャップの落下
防止と芯出しを行うため、クランプ手段により該キャッ
プの側面を挟持させる。この動作により複数のキャップ
が搬送手段上に密集した状態で収容されていても、キャ
ップを取り出すことができ、しかも、吸着ヘッドの吸着
位置がキャップの中心からずれていても、該クランプ手
段により吸着ヘッドの中心軸にキャップの位置を修正さ
せることができる。このため、キャップ供給側に正確な
位置決め装置がなくても容器へのキャップの螺合が可能
となる。次に、キャップを容器に螺合する場合は、容器
の真上にロボットハンドを移動後、クランプ手段による
キャップ側面の挟持を開放させる。そして、昇降手段に
より吸着部を下げつつ、回転駆動手段により吸着ヘッド
を回転させながら、キャップの容器への仮螺合を行わせ
ることができる。この場合、回転するのは、重量の軽い
吸着ヘッドとキャップだけであるから、回転体の慣性に
よるキャップの締めすぎを最小限に抑えることができ
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図から第６図に基づいて
説明する。

第１図は２個のキャップ吸着ヘッドを備えたキャップ締
付け装置の外観斜視図、第２図は正面図、第３図は側面
図である。（１）は、支持手段により移動可能に支持さ
れる取付台で、この取付台（１）には、以下に説明する
クランプ手段と昇降手段がそれぞれ取り付けている。こ
の支持手段はロボットを用いてもよいが、キャップ供給
部とキャップ螺合動作を行う容器の固定位置の両者間の
上方を往復移動する装置であればよい。（２）は、前記
取付台（１）の下方に固設され、キャップの側面を挟持
するクランプ手段である。該クランプ手段（２）は、対
向して設けた一対のクランプ部（４）と、これを平行駆
動させる平行駆動機構、例えば、平行駆動型エアチャッ
ク等より構成されており、該エアチャックの両側から突
出している伸縮ロッドに前記クランプ部（４）がそれぞ
れ取り付けられる。（３）は、前記取付台（１）の下方
に固設され、後述する吸着部を昇降させる昇降手段、例
えば、エアシリンダ等である。前記吸着部（６）は、キ
ャップの天面を吸着する真空吸着ヘッド（５）と、該吸
着ヘッド（５）を回転させる回転駆動手段（９）より構
成され、これらが基台（８）に取り付けられている。該
基台（８）は、前記クランプ部（４）との干渉を避ける
ため、この間をくり抜いた略十字形の形状をしており、
一方は前記昇降手段（３）の伸縮ロッドに固設され、他
方は取付台（１）から下方に固設されたスライド軸
（７）を軸通させ、前記回転駆動手段（９）の駆動によ
り、基台（８）を取付台（１）と平行に上下動させるよ
うになっている。そして、この基台（８）を上下動させ
ることにより、後述する吸着ヘッド（５）をクランプ部
（４）の先端から突没させるようになっている。また、
前記回転駆動手段（９）は前記基台（８）の上方に固設
され、回転軸が基台（８）の下方に突出するように取り
付けられている。本実施例では、電動モータを用いてい
る。該モータの回転数あるいは回転トルクは、公知のギ
ヤヘッド、速度調整装置等による適宜な値に設定され
る。

また、吸着ヘッド（５）は前記基台（８）の下方に取り
付けられており、該吸着ヘッド（５）は下面にキャップ
天面を吸着する真空吸着パッドを設け、上面中央には回
転軸が取り付けられており、吸着パッドと一体的に回転
できるように構成されている。そして、該回転軸は基台
（８）に設けたベアリングを介して回転自在に取り付け
られている。前記回転駆動手段（９）の回転力を吸着ヘ
ッド（５）に伝達させるため、回転駆動手段（９）の回
転軸先端部にはプーリを軸着し、吸着ヘッド（５）の胴
部には凹溝を設け、前記プーリと凹溝の間に無端ベルト
を張設して、吸着ヘッド（５）を回転させるようになっ
ている。この吸着ヘッド（５）の回転により、吸着した
キャップを回転させ、目的とする容器のネジ部に螺合さ
せるようになっている。また、吸着ヘッド（５）でキャ
ップを吸着しているため、一定のトルクがかかれば、該
吸着ヘッド（５）が空回りするので、キャップの締めす
ぎを防止することができる。なお、該吸着ヘッド（５）
への真空の供給は、図示しないが公知のフレキシブルチ
ューブ，真空バルブを介して真空ポンプへ接続される。
本実施例では、吸着部を昇降させているが、クランプ手
段を昇降させてもよい。また、吸着ヘッドの回転には、
プーリーと伝達ベルトにより回転駆動の伝達を用いてい
るが、回転駆動手段直結、ギア伝達等を用いてもよい。
クランプ部（４）のキャップ挟持部分の表面には緩衝
材、例えば、ゴム等が貼着されており、クランプ時にキ
ャップの表面に傷をつけない様になっている。また、キ
ャップ挟持部分をＶ型形状とし、前述の吸着ヘッド
（５）がキャップの中心をずれて吸着しても、クランプ
部（４）のクランプ時にキャップをセンタリングさせる
ことができる。キャップ締付け装置は以上のように構成
される。

次に、第４図はこのキャップ締付け装置を実際のキャッ
プ螺合システムに用いた全体システムの外観斜視図を示
すもので、支持手段として、水平多関節型の汎用ロボッ
ト（15）を用いたものである。

このロボット（15）は第１アーム（15a）の水平回転
（矢示ａ）、第２アーム（15b）の水平回転（矢示
ｂ）、ロボットアーム（15c）の伸縮（矢示ｃ）および
該ロボットアーム（15c）の先端に固設されたフランジ
（15d）面に、前述したキャップ締付け装置が取り付け
られている。

このキャップ螺合システムは、正立状態でキャップを所
定位置まで搬送する搬送手段（17）と、所定位置まで搬
送されたキャップを取り出し、キャップを容器に対し、
低トルクかつ高速で螺合させるロボット（15）と、この
ロボット（15）の動作範囲内にあって、取り出したキャ
ップを螺合すべき容器を固定する固定台（18）と、前述
したロボット（15）により仮螺合されたキャップを回転
の慣性の影響の低い低速で回転させ、規定のトルクまで
本螺合するキャップ本螺合装置（図示せず）とから構成
される。

前記搬送手段（17）は直進振動フィーダ等であり、シュ
ートの終端部は搬送されてきたキャップを簡易に位置決
めするため、Ｖ型形状のストッパ（19）が取り付けられ
ている。

また、前記固定台（18）には、容器の胴部を両側から把
持するＶ型ブロック（23）が一定間隔で設けられてお
り、あらゆる容器寸法にも対応できるようにするため、
対峙して設けたＶ型ブロック（23）の間隔は調整自在と
なっている。

前記キャップ本螺合装置は、残りわずかのネジシロ部分
をねじ込むためのものであり、従来のキャップ螺合装置
を用い、回転の慣性によるキャップの締めすぎをなくす
ため、低速回転で螺合させる。

以上のように構成されたシステムにおいて、その動作に
ついて、第５図ないし第６図を基に説明する。

第５図において、ロボットアーム（15c）が取り出そう
とするキャップの真上に来ている状態から説明する。こ
の状態では、吸着ヘッド（５）の先端はクランプ部
（４）の先端より突出しており、クランプ部（４）は開
いた状態となっている。まず、ロボットアーム（15c）
がキャップ取り出し位置に移動し、真空バルブ（図示せ
ず）の駆動により吸着ヘッド（５）がキャップの天面を
吸着する（第５図Ａ）。該キャップの吸着を吸着ヘッド
と真空バルブとの間に設けた圧力センサ（図示せず）の
出力が、大気圧から真空圧になったことにより確認する
と、昇降手段（３）を駆動させ、キャップを搬送手段
（11）上から抜き出す（第３図Ｂ）。所定寸法抜き出し
たら、クランプ手段（２）を駆動させ、クランプ部
（４）で前記吸着ヘッド（５）に吸着されているキャッ
プの側面を挟持する。このとき、キャップ天面の吸着位
置が中心より多少ずれていても、クランプ部（４）の保
持部分がＶ型形状となっているため、このＶ溝中心に寄
せられると共に、クランプ部（４）は吸着ヘッド（５）
の中心軸に向けてキャップ側面を挟持するから、キャッ
プの吸着位置は中心に寄せられる（第５図Ｃ）。

次に、第６図に基づき、吸着したキャップを螺合する動
作について説明する。まず、キャップを吸着・挟持した
ロボットアーム（15c）を前記固定台（18）の該当容器
の真上まで移動させる。ロボットアーム（15c）が容器
の真上に到着すると、クランプ部（４）の挟持を開放
し、昇降手段（３）と回転駆動手段（９）を駆動させ、
吸着ヘッド（５）に吸着されたキャップを回転させなが
ら吸着ヘッド（５）を下降させ、容器へのキャップ仮螺
合を行わせる（第６図Ｂ）。

キャップの仮螺合が完了すると、キャップ本螺合装置
（図示せず）により低速回転で所定トルクまで螺合を行
い、キャップの螺合を完了する。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明はキャップを吸着ヘッドに
より吸着後、昇降手段によって所定ストローク量抜き出
し、クランプ部によってキャップの側面を挟持するか
ら、複数のキャップが密着した状態からでも取り出すこ
とができる。また、クランプ部を設けたから、吸着ヘッ
ドが多少ずれてキャップを吸着してもキャップをセンク
リングできるため、キャップ供給部に正確な位置決め装
置がなくても対応でき、直進フィーダ等による簡単な位
置決め装置だけで確実に容器へのキャップの螺合ができ
る。このため、従来装置のように仕掛製品の切替時に、
シュート等の寸法調整のための熟練作業が不要となり、
切替工数の削減，製品仕掛りの汎用性を向上させること
ができる。また、吸着ヘッドを含む回転体が軽量に構成
できるため、回転体の慣性によるキャップの締めすぎを
抑えることができるだけでなく、従来のロボット等によ
るキャップ螺合動作において、しばしば発生する容器と
キャップの軸芯がずれて、ねじ込みができない、いわゆ
る、ベレー掛けの不良発生を防止することが可能とな
り、品質・工程安定性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

各図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発
明に係るキャップ締付け装置の外観斜視図、第２図は正
面図、第３図は側面図、第４図は本発明を用いたキャッ
プ螺合システムの外観斜視図、第５図はキャップ取り出
し時の動作説明図、第６図はキャップ螺合時の動作説明
図を示す。 （１）……取付台、（２）……クランプ手段 （３）……昇降手段、（４）……クランプ部 （５）……吸着ヘッド、（６）……吸着部 （７）……スライド軸、（８）……基台 （９）……回転駆動手段、（15）……ロボット （17）……搬送手段、（18）……固定台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持手段により移動可能に支持される取付
   台と、この取付台の下方に固設され、吸着されたキャッ
   プを側面から挟持し、該キャップの吸着位置を吸着ヘッ
   ドの中心に位置合わせするクランプ手段と、回転軸を介
   して取り付けられキャップ天面を吸着する吸着ヘッド
   と、該回転軸を回転させる回転駆動手段と、前記取付台
   に固設され、該回転駆動手段を昇降させ、その先端部に
   取り付けられている吸着ヘッドを前記クランプ手段の中
   央先端部から突没させる昇降手段とから構成されるキャ
   ップ締付け装置。