JPH08217194A - キャップのねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャッピングヘッド２に荷重を付加してキャッ
プ６内のパッキンを圧縮変形させることにより、ねじ間
には付加がかからない状態にしてキャップ６の締め付け
を行なう。 【構成】キャップ６を保持するチャック４を回転させつ
つ下降させることにより容器８の口部にキャップ６をね
じ締めする。このチャック４に対してはエアシリンダ１
８によって下方へ向けて荷重を付加することができる。
チャック４を回転させるスピンドル１０には、回転検出
器３０とトルク検出器３２が設けられており、これら両
検出器３０，３２からの信号がコントロールユニット２
８に入力されている。キャップ６内のパッキンが容器８
に着座すると、回転角度に対する締めトルクが急激に上
昇するので、この時点をとらえてソレノイドバルブ２６
を開き、エアシリンダ１８にエアーを送ってチャック４
に荷重を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャップのねじ締め装
置に係り、例えば、内部にシール用のパッキンを有する
キャップ（通称ラグキャップ）を、内部のパッキンを圧
縮変形させつつ容器の口部にねじ締めするキャップのね
じ締め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】容器の口部にねじ締めされるスクリュー
キャップには、キャッピング後に容器の内部を完全に密
封することができるように、その内部にパッキンが装着
されている。このようなスクリューキャップを、容器に
対してキャッピングを行なう場合には、キャップ保持手
段にキャップを保持させ、下方の容器に向かってこのキ
ャップ保持手段を下降させつつ回転させることにより、
キャップのねじを容器の口部に設けられているねじ部に
締結するようになっている。

【０００３】図２は、ラグキャップを容器にねじ締めす
る場合の締め角度（キャップすなわちキャップ保持手段
の回転角度）と締めトルクとの関係を示すグラフであ
り、この図によりキャップの締付け工程について説明す
る。先ず、キャップ保持手段を下降させてキャップを容
器の口部に嵌合した後（図２のＡ位置）、キャップ保持
手段の回転により、キャッピングの初期には、キャップ
のねじと容器のねじ部との間に負荷がかからない状態で
ねじ締めが行なわれ（図２のＡ〜Ｂ）、キャップ内のパ
ッキンが容器の口部に着座する（図２のＢ位置）。その
後、キャップを回転させることにより、ねじ山が進むに
従ってパッキンを圧縮変形させつつ、さらに増し締めを
行なう（図２のＢ〜Ｃ）。キャップの締め上がり角度に
達した後（図２のＣ位置）、クラッチ等により、キャッ
プ保持手段への回転力の伝達を遮断してねじ締めを完了
する。なお、図２のＴ₁ は、クラッチ等により設定され
た規制トルク値である。

【０００４】上記のような従来のキャップのねじ締め装
置では、キャップ内のパッキンが容器の口部に着座した
後、圧縮されるパッキンの反力による軸方向の力によっ
て発生するねじ間の摩擦が極めて大きくなるため、キャ
ップのねじ山の強度が弱い場合には、ねじ山が変形して
いわゆる「ねじばか」という現象が起こるおそれがあっ
た。そこで、キャップ内のパッキンが容器の口部に着座
した後パッキンの反力によって発生するねじ間の摩擦力
を低減して、摩擦のない状態で増し締めを行なうことが
できる蓋締め機が既に提案されている（特開昭５４−１
２７７８３号公報）。

【０００５】上記公報に記載された蓋締め機は、容器に
装着する蓋を支持する装置と、この蓋支持装置を蓋の軸
芯の回りに回転する装置と、所定のトルクが容器上の蓋
に加えられたときに蓋支持装置と回転装置との間に滑り
を許容するクラッチ装置と、上記トルクが加わった際に
同時に蓋に係合し、装着される容器に向い蓋に軸方向圧
力を加える蓋加圧装置とを備えている。この蓋加圧装置
は、エアーが導入されるシリンダとこのシリンダ内に摺
動可能に嵌合したピストンとを備えており、ピストンに
固定された軸の回転を上記摩擦板式クラッチ装置を介し
て上記蓋支持装置に伝達するようになっている。この蓋
締め機では、パッキン着座後のねじ間の摩擦によってト
ルクが増大した際に上記摩擦板式クラッチ装置によりす
べらせ、その後、エア回路を開いて上記シリンダ内に空
気圧を導入し、蓋支持装置の荷重を増してその力でパッ
キンを変形させてねじ摩擦のない状態で増し締めを行な
うようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように摩擦板式
クラッチ装置によってトルクが増大したことを感知し、
その後、キャップ保持手段の荷重を増大させる方法で
は、精度の高いトルク検知ができないため、最適なキャ
ッピングを行なうことが困難であった。また、摩擦板式
クラッチ装置によってトルクを検知する場合には、クラ
ッチの滑りによって検知できる設定トルクが大きいの
で、ねじ間の負荷が大きくなってしまうため、例えばラ
グキャプ（キャップの内側に複数のラグと呼ばれる突起
があり、これらのラグを容器のねじ山に噛み合わせるよ
うになっているキャップ）等のようにキャップ側のねじ
の強度が小さい場合には、ラグが変形してしまうおそれ
があった。

【０００７】本発明は、上記欠点を除くためになされた
もので、キャッピングを行なう過程で、キャップ内に設
けられたパッキン等のシール部材が容器の口部に着座し
た後急激に締め付けトルクが上昇するという特性（図２
のＢ以降参照）を利用して、パッキンが容器の口部に着
座した時点を検知すると同時に、キャップ保持手段に下
方の容器の方向に向けて荷重を付加することにより、正
確でかつ確実なキャッピングを行なうことができるよう
にしたキャップのねじ締め装置を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るキャップの
ねじ締め装置は、内部にシール用のパッキンを有するキ
ャップを保持するキャップ保持手段と、このキャップ保
持手段を回転させる回転手段と、上記キャップ保持手段
を昇降させる昇降手段とを備えており、キャップを保持
しているキャップ保持手段を回転させるとともに下方の
容器に向けて下降させることにより、キャップ内のパッ
キンを容器の口部に押付けて圧縮変形させつつねじ締め
を行なうものであって、さらに、上記キャップ保持手段
に対して下方の容器の方向に向けた荷重を付加する荷重
付加手段と、キャップが下降してキャップ内に装着され
ているパッキンが容器の口部に着座したことを検知する
検知手段と、この検知手段から、パッキンが容器の口部
に着座したという信号を受けて上記荷重付加手段を作動
させる制御手段とを設けたものである。

【０００９】

【作用】上記キャップのねじ締め装置では、先ず、キャ
ップを保持したキャップ保持手段を回転させながら下方
の容器に向けて下降させることにより、キャップを容器
の口部にねじ込み、その後、キャップ内のパッキンが容
器の口部に着座したときに、それを検知手段が検知して
制御手段に検知信号を出力し、この信号に応じて制御手
段が荷重付加手段を作動させる。すると、キャップ保持
手段に下方への荷重が加えられるので、容器の口部に着
座しているパッキンが圧縮変形され、キャップのねじと
容器のねじとの間には摩擦がないかまたは摩擦が極めて
小さい状態でキャップが回転されて容器の口部にねじ込
まれる。

【００１０】

【実施例】以下、図示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プのねじ締め装置
の要部を示す縦断面図である。このねじ締め装置は、キ
ャッピングヘッド２の下端に設けられているチャック４
にキャップ６を保持させ、このキャッピングヘッド２の
下方に配置された図示しない容器保持装置に保持されて
いる容器８に対し、キャッピングヘッド２を回転させつ
つ下降させることにより、上記キャップ６を容器８の口
部にねじ締めするようになっている。なお、上記キャッ
プ６内には、その内面に固着された樹脂等のパッキンあ
るいはゴム等の弾性体から成るリング状のパッキン等の
シール部材（図示せず）が設けられており、このパッキ
ンを圧縮変形させてキャップ６を容器８の口部に締結す
ることにより容器８内を完全にシールできるようになっ
ている。

【００１１】次に上記キャッピングヘッド２の構成につ
いて詳細に説明する。図示しないねじ締め装置本体に回
転自在に支持されている第１のスピンドル１０の下端に
筒状ハウジング１２が固定され、この筒状ハウジング１
２内に、上記チャック４が取付けられた第２のスピンド
ル１４が昇降可能に支持されている。上方の第１スピン
ドル１０は、サーボモータ等の回転手段（図示せず）に
よって回転されるとともに、カム等の昇降手段（図示せ
ず）によって昇降される。なお、これら回転手段および
昇降手段は上記のものに限定されるものではない。

【００１２】筒状ハウジング１２の内部は、中間の仕切
壁１２ａによって上下２つの空間１６，１８に区画され
ており、その中間の仕切壁１２ａには上下に貫通する孔
１２ｂが形成され、上記下方の第２スピンドル１４の上
部が、この孔１２ｂ内を上下に貫通して昇降可能に支持
されている。

【００１３】第２スピンドル１４の上端の、上記仕切壁
１２ａよりも上方の空間１６内に位置する部分にフラン
ジ１４ａが形成されており、このフランジ１４ａの上面
と筒状ハウジング１２内の空間１６の上部に配置された
ばね座２０との間に弾装されたヘッド荷重用スプリング
２２によって、第２スピンドル１４は常時下方へ付勢さ
れている。筒状ハウジング１２の貫通孔１２ｂの内面に
は、上下に延びるスリット１２ｃが形成され、このスリ
ット１２ｃ内に、第２スピンドル１４の外面に固定され
たキー２４が摺動自在に嵌合することにより、筒状ハウ
ジング１２と第２スピンドル１４とが回転方向に連結さ
れるとともに、上下方向に相対移動可能になっている。

【００１４】筒状ハウジング１２内の仕切壁１２ａより
も下方の空間１８はエアシリンダ部を構成しており、上
記第２スピンドル１４のこの空間１８内に位置する部分
に形成されたピストン１４ｂがこのシリンダ部（下方の
空間）１８内を上下に摺動する。シリンダ部１８内はピ
ストン１４ｂによって上下の室１８ａ，１８ｂに区画さ
れており、上記ピストン１４ｂより上方の室１８ａは、
ソレノイドバルブ２６を介して図示しないエアー供給源
に接続され、一方、ピストン１４ｂより下方の室１８ｂ
は大気に開放している。上記ソレノイドバルブ２６が開
放してシリンダ部１８内の上方の室１８ａにエアーが導
入されると、ピストン１４ｂが設けられている第２スピ
ンドル１４および第２スピンドル１４の下端に固定され
ているチャック４が一体的に下方へ付勢される。

【００１５】上記ソレノイドバルブ２６の開閉はコント
ロールユニット２８によって制御される。上方の第１ス
ピンドル１０には、ロータリエンコーダ等の回転検出器
３０とトルク検出器３２が設けられており、これら各検
出器３０，３２からの検出信号が上記コントロールユニ
ット２８に入力されている。これらの入力信号から、第
１スピンドル３０の回転角度に対するトルクの上昇率の
変化をとらえて、上記キャップ６内のパッキンが容器８
の口部に着座したことを感知したときに、コントロール
ユニット２８が制御信号を出力してソレノイドバルブ２
６を開放し、上記シリンダ部１８の上方の室１８ａ内に
エアーを導入する。

【００１６】上記構成に係るキャップのねじ締め装置の
作用について図１および図２により説明する。図２は従
来のキャップねじ締め装置における、キャップ保持手段
の回転角度（締め角度）とキャップの容器に対する締め
付けトルク（締めトルク）との関係を示すグラフであ
り、本実施例に係るキャップのねじ締め装置は、キャッ
プ６内のパッキンが容器８の口部に着座（図２のＢの位
置）した後、キャッピングヘッド２の回転角度に対する
締め付けトルクが急激に上昇するという特性を利用し
て、パッキンが容器８の口部に着座した時点Ｂを検知
し、このパッキンの着座と同時に、キャッピングヘッド
２に対し下方の容器８の方向に向けて荷重を加え、キャ
ップ６のねじと容器８の口部のねじとの間に負荷がかか
らない状態にしてさらに増し締めを行なうようにするも
のである。

【００１７】先ず、図示しない容器保持装置が、スター
ホイール等の供給手段を介して供給された容器８を保持
するとともに、キャッピングヘッド２の下端に固定され
たチャック４が、キャップ供給手段（図示せず）から供
給されたキャップ６を保持する。その後、上方の第１ス
ピンドル１０を介してキャッピングヘッド２が回転され
つつ下降すると、チャック４に保持されているキャップ
６が下方の容器８の口部に嵌合され、当初は両者６，８
のねじ間に負荷がかからない状態でねじ締めが行なわれ
る（図２のＡ〜Ｂの範囲）。この時のヘッド荷重はスプ
リング２２および第２スピンドル１４の自重により得ら
れる。

【００１８】キャップ６が容器８の口部外周のねじに対
して締め付けられつつ下降して、キャップ６内のパッキ
ンが容器８の口部に着座すると（図２のＢの位置）、そ
れ以後はパッキンを圧縮変形させながら締め付けが行な
われるので、従来のねじ締め装置では、急激に締め付け
トルクが上昇する（図２のＢ〜Ｃ参照）。これに対し本
実施例に係るねじ締め装置では、キャッピングヘッド２
の回転角度と締め付けトルクは、それぞれ回転検出器３
０およびトルク検出器３２によって検出され、その検出
信号が上記コントロールユニット２８に入力されてお
り、コントロールユニット２８が、キャッピングヘッド
２の回転角度に対する締め付けトルクの上昇率（ｄＴ／
ｄθ）が急激に変化したことにより、キャップ６内のパ
ッキンが容器８の口部に着座したことを検知すると、直
ちにソレノイドバルブ２６に信号を出力してこのソレノ
イドバルブ２６を開き、上記シリンダ部１８の上方の室
１８ａ内に図示しないエアー供給源からエアーを導入す
る。

【００１９】シリンダ部１８の上方の室１８ａ内にエア
ーが導入されることにより、第２スピンドル１４および
チャック４に対して、上記ヘッド荷重用スプリング２２
による荷重に加えてさらに下方への荷重が付加される。
こうして下方の容器８の方向へ向けた荷重を加えなが
ら、キャップ６の締め上り位置までこのキャップ６を回
転させる。このようにパッキンを変形させるために必要
な荷重を加えて、キャップ６を下方の容器８の口部に押
付け、キャップ６のねじと容器８の口部外周に形成され
ているねじとの間に摩擦がない状態にしてキャッピング
を行なうので、正確かつ確実なキャッピングを行なうこ
とができる。また、従来のねじ締め装置のように、締め
付けトルクが過剰になったりキャップ６のラグあるいは
ねじ山の強度が弱いために変形を起し、いわゆる「ねじ
ばか」という現象が生じてしまうことを未然に防ぐこと
ができる。なお、本発明の装置が適用されるキャップ
は、上記ラグキャップに限るものではなく、内部にパッ
キンを有するスクリューキャップであれば良いことは勿
論である、

【００２０】また、上記実施例では、回転検出器３０と
トルク検出器３２の両者からの検出信号により、キャッ
ピングヘッド２の回転角度（締め角度）に対する締め付
けトルクの急激な変化が生じた時点で、キャップ６内の
パッキンが容器８の口部に着座したことを感知して、キ
ャッピングヘッド２にさらに荷重を付加するようにした
が、トルク検出器３２からの信号だけによりパッキンが
容器の口部に着座したことを感知して、上記ソレノイド
バルブ２６を開放し、シリンダ部１８内にエアーを導入
することにより、荷重を付加するようにしても良い。こ
の場合には、トルク検出器３２の検出したトルク値が、
図２に示すしきい値Ｄを超えると同時に（すなわち、パ
ッキンが容器８の口部に着座して変形を始めると同時
に）上記ソレノイドバルブ２６を開放する。この場合に
も、上記実施例と同様に、パッキンを変形するのに必要
な荷重をキャッピングヘッド２に付加して増し締めを行
なうので、キャップ６と容器８のねじ部に負荷がかから
ない状態でねじ締めを行なうことができ、正確かつ確実
なねじ締めが可能であり、また、キャップ６のねじ部を
変形させてしまうこともない。

【００２１】上記図１に示した実施例では、筒状ハウジ
ング１２の上方の空間１６内に配置されたスプリング２
２によってキャッピングヘッド２に対し下方への荷重を
付与するようにしているが、パッキンが容器８に着座す
る前の時点（すなわちキャッピングの初期の段階）で
は、キャッピングヘッド２にかかる荷重をさらに減らし
たほうが好ましい場合もあり、この場合には、上記ヘッ
ド荷重用のスプリング２２を省略しても良い。また、チ
ャック４およびスピンドル１４等の自重が大きい場合に
は、この自重分を低減させるために、上記スプリング２
２を圧縮ばねに代えて引張りばねにすることもできる。
また、これに加えてシリンダ部１８の下方の室１８ｂ内
に微圧を導入しても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、内部
にパッキンを有するキャップを保持するキャップ保持手
段と、このキャップ保持手段を回転させる回転手段と、
キャップ保持手段を昇降させる昇降手段とを備え、キャ
ップを保持したキャップ保持手段を回転させるとともに
下方の容器に向けて下降させることにより、キャップ内
のパッキンを圧縮変形させつつねじ締めを行なうキャッ
プのねじ締め装置に、上記キャップ保持手段に対し下方
の容器の方向に向けた荷重を付加する荷重付加手段と、
キャップ内のパッキンが容器の口部に着座したことを検
知する検知手段と、この検知手段からの信号を受けて上
記荷重付加手段を作動させる制御手段とを設け、キャッ
プ内に設けられているパッキン等のシール部材が容器の
口部に着座したときに、キャップ保持手段に荷重を付加
してパッキンを圧縮変形させつつキャップのねじ締めを
行なうようにしたことにより、キャップのねじと容器の
口部の外周に形成されているねじ部との間に、摩擦がな
い状態または摩擦が極めて小さい状態でキャップを回転
させることができるので、正確かつ確実なキャッピング
を行なうことができ、しかも、ねじ山の強度の小さいキ
ャップでも、ねじ締め時のねじ締めトルクに起因するキ
ャップねじ山に働く軸力を低く押さえることが可能とな
り、キャップ自体のねじが変形していわゆる「ねじば
か」と呼ばれる状態になってしまうこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るねじ締め機の要部を示
す縦断面図である。

【図２】従来のねじ締め機によりキャップを容器に締め
付ける場合の、締め角度と締めトルクとの関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

４ キャップ保持手段（チャック） ６ キャップ ８ 容器 １８ 荷重付加手段（シリンダ部） ３０ 検知手段（回転検出機） ３２ 検知手段（トルク検出器） ２８ 制御手段（コントロールユニット）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にパッキンを有するキャップを保持
   するキャップ保持手段と、このキャップ保持手段を回転
   させる回転手段と、キャップ保持手段を昇降させる昇降
   手段とを備え、キャップを保持しているキャップ保持手
   段を下方の容器に向けて下降させ、キャップ内のパッキ
   ンを圧縮変形させつつねじ締めを行なうキャップのねじ
   締め装置において、上記キャップ保持手段に下方の容器
   の方向に向けた荷重を付加する荷重付加手段と、キャッ
   プ内のパッキンが容器の口部に着座したことを検知する
   検知手段と、この検知手段からの信号を受けて上記荷重
   付加手段を作動させる制御手段とを設けたことを特徴と
   するキャップのねじ締め装置。