JPS63240396A - キヤツパの閉栓トルク制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はキャッパに関し、より詳しくはキャップを容器
に螺着した際の閉栓トルクの制御装置に関する。

「従来の技術」 従来、キャッパとして、出力トルクが制御可能なトルク
モータによってキャッピングヘッドを所定の指令トルク
で回転駆動させ、そのキャッピングヘッドに把持したキ
ャップを所定の閉栓トルクで容器に螺着するようにした
ものが知られている（特開昭５９−６２４８８号、特開
昭６０−１１０６８９号）。

「発明が解決しようとする問題点」 この種のキャッパにおいては、上記指令トルクを、キャ
ップを容器に螺着させるべき所定の閉栓トルクに一致さ
せると、キャップが容器に締付けられてキャッピングヘ
ッドの回転が停止した瞬間に、キャップの閉栓トルクに
上記キャッピングヘッドの慣性トルクが加わるため、実
際の閉栓トルクは上記所定の閉栓トルクよりも慣性トル
ク分だけ大きくなってしまう。

したがってこのような問題を解決するには、上記指令ト
ルクを慣性トルク分だけ小さく設定すればよいが、霊囲
気温度や湿度の変動、特にキャップ又は容器が乾燥して
いるか濡れているか等の外的条件により、キャップが容
器に締付けられる工程におけるキャッピングヘッドの慣
性トルクが変動してしまい、したがって画一的に慣性ト
ルクの大きさを一定に設定しても、閉栓トルクが常に一
定となるよう°に高精度に管理することは困難であった
。

「問題点を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、上述したトルクモータ
を用いたキャッパにおいて、上記キャップが容器に締付
けられてキャッピングヘッドの回転が低下する際に、そ
のキャッピングヘッドの減速度が予め定めた所定値とな
るように上記指令トルクを制御してキャッピングヘッド
の慣性トルクを実質的に一定に維持し、かつ上記所定の
閉栓トルクから上記キャッピングヘッドの慣性トルクを
減算した大きさの指令トルクでキャップの容器への締付
けを終了させるようにしたものである。　、「作用」 キャッピングヘッドの慣性トルクは、キャッピングヘッ
ドの慣性モーメントと回転角加速度とから得ることがで
き、上記慣性モーメントは通常は一定であるので、キャ
ップが容器に締付けられてキャッピングヘッドの回転が
低下する際に、そのキャッピングヘッドの減速度が予め
定めた所定値となるように制御すれば、キャッピングヘ
ッドの慣性トルクを一定とすることができる。

つまり、キャップ又は容器の濡れ等の原因によってキャ
ッピングヘッドの減速度が大きく変動し、それによって
慣性トルクが変動するような場合であっても、上記指令
トルクを制御してキャッピングヘッドの減速度が予め定
めた所定値となるように制御すれば、キャッピングヘッ
ドの慣性トルクを一定に維持することができる。

そして上記所定の閉栓トルクから上記キャッピングヘッ
ドの慣性トルクを減算した大きさの指令トルクでキャッ
プの容器への締付けを終了させれば、常に所要の閉栓ト
ルクでキャップを容器に螺着させることが可能となる。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、第１図に
おいて、容器１は容器把持機構２によって固定できるよ
うにしてあり、この容器把持機構２、の直上位置にトル
クモータ３によって回転駆動されるキャッピングヘッド
４を設けている。このキャッピングヘッド４は、例えば
エア圧を利用してキャップ５を把持する従来周知のエア
ーチャックから構成することができる。

上記トルクモータ３は図示しない昇降機構によって昇降
されるようになっており、また上記キャッピングヘッド
４は例えばスプライン軸を介してトルクモータ３に連結
されている。

上記トルクモータ３は通常は上昇端位置に、またキャッ
ピングヘッド４は下降端位置に位置しており、キャッピ
ングヘッド４はその状態のままトルクモータ３の昇降に
伴なって昇降されるようになっている。そしてトルクモ
ータ３が降下されてキャッピングヘッド４に把持したキ
ャップ５が容器１の口部に嵌合され１．それによってキ
ャッピングヘッド４の降下が停止されても、ざらにトル
クモータ３が降下できるようになっている。

上記トルクモータ３にはその回転数を検出するタコジェ
ネレータ又はロータリーエンコータ等の回転検出器６を
設けるとともに、そのトルクモータ３の、したがって上
記キャッピングヘッド４の実際の出力トルクを検出する
出力トルク検出器７を設けてあり、各検出器６．７から
の検出信号をそれぞれマイクロコンピュータ等の制御装
置８に人力するようにしている。

上記制御装置８は、上記トルクモータ３を所定の大きさ
の指令トルクで回転駆動して上記キャッピングヘッド４
に把持したキャップ５を容器１に螺着させることができ
るようになっており、上記指令トルクの具体例としては
トルクモータ３へ供給する電流を用いることができる。

そして電流の大小によってトルクモータ３の出力を制御
する場合には、そのトルクモータ３の実際の出力トルク
を検出する上記出力トルク検出器７として、実際にトル
クモータ３に供給されている電流値を検出する電流計を
用いることができる。なお、上記出力トルク検出器７は
キャッピングヘッド４の出力トルクを直接検出するもの
であってもよく、また上記指令トルクの他の例として、
トルクモータ３へ供給する電圧を用いることができる。

以上の構成において、容器１は容器把持機構２に供給さ
れて把持され、またキャップ５は回転停止状態のキャッ
ピングヘッド４に供給されて把持される。容器把持機構
２が容器１を把持すると、第２図に示すように、制御装
置８はキャッピング作業に先立ってトルクモータ３を所
定の大きさの指令トルク１０で起動させ、キャッピング
ヘッド４の慣性モーメントを検出する。

すなわち上記制御装置８は、トルクモータ３を起動する
と直ちに、又はトルクモータ３を起動した後、キャッピ
ングヘッド４の回転速度が所定の低速回転速度２０とな
ったことを回転検出器６からの信号によって検出すると
、内臓のタイマをリセットしてからカウントを開始する
。そして上記回転検出器６からの信号により、上記キャ
ッピングヘッド４の回転速度が所定の高速回転速度２１
となったことを検出すると、上記タイマのカウントを停
止させてその間の所要時間を計算する。

このようにしてキャッピングヘッド４が停止状態又は所
定の低速回転速度２０から所定の高速回転速度２１とな
るまでの所要時間が得られれば、その所要時間と両者の
速度差とからキャッピングヘッド４の加速度を計算する
ことができる。

他方、上記制御装置８は上記出力トルク検出器７からキ
ャッピングヘッド４の出力トルク３ｏ、すなわちキャッ
ピングヘッド４がキャッピングを施していない自然状態
における慣性トルクを入力しているので、この出力トル
ク３０と上記キャッピングヘッド４の加速度とから、キ
ャッピングヘッド４の慣性モーメントを算出することが
できる。

このようにしてキャッピングヘッド４の慣性モーメント
を検出したら、上記制御装置８はキャッピングヘッド４
の回転を停止させ、ひき続いてトルクモータ３およびキ
ャッピングヘッド４を降下させてキャップ５を容器１の
口部に嵌合させる。そしてキャップ５を容器１の口部に
嵌合させたら、制御装置８は再び上記トルクモータ３を
所定の大きさの指令トルク１１で起動させる。

この際の指令トルク１１の大きさは相対的に大きく設定
してあり、キャップ５の容器への螺合開始にあたって、
ベレーキャップと称されるキャップ５の傾斜した状態で
の異常な螺合があっても、相対的に太き指令トルク１１
によって強制的にキャップ５を容器１へ螺合させること
ができるようにしている。このときの指令トルク１１の
値はキャップ５の材質や形状等を考慮して設定さ九、か
つキャップ５が少なくとも１回転するまで継続される。

次に、上記キャップ５が１回転すわば、キャップ５は容
器１の口部に螺合するようになるので、制御袋＠８は上
記トルクモータ３をキャッピング開始時の指令トルクｌ
ｌよりも小さな指令トルク１２で駆動する。上記キャッ
プ５が所要回転されるまでは、上記キャッピングヘッド
４は実質的に空転状態に近い状態で回転されるので、キ
ャッピングヘッド４は最高速度２２で回転され、かつこ
の間のキャッピングヘッド４の出力トルク３１は概ね雫
の状態に維持される。

しかしながら、容器１およびキャップ５が濡れている状
態では摩擦が小さいことから上記出力トルク３１は実質
的に零の状態に維持されるが、容器１およびキャップ５
が乾燥している状態では、摩擦力の変動により上記出力
トルク３１に局部的に大きくなる部分が生じる。

そこで上記制御装置８は、上記出力トルク３１の局部的
に大きくなる部分の大きさや頻度等の状態を検討して摩
擦力がどの程度であるかを予想し、予想される摩擦力に
対応して、キャップ５を容器１に締付ける際のキャッピ
ングヘッド４の減速度が予め定めた所定値となるように
、指令トルクの増加率を選定する。

より具体的には、容器１およびキャップ５が完全に乾燥
している状態では、摩擦力が最大となるのでキャッピン
グヘッド４の回転はその大きな摩擦力により徐々に低下
するようになり、したがってその減速度は最小となる。

そしてこの場合であっても、キャッピングヘッド４の減
速度が予め定めた所定値となるように維持するには、指
令トルクの増加率の大きさを最大にすればよい。

これに対し、容器１およびキャップ５が完全に濡れてい
る状態では摩擦力が最小となるので、キャッピングヘッ
ド４は小さな抵抗を受けてその回転が進み、キャップ５
の締付けが終了する直前になって急激にその回転が低下
するようになる。

したがってキャッピングヘッドの減速度が最大となるの
で、キャッピングヘッド４の減速度が予め定めた所定値
となるように維持するには、指令トルクの増加率を最小
とすればよい。

このように、上記制御装置８は上記出力トルク３１の状
態からキャップ５と容器１との摩擦力がどの程度になる
かを予想し、その予想される摩擦力に応じてキャッピン
グヘッド４の減速度が所定値となるような大きざの増加
率を有する指令トルクを選定する。

上記キャップ５が所定回転されて容器への実質的な締付
けが開始されると、キャッピングヘッド４の速度２３が
低下するので、この状態となると、上記制御装置８は指
令トルク１３を上述の選定された指令トルクの増加率で
増大させる。これと同時に上記ＩＶ制御装置８は、上記
慣性モーメントの検出の際にキャッピングヘッド４の加
速度を検出したのと同様にして、かつそれよりは道かに
短い時間で複数回連続してキャッピングヘッド４の減速
度を検出し、各検出減速度が上記所定値に正確に一致す
るように上記指令トルク１３の増加率を補正し、より確
実にキャッピングヘッド４の減速度が所定値となるよう
に制御する。

本実施例では、上記キャッピングヘッド４の回転を上記
所定の減速度で殆ど停止状態となるまで低下させている
が、この状態ではキャップ５を所定の閉栓トルク４０よ
りも小さな出力トルク３２で締付けるようにしている。

したがって制御装置８が上記指令トルク１３を増大させ
ると、キャッピングヘッド４は再び回転を開始してその
回転速度２４を増大させるようになり、キャップ５が回
転して締付はトルクが増大すると、再び回転速度２５が
低下して最終的にキャップ５が容器１に締付けられるよ
うになる。

上記制御装置８は、最終的にキャップ５を容器１に締付
ける工程、すなわち回転速度２５が低下する工程となる
と、上述の回転速度２３の低下時の場合と同様に、その
際の指令トルク１４を予め選定した指令トルクに応じて
制御し、かつこわと同時にキャッピングヘッド４の減速
度を検出し、各検出減速度が上記所定値に正確に一致す
るように上記指令トルク１４を補正して、より確実にキ
ャッピングヘッド４の減速度が所定値となるように制御
する。

なお上記指令トルク１４は、指令トルク１３と同様に上
記出力トルク３１の状態から予想されるｆｆＷ力に応じ
て選定されるが、キャッピングヘッド４の回転状態が異
な”るので、その値は指令トルク１３と同一にならない
のが普通である。

そして上記制御装置８は、最終的にキャッピングヘッド
４が停止する寸前には、その際の減速度とキャッピング
ヘッド４の慣性モーメントとを積算して実際のキャッピ
ングヘッド４の慣性トルクを演算し、かつ上記所定の閉
栓トルク４０からその慣性トルクを減算することによっ
て得られる指令トルク１５によってキャップ５の容器１
への締付けを終了させる。

このように、キャッピングヘッド４の減速度が所定値と
なるように制御してその慣性トルクが一定となるように
制御し、かつキャッピングヘッド４が停止する寸前には
上記所定の閉栓トルク４０からその慣性トルクを減算す
ることによって得られる指令トルク１５によってキャッ
プ５を容器１へ締付けているので、その際のキャップ５
の締付はトルクを上記所定の閉栓トルク４０に正確に一
致させることが可能となる。

なお、上記実施例では、回転速度２５が低下する工程に
おける指令トルクをキャッピングヘッド４の減速度が所
定値となるような大きさの増加率を有する指令トルク１
４とし、かつキャッピングヘッド４の減速度を検出して
その減速度が正確に所定値に一致するように上記指令ト
ルク１４を補正しているが、より簡単にするためにいず
れか一方の制御を省略することができる。

より簡素化を図るために、キャッピングヘッド４が最高
速度２２で回転している状態からその回転速度２３が低
下する工程における同様な制御についても、いずれか一
方又は両方の制御を省略することができ、或いは少なく
とも一方の制御を残して上記回転速度２５が低下する工
程を省略し、回転速度２３が低下する工程をキャップ５
の最終締付は工程とすることも可能である。

また上記実施例では、上記キャッピングヘッド４の慣性
モーメントをキャッピングの度に検出するようにしてい
るが、キャッパの運転開始時や所定時間又は期間毎に検
出するようにしてもよく、またキャッピングヘッド４を
自然状態つまりキャッピングを施さない状態において高
速から低速へ減速させる際に検出してもよい。

さらに上記慣性モτメントは通常は−ピに維持されるの
で、慣性モーメントの検出を省略して予め定められた所
定値を用いることができ、またキャッピングヘッドの減
速度を予め定めた所定値となるように制御しているので
その際の慣性トルクの大きさとしても予め定められた所
定値を用いることが可能となり、この場合にはキャップ
の容器への締付けを終了させる際の指令トルクの大きさ
として予め定められた所定値を用いることができる。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、キャップ又は容器の濡
れ等によりキャッピングヘッドの減速度が大きく変動し
て慣性トルクが変動するような場合であっても、常に所
要の閉栓トルクでキャップを容器に螺着させることがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
第１図の作動を説明するための説明図である。 １・・・容器　　　　　２・・・容器把持機構３・・・
トルクモータ　４・・・キャッピングヘッド５・・・キ
ャップ　　　６・一回転検出器７・・・出力トルク検出
器　８−・制御装置１０〜１５指令トルク　　　２０〜
２５−・・回転速度３０〜３２−・・出力トルク　　４
０−・・閉栓トルク手続ネ甫正書（自発） 昭和６２年４月２４日 昭和６２年特許願第０７１１３０号 ２、発明の名称 キャッパの閉栓トルク制御方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　石川県金沢市大豆田本町甲５８番地名称　澁谷工
業株式会社 代表者　澁　谷　　弘　利 ４、代理人 住所　東京都新宿区下宮比町１５ 飯田橋ハイタウン３１３号 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、補正の内容 （１）明細書第３頁第１４行の「制御装置」を「制御方
法」と補正する。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力トルクが制御可能なトルクモータによってキ
   ャッピングヘッドを所定の指令トルクで回転駆動させ、
   そのキャッピングヘッドに把持したキャップを所定の閉
   栓トルクで容器に螺着するようにしたキャッパにおいて
   、 上記キャップが容器に締付けられてキャッピングヘッド
   の回転が低下する際に、そのキャッピングヘッドの減速
   度が予め定めた所定値となるように上記指令トルクを制
   御してキャッピングヘッドの慣性トルクを実質的に一定
   に維持し、かつ上記所定の閉栓トルクから上記キャッピ
   ングヘッドの慣性トルクを減算した大きさの指令トルク
   でキャップの容器への締付けを終了させることを特徴と
   するキャッパの閉栓トルク制御方法。
2. （２）上記キャッピングヘッドの回転速度を検出してそ
   の速度変化から減速度を検出し、この検出値が上記所定
   値となるように上記指令トルクを制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のキャッパの閉栓トル
   ク制御方法。
3. （３）上記キャップが容器に締付けられてキャッピング
   ヘッドの回転が低下する以前に、上記キャッピングヘッ
   ドにより実質的に一定の速度で上記キャップを容器に螺
   合させるとともにその際におけるキャッピングヘッドの
   出力トルクを検出し、その出力トルクの状態に応じて上
   記キャッピングヘッドの減速度が上記所定値となるよう
   な大きさの増加率を有する指令トルクを選定し、該選定
   した指令トルクで上記キャッピングヘッドを回転駆動さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のキ
   ャッパの閉栓トルク制御方法。
4. （４）上記キャッピングヘッドの回転速度を検出してそ
   の速度変化から減速度を検出し、この検出値が上記所定
   値となるように上記選定した指令トルクを制御すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のキャッパの
   閉栓トルク制御方法。
5. （５）上記キャッピングヘッドの慣性モーメントが予め
   定められた一定値であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のキャッパの閉
   栓トルク制御方法。
6. （６）上記キャッピングヘッドの慣性モーメントが、キ
   ャッピングヘッドが自然状態において第１回転速度から
   第２回転速度となるまでの間の加速度と、その間におけ
   るキャッピングヘッドの出力トルクとから演算検出され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかに記載のキャッパの閉栓トルク制御方法。