WO2011102417A1 - キャップ締付装置 - Google Patents

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努 福田
康裕 田中
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花王株式会社
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    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/204—Linear-type capping machines
    • B67B3/2053—Linear-type capping machines comprising capping heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67B3/2073—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps comprising torque limiting means
    • B67B3/208—Electrical means responsive to the torque applied and acting on motor control means, e.g. strain gauges or power measurement means

Definitions

  • the present invention relates to a cap tightening device.
  • a cap tightening device As a cap tightening device, as described in Patent Document 1, there is an apparatus in which the rotation of a motor is decelerated by a speed reducer and transmitted to a chuck, and a cap held by the chuck is screwed to a bottle.
  • the cap tightening device described in Patent Document 1 is provided with a torque limiter, which is a device that cuts off the transmission of rotation from the motor to the chuck when the rotation resistance of the chuck becomes larger than the set torque between the speed reducer and the chuck. It is disguised.
  • the cap tightening device described in Patent Document 1 has the following problems. (1) The rotation of the motor decelerated by the reduction gear is limited and transmitted to the chuck by the torque limiter device. The set torque required for tightening the cap with the chuck is directly limited by the torque limiter device, and the capacity required for the torque limiter device immediately increases in accordance with the magnitude of the set torque.
  • Cap tightening that increases the outer dimensions of the torque limiter device, and installs multiple sets of torque limiter devices, reducers and chucks in parallel, and allows multiple caps to be tightened simultaneously on each of multiple bottles.
  • the overall size of the equipment becomes large.
  • the torque limiter device is heavy and its moment of inertia is large, the accuracy of the tightening torque of the cap limited by the torque limiter device is lowered, and the value of the tightening torque applied to the cap becomes unstable. .
  • a cap driving device for driving the cap into the bottle is not provided in the cap tightening device.
  • the torque limiter device is arranged on the central axis of the chuck. The impact applied to the limiter device and the chuck may directly affect the torque limiter device and damage it. A cap driving device cannot be easily attached to the cap tightening device.
  • An object of the present invention is to reduce the capacity of a torque limiter device that limits a set torque required for tightening a cap with a chuck in a cap tightening device in which a cap is screwed onto a bottle by a chuck rotated by a motor. There is.
  • Another object of the present invention is to easily add a cap driving device to the cap tightening device.
  • the invention according to claim 1 is a cap clamping device in which the rotation of the motor is decelerated by the reduction gear and transmitted to the chuck, and the cap gripped by the chuck is screwed to the bottle, and the rotation resistance of the chuck is set
  • a torque limiter device that interrupts transmission of rotation from the motor to the chuck when the torque becomes larger than the torque is interposed between the motor and the speed reducer.
  • the torque limiter device is disposed on a drive shaft of the speed reducer, and an axis of the chuck does not coincide with an axis of the drive shaft of the speed reducer. It is what I did.
  • the invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the axis of the chuck is arranged on a driven shaft parallel to the drive shaft of the speed reducer.
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 2 or 3, wherein the driven shaft is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the speed reducer.
  • the invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, further comprising a cap driving device above the driven shaft so that the cap can be driven into the bottle by the axial movement of the driven shaft. It is a thing.
  • the invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotation of one motor is transmitted to a plurality of chucks via a plurality of sets of torque limiters and speed reducers. It is what I did.
  • the invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the reduction ratio of the speed reducer is set to 1/2 or more and 1/10 or less.
  • the capacity of the torque limiter device that limits the set torque required for tightening the cap by the chuck is reduced. be able to.
  • a cap driving device can be easily provided in the cap tightening device.
  • FIG. 1 is a front view showing a basic configuration of a cap tightening device.
  • FIG. 2 is a perspective view of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing cap tightening equipment to which the cap tightening device is applied.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a cap supply gripping state of the cap tightening facility.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a cap gripping advance state of the cap tightening facility.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a cap gripping screwed state of the cap tightening equipment.
  • FIG. 7 is a front view showing a modification of the cap fastening device.
  • FIG. 8 is a perspective view of FIG.
  • the cap tightening device 10 can transmit the rotation of the motor 20 to the chuck 50 via the torque limiter device 30 and the speed reducer 40 and screw the cap 1 to the bottle 2 with a set torque. To.
  • the cap tightening device 10 can also drive the cap 1 into the bottle 2.
  • the cap tightening device 10 supports the motor 20, the torque limiter device 30, and the speed reducer 40 on the support base 11 supported so as to be movable in the front-rear and vertical directions on a gantry (not shown in FIGS. 1 and 2). ing.
  • the rotation of the motor 20 is decelerated by the speed reducer 40 and transmitted to the chuck 50.
  • the cap 1 held by the chuck 50 is screwed onto the bottle 2 by the transmitted rotation.
  • the torque limiter device 30 that is interposed between the motor 20 and the speed reducer 40 and cuts off the rotation transmission from the motor 20 to the chuck 50 is activated. The transmission is cut off and the cap 1 can be screwed onto the bottle 2.
  • a normal motor 20 such as an inverter motor that can be set with speed is used, but a motor capable of precise control in speed, acceleration, deceleration, etc., such as a servo motor or a stepping motor, may be used.
  • the vertical bevel gear 21A provided on the rotation shaft of the motor 20 and the bevel gear 21B provided on the input shaft of the torque limiter device 30 mesh with each other to transmit the rotation of the motor 20 to the torque limiter device 30 and The horizontal rotation of the rotation shaft is changed to a vertical direction parallel to the central axis of the chuck 50.
  • a case 22 of the motor 20 is fixed to and supported by the support base 11.
  • the method of the torque limiter device 30 is not particularly limited.
  • a pneumatic system that enables intermittent transmission of set torque by a dynamic friction force between opposing friction plates can be employed.
  • the torque limiter device 30 may employ a magnet type that enables transmission / reception of a set torque by a magnetic force between opposing magnets.
  • the pneumatic torque limiter device 30 is inexpensive, although the opposing friction plates generate friction powder.
  • the magnet type torque limiter device 30 is semi-permanently maintenance-free because the opposing magnets are non-contact.
  • a case 31 of the torque limiter device 30 is fixed to and supported by the support base 11.
  • the reduction gear 40 can be constituted by a meshing gear train of a small gear 41 and a large gear 42.
  • the rotation of the motor 20 is decelerated at a reduction ratio R (1/3 in this embodiment) consisting of the gear ratio of the small gear 41 and the large gear 42 (1 to 3 in this embodiment) and transmitted to the chuck 50.
  • the form of the speed reducer 40 is not limited to the combination of spur gears as in the present embodiment, and can be arbitrarily selected, such as a speed reducer using other forms of gears, or a combination of a belt and a pulley.
  • the reduction ratio R is preferably set to about 1/2 or more and 1/10 or less.
  • a drive shaft 43 is fixed to the boss 41A of the small gear 41, and an output shaft of the torque limiter device 30 is connected to the drive shaft 43, and a bearing box 43A that pivotally supports the drive shaft 43 is fixed to and supported by the support base 11. Is done.
  • a bearing box 44A that pivotally supports a boss 42A of the large gear 42 is fixed to and supported by the support base 11.
  • the driven shaft 45 is a spline shaft, and the boss 42A is a spline bearing. Ball splines are particularly preferred because of their high accuracy and high rigidity. That is, the boss 42A is provided with the driven shaft 45 that is integrally coupled in the rotational direction and movably coupled in the axial direction.
  • the axis of the driven shaft 45 is preferably not aligned with the axis of the drive shaft 43 of the speed reducer 40 and is parallel to each other. In particular, the driven shaft 45 and the drive shaft 43 of the speed reducer 40 are arranged in parallel. Is preferred.
  • the chuck 50 is configured such that various chuck heads 52 that are exchanged according to the dimensions and shape of the cap 1 can be attached to and detached from the coupler 51 fixed to the lower end portion of the driven shaft 45 of the speed reducer 40.
  • the chuck 50 supports a slide 54 on a vertical guide rod 53 fixed to the support base 11 so that the slide 54 can move up and down, and a driven shaft 45 is integrated in the axial direction with an inner periphery of a pneumatic manifold 55 provided on the slide 54.
  • the compressed air supplied from the air inlet 55A of the pneumatic manifold 55 is pumped to the chuck head 52 via the hollow portion of the driven shaft 45, and the chuck head 52 is opened and closed by the pneumatic pressure.
  • Cap 1 can be gripped.
  • the axis of the chuck 50 coincides with the axis of the driven shaft 45. That is, it is preferable that the axis of the chuck 50 is not aligned with the axis of the drive shaft 43 of the speed reducer 40 but is shifted and parallel to each other.
  • the driven shaft 45 is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the large gear 42 supported by the support base 11.
  • the chuck 50 and the driven shaft 45 are provided below the pneumatic manifold 55 that is axially locked to the driven shaft 45 by gravity acting on the chuck 50.
  • the positioning stopper 48 is positioned at the lowest position where it abuts against the upper surface of the large gear 42.
  • the positioning stopper 48 is fixed at an appropriate position on the driven shaft 45.
  • the upper end portion of the driven shaft 45 protrudes from the upper portion of the pneumatic manifold 55 to form a striking portion 45A.
  • a cap driving device (not shown) is disposed above the hitting portion 45 ⁇ / b> A of the driven shaft 45.
  • the cap driving device is driven by an air cylinder, an electric cylinder, or the like, and the cap driving device has a driving head that hits the hitting portion 45A.
  • the torque limiter device 30 is disposed on the shaft of the drive shaft 43 of the speed reducer 40, and the chuck 50 is parallel to the drive shaft 43 of the speed reducer 40.
  • the screw cap 1 disposed on the driven shaft 45 and gripped by the chuck head 52 of the chuck 50 can be screwed to the mouth of the bottle 2 with a constant torque by the rotation of the motor 20.
  • the support base 11 is lowered so that the cap 1 held by the chuck head 52 of the chuck 50 is attached onto the mouth of the bottle 2, and as a result, the large gear 42 of the speed reducer 40.
  • the driven shaft 45 located at the lowest position moves upward relative to the large gear 42.
  • FIGS. 1 and 2 show a state in which the driven shaft 45 is moved up to the upper limit with respect to the large gear 42.
  • the upper limit position at the time of ascent is a position where the upper part of the coupler 51 larger than the outer diameter of the driven shaft 45 contacts the boss 42A.
  • the motor 20 preferably has a clutch-type brake (the clutch-type brake may be built in the motor 20 or attached to the rotating shaft of the motor 20).
  • the clutch-type brake may be built in the motor 20 or attached to the rotating shaft of the motor 20.
  • a change in the situation is read by a sensor 47 provided around the dog 46, and the rotation of the motor 20 is controlled by a clutch brake of the motor 20 by a control device (not shown) according to the change in the rotation situation read by the sensor 47.
  • the transmission can be cut off instantaneously, the gripping of the cap 1 by the chuck 50 can be immediately released, and the capping operation by the cap tightening device 10 can be completed. By comprising in this way, productivity can be improved by minimizing the capping work time by the cap fastening apparatus 10.
  • Management of the tightening torque of the cap 1 by the cap tightening device 10 is performed by the torque limiter device 30, and the clutch of the motor 20 is not involved in management of the tightening torque of the cap 1.
  • a motor capable of rapid acceleration and rapid deceleration such as a servo motor or a stepping motor, is used. Can be transmitted immediately to the torque limiter device 30, the speed reducer 40, and the chuck 50. At the end of screwing, the rotation of the motor 20 is stopped instantaneously, the gripping of the cap 1 by the chuck 50 is immediately released, and the cap is tightened. The capping operation by the apparatus 10 can be completed.
  • clutch refers to the one that cuts off the rotational motion and torque transmission from the input shaft to the output shaft by an external control signal or some operation.
  • a means for preventing the torque exceeding the set value of the input shaft from being transmitted to the output shaft is based on a torque limiter device.
  • the driven shaft 45 is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the large gear 42 of the speed reducer 40, and the lower end portion of the driven shaft 45 is moved by the axial movement of the driven shaft 45.
  • the driving cap 1 (not shown) can be driven into the mouth of the bottle 2 with a driving head (not shown).
  • the driving head provided at the lower end portion of the driven shaft 45 of the speed reducer 40 is positioned at a position corresponding to an appropriate driving operation position with respect to the mouth of the bottle 2 by the rotation of the driven shaft 45 and is supported.
  • the driving head and the cap 1 are placed on the mouth of the bottle 2.
  • the driven shaft 45 located at the lowest position with respect to the large gear 42 of the speed reducer 40 moves upward relative to the large gear 42. Therefore, following this, when the cap driving device (not shown) hits the hitting portion 45A at the upper end of the driven shaft 45 and drives the cap 1 into the mouth of the bottle 2, the downward movement of the cap 1 is driven. This is allowed within the range of the above-described amount of increase with respect to the large gear 42 of the shaft 45.
  • the cap tightening facility 100 includes a cap supply chute 102 on the gantry 101 and a cap cutout conveyor 103 that follows the cap supply chute 102, and is supplied from the cap supply chute 102. 1 can be transferred to a plurality of cap cutting plates 104 arranged in a cap cutting zone in one row on the cap cutting conveyor 103.
  • the cap tightening facility 100 includes a container transporting conveyor 105 on the front surface of the cap cutting conveyor 103, and each of a large number of container transporting cages 106 arranged in a cap tightening zone that forms one row on the container transporting conveyor 105.
  • the bottle 2 is accommodated in the container so that it can be conveyed.
  • Each cap cut-out plate 104 arranged in the cap cut-out zone on the cap cut-out conveyor 103 and each ridge 106 arranged in the cap tightening zone on the container transport conveyor 105 correspond to each other on a one-to-one basis.
  • the cap tightening equipment 100 is provided with a support base 11 on a gantry 101 that can be moved in the front-rear direction by a forward / reverse servomotor 107 and movable in a vertical direction by a vertical movement servomotor (not shown).
  • the cap tightening equipment 100 is arranged in a row on the cap cutout conveyor 103 and stopped in the cap cutout zone 104, and in a row on the container transfer conveyor 105 and stopped in the cap tightening zone.
  • Each of the cap tightening devices 10 described above is installed at each of a plurality of positions on the support base 11 corresponding to each of the plurality of scissors 106.
  • the cap tightening facility 100 is provided with a timing pulley 20 driven by a single motor (not shown) on one side of the support base 11 via a timing belt, and the timing driven by this motor (not shown).
  • a long rotating shaft 20 ⁇ / b> A driven by the pulley 20 extends along the cap cutting conveyor 103 and the container transporting conveyor 105 of the support base 11.
  • the vertical bevel gear 21A of the cap tightening device 10 is provided at a number of positions in the axial direction of the rotary shaft 20A, and the bevel gear 21B, the torque limiter device 30, the speed reducer 40, which mesh with the vertical bevel gear 21A.
  • the chuck 50 is provided in the same manner as shown in FIGS.
  • cap tightening operation by the cap tightening facility 100 is performed as follows (FIGS. 4 to 6).
  • Cap supply gripping process (Fig. 4) (1) Supply the cap 1 to the cap supply chute 102. (2) The cap cutout conveyor 103 rotates and supplies the cap 1 of the cap supply chute 102 to the cap cutout plate 104 of the cap cutout conveyor 103.
  • the cap cutout conveyor 103 rotates and supplies the cap 1 of the cap supply chute 102 to the cap cutout plate 104 of the cap cutout conveyor 103.
  • Cap grip tightening process (Fig. 6) (1) The support 11 is lowered by the vertical movement servo motor, and the cap 1 held by the chuck head 52 of the chuck 50 of each cap tightening device 10 is accommodated in each cage 106 on the container transport conveyor 105. Press against the mouth of the bottle 2.
  • the driving head of the cap driving device provided on the driven shaft 45 of the speed reducer 40 in each cap tightening device 10 is used.
  • the driving head hits the hitting portion 45A of the driven shaft 45, and the driving is performed by the axial movement of the driven shaft 45.
  • the cap tightening device 10 of the present embodiment the following operational effects can be obtained.
  • a torque limiter device 30 for interrupting transmission of rotation from the motor 20 to the chuck 50 when the rotation resistance of the chuck 50 becomes larger than the set torque is interposed.
  • the tightening torque of the cap 1 by the chuck 50 is limited by the torque limiter device 30 via the speed reducer 40.
  • the reduction ratio of the speed reducer 40 is R (for example, 1/3)
  • the torque limiter device 30 The limit torque is reduced to R times the set torque.
  • the capacity of the torque limiter device 30 is compared with the magnitude of the set torque of the cap tightening device 10, that is, compared with the capacity when the torque limiter device 30 exists between the speed reducer and the chuck as in the prior art. And it can be made small. As an example, when the reduction ratio R is 1/3, the capacity of the torque limiter device 30 can be reduced to 1/3.
  • the weight of the torque limiter device 30 is reduced and the overall weight of the cap fastening device 10 formed by attaching the torque limiter device 30 to the chuck 50 is also reduced.
  • the cap fastening device 10 is tightened from the cap delivery position.
  • the moving device that moves to the attachment position or the like (servo motor for forward / reverse movement 107, servo motor for vertical movement) is downsized.
  • the outer dimension of the torque limiter device 30 is reduced, and a plurality of sets of the torque limiter device 30, the speed reducer 40 and the chuck 50 can be installed in parallel, and the plurality of caps 1 can be fastened to each of the plurality of bottles 2.
  • the overall size of the cap tightening equipment 100 to be reduced is reduced.
  • the weight of the torque limiter device 30 is small, the moment of inertia thereof is small, the accuracy of the tightening torque of the cap 1 limited by the torque limiter device 30 is improved, and the value of the tightening torque applied to the cap 1 is increased. Stabilize.
  • a cap driving device for driving the cap 1 into the bottle 2 can be provided in the cap tightening device 10.
  • the torque limiter device 30 disposed on the drive shaft 43 of the speed reducer 40 and the chuck 50 disposed on the driven shaft 45 of the speed reducer 40 are arranged in parallel without making the axes coincide with each other, that is, in a state where the axes are shifted.
  • the torque limiter device 30 is not disposed on the central axis of the chuck 50. Therefore, even if the cap driving device is disposed above the central axis of the chuck 50, the impact applied by the cap driving device to the chuck 50 does not directly affect the torque limiter device 30 and damage it.
  • a cap driving device can be easily attached to the cap tightening device 10.
  • the cap tightening device 110 is different from the cap tightening device 10 described above in that the set of the motor 20 and the torque limiter device 30 described above is replaced with a servo motor 120 (torque limiter device 130).
  • the output shaft of the servo motor 120 is connected to the drive shaft 43 of the speed reducer 40 via the coupling 121. That is, the servo amplifier attached to the servo motor 120 is used as the torque limiter device 130, and the current value consumed by the servo motor 120 rotating the chuck 50, that is, the magnitude of the torque is output from the servo amplifier.
  • the servo motor 120 When the instantaneous torque data of the servo motor 120 thus obtained becomes larger than or is expected to be larger than the set torque of the chuck 50, the servo motor 120 is stopped and the rotation of the servo motor 120 to the chuck 50 is stopped. It breaks the transmission.
  • the torque limiter device 130 including the servo motor 120 is interposed between the servo motor 120 and the speed reducer 40, and similarly to the torque limiter device 30 of the cap tightening device 10.
  • the servo motor 120 (torque limiter device 130) is a low torque type, and a small and light servo motor 120 can be employed.
  • the motor type is not limited to a servo motor, and any motor that can output the magnitude of torque can be used in the same manner.
  • a pair of vertical and horizontal bevel gear trains are interposed at the connection portion between the output shaft of the servo motor 120 and the drive shaft 43 of the speed reducer 40, and the output shaft of the servo motor 120 is horizontal that is orthogonal to the central axis of the chuck 50. It can also be arranged in the direction.
  • the capacity of the torque limiter device that limits the set torque required for tightening the cap by the chuck is reduced. be able to.
  • a cap driving device can be easily attached to a cap clamping device.

Abstract

　モータ２０の回転が減速機４０により減速されてチャック５０に伝達され、チャック５０に把持されるキャップ１がボトル２に螺着されるキャップ締付装置１０であって、チャック５０の回転抵抗が設定トルクより大きくなったときに、モータ２０からチャック５０への回転の伝達を断つトルクリミッタ装置３０が、モータ２０と減速機４０の間に介装されてなるもの。

Description

キャップ締付装置
　本発明はキャップ締付装置に関する。
　キャップ締付装置として、特許文献１に記載の如く、モータの回転が減速機により減速されてチャックに伝達され、チャックに把持されるキャップがボトルに螺着されるものがある。特許文献１に記載のキャップ締付装置は、減速機とチャックの間に、チャックの回転抵抗が設定トルクより大きくなったときにモータからチャックへの回転の伝達を断つ装置であるトルクリミッタが介装されている。
特開2004-123109
　特許文献１に記載のキャップ締付装置には以下の問題点がある。
　(1)減速機で減速されたモータの回転が、トルクリミッタ装置により、制限されてチャックに伝達される。チャックによるキャップの締付けに必要とされる設定トルクがトルクリミッタ装置により直接に制限されるものであり、トルクリミッタ装置に必要とされる容量がその設定トルクの大きさに応じて直ちに大型になる。
　これにより、トルクリミッタ装置の重量が大きくなり、トルクリミッタ装置をチャックに付帯してなるキャップ締付装置の全体重量も大きくなる結果、キャップ締付装置をキャップ受渡位置からキャップ締付位置等に移動するのに用いる移動装置が大型になる。
　また、トルクリミッタ装置の外形寸法が大きくなり、トルクリミッタ装置、減速機及びチャックからなる組を、複数組並列に設置し、複数のキャップを複数のボトルのそれぞれに同時に締付け可能にするキャップ締付設備の全体寸法が大型になる。
　また、トルクリミッタ装置の重量が大きく、その慣性モーメントが大きくなり、トルクリミッタ装置により制限されるキャップの締付トルクの精度が低下し、キャップに付与される締付トルクの値が不安定になる。
　(2)キャップをボトルに打込むキャップ打込装置をキャップ締付装置に併設していない。キャップ打込装置を併設するため、チャックの中心軸上の上方にキャップ打込装置を配置しようとしても、チャックの中心軸上にトルクリミッタ装置が配置されており、キャップ打込装置がそれらのトルクリミッタ装置及びチャックに加える打撃がトルクリミッタ装置に直接に及んでこれを損傷させるおそれがある。キャップ締付装置にキャップ打込装置を簡易に併設することができない。
　本発明の課題は、モータにより回転されるチャックによってキャップをボトルに螺着するキャップ締付装置において、チャックによるキャップの締付けに必要とされる設定トルクを制限するトルクリミッタ装置の容量を小型にすることにある。
　本発明の他の課題は、キャップ締付装置にキャップ打込装置を簡易に併設することにある。
　請求項１に係る発明は、モータの回転が減速機により減速されてチャックに伝達され、チャックに把持されるキャップがボトルに螺着されるキャップ締付装置であって、チャックの回転抵抗が設定トルクより大きくなったときに、モータからチャックへの回転の伝達を断つトルクリミッタ装置が、モータと減速機の間に介装されてなるようにしたものである。
　請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記トルクリミッタ装置が減速機の駆動軸上に配置されるとともに、前記チャックの軸線が前記減速機の駆動軸の軸線と一致しないようにしたものである。
　請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において更に、前記チャックの軸線が前記減速機の駆動軸に並行する従動軸上に配置されるようにしたものである。
　請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る発明において更に、前記従動軸が減速機に対して軸方向に移動可能に設けられているようにしたものである。
　請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において更に、前記従動軸の上方にキャップ打込装置を有し、該従動軸の軸方向移動によりキャップがボトルに打込み可能にされるようにしたものである。
　請求項６に係る発明は、請求項１～５のいずれかに係る発明において更に、１個の前記モータの回転が複数組のトルクリミッタ装置及び減速機を介して複数個のチャックに伝達されるようにしたものである。
　請求項７に係る発明は、請求項１～６のいずれかに係る発明において更に、前記減速機の減速比を１／２以上１／１０以下に設定したものである。
　本発明によれば、モータにより回転されるチャックによってキャップをボトルに螺着するキャップ締付装置において、チャックによるキャップの締付けに必要とされる設定トルクを制限するトルクリミッタ装置の容量を小型にすることができる。
　また、本発明によれば、キャップ締付装置にキャップ打込装置を簡易に併設することができる。
図１はキャップ締付装置の基本構成を示す正面図である。 図２は図１の斜視図である。 図３はキャップ締付装置が適用されたキャップ締付設備を示す斜視図である。 図４はキャップ締付設備のキャップ供給把持状態を示す斜視図である。 図５はキャップ締付設備のキャップ把持前進状態を示す斜視図である。 図６はキャップ締付設備のキャップ把持螺着状態を示す斜視図である。 図７はキャップ締付装置の変形例を示す正面図である。 図８は図７の斜視図である。
　キャップ締付装置１０は、図１、図２に示す如く、モータ２０の回転がトルクリミッタ装置３０、減速機４０を介してチャック５０に伝達され、キャップ１をボトル２に設定トルクで螺着可能にする。尚、キャップ締付装置１０は、キャップ１をボトル２に打込むこともできる。
　即ち、キャップ締付装置１０は、架台（図１、図２では不図示）に前後及び上下方向に移動可能に支持される支持台１１にモータ２０、トルクリミッタ装置３０、減速機４０を支持している。キャップ締付装置１０では、モータ２０の回転が、減速機４０により減速されてチャック５０に伝達される。伝達された回転によって、チャック５０に把持されるキャップ１がボトル２に螺着される。そして、チャック５０の回転抵抗が設定トルクより大きくなったときに、モータ２０と減速機４０の間に介装され、モータ２０からチャック５０への回転の伝達を断つトルクリミッタ装置３０が作動して伝達が断たれ、キャップ１をボトル２に螺着可能にする。
　モータ２０としては、速度設定が可能な、例えばインバータモータ等の通常モータ２０を用いるが、サーボモータやステッピングモータ等の速度、加速度、減速度等において精緻な制御が可能なモータを用いても良い。モータ２０の回転軸に設けた縦傘歯車２１Ａと、トルクリミッタ装置３０の入力軸に設けた横傘歯車２１Ｂとが噛合い、モータ２０の回転をトルクリミッタ装置３０に伝達するとともに、モータ２０の回転軸の水平方向の回転をチャック５０の中心軸に平行な鉛直方向に変える。モータ２０のケース２２が支持台１１に固定され支持される。
　トルクリミッタ装置３０は、特にその方式は限定されない。一例として、相対する摩擦板の間の動摩擦力により設定トルクの伝達を断続可能にする空圧式を採用できる。他の例として、トルクリミッタ装置３０は、相対する磁石の間の磁力により設定トルクの伝達を断続可能にするマグネット式を採用することもできる。空圧式のトルクリミッタ装置３０は、相対する摩擦板が摩擦粉を発生するが、安価である。マグネット式のトルクリミッタ装置３０は、相対する磁石が非接触であり、半永久的にメンテナンスフリーである。トルクリミッタ装置３０のケース３１が支持台１１に固定され支持される。
　減速機４０は、小歯車４１と大歯車４２の噛合い歯車列により構成できる。モータ２０の回転が小歯車４１と大歯車４２の歯数比（本実施例では１対３）からなる減速比Ｒ（本実施例では１／３）で減速され、チャック５０に伝達される。減速機４０の形態は、本実施例の如き平歯車の組み合わせに限定されるものではなく、他の形態の歯車による減速機、ベルトとプーリの組み合わせによるもの等、任意に選択できる。減速比Ｒは、好ましくは１／２以上１／１０以下程度に設定される。減速比の程度が小さすぎる（分母の値が小さく、分母の値が1に近い）と、本発明の効果であるトルクリミッタ装置３０の容量小型化が困難となる。減速比が大きすぎる（分母の値が大きい）と、モータ２０を高速回転させることが必要となり、高価な特殊モータが必要となる。小歯車４１のボス４１Ａには駆動軸４３が固定され、この駆動軸４３にはトルクリミッタ装置３０の出力軸が接続され、駆動軸４３を枢支する軸受箱４３Ａが支持台１１に固定され支持される。大歯車４２のボス４２Ａを枢支する軸受箱４４Ａが支持台１１に固定され支持されている。従動軸４５はスプライン軸であり、ボス４２Ａはスプライン軸受けである。特にボールスプラインが高精度・高剛性のため好ましい。つまり、ボス４２Ａには従動軸４５が回転方向には一体、かつ軸方向には移動可能に結合されて設けられる。従動軸４５の軸線は減速機４０の駆動軸４３の軸線に一致せずにずれ、かつ互いに平行であることが好ましく、特に従動軸４５と減速機４０の駆動軸４３は並列配置されていることが好ましい。
　チャック５０は、減速機４０の従動軸４５の下端部に固定されたカプラ５１に、キャップ１の寸法形状に応じて交換して用いられる各種のチャックヘッド５２を着脱可能にしている。チャック５０は、支持台１１に固定した鉛直方向ガイドロッド５３にスライド５４を上下動可能に支持し、このスライド５４に設けた空圧マニホールド５５の内周に従動軸４５を軸方向には一体、かつ相対回転可能に貫通させ、空圧マニホールド５５の空気取入口５５Ａから供給される圧縮空気を従動軸４５の中空部経由でチャックヘッド５２に圧送し、チャックヘッド５２をその空圧力で開閉してキャップ１を把持可能にする。チャック５０の軸線は従動軸４５の軸線と一致している。即ち、チャック５０の軸線は減速機４０の駆動軸４３の軸線に一致せずにずれ、かつ互いに平行であることが好ましい。
　従動軸４５は、支持台１１に支持されている大歯車４２に対して軸方向に移動可能に設けられている。これにより、キャップ締付装置１０の待機状態で、チャック５０及び従動軸４５は、チャック５０に作用する重力により、従動軸４５に軸方向係止されている空圧マニホールド５５の下方に設けられた位置決めストッパ４８を、大歯車４２の上面に衝合させる最下位置に位置付ける。位置決めストッパ４８は、従動軸４５の適切な位置に固定されている。また、従動軸４５の上端部は空圧マニホールド５５の上部に突き出して打撃部４５Ａを形成する。従動軸４５の打撃部４５Ａの上方には不図示のキャップ打込装置が配置される。キャップ打込装置はエアーシリンダーや電動シリンダー等により駆動され、キャップ打込装置は、打撃部４５Ａを打撃する打込みヘッドを有する。
　上記の構成により、キャップ締付装置１０にあっては、トルクリミッタ装置３０が減速機４０の駆動軸４３の軸上に配置されるとともに、チャック５０が減速機４０の該駆動軸４３に平行する従動軸４５の軸上に配置され、チャック５０のチャックヘッド５２に把持されたねじ込みキャップ１をモータ２０の回転によりボトル２の口部に一定トルクで螺着可能にする。モータ２０によるキャップ１の螺着時、チャック５０のチャックヘッド５２に把持したキャップ１をボトル２の口部の上に被着するように支持台１１が下降する結果、減速機４０の大歯車４２に対して最下位置にあった従動軸４５が大歯車４２に対して上昇移動する。従って、これに続いてモータ２０によりチャックヘッド５２が回転してそのキャップ１をボトル２の口部に螺着するときのキャップ１のねじピッチ分の下降移動が、従動軸４５の大歯車４２に対する上述の上昇移動する距離の範囲内で許容されるものになる。尚、図１、図２は、従動軸４５が大歯車４２に対して概ね上限まで上昇移動している状態を示している。上昇時の上限位置は、従動軸４５の外径より大きいカプラ５１の上部が、ボス４２Ａに接触する位置である。
　このとき、モータ２０はクラッチ式ブレーキを有するものとすることが好ましい（クラッチ式ブレーキはモータ２０に内蔵しても良いし、モータ２０の回転軸に取付けられても良い）。モータ２０によるキャップ１の螺着開始時に、モータ２０のクラッチ式ブレーキを解除することで、モータ２０の回転を直ちにトルクリミッタ装置３０、減速機４０、チャック５０に順次伝達できる。モータ２０によるキャップ１の螺着作業がトルクリミッタ装置３０がその制限トルクで作動することにより終了すると、例えば、減速機４０の駆動軸４３に設けた回転ドグ４６の回転減速もしくは回転停止等の回転状況の変化を、該ドグ４６の周辺に設けてあるセンサ４７で読み取り、該センサ４７で読み取った該回転状況の変化に従って、図示しない制御装置により、モータ２０のクラッチ式ブレーキによってモータ２０の回転の伝達を瞬時に断ち切り、直ちにチャック５０によるキャップ１の把持を解除し、キャップ締付装置１０によるキャッピング作業を完了とすることができる。このように構成することで、キャップ締付装置１０によるキャッピング作業時間を最小にして生産性を向上できる。キャップ締付装置１０によるキャップ１の締付トルクの管理はトルクリミッタ装置３０によって行ない、モータ２０のクラッチはキャップ１の締付トルクの管理には関与しない。また、クラッチ式ブレーキを有するモータ２０を使用する替わりに、サーボモータやステッピングモータ等の急激な加速、急激な減速が可能なモータを使用することで、上述の如く、螺着開始時には、モータ２０の回転を直ちにトルクリミッタ装置３０、減速機４０、チャック５０に順次伝達でき、螺着終了時には、モータ２０の回転を瞬時に停止し、直ちにチャック５０によるキャップ１の把持を解除し、キャップ締付装置１０によるキャッピング作業を完了とすることができる。
　従って、本発明において、クラッチという文言は、外部からの制御信号や何らかの操作によって入力軸から出力軸への回転運動やトルク伝達を断ち切るものを指す。尚、入力軸の設定値を超えたトルクが出力軸に伝わらないようにする手段は、トルクリミッタ装置による。
　また、キャップ締付装置１０にあっては、従動軸４５が減速機４０の大歯車４２に対して軸方向に移動可能に設けられ、従動軸４５の軸方向移動により、従動軸４５の下端部に設けた打込みヘッド（不図示）で打込みキャップ１をボトル２の口部に打込み可能にする。キャップ１の打込み時、減速機４０の従動軸４５の下端部に設けた打込みヘッドは、従動軸４５の回転により、ボトル２の口部に対する適宜の打込み操作位置に対応する位置に位置付けるとともに、支持台１１の下降により、この打込みヘッド及びキャップ１をボトル２の口部の上に載置する。この結果、減速機４０の大歯車４２に対して最下位置にあった従動軸４５が大歯車４２に対して上昇移動する。従って、これに続いて不図示のキャップ打込装置が従動軸４５の上端部の打撃部４５Ａを打撃してそのキャップ１をボトル２の口部に打込むときのキャップ１の下降移動が、従動軸４５の大歯車４２に対する上述の上昇量の範囲内で許容されるものになる。
　以下、キャップ締付装置１０を採用したキャップ締付設備１００について説明する。キャップ締付設備１００は、図３に示す如く、架台１０１にキャップ供給用シュート１０２を備えるとともに、キャップ供給用シュート１０２に後続するキャップ切出しコンベア１０３を備え、キャップ供給用シュート１０２から供給されるキャップ１をキャップ切出しコンベア１０３上の１列をなすキャップ切出しゾーンに配置される多数個のキャップ切出しプレート１０４に移載可能にする。
　また、キャップ締付設備１００は、キャップ切出しコンベア１０３の前面に容器搬送コンベア１０５を備え、容器搬送コンベア１０５上の１列をなすキャップ締付ゾーンに配置される多数個の容器搬送袴１０６のそれぞれにボトル２を収容して搬送可能にする。キャップ切出しコンベア１０３上のキャップ切出しゾーンに配置される各キャップ切出しプレート１０４と、容器搬送コンベア１０５上のキャップ締付ゾーンに配置される各袴１０６は、互いに１対１で対応する。
　キャップ締付設備１００は、架台１０１に、前後進用サーボモータ１０７により前後方向に移動可能で上下動用サーボモータ（不図示）により上下方向に移動可能な支持台１１を設ける。キャップ締付設備１００は、キャップ切出しコンベア１０３上に１列配置されてキャップ切出しゾーンに停留する多数個のキャップ切出しプレート１０４、及び容器搬送コンベア１０５上に１列配置されてキャップ締付ゾーンに停留する多数個の袴１０６のそれぞれに対応する支持台１１上の多数位置のそれぞれに、前述のキャップ締付装置１０のそれぞれを設置してある。キャップ締付設備１００には支持台１１の一側に１個のモータ（不図示）によりタイミングベルトを介して駆動されるタイミングプーリー２０が設けてあり、このモータ（不図示）により駆動されるタイミングプーリー２０により駆動される長尺回転軸２０Ａが支持台１１のキャップ切出しコンベア１０３、容器搬送コンベア１０５に沿って延在する。そして、回転軸２０Ａの軸方向の多数の位置にそれぞれキャップ締付装置１０の縦傘歯車２１Ａを設けるとともに、この縦傘歯車２１Ａに噛合う横傘歯車２１Ｂ、トルクリミッタ装置３０、減速機４０、チャック５０を図１、図２に示したと同様に設ける。
　従って、キャップ締付設備１００によるキャップ締付動作は以下の如くなされる（図４～図６）。
　(A)キャップ供給把持工程（図４）
　(1)キャップ１をキャップ供給用シュート１０２に供給する。
　(2)キャップ切出しコンベア１０３が回転し、キャップ供給用シュート１０２のキャップ１をキャップ切出しコンベア１０３のキャップ切出しプレート１０４に供給する。
　(3)キャップ切出しコンベア１０３上で１列をなすキャップ切出しゾーンの全てのキャップ切出しプレート１０４にキャップ１が供給されたとき、上下動用サーボモータにより支持台１１が下降し、各キャップ締付装置１０のチャック５０のチャックヘッド５２で各キャップ切出しプレート１０４のキャップ１を把持する。
　(B)キャップ把持前進工程（図５）
　(1)上下動用サーボモータにより支持台１１を上昇させる。
　(2)前後進用サーボモータ１０７により支持台１１を前進させ、各キャップ締付装置１０のチャック５０のチャックヘッド５２が把持しているキャップ１を容器搬送コンベア１０５上の各袴１０６に収容されているボトル２の上部に位置付ける。
　(3)キャップ切出しコンベア１０３が回転し、キャップ供給用シュート１０２のキャップ１をキャップ切出しコンベア１０３のキャップ切出しプレート１０４に供給する。
　(C)キャップ把持締付工程（図６）
　(1)上下動用サーボモータにより支持台１１を下降させ、各キャップ締付装置１０のチャック５０のチャックヘッド５２が把持しているキャップ１を、容器搬送コンベア１０５上の各袴１０６に収容しているボトル２の口部に押当てる。
　(2)各キャップ締付装置１０のモータ（不図示）により駆動されるタイミングプーリー２０によりチャック５０のチャックヘッド５２を回転し、トルクリミッタ装置３０により決定される設定トルクでキャップ１をボトル２の口部に螺着する。このキャップ１の螺着終了を前述のセンサ４７で検出し、モータ２０のクラッチ式ブレーキによってモータ２０の回転の伝達を瞬時に断ち切り、直ちにチャック５０によるキャップ１の把持を解除する。
　尚、打込みキャップ１については、各キャップ締付装置１０における減速機４０の従動軸４５に設けたキャップ打込装置の打込みヘッドを用いる。打込みヘッドが従動軸４５の打撃部４５Ａを打撃し、従動軸４５の軸方向移動によりその打込みを行なう。
　(3)上下動用サーボモータにより支持台１１を上昇させ、続いて前後進用サーボモータ１０７により支持台１１を後退させ、各キャップ締付装置１０を、キャップ切出しコンベア１０３上の待機位置に復帰させる。
　本実施例のキャップ締付装置１０によれば以下の作用効果を奏する。
　(a)モータ２０と減速機４０の間に、チャック５０の回転抵抗が設定トルクより大きくなったときに、モータ２０からチャック５０への回転の伝達を断つトルクリミッタ装置３０が介装された。チャック５０によるキャップ１の締付けトルクが減速機４０を介してトルクリミッタ装置３０により制限されるものであり、減速機４０の減速比をＲ（例えば１／３）とするとき、トルクリミッタ装置３０による制限トルクが上記設定トルクのＲ倍に減縮される。従って、トルクリミッタ装置３０の容量をキャップ締付装置１０の設定トルクの大きさに比して、即ち、トルクリミッタ装置３０が先行技術の如く減速機とチャックの間に存在する場合の容量に比して、小型にすることができる。一例として減速比Ｒが１／３の場合は、トルクリミッタ装置３０の容量を１／３とすることができる。
　これにより、トルクリミッタ装置３０の重量が小さくなり、トルクリミッタ装置３０をチャック５０に付帯してなるキャップ締付装置１０の全体重量も小さくなる結果、キャップ締付装置１０をキャップ受渡位置からキャップ締付位置等へと移動する移動装置（前後進用サーボモータ１０７、上下動用サーボモータ）が小型になる。
　また、トルクリミッタ装置３０の外形寸法が小さくなり、トルクリミッタ装置３０、減速機４０及びチャック５０からなる組の複数組を並列に設置し、複数のキャップ１を複数のボトル２のそれぞれに締付け可能にするキャップ締付設備１００の全体寸法が小型になる。
　また、トルクリミッタ装置３０の重量が小さく、その慣性モーメントが小さくなり、トルクリミッタ装置３０により制限されるキャップ１の締付トルクの精度が向上し、キャップ１に付与される締付トルクの値が安定する。
　(b)キャップ１をボトル２に打込むキャップ打込装置をキャップ締付装置１０に併設できる。減速機４０の駆動軸４３上に配置されるトルクリミッタ装置３０と、減速機４０の従動軸４５上に配置されるチャック５０とが軸線を一致させることなく、即ち、軸線をずらした状態で並列に配置され、チャック５０の中心軸上にトルクリミッタ装置３０が配置されていない。従って、キャップ打込装置をチャック５０の中心軸上の上方に配置しても、キャップ打込装置がチャック５０に加える打撃がトルクリミッタ装置３０に直接に及んでこれを損傷させることがない。キャップ締付装置１０にキャップ打込装置を簡易に併設することができる。
　図７、図８に示すキャップ締付装置１１０は、サーボモータ１２０、トルクリミッタ装置１３０（図７）、減速機４０、チャック５０により構成される。キャップ締付装置１１０が前述のキャップ締付装置１０と異なる点は、前述したモータ２０とトルクリミッタ装置３０の組をサーボモータ１２０（トルクリミッタ装置１３０）に置き換えたことにある。サーボモータ１２０の出力軸が、カップリング１２１を介して減速機４０の駆動軸４３に接続される。即ち、サーボモータ１２０に付帯するサーボアンプをトルクリミッタ装置１３０として用いるものであり、チャック５０を回転しているサーボモータ１２０が消費する電流値、即ち、トルクの大きさをサーボアンプから出力し、これによって得られるサーボモータ１２０の瞬時トルクデータがチャック５０の設定トルクより大きくなったときに、もしくは大きくなると予想されたときに、サーボモータ１２０を停止し、サーボモータ１２０からチャック５０への回転の伝達を断つものである。
　キャップ締付装置１１０によれば、サーボモータ１２０と減速機４０の間に該サーボモータ１２０からなるトルクリミッタ装置１３０を介装したものになり、キャップ締付装置１０のトルクリミッタ装置３０と同様に、サーボモータ１２０（トルクリミッタ装置１３０）を低トルク型とし、小型軽量のサーボモータ１２０を採用できる。また、モータ形式としてはサーボモータに限らず、トルクの大きさが出力可能なモータであれば同様に用いることができる。
　尚、サーボモータ１２０の出力軸と減速機４０の駆動軸４３との接続部に、一対の縦横の傘歯車列を介装し、サーボモータ１２０の出力軸をチャック５０の中心軸に直交する水平向きに配置することもできる。
　本発明によれば、モータにより回転されるチャックによってキャップをボトルに螺着するキャップ締付装置において、チャックによるキャップの締付けに必要とされる設定トルクを制限するトルクリミッタ装置の容量を小型にすることができる。また、本発明によれば、キャップ締付装置にキャップ打込装置を簡易に併設することができる。
１　キャップ
２　ボトル
１０　キャップ締付装置
２０　モータ
３０　トルクリミッタ装置
４０　減速機
４３　駆動軸
４５　従動軸
５０　チャック
１００　キャップ締付設備
１１０　キャップ締付装置
１２０　サーボモータ
１３０　トルクリミッタ装置

Claims (7)

  1. 　モータの回転が減速機により減速されてチャックに伝達され、チャックに把持されるキャップがボトルに螺着されるキャップ締付装置であって、
    　チャックの回転抵抗が設定トルクより大きくなったときに、モータからチャックへの回転の伝達を断つトルクリミッタ装置が、モータと減速機の間に介装されてなるキャップ締付装置。
  2. 　前記トルクリミッタ装置が減速機の駆動軸上に配置されるとともに、前記チャックの軸線が前記減速機の駆動軸の軸線と一致しない請求項１に記載のキャップ締付装置。
  3. 　前記チャックの軸線が前記減速機の駆動軸に並行する従動軸上に配置される請求項２に記載のキャップ締付装置。
  4. 　前記従動軸が減速機に対して軸方向に移動可能に設けられている請求項２又は３に記載のキャップ締付装置。
  5. 　前記従動軸の上方にキャップ打込装置を有し、該従動軸の軸方向移動によりキャップがボトルに打込み可能にされる請求項４に記載のキャップ締付装置。
  6. 　１個の前記モータの回転が複数組のトルクリミッタ装置及び減速機を介して複数個のチャックに伝達される請求項１～５のいずれかに記載のキャップ締付装置。
  7. 　前記減速機の減速比を１／２以上１／１０以下に設定する請求項１～６のいずれかに記載のキャップ締付装置。
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