(57)【要約】【課題】  巻締駆動軸とキャップ保持体との間に介設された非接触構造の可変トルク制御装置の特性を活かしつつ、適正な回転量とトルクでのキャップの巻締めがなされたか否かを判断するキャップ巻締機構および巻締状態の検出方法を提供する。【解決手段】  キャップ保持体３には回転マーカ７をその回転軸周りの同心円上に周方向へ等間隔で複数配列形成し、、巻締状態判断手段１０は、回転するキャップ保持体３の回転マーカ７を検知可能なマーカセンサ８の出力値に基づいて巻締め状態の良否を判断する。【選択図】図１
2020189647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の口元部に螺合させるキャップを着脱自在に保持するキャップ保持体と、
キャップ保持体を回転駆動させる巻締駆動軸と、
巻締駆動軸を回転駆動させる回転駆動手段と、
巻締駆動軸とキャップ保持体との間に介設された非接触構造の可変トルク制御手段と、
容器の口元部に対してキャップ保持体を接離させる昇降手段と、
を備えるキャップ巻締機構であって、
前記キャップ保持体には、回転マーカがその回転軸周りの同心円上に周方向へ等間隔で複数配列形成されており、
さらに、
回転する前記キャップ保持体の前記回転マーカを検知可能なマーカセンサと、
前記マーカセンサの出力値から巻締め状態の良否を判断する巻締状態判断手段と、
を具備することを特徴とするキャップ巻締機構。
【請求項２】
回転駆動手段により回転駆動される巻締駆動軸に対して非接触構造の可変トルク制御手段を介して接続されたキャップ保持体の回転軸周りの同心円上に、回転マーカを等間隔で複数配列形成し、容器の口元部に対するキャップの巻締作業中に、マーカセンサにより前記回転マーカを検出し、巻締状態判断手段は前記マーカセンサの出力値から巻締め状態の良否を判断することを特徴とする巻締状態の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触構造の可変トルク制御装置を搭載したキャップ巻締機構および巻締状態の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、容器の口元部へキャップを巻締めて装着させるキャップ巻締機構として、キャップを保持するキャップ保持体と、キャップ保持体を回転駆動させる主軸と、この主軸を回転駆動させる回転駆動手段と、容器の口元部に対してキャップ保持体を接離させる昇降手段と、主軸とキャップ保持体との間に介設された非接触構造の可変トルク制御装置とを備えたキャップ巻締機構が利用されている。
【０００３】
ここで、非接触構造の可変トルク制御装置は、筐体内に軸受で保持された円板状の２枚のマグネット間に前記主軸に固定された１枚のヒステリシス板（ディスク）を配置させて構成され、２枚のマグネットの電磁ヒステリシス効果を利用してトルクを発生させるように作用するトルク制御装置であり、そのコンパクト性や、電磁式のため外部電源が不要であること、常に安定したトルクが得られること、トルクの設定が容易であること、反復性に優れること等の特性がある。
【０００４】
キャップの巻締め作業は、キャップ保持体を昇降手段によりボトル容器の口元部に接近させ、回転駆動手段によって主軸を回転駆動させ、この主軸とともにキャップ保持体を回転させることで開始される。そして、キャップの巻締めトルクが予め設定された所定の設定トルクに達したときに、可変トルク制御装置によって主軸からキャップ保持体への回転の伝達を遮断することで終了される。
【０００５】
しかしながら、キャップの巻締め作業中にはトルクが過多、あるいは過少となるトルク不良が発生する場合がある。例えば、回転するキャップ保持部には慣性の作用が生じるため、巻締めトルクが予め設定された所定の設定トルクに達したときに、可変トルク制御装置が作動して回転力の伝達を遮断するようになっている。とはいえ、実際には可変トルク制御装置の作動後にキャップ保持部が慣性で回転する。そのため、回転の遮断時に必要以上のトルクで巻締めを行うので、キャップの巻締め作業終了後のキャップの巻締め状態は正しい巻締め状態よりも強くなり、容器の開封が困難になることがある。
【０００６】
また、キャップと容器の口元部との噛み込みなどのトラブルが発生した場合には、キャップの巻締めが正常に行われていないにも関わらず、キャップの巻締めトルクが予め設定された所定の設定トルクに達し、キャップの巻締め作業が終了してしまうので、キャップの巻締め状態は正しい巻締め状態よりも巻締め不足（過少）となり、ボトル容器内の液漏れが発生するおそれがある。
【０００７】
例えば、従来のキャップ巻締機構であっても、特許文献１に示すような、主軸にキャップ保持体との間に介設されてキャップの巻締めトルクを遮断するクラッチと、巻締め作業中にキャップの巻締めトルクを検出する検出手段とを設けたキャップ巻締機構においては、制御手段により前記検出手段からの検出データが予め設定された所定の設定値に達した時点で前記クラッチを制御して巻締めトルクを遮断することで、巻締め過多となったり、過少となる巻締め不良の発生の問題点を解決に導いている（トルク観察による巻締め状態調整）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−６８３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非接触構造の可変トルク制御装置を備えたキャップ巻締機構においては、前述の様に巻締め作業中のキャップの巻締めトルクを検出するトルクの検出手段を用いて、巻締め不良を判断することはできない。
【００１０】
非接触構造の可変トルク制御装置を備えたキャップ巻締機構においては、適正な巻締めを行うために、巻締めに割り当てられた時間内のキャップの回転量を設定して駆動させるが、その回転量が過多に設定されていれば、慣性の作用により、キャップの巻締め作業終了後のキャップの巻締め状態は正しい巻締め状態よりも強くなり、容器の開封が困難になる。また、巻締めに割り当てられた時間内のキャップの回転量が過少に設定されていたり、何かのトラブルで回転量が不足した場合は、キャップの巻締め作業終了後のキャップの巻締め状態は正しい巻締め状態よりも巻締め不足（過少）となり、ボトル容器内の液漏れや、空気に触れた内容物の劣化の問題が発生するおそれがある。
【００１１】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、非接触構造の可変トルク制御装置の特性を活かしつつ、適正な回転量とトルクをもってキャップの巻締めがなされたか否かを、キャップ保持体の回転停止を検出すること、換言すれば、キャップ保持体への回転の伝達が遮断されたタイミングに基づいて判断することのできるキャップ巻締機構および巻締状態の検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明のキャップ巻締機構は、容器の口元部に螺合させるキャップを着脱自在に保持するキャップ保持体と、キャップ保持体を回転駆動させる巻締駆動軸と、巻締駆動軸を回転駆動させる回転駆動手段と、巻締駆動軸とキャップ保持体との間に介設された非接触構造の可変トルク制御手段と、容器の口元部に対してキャップ保持体を接離させる昇降手段と、を備えるキャップ巻締機構であって、前記キャップ保持体には回転マーカがその回転軸周りの同心円上に周方向へ等間隔で複数配列形成されており、さらに、回転する前記キャップ保持体の前記回転マーカを検知可能なマーカセンサと、前記マーカセンサの出力値から巻締め状態の良否を判断する巻締状態判断手段とを具備する。
【００１３】
例えば、前記回転マーカをキャップ保持体の筐体外周壁に切削加工された凹凸とし、前記マーカセンサは変位センサとする。
【００１４】
そして、本発明のキャップ巻締機構の作用となる、本発明の巻締状態の検出方法においては、回転駆動手段（電動モータ）により回転駆動される巻締駆動軸に対して非接触構造の可変トルク制御手段を介して接続されたキャップ保持体の回転軸周りの同心円上に、回転マーカを等間隔で複数配列形成し、容器の口元部に対するキャップの巻締作業中に、マーカセンサにより前記回転マーカを検出し、巻締状態判断手段は前記マーカセンサの出力値から巻締め状態の良否を判断する。
【００１５】
具体的には、巻締状態判断手段は、前記マーカセンサの出力値から前記キャップ保持体の回転停止を検知し、検知した回転停止時が予め設定された適正停止時間幅内であるか否かを判断する。検知した回転停止時が予め設定された適正停止時間幅内にあれば、キャップ保持体への回転の伝達が遮断されたタイミングも適正なタイミングであったと考えられるので、その巻締めは適正巻締処理であると判断する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のキャップ巻締機構および巻締状態の検出方法によれば、非接触構造の可変トルク制御装置のコンパクト性、トルク安定性、反復再現性等の優れた特性を活かして適正なトルクでのキャップの巻締めを行いつつ、巻締不良も検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るキャップ巻締機構の実施形態の要部を示す縦断側面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態のキャップ巻締機構１は、上下に不図示の支持テーブルを備えており、上側の支持テーブルには巻締機構の回転駆動手段としての不図示の電動モータが固定されている。
【００１９】
電動モータの回転軸は下方に延出された巻締駆動軸２とされており、巻締駆動軸２の下端部には、容器に施蓋されるキャップＣを保持するキャップ保持体３のスピンドル４が可変トルク制御手段５を介して連結されており、キャップ保持体３は不図示の昇降機構により昇降駆動自在に配設されている。
【００２０】
ここで、本実施形態の可変トルク制御手段５は、キャップＣをボトルの口元部に巻締める作業時の巻締めトルクを調整するためのものであり、容器の口元部に螺着されるキャップＣを保持するキャップ保持体３のスピンドル４と巻締駆動軸２との間に組み込まれた、不図示のマグネット式のトルク調整部に発生する電磁ヒステリシス効果を利用して、巻締めに割り当てられた時間内において予め設定された所定の巻締めトルクとなるようにトルク調整を行うようになっている。
【００２１】
なお、キャップＣは、不図示のキャップ供給装置から供給される。
【００２２】
また、キャップ保持体３は筐体３ａの下部にキャップＣを保持するチャック機構３ｂを備えている。図１におけるチャック機構３は公知のバキューム式を採用しているが、キャップ保持体３のチャック機構３はバキューム方式に限ることなく、公知のメカニカル式、エアーチューブ式等のいずれの方法であってもよい。
【００２３】
キャップ保持体３はチャック機構３にキャップＣを保持した状態で、容器と中心位置を合わせるようにセンタリングされ、巻締駆動軸２の軸芯を回転軸として配設されている。
【００２４】
そして、キャップ保持体３の筐体３ａには、前記回転軸周りの同心円上に回転マーカ７が周方向へ等間隔に複数配列形成されている。図1に示す本実施形態のキャップ巻締機構１の回転マーカ７は、キャップ保持体３の筐体３ａの外周壁に等ピッチで切削加工された凹凸状のラインとされている。
【００２５】
本実施形態において、キャップ巻締機構１には、巻締め作業中に回転するキャップ保持体３の回転マーカ７の凹凸状の段差による距離寸法の変化量を検知するレーザセンサがマーカセンサ８として設けられている。マーカセンサ８から出力された検出信号は、有線あるいは無線の信号移送手段９を介して、巻締状態判断手段１０に提供されるようになっている。
【００２６】
本実施形態においては、巻締状態判断手段１０は、キャップＣの巻締め作業時には、マーカセンサ８の検出信号によりキャップ保持体３の回転停止のタイミング（以下、回転停止タイミング）を検知し、この回転停止タイミングが、巻締状態判断手段１０の記憶部内に記憶されている締めに割り当てられた時間内におけるキャップ保持体３の回転が停止するのに適正な設定上の時間幅（適正停止時間幅）内にあるか否かを判断する。マーカセンサ８の検出信号から求めた回転停止タイミングが、適正停止時間幅内にあれば、適正巻締処理であると判断し、適正停止時間幅幅から外れた場合は、不正巻締処理であると判断する。
【００２７】
なお、回転停止タイミングとしては、キャップ保持体３の慣性による回転を考慮すれば、キャップ保持体３が完全にその回転を停止した状態を以て、回転停止と判断するまでもなく、マーカセンサ８の出力信号が予め設定した閾値内において安定した状態を以て、回転停止と判断すればよく、キャップ保持体３への回転の伝達が遮断されたタイミングを知ることができる。
【００２８】
次に、本実施形態のキャップＣ巻締機構１の作用となる、巻締状態の検出方法について説明する。
【００２９】
キャップ保持体３はチャック機構３にキャップＣを保持した状態で、容器と中心位置を合わせるようにセンタリングされている。
【００３０】
キャップＣの巻締め作業時には、キャップ巻締機構１の前記回転駆動手段によって巻締駆動軸２が回転駆動され、この巻締駆動軸２とともにキャップ保持体３が回転される。とともに、前記昇降手段によってキャップ保持体３を容器の口元部に接近させることにより、キャップ保持体３で保持されているキャップＣを容器の口元部に巻締める作業が開始される。
【００３１】
そして、可変トルク制御手段４は、予め設定された所定回数の回転中に、キャップＣの巻締トルクが予め設定された所定の設定トルクに達したときに、巻締駆動軸２からキャップ保持体３への回転の伝達を遮断することで、キャップＣの巻締め作業が行われ、容器の口元部へキャップＣが自動的に巻締めされて施蓋される。
【００３２】
本実施形態のキャップ巻締機構１および巻締状態の検出方法においては、容器の口元部へのキャップＣの巻締作業中、マーカセンサ８は回転するキャップ保持体３の回転マーカ７を検知し、凹凸状の段差による距離寸法の変化量を検出信号として出力する。
【００３３】
マーカセンサ８から出力された検出信号は、信号移送手段９を介して巻締状態判断手段１０に供給される。
【００３４】
巻締状態判断手段１０は、マーカセンサ８から移送された検出信号から回転停止タイミングを求める。具体的には、マーカセンサ８の検出信号が予め設定した閾値内で安定した状態を、キャップ保持体３の回転が遮断されて停止した状態とみなして回転停止タイミングとする。
【００３５】
そして、この回転停止タイミングが、適正停止時間幅内にあるか否かを判断する。つまり、マーカセンサ８の検出信号から求めた回転停止タイミングが予め設定した適正停止時間幅内にあれば、適正にキャップ保持体３への回転の伝達が遮断され、適正な回転量かつ適正なトルクをもって巻締めた適正巻締処理がなされたと判断する。
【００３６】
適正停止時間幅よりも早くキャップ保持体３の回転が停止した場合は、キャップ保持体３への回転の伝達が何らかの事由で早めに遮断され、過少な回転量あるいはトルクで巻締めされたり、あるいは、キャップの回転量が過多に設定されており、慣性の作用によって過多なトルクで巻締めされた不正巻締処理であり、逆に、適正停止時間幅よりも遅くキャップ保持体３の回転が停止した場合は、キャップの回転量が過少に設定されており、保持が解除される前までに設定トルクに達せないまま過少なトルクで巻締めされた不正巻締処理であると判断する。
【００３７】
なお、マーカセンサ８によるキャップＣの回転の検出始期は、例えば、巻締機構の回転駆動手段の駆動開始をキャップＣの回転の検出始期とすることもできるし、巻締機構の回転駆動手段の駆動開始から所定時間経過後をキャップＣの回転の検出始期とすることもできる。要は、適正停止時間幅を決定した際のキャップＣの回転の検出始期と同じであれば、いずれのタイミングであってもよい。
【００３８】
そして、施蓋の作業が終了したら、チャック機構３を開放したキャップ保持体３を容器に巻締めたキャップＣから離間させて、巻締めの作業を終了する。
【００３９】
不正巻締処理が施されたと判断される容器は、巻締状態判断手段１０からモニターやランプ等にアラートを表示することで、作業者が不正巻締処理が施されたと判断される容器を適正巻締処理が施されていると判断される容器群から取り出す。または、巻締状態判断手段１０から他の制御手段等を介して容器の搬送経路上における排出手段を駆動させ、前記搬送経路上の排出路へ導くようにしてもよい。
【００４０】
このようにして、巻締めに割り当てられた時間内における所定の時間幅（適正停止時間幅内）内に、キャップ保持体３の回転が停止したか否かを検知することで、各容器に対するキャップＣの巻締めが適正になされたか否かを判断することができる。
【００４１】
また、キャップ保持体３の慣性による回転を考慮する場合の可変トルク制御手段５による巻締駆動軸２からキャップ保持体３への回転の伝達の遮断のタイミングや、設定された回転量の過多・過少をも見直すことができるので、非接触構造の可変トルク制御手段５のコンパクト性、トルク安定性、反復再現性等の優れた特性を活かして、適正なトルクでのキャップＣの巻締めを行うことができる。
【００４２】
なお、本実施形態において、図１中、二点鎖線で示すように、可変トルク制御手段５から巻締状態判断手段１０へキャップ保持体３に作用する巻締トルクの変化を信号して有線あるいは無線の信号移送手段１１を介して、巻締状態判断手段１０に提供し、巻締状態判断手段１０においては、キャップＣの回転量と巻締トルクとの両データに基づき、その巻締処理の良否を判断することとすれば、より正確な判断結果を得ることができる。
【００４３】
本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【００４４】
また、回転マーカ７をプリント印刷されたバー（細線）とし、マーカセンサ８はそのバーを検出するフォトセンサとしてもよい。
【００４５】
さらに、巻締状態判断手段１０は、その都度取得されるマーカセンサ８の出力値の波形を、予め取得された適正巻締処理時におけるマーカセンサ８の出力値の波形と比較し、その類似度が予め設定した許容範囲内にあるか否かを判断することで、各容器に対するキャップＣの巻締めが適正になされたか否かを判断してもよい。
【００４６】
そして、本実施の形態の巻締機構は、ロータリー式、直線式の容器搬送経路を備えた巻締装置に必要個数を搭載することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  キャップ巻締機構
２  巻締駆動軸
３  キャップ保持体
３ａ  筐体
３ｂ  チャック機構
４  スピンドル
５  可変トルク制御手段
７  回転マーカ
８  マーカセンサ（レーザセンサ）
９  信号移送手段
１０  巻締状態判断手段
Ｃ  キャップ
【図１】
2020189647.tif 000003