(57)【要約】【課題】  充填包装の作業ラインの組み替えが簡便で有り、システム全体の小型化を図ることができる充填包装システムを提供することを目的とする。【解決手段】  容器Ｂを整列搬送させる搬送手段１６を備え、充填物を容器Ｂに充填する充填工程と前記容器Ｂに外蓋を施す施蓋工程とを少なくとも含む複数の作業工程の各作業領域が、充填包装の工程順に設けられる円形状の主搬送経路を形成する搬送ユニット２と、前記各作業工程におけるいずれかの作業を実行可能とされた、前記各作業工程毎に少なくとも１つの工程ユニット３と、前記搬送ユニット２および各工程ユニット３を関連させてそれぞれの駆動を制御する中央制御部４とを備え、前記各工程ユニット３は、供給される前記容器Ｂへの充填包装に必要な作業工程毎に選択され、各前記主搬送経路の上流側からそれぞれの作業領域を確保しつつ前記作業工程順に配設自在に構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を整列搬送させる搬送手段を備え、充填物を容器に充填する充填工程を少なくとも含む複数の作業工程の各作業領域が充填包装の工程順に設けられる円形状の主搬送経路を形成する搬送ユニットと、
前記各作業工程におけるいずれかの作業を実行可能とされた、前記各作業工程毎に少なくとも１つの工程ユニットと、
前記搬送ユニットおよび各工程ユニットを関連させてそれぞれの駆動を制御する中央制御部と、
を有し、
前記各工程ユニットは、供給される前記容器への充填包装に必要な作業工程毎に選択され、各前記主搬送経路の上流側から前記作業工程順にそれぞれの作業領域を確保しつつ配設自在とされていることを特徴とする充填包装システム。
【請求項２】
前記中央制御部により駆動制御される多関節アームを有する作業ロボットを備え、前記作業ロボットは、前記各工程ユニットのうちの少なくとも１の工程ユニットに用いられるモジュール、または、前記工程ユニット及びモジュールの部品パーツを交換するためのパーツ交換モジュールを装着可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の充填包装システム。
【請求項３】
前記作業ロボットは、前記充填物を容器に充填するための充填ノズルを備えたモジュールを装着し、充填工程の作業領域において、充填工程の工程ユニットの一部として、搬送経路を搬送される容器の連続移動あるいは間欠移動に追従し、充填作業を実行するように駆動制御されることを特徴とする請求項２に記載の充填包装システム。
【請求項４】
前記作業ロボットは、前記多関節アームにパーツ交換モジュールを装着し、前記搬送ユニットまたは前記工程ユニットが既に装着しているモジュールを取り外して、前記多関節アームの稼働範囲内における該モジュールの所定位置に回収し、および／または、前記多関節アームの可動範囲内の所定位置に配置管理された、前記搬送ユニットおよび前記各工程ユニットを構成する複数のモジュールの中から、供給される前記容器への充填包装に必要な作業工程の工程ユニットの一部として駆動させるモジュールを選択し、対応する前記搬送ユニットまたは前記工程ユニットに装着するように駆動制御されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の充填包装システム。
【請求項５】
前記作業ロボットは、前記多関節アームの可動範囲内の所定位置に配置管理された、前記搬送ユニットおよび前記各工程ユニットを構成する複数のモジュールの中から、供給される前記容器への充填包装に必要な作業工程の工程ユニットであって、自身に割り振られた工程ユニットの一部として駆動させるモジュールを選択して自動で装着し、さらには、既に装着しているモジュールを自動で取り外し、前記多関節アームの稼働範囲内における該モジュールの所定位置に回収するように駆動制御されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の充填包装システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続した複数の工程を経由するように容器を搬送させながら、前記容器に充填物を充填し、施蓋を施して包装する充填包装システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、充填包装業界等においては、樹脂製、ガラス製、金属製等の各種容器の容器本体を、該容器本体を整列させる工程（整列工程）、該容器本体の内部を洗浄する工程（洗浄工程）、該容器本体に充填物を定量充填する工程（充填工程）、キャップ（蓋体）を取り付ける工程（キャッピング工程）、外蓋をシュリンクフィルムで被覆したり、容器に外装シールを貼着する工程（包装工程）などの各工程間を工程順に従ってコンベア等の搬送手段で繋ぎ、所望の充填包装を実行することがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、前記容器の形状等は一様ではなく、充填する充填物も異なり、製品としての所望の仕上げ状態にも、例えば中蓋の有無や外蓋の装着方法（嵌着、巻締め）等、様々な態様があるため、１種の作業ラインで対応することはできない。容器の種類毎に異なる搬送手段や各工程を実行するためのユニット等が必要となることは勿論のこと、それらのユニットを配設するためスペース、各工程間を繋ぐ容器の搬送手段の配設スペースを要し、さらには、この度の充填包装には組み込まれない工程を実行するためのユニットを保管しておくためのスペースも必要となる。
【０００５】
また、多品種少量生産を行う際に、容器の種類毎に充填包装の作業ラインを組み替える場合には、各工程を実行するためのユニットの配置の変更には多くの時間と労力が掛かる。例えば、充填包装の作業ラインを組み替える毎に各ユニットにおける各装置の駆動タイミングや制御を設定をし直す必要が生じることもある。そのため、特に、多品種少量生産を行う場合には対応が困難であった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、充填包装の作業ラインの組み替え配置や、その後の作業ラインにおける各ユニットの駆動制御が簡便であり、システム全体の小型化を図りながら、所望の工程を網羅した充填包装と、さらには、モジュール交換やノズル洗浄等の付帯処理も実行可能な充填包装システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る充填包装システムは、前記容器を整列搬送させる搬送手段を備え、充填物を容器に充填する充填工程を少なくとも含む複数の作業工程の各作業領域が充填包装の工程順に設けられる円形状の主搬送経路を形成する搬送ユニットと、前記各作業工程におけるいずれかの作業を実行可能とされた、前記各作業工程毎に少なくとも１つの工程ユニットと、前記搬送ユニットおよび各工程ユニットを関連させてそれぞれの駆動を制御する中央制御部と、を有し、前記各工程ユニットは、供給される前記容器への充填包装に必要な作業工程毎に選択され、各前記主搬送経路の上流側から前記作業工程順にそれぞれの作業領域を確保しつつ配設自在とされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る充填包装システムは、前記中央制御部により駆動制御される多関節アームを有する作業ロボットを備え、前記作業ロボットは、前記各工程ユニットに用いられる各モジュール、または、前記工程ユニット及びモジュールの部品パーツを交換するためのパーツ交換モジュールを装着可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る充填包装システムは、前記作業ロボットが、前記充填物を容器に充填するための充填ノズルを備えたモジュールを装着し、充填工程の作業領域において、充填工程の工程ユニットの一部として、搬送経路を搬送される容器の連続移動あるいは間欠移動に追従し、充填作業を実行するように駆動制御されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る充填包装システムは、前記作業ロボットが、前記多関節アームにパーツ交換モジュールを装着し、前記搬送ユニットまたは前記工程ユニットが既に装着しているモジュールを取り外して、前記多関節アームの稼働範囲内における該モジュールの所定位置に回収し、および／または、前記多関節アームの可動範囲内の所定位置に配置管理された、前記搬送ユニットおよび前記各工程ユニットを構成する複数のモジュールの中から、供給される前記容器への充填包装に必要な作業工程の工程ユニットの一部として駆動させるモジュールを選択し、対応する前記搬送ユニットまたは前記工程ユニットに装着するように駆動制御されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る充填包装システムは、前記作業ロボットが、前記多関節アームの可動範囲内の所定位置に配置管理された、前記搬送ユニットおよび前記各工程ユニットを構成する複数のモジュールの中から、供給される前記容器への充填包装に必要な作業工程の工程ユニットであって、自身に割り振られた工程ユニットの一部として駆動させるモジュールを選択して自動で装着し、さらには、既に装着しているモジュールを自動で取り外し、前記多関節アームの稼働範囲内における該モジュールの所定位置に回収するように駆動制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の充填包装システムによれば、特に、充填包装の作業ラインの組み替えが簡便になり、多品種少量生産にも好適であり、しかも、システム全体の小型化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の充填包装システムの一実施形態における平面概略構成図
【図２】本発明の充填包装システムの一実施形態における容器保持装置の構成の要部説明図
【図３】本発明の充填包装システムの一実施形態における要部断面図
【図４】本発明の充填包装システムの一実施形態における位置決め連結機構を示す断面図
【図５】本発明の充填包装システムの一本実施形態における充填包装システムの電気的接続図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る充填包装システムについて、図１乃至図５により説明する。
【００１５】
本実施形態の充填包装システム１は、容器（ボトル容器）Ｂを主搬送経路上に整列搬送させるための搬送ユニット２と、前記主搬送経路上において充填包装の工程順に上流側から選択的に設けられ（前記搬送ユニット２に対しプラグインしてもよい）る各工程ユニット３と、前記搬送ユニット２および各工程ユニット３を関連させてそれぞれの駆動を制御する中央制御部４とを有している。
【００１６】
搬送ユニット２は、図１及び図３に示すように、平面視正十二角形状とされたステージ１０と、ステージ１０に配設され、ステージ１０の中心に鉛直方向に設けられた回転軸１１により駆動源Ｍの駆動力で回転自在に配設された回転板１２と、回転板１２の上方に支柱１３ａを以て連接され、回転板１２の回転に伴って回転軸１１の軸周りに水平回転自在に配設された円環板１３と、１本ずつの容器Ｂを保持可能に形成された一対のグリッパ１４を有する容器保持装置１５を円環板１３の周方向に等間隔をもって複数（本実施形態においては２４台）配置させた搬送手段１６を備えている。そして、駆動源Ｍ（モータ）の駆動を中央制御部４によって制御し、容器保持装置１５の一対のグリッパ１４に対応する１回転（１サイクル）の角度を１５°として、正十二角形状のステージ１０の一辺に正対して２個の容器保持装置１５が停止するように調整するとともに回転板１２及び円環板１３を間欠回転（本実施形態においては、サイクルタイムを１．５秒／サイクルとする）させる。つまり、一対のグリッパ１４に保持された容器Ｂの間欠停止位置が、ステージ１０の１辺に対して２箇ずつ設けられている。
【００１７】
ここで、容器保持装置１５の一対のグリッパ１４は、該一対のグリッパ１４間に容器Ｂの胴部を把持可能に、その先端部１４ａを外方へ向けてステージ１０の中心（回転軸１１）を基準とする円周方向に回転板１２及び円環板１３と平行に延出して配列され、配設されている。本実施形態の一対のグリッパ１４は、図２に示すように、各グリッパ１４の基端部１４ｂに形成された軸孔を上下に重ねて位置させた状態で、円環板１３に対し鉛直に設けられた支軸１７を挿着させて配設され、その支軸１７の鉛直軸回りに回動自在に保持されている。各基端部１４ｂには、パンタグラフ１８を構成し、グリッパ側（先端側）に位置する異なる２本のアーム１８ａの一端がそれぞれ連接されている。先端側に位置するアーム１８ａの他端にはそれぞれ、後端側に位置する２本のアーム１８ｂの一端が同軸で回動自在に連接されている。また、後端側に位置する２本のアーム１８ｂの他端は、回転板１２及び円環板１３と平行に延在し、ステージ１０の中心から径方向に進退可能に形成されたスライドシャフト２０に対して同軸で回動自在に軸支されている。前記スライドシャフト２０は、回転軸１１の周囲に固定配置されている不図示のカムのカム溝内に係合する、不図示の係合子を備えており、円環板１３の回転に伴い、前記係合子がカム溝内を移動する際に該カム溝の形状に沿うことで水平方向（径方向）に進退する。このスライドシャフト２０の進退によって伸縮するパンタグラフ１８を介して、各グリッパ１４の基端部１４ａが支軸１７の軸周りに互いに異なる方向へ正逆回転することで、両グリッパ１４が開閉移動するようになっている。なお、両グリッパ１４を開閉させる機構としては、本実施形態の構成に限らず、他の構成を利用してもよい。
【００１８】
一対のグリッパ１４は、開状態となったところで一対のグリッパ１４間に容器Ｂが供給され、閉状態となることにより、容器Ｂを把持する。そして、この状態を保持したまま、回転板１２を所定の方向に回転させることで、容器Ｂを搬送することができる。
【００１９】
ここで、搬送ユニット２上における、容器Ｂを把持するグリッパ１４の回転軌跡、より正しくは一対のグリッパ１４により保持されて回転軸１１の軸周りを移動する容器Ｂの平面視における移動軌跡が主搬送経路となる。
【００２０】
前記主搬送経路には、図３に示すように、一対のグリッパ１４により保持された容器Ｂを下方から支承する当接板２１を、各一対のグリッパ１４に対応させ、回転板１２から昇降自在、かつ、回転板１２の回転軸１１の軸周りに回転自在に配設されている。本実施形態においては、当接板２１の下面に配設したシャフト２２の下端部にカムフォロア２２ａを設け、当接板２１を鉛直方向へ移動自在にシャフト２２を回転板１２に支承する。また、主搬送経路の所望の区間においては、当接板２１を容器Ｂを下方から支承する位置に配置させるように昇降調整傾斜面が前記主搬送経路に沿って形成された、前記カムフォロア２２ａに対するカムに相当する底板昇降機構（不図示）を配設する。そして、回転板１２の回転に伴ない、前記カムフォロア２２ａを上面に摺接させることによりシャフト２２を鉛直方向にスライド移動させる。これにより、後述する各工程ユニット３により、所定の工程作業が施される際に当接板２１を要所において上昇させて容器Ｂを下方から支承することができる。この構成は一例で有り、勿論、当接板２１に配設されたシャフト２２をモータ等の駆動系制御により伸縮させる構成を採用してもよい。
【００２１】
そして、本実施形態の充填包装システム１は、主搬送経路に沿って充填包装の工程順に上流側から選択的に設けられる、各作業工程毎の工程ユニット３を備えている。
【００２２】
ここで、容器Ｂに対する充填包装の作業工程と配設される工程ユニット３は、例えば、ガラス製か樹脂製かといった容器の素材、食品か薬品かといった充填する充填物の種類、充填物が加熱された状態にあるか否かといった充填物の状態、封栓は圧着か巻締めか、中蓋があるか無いかといった施蓋の方法、検査工程の有無と頻度、仕上げ工程の有無など、様々な要因と要求により組み替えられる。以下には、前記主搬送経路に配設される作業工程と各作業工程において用いられる工程ユニット３の一例を挙げるが、それぞれの充填包装の作業工程において利用されている工程ユニット３は公知の構成のユニットを用いる。各構成ユニットの詳細な説明は省略する。
【００２３】
本実施形態の充填包装システム１においては、図１中の７時方向（ステージ１０の中心を基準とする。以下、同じ）を上流とし、時計回りに６時方向までを主搬送経路とする。そして、主搬送経路に沿って本実施形態の容器Ｂ（図２には、樹脂製の取っ手付きボトル容器Ｂを示す）に対する充填包装の作業工程順に各作業領域が確保され、それぞれの作業領域におけるステージ１０の周囲には、対応する工程ユニット３が配設されている。
【００２４】
具体的には、主搬送経路の最上流となる７時方向には、容器Ｂを該充填包装システム１へ供給する容器繰入工程の作業領域が設けられ、ステージ１０の該７時方向に位置する一辺には繰入ユニット３Ａが配設されている。本実施形態においては、繰入ユニット３Ａは無端状ベルトやローラ等からなるコンベア３０を備えており、空の状態の容器Ｂが前記コンベア３０からなる副搬送経路上を１つずつ搬送されるようになっている。そして、１５°ずつの回転板１２の間欠回転により、開状態として該作業領域において停止した一対のグリッパ１４間に空の容器Ｂを供給可能に、副搬送経路の下流端となる該コンベア３０の一端を主搬送経路上へ臨ませて配設されている。
【００２５】
続く、図１中の８時方向乃至１０時方向には、間欠搬送される容器Ｂに第１液の充填を行う充填工程の作業領域が設けられ、ステージ１０の８時方向乃至１０時方向に位置する各辺の側方には充填ユニット３Ｂが配設されている。本実施形態においては、充填工程では、４本のノズル３２を用い、対応する４個の空の容器Ｂに第１液の充填を同時に行う。すなわち、各ノズル３２は、回転板１２の４回の間欠回転によってステージ１０の８時方向および９時方向に位置する各辺に対向する位置（この位置を充填初期位置という）に４個の空容器Ｂが整列するタイミングで、これらの４個の空容器Ｂに対して同時に遊挿され、前記容器Ｂの間欠搬送に追従するように円弧状に移動しながら、給液タンク３３から給液チューブ（不図示）を介して第１液を計量しつつ充填し、これらの４つの容器Ｂがステージ１０の９時方向および１０時方向に位置する各辺に対向する位置（この位置を充填終了位置という）に移動するまでの間、すなわち、２サイクルの間に第１液の充填を終了させる。そして、各容器Ｂから同時に抜脱され、次の２サイクルの間に前記充填初期位置へ戻るように駆動動作が制御されている。なお、充填ユニット３Ｂのノズル３２は、間欠搬送される容器Ｂに追従せずに、定位置において充填を完了させるようにしてもよい（後述の補充填工程参照）。
【００２６】
また、図１中の１２時方向には、第１液の定量の充填が完了した容器Ｂに対し、第２液の充填を行う補充填工程の作業領域が設けられ、ステージ１０の１２時方向に位置する一辺には補充填ユニット３Ｃが配設されている。補充填工程では、２本のノズル３５を用い、搬送された２個の既充填の容器Ｂに対し、同時に補充填を行う。前記各ノズル３５は、間欠搬送され、前記ステージ１０の１２時方向に位置する一辺に正対する第１液の充填済みの容器Ｂが２個揃うタイミングで同時に各容器Ｂ内に遊挿され、給液タンク３３から給液チューブ（不図示）を介して第２液を計量しつつ充填を行ったあと、容器Ｂから同時に抜脱される。
【００２７】
続く、図１中の１時方向には、充填が完了した容器Ｂに内栓を施す内栓工程の作業領域が設けられ、前記ステージ１０の１時方向に位置する一辺には、供給される押し込み蓋を容器開口部へ押し込む押込みユニット３Ｄが配設されている。
【００２８】
さらに、図１中の２時方向には、内栓までの状態を検査する第１検査工程の作業領域が設けられており、前記ステージ１０の２時方向に位置する一辺には、前記内栓の状態を確認するためのセンサ３７を有する内栓検査ユニット３Ｅと、充填された充填物の液面高さを検査するセンサ３８を有する液面高さ検査ユニット３Ｆが配設されている。
【００２９】
そして、図１中の３時方向には、容器Ｂに外蓋を施す外栓工程の作業領域が設けられており、前記ステージ１０の３時方向に位置する一辺には、回転及び昇降自在なキャピングヘッド３８により保持され、容器Ｂの口部へ被合させた外蓋を、容器Ｂの口部へ巻締める巻締めユニット３Ｇが配設されている。
【００３０】
また、図１中の４時方向には、外栓の状態を検査する第２検査工程の作業領域が設けられており、前記ステージ１０の４時方向に位置する一辺には、前記外栓の状態を確認するためのセンサ３９を有する外栓検査ユニット３Ｈが配設されている。
【００３１】
そして、図１中の５時方向には、充填済みの容器Ｂを該充填包装システム１から次工程へ繰り出す容器繰出工程の作業領域が設けられ、前記ステージ１０の５時方向に位置する一辺には繰出ユニット３Ｉが配設されている。本実施形態においては、繰出ユニット３Ｉは無端状ベルトやローラ等のコンベア４１を備え、充填済みの容器Ｂが該コンベア４１からなる副搬送経路上を１つずつ搬送されるようになっており、副搬送経路の上流端となる該コンベア４１の一端を主搬送経路上へ臨ませて配設されている。そして、１５°ずつの回転板１２の間欠回転により、閉状態として該容器繰出工程の作業領域において停止した一対のグリッパ１４を開状態とし、前記第２検査工程において良品と判断された充填済みの容器Ｂを主搬送経路上に臨む該コンベア４１の一端に載置可能とされている。
【００３２】
そして、図１中の、主搬送経路の最下流となる６時方向には、前記第１、第２検査工程において不良品と判断された容器Ｂを回収する容器回収工程の作業領域が設けられており、前記ステージ１０の該６時方向に位置する一辺には排出ユニット３Ｊが配設されている。本実施形態においては、排出ユニット３Ｊは無端状ベルトやローラ等からなるコンベア４３を備え、充填の容器Ｂがコンベア４３からなる副搬送経路上を１つずつ搬送されるようになっており、副搬送経路の上流端となる該コンベア４３の一端を主搬送経路上へ臨ませて配設されている。そして、１５°ずつの前記回転板１２の間欠回転により、閉状態として該容器Ｂ回収工程の作業領域において停止した前記一対のグリッパ１４を開状態とし、前記第１、第２検査工程において不良品と判断された容器Ｂを前記主搬送経路上に臨む該コンベア４３の一端に載置可能とされている。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、前記ステージ１０の周囲には、内栓工程の工程ユニット３としての、内栓となるシール部材を容器Ｂの口部にシールするシールユニットや、外栓工程の工程ユニット３としての、外栓となる外蓋を容器Ｂの口部に嵌着させる嵌合ユニット等が選択的に所定の作業領域において配設可能に配置されているとともに、前記搬送ユニット２および各作業工程の各ユニットの型替用の各種モジュールを所定位置に仮置・保管する交換モジュールユニット３Ｋが配置されている。図１においては、交換モジュールユニット３Ｋは、前記ステージ１０の１１時方向に設けられている。
【００３４】
このように、本実施形態の充填包装システム１においては、前記容器繰入工程の作業領域から、容器繰出工程の作業領域に到るまでの円形状の主搬送経路に沿うようにして、搬送される容器Ｂの充填包装のための作業工程の作業領域を確保し、各作業領域にそれぞれの作業を実行するためのユニットを選択的に配置することができる。
【００３５】
つまり、回転板１２の回転にともない移動する一対のグリッパ１４の移動軌跡となる円周上に、容器繰入工程の作業領域や容器繰出工程の作業領域を含む各作業工程の作業領域を、容器Ｂの形状や素材、充填する充填物の状態等に応じて確保する。このように、本実施形態の充填包装システム１は、容器Ｂの主搬送経路を円形状とすることにより非常にコンパクトに確立することができ、その主搬送経路内にて必要な作業領域を設けることができる。また、各作業工程に用いる工程ユニット３は、それぞれの作業領域内において作業可能に前記主搬送経路に沿って配設される。よって、徒に配設スペースが広く確保されることも無く、システム全体がコンパクトな構成となる。例えば、充填する液状充填物が１種である場合には、図１の充填包装システム１における１２時方向の補充填領域並びにその補充填ユニット３Ｂは、該充填包装システムの搬送ユニット２から取り外すとよい。勿論、補充填ユニット３Ｂを駆動させない制御としてもよい。
【００３６】
また、同じ作業工程であっても異なる工程ユニット３を採択可能に複数保有しておき、容器Ｂや充填される充填物の種類等にあわせて、適宜工程ユニット３を選択し、所定の作業領域内に配置することで、充填包装システム１としてのバリエーションの幅を広げることができる。例えば、図１に示す充填・包装システムには、内栓工程の工程ユニット３として、容器Ｂの開口部に押し込み蓋を圧入させる押込みユニット３Ｄを配設しているが、マヨネーズやケッチャップのような樹脂容器Ｂの開口部に、内蓋としてのシール部材をシールする場合には、前記押し込みユニットに代えて、ステージ１０の周辺に待機させてある前記シールユニットを配設すればよい。このように、充填包装の作業ラインの組み替え作業も、単に、各工程を実行するためのユニットの配置を変更すればよいので極めて簡便に行うことができる。また、システム全体の小型化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、前記搬送ユニット２および各作業工程の各ユニットを関連させてそれぞれの駆動を制御する中央制御部４とその設定入力手段となる操作盤５とが配設されている。
【００３８】
前記中央制御部４により、駆動源Ｍを制御しつつ、搬送ユニット２の回転軸１１を介して回転板１２を所定の方向に回転させることで、容器Ｂは、一対のグリッパ１４により、７時方向の容器繰入工程の作業領域において把持され、５時方向の容器繰出工程の作業領域、あるいは、６時方向の容器繰出工程の作業領域において把持状態が解除されるまで、主搬送経路上を搬送される。その際、各作業領域において、各容器Ｂの搬送に同期させて各ユニットの工程作業が実行されるように構成されている。
【００３９】
本実施形態における、各作業工程を実施するための作業領域の配設位置と、各作業領域に配置された各ユニットの関係を下表１に纏める。なお、本実施形態の充填包装システムにおいては、例えば、巻締め装置による外蓋の巻締めを完了させた後の包装作業を行う作業領域に配置可能な、外蓋をシュリンクフィルムで被覆したり、容器に外装シールを貼着する包装工程が省略されているが、外蓋の表面を覆うようにシュリンクフィルムを被せるフィルム被覆ユニット、シュリンクフィルムを加熱収縮させる加熱ユニット、該容器の外装に商品シールを貼着するシール貼着ユニット等も必要に応じて本実施形態の主搬送経路上を搬送される容器に対して作業可能に配置することができるよう、近傍に待機させておくようにする。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
また、前記搬送ユニット２と各工程ユニット３には、図４に示すように、前記搬送ユニット２に対する各工程ユニット３の位置決めをして脱着可能とする位置決め連結機構が形成されている。
【００４２】
具体的には、本実施形態においては、搬送ユニット２の平面視多角形とされたステージ１０の各辺に連接された側壁１０ａにはそれぞれ、前記側壁１０ａから水平方向に突出する円錐台状の位置決め用凸部５０が設けられている。位置決め用凸部５０は、各間欠停止位置（便宜的に、最上流に位置する間欠停止位置から順に１乃至２４の番号を付し、第１間欠停止位置乃至第２４間欠停止位置とする。以下、同じ。）に対応させて側壁１０ａの上下方向に２箇所設けられている。この位置決め用凸部５０に対応する位置決め用凹部５１は、充填包装システム１に備えられる各工程ユニット３の外装の前記ステージ１０の側壁１０ａに対向する対向面に、配設位置の上下を合わせて円錐台状の位置決め用凸部５０を収納するための空間部として形成されている。
【００４３】
本実施形態において、前記位置決め用凸部５０には、円錐台の先端面中央に開口するねじ穴５２が螺刻されている。そして、前記位置決め用凹部５１は、その空間部内に位置決め用凸部５０を収納した際に、前記ねじ穴５２が底部中央に対向するように形成されている。また、前記底部中央には前記ねじ穴５２に螺合するねじ５３が配設されている。前記ねじ５３は基端側を前記位置決め用凹部５１の反開口部側に突出させて前記底部に螺設されており、前記基端部には、該ねじ５３を正逆回転させるためのハンドル５４が設けられている。
【００４４】
そして、所定の作業領域における間欠停止位置に対応する位置決め用凸部５０を、該作業工程を実行するための１乃至複数の工程ユニット３から選択した所望の工程ユニット３に設けられた位置決め用凹部５１に嵌合させ、その状態で、前記ハンドル５４を回転させてねじ５３を正方向に回転させて前記ねじ穴５２に螺合させることで、各工程ユニット３を搬送ユニット２に対して、位置決めをしつつ固定配設するように構成されている。このように、位置決め用凸部５０と位置決め用凹部５１とを嵌合させて、各工程ユニット３を搬送ユニット２に対して位置決めをしつつ固定配設することで、前記ステージ１０に対する各工程ユニット３を構成する装置の各部材の高さ位置や間隔寸法等を常に一定とすることができる。例えば、液面高さ検査ユニット３Ｆの場合、ステージ１０のいずれの辺に配設されても、位置決め用凸部５０と位置決め用凹部５１との嵌合高さ位置が一定であるので、センサ３８の高さ位置も変化することがなく、微細な設定の変更を要せずに、即時に液面高さを検査するセンサ３８として使用することが可能となる。
【００４５】
さらに、本実施形態の充填包装システム１は、搬送ユニット２の平面視多角形とされたステージ１０の各辺に連接された側壁１０ａにはそれぞれ、前記第１間欠停止位置乃至第２４間欠停止位置と対応させて、ステージ側信号用コネクタＳＣが設けられている（図５には、便宜的に、第１間欠停止位置ステージ側信号用コネクタＳＣ１乃至第２４間欠停止位置ステージ側信号用コネクタＳＣ２４とする。以下、同じ）。また、充填包装システム１に備えられる各工程ユニット３の外装の前記ステージ１０の側壁１０ａに対向する対向面には、前記ステージ側信号用コネクタＳＣに接続されるユニット側信号用コネクタＵＣが設けられている。
【００４６】
そして、各工程ユニット３を搬送ユニット２のステージの各辺に対して位置決め連結機構により位置決めをしつつ固定配設するとともに、前記ステージ側信号用コネクタＳＣとユニット側信号用コネクタＵＣとを電気的に接続させることで、その配設位置を該充填包装システム１の中央制御部４が把握するとともに、各工程ユニット３の駆動を搬送ユニット２による容器Ｂの搬送に同期させる制御を実行させることが可能となる。本実施形態においては、容器Ｂの搬送と各作業ユニットの作業とを同期させるべく、前記中央制御部４は、搬送ユニット２に配設されたロータリエンコーダ６の検出結果を信号に変換し、一対のグリッパ１４の１５°ずつの回転タイミングに合わせて、後述の作業ロボット７と共に、各工程ユニット３を駆動させるように制御する。勿論、各工程ユニット３に、対応する間欠停止位置への容器Ｂの搬送を検出するセンサを設け、センサが容器Ｂを検出することにより各工程ユニット３を駆動させる制御とすることも可能である。また、各工程ユニット３の駆動は、前記中央制御部４により統括して、直接、制御してもよいし、各工程ユニット３毎の制御部においてそれぞれ駆動を制御するようにしてもよい。ただ、搬送ユニット２あるいはいずれかの工程ユニット３にトラブルが発生した場合に、充填包装システム１全体の駆動を停止する制御を実行可能とするためには、各工程ユニット３の駆動を充填包装システム１の中央制御部４により、統括して制御できる構成が望ましい。図５には、本実施形態における充填包装システム１の電気的接続図を示す。なお、各工程ユニット３の駆動源は、それぞれ電源を確保し、供給される電力を用いるようにしてもよいし、可能な場合は、前記信号コネクタの配設時に必要な電源を搬送ユニット２から供給されるようにしてもよい。
【００４７】
さらには、ステージ１０側に設けられた位置決め連結機構としての位置決め用凸部５０に前記ステージ側信号用コネクタＳＣの機能を付与するとともに、各工程ユニット３側に設けられた位置決め連結機構としての位置決め用凹部５１に前記ステージ側信号用コネクタＳＣの機能を付与した構成としてもよい。これによって、各工程ユニット３を搬送ユニット２のステージの各辺に対して位置決め連結機構により位置決めをしつつ固定配設すると同時に、前記ステージ側信号用コネクタＳＣとユニット側信号用コネクタＵＣとが接続され、その配設位置を該充填包装システム１の中央制御部４が把握するとともに、各工程ユニット３の駆動を搬送ユニット２による容器Ｂの搬送に同期させる制御を実行させることが可能となる。
【００４８】
図１に戻り、本実施形態においては、前記円環板１３の中央孔部分には、前記各工程ユニット３に用いられる各モジュール、または、前記工程ユニット３及びモジュールの部品パーツを交換するためのパーツ交換モジュールを装着可能とされ、前記中央制御部４により駆動制御される多関節アーム８を有する作業ロボット７が配設されている。
【００４９】
本実施形態における作業ロボット７の多関節アーム８は、手首に相当する部位を上下に動かす軸、手首に相当する部位を回転させる軸、肘に相当する部分を上下に動かす軸、肘に相当する部分を回転させる軸、腕全体に相当する部分を前後に動かす軸、並びに、腕全体に相当する部分を鉛直軸周りに回転させる軸の６軸（関節）を有して構成されている。この作業ロボット７は、前記搬送ユニット２あるいは前記各工程ユニット３のうち少なくとも１のユニットの一部として、多関節アーム８の可動範囲内の所定位置に配置管理された、前記搬送ユニット２および前記各工程ユニット３を構成する複数のモジュールの中から、供給される前記容器Ｂへの充填包装に必要な作業工程の工程ユニット３であって、自身に割り振られた工程ユニット３の一部として駆動させるモジュールを選択して自動で装着し、さらには、既に装着しているモジュールを自動で取り外し、前記多関節アーム８の稼働範囲内における該モジュールの所定位置に回収するように駆動制御されている。
【００５０】
具体的には、本実施形態においては、作業ロボット７は、前記充填物を各容器Ｂに第１液を充填する充填工程における充填ユニット３Ｂの一部として駆動させる４基の充填ノズル３２を備えたモジュールを装着し、充填工程の作業領域の充填初期位置において、該モジュールを降下させてノズル３２のそれぞれを対応する容器Ｂの容器開口部に挿入し、充填量に合わせてノズル３２の挿入深さを調整するようにモジュールを上昇させながら、搬送経路を搬送される容器Ｂの間欠移動に追従させて前記モジュールを円弧状に充填完了位置まで移動させつつ充填作業を実行し、充填完了後には、ノズル３２を容器Ｂの開口部から抜き取るようにモジュールを上昇させ、再び、前記充填初期位置にまで戻るように駆動制御されている。
【００５１】
ここで、改めて、本実施形態の充填包装システム１の中央制御部４による制御を説明する。
【００５２】
中央制御部４は、搬送ユニット２を構成する回転板１２を回転させる前記駆動源Ｍ並びにエンコーダ６と電気的に接続され、エンコーダ６による前記回転板１２の回転検出の信号をフィードバックさせながら、駆動源Ｍの駆動を制御する。この駆動源Ｍの駆動に伴い、一対のグリッパ１４が開閉動作することは前述の通りである。
【００５３】
また、中央制御部４は、搬送ユニット２のステージ１０の各辺に連接された２４面の側壁に前記第１間欠停止位置乃至第２４間欠停止位置と対応させてそれぞれ設けられたステージ側信号用コネクタＳＣと、各ステージ側信号用コネクタＳＣに接続（プラグイン）されるユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、各工程ユニット３との間で信号の送受信をすることにより、各間欠停止位置に接続された工程ユニット３の種類を検知し、該工程ユニット３の駆動を制御する。
【００５４】
本実施形態においては、図１中、７時方向に位置する第１間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１には、容器Ｂを該搬送ユニット２へ繰り入れるためのコンベア３０等を有する繰入ユニット３Ａのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、ステージ側信号用コネクタＳＣ１と、このステージ側信号用コネクタＳＣに接続（プラグイン）される繰入ユニット３Ａのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第１間欠停止位置において繰入ユニット３Ａが配設されたことを検知し、前記コンベア３０や、該コンベア３０に容器Ｂを１つずつ載置する装置等の該繰入ユニット３Ａを構成する各装置の駆動を制御する。
【００５５】
図１中、８時方向に位置する第３間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ３には、容器Ｂに充填物を貯留させた給液タンク３３、第１液を充填するためのノズル３２、前記タンク３３とノズル３２を繋ぐ給液チューブ等を有し、充填量の計量を行う充填ユニット３Ｂのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、ステージ側信号用コネクタＳＣ３と、このステージ側信号用コネクタＳＣ３に接続（プラグイン）されるユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第３間欠停止位置において充填ユニット３Ｂが配設されたことを検知する。
【００５６】
前述のように、充填ユニット３Ｂを構成するノズル３２として４本を同時に用いる本実施形態においては、前記第３間欠停止位置において充填ユニット３Ｂが配設されたことを検知することにより、中央制御部４は、予め設定された前記ノズル３２の本数に基づき、本実施形態における充填初期位置を第３間欠停止位置から第６間欠停止位置まで、充填完了位置を第５間欠停止位置から第８間欠停止位置までとして制御を行う。
【００５７】
ここで、本実施形態において、前記充填ユニット３Ｂを構成する４本のノズル３２は、作業ロボット７の多関節アーム８に取付けられるモジュールのベース４７に対し、主搬送経路となる前記容器Ｂの移動軌跡と同じ曲率の円弧上に、移動軌跡の中心軸の軸周りに１５°ずつの間隔で配置されている。
【００５８】
そして、前記モジュールが接続された多関節アーム８を充填ユニット３Ｂの一部として駆動制御し、先頭の空の容器Ｂが第６間欠停止位置に搬送され、充填初期位置に４個の空の容器Ｂが搬送されたタイミングで、４本のノズル３２のそれぞれを対応する容器Ｂに挿入し、前記容器Ｂの間欠搬送に追従するように前記容器Ｂの移動軌跡上を円弧状に移動させ、４個の容器Ｂが２サイクルずつ移動し、前記先頭の容器Ｂが第８間欠停止位置に到り、今回の充填対象の４個の容器Ｂが充填完了位置に位置したところで各ノズル３２を各容器Ｂから同時に抜脱き、再び、各ノズル３２を前記充填初期位置へ戻すように前記作業ロボット７の動作を制御する。
【００５９】
それとともに、中央制御部４は、容器Ｂ及びノズル３２の前記２サイクルの移動の間に、前記給液タンク３３から第１液を計量しつつ、容器Ｂ内に給液するように充填ユニット３Ｂを制御する。
【００６０】
続いて、図１中、１１時方向に位置する第９間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ９には、作業ロボット７の多関節アーム８に取付けられるモジュール、あるいは、多関節アーム８を介して各工程ユニット３に取付けられるモジュールを所定位置に収める交換モジュールユニット３Ｋのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００６１】
交換モジュールユニット３Ｋは、充填包装の必要の応じて適宜交換される各モジュールを、前記多関節アーム８の制御により交換可能な状態に収納するためのユニットであるので、交換モジュールユニット３Ｋを構成する装置等が中央制御部４からの信号を受けて駆動制御されることはない。しかしながら、このようにステージ側信号用コネクタＳＣと、交換モジュールユニット３Ｋのユニット側信号用コネクタＵＣとを接続させることにより、中央制御部４は、主搬送ユニット２の周囲における交換モジュールユニット３Ｋの配設位置を検知することができる。
【００６２】
該交換モジュールユニット３Ｋにおける各モジュールを収容する位置の検知方法や、多関節アーム８との間での各モジュールの受渡し方法は、公知のマシニングセンターにおけるモジュールユニットの構成並びに方法に倣うことができる。
【００６３】
また、図１中、１２時方向に位置する第１１間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１１には、８時方向から１０時方向における充填工程で第１液を充填された容器Ｂに対し、所定量の第２液をさらに充填するべく、第２液を貯留させた給液タンク３６、第２液を充填するための２本のノズル３２、前記タンク３６とノズル３５を繋ぐチューブ等を有し、充填量の計量をしながら充填を行う補充填ユニット３Ｂのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００６４】
中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、第１１間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１１と、補充填ユニット３Ｂのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第１１間欠停止位置において補充填ユニット３Ｂが配設されたことを検知する。
【００６５】
前述のように、補充填ユニット３Ｂを構成するノズル３５として２本を同時に用いる本実施形態においては、前記第１１間欠停止位置において補充填ユニット３Ｂが配設されたことを検知することにより、中央制御部４は、第１１間欠停止位置と第１２間欠停止位置とに停止する前記第１液の充填済みの容器Ｂに対し、２本同時に、第２液の充填（補充填）を行うように制御し充填を行う。
【００６６】
ここで、本実施形態において、前記補充填ユニット３Ｂの充填装置を構成する２本のノズル３５は、前記移動軌跡の中心軸の軸周りに１５°の間隔を設け、前記主搬送経路となる前記容器Ｂの移動軌跡と同じ曲率の円弧上における前記第１１間欠停止位置と第１２間欠停止位置の直上部にそれぞれ位置させた状態で支承され、同時に昇降可能に配置されている。
【００６７】
そして、中央制御部４は、第１液が充填された容器Ｂが第１２間欠停止位置に搬送された段階で、前記補充填装置の駆動を制御し、容器Ｂの間欠搬送の時間中に前記ノズル３５をそれぞれに対応する容器Ｂの方向へ下降させて各容器Ｂ内へ注液可能な状態とし、所定量の第２液を充填した後、再びノズル３５を上昇させるように補充填装置を制御する。
【００６８】
図１中、１時方向に位置する第１４間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１４には、主搬送経路上を間欠搬送される容器Ｂの口部に対し、１つずつ内栓を填め込むべく、内栓の押込み装置と前記押込み装置に前記内栓を１つずつ供給する内栓供給装置等を有する押込みユニット３Ｄのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００６９】
中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、第１４間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１４と、押込みユニット３Ｄのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第１４間欠停止位置において押込みユニット３Ｄが配設されたことを検知する。
【００７０】
前述のように、容器Ｂが間欠搬送される本実施形態においては、前記第１４間欠停止位置に充填ユニット３Ｂが配設されたことを検知することにより、中央制御部４は、第１４間欠停止位置に第２液までが充填された状態の容器Ｂが搬送されて停止したタイミングで、押込み装置の内栓保持部に保持した内栓を容器Ｂの口部に押し込むように制御する。
【００７１】
また、図１中、２時方向に位置する第１５間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１５には、容器Ｂの口部に押込まれた内栓の状態を検出し確認するセンサ３７を備えた内栓検査ユニット３Ｅのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００７２】
中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、第１５間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１５と、押込みユニット３Ｄのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第１５間欠停止位置において内栓検査ユニット３Ｅが配設されたことを検知する。
【００７３】
そして、内栓検査ユニット３Ｅは、第１５間欠停止位置に内栓が施された状態の容器Ｂが搬送されて停止したタイミングで、内栓の押込み状態を検査し、不具合の有無を判定する。この判定結果は前記第１５間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１５と、押込みユニット３Ｄのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、前記中央制御部４へ送信し、中央制御部４は、内栓の押込み状態に不具合が生じていると判断された容器Ｂについて不良の容器としてフラグを立て、後の工程にて、該容器Ｂを正常な充填包装がされた容器Ｂの搬送経路から外す制御をする。
【００７４】
次に、図１中、２時方向に位置する第１６間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１６には、容器Ｂに充填された第１液及び第２液の液面高さが所定の位置にあるか否かを検出し確認する光電センサ３８を備えた液面高さ検出ユニット３Ｆのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００７５】
中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、第１６間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１６と、液面高さ検出ニット３Ｆのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第１６間欠停止位置において液面高さ検出ユニットが配設されたことを検知する。
【００７６】
そして、液面高さ検査ユニット３Ｆは、第１６間欠停止位置に内栓が施された状態の容器Ｂが搬送されて停止したタイミングで、充填されている第１液及び第２液の液面高さが容器Ｂの所定の高さ位置にあるか否かを検査し、不具合の有無を判定する。
【００７７】
この判定結果は前記第１６間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１６と、押込みユニット３Ｄのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して前記中央制御部４へ送信し、中央制御部４は、充填量の過不足の不具合が生じていると判断された容器Ｂについてフラグを立て、後の工程にて、該容器Ｂを正常な充填包装がされた容器Ｂの搬送経路から外す制御をする。
【００７８】
また、図１中、３時方向に位置する第１８間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１８には、主搬送経路上を間欠搬送される容器Ｂの口部に対し、１つずつ、外栓を巻締めるべく、外栓の巻締め装置と、前記巻締め装置に外栓を１つずつ供給する外栓供給装置等を有する巻締めユニット３Ｇのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００７９】
中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、第１８間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ１８と、巻締めユニット３Ｇのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第１８間欠停止位置において巻締めユニット３Ｇが配設されたことを検知する。
【００８０】
前述のように、容器Ｂが1本ずつ間欠搬送される本実施形態においては、前記第１８間欠停止位置に充填ユニット３Ｂが配設されたことを検知することにより、中央制御部４は、第１８間欠停止位置に容器Ｂが搬送されて停止したタイミングで、巻締め装置の外栓保持部に保持した外栓を容器Ｂの口部に対して巻締めるように制御する。
【００８１】
また、図１中、４時方向に位置する第２０間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ２０には、容器Ｂの口部に巻締められた外栓の状態を検出し確認するセンサ３９を備えた外栓検査ユニット３Ｈのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。
【００８２】
中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、第２０間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣと、外栓検査ユニット３Ｈのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第２０間欠停止位置において外栓検査ユニット３Ｈが配設されたことを検知する。
【００８３】
そして、外栓検査ユニット３Ｈは、第２０間欠停止位置に内栓が施された状態の容器Ｂが搬送されて停止したタイミングで、巻締めされた外栓の状態を検査し、不具合の有無を判定する。
【００８４】
この判定結果は前記第２０間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣと、外栓検査ユニット３Ｈのユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、前記中央制御部４へ送信し、中央制御部４は、外栓の巻締め状態に不具合が生じていると判断された容器Ｂについてフラグを立て、後の工程にて、該容器Ｂを正常な充填包装がされた容器Ｂの搬送経路から外す制御をする。
【００８５】
また、図１中、５時方向に位置する第２２間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ２２には、容器Ｂを該搬送ユニット２から繰り出すためのコンベア等を有する繰出ユニット３Ｉのユニット側信号用コネクタＵＣ２２が接続されている。中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、ステージ側信号用コネクタＳＣ２２と、繰出ユニット３Ｉのステージ側信号用コネクタＳＣに接続されるユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第２２間欠停止位置において繰出ユニット３Ｉが配設されたことを検知し、前記内栓検査ユニット３Ｅ、液面高さ検査ユニット３Ｆ、並びに外栓検査ユニット３Ｈにおいて不具合を判断した結果、正常な充填がされており、フラグが立っていない容器Ｂを該搬送ユニット２から繰り出して後工程へ送るべく、前記コンベア等の該繰出ユニット３Ｉを構成する各装置の駆動を制御する。
【００８６】
このとき、フラグが立っていない容器Ｂを把持する一対のグリッパ１４を第２２間欠停止位置において開状態とすることで、容器Ｂを繰出ユニット３Ｉのコンベア４１上に載置し、その状態で繰出ユニット３Ｉを構成する各装置の駆動を制御することで、容器Ｂを次工程へ搬送することができる。
【００８７】
同様に、図１中、６時方向に位置する第２３間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ２３には、容器Ｂを該搬送ユニット２乃至該充填包装システム１から排出するためのコンベア４３等を有する排出ユニット３Ｊのユニット側信号用コネクタＵＣが接続されている。中央制御部４は、両コネクタの接続当初時に、ステージ側信号用コネクタＳＣと、各ステージ側信号用コネクタＳＣに接続されるユニット側信号用コネクタＵＣとを介して、第２３間欠停止位置において排出ユニット３Ｊが配設されたことを検知し、前記内栓検査ユニット３Ｅ、液面高さ検査ユニット３Ｆ、並びに外栓検査ユニット３Ｈにおいて不具合を判断した結果、不具合が生じており、フラグが立っている容器Ｂを該搬送ユニット２ないし該充填包装システム１から排出するべく、前記コンベア４３等の該排出ユニット３Ｊを構成する各装置の駆動を制御する。
【００８８】
なお、本実施形態においては、第２間欠停止位置、第１０間欠停止位置、第１２間欠停止位置、第１３間欠停止位置、第１７間欠停止位置、第１９間欠停止位置、第２１間欠停止位置および第２４間欠停止位置におけるステージ側信号用コネクタＳＣ２、ＳＣ１０…には、いずれのユニット側信号用コネクタＵＣも接続されていない。
【００８９】
また、本実施形態においては、前記主搬送経路の周囲には、前記第１４間欠停止位置における押込みユニット３Ｄに代えて配設可能な、内栓としてのシールを容器Ｂの口部に貼設するシールユニット、前記第１８間欠停止位置における巻締めユニット３Ｇに代えて配設可能な、外栓を嵌着させる嵌合ユニットを配設しておく。このシールユニット、嵌合ユニットは、容器Ｂや充填される充填物の種類等にあわせて、所定の作業領域内に配置されるものである。
【００９０】
次に、本実施形態の充填包装システム１の動作について説明する。
【００９１】
本実施形態において、主搬送経路においては、容器Ｂは、前記搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、１５°ずつの間欠搬送が為される。
【００９２】
図１中、７時方向に確保された容器Ｂ繰入工程の作業領域においては、繰入ユニット３Ａのコンベア３０からなる副搬送経路上を１つずつ搬送され、円形状の主搬送経路上の第１間欠停止位置において開状態となっている一対のグリッパ１４間へ送られた空の状態の容器Ｂは、第１間欠停止位置において、前記搬送ユニット２の一対のグリッパ１４により胴体部分を把持される。そして、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、８時方向乃至１０時方向に確保された充填工程の作業領域へ搬送される。
【００９３】
充填工程においては、中央制御部４は、回転板１２の４回の間欠回転によって第３乃至第６間欠停止位置から構成される充填初期位置に４個の空の容器Ｂを整列する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、前記作業ロボット７を制御して多関節アーム８を駆動させる。
【００９４】
作業ロボット７は、配設された４本のノズル３２を、充填初期位置に整列する４個の空容器Ｂに対して遊挿させる。そして、前記多関節アーム８を、前記容器Ｂの間欠搬送に追従するように、第５乃至第８間欠停止位置からなる充填終了位置まで３０°ほど円弧状に移動させつつ、充填量に応じてノズル３２を上昇させ、充填完了後に抜脱させる。
【００９５】
その間、充填装置は、中央制御部４から送信される信号に基づき、給液タンク３３から第１液を計量しつつ、これらの４個の容器Ｂが充填終了位置に位置するまでに所定量の第１液の充填を終了させるように充填を制御する。
【００９６】
４個の容器Ｂに対する充填が終了したとき、次の先頭にある空容器Ｂは未だ第４間欠停止位置に位置している。作業ロボット７は、この第４間欠停止位置に位置している空容器Ｂが第６間欠停止位置に搬送されるまでの間、すなわち、回転板１２の３０°の間欠回転の間に、４本のノズル３２を再び前記充填初期位置へ戻す。
【００９７】
第１液が充填された容器Ｂは、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、１２時方向に設けられた、第２の液状充填物の充填を行う補充填工程の作業領域へ搬送される。
【００９８】
補充填工程においては、中央制御部４は、回転板１２の間欠回転によって第１１及び第１２間欠停止位置のそれぞれ２個の第１液を充填した容器Ｂが整列する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、補充填ユニット３Ｂを制御して２本のノズル３２を同時に各容器Ｂ内に遊挿し、所定量の補充点を行ったあと、各容器Ｂから同時に抜脱させて第２液の補充填を行う。
【００９９】
第１液と第２液が充填された容器Ｂは、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、１時方向に設けられた、内栓工程の作業領域へ搬送される。
【０１００】
内栓工程においては、中央制御部４は、第１４間欠停止位置に充填が完了した容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダの信号により判断し、押込みユニット３Ｄを制御して、内栓としての押し込み蓋を一対のグリッパ１４により把持されている容器Ｂの容器Ｂ開口部へ押し込み、内栓を施す。なお、押込みユニット３Ｄにおいては、中央制御部４からの信号に基づき、適宜、内栓を押込み装置の蓋保持部へ供給する制御を実行する。
【０１０１】
内栓が施された容器Ｂは、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、２時方向に設けられた、第１検査工程の作業領域へ搬送される。
【０１０２】
第１検査工程においては、中央制御部４は、第１５間欠停止位置に内栓が施された容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、内栓検査ユニット３Ｅのセンサを制御して、内栓の状態の異常を検出する。内栓の異常が検出された場合には、内栓検査ユニット３Ｅから異常検出の信号を中央制御部４に返し、中央制御部４は、当該容器Ｂに対し、異常発生のフラグを立てて該容器Ｂの搬送を管理する。
【０１０３】
また、同じく、中央制御部４は、第１６間欠停止位置に内栓が施された容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、液面高さ検査ユニット３Ｆを制御して、充填液の充填量の充填過多や充填不足を検出する。充填量の異常が検出された場合には、液面高さ検出ユニット３Ｆから異常検出の信号を中央制御部４に返し、中央制御部４は、当該容器Ｂに対し、異常発生のフラグを立てて該容器Ｂの搬送を管理する。
【０１０４】
内栓の状態と充填液の充填量が確認された容器Ｂは、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、３時方向に設けられた、外栓工程の作業領域へ搬送される。
【０１０５】
外栓工程においては、中央制御部４は、第１８間欠停止位置に内栓が施された容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、巻締めユニット３Ｇ３Ｄを制御して、キャピングヘッド３８により保持され、容器Ｂの口部へ被合させた外蓋を、容器Ｂの口部へ巻締める。なお、巻締めユニット３Ｇにおいては、中央制御部４からの信号に基づき、適宜、外蓋をキャピングヘッド３８に保持させる制御を実行する。
【０１０６】
外栓が施された容器Ｂは、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、４時方向に設けられた、第２検査工程の作業領域へ搬送される。
【０１０７】
第２検査工程においては、中央制御部４は、第２０間欠停止位置に内栓が施された容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、外栓検査ユニット３Ｈを制御して、外栓の巻締め状態の異常を検出する。巻締め異常が検出された場合には、外栓検査ユニット３Ｈから異常検出の信号を中央制御部４に返す。
【０１０８】
外栓が施された容器Ｂは、搬送ユニット２の回転板１２の間欠回転により、順に、５時方向に設けられた、容器繰出工程の作業領域へ搬送される。
【０１０９】
容器繰出工程においては、中央制御部４は、第２２間欠停止位置に外栓が巻締めたれた容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダ６の信号により判断し、当該容器Ｂに異常発生のフラグが立っているかどうかを判断する。
【０１１０】
第２２間欠停止位置には、副搬送経路を構成する繰出ユニット３Ｉのコンベア４１の上流端が主搬送経路上へ臨ませて配設されているので、中央制御部４は、フラグが立っていない容器Ｂが第２２間欠停止位置に搬送された場合には、１５°ずつの前記回転板１２の間欠回転により開状態となった一対のグリッパ１４から前記容器Ｂが繰出ユニット３Ｉのコンベア４１の上流端に載置されたタイミングで前記コンベア４１を駆動させ、充填が完了した容器Ｂを副搬送経路上を搬送して次工程へ送り出す。
【０１１１】
また、フラグが立っている容器Ｂが第２２間欠停止位置に搬送された場合には、前記容器Ｂが繰出ユニット３Ｉのコンベア４１の上流端に載置されても、前記コンベア３Ｉを駆動させない。
【０１１２】
そして、フラグが立っている容器Ｂは、次の１５°ずつの前記回転板１２の間欠回転により、再び閉状態となった一対のグリッパ１４により把持され、６時方向に設けられた容器繰出工程の作業領域に搬送される。
【０１１３】
容器繰出工程においては、中央制御部４は、第２３間欠停止位置に外栓が巻締めたれた容器Ｂが位置する状態（タイミング）をエンコーダの信号により判断し、１５°ずつの前記回転板１２の間欠回転により開状態となった一対のグリッパ１４から、フラグが立った不具合の生じている容器Ｂが、排出ユニット３Ｊのコンベア４３の上流端に載置されたタイミングで前記コンベア４３を駆動させ、該容器Ｂを副搬送経路上を搬送して回収する。
【０１１４】
この後、容器Ｂを開放した一対のグリッパ１４は、１５°ずつの前記回転板１２の間欠回転により、再び、容器Ｂが繰入れられる７時方向へ移動する。
【０１１５】
なお、本実施形態のように、前記容器保持装置１５の一対のグリッパ１４間を、前記第２２間欠停止位置において開状態とし、その後また一旦閉状態としたあと、隣位の第２３間欠停止位置において再び開状態となる（その後は、第１間欠停止位置まで開状態を保持する）ように、各一対のグリッパ１４に設けられたスライドシャフト２０が係合するカムのカム溝を配置しておくことは肝要である。
【０１１６】
このように、本実施形態の充填包装システム１によれば、円周上に形成された主搬送経路周りに充填包装の作業ラインの必要な工程ユニット３を配設することで、システム全体を極めてコンパクトに収めることができる。なお、当該充填包装システム１の主搬送経路から排出された容器に対し、さらに別工程での処理を行うことを否定するものではない。
【０１１７】
また、前記作業ロボット７の制御としては、例えば、作業ロボット７のモジュールを容器Ｂを把持するグリッパのモジュールとし、搬送ユニット２の一部、あるいは、工程ユニット３の一部として、主搬送経路を搬送される容器Ｂを所定位置において把持し、ステージ１０の周囲に配設された工程ユニット３の作業台上や、該工程ユニット３に設けられた副搬送経路の上流端へ移送させ、該工程ユニット３において作業後、再び、前記作業台上、あるいは、前記副搬送経路の下流端から主搬送経路の所定位置へ戻すような移送の駆動制御を行うことも可能である。その場合における前記副搬送経路は、直線状、楕円状、円形状など、必要に合わせて様々な形状に形成することができる。
【０１１８】
また、前記作業ロボット７は、公知のマシニングセンタのように、前記多関節アーム８にモジュール交換モジュールを装着し、前記搬送ユニット２または前記工程ユニット３が既に装着しているモジュールを取り外して、前記多関節アーム８の稼働範囲内における該モジュールの所定位置に回収し、および／または、前記多関節アーム８の可動範囲内の所定位置に配置管理された、前記搬送ユニット２および前記各工程ユニット３を構成する複数のモジュールの中から、供給される前記容器Ｂへの充填包装に必要な作業工程の工程ユニット３の一部として駆動させるモジュールを選択し、対応する前記搬送ユニット２または前記工程ユニット３に装着するように駆動制御されていてもよい。
【０１１９】
例えば、前述の構成の充填包装システム１の充填ユニット３Ｂにおける充填ノズル３２のモジュールを、２基の充填ノズル３２を備えたモジュールとし、外栓ユニットにおける巻締めのチャックの型を替える場合に、前記作業ロボット７は、まず、多関節アーム８の先端の４基の充填ノズル３２を支承するモジュールを所定位置に戻す。次に、外栓ユニットの巻締め装置に配設されているチャックを交換するチャック交換用モジュールを装着し、該モジュールを用いて外栓ユニットの巻締め装置からチャックを取り外す。取り外したチャックをチャックの保管位置に戻すとともに、交換する新たなチャックを保持し、巻締め装置にチャックを装着する。続いて、所定位置に戻り、チャック交換用モジュールを返却し、続いて、２基の充填ノズル３２を備えたモジュールを装着する。その後、作業ロボット７は、この２基の充填ノズル３２を備えたモジュールを用い、充填装置の一部として駆動を制御されることで、充填を実行する。
【０１２０】
このように、多関節アーム８の駆動を制御することにより、充填ユニット３Ｂのモジュールの簡単な型替えも自動で精密に実行することが可能となり、かつ、モジュールの位置決め装置を人手で行うより簡便なものとできる。また、型替えにともなう搬送ユニット２あるいは工程ユニット３全体の交換や配置換えを要せず、充填包装の作業ラインの組み替えが簡便になる。よって、特に、多品種少量生産を行う場合でも、容器Ｂの種類毎に充填包装の作業ラインを組み替え等を短時間で行うことができるようになり、充填包装の作業ができない時間を短縮することができるので、充填包装の効率も高めることが可能となる。
【０１２１】
なお、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。
【０１２２】
充填包装において必要な作業工程や作業領域、各工程毎に用いることができる工程ユニットの種類は前述したものに限らない。例えば、先の実施形態においては、充填工程には、工程ユニットとして充填ユニットのみを配設した場合を以て説明したが、充填工程の工程ユニットとして、さらに充填液回収ユニットやＣＩＰ（Cleaning in Place＝定置洗浄）ユニット等を配置してもよい。充填液回収ユニットは、ノズルまで供給されたけれども充填には不適な状態の充填液等を廃液するユニットである。例えば、所望の温度に達温した充填液を容器に充填する場合において、充填駆動初期時などに、ノズルまで到達した充填液の温度が所望温度に達していない場合がある。そこで、ノズルに到達した充填液の温度検出手段を作業アーム側若しくは充填液回収ユニット側に設けておき、ノズルまで到達する充填液の温度を検出しつつ、該充填液回収ユニットの回収口へ充填液を排出しながらその充填液が所望の温度に達するまで待機し、充填液の達温を検知した段階で、前記ノズルを移動させて所定の充填を実行するように制御することも可能である。同様に、公知のＣＩＰユニットを配設し、予め設定した所定頻度で充填ノズルを自動洗浄するような制御をすることも可能である。その場合においても、これらの工程ユニットの配置位置に設けられたステージ側信号用コネクタＳＣには、各工程ユニットのユニット側信号用コネクタＵＣを接続し、ノズルのモジュールが接続された作業ロボットの作業アームの駆動を中央制御部において制御する点において変わりはない。このように、本発明の充填包装ユニットにおいては、モジュール交換やノズル洗浄等の付帯処理も実行可能とすることができる。
【０１２３】
また、作業ロボット７の多関節アーム８の配設数は１本に限らない。複数本の多関節アーム８を配設した場合には、例えば、そのうちの１本で、前述の様に、充填装置の充填ノズル３２を支承し、搬送される容器Ｂに対して追従移動させながら充填を行い、他の１本で、前記第２３間欠停止位置に配設した排出ユニット３Ｊに代えて、繰出しユニットの制御でコンベア上を搬送される、フラグがたった容器Ｂを１つずつピックアップして、別個配設された回収ボックス等へ回収するように駆動制御することも可能である。
【０１２４】
また、搬送ユニット２に対する各工程ユニット３の配設は、必ずしも、物理的・機械的に固定されている必要はない。
【０１２５】
本実施形態においては、第１検査工程、第２検査工程において不良と判断された容器に対しても、その判断後の良品に対する作業を省略することなく前記主搬送経路を搬送したが、不良と判断された容器に対しても、その判断後の良品に対する作業を省略し、最終的に容器回収工程における排出ユニットから排出するように制御してもよい。
【符号の説明】
【０１２６】
１  充填包装システム
２  搬送ユニット
３  工程ユニット
３Ａ  繰入ユニット
３Ｂ  充填ユニット
３Ｃ  補充填ユニット
３Ｄ  押込みユニット
３Ｅ  内栓検査ユニット
３Ｆ  液面高さ検査ユニット
３Ｇ  巻締めユニット
３Ｈ  外栓検査ユニット
３Ｉ  繰出ユニット
３Ｊ  排出ユニット
３Ｋ  交換モジュールユニット
４  中央制御部
５  操作盤
６  エンコーダ
７  作業ロボット
８  多関節アーム
１０  ステージ
１０ａ  側壁
１１  回転軸
１２  回転板
１３  円環板
１４  グリッパ
１４ａ  先端部
１４ｂ  基端部
１５  容器保持装置
１６  搬送手段
１７  支軸
１８  パンタグラフ
２０  スライドシャフト
２１  当接板
２２  シャフト
３０  コンベア
３２  ノズル
３３  給液タンク
３５  ノズル
３６  給液タンク
３７  センサ（内栓）
３８  センサ（液面）
３９  センサ（外栓）
４１  コンベア
４３  コンベア
４７  ベース（充填ノズルモジュール）
５０  位置決め用凸部
５１  位置決め用凹部
５２  ねじ穴
５３  ねじ
５４  ハンドル
Ｍ  駆動源
Ｂ  容器
ＵＣ  ユニット側信号用コネクタ
ＳＣ  ステージ側信号用コネクタ
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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