(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータによる駆動回転によってキャップをボトルに巻き締めるキャッパーと、ボトルに巻き締められたキャップの巻締角度を検査する角度検査機とを具備し、前記キャッパーには、サーボモータを設定トルク値で駆動回転させ且つサーボモータの出力トルクをモニターするサーボドライバと、サーボドライバに設定トルク値を伝達し且つサーボドライバでモニターされた出力トルク値に応じて設定トルク値を制御するコントローラとが設けられているとともに、前記角度検査機で検査されたキャップの巻締角度情報が、前記コントローラにフィードバックされ、該巻締角度に応じて、サーボモータを駆動回転させる設定トルク値の制御が行なわれることを特徴とするキャップ巻締システム。
【請求項２】
前記角度検査機は、ボトルに形成されている巻締角度確認マークと、キャップに形成されている巻締角度確認マークとの位置関係を、カメラでの撮像により検出することにより、ボトルに巻き締められたキャップの巻締角度を検査するものでありかつ、キャップが巻締められているボトルの垂直中心軸の上方に、該ボトルと光軸が一致するように配置された光学系レンズ；前記光学系レンズの光軸上方に配置され、前記光学系レンズを介して、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取る単一のカメラ；前記光学系レンズ或いはカメラの周囲に配置された照明装置；及び、前記カメラで写し取った画像データからボトルの巻締角度確認マーク及びキャップの巻締角度確認マークをキャップを中心とした極座標に読みとり、それらの位置を検出し、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの角度を算出し、この角度により巻締状態の良否を判定すると同時に、この角度をキャップの巻締角度値として前記コントローラにフィードバックする画像処理装置；を有している請求項１に記載のキャップ巻締システム。
【請求項３】
キャップの巻締角度確認マークは、頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部、或いはスカート部の外面に形成されており、且つボトルの巻締角度確認マークがボトルのサポートリングに形成されている請求項２に記載のキャップ巻締システム。
【請求項４】
サーボモータによる駆動回転によってキャップをボトルに巻き締めるキャッピング工程と、ボトルに巻き締められたキャップの巻締角度を検査する検査工程とからなり、前記キャッピング工程には、サーボモータを設定トルク値で駆動回転させ且つサーボモータの出力トルクをモニターするサーボドライバと、サーボドライバに設定トルク値を伝達し且つサーボドライバでモニターされた出力トルク値に応じて設定トルク値を制御するコントローラとが設けられており、前記検査工程で検査されたキャップの巻締角度情報を、前記コントローラにフィードバックし、該巻締角度に応じて、サーボモータを駆動回転させる設定トルク値の制御を行うことを特徴とするキャップ巻締方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャップをボトルの口部に螺子装着するためのキャップ巻締システム及びキャップ巻締方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
口部にキャップが螺子装着されたボトルは、各種飲料等の液体や各種の固形物など、種々の内容物が充填乃至収容された容器として広く使用されている。このようなボトルにおいては、良好な密封性が確保されるようにキャップが巻締められていなければならないが、反面、過度に巻締められていると、一般ユーザによるキャップの開封が困難となってしまう。従って、ボトルにキャップを巻締めるキャッパーにおいては、適正な密封性と開封性が確保される程度にキャッピング（キャップの巻締め）が行なわれることが重要である。
【０００３】
ところで、従来公知の特公平３−６９７９４号に開示されているキャッパーでは、一般に、サーボモータによる駆動回転によってキャッピングを行ない、サーボモータの出力トルク値を制御することにより、キャップの巻締め状態を適正な範囲に制御していた。即ち、一定のトルクでキャッピングを行なえば、一定の巻締め状態が得られるため、トルク値によりキャップの巻締め状態を容易に管理することができるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーボモータのトルクとキャップの巻締め状態との関係は、常に一定の関係にあるわけではなく、例えばキャップやボトルの材質、温度や湿度等の環境条件によって両者の関係は変動する。従って、巻締めを行なうべきキャップやボトルのロットが変わったり、或いは温度や湿度等が変化した場合には、サーボモータの出力トルク値が一定の範囲となるように制御してキャッピングが行なわれていたとしても、キャップがルーズに装着されて密封不良が生じたり、開封が困難となるほどタイトにキャップが装着されてしまうなどの問題を生じてしまう。
【０００５】
従って本発明の目的は、キャップやボトルの材質、温度や湿度等の環境条件が変わったとしても、常に適正な密封性と開封性とが得られるようにキャップをボトルに巻締めることが可能なキャップ巻締システム及び巻締方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、サーボモータによる駆動回転によってキャップをボトルに巻き締めるキャッパーと、ボトルに巻き締められたキャップの巻締角度を検査する角度検査機とを具備し、
前記キャッパーには、サーボモータを設定トルク値で駆動回転させ且つサーボモータの出力トルクをモニターするサーボドライバと、サーボドライバに設定トルク値を伝達し且つサーボドライバでモニターされた出力トルク値に応じて設定トルク値を制御するコントローラとが設けられているとともに、
前記角度検査機で検査されたキャップの巻締角度情報が、前記コントローラにフィードバックされ、該巻締角度に応じて、サーボモータを駆動回転させる設定トルク値の制御が行なわれることを特徴とするキャップ巻締システムが提供される。
本発明によればまた、サーボモータによる駆動回転によってキャップをボトルに巻き締めるキャッピング工程と、ボトルに巻き締められたキャップの巻締角度を検査する検査工程とからなり、
前記キャッピング工程には、サーボモータを設定トルク値で駆動回転させ且つサーボモータの出力トルクをモニターするサーボドライバと、サーボドライバに設定トルク値を伝達し且つサーボドライバでモニターされた出力トルク値に応じて設定トルク値を制御するコントローラとが設けられており、
前記検査工程で検査されたキャップの巻締角度情報を、前記コントローラにフィードバックし、該巻締角度に応じて、サーボモータを駆動回転させる設定トルク値の制御を行うことを特徴とするキャップ巻締方法が提供される。
【０００７】
即ち、本発明のキャップ巻締システムにおいては、キャップの巻締めを行なうキャッパーとともに、キャップの巻締角度を検査する角度検査機を備えている。従って、この角度検査機により測定された巻締角度値が一定の範囲外にある場合には、キャッピング不良として、例えば排斥信号を出力することにより、不良品を排斥することができる。
しかるに、本発明の最も重要な特徴は、上記の角度検査機で検査された巻締角度情報を、キャッパーに設けられているサーボモータの出力トルクを制御するコントローラにフィードバックすることにある。即ち、キャップの巻締め（キャッピング）を行なうキャッパーでは、サーボモータの出力トルクによる管理と並行して、実際に測定されるキャップ巻締角度による管理が行なわれる。例えば、キャップの巻締角度が一定範囲よりも大きく、必要以上にタイトにキャッピングが行なわれたときには、検査された巻締角度値に応じて、設定トルク値を小さくしてサーボモータの出力トルクを低下させるような補正信号が、コントローラからサーボドライバを介してサーボモータに出力され、キャップの巻締角度が一定範囲内となるようなキャッピングが行なわれる。また、キャップの巻締角度が一定範囲よりも小さく、巻締めが不十分であったときには、検査された巻締角度値に応じて、設定トルク値を大きくしてサーボモータの出力トルクを増大させるような補正信号が、コントローラからサーボドライバを介してサーボモータに出力され、上記と同様に、キャップの巻締角度が一定範囲内となるようなキャッピングが行なわれる。
このように本発明によれば、角度検査機で実測されるキャップの巻締角度値に応じてサーボモータの出力トルクが制御されるため、キャップやボトルの材質、温度や湿度等の環境条件が変わった場合にも、常にキャップの巻締角度が一定の範囲内となるようにキャッピングを行なうことができ、常に適正な密封性と開封性とを確保することができる。
【０００８】
本発明においては、キャップの巻締角度をキャッパーのコントローラにフィードバックするため、キャップの巻締角度を精度よく且つ確実に検査することが必要であり、このために、
１．前記角度検査機は、ボトルに形成されている巻締角度確認マークと、キャップに形成されている巻締角度確認マークとの位置関係を、カメラでの撮像により検出することにより、ボトルに巻き締められたキャップの巻締角度を検査するものであること、
２．前記角度検査機は、
キャップが巻締められているボトルの垂直中心軸の上方に、該ボトルと光軸が一致するように配置された光学系レンズ；
前記光学系レンズの光軸上方に配置され、前記光学系レンズを介して、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取る単一のカメラ；
前記光学系レンズ或いはカメラの周囲に配置された照明装置；
及び、
前記カメラで写し取った画像データからボトルの巻締角度確認マーク及びキャップの巻締角度確認マークをキャップを中心とした極座標に読みとり、それらの位置を検出し、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの角度を算出し、この角度により巻締状態の良否を判定すると同時に、この角度をキャップの巻締角度値として前記コントローラにフィードバックする画像処理装置；
を有していること、
３．キャップの巻締角度確認マークは、頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部、或いはスカート部の外面に形成されており、且つボトルの巻締角度確認マークがボトルのサポートリングに形成されていること、
が好ましい。
【０００９】
【発明の実施形態】
本発明を添付図面に示す次の例により説明する。
図１は、本発明のキャップ巻締システムの全体構造の概略を示す図であり、
図２は、図１のシステムに使用されるキャッパーの構造の一例を示す図であり、
図３は、本発明のキャップ巻締システムにより行なわれるキャッピング工程のフローチャートであり、
図４は、本発明に用いるボトルの口部の一例を示す側面図であり、
図５は、ボトルに巻締められているキャップの一例を示す側面図であり、
図６は、図５のキャップを備えたボトル・キャップ組立体の上面図であり、
図７は、ボトル・キャップ組立体の配置を上方から見た部分拡大図であり、
図８は、ボトル・キャップ組立体の更に他の例の配置を上方から見た部分拡大図であり、
図９は、本発明のキャップ巻締装置に使用される角度検査機の構造の一例を示す図であり、
図１０は、図９の角度検査機における巻締角度検出の原理を説明するための説明図であり、
図１１は、本発明にしたがって管理されるトルクと巻締角度との関係を示す図である。
【００１０】
図１を参照して、本発明のキャップ巻締システムは、キャッピング工程に配置されているキャッパーと、角度検査工程に配置されている角度検査機とからなっており、キャッパーでは、サーボモータの駆動により、キャップのボトル口部への巻締めが行なわれ、角度検査機では、カメラでキャップが巻締められたボトルを撮像することにより、キャップ巻締角度の検査が行なわれる。
【００１１】
キャッパーに設けられているサーボモータは、サーボドライバからの信号により駆動し、サーボドライバからサーボモータへの信号は、コントローラ（プログラマブルコントローラ）により制御される。即ち、プログラマブルコントローラでは、所定の設定トルク、所定の速度でサーボモータを駆動させる信号がサーボドライバーを介してサーボモータに発せられ、この信号にしたがってサーボモータが回転駆動してキャッピングが行なわれる。また、サーボドライバでは、例えばサーボモータの回転速度及び出力トルクがモニターされるようになっている。モニターされた出力トルクは、プログラマブルコントローラに伝達され、この出力トルクが一定の範囲外であったときは、プログラマブルコントローラからトルクの補正指令がサーボドライバを介してサーボモータに出され、一定の出力トルクとなるようにキャッピングが行なわれる。
【００１２】
一方、キャップ及びボトルには、それぞれ、後述するキャップ巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）及びボトル巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）が形成されており、上記キャッパーでのキャッピングによりキャップが巻締められたボトル（ボトル・キャップ組立体）をカメラで撮像し、映し出されたキャップ確認マークとボトル確認マークとの相対的位置関係からキャップ巻締角度が算出され、キャップ巻締角度が一定範囲外であるものは排斥され、キャップ巻締角度が一定範囲内にあるボトル・キャップ組立体のみが、密封性及び開封性が適正な範囲にある良品として後工程に搬送される。勿論、後工程でキャップ巻締角度が一定範囲外であるものを排斥するようにしてもよい。
【００１３】
本発明のキャップ巻締システムは、上記のようなキャッパー及び角度検査機を備えているものであるが、特に、角度検査機で算出されたキャップ巻締角度情報がキャッパーのプログラマブルコントローラにフィードバックされ、このような巻締角度によってもサーボモータの駆動が制御されるようになっている。
即ち、角度検査機で算出されたキャップ巻締角度値が所定の範囲よりも大きい場合或いは小さい場合には、それに応じて補正された設定トルク値がプログラマブルコントローラからサーボドライバを介してサーボモータに出力され、直ちにキャップ巻締角度が所定の範囲となるようなトルク、回転速度でキャッピングが行なわれる。
このように、本発明のキャップ巻締システムでは、サーボモータの出力トルクとキャップ巻締角度との両方によって、サーボモータの駆動制御、即ち、キャッピングが制御されるのであり、これにより、キャップやボトルの材質、温度や湿度等の環境条件の影響を受けずに、常に適正な密封性と開封性とが得られるようにキャッピングを行なうことができる。
【００１４】
本発明において用いるキャッパーは、上記のようにしてサーボモータの駆動制御が行なわれる限りにおいて、その機械的構造は、特に限定されず、例えば従来公知の構造を有するキャッパーを用いることができる。
このようなキャッパーの構造の一例を示す図２において、機台１の下部には、メインモータＭ１が設けられており、このメインモータＭ１によって駆動回転する回転軸２が機台１の上方に延びている。この回転軸２には、回転テーブル３が取り付けられており、この回転テーブル３により、キャッピングを行なうボトル４が支持搬送される。また、この回転軸２の上部には、回転軸２と一体に回転する支持ガイド５が取り付けられている。
また、機台１の上方には、カム６が設けられており、カム６には、カム溝６ａが形成されている。
さらに、前記のメインモータＭ１とは独立して且つ無段階で回転数を調整し得るサーボモータＭ２が、前記支持ガイド５に上下にスライド可能に且つ支持ガイド５と一体に公転し得るように保持されており、このキャッパーの上部には、このサーボモータＭ２を駆動制御するプロマグラマブルコントローラＰＣ及びサーボドライバＳＤが設けられている。
サーボモータＭ２は、カム溝６ａと係合しているカムフォロワー７を有しており、サーボモータＭ２が支持ガイド５の回転により公転すると、それに伴って、カムフォロワー７がカム溝６ａに沿ってスライドし、従ってサーボモータＭ２は上下動する。
サーボモータＭ２の回転軸には、図２から明らかな通り、キャッピングヘッド８が取り付けられている。このキャッピングヘッド８には、巻締めるべきキャップ９が保持されており、サーボモータＭ２によりキャッピングヘッド８が駆動回転し、回転テーブル３上に支持されているボトル４の口部にキャップ９が巻締められるようになっている。
【００１５】
上述したキャッパーによれば、メインモータＭ１の動作により回転テーブル３及び支持ガイド５が回転し、それに伴い、サーボモータＭ２が公転しながら降下し、所定位置で、回転テーブル３上に支持されているボトル４の口部に、キャッピングヘッド８に保持されたキャップ９が被せられる。この状態で、サーボモータＭ２が駆動し、キャッピングヘッド８が回転してボトル４の口部へのキャップ９の巻締め（キャッピング）が行なわれる。
このキャッピングは、プロマグラマブルコントローラＰＣ及びサーボドライバＳＤによる前述したサーボモータＭ２の駆動制御下で行なわれる。
キャッピングが終了すると、サーボモータＭ２の駆動が停止し、サーボモータＭ２の公転によりキャッピングヘッド８は、キャップ９をボトル４の口部に残した状態で上昇し、キャップ９が巻締められたボトル４（ボトル・キャップ組立体）は、角度検査機が設けられている領域に搬送され、キャップの巻締角度の検査が行なわれる。ここで検査された巻締角度情報は、上記のプロマグラマブルコントローラＰＣにフィードバックされる。
【００１６】
本発明において、上述した角度検査機で検査された巻締角度情報をプロマグラブルコントローラＰＣにフィードバックしてのキャッピング制御は、例えば図３のフローチャートに示す流れで行なわれる。
即ち、サーボモータＭ２の公転により、キャッピングヘッド８が降下して、キャップ９がボトル４の口部に被せられ、この状態でサーボモータＭ２が起動してキャッピングが行なわれる。
【００１７】
このサーボモータＭ２は、プロマグラマブルコントローラＰＣに入力された設定トルクに基づくサーボドライバＳＤからの駆動信号により駆動する。一方、サーボドライバＳＤによりサーボモータＭ２の出力トルクがモニターされており、この出力トルク（モータトルク）が規定の範囲外であるときは、キャッピング不良と認識され、このようなキャッピングが行なわれたボトル（ボトル・キャップ組立体）は、プロマグラマブルコントローラＰＣからの排斥信号により、排斥され、同時にモニターされた出力トルクに応じて、プロマグラマブルコントローラＰＣからトルク補正信号が出力され、トルク指令（設定トルク値）が上げられ或いは下げられ、補正された設定トルク値に基づいてサーボモータＭ２が駆動回転し、以降のキャッピングが行なわれる。
【００１８】
また、モニターされた出力トルク（モータトルク）が所定の範囲内であっても、キャッパーによるキャッピングの後工程に設けられている角度検査機で得られたキャップ巻締角度情報に基づいて、サーボモータＭ２の駆動制御が行なわれる。即ち、角度検査機で測定されたキャップ巻締角度が規定範囲外である場合には、ボトルの排斥信号が発せられ、更に測定されたキャップ巻締角度に応じて、プロマグラマブルコントローラＰＣからサーボドライブＳＤにトルク補正信号が出力され、トルク指令（設定トルク値）が上げられ或いは下げられ、補正された設定トルク値に基づいてサーボモータＭ２が駆動回転し、以降のキャッピングが行なわれる。
【００１９】
一方、角度検査機で測定されたキャップ巻締角度が規定範囲内にある場合には、そのままキャッピングを行なってもよいが、本発明においては、さらにサーボモータＭ２の駆動制御を行なうことが望ましい。
即ち、キャップ巻締角度について、適正な密封性と開栓性を示す規定範囲を設定しておくと同時に、この規定範囲の中心領域となる最適範囲を設定しておき、キャップ巻締角度が規定範囲内であった場合においても、最適範囲外であるときには、サーボモータＭ２の駆動制御を行なうわけである。例えば、図３のフローチャートに示されているように、巻締角度が最適範囲内であるときには、駆動制御はエンドであり、そのままキャッピングが続行されるが、巻締角度が最適範囲よりも小さい場合には、プロマグラマブルコントローラＰＣからサーボドライブＳＤにトルク補正信号が出力され、トルク指令（設定トルク値）が上げられる。また、巻締角度が最適範囲よりも大きい場合には、プロマグラマブルコントローラＰＣからサーボドライブＳＤにトルク補正信号が出力され、トルク指令（設定トルク値）が下げられる。
このように、さらなる駆動制御を行ない、キャップ巻締角度が最適範囲内となるようなキャッピング条件を確保しておくことにより、キャップやボトルの材質（例えばロット）或いは温度や湿度等の環境条件の変化等により、サーボモータＭ２の出力トルクや角度検査機で検査されたキャップ巻締角度が多少変動したとしても、規定範囲内のキャップ巻締角度を確保することができ、ボトルの排斥を可及的に抑制することができる。
【００２０】
本発明において、上述した駆動制御を行なうためには、キャッパーでキャッピングされたボトル（ボトル・キャップ組立体）について、角度検査機によるキャップ巻締角度の検査を高精度で行なうことが望ましい。このために、先に述べた通り、角度検査機はカメラを備えており、カメラでボトル・キャップ組立体を撮像し、得られた画像データからキャップ巻締角度の算出が行なわれる。
このような角度検査機を用いてキャップ巻締角度の検査を行なうために、キャッピングすべきボトル及びキャップには、それぞれ巻締角度確認マークが設けられる。
【００２１】
即ち、上記ボトルの口部を示す図４において、このボトル口部には、その外面に、キャップと螺合してボトルを密封するためのネジ部２１が形成されており、ネジ部２１の下方には、後述するキャップのＴＥバンドのフラップ片と係合する段差部２２が形成されている。また段差部２２の下側には充填や密封の際に、ボトルを保持するためのサポートリング２３が形成されている。
このサポートリング２３は、キャップ或いはＴＥバンドの下端の最も大きい外径部分にほぼ匹敵するか或いはそれよりも大きい外径を有している。
尚、図４には示されていないが、このボトルの口部は、通常のボトルと同様に、肩部、胴部、および底部に一体に接続されている。
【００２２】
本発明において、サポートリング２３の表面には、例えば凸部や凹部等のボトル確認マークＰが形成されている。即ち、このボトル確認マークＰの位置を、上方に配置されたカメラで撮像し、取り込んだ映像から、後述するキャップ確認マークとの相対的位置関係からキャップの巻き締め状態が検出される。
【００２３】
上述したボトル確認マークＰを備えたボトルに適用されるキャップの一例を示す図５及び図６において、全体を３０で表すキャップは、頂板部３２及び頂板部３２の周縁に位置するコーナー部３３を介して垂下するスカート部３４から成っており、スカート部３４の下端には、タンパーエビデント（ＴＥ）バンド３５が弱化部３６を介して設けられている。
キャップ頂板部３２の内面には、ライナー材３７が形成され、ライナー材の外周凸部がボトル口部外面と接触し、容器の密封性を高めるように設けられている。また、スカート部３４の外面には把持しやすいようにローレット溝３８が設けられ、内面にはボトル口部に設けられたネジ部２１（図４参照）と螺合するネジ部３９が形成されている。
更に、ＴＥバンド３５の内面には、ボトルの段差部２２（図４参照）と係合してＴＥバンド３５を固定するためのフラップ片４０が設けられている。
【００２４】
図６に示すように、キャップの頂板部３２の周縁部にキャップ確認マークＱが設けられている。
即ち、上方に配置されたカメラでの撮像により、このキャップ確認マークＱと、前述したボトルのサポートリング２３に形成されているボトル確認マークＰとを映像として取り込み、両者の相対的位置関係から、キャップの巻き締め角度を検出する。
【００２５】
これらの確認マークＰ、Ｑは、巻締角度の検出が容易になるように、種々の位置に配置することができる。
例えば、図４に示されているように、ボトル確認マークＰは、ボトル口部に設けられたネジ部２１の始端位置、すなわちキャップとの螺合開始位置２５に対応する、サポートリング２３の外周部に設けることができる。
また、図６に示されたキャップ確認マークＱは、スカート部４内面に設けられたネジ部の始端位置、すなわちボトルとの螺合開始位置４１に対応する、キャップ頂板部周縁部に設けることができる。
更に、後述する上方に配置されているカメラによって、これら確認マークＰ、Ｑの撮像が行なわれることから、キャップ確認マークＱは、頂板部３２の周縁部とスカート部３４とのコーナー部３３に設けることもできるし、更にスカート部３４の外面において、その下方部分でローレット３８を切り欠いて凹部を形成することにより、キャップ確認マークＱとすることもできる。
【００２６】
更に図７及び８は、本発明にしたがってキャッピングされたボトル・キャップ組立体の一例において、キャップ及びボトルが組み合わされた状態を上方から見た部分拡大平面図であり、図７では、キャップ１は、図の矢印Ｘの方向に回転することにより巻き締められ、図８では、図の矢印Ｙ方向にキャップ１を回転することにより巻き締めが行なわれるようになっている。
図７及び８に示されているように、確認マークＰ及びＱによって形成される巻締角度を容易に測定するために、キャップ頂板部３２の中心に補助マークＲを設けることができ（図７参照）、或いは、キャップ確認マークＱのキャップ中心に対する対称位置に補助マークＲ’を設けることもできる（図８参照）。これにより、ボトル・キャップ組立体の巻締角度は、キャップ確認マークＱ，補助マークＲ（或いはＲ’），ボトル確認マークＰによって容易に測定することができる。
【００２７】
例えば、図７の例において、ボトルのサポートリング２３に設けられたボトル確認マークＰは、キャップの確実な巻締めを保証し得る最低限の位置であり、キャップの頂板部３２の周縁部に設けられたキャップ確認マークＱがこの巻締角度確認マークＰを超えて所定の範囲内に巻締められていれば、ボトル・キャップ組立体の締結状態は何ら問題がないことを示している。即ち、この態様においては、既に指摘したとおり、キャップ頂板部中央に補助マークＲが設けられており、ボトル確認マークＰ，補助マークＲ，キャップ確認マークＱで形成される角度αによって巻締状態の確認ができる。
【００２８】
また、図８の例においては、ボトル確認マークＰがネジ部の螺合開始位置（図４に示す２５の部位）に対応した位置に設けられ、キャップ確認マークＱもネジ部の始端位置（図５に示す４１の部位）に対応する位置に設けられる。また、キャップの中心に対して、キャップ確認マークＱと反対側の対称位置に補助マークＲ’が設けられている。即ち、このボトル確認マークＰを基準に、キャップ確認マークＱと補助マークＲ’とを結ぶ直線の位置によって、キャップがどれだけ巻締められたか一目でわかるようにしたものである。
即ち、図８では、矢印Ｙ−Ｙの範囲における角βが巻締角度であり、巻締め状態において、この角度βが何度の範囲であれば巻締角度が適正であるかを予め定めておくことにより、ボトル・キャップ組立体の締結状態がわかる。
勿論、図７及び図８に示した以外にも、ボトル・キャップ組立体が巻締められた状態で、キャップとボトルの巻締角度確認マークがほぼ同じ位置にくるように設定することもできる。
【００２９】
上記のような確認マークＰ，Ｑ等を備えたボトルやキャップとしては、その材質等は制限されず、それ自体公知の種々のボトル及びキャップであってよい。
例えば、ボトルとしては、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂から成る延伸ブローボトルや、射出成形等によるボトル等に好適に用いることができるが、勿論、ガラス製ボトルにも適用することができる。
またキャップとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂を圧縮成形、射出成形等して得られるキャップの他、アルミニウム等の金属製のキャップでもよい。
更に、キャップ下端には、ＴＥバンドが弱化部を介して一体に設けられているキャップであることが好ましいが、勿論、ＴＥバンドのないキャップにも適用することが可能である。
【００３０】
上述したボトル・キャップ組立体を用いての角度検査機は、例えば図９に示すような構造を有している。
即ち、角度検査を行なうべきボトル・キャップ組立体４５の垂直軸上方に、光学系レンズ４８と、前記確認マークＰ，Ｑを撮像するためのＣＣＤ撮像素子を備えたカメラ５０とが、前記組立体４５の垂直軸と光学系の光軸とが一致するように配置されている。
また、カメラ５０は、下端部が開口している筒状のフード５１内に収納されており、このフード５１の開口部中心には、上記のレンズ４８及び確認マークＰ，Ｑを照明するための照明装置６０が配置されており、レンズ４８とカメラ５０との間の光路は、筒状フード５１によって覆われている。
【００３１】
更に、カメラ５０からケーブル５２を介して送られる画像データを処理するための画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０および画像データおよび検査結果を表示するためのモニター７５が配置されている。
【００３２】
図に示した具体例において、レンズ４８はキャップの径よりも大きい径を有する平凸レンズであり、キャップの径の約３倍程度の径を有しており、平凸レンズの平らな面がボトル・キャップ組立体の側に面している。平凸レンズの径はキャップの径の約２乃至４倍の径を有しているのが適当である。平凸レンズの代わりにメニスカス凸レンズを用いて、ボトル確認マークＰからの集光力をより高めることもできる。
【００３３】
上述したキャップ確認マークＱおよびボトル確認マークＰは、レンズ４８により、カメラ５０のＣＣＤ素子上に結像させる。
例えば、ボトル・キャップ組立体４５、レンズ４８およびカメラ５０を、相対的に上方に位置するキャップ確認マークＱや相対的に下方に位置するボトル確認マークＰと共に、被写界深度内にとなるように配置させることにより、カメラ５０のＣＣＤ素子上には、ボトル確認マークＰの像と、キャップ確認マークＱの像とが同時に形成される。
【００３４】
上記のようにして、カメラ５０による撮像によって映像として取り込まれた確認マークＰ，Ｑの像に基づいて、キャップ巻締角度の検査が、画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０とカメラ５０との間で行われる。
まず、検査機の運転信号を検出し、この運転信号を検出した後、カメラ５０からのボトル・キャップ組立体４５の検出信号を待つ。この検出信号があり次第、カメラ５０による画像データが画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０に取り入れられる。この画像データに基づいて、ボトル・キャップ組立体の中心が検出される。この中心の検出は、キャップ頂板部３２中心に設けられた補助マークＲ（図７）によって行ってもよいし、また補助マークがない場合にはキャップ頂板部３２の円周から芯出しを行ってもよい。
【００３５】
中心の検出が行われた後、二次元座標上の画像データを極座標に展開し、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを検出し、キャップ巻締角度の算出が行なわれる。
この巻締角度算出の原理を説明するための図１０（極座標および極座標展開）において、ボトル確認マークの二次元極座標上の位置Ｐは、中心からの半径ｒ１およびｘ軸からの角度θ１により、
Ｐ（ｒ１、θ１）、ここでｘ＝ｒ１ｃｏｓθ１、ｙ＝ｒ１ｓｉｎθ１
で表される。
また、キャップ確認マークの二次元極座標上の位置Ｑは、同様にして中心からの半径ｒ２およびｘ軸からの角度θ２により、
Ｑ（ｒ２、θ２）、ここでｘ＝ｒ２ｃｏｓθ２、ｙ＝ｒ２ｓｉｎθ２
で表される。
【００３６】
ボトル確認マークＰ基準のキャップ確認マークの巻締角度（θ）は、式（１）：
θ＝θ２−θ１          ‥（１）
で表され、また極座標展開での距離（Ｌ）は、式（２）：
Ｌ＝ｒ１（θ２−θ１）    ‥（２）
で表すことができる。
従って、適切な状態にキャップが巻き締められているボトル・キャップ組立体の巻締角度（θ０、このθ０もボトルの巻締角度確認マーク基準のキャップの巻締角度確認マークの角度で定められる）あるいは展開距離（Ｌ０）を一定の許容範囲のものとして予め設定しておくことにより、上記測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された展開距離（Ｌ）と設定展開距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態の良否を検出することができる。
なお、図１０の座標の説明では、角度の方向は反時計方向に正としているが、実際のキャップの締結では、時計方向に旋回による締結が行われるので、座標を裏返しにして考慮すればよい。
【００３７】
極座標上で検出されたキャップ巻締角度確認マーク位置とボトル巻締角度確認マーク位置とから、直ちに両者の角度（θ）あるいは距離（Ｌ）が算出されるから、適正な巻締角度の範囲或いはこれに相当する距離の範囲（及び必要により、最適な巻締角度の範囲或いはこれに相当する最適距離の範囲）を予め設定しておき、検出される巻締角度（θ）或いは（Ｌ）を、上記設定範囲（及び最適範囲）と対比することにより、巻締状態の良否を検出する。
即ち、検出角度（θ）あるいは検出距離（Ｌ）が適正な範囲外であれば、ボトル排斥信号が発せられ、さらにプログラマブルコントローラＰＣに設定トルクの補正命令が出される。また、適正な範囲内であっても、最適範囲外であれば、ボトル排斥信号は発せられないが、プログラマブルコントローラＰＣに設定トルクの補正命令が出される。
このような検査終了後、次の測定に戻る。
【００３８】
以上の例で説明したとおり、本発明に用いる角度検査機では、光学レンズおよびカメラの光軸を、ボトル・キャップ組立体の垂直軸と一致させて、ボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）とキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）とを単一カメラにより二次元画像内に同時に取り込むことにより、面倒で複雑な処理を施すことなしに、しかも簡便な画像処理により、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの相対的位置関係を検出し、ボトルとキャップとの巻締状態の良否を精度よく検出し、検出される巻締角度情報に基づいて、キャッパーのサーボモータＭ２の駆動制御が行なわれる。例えば、図１１に示されているように、サーボモータの設定トルクをＴ１乃至Ｔ２の範囲に設定し、且つキャップの巻締角度をθ１乃至θ２の範囲に設定しておき、この範囲内にあるボトル・キャップ組立体を良品として取り出すことができる。一方、検出される巻締角度が上記範囲外であるときには、そのボトル・キャップ組立体を不良品として排出すると共に、設定トルクを適宜変更することにより、以後のボトル・キャップ組立体については、キャップの巻締角度がθ１乃至θ２の範囲にある良品とすることができる。また、ボトル・キャップ組立体が良品として判定された場合においても、検出された巻締角度が上限値θ２に近いときには、設定トルク値の上限をＴ２よりも低い値に設定し、検出された巻締角度が下限値θ１に近いときには、設定トルク値の下限をＴ１よりも高い値に設定することにより、図１１で示されている良品の範囲の中心付近となるようにキャッピングの条件設定を行うことができる。このように条件設定しておけば、環境条件等の変化により出力トルクの変動が生じた場合にも、図１１の良品範囲のボトル・キャップ組立体を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のキャップ巻締システム及び巻締方法は、キャップをボトルに巻締めるためのキャッパーに加えて、キャッパーで巻締めが行なわれたボトル・キャップ組立体について、キャップの巻締角度を検査する角度検査機を使用し、角度検査機で検査された巻締角度情報を、キャッパーにフィードバックして、キャッピングを行なうサーボモータのトルクによる駆動制御を行なうことにより、キャップやボトルの材質、温度や湿度等の環境条件が変わった場合にも、常にキャップの巻締角度が一定の範囲内となるようにキャッピングを行なうことができ、常に適正な密封性と開封性とを確保することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキャップ巻締システムの全体構造の概略を示す図。
【図２】図１のシステムに使用されるキャッパーの構造の一例を示す図。
【図３】本発明のキャップ巻締システムにより行なわれるキャッピング工程のフローチャート。
【図４】本発明に用いるボトルの口部の一例を示す側面図。
【図５】キャップが巻締められたボトル（ボトル・キャップ組立体）の一例を示す側面図。
【図６】図５のボトル・キャップ組立体の上面図。
【図７】ボトル・キャップ組立体の配置を上方から見た部分拡大図。
【図８】ボトル・キャップ組立体の更に他の例の配置を上方から見た部分拡大図。
【図９】本発明のキャップ巻締システムに使用される角度検査機の構造の一例を示す図。
【図１０】図９の角度検査機における巻締角度検出の原理を説明するための説明図。
【図１１】本発明にしたがって管理されるトルクと巻締角度との関係を示す図。
【図１】
0004018391.tif 000002
【図２】
0004018391.tif 000003
【図３】
0004018391.tif 000004
【図４】
0004018391.tif 000005
【図５】
0004018391.tif 000006
【図６】
0004018391.tif 000007
【図７】
0004018391.tif 000008
【図８】
0004018391.tif 000009
【図９】
0004018391.tif 000010
【図１０】
0004018391.tif 000011
【図１１】
0004018391.tif 000012