(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャッピングヘッド（３）で把持したキャップ（６）を容器（５）の口部に締付けるキャッピング装置において、キャッピングヘッド（３）を公転させるメインモータ（Ｍ１）とキャッピングヘッド（３）を自転させるサーボモータ（Ｍ２）とよりなり、このキャッピングヘッド（３）を自転させるサーボモータ（Ｍ２）はプログラマブルコントローラ（２０）で制御され、プログラマブルコントローラ（２０）は速度指令信号とトルク制限指令信号を独立してサーボモータ（Ｍ２）に送るようにしてあり、プログラマブルコントローラ（２０）は、少なくとも締め付け開始時から締付け終了近辺まで、サーボモータ（Ｍ２）の速度指令信号をメインモータ（Ｍ１）の速度に正比例するように、サーボモータ（Ｍ２）のトルク制限指令信号をメインモータ（Ｍ１）の速度に反比例するように、制御することを特徴とするキャッピング装置。
【請求項２】
プログラマブルコントローラ（２０）は、キャップ（６）の締付け終了近辺でサーボモータ（Ｍ２）の速度の所定量（ａ）の低下を検出すると、サーボモータ（Ｍ２）の速度指令信号を所定の速度Ｖ1 に下げ、トルク制限指令信号を所定のトルクＱ1 に上げ最終の締付けを行うことを特徴とする請求項１記載のキャッピング装置。
【請求項３】
プログラマブルコントローラ（２０）は、キャップ（６）の締付け終了近辺でサーボモータ（Ｍ２）の速度の所定量（ａ）の低下を検出すると、サーボモータ（Ｍ２）の速度指令信号を所定の第１速度Ｖ2 に下げ、トルク制限指令信号を所定の第１トルクＱ2 に上げ第１段階の締付けを行った後、更にサーボモータ（Ｍ２）の所定の第１速度の第２所定量（ｂ）の低下を検出すると、サーボモータ（Ｍ２）の速度指令信号を所定の第２速度Ｖ3 に下げ、トルク制限指令信号を所定の第２トルクＱ3 に上げ第２段階の締付けを行い、これを繰り返すことで２段階以上の多段階の速度とトルクで最終の締付けを行うことを特徴とする請求項１記載のキャッピング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は容器の口部にキャップを締付けるキャッピング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャッピング装置においては図１示のように基台１上にメインモータＭ１により回転台７と共に回転する上部支持体２の外周等角度間隔にキャッピングヘッド３を公転すべく設け、且つこのキャッピングヘッド３を固定されたカムフォロワー４ａを案内するリング状のカム溝４ｂを有するカム４に係合させて上下動すべく設け、これらのキャッピングヘッド３は，締付けのため夫々モータＭ２により自転させている。なお図中５は容器、６は螺旋溝を有する円筒状のキャップである。而して従来は特公平６−７６１０３号のようにそのキャッピングヘッド３を自転させるモータＭ２にトルクと速度を制御するトルク可変モータを用いて締付けを行っている。この時キャッピングヘッド３を自転させているモータＭ２の速度はメインモータＭ１の速度に連動させて制御していなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
キャッピングを確実に行うには、キャッピングヘッド３の回転速度と下降速度とが同調していなければならない。すなわちキャッピングヘッド３は一回転する間にキャップ６の螺旋溝のリード分だけ下降する必要がある。なお、キャッピングヘッド３の下降速度は公転速度すなわちメインモータＭ１の速度に依存している。従ってキャッピングヘッド３を自転させているモータＭ２の速度をメインモータＭ１の速度に連動させない方法では、機械の起動時，停止時あるいは運転中に機械の速度すなわちメインモータＭ１の速度を変更したときキャッピングヘッド３の回転速度が機械の速度つまりキャッピングヘッド３の下降速度と同調しないため、確実なキャッピングが出来ず、ベレーキャップの原因となった。
またキャッピングヘッド３を自転させているモータＭ２の速度をメインモータＭ１の速度に比例して制御するとキャッピングヘッド３の慣性力の影響でキャップ６の締付トルクが変化し、所定の締付トルクでキャッピングが出来なかった。
【０００４】
本発明はそのキャッピングヘッド３を自転させるモータに速度とトルクとを独立して制御できるサーボモータＭ２を用い、メインモータＭ１の速度に連動させてそれを無段階的に制御し、上記の欠点を克服するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
キャッピングヘッド３を公転させるメインモータＭ１と、キャッピングヘッド３を自転させるモータとよりなり、このキャッピングヘッド３を自転させるモータに速度とトルクとを独立して制御できるサーボモータＭ２を用い、サーボモータＭ２の速度とトルクはプログラマブルコントローラ２０により無段階的に制御し、その速度はメインモータＭ１の速度に正比例して変化し、トルクは反比例して変化するように制御し、キャップ６の締付け終了近辺で多段階の速度とトルクで最終の締付けを行うように制御する。
【０００６】
【作用】
サーボモータＭ２の速度はメインモータＭ１の速度に正比例し、従ってキャッピングヘッド３の回転速度と下降速度とが同調して変化することでベレーキャップを防止し、またサーボモータＭ２のトルクはメインモータＭ１の速度に反比例して変化するように指令し、また、キャップ６の締付け終了近辺でサーボモータＭ２の速度の低下を検出し、サーボモータＭ２の速度を所定の速度に下げることによってキャッピングヘッド３の慣性力の影響をなくし、更に、トルクは所定のトルクに上げ最終の締付けを行うことで所定の締付トルクでキャッピングを行い、メインモータＭ１の速度が変化しても所定の締付トルクで確実なキャッピングが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面につき本発明の第一の実施の形態を詳細に説明する。
本発明において、図１示のように基台１上に鉛直方向に設けた回転軸８に一体の回転台７と上部支持体２を設け、この回転軸８はメインモータＭ１によって回転駆動される。なお、メインモータＭ１はキャッピング装置の上流側に設けた充填装置や下流側に設けたラベル貼着装置等の、周辺に接続した装置の運転速度に連動して回転軸８の回転速度を制御できるようになっている。また、回転軸８はメインモータＭ１に換えて周辺に接続した装置の外部出力軸により回転駆動されてもよい。上記上部支持体２には外周等角度間隔にキャッピングヘッド３を公転すべく設け、且つこのキャッピングヘッド３を固定されたリング状のカム４に係合させて上下動すべく設け、そのキャッピングヘッド３を自転させるモータに速度とトルクとを独立して制御できるサーボモータＭ２を用いる。なお図中５は容器、６は螺旋溝を有する円筒状のキャップである。
【０００８】
このサーボモータＭ２おいては、図２示のように鎖線で囲まれたサーボドライバー２１のサーボモータＭ２の位置を検出するエンコーダ１０からの出力はＤ／Ａ変換器１２で速度モニタ信号１１とし、この速度モニタ信号１１は比較器１８でプログラマブルコントローラ２０からの速度設定用の速度指令信号１３と比較してサーボモータＭ２の速度を制御し、その出力信号１４を比較器１９でプログラマブルコントローラ２０からのトルク制限用の制限トルクを設定するトルク制限指令信号１５の制限の下でフィードバックされたトルク電流信号１７と比較してその出力信号をパワー増幅器１６に入力し、その出力信号をサーボモータＭ２に入力する。例えばＡＣサーボモータＭ２の場合は速度指令信号１３により回転磁場の回転速度を変えることによって速度が制御され、トルク制限指令信号１５によって磁場の強さを変えることによってトルクが制御される。その結果サーボモータＭ２の速度とトルクとは独立して制御される。
上記速度モニタ信号１１とトルク電流信号１７は参照のため、プログラマブルコントローラ２０に入力する。
【０００９】
図３示のようにプログラマブルコントローラ２０は上記複数個のサーボモータＭ２，Ｍ２・・・に対応して、速度指令信号１３，１３・・・、トルク制限指令信号１５，１５・・・を各サーボドライバー２１，２１・・・に送る複数個のＤ／Ａ変換器２２，２３を有し、また各サーボドライバー２１，２１・・・からの速度モニタ信号１１，トルク電流信号１７を入力する複数個のＡ／Ｄ変換器２４，２５を有する。
【００１０】
次にこの装置の動作を説明する。図４示のようにキャッピングヘッド３を自転させるサーボモータＭ２はキャッピングヘッド３が下降開始する直前にメインモータＭ１の速度に比例する速度ｂ1 で回転し、キャッピングヘッド３が上昇開始する前に締付けを終了して回転を停止する。
【００１１】
図５示の曲線ｂ2 ，ｃ2 はそれぞれキャッピングヘッド３が自転するときのサーボモータＭ２の速度指令信号１３、トルク制限指令信号１５を示すもので、便宜上図５の制限トルクと図６の実際のトルクとは同じ符号で示す。また図５の設定速度と図６の実際の速度とは同じ符号で示す。サーボモータＭ２の速度は起動時Ｔ1 からキャップ６の最終締付け時Ｔ2 近辺までメインモータＭ１の速度に正比例するように所定の速度Ｖ0 で指令し、図６示の速度曲線ｂ3 においてキャップ６の最終締付け時Ｔ2 近辺でサーボモータＭ２の所定の速度Ｖ0 の速度ａだけの低下を検出した時点から所定の速度Ｖ1 になるように指令する。またサーボモータＭ２の制限トルクは起動時Ｔ1 に高く指令し、その後キャップ６の最終締付け時Ｔ2 近辺までメインモータＭ１の速度に反比例するように所定のトルクＱ0 で指令し、図６示の速度曲線ｂ3 においてキャップ６の最終締付け時Ｔ2 近辺でサーボモータＭ２の所定の速度Ｖ0 の速度ａだけの低下を検出した時点から所定のトルクＱ1 になるように指令する。
【００１２】
この結果、キャッピングヘッド３が下降開始する直前に回転を開始するサーボモータＭ２の速度は図６示の速度曲線ｂ3 のように起動時Ｔ1 において加速し、トルクは図６示のトルク曲線ｃ3 のように起動時Ｔ1 においてパルス的に強い。また、最終締付け時Ｔ2 近辺でサーボモータＭ２の所定の速度Ｖ0 の速度ａだけの低下したことを検出した時点から図５のように速度を所定の速度Ｖ1 、制限トルクを所定のトルクＱ1 になるように指令することにより、最終締付け時Ｔ2 において図６示の速度曲線ｂ3 およびトルク曲線ｃ3 のように所定の速度Ｖ1 、所定のトルクＱ1 でキャップ６の最終締付けを行う。これによってキャッピングヘッド３の慣性力の影響による締め過ぎを防止し、且つ、締め不足もなく、所定の締付けトルクで、キャッピングを行うことが出来る。
なお図６示のＴ5 は締付け開始時を示す。
【００１３】
図７乃至図８は本発明の第二の実施の形態を示すもので、便宜上図７の制限トルクと図８の実際のトルクとは同じ符号で示す。また図７の設定速度と図８の実際の速度とは同じ符号で示す。多段階の速度と制限トルクで最終の締付けを行う場合の一例として２段階の締付トルクでのキャッピング方法を示す。
【００１４】
図７示の曲線ｂ2 ，ｃ2 はそれぞれキャッピングヘッド３が自転するときのサーボモータＭ２の速度指令信号１３、トルク制限指令信号１５を示すもので、サーボモータＭ２の速度は起動時Ｔ1 からキャップ６の最終締付け前時Ｔ3 近辺までメインモータＭ１の速度に正比例するように所定の速度Ｖ0 で指令し、図８示の速度曲線ｂ3 においてキャップ６の最終締付け前時Ｔ3 近辺でサーボモータＭ２の所定の速度Ｖ0 の速度ａだけの低下を検出した時点から所定の第１速度Ｖ2 になるように指令し、更に図８示の速度曲線ｂ3 において所定の第１速度Ｖ2 の速度ｂだけの低下を検出した時点から所定の第２速度Ｖ3 になるように指令する。またサーボモータＭ２の制限トルクは起動時Ｔ1 に高く指令し、その後キャップ６の最終締付け前時Ｔ3 近辺までメインモータＭ１の速度に反比例するように所定の制限トルクＱ0 で指令し、図８示の速度曲線ｂ3 においてキャップ６の最終締付け前時Ｔ3 近辺でサーボモータＭ２の速度Ｖ0 の速度ａだけの低下を検出した時点から所定の第１トルクＱ2 になるように指令し、更に図８示の速度曲線ｂ3 において所定の第１速度Ｖ2 の速度ｂだけの低下を検出した時点から所定の第２トルクＱ3 になるように指令する。
【００１５】
この結果、キャッピングヘッド３が下降開始する直前に回転を開始するサーボモータＭ２の速度は図８示の速度曲線ｂ3 のように起動時Ｔ1 において加速し、トルクは図８示のトルク曲線ｃ3 のように起動時Ｔ1 においてパルス的に強い。また、最終締付け前時Ｔ3 近辺でサーボモータＭ２の所定の速度Ｖ0 が速度ａだけ低下したことを検出した時点から図７示のように速度を所定の第１速度Ｖ2 、制限トルクを所定の第１トルクＱ2 になるように指令することにより、最終締付け前時Ｔ3 において図８示の速度曲線ｂ3 およびトルク曲線ｃ3 のように所定の第１速度Ｖ2 、所定の第１トルクＱ2 でキャップ６の第１段階の締め付けを行う。更に最終締付け時Ｔ4 近辺でサーボモータＭ２の所定の第１速度Ｖ2 が速度ｂだけ低下したことを検出した時点から図７示のように速度を所定の第２速度Ｖ3 、制限トルクを所定の第２トルクＱ3 になるように指令することにより、最終締付け時Ｔ4 において図８示の速度曲線ｂ3 およびトルク曲線ｃ3 のように所定の第２速度Ｖ3 、所定の第２トルクＱ3 でキャップ６の最終の締付けを行う。これを繰り返すことで、２段階以上の多段階の所定の速度とトルクで最終の締付けを行うことが出来るため、更に確実にキャッピングが出来るようになる。これによってキャッピングヘッド３の慣性力による締め過ぎを防止し、かつ、締め不足もなく所定の締付けトルクでキャッピングが出来る。
なお図８示のＴ5 は締付け開始時を示す。
【００１６】
【発明の効果】
以上のようにして本発明はそのキャッピングヘッド３を自転させるモータに速度とトルクとを独立して制御できるサーボモータＭ２を用い、それを無段階に制御し、サーボモータＭ２の速度はメインモータＭ１の速度に正比例して変化するのでキャップ６の螺旋溝のリードに沿ってキャッピングヘッド３が下降するためベレーキャップを防止でき、またサーボモータＭ２のトルクはメインモータＭ１の速度に反比例して変化するように指令し、最終締付け時Ｔ2 近辺または最終締付け前時Ｔ3 近辺および最終締付け時Ｔ4 近辺でキャッピングヘッド３の速度の低下を検出し、速度指令信号１３によりキャッピングヘッド３の自転速度を所定の速度に下げることによってキャッピングヘッド３の慣性トルクの影響による締め過ぎを防止でき、トルク制限指令信号１５により制限トルクを所定のトルクに上げ最終の締付けを行うことによって締め不足を防止でき、メインモータＭ１の速度が変化しても所定の締付トルクでキャッピングが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するキャッピング装置の概略を示す説明図である。
【図２】そのキャッピングヘッド３を自転させる速度とトルクとを独立して制御できるサーボモータＭ２の概略を示す説明図である。
【図３】その複数個のサーボモータＭ２，Ｍ２・・・の制御回路のブロック図である。
【図４】本発明のキャッピングヘッド３の自転するときのサーボモータＭ２の速度を示すグラフである。
【図５】曲線ｂ2 、ｃ2 は本発明の第一実施の形態のそれぞれキャッピングするときのサーボモータＭ２の速度指令信号１３、トルク制限指令信号１５を示すグラフである。
【図６】曲線ｂ3 、ｃ3 は本発明の第一実施の形態のそれぞれキャッピングするときのサーボモータＭ２の速度、トルクを示すグラフである。
【図７】曲線ｂ2 、ｃ2 は本発明の第二実施の形態のそれぞれキャッピングするときのサーボモータＭ２の速度指令信号１３、トルク制限指令信号１５を示すグラフである。
【図８】曲線ｂ3 、ｃ3 は本発明の第二実施の形態のそれぞれキャッピングするときのサーボモータＭ２の速度、トルクを示すグラフである。
【符号の説明】
３  キャッピングヘッド
５  容器
６  キャップ
７  回転台
Ｍ１  メインモータ
Ｍ２  サーボモータ
１３  速度指令信号
１５  トルク制限指令信号
２０  プログラマブルコントローラ
Ｖ0   所定の速度
Ｖ1   所定の速度
Ｖ2   所定の第１速度
Ｖ3   所定の第２速度
Ｑ0   所定のトルク
Ｑ1   所定のトルク
Ｑ2   所定の第１トルク
Ｑ3   所定の第２トルク
Ｔ1   起動時
Ｔ2   最終締付け時
Ｔ3   最終締付け前時
Ｔ4   最終締付け時
Ｔ5   締付け開始時
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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