特開 2024-76624 キャッパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024076624

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】キャッパ

(51)【国際特許分類】

   B67B 3/20 20060101AFI20240530BHJP

   B67B 3/26 20060101ALI20240530BHJP

【ＦＩ】

B67B3/20

B67B3/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188281

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000253019

【氏名又は名称】澁谷工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100156199

【弁理士】

【氏名又は名称】神崎 真

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(72)【発明者】

【氏名】松下 真之

(72)【発明者】

【氏名】松井 一

(72)【発明者】

【氏名】下澤 涼祐

(72)【発明者】

【氏名】北元 宏明

(72)【発明者】

【氏名】吉田 崇馬

【テーマコード（参考）】

3E080

【Ｆターム（参考）】

3E080AA07

3E080CD06

3E080CE09

3E080CF07

3E080EE02

3E080EE08

(57)【要約】

【課題】容器の口部のねじ部にキャップを巻き締めて取付ける動作において、容器の口部にねじれが発生してもキャップが緩むことのないキャッパを提供する。
【解決手段】チャック１１は、キャップの外周面に対して進退可能に設けられた把持部を有する。サーボモータ１２はチャック１１を軸心周りに回転させるためのトルクを発生する。制御装置１６は把持部の進退動作およびサーボモータ１２のトルクの大きさを制御する。制御装置１６は、把持部を前進させてキャップ組立体８０を把持した状態で、チャック１１にトルクを付与して回転させ、キャップ組立体８０をねじ部に巻締めた後、トルクを徐々に低下させ、トルクが所定値以下へ低下してから把持部を後退させてキャップ組立体８０を解放する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器側に設けられたねじ部にキャップを巻き締めて取付けるキャッパであって、
前記キャップの外周面に対して進退可能に設けられた把持部を有するチャックと、
前記チャックを軸心周りに回転させるためのトルクを発生するサーボモータと、
前記把持部の進退動作および前記サーボモータのトルクの大きさを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記把持部を前進させて前記キャップを把持した状態で、前記チャックにトルクを付与して回転させ、前記キャップを所定の締付けトルクで前記ねじ部に巻締めた後、前記チェックに付与するトルクを徐々に低下させ、前記トルクが所定値以下へ低下してから前記把持部を後退させて前記キャップを解放することを特徴とするキャッパ。

【請求項2】

前記制御手段は、前記チャックに作用するトルクを検出することによって、前記トルクが所定値以下へ低下したと判断することを特徴とする請求項１に記載のキャッパ。

【請求項3】

前記制御手段は、前記チャックの回転速度を検出することによって、前記トルクが所定値以下へ低下したと判断することを特徴とする請求項１に記載のキャッパ。

【請求項4】

前記制御手段は、前記所定の締付けトルクで巻き締めた後、前記チャックの回転角度を検出することによって、前記トルクが所定値以下へ低下したと判断することを特徴とする請求項１に記載のキャッパ。

【請求項5】

前記キャップが、前記ねじ部に取付けられた本体キャップに螺着されるオーバーキャップを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のキャッパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャップを容器の口部のねじ部に巻き締めて取付けるキャッパに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、チャック（キャッピングヘッド）により把持されたキャップを容器の口部に巻き締めて取付ける技術が知られている（特許文献１）。特許文献１には、キャップの容器の口部への締付け動作中に、キャップの回転位置等に応じて、チャックに対するトルクの指令値が制御されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特公平５－６３３９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

チャックと容器とキャップの構成によっては、キャップの巻締動作終了時に容器の口部が巻締方向に５°ほどねじれる場合がある。そのような場合、巻締終了時、チャックに対する指令トルクは電気信号であるので瞬時にゼロになるが、チャックは空気圧の解放により、相対的に遅れて開状態に変化するので、キャップと容器の口部が巻締方向に例えば５°ねじれた状態でキャップはまだチャックにより把持されている。このため、この状態で指令トルクをゼロにすると、ねじれた容器の口部が元の状態に戻るときに、キャップを把持しているチャックも同時に逆転し、それによって発生するチャックの慣性がキャップにかかって、巻締めされたキャップが緩むことがあった。
本発明は、容器の口部のねじ部にキャップを巻き締めて取付ける動作において、容器の口部にねじれが発生してもキャップが緩むことのないキャッパを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、容器側に設けられたねじ部にキャップを巻き締めて取付けるキャッパであって、キャップの外周面に対して進退可能に設けられた把持部を有するチャックと、チャックを軸心周りに回転させるためのトルクを発生するサーボモータと、把持部の進退動作および前記サーボモータのトルクの大きさを制御する制御手段とを備え、制御手段は、把持部を前進させてキャップを把持した状態で、チャックにトルクを付与して回転させ、キャップを所定の締付けトルクでねじ部に巻締めた後、チャックに付与するトルクを徐々に低下させ、トルクが所定値以下へ低下してから把持部を後退させてキャップを解放することを特徴としている。

【0006】

制御手段は例えば、チャックに作用するトルクを検出することによって、トルクが所定値以下へ低下したと判断してもよい。また制御手段は、チャックの回転速度を検出することによって、トルクが所定値以下へ低下したと判断してもよい。また制御手段は、所定の締付けトルクで巻き締めた後、チャックの回転角度を検出することによって、トルクが所定値以下へ低下したと判断してもよい。一方キャップは、ねじ部に取付けられた本体キャップに螺着されるオーバーキャップを備えていてもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、容器の口部のねじ部にキャップを巻き締めて取付ける動作において、容器の口部にねじれが発生してもキャップが緩むことのないキャッパを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態を適用したキャッパの構成を概略的に示す模式図である。

【図2】容器とキャップ組立体を示す分解図である。

【図3】チャックを示す断面図である。

【図4】容器に対してキャップ組立体を巻き締める作用を説明するための図である。

【図5】チャックの他の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図示された実施形態に基づいて本発明を説明する。図１は本発明の一実施形態を適用したキャッパの構成を概略的に示す模式図である。容器７０は図示しないコンベヤの上に載置され、コンベヤ上を停止した容器７０の胴部はグリッパ１０に把持されて固定される。容器７０の口部の外面には容器ねじ部７１が形成され、容器ねじ部７１にはキャッパによってキャップ組立体８０が螺着される。

【0010】

チャック１１は、第１のサーボモータ１２の出力軸１３に同軸的に設けられた昇降軸１４の下端に設けられる。昇降軸１４は出力軸１３の下部において、連結機構１５によりスプライン結合される。すなわち出力軸１３と昇降軸１４は軸心周りに一体的に回転し、昇降軸１４は出力軸１３に対して相対的に昇降可能である。第１のサーボモータ１２は制御装置１６により制御され、チャック１１を軸心周りに回転させるためのトルクを発生する。サーボモータ１２にはエンコーダ１７が設けられ、エンコーダ１７は出力軸１３の回転速度および回転角度位置に対応したパルス信号を制御装置１６に出力する。またサーボモータ１２は出力軸１３の出力トルクに対応した電流値を電流計１８に出力し、制御装置１６は電流計１８から得られる電流値に基づいて出力軸１３の出力トルクを演算する。

【0011】

昇降軸１４は、第２のサーボモータ２０により出力軸１３に対して昇降駆動される。第２のサーボモータ２０の出力軸２１は第１のサーボモータ１２の出力軸１３および昇降軸１４に平行に延びるボールネジである。出力軸２１にはナット２２が螺合され、ナット２２は連結機構１５に固定される。したがって第２のサーボモータ２０が回転駆動されると、出力軸２１が軸心周りに回転し、ナット２２が昇降して昇降軸１４が昇降する。

【0012】

図２は容器７０とキャップ組立体８０を分解して示している。符号（ａ）はオーバーキャップ９０を下から見た図であり、符号（ｂ）は本体キャップ８１を上から見た図である。容器７０とキャップ組立体８０は樹脂から成形され、キャップ組立体８０は本体キャップ８１とオーバーキャップ９０を相互に螺合して構成される。本体キャップ８１は円筒部８２と、円筒部８２の上面に設けられ、円筒部８２よりも小径の口部８３とを有する。

【0013】

オーバーキャップ９０は本体キャップ８１を全体的に覆うように構成される。本体キャップ８１の円筒部８２の内壁面には容器ねじ部７１に螺合する雌ねじ（図示せず）が形成される。本体キャップ８１の口部８３の外面にはキャップねじ部８４が形成され、オーバーキャップ９０の内筒部９１には、キャップねじ部８４に螺合する内ねじ部９２が形成される。内筒部９１の下端には、本体キャップ８１の口部８３に形成された乗り越え部８５とストッパ８６に対応した位置に、係合部９３が設けられる。

【0014】

キャップ組立体８０は容器７０に取付けられる前の工程において組み立てられる。すなわちオーバーキャップ９０が本体キャップ８１に被せられ、オーバーキャップ９０の内筒部９１が本体キャップ８１の口部８３に螺合される。オーバーキャップ９０は、係合部９３が乗り越え部８５を乗り越えてストッパ８６に係止するまで、本体キャップ８１に対して回動される。このオーバーキャップ９０の本体キャップ８１に対する締付けトルクは例えば４０Ｎ・ｃｍである。これに対し、本体キャップ８１の容器７０の口部に対する締付けトルクは例えば１７０Ｎ・ｃｍである。

【0015】

図３を参照してチャック１１の構成を説明する。
ハウジング３０は直径よりも軸方向長さが短い円筒状を呈し、本体３１の下端に固定される。本体３１の下端の中心部にはハウジング３０内に突出する支持部材３２が形成され、支持部材３２の下端にはオーバーキャップ９０の天面に当接する天面押え３３が固定される。ハウジング３０の中にはピストン３４が収容される。ピストン３４は、その中央に形成された孔３５が支持部材３２に嵌合され、ハウジング３０天井内壁面と天面押え３３の上面との間において昇降自在である。ハウジング３０の下部にはゴム製の環状部材３６が設けられ、ピストン３４の外周縁に形成された環状の突起部３７は常時環状部材３６の上面に当接する。環状部材３６の環状内壁面（把持部）３８はオーバーキャップ９０の外周面に当接可能である。

【0016】

本体３１にはエア通路４０が形成され、エア通路４０の下端はハウジング３０とピストン３４の間に形成された空気圧室４１に連通する。エア通路４０は圧力源４２に接続され、エア通路４０と圧力源４２の間には、エア通路４０を開閉する開閉バルブ４３が設けられる。ピストン３４は、開閉バルブ４３が開放して空気圧室４１が加圧されたとき、下方へ変位して環状部材３６の上面を押圧する。これにより環状部材３６の環状内壁面３８が内方へ膨張し、オーバーキャップ９０の外周面に密着してオーバーキャップ９０を把持する。これに対し、開閉バルブ４３が閉塞されると、空気圧室４１内の空気圧が低下するため、環状部材３６は弾性的復元力によりピストン３４を上昇させ、環状内壁面３８は後退してオーバーキャップ９０を解放する。すなわち環状内壁面３８は空気圧室４１内の空気圧に応じて、オーバーキャップ９０の外周面に対して進退動する。

【0017】

次に図４を参照し、容器７０に対してキャップ組立体８０を巻き締めて取付ける作用を説明する。キャップ組立体８０はチャック１１により把持され、チャック１１がサーボモータ１２により回転駆動されることにより、容器７０の口部に巻き締められる。チャック１１の環状内壁面３８がキャップ組立体８０に対して接離する進退動作、およびサーボモータ１２のトルクの大きさは、制御装置１６により制御される。

【0018】

図４において符号（ａ）はサーボモータ１２に対する回転速度の指令値と実際の回転速度の時間的変化を示し、符号（ｂ）はサーボモータ１２に対するトルクの指令値と実際のトルク値の時間的変化を示し、符号（ｃ）はチャック１１に対する開閉動作の指令値と実際の開閉動作の時間的変化を示している。

【0019】

制御装置１６はサーボモータ１２に対して、回転速度の指令信号Ｐ１とトルクの指令信号Ｑ１（締付けトルク）を出力し、これによりチャック１１が回転し始める。制御装置１６はエンコーダ１７の出力信号に基づいて、チャック１１の実際の回転速度Ｐ２０～Ｐ２４および回転角度位置を測定するとともに、電流計１８により検出された電流値に基づいてチャック１１に作用する実際のトルクＱ２１～Ｑ２４を測定する。また制御装置１６は、チャック１１に対して開閉信号としてＯＮ信号（閉信号）Ｒ１を出力しており、これにより、環状内壁面３８が前進してキャップ組立体８０のオーバーキャップ９０を把持している。

【0020】

チャック１１が回転し始めた初期段階において、チャック１１は、本体キャップ８１の雌ねじが容器ねじ部７１に係合するまで一定の回転速度Ｐ２１で、また相対的に小さいトルクＱ２１で回転する。本体キャップ８１の雌ねじが容器ねじ部７１に係合すると（時刻Ｔ１）、その後、チャック１１の回転速度Ｐ２２が急に低下し、トルクＱ２２が急に大きくなる。チャック１１の回転速度Ｐ２２が基準値Ａまで低下すると（時刻Ｔ２）、本体キャップ８１が締付けトルクＱ１で容器ねじ部７１に巻き締められたと見做される。そのとき、容器７０のねじ部７１が形成されている口部は巻締方向に５°ほどねじれた状態にある。

【0021】

チャック１１の回転速度Ｐ２２が基準値Ａまで低下した後、制御装置１６は、サーボモータ１２に対する指令トルクを指令信号Ｑ１から徐々に低下させる。すると、チャック１１に作用する実際のトルクＱ２３は徐々に低下する。このとき、チャック１１に作用するトルクの低下に伴い、巻締方向にねじれていた容器７０の口部は徐々に巻締方向とは逆の方向に戻ろうとするため、オーバーキャップ９０を把持しているチャック１１も同時に巻締方向とは逆方向に回転する。このようにチャック１１の実際の回転速度Ｐ２２は時刻Ｔ２のときから徐々に低下して、負の値Ｐ２３になる。すなわち、チャック１１は巻締動作とは逆方向に回転し、容器７０の口部が巻締方向にねじれた状態から中立位置へ向かって回転変位する。チャック１１のトルクＱ２３が所定値以下へ低下すると（時刻Ｔ３）、容器７０の口部が中立位置へ戻ったと見做され、制御装置１６はチャック１１に対する開閉信号としてＯＦＦ信号（開信号）Ｒ２を出力し、時間遅れをもって環状内壁面３８が後退してオーバーキャップ９０を解放する（符号Ｒ１２）。

【0022】

以上のように制御装置１６は、環状内壁面３８を前進させてオーバーキャップ９０を把持した状態で、チャック１１にトルクを付与して回転させ、キャップ組立体８０を所定の締付けトルクで容器ねじ部７１に巻締めた後、チャック１１に付与するトルクを徐々に低下させ、そのトルクの値を検出することによってトルクが所定値以下へ低下したと判断してから環状内壁面３８を後退させてオーバーキャップ９０を解放している。

【0023】

容器７０の口部にキャップ組立体８０を巻き締めて取付ける動作において、チャック１１に付与されるトルクにより、容器７０の口部にはねじれが発生する。しかし本実施形態では、チャック１１に作用する実際のトルクが最大値（締付けトルクの値）になった後、チャック１１のトルクを徐々に低下させるので、そのトルク低下の間に容器７０の口部のねじれが解消し、オーバーキャップ９０が本体キャップ８１に対して緩むことはない。つまり、オーバーキャップ９０の本体キャップ８１に対する締付けトルクが、本体キャップ８１の容器７０の口部に対する締付けトルクよりも小さくても、オーバーキャップ９０が本体キャップ８１に対して緩むことなく、容器７０の口部におけるねじれを除去することができる。

【0024】

なお本実施形態では、制御装置１６はトルクＱ２３の値を検出することによってトルクが所定値以下になったことを判断しているが、回転速度や回転角度を検出することによってトルクが所定値以下になったことを判断してもよい。具体的には、回転速度を検出する場合、回転速度Ｐ２３が負の値から徐々にゼロへ上昇する区間において所定値を定め、その速度になったことを検出してトルクＱ２３が所定値以下になったと判断してもよい。なお回転速度の所定値はゼロであってもよい。一方回転角度を検出する場合、キャップが締付けトルクＱ１で巻き締められた時刻Ｔ２の時点からチャックが回転する角度を測定し、その角度が容器７０の口部のねじれ角度（本実施形態では約５°）に相当する角度分回転したことを検出してトルクＱ２３が所定値以下になったと判断してもよい。

【0025】

図５は空気圧によって進退動する把持部を有するチャック１１の他の例を示している。この例では、把持部はゴム製の環状部材ではなく、複数の当接部材５１が所定間隔で環状に配置されて構成され、隣り合う当接部材５１は図示しないバネにより、常時離間する方向（すなわち当接部材５１の内壁面５３が後退する方向）に付勢される。ピストン３４は当接部材５１に係合する円錐状のカム面５２を有し、図３の構成と同様に、空気圧によって昇降する。すなわち、ピストン３４は、空気圧室４１が加圧されたとき、符号（ａ）で示されるように、下降して当接部材５１の上面を押圧し、これにより当接部材５１の内壁面５３が内方へ前進し、オーバーキャップの外周面に密着してオーバーキャップを把持する。これに対し、空気圧が解放されると、符号（ｂ）で示されるように当接部材５１はばね力により、ピストン３４を上昇させて後退する。

【0026】

なお上記実施形態では、容器７０の口部に、オーバーキャップ９０と本体キャップ８１から成るキャップ組立体８０が巻き締めて取付けられる例を説明したが、本発明はこれに限定されず、単一のキャップを容器７０の口部に取付ける場合にも適用可能である。

【符号の説明】

【0027】

１１ チャック
１２ サーボモータ
１６ 制御装置（制御手段）
３８ 環状内壁面（把持部）
５１ 当接部材（把持部）
７１ 容器ねじ部（ねじ部）
８０ キャップ組立体（キャップ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】