JP5505721B2 - Control pattern selection method and screw capper in cap tightening - Google Patents
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Description
本発明はキャップの巻き締めにおける制御パターン選定方法およびスクリューキャッパに関し、より詳しくは、キャップの特性に応じて該キャップを容器に巻き締める際のモータの制御パターンを選定するようにしたキャップの巻き締めにおける制御パターン選定方法およびスクリューキャッパに関する。 The present invention relates to a control pattern selection method and screw capper for tightening a cap, and more specifically, a cap winding for selecting a motor control pattern for tightening the cap on a container according to the characteristics of the cap. The present invention relates to a control pattern selection method and a screw capper in tightening.
従来、様々な樹脂製のキャップを容器に巻き締めるために、サーボモータを搭載したスクリューキャッパが提案されている(例えば特許文献1、特許文献2)。このような従来のスクリューキャッパにおいては、サーボモータによってキャッピングヘッドを回転させることで、キャップを容器に巻き締める際のキャップの回転速度や巻き締めトルクを高精度に制御することが可能であり、それによって容器を確実に密封しながら適正な閉栓トルクによるキャッピングを行うことができる。上記サーボモータは所定の制御パターンに従って回転を制御されるようになっている。
このような従来技術においては、いずれも比較的高い回転速度と指令トルクでキャップの回転を開始することによって、キャップが容器の口部に斜めに被せられて生じるベレーキャップを防止するとともに、キャッピングの終盤にはサーボモータの回転速度および指令トルクを低下させることにより、キャップを巻き締めるキャッピングヘッドの慣性の影響による、キャップの締め過ぎを回避するようになっている。より具体的には、特許文献1の巻き締め方法においては、高い回転速度でキャップを回転させながら低い指令トルクで巻き締めを行い、回転速度が所定速度を下回ることで仮締め終了を検知した後は、低い回転速度で高い指令トルクにより最終的な本締めを行うようになっている。すなわち、キャップの巻き締めが進んでキャップの天面に容器の口部先端が当接するまでを仮締めとし、負荷の高まりにより回転速度が低下することで仮締めの終了を検出するようにしたものであり、本締めにおいては必要な閉栓トルクで巻き締めを行うようになつている。
また、特許文献2の巻き締め方法においては、高い回転速度でキャップを回転させながら高い指令トルクで巻き締めを行い、実トルクが所定トルクを上回ることで仮締め終了を検知した後は、低い回転速度で低い指令トルクにより最終的な本締めを行うようになっている。キャップがインナーリングを備えて仮締め中に高いトルクが必要となる場合等、上記特許文献1のように指令トルクを低く維持して仮締めの終了を検出できない場合に用いられる方法であり、負荷が高まって実トルクが上昇することで仮締め終了を検出し、本締めにおいては必要な閉栓トルクで巻き締めを行うようになっている。
Conventionally, a screw capper equipped with a servo motor has been proposed to wind various resin caps around a container (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In such a conventional screw capper, by rotating the capping head by a servo motor, it is possible to accurately control the rotation speed and the tightening torque of the cap when the cap is wound around the container, Thereby, capping with an appropriate closing torque can be performed while the container is securely sealed. The servo motor is controlled to rotate according to a predetermined control pattern.
In such conventional technologies, by starting the rotation of the cap at a relatively high rotational speed and command torque, the cap is prevented from being exposed to the bevel cap, and the capping of the cap is prevented. In the final stage, the rotation speed and command torque of the servo motor are reduced to avoid over-tightening the cap due to the influence of the inertia of the capping head that winds the cap. More specifically, in the winding method of Patent Document 1, after tightening with a low command torque while rotating the cap at a high rotational speed, and detecting the end of temporary fastening when the rotational speed falls below a predetermined speed The final final tightening is performed with a high command torque at a low rotational speed. In other words, the tightening of the cap is advanced until the top end of the container comes into contact with the top surface of the cap, and the end of the temporary tightening is detected by a decrease in rotational speed due to an increase in load. In the final tightening, the tightening is performed with a necessary closing torque.
Moreover, in the winding method of
ところで、上述した従来技術においては、前述したようなキャップの巻き締めにおける制御パターン選定方法を実行するためのサーボモータの制御パターンと具体的なパラメータの決定は、スクリューキャッパとは別のテスト機械によって何度もテストを行って適正なものを求める必要があり、時間と労力および多くの資材(キャップや容器)が必要になるという問題があった。 By the way, in the above-described prior art, the determination of the servo motor control pattern and specific parameters for executing the control pattern selection method in cap tightening as described above is performed by a test machine separate from the screw capper. There are problems in that it is necessary to test repeatedly to find an appropriate one, and time and labor and a lot of materials (caps and containers) are required.
上述した事情に鑑み、請求項1に記載した本発明は、キャップの特性に応じて、キャッピングヘッドを回転させるモータの回転を制御する複数の制御パターンを備えて、これら複数の制御パターンのいずれかでモータを回転させることにより、キャップを保持したキャッピングヘッドを回転させて容器にキャップを巻き締めるようにしたキャップの巻き締めにおける制御パターン選定方法であって、
所定のテスト条件に従ってモータを回転させてキャップを容器に巻き締めるとともに、該巻き締めの際にキャップに作用する所定回転角度毎の作用トルクを検出して、モータの回転角度と作用トルクの変化の関係を求め、該回転角度と作用トルクの変化の関係における特徴点を予め設定した条件と照合して、複数の制御パターンの中から1つの制御パターンを選定することを特徴とするものである。
また、請求項4に記載した本発明は、容器を保持する保持手段と、キャップを保持して回転させるキャッピングヘッドと、キャッピングヘッドを回転させるモータと、モータの回転を制御する制御手段を備え、キャップの特性に応じた制御パターンに従ってモータの回転を制御し、キャッピングヘッドに保持したキャップを容器に巻き締めるスクリューキャッパにおいて、
上記モータの回転角度を検出する角度検出手段と、キャップに作用する作用トルクを検出するトルク検出手段と、モータの複数の制御パターンを記憶した記憶部と、複数の制御パターンの中から1つの制御パターンを選定する設定部を備え、 上記制御手段に設定された所定のテスト条件に従ってモータを回転させてキャップを容器に巻き締めるとともに、その際のモータの所定回転角度毎の作用トルクを検出し、上記設定部はモータの回転角度と作用トルクの変化の関係に基づいて、上記記憶部に記憶された複数の制御パターンから1つの制御パターンを選定することを特徴とするものである。
In view of the circumstances described above, the present invention described in claim 1 is provided with a plurality of control patterns for controlling the rotation of a motor that rotates the capping head according to the characteristics of the cap, and any one of the plurality of control patterns. The control pattern selection method in the tightening of the cap by rotating the capping head holding the cap and winding the cap around the container by rotating the motor with
The motor is rotated according to a predetermined test condition to wind the cap around the container, and the operating torque for each predetermined rotation angle acting on the cap at the time of the tightening is detected to detect changes in the rotation angle of the motor and the operating torque. A relationship is obtained, and a feature point in the relationship between the rotation angle and the change in the applied torque is collated with a preset condition, and one control pattern is selected from a plurality of control patterns.
The present invention described in
An angle detecting means for detecting the rotation angle of the motor, a torque detecting means for detecting an acting torque acting on the cap, a storage unit storing a plurality of control patterns of the motor, and one control among the plurality of control patterns A setting unit for selecting a pattern, rotating the motor according to a predetermined test condition set in the control means and tightening the cap around the container, and detecting a working torque for each predetermined rotation angle of the motor at that time, The setting unit selects one control pattern from a plurality of control patterns stored in the storage unit based on the relationship between the rotation angle of the motor and the change in the working torque.
このような構成によれば、特性の異なる新しいキャップに関して別個のテスト機械によって事前にモータの制御パターンに関するテストを行う必要がない。そのため、制御パターンの決定に要する時間を省略することができ、それによって現場のオペレータの作業を簡略化できるとともに、従来と比較して資材(キャップや容器)を大幅に節約することができる。 With such a configuration, it is not necessary to test the motor control pattern in advance by a separate test machine for a new cap having different characteristics. Therefore, it is possible to omit the time required to determine the control pattern, thereby simplifying the work of the operator at the site, and greatly saving materials (caps and containers) compared to the conventional case.
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1ないし図3において、1は容器2の口部2Aにキャップ3を巻き締める回転式のスクリューキャッパである。このスクリューキャッパ1は、回転体4の円周方向等間隔位置に設けられて、容器2を載置する載置台5と、各載置台5に載置された容器2の胴部を保持する保持手段6と、上記載置台5の上方位置に設けられて、キャップ3を保持して回転させて上記保持手段6に保持された容器2の口部2Aにキャップ3を巻き締めるキャッピングヘッド7と、各キャッピングヘッド7毎に回転体4に設けられて、キャッピングヘッド7を回転させるモータ8と、各モータ8の作動を制御する制御手段としての制御装置11と、回転体4が回転される際に各キャッピングヘッド7を所要位置で昇降させる従来周知の昇降カム機構12とを備えている。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In FIGS. 1 to 3, reference numeral 1 denotes a rotary screw capper that winds a
上記回転体4に隣接させて供給スターホイール13と排出スターホイール14が配置されており、回転体4の回転に伴って供給スターホイール13により供給位置Aから各載置台5に容器2が供給される一方、排出位置Bにおいて排出スターホイール14によって各載置台5からキャップ3の巻き締め完了後の容器2が排出されるようになっている。また、両スターホイール13、14の間のキャップ供給位置Cには、キャップ3を各キャッピングヘッド7へ受け渡すためのシュート15が配置されており、回転体4が回転される際には各キャッピングヘッド7は上記シュート15からキャップ3を受け取って保持するようになっている。
A
従来公知のキャッピングヘッド7は、キャップ3を保持するチャック16と、スプライン軸17にスプライン嵌合されるとともに上記昇降カム機構12のカムフォロワ12Aが取り付けられたスプライン軸受18と、上記チャック16とスプライン軸受18との間に設けられた緩衝ばね21とを備えている。スプライン軸17はモータ8の駆動軸に連結されており、このモータ8によりキャッピングヘッド7を所要のトルクと回転速度で回転させることができるようになっている。
従来周知の昇降カム機構12は、各キャッピングヘッド7のスプライン軸受18に連結された上記カムフォロワ12Aと、回転体4の円周方向に沿って設けられて、各カムフォロワ12Aと係合する昇降用のカム12Bとから構成されており、回転体4が回転される際には、昇降カム機構12によってキャッピングヘッド7が所要区間で昇降されるようになっている。
A conventionally known
The conventionally known
上記モータ8はサーボモータとして構成され、角度検出手段としてのエンコーダ22が設けられており、該エンコーダ22が検出したモータ8のパルス信号はサーボアンプ23へ入力されるようになっている。制御装置11はサーボアンプ23を介してモータ8の回転角度を認識するようになっている。
また、モータ8は、サーボアンプ23から電力が供給されて駆動され、エンコーダ22から回転角度がフィードバックされるサーボアンプ23は、モータ8のトルク検出手段および回転速度検出手段として機能する。制御装置11はサーボコントローラ11Aを備えており、このサーボコントローラ11Aから上記サーボアンプ23へ所要の指令トルクと指令回転速度が伝達されるようになっている。それにより、各モータ8が回転されるので、キャップ3を保持したキャッピングヘッド7が回転されて容器2へのキャップ3の巻き締めが行われるとともに、この巻き締めの際にキャップ3に作用する作用トルクとキャップ3の回転速度はサーボアンプ23によって検出されて制御装置11へ入力されるようになっており、それと同時にエンコーダ22が検出したモータ8のパルス信号も制御装置11へ入力されるようになっている。
The
The
このようなスクリューキャッパ1の動作について説明する。
すなわち、回転体4が回転されている状態において、供給スターホイール13により供給位置Aで各載置台5に順次容器2が供給されると、各載置台5上の容器2は保持手段6によって胴部を保持される。
この載置台5に供給された容器2の上方となるキャッピングヘッド7は、予めキャップ3をシュート15から受取って保持しており、該容器2の上方にあるキャッピングヘッド7用のモータ8に対応して、制御装置11のサーボコントローラ11Aからサーボアンプ23に所定の指令トルクと指令回転速度が伝達される。これにより、回転体4の回転に伴ってキャッピングヘッド7が上記昇降カム機構12によって昇降されるとともに、図1に示した巻き締め有効区間D内でモータ8によってキャッピングヘッド7が巻き締め方向に回転されるので、キャッピングヘッド7に保持されたキャップ3が容器2の口部2Aに巻き締められるようになっている。また、このキャッピングヘッド7による容器2へのキャップ3の巻き締め中にキャップ3に作用する作用トルクと回転速度はサーボアンプ23によって検出されて制御装置11に記録されるようになっている。
回転体4の回転に伴ってキャップ3の巻き締めが終了したキャッピングヘッド7は、排出位置Bの直前の位置で上記昇降カム機構12によってキャップ3と容器2から離隔する上方へ支持されるとともに、保持手段6による容器2の胴部の保持状態が解放されるので、キャップ3の巻き締め完了後の容器2は排出位置Bで排出スターホイール14によって載置台5から排出されるようになっている。
上述したスクリューキャッパ1による容器2へのキャップ3の巻き締め動作は、従来公知のものと同じである。
The operation of the screw capper 1 will be described.
That is, when the
The capping
The capping
The above-described operation of tightening the
ところで、スクリューキャッパ1の処理対象となるキャップ3は、例えば図3(a)に示したように内部の天面にインナーリング3Aを有するもの、あるいは図3(b)に示すようにインナーリングがなく、内部の天面に平坦なシール材3Bが設けられたもの等、多数の種類がある。そこで、種類が異なるキャップ3をキャッピングヘッド7によって容器2に巻き締めるために、各キャップ3の種類毎の特性に応じて、モータ8への指令トルクと指令回転速度の制御パターンと具体的なパラメータ(回転速度、トルク、時間等)を選定する必要がある。
そこで、本実施例のスクリューキャッパ1においては、特性が異なるキャップ3に応じてモータ8の制御パターンが予め3種類設定されており、それら3種類の制御パターンが予め制御装置11の記憶部11Bに保存されている。モータ8を回転させるためのこれら3種類の制御パターンは、各種のキャップ3を容器2に巻き締める際にベレーキャップが生じることを防止し、かつ巻き締め完了時においてキャップ3を強く締めすぎることがない好適な閉栓トルクが得られるように意図されている。そのために、3種類の制御パターンにおいては、キャップ3の巻き締めの開始から巻き締め終了までの過程において、モータ8に対する指令トルクと指令回転速度を設定してあり、かつ、各制御パターンによって具体的にモータ8を作動させるために必要な設定パラメータ(指令トルクや指令回転速度等)を制御装置11の設定部11Cが設定するようになっている。そして、本実施例においては、3種類の制御パターンのいずれかによってモータ8の回転を制御して、キャップ3を容器2に巻き締めるようになっている。なお、制御パターンは本実施例のように3種類に限らず、複数種類を準備していれぱ良い。
By the way, the
Therefore, in the screw capper 1 of the present embodiment, three types of control patterns of the
ここで、制御装置11に予め記憶されているモータ8の3つの制御パターンについて説明すると、先ず、処理対象となるキャップ3が巻き締め時に巻き数が少なく、閉栓トルクへの到達が急なキャップ3である場合には第1制御パターンCP1によってモータ8の回転を制御する。他方、処理対象となるキャップ3が巻き数の多いものでインナーリング3Aがないキャップ3の場合には、第2制御パターンCP2により、インナーリング3Aを備える場合は、第3制御パターンCP3でモータ8の回転を制御するようにしている。
より詳細には、図4は、第1制御パターンCP1におけるモータ8への指令トルクと指令回転速度、および、モータ8を実際に第1制御パターンCP1で作動させた場合に出力される回転速度と作用トルクを示したものである。
第1制御パターンCP1では、キャップ3の仮締めは行わずに閉栓トルクを指令トルクとして、一定の回転速度でモータ8を回転させてキャップ3を容器2の口部2Aに巻き締めることを意図している。図4(a)に破線で示しているのはモータ8に対する制御装置11からの指令回転速度であり、実線はサーボアンプ23で検出した実際のモータ8の回転速度(キャップ3の回転速度)である。同様に図4(b)に破線で示しているのは、制御装置11からモータ8への指令トルクであり、実線で示すのはサーボアンプ23により検出した実際のモータ8が出力する作用トルク(キャップ3に作用する作用トルク)を示している。
この第1制御パターンCP1では、キャップ3の巻き締めの際の指令回転速度は一定値に設定されている(図4(a)参照)。他方、指令トルクは、キャップ3のねじ山が容器2の口部2aのねじ山と噛み合う噛合区間となる所定時間中には一定の大きな指令トルクが設定されており、その後を本締区間として噛合区間よりも小さな閉栓トルクが指令トルクとして設定されている(図4(b)参照)。
Here, the three control patterns of the
More specifically, FIG. 4 shows the command torque and command rotational speed to the
The first control pattern CP1 is intended to wind the
In the first control pattern CP1, the command rotational speed when the
第1制御パターンCP1による指令回転速度と指令トルクでモータ8を回転させて、キャッピングヘッド7に保持したキャップ3を実際に容器2の口部2Aに巻き締めると、図4(a)、図4(b)に実線で示すようなモータ8の回転速度と作用トルクを得ることができる。
つまり、キャップ3が容器2の口部2Aに被せられて回転されると、キャップ3のねじ山と容器2の口部2Aのねじ山とが噛み合う際にトルクの急激な上昇が見られ(図4(b))、その後、比較的小さなトルクで移行し、一時的にトルクが上昇した後、トルクが急激に増加して指令トルクと同じトルクとなる。トルクが急激な上昇勾配を示すのは、キャップ3の天面に容器2の口部2Aの先端が当接した(着座した)ことを示しており、この時には回転速度は急減に減少する(図4(a)参照)。
そこで、この第1制御パターンCP1では、回転速度が急激に減速されて所定回転速度(本締停止判定回転速度)となると、その時点から所定時間(本締トルク保持時間)だけ指令トルクを保持するように設定している。
なお、図3(a)に示したインナーリング3Aを備えたキャップ3を巻き締める場合には、インナーリング3Aが口部2Aに当接した際に、回転速度とトルクが一時的に上昇する。
When the
That is, when the
Therefore, in the first control pattern CP1, when the rotational speed is rapidly reduced to a predetermined rotational speed (final tightening stop determination rotational speed), the command torque is retained for a predetermined time (final tightening torque holding time) from that point. It is set as follows.
In addition, when the
次に、図5により第2制御パターンCP2について説明する。この第2制御パターンCP2は、上記特許文献1の開示されたキャッピング方法と同じものである。すなわち、この第2制御パターンCP2は、噛合区間と本締区間との間に仮締区間が設けられており、仮締区間の全域においてモータ8を小さな指令トルクで高速回転させて着座したことを検出し、その後の本締区間では大きなトルクで低速回転させるようになっている。
Next, the second control pattern CP2 will be described with reference to FIG. The second control pattern CP2 is the same as the capping method disclosed in Patent Document 1. That is, in the second control pattern CP2, a temporary fastening section is provided between the meshing section and the final fastening section, and the fact that the
より詳細には、第2制御パターンCP2では、噛合区間と仮締区間では、モータ8へ高速の指令回転速度を指令し、本締区間では低速の指令回転速度を指令するようにしている。他方、噛合区間では大きな指令トルクをモータ8に指令し、仮締区間ではそれまでと比較して半分以下の小さな指令トルクを指令する。最後の本締区間では、閉栓トルクを指令トルクとして指令するようになっている。
第2制御パターンCP2による指令回転速度と指令トルクでモータ8を回転させて、キャッピングヘッド7に保持したキャップ3を実際に容器2の口部2Aに巻き締めると、図5(a)、図5(b)に実線で示すようなモータ8の回転速度と作用トルクを得ることができる。
つまり、始めにキャップ3のねじ山と容器2の口部2Aのねじ山との噛み合い時にトルクの急激な上昇が見られ、その後、比較的小さなトルクで移行し、その後、トルクが急激に上昇する(図5(b)参照)。このようにトルクが急激に増加する際には、回転速度が急減に減速されるようになり、所定回転速度(仮締終了判定回転速度)となった時点を仮締終了時点として、その時点から本締区間に移行して、指令トルクを閉栓トルクに増加させるとともに、回転速度を低速に切り換える。その後、トルクが上昇し続けるとともに回転速度が増速に転じるが、再び減速されて、所定の本締停止判定回転速度に達すると、所定の本締トルク保持時間の間、閉栓トルクが保持される。
このように、第2制御パターンCP2は、噛合区間では大きなトルクと高い回転速度でモータ8を回転させ、仮締区間では小さなトルクとし、本締区間では再度大きなトルクで低い回転速度でモータ8を回転させるようになっている。
More specifically, in the second control pattern CP2, a high command rotational speed is commanded to the
When the
That is, first, when the screw thread of the
Thus, the second control pattern CP2 rotates the
次に、図6に基づいて第3制御パターンCP3について説明する。第3制御パターンCP3は、特許文献2に開示された方法と同じ内容であり、噛合区間と仮締区間とにわたって一定の高い回転速度をモータ8に指令するとともに、大きなトルクをモータ8に指令するようにしている。他方、本締区間では低い回転速度と噛合区間よりも小さなトルクをモータ8に指令するようになっている。
第3制御パターンCP3により実際のキャップ2の巻き締めを行うと、実線で示すように、噛み合い時とインナーリング3Aによるトルクの上昇の後で、キャップ3の天面への容器2の口部2A先端の着座によりトルクが急激に上昇する。この第3制御パターンCP3では、急激に上昇するトルクが所定の仮締終了判定トルクに達すると、指令トルクを閉栓トルクまで低下させるとともに回転速度を減速させて本締区間に移行する。本締区間では作用トルクが閉栓トルクまで上昇する間に回転速度は減速された指令回転速度まで低下し、さらに低下して所定の本締停止判定回転速度となると、そこから所定の本締トルク保持時間の間、所定の閉栓トルクが保持されるようになっている。
Next, the third control pattern CP3 will be described with reference to FIG. The third control pattern CP3 has the same contents as the method disclosed in
When the
以上のように、制御装置11は、キャップ3の特性に応じてモータ8を回転させるための複数の制御パターン(CP1〜CP3)を備えており、本実施例は、上述したスクリューキャッパ1の構成を前提とした上で、処理対象となるキャップ3の種類が特性の異なる新しいキャップ3に変更される際に、該新しいキャップ3を上記3つの制御パターンCP1〜CP3のいずれでモータ8を回転させて、容器2に巻き締めるかを制御装置11によって決定するようにしたことが特徴である。
すなわち、処理対象となるキャップ3が新しいものに変更されて該キャップ3を上記制御パターンCP1〜CP3のどれを適用するか不明な場合には、次のようなサンプリングによる処理工程を経た方法で新しいキャップ3を容器2に巻き締めるために好適な制御パターンを選定する。
先ず、サンプリング工程に先立ってスクリューキャッパ1の機械条件として巻き締めに費やすことができる時間(巻締有効時間)、および容器2、キャップ3の資材条件としてキャップ3の巻数(キャップ有効巻数)と要求される閉栓トルクの値を、制御装置11に入力しておく。そして、新たな複数のキャップ3とそれを取り付けるための容器2を準備し、制御装置11はモータ8を所定の回転速度および指令トルクからなるテスト条件に従って回転させて、キャッピングヘッド7により新たな複数のキャップ3を容器2の口部2Aに巻き締める(サンプリング工程:図7のS1参照)。なお、このサンプリング工程S1の際にも、事前にモータ8を実際に回転するための設定パラメータを設定部11Cによって設定しており、該事前に求めた設定パラメータからなるテスト条件でモータ8を所定の指令回転速度および指令トルクで回転させてキャップ3を容器2に巻き締める。
As described above, the
That is, when the
First, the time that can be spent for winding as a mechanical condition of the screw capper 1 prior to the sampling step (winding effective time), and the number of turns of the cap 3 (cap effective number of turns) as the material condition of the
上記サンプリング工程S1でのキャップ3の巻き締めでは、例えばキャッピングヘッド7の回転速度は実際の巻き締め時よりも低速の一定速で、かつ指令トルクは、必要な閉栓トルクよりも大きな一定トルクで行う。そして、このサンプリング工程S1でのキャップ3の巻き締めの際において、キャップ3に作用する作用トルクは上記サーボアンプ23を介して検出されている。この作用トルクの検出は、エンコーダ22を介してキャップ3の巻き締めの際の所定回転角度毎に行われるようになっており、検出された回転角度毎の作用トルクは制御装置11に入力され、モータ8の回転角度と作用トルクの変化の関係(図8参照)が求められるようになっている。なお、上記サンプリング工程S1は、スクリューキャッパ1のキャッピングヘッド7により複数個のキャップ3を対象として、例えば10個のキャップ3を容器2に取り付けることで行われる。
In the tightening of the
上記サンプリング工程S1の後に、制御装置11の設定部11Cは、上記サンプリング工程S1で得られたモータ8の回転角度と作用トルクの変化の関係に基づいて、以下のようにして記憶部11Bに記憶された複数の制御パターンから1つの制御パターンを選定するようになっている。
つまり、サンプリング工程S1において1度毎の回転角度で作用トルクを検出すると、制御装置11の設定部11Cは、単位角度である1度毎に所定角度先のトルク値との差を求め、容器2の口部2Aの先端がキャップ3の天面に当接する(着座する)時点の回転角度(着座位置)を求める。すなわち、着座するとトルクは急上昇するため、トルク値の差が最後に所定値以上に上昇する角度の直前の角度位置を求める。なお、着座位置の求め方に関しては先行技術である特開2001−72186号公報で公知である。
After the sampling step S1, the setting unit 11C of the
That is, when the applied torque is detected at the rotation angle of 1 degree in the sampling step S1, the setting unit 11C of the
次に、設定部11Cは上述のようにして着座位置を求めたら、その角度位置以前の所定角度範囲からなる中間区間における中間抵抗トルクを求める(図7のS3参照)。中間抵抗トルクは、巻き締め開始直後の噛み合い開始時の急激なトルク上昇の箇所を除いた、最終的なキャップ3の締め上げが開始される着座位置に至るまでの中間区間における作用トルクの最大値である。なお、巻き締め開始直後の急激なトルク上昇は、キャップ3が一回転する間に発生するため、巻き締め開始から少なくともキャップ3が一回転する所定角度(時間)の間は、検出される作用トルクを無視することでこのトルク上昇を除くことができる。また、この巻き締め開始から噛み合い開始時を含む所定時間が、各制御パターンCP1〜CP3における噛合区間となる。
このようにして中間抵抗トルクを求めたら、次に設定部11Cは、予め記憶した必要とする閉栓トルクから上記求めた中間抵抗トルクを減算する(図7のS4参照)。
次に、設定部11Cは最終的なキャップ3の締め上げに要する回転角度である最大本締回転角度を求める。より具体的には、上記着座位置で着座した後のトルク上昇中に中間抵抗トルクと同じ値が発生した角度位置から閉栓トルクに達した角度位置までの回転角度を、最大本締回転角度として求める(図7のS5参照)。
Next, after obtaining the seating position as described above, the setting unit 11C obtains the intermediate resistance torque in the intermediate section including the predetermined angle range before the angular position (see S3 in FIG. 7). The intermediate resistance torque is the maximum value of the acting torque in the intermediate section until the seating position where the final tightening of the
After obtaining the intermediate resistance torque in this way, the setting unit 11C then subtracts the obtained intermediate resistance torque from the required closing torque stored in advance (see S4 in FIG. 7).
Next, the setting
次に、制御装置11の設定部11Cは、上述のようにして求めた最大本締回転角度を予め設定した条件と照合して、当該キャップ3に対して上記各制御パターンCP1〜CP3のいずれを適用するのかを次のようにして決定する。
最初に、最大本締回転角度を予め設定した条件としての設定値と比較し、ここで最大本締回転角度が設定値以下であれば、直ちに第1制御パターンCP1として分類する(図7のS6参照)。
すなわち、制御パターンCP2は仮締終了判定回転速度を、制御パターンCP3では仮締終了判定トルクを検出する必要があり、これらを確実に検出できる回転角度(時間)が最大本締回転角度間に必要となるためであり、これが回転角度と作用トルクの変化の関係における第1の特徴点となる。
他方、比較の結果、最大本締回転角度が設定値以上であれば、次に、中間抵抗トルクの値を予め設定した条件としての設定値と比較する。ここで、中間抵抗トルクが設定値以下であれば、制御パターンCP2と分類し、設定値を超えていれば制御パターンCP3と分類する。
すなわち、中間抵抗トルクが設定値以上である場合には、インナーリング3Aを備えているものと判断され、制御パターンCP2を用いることができないため、制御パターンCP3を選択することになり、これが回転角度と作用トルクの変化の関係における第2の特徴点となる。
Next, the setting
First, the maximum final tightening rotation angle is compared with a set value as a preset condition. If the maximum final tightening rotation angle is equal to or smaller than the set value, it is immediately classified as the first control pattern CP1 (S6 in FIG. 7). reference).
That is, the control pattern CP2 needs to detect the temporary fastening end determination rotational speed, and the control pattern CP3 needs to detect the temporary fastening end determination torque, and the rotational angle (time) at which these can be reliably detected is required between the maximum final fastening rotational angles. This is the first characteristic point in the relationship between the rotation angle and the change in the acting torque.
On the other hand, as a result of the comparison, if the maximum final tightening rotation angle is equal to or larger than the set value, the intermediate resistance torque value is then compared with a set value as a preset condition. Here, if the intermediate resistance torque is equal to or less than the set value, it is classified as the control pattern CP2, and if it exceeds the set value, it is classified as the control pattern CP3.
That is, when the intermediate resistance torque is equal to or greater than the set value, it is determined that the
制御装置11の設定部11Cは、上述した処理工程(図7のS2〜S6)を経ることで、複数の制御パターンCP1〜CP3から1つの制御パターンを選定し、次に試運転を行う(図7のS7参照)。
この試運転を行うにあたって、選択した第1制御パターンCP1〜第3制御パターンCP3毎に仮のパラメータを設定する。この仮のパラメータは制御装置11の設定部11Cが、予め入力された機械条件、資材条件とサンプリングにより得られた検出値に従って設定するようにしている。
The setting unit 11C of the
In performing this test operation, temporary parameters are set for each of the selected first control pattern CP1 to third control pattern CP3. The provisional parameter is set by the setting unit 11C of the
まず、第1制御パターンCP1においては、噛合区間の設定時間、本締トルク保持時間、指令回転速度、本締停止判定回転速度、噛合区間における指令トルク、本締区間の指令トルク(閉栓トルク)の値を設定する必要があり、噛合区間の設定時間、本締トルク保持時間、指令回転速度は、サンプリング工程に先立って入力した機械条件としての巻締有効時間と資材条件としてのキャップ有効巻数に基づいて選定するようにしており、噛合区間の設定時間はキャップ3の1回転に要する時間を、本締トルク保持時間は最終的に閉栓トルクが得られる十分な時間を、指令回転速度はキャッピングヘッド7の慣性の影響が及ばない範囲の速度をそれぞれ選定するようになっている。また、本締停止判定回転速度はキャッピングヘッド7が停止されることが判断できる程度に低い速度を予め選定して登録することができるものであり、噛合区間における指令トルクについては、サンプリング工程により得られた噛み合い開始時の急激なトルクの上昇値から求めることができる。さらに、本締区間の指令トルク (閉栓トルク)はサンプリング工程に先立って入力した閉栓トルクから設定することができる。
First, in the first control pattern CP1, the setting time of the meshing section, the final tightening torque holding time, the command rotational speed, the final tightening stop determination rotational speed, the command torque in the meshing section, and the command torque (capping torque) in the main tightening section. It is necessary to set a value, and the setting time of the meshing section, the final tightening torque holding time, and the command rotation speed are based on the effective tightening time as the machine condition and the effective cap number as the material condition input prior to the sampling process. The setting time of the meshing section is the time required for one rotation of the
次に、第2制御パターンCP2においては、噛合区間の設定時間、本締トルク保持時間、噛合区間、仮締区間における指令回転速度、本締区間における指令回転速度、仮締終了判定回転速度、本締停止判定回転速度、噛合区間における指令トルク、仮締区間における指令トルク、本締区間の指令トルク(閉栓トルク)の値を設定する必要があり、噛合区間の設定時間、本締トルク保持時間は第1制御パターンCP1と同様に設定することができ、噛合区間、仮締区間における指令回転速度、本締区間における指令回転速度は、サンプリング工程に先立って入力した機械条作としての巻締有効時間と資材条件としてのキャップ有効巻数に基づいて選定するようにしており、本締区間における指令回転連度はキャッピングヘッド7の慣性の影響が及ぱない範囲の速度を選定するようになっている。
また、仮締終了判定回転速度、本締停止判定回転速度はキャッピングヘッド7が停止されることが判断できる程度に低い速度を予め選定して登録することができるものであり、噛合区間における指令トルクについては第1制御パターンCP1と同様に設定することができる。さらに、仮締区間における指令トルクは、サンプリング工程により得られた中間区間のトルク値から求めることができ、本締区間の指令トルク(閉栓トルク)はサンプリング工程に先立って入力した閉栓トルクから設定することができる。
Next, in the second control pattern CP2, the mesh section setting time, the final tightening torque holding time, the mesh section, the command rotational speed in the temporary tightening section, the command rotational speed in the final tightening section, the temporary tightening end determination rotational speed, It is necessary to set the tightening stop determination rotational speed, the command torque in the meshing section, the command torque in the temporary tightening section, and the command torque (capping torque) in the final tightening section. It can be set in the same manner as the first control pattern CP1, and the command rotation speed in the meshing section, the temporary tightening section, and the command rotation speed in the final tightening section are the effective tightening time as a mechanical strip input prior to the sampling process. The effective rotation number of the cap as a material condition is selected, and the command rotation intensity in the final tightening section is affected by the inertia of the
In addition, the temporary tightening end determination rotational speed and the final tightening stop determination rotational speed can be selected and registered in advance so as to determine that the
第3制御パターンCP3においては、噛合区間の設定時間、本締トルク保持時間、噛合区間、仮締区間における指令回転速度、本締区間における指令回転速度、本締停止判定回転速度、噛合区間、仮締区間における指令トルク、本締区間の指令トルク(閉栓トルク)、仮締終了判定トルクの値を設定する必要があり、噛合区間の設定時間、本締トルク保持時間は第1制御パターンCP1と同様に設定することができ、噛合区間、仮締区間における指令回転速度、本締区間における指令回転速度は、サンプリング工程に先立って入力した機械条件としての巻締有効時間と資材条件としてのキャップ有効巻数に基づいて選定するようにしており、本締区間における指令回転速度はキャッピングヘッド7の慣性の影響が及ぱない範囲の速度を選定するようになっている。
また、本締停止判定回転速度はキャッピングヘッド7が停止されることが判断できる程度に低い速度を予め選定して登録することができるものであり、噛合区間における指令トルクについては第1制御パターンCP1と同様に設定することができる。さらに、仮締区間における指令トルクは、サンプリング工程により得られた回転角度と作用トルクの変化の関係における中間区間の作用トルクの最大値から求めることができ、本締区間の指令トルク(閉栓トルク)はサンプリングに先立って入力した閉栓トルクから設定することができる。そして、仮締終了判定トルクは、サンプリングにより得られた中間抵抗トルクと入力された閉栓トルクに基づいて設定するようにしている。
この仮のパラメータによる試運転において不具合がある場合には、制御装置11はパラメータの微調整を行う(図7のS7’参照)。
このパラメータの調整後に、再度キャップ3を容器2に巻き締める試運転を行って、不具合がなければ、制御装置11の設定部11Cは制御パターンを最終的に決定し、かつ、最後の試運転の際の設定パラメータでモータ8を回転させることを決定する。
In the third control pattern CP3, the mesh section setting time, the final tightening torque holding time, the mesh section, the command rotational speed in the temporary tightening section, the command rotational speed in the final tightening section, the final tightening stop determination rotational speed, the mesh section, temporary It is necessary to set values of the command torque in the tightening section, the command torque (clamping torque) in the final tightening section, and the provisional tightening end determination torque, and the setting time in the meshing section and the main tightening torque holding time are the same as in the first control pattern CP1. The command rotation speed in the meshing section, the temporary tightening section, and the command rotation speed in the main tightening section are the effective tightening time as the mechanical condition and the effective cap number as the material condition input prior to the sampling process. The command rotational speed in the final tightening section is selected within a range not affected by the inertia of the
Further, the final tightening stop determination rotational speed can be selected and registered in advance at a speed low enough to determine that the
When there is a problem in the trial operation with the temporary parameter, the
After the adjustment of this parameter, a trial operation for re-tightening the
以上のように、本実施例のスクリューキャッパ1とそれによるキャップ3の巻き締め方法においては、特性の異なる新しいキャップ3を容器2に巻き締めようとする場合に、該キャップ3に適用すべき1つの制御パターンを決定するに際して、別個のテスト機械によって事前にテストを行う必要がない。そのため、本発明のキャップの巻き締めにおける制御パターン選定方法およびスクリューキャッパによれば、複数の制御パターンの中から好適なモータ8の制御パターンの選定と具体的な設定パラメータの決定を容易に行うことができる。したがって、処理対象となるキャップ3を特性の異なるものと変更する場合において、現場のオペレータの作業負担を大幅に軽減させることができ、しかも、従来と比較して資材や試験時間などを大幅に省略することができる。
As described above, in the method of tightening the screw capper 1 and the
1‥スクリューキャッパ 2‥容器
3‥キャップ 6‥保持手段
7‥キャッピングヘッド 8‥モータ
11‥制御装置 11B‥記憶部
11C‥設定部 22‥エンコーダ
23‥サーボアンプ CP1‥第1制御パターン
CP2‥第2制御パターン CP3‥第3制御パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
所定のテスト条件に従ってモータを回転させてキャップを容器に巻き締めるとともに、該巻き締めの際にキャップに作用する所定回転角度毎の作用トルクを検出して、モータの回転角度と作用トルクの変化の関係を求め、該回転角度と作用トルクの変化の関係における特徴点を予め設定した条件と照合して、複数の制御パターンの中から1つの制御パターンを選定することを特徴とするキャップの巻き締めにおける制御パターン選定方法。 A plurality of control patterns that control the rotation of the motor that rotates the capping head are provided according to the characteristics of the cap, and the capping head that holds the cap is rotated by rotating the motor according to any of the plurality of control patterns. A control pattern selection method in the tightening of the cap, which is configured to wind the cap around the container,
The motor is rotated according to a predetermined test condition to wind the cap around the container, and the operating torque for each predetermined rotation angle acting on the cap at the time of the tightening is detected to detect changes in the rotation angle of the motor and the operating torque. Cap tightening characterized in that a relationship is obtained, and a feature point in the relationship between the rotation angle and the change in applied torque is compared with a preset condition, and one control pattern is selected from a plurality of control patterns. Control pattern selection method.
上記モータの回転角度を検出する角度検出手段と、キャップに作用する作用トルクを検出するトルク検出手段と、モータの複数の制御パターンを記憶した記憶部と、複数の制御パターンの中から1つの制御パターンを選定する設定部を備え、
上記制御手段に設定された所定のテスト条件に従ってモータを回転させてキャップを容器に巻き締めるとともに、その際のモータの所定回転角度毎の作用トルクを検出し、
上記設定部はモータの回転角度と作用トルクの変化の関係に基づいて、上記記憶部に記憶された複数の制御パターンから1つの制御パターンを選定することを特徴とするスクリューキャッパ。 A holding means for holding the container, a capping head for holding and rotating the cap, a motor for rotating the capping head, and a control means for controlling the rotation of the motor, and the rotation of the motor according to the control pattern according to the characteristics of the cap In the screw capper that controls and winds the cap held on the capping head around the container,
An angle detecting means for detecting the rotation angle of the motor, a torque detecting means for detecting an acting torque acting on the cap, a storage unit storing a plurality of control patterns of the motor, and one control among the plurality of control patterns It has a setting part to select a pattern,
Rotate the motor according to the predetermined test conditions set in the control means to wind the cap around the container, and detect the operating torque for each predetermined rotation angle of the motor at that time,
The screw capper according to claim 1, wherein the setting unit selects one control pattern from a plurality of control patterns stored in the storage unit, based on a relationship between a rotation angle of the motor and a change in acting torque.
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