JPH02109893A - 自動充填方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動充填方法及び装置、特に、容器の口栓位
置を非接触状態で位置決めして自動的に充填し得る自動
充填方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の自動充填方法及び装置は、容器を機械的に回転さ
せるなどしてその口栓位置を決めた後、液体等の流動物
質を充填するようにしていた（特開昭６０−１９５４２
４号公報）。

即ち、予め開栓された容器を床面またはバレント上に載
せておき、口金（口栓）位置検出装置に備えた吸着パッ
ドで容器天板を吸着し、エアーシリンダで容器を吊り上
げ、その状態下で駆動ローラによって容器を把持したま
ま吸着バンドを解除して容器を解放した後、駆動ローラ
で容器を回転させながらマイクロスインチで容器天板の
口栓位置を検出後、位置決めピンを口栓位置の充填口に
挿入して充填口の位置決めをし、挿入した状態のままで
エアシリンダを作動させて容器を床またはパレット上に
１ａ置する。然る後、位置決めピンを抜いてから充填ノ
ズルを位置決め後の充填口上方に移動させてエアーシリ
ンダを作動させて充填ノズルを容器の充填口内に挿入し
、容積式流量計あるいは質量流量計等で所定量の流動物
質を充填し、充填終了後、充填ノズルを引き」二げて口
栓の閉栓等一連の充填動作を終了するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の自動充填装置に付−また口栓位置検出装
置は、容器に駆動ローラ、マイクロスイッチ、及び位置
決めピンなどを作用させて機械的に容器を回転させるな
どしてその口栓位置を決定するようにしているため、容
器が変形等していると、口栓は予定した経路に沿って回
転しなくなり、その結果として予定した経路上に配設さ
れたマイクロスインチが本来の作動をセす、口栓の検出
をすることができず、畢党、位置決めピンの挿入、そし
て流動物質の充填をすることができなくなっていた。

また、口栓の位置決めをするためには、駆動ローラ、マ
イクロスイッチ、位置決めピンなどがそれぞれ動作する
複数の動作ステンプを経由する必要があって、位置決め
動作に時間を要し、結果的に容器への流動物質の充填等
に要する時間が長くなっていた。

また、充填すべき容器の寸法、形状等（形ＪＩＪｔ）が
変化すれば、その都度、上記口栓検出装置を構成する駆
動ローラ、マイクロスインチ、位置決めピン等の機構が
容器の新たな形態に見合った動作をするように、該口栓
検出装置を調整せざるを得す、またその調整作業が煩雑
でもあった。

従って、本発明の目的は、容器の口栓位置を視覚的に検
出し、検出された位置に充填ノズルを自動的に案内して
所定量の流動物質を容器内に充填することができる自動
充填方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、空容器の口栓位置を視覚センサにより検出す
る口栓位置検出工程と、該口栓位置検出工程により検出
された口栓位置に充填ノズルを案内して上記空容器に流
動物質を充填すると共に充填された流動物質を計量する
充填・計量工程とを具備することを特徴とする自動充填
方法を提供することによって上記目的を達成したもので
ある。

また、本発明は、上記自動充填方法を実施するに好適な
装置として、空容器の口栓位置を検出する視覚センサと
、該視覚センサの検出位置の位置座標値を算出し、該座
標値位置に基づいて充填ノズルを案内して流動物質を充
填するロボットと、該ロボットを介して充填された流動
物質を針鼠する計量装置とを備えたことを特徴とする自
動充填装置を提供するものである。

［作用〕 本発明の自動充填装置を用いた自動充填方法によれば、
空容器の口栓位置が視覚センサにより検出されると、検
出された口栓位置に充填ノズルが自動的に案内されて空
容器に流動物質が充填され、次いで充填された流動物質
が計量される。

〔実施例〕

以下、第１図、第２図に示す実施例に基づいて本発明を
説明する。図中、第１図は本発明の自動充填装置の一実
施例を示す斜視図、第２図は第１図に示す実施例装置の
制御系を示す制御構成図である。

まず、本発明方法を実施する場合に好適な自動充填装置
の一実施例をその動作と共に説明する。

本実施例装置は、容器ｌの口栓２の位置を検出するロ栓
検出ステーションへと、口栓検出ステージシンＡにおい
て検出された容器１の口栓ＩＡを開栓する開栓ステーシ
ョンＢと、開栓ステーションＢにおいて開栓された充填
口ｌＡに液体等の流動物質を充填し、充填した流動物質
を計量する充填・計量ステーションＣと、充填・計量ス
テーションＣにおいて充填・計量された容器１の充填口
ＩＡに口栓２を閉栓する閉栓ステーションＤとを備えて
いる。

更に、本実施例装置は、閉栓された容器１に対して、流
動物質の種類、充填量などを記載したラヘル３を貼着し
て次工程へ搬出するラベリングステーションＥを備えて
いる。

而して、本実施例装置は、コンピュータ４に従って第２
図に示す如く上記各ステーションＡ乃至巳における動作
を全て制御するように構成されている。

次に、上記各ステーションＡ−Ｅについて第１図、第２
図を参照しながら説明する。

本実施例装置は、口栓検出ステーションＡ乃至閉栓ステ
ーションＤが２系列縦列に並設されており、咳２系列の
各ステーションＡ−Ｄはそれぞれ搬送コンヘア５．５に
よって連絡されている。

更に、２系列の搬送コンベア５．５間に沿ってレール６
が並設されており、該レール６をロボッＩ・７の容器１
への充填作業に応じ゛ζ往復動するように構成されてい
る。

即ち、上記搬送コンベア５．５の上流端には、第１図に
示す如く、材料ラック８が進退動可能に配設され、容器
１を複数個ずつ、本実施例では４個ずつパレット９に載
置した状態で材料ラック８から口栓検出ステーションＡ
の搬送コンベア５．５に移載するよう構成されている。

上記口栓検出ステーションＡは、パレット９上に載置さ
れた４個の容器１の天板における口栓２の取付位置を一
括して検出する場所で、視覚センサによって口栓位置を
検出するよう構成されている。本実施例では、視覚セン
サとして２台のカメラ１０．１０が用いられており、該
カメラ１０．１０が、前述した搬送コンベア５．５上に
跨架された枠体１１，１１に、第１図に示す如く、全容
器１の天板を一括して損保するようにそれぞれ配設され
ており、パレット９上の全容器１の天板全体を描像し、
全容器１の天板における口栓２の取り付は位置の概略を
検出し得るようにしている。

この検出は、第２図に示す如く、充填装置の制？１１Ｃ
ＰＵ４　Ｂの検出指令に基づいてなされる。検出指令を
受信した上記カメラ１０．１０は、口栓位置を４個の容
器１の天板の全てを１つの位置座標として促え、各口栓
２の分布状態を概略の位置座標値として検出し、その検
出信号を上記制御ＣＰＵ４Ｂに発信する。該制御ＣＰＵ
４１３は、受信した検出信号に基づいて位置決め動作指
令をロボット７に発信すると共に上記概略位置座標値を
発信してロボット７を次の開栓ステーションＢに待機さ
せるようにしている。

開栓ステーションＢは、口栓検出ステーションＡから搬
送コンベア５．５によって搬送されてくる容器１の口栓
２を開栓する場所で、上記ロボット７が上記概略位置座
標値に基づいて駆動して各容器ｌ毎に口栓２の正確な位
置座標値をハンドアイ１２によって検出し、各容器１そ
れぞれの開栓を正確に行うよう構成されている。本実施
例では、ロボット７のハンド７Ａに視覚センサとしてハ
ンドアイ１２が取り付けられており、上述した動作指令
と概略位置座標値に基づき、ロボット７が第１図に示す
如く格納庫である牽引台車１３からキャップシーマ１４
を把持して取り出し、ハンド７Ａを伸ばしてハンドアイ
１２をいずれか１個の容器１に接近させて、ハンドアイ
１２によって１個の容器１の天板における口栓２の正確
な位置座標値を高精度に検出すると共にキャップシーマ
１４を口栓２に位置決めするように構成されている。

一方、第２図に示す如く、制御ＣＰＵ４Ｂが上記キャッ
プシーマ１４へ開栓指令を発信して動作させ、容器１か
ら口栓２を取り外した後、ロボット７がハンド７Ａを動
作させて牽引台車１３上に設置している蓋板置台に口栓
２を仮置きし、一連の動作を終了し、次いでこれら一連
の動作を連続して４個の容器１全てに対して行い、全容
器１の開栓を終了するようにしている。尚、上記キャッ
プシーマ１４は、シーマを容器の充填口ＩＡに固定する
チャック、エアーモーターを回転させて口栓２を開閉す
るドライバ、開けた口栓２を把持して充填口ＩＡから取
り去る口栓チャックを備えて構成され、更に、自動調芯
機構を有し、容器１の傾斜、位置決め時の誤差を吸収す
るようにしている。

上記開栓ステーションＢにおいて開栓を終了すると、搬
送コンベア５．５によって容器１を充填・計量ステーシ
ョンＣに搬送するように構成されている。

上記充填・計量ステーションＣは、開栓された容器１に
流動物質を充填し、充填された流動物質を計量する場所
で、流動物質を充填する充填ノズル１５と計量装置１６
とを備えて構成されている。

充填ノズル１５は、各搬送コンベア５．５の側方に配設
された支持柱１７に水平アーム１８を介して取り付けら
れている。水平アーム１８は、第１図に示す如く、容器
ｌの充填口ＩＡの位置に合わせて水平動自在に構成され
ている。尚、充填ノズル１５は、流動物質の表面に自動
的に追従するように構成されており、ロングノズルを容
器１内に挿入した場合におけるノズルの浮力による計量
誤差及びノズル外壁に流動物質が付着することによる汚
染等を防止するようにしている。ロボット７は、ハンド
７Ａで水平アーム１８に支持された充填ノズル１５を把
持して、ハンドアイ１２の検出信号に基づいた充填口Ｉ
Ａの位置に充填ノズル１５を高精度に位置決めし、容器
１内に充填ノズル１５を挿入するようになされている。

一方、計量装置１６は、搬送コンベア５．５間において
昇降動可能に配設されており、計量しないときには、上
記搬送コンヘア５．５の水平位置より低い位置まで下降
して退没した状態にあり、搬送コンベア５．５によって
容器ｌが計量装置１６の位置に搬送されてきて、計量す
るときには、該搬送コンへ７５．５の水平位置より稍々
上方迄上昇してバレント９と共に容器ｌを持ち上げた状
態で充填ノズルＩ５によって充填される流動物質を逐次
計撤するようになされている。即ら、制御ＣＰＵ４Ｂは
、第２図に示す如く、プロセス制御ＣＰ０４Ｃから充填
可能通知を受けるとプロセス制？１１ＣＰＵ４Ｃに移送
開始指令を送信した後、充填ノズル１５に充填弁開放指
令を発信してその弁（図示せず）を開放して流動物質の
充填を開始する一方、制御ＣＰ０４Ｂは、計量指令を計
量装置１６に発信して、上述の如く、計量装置１６を動
作させて該計量装置１６から計量値を逐次制御ＣＰＵ４
　Ｂに発信させるように構成されている。制御ＣＰＵ４
　Ｂは、予め設定した充填量値と逐次受信する計量値と
を比較し、計量値が充填量値に達すると充填ノズル１５
に充填弁閉止指令を発信してその弁を閉止し充填を終了
するように構成されている。充填を終了すると、計量装
置１Ｇが下降して搬送コンベア５．５間に退没する。充
填中、ロボット７は充填ノズル１５を解放して他の充填
作業を行い、ロボット７に空き時間が生じないようにな
っており、充填能力の向上が図れる。

上記充填・計量ステーションＣにおいて、全容器１に対
する充填・計量を終ｒすると搬送コンベア５．５によっ
て容器１を開栓ステーションＤへ搬送するよう構成され
ている。

閉栓ステーションＤは、ロボット７がキャップシーマ１
４を牽引台車１３から取り出し、口栓２を容器ｌの充填
口ＩＡに閉栓する場所で、ロボット７は、ハンド７Ａで
再びキャップシーマ１４を把持して容器１の充填口ＩＡ
の位置に運び、上記制御ＣＰＵ４Ｂからの閉栓指令を受
信することによって全容器１について順次閉栓するよう
構成されている。

更に、本実施例では、閉栓ステーションＤにおいて、樹
脂製のプロテクタ（第１図には図示せず）等を口栓２に
装着することができるように構成されている。装着には
第２図に示す如く、プロテクトシーマ１９が用いられ、
該プロテクトシーマ１９は、ロボット７のハンド７Ａに
よってキャップシーマ１４と同様に把持されて制？！＋
１　ＣＰ　Ｕ　４Ｂからの装着指令に基づいてプロテク
タ等の装着を行うもので、プロテクタ等を吸着する吸着
バンド、口栓２に合わせてプロテクタ等装着する装着機
構を備えて構成されている。勿論、該プロテクトシーマ
１９も前述したキャンプシーマ１４と同様口金チャック
、自動調芯機構などを備えて構成されている。

本実施例の充填装置において、上述した各ステージ３ン
Ａ−Ｄにおける作業を終了すると、全容器１を上記充填
装置の下流端に配設されたラヘリングステーション已に
移載するよう構成されている。

上記ラヘリングステーションＥは、充填された容器ｌの
天板、側面に、製品名、ＮＥＴ、ＬＯＴ・Ｎｏ、などを
、例えば、テンプレートを用いた剛板、あるいはラベル
貼着などの方法により、ラヘリングする場所で、このラ
ヘリングをラベリングロボット２０によって行うように
構成されている。１亥ラベリングロボツト２０は、カメ
ラ１０によって検出した容器１の口栓２の位置座標値を
基準にしてラベル貼着位置を決定し、ラベル３を容器Ｉ
の定位置に貼着するようになされている。

上記ラベル３としては製品名、ＮＥＴ、ＬＯＴ・Ｎｏ、
などを予め印刷したものを用いても良いが、本実施例で
は無地のラベルに必要項目を貼着する直前に印字するよ
うにしてあり、製品品目が多い場合でも製品数分のラベ
ル３を予め＄備しておくまでもなく対処することができ
、ラベル３の管理を簡素化し、ラベルリングのコスト低
減を図っている。

また、ラベリングロボット２０はそれぞれの充填ライン
毎に付属させる必要はなく、複数の充填ラインに１台設
け、第１図に示す如く、各充填ラインから無人搬送車２
１によってラベリングステージョンＥに容器１を搬送す
るように構成されている。

ラベリングロボット２０は、ラベル３に製品名、ＮＥ、
Ｔ、ＬＯＴ−Ｎｏ、などを印字発行し、容器１の天板に
ラベル３を貼着するには、ハンドに取り付けられた吸着
パッドでラベル３を吸着して、上記口栓検出ステーショ
ンＡの口栓位に座標値と容器中心の位置座標値とから演
算して決めたラベル貼着位置に吸着バンドを押し付けて
ラベル３を貼着するように構成されている。

また、容器ｌの側面にラベル３を貼着するには、パレッ
ト９をその中心点を中心に水平回転させて、各容器ｌの
側面にラベル３を順次貼着するようにしている。このよ
うにして全ての容器１へのラベル３の貼着が終了すると
、パレット９を容器搬送コンヘア２２（第２図参照）に
搬出するように構成されている。

尚、本実施例装置においては、コンピュータ４は、容器
ｌの開栓からラヘリングに亘る一連の動作を自動制御す
ると共に充填実績量・充填本数などのデータ管理を行い
、また充填に関連する他の設備とネットワークで結ばれ
てデータ通信を行うように構成されている。

そして、制御ＣＰＵ４Ｂは、生産スケジュールＣＰ０４
Ａから製品名、ＮＥＴ、ＬＯＴ・Ｎｏ。

など充填に必要なデータを受信して充填終了後には生産
スケジューリングＣＰＵ４Ａに充填実績データなどを送
信し、また、プロセス制御ＣＰＵ４Ｃに対して充填等の
流動物質の移送開始、停止などの指令を送信し、空容器
管理ＣＰ　Ｕ　４　Ｄに対して充填に使用する容器の出
庫指令を発信し、製品倉庫管理ＣＰ　ＩＪ　４　Ｂに対
して製品容器の入庫指令を発信し、製品倉庫管理ＣＰＵ
４　Ｅの下位に接続された無人搬送車によって充填され
た製品容器を製品倉庫に搬送するように構成されている
。

次に、本発明の自動充填方法の一実施態様を上記実施例
装置を用いた場合について説明する。

まず、コンピュータ４において、生産スケジューリング
ＣＰＵ４Ａが制御ＣＰ０４Ｂに対して充填予定データを
発信すると、空容器管理ＣＰｔＪ４Ｄに対し、容器出庫
指令を発信する。容器１が口栓検出ステーションＡに出
庫されると、制御ＣＰＵ４Ｂがロ栓検出ステージｎンＡ
のカメラ１０、ｌＯに検出指令を送信する。

口栓検出ステーションＡでは、カメラ１０．１０が、検
出指令に基づいてロ栓検出ステーションへに搬入された
パレット９」二の４個の容器１を一括して（最像し、各
容器ｌの天板における口栓２の概略位置を検出してその
概略位置座標値を制御ＣＰ［Ｊ４Ｂに発信する。次いで
、制御ＣＰＵ４Ｂがロボット７に位置決め指令及び上記
概略位置座標値を発信する。

開栓ステーションＢでは、ロボット７は、受信した概略
位置座標値に基づいて搬送コンベア５．５によって開栓
ステーションに搬入された容器１のいずれか１個にハン
ド７Ａを伸ばし、牽引台車１３から′取り出したキャッ
プシーマＩ４を把持した状態でハンドアイ１２をその天
板に近づけ、口栓２の正確な位置座標値をロボット７に
発信する。

この位置座標値に基づいてロボッ１−７はハンド７Ａで
把持したキャップシーマ１４を口栓２の位置に案内する
と、制御ＣＰＵ４Ｂがキャップシーマ１４に開栓指令を
発信し、キャンプシーマ１４を作動させて容器１の充填
口ＩＡから口栓２を開栓し、その口栓２を牽引台車１３
上の苫仮置台に置き、かかる一連の動作をパレット９上
の全容器ｌについて行う。

充填・計量ステーションＣでは、制御ＣＰＵ４Ｂがロボ
ット７を充填・計量ステーションＣに移動させ、ハンド
７Ａによって水平アーム１８の充填ノズル１５を把持さ
せると共に、予め記憶した口栓２の概略位置座標値に基
づいて充填口ＩＡに充填ノズル１５を近づけると共にハ
ンドアイ１２によって充填口ＩＡの正確な位置座標値を
検出し、その位置に充填ノズル１５をセットする０位置
決め後、ロボット７は充填ノズル１５を解放し、他の充
填作業を行う、然る後、制ｔｎｃｐｕ４Ｂが充填弁開放
指令を発信して充填ノズル１５の弁を開放して容器ｌへ
流動物質の充填を開始する。このとき、計量装置１６が
制′４ＨＣＰＵ４からの計量指令を受信して容器ｌの流
動物質を計量する状態にある。従って、計量装置１６が
流動物質を容器Ｉに充填すると共に計量値を逐次側１ｃ
ＰＵ４Ｂに発信し、計量値が所定値になると、制御ＣＰ
　ｔＪ　４Ｂが充填ノズル１５に充填弁閉止指令を発信
して充填ノズル１５の弁を閉止させて充填を終了する。

これら一連の動作をバレ７１−９上の４個の容器Ｉ全て
に対して行った後、計量装置１６が搬送コンベア５．５
より下方へ下降すると共に搬送コンヘア５．５がパレッ
ト９上の容器ｌを開栓ステーシヨンＤに搬送する。

開栓ステーションＤでは、制御ＣＰＵ４Ｂがロボット７
を開栓ステーションＤに移動させ、ロボット７は牽引台
車１３から先に格納したキャップシーマ１４をハンド７
Ａによって把持して取り出し、上記開栓動作に準じてパ
レット９上の容器１の充填口ＩＡの位置決めをしながら
全ての容器１を順次閉栓する。

全容器１について閉栓を終了した後、プロテクタを装着
する必要があれば、プロテクトシーマ１９がキャップシ
ーマ１４と同様の動作をして全容器１にプロテクタを装
着する。次いで、無人搬送車２１を介してラベリングス
テーション已にパレット９と共に容器１を移載して、ラ
ベリングロボット２０によって所定のラベル３を全容器
１に対して順次貼着する。

以上説明した如く、本実施例装置を用いた本発明方法の
一実施態様によれば、容器ｌの口栓位置の検出をカメラ
１０．１０及びハンドアイ１２によって視覚的に行うた
め、容器ｌの変形、容器ｌの形態の相違に左右されるこ
となく、口栓２の位置決めを迅速且つ高精度に行い、且
つ流動物質を自動的に充填することができる。

更に、本実施例では、口栓２の正確な位置座標値データ
に基づいて、コンピュータ４によって開閉栓、充填、ラ
ベリング等を一括して管理し、それぞれの動作を自動化
しているため、装置を無人化することができる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、容器の口栓位置を視覚的に検出し、検
出された位置に充填ノズルを自動的に案内して所定量の
流動物質を容器内に充填することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動充填装置の一実施例を示す斜視図
、第２図は第１図に示す実施例装置の制御ｎ系を示す制
御構成図である。 １；容器　　２；口栓　　４：コンビ１−タフ；ロボッ
ト　　１０；カメラ（視覚センサ）１２；ハンドアイ（
視覚センサ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）空容器の口栓位置を視覚センサにより検出する口
   栓位置検出工程と、該口栓位置検出工程により検出され
   た口栓位置に充填ノズルを案内して上記空容器に流動物
   質を充填すると共に充填された流動物質を計量する充填
   ・計量工程とを具備することを特徴とする自動充填方法
   。
2. （２）上記口栓位置検出工程により検出された口栓位置
   にシーマを案内して口栓を開栓する工程と、口栓を閉栓
   する工程とを具備することを特徴とする請求項（１）記
   載の自動充填方法。
3. （３）空容器の口栓位置を検出する視覚センサと、該視
   覚センサの検出位置の位置座標値を算出し、該座標値位
   置に基づいて充填ノズルを案内して流動物質を充填する
   ロボットと、該ロボットを介して充填された流動物質を
   計量する計量装置とを備えたことを特徴とする自動充填
   装置。
4. （４）上記位置座標値に基づいて上記容器の口栓を開閉
   するシーマを具備することを特徴とする請求項（３）記
   載の自動充填装置。