JPH02242779A - キャップの締結システム - 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、スクリューキャップを容器に螺合するシステ
ムに関し、特に不整列な状態で供給されるキャップを画
像処理装置を用いて検出し、仮締めと本締め工程を経て
キャップを容器に定トルクで螺合するキャップの締結シ
ステムに関する。

〔従来の技術〕

一般に、化粧品、薬品等の仕上げ工程に供給されるキャ
ップは、紙製トレー上に集積され、このトレーを段ボー
ル箱の中に多段に積み、梱包した状態でキャップメーカ
ーから供給されている。

従来、化粧品等で用いられている容器のキャッピングマ
シーンは、キャップを前述したダンボール箱より取り出
し、これを作業者がボウルフィーダ、回転フィーダ等か
らなる整列装置に供給し、製品ごとに予めガイド間隔等
が調整された供給シェードに順次直列状態で送り込み、
前記供給シュートの出口で一個ずつ正確に位置決めした
後、キャッピングマシーンのキャップホルダがこれを把
持して取り出してｂｌ、た。他方、これと同期して位置
決め、固定された容器に対し、キャップホルダがその上
方より、キャップを把持したまま回転・下降することに
より、容器へのキャップのねじ込みが行われていた。ま
た、キャッピングマシーンのキャップホルダは構造上相
当重くなるため、キャップ螺合時の回転騒動部の慣性に
よるキャップの締めすぎを抑制するため、容器把持部等
にトルク検出器を取り付けて、螺合過程におけるトルク
変化に対応して、回転速度や締め付はトルクを制御する
キャッピングマシーンもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のキャッピングマシーンでは、キャップホ
ルダにチャック方式を用いているため、キャップを供給
部から取負出す際には、１個ずつ分離して正確に位置決
めしておかなければならず、ボウルフィーダやシュート
等を組み合せたキャップ整列・分離装置が必要であった
。このため装置が全体として複雑であった。

又、当該キャップはキャップメーカーから紙製トレー上
に密に集積された状態で納入されると、従来のキャップ
式のキャップホルダではこれを把むことが出来ないため
、これを作業者が全て取り出してこれをボウルフィーダ
等に供給しなければならなかった。そのため、キャップ
の供給作業に常時人手を要していた。

又、キャップをキャップホルダに正確に移送するためシ
ュート等を使用しているため、製品の切替ごとに熟練作
業者によるシェード等の間隔調整が必要であった。

さらに、キャップ表面にメツキをコーティングしたもの
は傷つき易いため、ボウルフィーダは使用できなかった
。

このため、作業者が回転フィーダにキャップを転倒させ
ないように慎重に供給しなければならず、この様なキャ
ップはその供給作業を自動化することが困難であった。

また、キャップを容器に対し一定のトルクで締結させる
ため、キャップホルダの回転駆動部にトルク検出センサ
を設けたものがあるが、これらはいずれも１つのキャッ
プホルダを用いてその締結制御を行なっているため、キ
ャップホルダは最終締め付は時の高トルク出力を必要と
することからキャップホルダはチャック方式によらざる
を得なかった。

そのため、キャップホルダは構造上回転駆動部自体の重
量が重くなるため、高精度に制御しても慣！？：化よる
キャップの締めすぎを完全に抑えることは困難であった
。

本発明は、以上のような問題点化鑑みなされたもので、
キャップの供給状態がキャップメーカーから供給される
状態、すなわち、キャップがトレー上に不揃いに収容さ
れていても取り出しができるもので、しかもキャップの
螺合工程を仮締めと本締めの２つの工程に分けて、それ
ぞれの役割に応じたキャップホルダを用いてキャップの
螺合を行うことにより、締付はトルクの精度が高く、か
つ均一で安定したキャップの締付けを行うことができる
キャップ締結システムを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明は正立した複数のキャ
ップをランダムに収容したトレーを所定位置に供給する
供給手段と、前記所定位置に供給されたトレーの上部に
設けられ、前記トレー上のキャップの画像データを撮像
する視覚センサと、この視覚センサの画像データから個
々のキャップ位置を検出するキャップ位置検出手段と、
前記キャップを螺合する容器を固持して所定位置ζζ供
給する容器供給手段と、支持体に設けられてそれぞれ所
定位置に供給された前記トレーと容器間を移動するアー
ムと、このアーム先端に設けられ上下動する回転軸に軸
着されキャップ天面を吸着する吸着部と、この吸着され
たキャップをその側面から吸着部中心に向けて把持する
クランプ部とからなるキャップの仮締結手段と、この仮
締結された前記キャップを把持して所定トルクで本締結
する本締結手段とからなり、前記キャップ位置検出手段
により一定の順序で送られてくるキャップの位置データ
に基づいて仮締結手段を駆動してトレー上の該当するキ
ャップ天面を吸着して取出し、該キャップを芯出し後吸
着部により容器に仮締結し、その後本締結手段によって
前記仮締めされた該キャップを所定トルクで本締めする
ことを特徴とするキャップの締結システムから構成され
る。

〔作用〕

本発明の構成によれば、供給手段の所定位置にセットさ
れたキャップを収容したトレーに対し、視覚センサによ
りその画像データを撮像し、これを画像処理装置のキャ
ップ位置検出回路にて処理することにより、キャップの
位置を検出し、その位置データに基づき、ロボットを制
御させ、ロボットハンドを該当するキャップの真上に移
動させる。そして、ロボットハンドに設けた吸着部を下
降させて、キャップの天面を吸着させ、該キャップを吸
着後、所定のストローク量上昇させて、集積収容された
キャップ群から対象となるキャップを取り出す。その後
、ロボットハンドのクランプ部により吸着しているキャ
ップの側面を把持して芯出しを行う。次に、この状態で
ロボットハンドを予め容器供給手段艮より搬送されてき
た固持状態の容器の真上に移動させ、ロボットハンドの
クランプ部書ζよるキャップ側面の把持を開放し、吸着
部を下げ、吸着ヘッドを回転させつつロボットハンドを
下降させて、キャップを容器に仮締結させる。仮締結を
終えると、該吸着ヘッドの吸引を切り、一連の仮締結作
業が完了する。次に、仮締結された容器をコンベア等に
よりキャップ本締結位置まで移動させ、キャップ本締結
装置により所定トルクまで締結を行う。

すなわち、低トルク高速で回転する工程は吸着ヘッドを
用いて行ない、最後の高トルクを必要とする締付は時は
チャック式締結装置により低速で行ったから、慣性によ
る締め過ぎを防止することができる。又、仮締結手段に
吸着ヘッドとクランプ部を設けたから、密集して載置さ
れたトレーからキャップの取出し、芯出しを可能とする
ものでいて説明する。第１図は、キャップ締結システム
の全体を表わす外観斜視図である。（１１）は、キャッ
プ（４）を集積したトレーＣ）を所定位置番ζセットす
るためのストッパ（１０）を有したキャップトレー載置
台である。この載置台（１１）はコンベアを用いた供給
手段により順次自動的に供給しても良い。前記トレーｕ
上にはキャップ（４）天面を上にした状態（正立状態）
で密、に収納されている。（１）は、載置台（１１）上
のキャップ（１）の画像データを画像処理装置（４）に
取り込むためのＴｖカメラで、載置台（１１）の上方に
位置するように支柱（図示せず）に取り付けられる。該
Ｔ％’カメラ（１）は、トレーＱ全体が視野の中に入る
位置に取り付けられる。又、このトレーＣ）に対する照
明は、載置台（１１ンの上方に１対の主照明（２）と載
置台（１１）のサイドに主照明（２）と直交するように
取り付けた補助照明（３）より構成される。この様な構
成にしたのは、キャップ天面と背景にあるトレー＜０）
との陰影をはっきりさせるためである。前記ＴＶカメラ
（１）、主照明（２）および補助照明（３）は、後で記
述するキャップ取出・仮締結ロボット（６）と干渉しな
いよう該ロボット（６）の動作範囲外に取り付けられる
。（４）は、ＴＶカメラ（１）からの画像データを処理
し、各キャップの位置を検出する画像処理装置で、その
演算出力信号はキャップ取出・仮締結ロボット（６）の
動作を制御するロボットコントローラ（５）とデータ通
信が可能なように接続されている。

この画像処理袋！！（４）のキャップ位置検出処理フロ
ーについて第６図を基に説明する。

キャップ位置検出処理は、検出に必要な諸条件の設定を
行うプロトタイプ登録（図６−Ａ）と実際にトレー上よ
りキャップの位置を検出するキャップ位置検出（図６−
Ｂ）の２つの段階に分れるつまず、プロトタイプ登録に
ついて説明する。キャップをトレー上に１個だけ置き、
ＴＶカメラ（１）により、画像を画像処理装置（４）に
入力しく５ＴＩＰ１）、キャップとトレーがはっきりと
分離する２ｉ化レベルをモニタテレビ等に出力した２値
画像によりｉ認し、設定する（ＳＴＥＰ２）。次に２値
画像データを処理することにより、形状マスクデータ、
例えば、キャップの重心を原点とした輪郭の位置データ
列とキャップの面積を抽出する（ＳＴＩＦｇ）。最後に
、５ＴＥＰ３で抽出したキャップ面積を基準にキャップ
位置検出判断を行うための検出判断レベルを設定する（
８ＴＥＰ４）。

以上のステップより、２値化レベル、形状マスクデータ
、面積データおよび検出判断レベルをプロトタイプデー
タとして登録する。キャップの検出のための特徴量は、
周囲長、重心位置のずれ等を用いてもよい。

次に、実際のキャップ締結動作におけるキャップ位置検
出処理について説明する。まず、キャップ締結システム
の立上げ時に、プロトタイプデータを読込む（８ＴＦｉ
Ｐ６）。次に、キャップを集積したトレー（６）をキャ
ップトレー載置台（１１）にセットした後、ＴＶカメラ
（１）により、画像を画像処理装置（４）に入力しく　
５ＴＥＰ　７　）、プロトタイプデータの２値化レベル
で画像の２値化を行う（ＳＴＩＦｇ）。２値画像上で、
形状マスクを逐次マスク内のキャップ部の面積を計算し
ながら図６−〇に示すように走査させ、マスク内のキャ
ップ部の面積が検出判断レベルより大きくなった時点で
、形状マスクとキャップが一致したとみなし、形状マス
クの重心位置をキャップ位置としてロボットコントロー
ラ（５）へ出力する。検出したキャップについては、形
状マスク内の画像を消去し、位置検出処理を続行し、１
画面の走査が完了すると処理を終了する（８Ｔ３３Ｐ９
）。

（６）はキャップの仮締結手段であるキャップ取出・仮
締結ロボットで該キャップ取出・仮締結ロボット（６）
は、ロボットコントローラ（５）からの動作指令に従い
、載置台（１１）にセットされたトレーＣ）上のキャッ
プ（１）を取り出し、同期して供給される容器の）へキ
ャップを仮締結する。

（７）は、このキャップ取出・仮締結ロボット（６）の
アーム先端に取付台（７６）を介して取り付けられたキ
ャップ仮締結ハンドで、該キャップ仮締結ハンド（７）
は、第３図に示すようにキャップ（４）の側面を把持す
るクランプ部（７１）とこのクランプ部（Ｔ１）の動作
範囲内に位置して該クランプ部（７１）の中心を軸に回
転可能な吸着ヘッド（７２）とこの吸着ヘッド（７２）
を回転させる回転駆動機構（１３）と、該吸着ヘッド（
７２）とモータ（７３）を一体内に上下動させるエアシ
リンダ（Ｔ４）を有する吸着部（７８）とからなる。

前記クランプ部（７１）は、取付台（７６）の下方に固
設され、対向して設けた一対のチャック（７７）と、こ
れを水平方向に伸縮駆動させる平行駆動機構、例えば平
行駆動型エアーチャックより構成されており、該エアー
チャックの両側から突出している伸縮ロッドに前記チャ
ック（７７）がそれぞれ取付けられる。又、前記吸着部
（７８）は、後述する吸着ヘッド（７２）を昇降させる
昇降手段、例えばエアシリンダ（７４）と、このエアシ
リンダ（７４）の伸縮ロッド先端に固設され該エアシリ
ンダ（７４）の伸縮動作によって前記取付台（７６）と
平行に上下動する基台（８０）と、この島台（８０）に
取付けられて吸着ヘッド（１２）を回転させるモータ（
７Ｓ）と、回転軸（８１）の−方は前記基台（８０）に
軸着され、他端はキャップ天面を吸着する円筒状吸着ヘ
ッド（７２）と、この吸着ヘッド（７２）と、前記モー
タ（７３）の間に張設された無端ベルト（７ｓ）から構
成される。

この吸着ヘッド（７２）の回転により、吸着したキャッ
プ（２）を回転させ目的とする容器ＣＢ）のネジ部に螺
合させるようになっている。又、吸着ヘッド（７２）の
真空吸着力によりキャップ（４）を吸着しているため、
一定のトルクがかかれば該吸着ヘッド（Ｔ２）が空回り
するので、キャップの締め過ぎを防止することが出来る
。

なお、該吸着ヘッド（７２）への真空圧の供給は図示し
ないが公知のフレキシブルチェーブ、真空バルブを介し
て真空ポンプへ接続される。又、本実施例では吸着部（
７８）を昇降させているが、クランプ部（７１）を昇降
させても良い。

また、吸着ヘッドの回転には、プーリーと伝達ベルトに
よる回転駆動の伝達を用いているが、回転駆動手段直結
、ギア伝達等を用いてもよい。クランプ部（７１）のキ
ャップ挾持部分の表面には緩衝材、例えば、ゴム等が貼
着されており、クランプ時にキャップの表面に傷をつけ
ない様になっている。また、キャップ挾持部分をＶ型形
状とし、前述の吸着ヘッド（７２）がキャップの中心を
ずれて吸着しても、クランプ部（７１）のクランプ時に
キャップをセンタリングさせることができる。キャップ
締付は装置は以上のように構成される。

（１３月よ容器の）を順次キャップ締結ゾーンへ供給さ
せる容器供給手段で、複数の正立容器（Ｂ）の胴部をそ
の両側から固持する搬送用パレット（１４）と、この搬
送用パレット（１４）を搬送させるコンベアとから構成
される。搬送用パレット（１４）には、容器の）の胴部
を両側から把持するＶ型ブロックが一定間隔で設けられ
ており、あらゆる容器寸法にも対応できるようにするた
め、対峙して設けたＶ型ブロックの間隔は調整自在とな
っている。（９）は、仮締結されたキャップ（４）を回
転の慣性の影響の小さい低速での回転で規準のトルクま
で本締結するキャップ本締結装置で、従来のキャップ締
結装置を低速回転で用いるこの装置（９）のキャップホ
ルダ（図示せず）は、高トルクでキャップ（４）を締結
するため公知のエアーチャック、又はメカニカルチャッ
クにより構成される。（１６）（１Ｆ）は、コンベアに
よって搬送される搬送用パレット（１４）を仮締結位置
および本締結位置で停止させるストッパである。

以上のように構成されたシステムにおいて、その動作を
以下に説明する。キャップ（４）の供給は、納入状態で
あるキャップ（４）を［１１した紙製トレーＵ）を載置
台（１１）上のストッパ（１０）によって規制される位
置に置くだけでよい。この載置台（１１）上にセットさ
れたキャップ（４）を集積したトレー（Ｃ）の画像デー
タが視覚センサ（１）により画像処理装置（４）に取り
込まれると、画像処理袋！！（４）は、前述したように
画像データを処理し、キャップ位置を検出し、キャップ
位置データをロボットコントローラ（５）に転送する。

ロボットコントローラ（５）は、キャップ位置データに
基づき、キャップ取出・仮締結ロボット（６）を動作さ
せ、キャップ取出・仮締結用ロボットハンド（７）をキ
ャップ（４）の真上に移動させる。

そして、キャップ取出・仮締結用ロボットハンド（７）
のエアシリンダ（７４）を駆動させて吸着ヘッド（１２
）を下げ、吸着ヘッド（７２）にキャップ（４）の天面
を吸着させる。キャップ（１）を吸着後、エアシリンダ
（１４月こよって所定のストローク量上昇させ、キャッ
プ（４）を抜き出し、その後、クランプ部（Ｔ１）を作
動させて、キャップ（１）の側面を両側から把持する。

この一連の動作により、複数のキャップ（４）が密着し
た状態からでも、キャップを取り出すことができ、また
、吸着ヘッド（７２）の吸着位置がキャップの中心から
ずれていても吸着ヘッド（１２）の中心軸にキャップ（
１）の位置を修正させることができる。したがって、キ
ャップ位置検出手段はラフな精度のものでも良く、公知
の安価な装置で実現できる。

次に、このセンタリングされたキャップ（１）を把持し
た状態でキャップ取出・仮締結ロボット（６）を動作さ
せ、キャップ取出・仮締結用ロボットハンド（７）をス
トッパ（１６月こよって仮締結位置１こ停止している搬
送用パレット（１４）上の容器の）の真上に移動させる
。その後、キャップ取出・仮締結用ロボットハンド（７
）のクランプ部（１１）のチャック（７７）によるキャ
ップ側面の把持を解放し、エアシリンダ（１４）を作動
させて吸着部（７８）を下げ、モータ（１３）により吸
着ヘッド（１２）とともにキャップ（５）を回転させる
。そして、キャップ取出・仮締結ロボット（６）の動作
により、キャップ取出・仮締結用ロボットハンド（７）
を下降させ、キャップ（４）の容器ノ）への仮締結を行
う。このとき、回転するのは、キャップと軽量の吸着ヘ
ッド（７２）のみであり、高速回転で仮締結を行っても
、回転の慣性によるキャップの締めすぎは発生しない。

仮締結が完了すると、吸着ヘッド（７２）の吸引を切り
、キャップ取出・仮締結ロボット（６）を動作させ、次
のキャップ位置へキャップ取出・仮締結用ロボットハン
ド（７）を移動させる。仮締結された前記容器の）は、
仮締結位置のストッパ（１Ｇ）の解放後、搬送手段（１
５）により搬送され、本締結位置のストッパ（１７）で
本締結位置に停止する。その後、キャップ本締結装ｆｌ
（９）により、低速回転で所定トルクまでの締結を行う
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は、視覚センサによってトレ
ー上のキャップ群を撮像し、これを画像処理装置により
個々のキャップ位置を検出すると共に、このキャップ位
置信号に基づきキャップを締結させる手段として移動ア
ームの先端にキャップ側面を把持するクランプ部と、こ
のクランプ部の中心線上に該キャップを吸着させる吸着
部を上下運動する回転軸に軸着する溝成としたから、キ
ャップが密着状態であってもこれらの中から特定のキャ
ップの取出しが出来ると共に、その吸着の位置がズして
いてもクランプ部で芯出しすることが出来るため、キャ
ップの供給状態は、キャップメーカーから納入された状
態そのままで供給することが出来る。

これにより、キャップ供給作業の大巾な省力化を図るこ
とが出来る。

又、仮締結手段は、キャップの吸着位置をクランプ部に
よりセンタリングさせるため、画像処理装置はキャップ
位置検出精度の粗い安価なものを用いることが出来る。

又、仕掛製品の切替による切替部分がないため、仕掛製
品切替時、従来のようなシュート等の間隔調整など周辺
装置の調整における熟練作業が不要となり、切替工数の
削減、製品仕掛りの汎用性の向上を図ることができる。

又、キャップの締結方法として、軽量の吸着ヘッドによ
り高速回転でキャップの仮締結を行う仮締結手段と、キ
ャップを把持して低速高トルクでキャップを本締結する
本締結手段とによりキャップを締結させているため、回
転の慣性の影響によるキャップの締めすぎを抑えること
ができ、安定したしかも均一したトルクでキャップの締
結を行うことができる。

また、従来のキャップ締結動作のできないロボットハン
ドをもつ部品供給システムでは防ぐことのできなかった
キャップのベレー掛けの不良発生を防止することが可能
となり、品質・工程安定性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

各図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発
明に係るキャップ締結システムの外観斜視図、第２図は
全体ブロック図、第Ｓ図はキャップ取出・仮締結用ロボ
ットハンドの外観斜視図、第４図はキャップ取出・仮締
結用ロボットハンドの側面図および正面図、第６図はキ
ャップ取出−仮締結の動作説明図、第６図は画像処理装
置のキャップ位置検出処理フローである。 （１）・・・Ｔ　Ｖ　力／　’ｙ　　　　　（２）・・
・主照明（３）・・・補助照明　　　　　（４）・・・
画像処理装置（６）・・・ロボットコントローラ （８）・・・キャップ取出・仮締結ロボット（１）・・
・キャップ取出・仮締結用ロボットハンド（８）・・・
キャップ本締結装置コントローラ（９）・・・キャップ
本締結装置 （１０）・・・ストッパ　　　　（１１）・・・載置台
（１３）・・・搬送手段　　　　（１４）・・・搬送用
パレット（１６）・・・仮締結位置ストッパ （１１）・・・本締結位置ストツパ （Ａ） ＣＢ） （Ｅ） 第 図 ′？１ｙり ）＼１ １′７５号 （Ａ） （Ｃ） 第 図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）正立した複数のキャップをランダムに収容したト
   レーを所定位置に供給する供給手段と、前記所定位置に
   供給されたトレーの上部に設けられ、前記トレー上のキ
   ャップの画像データを撮像する視覚センサと、この視覚
   センサの画像データから個々のキャップ位置を検出する
   キャップ位置検出手段と、前記キャップを螺合する容器
   を固持して所定位置に供給する容器供給手段と、支持体
   に設けられてそれぞれ所定位置に供給された前記トレー
   と容器間を移動するアームと、このアーム先端に設けら
   れ上下動する回転軸に軸着されキャップ天面を吸着する
   吸着部と、この吸着されたキャップをその側面から吸着
   部中心に向けて把持するクランプ部とからなるキャップ
   の仮締結手段と、 この仮締結された前記キャップを把持して 所定トルクで本締結する本締結手段とからなり、 前記キャップ位置検出手段により一定の順 序で送られてくるキャップの位置データに基づいて仮締
   結手段を駆動してトレー上の該当するキャップ天面を吸
   着して取出し、該キャップを芯出し後吸着部により容器
   に仮締結し、その後本締結手段によって前記仮締めされ
   た該キャップを所定トルクで本締めすることを特徴とす
   るキャップの締結システム。