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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion,
in welchem eine Anfangsposition eines Schraubeingriffs zwischen
dem Gewinde auf einem Gefäß und dem
Gewinde auf einer Verschlusskappe detektiert wird.
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Ein
bereits beschriebenes Verfahren zur Detektion dieser Art ist aus
dem Stand der Technik bereits bekannt (siehe z.B. japanische Patentdokumente
JP 6115591 A und
JP 11124196 A ).
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Im
offenbarten Verfahren wird die Anfangsposition eines Schraubeingriffs
zwischen dem Gewinde auf dem Gefäß und dem
Gewinde auf der Verschlusskappe detektiert, indem zu Beginn die
Verschlusskappe über
dem Gewinde des Gefäßes von oben
angepasst und die Verschlusskappe in eine Gegenrichtung zur Richtung,
in welche sie festgezogen wird, gedreht wird. Das distale Ende des
Gewindes auf der Verschlusskappe, das sich am Boden dieser befindet,
wird vom oberen Ende des Gewindes auf dem Gefäß aus dem Eingriff gelöst, wodurch
die Verschlusskappe um einen vertikalen Abstand, der einem Gang
des Gewindes auf dem Gefäß in die
vertikale Richtung entspricht, abfällt. Im herkömmlichen Verfahren
wird der Punkt, den die Verschlusskappe beim Absenken um einen solchen
beträchtlichen
Abstand erreicht, als die Anfangsposition eines Schraubeingriffs
zwischen dem Gewinde auf dem Gefäß und dem
Gewinde auf der Verschlusskappe detektiert.
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Entsprechend
dem herkömmlichen
Verfahren wird die Anfangsposition eines Schraubeingriffs zwischen
den beiden Gewinden auf Grundlage der Absenkhöhe der Verschlusskappe bestimmt,
wofür ungünstigerweise
die Bereitstellung von Mitteln zur Detektion des Absenkens erforderlich
ist. Ein solches Detektionsmittel umfasst eine vertikal gleitbare
Komponente, die abgerieben wird, wodurch sich in Bezug auf die Haltbarkeit
ein Problem ergibt.
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Zusätzlich dazu
erfolgt beim herkömmlichen Verfahren,
um ein Absenken der Verschlusskappe sicherzustellen, ein Drehen
der Verschlusskappe in die Gegenrichtung unter einer Festziehbedingung,
d.h. während
die Gewinde auf der Verschlusskappe stark gegen die Gewinde auf
dem Gefäß gedrückt werden. Daraus
ergibt sich die Wahrscheinlichkeit, dass das Gewinde auf der Verschlusskappe
und/oder dem Gefäß beschädigt werden
können.
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EP 0 618 168 A offenbart
ein Verfahren zur Detektion, nach welchem die Eingreifposition des Gewindes
dadurch detektiert wird, dass der Aufsetzkopf gegen die Aufschraubrichtung
gedreht wird, wenn der Aufsetzkopf abgesenkt wird, und dass eine Änderung
des Drehmoments gemessen wird.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zur Detektion einer Anfangsposition eines Schraubeingriffs
zwischen einem Gewinde eines Gefäßes und einem
Gewinde einer Verschlusskappe, die einen Aufsetzkopf zum Halten
einer Verschlusskappe und einen Motor zum Drehen des Aufsetzkopfes,
um eine vom Aufsetzkopf gehaltene Verschlusskappe in eine Festziehrichtung
zu drehen, so dass die Verschlusskappe an einem Gefäß festgezogen
werden kann, bereitgestellt, umfassend dabei die folgenden Schritte:
das
Veranlassen des Absenkens der vom Aufsetzkopf gehaltenen Verschlusskappe,
um rund um eine Halsöffnung
des Gefäßes angepasst
zu werden, das Stoppen des Absenkens in einer Höhe, an der ein distales Ende
des Gewindes der Verschlusskappe an einem distalen Ende des Gewindes
des Gefäßes anstoßen kann;
das
relative Drehen des Gewindes der Verschlusskappe in Bezug auf das
Gewinde des Gefäßes in einem
Zustand, in dem das Absenken gestoppt ist, um so die Änderung
des auf die Verschlusskappe wirkenden Drehmoments zu messen, wenn
die distalen Enden der zwei Gewinde einander berühren, und um dadurch auf der
Grundlage der Drehmomentsänderung
eine Anfangsposition eines Schraubeingriffs zu detektieren, in der
die distalen Enden der zwei Gewinde einander berühren.
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Mit
der beschriebenen Anordnung kann die Anfangsposition eines Schraubeingriffs
genau detektiert werden, wodurch es möglich ist, die Verschlusskappe
um einen bestimmten Drehwinkel in Bezug auf die Anfangsposition
zu drehen, wodurch ein gleichmäßiges Festziehen
der Verschlusskappen auf den Gefäßen erreicht
werden kann.
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Die
obigen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser
verständlich,
worin:
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1 eine
Vorderansicht von wesentlichen Teilen einer Ausführungsform der Erfindung ist;
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2 eine
Darstellung einer Verschlusskappe 5 ist, bevor diese durch
ein Gewinde mit einem Gefäß 2 in
der Ausführungsform
in Eingriff gebracht wird;
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3 grafisch
die Beziehung zwischen einer Anhebbewegung und einer Bewegung eines
Aufsetzkopfes in der Ausführungsform
veranschaulicht;
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4 eine
Darstellung einer Beziehung zwischen einem Wert eines Ausgangsdrehmoments, das
mit einem Drehmomentsensor detektiert wird, und einem Drehwinkel
eines Kodierers in der Ausführungsform
ist; und
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5 eine ähnliche
Ansicht wie 4 ist.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Eine Aufsetzvorrichtung 1 umfasst einen nicht dargestellten
Drehkörper,
der in einer horizontalen Ebene gedreht werden kann. Eine Vielzahl
von Behältnissen 3 ist
in einem gleichen Winkelabstand entlang des Außenumfangs des Drehkörpers angeordnet,
wobei jeweils ein Gefäß 2 darauf
aufgenommen ist. Ein Greifer 4 ist mit jedem Behältnis 3 verbunden
und auf dem Drehkörper
angeordnet, um den Rumpf des Gefäßes 2 zu
ergreifen. Ein Aufsetzkopf 2 ist oberhalb jedes Behältnisses 3 angeordnet,
um eine Verschlusskappe 5 für einen Gewindeeingriff mit
der Halsöffnung
des Gefäßes 2 zu
halten.
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Wie
in 2 dargestellt ist, ist auf ihrer Außenumfangsfläche die
Halsöffnung
des Gefäßes 2 mit
einem Außengewinde 2a versehen,
während
die Innenumfangsfläche
der Verschlusskappe 5 mit einem Innengewinde 5a versehen
ist.
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Der
Aufsetzkopf 6 umfasst eine Aufspannvorrichtung 7,
von der man weiß,
dass sie die Verschlusskappe 5 lösbar unter pneumatischem Druck hält, sowie
ein Paar oberer und unterer Keilwellen 8a, 8b,
die mit der Aufspannvorrichtung 7 gekoppelt sind. Die Keilwellen 8a, 8b sind
mechanisch mit einem Motor 9 gekoppelt, dessen Betrieb
wiederum von einer Steuerung 11 gesteuert wird. Somit wird,
wenn der Motor 9 in Bewegung gesetzt wird, um die Keilwellen 8a, 8b und
die Aufspannvorrichtung 7 in eine Richtung zu drehen, um
die Verschlusskappe festzuziehen, die Verschlusskappe 5,
die von der Aufspannvorrichtung 7 gehalten wird, um die
Halsöffnung
des Gefäßes 2 herum
in einen Gewindeeingriff gebracht.
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Ein
Mittel zur Messung des Drehmoments 12, das eine Kraft als
Drehbelastung misst, die auf die vom Aufsetzkopf 2 gehaltene
Verschlusskappe 5 wirkt, und ein Kodierer 13,
der als Winkeldetektionsmittel wirkt, sind mit dem Motor 9 verbunden.
Auf diese Weise wird, wenn der Motor 9 in Bewegung gesetzt
wird, ein Ausgangsdrehmoment vom Motor 9 durch das Mittel
zur Messung des Drehmoments 12 gemessen, wobei das Messergebnis
der Steuerung 11 zugeführt
wird. Gleichzeitig wird eine Winkelposition der Drehung des Motors 9 durch
den Kodierer 13 detektiert, welcher ein Winkelsignal zur
Steuerung 11 übermittelt.
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Die
Keilwellen 8a, 8b sind so konstruiert, dass sie
durch einen gegebenen Hub in Bezug zueinander in die axiale oder
vertikale Richtung gleiten können,
und es ist eine Pufferfeder 14 zwischen der Aufspannvorrichtung 7 und
der oberen Keilwelle 8a angeordnet. In der Folge wird,
bevor die Verschlusskappe 5 auf dem Gefäß 2 montiert wird,
die Aufspannvorrichtung 7 in Bezug auf die obere Keilwelle 8a in
ihre unterste Position gedrängt.
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Jeder
Aufsetzkopf 6 und sein mit ihm assoziierter Motor 9 sind
so angeordnet, dass sie durch einen Anhebmechanismus, der eine nicht
dargestellte, ringförmige
Hubnocke umfasst, die entlang des Außenumfangs des Drehkörpers angeordnet
ist, nach oben und unten bewegt werden können.
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Um
einen Gewindeeingriff der Verschlusskappe 5 um die Halsöffnung des
Gefäßes 2 herum
zu erreichen, veranlasst die Hubnocke, dass der Aufsetzkopf 6 und
der Motor 9 von ihren erhöhten Endpositionen zu ihren
abgesenkten Endpositionen bewegt werden, wodurch die von der Aufspannvorrichtung 7 gehaltene
Verschlusskappe 5 über
das obere Ende des Gefäßes 2 angepasst
und nach unten gedrückt
wird. Dies bewirkt, dass die Feder 14 zusammengedrückt wird,
wodurch die Aufspannvorrichtung 7 und die mit ihr verbundene
untere Keilwelle 8b in Bezug auf die obere Keilwelle 8a nach
oben angehoben werden, während
die von der Aufspannvorrichtung 7 gehaltene Verschlusskappe 5 gegen
das Gefäß 2 gedrängt wird.
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Setzt
die Steuerung 11 den Motor 9 in Bewegung, um die
Aufspannvorrichtung 7 in die Festziehrichtung zu drehen,
während
die Verschlusskappe auf diese Weise gedrängt wird, dann ist das Innengewinde 5a auf
der Verschlusskappe 5 für
den Gewindeeingriff mit dem Außengewinde 2a auf
dem Gefäß 2 bereit.
Im Anschluss daran wird, wenn die Verschlusskappe 5 aus
der Haltewirkung der Aufspannvorrichtung 7 gelöst wird,
der Aufsetzkopf 6 in seine ursprüngliche angehobene Position
unter Einfluss der Hubnocke angehoben.
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In
dieser Ausführungsform
wird auf Grundlage einer Änderung
des Werts des Ausgangsdrehmoments, der durch das Mittel zur Messung
des Drehmoments 12 detektiert wird, wenn der Motor 9 in
Bewegung gesetzt wird, eine Position P, in welcher das obere Ende 2a' des Außengewindes 2a auf
dem Gefäß 2 (oberes
distales Ende der Außengewinde)
das untere Ende 5a' des
Innengewindes auf der Verschlusskappe (unteres distales Ende des
Innengewindes) berührt,
detektiert, die als Anfangsposition eines Schraubeingriffes dazwischen
definiert ist. Die Verschlusskappe 5 wird daraufhin um
einen bestimmten Drehwinkel mit Bezug auf die Anfangsposition in
die Festziehrichtung durch den Motor 9 gedreht, um einen
Aufsetzvorgang zu bewirken.
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Insbesondere
mit Bezug auf die 3 ist die Nockenoberfläche der
Hubnocke mit einer abfallenden Stoppzone A zum linken Ende hin,
wie in 3 ersichtlich ist, ausgebildet, wo der Aufsetzkopf 6 aufhört, abgesenkt
zu werden und während
seiner Bewegung dieselbe Erhöhung
beibehält.
Das abfallende Stoppintervall A ist im Ver lauf eines Absenkens des
Aufsetzkopfes 6 zur Erhöhung
der Aufsetzzone B an einer Stelle bereitgestellt, an welcher die
Verschlusskappe 5 über
dem Gefäß 2 angepasst
ist, aber bevor das Innengewinde 5a auf der Verschlusskappe 5 durch
die Feder gegen das Außengewinde auf
dem Gefäß 2 durch
die Feder gedrückt
werden.
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Die
Arbeit des Aufsetzkopfes 6, nämlich die Verschlusskappe 5 zu
drücken,
setzt ein, bevor die Hubnocke ihren untersten Punkt erreicht, und
demgemäß befindet
sich der Anfangspunkt einer Aufsetzzone B in der Nähe des untersten
Punktes in 3.
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Ist
der Aufsetzkopf 6 in der abfallenden Stoppzone A positioniert,
so weist die vom Aufsetzkopf 6 gehaltene Verschlusskappe 5 eine
Erhöhung auf,
die so gewählt
ist, dass das unterste Ende des unteren Endes 5a' des Innengewindes 5a auf
der Verschlusskappe 5 vertikal gegen das oberste Ende 2a' des Außengewindes 2a auf
dem Gefäß 2 anschlagen
kann, wie dies in 2 dargestellt ist. Wird die
Verschlusskappe 5 in dieser Höhe gedreht, so wird dadurch
sichergestellt, dass das untere Ende 5a' des Innengewindes 5a während einer
solchen Drehung gegen das obere Ende 2a' des Außengewindes 2a auf
dem Gefäß 2 anschlägt, wodurch
eine Drehbelastung erzeugt wird, die an die Verschlusskappe 5 angelegt
wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
detektiert das Mittel zur Messung des Drehmoments 12, während der
Aufsetzkopf 6 sein Absenken in die abfallende Stoppzone
A beendet, ein Ausgangsdrehmoment vom Motor 9, während die
Steuerung 11 bewirkt, dass sich der Motor 8 um
eine Umdrehung in entweder die Richtung nach vorne oder nach hinten dreht,
wodurch veranlasst wird, dass die von der Aufspannvorrichtung 7 gehaltene
Verschlusskappe 5 auf dem Aufsetzkopf 6 um eine
Umdrehung entweder nach vorne oder nach hinten gedreht wird.
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Wird
die Verschlusskappe 5 um eine Umdrehung gedreht, so folgt,
dass das untere Ende 5a' des Innengewindes 5a auf
der Verschlusskappe 5 gegen das obere Ende 2a' des Außengewindes 2a auf
dem Gefäß 2 während einer
solcher Drehung anschlägt, und
dass im Augenblick des Anschlagens ein Ausgangsdrehmoment oder eine
Drehbelastung, die während
der einen Umdrehung der Verschlusskappe 5 eine maximale
Höhe zeigt,
gemessen wird. Wird dieses Messergebnis in die Steuerung 11 eingegeben,
erkennt letztere durch den Kodierer 13 eine vorherrschende
Winkelposition. 4 zeigt eine Beziehung zwischen
dem durch das Mittel zur Messung des Drehmoments 12 detektierten
Ausgangsdrehmoment mit Bezug auf die Winkelposition der Drehung des
Motors 9 oder die Winkelposition der Drehung der Verschlusskappe 5 und
der Drehung des Aufsetzkopfes 6, die durch den Kodierer 13 während der Zeit,
in welcher der Motor 5 die Verschlusskappe 5 dazu
veranlasst, um eine Umdrehung in die Festziehrichtung zu drehen,
detektiert wird. Schlägt
das untere Ende 5a' der
Innengewinde 5a auf der Verschlusskappe 5 gegen
das obere Ende 2a' des
Innengewindes 2a an dem Gefäß 2 an, so kommt es
zu einem rapiden Anstieg des Ausgangsdrehmoments, wie dies durch
ein Maximum in 4 verdeutlicht ist. Diese Position
stellt die Anfangsposition P des Schraubeingriffs dar. Es ist anzumerken,
dass das Mittel zur Messung des Drehmoments 12 so konzipiert
ist, dass es die Stromhöhe
misst, die zum Motor 9 zugeführt wird. Somit nimmt die zum
Motor 9 zugeführte
Stromhöhe
zu, wenn es eine Drehbelastung gibt. Dies wird indirekt als eine Änderung
des Ausgangsdrehmoments bestimmt, und die Anfangsposition des Schraubeingriffs
P wird als Winkelposition der Drehung detektiert, in welcher die
Höhe gleich
hoch wie oder höher
als ein bestimmter Wert ist.
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Wird
die Verschlusskappe 5 um eine Umdrehung in die Gegenrichtung
oder in eine entgegengesetzte Richtung zur Festziehrichtung durch
den Motor 9 gedreht, so wird der zugeführte Strom als negativer Wert
dargestellt, und die resultierende Änderung des Ausgangsdrehmoments
wird durch ein negatives Maximum dargestellt, wie dies in 5 gezeigt
wird.
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Während die
Höhe des
zum Motor 9 zugeführten
Stroms als eine Anzeige des Ausgangsdrehmoments durch das Mittel
zur Messung des Drehmoments in der obigen Beschreibung detektiert
wird, ist zu verstehen, dass die Höhe der Spannung am Motor 9 anstelle
dessen verwendet werden kann, oder dass als Alternative dazu ein
tatsächliches
Ausgangsdrehmoment direkt detektiert werden kann.
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Obwohl
die Anfangsposition des Schraubeingriffs P in der oben beschriebenen
Art und Weise detektiert werden kann, ist anzumerken, dass in der
vorliegenden Ausführungsform,
da die Verschlusskappe 5 um eine Umdrehung gedreht wird,
die Verschlusspappe 5 nach der Anfangsposition des Schraubeingriffs
P zu einem Stopp kommt. Zusätzlich
dazu variiert die Position, wo es zu einem Stopp kommt, von Zeit
zu Zeit. Demgemäß berechnet
die Steuerung 11 als ein Offset θ1 einen Drehwinkel von der
Ausgangsposition, wo der Motor 9 oder die Aufspannvorrichtung 7 zu
drehen beginnt, oder von der Position, wo die Aufspannvorrichtung 7 oder die
Verschlusskappe 5, die stationär bleibt, gegenwärtig die
Anfangsposition des Schraubeingriffs P, in die Festziehrichtung
betrachtet (4), annimmt, wenn die Verschlusskappe 5 in
die Richtung nach vorne gedreht wird.
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Wird
die Verschlusskappe 5 in die Gegenrichtung gedreht, so
wird das Offset θ1
als Drehwinkel von der Anfangsposition des Schraubeingriffs P zu
einer Stoppposition berechnet, wie dies in die Richtung gegen die
Festziehrichtung ersichtlich ist.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Steuerung 11 so voreingestellt, dass sie die Verschlusskappe 5 veranlasst,
um einen bestimmten Winkel θ2
von der Anfangsposition des Schraubeingriffs P aus zu drehen, und
demgemäß addiert
die Steuerung 11 das Offset θ1 zum bestimmten Drehwinkel θ2, um den
Drehwinkel θ3,
um welchen der Motor 9 in die Festziehrichtung zu drehen
ist, zu bestimmen.
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Wenn
der Aufsetzkopf 6 über
die abfallende Stoppzone A hinaus bewegt und erneut abgesenkt wurde,
um das Innengewinde 5 auf der Verschlusskappe 5 dazu
zu veranlassen, gegen das Außengewinde 2a auf
dem Gefäß 2 zu
drücken,
und wenn der Aufsetzkopf 6 auf diese Weise in der Festziehzone
B positioniert wird, veranlasst die Steuerung 11 den Motor 9,
sich erneut um den Drehwinkel θ3
in die Festziehrichtung zu drehen, wodurch die Aufspannvorrichtung 7 um
den Drehwinkel θ3
in die Festziehrichtung gedreht wird. Im Anschluss daran wird die von
der Aufspannvorrichtung 7 gehaltene Verschlusskappe 5 um
den Drehwinkel θ3
von dem Stoppzustand aus, der zuvor angenommen wurde, gedreht, wodurch
die Verschlusskappe 5 um den bestimmten Drehwinkel θ2 von der
Anfangsposition des Schraubeingriffs P in die Fest ziehrichtung gedreht wird,
wodurch wiederum ermöglicht
wird, dass das Innengewinde 5a auf der Verschlusskappe 5 um
das Außengewinde 2a auf
dem Gefäß 2 mit
einem vorbestimmten Wickelwinkel festgezogen werden. Die Aufsetzvorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung weist eine solche Konstruktion auf, das die
Verschlusskappe 5 um die Halsöffnung des Gefäßes 2 in
dieser Art und Weise in Gewindeeingriff gebracht werden kann.
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Es
ist zu verstehen, dass die Anfangsposition des Schraubeingriffs
P nur eine Bezugsposition darstellt, und wenn die Konfiguration
des Gewindes auf dem Gefäß und/oder
auf der Verschlusskappe modifiziert wird, diese Position nach vor
und zurück bewegt
wird. Um einen erforderlichen Wickelwinkel zu erreichen, wird zuvor
ein optimaler Wickelwinkel bestimmt, der zur Anfangsposition des
Schraubeingriffs, der für
eine bestimmte Kombination aus einem Gefäß und einer Verschlusskappe,
die aufeinander aufgesetzt werden sollen, bestimmt wird, in Bezug gesetzt
wird, und dieser optimale Wickelwinkel wird als bestimmter Winkel θ2 gewählt.
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Somit
ist ersichtlich, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Anfangsposition
des Schraubeingriffs P in Bezug auf eine Änderung des Ausgangsdrehmoments
vom Mittel zur Messung des Drehmoments 12 detektiert wird,
und dass die Verschlusskappe 5 um den bestimmten Drehwinkel θ2 in Bezug
auf die Anfangsposition des auf diese Weise bestimmten Schraubeingriffs
P gedreht wird, um auf diese Weise zu veranlassen, dass ein Gewindeeingriff
mit dem Gefäß 2 erfolgt.
Dies ermöglicht
eine genaue Detektion der Anfangsposition des Schraubeingriffs P,
und ein nachfolgender Festziehvorgang erfolgt immer gleichmäßig, wenn
die Verschlusskappe 5 aufgesetzt wird, um einen Aufsetzvorgang
mit großer
Genauigkeit sicherzustellen.
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Als
Alternative zur beschriebenen Technik kann die Detektion der Anfangsposition
des Schraubeingriffs P das Abtasten eines Ausgangsdrehmoments durch
die Steuerung 11 jedes Mal dann umfassen, wenn der Motor 9 sich
um eine Umdrehung weiterdreht, sowie das Vergleichen einer aktuellen
Abtastung mit einer zuvor genommenen. Steigt das Ausgangsdrehmoment
rapide an, so kann dies als eine Anzeige der Anfangsposition des Schraubeingriffs
P verwendet werden.
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In
der zuvor erwähnten
Ausführungsform wird
der Motor 9 veranlasst, sich um eine Umdrehung zu drehen
und danach in der abfallenden Stoppzone A zu stoppen. Die Drehung
des Motors 9 kann aber auch nach Detektion der Anfangsposition
des Schraubeingriffs P gestoppt werden, bei welcher es zu einem
raschen Anstieg des Ausgangsdrehmoments kommt. Es ist zu verstehen,
dass auf die Addition des Offsets θ1 in diesem Fall verzichtet
wird.