专利名称：盖紧固装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及盖紧固装置。
背景技术：
作为盖紧固装置，如专利文献I所记载的那样，存在电动机的旋转被減速机減速并被传递至卡盘，从而被卡盘把持的盖被螺接于瓶的盖紧固装置。专利文献I中记载的盖紧固装置，在減速机和卡盘之间安装有在卡盘的旋转阻力比设定扭矩大时切断从电动机向卡盘的旋转的传递的装置即扭矩限制器(torque limiter)。
现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2004-123109
发明内容
发明所要解决的问题专利文献I中记载的盖紧固装置有以下的问题。(I)由減速机減速了的电动机的旋转被扭矩限制装置限制并被传递至卡盘。通过卡盘紧固盖所需要的设定扭矩被扭矩限制装置直接地限制，扭矩限制装置所需要的容量根据其设定扭矩的大小而直接成为大型。由此，扭矩限制装置的重量变大，将扭矩限制装置附帯于卡盘上而成的盖紧固装置的整体重量也变大，其結果，将盖紧固装置从盖配送位置移动到盖紧固位置等所用的移动装置成为大型。另外，扭矩限制装置的外形尺寸变大，将多组由扭矩限制装置、減速机以及卡盘构成的组并排设置而能够将多个盖分别同时紧固于多个瓶的盖紧固设备的整体尺寸变大。另外，扭矩限制装置的重量变大，其惯性矩变大，由扭矩限制装置限制的盖的紧固扭矩的精度降低，赋予盖的紧固扭矩的值变得不稳定。( 2 )在盖紧固装置上未同时设置将盖打入瓶的盖打入装置。即使为了同时设置盖打入装置而在卡盘的中心轴上的上方试图配置盖打入装置，扭矩限制装置被配置于卡盘的中心轴上，从而也会有盖打入装置施加于这些扭矩限制装置以及卡盘的打击直接影响到扭矩限制装置从而使其损伤的可能。不能将盖打入装置简单地同时设置于盖紧固装置。本发明的课题在于，在通过由电动机进行旋转的卡盘将盖螺接于瓶的盖紧固装置中，使限制由卡盘进行盖的紧固所需要的设定扭矩的扭矩限制装置的容量为小型。本发明的其它的课题在干，将盖打入装置简单地同时设置于盖紧固装置。解决问题的技术手段权利要求I所涉及的发明是一种盖紧固装置，电动机的旋转被減速机減速并被传递至卡盘，从而被卡盘把持的盖被螺接于瓶上，该盖紧固装置通过在电动机和減速机之间安装有在卡盘的旋转阻力比设定扭矩大时切断从电动机向卡盘的旋转的传递的扭矩限制装置而成。权利要求2所涉及的发明在权利要求I所涉及的发明中，进而，所述扭矩限制装置被配置于减速机的驱动轴上，并且所述卡盘的轴线与所述减速机的驱动轴的轴线不一致。权利要求3所涉及的发明在权利要求2所涉及的发明中，进而，所述卡盘的轴线被配置于与所述减速机的驱动轴并行的从动轴上。权利要求4所涉及的发明在权利要求2或3所涉及的发明中，进而，所述从动轴以相对于减速机能够在轴向上移动的方式设置。权利要求5所涉及的发明在权利要求4所涉及的发明中，进而，在所述从动轴的上方具有盖打入装置，通过该从动轴的轴向移动从而盖能够打入到瓶上。权利要求6所涉及的发明在权利要求f 5中任一项所涉及的发明中，进而，I个所述电动机的旋转经由多组扭矩限制装置和减速机而被传递至多个卡盘。 权利要求7所涉及的发明在权利要求re中任一项所涉及的发明中，进而，将所述减速机的减速比设定为1/2以上且1/10以下。发明的效果根据本发明，在通过由电动机进行旋转的卡盘将盖螺接于瓶的盖紧固装置中，可以使限制由卡盘进行盖的紧固所需要的设定扭矩的扭矩限制装置的容量为小型。另外，根据本发明，可以将盖打入装置简单地同时设置于盖紧固装置。
图I是表示盖紧固装置的基本构成的正面图。图2是图I的立体图。图3是表示应用了盖紧固装置的盖紧固设备的立体图。图4是表示盖紧固设备的盖供给把持状态的立体图。图5是表示盖紧固设备的盖把持前进状态的立体图。图6是表示盖紧固设备的盖把持螺接状态的立体图。图7是表示盖紧固装置的变形例的正面图。图8是图7的立体图。
具体实施例方式盖紧固装置10，如图I、图2所示，电动机20的旋转经由扭矩限制装置30、减速机40而被传递至卡盘50，从而能够以设定扭矩将盖I螺接于瓶2上。另外，盖紧固装置10也可以将盖I打入到瓶2。即，盖紧固装置10，在能够在前后以及上下方向上移动地支撑于基座(图I、图2中没有图示)的支撑台11上支撑电动机20、扭矩限制装置30、减速机40。在盖紧固装置10中，电动机20的旋转被减速机40减速并被传递至卡盘50。通过所传递的旋转，被卡盘50把持的盖I被螺接于瓶2。而且，在卡盘50的旋转阻力比设定扭矩大时，安装于电动机20和减速机40之间并切断从电动机20向卡盘50的旋转的传递的扭矩限制装置30动作而切断传递，从而能够将盖I螺接于瓶2。作为电动机20,使用能够设定速度的例如变频电动机(inverter motor)等的通常的电动机20，也可以使用伺服电动机或步进电动机等的在速度、加速度、减速度等方面能够精确控制的电动机。设置于电动机20的旋转轴上的纵锥齿轮21A与设置于扭矩限制装置30的输入轴上的横锥齿轮21B咬合，将电动机20的旋转传递至扭矩限制装置30，并且将电动机20的旋转轴的水平方向的旋转改变为平行于卡盘50的中心轴的铅垂方向。电动机20的外壳(case) 22被固定并支撑于支撑台11上。扭矩限制装置30，其方式没有特别限定。作为一个例子，可以采用通过相对的摩擦板之间的动摩擦力从而能够间歇地传递设定扭矩的空压式。作为其它的例子，扭矩限制装置30也可以采用通过相对的磁铁之间的磁力从而能够间歇地传递设定扭矩的磁力式。空压式的扭矩限制装置30，相对的摩擦板产生摩擦粉，但是较为廉价。磁力式的扭矩限制装置30，相对的磁铁是非接触的，从而可以半永久地免维护。扭矩限制装置30的外壳31被固定并支撑于支撑台11上。减速机40可以由小齿轮41和大齿轮42的咬合齿轮列构成。电动机20的旋转以由小齿轮41和大齿轮42的齿数比(在本实施例中为I比3)形成的减速比R (在本实施例中为1/3)进行减速，并被传递至卡盘50。减速机40的方式并不限定于如本实施例那样的 正齿轮的组合，可以任意选择由其它的方式的齿轮形成的减速机、由传动带和滑轮的组合形成的减速机等。减速比R优选设定为1/2以上且1/10以下左右。如果减速比的程度过小的话(分母的值小，分母的值接近1)，则作为本发明的效果的扭矩限制装置30的容量小型化变得困难。如果减速比过大(分母的值大)的话，则需要使电动机20高速旋转，需要高价的特殊电动机。驱动轴43被固定于小齿轮41的凸台41A，在该驱动轴43上连接有扭矩限制装置30的输出轴，枢轴支撑驱动轴43的轴承箱43A被固定并支撑于支撑台11。枢轴支撑大齿轮42的凸台42A的轴承箱44A被固定并支撑于支撑台11。从动轴45是多槽轴，凸台42A是多槽轴承。因为高精度 高刚性，所以特别优选滚珠花键(ball spline)。SP，从动轴45在旋转方向上一体并且能够在轴向上移动地结合设置于凸台42A。从动轴45的轴线优选与减速机40的驱动轴43的轴线不一致并且相互平行，特别优选从动轴45与减速机40的驱动轴43并排配置。卡盘50,在固定于减速机40的从动轴45的下端部的稱合器(coupler) 51上，能够装卸根据盖I的尺寸形状而交换使用的各种的卡盘头52。卡盘50，在固定于支撑台11上的铅垂方向导向杆53上能够上下移动地支撑滑座(slide) 54，将从动轴45在轴向上一体并且能够相对旋转地贯通于设置在该滑座54上的空压歧管55的内周，将从空压歧管55的空气引入55A供给的压缩空气经由从动轴45的中空部而压送至卡盘头52，以该空气压力开闭卡盘头52从而能够把持盖I。卡盘50的轴线与从动轴45的轴线一致。S卩，优选卡盘50的轴线与减速机40的驱动轴43的轴线不一致而错开，并且相互平行。从动轴45以相对于支撑于支撑台11的大齿轮42能够在轴向上移动的方式设置。由此，在盖紧固装置10的待机状态下，卡盘50和从动轴45通过作用于卡盘50的重力而使轴向卡止于从动轴45的空压歧管55的下方所设置的定位制动器(stopper) 48定位于与大齿轮42的上面对接的最下位置。定位制动器48被固定于从动轴45的适当的位置。另夕卜，从动轴45的上端部突出至空压歧管55的上部而形成打击部45A。在从动轴45的打击部45A的上方配置有没有图示的盖打入装置。盖打入装置通过气缸或电动气缸等驱动，盖打入装置具有打击打击部45A的打入头。
根据上述的构成，作为盖紧固装置10，扭矩限制装置30被配置于减速机40的驱动轴43的轴上，并且卡盘50被配置于与减速机40的该驱动轴43平行的从动轴45的轴上，从而通过电动机20的旋转能够以一定扭矩将卡盘50的卡盘头52上所把持的螺纹盖I螺接于瓶2的ロ部。在用电动机20螺接盖I吋，以使卡盘50的卡盘头52上所把持的盖I附着于瓶2的ロ部之上的方式下降支撑台11，其結果，相对于减速机40的大齿轮42位于最下位置的从动轴45相对于大齿轮42进行上升移动。因此，接着用电动机20旋转卡盘头52而将该盖I螺接于瓶2的ロ部时的盖I的螺纹间距份的下降移动被允许在从动轴45的相对于大齿轮42的上述的上升移动的距离的范围内。另外，图I、图2表不从动轴45相对于大齿轮42上升移动至大致上限的状态。上升时的上限位置为比从动轴45的外径大的耦合器51的上部接触于凸台42A的位置。此时，电动机20优选具有离合式制动器(离合式制动器可以内置于电动机20中，也可以安装于电动机20的旋转轴)。在用电动机20开始盖I的螺接时，通过解除电动机20的离合式制动器，可以将电动机20的旋转立刻依次传递至扭矩限制装置30、減速机40、卡盘50。如果通过扭矩限制装置30以其限制扭矩进行动作从而结束用电动机20进行的盖I的螺接操作的话，例如，用设置于旋转箍46的四周的传感器47读取设置于减速机40的驱 动轴43上的该旋转箍46的旋转减速或旋转停止等的旋转状况的变化，根据由该传感器47读取的该旋转状况的变化，通过没有图示的控制装置，由电动机20的离合式制动器瞬间切断电动机20的旋转的传递，立刻解除用卡盘50进行的盖I的把持，从而可以使由盖紧固装置10进行的加盖操作結束。通过这样的构成，可以使由盖紧固装置10进行的加盖操作时间最小而提高生产性。由盖紧固装置10进行的盖I的紧固扭矩的管理由扭矩限制装置30来进行，电动机20的离合器不參与盖I的紧固扭矩的管理。另外，通过使用伺服电动机或步进电动机等的能够急剧地加速、急剧地减速的电动机来代替使用具有离合式制动器的电动机20，从而如上所述，在螺接开始时，可以将电动机20的旋转立刻依次传递至扭矩限制装置30、减速机40、卡盘50，并在螺接结束吋，瞬间停止电动机20的旋转，立刻解除由卡盘50进行的盖I的把持，从而可以使由盖紧固装置10进行的加盖操作結束。因此，在本发明中，所谓离合的文字，是指根据来自外部的控制信号或任意的操作而切断从输入轴向输出轴的旋转运动或扭矩传递。另外，使超过输入轴的设定值的扭矩不传递至输出轴的机构取决于扭矩限制装置。另外，在盖紧固装置10中，从动轴45以相对于减速机40的大齿轮42能够在轴向上移动的方式设置，通过从动轴45的轴向移动，能够用设置于从动轴45的下端部的打入头(没有图示)将打入盖I打入瓶2的ロ部。在打入盖I时，设置于减速机40的从动轴45的下端部的打入头通过从动轴45的旋转而定位于对应于相对于瓶2的ロ部的适宜的打入操作位置的位置，并且通过支撑台11的下降，将该打入头和盖I载置于瓶2的ロ部之上。其结果，相对于减速机40的大齿轮42位于最下位置的从动轴45相对于大齿轮42进行上升移动。因此，接着，没有图示的盖打入装置打击从动轴45的上端部的打击部45A而将该盖I打入瓶2的ロ部时的盖I的下降移动被允许在从动轴45的相对于大齿轮42的上述的上升量的范围内。以下，对采用了盖紧固装置10的盖紧固设备100进行说明。盖紧固设备100，如图3所示，在基座101上具备盖供给用滑槽102，并且具备与盖供给用滑槽102后续的盖切割输送机103，能够将由盖供给用滑槽102供给的盖I传输至成为盖切割输送机103上的一列的配置于盖切割区域的多个盖切割板104上。另外，盖紧固设备100,在盖切割输送机103的前面具备容器搬运输送机105,能够在成为容器搬运输送机105上的一列的配置于盖紧固区域的多个容器搬运托106中分别容纳瓶2而进行搬运。配置于盖切割输送机103上的盖切割区域的各盖切割板104与配置于容器搬运输送机105上的盖紧固区域的各托106相互一对一地对应。盖紧固设备100在基座101上设置通过前后进用伺服电动机107而能够在前后方向移动并且通过上下移动用伺服电动机(没有图示)而能够在上下方向移动的支撑台11。盖紧固设备100，分别对应于在盖切割输送机103上配置I列并停留于盖切割区域的多个盖切割板104、以及在容器搬运输送机105上配置I列并停留于盖紧固区域的多个托106的支撑台11上的多个位置上分别设置上述的各个盖紧固装置10。在盖紧固设备100上，在支撑台11的一侧，设置有通过I个电动机(没有图示)并经由同步带而被驱动的同步滑轮20，通过由该电动机(没有图示)驱动的同步滑轮20而被驱动的长旋转轴20A沿着支撑台11的盖切割输送机103、容器搬运输送机105延伸。而且,在旋转轴20A的轴向的多个位置上分别设 置盖紧固装置10的纵锥齿轮21A，并且与图I、图2所示的同样地设置与该纵锥齿轮21A咬合的横锥齿轮2IB、扭矩限制装置30、减速机40、卡盘。因此，由盖紧固设备100进行的盖紧固动作如以下所述(6)。(A)盖供给把持工序(图4)(I)将盖I供给至盖供给用滑槽102。(2)旋转盖切割输送机103，将盖供给用滑槽102的盖I供给至盖切割输送机103的盖切割板104。(3)在盖I被供给至在盖切割输送机103上成为I列的盖切割区域的所有的盖切割板104时，由上下移动用伺服电动机下降支撑台11，在各盖紧固装置10的卡盘50的卡盘头52上把持各盖切割板104的盖I。(B)盖把持前进工序(图5)(I)由上下移动用伺服电动机使支撑台11上升。(2)由前后进用伺服电动机107使支撑台11前进，使各盖紧固装置10的卡盘50的卡盘头52所把持的盖I定位于容器搬运输送机105上的各托106所容纳的瓶2的上部。(3)旋转盖切割输送机103，将盖供给用滑槽102的盖I供给至盖切割输送机103的盖切割板104。(C)盖把持紧固工序(图6)(I)由上下移动用伺服电动机使支撑台11下降，将各盖紧固装置10的卡盘50的卡盘头52所把持的盖I推到容器搬运输送机105上的各托106所容纳的瓶2的口部。(2)通过由各盖紧固装置10的电动机(没有图示)驱动的同步滑轮20旋转卡盘50的卡盘头52，以由扭矩限制装置30确定的设定扭矩将盖I螺接于瓶2的口部。由上述的传感器47检测该盖I的螺接结束，通过电动机20的离合式制动器瞬时切断电动机20的旋转的传递，从而立刻解除由卡盘50进行的盖I的把持。另外，对于打入盖1，使用设置于各盖紧固装置10的减速机40的从动轴45上的盖打入装置的打入头。打入头打击从动轴45的打击部45A，通过从动轴45的轴向移动进行该打入。(3)由上下移动用伺服电动机使支撑台11上升，接着，由前后进用伺服电动机107使支撑台11后退，使各盖紧固装置10回复至盖切割输送机103上的待机位置。根据本实施例的盖紧固装置10，实现了以下的作用效果。(a)在卡盘50的旋转阻力比设定扭矩大时切断从电动机20向卡盘50的旋转的扭矩限制装置30被安装于电动机20和减速机40之间。由卡盘50产生的盖I的紧固扭矩经由减速机40而被扭矩限制装置30限制，在将减速机40的减速比设为R (例如1/3)吋，由扭矩限制装置30产生的限制扭矩被缩减为上述设定扭矩的R倍。因此，与盖紧固装置10的设定扭矩的大小相比，即，与扭矩限制装置30如现有技术那样存在于减速机和卡盘之间的情况下的容量相比，可以使扭矩限制装置30的容量为小型，。作为ー个例子，在減速比R为1/3的情况下，可以使扭矩限制装置30的容量为1/3。
由此，扭矩限制装置30的重量变小，将扭矩限制装置30附帯于卡盘50而成的盖紧固装置10的整体重量也变小，其結果，将盖紧固装置10从盖配送位置移动到盖紧固位置等的移动装置(前后进用伺服电动机107、上下移动用伺服电动机)变得小型。另外，扭矩限制装置30的外形尺寸变小，将多组由扭矩限制装置30、減速机40以及卡盘50构成的组并排设置而能够将多个盖I分别紧固于多个瓶2的盖紧固设备100的整体尺寸变得小型。另外，扭矩限制装置30的重量变小，其惯性矩变小，从而被扭矩限制装置30限制的盖I的紧固扭矩的精度提高，赋予盖I的紧固扭矩的值稳定。(b)能够在盖紧固装置10上同时设置将盖I打入到瓶2上的盖打入装置。使配置于减速机40的驱动轴43上的扭矩限制装置30与配置于减速机40的从动轴45上的卡盘50的轴线不一致，即，在错开的状态下并排配置轴线，扭矩限制装置30未被配置于卡盘50的中心轴上。因此，即使将盖打入装置配置于卡盘50的中心轴上的上方，盖打入装置施加于卡盘50的打击也不会直接影响到扭矩限制装置30而使其损伤。可以将盖打入装置简单地同时设置于盖紧固装置10。图7、图8所示的盖紧固装置110由伺服电动机120、扭矩限制装置130 (图7)、减速机40、卡盘50构成。盖紧固装置110与上述的盖紧固装置10的不同点在于，将上述的电动机20和扭矩限制装置30的组替换为伺服电动机120 (扭矩限制装置130)。伺服电动机120的输出轴经由连接器121而连接于减速机40的驱动轴43上。即，将附带于伺服电动机120的伺服放大器用作扭矩限制装置130，从伺服放大器输出旋转卡盘50的伺服电动机120所消耗的电流值即扭矩的大小，在由此得到的伺服电动机120的瞬时扭矩数据比卡盘50的设定扭矩大时，或者预测为大时，停止伺服电动机120，切断从伺服电动机120向卡盘50的旋转的传递。根据盖紧固装置110，在伺服电动机120和減速机40之间安装由该伺服电动机120构成的扭矩限制装置130，与盖紧固装置10的扭矩限制装置30同样地，使伺服电动机120 (扭矩限制装置130)为低扭矩型，可以采用小型轻量的伺服电动机120。另外，作为电动机形式，不限于伺服电动机，只要是能够输出扭矩的大小的电动机，就可以同样地进行使用。另外，也可以在伺服电动机120的输出轴和減速机40的驱动轴43的连接部上安装一对纵横的锥齿轮列，将伺服电动机120的输出轴配置成垂直于卡盘50的中心轴的水平方向。产业上利用的可能性根据本发明，在通过由电动机旋转的卡盘将盖螺接于瓶的盖紧固装置中，可以使限制由卡盘紧固盖所需要的设定扭矩的扭矩限制装置的容量为小型。另外，根据本发明，可以将盖打入装置简单地同时设置于盖紧固装置。符号的说明I 盖2 瓶10盖紧固装置 20电动机30扭矩限制装置40减速机43驱动轴45从动轴50 卡盘100盖紧固设备110盖紧固装置120伺服电动机 130扭矩限制装置
权利要求
1.一种盖紧固装置，其特征在于， 电动机的旋转被减速机减速并被传递至卡盘，从而被卡盘把持的盖被螺接于瓶，所述盖紧固装置通过在电动机和减速机之间安装有在卡盘的旋转阻力比设定扭矩大时切断从电动机向卡盘的旋转的传递的扭矩限制装置而成。
2.如权利要求I所述的盖紧固装置，其特征在于， 所述扭矩限制装置被配置于减速机的驱动轴上，并且所述卡盘的轴线与所述减速机的驱动轴的轴线不一致。
3.如权利要求2所述的盖紧固装置，其特征在于， 所述卡盘的轴线被配置于与所述减速机的驱动轴并行的从动轴上。
4.如权利要求2或3所述的盖紧固装置，其特征在于， 所述从动轴以相对于减速机能够在轴向上移动的方式设置。
5.如权利要求4所述的盖紧固装置，其特征在于， 在所述从动轴的上方具有盖打入装置，通过该从动轴的轴向移动从而盖能够被打入到瓶上。
6.如权利要求I飞中任一项所述的盖紧固装置，其特征在于， I个所述电动机的旋转经由多组扭矩限制装置和减速机而被传递至多个卡盘。
7.如权利要求1飞中任一项所述的盖紧固装置，其特征在于， 将所述减速机的减速比设定为1/2以上且1/10以下。
全文摘要
一种盖紧固装置(10)，电动机(20)的旋转被减速机(40)减速并被传递至卡盘(50)，从而被卡盘(50)把持的盖(1)被螺接于瓶(2)，通过在卡盘(50)的旋转阻力比设定扭矩大时切断从电动机(20)向卡盘(50)的旋转的传递的扭矩限制装置(30)被安装于电动机(20)和减速机(40)之间而成。
文档编号B67B3/20GK102770366SQ201180010488
公开日2012年11月7日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月22日
发明者田中康裕, 福田努 申请人:花王株式会社