JP2006016041A - 物品収容装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 物品コンベア上の物品を、これと併走するプッシャユニットでカートンコンベア上のカートンに挿入する物品収容装置において、プッシャの挿入動作を任意に中止できるようにする。
【解決手段】 物品コンベア１０及びカートンコンベア２０と併走するプッシャユニット３０は、ベース３２の上に、ベース移動方向と直角の方向に動力源で移動せしめられる牽引体４２と、牽引体４２に牽引されて物品挿入方向に動くプッシャ４０を備える。プッシャ４０を牽引体４２に連結する連結装置５０は、牽引に抗する方向の一定以上の力がプッシャ４０にかかったときには連結を解除する。ベース３２には、制御部８０からの指令を受けてプッシャ４０を拘束し、プッシャ４０を牽引体４２に追随させないようにする拘束装置６０が設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は物品をカートンに収容する物品収容装置に関する。

物品を個別にカートンに収容する装置、いわゆるカートニングマシンあるいはカートナーは様々な産業分野で利用されている。対象とされる物品は、医薬品、化粧品、食品など、きわめて幅広い。このような物品収容装置の例を特許文献１−３に見ることができる。

特許文献１には、カートンコンベア、パイロットコンベア、及びプロダクトコンベアを併走させるとともに、プロダクトコンベアの傍らにカムガイド機構により構成される三次元の軌道に沿って走行するプッシャーを配置し、プロダクトコンベア上の被包装品をパイロットコンベアを経てカートンコンベアまでプッシャーで押し出し、カートンコンベア上のカートンに押し込む構成の物品収容装置が開示されている。

特許文献２には、カートンコンベア上のカートン及び物品搬送コンベア上の物品と同期して物品押込み機構を移動させ、この物品押込み機構から物品搬送コンベア及びカートンコンベアを横断する方向にプッシャを進退動させてカートン内に物品を挿入する構成の物品収容装置が開示されている。

特許文献３には、商品充填ヶ所に、充填する商品の有無を検出する商品検出センサと、小箱の有無を検出するカートン検出センサと、商品を小箱に挿入する挿入装置とを設け、商品検出センサとカートン検出センサが同時にオン信号を検出した時に挿入装置を駆動するようにした物品収容装置が開示されている。
特許第３５２４７５３号公報（第２−３頁、図１−４） 特開２００２−３４７７０４号公報（第２−５頁、図１−４） 特許第３０７１３２５号公報（第２−４頁、図１−１０）

物品をカートンに収容する前の段階において、物品とカートンの一方又は双方に不具合が発見されたときには、物品をカートンに挿入しても無益であるのでこれを行わず、不具合の発見された物品又はカートン、及び組み合わせるべき相手方がなくなってしまった物品又はカートンを速やかに排除することが望ましい。特許文献３に記載された装置のように、固定位置に挿入装置が設けられているものにあっては挿入動作を行わせないようにするのは容易である。しかしながら特許文献１、２に記載された装置のように、挿入装置がコンベアと同期して移動するものにあっては、挿入するかしないかを任意に選択できるようにすることはそれほど容易ではない。例えば特許文献１に記載された装置では、箱詰め能書や被包装品に何らかの不備が発見された場合には、プッシャのーのガイドローラを正規のコースである第１のガイド溝からストローク量の短い第２のガイド溝に切り替えて、被包装品及び能書がカートンに押し込まれないようにしている。しかしながらこの構造は機構が複雑であり、実現にはコストがかかる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、物品コンベア上の物品をカートンコンベア上のカートンに挿入するのに、これら両コンベアと併走するプッシャユニットを用いる物品収容装置において、プッシャの挿入動作を任意に中止でき、しかもそれを簡単なメカニズムで実現できるようにすることを目的とする。

本発明では、物品収容装置を次のように構成する。

（１）物品を載置して走行する物品コンベアと、物品を収容すべきカートンを載置し、前記物品コンベアに併走するカートンコンベアと、これら物品コンベア及びカートンコンベアに併走し、物品コンベア上の物品をカートンコンベア上のカートンに挿入するプッシャユニットと、全体制御を司る制御部とを備えた物品収容装置において、前記プッシャユニットは、前記物品コンベア及びカートンコンベアと平行に移動するベースと、このベースに支持され、ベース移動方向と直角の方向に動力源で移動せしめられる牽引体と、同じくベースに支持され、前記牽引体に牽引されて物品挿入方向に動くプッシャと、前記牽引体とプッシャとを連結してプッシャに牽引力を伝達する連結装置とを備え、前記連結装置は、牽引に抗する方向の一定以上の力が前記プッシャにかかったときには連結を解除するものとする。

（２）前記構成の物品収容装置において、前記制御部からの指令を受けて前記プッシャを拘束し、プッシャを前記牽引体に追随させないようにする拘束装置が前記ベースに設けられる。

（３）前記構成の物品収容装置において、前記連結装置は、磁力により連結力を発生するものである。

（４）前記構成の物品収容装置において、前記ベースには前記プッシャが複数個、前記カートンコンベアにおけるカートン配置ピッチと同ピッチで配置されるとともに、単一の牽引体がこれら複数のプッシャの牽引を行う。

（５）前記構成の物品収容装置において、前記ベースは軌道上を往復移動するものであり、一方への移動期間中に前記プッシャによる物品挿入動作が行われる。

（１）本発明では、物品コンベア及びカートンコンベアに併走するプッシャユニットのベース上で、ベース移動方向と直角の方向に動力源で移動せしめられる牽引体に牽引されてプッシャが物品挿入方向に動くようにするとともに、牽引体とプッシャとを連結してプッシャに牽引力を伝達する連結装置は、牽引に抗する方向の一定以上の力がプッシャにかかったときには連結を解除するものであるから、プッシャに物品挿入動作をさせたくないときには単にプッシャを引き留めるだけで目的を達成できる。目的を達成するための機構も至ってシンプルである。また物品がどこかにつかえたような場合にも、その抵抗で連結装置の連結が外れるので、物品を無理に押し続けて物品あるいはカートンにダメージを与えることが少ない。

（２）制御部からの指令を受けてプッシャを拘束し、プッシャを牽引体に追随させないようにする拘束装置がベースに設けられるから、プッシャの挿入動作をプッシャユニット上の機構で簡単に中止することができる。

（３）連結装置は磁力により連結力を発生するものであるから、連結したり連結解除したりする動作の繰り返しに耐えられる、耐久性の高い連結装置とすることができる。

（４）ベースにはプッシャが複数個、カートンコンベアにおけるカートン配置ピッチと同ピッチで配置されるから、一時に複数の物品の挿入を行うことができ、作業の効率向上を図ることができる。しかも、これら複数のプッシャを単一の牽引体で牽引するから、構成が簡素化される。

（５）ベースは軌道上を往復移動するものであり、一方への移動期間中にプッシャによる物品挿入動作が行われるから、プッシャに複雑な三次元の軌跡をたどらせる必要がなく、全体構成を簡素化できる。

本発明の一実施形態を図１−１０に基づき説明する。図１、２は物品収容装置の概要
を示す平面図にして、互いに異なる動作状態を示すもの、図３−７はコンベアの走行方向と直角の方向に切断した垂直断面図にして、互いに異なる動作状態を示すもの、図８、９
は異なる部位の部分拡大図、図１０は制御ブロック図である。

物品収容装置１は、物品２を載置して走行する物品コンベア１０と、物品２を収容すべきカートン３を載置し、物品コンベア１０に併走するカートンコンベア２０と、物品コンベア１０及びカートンコンベア２０に併走し、物品コンベア１０上の物品２をカートンコンベア２０上のカートン３に挿入するプッシャユニット３０を備える。図においては左側からカートンコンベア２０、物品コンベア１０、プッシャユニット３０の順に並ぶ。カートンコンベア２０と物品コンベア１０の間には隙間があり、ここに平面形状矩形の中継デッキ７０が配置される。中継デッキ７０はプッシャユニット３０に支持され、プッシャユニット３０と一体になって動く。

物品コンベア１０とカートンコンベア２０はいずれも、金属や合成樹脂からなるセグメントを多数連結して無限軌道状としたものであり、図示しないレールに支えられて走行する。物品コンベア１０の上面には物品ホルダ１１が所定ピッチで配設される。物品ホルダ１１は物品コンベア１０の幅方向に延びる２枚の板を向かい合わせに配置して構成したものである。カートンコンベア２０の上面にはカートンホルダ２１が物品ホルダ１１と同ピッチで配設される。カートンホルダ２１はカートン３を１個ずつ起函状態で保持する。

プッシャユニット３０は架台４（図３参照）に支持される。架台４の上面には２本の直動案内装置が電車のレールのように互いに平行且つ間隔を置いて敷設され、軌道３１を形成している。プッシャユニット３０は軌道３１の上を物品コンベア１０及びカートンコンベア２０と平行に往復移動する。ここではプッシャユニット３０の往復移動の方向をＸ軸と定め、Ｘ軸と直交し且つ水平な方向をＹ軸と定める。

プッシャユニット３０は平面形状矩形のベース３２を有する。架台４上にＸ軸方向に延びるよう設置されたボールねじ３３がベース３２に動きを与える。ボールねじ３３は、架台４の上面に固定された支持部材３４、３５（図１参照）によって両端を支持され、支持部材３４に取り付けられたＸ軸モータ３６によって回転せしめられる。ベース３２の下面にはボールねじ３３に組合わせられるボールナット３７（図３参照）が固定されており、ボールねじ３３を回転させれば、その回転方向により、図１において上方向又は下方向への動きがベース３２に生じることになる。

なおベース３２に動きを与えるのに、ボールねじ以外の機械要素を使用することもできる。例えばベルト、チェーン、リニアモータなどが使用可能である。

ベース３２は上面にプッシャ４０を５個支持する。ベース３２の上面にはＹ軸方向に延びる直動案内装置４１が５本、カートンコンベア２０におけるカートン３の配置ピッチと同じピッチで敷設される。各プッシャ４０は直動案内装置４１に支持されてＹ軸方向にスライドするプッシャベース４０ａと、プッシャベース４０ａから物品コンベア１０の方に向かって水平に延び出すプッシャロッド４０ｂからなる。

プッシャ４０にＹ軸方向の動きを与えるのは複数の直動案内装置４１によりＹ軸方向にスライド自在に支持された平面形状矩形の牽引体４２である。本実施形態では、単一の牽引体４２が５個のプッシャ４０の全部を牽引する。

牽引体４２を動かす仕組みは次のようになっている。まず、架台４の上にボールスプライン４３を支持する。ボールスプライン４３はボールねじ３３と平行してＸ軸方向に延び、一端は支持部材３４に、他端は支持部材３４と同様架台４の上面に固定された支持部材４４に支持される。支持部材３４に取り付けられたＹ軸モータ４５がボールスプライン４３を回転させる。

ボールスプライン４３はベース３２の内部をその構成部材に接触することなく貫通する。このボールスプライン４３に、ベース３２の内部においてタイミングプーリ４６が嵌合する（図３参照）。タイミングプーリ４６はボールスプライン４３に対し回転不能であり、ボールスプライン４３と共に回転する。一方タイミングプーリ４６は、ボールスプライン４３に対してはスライド自在であるが、ベース３２に対してはスライドしない。すなわちベース３２が軌道３１の上をスライドすればそれに伴ってタイミングプーリ４６もボールスプライン４３上をスライドする。

ベース３２には、タイミングプーリ４６からＹ軸方向に離れた方の端にタイミングプーリ４７が取り付けられる。このタイミングプーリ４６、４７にタイミングベルト４８が巻き掛けられる。このタイミングベルト４８に、牽引体４２から垂下する連結部材４９が連結する。Ｙ軸モータ４５がボールスプライン４３を介してタイミングプーリ４６を回転させると、タイミングベルト４８が牽引体４２を引っ張り、タイミングプーリ４６の回転方向に応じて牽引体４２を図の左右に移動させる。

ボールスプライン４３上でのタイミングプーリ４６のスライドと、ボールスプライン４３によるタイミングプーリ４６の回転は同時進行可能である。すなわちベース３２のＸ軸方向の動きと、牽引体４２のＹ軸方向の動きを同時進行させることができる。なお、連結部材４９をＹ軸方向に移動させるための溝がベース３２に設けられるが、この溝は図示しない。

牽引体４２は個々のプッシャ４０に対し、プッシャ４０毎に連結装置５０を介して牽引力を伝達する。連結装置５０は、牽引体４２に固定された永久磁石ブロック５０ａと、これに向かい合うようにプッシャベース４０ａに固定され、永久磁石ブロック５０ａの磁力により吸着される磁性体ブロック５０ｂにより構成される。牽引体４２が図の左方に移動すれば、それに追随してプッシャ４０も左方に移動する。牽引体４２が図の右方に移動するときは、牽引体４２はプッシャ４０を磁力に関係なく右方に押し戻す。

連結装置５０は磁力により連結力を発生するものであり、その磁力を超え、且つ牽引体４２の牽引に抗する方向の力がプッシャ４０に作用したときには、連結が切り離されることになる。なお連結装置５０の構成については、プッシャ４０側が永久磁石で牽引体４２側が磁性体という組み合わせにしてもよく、あるいは両方とも永久磁石にして異極同士を向かい合わせてもよい。

牽引体４２とプッシャ４０の間には、両者の連結あるいは非連結状態を確認するための連結確認装置５１がプッシャ４０毎に設けられる（図９参照）。連結確認装置５１は、牽引体４２に固定された近接センサ５１ａと、プッシャベース４０ａに固定された被検知片５１ｂからなる。なお連結確認装置５１が設けられるのは図３に見られる方と反対側の側面である。

ベース３２はプッシャ４０を牽引体４２に追随させないようにする拘束装置６０を備える。拘束装置６０の主体となるのはエアシリンダ６２である。ベース３２の一方の側面には逆Ｌ字状に折曲された板金からなる支持台６１が固定されていて、この支持台６１の上端はベース３２の上に水平に張り出す棚部６１ａとなっている。この棚部６１ａに、１個のプッシャ４０に１個のエアシリンダ６２を対応させる形で計５個のエアシリンダ６２が固定されている。

エアシリンダ６２は軸線を垂直にして庇状部６１ａに固定され、下向きに軸６３を突き出す（図８参照）。軸６３の先端にはローラ６４が取り付けられている。ローラ６４はプッシャベース４０ａの側面に形成された斜面部６５に対応する。斜面部６５は牽引体４２の方が低く、支持台６１の方が高くなっており、この斜面部６５をローラ６４が上から押すと、斜面部６５には支持台６１の方向に向かう分力が生じ、プッシャベース４０ａは支持台６１の方に押されることになる。支持台６１には押されてきたプッシャベース４０ａを受け止めるストッパ６６が設けられている。

ベース３２の、物品コンベア１０側の側面からはステー７１が２本、Ｘ軸方向に間隔を置いて突出する。２本のステー７１は物品コンベア１０の下をくぐる形で延び、物品コンベア１０とカートンコンベア２０の間の位置に中継デッキ７０を支持する。

中継デッキ７０の上面には、５個の挿入ガイド７２が物品ホルダ１１と同ピッチで配置されている。挿入ガイド７２は２枚の板を向かい合わせに配置したものであり、上から見ると、物品コンベア１０の方が広くカートンコンベア２０の方が狭くなった、漏斗形状を呈している。

物品コンベア１０、中継デッキ７０、及びカートンコンベア２０は図３に見られるようにほぼ横一線に並ぶ。中継デッキ７０の上面は物品コンベア１０の上面と面一であるか、それよりも若干低い。カートンコンベア２０の上面は中継デッキ７０の上面よりもカートン３の素材の厚みと同程度かそれを若干超える程度に低くなっている。

物品収容装置１は図１０に示すような制御系統を備える。制御の中枢をなす制御部８０にはＸ軸モータ３６、Ｙ軸モータ４５、５個のエアシリンダ６２（１−５の識別符号を付す。正確に言えば接続されるのはエアシリンダ６２の制御弁である）、５個の連結確認装置５１（１−５の識別符号を付す）の他、運転指令を入力する操作部８１、物品コンベア１０及びカートンコンベア２０の動力源となるコンベアモータ８２、物品コンベア１０上の物品２の存在や状態を確認する物品センサ８３、及びカートンコンベア２０上のカートン３の存在や状態を確認するカートンセンサ８４が接続されている。この他、制御部８０による制御を必要とする構成要素が制御部８０に接続される。

物品収容装置１の動作は次のようになる。初期状態では、プッシャユニット３０はＸ軸方向においては図１に示す位置にあり、牽引体４２は５個のプッシャ４０を全て右方に退避させている。なおこの時、プッシャベース４０ａはストッパ６６に当たっておらず、両者の間には若干の隙間が存在する。また拘束装置６０のエアシリンダ６２は軸６３を引き上げており、プッシャ４０のスライドを阻害しない。

物品コンベア１０は物品ホルダ１１に物品２を保持した状態で、カートンコンベア２０はカートンホルダ２１にカートン３を保持した状態で、互いに同期して図１の矢印方向に走行する。物品２を待ち受ける空のカートン３と、そのカートン３に挿入されるべき物品２がプッシャユニット３０の横に並んだら、Ｘ軸モータ３６はプッシャユニット３０をコンベアと同方向に送り始める。

プッシャユニット３０が物品コンベア１０及びカートンコンベア２０と併走するのと同時に、Ｙ軸モータ４５が牽引体４２を物品コンベア１０の方向にスライドさせる。牽引体４２がスライドすると、これに連結装置５０で連結されたプッシャ４０もスライドし、物品ホルダ１１の中の物品２を挿入ガイド７２の中に押し込む。そして挿入ガイド７２からさらにカートン３へと押し込む。これが図２、４に示す状態である。

カートン３に物品２を挿入し終わった後、Ｙ軸モータ４５は牽引体４２を図の右方に引き戻し、プッシャ４０を退避させる。プッシャロッド４２ｂの先端が物品ホルダ１１から抜けるのを見計らってＸ軸モータ３６が回転方向を逆転し、プッシャユニット３０を図２の破線矢印で示す方向に、すなわち初期位置の方向へと引き戻す。物品コンベア１０とカートンコンベア２０はそのまま走行を続ける。物品２を収容したカートン３はこの後封函され、排出される。

５個のプッシャ４０は必要に応じ個別に動きを止めることができる。例えば物品２は物品ホルダ１１の中にあるのにこれを収容するカートン３がカートンホルダ２１の中になかった場合、物品２だけを封函工程に送っても仕方がないので、対応するプッシャ４０を拘束装置６０で拘束する。

図８に示すように、エアシリンダ６２が軸６３を突き出すと、ローラ６４が斜面部６５に当たる。この時生じる水平方向の分力により、プッシャ４０は図の右方に押される。前述の通り、プッシャベース４０ａとストッパ６６の間には若干の隙間が設けられているので、その隙間分だけプッシャ４０は右方にスライドし、連結装置５０は切り離される。図５もこの状態を示している。引き続き軸６３を突出させておけば、牽引体４２が図の左方に移動してもプッシャ４０は後に残り、物品２を押さない。これが図６に示す状態である。

牽引体４２が前進したのにプッシャ４０は前進しなかったということは連結確認装置５１により検知される。この検知信号を受け、制御部８０は物品ホルダ１１の中に残った物品２の回収などの必要措置をとる。

拘束装置６０とは無関係に連結装置５０が切り離されることもある。例えば図７に示すように、カートン３の入口で物品２がつかえてしまったような場合である。物品２がカートン３から受ける抵抗が連結装置５０の連結力を超えると連結装置５０は切り離され、プッシャ４０は物品２にそれ以上の圧力を加えない。連結装置５０の連結が断たれたということは連結確認装置５１により検知され、これに基づき必要な回復措置がとられる。物品２及びカートン３に過度の圧力が加わらないよう、物品２及びカートン３の強度に合わせて連結装置５０の連結力を適切に設定しておく。

連結力を発生させるのに、本実施形態では永久磁石の磁力を利用したが、これ以外の連結力発生手段を用いてもよい。例えばスナップホックや吸盤、面ファスナーなどを利用することができる。要は、一定以上の力がかかったら連結が外れてくれるものであればよい。ラッチやボールをばねでラッチ受けや窪みに押し付け、一定以上の力がかかったらそのラッチやボールがラッチ受けや窪みから外れるような仕組みを採用することもできる。電力や真空圧の供給を必要とするものの、電磁石や真空チャックなども利用可能である。

以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、物品のカートニング作業を行う物品収容装置全般に利用可能である。

物品収容装置の概要を示す平面図 異なる動作状態を示す平面図 コンベアの走行方向と直角の方向に切断した垂直断面図 異なる動作状態を示す垂直断面図 異なる動作状態を示す垂直断面図 異なる動作状態を示す垂直断面図 異なる動作状態を示す垂直断面図 部分拡大図 部分拡大図 制御ブロック図

符号の説明

１ 物品収容装置
２ 物品
３ カートン
１０ 物品コンベア
１１ 物品ホルダ
２０ カートンコンベア
２１ カートンホルダ
３０ プッシャユニット
３２ ベース
３６ Ｘ軸モータ
４０ プッシャ
４２ 牽引体
４５ Ｙ軸モータ
５０ 連結装置
６０ 拘束装置
７０ 中継デッキ
７２ 挿入ガイド

Claims (5)

1. 物品を載置して走行する物品コンベアと、物品を収容すべきカートンを載置し、前記物品コンベアに併走するカートンコンベアと、これら物品コンベア及びカートンコンベアに併走し、物品コンベア上の物品をカートンコンベア上のカートンに挿入するプッシャユニットと、全体制御を司る制御部とを備えた物品収容装置において、
   前記プッシャユニットは、前記物品コンベア及びカートンコンベアと平行に移動するベースと、このベースに支持され、ベース移動方向と直角の方向に動力源で移動せしめられる牽引体と、同じくベースに支持され、前記牽引体に牽引されて物品挿入方向に動くプッシャと、前記牽引体とプッシャとを連結してプッシャに牽引力を伝達する連結装置とを備え、前記連結装置は、牽引に抗する方向の一定以上の力が前記プッシャにかかったときには連結を解除するものであることを特徴とする物品収容装置。
2. 前記制御部からの指令を受けて前記プッシャを拘束し、プッシャを前記牽引体に追随させないようにする拘束装置が前記ベースに設けられることを特徴とする請求項１に記載の物品収容装置。
3. 前記連結装置は、磁力により連結力を発生するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物品収容装置。
4. 前記ベースには前記プッシャが複数個、前記カートンコンベアにおけるカートン配置ピッチと同ピッチで配置されるとともに、単一の牽引体がこれら複数のプッシャの牽引を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物品収容装置。
5. 前記ベースは軌道上を往復移動するものであり、一方への移動期間中に前記プッシャによる物品挿入動作が行われることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の物品収容装置。

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