JP2006321177A - 容器製造装置、スクラップ除去装置、素材搬送装置、容器製造方法およびスクラップ除去方法 - Google Patents

容器製造装置、スクラップ除去装置、素材搬送装置、容器製造方法およびスクラップ除去方法 Download PDF

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Abstract

【課題】素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることを課題とする。
【解決手段】成形用型240を上面に配置して成形位置L4と取出位置L5とを結ぶ水平方向に移動可能な移動体200と、この移動体を前記水平方向に往復駆動する往復駆動機構300と、移動体200が成形位置L4にあるときに成形用型240に供給された成形前の素材M1を容器形状に成形する成形機構400と、移動体300が取出位置L5へ移動したときに成形後の素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3を切断して容器V1を形成し、当該容器を取り出す取出機構500と、移動体200が水平方向に移動している間に当該移動体上のスクラップM1を吸引して除去する吸引除去機構600とを設けた。
【選択図】図33

Description

本発明は、容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造装置、スクラップ除去装置、容器製造方法、スクラップ除去方法、および、素材を搬送する素材搬送装置に関する。
特許文献1記載のスチレン系樹脂発泡容器の成形方法では、成形されたスチレン系樹脂発泡容器の外周を雄雌型の押切金型で切り離したのち、該スチレン系樹脂発泡容器を押切金型の雌金型内に移動させ、押切金型の雌金型内でのエアの吹き出し及び吸引により切り屑を除去している。
特許文献2記載のスチレン系樹脂発泡容器の切り屑除去装置では、成形されたスチレン系樹脂発泡容器の外周を雄雌型の押切金型で切り離し、この切り離されたスチレン系樹脂発泡容器を搬送装置にて水平方向の所定箇所まで搬送するとともに、この搬送装置の搬送経路を挟んだ上下箇所にそれぞれ、スチレン系樹脂発泡容器に付着した切り屑を吸引して除去するための吸引装置の吸い込み口を該搬送経路に臨ませて配置している。
特開平10−95043号公報 特開平10−95045号公報 特開2004−90184号公報 特開2002−142681号公報
健康志向の高まりや自然環境への配慮等から澱粉等の生分解性材料と水とを含む軟質で粘着性の素材から容器を製造することが試みられているが、このような素材をテーブル上の型で成形してスクラップを切除する際に型の周囲のテーブル上に残存するスクラップを素早くかつ確実に除去することが求められていた。
上記特許文献1,2記載の技術は、容器に付着した切り屑を除去する技術であり、雌金型の周囲に残存する切り屑を除去することができないため、上記課題を解決することができない。
また、特許文献3には、2個のカッターの間に残った切屑を吸引ブロー孔からの真空吸引によって吸着支持面に吸着し、支持ブロックを支持軸廻りに回動させ、エアブロー用空気ポンプを運転して吸引ブロー孔から空気を噴出させることにより、吸着支持面に吸着されていた切屑を吹き飛ばして排出シュート内に収容する帯状薄膜材の切断及び切屑排出方法が記載されている。同特許文献3記載の技術は、切屑がカッター周囲に残存しないようにする技術であり、カッターの周囲に残存する切屑を除去することができないため、上記課題を解決することができない。
なお、特許文献4には、トッピング具材を突き刺し可能であるとともに互いに平行とされて上下方向に進退動可能な複数のニードルでトッピング具材を保持することが記載されている。同特許文献4記載の技術は、複数のニードルをスポンジから進出させてトッピング具材に突き刺すことにより当該トッピング具材を保持し、同複数のニードルをスポンジに退避させてトッピング具材を落下させている。当該複数のニードルを用いて上記軟質の素材を搬送することもできるが、上記軟質で粘着性の素材を保持した後に確実に落下させて繰り返し搬送することが求められていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることを目的とする。
また、本発明は、保持した軟質の素材を確実に落下させながら搬送することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の容器製造装置は、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造装置であって、上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して所定の成形位置と所定の取出位置とを通る水平方向に移動可能な移動体と、この移動体を上記水平方向に駆動する移動体駆動機構と、上記移動体が上記成形位置にあるときに上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型上で容器形状に成形する成形機構と、上記移動体が上記取出位置へ移動したときに上記成形用型上にある成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを切断して容器を形成し、当該容器を上記成形用型上から取り出す取出機構と、上記移動体が上記水平方向に移動している間に当該移動体上の上記スクラップを吸引して除去する吸引除去機構とを備えることを特徴とする。
上記移動体は、容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して所定の成形位置と所定の取出位置とを通る水平方向に移動可能とされ、移動体駆動機構により当該水平方向に駆動される。移動体が成形位置にあるとき、成形機構により、成形用型に供給された成形前の素材が当該成形用型上で容器形状に成形される。移動体が取出位置へ移動したとき、取出機構により、成形用型上にある成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップが切断されて容器が形成され、当該容器が成形用型上から取り出される。そして、移動体が上記水平方向に移動している間に、吸引除去機構により、当該移動体上のスクラップが吸引されて除去される。
すなわち、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップが素早く除去される。従って、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
上記移動体駆動機構は、成形位置と取出位置とを結ぶ水平方向に移動体を往復駆動する往復駆動機構でもよいし、成形位置と取出位置とを通る水平方向に移動体を循環させる循環駆動機構でもよい。
上記往復駆動機構は、移動体を成形位置と取出位置との間で往復駆動してもよいし、成形位置と取出位置との範囲を超えて往復駆動してもよい。
上記成形機構は、上記成形用型を下型とし、当該下型に対向する上型を有してもよい。上記成形は、上下型を閉じた状態での加熱発泡成形、プレス成形、差圧成形、等が考えられる。
上記吸引除去機構は、上記成形位置と上記取出位置との間の所定の吸引位置で停止することなく移動している上記移動体上にあるスクラップを上方へ吸引するようにしてもよい。むろん、上記吸引除去機構は、取出位置と成形位置との範囲外を移動している間にスクラップを吸引してもよい。
ところで、本発明は、容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造装置であって、
上記容器に合わせた形状の成形用型と、
この成形用型に相対向して当該成形用型上で成形される容器を水平面内で囲みながら当該容器の端部に合わせた形状とされた切刃と、
水平方向を上記切刃に囲まれて上記成形用型上で成形された素材の底部の上面を吸着して上下動可能な吸着部材と、
上記吸着部材に上記成形された素材の底部の上面を吸着させ、当該吸着部材を上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に接触させて切断することにより容器を形成し、当該容器を同吸着部材に吸着させた状態で上記成形用型上から取り出す容器形成取出機構とを備えることを特徴とする。
上記成形用型上で成形された素材は、容器形成取出機構により、まず、底部の上面が吸着部材に吸着される。この吸着部材は、成形用型に相対向して当該成形用型上で成形される容器を水平面内で囲みながら当該容器の端部に合わせた形状とされた切刃に水平方向を囲まれ、上下動可能である。次に、成形された素材を吸着した吸着部材が上方へ移動して当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップが切刃に接触して切断される。これにより、容器が形成される。当該容器は、同吸着部材に吸着した状態で成形用型上から取り出される。
成形された素材を吸着部材に吸着させたままスクラップを切除して容器を取り出すことができるので、迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
また、本発明は、水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材を容器形状に成形する容器成形装置であって、
上記容器に合わせた形状の下型と、
この下型に相対向する位置に設けられて上下動可能とされた上型と、
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方を加熱する型加熱機構とを備え、
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方には、当該成形用型および当該上型との間で膨張して成形される上記素材の周囲から一部の素材を外側へ逃がすための逃し通路が形成されるとともに、
上記上型を下方へ移動させて上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型と上記上型との間で加熱して水蒸気の発生により膨張させて容器形状に成形する成形制御機構を備えることを特徴とする。
上記成形用型と上記上型の少なくとも一方は、型加熱機構により加熱される。成形用型に供給された成形前の素材は、上型が下方へ移動して成形用型と上型との間で加熱されると、水蒸気の発生により膨張し、逃し通路から一部が外側へ逃げ、成形用型と上型との間で容器形状に成形される。従って、水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材から容器形状に成形する好適な容器成形装置を提供することができる。
上記加熱により結着性を示す材料は、澱粉等の多糖類、等が考えられる。
上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る所定の素材供給位置にも移動可能であり、上記移動体が上記素材供給位置へ移動したときに上記成形用型に上記素材を供給する素材供給機構をさらに備えるようにしてもよい。すると、自動的に素材を成形用型へ供給することができる。
さらに、本発明の素材搬送装置は、所定の向きで軟質の素材を突き刺し可能とされて進退動可能なニードルと、下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と所定の搬送後位置との間で移動可能なニードル保持部材と、このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記搬送後位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記搬送後位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする。
下面にニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに搬送前位置と搬送後位置との間で移動可能なニードル保持部材は、ニードル保持部材駆動機構により、搬送前位置と搬送後位置との間で往復駆動される。ニードルは、ニードル保持部材により進退動可能に保持され、所定の向きで軟質の素材を突き刺し可能である。軟質の素材は、素材供給制御機構により、まず、ニードル保持部材が搬送前位置にあるときに退避孔から進出したニードルに突き刺され、ニードル保持部材の下面に保持される。次に、ニードル保持部材に保持された素材は、搬送後位置に搬送される。搬送された素材は、ニードルが一旦退避孔に退避したときにニードル保持部材の下面から落下することになるが、万一落下しなくてもその後ニードルが退避孔から進出するので、ニードル保持部材の下面から確実に落下する。
このように、軟質の素材、特に粘着性を有する素材の場合に素材を確実に落下させることができるので、素材を確実に搬送することが可能となる。
さらに、本発明は、容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去するスクラップ除去装置であって、上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して水平方向に移動可能な移動体と、この移動体を上記水平方向に駆動する駆動機構と、上記移動体上で上記成形された素材の周囲から切断されたスクラップを、当該移動体が上記水平方向に移動している間に吸引して除去する吸引除去機構とを備えることを特徴とする。
上記移動体は、容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して水平方向に移動可能とされ、駆動機構により当該水平方向に駆動される。そして、移動体が上記水平方向に移動している間に、吸引除去機構により、当該移動体上のスクラップが吸引されて除去される。
すなわち、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップが素早く除去される。従って、容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
ところで、容器製造方法の発明や、スクラップ除去方法の発明や、素材搬送方法の発明としても、同様の作用、効果が得られる。むろん、請求項2〜請求項22に記載された構成をこれらの方法に対応させることも可能である。
請求項1、請求項25にかかる発明によれば、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを素早く除去することができ、当該スクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
請求項2にかかる発明では、移動体が取出位置から成形位置に戻るときにスクラップが除去されるので、容器の製造サイクルをさらに短縮することができる。
請求項3〜請求項6にかかる発明では、より確実に移動体上のスクラップを吸引除去することが可能となる。
請求項7にかかる発明では、迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項8にかかる発明では、より確実にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項9、請求項10にかかる発明では、さらに迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項11にかかる発明では、スクラップが容器内に入り込むことを防ぐことが可能となる。
請求項12にかかる発明では、素材のトリミングの位置ずれが無くなり、より確実にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能となる。
請求項13にかかる発明では、水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材から容器形状に成形する好適な構成を提供することができる。
請求項14にかかる発明では、温度設定により容器を所望の性質にすることができるので、利便性を向上させることができる。
請求項15にかかる発明では、成形された素材を確実に上型から離型させることが可能となる。
請求項16にかかる発明では、素材から発生する水蒸気を外部に漏らさず排出することが可能となる。
請求項17にかかる発明では、素材を自動的に成形用型へ供給することができるので、素材を供給する手間を削減することができ、利便性を向上させることができる。
請求項18にかかる発明では、軟質の素材を確実に保持して搬送することができる。
請求項19、請求項24、請求項27にかかる発明では、保持した軟質の素材を確実に落下させながら搬送することが可能となる。
請求項20〜請求項22にかかる発明では、より確実に軟質の素材を落下させることが可能となる。
請求項23、請求項26にかかる発明では、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを素早く除去することができ、当該スクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)澱粉質容器製造システムの説明:
(2)素材搬送装置の説明:
(3)移動体および往復駆動機構の説明:
(4)成形機構の説明:
(5)取出機構の説明:
(6)吸引除去機構の説明:
(7)変形例:
(1)澱粉質容器製造システムの説明:
図1と図2は本発明を適用した澱粉質容器製造システムの概略を示す図であり、図3は素材テーブルおよび素材テーブル駆動機構を示す側面図であり、図4は素材テーブルの外観を示す斜視図である。澱粉質容器製造システム1000は、素材M1を形成する素材形成装置10〜40、素材搬送装置(素材供給機構)100、複数の澱粉質容器製造装置1000a、制御盤700を備え、当該制御盤700がシステム全体を制御しながら、澱粉質の素材から容器V1を製造し、スタックコンベア900の所定の積み重ね位置L6に容器V1を積み重ねる。素材形成装置では、混合機10にて少なくとも水および加熱により結着性を示す材料を混合し、成形機20にて混合後の軟質で粘着性を有する素材を切り餅のような直方体状に成形し、所定の後退位置L1にある素材テーブル30上に載せて、素材テーブル駆動機構40にて成形後の素材M1を所定の搬送前位置L2に配置させる。素材搬送装置100は、搬送前位置L2にある素材を各容器製造装置1000aの所定の素材供給位置(搬送後位置)L3まで搬送する。各容器製造装置1000aは、素材供給位置L3にある素材M1を所定の成形位置L4へ水平移動させて容器形状に成形し、所定の吸引位置L7を経て成形後の素材を所定の取出位置L5へさらに水平移動させて、取出機構500にて共通の積み重ね位置L6まで搬送する。スタックコンベア900は、積み重ねられた容器V1を順次前進方向(図2の右方向)へ移送する。制御盤700は、コンピュータを備えるとともに、本システム1000の運転条件を設定したり運転状態をモニタリングしたりする操作部が配置され、各種操作を行ってシステムを運転させることが可能である。
加熱により結着性を示す材料としては、澱粉や澱粉質材料を用いることができる。このような材料としては、タピオカ澱粉、米澱粉、さつまいも澱粉、とうもろこし澱粉、馬鈴薯澱粉、トウジンビエ澱粉、サゴ澱粉、小麦澱粉、小麦粉、米粉、等があり、フラワーでもスターチでも変性スターチでもよく、酸化澱粉、リン酸澱粉、デキストリンなどの加工澱粉でもよい。
粉末状の澱粉(乾燥物)と水のみから澱粉質素材M1を形成する場合、例えば、澱粉40〜70重量%と水30〜60重量%とを配合すれば、保形性を有する程度に流動性が低く、かつ、崩れの無い軟質の素材M1を形成することができる。一般に、粉末状の澱粉や澱粉質材料と水とを混合して素材M1を形成する場合、水の配合比を少なくすれば素材M1の流動性が小さくなり、水の配合比を多くすれば素材M1の崩れは生じなくなる。従って、保形性を有する程度に流動性が低く、かつ、崩れが生じないように両者の配合比を調節することにより、保形性の良好な素材M1を形成することができる。形成される軟質素材M1は、水分を含むため、粘着性を有している。
また、上述した材料の他に、第三の材料を添加してもよい。例えば、ソルビトール、グリセロール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロールの誘導体、等のポリオール、砂糖、ブドウ糖、フルクトース、ブドウ糖シロップ、蜂蜜、等の単糖類や二糖類やオリゴ糖類、脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリド、不飽和モノグリセリド、リン脂質、等の脂質及びその誘導体、等の可塑剤(軟化剤)を混合してもよい。石灰石の粉、天然繊維、等の補強充填剤を混合してもよいし、アルギン酸塩、ガム、寒天、カラギーナン、コンニャク澱粉、等のハイドロコロイド、たまごの白身、大豆タンパク、等のタンパク質、等のバインダーを混合してもよいし、セルロース類、炭酸カルシウム、タルク、シリカゲル、等の充てん剤を混合してもよい。
なお、澱粉質素材M1を形成するのに用いる材料としては、特開2001−151280号公報、特開2002−79585号公報、特開2005−41129号公報、等に記載された材料を用いることができる。
混合機10は、公知のミキサー等、種々の混合機を用いることができ、例えば40〜100℃の温度条件で材料を混合し、混合した素材を成形機20に供給する。
成形機20は、公知の押出成形機やプレス成形機等、種々の成形機を用いることができ、例えば20〜80℃の温度条件で混合後の素材を図4に示す直方体状の素材M1に成形する。
素材テーブル30は、例えば金属製とされ、上面31が矩形状とされ、直方体状の素材M1を収容するための素材収容穴32が上面に複数形成されている。各穴32は、開口が素材M1よりも若干大きい矩形状とされ、素材M1を容易に下方へ挿入可能とし、かつ、容易に上方へ引き抜き可能としている。素材テーブル30は、後退位置L1と搬送前位置L2との間でこれらの位置L1,L2を結ぶ(通る)水平方向に移動可能とされ、各穴32に素材M1が収容されてときに搬送前位置L2へ移動するようになっている。
素材テーブル駆動機構40は、上面41aに素材テーブル30の下面33をボルト等で固定したチェーンコンベア41や、このチェーンコンベアを駆動するサーボモータ42や、素材テーブル30の水平位置を検出する位置検出センサ43,44を備え、素材テーブル30を上記位置L1,L2の間で水平方向に往復駆動する。具体的には、素材テーブルが後退位置L1にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ42がコンベア41を前進側に回転駆動して素材テーブルを前進側へ所定量水平移動させて搬送前位置L2で停止させ、素材テーブルが搬送前位置L2にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ42がコンベア41を後退側に回転駆動して素材テーブルを後退側へ所定量水平移動させて後退位置L1で停止させる。センサ43,44で素材テーブルが所定の位置に移動したか否かを検出し、所定の位置に移動したことを検出したときに素材テーブルを停止させてもよい。
素材テーブル駆動機構として、チェーンコンベアの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で素材テーブルを駆動してもよい。
(2)素材搬送装置の説明:
図5は素材搬送装置の構成を示す正面図であり、図6は素材搬送装置の要部を示す正面図である。図7の左側は図6のA1の位置から見て示す左側面図であり、図7の右側は図6のA2の位置から見て示す右側面図である。わかりやすく説明するため、図5では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示している。素材搬送装置100は、素材供給用上テーブル110、ニードル保持部材駆動機構120,130、ニードル140、ニードル保持部材150、素材供給制御機構161,162,163を備え、下テーブル220の上面に下型(成形用型)240が取り付けられた移動体200が素材供給位置L3へ移動したときに、下型240に素材M1を供給する。
上テーブル110は、例えば金属製とされ、下面112が矩形状とされ、素材テーブルの各素材収容穴32の位置に合わせて複数のニードル保持部材150が下面に取り付けられている。
なお、図15に示すように、下テーブル220は、上面220aが矩形状とされ、上テーブルに取り付けられた各ニードル保持部材150の位置に合わせて複数の下型240が上面に取り付けられている。素材テーブルの各素材収容穴32に収容された各素材M1は、素材搬送装置100によって、対応する位置の下型240内に供給される。
上テーブル110の上面111には、昇降機構120が取り付けられている。この昇降機構120は、例えば金属製とされてチェーンを有するとともに上テーブルの上面111の中央部から上方へ突出して上下方向に移動可能な上方突出部材121と、この上方突出部材を上下方向へ駆動するサーボモータ122とを備え、各部140,150,161,162が取り付けられた上テーブル110を上記位置L2,L3と所定の上方位置L11,L12との間で鉛直方向に往復駆動する。具体的には、上テーブルが下方位置L2,L3にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ122が上方突出部材121を上方へ駆動して上テーブルを上側へ所定量移動させて上方位置L11,L12で停止させ、上テーブルが上方位置L11,L12にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ122が上方突出部材121を下方へ駆動して上テーブルを下側へ所定量移動させて下方位置L2,L3で停止させる。
水平移動機構130は、例えば金属製とされてチェーンを有するとともに長手方向を水平方向(図5の左右方向)に向けて昇降機構120を水平方向へ移動可能に取り付けたレール部材131と、このレール部材に沿って昇降機構120を水平方向へ駆動するサーボモータ132とを備え、各部140,150,161,162が取り付けられた上テーブル110を上記左側位置L2,L11と上記右側位置L3,L12との間で水平方向に往復駆動する。具体的には、上テーブルが左側位置L2,L11にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ132が昇降機構120を右側へ駆動して上テーブルを右側へ所定量移動させて右側位置L3,L12で停止させ、上テーブルが右側位置L3,L12にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ132が昇降機構120を左側へ駆動して上テーブルを左側へ所定量移動させて左側位置L2,L11で停止させる。
昇降機構120や水平移動機構130として、チェーンの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で上テーブルや昇降機構を駆動してもよい。
ニードル140は、例えば金属製で下端が尖った針形状の部材を用いることができる。本実施形態では、ニードル140として、互いに異なる所定の向きで素材M1を突き刺し可能とされて進退動可能な第一のニードル141および第二のニードル142をそれぞれ複数(2本)設けている。ニードル141,142は、ニードル保持部材150にて進退動可能に保持され、当該ニードル保持部材やニードル駆動機構161,162とともにニードル保持部材駆動機構120,130にて搬送前位置L2と素材供給位置L3との間で往復駆動される。ニードル保持部材150は、下面153aにニードルを退避させる退避孔153b,cを有し、ニードル141,142を進退動可能に保持する。このニードル保持部材150は、上テーブル110の下面112に取り付けられた例えば金属製のニードル駆動機構保持部材151と、この保持部材151の下面から下方に延出した例えば金属製の下方延出部材152と、この下方延出部材の下端に取り付けられた例えばポリプロピレン等の合成樹脂製の当接部材153とを有する構成にすることができる。この場合、当接部材153に対して上面から下面153aまで貫通した退避孔153b,cを形成すればよい。ここで、第一の退避孔153bは図6の左上から右下に向かって形成され、第一のニードル141が当該退避孔153bから図6の左上から右下に向かって適宜進出したり当該退避孔153bに退避したりする。一方、第二の退避孔153cは図6の右上から左下に向かって形成され、第二のニードル142が当該退避孔153cから図6の右上から左下に向かって適宜進出したり当該退避孔153cに退避したりする。
ニードル駆動機構161,162は、退避孔153b,cに対してニードル141,142を突き刺し方向へ進退させる。ニードル駆動機構161,162は、例えばエアシリンダで構成することができ、制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングで高圧空気を供給してニードルを進出させたり真空圧を作用させてニードルを退避させたりする。本実施形態では、ニードル駆動機構161,162を、ニードル駆動機構保持部材151に取り付けられて固定された本体部161a,162aと、当該本体部から斜め下方に向かって移動可能に突出した突出部材161b,162bと、当該突出部材とニードル141,142とをねじ止め固定する固定部材161c,162cとを備えた構成にしている。
ニードル駆動機構として、エアシリンダの代わりに電磁力による駆動機構や油圧シリンダを用い、電磁力や油圧でニードルを駆動してもよい。
制御機構163は、コンピュータを備えるとともに、本素材搬送装置100の運転条件を設定したり運転状態をモニタリングしたりする操作部が配置され、制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングで各種操作を行って素材搬送装置を運転させることが可能である。
本実施形態では、まず、ニードル保持部材150が搬送前位置L2にあるとき、ニードル140を退避孔153b,cから進出させて軟質素材M1に突き刺すことにより、図8に示すようにニードル保持部材の下面153aに素材M1を保持させる。次に、ニードル保持部材150が素材供給位置L3まで移動したとき、一旦、ニードル140を退避孔153b,cに退避させる。これにより、基本的には素材M1は下テーブル上の下型240内に落下するが、素材M1の粘着性のため、図6で示した状態のように素材M1がニードル保持部材の下面153aに付着したままになるおそれがある。そこで、本実施形態では、ニードル140を退避させた後に再び退避孔153b,cから進出させて、ニードル保持部材の下面153aから粘着性を有する素材M1を確実に落下させる。
次に、本素材搬送装置の作用を図10の上側に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。なお、ニードル140やニードル保持部材150を取り付けた上テーブル110はニードル保持部材駆動機構120,130により搬送前位置L2と素材供給位置(搬送後位置)L3との間で往復駆動され、ニードル140はニードル駆動機構161,162により退避孔153b,cに退避した所定の退避位置(図6に示す状態)と退避孔153b,cから進出した所定の進出位置(図8に示す状態)との間で往復駆動され、初期状態では退避位置にあるものとする。
まず、ニードル保持部材150を上方位置L11から下降させて搬送前位置L2に配置させ、図6に示すように素材テーブルの収容穴32に収容された軟質素材M1の上面にニードル保持部材の下面153aを接触させる(タイミングt1)。次に、図8に示すようにニードル141,142を退避孔153b,cからそれぞれの突き刺し方向に進出させて素材M1に突き刺すことによりニードル保持部材の下面153aに素材M1を保持させる(タイミングt2)。さらに、上テーブル110を搬送前位置L2から上方位置L11,L12を介して素材供給位置L3まで移動させる(タイミングt3〜t4)。このとき、素材M1はニードルが突き刺された状態でニードル保持部材に保持されて素材供給位置L3へ搬送され、下テーブル上の下型240の上方に配置される。
その後、ニードル140を一旦退避孔153b,cに退避させる(タイミングt5)。この時点で基本的には素材M1は下型240内に落下するが、図6で示すように粘着性の素材M1がニードル保持部材の下面153aに付着して落下しない可能性がある。そこで、ニードル141,142を退避させた後に再び退避孔153b,cからそれぞれの突き刺し方向へ進出させる(タイミングt6)。すると、図9に示すように、ニードル140の進出によってニードル保持部材の下面153aに付着していた粘着性の素材M1が当該下面153aから確実に落下する。タイミングt6の後は、ニードル140を退避孔153b,cに退避させ(タイミングt7)、上テーブル110を素材供給位置L3上方位置L11,L12を介して搬送前位置L2に戻す(タイミングt8〜t9)。なお、ニードルを進出させた状態で上テーブルの上昇を開始してもよい。
以上で一連のサイクルが終了し、タイミングt1の時点に戻ったことになる。そして、上述したサイクルを繰り返し行うことにより、軟質で粘着性を有する素材M1を確実に搬送して下型240内に供給することができる。
以上説明したように、搬送された軟質素材が一旦退避孔に退避したときにニードル保持部材の下面から落下しなくてもその後ニードルが退避孔から進出するので、ニードル保持部材の下面から確実に落下する。従って、軟質の素材、特に粘着性を有する素材の場合に素材を確実に落下させることができ、素材を確実に搬送することが可能となる。
また、第一のニードル141と第二のニードル142とが互いに異なる向きで軟質素材を突き刺し可能とされているので、搬送中に素材を落下させてしまうことがなく、軟質素材を確実に保持して搬送することができる。さらに、素材供給位置でニードルを退避させた後に再び進出させるときに、ニードル141とニードル142とが互いに異なる向きで軟質素材を突き放すことになるので、より確実に軟質素材を落下させて搬送することが可能となる。
なお、図10の下側に示すように、素材供給位置でニードルを退避させた後に再び進出させる動作をさらに繰り返すようにしてもよい。すなわち、タイミングt7の後、ニードル140を再び退避孔153b,cから進出させる(タイミングt11)。これにより、さらに確実に軟質素材を落下させて搬送することが可能となる。その後は、ニードル140を退避孔153b,cに退避させ(タイミングt12)、上テーブル110を搬送前位置L2に戻す(タイミングt8〜t9)。むろん、ニードルを繰り返し進退させる回数には特に制限はない。
また、図11に示すように、ニードル140の進出位置を変更するようにしてもよい。本変形例のニードル保持部材150は、上テーブルの下面112に取り付けられた下方延出部材152と、当接部材153と、ニードル駆動機構161,162を保持するニードル駆動機構保持部材154a,155a、下方延出部材152の左右に取り付けられてニードル駆動機構保持部材154a,155aを左右に所定範囲内で水平移動させることによりニードル駆動機構161,162を所定範囲内で左右方向に水平駆動する位置変更機構154b,155bを備えている。当該位置変更機構は、エアシリンダの他、電磁力による駆動機構や油圧シリンダ等で構成することができる。当接部材153に形成された退避孔153d,eは、ニードル141,142の左右方向の移動範囲に合わせて拡げた貫通穴としている。
以上の構成とした素材搬送装置は、素材供給位置L3でニードル141,142を退避孔153d,eに退避させた後に退避孔153d,eから進出させる際、当該ニードル141,142の位置を水平方向に変更して退避孔153d,eから進出させる。これにより、ニードルを突き刺すことによって軟質素材M1に形成される穴に再度ニードルが入ることが無くなるので、より確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
さらに、図12に示すように、ニードル140の進出角度を変更するようにしてもよい。本変形例のニードル保持部材150は、上テーブルの下面112に取り付けられた下方延出部材152と、当接部材153と、ニードル駆動機構161,162を保持するニードル駆動機構保持部材154c,155c、下方延出部材152の左右に取り付けられてニードル141,142の先端部を中心として鉛直面内でニードル駆動機構保持部材154c,155cを所定範囲内で回転させることによりニードル駆動機構161,162を鉛直面内の所定範囲内で回転駆動する位置変更機構154d,155dを備えている。当該位置変更機構は、エアシリンダの他、電磁力による駆動機構や油圧シリンダ等で構成することができる。当接部材153に形成された退避孔153f,gは、ニードル141,142の回転方向の移動範囲に合わせて拡げた貫通穴としている。
以上の構成とした素材搬送装置は、素材供給位置L3でニードル141,142を退避孔153f,gに退避させた後に退避孔153f,gから進出させる際、当該ニードル141,142の進出角度を変更して退避孔153f,gから進出させる。これにより、ニードルを突き刺すことによって軟質素材に所定の角度で形成される穴に同じ角度で再度ニードルが入ることが無くなるので、より確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
さらに、図13に示すように、ニードル保持部材の下面153aから下方へエアを噴出させる離反エア噴出機構164を設けてもよい。本変形例の素材搬送装置は、下方延出部材152の内部に離反エア噴出機構164を備えるとともに、当接部材153の水平面の中央部において上面と下面とを上下方向に結ぶ貫通穴でエア噴出孔153hが形成されている。離反エア噴出機構164は、素材供給位置L3においてニードル140を退避孔153b,cに退避させたタイミングから上テーブル110を素材供給位置L3から移動させるタイミングまで(図10のタイミングt5〜t8)、エアをエア噴出孔153hから噴出させる。
以上の構成とした素材搬送装置は、素材供給位置L3でニードル140を退避孔153b,cに退避させたとき(タイミングt5)、離反エア噴出機構164にてニードル保持部材の下面153aのエア噴出孔153hから下方へエアを噴出する。そして、タイミングt8までエアを噴出し続け、その後、エアの噴出を停止する。これにより、ニードルを退避させたときに軟質素材に対してニードル保持部材の下面から引き離す力が作用するので、より確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
なお、上述した各種変形例を複数組み合わせることも可能であり、この場合、さらに確実に軟質素材を落下させることが可能となる。
(3)移動体および往復駆動機構の説明:
図14は移動体および往復駆動機構の構成を示す側面図であり、図15は移動体の外観を示す斜視図である。図16は上型を上面から見て示す上面図であり、図17は移動体の要部を成形用上テーブルおよび上型の要部とともに垂直断面にて示す断面図である。わかりやすく説明するため、下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。
往復駆動機構(移動体駆動機構)300は、上面301aに下テーブル220の下面220bをボルト等で固定したチェーンコンベア301や、このチェーンコンベアを駆動するサーボモータ302や、下テーブル220の水平位置を検出する位置検出センサ303〜305を備え、下テーブル220を所定の素材供給位置L3と所定の取出位置L5との間で各位置L3,L4,L7,L5を結ぶ(通る)水平方向に往復駆動する。具体的には、下テーブルが素材供給位置L3にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ302がコンベア301を前進側に回転駆動して下テーブルを前進側へ所定量水平移動させて所定の成形位置L4で停止させ、下テーブルが成形位置L4にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ302がコンベア301を前進側へ所定量水平移動させて吸引位置で停止させずに取出位置L5で停止させ、下テーブルが取出位置L5にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ302がコンベア301を後退側に回転駆動して下テーブルを後退側へ所定量水平移動させて途中の位置L7,L4で停止させずに素材供給位置L3で停止させる。センサ303,304,305で下テーブルが所定の位置に移動したか否かを検出し、所定の位置に移動したことを検出したときに下テーブルを停止させてもよい。
移動体200の移動範囲内である所定の吸引位置L7には、スクラップM3を除去するための吸引機構620が設けられている。往復駆動機構300は、この吸引位置L7では移動体200を停止させずに通過させる。
往復駆動機構300として、チェーンコンベアの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で素材テーブルを駆動してもよい。
移動体200は、上記位置L3〜L5を結ぶ(通る)水平方向に移動可能で上面220aが矩形状の下テーブル220と、素材供給用上テーブルに取り付けられた各ニードル保持部材150の位置に合わせて複数の下型(成形用型)240とを備え、全体が位置L3〜L5を結ぶ(通る)方向に移動可能である。
下テーブル220は、例えば金属製とされ、各下型240が取り付けられる位置に合わせて上面220aに型収容穴が形成されている。下型240は、下テーブル上面220aの各収容穴に取り付けられ、移動体200の移動可能方向(位置L3〜L5を結ぶ方向)に対して垂直な水平方向D1に複数(8個)配置されている。下テーブル220は、澱粉質素材M1を成形したときに素材から発生する水蒸気を上面220aで遮断するようになっている。また、下テーブルの上面220aには、互いに複数の下型240を挟んで対角となる位置に下側位置決め部材(下側位置決め部)221が設けられている。ここで、部材221aを第一の下側位置決め部とすれば対角にある部材221bが第二の下側位置決め部であり、部材221cを第一の下側位置決め部とすれば対角にある部材221dが第二の下側位置決め部である。むろん、第一および第二の下側位置決め部は、便宜上名付けてあり、相互に入れ替え可能である。各下側位置決め部材221a〜dの上端部(222)は、上側となるほど細くなる円錐台形状とされている。
なお、図19に示すように、成形用上テーブル420は、下面が矩形状とされ、移動体に設けられた各下型240の位置に合わせて複数の上型440が下面に取り付けられている。移動体の各下型240内に収容された各素材M1は、移動体200が成形位置L4にあるときに上下型440,240の間で加熱され発泡しながら成形される。
また、下テーブルの上面220aには、移動可能方向には一つずつであるとともに当該移動可能方向とは垂直な水平方向には複数の下型240を囲む位置で吸引機構620に向かって上方へ設けられた延設部材(延設部)640が取り付けられている。延設部材640は、例えば金属製の棒状部材とされ、長手方向を移動可能方向に向けて下型240を4個ずつ区切るように配置された3本の移動方向側延設部材642と、長手方向を移動可能方向とは垂直な水平方向に向けて下型240を1個ずつ区切るように配置された9本の垂直方向側延設部材641とから構成されている。当該延設部材640は、吸引機構620と移動体200との隙間を少なくさせるように設けられている。
下型240は、金属製とされた発泡成形用の型であり、製造する容器の外側面に合わせた形状に形成されている。本実施形態では、各下型240を下方へ凹んだ形状の雌型とし、各下型240の上方で下側に向かって当該各下型に対向する上型440を下方へ膨らんだ形状の雄型としている。従って、素材搬送装置100で素材供給位置L3まで搬送された澱粉質素材M1は、下型240の開口240aから下型240内の内底部240bまで落下する。
下型240の開口240a周囲には、上下型440,240を近接させて型閉じをしたときに形成される内部空間と外部空間とを繋ぐ逃し通路241が複数形成され、上下型440,240の間で膨張して成形される素材M1の周囲から一部の素材を内部空間から外側へ逃がすようになっている。
また、下型240には、当該下型を所定の第一設定温度にフィードバック制御しながら加熱する成形用型加熱機構(型加熱機構)461が取り付けられている。成形用型加熱機構461は、下型240の外側面の上部に取り付けられた下ヒータ461aと、下型240の底面に取り付けられた温度センサ461bと、ヒータ461aおよびセンサ461bを接続したフィードバック制御機構461cとを備え、センサ461bで下型240の温度を検出し、目標の第一設定温度となるように下型240の温度をフィードバック制御する。なお、澱粉質容器を形成する際の第一設定温度は、例えば、150〜250℃程度とすればよい。
(4)成形機構の説明:
図18は成形機構の構成を示す側面図であり、その要部を図17の垂直断面図に示している。わかりやすく説明するため、図18では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示している。図19は上型が取り付けられた成形用上テーブルの下面を見て示す底面図であり、図20は上下型を閉じて素材を成形する様子を垂直断面にて示す断面図であり、図21は上下型を開いた様子を垂直断面にて示す断面図である。わかりやすく説明するため、下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。
本実施形態の成形機構400は、成形用上テーブル420と、上型440と、型加熱機構461,462と、蒸気吸引機構480と、図示しない所定の成形用上テーブル駆動機構とを備え、移動体200が成形位置L4にあるときに下型240に供給された成形前の澱粉質素材M1を当該下型240上で容器形状に成形する。
成形用上テーブル420は、例えば金属製とされ、下面420aが矩形状に形成されて、成形用上テーブル駆動機構にて上下方向に移動可能である。この下面420aには、成形位置L4にある各下型240に対向する位置に複数の上型440が下方に向かって取り付けられ、互いに複数の上型440を挟んで対角となる位置に成形用上側位置決め部材(成形用上側位置決め部)422が形成され、上型440の間に適宜蒸気吸引口421が形成されている。各成形用上側位置決め部材422a〜dは、各下側位置決め部材221aに対向する位置に設けられている。ここで、部材422aを第一の成形用上側位置決め部とすれば対角にある部材422bが第二の成形用上側位置決め部であり、部材422cを第一の成形用上側位置決め部とすれば対角にある部材422dが第二の成形用上側位置決め部である。むろん、第一および第二の成形用上側位置決め部は、便宜上名付けてあり、相互に入れ替え可能である。各部材422a〜dの下端部(423)は、下側位置決め部材の上端部222の形状に合わせて上方に向かって円錐台状に凹んだ形状とされ、成形用上テーブル420が近接位置L22まで下降したときに下側位置決め部材の上端部222と嵌合して上型440の水平方向および上下方向の位置を決める。
各蒸気吸引口421は、澱粉質素材M1から発生する水蒸気を吸引するために成形用上テーブル420の上面と下面420aとを上下方向に貫通した貫通穴とされ、水蒸気を上方へ排出可能である。
各上型440は、金属製とされた発泡成形用の型であり、製造する容器の内側面に合わせた形状に形成されている。上型440は、成形用上テーブル420に取り付けられているので成形位置L4の上方で上下動可能とされ、移動体200が当該成形位置L4にあるときに下型240に相対向する位置に設けられている。同上型440は、下方へ凸形状とされた雄型とした上型本体部441と、当該上型本体部の周囲に配置された周囲部材442とを備えている。周囲部材442は、上型本体部441の周囲で上下動可能に支持された環状の環状部材443と、この環状部材443の上面と成形用上テーブルの下面420aとの間に取り付けられたばね444とを備え、上型440が下方へ移動して下型240との間で素材が成形されたときに当該成形された素材M2の端部を下型240との間で挟むとともに、上型440が上方へ移動したときに上型本体部441に対して相対的に下方へ移動して当該成形された素材M2を上型本体部441から引き離す。
また、上型440には、当該上型を所定の第二設定温度にフィードバック制御しながら加熱する上型加熱機構(型加熱機構)462が取り付けられている。上型加熱機構462は、上型440の上部に取り付けられた上ヒータ462aと、当該上ヒータとは異なる位置で上型440の上部に取り付けられた温度センサ462bと、ヒータ462aおよびセンサ462bを接続したフィードバック制御機構462cとを備え、センサ462bで上型440の温度を検出し、目標の第二設定温度となるように上型440の温度をフィードバック制御する。なお、澱粉質容器を形成する際の第二設定温度は、例えば、150〜250℃程度とすればよい。
すなわち、下型の設定温度と上型の設定温度とを別々に設定することができるので、温度設定により容器を所望の性質にすることができ、便利である。例えば、第一設定温度と第二設定温度とを異ならせて容器の外側面と内側面とで密度を異ならせ、外側面の外観を良好にさせながら内側面の強度を向上させることが可能となる。
成形用上テーブル420の上方には、蒸気吸引口421から下テーブルの上面220aと成形用上テーブルの下面420aとの間に存在する水蒸気を吸引する蒸気吸引機構480が設けられている。この蒸気吸引機構480は、蒸気吸引用ブロワ481と、成形用上テーブル420の上方で水蒸気を吸引するための開口482a1を下方に向けた蒸気吸引ダクト482aを有してブロワ481まで水蒸気を導く蒸気吸引路482とを備え、下テーブル220と成形用上テーブル420との間で発生した水蒸気を蒸気吸引口421から吸引して外部へ排出する。
成形用上テーブル420を上下方向に往復駆動する成形用上テーブル駆動機構は、例えば金属製とされてチェーンを有するとともに上テーブルを固定して長手方向を上下方向に向けて当該上下方向に移動可能な上下移動部材と、この上方移動部材を上下方向へ駆動するサーボモータとを備え、成形用上テーブル420を所定の離反位置L21と所定の近接位置L22との間で鉛直方向に往復駆動する。具体的には、成形用上テーブルが離反位置L21にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータが上方移動部材を下方へ駆動して成形用上テーブルを下側へ所定量移動させて近接位置L22で停止させ、成形用上テーブルが近接位置L22にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータが上方移動部材を上方へ駆動して成形用上テーブルを上側へ所定量移動させて離反位置L21で停止させる。
成形用上テーブル駆動機構として、チェーンの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で成形用上テーブルを駆動してもよい。
次に、澱粉質素材M1を成形する際の作用を説明する。なお、下型240は成形用型加熱機構461により第一設定温度に温度調節されながら加熱され、上型440は上型加熱機構462により第二設定温度に温度調節されながら加熱されるとともに、上テーブル420は離反位置L21にあるものとする。
素材供給位置L3にあった移動体200が成形位置L4まで移動すると(図17に示す状態)、まず、成形用上テーブル駆動機構が図20に示すように成形用上テーブル420を近接位置L22まで下降させる。このとき、各下側位置決め部材の上端部222と各成形用上側位置決め部材の下端部423とが嵌合し、上型440の水平方向および上下方向の位置を決める。ここで、第一の成形用下側位置決め部と第一の上側位置決め部とが嵌合するとともに対角にある第二の成形用下側位置決め部と第二の上側位置決め部とが嵌合して上型の位置を決めるので、成形の位置ずれが無くなり、厚みが一定した高品質の容器を製造することが可能となる。また、環状部材443の下面が下型240の上面に当接し、ばねが上下方向に押し縮められた状態になる。上下型440,240は高温になっているので、下型240内に供給された成形前の澱粉質素材M1は、上下型440,240の間で、圧力を加えられながら加熱されて素材M1の水分に由来する水蒸気を発生させ、膨張しながら逃し通路241より一部が外側へ逃げ、澱粉成分が糊状に変化して発泡状態で固化し、容器形状に成形される。図20では、成形された素材をM2で示すとともに、成形された素材M2の周囲から外側へ出たスクラップをM3で示している。そして、成形された素材M2の端部は、下型240と環状部材443との間で挟まれた状態になる。
ここで、蒸気吸引ブロワ481が成形用上テーブル420の上方から吸気しているので、成形時に素材M1から発生する水蒸気は、下テーブルの上面220aと成形用上テーブルの下面420aとの間から蒸気吸引口421、蒸気吸引路482を介して外部へ排出される。従って、素材から発生する水蒸気を外部に漏らさず排出して製造工場内に水蒸気を充満させないようにすることが可能となる。
成形用上テーブル420を近接位置L22に配置させてから所定のタイミングの後、成形用上テーブル駆動機構が図21に示すように成形用上テーブル420を離反位置L21まで上昇させる。このとき、押し縮められていたばね444から環状部材443に下方へ押す力が加えられて、当該環状部材443は上型本体部441に対して相対的に下方へ移動して成形後の素材M2の端部を上型本体部441から下方へ引き離す。従って、成形された素材を確実に上型から離型させることが可能である。
以上のようにして、移動体200が成形位置L4へ移動したときに上型440を下方へ移動させて下型240に供給された成形前の澱粉質素材を上下型440,240の間で加熱して水蒸気の発生により膨張させて容器形状に成形する。この段階では、成形後の素材M2の周囲にスクラップM3が付着している状態である。
その後は、下テーブル220が取出位置L5に移動してスクラップM3が切除されて澱粉質容器が形成され、容器が取り出された後に下テーブル220が素材供給位置L3に戻る。
以上説明したように、本発明によると、水平方向にのみ移動する下型と上下方向にのみ移動する上型とを用いて、水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材から効率よく容器形状に成形する好適な容器成形装置を提供することができる。
なお、上記型加熱機構は、上型加熱機構を設けずに成形用型加熱機構のみで構成してもよいし、成形用型加熱機構を設けずに上型加熱機構のみで構成してもよい。
上下型の間から素材の一部を外側へ逃す逃し通路は、下型とともに上型にも形成してもよいし、下型に形成せずに上型のみに形成してもよい。
(5)取出機構の説明:
図22は取出機構500の構成を示す正面図であり、図23と図24は取出機構の要部を示す図である。図25は取出用上テーブル510を下テーブル220に近接させた状態を垂直断面にて示す断面図であり、図26は成形後の素材M2を吸着パッド530で持ち上げた状態を垂直断面にて示す断面図であり、図27は取出用上テーブルを下テーブルから離反させた状態を垂直断面にて示す断面図である。図29は、取出用上テーブルの底面図である。わかりやすく説明するため、図22では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示し、図23、図25〜図27では下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。
本実施形態の取出機構500は、取出用上テーブル510と、切刃520と、吸着パッド(吸着部材)530と、容器形成取出機構542,552,554,560,570とを備え、移動体200が取出位置L5へ移動したときに下型240上にある成形された素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3を切断して容器V1を形成し、当該容器V1を下型240上から取り出す。
取出用上テーブル510は、例えば金属製とされ、下面510bが矩形状に形成され、取出位置L5にある各下型240に対向する位置に複数の切刃520および吸着パッド530の組み合わせが下方に向かって取り付けられ、互いに複数の切刃520および複数の吸着パッド530を挟んで対角となる位置に取出用上側位置決め部材(取出用上側位置決め部)511が形成されている。各取出用上側位置決め部材511a〜dは、各下側位置決め部材221aに対向する位置に設けられている。ここで、部材511aを第一の取出用上側位置決め部とすれば対角にある部材511bが第二の取出用上側位置決め部であり、部材511cを第一の取出用上側位置決め部とすれば対角にある部材511dが第二の取出用上側位置決め部である。むろん、第一および第二の取出用上側位置決め部は、便宜上名付けてあり、相互に入れ替え可能である。各部材511a〜dの下端部(513)は、下側位置決め部材の上端部222の形状に合わせて上方に向かって円錐台状に凹んだ形状とされ、取出用上テーブル510が近接位置まで下降したときに下側位置決め部材の上端部222と嵌合して切刃520および吸着パッド530の水平方向および上下方向の位置を決める。
各切刃520は、金属製で中心軸を上下方向に向けた略円筒形状とされ、下型の開口240aよりも若干大きい環状に形成されて、下側が尖った形状にされている。切刃520は、支持部材512a〜cを介して取出用上テーブル510に取り付けられているので取出位置L5の上方で上下動可能とされ、移動体200が当該取出位置L5にあるときに下型240に相対向する位置に設けられている。同切刃520は、下型240上で成形される容器V1を水平面内で囲みながら当該容器V1の端部に合わせた形状とされている。
各吸着パッド530は、水平方向を切刃520に囲まれ、下型240上で成形された素材M2の底部の上面を吸着可能である。吸着パッド530は、エアシリンダ552の下面から下方に向かって延出しており、切刃520に対して相対的に上下動可能とされている。また、吸着パッド530は真空ポンプ554に接続され、当該真空ポンプ554より真空圧が作用すると下端の開口部530aにて成形後の素材M2あるいは容器V1を吸着し、当該真空ポンプ554からの真空圧の作用が停止すると吸着していた容器V1を開放して落下させる。
上述した切刃520とエアシリンダ552は、取出用上テーブルの下面510bに取り付けられた支持部材512a〜cに取り付けられて固定されている。具体的には、取出用上テーブルの下面510bに下方延出部材512aが取り付けられ、この下方延出部材512aの下面において長手方向を水平方向に向けて細長い板状の板状部材512bが取り付けられ、当該板状部材512bの下面の中央部に対して下方に向かってエアシリンダ552が取り付けられて固定されている。また、板状部材512bの下面の両端部に対して下方に向かって棒状部材512cがそれぞれ取り付けられ、棒状部材512cの下端に切刃520が取り付けられて固定されている。
エアシリンダ552は、制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングで高圧空気を供給して切刃520に対して相対的に吸着パッド530を下方へ進出させたり真空圧を作用させて切刃520に対して相対的に吸着パッド530を上方へ退避させたりする。
真空ポンプ554は、制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングで真空圧を供給して吸着パッドの開口部530aに吸引力を付与したり真空圧の供給を停止して吸着パッドの開口部530aに付与した吸引力を解除させたりする。
取出用上テーブル510の上面510aには、昇降機構560が取り付けられている。この昇降機構560は、例えば金属製とされてチェーンを有するとともに上テーブルの上面510aの中央部から上方へ突出して上下方向に移動可能な上方突出部材561と、この上方突出部材を上下方向へ駆動するサーボモータ562とを備え、取出用上テーブル510を上記位置L5,L6と所定の上方位置L31,L32との間で鉛直方向に往復駆動する。具体的には、取出用上テーブルが下方位置L5,L6にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ562が上方突出部材561を上方へ駆動して取出用上テーブルを上側へ所定量移動させて上方位置L31,L32で停止させ、取出用上テーブルが上方位置L31,L32にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ562が上方突出部材561を下方へ駆動して取出用上テーブルを下側へ所定量移動させて下方位置L5,L6で停止させる。
水平移動機構570は、例えば金属製とされてチェーンを有するとともに長手方向を水平方向(図22の左右方向)に向けて昇降機構560を水平方向へ移動可能に取り付けたレール部材571と、このレール部材に沿って昇降機構560を水平方向へ駆動するサーボモータ572とを備え、取出用上テーブル510を上記左側位置L5,L31と上記右側位置L6,L32との間で水平方向に往復駆動する。具体的には、取出用上テーブルが左側位置L5,L31にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ572が昇降機構560を右側へ駆動して取出用上テーブルを右側へ所定量移動させて右側位置L6,L32で停止させ、取出用上テーブルが右側位置L6,L32にあるときに制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングでサーボモータ572が昇降機構560を左側へ駆動して取出用上テーブルを左側へ所定量移動させて左側位置L5,L31で停止させる。
昇降機構560や水平移動機構570として、チェーンの代わりにエアシリンダや油圧シリンダを用い、空気圧や油圧で上テーブルや昇降機構を駆動してもよい。
制御機構542は、コンピュータを備えるとともに、本取出機構500の運転条件を設定したり運転状態をモニタリングしたりする操作部が配置され、制御盤700の制御に合わせた所定のタイミングで各種操作を行って取出機構を運転させることが可能である。
本実施形態では、まず、移動体200が取出位置L5にあるとき、吸着パッド530に成形後の素材M2の底部の上面を吸着させる。次に、当該吸着パッドを上方へ移動させて当該成形後の素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3を切刃520に接触させて切断することにより発泡した澱粉質容器V1を形成し、当該容器を吸着パッド530に吸着させた状態で下型240上から取り出す。このようにして、成形された素材を吸着部材に吸着させたまま迅速にスクラップを切除して容器を取り出す。
次に、本取出機構の作用を図28に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。なお、取出用上テーブル510は昇降機構560および水平移動機構570により取出位置L5と積み重ね位置L6との間で往復駆動され、吸着パッド530はエアシリンダ552により所定の進出位置(例えば図25に示す位置)と所定の退避位置(例えば図26に示す位置)との間で往復駆動され、初期状態では進出位置にあるものとする。また、吸着パッド530には真空ポンプ554からの真空圧が作用していないものとする。
まず、切刃520および吸着パッド530が取り付けられた取出用上テーブル510を上方位置L31から取出位置L5に下降させて、図25に示すように成形後の素材M2の底部の上面に吸着パッドの開口部530aを接触させる(タイミングt21)。次に、吸着パッド530に真空ポンプ554からの真空圧を作用させ、素材M2の底部上面を吸着パッド530に吸着させる(タイミングt22)。
そして、エアシリンダ552に真空圧を作用させて、図26に示すように素材M2の底部上面を吸着させた吸着パッド530を進出位置から上方の退避位置へ移動させる(タイミングt23)。すると、素材M2の周囲から外側へ出た発泡状態の澱粉質スクラップM3が切刃520の下端の刃先に接触して切断され、発泡状態の澱粉質容器V1が形成される。
この段階でタイミングt24〜t25を行わずに容器V1を積み重ね位置まで搬送してもよいが、本実施形態では、吸着パッド530を上方へ移動させた後にタイミングt24で当該吸着パッドを下方の進出位置へ戻して(図25に示す状態)、再び上方の退避位置へ移動させる(図26に示す状態)。吸着パッドを繰り返し上下動させることにより、成形された素材M2の周囲から外側へ出たスクラップM3が切刃520に繰り返し接触して切断され、より確実にスクラップが切除されて容器が取り出される。むろん、吸着パッドを繰り返し上下動させる回数には特に制限はない。
その後、再び吸着パッド530を下方の進出位置へ戻し(タイミングt26)、図27に示すように吸着パッド530に容器V1を吸着させたまま取出用上テーブル510を取出位置L5から上方位置L31に上昇させて(タイミングt27)、積み重ね位置上の上方位置L32まで水平移動させる。次に、取出用上テーブル510を上方位置L32から積み重ね位置L6に下降させ(タイミングt28)、真空ポンプ554からの真空圧の供給を停止して、容器V1を吸着していた吸着パッド530から当該容器V1を落下させる(タイミングt29)。そして、取出用上テーブル510を積み重ね位置L6から上方位置L32に上昇させ(タイミングt30)、取出位置上の上方位置L31まで水平移動させる。
以上で一連のサイクルが終了し、タイミングt31でタイミングt21の時点に戻ったことになる。そして、上述したサイクルを繰り返し行うことにより、成形後の素材M2からスクラップM3が切除されて容器V1が形成され、吸着パッドに吸着されたまま取り出される。
以上説明したように、容器V1が吸着パッドに吸着した状態で下型上から取り出されるので、成形された素材M2を吸着パッドに吸着させたまま迅速にスクラップを切除して容器V1を取り出すことができる。また、容器V1を吸着パッド530に吸着させた状態で当該吸着パッドとともに切刃520を上方へ移動させて下型上から取り出すので、迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能である。さらに、吸着パッドが切刃に対してエアシリンダにより相対的に上下動するので、この点でも迅速にスクラップを切除して容器を取り出すことが可能である。
なお、吸着部材を切刃に対して相対動させるエアシリンダを設けると、成形後の素材を吸着部材にて切刃に対して相対的に上方へ移動させるときに当該成形後の素材が傾かず精度よくスクラップを切除することができる点で好適である。むろん、スクラップを切除する精度は低下するものの、吸着部材の下端部において上下方向に伸縮可能な蛇腹部材を設けるとともに吸着部材の上端部を切刃に対して相対動させないように取出用上テーブルに取り付けて吸着部材を真空ポンプ554に接続し、取出用上テーブルを下テーブルに近接させたときに(図25に示す状態)吸着部材に真空ポンプから真空圧を作用させて蛇腹を上下方向に押し縮めさせながら成形後の素材を吸着し、一旦真空ポンプからの真空圧の供給を停止して蛇腹を上下方向に伸ばした後に再び真空ポンプから真空圧を供給することにより、吸着部材の下端部を切刃に対して相対的に上下動させてもよい。
ところで、図30に示すように、下型240上で成形される容器V1を水平面内で囲む切刃520に、当該容器V1を囲む開口を上部で塞ぐ蓋521を設けてもよい。切刃520が略円筒形状であれば、蓋521は吸着パッド530を貫通させる箇所に貫通穴を形成した略円板状とすることができる。すると、スクラップが切刃520の上方から容器V1内に入り込むことを防ぐことが可能となる。
また、取出位置L5において、下型240上面側に吸気空間を形成するように吸気経路を設け、吸気ブロワにて当該吸気経路から吸気することにより、スクラップを吸引して除去してもよい。
(6)吸引除去機構の説明:
図31は吸引除去機構600の構成を要部にて図15のB1−B1の位置から見て示す垂直断面図であり、図32は吸引除去機構の構成を要部にて正面側から見て示す垂直断面図である。図33は、下テーブル220が下型240一つ分後退側に移動した様子を側面側から見て示す垂直断面図である。わかりやすく説明するため、図22では下型240が見えるように移動体200を垂直断面にて示し、図23、図25〜図27では下側位置決め部材221の手前にある延設部材641を記載していない。また、移動体200の移動可能方向とは垂直な水平方向に図32で示した構造が二つ設けられている。
本実施形態の吸引除去機構600は、成形位置L4と取出位置L5との間の所定の吸引位置L7の上方に設けられた吸引機構620および吸気用エア噴出機構660と、下テーブル220の上面220aに取り付けられた延設部材640とを備え、移動体200が成形位置L4と取出位置L5とを結ぶ水平方向に移動している間に当該移動体200上のスクラップM3を吸引して除去する。本吸引除去機構の特徴は、吸引位置L7で停止することなく移動している移動体上にあるスクラップを上方へ吸引することである。
吸引機構620は、吸気ダクト621と、この吸気ダクトの上方に吸引側を接続された吸気路625と、この吸気路の排出側に接続された吸気ブロワ627とを備えている。吸気ダクト621は、移動体200の移動範囲内における吸引位置L7を移動している下型240に対向する位置に配置され、当該下型240を囲んで当該下型240の上方に吸気空間S1を形成する。
上述した延設部材(延設部)640は、吸気空間S1を囲む位置で吸気ダクト621と移動体200との隙間を少なくさせるように移動体200の上面から吸気ダクト621へ向かって上方へ設けられている。吸気ダクト621は、移動体200の移動可能方向には一つずつであるとともに当該移動可能方向とは垂直な水平方向には複数の下型240を囲む延設部材641,642の位置に周囲を合わせた開口621aが下方に向けて形成されている。従って、吸気ダクト621は、下テーブル220上で延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になると、下型240の上方で密閉度の高い吸引ボックスを形成し、吸引力の強い吸気空間S1を形成する。そして、吸気ダクト621から移動体200上における当該吸気ダクト621に対向する吸気空間S1の空気が吸気されることにより移動体200上のスクラップM1が上方へ吸引される。
なお、延設部で囲む下型の数は、1個でもよいし、4個以外の複数でもよく、移動体上の全ての下型を延設部で囲んでもよい。
また、吸気ダクト621には、下面が吸気空間S1から移動体200の移動可能方向へ水平方向に延出した水平延出部622が形成されている。特に、水平移動している移動体の上流側(本実施形態では前進側)に水平延出部を設けると下テーブル220上で延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になる前でも上流側から空気が流入しにくくスクラップが吸引されるので本実施形態では前進側へ延出した水平延出部622を設けているが、後退側へ延出した水平延出部を設けてもよい。水平延出部を設けることによって、吸気空間S1の密閉度を上げることができ、より確実に移動体上のスクラップを吸引除去することが可能となる。
さらに、吸気ダクト621には、移動体200の移動可能方向に対して垂直な水平方向に配置された各下型240の間の上方に吸気空間S1を仕切る仕切部材623が設けられている。本実施形態では、4個の下型240の間の上方に各仕切部材623a,b,cを吸気空間S1内に形成し、各下型240の周囲にあるスクラップM3をそれぞれ別経路623d,e,f,gから吸引する。仕切部材を設けることにより、各下型の上方で上昇する空気の流速を上げることができ、スクラップM3に対する吸引力を強くすることができるので、より確実に移動体上のスクラップを吸引除去することが可能となる。
なお、吸気ダクト621内の上部の水平断面は、下部の水平断面よりも大幅に狭くなっている。これにより、吸気ダクト内の上方で上昇する空気の流速を上げることができ、スクラップM3に対する吸引力を強くすることができる。
なお、吸気ダクト621内には、下方に向かってエアを吹き付けて吸引位置L7を移動している移動体200上にあるスクラップM3を浮上させて吸引機構620に吸引させる吸気用エア噴出機構660が取り付けられている。吸気用エア噴出機構660は、図示しない空気ポンプから高圧空気を供給されてエアを噴出する。本実施形態の吸気用エア噴出機構660は、吸気空間S1における移動体の移動方向の下流側(後退側)から上流側に向いた下方に向かってエアを噴出するように吸気ダクトの内壁面に取り付けられている。従って、下テーブル220上で延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になる前から吸引ボックスを形成する対象の下型240の周囲のスクラップM3を予め浮上させ、延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になって吸引ボックスが形成されたときに浮上したスクラップM3を吸引する。このように、吸気用エア噴出機構を設けることによってスクラップを浮上させることができるのでより確実に移動体上のスクラップを吸引除去することができるとともに、吸気空間S1おける移動体の移動方向の下流側に吸気用エア噴出機構を設けることによって迅速かつ確実に移動体上のスクラップを吸引除去することが可能となる。
吸気ブロワ627は、吸気路625を介して吸気ダクト621から空気を吸引する。このとき、発泡した澱粉質スクラップM3が吸引され、上型の周囲から除去される。
次に、本吸引除去機構の作用を説明する。
移動体200が取出位置L5から吸引位置L7にさしかかると、上記吸引ボックスを形成する対象の下型240の周囲のスクラップM3が吸気用エア噴出機構660により予め浮上させられる。そして、図31に示すように、延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になって吸引ボックスが形成されると、吸気空間S1の密閉度が高くなって吸引力が強くなり、吸引ボックス内のスクラップM3が吸気路625を経て外部に排出される。
その後は、次に移動してくる下型240の周囲のスクラップM3が吸気用エア噴出機構660により浮上し、延設部材641,642に囲まれた部分が開口621aの位置になって吸引ボックスが形成されると、当該吸引ボックス内のスクラップM3が吸気路625を経て外部に排出される。
以上の動作を8回繰り返すことになるが、その間、移動体200は停止することなく移動し続ける。このように、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップが素早く除去される。従って、素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去した容器の製造サイクルを短縮することができ、当該容器のオンライン製造を高速化させることが可能になる。
なお、吸引除去機構を設ける場所を成形位置L4と取出位置L5との間にすると、移動体が取出位置から成形位置に戻るときにスクラップが除去されるので容器の製造サイクルを短縮することができる点で好適であるが、別の場所に吸引除去機構を設けてもよい。当該場所は、素材供給位置L3と成形位置L4との間でもよいし、さらに素材供給位置L3から成形位置L4とは反対側の位置でもよいし、取出位置L5から成形位置L4とは反対側の位置でもよい。このような場合でも、移動体が水平方向に移動している間に移動体上のスクラップが除去されるので、移動体を停止させてスクラップを除去する必要が無くなり、移動体上のスクラップを素早く除去することができる。
また、吸気用エア噴出機構660を設けなくても、吸引機構620によりスクラップM3を上方へ吸引して除去することは可能である。延設部材640を設けなくても、吸引機構620によりスクラップM3を上方へ吸引して除去することは可能である。
さらに、移動体が成形位置L4から取出位置L5へ移動するときには吸引位置L7で移動体上の空気の吸気を行わず、移動体が取出位置L5から素材供給位置L3へ戻るときに吸引位置L7で移動体上の空気を吸気するようにしてもよい。例えば、吸気路625に空気の流れを遮断可能な開閉弁を設け、移動体200が素材供給位置L3から取出位置L5へ移動しているときには開閉弁を閉じて移動体上の空気の吸気を停止するとともに吸気用エア噴出機構660からのエアの噴出を停止させ、移動体200が取出位置L5に到達したときに開閉弁を開けて移動体上の空気を吸引するとともに吸気用エア噴出機構660からエアを噴出させ、この状態を移動体200が素材供給位置L3に到達するまで継続させるようにすればよい。すると、スクラップを吸引除去するのに必要ないときには移動体上から吸気が行われないので、上型に収容された成形後の素材が吸引機構の吸引力や吸気用エア噴出機構の噴出エアの力によってずれることがなく、素材からスクラップを切除する位置のずれが生じることがない。
さらに、図34に示すように、水平移動している移動体の上流側(前進側)に水平延出部622を設けるとともに下流側(後退側)にも水平延出部624を設けると、吸気空間S1の密閉度をさらに上げることができ、さらに確実に移動体上のスクラップを吸引除去することが可能となる。なお、上流側の水平延出部622を設けず、下流側の水平延出部624のみを設けても、移動体上のスクラップを吸引除去することは可能である。
(7)変形例:
本発明は、様々な変形例が考えられる。
上記素材供給位置L3を上記成形位置L4として、素材搬送装置により素材を直接成形位置L4に搬送するようにしてもよい。また、取出位置L5から成形位置L4とは反対側に素材供給位置を設けたり、成形位置L4と取出位置L5との間に素材供給位置を設けたりすることも可能である。さらに、移動体駆動機構が成形位置と取出位置とを通る水平方向であって所定の巡回方向に移動体を巡回させてもよい。すると、容器を製造するサイクルを短縮させることができる。
本発明の素材搬送装置で搬送可能な軟質の素材は、澱粉質素材以外にも、肉団子等の具材でもよい。
成形機構としては、澱粉質素材を発泡成形する際には成形用型を雌型として上型を雄型にすると好適であるものの、澱粉質素材以外の軟質素材を成形する際には、成形用型を雄型として上型を雌型にしてもよい。また、軟質素材の成形は種々の熱成形で行うことができ、当該熱成形には、プレス成形、真空成形や圧空成形や真空圧空成形といった差圧成形、等が含まれる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、有用な容器製造装置、スクラップ除去装置、素材搬送装置、容器製造方法およびスクラップ除去方法を提供することができる。
澱粉質容器製造システムの概略を示すブロック図である。 澱粉質容器製造システムの概略を示す上面図である。 素材テーブルおよび素材テーブル駆動機構を示す側面図である。 素材テーブルの外観を示す斜視図である。 素材搬送装置の構成を示す正面図である。 素材搬送装置の要部を示す正面図である。 図6のA1,A2の位置から見て示す側面図である。 素材にニードルを突き刺して素材を保持する様子を示す正面図である。 ニードルを再度進出させた様子を示す正面図である。 素材搬送装置の動作を示すタイミングチャートである。 変形例において素材搬送装置の要部を示す正面図である。 変形例において素材搬送装置の要部を示す正面図である。 変形例において素材搬送装置の要部を示す正面図である。 移動体および往復駆動機構の構成を示す側面図である。 移動体の外観を示す斜視図である。 上型を上面から見て示す上面図である。 移動体並びに成形用上テーブルおよび上型の要部を垂直断面にて示す断面図である。 成形機構の構成を示す側面図である。 上型が取り付けられた成形用上テーブルの底面図である。 上下型を閉じて素材を成形する様子を示す垂直断面図である。 素材成形後に上下型を開いた様子を示す垂直断面図である。 取出機構の構成を示す正面図である。 取出機構の要部を示す垂直断面図である。 取出機構の要部を底面側から見て示す斜視図である。 上下テーブルを近接させた状態を示す垂直断面図である。 成形後の素材を吸着パッドで持ち上げた状態を示す垂直断面図である。 上下テーブルを離反させた状態を示す垂直断面図である。 取出機構の動作を示すタイミングチャートである。 取出用上テーブルの底面図である。 変形例において取出機構の要部を示す垂直断面図である。 吸引除去機構の構成を要部にて図15のB1−B1の位置から見て示す垂直断面図である。 吸引除去機構の構成を要部にて正面側から見て示す垂直断面図である。 下テーブルが下型一つ分後退側に移動した様子を図15のB1−B1の位置から見て示す垂直断面図である。 変形例において吸引除去機構の構成を要部にて図15のB1−B1の位置から見て示す垂直断面図である。
符号の説明
30…素材テーブル、31…上面、32…素材収容穴、33…下面、
40…素材テーブル駆動機構、41…チェーンコンベア、42…サーボモータ、
100…素材搬送装置(素材供給機構)、
110…素材供給用上テーブル、上面111、下面112、
120…昇降機構(ニードル保持部材駆動機構)、
121…上方突出部材、122…サーボモータ、
130…水平移動機構(ニードル保持部材駆動機構)、
131…レール部材、132…サーボモータ、
140,141,142…ニードル
150…ニードル保持部材、153a…下面、153b〜g…退避孔、
153h…エア噴出孔、
161,162…ニードル駆動機構、163…制御機構、164…離反エア噴出機構、
200…移動体、
220…下テーブル、上面220a、下面220b、
221,221a〜d…下側位置決め部材(下側位置決め部)、
240…成形用型(下型)、241…逃し通路、
300…往復駆動機構(移動体駆動機構)、
301…チェーンコンベア、302…サーボモータ、
400…成形機構、
420…成形用上テーブル、421…蒸気吸引口、
422,422a〜d…成形用上側位置決め部材(成形用上側位置決め部)
440…上型、441…上型本体部、
442…周囲部材、443…環状部材、444…ばね、
461…成形用型加熱機構、461a…下ヒータ、温度センサ461b、
461c…フィードバック制御機構、
462…上型加熱機構、462a…上ヒータ、温度センサ462b、
462c…フィードバック制御機構、
480…蒸気吸引機構、481…蒸気吸引ブロワ、482…蒸気吸引路、
500…取出機構、
510…取出用上テーブル、上面510a、下面510b、
511,511a〜d…取出用上側位置決め部材(取出用上側位置決め部)、
520…切刃、521…蓋、
530…吸着パッド(吸着部材)、
542…制御機構、
552…エアシリンダ、554…真空ポンプ、
560…昇降機構、561…上方突出部材、562…サーボモータ、
570…水平移動機構、571…レール部材、572…サーボモータ、
600…吸引除去機構、
620…吸引機構、
621…吸気ダクト、621a…開口、622,624…水平延出部、
623,623a〜c…仕切部材、
625…吸気路、627…吸気ブロワ、
640,641,642…延設部材(延設部)、
660…吸気用エア噴出機構、
700…制御盤、
900…スタックコンベア、
1000…澱粉質容器製造システム、
1000a…澱粉質容器製造装置(容器製造装置)、
L1…所定の後退位置、L2…所定の搬送前位置、
L3…所定の素材供給位置(搬送後位置)、L4…所定の成形位置、
L5…所定の取出位置、L6…所定の積み重ね位置、L7…所定の吸引位置、
M1…成形前の素材、M2…成形された素材、M3…スクラップ、
S1…吸気空間、
V1…容器

Claims (27)

  1. 素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造装置であって、
    上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して所定の成形位置と所定の取出位置とを通る水平方向に移動可能な移動体と、
    この移動体を上記水平方向に駆動する移動体駆動機構と、
    上記移動体が上記成形位置にあるときに上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型上で容器形状に成形する成形機構と、
    上記移動体が上記取出位置へ移動したときに上記成形用型上にある成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを切断して容器を形成し、当該容器を上記成形用型上から取り出す取出機構と、
    上記移動体が上記水平方向に移動している間に当該移動体上の上記スクラップを吸引して除去する吸引除去機構とを備えることを特徴とする容器製造装置。
  2. 上記吸引除去機構は、上記成形位置と上記取出位置との間の所定の吸引位置で停止することなく移動している上記移動体上にあるスクラップを上方へ吸引することを特徴とする請求項1に記載の容器製造装置。
  3. 上記吸引除去機構は、
    上記移動体の移動範囲内における所定の吸引位置を移動している上記成形用型に対向する位置で当該成形用型を囲んで当該成形用型の上方に吸気空間を形成する吸気ダクトを有して当該吸気ダクトから上記移動体上における当該吸気ダクトに対向する部分の空気を吸気することにより当該移動体上のスクラップを上方へ吸引する吸引機構と、
    上記吸気空間を囲む位置で上記吸気ダクトと上記移動体との隙間を少なくさせるように上記移動体から上記吸気ダクトへ向かって上方へ設けられた延設部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の容器製造装置。
  4. 上記吸気ダクトは、下面が上記吸気空間から上記移動体の移動可能方向へ水平方向に延出していることを特徴とする請求項3に記載の容器製造装置。
  5. 上記吸引除去機構は、上記吸気ダクト内で下方に向かってエアを吹き付けて上記吸引位置を移動している上記移動体上にあるスクラップを浮上させて上記吸引機構に吸引させる吸気用エア噴出機構を備えることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の容器製造装置。
  6. 上記移動体の上面には、当該移動体の移動可能方向に対して垂直な水平方向に複数の上記成形用型が配置され、
    上記吸気ダクトは、上記移動体の移動可能方向に対して垂直な水平方向に配置された各成形用型の間の上方に上記吸気空間を仕切る仕切部材を有することを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかに記載の容器製造装置。
  7. 上記取出機構は、
    上記移動体が上記取出位置にあるときの上記成形用型に相対向して当該成形用型上で成形される容器を水平面内で囲みながら当該容器の端部に合わせた形状とされた切刃と、
    水平方向を上記切刃に囲まれて上記成形用型上で成形された素材の底部の上面を吸着して上下動可能な吸着部材と、
    上記移動体が上記取出位置にあるときに上記吸着部材に上記成形された素材の底部の上面を吸着させ、当該吸着部材を上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に接触させて切断することにより容器を形成し、当該容器を同吸着部材に吸着させた状態で上記成形用型上から取り出す容器形成取出機構とを備えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の容器製造装置。
  8. 上記容器形成取出機構は、上記成形された素材の底部の上面を吸着させた上記吸着部材を上方へ移動させた後に当該吸着部材を下方へ戻して再び上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に繰り返し接触させて切断することを特徴とする請求項7に記載の容器製造装置。
  9. 上記切刃が上下動可能であるとともに、上記吸着部材が当該切刃に対して相対的に上下動可能であり、
    上記容器形成取出機構は、上記成形用型上に上記切刃を上記吸着部材とともに下方へ移動させ、上記吸着部材に上記成形された素材の底部の上面を吸着させ、当該吸着部材を上記切刃に対して相対的に上方へ移動させて当該成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを上記切刃に接触させて切断することにより容器を形成し、当該容器を同吸着部材に吸着させた状態で当該吸着部材とともに上記切刃を上方へ移動させて上記成形用型上から取り出すことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の容器製造装置。
  10. 上記容器形成取出機構は、エアシリンダにて上記吸着部材を上記切刃に対して相対的に上下動させることを特徴とする請求項9に記載の容器製造装置。
  11. 上記成形用型上で成形される容器を水平面内で囲む切刃には、当該容器を囲む開口を上部で塞ぐ蓋が設けられていることを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれかに記載の容器製造装置。
  12. 上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る水平方向に移動可能で上面が矩形状の下テーブルを備えるとともに、複数の上記成形用型が当該下テーブルの上面に取り付けられ、
    上記取出機構が上下方向に移動可能で下面が矩形状の取出用上テーブルを備えるとともに、上記下テーブルが上記取出位置にあるときに上記複数の成形用型のそれぞれに対向する位置にて上記切刃と上記吸着部材の組み合わせがそれぞれ当該取出用上テーブルの下面に取り付けられ、
    上記下テーブルの上面には、互いに上記複数の成形用型を挟んで対角となる位置に第一および第二の取出用下側位置決め部が形成され、
    上記取出用上テーブルの下面には、互いに上記複数の切刃および上記複数の吸着部材を挟んで対角となる位置に第一および第二の上側位置決め部が形成され、
    上記下テーブルが上記取出位置にあり、かつ、当該下テーブルおよび上記取出用上テーブルが近接したときに、上記第一の取出用下側位置決め部と上記第一の上側位置決め部とが嵌合するとともに上記第二の取出用下側位置決め部と上記第二の上側位置決め部とが嵌合して上記複数の切刃および上記複数の吸着部材の水平方向および上下方向の位置を決めるように構成されていることを特徴とする請求項7〜請求項11のいずれかに記載の容器製造装置。
  13. 上記素材が水および加熱により結着性を示す材料とを含む素材であり、
    上記成形機構は、
    上記成形位置の上方で上下動可能とされて上記移動体が当該成形位置にあるときに上記成形用型に相対向する位置に設けられた上型と、
    上記成形用型と上記上型の少なくとも一方を加熱する型加熱機構とを備え、
    上記成形用型と上記上型の少なくとも一方には、当該成形用型および当該上型との間で膨張して成形される上記素材の周囲から一部の素材を外側へ逃がすための逃し通路が形成され、
    上記移動体が上記成形位置へ移動したときに上記上型を下方へ移動させて上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型と上記上型との間で加熱して水蒸気の発生により膨張させて容器形状に成形することを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の容器製造装置。
  14. 上記型加熱機構は、上記成形用型を所定の第一設定温度にフィードバック制御しながら加熱する成形用型加熱機構と、上記上型を所定の第二設定温度にフィードバック制御しながら加熱する上型加熱機構とを備えることを特徴とする請求項13に記載の容器製造装置。
  15. 上記上型は、
    上型本体部と、
    この上型本体部の周囲に配置されて本上型が下方へ移動して上記成形用型との間で上記素材が成形されたときに当該成形された素材の端部を上記成形用型との間で挟むとともに本上型が上方へ移動したときに上記上型本体部に対して相対的に下方へ移動して当該成形された素材を上記上型本体部から引き離す周囲部材とを備えることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の容器製造装置。
  16. 上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る水平方向に移動可能で上記素材から発生する水蒸気を上面で遮断する下テーブルを備えるとともに、上記成形用型が当該下テーブルの上面に取り付けられ、
    上記成形機構は、
    上記素材から発生する水蒸気を吸引するための蒸気吸引口を下面に有して上下方向に移動可能な成形用上テーブルと、
    上記蒸気吸引口から上記下テーブルの上面と上記成形用上テーブルの下面との間に存在する上記水蒸気を吸引する蒸気吸引機構とを備えることを特徴とする請求項13〜請求項15のいずれかに記載の容器製造装置。
  17. 上記移動体が上記成形位置と上記取出位置とを通る所定の素材供給位置にも移動可能であり、
    上記移動体が上記素材供給位置へ移動したときに上記成形用型に上記素材を供給する素材供給機構をさらに備えることを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれかに記載の容器製造装置。
  18. 上記素材が軟質の素材であり、
    上記素材供給機構は、
    互いに異なる向きで上記素材を突き刺し可能とされて進退動可能な第一および第二のニードルと、
    下面に上記第一および第二のニードルを退避させる第一および第二の退避孔を有して当該第一および第二のニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と上記素材供給位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
    このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記素材供給位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、
    上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記第一および第二のニードルを上記第一および第二の退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記素材供給位置まで移動したときに上記第一および第二のニードルを上記第一および第二の退避孔に退避させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする請求項17に記載の容器製造装置。
  19. 上記素材が軟質の素材であり、
    上記素材供給機構は、
    所定の向きで上記素材を突き刺し可能とされて進退動可能なニードルと、
    下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と上記素材供給位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
    このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記素材供給位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、
    上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記素材供給位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする請求項17に記載の容器製造装置。
  20. 上記素材供給制御機構は、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させる際、当該ニードルの位置を変更して上記退避孔から進出させることを特徴とする請求項19に記載の容器製造装置。
  21. 上記素材供給制御機構は、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させる際、当該ニードルの進出角度を変更して上記退避孔から進出させることを特徴とする請求項19または請求項20に記載の容器製造装置。
  22. 上記素材供給制御機構は、上記ニードル保持部材の下面から下方へエアを噴出させる離反エア噴出機構を備え、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させるとともに上記ニードル保持部材の下面から下方へエアを噴出することを特徴とする請求項19〜請求項21のいずれかに記載の容器製造装置。
  23. 容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去するスクラップ除去装置であって、
    上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して水平方向に移動可能な移動体と、
    この移動体を上記水平方向に駆動する移動体駆動機構と、
    上記移動体上で上記成形された素材の周囲から切断されたスクラップを、当該移動体が上記水平方向に移動している間に吸引して除去する吸引除去機構とを備えることを特徴とするスクラップ除去装置。
  24. 軟質の素材を突き刺し可能であるとともに所定の突き刺し角度とされて進退動可能なニードルと、
    下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と所定の搬送後位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
    このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記搬送後位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構と、
    上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記搬送後位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させる素材供給制御機構とを備えることを特徴とする素材搬送装置。
  25. 素材を容器形状に成形して成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去することにより容器を製造する容器製造方法であって、
    上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して所定の成形位置と所定の取出位置とを通る水平方向に移動可能な移動体を当該水平方向に駆動し、
    上記移動体が上記成形位置にあるときに上記成形用型に供給された成形前の上記素材を当該成形用型上で容器形状に成形し、
    上記移動体が上記取出位置へ移動したときに上記成形用型上にある成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを切断して容器を形成し、当該容器を上記成形用型上から取り出し、
    上記移動体が上記水平方向に移動している間に当該移動体上の上記スクラップを吸引して除去することを特徴とする容器製造方法。
  26. 容器形状に成形された素材の周囲から外側へ出たスクラップを除去するスクラップ除去方法であって、
    上記容器に合わせた形状の成形用型を上面に配置して水平方向に移動可能な移動体を当該水平方向に駆動し、
    上記移動体上で上記成形された素材の周囲から切断されたスクラップを、当該移動体が上記水平方向に移動している間に吸引して除去することを特徴とするスクラップ除去方法。
  27. 軟質の素材を突き刺し可能であるとともに所定の突き刺し角度とされて進退動可能なニードルと、
    下面に上記ニードルを退避させる退避孔を有して当該ニードルを進退動可能に保持するとともに、所定の搬送前位置と所定の搬送後位置との間で移動可能なニードル保持部材と、
    このニードル保持部材を上記搬送前位置と上記搬送後位置との間で往復駆動するニードル保持部材駆動機構とを用い、
    上記ニードル保持部材が上記搬送前位置にあるときに上記ニードルを上記退避孔から進出させて上記素材に突き刺すことにより上記ニードル保持部材の下面に上記素材を保持させ、上記ニードル保持部材が上記搬送後位置まで移動したとき、上記ニードルを上記退避孔に退避させた後に上記退避孔から進出させて上記ニードル保持部材の下面から上記素材を落下させることを特徴とする素材搬送方法。
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