JP2007277004A - 物品位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産ラインのコンベヤ上を搬送される円筒状容器に対し、円筒状容器の円周方向の方向制御を効率よく、高精度に行う。
【解決手段】搬送コンベヤ１の両側に、円筒状容器を挟み／回転させ／搬送する挟持搬送機構３と、円筒状容器の基準画像を検出する検出機構４と、必要に応じてバッファー機構６を設け、挟持搬送機構の回転方向を自在に切り替えることで容器搬送と基準画像を検出するための容器回転を同時に行ない、容器方向制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、円形断面を有する物品の位置決め装置、詳しくは物品の外周面に表示された図柄やラベルを一定の方向に揃える装置に関するものである。

化粧品、薬品、食料品等の製品は、容器の表面に製品の名称、内容物等を記載したラベルを貼付した状態で出荷されることが多い。しかしながら前記ラベルの貼付位置が製品ごとに異なっていると、見栄えが悪く外観的な商品価値を損なってしまう。そのため製造ラインではラベル貼付装置の手前で、容器位置を一定方向に揃える作業を人手によって行っていた。

しかし人手による容器整列作業はたいへん非効率であり、また作業者の技量によるばらつきもあることから、このような問題を解決するため種々の自動機が提案されている。（特許文献１、特許文献２参照）

これらの従来技術では既存の搬送コンベヤ上に、１）容器を挟む機構、２）容器を回転させる機構、３）容器の画像を取り込む機構、４）搬送コンベヤと同期しながら往復運動する機構が必要であり、特に４）の「搬送コンベヤと同期しながら往復運動する機構」が大掛かりで且つ複雑な機構となるために、設置スペースが広範となり導入費用が高額になるなどの問題があった。
特開平９−２４９３０７号公報 特開２０００−８５９５０号公報

本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、装置開発にあたり以下の課題解決を目指した。第１の課題は、搬送ラインのスピードや容器の種類にかかわらず、容器を高精度に位置決めできること。第２の課題は、流れてくる容器間隔が一定でなくても容器同士の干渉や倒れこみがなく、安定して稼動すること。第３の課題は、既存ラインに追加設置でき、且つ省スペース型装置であること。第４の課題は、シンプルな機構で安価に製作できること。第５の課題は、品種切替えが容易であることである。

本発明は、前記課題を解決するための機構として、特許請求の範囲の各請求項に記載の物品位置決め装置を提供する。

第１の発明は、コンベヤによって搬送されてくる物品の向きを一定方向に揃える物品位置決め装置において、物品を挟み／回転させ／搬送する挟持搬送機構と、該物品の位置検出を行なう検出機構を設けたことを特徴とする。

第２の発明は、前記の物品位置決め装置において、前記挟持搬送機構が物品を両側から挟むよう一対で構成されており、該挟持搬送機構の一方側の回転方向を切り替えることで、物品搬送機能と物品回転機能を両立させたことを特徴とする。

第３の発明は、前記の物品位置決め装置において、前記物品位置決め装置内で複数の物品が干渉しないように、物品の供給コントロールを行なうバッファー機構を設けたことを特徴とする。

第４の発明は、前記物品位置決め装置において、前記物品位置決め装置の動作状態、及び／又は搬送コンベヤ稼動状態、及び／又は物品条件を常時監視しながら、該物品同士が干渉したり又は倒れたりしないように自動制御を行なう制御機構を備えたことを特徴とする。

本発明では、前記挟持搬送機構の一方側の回転方向を正回転と逆回転を切り替えることで、「物品の自転回転」と「搬送コンベヤ下流側への搬送」という二つの機能を一つの駆動系で実現した。このため従来必要であった搬送コンベヤと同期しながら動く往復運動機構が不要となり、「装置機構がシンプル」になり、「製作費も下がり」、「広い設置スペースの確保が不要」になった。

また物品のバッファー機構を備えることにより、物品の流れてくる間隔が狭い場合でも一定の間隔をあけながら物品を挟持搬送機構に送り込むことができるようになった。また制御機構を備えることにより、本発明装置の動作状態、搬送コンベヤの動作状態、および物品形状や物品径などの物品条件に応じた最適制御が自動で行われ、また品種毎の条件設定が大幅に削減された。これらの効果により、「装置エラーの低減」「生産能力の向上」「装置稼働率の向上」「品種切替え時間の短縮」「品種切替えの作業の簡素化」に繋がった。

（実施例１）以下、本発明装置の一例を図１〜４に基づいて説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。図１は既設の搬送ライン上に本発明装置を設置した外観図、図２は本発明装置の詳細外観図、図３は制御機構のブロック図、図４は動作フローチャート図である。

図１に示すように、１が搬送コンベヤ、２が円状または楕円状の断面形状を有する化粧品、薬品、食品などの容器であり、本発明装置は３（３Ｒと３Ｌ）の挟持搬送機構、４の検出機構、５の制御機構（図示せず）、６（６Ｒと６Ｌ）のバッファー機構からなる。

図２は本発明装置を更に詳細に示しており、各機構の構成を図１と共に説明する。挟持搬送機構３はコンベヤ１上で奥側（３Ｌ）と手前側（３Ｒ）で一対となっており、駆動モーター３１はリバーシブル回転制御可能なステッピングモーター、グリッドベルト３２は厚み１０ｍｍ程度のスポンジベルト、原動プーリー３３及び遊動プーリー３４はＭＣナイロン材などを用いておりプーリー径は約４０ｍｍ、保持板３５はステンレス材を用いて前記プーリー３３と３４の軸を受け入れる軸受け孔が間隔約８０ｍｍで加工されている。駆動モーター３１は保持板３５を介して原動プーリー３３に直結し、保持板３５のもう一方の軸受け孔に遊動プーリー３４を回転自在に固定する。そして原動プーリー３３と遊動プーリー３４の周りにグリッドベルト３２を巻きつける。

バッファー機構６は前記挟持搬送機構３と同様な構成でもよいが、駆動モーター６１はリバーシブル回転機能を必要とせずインダクションモーターでも可能である。また保持板６５におけるプーリー６３と６４の軸受け孔間隔（挟持区間寸法）は約１４０ｍｍとした。これはバッファー機構の挟持区間を長くすれば、バッファー容量（物品を待機させる本数）を増大できるからである。

検出機構４は、位置決めセンサー４１、容器排出センサー４２ａと４２ｂ、容器到達センサー４３ａと４３ｂ、搬送コンベヤ速度センサー４４（図示せず）で構成されており、４２、４３、４４のセンサーはなくても機能するが、設けることできめ細かな制御が可能
になるので望ましい。位置決めセンサー４１は容器２の外周面の基準マーク２１を検出するセンサーであり、マッチングセンサーを用いて、前記挟持搬送機構３の挟持区間のほぼ中央部に取り付ける。容器排出センサー４２（ａとｂ）は、容器２が挟持搬送機構３から排出されたことを検出するためのものであり、挟持搬送機構３の排出口付近に透過型光センサー（投光部４２ａと受光部４２ｂ）を取り付ける。容器到達センサー４３（ａとｂ）は、容器２がバッファー機構６に到達したことを検出するためのものであり、バッファー機構６の受入口付近に透過型光センサー（投光部４３ａと受光部４３ｂ）を取り付ける。これら４１、４２、４３のセンサーの取り付け箇所は、搬送コンベア１上でもよいし、挟持搬送機構３またはバッファー機構６に直接取り付けてもよい。搬送コンベヤ速度センサー４４はコンベヤ１の速度を検出するものであり、コンベヤ１上に取り付けてもよいし、ロータリーエンコーダをコンベヤ１駆動部に取り付けてもよい。

図３は制御機構５の概念を示しており、制御機構５には、物品の形状や容器径である「物品情報」をはじめ、「位置決めセンサー４１」、「容器排出センサー４２」、「容器到達センサー４３」、「搬送コンベヤ速度センサー４４」から各検出情報が入力され、制御機構５内部で演算が行なわれる。そして演算結果が、バッファー機構の「駆動モーター６１Ｌ」「駆動モーター６１Ｒ」、挟持搬送機構の「駆動モーター３１Ｌ」「駆動モーター３１Ｒ」、搬送コンベヤの「駆動モーター」へ指示情報として出力される。

次に本実施例１における動作例を図４のフローチャート図に基づいて、図１及び表１を用いながら説明する。

搬送コンベヤ１上には、直径４５ｍｍの円柱状容器２が速度１４０ｍｍ／秒、容器間隔約１５０ｍｍで流れている。

［品種別設定］
まず搬送コンベヤ１上にあるバッファー機構６、挟持搬送機構３の間隔調整を行なう。バッファー機構６と挟持搬送機構３は干渉しないように１０ｍｍ程度離し、バッファー機構６Ｌと６Ｒ、および挟持搬送機構３Ｌと３Ｒの対向間隔を４０ｍｍに調整する。これら３と６の機構対向間隔の目安は、容器２の直径寸法のマイナス５ｍｍ程度である。

［容器基準画像登録］
次に、容器を揃えたい方向に向けたまま、位置決めセンサー４１の前方に置き、基準と
する画像２１を登録（ティーチング）する。この画像を前もって制御機構のＲＯＭなどに登録しておけば、次回からの本ティーチング作業が省けるので望ましい。

［装置始動］
本発明装置を始動させる。位置決めセンサー４１、容器排出センサー４２、容器到達センサー４３、搬送コンベヤ速度センサー４４がセンシング状態に入り、バッファー機構のグリッドベルト６２および挟持搬送機構のグリッドベルト３２が回転を始める。次に搬送コンベヤ１を始動させる。この時の各駆動系の速度は表１の（１）に示すように、バッファー機構は搬送コンベヤと同速度の１４０ｍｍ／秒で、挟持搬送機構は３００ｍｍ／秒である。挟持搬送機構の速度は、位置決め装置内での所要時間を短縮するために搬送コンベヤより速い速度が望ましい。

［バッファー機構における動作］
搬送コンベヤ１上を流れてくる容器２が容器到達センサー４３を通過すると、その検出情報が制御機構５に送られる。この時、挟持搬送機構３に容器が仕掛っていなければ、バッファー機構内の下流側にある容器が挟持搬送機構３に送り出される。この時の各駆動系の速度は、表１の（２）に示すように前記（１）と同じである。

一方、挟持搬送機構３に容器が仕掛っていた場合、バッファー機構６に他の容器が仕掛っていないかを確認する。バッファー機構内に複数の容器が仕掛っている場合は、表１の（３）に示すように、バッファー機構を一旦停止し、挟持搬送機構３から仕掛り中の容器が排出されるのを待つ。容器排出センサー４２が、挟持搬送機構内の容器が排出されたことを検出したら、表１の（５）の速度条件でバッファー機構内にある容器を挟持搬送機構に送り出す。尚、この実施例ではバッファー機構内に２個以上の容器が仕掛ると、バッファー機構を一時停止させているが、減速させる方法でもよい。

バッファー機構６に他の容器が仕掛っていない場合は、表１の（４）に示すようにバッファー機構６の速度を７０ｍｍ／秒に減速し、挟持搬送機構３から仕掛り中の容器が排出されるのを待ちながらゆっくりと容器を搬送する。容器排出センサー４２が、挟持搬送機構内の容器が排出されたことを検出したら、表１の（２）の速度条件に戻ってバッファー機構内にある容器を挟持搬送機構に送り出す。バッファー機構６の減速は、挟持搬送機構に送り出すまでの時間を稼ぐためである。

［挟持搬送機構における動作］
次に挟持搬送機構３内での容器の動きを説明する。挟持搬送機構に受け入れられた容器２は、挟持搬送機構の中央部にある位置決めセンサー４１の前方まで搬送される。この時の各駆動系の速度は、表１の（６）のとおりである。

容器が位置決めセンサー４１の前方に到達すると、即座に挟持搬送機構のモーターが停止し、容器は４０ｍ秒間停止（表１の（７））する。この停止は挟持搬送機構のモーター３１Ｒの回転方向を切り替えるためであり、停止時間は短いほうが望ましい。

次に挟持搬送機構のモーター３１が表１の（８）に示す条件で再駆動する。すなわちモーター３１Ｒの回転を反転させ、３１Ｌと３１Ｒの速度を同じにすることにより、容器はコンベヤ方向の動きを止め、位置決めセンサー４１の前方で自転回転を始める。同時に位置決めセンサー４１が先に登録した基準画像２１のサーチを開始する。尚、本実施例では反転するモーターを３１Ｒとしたが、３１Ｌであってもよい。

位置決めセンサー４１が、先に登録した基準画像２１を検出すると、即座に挟持搬送機構のモーター３１Ｌと３１Ｒが停止し、揃えたい方向を向いた状態で容器は自転回転を停
止する（表１の（９））。この停止はモーター３１Ｒの回転方向を切り替えるためであり、停止時間は短いほうが望ましい。

次に挟持搬送機構のモーター３１が表１の（１０）に示す条件で再駆動する。すなわち先ほど反転させたモーター３１Ｒの回転方向を再び元に戻し、位置決めされた容器をその方向を向いたまま搬送コンベヤ１上に排出する。この時の挟持搬送機構の速度を搬送コンベヤ１の速度に合わせると、位置決めされた容器が方向を変えることなく、且つバランスを崩さずに搬送コンベヤに送り出されるので望ましい。

挟持搬送機構３から排出された容器は、ラベル貼付け装置などが待つ後工程へ供給され、外周面の同じ位置にラベルが貼り付けられる。

（実施例２）次に本発明装置の二例目として、バッファー機構を備えない場合の一例を図５〜７に基づいて説明する。図５は既設の搬送ライン上に本発明装置を設置した外観図、図６は制御機構のブロック図、図７は動作フローチャート図である。

図５に示すように、１が搬送コンベヤ、２が円状または楕円状の断面形状を有する化粧品、薬品、食品などの容器であり、本発明装置は３Ｒと３Ｌの挟持搬送機構、４１および４３の検出機構、５の制御機構（図示せず）からなる。

実施例２は、挟持搬送機構の３Ｌと３Ｒ、検出機構４の位置決めセンサー４１、容器到達センサー４３、搬送コンベヤ速度センサー４４（図示せず）で構成されており、実施例１で説明したものとほぼ同様な構成である。図６は制御機構５の概念を示しており、制御機構５には、物品の形状や容器径である「物品情報」、「位置決めセンサー４１」、「容器到達センサー４３」、「搬送コンベヤ速度センサー４４」の各情報が入力され、演算結果が挟持搬送機構の「駆動モーター３１Ｌ」「駆動モーター３１Ｒ」、搬送コンベヤの「駆動モーター」へ指示情報として出力される。

次に本実施例２における動作例を図７のフローチャート図に基づいて、図５及び表２を用いながら説明する。

搬送コンベヤ１上には、直径６０ｍｍの円柱状容器２が速度２５０ｍｍ／秒、容器間隔約４００ｍｍで流れている。

［品種別設定］
まず搬送コンベヤ１上にある挟持搬送機構３の間隔調整を行なう。挟持搬送機構３Ｌと３Ｒの対向間隔を５５ｍｍに調整する。挟持搬送機構の対向間隔目安は、容器２の直径寸法のマイナス５ｍｍ程度である。

［容器基準画像登録］
次に、容器を揃えたい方向に向けたまま、位置決めセンサー４１の前方に置き、基準とする画像２１を登録（ティーチング）する。この画像を前もって制御機構のＲＯＭなどに登録しておけば、次回からの本ティーチング作業が省けるので望ましい。

［装置始動］
本発明装置を始動させる。位置決めセンサー４１、容器到達センサー４３、搬送コンベヤ速度センサー４４がセンシング状態に入り、挟持搬送機構のグリッドベルト３２が回転を始める。次に搬送コンベヤ１を始動させる。この時の各駆動系の速度は表２の（１１）に示すように、挟持搬送機構は搬送コンベヤと同速度の２５０ｍｍ／秒である。

［挟持搬送機構における動作］
搬送コンベヤ上を流れてくる容器が容器到達センサー４３を通過すると、その検出情報が制御機構５に送られ、挟持搬送機構の駆動速度が表２の（１２）に示すように２５０ｍｍ／秒から５００ｍｍ／秒に加速され、迅速に容器２が挟持搬送機構３の中央部にある位置決めセンサー４１の前方まで搬送される。この挟持搬送機構における加速は、本発明装置内での所要時間を短縮するためであり、搬送コンベヤと同速度であってもよい。

容器が位置決めセンサー４１の前方に到達すると、即座に挟持搬送機構のモーターが停止し、容器は１５０ｍ秒間停止（表２の（１３））する。この停止はモーター３１Ｒの回転方向を切り替えるためであり、停止時間は短いほうが望ましい。

次に挟持搬送機構のモーター３１が表２の（１４）に示す条件で再駆動する。すなわちモーター３１Ｒの回転を反転させ、３１Ｌと３１Ｒの速度を同じにすることにより、容器はコンベヤ方向の動きを止め、位置決めセンサー４１の前方で自転回転を始める。同時に位置決めセンサー４１が先に登録した基準画像２１のサーチを開始する。尚、本実施例では反転するモーターを３１Ｒとしたが、３１Ｌであってもよい。

位置決めセンサー４１が、先に登録した基準画像２１を検出すると、即座に挟持搬送機構のモーター３１Ｌと３１Ｒが停止し、揃えたい方向を向いた状態で容器は自転回転を停止する（表２の（１５））。この停止はモーター３１Ｒの回転方向を切り替えるためであり、停止時間は短いほうが望ましい。

次に挟持搬送機構のモーター３１が表２の（１６）に示す条件で再駆動する。すなわち先ほど反転させたモーター３１Ｒの回転方向を再び元に戻し、位置決めされた容器をその方向を向いたまま搬送コンベヤ１上に排出する。この時の挟持搬送機構の速度を搬送コンベヤ１の速度に合わせると、位置決めされた容器が方向を変えることなく、且つバランスを崩さずに搬送コンベヤに送り出されるので望ましい。

実施例１および２で示した搬送コンベヤ１、バッファー機構６、挟持搬送機構３の駆動速度は、特定品種における一例である。また搬送コンベヤ１の速度に変動が生じた場合には、搬送コンベヤ速度センサー４４の情報が制御機構５に送られ、変動した速度に適したバッファー機構速度、挟持搬送機構速度を演算し、各モーターに指示するようになっている。

また容器到達センサー４３が一定時間内に指定回数以上の検出を行った場合、位置決めセンサー４１が一定時間内に基準画像を検出できない場合などは、本発明装置及び／又は搬送コンベヤ１を緊急停止させるようになっている。

このように本発明装置では、各機構の状態がリアルタイムで情報処理され、最適状態に制御されることから、容器の倒れこみ、容器同士の衝突、本発明装置内での異常を未然に防止できるようになっている。

また本発明装置はシンプルな構造であるため、市販されているモーター、プーリー、グリッドベルトなどを組み合わせて製作できるため低コストであり、また搬送コンベヤ１への着脱も容易であることから、既存設備の拡張工事や大幅な改造工事が不要である。品種切り替えについても、品種毎に変わる容器間隔、容器サイズに応じた基準データを前もってプログラミングしておけば、挟持機構間隔の調整のみで対応できることから、品種切り替えも容易である。

本発明装置設置の外観図（実施例１） 本発明装置の詳細外観図（実施例１） 本発明装置の制御機構ブロック図（実施例１） 本発明装置の動作フローチャート図（実施例１） 本発明装置設置の外観図（実施例２） 本発明装置の制御機構ブロック図（実施例２） 本発明装置の動作フローチャート図（実施例２）

符号の説明

１ 搬送コンベヤ
２ 容器
２１ 基準画像（検出マーク）
３（Ｌ、Ｒ） 挟持搬送機構
３１ 駆動モーター
３２ グリッドベルト
３３ 原動プーリー
３４ 遊動プーリー
３５ 保持板
４ 検出機構
４１ 位置決めセンサー
４２ 容器排出センサー
４３ 容器到達センサー
４４ 搬送コンベヤ速度センサー
５ 検出機構
６ バッファー機構
６１ 駆動モーター
６２ グリッドベルト
６３ 原動プーリー
６４ 遊動プーリー
６５ 保持板

Claims (4)

1. コンベヤによって搬送されてくる物品の向きを一定方向に揃える物品位置決め装置において、物品を挟み／回転させ／搬送する挟持搬送機構と、該物品の位置検出を行なう検出機構を設けたことを特徴とする物品位置決め装置。
2. 前記挟持搬送機構が物品を両側から挟むよう一対で構成されており、該挟持搬送機構の一方側の回転方向を切り替えることで、物品搬送機能と物品回転機能を両立させたことを特徴とする請求項１記載の物品位置決め装置。
3. 前記物品位置決め装置内で複数の物品が干渉しないように、物品の供給コントロールを行なうバッファー機構を設けたことを特徴とする請求項１〜２記載の物品位置決め装置。
4. 前記物品位置決め装置において、前記物品位置決め装置の動作状態、及び／又は搬送コンベヤ稼動状態、及び／又は物品条件を常時監視しながら、該物品同士が干渉したり又は倒れたりしないように自動制御を行なう制御機構を備えたことを特徴とする請求項１〜３に記載の物品位置決め装置。