JP2009543704A - ロールを取り扱うロボット - Google Patents

Abstract

ウェブ材料のロールを取り扱うロボットに関する。該ロボットは、多数の数値制御された軸線に従って可動でありしかも吸引ヘッド（６１Ａ）を支持する関節型アーム（６０）を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェブ材料のロール、不織布のロール又はリールを取り扱うロボットに関する。

不織布は、種々の工業分野においていろいろに用いられる材料である。不織布は、生理用ナプキン、ベビー用おむつ及び同様な品物の製品の製造における構成要素として用いられる。また、不織布はフィルタ、特に使い捨て型の衣類、シーツ、種々の形式の生理用品及びその他の品物を作るのに利用されている。

不織布は、通常、出口に巻取り装置を備えたシステム又は機械によって連続して製造され、巻取り装置はウェブ材料のストリップを連続して受け、直径の大きな親又はマスターリールと呼ばれるリールに巻取る機械である。これらの大きなリールは、連続して巻出され、巻直されて、種々の直径及び軸方向寸法のロールを並列に作るために比較的小さな幅のストリップに切断する。ロールの寸法は、半仕上げ製品の最終目的に関連する。その後、これらのロールは通常、最終製品を製造するための出発材料を形成するために他のシステム又はプラントに送られる。

不織布を作る機械は、カード（カーディング機）機械的絡み合い又は流体絡み合いシステム、スパンレースシステム或いはその他の既知のシステムであることができる。

不織布を連続して製造する機械の下流で利用可能なの巻取り装置の一例は、特許文献１に記載されている。この特殊な形式の巻取り装置では、ウェブ材料は、二つの側部パネル間に支持された巻回軸すなわちマンドレルに巻回される。形成されるリールは、巻取りローラに押し付けられて保持され、巻取りローラには製造機械からウェブ材料が供給される。

種々の形態を成し得る巻直し装置は、リールを巻出し、そしてリールをまず長手方向に切断して複数の単一ストリップに分割した後、複数の単一ロールに巻直すのに利用される。純粋に例として、不織布の製造に利用できる幾つかの巻直し装置は特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載されている。

巻直し装置には、刃及びカウンタ刃のシステム、或いはその他の長手方向切断ツールが設けられている。これらシステム、或いはツールは、リールからのウェブ材料を切断することで得られることになるストリップの寸法に基いて、ウェブ材料の送り方向に対して横切って位置決めされ得る。製造すべき材料の関数として刃を自動的に位置決めする種々のシステムが考察されてきた。上記の位置決めを行う装置の例は特許文献５に記載されている。

マスターリールから繰り出されるウェブ材料を切断ツールで分割して得たストリップの数、位置及び寸法に相応した数、位置及び寸法の管状巻芯が取付けられる巻回マンドレルは巻直し装置にその都度に挿入される。マンドレルに管状巻芯を取付ける機械及び装置は現在存在している。この形式の装置の例は特許文献６及び特許文献７に記載されている。

巻直し装置の下流において、マンドレルは形成されたロールから外され、形成されたロールは包装工程へ送られる。

親のロールから繰り出されたウェブ材料を切断して得られたウェブ材料のストリップを同時に巻回することによって得られたロール又はリールのセットからマンドレルが外されると、上記ロールは包装のために取り扱わなければならない。通常、これらロールは、それらの軸線方向寸法に応じて仕分けされて、パレットに乗せられる。ウェブ材料の損傷を避けるために隣接したロール間には分離用厚紙シートが配置される。ロールのスタック（積み重ね体）は発送用のプラスチックフィルムで包装される。

ＥＰ−Ａ−１２４５５１５ ＥＰ−Ａ−０７４７３０８ ＥＰ−Ａ−１０７０６７５ ＥＰ−Ａ−１３７５４００ ＥＰ−Ａ−１２４５３５４ ＷＯ−Ａ−００６１４８０ ＥＰ−Ｂ−１１６９２５０

本発明の一つの特徴によれば、本発明は、ウェブ材料のロール、特に排他的ではないがティシュペーパー、不織布などのロールを取り扱うロボットに関する。

本発明の一実施形態では、本発明によるロボットは、多数の数値制御された軸線に従って可動でありしかも吸引ヘッドを支持する関節型アームを有する。一実施形態によれば、吸引ヘッドは、形状がほぼ平坦でしかもほぼ半円形の、ロールを把持する面を備えている。有利には、吸引ヘッドは、取り扱われるロールの直径の関数として選択的に作動され得る吸引領域を備えることができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、吸引領域は、吸引ダクトと流体接続したほぼ半環状部分で形成される。また、上記ほぼ半環状部分を吸引ダクトに選択的に接続する選択部材が設けられる。

別の実施形態では、ロボットのヘッドは、吸引ダクトに接続されかつ吸引側をロボットの吸引ヘッドの把持面に向けて位置決めされた多数の自己閉鎖型弁を備えることができる。これらの自己閉鎖型弁にはそれぞれの遮断部材が設けられ得、これらの遮断部材は、ロールの表面が上記ヘッドを介してそれの前方で係合されることにならない場合に、弁を閉じる。

本発明の特に好ましい実施形態では、ヘッドがロールに近接する際に吸引を作動させるセンサーは上記ヘッドと組み合わされる。

本発明によるロボットのさらに好ましい付加的な特徴及び実施形態は、添付図面に示され、いかに説明され、また特許請求の範囲に記載される。

本発明の実際の限定しない実施形態を示す添付図面及び以下の説明から本発明はより良く理解される。
ウェブ材料のロールが配置されるシャットル、並びにロボットを用いて可能な仕方で上記ロールを取り扱うために設けた上記ロボットの動作の詳細を示す側面図。 ウェブ材料のロールが配置されるシャットル、並びにロボットを用いて可能な仕方で上記ロールを取り扱うために設けた上記ロボットの動作の詳細を示す側面図。 第１実施形態におけるある角度位置にあるロボットのヘッドを示す側面図。 第１実施形態における異なる角度位置にあるロボットのヘッドを示す側面図。 図２Ａにおける矢印ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図。 図２Ａ、図２Ｂ及び図３におけるヘッドのある角度位置における斜視図。 図２Ａ、図２Ｂ及び図３におけるヘッドの異なる角度位置における斜視図。 図２Ａにおける矢印ＶＩ−ＶＩに沿った正面図。 異なる実施形態のロボットのヘッドを示す斜視図。 図７におけるヘッドの展開図。 本発明のさらに別の実施形態におけるヘッドを示す斜視図。 ヘッドに設けた把持機構を示す、図９の細部の拡大斜視図。 図１０における細部の正面図。 ヘッドに設けた把持機構の断面図。

図１Ａ及び図１Ｂには、本発明を実施しているロボットの可能な使用例を概略的に示す。ロボットは全体を６１で示している。ロボットは、複数の数値制御軸線に沿って動き得るロボットアーム６０及びロールＲを把持し取り扱う吸引ヘッド６１Ａで構成されている。

図１Ａ及び図１Ｂに示す応用例では、ロボットは、シャットル１１上のローラ３７によって形成されたクレードル上に位置決めされる単一ロール又はリールＲを捕捉する用に構成されかつ制御される。ロボットは、図１Ａ及び図１Ｂに示すような可動シャットルからではなく、巻直し装置から、或いは上記巻直し装置の出口に固定配置したクレードルから直接リールを捕捉するように構成され得る。

ロールＲは、それらの軸線Ａ−Ａを水平にしてクレードル３７、３７に位置決めされる。ロボット６１は図面直角にのびる摺動トラック（図示していない）に設けることができ、それによりロボット６１は、シャットル１１に位置決めした各群のロールＲの最初のロールのレベルにヘッド６１Ａがくるように位置決めされる。

図１Ａ及び図１Ｂには、ロボット６１がヘッド６１Ａによってそれ自体シャットル１１（図１Ａ）に置かれたロールの列からロールＲを捕捉するように位置決めし、またヘッドの回転（図１Ｂ）により、パレットＰ上に形成されるロールＲの積み重ね体の頂部上に、又はフォークリフトトラック或いは任意のその他の適当な輸送装置によってリールを捕捉できるように形成した単一面上にロールを置く動きを概略的に例示している。

可能な実施形態では、厚紙などの分離シートＳの積み重ね体は、ロボット６１のヘッド６１Ａが容易に届くことのできる適当な位置に置かれる。分離シートはディスク形状にでき、また分離シートの直径はロールＲの直径に等しくできる。

図１Ａに示す実施形態では、分離シートの積み重ね体はパレットＰＰ上に置かれる。トロリー、シャットルなどのような異なる支持体を用いることができる。幾つかのケースでは、分離シートは、ロールＲに巻回されたウェブ材料の特性に関連して分配され得る。

ロボットヘッド６１Ａ及びロールＲ及び分離シートＳを把持するためロボットヘッド６１Ａに設けられた関連した把持部材の種々の実施形態を図２Ａ〜図１２に示し、以下に詳細に説明する。

ロボット６１のヘッド６１Ａの第１の実施形態は図２Ａ〜図６に示され、図２Ａ及び図２Ｂの側面図では、把持部材を二つの異なる位置、特に軸線Ａ−Ａを水平状態にしてロールを把持する位置（図２Ｂ）と垂直軸線の状態でロールを解放する位置（図２Ａ）とで示している。図３は図２Ａにおける矢印ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った平面図であり、また図６は図２Ａにおける矢印ＶＩ−ＶＩに沿った正面図であり、図４及び図５は、図２Ａ及び図２Ｂに概略的に示す二つの位置における把持部材の斜視図である。

本発明の有利な実施形態では、ロボット６１の吸引ヘッド６１Ａは、ほぼ平坦な半円形形状のロール把持面５０１を備えている。さらに特に、ロール把持面５０１は、円形中央領域５０１Ａと半円形伸張部５０１Ｂとを備えている。本発明の可能な実施形態によれば、ロール把持面５０１は五つの吸引領域５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃに分けられており（図４）、また円形中央領域は、ロールの軸孔と一致するので吸引部を備えていない。

吸引領域５０３Ａは、ほぼ環状形であり、二つの同心環状突起部で規定され、これらの同心環状突起部の内側には仕切り室が規定され、仕切り室は吸引孔５０５Ａを介してたわみ性吸引ダクト５０７に流体接続して配置され、たわみ性吸引ダクト５０７は吸引ラインに接続される。符号５０５Ｂは、中心部分５０１Ａと同心の環状面の一部にのびる二つの領域５０３Ｂに関連した吸引孔を示している。符号５０５Ｃは、吸引領域５０３Ｃを吸引ライン５０７に接続する吸引孔を示している。

例えば、電磁型のアクチュエータ５０７（図５）によって作動される摺動弁は、吸引孔５０５Ａ、５０５Ｂ、５０５Ｃと組み合わされている。動作は、吸引孔５０５Ａ、５０５Ｂ、５０５Ｃを選択に開閉するように行われる。このようにして、吸引孔５０５Ｂ、５０５Ｃを閉じたまま吸引孔５０５Ａだけを吸引ダクト５０７に流体接続し、或いは吸引孔５０５Ｂ及び任意ではあるが吸引孔５０５Ｃを吸引ダクト５０７に流体接続するように交互に行なうことが可能である。吸引孔５０５Ａ、５０５Ｂ、５０５Ｃの開閉は、係合されることになるロールの直径の関数として行われる。ロールの直径が大きくなればなるほど、吸引ライン５０７と接続される環状又は半環状領域５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃの数が増える。これにより、ロールの直径の関数として最大把持及び最少空気消費量が保証される。

有利な実施形態によれば、近接センサー５１１及び誘導センサーと共動するス条片５１３は５０１で示すロールを把持する面と組み合わされる。条片５１３は、吸引ヘッド及びさらに正確には把持面５０１が吸引ヘッドと係合することになるロールの前面と接触すると曲げられる。条片の偏りによって誘導センサーは付勢され、吸引を行う。近接センサー５１１はロールからの距離を測定するソナーから成り得る。

把持面５０１は、フレーム５２３で支持された軸５２１に振動するように装着される。符号５２５はピストン・シリンダアクチュエータを表し、ピストン・シリンダアクチュエータ５２５のロッド５２７は軸５２９によって、把持面５０１にしっかりと接続されたタブ５３１に回動支持されている。ピストン・シリンダアクチュエータ５２５は、把持面５０１の振動軸５２１と同様にフレーム５２３に支持されている。ピストン・シリンダアクチュエータ５２５とフレーム５２３との間の拘束によってピストン・シリンダアクチュエータ５２５は振動でき、それにより軸５２１に対して把持面５０１の各角度位置における正しい位置となる（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。符号５３３は、ロボット６１のアームのヘッド端部にフレーム５２３を緊締するプレートを表している。さらに、符号５３５は配線用のたわみ性通路を表している。

図７及び図８には、ロール把持部材の変更実施形態が示されている。図２Ａ〜図６の実施形態と同じ符号は同じ又は同等の部分を表している。

この実施形態では、把持面５０１が摺動弁を介して吸引ラインに連通して選択的に置かれ得る環状又は円形領域で特徴付けられるのではなく、異なった形態の吸引部材が設けられ、比較的小さな又は大きな吸引面を自動的に作動状態または非作動状態にできるようにしている。この実施形態によれば、吸引把持面５０１は、吸引なしの中央領域を備えたほぼ円形の中央部分５０１Ａを備え、上記中央領域は、中心軸線のまわりに同心に配置した吸引領域５０２、５０４で囲まれている。この中心軸線のまわりには、孔５０６を設けた環状セクター５０１Ｄを備えた二つの部分が位置決めされている。図８の展開図に見られるように、孔５０６はプレート５０８に形成され、プレート５０８は環状セクター５０１Ｄの外面を規定し、プレート５０８の背後にはフィルタ５１０が配置されている。フィルタ５１０の背後にはフレーム５１２が設けられ、このフレーム５１２には自己閉鎖型弁５１４が装着され、これらの自己閉鎖型弁５１４の数及び位置は孔５０６の数及びレイアウトに相応している。これらの自己閉鎖型弁５１４は、孔５０６をそれらの背後の吸引領域に接続させ、ダクト５０７と流体接続させる弁である。

自己閉鎖型弁５１４は、空気の限定された流量が流れている間、開放したままであるように構成されている。流量がある特定の限界を越えて増大すると、弁は自動的に閉じる。このようにして、ロボットが作動し、前方吸引把持面５０１がロールの平坦面に接触すると、この平坦面はある特定の数の孔５０６を領域５０２、５０４と共に遮断する。これらは常に、遮断弁がセンサー５１３によって開放されると、吸引ダクト５０７と流体接続し、一方、孔５０６は、把持面５０１を介して係合されることになるロールの前面が孔５０６の前方にある場合のみ吸引ダクト５０７と流体接続する。捕捉すべきロールの前面によって閉じられてない孔５０６のレベルにある自己閉鎖型弁５１４は、孔５０６を介しての空気の自由な流れのために自動的に閉じる。この方法により、吸引の生じられることになる領域は相対制御型アクチュエータを備えた弁を用いずに自動的に調整され得る。また、全吸引面が孔５０６及びそれら孔の背後の自己閉鎖型弁を備えて構成されるシステムを作ることも可能である。

自己閉鎖型弁はそれ自体公知であり、従ってここでは説明する必要がない。例えば、この目的のためにＦＥＳＴＯＡＧ＆ＣｏＫＧ．（ドイツ国）で製造されたモデルＩＳＶ １／８”弁を利用することができる。

図９〜図１２にはロボットヘッド６１の別の実施形態を示している。前述の実施形態で示すものと同一符号は同一又は同等の部分を表すのに用いている。ヘッド６１Ａは、取り扱うべきロールの直径に関連する比較的大きい又は小さい領域において吸引を自動的に行うように構成されかつ設けられた吸引部材を備える吸引ヘッドである。

幾つかの場合に、例えばウェブ材料の特性、ロールの軸方向長さ、重さ及びその他の製品（製造）パラメータに関連して、ヘッド６１Ａによって施すべき吸引により、ヘッド６１Ａの作用する第１のロールに隣接した第２のロールがヘッドによって吸引され得る。これにより二つのロールが同時に捕捉されることになる。これは、ロールが分離シートＳによってそれらロールを分離するように個々に重ねて置かれることになる場合に問題となる。図９〜図１１の実施形態はこの問題を避ける又は解決する吸引ヘッド６１Ａを提供する。

吸引ヘッド６１Ａの中央部分には、全体を符号７０１で示す機械的把持装置が設けられている。機械的把持装置７０１は一対のジョー７０３から成っている。これらのジョー７０３は摺動子７０５で支持され、摺動子７０５はブロック７０９に設けたガイドチャンネル７０７において摺動可能である。ジョー７０３の矢印ｆ７０３に租って開閉運動を制御するアクチュエータ（図示していない）がブロック７０９に収容されている。

一実施形態では、ジョー７０３は外方湾曲把持面７０３Ａを備え、この外方湾曲把持面７０３Ａは、各ロールＲの形成される巻芯ＷＣ（図１Ａ）を把持するように形成されている。

ブロック７０９は、把持面５０１の背後でヘッド６１Ａに設けた管状ハウジング７１１内に摺動可能に設けられている。ブロック７０９は、双方向矢印ｆ７０９（図１２）に沿って動くことができる。一実施形態では、この目的のために二つのシリンダ・ピストンアクチュエータ７１３が設けられる。矢印ｆ７０９に沿ったブロック７０９の軸方向動きは、ジョー７０３が把持面５０１から突出する突出位置と、把持面５０１から突出せずに管状ハウジング７１１内に収容される引込み位置との取ることのできるようにされる。

ヘッド６１Ａは次のように作動する。ヘッド６１Ａがロールの積み重ね体から、例えばクレードル３７、３７（図１Ａ）から一つのロールＲを把持しなければならない場合には、ジョー７０３は突出した位置にされる。これらのジョーは互いに近づき、ヘッド６１ＡをロールＲの表面に向って動かすことにより、ジョー７０３は、ロールの巻芯ＷＣの内側の空間に入ることができるようにされている。把持面５０１がロールＲの前面と接触したことを、ヘッド６１Ａに設けたセンサーが指示すると、ジョー７０３は開放され、それでそれらの外方円筒状面７０３Ａでロールの内方面を把持するようにされている。その後、ヘッド６１Ａは、ジョー７０３の外方円筒状面７０３Ａで把持したロールを次のロールから離すように僅かに動かされる。この時点で、真空が施される。ジョー７０３に係合したロールは隣接ロールから分離されるので、隣接したロールは把持されたロールに付着しない。隣接ロール間の相互付着を避けるのに非常に僅かな間隔（１〜数ｍｍ）で十分である。

ヘッド６１Ａが分離シートＳを把持しなければならない場合には、ジョー７０３はハウジング７１１内に引き込まれ、ジョー７０３がヘッドの動作と干渉しないようにされる。こうして、把持面５０１は分離シートＳと完全に接触することができる。

図面は単に、本発明の実施形態として提供した例を示すだけであり、本発明の概念の範囲から逸脱することなしに形態及び構成において変えることができることが理解される。特許請求の範囲における参照符号は、明細書の記載及び図面を参照して特許請求の範囲を容易に読むことができるようにするためのものであり、特許請求の範囲に記載した保護の範囲を限定するものではない。

Claims (15)

1. 多数の数値制御された軸線に従って可動でありしかも吸引ヘッドを支持する関節型アームを有することを特徴とするウェブ材料のロールを取り扱うロボット。
2. 吸引ヘッドは、形状がほぼ平坦でしかもほぼ半円形の、ロールを把持する面を備えていることを特徴とする請求項１記載のロボット。
3. 吸引ヘッドが、取り扱われるロールの直径の関数として選択的に作動できる吸引領域を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のロボット。
4. 吸引領域が、吸引ダクトと流体接続したほぼ半環状部分で形成され、また、上記ほぼ半環状部分を吸引ダクトに選択的に接続する選択部材が設けられることを特徴とする請求項３記載のロボット。
5. 選択部材が弁から成ることを特徴とする請求項４記載のロボット。
6. 吸引ヘッドが、吸引ダクトに接続されかつ吸引側をロボットの吸引ヘッドの把持面に向けて位置決めされた多数の自己閉鎖型弁を備え、これらの自己閉鎖型弁は、ロールの表面がヘッドを介してそれの前方で係合されることにならない場合に、弁を閉じるそれぞれの遮断部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のロボット。
7. 吸引ヘッドがロールに近接している時に、吸引を行わせるセンサーが吸引ヘッドに組み合わされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のロボット。
8. ロールの軸線が水平である位置からロールの軸線が垂直である位置へロールを立てるように制御されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のロボット。
9. さらに、ロールの巻芯を把持する機械的把持装置を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のロボット。
10. 機械的把持装置が少なくとも一対のジョーを備えていることを特徴とする請求項９記載のロボット。
11. ジョーが、巻芯の内方面に接触するように構成されかつ設けられた湾曲面を備えていることを特徴とする請求項１０記載のロボット。
12. 機械的把持装置が、ヘッドの吸引面の背後の位置に引っ込むことができることを特徴とする請求項９又は１０または１１記載のロボット。
13. 機械的把持装置が、ヘッドの吸引面の背後に設けたハウジングに摺動可能に設けられるブロックを備え、このブロックが突出した位置と引っ込んだ位置となるようにハウジング内で可動であることを特徴とする請求項１２記載のロボット。
14. ブロックが複数のガイドを備え、これらガイドに沿ってジョーが摺動して、巻芯を把持及び解放するようにされることを特徴とする請求項１０又は１３記載のロボット。
15. ジョーを開閉するアクチュエータが上記ブロックに設けられていることを特徴とする請求項１４記載のロボット。

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