JP2010071689A - 回転鋸刃の刃欠け検出装置及び刃欠け検出方法、並びにこれを用いた包装材切開除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速で回転駆動される回転刃であっても、高精度に刃欠けを検出可能な刃欠け検出装置及びこれを用いた包装材切開除去装置を提供する。
【解決手段】周縁部に鋸刃１２ａが設けられた回転刃１２の刃欠けを検出する刃欠け検出装置２０であって、回転刃１２の回転中に鋸刃１２ａの凹凸を検知する検知センサ２１と、検知センサ２１による鋸刃１２ａの凹部１２ｂの検知に基づいて計時動作を開始し、一定時間が経過した後に鋸刃１２ａの凹部１２ｂの検出信号を出力するように検知センサ２１の出力を制御するセンサコントローラ２５と、を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、缶蓋群等の包装対象物を収容した包装材を切開するための回転鋸刃の刃欠けを検出する刃欠け検出装置及び刃欠け検出方法、並びにこれを用いた包装材切開除去装置に関する。

飲料缶等の缶製品の製造工程では、缶本体とは別工程で製造された多数枚の缶蓋が厚さ方向に並べられた状態で包装材にて包装された包装品の形態で供給される場合がある。この場合、回転刃で包装材を切開して缶蓋群を取り出しているが、回転刃で包装材を切開するときに刃欠けが発生すると、欠けた刃が混入して不良品の原因ともなる。刃欠け対策として、回転刃の刃欠けを検出する装置が知られている（例えば特許文献１又は２参照）。
特開平６−９１４２７号公報 特開昭６３−８１２０４号公報

上述の装置では、回転刃に対して光学式距離計や光電センサを利用して刃欠けを検出しているが、回転刃の回転駆動中にセンサによる検出を行っているので、回転刃が高速で回転している場合、誤検出が増えるおそれがある。

そこで、本発明は高速で回転駆動される回転刃であっても、高精度に刃欠けを検出可能な刃欠け検出装置及び刃欠け検出方法、並びにこれを用いた包装材切開除去装置を提供することを目的とする。

本発明の回転鋸刃の刃欠け検出装置は、周縁部に鋸刃（１２ａ）が設けられた回転刃（１２）の刃欠けを検出する刃欠け検出装置（２０）であって、前記回転刃の回転中に前記鋸刃の凹凸を検知する検知手段（２１）と、前記検知手段による前記鋸刃の凹部（１２ｂ）の検知に基づいて計時動作を開始し、一定時間が経過した後に前記鋸刃の凹部の検出信号を出力するように前記検知手段の出力を制御する出力制御手段（２５）と、を備えたことにより上記課題を解決する。

本発明の刃欠け検出装置によれば、検知手段が回転刃の鋸刃の凹凸を検知しているが、凹部を検知してから一定時間の経過の後に凹部の検出信号を出力するように制御することで、鋸刃の凹部と刃欠けとを区別する。つまり、刃欠けの発生していない通常の回転刃であれば、一定時間の経過の前に鋸刃の凸部が検知されるので、凹部の検出信号が出力されることはなく、一方、刃欠けが発生している回転刃であれば、刃欠けのため一定時間の経過の後も鋸刃の凸部が検知されないので、凹部の検出信号が出力されることになる。従って、鋸刃の凹部と刃欠けとを容易に区別することができ、高精度な刃欠け検出をすることができる。

本発明の刃欠け検出装置の一形態において、前記検知手段及び前記出力制御手段が前記回転刃を回転駆動する駆動手段（１３）が停止してから一定時間の間動作するように制御する動作制御手段（２４）を備えてもよい。出力制御手段の能力以上に回転刃が高速で回転駆動している場合には、刃欠けが発生している場合であっても凹部の検出信号が出力される前に次の凸部が検知されてしまい、刃欠けが検出できないことがある。この形態によれば、回転刃が高速で回転駆動している場合であっても、回転刃を回転駆動する駆動手段が停止してから一定時間の間で刃欠けの検出を行うことで、回転刃の回転速度が低下している間に刃欠けの検出がされる。これにより、高速で回転駆動される回転刃の刃欠けを確実に検出することができる。

本発明の刃欠け検出装置の一形態において、前記凹部の検出信号に基づいて、前記回転刃の刃欠けの発生を報知する報知手段（２３）を備えてもよい。この形態によれば、報知手段により、刃欠けの発生がオペレータに知らされる。これにより、回転刃に刃欠けが発生した場合に早急に対処することができる。

本発明の刃欠け検出装置の一形態において、前記出力制御手段がオフディレイタイマ（２５）であってもよい。この形態によれば、オフディレイタイマ又はオフディレイタイマ機能を有する機器を用いることで簡易な構成で刃欠けの検出をすることができる。

本発明の刃欠け検出方法は、周縁部に鋸刃（１２ａ）が設けられた回転刃（１２）の刃欠けを検出する刃欠け検出方法であって、前記回転刃の回転中に前記鋸刃の凹凸を検知する検知工程と、前記検知工程での前記鋸刃の凹部（１２ｂ）の検知に基づいて計時動作を開始し、一定時間が経過した後に前記鋸刃の凹部の検出信号を出力する検出信号出力工程と、を備えたことにより上記課題を解決する。

本発明の刃欠け検出方法によれば、回転刃の鋸刃の凹凸を検知して、凹部を検知してから一定時間の経過の後に凹部の検出信号を出力することで、鋸刃の凹部と刃欠けとを区別する。従って、上述した刃欠け検出装置に関する説明と同様の理由により、鋸刃の凹部と刃欠けとを容易に区別することができ、高精度な刃欠け検出をすることができる。

本発明の包装材切開除去装置は、包装対象物（１０１）を含む包装材（１０２）を切開し、切開された包装材を一対のローラ（１０）で挟み込んで前記包装対象物の周囲から除去する包装材切開除去装置（１）であって、上述した刃欠け検出装置が、前記包装材を切開する回転刃（１２）の刃欠け検出に適用されていることにより上記課題を解決する。

本発明の包装材切開除去装置によれば、上述した刃欠け検出装置が包装材切開除去装置に適用されることで、高精度に回転刃の刃欠けの検出ができる。これにより、回転刃の刃欠けが発生した場合に、欠けた刃が包装対象物に混入することを防ぐことができ、品質の確保が可能になる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明の回転鋸刃の刃欠け検出装置及び刃欠け検出方法においては、検知手段が回転刃の鋸刃の凹凸を検知しているが、凹部を検知してから一定時間の経過の後に凹部の検出信号を出力するように制御することで、鋸刃の凹部と刃欠けとを区別する。つまり、刃欠けの発生していない通常の回転刃であれば、一定時間の経過の前に鋸刃の凸部が検知されるので、凹部の検出信号が出力されることはなく、一方、刃欠けが発生している回転刃であれば、刃欠けのため一定時間の経過の後も鋸刃の凸部が検知されないので、凹部の検出信号が出力されることになる。従って、鋸刃の凹部と刃欠けとを容易に区別することができ、高精度な刃欠け検出をすることができる。また、これを用いた包装材切開除去装置においても、高精度に回転刃の刃欠けの検出ができるため、回転刃の刃欠けが発生した場合に、欠けた刃が包装対象物に混入することを防ぐことができ、品質の確保が可能になる。

図１は本発明の一形態に係る刃欠け検出装置が適用された包装材切開除去装置の概略を示し、図８はその包装材切開除去装置にて処理される包装品の断面を示している。図８に示した包装品１００は、厚さ方向に積み重ねるようにして並べられた多数枚の缶蓋１０１の群（包装対象物）を包装紙等からなる包装材１０２で包装して製造されたものであって、概略円柱状の形態を有している。包装材切開除去装置１は、刃欠け検出装置２０が設けられている切開ユニット２と、切開された包装材１０２を除去する除去ユニット３と、切開ユニット２へ包装品１００を適宜移送する移送ユニット４と、移送ユニット４へ包装品１００を供給するインフィードコンベア５と、除去ユニット３にて包装材１０２が除去された缶蓋１０１を次工程へ搬送するディスチャージコンベア６とを有する。

移送ユニット４は、ストッパ７と、ドロッパ８と、プッシャ９とを有する。インフィードコンベア５により包装品１００が移送ユニット４へ供給されると、ストッパ７にて適宜搬送を停止してタイミングを図りつつ、ドロッパ８にて押し出し位置へ供給された包装品１００は、プッシャ９にて切開ユニット２へ押し出される。包装品１００の軸線方向と押し出し方向、つまり搬送方向とは一致している。切開ユニット２は、包装材１０２を切開するユニットで、詳細については後述する。除去ユニット３は、一対の巻取りローラ１０（図１では、紙面向かって手前側のローラのみ表示）と、巻取りローラ１０の上方に配置された包装品押え１１と、を備えている。巻取りローラ１０は、包装品１００の搬送方向に対して垂直方向に包装材１０２が通過できる程度の隙間を挟んで対向配置されている。包装材１０２が切開された包装品１００が巻取りローラ１０の上部に搬送されると、包装品押え１１にて包装品１００が押さえつけられると同時に、巻取りローラ１０が互いに接近する方向に回転駆動することにより、包装材１０２が巻取りローラ１０間に引き込まれて缶蓋１０２の群の周囲から剥ぎ取られるように除去される。缶蓋１０２の群は、不図示の取出し装置によりディスチャージコンベア６へと搬送される。除去ユニット３及び移送ユニット４の構成は公知の包装材切開除去装置と同様でよく、適宜の変更が可能である。

図２に切開ユニット２の概略図、図３にその側面図をそれぞれ示す。切開ユニット２は、搬送される包装品１００の包装材１０２を切開する回転刃１２と、回転刃１２を回転駆動するモータ１３と、回転刃１２の上方に設けられたダクト１４と、回転刃１２の刃欠けを検出する刃欠け検出装置２０とを備えている。回転刃１２は、その周縁部全周に鋸刃１２ａ（図５参照）が設けられた円形のカッターである。回転刃１２の中心には回転軸１３ａが固定され、回転軸１３ａを介してモータ１３から動力を得ることで回転刃１２は回転する。モータ１３には、周知の電動モータ等を利用してもよい。ダクト１４は、図示しない真空ポンプ等と接続される。これにより、包装品１００に対して上方から吸引力を作用させることができる。図４に包装材１０２の切開を説明する図を示す。吸引力により、缶蓋１０１の群の上端部と包装材１０２との間に弛みが生じる。この弛み部分に回転刃１２を切り込んで包装材１０２を包装品１００の軸線方向に切開する。

刃欠け検出装置２０は、回転刃１２の鋸刃１２ａの凹凸を検知する検知センサ２１と、検知センサ２１からの出力を処理する制御装置２２と、刃欠けを検出した場合に報知する報知手段としてのアラーム２３とを備えている。検知センサ２１には、反射型の光電センサが用いられる。検知センサ２１の光軸は回転刃１２の回転面に対して垂直な方向に設定され、スポット光の大きさや投光位置は鋸刃１２ａの凹凸が検知できるように適宜調整して設定される。回転刃１２付近での反射防止のため、反射防止部材をスポット光の周辺に設けてもよい。例えば、回転刃１２の奥側に黒色等の暗色の板部材やテープ等を設けたり、回転刃１２の手前側に暗色のテープを貼ったアクリル板や暗色の板部材を設置してスポット光が通過する貫通孔を設けたりしてもよい。

制御装置２２には、シーケンサ２４とセンサコントローラ２５とが設けられている。シーケンサ２４は、マイクロプロセッシングユニットを備えたコンピュータユニットの一種であり、記憶装置に記憶されたプログラムに従ってセンサコントローラ２５や、モータ１３、アラーム２３をシーケンス制御する専用コントローラとして構成されている。センサコントローラ２５は、検知センサ２１の出力を制御する。特に、センサコントローラ２５のタイマ機能を利用して、オフディレイタイマとして使用することで回転刃１２の刃欠け検出を行っている。アラーム２３には、周知技術を利用してよい。

回転刃１２の刃欠け検出処理を説明する。図５Ａ及び図５Ｂに回転刃１２の鋸刃１２ａの刃欠けの検出を説明する図を示す。図５Ａ及び図５Ｂのそれぞれの上図は鋸刃１２ａを拡大した図、下図は上図の鋸刃１２ａに対応する検知センサ２１とセンサコントローラ２５による刃欠け検出の出力を示す図である。図５Ａは、刃欠けの発生していない正常な刃での出力Ａを示す。検知センサ２１のみを設けた場合だと鋸刃１２ａの凹部１２ｂを検知してしまう（出力Ａの破線部分）ことになるが、センサコントローラ２５のオフディレイタイマ機能を設定することにより、検知センサ２１による凹部１２ｂの検知に基づいてセンサコントローラ２５が計時動作を開始し、一定時間が経過した後に鋸刃１２ａの凹部１２ｂの検出信号を出力する。オフディレイタイマによる計時動作は、回転刃１２の回転速度と鋸刃１２ａの凹凸のピッチ等に応じて適宜設定すればよい。従って、正常な刃の検出時には、凹部１２ｂを検知してからセンサコントローラ２５に設定された一定時間の経過の前に鋸刃１２ａの凸部１２ｃが検知されるので、結果的に凹部１２ｂは検知されることはなく、刃欠けの検出はされない。一方、図５Ｂは、刃欠けの発生した刃での出力Ｂを示す。刃欠け１２ｄが発生している場合、センサコントローラ２５に設定された一定時間の経過の後も凸部１２ｃが検知されないのでオフディレイタイマが切れて凹部１２ａの検出信号が出力されることとなり、刃欠けの検出がされることになる。

刃欠け検出装置２０の動作を説明する。包装材切開除去装置１ではモータ１３が動作し回転刃１２を回転駆動させて包装品１００の包装材１０２を切開しているが、モータ１３動作中の回転刃１２は、高速で回転駆動しているので、図５Ｂのように凸部１２ｃがひとつ欠けた程度ではオフディレイタイマが切れず刃欠けが検出されない。そこで、制御装置２２はモータ１３の動作が停止してから一定時間の間で、上述した刃欠け検出処理を行う。図６及び図７に刃欠け検出に関するタイムチャートを示す。図６は刃欠けの発生していない正常な刃の検出時を示し、図７は刃欠けが発生している刃の検出時を示す。時間Ｔ１でモータ１３が停止してその出力Ｃ１がオフになると、制御装置２２は刃欠け検出処理Ｄ１をオンして一定時間処理を実行する。なお、この一定時間は、制御装置２２に予め記憶させておく。一定時間経過後、時間Ｔ２で刃欠け検出処理Ｄ１が終了する。一定時間は、回転刃１２の回転速度や鋸刃１２ａのピッチにより適宜設定してよい。モータ１３が停止しているので回転刃１２の回転速度が徐々に低下するため、鋸刃１２ａに刃欠け１２ｄが発生している場合には、オフディレイタイマの計時動作後に次の凸部１２ｃが検知されず、オフディレイタイマが切れて刃欠けが検出される。刃欠けの発生していない場合は、刃欠けが検出されることはないので、凹部１２ｂの検出信号の出力Ｅ１がオンすることはない。

一方、刃欠けが発生している場合、時間Ｔ３でモータ１３の出力Ｃ２が停止して刃欠け検出処理Ｄ２がオンして、刃欠け検出処理Ｄ２が実行している間に刃欠けが検出される。制御装置２２は凹部１２ｂの検出信号の出力Ｅ２をオンする（時間Ｔ４）。この場合、制御装置２２は、出力Ｅ２に基づいて、回転刃１２の異常を知らせるアラーム２３の出力Ｆをオンする。アラーム２３が作動することにより、回転刃１２の異常がオペレータに知らされる。刃欠けの検出が終了して凹部１２ｂの検出信号の出力Ｅ２がオフすると、刃欠け検出処理Ｄ２も終了する（時間Ｔ５）。

本形態の刃欠け検出装置２０では、検知センサ２１が検知手段として、センサコントローラ２５が出力制御手段として、シーケンサ２４が動作制御手段としてそれぞれ機能する。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、出力制御手段としてオフディレイタイマ機能を有するセンサコントローラ２５を用いたがこれに限られない。例えば、単体のオフディレイタイマを利用してもよいし、オフディレイタイマ機能を有するその他公知の機器を利用してもよい。また、検知センサ２１として、反射型の光電センサを利用した例で説明したが、これに限られず、例えば、透過型の光電センサやその他公知の各種センサを利用してもよい。本形態では、モータ１３の駆動停止後に刃欠け検出処理を行ったが、回転刃１２の回転速度が高速であってもセンサコントローラ２５のオフディレイタイマ機能で刃欠けの検出が可能であれば、回転刃１２の回転駆動時に刃欠け検出処理を実行してもよい。

本発明の一形態に係る刃欠け検出装置が適用された包装材切開除去装置の概略図。 切開ユニットの概略図。 切開ユニットの側面図。 包装材の切開を説明する図。 刃欠けが発生していないときの回転刃の刃欠けの検出を説明する図。 刃欠けが発生しているときの回転刃の刃欠けの検出を説明する図。 刃欠けが発生していないときの刃欠け検出に関するタイムチャート。 刃欠けが発生しているときの刃欠け検出に関するタイムチャート。 包装材切開除去装置にて処理される包装品の断面図。

符号の説明

１ 包装材切開除去装置
１２ 回転刃
１３ モータ（駆動手段）
２０ 刃欠け検出装置
２１ 検知センサ（検知手段）
２２ 制御装置
２４ シーケンサ（動作制御手段）
２５ センサコントローラ（出力制御手段）
１００ 包装品
１０１ 缶蓋（包装対象物）
１０２ 包装材

Claims (6)

1. 周縁部に鋸刃が設けられた回転刃の刃欠けを検出する刃欠け検出装置であって、
   前記回転刃の回転中に前記鋸刃の凹凸を検知する検知手段と、
   前記検知手段による前記鋸刃の凹部の検知に基づいて計時動作を開始し、一定時間が経過した後に前記鋸刃の凹部の検出信号を出力するように前記検知手段の出力を制御する出力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする回転鋸刃の刃欠け検出装置。
2. 前記検知手段及び前記出力制御手段が前記回転刃を回転駆動する駆動手段が停止してから一定時間の間動作するように制御する動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の刃欠け検出装置。
3. 前記凹部の検出信号に基づいて、前記回転刃の刃欠けの発生を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の刃欠け検出装置。
4. 前記出力制御手段がオフディレイタイマであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の刃欠け検出装置。
5. 周縁部に鋸刃が設けられた回転刃の刃欠けを検出する刃欠け検出方法であって、
   前記回転刃の回転中に前記鋸刃の凹凸を検知する検知工程と、
   前記検知工程での前記鋸刃の凹部の検知に基づいて計時動作を開始し、一定時間が経過した後に前記鋸刃の凹部の検出信号を出力する検出信号出力工程と、
   を備えたことを特徴とする回転鋸刃の刃欠け検出方法。
6. 包装対象物を含む包装材を切開し、切開された包装材を一対のローラで挟み込んで前記包装対象物の周囲から除去する包装材切開除去装置であって、
   前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の刃欠け検出装置が、前記包装材を切開する回転刃の刃欠け検出に適用されていることを特徴とする包装材切開除去装置。

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