JP2010116196A - シート状包装材料で被包した方形状包装物の切断開封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転中心がずれることがなく、シート状包装材料のみを正確に的確に切断することができる切断開封装置を提供する。
【解決手段】ブランクス１をシート状包装材料２で被包した方形状包装物３から、包装材料を切断してブランクスを取り出す切断開封装置であって、搬送手段４を駆動するサーボ機構を備える駆動手段７と、搬送されている包装物の上端位置を検知し、位置の位置信号を送信する位置検知手段９と、検知した位置信号から、包装物の適正位置を判断し、包装物の移動量を計算して移動量の制御信号を駆動手段に送信する制御手段１１と、間隙を形成された包装物上部のシート状包装材料を切断して第１切断線を形成する第１切断手段１２と、第１切断線に連続して第２切断線を形成する第２切断手段と、ブランクス全体を取り出す開封取り出し手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、積重ねられた複数のブランクスをシート状包装材料で被包された方形状不安定な包装物から、シート状包装材料を切断し、開封してブランクスを取り出す装置に関する。

紙包装容器は牛乳、ジュースなどの液体食品を包装するのに広く用いられいる。この包装容器用ブランクス１は、保管、輸送のために図２（Ｂ）で示す角筒状ブランクス１を、図２（Ａ）で示す平らに折り畳み、ブランクス１を多数集積してその外側を図３に示すように包装紙や包装フィルムなどのシート状包装材料２で一体としてまとめて被包し、方形状不安定な包装物３にする。
この方形状包装物３から積重ねられたブランクス１の束を取り出すには、その外側を被包しているシート状包装材料２を切断手段のカッターで、間隙形成手段（吸盤）を利用して、切断ならびに開封する。（特許文献１ー４参照）
特許第２０９１９１９号公報 特許第２０９１９２０号公報 特許第２０９１９２１号公報 特許第２６７８６３０号公報

方形状包装物は、形状が一定ではなく、薄いシート状ブランクスの単なる積重ねで不安定であるために、方形状包装物のシート状包装材料を切断する際に、シート状包装材料のみを正確に的確に切断する必要がある。特に、回転刃を用いる場合、回転中心がずれてシート状包装材料のみを正確に的確に切断することができないという不都合を生じる恐れがある。
また、方形状包装物は、形状が一定ではなく、方形状包装物の被切断面とカッターの相対位置が、方形状包装物の個体差による影響を受けてばらつきが発生し、場合によっては、カッターが方形状包装物に届かず、切断（カット）の工程を失敗する不都合がある。
これに対して、従来、方形状包装物の品種や傾向、カット失敗不具合の発生数などを元に、裁断（切断）位置の変更を検討し、そこで算出された補正値を駆動手段のコントローラ（例えば、サーボアンプ）に都度手動で書き込みを行って、裁断位置のばらつきに対応している。

そのため、裁断（切断）位置の設定作業は、都度に、パソコンなどを駆動手段のコントローラ（例えば、サーボアンプ）へ接続して、予測により決定された補正値を入力しているため、時間と手間が必要とする。更に、その予測補正値も実測されたものではないため、信憑性が薄い。

また、切断手段のカッター前進開始後に、もし、間隙形成手段（吸盤）が外れると、切断が失敗する。この外れを検出してリトライをする制御ロジックがなく、この場合の方形状包装物についてはカット失敗が発生している。
最初の段階の切断作業で計測された校正・補正値が以降の段階に自動的に反映しておらず、以降の各工程ごとに個別の補正量の算出作業が必要であるという不都合がある。
この発明は、上記の課題及び不都合を解消することができる切断開封装置を提供することを目的とする。

本発明のシート状包装材料で被包した方形状包装物の切断開封装置は、積重ねられた複数のブランクスをシート状包装材料で被包した方形状の包装物から、包装材料を切断してブランクスを取り出す切断開封装置であって、
リフト軸及び、リフト軸に沿って上下方向に移動すると共に包装物全体を確保して搬送する把持手段を持つ搬送手段と、
搬送手段を駆動するサーボ機構付駆動手段と、
搬送されている包装物の上端位置を検知し、この位置の位置信号を送信する位置検知手段と、
包装物上部のシート状包装材料と包装物上部のブランクスとの間に間隙を形成する間隙形成手段と、
検知した位置信号から、包装物の適正位置を判断し、包装物の移動量を計算して移動量の制御信号を駆動手段に送信する制御手段と、
移動量だけ搬送され適正位置にある包装物の、間隙を形成された包装物上部のシート状包装材料を切断して第１切断線を形成する第１切断手段と、
第１切断線に連続して、包装物側面若しくは表裏面のシート状包装材料を切断して第２切断線を形成する第２切断手段と、
第１切断手段及び／又は第２切断手段に、円盤状であり中心穴を有する回転刃と、回転軸を有する回転駆動手段と、中心穴に嵌合して回転刃を固定し、回転軸を嵌合穴に受け入れクランプフランジによって回転軸に回転中心同一的に固定されるブランケットと、
第１及び第２切断線からシート状包装材料を開き、積重ねられた複数のブランクス全体を確保して取り出す開封取り出し手段とを備えることを特徴とする。

この発明の好ましい態様において、制御手段が、設定時に、前もって保存された位置調整値を参照して、制御信号を駆動手段に送信する。

この発明の好ましい態様において、間隙形成手段が、包装物上部のシート状包装材料を吸引する吸盤からなり、
シート状包装材料の吸引を検知する吸引検知手段を更に備える。

この発明の好ましい態様において、制御手段が、初期設定時に検知した位置信号からの実測値と包装物及び切断開封装置より算出される計算値とから得た補正値を保存して、補正値を用いて包装物の適正位置を判断し、駆動手段に移動量の制御信号を駆動手段に送信する。

この発明による切断開封装置は、積重ねられた複数のブランクスをシート状包装材料で被包した方形状の包装物から、包装材料を切断してブランクスを取り出す切断開封装置である。
包装容器用ブランクスを安全に保管、輸送し、この切断開封装置によって、ブランクスを取り出して、ブランクスの紙包装容器に牛乳、ジュースなどの液体食品を包装することができる。

搬送手段は、リフトであり、リフト軸及び、リフト軸に沿って上下方向に移動すると共に包装物全体を確保して搬送する把持手段を持つ。
この搬送手段は、例えば、ボールねじ（ボールスクリュー）の機構を持ち、おねじとめねじの溝を対向させ、つる巻状の溝に鋼球を入れたねじの機構であり、この例では、摩擦が小さく効率が高い利点を持つ。
この発明による切断開封装置は、搬送手段を駆動するサーボ機構付駆動手段を備える。
サーボ機構とは、物体の位置、方位、姿勢などを制御量として、目標値に追従するように自動で作動する機構である。具体的な駆動手段としては、サーボモータである。
サーボモータを制御するためには、例えば、サーボアンプ、シーケンサなどで制御し、例えば、位置検出装置から得られた情報により、現在位置信号と目的位置を比較する。そこで差がある場合、モータを目的位置との差分を減少させる方向に動かす。こうして目的位置との差分は減少していく。この手順が繰り返され、最終的に目的値に到達するか、許容範囲に入るまで続けられる。

この発明による切断開封装置の位置検知手段は、搬送されている包装物の上端位置を検知し、位置の位置信号を送信する。
位置検知手段としては、近接センサ、光学センサなどがあり、用途、種類、被対称物の材質などに応じて適宜に選択変更することができる。好ましい光学センサとしては、レーザセンサがある。
位置検知手段は、搬送されている包装物の上端位置を検知する。この上端位置がナイフなどで切断する実測位置に該当する。その位置の位置信号データが制御手段に送信される。

この発明による切断開封装置においては、シート状包装材料のみが切断され、包装物の中身のブランクスが切断されない。また、その切断に際して傷つくことを避けなければならない。そのために、間隙形成手段が、包装物上部のシート状包装材料と包装物上部のブランクスとの間に間隙を形成し、この間隔を緩衝帯域にすることによって、安全にシート状包装材料のみが切断することができる。

この発明による切断開封装置においては、制御手段が、位置検知手段が検知した位置信号から、切断手段が包装物のシート状包装材料を切断するに適正な位置を判断し、包装物の移動量を計算して移動量の制御信号を駆動手段に送信する。
包装物の移動量は、搬送されている包装物が停止し、その停止位置から適正な位置までの距離である。制御手段による制御の方法として、位置検知手段が上端位置を検知すると制動を作動させ直ちに搬送を停止し、その移動量が実質ゼロの方法、位置検知手段が上端位置を検知すると制動を作動させ徐々に搬送を停止し、その移動量が適正位置から通過し戻るに必要な距離である方法、位置検知手段が上端位置を検知すると制動を作動させ適正な位置の前で搬送を停止し、その移動量が適正位置まで進むに必要な距離である方法、などがある。

この発明による切断開封装置においては、第１切断手段によって、移動量だけ搬送され適正位置にある包装物の、間隙を形成された包装物上部のシート状包装材料を切断して第１切断線を形成し、更に、第２切断手段が、第１切断線に連続して、包装物側面若しくは表裏面のシート状包装材料を切断して第２切断線を形成する。形成された第１及び第２の切断線によって、包装物が大きく開封され容易に確実にブランクスを取り出すことができる。
この発明による切断開封装置において、第１切断手段及び／又は第２切断手段は、円盤状であり中心穴を有する回転刃と、回転軸を有する回転駆動手段と、中心穴に嵌合して回転刃を固定し、回転軸を嵌合穴に受け入れクランプフランジによって回転軸に回転中心同一的に固定されるブランケットとからなる。
円盤状回転刃の中心の中心穴にブランケットを嵌合し、回転駆動手段の回転軸をブランケットの嵌合穴に挿入篏合しクランプフランジによって回転軸に回転中心同一的に固定する。従って、回転刃を用いても、回転中心がずれることがなく、シート状包装材料のみを正確に的確に切断することができる。
必要に応じて、第２の間隙形成手段が、包装物側面／表裏面のシート状包装材料とブランクスとの間に間隙を形成し、この間隔を緩衝帯域にすることによって、安全にシート状包装材料のみが切断することができる。

この発明による切断開封装置においては、開封取り出し手段が第１及び第２切断線からシート状包装材料を開き、積重ねられた複数のブランクス全体を確保して取り出す。
上記の切断開封装置では、処理する包装物１つ１つについて最適裁断位置を検出してリフト軸の搬送手段を制御するため、切断／カットの成功率を向上させることができる。

この発明の好ましい態様において、制御手段が、設定時に、前もって保存された位置調整値を参照して、制御信号を駆動手段に送信する。
裁断（切断）位置の設定作業は、前もって保存された位置調整値を参照して行うので、容易に裁断位置を微調整することができ、短時間に設定することができる。

この発明の好ましい態様において、間隙形成手段が、包装物上部のシート状包装材料を吸引する吸盤からなり、シート状包装材料の吸引を検知する吸引検知手段を更に備える。
切断手段のカッター前進開始後に、もし、間隙形成手段（吸盤）が外れても、それを検知して、リトライすることができ、方形状包装物を確実に安全に切断開封することができる。

この発明の好ましい態様において、制御手段が、初期設定時に検知した位置信号からの実測値と包装物及び切断開封装置より算出される計算値とから得た補正値を保存して、補正値を用いて包装物の適正位置を判断し、移動量の制御信号を駆動手段に送信する。
最初の段階の切断作業で計測された校正・補正値が以降の工程へも反映され、位置制御に使用されるため、切断／カットの成功率が向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明による切断開封装置の実施例を概略的に示す側面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。
図２は、この発明による切断開封装置の第１切断手段の実施例を概略的に示す分解斜視図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。
図３は、この発明に使用されるブランクスを平らにした状態を示す斜視図（Ａ）、断面角筒状に立ち上げた状態を示す斜視図（Ｂ）である。
図４は、この発明に使用できる方形状包装物の一例を示す一部シート状包装材料を破り取った斜視図である。
図５は、図２に示す第１切断手段のクランプフランジを持つブランケットの実施例の部分断面図である。

この発明による実施例の切断開封装置は、図４に示すように、積重ねられた複数のブランクス１をシート状包装材料２で被包した方形状の包装物３から、包装材料２を切断してブランクス１を取り出す切断開封装置である。
図１（Ｂ）に示すように、方形状の包装物３が上方から下方に搬送され、途中で包装材料２が切断され、包装材料２からブランクス１の束を取り出されて、紙包装容器に牛乳、ジュースなどの液体食品を包装するために用いられ、他方、包装材料２が廃棄される。

搬送手段４は、リフト軸５と把持手段６とからなり、リフト軸５に沿って、包装物全体を把持手段６によって、確保して上下方向に搬送させる。
搬送手段４は、リフト若しくはエレベータであり、リフト軸５は、おねじ溝を外周に備え、把持手段６には、おねじ溝と対向しためねじ溝を備え両方の溝に鋼球が挿入されてリフト軸５に沿って上下方向に移動すると共に包装物全体を確保して搬送する。
駆動手段７のサーボモータは、カップリング７ｂを介して、駆動軸７ａで搬送手段を駆動する。
駆動手段のサーボモータ７は、制御ためにサーボアンプ８を備える。サーボアンプ８では、例えば、モータの位置検出信号により、現在位置と目的位置を比較し、そこで差があると、モータを目的位置との差分を減少させる方向に駆動信号により動かし、この手順を繰り返して目的値に到達する。
この例による切断開封装置のブレーキ２０は、カップリング７ｂを介して、駆動軸７ａに連結し、リフト軸５に連動する回転軸（図示せず）に装着され、駆動軸７ａとの連結が外れた場合に、無励磁作動ブレーキとして、制動作動する。
この無励磁作動ブレーキは、回転軸（図示せず）に装着されるハブ（図示せず）とブレーキディスク（図示せず）とからなり、バネ（図示せず）によって保持され、励磁コイルに通電した励磁状態と、通電しない無励磁状態とでブレーキの作動の開始停止が起る。
万一、リフト軸と駆動手段の駆動軸とが外れても、リフト軸に沿って方形状包装物が滑り落ちたりすることが無く、安全上不都合を生じることがない。

この実施例の位置検知手段のレーザセンサ９は、搬送されている包装物３の上端位置３ａを検知し、その位置の位置信号１０を送信する。
レーザセンサ９は、搬送されている包装物の上端位置３ａを検知する。この上端位置がナイフなどで切断する実測位置に該当する。その位置の位置信号データが制御手段１１に送信される。

この実施例による切断開封装置においては、間隙形成手段の真空吸引吸盤１７が、包装物上部のシート状包装材料と包装物上部のブランクスとの間に間隙を形成し、この間隔を緩衝帯域にすることによって、安全にシート状包装材料のみが切断する。

この例の切断開封装置においては、制御手段１１が、位置検知手段９が検知した位置信号１０から、切断手段１２が包装物のシート状包装材料を切断するに適正な位置を判断し、包装物の移動量を計算して駆動手段７に移動量の制御信号を送信する。
この例の包装物の移動量は、搬送されている包装物が停止し、その停止位置から適正な位置までの距離である。制御手段による制御は、位置検知手段が上端位置を検知すると制動を作動させ徐々に搬送を停止し、その移動量が適正位置から通過し戻るに必要な距離である。

この例の制御手段１１は、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）である。プログラマブルコントローラはＣＰＵとメモリを内蔵したＦＡ用の制御装置であり、グラフィックオペレーターパネルも備える。入力機器（センサやスイッチなど）からの入力信号を入力回路で取り込み、あらかじめプログラムされた条件で出力回路を動作させて出力機器（電磁弁やモータ、表示灯など）を制御する。

この例の切断開封装置は、第１切断手段の円盤状ナイフ１２によって、移動量だけ搬送され適正位置にある包装物３の、間隙を形成された包装物上部のシート状包装材料３ａを切断して第１切断線１６を形成する。
この実施例による切断開封装置において、図２及び図５に示すように、第１切断手段は円盤状ナイフ１２であり、円盤状であり中心穴１２ｃを有する回転刃１２と、回転軸１２ａを有する回転駆動手段（モーター）１２ｂと、中心穴１２ｃに嵌合して回転刃１２を固定し、回転軸１２ａを嵌合穴１２ｄに受け入れクランプフランジ１２ｅによって回転軸１２ａに回転中心同一的に固定されるブランケット１２ｆとからなる。この態様では、ブランケット１２ｆを回転刃１２に固定するキャップ１２ｇ及び回転刃１２の刃先を保護する保護具１２ｈが設けられる。
円盤状回転刃１２の中心の中心穴１２ｃにブランケット１２ｆを嵌合し、回転駆動手段１２ｂの回転軸１２ａをブランケット１２ｆの嵌合穴１２ｄに挿入篏合しクランプフランジ１２ｅによって回転軸１２ａに回転中心同一的に固定する。従って、回転刃を用いても、回転中心がずれることがなく、シート状包装材料のみを正確に的確に切断することができる。
更に、第２切断手段の円盤状ナイフ１３、１４も第１切断手段と同様の構造を持つ。第２切断手段の円盤状ナイフ１３、１４が、第１切断線に連続して、包装物側面のシート状包装材料２を切断して第２切断線１５を形成する。
形成された第１及び第２の切断線１５、１６によって、包装物３が大きく開封され容易に確実にブランクス１を取り出すことができる。

この切断開封装置においては、開封取り出し手段（図示せず）が第１及び第２切断線１５、１６からシート状包装材料２を開き、積重ねられた複数のブランクス１全体を確保して取り出す。
上記例示から理解されるように、処理する包装物１つ１つについて最適裁断位置を検出してリフト軸の搬送手段を制御するため、切断／カットの成功率を向上させることができる。

この態様において、制御手段１１が、初期の設定時に、前もって保存された位置調整値を参照して、制御信号を駆動手段８、７に送信し、容易に裁断位置を微調整することができ、短時間に設定する。
また、この態様において、間隙形成手段の吸盤１７が、包装物上部のシート状包装材料を吸引する。更に、シート状包装材料の吸引を検知する吸引検知手段１８を備える。
この態様の構成によって、切断手段１２のカッター前進開始後に、もし、間隙形成手段（吸盤）１７が外れても、吸引検知手段１８がそれを検知して、制御手段１１によって、リトライする。これにより方形状包装物を確実に安全に切断開封することができる。

この態様において、制御手段１１が、初期設定時に検知した位置信号からの実測値と包装物及び切断開封装置より算出される計算値とから得た補正値を保存する。制御手段１１が、この補正値を用いて包装物の適正位置を判断し、駆動手段に移動量の制御信号を駆動手段に送信する。
最初段階の切断で計測された補正値が次工程へも反映され、より適正な位置制御を可能にし、切断／カットの成功率が向上させる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

この発明によって、牛乳、ジュースなどの液体食品を包装容器に包装充填することに利用することができる。

この発明による切断開封装置の実施例を概略的に示す側面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 この発明による切断開封装置の第１切断手段の実施例を概略的に示す分解斜視図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。 この発明に使用されるブランクスを平らにした状態を示す斜視図（Ａ）、断面角筒状に立ち上げた状態を示す斜視図（Ｂ）である。 この発明に使用できる方形状包装物の一例を示す一部シート状包装材料を破り取った斜視図である。 図２に示す第１切断手段のクランプフランジを持つブランケットの実施例の部分断面図である。

符号の説明

１ ブランクス
２ シート状包装材料
３ 包装物
４ 搬送手段
５ リフト軸
６ 把持手段
７ 駆動手段
９ レーザセンサ
１１ 制御手段
１２ 切断手段
１２ａ 回転軸
１２ｅ クランプフランジ
１２ｆ ブランケット
２０ ブレーキ

Claims (4)

1. 積重ねられた複数のブランクスをシート状包装材料で被包した方形状の包装物から、該包装材料を切断して該ブランクスを取り出す切断開封装置であって、
   リフト軸及び、該リフト軸に沿って上下方向に移動すると共に該包装物全体を確保して搬送する把持手段を持つ搬送手段と、
   該搬送手段を駆動するサーボ機構付駆動手段と、
   搬送されている該包装物の上端位置を検知し、該位置の位置信号を送信する位置検知手段と、
   該包装物上部の該シート状包装材料と該包装物上部の該ブランクスとの間に間隙を形成する間隙形成手段と、
   検知した該位置信号から、該包装物の適正位置を判断し、該包装物の移動量を計算して該移動量の制御信号を該駆動手段に送信する制御手段と、
   該移動量だけ搬送され適正位置にある該包装物の、間隙を形成された該包装物上部の該シート状包装材料を切断して第１切断線を形成する第１切断手段と、
   該第１切断線に連続して、該包装物側面若しくは表裏面の該シート状包装材料を切断して第２切断線を形成する第２切断手段と、
   該第１切断手段及び／又は第２切断手段に、円盤状であり中心穴を有する回転刃と、回転軸を有する回転駆動手段と、該中心穴に嵌合して回転刃を固定し、該回転軸を嵌合穴に受け入れクランプフランジによって該回転軸に回転中心同一的に固定されるブランケットと、
   該第１及び該第２切断線から該シート状包装材料を開き、積重ねられた複数のブランクス全体を確保して取り出す開封取り出し手段と
   を備えることを特徴とする切断開封装置。
2. 該制御手段が、設定時に、前もって保存された位置調整値を参照して、該制御信号を該駆動手段に送信する、請求項１記載の切断開封装置。
3. 該間隙形成手段が、該包装物上部の該シート状包装材料を吸引する吸盤からなり、
   該該シート状包装材料の吸引を検知する吸引検知手段を更に備える、
   請求項１又は２記載の切断開封装置。
4. 該制御手段が、初期設定時に検知した位置信号からの実測値と該包装物及び該切断開封装置より算出される計算値とから得た補正値を保存して、該補正値を用いて該包装物の適正位置を判断し、該駆動手段に該移動量の制御信号を該駆動手段に送信する、請求項１又は２記載の切断開封装置。