JP2012153398A - 箱詰め装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 物品収容部外へと物品を飛び出させるリスクおよび無端ベルトへの過剰負荷が、従来例よりも低減する箱詰め装置の運転方法を提供する。
【解決手段】 箱詰め装置１００の運転方法は、整列コンベア２の運転パターンが、物品１の受け渡しにおける整列コンベア２での物品の処理能力に応じて区分けされている。そして、制御装置３０が、検出手段２０を用いて物品供給コンベア３での物品１の供給能力のサンプリングを行い、このサンプリングデータに基づいて物品１の供給能力の最大値を抽出し、この最大値に適合する運転パターンの設定値を用いて整列コンベア２での物品１の処理能力を調整する方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は箱詰め装置の運転方法に関する。特に、本発明は箱詰め装置の運転パターンの切り替え技術に関する。

図５に示すように、複数枚の仕切板２Ａ間に物品１を収容することによって物品１を整列可能な整列コンベア２が、箱詰め装置１０の物品１の搬送手段として用いられる。

この整列コンベア２では、無端ベルト２Ｖ上に複数枚の仕切板２Ａが立設しており、仕切板２Ａの間に物品収容部２Ｃが形成される。そして、仕切板２Ａが、コレイター部５の端部において、下方から上方に折り返すときに、物品供給コンベア３から図中のＸ方向に搬送される物品１が１個ずつ、物品収容部２Ｃ内に投入される。

次いで、図５に示すように、物品収容部２Ｃ内の物品１は、コレイター部５における整列コンベア２の仕切板２Ａの搬送動作によって、物品押し出し位置９に整列する。そして、物品１は、押し出しプレート４により整列コンベア２の側方（図５のＹ方向）に押し出される。

その後、複数の物品１は、一対の保持プレート（図示せず）によって両側から挟むように保持される。そして、一対のシャッター部材（図示せず）が、左右に２分されるように開くと、この状態の物品１を、物品１の吸引手段（図示せず）および物品１の昇降手段（図示せず）を用いて降下させることができる。これにより、シャッター部材の下方に配置された外装箱（例えば、段ボール箱；図示せず）に物品１が収納される。

なお、ここでの「コレイター部５」とは、物品１の集積場所のことをいい、例えば、図５に示すように、物品供給コンベア３によって搬送された物品１を、整列コンベア２の物品収容部２Ｃに１個ずつ順次、投入および収容させ、物品押し出し位置９に整列させる、整列コンベア２の部分に相当する。

以上の箱詰め装置１０では、物品供給コンベア３の供給能力が変動した場合、このような変動に合わせて整列コンベア２の仕切板２Ａの搬送動作（仕切板２Ａの移動速度等）を補正できると便利である。

そこで、物品供給コンベア上の物品の搬送間隔が変動する場合、整列コンベアの収容ポケットの移動速度を、所定の補正タイミングにおいて補正するようにした制御方法がすでに提案されている（特許文献１参照）。また、この特許文献１では、物品供給コンベア上に配された一つまたは二つの光電センサの出力信号に基づいて、上記物品の搬送間隔および上記補正タイミングを求めることも記載されている。

特開２００２−２８４３０８号公報（図１および段落００２０，００２５，００３０参照）

ところで、従来の箱詰め装置１０では、コレイター部５の無端ベルト２Ｖ（例えば、チェーンベルト）は、物品供給コンベア３における整列コンベア２への物品１の最大供給能力に適合できるレベルで常に回転している。よって、コレイター部５において、この最大供給能力よりも低い供給能力の下で、物品供給コンベア３から整列コンベア２への物品１の供給が行われる場合でも、コレイター部５の無端ベルト２Ｖは、上記最大供給能力に適合できるレベルの過剰な回転動作が行われる。このため、コレイター部５の無端ベルト２Ｖの運動性能は、物品供給コンベア３における整列コンベア２への物品１の供給能力がその最大供給能力よりも低く設定されている場合は、不必要に高くなる。その結果、従来の箱詰め装置１０では、物品収容部２Ｃ内の物品１を外側へと向ける遠心力および無端ベルト２Ｖへの負荷が過剰に働く場合がある。

以上の理由により、本件発明者等は、物品収容部２Ｃ外へと物品１を飛び出させるリスクの低減および無端ベルト２Ｖへの過剰負荷の低減において、従来の箱詰め装置１０には未だ改善の余地があると判断している。

なお、特許文献１では、上述の如く、物品供給コンベア上の物品の搬送間隔の変動に応じて整列コンベアでの物品の収容ポケットの移動速度が補正されている。また、特許文献１では、整列コンベアの物品の収容ポケットの空きスペース発生を防止するよう、物品の欠落検出が意図されている。

しかし、特許文献１の制御方法に倣って、物品の欠落検出のたびに整列コンベア２の無端ベルト２Ｖの移動速度を頻繁に切り替えると、必ずしも、無端ベルト２Ｖへの過剰負荷の低減に有効ではない。例えば、無端ベルト２Ｖでの過度な速度切り替え動作は、却って、無端ベルト２Ｖの寿命低下を招く場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、物品収容部外へと物品を飛び出させるリスクおよび無端ベルトへの過剰負荷が、従来例よりも低減する箱詰め装置の運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、無端ベルト上に立設する複数の仕切部材によって形成されている物品収容部を用いて、前記無端ベルトの移動方向に沿って物品を整列させる整列コンベアと、前記物品収容部に前記物品を１個ずつ、供給する物品供給コンベアと、前記物品供給コンベアと前記整列コンベアとの間の前記物品の受け渡しにおける前記物品供給コンベアの物品の供給能力を検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号を受け取ることができる制御装置と、を備える箱詰め装置の運転方法であって、
前記整列コンベアの運転パターンが、前記物品の受け渡しにおける前記整列コンベアでの物品の処理能力に応じて区分けされ、
前記制御装置が、前記検出手段を用いて前記物品供給コンベアでの前記物品の供給能力のサンプリングを行い、前記サンプリングデータに基づいて前記物品の供給能力の最大値を抽出し、前記最大値に適合する前記運転パターンの設定値を用いて前記物品の処理能力を調整する、箱詰め装置の運転方法を提供する。

以上により、本発明の箱詰め装置の運転方法では、物品供給コンベアの物品の供給能力の最大値に適合する運転パターンの設定値を用いて整列コンベアの物品の処理能力を調整しているので、物品収容部外へと物品を飛び出させるリスクおよび無端ベルトへの過剰負荷が、従来例よりも低減する。

また、本発明の箱詰め装置の運転方法では、前記制御装置は、前記検出手段を用いて、前記物品の供給能力を監視することにより、前記調整された物品の処理能力の上限を超える前記物品の供給が検出された場合、前記物品の処理能力を上げる方向に前記運転パターンを切り替えるとよい。

以上により、上記調整された物品の処理能力の上限を超える物品の供給でも物品を適切に処理可能（つまり、コレイター部での物品の受取可能）に整列コンベアでの物品の処理能力を調整できる。

また、本発明の箱詰め装置の運転方法では、前記無端ベルトが架けられたプーリに駆動力を与える駆動装置を更に備えてもよい。そして、前記駆動装置の回転軸の駆動のための入力値を前記運転パターンの設定に用いてもよい。

本発明によれば、物品収容部外へと物品を飛び出させるリスクおよび無端ベルトへの過剰負荷が、従来例よりも低減する箱詰め装置の運転方法が得られる。

図１は、本発明の実施形態の箱詰め装置の一構成例を示した図である。 図２は、図２の箱詰め装置の整列コンベアおよび物品供給コンベアの一部を側面視した図である。 図３は、本発明の実施形態の箱詰め装置の動作例を示したフローチャートである。 図４は、図３の整列コンベアの運転パターン設定の説明に用いる図である。 図５は、従来の箱詰め装置の一構成例を示した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、重複する要素の説明を省略ないし簡略化する場合がある。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。つまり、以下の実施形態の説明は、上記箱詰め装置の運転方法の特徴を例示しているに過ぎない。
（実施形態）
［箱詰め装置の構成］
図１は、本発明の実施形態の箱詰め装置の一構成例を示した図である。図２は、図１の箱詰め装置の整列コンベアおよび物品供給コンベアの一部を側面視した図である。

図１および図２に示すように、本実施形態の箱詰め装置１００は、無端ベルト２Ｖ上に立設する複数の仕切板２Ａ（複数のフィンからなる仕切部材）によって形成されている物品収容部２Ｃを用いて、無端ベルト２Ｖの移動方向に沿って物品１を整列できる整列コンベア２と、物品収容部２Ｃに１個ずつ、物品１を供給できる物品供給コンベア３と、物品供給コンベア３と整列コンベア２との間の物品１の受け渡しにおける物品供給コンベア３の物品１の供給能力を検出する反射型の光電センサ２０（検出手段）と、光電センサ２０の出力信号を受け取ることができる制御装置３０と、を備える。

また、図１および図２に示すように、整列コンベア２と、物品供給コンベア３と、は、物品１の搬送方向（Ｘ方向）に沿って並んで配置されている。

整列コンベア２は、図１および図２に示す如く、複数本の無端ベルト２Ｖが架けられた一対のプーリ２Ｒ（物品供給コンベア３から離れている側のプーリの図示は省略）を備え、サーボモータ（駆動装置）２Ｄを用いて両プーリ２Ｒのうち何れか一方をドライブプーリとして駆動できるように構成されている。一方、物品供給コンベア３は、無端ベルト３Ｖが架けられた一対のプーリ３Ｒ（整列コンベア２から離れている側のプーリの図示は省略）を備え、サーボモータ（駆動装置）３Ｄを用いて両プーリ３Ｒのうち何れか一方をドライブプーリとして駆動できるように構成されている。

反射型の光電センサ２０は、投光部（図示せず）からの出射光が物品１によって反射された反射光を受光部（図示せず）において検出し出力信号を得るセンサである。本実施形態では、光電センサ２０は、その検出窓が、物品供給コンベア３の無端ベルト３Ｖに対向するように配置されている。これにより、光電センサ２０を用いて物品１の通過の有無を検出でき、その検出結果を出力信号として制御装置３０に送信できる。

なお、本検出手段として、光電センサ２０に代えて、他のセンサ（例えば、超音波センサ等）を用いてもよい。

制御装置３０は、例えば、ＣＰＵと、このＣＰＵの制御プログラム及び制御パラメータ等が記憶されているＲＯＭ及びＲＡＭのメモリ等を備えたマイクロコントローラ等からなる。制御装置３０のＣＰＵが、メモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、この箱詰め装置１００全体の動作の制御等を行う。例えば、制御装置３０は、上記サーボモータ２Ｄ、３Ｄの駆動を制御する。また、本実施形態の箱詰め装置１００では、制御装置３０は、光電センサ２０の出力信号に基づいて、整列コンベア２の運転パターンの切り替えも制御する（詳細は後述する）。

なお、制御装置３０は、必ずしも、単独の制御装置で構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して箱詰め装置１００の動作を制御するよう構成されていてもよい。

このように、本実施形態の箱詰め装置１００のハードウェアは、物品供給コンベア３の無端ベルト３Ｖ上に光電センサ２０を設けたこと以外は、図５の従来の箱詰め装置１０の構成と同じであり、後述する箱詰め装置の動作（運転方法）に特徴がある。よって、ここでは、両者に共通する構成の詳細な説明は省略する。
［箱詰め装置の動作］
図３は、本発明の実施形態の箱詰め装置の動作例を示したフローチャートである。

図３の各動作フローを実行するための制御プログラムおよび制御パラメータは、予め制御装置３０のメモリに記憶されている。

そして、上記制御プログラムおよび制御パラメータは、箱詰め装置１００の運転開始時に、制御装置３０のメモリからＣＰＵに読み出され、この制御プログラムに基づいて、制御装置３０が、以下の動作を箱詰め装置１００の各部を制御しながら実行する。

まず、ユーザーにより箱詰め装置１００の運転開始ボタン（図示せず）が押されると、箱詰め装置１００では、物品１の処理能力が最大となる運転パターン（後述の「第１運転パターン」）の設定値を用いて整列コンベア２の運転が開始される（ステップＳ３０１）。

この状態で、制御装置３０は、光電センサ２０の出力信号を常時監視しており、所定のサンプリング時間の間（例えば、１分間）、この出力信号を用いて、物品供給コンベア３での物品１の供給能力についてのサンプリングデータを取得する（ステップＳ３０２）。

なお、上記サンプリング時間は、ユーザーにより任意の値に設定できるように構成するとよい。

例えば、制御装置３０は、光電センサ２０を用いて無端ベルト３Ｖ上の個々の物品１の先端部１Ａ（図２参照）が光電センサ２０を通過するときのタイミングを取得できる。すると、物品１が光電センサ２０を通過するたびに（例えば、物品１の先端部１Ａが光電センサ２０の検知窓の真下を通るたびに）、両隣の物品１（先行の物品１と後続の物品１）が光電センサ２０を通過するタイミングの時間差を求めることができる。これにより、制御装置３０は、この時間差から所定の単位時間（例えば、１分間）内に物品１が光電センサ２０を通過する物品１の個数を予測できる（以下、本個数のことを「物品１の通過予測個数」と略す場合がある）。つまり、本実施形態の箱詰め装置１００では、制御装置３０が、物品１が光電センサ２０を通過するたびに、物品１の通過予測個数をサンプリングでき、このような物品１の通過予測個数はそれぞれ、物品１のそれぞれが光電センサ２０を通過したときの物品供給コンベア３の物品１の供給能力を表している。

次に、制御装置３０は、ステップＳ３０２のサンプリングデータに基づいて、物品供給コンベア３の物品１の供給能力の最大値を抽出する（ステップＳ３０３）。具体的には、制御装置３０は、上記物品１の通過予測個数の最大値を、物品供給コンベア３の物品１の供給能力の最大値として抽出することができる。

そして、制御装置３０は、ステップＳ３０２の最大値に適合する整列コンベア２の運転パターンの設定値を用いて、整列コンベア２での物品１の処理能力を自動的に調整する（ステップＳ３０４）。

ここで、以下の表１では、整列コンベア２の運転パターンの設定例が示されている。なお、表１の運転パターンは、ユーザーにより任意に設定できるように構成するとよい。

本実施形態の箱詰め装置１００では、表１に示すように、整列コンベア２の運転パターンが、物品供給コンベア３と整列コンベア２との間の物品１の受け渡しにおける、整列コンベア２での物品１の処理能力に応じて４つのパターンに区分けされている。

具体的には、整列コンベア２での物品１の処理個数（コレイター部５での物品１の受取可能個数）が、１２０〜１０１パック／分の「第１運転パターン」と、１００〜９１パック／分の「第２運転パターン」と、９０〜７１パック／分の「第３運転パターン」と、７０〜５１パック／分の「第４運転パターン」と、５０パック／分以下の「第５運転パターン」と、が例示されている。

また、本実施形態の箱詰め装置１００では、表１に示すように、サーボモータ３Ｄの回転軸を駆動のための入力値が整列コンベア２の運転パターンの設定に用いられている。

具体的には、上記「第１、第２、第３、第４および第５運転パターン」はそれぞれ、コレイター部５の仕切板２Ａ（無端ベルト２Ｖ）の動作（受取、搬送およびシフト）のそれぞれに対し、サーボモータ３Ｄの回転軸のＳ字駆動２００（図４参照）の入力値（速度、加速度、減速度およびＳ字カーブ特性）をパラメータに用いて定められている。

なお、上記受取とは、物品供給コンベア３と整列コンベア２との間の物品１の受け渡しが行われる整列コンベア２の物品受取位置１１（図１参照）における仕切板２Ａの動作のことを指す。上記搬送とは、整列コンベア２の物品受取位置１１から整列コンベア２の物品押し出し位置９（図１参照）までの仕切板２Ａ（無端ベルト２Ｖ）の動作を指す。上記シフトとは、整列コンベア２の物品押し出し位置９から整列コンベア２の仕切板待機位置１２（図１参照）までの仕切板２Ａ（無端ベルト２Ｖ）の動作を指す。

また、上記速度は、サーボモータ３Ｄの回転軸の最高速度に対する割合（パーセント）により設定されている。上記加減速度は、図４に示すように、サーボモータ３Ｄの回転軸がその最高速度に到達するまでの時間ｔａ、ｔｂ（ｍｓ）により設定されている。例えば、サーボモータ３Ｄの回転軸の最高速度が３０００ｒｐｍ、時間ｔａ＝２００ｍｓの場合、サーボモータ３Ｄの回転軸がその最高速度に到達するまでの時間は２００ｍｓである。この場合、上記割合が３０％とすると、目的の速度に到達するまでの時間は、約６６．７ｍｓと見積もることができる。また、上記Ｓ字カーブ特性は、図４に示すように、目的の速度（但し、図４では最高速度で例示）に到達するまでの遅れ時間（フィルタ時定数）ｔｄ（ｍｓ）により設定されている。つまり、遅れ時間ｔｄの設定により、サーボモータ３Ｄの加速領域および減速領域での最初の部分と最後の部分と、が、図４に示す如く緩やかなカーブを描くことができる。このため、サーボモータ３ＤのＳ字駆動２００では、台形駆動３００に比べて目的の速度に到達する時間が遅れる。

このようにして、本実施形態の箱詰め装置１００では、整列コンベア２での物品１の処理能力に対応した運転パターンを設定可能なテーブル（表１）が予め準備され、本テーブルが制御装置３０のメモリに記憶されている。

これにより、本実施形態の箱詰め装置１００では、整列コンベア２での物品１の処理能力の変更において互いに複雑に絡み合う速度、加減速度およびフィルタ時定数の個々の調整が不要となり、上記テーブル（表１）を用いて、整列コンベア２での物品１の処理能力を簡易かつ適切に切り替えることができる。

以上の表１を参照すると、上記ステップＳ３０４において、ステップＳ３０３の最大値が、例えば、６０（パック／分）の場合、制御装置３０は、この最大値に適合する「第４運転パターン」の設定値を用いて、整列コンベア２での物品１の処理能力（つまり、コレイター部５の無端ベルト２Ｖの運転性能）を自動的に調整できる。

つまり、本実施形態の箱詰め装置１００では、物品供給コンベア３における整列コンベア２への物品１の供給能力（具体的には、物品１の通過予測個数の最大値としての６０パック／分）が、物品１の処理能力が最大となる「第１運転パターン」の下限（具体的には、１０１パック／分）よりも低い場合、この最大値（６０パック／分）の物品１を処理できる必要最小限の「第４運転パターン」にまで、整列コンベア２のコレイター部５の無端ベルト２Ｖの運転性能を低くできる。

これにより、本実施形態の箱詰め装置１００では、物品収容部２Ｃ内の物品１を外側へと向ける遠心力および無端ベルト２Ｖへの負荷が過剰に働くことを低減できる。

ここで、上記ステップＳ３０４において、制御装置３０は、光電センサ２０の出力信号を常時監視している。そして、ステップＳ３０５では、制御装置３０は、光電センサ２０の出力信号を用いて、ステップＳ３０４の運転パターンに対応する整列コンベア２での物品１の処理能力の上限を超える物品１の供給が検出されるか否かを判定している。

例えば、ステップＳ３０４の運転パターンが、「第４運転パターン」の場合、制御装置３０は、光電センサ２０の出力信号に基づいて、「第４運転パターン」における物品１の処理能力の上限（７０パック／分）を超える物品１の供給が検出されるか否かを判定している。

制御装置３０が、ステップＳ３０４の運転パターンに対応する物品１の処理能力の上限を超える物品１の供給を検出していない場合（ステップＳ３０５において「Ｎｏ」の場合）、整列コンベア２において物品１を適切に処理可能（つまり、コレイター部５での物品１の受取可能）であると考えられる。この場合、ステップＳ３０４の運転パターンを用いた整列コンベア２の運転がそのまま維持される。

一方、制御装置３０が、ステップＳ３０４の運転パターンに対応する物品１の処理能力の上限を超える物品１の供給を検出した場合（ステップＳ３０５において「Ｙｅｓ」の場合）、整列コンベア２において物品１を処理不能（つまり、コレイター部５での物品１の受取ミス）に陥ると考えられる。この場合、整列コンベア２での物品１の処理能力を上げる方向に整列コンベア２の運転パターンが即座に切り替えられる（ステップＳ３０６）。

例えば、ステップＳ３０４の運転パターンが、「第４運転パターン」の場合に、制御装置３０が、光電センサ２０の出力信号を用いて、整列コンベア２での物品１の処理能力の上限（７０パック／分）を超える物品供給コンベア３での物品１の供給例として、物品１の通過予測個数が８０パック／分となる状態を検出したとする。この場合、制御装置３０は、整列コンベア２の運転パターンを、「第４運転パターン」よりも物品１の処理能力が高い「第１運転パターン」、「第２運転パターン」或いは「第３運転パターン」に即座に切り替える。

これにより、ステップＳ３０４の運転パターンに対応する整列コンベア２での物品１の処理能力の上限を超える物品１の供給でも物品１を適切に処理可能（つまり、コレイター部５での物品１の受取可能）に整列コンベア２での物品１の処理能力を自動的に調整できる。

なお、このとき、コレイター部５の無端ベルト２Ｖの運動性能は、不必要に高くなっている場合があるので、ステップＳ３０２に戻り、ステップＳ３０２のサンプリングデータの取得が再び行われ、ステップＳ３０２以降の動作が繰り返される。

本発明の箱詰め装置の運転方法によれば、物品収容部外へと物品を飛び出させるリスクおよび無端ベルトへの過剰負荷を従来例よりも低減できる。よって、本発明は、例えば、ポテトチップ、豆、飴等の食品が袋詰めまたは箱詰めされた物品を、段ボール箱等の外装箱の内部に整然と自動収納できる箱詰め装置に利用できる。

１ 物品
２ 整列コンベア
２Ａ 仕切板
２Ｃ 物品収容部
３ 物品供給コンベア
４ 押し出しプレート
９ 物品押し出し位置
１１ 整列コンベアの物品受取位置
１２ 整列コンベアの仕切板待機位置
２０ 光電センサ
３０ 制御装置
１０，１００ 箱詰め装置

Claims (3)

1. 無端ベルト上に立設する複数の仕切部材によって形成されている物品収容部を用いて、前記無端ベルトの移動方向に沿って物品を整列させる整列コンベアと、前記物品収容部に前記物品を１個ずつ、供給する物品供給コンベアと、前記物品供給コンベアと前記整列コンベアとの間の前記物品の受け渡しにおける前記物品供給コンベアの物品の供給能力を検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号を受け取ることができる制御装置と、を備える箱詰め装置の運転方法であって、
   前記整列コンベアの運転パターンが、前記物品の受け渡しにおける前記整列コンベアでの物品の処理能力に応じて区分けされ、
   前記制御装置が、前記検出手段を用いて前記物品供給コンベアでの前記物品の供給能力のサンプリングを行い、前記サンプリングデータに基づいて前記物品の供給能力の最大値を抽出し、前記最大値に適合する前記運転パターンの設定値を用いて前記物品の処理能力を調整する、箱詰め装置の運転方法。
2. 前記制御装置は、前記検出手段を用いて、前記物品の供給能力を監視することにより、前記調整された物品の処理能力の上限を超える前記物品の供給が検出された場合、前記物品の処理能力を上げる方向に前記運転パターンを切り替える、請求項１に記載の箱詰め装置の運転方法。
3. 前記無端ベルトが架けられたプーリに駆動力を与える駆動装置を更に備え、
   前記駆動装置の回転軸の駆動のための入力値を前記運転パターンの設定に用いる、請求項１または２に記載の箱詰め装置の運転方法。
   

Images