JP2014114033A

JP2014114033A - カートン成形装置

Info

Publication number: JP2014114033A
Application number: JP2012268556A
Authority: JP
Inventors: Naoya Deguchi; 直也出口
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: JP6094734B2

Abstract

【解決手段】カートン成形装置１は、成形前のカートンＣが供給される搬送面３と、上記搬送面よりも上部に突出した状態でカートンの前面Ｃ３に当接する前面側保持部材６および後面Ｃ４に当接する後面側保持部材７と、これら前面側保持部材および後面側保持部材を移動させる駆動手段８とを備えている。
上記駆動手段は、上記前面側保持部材および後面側保持部材を循環案内する循環通路２１に沿って上記前面側保持部材および後面側保持部材をリニアモータによって個別に移動させ、上記前面側保持部材と後面側保持部材との間に成形前のカートンが位置すると、前面側保持部材と後面側保持部材とが接近するように前面側保持部材よりも後面側保持部材を相対的に速く移動させ、これにより上記カートンの前面および後面を起立させて成形状態とする。
【効果】簡易な構成でカートンを成形することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はカートン成形装置に関し、詳しくは前面および後面が傾いて底面および天面が相互に接近した成形前のカートンを、前面および後面を起立させて底面および天面が相互に離隔した成形状態へと成形するカートン成形装置に関する。

従来、下方を向いた底面と、上方を向いた天面と、前方を向いた前面と、後方を向いた後面とを備えたカートンを、上記前面および後面が傾いて底面および天面が相互に接近した成形前の状態から、上記前面および後面を起立させて底面および天面が相互に離隔した成形状態へと成形するカートン成形装置が知られている。
このようなカートン成形装置として、上記カートンの前面に当接する前面側保持部材および後面に当接する後面側保持部材を移動させて、上記カートンを成形するようになっている（特許文献１）。
またこの特許文献１では、大小異なる大きさのカートンを成形可能となっており、カートンの大きさに合わせて上記前面側保持部材と後面側保持部材との間隔を設定するためのリンク機構を備えている。

特開２０１０−１５９０６３号公報

しかしながら、上記特許文献１のカートン成形装置におけるリンク機構はその構成が複雑であり、また多品種への対応も困難であるという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明はより簡易な構成でカートンを成形することが可能なカートン成形装置を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかるカートン成形装置は、下方を向いた底面と、上方を向いた天面と、前方を向いた前面と、後方を向いた後面とを備えたカートンを、上記前面および後面が傾いて底面および天面が相互に接近した成形前の状態から、上記前面および後面を起立させて底面および天面が相互に離隔した成形状態とするカートン成形装置において、
成形前のカートンが供給される搬送面と、上記搬送面よりも上部に突出した状態で成形状態のカートンの前面に当接する前面側保持部材および成形状態のカートンの後面に当接する後面側保持部材と、これら前面側保持部材および後面側保持部材を移動させる駆動手段とを備え、
上記駆動手段は、上記前面側保持部材および後面側保持部材を無端状の移動軌跡に沿って循環案内する循環通路と、上記前面側保持部材および後面側保持部材の少なくともいずれか一方に設けた永久磁石または電磁コイルのいずれか一方と、上記循環通路に沿って配置した上記永久磁石または電磁コイルのいずれか他方とを備え、
さらに上記駆動手段の電磁コイルに電流を供給して前面側保持部材および後面側保持部材の少なくともいずれか一方を個別に移動させる制御手段を設けて、上記前面側保持部材と後面側保持部材との間に成形前のカートンが位置すると、前面側保持部材と後面側保持部材とが接近するように前面側保持部材よりも後面側保持部材を相対的に速く移動させ、これにより上記カートンの前面および後面を起立させて成形状態とすることを特徴としている。

上記発明によれば、上記前面側保持部材および後面側保持部材をいわゆるリニアモータからなる駆動手段によって個別に移動させ、前面側保持部材よりも後面側保持部材を相対的に速く移動させることで、成形前のカートンを上流側および下流側から押圧し、これにより上記カートンの前面および後面を起立させて成形状態とすることができる。
その際、上記前面側保持部材と後面側保持部材との間隔は制御手段によって任意に設定可能であることから、特許文献１のような複雑なリンク機構は不要であり、また多品種のカートンであっても対応することが可能である。

本実施例にかかるカートン成形装置の側面図を示し、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれその作動状態を示している。

以下図示実施例について説明すると、図１はカートンＣを成形するカートン成形装置１の側面図を示し、（ａ）〜（ｃ）は当該カートン成形装置１の動作を説明する図となっている。
上記カートンＣは環状に連結され、上方を向いた天面Ｃ１と、下方を向いた底面Ｃ２と、搬送方向下流側の前方を向いた前面Ｃ３と、搬送方向上流側の後方を向いた後面Ｃ４とを有し、これら各面にはそれぞれカートンＣの側部開口を閉鎖するための図示しないフラップが連結されている。
また上記カートンＣは、上記前面Ｃ３および後面Ｃ４が倒れて扁平状となった成形前の状態で供給され、これら前面Ｃ３および後面Ｃ４を起立させて底面Ｃ２および天面Ｃ１を相互に離隔させることで、略長方形に位置した成形状態とすることができる。
上記カートン成形装置１は、上記成形前のカートンＣを収容したカートンマガジン２と、上記カートンＣがその上面を搬送される搬送面３と、上記カートンマガジン２から成形前のカートンＣを取り出してこれを上記搬送面３に供給するカートン供給手段４と、上記搬送面３の下方に設けられて上記カートンＣの底面Ｃ２を吸着保持する下側吸着手段５と、上記搬送面３よりも上部に突出した状態で成形状態のカートンＣの前面Ｃ３に当接する前面側保持部材６と、成形状態のカートンＣの後面Ｃ４に当接する後面側保持部材７と、これら前面側保持部材６および後面側保持部材７を移動させる駆動手段８とを備え、これらは図示しない制御手段によって制御されるようになっている。

上記カートンマガジン２には、成形前のカートンＣが複数積層した状態で保持されており、その下端部に位置したカートンＣから順に、上記カートン供給手段４が吸着保持するようになっている。
上記搬送面３は平滑に形成されており、上記カートン供給手段４が供給したカートンＣはこの搬送面３に摺接しながら搬送されるようになっており、図示しない下流側には、上記カートンＣのフラップを閉鎖する工程や、カートンＣに物品を収容する工程等の各作業位置が設定されている。
本実施例において、上記扁平な状態とされた成形前のカートンＣは、天面Ｃ１および後面Ｃ４が上方を、上記底面Ｃ２および前面Ｃ３が下方を向いた状態で搬送面３に供給されるようになっている。

上記カートン供給手段４は、上記カートンＣの天面Ｃ１を吸着保持する上側吸着手段１１と、当該上側吸着手段１１を移動させて上記成形前のカートンＣを上記カートンマガジン２から上記搬送面３へと移動させる移動手段としての回転テーブル１２とを備えている。
上記上側吸着手段１１は両端に２つの吸着ヘッド１１ａを備え、またこの上側吸着手段１１は上記回転テーブル１２の外周部分に自転可能に設けられており、上記回転テーブル１２の回転に伴って公転するようになっている。
具体的には、上記吸着ヘッド１１ａは図１（ａ）において一点鎖線で示す移動軌跡で移動し、一方の吸着ヘッド１１ａが上記カートンマガジン２の下端部に位置するカートンＣの天面Ｃ１を吸着保持すると、上側吸着手段１１は回転テーブル１２の回転に伴って公転するとともに自転し、当該保持したカートンＣの底面Ｃ２が下方となるように上記搬送面３に載置するようになっている。
その後吸着ヘッド１１ａは、後述するように所定時間だけ上記カートンＣの天面Ｃ１を吸着保持した状態を維持し、これにより吸着ヘッド１１ａは搬送面３から上方へと離隔しながら、天面Ｃ１を上方へと引き上げるようになっている。

上記下側吸着手段５は搬送面３の下方に設けられており、その上部に設けられてカートンＣの底面Ｃ２を吸着保持する吸着ヘッド５ａと、当該吸着ヘッド５ａを搬送面３における上流側の所定の位置と下流側の所定の位置との間で往復動させ図示しない移動手段とから構成されている。
上記移動手段は上記吸着ヘッド５ａを上記カートン供給手段４に同期して移動させ、上記上側吸着手段１１によって成形前のカートンＣが搬送面３に載置されると、上記吸着ヘッド５ａを成形前のカートンＣの底面Ｃ２を吸着保持可能な位置に位置させるようになっている。
その後移動手段は、上記カートンＣが搬送面３を搬送されながら成形されることから、上記底面Ｃ２の移動に同期して吸着ヘッド５ａを下流側に移動させ、
カートンＣが成形状態となると吸着ヘッド５ａは底面の吸着を解除し、新たに供給される成形前のカートンＣの底面Ｃ２を吸着可能な位置へと移動される。

上記前面側保持部材６および後面側保持部材７は略同形状を有しており、それぞれ搬送面３に対して垂直に設けられた板状の部材となっており、成形後のカートンＣの前面Ｃ３および後面Ｃ４にそれぞれ密着するようになっている。
上記駆動手段８はいわゆるリニアモータであって上記前面側保持部材６および後面側保持部材７を移動させる、無端状の移動軌跡を構成する長円状の循環通路２１を備え、上記前面側保持部材６および後面側保持部材７にはそれぞれに図示しない永久磁石が、上記循環通路２１には図示しない複数の電磁コイルが設けられている。
上記循環通路２１は、上記搬送面３の側方に隣接して設けられており、上記前面側保持部材６および後面側保持部材７を搬送面３の上部に露出させた部分では搬送方向上流から下流へと移動させ、搬送面３の下方に位置した部分では搬送方向とは反対向きに移動させるようになっている。

上記制御手段は上記循環通路２１における各電磁コイルへの電流の供給を制御し、前面側保持部材６および後面側保持部材７の移動を個別に制御することが可能となっている。
また上記循環通路２１の所要の位置に、上記前面側保持部材６および後面側保持部材７の位置を検出する図示しない位置センサを設け、この位置センサからの信号により、制御手段は各前面側保持部材６および後面側保持部材７の位置を認識している。
このような構成により、上記制御手段は、上記循環通路２１におけるすべての前面側保持部材６および後面側保持部材７の位置を認識するとともに、これらの位置および速度を個別に制御することが可能となっている。
また上記カートン供給手段４の回転テーブル１２には回転角度を検出する図示しないエンコーダが設けられており、制御手段はこの回転テーブル１２の回転角度によって上記上側吸着手段１１に保持された成形前のカートンＣの位置を認識し、前面側保持部材６および後面側保持部材７を同期させて移動させるようになっている。

上記構成を有するカートン成形装置１の動作を、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
まず上記カートン供給手段４が作動し、上側吸着手段１１がカートンマガジン２の下端部に位置する成形前のカートンＣの天面Ｃ１を吸着保持すると、その後上側吸着手段１１が回転テーブル１２の回転に伴って公転し、吸着保持した成形前のカートンＣを、その底面Ｃ２および前面Ｃ３が下方を向いた状態で上記搬送面３に載置する（（ａ）の状態）。
このとき、上記下側吸着手段５は当該供給された成形前のカートンＣの底面Ｃ２の位置に待機しており、成形前のカートンＣが搬送面３に載置されると、上記底面Ｃ２を吸着保持する。

一方、上記制御手段は、上記回転テーブル１２の回転角度から成形前のカートンＣの位置を認識しており、上記駆動手段８は当該成形前のカートンＣの位置に同期して上記前面側保持部材６および後面側保持部材７を移動させる。
具体的には、上記前面側保持部材６は上記搬送面３に載置される成形前のカートンＣの搬送方向下流側に位置しており、成形前のカートンＣが搬送面３に載置されると、当該成形前のカートンＣにおける天面Ｃ１と前面Ｃ３との境界（前方の境界）がその後方から当接するようになっている。
一方、上記後面側保持部材７は上記搬送面３に載置される成形前のカートンＣの搬送方向上流側に位置しており、成形前のカートンＣが搬送面３に載置されると、これに同期して移動し、後面Ｃ４と底面Ｃ２との境界（後方の境界）にその後方から当接するようになっている。
つまり、上記カートン供給手段４が搬送面３に成形前のカートンＣを供給すると、制御手段はその下流側および上流側に上記前面側保持部材６および後面側保持部材７が当接するように、これらを制御するようになっている。

図１（ｂ）は上記カートンＣが（ａ）に示す成形前の状態から上記前面Ｃ３および後面Ｃ４が若干起こされた、成形途中の状態を示している。
上記上側吸着手段１１および上記下側吸着手段５は、上記成形前のカートンＣが搬送面３に載置された後も、この図１（ｂ）の状態においても上記カートンＣの天面Ｃ１および底面Ｃ２の吸着をそれぞれ維持している。
上記上側吸着手段１１は上記回転テーブル１２の回転に伴って公転を継続するとともに自転しており、このため上記吸着ヘッド１１ａは搬送面３より下流側に移動しながら斜め上方へと移動し、これにより当該吸着ヘッド１１ａに吸着されたカートンＣの天面Ｃ１が上方に引き上げられることとなる。
一方、上記下側吸着手段５はカートンＣの底面Ｃ２を吸着保持した状態を維持していることから、上側吸着手段１１と下側吸着手段５とが上下に離隔し、これにより成形前のカートンＣの天面Ｃ１と底面Ｃ２とが上下に離隔することとなる。
このようにしてカートンＣの天面Ｃ１と底面Ｃ２とが離隔すると、それまで倒れていた前面Ｃ３および後面Ｃ４が起き上がるため、天面Ｃ１と前面Ｃ３との境界（前方の境界）および後面Ｃ４と底面Ｃ２との境界（後方の境界）が搬送面３の搬送方向において接近することとなる。
このため上記下側吸着手段５は、この底面Ｃ２の位置に同期して上記移動手段により移動するようになっている。

一方、制御手段にはあらかじめ成形中におけるカートンＣの前方の境界および後方の境界の位置が設定されており、上記前面側保持部材６および後面側保持部材７をこれらの境界の位置に同期させて移動させるようになっている。
つまり、上記図１（ａ）から（ｂ）の状態となる間、成形前のカートンＣはカートン供給手段４の吸着ヘッド１１ａによって搬送面３の下流側に移動しており、これに伴って前方の境界および後方の境界も移動することとなる。
具体的には、カートンＣにおける上記天面Ｃ１が底面Ｃ２より離隔し、前面Ｃ３および後面Ｃ４が起き上がることで、後方の境界は前方の境界よりも高速に下流側に移動することとなる。
そこで制御手段は、前面側保持部材６よりも後面側保持部材７を相対的に速く移動させて、前面側保持部材６と後面側保持部材７とが接近するように移動させ、これにより成形前のカートンＣが上流側および下流側から押圧され、これにより上記カートンＣの前面Ｃ３および後面Ｃ４が起立することとなる。

上記図１（ｂ）の状態によれば、カートン供給手段４の上側吸着手段１１がカートンＣの天面Ｃ１を吸着保持してこれを上方に移動させることで、成形前のカートンＣを成形するためのきっかけが得られ、かつ上記下側吸着手段５がカートンＣの底面Ｃ２を吸着保持していることから、天面Ｃ１を底面Ｃ２から確実に離脱させることが可能となっている。
仮に前面側保持部材６と後面側保持部材７とを接近させて成形前のカートンＣが上流側および下流側から押圧しただけでは、成形前のカートンＣの前面Ｃ３および後面Ｃ４が起立せずに座屈して変形してしまう恐れがある。

図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態から上記カートン供給手段４の上側吸着手段１１がカートンＣの天面Ｃ１から離脱し、さらにカートンＣの前面Ｃ３および後面Ｃ４がさらに起立した状態を示している。
制御手段は、上記上側吸着手段１１が離脱した後も、前面側保持部材６と後面側保持部材７とが接近するように前面側保持部材６よりも後面側保持部材７を相対的に速く移動させており、これにより成形前のカートンＣはその前方の境界および後方の境界がそれぞれ前面側保持部材６および後面側保持部材７によって挟持されて接近し、これにより上記前面Ｃ３および後面Ｃ４がさらに起立するようになっている。
その際上記下側吸着手段５も、カートンＣの底面Ｃ２が下流側に移動するのに同期して、当該カートンＣの底面Ｃ２を吸着保持したまま下流側に移動するようになっている。

その後、制御手段はさらに前面側保持部材６と後面側保持部材７とを接近させて、上記カートンＣの前面Ｃ３および後面Ｃ４を垂直に起立させ、カートンＣの前面Ｃ３が前面側保持部材６に当接し、後面Ｃ４が後面側保持部材７にそれぞれ当接したカートンＣの成形状態となる。
一方、カートンＣが成形状態となると、上記下側吸着手段５が底面Ｃ２から離脱し、その後上記移動手段により搬送面３を上流側に移動して、新たに供給される成形前のカートンＣの底面Ｃ２を吸着保持するようになっている。
上記成形状態のカートンＣは、上記制御手段が上記前面側保持部材６および後面側保持部材７を同じ速度で等間隔を維持したまま下流側に移動させることにより、成形状態を維持したまま搬送され、搬送面３の所要の位置に設定された上記フラップの閉鎖工程やカートンＣに物品を収容する工程等の各作業位置に位置させる。
なお、上記下側吸着手段５については、上記カートンＣが成形状態となる前に底面Ｃ２より離脱してもよい。
そして搬送面３の下流端に達した前面側保持部材６と後面側保持部材７とは、上記循環通路２１に沿って搬送面の下方に移動し、さらに上流側に移動して新たな成形前のカートンＣを成形するために待機する。

次に、本実施例のカートン成形装置１において、異なる大きさのカートンＣを成形する場合について説明する。
異なる大きさのカートンＣとして、上記天面Ｃ１および底面Ｃ２の長さが上記実施例のカートンＣよりも長いものや短いもの、またこれと同様、前面Ｃ３および後面Ｃ４の長さが上記実施例のカートンＣと異なるものがある。
これらのカートンＣを搬送面３に載置すると、成形前のカートンＣでは例えば天面Ｃ１と後面Ｃ４との合計した長さが異なるため、上記前方の境界と後方の境界との距離が上記実施例とは異なることとなる。
しかしながら、本実施例では前面側保持部材６と後面側保持部材７とは制御手段によって個別に制御可能であるため、例えば天面Ｃ１と後面Ｃ４との合計した長さや、成形後におけるカートンＣの天面Ｃ１の長さを設定すれば、上記前面側保持部材６と後面側保持部材７とによってカートンＣを成形することができる。
つまり、特許文献１のようなリンク機構を用いずとも、多様な大きさのカートンＣを成形することが可能であり、その際の設定も容易に行うことが可能となっている。

また本実施例のカートン成形装置１によれば、上記制御手段によって前面側保持部材６と後面側保持部材７とを上記搬送面３における任意の位置に移動させることができるため、カートンＣに対して所要の作業を行う作業位置を特許文献１のように所定の間隔で設定する必要がなく、各作業位置における処理手段の大きさ等に合わせて自由なレイアウトを採用することができる。
また、各作業位置において、前面側保持部材６および後面側保持部材７の間隔を維持したまま速度を変化させれば、また各作業位置での作業時間を変化させることも可能であり、また各作業位置と作業位置との間における速度を変化させるといったことも可能である。

なお上記実施例では、図１（ｂ）において前面側保持部材６と後面側保持部材７とを接近させて、成形前のカートンＣをその前方および後方から押圧しているが、この押圧については図１（ｃ）以降で行うようにし、それまでは単に前面側保持部材６と後面側保持部材７とがカートンＣに当接またはその近傍に位置した状態を維持するようにしてもよい。
また、成形前の扁平なカートンＣを搬送面３に供給する際、天面Ｃ１および前面Ｃ３が上方を、上記底面Ｃ２および後面Ｃ４が下方を向いた状態で供給されるようにすることも可能である。
さらに、上記実施例において、上記前面側保持部材６と後面側保持部材７とを駆動する駆動手段８として、これら前面側保持部材６と後面側保持部材７とに永久磁石を、循環通路２１に電磁コイルを設けているが、これと反対の構成としてもよい。
そして、上記実施例では前面側保持部材６と後面側保持部材７とに永久磁石を設けて、これらを上記制御手段により個別に制御しているが、これらのうちいずれか一方の保持部材にだけ永久磁石を設け、上記制御手段が当該一方の保持部材の位置および速度を制御する構成としてもよい。
例えば、上記後面側保持部材７に永久磁石を設けてこれを制御手段によって個別に制御するようにし、他方の前面側保持部材６をモータ等の駆動手段により上記循環通路を一定の速度で移動させる構成とすることが可能である。
その場合、上記制御手段が上記後面側保持部材７の速度を上記前面側保持部材６の速度よりも速くし、これにより前面側保持部材６と後面側保持部材７とを接近させて上記カートンＣの成形を行うことができる。

１カートン成形装置２カートンマガジン
３搬送面４カートン供給手段
５下側吸着手段６前面側保持部材
７後面側保持部材８駆動手段
１１上側吸着手段１２回転テーブル（移動手段）
２１循環通路Ｃカートン
Ｃ１天面Ｃ２底面
Ｃ３前面Ｃ４後面

Claims

下方を向いた底面と、上方を向いた天面と、前方を向いた前面と、後方を向いた後面とを備えたカートンを、上記前面および後面が傾いて底面および天面が相互に接近した成形前の状態から、上記前面および後面を起立させて底面および天面が相互に離隔した成形状態とするカートン成形装置において、
成形前のカートンが供給される搬送面と、上記搬送面よりも上部に突出した状態で成形状態のカートンの前面に当接する前面側保持部材および成形状態のカートンの後面に当接する後面側保持部材と、これら前面側保持部材および後面側保持部材を移動させる駆動手段とを備え、
上記駆動手段は、上記前面側保持部材および後面側保持部材を無端状の移動軌跡に沿って循環案内する循環通路と、上記前面側保持部材および後面側保持部材の少なくともいずれか一方に設けた永久磁石または電磁コイルのいずれか一方と、上記循環通路に沿って配置した上記永久磁石または電磁コイルのいずれか他方とを備え、
さらに上記駆動手段の電磁コイルに電流を供給して前面側保持部材および後面側保持部材の少なくともいずれか一方を個別に移動させる制御手段を設けて、上記前面側保持部材と後面側保持部材との間に成形前のカートンが位置すると、前面側保持部材と後面側保持部材とが接近するように前面側保持部材よりも後面側保持部材を相対的に速く移動させ、これにより上記カートンの前面および後面を起立させて成形状態とすることを特徴とするカートン成形装置。
上記成形前のカートンを保持するカートンマガジンと、上記カートンの天面を吸着保持する上側吸着手段と、当該上側吸着手段を移動させる移動手段とを備え、
上記上側吸着手段が上記カートンマガジンに保持された成形前の状態のカートンの天面を吸着保持すると、上記移動手段は当該上側吸着手段を移動させて当該成形前のカートンを上記搬送面に供給し、さらに移動手段は上側吸着手段を上昇させて、カートンの天面を底面より離隔させてカートンの前面および後面を起立させることを特徴とする請求項１に記載のカートン成形装置。
上記カートンの底面を吸着保持する下側吸着手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のカートン成形装置。