JP2020015605A

JP2020015605A - 容器移載装置における内容物飛び出し防止機構

Info

Publication number: JP2020015605A
Application number: JP2018141024A
Authority: JP
Inventors: 伸人山内; Nobuhito Yamauchi
Original assignee: Shibuya Packaging System Corp
Current assignee: Shibuya Packaging System Corp
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP7201894B2

Abstract

【課題】内容物が充填された容器を密封せずに移載する容器移載装置において、移載能力を上げながらも容器に充填された内容物の飛び出し防止する。【解決手段】内容物が充填されるとともに開口部が密閉されていない状態の容器Ｖを、第１搬送コンベヤ１２から第１搬送コンベヤ１２の下流に配置された第２搬送コンベヤ１４へと移載する容器移載装置１０において、容器Ｖを把持するグリッパ１６と、グリッパ１６を昇降させる昇降機構１８と、グリッパ１６を水平方向へ移動させる水平移動機構２０と、グリッパ１６により把持される容器Ｖの姿勢を移動方向の前方側を下方もしくは上方へ傾斜させるグリッパ傾斜機構２３と、グリッパ傾斜機構２３を制御する制御部を設ける。制御部は、昇降機構１８および水平移動機構２０により容器Ｖを移動する際に、グリッパ傾斜機構２３によって容器Ｖを傾斜させる。【選択図】図１

Description

本発明は、内容物が充填されて開口部がシール部材によって密封されていない状態の容器を、第１搬送コンベヤから取り出して第２搬送コンベヤへ移載する容器移載装置に関する。

第１搬送コンベヤによって搬送される容器に具材などの内容物を充填した後、容器を第２搬送コンベヤへ移載し、第２搬送コンベヤによって搬送される容器に蓋を装着する容器処理装置が知られている（特許文献１参照）。同容器処理装置における第１搬送コンベヤから第２搬送コンベヤへの容器の移載動作では、第１搬送コンベヤから容器を持ち上げ、第２搬送コンベヤに向けて水平移動し、その後下降して第２搬送コンベヤのリテーナへと容器を移載している。

特許第６０６２２０５号公報

特許文献１の構成において処理能力を上げるためには、移載に掛かる時間を短くする必要があり、容器の昇降および水平移動を高速に行う必要がある。しかし、蓋をしない状態で移動速度を上げると、容器内に充填された内容物が慣性力により容器の外へ飛び出すという問題が発生する。

本発明は、内容物が充填された容器を密封せずに移載する容器移載装置において、移載能力を上げながらも容器に充填された内容物の飛び出し防止することを課題としている。

本発明の第１の発明である容器移載装置における内容物飛び出し防止機構は、内容物が充填されるとともに開口部が密閉されていない状態の容器を、第１搬送コンベヤから第１搬送コンベヤの下流に配置された第２搬送コンベヤへと移載する容器移載装置における内容物飛び出し防止機構であって、容器を把持するグリッパと、前記グリッパを昇降させる昇降機構と、前記グリッパを水平方向へ移動させる移動機構と、前記グリッパにより把持される容器の姿勢を移動方向の前方側を下方もしくは上方へ傾斜させる傾斜機構と、前記傾斜機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記昇降機構および前記移動機構により容器を移動する際に、前記傾斜機構によって容器を傾斜させることを特徴としている。

本発明の第２の発明である容器移載装置における内容物飛び出し防止機構は、第１の発明において、容器の傾斜角度を移動中に変更することを特徴としている。

本発明の第３の発明である容器移載装置における内容物飛び出し防止機構は、前記制御手段は、容器の移動中における搬送加速度に応じて傾斜角度を変更することを特徴としている。

本発明によれば、内容物が充填された容器を密封せずに移載する容器移載装置において、移載能力を上げながらも容器に充填された内容物の飛び出し防止することができる。

本発明の一実施形態である容器移載装置の側面図である。図１の容器移載装置を下流側から見た正面図である。図１の容器移載装置の一部を示す平面図である。グリッパ開閉機構の構成を示す平面図である。グリッパ開閉機構の構成を示す側面図である。移載動作中の容器の姿勢の変化および各位置における内容物の搬送加速度の水平成分の大きさを示すグラフである。容器の各位置における姿勢の時系列変化をより詳細に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である容器移載装置の側面図である。図２は、図１の容器移載装置を下流側から見た正面図であり、図３はその一部を示す平面図である。

本実施形態の容器移載装置１０は、例えばカップ麺製造ラインにおいて第１搬送コンベヤ１２の下流端から第２搬送コンベヤ１４の上流端へと容器Ｖを移載するための装置である。第１搬送コンベヤ１２および第２搬送コンベヤ１４は、容器Ｖを保持するリテーナ１２Ａ、１４Ａが各々一対のチェーンに架け渡された搬送コンベヤである。第１搬送コンベヤ１２では、例えば麺や具材などの充填作業が行われ、第２搬送コンベヤ１４では例えば容器Ｖの開口部が各々シールされ蓋が被せられる。なお、本実施形態では、充填作業とシール作業を異なる搬送コンベヤ上で行うことにより、充填作業中にリテーナに落下する麺や具材などが、シール作業を行う搬送コンベヤに送られることを防止し、クリーンな環境でのシール作業を可能にしている。

図１に示されるように、容器移載装置１０は、第１搬送コンベヤ１２、第２搬送コンベヤ１４の上方にあって、第１搬送コンベヤ１２の下流端から第２搬送コンベヤ１４の上流端に掛けて配置される。第１搬送コンベヤ１２、第２搬送コンベヤ１４では、例えば多列で容器Ｖが搬送され、リテーナ１２Ａ、１４Ａの各々には、容器Ｖをその中に保持する穴が搬送列の数分設けられる。

第１搬送コンベヤ１２において、リテーナ１２Ａに保持される容器Ｖには、上方から麺、具材が順次投入され、第１搬送コンベヤ１２の下流端に到ると、容器移載装置１０のグリッパ１６により、リテーナ１２Ａの各穴に保持される１行分の容器Ｖが把持され、リテーナ１２Ａから持ち上げられるとともに、第２搬送コンベヤ１４に向けて水平方向へと移動される。また、第２搬送コンベヤ１４近くでは、グリッパ１６に把持される容器Ｖが、水平方向に移動されながら下降され、第２搬送コンベヤ１４の上流端においてリテーナ１４Ａの各穴に１行分の容器Ｖが挿入され、容器Ｖの移載が完了する。なお、後述するように本実施形態では、この移載作業中に、容器Ｖが加速減速時に受ける慣性力に応じてグリッパ１６の移動方向の前方側、すなわち容器Ｖの移動方向の前方側を下方もしくは上方に傾斜させ、第１搬送コンベヤ１２において容器Ｖ内に充填された内容物の容器Ｖの外への飛び出しを防止する。

リテーナ１４Ａへの容器Ｖの移載を完了したグリッパ１６は各容器Ｖを解放し、第１搬送コンベヤ１２の下流端側へと戻され、次の行の容器Ｖに対する移載作業を行う。第２搬送コンベヤ１４に移載された容器Ｖは、下流側でシール作業が行われ蓋が被せられる。なお、図１には、第１搬送コンベヤ１２の容器Ｖをグリッパ１６が把持した時点、第２搬送コンベヤ１４に向けて容器Ｖが傾けられて移動されている時点、第２搬送コンベヤ１４のリテーナ１４Ａに容器Ｖを挿入した時点における状態が例示的に描かれている。

本実施形態において、グリッパ１６の昇降は昇降機構１８によって行われ、グリッパ１６の水平移動は水平移動機構２０によって行われる。また、グリッパ１６の開閉はグリッパ開閉機構２２によって行われる。更に、本実施形態におけるグリッパ１６の傾斜はグリッパ傾斜機構２３によって行われる。なお、各機構は図示しない制御部により駆動される。

昇降機構１８は、容器移載装置１０の左右にフレーム１８Ａ、１８Ｂを備える。フレーム１８Ａ、１８Ｂは、第１、第２搬送コンベヤ１２、１４の両側に沿って、第１搬送コンベヤ１２の下流端の上方から第２搬送コンベヤ１４の上流端の上方に水平に架け渡される水平移動機構２０の２本のレール２４の上に、各々スライダ２６を介して摺動自在に保持される。フレーム１８Ａ、１８Ｂは、レール２４に沿って架け渡される水平移動機構２０のタイミングベルト２８に取り付けられ、タイミングベルト２８は、下流側に配置された水平移動用モータ２８Ａに接続される一対の原動プーリ２８Ｂと、上流側に配置された一対の従動プーリ２８Ｃにそれぞれ掛け回される。すなわち、水平移動モータ２８Ａの回転によりタイミングベルト２８がレール２４に沿って走行されると、これに合わせてフレーム１８Ａ、１８Ｂがレール２４の上を走行する。なお、レール２４、水平移動用モータ２８Ａ、および従動プーリ２８Ｃは、固定フレーム３０に固定されている。

昇降機構１８のフレーム１８Ａには、グリッパ１６を昇降するための昇降用モータ３２が搭載され、昇降用モータ３２の回転軸は昇降用回転シャフト３２Ａに取り付けられる。昇降用回転シャフト３２Ａは、搬送方向に垂直に左右のフレーム１８Ａ、１８Ｂに架け渡され、フレーム１８Ａ、１８Ｂに搭載された軸受３２Ｂによって回転自在に保持される。

フレーム１８Ａ、１８Ｂには下方へと垂直に延出する垂下部材１９が各々設けられる。垂下部材１９には各々上下方向に延在するレール１９Ａが設けられ、レール１９Ａには昇降部材３４のスライダ３４Ａが各々摺動自在に係合される。各昇降部材３４は、昇降用回転シャフト３２Ａの左右に各々取り付けられたリンク機構３３に連結される。昇降用モータ３２が回転されると、左右のリンク機構３３を介して各昇降部材３４が回転方向に応じてレール１９Ａに沿って昇降する。

グリッパ１６、グリッパ開閉機構２２、グリッパ傾斜機構２３は左右の昇降部材３４によって保持され、これらは昇降部材３４とともに一体的に昇降し、水平移動を行う。グリッパ傾斜機構２３は、傾斜用モータ２３Ａと傾斜用モータ２３Ａの回転軸に取り付けられた傾斜用回転シャフト２３Ｂを備える。傾斜用回転シャフト２３Ｂは左右の昇降部材３４に回転自在に保持され、傾斜用回転シャフト２３Ｂには、開閉機構保持部材３６が一体的に取り付けられる。また開閉機構保持部材３６には、グリッパ１６を保持するグリッパ開閉機構２２が一体的に保持される。すなわち、傾斜用モータ２３Ａが回転されると、傾斜用回転シャフト２３Ｂとともに開閉機構保持部材３６が回転され、グリッパ開閉機構２２およびグリッパ１６が傾けられる。

図４、図５は、グリッパ開閉機構２２の構成を示す平面図および側面図である。グリッパ１６は、左右一対のグリッパ片１６Ａ、１６Ｂとから構成され、容器Ｖの開口部の縁を左右から挟み込むように把持する。グリッパ片１６Ａの各々は、横方向（搬送方向に垂直な方向）に延在する第１グリッパ片支持部材３８Ａに取り付けられ、グリッパ片１６Ｂの各々は横方向に延在する第２グリッパ片支持部材３８Ｂに取り付けられる。第２グリッパ片支持部材３８Ｂは、横方向に摺動可能なスライダ４０Ａ、レール４０Ｂを介して開閉機構保持部材３６の下面に保持され、第１グリッパ支持部材３８Ａは、横方向に摺動可能なスライダ４２Ａ、レール４２Ｂを介して第２グリッパ片支持部材３８Ｂの下面に保持される。なお、スライダ４０Ａ、レール４０Ｂおよびスライダ４２Ａ、レール４２Ｂの機構は、第１、第２グリッパ片支持部材３８Ａ、３８Ｂの反対側の端部にも設けられる。

開閉機構保持部材３６には、グリッパ開閉用モータ４４が搭載される。グリッパ開閉用モータ４４の回転軸の偏心した位置Ｐには、レバー４６の一端が軸支される。レバー４６の他端は揺動部材４８の一端に回転自在に取り付けられ、揺動部材４８の同端部にはリンク５０Ａを介して第１グリッパ片支持部材３８Ａが連結される。また、揺動部材４６は、その中心が開閉機構保持部材３６に軸支され、他端にはリンク５０Ｂを介して第２グリッパ片支持部材３８Ｂが連結される。同機構により、グリッパ開閉用モータ４４が回転されると、第１グリッパ片支持部材３８Ａと第２グリッパ片支持部材３８Ｂは逆向きにスライドされ、グリッパ１６の開閉が行われる。なお、図４には、グリッパ開閉用モータ４４が、グリッパ１６を閉じる方向に回転されるときの各部材の移動方向が矢印で示される。

次に図６、図７を参照して、本実施形態の容器移載装置１０を用いた容器Ｖの移載動作の詳細について説明する。図６（ａ）は、移載動作中の容器の姿勢の変化を時系列に示す模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の各位置における内容物の搬送加速度ａの水平成分の大きさを示すグラフである。また、図７は、容器Ｖの各位置における姿勢の時系列変化をより詳細に示す図である。

図６（ａ）に示されるように、内容物が充填されたものの開口部が塞がれていない容器Ｖは、第１搬送コンベヤ１２の受取位置Ｐ１にあるリテーナ１２Ａからグリッパ１６により受け取られ、上述した昇降機構１８および水平移動機構２０の駆動により容器Ｖの頂面中心が例えば軌跡Ｃを描くように移動され、第２搬送コンベヤ１４の受渡位置Ｐ２にあるリテーナ１４Ａへと受け渡される。この移載作業中に、グリッパ１６は、グリッパ傾斜機構２３により傾けられ、容器Ｖの姿勢は、その加速度に応じて移動方向の前方側または後方側が下方へ傾斜させられる。

受取位置Ｐ１においては、容器Ｖをリテーナ１２Ａの穴から引き抜くために容器Ｖは略鉛直に持ち上げられ、その後、上に凸の弧状軌跡を描きながら受渡位置Ｐ２にまで移動される。受渡位置Ｐ２においては、リテーナ１４Ａの穴に容器Ｖを嵌め込むために容器Ｖは略鉛直に下降される。容器Ｖの受取位置Ｐ１から受渡位置Ｐ２への軌跡Ｃに沿った移動は、垂直方向、水平方向への加減速を含む。そのため容器Ｖ内の内容物である麺Ｎや具材Ｍには、同加減速に対応する慣性力が作用する。処理能力を上げるために容器Ｖの搬送速度を上げるには、搬送加速度も大きくする必要があるため、内容物に作用する慣性力が増大する。そのため容器Ｖの姿勢を水平に維持したままだと、内容物が容器Ｖの外へと飛び出してしまうことがある。

そのため本実施形態では、昇降機構１８および水平移動機構２０による移載動作中に、グリッパ１６を傾けることで容器Ｖ内の内容物が外に飛び出すことを防止する。例えば、内容物に掛かる重力加速度ｇと搬送加速度ａの合成加速度ｃが容器Ｖの底面に略直交するように、重力加速度ｇと合成加速度ｃの間の角度θに対応する角度、グリッパ１６を傾斜させる。なお、重力加速度ｇと搬送加速度ａは既知なので、各機構を制御する制御部（不図示）は、例えば容器毎にグリッパの移動軌跡、搬送加速度、（昇降機構１６、水平移動機構１８の駆動量）を記憶しており、これに合わせてグリッパ傾斜機構２３は制御される。また、搬送加速度ａは移載動作中に変化するので、傾斜角度はこれに応じて移載動作中に変更される。

図６（ｂ）において、縦軸の搬送加速度ａの水平成分は、Ｐ１からＰ２に向けた水平方向の成分を正としており、図６（ａ）には、水平加速度が一定となる区間Ａ２および区間Ａ５における重力加速度ｇ、搬送加速度ａ、合成加速度ｃの関係が例示的に示される。また、図７における区間Ａ１〜Ａ６は、図６（ｂ）の区間Ａ１〜Ａ６に対応し、図７には各区間を代表する容器Ｖの姿勢が示される。

以上のように、本実施形態の容器移載装置によれば、内容物が充填された容器を密封せずに移載する場合においても、移載能力を上げながらも容器に充填された内容物の飛び出し防止できる。

なお、本実施形態では、グリッパにより１行を単位に容器を同時把持しているが、複数行を同時に把持し傾けて搬送する構成であってもよい。

１０容器移載装置
１２第１搬送コンベヤ
１２Ａ、１４Ａリテーナ
１４第２搬送コンベヤ
１６グリッパ
１８昇降機構
２０水平移動機構
２３グリッパ傾斜機構
Ｖ容器

Claims

内容物が充填されるとともに開口部が密閉されていない状態の容器を、第１搬送コンベヤから第１搬送コンベヤの下流に配置された第２搬送コンベヤへと移載する容器移載装置における内容物飛び出し防止機構であって、
容器を把持するグリッパと、
前記グリッパを昇降させる昇降機構と、
前記グリッパを水平方向へ移動させる移動機構と、
前記グリッパにより把持される容器の姿勢を移動方向の前方側を下方もしくは上方へ傾斜させる傾斜機構と、
前記傾斜機構を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記昇降機構および前記移動機構により容器を移動する際に、前記傾斜機構によって容器を傾斜させる
ことを特徴とする容器移載装置における内容物飛び出し防止機構。
容器の傾斜角度を移動中に変更することを特徴とする請求項１に記載の容器移載装置における内容物飛び出し防止機構。
前記制御手段は、容器の移動中における搬送加速度に応じて傾斜角度を変更することを特徴とする請求項２に記載の容器移載装置における内容物飛び出し防止機構。