JP2020153858A - ガラスびん搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスびんの割れを伴うガラスびんの落下を監視する。【解決手段】ガラスびん搬送装置１は、ガラスびん保持機構２０によりガラスびんＧが保持される第１の地点Ｐ１とガラスびん保持機構２０によりガラスびんＧが解放される第２の地点Ｐ２との間でガラスびんＧを繰り返し搬送するものであって、ガラスびん保持機構２０からのガラスびんＧの落下を監視する落下監視装置を含み、落下監視装置は、第１の地点Ｐ１と第２の地点Ｐ２とを結ぶガラスびんＧの搬送経路下の所定の領域が監視領域となるように設置されるセンサ１２、１３と、センサ１２，１３の出力に、ガラスびんの落下に起因して発生する弾性波が含まれるか否かを検知することにより、ガラスびんの落下を判定する判定装置１１とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスびんを保持する第１の地点とガラスびんを解放する第２の地点との間でガラスびんを搬送するガラスびん搬送装置に関し、特に、ガラスびんの落下を監視する落下監視装置を備えるガラスびん搬送装置に関する。

従来、ガラスびんを搬送して箱詰めする装置として、例えば特許文献１にガラスびん箱詰め装置が提案されている。特許文献１に記載の装置においては、搬送ベルトにより運ばれてきた整列状態の複数のガラスびんがガラスびん保持機構により保持され、ケーシングガイドの真上まで搬送される。ケーシングガイドは、カートンの真上に配置されており、ガラスびんをカートンに箱詰めする際にガラスびんをガイドするものである。カートンは内部が格子状の仕切板によりガラスびん１本分ずつの領域に区分けされている。

ガラスびんを箱詰めする際には、ガラスびん保持機構は、昇降機構によりケーシングガイドの真下に供給された箱に向けて降ろされる。この状態で、ガラスびん保持機構がガラスびんを解放すると、各びんはケーシングガイドに誘導されて箱内の区分けされた所定の領域へと落下し、ガラスびんが箱詰めされる。

ガラスびんが解放された後、ガラスびん保持機構は昇降機構により上昇し、ガラスびん保持機構は搬送ベルトまで移動して次の新たなガラスびんを保持する。ガラスびんが詰められたカートンはカートン搬出入機構により搬出されるとともに、空のカートンがケーシングガイドの真下に供給される。

特開２０００−１４２６１３号公報

上記のようなガラスびん箱詰め装置においては、カートンへの箱詰めの際に、ガラスびん保持機構がガラスびんの解放動作を行っても、ガラスびんがガラスびん保持機構から離れずに残ってしまうことがある。この状態でガラスびん保持機構が上昇すると、残ったガラスびんが遅れて落下することがある。また、解放されたガラスびんがケーシングガイドに引っ掛かったのちに落下することがある。このように遅れて落下したガラスびんが正常に箱詰めされた他のガラスびんと衝突すると、落下したガラスびんや他のガラスびんに割れや損傷が生じて、箱内にガラスびんの破片が混入したり、箱詰めされたガラスびんに不良品が含まれることがある。

本発明は、上記した課題に着目してなされたものであり、箱詰め作業領域のようなガラスびんの落下を避けたい領域でのガラスびんの落下を監視することができ、ガラスびんの落下に伴うトラブルの発生を検出することが可能なガラスびん搬送装置を提供する。

本発明によるガラスびん搬送装置は、ガラスびん保持機構によりガラスびんが保持される第１の地点と前記ガラスびん保持機構によりガラスびんが解放される第２の地点との間でガラスびんを搬送するガラスびん搬送装置であって、前記ガラスびん保持機構からのガラスびんの落下を監視する落下監視装置を含む。前記落下監視装置は、前記第１の地点と前記第２の地点とを結ぶガラスびんの搬送経路下の所定の領域が監視領域となるように設置されるセンサと、前記センサの出力に、ガラスびんの落下に起因して発生する弾性波が含まれるか否かを検知することにより、ガラスびんの落下を判定する判定装置とを備える。

上記の構成によれば、ガラスびんが落下してガラスびんの割れが発生するおそれのある領域をセンサの監視領域に設定し、センサの出力に、ガラスびんが割れたことにより発生する弾性波、例えば、ガラスびんが落下して割れる際に発生するＡＥ波や、落下したガラスびんと他のガラスびんとの衝突により発生する音波が含まれるか否かを検知することにより、ガラスびんが落下したことを判定することができる。

好ましい実施形態によれば、前記第１の地点は、複数本のガラスびんが整列状態で搬送される搬送ベルト上の位置であり、前記第２の地点は、複数本のガラスびんが箱詰めされるカートンの底面の上方位置であり、前記カートンの内部を前記センサの前記監視領域とする。

一実施形態においては、前記センサは、ＡＥセンサであり、前記判定装置は、前記ＡＥセンサの出力に、ガラスびんが割れることにより発生するＡＥ波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定する。

なお、「ＡＥ」とはアコースティック・エミッション（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の略であり、材料が変形あるいは破壊する際に、内部に蓄えていた弾性エネルギーを音波(弾性波)として放出する現象をいう。「ＡＥ波」はこの現象において放出される弾性波のことであり、超音波領域の高い周波数成分をもつ。ガラスびんの「割れ」とは、ＡＥ波を発生する程度にガラスびんに変形や破壊が生じることをいい、ガラスびんが破片に分離するだけでなく、微小なクラックが生じることを含む。

上記の実施形態においては、前記ＡＥセンサは、前記カートンの上方に設置されてもよい。

上記の実施形態においては、前記ＡＥセンサは、複数個を１組として設置され、前記監視領域は複数に区分され、区分された前記各監視領域に前記複数個のＡＥセンサがそれぞれ割り当てられてもよい。

他の実施形態においては、前記センサは、マイクロフォンであり、前記判定装置は、前記マイクロフォンの出力に、ガラスびんが他のガラスびんと衝突したときに発生する所定レベル以上の音波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定する。

他の実施形態においては、前記センサは、ＡＥセンサ及びマイクロフォンであり、前記判定装置は、前記判定装置は、前記ＡＥセンサの出力に、ガラスびんが割れることにより発生するＡＥ波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定し、前記マイクロフォンの出力に、ガラスびんが他のガラスびんと衝突したときに発生する所定レベル以上の音波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定する。

本発明によれば、ガラスびんの落下を避けたい搬送経路上の領域においてガラスびんの落下を監視することができ、ガラスびんの落下に伴うトラブルの発生を検出することができる。

本発明の一実施形態に係るガラスびん搬送装置が導入されたガラスびん箱詰め装置の全体の概略構成を示す正面図である。 ガラスびん箱詰め装置のガラスびんの箱詰め時の状態を示す正面図である。 ガラスびん箱詰め装置の全体の概略構成を示す平面図である。 ガラスびん搬送機構の概略構成を示す（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）はガラスびん箱詰め装置の動作を説明する側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はガラスびん箱詰め装置の動作を説明する側面図である。 ガラスびん箱詰め装置の構成を示すブロック図である。 ガラスびん落下監視装置の構成を示すブロック図であり、（Ａ）はＡＥセンサとマイクロフォンとを備えた構成、（Ｂ）はＡＥセンサを備えた構成、（Ｂ）はマイクロフォンを備えた構成である。 ガラスびんの割れ及び衝突音を検知する原理を説明するための波形図である。 ＡＥセンサの設置位置及び監視領域を示す説明図であり、（Ａ）はカートンを側面から見た説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う平面から見た説明図である。 ガラスびん箱詰め装置の動作の流れを示すフローチャートである。 ガラスびん箱詰め装置の動作の流れを示すフローチャートである。 ガラスびん箱詰め装置の動作の流れを示すフローチャートである。 ガラスびん落下監視装置の割れ検知の動作の流れを示すフローチャートである。 ガラスびん落下監視装置の衝撃音検知の動作の流れを示すフローチャートである。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本発明のガラスびん搬送装置１は、図１〜図３に示すように、ガラスびん保持機構２０によりガラスびんＧが保持される第１の地点Ａ１とガラスびん保持機構２０によりガラスびんＧが解放される第２の地点Ａ２との間でガラスびんＧを搬送し、その搬送動作を繰り返すものである。ガラスびん搬送装置１は、多数本のガラスびんＧを整列状態で搬送する搬送ベルト５２と、搬送ベルト５２上の複数本のガラスびんＧを保持するガラスびん保持機構２０と、ガラスびん保持機構２０を移動させる移送機構３０と、ガラスびんの落下を監視するガラスびん落下監視装置１０とを含む。図１〜図８に示すように、本発明のガラスびん搬送装置１は、例えばガラスびん箱詰め装置２に用いられる。ガラスびん箱詰め装置２は、箱詰め作業を行う位置へガラスびんＧを搬送するガラスびん搬送装置１と、箱詰め作業を行う位置に対してカートンＢを搬出入するカートン搬出入機構４０と、箱詰め作業を行う位置においてカートンＢを昇降させるカートン昇降機構４１と、ガラスびんＧの箱詰め時にガラスびんＧをガイドするケーシングガイド６０とを含む他、警報部５１と制御装置５０とを備える。以下、ガラスびん箱詰め装置２の各部の構成について説明する。

搬送ベルト５２は、多数本のガラスびんＧを整列状態でびん搬送経路上の第１の地点Ａ１（図３、図５（Ａ）において一点鎖線で示す地点）まで搬送するものである。なお、第１の地点Ａ１の高さ方向の位置は、ガラスびん保持機構２０によりガラスびんＧが保持される位置であるから、搬送ベルト５２の上方位置である。搬送ベルト５２は、ガラスびんＧを立てた状態で安定して搬送することが可能な構成のものであり、水平な面上に多数本のガラスびんＧが行列各方向が揃えられた状態で支持される。この実施態様では、ガラスびんＧは４列に並んでおり、２４本（４列×６行）のガラスびんＧが整列状態のままガラスびん保持機構２０により保持される。

図１〜図３に示されるガラスびん保持機構２０は、搬送ベルト５２上の４列×６行分のガラスびんＧを一斉に保持する構成のものであり、マトリクス状に配列された複数の保持手段２０ａを備えている。保持手段２０ａは、把持、真空吸着などによりガラスびんＧの首部を保持するものであり、キャリッジ２１の下面に、搬送ベルト５２上のガラスびんＧの配列間隔と一致する間隔で、下方に向けて整列配置されている。キャリッジ２１は水平な姿勢を保った状態で移動可能であり、移送機構３０によって吊持される。

移送機構３０は、ガラスびん保持機構２０を昇降動作させつつ搬送ベルト５２上の位置と箱詰め作業を行う位置との間を往復移動させるものであり、図５および図６に、搬送ベルト５２上でのガラスびんＧの保持動作から箱詰め作業位置でのガラスびんＧの解放動作に至る各動作が示してある。

移送機構３０の動作の詳細については後述するが、ガラスびん保持機構２０は、搬送ベルト５２上の位置では第１降下位置Ｐ１まで降下してガラスびんＧを保持し、第１上昇位置Ｐ０まで上昇する（図５（Ａ）〜（Ｃ））。箱詰め作業位置では、第２上昇位置Ｐ３から第２降下位置Ｐ２まで降下し、ガラスびんＧを解放する（図５（Ｄ）、図６（Ａ）〜（Ｃ））。この移送動作が繰り返されることにより、整列状態にある複数本のガラスびんＧが第１の地点Ａ１から第２の地点Ａ２まで繰り返し搬送される。第２の地点Ａ２の高さ方向の位置は、ガラスびん保持機構２０がガラスびんＧを解放する位置であるから、図２、図３、図６（Ａ）に示すように、ガラスびんＧが箱詰めされるカートンＢの底面の上方位置である。

なお、図５および図６において、第１の地点Ａ１の高さ方向の位置は、搬送ベルト５２上でガラスびんＧがガラスびん保持機構２０により保持されるときのガラスびんＧのびん底位置で示し（図５（Ａ））、第２の地点Ａ２の高さ方向の位置は、ガラスびん保持機構２０からガラスびんＧが解放されるときのガラスびんＧのびん底位置で示している（図６（Ａ））。

また、ガラスびん保持機構２０の第１降下位置Ｐ１は、ガラスびん保持機構２０が搬送ベルト５２上のガラスびんＧを保持するときのガラスびん保持機構２０の下端位置で示し（図５（Ｂ））、第２降下位置Ｐ２は、ガラスびん保持機構２０がガラスびんＧを解放するときのガラスびん保持機構２０の下端位置で示している（図６（Ａ））。

さらに、ガラスびん保持機構２０の第１上昇位置Ｐ０は、ガラスびん保持機構２０が搬送ベルト５２上のガラスびんＧを保持する前および保持した後のガラスびん保持機構２０の下端位置で示し（図５（Ａ）、図５（Ｃ））、ガラスびん保持機構２０の第２上昇位置Ｐ３は、ガラスびん保持機構２０がガラスびんＧを解放する前および解放した後のガラスびん保持機構２０の下端位置で示している（図５（Ｄ）および図６（Ｂ））。なお、後述するカートンＢの位置Ｐ４、Ｐ５は、カートンＢの底位置で示している（図５（Ｂ）、図５（Ｃ））。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、基台３８に設置された移送機構３０を示すもので、一対の駆動機構３０Ａ、３０Ｂからなる。各駆動機構３０Ａ、３０Ｂは、円盤状の回転体３１と、各回転体３１の下方に横並びに配置された同径の２つの回転ローラ３２、３２と、回転体３１と２つの回転ローラ３２、３２との間に架け渡された無端状のローラチェン３３とを含み、各ローラチェン３３にガラスびん保持機構２０を吊り下げるための対をなす棒状部材３４が支持されている。各棒状部材３４は上端部がローラチェン３３の同じ位置にピン（図示せず）等により枢支され、下端部間にガラスびん保持機構２０のキャリッジ２１が水平に保持されている。各駆動機構３０Ａ、３０Ｂの回転体３１、３１は、軸受３１ｂに支持された軸３１ａの両端に連結されて同軸に回転する。駆動モータ３６及び軸受３１ｂは基台３８に設置されており、駆動モータ３６の回転軸３６ａに装着されたプーリ３６ｂと軸３１ａに装着されたプーリ３１ｂとの間に無端ベルト３９が架け渡されて、駆動モータ３６の回転力が回転体３１、３１に伝達される。また、各駆動機構３０Ａ、３０Ｂの、図中、左側の回転ローラ３２、３２はそれぞれ軸３７の両端に連結されて同軸に回転し、図中、右側の回転ローラ３２、３２は軸３７の両端に連結されて同軸に回転する。なお、図３において、説明のために駆動機構３０Ａ、３０Ｂを簡略に図示しており、駆動モータ３６及び軸３７の図示を省略している。

図４（Ａ）の側面視において、鉛直方向ｙに対して、回転体３１の周縁の９０度の角度位置Ｒ１と、図中、右側の回転ローラ３２の周縁の９０度の角度位置Ｒ３とが上下に揃い、回転体３１の周縁の２７０度の角度位置Ｒ２と、図中、左側の回転ローラ３２の周縁の２７０度の角度位置Ｒ４とが上下に揃っている。ローラチェン３３は、上側が回転体３１の上半分の周縁と接する半円形状であり、下側が２つの回転ローラ３２、３２と接する略矩形状となるように回転体３１と２つの回転ローラ３２、３２との間に架け渡される。

移送機構３０の動作について図５、図６を用いて説明する。初期状態においては、図５（Ａ）に示すように、ローラチェン３３に取付けられた棒状部材３４の上端部は回転体３１の角度位置Ｒ１にあり、このときのガラスびん保持機構２０の位置を第１上昇位置Ｐ０とする。図５（Ａ）に示す状態から回転体３１を時計回りに回転させると、ローラチェン３３が時計回りに回転する。ローラチェン３３は回転体３１の角度位置Ｒ１から下方向に延びているため、図５（Ｂ）に示すように、棒状部材３４の上端部が下向きに移動してガラスびん保持機構２０を第１降下位置Ｐ１に位置させる。そして、図５（Ｂ）に示す状態から回転体３１を反時計回りに回転させると、ローラチェン３３が反時計回りに回転し、棒状部材３４の上端部が上向きに移動して、図５（Ｃ）に示すように、ガラスびん保持機構２０を第１上昇位置Ｐ０に戻す。さらに回転体３１を反時計回りに回転させると、図５（Ｄ）に示すように、ローラチェン３３が反時計回りに回転する。ローラチェン３３の上側は回転体３１の角度位置Ｒ１から角度位置Ｒ２まで回転体３１に沿っているため、棒状部材３４の上端部は回転体３１の上周縁に沿って移動してガラスびん保持機構２０を第２上昇位置Ｐ３に位置させる。図６（Ａ）に示すように、さらに回転体３１を反時計回りに回転させると、ローラチェン３３が反時計回りに回転する。ローラチェン３３は回転体３１の角度位置Ｒ２から下方向に延びているため、棒状部材３４の上端部は下方向に移動してガラスびん保持機構２０を第２降下位置Ｐ２に位置させる。次に、図６（Ｂ）に示すように、回転体３１を時計回りに回転させると、ローラチェン３３が時計回りに回転する。棒状部材３４の上端部は上方向に移動してガラスびん保持機構２０を第２上昇位置Ｐ３に戻す。そして、図６（Ｃ）に示すように、回転体３１をさらに時計回りに回転させると、ローラチェン３３が時計回りに回転する。棒状部材３４の上端部は回転体３１の上周縁に沿って移動してガラスびん保持機構２０を第１上昇位置Ｐ０に位置させる。

なお、移送機構３０は本実施形態に限定されず、ガラスびん保持機構２０を第１降下位置Ｐ１と第２降下位置Ｐ２との間で搬送できればどのような機構であってもよく、例えば、ガラスびん保持機構２０を水平方向に移送させる水平移送機構と、上下方向に移送させる昇降機構とから構成されていてもよい。水平移送機構及び昇降機構は、例えば、油圧シリンダ等によりガイドに沿ってガラスびん保持機構２０を移動させるものであってもよい。

図１、図２に戻って、ケーシングガイド６０は、図示しない基台等に固定されており、カートン搬出入機構４０の上方位置であって、ガラスびん保持機構２０が第２上昇位置Ｐ３に位置した時のガラスびん保持機構２０の直下に位置するように配置されている。ケーシングガイド６０は、ガラスびんＧの箱詰め時にガラスびんＧをカートンＢに向けてガイドするものであり、平面形状が四角形の外枠６１の内部空間が縦横の格子状の仕切板により升目状に区分されている。縦横の仕切板の各交差点の上側にはびんを升目内へと導くセンタリングコーン６２が嵌め込まれている。各升目の下側には薄板状の羽根ガイド６３が外枠６１の下方に突出するように設けられている。

カートン搬出入機構４０は複数のローラ４０ａが並べられたコンベアであり、空のカートンＢをケーシングガイド６０の下方位置に供給し、このカートンＢにガラスびんＧが詰められた後にカートンＢを排出する。カートン昇降機構４１はカートンＢをローラ４０ａ上の位置Ｐ４とケーシングガイド６０の外枠６１の直下の位置Ｐ５との間で昇降させるものであり、カートン搬出入機構４０により搬入されたカートンＢを下側から支持する支持板４２と、支持板４２を昇降させるシリンダ４３を有し、シリンダ４３のロッド４３ａの先端が支持板４２の下面に接続されている。カートンＢが搬出入される際には、図１に示すように、ロッド４３ａはシリンダ本体４３ｂに引き込まれ支持板４２の上面はローラ４０ａの上端よりも下位置にある。箱詰め時には、図２に示すように、ロッド４３ａがシリンダ本体４３ｂから伸びて支持板４２が上昇し、カートンＢの底面を支持してカートンＢを持ち上げ、ケーシングガイド６０の外枠６１の直下の位置Ｐ５に位置させる。箱詰めが完了するとロッド４３ａが縮んでカートンＢをローラ４０ａ上の位置Ｐ４まで下降させる。

カートンＢは段ボール箱であり、胴部の内部にガラスびんＧが詰められる。なお、カートンＢは段ボール箱に限定されず、合成樹脂製の箱であってもよい。さらに、カートンＢの形態も直方体に限定されない。カートンＢは胴部Ｂ１から連続して蓋フラップＢ２（図１０）が設けられており、蓋フラップＢ２が起立した状態で搬入され搬出される。

上記したガラスびん搬送装置１を構成する各機構、カートン搬出入機構４０及びカートン昇降機構４１の各動作は、図７に示す制御装置５０によって制御される。ガラスびん搬送装置１はガラスびん落下監視装置１０を含み、ガラスびん落下監視装置１０は、図８（Ａ）に示すように、判定装置１１と、ＡＥセンサ１２と、マイクロフォン１３とを含む。以下の説明では、図８（Ａ）に示す実施形態について説明するが、図８（Ｂ）に示すように、ガラスびん落下監視装置１０はＡＥセンサ１２を含むがマイクロフォン１３を含まないものであってもよい。この場合、判定装置１１はＡＥセンサ１２の出力によりガラスびんＧの落下による割れを判定する。また、図８（Ｃ）に示すように、ガラスびん落下監視装置１０はマイクロフォン１３を含むがＡＥセンサ１２を含まないものであってもよい。この場合、判定装置１１はマイクロフォン１３の出力によりガラスびんＧの落下による衝突音を判定する。

ＡＥセンサ１２は、材料が変形あるいは破壊する際に放出されるＡＥ波を計測して出力することができるものである。ＡＥ波は電気信号に変換され、電気信号は例えばＡＥセンサ１２内に設けられた増幅回路（図示せず）により増幅されて、ＡＥ信号として判定装置１１に送られる。

マイクロフォン１３は、ガラスびんＧ同士が衝突する際の音波を測定して出力するものであり、既知のマイクロフォン１３が用いられる。なお、音波は作業者に音として認識されるものであり、本明細書では「音」ともいう。

判定装置１１はコンピュータにより構成されており、制御、演算の主体であるＣＰＵ１４、プラグラムや画像などのデータが格納されるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１５、データの読み書き動作等に供されるメモリ１６を含んでいる。ＣＰＵ１４には専用のＩ/Ｏポート１７を介してＡＥセンサ１２、マイクロフォン１３が接続されており、ＡＥセンサ１２、マイクロフォン１３からの信号はＩ/Ｏポート１７を介してメモリ１６やハードディスクドライブ１５に記憶され、ＣＰＵ１４による演算に用いられる。

判定装置１１は、ガラスびんＧが割れることにより発生するＡＥ波がＡＥセンサ１２の出力に含まれるか否かを検知することによりガラスびんＧの落下を判定する。さらに、判定装置１１は、マイクロフォン１３の出力よりガラスびんＧが他のガラスびんＧと衝突したときに発生する衝突音が閾値以上であることを検知することによりガラスびんＧの落下を判定する。判定装置１１は、ガラスびんＧの落下が生じたことを判定すると、ガラスびん箱詰め装置２の制御装置５０（後述）に向けて異常信号を出力する。

次に、ガラスびんＧの落下監視の原理について説明する。ＡＥセンサ１２により測定されるＡＥ波は、通常、周波数帯が数キロヘルツから数キロメガヘルツの微弱な振動であり、材料に応じてＡＥ波が発生する周波数帯は異なる。図９に示すように、ガラスびんＧが割れた場合、ＡＥ波が発生する周波数帯は１５０キロヘルツ前後であることが実験により知られている。判定装置１１のＨＤＤ１５には、ＡＥ波として検出する周波数帯Ｆ１及び閾値ｈ１があらかじめ記憶されている。判定装置１１は、ＡＥセンサ１２によるＡＥ信号に対してＦＦＴ解析等の解析処理を行い、周波数帯Ｆ１においてＡＥ信号の振幅が閾値ｈ１を越えるか否かを判断している。ＡＥ信号の振幅が閾値ｈ１を超えた場合には、ガラスびんＧの落下によりガラスびんＧに割れが発生していると判定する。本実施形態では、１４０キロヘルツ以上、１６０キロヘルツ以下の周波数帯Ｆ１において、いずれかの周波数でＦＦＴ解析によるＡＥ信号の振幅が閾値ｈ１を超えた場合に、ガラスびんＧの落下によりガラスびんＧに割れが発生していると判定している。

また、ガラスびん保持機構２０から落下したガラスびんＧが他のガラスびんＧと衝突したときの衝突音はマイクロフォン１３により検出される。衝突音は、通常、周波数帯が２０ヘルツ以上、２０キロヘルツ以下の音波であり、衝突音の周波数帯Ｆ２はガラスびんＧの形状や大きさによって異なる。このため、箱詰めされるガラスびんＧの衝突音をあらかじめ測定し、衝突音として検出する周波数帯Ｆ２と、閾値ｈ２を判定装置１１のＨＤＤ１５に記憶させておく。周波数帯Ｆ２は連続した１つの帯域とは限らず、複数の帯域が設定されていてもよい。図９には２つの帯域Ｆ２ａ、Ｆ２ｂが設定された例を示している。また、図９に示す例では２つの帯域Ｆ２ａ、Ｆ２ｂにおいて同じ閾値ｈ２が設定されているが、帯域Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ毎に閾値が設定されていてもよい。

判定装置１１は、マイクロフォン１３の出力信号に対してＦＦＴ解析等の解析処理を行い、衝突音として検出する周波数帯Ｆ２においてマイクロフォン１３の出力信号の振幅が閾値ｈ２を越えるか否かを判断している。マイクロフォン１３の出力信号の振幅が閾値ｈ２を超えた場合には、ガラスびんＧの落下によりガラスびんＧに衝突が発生していると判定する。本実施形態では、５キロヘルツ以上、１０キロヘルツ以下の周波数帯Ｆ２ａと、１５キロヘルツ以上、２０キロヘルツ以下の周波数帯Ｆ２ｂとにおいて、ＦＦＴ解析によるマイクロフォン１３の出力信号の振幅が閾値ｈ２を超えた場合に、ガラスびんＧの落下によりガラスびんＧに衝突が発生したと判定している。

ＡＥセンサ１２及びマイクロフォン１３は、第１の地点Ａ１と第２の地点Ａ２とを結ぶガラスびんＧの搬送経路下の所定の領域が監視領域となるように設置される。特に、ガラスびん箱詰め装置２においては、ＡＥセンサ１２及びマイクロフォン１３は、図１に示すように、カートンＢの上方であるケーシングガイド６０の端部に設置され、ガラスびんＧが箱詰めされるカートンＢの内部をＡＥセンサ１２の監視領域及びマイクロフォン１３の監視領域としている。

詳細には、図１０に示すように、ＡＥセンサ１２は複数個を１組とし、監視領域は複数の監視領域に区分され、区分された各監視領域にＡＥセンサ１２がそれぞれ割り当てられる。ＡＥセンサ１２の数や取付位置、取付け角度は、ＡＥセンサ１２の指向特性に応じて、カートンＢの内部を監視領域とすることが可能となるように設定される。

本実施形態においては、２個１組としたＡＥセンサ１２Ａ、１２Ｂが、図１０（Ａ）に示すように、側面視においてカートンＢに対して斜め上方に配置され、図１０（Ｂ）に示すように、平面視においてカートンの幅方向の中央部に配置されている。区分された監視領域Ｅ１、Ｅ２は、カートンＢの胴部Ｂ１の内部空間に設定される。ＡＥセンサ１２Ａ、１２Ｂの取付け角度と取付け位置は、カートンＢがカートン搬出入機構４０のローラ４０ａ上の位置Ｐ４にあるときに（図１）、カートンＢの胴部Ｂ１の上端縁の高さ位置に想定した仮想平面ｅにおいて、ＡＥセンサ１２Ａの監視領域Ｅ１ｅと、ＡＥセンサ１２Ｂの監視領域Ｅ２ｅとが、なるべく広くなるように設定される（図１０（Ｂ））。なお、本実施形態では、区分された監視領域Ｅ１、Ｅ２には互いに重なり部分が生じているが、必ずしも重なり部分を備えていなくてもよい。

本実施形態では、マイクロフォン１３は１つ備えている。マイクロフォン１３は、少なくともカートンＢの内部で生じた衝撃音が検出できる程度の指向特性を有している。

なお、ＡＥセンサ１２及びマイクロフォン１３が設けられる位置や個数は上記位置に限定されず、カートンＢの内部を監視領域とすることができればいずれの位置や個数でもよい。例えば、ＡＥセンサ１２及びマイクロフォン１３は、カートンＢの下位置や横位置に設置されていてもよい。

図７に示した警報部５１は、判定装置１１がガラスびんＧの落下を検知した場合に、作業員に異常を知らせるものであり、ランプ、スピーカー、モニタ等の少なくとも１つから構成されるが、作業員に異常を知らせることができればどのようなものであってもよい。

制御装置５０は、例えばＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等を含むコンピュータを含むものであり、カートン搬出入機構４０、カートン昇降機構４１、警報部５１、ガラスびん搬送装置１の搬送ベルト５２、ガラスびん保持機構２０、移送機構３０、ガラスびん落下監視装置１０の各部の動作を制御するものである。

なお、図示しないが、ガラスびん箱詰め装置２は、カートンＢがケーシングガイド６０の下方位置に到着したか否かを検知するセンサや、ガラスびん保持機構２０が第１の地点Ｐ１、第２の地点Ｐ２に到着したか否かを検知するセンサを備えており、各センサは制御装置５０と接続されている。制御装置５０は、これらのセンサからの信号により、カートンＢの到着やガラスびん保持機構２０の到着を検出する。センサは、例えば、発光部と受光部とからなる光電センサや静電容量式センサである。

次に、ガラスびん搬送装置１を備えるガラスびん箱詰め装置２の制御装置５０の動作について、図１１〜図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、図１１〜図１３のフローチャートにおいて、「ＳＴ」は「ＳＴＥＰ」の略であり、制御の流れにおける各手順を示している。

初期状態において、ガラスびん保持機構２０は第１上昇位置Ｐ０に位置している（図５（Ａ））。ＳＴ１１において、ガラスびん箱詰め装置２の制御装置５０は、箱詰め指令を受けているか否かを判断する。箱詰め指令に関する信号は、例えば、作業員がガラスびん箱詰め装置２の動作開始ボタン（図示せず）を押すことで、制御装置５０に入力される。箱詰め指令を受けている場合には、ＳＴ１２において、制御装置５０はカートン搬出入機構４０を駆動しカートンＢを搬入させる（（図５（Ａ））。ＳＴ１３において、制御装置５０はカートンＢがケーシングガイド６０の下方位置に到着したか否かを判断する。到着した場合には、制御装置５０はカートン搬出入機構４０の駆動を停止させる（ＳＴ１４）。

次に、ＳＴ１５において、移送機構３０を駆動させて、ガラスびん保持機構２０を搬送ベルト５２上のガラスびんＧを保持する第１降下位置Ｐ１まで降下させる（図５（Ｂ））。ＳＴ１６において、制御装置５０は、ガラスびん保持機構２０が第１降下位置Ｐ１に到着したか否かを判断する。到着した場合には、制御装置５０は移送機構３０の駆動を停止させる（ＳＴ１７）。ＳＴ１８において、制御装置５０は、ガラスびん保持機構２０を駆動して、搬送ベルト５２上の第１の地点Ａ１にある複数の整列状態のガラスびんＧを保持する。

次に、図１２のＳＴ１９において、制御装置５０は、移送機構３０を駆動して、ガラスびん保持機構２０を第１上昇位置Ｐ０（（図５（Ｃ））を経由して箱詰め作業位置の第２上昇位置Ｐ３（（図５（Ｄ））へ移動させ、ガラスびんＧを解放する第２降下位置Ｐ２（図６（Ａ））に向けてガラスびん保持機構２０を降下させる。ＳＴ２０において、制御装置５０は、カートン昇降機構４１を駆動して、カートンＢをカートンＢの搬送経路上からケーシングガイド６０の直下の位置Ｐ５に向けて上昇させる。ＳＴ２１において、制御装置５０は、カートンＢがケーシングガイド６０の直下の位置Ｐ５（図５（Ｃ））に到着したか否かを判断する。到着した場合は、ＳＴ２２においてカートン昇降機構４１の動作を停止させる。到着していない場合は、ＳＴ２９に進む。

次に、ＳＴ２３において、制御装置５０は、移送機構３０が駆動しているか否かを判断する。移送機構３０が駆動している場合には、次に、ガラスびん保持機構２０が第２降下位置Ｐ２に到着するのを待ち（ＳＴ２４）、到着した場合には、移送機構３０を停止する（ＳＴ２５）。このとき、ガラスびん保持機構２０に保持された各ガラスびんＧは、ケーシングガイド６０のセンタリングコーン６２に案内されて、ケーシングガイド６０の升目の真上、すなわちガラスびんＧが解放される第２の地点Ａ２に位置している（図６（Ａ）、図２）。

ＳＴ２１において、カートンＢがケーシングガイド６０の直下に到着していない場合は、ＳＴ２９において、ガラスびん保持機構２０が第２降下位置Ｐ２に到着したか否かを判断し、到着していない場合は、ＳＴ２１に戻り、到着した場合には、移送機構３０を停止して（ＳＴ３０）、ＳＴ２１に戻る。

また、ＳＴ２３において、移送機構３０が駆動していない場合は、ガラスびん保持機構２０はすでに第２降下位置Ｐ２に到着しているので、ＳＴ２６に進む。

そして、ＳＴ２６において、ガラスびん保持機構２０を駆動し、ガラスびん保持機構２０が保持していたガラスびんＧを解放させる。すると、各びんはケーシングガイド６０のセンタリングコーン６２に誘導されて桝状開口を通過し、羽根ガイド６３に誘導されてカートンＢの区分けされた所定の領域へと落下し、ガラスびんＧが箱詰めされる。

ガラスびんＧの箱詰めが完了すると、ＳＴ２７において、制御装置５０はガラスびん落下監視装置１０の動作を開始させ、ガラスびん落下監視装置１０に監視開始指令信号を送信する。そして、ＳＴ２８において、制御装置５０はカートン昇降機構４１を駆動させて、カートンＢを下降させる（図６（Ｂ））。さらに、図１３のＳＴ３１において、制御装置５０は移送機構３０を駆動させて、ガラスびん保持機構２０の第２降下位置Ｐ２から第１降下位置Ｐ１に向けての移動を開始する。

そして、ＳＴ３２において、制御装置５０は、ガラスびん落下監視装置１０から異常信号を受信したか否か、すなわちガラスびんＧの落下がないかを判断する。ガラスびん落下監視装置１０の動作の詳細については後述する。異常信号を受信していない、すなわちガラスびんＧの異常落下なしの場合は、ＳＴ３３に進む。異常信号を受信した、すなわちガラスびんＧの異常落下ありの場合には、ＳＴ４１に進む。

ＳＴ３３において、制御装置５０は、カートンＢがカートン搬出入機構４０のローラ４０ａ上の位置Ｐ４に戻ったか否かを判断している。戻った場合には、ＳＴ３４においてカートン昇降機構４１を停止させる。戻っていない場合は、ＳＴ３２に戻り、制御装置５０はガラスびんＧの落下の監視を継続する。ＳＴ３５において、制御装置５０は、ガラスびん保持機構２０が第２上昇位置Ｐ３に到着したか否かを判断している（図６（Ｂ））。到着していない場合は、ＳＴ３２に戻りガラスびんＧの落下の監視を継続する。到着した場合は、ＳＴ３６において、ガラスびん落下監視装置１０による落下監視を停止する。

なお、上記においては、制御装置５０は、ガラスびん保持機構２０が第２上昇位置Ｐ３に到着し、カートンＢがカートン搬出入機構４０のローラ４０ａ上の位置Ｐ４に戻ったときにガラスびん落下監視装置１０を停止しているが、ＳＴ２７においてガラスびん落下監視装置１０を駆動した後、所定時間の経過後にガラスびん落下監視装置１０を停止させてもよい。

ＳＴ３７において、制御装置５０は、ガラスびん保持機構２０が第１上昇位置Ｐ０に到着したか否かを判断している。到着を待って、ＳＴ３８において、移送機構３０を停止させる。

そして、ＳＴ３９において、制御装置５０は、カートン搬出入機構４０を駆動し、ガラスびんＧが箱詰めされたカートンＢを搬出する（図６（Ｃ））。ＳＴ４０において、制御装置５０は、箱詰め終了指令を受けたか否かを判断する。箱詰め終了指令に関する信号は、例えば、作業員がガラスびん箱詰め装置２の動作終了ボタン（図示せず）を押すことで、制御装置５０に入力される。また、箱詰めするカートンＢの数が予めハードディスクに記憶されており、制御装置５０は、箱詰めを行ったカートンＢの数をカウントし、所定の数のカートンＢに箱詰めが完了すると箱詰め終了と判断してもよい。箱詰め終了指令を受けている場合には、動作を終了する。箱詰めを継続する場合にはＳＴ１２に戻る。

ＳＴ３２において、制御装置５０がガラスびんＧの異常落下ありと判断した場合、ＳＴ４１において、制御装置５０は、カートン昇降機構４１、移送機構３０を停止させる。次に、ＳＴ４２において、警報部５１を駆動して、作業員にガラスびんＧの異常落下があったことを知らせ、動作を終了する。作業者は、ガラスびんＧの落下が生じたカートンＢをカートン搬出入機構４０の搬送経路上から取り除く等の措置を行う。

図１４は、ガラスびん落下監視装置１０の動作を示すフローチャートであり、図１２のＳＴ２７の詳細な動作を示すものである。図１４はＡＥセンサ１２によるガラスびんＧの落下監視を行うフローチャートである。ＳＴ５１において、ガラスびん落下監視装置１０の判定装置１１は、ガラスびんＧの落下監視を開始するか否かを判断している。具体的には、判定装置１１は、図１２のＳＴ２７において制御装置５０が送信する監視開始指令信号を受信しているか否かを判断する。監視開始指令信号を受けている場合には、ＳＴ５２に進む。監視開始指令信号を受けていない場合には、ＳＴ５１において待機する。

ガラスびん落下監視装置１０の判定装置１１は、ＳＴ５２においてＡＥセンサ１２からＡＥ信号を取得すると、ＳＴ５３において、この時間領域のＡＥ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法により周波数分析処理し、周波数領域のＡＥ信号（周波数スペクトル）を得る。なお周波数分析処理はＦＦＴに限定されることは無く、離散コサイン変換（ＤＣＴ）などの他の処理を適用しても良い。ＳＴ５４において、判定装置１１は予めＨＤＤ１５に記憶されたＡＥ波が発生する周波数帯（特定周波数）を参照し、この周波数帯における周波数領域のＡＥ信号の強度（振幅）を得る。ＳＴ５５において、判定装置１１は予めハードディスクに記憶された閾値を参照し、閾値とＡＥ信号の強度とを比較し、ＡＥ信号の強度が閾値よりも大きいか否かを判断する。大きい場合には、ＳＴ５６において、ガラスびんＧの割れを検知したものとして、異常信号を制御装置５０に出力し、動作を終了する。ＡＥ信号の強度が閾値よりも小さい場合には、ＳＴ５７に進む。ＳＴ５７においては、割れ監視動作を中止するか否かを判断している。具体的には、判定装置１１は、図１３のＳＴ３６において制御装置５０が送信する監視停止指令信号を受信しているか否かを判断する。監視停止指令信号を受けている場合には、動作を終了する。監視停止指令信号を受けていない場合には、ＳＴ５２に戻る。

図１５は、マイクロフォン１３によるガラスびんＧの落下監視を行うフローチャートである。ＳＴ６１において、ガラスびん落下監視装置１０の判定装置１１は、ガラスびんＧの落下監視を開始するか否かを判断している。具体的には、判定装置１１は、図１２のＳＴ２７において制御装置５０が送信する監視開始指令信号を受信しているか否かを判断する。監視開始指令信号を受けている場合には、ＳＴ６２に進む。監視開始指令信号を受けていない場合には、ＳＴ６１において待機する。

ガラスびん落下監視装置１０の判定装置１１は、ＳＴ６２においてマイクロフォン１３から音信号を取得すると、ＳＴ６３において、この時間領域の音信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法により周波数分析処理し、周波数領域の音信号（周波数スペクトル）を得る。なお周波数分析処理はＦＦＴに限定されることは無く、離散コサイン変換（ＤＣＴ）などの他の処理を適用しても良い。ＳＴ６４において、判定装置１１は予めハードディスクに記憶されたガラスびんＧ同士の衝突音が発生する周波数帯（特定周波数）を参照し、この周波数帯における周波数領域の音信号の強度（振幅）を得る。ＳＴ６５において、判定装置１１は予めハードディスクに記憶された閾値を参照し、閾値と音信号の強度とを比較し、音信号の強度が閾値よりも大きいか否かを判断する。大きい場合には、ＳＴ６６において、ガラスびんＧの衝突を検知したものとして、異常信号を制御装置５０に出力し、動作を終了する。音信号の強度が閾値よりも小さい場合には、ＳＴ６７に進む。ＳＴ６７においては、割れ監視動作を中止するか否かを判断している。具体的には、判定装置１１は、図１３のＳＴ３６において制御装置５０が送信する監視停止指令信号を受信しているか否かを判断する。監視停止指令信号を受けている場合には、動作を終了する。監視停止指令信号を受けていない場合には、ＳＴ６２に戻る。

ガラスびん落下監視装置１０がＡＥセンサ１２と、マイクロフォン１３とを含む図８（Ａ）に示す実施形態であるときには、判定装置１１は、図１４、図１５に示す動作を行う。この場合、判定装置１１は、図１４，図１５の順に判定を行ってもよく、図１５、図１４の順に判定を行ってもよい。ガラスびん落下監視装置１０がＡＥセンサ１２を含むがマイクロフォン１３を含まない図８（Ｂ）に示す実施形態であるときには、判定装置１１は、図１４に示す動作を行う。ガラスびん落下監視装置１０がマイクロフォン１３を含むがＡＥセンサ１２を含まない図８（Ｃ）に示す実施形態であるときには、判定装置１１は、図１５に示す動作を行う。

本実施形態によれば、ガラスびん保持機構２０がガラスびんＧを解放する第２降下位置Ｐ２から上方の第２上昇位置Ｐ３まで移動する間、ガラスびん落下監視装置１０を駆動させている。このため、ガラスびん保持機構２０が第２降下位置Ｐ２においてガラスびんＧを解放した時にガラスびん保持機構２０に残ったままのガラスびんＧがあり、このガラスびんＧが落下して、カートンＢに箱詰めされたガラスびんＧと衝突して、いずれかまたは双方のガラスびんＧに割れが生じることがあっても、判定装置１１は、ＡＥセンサ１２によりこの割れによるＡＥ波を検知することでガラスびんＧの落下の有無を判定することができる。ガラスびんＧに割れが発生したと判定された場合は、ガラスびんＧの搬送を停止し、割れたガラスびんＧを含むカートンＢを取り除く等の処置を取ることができ、不良品のガラスびんＧやガラスびんＧの破片が含まれたカートンが搬送されて出荷されるのを防ぐことができる。

また、箱詰めの時にガラスびんＧに割れや破損が生じていなくても、時間の経過とともにガラスびんＧが割れたり破損が生じ易くなるため、衝突が発生したガラスびんＧが収容されたカートンＢは出荷されないことが好ましい。本実施形態によれば、落下したガラスびんＧがカートンＢに箱詰めされたガラスびんＧと衝突したが、割れが生じていない場合であっても、衝突による衝撃音をマイクロフォンにより検知することでガラスびんＧの落下の有無を判定することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

本実施形態においては、ガラスびん保持機構２０が第２降下位置Ｐ２から第２上昇位置Ｐ３に搬送されるまでの間にガラスびん落下監視装置１０がガラスびんＧの落下の監視を行っているが、これに限定されず、ガラスびん保持機構２０が第２上昇位置Ｐ３から第１降下位置Ｐ１に搬送される間にも駆動されていてもよい。この場合、ガラスびん保持機構２０に残ったままのガラスびんＧがカートンＢ内だけでなく床などに落下した場合であっても、ガラスびんＧの割れによるＡＥ波や衝撃音を検知して、ガラスびんＧの落下を判定することができる。

また、本発明のガラスびん搬送装置１は、ガラスびん箱詰め装置２に限らず、ガラスびんＧの搬送が必要な装置であればどのような装置にも適用することができる。

１ ガラスびん搬送装置
２ ガラスびん箱詰め装置
１０ 落下監視装置
１１ 判定装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ ＡＥセンサ
１３ マイクロフォン
２０ ガラスびん保持機構
３０ ガラスびん搬送機構
４０ カートン搬出入機構
４１ カートン昇降機構
５２ 搬送ベルト
６０ ケーシングガイド
Ｂ カートン
Ｇ ガラスびん
Ａ１ 第１の地点
Ａ２ 第２の地点
Ｅ１、Ｅ２ 監視領域

Claims (7)

1. ガラスびん保持機構によりガラスびんが保持される第１の地点と前記ガラスびん保持機構によりガラスびんが解放される第２の地点との間でガラスびんを搬送するガラスびん搬送装置であって、
   前記ガラスびん保持機構からのガラスびんの落下を監視する落下監視装置を含み、
   前記落下監視装置は、前記第１の地点と前記第２の地点とを結ぶガラスびんの搬送経路下の所定の領域が監視領域となるように設置されるセンサと、
   前記センサの出力に、ガラスびんの落下に起因して発生する弾性波が含まれるか否かを検知することにより、ガラスびんの落下を判定する判定装置とを備えるガラスびん搬送装置。
2. 前記第１の地点は、複数本のガラスびんが整列状態で搬送される搬送ベルト上の位置であり、前記第２の地点は、複数本のガラスびんが箱詰めされるカートンの底面の上方位置であり、前記カートンの内部を前記センサの前記監視領域とする請求項１に記載のガラスびん搬送装置。
3. 前記センサは、ＡＥセンサであり、
   前記判定装置は、前記ＡＥセンサの出力に、ガラスびんが割れることにより発生するＡＥ波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定する請求項１または２に記載のガラスびん搬送装置。
4. 前記ＡＥセンサは、前記カートンの上方に設置される請求項３に記載のガラスびん搬送装置。
5. 前記ＡＥセンサは、複数個を１組として設置され、
   前記監視領域は複数に区分され、区分された前記各監視領域に前記複数個のＡＥセンサがそれぞれ割り当てられる請求項３または４に記載のガラスびん搬送装置。
6. 前記センサは、マイクロフォンであり、
   前記判定装置は、前記マイクロフォンの出力に、ガラスびんが他のガラスびんと衝突したときに発生する所定レベル以上の音波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定する請求項１または２に記載のガラスびん搬送装置。
7. 前記センサは、ＡＥセンサ及びマイクロフォンであり、
   前記判定装置は、前記判定装置は、前記ＡＥセンサの出力に、ガラスびんが割れることにより発生するＡＥ波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定し、前記マイクロフォンの出力に、ガラスびんが他のガラスびんと衝突したときに発生する所定レベル以上の音波が含まれるか否かを検知することによりガラスびんの落下を判定する請求項１または２に記載のガラスびん搬送装置。

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