JP3929242B2 - カートン組立機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カートンに複数収容される缶及び瓶といった一次製品の梱包に係り、より詳しくは、上記カートンを折り畳み状態でホッパーから供給し、組立てを開始し、続いてカートンを完成させる装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
公知の梱包装置の大部分は、１種類１サイズのカートンのみを扱うものである。従って、現代の瓶梱包工場では、異なるタイプのカートンを扱うために複数の梱包装置を使用する必要があり、各梱包装置がかなりのフロアスペースを占めるだけでなく、購入及び使用のコストも高額になる。
【０００３】
限られた種類の梱包装置のみが、例えば６本詰め、８本詰め、１２本詰めなど、異なるサイズの包装カートンを扱うことができる。このような装置の全ては、あるサイズから他のサイズへ、または、あるタイプから他のタイプへと切換える際に調整を必要とする。この調整作業は、梱包装置に取り込まれた全てのカートンを除去する手作業、及び場合によっては、装置が有する構成要素の機械的調整を含む。３０分またはそれ以上に及ぶこの変更の最中、装置は使用不可となり（“休止時間”と呼ばれる）、瓶梱包工場における高コストの遅延原因になる。変更の最中にもし問題が発生すると、こうした遅延は梱包装置のみの停止にとどまらず、全梱包ラインの停止にもつながる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１種類以上のカートンを組立てることのできるフィーダ機構を提供することによって、公知の梱包装置が有する営利的欠点を解決しようとするものである。さらに本発明による装置は、あるカートンから他のカートンへの切換え、または、あるサイズから他のサイズへの切換えが、わずかな休止時間で可能である。本発明が有するモジュラー特性は、“完全フレキシブル”な装置を構成することを可能にし、公知の装置が有する問題を解消、あるいは少なくとも軽減することができる。
【０００５】
本発明は、本願の関連出願（出願人の整理番号D-7725）に記載の梱包装置と共に使用することができる。本発明は、その他多くの種類の梱包装置に対して応用できる。また変更形態として、本発明による起立機構を独立のモジュールとして販売し、新規の装置あるいは既存の装置を改修する方式で装着することもできる。
【０００６】
英国特許文献2053133号は、固定格納箱から箱容器ブランクを取り出して保持し、さらにブランクを組立てて移送する装置について記載している。この装置は、４点リンケージに取付けられ容器に応じて制御される回転式キャリア上に配置された移送部材を備えている。回転の際、ブランクの取出しを容易にするために、この部材は静止する。組立てられたブランクを搬送装置に移送する際には、区画部材は搬送装置に同期して移動する。
【０００７】
米国特許第4,625,575号明細書は、容器プレートが設けられたフィーダ機構のための容器組立体について記載している。このフィーダ機構は、深い区画と浅い区画とを有する連続容器軌道を備えている。深い区画と浅い区画において容器軌道従動アームが使用される。容器アームには偏心アームによって取出し手段が接続され、容器軌道は、取出し手段を外側の張出し位置へ移動させ、そして内側の収納位置へ戻す。
【０００８】
国際特許出願WO92/15450号公開公報は、折り畳まれたスリーブタイプカートンを格納箱から取出すための吸引装置を備えたカートン組立装置について記載している。吸引装置は、中心回転軸回りの軌道に沿って移動する際に、スライド可能ロッドに載って内側、外側へと移動する。吸引装置の軌道の外側に取付けられた往復把持装置が、折り畳まれたカートンの外側パネルを吸着しカートンを開口させる。
【０００９】
以上に示した従来技術の参考文献は、主としてカートン取出し手段に言及しており、平坦状態からカートンを組立てる際の問題を解決してはいない。本発明は、平坦状態で収容された異なるカートンの対向パネルを分離する際の問題を解決すると共に、異なるタイプのカートンに容易に対応できる装置を提供する。
【００１０】
すなわち、本発明は、従来技術が有する問題を解決すること、あるいは少なくとも低減することを目的とする。
【００１１】
本発明に係る特徴の１つによれば、折り畳まれ対向配置されたパネルを有するカートンをホッパーから順次取出して組立てを開始するための装置が提供される。この装置は、前記対向パネルの一方を順次把持し前記ホッパーから前記一方のパネルを含む折り畳まれたカートンを取出すためのカートン取出し手段と、前記ホッパーから前記カートンを回転軸回りの軌道に沿って梱包装置の送り込み端へと移送する手段とを備え、前記軌道経路の外側には、前記パネルの他方を把持し前記他方のパネルを前記カートン取出し手段から離隔させて前記カートンの開口を開始するためのパネル把持手段が配置され、さらに、前記パネル把持手段は、ガイドレールと該ガイドレールに沿う第１方向に往復移動可能な横断往復台とに取付けられている。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、前記パネル把持手段が前記第１方向にリニアサーボモータによって往復移動するように構成してもよい。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、前記パネル把持手段を前記ガイドレールと実質的に垂直関係にあるスライド部材に取付け、かつ、前記スライド部材を、前記ガイドレールに対して移動可能とし、従って前記パネル把持手段は２方向に往復移動可能であるように構成してもよい。
【００１４】
本発明のさらなる特徴によれば、前記パネル把持手段が、前記第２方向にリニアサーボモータによって往復移動するように構成してもよい。
【００１５】
本発明のさらなる特徴によれば、前記パネル把持手段の移動を制御するための制御装置を設けてもよい。さらには、制御手段は、軌道に沿ったカートンの移送速度に関する情報を受取る手段を備えてもよい。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、前記パネル把持手段が、前記スライド部材に取付けられた吸引カップ及びカップホルダを備え、前記吸引カップが、前記カートンの開口の際に負圧供給装置に接続されるように構成してもよい。
【００１７】
本発明のさらなる特徴によれば、前記対面接触パネルが前記カートンの対向する側壁部であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００１９】
本発明による機構は、例えば巻き付けタイプ、完全梱包タイプ、バスケットタイプといった種々のタイプのカートンを組立て可能である。本明細書においてカートンタイプと言う場合には、異なるサイズの全てのカートンタイプを含むものとする。一例として、例えば８本または１２本の製品を収容する完全梱包タイプのカートンが含まれる。
【００２０】
図１，図２を参照すると、ここには、上記に概要を説明したカートン処理用の装置１０を示している。装置の上流端にはデュアルホッパー１２，１４が設けられている。このデュアルホッパー１２，１４には、複数種のカートン、例えばバスケットタイプカートン１６及び完全梱包カートン１８が折り畳まれた状態で保持され処理されようとしている。この実施形態では、各ホッパー１２，１４は重力供給タイプであり、カートンブランクは、傾斜したそれぞれのホッパーに保持され、確実な供給がなされる。
【００２１】
デュアルホッパー１２，１４に近接して配置された回転式負圧フィーダ２０が、ホッパーユニットからカートンを順次取出し、そのカートンを回転経路“Ｚ”を経由して図３に示す給紙チェーン２２に移送する。給紙チェーン２２は、カートンを下流の装填ステーション２４へ移送するために設けられている。
【００２２】
カートンがホッパーユニット１２から取出され、回転式フィーダ２０によって回転移送される際には、対向パネルを分離しカートン組立ての一部を補助するためにバックフィーダ機構３０が使用される。図示の実施形態では、回転式フィーダによって移送されるカートンは、図７ｂに平坦に折り畳まれた状態で示している完全梱包カートンである。
【００２３】
傾斜ポジションにあるホッパー１２，１４から、給紙チェーン２２の垂直面へとカートンを移送するためには、図１，図２に示すように、回転式フィーダ２０の回転軸をオフセットさせることが必要である。従って、バックフィーダ３０もまた、カートンの軌道経路の接線方向にオフセットしているべきである。
【００２４】
次に、図３に示すバックフィーダ３０の構造を説明するが、ここには、カートンの１つ以上のパネルを把持するために適切な把持手段が設けられている。本実施形態では、この把持手段はカップホルダ３４に取付けられた吸引カップ３２を備え、カップホルダ３４はスライド部材３６に取付けられている。把持手段を“Ｘ”方向及び／または“Ｙ”方向に移動させるために適切な手段が設けられている。例えば、スライド部材３６は、横断往復台３８に取付けられ、かつ横断往復台に対して符号Ｘで示す方向へ移動可能とされている。横断往復台３８は、好ましくは、支持フレーム（図示せず）に固定されたガイドレール３９に接続されている。横断往復台は、吸引カップ及びスライド部材をガイドレール３９に対して符号Ｙで示す方向に移動させるように構成されている。このようにして、吸引カップ３２は、回転式フィーダ２０の方向へ、あるいは回転式フィーダ２０から離れる方向へ、及び／またはカートンの軌道経路Ｚに平行な方向へ移動可能とされている。必要であれば、スライド部材の端部及び／またはガイドレールの端部に移動制限のためのストッパを設けてもよい。
【００２５】
Ｘ−Ｙ方向へ移動可能な装置として別の構成部材または別形態を利用できることは明らかである。
【００２６】
スライド部材３６は、適切な制御システムにより制御される第１駆動手段、例えば第１リニアサーボモータ（図示せず）によって移動され、横断往復台３８は、やはり制御システムにより制御される第２駆動手段、例えば第２リニアサーボモータ（図示せず）によって移動される。実施形態によっては、制御システムは、適切なＸ−Ｙ座標をプリセットし吸引カップの経路を規定するようにプログラムされる。制御手段は、専用のプロセッサであってもよいし、バックフィーダが用いられる梱包装置のために設けられた制御手段であってもよい。別形態として、制御手段は、プログラム可能な公知のサーボ制御手段またはプログラム可能な公知のサーボ制御システムであっても好ましい。特別な“Ｘ”座標または“Ｙ”座標を入力するために手動入力手段を設けてもよい。１タイプの制御システムの詳細については、本願の関連出願（出願人の整理番号D-7725）に記載されている。
【００２７】
装置作動の際には、バックフィーダ３０が、カートンの壁部４０の一方を回転式フィーダ２０に保持され対向する壁部４２から分離する。本実施形態では、対向する壁部とは側壁部４０，４２である。図４に示すように、回転式フィーダ２０がカートンを移送するとき、バックフィーダ３０の吸引カップ３２前方に移動して、折り畳まれたカートン１８の側壁部４０に接触する。接触点は分離されつつある壁部のほぼ中央であることが好ましい。側壁部４０を保持するために吸引カップ３２には負圧が作用される。図５に示すように、回転式フィーダ２０がカートンの前方への回転移送を継続すると、バックフィーダの吸引カップ３２は２枚の側壁部を分離するために回転式フィーダ２０から離れるように移動する。本実施形態では、回転式フィーダの前側吸引カップ対４４がパネル４６の前端部を解放する。こうして、カートンは、側壁部と端部壁とが分離した部分組立状態になる。次いでバックフィーダ用の負圧供給装置が遮断され、図６に示すようにカートンがバックフィーダから解放される。
【００２８】
壁部の一方を保持するために吸引カップを用いることが好ましいが、他の実施形態では代替要素、例えば機械的接続手段を用いてもよい。
【００２９】
カートン１８は、給紙チェーン２２に接触するまで軌道経路に沿った移動を継続する。詳しく言えば、カートンの前縁部４８が給紙チェーン２２の前方突出部５０に接触する。前方突出部５０は、前縁部４８を回転式フィーダ２０の吸引カップ４４，５２から引き離すように移動させる。この動作によって、前端パネル５４と側部パネル４０とが実質的に垂直になる。同時に、後方突出部５６が後端パネル５８に接触して組立てを補助する。次いで回転式フィーダ２０の吸引カップ４４，５２がカートンを解放して“Ｚ”方向への移動を継続し、カートン１８は給紙チェーンによって下流の装填ステーション２４へと移送される。
【００３０】
上記に説明したように、バックフィーダ吸引カップがカートンを“取出す”好ましい位置は、図７に示すようにカートン側部パネルのほぼ中央である。しかし、この位置は、カートンのタイプによって、特に各カートンタイプ、異なるカートンサイズに固有の側壁部及び端部壁の寸法諸元によって異なる。図７ａ，７ｃには、バスケットタイプカートン及びより大きな完全梱包カートンについて適正位置の例を示している。同様に、２枚の壁部を分離する吸引カップの経路も組立てられるカートンのタイプによって異なる。吸引カップは、国際特許出願WO92/15450号公開公報に記載のものと同様に往復経路に従ってもよい。別形態として、カートンによっては回転式経路を用いることもできる。上記に記載したバックフィーダの利点は、システムによって与えられる柔軟性にある。従って、バックフィーダ吸引カップ３２の位置は、所望の位置に移動可能であり、あるいはスライド部材３６及びガイドレール３９が制限ストッパを有していればどのような経路をとってもよい。こうして、バックフィーダは、カートンタイプに適した経路及び／または移動形態に従って取出し位置に到達するようにプログラム可能であり、これら経路及び位置はカートンタイプに応じて変更可能である。完全梱包カートンを組立てる際の、吸引カップの経路、吸引カップのＸ方向・Ｙ方向を制御するリニアサーボモータの速度及び加速度の一例を図８，図９に示す。
【００３１】
制御システムを事前プログラムすることによって、吸引カップ３２の位置及び経路をプリセットすることができ、こうして、カートンタイプまたはカートンスタイルを変更する際の休止時間を低減することができる。本発明によれば、装置の処理速度が速くなると共に効率、耐久性も向上する。
【００３２】
好ましい実施形態として瓶を収容するカートンについて説明してきたが、本発明が瓶用のカートンに限定されないことを理解されたい。本発明は、缶、厚紙製“ブリック”、その他の種類の容器を梱包するカートン用の装置に応用可能である。
【００３３】
さらに、好ましい実施形態として、鉛直方向の装填方式を用いるスリーブタイプカートンを処理する装置の一部を示しているが、本発明はこのタイプのカートンに限定されるものではない。本発明が、巻き付けタイプのカートン、あるいは端部保持タイプのカートンの処理にも応用可能であることは当業者であれば理解できる。
【００３４】
本発明によるバックフィーダ機構に関して特定の実施形態を用いて説明したが、本発明の範囲内において種々の変更を加えることができることを理解されたい。このホッパー‐フィーダ機構は、装置の調整に過大な時間を費やすことなく、例えば４本、６本、８本、１２本の瓶を収容するためのサイズと形状とを有する種々の形態のカートンを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 梱包装置の送り込み部の斜視図であり、本発明な係る一実施形態であるバックフィーダ機構を示している。
【図２】 図１の梱包装置を反対方向から見た斜視図である。
【図３】 図１に示すバックフィーダ機構の拡大斜視図である。
【図４】 カートンの対向パネルを分離するバックフィーダ機構を示す斜視図である。
【図５】 カートンの対向パネルを分離するバックフィーダ機構を示す斜視図である。
【図６】 カートンの対向パネルを分離するバックフィーダ機構を示す斜視図である。
【図７】 ７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞれ、バスケットタイプカートン、完全に折り畳まれた８本の瓶用カートン、完全に折り畳まれた１２本の瓶用カートンの側面図である。
【図８】 吸引カップのＸ座標を制御するリニアサーボモータに関して時間に対する距離、速度、加速度、加速度の導関数を示す４つのグラフである。
【図９】 吸引カップのＹ座標を制御するリニアサーボモータに関して時間に対する距離、速度、加速度、加速度の導関数を示す４つのグラフである。
【符号の説明】
１２，１４ ホッパー
１６，１８ カートン
２０ 回転式負圧フィーダ
２２ 給紙チェーン
２４ 装填ステーション（梱包装置）
３０ バックフィーダ
３２ 吸引カップ（パネル把持手段）
３４ カップホルダ
３６ スライド部材
３８ 横断往復台
３９ ガイドレール
４０，４２ 側壁部
４４，５２ 吸引カップ（カートン取出し手段）

Claims (8)

1. 折り畳まれ対向配置されたパネルを有するカートンをホッパーから順次取出して組立てを開始するための装置であって、前記対向配置されたパネルの一方を順次把持し前記ホッパーから前記一方のパネルを含む折り畳まれたカートンを取出すためのカートン取出し手段と、前記ホッパーから前記カートンを回転軸回りの軌道に沿って梱包装置の送り込み端へと移送する手段と、を備え、前記軌道経路の外側には、前記対向配置されたパネルの他方を把持し該他方のパネルを前記カートン取出し手段から離隔させて前記カートンの開口を開始するためのパネル把持手段が配置されている装置において、
   前記パネル把持手段は、ガイドレールと、該ガイドレールに沿う第１方向に往復移動可能な横断往復台と、に取付けられ、
   前記パネル把持手段は、前記ガイドレールと実質的に垂直関係にあるスライド部材に取付けられ、かつ、前記スライド部材は、前記ガイドレールに対して移動可能であり、従って前記パネル把持手段は２方向に往復移動可能とされていることを特徴とする装置。
2. 前記パネル把持手段は、前記第１方向にリニアサーボモータによって往復移動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記パネル把持手段は、前記第２方向にリニアサーボモータによって往復移動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記パネル把持手段の移動を制御するための制御装置が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記制御装置は、前記パネル把持手段の速度を制御することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記制御手段は、軌道に沿ったカートンの移送速度に関する情報を受取る手段を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記パネル把持手段は、前記スライド部材に取付けられた吸引カップ及びカップホルダを備え、
   前記吸引カップは、前記カートンの開口の際に負圧供給装置に接続されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記対向配置されたパネルは、前記カートンの対向する側壁部であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。

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