JP4175706B2 - 物品の回転位置決め装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、起立円柱形をした物品の回転位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水や薬液等を瓶や缶等（以下、瓶等と言う）に充填するような工程では、瓶等の外周面にラベルを貼ったり、瓶等をシュリンクや透明袋等で包装したりする作業が含まれている。このような作業に際して、瓶等に既に着色がなされていたり、ラベルが貼着されているような場合には、瓶等を予め所定向きに揃えておくといったことが必要になる。
従来、上記のような瓶等の起立円柱形をした物品を、その工程中において所定向きとするために必要量だけ回転させ、位置決めする装置として、特公平７−６１８０６号公報記載のものが知られている。
【０００３】
この装置は、コンベヤによって押せ押せ状態で搬送された物品を、一旦、コンベヤ上で停滞させつつ、１本ずつ切り出し、この切り出された１本の物品を対向押圧して挟持すると共に、コンベヤ上を所定量だけ下流側へ移送し、その後、移送先において現時点での物品の向きを認識しながら所定向きとするのに必要量だけ自転させ、そして、このようにして回転位置決めした物品を再び対向押圧して挟持し、更にコンベヤ上を所定量だけ下流側へ移送し、その後、移送先において例えば包装等させるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来装置では、物品の回転位置決めを１本ずつのバッチ的な処理で行っていたため、その処理能力を高めるうえで自ずと限界があった。
また、この従来装置では、物品を対向押圧して挟持する動作や、コンベヤ上を移送させる動作を、全てカムを駆動源として行っていた。そのため、カム構造が複雑で大型化するということや、各カムのタイミングを調節するのに熟練を要するということ、更には汎用面で融通性がない（いちいちカムそのものを交換し調節する必要がある）といった点で難点があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、処理能力を飛躍的に高めることができ、しかも構造の簡潔化や調節及び取り扱いの容易さ等が得られるようにした物品の回転位置決め装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明に係る起立円柱体の回転位置決め装置では、起立円柱形をした物品に対し左右一対の把持部材を相互近接・離反可能に設けられた把持手段と、この把持手段の各把持部材に設けられて物品の側面に直接当接し必要量の自転力を伝達可能になされた回転駆動手段と、把持手段をその相互近接・離反方向に対して直交する平面方向へ移動させる送り手段とを有している。
【０００７】
そして、前記回転駆動手段は、前記把持手段の一方の把持部材に対して設けられる原動ローラと、他方の把持部材に対して設けられる遊転ローラと、物品の回転位置を検出する位置検出器と、この位置検出器が位置決め信号を発信するまで原動ローラを回転駆動させるローラ駆動部とを有すると共に、この原動ローラと遊転ローラとで前記把持手段の把持部を形成しており、把持手段が物品を把持する動作と、この把持状態下で回転駆動手段が物品を自転させる動作と、送り手段がこれら把持手段及び回転駆動手段を移動させる動作とが同時進行的に実行可能とされている。
【０００８】
そのため、物品としては、常に送り動作が継続されている状態となり（即ち、回転位置決めのために物品の送りがいちいち邪魔されることがないので）、処理能力のアップが図れる。
把持手段の把持部材は、送り手段の移動方向に沿って並べられた複数本の物品を同時に把持可能なものとすることができる。この場合、前記回転駆動手段は、把持手段が把持した各物品に対してそれぞれの必要量に応じて自転力を個別に伝達可能なものとする。
【０００９】
このようにすることで、一度に処理できる物品本数を増やせる分だけ、処理能力の倍増が可能になる。
送り手段は、把持手段を摺動案内具で移動自在に保持しつつ、モータ駆動される巻き掛け伝動手段で把持手段を駆動する構造とするのが好適である。
この構造にすると、把持手段を送り駆動させるときに、コンベヤ速度等に対する同調が簡単にできると共に、戻り動作では、早戻りができるといった可変速制御ができることになる。また、カムを用いないため、構造の簡潔化、小型化が図れ、ロット変更時等の調整も簡単にできるといった利点がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図２に例示するように、本発明に係る回転位置決め装置１は、上流側に設置された装置２により、起立円柱形をした物品Ｗ（図例ではドリンク剤の瓶としている）が所定本数（図例では５本）の集まりとされてコンベヤ３上へ送り出された後、この所定本数の物品Ｗが下流側に設置された装置４によって一まとめに包装等されるまでの間に、個々の物品Ｗの向き（図例では物品Ｗの胴部外周面に貼着されたラベルＬの向きとしている）を一定方向へ揃えるためのもの等として適用される。
【００１１】
図１及び図３に示すように、この回転位置決め装置１は、コンベヤ３をその左右両側から挟み込むようなかたちで構成されたものであって、把持手段７と回転駆動手段８と送り手段９とを有している。
なお、コンベヤ３には、物品Ｗを支持するガイドテーブル１１の幅方向中央部に、搬送方向に沿ってスリット１２が形成され、このスリット１２内を、チェーン駆動（チェーン１３）によって物品後押し用のプッシャー１４が移動する構造のものが用いられている。
【００１２】
把持手段７は、コンベヤ３の左右両側で対を成して設けられる把持部材１６と、これら把持部材１６を相互近接・離反可能にさせる把持動作駆動部１７とを有している。
すなわち、この把持手段７では、両把持部材１６で物品Ｗの側面を対向状に押圧することによってこれを把持するようになったものであるが、把持部材１６自体は箱型に組まれた機枠的なもので、その内部から対向内面へ臨んで上記回転駆動手段８が組み込まれており、実際に物品Ｗを押圧する部分は、この回転駆動手段８によって形成されている。
【００１３】
この回転駆動手段８は、コンベヤ３上で一つの集団として並べられ得る物品Ｗの最多本数（本例では５本）と同数だけ設けられている。すなわち、１本の物品Ｗに一つの回転駆動手段８が割り当てられるようになっている。
各回転駆動手段８は、一方の把持部材１６に対して設けられる原動ローラ２０と、他方の把持部材１６に対して設けられる遊転ローラ２１と、コンベヤ３上の物品Ｗに対して回転位置の検出をする位置検出器２２（図３にのみ示す）と、この位置検出器２２において所定の位置決め信号が発信されるまで原動ローラ２０を回転駆動させるローラ駆動部２３とを有している。
【００１４】
ローラ駆動部２３は、ステッピングモータ等の駆動源２４からタイミングベルト等の巻き掛け伝動手段２５を介して、原動ローラ２０を回転させるものとしてある。
また位置検出器２２は、反射型の光センサ等を用いたもので、物品Ｗの胴部外周面においてラベルＬが貼着されていない部分とラベルＬの部分との光反射率の差を検知して、この検出位置でローラ駆動部２３を即刻停止させるか、又は検出位置から所定ステップをカウントした後にローラ駆動部２３を停止させる構造になっている。
【００１５】
上記遊転ローラ２１は回転自在なものであり、１個の原動ローラ２０に対し、平面Ｙ字状をした二股ブラケット２６を介して上下及び前後に振り分け配置された合計４個のものが組み合わされている。
これによって、物品Ｗを確実且つ安定して把持できるものとしてある。また、物品Ｗに対して確実に自転力を伝達可能になっている。
なお、原動ローラ２０と遊転ローラ２１とは、コンベヤ３の搬送方向に沿った回転駆動手段８の隣接間隔を詰めたものとする（即ち、所定本数の物品Ｗが集まった形（列長）をコンパクトなものにする）ために、左右両側の把持部材１６に対し、コンベヤ３の搬送方向で交互に入れ替わる配置とされている。
【００１６】
このような両把持部材１６を相互近接・離反可能にさせる把持動作駆動部１７は、コンベヤ３の下方の左右両側に設けられたベースプレート２７上で、それぞれ両把持部材１６の相互近接・離反方向に沿って設けられたリニヤガイド等の摺動案内具２８と、これら摺動案内具２８によって保持された第１移動台２９と、これら第１移動台２９上で第２移動台３０を介して立設された支持柱３１と、各第１移動台２９の下部に設けられたカム３２と、これらカム３２を同期回転させるカム駆動部３３とを有している。
【００１７】
そして、各把持部材１６は、左右それぞれの支持柱３１を介して支持されている。
各第１移動台２９には、カム３２においてコンベヤ３とは反対向きとなる周面（即ち、相反する外向き面）に当接可能なカムフォロワー３５が下向きに突出して設けられている。また、これら第１移動台２９は、コンベヤ３寄りに設けられたバネ３６によって、相互近接方向に引張付勢されている。
従って、このバネ３６によって各カムフォロワー３５が常に各カム３２に当接するようになっており、各カム３２の１回転で、第１移動台２９が相互近接・離反動を行うようになっている。
【００１８】
カム駆動部３３は、各カム３２の回転軸３８をタイミングベルト等の巻き掛け伝動手段３９によって連動可能状態にさせたうえで、一方の回転軸３８をブレーキモータ等の駆動源４０で回転させるものとしてある。
このことから明らかなように、両把持部材１６（回転駆動手段８の原動ローラ２０と遊転ローラ２１）による物品Ｗの把持動作は、バネ３６のバネ力によって把持力が生起され、カム３２の駆動力によって解放されることになり、その結果、物品Ｗに必要以上の把持力が加えられることはないものとなっている。これによって、物品Ｗに傷やラベルＬの剥がれ等が生じることがないようにしてある。
【００１９】
一方、前記した送り手段９は、把持手段７をその全体として（即ち、左右両側の把持部材１６を）、両把持部材１６の相互近接・離反方向に対して直交する平面方向、即ち、コンベヤ３の搬送方向へ移動させるものとして構成されたものである。
具体的には、図４に示すように、上記した第１移動台２９と第２移動台３０との上下間に、上記の移動方向に沿ってリニヤガイド等の摺動保持具４３が設けられており、第２移動台３０は、タイミングベルト等の巻き掛け伝動手段４４の一部と接続され、そしてこれら巻き掛け伝動手段４４が、連動用の巻き掛け伝動手段４５で同期駆動可能とされたうえで、サーボモータ等の駆動源４６によって駆動される構成となっている。
【００２０】
なお、各巻き掛け伝動手段４４と連動用巻き掛け伝動手段４５とを繋ぐ伝動軸４７には、第１移動台２９の相互近接・離反動作を許容させるために、両端部又は中途部にユニバーサルジョイント（図示略）が設けられている。
そして、駆動源４６おいては、把持手段７をコンベヤ３の搬送方向と同じ方向へ移動させるときには、これら搬送速度と把持手段７の移動速度とを同調させ、コンベヤ３の搬送方向とは逆となる戻り移動時には、上記移動速度よりも高速で早戻りできるように、速度調節されている。
【００２１】
この送り手段９の動作は、把持手段７が両把持部材１６を相互近接させた時（図１の矢符Ｃ参照）に、その後、これら両把持部材１６をコンベヤ３の搬送方向と同じ方向へ移動させるようになり（同矢符Ｄ参照）、次に把持手段７が両把持部材１６を相互離反させた時（同矢符Ｅ参照）に、その後、これら両把持部材１６をコンベヤ３の搬送方向とは逆となる戻り方向へ移動させるようになっている（同矢符Ｆ参照）。
このように、送り手段９と把持手段７とが共同して、両把持部材１６に平面ボックス運動を行わせるようになっている。
【００２２】
ところで、本実施形態の回転位置決め装置１では、物品Ｗとして直径等の異なるものを対象としたいときや、この物品Ｗの集まり本数を異ならせるとき等に、面倒な調整作業を一切不要なものとして、簡単且つ迅速な対応ができるようにするため、把持手段７において、両把持部材１６（即ち、全ての回転駆動手段８）をそれ自体として簡単に交換できるようにしてある。
すなわち、図５に示すように、第２移動台３０に設けられた支持柱３１には、その上面に２本の位置決めピン５０が突設されている。これに対して把持部材１６には、その基板部５１の下面に位置決めプレート５３が取付可能になっており、この位置決めプレート５３には、上記位置決めピン５０がガタツキなく挿入可能となる位置決め孔５５が形成されている。
【００２３】
また、把持部材１６の基板部５１には、位置決めプレート５３の位置決め孔５５を貫通して突出する位置決めピン５０との干渉を避けるための開口５６が形成されている。
把持部材１６の基板部５１と位置決めプレート５３との取り付けは、固定ネジ５７によるネジ止めとなっているが、基板部５１側に長孔５８が設けられていることで、両者間の位置調節が可能になっている。
また、位置決めプレート５３と支持柱３１との取り付けは、位置決めピン５０と位置決め孔５５との挿入位置関係に支配された状態下で、取付ネジ５９によって一義的にねじ止め可能になされている。
【００２４】
言うまでもなく、把持部材１６としては、回転駆動手段８（図１及び図３参照）で用いる原動ローラ２０及び遊転ローラ２１の直径や、回転駆動手段８の隣接ピッチ、或いは回転駆動手段８の設置数等が異なる複数種のものが準備されているものとする。
また、各把持部材１６には、図１乃至図３に示したように、上面に把手６２が設けられており、取り扱いの利便性が図られている。
このような構造であるため、この回転位置決め装置１の当初の設置段階では、支持柱３１へ位置決めプレート５３を単独で載せて、位置決めピン５０と位置決め孔５５とによる位置出しをし、取付ネジ５９によってこれら両者を固定しておく。
【００２５】
そして、この位置決めプレート５３の上に把持部材１６を載せ、基板部５１の長孔５８から固定ネジ５７を差し込んでこれを位置決めプレート５３に設けられたネジ孔６３へ軽くねじ込んでおく。
この状態で、把持部材１６（各回転駆動手段８）をコンベヤ３又はコンベヤ３上を搬送される各物品Ｗに対して位置合わせする。この位置合わせができたところで、上記固定ネジ５７をしっかりと増締めし、把持部材１６と位置決めプレート５３とを一体的に結合する。
【００２６】
このように把持部材１６に位置決めプレート５３を結合し終わったところで、把持部材１６の基板部５１に設けられた開口５６を介して取付ネジ５９を緩め、支持柱３１から把持部材１６を外す。
このような作業を、準備した全ての把持部材１６について、予め、行っておく。
これであれば、以後の使用に際し、対象とする物品Ｗが変更されるときには、取付ネジ５９を緩めたり締めたりするだけの簡単な作業を伴った把持部材１６の交換だけで、対応できることになり、面倒な調整作業は一切不要なものとなる。
【００２７】
なお、把持部材１６には、回転駆動手段８のローラ駆動部２３や位置検出器２２等に対する電気配線及び信号線配線等が必要であるので、これらの接離作業だけはコネクタ等（図示略）を介して行う必要でがある。
次に、この回転位置決め装置１の動作状況について説明する。
図２に示すように、上流側の装置２から物品Ｗが５本の集まりとされて送り出された段階では、各物品Ｗは、ラベルＬの貼着向きがバラバラである。
このような５本の物品Ｗに対し、この回転位置決め装置１は、図１に示すように、コンベヤ３の左右両側で待機する両把持部材１６が相互近接（矢符Ｃ）し、各回転駆動手段８によって個々の物品Ｗを１本ずつ、挟持する。
【００２８】
この時点で、両把持部材１６は、送り手段９（図４参照）の動作を受けてコンベヤ３の搬送方向と同方向へ、且つ同速で移動を開始する（矢符Ｄ）。
また、これと同時に、回転駆動手段８が位置検出器２２から検出信号が発せられるまで物品Ｗを必要量だけ自転させる。従って、全ての物品Ｗが、所定の向きに揃えられる（図２参照）。
このようにして物品Ｗの回転位置決めが終了すると、両把持部材１６は、相互離反され（矢符Ｅ）、もとの待機位置へ戻る（矢符Ｆ）。
【００２９】
このときの戻り動作は、送り手段９において早戻りになるよう設定されているため、コンベヤ３の搬送速度を一定にしたままでも、両把持部材１６が待機位置へ到達した時点で、直ぐに、次の作業（次に送り込まれてくる次の５本の物品Ｗを回転位置決めさせる作業）へと移行できるものである。
このことは、コンベヤ３上において物品Ｗの集まり相互の搬送ピッチを短くできることにつながり、更なる処理能率のアップが図れることになる。
かくして、同じ向きへ揃えられた５本の物品Ｗは、下流側の装置４へと送り出され、失敗のない包装等が実施されることになる。
【００３０】
ところで、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。
例えば、物品Ｗは、瓶や缶、紙筒等、起立円柱形をしたものであれば何ら限定されるものではない。
また、物品Ｗの向きを検出する方法としては、物品Ｗ自体に印刷又は凹凸形成によって模様や目印等を設けておき、これを適宜センサ（接触型スイッチ等を含む）で検出するようにしてもよい。
回転位置決めの対象とする物品Ｗの本数は、何ら限定されるものではなく、１本でもよい。
【００３１】
コンベヤ３は、ベルトコンベヤ、ローラコロコンベヤ等でもよく、またコンベヤ３を設けずに、シュートやフラットなテーブル面に対してこの回転位置決め装置１を設置してもよい。
この回転位置決め装置１をコンベヤ３に沿って複数台設け、個々の回転位置決め装置１において、全体の設置数に応じた物品Ｗの集まり数だけ、飛ばし処理をさせるようにする（即ち、同じ物品Ｗの集まりに対して重複した処理が行われないように動作にズレを生じさせておく）と、全体としての処理能率を更に倍増させることも可能になる。このような使い方もできる。
【００３２】
その他、各部の使用部材形状や採用機構等をはじめとする細部構造等は、実施の態様に応じて適宜変更可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る起立円柱体の回転位置決め装置では、把持手段が物品を把持する動作と、この把持状態下で回転駆動手段が物品を自転させる動作と、送り手段がこれら把持手段及び回転駆動手段を移動させる動作とを同時進行させる構成であるため、処理能力の高効率化が可能になる。
特に、把持手段において複数本の物品を同時に把持可能にすれば、それだけ更なる処理能力アップが図れる。
【００３４】
送り手段として、把持手段を摺動案内具で移動自在に保持しつつ巻き掛け伝動手段を介してモータ駆動させる構造とすれは、把持手段とコンベヤ速度との同調が簡単にでき、しかも早戻りを可能にできる。また、カムの不使用化により、構造の簡潔化、小型化が図れ、ロット変更時等の調整も簡単にできるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る回転位置決め装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】 本発明に係る回転位置決め装置を工程中へ設置した一例を示す正面図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線拡大矢視図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】 把持部材の取付構造を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転位置決め装置
７ 把持手段
８ 回転駆動手段
９ 送り手段
１６ 把持部材
４３ 摺動案内具
４４ 巻き掛け伝動手段
Ｗ 物品

Claims (3)

1. 起立円柱形をした物品（Ｗ）に対し左右一対の把持部材（１６）を相互近接・離反可能に設けられた把持手段（７）と、該把持手段（７）の各把持部材（１６）に設けられて物品（Ｗ）の側面に直接当接し必要量の自転力を伝達可能になされた回転駆動手段（８）と、把持手段（７）をその相互近接・離反方向に対して直交する平面方向へ移動させる送り手段（９）とを有し、
   前記回転駆動手段（８）は、前記把持手段（７）の一方の把持部材（１６）に対して設けられる原動ローラ（２０）と、他方の把持部材（１６）に対して設けられる遊転ローラ（２１）と、物品（Ｗ）の回転位置を検出する位置検出器（２２）と、この位置検出器（２２）が位置決め信号を発信するまで原動ローラ（２０）を回転駆動させるローラ駆動部（２３）とを有すると共に、この原動ローラ（２０）と遊転ローラ（２１）とで前記把持手段（７）の把持部を形成しており、
   把持手段（７）が物品（Ｗ）を把持する動作と、この把持状態下で回転駆動手段（８）が物品（Ｗ）を自転させる動作と、送り手段（９）がこれら把持手段（７）及び回転駆動手段（８）を移動させる動作とが同時進行的に実行可能とされていることを特徴とする物品の回転位置決め装置。
2. 前記把持手段（７）の把持部材（１６）は、送り手段（９）の移動方向に沿って並べられた複数本の物品（Ｗ）を同時に把持可能になっており、前記回転駆動手段（８）は、把持手段（７）が把持した各物品（Ｗ）に対してそれぞれの必要量に応じて自転力を個別に伝達可能になっていることを特徴とする請求項１記載の物品の回転位置決め装置。
3. 前記送り手段（９）は、把持手段（７）を摺動案内具（４３）で移動自在に保持しつつモータ駆動される巻き掛け伝動手段（４４）で把持手段（７）を駆動する構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の物品の回転位置決め装置。

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