JP4859834B2 - 棒状対象物の取り扱い装置 - Google Patents

Description

本発明は、ほぼ棒状の対象物の取り扱い装置、特にプラスチックカップのような個別化可能に互いに積層されている物品から成っている棒の取り扱い装置であって、棒状の対象物を把持するためにほぼフック状の端部片を備えた複数個の第１の保持棒を備える前記取り扱い装置に関する。

ヨーグルト、ミルク飲料等の乳製品産業における食品を摂取するため、深絞りしたプラスチックシートから成るカップが使用されることが多い。前記カップは、通常、互いに積層できるように構成されている。このようにして形成された、互いに重なり合っているカップの列を、以下ではカップロッドと記す。

実際には、カップは適当な深絞り機で製造した後、カップロッドの形態で、カップに印刷を施すための装飾機のような他の加工機へ直接供給され、次に搬送のために、例えば充填機へ搬送すべく、荷物運搬補助具、特にカートンに詰め込まれる。実際には、製造直後に前記荷物運搬補助具に詰め込むことも可能である。

公知の装置では、荷物運搬補助具と関連した荷積み工程、即ちカートンへのカップロッドの荷入れ、荷出しは、手動で又は一部自動化して実施される。通常は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）又はポリスチロール（ＰＳ）から作製されたプラスチックカップは熱深絞り方法で製造される。このため、押し出し成形したシートが深絞り機に供給され、該深絞り機内で加熱され、次にプレストレッチャーにより予備成形され、最後に（例えば圧縮空気を用いて）プレス成形され、冷却され、押し抜かれる。完成した、まだ熱い、容易に変形可能なカップは、深絞り機内に積層され（複数個のカップを互いに積層して１つのカップロッドを形成し）、次に自動的に装飾（印刷）用の他の加工機へ供給されるか或いは手でカートンに詰め込まれる。衛生上の理由から、カートンは内側に例えばプラスチック袋の形態で内張りを有していることが多い。

現在ある装置には多くの欠点がある。即ち従来では、棒状対象物を上述のように取り扱う際に実施する全ての方法工程、特に荷物運搬補助具への荷入れ、荷出しを、完全自動的に実施できる装置は知られていない。更に、カップロッドを荷物運搬補助具の中に自動的に詰め込むための公知の装置の場合、新たな径又はタイプのカップに切換える際、種々の機械要素を時間とコストをかけて改変する必要があり、これにより総じてバリエーションの自在性が比較的少ない。更に、殆どの深絞り機は、深絞りの１回のサイクルで１個のカップだけを生産するのではなく、特定のパターンに従って多数の個別カップを同時に生産する。このパターンは通常二次元的であり、キャビティと呼ばれる。深絞り機から次の取り扱い工程又は加工工程へのカップの受け渡し、即ち装飾又は詰め込みへのカップの受け渡しは一般にカップロッドの形態で行われ、即ち一次元的に行われるので、複数の深絞り機のうちの１つの深絞り機には、１つのキャビティを個々のカップロッドへ移し変えるための適当な装置が組み込まれていなければならない。このため対応する深絞り機はより複雑になり、対応的に製造および保守の点でより高価になる。

更に、公知の深絞り機の場合、カップロッドの転送は通常横置きにして行われる。カップロッドを横置きで転送することにより、重力、摩擦力等の力がカップのシール端に作用し、カップの製造品質に根本的に悪く影響する。これは、深絞り後のカップが８０℃の温度を有し、それ故特に容易に変形可能であれば、一層悪影響を及ぼす。ヨーグルトカップのボトリングと密封は、公差、真円度、カップ軸線に対する角度位置に関し前記シール端に極めて高度な要求を課すので、従来の技術のこの欠点は特に深刻な影響を及ぼす。

結局、公知の装置の場合、特にカートン等の荷物運搬補助具にカップロッドを詰め込むために、最大限の詰め込み密度を達成可能なように、即ち１個のカートンにつき最大限に可能な数量のカップロッドを詰め込むことができるように、カートン内での詰め込みパターンを設定することは不可能である。

独国特許第４０３０２１５号明細書で、開口した搬送容器内で横置きにして供給するカップロッドの取り扱い装置、特に取り出し装置が公知である。このため、各１つのカップロッドをその縦側で把持する吸込み機構を使用することが開示されている。この場合、特に前述の如く、カートンにカップロッドを水平に充填することで、通常は最適な詰め込み密度が達成されない欠点がある。カップと吸込み機構の間に摩擦が生じ、且つカップロッドの自重のため（この自重でカートン内の下部層は強く荷重される）、この公知の装置は特にまだ暖かい、変形可能なカップの取り扱いに不適である。加えて、独国特許第４０３０２１５号明細書に記載の吸込み機構は、一定長さのカップロッドにしか使用できない。

独国特許出願公開第３５４１９００号明細書は、同じ大きさのロッドを層状に変位させる方法と装置を開示する。この場合、グリッパは平行に配置される多数のカップロッドを把持用湾曲体で形状拘束的に又は摩擦で把持し、カップロッドを横置きにしてカートン内に取り込む。従って、前記独国特許第４０３０２１５号明細書に関して述べたのとほぼ同じ欠点を伴う。

独国特許出願公開第３７４１２５７号明細書で、特に横置きにしたプラスチックカップ差込み積層体のグリップ装置が公知である。この場合もカップロッドは上下に重ねて横置きにして荷物運搬補助具の中に配置される。開示されたこのグリップ装置は、更に少なくとも１つの舌片部材と、該舌片部材と協働する当接部材とを有し、該舌片部材と当接部材とで差込み積層体を外側面でやっとこ状に把持する。この場合も前述の欠点が生じる。

独国特許第３４２４２３３号明細書は、グリップ装置を用いてカップロッドを詳細に述べられていない態様で横置きにしてカートン内に取り込むようにしたカートン充填装置を開示する。従ってこの場合も、少なくとも前述の欠点が生じる。

本特許出願の優先権の時点で未公開の独国特許出願第１０３６０１６０．０号明細書はほぼ棒状の対象物、特に個別化可能に互いに積層されているプラスチックカップのような物品から成る棒を、荷物運搬補助具を用いて、特にカートンを用いて積載過程で取り扱う方法を記載している。この場合、取り扱い対象物は製造機又は加工機から第１の幾何学的配置で供給される。その際、まず対象物の少なくとも一部を把持し、次に対象物相互の相対配置を変更する。その後、変更した配置で対象物を荷物運搬補助具内に取り込み、その際対象物を直立状態で配置する。前記独国特許出願第１０３６０１６０．０号明細書は、更にほぼ棒状の対象物、特に個別化可能に互いに積層されたプラスチックカップ等の物品から成る棒を、第１の幾何学的配置で適当な製造機又は加工機で供給した後に荷物運搬補助具を用いて、特にカートンを用いて積載過程で取り扱う装置を開示する。この装置は第１のグリップ装置を有し、該グリップ装置は、製造機又は加工機との境界部で対象物の少なくとも一部を把持すべく構成されると共に、対象物を直立状態で取り込めるように構成されている。この公知の方法および装置は満足のいくものであるが、特に装置の技術の点で改善が望ましい。

本発明の課題は、冒頭で述べた装置において、カップロッドの完全自動的な取り扱いが可能であり、カップを特に取り扱い中に極めて慎重に取り扱って、製造直後のカップの取り扱いも可能であるように改良することである。

この課題は、冒頭で述べた種類の装置において、本発明によれば、端部片が第１の保持棒の延在方向に対し垂直な面内で運動することにより対象物の下へ移動可能で、且つ対象物を解放するために移動可能であることによって解決される。

先に引用した独国特許出願第１０３６０１６０．０号明細書の内容は、全面的に本出願の開示内容とする。特に、本明細書で述べる装置の実施態様および内容は、本出願の発明の思想の範囲内で、前記独国特許出願第１０３６０１６０．０号明細書に記載されている装置の構成と組み合わせ可能である。

本発明による装置によれば、片側だけが開口した荷物運搬補助具を用いてカップロッドを確実に完全自動的に取り扱うことができ、この場合カップの取り扱いはきわめて慎重である。更に、本発明に従ってカップの配置を方向づけることにより、荷物運搬補助具のなかに受容可能な対象物又はカップ数の最適化が可能である。

本発明による装置は、付設の取り扱い機器、特に多軸産業用ロボットのようなＩＳＯ ＥＮ ８３７２によるロボットにより操作可能であってよい。この場合、有利には、４軸又は６軸の産業用ロボットを設けるのがよい。しかし、他の軸数の産業用ロボットを使用してもよいことは言うまでもない。

本発明の範囲内では、特に、対象物は第１のグリップ装置により把持され、次に付設のマガジン手段の保管要素に取り込まれる。取り込む際に、対象物の幾何学的配置を変更する。これにより、荷物運搬補助具内での対象物の最初の配置最適化が与えられている。その後対象物を直接荷物運搬具に取り込むことができる。マガジンの構成空間を可能な限り小さくしてマガジンの最適な荷入れ、荷出しを保障するため、マガジンの個々の列は互いに独立に長手方向に走行可能であるのが合目的である。

本発明による装置の有利な実施態様では、保持棒は２つの受容板の各１つに固定して各々一列に取り付けられ、受容板は互いに逆方向に運動可能であり、該運動は保持棒の列に対し垂直な少なくとも１つの成分を含む。受容板が互いに逆方向に運動可能でなので、保持棒の２つの列を１つのリニアドライブを用いて引き離したり、一緒に移動させたりできる。その結果（保持棒を対応的に構成すレバ）保持棒の端部片をリニアドライブで把持位置と解放位置との間で切換え又は置換可能である。端部片を備えた保持棒を操作するために複雑な構造を必要としないため、低コストの製造と高度な信頼性とが保証される。

本発明による装置の有利な実施態様では、端部片は、その下面に、該端部片と保持棒との結合領域から端部片の自由端のほうへ突出する挿入用傾斜部を有しおよび／又は端部片が保持棒に対し横方向において、ほぼ楔状のプロフィールを有している。

カップ積層体の最適な案内を可能にするため、第２の保持棒はフック状の端部片を持たずに構成され、特にほぼ楔状の横断面プロフィールを有しているのが好ましく、これにより保持棒に対するカップ積層体の申し分のない当接が保障される。第２の保持棒は、その端部において先細りになっているとよい。

本発明による装置の他の有利な実施態様では、端部片は該端部片を保持している保持棒とともに該保持棒の延在方向を中心として回動可能である。この場合、端部片は好ましくは２つの方向において保持棒から直径方向に前方へ延びおよび／又は端部片を備えた複数列の保持棒は一緒に移動可能であってよい。これにより、カップ積層体の２次元配置、所謂キャビティを、唯一の作業工程で把持できるような装置を提供できる。

カップ積層体を保持棒の間で保持し、整向させるため、端部片を備えた隣接しあう各列の保持棒が互いに独立に移動可能であるとよい。

本発明の他の有利な構成は、端部片を備えた回動可能な各々１つの第１の保持棒が４つの第２の保持棒によって取り囲まれていることを特徴としている。この場合、端部片は特に第２の保持棒により与えられる輪郭内へ出入するように回動可能である。

最後に、有利な構成によレバ、第２の保持棒は棒状の対象物を予め心合わせするための心合わせ尖端を有している。

更に上記の種類の装置では、保持棒が互いに載置されている連鎖部材で形成され、連鎖部材が該連鎖部材を貫通して延びる締付け固定要素で互いに締付け固定されていると有利である。

本発明の他の特徴と利点は、図面を参照する以下の実施形態の説明から明らかである。

互いに積層されているプラスチックカップのロッド３のようなほぼ棒状の対象物を取り扱い、移送するための本発明による装置の、図１に図示した第１の有利な実施形態は、インライングリッパ１の形態に構成され、２つの基板４ａと４ｂを有している。基板４ａと４ｂには、カップロッド３を保持するために平行に延びている一列の保持棒２ａないし２ｄが各々配置されている。２列の保持棒２ａないし２ｄの間には押出し錘５がある（特に図２を参照）。押出し錘５は結合板６を経て保持部７又は支持部と結合されている。保持棒２ａないし２ｄ上方の基板４ａ、４ｂには、該基板４ａ、４ｂが相対運動する際これら基板を案内するための滑り軸受８が配置されている。基板４ａ、４ｂを互いに切り離し且つ一緒に走行させるため、空気圧式又は電気式走行駆動部９が設けられている。基板４ａは、付加的に、ＩＳＯ ＥＮ８３７３のロボットに設けられているような自動取り扱い装置にインライングリッパ１を取り付けるための取り付け装置１０を有する。

図３ａ〜３ｃは各々保持棒２ａの詳細図である。保持棒２ａの下部自由端に設けられた端部片１１は、最下位のカップのシール端でカップ積層体３を把持するフック状サポートを備える。端部片１１は、その下面に、棒２ａからフックの自由端のほうへ突出する傾斜部を有し、その結果端部片１１はカップ積層体間に簡単に入る。保持棒２ａの他端には、該保持棒２ａを各基板４ａ又は４ｂとねじ止めするためのリングフランジ１２がある。

図４はカップロッド３の保持部の拡大詳細図である。カップロッド３の最下位のカップのシール端１４は、保持棒２ａの端部片１１のサポート１３上にある。図４ｂは、端部片１１の領域の断面を示す。

図５に示す如く、保持棒２ｂは略三角形のプロフィールを有し、図５ａないし図５ｃにおいて右側の下端又は自由端１５で先細りになり、カップロッド３を保持棒間に簡単に挿入可能となっている。保持棒２ｂと保持棒２ａとは、図５ａないし図５ｃにおいて左側の上端又は固定側端部に、基板４ｂ又は４ａに取り付けるためのリングフランジを備える。

図１、図２、図５ａ、図５ｃから解るように、保持棒２ａ、２ｂは該保持棒２ａ、２ｂの延在方向に互いに載置された個々の連鎖部材Ｇで形成されている。該連鎖部材Ｇは、該連鎖部材を貫通する、好ましくはタイロッド等の締付け固定要素により、外側の連鎖部材に配置される支持部材を経て互いに締付け固定されている。かくして、真直ぐな延在に関する高い精度と、ここで必要な長さ・直径比の一体の棒では達成できないような保持棒２ａ、２ｂの高強度や高安定性を達成できる。

上述した本発明による装置の作用は以下のとおりである。

走行駆動部９を用いてインライングリッパ１を開放する。即ち、保持棒２ａ又は２ｂの２つの列を互いに引き離すように移動させる。押し出し錘５は保持棒２ａ〜２ｄの下端にして端部片１１の直上にあってよい。インライングリッパ１は、開放状態において、カップロッド３から成るカップ列内に沈降する。保持棒２ａ〜２ｄの端部が先細りになっているので、カップロッド３をこれら保持棒の間に挿通させ得る。その際、場合により押し出し錘５をカップロッド３から上方へ基板４ａ又は４ｂの方向へ移動させ、且つ必要ならカップを互いにより深く押し入れる。インライングリッパ１が完全にカップ列内に沈降したら、走行駆動部９を用いてグリッパ１を再び閉鎖する。即ち保持棒２ａ〜２ｃを再び互いに重なり合うよう移動させる。その際保持棒２ｂの端部片１１はカップロッドの間に沈降し、保持棒２ｂの端部片１１のサポート１３の上に載置される１つのカップロッド３の最下位のカップのシール端１４を把持する。保持棒２ｂがカップの傾動を阻止する故、カップ積層体３は、２つの保持棒２ａの端部片１１だけで把持されて保持棒２ｂにより把持されず、単に該保持棒２ｂと接触しているだけでも、保持棒２ａ〜２ｄの間に拘束される。従って、インライングリッパ１をロボット等により、受容部とは異なる特定の位置へ移動させ得る。ここでインライングリッパ１を（同様に走行駆動部９を用いて）開放する。押し出し錘５がカップロッド３を保持棒２ａ〜２ｄから下方へ押し出すので、インライングリッパ１は再び空になり、その結果インライングリッパを新たに充填できる。

図６は、本発明による装置の第２実施形態である所謂キャビティグリッパ１６を示す。受容フレーム１７に支持モジュール１８を取り付けている。該モジュール１８を図７により正確に図示している。支持モジュール１８は４つの（第２の）保持棒１９から成り、保持棒１９は補強用細条部材２０で互いに結合されている。４つの保持棒１９間に、端部片２２を備えた他の（第１の）保持棒２１がある。端部片２２は保持棒１９の下端の高さにある。端部片２２は第１の保持棒２１から垂直に２つの方向に延び、その結果保持棒２１により隣接しあう２つのカップロッド３を把持できる。保持棒２１の上端に各々方向転換レバ２３があり、該レバ２３はロッド２４、２４’を経て走行駆動部９と結合している。走行駆動部９は受容フレーム１７と結合した取り付け板２５に固定され、該取り付け板２５でキャビティグリッパ１６を、例えばロボットに固定する。隣接する列の支持モジュール１８は各１つのカップロッドの直径の略半分だけずらして配置され、「密な詰め込み」を可能にしている。第１の保持棒２１の各２列につき１列がロッド２４又は２４’を経て駆動部９と結合され、該駆動部９で操作可能である。即ち、第１の保持棒２１の隣接しあう列は別個に操作可能である。支持モジュール１８間に、キャスタ２７を経て第２の保持棒１９で案内されるエゼクタモジュール２６がある。第２の保持棒１９は、その下部自由端に、カップロッド３を予め心合わせする心合わせ尖端２９を有する。

上述した本発明による装置の第２実施形態の作用は以下のとおりである。

まず、キャビティグリッパ１６を開放状態にする。即ちレバム２８は（第２の）保持棒１９により画成される輪郭内に走入した状態にある。即ちエゼクタモジュール２６は支持モジュール１８の下端にある。このとき、キャビティグリッパ１６を、支持モジュール１８の幾何学的配置に対応するカップロッド３の幾何学的配置部の上に被せる。心合わせ尖端２９を経てカップロッド３を予め心合わせし、その結果カップロッド３は傾動することなく支持モジュール１８の間を滑動し、その際カップロッド３はエゼクタモジュール２６を上方へ移動させる。カップキャビティ引き渡しが完了すると、（第１の）保持棒２１に配置された双腕の端部片２８を方向転換レバ２３を用いて偏向させ、該端部片２８がカップロッド３の最下位のカップのシール端１４を把持するようにする。カップロッド３を取り込むため、保持棒２１の端部片２８を再び回動させて走入させ、その結果装置を持ち上げた際にエゼクタモジュール２６を用いてカップロッド３を完全に押し出す。なお、本実施形態では、各々２列目のキャビティを一律に１つの走行駆動部９を経て開閉させる。

図８はカップロッド３の１つのキャビティを取り込む態様を示す。マガジン３０の個々の列は互いに独立に長手方向に走行可能であり、マガジン３０の構成空間をできるだけ小さくして該マガジンの最適なチャージ、ディスチャージを保障している。１つのグリッパを用いてカップロッド３の幾何学的配置部、所謂キャビティを製造機又は加工機（図示せず）から取り出し、該グリッパをマガジン３０内へ走入させる。次に、カップロッド３から成るキャビティの列３．１、３．３、３．５、３．７のグリップ装置を開放させる。この際、カップロッド３の対応する列をグリップ装置から取り出せる。続いて、グリッパを４行分だけ更に走行させ、列３．２、３．４、３．６、３．８のグリップ装置を開放させ（図８ｂ）、もって対応するカップロッド３を押し出す。この際、グリッパは加工機又は製造機（図示せず）から新たなキャビティを受け取り、図８ａおよび図８ｂと同じに図８ｃおよび図８ｄの位置へ走行する。

本発明による装置の有利な実施形態の斜視図である。 本発明による装置の有利な実施形態の斜視図である。 図１および図２の装置の保持棒の図である。 図１および図２の装置の保持棒の図である。 図１および図２の装置の保持棒の図である。 図２および図３の装置の詳細図である。 図２および図３の装置の詳細図である。 図１および図２の装置の詳細斜視図である。 図１および図２の装置の詳細斜視図である。 図１および図２の装置の詳細斜視図である。 本発明による装置の他の有利な実施形態の斜視図である。 図６の装置の支持モジュールの詳細図である。 マガジン手段への対象物の取り込みを説明する概略図である。 マガジン手段への対象物の取り込みを説明する概略図である。 マガジン手段への対象物の取り込みを説明する概略図である。 マガジン手段への対象物の取り込みを説明する概略図である。

符号の説明

１ インライングリッパ、２ａ〜２ｄ 保持棒、３ カップロッド、４ａ、４ｂ 基板、５ 押出し錘、６ 結合板、７ 押出し錘の保持部、８ 軸受、９ 走行駆動部、１０ 取り付け装置、１１、２２ 端部片、１２ リングフランジ、１３ サポート、１４ シール端、１５ 先細り端部、１６ キャビティグリッパ、１７ 受容フレーム、１８ 支持モジュール、１９ 保持棒、２０ 補強用細条部材、２１ 保持棒、２３ 方向転換レバ、２４ ロッド、２５ 取り付け板、２６ エゼクタモジュール、２７ キャスタ、２８ 端部片、２９ 心合わせ尖端、３０ マガジン

Claims (14)

1. 棒状の対象物の取り扱い装置であって、
   少なくとも１列の棒状の対象物（３）を把持するためにフック状の端部片を備えた複数個の第１の保持棒（２ａ、２１）を備え、
   これらの保持棒が、それぞれ２列のうちの１列の一部を形成し、
   走行駆動部（９）により、これらの列が、互いに離れる方向に、及び互いに近づく方向に走行可能であり、
   端部片（１１、２８）が第１の保持棒（２ａ、２１）の延在方向に対し垂直な面内で運動することにより対象物（３）の下へ移動可能で、且つ対象物（３）を解放するために移動可能であることを特徴とする取り扱い装置。
2. 保持棒（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が、２つの受容板（４ａ、４ｂ）の各１つに固定して各々一列に取り付けられており、受容板（４ａ、４ｂ）が互いに逆方向に運動可能であり、この運動は保持棒（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の列に対し垂直な少なくとも１つの成分を含むことを特徴とする請求項１記載の取り扱い装置。
3. 端部片（１１）が、その下面に、該端部片と保持棒（２ａ）との結合領域から端部片の自由端の方へ突出する挿入用傾斜部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の取り扱い装置。
4. 端部片（１１）が、保持棒（２ａ）に対し横方向において、楔状のプロフィールを持つことを特徴とする請求項１から３の１つに記載の取り扱い装置。
5. 第２の保持部（２ｂ）がフック状の端部片を有さないことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の取り扱い装置。
6. 保持棒（２ｂ）が楔状の横断面を有することを特徴とする請求項１から５の１つに記載の取り扱い装置。
7. 保持棒（２ｂ）がその端部において先細りになっていることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の取り扱い装置。
8. 端部片（２８）が、該端部片を保持する保持棒（２１）と共に該保持棒（２１）の延在方向を中心として回動可能であることを特徴とする請求項１記載の取り扱い装置。
9. 端部片（２８）が、２つの方向において保持棒（２１）から直径方向に前方へ延びることを特徴とする請求項１から８の１つに記載の取り扱い装置。
10. 端部片（２８）を備えた複数列の保持棒（２１）が一緒に移動可能であることを特徴とする請求項１又は請求項３から９の１つに記載の取り扱い装置。
11. 端部片（２８）を備えた隣接し合う各列の保持棒（２１）が、互いに独立に移動可能であることを特徴とする請求項１又は請求項３から１０の１つに記載の取り扱い装置。
12. 端部片（２８）を備えた回動可能な各々１つの第１の保持棒（２１）が、４つの第２の保持棒（１９）で取り囲まれたことを特徴とする請求項１又は請求項３から１１の１つに記載の取り扱い装置。
13. 端部片（２８）が、第２の保持棒（１９）により与えられる輪郭内へ出入するように回動可能であることを特徴とする請求項１２記載の取り扱い装置。
14. 第２の保持棒（１９）が、棒状の対象物（３）を予め心合わせするための心合わせ尖端（２９）を有することを特徴とする請求項１から１３の１つに記載の取り扱い装置。

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