JP4885137B2 - 個体商品をグループ化するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の装置に関するものである。

そのようなグループ化装置は特に、大量生産する個体商品の生産設備で使用される。処理する機械間を搬送される時に、商品は多かれ少なかれ連なった製品の流れの中にある。処理する機械の能力および構造に従って、これを種々の大きさにグループ分割しなければならない。このような分割は、中でも食料品産業、特に飲料水産業で必要である。そこでは特に、例えばボトルや缶のような飲料水容器の製品の流れが、販売に適した包装単位とするために、包装機の前でグループ化される。

既に従来技術において、多かれ少なかれ連なった製品の流れに使う種々のグループ化装置が公知である。例えばドイツ出願公開第ＤＥ３１４４４４９Ａ１号明細書が示しているグループ化装置では、分割フィンガーを有する横ビームが、連なった製品の流れに下方から噛み合い、これに搬送経路と横ビームの速度の差異に基づいて間隙をつくってグループ化する。そのとき横ビームは、搬送面に垂直に立っている面内にあるクローズの循環路を循環する。この発明の欠点は、グループ化する単位の大きさを迅速に変えられないことである。これを行う必要があるときには、機械を止めて機械的な設定および調整を行わねばならない。

ドイツ出願公開第ＤＥ４０３６３４１Ａ１号明細書で扱っているのは、容器の流れから容器グループを分離するためのグループ化装置である。エンドレスで循環する駆動要素に取り付けられたグループ化要素が、ストッパー面および滞留面を備えている。そしてグループ化要素は調整可能であるので、異なった容器直径に合わせることができるが、グループ化する単位における容器数を任意に決めることができない。

ドイツ特許第ＤＥ３０２９５０８Ｃ２号明細書は製品をグループ化する装置を開示しているが、そこでは分割器具を固定しているスポークが軸に固定されている。軸の上下動、それと繋がる軸の搬送面まで間隔変化により、分離する集団長さを調整することができる。しかしながら、分離する固体商品列の長さを変更調整するときは、搬送面からの軸の間隔だけでなく循環ガイドの長さを変えねばならないので、比較的複雑である。少ない回転で集団長さを柔軟に構成することは、実際には非常に実施が難しい。
ドイツ出願公開第ＤＥ３１４４４４９Ａ１号明細書 ドイツ出願公開第ＤＥ４０３６３４１Ａ１号明細書 ドイツ特許第ＤＥ３０２９５０８Ｃ２号明細書

よって本発明の課題は、グループ化する単位内で対象物の数を簡単で自在にそして都合のよい方法で、変更ないし設定可能である対象物グループ化装置を提供することである。
その他に、同じ機械において非常に種類の異なる対象物を、出来るだけ任意に選択可能な間隔を有して少ない工数でグループ化できるように、最大の柔軟性を達成することである。

課題を解決する手段

本発明によりこの課題を、請求項１の特徴により解決する。
グループ化する個体商品は基本的に、グループ化できる個体商品単位のもののいずれでもよい。しかし、例えば食料品、洗浄剤、薬品、あるいは同類のもののが入っているボトルや缶のような、立てるための面を有している容器が対象であると好ましい。しかしながら、例えばキャニスター、箱、または類似のもののような、立てるための面を有する別の容器もグループ化することができる。グループ化する場所へ個体商品を送るのは、基本的に連なった流れとして行う。しかしその時、対象物が接触しているかどうか、あるいは僅かな隙間を有しているかどうかは関係ない。個体商品を搬送する搬送手段で対象になるのは、ベルト、チェーン、あるいは同類のもののとすることができる。また、対象物を製品キャリア（拘束器具）に位置決めしてグループ化する場所に送り込むことも考えられる。使用する搬送システムでは、分割フィンガーが貫通して個体商品と噛み合うことができるように、搬送面に間隙がなければならない。

少なくとも一つの分割フィンガーの形状は、種々に構成することができる。よって、少なくとも一つの分割フィンガーが平坦な又は丸い断面を有していることが考えられる。また分割フィンガー形状を、グループ化する対象物の形状に合わせることも可能である。しかしながらその時には、グループ化する対象物を変更する場合に、分割部フレームおよび／または分割フィンガーの形状部分も変更せねばならない。単数または複数の分割フィンガーは、グループ化過程の進行に従ってクローズの循環路を動く分割部フレームに設けられている。そのとき循環面は搬送面に垂直である。容器の搬送方向にある移動要素は、Ｙ方向での運動を示す。それに対してＺ方向での移動では、搬送面を横切る方向ないし垂直方向での分割フィンガーおよび／または分割部フレームが対象となる。

グループ化過程での分割フィンガーおよび分割部フレームの循環全体を、Ｙ方向とＺ方向の移動要素に分解することができる。少なくとも一つの分割フィンガーのＹ方向における動き、および少なくとも一つの分割フィンガーのＺ方向における動きは、強制的に繋いで行われるのではなく、両方の動きを制御して重ね合わせることにより、お互いに独立して動かすことができる。それでもやはり、グループ化過程の再現性を保証するために、事前に設定した経路（軌道曲線）で行う。

種々の容器または差異のある容器数に対する色々な移動経過（軌道カーブ、速度変化）を、制御装置のプログラムメモリーに事前に与えて固定している。Ｙ方向とＺ方向における移動要素がお互いに独立しており自在に設定できるということは、分割フィンガーと分割部フレームの移動を、グループ化する容器に最適に設定できることを意味している。例えば非常に背の高い容器をグループ化する場合には、Ｙ方向における分割部フレームの移動要素を変更することはなく、容器が確実に倒れないようにするために、場合により必要となるのは、Ｚ方向における分割フィンガーの移動要素を大きくして搬送面から更に突出させるのみである。さらに、例えばサイクル的に繰り返す種々の間隙または集団の長さをつくり出すこともできる。

制御装置は例えば、市場で一般的なＰＣあるいは工業用ＰＣとして構成することができる。しかしながら制御装置を、プログラム装置またはＳＰＳを対象とすることも可能である。中にデータ、プログラムと値をメモリーできる少なくとも一つのプログラムメモリーを使用する。データおよび値は例えば、少なくとも一つの分割部フレームおよび／または分割フィンガーの例えば加速を決めるパラメーターとすることができる。しかし決める値が、特定の移動経過ないし移動情報を調べるための個体商品に関する高さ、直径、あるいは同等の情報であることもある。例えば個体商品の高さが大きい時には、分割フィンガーを更に搬送面から突出させて転倒を防ぐ、または個体商品がＹ方向に移動するときに分割部フレームの加速を小さくすることができる。プログラムメモリーでは又、例えば分割部フレームの移動経過を規定する種々のプログラムを、メモリーすることができる。そして、本発明による個体商品グループ化装置を使うのは、常に同じ形状の個体商品の流れから同じ個体商品グループを分離するのではないということが考えられる。これは例えば、個体商品グループ化装置がパレット搭載ユニットまたは包装機の前にあり、種々の基準で個体商品状態をつくる必要のあるときに不可欠である。

好ましい実施形態のポイントは、それぞれ少なくとも一つの分割フィンガーを有する二つの分割部フレームが設けられていることにある。二つの分割部フレームが設けられていることにより、常に少なくとも一つが容器と噛み合い状態にあることが確実になる。次のグループ化過程のための原点位置に再び戻るために、その間に別のフレームが位置を変えることができる。更に別の好ましい構成では、それぞれの個体商品が二つの分割フィンガーによりガイドされる。それにより、グループ化の間で個体商品の芯だしおよび確実な保持が保証される。

複数の分割部フレームを備えている場合に、搬送方向における動きをお互いに独立して設定できる。すなわち、例えば一つの分割部フレームの速度アップが、別の分割部フレームの速度アップを無理に引き起こさない。それにより分割部フレームの間隔も常に一定である必要がなくなる。しかしこれが意味することは又、グループ化過程を、例えばまず２×４個の容器を、そして次に１×３個の容器をグループ化するというように、可変に構成することも可能であるということである。すなわち、グループ当たりの列数も同じである必要はない。

好ましい別の構成では、設けられている分割部フレームがそれぞれ、Ｙ方向における動きに対応するために、少なくとも一つの独自の駆動ユニット、特にモーターの駆動ユニットを有している。一つの分割部フレームで少なくとも一つの分割フィンガー、または機械的にお互いに固定して結合された複数の分割フィンガーは、Ｚ方向で動かす一つの駆動ユニットと接続している。別の変形例のポイントは、各分割部フレームにある各分割フィンガーが、Ｚ方向の動きを行うための独自の駆動ユニットを有していることにある。それにより分割部フレームの分割フィンガーは、種々の量で搬送面に貫通突出することができる。駆動ユニットに関しては、サーボモーターまたはリニアモーターのようなモーターだけでなく、エアシリンダーや油圧シリンダーのような空圧または油圧の部品、または空圧リニアサーボ駆動のような非電動サーボ駆動が対象になる。直接駆動の使用も考えられる。

加えて、Ｙ方向およびＺ方向でお互いに独立して分割部フレームおよび／または分割フィンガーを動かすことを、パラレル運動あるいは屈曲リンクメカニズムにより行うこともできる。

コスト的に有利な別の実施形態として、特定の運動成分をシリンダー終端位置に突き当てて実施することが考えられる。例えば分割部フレームまたは分割フィンガーをＺ方向で動かすために、高価なモーターによる駆動ユニットを使用したくない場合、シリンダーを取り付けて、始点位置と終点位置に突き当てることがあり、それにより “分割フィンガー 個体商品の流れと噛み合い外” 切り替え位置および “分割フィンガー 個体商品と噛み合い” 切り替え位置を実現することができる。

さらに各モーターに独自の制御・調整ユニットを設けることが可能であり、それによりＹ方向とＺ方向における運動成分を正しく履行する。この場合、個々の制御・調整ユニットを通信システム例えば有線のバスシステムまたは無線システムを介して、お互いにおよび／または、特定の移動経過をプログラムメモリーから取り出して個別の制御・調整ユニットに送ることができる集中ユニットと結合することができる。

分割部フレームのＹ方向における動きおよび分割フィンガーのＺ方向の動きを、好ましい構成例ではネジスピンドルに沿って行う。しかしながら、すべり又はマグネットのガイドレールを使用することも可能である。さらに、対応して配置したタイミングベルト、チェーン、あるいは同等品のような力伝達要素を有するガイドも考えられる。

本発明による別の好ましい構成例のポイントは、分割フィンガーのＺ方向における動きが、分割部フレームのＺ方向における動きにより起きることにある。即ち、分割フィンガーが固定して分割部フレームに取り付けられており、分割フィンガーの動きが分割部フレームの動きにより間接的に起きることにある。

別の実施形態のポイントは、分割フィンガーがＺ方向で動くときに分割部フレームがその位置を変えないということにある。すなわち、分割フィンガーが、分割部フレームに出入りすることができる、ないしＺ方向で見ればこの上方に配置されていることにある。

グループ化過程が終わると分割フィンガーは、搬送面から下方に、そしてそれにより個体商品との噛み合いから外される。そして、この分割部フレームは容器の搬送方向とは逆に動いて、個体商品と改めて噛み合わされるようになる。そのために分割部フレームは、個体商品と正に噛み合っている別の分割部フレームの下方を動く。それが容器の進行方向とは逆方向の動きを完了したなら、分割フィンガーは移動方向を転換した後に改めて搬送面に送られ、そして個体商品と噛み合う状態になる。

本発明による別の好ましい構成では、少なくとも一つの分割部フレームの送り速度が噛み合い位置において、搬送手段の送り速度より遅い。これは分割フィンガーが個体商品には滞留面として機能することを意味している。本発明による別の実施例では、少なくとも一つの分割部フレームの搬送方向における速度が、搬送手段の送り速度より速い。この場合に分割フィンガーは、搬送方向で見て分割する個体商品グループの背後でこれと噛み合い、これを加速してすべりにより搬送手段上を“押す”ことになる。

好ましい実施形態を、以下において図面を使って詳細に説明する。
図１は、例えば缶のような個体商品１で、既にグループ化されたもの、およびまだ個体商品の流れの中にあるものを示している。これらは、搬送面を形成する搬送手段２の上に垂直に立てられて、摩擦により多数列で搬送方向Ｆに搬送される。グループ化を行うために、分割部フレーム４にある分割フィンガー３が準備態勢にある。これが搬送面を通過して下方から個体商品１と噛み合うようになっている。搬送手段２は例えば、側面で間隙を有して平行に走る複数のコンベアベルトにより形成されており、そこを通って分割フィンガー３が自在に貫通できる。図示している例でグループ化装置は、独立した２つのグループの分割フィンガー３を使っており、それは機械的にはお互いが繋がっていない２つの分割部フレーム４上に配置されている。明確に区別するために、これらの部品を一連の図３ａ〜３ｃにおいては、参照番号３ａ，３ｂないし４ａ，４ｂを使って分かるようにしている。分割部フレーム４は搬送面に平行に走る片持ちアームとして形成されており、それぞれ自己の竪方向クロステーブル９に搬送手段２の側方外側で下側に固定されている。

図２は、クロステーブル９を側面外観で示しており、そのテーブルが分割部フレーム４、そしてそれにより分割フィンガー３をＺ方向ないしＹ方向に動かし、そのときＹ方向が搬送方向に相当し、そしてＺ方向は搬送面に垂直に向いている。分割部フレーム４はそれぞれ、Ｙ方向移動のための独自のモーター駆動ユニット６、およびＺ方向移動のためのモーター駆動ユニット８を有している。駆動ユニット６，８が、電動サーボモーターであると好ましい。駆動装置６と８を作動させると、分割部フレーム４が−それにより、これに固定している分割フィンガー３も−ネジスピンドル５と７に沿って、Ｙおよび／またはＺ方向に動く。モーター６の作動は、分割部フレーム４をネジスピンドル５に沿って動かすためのものであり、モーター８の作動は分割部フレーム４を、それにより分割フィンガー３も、ネジスピンドル７に沿って動かすためのものである。そのときにモーター６は装置本体に固く固定されているのに対し、モーター８はネジスピンドル５を介してＹ軸に沿って移動可能である。理解し易くするために、ネジスピンドルに沿って分割部フレーム４が動く時に発生する力を受けて保持するガイドは、ここでは示していない。ここで説明したガイド上を、Ｚ方向で動くときに分割部フレーム４をストップする別の（図示していない）ガイドがスライドする。

二つのモーター６と８は制御装置１０と接続している。図示と異なって、その接続を二方向で構成することがあり、それによりモーター６，８からの信号を制御装置１０に伝送することもできる。制御装置は、市場で一般的なＰＣあるいは工業用ＰＣとして構成することができる。しかし又、制御装置１０では特別なプログラム装置（サーボ軸制御）または従来のＳＰＳを対象とすることも可能である。モーター６，８はこの制御装置１０から、例えばＹおよびＺ方向での速度値および／または加速値、走行距離のような展開する動作信号を受信する。両方の軸に沿ってダブって動くことにより、種々の走行軌道曲線および速度変化を実現することができ、場合によってはそれを各個体商品用にメモリーしておくと、種類が変わるときに必要となるのは、それを呼び出すだけとなる。それにより機械的な調整作業も不要となる。更にそれにより必要ならば、操業中における不規則なグループ化作業、即ち異なった間隔で前後した個体商品のグループ化も可能である。

分割フィンガー３は、基本的に堅固に構成されている。図２における実施形態でフィンガーは、分割部フレーム４の搬送面に対向する側と機械的に固定接続して設けられている。すなわち、分割フィンガー３のＺ方向における動きは、分割部フレーム４のＺ方向における動きにより行われる。

図３ａ〜３ｃは、個体商品１のグループ化過程の全容を示している。
分割部フレーム４ａにある分割フィンガー３ａは正に、基本的に連なった個体商品の流れ１ｃに下側から差し込まれようとしている。搬送方向Ｆで個体商品グループ長さ分だけ前に行っている分割部フレーム４ｂの分割フィンガー３ｂは、既に個体商品１と噛み合っている。このステップでは、分割部フレームは搬送手段２より動きが遅い、すなわち個体商品の流れ１ｃにある個体商品は、前に行っている分割フィンガーに押し当てられる。搬送手段２と分割部フレーム４ｂの速度差により、既に切り離された個体商品グループ１ａと１ｂは、分割フィンガーによりまだブレーキをかけられている個体商品の流れ１ｃより動きが速い。それにより、個々の個体商品グループ１ａと１ｂの間には、図示している間隔が発生し、そのグループは基本的に連なった個体商品の流れ１ｃから既に分離されている。この間隔は、個体商品グループの長さに加えて、図示していないが個体商品グループをラップ材やカートン材に包み込む後続の包装機の、例えば分割寸法に相当する。個体商品の流れ１ｃから必要な間隔に到達した後に、個体商品グループ１ｂの分離が完全に行われると、図３ｂから分かるように、場合により短時間加速されて前進移動する間に、分割部フレーム４ｂは搬送面から下方に移動する。その間に分割フィンガー３ａが個体商品の流れ１ｃに完全に入り込むので、搬送手段２と分割部フレーム４ａの速度差により新しい個体商品グループ１ｄを、基本的に連なった個体商品の流れ１ｃの前端部で切り離すことが始まる。

個体商品の流れ１ｃのグループ化を改めて行うために、分割フィンガー３ｂを有する分割部フレーム４ｂは、容器の搬送方向Ｆとは反対に、分割部フレーム４ａの下方を通って、図３ａにおいて分割フィンガー３ａを有する分割部フレーム４ａのあった原点位置に戻る。そしてそこから、分割フィンガー３ｂは移動方向を反転した後に再び、基本的に連なった個体商品の流れ１ｃと噛み合うことができる。このように常に繰り返す作動方法により、基本的に連なった個体商品の流れ１ｃを、個々の個体商品グループに分割することができる。

本発明による装置の上部外観図である。 図１による装置の分割フィンガーおよび分割部フレームの側面外観図である。 側面から見たグループ化サイクルの全容である。 側面から見たグループ化サイクルの全容である。 側面から見たグループ化サイクルの全容である。

符号の説明

１ 個体商品
２ 搬送手段
３ 分割フィンガー
４ 分割部フレーム
５ ネジスピンドル
６ 駆動ユニット
７ ネジスピンドル
８ 駆動ユニット
９ クロステーブル
１０ 制御装置

Claims (18)

1. 基本的に連なった流れにおいて搬送手段（２）により搬送面に沿って供給され、下方から搬送面に直角に流れの中に差し込める少なくとも一つの分割フィンガー（３）により搬送方向（Ｆ）に沿って個体商品（１）をグループ化するための装置において、
   少なくとも一つの分割フィンガー（３）用に駆動手段（６，８）を設けており、その手段が少なくとも一つの分割フィンガー（３）の動きを、搬送方向（Ｆ）（Ｙ方向）および逆方向に沿った動きとは独立して、搬送面に直角（Ｚ方向）に自在に調整可能に行え、
   モーターによる駆動手段（６，８）が、制御装置（１０）特にプログラムメモリーできる制御装置と接続しており、その制御装置が駆動手段（６，８）の動きを、事前に決めることができる循環軌道および／または速度曲線に従い、少なくとも一つの分割フィンガー（３）のために調整し、
   搬送面から引き込まれた分割部フレーム（４）を別の分割部フレーム（４）の下側で、そして個体商品（１）の搬送方向（Ｆ）とは逆に原点位置に戻し、そこから再びグループ化目的で搬送面に送り込むことができることを特徴とする装置。
2. それぞれ少なくとも一つの分割フィンガー（３）を有する二つの分割部フレーム（４）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 一つの分割部フレーム（４）の搬送方向（Ｆ）における動きを、別の分割部フレーム（４）の搬送方向（Ｆ）における動きとは独立して、そして自在に調整できることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 分割部フレーム（４）の間隔を、自在に選択して調整できることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の装置。
5. それぞれの分割部フレーム（４）だけでなく付属するそれぞれの少なくとも一つ分割フィンガー（３）に、Ｙ方向およびＺ方向での動きを行わせるためのモーターによる駆動手段（６，８）を関連配置していることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の装置。
6. モーターによる駆動手段（６，８）がサーボモーターであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. モーターによる駆動手段（６，８）では、リニアモーターが対象であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. Ｙ方向およびＺ方向の動きを、ネジスピンドル（５，７）に沿って行うことを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の装置。
9. グループ化過程で、それぞれの個体商品（１）が二つの分割フィンガー（３）により案内されることを特徴とする請求項１ないし８の何れか一項に記載の装置。
10. グループ化する個体商品（１）では、ボトル、缶、または食料品を保存するための同類容器が対象になることを特徴とする請求項１ないし９の何れか一項に記載の装置。
11. 少なくとも一つの分割フィンガー（３）のＺ方向における動きが、分割部フレーム（４）の動きにより起きることを特徴とする請求項１ないし１０の何れか一項に記載の装置。
12. 少なくとも一つの分割フィンガー（３）のＺ方向における動きが、それが分割部フレーム（４）に出入りする動きにより起きることを特徴とする請求項１ないし１１の何れか一項に記載の装置。
13. 少なくとも一つの分割フィンガー（３）を有する分割部フレーム（４）が、グループ化過程の後に搬送面から下方に引き込まれることを特徴とする請求項１ないし１２の何れか一項に記載の装置。
14. 少なくとも一つの分割部フレーム（４）の搬送方向（Ｆ）における速度が、搬送手段（２）の送り速度より遅いことを特徴とする請求項１ないし１３の何れか一項に記載の装置。
15. 少なくとも一つの分割部フレーム（４）の搬送方向（Ｆ）における速度が、搬送手段（２）の送り速度より早いことを特徴とする請求項１ないし１４の何れか一項に記載の装置。
16. 少なくとも一つの分割部フレームが、片持ちアームとして構成されていることを特徴とする請求項１ないし１５の何れか一項に記載の装置。
17. 片持ちアームがクロステーブルに側面で搬送面の外側に固定されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 片持ちアームが搬送装置の下側に設けられていることを特徴とする請求項１６又は１７の何れか一項に記載の装置。

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