JP5030571B2 - 回転位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、一定間隔に配列されてコンベヤにより搬送されている容器等のワークを鉛直中心軸のまわりに回転させて一定の方向に向ける回転位置決め装置に関する。

従来から、コンベヤ上を一定間隔に配列されて搬送されて来る複数のワークを鉛直回転軸のまわりに回転させて一定方向に向ける回転位置決め装置が案出されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。この回転位置決め装置は、一定間隔に配列された複数のワークをローラーで把持する把持手段と、把持された複数のワークを鉛直中心軸のまわりに回転させる回転手段と、回転させられたワークが一定方向を向いた時に停止させる停止手段とを備えている。この回転位置決め装置によれば、複数のワークの一定間隔を維持しつつも、各ワークを一定の同じ方向に向けることができ、後工程でのワークに対する処理の効率化を図ることができる。

しかし、従来の回転位置決め装置の場合、コンベヤ上のワークを回転させる際に、ワーク底面とコンベヤ上面との摩擦により生じるワーク下面の傷付き又は破損の防止を考慮したものではなかった。
特開２０００−８５９５０号公報 特開２００２−６００４９号公報

本発明は、コンベヤ上でワークを回転させても、ワーク底面とコンベヤ上面との摩擦によるワーク底面の傷付き又は破損を防止できる回転位置決め装置を提供することを目的とする。

本発明の回転位置決め装置は、一定間隔に配列されてコンベヤにより搬送されているワークを鉛直中心軸のまわりに回転させて一定の方向に向ける回転位置決め装置であり、前記コンベヤ上のワークを浮上させる浮上手段と、前記ワークを把持して前記コンベヤの搬送方向へ送る把持手段と、前記把持されたワークを鉛直中心軸のまわりに回転させる回転手段と、前記回転させられるワークが一定方向に向いた時に停止させる停止手段と、を備え、
前記浮上手段が、前記ワークの上面に吸着させる吸着手段と、該吸着手段を上昇又は下降させる往復運動手段と、を備えて構成され、
前記把持手段が、前記回転手段の駆動ローラーの回転によってワークが受ける押圧力により下方向へ移動したワークを受け止める支持ローラーを備えたことを特徴とする。

本発明の回転位置決め装置は、前記回転位置決め装置において、前記吸着手段による吸着を解除した場合に、前記駆動ローラーと前記ワークとの接触を維持する接触維持手段を備えたことを特徴とする。

本発明の回転位置決め装置は、前記回転位置決め装置において、前記支持ローラーが自由回動可能であることにより、該支持ローラーが自由回動しながらワークが鉛直中心軸のまわりに回転させられることを特徴とする。

本発明の回転位置決め装置は、前記回転位置決め装置において、前記停止手段は、センサがワークの外周側面のマークを検知した瞬間若しくは検知から一定時間経過後にワークの回転を停止させることを特徴とする。

本発明の回転位置決め装置によれば、コンベヤ上のワークを浮上させる浮上手段を備えているため、コンベヤとワークの底面との間で摩擦が生じることなくワークを鉛直中心軸のまわりに回転させて回転位置決めすることができる。このため、ワークの回転によるワークの底面の傷付きや破損を防止できる。

次に、本発明に係る回転位置決め装置の実施の形態について、図面に基づいて詳しく説明する。

図１〜図４において、符号１０は、本発明の回転位置決め装置である。回転位置決め装置１０は、一定間隔に配列されてコンベヤ１２により搬送されているワーク１４を鉛直中心軸Ｃのまわりに回転させて一定の方向に向ける回転位置決め装置である。回転位置決め装置１０は、コンベヤ１２上の３個のワーク１４を浮上させる３個の浮上手段１６と、３個のワーク１４を把持してコンベヤ１２の搬送方向へ送る把持手段１８と、把持された３個のワーク１４を、夫々、鉛直中心軸Ｃのまわりに、回転させる回転手段２０と、回転させられるワーク１４が一定方向に向いた時に停止させる停止手段２２と、を備えて構成されている。

コンベヤ１２は、回転する図２のスターホイール２６によって一定間隔に配列された複数のワーク１４を、順次Ｘ軸方向へ３個ずつ連続的に搬送するように構成されている。ワーク１４は、菓子を入れた容器２８に蓋３０をして構成され、蓋３０の表面に商品名及び成分等の表示がなされている。容器２８は、蓋３０側へいくに従って太くなるテーパ形状をなしている。図１〜図４においては、設備上の規制によって、蓋３０の表面側を底面として下へ向けてコンベヤ１２上でワーク１４の回転位置決めする場合を示している。

浮上手段１６は、ワーク１４の上面に吸着させる吸着パッド（吸着手段）３２と、吸着パッド３２を上昇又は下降させるシリンダ（往復運動手段）３４と、を備えて構成されている。吸着パッド３２は、真空ポンプ３６を稼動させることにより、ワーク１４の上面に吸着できる。

把持手段１８は、Ｘ軸方向に往復運動可能な２枚のプレート３８（ａ）及び３８（ｂ）と、プレート３８(ａ)に対してＹ軸方向に往復摺動可能なフレーム４０(ａ)と、プレート３８（ｂ）に対してＹ軸方向に往復摺動可能なフレーム４０(ｂ)とを備えている。なお、プレート３８（ａ）及び３８（ｂ）をＸ軸方向に往復運動させる機構、並びにフレーム４０(ａ)及び４０（ｂ）をＹ軸方向に往復摺動させる機構は、関節アーム又は螺子機構等、特に限定されない。フレーム４０（ａ）が、自由回動可能な６個の下部ローラー４２（ａ）及び自由回動可能な６個の上部ローラー４４（ａ）を備え、フレーム４０（ａ）が、自由回動可能な６個の下部ローラー４２（ｂ）及び図示しない回転駆動機構によって回転する３個の駆動ローラー４６を備えることにより、３個のワーク１４を把持できるように構成されている。また、フレーム４０（ａ）は３個の支持ローラー４８（ａ）を備え、フレーム４０（ｂ）は３個の支持ローラー４８（ｂ）を備えており、駆動ローラー４６の回転によってワーク１４が受ける押圧力により下方向へ移動したワーク１４を受け止めることができるように構成されている。

回転手段２０は、駆動ローラー４６と、駆動ローラー４６を回転駆動させる図示しない回転駆動機構とから構成され、上部ローラー４４（ａ）及び駆動ローラー４６によってワーク１４を挟持して、駆動ローラー４６を回転駆動させることにより、ワーク１４を鉛直中心軸Ｃのまわりに水平面内で回転させることができる。よって、駆動ローラー４６は、把持手段１８を構成するとともに、回転手段２０を構成している。

停止手段２２は、ワーク１４の外周側面の一定位置に付したマークを検知するセンサ５０と、駆動ローラー４６の回転を止める図示しない制御手段とから構成されている。駆動ローラー４６の回転の制御は、各ワーク１４毎に行なわれる。センサ５０によりマークを検知した瞬間若しくは検知から一定時間経過後に、駆動ローラー４６の回転を止めて、ワーク１４の回転を停止することにより、ワーク１４が一定方向を向いた状態で停止させることができる。なお、センサ５０の態様は、反射式のファイバセンサ又は光電センサ等、特に限定されない。

このような回転位置決め装置１０の作用について以下に説明する。なお、各手段の以下の作動は図示しない制御手段によって実現される。

回転位置決め装置１０によりワーク１４の位置決めをする場合、回転位置決め装置１０を含む回転位置決め工程を稼動させると、複数のワーク１４が図２に示すスターホイール２６によって一定間隔に配列されながらＸ軸正方向に送られて来る。そこで、図１及び図２に示す状態から、プレート３８（ａ）及び３８（ｂ）がＸ軸負方向に移動した後、シリンダ３４が作動して、図３（ａ）に示すように、吸着パッド３２がワーク１４の上面に密着させられる。次に、真空ポンプ３６が作動させられてワーク１４が吸着パッド３２に吸着させられた後、シリンダ３４が作動させられて吸着パッド３２が上昇させられることにより、図３（ｂ）に示すように、ワーク１４がコンベヤ１２の上方へ浮上させられる。この時、吸着パッド３２をワーク１４の上面に吸着させてワーク１４を浮上させるため、ワーク１４を把持する場合と異なり、ワーク１４の浮上によってワーク１４を傷付けることがない。

ワーク１４がコンベヤ１２の上方へ浮上させられると、フレーム４０（ａ）がＹ軸負方向に移動させられると同時にフレーム４０（ｂ）がＹ軸正方向に移動させられることにより、図４（ａ）に示すように、下部ローラー４２（ａ）及び４２（ｂ）、上部ローラー４４（ａ）、並びに駆動ローラー４６によりワーク１４が把持される。この時、ワーク１４は、支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）上に位置することとなる。

このようにしてワーク１４が支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）上に支持された状態で、プレート３８（ａ）及び３８（ｂ）がＸ軸正方向に移動させられることにより、３個のワーク１４がＸ軸正方向に移動する。この時、吸着パッド３２による吸着が解除され，駆動ローラー４６が回転駆動させられることにより、ワーク１４が支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）上で鉛直中心軸Ｃのまわりに回転させられる。支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）は自由回動可能であるため、支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）が自由回動しながらワーク１４が鉛直中心軸Ｃのまわりに回転させられる。また、ワーク１４が支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）上に支持されているため、ワーク１４の底面とコンベヤ１２の上面との摩擦が無い。このため、ワーク１４の底面の磨耗を低減でき、ワーク１４の底面の傷付き又は破損を防止できる。特に、ワーク１４は、底面側へいくに従って太くなるテーパ形状をなしているため、ワーク１４の回転に伴って、ワーク１４が下部ローラー４２（ａ）及び４２（ｂ）、上部ローラー４４（ａ）、並びに駆動ローラー４６から受ける押圧力は、図４（ｂ）に示すように、Ｚ軸負方向成分Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３及びＮ４を含むところ、ワーク１４の場合に底面の傷付き又は破損を防止できるという効果が大きい。

ここで、吸着パッド３２による吸着を解除した時に、ワーク１４が落下して支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）によって受け止められても、ワーク１４が弾性を有せば、下部ローラー４２（ａ）及び４２（ｂ）、上部ローラー４４（ａ）、並びに駆動ローラー４６とワーク１４との接触は維持される。しかし、ワーク１４が剛体の場合には、図５（ａ）に示すように、吸着パッド３２による吸着を解除した時に、駆動ローラー４６とワーク１４との間に隙間１００が生じ、駆動ローラー４６からワーク１４に回転力を伝達できない。また、下部ローラー４２（ａ）及び４２（ｂ）、並びに上部ローラー４４（ａ）とワーク１４との間にも隙間が生じ、ワーク１４を安定して回転させることができない。そこで、吸着パッド３２による吸着を解除した後に、図５（ｂ）に示すように、駆動ローラー４６及び下部ローラー４２（ｂ）をＹ軸正方向に、上部ローラー４４（ａ）及び下部ローラー４２（ａ）をＹ軸負方向に、微小距離移動させることによって、下部ローラー４２（ａ）及び４２（ｂ）、上部ローラー４４（ａ）、並びに駆動ローラー４６とワーク１４との接触を維持してワーク１４の把持状態を確保してもよい。この場合、駆動ローラー４６及び下部ローラー４２（ｂ）をＹ軸正方向に、上部ローラー４４（ａ）及び下部ローラー４２（ａ）をＹ軸負方向に移動させる駆動手段が接触維持手段を構成する。

次に、センサ５０がワーク１４の外周側面のマークを検知した瞬間若しくは検知から一定時間経過後にワーク１４の回転が停止させられ、３個のワーク１４が同一の一定方向に位置決めされる。ここで、上記のように、ワーク１４が自由回動可能な支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）上で鉛直中心軸Ｃのまわりに回転させられることによりワーク１４の回転安定性がよく、ワーク１４の下向きの動きを含んだ不規則な回転運動が防止されるため、正確に位置決めすることができる。

このようにして回転位置決めが行なわれた後、シリンダ３４及び真空ポンプ３６が作動してワーク１４に吸着パッド３２が再吸着した状態で、フレーム３８（ａ）はＹ軸正方向に移動し、フレーム３８(ｂ)はＹ軸負方向に移動した後、吸着パッド３２の吸着が解除されることにより、３個のワーク１４が解放される。解放されたワーク１４はコンベヤ１２上を後工程へ送られて、種々の処理が行われる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態には限定されない。

例えば、支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）を上下に移動させる図示しない上下駆動手段（接触維持手段）を備えてもよい。この場合、図６（ａ）に示す状態から吸着パッド３２による吸着の解除と共に上下駆動手段を作動させて、図６（ｂ）に示すように、支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）を上昇させることにより、下部ローラー４２（ａ）及び４２（ｂ）、上部ローラー４４（ａ）、並びに駆動ローラー４６とワーク１４との接触を維持してワーク１４の把持状態を確保できる。また、ワーク１４の外周側面のマークが微小であっても、マークがセンサ５０の検知範囲から外れることがない。

例えば、図５（ａ）に示す回転位置決め装置６０であっても良い。この回転位置決め装置６０は、吸着パッド３２及び真空ポンプ３６の間に自由回動可能な継手６２を備えており、真空ポンプ３６による吸着を維持しながらもシリンダ３４に対して鉛直中心軸Ｃのまわりに自由回動可能なように構成されている。この回転位置決め装置６０の場合、吸着パッド３２によりワーク１４を吸着して浮上させた状態で、把持手段１８、回転手段２０及び停止手段２２によってワークの把持及び回転位置決めを行い、その後、把持手段１８による把持及び吸着パッド３２による吸着を解除してコンベヤ１２上にワーク１４を落下させ、後工程へ送る。すなわち、支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）を有しなくとも、ワーク１４を浮上させた状態で回転位置決めを行える。

また、図５（ｂ）に示す回転位置決め装置７０であっても良い。この回転位置決め装置７０は、チャック７２によってワーク７４を保持し浮上させるように構成されている。また、チャック７２は継手７６によってシリンダ３４に対して鉛直中心軸Ｃのまわりに自由回動可能なように構成されている。この回転位置決め装置７０の場合、チャック７２によってワーク７４を保持して浮上させた状態で、把持手段１８、回転手段２０及び停止手段２２によってワークの把持及び回転位置決めを行い、その後、把持手段１８による把持及びチャック７２による保持を解除してコンベヤ１２上にワーク１４を落下させ、後工程へ送る。この場合も、支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）を有しなくとも、ワーク１４を浮上させた状態で回転位置決めを行える。

また、本発明の回転位置決め装置１０において支持ローラー４８（ａ）及び４８（ｂ）の代替として、図６に示す自由回動可能な支持ローラー８０を備えてもよい。なお、図６において、把持手段１８、回転手段２０及び停止手段２２等の図示は省略する。支持ローラー８０は、往復駆動手段により、ワーク１４の回転位置決めを行う時にコンベヤ８２よりも上方へ上昇してワーク１４を持ち上げるように構成されている。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示したものには限定されない。例えば、本発明の回転位置決め装置により回転位置決めを行うワークの形状は特に限定されない。どのような形状のワークであっても本発明の回転位置決め装置によって回転位置決めを行なうことができれば、コンベヤ上でワークの底面となる面の傷付き又は損傷を防止できる。また、支持ローラ４８（ａ）及び４８（ｂ）の表面の摩擦係数が、ワークと支持ローラの接触面に悪影響を与えない程に小さければ、自由回動しなくて固定でも良いし、ローラのような円筒形状でなくても良い。

その他、本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様も含まれる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

本発明の回転位置決め装置によれば、コンベヤとワークの底面との間で摩擦が生じることなくワークを鉛直中心軸のまわりに回転させて回転位置決めすることができるため、ワークの回転によるワークの底面の傷付きや破損を防止できる。このため、ワークの回転位置決め作業のために広く利用できる。

本発明の回転位置決め装置を示す正面図である。 図１の回転位置決め装置を示す平面図である。 図１の回転位置決め装置の作用を説明するための図であり、同図（ａ）は吸着パッドをワークに吸着させた状態を示す正面図であり、同図（ｂ）はワークを浮上させた状態を示す正面図である。 図１の回転位置決め装置の作用を説明するための図であり、同図（ａ）はワークを把持した状態を示す正面図であり、同図（ｂ）はワークを回転位置決めする状態を示す正面図である。 本発明の回転位置決め装置の他の実施形態を示す図であり、同図（ａ）は吸着手段の吸着を解除した状態を示す正面図であり、同図（ｂ）は接触維持手段を作動させた状態を示す正面図である。 本発明の回転位置決め装置の更に他の実施形態を示す図であり、同図（ａ）は吸着手段を作動させた状態を示す正面図であり、同図（ｂ）は接触維持手段を作動させた状態を示す正面図である。 同図（ａ）は本発明の回転位置決め装置の更に他の実施形態を示す正面図であり、同図（ｂ）は本発明の回転位置決め装置の他の実施形態を示す正面図である。 本発明の回転位置決め装置の更に他の実施形態を示す図であり、同図（ａ）は主として支持ローラーを示す正面図であり、同図（ｂ）はワークと支持ローラーとの関係を示す正面図である。

符号の説明

１０、６０、７０：回転位置決め装置
１２、８２：コンベヤ
１４、７４：ワーク
１６：浮上手段
１８：把持手段
２０：回転手段
２２：停止手段
２６：スターホイール
２８：容器
３０：蓋
３２：吸着パッド
３４：シリンダ
３６：真空ポンプ
３８（ａ）、３８（ｂ）：プレート
４０（ａ）、４０（ｂ）：フレーム
４２（ａ）、４２（ｂ）：下部ローラー
４４（ａ）：上部ローラー
４６：駆動ローラー
４８（ａ）、４８（ｂ）：支持ローラー

Claims (3)

1. 一定間隔に配列されてコンベヤにより搬送されているワークを鉛直中心軸のまわりに回転させて一定の方向に向ける回転位置決め装置であり、
   前記コンベヤ上のワークを浮上させる浮上手段と、
   前記ワークを把持して前記コンベヤの搬送方向へ送る把持手段と、
   前記把持されたワークを鉛直中心軸のまわりに回転させる回転手段と、
   前記回転させられるワークが一定方向に向いた時に停止させる停止手段と、
   を備え、
   前記浮上手段が、前記ワークの上面に吸着させる吸着手段と、該吸着手段を上昇又は下降させる往復運動手段と、を備えて構成され、
   前記把持手段が、前記回転手段の駆動ローラーの回転によってワークが受ける押圧力により下方向へ移動したワークを受け止める支持ローラーを備えた回転位置決め装置。
2. 前記吸着手段による吸着を解除した場合に、前記駆動ローラーと前記ワークとの接触を維持する接触維持手段を備えた請求項１に記載する回転位置決め装置。
3. 前記停止手段は、センサがワークの外周側面のマークを検知した瞬間若しくは検知から一定時間経過後にワークの回転を停止させる請求項１又は２に記載する回転位置決め装置。

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