JP5118416B2

JP5118416B2 - カウンタエゼクタ及び製函機

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Publication number: JP5118416B2
Application number: JP2007217314A
Authority: JP
Inventors: 政弘武次; 正宜丹地; 信耶伊折
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Printing and Packaging Machinery Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: WO2009025152A1; CN101784468B; EP2181952A1; US20100190626A1; US8876681B2; EP2181952A4; EP2181952B1; KR20100029277A; JP2009051024A; CN101784468A; KR101115864B1

Description

本発明は、折り畳まれた状態の箱を計数し、所定枚数の束にして後工程に送出するカウンタエゼクタに関し、特に、段ボール箱を製造する製函機に用いられるカウンタエゼクタに関する。

段ボールシートを段ボール箱に加工する製函機には、所定の形状にシートを打ち抜くフレキソ・ロータリダイカッタや、段ボールシートを折り曲げて糊付けを行う装置であるフレキソ・フォルダグルア等がある。フレキソ・フォルダグルアは、一般的に、段ボールシートを供給する給紙部と、段ボールシートの表面に印刷を施す印刷部と、箱の形成に必要な罫線を入れ、溝を切り、継ぎしろの加工を行うスロッタクリーザと、シートを罫線に沿って折り曲げ、継ぎしろを接合するフォルディング部に加えて、シートを計数して所定枚数の束にするカウンタエゼクタが設けられている。

カウンタエゼクタは、一般的に、フォルディング部からの供給された折畳まれた状態の箱の供給を受けるホッパと、ホッパ内に集積された箱が、予め設定された枚数の束（以下、バッチと記す）となったときに作動して、次のバッチとなる箱を受けるレッジと、ホッパから排出されたバッチを加圧するプレスバーと、を有している。カウンタエゼクタは、フォルディング部からの箱の枚数を計測し、所定枚数のバッチにして、後工程（例えば、結束機）に送り出す。

このような製函機においては、近年、バッチあたりの枚数を少なくしつつ、バッチ数を多くして生産する場合があり、カウンタエゼクタには、バッチあたりの処理に要する時間（以下、サイクル時間と記す）を短縮することが求められている。

なお、このようなカウンタエゼクタには、例えば、下記の特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、エレベータの上方に、バッチに向けて空気を吹き付けるブロワを設けており、フロアからの空気圧によりバッチを押さえつけるカウンタエゼクタが開示されている。

特開２０００−１２７２６２号公報

このようなカウンタエゼクタにおいては、バッチあたりの処理に要する時間（以下、サイクル時間と記す）を短縮するため、カウンタエゼクタを構成する可動部品、例えば、エレベータ、レッジ、プレスバーの動作を高速化し、応答性を向上させることが求められている。また、可動部品の動作の高速化に伴い、カウンタエゼクタの高速運転時における、可動部品の動作を安定させる必要が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可動部品が高速且つ安定的に動作可能なカウンタエゼクタ及び製函機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るカウンタエゼクタは、折畳まれた状態の箱を計数し、箱を所定枚数のバッチにして後工程に送出するカウンタエゼクタであって、箱の供給を受けて、箱を集積可能なホッパと、ホッパの下側に設けられ、水平方向にベルトを移動させてバッチを後工程に搬送可能な下部コンベアと、ホッパ内に集積された箱が所定枚数に達したときに、ホッパ内側に移動して、ホッパ内の箱を受けることが可能なレッジと、ホッパの下側において昇降可能に設けられ、上昇してホッパ内に集積された箱を受けると共に、下降して箱のバッチを下部コンベア上に置くことが可能なエレベータと、レッジに対して上下方向に相対移動可能に設けられ、レッジに対して上下方向下側に相対移動することでエレベータ上のバッチを押圧可能なプレスバーと、プレスバーをレッジに対して上下方向に相対移動させる相対移動用サーボモータと、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータとを制御する制御手段と、を備え、レッジは、水平移動用サーボモータにより駆動されて水平方向に移動するものであり、下部コンベアは、ベルト駆動用サーボモータにより駆動されてベルトが水平方向に移動するものであり、制御手段は、プレスバーが下部コンベア上に置かれたバッチを押圧した状態において、下部コンベアのベルトとプレスバーが同期して水平方向に移動するよう、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータを制御することにより、バッチを後行程に向けて搬送することを特徴とする。

本発明に係るカウンタエゼクタにおいて、制御手段は、相対移動用サーボモータを制御し、当該制御手段は、プレスバーが所定の力でバッチを押圧するよう相対移動用サーボモータの出力トルクを制御する出力トルク制御手段と、プレスバーが所定の力でバッチを押圧した時のプレスバーの昇降位置である下降完了位置を検出する下降完了位置検出手段と、検出されたプレスバーの下降完了位置に基づいて、プレスバーが次回のバッチを押圧する時の昇降位置を決定する昇降位置決定手段と、決定された昇降位置となるよう相対移動用サーボモータを回転位置で制御する回転位置制御手段と、を有するものとすることができる。

本発明に係るカウンタエゼクタにおいて、レッジ及びプレスバーのうち一方には、ラックが設けられ、他方には、ラックと噛み合うピニオンが設けられており、相対移動用サーボモータは、当該ピニオンを回転駆動するものであるものとすることができる。

本発明に係る製函機は、積み重ねられた段ボールシートを１枚ずつ送り出す給紙部と、段ボールシートに印刷を施す印刷部と、段ボールシートに罫線を入れ、溝を切り、継ぎしろを形成するスロッタクリーザと、継ぎしろに糊を供給し、罫線に沿って折り曲げ、接合するフォルディング部と、折り畳まれた状態の箱を計数し、折り畳まれた状態の箱を所定枚数のバッチにして送り出すカウンタエゼクタと、を含み、カウンタエゼクタは、箱の供給を受けて、箱を集積可能なホッパと、ホッパの下側に設けられ、水平方向にベルトを移動させてバッチを後工程に搬送可能な下部コンベアと、ホッパ内に集積された箱が所定枚数に達したときに、ホッパ内側に移動して、ホッパ内の箱を受けることが可能なレッジと、ホッパの下側において昇降可能に設けられ、上昇してホッパ内に集積された箱を受けると共に、下降して箱のバッチを下部コンベア上に置くことが可能なエレベータと、レッジに対して上下方向に相対移動可能に設けられ、レッジに対して上下方向下側に相対移動することでエレベータ上のバッチを押圧可能なプレスバーと、プレスバーをレッジに対して上下方向に相対移動させる相対移動用サーボモータと、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータとを制御する制御手段と、を備え、レッジは、水平移動用サーボモータにより駆動されて水平方向に移動するものであり、下部コンベアは、ベルト駆動用サーボモータにより駆動されてベルトが水平方向に移動するものであり、制御手段は、プレスバーが下部コンベア上に置かれたバッチを押圧した状態において、下部コンベアのベルトとプレスバーが同期して水平方向に移動するよう、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータを制御することにより、バッチを後行程に向けて搬送することを特徴とする。

本発明に係るカウンタエゼクタによれば、プレスバーは、相対移動用サーボモータにより駆動されて、レッジに対して上下方向に相対移動するものとしたので、空気圧アクチュエータ等を用いてプレスバーを駆動する場合に比べて、高速且つ安定的に動作させることができる。これにより、バッチあたりの処理に要するサイクル時間を短縮することが可能となる。

本発明に係るカウンタエゼクタにおいて、相対移動用サーボモータを制御する制御手段は、バッチを押圧するプレスバーの昇降位置を、相対移動用サーボモータの回転位置で制御するため、相対移動用サーボモータをトルク制御する場合に比べて、バッチからプレスバーに作用する反力の変化に関係なく、バッチが所定の厚さとなるよう急速に押圧することが可能となる。これにより、バッチの押圧にかかる時間を短縮することができ、バッチあたりの処理に要するサイクル時間を短縮することができる。

本発明に係るカウンタエゼクタにおいて、レッジ及びプレスバーのうち一方には、ラックが設けられ、他方には、ラックと噛み合うピニオンが設けられており、相対移動用サーボモータは、当該ピニオンを回転駆動するものとしたので、レッジに対するプレスバーの動作の応答性を、空気圧式アクチュエータ等を用いる場合に比べて高いものにすることができる。

本発明に係るカウンタエゼクタにおいて、制御手段は、プレスバーが下部コンベア上に置かれたバッチを押圧した状態において、下部コンベアのベルトとプレスバーが同期して水平方向に移動するよう、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータを制御するものとしたので、下部コンベアとプレスバーで挟み込んだ状態で、バッチを水平方向に後行程に向けて搬送することができる。バッチを構成する箱が荷崩れを起こすことを防止しつつ、下部コンベアからバッチを排出することができる。従来技術のように、バッチを水平方向に向けて押し出すプッシャを設けることなく、バッチを下部コンベアから排出することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

まず、本実施例に係る製函機及びカウンタエゼクタの構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、カウンタエゼクタの断面図である。図２は、製函機の加工工程を示す断面図である。

図２に示すように、製函機１は、段ボールシートを加工して、シート状に折畳まれた状態の段ボール箱（以下、単に「箱」と記す）を製造するものである。なお、段ボールシートは、波形に成形した中芯の片面又は両面に、平らなライナを貼り合わせたものであり、図示しないコルゲーティングマシン等により製造される。本実施例に係る製函機１は、供給された段ボールシートを折り曲げて糊付けを行い、所定枚数の束にする装置、いわゆるフォルダグルアである。

製函機１は、積み重ねられた段ボールシートを１枚ずつ送り出す給紙部１１０と、段ボールシートに印刷を施す印刷部１２０と、段ボールシートに罫線を入れ、溝を切り、継ぎしろを形成するスロッタクリーザ１３０と、継ぎしろに糊を供給し、罫線に沿って折り曲げ、接合するフォルディング部１４０と、折り畳まれた状態の箱を計数し、折り畳まれた状態の箱Ｓを所定枚数の束にして送り出すカウンタエゼクタ１０とを有している。

給紙部１１０において、テーブル１１１上には、コルゲーティングマシン等により製造された多数の段ボールシートが積み重ねられている。給紙部１１０は、クランクレバー機構１１２により往復運動するキッカ１１３が、多数の段ボールシートのうち最も下側にある段ボールシートを蹴り出すことで、段ボールシートを一枚ずつ印刷部１２０に供給する。

印刷部１２０は、複数の印刷ユニット１２２，１２４が設けられており、各印刷ユニット１２２，１２４には、それぞれ異なる色のインキングロール（図示せず）が設けられている。印刷部１２０は、これら印刷ユニット１２２，１２４により、段ボールシートに２色の印刷を施して、スロッタクリーザ１３０に供給する。

スロッタクリーザ１３０は、罫線加工を施す罫線ロール１３２と、溝切り加工を施すスロッタ１３６が設けられており、印刷部１２０からの段ボールシートは、罫線ロール１３２により罫線が形成され、スロッタ１３６により溝切りが行われる。これにより、スロッタクリーザ１３０は、罫線及び継ぎしろが形成された段ボールシートを、フォルディング部１４０に供給する。

フォルディング部１４０は、段ボールシートを移動させながら、継ぎしろに糊を供給し、罫線等に沿って折り曲げて接着するものである。フォルディング部１４０には、段ボールシートの搬送方向に沿ってガイドレール１４１が配設されており、ガイドレール１４１の上方には、環状の搬送ベルト１４２が回転可能に設けられている。これらガイドレール１４１及び搬送ベルト１４２に沿って、糊付け装置１４３、折り畳みバー１４４、及び折り畳みベルト１４５が配設されている。

フォルディング部１４０は、罫線及び継ぎしろが形成された段ボールシートを、ガイドレール１４１及び搬送ベルト１４２で支持すると共に移動させながら、糊付け装置１４３により継ぎしろに糊を塗布し、折り畳みバー１４４で折り畳む。さらに、フォルディング部１４０は、折り曲げられた段ボールシートを、折り畳みベルト１４５で強く折り畳み、段ボールシートの継ぎしろを接着することで、折り畳まれた状態の箱Ｓを製作する。フォルディング部１４０は、一対の出口ロール１４８から、折り畳まれた状態の箱Ｓを、カウンタエゼクタ１０に供給する。

カウンタエゼクタ１０は、図１に示すように、供給された折り畳まれた状態の箱を計数し、箱を所定枚数の束Ｂ（以下、バッチと記す）にして、図示しない結束機の後工程に送り出す装置である。カウンタエゼクタ１０には、各種センサからの信号を検出し、各種アクチュエータ及びモータの動作を制御する制御手段として、電子制御装置１００（以下、単に「制御装置」と記す）が設けられている。

カウンタエゼクタ１０は、箱Ｓの供給を受けて、箱Ｓを上下に重ね揃えて集積可能にするホッパ２０と、ホッパ２０の底２３において、ホッパ内側（図に符号ＩＮで示す）に突き出るよう移動して、ホッパ２０内に集積される箱Ｓを受けることが可能な補助レッジ２４と、を有している。

ホッパ２０は、フォルディング部１４０の出口ロール１４８から供給された箱Ｓが当接する前当板２１と、前当板２１と共に、ホッパ２０内に積み重ねられる箱Ｓを揃える整角板２２とを有している。ホッパ２０において、前当板２１は、出口ロール１４８からの箱Ｓの水平方向の移動を停止させて、上下方向の下側、すなわちホッパ２０の底２３に向けて落下させる。整角板２２は、上下に積み重ねられた各箱Ｓの端を、前当板２１共に揃える。これにより、ホッパ２０は、折り畳まれた状態の箱Ｓを上下に重ね揃えて、補助レッジ２４、レッジ３０、又はエレベータ５０上に積み重ねることが可能となっている。

補助レッジ２４は、ホッパ２０の底２３に設けられ、水平方向に移動可能な板状部材で構成されている。補助レッジ２４は、水平方向をホッパ内側に移動し、前当板２１及び整角板２２よりホッパ内側に突出することで、前工程からホッパ２０内に供給された箱Ｓを受けることが可能となっている。これにより、カウンタエゼクタ１０は、ホッパ２０内に、箱Ｓを集積してバッチＢを形成することが可能となる。

一方、補助レッジ２４は、水平方向をホッパ外側に移動し、前当板２１及び整角板２２よりホッパ外側に引き込むことで、ホッパ２０の底２３を完全に開放し、ホッパ２０内に供給された箱Ｓ（バッチＢ）を、ホッパ２０の底２３から後述するエレベータ５０に向けて排出することが可能となっている。これにより、カウンタエゼクタ１０は、ホッパ２０内に形成されたバッチＢを、後述するエレベータ５０に受け渡すことができる。なお、補助レッジ２４は、空気圧式のアクチュエータ２６により駆動されて水平方向に移動する。アクチュエータ２６の駆動、すなわち補助レッジ２４の水平方向の移動は、制御装置１００により制御される。

また、カウンタエゼクタ１０には、ホッパ２０内に供給された箱Ｓの枚数を数える手段として、光学式の計数センサ１２が設けられている。計数センサ１２は、出口ロール１４８の間を通過して、ホッパ２０内に供給される箱Ｓの枚数を数え、箱Ｓの枚数に係る信号を、電子制御装置１００に送出している。

また、カウンタエゼクタ１０は、ホッパ２０の下側に設けられ、ベルト６２に置かれたバッチＢを後工程に向けて送出可能な下部コンベア６０と、ホッパ２０の下側において上下方向に昇降可能に設けられ、ホッパ２０側に上昇して、ホッパ２０の底から排出されるバッチＢを受けると共に、下部コンベア６０側に下降して、当該バッチＢを下部コンベア６０上に置くことが可能なエレベータ５０とを有している。

下部コンベア６０は、ベルトコンベアであり、ホッパ２０の底２３の下側に設けられている。下部コンベア６０は、ホッパ２０の底２３から排出され、エレベータ５０によりベルト６２上に置かれたバッチＢを、排出コンベア８０に向けて水平方向に搬送することが可能に構成されている。下部コンベア６０には、ベルト６２を駆動する駆動源としてベルト駆動用サーボモータ６６が設けられている。ベルト駆動用サーボモータ６６は、出力トルクや回転速度、回転位置等を制御装置１００により数値制御可能に構成されている。つまり、下部コンベア６０のベルト６２の水平方向の移動は、制御装置１００により制御可能となっている。

なお、本明細書において、「サーボモータ」とは、出力軸の回転速度や回転位置等を目標値としたフィードバック（クローズド・ループ）制御が可能な電動機を意味しており、具体的には、永久磁石式交流同期モータ（ブラシレスＤＣモータ）が用いられる。

エレベータ５０は、ホッパ２０の下側において、ホッパ２０の底２３と下部コンベア６０のベルト６２との間を、上下方向に昇降可能に構成されている。エレベータ５０は、上下方向をホッパ２０側に移動する、すなわち上昇することで、ホッパ２０内に集積された箱ＳのバッチＢを受けることが可能となっている。一方、エレベータ５０は、上下方向を下部コンベア６０側に移動する、すなわち下降することで、ホッパ２０からのバッチＢを、下部コンベア６０のベルト６２上に置くことが可能となっている。エレベータ５０の上下方向の移動つまり昇降動作は、制御装置１００により制御される。

また、カウンタエゼクタ１０は、下部コンベア６０と所定間隔をあけて設けられた上部コンベア７０と、下部コンベア６０と水平方向に隣り合って設けられ、且つ上部コンベア７０と上下方向に所定間隔をあけて設けられた排出コンベア８０とを有している。

排出コンベア８０は、ベルトコンベアであり、下部コンベア６０と水平方向に隣り合い、且つ上部コンベア７０と上下方向に所定間隔をあけて設けられている。排出コンベア８０は、ベルト８２を、水平方向のホッパ外側に移動させることで、下部コンベア６０から搬送されたバッチＢを、カウンタエゼクタ１０の後工程に向けて搬送することが可能となっている。

上部コンベア７０は、複数のローラ７２の両端がフレームに回転可能に支持された、いわゆるローラコンベアである。上部コンベア７０のうち、ホッパ内側の部分は下部コンベア６０に対向し、且つホッパ外側の部分は排出コンベア８０に対向するよう、配設されている。上部コンベア７０が、下部コンベア６０又は排出コンベア８０により搬送されるバッチＢを、これら下部コンベア６０又は排出コンベア８０との間に挟みこむことで、カウンタエゼクタ１０は、バッチＢを所定の厚さに保ったまま、結束機（図示せず）等の後工程に搬送することが可能となっている。

上部コンベア７０は、図示しないアクチュエータにより上下方向に移動可能に構成されており、このアクチュエータは、制御装置１００により制御される。上部コンベア７０の昇降位置、すなわち上部コンベア７０のローラ７２と、下部コンベア６０のベルト６２との上下方向における間隔と、排出コンベア８０のベルト８２との上下方向における間隔は、制御装置１００により調整可能となっている。

また、カウンタエゼクタ１０には、ホッパ２０内に集積された箱が所定枚数に達したときにホッパ内側に移動して、出口ロール１４８からの箱Ｓを受けることで、ホッパ２０内の箱Ｓを所定枚数のバッチＢに仕切ることが可能なレッジ３０と、レッジ３０の下側に設けられ、レッジ３０と共に水平方向に移動すると共に、レッジ３０に対して上下方向に移動可能に設けられ、エレベータ５０上のバッチＢを押圧することが可能なプレスバー４０とを有している。

レッジ３０は、水平方向に延びている仕切部３１と、仕切部３１から上方向に延設されているステー部３２とを有している。レッジ３０の下側には、プレスバー４０が設けられている。レッジ３０及びプレスバー４０は、ラックアンドピニオン機構と、ピニオン３５を回転駆動するモータ３４により、ホッパ２０に対して水平方向に移動可能に構成されている。

詳細には、レッジ３０のうちステー部３２の上端部３３には、レッジ３０を水平方向に移動させるためのモータ３４（以下、水平移動用サーボモータと記す）が装着されている。この水平移動用サーボモータ３４の出力軸には、ピニオン３５が結合されており、ピニオン３５は、水平方向に延びているラック１５と噛み合っている。ラック１５は、ホッパ２０を含む装置本体に対して、水平方向には移動しないように設けられている。

水平移動用サーボモータ３４は、出力トルクや回転速度、回転角等を数値制御により調整可能なものである。加えて、水平移動用サーボモータ３４には、ピニオン３５の回転角を検出するロータリエンコーダ（図示せず）が設けられており、回転角に係る信号を制御装置１００に送出している。水平移動用サーボモータ３４がピニオン３５を回転駆動することで、レッジ３０及びプレスバー４０は、ホッパ２０を含む装置本体に対して水平方向に移動可能となっている。つまり、ピニオン３５の回転、すなわちレッジ３０及びプレスバー４０の水平方向の移動は、制御装置１００により制御される。

また、ラック１５は、ホッパ２０を含む装置本体に対して、図示しないアクチュエータにより、上下方向には移動可能に構成されている。つまり、レッジ３０は、プレスバー４０と共に、ホッパ２０を含む装置本体に対して、上下方向に移動可能に構成されている。ラック１５のホッパ２０に対する上下方向の移動、すなわちレッジ３０の上下方向の移動は、制御装置１００により制御される。

レッジ３０は、制御装置１００により制御されて、水平方向をホッパ内側に移動し、仕切部３１を前当板２１よりホッパ内側に突出させることで、出口ロール１４８からホッパ２０内に供給される箱Ｓを受けることとなる。つまり、レッジ３０は、ホッパ２０内に集積された箱Ｓが所定枚数に達したときに、水平方向のホッパ内側に移動することで、ホッパ２０内の箱Ｓを所定枚数のバッチＢに仕切ることが可能となっている。

一方、プレスバー４０は、水平方向に延びており、バッチＢを押圧する押圧部４１と、押圧部４１から上方向に延設されており、ホッパ外側にギアが形成されているラック４４とを有している。プレスバー４０は、ラックアンドピニオン機構と、ピニオン３９を回転駆動するモータ３８（以下、相対移動用サーボモータと記す）により、レッジ３０に対して上下方向に相対移動可能に構成されている。

レッジ３０には、ステー部３２のうちホッパ外側の部位３６には、レッジ３０に対してプレスバー４０を上下方向に相対移動させるための相対移動用サーボモータ３８が装着されている。この相対移動用サーボモータ３８の出力軸には、ピニオン３９が結合されており、ピニオン３９は、プレスバー４０のラック４４と噛み合っている。

相対移動用サーボモータ３８は、出力トルクや回転速度、回転角等を数値制御により調整可能な電動機であり、具体的には、永久磁石式交流同期モータ（ブラシレスＤＣモータ）が用いられる。相対移動用サーボモータ３８には、ピニオン３９の回転角を検出するロータリエンコーダ（図示せず）が設けられており、回転角に係る信号を制御装置１００に送出している。相対移動用サーボモータ３８がピニオン３９を回転駆動することで、プレスバー４０は、レッジ３０に対して上下方向に相対的に移動可能となっている。つまり、ピニオン３９の回転、すなわちレッジ３０に対するプレスバー４０の上下方向の相対移動は、制御装置１００により制御される。

プレスバー４０は、制御装置１００により制御されて、レッジ３０に対して上下方向下側に移動（以下、単に「下降」と記す）することで、エレベータ５０上のバッチＢを押圧することが可能となっている。これにより、プレスバー４０は、上下方向において所定の厚さにバッチＢを圧縮することが可能となっている。このように、相対移動用サーボモータ３８は、プレスバー４０をレッジ３０に対して上下方向に相対移動させることが可能となっている。

次に、本実施例に係るカウンタエゼクタの制御装置が実行する制御と、カウンタエゼクタの各構成部品の動作について、図３、及び図４−１〜図４−７を用いて説明する。カウンタエゼクタの制御手段としての制御装置は、ホッパに供給される箱を計数し、箱を所定枚数のバッチにして排出コンベアに送出するため、以下のバッチ処理制御を実行する。図３は、レッジ、補助レッジ、エレベータ、プレスバーの動作を説明するタイミングチャートである。

図４−１は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、ホッパ内においてバッチを仕切るため、レッジが下降を開始する時点を示す図である。図４−２は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、レッジの下降が完了して、プレスバーの下降を開始する時点を示す図である。図４−３は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、プレスバーの下降が完了した時点を示す図である。図４−４は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、エレベータの下降が完了し、バッチの排出コンベアに向けての搬送を開始する時点を示す図である。図４−５は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、下降してバッチを圧縮していたプレスバーが上昇を開始する時点を示す図である。図４−６は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、下部コンベアのベルトまで下降していたエレベータが上昇を開始する時点を説明する図である。図４−７は、カウンタエゼクタの動作を説明する図であり、レッジ及びプレスバーの上昇が完了し、補助レッジがホッパ外側へ移動開始する時点を示す図である。なお、図４−１〜図４−７の各図において、説明を容易にするために、制御装置等の図示を省略している。

なお、本実施例において、１つのバッチＢを構成する箱Ｓの枚数は、１０枚に設定されており、バッチＢあたりの処理に要する時間であるサイクル時間は、約１．７秒である。

図３及び図４−１に示すように、時点Ｔ１において、カウンタエゼクタ１０には、出口ロール１４８を通過して、ホッパ２０内に箱Ｓが供給され、計数センサ１２は、出口ロール１４８を通過した箱Ｓの枚数を数えて、箱Ｓの枚数に係る信号を制御装置１００に送出している。このとき、制御装置１００は、補助レッジ２４をホッパ外側に移動させると共に、且つエレベータ５０を上昇させており、さらに、レッジ３０をホッパ内側に移動させている。制御装置１００は、レッジ３０の仕切部３１及びプレスバー４０の押圧部４１は、前当板２１よりホッパ内側に突出させているものの、仕切部３１及び押圧部４１は、出口ロール１４８より上下方向上側に待機させている。これにより、ホッパ２０内において、エレベータ５０上には、箱Ｓが積み重ねられる。

時点Ｔ１（０秒）は、ホッパ２０内に積み重ねられた箱Ｓの枚数が所定枚数（１０枚）に達する直前の時点となっており、制御装置１００は、時点Ｔ１から、レッジ３０が出口ロール１４８より上下方向下側に位置するよう、レッジ３０をプレスバー４０と共に下降させはじめる。

そして、図４−２に示すように、時点Ｔ２（０．３秒後）において、制御装置１００は、レッジ３０及びプレスバー４０の下降動作を完了させる。レッジ３０の仕切部３１は、出口ロール１４８より下側に位置しており、レッジ３０は、ホッパ２０内において、次のバッチを構成する箱Ｓ２を受ける。エレベータ５０上には、１０枚の箱Ｓが積み重ねられており、これら箱ＳがバッチＢを構成している。このようにして、レッジ３０は、ホッパ２０内において、箱Ｓを、所定枚数（１０枚）のバッチＢに仕切る。

制御装置１００は、時点Ｔ２からＴ３において、相対移動用サーボモータ３８を制御して、プレスバー４０を、レッジ３０に対して下降させはじめる。詳細には、制御装置１００は、相対移動用サーボモータ３８の出力トルクをゼロにして、プレスバー４０を自重により下降させ、さらに、相対移動用サーボモータ３８の出力トルクを調整して、プレスバー４０が所定の力でバッチＢを押圧するよう制御する。

例えば、プレスバー４０に１０ｋｇ重の力でバッチＢを押圧させる場合、プレスバー４０の重量が５０ｋｇであるなら、制御装置１００は、４０ｋｇ重の力でプレスバー４０を上昇させる方向のトルクを相対移動用サーボモータ３８に発生させる。これにより、プレスバー４０を上昇させようとする力に、プレスバー４０に作用する重力が打ち勝って、プレスバー４０により１０ｋｇ重の力をバッチＢにかけることができる。

そして、図４−３に示すように、時点Ｔ３（０．４秒後）においてプレスバー４０の下降が完了した直後において、制御装置１００は、エレベータ５０の昇降位置、及びプレスバー４０の昇降位置を検出する。なお、この時のレッジ３０及びプレスバー４０の昇降位置を、以下の説明において「下降完了位置」と記す。下降完了位置は、相対移動用サーボモータ３８のロータリエンコーダの回転位置から算出することができる。これにより、制御装置１００は、プレスバー４０の押圧部４１とエレベータ５０との距離、すなわちプレスバー４０により押圧されて上下方向に圧縮されたバッチＢの厚さを検出することができる。

検出されたレッジ３０及びプレスバー４０の下降完了位置に係る情報、又はバッチＢの厚さの情報は、制御装置１００に記憶される。制御装置１００は、検出されたバッチＢの厚さに基づいて、上部コンベア７０と、下部コンベア６０及び排出コンベア８０との間隔を設定し、上部コンベア７０の昇降位置を調整することができる。

そして、時点Ｔ３ａにおいて、制御装置１００は、エレベータ５０の下降を開始し、バッチＢがホッパ２０の底２３から排出された後の時点Ｔ３ｃにおいて、補助レッジ２４をホッパ内側に移動させはじめる。

そして、図４−４に示すように、時点Ｔ４（０．８５秒後）において、エレベータ５０の下降が完了し、バッチＢが下部コンベア６０の静止しているベルト６２上に置かれる。そして、制御装置１００は、バッチＢの後工程への排出を開始する。

具体的には、制御装置１００は、バッチＢを排出コンベア８０に向けて搬送するため、下部コンベア６０のベルト６２がホッパ外側に移動するようベルト駆動用サーボモータを制御すると共に、水平移動用サーボモータ３４を制御して、レッジ３０及びプレスバー４０をホッパ外側に移動させる。このとき、制御装置１００は、下部コンベア６０のベルト６２の移動速度、すなわちバッチＢの搬送速度と、プレスバー４０の押圧部４１のホッパ外側への移動速度が同じになるよう、下部コンベア６０用のベルト駆動用サーボモータ６６と水平移動用サーボモータ３４を同期させて制御する。

そして、図４−５に示すように、時点Ｔ５（１．１５秒後）において、バッチＢは、下部コンベア６０のベルト６２とプレスバー４０の押圧部４１との間に挟まれた状態で、上部コンベア７０と排出コンベア８０との間に差し込まれる。時点Ｔ４まで、レッジ３０の仕切部３１が受けていた「次回のバッチ」を構成する箱Ｓ２は、ホッパ２０内において補助レッジ２４に受け渡される。この後、補助レッジ２４には、次回のバッチを構成する箱Ｓ２は、補助レッジ２４上に積み上げられる。一方、バッチＢは、排出コンベア８０によりカウンタエゼクタ１０の後工程に送り出される。

このようにして、カウンタエゼクタ１０は、下部コンベア６０とプレスバー４０で挟み込んだ状態で、バッチＢを水平方向に排出コンベア８０に向けて搬送することができる。バッチＢを構成する箱Ｓが荷崩れを起こすことを防止しつつ、下部コンベア６０からバッチＢを排出することができる。従来技術のように、バッチＢを水平方向ホッパ外側に向けて押し出すプッシャを設けることなく、バッチＢを下部コンベア６０から排出することができる。カウンタエゼクタ１０は、レッジ３０及びプレスバー４０をホッパ外側において待機させるための動作と、バッチＢを排出するための動作を、同じ動作で実現している。

時点Ｔ５から、制御装置１００は、レッジ３０の上昇を開始すると共に、プレスバー４０の押圧部４１がレッジ３０の仕切部３１と重なるよう、相対移動用サーボモータ３８を制御して、プレスバー４０をレッジ３０に向けて上昇させる。

そして、図４−６に示すように、時点Ｔ６（１．４秒後）において、制御装置１００は、エレベータ５０の上昇を開始すると共に、レッジ３０を次回の仕切り動作に備えて待機させるため、ホッパ内側への移動を開始する。このとき、ホッパ２０内においては、補助レッジ２４上に、次回のバッチを構成する箱Ｓ２が積み上げられている。

そして、図４−７に示すように、時点Ｔ７（１．５５秒後）において、レッジ３０及びプレスバー４０の上昇が完了して待機状態となる。このとき、エレベータ５０は、ホッパ２０の底２３の近くまで上昇しており、この時点Ｔ７から、制御装置１００は、補助レッジ２４のホッパ外側への移動を開始させる。補助レッジ２４がホッパ外側に引き込み、ホッパ２０の底２３が開放されると、箱Ｓ２で構成される「次回のバッチ」は、エレベータ５０上に積み上げられることとなる。

そして、再び時点Ｔ１（図４−１参照）に戻り、箱Ｓ２で構成される次回のバッチ処理のサイクルに入る。上述のバッチ処理とは、プレスバー４０の下降させるときの相対移動用サーボモータ３８の制御が異なる（時点Ｔ２〜時点Ｔ３参照）。

制御装置１００には、前述の時点Ｔ３直後において、レッジ３０及びプレスバー４０の下降完了位置の情報、又はバッチＢの厚さの情報が記憶されており、これら情報に基づいて、箱Ｓ２により構成される「次回のバッチ」をプレスバー４０で押圧する時の昇降位置を決定する。この昇降位置は、前回のバッチＢの昇降位置である下降完了位置と同一としても良いし、若干、下降完了位置よりも上下方向にずらした昇降位置に設定しても良い。制御装置１００は、決定された昇降位置に基づいて、相対移動用サーボモータ３８を、出力トルクで制御するのではなく、回転位置で制御してプレスバー４０を下降させる。

このように本実施例において、プレスバー４０は、相対移動用サーボモータ３８により駆動されて、レッジ３０に対して上下方向に相対移動する。このため、カウンタエゼクタ１０は、レッジ３０に対するプレスバー４０の駆動に、空気圧アクチュエータを用いた場合に比べて、高速且つ安定的に動作することができる。これにより、空気圧アクチュエータを用いた場合に比べて、バッチＢあたりの処理に要するサイクル時間を短縮することが可能となる。

また、本実施例において、相対移動用サーボモータ３８を制御する制御装置１００が、バッチＢを押圧するプレスバー４０の昇降位置を、相対移動用サーボモータ３８の回転位置で制御するため、相対移動用サーボモータ３８をトルク制御する場合に比べて、バッチからプレスバー４０に作用する反力の変化に関係なく、バッチが所定の厚さとなるよう急速に押圧することが可能となる。これにより、バッチの押圧にかかる時間（時点Ｔ２〜時点Ｔ３の時間に相当）を短縮することができ、バッチあたりの処理に要するサイクル時間を短縮することができる。

また、本実施例において、レッジ３０及びプレスバー４０のうち一方には、ラック４４が設けられ、他方には、ラックと噛み合うピニオン３９が設けられており、相対移動用サーボモータ３８は、当該ピニオン３９を回転駆動するものとしたので、レッジ３０に対するプレスバー４０の動作の応答性を、空気圧式アクチュエータ等を用いる場合に比べて高いものにすることができる。

また、本実施例において、制御手段としての制御装置１００は、プレスバー４０が下部コンベア６０上に置かれたバッチＢを押圧した状態において、下部コンベア６０のベルト６２とプレスバー４０が同期して水平方向に移動するよう、水平駆動用モータ３４とベルト駆動用サーボモータ６６を制御するものとしたので、下部コンベア６０とプレスバー４０で挟み込んだ状態で、バッチＢを水平方向に後行程に向けて搬送することができる。バッチＢを構成する箱Ｓが荷崩れを起こすことを防止しつつ、下部コンベア６０からバッチＢを排出することができる。従来技術のように、バッチＢを水平方向に向けて押し出すプッシャを設けることなく、バッチＢを下部コンベア６０から排出することができる。

以上のように、本実施例に係るカウンタエゼクタは、段ボールシートから箱を製造する製函機に有用である。

実施例に係るカウンタエゼクタの断面図である。実施例に係る製函機の加工工程を示す断面図である。実施例に係るレッジ、補助レッジ、エレベータ、プレスバーの動作を説明するタイミングチャートである。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、ホッパ内においてバッチを仕切るため、レッジが下降を開始する時点を示す図である。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、レッジの下降が完了して、プレスバーの下降を開始する時点を示す図である。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、プレスバーの下降が完了した時点を示す図である。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、エレベータの下降が完了し、バッチの排出コンベアに向けての搬送を開始する時点を示す図である。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、下降してバッチを圧縮していたプレスバーが上昇を開始する時点を示す図である。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、下部コンベアのベルトまで下降していたエレベータが上昇を開始する時点を説明する図である。実施例に係るカウンタエゼクタの動作を説明する図であり、レッジ及びプレスバーの上昇が完了し補助レッジがホッパ外側へ移動開始する時点を示す図である。

符号の説明

１製函機
１０カウンタエゼクタ
１２計数センサ
２０ホッパ
２４補助レッジ
３０レッジ
４０プレスバー
５０エレベータ
６０下部コンベア
７０上部コンベア
８０排出コンベア
１００電子制御装置（制御手段、出力トルク制御手段、下降完了位置検出手段、昇降位置決定手段、回転位置検出手段）
１１０給紙部
１２０印刷部
１３０スロッタクリーザ
１４０フォルディング部
１４８出口ロール

Claims

折畳まれた状態の箱を計数し、箱を所定枚数のバッチにして後工程に送出するカウンタエゼクタであって、
箱の供給を受けて、箱を集積可能なホッパと、
ホッパの下側に設けられ、水平方向にベルトを移動させてバッチを後工程に搬送可能な下部コンベアと、
ホッパ内に集積された箱が所定枚数に達したときに、ホッパ内側に移動して、ホッパ内の箱を受けることが可能なレッジと、
ホッパの下側において昇降可能に設けられ、上昇してホッパ内に集積された箱を受けると共に、下降して箱のバッチを下部コンベア上に置くことが可能なエレベータと、
レッジに対して上下方向に相対移動可能に設けられ、レッジに対して上下方向下側に相対移動することでエレベータ上のバッチを押圧可能なプレスバーと、
プレスバーをレッジに対して上下方向に相対移動させる相対移動用サーボモータと、
水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータとを制御する制御手段と、を備え、
レッジは、水平移動用サーボモータにより駆動されて水平方向に移動するものであり、
下部コンベアは、ベルト駆動用サーボモータにより駆動されてベルトが水平方向に移動するものであり、
制御手段は、
プレスバーが下部コンベア上に置かれたバッチを押圧した状態において、下部コンベアのベルトとプレスバーが同期して水平方向に移動するよう、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータを制御することにより、バッチを後行程に向けて搬送することを特徴とするカウンタエゼクタ。
請求項１に記載のカウンタエゼクタにおいて、
制御手段は、相対移動用サーボモータを制御し、
制御手段は、
プレスバーが所定の力でバッチを押圧するよう相対移動用サーボモータの出力トルクを制御する出力トルク制御手段と、
プレスバーが所定の力でバッチを押圧した時のプレスバーの昇降位置である下降完了位置を検出する下降完了位置検出手段と、
検出されたプレスバーの下降完了位置に基づいて、プレスバーが次回のバッチを押圧する時の昇降位置を決定する昇降位置決定手段と、
決定された昇降位置となるよう相対移動用サーボモータを回転位置で制御する回転位置制御手段と、
を有することを特徴とするカウンタエゼクタ。
請求項１又は２に記載のカウンタエゼクタにおいて、
レッジ及びプレスバーのうち一方には、ラックが設けられ、他方には、ラックと噛み合うピニオンが設けられており、相対移動用サーボモータは、当該ピニオンを回転駆動するものであることを特徴とするカウンタエゼクタ。
積み重ねられた段ボールシートを１枚ずつ送り出す給紙部と、
段ボールシートに印刷を施す印刷部と、
段ボールシートに罫線を入れ、溝を切り、継ぎしろを形成するスロッタクリーザと、
継ぎしろに糊を供給し、罫線に沿って折り曲げ、接合するフォルディング部と、
折り畳まれた状態の箱を計数し、折り畳まれた状態の箱を所定枚数のバッチにして送り出すカウンタエゼクタと、を含み、
カウンタエゼクタは、
箱の供給を受けて、箱を集積可能なホッパと、
ホッパの下側に設けられ、水平方向にベルトを移動させてバッチを後工程に搬送可能な下部コンベアと、
ホッパ内に集積された箱が所定枚数に達したときに、ホッパ内側に移動して、ホッパ内の箱を受けることが可能なレッジと、
ホッパの下側において昇降可能に設けられ、上昇してホッパ内に集積された箱を受けると共に、下降して箱のバッチを下部コンベア上に置くことが可能なエレベータと、
レッジに対して上下方向に相対移動可能に設けられ、レッジに対して上下方向下側に相対移動することでエレベータ上のバッチを押圧可能なプレスバーと、
プレスバーをレッジに対して上下方向に相対移動させる相対移動用サーボモータと、
水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータとを制御する制御手段と、を備え、
レッジは、水平移動用サーボモータにより駆動されて水平方向に移動するものであり、
下部コンベアは、ベルト駆動用サーボモータにより駆動されてベルトが水平方向に移動するものであり、
制御手段は、
プレスバーが下部コンベア上に置かれたバッチを押圧した状態において、下部コンベアのベルトとプレスバーが同期して水平方向に移動するよう、水平駆動用モータとベルト駆動用サーボモータを制御することにより、バッチを後行程に向けて搬送することを特徴とする製函機。