JP5193417B2 - ボトル供給システム - Google Patents

Description

この発明は、コンベアによって搬送されてくるボトルの搬送ピッチをスクリューによって調整しながら、ボトル処理装置にボトルを供給するボトル供給システムに関する。

例えば、ボトルに筒状のラベルを装着するラベラーには、図５に示すように、上流側コンベア５１及び下流側コンベア５２によって搬送されてくるボトルのラベラー６０への供給タイミングをスクリュー５３によって調整しながら、ラベラー６０にボトルを順次供給するボトル供給システム５０が採用されている。

こういったボトル供給システム５０では、同図に示すように、上流側コンベア５１の所定位置に、ボトルの搬送状態を検出する、複数のボトル検出センサ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが設置されており、下流側の２つのボトル検出センサ５４ａ、５４ｂが、図６（ａ）に示すように、隣り合うボトルＢ同士が接触しながら搬送されている状態（以下、連続搬送状態という。）を検出すると、ラベラー６０が低速で運転を開始し、ボトルの連続搬送状態を検出しなくなると、即ち、同図（ｂ）に示すように、隣り合うボトルＢの間に隙間が形成された状態（以下、ピッチ搬送状態という。）を検出するようになると、ラベラー６０が運転を停止するようになっている。

また、ラベラー６０が低速で運転している状態において、ボトル検出センサ５４ｂより上流側のボトル検出センサ５４ｃが、ボトルの連続搬送状態を検出するようになると、ラベラー６０が低速運転から中速運転に切り替わり、この状態で、さらに、上流側のボトル検出センサ５４ｄが、ボトルの連続搬送状態を検出するようになると、ラベラー６０が中速運転から高速運転に切り替わるようになっている。

逆に、ラベラー６０が高速で運転している状態において、ボトル検出センサ５４ｄが、ボトルのピッチ搬送状態を検出するようになると、ラベラー６０が中速運転に切り替わり、この状態で、さらに、下流側のボトル検出センサ５３ｃが、ボトルのピッチ搬送状態を検出するようになると、ラベラー６０が低速運転に切り替わるようになっている。

なお、下流側コンベア５２及びスクリュー５３は、ラベラー６０と同期が取られている。従って、ラベラー６０の処理速度が上昇すると、下流側コンベア５２及びスクリュー５３によるボトルの搬送速度も上昇し、ラベラー６０の処理速度が低下すると、下流側コンベア５２及びスクリュー５３によるボトルの搬送速度も低下すると共に、ラベラー６０が運転を停止すると、下流側コンベア５２及びスクリュー５３もその駆動を停止するようになっている。

特開平１１−１３０２４５号公報

ところで、上述したボトル供給システム５０のように、複数のボトル検出センサ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄによって、ボトルの連続搬送状態が上流側のどの当りまで続いているのかを段階的に検出し、その情報に基づいて、ラベラー６０の処理速度を変化させていたのでは、スクリュー５３のボトル導入部に進入したボトルが、それよりも上流側のボトルによって必要以上に押される場合があり、そういった上流側のボトルによる押し圧によって、スクリュー５３のボトル導入部において、ボトルの噛み込みが発生するおそれがある。特に、近年は、ボトルの薄肉化に伴い、ボトル自体が変形しやすくなっているので、こういったボトルの噛み込みが発生し易くなってきている。

そこで、この発明の課題は、スクリューへのボトルの噛み込みを防止することができるボトル供給システムを提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、コンベアによって搬送されてくるボトルのボトル処理装置への供給タイミングをスクリューによって調整しながら、前記ボトル処理装置にボトルを供給するボトル供給システムにおいて、前記スクリューを独立駆動するサーボモータと、前記スクリューの上流側にある前記コンベアの所定位置で、隣り合うボトル同士が接触しながら搬送されている連続搬送状態を検出する搬送状態検出手段と、前記ボトル処理装置の処理速度及び前記コンベアのボトル搬送速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、前記ボトル処理装置の処理速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応する最大処理速度まで増速させると共に、前記コンベアのボトル搬送速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応するボトル搬送速度とする制御を行う一方、前記制御手段は、前記搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出しない間は、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記ボトル処理装置の処理速度を増速させると共に、前記サーボモータの負荷トルクが予め設定された所定の負荷トルクに到達するまでは、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を増速させ、所定の負荷トルクを越えると、最大負荷トルクに到達するまで、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を減速させる制御を行うことを特徴とするボトル供給システムを提供するものである。

請求項２に係る発明は、コンベアによって搬送されてくるボトルのボトル処理装置への供給タイミングをスクリューによって調整しながら、前記ボトル処理装置にボトルを供給するボトル供給システムにおいて、前記スクリューを独立駆動するサーボモータと、前記スクリューの上流側にある前記コンベアの下流側の所定位置で、隣り合うボトル同士が接触しながら搬送されている連続搬送状態を検出する下流側搬送状態検出手段と、前記ボトル処理装置の処理速度及び前記コンベアのボトル搬送速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記下流側搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記ボトル処理装置の処理速度を増速させると共に、前記サーボモータの負荷トルクが予め設定された所定の負荷トルクに到達するまでは、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を増速させ、所定の負荷トルクを越えると、最大負荷トルクに到達するまで、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を減速させる制御を行うことを特徴とするボトル供給システムを提供するものである。
また、請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明のボトル供給システムにおいて、前記スクリューの上流側にある前記コンベアの前記下流側搬送状態検出手段よりも上流側の所定位置に、隣り合うボトル同士が接触しながら搬送されている連続搬送状態を検出する上流側搬送状態検出手段を設け、前記制御手段は、前記上流側搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、前記ボトル処理装置の処理速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応する最大処理速度まで増速させると共に、前記コンベアのボトル搬送速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応するボトル搬送速度とする制御を行うことを特徴としている。

以上のように、請求項１に係る発明のボトル供給システムでは、搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、ボトル処理装置の処理速度を、サーボモータの最大負荷トルクに対応する最大処理速度まで増速させると共に、コンベアのボトル搬送速度を、サーボモータの最大負荷トルクに対応するボトル搬送速度とする制御を行うようになっているので、スクリューへのボトルの噛み込みを防止することが可能になる。

特に、このボトル供給システムでは、スクリューをサーボモータによる独立駆動とし、そのサーボモータの負荷トルクを検出するだけでよいので、スクリュー内のボトルへの上流側のボトルによる押し圧を簡単かつ精度良く検出することができる。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は、ＰＥＴボトル（以下、ボトルという。）Ｂに筒状のシュリンクラベル（以下、ラベルという。）を装着するラベル装着システムの概略構成を示している。このラベル装着システムは、本発明の物品供給システムの一実施形態であるボトル供給装置１と、ボトル供給装置１によって供給されるボトルＢに筒状のラベルを被嵌するラベル被嵌装置２と、ラベル被嵌装置２によってボトルＢに被嵌されたラベルを予備的に加熱することで、ボトルＢに対してラベルを所定位置に位置決めする予備加熱装置３と、ボトルＢに対して位置決めされたラベルを全体的に加熱することで、ボトルＢの胴部にラベルを装着する本加熱装置４とから構成されており、ラベル被嵌装置２は、図示しない基材繰出部にセットされた基材ロールから繰り出された長尺のラベル形成基材を順次切断することによって形成された筒状のラベルをラベル供給位置αに順次搬送するラベル搬送ユニット２ａと、ボトル供給装置１によって供給されるボトルＢを受け取ってボトル供給位置βに搬送するスターホイール２ｂと、スターホイール２ｂによってボトル供給位置βに搬送されるボトルＢを受け取り、ボトル送出位置γまで搬送すると共に、ラベル搬送ユニット２ａによってラベル供給位置αに搬送される筒状のラベルを受け取り、ボトルＢをボトル供給位置βからボトル送出位置γまで搬送する間に、ラベルをボトルＢに順次被嵌するロータリ型のラベル被嵌ユニット２ｃと、ラベルが被嵌されたボトルＢをボトル送出位置γにおいて受け取って次工程に送出するボトル送出ユニット２ｄとを備えている。

前記ボトル供給装置１は、図１〜図３に示すように、ボトルＢを搬送する上流側コンベア１１及び下流側コンベア１２と、上流側コンベア１１及び下流側コンベア１２によって搬送されてくるボトルＢのラベル被嵌装置２（スターホイール２ｂ）への供給タイミングを調整するスクリュー１３Ａ、１３Ｂとを備えており、スクリュー１３Ａ、１３Ｂは、ラベル被嵌装置２の駆動源から独立したサーボモータ１４によって駆動されるようになっている。なお、スクリュー１３Ｂを駆動するサーボモータは図示していない。

また、ボトル供給装置１は、図示しないコントローラを備えており、このコントローラが、上流側コンベア１１の所定位置に設置されたボトル検出センサ１５ａ、１５ｂによって検出されるボトルＢの搬送状態と、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの上流側のボトルＢによる押し圧に応じて変化するサーボモータ１４の負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度及び上流側コンベア１１のボトル搬送速度を制御するようになっている。なお、上流側のボトルＢによる押し圧に応じてサーボモータ１４の負荷トルクが変動するのは、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの上流側のボトルＢによる押し圧が、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢを介して、スクリュー１３Ａ、１３Ｂに伝達され、それによってスクリュー１３Ａ、１３Ｂを回転させる力が生じるからである。

以下、コントローラが行うラベル被嵌装置２の処理速度及び上流側コンベア１１のボトル搬送速度の具体的な制御について説明する。まず、下流側のボトル検出センサ１５ａが、上述したボトルＢの連続搬送状態を検出すると、ラベル被嵌装置２の運転を開始し、その後は、図４（ａ）に示すように、サーボモータ１４の負荷トルクが大きくなるに従って、ラベル被嵌装置２の処理速度を比例的に増速させるようになっているが、上流側のボトル検出センサ１５ｂが、上述したボトルＢの連続搬送状態（図６（ａ）参照）を検出すると、サーボモータ１４の負荷トルクの大きさに拘わらず、ラベル被嵌装置２の処理速度を、最大負荷トルクＴ２に対応する最大処理速度Ｖｍａｘまで強制的に増速させるようになっている。従って、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの上流側のボトルＢによる押し圧が大きくなると、スクリュー１３Ａ、１３Ｂの回転速度も大きくなり、即ち、スクリュー１３Ａ、１３ＢによるボトルＢの搬送速度も大きくなり、押し圧の上昇が抑えられることになる。

また、下流側のボトル検出センサ１５ａが、上述したボトルＢの連続搬送状態を検出すると、上流側コンベア１１はある一定のボトル搬送速度Ｖ０から増速を開始し、その後は、図４（ｂ）に示すように、所定の負荷トルクＴ１に到達するまでは、サーボモータ１４の負荷トルクが大きくなるに従って、上流側コンベア１１のボトル搬送速度を増速させ、所定の負荷トルクＴ１を越えると、最大負荷トルクＴ２に到達するまで、サーボモータ１４の負荷トルクが大きくなるに従って、上流側コンベア１１のボトル搬送速度を減速させるようになっている。ただし、上流側のボトル検出センサ１５ｂが、上述したボトルＢの連続搬送状態（図６（ａ）参照）を検出すると、サーボモータ１４の負荷トルクの大きさに拘わらず、上流側コンベア１１のボトル搬送速度を、最大負荷トルクＴ２に対応するボトル搬送速度Ｖ２に強制的に設定するようになっている。従って、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの上流側のボトルＢによる押し圧がある程度大きくなると、上流側コンベア１１のボトル搬送速度が減速され、押し圧の上昇が抑えられることになる。

また、ラベル被嵌装置２及び上流側コンベア１１が運転している状態において、下流側のボトル検出センサ１５ａが、上述したボトルＢのピッチ搬送状態（図６（ｂ）参照）を検出すると、サーボモータ１４の負荷トルクの大きさに拘わらず、ラベル被嵌装置２の運転を強制的に停止させるようになっている。

ただし、本加熱装置４内を通過しているヒータコンベア４ａは、常時、所定の速度でボトルＢを搬送しているので、ラベル被嵌装置２の運転を停止することに伴い、ラベル被嵌装置２の運転動作に同期している下流側コンベア１２の運転が停止されると、下流側コンベア１２からヒータコンベア４ａに乗り移ろうとしているボトルＢが、両者の速度差によって転倒してしまうといった問題がある。また、ラベル被嵌装置２の運転動作が完全に停止される直前の状態のように、ラベル被嵌装置２の処理速度が極端に低下すると、ラベル被嵌装置２のボトル送出ユニット２ｄから下流側コンベア１２にボトルＢを円滑に引き渡すことができなくなるといった問題もある。

そこで、ラベル被嵌装置２の停止指令が出力された場合には、上流側コンベア１１及びスクリュー１３Ａ、１３Ｂの運転は直ちに停止されるが、ラベル被嵌装置２及び下流側コンベア１２が直ちに運転を停止することはなく、ラベル被嵌装置２内に存在している全てのボトルＢが、下流側コンベア１２からヒータコンベア４ａに乗り移るまでは、ラベル被嵌装置２及び下流側コンベア１２が運転を継続するようになっている。

ただし、スクリュー１３Ａ、１３Ｂが回転駆動を停止した状態でラベル被嵌装置２が運転を行うと、スクリュー１３Ａの溝に嵌り込んでいる最も下流側に位置しているボトルＢが、スターホイール２ｂの凹部にも嵌り込んでいる場合があり、そのような場合は、ボトルＢがスクリュー１３Ａの溝に引っかかって、スターホイール２ｂに引き渡すことができなくなるので、スクリュー１３Ａの下流側の端部は、図３に示すように、山部分が完全に切除された溝部と同径の小径部１３Ａａが形成されており、スクリュー１３Ａが回転駆動を停止した状態であっても、ボトルＢをスターホイール２ｂに円滑に引き渡すことができるようになっている。

以上のように、このラベル装着システムに搭載されているボトル供給装置１では、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの上流側のボトルＢによる押し圧に応じて変化するサーボモータ１４の負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度及び上流側コンベア１１のボトル搬送速度を制御するようにしたので、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢに大きな押し圧が加わることがなく、スクリュー１３Ａ、１３ＢへのボトルＢの噛み込みを防止することができる。

特に、このボトル供給装置１では、スクリュー１３Ａ、１３Ｂをサーボモータ１４による独立駆動とし、そのサーボモータ１４の負荷トルクを検出するだけでよいので、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの上流側のボトルＢによる押し圧を簡単かつ精度良く検出することができる。

また、従来のボトル供給装置では、ボトルＢのサイズ等に変更が生じた場合には、ボトル検出センサの設置位置を変更したり、ボトル検出センサを増設したりする必要があるが、このボトル供給装置１では、基本的にサーボモータ１４の負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度や上流側コンベア１１のボトル搬送速度を制御しているので、ボトルＢのサイズ等に変更が生じた場合であっても、ボトル検出センサ１５ａ、１５ｂの設置位置を変更したり、ボトル検出センサを増設したりする必要はない。

なお、上述した実施形態では、サーボモータ１４の負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度及び上流側コンベア１１のボトル搬送速度の双方を制御するようにしているが、これに限定されるものではなく、ラベル被嵌装置２の処理速度及び上流側コンベア１１のボトル搬送速度のいずれか一方を制御することも可能である。

また、サーボモータ１４の負荷トルクの代わりに、下流側コンベアの駆動モータの負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度及び上流側コンベア１１のボトル搬送速度の少なくとも一方を制御するようにしてもよく、スクリュー１３Ａ、１３Ｂのボトル導入部に進入したボトルＢへの押し圧を検出することができるのであれば、種々の検出手段を採用することができる。

特に、下流側コンベアの駆動モータの負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度や上流側コンベア１１のボトル搬送速度を制御する場合のように、スクリューを駆動するサーボモータの負荷トルクに基づいて、ラベル被嵌装置２の処理速度や上流側コンベア１１のボトル搬送速度を制御しないのであれば、必ずしも、スクリュー１３Ａ、１３Ｂを独立したサーボモータで駆動する必要はなく、ラベル被嵌装置２の駆動源によって、スクリュー１３Ａ、１３Ｂを駆動させることも可能である。ただし、その場合は、ラベル被嵌装置２の駆動源からスクリュー１３Ａ、１３Ｂへの動力伝達を遮断するクラッチ機構等を設けておくと、上述したように、ラベル被嵌装置２の停止指令が出力された場合に、クラッチ機構等によって、ラベル被嵌装置２の駆動源からスクリュー１３Ａ、１３Ｂへの動力伝達を遮断することで、スクリュー１３Ａ、１３Ｂの駆動のみを停止させ、ラベル被嵌装置２内に存在している全てのボトルＢが、下流側コンベア１２からヒータコンベア４ａに乗り移った後に、ラベル被嵌装置２及び下流側コンベア１２の運転を停止させることが可能となる。

また、上述した実施形態では、ラベル装着システムに搭載されたボトル供給装置１について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、コンベアによって搬送されてくる物品の物品処理装置への供給タイミングをスクリューによって調整しながら、物品処理装置に物品を供給する種々の物品供給システムに適用することができることはいうまでもない。

この発明にかかる物品供給システムの一実施形態であるボトル供給装置が搭載されたラベル装着システムを示す概略構成図である。 同上のラベル装着システムにおけるラベル被嵌装置部分を示す概略平面図である。 同上のラベル被嵌装置を構成しているスターホイール部分を示す概略平面図である。 （ａ）はサーボモータの負荷トルクとラベル被嵌装置の処理速度との関係を示すグラフ、（ｂ）はサーボモータの負荷トルクと上流側コンベアのボトル搬送速度との関係を示すグラフである。 従来の物品供給システムの一例としてのボトル供給装置を示す概略構成図である。 （ａ）、（ｂ）は上流コンベアにおけるボトルの搬送状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１ ボトル供給装置（物品供給システム）
２ ラベル被嵌装置
２ａ ラベル搬送ユニット
２ｂ スターホイール
２ｃ ラベル被嵌ユニット
２ｄ ボトル送出ユニット
３ 予備加熱装置
４ 本加熱装置
４ａ ヒータコンベア
１１ 上流側コンベア
１２ 下流側コンベア
１３Ａ、１３Ｂ スクリュー
１３Ａａ 小径部
１４ サーボモータ
１５ａ、１５ｂ ボトル検出センサ
Ｂ ボトル

Claims (3)

1. コンベアによって搬送されてくるボトルのボトル処理装置への供給タイミングをスクリューによって調整しながら、前記ボトル処理装置にボトルを供給するボトル供給システムにおいて、
   前記スクリューを独立駆動するサーボモータと、
   前記スクリューの上流側にある前記コンベアの所定位置で、隣り合うボトル同士が接触しながら搬送されている連続搬送状態を検出する搬送状態検出手段と、
   前記ボトル処理装置の処理速度及び前記コンベアのボトル搬送速度を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、前記ボトル処理装置の処理速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応する最大処理速度まで増速させると共に、前記コンベアのボトル搬送速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応するボトル搬送速度とする制御を行う一方、
   前記制御手段は、前記搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出しない間は、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記ボトル処理装置の処理速度を増速させると共に、前記サーボモータの負荷トルクが予め設定された所定の負荷トルクに到達するまでは、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を増速させ、所定の負荷トルクを越えると、最大負荷トルクに到達するまで、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を減速させる制御を行うことを特徴とするボトル供給システム。
2. コンベアによって搬送されてくるボトルのボトル処理装置への供給タイミングをスクリューによって調整しながら、前記ボトル処理装置にボトルを供給するボトル供給システムにおいて、
   前記スクリューを独立駆動するサーボモータと、
   前記スクリューの上流側にある前記コンベアの下流側の所定位置で、隣り合うボトル同士が接触しながら搬送されている連続搬送状態を検出する下流側搬送状態検出手段と、
   前記ボトル処理装置の処理速度及び前記コンベアのボトル搬送速度を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記下流側搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記ボトル処理装置の処理速度を増速させると共に、前記サーボモータの負荷トルクが予め設定された所定の負荷トルクに到達するまでは、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を増速させ、所定の負荷トルクを越えると、最大負荷トルクに到達するまで、前記サーボモータの負荷トルクが大きくなるに従って、前記コンベアのボトル搬送速度を減速させる制御を行うことを特徴とするボトル供給システム。
3. 前記スクリューの上流側にある前記コンベアの前記下流側搬送状態検出手段よりも上流側の所定位置に、隣り合うボトル同士が接触しながら搬送されている連続搬送状態を検出する上流側搬送状態検出手段を設け、
   前記制御手段は、前記上流側搬送状態検出手段がボトルの連続搬送状態を検出すると、前記ボトル処理装置の処理速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応する最大処理速度まで増速させると共に、前記コンベアのボトル搬送速度を、前記サーボモータの最大負荷トルクに対応するボトル搬送速度とする制御を行う請求項２に記載のボトル供給システム。

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