JP5943563B2

JP5943563B2 - キャップ割出し機構

Info

Publication number: JP5943563B2
Application number: JP2011150970A
Authority: JP
Inventors: 陽司冨山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Food and Packaging Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: JP2013018568A

Description

本発明は、搬送軌道上を搬送されてくるキャップが搬送軌道の下流側に設けられたストッパの開閉により通過、停止をされ、ストッパの閉作動（キャップ間へのストッパ挿入）によってストッパより上流側のキャップが停止されている間に、ストッパより下流側のキャップが搬送軌道の下流側に設けられたスターホイールの円周等分配置の溝に係合して、該スターホイールの回転搬送によりキャップを一つ一つ割出すキャップ割出し機構に関する。

従来、ベルト等の搬送軌道上を搬送されるカード等が一つ一つ位置決めされるカード等位置決め機構においては、センサによるカード等検出とカード等搬送駆動装置に設けたエンコーダによる位置検出、速度検出によって、カード等の位置決め制御を通じてカード等位置決めがなされてきた（例えば、特許文献１を参照）。

搬送軌道上を搬送されるキャップをキャップ検出センサによる検出とストッパ並びにキャップ割出し用スターホイールによって一つ一つ割出すキャップ割出し機構においては、近年、キャップ割出しの高速化に伴って、センサによるキャップ検出読取または演算処理時間のばらつきにより、スターホイール停止またはストッパ作動のタイミングがばらついて、正確なタイミングでストッパをキャップ間の所定位置に挿入することができず、場合によってはストッパがキャップを突き刺すように挿入されてキャップを損傷させることがある。
このため、高速キャップ割出し機構において、正確なタイミングでストッパをキャップ間の所定位置に挿入できるようにする技術の出現が要望されつつある。

特開平８−１０１８９８号公報（図１）

前記特許文献１によれば、カード処理装置のカード位置決め制御機構は、カード検出センサからのＩＣカード検出信号、ＩＣカード搬送用ベルト駆動用モータの出力軸に連結されたエンコーダからの読取信号を制御装置（マイクロプロセッサ）に接続して、予め設定しておいた制御モードに基づいて、ＩＣカードの位置決め動作を高速かつ高精度で行うことにより、ＩＣカードを所定位置に停止させ、ＩＣカードコンタクトをアクチュエータ（ソレノイド）により作動させてＩＣカード情報を読み取っている。

しかしながら、特許文献１の技術では、カード検出センサからのＩＣカード検出信号を基にしてＩＣカードの定位置停止制御を行い、ＩＣカードコンタクトをソレノイドにより作動させているため、ＩＣカード検出時点からＩＣカードコンタクト作動時点までの時間がばらつくという恐れがある。

前記時間ばらつきは、例えば、搬送軌道上を搬送されてくるキャップがキャップ検出センサで検出されて搬送軌道の下流側に設けられたストッパの開閉により通過、停止をされ、ストッパの閉によりストッパより上流側のキャップを停止させる場合には、キャップ検出からストッパ作動までの時間ばらつきによって正確なタイミングでストッパをキャップ間の所定位置に挿入することができないことがあり、場合によってストッパがキャップを突き刺すように挿入されてキャップを損傷させてしまうという恐れがある。

このような恐れがある従来のキャップ割出し機構の一例を、図４から図７に基づいて説明する。
図４は、従来のキャップ割出し機構の正面図である。
図５は、図４のＶ５視図である。
図６は、従来のキャップ割出し機構を補足説明する図で、図４に相当する図である。
図７は、図６の制御方式を説明する図である。

図４および図５において、従来のキャップ割出し機構３は、キャップＣを上流から矢印Ｆの方向へ重力により搬送する傾斜レール（搬送軌道）１５、該傾斜レール１５の下流側に設けられ、制御装置２０からの指令によってアクチュエータ１８により矢印１７ｆの方向に開閉するストッパ１７、該ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃでの２個のキャップＣ間境界位置を検出して検出信号を制御装置２０に送り込むキャップ検出センサ１９、ストッパ１７より下流側に設けられ、矢印１１ｆの方向へ回転駆動されてその外周に設けられた円周等分配置の溝１１ｇに嵌め込まれた（係合した）傾斜レール１５から送り込まれてくるキャップＣを割出しながら回転搬送するスターホイール１１、制御装置２０からの指令によりスターホイール１１を回転駆動するサーボモータ１２ｍと回転軸１２ｓ、回転軸１２ｓの回転量等をカウントして制御装置２０へ信号を出力するエンコーダ１３ｅ、回転軸１２ｓの回転駆動をスターホイール１１の回転軸１４ｓに伝達する動力伝達装置１４によって主に構成されている。

なお、前記キャップＣは、カバー１６およびカバー１６ａ等によって、傾斜レール１５およびスターホイール１１の搬送経路から飛び出さないようになっている。
また、カバー１６には、ストッパ１７が矢印１７ｆの方向の往復動ができるように適宜の隙間が設けられているとともに、キャップ検出センサ１９が傾斜レール１５上のキャップＣ間境界位置を検出できるように構成されている。

次に、従来のキャップ割出し機構３の作用を図６および図７を基に説明する。
傾斜レール１５上を搬送されてくるキャップＣは、ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃでのキャップＣ間境界位置がキャップ検出センサ１９によって検出されると、その検出信号が制御装置２０に送り込まれ、制御装置２０の指令によって駆動するアクチュエータ１８の作動によるストッパ１７の閉作動により、ストッパ１７がキャップＣ２とキャップＣ３の境界位置を目指して挿入され、傾斜レール１５上でストッパ１７直前のキャップＣ３より上流側の搬送が停止される。

この際、前記ストッパ１７の下流側のキャップＣ１は、スターホイール１１が制御装置２０の指令により定位置停止して、スターホイール１１の溝１１ｇに嵌り込もうとするが、キャップＣ１が溝１１ｇに完全に嵌り込んだ係合状態となっている場合には、上流のキャップＣ２を介してキャップＣ２とキャップＣ３の間の境界位置がストッパ１７の開閉作動位置１７ｃと一致して、ストッパ１７はキャップＣ２とキャップＣ３の間の境界位置に挿入され、上流のキャップＣ３の搬送が停止される。

しかしながら、前記キャップ検出センサ１９からの入力信号を読み取る際に制御装置２０で読み取り時間または演算処理時間にばらつきが生じることがあり、図７に示すように、Ａ点で示すキャップ検出センサ１９のキャップ検出信号（キャップ間境界位置検出信号。以下キャップ間境界位置検出を単にキャップ検出と称することがある。）出力からＢ点で示すスターホイール１１停止指令までの時間と、Ａ点で示すキャップ検出信号出力からＤ点で示すストッパ１７閉指令までの時間との間にばらつきが生じると、Ｅ点で示すスターホイール１１の完全停止よりも早い時点でストッパ１７が作動して、キャップＣ１が溝１１ｇに完全に嵌り込んでいないことによって、図６に示すようにキャップＣ３とキャップＣ２の間の境界位置がストッパ１７の開閉作動位置１７ｃよりも上流側にずれた状態でストッパ１７が作動してしまうことがある。
この場合、キャップＣ２の外表面はストッパ１７によって傷付けられ、場合によってはキャップＣ２が前記ストッパ１７によって串刺しにされてしまうという恐れがある。

また、前記キャップ検出センサ１９の取付け位置は、制御装置２０の制御内容に合致するような位置に調整しておく必要があるが、その調整に手間取ることがあり、調整が悪いと、キャップＣ３とキャップＣ２の間の境界位置がストッパ１７の開閉作動位置１７ｃよりも上流側或いは下流側にずれてしまうという恐れがある。

本発明は、搬送軌道（傾斜レール等）上を搬送されてくるキャップが搬送軌道の下流側に設けられたストッパの開閉により通過、停止をされ、ストッパの閉作動によりストッパより上流側のキャップがストップされている間に、ストッパより下流側のキャップが搬送軌道の下流側に設けられたスターホイールの円周等分の溝に係合して、該スターホイールの回転によりキャップを一つ一つ割出すキャップ割出し機構において、搬送軌道上を搬送されてくるキャップ間境界位置からずれない位置にストッパが挿入されるようにして、キャップに傷付き等の損傷を与えることがないキャップ割出し機構を提供することを目的としている。

前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
本発明の一態様に係るキャップ割出し機構は、傾斜レール上を搬送されてくるキャップが前記傾斜レールの下流側に設けられたストッパの開閉により通過、停止をされ、前記ストッパのキャップ間への挿入によって前記ストッパより上流側のキャップが停止されている間に、前記ストッパより下流側のキャップが前記傾斜レールの下流側に設けられたスターホイールの円周等分配置の溝に係合して、該スターホイールの回転搬送によりキャップを一つ一つ割出すキャップ割出し機構において、前記傾斜レール上において前記スターホイール側から数えてＮ個目の前記キャップとＮ＋１個目の前記キャップとの間の位置であって、前記ストッパを挿入しようとする対象のキャップ間境界位置を、前記スターホイール回転駆動用のサーボモータの回転軸に連結されたエンコーダからの信号をもとに演算によって検出し、前記演算による前記キャップ間境界位置を検出した時点で前記ストッパをキャップ間に挿入する制御装置を設けたことを特徴とする。
さらに、本願発明の一態様に係るキャップ割出し機構では、前記制御装置は、前記スターホイールによるキャップ割出し回転搬送中で前記スターホイールの回転停止指令信号が出るまでは前記スターホイールの回転速度を制御する速度制御とし、前記スターホイールの回転停止指令信号出力の時点から前記スターホイールが定位置停止するまでの間は、前記スターホイールの所定の加速度に基づく減速を経て前記スターホイールを定位置停止させる位置決め制御とするように制御を切換えて、前記スターホイールの定位置停止時点で、前記キャップ間境界位置に前記ストッパを挿入するように構成されたことを特徴とする。ただし、前記Ｎは２以上である。

請求項１に係わる本発明は、搬送軌道上を搬送されてくるキャップが前記搬送軌道の下流側に設けられたストッパの開閉により通過、停止をされ、前記ストッパの閉作動（キャップ間へのストッパ挿入）によって前記ストッパより上流側のキャップが停止されている間に、前記ストッパより下流側のキャップが前記搬送軌道の下流側に設けられたスターホイールの円周等分配置の溝に係合して、該スターホイールの回転搬送によりキャップを一つ一つ割出すキャップ割出し機構において、前記ストッパを挿入しようとする対象のキャップ間境界位置を前記スターホイール回転駆動用サーボモータの回転軸に連結されたエンコーダからの信号をもとに演算によって検出し、前記演算による前記キャップ間境界位置検出時点で前記ストッパを挿入する制御としたことにより、ストッパを挿入しようとするキャップ間境界位置を検出するキャップ検出センサの設置を省略できて、キャップ割出し機構が簡素化されるとともに、キャップ検出センサを設置した場合に生じるキャップ検出センサからの入力信号の制御装置での読取時間または演算処理時間のばらつきが無くなって、前記ストッパを前記キャップ間境界位置に正確に挿入できるという効果を有する。

さらに、請求項１に係わる本発明は、前記制御装置を、前記スターホイールによるキャップ割出し回転搬送中で前記スターホイールの回転停止指令信号が出るまでは前記スターホイールの回転速度を制御する速度制御とし、前記スターホイールの回転停止指令信号出力の時点から前記スターホイールが定位置停止するまでの間は前記スターホイールを定位置停止させる位置決め制御とするように制御を切換えて、前記スターホイールを定位置停止させるようにしたことにより、前記スターホイールの定位置停止時点で確実に前記キャップ間境界位置に前記ストッパを挿入できるという効果を有する。

本発明の実施の形態に係わるキャップ割出し機構の正面図である。図１のＶ２視図である。本発明の実施の形態に係わるキャップ割出し機構の制御方式を説明する図である。従来のキャップ割出し機構の正面図である。図４のＶ２視図である。従来のキャップ割出し機構を補足説明する図で、図４に相当する図である。図６の制御方式を説明する図である。

以下、この発明の実施の形態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。
（本発明の実施の形態）

本発明の実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わるキャップ割出し機構の正面図である。
図２は、図１のＶ２視図である。
図３は、本発明の実施の形態に係わるキャップ割出し機構の制御方式を説明する図である。
図１および図２において、図４および図５に示した従来のキャップ割出し機構３と同じ構造のものは同じ符号を記してあり、重複する説明は省略するが、本発明の実施の形態に係わるキャップ割出し機構１には、従来のキャップ割出し機構３に設けられていたキャップ検出センサが設けられておらず、制御装置１０は、スターホイール１１を回転駆動するサーボモータ１２、該サーボモータ１２の回転軸に直結されたエンコーダ１３、ストッパ１７を開閉駆動するアクチュエータ１８との間に信号が入出力されるように構成されている。

ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃでのキャップＣ間境界位置は、エンコーダ１３からの信号に基づいて制御装置１０での演算によって制御上で所謂検出ができるようになっている。
また、前記サーボモータ１２は、制御装置１０からスターホイール１１の停止指令が出るまではスターホイール１１の速度制御として制御され、制御装置１０からスターホイール１１の停止指令が出てからスターホイール１１が定位置停止するまではスターホイール１１が定位置停止するように位置決め制御として制御されるようになっている。

次に、本発明の実施の形態に係わるキャップ割出し機構１の作用を説明する。
スターホイール１１はエンコーダ１３からの信号を基に制御装置１０によるサーボモータ１２の制御駆動により定位置停止される。
スターホイール１１の定位置停止に伴って溝１１ｇが定位置停止するので、キャップＣ１は前記溝１１ｇに嵌め込まれた係合状態となり、ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃでのキャップＣ間境界位置は、キャップＣの大きさが一定であることと前記キャップＣ１の位置が正確な係合状態となっていることにより、ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃと同一になる。
即ち、前記キャップＣ間境界位置は、前記エンコーダ１３からの信号に基づいて制御装置１０での演算によって制御上で検出ができる。

エンコーダ１３からの信号に基づいた制御装置１０からの制御指令によりスターホイール１１の停止指令が出ると、サーボモータ１２が制御装置１０からの指令により停止に向けての減速を開始するとともに、予め定められたスターホイール１１の定位置停止に向けての位置決め制御がされ、スターホイール１１の定位置停止と同時に、制御装置１０からの指令によってアクチュエータ１８が作動してストッパ１７が閉作動し、ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃに一致した図示のキャップＣ３とキャップＣ２の間の境界位置にストッパ１７が挿入されて、図示のキャップＣ３より上流側のキャップＣの搬送が停止する。

なお、キャップＣ１が溝１１ｇに係合したスターホイール１１は、制御装置１０からの指令によりサーボモータ１２の駆動によって矢印１１ｆの方向へ回転搬送をするが、ストッパ１７の閉作動によって図示のキャップＣ３より上流側のキャップＣの搬送が停止されているので、傾斜レール１５上でキャップＣ１にかかるキャップＣの重量はキャップＣ２の重量だけであるので、溝１１ｇに係合したキャップＣ１は大きな外力を受けることなく滑らかに矢印１１ｆの方向に回転搬送される。

前記キャップＣ１が所定量回転搬送されると、制御装置１０からの指令によりアクチュエータ１８が作動してストッパ１７が開作動し、傾斜レール１５上のキャップＣ３がストッパ１７の開閉作動位置１７ｃを通過して、前記説明の動作が順次繰り返され、キャップＣはスターホイール１１により割出し回転搬送されていく。

なお、前記説明では、キャップＣ１とキャップＣ３の間にキャップＣ２が存在する場合について説明したが、キャップＣ１とキャップＣ２が同一である場合、キャップＣ１とキャップＣ２の間にさらにキャップＣが存在する場合でもよいことは勿論であり、キャップＣ１とキャップＣ３の間にキャップＣ２が存在する場合が本発明の実施の形態を限定するものではない。

図３を基にキャップ割出し機構１の作用をさらに詳しく説明すると、図３に示すスターホイール駆動軌跡ＳＲのように、スターホイール１１がキャップＣを通常の割出し搬送中でスターホイール１１の停止指令が出されるまでは、スターホイール１１の回転軸の回転状況をエンコーダ１３経由で制御装置１０にフィードバックしつつ、制御装置１０からの指令によりサーボモータ１２はスターホイール１１の速度制御を行い、制御装置１０からスターホイール１１の停止指令が出ると、制御方式が自動的にスターホイール１１の位置決め制御に切換えられて、サーボモータ１２は制御装置１０からの指令によりスターホイール１１の定位置停止に向けて制御されて、スターホイール１１は所定の位置で定位置停止し、同時に図３に示すストッパ駆動軌跡ＳＴのようにアクチュエータ１８の作動によってストッパ１７が閉作動する。

前記説明のように、エンコーダ１３からの信号を基に制御装置１０によって、前記ストッパ１７の開閉作動位置１７ｃと一致する前記キャップＣ間境界位置が制御上検出されて、前記スターホイール１１の定位置停止と同時に、前記ストッパ１７が前記キャップＣ間境界位置に挿入されるので、前記ストッパ１７の閉作動によってキャップＣが傷付き等の損傷を受けることはなく、また、前記キャップＣ間の境界位置の検出をするためのキャップ検出センサを設ける必要がないので、キャップ割出し機構が簡素化される。

１キャップ割出し機構
３キャップ割出し機構
１０制御装置
１１スターホイール
１１ｆ矢印
１１ｇ（スターホイールの）溝
１１ｓ回転軸
１２サーボモータ
１２ｓ回転軸
１３エンコーダ
１３ｅエンコーダ
１４動力伝達装置
１４ｓ回転軸
１５傾斜レール（搬送軌跡）
１６カバー
１６ａカバー
１７ストッパ
１７ｃ開閉作動位置
１７ｆ矢印
１８アクチュエータ
１９キャップ検出センサ
２０制御装置
Ｃキャップ
Ｃ１キャップ
Ｃ２キャップ
Ｃ３キャップ
Ｆ矢印
ＳＲスターホイール駆動軌跡
ＳＴストッパ駆動軌跡

Claims

傾斜レール上を搬送されてくるキャップが前記傾斜レールの下流側に設けられたストッパの開閉により通過、停止をされ、前記ストッパのキャップ間への挿入によって前記ストッパより上流側のキャップが停止されている間に、前記ストッパより下流側のキャップが前記傾斜レールの下流側に設けられたスターホイールの円周等分配置の溝に係合して、該スターホイールの回転搬送によりキャップを一つ一つ割出すキャップ割出し機構において、
前記傾斜レール上において前記スターホイール側から数えてＮ個目の前記キャップとＮ＋１個目の前記キャップとの間の位置であって、前記ストッパを挿入しようとする対象のキャップ間境界位置を、前記スターホイール回転駆動用のサーボモータの回転軸に連結されたエンコーダからの信号をもとに演算によって検出し、前記演算による前記キャップ間境界位置を検出した時点で前記ストッパをキャップ間に挿入する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記スターホイールによるキャップ割出し回転搬送中で前記スターホイールの回転停止指令信号が出るまでは前記スターホイールの回転速度を制御する速度制御とし、前記スターホイールの回転停止指令信号出力の時点から前記スターホイールが定位置停止するまでの間は、前記スターホイールの所定の加速度に基づく減速を経て前記スターホイールを定位置停止させる位置決め制御とするように制御を切換えて、前記スターホイールの定位置停止時点で、前記キャップ間境界位置に前記ストッパを挿入するように構成されたことを特徴とするキャップ割出し機構。
ただし、前記Ｎは２以上である。