JP6275531B2 - 箱展開供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、製函装置上流に配される箱展開供給装置に関し、特に、遊星機構を採用しつつ無駄な箱の供給をおこなわない製函管理性に優れる箱展開供給装置に関する。

従来、長辺二箇所で平面状に折り畳んでスタックされ、展開により矩形筒状に半成形される箱があり、このような箱は、半成形後、内容物を収容し、フラップを折り込んでのり付けされてラインを進んでいく。

展開に際しては種々の方法が採用されるが、例えば特許文献１のように、吸着カップを遊星運動させ、箱を吸着して繰り出す箱展開供給装置が知られている。ここで、ラインの稼働初期等においては、繰り出される一つ目の箱に、同じく別途搬送されて来る一つ目の内容物を収容させている。換言すれば、収容を同期させて製函管理をおこなっている（以降においては、頭出しの同期と適宜称することとする）。

これは、内容物が先行する場合（箱に収容されずに移送される内容物が生じる場合）、例えば、その内容物が高価であって下流の検品で自動的に除外される際に傷がつくことがあるからであり、他方、箱が先行する場合（内容物が収容されずに移送される箱が生じる場合）、例えば、内容物が医薬品であって下流の検品で箱が除外されると箱自体の数量管理やロット管理が著しく煩雑化することがあるからである。この他、説明書を挿入したり、さらに別の内容物を挿入したりすることもあり、実際のラインでは、半端ものが出るのを極力避けている。

このような頭出しの同期をとるため、現状では、遊星運動において吸着カップに陰圧をかけずに駆動し初め、一つ目の箱に一つ目の内容物が挿入されるタイミングとなったときに陰圧をかける。これにより、吸着一つめから規定の運転速度にて箱の展開および供給がおこなわれ、高速かつモレ・無駄のない箱詰めないし製函が可能となる。

しかしながら、従来の遊星運動を用いる技術では以下の問題点があった。
陰圧をかけない間、スタッカ上の一つ目の箱は幾度となく吸着カップにたたかれ、すなわち空打ちされ、箱品質を劣化させてしまい、結局下流の検品ではじかれてしまうという問題点が残存していた。

空打ちを生じさせないため、スタッカを後退させておくことも考えられるが、実際には、スタッカには厚みにして数メートル以上の未展開の箱が積層されることもあり、積み重ねられただけの紙の束を、運転速度に合わせて急峻に元に戻すことは束の不安定化をもたらし、また、箱の位置出しや繰り出し制御も微妙な力加減を要するため、事実上採用できない、という問題点があった。

また、駆動速度を順次上げていくことも考えられるが、ライン前後の他の様々な駆動系の速度制御も必要となり、こちらも事実上採用できない、という問題点があった。

特開平１１−７９１３４号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、遊星機構を採用しつつ無駄な箱の供給をおこなわない安定性、製函管理性に優れる箱展開供給装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の箱展開供給装置は、太陽歯車と、太陽歯車中心を中心として公転しつつ伝達比ｎ：１（ただしｎは２以上の整数）にて自転する遊星歯車と、長辺を太陽歯車の軸に平行に配して扁平に折り畳まれた、下流にて矩形筒状に展開される箱を積み重ねて保持する箱供給手段と、箱を載置して下流へ搬送する搬送手段と、遊星歯車に取り付けられ、箱供給手段上の未展開の箱を太陽歯車中心から最遠位置であって太陽歯車径方向から吸着し、遊星運動に伴い太陽歯車中心から前記位置とは異なる最遠位置であって太陽歯車径方向にて箱の吸着を解除して搬送手段へ載置する吸着カップと、吸着から解除までの間に箱を矩形筒状に展開する展開手段と、吸着カップが箱供給手段上の未展開の箱にその軌跡上干渉しない位置まで位相をずらすべく太陽歯車を所定角度軸回動させ、また、当該位置から太陽歯車を元の位相に回し戻す、位相変更手段と、を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項１に係る発明は、太陽歯車を介して遊星歯車の位相を変えることにより吸着カップの軌跡を変更して吸着のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、これにより、遊星機構を採用しつつ無駄な箱の供給をおこなわない、安定性、製函管理性に優れる箱展開供給装置の提供を可能とする。

なお、吸着カップは効率性の観点から、遊星歯車それぞれに備えるのが好ましいが使用の態様によっては総てに備えなくてもよい。太陽歯車は、例えば、遊星歯車が３つありそれぞれの吸着カップを第１カップ、第２カップ、第３カップとすると、第１カップが箱供給手段をやり過ごしたあと、第２カップが先頭の未展開の箱を吸着できるように軸回動させる。所定角度の回動または回し戻しとは、相対的な表現であって、どちらの位置ないし位相が主であることを限定するものではない。所定角度回動させた位置ないし位相を待機位置ないし待機位相、戻した位置ないし位相を吸着位置ないし吸着位相、または、基準位置ないし基準位相と表現することもできる。

請求項２に記載の箱展開供給装置は、請求項１に記載の箱展開供給装置において、遊星運動を開始して規定の運転速度に達した後に太陽歯車を所定のタイミングにて元の位相に干渉なく回し戻し、吸着カップが規定の運転速度にて吸着を開始し始めるべく位相変更手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項２に係る発明は、上流下流とともに次第に速度を上げていくことなく、遊星歯車の公転速度が運転速度であっても、すなわち設定された所期の駆動速度であっても、頭出しの同期を実現可能とする。いわば、一発で運転速度からの吸着を実現する。

請求項３に記載の箱展開供給装置は、請求項１に記載の箱展開供給装置において、搬送手段には箱をそれぞれ仕切る間仕切体が備わり、位相変更手段は、箱供給手段上の未展開の箱に加え吸着カップがその軌跡上間仕切体とも干渉しない位置まで位相をずらすべく太陽歯車を所定角度軸回動させ、また、当該位置から太陽歯車を元の位相に回し戻すことを特徴とする。

すなわち、請求項３に係る発明は、太陽歯車を介して遊星歯車の位相を変えることにより、間仕切体がある場合であっても吸着カップの軌跡を変更して吸着および載置のＯＮ／ＯＦＦを同時に切り替え、これにより、遊星機構を採用しつつ無駄な箱の供給をおこなわない安定性、製函管理性に優れる箱展開供給装置の提供を可能とする。

請求項４に記載の箱展開供給装置は、請求項３に記載の箱展開供給装置において、遊星運動および搬送を開始して規定の運転速度にそれぞれ達した後に太陽歯車を所定のタイミングにて元の位相に干渉なく回し戻し、吸着カップが規定の運転速度にて吸着および載置を開始し始めるべく位相変更手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項４に係る発明は、遊星歯車の公転速度が運転速度であっても、間仕切体とも干渉せず頭出しの同期を実現可能とする。いわば、一発で運転速度からの吸着および載置を実現する。

本発明（請求項１）によれば、太陽歯車を介して遊星歯車の位相を変えることにより吸着カップの軌跡を変更して吸着のＯＮ／ＯＦＦを切り替え（請求項３に係る発明では、さらに、間仕切体とも干渉せず載置のＯＮ／ＯＦＦも切り替え）、これにより、遊星機構を採用しつつ無駄な箱の供給をおこなわない安定性、製函管理性に優れる箱展開供給装置の提供を可能とする。また、本発明（請求項２）によれば、一発で運転速度からの吸着を実現し、請求項４に係る発明では、さらに、一発で運転速度からの載置も実現する。

箱展開供給装置の一態様を示した概要説明図である。 図１に示した箱展開供給装置の遊星機構の裏面を示した概要説明図である。このうち、図２ａは吸着位相における吸着直後の裏面の様子を、図２ｂは、吸着直後に待機位相へ軸回動させた様子を示している。 一つの吸着カップに着目した際の吸着位相（図３ａ）と待機位相（図３ｂ）における軌跡の様子を示した説明図である。 箱の展開の様子を示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、太陽歯車に対して遊星歯車が４つ設けられ、遊星歯車の伝達比は３：１（太陽歯車に対して１公転する間に２回自転する）とした態様について説明する。また、各歯車は外周に歯が設けられ、帯ベルトにより遊星歯車が太陽歯車の周りを遊星運動する態様について説明する。また、箱は載置直前に展開される態様について説明する。

図１は、箱展開供給装置の一態様を示した概要説明図である。図２は、遊星機構の裏面を示した概要説明図である。図３は、一つの吸着カップに着目した際の吸着位相と待機位相における軌跡の様子を示した説明図である。図４は、箱の展開の様子を示した説明図である。各図面は、説明の便宜上、歯車や箱の縮尺が実際の比率と異なり、また、構成要素の一部を省略して描画している。

まず、吸着位相における駆動、すなわち、通常に箱を吸着および載置する駆動について説明する。
箱展開供給装置１は、上流から順に箱供給手段１００と、遊星機構２００と、搬送手段３００と、を備えて基本構成とし、箱供給手段１００にスタックされた箱Ｂを遊星機構２００で吸着し、遊星運動によって搬送手段３００上に展開および載置する。

箱供給手段１００は、スタック筐体１０１と、繰出爪１０２とを有し、スタック筐体１０１が展開により矩形筒状に半成形される箱Ｂを、長辺を太陽歯車の軸に平行に配して折り畳まれた状態で多数積み重ねて保持する。繰出爪１０２は、後述の吸着カップの吸着により離脱する程度の保持力で箱Ｂを保持する。なお、先端の箱Ｂは吸着カップの吸着時の向きに合わせるように配向されている。

搬送手段３００は、搬送コンベア３０１と仕切板３０２とを有する。遊星機構２００により展開された箱Ｂは搬送コンベア３０１上に載置され下流にて商品が挿入されフラップ折込機構（図示せず）へ搬送される。なお、箱Ｂは仕切板３０２の間に載置され、これにより、フラップの折り込みやのり付け、商品挿入の際の箱の姿勢を維持するようにしている。

遊星機構２００は、太陽歯車２０１と、遊星歯車２０２と、回動プッシャ２０３と、太陽歯車を中心として遊星歯車２０２を保持する保持筐体２０４と、押当体２０５と、太陽歯車２０１と遊星歯車２０２とを連結する帯ベルトＶ１と、遊星歯車２０２同士を連結し、次に説明する吸着カップ２２１が総て同じ軌跡を描くように遊星歯車２０２を連動させる帯ベルトＶ２と、を有する。

遊星歯車２０２は、太陽歯車２０１中心を中心として公転しつつ伝達比３：１にて自転し、９０°回転対称に保持筐体２０４に４つがそれぞれ自転自在に取り付けられている。遊星歯車２０２にはゴム製の吸着カップ２２１が箱Ｂの長辺方向（遊星歯車２０２の軸方向）にそれぞれ二つずつ取り付けられ、吸着カップ２２１は図示しないチューブおよびポンプを介して箱Ｂを吸着および開放する。

具体的には、吸着カップ２２１は、図３ａにその軌跡を示したように、遊星歯車２０２の公転および自転に従って３箇所の停留点において折り返す、曲線運動をおこなう。このうち、停留点Ｐ１において未展開の箱Ｂを吸着し、停留点Ｐ２付近において箱Ｂを展開および開放する。停留点Ｐ１およびＰ２は太陽歯車２０１中心から吸着カップ２２１の到達する最遠位置であって、吸着カップ２２１の吸着方向および開放方向は停留点Ｐ１およびＰ２において太陽歯車２０１径方向となる。停留点で吸着カップ２２１が折り返すように運動することを利用して箱Ｂの安定的な吸着および開放、そして、干渉回避がおこなわれる。

なお、箱Ｂの展開については、図４に示したように、開放の直前に遊星歯車２０２の自転により箱Ｂが下降しながら、固定された押当体２０５に対して自転方向前側にある長辺Ｌ１が当接していく。このとき、吸着位置と押当体２０５との間隔が狭まっていき、長辺Ｌ２が折曲がることにより箱Ｂが自然に展開していく。

ここで、吸着カップ２２１はゴム製であり、長辺Ｌ１の当接により箱Ｂに押し負けないように、すなわち、首振りしないように、凸体２３１が自転方向後側から突き出て箱Ｂを後ろ支えする（図４）。これにより、箱Ｂの確実かつ安定的な展開が実現する。なお、凸体２３１は、面接触をするような面体としてもよい。

次に、待機位相について説明する。待機位相とは、吸着位相の停留点が同心円上に所定角度移動した位相をいう。待機位相における吸着カップ２２１は、図３ｂに示したように、停留点Ｐ１および停留点Ｐ２から所定角度ずれた位置にてそれぞれ停留し、かつ、箱供給手段１００の先頭の未展開の箱Ｂとも仕切板３０２とも干渉しない軌跡をとる。これは、遊星運動にともない停留点にて吸着カップ２２１が折り返す運動をおこなうために実現される。

吸着位相から待機位相への待避、また、待機位相から吸着位相への復帰は、回動プッシャ２０３が太陽歯車２０１を軸回動させることによりおこなう。図２に示したように、回動プッシャ２０３は、太陽歯車２０１の外周近傍にあり軸方向に延伸したアーム２１１を引くまたは押すことにより太陽歯車２０１を軸回動させる。（図２ｂは、図２ａより、遊星歯車２０１が公転により若干進み、かつ、回動プッシャ２０３により太陽歯車２０１の軸回動が完了したときの様子を示している）。

このように、待機位相から吸着位相への切り替えを可能としているので、所望のタイミングにて吸着そして載置を開始させることができる。加えて、吸着カップ２２１による先頭の未展開の箱Ｂの空打ちを回避し箱品質を損ねないようにすることもできる。反対に、吸着位相から待機位相への切り替えもできるので、必要に応じて所望のタイミングにて吸着や載置の停止をおこなうことができる。

回動プッシャ２０３の動作は単純であり、高速に押し引きができる。従って、待機位相から吸着位相への太陽歯車２０１の軸回動を高速におこなわせ、運転速度にて吸着を開始させることができる。詳述すると、待機位相と吸着位相との位相差、および、太陽歯車２０１の軸回動中の吸着カップ２２１の軌跡にも依存するが、本実施の形態では遊星歯車２０２が４つ取り付けられているので、干渉を生じさせないためには、遊星歯車２０２の公転が９０°進むまでに、すなわち、次の遊星歯車が同位置に来るまでに位相の変更を完了させる必要がある。

このとき、仮に従来装置にて空打ちを生じさせないように駆動しようとすると、すなわち、遊星歯車２０２が遊星運動をおこなっていない停止状態から、例えば、分速４５回転の運転速度に、９０°進む間に到達させようとすると、極めて大きなトルクが必要となり装置構造が大がかりとなる。しかしながら、箱展開供給装置１では、駆動を開始して運転速度（この例では分速４５回転）に到達した後、回動プッシャ２０３により太陽歯車２０１を所定角度高速に軸回動させることができ、上述の大トルクは不要であり、運転速度にて吸着の開始が可能となる。

なおこのとき、箱展開供給装置１では、制御装置２３２がタイミングを見計らって、頭出しの同期もおこなうようにしている。すなわち、製函ラインにおいては下流にて、展開された箱Ｂに挿入される商品が別途順次送られてくるが、その先頭の商品の位置を図示しないセンサにより監視し、当該商品が最初の箱Ｂに挿入されるように、制御装置２３２が回動プッシャ２０３を駆動するようにしている。なお、制御装置２３２は、吸着カップ２２１が仕切板３０２とも干渉しないようにタイミングを見計らう。

以上説明したように、箱展開供給装置１は、遊星運動および搬送を開始して規定の運転速度にそれぞれ達した後に太陽歯車２０１を所定のタイミングにて元の位相に干渉なく回し戻し、吸着カップ２２１が規定の運転速度にて吸着および載置を開始し始めるべく回動プッシャ２０３を制御装置２３２が制御する。すなわち、箱展開供給装置１は、遊星機構を採用しつつ無駄な箱の供給をおこなわず、安定性、製函管理性に優れた駆動をおこなうことができる。

なお、箱展開供給装置１は、上記の態様に限定されない。たとえば、回動プッシャ２０３のようなプッシャでなく、保持筐体２０４を介して太陽歯車２０１を軸回動させるようにしてもよい。

また、遊星歯車２０２と太陽歯車２０１との伝達比は３：１に限らず、２：１、４：１等としてもよい。また、上記の例では遊星歯車２０２は四つとしたが、二つでもでも三つでもよく、搬送手段３００やその後の商品挿入、フラップ折込などの速度を考慮して箱展開供給装置１が律速とならない数とすればよい。

また、押当体２０５に換えて、仕切板３０２により箱Ｂを展開させるようにしてもよく、この場合は、搬送コンベア３０１の移動が連続的であれ間欠的であれ、円滑な当接および展開を確保するようにする。

なお、箱Ｂの展開も、文献１に示したように、もう一つの停留点にて広げる機構を採用してもよい。

本発明によれば、太陽歯車ないし遊星歯車の位相変更をさせて、吸着・載置のＯＮ／ＯＦＦを簡便に切り替え、箱の空打ちを防止できる。

１ 箱展開供給装置
１００ 箱供給手段
１０１ スタック筐体
１０２ 繰出爪
２００ 遊星機構
２０１ 太陽歯車
２０２ 遊星歯車
２０３ 回動プッシャ
２０４ 保持筐体
２０５ 押当体
２１１ アーム
２２１ 吸着カップ
２３１ 凸体
２３２ 制御装置
３００ 搬送手段
３０１ 搬送コンベア
３０２ 仕切板
Ｂ 箱
Ｌ１ 長辺
Ｌ２ 長辺
Ｐ１ 停留点
Ｐ２ 停留点
Ｖ１ 帯ベルト
Ｖ２ 帯ベルト

Claims (4)

1. 太陽歯車と、
   太陽歯車中心を中心として公転しつつ伝達比ｎ：１（ただしｎは２以上の整数）にて自転する遊星歯車と、
   長辺を太陽歯車の軸に平行に配して扁平に折り畳まれた、下流にて矩形筒状に展開される箱を積み重ねて保持する箱供給手段と、
   箱を載置して下流へ搬送する搬送手段と、
   遊星歯車に取り付けられ、箱供給手段上の未展開の箱を太陽歯車中心から最遠位置であって太陽歯車径方向から吸着し、遊星運動に伴い太陽歯車中心から前記位置とは異なる最遠位置であって太陽歯車径方向にて箱の吸着を解除して搬送手段へ載置する吸着カップと、
   吸着から解除までの間に箱を矩形筒状に展開する展開手段と、
   吸着カップが箱供給手段上の未展開の箱にその軌跡上干渉しない位置まで位相をずらすべく太陽歯車を所定角度軸回動させ、また、当該位置から太陽歯車を元の位相に回し戻す、位相変更手段と、
   を備えたことを特徴とする箱展開供給装置。
2. 遊星運動を開始して規定の運転速度に達した後に太陽歯車を所定のタイミングにて元の位相に干渉なく回し戻し、吸着カップが規定の運転速度にて吸着を開始し始めるべく位相変更手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の箱展開供給装置。
   
3. 搬送手段には箱をそれぞれ仕切る間仕切体が備わり、
   位相変更手段は、箱供給手段上の未展開の箱に加え吸着カップがその軌跡上間仕切体とも干渉しない位置まで位相をずらすべく太陽歯車を所定角度軸回動させ、また、当該位置から太陽歯車を元の位相に回し戻すことを特徴とする請求項１に記載の箱展開供給装置。
   
4. 遊星運動および搬送を開始して規定の運転速度にそれぞれ達した後に太陽歯車を所定のタイミングにて元の位相に干渉なく回し戻し、吸着カップが規定の運転速度にて吸着および載置を開始し始めるべく位相変更手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の箱展開供給装置。
   
   

Images