JP6730131B2 - 円筒梱包方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は、円筒梱包方法及び装置に関するものである。
一般に、国際宇宙ステーション(ISS:International Space Station)で使用される各種実験装置、並びに宇宙飛行士の食糧や衣類等の輸送業務を担う無人宇宙補給機として宇宙ステーション補給機(HTV:H-II Transfer Vehicle)が知られており、近年、その重要性が高まっている。
前記宇宙ステーション補給機は、全長約10m、直径約5mの円筒状の輸送体で構成され、約6tonの物資を搭載できるようになっている。
従来、前記輸送体への物資の搭載作業は、円筒状の輸送体をその軸線が水平方向へ延びるよう横置きとした状態で、作業員が前記輸送体の下側に位置する内壁面に対し物資を固縛し、その後、前記輸送体をその軸線を中心に回転させて前記内壁面に対する物資の固縛を順次繰り返すことによって、行われるようになっている。
尚、前記宇宙ステーション補給機と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。
特開2015−33877号公報
しかしながら、前述の如く、輸送体をその軸線を中心に回転させて内壁面に対する物資の固縛を順次繰り返すのでは、物資の搭載に長い時間を要していた。
又、前記輸送体の内部は、スペースが限られており、一度に複数の作業員が手分けして物資の固縛を行うことも困難となっており、この点も物資の搭載が長引く要因の一つとなり且つ作業員の負担も大きくなっていた。
更に又、前記輸送体への物資の搭載にあたっては、宇宙ステーション補給機の性能に影響を及ぼす重心位置の要求が満たされているかが重要ポイントの一つとなっているが、前記物資の固縛時には重心位置を把握しにくく、搭載作業中の重心位置調整は困難となっていた。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、輸送体への物資の搭載を効率良く行うことができ且つ重心位置を高精度に把握し得る円筒梱包方法及び装置を提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、本発明の円筒梱包方法は、平板上に物資を配置固定する荷積工程と、
該荷積工程で物資が配置固定された平板の重心位置を計測する平板重心計測工程と、
該平板重心計測工程で重心位置が計測された平板を複数枚連結して該平板自体を湾曲させつつ円筒体を形成する円筒化工程と、
該円筒化工程で形成された円筒体の重心位置を計測する円筒体重心計測工程と、
該円筒体重心計測工程で重心位置が計測された円筒体を輸送体の内部に組み込む搭載工程と
を有することができる。
一方、本発明の円筒梱包装置は、物資が配置固定された平板を複数枚連結して該平板自体を湾曲させつつ円筒体を形成し、該円筒体を輸送体の内部に組み込むための円筒梱包装置であって、
物資が配置固定された平板が載置され且つ該平板の重心位置を計測する平板重心計測器と、
該平板重心計測器で重心位置が計測された平板を複数枚連結して該平板自体を湾曲させつつ円筒体を形成する円筒化装置と、
該円筒化装置で形成された円筒体の重心位置を計測する円筒体重心計測器と、
該円筒体重心計測器で重心位置が計測された円筒体を輸送体の内部に組み込む搭載装置と
を備えることができる。
前記円筒梱包装置において、前記平板は、表面に複数のネジ孔が穿設され、物資固縛帯が通されるフックボルトが前記ネジ孔に螺合されるようにすることができる。
前記円筒梱包装置において、前記平板重心計測器は、
前記平板が載置される複数の支持ローラと、
該支持ローラの両端に配される軸支部に配置された歪ゲージと
を備えることができる。
前記円筒梱包装置において、前記円筒化装置は、
円弧状に配設されたガイドレールと、
該ガイドレールに沿って転動自在となるよう前記平板に配設されたガイドローラと、
該ガイドローラを前記ガイドレールに沿って転動させつつ複数枚連結された平板を前記ガイドレールに倣って湾曲させるよう送り込む搬送機構と
を備えることができる。
前記円筒梱包装置において、前記円筒化装置は、
前記平板を円筒の曲率に合致するよう湾曲させて保持する扇形フレームと、
該扇形フレームによって湾曲保持された平板を円筒状に配置する形で案内するよう配設された円筒配置ローラと、
前記扇形フレームによって湾曲保持され且つ複数枚連結された平板を前記円筒配置ローラに倣って円筒状に配置させるよう送り込む搬送機構と
を備えることもできる。
前記円筒梱包装置において、前記円筒体重心計測器は、
前記円筒体が載置され且つ該円筒体をその軸線を中心として回転させる複数の回転支持ローラと、
該回転支持ローラの軸支部に配置された歪ゲージと
を備えることができる。
本発明の円筒梱包方法及び装置によれば、輸送体への物資の搭載を効率良く行うことができ且つ重心位置を高精度に把握し得るという優れた効果を奏し得る。
本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例における平板重心計測器を示す概要構成図であって、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は正面図、(d)は平板に螺合されるフックボルトを示す側面図である。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例における平板を複数枚連結して搬送する状態を示す側面図である。 図2のIII−III矢視図である。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例における円筒化装置を示す側面図である。 図4のV−V矢視図である。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例における円筒体重心計測器を示す概要構成図であって、(a)は正面図、(b)は側面図である。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例における搭載装置を示す概要構成図である。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例を示すフローチャートである。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例の変形例として使用される扇形フレームを示す斜視図である。 本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例の変形例における円筒化装置を示す側面図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1〜図8は本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例である。
本実施例の場合、平板重心計測器1と、円筒化装置2と、円筒体重心計測器3と、搭載装置4とを備えている。
前記平板重心計測器1は、図1(a)〜図1(c)に示す如く、物資Sが配置固定された平板5が載置され且つ該平板5の重心位置を計測するようになっており、前記平板5が載置される複数の支持ローラ6と、該支持ローラ6の両端に配される軸支部に配置された歪ゲージG1とを備えている。前記平板5は、表面に複数のネジ孔7が穿設され、図1(d)に示す如く、物資固縛帯8が通されるフックボルト9が前記ネジ孔7に螺合されるようになっている。前記平板5の材質は、例えば、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber-Reinforced Plastics)、アルミニウム、アクリル等を選定することができる。前記支持ローラ6は、図1の例では二本としてあるが、その本数を二本以上としても良いことは言うまでもない。
前記円筒化装置2は、図4に示す如く、前記平板重心計測器1で重心位置が計測された平板5を複数枚連結して湾曲させつつ円筒体10を形成するようになっている。図4に示す例では、平板5を十六枚連結して円筒体10を形成するようになっているが、この枚数に限定されるものではない。前記円筒化装置2は、ガイドレール11と、ガイドローラ12と、搬送機構13とを備えている。前記ガイドレール11は、図4に示す如く、円弧状に配設され、例えば、図5に示す如く、I形鋼を使用することができる。尚、前記ガイドレール11はI形鋼に限らず、H形鋼や溝形鋼を用いることもできる。前記ガイドローラ12は、図5に示す如く、前記ガイドレール11に沿って転動自在となるよう前記平板5の下面側にブラケット14を介して配設されている。前記搬送機構13は、前記ガイドローラ12を前記ガイドレール11に沿って転動させつつ複数枚連結された平板5を前記ガイドレール11に倣って湾曲させるよう送り込むものであって、図2及び図3に示す如く、チェーン15と、該チェーン15に噛合するスプロケット16とを備えている。前記搬送機構13のチェーン15は、前記平板5の下面側に取り付けられ、前記スプロケット16を回転駆動することにより、図2中、左方へ移動するようになっている。因みに、前記平板5は、図2に示す如く、ポリエステルやナイロン等の連結帯17によって隣接する平板5と互いに連結されている。前記連結帯17の平板5に対する固定に関しては、接着、或いはボルトやリベットによる締結を選択することができる。
前記円筒体重心計測器3は、図6(a)及び図6(b)に示す如く、前記円筒化装置2で形成された円筒体10の重心位置を計測するようになっており、前記円筒体10が載置され且つ該円筒体10をその軸線を中心として回転させる複数の回転支持ローラ18と、該回転支持ローラ18の軸支部に配置された歪ゲージG2とを備えている。前記回転支持ローラ18は、図6の例では、正面から見て二本、側面から見て三本の合計六本配設しているが、合計本数を六本以上としても良いことは言うまでもない。
前記搭載装置4は、図7に示す如く、前記円筒体重心計測器3で重心位置が計測された円筒体10を輸送体Tの内部に組み込むようになっており、例えば、天井クレーン4aからアタッチメント4bを吊り下げ、該アタッチメント4bによって、縦置きした円筒体10の上端部を把持した状態で該円筒体10を吊り上げ、縦置きした輸送体Tの内部に円筒体10を吊り降ろすようになっている。但し、横置きした輸送体Tの内部に円筒体10を押し込むようにして前記搭載装置4を構成しても良いことは言うまでもない。
尚、図2には、複数枚の平板5の上に配置固定される物資Sを便宜上同一形状として図示しているが、実際には、異なる形状の様々な物資Sが平板5の上に配置固定されるようになっている。この点に関しては図4に示す物資Sも同様である。
次に、上記実施例の作用を説明する。
先ず、平板5上に物資Sを配置固定する荷積工程(図8のステップS1参照)が行われる。
前記荷積工程では、図1に示す如く、物資Sが配置された平板5の所要箇所におけるネジ孔7にフックボルト9を螺合させ、該フックボルト9に通された物資固縛帯8によって前記物資Sが固定される。
続いて、前記荷積工程で物資Sが配置固定された平板5の重心位置を計測する平板重心計測工程(図8のステップS2参照)が行われる。
前記平板重心計測工程では、平板重心計測器1の複数の支持ローラ6上に、図1(a)〜図1(c)に示す如く、物資Sが配置固定された平板5が載置され、前記支持ローラ6の両端に配される軸支部に配置された歪ゲージG1の検出値に基づいて前記平板5の重心位置が計測される。前記平板5の重心位置が予定されている重心位置からずれている場合には、この時点で物資Sの配置固定がやり直される。
この後、前記平板重心計測工程で重心位置が計測された平板5を複数枚連結して湾曲させつつ円筒体10を形成する円筒化工程(図8のステップS3参照)が行われる。
前記円筒化工程では、図2に示す如く、連結帯17によって互いに連結された平板5が、搬送機構13のスプロケット16を回転駆動することにより、チェーン15を介して搬送され、前記平板5の下面側にブラケット14を介して配設されたガイドローラ12が、図4及び図5に示す如く、円筒化装置2の円弧状のガイドレール11に沿って転動していく。これにより、複数枚連結された平板5は、前記ガイドレール11に倣って湾曲していく。図4に示す例では、三枚の平板5が円弧状のガイドレール11に送り込まれずに残るため、これら三枚の平板5については、湾曲させ、最後尾の平板5の後端を最前部の平板5の前端に連結することにより、円筒体10が形成される。
次に、前記円筒化工程で形成された円筒体10の重心位置を計測する円筒体重心計測工程(図8のステップS4参照)が行われる。
前記円筒体重心計測工程では、円筒体重心計測器3の複数の回転支持ローラ18上に、図6(a)及び図6(b)に示す如く、前記円筒化装置2で形成された円筒体10が載置され、該円筒体10をその軸線を中心として回転させることにより、前記回転支持ローラ18の軸支部に配置された歪ゲージG2の検出値に基づいて前記円筒体10の重心位置が計測される。因みに、前記円筒体10をその軸線を中心として回転させると、重心位置が軸心と完全に一致していない限り、各歪ゲージG2の検出値は円筒体10の回転に伴って変化するため、その検出データを解析することにより、前記円筒体10の軸線と直交する面における重心位置と該円筒体10の軸線方向における重心位置とを把握することができる。前記円筒体10の重心位置が予定されている重心位置からずれている場合には、この時点で重心位置の調整が行われる。
最終的に、前記円筒体重心計測工程で重心位置が計測された円筒体10を輸送体Tの内部に組み込む搭載工程(図8のステップS5参照)が行われる。
前記搭載工程では、図7に示す如く、天井クレーン4aからアタッチメント4bが吊り下げられ、該アタッチメント4bによって、縦置きした円筒体10の上端部を把持した状態で該円筒体10が吊り上げられ、縦置きした輸送体Tの内部に円筒体10が吊り降ろされ、搭載が完了する。
この結果、輸送体Tをその軸線を中心に回転させて内壁面に対する物資Sの固縛を順次繰り返すのと比べて、物資Sの搭載に長い時間を費やさなくて済む。
又、前記輸送体Tの内部は、スペースが限られており、一度に複数の作業員が手分けして物資Sの固縛を行うことは困難となっているが、平板5上に物資Sを配置固定する作業は複数の作業員が手分けして行えるため、時間が短縮され且つ作業員の負担も小さくなる。
更に又、前記物資Sが配置固定された平板5の重心位置並びに該平板5が複数枚連結されて形成された円筒体10の重心位置を計測できるため、重心位置調整が容易となり、前記輸送体Tへの物資Sの搭載にあたって、重心位置の要求が満たされているか確認でき、宇宙ステーション補給機の性能向上に役立つ。
こうして、輸送体Tへの物資Sの搭載を効率良く行うことができ且つ重心位置を高精度に把握し得る。
図9及び図10は本発明の円筒梱包方法及び装置の実施例の変形例であって、図中、図1〜図8と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この変形例では、図9に示す如く、平板5を円筒の曲率に合致するよう湾曲させて保持する扇形フレーム20を用いている。前記扇形フレーム20は、前記円筒の曲率に合致させた外周円弧部材20aと、該外周円弧部材20aと同心の内周円弧部材20bと、前記外周円弧部材20aの両端と内周円弧部材20bの両端との間をつなぐ放射部材20cとから扇枠20Aを形成し、該扇枠20Aを円筒の軸線方向へ所要間隔をあけて二個配設し、各扇枠20Aの頂点部分を梁部材20dで連結してなる構成を有している。前記扇形フレーム20の外周円弧部材20a側の梁部材20dは、隣接する扇形フレーム20の外周円弧部材20a側の梁部材20dに対し、図示していないヒンジにより枢着し、前記梁部材20dの長手方向へ延びる軸を中心として前記平板5を回動自在に連結できるようになっている。又、前記扇形フレーム20の放射部材20c及び内周円弧部材20b側の梁部材20dは、隣接する扇形フレーム20の放射部材20c及び内周円弧部材20b側の梁部材20dに対し、図示していないボルト・ナット等の締結部材により連結できるようになっている。
更に、図10に示す如く、前記扇形フレーム20によって湾曲保持された平板5を円筒状に配置する形で案内する円筒配置ローラ21を、前記円筒化装置2のガイドレール11(図4参照)の代わりに配設している。
尚、前記扇形フレーム20によって湾曲保持され且つ複数枚連結された平板5を前記円筒配置ローラ21に倣って円筒状に配置させるよう送り込む搬送機構13は、図2及び図3に示す例と同様に、チェーン15とスプロケット16とを用い、該スプロケット16に、前記平板5の湾曲に伴う搬送時の上下動を吸収する機構(図示せず)を持たせれば良い。
次に、上記変形例の作用を説明する。
荷積工程(図8のステップS1参照)で物資Sが配置固定され、平板重心計測工程(図8のステップS2参照)で平板5の重心位置が計測された後、円筒化工程(図8のステップS3参照)において、図10に示す如く、扇形フレーム20が取り付けられ且つ該扇形フレーム20の梁部材20dが互いに枢着されて連結された複数枚の平板5が、搬送機構13により搬送され、円筒配置ローラ21に沿って移動していき、円弧状に配置されていく。図10に示す例では、扇形フレーム20が取り付けられた三枚の平板5が円筒配置ローラ21の配置箇所に送り込まれずに残るため、これら扇形フレーム20が取り付けられた三枚の平板5については、前記枢着箇所を回動させ、最後尾の扇形フレーム20及び平板5の後端を最前部の扇形フレーム20及び平板5の前端に連結することにより、円筒体10が形成される。尚、前記扇形フレーム20の放射部材20c及び内周円弧部材20b側の梁部材20dは、隣接する扇形フレーム20の放射部材20c及び内周円弧部材20b側の梁部材20dに対し、図示していないボルト・ナット等の締結部材により連結される。
この後、前記円筒化工程で形成された円筒体10の重心位置を計測する円筒体重心計測工程(図8のステップS4参照)と、該円筒体重心計測工程で重心位置が計測された円筒体10を輸送体Tの内部に組み込む搭載工程(図8のステップS5参照)とが行われるが、これらの工程は前述した通りである。
この結果、図9及び図10に示す変形例でも、輸送体Tをその軸線を中心に回転させて内壁面に対する物資Sの固縛を順次繰り返すのと比べて、物資Sの搭載に長い時間を費やさなくて済む。
又、前記輸送体Tの内部は、スペースが限られており、一度に複数の作業員が手分けして物資Sの固縛を行うことは困難となっているが、図9及び図10に示す変形例の場合も、平板5上に物資Sを配置固定する作業は複数の作業員が手分けして行えるため、時間が短縮され且つ作業員の負担も小さくなる。
更に又、図9及び図10に示す変形例でも、前記物資Sが配置固定された平板5の重心位置並びに該平板5が複数枚連結されて形成された円筒体10の重心位置を計測できるため、重心位置調整が容易となり、前記輸送体Tへの物資Sの搭載にあたって、重心位置の要求が満たされているか確認でき、宇宙ステーション補給機の性能向上に役立つ。
こうして、図9及び図10に示す変形例においても、輸送体Tへの物資Sの搭載を効率良く行うことができ且つ重心位置を高精度に把握し得る。しかも、図9及び図10に示す変形例においては、扇形フレーム20を用いたことによって平板5の円筒化をより安定して行うことができる。
そして、本実施例においては、物資Sが配置固定された平板5を複数枚連結して湾曲させつつ円筒体10を形成し、該円筒体10を輸送体Tの内部に組み込むための円筒梱包装置であって、物資Sが配置固定された平板5が載置され且つ該平板5の重心位置を計測する平板重心計測器1と、該平板重心計測器1で重心位置が計測された平板5を複数枚連結して湾曲させつつ円筒体10を形成する円筒化装置2と、該円筒化装置2で形成された円筒体10の重心位置を計測する円筒体重心計測器3と、該円筒体重心計測器3で重心位置が計測された円筒体10を輸送体Tの内部に組み込む搭載装置4とを備えている。このように構成すると、輸送体Tへの物資Sの搭載を効率良く行うことができ且つ重心位置を高精度に把握し得る。
前記平板5は、図1に示す如く、表面に複数のネジ孔7が穿設され、物資固縛帯8が通されるフックボルト9が前記ネジ孔7に螺合される。このように構成すると、物資Sが配置された平板5の所要箇所におけるネジ孔7にフックボルト9を螺合させ、該フックボルト9に通された物資固縛帯8によって物資Sを安定して固定することができる。
前記平板重心計測器1は、図1に示す如く、前記平板5が載置される複数の支持ローラ6と、該支持ローラ6の両端軸支部に配置された歪ゲージG1とを備えている。このように構成すると、前記支持ローラ6の両端軸支部に配置された歪ゲージG1の検出値に基づいて前記平板5の重心位置を精度良く計測することができる。
前記円筒化装置2は、図4及び図5に示す如く、円弧状に配設されたガイドレール11と、該ガイドレール11に沿って転動自在となるよう前記平板5に配設されたガイドローラ12と、該ガイドローラ12を前記ガイドレール11に沿って転動させつつ複数枚連結された平板5を前記ガイドレール11に倣って湾曲させるよう送り込む搬送機構13(図2及び図3参照)とを備えている。このように構成すると、前記ガイドローラ12をガイドレール11に沿って転動させつつ複数枚連結された平板5をガイドレール11に倣って湾曲させるよう送り込むことによって、前記平板5の円筒化を安定して行うことができる。
前記円筒化装置2は、図9及び図10に示す如く、前記平板5を円筒の曲率に合致するよう湾曲させて保持する扇形フレーム20と、該扇形フレーム20によって湾曲保持された平板5を円筒状に配置する形で案内するよう配設された円筒配置ローラ21と、前記扇形フレーム20によって湾曲保持され且つ複数枚連結された平板5を前記円筒配置ローラ21に倣って円筒状に配置させるよう送り込む搬送機構13(図2及び図3参照)とを備えることもできる。このように構成すると、前記扇形フレーム20を用いたことによって平板5の円筒化をより安定して行うことができる。
前記円筒体重心計測器3は、図6に示す如く、前記円筒体10が載置され且つ該円筒体10をその軸線を中心として回転させる複数の回転支持ローラ18と、該回転支持ローラ18の軸支部に配置された歪ゲージG2とを備えている。このように構成すると、前記円筒体10をその軸線を中心として回転させることにより、前記回転支持ローラ18の軸支部に配置された歪ゲージG2の検出値に基づいて前記円筒体10の重心位置を精度良く計測することができる。
尚、本発明の円筒梱包方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
1 平板重心計測器
2 円筒化装置
3 円筒体重心計測器
4 搭載装置
5 平板
6 支持ローラ
7 ネジ孔
8 物資固縛帯
9 フックボルト
10 円筒体
11 ガイドレール
12 ガイドローラ
13 搬送機構
18 回転支持ローラ
20 扇形フレーム
21 円筒配置ローラ
S 物資
T 輸送体
G1 歪ゲージ
G2 歪ゲージ

Claims (7)

  1. 平板上に物資を配置固定する荷積工程と、
    該荷積工程で物資が配置固定された平板の重心位置を計測する平板重心計測工程と、
    該平板重心計測工程で重心位置が計測された平板を複数枚連結して該平板自体を湾曲させつつ円筒体を形成する円筒化工程と、
    該円筒化工程で形成された円筒体の重心位置を計測する円筒体重心計測工程と、
    該円筒体重心計測工程で重心位置が計測された円筒体を輸送体の内部に組み込む搭載工程と
    を有する円筒梱包方法。
  2. 物資が配置固定された平板を複数枚連結して該平板自体を湾曲させつつ円筒体を形成し、該円筒体を輸送体の内部に組み込むための円筒梱包装置であって、
    物資が配置固定された平板が載置され且つ該平板の重心位置を計測する平板重心計測器と、
    該平板重心計測器で重心位置が計測された平板を複数枚連結して該平板自体を湾曲させつつ円筒体を形成する円筒化装置と、
    該円筒化装置で形成された円筒体の重心位置を計測する円筒体重心計測器と、
    該円筒体重心計測器で重心位置が計測された円筒体を輸送体の内部に組み込む搭載装置と
    を備えた円筒梱包装置。
  3. 前記平板は、表面に複数のネジ孔が穿設され、物資固縛帯が通されるフックボルトが前記ネジ孔に螺合される請求項2記載の円筒梱包装置。
  4. 前記平板重心計測器は、
    前記平板が載置される複数の支持ローラと、
    該支持ローラの両端に配される軸支部に配置された歪ゲージと
    を備えた請求項2又は3記載の円筒梱包装置。
  5. 前記円筒化装置は、
    円弧状に配設されたガイドレールと、
    該ガイドレールに沿って転動自在となるよう前記平板に配設されたガイドローラと、
    該ガイドローラを前記ガイドレールに沿って転動させつつ複数枚連結された平板を前記ガイドレールに倣って湾曲させるよう送り込む搬送機構と
    を備えた請求項2〜4の何れか一項に記載の円筒梱包装置。
  6. 前記円筒化装置は、
    前記平板を円筒の曲率に合致するよう湾曲させて保持する扇形フレームと、
    該扇形フレームによって湾曲保持された平板を円筒状に配置する形で案内するよう配設された円筒配置ローラと、
    前記扇形フレームによって湾曲保持され且つ複数枚連結された平板を前記円筒配置ローラに倣って円筒状に配置させるよう送り込む搬送機構と
    を備えた請求項2〜4の何れか一項に記載の円筒梱包装置。
  7. 前記円筒体重心計測器は、
    前記円筒体が載置され且つ該円筒体をその軸線を中心として回転させる複数の回転支持ローラと、
    該回転支持ローラの軸支部に配置された歪ゲージと
    を備えた請求項2〜6の何れか一項に記載の円筒梱包装置。
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