JP6938783B2 - 紙、ボール紙又はフィルムなどのシート材料を加工する機械のシートフィーダ - Google Patents

Description

本発明は、紙、ボール紙又はフィルムなどのシート材料を加工する機械のシートフィーダに関する。

この機械は、例えばプラスチックフィルムなどの被覆材料を基板上に適用してこれらを互いに固着させるラミネート加工機とすることができる。この機械は、例えば段ボール紙の製造機械とすることもできる。しかしながら、他の応用例も考えられる。

シートフィーダは、多段シートのスタックからそれぞれの最上部シートを把持し、その後にこの最上部シートをさらに処理できるようにスタックからシート供給方向に取り出す役割を果たす。

これを目的とする先行技術からは、上方からスタックの最上部シート上に並進的に配置され、その後にこのシートをスタックから垂直に持ち上げる真空グリッパが知られている。その後、スタックから持ち上げられたシートは他のグリッパによって把持され、さらに並進的にシート供給方向に移動される。

本発明の目的は、構造面で単純化された装置を開発することである。

この目的を達成するために、本発明によれば、シート供給方向に対して実質的に垂直に延びる駆動シャフトを有し、駆動シャフトが、駆動シャフトの駆動時にシート材料の上方で回転する少なくとも１つの吸引式グリッパを備え、吸引式グリッパが、シート材料と協働しない非作動位置と、シート材料の上面を把持して運ぶことができる作動位置との間で変位可能である、シートフィーダが提供される。本発明は、先行技術によって周知の２つの（すなわち、垂直及び水平の）移動部品を組み合わせて単一の流れる動きをもたらすという基本的発想に基づく。この目的のために、吸引式グリッパがシート材料のスタックの上方で回転し、その移動経路の好適な部分の間にスタックの最上部シートを把持し、持ち上げて運ぶようにする。従って、もはやシートを持ち上げる第１の装置から、シートをスタックから離して動かして前方に押しやる第２の装置にシートを受け渡す必要がなくなる。

互いに駆動シャフトの軸方向に離間した複数のグループで配置された複数の吸引式グリッパが設けられることが好ましい。この点、好適なグループ数及び互いに対するグループの間隔は、スタックから取り出されるシートの特性に依存する。この点、４〜１０個のグループが特に好ましい。

本発明の１つの実施形態によれば、各グループが、駆動シャフトの周囲で互いに周方向に離間した複数の吸引式グリッパを有するようにされる。これによってサイクル数を増やすことができる。

各グループは、３つの吸引式グリッパを有することが特に好ましい。この場合、吸引式グリッパが最上部シートを把持し、持ち上げてわずかに前方に押しやった時点で、既に次の吸引式グリッパが前進しているようになる。

各吸引式グリッパは、本体と、本体に対して変位可能な吸引カップとを有し、本体は、駆動シャフトの中心軸から一定距離に取り付けられることが好ましい。各吸引式グリッパの本体が取り付けられる半径のサイズは、対応する吸引式グリッパが最上部シートを把持した時にこのシートを前方に押しやることができる距離に決定的な影響を与える。

本体は、吸引式グリッパのシートを把持する前方側を吸引式グリッパの動きの一部にわたってシートの面と平行に保持できるように、駆動シャフトに対して回動可能に取り付けられることが好ましい。

駆動シャフトの周囲で本体が移動する半径は、吸引式グリッパの動きの垂直及び水平成分が望ましい形で制御されるように可変であることが好ましい。

ここでは、シートが位置する面に対する吸引式グリッパの位置及び整列を制御する変位機構（ｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を設けることができる。この変位機構を使用して、吸引式グリッパが駆動シャフトの回転運動にもかかわらず一定距離にわたってシートの面と（少なくともほとんど）平行に移動するように吸引式グリッパの移動経路を制御することができる。

本発明の１つの実施形態によれば、駆動シャフトは、駆動シャフトの回転軸と平行に延びて吸引式グリッパの本体が取り付けられた複数の保持ロッドを有する。保持ロッドは、周方向に見た時に同じ位置に取り付けられるこれらの全ての吸引式グリッパを同時にかつ容易に変位させることができる。

保持ロッドは、吸引式グリッパがその移動経路の各地点に位置する際の整列及び半径をいずれも望ましい形で制御できるように、駆動シャフトに対して回転可能かつ変位可能であることが好ましい。

保持ロッドの位置及び回転は、好ましくは変位機構によって変位する。単純な実施形態によれば、変位機構は、カムトラック及びカムフォロワを有することができる。このようにすると、サーボモータ又は同様の複雑な部品が不要になり、代わりに純粋に機械的方法で保持ロッドの変位を達成することができる。

本発明の１つの実施形態によれば、駆動シャフトに、吸引式グリッパが接続された少なくとも１つの空気圧チャネルが組み込まれる。これにより、吸引式グリッパを作動させるのに必要な圧縮空気又は真空を実に容易に供給することができる。

空気圧及び吸引式グリッパの制御システムの実施形態に応じて、各保持ロッドの駆動シャフトの内部に専用の空気圧チャネルを設けることもできる。

本発明の１つの実施形態によれば、吸引式グリッパが最上部シートを持ち上げた時にスタック上に位置するシートと好適に協働する押さえ装置が設けられる。

以下、添付図面に示す１つの実施形態を参照して本発明を説明する。

シート材料加工機の一例を概略的に示す図である。 シートフィーダの主要部分の概略的斜視図である。 図２のシートフィーダ部分の拡大図である。 背後の部分が分かるようにフレームの一部を省いた図３に示すシートフィーダ部分を示す図である。 図４に示すリンクガイドの概略的上面図である。 一群の吸引式グリッパとその変位機構とを示す概略的上面図である。 スタックから最上部シートを取り出す様々なステップの概略図である。 スタックから最上部シートを取り出す様々なステップの概略図である。 スタックから最上部シートを取り出す様々なステップの概略図である。 スタックから最上部シートを取り出す様々なステップの概略図である。 スタックから最上部シートを取り出す様々なステップの概略図である。 スタックから最上部シートを取り出す様々なステップの概略図である。

図１に、シート材料を加工する役割を果たす機械１を示す。図示の例では、この機械が、２つのシートを互いに固着させ、例えば一方を他方の上に積層させる役割を果たす。

第１のシートスタックは参照符号２で示し、第２のシートスタックは参照符号３で示す。動作時には、スタック２からの１つのシートがスタック３からの１つのシートとそれぞれ接合されて、例えばくっつき合う。

個々のシートは、紙、プラスチックフィルム、ボール紙又は同様の材料とすることができる。

スタックから個々のシートを取り出すために、シートフィーダが設けられる。一例として、このシートフィーダをスタック３上の参照符号４で示す。

シートフィーダ４については、以下で図２〜図７を参照しながらさらに詳細に説明する。

シートフィーダ４の主要部分は、スタック３の最上部シートが位置する平面の上方に配置された駆動シャフト１０である。この点、駆動シャフト１０は、この面に対して平行に、かつスタック３から取り出された各シートがさらに輸送される方向（図１の矢印Ｐを参照、この方向はシート供給方向とも呼ばれる）に対して垂直に延びる。

駆動シャフト１０及びシートフィーダの他の関連部品の取り付けのためにフレーム１１が設けられ、スタック３が位置する場所の上方に配置される。

駆動シャフト１０上には、複数の吸引式グリッパ１２が配置される。吸引式グリッパ１２は、スタックのそれぞれの最上部シートを把持し、スタック３に対して矢印Ｐの方向に前進させる役割を果たす。

吸引式グリッパ１２は、駆動シャフト１０が駆動した時に回転軸の周囲の閉じられた移動経路に沿って移動するように、駆動シャフト１０の回転軸から一定距離に配置される。

吸引式グリッパ１２は、互いに軸方向に離れた様々なグループで配置される。図２で分かるように、駆動シャフト１０の回転軸に沿って合計６グループの吸引式グリッパ１２が設けられる。図３で分かるように、ここでは各吸引式グリッパのグループが３つの吸引式グリッパ１２を含む。

吸引式グリッパ１２は、全て駆動シャフト１０の回転軸と平行に延びる合計３つの保持ロッド１４にわたって分散する。周方向で見ると、保持ロッド１４は、互いに対して１２０°の角距離で配置される。

具体的に言えば、図３及び図４では、外側の吸引式グリッパ１２のグループが軸方向に変位可能であることが分かる（歯付きラック１５を参照）。これにより、シートフィーダの有効幅を異なるフォーマットに合わせて設定することができる。

駆動シャフト１０の両軸端に配置された２つの保持要素１６内には、３つの保持ロッド１４が取り付けられる。各保持要素１６は、半径方向に延びる３つの保持アーム１８を有し、各保持アーム１８には、半径方向に延びて保持ロッド１４の一端が収容されるガイドスロット２０が設けられる。

ガイドスロット２０は、保持ロッド１４が駆動シャフト１０の回転軸に対して半径方向に変位できるようにする。

各保持ロッド１４が位置する半径は、図３にさらに詳細に示すガイドトラック２２によって決まる。ガイドトラック２２は、最も広い意味では円形構成を有し、スタック３に面する側面は扁平である。

この点、ガイドトラック２２は、フレーム１１の一方のエンドプレート内に設けられ、ここに駆動シャフト１０も取り付けられる。

駆動シャフト１０が回転すると、保持ロッド１４は、回転軸からの半径方向距離に関して回転毎に変位するだけでなく、対応する保持アーム１８に対してその都度一定の制限内で旋回する。この旋回を制御するために、カムトラック３０（具体的には図４を参照）が設けられ、この中で複数のカムフォロワ３２が動く。この点、各カムフォロワ３２は、接続ロッド３４を通じて保持ロッド１４に結合される。

ガイドスロット２０及びガイドトラック２２、並びにカムフォロワ３２を伴うカムトラック３０は、駆動シャフト１０の回転毎に吸引式グリッパ１２の位置及び整列が制御される変位機構を形成する。これにより、大まかに言えば、吸引式グリッパ１２がシートと協働する限り、各吸引式グリッパ１２は、その「前方側」、すなわち対応するシート上に配置された吸引カップが対応するシートの面と平行に整列するように動く。その後、対応する吸引式グリッパ１２は、再び「頭上」を移動して、再びシートを把持できる位置にくる。

この一連の動きにより、カムトラックは、軸方向から見ると通常はガイドトラック２２の外側に存在する。

各吸引式グリッパ１２は、１つの保持ロッド１４上に非回転的に締結された本体４０（図３を参照）を有する。本体４０内には、伸縮自在に延びることができるラム４２が変位可能に取り付けられ、その前方側に実際の吸引カップ４４が取り付けられる。

本体４０の内部には、吸引カップ４４が本体４０に向かって変位する後退位置にラム４２を強制する伸縮ばね４８（図６を参照）が配置される。

吸引式グリッパ１２は、圧縮空気によって作動し、吸引カップ４４に所望の真空を生成できるようにベンチュリノズルを含む。ラム４２は、吸引カップ４４を作動させるために供給される圧縮空気によって、伸縮ばねの作用に抗して本体４０から外向きに伸縮自在に変位する。

圧縮空気は、駆動シャフト１０内の空気圧チャネルに供給され、そこから図２に示す接続ノズル４６を介して本体４０に至るが、ここでは明確にするために、接続ノズル４６に取り付けられたホースを示していない。

制御システム及び吸引式グリッパの性質に応じて、単一の空気圧チャネルを設けてこれに全ての吸引式グリッパを接続することも、或いは各保持ロッドの吸引式グリッパのための別個の空気圧チャネルを設けることもできる。

以下、図７〜図１２を参照しながらシートフィーダ４の動作原理について説明する。この点、一群の吸引式グリッパのうちの１つの吸引式グリッパ１２を一例として検討し、対応する吸引装置を容易に追跡できるように黒色点で特徴付ける。

図７〜図１２では、スタック３のそれぞれの最上部シートをさらに加工できるようにスタックから矢印Ｐの方向に取り出すために、駆動シャフト１０が時計回りに回転する。

ここに示す吸引式グリッパ１２は、上方からスタック３に近づき、ラム４２がスタック３の最上部シートの面に対して概ね垂直に位置するように、変位機構によって、具体的にはカムトラック３０及び対応するカムフォロワ３２によって旋回する（図７及び図８を参照）。この点、保持ロッド１４は、比較的大きな半径上に位置する。

吸引式グリッパ１２がスタック３の方に進むと、ラム４２も吸引カップ４４と共に伸びる（やはり図７及び図８を参照）。駆動シャフト１０が十分に回転すると、吸引カップ４４がスタック３の最上部シート５０上に載る（図９を参照）。

吸引カップ４４がシート５０上に載り、従って吸引カップが密閉された後には、吸引式グリッパ１２の圧縮空気の供給が設定され、これによって伸縮ばねがラム４２を本体４０内に後退させると同時に、吸引カップ４４に対して真空が作用し続ける。このようにして、シート５０がスタック３から持ち上げられる（図１０を参照）。同時に、押さえ装置６０を作動させることによって、下方に存在するシートをスタック３上に固定する。

スタックからの最上部シートの分離は、空気の吹き込みを通じて、それ自体周知の方法で補助することもできる。

駆動シャフト１０がさらに回転すると、吸引式グリッパ１２がさらに時計回りに移動して（図１１を参照）、ガイドトラック２２によってスタック３内のシートの面と平行に矢印Ｐの方向に実質的に並進運動を実行する。

図１２に、ここまでにシート５０の位置が、図１に概略的に示すコンベヤ７０によって捕獲される左側に変化した状態を示す。ほぼ同時に、吸引カップ４４が解除されることによってシートが解放される。図８では、この状態で既に次の吸引カップがスタック３の次の最上部シートに近づくことにより、次のシートを捕獲してコンベヤ７０に供給できるようになっていることが分かる。

駆動シャフト１０は、必ずしも回転軸に沿って延びてその周囲で吸引式グリッパ１２が変位する統一部品として具体化する必要はない。代わりに他の設計も考えられる。重要なのは、吸引式グリッパ１２が回転軸の周囲の円形経路に沿って移動できるという点のみである。

１０ 駆動シャフト
１４ 保持ロッド
１５ 歯付きラック
２０ ガイドスロット
２２ ガイドトラック

Claims (13)

1. 紙又はフィルムなどのシート材料を加工する機械（１）のシートフィーダ（４）であって、シート供給方向に対して実質的に垂直に延びる駆動シャフト（１０）を有し、該駆動シャフト（１０）は、該駆動シャフト（１０）の駆動時に前記シート材料の上方で回転する少なくとも１つの吸引式グリッパ（１２）を備え、該吸引式グリッパ（１２）は、前記シート材料と協働しない非作動位置と、前記シート材料の上面を把持して運ぶことができる作動位置との間で変位可能であり、
   各吸引式グリッパ（１２）は、本体（４０）と、該本体（４０）に対して変位可能な吸引カップ（４４）とを有し、前記本体（４０）は、前記駆動シャフト（１０）の中心軸から所定距離に取り付けられ、
   前記駆動シャフト（１０）は、該駆動シャフト（１０）の回転軸と平行に延びて前記吸引式グリッパ（１２）の前記本体（４０）が取り付けられた複数の保持ロッド（１４）を有し、
   前記保持ロッド（１４）は、前記駆動シャフト（１０）の両軸端に配置された２つの保持要素（１６）に取り付けられ、
   各保持要素（１６）は、前記駆動シャフト（１０）の半径方向に延びる複数の保持アーム（１８）を有し、
   各保持アーム（１８）には、前記駆動シャフト（１０）の半径方向に延びるガイドスロット（２０）が設けられ、
   前記保持ロッド（１４）が前記駆動シャフト（１０）に対して変位可能となるように、前記保持ロッド（１４）の一端が前記ガイドスロット（２０）に収容されている、
   ことを特徴とするシートフィーダ。
2. 前記駆動シャフト（１０）の軸方向に互いに離間した複数のグループで複数の吸引式グリッパ（１２）が設けられる、
   請求項１に記載のシートフィーダ。
3. ４〜１０個のグループが設けられる、
   請求項２に記載のシートフィーダ。
4. 各グループは、前記駆動シャフト（１０）の周囲で互いに周方向に離間した複数の吸引式グリッパ（１２）を有する、
   請求項２又は３に記載のシートフィーダ。
5. 各グループは、３つの吸引式グリッパ（１２）を有する、
   請求項４に記載のシートフィーダ。
6. 前記本体（４０）は、前記駆動シャフト（１０）に対して回動可能に取り付けられる、
   請求項１に記載のシートフィーダ。
7. 前記駆動シャフト（１０）の周囲で前記本体（４０）が移動する半径は可変である、
   請求項１又は６に記載のシートフィーダ。
8. シート（５０）が位置する面に対する前記吸引式グリッパ（１２）の位置及び整列を制御する変位機構（２０、２２、３０、３２）が設けられる、
   請求項７に記載のシートフィーダ。
9. 前記保持ロッド（１４）は、前記駆動シャフト（１０）に対して回転可能である、
   請求項１に記載のシートフィーダ。
10. 前記変位機構（２０、２２、３０、３２）は、カムトラック（３０）及びカムフォロワ（３２）を有する、
    請求項８に記載のシートフィーダ。
11. 前記駆動シャフト（１０）に、前記吸引式グリッパ（１２）が接続された少なくとも１つの空気圧チャネルが組み込まれる、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のシートフィーダ。
12. 各保持ロッド（１４）に空気圧チャネルが設けられる、
    請求項１１に記載のシートフィーダ。
13. 押さえ装置（６０）が設けられる、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載のシートフィーダ。

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