JP7084091B2 - シール部材装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール部材を物品の所定位置に装着するシール部材装着装置に関する。

搬送チェーンに所定間隔で取り付けられたリテーナの孔に容器を供給し、各リテーナに保持された容器を間欠的に搬送して、搬送経路の途中に設けられた充填部、シール部およびトリミング部等に順次停止して充填、シールおよびトリミング処理を行う容器供給装置が知られている。搬送チェーンを用いた容器供給装置では、時間が経過するとチェーンに伸びが発生し、容器を供給する際に容器がリテーナの容器収容孔からずれてしまう問題が発生する。このような問題に対して、容器を保持してリテーナの容器収容孔に供給する保持手段を、チェーンの伸びに対応した分、搬送方向に沿って水平移動可能にする構成が提案されている（特許文献１参照）。

特許第５９３１６０５号公報

一方、シール部においても、チェーンの伸びによりシール位置がずれる問題が発生する。しかし、シール部では、進行方向に並ぶ複数の容器に同時にシールを貼着することもあり、この様な場合、特許文献１の保持手段のように、シールヘッドを搬送方向に沿ってチェーンの伸びに対応した分、水平移動するだけでは対応できない。すなわち、チェーンに伸びが発生した場合、リテーナ間のピッチ、すなわち容器品間のピッチも拡大しているため、シールヘッドの搬送方向に沿った水平移動量は、シールヘッド毎に異なる。

本発明は、物品搬送用のリテーナが取り付けられたチェーンに伸びが発生しても、搬送方向に並ぶ複数の物品の適正位置にシールを同時に装着可能なシール部材装着装置を提供することを課題としている。

本発明の第１の発明であるシール部材装着装置は、チェーンに所定間隔で取り付けられた複数の保持部によって物品を保持しつつ搬送する物品搬送手段と、物品の搬送方向に沿って複数配置される複数のシールヘッドを有するシール装着手段と、シールヘッドにシール部材を供給するシール部材供給手段とを備え、前記シール装着手段が、前記複数のシールヘッドを支持する支持部材と、支持部材を昇降させる支持部昇降手段と、シールヘッドの間隔を調整する間隔調整手段とを備え、前記チェーンに伸びが発生した際に、前記間隔調整手段によって前記チェーンの伸び量に応じてシールヘッドのピッチを調整可能であることを特徴としている。

本発明の第２の発明であるシール部材装着装置は、第１の発明において、前記シールヘッドが各々前記支持部材にスライド可能に取り付けられ、前記シールヘッドのそれぞれに係合する複数のカムと、前記複数のカムを回転させる回転軸とを備え、前記回転軸を回転させて前記カムを一定量回転させることにより前記シールヘッドの間隔を調整することを特徴としている。

本発明によれば、物品搬送用のリテーナが取り付けられたチェーンに伸びが発生しても、搬送方向に並ぶ複数の物品の適正位置にシールを同時に装着可能なシール部材装着装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるシール部材装着装置のシール部の構成を示す図である。 シールヘッドを中心とする物品搬送方向に対して垂直な面に沿ったシール部材装着装置の断面図である。 シール打ち抜き部およびシール部の配置を示す模式的な平面図である。 本実施形態の制御装置における処理を模式的に示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であるシール部材装着装置のシール部の構成を示す図であり、図１（ａ）は、物品搬送方向Ａに沿ったシール部１４の一部縦断面図、図１（ｂ）は、シール部１４を図１（ａ）の矢印Ｂ方向から見たときの主要な構成を示す側面図である。また、図２は、シールヘッドを中心とする物品搬送方向に対して垂直な面に沿ったシール部材装着装置の断面図であり、シールヘッドのより詳細な構成、および打ち抜きヘッド、搬送コンベヤとの関係を示す。

本実施形態のシール部材装着装置１０は、搬送コンベヤ１２によって間欠的に搬送される容器Ｖなどの物品の所定位置に、シール部材Ｓを貼着する装置である。搬送コンベヤ１２は、一対のチェーン１２Ａ、１２Ｂに一定の間隔でリテーナ１２Ｃが架け渡されたチェーンコンベヤであり、容器Ｖは例えば各リテーナ１２Ｃに設けられた孔１２Ｄに収容され保持される。

本実施形態では、シール部１４においてシール部材Ｓの容器Ｖへの貼着が行われ、シール部１４では、複数のリテーナ１２Ｃに保持される複数の容器Ｖに同時にシール部材Ｓを貼着する。すなわち、物品搬送方向Ａに沿って一定間隔で直線状に整列される複数の容器Ｖに、シール部材Ｓを同時に貼着する。そのためシール部１４には、シール部材Ｓを複数の容器Ｖに同時に貼着するためのシールヘッド１６が物品搬送方向に沿って複数設けられる（図示例では９つ）。

シール部１４は、搬送コンベヤ１２に沿ってその上方に配置され、各シールヘッド１６は、その下端にシール部材Ｓに熱を加えるヒーターブロック１８と、シール部材Ｓを吸着・保持する吸着盤２０とを備える。ヒーターブロック１８および吸着盤２０は、ヘッド筐体２２の下端に保持され、各ヘッド筐体２２の上端は、ヘッド保持部２４に保持される。

本実施形態のヘッド保持部２４には、例えば奇数（９つ）のシールヘッド１６を備え、例えば中央に位置するヘッド筐体２２（２２Ｃ）は、ヘッド保持部２４に固定された状態で懸架される。一方、中央のヘッド筐体２２よりも上流側の４つのヘッド筐体２２（２２Ａ）、および下流側の４つのヘッド筐体２２（２２Ｂ）は、各々スライダー２６を介してヘッド保持部２４のレール２５Ａ、２５Ｂに摺動自在に保持される。すなわち、上流側および下流側のヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂの上端には各々スライダー２６が設けられ、各スライダー２６は、中央のヘッド筐体２２Ｃを挟んで、その上流側および下流側に物品搬送方向Ａに沿って直列に配置されるレール２５Ａ、２５Ｂに、各ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが等距離となるように摺動自在に保持される。これにより、各シールヘッド１６は、搬送コンベヤ１２に沿って等間隔に直列して配列される。ヘッド保持部２４は、クランク機構等を用いた昇降機構２８により昇降自在に保持され、昇降用サーボモータ２８Ｍの駆動により昇降される。

なお、シールヘッド１６の数が偶数のときには、例えば全てのヘッド筐体２２にスライダー２６を設けて、各スライダー２６を１本のレールで摺動自在に保持してもよいし、中央よりの一方のヘッド筐体２２を固定し、その両側のヘッド筐体２２を本実施形態と同様にスライダーを介してレールで保持してもよい。

ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂのレール２５Ａ、２５Ｂ上の位置は、例えばヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂの各々に設けられる一対のローラ３０と、各ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂのローラ３０に係合し、カム軸３２と一体的に回転する複数（本実施例では８つ）のカム３４により調整される。すなわち、カム軸３２はレール２５Ａ、２５Ｂに沿って配置され、カム軸３２には軸垂直方向に延出する例えば円盤状あるいは扇状のカム３４が各ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂに対応して設けられる。各カム３４は、各ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂに設けられた一対のローラ３０に挟まれ、カム軸３２が回転すると、カム３４の回転によりローラ３０の位置がレール２５Ａ、２５Ｂに沿って水平に移動される（間隔調整手段）。

各カム３４の形状は、カム３４を回転することにより、各ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂが、固定されたヘッド筐体２２Ｃを中心にレール２５Ａ、２５Ｂに沿って、各ヘッド筐体２２相互間の距離を等間隔に維持したまま互いに離れ、または接近するように形成される。すなわち、カム３４の回転は、後述するヘッド間隔調整処理において、シールヘッド１６間のピッチの調整に用いられる。

ヘッド保持部２４は、シールヘッド１６の列の両端を挟むように側壁２４Ａ、２４Ｂを備え、カム軸３２の両端は、ベアリング等を介して側壁２４Ａ、２４Ｂによって軸支される。カム軸３２の一端は、ヘッド保持部２４に一体的に設けられたカム軸回転機構３６に接続され、カム軸回転機構３６の駆動によりシールヘッド１６相互間の距離が調整される。図１の例では、カム軸回転機構３６は、ヘッド保持部２４に取り付けられたカム回転用サーボモータ３６Ｍにより駆動され、カム回転サーボモー３６Ｍからカム軸３２には、レバー３６Ａ、ロッド３６Ｂ、レバー３６Ｃを介して、その回転力が伝達される。

また、シールヘッド１６の下端に設けられたヒーターブロック１８は、例えば中空構造を呈し、吸着盤２０は、ヒータブロック１８の内側に昇降自在に配置される。シール部１４の側方には、シール部材Ｓを供給するためのシール打ち抜き部３７が設けられる。シール打ち抜き部３７には、各シールヘッド１６に対応する打ち抜きヘッド３８と、これに対をなす吸着ヘッド４０とが、シールヘッド１６と同数、シールヘッド１６に並列して配置される。

図３の平面図に示されるように、各シールヘッド１６に供給される複数（９枚）のシール部材Ｓは、シール打ち抜き部３７において、搬送コンベヤ１２と並走する長尺のフィルムＦから所定形状（図示例では円形）で同時に打ち抜かれる。シール部材Ｓの打ち抜きは、昇降自在な打ち抜きヘッド３８の下端に設けられるカッタ３８Ａと、打ち抜きヘッド３８の下方に位置する昇降自在な吸着ヘッド４０との間にフィルムＦを挟むことで行われ、打ち抜かれたシール部材Ｓは、吸着ヘッド４０に吸着される。なお、図３では、打ち抜かれた後のフィルムＦに残された円形の孔が符号Ｐで示される。

吸着ヘッド４０は、シール部１４に向けて水平方向にも移動可能であり、上昇した打ち抜きレベル（フィルム高さ）Ｌ１においてシール部材Ｓの打ち抜きを行い、下降した移送レベルＬ２において打ち抜いたシール部材Ｓを保持したままシール部１４の対応するシールヘッド１６の真下へと移動する（図３参照）。

シールヘッド１６の吸着盤２０は、ヘッド筐体２２と一体的なヒーターブロック１８に対して昇降可能である。吸着盤２０の中心には、上方へと延出する中空の昇降ロッド２０Ａが設けられ、昇降ロッド２０Ａ内には、その内側に沿って吸引管２０Ｂが配置される。すなわち、吸着盤２０は、吸引管２０Ｂを通したエアの吸引により、その下面にシール部材Ｓを吸着可能である。

昇降ロッド２０Ａは、ヘッド筐体２２に昇降自在に保持され、その上端側には、ローラ４２Ａを回転自在に保持するローラ保持部４２が取り付けられる。各シールヘッド１６のローラ４２Ａは、各々対応する揺動ブロック４６に係合され、揺動ブロック４６は一体的に、カム軸３２に平行に配置されるブロック揺動軸４４の回りに上下に揺動される。揺動ブロック４６は、Ｕ字型断面を呈し、その溝部にローラ４２Ａが嵌合される。ブロック揺動軸４４の回動により揺動ブロック４６が上下に揺動すると、これによりローラ４２Ａを保持するローラ保持部４２が昇降される。なお、ローラ４２Ａは、Ｕ字型断面を呈する揺動ブロック４６の溝に嵌合する構成なので、ヘッド間隔調整処理において、ローラ４２Ａがシールヘッド１６と一体的に物品搬送方向Ａに沿って移動されても、ローラ４２Ａは揺動ブロック４６の溝内を横に移動できるので、揺動ブロック４６との嵌合が維持される。

ブロック揺動軸４４は、カム軸３２と同様に、ベアリング等を介してヘッド保持部２４の側壁２４Ａ、２４Ｂによりその両端が回転自在に支持される。ブロック揺動軸４４の一端（図１では側壁２４Ｂ側）には、ブロック揺動軸４４を回転するためのレバー４４Ａが取り付けられ、レバー４４Ａの先端にはカムフォロワ４４Ｂが設けられる。カムフォロワ４４Ｂは、固定部に固定されたフレーム４８の垂直部材４８Ａに設けられたカム溝４８Ｂに係合し、昇降機構２８の駆動によりヘッド保持部２４に軸支されるブロック揺動軸４４が昇降すると、カム溝４８Ｂに沿って移動し、ブロック揺動軸４４を中心にレバー４４Ａを回転してブロック揺動軸４４を所定の範囲で回転させる。なお、カムフォロワ４４Ｂは、ヘッド保持部２４、すなわちシールヘッド１６が下降するとき吸着盤２０がヒートブロック１８に向けて上昇するように移動され、シールヘッド１６が上昇するとき吸着盤２０がヒートブロック１８に対して下降するように移動される。

また、本実施形態のシール部材装着装置１０は、図３に示されるように、シール部１４の下流側に、搬送コンベヤ１２上を搬送される容器Ｖのシール装着状態の適否を検査するためのカメラ５０が設けられる。カメラ５０は、搬送コンベヤ１２上の容器Ｖのシール貼着部の画像を撮影し、制御装置５２へと送信する。

次に、図１～３を参照して、シール部１４における通常のシール動作について説明する。

搬送コンベヤ１２により搬送される容器Ｖは、シール部１４の各シールヘッド１６の下で所定時間停止され、この間にシール部材Ｓがシールヘッド１６により、複数の容器Ｖに同時に貼着される。すなわち、搬送コンベヤ１２の搬送が停止され、各シールヘッド１６の下に容器Ｖがセットされるのに並行して、シール打ち抜き部３７では、打ち抜きレベルＬ１において、打ち抜きヘッド３８と吸着ヘッド４０によりフィルムＦから各シールヘッド１６の数に対応するシール部材Ｓが同時に打ち抜かれる。打ち抜かれたシール部材Ｓは、各吸着ヘッド４０の上面に吸着され、吸着ヘッド４０とともに移載レベルＬ２まで下降された後、移載レベルＬ２においてシール部１４の各シールヘッド１６の真下へと移送される。なお、図２では、シールヘッド１６の真下へと移動された吸着ヘッド４０が破線で描かれる。

その後、昇降機構２８が駆動され、ヘッド保持部２４が下降され、各シールヘッド１６が、シール部材Ｓを保持する吸着ヘッド４０に向けて一体的に下降される。下降される工程において、シールヘッド１６の吸着盤２０は、ヒートブロック１８から離間した下方位置にあり、シールヘッド１６が下降され吸着盤２０が吸着ヘッド４０上のシール部材Ｓに当接されると、吸着ヘッド４０によるシール部材Ｓの吸着が解除され、シール部材Ｓは、吸着盤２０に吸着される。

シール部材Ｓが吸着盤２０により保持されると、吸着ヘッド４０は、シール打ち抜き部３７へと戻され、シールヘッド１６の下降が継続される。吸着盤２０が、その直下に位置する容器Ｖへ近づくと、フレーム４８の垂直部材４８Ａに設けられたカム溝４８Ｂとカムフォロワ４４Ｂの係合によりブロック揺動軸４４が回転され、昇降ロッド２０Ａの下端に取り付けられた吸着盤２０がヒートブロック１８に向けて移動する。

吸着盤２０は、その下面がリテーナ１２Ｃ上の容器Ｖに上面の高さＬ３に達するのと略同時に、ヒートブロック１８に対して最も上昇されて、その内側に収容され、吸着盤２０の周囲を囲むヒートブロック１８の下端面がシール部材Ｓを挟んで容器Ｖの上面に押接される。ヒートブロック１８は、電気や熱媒体により加熱され、シール部材Ｓはヒートブロック１８の熱により容器Ｖの上面に溶着される。なお、図２には、ヒートブロック１８が高さＬ３において容器Ｖの上面に押し当てられ状態が破線で示される。この後、昇降機構２８によりヘッド保持部２４が、再び元の位置にまで上昇され、同様の処理を繰り返すことで、容器Ｖの表面にシール部材Ｓが順次装着される。

しかし、チェーン１２Ａ、１２Ｂは、経時的に伸張するため、リテーナ１２Ｃのピッチが時間経過とともに徐々に拡大する。そのため、シール部材Ｓの容器Ｖへの貼着位置を適正に保つには、チェーン１２Ａ、１２Ｂの伸張に合わせてシールヘッド１６の搬送方向Ａへのピッチを変更する必要がある。本実施形態では、前述したカム３４を用いてヘッド間隔調整を行う。図１～図４を参照して、本実施形態のヘッド間隔調整処理について説明する。なお、図４は、本実施形態の制御装置における処理を模式的に示すブロック図である。

本実施形態では、図３で示されるように、シール部１４の下流側において、カメラ５０により常時あるいは定期的、若しくは指示されたときに、シール部材Ｓが貼着された容器Ｖの画像を取得し、容器Ｖとシール部材Ｓとの間のズレをモニタする。カメラ５０で撮像された画像は、制御装置５２に送られ解析される。

制御装置５２では、例えば取得されたシール部材Ｓを含む容器Ｖの画像に対し、容器Ｖとシール部材Ｓの位置関係がより正確に判定できるように、画像処理部５２Ａにおいて、例えばエッジ強調処理やノイズ除去処理などの画像処理を施し、判定部５２Ｂにおいて画像処理後の画像から容器Ｖとシール部材Ｓの間のズレ量を算出し、検出されたズレ量に合わせて指令部５２Ｃを通してカム回転用サーボモータ３６Ｍを駆動してカム３４を回転させる。

回転する各カム３４は、係合するヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂの各ローラ３０を物品搬送方向Ａの前後方向に向かって押し遣り、上流側のヘッド筐体２２Ａは中央のヘッド筐体２２Ｃに対して物品搬送方向Ａ後ろ向きに、下流側のヘッド筐体２２Ｂは中央のヘッド筐体２２Ｃに対して物品搬送方向Ａにそれぞれ移動される。各ヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂの移動量は、ヘッド筐体２２Ｃから離れたヘッド筐体２２Ａ、２２Ｂほど大きく、各シールヘッド１６が、物品搬送方向Ａに沿って常時互いに等間隔で配置されるように移動される。

以上のように、本実施形態の構成によれば、リテーナを保持するチェーンに伸びが発生しても、搬送される物品と物品に貼着されるシール部材の間のズレ量を検出し、例えばシールヘッド列の中心を基準にして、各シールヘッドをズレ量に応じて相互に等距離を維持しながら前後方向に移動することで、複数の物品に対して適正位置にシールを同時に貼着できる。

なお、物品とシール部材のズレ量ではなく、チェーンの伸び量を検出してシールヘッドの移動量（カムの回転量）を制御することもできる。また、打ち抜きヘッド間のピッチを、シールヘッド間のピッチよりも狭くして、フィルムからシール部材を打ち抜く効率を高めた場合にあっては、吸着ヘッドはシール打ち抜き部からシール部への移動においてそのピッチを広げるように構成される。また、本実施形態において、シール部材は物品に溶着されたが、シール部材の物品への装着方法は、これに限定されるものではない。さらに、シール部１４を物品の搬送方向に移動可能として、物品の移動に追従させるようにすれば連続搬送される物品にも対応可能である。

１０ シール部材装着装置
１２ 搬送コンベヤ（物品搬送手段）
１２Ａ、１２Ｂ チェーン
１２Ｃ リテーナ（保持部）
１４ シール部（シール装着手段）
１６ シールヘッド
１８ ヒートブロック
２０ 吸着盤
２０Ａ 昇降ロッド
２２ ヘッド筐体
２４ ヘッド保持部（支持部材）
２５Ａ、２５Ｂ レール
２６ スライダー
２８ 昇降機構（支持部昇降手段）
３０ ローラ
３２ カム軸（回転軸）
３４ カム
３６ カム軸回転機構
３７ シール打ち抜き部（シール部材供給手段）
４２Ａ ローラ
４４ ブロック揺動軸
４６ 揺動ブロック
４８ フレーム
４８Ｂ カム溝
Ｓ シール部材
Ｖ 容器（物品）

Claims (2)

1. チェーンに所定間隔で取り付けられた複数の保持部によって物品を保持しつつ搬送する物品搬送手段と、
   物品の搬送方向に沿って複数配置される複数のシールヘッドを有するシール装着手段と、
   シールヘッドにシール部材を供給するシール部材供給手段とを備え、
   前記シール装着手段が、
   前記複数のシールヘッドを支持する支持部材と、
   支持部材を昇降させる支持部昇降手段と、
   シールヘッドの間隔を調整する間隔調整手段とを備え、
   前記チェーンに伸びが発生した際に、前記間隔調整手段によって前記チェーンの伸び量に応じてシールヘッドのピッチを調整可能である
   ことを特徴とするシール部材装着装置。
2. 前記シールヘッドが各々前記支持部材にスライド可能に取り付けられ、
   前記シールヘッドのそれぞれに係合する複数のカムと、前記複数のカムを回転させる回転軸とを備え、
   前記回転軸を回転させて前記カムを一定量回転させることにより前記シールヘッドの間隔を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシール部材装着装置。

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