JP7106737B1 - シート分離装置及びシート分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層された状態のシートから１枚ずつシートを確実に分離することが可能なシート分離装置を提供する。【解決手段】シート分離装置１は、積層状態のシートＳが載置される載置部５と、載置部５に積層された積層状態のシートの最上のシートＳ１を吸引して持ち上げる吸引機１０と、を有する。吸引機１０と載置部５は、シートの積層方向に相対的に駆動可能であり、吸引機１０は、最上のシートＳ１を吸引しながら、最上のシートＳ１を積層状態のシートＳに対してめくり上げて分離するように回動可能であることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、積載されたシートを１枚ずつ分離するシート分離装置及びシート分離方法に関する。

従来、積層されたシート（積層状態のシート）を１枚ずつ分離し、これを別の装置に搬送するシート分離装置が知られている。一般的に積層状態のシートから最上のシートを分離するに際しては、例えば、特許文献１に開示されているように、最上のシートを吸引機（吸着パッド）で吸着し、そのまま吸引機を鉛直方向に引き上げる方法が用いられている。

特開２０１８－７０２７６号

上記した吸引機の吸着・持ち上げによるシートの分離方法において、ナイロン袋等の薄い袋やフィルム（以下、このようなフィルム状のものもシートと称する）等を分離する場合、シート自体にある程度の厚さと重量があれば、比較的分離は容易に行える。しかし、何枚も重ねられた薄膜のシートを分離しようとすると、静電気等によって、１枚ずつ分離することが難しくなる。すなわち、最上のシートを吸引して鉛直方向に引き上げようとした場合、１枚目のシートと２枚目のシートは静電気等によって面全体で引き合っているため、１枚だけの分離が難しくなる。

本発明は、上記した問題に基づいてなされたものであり、積層状態のシートから１枚ずつシートを確実に分離することが可能なシート分離装置、及び、シート分離方法を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明に係るシート分離装置は、積層状態のシートが載置される載置部と、前記載置部に積層された積層状態のシートの最上のシートを吸引して持ち上げる吸引機と、を有し、前記吸引機と載置部は、前記シートの積層方向に相対的に駆動可能であり、前記吸引機は、最上のシートを吸引しながら、最上のシートを積層状態のシートに対してめくり上げて分離するように回動可能である、ことを特徴とする。

上記したシート分離装置では、載置部に載置された積層状態にあるシートの最上のシートを吸引機によって吸引し持ち上げる。吸引して持ち上げられたシートは、そのまま吸引機が回動することで、積層状態のシートに対してめくり上がるように分離される。すなわち、単に吸引機が積層方向（鉛直方向）に移動するだけでは、１枚目のシートと２枚目のシートが静電気等によって面全体で引き合っているため、１枚だけの分離は難しいが、吸引機を回動させることで、１枚目と２枚目との間は線方向の抵抗となり、１枚分離が容易に行えるようになる。

また、本発明に係るシート分離方法は、積層状態のシートの最上のシートを吸引する吸引機によってシートを１枚分離するにあたり、前記吸引機によって前記最上のシートの端部を吸引する吸引工程と、前記吸引機によって吸引された最上のシートを積層状態のシートから離間する離間工程と、前記最上のシートを吸引した吸引機を積層状態のシートの表面に沿って移動する移動工程と、を有することを特徴とする。

このようなシート分離方法によれば、積層状態のシートの最上のシートを吸引しながら吸引機を移動することから、最上のシートは、２枚目のシートから剥離し易くなり、確実なシート分離を行なうことが可能となる。

本発明によれば、積層状態のシートから１枚ずつシートを確実に分離することが可能なシート分離装置、及び、シート分離方法が得られる。

本発明に係るシート分離装置の一実施形態を示す概略正面図であり、（ａ）は積層状態のシートを吸引する前の状態を示す図、（ｂ）は吸引機が最上のシートを吸引した状態を示す図、（ｃ）は吸引機を回動させて最上のシートをめくり上げた状態を示す図。 本発明のシートの１枚分離の原理を説明する図であり、（ａ）は最上のシートを持ち上げた際に生じる抵抗を説明する概略図、（ｂ）は最上のシートをめくり上げた際に生じる抵抗を説明する概略図。 シートの分離工程を示す概略図（吸引機の吸引工程）。 シートの分離工程を示す概略図（吸引機の回動工程）。 シートの分離工程を示す概略図（吸引機の移動工程；その１）。 シートの分離工程を示す概略図（吸引機の移動工程；その２）。 シートの分離工程を示す概略図（吸引機の移動工程；その３）。

図１は、本発明に係るシート分離装置の一実施形態を示す概略正面図であり、（ａ）は積層状態のシートを吸引する前の状態を示す図、（ｂ）は吸引機が最上のシートを吸引した状態を示す図、（ｃ）は吸引機を回動させて最上のシートをめくり上げた状態を示す図である。この図において、積層される矩形状のシートの長辺方向（吸引機の移動方向）をＸ方向、シートの短辺方向をＹ方向、シートの吸引方向となる鉛直方向をＺ方向として示す。

本実施形態に係るシート分離装置１は、特に、ナイロン等で形成された薄い袋やフィルムを多数枚積層し（図面において、積層状態のシートをＳで示し、上から順番にＳ１,Ｓ２…とする）、これを１枚ずつ分離するのに適した構造となっている。ここで分離された最上のシートＳ１は、図示しない別の装置（例えば、ラベル装置、溶着装置などの下流装置）に搬送される。

シート分離装置１は、上記した積層状態のシートＳを載置する載置部５と、載置部５に積層された積層状態のシートＳを吸引して持ち上げる吸引機１０と、積層状態のシートＳの縁部（一端部）に対向するように設置されたシート分離部２０とを備えている。

前記載置部５は、吸引機１０の吸引動作に伴ってＺ方向に往復駆動可能に構成されている。また、前記吸引機１０は、Ｙ方向に沿って延出し、シート分離装置１のフレーム（図示せず）に回動可能に支持された支軸１１に配設されており、支軸１１の軸心Ｏ（図３～図７参照）の周りに回動可能（一定角度の範囲内で正逆転可能）となっている。

前記吸引機１０は、後述するように、積層状態のシートＳの一端部側に配設されて、吸引した最上のシートＳ１を他端部側にめくり上げるように構成されており、最上のシートＳ１に当接する複数の吸引シャフトを備えている。本実施形態の吸引シャフトは、Ｙ方向に沿って複数本設けられており（４本の吸引シャフト１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ）、各シャフトの先端には、最上のシートＳ１の表面に密着して吸引する吸引パッド１３を備えている。なお、吸引機１０は、その構成部材である複数本の吸引シャフト（各吸引パッド１３）が、図（ａ）（ｂ）に示す初期位置において、積層状態のシートＳの表面の一端部側で、Ｙ方向に沿って直線状に配列されていることが好ましい。

前記吸引機１０は、各シャフト１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ内の空気を、吸気機構（図示せず）を介して吸引するように構成されている。このため、吸引機１０の初期位置において、載置部５が上昇駆動（Ｚ１方向へ駆動）されて、最上のシートＳ１が各吸引パッド１３に当接し、載置部５が下降すると、その吸引力によって最上のシートＳ１は分離作用を受ける。すなわち、最上のシートＳ１は、載置部５の上下動、及び、各シャフトの吸引パッド１３内で減圧される吸引力によって、吸引パッドに吸着されながら持ち上げられる。

なお、載置部５が上下駆動されることなく、各シャフトが上下駆動されていても良いし、両者が上下駆動されていても良く、吸引機１０と載置部５は、シートの積層方向に相対的に駆動可能となっていれば良い。また、図に示すシート分離装置の構成要件であるシートを持ち上げて吸引する吸引機１０は、その吸引シャフトを、両サイドに２個ずつ合計４個配設した構成を示しているが、吸引機１０については、分離対象となるシートの大きさや材質等に応じて適宜、変更することができる。例えば、両サイドに１個ずつ配設（合計２個）した構成であっても良い。

前記吸引機１０は、上記したように、Ｙ方向に沿って延出している支軸１１の軸心Ｏの周りに回動可能となっている。このような吸引機１０は、回動駆動されることにより、最上のシートＳ１を吸引しながら、最上のシートＳ１を積層状態のシートＳに対してめくり上げて分離することを可能にする（具体的に分離方法については後述する）。

また、本実施形態の吸引機１０は、積層状態のシートＳに対して最上のシートＳ１をめくり上げた後、積層状態のシートＳの表面に沿って、めくり上げたシートを剥がす方向に移動可能となっている。具体的に吸引機１０は、支軸１１と共にＸ方向に往復駆動可能となっており、この移動（剥がす方向への移動）は、吸引機１０の回動駆動動作と同期して行なわれるようになっている。

シート分離装置１は、上記した構成要素以外に、シートを１枚分離するのに関連して、各種の補助装置を備えている。例えば、上述したように、積層状態のシートＳの縁部に対向するように設置されたシート分離部２０を備えている。このシート分離部２０は、載置部５上の積層状態のシートＳの最上のシートＳ１に密着して押さえ付ける円形状のフランジ２１を具備している。積層状態のシートＳの最上のシートＳ１は、フランジ２１の円弧領域に押さえ付けられており、最上のシートＳ１が吸引機１０によって吸引されながら上昇すると、シートＳ１は分離作用を受ける。すなわち、このようなシート分離部２０を配設しておくことで、吸引機１０でシートを吸引する際、２枚目以降のシートが連られて上昇することを抑止することができ、吸引機１０が回動、移動することによるシート分離工程の前段階でシートの分離効果を高めることが可能となる。

なお、シート分離部２０は、積層状態のシートＳの端部側の中央位置に配設しておくことが好ましく、前記複数の吸引シャフト１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ（吸引パッド１３）は、フランジ３１の両側で、対称となる位置に設けておくことが好ましい。このような配置関係によれば、最上のシートＳ１を安定して分離することが可能となる。

また、上記したシート分離部２０に加え、その両側にもシート分離部２５を配設しておいても良い。両側のシート分離部２５は、シャフトの先端に配設され、前記シート分離部２０と同様、載置部５上の積層状態のシートＳの最上のシートＳ１に密着して押さえ付ける円形状のフランジ２５を具備している。このようなシート分離部２５を配設しておくことで、吸引機１０でシートを吸引する際、中央のシート分離部２０に加え、その両サイドにおいても２枚目以降のシートが連られて上昇することを抑止することができ、吸引機１０によるシート分離工程の前段階でシートの分離効果を更に高めることが可能となる。

また、前記載置部５の上昇位置を検出するための検出装置３０を配設しても良い。この検出装置３０は、積層状態のシートＳの両側に配設され、下方向に向けて付勢、保持された一対のシャフト３１を備えている。載置部５が上昇した際、その表面によってシャフト３１が押し上げられ、そのシャフト３１の位置を検出することで、載置部５の上下駆動を制御することが可能となる。

次に、上記したシート分離装置１によってシートを１枚ずつ分離する分離方法について図１に加え、図２から図７を参照して説明する。
まず、図２を参照して、本発明のシートの１枚分離の原理を説明する。この場合、（ａ）は最上のシートを持ち上げた際に生じる抵抗を説明する概略図、（ｂ）は最上のシートをめくり上げた際に生じる抵抗を説明する概略図である。

図２（ａ）に示すように、積層状態のシートに対して最上のシートを吸引機で吸引しながら、Ｚ１方向に引き上げると、静電気によって面同士（面接触領域Ａ１）が密着しているので、容易に１枚分離することはできない。これに対して、図２（ｂ）に示すように、積層状態のシートの端部側において、最上のシートを吸引機で吸引しながら、めくり上げる方向（略水平方向Ｘ１´）に引くと、最上のシートと２枚目のシートの面同士が静電気によって密着していても、剥離する際の抵抗を線の抵抗（紙面と垂直な線接触領域Ａ２）にすることができるため、１枚分離が容易に行えるようになる。

本発明では、吸引機１０で積層状態のシートＳの端部側を吸引しつつ、吸引機１０を回動することで、図２（ｂ）で示すような分離を行なうようにしている。以下、シートの分離方法について、図３から図７を参照して説明する。

最初、吸引機１０（吸引パッド１３）に最上のシートＳ１を当接すると共に、最上のシートＳ１を吸引する（図３参照；吸引工程）。吸引パッドに対する最上のシートＳ１の当接は、載置部５をＺ１方向（上昇方向）に駆動することで行なわれる。この場合、２枚目以降のシートＳ２…が密着していても、上記したシート分離部２０，２５によって分離作用を受ける。

次に、最上のシートＳ１を吸引したままの状態で、載置部５をＺ２方向（下降方向）に駆動して吸引機１０によって吸引された最上のシートＳ１を積層状態のシートＳから離間する（図４；離間工程）。この離間工程において、本実施形態では、載置部５の下降と共に、吸引機１０を回動（Ｒ方向に回動）して、吸引している最上のシートＳ１を積層状態のシートＳに対してめくり上げて分離するようにしている（図３，４参照；回動工程）。

そして、吸引機１０の回動工程と同期して、積層状態のシートＳの表面に沿ってめくり上げたシート（最上のシートＳ１）が積層状態のシートＳ１から引き剥がされるように吸引機１０をＸ１方向に移動する（図４～図７参照；移動工程）。この回動工程、及び、移動工程では、最上のシートＳ１の先端縁側を、積層状態のシートＳに対して上昇させながら後方にめくり上げるように移動させることから、最上のシートは剥離作用を受けることとなる。この場合、吸引機１０の回動工程による回動量（シートの巻き上げ量；巻き上げ速度）よりも、前記吸引機１０の移動量（シートの移動量：移動速度）が大きくなるように吸引機を駆動制御することが好ましい。すなわち、シートの巻き上げ量が移動量以上になると、移動による十分な剥離作用が十分に得られなくなって、複数のシートを巻き上げる可能性があるが、移動量を回動量よりも大きくすることで、十分な剥離作用を与えつつ巻き上げることができ、シートの分離効果を高くすることが可能となる。

これにより、最上のシートと２枚目のシートの面同士が静電気等によって密着していても、図２（ｂ）で示したように、剥離する際の抵抗を線状にすることができ、１枚分離の確度が高くなる。また、上記したシート分離部２０，２５によって、吸引機１０が上昇した際、最上のシートＳ１は２枚目以降のシートから分離し易いことから、確実にシートの１枚分離を行なうことができる。

なお、上記したように、吸引機１０を回動させずにＸ１方向に移動させるだけでも、最上のシートに剥離作用を与えることが可能であるが、回動を伴わないと、剥離する面積がある程度広くなって確実性が低下することから、吸引機１０は回動させる方が好ましい。また、吸引機１０の回動角度については特に限定されることはないが、図７に示すように、吸引機１０（吸引パッド１３）は、上記したＸ１方向への移動工程中、図３に示す初期位置に対して、略１８０°回動駆動することが好ましい。これにより、その下流側に設置されている処理装置（シール装置やラベル装置など）に対して、分離されたシートを平面状にして送り込むことが可能となり、装置全体の大型化を抑制することができる。

また、上記した構成では、吸引機１０のＸ１方向の移動量、吸引機１０の回動半径については任意に設定される。この場合、移動量を短くすることで、高速処理が可能となり、吸引機１０の回動半径を小さくすることで、剥離する面積を小さくして、１枚分離の確実性を高めることができる。

以上、本発明に係るシート分離装置、及び、その分離方法の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。本発明は、シートの１枚分離を行なう吸引機１０の動作態様に特徴があり、その他の構成要素については特に限定されることはない。また、本発明に係るシート分離装置は、プラスチック製のフィルムシート、紙類や金属製のフィルムシート等、各種の積層されるシートを分離する装置として適用することが可能である。

１ シート分離装置
５ 載置部
１０ 吸引機
１３ 吸引パッド
２０,２５ シート分離部
Ｓ 積層状態のシート
Ｓ１ 最上のシート

Claims (5)

1. 積層状態のシートが載置される載置部と、前記載置部に積層された積層状態のシートの最上のシートを吸引して持ち上げる吸引機と、を有するシート分離装置において、
   前記吸引機と載置部は、前記シートの積層方向に相対的に駆動可能であり、
   前記吸引機は、最上のシートを吸引しながら、最上のシートを積層状態のシートに対してめくり上げて分離するように回動可能であるとともに、積層状態のシートに対して最上のシートをめくり上げた後、積層状態のシートの表面に沿って、めくり上げたシートを引き剥がす方向に移動可能であり、
   前記吸引機は、前記回動による巻き上げ速度よりも、前記めくり上げたシートを引き剥がす方向へ移動させる移動速度が大きくなるように駆動制御されることを特徴とするシート分離装置。
2. 前記吸引機は、シート表面に密着して吸引する複数の吸引パッドを備えており、
   前記複数の吸引パッドは、積層状態のシートの表面の一端部側に、直線状に配列されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシート分離装置。
3. 前記載置部上で積層状態にあるシートの最上のシートに密着して押さえ付けるフランジを具備したシート押え部材が配設されており、
   前記複数の吸引パッドは、前記フランジの両側で、対称となる位置に設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載のシート分離装置。
4. 積層状態のシートの最上のシートを吸引する吸引機によってシートを１枚分離するシート分離方法において、
   前記吸引機によって前記最上のシートの端部を吸引する吸引工程と、
   前記吸引機によって吸引された最上のシートを積層状態のシートから離間する離間工程と、
   前記最上のシートを吸引した吸引機を積層状態のシートの表面に沿って移動する移動工程と、
   前記移動工程と同期して前記吸引機を回動させ、前記吸引している最上のシートを積層状態のシートに対してめくり上げて引き剥がす回動工程と、
   を有し、
   前記回動工程によるシートの巻き上げ量よりも、前記移動工程によるシートの移動量が大きいことを特徴とするシート分離方法。
5. 前記吸引機は、前記移動工程中、略１８０°回動駆動されることを特徴とする、請求項４に記載のシート分離方法。
   

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