JP7201893B2 - 物品反転装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送中の物品を反転させる物品反転装置に関する。

物品の製造工程で、物品の表裏を検査したり、物品を効率的に箱詰めするために搬送中の物品を反転させることがある。従来、このような反転装置として、間欠的に搬送される物品を第１の位置で停止させ、これを保持した状態で下流に向けて旋回させた後、第２の位置で物品を開放することにより反転させる装置が知られている（特許文献１、２）。

特開２０１５－３７８２号公報 特開平９－２７８１６０号公報

上述した従来装置では、仮に連続的に物品を反転させることができたとしても、高速化には限界があり、反転処理を高速化するには、旋回装置を複数設けることが必要であり、装置全体が大型化するという問題がある。

本発明は、高速かつ連続的に物品を反転させることができる物品反転装置を提供することを目的としている。

本発明に係る物品反転装置は、物品を所定の間隔で搬送する搬送手段と、物品を把持して保持可能な複数の保持部材と保持部材が所定間隔毎に設けられた回転体とを有し、保持部材が、物品を把持しつつ、略水平に設けられた回転体の回転軸を中心に一方向に公転するとともに、回転軸に略平行であり各保持部材に対応した回動軸の周りに回動して、把持した物品を反転させる物品反転手段と、搬送手段から物品を吸着して受け取り、保持部材に受け渡す第１受渡手段と、保持部材から物品を吸着して受け取り、搬送手段に受け渡す第２受渡手段とを備え、物品反転手段は、保持部材が公転する間に回動軸の周りに回動することにより、第１受渡手段から受け渡された全ての物品を反転させることを特徴としている。

このような物品反転装置においては、回動軸に設けられたカムフォロアがカムに係合することにより、保持部材を回動させて物品を反転させるように構成されることが好ましい。また、第１および第２受渡手段がそれぞれ、物品反転手段の回転軸に略平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に所定の間隔で設けられ、物品を保持する複数の保持部材とを備えることが好ましい。

本発明によれば、高速かつ連続的に物品を反転させることができる物品反転装置を得ることができる。

本発明の一実施形態である物品反転装置の概略的な構成を示す正面図である。 第１受渡機構、反転機構、および第２受渡機構を示す断面図である。 反転機構のカムとカムフォロアの係合関係を示す図である。

以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の一実施形態である物品反転装置を概略的に示す正面図である。本実施形態において物品Ｐは、例えば即席麺を収容するカップであるが、即席麺以外を収容する容器であったり、容器以外であったりしてもよい。物品Ｐを所定の間隔で搬送するコンベヤ（搬送手段）は上流側コンベヤ１１と下流側コンベヤ１２に分離されており、物品Ｐは上流側コンベヤ１１では開口Ｑを下側に向けて搬送され、下流側コンベヤ１２では開口Ｑを上側に向けて搬送される。すなわち物品Ｐは、後述するように、上流側コンベヤ１１から下流側コンベヤ１２に受け渡される間に１８０°反転される。

上流側コンベヤ１１において物品Ｐはガイド１３により位置決めされ、リテーナ（図示せず）に保持されて矢印Ｊ方向に搬送される。上流側コンベヤ１１の下流側端部において、物品Ｐは第１受渡機構（第１受渡手段）１４により持ち上げられ、反転機構（物品反転手段）１５に受け渡される。物品Ｐは反転機構１５により反転され、第２受渡機構（第２受渡手段）１６を介して下流側コンベヤ１２に受け渡される。下流側コンベヤ１２において物品Ｐはガイド１７により位置決めされ、リテーナ（図示せず）に保持されて矢印Ｋ方向に搬送される。

第１受渡機構１４は回転軸２１を中心に回転する回転体であり、後述するように、物品Ｐの底面Ｒに吸着し、反時計方向に回転して物品Ｐを持ち上げ、反転機構１５の保持部材１８（図２参照）へ受け渡す。反転機構１５は回転軸２２を中心に回転する回転体であり、保持部材１８は物品Ｐの開口Ｑの縁部を把持し、時計方向に公転しつつ反時計方向に自転する。すなわち保持部材１８は、第１受渡機構１４から受け渡されたとき内側を向いていた物品Ｐの開口Ｑを外側へ向け、第２受渡機構１６へ受け渡す。第２受渡機構１６は回転軸２３を中心に回転する回転体であり、物品Ｐの開口Ｑを封止する蓋部に吸着して物品Ｐを下方へ移送し、下流側コンベヤ１２に受け渡す。

図２を参照して第１受渡機構１４、反転機構１５、および第２受渡機構１６の構成を説明する。図２はこれらの機構１４、１５、１６を上方から見た図であり、第１受渡機構１４については回転軸２１を通る水平面、反転機構１５については回転軸２２を通る水平面、第２受渡機構１６については回転軸２３を通る水平面により切断した断面を示している。

第１受渡機構１４の回転軸２１と反転機構１５の回転軸２２と第２受渡機構１６の回転軸２３とは、それぞれ略水平に設けられ、相互に平行に延びる。回転軸２１、２３は同じ高さ位置にあり、回転軸２２は回転軸２１、２３よりも上方に位置する。回転軸２１、２２はそれぞれ、上流側コンベヤ１１、下流側コンベヤ１２の近傍まで延び、回転軸２２は上流側コンベヤ１１と下流側コンベヤ１２の間を越えて延びる。回転軸２１、２２、２３を支持するため、支持板２５が設けられる。また、回転軸２２の他端を支持するために上流側および下流側コンベヤ１１、１２を挟んで支持板２５とは反対側に支持板２６が設けられる。

支持板２５には筒状部材２８、３２、３５が固定され、各筒状部材２８、３２、３５の一端は上流側および下流側コンベヤ１１、１２側へ突出する。支持板２６には筒状部材３０が固定され、筒状部材３０の一端は支持板２５側に突出する。回転軸２１は筒状部材２８により軸心周りに回転自在に支持され、回転軸２１の筒状部材２８からの突出端にはギヤ２９が設けられる。回転軸２２は筒状部材３０および筒状部材３５により軸心周りに回転自在に支持され、回転軸２２の筒状部材３５からの突出端にはギヤ３１が設けられる。回転軸２３は筒状部材３２により軸心周りに回転自在に支持され、回転軸２３の筒状部材３２からの突出端にはギヤ３３が設けられる。

回転軸２２は駆動モータ３４の駆動軸に連結され、軸心周りに回転駆動される。ギヤ３１はギヤ２９、３３に噛合しており、回転軸２２の回転はギヤ２９、３１、３３を介して回転軸２１、２３に伝達される。回転軸２１、２２、２３は同じ回転速さで回転し、回転軸２２の回転方向は回転軸２１、２３の回転方向とは逆である。すなわち図１において、回転軸２２は時計方向に回転し、回転軸２１、２３は反時計方向に回転する。

回転軸２１の筒状部材２８からの突出部分には、板状部材４０が支持板２５に対して略平行な状態で固定される。板状部材４０には、回転軸２１を中心として周方向に、複数本の棒状部材４１が所定間隔毎に設けられる。棒状部材４１は、板状部材４０の支持板２５側の面に設けられた軸受部材４２に回転自在に支持され、板状部材４０を貫通して延びる。棒状部材４１の支持板２５側の端部にはカムフォロア４３が設けられ、カムフォロア４３は、支持板２５に固定されたカム板４４の溝カム４５に係合する。したがって回転軸２１の回転に伴い、板状部材４０を介して棒状部材４１が回転軸２１の周りに回転するが、棒状部材４１は溝カム４５の形状に従って、その軸心周りに回動する。

棒状部材４１の板状部材４０からの突出部分には、吸盤取付け部材４６が固定され、吸盤取付け部材４６には吸盤４７が取付けられる。吸盤４７は上流側コンベヤ１１の上方に位置し、回転軸２１の回転により、上流側コンベヤ１１によって搬送される物品Ｐに同期して回動する。吸盤４７は負圧源（図示せず）に連結され、所定の回転角度位置において負圧を供給される。すなわち吸盤４７は、上流側コンベヤ１１により搬送されてきた物品Ｐの底面Ｒに吸着し、回転軸２１の回転により物品Ｐを持ち上げ、反転機構１５に受け渡す。この受け渡し動作において、棒状部材４１すなわち吸盤４７は溝カム４５の形状に従って回動し、上流側コンベヤ１１により搬送される物品Ｐの底面Ｒに対して平行に移動しつつ吸着する。

反転機構１５の回転軸２２には、板状部材５０が支持板２６に対して略平行な状態で固定される。板状部材５０には、回転軸２２を中心として複数本の細長部材５１が所定間隔毎に設けられる。細長部材５１は回転軸２２に略平行に設けられ、上流側コンベヤ１１または下流側コンベヤ１２に近接する端部には、保持部材１８が取付けられる。細長部材５１は、板状部材５０に形成された軸受部５２に回転自在に支持され、回動軸である細長部材５１の軸心Ｚ（図３参照）の周りに回動可能である。

細長部材５１は板状部材５０を貫通して延び、細長部材５１の支持板２６側の端部には第１カムフォロア５３と第２カムフォロア５４が設けられる。後述するように、第１カムフォロア５３は各細長部材５１に４つ設けられ、第２カムフォロア５４も各細長部材５１に４つ設けられる。第１カムフォロア５３と第２カムフォロア５４は同軸的に設けられ、第１カムフォロア５３は第２カムフォロア５４よりも板状部材５０側に位置する。第１カムフォロア５３と第２カムフォロア５４が回転軸２２の周りに回転移動する範囲の外側には、第１カム５５と第２カム５６が設けられる。後述するように、第１および第２カムフォロア５３、５４が第１および第２カム５５、５６に係合することにより、保持部材１８が細長部材５１の軸心Ｚ（図３参照）すなわち回動軸の周りに回動し、物品Ｐが反転する。第１カム５５の形状は、細長部材５１をある決められた回転曲線（たとえば変形正弦や変形台形曲線）で回転させたときに４つの第１カムフォロア５３の軌跡の包絡線の形状としている。また、第２カム５６の形状も同様に、細長部材５１をある決められた回転曲線（たとえば変形正弦や変形台形曲線）で回転させたときに４つの第２カムフォロア５４の軌跡の包絡線の形状としてあり、さらに第１カム５５と第２カム５６において、第１カムフォロアと第２カムフォロアが相互に干渉する部分を削除し、相互に干渉しない形状となっている。

細長部材５１には、保持部材１８を開閉するための変位部材６０が設けられる。保持部材１８を構成する一対の回動部材の回動中心にはギヤ６１が設けられ、ギヤ６１は変位部材６０に形成されたラック６２に噛合する。変位部材６０は細長部材５１に沿って直線的に変位自在であり、変位部材６０の変位によりギヤ６１が回動し、保持部材１８が開閉する。変位部材６０の支持板２６側の部分は細長部材５１から突出し、その突出端６３に設けられた連結部材６４にはカムフォロア６５が設けられる。カムフォロア６５は筒状部材３０に嵌合された円板６６の外周面に形成された溝カム６７に係合する。すなわち回転軸２２の回転に伴い、カムフォロア６５が溝カム６７に沿って変位することにより、変位部材６０が細長部材５１に沿って変位し、保持部材１８が開閉する。

第２受渡機構１６は第１受渡機構１４と基本的に同じ構成を有する。すなわち、回転軸２３の筒状部材３２からの突出部分に固定された板状部材７０には、複数本の棒状部材７１が所定間隔毎に設けられ、棒状部材７１は、板状部材７０に設けられた軸受部材７２に回転自在に支持され、板状部材７０を貫通して延びる。棒状部材７１の支持板２５側の端部にはカムフォロア７３が設けられ、カムフォロア７３は、支持板２５に固定されたカム板７４の溝カム７５に係合する。

棒状部材７１の板状部材７０からの突出部分には、吸盤取付け部材７６が固定され、吸盤取付け部材７６には吸盤７７が取付けられる。吸盤７７は下流側コンベヤ１２の上方に位置し、回転軸２３の回転により、下流側コンベヤ１２の移動に同期して回動する。吸盤７７は負圧源（図示せず）に連結され、所定の回転角度位置において負圧を供給される。すなわち吸盤７７は、反転機構１５により移送されてきた物品Ｐの開口Ｑの蓋部に吸着して物品Ｐを受け取り、下流側コンベヤ１２に平行に移動しつつ物品Ｐを解放して下流側コンベヤ１２に受け渡す。

図３を参照して、反転機構１５による物品Ｐの反転動作について説明する。図３において破線は第１カム５５の輪郭形状を示し、一点鎖線は第２カム５６の輪郭形状を示す。また符号１～４は第１カムフォロア５３を示し、相互に９０°間隔で設けられる。符号Ａ～Ｄは第２カムフォロア５４を示し、相互に９０°間隔で設けられ、第１カムフォロア５３の間に位置する。なお以下の説明において、符号１～４はそれぞれ第１カムフォロア５３（１）～５３（４）と記載し、符号Ａ～Ｄはそれぞれ第２カムフォロア５４（Ａ）～５４（Ｄ）と記載する。

第１受渡機構１４により持ち上げられた物品Ｐは、受け取り位置Ｅにおいて反転機構１５の保持部材１８に受け渡される。すなわち受け取り位置Ｅでは、第１受渡機構１４の吸盤４７に生じていた負圧が解放されるとともに、保持部材１８が閉鎖し、物品Ｐの開口Ｑの縁部が保持部材１８により把持される。受け取り位置Ｅでは、第１カムフォロア５３（１）が第１カム５５と系合し、第２カムフォロア５４（Ａ）と第２カム５６と系合した状態を保って移動するため保持部材１８は回動しない。

回転軸２２が受け取り位置Ｅから時計方向に回動して回動開始位置に到達すると、第１カムフォロア５３（１）が係合する第１カム５５の曲率半径が小さくなるとともに、第２カムフォロア５４（Ａ）が係合する第２カム５６の曲率半径が大きくなり、保持部材１８は回動軸の軸心Ｚを中心として、反時計方向に徐々に回動し、第１カム５５の突起部分Ｔ１に達した状態において、細長部材５１すなわち保持部材１８は回動軸の軸心Ｚを中心として、反時計方向に回動する。

さらに回転軸２２が時計方向に回動すると、第１カムフォロア５３（２）が係合する第１カム５５の曲率半径が大きくなるとともに、第２カムフォロア５４（Ａ）が係合する第２カム５６の曲率半径が小さくなり、保持部材１８は回動軸の軸心Ｚを中心として、反時計方向に徐々に回動し、第２カム５６の突起部分Ｔ２に達した状態において、保持部材１８は回動軸の軸心Ｚを中心として、反時計方向に回動する。

さらに回転軸２２が時計方向に回動すると、第１カムフォロア５３（２）が係合する第１カム５５の曲率半径が小さくなるとともに、第２カムフォロア５４（Ａ）が係合する第２カム５６の曲率半径が大きくなり、保持部材１８は回動軸の軸心Ｚを中心として、反時計方向に徐々に回動し、第１カム５５の突起部分Ｔ３に達した状態において、保持部材１８は回動軸の軸心Ｚを中心として、反時計方向に回動する。

このように回転軸２２が連続的に回転する間に、第１カムフォロア５３（１）～５３（４）の少なくともいずれか１つ、および第２カムフォロア５４（Ａ）～５４（Ｄ）の少なくともいずれか１つが第１カム５５および第２カム５６に係合して、保持部材１８は回動軸の軸心Ｚの周りに回動する。そして保持部材１８が受け渡し位置Ｆに到達したとき、物品Ｐは受け取り位置Ｅと比較して、反時計方向に１８０°反転しており、第２受渡機構１６の吸盤７７に受け渡される。

以上のように本実施形態は、保持部材１８が回転軸２２の周りに連続的に公転する間に、回動軸の軸心Ｚの周りに設けられた第１および第２カムフォロア５３、５４が第１および第２カム５５、５６に係合することにより、保持部材１８が回動軸の軸心Ｚの周りに回動して物品Ｐを反転させるように構成されている。したがって、物品Ｐは高速かつ連続的に反転され、下流側コンベヤ１２にスムーズに受け渡される。

なお本実施形態では、上流側コンベヤ１１と下流側コンベヤ１２は同じ構成を有しているが、相互に異なる構成であってもよい。またコンベヤ１１、１２はリテーナを有する構成に限定されず、いかなる搬送手段であってもよい。さらに、上流側コンベヤ１１と下流側コンベヤ１２に分けずに、１つのコンベヤで物品Ｐの受け渡しを行ってもよい。

また反転機構１５において、保持部材１８は物品Ｐの開口縁部の片側のみを保持する構成を有しているが、保持部材１８は物品Ｐの開口縁部の両側を保持するものであってもよい。

また保持部材１８は物品Ｐの開口Ｑの縁部を把持する構成に限定されず、物品Ｐの側部あるいは他の部位を把持する構成であってもよい。なお本実施形態では、回転軸を略水平に設けて物品Ｐの表裏を反転させているが、回転軸を略垂直に設けて、物品Ｐの前後を反転させるものであってもよい。

なお、本実施形態では回転軸２１、２３は同じ高さにあり、回転軸２２は回転軸２１、２３よりも上方に位置するようになっているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、第１受渡機構１４または第２受渡機構１６の保持部材の数が反転機構１５の保持部材１８の数と異なっていてもよく、その高さ位置が異なるものであってもよい。また、同様に上流側コンベヤ１１と下流側コンベヤ１２の高さ位置が異なっていてもよい。

なお、本実施形態では回転軸２２に駆動モータが連結され、回転軸２１、２２、２３はギヤ２９、３１、３３を介して同じ回転速さで回転しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、それぞれが駆動モータで回転するものであってもよい

なお、本実施形態では、カム及びカムフォロアを用いて細長部材５１を回転させているが、モータを使用して細長部材５１を所定角度回転、反転、揺動制御するものであってもよい。

１１ 上流側コンベヤ（搬送手段）
１２ 下流側コンベヤ（搬送手段）
１４ 第１受渡機構（第１受渡手段）
１５ 反転機構（反転手段）
１６ 第２受渡機構（第２受渡手段）
１８ 保持部材
２２ 回転軸
Ｐ 物品
Ｚ 回動軸の軸心

Claims (3)

1. 物品を所定の間隔で搬送する搬送手段と、
   物品を把持して保持可能な複数の保持部材と前記保持部材が所定間隔毎に設けられた回転体とを有し、前記保持部材が、物品を把持しつつ、略水平に設けられた前記回転体の回転軸を中心に一方向に公転するとともに、前記回転軸に略平行であり各保持部材に対応した回動軸の周りに回動して、把持した物品を反転させる物品反転手段と、
   前記搬送手段から物品を吸着して受け取り、前記保持部材に受け渡す第１受渡手段と、
   前記保持部材から物品を吸着して受け取り、前記搬送手段に受け渡す第２受渡手段とを備え、
   前記物品反転手段は、前記保持部材が公転する間に回動軸の周りに回動することにより、前記第１受渡手段から受け渡された全ての物品を反転させることを特徴とする物品反転装置。
2. 前記回動軸に設けられたカムフォロアがカムに係合することにより、前記保持部材を回動させて物品を反転させることを特徴とする請求項１に記載の物品反転装置。
3. 前記第１および第２受渡手段がそれぞれ、前記物品反転手段の回転軸に略平行な回転軸を中心に回転する回転体と、前記回転体に所定の間隔で設けられ、物品を保持する複数の保持部材とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の物品反転装置。

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