JP7214495B2 - グリッパおよび物品搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料充填システムにおいて、ボトル形の容器の受け渡しに好適なグリッパに関する。

飲料水、その他の液体（以下、製品液と総称する）を容器、例えばペットボトルに充填するシステムとして、搬送装置を兼ねる回転式の充填装置が用いられている。この回転式の充填装置は、回転する円形の回転体であるスターホイールの外周部に複数の充填バルブを備えており、スターホイールがほぼ１回転して容器が周方向に搬送される間に、充填バルブから容器内へ飲料水の充填を行う。この充填装置において、容器はその首が把持されながら搬送される。特に、飲料水の充填後は、容器の重量が増えるのに対応して、首部に加えて胴部が把持され、または、首部に代えて胴部が把持される。

最近、典型的にはペットボトルに見られるように、種々の大きさの容器が市場に出回るようになってきた。したがって、充填装置を含め飲料水の充填システムにおいては、多種多様な大きさ、形状の容器に対応することが必要になっている。
スターホイールの周囲には、容器を把持部するグリッパと称される器具が設けられている。生産効率を考慮すれば、スターホイールの周囲により多くのグリッパを設けることが望まれる。そこで、特許文献１は、隣接するグリッパの間隔を狭くできる回転式の容器搬送装置を提供する。特許文献１は、隣接して配置されるグリッパの、高さ方向の位置をずらして配置することを提案する。

特開２０１３－２０３４５１号公報

特許文献１の提案によれば、隣接するグリッパの双方が容器の把持を解く「開」の状態になっても隣接するグリッパが互いに干渉することがないために、隣接するグリッパの間隔を狭くできる。この間隔を狭くすることにより、容器の搬送速度（線速度）が同じであっても、単位時間当たりに処理できる容器の本数が多くなり、飲料充填システムを高能力化できる。
ところが、特許文献１の提案は、グリッパが「開」の状態になった時の開度を狭くした訳ではない。ここで開度とは、グリッパが容器を把持している「閉」の状態の一対の把持片の間隔に対する、グリッパが容器の把持を解いたときの「開」の状態の一対の把持片の間隔の比として定義される。開度が大きければ、隣接するグリッパの間隔を開度に応じて広くする必要がある。
以上より、本発明は、開度を小さくできるグリッパを提供することを目的とする。

本発明のグリッパは、第一把持片および第二把持片と、第一把持片および第二把持片を、物品を把持する把持位置と物品の把持を解く退避位置の間を第一方向に進退移動させるとともに、第一方向に交差する第二方向に開閉移動させる移動機構と、を有する。
本発明における移動機構は、第一把持片および第二把持片のそれぞれが、開閉移動による第二方向の移動量よりも進退移動による第一方向の移動量が大きい移動軌跡に沿って移動するように構成される。

本発明における移動軌跡は、好ましくは、円弧状の軌跡からなる。
この円弧状の軌跡を実現する移動機構は、第一把持片を移動させる４節からなる第一リンク機構と、第二把持片を移動させる４節からなる第二リンク機構と、を備え、第一リンク機構と第二リンク機構は、動作が同期して行われる。

本発明における第一リンク機構は、好ましくは、第一原動節、第一中間節、第一従動節および第一固定節を備える。
本発明における第二リンク機構は、好ましくは、第二原動節、第二中間節、第二従動節および第二固定節を備える。
この移動機構は、好ましくは、第一固定節と第二固定節とが共用される。

本発明における移動機構は、好ましくは、第一原動節および第二原動節に回転力が加わることにより、第一リンク機構と第二リンク機構が、物品の把持と把持を解くのとを同期して行う。
本発明において、第一リンク機構および第二リンク機構は、好ましくは平行４節リンク機構からなる。

本発明におけるグリッパは、物品が飲料用のボトル容器である場合、第一把持片および第二把持片は容器の首部を把持するように構成される。
また、本発明におけるグリッパは、物品が飲料用のボトル容器である場合、第一把持片および第二把持片は容器の胴部を把持するように構成される。
本発明におけるグリッパは、容器の首部を把持するように構成される第一把持片および第二把持片と、容器の胴部を把持するように構成される第一把持片および第二把持片と、を、移動機構により同期して動作させることができる。

本発明におけるグリッパは、好ましくは、第一把持片と第二把持片が把持位置において物品を把持する状態を機械的に維持するロック機構を備える。このロック機構は、第一把持片と第二把持片の少なくとも一方に接触するロック位置と、第一把持片と第二把持片の少なくとも一方と接触するのが解除されるロック解除位置と、の間を移行するロックレバーを備える。このロックレバーは、ロック位置において、把持位置における第一把持片と第二把持片の少なくとも一方に接触することで、物品を把持する状態を機械的に維持する。

本発明は、物品を把持しながら搬送経路に沿って物品を搬送する搬送装置を提供する。この搬送装置は、以上のいずれかのグリッパと、グリッパを支持しながら、物品を搬送経路に沿って搬送する可動体と、を備える。

本発明のグリッパによれば、第一把持片および第二把持片が、開閉移動による第二方向の移動量よりも進退移動による第一方向の移動量が大きい移動軌跡に沿って移動する。本発明のグリッパは、進退移動が把持対象の物品との干渉を避けるのを担うので、「開度」を小さくできる。

本発明の実施形態に係る搬送装置の概略構成を示す平面図である。 図１の搬送装置に用いられる可動体を示す正面図である。 図２の部分拡大図である。 本実施形態におけるグリッパの把持片の動作を示す平面図である。 本実施形態におけるグリッパのロック機構の動作を示す平面図である。 本実施形態における４節リンク機構の動作を説明する図である。 （ａ）は本実施形態のグリッパの移動軌跡を示し、（ｂ）は開閉だけを行うグリッパの移動軌跡を示す。 本実施形態の変形例に係るグリッパを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態による搬送装置１は、図１に示すように、平面視して楕円形の循環経路をなす搬送路１０と、この搬送路１０に沿ってそれぞれが独立して走行する複数の可動体３０と、可動体３０の走行を制御するコントローラ９０と、を備える。それぞれの可動体３０に永久磁石４５Ａ，４５Ｂ（図２）が設けられるとともに、搬送路１０に沿って電磁コイル１２（図２）が設けられることにより、搬送装置１はリニアモータを備える。物品としてのボトル形の容器１００は搬送路１０よりも所定距離だけ外側の搬送経路３に沿って搬送される。なお、図１には、複数の可動体３０の一部のみしか示されていない。

それぞれの可動体３０は、図２に示すように、リニアモータの可動子をなす可動要素４０と容器１００を保持する保持要素５０を備え、容器１００を含む保持要素５０の荷重を主に搬送路１０で受けるように構成されている。これにより、可動要素４０に保持要素５０から鉛直方向Ｚに加わる荷重を最小限に抑えることで、可動要素４０の推進力を効率よく可動体３０の走行に用いることができる。
以下、搬送路１０、可動体３０の構成を順に説明した後に、搬送装置１の奏する効果を説明する。

［搬送路１０］
搬送路１０は、図１に示すように、ガイドレール１１と、ガイドレール１１に併設されるカムレール１３と、を備えている。なお、図１は、ガイドレール１１およびカムレール１３の存在を線分で示しているだけであり、その位置を明確には反映しているわけではない。次の開閉カムレール１９とロックカムレール２１も同様である。
また、搬送路１０は、その内側であってガイドレール１１に対向するように、開閉カムレール１９とロックカムレール２１を備えている。開閉カムレール１９は、首部把持片（第一把持片）６１Ａおよび首部把持片（第二把持片）６１Ｂの開閉動作に関与する。また、ロックカムレール２１は、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂの開閉動作をロックする。
開閉カムレール１９とロックカムレール２１は、前進位置Ｆと後退位置Ｂの間を進退可能に設けられている。
なお、搬送路１０は、これらのガイドレール１１、カムレール１３、開閉カムレール１９およびロックカムレール２１を含む概念を有している。

ガイドレール１１は、リニアモータとしての固定子をなすものであり、ガイドレール１１に沿って多数の電磁コイル１２（図２）が埋設されている。それぞれの電磁コイル１２は矩形状をなしており、その長手方向が径方向Ｘに沿って配置されている。可動要素４０の永久磁石４５Ａ，４５Ｂ（図２）は、電磁コイル１２に上下から対向するように設けられる。なお、この径方向Ｘが本発明における第一方向Ｄ１に対応する。

ガイドレール１１は、図１に示すように、互いに間隔をあけて配置される直線部１１Ｃ，１１Ｄと、直線部１１Ｃと直線部１１Ｄの一端を繋ぐ曲線部１１Ｅと、直線部１１Ｃと直線部１１Ｄの他端を繋ぐ曲線部１１Ｆと、を備える。曲線部１１Ｅ，１１Ｆは、直線部１１Ｃ，１１Ｄとの接続部分がクロソイド曲線（Clothoid Curve）ＣＣからなる。クロソイド曲線は、曲率の変化率が一定の曲線であり、直線部分から円弧部分に移行するときの曲率の急激な変化を避けるために設けられる。つまり、曲線部１１Ｅ，１１Ｆは、曲率半径が一定ではなく、特にクロソイド曲線ＣＣの部分で変化する。搬送装置１は、この曲線部１１Ｆ，１１Ｅにおける曲率半径の変動に対応できるように、可動要素４０が構成されている。

カムレール１３およびは、図２に示すように、保持要素５０に設けられる第一カムフォロア５５Ａおよび第二カムフォロア５５Ｂがカム面１５を転動することで、可動要素４０および保持要素５０の走行を案内する。

カムレール１３は、図２に示すように、カムフォロア５５Ａ，５５Ｂが転動可能とされるカム面１５を備えている。カムフォロア５５Ａが配置されるカム面１５ＡはＣ字状の形態をなし、カムフォロア５５Ａはその内部に収容される。

以上の構成を備えるので、保持要素５０の鉛直方向Ｚの荷重は、カムフォロア５５Ａ，５５Ｂを介してカムレール１３に伝えられる。また、保持要素５０は、カムレール１３に案内されながら、搬送路１０に沿って位置ずれを起こすことなく走行できる。

また、搬送路１０は、図２に示すように、開閉カムレール１９とロックカムレール２１を備える。
開閉カムレール１９は、グリッパ６０における移動機構７０のローラカム７７が干渉することにより、開閉レバー７６の動作を介して首部把持片（第一把持片）６１Ａおよび首部把持片（第二把持片）６１Ｂの開閉動作に関与する。
また、ロックカムレール２１は、グリッパ６０におけるロック機構８０のローラカム８５が干渉することにより、ロックレバー８１の動作を介して首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂの開閉動作をロックするのに関与する。
開閉カムレール１９とロックカムレール２１は、図１に示す後退位置Ｂから前進位置Ｆに移動すると、それぞれが移動機構７０のローラカム７７とロック機構８０のローラカム８５に干渉する。

［可動要素４０（可動体３０）］
次に、可動要素４０は、図２に示すように、可動要素４０をなす他の要素を保持するホルダ４１と、ホルダ４１に保持されるローラ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄと、ホルダ４１に保持される永久磁石４５Ａ，４５Ｂと、ホルダ４１の径方向Ｘの一方端に設けられる鉛直方向ガイド４８と、を備えている。

ホルダ４１は、図２に示すように、ガイドレール１１の図中の上面に対向する上部アーム４１Ａと、ガイドレール１１の図中の下面に対向する下部アーム４１Ｂと、上部アーム４１Ａと下部アーム４１Ｂを接続する接続コラム４１Ｃと、を備えている。
ホルダ４１は、上部アーム４１Ａと下部アーム４１Ｂの間に搬送路１０のガイドレール１１が配置され、かつ、接続コラム４１Ｃが搬送路１０の外側を向くように配置される。

ローラ４３Ａ，４３Ｂは、上部アーム４１Ａに回転可能に取り付けられ、また、ローラ４３Ｃ，４３Ｄは下部アーム４１Ｂに回転可能に取り付けられる。ローラ４３Ａとローラ４３Ｂは、互いが干渉しないように搬送方向Ｙの位置をずらして設けられている。ローラ４３Ｃとローラ４３Ｄも同様である。なお、搬送方向Ｙが本発明における第二方向Ｄ２に対応し、第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２は直交する。
可動体３０が搬送路１０に沿って走行する際に、ローラ４３Ａ，４３Ｂは、ガイドレール１１の上面に設けられるガイド面１７Ａ，１７Ｂを転動し、また、ローラ４３Ｃ，４３Ｄは、ガイドレール１１の下面に設けられるガイド面１７Ｃ，１７Ｄを転動する。これにより、可動体３０は、搬送路１０に沿って走行する際の、ガイドレール１１との間の抵抗を抑えることができる。

永久磁石４５Ａ，４５Ｂは、それぞれが上部アーム４１Ａの先端、下部アーム４１Ｂの先端に保持されている。永久磁石４５Ａ，４５Ｂは、ガイドレール１１に設けられる電磁コイル１２とともにリニアモータを構成する。コントローラ９０が複数の電磁コイル１２のそれぞれに供給する電流を制御することにより、永久磁石４５Ａ，４５Ｂとの間に磁気的な吸引力および反発力が生じ、可動要素４０が走行する。

鉛直方向ガイド４８は、図２および図３に示すように平板状の形状をなしており、搬送方向Ｙに所定の間隔を空けて二つ設けられている。二つの鉛直方向ガイド４８，４８の間には、保持要素５０の鉛直方向ガイド５６が配置される。鉛直方向ガイド４８，４８と鉛直方向ガイド５６は、互いに鉛直方向に摺動を伴う変位が可能とされる。

［保持要素５０（可動体３０）］
次に、保持要素５０について図２を参照して説明する。
保持要素５０は、容器１００の首部１０１を把持するグリッパ６０と、グリッパ６０を支持するフレーム５１と、を備える。
グリッパ６０は、機械的な拘束力により容器１００を把持する状態を維持することで、容器１００を支持する。この把持状態を維持することを、ロックと称する。グリッパ６０は、容器１００を把持するのに弾性力に頼る必要がない。
また、フレーム５１は、グリッパ６０およびグリッパ６０に保持される容器１００の鉛直方向Ｚの荷重がカムレール１３に負荷されるように構成されている。
以下、フレーム５１、グリッパ６０の順にその構成を説明する。

フレーム５１は、上部フレーム５２と、上部フレーム５２と鉛直方向Ｚに間隔をあけて設けられる下部フレーム５３と、上部フレーム５２と下部フレーム５３を接続し鉛直方向Ｚに延びる接続フレーム５４と、を備える。接続フレーム５４は、径方向Ｘの外側（図中の右側）において上部フレーム５２と下部フレーム５３を接続することで、上部フレーム５２、下部フレーム５３および接続フレーム５４は機械的に一体化されている。

上部フレーム５２は、グリッパ６０を支持する。容器１００を搬送する際にグリッパ６０が容器１００を把持するので、容器１００およびグリッパ６０の荷重は上部フレーム５２が受ける。この荷重は、接続フレーム５４を介して下部フレーム５３に伝達される。

次に、下部フレーム５３は、カムフォロア５５Ａ，５５Ｂを回転可能に支持する。
カムフォロア５５Ａ，５５Ｂは回転軸線が径方向Ｘを向いている。
カムフォロア５５Ａ，５５Ｂはカムレール１３のカム面１５に回転可能に支持される。
以上の通りであり、カムレール１３は、第一カムフォロア５５Ａ，５５Ｂを介して、保持要素５０の鉛直方向Ｚの荷重を受ける。

また、接続フレーム５４には、ホルダ４１に向けて突出する鉛直方向ガイド５６が固定されている。鉛直方向ガイド５６は、平板状の形状を有しており、ホルダ４１に設けられた一対の鉛直方向ガイド４８の間に摺動が可能なように配置される。
このように、可動要素４０と保持要素５０は、可動要素４０の走行による力を一対の鉛直方向ガイド４８と鉛直方向ガイド５６を介して保持要素５０が受ける係合関係を備えている。また、可動要素４０と保持要素５０は、鉛直方向Ｚへの相対的な変位を、一対の鉛直方向ガイド４８と鉛直方向ガイド５６の摺動動作により、鉛直方向Ｚへの相対的な変位を許容する。

［グリッパ６０］
次に、グリッパ６０について、図２、図４および図５を参照して説明する。本実施形態によるグリッパ６０は、四節リンク機構を利用するので、開度が小さい。加えて、グリッパ６０は弾性力に頼らずに容器１００を把持できる。
グリッパ６０は、容器１００の首部１０１を把持する一対の首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂと、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂを移動させる移動機構７０と、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂの開閉をロックするロック機構８０と、を備える。

首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂは、図４に示すように、先端に容器１００の首部１０１を把持するための括れを有する把持部６２Ａ，６２Ｂと、把持部６２Ａ，６２Ｂに連なる可動部６３Ａ，６３Ｂと、を備えている。
可動部６３Ａ，６３Ｂは、移動機構７０の第一リンク機構７１、第二リンク機構７３とともに、４節リンク機構を構成する。可動部６３Ａ，６３Ｂは、４節リンク機構の第一中間節７１Ｂ，７３Ｂを構成する。可動部６３Ａが属する第一リンク機構７１と可動部６３Ｂが属する第二リンク機構７３は、両者の第一固定節７１Ｄ，７３Ｄを共用する。
首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂは、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３の動作に追従して同期して移動する。この移動は、進退移動と開閉移動が複合されたものである。

[移動機構７０]
移動機構７０は、図４に示すように、首部把持片６１Ａを移動させる第一リンク機構７１と首部把持片６１Ｂを移動させる第二リンク機構７３を備える。第一リンク機構７１と第二リンク機構７３は、それぞれが平行４節リンク機構からなる。

＜第一リンク機構７１＞
第一リンク機構７１は、図４に示すように、第一原動節７１Ａ、第一中間節７１Ｂ、第一従動節７１Ｃおよび第一固定節７１Ｄを備えている。
第一原動節７１Ａはその一端側が主動軸６４Ａに固定されており、主動軸６４Ａを正転および逆転することにより、第一原動節７１Ａは揺動運動する。また、第一従動節７１Ｃは、その一端側が従動軸６４Ｂに回転可能に支持されており、第一原動節７１Ａの揺動運動に同期して揺動運動する。第一原動節７１Ａと第一従動節７１Ｃは同じ形状および寸法を有する板状のリンク部材から構成される。

第一原動節７１Ａと第一従動節７１Ｃのそれぞれの他端側には第一中間節７１Ｂがピン結合により連結されている。第一中間節７１Ｂも第一原動節７１Ａ、第一従動節７１Ｃと同様に、板状のリンク部材から構成される。首部把持片６１Ａは、可動部６３Ａが第一中間節７１Ｂに固定されているので、第一中間節７１Ｂの動作に追従して移動する。
第一固定節７１Ｄは、主動軸６４Ａおよび従動軸６４Ｂにより構成されており、主動軸６４Ａの中心軸と従動軸６４Ｂの中心を結ぶ線分ＣＬとして示されている。
以上の構成を備える第一リンク機構７１は、平行４節リンク機構をなすように、第一原動節７１Ａ、第一中間節７１Ｂ、第一従動節７１Ｃおよび第一固定節７１Ｄの寸法、配置が特定されている。

＜第二リンク機構７３＞
第二リンク機構７３は、図４に示すように、第二原動節７３Ａ、第二中間節７３Ｂ、第二従動節７３Ｃおよび第二固定節７３Ｄを備えている。
第二原動節７３Ａはその一端側が従動軸６４Ｂに固定されており、従動軸６４Ｂが正転および逆転することにより、第二原動節７３Ａは揺動運動する。また、第二従動節７３Ｃは、その一端側が主動軸６４Ａに回転可能に支持されており、第二原動節７３Ａが正転および逆転することにより、揺動運動する。第二原動節７３Ａと第二従動節７３Ｃは同じ形状および寸法を有する板状のリンク部材から構成される。

第二原動節７３Ａと第二従動節７３Ｃのそれぞれの他端側には第二中間節７３Ｂがピン結合により連結されている。第二中間節７３Ｂも第二原動節７３Ａ、第二従動節７３Ｃと同様に、板状のリンク部材から構成される。首部把持片６１Ｂは、可動部６３Ｂが第二中間節７３Ｂに固定されているので、第二中間節７３Ｂの動作に追従して移動する。
第二固定節７３Ｄは、主動軸６４Ａおよび従動軸６４Ｂにより構成されており、主動軸６４Ａの中心軸と従動軸６４Ｂの中心軸を結ぶ線分ＣＬとして示されている。
以上の構成を備える第二リンク機構７３は、平行４節リンク機構をなすように、第二原動節７３Ａ、第二中間節７３Ｂ、第二従動節７３Ｃおよび第二固定節７３Ｄの寸法、配置が特定されている。

第一リンク機構７１と第二リンク機構７３は、図４に示すように、第一固定節７１Ｄと第二固定節７３Ｄが共通の固定節として機能する。また、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３は、線分ＣＬを対象の中心として、線対称の関係をなす。この線対称の関係は、第一リンク機構７１および第二リンク機構７３が動作している間も維持される。

第一リンク機構７１と第二リンク機構７３は、首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂが容器１００の首部１０１を把持する把持位置（図４（ａ））と、把持位置から最も離れた退避位置（図４（ｃ））と、の間を第一方向Ｄ１（径方向Ｘ）に進退移動する。また、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３は、首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂが容器１００の首部１０１を把持する把持位置（図４（ａ））と、把持位置から最も離れた退避位置（図４（ｃ））と、の間を第二方向Ｄ２（搬送方向Ｙ）に開閉移動する。なお、退避位置においては容器１００の把持が解かれている。

図２および図４に示すように、主動軸６４Ａには主動歯車６５Ａが固定され、従動軸６４Ｂには従動歯車６５Ｂが固定されている。主動歯車６５Ａと従動歯車６５Ｂは噛み合っている。したがって、主動軸６４Ａが例えば正転すると、主動歯車６５Ａと従動歯車６５Ｂを介して、従動軸６４Ｂは逆転する。

主動軸６４Ａには、図２および図４に示すように、主動歯車６５Ａには、プーリ６６Ａ，６６Ｃが固定されている。また、従動軸６４Ｂには、従動歯車６５Ｂには、プーリ６６Ｂ，６６Ｄが固定されている。
プーリ６６Ａとプーリ６６Ｂの間、および、プーリ６６Ｃとプーリ６６Ｄの間には、図４に示すように、それぞれ、タイミングベルト６７，６７が掛け回されている。したがって、主動軸６４Ａの回転は、主動歯車６５Ａと従動歯車６５Ｂの噛み合いに加えて、タイミングベルト６７，６７によって、従動軸６４Ｂに伝達される。タイミングベルト６７，６７を用いることで、従動軸６４Ｂの回転が主動軸６４Ａの回転に高い精度で同期できる。

＜カム構造＞
移動機構７０は、図２および図５に示すように、主動軸６４Ａを中心に正逆の回転、つまり揺動が可能に首部把持片６１Ａに固定された開閉レバー７６と、開閉レバー７６の先端に設けられたローラカム７７と、開閉レバー７６に引張の弾性力（第二弾性力）を付与するコイルばね７８と、を備えている。この弾性力は、外力が加わらない状態では、図５（ａ）に示すように、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂを閉じて容器１００を把持する力を与える。
主動軸６４Ａは、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３を動作させる駆動源としての役割を果たす。主動軸６４Ａによる第一リンク機構７１と第二リンク機構７３を動作させるための構成については後述する。

開閉レバー７６は、主動軸６４Ａを屈曲点とする、平面視してＬ字状の部材である。図２に示すようにローラカム７７が開閉カムレール１９と干渉すると、コイルばね７８の引張の弾性力に対抗する外力が加えられることで、主動軸６４Ａを中心にして時計回りに回転する。これに伴って図５（ａ）から図５（ｃ）に示すように、主動軸６４Ａが時計回りに回転すると、図４（ｃ）に示すように、退避位置において首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂは開く。この首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂの退避位置において、首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂは搬送ライン上の容器１００との干渉が回避される。
開閉カムレール１９との干渉が解けると、図４（ｂ）、（ａ）および図５（ｂ）、（ａ）に示すように、開くときとは逆の動作を行って、把持位置において首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂは閉じる。こうして、把持位置において首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂで容器１００が把持される。

首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂが閉じる動作は、コイルばね７８により開閉レバー７６および主動軸６４Ａを介して首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂが閉じる向きに弾性力が付与されていることに基づいている。つまり、コイルばね７８の一端側が支持板６９に設けられた係止ピン（図示を省略）に係止され、コイルばね７８の他端側が開閉レバー７６に設けられた係止ピン７９に係止される。これにより、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂには閉じる向きに弾性力が加えられる。つまり、ローラカム７７と開閉カムレール１９が干渉して開く方向に外力が加わらない限り、グリッパ６０は閉じている。

＜移動機構７０の動作＞
次に、主動軸６４Ａを回転させることによる第一リンク機構７１および第二リンク機構７３の動作について、図６を参照して説明する。
この機構は、開閉レバー７６の揺動により主動軸６４Ａに回転力が加わることにより機能する。主動軸６４Ａの回転は従動軸６４Ｂに伝達され、主動軸６４Ａと従動軸６４Ｂは互いに逆回転する。

主動軸６４Ａには、主動歯車６５Ａが固定されている。第一リンク機構７１の第一原動節７１Ａは主動軸６４Ａに固定され、第一リンク機構７１の第一従動節７１Ｃは従動軸６４Ｂに回転可能に支持されている。第一リンク機構７１の第一中間節７１Ｂは、第一原動節７１Ａと第一従動節７１Ｃにピン結合されている。従動軸６４Ｂに回転可能に支持されている第一従動節７１Ｃは、第一原動節７１Ａに追従して揺動運動する。
従動軸６４Ｂには、従動歯車６５Ｂが固定されている。第二リンク機構７３の従動節７３Ｃは主動軸６４Ａに回転可能に支持され、第二リンク機構７３の原動節７３Ｃは従動軸６４Ｂに固定されている。第二リンク機構７３の第二中間節７３Ｂは、第二原動節７３Ａと第二従動節７３Ｃにピン結合されている。主動軸６４Ａに回転可能に支持されている第二従動節７３Ｃは、第二原動節７３Ａに追従して揺動運動する。
従動歯車６５Ｂは主動歯車６５Ａと噛み合っており、主動軸６４Ａが例えば時計回りに回転すると従動軸６４Ｂは反時計回りに回転する。

図６（ａ）に示すように、開閉レバー７６に追従して主動軸６４Ａが時計回りＣ１に回転したとする。そうすると、従動軸６４Ｂは反時計回りＣ２に回転する。
主動軸６４Ａに固定されている第一原動節７１Ａは時計回りＣ１に揺動する。第一中間節７１Ｂにより第一原動節７１Ａに連結され、かつ、従動軸６４Ｂに対して回転可能な第一従動節７１Ｃは、第一原動節７１Ａの回転に倣って時計回りＣ１に揺動する。
従動軸６４Ｂに固定されている第二原動節７３Ａは反時計回りＣ２に揺動する。第二中間節７３Ｂにより第一原動節７１Ａに連結され、かつ、主動軸６４Ａに対して回転可能な第二従動節７３Ｃは、第二原動節７３Ａの回転に倣って反時計回りＣ２に揺動する。
以上の動作に追従して、タイミングベルト６７は矢印Ｍ１で示される向きに走行する。

図６（ｂ）に示すように、開閉レバー７６に追従して主動軸６４Ａが半時計回りＣ２に回転したとする。そうすると、従動軸６４Ｂは時計回りＣ１に回転する。
主動軸６４Ａに固定されている第一原動節７１Ａは半時計回りＣ２に回転する。第一中間節７１Ｂで第一原動節７１Ａに連結され、かつ、従動軸６４Ｂに対して回転可能な第一従動節７１Ｃは、第一原動節７１Ａの回転に倣って半時計回りＣ２に回転する。
従動軸６４Ｂに固定されている第二原動節７３Ａは時計回りＣ１に回転する。第二中間節７３Ｂで第一原動節７１Ａに連結され、かつ、主動軸６４Ａに対して回転可能な第二従動節７３Ｃは、第二原動節７３Ａの回転に倣って時計回りＣ１に回転する。
以上の動作に追従して、タイミングベルト６７は矢印Ｍ２で示される向きに走行する。

以上のように、本実施形態の移動機構７０は、開閉レバー７６により主動軸６４Ａを正転または逆転させることで、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３を同時に動作させることができる。

[ロック機構８０]
次に、ロック機構８０について、図５および図２を参照して説明する。
ロック機構８０は、ロックレバー８１と、開閉レバー７６に固定されるロックピン８３と、ロックレバー８１の先端に設けられるローラカム８５と、ロック位置に向けて弾性力（第一弾性力）をロックレバー８１に付与するコイルばね８７と、を備える。

ロックレバー８１は、Ｃ字状の平面形状を有しており、回転軸８１Ｃを中心にして正転および逆転が可能に支持板６９に固定されており、回転軸８１Ｃを境に作用部８１Ａと動作部８１Ｂを備えている。
作用部８１Ａは、図５（ａ）に示すように、ロックレバー８１がロック位置にあるときにその先端がロックピン８３と突き当たる係合関係にあることで、把持位置にある首部把持片６１Ａと把持片６１が開くのを阻止、つまりロックする。

動作部８１Ｂは、その先端に設けられたローラカム８５がロックカムレール２１と干渉するとコイルばね８７の弾性力に対抗する外力が加えられる。これにより、ロックレバー８１は、図中で時計回りに回転して、ロック位置からロック解除位置に移行する。これに伴って、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、作用部８１Ａのロックピン８３との係合が解かれる。そうすると、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂは開くことができる。
ロックカムレール２１との干渉が解けると、作用部８１Ａのロックピン８３との係合が復帰する。復帰動作は、作用部８１Ａに設けられるばね支持ピン８９Ａと支持板６９に設けられるばね支持ピン８９Ｂとの間に設けられたＵ字ばね８７の弾性力に基づいている。Ｕ字ばね８７には、Ｕ字の両方の先端が開く向きに弾性力が付与されている。

［搬送装置１の動作］
次に、搬送装置１の動作、特に移動機構７０とロック機構８０の動作について説明する。ここでは、図１に示すように、容器１００が循環経路をなす搬送経路３を搬送され、搬送路１０の直線部１１Ｃにおいて、ロック機構８０のロックが解除されるとともに移動機構７０がグリッパ６０を開き、さらに、直線部１１Ｃにおいて移動機構７０がグリッパ６０を閉じるとともに、ロック機構８０がロックされる動作を例に説明する。

以上の動作の過程において、図１および図２に示される電磁コイル１２と永久磁石４５Ａ，４５Ｂとの間に生じる磁気的な作用により可動要素４０は推進力を得て保持要素５０を搬送する。磁気的な作用はコントローラ９０の指示により生じる。保持要素５０が容器１００を把持しているときには、走行する可動要素４０は容器１００の重量を含む保持要素５０を搬送する。

移動機構７０の移動動作には開閉カムレール１９が関与し、ロック機構８０のロックおよびロックの解除にはロックカムレール２１が関与する。
はじめに、ロックレバー８１のローラカム８５がロックカムレール２１と干渉して、ロックレバー８１の作用部８１Ａとロックピン８３の係合関係が解かれる（図４（ｂ），図５（ｂ））。次に、開閉レバー７６のローラカム７７が開閉カムレール１９と干渉することにより、開閉レバー７６の傾転を通じて首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂが開く（図４（ｃ），図５（ｃ））。首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂが開いている間に、グリッパ６０は容器１００を受け取るか、または、容器１００を受け渡すことができる。

グリッパ６０は首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂが開いたままで直線部１１Ｃを走行するが、開閉レバー７６のローラカム７７と開閉カムレール１９の干渉が解かれる（図４（ｂ），（ａ），図５（ｂ），（ａ））。そうすると、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂはコイルばね７８の引張の弾性力により閉じられる。これと同時に、ロックレバー８１のローラカム８５とロックカムレール２１の干渉が解かれるので、作用部８１Ａとロックピン８３との係合が復帰する。その後は、首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂの閉じた状態が作用部８１Ａとロックピン８３の係合関係により機械的に維持されるので、グリッパ６０は受け取った容器１００を把持できる。

［効 果］
以下、本実施形態の搬送装置１による効果を説明する。
＜開度の抑制＞
はじめに、搬送装置１を構成するグリッパ６０は、それぞれが４節リンク機構をなす第一リンク機構７１および第二リンク機構７３により動作する。この動作は、首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂの間隔が広くなりまたは狭くなる開閉移動を伴う。加えてこの動作は、首部把持片６１Ａと首部把持片６１Ｂが前進および後退する進退移動を伴う。

二つの移動を伴う首部把持片６１Ａ（６１Ｂ）の移動の軌跡を図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すように、首部把持片６１Ａ（６１Ｂ）は、進退移動による移動量Ｌ１に比べて開閉移動による移動量Ｌ２が小さい。このように、本実施形態によれば、開度の小さいグリッパ６０が実現される。

ここで、グリッパ６０が直線部１１Ｃを移動しながら容器１００の授受を行うには、待機状態にあるグリッパ６０が容器１００に干渉しないように容器１００から退避する必要がある。４節リンク機構を用いてグリッパ６０を対比させる本実施形態は、進退移動がこの退避を担う。これに対して、開閉だけを行うグリッパであれば、容器１００に干渉しないように容器１００から退避するために、把持片を大きく開く必要がある。その移動軌跡を図７（ｂ）に示している。
つまり、本実施形態によれば、グリッパ６０を進退移動させることにより容器１００との干渉を避けるのに対して、開閉だけを行うグリッパによれば、グリッパを開くことにより容器１００との干渉を避ける。したがって、本実施形態のグリッパ６０は「開度」が小さく、開閉だけを行うグリッパは開度が大きい。開度の小さい本実施形態のグリッパ６０よれば、隣接して配置されるグリッパ６０の間隔を狭くできる。

＜４節リンク機構の共用＞
本実施形態は、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３の二つの４節リンク機構を備える。しかし、この二つの４節リンク機構は第一固定節７１Ｄと第二固定節７３Ｄが共通の固定節とされている。したがって、本実施形態によれば、４節リンク機構を構成する部材を少なくできる。
また、本実施形態によれば、共通の固定節を主動軸６４Ａおよび従動軸６４Ｂから構成するとともに、主動軸６４Ａから従動軸６４Ｂへ回転力を伝達する。そうすることで、主動軸６４Ａに回転力を加えるだけで、第一リンク機構７１および第二リンク機構７３の二つの４節リンク機構を動作させることができる。

＜安定した支持＞
次に、搬送装置１を構成するグリッパ６０は、ロック機構８０のロックレバー８１により首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂを閉じるロックの状態を機械的に維持することにより、容器１００の首部１０１を把持する。つまり、グリッパ６０は、外力として弾性力に頼ることなく、容器１００の首部１０１を把持できる。特に、製品液が充填された容器１００であっても、大きな弾性力を加えなくても、首部１０１を安定して把持できる。また、ロックレバー８１にはロック位置に向けた弾性力が加わっているが、これは比較的に軽微な力で足りるので、ロックレバー８１をロック位置からロック解除位置に移行するのに必要な力は弱くて足りる。
一方で、グリッパ６０を開いた状態から閉じた状態にするのは、移動機構７０のコイルばね７８の弾性力であるが、製品液が充填された容器１００を把持する力はロック機構８０が担うので、この弾性力は軽微で足りる。

＜高速走行および安定走行の実現＞
また、グリッパ６０およびロックレバー８１は、いずれも可動体３０が走行することに伴うカムの作用に基づいて動作するが、この動作に必要な力も小さくても足りる。したがって、グリッパ６０による容器１００の把持について可動体３０が負担する力が少なくて済むので、本実施形態は高速走行が可能なリニアモータを適用できる。

また、搬送装置１は、容器１００を把持する保持要素５０の荷重を、カムレール１３で受けるので、可動要素４０が受ける鉛直方向Ｚの荷重が軽減される。したがって、製品液が充填されたために空容器に比べて相当程度に重くなった容器１００を把持する保持要素５０であっても、可動要素４０が高速で搬送することができる。この搬送装置１を飲料充填システムに適用すれば、要求される充填能力に耐えられる搬送速度を実現できる。

しかも、カムレール１３にカムフォロア５５Ａ，５５Ｂが係合されることにより、保持要素５０の鉛直方向Ｚの位置決めがなされる。したがって、搬送装置１によれば、保持要素５０の安定した走行が確保される。

［付記］
以上、本発明の好ましい搬送装置を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

例えば、本実施形態では平行４節リンク機構を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、平行４節リンク機構以外の４節リンク機構を用いることができる。ただし、隣接するグリッパ６０の間隔を狭くする上では、平行４節リンク機構を用いるのが好ましい。

また、本実施形態では、第一リンク機構７１と第二リンク機構７３が、第一固定節７１Ｄと第二固定節７３Ｄを共用しているが、本発明はこれに限るものではなく、第一固定節７１Ｄと第二固定節７３Ｄを独立させることもできる。ただし、隣接するグリッパ６０の間隔を狭くする上では、第一固定節７１Ｄと第二固定節７３Ｄを共用することが好ましい。

また、本実施形態では、主動軸６４Ａを回転させることにより従動軸６４Ｂが回転されるが、本発明はこれに限るものではなく、主動軸６４Ａと従動軸６４Ｂを独立して回転させることもてできる。この場合、主動軸６４Ａと従動軸６４Ｂという関係はなくなる。

また、以上の実施形態では、グリッパ６０の移動をカム機構で行うが、本発明はこれに限定されず、電磁ソレノイド、電動モータなどの電力を動力源とする電気機器を用いて行うこともできる。
電磁ソレノイドでグリッパ６０を移動させ場合、退避位置においてグリッパ６０が閉じているときには電力を供給しないで、把持位置においてグリッパ６０を開くときに電力を供給すればよい。電力を供給しない間には、電磁ソレノイドはグリッパ６０が容器１００を把持する状態を機械的に維持することになる。

また、本実施形態では首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂが、開閉移動による第二方向Ｄ２の移動量よりも進退移動による第一方向Ｄ１の移動量が大きい移動軌跡に沿って移動するのは、第一リンク機構７１および第二リンク機構７３を用いている。しかしこれは本発明の好ましい形態に過ぎず、他の機構、例えばこの移動軌跡を実現できるカム曲線を備えるカム機構によって首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂを移動させることもできる。

また、以上の実施形態では、直線部１１Ｃ，１１Ｄを備える搬送路１０に沿ってそれぞれが独立して走行する複数の可動体３０を備える搬送装置１について説明したが、本発明のグリッパはこれに限らず、容器を把持しながら搬送経路に沿って容器を搬送する搬送装置に広く適用できる。例えば、本発明は、スターホイールと称される回転体を可動体とする搬送装置のグリッパに適用できる。また、直線部１１Ｃ，１１Ｄにおいて、複数のグリッパ６０がグループの単位で動作する場合であって、隣接するグリッパ６０同士の距離が短い用途に本発明は好適である。

また、本実施形態では、容器１００の首部１０１を把持する首部把持片６１Ａおよび首部把持片６１Ｂの例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、図８に示すように、
第一中間節７１Ｂおよび第二中間節７３Ｂのそれぞれに胴部把持片（第一把持片）７５Ａおよび胴部把持片（第二把持片）７５Ｂが固定されている。胴部把持片７５Ａ，７５Ｂは、第一中間節７１Ｂ，７３Ｂから下方に垂れ下がる板状の部材である。
胴部把持片７５Ａ，７５Ｂは、第一リンク機構７１および第二リンク機構７３が把持位置にいるときに、容器１００の胴部１０３を把持する。胴部把持片７５Ａ，７５Ｂは、第一リンク機構７１および第二リンク機構７３が退避位置にいるときには、容器１００の胴部１０３から離れる。
本発明は、首部把持片６１Ａ，６１Ｂと胴部把持片７５Ａ，７５Ｂの双方を設けることもできる。

１ 搬送装置
３ 搬送経路
１０ 搬送路
１１ ガイドレール
１２ 電磁コイル
１９ 開閉カムレール
２１ ロックカムレール
３０ 可動体
４０ 可動要素
４１ ホルダ
４５Ａ，４５Ｂ 永久磁石
５０ 保持要素
５１ フレーム
６０ グリッパ
６１Ａ，６１Ｂ 首部把持片
６３Ａ，６３Ｂ 可動部
６４Ａ 主動軸
６４Ｂ 従動軸
６５Ａ 主動歯車
６５Ｂ 従動歯車
６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｄ プーリ
６７ タイミングベルト
６９ 支持板
７０ 開閉機構
７１ 第一リンク機構
７３ 第二リンク機構
７１Ａ，７３Ａ 原動節
７１Ｂ，７３Ｂ 中間節
７１Ｃ，７３Ｃ 従動節
７１Ｄ，７３Ｄ 固定節
７５Ａ，７５Ｂ 胴部支持片
７６ 開閉レバー
７７ ローラカム
７９ 係止ピン
８０ ロック機構
８１ ロックレバー
８１Ａ 作用部
８１Ｂ 動作部
８１Ｃ 回転軸
８３ ロックピン
８５ ローラカム
８９Ａ，８９Ｂ ばね支持ピン
９０ コントローラ
１００ 容器
１０１ 首部
１０３ 胴部

Claims (9)

1. 飲料充填システムにおいてそれぞれが隣接して設けられる複数のグリッパであって、
   それぞれのグリッパは、
   第一把持片および第二把持片と、
   前記第一把持片および前記第二把持片を、物品を把持する把持位置と前記物品の把持を解く退避位置の間を第一方向に進退移動させるとともに、前記第一方向に交差する第二方向に開閉移動させる移動機構と、を有し、
   前記移動機構は、
   前記第一把持片および前記第二把持片のそれぞれが、前記開閉移動による前記第二方向の移動量よりも前記進退移動による前記第一方向の移動量が大きい円弧状の移動軌跡に沿って移動するように構成される、グリッパ。
   
2. 前記移動機構は、
   前記第一把持片を移動させる４節からなる第一リンク機構と、
   前記第二把持片を移動させる４節からなる第二リンク機構と、を備え、
   前記第一リンク機構と前記第二リンク機構は、動作が同期して行われる、
   請求項１に記載のグリッパ。
   
3. 前記第一リンク機構は、
   第一原動節、第一中間節、第一従動節および第一固定節を備え、
   前記第二リンク機構は、
   第二原動節、第二中間節、第二従動節および第二固定節を備え、
   前記移動機構は、
   前記第一固定節と前記第二固定節とが共用される、
   請求項２に記載のグリッパ。
   
4. 前記第一原動節および前記第二原動節に回転力が加わることにより、前記第一リンク機構と前記第二リンク機構が、前記物品の把持と前記把持を解くのとを同期して行う、
   請求項３に記載のグリッパ。
   
5. 前記第一リンク機構および前記第二リンク機構は、平行４節リンク機構からなる、
   請求項２～請求項４のいずれか一項に記載のグリッパ。
   
6. 前記物品は飲料用のボトル容器であり、
   前記第一把持片および前記第二把持片は前記ボトル容器の首部を把持するように構成される、
   請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のグリッパ。
   
7. 前記物品は飲料用のボトル容器であり、
   前記第一把持片および前記第二把持片は前記ボトル容器の胴部を把持するように構成される、
   請求項１～請求項６のいずれか一項に記載のグリッパ。
   
8. 前記第一把持片と前記第二把持片が把持位置において前記物品を把持する状態を機械的に維持するロック機構を備え、
   前記ロック機構は、
   前記第一把持片と前記第二把持片が開くのを阻止するロック位置と、
   前記第一把持片と前記第二把持片が開くことができるロック解除位置と、の間を移行し作用部を備えるロックレバーと、
   前記第一把持片と前記第二把持片の開閉と連動し、ロックピンを備える開閉レバーと、
   を備え、
   前記ロックレバーは、
   前記ロック位置において、前記ロックレバーの前記作用部と前記開閉レバーのロックピンが係合することで、前記物品を把持する状態を機械的に維持し、
   前記ロック解除位置において、前記ロックレバーの前記作用部と前記開閉レバーのロックピンとの係合が解かれる、
   請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のグリッパ。
   
9. 物品を把持しながら搬送経路に沿って前記物品を搬送する搬送装置であって、
   前記物品を把持する請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のグリッパと、
   前記グリッパを支持しながら、前記物品を前記搬送経路に沿って搬送する可動体と、を備える、物品搬送装置。

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