JP7220953B2 - 製品積み重ね装置 - Google Patents

Description

本発明は、空の容器等、軽量の製品を積み重ねる装置に関する。

工場で製造された容器は、所定数積み重ねられ、箱詰めして出荷される。
容器の積み重ねは次のようにして行われる。搬送ロボットがコンベアにより送られてくる容器を吸着し、積み重ね予定箇所の上方へ搬送した後、吸着を解除して落下させる。容器は自重により積み重ね予定箇所へと落下するが、軽量であるため空気の抵抗を受けて落下姿勢が不安定である。特に、積み重ねられた容器に新たな容器を積み重ねる際に、容器間の内部空気が外部へ抜けづらくなるため、この内部空気の抵抗を受ける。そのため、容器が垂直に積み重ねられず、積み重ね姿勢がくずれることがある。また、上記内部空気の抵抗により積み重ね時の容器の落下速度が遅くなり、積み重ね作業を迅速に行なうことができない。

特許文献１に開示された装置は、内容物を収容した蓋付の容器を積み重ねる装置であり、搬送ロボットのアームに、バキュームカップを設置するとともにこのバキュームカップに隣接して付勢機構を設置している。この付勢機構は、押さえ板と押さえ板を下方に付勢するスプリングとを有している。
特許文献１の装置では、スプリングに抗して容器をバキュームホルダで吸着し、吸着を解除した時、スプリングの力で押さえ板が容器を下方に押しながら落下させる。これにより、容器を安定した姿勢で落下させようとしている。

実開平３－１０５４０３号公報

特許文献１の装置を空の容器等の製品の積み重ねに適用すると、製品にはバキュームカップによる上向きの力とスプリングによる下向きの力が加わるため、製品に応力が生じ、その変形を招く可能性がある。
また、吸着を解除してスプリングの力で製品を下方に押した時、製品は落下の過程で空気抵抗を受けるので、安定した落下姿勢を保てず、上述した不都合を解消することができない。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、製品積み重ね装置において、積み重ね予定箇所の上方まで製品を搬送した後、上記積み重ね予定箇所に製品を落とし、これを所定回数繰り返すことにより製品を積み重ねる搬送手段と、上記積み重ね予定箇所の周囲の空気を吸引する吸引手段と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、積み重ね箇所の周囲の空気を吸引するため、製品を積み重ね箇所へ落下させる際の空気抵抗を減じることができる。その結果、安定した姿勢で落下させることができ、積み重ね姿勢も崩れない。また、落下速度も早めることができるので、製品の積み重ね作業を迅速に行なうことができる。

好ましくは、上記吸引手段は、上記積み重ね予定箇所の側部に配置された吸引装置を含み、この吸引装置の吸引口は上記積み重ね予定箇所を向くとともにその少なくとも一部が上記積み重ね予定箇所の載置面より高い位置に配置されている。
上記構成によれば、製品の積み重ね数が増えても、確実に製品間の空気を吸引することができ、空気抵抗を減じることができる。

好ましくは、上記吸引装置が、上記積み重ね予定箇所を挟んで一対配置されており、これら一対の吸引装置が上記積み重ね予定箇所から等距離離れている。
上記構成によれば、一対の吸引装置による吸引に伴い製品に付与される横方向の力を相殺し、より安定した製品の積み重ねを行なうことができる。

好ましくは、上記積み重ね予定箇所がベルトコンベアの上側ベルトに位置し、上記一対の吸引装置が、上記ベルトコンベアの長手方向と直交する方向に対向して配置されている。
上記構成によれば、所定個数積み重ねられた製品をコンベアで搬送することができる。

好ましくは、上記吸引手段はさらに、上記ベルトコンベアの上側ベルトと下側ベルト間に配置された第２の吸引装置とを含み、上記第２の吸引装置は、上記上側ベルトを介して、上記積み重ね予定箇所およびその周囲の空気を吸引する。
上記構成によれば、積み重ね予定箇所を吸引することにより、積み重ねられた製品を位置ずれすることなく積み重ね予定箇所に維持することができる。また、積み重ね予定箇所の周囲を吸引することにより、製品積み重ね時の空気抵抗をより一層減じることができる。

好ましくは、上記製品が底部と開口部を有する容器であり、上記搬送手段は上記容器を、上記底部を吸着し上記開口部を下にした状態で上記積み重ね予定箇所へ搬送する。
上記構成によれば、新たに積み重ねる容器内部の空気を外部に抜き出すことができ、容器を迅速かつ安定して積み重ねることができる。また、容器の内面に触れずに吸着して搬送することができる。

本発明によれば、製品を落下させる時の空気抵抗を減じることができるので、安定した姿勢で製品を積み重ねることができるとともに積み重ね作業を迅速に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る容器積み重ね装置の概略平面図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１に示すように、容器積み重ね装置（製品積み重ね装置）は、互いに平行をなすベルトコンベア１０，２０と、これらベルトコンベア１０，２０間に配置された搬送ロボット３０（搬送手段）と、ベルトコンベア２０の両側部に配置された一対の第１吸引装置４０（吸引手段）と、ベルトコンベア２０内に配置された第２吸引装置５０（吸引手段）と、を主たる構成として備えている。

積み重ね対象となる容器１（製品）は、図２ではコップ形状をなしているが、椀形状やどんぶり形状をなしていてもよい。容器１は、底部１ａと開口部１ｂとを有している。
製造された空の容器１は、底部１ａを上にし開口部１ｂを下にした状態でベルトコンベア１０により次々と搬送されてくる。

搬送ロボット３０は、多関節アーム３１を有し、その先端にサクションパッド３２（吸着部；図２にのみ示す）を有している。搬送ロボット３０は、ベルトコンベア１０で搬送されてくる容器１の底部１ａをサクションパッド３２で吸着し、ベルトコンベア２０の積み重ね予定箇所へと搬送する。ベルトコンベア２０の搬送速度はベルトコンベア１０より遅く設定されている。

ベルトコンベア２０の無端ベルトは空気の流通を許容する構造を有している。この無端ベルトにおいて上側を移動する部位を上側ベルト２１とし、下側を移動する部位を下側ベルト２２とする。この上側ベルト２１の幅方向中央部の所定箇所が上記積み重ね予定箇所２１ａとなる。積み重ね予定箇所２１ａは、上記ベルトコンベア２０の搬送速度に応じて移動する。

搬送ロボット３０は、容器１をベルトコンベア２０の真上において予め決められた高さまで搬送した後、サクションパッド３２の吸着を解除して容器１をベルトコンベア２０の積み重ね予定箇所２１ａに落とす。なお、この吸着解除時に、圧縮エアを供給してもよい。

上記搬送ロボット３０による容器１の積み重ね予定箇所２１ａへの搬送、落下を繰り返すことにより、容器１が積み重ねられる。容器１が所定個数例えば１０個積み重ねられたら、搬送ロボット３０は積み重ねが完了した積み重ね予定箇所２１ａの手前の積み重ね予定箇所２１ａにおいて、新たに容器１の積み重ねを開始する。
所定個数の容器１からなる積み重ね体２は、ベルトコンベア２０により箱詰めステージへと送られる。

ベルトコンベア２０上での容器１の積み重ねを安定してかつ迅速に行なうために、第１、第２の吸引装置４０、５０（吸引手段）が配備されている。

一対の第１吸引装置４０は、ベルトコンベア２０を挟んでベルトコンベア２０の長手方向と直交する方向に対峙しており、積み重ね予定箇所２１ａから等しい距離離れている。第１吸引装置４０は、それぞれ吸引ボックス４１を有しており、これら吸引ボックス４１はホース４２を介して共通のバキュームポンプ（図示しない）に接続されている。

吸引ボックス４１は、ベルトコンベア２０を向く吸引口４１ａを有している。吸引口４１ａは、積み重ね予定箇所２１ａの載置面すなわちベルトコンベア２０の上側コンベア２１の上面より上方に位置している。より具体的には、吸引口４１ａの下端が積み重ね予定箇所２１ａの載置面と略等しい高さに位置している。
吸引口４１ａにおけるベルトコンベア２０の長手方向の寸法は、積み重ね予定箇所２１ａの移動距離（最初の容器１が載置されてから所定個数の容器１の積み重ねが完了するまでの移動距離）に相当するかこれより大きい。なお、１つの大きな吸引口４１ａの代わりに多数の小さな吸引口を形成してもよい。

第２吸引装置５０は、ベルトコンベア２０に内蔵されている。具体的には、第２吸引装置５０は、上側ベルト２１と下側ベルト２２との間に配置された扁平な吸引ボックス５１を備えている。この吸引ボックス５１はホース５２を介してバキュームポンプ（図示しない）に接続されている。なお、このバキュームポンプは第１吸引装置４０のバキュームポンプと兼用であってもよいし、別であってもよい。

吸引ボックス５１の上板部はベルトコンベア２０の上側ベルト２１の下面に接しており、この上板部の略全域に、多数の吸引口５１ａが略均等に形成されている。吸引口５１ａの形成領域の幅方向寸法は、上側ベルト２１の幅と同程度であり、上記積み重ね予定箇所２１ａより大きい。また、吸引口５１ａの形成領域の長手方向寸法は、前述した積み重ね予定箇所２１ａの移動距離に相当するかこれより大きい。

容器１の積み重ね工程を再度説明しながら、上記吸引装置４０，５０の作用を詳述する。搬送ロボット３０により、最初の容器１が積み重ね予定箇所２１ａの真上の所定高さに搬送された後で、サクションパッド３２による吸着が解除されると、容器１は、自重により自然落下し、積み重ね予定箇所２１ａに載る。この際、一対の第１吸引装置４０および第２吸引装置５０の吸引作用により、積み重ね予定箇所２１ａの上方空間では、負圧状態になっているので、容器１は小さな空気抵抗で落下する。そのため、安定した姿勢で速く落下し、積み重ね予定箇所２１ａに載る。この最初の容器１は、積み重ね予定箇所２１ａの真下に位置する第２吸引装置５０の吸引口５１ａにより吸引されるので、その位置を確実に維持することができる。

次に、搬送ロボット３０により、２番目の容器１が積み重ね予定箇所２１ａの真上の所定高さに搬送された後で、サクションパッド３２による吸着が解除されると、容器１は、自重により自然落下し、積み重ね予定箇所２１ａに載っている最初の容器１に重ねられる。吸着解除される高さは、２番目の容器１の開口部１ｂが最初の容器１の底部１ａに達したか、それより若干低い位置に達した高さとするのが好ましい。

上記積み重ねの際に、２番目の容器１の内部空気は最初の容器１に遮られるため、２つの容器１の胴周部間の環状の隙間から外へ抜けることになる。そのため、空気吸引が無い場合には、この内部空気が抵抗となり２番目の容器１の落下が遅れ、落下時の姿勢が不安定になり、ひいては積み重ね姿勢が垂直にならずにくずれてしまうこともある。
しかし、本実施形態では、左右一対の第１吸引装置４０と下方の第２吸引装置５０により、積み重ね予定箇所２１ａの周囲の空気が吸引されて負圧となり、これにより２番目の容器１の内部空間の空気が２つの容器１間の環状の隙間から抜け出るのを促進することができる。その結果、２番目の容器１の内部空間の空気抵抗を減じることができ、２番目の容器１の落下が速められるとともに、落下時の姿勢が安定する。

３番目以降の容器１についても同様である。なお、容器１の積み重ね個数が増えるにしたがって、搬送ロボット３０による吸着解除高さを高くする。
本実施形態では、一対の第１吸引装置４０の吸引口４１ａが積み重ね予定箇所２１ａの載置面より高いので、容器１の積み重ね個数が増加して、高い位置での新たな容器１の積み重ねが行なわれる場合でも、確実に積み重ね予定箇所２１ａの周囲の空気吸引を行なうことができる。

本実施形態では、一対の第１吸引装置４０が積み重ね予定箇所２１ａを挟んで配置され、積み重ね予定箇所２１ａから等距離離れているので、第１吸引装置４０の空気吸引に伴い積み重ねられた容器１に加わる横方向の力が相殺され、積み重ねられた容器１の横ずれを確実に防止できる。

本実施形態では、容器１の積み重ねの際に、一対の第１吸引装置４０が容器１の内部空気吸引の主たる役割を担うが、第２吸引装置５０の積み重ね予定箇所２１ａの周囲に位置する吸引口５１ａもこの内部空気吸引の役割を担うので、より一層空気抵抗を減じることができる。

本発明は、上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用することができる。
積み重ね対象は容器以外の製品でもよい。
第１吸引装置の吸引口は、その一部が積み重ね予定箇所の載置面より下方に位置していてもよい。
第１吸引装置を環状の構成し、吸引口を等間隔では配置してもよい。
上記実施形態において、ベルトコンベア２０に内蔵される第２吸引装置５０を省いてもよい。
上記実施形態において、第２吸引装置５０の吸引力を高め、第１吸引装置４０を省いてもよい。

本発明は、空の容器等を積み重ねる装置に適用できる。

１ 容器（製品）
１ａ 底部
１ｂ 開口部
２０ ベルトコンベア
２１ 上側ベルト
２１ａ 積み重ね予定箇所
２２ 下側ベルト
３０ 搬送ロボット（搬送手段）
３２ サクションパッド（吸着部）
４０ 第１吸引装置（吸引手段）
４１ａ 吸引口
５０ 第２吸引装置（吸引手段）
５１ａ 吸引口

Claims (4)

1. 上側ベルトが全周にわたって開放された積み重ね予定箇所を提供し、上記積み重ね予定箇所に積み重ねられた製品を搬送するベルトコンベアと、
   上記積み重ね予定箇所の上方まで製品を搬送した後、上記積み重ね予定箇所に製品を落とし、これを所定回数繰り返すことにより製品を積み重ねる搬送手段と、
   上記積み重ね予定箇所の周囲の空気を吸引する吸引手段と、を備え、
   上記吸引手段は、上記積み重ね予定箇所を挟んで上記ベルトコンベアの長手方向と直交する方向に対向配置された一対の吸引装置を含み、
   上記一対の吸引装置は、上記積み重ね予定箇所から等距離離れ、上記積み重ね予定箇所を向く吸引口を有することを特徴とする製品積み重ね装置。
2. 上記吸引手段はさらに、上記ベルトコンベアの上側ベルトと下側ベルト間に配置された第２の吸引装置とを含み、
   上記第２の吸引装置は、上記積み重ね予定箇所の下方に位置し上記積み重ね予定箇所を向く吸引口を有し、上記上側ベルトを介して、上記積み重ね予定箇所およびその周囲の空気を吸引することを特徴とする請求項１に記載の製品積み重ね装置。
3. 上記積み重ね予定位置が上記ベルトコンベアにより移動し続けている状態で、上記搬送手段による製品の積層が実行され、上記一対の吸引装置の吸引口の形成領域のコンベア長手方向寸法が、最初の製品の載置から所定個数の製品の積み重ねが完了するまでの積み重ね予定箇所の移動距離に相当するかこれより大きいことを特徴とする請求項１に記載の製品積み重ね装置。
4. 上記製品が底部と開口部を有する容器であり、上記搬送手段は上記容器を、上記底部を吸着し上記開口部を下にした状態で上記積み重ね予定箇所へ搬送することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の製品積み重ね装置。

Images