JP7266809B2 - 合流装置 - Google Patents

Description

本発明は、上流から２列以上で移送されてくる物品を行方向にピックアップし、別の移送路に１列に並べ直して下流に送る合流装置に関する。

従来、菓子箱その他の物品を整列し直す例として合流装置が知られている。これは、例えば、上流が箱詰ライン、下流が印字ラインであって、箱詰ラインが律速であるため２列として、下流で１列にし直して処理速度を上げる場合に用いられる。

合流のさせ方は様々で、例えば、一方の列の箱の間に他方の列の箱をプッシャで順次押し込む方法や、上下に列が組まれる場合は、上の列の物品を端部で落下させて下の列に間挿させる方法などがある。

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
プッシャ押込みによる整列や、上方ラインの下方ラインへの落とし込みによる整列では
、箱の位置、向き、間隔等の精度が必ずしもよくなく、下流がインクジェットによる印字ラインである場合は、印字ミスが生じやすいという問題点があった。
また、このような整列方法では、上流の移送方向と下流の移送方向を同じにする必要があり、ライン設計の自由度が低いという問題点があった。

特開２０１１－８８７４９ 特開２０１７－２２２４８３ 特開２０１０－１８００２０

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、上流から複数列にて移送されてくる物品を、任意の方向に向けた下流の移送路に精度よく１列に並べ直して載置する合流装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の合流装置は、所定間隔離れた二個の物品が組となり、その重心を結ぶ線に直交する方向を進行方向として、上流から二列になって進行方向にも等間隔離れた組の物品が順次移送され、当該組の物品を上空から吸着し、別の移送路に一列にして載置する合流装置であって、前記所定間隔と同間隔離された二つの吸着カップを有する同形の吸着部であって、回転対称に配されて回転軸の回りを回転する吸着部と、吸着部の二つの吸着カップを結ぶ方向が前記重心を結ぶ線の方向に向いた時に吸着カップの直下に順次組の物品が位置するように、回転軸を回転させる同期駆動手段と、各吸着部の二つの吸着カップを結ぶ線を移送路の進行方向に配向させ、また、前記重心を結ぶ線の方向に戻すカップ配向手段と、組の物品を吸着カップの真下で吸着し、移送路の上空に至ったとき開放する吸着制御手段と、移送路上で物品の位相がそろうように各吸着カップを自転させるカップ自転手段と、を具備したことを特徴とする。

請求項１に係る発明は、上流から２列で移送されてくる物品を１列に並べ直し、任意の方向に向けた下流の移送路に載置する。回転機構を採用して同期をとるため精度よい載置を実現する。移送路の移送速度を調整すれば下流にて総ての物品の等間隔移送も実現できる。
また、配向方向を含めより精度の高い１列載置が可能となる。
なお、上流側にて３列以上にて物品が移送されてくる場合であっても、同様の機構により下流での合流および１列載置が実現できるが、そのうちの２列に着目すれば請求項１の構成となる。

同形とは広義であり、二つの吸着カップを組として、各組とも同一の動きが担保される構造であれば同形に該当するものとする。この点で、吸着部は外形が揃っていなくても同形であるといえる。
同期駆動手段は、回転軸の回転速度を調整し組の物品の到来と吸着部の到来とのタイミングをあわせる制御をおこない、簡単には等角速度運動などの角速度制御などをおこなう。
半径方向は、吸着カップの初期位置の配列方向ということもできる。
位相とは、向きを意味する。位相をそろえる方法は、特に限定されず、吸着時にそれぞれの物品の向きを検知し個々調整する例のほか、上流側で姿勢が揃っている場合には、単に一定角の自転によっても位相揃えを実現できる。

請求項２に記載の合流装置は、請求項１に記載の合流装置において、移送路上で物品の位相がそろうように各吸着カップを自転させるカップ自転手段を具備したことを特徴とする。

請求項２に記載の合流装置は、請求項１に記載の合流装置において、吸着部は回転軸を中心に据えた円盤体、円環体、もしくは、アーム体に取り付けられ、カップ配向手段は二つの吸着カップを取り付ける基体と基体を軸回動させる基体回動手段とにより構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、装置構成を簡便化できる。

請求項３に記載の合流装置は、請求項２に記載の合流装置において、組の物品は吸着前において進行方向に対して位相をそろえて移送されており、回転軸と軸中心を同じくした親歯車と、基体の回動軸と軸中心を同じくし、親歯車と歯合する子歯車と、を具備し、同期駆動手段による回転軸の回転により親歯車を介して子歯車が回転し、移送路上に一列にかつ位相をそろえて物品を載置可能としたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、ギア比を調整することにより、機械構成のみにより、位相もそろえた精度の高い１列配置を実現する。

親歯車は、回転軸に固定されてともに回転してもよく、また、親歯車は不動であり、回転軸が回転してもよい。同様に、子歯車は、回動軸に固定されてともに回転してもよく、また、子歯車は回動軸とは別に回転してもよい。要は、二つの歯車を介して物品が移送路上に１列にかつ位相をそろえて載置されるのであれば、軸と歯車との間の回動ないし回転関係は任意に設計できるものとする。仕様の態様によっては、複数の歯車により親歯車が構成され、同様に、複数の歯車により子歯車が構成されていてもよい。また、内外や軸方向に位置を変え一つの歯車に異なるピッチの歯が設けられていても良いものとする。

請求項４に記載の合流装置は、請求項３に記載の合流装置において、更に、吸着カップを自転させる自転軸と軸中心を同じくした孫歯車を具備し、親歯車または子歯車を介して孫歯車が回転することにより、移送路上に一列にかつ位相をそろえて物品を載置可能としたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、ギア比を調整することで機械構成のみにより、吸着開放の位置および移送路の方向の設計自由度をより高めた合流装置を提供できる。

孫歯車も、自転軸に固定されてともに回転してもよく、孫歯車は自転軸とは別に回転してもよい。仕様の態様によっては、複数の歯車により孫親歯車が構成されまた、内外や軸方向に位置を変え一つの歯車に異なるピッチの歯が設けられていても良いものとする。

本発明によれば、上流から複数列にて移送されてくる物品を、任意の方向に向けた下流の移送路に精度よく１列に並べ直して載置する合流装置を提供することが可能となる。

本発明の合流装置を中心とした合流ラインの平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 下流ラインの移送方向を上流ラインに対して垂直にとった合流装置の吸着の際の様子（ａ）と吸着開放の様子を（ｂ）を描画した平面図である。 吸着カップを自転させる機構を付加した合流ラインの平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、２列でやってくる菓子箱を合流して１列にする合流装置について説明する。２列の供給ラインを上流ライン、１列にまとめた後のラインを下流ラインと称し、上流ラインと下流ラインと合流装置とからなる構成を合流ラインと適宜称することとする。

図１は、合流装置を中心とした合流ラインの平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。なお、歯車の歯の描画は便宜上省略している。また、図１（ａ）にては、子歯車の軌跡を一部点線で描画し、●にて歯車の回転の様子がわかるようにしている。また、これに付随した菓子箱も一部点線で描画している。更に、菓子箱Ｐは同一物であるが、移送の様子をあらわすために、片方を灰色にて描画している。また、図１（ｂ）では、説明の便宜上、親アームおよびこれに従動する子歯車以下の構成は、図１（ａ）の右に延伸した部分のみを描画している。

合流ラインＬは、合流装置１と上流ライン２と下流ライン３とにより構成される。
上流ライン２は２列構成であり、無端の移送ベルト３１と移送ベルト３２とがそれぞれ同速（速度Ｖ_１）で回転ローラ（図示せず）により駆動され、菓子箱Ｐを連続的に移送する。

この菓子箱Ｐは、向き（位相）と間隔がそろえられ順次移送される。図示した例では、菓子箱Ｐは進行方向に等間隔（間隔ｌ_１）にて、その長手方向をいずれも進行方向に向けて整然と載置され、移送されるものである。
また、菓子箱Ｐは、短手方向にも揃えられ、所定間隔ｌ_２離れて移送ベルト３１と移送ベルト３２とに一個ずつ二個並べられている。すなわち、この二個の菓子箱Ｐの重心を結ぶ線が短手方向となり、直交方向が長手方向かつ進行方向となるように載置されている。以降では、この短手方向に見た場合の二個（進行方向に直交する方向に並んだ二個）を「組の菓子箱Ｐ」と適宜称することとする。

合流装置１は、上流ライン２の進行方向先端にある、組の菓子箱Ｐを上から吸着し、下流ライン３に１列にして下流ライン３に載置する。

具体的には、合流装置１は、大きく、基盤体１０と従動体２０とにより構成される。
基盤体１０は、同形であって９０°回転対称に配された４本の親アーム１１と、合流装置１の設置面に対して不動であって軸中心が鉛直方向に配された親歯車１２と、親歯車１２と軸中心を共通にし、親アームを回転させる回転軸１３と、回転軸１３を所望の回転数にて回転させるモータ１４と、により構成される。

従動体２０は、子アーム２１と、子アーム２１をとりつけ親歯車１２と歯合する子歯車２２と、子歯車２２を内部のベアリング（図示せず）により自由に回動させる回動軸２３と、子アーム２１の両端部に取り付けられた二個の吸着カップ２４と、により構成される。なお、回動軸２３は親アーム１１の外端に固着させている。また、二個の吸着カップ２４の中心位置の間隔は組の菓子箱Ｐの間隔ｌ_２としている。更に、二個の吸着カップ２４の中心点は子歯車２２の軸中心に位置するようにしている。
以降では、各子アーム２１に取り付けられている二個の吸着カップ２４を「組の吸着カップ２４」と適宜称し、また、その二個の吸着カップ２４を結ぶ方向を「組の吸着カップ２４の方向」と適宜称することとする。

吸着カップ２４は、適宜鉛直方向に上下でき、菓子箱Ｐを上空から吸着し、また吸着開放する。この吸着制御は吸着制御部２５がおこなう。

また、親歯車１２の歯数Ｎ１と子歯車２２の歯数Ｎ２は、Ｎ１：Ｎ２＝２：１としている。

合流装置１の駆動の様子は次のとおりである。
なお、親アーム１１が上流ライン２の進行方向に垂直な方向となるときに、組の吸着カップ２４の方向も当該垂直な方向を向き、かつ、組の吸着カップ２４の直下に上流ライン２上の先頭の組の菓子箱Ｐが位置するように位置決めがされているものとする。また、下流ライン３は、９０°先行している親アーム１１の直下に設けられているものとする。

合流装置１は、モータ１４により、回転軸１３を角速度ω＝（Ｖ_１π）／（２ｌ_１）にて回転させる。この角速度とすることにより、組の菓子箱Ｐが吸着位置に来たときに、順次、親アーム１１も吸着位置に到来する。

吸着制御部２５は、親アーム１１の吸着カップ２４を制御して吸着位置にて直下の菓子箱Ｐを吸着する。そして、９０°回転したあと直下の下流ライン３に菓子箱Ｐを吸着開放し載置する。

ここで便宜的に、着目する親アーム１１を第一親アーム１１とし、続いて到来する親アームを第二親アーム１１とする。
第一親アーム１１が組の菓子箱Ｐを吸着し、第二親アーム１１が吸着位置にきたとき、第一親アーム１１は平面視において９０°進んだ位置にくる。このとき、Ｎ１：Ｎ２＝２：１であるので、第一親アーム１１の方向と第一親アーム１１の組の吸着カップ２４の方向がちょうど揃うこととなる。ここで吸着開放され、二つの菓子箱Ｐが下流ライン３に載置される。すなわち自動的に１列となるように載置される。

下流ライン３は、無端の移送ベルト３３が速度Ｖ_２にて回転ローラ（図示せず）により駆動され菓子箱Ｐを移送する。ここでＶ_２＝（ｌ_２／ｌ_１）・Ｖ_１としており、順次載置される菓子箱Ｐの間隔がすべてｌ_２の等間隔となって移送される。

以上の構成および制御ないし初期設定により、上流から２列にて連続的に移送されてくる菓子箱Ｐを、下流に精度よく連続的に１列かつ等間隔に並べ直して載置することができる。
なお、菓子箱Ｐは、上流ライン２では長手が進行方向を向き、吸着後の子歯車２２の公転及び自転により下流ライン３では短手が進行方向を向く。

この例では、場所はずれるが上流ライン２と下流ライン３の移送方向は同じである。合流装置１は、下流ライン３の移送方向を上流ライン２の移送方向と異ならせることもできる。吸着位置からの回転軸１３（親アーム１１）の回転角をθ_１とすると、回動軸２３の親アーム１１に対する回転角はギア比により２θ_１となり、組の吸着カップ２４の吸着位置からの回転角θ_２はθ_２＝３θ_１となる。
したがって、例えば、吸着制御部２５がθ_１＝π／３のとき吸着開放すると、θ_２＝πとなり下流ライン３の移送方向を上流ライン２に直交する方向とすることができる。このとき、ω＝（Ｖ_１π）／（３ｌ_１）とする。図２は、この様子を示した説明図である。
このように制御することにより、合流装置１は、下流ライン３の移送方向の設計自由度を高めた合流も実現する。

以上の例では、下流ライン３上における菓子箱Ｐは、その短手方向を進行方向として載
置および移送されるが、合流装置１は、更に、吸着カップ２４を自転させることにより、菓子箱Ｐの配向方向も任意とすることもできる。

図３は、吸着カップを自転させる機構を付加した合流装置を中心とした合流ラインの平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。なお、図１と同様に、歯車の歯の描画は便宜上省略している。また、図３（ａ）では、子歯車と孫歯車の軌跡を一部点線で描画し、●にて歯車の回転位置がわかるようにしている。また、これに付随した菓子箱も一部点線で描画している。また、図３（ｂ）でも、説明の便宜上、親アームおよびこれに従動する子歯車以下の構成は、図３（ａ）の右に延伸した部分のみを描画している。

図示したように、二つの吸着カップ２４は二つの孫歯車２６にそれぞれ固着され、これらの孫歯車２６はその自転軸２７が子アーム２１の両端に取り付けられており、子歯車２２に歯合しつつ自転可能としている。なおこの例では、子アーム２１は子歯車２２の側周に延設されている。
また、親歯車１２と孫歯車２６との距離を一定に保つ保持棒２８が回転軸１３と自転軸２７との間に設けられている。なお、図の例では、保持棒２８の片端は、子アーム２１先端にあけられた孔を介して自転軸２７になめらかに貫入し、他端は、親アーム１１先端にあけられた孔を介して回転軸１３になめらかに貫入している。

ここで、孫歯車の歯数Ｎ３をＮ３：Ｎ１＝１：１とすると、図３に表したように、親アーム１１が吸着位置から９０°回転したときに、組の菓子箱Ｐは吸着位置における向きを合流装置１の設置面に保ったまま１列となる。すなわち、長手方向を進行方向として下流ライン３上に載置されることとなる。

このように、合流装置１は、歯車機構を用いるだけで簡便に２列を１列に合流でき、また、歯数を調整して任意の方向に下流ライン３を向け、更には菓子箱Ｐの配向方向も調整できるので、合流ラインＬの設計自由度を高めることが可能となる。
合流装置１を用いることにより、上流ライン２では律速となる菓子の箱詰めをおこない下流ライン３では高速で印字処理をすべく合流させて、工程全体の処理能力を上昇させることができる。

本発明は上記の例に限定されない。孫歯車２６に代えて、センサと自転モータとにより菓子箱Ｐの位相をそろえることもできる。特に、上流ライン２において菓子箱Ｐの向きがバラバラの場合に好適に実装できる。

また、親アーム１１に代えて、円盤や円環に回動軸２３を取り付けてもよい。この場合も回動軸２３の位置は、回転軸１３に対して軸対称に配するものとする。

なお、請求項にいう吸着部は、吸着カップ２４、回転軸１３、親アーム１１などにより構成される。同期駆動手段は、回転軸１３，モータ１４などにより構成される。カップ配向手段は、親アーム１１，親歯車１２，子アーム２１，子歯車２２，回動軸２３などにより構成される。吸着制御手段は、吸着制御部２５などにより構成される。
カップ自転手段は、孫歯車２６，自転軸２７，保持棒２８、子歯車２２、親アーム１１などにより構成される。
基体は、子アーム２１などにより、基体回動手段は、回動治具２３、親アーム１１，親歯車１２，子歯車２２などにより、それぞれ構成される。

本発明は、吸着と開放を逆にすれば、等間隔の分流ラインとして使用することもできる。

１ 合流装置
２ 上流ライン
３ 下流ライン
１０ 基盤体
１１ 親アーム
１２ 親歯車
１３ 回転軸
１４ モータ
２０ 従動体
２１ 子アーム
２２ 子歯車
２３ 回動軸
２４ 吸着カップ
２５ 吸着制御部
２６ 孫歯車
２７ 自転軸
２８ 保持棒
３１ 移送ベルト
３２ 移送ベルト
３３ 移送ベルト
Ｌ 合流ライン
Ｐ 菓子箱

Claims (4)

1. 所定間隔離れた二個の物品が組となり、その重心を結ぶ線に直交する方向を進行方向として、上流から二列になって進行方向にも等間隔離れた組の物品が順次移送され、当該組の物品を上空から吸着し、別の移送路に一列にして載置する合流装置であって、
   前記所定間隔と同間隔離された二つの吸着カップを有する同形の吸着部であって、回転対称に配されて回転軸の回りを回転する吸着部と、
   吸着部の二つの吸着カップを結ぶ方向が前記重心を結ぶ線の方向に向いた時に吸着カップの直下に順次組の物品が位置するように、回転軸を回転させる同期駆動手段と、
   各吸着部の二つの吸着カップを結ぶ線を移送路の進行方向に配向させ、また、前記重心を結ぶ線の方向に戻すカップ配向手段と、
   組の物品を吸着カップの真下で吸着し、移送路の上空に至ったとき開放する吸着制御手段と、
   移送路上で物品の位相がそろうように各吸着カップを自転させるカップ自転手段と、
   を具備したことを特徴とする合流装置。
2. 吸着部は回転軸を中心に据えた円盤体、円環体、もしくは、アーム体に取り付けられ、
   カップ配向手段は二つの吸着カップを取り付ける基体と基体を軸回動させる基体回動手段とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の合流装置。
3. 組の物品は吸着前において進行方向に対して位相をそろえて移送されており、
   回転軸と軸中心を同じくした親歯車と、
   基体の回動軸と軸中心を同じくし、親歯車と歯合する子歯車と、
   を具備し、
   同期駆動手段による回転軸の回転により親歯車を介して子歯車が回転し、移送路上に一列にかつ位相をそろえて物品を載置可能としたことを特徴とする請求項２に記載の合流装置。
4. 更に、吸着カップを自転させる自転軸と軸中心を同じくした孫歯車を具備し、
   親歯車または子歯車を介して孫歯車が回転することにより、移送路上に一列にかつ位相をそろえて物品を載置可能としたことを特徴とする請求項３に記載の合流装置。
   

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