JP7306011B2

JP7306011B2 - プランジャ装置及びパレタイザ

Info

Publication number: JP7306011B2
Application number: JP2019060013A
Authority: JP
Inventors: 靖広阿部; 寛之齋藤; 崇文槙
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2020158261A

Description

本発明は、金属容器などの開口部から挿入され、その金属容器を係止しながら移送するプランジャ装置及びそれを用いたパレタイザに関するものである。

従来、飲料を充填する前の金属容器（空缶）を整列搬送する搬送ラインに備えられ、昇降自在のプランジャロッドを下降して金属容器の開口部に挿入し、そのプランジャロッドで金属容器を係止しながら、その金属容器を所定方向に移送するプランジャ装置及びそれを用いたパレタイザが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平１－１６２６１９号公報

近年、コーヒー飲料などの金属容器は、リシール性や意匠性を持たせるために、開口部を絞り、キャップを設けたボトル缶が使用されている。
このボトル缶は、開口部の口径が小さいので、従来のパレタイザでは、プランジャロッドが下降してきたときに、そのプランジャが開口部に接触して、ボトル缶に傷を付けたり、変形を起こすなどの可能性があった。

本発明の目的は、プランジャロッドが下降するときに、金属容器の開口部に接触することを防止できるプランジャ装置及びパレタイザを提供することにある。

前記課題を解決するために、第１の発明は、金属容器の開口部から挿入され、その金属容器を係止しながら、所定方向に移送するプランジャロッドと、前記プランジャロッドの上部に設けられ、前記プランジャロッドの挿入可能範囲内に前記金属容器の開口部があるか否かを検出するセンサ部と、前記センサ部の出力に基づいて、前記金属容器の配列不良を判定する判定部と、を備えたプランジャ装置である。
また、第２の発明は、前記第１の発明のプランジャ装置と、前記プランジャ装置を昇降させる昇降部と、前記プランジャ装置を所定の方向に移送させる搬送部と、を備えたパレタイザである。

本発明によれば、プランジャロッドが下降するときに、金属容器の開口部に接触することを防止できるプランジャ装置及びパレタイザを提供することができる。

本発明によるパレタイザの実施形態を示す斜視図である。本発明によるプランジャ装置の実施形態を示す側面図及び断面図である。本実施形態によるパレタイザの制御系を示すブロック図である。本実施形態によるパレタイザの制御系の動作を示すフローチャートである。本実施形態によるパレタイザの動作を示す説明図である。本実施形態によるパレタイザの動作を示す説明図である。本実施形態によるパレタイザの動作を示す説明図である。本実施形態によるパレタイザの動作を示す説明図である。

以下、図面等を参照しながら、本発明によるプランジャ装置及びパレタイザの実施形態をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明によるパレタイザの実施形態を示す斜視図である。

本実施形態のパレタイザ１００は、図１に示すように、搬送部６２（図３参照）に連結された２本のアーム部材１０１と、各アーム部材１０１の先端に設けられた２つの連結部材１０２と、各連結部材１０２に渡された取付部材１０３と、取付部材１０３の両端部に取り付けらえた２つのシリンダ１０４と、各シリンダ１０４のロッドに設けられた昇降部材１０５と、昇降部材１０５に複数（この実施形態では、１０個）設けられたプランジャ装置１０（１０－１～１０－ｎ）等とを備えている。

図２は、本発明によるプランジャ装置の実施形態を示す側面図及び断面図である。
プランジャ装置１０は、図２(ａ)に示すように、プランジャロッド１１にコーヒー飲料などのアルミ製のボトル缶（金属容器）２００の開口部２０１から挿入され、そのボトル缶２００を係止しながら、所定方向に移送するプランジャロッド１１と、プランジャロッド１１の上部に設けられ、プランジャロッド１１の挿入可能範囲内にボトル缶２００の開口部があるか否かを検出するセンサ部３０とを備えている。

センサ部３０は、図２(ｂ)に示すように、光Ｌ_１を投光する投光部３２及び反射光Ｌ_２を受光する受光部３３（図３参照）を含む３組の光学ユニット３１（３１－１、３１－２．３１－３）を備えており、これらの光学ユニット３１は、プランジャロッド１１の周縁部に配置されるセンサホルダ３４に収容されている。このように、光学ユニット３１は、プランジャロット１１の上部で、センサホルダ３４の下面に設けられている。

センサホルダ３４は、少なくとも外装部の内周縁部が略円形であり、光学ユニット３１は、その内周縁部上にある正三角形の頂点位置に３組配置されている。
具体的には、プランジャロッド１１の径が２０ｍｍ，ボトル缶２００の開口部２０１の口径が３０ｍｍの場合には、各光学ユニット３１は、センサ間距離が２４ｍｍで、１２０度間隔で３組配置されている。

プランジャロッド１１とセンサ部３０の投光部３２、受光部３３との相対的な位置関係をきめた理由は、以下の通りである。径方向は、プランジャロッド１１の外径と、ボトル缶２００の開口部２０１の内径のクリアランスに設置した。高さ方向は、プランジャロッド１１の先端の検出を確保しつつ、既設のフレームに収まる位置に設置した。

図３は、本実施形態によるパレタイザの制御系を示すブロック図である。
コントローラ２０は、このパレタイザ１００を統括して制御するためのものであり、ＣＰＵや、ＲＡＭ，ＲＯＭ等のメモリが含まれている。
コントローラ２０には、Ｉ／Ｏインターフェイス２２を介して、各プランジャ装置１０のセンサ部３０（３０－１～３０－ｎ）が接続されている。
コントローラ２０は、センサ部３０の出力に基づいて、ボトル缶２００の配列不良を判定する判定部２１が含まれている。この判定部２１は、受光部３３に入射した反射光の光量Ｒにより不良判定をする。
つまり、判定部２１は、反射量Ｒがしきい値Ｒ_０未満であるときに、ボトル缶２００の缶底２０２での反射が殆どないので、良好（ＯＫ）と判断する。
一方、反射量Ｒがしきい値Ｒ_０以上であるときに、開口部２０１での反射や肩部２０３での乱反射などの戻り光が含まれると考えられ、接触する可能性があるので、配列不良（ＮＧ）と判定する。
この結果、プランジャロッド１１とボトル缶２００の開口部２０１の隙間が一定以上に小さいことを検出することができる。

発光部４０は、センサホルダ３４の上方に１つ設けられ、各光学ユニット３１の投光部３２に、光ファイバー等により導光される投射光を投射するためのものであり、例えば、赤色ＬＥＤが好適に使用される。
赤色の可視光を選択したのは、（１）赤色は、波長が長いため屈折や散乱しにくく、正反射戻り光を測定しやすい、（２）ボトル缶２００などの金属は、波長が長い光をより反射しやすい、（３）設備取付へのサイズ感がよい、（４）目視によりセンシングされていることが判る等々の理由からである。
投光部３２から出射した後は、光が広がることも考えられるが、本実施形態では、たとえ広がっても問題の無い範囲で設置し、反射光の光量を検出している。
なお、発光部４０は、パレタイザ１００が可動中は常時ＯＮになっている。

また、コントローラ２０には、このパレタイザ１００を起動させる起動スイッチＳＷ１と、パレタイザ１００を緊急停止させる緊急停止ＳＷ２と、自動又は手動で停止したパレタイザ１００の停止を解除する解除スイッチＳＷ３などが接続されている。

コントローラ２０には、ドライバ２３を介して、昇降部５０、パレタイザ機構部６０、警報部７０等が接続されている。
昇降部５０は、プランジャ装置１０を昇降させる装置である。昇降部５０は、判定部２１が配列不良であると判定した場合に、降下を停止する。

パレタイザ機構部６０は、整列部６１、搬送部６２、段積部６３等を備えている。
整列部６１は、長さがボトル缶２００の缶径の半分だけ異なる曲線ガイドにより、ボトル缶２００を千鳥状に整列させる部分である。
搬送部６２は、プランジャ装置１０を所定の方向に移送させる部分が含まれ、ボトル缶２００が千鳥状に整列し、パレット1段分になるまで貯める部分である。図１に示すように、上方より1列１０缶分のプランジャ装置１０が１０本降下し（図７矢印Ｃ参照）、ボトル缶２００の開口部２０１より缶中へ挿入される。そして、プランジャ装置１０が最後列から全体を押し、パレット1段分のボトル缶２００Ａを段積部６３へ移送する（図８矢印Ｄ参照）。
段積部６３は、ボトル缶２００を、セパレートシートを挟んで複数段積載する部分である。段積部６３は、最初にパレットが横から挿入され、次いでセパレートシートが挿入され、1段分のボトル缶２００が移送されると、パレット全体が1段下がり、次のセパレートシートを挿入する。全段積まれると、トップフレームを挿入し、次工程へ移動し、新規なパレットを挿入する。

警報部７０は、判定部１１が配列不良であると判定した場合に、回転灯のような視覚的手段又はブザーのような聴覚的手段を用いて警報を発生する装置である。
また、判定部１１が配列不良であると判定した場合に、電気的信号で昇降部５０、及び、パレタイザ機構部６０を自動停止し、所定の条件が整わないと、次工程の動作を行わないインターロック制御を行っている。

図４は、本実施形態によるパレタイザの制御系の動作を示すフローチャートである。
図５～図８は、本実施形態によるパレタイザの動作を示す説明図である。
ここでは、特に断りがない限り、パレタイザ１００の駆動動作は、コントローラ２０が行い、プランジャ装置１０の配列判定は、判定部２１が行うものとし、配列判定を中心に説明する。

まず、図５に示すように、整列したボトル缶２００が、ラインの上流からながれてくる（矢印Ａ参照）。このとき、プランジャ装置１０は、上空で待機している。
Ｓ１０１では、起動スイッチＳＷ１がオンする（最初の１回のみ）。
Ｓ１０２では、パレタイザ１００の各部が初期化される。例えば、発光部４０を点灯する。また、ボトル缶２００の種類等により、しきい値等の各種のパラメータを設定する。

Ｓ１０３では、プランジャ装置１０が、図６に示すように、下降を開始する（矢印Ｂ参照）。
そして、プランジャロッド１１の先端と、ボトル缶２００の上面が一致するタイミングで、プランジャロッド１１がボトル缶２００に接触していないかを検出する。
プランジャロッド１１の先端がボトル缶２００の上面高さと同じになるまで下がったことを検出する方法は、例えば、機械的に下がった距離を初期設定（Ｓ１０２参照）しておけばよく、プランジャロッド１１の上下動用のシリンダ１０４に設置したリードスイッチなどで検出することができる。
Ｓ１０４では、プランジャ装置１０のプランジャロッド１１の先端が、ボトル缶２００の缶面高さか否かを判定して、肯定ならば、Ｓ１０５に進み、否定ならＳ１０３に戻る。
Ｓ１０５では、投光部３２が投光（図３光線Ｌ_１）を開始する。
Ｓ１０６では、受光部３３が反射光（図３光線Ｌ_２）の光量を検出する。
Ｓ１０７では、検出した反射光の光量Ｒが、所定値Ｒ_０よりも大きいか否かを判定し、肯定（ＮＧ判定）の場合には、Ｓ１０８に進み、否定の場合には、Ｓ１１２に進む。
Ｓ１０８では、プランジャ装置１０の下降を停止する。
Ｓ１０９では、警報部７０がブザー等により警報する。
Ｓ１１０では、パレタイザ１００のラインを停止する。判定部２１がＮＧ判定した場合には、インターロックで停止信号を出力し、駆動系へ伝達して設備（ライン）を停止する。そして、不良品ボトル缶２００は、人手や機械操作等により廃棄する。
Ｓ１１１では、復帰スイッチＳＷ３が押されたか否かを判定し、肯定の場合には、Ｓ１０３に戻り、否定の場合には、Ｓ１０９に戻る。

Ｓ１１２では、図７に示すように、プランジャ装置１０が下降し（矢印Ｃ参照）、ボトル缶２００内に入り込む。
Ｓ１１３では、プランジャ装置１０のプランジャロッド１１の先端の深さＤが所定値Ｄ_０になったか否かを判定し、肯定の場合には、Ｓ１１４に進み、否定の場合には、Ｓ１１２に戻る。
Ｓ１１４では、プランジャ装置１０の下降を停止する。

Ｓ１１５では、搬送部６２の移送を開始し、図８に示すように、プランジャ装置１０が水平方向に移動し（矢印Ｄ参照）、所定缶数のボトル缶２００Ａをパレットへ積み込む。
Ｓ１１６では、プランジャ装置１０の移送量Ｔが所定値Ｔ_０になったか否かを判定し、肯定の場合には、Ｓ１１７に進み、否定の場合には、Ｓ１１５に戻る。
Ｓ１１７では、プランジャ装置１０の移送を停止する。
Ｓ１１８では、プランジャ装置１０を初期位置に戻し、ステップＳ１０３に進む。

以上説明したように、本実施形態によれば、プランジャロッドが下降するときに、そのプランジャロッドとボトル缶の開口部の隙間が一定以上に小さいことをセンサ部により検出して、整列不良を判定するので、プランジャロッドがボトル缶の開口部に接触することがなくなり、傷や変形のある不良品を流出させることを防止できる、という効果がある。
また、接触することでボトル缶が倒れ、そのままパレタイズされてしまうことを避けることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。
なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（１）金属容器は、コーヒー飲料などのアルミ製のボトル缶を例に説明したが、果汁飲料、お茶系飲料、炭酸飲料、アルコール飲料等であってもよいし、材質も他の金属であってもよい。また、形状は、ボトル缶でなくても、口径の小さなストレート缶であってもよい。
（２）発光部は、赤色ＬＥＤを用いて説明したが、容器の素材や使用環境等により、他の波長の光でもよいし、可視光でなくてもよい。

１００：パレタイザ、１０：プランジャ装置、２０：コントローラ、３０：センサ、４０：発光部、５０：昇降部、６０：パレタイザ機構部、６１：整列部、６２：搬送部、６３：段積部、７０：警報部。

Claims

金属容器の開口部から挿入され、その金属容器を係止しながら、所定方向に移送するプランジャロッドと、
前記プランジャロッドの上部に設けられ、前記プランジャロッドの挿入可能範囲内に前記金属容器の開口部があるか否かを検出するセンサ部と、
前記センサ部の出力に基づいて、前記金属容器の配列不良を判定する判定部と、
を備えたプランジャ装置。
請求項１に記載のプランジャ装置において、
赤色の可視光を投光する投光部及び反射光を受光する受光部を含む光学ユニットと、
前記光学ユニットを収容し、前記プランジャロッドの周縁部に配置されるセンサホルダを備えたこと、
を特徴とするプランジャ装置。
請求項２に記載のプランジャ装置において、
前記センサホルダは、少なくとも外装部の内周縁部が略円形であり、
前記光学ユニットは、前記内周縁部に１２０度間隔で３組配置されること、
を特徴とするプランジャ装置。
請求項２又は請求項３に記載のプランジャ装置において、
前記センサホルダの上方に設けられ、前記各光学ユニットの投光部に投射光を導光する1個の発光部を備えたこと、
を特徴とするプランジャ装置。
請求項２に記載のプランジャ装置において、
前記判定部は、前記受光部に入射した反射光の光量が所定値以上であるときに、配列不良であると判定すること、
を特徴とするプランジャ装置。
請求項５に記載のプランジャ装置において、
前記判定部が配列不良であると判定した場合に、電気的信号で昇降部、及び、パレタイザ機構部を自動停止し、所定の条件が整わないと、次工程の動作を行わないインターロック制御を行うこと、
を特徴とするプランジャ装置。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のプランジャ装置と、
前記プランジャ装置を昇降させる昇降部と、
前記プランジャ装置を所定の方向に移送させる搬送部と、
を備えたパレタイザ。
請求項７に記載のパレタイザにおいて、
前記判定部が配列不良であると判定した場合に、前記昇降部の降下を停止させること、
を特徴とするパレタイザ。