JP7416634B2 - 包装供給装置および包装供給方法 - Google Patents

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Description

本開示は、例えばパウチ等の包装からなる包装群から各包装を供給する装置およびその方法に関する。
例えばパウチ(パウチ包装)や、袋体等の包装入り製品の製造に際しては、積層された状態に複数の包装が集積されてなる包装群をコンベヤにより搬送し、包装群の先頭の包装を所定位置で吸盤等により取り出している(特許文献1)。取り出された包装は、充填の処理を行う装置等に向けて移送される。
特許文献1では、袋体の厚みがある箇所を横方向に向けた状態で袋体群をコンベヤに積載し、袋体群をサイドレール等によりガイドしつつ、袋体群の後方に配置されて錘および滑車により一定の荷重が加えられた押し板により袋体群を前方に押している。押し板と、コンベヤの間欠運動とにより、先頭の袋体の一部がストッパに押圧され、吸盤を有した取り出し装置により先頭の袋体が後続の包体群から取り出される。
パウチや袋体と同様に概ね平坦な形状である組立前のカートンも、積層された状態でコンベヤを用いて搬送されている(特許文献2)。
特許文献2に記載されたカートン用の集積装置は、コンベヤと、コンベヤに連結された複数の仕切体と、仕切体間にそれぞれ収容された複数のカートン群を支持するプレートと、取り出し位置にカートンを位置決めするための押圧爪および支持部材とを備えている。取り出し位置で起立した支持部材には、仕切体を通過させる切り欠きが形成されている。
カートン群は、コンベヤに連動する仕切体の移動によりプレート上を搬送される。そして、上方からカートン間に挿入された押圧爪により、押圧爪よりも前方のカートンと支持部材との間に挟み込まれた先頭のカートンが、先頭カートンの上端部に吸着した吸引ヘッドにより、カートン群から上方に引き抜かれる。コンベヤに備わるサーボモータの駆動制御により、吸引ヘッドに先頭のカートンが取り出されてから、取り出し位置に設置されたセンサにより次のカートンが検知されるまでの間に亘り、コンベヤが間欠的に駆動される。
特公昭60-28731号公報 特開平9-240621号公報
特許文献1では、一定の荷重が加えられた押し板により袋体群を後方から押しているため、コンベヤ上の袋体の積載量に応じて、先頭の袋体への圧力が変化する。袋体の積載量は、後工程への袋体の供給に伴い減少する。積載量にかかわらず適度な圧力を先頭の袋体に得ることは難しいため、袋体の取り出しが安定しない場合がある。
また、特許文献2の記載によれば、先頭カートンを挟み込む支持部材と背面側のカートンとにより、先頭カートンをガイドしつつ、上方に引き抜くことが可能であるとしても、カートンと比べて剛性が低いパウチには、同様の取り出し方法を適用することが難しい。押圧爪によりパウチの上端部が押圧されることで、パウチの支持部材から上方に突出した領域が変形すると、先頭パウチの取り出しが安定しない場合がある。
以上より、本開示は、特にパウチに好適であるとともに、包装の安定供給を実現可能な包装供給装置および包装供給方法を提供することを目的とする。
本開示に係る包装供給装置は、積層された状態に複数の包装が集積されてなる包装群を包装の積層方向に沿って搬送することにより、包装群の各包装を所定の取り出し位置に供給する装置であって、包装群を支持する包装搬送路と、包装搬送路に並行する往路、および復路が連続した環状軌道を含む移動機構と、移動機構により環状軌道を循環し、往路では包装搬送路の後方から前方の取り出し位置に向けて移動する2以上の移動部材と、を備える。
包装搬送路上には、包装群が収容される少なくとも1つの収容区画が、包装搬送路上に起立した移動部材間に形成される。
移動部材は、環状軌道の前端近傍において、包装搬送路を逸れて包装から離脱するまでの間に亘り、包装を包装搬送路の後方から前方に向けて押圧する押圧姿勢を維持する。
本明細書では、包装が積層方向に沿って後方から前方へ搬送される方向(搬送方向)を基準として、搬送方向における前側のことを「前」と定義し、搬送方向における後側のことを「後」と定義する。
本開示に係る包装供給方法は、積層された状態に複数の包装が集積されてなる包装群を包装の積層方向に沿って搬送することにより、包装群の各包装を所定の取り出し位置に供給する方法であって、包装群を支持する包装搬送路と、包装搬送路に並行する往路、および復路が連続した環状軌道を含む移動機構と、移動機構により環状軌道を循環し、往路では包装搬送路の後方から前方の取り出し位置に向けて移動する2以上の移動部材と、を用いて、搬送路上に起立した移動部材間に収容される包装群を搬送路の後方から前方の取り出し位置に向けて移動させながら、環状軌道の前端近傍において、移動部材が包装搬送路を逸れて包装から離脱するまでの間に亘り、包装搬送路の後方から前方に向けて包装を押圧しているように移動部材の姿勢を維持する。
本開示によれば、取り出し位置に向けて包装を押している移動部材が、包装搬送路を逸れて包装から離脱するまでの間に亘り、包装を後方から前方に向けて押圧する姿勢に維持される。そのため、移動部材により押される包装の姿勢を維持しつつ、包装に過大な圧力を加えることなく、適度な大きさの圧力で包装を後方から前方へ押し続けることができる。そうすると、安定した圧力で押圧されている包装を取り出し位置に供給することができるので、包装を取り出し位置から安定して取り出すことができる。
本開示の実施形態に係る包装供給装置の要部を示す側面図である。 図5のII-II線矢視図である。 平パウチの平面図である。 スタンディングパウチの平面図およびIV-IV線断面図である。 第1コンベヤの前端部の側面図である。 移動部材によりストッパ爪に対して押圧されるパウチ群と、取り出し装置とを側方から示す図である。 図6のVII線矢視図である。 パウチ群から順次、先頭のパウチが取り出し位置で取り出される過程を説明するための図である。 図8に続いて、パウチ群の状態および移動部材の挙動を示す図である。 図9に続いて、パウチ群の状態および移動部材の挙動を示す図である。 図10に続いて、パウチ群の状態および移動部材の挙動を示す図である。 本開示の変形例に係る包装供給装置を示す側面図である。
以下、添付図面を参照しながら、実施形態について説明する。
図1および図2に示す包装供給装置1は、積層された状態に複数のパウチ2が集積されてなるパウチ群20をパウチ2の積層方向(搬送方向D1)に沿って搬送することにより、パウチ群20から各パウチ2を所定の取り出し位置Xに供給する。
本実施形態では、パウチ2の搬送路上に与えられる複数の収容区画100にそれぞれ、所定単位数のパウチ2からなるパウチ群20が積載される。
〔パウチ等の包装の説明〕
パウチ2は、樹脂や金属材料が用いられた柔軟なフィルムから形成され、適宜な形状が与えられている。パウチに使用されるフィルムは、材料が異なる複数の層から構成されていてもよい。
典型的なパウチ2としては、例えば、図3に示す平パウチ2-1や、図4に示すスタンディングパウチ2-2、図2および図7に示すサイドガゼットパウチ2-3である。包装供給装置1は、こうした異なる種類のいずれのパウチ2にも適用可能である。例えば、包装供給装置1は、スタンディングパウチ2-2からなるパウチ群20と、サイドガゼットパウチ2-3からなるパウチ群20とに兼用することができる。
平パウチ2-1(図3)は、重ね合わせられる2枚のフィルムからなり、全体的に平坦な形状である。2枚のフィルム間に内容物が充填される前は、三辺に沿って、図3に示す破線の外側の領域が加熱により溶着されており、残りの一辺からフィルム間に内容物を充填可能である。
スタンディングパウチ2-2(図4)は、底部2Aにマチがあり、自立可能である。マチを形成するために内部空間に向けてフィルムが折り込まれているため、底部2Aの近傍の厚さは、スタンディングパウチ2-2の他の部分の厚さと比べて厚い。
サイドガゼットパウチ2-3(図2および図7)は、底部2Aから開口部2Bまでの高さ方向の全体に亘り、両サイドに相当する部分が内側に折り込まれている。サイドがゼットパウチの厚さは、高さ方向には略均一である。
サイドガゼットパウチ2-3およびスタンディングパウチ2-2の開口部には、図示しない筒体(スパウト)が挿入される場合もある。
包装供給装置1は、パウチ2の他、例えば、開閉用のチャックテープを備えたチャック袋等の袋体、あるいは、段ボールや厚紙、樹脂製シート等から形成されたカートン等、少なくとも展開されていない状態では概ね平坦な形状であって積層可能な種々の包装に適用可能である。
〔包装供給装置の説明〕
包装供給装置1は、個々のパウチ2が、搬送方向D1に対して直交する姿勢で積層された状態を維持しながらパウチ群20を取り出し位置Xまで搬送し、取り出し位置Xで後方から押圧されている先頭のパウチ2Xを取り出し装置50に供給する。取り出し装置50により、パウチ群20のパウチ2が1枚ずつ、取り出し位置Xから前方に取り出される。
取り出し位置Xは、パウチ群20から取り出されるパウチ2が位置決めされる位置を言う。
包装供給装置1は、図1および図2に示すように、搬送中のパウチ2の姿勢を維持する2以上の移動部材3と、移動部材3を移動させる移動機構としての第1コンベヤ11と、パウチ群20を支持する包装搬送路としての第2コンベヤ12と、第1コンベヤ11および第2コンベヤ12を支持する架台13と、図示しない制御部とを備えている。
なお、図2に示す例では、パウチ2(サイドガゼットパウチ)が底部2Aを上方に向けて第2コンベヤ12に積載されているが、パウチ2の積載の向きは、これに限らない。底部2Aを下方あるいは側方に向けてパウチ2を積載することもできる。
架台13は、ベース19に立設される複数の支柱131と、支柱131により支持されるビーム132とを含んでいる。ビーム132に設置された第2コンベヤ12の下側に、支持台14により支持された第1コンベヤ11が配置される。
図2に示すように、包装供給装置1により、パウチ群20は、複数列(図2に示す例では4列)をなした状態で搬送される。パウチ群20の各列は、同じ高さに配置され、水平方向に隣接している。パウチ群20の各列が狭いピッチで配置されるならば、スペース利用効率および生産能力増大の観点から好ましい。
包装供給装置1は、パウチ群20の各列に個別に対応する第1コンベヤ11および第2コンベヤ12を備えている。包装供給装置1の複数の第1コンベヤ11は、同一の電動機により駆動することもできるし、それぞれに対応する電動機により個別に駆動することもできる。複数の第2コンベヤ12も同様である。
(第2コンベヤ(包装搬送路))
包装搬送路としての第2コンベヤ12(図1および図2)は、取り出し位置Xに搬送されるパウチ群20の進路に相当する。
本明細書における「前」は、搬送方向D1における前側、つまり包装搬送路上のパウチ2に対する取り出し位置X側に相当する。同様に、「後」は、搬送方向D1における後側であり、包装搬送路の後側に相当する。
第2コンベヤ12上に積載されたパウチ群20は、第2コンベヤ12により、搬送方向D1に沿って搬送される。第2コンベヤ12上のパウチ群20は、第2コンベヤ12の幅方向両側に、搬送方向D1に沿って設けられているガイド部材12G(図1および図6)により整列される。
第2コンベヤ12は、ベルトコンベヤに相当し、図1および図6に示すように、索体としての無端ベルト121と、無端ベルトに係合する駆動プーリ122および従動プーリ123と、駆動プーリ122を駆動する電動機124とを備えている。
電動機124からベルト124Aを介して駆動プーリ122に出力されるトルクにより、無端ベルト121を連続的にあるいは間欠的に、一定の送り量で駆動することができる。間欠的に送る場合は、パウチ2の取り出しと同期して、例えば、パウチ2の厚さよりも若干大きい送り量で無端ベルト121を駆動することができる。電動機124は、サーボモータであってもよい。
第2コンベヤ12は、ベルトコンベヤに限らず、チェーンコンベヤ等の他の形式のコンベヤであってもよい。
図6に示すように、前進する無端ベルト121によりパウチ2を支持可能な前限121Fは、取り出し位置Xに対して後方の位置に留まっている。そのため、前限121Fから取り出し位置Xまでパウチ2を支持する延長板125が、無端ベルト121の前方に設置されている。延長板125は、前限121Fから、取り出し位置Xを若干超える位置まで延びている。
図6に示す例では、無端ベルト121と、延長板125とによりパウチ群20Xが支持されている。
但し、本開示は、この例に限られるものではなく、第2コンベヤ12の前限121Fが、取り出し位置Xに、あるいは取り出し位置Xよりも前方に位置していてもよい。この場合、延長板125は必要なく、無端ベルト121はパウチ群20Xの全体を支持する。
図6および図7に示すように、第2コンベヤ12の前端には、パウチ群20の上端に対応する位置に配置されてパウチ群20の位置を高さ方向に規制する上側ガイド16と、先頭パウチ2Xを取り出し位置Xに位置決めするストッパ15(受け部)とが設けられている。上側ガイド16およびストッパ15は、パウチ群20を幅方向の両側から挟むようにガイド部材12Gに取り付けられている一対の先頭側ガイド18に設置されている。
供給するパウチ2の幅および高さに応じて、ガイド部材12Gの幅や、先頭側ガイド18の高さの調整が可能である。
先頭側ガイド18の上端部には、パウチ2の有無を検知するための近接センサ181が取り付けられていてもよい。近接センサ181よりも前方には、取り出し位置Xでパウチ2の下端との近接によりパウチ2の有無を検知する近接センサ182も配置されている。
パウチ2を受け止めるストッパ15は、図6および図7に示すように、取り出し位置Xまで延びた先頭側ガイド18の前端18Aに取り付けられた複数の爪151からなる。これらの爪151がそれぞれ、前端18Aから先頭側ガイド18の内側に突出して先頭パウチ2Xの端部を係止することにより、パウチ2Xが取り出し位置に位置決めされる。
先頭側ガイド18への爪151の取り付け位置が搬送方向D1に調整可能である場合は、爪151の取り付け位置を変更することで取り出し位置Xを調整可能である。
図7に示す例では、爪151は、パウチ2Xの上端および左右の側端における合計で8箇所に配置される。
これらの爪151は、パウチ2Xの端部のみに接触するので、パウチ2Xの前面のほぼ全域が開放される。そのため、パウチ2の前面の適宜な領域を取り出し装置50により把持することができる。
上述の第2コンベヤ12および延長板125に代えて、レールやプレート等、パウチ群20を積載可能であってパウチ群20に駆動力を与えない長尺状の支持部材を採用することも可能である。その場合は、第1コンベヤ11に連動する移動部材3によりパウチ群20が押されることによってレールやプレート上を搬送される。また、レールやプレートの前端にストッパ15を設けることができる。
(第1コンベヤ)
第1コンベヤ11(図1および図2)は、第2コンベヤ12に一部が並行する環状軌道Cを循環するように移動部材3を移動させる。
第1コンベヤ11は、移動部材3が設けられる環状の第1索体111と、第1駆動車112と、第1従動車113と、第1電動機114とを含んでいる。本実施形態の第1コンベヤ11は、チェーンコンベヤに相当する。この場合、第1索体111は、チェーン111Aおよびチェーン111Aに設けられる搬送部材111Bに相当する。第1駆動車112および第1従動車113は、スプロケットに相当する。
図2に示すように、チェーン111Aは、搬送方向D1に対して直交する幅方向の両側に配置されている。これらのチェーン111Aにより、搬送部材111Bの両端が支持されている。
第1駆動車112は、環状軌道Cの前側で第1索体111に係合する。第1従動車113は、環状軌道Cの後側で第1索体111に係合する。第1電動機114は、第1駆動車112を回転駆動する。
第1電動機114から索114Aを介して第1駆動車112に出力されるトルクにより第1索体111が駆動される。第1索体111の搬送部材111Bには、複数の移動部材3が、搬送部材111Bの長さ方向において等間隔に連結されている。
第1電動機114としては、位置、速度、およびトルクの制御が可能なサーボモータ等を採用することができる。
サーボモータとしての第1電動機114により第1索体111を駆動しつつ、第1電動機114に接続される駆動制御装置(図示しない)により第1電動機114の出力トルクを一定に制御することが好ましい。そうすることにより電動機114に掛かる負荷を一定にすることができるので、第1索体111に連動する移動部材3により押圧される先頭のパウチ群20Xの先頭のパウチ2Xに加えられる圧力を一定に調整することができる。
環状軌道Cをなす第1索体111は、図1および図5に示すように、第2コンベヤ12の下側で第2コンベヤ12に並行する往路C1と、往路C1の下側で往路C1に並行する復路C3と、環状軌道Cの前側で往路C1および復路C3を繋ぐ前側転回路C2と、環状軌道Cの後側で往路C1および復路C3を繋ぐ後側転回路C4とを含んでいる。
(移動部材)
複数の移動部材3(図1、図2、および図5)は、第1コンベヤ11の第1索体111に連動し、往路C1では後方から前方に向けて移動する向きで、環状軌道Cを循環する。
移動部材3は、往路C1の移動中は、チェーン111Aに支持されていることで第2コンベヤ12上に起立している。第2コンベヤ12上において搬送方向D1に隣接した移動部材3間が、収容区画100に相当する。
第2コンベヤ12上に少なくとも1つの収容区画100が形成される必要がある。収容区画100が1つのみで足りる場合は、移動部材3は2つで足りる。
本実施形態では、例えば図1に示すように、第2コンベヤ12上の空間が複数の移動部材3により仕切られることで、複数の収容区画100が形成される。各収容区画100は、開放されている上方からパウチ群20を収容可能である。
なお、先頭側ガイド18が第2コンベヤ12から取り外されるならば、第2コンベヤ12に並行した往路C1に位置する移動部材3のうち最も前方の移動部材3と、取り出し位置Xのストッパ15との間にもパウチ群20を上方から収容可能である。
収容区画100内のパウチ2は、第2コンベヤ12上に起立した移動部材3間に挟まれているため、搬送方向D1に対してほぼ垂直な姿勢に維持される。
各収容区画100に収容されているパウチ群20のパウチ2は、パウチ2の厚さおよび枚数、可撓性等に応じて粗密の度合が変わるものの、収容区画100内で倒れることなく互いに支え合う。収容区画100内のパウチ2は、隣接するパウチ2が接触する、あるいは微小な隙間をおいて並ぶように、収容区画100内に分布する。
搬送方向D1に隣接する移動部材3間の寸法は、パウチ2の納入単位数等を考慮して適宜に設定することができる。
なお、各収容区画100にそれぞれ収容されるパウチ2の数が厳密に同一である必要はない。
移動部材3の前進に伴い、収容区画100も取り出し位置Xに向けて前進する。先頭パウチ2が順次取り出されることに伴い、第2コンベヤ12上に積載されたパウチ2の数が減少する。そして、復路C3から往路C1に移動して第2コンベヤ12上に起立した移動部材3間に、空の収容区画100が形成される。それらの収容区画100にパウチ2を補充可能である。
第1コンベヤ11に連動して移動部材3が前進するとき、第2コンベヤ12によりパウチ2も前進するので、移動部材3間のパウチ2は、移動部材3により基本的には押圧されない。
しかし、第2コンベヤ12上に起立しており、かつ前方にパウチ2が存在している移動部材3のうち、先頭の移動部材3は、前端CFよりも前方に位置している取り出し位置Xのストッパ15に対して、先頭のパウチ群20を押圧する。
第2コンベヤ12上の空間が複数の移動部材3により仕切られることで複数の収容区画100が形成されていると、仕切られていない場合と比べ、移動部材3がストッパ15に対して押すパウチ2の数が少ない。そのため、先頭パウチ2Xが順次取り出されることに伴い移動部材3により押されるパウチ2の数が減少したことで、第2コンベヤ12やガイド部材12Gとパウチ2の摩擦が減少し、先頭パウチ2Xへの圧力が変化するとしても、先頭パウチ2Xを安定して取り出し可能な一定の限度内に当該圧力の変動幅を留めることができる。そうすると、先頭パウチ2Xへの圧力が過大となったり不足したりすることなく、移動部材3により適度な圧力で先頭パウチ群20Xを押すことができる。
また、第2コンベヤ12上の空間が複数の移動部材3により仕切られていると、仕切られていない場合にスタンディングパウチ2-2(図4)のパウチ群20に起こり得る、第2コンベヤ12上における扇形状のせり上がりを防いで、スタンディングパウチ2-2の安定供給を実現できる。
なお、扇形状のせり上がりは、積載空間が仕切られていない場合に、第2コンベヤ12の後端から取り出し位置Xまで、底部2Aを上方あるいは下方に向けた状態で積層されたスタンディングパウチ2-2を最後端から移動部材3により押そうとした場合に、パウチ2の高さ方向における厚さの偏りに起因して起こり得る。
移動部材3により複数の収容区画100に仕切られているため、スタンディングパウチ2-2のせり上がりを回避するために、スタンディングパウチ2-2の底部2Aを水平方向に向けて積載する必要はない。そのため、平パウチ2-1やサイドガゼットパウチ2-3を積載する場合と、スタンディングパウチ2-2を積載する場合とで、パウチ2の向きを変える必要がなく、パウチ2の種類を問わず、底部を下方あるいは上方に向けて、同じ向きに積載することができる。
パウチ2は大抵、底部と開口部とを結ぶ方向の寸法が幅方向に比べて長いため、スタンディングパウチ2-2の底部2Aを水平方向に向けた置き方を回避できることは、スペース効率向上にも寄与する。
随時、収容区画にパウチ2を補充できるように、移動部材3が環状軌道Cを循環している間に亘り、第2コンベヤ12上に起立した移動部材3間に収容区画が用意されていることが好ましい。そのため、移動部材3の循環中、常時、往路C1に2以上の移動部材3が分布し、復路C3にも2以上の移動部材3が分布していることが好ましい。
本実施形態では、合計13個の移動部材3が環状軌道Cの全周に亘り等間隔に分布しており、常時、5つまたは6つの移動部材3が第2コンベヤ12上に起立している。
第2コンベヤ12に積載可能なパウチ2の最大数は、第2コンベヤ12の長さに依存する。つまり、より長い第2コンベヤ12を採用し、それに伴い、より長い第1コンベヤ11を採用し、必要に応じて移動部材3の数を増やすことにより、パウチ2の積載数を増やすことができる。積載数が増えることで、パウチ2を補充する頻度が下がるため、オペレータによる補充作業の負荷を軽減することができる。第2コンベヤ12上が複数の収容区画100に仕切られているため、移動部材3が先頭のパウチ群20Xを押す圧力は、収容区画100が増えても変わらない。そのため、パウチ2の積載数に制約はない。
図2に示すように、パウチ2は、搬送部材111Bの幅方向の両側から上方に突出した一対の移動部材3により、起立した姿勢(搬送方向D1に対して直交した姿勢)に維持される。上述の第2コンベヤ12は、一対の移動部材3の間に配置されている。
移動部材3は、第2コンベヤ12よりも下側の搬送部材111Bの位置から、第2コンベヤ12の無端ベルト121を超えて上方に突出している。移動部材3によりパウチ2を起立した姿勢に安定してガイドするため、移動部材3はパウチ2の高さの1/2以上の高さまで突出していることが好ましい。
移動部材3は、図5に示すように、パウチ2に作用するパウチ作用部31と、第1駆動車112の軸心位置を中心とする所定の外形を有したカム115に係合するカム係合部32とを含み、第1索体111の搬送部材111Bに対して、回転支点33を中心に回転可能に連結されている。
移動部材3は、回転支点33の位置で屈曲しており、側面視において、全体としてL字状に形成されている。カム係合部32の先端にはローラ34が、回転支点33の軸に対して平行な軸線周りを回転可能に設けられている。
カム115は、第1駆動車112を支持する支持台14に回転不能に固定されている。移動部材3は、カム115の外周部にローラ34を沿わせながら、カム115と、移動部材3および搬送部材111Bを含むリンク機構とによって姿勢が決められる。
移動部材3は、環状軌道Cの往路C1においては、チェーン111Aに支持されることで、第1索体111に対して回転することなく垂直に起立した姿勢に保たれる。なお、復路C3では、移動部材3は第1索体111から垂下し、後側転回路C4では、移動部材3は第1索体111から放射状に突出する(図1)。
(カムおよびリンクによる作用)
移動部材3の回転支点33は、第1索体111の移動に連動して、往路C1から、環状軌道Cの前端CFの近傍である前側転回路C2に移動し、前端CFへと向かう。回転支点33が前側転回路C2に入るときにローラ34がカム115の始点115Aに位置している。
図5に二点鎖線で示す移動部材3は、実線で示す移動部材3Aが第1索体111に連動して刻々と変位する様子を示している。
回転支点33が前側転回路C2を前端CFへと向かう間、移動部材3のパウチ作用部31は、前後方向(搬送方向D1)両側からパウチ2により支持されている。そのため、移動部材3は、時計回り方向D2へ倒れることなく、ローラ34をカム115に沿わせながら全体的に下方へと移動しつつ、二点鎖線で示す姿勢P1~P4の如く、前側転回路C2に沿って湾曲した第1索体111に対して相対的に反時計回り方向D3へと回転する。姿勢P1~P4を経るうち、移動部材3は第2コンベヤ12に対して下方に逸れる。そして、回転支点33が前端CFを超えると、パウチ作用部31がパウチ2から離脱する。回転支点33が図5に実線で示す移動部材3Bの位置まで至ったとき、パウチ作用部31は既にパウチ2から離脱している。
移動部材3は、第2コンベヤ12に対して逸れ、パウチ2からパウチ作用部31が離脱するまでの間に亘り、搬送方向D1に対してほぼ直交した姿勢P1~P4(押圧姿勢)に維持される。
移動部材3のパウチ作用部31が押圧姿勢P1~P4に維持されていると、移動部材3により押されるパウチ2に過大な圧力を加えることなく、パウチ2の姿勢を搬送方向D1に対して垂直に維持しつつ、移動部材3がパウチ2から離脱するまでの間に亘り、適度な大きさの圧力で少なくとも先頭のパウチ2Xを後方から前方へ爪151に対して押し続けることができる。そうすると、安定した圧力で押圧されている状態の先頭パウチ2Xを取り出し位置Xに供給することができるので、先頭パウチ2Xを取り出し位置Xから安定して取り出すことができる。
パウチ2から離脱した直後の移動部材3が、図5における時計回り方向D2に倒れるのを防ぐため、パウチ作用部31に対して前方から干渉する回転規制部17(図5および図1)が配置されている。回転規制部17は、例えば支柱131に設置することができる。
回転規制部17の設置により、パウチ作用部31が前側転回路C2から前方へと突出しない。その分、取り出し装置50等の他の装置を環状軌道Cの前端CFに近接して配置することができる。
回転支点33が前端CFを超え、パウチ作用部31が回転規制部17から離脱すると、移動部材3は、ローラ34をカム115に沿わせて時計回り方向D2に回転する。カム115の終点115Bで、移動部材3は時計回り方向D2にほぼ90度回転して第1索体111から垂下する。
〔取り出し装置〕
取り出し装置50(図1、図6、および図7)は、取り出し位置Xから先頭パウチ2Xを吸着して前方に取り出し、スパウトの取付や充填処理等の後工程に供給する。
取り出し装置50は、図6および図7に示すように、吸引ヘッド51と、吸引ヘッド51を駆動する駆動装置52とを備えている。
吸引ヘッド51は、複数の吸着パッド511と、エアチャンバ512と、複数のプッシャ513とを有している。吸着パッド511は、図7に二点鎖線で示す位置に分散して配置されている。プッシャ513も、先頭パウチ2Xの表面に対して分散して配置される。
上述のように、先頭パウチ群20Xのパウチ2が移動部材3により搬送方向D1に対して垂直に維持され、かつ先頭パウチ2Xが適度な圧力でストッパ15に押圧されると、先頭パウチ2Xの前面を複数の吸着パッド511により安定して吸着することができる。
駆動装置52は、吸引ヘッド51を回転動作させる第1駆動部52Aと、吸引ヘッド51を前後方向に進退させる第2駆動部52Bとを備えている。
第1駆動部52Aは、吸引ヘッド51をアーム521Aにより支持する支持体521と、サーボモータ等の電動機523とを備えている。アーム521Aは支持体521に対して回転軸521B周りに回転可能に支持されている。図6に矢印で示すように、第1駆動部52Aにより、吸引ヘッド51の回転軸521Bを中心とする回転動作が可能である。
第2駆動部52Bは、サーボモータ等の電動機を備えた適宜な直動機構522により、第1駆動部52Aの支持体521を前後方向に駆動する。第2駆動部52Bの詳しい図示は省略する。
プッシャ513は、先頭パウチ2Xを取り出す直前に、移動部材3により前方に向けて押圧された状態のパウチ群20Xを後方へ押し返す。先頭パウチ2Xを後続のパウチ2に対して取り出し易くするため、吸引ヘッド51がプッシャ513を備えていることが好ましい。吸引ヘッド51が第2駆動部52Bの電動機により後方に向けて駆動されることで、プッシャ513によって先頭パウチ2Xが後方に向けて押圧される。第2駆動部52Bの電動機の位置制御により、プッシャ513は一定変位量で後方に駆動される。
プッシャ513によりパウチ群20Xを押し返した直後に、エアチャンバ512内が吸引用の図示しない配管を通じて真空吸引されることにより負圧となり、吸着パッド511が、爪151に対して押圧されている先頭パウチ2Xの前面を吸着する。そのため、図6に吸引ヘッド51を一点鎖線で示すように、駆動装置52により吸引ヘッド51を前進させて、複数の爪151の間から先頭パウチ2Xを引き抜いて後続のパウチ2に対して分離させることができる。爪151はパウチ2Xの端部のみに配置されているため、パウチ2Xを複数の爪151の間から容易に引き抜くことができる。その後、アーム521Aの回転により吸引ヘッド51を上方に向けて転回させる。転回させた吸引ヘッド51からパウチ2Xが後工程へと移送される。このとき、エアチャンバ512内の吸引を停止して、他の図示しない吸引ヘッドにパウチ2Xを供給することができる。その後、次の先頭パウチ2Xを吸着するため、吸引ヘッド51は図6における矢印の向きとは逆向きに回転し、かつ、後退して取り出し位置Xに復帰する。
取り出し位置Xでパウチ2が取り出される向きは、取り出し位置Xに対して前方に限らない。例えば、先頭パウチ2Xの前面を吸着し、上側ガイド16や、爪151のうちパウチ2の引き抜きの妨げとなる位置にある爪151を一時的に退避させた状態で、先頭パウチ2Xを上方に取り出すことが可能である。
〔パウチ供給過程〕
次に、図8~図11を参照し、包装供給装置1により搬送方向D1に前進するパウチ群20から順次、先頭のパウチ2が取り出し位置Xで取り出される過程を説明する。
以下に説明する包装供給方法によれば、パウチ群20から各パウチ2を取り出し位置Xに安定して供給することができる。
以下に示す例では、第2コンベヤ12が、パウチ2の厚さよりも大きい一定の送り量で間欠的に駆動される。先頭のパウチ2Xの前進が取り出し位置Xのストッパ15により規制されるため、パウチ2は、無端ベルト121上で滑りつつ、搬送される。
また、第1コンベヤ11の駆動源は、サーボモータとしての第1電動機114であり、第1電動機114により第1索体111および移動部材3が連続的に駆動されるとともに、第1電動機114の出力トルクが一定に制御される。
図8は、既に第2コンベヤ12に積載されたパウチ群20が、第2コンベヤ12により前進した状態を示している。例えば、図8に示す状態と同様に6つの移動部材3が第2コンベヤ12上に起立しており、それらの移動部材3間に5つの収容区画100が形成されている時に、各収容区画100にパウチ群20を挿入することで、積載可能な最大量を一度に積載することができる。
図8に示す状態では、積載時から、ほぼ1区画分、パウチ群20が前進し、先頭のパウチ2が取り出し位置Xに到達している。第2コンベヤ12および延長板125上の先頭のパウチ群20Xは、環状軌道Cの前端CFに向かう移動部材3Aにより、矢印で示すように、移動部材3のパウチ作用部31に対して直交した搬送方向D1に、取り出し位置Xに向けて適度な力で押されている。
このとき、第2コンベヤ12によりパウチ2の厚さよりも大きい一定の送り量でパウチ2を前進させつつ、第1電動機114の出力トルクが一定に制御されることによって、移動部材3によりパウチ群20を一定の力で確実に押圧することができる。
図9は、図8で往路C1と前側転回路C2との境界付近に位置していた移動部材3Aが前側転回路C2に移動した状態を示している。図8に対して、最後尾の収容区画100にパウチ群20が補充されている。
図9に続いて図10、さらに図11に移動部材3Aの挙動を示しているように、移動部材3Aは、カム115との係合により、搬送方向D1に対してほぼ直交した押圧姿勢を維持しつつ第2コンベヤ12に対して次第に下方へと逸れ、図11に示すようにパウチ2から離脱する。
パウチ2からの移動部材3Aの離脱により、図11に示すように、移動部材3Aの後方に位置していたパウチ群20が先頭パウチ群20Xに連なる。これら一群のパウチ群20が、次に前端CFへと向かう移動部材3Cにより、取り出し位置Xに向けて押圧されることとなる。
図9~図11に示すように、先頭パウチ群20を取り出し位置Xに向けて押している移動部材3Aがパウチ2から離脱するまでの間に亘り、往路C1に移動部材3Aが位置しているときと同様に、パウチ2を搬送方向D1に押す押圧姿勢が維持される。このことにより、パウチ2をストッパ15に押し付ける圧力を適度な値に安定させることができる。そのため、取り出し装置50により先頭パウチ2Xを確実に把持して後続のパウチ2から分離させることができるので、パウチ2の取り出しが安定する。取り出しが安定することにより、包装供給装置1によりパウチ2を供給する速度を増加させることが可能となる。
移動部材3の押圧姿勢の維持に加えて、上述のように第1電動機114の出力トルクを一定に制御していることによれば、先頭パウチ2Xに一定の圧力を得ることができるので、パウチ2の取り出しをより一層安定させることができる。
第1電動機114のその他の制御としては、例えば、移動部材3により少なくとも先頭パウチ2Xをストッパ15に対して押圧する圧力に基づいて出力トルクを調整する制御を行うことで、外乱に際しても、先頭パウチ2Xに一定の圧力を得るようにすることができる。
ここで、移動部材3により少なくとも先頭パウチ2Xをストッパ15に対して押圧する圧力は、適宜な公知の圧力センサを用いて、例えば、ストッパ15への圧力として検知することができるし、少なくとも先頭パウチ2Xを押す移動部材3への反力に係る圧力として検知することもできる。前者の場合、ストッパ15に圧力センサを設置するとよい。後者の場合、移動部材3に圧力センサを設置するとよい。
なお、ストッパ15や移動部材3に設けられたセンサにより検知された荷重または変位から換算された圧力に基づいて出力トルクを調整する制御により、先頭パウチ2Xに一定の圧力を得るようにしてもよい。
ストッパ15への圧力や移動部材3に係る圧力を用いる代わりに、先頭パウチ群20Xからプッシャ513への圧力、あるいは、プッシャ513を駆動する電動機523の出力トルクに基づいて第1電動機114の出力トルクを調整する制御を行うこともできる。
図11以降も、パウチ2を漸次前進させつつ、図8~図11と同様に、カム115による移動部材3の姿勢制御を伴いながら、移動部材3により適切な圧力が与えられたパウチ2が取り出し位置Xから順次取り出される。パウチ2の取り出しにより、第2コンベヤ12上のパウチ2の積載数は漸次減少する。パウチ群20が収容された収容区画100の数も減少する。
本実施形態では、環状軌道Cの全周に亘り複数の移動部材3が分布しているため、第2コンベヤ12上の最後尾のパウチ2よりも後方には、復路C3から後側転回路C4を経て往路C1に戻された移動部材3により、空の収容区画100が形成される。
そのため、収容区画100にパウチ2を補充する作業を随時行うことができる。補充作業の際に、第1コンベヤ11および第2コンベヤ12を停止させる必要はない。
パウチ2の補充作業は、単に、収容区画100にそれぞれパウチ群20を挿入するだけで足り、錘を用いて押し板によりパウチ群を押す従来装置とは異なり、押し板を後方へ戻すといった作業が必要ないので、簡便に実施することができる。
また、複数の収容区画100に、全体として多数のパウチ2を一度に積載できるため、パウチ2を補充する作業頻度を下げて、パウチ補充の作業負荷を軽減することができる。
〔変形例〕
特にスタンディングパウチ2-2に関しては、図12に示す変形例が好適である。この変形例では、包装供給装置1の全体が支持装置60により、水平方向に対して傾斜した状態に支持されている。
支持装置60は、水平に設置される水平ベース61と、水平ベース61から鉛直方向に起立し、包装供給装置1が設置される複数の支柱62とを備えている。
第2コンベヤ12は、水平方向に対して傾斜して配置されている。第2コンベヤ12の前端12Aは、第2コンベヤ12の後端12Bと比べて下方に位置している。
上記構成によれば、パウチ2が厚さの不均一なスタンディングパウチ2-2であったとしても、各パウチ2が第2コンベヤ12上で自重により前方へ倒れることで、パウチ2を搬送方向D1に対して垂直な姿勢に保つことができる。そのため、均一に、適度な圧力で押圧された先頭パウチ2Xを取り出し位置Xに供給することができる。
上記以外にも、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。
移動部材3を移動させる移動機構としては、コンベヤに限らず、例えば、リニアモータの原理による搬送機構を採用することが可能である。かかる搬送機構は、固定子が設けられた環状の搬送路と、複数の可動子とを備えており、固定子と可動子との電磁的作用によって可動子が搬送路を循環する。複数の可動子にそれぞれ移動部材3を設けることができる。
上記実施形態では、第1コンベヤの第1索体111の移動と、カム115およびリンクの作用とによって、移動部材3を押圧姿勢に維持しつつ、パウチ2から次第に離脱させるが、移動部材3の姿勢を維持する機構、および移動部材3をパウチ2から離脱させる機構には、必ずしもカムやリンク、コンベヤが用いられていなくてもよい。
例えば、移動部材3が取り出し位置Xに向けてパウチ2を押している適宜なタイミングで、第1コンベヤ11とは別の機構、例えば、圧縮空気により作動するエアシリンダ等を用いることで、移動部材3を瞬時にパウチ2から離脱させるようにしてもよい。エアシリンダを作動させたならば、移動部材3が瞬時に第2コンベヤ12を逸れてパウチ2から離脱することとなるから、移動部材3は、押しているパウチ群20Xのパウチ2から離脱するまでの間に亘り、押圧姿勢に保たれる。移動部材3をパウチ2から離脱させる方向は、下方に限らず、側方であってもよい。
〔付記〕
上記実施形態に記載の包装供給装置および包装供給方法は、以下のように把握される。
(1)包装供給装置1は、積層された状態に複数の包装2が集積されてなる包装群20を包装の積層方向に沿って搬送することにより、包装群20の各包装2を所定の取り出し位置Xに供給する装置であって、包装群20を支持する包装搬送路12と、包装搬送路12に並行する往路C1、および復路C3が連続した環状軌道Cを含む移動機構11と、移動機構11により環状軌道Cを循環する2以上の移動部材3と、を備える。包装搬送路12上には、包装群20が収容される少なくとも1つの収容区画100が、包装搬送路12上に起立した移動部材3間に形成される。移動部材3は、環状軌道Cの前端CF近傍において、包装搬送路12を逸れて包装2から離脱するまでの間に亘り、包装2を包装搬送路12の後方から前方に向けて押圧する押圧姿勢を維持する。
(2)環状軌道Cは、包装搬送路12の下側で包装搬送路12に並行する往路C1と、往路C1の下側で往路C1に並行する復路C3と、環状軌道Cの前側で往路C1および復路C32を繋ぐ前側転回路C2と、環状軌道Cの後側で往路C1および復路C3を繋ぐ後側転回路C4と、を含む。移動部材3は、移動機構3により前側転回路C2上を移動することで、包装搬送路12を下方に逸れて包装2から離脱する。取り出し位置Xは、環状軌道Cの前端CFよりも前方に位置している。
(3)包装群20は、複数列をなした状態で搬送される。
(4)移動機構3は、電動機114を含む第1コンベヤ11に相当し、電動機114は、出力トルクが一定に制御される。
(5)移動機構3は、電動機114を含む第1コンベヤ11に相当し、包装搬送路12における少なくとも先頭の包装20Xを移動部材3により受け部15に対して押圧する圧力に基づいて、電動機114の出力トルクが制御される。
(6)移動機構3は、環状軌道Cをなし、移動部材3が設けられる環状の第1索体111と、環状軌道Cの前端CFで第1索体111に係合する第1駆動車112と、環状軌道Cの後端で第1索体111に係合する第1従動車113と、第1駆動車112を回転駆動する第1電動機114と、を含む第1コンベヤ11に相当する。第1索体111は、包装搬送路12の下側で包装搬送路12に並行する往路C1と、往路C1の下側で往路C1に並行する復路C3と、環状軌道Cの前側で往路C1および復路C3を繋ぐ前側転回路C3と、環状軌道Cの後側で往路C1および復路C3を繋ぐ後側転回路C4と、を含む。移動部材3は、第1索体111に対して回転可能に連結される移動部材3を含むリンク(3,111B)、および移動部材3と係合するカム115により、押圧姿勢に維持される。
(7)環状軌道Cの前端CFの近傍には、前端CFよりも前方から移動部材3の回転を規制する回転規制部17が配置されている。
(8)包装搬送路12は、電動機124を含む第2コンベヤ12に相当する。
(9)取り出し位置Xから前方に包装2が取り出される。
(10)包装搬送路12は、水平方向に対して傾斜して配置され、包装搬送路12の前端は、包装搬送路12の後端と比べて下方に位置している。
(11)包装2は、パウチに相当し、包装供給装置1は、パウチ2の複数の種類に兼用可能である。
(12)移動部材3が環状軌道Cを循環している間に亘り、往路C1および復路C3にそれぞれ、2以上の移動部材3が分布している。
(13)積層された状態に複数の包装2が集積されてなる包装群20を包装2の積層方向に沿って搬送することにより、包装群20の各包装2を所定の取り出し位置Xに供給する方法は、包装群20を支持する包装搬送路12と、包装搬送路12に並行する往路C1、および復路C3が連続した環状軌道Cを含む移動機構3と、移動機構3により環状軌道Cを循環する2以上の移動部材3と、を用いて、包装搬送路12上に起立した移動部材3間に収容される包装群20を包装搬送路12の後方から前方の取り出し位置Xに向けて移動させながら、環状軌道Cの前端CF近傍において、移動部材3が包装搬送路12を逸れて包装2から離脱するまでの間に亘り、包装搬送路12の後方から前方に向けて包装2を押圧しているように移動部材3の姿勢を維持する。
1 包装供給装置
2 パウチ(包装)
2-1 平パウチ
2-2 スタンディングパウチ
2-3 サイドガゼットパウチ
2A 底部
2B 開口部
2X 先頭パウチ
3,3A,3B 移動部材
11 第1コンベヤ(移動機構)
12 第2コンベヤ(包装搬送路)
12G ガイド部材
13 架台
14 支持台
15 ストッパ(受け部)
16 上側ガイド
17 回転規制部
18 先頭側ガイド
19 ベース
18A 前端
20 パウチ群(包装群)
20X 先頭パウチ群
31 パウチ作用部
32 カム係合部
33 回転支点
34 ローラ
50 取り出し装置
51 吸引ヘッド
52 駆動装置
52A 第1駆動部
52B 第2駆動部
100 収容区画
111 第1索体
111A チェーン
111B 搬送部材
112 第1駆動車
113 第1従動車
114 第1電動機
114A 索
115 カム
115A 始点
115B 終点
121 無端ベルト
121F 前限
122 駆動プーリ
123 従動プーリ
124 電動機
124A ベルト
125 延長板
131 支柱
132 ビーム
151 爪(受け部)
181,182 近接センサ
511 吸着パッド
512 エアチャンバ
513 プッシャ
521 支持体
521A アーム
521B 回転軸
522 直動機構
523 電動機
C 環状軌道
C1 往路
C2 前側転回路
C3 復路
C4 後側転回路
CF 前端
D1 搬送方向
D2 時計回り方向
D3 反時計回り方向
P1~P4 姿勢(押圧姿勢)
X 取り出し位置

Claims (11)

  1. 積層された状態に複数の包装が集積されてなる包装群を前記包装の積層方向に沿って搬送することにより、前記包装群の各包装を所定の取り出し位置に供給する装置であって、
    前記包装群を支持する包装搬送路と、
    前記包装搬送路に並行する往路、および復路が連続した環状軌道を含む移動機構と、
    前記移動機構により前記環状軌道を循環する2以上の移動部材と、を備え、
    前記包装搬送路上には、前記包装群が収容される少なくとも1つの収容区画が、前記包装搬送路上に起立した前記移動部材間に形成され、
    前記移動機構は、
    前記環状軌道をなし、前記移動部材が設けられる環状の第1索体を備え、
    前記移動部材は、
    前記包装に作用する作用部と、
    前記作用部を支持し、前記第1索体に対して回転可能に連結されるカム係合部と、
    前記カム係合部と係合される動きが拘束される固定カムと、を備え、
    前記カム係合部は、前記作用部を支持する支持片と、前記支持片に対して交差し、前記固定カムに係合される係合片と、を備え、前記支持片と前記係合片との交差部位において、前記第1索体に対して回転可能に連結され、
    前記移動部材は、
    前記環状軌道の前端近傍において、前記包装搬送路を逸れて前記包装から離脱するまでの間に亘り、前記包装を前記包装搬送路の後方から前方に向けて押圧する押圧姿勢を維持する、包装供給装置。
  2. 前記環状軌道は、
    前記包装搬送路の下側で前記包装搬送路に並行する前記往路と、
    前記往路の下側で前記往路に並行する前記復路と、
    前記環状軌道の前側で前記往路および前記復路を繋ぐ前側転回路と、
    前記環状軌道の後側で前記往路および前記復路を繋ぐ後側転回路と、を含み、
    前記移動部材は、前記移動機構により前記前側転回路上を移動することで、前記包装搬送路を下方に逸れて前記包装から離脱し、
    前記取り出し位置は、前記環状軌道の前端よりも前方に位置している、
    請求項1に記載の包装供給装置。
  3. 前記包装群は、複数列をなした状態で搬送される、
    請求項2に記載の包装供給装置。
  4. 前記移動機構は、電動機を含む第1コンベヤに相当し、
    前記電動機は、出力トルクが一定に制御される、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の包装供給装置。
  5. 前記移動機構は、電動機を含む第1コンベヤに相当し、
    前記包装搬送路における少なくとも先頭の前記包装を前記移動部材により受け部に対して押圧する圧力に基づいて、前記電動機の出力トルクが制御される、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の包装供給装置。
  6. 前記環状軌道の前端の近傍には、
    前記前端よりも前方から前記移動部材の回転を規制する回転規制部が配置されている、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の包装供給装置。
  7. 前記包装搬送路は、電動機を含む第2コンベヤに相当する、
    請求項1からのいずれか一項に記載の包装供給装置。
  8. 前記取り出し位置から前方に前記包装が取り出される、
    請求項1からのいずれか一項に記載の包装供給装置。
  9. 前記包装搬送路は、水平方向に対して傾斜して配置され、
    前記包装搬送路の前端は、前記包装搬送路の後端と比べて下方に位置している、
    請求項1からのいずれか一項に記載の包装供給装置。
  10. 前記包装は、パウチに相当し、
    前記包装供給装置は、
    前記パウチの複数の種類に兼用可能である、
    請求項1からのいずれか一項に記載の包装供給装置。
  11. 前記移動部材が前記環状軌道を循環している間に亘り、
    前記往路および前記復路にそれぞれ、2以上の前記移動部材が分布している、
    請求項1から10のいずれか一項に記載の包装供給装置。
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