(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な装置構成で多様な形状、素材、剛性及び重量の容器を損傷させずに、又、多様な配列の容器群の寸法差異や整列状態の乱れ、あるいは容器の欠落に影響を受けないでパレット上に容器群を安定して段積みできる積付け装置及び方法を提供する。【解決手段】容器群積付け装置１は、幅広い種類の容器に対応可能な吸引ヘッド２、その移動手段及び負圧供給手段４を具備する保持搬送装置１０を備えており、保持搬送装置１０の吸引ヘッド２を移動手段で移動させて一連の段積み操作を行う。即ち多列ステージ２２に整列された容器群を吸引ヘッド２で吸引保持した後、セパレートシート供給装置２３で供給されたセパレートシート上に移動する。そこで、吸引ヘッド２に吸引保持された容器群の下側にセパレートシートを更に吸引保持した後、パレット２０上に搬送し、両者を一体でパレット２０に積む。この操作を繰り返して段積みを完了する。【選択図】図６
2010018390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の容器からなる容器群をパレット上に段積みするための容器群積付け装置であって、
複数の容器の供給を受けて容器群を整列状態で待機させる多列ステージと、
容器群の各積付け段の間に挿入配置される段積み副資材としてのセパレートシートを供給するセパレートシート供給装置と、
段積みされた容器群の最上段に配置される段積み副資材としてのトップフレームを供給するトップフレーム供給装置と、
搬送対象物を搬送可能に保持するための保持搬送装置とを備え、
前記保持搬送装置は、
吸引室の下面側に複数の吸引孔を有する物品吸着面が設けられ、その物品吸着面を搬送対象物に当接させて当該搬送対象物を吸引保持するための吸引ヘッド、
前記吸引ヘッドを水平方向及び垂直方向に移動させる移動手段、並びに、
前記吸引ヘッドの吸引室に連結された負圧供給手段を具備しており、
前記保持搬送装置の負圧供給手段は、
前記吸引ヘッドがその物品吸着面に前記容器を当接させ前記複数の吸引孔を介して前記容器を吸引保持する際に、前記物品吸着面の全面と対向するように前記容器が配置されておりほぼ全ての吸引孔から外気を直接吸引しない状態において、前記容器をほとんど塑性変形させることなく吸引保持することができ、且つ前記物品吸着面に前記容器が対向しない領域があることで前記容器に当接していない吸引孔から外気を直接吸入する状態において、前記容器の吸引保持を維持できるような負圧又は空気流をもたらす吸込み側静圧対風量の吸込み特性を有しており、
前記保持搬送装置によって、搬送対象物としての容器群、セパレートシート及びトップフレームをパレット上に所定の順序で段積み可能であることを特徴とする容器群積付け装置。
【請求項２】
前記負圧供給手段が、送風機の吸引側を利用して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容器群積付け装置。
【請求項３】
前記負圧供給手段により前記吸引ヘッドの物品吸着面の吸引孔にもたらされる負圧が、次の二つの条件：
（１）前記物品吸着面の複数の吸引孔の全てに容器を当接させて、これら全ての吸引孔から外気を直接吸入しない状態において前記負圧が１０ＫＰａ以下になること、及び
（２）前記物品吸着面の複数の吸引孔の半数に容器を当接させて、残り半数の吸引孔から外気を直接吸入する状態において前記負圧が０．５ＫＰａ以上になること、
を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器群積付け装置。
【請求項４】
複数の容器からなる容器群をパレット上に段積みする容器群積付け方法であって、
吸引室の下面側に複数の吸引孔を有する物品吸着面が設けられ、その物品吸着面を搬送対象物に当接させて当該搬送対象物を吸引保持するための吸引ヘッド、前記吸引ヘッドを水平方向及び垂直方向に移動させる移動手段、並びに、前記吸引ヘッドの吸引室に連結された負圧供給手段を具備してなる、搬送対象物を搬送可能に保持するための保持搬送装置であり、その保持搬送装置の前記負圧供給手段は、
前記吸引ヘッドがその物品吸着面に前記容器を当接させ前記複数の吸引孔を介して前記容器を吸引保持する際に、前記物品吸着面の全面と対向するように前記容器が配置されておりほぼ全ての吸引孔から外気を直接吸引しない状態において、前記容器をほとんど塑性変形させることなく吸引保持することができ、且つ前記物品吸着面に前記容器が対向しない領域があることで前記容器に当接していない吸引孔から外気を直接吸入する状態において、前記容器の吸引保持を維持できるような負圧又は空気流をもたらす吸込み側静圧対風量の吸込み特性を有してなる、保持搬送装置を用いて、
多列ステージ上に整列された容器群、並びに、段積み副資材としてのセパレートシート及びトップフレームについて前記吸引ヘッドによる吸引保持及び搬送を行うことにより、前記容器群、セパレートシート及びトップフレームをパレット上に所定の順序で段積みすることを特徴とする容器群積付け方法。
【請求項５】
請求項４に記載の容器群積付け方法において、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、セパレートシート供給装置で供給されたセパレートシートを吸引保持してパレット上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該セパレートシートを前記パレット上に載置する工程、及び、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、多列ステージに整列された容器群を吸引保持して前記パレット上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該容器群を既に前記パレット上に載置された前記セパレートシート上に載置する工程、
を繰り返して所定の段数まで前記セパレートシート及び前記容器群を段積みすることを特徴とする容器群積付け方法。
【請求項６】
請求項４に記載の容器群積付け方法において、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、多列ステージに整列された容器群を吸引保持する工程、
前記容器群を吸引保持した前記吸引ヘッドをセパレートシート供給装置で供給されたセパレートシート上に移動させ、そこで当該吸引ヘッドに吸引保持された前記容器群の下側に前記セパレートシートを更に吸引保持する工程、及び、
前記容器群及び前記セパレートシートを一体的に吸引保持した前記吸引ヘッドをパレット上に移動させ、そこで負圧を解除又は低下させることにより、前記容器群及び前記セパレートシートを一緒に当該パレット上に載置する工程、
を繰り返して所定の段数まで前記セパレートシート及び前記容器群を段積みすることを特徴とする容器群積付け方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の容器群積付け方法において、
所定の段数まで前記容器群を段積みした後、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、セパレートシート供給装置で供給されたセパレートシートを吸引保持して最上段の容器群の上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該セパレートシートを前記最上段の容器群上に載置する工程、及び、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、トップフレーム供給装置で供給されたトップフレームを吸引保持して前記最上段のセパレートシートの上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該トップフレームを前記最上段のセパレートシート上に載置する工程、
を経て段積みを最終的に完了することを特徴とする容器群積付け方法。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の容器群積付け方法において、
所定の段数まで前記容器群を段積みした後、
セパレートシート供給装置で供給されたセパレートシートの上にトップフレーム供給装置でトップフレームを積み重ね、当該セパレートシート上のトップフレームの上面に前記保持搬送装置の吸引ヘッドを当接させて前記トップフレーム及びその下側のセパレートシートを同時に当該吸引ヘッドで吸引保持する工程、及び、
前記トップフレーム及び前記セパレートシートを一体的に吸引保持した前記吸引ヘッドを最上段の容器群の上に移動させ、そこで負圧を解除又は低下させることにより、前記トップフレーム及び前記セパレートシートを一緒に前記最上段の容器群上に載置する工程、
を経て段積みを最終的に完了することを特徴とする容器群積付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器を整列させた容器群をパレット上に段積みするための装置及び方法に関する。特に、容器群、セパレートシート及びトップフレームを負圧で吸引保持してパレット上に段積み可能な容器群積付け装置及び容器群積付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
容器群をパレット上に段積みする装置としてのパレタイザにおいて、特にびん、缶、及び紙製又は合成樹脂製の包装材等の比較的小さな容器を整列してパッレト上に順次、段積みする装置は「バルクパレタイザ」と呼ばれ、ケースを段積みする「ケースパレタイザ」とは区別されることがある。
【０００３】
例えば特許文献１（特開２００３−８９４２１号）は、整列された容器群を四方ガイド等の機械的手段で拘束して容器群をパレット上に移送し段積みを行うバルクパレタイザを開示する。かかるバルクパレタイザによれば、パレット上にセパレートシート（段積みする容器を安定且つ衛生的に保持するためのシート）と容器群とを交互に段積みすると共に、最上段にトップフレームを配置した多段積みを実現することができる（同特許文献１の図８参照）。
【０００４】
しかしながら、従来のバルクパレタイザは、対象物品（容器）の形状や寸法により上記機械的手段の構造や取付け位置の調整を必要としたため、製造時及び品種変更時の調整に手間を要した。また、対象物品の形状や整列状態が変動すると、円滑に容器を保持して搬送できないことがあった。特に一部容器が欠落すると容器群全体が落下する可能性もあった。更に、段積み副資材としてのセパレートシートやトップフレームを保持・搬送することが出来ないため、これらを別途パレット上に移動させるための専用の装置を必要とした。
【０００５】
これに対し、セパレートシートとその上に載せられた容器群とを一括して吸引保持し、これらをパレット上に一括移送する手段が提案されている。例えば特許文献２（特開２００４−２０３６２１号）は、一段分の容器群及びその容器群を載せたセパレートシートを上部より覆って真空力でセパレートシートを吸引する吸引室装置を備えた吸引式容器群搬送装置を開示する。この装置によれば、一段分の容器群及びその容器群を載せたセパレートシートが一体に保持されて搬送される。
【０００６】
特許文献２の吸引式容器群搬送装置によれば、容器群とその容器群の底部に敷設されたセパレートシートとを一度に搬送することができる。しかしながら、この吸引式容器群搬送装置を適用して容器群とセパレートシートを段積みするパレタイズを行う場合には、予め別個の手段によって容器群の下にセパレートシートを敷設する工程が必要となる。このため、搬送工程が複雑となり搬送所要時間が長くなる恐れがあった。また、セパレートシートの外周からの空気漏れを防止するために、より正確なシート位置決めを要し、装置構成も運転操作も複雑であった。更に、この吸引式容器群搬送装置では、段積み副資材としてのトップフレームを保持搬送することができないため、トップフレームをパレット上に移動させるための専用の装置を必要とした。
【０００７】
特許文献３（米国特許第３，３０７，８１９号）には、複数の吸引孔を有する真空ホルダによって、柔軟な薄膜フィルムを吸引して保持する装置が開示されている。特許文献３の真空ホルダは、柔軟な薄膜フィルムによって覆われていない吸引孔が存在した場合であっても、真空ホルダの真空度を低下させることなく、フィルムを保持することができる。但し、そのために特許文献３の真空ホルダは、全ての吸引孔に真空度の低下を防止するバルブ手段を装着することが必要で複雑な構造となっている。
【０００８】
特許文献４（特開平０３−１０２０１４号）には、負圧ソースと、これに接続された吸引ヘッドを備えた個別物体の運搬装置が開示されている。吸引ヘッドの下方には、多数の吸引孔を有する境界壁が設けられており、運搬の対象となるコップ、缶等は、負圧ソースが提供する負圧によって、吸引ヘッドの境界板に吸着されて運搬される。特許文献４の運搬装置は、吸引ヘッドの全ての吸引孔と負圧装置とを連通する細い流通ダクトが設けられていることを特徴としている。この流通ダクトは、運搬対象物に当接せず開放されている吸引孔によって、吸引室内の負圧低下を防止するために、その圧力抵抗が高くなるように構成されている。
【０００９】
特許文献３及び特許文献４の装置は、柔軟な薄膜フィルムやコップ、缶等を吸引ヘッドに吸着させて搬送する装置を開示している。これらの装置は、吸引を行う真空ホルダ或いは吸引ヘッドの吸引口の一部が開放されている場合でも、負圧が維持されて、容器等を搬送することが可能となっている。しかしながら、これらの装置は、吸引口の一部が開放されていても負圧低下を防止するために、特殊なバルブ手段或いは流通ダクトが必要となっている。このため、装置全体の構成が複雑となっていた。また、これらのバルブ手段或いは流通ダクトの構成を、搬送する容器等によって最適化する必要があり、搬送する容器等に対する装置の汎用性が低かった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−８９４２１号公報
【特許文献２】特開２００４−２０３６２１号公報
【特許文献３】米国特許第３，３０７，８１９号公報
【特許文献４】特開平０３−１０２０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、必ずしも強固ではない取扱い対象物としての容器に塑性変形や破損を起こさせることがなく、容器の形状や材質の変化、或いは不規則な容器の配置にも対応可能であって、充分な吸引力によって安定して保持及び搬送を行ってパレット上に段積みすることが可能な容器群積付け装置及び容器群積付け方法を提供するためになされたものである。また、取扱い対象である容器の品種切り替え等の条件変更に対し、比較的短時間で簡便に対応可能とすることを目的としている。
【００１２】
更に本発明は、種々の容器群、セパレートシート及びトップフレームをそれぞれ単独で保持して搬送する他、容器群とセパレートシートとを組合せた状態、及びセパレートシートとトップフレームとを組合せた状態での搬送等が可能であり、簡易な装置構成でもって、パレット上に迅速且つ効率的に容器群、セパレートシート及びトップフレームを積付け可能な容器群積付け装置及び容器群積付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、複数の容器からなる容器群をパレット上に段積みするための容器群積付け装置であって、
複数の容器の供給を受けて容器群を整列状態で待機させる多列ステージと、
容器群の各積付け段の間に挿入配置される段積み副資材としてのセパレートシートを供給するセパレートシート供給装置と、
段積みされた容器群の最上段に配置される段積み副資材としてのトップフレームを供給するトップフレーム供給装置と、
搬送対象物を搬送可能に保持するための保持搬送装置とを備え、
前記保持搬送装置は、
吸引室の下面側に複数の吸引孔を有する物品吸着面が設けられ、その物品吸着面を搬送対象物に当接させて当該搬送対象物を吸引保持するための吸引ヘッド、
前記吸引ヘッドを水平方向及び垂直方向に移動させる移動手段、並びに、
前記吸引ヘッドの吸引室に連結された負圧供給手段を具備しており、
前記保持搬送装置の負圧供給手段は、
前記吸引ヘッドがその物品吸着面に前記容器を当接させ前記複数の吸引孔を介して前記容器を吸引保持する際に、前記物品吸着面の全面と対向するように前記容器が配置されておりほぼ全ての吸引孔から外気を直接吸引しない状態において、前記容器をほとんど塑性変形させることなく吸引保持することができ、且つ前記物品吸着面に前記容器が対向しない領域があることで前記容器に当接していない吸引孔から外気を直接吸入する状態において、前記容器の吸引保持を維持できるような負圧又は空気流をもたらす吸込み側静圧対風量の吸込み特性を有しており、
前記保持搬送装置によって、搬送対象物としての容器群、セパレートシート及びトップフレームをパレット上に所定の順序で段積み可能であることを特徴とする容器群積付け装置である。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の容器群積付け装置において、前記負圧供給手段が、送風機の吸引側を利用して構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の容器群積付け装置において、
前記負圧供給手段により前記吸引ヘッドの物品吸着面の吸引孔にもたらされる負圧が、次の二つの条件：
（１）前記物品吸着面の複数の吸引孔の全てに容器を当接させて、これら全ての吸引孔から外気を直接吸入しない状態において前記負圧が１０ＫＰａ以下になること、及び
（２）前記物品吸着面の複数の吸引孔の半数に容器を当接させて、残り半数の吸引孔から外気を直接吸入する状態において前記負圧が０．５ＫＰａ以上になること、
を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００１６】
発明者らの種々の検討の結果、負圧供給手段により吸引ヘッドの物品吸着面の吸引孔に提供される負圧が１０ＫＰａを超えた場合には、変形容易な素材でできた容器を吸着して保持する際に、塑性変形を起こしてしまう可能性が非常に高くなることが確認された。また、負圧が０．５ＫＰａ未満の場合には、通常の小型軽量の容器にあっては、これを吸着して保持搬送する際に脱落する恐れが高まり、安定した保持が困難であることが確認された。以上のことから、本発明においては、負圧供給手段が０．５ＫＰａ以上１０ＫＰａ以下の負圧を提供することが最も好ましいことが確認されている。
【００１７】
請求項４の発明は、複数の容器からなる容器群をパレット上に段積みする容器群積付け方法であって、
吸引室の下面側に複数の吸引孔を有する物品吸着面が設けられ、その物品吸着面を搬送対象物に当接させて当該搬送対象物を吸引保持するための吸引ヘッド、前記吸引ヘッドを水平方向及び垂直方向に移動させる移動手段、並びに、前記吸引ヘッドの吸引室に連結された負圧供給手段を具備してなる、搬送対象物を搬送可能に保持するための保持搬送装置であり、その保持搬送装置の前記負圧供給手段は、
前記吸引ヘッドがその物品吸着面に前記容器を当接させ前記複数の吸引孔を介して前記容器を吸引保持する際に、前記物品吸着面の全面と対向するように前記容器が配置されておりほぼ全ての吸引孔から外気を直接吸引しない状態において、前記容器をほとんど塑性変形させることなく吸引保持することができ、且つ前記物品吸着面に前記容器が対向しない領域があることで前記容器に当接していない吸引孔から外気を直接吸入する状態において、前記容器の吸引保持を維持できるような負圧又は空気流をもたらす吸込み側静圧対風量の吸込み特性を有してなる、保持搬送装置を用いて、
多列ステージ上に整列された容器群、並びに、段積み副資材としてのセパレートシート及びトップフレームについて前記吸引ヘッドによる吸引保持及び搬送を行うことにより、前記容器群、セパレートシート及びトップフレームをパレット上に所定の順序で段積みすることを特徴とする容器群積付け方法である。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４に記載の容器群積付け方法において、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、セパレートシート供給装置で供給されたセパレートシートを吸引保持してパレット上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該セパレートシートを前記パレット上に載置する工程、及び、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、多列ステージに整列された容器群を吸引保持して前記パレット上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該容器群を既に前記パレット上に載置された前記セパレートシート上に載置する工程、を繰り返して所定の段数まで前記セパレートシート及び前記容器群を段積みすることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項４に記載の容器群積付け方法において、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、多列ステージに整列された容器群を吸引保持する工程、
前記容器群を吸引保持した前記吸引ヘッドをセパレートシート供給装置で供給されたセパレートシート上に移動させ、そこで当該吸引ヘッドに吸引保持された前記容器群の下側に前記セパレートシートを更に吸引保持する工程、及び、
前記容器群及び前記セパレートシートを一体的に吸引保持した前記吸引ヘッドをパレット上に移動させ、そこで負圧を解除又は低下させることにより、前記容器群及び前記セパレートシートを一緒に当該パレット上に載置する工程、を繰り返して所定の段数まで前記セパレートシート及び前記容器群を段積みすることを特徴とする。
【００２０】
尚、請求項６の方法では、容器群を吸引保持した状態の吸引ヘッドをセパレートシート上に移動させ、そこで当該吸引ヘッドに吸引保持された容器群の下側にセパレートシートを当接させることにより、隣り合う複数の容器、吸引ヘッドの物品吸着面及びセパレートシートによって区画される隙間空間にも負圧が及ぶ。従って上述のように、吸引ヘッドに吸引保持されている容器群の下側にセパレートシートを更に吸引保持できる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の容器群積付け方法において、所定の段数まで前記容器群を段積みした後、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、セパレートシート供給装置で供給されたセパレートシートを吸引保持して最上段の容器群の上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該セパレートシートを前記最上段の容器群上に載置する工程、及び、
前記保持搬送装置の吸引ヘッドによって、トップフレーム供給装置で供給されたトップフレームを吸引保持して前記最上段のセパレートシートの上に搬送しそこで負圧を解除又は低下させることにより、当該トップフレームを前記最上段のセパレートシート上に載置する工程、を経て段積みを最終的に完了することを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の容器群積付け方法において、所定の段数まで前記容器群を段積みした後、
セパレートシート供給装置で供給されたセパレートシートの上にトップフレーム供給装置でトップフレームを積み重ね、当該セパレートシート上のトップフレームの上面に前記保持搬送装置の吸引ヘッドを当接させて前記トップフレーム及びその下側のセパレートシートを同時に当該吸引ヘッドで吸引保持する工程、及び、
前記トップフレーム及び前記セパレートシートを一体的に吸引保持した前記吸引ヘッドを最上段の容器群の上に移動させ、そこで負圧を解除又は低下させることにより、前記トップフレーム及び前記セパレートシートを一緒に前記最上段の容器群上に載置する工程、を経て段積みを最終的に完了することを特徴とする。
【００２３】
尚、請求項８の方法では、セパレートシートの上にトップフレームを積み重ねた後、当該セパレートシート上のトップフレームの上面に吸引ヘッドを当接させることにより、セパレートシート、トップフレーム及び吸引ヘッドの物品吸着面によって区画される空間に負圧が及ぶ。従って上述のように、トップフレーム及びその下側のセパレートシートを同時に吸引ヘッドで吸引保持することができる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の容器群積付け装置によれば、容器群を構成する個々の容器を負圧によって塑性変形（又は損傷）させることなく、パレット上に段積みすることができる。このため、様々な形状、寸法、材質及び剛性の容器の段積みに対応することができる。また、容器群の整列形態の変更にも最小の設定変更で柔軟に対応することができ、操作が容易である。また、容器群の整列の乱れや部分的な欠落にも不具合なく対応して段積みを実施することができ、運転の安定性に優れている。更に、容器群のみならず、セパレートシートやトップフレームも同じ保持搬送装置の吸引ヘッドを用いて保持搬送することができるため、容器群積付け装置の構造の複雑化を回避できると共に、積付け作業の単純化及び効率化を図ることができる。
【００２５】
請求項１の容器群積付け装置によれば、吸引ヘッドに負圧をもたらす負圧供給手段の静圧対風量の特性が適正化されていることにより、吸引ヘッドの物品吸着面に搬送対象の容器を当接させて吸引保持する際に、物品吸着面の全面に前記容器が対向するように配置されてほぼ全数の吸引孔から外気を直接吸引しない状態であっても、容器を塑性変形させることなく吸引保持することができる。同時に、物品吸着面に容器が対向していない領域があることで、前記容器に当接していない吸引孔から外気を直接吸引して吸引ヘッドの負圧が低下した状態であっても容器の吸引保持を維持することができる。
【００２６】
このように、物品吸着面と容器との間から空気を吸引しても安定して容器を吸引保持できる効果があることから、特許文献４に示されるパッド３２の如き柔らかく変形して容器との間から空気の流入を阻止する部材の如き特別な構成を必要としない。また、物品吸着面が金属・合成樹脂等剛体で良いので保守が少なくて清潔で破損したパッドが容器内に混入したりしない。そして、特許文献３の特殊バルブや特許文献４のホース等のように複雑で保守を要する部品が少ないので、安価で故障の少ない装置を提供することができる。このように本発明の装置によれば、対象とする容器の様々な条件の変動に対応して、当該容器を塑性変形又は損傷することなく安定して吸引保持できる効果がある。
【００２７】
請求項２に記載したように、負圧供給手段として送風機の吸引側を用いることで、上記のような吸込み側静圧対風量の吸込み特性を比較的安価に実現することができる。特に、送風機の吸引側を利用することで、広い風量領域にわたって低い負圧特性を備えた負圧供給手段を実現できるため、物品吸着面の全面に対向するように容器が配置されてほぼ全数の吸引孔から外気を直接吸引しない状態で吸引ヘッドの負圧が高い状態になっても、前記容器をほとんど塑性変形させることなく吸引保持することができる。また、前記物品吸着面に容器が当接していない領域が広く前記容器に当接していない多くの吸引孔から外気を直接吸引して送風機吸引ヘッドの負圧が低下した状態でも、負圧供給手段としての送風機の吸引側が大きな風量で吸引孔から外気を吸引できるため負圧低下が軽度で、前記容器を確実に吸引保持することができる。
【００２８】
請求項３に記載の二つの条件を同時に満たすように負圧及び風量を前記容器の形状や重量等の物性に応じて設定することで、吸引ヘッドの物品吸着面の吸引孔の全てに容器が当接して全ての吸引孔から外気を直接吸入しない状況で容器を保持して搬送する場合において、この搬送対象物が比較的変形容易な素材でできた容器であっても、物品吸着面への吸引保持時に当該容器に塑性変形をほとんど生じさせない。同時に、容器が当接せず、容器によって塞がれていない吸引孔が外気を直接吸入するという状況下においても、吸引ヘッドの物品吸着面に容器を搬送時も脱落しないように安定的に吸引保持することができる。このように請求項３の発明は、二つの背反的事項を両立させることができる。
【００２９】
請求項４の容器群積付け方法によれば、容器群を構成する個々の容器を負圧によって塑性変形（又は損傷）させることなく、パレット上に段積みすることができる。このため、様々な形状、寸法、材質及び剛性の容器の段積みに対応することができる。また、容器群の整列形態の変更にも最小の設定変更で柔軟に対応することができ、操作が容易である。また、容器群の整列の乱れや部分的な欠落にも不具合なく対応して段積みを実施することができ、運転の安定性に優れている。更に、容器群のみならず、セパレートシートやトップフレームも同じ保持搬送装置の吸引ヘッドを用いて保持搬送することができるため、積付け作業の単純化及び効率化を図ることができる。
【００３０】
請求項５の容器群積付け方法は、セパレートシートと容器群とを別個にそして交互にパレット上に搬送し載置するという段積み手順に関する。この方法によれば、セパレートシートと容器群とをそれぞれ別個に吸引ヘッドで保持してパレット上に搬送し載置するため、それぞれの動作を確実に実施して容器群積付け装置の運転を安定させる効果がある。
【００３１】
請求項６の容器群積付け方法は、セパレートシートと容器群とを一緒にパレット上に搬送し載置するという段積み手順に関する。この方法によれば、予めセパレートシートを容器群の下に吸引保持した後に一括してパレット上に載置するため、作業工程が単純化されて高効率で段積みを行うことができる。また、セパレートシート及び容器群の相対位置、並びに両者のパレットに対する積付け位置精度が向上するため、段積みしたパレット上の容器の荷姿が改善されて搬送中の荷崩れが少なくなり、又、デパレタイザによる荷おろし作業を安定して実施することが可能になる。
【００３２】
請求項７の容器群積付け方法は、セパレートシートとトップフレームとを別個にパレット上に搬送し載置するという段積み手順に関する。この方法によれば、セパレートシートとトップフレームを別個に保持してパレット上に載置するため、それぞれの動作を確実に実施して容器群積付け装置の運転を安定させる効果がある。
【００３３】
請求項８の容器群積付け方法は、セパレートシートとトップフレームとを一緒にパレット上に搬送し載置するという段積み手順に関する。この方法によれば、セパレートシートとトップフレームを一括してパレット上に載置するため、作業工程が単純化されて高効率で段積みを行うことができる。また、セパレートシート及びトップフレームの相対位置、並びに両者のパレットに対する積付け位置の精度が向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の容器群積付け装置（パレタイザ）の一実施形態、並びに、その装置を使った容器群積付け方法の第１及び第２実施例について説明する。
【００３５】
本発明の容器群積付け装置１の一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、容器群積付け装置１が容器群として規則正しく配列された複数の缶１１と、その下面に当接しているセパレートシート１２とを吸引保持して搬送し段積みしている状態を示す側面図である。この容器群積付け装置１は保持搬送装置１０を備えている。保持搬送装置１０は、吸引ヘッド２と、その吸引ヘッド２を移動させる移動手段としてのロボット３と、負圧供給手段４とを備えている。吸引ヘッド２の内側に設けられている吸引室９と負圧供給手段４とは、吸気ダクト５によって連通している。尚、移動手段としてのロボット３は、吸引ヘッド２を水平方向及び垂直方向に移動させることができるのみならず、吸引ヘッド２の平面方向角度についても制御可能である。
【００３６】
負圧供給手段４は、送風機４ａ、吸気ダクト５、吸気分配室１５、分配ダクト５ｃからなり、吸引室９に接続されている。また、吸気ダクト５は固定された固定ダクト５ａと可撓吸気ダクト５ｂから構成されている。可撓吸気ダクト５ｂは可撓性を備えており、ロボット３に支持されて移動する吸引ヘッド２の一部である吸気分配室１５の移動に併せて、その先端部が移動することができる。
【００３７】
保持搬送装置１０の吸引ヘッド２の上面図を図２に示す。吸引ヘッド２の上面には４カ所で吸気口６が開口しており、それぞれが分配ダクト５ｃに接続されている。本実施形態における吸気ダクト５の直径は３００ｍｍであり、吸気口６から負圧供給手段４までの距離が１０ｍとなっている。吸引ヘッド２は、その中央の取り付け部３０を介して前記ロボット３に支持されている。
【００３８】
保持搬送装置１０の吸引ヘッド２の下面図を図３に示す。吸引ヘッド２の下面側には、ヘッド枠２ａが設けられており、このヘッド枠に、直径７ｍｍの円形の吸引孔８がピッチ２０ｍｍで開口している物品吸着面７が固定されている。物品吸着面７の吸引孔８の開口面積の総和（Ａ）に対する物品吸着面（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）を開口率とすると、本実施形態の物品吸着面７の開口率は１０％となっている。図３には、物品吸着面７が平面的に隙間無く千鳥状に多列配置された複数の缶１１を吸着保持する状態を、円形の線で重ねて示している。なお、吸引ヘッド２の物品吸着面７に吸引保持して搬送する対象物（即ち保持搬送装置１０の搬送対象物）は容器としての缶１１に限定されず、搬送対象物にはセパレートシートやトップフレームも含まれる。
【００３９】
図１において保持搬送装置１０の負圧供給手段４は、送風機（ブロアー）４ａである。吸気ダクト５は、この送風機４ａの吸引側に接続されている。負圧供給手段４を構成する送風機４ａの風量と静圧との関係（Ｑ−Ｈ特性）の一例を図４に示す。この送風機４ａは、風量３０ｍ３／ｍｉｎで稼働させた場合に吸引側は４ｋＰａの負の静圧を供する。このとき、負圧供給手段４は、この送風機４ａ、吸気ダクト５等の関連装置、及び吸引ヘッド２の組合せによって、吸引ヘッド２の物品吸着面７の吸引孔８に、３．５ｋＰａの負圧をもたらすことができる。又、負圧供給手段４を風量５０ｍ３／ｍｉｎで稼働させた場合には、負圧供給手段４は２ｋＰａの静圧を供することができる。この場合、吸引ヘッド２の物品吸着面７の吸引孔８には、１．８ｋＰａ負圧がもたらされる。これらの送風機４ａを１個又は複数個用いることにより、保持搬送装置１０は、必要とされる負圧特性に応じた負圧を発生させることができる。
【００４０】
なお、図４に比較例として、従来型の保持搬送装置において吸引ヘッド２への負圧供給手段として用いられていた真空ポンプの特性を一点鎖線で示す。図４からわかるように、真空ポンプは比較的少ない風量範囲で非常に高い吸引負圧を発生するという特性（風量変化に対する圧力変化が急峻な特性）を有する。かかる特性によれば、吸引ヘッドにおける吸引孔の大部分が取扱い対象の容器によって閉塞された状態（つまり、外気を直接吸入する吸引孔がほとんどない状態）では非常に強力に容器を吸引保持することができる。その反面、容器によって塞がれていないために外気を直接吸入する吸引孔の数が増えると、吸引負圧が急激に低下して容器の安定的な吸引保持が難しくなるという弱点を露呈する。このような特性の真空ポンプを使用する限り、変形し易い素材でできた容器を塑性変形させずに吸引保持するための負圧の制御が極めて難しく、又、一部の容器が欠落した場合等に安定的な吸引保持が困難となり、容器の塑性変形防止と安定的吸引保持との両立を図ることは実際上不可能と言っても過言ではない。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、図４に示すように風量変化に対して圧力変化が比較的緩やかな特性を有する送風機の吸引側を負圧供給手段４に採用している。このため、物品吸着面７に設けられた複数の吸引孔８の大部分、或いは全部が容器で塞がれても負圧が増大して取扱い対象の容器を塑性変形させる事態にならず、また、複数の吸引孔８の一部分、或いは半数に容器が当接しない状態でも負圧が低下して取扱い対象の容器の吸引保持が困難になる事態にはならず、取扱い対象の容器を安定的に吸引保持するのに適した圧力及び風量の範囲を比較的広く確保することができる。このため、一度に吸引保持すべき容器の数量が変化しても、何ら追加的な対策を施すことなく、そのままの装置で対応することができる。つまり、本実施形態の容器群積付け装置１によれば、取扱い対象の容器の形状や数量が変化した場合でも、変形し易い素材でできた容器の変形防止と安定的吸引保持との両立を容易に図ることができる。その意味で本実施形態の保持搬送装置１０は、それが組み込まれた容器群積付け装置１の汎用性を高めることに大きく貢献することができる。
【００４２】
本実施形態における保持搬送装置１０が、紙製の、直径８０ｍｍ、内容量６００，０００ｍｍ３、重量３０ｇの上面が開口した缶１１を１７６個保持する場合、並びに、１７６個の缶１１とその下面に当接するように配置されたセパレートシート１２の組合せ物品を保持して搬送する場合を例として、保持搬送装置１０の吸引孔８付近の負圧と空気流の関係を例に挙げて、保持搬送装置１０の特性を説明する。缶１１は、上面が開放されており、側面と下面によって内側に閉じた空間１３が形成された円筒形の形状を有している。
【００４３】
保持搬送装置１０が、図５の平面図に示すように互いに等間隔で接するように多列で密集配列（千鳥配列）された缶１１を１７６個同時に保持搬送する場合について説明する。このとき、隣り合う３つの缶１１の間には垂直方向の隙間１４が存在している。缶１１の断面積に対して、その周囲の隙間の水平方向の面積比は２２％となる。このように密集配列された複数の缶１１は、１７６個が一度に吸引ヘッド２によってその上面が吸引されて保持される。このとき吸引ヘッド２の物品吸着面７は、１個の缶１１につき１２個〜１７個の吸引孔８が当接する。送風機４ａを２台使用して風量が８０ｍ３／ｍｉｎとした場合、吸引ヘッド２の物品吸着面７の吸引孔８のうち、缶１１と当接する吸引孔８には２．５ｋＰａの負圧がもたらされて、缶１１を安定して保持する。一方で、隙間１４の上に位置する吸引孔８は、缶１１が吸引ヘッド２に吸着保持されている場合でも、外気に開放された状態となっており、外気を直接吸入している。しかしこの吸引孔８に発生する空気流は、缶１１の保持に必要な負圧が維持される程度の流量であるために、缶１１は安定して保持される。又、缶１１が塑性変形する静圧は３ｋＰａ以上であるため、缶１１が吸引ヘッド２に由来する負圧によって塑性変形する恐れはなく、缶１１は好適な状態で保持される。
【００４４】
次に１７６個の缶１１とその下面に当接するように配置されたセパレートシート１２の組合せ物品を保持して搬送する場合について説明する。２台の送風機を利用した負圧供給手段４の風量が８０ｍ３／ｍｉｎである場合、吸引ヘッド２の物品吸着面７の吸引孔８のうち、缶１１と当接する吸引孔８には、２．５ｋＰａの負圧がもたらされて、缶１１を安定して保持する。一方で隙間１４は、その下面に当接するセパレートシート１２と物品吸着面７とによって閉じた空間となるために、隙間１４には、同様に略２．５ｋＰａの負圧がもたらされて、セパレートシート１２を安定して保持することができる。このように、保持搬送装置１０は、負圧供給手段４によって供給される負圧が適正化されていることによって、その吸引ヘッド２の物品吸着面７の吸引孔８の一部が缶１１に当接することなく外気を直接吸入する状態であっても、缶１１を好適に保持して搬送することが可能である。又、負圧供給手段４の風量を変更することなく、セパレートシート１２とその上に位置する１７６個の缶１１とを組み合わせてなる組合せ物品を同様に好適に保持して搬送することが可能である。
【００４５】
（第１実施例）上記容器群積付け装置１を使用してパレット２０上に複数の缶１１とセパレートシート１２を段積みする方法の第１実施例について、図６〜図１０を用いて説明する。図６に示すように、保持搬送装置１０は、缶１１が供給される多列ステージ２２と、パレット２０の搬送コンベア２５と、セパレートシート供給装置２３と、トップフレーム供給装置２８の間に設置されている。
【００４６】
本実施例では、多列ステージ２２は幅広のコンベアチエンで構成され、上流側コンベア２２ａと下流側コンベア２２ｂに分割され個別に駆動されている。そして、上流側コンベア２２ａのさらに上流側で図示省略の公知の容器整列装置であらかじめ千鳥配列に整列された缶１１が一段に段積みする個数（１７６個）を一群として、前後に間隔を空けて上流側コンベア２２ａに順次供給される。そして下流側コンベア２２ｂ上に載置された缶１１が保持搬送装置１０により吸引保持されて持ち上げられ、下流側コンベア２２ｂ上が空になると上流コンベア２２ａ上の缶１１の一群が下流側コンベア２２ｂ上に順次移送される。なお、多列ステージ２２の別例としては、多列ステージ２２が幅広の平板で構成されて、一段に段積みされる個数（１７６個）の缶１１が順次、両側のガイドバーの間で押板等に押されて多列ステージ２２上に供給される構成でも良い。
【００４７】
図７に示すように、ロボット３は、吸引ヘッド２を多列ステージ２２の配列された複数の缶１１の上端面まで移動させ、吸引ヘッド２の物品吸着面７を当接させる。これにより、缶１１の内部が負圧となって、複数の缶１１は吸引ヘッド２に吸引保持される。以下に於いては、これを第１の吸引保持工程と称する。
【００４８】
複数の缶１１を吸引保持した状態の吸引ヘッド２は、ロボット３によってセパレートシート供給装置２３の上に移動される。このとき、セパレートシート供給装置２３上には、図示省略の公知の手段でセパレートシートマガジンから取り出されたセパレートシート１２が１枚供給されている。保持搬送装置１０により吸引保持された缶１１の下端面が、セパレートシート供給装置２３上に用意されているセパレートシート１２に当接されることで、密集配列された缶１１、吸引ヘッド２の物品吸着面７及びセパレートシート１２によって区画される缶１１の隙間１４の空間にも、缶１１の内部と同程度の負圧が及ぼされることになる。この結果、図８に示すように、吸引ヘッド２に吸引保持されている缶１１の列の下面側にセパレートシート（図８に符号１２ａで示す）が一体に吸引保持される。以下に於いては、これを第２の吸引保持工程と称する。
【００４９】
ロボット３は、密集配列された複数の缶１１とセパレートシート１２を吸引保持した状態の吸引ヘッド２を、缶１１及びセパレートシート１２がパレット２０の平面上の位置及び角度、並びにその時点における高さに対応するよう移動させる。即ち、ロボット３は平面上において、缶１１及びセパレートシート１２をパレット位置に適正に合致するように位置と角度を合致させ、また、積付けの進展に伴い順次変動する積付け高さに追従しながら、缶１１及びセパレートシート１２をそのときの最上段の缶１１の上に接近させて開放する。このように、ロボット３は適正な位置で負圧を解除することにより、密集配列された状態の缶１１とセパレートシート１２をパレット２０上の所定位置に正確に載置する。以下に於いては、これを吸引解除工程と称する。
【００５０】
ここで、できるかぎり速やかに負圧を解除するために、吸気ダクト５の吸気ヘッド２側にシャッター２７を設け（図１参照）、このシャッター２７を開放することにより外気を導入するとともに、吸気ダクト５の負圧供給手段４側にダンパ２６を設け（図１及び図６参照）、ダンパ２６を開放して、負圧供給手段４の吸気を遮断することが可能である。その場合、シャッター２７とダンパ２６との作用により、負圧は速やかに解除されて缶１１とセパレートシート１２は迅速に吸引ヘッド２の吸引保持から開放されてパレット上に配置される。
【００５１】
缶１１に対する第１の吸引保持工程と、缶１１及びセパレートシート１２に対する第２の吸引保持工程と、吸引解除工程を１サイクルとした操作を複数回実行することにより、パレット２０上に密集配列された缶１１とセパレートシート１２とを交互に段積みすることが可能となる。図９に、第１の吸引保持工程と、第２の吸引保持工程と、吸引解除工程とを４サイクル実行した結果、缶１１とセパレートシート１２が交互に４段積み重ねられている様子を示す。
【００５２】
図６において、所定の段数の段積みが完了したことが図示省略のセンサーで検出されると、トップフレーム供給装置２８は、矢印Ｂの如くセパレートシート供給位置２３に供給されているセパレートシート１２の上に、トップフレーム２４を積み重ねる。このトップフレーム２４は、平面の一部を窓抜きしたような枠形状をなしており、トップフレーム２４の内側にはトップフレーム空間２４ａが存在する。なお、トップフレーム供給装置２８の具体的な構造の記載を省略したが、例えば複数のバキュームカップを備えたトップフレーム保持板を上下及び平面状上で移動させてトップフレーム２４を吸着して供給する等、公知の装置が利用できる。
【００５３】
ロボット３は、セパレートシート１２の上に配置されているトップフレーム２４の上面に吸引ヘッド２の物品吸着面７を当接させ、物品吸着面７により閉じられたトップフレーム空間２４ａを負圧とすることで、セパレートシート１２とトップフレーム２４とを一体に吸引ヘッド２に吸引保持する。そして、図１０に示すように、トップフレーム２４およびセパレートシート１２を吸引保持した状態で、吸引ヘッド２を段積みされた缶１１の最上段に移動させた後、負圧を解除することにより、パレット２０上に積み上げられた缶１１の上に、トップフレーム２４とセパレートシート１２とを重ねるように配置して、段積みを完了する。所定の段数の缶１１を搭載したパレット２０は、搬送コンベア２５によって次の工程に搬送され、又、次の積付け用パレットが供給される。なお、このとき、吸引ヘッド２の物品吸着面７の負圧が高くなり、セパレートシート１２を塑性変形させる可能性がある場合、２台の送風機の一台を停止してこれを防止しながら、１台の送風機の吸気を利用してパレートシート１２とトップフレーム２４の吸引保持及び搬送を実施する。
【００５４】
（第２実施例）上記容器群積付け装置１を使用してパレット２０上に複数の缶１１とセパレートシート１２を段積みする方法の第２実施例（第１実施例とは異なる積付け方法）について、以下に説明する。
【００５５】
本実施例における容器群の積付け方法では、最初に保持搬送装置１０の吸引ヘッド２によって、セパレートシート供給装置２３で供給されたセパレートシート１２を吸引保持してパレット２０上に搬送する。そこで吸引ヘッド２の負圧を解除又は低下させることにより、セパレートシート１２をパレット２０の上に載置する。次に、吸引ヘッド２によって多列ステージ２２に整列された複数の缶１１を吸引保持してパレット２０上に搬送し、そこで負圧を解除又は低下させることにより、缶１１を既に載置されているセパレートシート１２上に載置する。容器群積付け装置１はこのセパレートシート１２の載置と缶１１の載置とを繰り返して、所定の段数までセパレートシート１２及び缶１１を段積みする。
【００５６】
所定の段数まで缶１１を段積みした後、吸引ヘッド２によって、セパレートシート供給装置２３で供給されたセパレートシート１２を吸引保持して最上段の缶１１の上に搬送し、そこで負圧を解除又は低下させることにより、セパレートシート１２を最上段の缶１１の上に載置する。そして最後に、吸引ヘッド２によって、トップフレーム供給装置２８で供給されたトップフレーム２４を吸引保持して最上段のセパレートシート１２の上に搬送し、そこで負圧を解除又は低下させることで、トップフレーム２４を最上段のセパレートシート１２上に載置する。以上により、段積みが完了する。
【００５７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、円筒の容器を密集させずに所定の間隔を保って配列した場合には、円筒の容器の断面積に対する周囲の隙間の水平方向の面積比はより大きくなる。このような場合であっても、本発明の容器群積付け装置１は、その容器の断面積に対する隙間の面積比が５０％以下であり、吸引ヘッド２の吸引孔８の半数に容器が当接している場合には、容器の搬送が可能である。
【００５８】
また、上記実施例では、本発明の容器群積付け装置１の保持搬送装置１０が円筒状の紙製の缶１１を搬送する場合について詳細な説明を行ったが、合成樹脂製のより柔軟な素材からなる容器群、金属製のより重量のある容器群、或いは通気性のある素材からなる容器群であっても、その負圧供給手段４の風量及び負圧の条件を調整、あるいは設計条件を変更することにより、それら容器群を塑性変形させることなく好適に搬送することが可能である。容器の形状は、横断面四角形状であっても、より複雑な形状であっても搬送が可能である。容器に準ずる包装物についても、本発明の容器群積付け装置を適用して段積みすることが可能である。
【００５９】
なお、前記説明では、保持搬送装置１０の移動手段としてロボット３を利用し、パレットが低い位置に固定された状態で段積みを実施する例に関して説明したが、このようなロボット３に代えて、従来からパレタイザに広く利用されている門型構成でパレットを上下しながらパレット上に容器群を段積みする装置、例えば特開２００１−１２２２２０（図１３）に示される装置を移動手段として採用することにより、保持搬送装置１０を構成してもよい。
【００６０】
更に、上記実施例では、保持搬送装置１０の送風機４ａを床上に設置した例を示したが、ロボット３に支持されて移動する吸引ヘッド２に送風機４ａを固定して用いることにより、吸気ダクト５の構成を簡略化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態である容器群積付け装置１の側面図である。
【図２】保持搬送装置１０の吸引ヘッド２の上面図である。
【図３】保持搬送装置１０の吸引ヘッド２の下面図である。
【図４】負圧供給手段４である送風機の風量と吸引側の静圧との関係の一例を示す図である。
【図５】保持搬送装置１０に吸引保持されるために多列で密集配列された缶１１の状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態である容器群積付け装置１のレイアウト図である。
【図７】保持搬送装置１０を使用して行われる第１の吸引保持工程を示す図である。
【図８】保持搬送装置１０を使用して行われる第２の吸引保持工程を示す図である。
【図９】保持搬送工程で段積みされた缶１１とセパレートシート１２の側面図である。
【図１０】トップフレーム２４およびセパレートシート１２を吸引保持した保持搬送装置１０の側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    容器群積付け装置
２    吸引ヘッド
３    ロボット（移動手段）
４    負圧供給手段
４ａ  送風機
５    吸気ダクト
５ａ  可撓吸気ダクト
５ｂ  固定ダクト
５ｃ  分配ダクト
６    吸気口
７    物品吸着面
８    吸引孔
９    吸引室
１０  保持搬送装置
１１  缶（容器）
１２  セパレートシート
１３  缶内側の空間
１４  隙間
１５  吸気分配室
２０  パレット
２２  多列ステージ
２３  セパレートシート供給装置
２４  トップフレーム
２５  搬送コンベア
２６  ダンパ
２７  シャッター
２８  トップフレーム供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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