(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物が載置されるトレイの搬送方向と平行な方向を中心として回転可能に設けられた回転体と、
上記回転体内に設けられ搬送物を反転する反転ユニットとを備え、
上記反転ユニットは、上記回転体に取り付けられ互いに正対するとともに、上記回転体が回転することで上下が入れ替わり、且つ下側に位置する際に搬送方向にトレイを搬送する第１及び第２のコンベヤ体と、
上記第１及び第２のコンベヤ体上のトレイを、上記第１及び第２のコンベヤ体上に固定するクランプ部と、
上記第１及び第２のコンベヤ体を近接離間する方向に駆動して、上記第１及び第２のコンベヤ体に固定された各トレイを近接離間させるコンベヤ昇降駆動部と、
上記コンベヤ昇降駆動部により近接離間する方向に駆動される上記第１及び第２のコンベヤ体を正対させた状態で近接離間する方向に移動可能にガイドするガイド部とを有し、
上記コンベヤ昇降駆動部は、上記第１及び第２のコンベヤ体を、上昇及び降下させる昇降部としての電動シリンダと、
上記第１及び第２のコンベヤ体が搬送物を各トレイの間に狭持するに際して、上記搬送物を把持する各トレイの把持力を上記第１及び第２のコンベヤ体及びトレイの重量を排除した上記搬送物の押圧力のみの状態に調整する把持力調整部としての空気式ブレーキシリンダとを有し、
上記コンベヤ昇降駆動部は、上記第１及び第２のコンベヤ体が近接され搬送物が各トレイの間に把持された際に上記搬送物の高さ方向の中心を上記回転体の回転中心の高さ方向の位置に一致させる反転装置。
【請求項２】
上記回転体内には、上記反転ユニットが上記搬送方向に複数並べて設けられ、各反転ユニットが、上記回転体と一体に回転され、
各反転ユニットにおける上記コンベヤ昇降駆動部による上記第１及び第２のコンベヤ体の近接離間量が独立して駆動される請求項１記載の反転装置。
【請求項３】
上記クランプ部は、上記第１及び第２のコンベヤ体にそれぞれ設けられるとともに、上記トレイの搬送方向に直交する方向に対向する側面部のうち一方の側面部に取り付けられる基準側クランプ部と、他方の側面部に取り付けられる押付側クランプ部とを備え、
上記基準側クランプ部及び上記押付側クランプ部は、それぞれ、上記トレイの側面部に設けられた係合穴に係合するクランプピンと、上記クランプピンを上記トレイの側面部に近接離間する方向に駆動するシリンダ部とを有し、
上記基準側クランプ部のシリンダ部は、上記押付側クランプ部のシリンダ部よりシリンダ口径が大きくされ、
上記基準側クランプ部は、上記シリンダ部のストローク端で上記クランプピンが上記トレイの係合穴に係合して搬送方向に直交する方向の位置決めを行う請求項１又は請求項２記載の反転装置。
【請求項４】
上記トレイは、全周に亘って立ち上がり部が形成されている請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の反転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置内に搬入された搬送物を上下反転させて搬出させる反転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダンボール箱等の搬送物を搬送する際に、様々な状況や理由により、その搬送経路中においてその搬送物を上下反転させたい場合がある。
【０００３】
例えば、照射滅菌の分野について説明すると、線源としてγ線を利用することが多かったが、管理に細心の配慮が必要であったり、照射時間を補正する必要がある等の理由から、照射対象物によっては、滅菌速度の速い電子線が使用されるようになってきた。電子線は、透過性についてはγ線に劣るものの、照射の制御性が優れ、取り扱いが容易であり、上述のように滅菌速度が速いという性質がある。そこで、まず医療器具等が収納されたダンボール箱の一方の面（表面）から電子線を照射後１８０度上下を反転して他方の面（裏面）からさらに電子線を照射することで透過性の不足を補い、照射対象物の範囲を広げ、この照射処理を高速且つ大量に行い、コストを削減するという手法が採用されるようになった。かかる手法において、搬送物を確実且つ効率良く上下反転させる反転装置が望まれる。
【０００４】
ところで、従来の反転装置としては、例えば、特許文献１（特開２００１−１７１８２８号公報）に記載のように、電動機を使用して搬送物を把持する搬送装置がある。この従来の反転装置は、回転体と、回転体に取り付けられ１８０度の範囲で回転される把持装置を備える。把持装置は、回転体の一側方に設けられた案内レールに沿って互いに近接離間自在に設けられた上下一対のアーム状の把持体により、その間に搬送された搬送物を一側方側から片持ち支持可能に構成されている。この一対のアーム状の把持体は、把持用電動機により上下に駆動される。また、反転装置は、回転体の他側方に側部支持装置を有している。この側部支持装置は、把持装置に片持ち支持され回転された際の、重力が付加される側の側面を支持する。かかる把持装置及び側部支持装置を有する反転装置は、搬送物を反転することができる。
【０００５】
しかし、かかる反転装置においては、様々な高さを有する搬送物に対して適応する側部支持装置を設けることは困難であったり、側部支持装置の構成が煩雑になるという問題があった。また、かかる反転装置は、電動機により把持体を駆動して片持ち支持する構成から、適切な把持力で搬送物を把持することが困難であった。すなわち、把持力が弱すぎると、側部支持装置の支持だけでは支持が不十分となり搬送物がずれてしまうおそれがある。また、把持力が強すぎると、搬送物を破損するおそれがある。そこで、搬送物を適切に把持し、側部支持装置等を設けることなく安定した上下反転を可能とする反転装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７１８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、搬送物を適切に把持して反転することで安定した上下反転を可能とする反転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明に係る反転装置は、搬送物が載置されるトレイの搬送  方向と平行な方向を中心として回転可能に設けられた回転体と、上記回転体内に設けられ搬送物を反転する反転ユニットとを備え、上記反転ユニットは、上記回転体に取り付けられ互いに正対するとともに、上記回転体が回転することで上下が入れ替わり、且つ下側に位置する際に搬送方向にトレイを搬送する第１及び第２のコンベヤ体と、上記第１及び第２のコンベヤ体上のトレイを、上記第１及び第２のコンベヤ体上に固定するクランプ部と、上記第１及び第２のコンベヤ体を近接離間する方向に駆動して、上記第１及び第２のコンベヤ体に固定された各トレイを近接離間させるコンベヤ昇降駆動部と、上記コンベヤ昇降駆動部により近接離間する方向に駆動される上記第１及び第２のコンベヤ体を正対させた状態で近接離間する方向に移動可能にガイドするガイド部とを有し、上記コンベヤ昇降駆動部は、上記第１及び第２のコンベヤ体を、上昇及び降下させる昇降部としての電動シリンダと、上記第１及び第２のコンベヤ体が搬送物を各トレイの間に狭持するに際して、上記搬送物を把持する各トレイの把持力を上記第１及び第２のコンベヤ体及びトレイの重量を排除した状態に調整する把持力調整部としての空気式ブレーキシリンダとを有し、上記コンベヤ昇降駆動部は、上記第１及び第２のコンベヤ体が近接され搬送物が各トレイの間に把持された際に上記搬送物の高さ方向の中心を上記回転体の回転中心の高さ方向の位置に一致させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、一対のコンベヤ体を昇降動作する機構として電動シリンダ及び空気式ブレーキシリンダを組み合わせて使っており、また、一対のコンベヤ体の昇降動作の際に正対させた状態を保持するガイド部を有することにより、搬送物を適切な把持力で把持することを可能とするとともに、搬送物の高さ方向の中心を回転中心の高さ方向の位置に一致させることで安定した上下反転を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した反転装置を示す正面図である。
【図２】本発明を適用した反転装置のＡ−Ａ断面を示す平断面図である。
【図３】本発明を適用した反転装置のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図４】反転装置のクランプ機構について説明するための図であり、トレイとクランプ部との関係を模式的に示す図である。
【図５】本発明を適用した反転装置の昇降動作を説明するための図であり、図１に示した状態に対して第１及び第２のコンベヤ体を近接した方向に駆動させた状態を示す正面図である。
【図６】反転装置を構成するコンベヤ昇降駆動部を説明するための図であり、（ａ）は、上部側に位置するコンベヤ体を駆動するコンベヤ昇降駆動部を拡大して示す正面図であり、（ｂ）は、下部側に位置するコンベヤ体を駆動するコンベヤ昇降駆動部を拡大して示す正面図である。
【図７】反転装置を構成する空気式ブレーキシリンダを説明するための図であり、（ａ）は、上部側に位置する空気式ブレーキシリンダを構成するバルブ、配管等を示す図であり、（ｂ）は、下部側に位置する空気式ブレーキシリンダを構成するバルブ、配管等を示す図である。
【図８】反転装置を構成する空気式ブレーキシリンダのシリンダブレーキ部の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した反転装置１について、図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明が適用された反転装置１は、図１〜図３に示すように、反転装置１内部に搬入されたダンボール等の搬送物２を上下反転して搬出する搬送物反転装置である。反転装置１は、搬送物２が載置されるトレイ３の搬送方向Ｄ１と平行な方向を中心として回転可能に設けられた回転体４と、回転体４内に設けられ搬送物２を把持することで上下反転する反転ユニット１０とを備える。ここでは、反転ユニット１０が搬送物２の搬送方向Ｄ１に２個並べて設けられている例の反転装置１について説明する。本発明は、これに限られるものではなく、１個の反転ユニットを有する反転装置であってもよく、３個以上の反転ユニットが搬送方向に並べて設けられている反転装置を構成しても良い。一の反転装置内に複数の反転ユニットを有することの利点は後述する。
【００１３】
また、反転装置１は、この回転体４を図中Ｏを回転中心軸としてこの軸回り方向に回転可能に支持する複数の回転体受け用ローラ５を備える。尚、図中Ｏで示す回転中心軸は、上述したようにトレイ３の搬送方向Ｄ１と平行である。また、この回転中心軸の方向及び搬送方向は、水平方向の一方向に設定されることにより安定性が向上する。また、反転装置１は、回転体受け用ローラ５に支持された回転体４を駆動する回転体駆動用モータ６を備える。回転体駆動用モータ６は、伝達部７を介して回転体４を一方向及び反対方向に回転可能であり、回転角度１８０度の範囲で、一方向への正転動作及び反対方向への逆転動作を可能とする。後述のように搬送物２を各反転ユニット１０で把持した状態で回転体４が正転動作又は逆転動作されることにより搬送物２を反転させることができる。
【００１４】
次に、回転体４内の搬送方向に並んで２つ設けられている反転ユニット１０について説明する。尚、各反転ユニット１０は、共通の構成であるため、各構成部品には同じ符号を付して説明を行う。後述の動作説明等の都合上特に必要な場合にのみ、搬送方向出口側に設けられる反転ユニットを反転ユニット１０Ａとし、搬送方向入口側に設けられる反転ユニットを反転ユニット１０Ｂとして説明を行う。
【００１５】
反転ユニット１０は、一対のコンベヤ体として第１及び第２のコンベヤ体１１，１２と、トレイ３を第１及び第２のコンベヤ体１１，１２上に固定するクランプ部１３とを備える。また、反転ユニット１０は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を昇降駆動するコンベヤ昇降駆動部１４と、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２をガイドする複数のガイド部１５とを備える。また、反転ユニット１０は、トレイ３の搬送方向の位置決めを行うストッパ１６を備える。さらに、反転ユニット１０は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２のうち下側のコンベヤ体を回転体４上に載置するための昇降ストッパ１７を備える。
【００１６】
第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、回転体４に取り付けられ互いに正対して設けられている。また、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、回転体４が回転することで上下が入れ替わる。換言すると、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、互いに平行であり、一方に対して他方が回転体４の回転中心に対して略１８０度回転した位置に位置する関係とされている。また、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、下側に位置する際に搬送方向にトレイ３を搬送する。
【００１７】
具体的に、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、それぞれ、回転体４に取り付けられるローラコンベヤ架台２１と、ローラコンベヤ架台２１に取り付けられるローラコンベヤ２２と、ローラコンベヤ２２を駆動するローラコンベヤ駆動モータ２３とを有する。また、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、ローラコンベヤ駆動モータ２３の駆動力をローラコンベヤ２２に伝達する駆動伝達部として駆動チェーン２４が設けられている。ローラコンベヤ２２の各ローラは、ローラコンベヤ駆動モータ２３により回転され、ローラコンベヤ２２上のトレイ３及びトレイ３上に載置されたダンボール等の搬送物２を所定の搬送方向Ｄ１に搬送することができる。尚、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、ここで説明するようにローラコンベヤ等から構成されるものに限られるものではなく、所定の搬送方向にトレイ３を搬送できるものであればよいが、後述のようにトレイ３を介して搬送物２を把持する機能を発揮するものであるので、ローラコンベヤ等の撓みのない構造の方が有利である。
【００１８】
クランプ部１３は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２上のトレイ３を、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２上に固定する。具体的にクランプ部１３は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２にそれぞれ設けられるとともに、トレイ３の搬送方向に直交する方向に対向する側面部のうち一方の側面部３ａに取り付けられる基準側クランプ部３１と、他方の側面部３ｂに取り付けられる押付側クランプ部３２とを備える。基準側クランプ部３１及び押付側クランプ部３２は、図１及び図３に示すように、各反転ユニット１０内に搬送方向の前後に２個ずつ設けられている。
【００１９】
基準側クランプ部３１は、トレイ３の一方の側面部３ａに設けられた係合穴３ｃに係合する基準側のクランプピン３１ａと、本体部３１ｃ内で駆動されることで、基準側のクランプピン３１ａを一方の側面部３ａに近接離間する方向に駆動する基準側のシリンダ部３１ｂとを有する。基準側クランプ部３１は、基準側のクランプピン３１ａを一方の側面部３ａに近接する方向のストローク端で、基準側のクランプピン３１ａがトレイ３の一方の側面部３ａの位置決めをする。すなわち、基準側クランプ部３１は、シリンダ部３１ｂのストローク端でクランプピン３１ａがトレイ３の係合穴３ｃに係合してトレイ３の搬送方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２の位置決めを行う。
【００２０】
押付側クランプ部３２は、トレイ３の他方の側面部３ｂに設けられた係合穴３ｄに係合する押付側のクランプピン３２ａと、本体部３２ｃ内で駆動されることで、押付側のクランプピン３２ａを他方の側面部３ｂに近接離間する方向に駆動する押付側シリンダ部３２ｂとを有する。
【００２１】
基準側のシリンダ部３１ｂは、押付側のシリンダ部３２ｂより、シリンダ口径が大きくされるとともに押付力が強く設定される。すなわち、シリンダ部３１ｂの口径Ｄ３１は、シリンダ部３２ｂの口径Ｄ３２より大きく（Ｄ３１＞Ｄ３２）されることで、シリンダ面積も大きくされ押付力も大きくされる。すなわち、図４中Ｐ３１は、基準側クランプ部３１による押付力を示し、図４中Ｐ３２は、押付側クランプ部３２による押付力を示し、Ｐ３１＞Ｐ３２であることを示す。
【００２２】
基準側のシリンダ部３１ｂ及び押付側のシリンダ部３２ｂが、基準側のクランプピン３１ａ及び押付側のクランプピン３２ａをトレイ３の側面部３ａ，３ｂに近接する方向に駆動した際に、基準側のクランプピン３１ａはストローク端でトレイ３の係合穴３ｃに係合し、押付側のクランプピン３２ａはストローク端より手前の状態でトレイ３の係合穴３ｄに係合する。図中Ｅ３１は、基準側のシリンダ部３１ｂのストローク端を示し、Ｅ３２は、押付側のシリンダ部３２ｂのストローク端を示す。また、図中矢印Ｓ３１は、基準側のシリンダ部３１ｂのピストン部分先端のストローク量を示し、Ｓ３２は、押付側のシリンダ部３２ｂのピストン部分先端のストローク量を示す。以上のように、基準側がストローク端まで駆動され、押付側がストローク端より手前すなわちシリンダに余裕を持たせた状態であることを示している。かかる状態で基準側及び押付側クランプ部３１，３２がトレイ３に係合し、トレイ３を固定するのは、各シリンダ部３１ｂ，３２ｂの口径が上述の関係となっているからである。また、基準側クランプピン３１ａがストローク端でトレイ３に係合する状態で、トレイ３の幅方向の中心が回転中心に一致するように設定されている。ここで幅方向の中心とは、搬送方向Ｄ１に対して直交する方向Ｄ２の中心を意味するものである。以上のような基準側クランプ部３１及び押付側クランプ部３２からなるクランプ部１３によりトレイ３を固定することにより、トレイ３の幅方向の中心は、常に回転中心Ｏの横方向の位置に一致され、かかる構成によりトレイ３に載置される搬送物２も回転中心に近づけることが可能であり、これにより搬送物２を適切に把持でき、換言すると搬送物２を安定して反転することができる。
【００２３】
ここで、クランプ部１３によるクランプ機構の動作を、反転装置１によるクランプ機構が駆動するまでの動作と合わせて説明する。反転装置１は、２個の反転ユニット１０Ａ，１０Ｂを有するので、図２及び図３に示す搬送方向Ｄ１から搬送物２が載置されたトレイ３が２個並べて反転装置１内に搬入される。すなわち、先頭側のトレイ３は、出口側に配置された反転ユニット１０Ａのストッパ１６で停止した状態とされ、後尾側のトレイ３は、入口側に配置された反転ユニット１０Ｂのストッパ１６で停止した状態とされる。ストッパ１６にはトレイ３の移動を検出する検出センサが設けられている。また、ストッパ１６は、検出センサの検出状態に応じて制御部等により制御されることで、搬送されるトレイ３に当接して位置決めを行う規制位置と、規制位置より下方側でありトレイ３を通過可能な状態とする通過位置とに亘って移動される。例えば、入口側の反転ユニット１０Ｂのストッパ１６は、先頭側トレイ３が通り過ぎた後に上昇して規制位置に位置して後尾側トレイ３の位置決めを行う。
【００２４】
反転装置１において、各ストッパ１６によりトレイ３の搬送方向の位置決めが完了すると、次は、クランプ部１３により、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２のうち下方側に位置するコンベヤ体上のトレイ３を、固定するクランプ動作が行われる。具体的には、図４（ａ）に示すようにクランプ部１３によりクランプされていない状態から、１個のトレイあたり２台で合計４台の基準側クランプ部３１が図４（ｂ）に示すように動作して、シリンダ部３１ｂに取り付けられたクランプピン３１ａがトレイ３の開孔である係合穴３ｃに挿入され、トレイ３の幅方向である方向Ｄ２の中心に向けて押し出される。
【００２５】
その一方で、１個のトレイあたり２台で合計４台の押付側クランプ部３２が動作して、
シリンダ部３２ｂに取り付けられたクランプピン３２ａがトレイ３の開孔である係合穴３ｄに挿入され、トレイ３の幅方向である方向Ｄ２の中心に向けて押し出される。
【００２６】
このとき、上述したように、基準側クランプ部３１のシリンダ口径が大きくされ、押付側クランプ部３２より押付力が強く設定されていることにより、ストローク端まで駆動されることとなり、トレイ３は、常に正確な幅方向である方向Ｄ２の位置決めが行われる。すなわち、反転装置１は、トレイ３の幅方向の中心を回転中心Ｏの幅方向の位置に一致させることができ、搬送物２自体も回転中心に近づけることを可能とするので、安定した回転を実現する。
【００２７】
ところで、反転装置１において、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２のうち上方側に位置するコンベヤ体には、トレイ３がすでに固定されている。このトレイ３は、所謂空トレイであり、前回の反転動作では下側に位置していたトレイ３である。このように、搬入されたトレイ３は、反転操作により、上側に位置して待機トレイとなり、次の反転操作により、さらに下側に位置されて搬出されることとなる。ここで用いられるトレイ３は、例えば、補強機能を有して枠状に形成されローラコンベヤの搬送方向への力を伝達するためのトレイ台座部３ｅと、全周に亘って立ち上がり部３ｆを有した薄板状で且つ皿状の薄板部３ｇとを有して構成されている。尚、反転装置１に用いられるトレイとして、図４に示すように全周に亘って立ち上がり部３ｆが形成されるように構成することには次の利点がある。すなわち、かかるトレイ３は、搬送物をトレイ間に把持して反転させる際に、万が一搬送物２がトレイ間から滑ったときも立ち上がり部３ｆで保持できるので、搬送物の落下を防止できる。
【００２８】
以上のように、クランプ部１３は、搬入されたトレイ３を適切な位置で且つ確実に第１及び第２のコンベヤ体１１，１２に固定することを可能とし、以下で述べるコンベヤ昇降駆動部１４やガイド部１５とともに、搬送物２の安定した反転のための確実な把持を可能とするものである。
【００２９】
コンベヤ昇降駆動部１４は、図１及び図５に示すように、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を近接離間する方向に駆動して、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２に固定された各トレイ３を近接離間させる。コンベヤ昇降駆動部１４と上述の第１及び第２のコンベヤ体１１，１２とは、トレイ３を介して搬送物２を把持する把持体として機能する。複数のガイド部１５は、図２に示すように回転体４に取り付けられるガイド軸３６と、ローラコンベヤ架台２１に取り付けられるガイド軸受部３７とからなる。かかるガイド部１５は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を正対させた状態で近接離間する方向に移動可能にガイドする。すなわち、ガイド部１５は、昇降動作する第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を互いに平行で且つ平行な平面内での位置も略同じ位置に保ちながら、移動可能にガイドする。コンベヤ昇降駆動部１４及びガイド部１５は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を常に正対させた状態で搬送物２を把持することを可能とする。これにより、反転装置１は、後述のように安定した上下反転を可能とする。
【００３０】
コンベヤ昇降駆動部１４は、図６に示すように、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を離間させた位置から近接された位置に亘って移動させるように駆動する電動シリンダ４１と、電動シリンダ４１により近接された位置に移動された第１及び第２のコンベヤ体１１，１２をさらに近接する方向に駆動する空気式ブレーキシリンダ４２とからなる。この空気式ブレーキシリンダ４２は、把持体である第１及び第２のコンベヤ体１１，１２の重量補正兼ダンボール等の搬送物の押圧力調整用の機能を有する押圧調整シリンダであり、電動シリンダ４１は、押圧調整シリンダとしての空気式ブレーキシリンダ４２を把持すると共に上昇降下させる把持シリンダとして機能する。空気式ブレーキシリンダ４２の軸端にはローラコンベヤ架台２１が取り付けられている。コンベヤ昇降駆動部１４は、図１及び図２に示すように、上下に位置する各コンベヤ体のＤ２方向の両端に１個ずつ設けられ、各コンベヤ体毎に２個、各反転ユニット１０毎に４個ずつ設けられている。
【００３１】
コンベヤ昇降駆動部１４は、電動シリンダ４１及び空気式ブレーキシリンダ４２により搬送物２を第１及び第２のコンベヤ体１１，１２に固定された各トレイ３の間に搬送物２を適切な把持力で狭持させることができる。また、コンベヤ昇降駆動部１４は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２が近接され各トレイ３の間に搬送物２を狭持させ、搬送物２が各トレイ３の間に把持された際に搬送物２の高さ方向の中心を回転体４の回転中心Ｏの高さ方向の位置に一致させる。反転装置１は、電動シリンダ４１及び空気式ブレーキシリンダ４２を有する点に特徴を有し、かかる構成により、搬送物を最適な把持力で把持することで安定した上下反転を可能とする。
【００３２】
電動シリンダ４１は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を、上昇及び降下させる昇降部として機能する。また、電動シリンダ４１は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を上昇降下させることでトレイ３上の搬送物を高さ方向の中心位置に移動させる。また、電動シリンダ４１は、回転体４の取付部８に固定されている。
【００３３】
空気式ブレーキシリンダ４２は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２が搬送物２を各トレイ３の間に狭持するに際して、搬送物２を把持する各トレイ３の把持力を調整する把持力調整部として機能する。
【００３４】
電動シリンダ４１は、図６に示すように、取付部８に固定される本体部４３と、本体部４３に対して飛び出す方向ＤＥ１及び引き込む方向ＤＥ２に駆動する出力シャフト４４とから構成される。本体部４３には、例えば、送りねじ軸や、この送りねじ軸に嵌り合うナットを保持する保持体や、送りねじ軸を回転させるモータが設けられている。モータを駆動すると、送りねじ軸に対して保持体が上昇又は降下し、これにより出力シャフト４４が、本体部４３に対して上昇及び降下する。
【００３５】
具体的に、空気式ブレーキシリンダ４２は、図６に示すように、電動シリンダ４１の出力シャフト４４の先端部に固定された取付部４５に固定される。空気式ブレーキシリンダ４２は、取付部４５に固定される本体部であるシリンダ駆動部４６と、シリンダ駆動部４６により駆動されるシリンダ軸４７とを備える。シリンダ軸４７は、先端側がローラコンベヤ架台２１の取付部２１ａに固定されており、シリンダ駆動部４６により駆動されることでローラコンベヤ架台２１を介してローラコンベヤ２２やトレイ３を上方側から又は下方側から搬送物２を把持して押圧する方向に向けて駆動する。空気式ブレーキシリンダ４２は、このシリンダ軸４７の軸方向の移動を固定して軸方向への移動を規制する状態、またシリンダ軸４７を開放して軸方向の移動を可能な状態とを操作するシリンダブレーキ部４８を備える。
【００３６】
シリンダブレーキ部４８は、シリンダ駆動部４６により、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を押圧付勢して近接離間させトレイ３間の距離を変形させた状態、すなわち、ダンボール等の搬送物２を上下のトレイ３間で変形させた状態で、シリンダ軸４７を固定して軸方向への移動を規制することにより、上下のトレイ３間のダンボール等の搬送物２をその変形に対する復帰力のみで把持されることを可能とする。シリンダブレーキ部４８を有する空気式ブレーキシリンダ４２は、搬送物２に上下の位置が入れ替わる第１及び第２のコンベヤ体１１，１２の重量が加わることを避けることができる。
【００３７】
また、空気式ブレーキシリンダ４２は、図６に示すように、シリンダ軸４７がシリンダ駆動部４６から最大限突出された限界の状態（以下、「出限」ともいう。）を検出する出限リードスイッチ５０と、シリンダ軸４７がシリンダ駆動部４６に最大限引き戻った限界の状態（以下、「戻限」ともいう。）を検出する戻限リードスイッチ５１と、突出限界（出限）と戻り限界（戻限）の中心である状態を検出する把持中心リードスイッチ５２とを有する。
【００３８】
また、空気式ブレーキシリンダ４２は、シリンダ駆動部４６に押圧用の空気を入れるための押圧空気入口５３と、シリンダ駆動部４６に押圧力調整用の空気を入れるためのバランス空気入口５４と、シリンダブレーキ部４８のブレーキを手動で開放するための手動ブレーキ開放軸５５と、シリンダブレーキ部４８のブレーキを開放するためのブレーキ開放空気入口５６とを有する。押圧空気入口５３に圧気が給気されると、シリンダ軸４７は、押し出し方向ＤＡ１に駆動される。バランス空気入口５４に給気されると、シリンダ軸４７は、引き戻し方向ＤＡ２に駆動される。ブレーキ開放空気入口５６に圧気が給気されると、シリンダ軸４７は、シリンダブレーキ部４８内で動作がロックされている状態から開放され上述の方向ＤＡ１，ＤＡ２への動作が可能な状態とされる。手動ブレーキ開放軸５５は、圧気給気なしにシリンダブレーキ部４８によるロックを開放し、シリンダ軸４７の動作を可能とするものであり、調整時に用いられる。
【００３９】
さらに、空気式ブレーキシリンダ４２は、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を押圧して第１及び第２のコンベヤ体１１，１２に固定されるトレイ３間に搬送物２を適切に把持するための各種バルブや、圧力計として、図７に示すように、把持体押上電磁弁５７、搬送物押圧電磁弁５８、押圧減圧弁５９、押圧圧力計６０、切替電磁弁６１、把持体バランス電磁弁６２、バランス圧減圧弁６３、バランス圧圧力計６４、ブレーキ開放電磁弁６５を有する。これらの把持体押上電磁弁５７、搬送物押圧電磁弁５８、押圧減圧弁５９、切替電磁弁６１、把持体バランス電磁弁６２、バランス圧減圧弁６３、ブレーキ開放電磁弁６５は、上述の各種リードスイッチ５０〜５２や、各種圧力計６０，６４等に基づいて反転装置１内に設けられた制御部により制御される。
【００４０】
ブレーキ開放電磁弁６５は、消磁している場合には、シリンダブレーキ部４８にシリンダ軸４７をロックさせ、励磁している場合には、シリンダブレーキ部４８にシリンダ軸４７を開放させる。すなわち、シリンダブレーキ部４８は、ブレーキ開放電磁弁６５を操作することにより、シリンダ軸４７をロックしてブレーキ機能を発揮でき、また、ブレーキ動作を開放してシリンダ軸４７を自由に動作可能な状態にする。
【００４１】
ここで、シリンダブレーキ部４８の構成の一例について図８を用いて説明する。シリンダブレーキ部４８は、例えば、ブレーキ部本体７０と、ブレーキ部本体７０内で軸方向に駆動されるブレーキピストン７１と、ブレーキピストン７１を駆動するための空気を供給するための空気供給部７２と、ブレーキピストン７１を一方向に付勢するスプリング７３とを有する。また、シリンダブレーキ部４８は、リテーナ７４、剛球７５、リング７６、ブレーキシュー７７、リテーナ７８、スペーサ７９等を有する。
【００４２】
かかる構成とされたシリンダブレーキ部４８は、ブレーキ開放電磁弁６５が消磁され、空気供給部７２から空気が供給されていないときスプリング７３でブレーキピストン７１が図８中矢印ＤＢ１方向に付勢されている。このとき、ブレーキピストン７１のテーパ部７１ａでリテーナ７４内の剛球７５がリング７６の内側のブレーキシュー７７を押し付けてシリンダ軸４７を固定して軸方向への移動を規制している。
【００４３】
そして、シリンダブレーキ部４８は、ブレーキ開放電磁弁６５が励磁され空気供給部７２から空気が供給されると、ブレーキピストン７１が矢印ＤＢ１方向と反対方向ＤＢ２に移動し、ブレーキピストン７１のテーパ部７１ａによる剛球７５の押し付けが開放され、リング７６内のブレーキシュー７７が緩んでシリンダ軸４７が開放され軸方向への移動が規制されていない状態となる。尚、リテーナ７４，７８は、スペーサ７９やブレーキ部本体７０に囲まれているので動かない。以上のように、シリンダブレーキ部４８は、ブレーキ開放電磁弁６５が消磁されている状態で、ブレーキ機能を発揮でき、ブレーキ開放電磁弁６５が励磁されている状態で、ブレーキを開放できる。
【００４４】
上述の電動シリンダ４１及び空気式ブレーキシリンダ４２からなるコンベヤ昇降駆動部１４を有する反転装置１は、搬送コンベヤ体である第１及び第２のコンベヤ体１１，１２及び搬送物容器の重量を排除して搬送物の押圧力のみを調整することを可能とする。また、かかる反転装置１は、搬送物の形態に関わらず常に搬送物容器を回転の中心に位置するように搬送物を把持することを可能とする。また、かかる反転装置１は、ダンボール箱等の搬送物２の強度と内容物の重量に合わせて把持力を調整し、常に回転の中心で反転することができるので、安定した運転を可能とする。
【００４５】
ここで、以上のようなコンベヤ昇降駆動部１４の動作を、反転装置１による反転動作と合わせて説明する。すなわち、ここではコンベヤ昇降駆動部１４が、搬送物２の高さ方向の中心を回転中心Ｏの高さ方向の位置に一致させる際の動作の一例について説明する。
【００４６】
まず、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を上昇降下させる動作のうち、下側のコンベヤ体について説明する。下側のコンベヤ体を上昇させる動作では、コンベヤ昇降駆動部１４は、上昇させるとともに、コンベヤ体自体の重量に加えて搬送物２を押圧する必要がある。上昇動作が行われる前の状態では、下側のコンベヤ体に取り付けられた当接部１７ａが、図１に示すように、回転体４に設けられたストッパ部１７ｂに当接された状態となっている。すなわち、かかる反転装置１において、昇降ストッパ１７にローラコンベヤ架台２１を含む把持体としての第１又は第２のコンベヤ体１１，１２の荷重がかかった状態でレベルの調整をする。
【００４７】
この状態で、図７（ｂ）に示す下部押圧調整シリンダとしての空気式ブレーキシリンダ４２のブレーキ開放電磁弁６５は、励磁されることによりブレーキを開放する。また、切替電磁弁６１は、把持体押上電磁弁５７側に切り替えるように作動される。把持体押上電磁弁５７は、励磁されることにより搬送物２を含む把持体としての下側コンベヤ体全体を徐々に押し上げる。図６（ｂ）に示す下部側の空気式ブレーキシリンダ４２は、把持中心リードスイッチ５２が動作した時点で、ブレーキ開放電磁弁６５を消磁して下部把持体であるコンベヤ体をロックする。このように下側の空気式ブレーキシリンダ４２は、シリンダ軸４７が把持中心の状態となるように調整される。また、これらのコンベヤ昇降駆動部１４の調整は、例えば出口側の反転ユニット１０Ａ用の下側２台を同時に行い、次いで入口側の反転ユニット１０Ｂ用の下側２台を同様に調整する。尚、かかる４台を同時に行っても良い。
【００４８】
次に、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２のうち、上側のコンベヤ体について説明する。上側のコンベヤ体を下降させる動作では、コンベヤ体自体の重量を吊り上げる必要があり、これらを吊り上げた上で搬送物２を上側から下側に押圧する必要がある。上側についても、昇降ストッパ１７にローラコンベヤ架台２１が当接した状態で空気式ブレーキシリンダ４２のブレーキ機能が働いている。
【００４９】
この状態で、図７（ａ）に示す上部押圧調整シリンダとしての空気式ブレーキシリンダ４２のブレーキ開放電磁弁６５は、励磁されることによりブレーキを開放する。また、把持体押上電磁弁５７及び搬送物押圧電磁弁５８が、消磁され、把持体バランス電磁弁６２が励磁される。さらに、バランス圧減圧弁６３が昇圧、減圧されることで把持体である上側のコンベヤ体を上下して、バランス圧圧力計６４に基づいて把持体であるコンベヤ体の重量とバランスする圧力に設定する。次に、押圧減圧弁５９を用いて上側のコンベヤ体に搬送物２を下側に向けて押圧する押圧力を設定する。上側のコンベヤ体には上述したように２個の空気式ブレーキシリンダ４２が幅方向の両側に設けられているので、搬送物２であるダンボール等には、押圧圧力計６０の圧力にシリンダ断面積を乗算した力のシリンダ２本分の力がダンボールにかかることになるので、対象となるダンボール箱等の強度と内部重量を勘案して設定された圧力が設定されることになる。例えば、これらバランス圧圧力計６４及び押圧圧力計６０による圧力は、反転装置１の調整時や出荷時に、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２の重量に基づいて把持体の重量に対応する圧力や、対象となる搬送物の強度や重量に応じた圧力が制御部や記憶部に設定記憶され、この設定された圧力と各圧力計で検出された圧力に基づいて制御部により上述の各動作が行われる。このように、押圧減圧弁５９が調整されることで圧力を設定した後、搬送物押圧電磁弁５８が励磁され、切替電磁弁６１は、搬送物押圧電磁弁５８側が選択されるように切り替えて作動される。この状態でコンベヤ体が先端に取り付けられたシリンダ軸４７には、コンベヤ体の重量を差し引いた状態で下方側に押圧圧力分の圧力が残っていることとなり、シリンダ軸４７は、搬送物押圧圧力で出限まで下降して停止する。このとき、搬送物押圧、把持体バランス圧は下側シリンダも同一となるように設定されている。
【００５０】
以上のように上側及び下側の空気式ブレーキシリンダ４２が動作した状態で、上側の電動シリンダ４１と、下側の電動シリンダ４１の移動速度が同一値に設定される。この点については、入口側の反転ユニット１０Ｂも出口側の反転ユニット１０Ａも同様である。そして、上側の電動シリンダ４１と、下側の電動シリンダ４１を同時に起動して、各空気式ブレーキシリンダ４２を介して第１及び第２のコンベヤ体１１，１２を近接する方向に駆動する。これにより、下側の空気式ブレーキシリンダ４２は、図６（ｂ）の把持中心リードスイッチ５２が検出された把持中心位置でロックされた状態で上昇し、上側の空気式ブレーキシリンダ４２は、ダンボール箱の押圧力に相当する力でシリンダ軸４７が出限の位置で下降する。そして、搬送物２であるダンボール箱が上側トレイ３に到達した後に、ダンボール箱の押圧力に抗して更に上昇する。
【００５１】
そして、上側の空気式ブレーキシリンダ４２において、図６（ａ）の出限リードスイッチ５０がオフした瞬間に、上下の電動シリンダ４１の速度を同一値に減速し、減速した状態で更に上昇して上側の空気式ブレーキシリンダ４２の把持中心リードスイッチ５２がオンしたときに、上下の電動シリンダ４１を停止する。そして、図７（ａ）の上側の空気式ブレーキシリンダのブレーキ開放電磁弁６５を消磁してシリンダ軸４７をロックし、上側の把持体であるコンベヤ体を固定する。
【００５２】
尚、この際把持用の電動シリンダ４１を簡易なインバータなどで速度設定する場合は、押し上げ側が電動機として動作し、吊り下げ側が発電機として動作するので、押し上げ側周波数を高く、吊り下げ側周波数を低くして把持動作を繰り返し行い、把持中心リードスイッチ５２の停止位置が上下同じ移動距離となって回転の中心となるように、周波数を設定しながら合わせ込みをする必要がある。
【００５３】
以上のようなコンベヤ昇降駆動部１４の動作により、ダンボール箱等の搬送物２は、把持体である第１及び第２のコンベヤ体１１，１２の重量を除いた任意の設定圧で押圧されることが可能となる。それと同時に、上下の電動シリンダ４１を同時に同速度で駆動し、上下の空気式ブレーキシリンダ４２が最終的に把持中心リードスイッチ５２がオンした状態で、すなわちシリンダ軸４７が把持中心の状態でブレーキ機能を発揮するので、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２に固定されるトレイ３の高さ方向の中心が回転中心の高さ方向の位置と一致する状態で把持される。
【００５４】
以上のようにコンベヤ昇降駆動部１４により把持動作が行われた状態で回転体４を１８０度反転する。反転した後に、把持シリンダである電動シリンダ４１を開放側、すなわち第１及び第２のコンベヤ体１１，１２が離間する方向に駆動する。電動シリンダ４１にも戻限リミットスイッチが取り付けられておりこの戻限リミットスイッチが動作したときに電動シリンダ４１を停止する。
【００５５】
次に、下部側の空気式ブレーキシリンダ４２は、図７（ｂ）のブレーキ開放電磁弁６５を励磁して、シリンダ軸４７のロックを開放し、把持体バランス電磁弁６２及び搬送物押圧電磁弁５８を消磁し、上部から下部に反転した把持体であるコンベヤ体を昇降ストッパ１７に着座させる。第１及び第２のコンベヤ体１１，１２は、昇降ストッパ１７に当接した状態でローラコンベヤ２２のレベルが搬入、搬出コンベヤのレベルに一致するように構成されている。第１及び第２のコンベヤ体１１，１２の内下側に反転されたコンベヤ体が昇降ストッパ１７に着座すると出口側及び入り口側のストッパ１６を下げ、出口側、入口側のローラコンベヤ２２を駆動して先頭側及び後尾側のトレイ３を搬出する。
【００５６】
反転装置１において、事前に空気圧を設定しておいて、コンベヤ昇降駆動部１４により適切な把持力を設定し、回転の中心で反転するようにしておいて自動運転すると、装置は高速で複数のトレイを同時に且つ安定して反転することが可能となる。更に反転済みトレイの搬出と新規トレイの搬入を同時に行うように構成することも可能である。かかる構成を備える反転装置１は、トレイ１個あたりの反転時間を大幅に短縮することができる。
【００５７】
本発明を適用した反転装置１は、上述したような回転体４、反転ユニット１０を備え、この反転ユニット１０が、第１及び第２のコンベヤ体１１，１２と、クランプ部１３と、コンベヤ昇降駆動部１４と、ガイド部１５とを有する点に特徴を有する。かかるコンベヤ昇降駆動部１４は、電動シリンダ４１及び空気式ブレーキシリンダ４２からなる。かかる特徴的な構成を有する反転装置１は、搬送物を最適な把持力で把持することで安定した上下反転を可能とする。また、以上のような反転装置１は、搬送物２の少なくとも上下の中心を回転中心に一致させることで、搬送物を回転中心に近づけることができ、安定した上下反転を可能とする。
【００５８】
また、本発明を適用した反転装置１は、従来の問題点として説明したような、把持装置を電動機を用いて構成した場合に、強い力で搬送物２を把持することによりダンボールが破損してしまうことや、把持力が弱すぎて搬送物２が位置ずれを起こしてしまう等の問題やこの位置ずれにより搬送がスムーズにいかない等の問題を解消することができる。さらに、本発明を適用した反転装置１は、従来の問題点としてさらに、単に空気圧シリンダのみで把持装置を構成しようとすると、反転装置の把持装置は上下が入れ替わる構成であるのでこの把持装置のアーム状の把持体の重量が搬送物にかかることにより搬送物を破損するおそれがあるという問題をも解消することができる。かかる反転装置１は、かかる問題点を解消し、反転する搬送物２を適切に把持して安定した上下反転を可能とする。
【００５９】
また、本発明を適用した反転装置１は、クランプ部１３が基準側クランプ部３１及び押付側クランプ部３２からなり、基準側クランプ部３１のシリンダの口径が大きくされている点に特徴を有する。かかる構成を有する反転装置１は、搬送方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２の位置決めを行うことができる。すなわち、反転装置１は、トレイ３の幅方向の位置決めを確実に行うことにより安定した上下反転を可能とする。
【００６０】
また、反転装置１は、上述したようにトレイ３を横方向の中心であって、搬送物を高さ方向の回転中心に位置させることができるので、反転装置１を用いることにより、トレイ３に載置するダンボールの高速搬送による位置ズレを許容でき、例えば照射分野の各工程のような反転工程を含む全体工程を総合的に効率良く処理することを実現する。
【００６１】
さらに、本発明を適用した反転装置１は、回転体３内に反転ユニット１０が搬送方向Ｄ１に並べて２個設けられており、各反転ユニット１０Ａ，１０Ｂが回転体４と一体に回転される点に特徴を有する。ここで、各反転ユニット１０Ａ，１０Ｂにおけるコンベヤ昇降駆動部１４による第１及び第２のコンベヤ体１１，１２の近接離間量が独立して駆動される。かかる構成を有する反転装置１は、反転ユニット１０Ａ，１０Ｂ毎に高さの異なる搬送物を適切な把持力で把持して上下反転を可能とする。よって、一つの搬送物反転装置で高さの異なる搬送物群を同時に反転処理させることができ、反転処理スピードを向上させることができる。尚、上述したように、反転装置１は、さらに３個以降の反転ユニットを有するように構成しても良く、その場合にはさらに反転処理のスピードを向上させることができる。
【００６２】
また、反転装置１は、トレイ３内に同じ高さを有する複数の搬送物２を平面的に載置することも可能である。これにより反転装置１は、１トレイに載置する複数の搬送物の高さが同じであれば、トレイ毎に異なる高さのダンボール箱であったとしても、２種類の高さのダンボール箱群を回転体４の一回の回転で反転することを可能とする。反転装置１は、これにより、処理対象品の制約を少なくでき、反転時間を短縮することを実現する。
【００６３】
尚、上述した反転装置は、例えば上述した照射滅菌の分野において、電子線を搬送物２であるダンボールの表面及び裏面に照射する際に、照射処理を高速且つ大量に行うことを可能とする。反転装置は、照射滅菌の分野に限られるものではなく、様々な搬送物を反転するのに用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  反転装置、２  搬送物、３  トレイ、４  回転体、５  回転体受け用ローラ、６  回転体駆動用モータ、１０  反転ユニット、１１  第１のコンベヤ体、１２  第２のコンベヤ体、１３  クランプ部、１４  コンベヤ昇降駆動部、１５  ガイド部、１６  ストッパ、１７  昇降ストッパ、２１  ローラコンベヤ架台、２２  ローラコンベヤ、２３  ローラコンベヤ駆動モータ、３１  基準側クランプ部、３２  押付側クランプ部、４１  電動シリンダ、４２  空気式ブレーキシリンダ、４６  シリンダ駆動部、４７  シリンダ軸、４８  シリンダブレーキ部、５０  出限リードスイッチ、５１  戻限リードスイッチ、５２  把持中心リードスイッチ、５３  押圧空気入口、５４  バランス空気入口、５５  手動ブレーキ開放軸、５６  ブレーキ開放空気入口、５７  把持体押上電磁弁、５８  搬送物押圧電磁弁、５９  押圧減圧弁、６０  押圧圧力計、６１  切替電磁弁、６２  把持体バランス電磁弁、６３  バランス圧減圧弁、６４  バランス圧圧力計、６５  ブレーキ開放電磁弁、７１  ブレーキピストン
【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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