(57)【要約】【課題】プッシャ機構のワークエリアを小さくし、カートニングマシンの設計の自由度を高め、挿入効率も高める間欠式物品挿入装置を提供すること。【解決手段】  物品挿入装置１００は、コンベア２０１と２０２を用いてカートンＣと物品Ｂとを同速で並進させ、その進行方向に直角な方向から物品ＢをカートンＣ内に挿入する装置であって、物品Ｂの上空に配した複数の掻込アーム１２１と、物品Ｂの載置間隔毎に前記複数の掻込アーム１２１を前記進行方向に直角な向きで一列に軸通する前記進行方向に配したアーム支持軸１０３と、アーム支持軸１０３を進行方向に移動させる並走用モータ１０５と、アーム支持軸１０３を進行方向に直角な方向に移動させる挿入用モータ１０６と、アーム支持軸１０３を軸回動して総ての掻込アーム１２１を一斉に上方に起き上がらせる軸動アクチュエータ１０７と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベアを用いてカートンと物品とを同速で並進させ、コンベアの進行方向に直角な方向から物品をカートン内に挿入する物品挿入装置であって、
物品の上空に配した複数の掻込アームと、
物品の載置間隔毎に前記複数の掻込アームを前記進行方向に直角な向きで一列に軸通する、前記進行方向に向けた軸であって物品の上空に配したアーム支持軸と、
アーム支持軸を前記進行方向に移動させる並走用モータと、
アーム支持軸を前記進行方向に直角な方向に移動させる挿入用モータと、
アーム支持軸を軸回動して総ての掻込アームを一斉に上方に起き上がらせる軸動アクチュエータと、
掻込アームを個別に上方に起き上がらせる個別アクチュエータと、
を具備したことを特徴とする物品挿入装置。
【請求項２】
アーム支持軸の前記進行方向への移動速度をコンベアと同速となるように並走用モータを駆動しながら挿入用モータを駆動して物品をカートン内に挿入し、
挿入後には掻込アームを中途まで引き抜きその後起き上がらせるようにして掻込アームが物品およびカートンと干渉しないように挿入用モータと軸動アクチュエータとを駆動制御する制御手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の物品挿入装置。
【請求項３】
個々の掻込アームについて物品の挿入強さが所定の値を超えたか否かを検知するセンサと、
挿入をキャンセルする場合に当該掻込アームを上方に起き上がらせる回避制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１または２に記載の物品挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続モーション式のカートニングマシンに適用する間欠式物品挿入装置に関し、特に、カートンに物品を挿入する機構のワークエリアを小さくすることが可能な間欠式物品挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の間欠式物品挿入装置の例を図５に示す。物品ＢとカートンＣとはコンベア６０１と６０２上に等間隔で載置され同速で下流へ移送される。プッシャ６０３は、先端に押込パッド６０４が形成された棒状体で、図では３本のプッシャ６０３が等間隔で配置された例を示している。このプッシャ６０３は、コンベア６０１（およびコンベア６０２）と同速で下流に移動し、移動方向に直角な方向から物品ＢをカートンＣへ押し込む。
【０００３】
動作としては、初期位置から、３本のプッシャ６０３がコンベアと同速で横移動しつつ長手方向から物品ＢをカートンＣ内へ押し込む。挿入後には、３本のプッシャ６０３の全引き抜きが終了するまでプッシャ６０３はそのままコンベアと同速で横移動し、引き抜きが終了したら（長手方向の挿入開始位置まで戻ったら）、速やかに初期位置に戻る。以降、同様の動作を繰り返し、間欠動作により物品Ｂを順次カートンＣ内へ挿入する。
【０００４】
このような従来の間欠式物品挿入装置は、構造が簡単であるため汎用性も高く、カートンＣや物品Ｂの種類が変更されても、条件だしが容易で、切り替えが円滑におこなえるというメリットを有する。
【０００５】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
プッシャは少なくとも物品とカートンとの距離分の長さが必要であり、かつ、２列のコンベアに加えて、当該プッシャ長さ分だけ奥行き方向（挿入方向）にワークエリアが確保されていなければならない。また、全挿入と全引き抜きが基本動作となるので、物品の移送方向にも相応にワークエリアが確保されていなければならない。
【０００６】
すなわち、従来ではワークエリアを広くとらねばならず装置全体が大型となるという問題点があった。特に、挿入動作自体は完了していてもプッシャの全引き抜きが終了するまで横移動させる必要があり、その分だけ原点回帰に時間がかかり、挿入効率が低下するという問題点があった。特に、プッシャの数が多くなると挿入効率の低下が顕著になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３８７６８号公報
【特許文献２】特開平９−１４２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、解決しようとする問題点は、プッシャ機構のワークエリアを小さくし、カートニングマシンの設計の自由度を高め、挿入効率も高める間欠式物品挿入装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の物品挿入装置は、コンベアを用いてカートンと物品とを同速で並進させ、コンベアの進行方向に直角な方向から物品をカートン内に挿入する物品挿入装置であって、物品の上空に配した複数の掻込アームと、物品の載置間隔毎に前記複数の掻込アームを前記進行方向に直角な向きで一列に軸通する、前記進行方向に向けた軸であって物品の上空に配したアーム支持軸と、アーム支持軸を前記進行方向に移動させる並走用モータと、アーム支持軸を前記進行方向に直角な方向に移動させる挿入用モータと、アーム支持軸を軸回動して総ての掻込アームを一斉に上方に起き上がらせる軸動アクチュエータと、掻込アームを個別に上方に起き上がらせる個別アクチュエータと、を具備したことを最も主要な特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の物品挿入装置は、請求項１に記載の物品挿入装置において、アーム支持軸の前記進行方向への移動速度をコンベアと同速となるように並走用モータを駆動しながら挿入用モータを駆動して物品をカートン内に挿入し、挿入後には掻込アームを中途まで引き抜きその後起き上がらせるようにして掻込アームが物品およびカートンと干渉しないように挿入用モータと軸動アクチュエータとを駆動制御する制御手段を具備したことを主要な特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項１または２に係る発明は、物品上空にアームを配し、かつ、物品の挿入後には速やかに待避動作（原点回帰動作）が可能となるので、物品の移送方向にもこれに直角な挿入方向にもコンパクトで梱包効率を向上させることのできる、間欠式の物品挿入装置を提供可能となる。より具体的には、従来は、プッシャの待機場所をコンベアの横に物品の挿入長さ分だけ確保しなければならなかったところ、これが不要となり、加えて、挿入後にアームを物品から若干（たとえば数ｃｍ）引き戻して起き上げるようにして、従来の全引き抜き工程が距離的にも時間的にも短縮可能となる。
【００１２】
なお、カートンを搬送するコンベアと物品を搬送するコンベアとは同一のコンベアでも別々のコンベアでもよい。掻込アームの形は、広く、カートンに干渉せずに物品を押し込める（掻きこめる）形状であればよく、L字状、J字状、Ｃ字状などの形状を挙げることができる。また、物品と当接するアーム先端には適宜物品を傷つけないパッドなどが形成されていてもよい。複数とは特に制限されないが、たとえば、５セットとすることができる。軸通とは、必ずしも掻込アームに孔が設けられ、ここを軸が物理的に貫通している必要はなく、掻込アームが軸回動するように支えられていればよいものとする。
【００１３】
請求項３に記載の物品挿入装置は、請求項１または２に記載の物品挿入装置において、個々の掻込アームについて物品の挿入強さが所定の値を超えたか否かを検知するセンサと、挿入をキャンセルする場合に当該掻込アームを上方に起き上がらせる回避制御手段と、を具備したことを主要な特徴とする。
【００１４】
すなわち、請求項３に係る発明は、挿入場所にてカートン欠落もしくは物品欠落があった場合、または、挿入詰まりが生じた場合など、全体に影響を与えず挿入作業をおこなうことができる。なお、挿入強さとは物品からの抵抗を意味する。なお、挿入をキャンセルすべき上記場合において、挿入詰まりの場合には、ライン停止させるようにしても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カートニングマシンの設計の自由度を高め、挿入効率も高める間欠式物品挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態の物品挿入装置を含んだカートニングマシンの挿入処理部を示した説明図である。
【図２】本実施の形態の物品挿入装置の掻込アーム部分を示した説明図である。
【図３】本実施の形態の物品挿入装置の動作概要図である。
【図４】本実施の形態の物品挿入装置における物品挿入の流れを示したフローチャートである。
【図５】従来の間欠式物品挿入装置の例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
図１は、本実施の形態の物品挿入装置を含んだカートニングマシンの挿入処理部を示した説明図である。図２は、本実施の形態の物品挿入装置の掻込アーム部分を示した説明図である。
【００１８】
カートニングマシンの挿入処理部は、物品挿入装置１００と、物品Ｂを搬送するコンベア２０１と、物品Ｂを挿入するカートンＣを搬送するコンベア２０２と、を有する。コンベア２０１とコンベア２０２は、平行に近接して配置され、上流にて同期して載置された物品ＢとカートンＣとをそれぞれ同速で下流へ移送する。物品挿入装置１００は、この移送中に物品ＢをカートンＣ内へ挿入する。カートンＣは、移送方向に直角な方向（挿入方向）から物品Ｂを受け入れるべく、この方向に開口した状態で載置される。なお、カートンＣの姿勢を維持すべく、コンベア２０２には仕切２２１と当て板２２２がそれぞれ設けられている。また、物品ＢをカートンＣへガイドする挿入ガイド２２３が設けられている。なお、コンベア２０１にも仕切２１１が設けられている。
【００１９】
物品挿入装置１００の構成を説明する。物品挿入装置１００は、支持枠１０１と、物品ＢをカートンＣ内へ掻き込むように挿入する複数の掻込アーム体１０２と、掻込アーム体１０２全体の挿入方向への移動を律するアーム支持軸１０３と、支持枠１０１を移送方向へ移動させるためのレール体１０４と、を有する。また、物品挿入装置１００は、支持枠１０１をレール体１０４上で移動させる並走用モータ１０５と、アーム支持軸１０３を挿入方向へ移動させる挿入用モータ１０６と、アーム支持軸１０３を回動して掻込アーム体１０２を上方に一斉に起き上がらせる軸動アクチュエータ１０７とを、有する。
【００２０】
アーム支持軸１０３は、図１に示したように、その軸を移送方向に向けており、物品Ｂの載置間隔（およびカートンＣの載置間隔）と同じ間隔で掻込アーム体１０２を挿入方向に平行に配列して軸通している。これにより、挿入用モータ１０６を駆動してアーム支持軸１０３を挿入方向に移動させると物品ＢがカートンＣ内へ挿入されることとなる。また、後述するように、軸動アクチュエータ１０７を駆動してアーム支持軸１０３を軸回動させることにより、物品挿入装置１００の原点回帰を速やかにおこなわせることが可能となる。
【００２１】
次に、掻込アーム体１０２を説明する。掻込アーム体１０２は、Ｊ字状の掻込アーム１２１と、掻込アーム１２１先端に設けた押込パッド１２２と、押込パッド１２２の物品Ｂから抵抗を検知する押圧センサ１２３と、台座１２４と、台座１２４に取り付けられた回避アクチュエータ１２５と、を有する。
【００２２】
掻込アーム１２１の基端側はアーム支持軸１０３に取り付けられ、またその一部は延伸しレバー体１２６を形成している。このレバー体１２６の先端には回動可能に棒体１２７が接合され、この棒体は回避アクチュエータ１２５に直結している。図示しない赤外線センサなどでカートンＣの載置ミスが確認された場合には、回避アクチュエータ１２５が棒体１２７を引っ張るように作動し、掻込アーム１２１が個別に起き上がる。なお、レバー体１２６の動きとアーム支持軸１０３の動きは別系統でありそれぞれ独立して動作が可能であるように構成されている（図２（ｃ）参照）。また、押圧センサ１２３が圧力異常すなわち挿入詰まりを検知した場合には、ラインを停止させるが、使用の態様によっては、回避アクチュエータ１２５により該当する掻込アーム１２１のみを個別に起き上がるようにしてもよい。
【００２３】
次に図３を用いて物品挿入装置１００の動作を説明する。図では、平面図と側面図により掻込アーム体１０２の位置および姿勢が示されている。まず、初期位置（図３（ａ））において、並走用モータ１０５の駆動によりコンベア２０１（およびコンベア２０２）と同速で支持枠１０１が移送方向下流に移動し、同時に挿入用モータ１０６の駆動により掻込アーム体１０２が物品ＢをカートンＣ内に挿入する（図３（ｂ））。図では、説明の便宜上物品ＢとカートンＣを必要に応じて点線で示している。
【００２４】
挿入が完了したら、挿入用モータ１０６が反転し、掻込アーム体１０２を数ｃｍ引き戻す（図３（ｃ））。なお、このとき支持枠１０１はそのまま移送方向下流に移動している。つづいて、軸動アクチュエータ１０７の駆動により、アーム支持軸１０３が回動し、総ての掻込アーム体１０２が一斉に起き上がる（図３（ｄ））。この引き戻しと起上回動は、カートンＣに干渉しないように適宜その移動量を設定することができる。また、挿入用モータ１０６による引き戻しと軸動アクチュエータ１０７による回動は同時におこなってもよい。
【００２５】
起上に引き続き挿入用モータ１０６の駆動により掻込アーム体１０２が引き戻り、また、並走用モータ１０５の駆動により支持枠１０１が移送方向上流に移動し、原点位置に復帰する（図３（ｅ））。最後に、軸動アクチュエータ１０７の駆動によりアーム支持軸１０３が逆回動し、総ての掻込アーム体１０２が水平位置に戻り初期状態となる（図３（ｆ））。以上では移送方向への前進後退は同速であるとしてカートンＣの位置を示すことにより支持枠１０１の移動の様子を示している。
【００２６】
なお、本実施の形態では、掻込アーム体１０２は３本であるが、これに限定されない。なお、駆動に際しては、図３（ｂ）に示した掻込アーム体１０２による挿入完了から図３（ａ）に示した初期状態への回帰時間と、物品Ｂの総入個数（掻込アーム体１０２の本数）と、挿入される物品Ｂ群と次の物品群Ｂとの間隔（物品Ｂが載置されない間隔）と、により最も単位時間あたりの挿入個数が多くなるように設定する。
【００２７】
図３と、図５とを比較する。どちらも移送方向への速度は同じであり、前進後退の速度も同じであるとする。まず、図５（ａ）と図３（ａ）の太い両矢印を比較すると分かるように、本発明の物品挿入装置１００は、支持枠１０１をコンベア２０１およびコンベア２０２の上空に配するので、従来のようにプッシャの待機位置を挿入方向に確保する必要がない。また、図５（ｃ）と図３（ｄ）の太い両矢印を比較すると分かるように、掻込アーム体１０２の回動起上により原点回帰するための移送方向の移動量が短縮でき、図５（ｄ）と図３（ｆ）の細い両矢印を比較すると明らかなように、原点復帰の時間も短くすることができる。これにより、単位時間あたりの挿入個数を多くし挿入効率を向上させることが可能となる。また、物品Ｂ群間も短縮することができ、この点からも挿入効率の向上が可能となる。
【００２８】
次に、物品挿入の流れをフローチャートを用いて説明する。図４は、物品挿入の流れを示したフローチャートである。まず原点位置から、支持枠１０１をコンベア２０１と同速で並走させる（ステップＳ２０１）。複数載置されたカートンＣのうち欠落がないか、適正に載置されたかの情報を予めライン上流から適宜入手し、挿入できるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。挿入できる場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、アーム支持軸１０３を挿入方向に移動させ掻込アーム体１０２により物品ＢをカートンＣ内に挿入する（ステップＳ２０３）。
【００２９】
一方、適正にカートンＣが載置されていない箇所がある場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、回避アクチュエータ１２５を駆動して、当該掻込アーム１２１部分のみを起き上がらせる（ステップＳ２０４）。これにより、個別挿入ミスを防止できる。
【００３０】
挿入開始後、押圧センサ１２３が圧力異常を検知したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。挿入中に異常がなければ（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、挿入動作は終了する（ステップＳ２０６）。挿入完了後、アーム支持軸１０３を介して掻込アーム体１０２を若干引き戻し（ステップＳ２０７）、次いでアーム支持軸１０３を回動してカートンＣと（次の物品Ｂ群も含めて）物品Ｂと干渉しない位置まで掻込アーム体１０２を起き上がらせる（ステップＳ２０８）。
【００３１】
その姿勢のまま、支持枠１０１およびアーム支持軸１０３を原点位置まで引き戻し（ステップＳ２０９）、アーム支持軸１０３を逆回動して掻込アーム体１０２を水平にし、当初姿勢に戻る（ステップＳ２１０）。以降、ステップＳ２０１〜ステップＳ２１０を繰り返し、間欠物品挿入処理を続ける。なお、ステップＳ２０１の並走開始の際には、適宜コンベア２０１と同期をとり、物品Ｂと押込パッド１２２の位置関係が正しくなるようにする。
【００３２】
一方、ステップＳ２０５において、圧力異常を検知した場合には（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、警告を発し（ステップＳ２１１）、機械を停止する（ステップＳ２１２）。その後、担当員が不具合を確認して処置をおこない、作業を再開する（ステップＳ２０１）。
【００３３】
なお、以上は一実施の形態であり、これに限定されるものではない。例えば、上述の例では軸動アクチュエータ１０７は、アーム支持軸１０３を回動することにより一斉に掻込アーム体１０２を起き上がらせるようにしたが、たとえば、個々の掻込アーム体１０２に備わっている回避アクチュエータ１２５を制御することにより、一斉起上と挿入詰まりによる個別起上をおこなうようにしてもよい。
【００３４】
また、前述のフローチャートでは、支持枠１０１が原点位置に戻り最後にアーム支持軸１０３を逆回動して掻込アーム体１０２を水平に戻しているが、原点回帰の際、すなわち、支持枠１０１が原点位置に戻る際に同時にアーム支持軸１０３を回動するようにしてもよい。
【００３５】
また、押圧以上を検知したときに、場合によっては、個別に回避アクチュエータ１２５を駆動して、当該掻込アーム１２１部分のみを起き上がらせるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の物品挿入装置は、コンベア２０１およびコンベア２０２の上空を効率的に使い、システムの設計の自由度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  物品挿入装置
１０１  支持枠
１０２  掻込アーム体
１０３  アーム支持軸
１０４  レール体
１０５  並走用モータ
１０６  挿入用モータ
１０７  軸動アクチュエータ
１２１  掻込アーム
１２２  押込パッド
１２３  押圧センサ
１２４  台座
１２５  回避アクチュエータ
１２６  レバー体
１２７  棒体
２０１  コンベア
２０２  コンベア
２１１，２２１  仕切
２２２  当て板
２２３  挿入ガイド
【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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