(57)【要約】リール（３）を送り込むための装置（２）は、パレット（１６）から一度に１つのリール（３）を取り上げるため、およびリール（３）を機械（１）上の巻き戻しピン（４ａ、４ｂ）へ移送するための把持部材（１９）を有するマニピュレータ（１４）を有し、把持部材（１９）は、把持部材（１９）の少なくとも１つの基準点（Ｋ１）がリール（３）の中央孔（７）の内部にあるときに、パレット（１６）から１つのリール（３）を取り上げることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各リール（３）が１本の軸（５）と、機械（１）上の巻き戻しピン（４ａ、４ｂ）が係合する中央孔（７）と、前記軸（５）に直角をなす２つの平らな面（９）とを有し、前記機械（１）の近くにあるリール（３）貯蔵部（１６）から前記機械へリールを送り込む方法であって、マニピュレータ（１４）の把持部材（１９）の少なくとも１つの基準点（Ｋ１）が貯蔵部（１６）におけるリール（３）の孔（７）の内部にあるか否かを判定するステップと、前記基準点（Ｋ１）が前記リールの孔（７）の中にあるときに把持部材（１９）によって前記リール（３）を取り上げるステップと、前記把持部材（１９）から前記巻き戻しピン（４ａ、４ｂ）へ前記リール（３）を移動させるステップとを特徴とする方法。
【請求項２】
リール（３）の前記平らな面（９）の１つに面して前記把持部材（１９）を位置付けるステップと、前記把持部材（１９）上のエミッタ（２７）によってリール（３）の上に電磁波ビームを放射するステップと、前記基準点（Ｋ１）は放射されたビームの基準点（Ｋ１）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平らな面（９）が前記軸（５）に平行に前記把持部材（１９）から第２距離の箇所に位置決めされ、反射点（Ｋ１）が前記平らな面（９）の上にあるときに、その反射したビームをとらえるように、前記エミッタ（２７）から第１距離（Ｄ１）の箇所に位置決めされたレシーバ（２８）を前記把持部材（１９）が含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
平らな面（９）が前記軸（５）に平行に前記把持部材（１９）から前記第２距離（Ｄ２）に対して所定範囲（Ｉ）内にあって、反射点（Ｋ１）が前記平らな面（９）の上にあるときに、反射したビームをとらえるように、前記レシーバ（２８）が電磁波に感応する多くの隣接セル（２９）を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記レシーバ（２８）が反射ビームをとらえたときに、前記把持部材（１９）を前記平らな面（９）に平行に移動させるステップを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記レシーバ（２８）が反射ビームをとらえないときに、前記リール（３）を取り上げるステップを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記把持部材（１９）が３個の距離センサ（２５）を含み、各距離センサ（２５）は前記エミッタ（２７）と前記レシーバ（２８）とを含み、各距離センサ（２５）はそれぞれの基準点（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）を生成し、前記把持部材（１９）は、レシーバ（２８）のいずれもそれぞれの反射ビームをとらえないときにリール（３）を取り上げることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項８】
前記把持部材（１９）を、前記平らな面（９）から第２距離（Ｄ２）の個所に、または前記第２距離（Ｄ２）に対して少なくとも一範囲（Ｉ）内で、しかもリール（３）の前記孔（７）の近くに位置付けるステップを特徴とする請求項３ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記把持部材（１９）を前記平らな面（９）に接触させるステップと、前記接触をセンサ（２６）によって判定するステップと、前記平らな面（９）に直角方向に前記把持部材（１９）を移動させて、この把持部材（１９）を平らな面（９）から前記第２距離（Ｄ２）の個所に、または前記範囲（Ｉ）内に位置付けるステップとを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各リール（３）が１本の軸（５）と、機械（１）の巻き戻しピン（４ａ、４ｂ）に係合する中央孔（７）と、前記軸（５）に直角をなす２つの平らな面（９）とを有し、前記機械（１）の近くにあるリール（３）貯蔵部（１６）から前記機械へリールを送り込むための装置であって、把持部材（１９）の少なくとも１つの基準点（Ｋ１）が前記リール（３）の孔（７）の内部にあるときに、前記貯蔵部（１６）からリール（３）を取り上げるための把持部材（１９）を有するマニピュレータ（１４）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
リール（３）の上に向けられる電磁波ビームを放射するために前記把持部材（１９）上に位置するエミッタ（２７）を含み、前記基準点（Ｋ１）は放射された前記ビームの基準点（Ｋ１）であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
反射点（Ｋ１）が前記平らな面（９）の上にあるときに反射したビームをとらえ、および反射点（Ｋ１）が孔（７）の内部にあるときに反射したビームをとらえないレシーバ（２８）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記平らな面（９）が前記軸（５）に平行に前記把持部材（１９）から第２距離（Ｄ２）の個所に位置決めされ、反射点（Ｋ１）が前記平らな面（９）の上にあるときに、反射したビームをとらえるように、レシーバ（２８）が前記エミッタ（２７）から第１距離（Ｄ１）の個所に位置決めされていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
平らな面（９）が前記軸（５）に平行に前記把持部材（１９）から前記第２距離（Ｄ２）に対して所定範囲（Ｉ）内にあって、反射点（Ｋ１）が前記平らな面（９）の上にあるときに、反射したビームをとらえるように、前記レシーバ（２８）が電磁波に感応する多くの隣接セル（２９）を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
反射点（Ｋ１）が前記平らな面（９）の上にあるときに、前記把持部材（１９）を前記平らな面（９）に平行に移動させるために、マニピュレータ（１４）の動きを指令する制御ユニット（３３）を含むことを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記反射点（Ｋ１）が前記リール（３）の孔（７）の内部にあって、環状プレート（２２）が前記平らな面（９）に接触して位置付けられているときに、前記リール（３）を取り上げるために、前記把持部材（１９）が吸引孔（２３）を有する環状プレート（２２）を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記把持部材（１９）が３個の距離センサ（２５）を含み、各距離センサ（２５）は前記エミッタ（２７）と前記レシーバ（２８）とを含み、各距離センサ（２５）はそれぞれの基準点（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）を生成し、前記把持部材（１９）は、基準点（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）がすべてリール（３）の孔（７）の内部にあるときにリール（３）を取り上げることを特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記機械（１）と前記マニピュレータ（１４）とに対して所定の位置に、リール（３）の前記貯蔵部（１６）を支持するためのプラットフォーム（１５）を含むことを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記貯蔵部がリール（３）のパレット（１６）であることを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記プラットフォーム（１５）が持ち上げ装置（２０）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記巻き戻しピン（４ａ、４ｂ）が自動調心スピンドル（３０）を含むことを特徴とする請求項１０ないし２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記自動調心スピンドル（３０）が先細自由端（３１）を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リールを機械へ送り込むための方法に関する。
【０００２】
さらに具体的には、本発明は、下記の説明が一例として言及する紙巻きタバコ包装機械によって定義される機械へリールを送り込むための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
紙巻きタバコ包装機械は今日、リールに巻き取られた細長帯状片として部分的に供給される包装材料を大量に必要とする高い産出率で稼動している。各リールは、中央孔を有するスプールに巻かれた細長帯状片の包装材料を備え、包装機械における巻き戻しピンにはめ込まれている。細長帯状片の包装材料はリールから解き放され、包装材料シートが細長帯状片から切り取られて、紙巻きタバコの塊の周りに巻かれる。
【０００４】
必要とされる包装材料の量が増加することにより、機械へリールを送り込む速度を高めるための自動リール取扱いが必要となり、次いで機械はリールの位置決めを要求し、リール・マニピュレータが把持部材によってリールを持ち、リールを包装機械の巻き戻しピンと整列させる。
【０００５】
特許ＥＰ−Ａ−５５１８５４は、リール把持部材を特徴とし、垂直に設けたそれぞれの軸にリールが配置されているパレットから、リールを取り出すためのマニピュレータに関するものである。把持部材は、リールの画像をとらえるためのＴＶカメラと、画像の変換と反転とに基づくアルゴリズムによって画像データを処理して、リール上の特定の点の座標を決定するための演算装置とを有する。いったんリール上の特定の点の座標が決定されると、マニピュレータは、把持部材を所定の位置に設定してリールを正確に掴む。
【０００６】
単位時間当たり多数のリールを高い信頼性で移動させることができるが、画像における点を処理するための上記マニピュレータの演算装置は比較的高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、リールを機械へ送り込むための簡単で低コストの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、各リールが１本の軸と、機械の巻き戻しピンが係合する中央孔と、前記軸に直角な２つの平らな面とを有し、機械の近くにあるリール貯蔵部から機械へリールを送り込む方法であって、マニピュレータの把持部材の少なくとも１つの基準点が貯蔵部におけるリールの孔の内部にあるか否かを判定するステップと、基準点がリールの孔の中にあるときに把持部材によってリールを取り上げるステップと、把持部材から巻き戻しピンへリールを移動させるステップとを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
本発明はまた、リールを機械へ送り込むための装置に関する。
【００１０】
本発明によれば、各リールが１本の軸と、機械の巻き戻しピンが係合する中央孔と、前記軸に直角な２つの平らな面とを有し、機械の近くにあるリール貯蔵部から機械へリールを送り込むための装置であって、把持部材の少なくとも１つの基準点がリールの孔の内部にあるときに貯蔵部からリールを取り上げる把持部材を有するマニピュレータを具備することを特徴とする装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の多くの限定されない実施形態を添付の図面を参照して例証として説明する。
【００１２】
図１における番号１は、図示されていない紙巻きタバコの小包を生産するための紙巻きタバコ包装機械を全体的に示す。
【００１３】
機械１は、リール３を供給するための送り装置２と、リール３を巻き戻すための２つの巻き戻しピン４ａ、４ｂとを備えている。ピン４ａは、巻き戻されるリール３を支持する位置で示されており、ピン４ｂは、送り装置２からリール３を受け取るための位置で示されている。
【００１４】
各リール３は軸５を有し、孔７を有するスプール６と、スプール６の周りに巻かれており、軸５に直角な２つの平行な実質的に平らな横面９と軸５に平行な実質的に円筒状の面１０とを形成する包装材料の細長帯状片８とを含む。
【００１５】
機械１は、それぞれ軸１２を有する巻き戻しピン４ａ、４ｂと、軸１２が水平になる巻き戻し位置と軸１２が垂直になる受け入れ位置との間でピン４ａ、４ｂを切り替えるための駆動部材１３とを支持するフレーム１１を備えている。
【００１６】
リール３を送り出すための装置２は、リール３を取り扱うマニピュレータ１４と、パレット１６を支持するためのプラットフォーム１５とを含み、パレット１６の上には、それぞれの軸５が垂直に位置付けられたリール３が規則的に配置されている。マニピュレータ１４は関節式につながったアーム１７を含み、アーム１７は、その一端部においてフレーム１１に固定されて垂直軸１８の周りに回転し、他端部に一度に１つのリール３を掴むための把持部材１９を支持している。プラットフォーム１５は機械１に対して所定の位置に設定されている。また、プラットファーム１５は、持ち上げ装置２０と、プラットフォーム１５に対してパレット１６を位置決めするための位置決め要素２１とを備えている。
【００１７】
把持部材１９は、軸Ａを有するベル形の形状であり、図２にさらにわかりやすく示すように、図示されていない真空源に選択的に接続される吸引孔２３が中に形成された環状プレート２２と、３個の距離センサ２５を収容する空洞２４とを含む。把持部材１９は接触センサ２６を有する。この接触センサ２６は環状プレート２２に沿って置かれ、把持部材１９がリール３に接触したときにマニピュレータ１４を阻止するためのものである。
【００１８】
図３を参照すると、各センサ２５は、電磁波ビームを放射するためのエミッタ２７と、電磁波ビームを受け取るためのレシーバ２８とを含む。エミッタ２７はレシーバ２８から距離Ｄ１の個所に置かれる。エミッタ２７は、環状プレート２２に面してこれに平行で、環状プレート２２から所定の距離Ｄ２にある表面（リール３の面９）からビームを反射したときに、レシーバ２８が反射ビームをとらえることができるように方向付けられたビームを放射する。距離Ｄ２は軸Ａと軸５とに平行に測定され、距離Ｄ１は軸Ａに直角に測定される。レシーバ２８は、反射表面が距離Ｄ２に対して（軸５、Ａに平行に）所定の範囲Ｉ内にある場合には反射したビームを受け入れることができるように、電磁波に感応する多くの隣接するセル２９によって形成されている。図２を参照すると、把持部材１９は３つのセンサ２５を備え、センサ２５のエミッタ２７とレシーバ２８は、把持部材１９の空洞２４の軸Ａの周りに等間隔に置かれている。
【００１９】
図１を参照すると、各ピン４ａ、４ｂは、先細の自由端３１と３つのセクタ３２とを有する伸縮スピンドル３０を含み、３つのセクタ３２は、互いに接触する閉位置と、これらがリール３のスプール６に対して押し付けられてリール３を軸１２の周りの所定の位置に保持する開位置との間を移動可能である。セクタ３２が開かれると、リール３の軸５は、巻き戻しピンの軸１２と一致するように位置付けられる。言い換えれば、スピンドル３０は自動調心式である。
【００２０】
送り装置２は制御ユニット３３によって制御され、制御ユニット３３はセンサ２５、２６からの信号を処理して、マニピュレータ１４、持ち上げ装置２０、およびピン４ａ、４ｂの動きを制御する。
【００２１】
実際の使用では、図１を参照すると、リール３のパレット１６がプラットフォーム１５の上に置かれている。パレット１６とリール３は標準の寸法であり、パレット１６上のリール３の配置は比較的小さな限界内で変動する。したがって、プラットフォーム１５上のパレット１６の上にあるリール３は、制御ユニット３３の中に記憶されたそれぞれの所定位置に対して一定の許容差を伴って配置される。また、機械１に供給するためにリール３を取り上げるために、マニピュレータ１４は把持部材１９をリール３の１つの上に配置されている。このリールの位置と垂直方向Ｄにおける高さはほぼわかっている。図３、４に示すように、マニピュレータ１４は、リール３の頂部横面９から距離Ｄ２の位置にまたはほぼその位置に把持部材１９を置く。
【００２２】
リール３の大体の位置が与えられると、把持部材１９を図３または図４の位置に、すなわち把持部材１９の軸Ａをリール３の孔７の近くまたは孔７に配設することができる。簡単にするために、また本発明の基礎となる概念を概括するために、図３、４における把持部材１９は１つの距離センサ２５を備えている。把持部材１９をリール３の上に位置付けると、環状プレート２２は、リール３の横面９に平行になるように水平に維持される。図３の場合を参照すると、エミッタ２７は電磁波ビームを放射し、この電磁波ビームは横面９によって所定の点Ｋ１において反射される。距離Ｄ２の範囲Ｉ内にある面９によってレシーバ２８は反射ビームを受け入れることができるので、反射ビームはレシーバ２８のセル２９の１つに入射し、そのセルは信号を制御ユニット３３に送り、制御ユニット３３はリール３の横面９上における反射点Ｋ１の位置を判定する。反射点Ｋ１が面９の上に位置決めされると、把持部材１９とリール３は、リール３が巻き戻しピン４ａ、４ｂの上に正確に位置付けられることを確証するほど十分には整列していないので、把持部材１９は、その最初の位置の周りを、方向Ｄに直角の各方向に移動させられる。移動するたびに、センサ２５は、反射点Ｋ１が横面９の上にあるか孔７の中にあるかを判定する。ビームが孔７に入ると、反射点Ｋ１はリール３下の支持物の上かまたはスプール６の内面に沿って位置決めされる。いずれの場合でもビームが孔７に入ると、反射面が距離Ｄ２の範囲Ｉ内にないので、反射したビームはレシーバ２８に入射しない。エミッタ２７による放射信号と組み合わせたレシーバ２８による受け入れ信号の不在は、把持部材１９がリール３と正確に整列しているか、または少なくとも、把持部材１９から巻き戻しピン４ａ、４ｂへのリール３の正確な移動を保証するに十分に整列していることを示している。
【００２３】
マニピュレータ１４は、把持部材１９をリール３に向けて方向Ｄに、プレート２２が横面９に接触していることをセンサ２６が検出するまで降下させ、次いで吸引孔２３が真空源に接続され、リール３はピン４ｂへ移動させるために上げられ、把持部材１９とリール３は、部材１９の軸Ａがピン４ｂの軸１２と整列するようにピン４ｂの上に位置付けられ、把持部材１９は、リール３の軸５がスピンドル３０の先細の自由端３１によってピン４ｂと完全に整列しない場合でも、ピン４ｂが孔７に係合するように方向Ｄにピン４ｂの上に下げられ、リール３は把持部材１９から放出され、スピンドル３０は、リール３の軸５が巻き戻しピン４ｂの軸１２と一致するように拡張する。
【００２４】
言い換えれば、リール３が取り上げられる前に、把持部材１９の基準点Ｋ１がリール３の孔７の内側にあるか否かを判定するための検査が行われる。明らかに、存在する基準点が多いほど、リール３の孔７はより精確かつ迅速に決定される。
【００２５】
図５、６、７は、把持部材１９が図２に示すように３個の距離センサ２５を含む場合を概略的に示す。図５では、３つの個別の反射点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が、図３の状況と同等であるリール３の横面９の上に位置決めされており、したがって、孔７の位置を決定するためには初期位置に対して多くの移動を必要とする。その結果、２つの点Ｋ１、Ｋ２が横面９の上にあって、点Ｋ３は孔７の中にあるという図６に示す状況となる。この場合もレシーバ２８によってとらえられない。しかしながら、制御ユニット３３は点Ｋ３の仮定位置を知っており、矢印Ｆ１の方向すなわち点Ｋ３に向かう方向への移動を指令して、さらにまた点Ｋ１、Ｋ２を孔７の中へ運ぶ。
【００２６】
代わりに、図７に示すように、１つの点Ｋ１がリール３の横面９上に、また点Ｋ２、Ｋ３が孔７の内部にあることがある。この場合、マニピュレータ１４は把持部材１９を、仮定点Ｋ２、Ｋ３を結ぶ線に直角の方向に、および矢印Ｆ２の方向に、点Ｋ１が孔７の内部に入るまで移動させる。
【００２７】
一変形実施形態では、制御ユニット３３は、方向Ｄにおけるリール３の高さを知らず、方向Ｄに直角な平面におけるリール３の近似的な配置だけを知っていることがある。その場合、リール３の上に位置付けられると、把持部材１９は下げられてリール３と接触させられ、把持部材１９とリール３との間の接触を示すセンサ２６によって、把持部材１９は、先の場合におけるように、リール３に対する把持部材１９の位置を効果的に判定するように距離Ｄ２に、またはほぼ距離Ｄ２の範囲内に設定される。
【００２８】
本発明による方法と装置は、比較的少数のデータ項目の処理を必要とするだけであるという点で特に有利である。
【００２９】
リール３に対する把持部材１９の位置が１つの基準点Ｋ１のみを用いて決定されるときは、リール３は伸縮スピンドル３０によって巻き戻しピン４ａまたは４ｂに調心される。リール３に対する把持部材１９の位置が３つの基準点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて決定されるときは、把持部材１９の軸Ａを、孔７より直径が僅かに小さな仮定円周に沿って反射表面から距離Ｄ２に位置する３つの基準点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を単に選択することによって、リール３の軸５に整列させることができ、したがってリール３は、自動調心スピンドル３０による調心を必要とすることなく、ピン４ａまたは４ｂへ移送される。図示されていないさらに別の変形実施形態では、３つの基準点によるものと同じ結果を、反射表面から距離Ｄ２においてリール孔の直径より僅かに小さな距離だけ離れた２つの基準点のみで達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】わかりやすくするためにいくつかの部分を除去した、本発明によるリール送り装置を特徴とする包装機械の斜視図である。
【図２】図１に示す装置の把持部材の下側を拡大して示す図である。
【図３】リールに対する２つの作動位置にある把持部材の変形の概略横面図である。
【図４】リールに対する２つの作動位置にある把持部材の変形の概略横面図である。
【図５】図１に示す装置の把持部材のリールに対する位置を示す概略平面図である。
【図６】図１に示す装置の把持部材のリールに対する位置を示す概略平面図である。
【図７】図１に示す装置の把持部材のリールに対する位置を示す概略平面図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004521845.tif 000031
2004521845.tif 000032
2004521845.tif 000033