JP2003312833A - カップ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、カップ列からのカップ切り出し搬
出を適切に行う。 【解決手段】 搬送機構（搬送部）３における回転板３
１の駆動モータ３３とは別に、搬出機構２の搬送ロータ
２２１〜２２４の回転を駆動するサーボモータ（駆動
部）８を設ける。制御器４は、サーボモータ８の回転速
度の変化する周期（Ｔ，ｔ）を駆動モータ３３の回転速
度に同期させて変化させる。そして、制御器４は、サー
ボモータ８が高速回転（回転速度Ｒ）時に、カップ１を
カップ列から切り離して送り出すように構成されてい
る。これにより、カップ１の搬出周期がたとえ変化して
も、カップ１は常に一定の押出し力（回転速度Ｒ）で送
り出されるので、搬出時のカップ１の姿勢は常に安定
し、受け側では適切かつ確実にカップ１を捕捉すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積み重ねられたカ
ップ列からカップが１個ずつ切り離され、順次搬送され
るカップ搬送装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】日常生活において、紙カップは、各種飲
料水等を入れる容器として幅広く使用されている。ジュ
ースやコーヒあるいは清涼飲料水等の自動販売機でも、
ボトル入りや缶入りのジュース等のほかに、自動販売機
内で１個ずつ搬出された紙カップ等にコーヒやジュース
等が自動注入されて販売されるものがある。

【０００３】紙カップは、テーパ状に曲げ加工された胴
部の底部に底板がはめ込み接着されて製造されるが、紙
カップの製造工程では、製造時の接着が十分かどうか、
漏れの原因となるようなピンホールが存在していないか
どうか、また外観上、胴部や底部に汚れ等がないかどう
か等、１個ずつ製品検査が行われる。

【０００４】製品検査は、予め積み重ねられた状態の複
数個のカップ（以下、カップ列と称する）からカップが
１個ずつ分離して搬出され、これを受けた搬送機構が、
そのカップを間歇的に順次搬送移動する過程で行われ
る。

【０００５】製品検査では、画像認識手法が多く採用さ
れ、カメラで撮影された撮像パターンと予め設定された
基準パターンとの比較により、胴部や底部、及び胴部先
端のカール（ｃｕｒｌ）状からなる縁部（リップ）等の
良否判定が行われ、良品と不良品とが自動的に振り分け
られて搬出される。

【０００６】図３は、その製品検査を行うために採用さ
れる従来のカップ搬送装置の要部構成図で、図４は図３
のＡ−Ａ矢視側面図である。

【０００７】図３において、矢印Ｘ方向に供給されたカ
ップ列からカップ１を順次切り離して搬出する搬出機構
２は、自動販売機内に搭載されたカップの搬出機構と同
様に構成されたものであり、供給されたカップ列は、円
筒状の収容部２１内に収容される。収容部２１の右端部
開口周りには、外周に沿い複数個（図示の構成では、９
０度間隔で４個）の搬出ロータ２２１，２２２，・・・
２２４が併設されている。

【０００８】搬出ロータ２２１〜２２４は、スパイラル
（ｓｐｉｒａｌ）とも称されていて、外周面に螺旋状に
溝２２ａが形成され、その溝２２ａの右先端及び左後端
は各搬出ロータ２２１〜２２４の右及び左の各端面に向
け貫通して設けられている。

【０００９】従って、搬出ロータ２２１〜２２４の回転
によって溝２２ａは螺進するので、列カップの最右端
（外側）に位置したカップ１は、そのカール状の縁部が
溝２２ａに捕捉されつつ移動して、１個ずつ順次カップ
列から切り離されて押出され搬出される。なお、図３に
示した構成は、カップ１が横方向に搬出される構成であ
って、カップを下方に落下させるように構成された一般
の自動販売機内における構成とは異なる。

【００１０】従って、図３に示した構成において、カッ
プ１が下方に落下することなく、姿勢良く、横方向に向
け真っ直ぐに搬出するために、図示しないが複数本の空
気管を横方向に揃えて環状に配置し、搬出されたカップ
１に向けた空気を空気管から指し向けるようにも構成さ
れている。また、図３において、搬出ロータ２２１〜２
２４は取付け板２３に取り付けられているが、搬出ロー
タ２２１〜２２４の各回転軸相互間の間隔は、カップ１
の形状や大きさ、特に口径の大きさに応じて適宜調整で
きるように構成されている。

【００１１】搬出ロータ２２１〜２２４の回転により、
搬出機構２から搬出されたカップ１は搬送機構３に供給
される。

【００１２】搬送機構３は、スパイダ（ｓｐｉｄｅｒ）
とも称される回転板３１と、この回転板３１の回転軸３
１ｐにその従車が連結されたゼネバ歯車（ｇｅｎｅｖａ
ｄｒｉｖｅ）等からなる間歇歯車３２と、この間歇歯
車３２の原車を駆動するモータ３３とで構成されてい
る。図４にも示すように、回転板３１には、４５度間隔
で円周上に配置された各孔位置３１１，３１２，３１
３，・・・３１８に対応して、カップ受取り搬送用の貫
通孔３１ａが設けられている。

【００１３】図４に示した回転板３１において、搬出機
構２から搬出されたカップ１は、第１の孔位置３１１で
受取られる。

【００１４】この第１の孔位置３１１で受取り保持され
たカップ１は、回転軸３１ｐを中心とする回転板３１の
４５度の回転により、第２の孔位置３１２に移動し、こ
こで不図示の押込み機構により貫通孔３１ａ内に確実に
押込まれ保持される。以下、回転板３１は順次４５度ス
テップの間歇回転を行い、第３の孔位置３１３では、カ
ップ１の内外面をカメラで撮影し、形状や汚れ等の有無
を画像認識手法による検査が行われ、第４の孔位置３１
４では、ピンホールの有無の検査が、また第５の孔位置
３１５では、カール状の縁部の良否検査が行われ、次の
第６の孔位置３１６は予備の検査位置であり、第７の孔
位置３１７では上記各検査工程において不良品と判定さ
れたカップ１の押出し搬出が行われ、さらに最後の第８
の孔位置３１８では良品（合格品）の押出し搬出が行わ
れる。なお、図３及び図４では、第８の孔位置３１８に
のみ良品のカップ１が保持された状態を示している。

【００１５】回転板３１は、図５にその回転速度特性を
示したように、予め定められた一定周期Ｔで間歇回転を
行うものであるが、その周期Ｔの長さは、各孔位置３１
１〜３１８における工程で要求される操作所要時間の
内、もっとも長い時間に一致するよう設定されている。

【００１６】従って、カップ１の種類等によって検査工
程のステップが変更される場合は、制御器４はモータ３
３に対する回転速度、すなわち周期Ｔを切替え制御し、
新たな検査が効率的に実施されるように制御する。

【００１７】モータ３３は上記のように回転板３１を駆
動すると同時に、その回転軸は図３に示すように、伝達
機構５を介して搬出機構１の搬出ロータ２２１〜２２４
にも連結されている。

【００１８】伝達機構５は、第１のタイミングベルト５
１と、中継回転軸５２と、第２のタイミングベルト５３
とで構成され、モータ３３の回転力は、第１のタイミン
グベルト５１、中継回転軸５２、及び第２のタイミング
ベルト５３を順次介して４個の搬出ロータ２２１〜２２
４に伝達されるので、各搬出ロータ２２１〜２２４はモ
ータ３３の回転速度に同期して定速回転する。

【００１９】従って、モータ３３に駆動される搬出ロー
タ２２１〜２２４は、間歇回転する回転板３１に同期し
て、カップ列から順次カップ１を切り離し、図４に示し
た孔位置３１１の貫通孔３１ａに向けて搬出する。

【００２０】なお、図３には、回転板３１の第８の孔位
置３１８に保持されたカップ１を貫通孔３１ａから確実
に離脱させるための押出し機構６も併せ示されている。

【００２１】押出し機構６は、伝達機構５の中継回転軸
５２に連結され、中継回転軸５２の右端に取り付けられ
て連動する一対の噛み合った傘歯車６１ａ，６１ｂと、
傘歯車６１ｂの回転に連動して回転するカム６２と、こ
のカム６２に駆動されて支点６３ａで支持されて往復動
するリンク６３と、このリンク６３の先端に取り付けら
れた押し板６４とで構成されている。なお、図示しない
が、ばね機構等により、リンク６３先端のローラは常時
カム６２に当接しつつ回転するように付勢されている。

【００２２】そこで、この押出し機構６は、モータ３３
の回転に同期した押し板６４の間歇的な往復動により、
第８の孔位置３１８に位置した良品のカップ１を、貫通
孔３１ａから押出し搬出させる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
カップ搬送装置では、モータ３３は定速回転を行い、回
転板３１を間歇的に回転させるとともに、搬出機構２を
駆動して、カップ１を回転板３１に向けて押し出し搬出
させるように構成されている。

【００２４】従って、搬出機構２の搬出ロータ２２１〜
２２４によりカップ１が押出されるとき、供給先に向け
たカップ１の押出し速度は、モータ３３の回転速度の変
化に連動して変化する。従って、モータ３３の切替えに
よる回転速度の低下に連動して、カップ列からのカップ
１の押出し速度も低下する。

【００２５】カップ１の押出しが高速度で行われている
状態では、４個の各搬出ロータ２２１〜２２４における
カール状の縁部の捕捉タイミング及び送り出しタイミン
グに、たとえずれ（位相差）があったとしても、そのず
れ時間は短いので、カップ１は姿勢を乱すことなく勢い
良く横方向に向け送り出される。

【００２６】しかしながら、モータ３３の回転速度が低
下すると、搬出ロータ２２１〜２２４の回転速度も低下
するから、カップ１は低速度でゆるやかに送り出される
のに加えて、各搬出ロータ２２１〜２２４間のカップ１
に対する捕捉及び送り出しのタイミングずれの時間長は
長くなる。

【００２７】その結果、各搬出ロータ２２１〜２２４間
のカップ１の縁部に対する位置ずれ量は大きくなり、切
り出されるカップ１の姿勢は乱れ、搬出方向が回転板３
１の孔位置３１１から外れてしまい、貫通孔３１ａに的
確に捕捉されないケースが発生する。

【００２８】カップ１が、供給先の孔位置３１１に向け
て適正に搬出されることなく、貫通孔３１ａに引っ掛か
ったり、あるいは途中で落下したりすると、装置の稼動
率低下につながるので改善が要望されていた。

【００２９】そこで本発明は、供給先におけるカップの
搬送移動速度が変化しても、搬出機構からのカップの搬
出供給が、常に適正に行われるように構成されたカップ
搬送装置を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記従
来の課題を解決するためになされたもので、積み重ねら
れたカップ列を収容する筒状の収容部と、この収容部の
端部開口の外周に沿って配列され、回転しつつ前記カッ
プ列のうち最も外側に位置するカップを捕捉して順次押
出し搬出する複数個の搬出ロータと、この複数個の搬出
ロータを回転駆動する駆動部と、前記搬出ロータにより
押出し搬出されたカップを受取り、順次搬送する搬送部
と、この搬送部におけるカップの搬送移動周期と前記搬
出ロータの回転速度とを個別に制御する制御部とを具備
することを特徴とする。

【００３１】このように本発明のカップ搬送装置は、複
数個の搬出ロータを回転駆動する駆動部を有するととも
に、制御部はカップを受取り順次搬送する搬送部の搬送
移動周期と搬出ロータの回転速度とを個別に制御するよ
うに構成されている。

【００３２】従って、本発明装置によれば、制御部によ
る駆動部の制御により、搬送部の搬送移動周期に同期さ
せつつ、搬出ロータの回転速度を変化させることができ
るので、カップ送り出し時の速度を常に高速度となるよ
うに設定して、常に適正なカップの送り出し姿勢を確保
することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるカップ搬送装
置の一実施の形態を図１及び図２を参照し、また、図３
ないし図５に示した従来の構成と共通する部分は図３な
いし図５をも参照しつつ詳細説明する。なお、図１及び
図２において、図３ないし図５に示した従来の構成と同
一構成には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

【００３４】すなわち、図１は、本発明によるカップ搬
送装置の一実施の形態を示した構成図である。

【００３５】図１において、カップ列のカップ１は、搬
出機構２の収容部２１内に供給収容される。収容部２１
の右端部開口周りには、外周に沿い９０度間隔で複数
（この実施の形態では４個）の搬出ロータ２２１，２２
２，・・・２２４が併設されている。

【００３６】外周面に螺旋状に溝２２ａを形成した搬出
ロータ２２１〜２２４は、回転により、列カップの最右
端に位置したカップ１を捕捉し螺進させる。なお、この
実施の形態でも、前述のように、図示しないが搬出ロー
タ２２１〜２２４の各取り付け位置は、カップ１の大き
さ、すなわち口径等に応じて適宜調整できるように構成
されている。

【００３７】搬出ロータ２２１〜２２４の回転により搬
出されたカップ１は、搬送部である搬送機構３の回転板
３１に向け供給される。従来と同様に、回転板３１に
は、４５度間隔で円周上に各孔位置３１１，３１２，３
１３，・・・３１８が設けられて間歇回転するので、こ
れら孔位置のうちカップ受取り用の孔位置３１１に順次
位置する貫通孔３１ａが、搬出機構２から搬出供給され
たカップ１を受取り保持する。

【００３８】回転板３１は、間歇歯車３２を介してモー
タ３３に連結され、モータ３３は制御器４による制御を
受けて回転する。なお、この実施の形態のモータ３３
は、搬送機構３の回転板３１のみを間歇的に回転駆動し
て、回転板３１のカップ１を搬送移動させる。

【００３９】一方、図３に示した第２のタイミングベル
ト５３に対応するように、タイミングベルト７が、一方
は搬出ロータ２２１〜２２４の各回転軸のプーリに共通
して、また他方は駆動部を構成したサーボモータ８の回
転軸８ａにそれぞれ巻きかけられて、回転軸８ａと各搬
出ロータ２２１〜２２４との間に差し渡されている。

【００４０】サーボモータ８は、既知のように、入力制
御信号のパルス数で回転角度及び回転速度を制御可能な
モータで、いわゆる閉ループ制御により、各搬出ロータ
２２１〜２２４を高精度に位置決めしつつ及び回転速度
を制御可能に構成されている。

【００４１】すなわち、サーボモータ８の反出力軸に不
図示のエンコーダが取り付けられ、そのエンコーダから
の回転角度信号のフィードバックを受けた制御器４が、
回転指令基準信号と比較して差が生じないように制御す
るので、回転板３１の駆動に同期した速度指令信号がサ
ーボモータ８に供給される。なお、サーボモータ８に代
えて回転角度及び回転速度を制御可能なモータとしてス
テッピングモータを用いても良い。

【００４２】この実施の形態では、タイミングベルト７
により、１個のサーボモータ８が４個の搬出ロータ２２
１〜２２４を同時に駆動するように構成したが、タイミ
ングベルト７を省略し、各搬出ロータ２２１〜２２４毎
に個別のサーボモータ８を直結させ、制御器４がその４
個のサーボモータ８を同時に同期制御するように構成す
ることができる。

【００４３】タイミングベルト７の省略により、発生し
やすいベルトの歯飛び現象が解消されるとともに、ベル
トの機械的磨耗により発生した金属粉がカップ内に入る
不具合を回避することができる。

【００４４】次に、図１に示した構成において、サーボ
モータ８は、制御器４による制御をうけて回転速度が周
期的に変化するように回転し、その周期Ｔは回転板３１
の間歇回転の周期に一致するように構成されている。す
なわち、サーボモータ８は、モータ３３の回転速度に同
期して、その回転速度変化の周期Ｔが変化する。

【００４５】図２（ａ）は、図５に対応した回転板３１
の回転速度特性図であるが、これに対し制御器４の制御
を受けたサーボモータ８は、図２（ｂ）に示すように、
最低速度の回転ｒ1と最高速度の回転Ｒとの間を周期Ｔ
で往復するように回転する。

【００４６】また、図２（ｂ）に示したサーボモータ８
における回転速度変化の周期Ｔは、図２（ａ）に示した
回転板３１の回転周期のサイクルとは、図示のように
（Ｔ／２）時間だけずれていて、間歇回転する回転板３
１が停止している間にサーボモータ８は高速回転Ｒで回
転する。すなわち、カップ１の送り出しに際して、搬出
ロータ２１１〜２２４はサーボモータ８により駆動され
るが、カップ１は高速回転Ｒで回転する搬出ロータ２１
１〜２２４に送り出されて、勢い良く回転板３１の貫通
孔３１ａに向けて搬出される。

【００４７】そこで制御器４の制御により、モータ３３
が低速回転し、回転板３１が図２（ｃ）に示すように周
期ｔ（ｔ＞Ｔ）で間歇回転するように切替えられると、
制御器４はサーボモータ８を制御し、図２（ｄ）に示し
たように、サーボモータ８の回転速度が、回転板３１の
周期ｔの間歇回転に同期しつつ、回転ｒ1よりも速度の
低い回転ｒ2（ｒ1＞ｒ2）と所定の高速回転Ｒとの間で
サイクリックに変化するように制御する。つまり、モー
タ３３の回転速度が低く切替え制御されても、カップ１
を送り出すタイミングにおけるサーボモータ８の回転
は、最高速度（回転速度Ｒ）で変化しないので、図２か
らもわかるように、回転板３１が間歇回転して、０度，
４５度，９０度，・・・の各回転角度位置で停止してい
る間に、搬出ロータ２２１〜２２４は高速（回転速度
Ｒ）で回転し、カップ１は、孔位置３１１の貫通孔３１
ａに向けて、勢い良く押出し搬出される。

【００４８】このように、この実施の形態のカップ搬送
装置によれば、たとえ回転板３１の回転速度が低下し、
カップ１の搬送移動速度が低下し、結果的に搬出機構２
によるカップ１の搬出周期が変化したとしても、搬出機
構２において搬出ロータ２２１〜２２４がカップ列から
切り出しカップ１を搬送機構３に向けて押し出されると
きの速度は、常に一定の高速度（回転速度Ｒ）に保持さ
れるので、カップ１は姿勢を乱すことなく、回転板３１
の所定の貫通孔３１ａに向け常に適切に供給される。

【００４９】なお、上記説明で、サーボモータ８の回転
速度が変化する周期はモータ３３の速度変化に対応して
変化するが、それに対応してサーボモータ８の最低速度
ｒ1，ｒ2も変化する。従って、カップ列における積み重
ねられたカップ１の積み重ね間隔（ピッチ）が一定であ
るとき、たとえモータ３３の回転速度が変化しても、搬
出ロータ２２１〜２２４がカップ列からカップ１を切り
出して送り出すストローク長さを一定に保持することが
できるので、安定した搬出を行うことができる。

【００５０】つまり、カップ列におけるカップ１の積み
重ね間隔（ピッチ）が一定で変化しないのに、各搬出ロ
ータ２２１〜２２４の送り出しストローク長さが変化し
たのでは、溝２２ａは順次積み重ねられたカップ１を適
正に捕捉することができなくなるが、搬出ロータ２２１
〜２２４がカップ１を的確に捕捉できるように、最低速
度（ｒ1，ｒ2）を調整して搬出ロータ２２１〜２２４の
カップ１の送り出しストローク長を変化させることがで
きる。

【００５１】また、図１に示したこの実施の形態では、
従来の押出し機構６を、図３に示した伝達機構５との連
結に代えて、サーボモータ８の回転軸８ａに取り付ける
ように構成されている。

【００５２】従って、押出し機構６は、従来と同様に、
回転板３１の回動周期（Ｔ，ｔ）に同期して、貫通孔３
１ａに保持されたカップ１を離脱させることができる。
しかも、押出し機構６はサーボモータ８の回転に連動し
て作動するので、たとえ回転板３１の回転速度が低下し
た場合でも、高速で押出され、その押出し力は低下する
ことがないので、適切かつ確実に操作してカップ１を貫
通孔３１ａから離脱させることができる。なお、図１に
おける押出し機構６において、符号６５は押出し板６４
につらなるリンク６３のアームを、横方向に案内して移
動させるためのガイドを示したものである。

【００５３】なお、サーボモータ８を搬出ロータ２２１
〜２２４の駆動だけに用い、押し出し機構６は、従来の
ように回転板３１の駆動源であるモータ３３から得るよ
うにしても良い。

【００５４】また、上記説明では、カップ１は紙製であ
るものとして説明したが、プラスチック製のカップ等に
も採用できることはいうまでもない。

【００５５】

【発明の効果】本発明のカップ搬送装置によれば、たと
えカップの搬出周期が変化しても、カップは常に一定の
送り出し速度のもとに的確に搬出することができる。従
って、本発明装置をカップの製造工程に採用することに
より、カップの製造効率を著しく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカップ搬送装置の一実施の形態を
示した構成図である。

【図２】図１に示した装置の動作説明図である。

【図３】従来のカップ搬送装置を示した構成図である。

【図４】図３に示した装置のＡ−Ａ矢視側面図である。

【図５】図３に示した装置の回転板の動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１ カップ ２ 搬出機構 ２１ 収容部 ２２1〜２２４ 搬出ロータ ２２ａ 溝 ３ 搬送機構（搬送部） ３１ 回転板 ３１ａ 貫通孔 ３２ 間歇歯車 ３３ モータ ４ 制御器（制御部） ５ 伝達機構 ６ 押出し機構 ６４ａ 押し板 ７ タイミングベルト ８ サーボモータ（駆動部） ８ａ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉置 隆三 神奈川県海老名市東柏ケ谷５丁目14番１号 芝浦メカトロニクス株式会社さがみ野事 業所内 Ｆターム(参考） 3E054 AA20 BA10 CA10 DA10 DE10 EA02 FA02 GA01 GB01 GB05 3F030 AA01 AB01 3F072 AA07 GB10 GE03 HA02 JA03 KC01 KC05 KC17 KC18 3F080 AA21 BA02 BC07 BD12 BF19 CD06 CG14 DA11 DB04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積み重ねられたカップ列を収容する筒状
   の収容部と、 この収容部の端部開口の外周に沿って配列され、回転し
   つつ前記カップ列のうち最も外側に位置するカップを捕
   捉して順次押出し搬出する複数個の搬出ロータと、 この複数個の搬出ロータを回転駆動する駆動部と、 前記搬出ロータにより押出し搬出されたカップを受取
   り、順次搬送する搬送部と、 この搬送部におけるカップの搬送移動周期と前記搬出ロ
   ータの回転速度とを個別に制御する制御部とを具備する
   ことを特徴とするカップ搬送装置。
2. 【請求項２】 前記搬出ロータを駆動する駆動部に、回
   転角度及び回転速度を制御可能なモータを採用したこと
   を特徴とする請求項１記載のカップ搬送装置。
3. 【請求項３】 前記モータは、前記搬出ロータに直結さ
   せて構成したことを特徴とする請求項２記載のカップ搬
   送装置。
4. 【請求項４】 前記制御部は、前記搬出ロータの回転速
   度が周期的に変化するように前記駆動部を制御すること
   を特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に
   記載のカップ搬送装置。
5. 【請求項５】 前記制御部は、前記搬出ロータの回転周
   期が変化しても、最高速度がほぼ一定になるように前記
   駆動部を制御することを特徴とする請求項４記載のカッ
   プ搬送装置。
6. 【請求項６】 前記搬送部で受取られた前記カップは、
   前記駆動部の駆動力を受けて、搬送部から切り離される
   ように構成されたことを特徴とする請求項１ないし５の
   うちのいずれか１項に記載のカップ搬送装置。