JP4301172B2

JP4301172B2 - 流体注入装置

Info

Publication number: JP4301172B2
Application number: JP2005024550A
Authority: JP
Inventors: 博史村山; 武則柳井
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: EP1686064A1; US20060169353A1; JP2006206168A; US7469728B2

Description

本発明は、箱内に収容されたエアバッグに箱外から流体を注入して膨らませることにより、エアバッグを緩衝材として機能させるようにした流体注入装置に関するものである。

従来、箱内に収容されたエアバッグに箱外から流体を注入して膨らませるようにした流体注入装置が知られている（特許文献１）。当該流体注入装置においては、図１４に示すように、搬送ライン１００に沿って、物品投入ステーション１０１、バンド掛けステーション１０２、流体供給ステーション１０３が設けられている。同図において、物品投入ステーション１０１の上流からは、空の状態の箱１０４が搬送される。そして、物品投入ステーション１０１において、箱１０４内に物品１０５が投入される。その後、図１５に示すように、物品１０５の上に、ノズル１０６を装着した状態のエアバッグ１０７を載置する。この場合、図１５に示すように、箱１０４の外部へノズル１０６が飛び出すように設置する。
特開２００２−１５４５７９

次ぎに、バンド掛けステーション１０２において、図１０６に示すように、箱１０４に蓋１０８を被せて閉じた後に、バンド１０９掛けする。

次ぎに、流体供給ステーション１０３において、ノズル１０６から流体を注入してエアバッグ１０７を膨らませることにより、エアバッグ１０７を箱１０４内の緩衝材として機能させるものである。

そして、エアバッグ１０７内へのエアの注入作業を完了した場合には、ノズル１０６を抜取る。

しかし、従来技術の流体注入装置は、箱にセットされたノズルの高さ位置が同じ場合、即ち、箱の高さが同じ場合にしか使用できず、汎用性の低いものであった。このため、従来から、高さの異なる箱にエアバッグを収容する場合にも適用できる流体注入装置が望まれていた。

本発明は、前記従来技術の問題点を解決するために成されたもので、その目的は、高さの異なる箱にエアバッグを収容する場合にも用いることできるようにすることにより、汎用性の高い流体注入装置を提供するにある。

請求項１に記載の発明は、箱の上部から飛び出した状態のノズルから、箱内に収納されたエアバッグに流体を注入する装置であって、
箱の上面の中央部の高さ位置をセンサで検出することによってノズルの高さ位置を検出するノズル高さ検出手段と、この検出結果に応じて流体注入手段の高さ位置を変更するとともに、箱の上面の中央部の高さ位置が所定量変化したことをノズル高さ検出手段が検出した場合にエアバッグへの流体の注入を終了させる制御手段とを設けたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、種々の大きさの箱内に収納されたエアバッグに流体を自動的に注入することができる。又、当該効果の他に、箱の上部から飛び出した状態でセットされているノズルの高さ位置を簡単、且つ、確実に検出することができる。更に、箱の上面が膨らんだことを検出して流体の注入を終了させることができ、流体の注入量を容易に最適にすることができる。

図１に基づき、流体注入システムの全体の構成を説明する。図１中、１は、搬送ラインである。該搬送ライン１は、ベルトコンベヤ等で構成されて、梱包用の箱２を上流から下流へ（図面上、左から右へ）搬送するものである。

搬送ライン１の上流から下流に向けて、物品投入ステーション３、バンド掛けステーション４、流体注入ステーション５が互いに間隔を開けて設けられている。

前記物品投入ステーション３の上流においては、空の梱包用の箱２が物品投入ステーション３に向けて搬送される。図２に示すように、該物品投入ステーション３においては、梱包用の箱２内へ物品６が投入され、その後、同図に示すように、該物品６の上に萎んだ状態のエアバッグ７が載置される。該エアバッグ７には逆止弁を介してノズル８が装着されている。同図に示すように、該ノズル８は箱２の外部へ飛び出した状態にセットする。

図３に示すように、前記バンド掛けステーション４においては、梱包用の箱２に蓋９を被せ、その後、箱２の外周にバンド１０掛けするものである。バンド掛けステーション４においては、箱２に自動的に蓋９を被せて閉じるための蓋閉じ装置（図示せず）と、蓋９が閉じられた箱２の外周に自動的にバンド１０を巻き掛けるバンド掛け装置（図示せず）が設けられている。

前記流体注入ステーション５においては、箱２から飛び出しているノズル８から、箱２内のエアバッグ７内に流体を注入してエアバッグ７を膨らませる。こうすることにより、該エアバッグ７を箱２内の物品の緩衝材として機能させる。

図１に示すように、前記流体注入ステーション５には、箱２にノズルが取付けられているかを検出するノズル有無検出手段１８が設けられている。該ノズル有無検出手段１８は、上流から搬送されてきた箱２におけるノズル８の有無を検出し、又、エアバッグ７に対する流体の注入を完了した後においてノズル８が後述のように箱２から抜取られずに残留しているか否かを検出できるものである。ノズル有無検出手段１８の具体的構成については後述する。

又、図１に示すように、前記流体注入ステーション５には、ノズル高さ位置検出手段２０を設けられている。該ノズル高さ位置検出手段２０は、箱２の上面、即ち、ノズル８が取付けられている箱２の上面の高さ位置を検出できるものである。

図４に示すように、前記ノズル高さ位置検出手段２０は、発光部２１と受光部２２とによって構成することができる。発光部２１と受光部２２は、図４に示すように、箱２の中央の上方に設けられている。発光部２１からはレーザ光線Ｒが箱２の上面に向けて照射され、その反射光を受光部２２で受光するようになっている。そして、発光部２１がレーザ光Ｒを出力してから受光部２２がそのレーザ光Ｒを受光するまでの時間を測定することにより、ノズル高さ位置検出手段２０からノズル８までの距離を測定することができるため、ノズル高さ位置検出手段２０の高さ位置を予め測定しておくことにより、ノズル８の高さ位置を検出できるものである。

又、前記ノズル高さ位置検出手段２０によって、エアバッグ７が流体によって充填されたことを検出できる。即ち、図４中、二点鎖線で示すように、エアバッグ７内へ流体が充填されるにつれて箱２の上面がエアバッグ７によって押上げられた場合には、発光部２１から照射されて箱の上面で反射されて受光部２２で受光されるレーザ光線Ｒの光路長が短くなることにより、エアバッグ８内が流体によって充填されつつあることを検出できるものである。そして、前記光路長が所定量変化した場合に、エア供給部１９からノズル８へのエアの供給を終了する。なお、ノズル高さ位置検出手段２０は、箱２の上面の中央部を検出するのが好ましい。したがって、箱２を搬送ライン１の一側に幅寄せする図示しない幅寄せ手段の駆動量に応じてノズル高さ位置検出手段２０の位置を変更するようにしてもよい。また、昇降部などに拡散タイプの光電センサなどを取り付け、これを昇降させながらノズル８の高さ位置（箱２の上面）を検出するようにしてもよい。
一方、エアバッグ７内へ流体の注入が開始してから所定時間が経過しても、箱の上面が持ち上がらずに、前記ノズル高さ位置検出手段２０が、エアバッグ７内に流体が充填したことを検出できない場合には、エアバッグ７に孔が開いてる等の不都合があることを検出できるものである。なお、ノズル高さ位置検出手段２０は、箱2の上面の中央部を検出するのが好ましい。したがって、箱２を搬送ライン１の一側に幅寄せする図示しない幅寄せ手段の駆動量に応じてノズル高さ位置検出手段２０の位置を変更するようにしてもよい。また、昇降部などに拡散タイプの光電センサなどを取り付け、これを昇降させながら箱2
の上面（ノズル８）を検出するようにしてもよい。

図１に示すように、前記流体注入ステーション５の下流には、払出し手段２３が設けられている。該払出し手段２３は、ノズル有無検出手段１８、ノズル高さ位置検出手段２０による検出結果に基づき、エラーに該当する箱２を正規の搬送ライン１とは異なる払出しラインＡに払出す装置である。

即ち、前記払出し手段２３は、ノズル有無検出手段１８の検出結果に基づき、上流から搬送されてきた箱２に予めノズル８が取付けられていない場合に、エラーとして、当該箱２を払出しラインＡへ向けて押し出すように払出すものである。又、該払出し手段２３は、ノズル高さ位置検出手段２０の検出結果に基づき、エアバッグ７に対して流体を所定流量注入したにも拘わらずに、エアバッグ７が充填しない場合に、エラーとして、当該箱２を払出しラインＡへ押し出すように払出すものである。更に、該払出し手段２３は、エアバッグ７内に流体が充填された後において箱２からノズル８が抜取られているはずであるにも拘わらずに、ノズル有無検出手段１８の検出結果に基づき、箱２からノズル８が抜取られずに残留している場合に、エラーとして、当該箱２を払出しラインＡへ押出すようにして払出すものである。

次ぎに、図５乃至図１０に基づき、前記流体注入ステーション５に設けられている流体注入装置３０の構成について説明する。図５中、３１は昇降部である。該昇降部３１は、例えば、モータＭによって昇降動可能になっている。このように、モータＭによって昇降部３１を昇降動する場合、昇降部３１にチェーン３２等の一端を取付け、該チェーン３２の他端は、固定部３３の上部に設けられたスプロケット（図示せず）を介して駆動スプロケット３４に巻き付け、該駆動スプロケット３４をモータＭによって回転駆動する構成を用いることができる。そして、ノズル高さ位置検出手段２０の検出結果に基づき、検出したノズル８の高さ位置に応じて、モータＭに供給する電力を制御することにより、昇降部３１の昇降動を制御するものである。モータＭ，昇降ドラム３４，チェーン３２によって、請求項１の制御手段が構成される。

前記昇降部３１には基盤部３４が設けられている。該基盤部３４は、昇降部３１に固定されたシリンダ３５のシリンダロッド３５ａに取付けられている。該シリンダロッド３５ａは伸長することにより搬送ライン１に対して直交する方向から該搬送ライン１に向けて接近し、且つ、収縮することにより該搬送ライン１から遠ざかるように配置されている。該シリンダ３５は給排チューブ３６，３７によって、図示しないエア給排切換部に接続されている。

従って、前記基盤部３４は前記シリンダロッド３５ａの伸縮によって、搬送ライン１へ接近し、又、遠ざかることができるように動作するものである。

前記基盤部３４上には枢軸３８が立設され、該枢軸３８には可動フレーム３９が回転自在に取付けられ、ノズル８を把持する際、可動フレーム３９がノズル８にならうようになっている。該可動フレーム３９の下面には突起４０が設けられ、又、基盤部３４の上面には突起４１が設けられている。そして、これら二つの突起４０，４１に、バネ４２の各端部を取付けることにより、バネ力によって、ノズル８を把持するとき以外に、前記可動フレーム３４が前記枢軸３８を中心として回動するのを防止している。

図５に示すように、前記可動フレーム３４の上面には、図１に示すエア供給部１９が設けられている。該エア供給部１９の後端と可動プレート４３との間には、バネ４４が設けられている。又、該可動プレート４３には、シリンダ４５のシリンダロッド４５ａが取り付けられている。従って、シリンダ４５に対してエアを吸排してシリンダロッド４５ａを伸縮させることにより、可動プレート４３がスライドすると共に、エア供給部１９がスライドする。前記エア供給部１９は前記可動プレート４３のスライドに伴って、ノズル８の方向へ向けて接近し、又は、遠ざかる。

図６に示すように、前記エア供給部１９は中心に貫通孔４７が設けられていると共に、該エア供給部１９の側面には孔が形成されてエア供給チューブ４８が接続されている。該貫通孔４７の先端は、エア供給口４９になっており、ノズル８に接続して、ノズル８にエアを供給できるようになっている。エア供給部１９は、エア供給チューブ４８から供給されたエアを該エア供給部１９の貫通孔４７からノズルへ放出するものである。又、前記エア供給部１９の貫通孔４７には、通気管５０が摺動可能に挿入されている。該通気管５０には、チューブ５１が接続されている。

該通気管５０は、エア供給部１９の先端のエア圧を検出するものであって、該エア供給部１９の先端のエア圧が所定の閾値以上になった場合には、前記エア供給部１９に対するエアの供給を停止するものである。即ち、エアバッグ７内にエアを供給し満杯状態になった時、或いは、エアバッグ７内へのエアの供給が阻止されている場合、供給されるエアが逆流し、通気管内を流れる。そこで、通気管５０内をエアが流れて、上記逆流圧力が閾値に達すると、エア供給部１９へのエアの供給を停止して、ノズル８へのエアの供給を停止するものである。なお、本実施形態においては、ノズル高さ位置検出手段20に加えて、通気管５０でエア圧を検出するようにしているが、ノズル高さ検出手段２０のみとしてもよい。

図５に示すように、前記可動フレーム３４には、把持装置５２が設けられている。該把持装置５２は図８に示すように、把持部５３，５３と、該把持部５３，５３を駆動するシリンダ５４とを備えている。図８は、把持装置５２の正面図である。図８に示すように、把持部５３，５３はシリンダ５４にエアが吸排されることにより、閉じたり、開いたりするようにして、ノズル８を把持する装置である。該把持部５３，５３の互いに対向する面には、半円形の凹部５５が形成されている。把持部５３，５３によってノズル８を把持する際に、二つの凹部５５，５５によってノズル８を両側から挟み込むようにして、ノズル８を的確に把持することができるものである。

前記把持装置５２は、図６に示すように、エアバッグ７に対して流体を注入する際にはノズル８を把持し、又、エアバッグ７に対する流体の注入が完了した際には図７に示すように、ノズル８を把持したまま状態でエアバッグ７から遠ざかるものである。

図８に示すように、前記把持装置５２には、前記ノズル有無検出手段１８が設けられている。ノズル有無検出手段１８は、光電スイッチなどからなり、把持装置５２でノズル８が把持されたか否かを検出できるようになっている。

したがって、図６に示すように、エアバッグ７に対して流体を注入するべく、前記把持部５３がノズル８を把持しているはずであるにも拘わらずに、前記ノズル有無検出手段１８がノズル８の存在を検出しない場合には、上流から搬送されてきた箱２にノズル８が取付けられていなかったことが検出できる。又、エアバッグ７に対する流体の注入が完了して、図７に示すように、把持装置５２がノズル８を把持したままの状態でエアバッグ７から遠ざかっているにも拘わらず、前記ノズル有無検出手段１８が、ノズル８の存在を検出しない場合には、ノズル８が箱に取り付けられたたままの状態、即ち、ノズル８が箱２から抜き取られずに箱２に残留していることが検出できる。

次ぎに、図５中、５６は水平位置決め手段である。該水平位置決め手段５６は、箱２から飛び出しているノズル８の飛出し端部側を上下から挟んで水平に位置決めするようにして、ノズル８を水平に保持するものである。該水平位置決め手段５６は、上下方向へ向けて立設したシリンダ５７と、該シリンダ５７のシリンダロッド５８に取付けられた押え部材５９と、図９及び図１０に示すように、該押え部材５９と対向するように設けられた受け部材６０とから構成される。該受け部材６０はノズル８の一点を下方から支える部材である。一方、押え部材５９は、前記受け部材６０を跨ぐようにノズルの二点を上方から押さえる部材である。前記押え部材５９には、ノズル８の左右方向の位置を規制するテーパ面が形成されている。このように構成された水平位置決め手段においては、ノズル８は、テーパ面６１，６１によって左右方向への動きが規制された状態で、押え部材５９と受け部材６０とによって三点で上下から挟まれることにより、的確に水平に位置決めされる。尚、以上の説明では、受け部材６０をノズルの下側に設け、押え部材５９をノズル８の上側に設けたが、受け部材６０をノズル８の上側に設け、押え部材５９をノズル８の下側に設けても良い。

次ぎに、作用について説明する。図１に示すように、搬送ライン１の上流側から空の梱包用の箱２が搬送される。箱２が物品投入ステーション３に達すると、箱２内に所望の物品６が投入され、且つ、物品６の上に萎んだ状態のエアバッグ７を載置する。又、該エアバッグ７にノズル８を装着する。

次ぎに、下流のバンド掛けステーション４に搬送される。バンド掛けステーション４においては、図３に示すように、箱２に対して蓋９が被せられて閉じられた後に、該箱２の外周にバンド１０掛けされる。

そして、流体注入ステーション５においては、図５に示すように、ノズル高さ位置検出手段２０が、箱２の上面、すなわち、ノズル８の高さ位置を検出する。ノズル高さ位置検出手段２０の検出結果に基づき、昇降部３１の高さ位置を調整することにより、エア供給部１９の高さ位置をノズル８の高さ位置に合わせる。

その後、図５に示すように、シリンダ３５のシリンダロッド３５ａを伸長させ、基盤部３４をノズル８に接近させる。水平位置決め手段５６のシリンダ５７に対してエアを吸排して、シリンダロッド５８を収縮することにより、押え部材５９を下降させて上方からノズル８を下方へ押える。この際、図９，図１０に示すように、ノズル８は押え部材５９と受け部材６０とによって、三点で押えられることにより、水平に位置決めされる。

次ぎに、図８に示すように、シリンダ５４を作動させて、把持部５３，５３によってノズル８を把持する。次ぎに、図６に示すように、シリンダ４５のシリンダロッド４５ａを収縮させ、同図６に示すように、エア供給部１９をノズル８に接続させる。

次ぎに、エア供給部１９からノズル８にエアを流入させてエアバッグ７を膨らませる。

そして、図１又は図４に示すノズル高さ位置検出手段２０が、箱２の上面がふくらんだこと、すなわち、エアバッグ７が流体によって充填していることを検出した場合には、エア供給部１９からノズル８への流体の供給を停止して、エアバッグ７内への流体の注入を停止する。

そして、図６に示す状態において、シリンダ４５のシリンダロッド４５ａを伸長させて、ノズル８からエア供給部１９を離間させる。その後、図７に示すように、シリンダ５７のシリンダロッド５８を上方へ伸長させて、水平位置決め手段５６の押え部材５９をノズル８から引き離す。次ぎに、図７に示すように、シリンダ３５のシリンダロッド３６を収縮させると、把持装置５２がノズル８を把持したまま、基盤部３４が箱２から離間する。つまり、エアバッグ７からノズル８を引き抜くことができる。この状態で把持装置５２を開くことにより、ノズル８は落下し、回収箱に回収される。かくして、エアバッグ７内への流体の注入工程が完了する。エアバッグ７ヘの流体の注入後にエアバッグ７からノズル８を抜取るためのノズル抜取り手段は、図７に示すように、シリンダ３５、基盤部３４、可動フレーム３８、把持装置５２によって、構成されるものである。

一方、図７に示すようには、エアバッグ７からノズル８を抜取ることができなかった場合には、把持装置５２のノズル有無検出手段１８が、ノズル８の存在を検出しない。この場合には、エアバッグ７に未だノズル８が残留しているため、図１に示す払出し手段２３が、ノズル８が残留している箱２を押し出すようにして、払出しラインＡへ払出す。

尚、以上の説明においては、図４に示すように、ノズル高さ位置検出手段２０を、箱２の中央の上方に位置する発光部２１と、受光部２２とで構成したが、図１１に示すように、発光部１２と受光部１３を上下方向へ複数組設け、箱２がレーザ光Ｒを遮った位置の発光部１２と受光部１３によって、箱３の上面の高さ位置、即ち、ノズルの高さ位置を検出するようにしても良い。

図１２，図１３は水平位置決め手段５６の押え部材５９の変形例である。該押え部材８０は、図６に示すように、シリンダロッド５８の先端に取付けられる取付部８１と、該取付部８１の先端から下方へ折れ曲がった押え片８２と、該押え片８２の内側に設けられた押え補助片８３とを備えた形状である。該押え片８２には、ノズル８の周面に当接する押え溝８４が形成されている。該押え溝８４は、下方へ向けて徐々に広がるように形成された一対のテーパ面８５，８５を有した形状である。又、前記押え補助片８３は、水平に直線状に伸びる水平補助押え部８６を有して、全体としてＬ字状を成している。

以上のように形成された押え部材５９においては、図１２に示すように、押え部８１のテーパ面８５，８５がノズル８を押え溝８４の底に案内し、且つ、該ノズル８は前記押え補助片８３の水平補助押え部８６により、面によって下方へ押えられるようにして水平に位置決めされるものである。

本発明の概略構成図である。（本発明の実施形態）箱の内側を示すための箱の断面図である。（本発明の実施形態）バンド掛けした状態の箱の外観図である。（本発明の実施形態）ノズル高さ位置検出手段を示す図である。（本発明の実施形態）流体注入装置の構成図である。（本発明の実施形態）流体注入装置の一部構成図である。（本発明の実施形態）流体注入装置の構成図である。（本発明の実施形態）把持装置の動作を示す正面図である。（本発明の実施形態）押え部材と受け部材の斜視図である。（本発明の実施形態）図９の断面図である。（本発明の実施形態）ノズル高さ位置検出手段の変形例を示す図である。（本発明の実施形態）押え部材の変形例を示す斜視図である。（本発明の実施形態）図１３の側面図である。（本発明の実施形態）従来技術の流体注入装置の概略構成図である。（従来技術）物品及びエアバッグを収容した状態の箱の断面図である。（従来技術）箱の斜視図である。（従来技術）

１搬送ライン
２箱
１８ノズル有無検出手段
２０ノズル高さ位置検出手段
２３払出し手段

Claims

箱の上部から飛び出した状態のノズルから、箱内に収納されたエアバッグに流体を注入する装置であって、
箱の上面の中央部の高さ位置をセンサで検出することによってノズルの高さ位置を検出するノズル高さ検出手段と、この検出結果に応じて流体注入手段の高さ位置を変更するとともに、箱の上面の中央部の高さ位置が所定量変化したことをノズル高さ検出手段が検出した場合にエアバッグへの流体の注入を終了させる制御手段とを設けたことを特徴とする流体注入装置。