JP4641256B2 - シート取出装置及び梱包装置 - Google Patents

Description

本発明は、段ボールシートやボール紙等のシートを一枚ずつ取り出すシート取出装置及びこれを用いた梱包装置に関するものである。

梱包装置としては、例えば後記の特許文献１に記載の段ボールケーサが知られている。
この段ボールケーサは、段ボールシート取出し装置から供給される段ボールシートを用いて梱包対象物を自動的に梱包する自動梱包装置である。
段ボールシート取出し装置は、段ボールシートが層積みされたマガジンと、マガジンの下方に設けられてこのマガジン内の段ボールシートのうち最下位シートをマガジンの下方に取り出すアームと、アームによってマガジンの下方に取り出された段ボールシートを案内するガイドとを有している。アームには、段ボールシートを吸着する吸着カップが設けられている。

この段ボールシート取出し装置では、アームを上方に移動させて吸着カップを最下位シートに当接させ、吸着カップによって最下位シートを吸着したのちに、アームを下降させることで、最下位シートがマガジンの下方に引き出される。このようにしてマガジンの下方に引き出された最下位シートは、アームによって下方に搬送される過程でガイドによって受けられて、予め入れられた折り目（罫線）に従って所定の形状に成形される。
このようにして所定の形状に成形された段ボールは、マガジンの下方に設けられた送出装置によって、装置後段に送出されて、梱包対象物の梱包に利用される。
特許第３４６８９８８号公報（段落［００１２］〜［００１６］，及び図１）

しかし、この段ボール取出し装置では、アーム及びその駆動装置がマガジンの下方に設けられているので、アーム及びその駆動装置との干渉を避けるために、送出装置として構成が複雑で高価な装置（例えば吸着コンベアなど）を用いる必要があり、装置価格が高くなってしまう。
また、段ボールを取り扱う際には、段ボールから紙粉が発生する。このため、上記の段ボールシート取出し装置のような段ボールを取り扱う装置では、紙粉が装置に悪影響を与えないように、段ボールのハンドリングが行われる領域の下方に、紙粉を回収するためのパンが設置される。
しかし、上記の段ボールシート取出し装置では、アーム及びその駆動装置がマガジンの下方に設けられているので、マガジンの下方に紙粉回収用のパンを設置するスペースを確保することが困難となる。

また、段ボールシートは、その梱包対象物の形状によって、その形状（例えば外形寸法）や、折り目をつける位置が異なる。このため、段ボールシートの種類によって、吸着カップに吸着させるべき部位も異なる。また、段ボールシートには、梱包後の開封を容易にするために、ミシン目やカットテープが設けられることがあるので、段ボールシートは、ミシン目やカットテープの有無、及びその位置によっても、吸着カップに吸着させるべき部位が異なる。
このため、このような様々な種類の段ボールシートを同一の段ボールシート取出し装置で取り扱うためには、吸着カップによる段ボールの吸着位置（すなわちアームや吸着カップの位置）を調整可能な構成とすることが好ましい。
しかし、上記の段ボールシート取出し装置では、アーム及びその駆動装置がマガジンの下方に設けられているので、マガジンの下方に設置される他の装置との干渉を避けるために、アームや吸着カップの位置調整範囲が限定されてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、マガジンの下方に十分なスペースを確保することができ、設計の自由度が高く、調整範囲の広いシート取出し装置及び梱包装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
すなわち、本発明は、折り目形成用の罫線が設けられたシートを前記罫線に沿って折りまげて底部と屹立部とを有する形状に成形して送出するシート取出装置であって、前記シートを積み重ねた状態にして保持するマガジンと、該マガジンから前記シートを一枚ずつ取り出すアームと、該アームによる前記シートの搬送経路上で前記シートを受けるガイドと、該ガイドによって受けられた前記シートを送出する送出装置とを有し、前記マガジンは、積み重ねられた前記シートのうちの最下部のシートの周縁部のみを保持する構成とされ、前記アームは、前記マガジンに対して、該マガジンに保持される前記シートの前記屹立部側に隣接して設けられるアーム本体と、該アーム本体に設けられて、前記最下部のシートを吸着保持する吸着部と、前記アーム本体を、前記マガジンに対して該マガジンに保持される前記シートの前記屹立部側に設定された支点の下側から前記マガジン側に向けて揺動させる駆動装置と、前記ガイドに対向する部位に出没可能にして設けられて、前記ガイドに受けられた前記シートを前記ガイドに向けて押し付ける保持装置とを有しているシート取出装置を提供する。

このように構成されるシート取出装置では、マガジンは、最下部のシートを、周縁部のみを保持しており、最下部のシートの下面側は外部に露出されている。
このマガジンからシートを取り出すにあたって、駆動装置によってアーム本体が支点の下側からマガジンに向けて揺動させられて、マガジンが保持する最下部のシートの下面側に対向させられる。これにより、アーム本体に設けられた吸着部が最下部のシートの下面を吸着して最下部のシートを保持する。
この状態で、駆動装置によってアーム本体がマガジンの側方位置まで戻されることで、マガジンの下部から最下部のシートが引き出される。最下部のシートは、周縁部をマガジンに保持されているので、このようにマガジンから引き出される際に、マガジンから受ける反力によって、罫線に沿って折り曲げられる。

アーム本体がマガジンの側方位置に戻される過程で、吸着部に吸着されたシートがガイドに押し付けられ、このガイドからの反力によって、シートが罫線に沿ってさらに折り曲げられて、底部と屹立部とを有する形状に形成される。
ここで、ガイドに受けられたシートは、保持装置によってガイドに押し付けられるので、シートに確実に折り目をつけることができる。さらに、このようにシートが保持装置によってガイドに押し付けられることで、ガイドからのシートの浮き上がりが防止されて、シートの位置決めが行われるので、送出装置によるシートの送出、及び装置後段でのシートのハンドリングを良好に行うことができる。
ここで、保持装置を、ガイドに受けられたシートの罫線近傍部分を押圧する構成とすることで、シートにより確実に折り目をつけることができる。
その後、アーム本体が戻されてシートがガイドから受ける反力が吸着部の吸着力を上回るか、もしくは、アーム本体が所定の位置まで戻されたことをもって吸着部による吸着が解除されることで、折り曲げられたシートがアームから開放されてガイドに受け渡される。
このようにしてガイドに受け渡された成形済みのシートは、送出装置によってシート取出装置の後段に送出される。
以降は、上記の手順を繰り返すことで、マガジン内のシートが順次罫線に沿って折りまげられて、所定形状に成形された後に、装置後段に送出される。
このように、このシート取出装置では、アーム本体がマガジンの側方に設けられており、また、マガジンからシートを引き出したのちは、マガジンの側方に退避するので、マガジンの下方に、十分なスペースが確保される。

ここで、前記ガイドが、前記アームに搬送される前記最下部のシートの前記屹立部となる部位を受ける屹立部ガイドと、前記最下部のシートの前記底部となる部位を受ける底部ガイドとを有しており、前記吸着部が、前記最下部のシートの前記屹立部となる部位を吸着する構成とされていてもよい。
この場合には、アーム本体の支点から揺動端までの長さは、吸着部が最下部のシートの屹立部となる部位に到達することができる程度の長さで済む。すなわち、アーム本体の長さが最小限で済む。
このため、アーム本体の軌道が最下部のシートの屹立部となる部位の搬送経路内に収まるか、もしくは最下部のシートの底部となる部位の搬送経路へのアーム本体の突出量を最小限にすることができ、マガジンの下部の空間のうち、底部ガイド近傍に、十分なスペースが確保される。

また、本発明は、梱包対象物をシート状の梱包材で梱包する梱包装置本体と、該梱包装置本体に前記梱包材を供給する梱包材供給装置とを有し、該梱包材供給装置が、本発明に係るシート取出装置を用いて前記梱包装置本体に成形済みのシート状梱包材を供給する構成とされている梱包装置を提供する。
このように構成される梱包装置では、シート取出装置のマガジンの下方に十分なスペースが確保される。

このように構成されるシート取出装置及び梱包装置によれば、マガジンの下方に十分なスペースを確保することができるので、アームと他の部材との干渉を容易に回避することができる。
このため、このシート取出装置及び梱包装置では、使用可能な送出装置の種類や紙粉回収用パンの設置場所の制限がなく、設計の自由度が高く、また、吸着部の位置調整範囲を広く取ることができ、様々なシートを取り扱うことができる。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、本発明を、段ボールシートを用いて梱包対象物を梱包する段ボールケーサに適用した例を示す。
図１に示すように、本実施形態に係る段ボールケーサ１は、梱包対象物Ｗ（本実施形態では飲料容器）を段ボールシートＳ（以下、単に「シートＳ」とする）で梱包する梱包装置本体２と、梱包装置本体２に供給する梱包対象物供給装置３と、梱包装置本体２にシートＳを供給する梱包材供給装置４とを有している。

梱包材供給装置４は、略水平に配置される底部Ｂと底部Ｂから略垂直に屹立する屹立部Ｒとを有する形状に成形されたシートＳを梱包装置本体２に供給するものである。
梱包対象物供給装置３は、多数の梱包対象物Ｗを整列させて１梱包単位ごとに分割して順次梱包装置本体２に供給するものである。
梱包装置本体２は、梱包材供給装置４から供給されたシートＳの底部Ｂ上に、梱包対象物供給装置３から供給された１梱包単位の梱包対象物Ｗを載置し、シートＳに設けられた折り目形成用の罫線Ｌに沿って底部Ｂ及び屹立部Ｒを順次折り込んで、梱包対象物Ｗを梱包するものである。

本実施形態では、梱包材供給装置４は、段ボールケーサ１における梱包対象物Ｗの搬送経路の側方に配置されており、梱包装置本体２の梱包対象物Ｗの搬送経路上に、その側方から、屹立部Ｒが底部Ｂよりも梱包対象物Ｗの搬送方向下流側に位置する向きにしてシートＳを供給する構成とされている。これにより、シートＳの底部Ｂ上には、梱包対象物供給装置３から梱包装置本体２に供給された１梱包単位の梱包対象物Ｗが、所定の配列のまま、屹立部Ｒ側に寄せられた状態にして載置される。
梱包装置本体２は、このように梱包対象物Ｗが載置されたシートＳの底部Ｂ及び屹立部Ｒを、シートＳに形成された罫線Ｌに沿って折り畳みながら接着することで、梱包対象物Ｗの周囲をシートＳで梱包する構成とされている。

梱包材供給装置４は、折り目形成用の罫線Ｌが設けられたシートＳを罫線Ｌに沿って折りまげて底部Ｂと屹立部Ｒとを有する形状に成形して送出するシート取出装置１１を有している。
図２に示すように、シート取出装置１１は、フレームＦを有しており、このフレームＦ上には、シートＳを積み重ねた状態にして保持するマガジン１２と、マガジン１２からシートＳを一枚ずつ取り出すアーム１３と、アーム１３によるシートＳの搬送経路上でシートＳを受けるガイド１４と、ガイド１４によって受けられたシートＳを送出する送出装置１５とが設けられている。

本実施形態では、マガジン１２は、積み重ねられたシートＳを、傾斜状態にして保持する構成とされている。具体的には、マガジン１２は、各シートＳを、屹立部Ｒとなる側が上、底部Ｂとなる側が下となるように傾斜状態にして保持している。
また、マガジン１２の底部には、積み重ねられたシートＳのうちの最下部のシートＳを保持する保持爪（図示せず）が設けられている。この保持爪は、最下部のシートＳの周縁部のみを保持するものであって、これにより、アーム１３によってマガジン１２の底部から最下部のシートＳを引き出す際に、アーム１３の力が最下部のシートＳの屹立部Ｒと底部Ｂとを区切る罫線Ｌに作用して、最下部のシートＳがこの罫線Ｌから折られて変形し、保持爪から開放されるようになっている。

アーム１３は、マガジン１２に対して、マガジン１２に保持されるシートＳの屹立部Ｒ側に隣接して設けられるアーム本体２１と、アーム本体２１に設けられて、最下部のシートＳを吸着保持する吸着部２２と、アーム本体２１を、マガジン１２に対してマガジン１２に保持されるシートＳの屹立部Ｒ側に設定された支点Ｐの下側からマガジン１２側に向けて揺動させる駆動装置２３とを有している。

アーム本体２１は、揺動端がマガジン１２に保持されている最下部のシートＳの屹立部Ｒとなる部位に到達することができる程度の長さとされている。
吸着部２２は、アーム本体２１の揺動端近傍に設けられている。すなわち、吸着部２２は、最下部のシートＳを吸着する際に、この最下部のシートＳの屹立部Ｒとなる部位を吸着する構成とされている。
吸着部２２は、最下部のシートＳに対向する部位に開口部が設けられた吸着パッドによって構成されている。この吸着パッドには、排気ポンプ（図示せず）が接続されていて、排気ポンプを作動させて吸着パッド内を減圧することで、吸着パッドによるシートＳの吸着が行われるようになっている。

ここで、アーム本体２１は、揺動軸線方向の位置（図２では紙面に略垂直となる方向における位置、図３では図の左右方向における位置）を調整可能とされている。また、吸着部２２は、アーム本体２１の長手方向における位置を調整可能とされている。
このシート取出装置１１では、アーム本体２１の位置やアーム本体２１における吸着部２２の位置を調整することで、シートＳの大きさや形状に合わせて、吸着部２２による吸着位置を変更することができるようになっている。これにより、図３に実線で示すような小型のシートＳや、図３に二点鎖線で示すような大型のシートＳについても、それぞれ吸着部２２による吸着位置を適切に変更することで、良好にハンドリングを行うことができる。

駆動装置２３は、フレームＦによって支点Ｐ回りに回転可能にして支持される揺動軸２６と、電動モータ２７と、この電動モータ２７の駆動軸の回転を減速する減速機２８と、減速機２８の出力軸の回転を揺動運動に変換して揺動軸２６に伝達するクランク機構２９とを有している。
アーム本体２１は、上端を揺動軸２６に固定されており、揺動軸２６が支点Ｐ回りに揺動させられることで、下端を支点Ｐの下側からマガジン１２側に向けて支点Ｐ回りに揺動させられるようになっている。

ガイド１４は、アーム１３に搬送される最下部のシートＳの屹立部Ｒとなる部位を受ける屹立部ガイド１４ａと、最下部のシートＳの底部Ｂとなる部位を受ける底部ガイド１４ｂとを有している。
屹立部ガイド１４ａは、略垂直にしてフレームＦに取り付けられる板材によって構成されており、底部ガイド１４ｂは、略水平にしてフレームＦに取り付けられる板材によって構成されている。底部ガイド１４ｂは屹立部ガイド１４ａの下端からマガジン１２側に向けて略水平方向に延在させられており、屹立部ガイド１４ａと底部ガイド１４ｂとの交差部は、アーム１３に搬送される最下部のシートＳの罫線Ｌのうち、屹立部Ｒと底部Ｂとを区切る罫線Ｌの通る軌道上に位置している。

本実施形態では、シート取出装置１１には、アーム１３によるシートＳの搬送経路の側方に、この搬送経路のガイド１４に対向する位置に出没可能にして、ガイド１４に受けられた最下部のシートＳの罫線Ｌ近傍部分をガイド１４に向けて押し付ける保持装置３１が設けられている。
本実施形態では、保持装置３１は、アーム１３によるシートＳの搬送経路の側方に設けられて先端をシートＳの搬送経路上のガイド１４よりも上流側の位置に出没可能とされた空圧シリンダ３２と、この空圧シリンダ３２の先端に設けられて、空圧シリンダ３２の先端を搬送経路上に突出させることで、ガイド１４に受けられたシートＳの屹立部Ｒと底部Ｂとの境界を、屹立部ガイド１４ａと底部ガイド１４ｂとの交差部に押し付ける押圧部材３３とを有している。

送出装置１５は、図１に示すように、シートＳの送出経路の上流側と下流側とにそれぞれ設けられるプーリー３６と、これらプーリー３６に巻きまわされて上面側でガイド１４に受けられたシートＳの底部Ｂを受ける無端ベルト３７と、プーリー３６を往復回転駆動する駆動装置３８（図３参照）とを有している。
図１に示すように、無端ベルト３７には、ガイド１４に受けられたシートＳを押圧するプッシャ３７ａが設けられており、駆動装置３８によってプーリー３６を往復回転駆動して、ガイド１４にシートＳが受けられる度に無端ベルト３７を往復させることで、ガイド１４に受けられたシートＳがプッシャ３７ａによってシートＳが送出経路の下流側に向けて送出されるようになっている。
本実施形態では、二つのプーリー３６及び無端ベルト３７が並列に配置されており、これによってシートＳの底部Ｂが二箇所で支持されて、安定して送出されるようになっている。

以下、上記のシート取出装置１１の動作について説明する。
このシート取出装置１１では、マガジン１２からシートＳを取り出すにあたって、駆動装置２３によってアーム本体２１が支点Ｐの下側からマガジン１２に向けて揺動させられて、マガジン１２が保持する最下部のシートＳの下面側に対向させられる（図２参照）。これにより、アーム本体２１に設けられた吸着部２２が最下部のシートＳの下面を吸着して、最下部のシートＳを保持する。
この状態で、図４から図６に示すように、駆動装置２３によってアーム本体２１がマガジン１２の側方位置まで戻されることで、マガジン１２の下部から最下部のシートＳが引き出される。
最下部のシートＳは、周縁部をマガジン１２の保持爪に保持されているので、このようにマガジン１２から引き出される際に、マガジン１２の保持爪から受ける反力によって、底部Ｂと屹立部Ｒとを区切る罫線Ｌに沿って折り曲げられる。このように最下部のシートＳが折り曲げられながら引き出されることにより、最下部のシートＳの周縁部が保持爪による拘束から開放されて、マガジン１２の下方に引き出される。

ここで、マガジン１２内ではシートＳ同士が密着しているので、最下部のシートＳをマガジン１２から引き出す際に、最下部のシートＳとその上にあるシートＳとの間に負圧が生じる。この負圧が大きい場合には、最下部のシートＳを引き出した際に、その上のシートＳまで一緒にマガジン１２から引き出してしまう可能性がある。
このため、本実施形態では、駆動装置２３は、アーム本体２１を二段階の動作でマガジン１２の側方位置まで戻す構成とされている。

具体的には、駆動装置２３は、クランク機構２７の機能により、図４に示すように、シートＳを吸着した直後は一定量だけアーム本体２１を戻した状態で一旦停止させたのち、マガジン１２の側方位置までアーム本体２１を戻す構成とされている。
このようにアーム本体２１を一旦停止させることで、最下部のシートＳがマガジン１２から若干引き出されて、この最下部のシートＳとその上にあるシートＳとの間に隙間が形成される。これにより、最下部のシートＳを引き出す際にこの最下部のシートＳとその上にあるシートＳとの間に空気が侵入するので、最下部のシートＳをマガジン１２から引き出す際に、最下部のシートＳとその上にあるシートＳとの間に生じる負圧が小さくなり、最下部のシートＳのみを確実にマガジン１２外に引き出すことができる。

このようにマガジン１２の下方にシートＳが引き出されたのちは、アーム本体２１がマガジン１２の側方位置に戻される過程で、吸着部２２に吸着されたシートＳがガイド１４に押し付けられ、このガイド１４からの反力によって、シートＳが罫線Ｌに沿ってさらに折り曲げられて、底部Ｂと屹立部Ｒとを有する形状に形成される。
さらにアーム本体２１が戻されてシートＳがガイド１４から受ける反力が吸着部２２の吸着力を上回るか、もしくは、アーム本体２１が所定の位置まで戻されたことをもって吸着部２２による吸着が解除されることで、折り曲げられたシートＳがアーム１３から開放されてガイド１４に受け渡される。

このようにガイド１４にシートＳが受け渡されたのちは、ガイド１４に受けられたシートＳの、屹立部Ｒと底部Ｂとを区切る罫線Ｌの近傍部分が、保持装置３１によってガイド１４に押し付けられるので、シートＳに確実に折り目が付けられる。
また、このようにシートＳが保持装置３１によってガイド１４に押し付けられることで、ガイド１４からのシートＳの浮き上がりが防止されて、シートＳの位置決めが行われるので、送出装置１５によるシートの送出、及び装置後段でのシートＳのハンドリングを良好に行うことができる。

このようにしてガイド１４に受け渡された成形済みのシートＳは、送出装置１５によってシート取出装置１１の後段の梱包装置本体２に送出されて、梱包対象物Ｗの梱包に利用される。
以降は、上記の手順を繰り返すことで、マガジン１２内のシートＳが順次罫線Ｌに沿って折りまげられて、所定形状に成形された後に、梱包装置本体２に送出される。

このシート取出装置１１では、上記のように、アーム本体２１がマガジン１２の側方に設けられており、マガジン１２からシートＳを引き出したのちは、アーム本体２１はマガジン１２の側方に退避させられる。
また、本実施形態では、アーム本体２１の長さが最小限とされていて、アーム本体２１の軌道が最下部のシートＳの屹立部Ｒとなる部位の搬送経路内に収まるようになっている。
このため、このシート取出装置１１では、底部ガイド１４ｂ近傍も含めたマガジン１２の下方の空間に、十分なスペースが確保されることになり、アーム１３と他の部材との干渉を容易に回避することができる。
これにより、このシート取出装置１１では、使用可能な送出装置１５の種類や紙粉回収用パンの設置場所の制限がなく、設計の自由度が高く、また、吸着部２２の位置調整範囲を広く取ることができ、様々なシートＳを取り扱うことができる。

本発明の一実施形態に係る梱包装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るシート取出装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るシート取出装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るシート取出装置の動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシート取出装置の動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシート取出装置の動作を示す図である。

符号の説明

１ 段ボールケーサ（梱包装置）
２ 梱包装置本体
４ 梱包材供給装置
１１ シート取出装置
１２ マガジン
１３ アーム
１４ ガイド
１５ 送出装置
２１ アーム本体
２２ 吸着部
２３ 駆動装置
１４ａ 屹立部ガイド
１４ｂ 底部ガイド
３１ 保持装置
Ｂ 底部
Ｌ 罫線
Ｐ 支点
Ｒ 屹立部
Ｓ 段ボールシート

Claims (3)

1. 折り目形成用の罫線が設けられたシートを前記罫線に沿って折りまげて底部と屹立部とを有する形状に成形して送出するシート取出装置であって、
   前記シートを積み重ねた状態にして保持するマガジンと、
   該マガジンから前記シートを一枚ずつ取り出すアームと、
   該アームによる前記シートの搬送経路上で前記シートを受けるガイドと、
   該ガイドによって受けられた前記シートを送出する送出装置とを有し、
   前記マガジンは、積み重ねられた前記シートのうちの最下部のシートの周縁部のみを保持する構成とされ、
   前記アームは、前記マガジンに対して、該マガジンに保持される前記シートの前記屹立部側に隣接して設けられるアーム本体と、
   該アーム本体に設けられて、前記最下部のシートを吸着保持する吸着部と、
   前記アーム本体を、前記マガジンに対して該マガジンに保持される前記シートの前記屹立部側に設定された支点の下側から前記マガジン側に向けて揺動させる駆動装置と、前記ガイドに対向する部位に出没可能にして設けられて、前記ガイドに受けられた前記シートを前記ガイドに向けて押し付ける保持装置とを有しているシート取出装置。
2. 前記ガイドが、前記アームに搬送される前記最下部のシートの前記屹立部となる部位を受ける屹立部ガイドと、前記最下部のシートの前記底部となる部位を受ける底部ガイドとを有しており、
   前記吸着部が、前記最下部のシートの前記屹立部となる部位を吸着する構成とされている請求項１記載のシート取出装置。
3. 梱包対象物をシート状の梱包材で梱包する梱包装置本体と、
   該梱包装置本体に前記梱包材を供給する梱包材供給装置とを有し、
   該梱包材供給装置が、請求項１または２に記載のシート取出装置を用いて前記梱包装置本体に成形済みのシート状梱包材を供給する構成とされている梱包装置。

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