JP5365905B2 - 物品処理装置 - Google Patents

Description

本発明は物品処理装置に関し、詳しくは物品を搬送する搬送手段と、処理ヘッドを処理開始位置と処理終了位置との間で往復動させる移動手段とを備えた物品処理装置に関する。

従来、物品を搬送する搬送手段と、上記搬送手段によって搬送される物品に所要の処理を施す処理ヘッドと、上記処理ヘッドを上記搬送手段に沿って処理開始位置と処理終了位置との間で往復動させる移動手段とを備えた物品処理装置が知られている（特許文献１）。
上記特許文献１では、上記搬送手段を駆動する第１駆動源と、上記移動手段としてのサーボモータとを制御して、上記搬送手段によって搬送される容器と上記サーボモータによって移動される充填ノズルとを同期するように移動させ、処理ヘッドを移動させながら飲料の充填を行っている。
また、搬送手段として、物品を保持する複数のキャリアをリニアモータにより移動させるものが知られている（特許文献２）。
実公平５−９３５９号公報 特開平５−５１０８７号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、上記第１駆動源およびサーボモータの動作を同期させなければならず、充填ノズルの移動速度を変更する場合にはサーボモータにあわせて第１駆動源の設定を変更しなければならず、その設定が煩雑であるという問題があった。
また特許文献２に記載された充填ラインは、搬送手段としてリニアモータのほか充填機等に設けられたスターホイールなどを備えており、隣接する複数の搬送手段間における容器のやり取りを調整しなければならなかった。
このような問題に鑑み、構成が容易で、かつ搬送手段による物品の移動と処理ヘッドの移動との同期を容易に行うことの可能な物品処理装置を提供するものである。

すなわち、本発明にかかる物品処理装置は、物品を搬送する搬送手段と、上記搬送手段によって搬送される物品に所要の処理を施す処理ヘッドと、上記処理ヘッドを上記搬送手段に沿って処理開始位置と処理終了位置との間で往復動させる移動手段と、上記搬送手段および移動手段を制御する制御手段とを備えた物品処理装置において、
上記搬送手段は、物品を保持するキャリアと、該キャリアを磁力により移動または停止させる複数の電磁石からなるリニアモータとを備えるとともに、上記リニアモータは電磁石を少なくとも上記処理開始位置に備え、
上記処理ヘッドとキャリアとを係合させる係合手段を設け、
上記制御手段は、上記電磁石により処理開始位置でキャリアを停止させるとともに、該処理開始位置にて上記係合手段により処理ヘッドとキャリアとを係合させ、上記移動手段により処理ヘッドとキャリアとを係合状態を維持したまま上記処理終了位置まで移動させ、該処理終了位置にて係合手段により上記係合状態を解除することを特徴としている。

上記発明によれば、リニアモータを備えた処理手段はキャリアを処理ヘッドによる処理開始位置まで搬送するとともに、引き続き処理終了位置からキャリアを搬送することができるので、搬送手段としてはリニアモータだけを利用することが可能となり、搬送手段の簡素化を図ることができる。
また、上記係合手段によって処理ヘッドとキャリアとを係合させ、係合状態を維持したままキャリアを搬送するため、上記キャリアの移動に移動手段による処理ヘッドの移動を同期させる必要はない。

以下図示実施例について説明すると、図１はカップ型の容器１にヨーグルトなどの食品を充填する物品処理装置としての充填装置２の側面図を示している。
上記充填装置２は、容器１を搬送する搬送手段３と、容器１を供給する供給手段４と、容器１に食品を充填するフィラ５と、容器１に蓋を装着するシーラ６と、容器１を排出する排出手段７とから構成され、これらは図示しない制御手段によって制御される。
上記搬送手段３はいわゆるリニア駆動を用いた搬送手段であって、容器１を保持する複数のキャリア１１と、複数の電磁石１２ａを備えたリニアモータ１２と、キャリア１１を上面側の搬送経路から下面側の搬送経路に移動させる図示左方の第１回転ホイール１３と、キャリア１１を下面側の搬送経路から上面側の搬送経路に移動させる図示右方の第２回転ホイール１４と、これらリニアモータ１２、第１、第２回転ホイール１３、１４を囲繞するように設けられた一点鎖線で示すスライドレール１５とから構成されている。
上記キャリア１１は該スライドレール１５に形成されたカム溝に沿って移動する図示しないカムフォロアを備えており、上記スライドレール１５に沿って図示反時計方向に周回し、キャリア１１が搬送手段３の下面側に位置しても落下しないようになっている。
該搬送手段３の上面側には、図示右方の上流側から、第１待機ステーションＡ、上記供給手段４の設けられた供給ステーションＢ、第２待機ステーションＣ，フィラ５の設けられた充填ステーションＤ、第３待機ステーションＥ、シーラ６の設けられたシールステーションＦ、排出手段７の設けられた排出ステーションＧ、第４待機ステーションＨが設定されている。一方、搬送手段３の下面側には、図示左方となる下流端に第５待機ステーションＩが設定されている。
そして本実施例では、上記キャリア１１を上記各ステーションＡ〜Ｉに停止させながら搬送することで、容器１の供給、食品の充填、蓋の装着、容器１の排出を順次行うようになっている。

上記搬送手段３について説明すると、図２は上記充填ステーションＤの拡大図を示し、上記キャリア１１は搬送方向にむけて３つの容器１を収容可能となっており、下面にはＮ極とＳ極とが交互にリニアモータ１２側を向くように設けられた複数の磁石１１ａが固定されている。
上記リニアモータ１２は、図１に示すように搬送手段３の上面側および下面側に設けられた複数の電磁石１２ａから構成されており、各電磁石１２ａは上記制御手段からの制御によって磁力を発生させたり消勢することが可能となっている。
また電磁石１２ａは通常、図２の図示左方に示すように２つの電磁石１２ａを一組として設置されており、上記制御手段の制御によって上流側の電磁石１２ａの位置にキャリア１１を停止させるようになっている。
そして上流側の電磁石１２ａで停止したキャリア１１を移動させるには、電磁石１２ａの磁極を切り換えてキャリア１１を上流側の電磁石１２ａから下流側の電磁石１２ａに移動させ、これにより搬送方向への推進力を付与するようになっている。
なお、図２の図示右方には所定の間隔で２つの電磁石１２ａだけが設置されており、後述するようにこれらの電磁石１２ａはキャリアを停止させるために設置されている。
上記第１、第２回転ホイール１３，１４の外周にはそれぞれ等間隔に磁石が設けられており、例えばＮ極を外周側に向けた磁石を、上記キャリア１１の磁石１１ａのうちＳ極を設けた間隔と等間隔に固定するようになっている。
このような構成により、例えばキャリア１１が第１回転ホイール１３に到達すると、上記キャリア１１の磁石１１ａと第１回転ホイール１３の磁石とが相互にひきつけあい、キャリア１１は該第１回転ホイール１３の回転に伴って上記スライドレール１５に沿って移動するようになっている。
なお、上記上記第１、第２回転ホイール１３，１４の外周を鉄等の磁性体で製造すれば、必ずしもその外周に磁石を設ける必要はない。この場合、上記キャリア１１は磁石１１ａの磁力によって第１、第２回転ホイール１３，１４の外周にひきつけられるので、キャリア１１は第１、第２回転ホイール１３，１４の回転に伴って上記スライドレール１５に沿って移動することとなる。
そして、各電磁石１２ａと電磁石１２ａとの間には、上記キャリア１１を検出する図示しないセンサが設けられており、上記制御手段はこのセンサからの信号により、搬送手段３における全てのキャリア１１の位置を認識することが可能となっている。

図１に示すように、上記供給手段４は図示しない６つのグリッパを備えた処理ヘッド４ａと、該処理ヘッド４ａを昇降させる図示しない昇降手段とを備えており、上記供給ステーションＢには２組の電磁石１２ａが設けられている。
充填装置２の作動時には、上記供給ステーションＢには２つのキャリア１１が停止するようになっており、この停止したキャリア１１に対して上方から上記処理ヘッド４ａを下降させることで、６つの容器１を同時に供給することが可能となっている。
次に、上記シーラ６は図示しない３つのシールヘッドを備えた処理ヘッド６ａと、該処理ヘッド６ａを昇降させる図示しない昇降手段とを備えており、上記シールステーションＦには１組の電磁石１２ａが設けられている。
充填装置２の作動時には、上記シールステーションＦには１つのキャリア１１が停止するようになっており、この停止したキャリア１１に対して上方から上記処理ヘッド６ａを下降させることで、同時に３つの容器１に蓋を装着することが可能となっている。
さらに、上記排出手段７は図示しない６つのグリッパを備えた処理ヘッド７ａと、該処理ヘッド７ａを昇降させる図示しない昇降手段とを備えており、上記排出ステーションＧには２組の電磁石１２ａが設けられている。
充填装置２の作動時には、上記排出ステーションＧには２つのキャリア１１が停止するようになっており、この停止したキャリア１１に対して上方から上記処理ヘッド７ａを下降させることで、６つの容器１をキャリア１１から同時に取り出すことが可能となっている。

図２に示すように、上記フィラ５は充填ノズル５ａを備えた処理ヘッド５ｂと、該処理ヘッド５ｂを移動させる図示しない移動手段とを備え、キャリア１１を充填ステーションＤの上流端に形成した充填開始位置Ｄ１から、下流端に形成した充填終了位置Ｄ２まで移動させるようになっている。
充填開始位置Ｄ１には２つのキャリア１１の間隔にあわせて２つの電磁石１２ａが設置されている。これら２つの電磁石１２ａはキャリア１１を停止させるために設けられており、キャリア１１に推進力を付与するための電磁石１２ａは設置されていない。
一方、充填終了位置Ｄ２には２つのキャリア１１の間隔にあわせて２組合計４つの電磁石１２ａが設置されている。そしてキャリア１１は各組の上流側に位置する電磁石１２ａの位置で停止し、下流側に位置する電磁石１２ａによって推進力が付与されるようになっている。
なお、上記充填開始位置Ｄ１および充填終了位置Ｄ２の間には電磁石１２ａを設ける必要はない。
上記処理ヘッド５ｂには、２つのキャリア１１に保持された容器１の間隔に合わせて、３本ずつ合計６本の充填ノズル５ａが設けられており、図示しないホッパから供給された食品をその下端部より排出するようになっている。
上記移動手段は、上記処理ヘッド５ｂを上記充填開始位置Ｄ１と充填終了位置Ｄ２との間で往復動させるとともに、処理ヘッド５ｂを充填開始位置Ｄ１では上昇位置から下降位置に下降させ、充填終了位置Ｄ２では下降位置から上昇位置に上昇させるようになっている。
これにより、上記移動手段は上記処理ヘッド５ｂを充填開始位置Ｄ１の上方から下方に位置させた後、処理ヘッド５ｂを水平に移動させて上記充填終了位置Ｄ２まで移動させ、続いて充填終了位置Ｄ２の上方に移動させることで、処理ヘッド５ｂを循環移動させるようになっている。

そして本実施例の充填装置２には、上記フィラ５の処理ヘッド５ｂとキャリア１１とを係合させる係合手段２１が設けられており、該係合手段２１は、上記処理ヘッド５ｂに設けられた係合部材２１ａと、上記キャリア１１に設けられた被係合部材２１ｂとから構成されている。
上記係合部材２１ａは板状の部材であって、上記３つの充填ノズル５ａごとに、その上流側および下流側に設けられ、各係合部材２１ａの下端には楔形の凸形状が形成されている。上記被係合部は板状の部材であって、各キャリア１１の上流端および下流端に設けられ、各被係合部材２１ｂの上端には楔形の凹形状が形成されている。
上記係合部材２１ａと被係合部材２１ｂとは同じ間隔で設けられており、上記移動手段によって処理ヘッド５ｂを下降させると、係合部材２１ａおよび被係合部材２１ｂの先端部分が相互に係合するようになっている。
この係合手段２１により処理ヘッド５ｂおよびキャリア１１を係合状態にすると、上記移動手段が処理ヘッド５ｂを充填開始位置Ｄ１から充填終了位置Ｄ２に移動させることで、キャリア１１がこれに追従して一体的に移動するようになっている。

そして、上記第１、第２、第４待機ステーションＡ，Ｃ，Ｈにはそれぞれ２組の電磁石１２ａが、第３待機ステーションＥには４組の電磁石１２ａが、第５待機ステーションＩには５組の電磁石１２ａが設けられている。
これらの第１〜第５待機ステーションＡ，Ｃ，Ｅ，Ｈ，Ｉでは、その下流側の供給ステーションＢや充填ステーションＤ等において他のキャリア１１への処理が行われている間キャリア１１を停止させるようになっている。
さらに、搬送手段３の下面側において、上記第１回転ホイール１３と第５待機ステーションＩとの間には、所定間隔で電磁石１２ａが設けられており、第１回転ホイール１３によって搬送手段３の下面側に移動したキャリア１１は、これらの電磁石１２ａによって推進力が付与され、惰性により上記第５待機ステーションＩまで搬送されるようになっている。

以下、上記構成を有する充填装置２の動作について説明する。ここで、上記制御手段は搬送手段３におけるキャリア１１が相互に衝突しないよう、各キャリア１１の位置を認識しながら移動させるようになっている。
まず、搬送手段３の第１待機ステーションＡにキャリア１１が位置すると、制御手段は上記供給ステーションＢに他のキャリア１１が位置しているか否かを確認する。
供給ステーションＢから上記他のキャリア１１が移動すると、制御手段は電磁石１２ａを制御して第１待機ステーションＡから供給ステーションＢへとキャリア１１を移動させ、供給ステーションＢに２つのキャリア１１を停止させる。
供給手段４は図示しない容器供給手段から６つの容器を取り出し、処理ヘッド４ａを下降させて、上記グリッパが把持した６つの容器１を２つのキャリア１１に供給する。
続いて、制御手段は上記第２待機ステーションＣにキャリア１１が位置しているか否かを確認し、第２待機ステーションＣにキャリア１１が位置していなければ、供給ステーションＢから第２待機ステーションＣへとキャリア１１を移動させる。
ここで、上記充填ステーションＤに他のキャリア１１が位置していなければ、制御手段は上記キャリア１１を第２待機ステーションＣで停止させず、直接上記充填ステーションＤの充填開始位置Ｄ１までキャリア１１を移動させる。

フィラ５は、上記移動手段が充填開始位置Ｄ１の上方に処理ヘッド５ｂを位置させた状態で待機しており、キャリア１１が充填開始位置Ｄ１で停止すると、処理ヘッド５ｂを下降させる。
これにより、充填ノズル５ａがキャリア１１に保持された容器１に接近し、同時に上記係合手段２１における係合部材２１ａとキャリア１１に設けられた被係合部材２１ｂとが相互に係合し、処理ヘッド５ｂとキャリア１１とが係合状態となる。
すると、制御手段は充填ステーションＤに設けられた４組の電磁石１２ａから磁力を消勢し、これによりキャリア１１はスライドレール１５に沿ってフリーに移動可能な状態となる。
この状態から、上記移動手段は処理ヘッド５ｂを充填開始位置Ｄ１から充填終了位置Ｄ２まで移動させと、上記キャリア１１と処理ヘッド５ｂとは上記係合手段２１によって係合状態となっているため、キャリア１１は処理ヘッド５ｂと一体的に移動し、その間充填ノズル５ａからは容器１に対して食品の充填が行われる。
処理ヘッド５ｂが充填終了位置Ｄ２まで達すると、制御手段は充填ステーションＤに位置する電磁石１２ａの磁力を再び発生させ、キャリア１１は電磁石１２ａの磁力によって充填終了位置Ｄ２に停止することとなる。
この状態から、上記移動手段が処理ヘッド５ｂを上昇させると、係合部材２１ａと被係合部材２１ｂとが離隔し、処理ヘッド５ｂとキャリア１１との係合状態が解除される。

このように、充填ステーションＤにおいて容器１への食品の充填が終了すると、制御手段は第３待機ステーションＥにキャリア１１を移動させ、この際第３待機ステーションＥの下流側に他のキャリア１１が位置している場合には、上流側に位置する電磁石１２ａでキャリア１１を停止させる。
上記シールステーションＦから他のキャリア１１が移動すると、制御手段は第３待機ステーションＥに停止したキャリア１１のうち、最も下流側に位置するキャリア１１をシールステーションＦに移動させ、その上流側に位置していたキャリア１１を順次下流側の電磁石１２ａに移動させる。
シールステーションＦでは、シーラ６が一つのキャリア１１に保持された３つの容器１に蓋を装着し、制御手段は上記排出ステーションＧにキャリア１１が位置しているか否かを確認する。
排出ステーションＧにキャリア１１が位置していない場合、制御手段はシールステーションＦから排出ステーションＧにおける下流側の電磁石１２ａにキャリア１１を移動させ、さらに該排出ステーションＧにおける上流側の電磁石１２ａにキャリア１１が供給されるまで排出手段７を待機させる。
排出ステーションＧに２つのキャリア１１が停止したら、排出手段７が２つのキャリア１１から６つの容器１を取り出して図示しない後工程に供給し、空になったキャリア１１は上記第４待機ステーションＨに移動する。

第４待機ステーションＨに位置したキャリア１１は、上記電磁石１２ａの推進力によって上記第１回転ホイール１３に移動し、該第１回転ホイール１３に設けられた磁石と、キャリア１１に設けられた磁石１１ａとが相互にひきつけあい、キャリア１１は第１回転ホイール１３の回転に伴って搬送手段３の下面側に移動する。
すると、第１回転ホイール１３に隣接して設けられた下面側に設けられた電磁石１２ａにキャリア１１がさしかかり、制御手段がこのキャリア１１に推進力を付与することで、キャリア１１は複数の電磁石１２ａを介して上記第５待機ステーションＩまで移動する。
そして第５待機ステーションＩにキャリア１１が位置すると、制御手段は上記第１待機ステーションＡに他のキャリア１１が位置しているか否かを確認し、他のキャリア１１が第１待機ステーションＡから移動したら、上記第２回転ホイール１４の回転によりキャリア１１を第１待機ステーションＡに移動させる。

以上のように、本実施例の充填装置２によれば、容器１を搬送する手段としてリニアモータ１２を駆動源とする１種類の搬送手段３だけを用いればよく、上記フィラにスターホイール等の別途の搬送手段３を設ける必要はない。
また、上記フィラ５では、上記係合手段２１によって処理ヘッド５ｂとキャリア１１とを係合状態としてから移動させるので、上記移動手段と搬送手段３とによって処理ヘッド５ｂの移動とキャリア１１の移動との同期を取る必要はなく、容易に移動手段による処理ヘッド５ｂの移動速度を設定することができる。
ここで、上記リニアモータ１２を搬送手段３に用いる場合、キャリア１１は隣接する電磁石１２ａを乗り移りながら移動するため、該キャリア１１の移動を精密に制御するのは困難であり、キャリア１１の移動と上記移動手段による処理ヘッド５ｂの移動とを同期させることは困難であった。
また、リニアモータ１２を搬送手段３に用いる場合、複数のキャリア１１を個別に移動させることができるので、処理能力の異なる複数の処理手段を備えた物品処理装置であっても、処理手段の処理個数に応じて適宜キャリア１１を供給することができるとともに、各処理手段の処理時間に応じて停止させることができるので、搬送手段３の搬送速度を最も処理能力の低い処理手段にあわせる必要がなく、生産効率を向上させることができる。

なお、上記実施例では充填装置２を例に説明したが、処理ヘッド５ｂの移動と物品の搬送とを同期させる物品処理装置であれば、これに適用することができる。
また上記充填ステーションＤにおいて、上記充填終了位置Ｄ２に必ずしも電磁石１２ａを設ける必要はない。例えば該充填終了位置Ｄ２で、上記スライドガイドを傾斜させるようにすることで、上記係合手段２１による係合状態が解除されると、自重によってキャリア１１が下流側に移動する。

本実施例に係る充填装置の構成図。 充填ステーションについての側面図。

符号の説明

２ 充填装置 ３ 搬送手段
５ フィラ ５ｂ 処理ヘッド
１１ キャリア １２ リニアモータ
１２ａ 電磁石 ２１ 係合手段
２１ａ 係合部材 ２１ｂ 被係合部材

Claims (4)

1. 物品を搬送する搬送手段と、上記搬送手段によって搬送される物品に所要の処理を施す処理ヘッドと、上記処理ヘッドを上記搬送手段に沿って処理開始位置と処理終了位置との間で往復動させる移動手段と、上記搬送手段および移動手段を制御する制御手段とを備えた物品処理装置において、
   上記搬送手段は、物品を保持するキャリアと、該キャリアを磁力により移動または停止させる複数の電磁石からなるリニアモータとを備えるとともに、上記リニアモータは電磁石を少なくとも上記処理開始位置に備え、
   上記処理ヘッドとキャリアとを係合させる係合手段を設け、
   上記制御手段は、上記電磁石により処理開始位置でキャリアを停止させるとともに、該処理開始位置にて上記係合手段により処理ヘッドとキャリアとを係合させ、上記移動手段により処理ヘッドとキャリアとを係合状態を維持したまま上記処理終了位置まで移動させ、該処理終了位置にて係合手段により上記係合状態を解除することを特徴とする物品処理装置。
2. 上記リニアモータの電磁石を上記処理終了位置に設け、
   係合手段は、処理ヘッドとキャリアとが処理終了位置に停止したら、係合状態を解除することを特徴とする請求項１に記載の物品処理装置。
3. 上記制御手段は、上記処理ヘッドおよびキャリアが処理終了位置に位置すると、磁力の消勢された該処理終了位置の電磁石の磁力を発生させるとともに、上記係合手段による係合状態を解除することを特徴とする請求項２に記載の物品処理装置。
4. 上記物品は容器であって、上記処理ヘッドは該容器に液体を充填する充填ノズルを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物品処理装置。
   

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