JP2024545852A - 容器の自動的な包装のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

充填対象の１つ又は複数の容器（Ｃ）が、対応するトレイ（１００）によって支持された状態で、作業経路（Ｌ）上で容器（Ｃ）の自動的な包装を行うための装置（１０）。本装置（１０）は、容器（Ｃ）が配置されたトレイ（１００）を順次供給するための供給ステーション（１２）と、容器（Ｃ）の充填の複数の作業を順次行うための充填ユニット（２７）と、選択的にトレイ（１００）を１つずつ充填ユニット（２７）に向かって移送するための少なくとも１つのプログラミングされた機能を実行することができる第１のロボットアーム（１９）と、電子制御手段（４７）と、を少なくとも備えている。本装置（１０）は、第１のロボットアーム（１９）と同じプログラミングされた機能を自律的に実行することができる第２のロボットアーム（２０）をさらに備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体製品、特に液体、固体若しくは粉末製品又はゲル等を入れ、特にこれを充填して閉止するための容器、例えばバイアル、ボトル、フラスコその他の種類の容器等の自動包装のための装置及び方法に関するものである。上記の流体製品や容器の具体例は、本発明を限定するものではない。例えば、本装置は製薬、化粧品、ヘルスケア、化学、及び／又は食品産業において使用することができる。

容器の自動包装産業の分野では、容器をシーケンスで移動させる作業経路上に配置された１つ又は複数の作業ステーションを備えた装置が公知となっている。かかる公知の装置は、上記の容器を加工するための他の装置をさらに含むより複雑な機械の一部を構成することができる。

容器は通常、伝統的な機械的及び電動移動手段又は装置を用いて各種作業ステーション間で移動し、かかる手段又は装置は例えば、コンベアベルト、歯車、チェーン、スライド及び／又は昇降機が含まれる。また、容器を移動させるために擬人型の機械的アーム又はロボットアームを使用する装置も公知である。

特に、空の容器を投入又はピックアップする第１のステーションと、容器に充填して例えば適切なキャップ等により閉止し、場合によっては風袋及び／又は重量計測を行う第２のステーションと、後続の分配ステップのために容器を処理する第３のステーションと、を備えた装置が公知である。通常、容器は、当該容器を入れるために適した複数の収容設置部が設けられた適切な容器保持トレイによって支持された状態で第１のステーションに到着する。

第２のステーションは充填ユニットと閉止ユニットと重量計測ユニットと１つのロボットアームとを備えており、容器の充填、閉止と場合によっては風袋計測及び／又は重量計測とをサイクルで行うために上記の１つのロボットアームが、トレイを１つずつ各ユニット間で移動させる。

トレイを移動させるために使用するロボットアームを１つとすることは、汚染粒子を生じさせることがなく、１つのロボットアームを洗浄したり除菌処理することは容易であるから、伝統的な移動手段や移動装置と比較して有利である。このことは、装置が無菌、滅菌又は滅菌化作業環境下で作業する必要がある場合に特に有利である。

トレイを移動させるために使用するロボットアームが１つである容器充填装置の一例が、米国特許出願公開第２０１６／０３７６０４４号明細書に記載されている。

しかし、使用するロボットアームが１つであることの欠点の１つが、トレイの移動の際に当該トレイに支持された容器の充填、閉止作業と場合によっては風袋計測及び／又は重量計測作業とを行うために、他のトレイが上記の１つのロボットアームより上流において実質的に停止し、先行のトレイの容器に対する全ての作業が完了してロボットアームが他のトレイをピックアップ可能となるまで待機することとなることである。

よって、同じロボットアームを用いて次のトレイについての作業の新規サイクルを開始するためには、その前に１つのトレイの全ての容器が閉止されて第３のステーションに送達されるまで待機しなければならず、その結果、公知の装置の生産性や収益性は、伝統的な移動手段や移動装置を用いる技術と比較して低くなる。

よって、従来技術の欠点の少なくとも１つを解消できる容器自動包装のための装置の実現を求める要請がある。

特に本発明の一目的は、特に無菌、滅菌又は滅菌化作業環境下で、容器の充填、閉止作業と場合によっては風袋計測及び／又は重量計測作業とを行う間のダウンタイムを最小限に抑え、あるいは完全に無くせる、容器自動包装のための装置を提供し、容器自動包装方法を完成することである。上記の具体的な環境例は、これらのみに限定されない。

本発明の他の一目的は、伝統的な移動手段や移動装置で得られるものと同等の価値あるいはそれ以上の価値を実現しつつ生産性を最大化することを可能にする容器自動包装のための装置を実現し、かかる容器自動包装のための方法を完成させることである。

本発明の他の一目的は、複数の容器について少なくとも充填作業を実質的に連続して、すなわち休止無しで連続して実施することができ、好適には閉止作業も実質的に連続して、すなわち休止無しで連続して実施することができる容器自動包装のための装置を実現し、かかる容器自動包装のための方法を完成させることである。

本願出願人は、従来技術の欠点を解消して上記及び他の目的及び利点を達成すべく、本発明を着想、試験及び具現化した。

本発明は独立請求項に記載され、その特徴が記載されている。従属請求項に本発明の他の特徴又は本発明の主な思想の変形形態が記載されている。

上記の目的に鑑み、また従来技術と比較して著しく大きい利点も達成するため、本発明の装置は、充填対象の１つ又は複数の容器が、対応する輸送部材によって支持された状態で、作業経路上で容器の自動的な包装を行うための装置であり、充填対象の容器が配置された輸送部材を順次供給するための供給ステーションと、作業経路上における供給ステーションの下流に配置され、容器の充填の複数の作業を順次行うように構成された充填手段を備えた充填ユニットと、選択的に輸送部材を１つずつ充填手段に向かって移送するための少なくとも１つのプログラミングされた機能を実行することができる第１のロボットアームと、少なくとも１つの充填ユニットと第１のロボットアームとを制御するための電子制御手段と、を少なくとも備えている。

本発明の一側面では前記装置は、電子制御手段の制御下で選択的に輸送部材を１つずつ充填手段に向かって移送するための、第１のロボットアームと同じプログラミングされた機能を自律的に実行することができる第２のロボットアームをさらに備えており、第１のロボットアームが充填手段に対して１つの輸送部材を移動させている間、第１及び第２の輸送部材によって支持された容器の充填を実質的に休止無しで連続して行うように、すなわち処理ダウンタイムを無くし、あるいは処理ダウンタイムを最小限に抑えるように、第１の輸送部材によって支持された容器の充填が完了したときに充填手段に対応できるように、第１のロボットアームによって移動する１つの輸送部材の隣に他の輸送部材を配するために、第２のロボットアームが他の輸送部材を独立して自律的に移動させるように、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの動作が電子制御手段によって協調制御される。

かかる構成によって、生産性が向上し、従来技術と比較して最大限となり、１時間あたり約３６，０００個程度の容器の包装を実現することも可能にする装置が得られるという利点が奏される。

本発明の他の一側面では、前記電子制御手段はプログラマブル型であり、前記充填手段に向かう前記輸送部材の移送を、前記第１のロボットアームから前記第２のロボットアームへ通過する際に連続して中断無しで行えるように、前記第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの作動と空間的及び時間的な移動と制御するように構成されている。

本発明の他の一側面では、前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとが互いに干渉することなく、前記充填手段に向かう実質的に類似、同一又は鏡面反射の軌道を前記各輸送部材に辿らせるように、前記電子制御手段によって前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームが制御される。

本発明の他の一側面では、前記充填手段は、１つ又は複数の送達ノズルが設けられた少なくとも１つの送達部材を備えており、前記送達部材は、充填又は送達作業位置にあるときに前記作業経路より上方に配される。さらに、前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとは前記作業経路を挟んでそれぞれ反対側に配置され、それぞれ反対側から前記送達部材と協働するように位置決めされている。

特に、両ロボットアームが、それぞれの前記輸送部材が前記作業経路に対して平行になると共に互いに同一平面上に位置して同一の作業平面を実質的に画定するように、それぞれの前記輸送部材を前記充填手段に対応して移動させる。

本発明の他の一側面では、前記充填手段はさらにロボットマニピュレータを備えており、前記ロボットマニピュレータの一端に前記送達部材が、前記容器の充填又は送達に係る具体的な動作要件に依存して調整可能であるように交換可能に取り付け可能である。

本発明の他の一側面では、前記供給ステーションは、充填対象の前記容器が配置された前記輸送部材を前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームに向かって移送するように構成された、好適にはロボット型の移動手段を備えている。

本発明の他の一側面では、前記装置は、前記充填ユニットに動作可能に関連付けられた閉止ユニットをさらに備えており、前記閉止ユニットは少なくとも、１つの前記輸送部材に配されている充填済みの前記容器に向かって１つ又は複数の閉止要素を供給するための供給手段と、前記閉止要素によって前記充填済みの前記容器を順次閉止するための閉止手段と、を備えている。

さらに、ロボットアームは非常に洗浄しやすかったり除菌処理しやすかったりすることにより、特に無菌、滅菌又は滅菌化作業環境下で容器を移動させる際に容器が汚染するリスクが最小限になる装置を実現できるという利点が奏される。上記の具体的な作業環境例は、これらに限定されない。

充填対象の１つ又は複数の容器の充填ステップを行うための充填手段を備えた供給ステーションと、第１のロボットアームと、を少なくとも備えた装置の作業経路上で、前記容器が、対応する輸送部材によって支持された状態で、容器の自動的な包装を行うための方法も完成している。本方法は、充填対象の前記容器が配置された前記輸送部材を前記供給ステーションから前記作業経路上で順次供給する供給ステップと、前記第１のロボットアームが、支持された前記容器に充填できるようにするため選択的に前記輸送部材を１つずつ前記充填手段に向かって移送する第１の移動ステップと、を少なくとも有する。

本発明の一側面では、前記方法はさらに、第２のロボットアームが、支持された前記容器の充填を行えるようにすべく、前記第１のロボットアームから選択的に前記輸送部材を１つずつ前記充填手段に向かって自律的に移送する第２の移動ステップをさらに有する。前記第１のロボットアームが前記充填手段に対して１つの前記輸送部材を移動させている間、前記第１及び第２の輸送部材によって支持された前記容器を充填する各ステップを実質的に休止無しで連続して行うように、すなわち処理ダウンタイムを無くし、あるいは処理ダウンタイムを最小限に抑えるように、前記第１の輸送部材によって支持された前記容器の充填が完了したときに前記充填手段に対応できるように、前記第１のロボットアームによって移動する前記１つの輸送部材の隣に他の前記輸送部材を配するために、前記第２のロボットアームが前記他の輸送部材を独立して自律的に移動させるように、前記第１のロボットアームを移動させる前記第１の移動ステップと、前記第２のロボットアームを移動させる前記第２の移動ステップと、を協調制御する。

本発明の他の一側面では、前記方法は、前記充填手段に向かう前記輸送部材の移送を連続して中断無しで行えるように、前記第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの作動と空間的及び時間的な移動と制御するように前記電子制御手段をプログラミングする初期設定ステップをさらに有する。

本発明の他の一側面では、前記電子制御手段は、前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとが互いに干渉することなく、前記充填手段に向かう実質的に類似、同一又は鏡面反射の軌道を前記各輸送部材に辿らせるように前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームを制御する。

本発明の他の一側面では、前記充填ステップにおいて、前記充填手段は、前記第１のロボットアームによって移動した第１の輸送部材に配された容器の充填を先に行い、その後実質的に休止無しで連続して順次、前記第２のロボットアームによって移動した第２の輸送部材に配された容器の充填を行う。

本発明の他の一側面では、前記方法は、前記充填ステップの後に、閉止手段が適切な閉止要素を用いて充填済みの前記容器を順次閉止する閉止ステップをさらに有する。

本発明の上記及び他の側面、特徴及び利点は、添付の図面を参照した非限定例としての一部の実施形態の以下の説明から明らかである。

本発明の容器を包装するための装置の簡素化した概略的な上面図である。 図１の装置の容器が入ったトレイを配置することができる移動台の三次元分解図である。 図２の装置の移動台に載置されたトレイに配された一部の容器の細部断面図である。 図１の装置のトレイに配された容器の充填ステップと閉止ステップの動作シーケンスを簡素化して示す概略図である。 図１の装置のトレイに配された容器の充填ステップと閉止ステップの動作シーケンスを簡素化して示す概略図である。 図１の装置のトレイに配された容器の充填ステップと閉止ステップの動作シーケンスを簡素化して示す概略図である。 図１の装置のトレイに配された容器の充填ステップと閉止ステップの動作シーケンスを簡素化して示す概略図である。 図１の装置のトレイに配された容器の充填ステップと閉止ステップの動作シーケンスを簡素化して示す概略図である。 図１の装置のトレイに配された容器の充填ステップと閉止ステップの動作シーケンスを簡素化して示す概略図である。

ここで明確にすべき点として、保護範囲は特許請求の範囲によって特定されるものであるから、本願明細書における文言及び用語用法並びに添付図面の各図の記載内容の役割は、本発明の例示及び説明を行いやすくすることのみであり、その機能は、本発明自体の非限定的な例を提供することである。

理解しやすくするため、可能な限りにおいて、図面中の同一の共通要素を特定するために同一の符号を使用している。ある実施形態の要素や特性は、別段の説明を要することなく他の実施形態に適宜組み合わせることができ又は組み込むことができると解される。

図１を参照すると、本発明の装置１０が容器Ｃを自動的に包装するように、特に少なくとも、容器Ｃの充填及び閉止を行うために作業経路Ｌ上で容器Ｃを供給するように構成されており、またそのために用いることが可能である。同図に示されている実施形態では、作業経路Ｌは直線状となっているが、図面中に示されていない他の実施形態では任意の適切な軌道を辿ることができ、曲線及び／又は複数の高さの軌道を辿ることができる。

容器Ｃは任意の形状や寸法を有することができ、バイアル、ボトル、フラスコ、その他流体製品Ｐ、特に液体と、固体又は粉末製品又はゲルとの両方を入れることが可能な種類の容器とすることができ、上記の具体的な容器例は他のものを除外する限定列挙ではない。

装置１０と、これに対応する方法とを詳細に説明する前に、これらをより理解しやすくするため、非限定的な例示として一例の複数の容器Ｃ（図２及び図３）について簡単に説明する。ここで容器Ｃは例えば特定数の容器Ｃ、例えば約１００個の容器Ｃから成り、又はかかる容器Ｃを含むものであり、各容器Ｃはバイアルの形状を有し、製薬、化粧品、健康、化学、及び／又は食品分野において使用可能なものである。これら複数の容器Ｃは適切な容器保持トレイ１００によって支持されるように構成されており、容器保持トレイ１００は本例では、実質的に平行六面体状のプレートにより構成されており、当該プレートには複数の円形の収容設置部１０１が貫通形成されており、各収容設置部１０１は、それぞれ対応する容器Ｃを安定的に仮支持するために適したものである。特に、収容設置部１０１は、相互間に特定の一定の距離Ｄだけオフセットして離隔している互いに平行な一連の複数の列Ｆ（図２中のＦ１～ＦＵ）を形成するように、複数の行と列とから構成された配置行列に従って配置されている。ここで明確にすべき点として、「列」との用語は作業経路Ｌの方向を基準とするトレイ１００の向きに依存して、上記の配置行列のどの任意の行又は列としても解することが可能である。

装置１０はベース１１を備えており、ベース１１上には作業経路Ｌに沿って図１における左側から右側に向かって順に、未だ空である複数の容器Ｃをそれぞれ収容するトレイ１００が装填位置ＰＬから供給及び／又はピックアップされる第１のステーション１２又は供給ステーションと、容器Ｃの充填、閉止と、場合によってはその風袋計測及び／又は重量計測とを行うように構成された第２のステーション１３と、後続の分配及び／又は箱詰めステップに送るため、例えば不図示の他の装置又は作業ステーションに送るため、充填及び閉止完了した容器Ｃを編成する第３のステーション１４と、が配置されている。

図１において破線で示され、その境界が描出されている第１のステーション１２及び第３のステーション１４は両方とも、本発明の保護範囲に属する任意の公知のものとすることができ、あるいは将来開発されるものとすることもできる。例えば、第１のステーション１２及び第３のステーション１４は、本特許出願の出願人によって出願された又は同出願人に移転された産業上の発明に係る関連特許出願に記載されたものと同様とすることができる。

作業経路Ｌ上では、複数の容器Ｃが入った各トレイ１００が複数の移動手段を用いて移動し、これら複数の移動手段には、第１のステーション１２に配置された第１の移動手段１５と、第２のステーション１３に配置された第２の移動手段１６と、第３のステーション１４に配置された第３の移動手段１７と、が含まれ、これらについては下記にて詳細に説明する。

本発明の一側面では、少なくとも第２の移動手段１６が、基本的に公知の形式の第１のロボットアーム１９と第２のロボットアーム２０とを含み、又はこれらから構成される。

本発明の一実施形態では、第１の移動手段１５及び第３の移動手段１７も複数のロボットアーム、特に第３のロボットアーム２１及び第４のロボットアーム２２を含み、又はこれらから構成することも可能であり、他の実施形態では、例えばコンベアベルト、歯車、チェーン、スライド及び／又は昇降機等の他の適切な移動手段を用いることも可能であると解されるものである。

また、第３のロボットアーム２１と第４のロボットアーム２２とは互いに同一とすることができ、第３のロボットアーム２１及び第４のロボットアーム２２それぞれにおいて、対応する一端にそれぞれ把持サポート２３及び２５を設けることも可能であり、把持サポート２３及び２５には例えば、各トレイ１００を選択的に持ち上げるための吸引部材が設けられている。

「ロボットアーム」との用語について明確にすべき点として、本願明細書及び特許請求の範囲において上記及び下記において、当該用語及びその変形（declination）は、一般性を何ら限定することなく、擬人多関節アーム、６軸ロボットアーム、ＳＣＡＲＡ（Selective Compliant Articulated Robot Arm）システム、ｒ－θロボット、並びにリニアアクチュエータ及び回転アクチュエータのグループ、並びにこれらの組み合わせをいう。ここで示す例では、ロボットアームは好適には６つの回転軸を有するロボットアームであり、当該ロボットアームは設置ベースと、互いに関節連結された複数のセグメントと、把持ヘッドと、を備えており、この把持ヘッドは例えばグリッパを備えたものとすることができる。

特に、第１のステーション１２の第３のロボットアーム２１は各トレイ１００を装填位置ＰＬから第２のステーション１３へ移動させる機能を有し、一方第３のステーション１４の第４のロボットアーム２２は、後続の分配及び／又は箱詰めステップのために第２のステーション１３から第３のステーション１４へ各トレイ１００を移動させる機能を有する。

第２のステーション１３は２つのロボットアーム１９及び２０の他に、基本的に重量計測ユニット２６と、充填ユニット２７と、閉止ユニット２９と、を備えており、これらはベース１１に取り付けられており、各ユニットは実質的に公知の形式のものである。

例えば重量計測ユニット２６は、本願出願人により出願されたイタリア国特許出願第１０２０２０００００１１４８８号に記載されている形式のものとすることができる。

製品Ｐが液体である本発明の一実施形態では、充填ユニット２７は、複数の送達ノズル３２を備えると共に容器Ｃに１列Ｆずつ順次充填するように構成された送達部材又は送達ヘッド３１が一端に設けられたロボットマニピュレータ３０から成る充填装置と、液体製品Ｐを容器Ｃに向けてポンピング及び供給するために送達ヘッド３１に動作可能に接続されたポンピング供給ユニット３３と、の両方を備えている。これについては下記にて詳細に説明する。

本発明の一側面では、各列Ｆの容器Ｃに１つずつ、所定量の製品Ｐを送達するため、又は複数列Ｆの各容器Ｃに同時に所定量の製品Ｐを送達するため、送達ヘッド３１は有利には、具体的な送達又は充填動作要件に依存して、１つの送達ノズル３２又は複数列の送達ノズル３２を備えた他の送達ヘッド３１と交換可能とすることができる。

ここで明確にすべき点として、ロボットマニピュレータ３０と送達ヘッド３１と送達ノズル３２は装置１０の充填手段又はその一部を構成する。

本発明の不図示の他の実施形態では、ロボットマニピュレータ３０に代えて、他の適切な自明の種類の充填手段又は充填装置を用いることができる。例えば、ベース１１上において作業経路Ｌに対する固定位置に、対応する送達ノズル３２が設けられた送達ヘッド３１を配置することができる。

閉止ユニット２９は、少なくとも１列Ｆの充填済みの容器Ｃを基本的に公知の態様で同時に閉止する閉止装置３６に向かって複数の閉止要素、例えば蓋又はキャップＴ等を供給するように構成された少なくとも１つの供給装置３５を備えている。

供給装置３５は、複数のガイド３８を介してキャップＴをピックアップゾーンＺＰに向かって運ぶように構成されたシュート３７を備えている。ガイド３８は、各列Ｆに設けられた収容設置部１０１の数と同数である。

閉止装置３６は回転型の少なくとも１つの閉止部材３９を備えており、この閉止部材３９は、ピックアップゾーンＺＰにあるキャップＴをピックアップして列Ｆの容器Ｃに運び、すなわち適用して、製品Ｐが充填された後の容器Ｃを閉止するため、ピックアップ位置ＰＰ（図１中実線で示す）と適用位置ＰＡ（図１中点線で示す）との間で選択的に交互に移動するように構成されている。これについては下記にて詳細に説明する。

本例では、閉止部材３９に櫛状部材４０が設けられており、櫛状部材４０は回転アーム４１に取り付けられており、この回転アーム４１は、櫛状部材４０を１８０°逆方向に回転させるように回転軸Ｒまわりで回転可能となっている。櫛状部材４０側には複数の設置部４２が設けられており、この設置部４２はガイド３８の数と同数であり、ピックアップ位置ＰＰから適用位置ＰＡに向かってキャップＴをピックアップして仮支持するように構成されている。

本発明の他の一側面では、第１のロボットアーム１９と第２のロボットアーム２０とがベース１１において作業経路Ｌを挟んでそれぞれ反対側に取り付けられ、それぞれ反対側から、作業充填又は送達位置（図１に示されている位置）にあるロボットマニュアル３０の送達ヘッド３１と協働するように位置決めされている。有利には、上記の作業充填又は送達位置では送達ヘッド３１は作業経路Ｌを基準として横方向に配され、センタリングされる。

具体的には、第１のロボットアーム１９は、選択的にトレイ１００を１つずつ、実質的に作業経路Ｌ上で、充填ユニット２７と閉止ユニット２８と、場合によっては重量計測ユニット２６とに移送する少なくとも１つのプログラム機能を実行する能力を有する。特に、いずれか１つのトレイ１００が充填ユニット２７に対応して、すなわちロボットマニピュレータ３０の送達ヘッド３１に対応して運ばれる際には、トレイ１００は、第１の列Ｆ１の容器Ｃ（図２及び図４～９参照）が送達ヘッド３１の送達ノズル３２の真下の充填位置ＰＲ（図１及び図４～９参照）に位置する第１の動作位置Ｐ１にある。

さらに、容器Ｃに充填する作業を行う間（図４～９）、一列Ｆの容器Ｃに製品Ｐが充填される度に第１のロボットアーム１９は、当初第１の動作位置Ｐ１にあった１つのトレイ１００を特定の一定のピッチＳだけ進行させるように構成されている。これについては下記にて詳述する。この進行は作業経路Ｌ上で行われ、上記のピッチＳは有利には、トレイ１００全体の列Ｆ間の距離Ｄに等しい。

本発明の他の一側面では、第２のロボットアーム２０（図１）は少なくとも、第１のロボットアーム１９と同じプログラミングされた機能を自律的に実行して、上記にて第１のロボットアーム１９について説明したのと同様に、選択的にトレイ１００を１つずつ、充填ユニット２７と閉止ユニット２９と、場合によっては重量計測ユニット２６とに移送する能力を有する。具体的には、第２のロボットアーム２０によって移動するトレイ１００は、第１のロボットアーム１９によって移動するトレイ１００の前又は後のトレイ１００とすることができる。

第２のステーション１３に対応する第２のロボットアーム２０を用いることの利点は、装置１０の生産性を最大限にして、１時間あたり包装する容器数を約３６，０００にすることができること、すなわち、トレイ１００を移動させるためにロボットアームではなく伝統的な移動手段を用いる従来技術で公知の装置でしか実現できない生産性を最大限にすることである。

なお、両ロボットアーム１９及び２０の把持ヘッドは、第２のステーション１３に対する移動中に各トレイ１００を支持するように構成された移動台４４，４５（図１及び図３）に関連付けられており、移動台４４，４５には、各トレイ１００の収容設置部１０１と同軸に配置された複数の貫通設置部４６（図３）が設けられている。

装置１０（図１）はさらに、第１，第２及び第３の移動手段１５，１６及び１７の動作と、重量計測ユニット２６、充填ユニット２７及び閉止ユニット２９の機械的部品及び／又は部材の動作を制御するための電子制御手段４７も備えている。

本発明の他の一側面では、両ロボットアームのうち一方１９又は２０がロボットマニピュレータ３０の送達ヘッド３１に対して１つのトレイ１００、例えば第１のトレイ１０２を移動させている間、トレイ１００によって支持された容器Ｃの充填作業を実質的に休止無しで連続して行うように、すなわち処理ダウンタイムを無くし、あるいは処理ダウンタイムを最小限に抑えるように、第１のトレイ１０２によって支持された容器Ｃの充填作業が完了したときに送達ヘッド３１に対応できるように、第１のトレイ１０２の隣に他のトレイ１０３を配するために、他方のロボットアーム２０又は１９が他のトレイ１００、例えば第２のトレイ１０３を独立して自律的に移動させるように、両ロボットアーム１９及び２０の動作が電子制御手段４７によって協調制御される。

さらに、電子制御手段４７はプログラマブル型であり、ロボットマニピュレータ３０の送達ヘッド３１に向かうトレイ１００の移送すなわち供給を連続して中断無しで行えるように、両ロボットアーム１９及び２０の作動と空間的及び時間的な移動と制御するように構成されている。

本発明の他の一側面では、両ロボットアーム１９，２０が互いに干渉することなく、ロボットマニピュレータ３０の送達ヘッド３１に向かう実質的に類似、同一又は鏡面反射の軌道を各トレイ１００に辿らせるように、電子制御手段４７によって両ロボットアーム１９及び２０が制御される。

なお、両ロボットアーム１９及び２０は、それぞれのトレイ１００が作業経路Ｌに対して平行に、かつ互いに同一平面上で移動して、実質的に同一の作業平面を画定するように、両トレイ１００を送達ヘッド３１に対して、すなわち第１の動作位置Ｐ１に移動させる点にも留意すべきである。

本発明の可能な実施形態では、電子制御手段４７は少なくとも１つの中央制御ユニット４８を備えている。

本発明の他の可能な不図示の実施形態では、電子制御手段４７は各ロボットアーム１９，２０，２１，２２とロボットマニピュレータ３０とに対してそれぞれ制御ユニットを備えることができ、そのうち１つの制御ユニットは、コマンド及び／又は制御の機能である「マスタ」機能を有し、それに対して他の残りの制御ユニットは、マスタにより実行される動作に依存する「スレーブ」機能を有する。

上記にて述べた装置１０の動作は本発明の方法に相当するが、以下の各ステップを有する。

以下では分かりやすい説明のため、順次供給される２つのトレイ１００の容器Ｃ、具体的には第１のトレイ１０２及び第２のトレイ１０３それぞれの容器Ｃに関して、各処理ステップを説明する。ここで、上記の順序、あるいは、ある１つのトレイ及び／若しくはその他のトレイに関する動作ステップは、本発明を限定するものとみなすべきものではなく、他の全てのトレイ１００についてもその後に、同一の処理をサイクルで施すと解される。

初期設定ステップにおいて、電子制御手段４７は、第１，第２及び第３の移動手段１５，１６及び１７の動作と、重量計測ユニット２６、充填ユニット２７及び閉止ユニット２９の機械的部品及び／又は部材の動作とを制御するようにプログラミングされる。

具体的には電子制御手段４７は、ロボットマニピュレータ３０の送達ヘッド３１に向かうトレイ１００の移送を連続して中断無しで行うように、両ロボットアーム１９，２０の作動と空間的及び時間的な移動と制御するようにプログラミングされる。また、このプログラミングは、両ロボットアーム１９及び２０が互いに干渉することなく、ロボットマニピュレータ３０の送達ヘッド３１に向かう実質的に類似、同一又は鏡面反射の軌道を各トレイ１００に辿らせるように行われる。

第１の供給ステップにおいて、充填対象の複数の容器Ｃが配置された第１のトレイ１０２が、第１のステーション１１の装填位置ＰＬに対応して供給される。

第１のピックアップステップにおいて、第３のロボットアーム２１が空の容器Ｃを入れた第１のトレイ１０２をピックアップし、これを第２のステーション１３へ移動させる。

第２のステーション１３に対応して、第１の移動ステップにおいて第１のロボットアーム１９を受入位置Ｐ０に位置決めするように駆動し、第３のロボットアーム２１から第１のトレイ１０２を受け取ってロボットマニピュレータ３０に対応して移送し、これを第１の動作位置Ｐ１に配置する。

第１の充填ステップ（図４～９）においてロボットマニピュレータ３０を駆動し、送達ヘッド３１の送達ノズル３２を用いて一度に１つの特定の列Ｆの容器Ｃに特定量の製品Ｐを送達し、その後次の列に移動する。具体的には、上記の充填ステップは、ロボットマニピュレータ３０が最初に容器Ｃの第１の列Ｆ１に充填する部分充填サブステップ（図５）を含み、その後、進行サブステップ（図６）において第１のロボットアーム１９が第１のトレイ１０２を公知のように移動させ、作業経路Ｌ上で１つの進み幅Ｓだけ第１のトレイ１０２を進行させる。これにより第１のトレイ１０２が第２の動作位置Ｐ２に移動することができる。この第２の動作位置Ｐ２は、未だ充填されていない第２の列Ｆ２の容器Ｃがその充填のために送達ヘッド３１の送達ノズル３２の下方に位置する動作位置である。ここで留意すべき点としては、上記の部分充填サブステップ及び進行サブステップは、第１のトレイ１０２の最後の列ＦＵの容器Ｃの充填が完了sするまで各列Ｆごとにサイクルで繰り返される。

第１のトレイ１０２の容器Ｃの充填と並行して第１の閉止ステップも開始する。この第１の閉止ステップは各種サブステップを含み、これらのサブステップには、供給装置３５が複数のキャップＴをピックアップゾーンＺＰに向かって供給する供給サブステップと、閉止部材３９がピックアップ位置ＰＰに位置し、櫛状部材４０を用いて、シュート３７のピックアップゾーンＺＰにあるキャップＴをピックアップし、その後これらのキャップＴを第１のトレイ１０２に向けて輸送して適用位置ＰＡ（図５）に到達するピックアップ輸送サブステップと、閉止部材３９の櫛状部材４０を回転軸Ｒまわりに反時計回りで１８０°回転させて容器ＣにキャップＴを取り付ける適用サブステップ（図６）と、閉止部材３９をピックアップ位置ＰＰに戻し、櫛状部材４０を時計回りに１８０°回転させて新規のピックアップ輸送サブステップを開始する戻りサブステップと、が含まれる。充填作業に関しては、ピックアップ輸送サブステップ、適用サブステップ及び戻りサブステップは、第１のトレイ１０２の最後の列ＦＵの容器Ｃの閉止が終了するまで、サイクルで繰り返される。

特に、ピックアップ輸送サブステップ、適用サブステップ及び戻りサブステップは有利には、各列Ｆについて充填サブステップと進行サブステップとを行う時間間隔で行うことができる。

本例では、適用サブステップ（図６）は第１のトレイ１０２が第３の動作位置Ｐ３に移動したときに開始する。この第３の動作位置Ｐ３は、第１のトレイ１０２の容器Ｃの第３の列Ｆ３が充填位置ＰＲに位置すると共に、第１の列Ｆ１が閉止位置ＰＣに位置する動作位置である。

第１のトレイ１０２の容器Ｃの充填及び閉止を行う最初のステップの間、第２の供給ステップにおいて第１のステーション１２に対応して第２のトレイ１０３を供給し、第３のロボットアーム２１が第２のトレイ１０３をピックアップして第２のステーション１３に対応して当該第２のトレイ１０３を運ぶ第２のピックアップステップを開始する。

第２のステーション１３に対応して、第１のトレイ１０２の容器Ｃの充填及び閉止を行う第１のステップの終了処理中に第２の移動ステップが開始する。この第２の移動ステップは、第２のトレイ１０３を第３のロボットアーム２１から受け取って、第１のトレイ１０２の最後の列ＦＵの容器Ｃに充填を行っているちょうどその時に当該第１のトレイ１０２の後ろに第２のトレイ１０３を移送するために、第２のロボットアーム２０を駆動して受入位置Ｐ０に配置するものである（図７）。このようにすることで、最後の列ＦＵの容器Ｃを閉止するために第１のロボットアーム１９が第１のトレイ１０２を進行させるときに第２のロボットアーム２０が作業経路Ｌ上で第２のトレイ１０３を移動させて第２のトレイ１０３の第１の列Ｆ１の容器Ｃを充填位置ＰＲに運び、第２の充填ステップを開始する（図８）。

有利には、上記の動作の結果は、２つのトレイ１０２及び１０３の容器Ｃの充填作業、より一般的にはトレイ１００の充填ステップが実質的に休止無しで連続して行われること、すなわち処理ダウンタイムを無くし、あるいは処理ダウンタイムを最小限に抑えるように行われることである。

図９に示されているように、第１のトレイ１０２の第１の閉止ステップが終了すると第１の分配ステップが開始する。この第１の分配ステップは、容器Ｃが充填されて閉止された状態で第１のロボットアーム１９が第１のトレイ１０２を第３のステーション１４に向かって移送することにより、第４のロボットアーム２２がこの第１のトレイ１０２をピックアップして後続の分配作業のために第３のステーション１４に移動できるようにするというものである。

第２のトレイ１０３に対する閉止ステップ及び分配ステップも、電子制御手段４７の制御下で第１のトレイ１０２について説明したのと同様に行われるので、これらのステップについての再度の説明は省略する。

なお上記の方法は、容器Ｃの可能な風袋計測及び／又は重量計測ステップを行うことも可能であり、これらのステップは通常はサンプルベースで行われる。

風袋計測ステップ及び重量計測ステップは、例えば特定のトレイ１００の容器Ｃの充填ステップ前に行うことができ、例えば特定のトレイ１００から容器Ｃの１列Ｆを抽出して重量計測ユニット２６の各対応する重量計測設置部に各容器Ｃを配置することによって行うことができる。

具体的には、重量計測ステップにおいて、容器Ｃを重量計測ユニット２６の各対応する重量計測設置部に配置した状態で当該容器Ｃに充填を行うことにより、ターゲットを絞って各容器Ｃに導入された製品の量の確認を行うことができる。

風袋計測又は重量計測ステップが終了したとき、容器Ｃの抽出元である列Ｆの各対応する収容設置部１０１に公知のように当該容器Ｃを戻し、装置１０の通常動作を再開する。

上記にて説明した装置１０及び方法については、特許請求の範囲に特定された本発明の分野及び範囲から逸脱することなく、各部分の改良及び／又は追加を行うことが可能であることが明らかである。

また、一部の具体例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば確実に、特許請求の範囲に記載の特徴を有する容器を自動的に包装するための装置の他の多くの均等形態を達成できるので、かかる均等形態は全て、特許請求の範囲に記載の保護範囲に属することも明らかである。

添付の特許請求の範囲において括弧書きの符号の目的は読みやすくすることのみであり、この特許請求の範囲により定まる保護範囲について限定するものとみなすべきものではない。

Claims (12)

1. 充填対象の１つ又は複数の容器（Ｃ）が、対応する輸送部材（１００）によって支持された状態で、作業経路（Ｌ）上で容器（Ｃ）の自動的な包装を行うための装置（１０）であって、
   充填対象の前記容器（Ｃ）が配置された前記輸送部材（１００）を順次供給するための供給ステーション（１２）と、
   前記作業経路（Ｌ）上における前記供給ステーション（１２）の下流に配置され、前記容器（Ｃ）の充填の複数の作業を順次行うように構成された充填手段（３０，３１，３２）を備えた充填ユニット（２７）と、
   選択的に前記輸送部材（１００）を１つずつ前記充填手段（３０，３１，３２）に向かって移送するための少なくとも１つのプログラミングされた機能を実行することができる第１のロボットアーム（１９）と、
   前記少なくとも１つの充填ユニット（２７）と前記第１のロボットアーム（１９）とを制御するための電子制御手段（４７）と、
   を少なくとも備えている装置（１０）であって、
   前記電子制御手段（４７）の制御下で選択的に前記輸送部材（１００）を１つずつ前記充填手段（３０，３１，３２）に向かって移送するための、前記第１のロボットアーム（１９）と同じ前記少なくとも１つのプログラミングされた機能を自律的に実行することができる第２のロボットアーム（２０）をさらに備えており、
   前記第１のロボットアーム（１９）が前記充填手段（３０，３１，３２）に対して１つの前記輸送部材（１００）を移動させている間、前記第１及び第２の輸送部材（１００）によって支持された前記容器（Ｃ）の充填を実質的に休止無しで連続して行うように、前記第１の輸送部材（１００）によって支持された前記容器（Ｃ）の充填が完了したときに前記充填手段（３０，３１，３２）に対応できるように、前記第１のロボットアーム（１９）によって移動する前記１つの輸送部材（１００）の隣に他の前記輸送部材（１００）を配するために、前記第２のロボットアーム（２０）が前記他の輸送部材（１００）を独立して自律的に移動させるように、前記第１のロボットアーム（１９）及び前記第２のロボットアーム（２０）の動作が前記電子制御手段（４７）によって協調制御される
   ことを特徴とする装置（１０）。
2. 前記電子制御手段（４７）はプログラマブル型であり、前記充填手段（３０，３１，３２）に向かう前記輸送部材（１００）の移送を、前記第１のロボットアーム（１９）から前記第２のロボットアーム（２０）へ通過する際に連続して中断無しで行えるように、前記第１のロボットアーム（１９）及び第２のロボットアーム（２０）の作動と空間的及び時間的な移動と制御するように構成されている、
   請求項１記載の装置（１０）。
3. 前記第１のロボットアーム（１９）と前記第２のロボットアーム（２０）とが互いに干渉することなく、前記充填手段（３０，３１，３２）に向かう実質的に類似、同一又は鏡面反射の軌道を前記各輸送部材（１００）に辿らせるように、前記電子制御手段（４７）によって前記第１のロボットアーム（１９）及び前記第２のロボットアーム（２０）が制御される、
   請求項１又は２記載の装置（１０）。
4. 前記充填手段は、１つ又は複数の送達ノズル（３２）が設けられた少なくとも１つの送達部材（３１）を備えており、
   前記送達部材（３１）は、充填作業位置にあるときに前記作業経路（Ｌ）より上方に配され、
   前記第１のロボットアーム（１９）と前記第２のロボットアーム（２０）とは前記作業経路（Ｌ）を挟んでそれぞれ反対側に配置され、それぞれ反対側から前記送達部材（３１）と協働するように位置決めされている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１０）。
5. 前記充填手段はさらにロボットマニピュレータ（３０）を備えており、
   前記ロボットマニピュレータ（３０）の一端に前記送達部材（３１）が、前記容器（Ｃ）の充填に係る具体的な動作要件に依存して調整可能であるように交換可能に取り付け可能である、
   請求項４記載の装置（１０）。
6. 前記供給ステーション（１２）は、充填対象の前記容器（Ｃ）が配置された前記輸送部材（１００）を前記第１のロボットアーム（１９）及び前記第２のロボットアーム（２０）に向かって移送するように構成された、好適にはロボット型の移動手段（１６）を備えている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１０）。
7. 前記充填ユニット（２７）に動作可能に関連付けられた閉止ユニット（２９）をさらに備えており、
   前記閉止ユニット（２９）は少なくとも、１つの前記輸送部材（１００）に配されている充填済みの前記容器（Ｃ）に向かって１つ又は複数の閉止要素（Ｔ）を供給するための供給手段（３５）と、前記閉止要素（Ｔ）によって前記充填済みの前記容器（Ｃ）を順次閉止するための閉止装置（３６）と、を備えている、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１０）。
8. 充填対象の１つ又は複数の容器（Ｃ）の充填ステップを行うように構成された充填手段（３０，３１，３２）を備えた供給ステーション（１２）と、第１のロボットアーム（１９）と、を少なくとも備えた装置（１０）の作業経路（Ｌ）上で、前記容器（Ｃ）が、対応する輸送部材（１００）によって支持された状態で、容器（Ｃ）の自動的な包装を行うための方法であって、
   充填対象の前記容器（Ｃ）が配置された前記輸送部材（１００）を前記供給ステーション（１２）から前記作業経路（Ｌ）上で順次供給する供給ステップと、
   前記第１のロボットアーム（１９）が、支持された前記容器に充填できるようにするため選択的に前記輸送部材（１００）を１つずつ前記充填手段（３０，３１，３２）に向かって移送する第１の移動ステップと、
   を少なくとも有し、
   前記方法はさらに、
   第２のロボットアーム（２０）が、支持された前記容器の充填を行えるようにすべく、前記第１のロボットアーム（１９）から選択的に前記輸送部材（１００）を１つずつ前記充填手段（３０，３１，３２）に向かって自律的に移送する第２の移動ステップ
   をさらに有し、
   前記第１のロボットアーム（１９）が前記充填手段（３０，３１，３２）に対して１つの前記輸送部材（１００）を移動させている間、前記第１及び第２の輸送部材（１００）によって支持された前記容器（Ｃ）を充填する各ステップを実質的に休止無しで連続して行うように、前記第１の輸送部材（１００）によって支持された前記容器（Ｃ）の充填が完了したときに前記充填手段（３０，３１，３２）に対応できるように、前記第１のロボットアーム（１９）によって移動する前記１つの輸送部材（１００）の隣に他の前記輸送部材（１００）を配するために、前記第２のロボットアーム（２０）が前記他の輸送部材（１００）を独立して自律的に移動させるように、前記第１のロボットアーム（１９）を移動させる前記第１の移動ステップと、前記第２のロボットアーム（２０）を移動させる前記第２の移動ステップと、を協調制御する
   ことを特徴とする方法。
9. 前記充填手段（３０，３１，３２）に向かう前記輸送部材（１００）の移送を連続して中断無しで行えるように、前記第１のロボットアーム（１９）及び第２のロボットアーム（２０）の作動と空間的及び時間的な移動と制御するように前記電子制御手段（４７）をプログラミングする初期設定ステップをさらに有する、
   請求項８記載の方法。
10. 前記電子制御手段（４７）は、前記第１のロボットアーム（１９）と前記第２のロボットアーム（２０）とが互いに干渉することなく、前記充填手段（３０，３１，３２）に向かう実質的に類似、同一又は鏡面反射の軌道を前記各輸送部材（１００）に辿らせるように前記第１のロボットアーム（１９）及び前記第２のロボットアーム（２０）を制御する、
    請求項９記載の方法。
11. 前記充填ステップにおいて、前記充填手段（３０，３１，３２）は、前記第１のロボットアーム（１９）によって移動した第１の輸送部材（１００）に配された容器（Ｃ）の充填を先に行い、その後実質的に休止無しで連続して順次、前記第２のロボットアーム（２０）によって移動した第２の輸送部材（１００）に配された容器（Ｃ）の充填を行う、
    請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 前記充填ステップの後に、閉止装置（３６）が適切な閉止要素（Ｔ）を用いて充填済みの前記容器（Ｃ）を順次閉止する閉止ステップをさらに有する、
    請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法。

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