JP7518354B2 - 物品袋詰装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品および袋を移送しながら物品の袋詰めを行う物品袋詰装置に関する。

例えば、水平な環状経路に沿って連続移動するチャック爪に空袋を供給し、チャック爪に追従する吸着手段で袋口を開口し、開口された袋にチャック爪に追従するノズルから液状物を充填した後、脱気、シールを行う袋詰め装置が従来から知られている（特許文献１）。

特許第４２９０２９０号公報

一方、従来の袋詰装置を用いて固形物品の袋詰めを行う場合、袋の大きさや形状が挿入される物品の大きさや形状に対してタイトであると、袋に投入された物品が途中で引っ掛かり、適正な位置・姿勢で袋内に挿入されない場合があり、これによりシール不良等の問題が発生する場合がある。

本発明は、高能力で物品を確実に袋内の適正位置にまで挿入可能な物品袋詰装置を提供することを課題としている。

本発明の第１の発明である物品袋詰装置は、袋を把持して前記袋を無端状の搬送経路に沿って連続的に移送する移送手段と、袋口を開口する開口手段と、前記袋口の開口形状を保持する開口形状保持手段と、前記移送手段に同期して移動され袋内に物品を供給する物品投入手段とを備え、前記物品投入手段が、前記物品を把持して前記袋口の上方で解放する物品保持手段と、解放された前記物品を上方から前記袋内に押し込む押込手段とを備え、前記開口形状保持手段および前記押込手段が、前記移送手段に同期して前記搬送経路に沿って連続的に移動され、前記開口手段により袋口が開口された前記袋内に前記物品が供給され、前記押込手段により前記袋内に前記物品が押し込まれるまで前記開口形状を保持することを特徴としている。

本発明によれば、高能力で物品を確実に袋内の適正位置にまで挿入可能な物品袋詰装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である物品袋詰装置の全体の配置を示す平面図である。 物品移送装置および開口装置の構成を示す模式的な横断面図である。 物品供給ホイールと物品保持機構の概略的な構成を示す拡大平面図である。 物品Ｍが物品押込機構により袋内に投入された状態を物品搬送方向に見た縦断面図である。 上部グリッパにより物品が把持された状態をホイール径方向外側から見た縦断面図である。 上部グリッパが閉じた状態および開いた状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である物品袋詰装置の全体の配置を示す平面図である。

物品袋詰装置１０は、長円形状を呈する無端状の搬送経路に沿って袋Ｂを連続搬送する物品移送装置（移送手段）１２を備える。袋Ｂは、例えば物品Ｍを包装するためのラミネート袋であり、物品移送装置１２の往路直線搬送部の略中央側方外側（図１において下側）に配置された多列の袋供給コンベヤ（例えば４列）１４から供給される。

物品移送装置１２は、長円形の搬送経路に沿って設けられる多数のグリッパ１２Ａを備える（図１には一部のグリッパ１２Ａのみ図示）。袋供給コンベヤ１４から供給される各列の物品Ｍは、搬送経路を挟んで物品移送装置１２の内側に配置される袋受け渡し装置１６により、各々対応する一対のグリッパ１２Ａに受け渡される。各袋Ｂは、開口部（袋口）を上にし、口を閉じた状態で開口部の両端をグリッパ１２Ａにより把持される。なお、各袋Ｂは、グリッパ１２Ａにより搬送方向に沿って把持される。各袋Ｂを把持するグリッパ１２Ａは、各々が図示しないカムおよびカムフォロアにより袋Ｂの両端を接離可能に把持し、例えば、物品を袋Ｂ内に投入する際には接近し、袋Ｂに開口部をシールする際には離れるようになっている。グリッパ１２Ａに把持された袋Ｂは、図１において右向きに搬送され、センサ１８により、袋Ｂの有無などが検査される。

長円形の物品移送装置１２の右端には、長円の円弧に沿って物品投入装置（物品投入手段）２０が配置される。物品投入装置２０は、ホイール式の装置であり、その外周は、物品移送装置１２の右端の半円に沿って移動し、後述するように、物品供給ホイール２２から物品Ｍを受け取り保持する物品保持機構（物品保持手段）２０Ａと、物品Ｍを袋Ｂ内へと押し込む物品押込機構（押込手段）２０Ｂとを備える。物品保持機構２０Ａは、後述するように物品投入装置２０のホイール２７の外周に沿って略等間隔で配置される多数の上部グリッパ２３Ａおよび下部グリッパ２３Ｂを備え、物品押込機構２０Ｂは、上部、下部グリッパ２３Ａ、２３Ｂの各組に対応して設けられる。

また、本実施形態の物品袋詰装置１０は、物品投入装置２０における物品Ｍの袋Ｂへの投入を可能にするために袋Ｂの開口部を開く開口装置（開口手段）２４と、開口された状態を維持する開口形状保持装置（開口形状保持手段）２６とを備える。後述するように、開口装置２４は、吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂ（図２）を用いて開口部を左右に開き、開口形状保持装置２６は、開口装置２４により開かれた開口部に４つのガイド部材２６Ａ（図３、図４参照）を挿入して開口部を広げ、物品投入装置２０において物品押込機構２０Ｂが物品Ｍを袋Ｂ内に押し込むまで開口部の形状を維持する。

開口装置２４は、物品移送装置１２の袋Ｂが供給される往路直線搬送部のセンサ１８よりも下流側にあって、物品投入装置２０の上流側の側方外側に配置される。物品供給ホイール２２は、往路直線搬送部に続く物品移送装置１２の半円搬送部の上流区間の側方外側に、物品供給ホイール２２の円径の物品搬送軌道が、物品移送装置１２の半円搬送部の物品搬送軌道に接するように配置される。

また、本実施形態の開口形状保持装置２６は、物品移送装置１２の物品投入装置２０側の搬送経路に重なる長円形状を呈し、開口装置２４は、開口形状保持装置２６の長円の往路直線部に沿って配置される。すなわち、ガイド部材２６Ａが移動される開口形状保持装置２６の長円軌道の一方の半円は、物品投入装置２０の半円外周軌道に一致し、他方の半円は、ホイール２８に沿って、開口装置２４の上流側（図左側）に位置する。開口形状保持装置２６のガイド部材２６Ａは、開口装置２４の下流端において袋Ｂの開口部に上方から挿入され、物品投入装置２０において物品Ｍが袋Ｂに投入された後に袋Ｂから上方へと引き抜かれる。

物品投入装置２０において、物品Ｍが投入された袋Ｂは、グリッパ１２Ａに保持されたまま物品移送装置１２の復路直線搬送部に沿って搬送され、センサ１８等を用いた検査の良否判定の結果に応じて、ホイール２８の直ぐ下流側に配置されたリジェクト装置３０において、不良と判定された袋Ｂおよび物品Ｍが搬送ラインから排出される。復路直線搬送部において、リジェクト装置３０の下流側には、シール装置３２が配置され、シール装置３２は、物品Ｍが投入された袋Ｂを把持したグリッパ１２Ａに追従して、物品Ｍが投入された袋Ｂの開口部をシールする。

その後、密封された袋Ｂを保持するグリッパ１２Ａは、ホイール３４に沿って半円軌道を描き反転され、物品移送装置１２の往路直線搬送部へと移動する。なお、ホイール３４に沿った半円軌道の途中には、例えば物品Ｍが包装された袋Ｂのシールされた開口部の冷却を行う冷却区間Ａが設けられてもよい。

物品移送装置１２の往路直線搬送部において、袋供給コンベヤ１４の上流側には、搬送路外側に製品排出シュート３６が設けられる。物品Ｍが封入された袋Ｂは、製品排出シュート３６上でグリッパ１２Ａから解放され、製品排出シュート３６へと落下して更に下流側の処理施設へと搬送される。

図２は、物品移送装置１２および開口装置２４の構成を示す模式的な横断面図であり、上流側から物品搬送方向に見た図である。なお、図２には、開口装置２４よりも下流側の物品投入装置２０のホイール位置における物品投入装置２０および開口形状保持装置２６の右側断面図も描かれている。

袋Ｂは、物品移送装置１２のグリッパ１２Ａにより、搬送方向の前縁側および後縁側が把持され、紙面奥行方向に搬送される。開口装置２４は、同装置が設けられた区間を移動する各グリッパ１２Ａに対応した複数の開口機構３８を備える。各開口機構３８は、例えば、袋Ｂの上辺開口部を搬送方向に対して横向きに開くための一対の吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂと、袋Ｂの下部を搬送方向に対して横向きに開くための図示しない一対の下部吸着ヘッドを備える。

開口機構３８は、吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂにより袋Ｂの上辺開口部を左右から挟み込むとともに各面を吸着した後、吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂを左右に離間させることで開口部を開き、その後に図示しない下部吸着ヘッドを左右に離間させることで下部を開く。そのため、吸着ヘッド３８Ａは、袋Ｂの長円形の搬送経路の外側に位置し、吸着ヘッド３８Ｂは、袋Ｂの開口時に吸着ヘッド３８Ａと向かい合うように袋Ｂの長円形の搬送経路の内側に配置される。

吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂの各々は、支持部を介して無端コンベヤ４０に取り付けられる。無端コンベヤ４０は、上側を往路、下側を復路とするコンベヤであり、物品移送装置１２と同期して循環移動される。なお、無端コンベヤ４０はモータ４０Ａにより駆動される。

吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂの支持部は、グリッパ１２Ａから垂下する袋Ｂに沿って延在する鉛直支持部材４２Ａ、４２Ｂと、無端コンベヤ４０から長円搬送経路外側に向けて延出する横支持部材４４Ａ、４４Ｂとを備える。横支持部材４４Ａ、４４Ｂは、コンベヤ横方向に向けて摺動自在に無端コンベヤ４０に取り付けられる。

横支持部材４４Ａ、４４Ｂの各々には、無端コンベヤ４０に沿って設けられるカム溝４０Ａ、４０Ｂと噛み合うカムフォロア４６Ａ、４６Ｂが設けられ、カムフォロア４６Ａ、４６Ｂのカム溝４０Ａ、４０Ｂと係合により、吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂは、搬送経路横向きに互いに相反する方向に移動し、袋Ｂの開口部を挟み込むとともに互い離間して閉じた状態の開口部を開放する。

袋Ｂの開口動作において、吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂは、袋Ｂの前縁と後縁を把持するグリッパ１２Ａよりも高い位置で互いに対面し、同位置で袋Ｂを吸着する。また、袋Ｂの長円形搬送経路の内側には、グリッパ１２Ａも配置される。そのため、そのままでは袋Ｂの長円形搬送経路の内側を移動する吸着ヘッド３８Ｂの鉛直支持部材４２Ｂが上昇する開口装置２４の上流端や、下降する下流端において、吸着ヘッド３８Ｂや鉛直支持部４２Ｂが、グリッパ１２Ａと干渉してしまう。そのため、本実施形態の吸着ヘッド３８Ｂの支持部には、開口装置２４の上流端、下流端近傍において、吸着ヘッド３８Ｂをグリッパ１２Ａと干渉しない退避位置まで下降させるためのカム４８と、このカム４８と噛み合うカムフォロア５０が設けられる。

なお、開口機構３８の吸着ヘッド３８Ａ、３８Ｂは、開口装置２４の下流部において開口形状保持装置２６のガイド部材２６Ａが袋Ｂの開口部に挿入されると、その吸引を止め、袋Ｂの側面から離接するものであるが、開口形状保持装置２６のガイド部材２６Ａが袋Ｂの開口部に挿入される前に、その吸引を止め、袋Ｂの側面から離接するものであってもよい。また、開口部を開口可能とするものであれば、開口機構３８の構成は吸着ヘッドに限定されるものではない。

次に図２～図６を参照して、本実施形態の物品投入装置２０、および開口形状保持装置２６の構成について説明する。

図３は、物品供給ホイール２２と本実施形態の物品投入装置２０の物品保持機構２０Ａの概略的な構成を示す拡大平面図である。

図３に示されるように、本実施形態の物品保持機構２０Ａは、上部グリッパ２３Ａと下部グリッパ２３Ｂとを備える。下部グリッパ２３Ｂは、物品供給ホイール２２から物品Ｍを受け取る受取位置Ｐ１において、物品供給ホイール２２のグリッパ（図示せず）と干渉しない物品Ｍの下方位置を把持する。その後、下流側の持替位置Ｐ２において、上部グリッパ２３Ａが下部グリッパ２３Ｂが把持する物品Ｍの上方部を把持し、下部グリッパ２３Ｂは開放される。

また、図２に示されるように、物品投入装置２０のホイール２７に沿った物品移送装置１２の半円径の搬送経路上においては、物品投入装置２０および開口形状保持装置２６は、物品移送装置１２と同期してホイール回転軸５２の周りを一体的に回転する。物品投入装置２０の物品保持機構２０Ａおよび物品押込機構２０Ｂは、各々が回転板に保持され、物品移送装置１２と同期してホイール回転軸５２と一体的に回転される。

一方、開口形状保持装置２６は、図１に示されるように、物品投入装置２０のホイール２７とホイール２８の周りを長円形に循環される。開口形状保持装置２６の４つのガイド部材２６Ａは、上下方向に昇降可能な昇降板５６に回転軸５６Ａを介して水平軸に回転自在に軸支される。ガイド部材２６Ａの下端部には、先端が下方を向くＬ字形の板部材が設けられ、開口装置２４において開口機構３８により広げられた袋Ｂの開口部に挿入され開口部を四方に広げた形状に保持する。

昇降板５６は、例えばエアダンパ５６Ｂを介してガイド板５８に対して昇降可能に支持される。ガイド板５８のホイール回転軸５２側の端部は、ホイール回転軸５２に一体的に設けられた回転板５４Ｂに係合する部材６０に取り付けられる。また、ガイド板５８の反対側の端部は、ローラ５８Ａを介して搬送経路の外側に沿って設けられた搬送ガイド部材６２に支持される。これにより、ガイド板５８はホイール回転軸５２の回転に伴って、物品投入装置２０のホイール２７の半円に沿って移動する。

また、昇降板５６の上方には、例えばエアダンパ５６Ｃを介して操作板６４が設けられ、操作板６４は、搬送方向に沿って搬送ガイド部材６２に設けられたカム溝６２Ａと操作板６４に設けられたカムフォロア６４Ａの係合により所定の範囲で上下方向に昇降する。操作板６４の下面にはガイド部材２６Ａの各々の上端に当接する位置に、当接部材６４Ｂが各々設けられる。

各袋Ｂに対応する前縁側の一対のガイド部材２６Ａと後縁の一対のガイド部材２６Ａは、昇降板５６が上方位置にあるとき、各々図示しない付勢部材により、Ｌ字形の板部材の先端が閉じた状態に維持されている。操作板６４がガイド板５８、昇降板５６とともに搬送方向に沿って移動され、カムフォロア６４Ａがカム溝６２Ａにより押し下げられると、昇降板５６およびガイド部材２６Ａが押し下げられる。この際、さらに操作板６４が押し下げられると当接部材６４Ｂがガイド部材２６Ａの上端に押し当てられることにより各ガイド部材２６Ａが、回転軸５６Ａを中心に回転され、４つのガイド部材２６Ａは、Ｌ字形の板部材の先端が下方へ移動して袋Ｂの開口部に挿入されながら四方に開くように作動する。

一方、物品投入装置２０の物品保持機構２０Ａおよび物品押込機構２０Ｂは、１組のガイド部材２６Ａの上方に各々配置される。図４、図５は、物品保持機構２０Ａおよび物品押込機構２０Ｂの構成を示す縦断面図である。図４は、物品Ｍが物品押込機構２０Ｂにより袋Ｂ内に投入された状態を物品搬送方向（物品投入装置２０のホイール接線方向）に見た縦断面図であり、図５は、上部グリッパ２６Ａにより物品Ｍが把持された状態をホイール径方向外側から見た縦断面図である。また、図６は、上部グリッパ２３Ａの平面図であり、図６（ａ）は上部グリッパ２３Ａが閉じた状態を、図６（ｂ）は上部グリッパ２３Ａが開いた状態を示す。

上部グリッパ２３Ａは、エアシリンダなどを用いた開閉機構６６により、左右のフィンガが互いに反対向きに併進移動する構成であり、図５や図６（Ａ）のように、物品Ｍの上部を側方から把持する。また、開閉機構６６は、ブッシュ等を介して回転板５４Ａに昇降自在に支持される円筒部材６８に取り付けられ、上部グリッパ２３Ａおよび開閉機構６６は、円筒部材６８と一体的に昇降可能である。

円筒部材６８は、例えば、上端部に取り付けられたカムフォロア６８Ａが、物品投入装置２０のホイールに外周に沿って配置されるカム６８Ｂの上を走行することにより昇降される。上部グリッパ２３Ａは、把持した物品Ｍの下半部が、開口形状保持装置２６によりその形状が維持される袋Ｂの開口部に挿入され、かつ上部グリッパ２３Ａが袋Ｂの開口部に接触しない高さにまで下降される。

円筒部材６８内には、ロッドガイド６８Ｃを介して、物品押込機構２０Ｂを構成するロッド７０が昇降自在に挿通・支持され、ロッド７０の下端には、物品Ｍを袋Ｂ内に押し込むための棒状のプッシャ７２が取り付けられる。また、ロッド７０およびプッシャ７２は、円筒部材６８に取り付けられたシリンダ７４のピストンロッド７４Ａの下端に連結される。すなわち、プッシャ７２は、円筒部材６８の昇降により上部グリッパ２３Ａと一体的に昇降可能であるとともに、シリンダ７４を駆動することにより上部グリッパ２３Ａに対して昇降可能である。

プッシャ７２は、上部グリッパ２３Ａに把持される物品Ｍの頂面中心の真上に位置し、シリンダ７４の駆動により物品Ｍを上方から下方に押し込むことができる。図５に示されるように、ロッド７０は、始め円筒部材６８内に収容されており、プッシャ７２は上部グリッパ２３Ａが保持する物品Ｍの上方に位置する。

物品投入装置２０のホイール２７が回転されると、カムフォロア６８Ａとカム６８Ｂの係合により上部グリッパ２３Ａとプッシャ７２が相対的な位置関係を維持しながら下降される。上部グリッパ２３Ａが袋Ｂの開口部の上方、所定の高さまで下降されると、物品Ｍの下半部が袋Ｂ内に挿入され、カム６８Ｂによる下降は停止されるとともに、開閉機構６６により上部グリッパ２３Ａが解放される。なお、本実施形態において、開口装置２４やシール装置３２は物品移送装置１２の搬送経路に沿って配置され、物品移送装置１２のグリッパ１２Ａに追従して移動しているが、搬送装置１２の一部または全部と一体的に移動するものであってもよい。

本実施形態において、袋Ｂの寸法は、物品Ｍに対してタイトであり、物品Ｍが上部グリッパ２３Ａから解放されても、物品Ｍは自重で袋Ｂ内の所定位置（底部）まで落下しない場合がある。このため、本実施形態では、上部グリッパ２３Ａの解放後、シリンダ７４が駆動され、ロッド７０が鉛直軸に沿って円筒部材６８から引き出される。そして、例え物品Ｍが袋Ｂの底部まで落下しないで止まってしまってもプッシャ７２の下端が物品Ｍの頂面を押し当てられ、物品Ｍが袋Ｂ内へと押し込まれる。

なお、プッシャ７２による物品Ｍの袋Ｂ内への押し込みは、袋Ｂの長円搬送軌道が物品投入装置２０のホイールの軌道から離れる前に行われる。その後、カム溝６２Ａと操作板６４に設けられたカムフォロア６４Ａの係合により、操作板６４が元の位置まで上昇される。このとき付勢部材（不図示）の付勢力により当接部材６４Ｂと係合するガイド部材２６Ａは、上昇しながら閉じられ、袋Ｂから抜き取られる。

以上のように、本実施形態によれば、連続搬送される物品に同期して開口形状保持機構や物品押込機構を追従させることで、連続搬送される物品の開口の形状を維持した状態で、物品押込装置により物品を袋内に押し込むことができる。これにより、高能力を維持したまま物品を確実に袋内の適正位置に投入できる。

また、本実施形態では、物品を保持するグリッパを袋内に挿入しないので、袋が伸びたり、傷ついたりすることを防止できる。

１０ 物品袋詰装置
１２ 物品移送装置（移送手段）
２０ 物品投入装置（物品投入手段）
２０Ａ 物品保持機構（物品保持手段）
２０Ｂ 物品押込機構（押込手段）
２４ 開口装置（開口手段）
２６ 開口形状保持装置（開口形状保持手段）

Claims (1)

1. 袋を把持して前記袋を無端状の搬送経路に沿って連続的に移送する移送手段と、
   袋口を開口する開口手段と、
   前記袋口の開口形状を保持する開口形状保持手段と、
   前記移送手段に同期して移動され袋内に物品を供給する物品投入手段とを備え、
   前記物品投入手段が、前記物品を把持して前記袋口の上方で解放する物品保持手段と、解放された前記物品を上方から前記袋内に押し込む押込手段とを備え、
   前記開口形状保持手段および前記押込手段が、前記移送手段に同期して前記搬送経路に沿って連続的に移動され、前記開口手段により袋口が開口された前記袋内に前記物品が供給され、前記押込手段により前記袋内に前記物品が押し込まれるまで前記開口形状を保持する
   ことを特徴とする物品袋詰装置。

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