(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、非剛性の対象物を段積みする段積装置として、たとえば、特許文献1の卵用トレイの段積装置が提案されている。
図6は、特許文献1に記載された従来の段積装置を示す正面図である。
図6に示すように、従来の段積装置100は、搬入コンベア101と、昇降回転ユニット102と、段積み搬送機構103と、搬出コンベア104で構成されている。
【0003】
搬入コンベア101は複数の卵Eが収容されたトレイWをトレイ搬送方向Tへ搬送して段積装置100に搬入し、搬入コンベア101によって搬入されたトレイWは、昇降回転ユニット102上まで運ばれる。昇降回転ユニット102上まで運ばれたトレイWは、その一回おきの搬入ごとに、昇降回転ユニット102によって適当な高さに浮上させられ、水平方向に90度回転して向きを変えられる。
図6に示すトレイW4は、昇降回転ユニット102によって水平方向に90度回転して向きを変えられた後の状態である。トレイWは一回おきの搬入ごとに向きが変えられるため、トレイW4の二回前に搬入されたトレイW2も昇降回転ユニット102によって水平方向に90度回転して向きを変えられている。
【0004】
段積み搬送機構103は、対面状態で移動する一対で一組の搬送体105を備えており、搬送体105は、昇降回転ユニット102上まで搬入されたトレイWの縁部を係止して搬送するための搬送爪が設けられている。搬送体105は、搬送爪によってトレイWの縁部を係止した状態で鉛直方向に上昇する。このとき、搬送体105は二点鎖線で示した周回搬送経路106に沿って、搬送体105の回動方向107へトレイWを搬送する。
【0005】
搬送体105によって搬送されたトレイWは、搬出コンベア104上でトレイW1が一段目とされ、トレイW1の上に二段目のトレイW2が段積みされ、さらにトレイW2の上に三段目のトレイW3が段積みされる。その後、トレイW4,W5が段積みされ、最終的に六段目のトレイW(図示せず)が段積みされると、搬出コンベア104は、六段に段積みされたトレイWをトレイ搬送方向Tの下流側へ搬出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来の構成では、搬送体105に設けた搬送爪でトレイWの縁部を係止し、周回搬送経路106に沿って鉛直方向にトレイWを7上昇させている。そうすると、卵用トレイのように非剛性の対象物では、鉛直方向に上昇させたときに生じる加速度によって負荷がかかるという課題があった。
【0008】
たとえば、複数の卵Eが収容されたトレイWを段積みしようとすると、トレイWを上昇させたときに負荷がかかり、トレイWが撓むことで収容されている卵E同士が接触して割れることがあった。また、トレイWの撓みによって、トレイWの縁部を係止している搬送爪が縁部からはずれてトレイWが落下することもあった。
【0009】
本発明は、上記課題を解決するもので、その目的は、非剛性の対象物を段積みする時に、対象物に対して負荷がかからない段積装置および段積方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の課題を解決するために、非剛性の対象物を段積みする段積装置であって、対象物の鉛直方向の高さを維持するように、対象物の周縁部分を支持する支持部と、支持部が支持した対象物を支持部の下方から受け取る受取部とを備え、受取部は、一の対象物を支持部から受け取った後に下降し、支持部が次に支持した他の対象物を前記一の対象物上に段積みして受け取る、段積装置および段積方法を提供する。
【0011】
「段積み」とは、鉛直方向(上下方向)に積み重ねることをいう。
【0012】
「対象物の鉛直方向の高さを維持する」とは、対象物の鉛直方向の高さが完全に一定である場合に限られず、たとえば、支持部が対象物を支持するときにわずかに上昇したり、受取部が支持部から対象物を受け取るときにわずかに下降したりするような場合なども含む。
【0013】
「対象物の周縁部分」とは、対象物の中心部分以外の周りの範囲を指し、対象物の下側の周縁部分だけでなく、横側(側面)および上側の周縁部分を含む。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る段積装置によれば、非剛性の対象物を鉛直方向に上昇させることなく一定の高さに支持し、受取部が対象物を受け取ってから下降して、一の対象物の上に他の対象物を段積みするので、対象物に負荷がかからない段積みが行える。
【発明を実施するための形態】
【0016】
第1の発明は、非剛性の対象物を段積みする段積装置であって、対象物の鉛直方向の高さを維持するように、対象物の周縁部分を支持する支持部と、支持部が支持した対象物を支持部の下方から受け取る受取部とを備え、受取部は、一の対象物を支持部から受け取った後に下降し、支持部が次に支持した他の対象物を前記一の対象物上に段積みして受け取る、段積装置である。
【0017】
第1の発明によれば、非剛性の対象物を鉛直方向に上昇させることなく一定の高さに支持し、受取部が一の対象物を受け取ってから下降して、一の対象物の上に他の対象物を段積みするので、対象物に負荷がかからない段積みが行える。
【0018】
第2の発明は、特に第1の発明における受取部が、一の対象物を支持部から受け取った後に下降し、支持部が次に支持した他の対象物を一の対象物上に段積みして受け取るために上昇する、段積装置である。
【0019】
第2の発明によれば、受取部が受け取った一の対象物の鉛直方向の幅以上に受取部が下降し、次に搬入されてくる他の対象物を受け取れる位置まで上昇することで、一の対象物の上部に、支持部や他の対象物が干渉することなく段積みが行える。
【0020】
第3の発明は、特に第1の発明または第2の発明において、受取部が下降したときの位置は、受取部上に存在する対象物の数に応じて変化し、受取部上に存在する対象物の数が少ないほど、受取部が下降したときの位置が高い、段積装置である。
【0021】
第3の発明によれば、支持部が支持している対象物と受取部との距離、または支持部が支持している対象物と受取部上に存在する対象物との距離が小さいため、対象物が支持部から落下しても対象物が大きく損傷しない。
【0022】
第4の発明は、特に第1の発明から第3の発明のいずれかの発明において、支持部が支持する対象物を移動させる移動部と、受取部に所定数まで段積みされた対象物を搬出するための搬出部と、所定数まで段積みされた対象物を搬出部に移載する移載部とをさらに備え、移載部は、移動部が対象物を移動させると同時に、所定数まで段積みされた対象物を搬出部に移載する、段積装置である。
【0023】
第4の発明によれば、所定数まで段積みされた対象物を搬出部へ移載すると同時に、支持部が支持する対象物を移動させることで、所定数まで段積みされた対象物が搬出部へ移載されるのを待つ必要がなくなり、段積装置の処理速度が向上する。なお、移動部が「支持部が支持する対象物を移動させる」とは、移動部が直接的に対象物を移動させる場合や、対象物を支持する支持部を移動させることで間接的に対象物を移動させる場合を含む。
【0024】
第5の発明は、非剛性の対象物を段積みする段積方法であって、対象物の鉛直方向の高さを維持するように、対象物の周縁部分を支持するステップと、支持された対象物を下方から受取部が受け取るステップと、一の対象物を受け取った後に受取部が下降するステップと、次に支持された他の対象物を一の対象物上に段積みして受け取るステップとを備える、段積方法である。
【0025】
第5の発明によれば、非剛性の対象物を鉛直方向に上昇させることなく一定の高さに支持し、受取部が対象物を受け取ってから下降して、一の対象物の上に他の対象物を段積みするので、対象物に負荷がかからない段積みが行える。
【0026】
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態に係る段積装置について説明する。
図1の〔1a〕は段積装置1の正面図であり、
図1の〔1b〕は、〔1a〕に一点鎖線で示した切断線によって切断したときの段積装置1の平面図である。段積装置1は、搬入部2と、支持部3と、移動部4と、受取部5と、移載部6と、搬出部7とを備えている。
【0027】
トレイ搬送方向Tの上流側にある上流工程(図示せず)でトレイWの収容部に卵Eが収容され、卵Eが収容されたトレイWは、搬入部2によって段積装置1に搬入される。搬入部2は、トレイWを搬送するためのベルトコンベアである。本実施の形態では、搬入部2は、上流工程からトレイWを搬送するためのベルトコンベアであるが、たとえば、作業者が卵Eが収容されたトレイWを手動で段積装置1へ搬入するための搬入場所としても良い。この場合、段積装置1は、トレイWを搬入するためのベルトコンベアを備えない構成としても良い。
【0028】
搬入部2によって搬入されるトレイWは、5×6に区分けされた収容部に30個の卵Eを収容することができる合成樹脂製の卵用矩形トレイであり、トレイW同士を段積みするときに一方のトレイWの向きを水平方向に90度変えることで卵Eを収容したまま段積みすることが可能な、いわゆるアメリカントレイである。本実施の形態にかかる段積装置1の搬入部2は、アメリカントレイだけでなく、パルプモールドトレイや段ボール箱などの非剛性の対象物を搬入することができ、段積装置1はそれらの対象物を段積みすることができる。
【0029】
次に、支持部3について説明する。支持部3は、搬入部2によって搬入されたトレイWの周縁部分を支持するための支持爪Nが設けられており、支持部3は搬入部2によって搬入されてきたトレイWの周縁部分を支持爪Nで支持し、トレイWの鉛直方向の位置(高さ)を維持する。なお、「周縁部分を支持する」とは、下から支えるだけの場合や、対象物の周縁部分を掴むように支持する場合を含む。支持爪Nは、搬送部2上でトレイWを支持し、受取部5上でトレイWからはずれる開閉機構を備えている。
【0030】
本実施の形態では、支持部3は矩形トレイWの周縁部分の四辺のうち、トレイ搬送方向Tと平行な対向する二辺を支持しているが、周縁部分の四辺を支持しても良い。周縁部分の四辺を支持することで、支持部3がトレイWを確実に支持することができる。また、トレイ搬送方向Tと平行な対向する二辺のみを支持することで、支持部3をトレイ搬送方向Tの上流方向に移動させても、支持部3に設けられている支持爪NがトレイWに干渉しないので、支持部3を一旦持ち上げてから移動させたり、受取部5が下降するまで支持部3をその場で待たせたりする必要がなくなる。なお、支持部3は支持爪NによってトレイWの周縁部分を支持するだけでなく、たとえばレールのような棒状部材で周縁部分を支持しても良い。
【0031】
次に、移動部4について説明する。移動部4は、支持部3が支持するトレイWを受取部5上まで移動させるための駆動機構である。本実施の形態では、移動部4は、支持部3を受取部5上まで水平移動させることでトレイWを受取部5上まで移動させるように構成されている。また、支持部3が支持爪Nではなく、トレイ搬送方向Tと平行な棒状部材でトレイWの周縁部分を支持している構成であれば、移動部4は支持部3を移動させるのではなく、支持部3の棒状部材に支持されているトレイWをトレイ搬送方向Tに沿って滑らせて、受取部5上まで移動させる構成にしても良い。
【0032】
次に、受取部5について説明する。受取部5は、支持部3が支持したトレイWを支持部3の下方から受け取るように構成されている。受取部5の下方には回転昇降機構(図示せず)が設けられており、受取部5は一のトレイWを受け取った後に下降し、支持部3が次に支持した他のトレイWを一のトレイW上に段積みして受け取るように構成されている。
【0033】
また、受取部5は一のトレイWを受け取った後に下降し、支持部3が次に支持した他のトレイWを一のトレイW上に段積みするために上昇するように構成されている。本実施の形態に係る段積装置1では、トレイW1〜W6を一つの集合単位Uとしての六段に段積みして搬出するように構成されており、受取部5は、受取部5上に存在するトレイWの数に応じて下降するときの位置(高さ)が変化するように構成されている。なお、本実施の形態ではトレイWを六段に段積みしているが、段積みする数は必要に応じて変えても良い。たとえば、六段積みと四段積みを交互に搬出するようにしても良い。
【0034】
受取部5は、支持部3からトレイWが落下する可能性がない場合は、常に一定の位置まで下降するように設定しても良いが、受取部5上に存在するトレイWの数が少ないほど下降するときの位置が高くなるように設定することで、支持部3が支持しているトレイWと受取部5との距離、または支持部3が支持しているトレイWと受取部5上に段積みされているトレイWとの距離が、常に一定の位置まで下降する場合に比べて小さくなるので、万が一、対象物が支持部から落下しても対象物が大きく損傷しない。さらに、下降するときの位置が変化させることで、トレイWの段積みに必要な時間を短縮することが可能となる。
【0035】
本実施の形態に係るトレイWを段積みする場合は、一段ごとに水平方向に90度回転させてトレイWの向きを変えなければ段積みすることができないため、受取部5は下降しながら水平方向に90度トレイWの向きを変える場合と、トレイWの向きを変えずに下降のみを行う場合を交互に繰り返すことでトレイWの段積みを行う。ここで、90度回転させるタイミングは、下降と同時に限られず、下降する前であっても良いし、下降した後であっても良い。また、下降するときに45度回転させて、上昇するときに45度回転させるようにしても良い。さらに、段積みする対象物によって回転する角度を任意に設定できるようにしても良く、たとえば、5×8に区分けされた収容部に40個の卵Eを収容することができるパルプモールドトレイであれば水平方向に180度回転させることで段積みが可能になる。
【0036】
なお、本実施の形態に係る段積装置1では、受取部5が回転することでトレイWを水平方向に90度回転させているが、たとえば特開2001−163308号公報に記載されている卵収容トレイの配向方法及びその装置を利用して、トレイ搬送方向Tの上流工程にあるコンベア上でトレイWを水平方向に90度回転させて向きを変えても良いし、支持部3に回転機構を設け、受取部5上に段積みされる前にトレイWを水平方向に90度回転させて向きを変えても良い。
【0037】
次に、移載部6について説明する。移載部6は、一集合単位Uまで段積みされたトレイWを搬出部7へ移載するために押し出す押出部材である。移載部6は、支持部3に連結されている。移動部4が、支持部3に支持されている次の集合単位Uの一段目のトレイW1を受取部5上まで移動させると、一集合単位Uまで段積みされたトレイWが同時に搬出部7へ移載される。また、本実施の形態に係る段積装置1では支持部3と移載部6が連結されているが、それぞれが独立した駆動装置によって駆動されるようにしても良い。その場合は、受取部5上から段積みされたトレイWを引き出すための引出部材によって搬出部7へ移載するようにしても良い。
【0038】
次に、搬出部7について説明する。搬出部7は、一集合単位Uまで段積みされたトレイWを搬送するためのベルトコンベアであり、トレイ搬送方向Tの下流側にある下流工程(図示せず)に一集合単位Uまで段積みされたトレイWを搬出する。本実施の形態では、搬出部7は下流工程へ一集合単位Uまで段積みされたトレイWを搬送するためのベルトコンベアであるが、たとえば、作業者がフォークリフトなどを用いて段積装置1から一集合単位Uまで段積みされたトレイWを搬出するための搬出場所としてもよい。この場合、段積装置1は搬出するためのベルトコンベアを備えない構成としても良い。
【0039】
本実施の形態に係る段積装置1では、搬入部2と搬出部7の鉛直方向の位置(高さ)が等しくなるように構成されているが、これに限られず、搬出部7の位置を搬入部2よりも低い位置となるように構成しても良い。この場合、一集合単位Uまで段積みが完了した時に、受取部5が搬入部2と同じ高さまで上昇する必要がなくなる。
【0040】
次に、
図2〜
図5を参照して、本実施の形態に係る段積装置がトレイWを段積みする時の動作について説明する。
【0041】
図2の〔2a〕に示すように、本実施の形態に係る段積装置に対して、複数の卵Eが収容されたトレイW1が搬入部2に搬入され、支持部3に設けられている支持爪によってトレイW1の周縁部分が支持される。その後、トレイW1を支持している支持部3が、移動部4によってD1方向へ移動させられることで、トレイW1は鉛直方向の高さを維持した状態で受取部5上まで移動する。
【0042】
次に、
図2の〔2b〕に示すように、受取部5上までトレイW1が移動すると、支持部3に設けられている支持爪はトレイW1の周縁部分からはずれ、トレイW1は、受取部5によって受け取られる。支持部3からトレイW1を受け取った受取部5は下方に設けられている回転昇降機構によって原点の位置(
図2の〔2b〕の受取部5の位置)からD2方向へ下降する。この時、受取部5は下降しながら水平方向に90度回転する。
【0043】
次に、
図2の〔2c〕に示すように、受取部5は原点の位置から、「トレイWの鉛直方向の幅」Xと、「トレイWから上方にはみ出す卵Eの上部が、支持部3や、支持部3に支持されている他のトレイWと接触しない鉛直方向の幅」Yとを足した距離だけ下降すると、支持部3はD3方向へ移動して、次に搬入されてくるトレイW2を支持する。
【0044】
次に、
図3の〔3a〕に示すように、搬入部2によって次に搬入されてきたトレイW2を支持部3が支持すると、支持部3は再び移動部4によってD4方向へ移動させられることで、トレイW2は鉛直方向の高さを維持した状態で受取部5上まで移動する。このようにすることで、トレイW2を受取部5上へ移動させるときに、トレイW2の下部が、トレイW1の上部に接触することがなくなる。そして、トレイW2が受取部5上まで移動すると、受取部5はD5方向へYの分だけ上昇する。
【0045】
次に、
図3の〔3b〕に示すように、Yの分だけ上昇した受取部5は、トレイW1の上にトレイW2を段積みし、段積みが完了するとD6方向へ再び下降する。この時、受取部5は下降しながら水平方向に90度回転する。
【0046】
次に、
図3の〔3c〕に示すように、受取部5は、トレイW1およびトレイW2の鉛直方向の幅を合計した2Xと、Yとを足した距離だけ下降すると、支持部3はD7方向へ移動して、次に搬入されてくるトレイW3を支持する。
【0047】
以降、トレイW3〜W6についても同様の動作が行われ、最終的に
図4の〔4a〕に示すように、六段のトレイWが段積みされた一集合単位Uが受取部5上にできあがる。受取部5が、トレイW1からトレイW6の鉛直方向の幅を合計した6Xと、Yとを足した距離だけ下降すると、支持部3はD8方向へ移動して、次に搬入されてくるトレイW1を支持する。この時に搬入部2によって搬入されてくるトレイW1は、次の集合単位Uの一段目となる。
【0048】
支持部3が次の集合単位Uの一段目となるトレイW1を支持することができる位置まで移動すると、受取部5は、D9方向へ上昇して
図4の〔4b〕に示す原点の位置に戻り、支持部3が次の集合単位Uの一段目となるトレイW1を支持すると、支持部3が、移動部4によってD10方向へ移動させられることで、トレイW1は鉛直方向の高さを維持した状態で受取部5上まで移動する。同時に、一集合単位Uが移載部6によって搬出部7へ移載される。
【0049】
次に、
図4の〔4c〕に示すように、受取部5上までトレイW1が移動すると、支持部3に設けられている支持爪はトレイW1の周縁部分からはずれ、トレイW1は、受取部5によって受け取られる。支持部3からトレイW1を受け取った受取部5は下方に設けられている回転昇降機構によって原点の位置からD11方向へ下降する。この時、搬出部7は六段のトレイWが段積みされた一集合単位Uを下流工程へ搬出することで、一つの集合単位Uに係る一連の動作が完了する。
【0050】
図5の〔5a〕は、
図2の〔2a〕〜
図4の〔4c〕までの一連の動作における、受取部5の位置と時間との関係を示すグラフである。グラフ中の2a〜4cの点は
図2〜
図4のそれぞれに示す受取部5の位置に対応している。また、
図5の〔5a〕は、卵Eが収容されたトレイWのように対象物の鉛直方向の幅が一定でない場合の受取部5の位置と時間の関係を示している。なお、
図5の〔5a〕は常に搬入部2にトレイWが連続して搬入されているときのグラフであり、トレイWが連続して搬入されないときは、受取部5は下降した位置で待機するため、このように一定の間隔で上昇と下降を繰り返すグラフにはならない。
【0051】
図5の〔5b〕は、本実施の形態に係る段積装置が、たとえば、段ボール箱のような常に鉛直方向の幅が一定の対象物を六段に段積みするときの受取部の位置と時間の関係を示すグラフである。
図5の〔5b〕に示すように、「対象物の鉛直方向の幅」Zが常に一定であれば、支持部3や、支持部3に支持されている対象物に受取部5上の対象物の上部が接触することがないため、対象物を一段積み上げる度にZ分の距離よりも下降する必要がないし、対象物を受け取る時に上昇する必要もない。
【0052】
本実施の形態に係る段積装置1では、支持部3がトレイWを支持しながら移動することで、トレイWを受取部5上まで移動させているが、これに限られず、たとえば、搬入部2がトレイWを受取部5上まで搬入することができれば、支持部3は搬入されてきたトレイWを受取部5上で支持するように構成されていれば良いので、トレイWを移動させるための移動部4を備える必要がない。
【0053】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。