特開 2023-55010 シート材の搬送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023055010

(43)【公開日】2023-04-17

(54)【発明の名称】シート材の搬送システム

(51)【国際特許分類】

   B65H 31/34 20060101AFI20230410BHJP

   B65H 29/40 20060101ALI20230410BHJP

【ＦＩ】

B65H31/34

B65H29/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021164093

(22)【出願日】2021-10-05

(71)【出願人】

【識別番号】598142014

【氏名又は名称】長野オートメーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102934

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 彰

(72)【発明者】

【氏名】山浦 研弥

(72)【発明者】

【氏名】米澤 昌範

【テーマコード（参考）】

3F054

3F106

【Ｆターム（参考）】

3F054AA01

3F054AA06

3F054AB01

3F054BA01

3F054BB25

3F054BC04

3F054BD04

3F054BF03

3F054BF07

3F054BF11

3F054BF24

3F054BH02

3F054BH07

3F054BJ03

3F054DA05

3F054DA16

3F106EA01

3F106EA23

3F106LA13

3F106LB01

3F106LB07

(57)【要約】

【課題】加工されたシート材を搬送するシステムを提供する。
【解決手段】搬送システム１は、第１の軸２６の周りに配置された複数のトレイ１０を含むストッカ２０を有する。ストッカ２０は複数のトレイの位置を第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置２５を含み、駆動装置は、複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダ３０により搬送されたシート材５を一枚ずつ受け入れる第１の位置２１と、複数のトレイの中の第１のトレイ１０ａ内に蓄積された複数のシート材からなるシート束６の姿勢を、第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置２２と、姿勢が整えられたシート束を次の工程に搬送するために第１のトレイから排出する第３の位置２３とに移動する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の軸の周りに配置された複数のトレイと、
前記複数のトレイの位置を前記第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置とを有し、
前記駆動装置は、前記複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダにより搬送されたシート材を一枚ずつ受け入れる第１の位置と、
前記複数のトレイの中の第１のトレイ内に蓄積された複数の前記シート材からなるシート束の姿勢を、前記第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置と、
前記姿勢が整えられた前記シート束を次の工程に搬送するために前記第１のトレイから排出する第３の位置とに移動する、搬送システム。

【請求項2】

請求項１において、
前記複数のトレイのそれぞれは、前記第１の軸に面した内周側に設けられた、前記シート束の姿勢を整えるための壁面と、前記第１の軸と反対側の外周側に設けられたアクセス用の開口とを含む、搬送システム。

【請求項3】

請求項２において、
前記複数のトレイのそれぞれは、底面に前記開口側が開き、前記内周側に延びた複数のスリットを含む、搬送システム。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかにおいて、さらに、
前記第１の位置の外周側に配置された前記フィーダを有し、
前記フィーダは、前記シート材を上下に挟んで、前記第１の位置にあるトレイに放出するコンベアを含む、搬送システム。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれかにおいて、さらに、
前記第３の位置で前記シート束をピックアップする多関節ロボットを有する、搬送システム。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかにおいて、さらに、
前記第２の位置で前記シート束の前記第１の軸に沿った方向の姿勢を整える縁揃え装置を有する、搬送システム。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記駆動装置は、前記第３の位置を兼ねた前記第２の位置へ前記複数のトレイをそれぞれ移動する、搬送システム。

【請求項8】

第１の軸の周りに配置された複数のトレイと、
前記複数のトレイの位置を前記第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置とを有する搬送システムの制御方法であって、
前記駆動装置が、前記複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダにより搬送されたシート材を一枚ずつ受け入れる第１の位置と、
前記複数のトレイの中の第１のトレイ内に蓄積された複数の前記シート材からなるシート束の姿勢を、前記第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置と、
前記姿勢が整えられた前記シート束を次の工程に搬送するために前記第１のトレイから排出する第３の位置とに順番に移動することを含む、搬送システムの制御方法。

【請求項9】

第１の軸の周りに配置された複数のトレイと、
前記複数のトレイの位置を前記第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置とを有する搬送システムを制御するためのプログラムであって、
前記駆動装置が、前記複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダにより搬送されたシート材を一枚ずつ受け入れる第１の位置と、
前記複数のトレイの中の第１のトレイ内に蓄積された複数の前記シート材からなるシート束の姿勢を、前記第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置と、
前記姿勢が整えられた前記シート束を次の工程に搬送するために前記第１のトレイから排出する第３の位置とに順番に移動するための命令を含む、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シート（シート材）を束ねて搬送するシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ソーターにおけるシート束の取り出しを容易にし、また、ビンの数以上のシート束を連続して作成できるようにすることが開示されている。このシート搬送装置は、画像形成装置から搬入されたシートが送り込まれる複数個のビンを上下方向に沿って配設したソーターにおいて、最上位の前記ビンの上方にトップトレイを設け、前記ビン内に収納されたシート束を取り出すと共に取り出したシート束を上方へ搬送して前記トップトレイ上へ排出する搬送ユニットを設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－２４６６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

シート材の一部が空洞になったり、切り欠けがあるような形状に加工されたシート材は、未加工のシート材に対して強度が低下したり、搬送中の姿勢が安定しにくいなどの相違が発生しやすく、これらを安定して束ねて搬送することが要望されている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、第１の軸の周りに配置された複数のトレイと、複数のトレイの位置を第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置とを有する搬送システムである。駆動装置は、複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダにより搬送されたシート材を一枚ずつ受け入れる第１の位置と、複数のトレイの中の第１のトレイ内に蓄積された複数のシート材からなるシート束の姿勢を、第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置と、姿勢が整えられたシート束を次の工程に搬送するために第１のトレイから排出する第３の位置とに移動する。この搬送システムにおいては、第１の位置において、シート材の一部が空洞になったり、切り欠けがあるような形状に加工されたシート材を、単体でもシート材が受け入れ時に歪みにくく、搬送中の姿勢が不安定になりにくい角度でトレイを設定して、一枚ずつ受け入れることができる。例えば、第１の位置においてトレイの角度を水平または若干上下に傾いた位置に設定することができる。

【0006】

第１の位置において、トレイに受入れられた、加工されたシート材は複数枚が束ねられたシート束になると、全体としてある程度の強度を有する。したがって、次に、シート束を含む第１のトレイを第１の軸を中心に移動（回転）して、シート束の姿勢を整えるために適した角度の第２の位置に設定することにより、シート束の姿勢を自重により整えることができる。その後、第３の位置において、シート束を次の工程のために搬送することができる。第２の位置は第３の位置を兼ねていてもよい。

【0007】

複数のトレイのそれぞれは、第１の軸に面した内周側に設けられた、シート束の姿勢を整えるための壁面と、第１の軸と反対側の外周側に設けられたアクセス用の開口とを含んでもよい。複数のトレイのそれぞれは、底面に開口側が開き、内周側に延びた複数のスリットを含んだ、シート束を取り出して搬送するために適した形状であってもよい。

【0008】

搬送システムは、第１の位置の外周側に配置されたフィーダを有してもよい。フィーダは、加工されたシート材を個々に安定して搬送できるように、シート材を上下に挟んで、第１の位置にあるトレイに放出するコンベアを含んでもよい。搬送システムは、さらに、第３の位置でシート束をピックアップする多関節ロボットを有してもよい。搬送システムは、さらに、第２の位置でシート束の第１の軸に沿った方向の姿勢を整える縁揃え装置を有してもよい。

【0009】

本発明の他の態様の１つは、第１の軸の周りに配置された複数のトレイと、複数のトレイの位置を第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置とを有する搬送システムの制御方法である。この制御方法は、駆動装置が、複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダにより搬送されたシート材を一枚ずつ受け入れる第１の位置と、複数のトレイの中の第１のトレイ内に蓄積された複数のシート材からなるシート束の姿勢を、第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置と、姿勢が整えられたシート束を次の工程に搬送するために第１のトレイから排出する第３の位置とに順番に移動することを含む。第２の位置が第３の位置を兼ねていてもよい。

【0010】

本発明のさらに異なる他の態様の１つは、第１の軸の周りに配置された複数のトレイと、複数のトレイの位置を第１の軸を中心として断続的に移動する駆動装置とを有する搬送システムを制御するためのプログラムである。このプログラムは、駆動装置が、複数のトレイのそれぞれを順番に、所定の形状に加工された後にフィーダにより搬送されたシート材を一枚ずつ受け入れる第１の位置と、複数のトレイの中の第１のトレイ内に蓄積された複数のシート材からなるシート束の姿勢を、第１のトレイの角度を傾けることにより整える第２の位置と、姿勢が整えられたシート束を次の工程に搬送するために第１のトレイから排出する第３の位置とに順番に移動するための命令を含む。このプログラム（プログラム製品）は、コンピュータまたはＣＰＵが読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】搬送システムの概要を示す図。

【図2】ストッカの概要を示す図。

【図3】ストッカのトレイがシート材を受け入れる様子を示す図。

【図4】搬送システムの制御の概要を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に、本発明に係る搬送システムの概要を示している。この搬送システム１は、シート材を加工する加工装置７０と、加工されたシート材（シート、フィルム）５を一枚ずつ搬送するフィーダ３０と、シート材５を束ねてシート束６として搬送可能とするストッカ２０と、シート束６をストッカ２０から取得して、次の工程に搬送するためのマガジン（カセット）６５に収納する多関節ロボット５０と、これらを制御するコントローラ８０とを含む。加工されたシート材５の一例は、ガスケット、パッキン、セパレータなどであり、厚みが１ｍｍ以下、例えば、１０～５００μｍ、さらには１０～２００μｍ程度で、カッターなどの加工装置７０により、内部に１または複数の空洞（開口）５ａが形成されたものである。シート材５は加工装置７０で加工された後に、ストッカ２０で多関節ロボット５０がハンドリングできる程度の厚み、例えば５ｍｍ程度あるいはそれ以上の厚みのシート束６となるように蓄積され、多関節ロボット５０によりマガジン６５に排出される。

【0013】

図２に、ストッカ２０の概略構成を示している。ストッカ２０は、フレーム２７により所定の位置および高さに水平に支持された第１の軸２６を中心として垂直な方向に複数のトレイ１０が回転する構成となっている。ストッカ２０は、第１の軸２６の周りに配置された複数のトレイ１０と、複数のトレイ１０の位置を第１の軸２６を中心として断続的に移動する駆動装置２５とを有する。駆動装置２５は、第１の軸２６を中心として、第１の軸２６に沿って配置された（延びた）複数のトレイ１０のそれぞれを順番に、シート材５を受け入れる第１の位置２１、シート束６の姿勢を整える第２の位置２２、シート束６を取り出す第３の位置２３、さらに次にシート材５を受け入れるために待機する位置２４に順番に垂直方向に（垂直な面に沿って）回転移動する。第１の位置２１は、所定の形状に加工された後にフィーダ３０により搬送されたシート材５を一枚ずつ受け入れる位置である。第２の位置２２は、複数のトレイ１０の中の第１のトレイ、すなわち、シート材５を収納したトレイ１０ａ内に蓄積された複数のシート材５からなるシート束６の姿勢を、第１のトレイ１０ａの角度を傾けることにより整える位置である。第３の位置２３は、姿勢が整えられたシート束６を次の工程に搬送するために第１のトレイ１０ａから排出する位置である。本例のストッカ２０においては、シート束６の姿勢を整える第２の位置２２と、シート束６を搬出するための第３の位置２３とを同じ位置としているが、異なる位置（角度）であってもよい。待機する位置２４は、シート束６が取り出されたトレイ１０が順番に旋回して次に第１の位置２１に到達するまでの位置である。

【0014】

複数のトレイ１０のそれぞれは、第１の軸２６に面した内周側に設けられた、シート束６の姿勢を整えるための壁面１２と、第１の軸２６と反対側の外周側に設けられたアクセス用の開口１１と、シート束６を支持する底面１６とを含む。トレイ１０は、第１の位置２１において、フィーダ３０からトレイ１０に向けて放出されたシート材５をトレイ１０内にガイドして受け入れるように、トレイ１０の壁面１２から斜め上方に延びたガイド１９を備えていてもよい。

【0015】

図３（ａ）に、個々のトレイ１０の構成を示している。トレイ１０は、ほぼ長方形のシート材５を受け入れるように、全体として長方形であり、長方形の底面１６と、長手方向に延びた一方（内側、内周側）の壁面１２と、短手方向に対峙するように延びた壁面１３および１４とを含む。壁面１２に対峙する外側（外周側）は開口１１となり、底面１６には、開口１１の側が開いた１または複数のスリット１７が、外周の開口１１から内周の壁面１２に向かって延びている。また、一方の壁面１４には、トレイ１０の内部のシート束６に横方向から振動または圧力を加えるための押し棒４５が貫通する開口１５が設けられている。第１の位置２１に設置されたトレイ１０（第１のトレイ１０ａ）にシート材５が搬入される。

【0016】

搬送システム１は、トレイ１０の第１の位置２１の外周側に配置されたフィーダ３０を含む。フィーダ３０は、加工されたシート材５を、個々に、安定して搬送できるように、シート材５を上下に挟んで、第１の位置２１にあるトレイ１０（１０ａ）に放出するコンベア３４および３３を含む。フィーダ３０は、さらに、コンベア３３を駆動するドライバ３５と、コンベア３３の張力を調整するローラー３６を含んでいてもよい。シート材５は加工装置７０において、１秒またはそれ以下の間隔で一枚一枚加工され、フィーダ３０により第１の位置２１にあるトレイ１０ａに搬送される。例えば、フィーダ３０はシート材５を０．３秒またはそれ以下の間隔でトレイ１０ａに向けて放出する。

【0017】

個々のシート材５は上述したように薄膜であり、さらに１または複数の空洞５ａが加工されている。したがって、個々のシート材５の強度は低く、第１の位置２１においてトレイ１０ａが大きく傾いているとフィーダ３０から受け入れたシート材５が歪む可能性がある。このため、第１の位置２１においてシート材５を受け入れるトレイ１０ａは、シート材５を歪みなどが発生しないように受け入れるために適した姿勢に設定される。例えば、複数のトレイ１０は第１の軸２６の周りに垂直に回転されるが、第１の位置２１においてトレイ１０ａは、フィーダ３０からシート材５が放出される角度（ほぼ水平）に対して、水平、またはシート材５を受け入れるのに適した程度に上方または下方に微小角度だけ傾いた状態に設定される。また、第１の位置２１においてトレイ１０ａは、フィーダ３０と同じ高さ、または、フィーダ３０から放出されたシート材５を、歪みなく受け入れやすい高さに設定される。

【0018】

図３（ｂ）に示すように、第１の位置２１において複数枚のシート材５を受け入れてシート束６が形成されたトレイ１０ａは、駆動装置２５により第１の軸２６を回転することにより、第１の位置２１よりトレイ１０ａが傾いた状態となる第２の位置２２に移動される。例えば、第１の位置２１において、数１０枚のシート材５を受け入れることができる。例えば、フィーダ３０から厚み０．１～０．４ｍｍのシート材５が０．２～０．５秒間隔で放出される場合は、トレイ１０ａにおいて５０枚程度受け入れることにより、１０～２５秒間隔で、厚みが５～２０ｍｍ程度のシート束６が形成される。したがって、駆動装置２５は、１０～２５秒間隔で第１の軸２６を回転し、トレイ１０を次の位置に移動することができる。なお、これらの数値は一例であり、これらの数値に限定されるものではない。

【0019】

第２の位置２２においてシート束６を収納したトレイ１０ａは、内側の壁面１２が下、外側の開口１１が上となるように角度θだけ傾いた状態となる。例えば、第２の位置２２においてトレイ１０ａは４５度傾くように設定される。角度θは、トレイ１０の底面１６をシート束６が滑りだすことが可能な最も小さい角度、例えば３０度あるいはそれ以下に設定されてもよく、４５度に限定されない。第１の位置２１においてシート束６を形成することにより、一枚一枚では強度が不足する場合であっても数１０枚を含むシート束６であれば壁面１２に当たっても歪まない、あるいはほとんど歪まないようにすることができる。このため、トレイ１０を傾けて、シート束６を一方の壁面１２に当てることにより、図３（ｃ）に示すように、シート束６を構成するシート材５の姿勢を、壁面１２に沿って整えることが可能となる。

【0020】

すなわち、この搬送システム１においては、第１の位置２１において、一部が空洞５ａになったり、切り欠けがあるような形状に加工されたシート材５を、それぞれのシート材５が受け入れ時に歪みにくく、搬送中の姿勢が不安定になりにくい角度、例えば水平な状態でトレイ１０ａを設定して、シート材５を一枚ずつ受け入れることができる。次に、シート束を含む第１のトレイ１０ａを第１の軸２６を中心に移動（回転）して、シート束６の姿勢を整えるために適した角度θの第２の位置２２に設定することにより、シート束６を底面１６に沿って滑らせて壁面１２に当て、シート束６の姿勢を自重により整えることができる。

【0021】

図３（ｃ）に示すように、搬送システム１は、さらに、第２の位置２２でシート束６の第１の軸２６に沿った方向（Ｙ方向）の姿勢を整える縁揃え装置４０を含む。縁揃え装置４０は、トレイ１０の壁面１４の開口１５を通して、内部のシート束６の側面を叩く、あるいは押す、押し棒４５と、押し棒４５を駆動するアクチュエータ４３とを含む。押し棒４５により、シート束６の一方の側を叩いて、あるいは押して、シート束６の反対側を対峙する壁面１３に押し付けることによりシート束６の第１の軸２６に沿った方向（Ｙ方向）の姿勢を整えることができる。すなわち、搬送システム１においては、第２の位置２２でトレイ１０を内側に傾けることにより、内側の壁面１２を用いてシート束６の第１の軸２６と直交する方向（Ｘ方向）の姿勢を整えることができ、縁揃え装置４０により叩くことにより、側方の壁面１３を用いて第１の軸２６に沿った方向（Ｙ方向）の姿勢も整えることができる。

【0022】

搬送システム１では、第２の位置２２において、ある程度の厚みと強度とを備えたシート束６の姿勢が整うので、このシート束６を挟んで次の工程のためにピックアップすることができる。搬送システム１は、第２の位置２２と同じ位置、またはさらに回転した第３の位置２３でシート束６をピックアップする多関節ロボット５０を含む。第１の位置２１において所定の枚数のシート材５を蓄積する時間で、シート束６の姿勢を整えて、シート束６をピックアップすることが可能であれば、同じ位置でそれらの処理を行ってもよく、第２の位置２２および第３の位置２３は同じであってもよい。第１の位置２１においてシート材５を蓄積する時間では、シート束６の姿勢を整えてさらにピックアップするための時間を確保することが難しい場合は、姿勢を整える第２の位置２２とシート束６をピックアップする第３の位置２３とを変えてもよい。

【0023】

多関節ロボット５０は、シート束６を掴む把持部（先端部）５１と、把持部５１を動かすアーム部５２とを含む。把持部５１は上下でシート束６を掴む複数の指部（爪部）５３および５４を含んでいてもよい。図３（ｃ）に示すように、一方の指部５３を、トレイ１０の底面１６に設けられたスリット１７に挿入して上下の指部５３で、厚みが数ｍｍ程度あるいはそれ以上となったシート束６を掴むことにより、図３（ｄ）に示すように、トレイ１０からシート束６をピックアップすることができる。すなわち、厚みが１ｍｍ以下のシート材５、特に、内部が加工されて空洞５ａが形成された強度が低いシート材５は吸着などの特殊な方法でハンドリングするしかなく、多関節ロボット５０などでそれらを挟み込んだりする汎用性の高い方法でハンドリングすることは難しい。しかしながら、数１０枚を束ねたシート束６とすることによりハンドリングは容易となり、多関節ロボット５０などで挟み込むなどの方法でハンドリングすることが可能となる。ピックアップされたシート束６は、図１に示したように、マガジンテーブル６０の上の搬送用のマガジン６５に収納され、シート材５を使用した製品の組み立てラインなどの次の工程で使用するために搬送される。

【0024】

図４に、搬送システム１の制御の概要を示している。搬送システム１の制御はコントローラ８０により行われる。コントローラ８０は、ＣＰＵ８１、メモリ８５などのコンピュータ資源を含む。ＣＰＵ８１は、メモリ８５に格納されたプログラム（プログラムプロダクト）８５ｐをダウンロードすることにより搬送システム１を制御する機能が実装される。搬送システム１を制御する機能は、ストッカ２０を制御する機能８２と、多関節ロボットを制御する機能８３とを含んでいてもよい。

【0025】

搬送システム１では、ステップ９１において、駆動装置２５によりストッカ２０を回転して複数のトレイ１０の中の１つのトレイ（第１のトレイ）１０ａを、シート材５を受け入れる第１の位置２１に設定し、シート材５の蓄積を開始する。この操作（動作）により、第１の位置２１に設定されてシート材５を受け入れていたトレイ１０ａは第２の位置２２に移動し、第２の位置２２においてシート束６の姿勢を整える作業が行われる。すなわち、ステップ９２において第２の位置２２においてストッカ１０ａが傾くことによりシート束６のＸ方向の姿勢が整えられ、ステップ９３において縁揃え装置４０が稼働することによりＹ方向の姿勢が整えられる。さらに、このストッカ２０においては、第２の位置２２と同じ位置が第３の位置２３となり、ステップ９４において、シート束６がピックアップされる。

【0026】

ステップ９５において、第１の位置２１に設定されたトレイ１０ａで受け入れたシート材５の枚数が所定の枚数に達すると、ステップ９１に戻って、ストッカ２０が回転し、次のトレイ１０が第１の位置２１に移動し、第１のトレイ１０ａとして次のシート材５の受け入れを開始する。

【0027】

このように、本例の搬送システム１は、複数のトレイ１０を断続的に回転させてシート材５を受け入れるストッカ２０を含む。ストッカ２０においては、第１の軸２６を回転することにより、薄膜で、さらに加工されたシート材５を受け入れるのに適した角度および位置となる第１の位置２１にトレイ１０を設定してシート束６を形成し、それと同時に第１の位置２１に居た、第１のトレイ１０ａを第２の位置２２に移動することにより、シート束６が入ったトレイ１０ａを傾けてシート束６を構成する複数のシート材５の姿勢（状態）を整え、シート束６の四方の辺（縁）を揃える。そして、ハンドリングが容易な程度の厚みと強度とを備え、さらに、姿勢が整えられたシート束６を第３の位置２３でピックアップして、次の工程に搬送する。シート束６をピックアップする第３の位置２３は、姿勢を整える第２の位置２２と同じであってもよく、さらに第１の軸２６を回転させた位置であってもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ 搬送システム、 １０ トレイ
２０ ストッカ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】