JP6134408B1 - ロール紙積段装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール紙をハンドリングせずに積段し、コンパクトな構成で排出ラインに積み替えが可能なロール紙積段装置の提供。【解決手段】ロール紙１０を供給して整列したロール紙１０を袋体に袋詰めするロール紙積段装置１００において、ロール紙１０を積段するロール紙搬送ユニット１１０と、積段ロール紙群３０を袋体に押し込むプッシャユニット１５０と、ロール紙搬送ユニット１１０から積段ロール紙群３０を受け取る第１位置と、積段ロール紙群３０を袋体に押し込む第２位置と、積段ロール紙群３０の位置を変更する姿勢変更ユニット１３０と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、トイレットペーパーのような紙が巻回された状態のロール紙を袋詰めする装置に関し、具体的にはロール紙を積段して袋体の中に挿入し、梱包する技術に関する。

トイレットペーパーなど巻回したロール紙は、その積段・包装方法についてさまざまな技術が開示されている。大抵は販売される際にビニール製の袋体に複数積段された状態でパッケージングされて流通するが、この梱包には専用の梱包装置が用いられるケースが多い。ここで問題となるのが、ロール紙の積段方法と、その梱包の方法である。

特許文献１には、トイレットペーパーロールパックの梱包装置及び梱包方法についての技術が開示されている。半透明なチューブ状の原反フィルムロールを回転可能に支承するフィルム供給機構と、フィルム供給機構から供給されたチューブ状フィルムの先端をシールして袋体を製造する製袋機構と、製袋機構で製造された袋体に所定個数の個包装されたトイレットペーパーロールパックを整列させて詰め込む詰め込み機構と、所定数のトイレットペーパーロールパックが詰め込まれた袋体の後端をガセット折りした後、シールするシール機構とを備えている。トイレットペーパーロールパックは４×３のトイレットペーパーロール１２本が梱包された状態のものを指しており、これを更にまとめて梱包する技術である。

特許文献２には、トイレットペーパー及びその包装方法についての技術が開示されている。送り装置で搬送される包装用紙で包まれたトイレットペーパーは送り装置から包装個数にまとめて包装台に送られ、包装台上でポリ袋内に入れられる。そして、ヒートシールにて閉じられる。明示されていないが、包装台は昇降機能を備えておりトイレットペーパーが送り装置で包装台に送られた後、１段下がって再度トイレットペーパーを送り装置で送ることで積層可能な構成になっていると考えられる。

特開２０１０−９５２９５公報 特開平１−１３９３６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の内容にはロール紙そのものを積段する技術に関しては言及が無く、特許文献１に開示された技術をロール紙の積段に用いることは困難である。また、特許文献２に記載の内容にはロール紙の積段にあたり包装台を下げた状態で新たなロール紙を供給することで積段しているものと考えられる。しかし、既にロール紙を１段積んだ状態で、包装台を下げて更にロール紙を重ねる場合、ロール紙表面の摩擦が問題となると考えられる。特許文献２ではトイレットペーパーの周囲を包装紙で包んだ上で積段する工程となっているが、近年は過剰包装を排する傾向が強く、直接ロール紙を積段してポリ袋などの袋体の内部に挿入する。つまり、特許文献２に記載の技術では、そうした包装紙でくるんでいないロール紙を扱うには不向きであると思われる。

また、ロール紙を積段するにあたり、ロール紙の供給ラインと袋体の供給ライン、そしてパッケージングされた製品の排出ラインを同一直線上に並べることは、装置構成上困難である為、積段したロール紙を移載する方法も必要となる。例えば、ロール紙を積段するにあたって、例えば産業ロボットのような機械を用いることも考えられるが、初期投資が必要となり、設置スペースも問題になると考えられる。

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、ロール紙をハンドリングせずに積段し、コンパクトな構成で排出ラインに積み替えが可能なロール紙積段装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様によるロール紙積段装置は、以下のような特徴を有する。

（１）ロール紙を供給して整列した前記ロール紙を袋体に袋詰めするロール紙積段装置において、前記ロール紙を積段してロール紙群を形成する積段機構と、前記ロール紙群を前記袋体に押し込む挿入機構と、前記積段機構から前記ロール紙群を受け取る第１位置と、前記ロール紙群を前記袋体に押し込む第２位置と、前記ロール紙群の位置を変更する姿勢変更機構と、を備え、前記姿勢変更機構は、アームの先端に前記ロール紙群を保持する保持枠を有し、前記第１位置で、前記積段機構から前記保持枠内に前記ロール紙群を受け取った後、前記アームの角度を変更することで、前記保持枠の前記第１位置と前記第２位置とを切り替えて前記ロール紙群を移動させること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、姿勢変更機構が第１位置と第２位置を切り替えるのにアームの角度を変更する構成を採ることで、設備の大きさを縮小することに貢献できる。アームを用いた角度変更によって、ロール紙を供給し、積載する積段機構よりロール紙群を受け取る第１位置と、ロール紙群を袋体に押し込む作業を行う第２位置の切り替えを行う。この際に、インデックステーブルなどを用いる事も考えられるが、その場合はテーブルの大きさなどが問題になり設備が肥大化するというデメリットがある。その点、アームを用いて角度を変更する手法であれば、設備をコンパクトにすることが可能である。また、アームを用いる構成は単純な構造で実現出来るために、イニシャルコストの低減等にも貢献できる。

（２）（１）に記載のロール紙積段装置において、前記姿勢変更機構の有する前記アームには、リンク機構と該リンク機構と接続される回転機構が備えられ、前記回転機構が動作した際に前記リンク機構によって前記アームに動力を伝え、前記アームの角度を変更することで前記第１位置と前記第２位置との姿勢変更を行うこと、が好ましい。

上記（２）に記載の態様により、アームの角度を変更するにあたり、リンク機構を用いているために適切な速度を実現出来ると共に、必要なトルクを確保できる。この結果、安定して積段できるため、設備効率を高めてコストダウンに寄与することが可能となる。

本実施形態の、ロール紙積段装置の平面図である。 本実施形態の、ロール紙積段装置の側面図である。 本実施形態の、ロール紙搬送ユニットの正面図である。 本実施形態の、ロール紙搬送ユニットの側面図である。 本実施形態の、姿勢変更ユニットの正面図である。 本実施形態の、姿勢変更ユニットの平面視図である。 本実施形態の、ロール紙積段装置による製品作成工程に関するフロー図である。 本実施形態の、駆動側角度と倍率との関係を示すグラフである。

まず、本発明の実施形態について図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態のロール紙積段装置の平面図を示す。図２にロール紙積段装置の側面図を示す。ロール紙積段装置１００には、ロール紙搬送ユニット１１０、袋体供給ユニット１２０、姿勢変更ユニット１３０、袋体移動ユニット１４０、プッシャユニット１５０、及び製品排出ユニット１６０が備えられている。

図３に、ロール紙搬送ユニット１１０の正面図を示す。図４に、ロール紙搬送ユニット１１０の側面図を示す。ロール紙搬送ユニット１１０は、搬送コンベア１１１を備えている。搬送コンベア１１１はベルトコンベア方式で、２条のベルトコンベアが並列に配置される。搬送コンベア１１１によって２列のロール紙１０を並べて搬送することが可能となっている。搬送コンベア１１１の延長先にはリフトアップガイド１１６が備えられている。

リフトアップガイド１１６は、リフトアップモータ１１２に接続されたリフトアップアーム１１７で昇降する。ロール紙１０が所定の位置まで来たことをセンサで検出したら、リフトアップアーム１１７に接続されたリフトアップガイド１１６は、リフトアップモータ１１２の動きによってロール紙１０のリフトアップを行う。

リフトアップガイド１１６の上部の両側にはサイドパネル１１３が向かい合うように設けられている。サイドパネル１１３には内側に突出する保持凸部１１３ｇが備えられ、ロール紙１０を保持することが出来る幅に、ロール紙１０の２つ分の幅よりも幅狭に形成されている。なお、サイドパネル１１３は３分割されており、上部パネル１１３ａ、中部パネル１１３ｂ、下部パネル１１３ｃが部分的に重なるように設けられている。上部パネル１１３ａ、中部パネル１１３ｂ、下部パネル１１３ｃは個別に位置調整が出来る構成となっている。そして、それぞれに保持凸部１１３ｇを備えている。

アンダーストッパ１１４は、サイドパネル１１３の下側に配置されて、ロール紙１０の下側を支える。シリンダ１１４ａによって駆動する構造になっている。第１プッシャ１１５は、ロール紙１０をサイドパネル１１３によって３段１８個保持した状態で押圧する。アンダーストッパ１１４は閉じた状態が前進端で、開いた状態が後退端となる。すなわち両側からシリンダ１１４ａを前進させて前進端の位置でロール紙１０の下部を保持し、後退端の位置でロール紙１０がアンダーストッパ１１４間を通過できる状態になる。

袋体供給ユニット１２０には、袋体ロールから供給された袋体を１つ１つ切り離すためのカッターと、袋体を引っ繰り返す反転エアブロアと、袋体を移動させるアームを備えている。反転エアブロアは、袋体側に任意のタイミングでエアを供給できるように制御されている。

図５に、姿勢変更ユニットの正面図を示す。図６に姿勢変更ユニットの上面視図を示す。姿勢変更ユニット１３０には、スイングアーム１３１、ロール紙保持枠１３２、駆動モータ１３３、及びリンク機構１３４を備えている。スイングアーム１３１の先端にロール紙保持枠１３２が備えられ、スイングアーム１３１には、リンク機構１３４と減速機１３５を介して駆動モータ１３３が取り付けられている。駆動モータ１３３を動作させることで、図５に示すようにスイングアーム１３１を９０度動かし、先端に取り付けられたロール紙保持枠１３２が姿勢を、第１ポジションＰ１と第２ポジションＰ２の何れかに切り替える。ロール紙保持枠１３２は、大きさを調整できるような構造になっている。

袋体移動ユニット１４０には、袋体の入り口を広げる拡口機構１４１と、拡口機構１４１を直線移動させる移動機構１４２を備えている。拡口機構１４１は袋体の一端を拡口した状態で保持できるように、Ｌ字型のガイドが４枚向き合うように配置されてロ字状になっている。このＬ字型ガイドの位置は調整可能になっている。移動機構１４２は、図示しないモータに接続されたベルトと拡口機構１４１を接続することで、拡口機構１４１の移動を実現する構成となっている。拡口機構１４１はＬＭガイド１４３によってガイドされて直進移動が可能となっている。移動機構１４２及びＬＭガイド１４３を用いて、袋体を引っかけた状態で保持した拡口機構１４１を直線移動させることができる。

プッシャユニット１５０には、図１に示すような第２プッシャ１５１を備えている。第２プッシャ１５１は、ロッドレスシリンダ１５３などの直動機構によって移動する。製品排出ユニット１６０には、排出コンベア１６１、インパルスシーラ１６２を備えている。排出コンベア１６１は、袋体にロール紙１０を２行３列１８個分詰め込んだ製品を、ロール紙積段装置１００外へと移動させる、インパルスシーラ１６２は超音波溶着によって袋体の口を閉じる。

次に、ロール紙積段装置１００の一連の動作について簡単に説明する。図７にロール紙積段装置による製品作成工程に関するフロー図を示す。まずＳ１０にて、ロール紙１０は２列で６つずつ供給される。図１で示すＡ１よりロール紙１０は投入され、２列に並んだ状態で搬送コンベア１１１によって運ばれる。そして、２列６本のロール紙１０が搬送コンベア１１１によってリフトアップガイド１１６の上に運ばれる。

その後Ｓ１１にて、リフトアップガイド１１６によって、ロール紙１０は上方に移動される。この際にアンダーストッパ１１４は開いた状態で、アンダーストッパ１１４を通過して上方にロール紙１０が移動され、サイドパネル１１３間に配置された段階でアンダーストッパ１１４が閉じてロール紙１０の下方を支持する。この動作が繰り返されて、２列３段１８本のロール紙１０が積み上げられる。この２列３段に積段された１８本のロール紙１０を便宜上、積段ロール紙群３０とする。

Ｓ１２にて、第１プッシャ１１５によって姿勢変更ユニット１３０側に積段ロール紙群３０が送られる。姿勢変更ユニット１３０にはロール紙保持枠１３２が備えられており、積段ロール紙群３０は、第１プッシャ１１５に押されてロール紙保持枠１３２の中に収納される。この受け渡し位置がロール紙保持枠１３２の第１ポジションＰ１である。ロール紙保持枠１３２の大きさは、積段ロール紙群３０よりも若干大きい程度に調整されている。

Ｓ１３にて、ロール紙保持枠１３２に積段ロール紙群３０が挿入された後、スイングアーム１３１を動かして、積段ロール紙群３０の姿勢を変更する。袋体移動ユニット１４０に備える拡口機構１４１は、袋体供給ユニット１２０から供給された袋体が裏返された状態で保持されている。

Ｓ１４にて、袋体ロールをアームによって保持した状態で引き出し、拡口機構１４１の回りに部材を引っかける。そしてＳ１５にて、カッターにて袋体ロールを裁断する。その後Ｓ１６にて、反転エアブロアにてエアを送ることで袋体を反転させ裏返した状態とする。

Ｓ１７にて、この袋体を移動機構１４２によって移動させる。移動機構１４２によって袋体を保持した拡口機構１４１は移動端部まで移動する。この際、ロール紙保持枠１３２と拡口機構１４１は直線上に並ぶように配置される。

Ｓ１８にて、第２プッシャ１５１が前進して積段ロール紙群３０を押す。ロール紙保持枠１３２と拡口機構１４１そして、排出コンベア１６１は一直線上に並んでいるので、まず裏返した袋体の底面に第２プッシャ１５１に押された積段ロール紙群３０が当接し、そして袋体を積段ロール紙群３０が押し戻しながら、積段ロール紙群３０が拡口機構１４１の内部を通過する。ロール紙保持枠１３２のこの位置が第２ポジションＰ２になる。

第２ポジションＰ２では、第１ポジションＰ１にある積段ロール紙群３０の積段方向とは異なる。第１ポジションＰ１では２列３段に積まれた積段ロール紙群３０は、第２ポジションＰ２では３列２段に積まれた状態となっている。スイングアーム１３１によって９０度の姿勢変更を行っているため、このような状態になる。そして、製品排出ユニット１６０の位置まで積段ロール紙群３０を移動させる。この段階で裏返された袋体は、積段ロール紙群３０が入った状態で表が外側になる。こうして袋体に積段ロール紙群３０が袋詰めされる。

そしてＳ１９にて、インパルスシーラ１６２で袋体の口を閉じる。さらにＳ２０にて、袋体を排出コンベア１６１によって排出する。こうして、袋体の内部に２列３段１８本のロール紙１０が積段されて納められた製品パッケージが出来上がる。

本実施形態のロール紙積段装置１００は上記構成であるので、次に説明するような作用及び効果を奏する。

まず、本実施形態のロール紙積段装置１００は、ロール紙１０を供給して整列したロール紙１０を袋体に袋詰めするロール紙積段装置１００において、ロール紙１０を積段して積段ロール紙群３０を形成するロール紙搬送ユニット１１０と、積段ロール紙群３０を袋体に押し込むプッシャユニット１５０と、ロール紙搬送ユニット１１０から積段ロール紙群３０を受け取る第１位置と、積段ロール紙群３０を袋体に押し込む第２位置と、積段ロール紙群３０の位置を変更する姿勢変更ユニット１３０と、を備え、姿勢変更ユニット１３０は、スイングアーム１３１の先端に積段ロール紙群３０を保持するロール紙保持枠１３２を有し、第１位置で、ロール紙搬送ユニット１１０からロール紙保持枠１３２に積段ロール紙群３０を受け取った後、スイングアーム１３１の角度を変更することで、ロール紙保持枠１３２の第１位置と第２位置とを切り替えて積段ロール紙群３０を移動させるものである。

このような姿勢変更ユニット１３０を採用しているので、省スペースに姿勢変更を行うことが可能となる。本実施形態に示すようなロール紙積段装置１００は、図１に示すようにロール紙１０を供給するロール紙搬送ユニット１１０と、袋体を供給する袋体供給ユニット１２０の２箇所の供給場所と、製品排出ユニット１６０の１箇所の排出口を必要とする。したがって、これら３つのユニットを一直線上に並べることは困難である。このため、本実施形態のロール紙積段装置１００は、ロール紙搬送ユニット１１０と製品排出ユニット１６０とは直線上には並べず、姿勢変更ユニット１３０を用いている。

この結果、姿勢変更ユニット１３０にスイングアーム１３１を採用しているので省スペース化を図ることが出来る。これは例えば、スイングアーム１３１ではなくインデックステーブルのような構造を採用すると、ロール紙１０を所定の位置で保持する事は容易になる反面、姿勢変更ユニット１３０が大きくなり、設備の幅、及び全高が高くなるなどの問題が生ずる。一方で本実施形態のロール紙積段装置１００では、リンク機構１３４を採用している為に、角速度比に対してトルク比を最適化することができる。この結果、９０度にスイングアーム１３１を保持する際に適切な位置を保持することが可能となる。

図８に、駆動側角度と倍率との関係をグラフにして示す。駆動側、即ち減速機１３５の角度と、リンク機構１３４を介して接続された従動側、即ちスイングアーム１３１の回転軸の角度の速度比とトルク比を比較したものである。駆動モータ１３３からの出力は減速機１３５とリンク機構１３４を介してスイングアーム１３１の回転軸に伝えられる。この際に、リンク機構１３４の作用によって、図に示すようにスイングアーム１３１の回転開始と回転終了時のトルクが高くなるように設定されている。一方、速度変化は緩やかに設定されている。スイングアーム１３１は先端にロール紙保持枠１３２を備えるため、適度なトルクを必要とし、リンク機構１３４がそれを実現している。

また、本実施形態のロール紙積段装置１００は、ロール紙１０を２列で供給し、ロール紙１０を積段するロール紙積段装置１００において、ロール紙１０をリフトアップするリフトアップガイド１１６（及びリフトアップモータ１１２、リフトアップアーム１１７）と、リフトアップガイド１１６の上部に備えられ、リフトアップガイド１１６の両側に配置されるサイドパネル１１３と、リフトアップガイド１１６とサイドパネル１１３との間に配置されてロール紙１０の下部を支持するアンダーストッパ１１４と、を備え、ロール紙１０がリフトアップガイド１１６に持ち上げられる際にはアンダーストッパ１１４が後退端にあり、リフトアップガイド１１６の上昇端にロール紙１０が移動された後、アンダーストッパ１１４が前進端に移動して、ロール紙１０の下部を保持するものである。

この様な構成であるため、特許文献２に示すようなロール紙に包装紙を巻く必要が無く、また、積段する際にロール紙をハンドリングする必要が無いため、ハンドリングのための設備を必要とせず、コストダウンに貢献することが出来る。また、ハンドリングのための設備は、複数の駆動機構を必要とするために筐体が大きくなる傾向にあるが、リフトアップガイド１１６をリフトアップモータ１１２及びリフトアップアーム１１７を用いて昇降させる構成なので、省スペースな装置を実現できる。

また、ロール紙１０はトイレットペーパーのような白っぽい紙を巻回したものであるため、可能な限りロール紙の上部に駆動部を持っていくことは避けたい。これは、駆動部に用いるオイルなどがロール紙１０を汚す可能性があるためで、そうしたリスクを防ぐ為にも、リフター機構を用いることは合理的である。

また、袋体供給ユニット１２０に用意した反転エアブロアによって、袋体を引っ繰り返した状態とし、積段ロール紙群３０を挿入する構成を採るので、袋体に積段ロール紙群３０が引っかかり無くスムーズに挿入される。このため、袋体の破れなどの発生を防いだり、ロール紙１０の破損を防いだりする効果が得られる。

以上、本発明に係るロール紙積段装置１００の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、積段ロール紙群３０は２列３段１８本としているが、２列２段１２本でパッケージングすることを妨げない。本発明では、姿勢変更ユニット１３０に備えるロール紙保持枠１３２の大きさや、拡口機構１４１の大きさを調整するだけで実現することが出来る。実際に、ロール紙保持枠１３２と拡口機構１４１のそれぞれには大きさを調整する機能を有しており、段取り換えを可能としている。

１０ ロール紙
３０ 積段ロール紙群
１１０ ロール紙搬送ユニット
１２０ 袋体供給ユニット
１３０ 姿勢変更ユニット
１４０ 袋体移動ユニット
１５０ プッシャユニット
１６０ 製品排出ユニット

Claims (1)

1. ロール紙を供給して整列した前記ロール紙を袋体に袋詰めするロール紙積段装置において、
   前記ロール紙を積段してロール紙群を形成する積段機構と、
   前記ロール紙群を前記袋体に押し込む挿入機構と、
   前記積段機構から前記ロール紙群を受け取る第１位置と、前記ロール紙群を前記袋体に押し込む第２位置と、前記ロール紙群の位置を変更する姿勢変更機構と、を備え、
   前記姿勢変更機構は、アームの先端に前記ロール紙群を保持する保持枠を有し、
   前記姿勢変更機構の有する前記アームには、リンク機構と該リンク機構と接続される回転機構が備えられ、
   前記第１位置で、前記積段機構から前記保持枠内に前記ロール紙群を受け取った後、前記アームの角度を変更することで、前記保持枠の前記第１位置と前記第２位置とを切り替えて前記ロール紙群を移動させ、
   前記回転機構が動作した際に前記リンク機構によって前記アームに動力を伝え、前記アームの角度を変更することで前記第１位置と前記第２位置との姿勢変更を行うこと、
   を特徴とするロール紙積段装置。

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