JP2019524093A - ハンドリングモジュール、転向ユニット、ならびにたばこ産業における棒状物品で満たされたトレーを空にする方法および装置 - Google Patents

Abstract

たばこ産業における棒状物品（Ｒ）で満たされたトレー（３，１３）を取り扱うように設計されたハンドリングモジュール（１９）であり、トレー（３，１３）を転向させるように設計された転向ユニット（１０）と、転向ユニット（１０）を昇降させるように設計されたリフトユニット（１１）と、を備え、転向ユニット（１０）は、リフトユニット（１１）の動作中にトレー（３，１３）を転向させるようになっている、ハンドリングモジュール（１９）であって、転向ユニット（１０）が、トレー（３，１３）の回転に、回転シャフト（１２）の軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ該回転の接線成分を有する方向に並進運動を加えるようになっている。本出願は、本発明に従うハンドリングモジュール（１９）を使用した、たばこ産業における棒状物品（Ｒ）で満たされたトレーを空にする方法および装置（１）にも関する。【選択図】図５

Description

本発明の目的は、ハンドリングモジュール、ならびにたばこ産業の棒状物品で満たされたトレーを空にする方法および装置に関する。

たばこ産業の工場は、喫煙のための様々な製品を製造している。連続的な製造段階において生産された完成品および半完成品はともに棒状物品と呼ばれ、コンベヤまたはトレーで搬送される。たばこ産業では、とりわけ、たばこ、シガリロ、葉巻およびフィルタ材ロッド向けのあらゆるタイプの棒状物品に用いられる、プラスチック製のトレーが常用されている。プラスチック製のトレーは、隣接する２つの壁を有しない直方体形状である。すなわち、これらは４つの壁を有するトレー（４壁トレー）である。プラスチック製のトレーは硬く、たばこ工場の敷地内で棒状物品を一時的に保管および搬送するために使用される。５つの壁を有するトレー（５壁トレー）として設計されたボール紙製のトレーは、一般に、工場の敷地外にフィルタロッドを搬送するために使用されている。ボール紙製のトレーは、壁がより薄く、低剛性であり、容易に変形可能であり、１つの壁がヒンジで取り付けられている。５壁トレーの充填は、トレーを開いた後、すなわちヒンジ壁を揺動させた後に行われる。充填後は、トレーを閉じなければならない。すなわち、揺動壁を元の位置に戻されなければならない。トレーを空にするには、ヒンジ壁を揺動させる。搬送時には、内部に集積された棒状物品を保護するために、充填されたトレーは蓋で覆われる。４壁および５壁トレーの荷降ろしのための装置は、基本的には同じように構成されているが、装置の機構については、トレーのタイプごとに別々に調整する必要がある。さらに、荷降ろしされる棒状物品のタイプおよび物理的パラメータもまた、荷降ろしプロセスに影響を与える。たばこ産業で使用されるトレーを空にするように構成された機構は、トレーを空にするサイクルにおいて該トレーを取り扱うためのユニットを備える。トレーの取り扱いには、下方に位置する開口側から重力によってトレーを空にするように、把持したトレーを運んで転向させることが含まれる。トレーからの棒状物品の引き出し方向は、トレー内に集積された棒状物品の軸線に対して垂直である。

ボール紙製の５壁トレーを空にするための装置は、欧州特許第１１１８５４３（Ｂ１）号により知られている。ボール紙製の５壁トレーを空にするための別の装置は、国際公開第２０１５０３３２６４（Ａ１）号により知られている。４壁トレーを空にするための装置は、英国特許出願公開第２０４３６０３（Ａ）号、欧州特許第１０８６６２８（Ｂ１）号、米国特許第３７５９４０８（Ａ）号、および欧州特許出願公開第１６５６８４１（Ａ１）号により知られている。先行技術文献はいずれも、トレーの持ち上げと転向とを同時に行うハンドリングモジュールが設けられた装置を明らかにしていない。さらに、いずれの先行技術文献も、５壁トレーと４壁トレーの両方の荷降ろしに適した装置を明らかにしていない。

独国特許出願公開第３３３８３９０（Ａ１）号、欧州特許出願公開第１７４１３５２（Ａ１）号、独国特許出願公開第１０２０１３２０８４０７（Ａ１）号、独国特許出願公開第２９１７８１８号（Ａ１）号、米国特許第３６５５０８０（Ａ）号などの先行技術文献は、トレーの回転および持ち上げ時に４壁トレーを荷降ろしする技術を提示している。しかしながら、当業者が見出すことができるのは、トレーを荷降ろし位置に搬送するために使用された２つの動きの組合せに過ぎない。既知の解決策は、経路だけでなく、動作のダイナミクスをもたらす速度、加速度などの運動の導関数を最適化する可能性を考慮していない。本発明の目的は、経路のさらなる制御を可能にし、かつ動作の導関数の間接的な制御を可能にすることである。

本発明の目的は、たばこ産業における棒状物品で満たされたトレーを取り扱うように設計されたハンドリングモジュールであり、該モジュールは、トレーの向きを変えるように設計された転向ユニットと、転向ユニットを昇降させるように設計されたリフトユニットと、を備える。本発明に従うモジュールは、転向ユニットが、リフトユニットの動作中にトレーを転向させるようになっていることをさらに特徴とする。

本発明に従うモジュールは、転向ユニットが、保持されたトレーとともに把持部材を回転シャフトの軸線に対して横方向に移動させるようになっている機構を備えることをさらに特徴とする。

本発明に従うモジュールは、把持部材がともに、転向ユニットのシャフトに連結されたガイドに取り付けられた可動体に取り付けられていることをさらに特徴とする。

本発明に従うモジュールは、把持部材が、一対の側面グリッパ、底面グリッパ、およびスライドカバーとして設計されていることをさらに特徴とする。

本発明に従うモジュールは、把持部材が、底面グリッパと一体化された一対の側面グリッパ、およびスライドカバーとして設計されていることをさらに特徴とする。

本発明に従うモジュールは、転向ユニットが、楕円形部分を含む経路上でトレーを搬送するようになっていることをさらに特徴とする。

さらに、本発明の目的は、充填済トレーのステーションと、充填済みトレーを転向させるように設計された転向ユニットと、転向ユニットを昇降させるように設計されたリフトユニットと、充填済みトレーを空にするステーションと、空トレーのステーションとが設けられた、たばこ産業における棒状物品のトレーを空にする装置である。本発明に従う装置は、転向ユニットが、リフトユニットの動作中にトレーを転向させるようになっていることを特徴とする。

本発明に従う装置は、転向ユニットが、保持されたトレーとともに把持部材を回転シャフトの軸線に対して横方向に移動させるようになっている保持機構を備えることをさらに特徴とする。

本発明に従う装置は、把持部材がともに、転向ユニットのシャフトに連結されたリニアガイドに取り付けられた可動体に取り付けられていることをさらに特徴とする。

本発明に従う装置は、把持部材が、一対の側面グリッパ、底面グリッパ、およびスライドカバーとして設計されていることをさらに特徴とする。

本発明に従う装置は、把持部材が、底面グリッパと一体化された一対の側面グリッパ、およびスライドカバーとして設計されていることをさらに特徴とする。

本発明に従う装置は、転向ユニットが、楕円形部分を含む複雑な動作を実行するようになっていることをさらに特徴とする。

本発明に従う装置は、５壁トレーのヒンジ壁を開くように設計された開口ユニットを備えることをさらに特徴とする。

さらに、本発明の目的は、たばこ産業における棒状物品のトレーを空にするための方法であって、当該方法では、充填済みトレーを充填済みトレーのステーションに配置し、該充填済みトレーを充填済みトレーのステーションに沿って搬送し、該充填済みトレーをリフトユニットによって持ち上げ、該充填済みトレーを転向ユニットによって移動させ、該充填済みトレーを、当該充填済みトレーを空にするステーションに配置し、空トレーを空トレーのステーションに搬送し、該空トレーを空トレーのステーションから受け取る。本発明に従う方法は、充填済みトレーを持ち上げている間に、転向ユニットによって当該トレーを転向させることを特徴とする。

本発明に従う方法は、把持部材が、保持されたトレーとともに回転シャフトの軸線に対して横方向に移動することをさらに特徴とする。

本発明の利点は、本発明に従うトレーを空にする装置は、たばこ産業で使用されているトレーのいずれについても移動経路の変更を可能にする点にある。機械機構、およびとりわけトレー内の棒状物品が受ける負荷は、トレーの個々の動きに関連しているが、最大の負荷はトレーの向きが変化する間に発生する。本発明に従う装置は、製品およびトレーそれ自体の重さに応じて移動経路を変更することを可能にし、さらに、物品が移動経路のそれぞれの段階で受ける加速度を調整することを可能にする。本発明では、機械機構の動作の流動性およびそのような機構における低負荷が達成された。

回転に対する接線成分を有する方向に追加の並進運動を追加することにより、転向ユニットのさらなる自由度が達成されることで、荷降ろしされた物品を、トレーを空にするステーションに正確に移送することが可能になる。稼働中の生産ラインにおいて、機械上で空になっているユニットの動きを修正することは、いかなる機械的調整または部品の交換も必要としない。トレーを空にするユニットの動作を、稼働中の生産ラインにおける機械上で修正することは、いかなる機械的調整や部品の交換も必要としない。

本発明の目的は、図示される好ましい実施形態において詳細に示されている。

４壁（第２のタイプ）の充填済みトレーの斜視図であり、トレーの正面側が見えている。 第２のタイプのトレー構成にある５壁（第１のタイプ）の充填済みトレーの斜視図であり、トレーの正面側が見えている。 第２のタイプのトレー構成にある５壁（第１のタイプ）の充填済みトレーの斜視図であり、トレーの背面側が見えている。 第２のタイプのトレー構成にある５壁（第１のタイプ）の充填済みトレーの斜視図であり、トレーの正面側が見えている。 トレーを空にする機械の側面図である。 機械の背面から見た転向ユニットおよびリフトユニットを示す図である。 機械の背面から見た変換ユニットおよび第１のタイプのトレーを示す図である。 変換ユニットおよび第１のタイプのトレーの側面図である。 変換ユニットのプレス部材および第１のタイプのトレーの上面図である。 変換ユニットのプレス部材および第１のタイプのトレーの上面図である。 トレーを空にする機械の側面図である。 転向ユニットを有するハンドリングモジュールの側面図である。 転向ユニットがいくつかの作業位置で示されている、トレーを空にする機械の側面図である。 ４壁（第２のタイプ）のトレーの移動経路を示す図である。 ４壁（第２のタイプ）のトレーの移動経路を示す図である。 ５壁（第１のタイプ）のトレーの移動経路を示す図である。 ５壁（第１のタイプの）トレーの移動経路を示す図である。 転向ユニットの動作の連続的な段階を示す図である。 転向ユニットの動作の連続的な段階を示す図である。 転向ユニットの動作の連続的な段階を示す図である。 転向ユニットの動作の連続的な段階を示す図である。

本明細書では、図１に簡略化して示す４壁トレー３と、図２に簡略化して示す５壁トレー１３と、を参照して本発明を説明する。両トレーはともに、直立位置で、充填されたものとして示されている。すなわち、両トレーは、充填済みトレーが、該充填済みトレーを空にする機械の充填済みトレーのステーションに配置されているような位置で示されている。トレーの充填された空間は、ハッチングで示されており、いくつかの例示的な棒状物品Ｒだけがトレーの底に横たわって示されている。充填済みトレーは、オペレータによって充填済みトレーのステーション上にこのような直立位置に配置されるが、オペレータは、トレーの内容物を見ることができるような方法でトレーの側壁を保持する。上、下、横および後ろなどの表現は、図１および図２に示すトレーの位置をいい、これらの図では、各トレーの前面、左側面および上面が見えている。４壁トレー３は、該トレーがその上に立つ底壁３Ｂと、後壁３Ａと、２つの側壁（左側壁３Ｌおよび右側壁３Ｒ）とを有するが、この面の指定は、充填済みトレーを充填済みトレーのステーションに置くオペレータにトレー３の開放前面３Ｇを向けた状態で、該オペレータから見える位置をいう。トレーの内容物の充填および排出は、開放面３Ｔを通して行われる。

４壁トレーは、十分な剛性が確保されるプラスチックまたは他の適切な材料で作ることができ、通常は、複数の用途に合わせて設計されている。

５壁トレー１３は、該トレーがその上に立つ底壁１３Ｂと、後壁１３Ａと、２つの側壁（左側壁１３Ｌおよび右側壁１３Ｒ）と、を有する。５壁トレー１３は、ヒンジ上壁１３Ｔ’を有し、該上壁１３Ｔ’は、その縁部１３Ｅに沿って接続されているトレー１３の後壁１３Ａに対して自動調心するように設計されている。上壁１３Ｔ’は、２つの揺動突出部１３ＦＬおよび１３ＦＲを有し、搬送中、それらは対応する側壁１３Ｌおよび１３Ｒのスロットに差し込まれている。５壁トレー１３を充填済みトレーのステーションに配置した後、オペレータが上壁１３Ｔ’を持ち上げると、揺動突出部１３ＦＬおよび１３ＦＲは側壁１３Ｌおよび１３Ｒから引き出されて、側壁１３Ｌおよび１３Ｒの外側で緩く吊り下げられる。図２ａおよび２ｂは、４壁トレーと同一の開放構成にある５壁トレー１３であって、該５壁トレーを空にするサイクルの後期段階における５壁トレー１３を示す。上壁１３Ｔ’は、５壁トレーの上部開放面１３Ｔを通して５壁トレー１３を空にすることができるように揺動する。５壁トレー１３の充填もまた、上部開放面１３Ｔを通して行われる。４壁トレー３と同様に、オペレータは、開放前面１３Ｇを該オペレータの方に向けて５壁トレー１３を保持しながら、５壁トレー１３を充填済みトレーのステーション上に配置する。

５壁トレー１３は、ボール紙または他の安価な材料で作ることができ、通常は、４壁トレーよりも柔らかく、使い捨て用に設計されている。

以下に記載されるトレー３，１３を空にする機械１は、トレー荷降ろし機であり、機械構成を変える必要なしに、硬い４壁トレー３および低剛性の５壁トレー１３の両方を空にするようになっている。簡潔にする目的で、本発明に従うトレーを空にする機械１に属するユニットは、図３では、駆動機構なしに簡略化して示されており、機械の外側輪郭は破線で示されている。トレーを空にする機械１は、充填済みトレーのステーション２を備え、その上には、荷降ろしすべき充填された４壁トレー３または５壁トレー１３がオペレータによって配置される。充填済みトレーのステーション２は、トレー３，１３を搬送するための２つのコンベヤベルトを備えるコンベヤ４として設計することができる。トレー３，１３は、平坦な支持面を有するリンクを含むチェーンによって搬送されてもよい。トレー３，１３は、それらを荷降ろしのために搬送するべく充填済みトレーのステーション２から第１の充填済みトレー３’，１３’として供給され、複数の充填済みトレー３，１３は、充填済みトレーのステーション２上に集められる。ステーション２にあるすべての充填済みトレー３，１３からの、第１の充填済みトレー３’，１３’の供給は、コンベヤ４によって搬送される第１のトレー３’，１３’を除くすべての充填済みトレー３，１３をコンベヤ４から持ち上げた後に行うことができる。トレー３，１３の持ち上げは、その動きにロックデバイス４Ｂの下降が連動しているリフトデバイス４Ａによって行うことができ、これにより、コンベヤ４によって搬送される第１の充填済みトレー３’，１３’が通過することができる。第１の充填済みトレー３’，１３’の供給後、リフトデバイス４Ａが下降され、該リフトデバイス４Ａによって先に持ち上げられたトレー３，１３がコンベヤ４上に置かれ、ロックデバイス４Ｂが持ち上げられる。充填済みトレーのステーション２は、該充填済みトレーのステーション２に沿って搬送されるトレー３，１３の両側に配置された横方向ガイド４Ｃを備える。横方向ガイド４Ｃは、供給方向、すなわち充填済みトレーのステーション２の後部２Ａから前部２Ｂの方向に集束的に位置決めされているが、横方向ガイド４Ｃの収束は、トレー３，１３の種類、例えばトレー３、１３の剛性に応じて調整することができる。さらに、横方向ガイド４Ｃは、トレー３，１３の種類、特に、トレー３，１３の側壁の剛性およびトレー３，１３の側壁の形状にも応じて、異なる高さに位置決めされてもよい。充填済みトレーのステーション２は、調整可能な支持要素５を備える。支持要素５の位置調整は、充填済みトレー３，１３を容易に収集でき、または持ち上げられる場所で該充填済みトレー３，１３を停止できるようにするために必要である。４壁トレー３および５壁トレー１３においては、それらの剛性が異なるために、調整可能な支持要素５を異なる位置に配置する必要がある場合がある。充填済みトレー３，１３は、オペレータによって、充填済みトレーのステーション２の後部２Ａに配置される。充填済みトレーのステーション２の前部２Ｂには、充填済みトレー３，１３を持ち上げるように設計されたリフトユニット６が配置されている。リフトユニット６は、充填済みトレー３，１３のステーション２のコンベヤ４から、充填済みトレーを持ち上げるように設計されたリフトとして実施することができ、リフトユニット６の機構は、コンベヤ４のコンベヤベルトの下に位置している。

トレーを空にする機械１は、５壁トレー１３の上壁１３Ｔ’を開口させるように設計された２つの開口ユニット２１Ｌ，２１Ｒ（図３）を備える。開口ユニット２１Ｌ，２１Ｒは、例えば、上壁１３Ｔ’を揺動させる回転作業要素２２Ｌおよび２２Ｒ（図３ａ）を有する。以下、図２に示す５壁トレー１３の構成は、第１のタイプの構成と称し、図１に示す４壁トレー３の構成は、第２のタイプの構成と称する。５壁トレー１３の上壁１３Ｔ’を揺動させて後壁１３Ａに押し付け、続いて突出部１３ＦＬおよび１３ＦＲを側壁に１３Ｌおよび１３Ｒにそれぞれ押し付けることによって、該５壁トレー１３を第１のタイプの構成から第２のタイプの構成に変換することが可能である。５壁トレー１３は、該５壁トレーが第２のタイプの構成に変換された後にのみ、転向ユニット１０によって把持されてもよい。開口ユニット２１Ｌおよび開口ユニット２１Ｒはともに、トレー構成を第１のタイプの構成（すなわち、トレーの内側を覆う５つの壁を有するトレー）から第２のタイプのトレー構成に対応する構成（すなわち、トレーの内側が第５の壁によって覆われていない、４つの壁を有するトレー）に換える変換ユニットを構成している。

充填済みトレー３，１３を持ち上げるように設計されたリフトユニット６は、図３ａに示すブラケット７Ａ，７Ｂおよび７Ｃを備える。トレーの変形を回避するために、充填済みトレー３，１３を持ち上げる際には、トレーを空にする機械１の前部１Ａに向かって傾斜し得る相互連結ブラケット７Ａ，７Ｂおよび７Ｃ上のいくつかの点で充填済みトレー３，１３を支持する。リフトユニット６による持ち上げの際、トレー３，１３は、可動式の横方向クランプ部材８Ｌおよび８Ｒによって保持される。これには、ボール紙製の５壁トレー１３の場合、５壁トレー１３が変形するリスクを排除し、かつ５壁トレー１３の上隅部内の棒状物品Ｒを移動（倒れ）させる役割がある。横方向クランプ部材８Ｌおよび８Ｒは、例えば、空気圧式アクチュエータ９によって動作させることができるが、クランプ部材８Ｌおよび８Ｒの位置は、使用されるトレー３，１３の剛性および全体寸法に従って調整する必要がある。４壁トレー３の場合、トレー３の側壁３Ｌ，３Ｒに圧力を加える必要はなく、この場合、クランプ部材８Ｌおよび８Ｒは水平方向の移動を制限する。リフトユニット６によるトレー３，１３の持ち上げは、電気または空気圧駆動を有する任意の直線移動機構によって達成することができる。リフトユニット６は、転向ユニット１０が充填済みトレー３，１３をグリップできる高さまで、該充填済みトレー３，１３を持ち上げる。転向ユニット１０は、充填済みトレー３，１３を空にするステーション２３でそれを荷降ろしする前に、充填済みトレー３，１３を転向させるようになっている。転向ユニット１０は、特定の高さで静止するように設計されていてもよく、またはリフトユニット１１によって垂直方向に移動してもよい。転向ユニット１０を下降させ、次に、転向ユニット１０によって充填済みトレー３，１３ステーション２から充填済みトレー３，１３を直接持ち上げることも可能であり、これについては以下でより詳細に説明する。

図３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは、５壁トレーを開くように設計された代替的な変換ユニットを示す。図３ｂは、リフトユニット６によって持ち上げられたトレー１３を示す、機械の後ろから見た図である。変換ユニット２１は、アクチュエータ３１Ｌおよび３１Ｒを備え、これらには、アクチュエータ３１Ｌおよび３１Ｒのピストンロッドに取り付けられたプッシュ部材３２Ｌおよび３２Ｒが設けられている。プッシュ部材３２Ｌおよび３２Ｒは、縁部１３Ｅを通る軸線内で、壁１３Ｔ’を突出部１３Ｆとともに揺動させるために使用される。アクチュエータ３１Ｌおよび３１Ｒは、プッシュ部材が壁１３Ｔ’の表面に作用することができるように、壁１３Ｌおよび１３Ｒに対して傾斜している。アクチュエータ３１Ｌおよび３１Ｒの作用の結果、第１のタイプの構成を有するトレー１３の上壁１３Ｔ’は、図３Ｃに示すように揺動する。アクチュエータ３１Ｌおよび３１Ｒは引き出し位置にあり、プッシュ部材３２Ｌおよび３２Ｒは壁１３Ｔ’に当接している。アクチュエータ３３Ｌおよび３３Ｒの役割は、壁１３Ｔ’ならびに突出部１３ＦＬおよび１３ＦＬをさらに曲げることである。プッシュ部材３４Ｌおよび３４Ｒは、アクチュエータ３３Ｌおよび３３Ｒのピストンロッドに取り付けられている。図３ｄには、壁１３Ｔ’ならびに突出部１３ＦＬおよび１３ＦＲを折り曲げる前の、図３ｅには、折り曲げた後の、プッシュ部材３４Ｌおよび３４Ｒのピストンが示されている。プッシュ部材３４Ｌは、アクチュエータ３３Ｌに取り付けられており、壁１３Ｔ’を壁１３Ａに当接させるように折り曲げ、かつ突出部１３ＦＬを壁１３Ｌに当接させるように折り曲げるために使用される。プッシュ部材３４Ｒは、アクチュエータ３３Ｒに取り付けられており、壁１３Ｔ’を壁１３Ａに当接させるように折り曲げ、かつ吐出部１３ＦＲを壁１３Ｒに当接させるように折り曲げるために使用される。プレス部材３４Ｌを有するアクチュエータ３３Ｌおよびプレス部材３４Ｒを有するアクチュエータ３３Ｒは、自動調心壁１３Ｔ’を壁１３Ａに押し付け、かつ突出部１３ＦＬおよび１３ＦＲの形態である連結部材をトレー１３の壁１３Ｌおよび１３Ｒに押し付けるように設計されたプレス機構３４を構成する。リフト機構３２およびプレス機構３４は、変換ユニット３５を構成すると同時に開口ユニットである。他の実施形態において、プッシュ部材３４Ｌおよび３４Ｒは、転向ユニット１０、例えば、該転向ユニット１０の本体部１４に取り付けられていてもよく、この場合、壁１３Ｔ’ならびに突出部１３ＦＬおよび１３ＦＲの折り曲げは、転向ユニット１０の下降中に行われる。

トレーを空にする機械１は、機械の前部１Ａに、充填済みトレーを空にするステーション２３を備える（図４）。その下には、トレー３，１３から荷降ろしされた棒状物品Ｒを受け取るコンベヤ２４が配置されている。トレーを空にする機械１の後部１Ｂには、空トレーのステーション２５が配置されている。空トレーのステーション２５は、コンベヤまたは空トレーのストアとして設計することができる。空トレーのステーション２５は、支持体２７を有する自己調整棚２６を備える受け取りユニットを備える。引き出された棚２６の上には、充填済みトレーを空にするステーション２３で空にされた後に転向ユニット１０によって搬送された空トレー３，１３が配置されている。支持体２７を有する棚２６を機械１の後部１に向かって後退させると、ステーション２５に集められたすべての空トレー３，１３が変位する。

図４のトレーを空にする機械１は、充填済みトレーのステーション２のコンベヤ４の上方の高さに位置する変換ユニット２１を備え、これはコンベヤ４上にあるトレー１３’の構成を変えることができる。このような機械の実施形態では、充填済みトレー１３が第１のタイプの構成で供給された後、その構成は第２のタイプの構成に変換され、次いでトレー１３はリフトユニット６によって持ち上げられるか、または下降した転向ユニット１０によって掴まれる。制御システムは、第１のタイプの構成でトレーが機械に装填されたときに、変換ユニット２１を作動させるようになっている。トレーを空にする機械１上に４壁トレー３が供給される場合、変換ユニットは不作動状態のままである。また、トレー１３をリフトユニッ６によって持ち上げた後に、第１のタイプのトレーを第２のタイプのトレーの構成に変換することも可能である。

トレーを空にする機械１は、該機械１の個々のユニットに接続された、図３に示す制御部４０を備える。機械１の制御システムは、充填済みトレーのステーション２上に配置されたトレーのタイプを検出するように設計された検出ユニット４１を備える。ステーション２上に配置されたトレーのタイプの検出に応じて、変換ユニット２１，３５の起動を行うことができる。変換ユニット２１，３５は、その作業要素が第１のタイプの構成にある５壁トレーの壁に作用し、第２のタイプの構成にある４壁トレーの壁には作用しないので、供給されたトレーのタイプに関係なく動作状態にあってもよい。

図５は、リフトユニット１１のスライド１１Ａ上に回転軸１２Ａを有する、回転シャフト１２に取り付けられた転向ユニット１０を示す。転向ユニット１０は主支持要素１４を備え、その上に４壁トレー３または５壁トレー１３の後壁３Ａ，１３Ａがそれぞれ支持される。転向ユニット１０は、トレー３，１３を把持するように設計された把持部材、すなわちトレー３，１３の底壁３Ｂ，１３Ｂを支持するための少なくとも１つの底面グリッパ１５Ｌ，１５Ｒと、トレー３，１３の側壁３Ｌ，３Ｒ，１３Ｌ，１３Ｒをグリップするための少なくとも一対の側面グリッパ１６Ｌ，１６Ｒと、トレー内にある棒状物品Ｒを覆うためのダンパ１８と、を備え、当該把持部材は、トレー３，１３の取り扱い中に、転向ユニット１０内にトレー３，１３を保持するための保持機構１０Ａに取り付けられている。転向ユニット１０およびリフトユニット１１によって、ハントリングユニット１９が構成されている。トレー３，１３の取り扱いは、リフトユニット１１によってトレー３，１３を持ち上げること、および転向ユニット１０によってトレー３，１３を転向させること、ならびに保持機構１０Ａ上のトレー３，１３を転向ユニット１０のシャフト１２の軸１２Ａから離間するように移動させること、として理解されるべきである。さらに、トレー３，１３を空にするサイクルの実行中に、トレー３，１３を持ち上げ、向きを変え、回転軸１２Ａから離間する方向に移動させる機能を自由に組み合わせることが可能である。

図３ａの実施形態は、自動位置合わせする一対の底面グリッパ１５Ｌ，１５Ｒを示しており、該底面グリッパ１５Ｌ，１５Ｒは、トレー３，１３の底壁３Ｂ，１３Ｂをそれぞれ支持するようになっている。低剛性のトレー３，１３である場合や棒状物品Ｒが重い場合は、より多くの数の底面グリッパを必要とする場合がある。この実施形態は、クランプ部材を構成する長手方向スラットの形状に設計された側面グリッパ１６Ｌおよび１６Ｒを示している。側面グリッパ１６Ｌ，１６Ｒの形状は、トレー３，１３の側壁の表面形状に依存し得る。５壁トレー１３は滑らかな側壁を有するが、４壁トレー３の側壁にはリブがあり追加の突起を有する場合がある。側面グリッパ１６Ｌ，１６Ｒは、空気圧式アクチュエータ１７によって移動させることができ、それぞれがトレーの側壁３Ｌおよび３Ｒならびに１３Ｌおよび１３Ｒの変形を排除するクランプ部材としてトレー３，１３に作用することができる。クランプ部材１６Ｌおよび１６Ｒの位置は、使用されるトレー３，１３の剛性および全体寸法に従って、トレー３，１３の保持位置の調整を要する。転向ユニット１０内の保持機構１０Ａのガイド１８Ａにスライド可能に固定され、直線運動を伴う任意の不図示の駆動ユニット、例えば、空気圧駆動または電気駆動ユニットによって作動されるダンパ１８が、トレー３，１３内の棒状物品Ｒを覆うために使用される。保持機構１０Ａは、側面グリッパ１６Ｌ，１６Ｒと、自動位置合わせする底面グリッパ１５Ｌ，１５Ｒと、ダンパ１８と、本体部１４に取り付けられたそれらの駆動要素とを備える。駆動要素は、例えば、トレー用の主支持要素を構成するプレートとして設計される。保持機構１０Ａは、回転軸１２Ａを有する回転シャフト１２と連結するリニアガイド１０Ｂに取り付けられている。保持機構１０Ａは、該保持機構１０Ａがシャフト１２の軸線１２Ａに対して横方向に確実に移動するように、任意の駆動機構（不図示）によってガイド１０Ｂに沿って移動することができる。保持機構１０Ａは、トレー３，１３の、回転シャフト１２の軸線１２Ａからの距離を変えるようになっている。トレー３，１３の回転運動と直線運動とを組み合わせることにより、トレー３，１３を空にするステーション２３の荷降ろし位置への搬送中に、該トレー３，１３を無制限に取り扱うことが可能になる。さらに、リフトユニット１１の持上動作のどの段階においても、転向ユニット１０の回転動作を開始することができる。

図６は、トレーを空にする機械１を、そのユニットが特徴的な位置にある状態で示す。リフトユニット６は、底部位置に実線で示され、上部位置６’に破線で示されている。底部位置における転向ユニット１０は実線で示されており、この位置において、トレー３，１３はリフトユニット６から移送される。上部位置１０’における転向ユニット１０は、破線で示されている。転向ユニット１０の回転動作は上部位置１０’で開始することができ、また、それは上部位置１０’に到達する前に、すなわち、リフトユニット１１による持ち上げ中にすでに開始していてもよい。トレー３，１３の荷降ろし直前の位置にある転向ユニット１０は、破線で示されて符号１０’’が付されている。実線で示される空のトレーのステーション２５の受け取りユニット２８は待機位置、すなわち、空のトレーを受け取らない後退位置にある。破線で示される受け取りユニット２８は、トレー受け取り位置にあり、符号２８’が付されている。

図７は、４壁トレー３の移動経路７０を示しているが、トレー移動の連続的な段階は、トレーの後壁の中央に位置する点に関して示されている。個々の機構の動作領域を通過するトレーの中点によってとられる連続した特徴点を結ぶ移動経路７０が、太破線で示されている。充填済みトレーのステーション２において、充填された４壁トレー３は、点Ａから点Ｂまで連続した位置を通過する。点Ｂからの充填された４壁トレー３は、支持要素５またはリフトユニット６によって制御される位置に移動させられ、点Ｃで停止する。リフトユニット６は、上昇動作を開始して４壁トレー３を持ち上げ、充填された４壁トレー３を数度だけ傾斜させる。傾斜後の４壁トレーの位置は、Ｃ’で示されている。上昇動作中、トレー３はクランプ８Ｌおよび８Ｒによって保持される。４壁トレー３が点Ｄに到達すると、リフトユニット６は上昇動作を終了する。転向ユニット１０は、側面グリッパ１６Ｌおよび１６Ｒおよび自動位置合わせする支持部１５Ｌおよび１５Ｒによって４壁トレー３をグリップし、ダンパ１８によってトレー内に集められた棒状物品Ｒを覆う。リフトユニット６を下降させる。次に、転向ユニット１０は、グリップされた４壁トレー３とともに、リフトユニット１１によって、すなわちハンドリングユニット１９によって持ち上げられ、トレー３は点Ｅに到達する。転向ユニット１０の回転動作は点Ｅから始まるが、転向ユニット１０は破線で示されている。転向ユニット１０の回転動作開始後、転向ユニット１０の軸心からのトレーの距離を大きくするために、４壁トレー３とともに保持機構１０Ａの移動を開始する。保持機構１０Ａの移動は、回転シャフト１２の軸１２Ａに対して横方向に行われる。トレーおよび棒状物品の種類に応じて、保持機構１０Ａの移動は、回転動作のいずれの段階で開始されてもよい。転向ユニット１０の回転動作と保持機構１０Ａの移動との組み合わせの結果、４壁トレー３は、ほぼ楕円形の経路または楕円形部分で構成される経路上を点Ｅから点Ｆまで移動する。充填された４壁トレー３が移動する移動経路は、円形部分と複数の楕円形部分とを含むことができるが、移動経路の形状は、棒状物品Ｒの物理的パラメータ、主にそれらの重量に依存する。点Ｆでは、４壁トレー３の荷降ろし開始前に、４壁トレー３が垂直方向から様々な角度に数回にわたって揺動される。点Ｆから点Ｇへのトレーの搬送中、充填済みトレーを空にするステーション２３では、ダンパ１８が後退させられて、４壁トレー３からコンベヤ２４への棒状物品Ｒの荷降ろしが開始される。４壁トレー３から棒状物品Ｒを部分的に荷降ろしした後、該４壁トレー３はハンドリングユニット１９によって受け取られてもよい。このときの４壁トレー３は、転向ユニット１０の保持機構１０Ａによってグリップされたままであるからである。あるいは、４壁トレー３は、完全に空になるまで、荷降ろし位置にある点Ｇに留まることができる。空のトレー３を受け取るときは、まず、トレー３が、区間Ｇ−Ｈ内を垂直方向に移動し、次いで経路の区間Ｈ−Ｊ内を移動して、空のトレーのステーション２５の受け取りユニット２８に送られる。区間Ｈ−Ｊは、区間Ｅ−Ｆの上方に延びている。これは、トレーを部分的に荷降ろしした後に該トレーを受けるとき、区間Ｇ−Ｈは直線的かつ垂直でなければならないからである。移動経路の区間Ｈ−Ｊは、（トレーが完全に空にされた後に、該トレーを受け取る場合）該経路の区間Ｅ−Ｆと同様であるか、またはそれと重なっていてもよい。区間Ｈ−Ｊ上のトレー３の移動は、ハンドリングユニット１９の転向ユニット１０以外の他のユニットによって達成されてもよい。さらに、空の４壁トレー３は、受け取りユニット２８によって点Ｋまで移動され、さらには、空のトレーのステーション２５に沿って点Ｌまで移動されて、そこからオペレータによって回収される。空のトレーは、受け取られた連続的な空のトレーに関連する受取ユニット２８の動作によって、点Ｋから点Ｌへと強制的に移動される。

搬送された棒状物品Ｒにおいては、手柔らかに処理すること、および機械的負荷を可能な限り低減することが要求される。棒状物品の重量が異なることに起因して、トレーを荷降ろしする機構は様々な負荷を受ける。負荷は、特には、転向ユニット１０の機構に影響を及ぼす。トレー３，１３の取り扱い中、その中に含まれる棒状物品Ｒは、トレー３，１３に対してある程度動くことがある。トレー３，１３に対して棒状物品Ｒが動くと棒状物品Ｒが損傷する可能性があるため、そのような動きを排除するか少なくとも制限する必要がある。リフトユニット１１による持ち上げが終了する前に、転向ユニット１０の軸線１２Ａを中心とする回転動作を開始することによって、棒状物品Ｒが受ける加速度および転向ユニット１０の機構にかかる負荷の最適分布が達成されることが試験により証明されている。

トレーの複雑な動きを作り出すことによって、すなわち、単純な並進または回転だけでなく、初期並進（リフティング）、回転および該回転に対する接線成分を有する方向へのさらに別の並進を組み合わせて経路を作り出すことによって、楕円形部分からなる経路だけでなく、特定の物理的特性を有する棒状要素を搬送するのに最適と考えられるあらゆる経路を作り出すことが可能である。本発明のように、第３の自由度を追加すると、トレーを配置可能な位置の範囲が広がり、トレーを搬送できる経路の数が大幅に増加することに留意されたい。例えば、通常、異なる材料で作られている５壁トレーと４壁トレーとの剛性は異なるが、これによれば、必要なときはいつでも５壁トレーの経路を４壁トレーの経路と異ならせることができる。

図８は、転向ユニット１０の回転動作が点Ｍで始まる４壁トレー３の修正された移動経路８０を示す。４壁トレー３の移動は、区間Ｍ−Ｎで開始することができる一方で、４壁トレー３を保持する機構を移動させることによる、４壁トレー３の回転軸１２Ａから離間する方向への移動は、区間Ｅ−Ｎ上の一点で開始する。転向ユニット１０の回転動作と、トレーを保持する機構１０Ａの直線動作と、が独立した機構であることにより、４壁トレー３の移動経路のコースを自由に形成することができる。

図９および図１０は、５壁トレー１３の移動経路９０，１００を示す。４壁トレー３の場合と同様に、移動の連続的な段階が、トレー１３の後壁の中央に位置する点に関して示されている。５壁トレー１３を充填済みトレーのステーション２に配置した後、機械のオペレータは上壁１３Ｔ’を予備的に揺動させる。５壁トレー１３の後壁の中点によってとられる連続的な特徴点を結ぶ移動経路が、太破線で示されている。点Ａから点Ｃへの通過は、４壁トレー３の場合と同様に行われる。リフトユニット６は、５壁トレー１３を点Ｄまで持ち上げる。この位置で、変換ユニット（例えば、２１Ｌおよび２１Ｒ）は、続く５壁トレーの荷降ろし作業を行うために壁１３Ｔ’を揺動させる。転向ユニット１０は、側面クランプ１６Ｌおよび１６Ｒならびに自動位置合わせする支持部１５Ｌおよび１５Ｒとともに５壁トレー１３をグリップしており、ダンパ１８によって、５壁トレー１３内に集められた棒状物品を覆っている。５壁トレー１３（すなわち、第１のタイプの構成にあるトレー）の移動経路のさらに他の部分は、４壁トレー３（すなわち、第２のタイプのトレー）の場合と同様に延びている。

棒状物品Ｒが受ける加速度および転向ユニット１０の機構にかかる負荷の最適分布は、点Ｅに到達する前に軸線１２Ａを中心とする回転動作を開始することによって達成され得ることが試験により示されている。図１０は、転向ユニット１０の回転動作が点Ｐで開始する５壁トレー１３の修正された移動経路１００を示す。ここでは、トレー１３の移動は、区間Ｐ−Ｓ上で開始することができるが、保持機構１０Ａを移動させることによる、トレー１３の回転軸１２Ａから離間する方向への移動は、区間Ｅ−Ｓ上の点で開始する。５壁トレー１３の場合、トレーの移動経路１００は、区間Ｈ−Ｕ上でのトレー１３の最初の持ち上げ、および続く区間Ｕ−Ｊ上でのトレーの緩やかな下降によって修正され得る。空のトレー１３の持ち上げは、４壁トレー３の場合よりも急勾配である。棒状物品Ｒが入っていないボール紙製の５壁トレー１３は、側方クランプ部材によって加えられる圧力に起因する変形を受けやすいため、５壁トレー１３においては、このような移動経路がより好ましいことが判明した。

図１１〜１４は、トレー３，１３が転向ユニット１０のシャフト１２の軸線１２Ａから離間する方向に移動する間における、転向ユニット１０の回転の連続的な段階を示す。トレーの後壁と、シャフト１２の軸線１２Ａとの間の距離ｄ１〜ｄ４は、ｄ１からｄ４まで徐々に大きくなる。保持機構１０Ａをガイド１０Ｂ上で移動させることによって、距離ｄ１〜ｄ４が大きくなる。図１１に示されるトレーの後壁とシャフト１２の軸線１２Ａとの間の最初の最小距離は、ｄ１として定義される。トレーの後壁とシャフト１２の軸線１２Ａとの間の最終的な最大距離は、ｄ４として定義され、ここで、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４である（ｄ２およびｄ３は、トレー３，１３の後壁と軸線１２Ａとの間の連続的な中間距離である）。

Claims (13)

1. たばこ産業における棒状物品で満たされたトレー（３，１３）を取り扱うように設計されたハンドリングモジュール（１９）であり、
   前記トレー（３，１３）を軸線（１２Ａ）周りに回転させるようになっている回転シャフト（１２）を有する転向ユニット（１０）と、
   前記転向ユニット（１０）を昇降させるようになっているリフトユニット（１１）と、を備え、
   前記転向ユニット（１０）が、前記リフトユニット（１１）の動作中に前記トレー（３，１３）を回転させるようになっている、ハンドリングモジュール（１９）であって、
   当該ハンドリングモジュールは、
   前記転向ユニット（１０）が、前記トレー（３，１３）の回転に、前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に並進運動を加えるようになっていることを特徴とする、ハンドリングモジュール。
2. 前記転向ユニット（１０）は、前記トレー（３，１３）を保持する把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）を、前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に移動させるようになっている機構（１０Ａ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
3. 前記把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）は、一対の側面グリッパ（１６Ｌ，１６Ｒ）、底面グリッパ（１５Ｌ，１５Ｒ）、およびスライドカバー（１８）として設計されており、当該把持部材はともに、前記転向ユニット（１０）の前記シャフト（１２）に連結されたガイド（１０Ｂ）に取り付けられた可動体（１４）に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載のモジュール。
4. 前記転向ユニット（１０）は、楕円形部分を含む経路（７０，８０，９０，１００）上で前記トレー（３，１３）を搬送するようになっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモジュール。
5. たばこ産業における棒状物品（Ｒ）のトレーを反転させるように設計された転向ユニット（１０）であり、
   回転シャフト（１２）と、
   前記回転シャフト（１２）に取り付けられた、前記トレー（３，１３）を掴むための把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）と、を備え、
   前記把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）が、前記トレー（３，１３）の反転中に当該トレー（３，１３）を保持することを可能にするようになっていることを特徴とする、転向ユニットであって、
   当該転向ユニット（１０）は、
   リフトユニット（１１）の動作中に、前記トレー（３，１３）を回転させ、かつ当該トレー（３，１３）を前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向に移動させるようになっており、前記転向ユニット（１０）はさらに、前記トレー（３，１３）の前記回転に、前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に並進運動を加えるようになっていることを特徴とする、転向ユニット。
6. 前記把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）は、側面グリッパ（１６Ｌ，１６Ｒ）、底面グリッパ（１５Ｌ，１５Ｒ）、およびスライドカバー（１８）であり、当該把持部材はともに、前記転向ユニット（１０）の前記シャフト（１２）に連結されたリニアガイド（１０Ｂ）に取り付けられた可動体（１４）に取り付けられており、前記トレー（３，１３）の回転に、前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に並進運動が加えられるようになっていることを特徴とする、請求項５に記載のユニット。
7. 前記転向ユニット（１０）は、楕円形部分を含んで前記トレーを移動させるようになっていることを特徴とする、請求項５または６に記載のユニット。
8. たばこ産業における棒状物品（Ｒ）のトレー（３，１３）を空にする装置（１）であり、
   充填済みトレーのステーション（２）と、
   前記充填済みトレー（３，１３）を軸線（１２Ａ）周りに回転させるようになっている回転シャフト（１２）を有する転向ユニット（１０）、および前記転向ユニット（１０）を昇降させるように設計されているリフトユニット（１１）を備えるハンドリングモジュール（１９）と、
   充填済みトレーを空にするステーション（２３）と、
   空トレーのステーション（２５）と、を備える装置（１）であって、
   当該装置は、
   前記転向ユニット（１０）が、前記リフトユニット（１１）の動作中に、前記トレー（３，１３）を回転させ、かつ当該トレー（３，１３）を前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向に移動させるようになっており、前記転向ユニット（１０）はさらに、前記トレー（３，１３）の前記回転に、前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に並進運動を加えるようになっていることを特徴とする、装置。
9. 前記転向ユニット（１０）は、保持機構（１０Ａ）と、保持されたトレー（３，１３）とともに前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に移動するようになっている把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）と、を備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記把持部材（１５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１８）は、一対の側面グリッパ（１６Ｌ，１６Ｒ）、底面グリッパ（１５Ｌ，１５Ｒ）、およびスライドカバー（１８）として設計されており、当該把持部材はともに、前記転向ユニット（１０）の前記シャフト（１２）に連結されたリニアガイド（１０Ｂ）に取り付けられた可動体（１４）に取り付けられて、前記トレー（３，１３）の回転に、前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を有する方向に並進運動を加えるようになっていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記転向ユニット（１０）は、楕円形部分からなる複雑な動作を実行するようになっていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記装置は、５壁トレー（１３）のヒンジ壁を開くように設計された開口ユニット（２１，３５）を備えることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. たばこ産業における棒状物品（Ｒ）のトレー（３，１３）を空にする方法であり、
    前記充填済みトレー（３，１３）を充填済みトレーのステーション（２）に配置し、
    前記充填済みトレー（３，１３）を前記充填済みトレーのステーション（２）に沿って搬送し、
    前記充填済みトレー（３，１３）をリフトユニット（１１）によって持ち上げ、
    前記充填済みトレー（３，１３）を、軸線（１２Ａ）を有する回転シャフト（１２）を含む転向ユニット（１０）によって移動させ、
    前記充填済みトレー（３，１３）を、当該充填済みトレーを空にするステーション（２３）に配置し、
    空トレー（３，１３）を空トレーのステーション（２５）に搬送し、
    前記空トレー（３，１３）を前記空トレーのステーション（２５）から受け取る方法であって、
    当該方法は、
    前記トレー（３，１３）を持ち上げている間に、前記転向ユニット（１０）によって、前記充填済みトレー（３，１３）を回転させて前記回転シャフト（１２）の前記軸線（１２Ａ）に対して横方向かつ前記回転の接線方向成分を含む方向に移動させることを特徴とする、方法。

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