応用課程 開発課題20周年史

関東職業能力開発大学校第２４回 ポリテックビジョン in 栃木 45 図 3 の収納エリアはセット部から流れてきた紙管を 押上げエリアへと流すために下板に角度を設けてある． この角度は，セット部の「収納部へ紙管投入時に紙管 の姿勢が乱れにくい」角度に合わせて 15 °とした． 押上げエリアでは収納エリアに収納されている紙 管をエアシリンダによって 1 ～ 3 本ずつに分けて積上 げながら搬送する．図 4 の抑制板は，押し上げ時の紙 管量を調整するとともに，エアシリンダの上昇時に余 分な紙管を逃がす空間を作る役割をもつ． 図 4 押上げエリア 図 4 の爪は，図の位置よりは下方向へは回転しない が，上方向へは回転ができ，自重で常に図の位置にく るように爪形状を考えた．エアシリンダで持ち上げら れた紙管により，爪が押し上がる．そして，エアシリ ンダ下降時は，爪が定常位置に戻るため，紙管のみが 爪の上に残されることで，下からの積上げをする． 収納部では紙管が詰まった時やメンテナンス時の ため，押上げエリア横に作業用扉を設けた．作業時に 誤って機械動作スイッチを押してしまう事故を防止す るため，マグネットスイッチによるインターロックを かけ，扉開の状態では自動運転はしないようにした． ③ 供給部 収納部によって所定の位置まで運ばれた紙管を真 空吸着パッドによって 5 本ずつ吸着し，ホッパー内に 投入する．受皿には透過型センサを配置し，受皿内の 紙管量を確認する．そして， 2 つのセンサが紙管を検 知したとき，ホッパーへの投入動作をする． 本装置とホッパーとの配置関係から，紙管を投入す るには 500mm のストロークが必要となる．当初は， このストロークのエアシリンダを使用したが，エアシ リンダの突き出しが大きく，非常に危険であった．そ のため，機構を再検討し調査し，シリンダとラックア ンドピニオンを組み合わせた 2 倍速機構を利用するこ ととした．これによりエアシリンダのストロークは半 分の 250mm になり，突き出し量を 310mm 減らすこ とができた． ホッパーの上部に測距センサを用いてホッパー内 の紙管量を確認する．紙管が多いときは，供給を停止 し，紙管が少なくなったとき再度供給を開始する． ２ . ２ 制御盤および操作ペンダント 装置の主制御は全て PLC が担当しており， PIC マ イコンを PLC の入出力ユニットや AD 変換ユニット の役割を持つ回路の制御に用いている．多接点 PLC ・ PLC 専用の追加ユニットを購入するより，安価に制御 装置を構成することができる．また PLC と PIC マイ コン間は計算機リンク通信を行っており， PLC のレジ スタを PIC マイコンより読み書きすることができる． これにより PLC のレジスタと PIC マイコンのレジス タを同期させ，接点の拡張が可能となっている． 非常停止ボタンは，シリンダ制御用のソレノイドに 使われている電源を物理的に切断する．このため， PLC または PIC マイコンが暴走した際にも確実にシ リンダを停止させることができる． GOT の画面設計は，作業者が簡単に操作できるよ うにシンプルなボタン配置とした . ３．性能評価 性能評価を表 1 に示す． 表 1 性能評価 要求仕様 開発目標 性能評価 装置寸法 幅 1.2m ×奥行 2.1m ×高さ2m 要求仕様と同様 幅0.96m×奥行 1.85m ×高さ1.8m 使用部品 食品衛生法に 則る 食品衛生法に 則る × タクトタイム 8分/1箱 7分/1箱 6分39秒/1箱 紙管への ダメージ 目で見える破損 汚れは不可 要求仕様と同様 0.64%破損 使用部品は食品衛生法に基づいて選定する必要が あるが，装置予算・部品の加工形状から一部規定外の 部品を使用しているため，要求仕様・開発目標は未達 成とする． 紙管は図 4 にあるシリンダと押上げ範囲にある紙管 ガイドに挟まり傷がついてしまうことがある．原因は 運転が続くと抑制板内側にも紙管が溜り，押上げ時に 紙管が動けなくなるからだと考える． ４．装置費用 装置費用を表 2 に示す． 表 2 装置費用 機械 電気 合計 ¥549,000 ¥189,000 ¥738,000 ５．おわりに 作業者の背の高さまで重量のある段ボールを持ち 上げる作業が，本装置を使用することで腰高さ程度ま での持ち上げ作業となる．この動作は現在の動作に比 べ非常に楽であり，装置コンセプトの「作業者の負担 軽減」が実現できたといえる．また，細かい点で安全 装置や安全な動作プログラムを考えて装置の開発を行 なうことができた. 最後に，装置の設計・製作に当たりご意見・ご指導， 必要な資材を提供して頂いた企業様に感謝致します． 抑制板 爪 押上げ範囲 4