JP4222514B2 - ペットボトル分別システム - Google Patents

Description

本発明は、使用済みのペットボトルを本体とキャップとラベルに分別するペットボトル分別システムに関する。

資源の有効利用や環境破壊の防止などの観点から、ペットボトルの回収並びにリサイクルの必要性が叫ばれている。従来、使用済みのペットボトルは、処理業者の元に集められた後、手作業で本体とキャップとラベルに分別されていた。

しかしながら、ペットボトルを手作業で本体とキャップとラベルに分別するため、極めて非効率的であり、作業に多大の時間がかかり、処理コストを上昇させる原因となっている。このような状況下において、ペットボトルを効率的に本体とキャップとラベルに分別するシステムが強く望まれている。

したがって、本発明は、使用済みのペットボトルを本体とキャップとラベルに自動的に分別するペットボトル分別システムを提供することを目的とする。

本願請求項１に記載のペットボトル分別システムは、ペットボトル本体から、その長さ方向に沿って直線状に切断されたラベルを除去するためのラベル除去装置を備え、前記ラベル除去装置が、切断線の上方、切断線と直交する側方、切断線と平行に斜め上方から順に僅かに時間を隔てて、ラベルに向かってエア又は水を噴射するように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項２に記載のペットボトル分別システムは、前記請求項１のシステムにおいて、基台上に水平に置かれたペットボトルの上面より僅かに下方に位置する切断刃を有するラベル切断装置を更に備え、前記ラベル切断装置が、ピストンロッドを伸長させペットボトルの底部を押すことによりペットボトルを移動させて、前記切断刃の下方を通過させることによって、前記ペットボトルのラベルを切断するように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載のペットボトル分別システムは、前記請求項１又は２のシステムにおいて、ペットボトル本体からキャップを取り外すためのキャップ取り外し装置を更に備え、前記キャップ取り外し装置が、キャップを把持するためのキャップ把持部と、ペットボトル本体を挟持するための本体挟持部と、キャップ把持部を回転させるためのキャップ回転部とを有し、前記本体挟持部でペットボトル本体を挟持した状態で、キャップが把持されている前記キャップ把持部を前記キャップ回転部で回転させることにより、ペットボトル本体からキャップを取り外すように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項４に記載のペットボトル分別システムは、前記請求項１から３までのいずれか１項のシステムにおいて、ペットボトルがキャップ部分を下にして落下するように構成された整列開口を更に備え、前記整列開口が、処理しようとするペットボトルの長さと幅よりもそれぞれ大きな長さと幅をもつ矩形形状を有しており、前記整列開口には、角が丸みを帯び、僅かに上方に反るように形成された第１調整板がペットボトル進入方向の手前側の両方の隅にそれぞれ設けられ、角が丸みを帯び、僅かに下方に反るように形成された第２調整板がペットボトル進入方向と反対側の両方の隅にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。

本発明のペットボトル分別システムの分別ユニットによれば、処理しようとするペットボトルを自動的にペットボトル本体、ラベル、キャップに分別することができるため、非常に効率的で、処理コストの低減化にも寄与する。また、分別ユニットに整列ユニットを付加することにより、処理しようとするペットボトルをその向きを考慮することなくホッパ内に投入することができるので、分別作業の一層の効率化を図ることができる。

次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係るペットボトル分別システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係るペットボトル分別システムを概略的に示した全体図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係るペットボトル分別システムは、ホッパ１２内に投入されるペットボトル（長さ：Ｌ_P 、幅：Ｗ_P ）をキャップ部分が移動方向の先端に位置するように整列させる整列ユニットと、整列ユニットによって整列されたペットボトルを本体とキャップとラベルに分別する分別ユニットに大別される。

まず最初に、整列ユニットについて説明する。処理しようとするペットボトルは、ホッパ１２内に投入される。ホッパ１２に隣接して配置され、ほぼ垂直方向に延びたベルトコンベア１４には、ペットボトルをほぼ水平状態にして載せるための載置手段１４ａが設けられており（図２では、ベルトコンベア１４に４基の載置手段１４ａが設けられている）、ペットボトルは、載置手段１４ａ上にほぼ水平に載せられた状態で、ホッパ１２の底部から上方に搬送される。載置手段１４ａは、図３（ａ）では３本の湾曲した爪状のものとして示されているが、他の型式のものにしてもよい。ベルトコンベア１４は、普通の駆動源（図示せず）によって駆動される。なお、図１では、作図の都合上、ベルトコンベア１４の中央部が切除された状態で示されている。図２は、ペットボトル分別システム１０のうち、ホッパ１２、ベルトコンベア１４及び載置手段１４ａのみを示した図である。

ベルトコンベア１４の上部に隣接して、転向装置１６が配置されている。図３（ａ）は、転向装置１６、ベルトコンベア１４、及び後述する搬送路１８、整列開口２０の位置関係を示した平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線３ｂ−３ｂに沿って見た断面図である。転向装置１６は、駆動源（図示せず）によって回転駆動される円板１６ａと、円板の中央に配置された円錐台形の隔壁１６ｂと、円板１６ａの側壁を構成する円筒形のカバー１６ｃとを有している。隔壁１６ｂの下端とカバー１６ｃとの幅Ｗ₀ （図３（ｂ））は、ペットボトルの幅よりも僅かに広くなるように形成されている。転向装置１６は、ベルトコンベア１４によって搬送されてきたペットボトルの移動方向を変える役目を果たす。すなわち、ベルトコンベア１４によって搬送され、転向装置１６の隔壁１６ｂとカバー１６ｃとの間の円板１６ａ上に落下したペットボトルは、円板１６ａの回転につれて移動方向を変えられる（図３（ａ）では、左方に移動する状態から右方に移動する状態に変えられる）。なお、ペットボトルが立った状態で搬送されてくることを考慮して、好ましくは、転向装置１６に、立ったペットボトルを寝かせるための回転羽根１６ｄが配置されている。回転羽根１６ｄは、駆動源１６ｅによって駆動され、立った状態で搬送されてくるペットボトル（図３（ｂ）参照）に当たって寝かせた状態にするように構成されている。

転向装置１６の出口には、搬送路１８が配置されており、搬送路１８の末端には、ペットボトルがキャップ部分を下にして落下するように構成された整列開口２０が設けられている。整列開口２０は全体として、長さＬ、幅Ｗの矩形形状（Ｌ＞Ｌ_P 、Ｗ＞Ｗ_P ）を有しており、角が丸みを帯びた第１調整板２０ａがペットボトル進入方向の手前側の両方の隅に取り付けられ、角が丸みを帯びた第２調整板２０ｂがペットボトル進入方向と反対側の両方の隅に取り付けられている。第１調整板２０ａの角は好ましくは、僅かに上方に反るように形成されている（図４（ｂ）参照）。また、第２調整板２０ｂの角は好ましくは、僅かに下方に反るように形成されている（図４（ｃ）参照）。

図５を参照して、整列開口２０の作用について説明する。まず、ペットボトルがキャップ部分を先頭にして整列開口２０に進入してきた場合について説明する。後続のペットボトルに押されて整列開口２０に接近したペットボトル（図５（ａ））は、まず、第１調整板２０ａの反りによって僅かに上向きになった後、整列開口２０に進入し、キャップ部分の重さにより、キャップ部分を下にして整列開口２０から下方に落下する（図５（ｂ））。次に、ペットボトルが底部を先頭にして整列開口２０に進入してきた場合について説明する。後続のペットボトルに押されて整列開口２０に接近したペットボトルは、まず、第１調整板２０ａの反りによって僅かに上向きになった（図５（ｃ））後、整列開口に進入する（図５（ｄ））。この際、図５（ａ）及び図５（ｂ）の場合と相違して、ペットボトルの底部が軽いので、整列開口２０から下方に落下することなく整列開口２０を乗り越え、ペットボトルの底部が整列開口２０の第２調整板２０ｂの側に到達し（図５（ｅ））、後続のペットボトルに更に押されて、ペットボトルのキャップ部分が整列開口２０の第１調整板２０ａを通り過ぎると、キャップ部分の重さにより、キャップ部分を下にして整列開口２０から下方に落下する（図５（ｆ））。このようにして、ホッパ１２内に無秩序に（換言すると、キャップ部分の向きを考慮せずに）投入されたペットボトルは、整列開口２０を通過することにより、キャップ部分を先頭にした状態に整列されることになる。

なお、整列開口２０の下方には、整列開口２０に落下したペットボトルを分別ユニットに誘導するための誘導路２２が配置されている。

次に、分別ユニットについて説明する。整列開口２０から落下したペットボトルは、誘導路２２を介して、キャップ部分を先頭にした状態で、分別ユニットの基台２４に到達する。図６に示されるように、誘導路２２の出口付近には、ペットボトルが基台２４に到達したことを検知するためのセンサ２６が配置されている。基台２４には、ペットボトルの到達箇所に隣接して、シリンダ２８が配置されており、センサ２６によりペットボトルの到達が検知されるとシリンダ２８のピストンロッド２８ａが伸長してペットボトルの底部を押し、ペットボトルを図６において左方に移動させるようになっている。

分別ユニットは又、ペットボトルのラベルを切断するためのラベル切断装置３０を有している。ペットボトルには、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に最も良く示されるように、上部と下部を除いてペットボトル本体の全周を覆うようにラベルが貼付されている。ラベル切断装置３０の切断刃３０ａは、基台２４上にほぼ水平に置かれたペットボトルの上面よりも僅かに下方に位置するように配置されており、ペットボトルがピストンロッド２８ａの伸長により移動させられて切断刃３０ａの下方を通過する際、ペットボトルのラベルが切断されるようになっている（図６（ｂ）参照）。図７（ａ）には切断されたラベルが示されているが、ラベルには、ラベル切断装置３０により、ペットボトル本体の長さ方向に沿って直線状の切断線が設けられている。なお、ラベル切断装置３０として、普通のカッタ・ナイフを使用してよい。

分別ユニットは又、切断されたラベルをペットボトル本体から除去するためのラベル除去装置３２を有している。ラベル除去装置３２は、図７（ａ）に示されるように、ラベルの切断線の上方からエアを噴射する第１ラベル除去部３２ａと、ラベルの切断線と直交する側方からエアを噴射する第２ラベル除去部３２ｂと、ラベルの切断線と平行に斜め上方からエアを噴射する第３ラベル除去部３２ｃとを有しており、第１ラベル除去部３２ａ、第２ラベル除去部３２ｂ、第３ラベル除去部３２ｃの順に、僅かに時間を隔てて、切断されたラベルの切断線に向かってエアが噴射されるように構成されている（図７（ｂ）及び図７（ｃ）において、エアの噴射順序が（１）、（２）、（３）として図示されている）。本発明者は、種々の実験を行った結果、切断線の上方、切断線と直交する側方、切断線と平行に斜め上方の順に僅かに時間を隔ててラベルにエアを噴射することによって、ペットボトル本体からラベルが確実に除去されることを見い出した。除去されたラベルは、基台２４の下方に配置されたラベル収容部に収容される。なお、第１、第２、及び第３ラベル除去部３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、エアを噴射する型式の代わりに、水を噴射する型式にしてもよい。水を噴射する型式にした場合には、ラベルを除去する効果に加えて、ペットボトルを洗浄する効果も併せて得ることができる。

分別ユニットは更に、ペットボトル本体からキャップを取り外すためのキャップ取り外し装置３４を有している。図８は、キャップ取り外し装置３４を模式的に示した平面図である。キャップ取り外し装置３４は、キャップを把持するためのキャップ把持部３４ａと、ペットボトル本体を挟持するための本体挟持部３４ｂと、キャップ把持部３４ａを回転させるためのキャップ回転部３４ｃとを有している。キャップ把持部３４ａは、シリンダの回転可能なピストンロッドの先端にキャップが嵌合されるように構成されている。本体挟持部３４ｂは、ペットボトル本体の両側からペットボトル本体を挟持するように構成されている。キャップ回転部３４ｃは、キャップ把持部３４ａのピストンロッドの先端に係合して当該先端を回転させるように構成されている。

図８に示される例では、キャップ取り外し装置３４は、ペットボトルがピストンロッド２８ａの伸長により移動させられると、キャップがキャップ把持部３４ａ内に嵌合される（図８（ａ））ようになっている。次いで、本体挟持部３４ｂによりペットボトル本体の側面を挟持し（図８（ｂ））、キャップ回転部３４ｃをキャップ端部３４ａに係合させて回転させることにより、ペットボトル本体からキャップが取り外されるようになっている（図８（ｃ））。ペットボトル本体と取り外されたキャップは、基台２４の下方に配置された本体収容部とキャップ収容部にそれぞれ収容される。

以上のように構成された本発明のペットボトル分別システム１０の使用について説明する。まず、処理しようとするペットボトルを、キャップ部分の向きを考慮せずに、ホッパ１２内に投入する。投入されたペットボトルは、ベルトコンベア１４によって上方に移動し、転向装置１６に落下した後、搬送路１８を介して整列開口２０に到達する。この時点で、ペットボトルは全て、キャップ部分又は底部を先頭にした水平状態になっている。次いで、ペットボトルは、整列開口２０を通過することにより、キャップ部分を先頭にした状態に整列される。次いで、ペットボトルは、ラベル切断装置３０によってラベルを切断された後、ラベル除去装置３２によってラベルを除去される。最後に、キャップ取り外し装置３４によってペットボトル本体からキャップを取り外される。このようにして、分別されたペットボトル本体、ラベル、キャップはそれぞれ、本体収容部、ラベル収容部、キャップ収容部に一時的に収容された後、処理作業に供される。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態において、ペットボトル分別システムが整列ユニットと分別ユニットから構成されているが、分別ユニットのみでも使用することができる。また、整列ユニットのベルトコンベア１４及び転向装置１６は、システム全体のコンパクト化等の目的のため設けられているものであり、これらを省略してシステムを構成してもよい。

本発明の好ましい実施の形態に係るペットボトル分別システムを概略的に示した全体図である。 ホッパ、ベルトコンベア及び載置手段を示した図である。 図３（ａ）は、転向装置、ベルトコンベア、搬送路、及び整列開口の位置関係を示した平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線３ｂ−３ｂに沿って見た断面図である。 図４（ａ）は、整列開口を示した平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の線４ｂ−４ｂに沿って見た側面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）の線４ｃ−４ｃに沿って見た側面図、図４（ｄ）は、図４（ａ）の線４ｄ−４ｄに沿って見た図である。 ペットボトルが整列開口からキャップ部分を下にして落下する状態を模式的的に示した一連の図である。 ラベル切断装置を模式的に示した側面図である。 ラベル除去装置を模式的に示した図である。 キャップ取り外し装置を模式的に示した平面図である。

符号の説明

１０ ペットボトル分別システム
１２ ホッパ
１４ ベルトコンベア
１６ 転向装置
１８ 搬送路
２０ 整列開口
２２ 誘導路
２４ 基台
２６ センサ
２８ シリンダ
３０ ラベル切断装置
３２ ラベル除去装置
３４ キャップ取り外し装置

Claims (4)

1. ペットボトル分別システムであって、
   ペットボトル本体から、その長さ方向に沿って直線状に切断されたラベルを除去するためのラベル除去装置を備え、
   前記ラベル除去装置が、ラベルの切断線の上方、切断線と直交する側方、切断線と平行に斜め上方から順に僅かに時間を隔てて、ラベルに向かってエア又は水を噴射するように構成されていることを特徴とするシステム。
2. 基台上に水平に置かれたペットボトルの上面より僅かに下方に位置する切断刃を有するラベル切断装置を更に備え、
   前記ラベル切断装置が、ピストンロッドを伸長させペットボトルの底部を押すことによりペットボトルを移動させて、前記切断刃の下方を通過させることによって、前記ペットボトルのラベルを切断するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. ペットボトル本体からキャップを取り外すためのキャップ取り外し装置を更に備え、
   前記キャップ取り外し装置が、キャップを把持するためのキャップ把持部と、ペットボトル本体を挟持するための本体挟持部と、前記キャップ把持部を回転させるためのキャップ回転部とを有し、
   前記本体挟持部でペットボトル本体を挟持した状態で、キャップが把持されている前記キャップ把持部を前記キャップ回転部で回転させることにより、ペットボトル本体からキャップを取り外すように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. ペットボトルがキャップ部分を下にして落下するように構成された整列開口を更に備え、
   前記整列開口が、処理しようとするペットボトルの長さと幅よりもそれぞれ大きな長さと幅をもつ矩形形状を有しており、
   前記整列開口には、角が丸みを帯び、僅かに上方に反るように形成された第１調整板がペットボトル進入方向の手前側の両方の隅にそれぞれ設けられ、角が丸みを帯び、僅かに下方に反るように形成された第２調整板がペットボトル進入方向と反対側の両方の隅にそれぞれ設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のシステム。

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