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缶プレス機の選別機構の開発
(機械工学科)野原稔
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cMachine
KeyWords:MicroComputer
マイクロコンビュータ，制御，シミュレーション，自動機械
~ 1 緒言
本研究においては，選別部，プレス部，電源部および
自動販売機による飲み物の消費量の増加により，捨
油圧ポンプの全てを缶プレス機の上部に設置し，圧縮し
てられるスチール缶，アルミ缶，ペットボトルおよびビ
た物や圧縮できない物を缶プレス機の下部に設置した.
ン等の消費量が増加している.また，これらの物はリサ
選別機構とプレス部について，その製作過程と動作状況
イクルを行うため，選別して田収箱に入れることが求め
を報告する.
られている.前年度，飲み物の空容器を缶プレス機に入
れると，自動的にスチール缶，アルミ缶，ペットボトル
およびピン等を選別し，容器の容量を小さくできる油圧
~
2 ハードウェア
シリンダを使用した選別機能を有する缶プレス機を製作
システムにおいて，マイクロコンビューター(以降，マ
した.選別機構について述べると，圧縮できる缶につい
イコンと呼ぶ)による制御は， AKI-80と入出力制御用
てはプレス機で圧縮，圧縮できないペットボトルやピン
ボードを組み合わせて行った.以降，この装置に使用し
等については，そのまま回収箱に収納する方式とした.
た主要部品の概要について述べる.
しかしながら，選別機構を缶プレス機上部に設置したも
のの，選別機構そのものが大きく，缶ブpレス機自体が小
さいこともあり，圧縮した物や圧縮できない物の収容場
所を大きく確保することが難しかった。
2
.
1 マイコン
マイコンは，缶およびベットボトルの高さの判定，ソ
レノイドおよびコンプレッサーの駆動と停止，また，装
第 70号 (2008)
呉工業高等専門学校研究報告
22
置の動作は迅速であることが望ましいため，これを動作
2
させるプログラム言語はアセンブリ言語を使用した.
AKI-80の入出力ポートは，パラレル1/0を
， Aポート入
力およびBポート出力として使用した 1)2)3)
.
.
2.2 プ レ ス 機 構
空き缶をプレスするため，油圧によって動作するシリ
ンダーとコンプレッサーを使用した.
2.2 1 油 圧 シ リ ン ダ ー
司
油圧シリンダーは， N P aシステム社製単動油圧シリ
ンダー (RCータイプ45kN)を{吏用した.そのストローク
は 127mm，最高荷重は45kN(4.5t)である.
万能試験機による圧縮試験によると，スチール缶の
プレスには，約 3kNの荷重が必要である.油圧シリン
ダーの最高加重は45kNであるため，このプレス機はス
チール缶をプレスする十分な性能を有している心.
2.2.2 油 圧 コ ン プ レ ッ サ ー
油圧コンプレッサーは， N P aシステム社製電磁弁付
き自動リターン型油正コンプレッサー (PU-35-NO
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レッサーは，電源を O Nにすると圧力を発生し，電源が
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め，プレス後の制御が不要となり，プレス機の用途に
適している 5)
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2.2.3 缶 プ レ ス 機 の 全 体 図
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図1 は缶プレス機の全体図を示している.缶プレス機
の大きさは，高さ 1300mm，幅500mm，奥行き 450mm
である.また，缶を入れるために缶プレス機の上部に缶
プレス部や選別機構を集中させた.このため缶プレス機
の下部に缶を入れる 25Qのゴミ箱を 2個収容できる。
缶プレス部のフレームは，アングルを溶接して製作し
た
。
2.2.4 缶 プ レ ス 部
図2 は缶プレス部を示す.缶プレス部は，油圧シリン
ダ，油圧シリンダの先端に取り付けた可動のプレス板で
缶フ。レス機本体に固定のフ。レス板，アルミ缶かスチール
缶かの判別を行うために必要な 2個のソレノイドで構成
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野原:缶プレス機の選別機構の開発
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鉄心の後退により磁石がプレス板の穴に格納されること
で，スチール缶はプレス板に当たり，磁石から外れス
チール缶をいれる箱に収容される構造とした
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図4は投入物の選別機構における動作状況を示す.図4
に示すように，投入物を選別する箇所は，五角形の箱状
になっており，箱の上部を回転できる状態で支え，こと
を支点として五角形の箱を揺り動かせる.いま，五角形
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の箱の中に物を投入すると，フレス可能なアルミ缶かス
チール缶であれば，五角形の箱の下部に設置している 2
個のL 字形の金具がはずれて缶プレス部に落下，プレス
できないペットボトルやピン等は，およそ30。の状態で
横になっている五角形の箱をほぼ垂直な状態にした後，
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2個のL字形の金具をはずして格納箱に落下させる.い
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されている.特に，アルミ缶かスチール缶かの判別は，
油圧シリンダに取り付けた可動のプレス板(以降，プレ
ス板と呼ぶ)の両端から，それぞ、れ40mm
離れた位置に
直径 12mmの穴を 2個明けた後，ネジ切りをした.そ
の後，明けた穴に磁石が付着しないようにステンレス鋼
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をネジ止めした後，ステンレス鋼に約 8 m m の穴を明
け，磁石がプレス板に付着しないようにしている.ま
た，図 3-aに示すように，ソレノイドはL型のアングル
を使用してプレス板に取付け一体化しているため，油圧
シリンダの作動によりプレス板とソレノイドは同時に動
くことになる.ソレノイドの鉄心部の先端に取り付けた
直径 8 mm の強力な磁石をプレス板の穴に入れた状態
で，油圧ポンプを起動させて缶を押しつぶす.その後，
ソレノイドをo n としてソレノイドの先端に取り付けた
磁石をプレス板の穴から出し，缶と磁石の付着があれば
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スチール缶，付着がなければアルミ缶となる.この状態
を図3-bに示す.また，油圧シリンダーは，シリンダー
内に圧縮用のスプリングを内蔵しており，油圧が作用し
てシリンダーが圧縮されると，スプリングも同時に圧縮
される.そして，ポンプが停止して油圧が作用しなくな
ると，プレス板は圧縮されたスプリングの力によりプレ
ス前の状態に戻る.このとき，スチール缶が磁石に付着
していればスチール缶もプレス板と同時にプレス前の状
態に戻ることになる. この状態でソレノイドをoffにす
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ると，ソレノイドの鉄心に取り付けてあるパネの力によ
り鉄心は後退する.この状態を図3
cに示す.そして，
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呉工業高等専門学校研究報告第 7
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， A Cソレノイドがonになると，ソレノイドのA点が
2
.
3 選別機構の動作プログラムのチェック
矢印の方向に直進し，レバーを押し下げる.すると，押
選別機構を動作させるプログラムをチェックするた
し下げられたレバーは，支点B を中心に回転して選別機
め，図6 に示すようなブレッドボードを使用してチェッ
の箱の固定点D をはさむレバーを矢印の方向に支点C を
ク田路を構成した.図6に示すように， Aポート入力， B
中心に回転する戸←押し下げられた画定点D は，点 Eの状
ポート出力に設定している.入力の有無はスイッチの
態になる.こうすることで，プレスできないベットボト
on，o
f
fで，出カの有無はLEDの点灯，消灯で確認を行
ル，ピンや中身のある缶等を格納籍に落下させる体制を
う. Aポートに接続している S Wo
.
.
.
.
.
.
.
S
W6の 7個のス
整えることができる.また，図5 は，選別物を止める L
イッチは，それぞれSWOおよびSW4はリミットスイッ
字形の金具の作動状態を示す .L字形の金具は，五角形
チ
， S W1，S W2およびSW3はフォトセンサ， SW5
の箱の下部にソレノイドとセットで取付け，同時に 2個
および、S W6はリードセンサに，また， B ポートに接続
セットで作動させる.図5-aに示すように，選別物が箱
している LEDO"-'LED4は，それぞれLED 0，LED1
の中に入れられる前に，ソレノイドをonとしてL字形の
および~ED
金具を起こし選別物を止める.図5-bに示すように，選
サー， LED 4はエラー表示に対応している.図7はコン
f
fとしてL字型の金具を倒
別の結果によりソレノイドをo
プレッサー，図8はACソレノイドの配線図を示す.コン
し，選別物を排出する構造である.
プレッサーおよびACソレノイドは， AKI-80の出力信号
3はソレノイド， LED 2はコンプレッ
により SSRを介して動作させる 6)
GND
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1 フローチャートとシステムの動作プログラム
図9 はシステムのプログラムの流れを示すフローチャー
トを，表 lは，システムを制御するプログラムを示す.
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OUT(P~BD)， A
LDA
，
O
，
A
OUT(PIOBD)
JRCH1
02H
LDA，
A
OUT(PIOBD)，
CALLWAIT2
LDA，
O
A
OUT(PIOBD)，
JRPR1
P
R
1
:
CALLWAIT2
PR2:
A 04H
LD，
A
OUT(PIOBD)，
CALLWAIT5
INA，
(PIOAD)
A
BIT6，
JRNZ.RS2
，
A
BIT5
RS2
JRNZ，
JRPR2
R
S
2
:
LD、
.
A08H
A
OUT(PIOBD)，
RS3:
IN A，
(PIOAD)
BIT4
，
A
RS4
JRNZ，
JRRS3
R
S
4
:
CALLWAIT5
O
LDA，
A
OUT (PIOBD)，
JRSO
WAIT2: PUSHBC
LDB.
40
LWT2: CALLWAIT5
DJNZLWT2
POPBC
RET
WAIT5: PUSH BC
50
LDB.
WT5:
CALLWAIT1
DJNZWT5
POPBC
RET
1
: PUSHBC
WAIT
O
LD B，
1
:
WT
NOP
DEC(HL)
INC(HL)
1
DJNZWT
POPBC
RET
END
図9に示すチャート図について述べる.いま， SWlが
Comment
S
e
to
fd
a
t
e
LEDOon
W
a
i
t0
.
5s
e
c
S
e
to
fd
a
t
e
LED0o
f
f
S
e
to
fd
a
t
e
LED1o
f
f
Got
oCH1
S
e
to
fd
a
t
e
LED1o
n
W
a
i
t2s
e
c
S
e
to
fd
a
t
e
LED1o
f
f
Got
oPR1
W
a
i
t2s
e
c
S
e
to
fd
a
t
e
LED20n
Wait0
.
5s
e
c
Reedd
a
t
af
r
o
mPIOAD
S
w
i
t
c
h6on
Got
oRS2
S
w
i
t
c
h5on
Got
oRS2
Got
oPR2
S
e
to
fd
a
t
e
，
LED3on
LED2o
f
f
Reedd
a
t
af
r
o
mPIOAD
S
w
i
t
c
h4o
n
Got
oRS4
Got
oRS3
Wait0
.
5s
e
c
S
e
to
f
d
a
t巴
LED3o
f
f
Got
oSO
P
u
s
hBC
S
e
tBo
n40
W
a
i
t0
.
5s
e
c
Got
oLWT2
R
e
s
e
tBC
Retum
P
u
s
hBC
S
e
tBon50
Wait0
.
1s
e
c
GotoWT5
R
e
s
c
tBC
Retum
P
u
s
hBC
S
e
tBo
n0
Nono
p
e
r
a
t
i
o
n
HL-1
HL+1
Got
oWT1
R
e
s
e
tBC
Retum
End
第 70号 (
2
0
0
8
)
押されると， LEDlカ¥onになり，システムが待機状態に
なる. SWOが押されるとマイコンは， SWO，SW2，
SW3の信号の有無を各々確認する.たとえば， SWlだけ
がonの場合， LEDlがo
f
fになり， LED2はonになる.そ
の後SW6，またはSW5がonになると， LED3はon，
LED2はoffになる. SW4がonになると， LED3はoffに
なり，初期状態に戻る. SWOまたはSW2がonの場合，
LEDOをonにした後， LEDlがoffになり，
2秒後に
LEDlon，LEDOo
f
f，LEDloff，という順番に変化し
た後，初期状態に戻る.
~
4
. 結言
本研究において，マイコン制御による選別機構を製作
した結果を要約すると次のようになる
1 .プレス可能な物かどうかの選別を行う機構を設計製
作した.
2
. スチール缶およびアルミ缶を選別してプレス可能な
機構を設計製作した
3
.缶プレス機を動作させるプログラムを作成し，ブレッ
ドボード土で予期した動作をさせることが可能となっ
た.
4
.プレス缶を多く回収できる缶プレス機を製作できた.
参考文献
1)石 )
1
1，佐原，西原，自動選別機能缶プレス機の試作，卒業
研究2005.
2
)横田， Z-80の使い方，オーム社， 1993
3
)TOSHIBA，
AKI-8012M取扱説明書.
4
)NPaシステムシリンダカタログ.
5
)70MPa電動油圧ポンフアU-35シリーズカタログ
超小型電動油圧ポンプPU-35取扱説明書.
6
)秋月電子通商，ソリッドステートリレー取扱説明書.