JP6577219B2 - 仕分装置 - Google Patents

Description

本発明は、仕分けコンベアの切換装置に関する。

物流の分野において、搬送対象物の形状や寸法が多様な物品を混在搬送し、仕分ける場合があり、回転体の向きによって仕分け搬送する場合は、一般的にその回転体の数が多いほど、搬送対象物との接点箇所が増えることで搬送効果が増し、更にその間隔が小さいほど、小さな搬送対象物まで安定した確実な仕分が可能となる。

特許文献１においては所望の傾斜角度を有した回転円盤による仕分装置が開示され、特許文献２においては傾斜に対応した駆動回転体が回転円盤に回転力を伝搬する複数の具体的な構成案が開示されている。

特許文献２における具体的な回転円盤の回転構造として、円筒状の回転駆動体もしくは中央部の外径が小さく両端部の外径が大きな鼓状の駆動回転体の側面と回転円盤の外周平面部とが当接する特許文献１と同じ第一の構造と、プーリーを介した第二の構造と、傾斜面に圧接する同じ傾斜を有した駆動回転体による第三の構造と、大きく３つの事例が上げられている。

ここに、第一の構造は圧接面が回転軸に対して直角であり回転円盤の面方向の圧接力が掛り、第二の構造は多少の角度を有しても回転伝達は可能でプーリーの回転部の径を選ぶことで大きなトルク力も得易く、第三の構造は前二者とは異なりプーリーを使わず、回転体の傾斜角度を同じくした駆動回転体との圧接により力を伝搬するものであり、傾斜を持った円盤の外周一部にのみ力が掛る構造となるが、一軸の駆動のみで回転体を回転する特徴を有している。

実開平４−１１５８２０号公報 実開平５−２６９２１号公報

しかしながら、これらの回転円盤を用いた仕分装置の構造において、搬送対象物を確実に仕分けるためには回転円盤の数を増やし、その間隔を小さくすることが好ましいが、開示された範囲ではその数や間隔寸法に制約があり、円滑な搬送や、小さな対象物に対する限界があった。

さらに、回転円盤を増やす場合、それに伴い回転円盤を駆動せしめる駆動部も同時に増やさねばならなくなり、二軸構造での保守点検の煩雑さを含み、初期コスト、運用コストの負担は大きくなる。

本発明は上記問題を解決するため、物品を搬送するときに回転体により仕分けする装置での、多種多様な搬送対象物を搬送するときに、回転体の間隔を小さくし、数を増やすことで安定した搬送を可能とし、更に回転駆動部の構造を簡素化する構造を有した仕分装置、特に動力源を含む回転駆動機構で複数の回転体を回転せしめる構造とし、部材費用と保守点検コストを大幅に低減すると同時に、搬送対象物との接点箇所を増やすことで搬送効果を向上した仕分装置を提供することを課題とした。

かかる課題を解決するため、本発明は、一軸上に構成され、軸方向前後に対称形の回転駆動体により、同時に二個の環状回転体を回転させることで、動力源を含む駆動機構を簡素化する構造としている。

また、本発明における回転駆動体部には、両側の環状回転体により一定の押圧で挟み込み、且つ半径方向の180度逆方向からの力が掛ることで、回転駆動体にモーメントが生じることになるが、回転駆動体部の厚みを充分に確保し、駆動回転体とシャフト間のクリアランスを充分に小さくすることで、モーメントによる影響力を小さくすることが可能となる。

さらに、本発明においては、環状回転体が安定した回転を得るに充分な慣性モーメントを確保する構造であり、回転駆動体と環状回転体の圧接部における接触領域においては、大きな摩擦力を得る構造とすることで、小さな押圧力でも効果的な回転力の伝搬がおこなえることを可能としている。

前述の通り、一軸での回転駆動体を有する構造とすることによって、仕分けコンベアの切換装置における構造が簡素化され、回転体の数を増やし、回転体間の間隙を小さくすることが可能となると同時に、動力源を含む回転駆動機構の簡素化が可能となり、円滑な搬送を可能とすると同時に、部材費用と保守点検コストを低減することが可能となる。

これらの構造によって、仕分けコンベアにおける大小さまざまな物品処理において、設備コストを増加せずに物品との接触箇所を増やすことが可能となり、搬送物品の進行状態に合わせ、軸ユニットの回転位置を適宜変化させることで、物品への衝撃を低減することも可能で、物品間の余裕間隙も低減可能となるので、全体的な処理時間に対する効率化、安全化が図れ、更に、定期的に必要なメンテナンス操作も容易な構造が得られる。

仕分装置の配置と作用を説明する搬送装置の要部の平面図である。 従来構造における回転駆動体と回転円盤の関係を示す原理図である。 従来構造と本発明の実施形態に係る構造を比較する概念図であって、図３（ａ）は従来構造における単一組合せ構造を複数配置した形態を示す概念図、図３（ｂ）は本発明の実施形態に係る回転駆動体の表裏両面に回転円盤を配置した構造を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る回転駆動体と二つの環状回転体が押圧する接点箇所を示す概念図であって、図４（ａ）は回転駆動体と環状回転体が回転軸に対して図の手前側及びその１８０度反対側で接している状態を示し、図４（ｂ）は図4（ａ）状態から一方へ９０度回転させ、一方が下側でさらにもう一方が上側で接している状態を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）から更に同方向に９０度回転させた状態、もしくは図４（ａ）から１８０度回転させた状態を示し、図４（ｄ）は図４（ｃ）から更に同方向に９０度回転させた状態、もしくは図４（ａ）から２７０度回転させた状態を示す。 本発明の実施形態に係る固定部を回転する状況の図であり、前記図３の状態を真上から俯瞰した状態図であって、図５（ａ）は図４（ａ）の状態を真上から見た固定部の状態を示し、図５（ｂ）は図４（ｂ）の状態を真上から見た固定部の状態を示し、図５（ｃ）は図４（ｃ）の状態を真上から見た固定部の状態を示し、図５（ｄ）は図４（ｄ）の状態を真上から見た固定部の状態を示す。 本発明の実施形態に係る固定部の外周に環状回転体を取り付けた状態の概念図である。 本発明の実施形態に係る押圧力により生じるモーメントの状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転駆動体と回転体に掛る力関係を示す模式図であって、図８（ａ）は回転駆動体の幅寸法が充分に大きい場合を示し、図８（ｂ）は回転駆動体の幅寸法が図８（ａ）より小さい場合を示す。 本発明の実施形態に係る回転駆動体と二つの環状回転体が圧接する領域の半径方向の位置を示す模式図であって、図９（ａ）は環状回転体の外周部に大きな切欠きが必要な場合の実質接触半径を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）に対する改善策の一例を示す。 本発明の実施形態に係る環状回転体の回転中心軸の位置と、回転体が回転する際の最大外形値を示す構造図であって、図１０（ａ）は環状回転体の回転中心軸が、回転体の厚さの中心に位置した場合を示し、図１０（ｂ）は環状回転体の回転中心軸が、回転体の厚さの一方に偏った場合を示す。 本発明の実施形態に係るコンベア部と仕分装置の回転体の位置関係を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る回転体が組まれた軸ユニットと回転体ユニットの模式図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態にかかる仕分装置について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

図１は、本発明に係る仕分装置を適用した搬送装置２００において搬送物品２１０が回転体ユニット部２２０を通過する際に、直進方向Ａおよび左右への、即ちＢもしくはＣへの仕分方向を示した要部の模式的平面図である。

図２は回転駆動体４のシャフト２に略直角に位置する表面に当接しながら回転円盤１を回転せしめる原理を示し、相互にＦで示すような軸方向の力が掛ることによって回転力が伝わる構造である。

図３は従来構造と本発明の実施形態に係る構造を比較する概念図で、（ａ）における従来構造では回転駆動体４１と回転体１が一組となり、シャフト２に複数組が組み込まれるが、（ｂ）においては本発明の実施形態に係る回転駆動体４２の表裏両面に回転体１を平行状態に配置した構造を示している。

図４は本発明の実施形態に係る回転駆動体４と二つの環状回転体１１１，１１２が押圧する接点箇所を示す概念図で、（ａ）においては回転駆動体４２と一方の環状回転体１１１が回転軸に対して図の手前側の接点Ｐ_１１の位置で接し、もう一方の環状回転体１１２がその１８０度反対のＰ_１２で接している状態を示している。さらに（ｂ）においては、（ａ）の状態から一方へ９０度回転させ、一方の環状回転体１１１が下側のＰ_２１で、もう一方の環状回転体１１２が上側のＰ_２２で接している状態を示す。さらに（ｃ）は（ｂ）から更に同方向に９０度回転させた状態、もしくは（ａ）から１８０度回転させた状態であり、（ｄ）においては（ｃ）から更に同方向に９０度回転させた状態、もしくは（ａ）から２７０度回転させた状態を示ており、それぞれがＰ_３１、Ｐ_３２、およびＰ_４１、Ｐ_４２の接点位置で接していることを示している。

図５は、本発明の一実施形態に係る固定部を示し、前記図４の状態を真上から俯瞰した固定部３のみを示す図で、シャフト２と一体的に取り付けられた固定部３を、シャフト２の回転により角度θ傾斜を有する傾斜円盤３２の状態を示し、図示しない環状回転体の回転によって搬送対象物が搬送される。（ａ）の状態では搬送対象物が矢印に示すとおり右側（図１のＢ方向）に寄せられ、固定部が９０度回転した（ｂ）の状態では、後の図１２で示すように環状回転体１１の最大外形部の一部がコンベアの高さ位置より低くなるか、もしくは同一表面位置にある場合は、直進方向（図１のＡ方向）に進み、更に固定部が９０度回転した（ｃ）の状態では左側（図１のＣ方向）に寄せられ、更に固定部が９０度回転した（ｄ）の状態では、上記（ｂ）の状態と同じように、環状回転体の最大外形部の一部がコンベアの高さ位置より低くなるか、もしくは同一表面位置にある場合は、直進方向（図１のＡ方向）に進むことを示している。なお、図５に示す矢印は、その外周部に取り付けられる環状回転体１１の外周面で搬送対象物に接するものであって、図示する面で搬送物に接するものではなく、固定部３がこの状態にある場合の搬送方向を示したものである。

前記搬送対象物の方向を変換するために固定部３を回転する際には、固定部３と一体化されたシャフト４をプーリーもしくはラックピニオン方式によって所望の角度に回転せしめるか、モーター内蔵型の回転制御方式などを適用する。

図６は、本発明の一実施形態に係る固定部３の外周に環状回転体１１を取り付けた状態の概念を示す図で、固定部３の周辺に破線で環状回転体１１の取り付け状態を示している。

図７は、本発明の一実施形態に係る押圧力により生じるモーメントの状態を示す図であり、回転駆動体４２に対し軸方向に挟み込むような力Ｆ１とＦ２によって生じる、接点部おける力と反作用（Ｎ１１とＮ１２およびＮ２１とＮ２２）を示し、その力によって回転駆動体４におけるモーメント（Ｍ）および回転円盤１１１、１１２でのモーメント（Ｍ１、Ｍ２）を生じることになり、ここで生じるモーメントの大きさに対し、充分に対応可能な各構成部品の強度を配慮する必要がある。

図８においては、本発明の実施形態に係る回転駆動体４の幅の大きさを比較する模式図であり、回転駆動体４２部分の幅（ｗ）が充分に大きい場合を（a）に、小さい場合を（ｂ）に示し、図７における外力（Ｆ_１、Ｆ_２）によって回転駆動体４２にＮ_１１とＮ_２１の力が掛り、シャフト２と回転駆動体４２の間にクリアランスがある場合はモーメント（Ｍ）の力によってシャフト２と回転駆動体４２の間には、図示するＮ_３１、Ｎ_３２の作用ポイントと、Ｎ_４１、Ｎ_４２の作用ポイントに力が掛ることになる。

ここに、回転駆動体４２の幅（ｗ_１、ｗ_２）の違いは、前記のモーメント（Ｍ）をシャフト２で受ける場合、一定のモーメントは作用ポイントに掛る力（Ｎ）の値は、
Ｍ＝ｗＮ
の関係にあり、モーメント（Ｍ）が一定であれば、支点となる作用ポイントからの位置（ｗ）が大きいほどＮ_３１およびＮ_４１の力（図中Ｎ_３２、Ｎ_４２は反作用の力）は小さくなることを意味している。

図９は、本発明の実施形態に係る回転駆動体と二つの環状回転体が圧接する領域の半径方向の位置を示す模式図で、一般的に環状回転体の外周部に大きな切欠きを必要とする場合があるが、その場合は（ａ）に示すように実質接触半径は面取りを有する面側の半径が小さくなり、図においてはｒ１＞ｒ２の関係になる。即ち、回転駆動体４２を共通の駆動体とする限りは、環状回転体の回転速度ｎ１とｎ２は半径の大きさに依存する。ここに、ｎ１/ｎ２の比率は、同等であることが理想だが、荷物との間には必ず滑りを伴う搬送であるので4割程度の差異があっても実質的に荷物に問題はなく、複数組の配置において各一対の比率が一定であることが重要である。但し、積極的にその差を小さくするには、（ｂ）に示すように回転駆動体４２において、環状回転体１１１の面取りのない方に接する側の径を小さくすることによって、上記の差を小さくするか同等にすることが可能となる。但し、その場合は接触部の径が小さくなるために、摩擦力を高めるなど、起動時の回転力を効果的に伝搬する配慮が必要である。

図１０は、本発明の実施形態に係る環状回転体１１１，１１２の回転中心軸の位置と、回転体が回転する際の最大外形値を示し、（ａ）は環状回転体１１１，１１２の回転中心軸Ｏ１１が、環状回転体の厚さの中心（ｔ１／２）に位置した場合は回転体が回転する際の最大外形値はＧ１であり、（ｂ）は環状回転体１１１、１１２の回転中心軸Ｏ２１が、ｔ２のように環状回転体の厚さの一方に偏った場合はＧ２となることを示し、ここにＧ２＞Ｇ１の関係にあることを示している。

図１１は、本発明の実施形態に係るコンベア部６と仕分装置における特に回転体１の高さ位置関係を示す（ここでは右半分のみを示す）図である。シャフト２を中心軸に固定される回転駆動体４と、傾斜部を有する固定部３とベアリング８１と環状回転体１１が一体となった回転体１が互いに軸方向に圧接され、図４、図５で示す如く、固定部３の傾斜方向を変化することによって環状回転体１１の最大外周部の高さ位置が変化することを破線矢印で示している。その高さは、搬送用のコンベア部６の高さ位置から突出している領域Ｄ２を有効領域（幅としてはＬ１の領域）として示している。因みに、有効領域はコンベア部６の厚みＤ１と、コンベア間の間隙部Ｌと、環状回転体１１がコンベア部６の表面位置から埋没する最大値Ｄ３、および駆動回転体４の外径に対するコンベア部６の底面との余裕間隙Ｄ４などによって決定される。

図４および図５でも示した如く、固定軸３を回転することによって、コンベア６の表面から突出する量を徐々に変えることが可能であるために、仕分けコンベアにおいて、搬送物品の進行状態に合わせ、軸ユニットの回転位置を適宜変化させることで、物品への衝撃を低減することも可能であり、回転角速度を制御することで、より効果的な衝撃低減が可能となる。

図１２は、本発明の実施形態に係る回転体が組まれた回転体ユニット２２０と軸ユニット２２１を模式的に描いた図で、一例として１本のシャフトに2個の回転駆動体４２と４個の回転体１を組み込ませ、取り外し容易な軸ユニット２２１と、その軸ユニットを３段重ねた回転体ユニット２２０の状態を描き、図４、図５、図１１でも示したように回転体１の内部の固定部３を任意の回転角で回転することで、Ａ、Ｂ、Ｃ方向制御と同時に、図１１に示す回転体の高さ方向のコンベア表面位置からの突出量を変化させることが可能となる。

因みに、軸ユニット２２１に取り付けられる回転体１は一組でも複数組でも可能であり、回転体ユニット２２０内の軸ユニット２２１は１本でも複数本が段になっても有効である。

本発明に係る搬送装置は、物流における多様な場所で、様々な使用形態で、数多く使われているが、駆動体構造の簡素化は、製品コストの低減と保守点検などに伴う運用コストを低減することが可能となるので、搬送装置を適用する各種産業において大きな利用可能性を有する。更に、軸ユニットの回転位置を適宜変化させることで、物品への衝撃を低減することも可能で、物品間の余裕間隙も低減可能となるので利用効果も大きくなる。

１回転体
１１環状回転体 １２摺接面
１１１ 第1の環状回転体、 １１２ 第２の環状回転体
２シャフト
３固定部
３１シャフトに固定される軸 ３２シャフトの軸に対して傾斜をなす傾斜部
４回転駆動体
４１片面駆動の回転駆動体 ４２両面駆動の回転駆動体
４３両面駆動の回転駆動体の別の構造例
６ コンベア部
８ ベアリングなどの摺接機構
８１ 環状回転体と固定部間の摺接機構
８２回転駆動体とシャフト間の摺接機構
２００ 搬送装置
２１０ 搬送物品
２２０ 回転体ユニット ２２１ 軸ユニット
Ａ、Ｂ、Ｃ 搬送方向
Ｆ_１、Ｆ_２ 回転軸に沿った押圧力
Ｎ、Ｎ_１１、Ｎ_２１ 点部に掛る力及び反力
N_３１、Ｎ_３２、Ｎ_４１、Ｎ_４２ 押圧力から生じる回転駆動体とシャフト間の力及び反力
ｎ、ｎ₁、ｎ₂ 回転駆動体の回転速度と回転体の回転速度
Ｍ、Ｍ_１、Ｍ_２ モーメント力
Ｏ_１１、Ｏ_２１ 固定部の回転における回転中心
Ｐ_１１、Ｐ_１２、Ｐ_２１、Ｐ_２２、Ｐ_３１、Ｐ_３２、Ｐ_４１、Ｐ_４２ 回転駆動体と環状回転体表面の接点箇所（図に隠れる場所は薄いドットで示す）
ｔ、ｔ₁、ｔ₂ 転駆動体の厚さ
θ シャフトに対する固定部の傾斜部、もしくは環状回転体の角度

Claims (7)

1. 搬送路面上に搬送対象物が載置されて搬送される搬送方向と略直交するシャフトと、
   前記シャフトに自由回転可能に軸支される駆動回転体と、
   前記シャフトの軸方向に前記駆動回転体の一方の側に固着される第１の軸に前記シャフトに対して所定角度をなす第１の円盤体が一体化されて形成される第１の固定部と、
   前記シャフトの軸方向に前記駆動回転体の他方の側に固着される第２の軸に前記シャフトに対して所定角度をなす第２の円盤体が固定もしくは一体化されて形成される第２の固定部と、
   前記第１の固定部周りに自由回転可能に配置され、前記駆動回転体の前記一方の側に圧接状態で接する摺接面を有する第１の環状回転体と、
   前記第２の固定部周りに自由回転可能に配置され前記駆動回転体の前記他方の側に圧接状態で接する摺接面を有する第２の環状回転体と
   を具備することを特徴とする仕分装置。
2. 前記第１、第２の環状回転体はそれぞれ前記第１、第２の固定部と摺接構造を介して配置される請求項１記載の仕分装置。
3. 前記第１、第２の固定部の少なくとも一方は前記シャフトに構造的に一体化される請求項１もしくは２記載の仕分装置。
4. 前記第１、第２の固定部はそれぞれ、前記駆動回転体と前記第１、第２の環状回転体とで挟まれる位置にて前記シャフトに同心状で相互に圧接される状態で固定される請求項１乃至３のうち１項記載の仕分装置。
5. 前記シャフトを自在に回転せしめる機構をさらに備える請求項１乃至４のうち１項記載の仕分装置。
6. 前記第１の環状回転体は前記駆動回転体と接する側の面と対向する面に面取りを備え、前記第２の環状回転体は前記駆動回転体と接する側の面に面取りを備える請求項１乃至５記載の仕分装置。
7. 前記第１の環状回転体の前記駆動回転体との実質接触半径は前記第２の環状回転体の前記駆動回転体との実質接触半径が小さく設定されることで、前記第１の環状回転体の回転速度と前記第２の環状回転体の回転速度との差が略なくなるか同程度に小さくなることを特徴とする請求項１乃至６記載の仕分装置。

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