JP6771864B2 - 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し、特に、物品を高速で搬送するときに回転体により仕分けする装置での安定した回転を得るための構造を有した仕分装置に関するものである。

物流の分野において、搬送対象物の形状（外形や大きさ）が多様な物品を混在搬送し、仕分ける場合があり、それらの作業効率化のためにはより高速搬送の要望が強く、例えば数年前は４０ｍ／分〜６０m／分程度で搬送していたコンベア速度が近年は９０ｍ／分〜１００m／分程度になり、今後は更に高速化されることが予測される。

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回転駆動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。

具体的に回転円盤が回転する構造として、回転駆動体と同じ傾斜角を有した環状回転体を圧接した状態で回転駆動する手法が一手法として上げられている。

実開平４−１１５８２０号公報 実開平５−２６９２１号公報

しかしながら、従来の構造においては、概念的基本構造に触れているのみで、環状回転体外形部は断面が矩形型で、一体構成の単純円盤のみが描かれ、傾斜角などの具体的な記述はなく、圧接駆動による回転力伝播の効率的手法に関する条件を見出すことはできない。

即ち、傾斜角を有した回転駆動体が環状回転体に圧接し、回転力を伝播する際に、構成部材の強度と素材の摩擦係数と傾斜角の大きさとの関係から、効率的で充分な回転力伝搬に関する具体的手法を見出すことができない。

更に、環状回転体の外形部分が、ベルトコンベアのようなコンベア表面から大きく突出することが確実な搬送を行うために有効な手法を見出していない。

本発明は上記の未解決部分に対し、効率的な構造条件を得るための、回転駆動体と環状回転体の最適傾斜角、および摩擦力向上の条件、さらに搬送対象物と環状回転体の摩擦力を利用した確実な搬送を行うための構造条件を具体化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、回転力伝達効果を向上するための、構成部品の位置寸法の関係と、回転駆動体と環状回転体の摺動部の素材、および、対象搬送物の搬送効果を高めるための環状回転体の形状および素材、さらに環状回転体のコンベア表面からの高さ方向の寸法余裕を確保する構造・構成を具体化した。

本発明は、回転駆動体と環状回転体が摺接する傾斜角を、３５度を中心とした領域で設定することで、コンベア手段の空隙スペースを有効に利用して、コンベア表面からの高さ余裕を確保することを可能とし、構造的強度と摩擦係数を併せ持つエンジニアリングプラスチックを摺接領域に適用することで充分な摩擦力の確保を可能としている。

更に、シャフト周りに保持固定する固定部の傾斜円盤が回転する際の、回転中心軸の位置を、自由回転可能とするベアリングなどを介した環状回転体厚さの中央から位置をずらすことで、環状回転体外周部がコンベア表面から突出する高さ余裕を更に大きくすることが可能とし、それらによって、傾斜を有する回転駆動体と環状回転体による仕分装置の効率的な搬送を図ることを可能としている。

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。 本発明の第１の実施形態に係るコンベアベルトと仕分装置の回転体の位置関係を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転駆動体と環状回転体の押圧接点箇所を示す概念図であり、回転駆動体と環状回転体が回転軸に対して点前側で接している状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転駆動体と環状回転体の押圧接点箇所を示す概念図であり、図３Ａの状態から一方へ９０度回転させた状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転駆動体と環状回転体の押圧接点箇所を示す概念図であり、図３Ｂの状態から更に同方向に９０度回転させた状態、もしくは図３Ａの状態から１８０度回転させた状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転駆動体と環状回転体の押圧接点箇所を示す概念図であり、図３Ｃの状態から更に同方向に９０度回転させた状態、もしくは図３Ａの状態から２７０度回転させた状態を示す図である。 本発明の第１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３Ａの状態を真上から俯瞰した図である。 本発明の第１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３Ｂの状態を真上から俯瞰した図である。 本発明の第１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３Ｃの状態を真上から俯瞰した図である。 本発明の第１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３Ｄの状態を真上から俯瞰した図である。 本発明の第１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。 本発明の第１の実施形態に係る仕分部の回転体における押圧力関係を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の形状を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の形状を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の形状を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の形状を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の回転中心軸を示す断面図であり、固定部と環状回転体の位置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の回転中心軸を示す断面図であり、回転体が回転する際の最大外径値をしめす概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の回転中心軸を示すもう一つの断面図であり、固定部と環状回転体の位置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る環状回転体の回転中心軸を示すもう一つの断面図であり、回転体が回転する際の最大外径値をしめす概念図である。 本発明の第１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における直進方向（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、本発明の一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の位置関係を示す図である。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３、図４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Ｄ_２を有効領域（幅としてはＬ_１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Ｄ_１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Ｄ_３、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Ｄ_４などによって決定される。

固定軸３の回転（詳細は図３Ａ乃至３Ｄおよび図４Ａ乃至４Ｄによる）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３Ａ乃至３Ｄは本発明の一実施形態に係る回転駆動体と環状回転体の押圧接点箇所を示し、図３Ａに示す位置において回転駆動体と環状回転体がＥ_１１とＥ_１２とで圧されている場合、環状回転体１１の図では陰となる部分にＰ_１の力が掛ることを示している。

更に、図３Ａの状態から一方へ９０度回転させた図３Ｂの状態では、図示する位置でＰ_２の力が掛り、更に同方向へ９０度回転させた状態、もしくは前記図３Ａの状態から一方へ１８０度回転させた図３Ｃの状態では、図示する位置でＰ_３の力が掛り、更に同方向へ９０度回転させた状態、もしくは前記図３Ａの状態から一方へ２７０度回転させた図３Ｄの状態では、図示する位置でＰ_４の力が掛ることを示している。

図４Ａ乃至４Ｄは、本発明の一実施形態に係る固定部を示し、前記図３Ａ乃至３Ｄの状態をそれぞれ真上から俯瞰した固定部のみを示す図で、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の回転により傾斜する傾斜円盤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。図４Ａ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度回転した図４Ｂの状態では、後の図８で示すように環状回転体の最大外形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度回転した図４Ｃ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度回転した図４Ｄの状態では、前記図４Ｂの状態と同じように、環状回転体の最大外形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４Ａ乃至４Ｄ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。

前記固定部３の回転においては、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５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す。

図６は、本発明の一実施形態に係る仕分部の回転体１における圧接状態を維持する手段の一例を示す図で、図４Ａの状態での位置を示し、回転駆動体４と固定部３の間に一定の向い合う押圧力Ｅ１１、Ｅ１２が掛り、固定部３と環状回転体１１はベアリング８１などによる摺接機構を介した一体構造の中で外周部に位置する環状回転体１１のみが自由回転が可能となっている。なお、図中のＥ１１とＥ１２の矢印の数が異なるが、当接する構造によって模式化したものであり、力としては作用・反作用の関係にある同一の値である。

即ち、回転駆動体４と環状回転体１１が傾斜部分で前記押圧力Ｅ_１１、Ｅ_１２を受け、回転駆動体４の回転が環状回転体１１への押圧力と、双方の圧接部に構成される弾性体７１、７２の摩擦係数により回転力として伝搬する構造で、前記摩擦係数は弾性体自体の摩擦係数による摩擦力に、更に押圧力により変形せしめられる形状によって得られる抵抗力が増加するのである。

図７Ａ乃至７Ｄは、本発明の一実施形態に係る環状回転体１１の形状・構造の例を示す図で、例えば、金属もしくはエンジニアリングプラスチックによる構造体で、その内径部に図示しないベアリングなどの回転摺接構造を介すことで自由回転するものであり、前記材質は合成ゴム、木材、セラミックスなども可能で、前記例に限るものではない。

前記環状回転体１１が、前記回転駆動体４に圧接する領域および環状回転体の最大外径部領域は、例えばポリアセタール樹脂やポリウレタン樹脂などのエンジニアリングプラスチックにより構成され、その外形形状は平面、もしくは曲面を有した構造であり、摺動面と搬送対象物に接する領域は、金属もしくは樹脂の素材に関わらず、大きな面取り処理を行うことも可能である。

ここに、前記環状回転体１１の外径（ｄ_１）に対し、その内径部（ｄ_２）から内径側に突出する摺接機構の固定構造部の厚さ（ｔ_２）は極力小さくすることで、環状回転体１１が回転中に大きな慣性モーメントを得ることが可能で、円滑な回転を得ることができる。

また、回転駆動体に摺接する面１２は、回転駆動体に接する領域は弾性体７１で構成され、搬送される物品に接する面は、図７Ａおよび図７Ｂに示す如く、段差（ｔ_３）を確保することが好ましい。

例えば、環状回転体１１の摺動面１２および搬送対象物に接する最外周面１３に相当する領域を前記エンジニアリングプラスチックによる弾性体と金属などの剛性材料で構成される例を、断面が凡そ矩形断面をした図７Ａ、さらに搬送対象物に接することのない箇所を大きく面取りした図７Ｂ、全体をＲ面取りした図７Ｃに示し、さらに環状回転体１１全体が前記エンジニアリングプラスチックなどによる弾性体で構成された図７Ｄを示している。

図８Ａは、本発明の第１の実施形態に係る環状回転体１１の回転中心軸を示す図で、図３Ａ乃至３Ｄおよび図４Ａ乃至４Ｄで示した如く、回転駆動体４に接触する位置を換えるための固定部３の回転中心位置Ｏ_１が、環状回転体１１の厚さ（ｔ_１）のほぼ中央部（ｔ_４）に位置した状態にある場合を示し、環状回転体１１を模式的に示す図８Ｂで示すＲ_１の対角直線が垂直位置方向に到達した時が、本装置における最大突出量となる。

一方、図９Ａにおいては、前記回転中心位置Ｏ_２が、環状回転体１１の厚さ（ｔ_１）の中心面から一方に偏った位置（ｔ_５）にある場合を示し、環状回転体１１を模式的に示す図９Ｂで示すＲ_２の対角直線が、垂直位置方向に到達した時が、本装置における最大突出量を得ることになり、前記Ｒ_１とは、Ｒ_１＜Ｒ_２の関係になる。

即ち、コンベアにおける例えばベルト表面からの突出量を、極力大きくする必要がある場合は、前記の傾斜回転中心位置Ｏ_２を偏らすことが有効である。

図１０は、本発明の第１の実施形態に係る回転体が組まれた軸ユニット１１１と回転体ユニット１１０を模式的に描いた図で、一例として１本のシャフトに４個の回転体を組み込ませ、取り外し容易な軸ユニットと、その軸ユニットを３段重ねた状態を描いている。

因みに、軸ユニット１１１に取り付けられる回転体１複数本が基本であるが単数でも可能であり、回転体ユニット１１０内においても複数の軸ユニット１１１を多段にすることが基本であるが、軸ユニット１１１が１本でも有効である。

本発明に係る搬送装置は、物流形態の多様化と同時に、物流のあらゆる領域で活用される状況において、一本のシャフトに複数の回転体を配置した軸ユニットが容易に取り付け取り外し可能であると同時に、摺接部の形状・素材や回転中心軸を選択することで効率的な搬送装置を得ることが可能となり適用する各種産業において大きな利用可能性を有する。

１ 回転体
１１ 環状回転体
１２ 回転駆動体に摺接する面
１３ 搬送される物品に接する面
２ シャフト
３ 固定部
３１ シャフトに固定される固定軸
３２ 所定の傾斜を有する傾斜円盤
４ 回転駆動体
６ コンベア部
７ 弾性体（合成樹脂）
７１ 環状回転体に固着され、回転駆動体に摺接する弾性体
７２ 回転駆動体に固着され、環状回転体に周接する弾性体
８ 摺接機構
８１ 固定部と環状回転体とを摺接可能とするベアリング構造
８２ シャフトと回転駆動体とを摺接可能とするベアリング構造
１００ 搬送装置の仕分部
１１０ 回転体ユニット
１１１ 軸ユニット
２００ 搬送される物品
Ａ、Ｂ、Ｃ 搬送方向
Ｄ コンベアと回転体の位置関係を示す寸法
Ｄ_１ コンベア部の厚さ
Ｄ_２ 環状回転体がコンベア表面から突出する最大量
Ｄ_３ 環状回転体がコンベア表面から埋没する最大量
Ｄ_４ 回転駆動体とコンベア底面との余裕間隙
Ｅ 回転力を生じさせるための外力
Ｅ_１１ 固定部を押圧する力
Ｅ_１２ 回転駆動体を押圧する力
Ｌ コンベア間の間隙長さ
Ｌ_１ 回転体の最大外形部がコンベア表面から突出する領域
Ｏ_１、Ｏ_２ シャフトに対する回転体の回転中心
Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３ 圧接状態にある回転駆動体と環状回転体との接点箇所
Ｒ_１、Ｒ_２ シャフトに対する回転体の回転中心から最大外形部までの長さ
ｄ_１ 環状回転体の外径
ｄ_２ 環状回転体の内径
ｔ_１ 環状回転体の厚さ
ｔ_２ 環状回転体における摺接機構部を保持する部分の厚さ
ｔ_３ 環状回転体の外径部と弾性材の最大外形部との段差
ｔ_４、ｔ_５ 環状回転体における回転体の回転中心軸の厚み方向の位置
θ シャフトに対する環状回転体の角度

Claims (10)

1. 回転駆動機構によって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に固着される軸と傾斜角度を有した傾斜円盤を有する固定部の前記傾斜円盤周りに同角度を持って回転可能に配置され前記搬送対象の底部に摺接する弾性体の搬送対象側外周面を有し、前記シャフト周りに自由回転可能に枢設される環状回転体であって、前記弾性体は前記環状回転体の外周の一部を構成し、前記弾性体の前記搬送対象側外周面が前記環状回転体の前記弾性体以外の部分の前記搬送対象物に接する側の面よりも若干突出している、環状回転体と、
   前記弾性体の少なくとも一つの第１の面に前記環状回転体の前記自由回転に係る任意の回転位置においても当接する第２の面を備えた回転駆動体と
   を有し、前記固定部と一体化されたシャフトを任意回転することによって仕分方向を任意に選択可能とし、前記弾性体の前記回転駆動体側の外周面が前記環状回転体の前記弾性体以外の部分の前記回転駆動体側の面よりも若干突出しており、前記弾性体の持つ摩擦係数により前記第１の面と前記第２の面との間に生じる摩擦力によって前記回転駆動体の回転力が前記環状回転体に対して前記環状回転体の前記自由回転に係る任意の回転位置においても伝搬されることで、前記回転駆動体と前記環状回転体とが、前記シャフトの同心上で円滑な回転状態を維持する構造を有することを特徴とする仕分装置。
2. 搬送対象物に接する前記環状回転体の外周部は前記弾性体で構成される請求項１記載の仕分装置。
3. 前記環状回転体が搬送対象物に接する弾性体が、環状回転体の最大外径部になっている請求項１および請求項２記載の仕分け装置。
4. 前記回転駆動体および環状回転体が互いに摺接する領域の少なくとも一方は弾性体で覆われる請求項１記載の仕分装置。
5. 前記環状回転体の外周部の前記搬送対象の底部に摺接する面以外は、角面取りもしくはＲ面取りを設けた請求項１記載の仕分装置。
6. 前記シャフトに直交する面と前記環状回転体の回転軸に対して直交する面とがなす角度は２０度〜４５度の範囲である請求項１記載の仕分装置。
7. 前記シャフトに直交する面と前記環状回転体の回転軸に対して直交する面とがなす角度は３０度〜４０度の角度である請求項１記載の仕分装置。
8. 前記シャフトに直交する面と前記環状回転体の回転軸に対して直交する面とがなす角度は略３５度である請求項１記載の仕分装置。
9. 前記回転駆動体と前記環状回転体を含む回転体の組み合わせを１本のシャフトに一組もしくは複数組を組み合せ設置した軸ユニットと、前記軸ユニットが一本もしくは複数段に組み合わされた回転体ユニットで構成されることを特徴とした請求項１記載の仕分装置。
10. 前記回転体ユニットから単一の前記軸ユニットのみを取り付け取り外すことが可能な請求項９記載の仕分装置。
    

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