JP2004059212A - 容器搬送装置および搬送コンベアのガイド - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、搬送速度が異なるコンベア間において、倒壜を起こすことなく壜の移送を行うことができる容器搬送装置を提供することを目的とする。
【解決手段】壜５０を搬送するコンベア２０と、コンベア２０と搬送速度の異なるコンベア３０と、壜５０が衝突する衝突点相当位置１１、壜５０をコンベア２０の搬送方向に対して傾斜した方向に移動する接続部１２およびわたり部１３、コンベア２０からコンベア３０へと壜５０を受け渡す受け渡し部１４とから形成されたガイド１０とを備える容器搬送装置を提供する。衝突点相当位置１１の傾斜角度は小さく形成され、かつその長さは壜５０がガイド１０摺動状態に至るまでの長さよりも長く形成される。わたり部１３の傾斜角度は３０°〜５０°とする。受け渡し部１４の形状は、わたり部１３から壜５０が放出される際の軌跡に沿った曲面形状とし、所定の間壜５０を支持する。
【選択図】 図１
【解決手段】壜５０を搬送するコンベア２０と、コンベア２０と搬送速度の異なるコンベア３０と、壜５０が衝突する衝突点相当位置１１、壜５０をコンベア２０の搬送方向に対して傾斜した方向に移動する接続部１２およびわたり部１３、コンベア２０からコンベア３０へと壜５０を受け渡す受け渡し部１４とから形成されたガイド１０とを備える容器搬送装置を提供する。衝突点相当位置１１の傾斜角度は小さく形成され、かつその長さは壜５０がガイド１０摺動状態に至るまでの長さよりも長く形成される。わたり部１３の傾斜角度は３０°〜５０°とする。受け渡し部１４の形状は、わたり部１３から壜５０が放出される際の軌跡に沿った曲面形状とし、所定の間壜５０を支持する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器を搬送する装置に関し、特に軽量のボトルを倒すことなく搬送および移送することのできる容器搬送装置および搬送コンベアのガイド等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器（以下、壜とする）に飲料等を充填するプラントにおいて、壜を搬送する形式として複数のチェーンコンベアを利用したコンベア搬送が知られている。このようなプラントで、充填機、検査機、包装機等は高速で運転されるようになってきている。それに伴って、壜を搬送するコンベアの搬送速度も高速化されつつある。また、これらの機器への壜の供給は単列で行われるため、壜は単列化されてコンベア搬送される。
【０００３】
単列化された壜のピッチ（間隔）を変更する場合、速度の異なるコンベア間（例えば、速度の遅いコンベアから速度の速いコンベア）での壜の乗り移り（移送）を行う。そのために、各々のコンベア間にまたがるように、ガイドが設けられている。あるコンベア上に載せられて搬送されてきた壜はガイドに衝突し、このガイドに沿って搬送されて他のコンベア上に乗り移る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような飲料等を充填する壜としては、ガラス壜、ペットボトルまたは缶等が用いられている。特にペットボトルは、なるべく薄く、少ない材料を用いて、かつ圧力に耐え得るように設計されており、ガラス壜と比べて軽量である。また、これらの壜は、略円筒状または略直方体のものを立てた状態で搬送されるため、搬送中における重心は比較的高い位置にある。つまり、軽量かつ重心位置の高い壜は、不安定な状態で搬送される。
このような壜がガイドに衝突する際に、壜が倒れてしまう（以下、壜が倒れることを倒壜とする）ことがある。そこで、各々のコンベア間に設けられるガイドは、壜が衝突した際に倒壜を起こすことがなく、かつ各々のコンベア間での壜の移送をスムーズに行うことができるように設計される。
【０００５】
従来より、比較的質量の大きなガラス壜を、各々のコンベア間で移送するためのガイドの設計が行われていた。このガイドの設計においては、倒壜を起こさないようなガイドの形状等を主に経験的に把握することによって行われていた。また、ペットボトル等の不安定な壜が各々のコンベアを乗り移る際に用いられるガイドについても、上述した設計のガイドが流用されていた。
しかしながら、軽量かつ重心の位置が比較的高い壜を、倒壜を起こすことなく、かつ最も効率良く搬送することのできるガイド設計の基本概念は明確ではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、搬送速度が異なるコンベア間において壜の移送を行う場合であっても、倒壜を起こすことなく壜の搬送および移送を行うことができる容器搬送装置を提供することを目的とする。
また本発明は、コンベア上に設けられると共に、倒壜を起こすことのない搬送路を形成することのできる搬送コンベアのガイドを提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
容器搬送装置において、倒壜が起きる可能性がある部分において倒壜が発生する危険性を回避すれば、本発明の目的を達成することができる。それに伴い、最も効率良く容器を搬送することのできる容器搬送装置を提供することができる。そこで、本発明は、以上の課題を解決するために、搬送速度の異なるコンベア間で容器を移送する容器搬送装置であって、容器を搬送する第１の搬送コンベアと、第１の搬送コンベアよりも下流側に設けられる第２の搬送コンベアと、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアにわたって容器の搬送路を形成するガイドとを有する容器搬送装置を提供する。このガイドは、第１の搬送コンベアによって搬送される容器が衝突する第１の領域と、第１の領域よりも下流側に設けられ、容器が第１の搬送コンベアの搬送方向に対して更に傾斜した方向に移動する第２の領域と、第２の領域よりも下流側に設けられ、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアへと容器を受け渡す第３の領域とを有する。第１の領域の第１の搬送コンベアに対する傾斜角度は搬送方向に対して鋭角に形成され、容器の倒壜速度をＶｆａｌｌ、容器とガイドとの間の摩擦係数をμｇｄ、容器とガイドとの間の反発係数をｅ、第１の搬送コンベアの速度をｖ、第１の領域における傾斜角度をθ１とすると、Ｓｉｎθ１を、
【数４】
の範囲内とする。第１の領域における傾斜角度θ１がこの範囲内であれば、容器が第１の領域に衝突した際の倒壜を抑制することができる。
また、容器と第１の搬送コンベアとの摺動速度をｖｒ、搬送方向に対する第１の搬送コンベア上における容器の摺動方向の角度をβ、容器が第１の領域に沿って搬送される速度をｖｇｄ、容器と第１の搬送コンベアとの間の摩擦係数をμｃｎ、重力加速度をｇ、第１の領域に容器が衝突する位置から倒壜が起こりかねない区間の長さをＬｇとすると、当該第１の領域の長さＬ１を、
【数５】
とする。第１の領域の長さＬ１がＬｇよりも長ければ、第１の領域内で衝突と反発を繰り返す容器がガイドと摺動するようになり、第１の領域よりも下流側において容器の搬送方向を変えるようにしても倒壜が発生する危険性を回避または低減することができる。
さらに、第２の領域の第１の領域との接続部近傍における第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ２は、第１の領域の第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ１よりも大きく形成され、かつ接続部近傍における曲率半径は、容器の半径よりも大きく形成される。第２の領域の第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ２は、３０°〜５０°の範囲内とする。例えば、容器とガイドとの摩擦係数が０．１５であるものとすると傾斜角度θ２が４３°のときに、最も第１の搬送コンベアを横断する効率がよくなる。
またさらに、容器が第３の領域から離れ、第２の搬送コンベアの搬送方向に第２の搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるまでの時間をｔｓ、搬送方向をｘ方向、搬送方向に対して垂直な方向をｙ方向とすると、第３の領域は、
【数６】
で表される曲面形状をなす。そして第３の領域にて所定の位置まで容器をこの曲面に沿って支持しておけば、搬送速度の異なる第２の搬送コンベアに移送された容器が、第２の搬送コンベアと同速度で搬送される状態になった後にガイドから離れるようにすることができる。
【０００８】
本発明における搬送速度の異なるコンベア間で容器を移送する容器搬送装置のガイドは、第１の搬送コンベアによって搬送される容器が衝突する第１の領域と、第１の領域よりも下流側に設けられ、容器が第１の搬送コンベアの搬送方向に対して傾斜した方向に移動する第２の領域と、第２の領域よりも下流側に設けられ、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアへと容器を受け渡す第３の領域とを有する。そして第１の領域は、容器が第１の領域におけるガイドと摺動状態に至るまでの長さよりも長く形成される。また第３の領域は、容器が第２の領域から放出される際の軌跡に沿った形状をなす。ガイドの形状を以上のようにすれば、容器がガイドに衝突した際、また容器がガイドから離れる際に倒壜が発生する危険性を回避または低減することができる。
【０００９】
また、本発明は、容器を搬送する搬送コンベア上に設けられる搬送コンベアのガイドを提供することができる。この搬送コンベアのガイドは、搬送されてきた容器が衝突すると共に、容器が衝突および反発を繰り返した後に摺動状態に至るまで支持する衝突点相当位置と、衝突点相当位置よりも下流側に設けられ、容器が摺動しながら搬送コンベアを横断するまで支持するわたり部と、わたり部よりも下流側に設けられ、容器が搬送コンベアの搬送方向に搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるまで容器を支持する受け渡し部とを備える。以上のように搬送コンベアのガイドは、容器がガイドに衝突してから搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるようになるまで、継続して支持する。そうすることによって倒壜が発生する危険性を回避または低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す本実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における搬送コンベアの平面図である。図示するように搬送コンベアは、矢印方向に移動して壜５０を搬送するコンベア２０とコンベア３０、およびコンベア２０とコンベア３０間にまたがるようにして配設されたガイド１０とによって構成されている。壜５０はガイド１０に沿って搬送され、コンベア２０からコンベア３０へと移送される。つまりガイド１０は、壜５０が搬送される搬送路を形成している。この例では、コンベア３０の搬送速度は、コンベア２０の搬送速度よりも速いものとする。コンベア２０およびコンベア３０は、それぞれ等速で移動するチェーンコンベア２１，２２，２３，２４，２５、およびチェーンコンベア３１，３２，３３，３４，３５から構成されている。（図では同一種のチェーンを繋いで幅を取っているが、コンベア２０、コンベア３０各々が一枚の幅広のチェーンであっても差し支え無い） チェーンコンベア２１〜２２にかけての領域を壜５０が供給される入口供給領域４１、チェーンコンベア２３〜２５にかけての領域を壜５０が横方向に高速で移動する高速横移動領域４２とする。また、チェーンコンベア２５〜３３にかけての領域を、コンベア２０からコンベア３０へと壜５０を受け渡す壜受け渡し領域４３とする。入口供給領域４１から供給された壜５０がガイド１０に衝突する位置付近を衝突点相当位置１１、高速横移動領域４２にて壜５０がコンベア２０を横断する部分をわたり部１３、衝突点相当位置１１とわたり部１３の接続部分を接続部１２、また壜受け渡し領域４３にて壜５０を受け渡す部分を受け渡し部１４として以下の説明を行う。
【００１１】
図２は、本実施の形態における搬送コンベアの斜視図である。壜５０は矢印方向に移動するコンベア２０およびコンベア３０上をガイド１０に沿って搬送され、隣接する壜５０との間隔を広げられる。ところでペットボトル等の壜５０は弾性体なので、壜５０がガイド１０と衝突した場合には反発してはね返り、倒壜を起こすおそれがある。そこで本実施の形態では、以下のように設計されたガイド１０をコンベア２０およびコンベア３０上に配設する。
【００１２】
コンベア２０により搬送された壜５０がガイド１０に最初に衝突する位置（衝突点相当位置１１）における、ガイド１０とコンベア２０とがなす角度（以下、ガイド１０の傾斜角度とする）を所定の角度以下とする。そして衝突点相当位置１１と、壜５０がコンベア２０の搬送方向に対して傾斜した方向に搬送されるわたり部１３との接続部１２の曲率半径を所定の長さ以上とする。また、わたり部１３におけるガイド１０の傾斜角度を、壜５０がコンベア２０を最も効率良く横断することのできる角度に定める。さらにコンベア２０からコンベア３０への壜５０の受け渡し部１４では、壜５０が搬送方向に真直に進むようになるまで壜５０を支持することができる形状に定める。そうすることによって壜５０が反発係数の大きい弾性体にて形成されたものであっても、ガイド１０に衝突して倒壜を起こすことなく搬送することができる。また、壜５０をコンベア２０からコンベア３０へと移送する際にも、倒壜を起こすことなくガイド１０に沿って移送することができる。
【００１３】
ここで図３を用いて、倒壜が起こる際の原理について説明する。図３（ａ）は壜５０がガイド１０に衝突した状態を、図３（ｂ）は壜５０が傾いた状態を示す。
図３（ａ）に示すように、壜５０はコンベア２０上に載せられて搬送される。壜５０の重心Ｇは、壜５０の底部から高さＨの位置にあるものとする。壜５０が衝突点相当位置１１においてガイド１０に衝突すると、反発係数が１の場合は壜５０は矢印方向に速度ｖではね返る。そして壜５０の乗るコンベア上に突起がある等の条件があれば、破線で示す（壜５０’）ように傾く。
【００１４】
壜５０の質量をｍとすると、このときの運動エネルギーは、
【数７】
である。
壜５０が所定の速度以上ではね返って傾き、壜５０’の重心Ｇ’が、図３（ｂ）に示すように壜５０’とコンベア２０との接触点上に引かれた垂線上まで達したとする。そして重心Ｇ’の、接触点からの高さをＳの位置とすると。重心Ｇ’は、高さＨから高さＳの位置まで△Ｈだけ持ち上げられたことになる。図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態となるまでに、重心Ｇが持ち上げられた分の高さ△Ｈは、（Ｓ−Ｈ）で示される。
【００１５】
ここで、重力加速度をｇとすると、重心Ｇ’を高さＳの位置まで持ち上げるのに必要な位置エネルギーは、
【数８】
である。
壜５０が有する数７で示した運動エネルギーが、数８で示した位置エネルギーと一致する場合は、
【数９】
と表すことができる。
【００１６】
壜５０’の重心Ｇ’の位置が接触点上に引かれた垂線を超えると、倒壜が起こる。従って、数９の条件を満足する速度ｖは、倒壜が起こり得る下限の速度（以下、倒壜限界速度とする）となる。これをｖｆａｌｌとすると、ｖｆａｌｌは数９より、
【数１０】
と表すことができる。壜５０がガイド１０に衝突した際に、壜５０がはね返る速度が倒壜限界速度ｖｆａｌｌ以下であれば、数９を満たすだけの運動エネルギーは無いので、壜５０が倒れかかった状態になったとしても元の姿勢に戻り、倒壜までには至らない。
【００１７】
図４は、ガイド１０の衝突点相当位置１１付近の部分拡大図である。図示するように、壜５０がコンベア２０へと衝突する衝突点相当位置１１におけるガイド１０のコンベア２０の搬送方向に対する傾斜角度（鋭角部分）はθ１である。そして、ガイド１０に衝突した壜５０は反発し、ガイド１０との間で微小なバウンド（衝突と反発）を繰り返しながらチェーンコンベア２１上を摺動する。
【００１８】
図５は、ガイド１０に衝突した壜５０が受ける力を示す図である。実際は壜５０が速度（チェーンコンベア２１の移動速度）ｖにて右から左の方向へ搬送されているが、相対的にはガイド１０が速度ｖにて矢印方向に移動し、チェーンコンベア２１上に静止している壜５０に衝突すると見なすことができる。壜５０にガイド１０が衝突する衝突速度をｖ、壜５０とガイド１０との衝突回数をｎ、壜５０とガイド１０との反発係数をｅ、ガイド１０の傾斜角度をθ１、壜５０とガイド１０との間の摩擦係数をμｇｄとすると、ｎ回目に衝突した際の摺動速度ｖｒは、
【数１１】
と表すことができる。つまり摺動速度ｖｒは、ガイド１０の面に対して壜５０が衝突する直角方向の速度に、壜５０が反発した際の反発速度を加えたものである。また、壜５０がチェーンコンベア２１上を摺動する方向はガイド１０との摩擦力によりガイド１０の面の直角方向よりやや右方向寄りとなる。
【００１９】
数１１に示す摺動速度ｖｒは、ｎ＝１（初回の衝突）のときに最大となる。このときの摺動速度をｖｒｍａｘとすると、倒壜を起こさないようにするためには、
【数１２】
とする必要がある。
【００２０】
従って、ガイド１０の傾斜角度θ１が予め決められている場合、壜５０がガイド１０へ衝突する衝突速度ｖは数１０〜数１２より、
【数１３】
とする必要がある。
【００２１】
一方、衝突速度ｖが予め決められている場合、衝突点相当位置１１におけるガイド１０の傾斜角度θ１は数１０〜数１２より、
【数１４】
とする必要がある。
【００２２】
Ｓｉｎθ１の値、すなわちガイド１０の傾斜角度θ１が数１４に示した範囲内であれば、衝突点相当位置１１において壜５０がガイド１０に衝突した際に倒壜を起こすことがなくなる。つまり、搬送速度ｖを速くする場合には傾斜角度θ１を小さくする必要がある。また、壜５０とガイド１０との反発係数ｅが小さければ傾斜角度θ１を大きくとることができる。さらに搬送速度ｖと比べると傾斜角度θ１の大きさの変化に対する寄与は小さいが、ガイド１０の材料として摩擦係数の小さなものを用いれば摩擦係数μｇｄを小さくできる分、傾斜角度θ１を大きくとることができる。
【００２３】
上述したようにガイド１０に衝突した壜５０は、ガイド１０との間で微小なバウンドを繰り返すが、最初に衝突してから時間が経過するにつれて反発が収まり、ガイド１０と一定速度で接触摺動する状態（以下、定常摺動状態とする）になる。ここで、数１１においてｎを∞とすると定常摺動状態における摺動速度ｖｒが求められ、ｖｒは、
【数１５】
となる。
ガイド１０の摩擦角α、および搬送方向に対するチェーンコンベア２１上の壜５０摺動方向の角度βは、
【数１６】
であるから、ガイド１０に対して定常摺動状態にある壜５０のガイド１０に沿う方向の速度をｖｇｄは、
【数１７】
と表すことができる。
また、ガイド１０に対して定常摺動状態にある壜５０の搬送方向の速度ｖｌは、
【数１８】
と表すことができる。
さらに、ガイド１０に対して定常摺動状態にある壜５０の搬送方向に対して直角な方向の速度ｖｔは、
【数１９】
と表すことができる。
【００２４】
定常摺動状態では壜５０の摺動速度ｖｒが倒壜限界速度ｖｆａｌｌを超える場合においても、ガイド１０は常に壜５０の側面を支えることになる。したがって、定常摺動状態ではガイド１０の面に段差がある等の問題が無ければ、倒壜の危険は少ない。しかしながら、壜５０がチェーンコンベア２１上を摺動しつつ、ガイド１０との間で衝突と反発を繰り返す時間および区間は、倒壜が起こりかねない危険な状態と言える。そこで、倒壜が起こりかねない定常摺動状態となるまでの時間および区間がどれだけ続くかを求める。
【００２５】
壜５０とチェーンコンベア２１との摩擦係数をμｃｎとすると、ガイド１０に接触した壜５０がｎ回目の反発に至るまでの時間Ｔｎは、
【数２０】
と表すことができる。そして、（ｅ＋ｅ２＋・・・＋ｅｎ）は反発係数ｅについての等比級数の和であるから、数２０は、
【数２１】
とすることができる。
【００２６】
定常摺動状態となったとき、すなわち衝突回数ｎを∞としたときのＴｎの極値は、
【数２２】
となる。
したがって、壜５０とガイド１０が接触した後に定常摺動状態となるまでのチェーン搬送方向距離Ｌｌは、
【数２３】
あるいは、
【数２４】
と表すことができる。
【００２７】
このチェーン搬送方向距離Ｌｌに対応するガイド１０の長さＬｇは、
【数２５】
となる。
数２５より、衝突点相当位置１１における壜５０のガイド１０への接触点から下流側に、ガイド１０の長さがＬｇの位置までは倒壜が起こりかねない区間であることがわかる。そこでＬｇの位置までは、傾斜角度θ１を数１４に示した範囲内としておく。つまり、衝突点相当位置１１の長さをＬ１とすると、Ｌ１≧Ｌｇとする（衝突点相当位置１１の長さを壜５０がガイド１０に衝突してから定常摺動状態となるまでの長さよりも長く形成する）ことが望ましい。
【００２８】
図６は、ガイド１０の接続部１２付近の部分拡大図である。
図示するように、ガイド１０の衝突点相当位置１１とわたり部１３は、接続部１２にて滑らかに接続されている。ここで壜５０の半径をｒ、接続部１２の曲率半径をＲとすると、曲率半径Ｒは半径ｒよりも大きく形成する。ガイド１０の接続部１２におけるコンベア２０に対する傾斜角度θ２は、衝突点相当位置１１における傾斜角度θ１よりも大きく形成されるが、接続部１２の曲率半径Ｒを以上のようにすれば、壜５０が接続部１２を摺動する際に、その重心はガイドに沿って滑らかに方向を変え、わたり部１３の傾斜角度θ３の方向に向かわせる事ができる。曲率半径Ｒが壜５０の半径ｒより小さければ、壜５０はガイド１０の衝突点相当位置１１から、傾斜角の大きいわたり部１３へ直接衝突する事になり、衝突点相当位置１１における傾斜角度θ１を小さく取る意味が失われる結果となる。
【００２９】
図７は、ガイド１０のわたり部１３での傾斜角度θ３と横断速度ｖ２を示す図である。図７（ａ）に示すように壜５０は、速度ｖ１で動くコンベア２０上をガイド１０のわたり部１３に沿って横断速度ｖ２にて横断する。以下、わたり部１３における傾斜角度がθ３であるものとして説明する。
【００３０】
ガイド１０と壜５０との間の摩擦を無視して考えると、壜５０の横断速度ｖ２とコンベア２０の速度ｖ１の比と、ガイド１０の傾斜角度θ３との関係は、図７（ｂ）に実線で示すようになる。図示するように摩擦を無視した場合は、傾斜角度θ３が４５°のときに横断速度ｖ２が最も速くなり、速度比（ｖ２／ｖ１）の値が最大となる。傾斜角度θ３を４５°よりも大きくした場合には、壜５０がガイド１０に沿って移動する速度が下がるので、横断速度ｖ２が低下する。一方、傾斜角度θ３を４５°よりも小さくした場合には、壜５０がガイド１０に沿って移動する速度は速くなるものの、単位時間あたりの搬送方向に対する横方向への移動距離が短くなるため、横断速度ｖ２は低下する。摩擦がない場合の速度比（ｖ２／ｖ１）の最大値は０．５である。
【００３１】
ここでガイド１０と壜５０との間の、摩擦係数μが０．１５である場合は、速度比（ｖ２／ｖ１）と傾斜角度θ３との関係は、図７（ｂ）に破線で示すようになる。この場合は、傾斜角度θ３が約４３°のときに横断速度ｖ２が最も速くなり、（ｖ２／ｖ１）の最大値は約０．４２５である。
横断速度ｖ２が最速となり、わたり部１３における横方向への移動を効率良く行うことができるようにするためには、傾斜角度θ３を３０°〜５０°の範囲内とすることが望ましい。
【００３２】
以上の結果は、数１９から導く事ができる。わたり部１３においては、できるだけ短い距離で横移動させるのが効率的であり、ガイド１０の傾斜角度θ３を横断速度ｖｔが極値を取るように定める。
数１９においてθ１＝θ３とし、角度θについて偏微分すると、
【数２６】
となる。摩擦係数μｇｄが０の場合は傾斜角度θ３がπ／４（４５°）となる。すなわち、図７に示した結果を得ることができる。摩擦がある場合も図７に示したのと同様に、傾斜角度θ３はπ／４よりも小さくなる。
【００３３】
図８は、ガイド１０の受け渡し部１４付近の部分拡大図である。
通常は、コンベア２０からコンベア３０へ壜５０を受け渡す場合、ガイド１０の終端部をコンベア３０上に突き出すだけの形状となっている。このような形状だとガイド１０に沿って搬送されてきた壜５０は、チェーンコンベアの搬送方向に対して斜めに放出される。そうすると、ガイド１０の終端部付近で倒壜を起こす可能性がある。そこで倒壜を防止するためには、壜５０の移送が完了するまで、ガイド１０が壜５０の側面を支持することのできる形状とすることが望ましい。ガイド１０の形状を壜５０の運動軌跡に沿った曲面形状とすれば、壜５０の移送が完了するまで支持することができる。
【００３４】
チェーンコンベア２１〜２５（以下、チェーンコンベアとする）から相対的に見ると壜５０は、図５および数１９に示すように、速度ｖｒで角度βの方向に放出される。そして壜５０はチェーンコンベアとの摺動摩擦により、放出された際の運動エネルギーを徐々に失って減速し、いずれチェーンコンベア上で停止する。壜５０がガイド１０から離れてからチェーンコンベア上で停止するまでの時間をｔｓ、壜５０がガイド１０から離れてチェーンコンベア上で停止するまでにチェーンコンベア上を移動する距離をＬｓとすると、速度ｖｒは、
【数２７】
と表すことができる。
【００３５】
この間の壜５０の運動をガイド１０に固定されたｘｙ座標系から見ると、壜５０のチェーンコンベア搬送方向（ｘ方向）およびチェーンコンベア幅方向（ｙ方向）における位置は、時間の関数として表すことができる。チェーンコンベア搬送方向の位置Ｌｘ（ｔ）は、
【数２８】
となり、チェーンコンベア幅方向の位置Ｌｙ（ｔ）は、
【数２９】
となる。
【００３６】
わたり部１３の終端部から、Ｌｘ（ｔ），Ｌｙ（ｔ）にて示される曲面の軌跡に沿った形状の受け渡し部１４を形成することができる。受け渡し部１４の形状を以上のようにすれば、壜５０がチェーンコンベア上で停止してチェーンコンベアと一体となって搬送される状態となるまで壜５０がガイド１０に接触し、支持された状態とすることができる。壜５０がガイド１０から離れるときには、チェーンコンベア上で停止した状態となっているので、倒壜が起きることはなくなる。
【００３７】
以上のように本実施の形態では、壜５０が衝突する衝突点相当位置１１におけるガイド１０の傾斜角度θを、数１４に示した範囲内としているので、倒壜を起こすことがなくなる。また、衝突点相当位置１１におけるガイド１０の長さを数２５に示した長さ以上とすることで、傾斜角度θが小さい範囲内のうちに定常摺動状態とすることができ、傾斜角度がθ１〜θ３へと変化する際の倒壜の危険性を回避することができる。さらに、接続部１２の曲率半径Ｒを壜５０の半径ｒよりも大きく形成することで接続部１２からわたり部１３に向けて壜５０を滑らかに搬送する事ができる。またさらに、わたり部１３の傾斜角度θ３を４３°〜４５°の範囲内とすることで、搬送方向に対して横方向に最も効率良く移動することができる。そして、受け渡し部１４の形状を数２８，２９で示した壜５０の運動軌跡に合わせた曲面形状とすることによって、壜５０がチェーンコンベア上で停止しつつ搬送される状態となるまで支持することができる。そうすることによって、壜５０がガイド１０に沿って搬送される場合において、また壜５０がガイド１０を離れたときにも倒壜を起こすことがなくなる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、搬送速度が異なるコンベア間において壜の移送を行う場合であっても、倒壜を起こすことなく壜の搬送および移送を行うことのできる容器搬送装置を提供することができる。
【００３９】
また、本発明によれば、倒壜を起こすことのない搬送路を形成することのできる搬送コンベアのガイドを提供することができる。
【００４０】
さらに、本発明の容器搬送装置および搬送コンベアのガイドによれば、容器がガイドに衝突した際、容器がガイドと接触摺動しながら搬送される際、および容器がガイドから離れる際においても倒壜を起こすことなく搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における搬送コンベアの平面図である。
【図２】本実施の形態における搬送コンベアの斜視図である。
【図３】倒壜が起こる際の原理を示す図である。
【図４】ガイド１０の衝突点相当位置１１付近の部分拡大図である。
【図５】ガイド１０に衝突した壜５０が受ける力を示す図である。
【図６】ガイド１０の接続部１２付近の部分拡大図である。
【図７】ガイド１０のわたり部１３での傾斜角度θ３と横断速度ｖ２を示す図である。
【図８】ガイド１０の受け渡し部１４付近の部分拡大図である。
【符号の説明】
１０…ガイド、１１…衝突点相当位置、１２…接続部、１３…わたり部、１４…受け渡し部、２０…コンベア、２１，２２，２３，２４，２５…チェーンコンベア、３０…コンベア、３１，３２，３３，３４，３５…チェーンコンベア、４１…入口供給領域、４２…高速横移動領域、４３…壜受け渡し領域、５０…壜
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器を搬送する装置に関し、特に軽量のボトルを倒すことなく搬送および移送することのできる容器搬送装置および搬送コンベアのガイド等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器（以下、壜とする）に飲料等を充填するプラントにおいて、壜を搬送する形式として複数のチェーンコンベアを利用したコンベア搬送が知られている。このようなプラントで、充填機、検査機、包装機等は高速で運転されるようになってきている。それに伴って、壜を搬送するコンベアの搬送速度も高速化されつつある。また、これらの機器への壜の供給は単列で行われるため、壜は単列化されてコンベア搬送される。
【０００３】
単列化された壜のピッチ（間隔）を変更する場合、速度の異なるコンベア間（例えば、速度の遅いコンベアから速度の速いコンベア）での壜の乗り移り（移送）を行う。そのために、各々のコンベア間にまたがるように、ガイドが設けられている。あるコンベア上に載せられて搬送されてきた壜はガイドに衝突し、このガイドに沿って搬送されて他のコンベア上に乗り移る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような飲料等を充填する壜としては、ガラス壜、ペットボトルまたは缶等が用いられている。特にペットボトルは、なるべく薄く、少ない材料を用いて、かつ圧力に耐え得るように設計されており、ガラス壜と比べて軽量である。また、これらの壜は、略円筒状または略直方体のものを立てた状態で搬送されるため、搬送中における重心は比較的高い位置にある。つまり、軽量かつ重心位置の高い壜は、不安定な状態で搬送される。
このような壜がガイドに衝突する際に、壜が倒れてしまう（以下、壜が倒れることを倒壜とする）ことがある。そこで、各々のコンベア間に設けられるガイドは、壜が衝突した際に倒壜を起こすことがなく、かつ各々のコンベア間での壜の移送をスムーズに行うことができるように設計される。
【０００５】
従来より、比較的質量の大きなガラス壜を、各々のコンベア間で移送するためのガイドの設計が行われていた。このガイドの設計においては、倒壜を起こさないようなガイドの形状等を主に経験的に把握することによって行われていた。また、ペットボトル等の不安定な壜が各々のコンベアを乗り移る際に用いられるガイドについても、上述した設計のガイドが流用されていた。
しかしながら、軽量かつ重心の位置が比較的高い壜を、倒壜を起こすことなく、かつ最も効率良く搬送することのできるガイド設計の基本概念は明確ではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、搬送速度が異なるコンベア間において壜の移送を行う場合であっても、倒壜を起こすことなく壜の搬送および移送を行うことができる容器搬送装置を提供することを目的とする。
また本発明は、コンベア上に設けられると共に、倒壜を起こすことのない搬送路を形成することのできる搬送コンベアのガイドを提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
容器搬送装置において、倒壜が起きる可能性がある部分において倒壜が発生する危険性を回避すれば、本発明の目的を達成することができる。それに伴い、最も効率良く容器を搬送することのできる容器搬送装置を提供することができる。そこで、本発明は、以上の課題を解決するために、搬送速度の異なるコンベア間で容器を移送する容器搬送装置であって、容器を搬送する第１の搬送コンベアと、第１の搬送コンベアよりも下流側に設けられる第２の搬送コンベアと、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアにわたって容器の搬送路を形成するガイドとを有する容器搬送装置を提供する。このガイドは、第１の搬送コンベアによって搬送される容器が衝突する第１の領域と、第１の領域よりも下流側に設けられ、容器が第１の搬送コンベアの搬送方向に対して更に傾斜した方向に移動する第２の領域と、第２の領域よりも下流側に設けられ、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアへと容器を受け渡す第３の領域とを有する。第１の領域の第１の搬送コンベアに対する傾斜角度は搬送方向に対して鋭角に形成され、容器の倒壜速度をＶｆａｌｌ、容器とガイドとの間の摩擦係数をμｇｄ、容器とガイドとの間の反発係数をｅ、第１の搬送コンベアの速度をｖ、第１の領域における傾斜角度をθ１とすると、Ｓｉｎθ１を、
【数４】
また、容器と第１の搬送コンベアとの摺動速度をｖｒ、搬送方向に対する第１の搬送コンベア上における容器の摺動方向の角度をβ、容器が第１の領域に沿って搬送される速度をｖｇｄ、容器と第１の搬送コンベアとの間の摩擦係数をμｃｎ、重力加速度をｇ、第１の領域に容器が衝突する位置から倒壜が起こりかねない区間の長さをＬｇとすると、当該第１の領域の長さＬ１を、
【数５】
さらに、第２の領域の第１の領域との接続部近傍における第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ２は、第１の領域の第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ１よりも大きく形成され、かつ接続部近傍における曲率半径は、容器の半径よりも大きく形成される。第２の領域の第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ２は、３０°〜５０°の範囲内とする。例えば、容器とガイドとの摩擦係数が０．１５であるものとすると傾斜角度θ２が４３°のときに、最も第１の搬送コンベアを横断する効率がよくなる。
またさらに、容器が第３の領域から離れ、第２の搬送コンベアの搬送方向に第２の搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるまでの時間をｔｓ、搬送方向をｘ方向、搬送方向に対して垂直な方向をｙ方向とすると、第３の領域は、
【数６】
【０００８】
本発明における搬送速度の異なるコンベア間で容器を移送する容器搬送装置のガイドは、第１の搬送コンベアによって搬送される容器が衝突する第１の領域と、第１の領域よりも下流側に設けられ、容器が第１の搬送コンベアの搬送方向に対して傾斜した方向に移動する第２の領域と、第２の領域よりも下流側に設けられ、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアへと容器を受け渡す第３の領域とを有する。そして第１の領域は、容器が第１の領域におけるガイドと摺動状態に至るまでの長さよりも長く形成される。また第３の領域は、容器が第２の領域から放出される際の軌跡に沿った形状をなす。ガイドの形状を以上のようにすれば、容器がガイドに衝突した際、また容器がガイドから離れる際に倒壜が発生する危険性を回避または低減することができる。
【０００９】
また、本発明は、容器を搬送する搬送コンベア上に設けられる搬送コンベアのガイドを提供することができる。この搬送コンベアのガイドは、搬送されてきた容器が衝突すると共に、容器が衝突および反発を繰り返した後に摺動状態に至るまで支持する衝突点相当位置と、衝突点相当位置よりも下流側に設けられ、容器が摺動しながら搬送コンベアを横断するまで支持するわたり部と、わたり部よりも下流側に設けられ、容器が搬送コンベアの搬送方向に搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるまで容器を支持する受け渡し部とを備える。以上のように搬送コンベアのガイドは、容器がガイドに衝突してから搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるようになるまで、継続して支持する。そうすることによって倒壜が発生する危険性を回避または低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す本実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における搬送コンベアの平面図である。図示するように搬送コンベアは、矢印方向に移動して壜５０を搬送するコンベア２０とコンベア３０、およびコンベア２０とコンベア３０間にまたがるようにして配設されたガイド１０とによって構成されている。壜５０はガイド１０に沿って搬送され、コンベア２０からコンベア３０へと移送される。つまりガイド１０は、壜５０が搬送される搬送路を形成している。この例では、コンベア３０の搬送速度は、コンベア２０の搬送速度よりも速いものとする。コンベア２０およびコンベア３０は、それぞれ等速で移動するチェーンコンベア２１，２２，２３，２４，２５、およびチェーンコンベア３１，３２，３３，３４，３５から構成されている。（図では同一種のチェーンを繋いで幅を取っているが、コンベア２０、コンベア３０各々が一枚の幅広のチェーンであっても差し支え無い） チェーンコンベア２１〜２２にかけての領域を壜５０が供給される入口供給領域４１、チェーンコンベア２３〜２５にかけての領域を壜５０が横方向に高速で移動する高速横移動領域４２とする。また、チェーンコンベア２５〜３３にかけての領域を、コンベア２０からコンベア３０へと壜５０を受け渡す壜受け渡し領域４３とする。入口供給領域４１から供給された壜５０がガイド１０に衝突する位置付近を衝突点相当位置１１、高速横移動領域４２にて壜５０がコンベア２０を横断する部分をわたり部１３、衝突点相当位置１１とわたり部１３の接続部分を接続部１２、また壜受け渡し領域４３にて壜５０を受け渡す部分を受け渡し部１４として以下の説明を行う。
【００１１】
図２は、本実施の形態における搬送コンベアの斜視図である。壜５０は矢印方向に移動するコンベア２０およびコンベア３０上をガイド１０に沿って搬送され、隣接する壜５０との間隔を広げられる。ところでペットボトル等の壜５０は弾性体なので、壜５０がガイド１０と衝突した場合には反発してはね返り、倒壜を起こすおそれがある。そこで本実施の形態では、以下のように設計されたガイド１０をコンベア２０およびコンベア３０上に配設する。
【００１２】
コンベア２０により搬送された壜５０がガイド１０に最初に衝突する位置（衝突点相当位置１１）における、ガイド１０とコンベア２０とがなす角度（以下、ガイド１０の傾斜角度とする）を所定の角度以下とする。そして衝突点相当位置１１と、壜５０がコンベア２０の搬送方向に対して傾斜した方向に搬送されるわたり部１３との接続部１２の曲率半径を所定の長さ以上とする。また、わたり部１３におけるガイド１０の傾斜角度を、壜５０がコンベア２０を最も効率良く横断することのできる角度に定める。さらにコンベア２０からコンベア３０への壜５０の受け渡し部１４では、壜５０が搬送方向に真直に進むようになるまで壜５０を支持することができる形状に定める。そうすることによって壜５０が反発係数の大きい弾性体にて形成されたものであっても、ガイド１０に衝突して倒壜を起こすことなく搬送することができる。また、壜５０をコンベア２０からコンベア３０へと移送する際にも、倒壜を起こすことなくガイド１０に沿って移送することができる。
【００１３】
ここで図３を用いて、倒壜が起こる際の原理について説明する。図３（ａ）は壜５０がガイド１０に衝突した状態を、図３（ｂ）は壜５０が傾いた状態を示す。
図３（ａ）に示すように、壜５０はコンベア２０上に載せられて搬送される。壜５０の重心Ｇは、壜５０の底部から高さＨの位置にあるものとする。壜５０が衝突点相当位置１１においてガイド１０に衝突すると、反発係数が１の場合は壜５０は矢印方向に速度ｖではね返る。そして壜５０の乗るコンベア上に突起がある等の条件があれば、破線で示す（壜５０’）ように傾く。
【００１４】
壜５０の質量をｍとすると、このときの運動エネルギーは、
【数７】
壜５０が所定の速度以上ではね返って傾き、壜５０’の重心Ｇ’が、図３（ｂ）に示すように壜５０’とコンベア２０との接触点上に引かれた垂線上まで達したとする。そして重心Ｇ’の、接触点からの高さをＳの位置とすると。重心Ｇ’は、高さＨから高さＳの位置まで△Ｈだけ持ち上げられたことになる。図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態となるまでに、重心Ｇが持ち上げられた分の高さ△Ｈは、（Ｓ−Ｈ）で示される。
【００１５】
ここで、重力加速度をｇとすると、重心Ｇ’を高さＳの位置まで持ち上げるのに必要な位置エネルギーは、
【数８】
壜５０が有する数７で示した運動エネルギーが、数８で示した位置エネルギーと一致する場合は、
【数９】
【００１６】
壜５０’の重心Ｇ’の位置が接触点上に引かれた垂線を超えると、倒壜が起こる。従って、数９の条件を満足する速度ｖは、倒壜が起こり得る下限の速度（以下、倒壜限界速度とする）となる。これをｖｆａｌｌとすると、ｖｆａｌｌは数９より、
【数１０】
【００１７】
図４は、ガイド１０の衝突点相当位置１１付近の部分拡大図である。図示するように、壜５０がコンベア２０へと衝突する衝突点相当位置１１におけるガイド１０のコンベア２０の搬送方向に対する傾斜角度（鋭角部分）はθ１である。そして、ガイド１０に衝突した壜５０は反発し、ガイド１０との間で微小なバウンド（衝突と反発）を繰り返しながらチェーンコンベア２１上を摺動する。
【００１８】
図５は、ガイド１０に衝突した壜５０が受ける力を示す図である。実際は壜５０が速度（チェーンコンベア２１の移動速度）ｖにて右から左の方向へ搬送されているが、相対的にはガイド１０が速度ｖにて矢印方向に移動し、チェーンコンベア２１上に静止している壜５０に衝突すると見なすことができる。壜５０にガイド１０が衝突する衝突速度をｖ、壜５０とガイド１０との衝突回数をｎ、壜５０とガイド１０との反発係数をｅ、ガイド１０の傾斜角度をθ１、壜５０とガイド１０との間の摩擦係数をμｇｄとすると、ｎ回目に衝突した際の摺動速度ｖｒは、
【数１１】
【００１９】
数１１に示す摺動速度ｖｒは、ｎ＝１（初回の衝突）のときに最大となる。このときの摺動速度をｖｒｍａｘとすると、倒壜を起こさないようにするためには、
【数１２】
【００２０】
従って、ガイド１０の傾斜角度θ１が予め決められている場合、壜５０がガイド１０へ衝突する衝突速度ｖは数１０〜数１２より、
【数１３】
【００２１】
一方、衝突速度ｖが予め決められている場合、衝突点相当位置１１におけるガイド１０の傾斜角度θ１は数１０〜数１２より、
【数１４】
【００２２】
Ｓｉｎθ１の値、すなわちガイド１０の傾斜角度θ１が数１４に示した範囲内であれば、衝突点相当位置１１において壜５０がガイド１０に衝突した際に倒壜を起こすことがなくなる。つまり、搬送速度ｖを速くする場合には傾斜角度θ１を小さくする必要がある。また、壜５０とガイド１０との反発係数ｅが小さければ傾斜角度θ１を大きくとることができる。さらに搬送速度ｖと比べると傾斜角度θ１の大きさの変化に対する寄与は小さいが、ガイド１０の材料として摩擦係数の小さなものを用いれば摩擦係数μｇｄを小さくできる分、傾斜角度θ１を大きくとることができる。
【００２３】
上述したようにガイド１０に衝突した壜５０は、ガイド１０との間で微小なバウンドを繰り返すが、最初に衝突してから時間が経過するにつれて反発が収まり、ガイド１０と一定速度で接触摺動する状態（以下、定常摺動状態とする）になる。ここで、数１１においてｎを∞とすると定常摺動状態における摺動速度ｖｒが求められ、ｖｒは、
【数１５】
ガイド１０の摩擦角α、および搬送方向に対するチェーンコンベア２１上の壜５０摺動方向の角度βは、
【数１６】
【数１７】
また、ガイド１０に対して定常摺動状態にある壜５０の搬送方向の速度ｖｌは、
【数１８】
さらに、ガイド１０に対して定常摺動状態にある壜５０の搬送方向に対して直角な方向の速度ｖｔは、
【数１９】
【００２４】
定常摺動状態では壜５０の摺動速度ｖｒが倒壜限界速度ｖｆａｌｌを超える場合においても、ガイド１０は常に壜５０の側面を支えることになる。したがって、定常摺動状態ではガイド１０の面に段差がある等の問題が無ければ、倒壜の危険は少ない。しかしながら、壜５０がチェーンコンベア２１上を摺動しつつ、ガイド１０との間で衝突と反発を繰り返す時間および区間は、倒壜が起こりかねない危険な状態と言える。そこで、倒壜が起こりかねない定常摺動状態となるまでの時間および区間がどれだけ続くかを求める。
【００２５】
壜５０とチェーンコンベア２１との摩擦係数をμｃｎとすると、ガイド１０に接触した壜５０がｎ回目の反発に至るまでの時間Ｔｎは、
【数２０】
【数２１】
【００２６】
定常摺動状態となったとき、すなわち衝突回数ｎを∞としたときのＴｎの極値は、
【数２２】
したがって、壜５０とガイド１０が接触した後に定常摺動状態となるまでのチェーン搬送方向距離Ｌｌは、
【数２３】
【数２４】
【００２７】
このチェーン搬送方向距離Ｌｌに対応するガイド１０の長さＬｇは、
【数２５】
数２５より、衝突点相当位置１１における壜５０のガイド１０への接触点から下流側に、ガイド１０の長さがＬｇの位置までは倒壜が起こりかねない区間であることがわかる。そこでＬｇの位置までは、傾斜角度θ１を数１４に示した範囲内としておく。つまり、衝突点相当位置１１の長さをＬ１とすると、Ｌ１≧Ｌｇとする（衝突点相当位置１１の長さを壜５０がガイド１０に衝突してから定常摺動状態となるまでの長さよりも長く形成する）ことが望ましい。
【００２８】
図６は、ガイド１０の接続部１２付近の部分拡大図である。
図示するように、ガイド１０の衝突点相当位置１１とわたり部１３は、接続部１２にて滑らかに接続されている。ここで壜５０の半径をｒ、接続部１２の曲率半径をＲとすると、曲率半径Ｒは半径ｒよりも大きく形成する。ガイド１０の接続部１２におけるコンベア２０に対する傾斜角度θ２は、衝突点相当位置１１における傾斜角度θ１よりも大きく形成されるが、接続部１２の曲率半径Ｒを以上のようにすれば、壜５０が接続部１２を摺動する際に、その重心はガイドに沿って滑らかに方向を変え、わたり部１３の傾斜角度θ３の方向に向かわせる事ができる。曲率半径Ｒが壜５０の半径ｒより小さければ、壜５０はガイド１０の衝突点相当位置１１から、傾斜角の大きいわたり部１３へ直接衝突する事になり、衝突点相当位置１１における傾斜角度θ１を小さく取る意味が失われる結果となる。
【００２９】
図７は、ガイド１０のわたり部１３での傾斜角度θ３と横断速度ｖ２を示す図である。図７（ａ）に示すように壜５０は、速度ｖ１で動くコンベア２０上をガイド１０のわたり部１３に沿って横断速度ｖ２にて横断する。以下、わたり部１３における傾斜角度がθ３であるものとして説明する。
【００３０】
ガイド１０と壜５０との間の摩擦を無視して考えると、壜５０の横断速度ｖ２とコンベア２０の速度ｖ１の比と、ガイド１０の傾斜角度θ３との関係は、図７（ｂ）に実線で示すようになる。図示するように摩擦を無視した場合は、傾斜角度θ３が４５°のときに横断速度ｖ２が最も速くなり、速度比（ｖ２／ｖ１）の値が最大となる。傾斜角度θ３を４５°よりも大きくした場合には、壜５０がガイド１０に沿って移動する速度が下がるので、横断速度ｖ２が低下する。一方、傾斜角度θ３を４５°よりも小さくした場合には、壜５０がガイド１０に沿って移動する速度は速くなるものの、単位時間あたりの搬送方向に対する横方向への移動距離が短くなるため、横断速度ｖ２は低下する。摩擦がない場合の速度比（ｖ２／ｖ１）の最大値は０．５である。
【００３１】
ここでガイド１０と壜５０との間の、摩擦係数μが０．１５である場合は、速度比（ｖ２／ｖ１）と傾斜角度θ３との関係は、図７（ｂ）に破線で示すようになる。この場合は、傾斜角度θ３が約４３°のときに横断速度ｖ２が最も速くなり、（ｖ２／ｖ１）の最大値は約０．４２５である。
横断速度ｖ２が最速となり、わたり部１３における横方向への移動を効率良く行うことができるようにするためには、傾斜角度θ３を３０°〜５０°の範囲内とすることが望ましい。
【００３２】
以上の結果は、数１９から導く事ができる。わたり部１３においては、できるだけ短い距離で横移動させるのが効率的であり、ガイド１０の傾斜角度θ３を横断速度ｖｔが極値を取るように定める。
数１９においてθ１＝θ３とし、角度θについて偏微分すると、
【数２６】
【００３３】
図８は、ガイド１０の受け渡し部１４付近の部分拡大図である。
通常は、コンベア２０からコンベア３０へ壜５０を受け渡す場合、ガイド１０の終端部をコンベア３０上に突き出すだけの形状となっている。このような形状だとガイド１０に沿って搬送されてきた壜５０は、チェーンコンベアの搬送方向に対して斜めに放出される。そうすると、ガイド１０の終端部付近で倒壜を起こす可能性がある。そこで倒壜を防止するためには、壜５０の移送が完了するまで、ガイド１０が壜５０の側面を支持することのできる形状とすることが望ましい。ガイド１０の形状を壜５０の運動軌跡に沿った曲面形状とすれば、壜５０の移送が完了するまで支持することができる。
【００３４】
チェーンコンベア２１〜２５（以下、チェーンコンベアとする）から相対的に見ると壜５０は、図５および数１９に示すように、速度ｖｒで角度βの方向に放出される。そして壜５０はチェーンコンベアとの摺動摩擦により、放出された際の運動エネルギーを徐々に失って減速し、いずれチェーンコンベア上で停止する。壜５０がガイド１０から離れてからチェーンコンベア上で停止するまでの時間をｔｓ、壜５０がガイド１０から離れてチェーンコンベア上で停止するまでにチェーンコンベア上を移動する距離をＬｓとすると、速度ｖｒは、
【数２７】
【００３５】
この間の壜５０の運動をガイド１０に固定されたｘｙ座標系から見ると、壜５０のチェーンコンベア搬送方向（ｘ方向）およびチェーンコンベア幅方向（ｙ方向）における位置は、時間の関数として表すことができる。チェーンコンベア搬送方向の位置Ｌｘ（ｔ）は、
【数２８】
【数２９】
【００３６】
わたり部１３の終端部から、Ｌｘ（ｔ），Ｌｙ（ｔ）にて示される曲面の軌跡に沿った形状の受け渡し部１４を形成することができる。受け渡し部１４の形状を以上のようにすれば、壜５０がチェーンコンベア上で停止してチェーンコンベアと一体となって搬送される状態となるまで壜５０がガイド１０に接触し、支持された状態とすることができる。壜５０がガイド１０から離れるときには、チェーンコンベア上で停止した状態となっているので、倒壜が起きることはなくなる。
【００３７】
以上のように本実施の形態では、壜５０が衝突する衝突点相当位置１１におけるガイド１０の傾斜角度θを、数１４に示した範囲内としているので、倒壜を起こすことがなくなる。また、衝突点相当位置１１におけるガイド１０の長さを数２５に示した長さ以上とすることで、傾斜角度θが小さい範囲内のうちに定常摺動状態とすることができ、傾斜角度がθ１〜θ３へと変化する際の倒壜の危険性を回避することができる。さらに、接続部１２の曲率半径Ｒを壜５０の半径ｒよりも大きく形成することで接続部１２からわたり部１３に向けて壜５０を滑らかに搬送する事ができる。またさらに、わたり部１３の傾斜角度θ３を４３°〜４５°の範囲内とすることで、搬送方向に対して横方向に最も効率良く移動することができる。そして、受け渡し部１４の形状を数２８，２９で示した壜５０の運動軌跡に合わせた曲面形状とすることによって、壜５０がチェーンコンベア上で停止しつつ搬送される状態となるまで支持することができる。そうすることによって、壜５０がガイド１０に沿って搬送される場合において、また壜５０がガイド１０を離れたときにも倒壜を起こすことがなくなる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、搬送速度が異なるコンベア間において壜の移送を行う場合であっても、倒壜を起こすことなく壜の搬送および移送を行うことのできる容器搬送装置を提供することができる。
【００３９】
また、本発明によれば、倒壜を起こすことのない搬送路を形成することのできる搬送コンベアのガイドを提供することができる。
【００４０】
さらに、本発明の容器搬送装置および搬送コンベアのガイドによれば、容器がガイドに衝突した際、容器がガイドと接触摺動しながら搬送される際、および容器がガイドから離れる際においても倒壜を起こすことなく搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における搬送コンベアの平面図である。
【図２】本実施の形態における搬送コンベアの斜視図である。
【図３】倒壜が起こる際の原理を示す図である。
【図４】ガイド１０の衝突点相当位置１１付近の部分拡大図である。
【図５】ガイド１０に衝突した壜５０が受ける力を示す図である。
【図６】ガイド１０の接続部１２付近の部分拡大図である。
【図７】ガイド１０のわたり部１３での傾斜角度θ３と横断速度ｖ２を示す図である。
【図８】ガイド１０の受け渡し部１４付近の部分拡大図である。
【符号の説明】
１０…ガイド、１１…衝突点相当位置、１２…接続部、１３…わたり部、１４…受け渡し部、２０…コンベア、２１，２２，２３，２４，２５…チェーンコンベア、３０…コンベア、３１，３２，３３，３４，３５…チェーンコンベア、４１…入口供給領域、４２…高速横移動領域、４３…壜受け渡し領域、５０…壜
Claims (7)
- 搬送速度の異なるコンベア間で容器を移送する容器搬送装置であって、
前記容器を搬送する第１の搬送コンベアと、
前記第１の搬送コンベアよりも下流側に設けられる第２の搬送コンベアと、
前記第１の搬送コンベアから前記第２のは搬送コンベアにわたって前記容器の搬送路を形成するガイドと、を有し、
前記ガイドは、
前記第１の搬送コンベアによって搬送される前記容器が衝突する第１の領域と、
前記第１の領域よりも下流側に設けられ、前記容器が前記第１の搬送コンベアの搬送方向に対して傾斜した方向に移動する第２の領域と、
前記第２の領域よりも下流側に設けられ、前記第１の搬送コンベアから前記第２の搬送コンベアへと前記容器を受け渡す第３の領域とを有し、
前記第１の領域の前記第１の搬送コンベアに対する傾斜角度は前記搬送方向に対して鋭角に形成され、
前記容器の倒壜速度をＶｆａｌｌ、当該容器と前記ガイドとの間の摩擦係数をμｇｄ、当該容器と前記ガイドとの間の反発係数をｅ、前記第１の搬送コンベアの速度をｖ、前記第１の領域における傾斜角度をθ１とすると、Ｓｉｎθ１を、
- 前記容器と前記第１の搬送コンベアとの摺動速度をｖｒ、前記搬送方向に対する当該第１の搬送コンベア上における当該容器の摺動方向の角度をβ、当該容器が前記第１の領域に沿って搬送される速度をｖｇｄ、当該容器と当該第１の搬送コンベアとの間の摩擦係数をμｃｎ、重力加速度をｇ、当該第１の領域に容器が衝突する位置から倒壜が起こりかねない区間の長さをＬｇとすると、当該第１の領域の長さＬ１を、
- 前記第２の領域の前記第１の領域との接続部近傍における前記第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ２は、当該第１の領域の前記第１の搬送コンベアに対する前記傾斜角度θ１よりも大きく形成され、かつ当該接続部近傍における曲率半径は、前記容器の半径よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の容器搬送装置。
- 前記第２の領域の前記第１の搬送コンベアに対する傾斜角度θ３は、３０°〜５０°の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の容器搬送装置。
- 前記容器が前記第３の領域から離れ、前記第２の搬送コンベアの搬送方向に当該第２の搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるまでの時間をｔｓ、当該搬送方向をｘ方向、当該搬送方向に対して垂直な方向をｙ方向とすると、前記第３の領域は、
- 搬送速度の異なるコンベア間で容器を移送する容器搬送装置であって、
前記容器を搬送する第１の搬送コンベアと、
前記第１の搬送コンベアよりも下流側に設けられる第２の搬送コンベアと、
前記第１の搬送コンベアから前記第２の搬送コンベアにわたって前記容器の搬送路を形成するガイドと、を有し、
前記ガイドは、
前記第１の搬送コンベアによって搬送される前記容器が衝突する第１の領域と、
前記第１の領域よりも下流側に設けられ、前記容器が前記第１の搬送コンベアの搬送方向に対して更に傾斜した方向に移動する第２の領域と、
前記第２の領域よりも下流側に設けられ、前記第１の搬送コンベアから前記第２の搬送コンベアへと前記容器を受け渡す第３の領域とを有し、
前記第１の領域は、前記容器が当該第１の領域における前記ガイドと摺動状態に至るまでの長さよりも長く形成され、
前記第３の領域は、前記容器が前記第２の領域から放出される際の軌跡に沿った形状をなすことを特徴とする容器搬送装置。 - 容器を搬送する搬送コンベア上に設けられる搬送コンベアのガイドであって、
搬送されてきた前記容器が衝突すると共に、当該容器が衝突および反発を繰り返した後に摺動状態に至るまで支持する衝突点相当位置と、
前記衝突点相当位置よりも下流側に設けられ、前記容器が摺動すると共に前記搬送コンベアを横断するまで支持するわたり部と、
前記わたり部よりも下流側に設けられ、前記容器が前記搬送コンベアの搬送方向に当該搬送コンベアの搬送速度と同速度にて搬送されるまで当該容器を支持する受け渡し部と、
を備えたことを特徴とする搬送コンベアのガイド。
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|---|---|---|---|---|
| JP2019184152A (ja) * | 2018-04-09 | 2019-10-24 | 株式会社アルバック | ホルダ及び凍結乾燥システム |
| TWI784416B (zh) * | 2020-02-20 | 2022-11-21 | 日商三菱重工機械系統股份有限公司 | 搬送裝置及搬送方法 |
-
2002
- 2002-07-26 JP JP2002218628A patent/JP4006288B2/ja not_active Expired - Lifetime
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