JP2005119755A - 荷物仕分切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切り換え速度を向上させた荷物仕分切換装置を提供すること。
【解決手段】 切換機１０によって揺動する切換レール１５４を有し、上流の主レール１２１に沿って移動してきた誘導部材ｈを下流の主レール１２２または分岐レール１３０の一方に沿って移動するように、揺動した切換レールの案内によって切り換えて荷物の仕分けを行うものであって、切換機１０は、平行に突き立てられた部分を鉄心部１１ａ，１１ｂとして形成された略コ字状の固定子１１と、その鉄心部にそれぞれ巻回された第１コイル１３及び第２コイル１４と、固定子の略中央に鉄心部と平行に突設された永久磁石１２と、両方の鉄心部に掛け渡される長さであって永久磁石の中心線上に設けた支点１５５により揺動可能な可動子１５とを有し、切換レール１５４がその可動子１５に連結された荷物仕分切換装置５０。
【選択図】 図１

Description

本発明は、荷物を流すコンベヤの分岐点で任意の方向に荷物を切り換えて送るための荷物仕分切換装置に関し、更に詳細には、コンベヤの分岐点で荷物を仕分けて切り換える際の応答速度を向上させる荷物仕分切換装置に関する。

従来、コンベヤ上で荷物を流す荷物搬送装置としては、例えば図６に示すようなスラットコンベヤ１００がある。このスラットコンベヤ１００は、図示しない駆動チェーンによって移動する多数の搬送用スラット１１０が搬送方向に並べられ、その上に載せられた荷物Ｍが搬送用スラット１１０の移動によって搬送される。このときスラットコンベヤ１００上の荷物Ｍは、矢印Ｕ方向、すなわち図６の主レール１２０に沿った搬送用スラット１１０の移動方向に送られ、仕分けの必要がある場合には、分岐搬送路２００の方向へ搬送方向の切り換えが行われる。搬送方向の切り換えは、分岐搬送路２００への分岐位置に設けられた荷物仕分切換装置１５０によって行われる。

スラットコンベヤ１００では、通常、荷物Ｍに対する誘導部材の移動シューＨが主レール１２０に沿って移動しており、仕分けのために搬送方向を切り換える場合、移動シューＨの移動方向が切り換え位置に設けられた分岐レール１３０へと切り換えられる。荷物仕分切換装置１５０は、こうした移動シューＨの移動方向の切り換えを行うものであり、移動シューＨの進路方向を主レール１２０から分岐レール１３０に切り換えるためのものである。そして、荷物仕分切換装置１５０によって移動シューＨの移動方向が切り換えられれば、誘導部材である移動シューＨに案内された荷物Ｍがスラットコンベヤ１００上を斜行して分岐搬送路２００へと送られる。

ここで図７及び図８は、荷物仕分切換装置１５０の構造を示した図であり、特に図７は、荷物が主レール１２０に沿ってスラットコンベヤ１００上を直進する場合を示しており、図８は、荷物を分岐搬送路２００へと切り換えて送る場合を示している。なお、図７及び図８に示す荷物仕分切換装置１５０は、図６に示したスラットコンベヤ１００の裏側から見た状態を示しているため、図６とは向きが左右上下逆になっている。
荷物仕分切換装置１５０は、主レール１２０を構成する上流の主レール１２１と下流の主レール１２２との間に、切換ブロック１５３とその切換ブロック１５３に軸支された切換レール１５４が設けられている。切換ブロック１５３の下流側には主レール１２０の他に分岐レール１３０も接続され、切換レール１５４の操作によって移動シューＨ（の支軸部分ｈ。以下、「移動シューｈ」とする）の移動が切り換えられるようになっている。

切換レール１５４の操作にはベース部材１５８に固定されたエアシリンダ１５１が使用され、切換レール１５４は、そのピストンロッド１５２先端に連結部１５６を介して連結されている。エアシリンダ１５１のピストンロッド１５２が図８の矢印Ｙ１方向に伸長作動すると、切換レール１５４が支軸１５５を中心として図面下方に揺動し、移動シューｈが上流の主レール１２１から切換レール１５４を介して分岐レール１３０に沿って移動することになる。一方、エアシリンダ１５１のピストンロッド１５２が図７の矢印Ｙ３方向に収縮作動した場合には、切換レール１５４が支軸１５５を中心として矢印Ｙ４方向に揺動し、移動シューｈは切換レール１５４及び下流の主レール１２２をそのまま直進して移動する。従来の荷物仕分切換装置１５０では、こうしてエアシリンダ１５１の駆動により搬送の切り換えが行われている。
特開平６−２２７６４９号公報

ところで、荷物仕分切換装置１５０にエアシリンダ方式を採用した場合には、エアシリンダ１５１を伸縮作動させるための動作回路が組まれている。この回路はバルブの通電によってエアシリンダ１５１が作動するので、ＯＮしてから電流の立ち上がりがあって電磁バルブが開く。そして、エアコンプレッサから圧縮エアが供給されてピストンロッド１５２の伸縮が行われる。従って、従来の荷物仕分切換装置１５０は、動作が多いために応答性が悪く、高速化が困難であったり、低温時には圧縮エアによる動きにバラツキが生じてしまう欠点があった。

一方、エアシリンダ方式を採用した荷物仕分切換装置の他にも、例えば図９に示すような電磁石及び永久磁石を用いたものがある。この荷物仕分切換装置２５０は、電磁石２５１を通電することにより、主レール２２０の上流側に沿って進行してきたローラＲａを引き寄せ、更に永久磁石２５２がローラＲａを吸着して主レール２２０から分岐レール２３０に沿って移動させるようにしたものである。しかし、このような構成の荷物仕分切換装置２５０は、永久磁石２５２の磁気を相殺するための消磁用のコイル（図示せず）を設ける必要があり、工場が停電した場合には消磁用のコイルが動作せず、正常に動作しない欠点があった。また、電磁石及び永久磁石を用いた仕分けコンベヤ切換装置として、例えば前記特許文献１として挙げた特開平６−２２７６４９号公報に示すものがあるが、電磁石及び永久磁石を用いており、条件出しをする要因が多く、調整やメンテナンスが難しい問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、切り換え速度を向上させた荷物仕分切換装置を提供することを目的とする。

本発明の荷物仕分切換装置は、上流の主レールと下流の主レール及び分岐レールとの間に、切換機によって揺動する切換レールを有し、上流の主レールに沿って移動してきた誘導部材を下流の主レールまたは分岐レールの一方に沿って移動するように、揺動した切換レールの案内によって切り換えて荷物の仕分けを行うものであって、前記切換機は、平行に突き立てられた部分を鉄心部として形成された略コ字状の固定子と、その鉄心部にそれぞれ巻回された第１コイル及び第２コイルと、固定子の略中央に鉄心部と平行に突設された永久磁石と、両方の鉄心部に掛け渡される長さであって永久磁石の中心線上に設けた支点により揺動可能な可動子とを有し、前記切換レールがその可動子に連結されたものであることを特徴とする。

また、本発明の荷物仕分切換装置は、前記可動子が、一方の端から他方の端までを最短距離で結んだ線上を外して軸部が設けられたものであることを特徴とする。
また、本発明の荷物仕分切換装置は、前記可動子が、吸引状態にある端部と固定子の鉄心部とが非接触状態になるように設けられたものであることを特徴とする。
更に本発明の荷物仕分切換装置は、前記永久磁石と可動子との間にはギャップが設けられ、その永久磁石には可動子側に先細り形状の磁性材が固定されたものであることを特徴とする。

こうした本発明の荷物仕分切換装置では、可動子の一端が鉄心部に接近し、他端が鉄心部から離れるように傾いている。そして、可動子が接近している側の鉄心部に巻回された第１コイルに通電が行われると、その鉄心部には永久磁石による磁力線とは逆向きに磁界が発生して、可動子を傾かせていた磁力が消磁する。そのため、永久磁石による磁石磁場が、第２コイルが巻回された固定子の突起部側へと切り換わり、その突起部と可動子端部との間に吸引力が作用する。この永久磁石による磁石磁場の切り換わりによって可動子は揺動し、連結された切換レールも揺動して下流の主レールと分岐レールとの間で切り換えられる。これにより、上流の主レールに沿って移動してきた誘導部材は、前述した切換によって移動方向が切り換えられる。

よって、本発明は、切換機の構成に高い磁力を有する永久磁石を使用し、その磁気の流れ（方向）をコイルによって発生する磁界を利用して制御するようにしたので、切り換え速度を向上させた荷物仕分切換装置を提供することが可能になった。
また、本発明では、一方の端から他方の端までを最短距離で結んだ線上を外して軸部を設けたので、可動子内の磁路が短く、応答性が良い。更に、可動子と鉄心部とを非接触としたり、永久磁石と可動子との間にギャップを設けるなどしているので、応答性が良くなっている。

次に、本発明に係る荷物仕分切換装置いついて、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１及び図２は、本実施形態の荷物仕分切換装置を示した図である。本実施形態の荷物仕分切換装置５０は、前述した従来例の荷物仕分切換装置１５０に換えて、図６に示すスラットコンベヤ１００に用いられるものである。そして、図１が、スラットコンベヤ１００上を直進させて荷物を搬送させる状態を示しており、図２が、荷物をスラットコンベヤ１００から分岐搬送路２００へ送って仕分けを行う場合の仕分け状態を示している。なお、図１及び図２に示す荷物仕分切換装置５０は、図６に示したスラットコンベヤ１００の裏側から見た状態を示しているため、図６とは向きが左右上下逆になっている。

先ず、分岐部分の構成は、主レール１２０を構成する上流の主レール１２１と下流の主レール１２２との間に、切換ブロック１５３とその切換ブロック１５３に軸支された切換レール１５４が設けられている。切換ブロック１５３の下流側には主レール１２０の他に分岐レール１３０も接続され、切換レール１５４の操作によって移動シューＨ（の支軸部分ｈ。以下、「移動シューｈ」とする）の移動方向が切り換えられるようになっている。これにより、主レール１２１に沿って送られた移動シューｈは、その移動方向が切換レール１５４の揺動によって、切換ブロック１５３の図面上辺又は下辺の一方に沿って進むように切り換えられる。そして、切換ブロック１５３の上辺は主レール１２２に連続し、切換ブロック１５３の下辺は分岐レール１３０に連続している。

本実施形態の荷物仕分切換装置５０は、移動シューｈの進路を決定する切換レール１５４の揺動操作を行うものとして、シーソ型ソレノイド方式を採用した切換機１０が用いられている。ここで図３は、切換機１０を示した図であり、特に図（ａ）〜図（ｄ）にかけて切換レール１５４を揺動させる切り換えの原理を示している。

切換機１０は、電磁軟鉄等の磁性材料からなるコの字をした固定子１１を有し、その両側に突き立てられた鉄心部１１ａ，１１ｂに筒状に巻回された一対の第１コイル１３と第２コイル１４とが設けられている。固定子１１には、鉄心部１１ａ，１１ｂの中間にあって、平行に突き立てられた永久磁石１２が一体に形成されている。永久磁石１２は、固定子１１に対して当接した下側がＳ極に着磁され、反対に突き上げられた上側がＮ極に着磁されている。そして、この切換機１０では、Ｎ極が着磁された永久磁石１２の上端面中央を支点位置として、シーソの様に左右が揺動する可動子１５が軸支されている。可動子１５は、分岐レール１５４と一体に形成されており、切換ブロック１５３に設けられた支軸１５５によって軸支されている。

可動子１５は、固定子１１の鉄心部１１ａ，１１ｂに掛け渡される長さ直線形状の板材であって、その中央上側に軸１６を通す支持部１５ａが形成されている。本実施形態では、可動子１５内の磁路を短くすべく、左右のＲ端とＬ端とを最短距離で結んだ直線上に支軸１５５が位置しないようにしている。Ｒ端とＬ端との中間に支軸１５５が存在すると、そこを回避するようにして磁気がながれるため磁路が長くなり、応答性が悪くなるからである。

切換機１０には、永久磁石１２の上端に磁性材からなる山形の磁性材１７が固定され、可動子１５は、この磁性材１７には非接触状態で支軸１５５の軸芯が永久磁石１２の中央線と重なる位置に配置されている。そして、この切換機１０において、その可動子１５が図３（ａ）に示すように鉄心部１１ａへ傾いているときは、図１に示すように分岐レール１３０が分岐ブロック１５３の図面下側に移動シューｈを案内し、逆に可動子１５が図３（ｄ）に示すように鉄心部１１ｂへ傾いているときは、図２に示すように分岐レール１３０が分岐ブロックの図面下側に移動シューｈを案内するようになっている。

切換機１０は、先ず第１コイル１３および第２コイル１４に対して非通電時には、永久磁石１２の磁石磁場のみが作用し、その磁力線が、図３（ａ）に破線の矢印Ｃ１で示すように、永久磁石１２のＮ極から可動子１５を通り、固定子１１の鉄心部１１ａを回って永久磁石１２のＳ極へと戻るように流れる。このように非通電時の可動子１５は、そのＲ端が鉄心部１１ａに接近し、反対のＬ端は鉄心部１１ｂから離れるように傾いている。これが図６に示すスラットコンベヤ１００上を荷物が進む通過状態、すなわち図１に示すように移動シューｈが真っ直ぐに移動する状態である。可動子１５のＲ端とＬ端は、固定子１１の突起部１１ａ，１１ｂの先端とは接触しないように構成されている。接触してしまうと、可動子１５と固定子１１との間で磁力による吸着力が大きくなって、切り換え時の応答が悪くなるからである。

続いて、荷物の仕分けを行うため荷物仕分切換装置５０に切り換え動作を行わせるには、第１コイル１３に通電が行われる。図３（ｂ）は、そうした通電初期状態を示している。第１コイル１３に通電が行われると、固定子１１の鉄心部１１ａには永久磁石１２による磁力線Ｃ１とは逆方向に実線で示す矢印の向きに磁界Ｃ２が発生する。こうした固定子１１の鉄心部１１ａでは、第１コイル１３のコイル磁場が永久磁石１２の磁石磁場と相反しているため、図３（ａ）に示す非通電状態では、磁石磁場が可動子１５が図示する傾きを保持する保持力として働いていたが、第１コイル１３への通電によって保持力が消失される。すなわち、図３に示すように、第１コイル１３側のコイル磁場の発生によって磁力線Ｃ１が相殺される。

こうした磁石磁場の相殺により、可動子１５に作用していた図面右回転のトルクは、反対の図面左側の回転力へと移行する。そして、永久磁石１２による可動子１５のＲ端と固定子１１の突起部１１ａとを吸引する磁力が消磁して、逆に図３（ｃ）に示すように、永久磁石１２による磁力線Ｃ３の磁石磁場が固定子１１の突起部１１ａから突起部１１ｂ側へと切り換わり、その突起部１１ｂと可動子１５のＬ端との間に吸引力が作用する。こうした永久磁石１２による磁石磁場の切り換わりによって、可動子１５は支軸１５５を支点に左右が揺動し、図３（ｄ）に示すようにＬ端が突起部１１ｂ側に接近する傾きに切り換えられる。

従って、第１コイル１３に対する通電によって可動子１５が揺動すると、荷物仕分切換装置５０は、図２に示すように可動子１５と一体の切換レール１５４が下方に揺動する。これにより切換レール１５４の先端が出口１２３の図面下側に位置するため、主レール１２１の出口１２３を通過した移動シューｈは、切換レール１５４及び切換ブロック１５３の図面上辺に沿って案内される。こうすることにより、図８に示すよう移動シューＨが搬送用スラット１１０の移動方向に対して斜行するよう進路を変え、荷物Ｍは移動シューＨに押されるようにしてスラットコンベヤ１００上を同様に斜行し、分岐搬送路２００へと送られる。

そして、スラットコンベヤ１００から分岐搬送路２００への荷物Ｍの仕分けを終了すると、切換機１０には逆の第２コイル１４に通電が行われる。すると、今度は永久磁石１２による磁石磁場と、第２コイル１４によるコイル磁場とが作用して可動子１５が揺動し、図３（ａ）に示す向き傾く。このとき切換機１０は、図１に示すように切換レール１５４が上方に揺動する。これにより切換レール１５４の先端が出口１２３の図面上側に位置するため、主レール１２１の出口１２３を通過した移動シューｈは、切換レール１５４及び切換ブロック１５３の図面下辺に沿って案内される。すなわち、図８に示すスラットコンベヤ１００では、移動シューＨが主レール１２０をそのまま直進するため、荷物Ｍは、移動シューＨに関係なく搬送用スラット１１０の送りに従って真っ直ぐに搬送される。

ところで、図３（ａ）〜（ｄ）のように可動子１５を傾ける場合、第１コイル１３には一定時間だけ通電が行われる。このとき、コイル磁場と磁石磁場１２の磁石磁場とが相殺し、図３（ｄ）に示す状態に切り換えられるが、その後も更に第１コイル１３への通電が続けられると、突起部１１ａと可動子１５のＲ端との間に吸引力が作用する。そして、この吸引力が磁石磁場による突起部１１ｂとＬ端とを吸引させる吸引力より大きいと、再び可動子１５を図３（ａ）の状態に戻す方向にトルクが発生する。相殺状態による磁石磁場の移行により発生した第２コイル１４側への回転トルクに、第１コイル１３へ吸引させる逆向きの回転トルクが影響を及ぼすからである。従って、第２コイル１４側への可動子１５の移動量が少ない場合に第１コイル１３側のコイル磁場が大きくなると、吸引力の影響が大きくなり、トータルとして第２コイル１４側に傾いていたトルクが第１コイル１３に傾く力に変わってしまう。そのため、可動子１５の適切な揺動を制御するには、第１、第２コイル１３，１４への通電時間を管理する必要がある。

切換機１０は、永久磁石１２による磁石磁場をコイル１３又は１４によるコイル磁場で相殺することにより切り換えて可動子１５を揺動させている。そこで、揺動を素早くして応答時間をより短くするための構造についてシュミレーションを行った。具体的には、（１）永久磁石１２の幅、（２）永久磁石１２と可動子１５とのギャップ、（３）永久磁石１２上端に磁性材を取り付けることの有無とその磁性材の形状について考慮し、様々なパターンでコイル１３又は１４への通電電圧を変化させて応答時間を算出した。図４は、最も応答時間について良い結果がえられた切換機１０Ｘの構造を示した図である。そして、図５は、その切換機１０Ｘに関する計算結果をグラフにして示した図であり、横軸に通電電圧を示し、縦軸に応答時間を示している。この切換機１０Ｘは、永久磁石１２ｘは、比較したものの中での幅が大きく、可動子１５ｘとの間にギャップを設け、その頂部には階段状の凸部をした磁性材１８ｘを有している。

ところ、シュミレーション結果からは次のようなことが分かった。先ず、単純に永久磁石１２の幅だけを変えて比較した場合、広いものよりも狭いものの方が、低電圧での応答時間が短かった。しかし、ギャップ設けて磁性材を有するものを比べた場合、必ずしもそのような結果にはならなかった。通電電圧によっては、幅の大きいものの方が応答時間の短いものがあった。一方、永久磁石１２と可動子１５との間の関係は、ギャップがあるものの方が応答時間が短く、更に磁性体を有するもののほうが時間短縮には効果的であった。更に、磁性体の形状も段階的に先細りになる階段形状が有効であることがわかった。こうして得られたシュミレーション結果から、図４に示す切換機１０Ｘが得られた。

以上、荷物仕分切換装置について一実施形態を示して説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々は変更が可能である。

荷物仕分切換装置の一実施形態について、荷物を直進方向に搬送させる状態を示した図である。 荷物仕分切換装置の一実施形態について、荷物を分岐方向に搬送させる状態を示した図である。 荷物仕分切換装置の一実施形態について、その切換機を示した図である。 シュミレーションを行ったうち、最も応答時間について良い結果がえられた切換機の構造を示した図である。 シュミレーションを行ったうち、最も応答時間について良い結果がえられた切換機について、その計算結果をグラフにして示した図である。 スラットコンベヤを示した平面図である。 従来の荷物仕分切換装置について荷物を直進方向に搬送させる状態を示した図である。 従来の荷物仕分切換装置について荷物を分岐方向に搬送させる状態を示した図である。 電磁石及び永久磁石を用いた従来の荷物仕分切換装置を示した図である。

符号の説明

１０ 切換機
１１ 固定子
１１ａ，１１ｂ 鉄心部
１２ 永久磁石
１３，１４ コイル
１５ 可動子
１７ 磁性材
５０ 荷物仕分切換装置
１２０（１２１，１２２，） 主レール
１３０ 分岐レール
１５３ 切換ブロック
１５４ 切換レール
１５５ 支軸
Ｈ，ｈ 移動シュー

Claims (4)

1. 上流の主レールと下流の主レール及び分岐レールとの間に、切換機によって揺動する切換レールを有し、上流の主レールに沿って移動してきた誘導部材を下流の主レールまたは分岐レールの一方に沿って移動するように、揺動した切換レールの案内によって切り換えて荷物の仕分けを行う荷物仕分切換装置において、
   前記切換機は、平行に突き立てられた部分を鉄心部として形成された略コ字状の固定子と、その鉄心部にそれぞれ巻回された第１コイル及び第２コイルと、固定子の略中央に鉄心部と平行に突設された永久磁石と、両方の鉄心部に掛け渡される長さであって永久磁石の中心線上に設けた支点により揺動可能な可動子とを有し、前記切換レールがその可動子に連結されたものであることを特徴とする荷物仕分切換装置。
2. 請求項１に記載する荷物仕分切換装置において、
   前記可動子は、一方の端から他方の端までを最短距離で結んだ線上を外して軸部が設けられたものであることを特徴とする荷物仕分切換装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する荷物仕分切換装置において、
   前記可動子は、吸引状態にある端部と固定子の鉄心部とが非接触状態になるように設けられたものであることを特徴とする荷物仕分切換装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する荷物仕分切換装置において、
   前記永久磁石と可動子との間にはギャップが設けられ、その永久磁石には可動子側に先細り形状の磁性材が固定されたものであることを特徴とする荷物仕分切換装置。

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