JP2017527502A - 偏向ホイールにおける曲率を変更するウェッジ要素を有するベルトコンベヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、物体を輸送する、具体的には、食品用包装容器を輸送する装置（１’、１”）であって、コンベヤベルトを駆動しかつ／または偏向させる、回転可能なように取り付けられる少なくとも２つのホイール（２、３）と、閉じられたコンベヤベルト（４’、４”）と、輸送される物体を収容するいくつかのセル（５’、５”）とを備え、それらセル（５’、５”）はコンベヤベルト（４’、４”）に連結され、それらセルのセル中央が、閉じられた輸送経路（６’、６”）を画定し、コンベヤベルト（４’、４”）は、輸送経路（６’、６”）がホイール（２、３）の領域に略円形の経路区分（Ｂ、Ｄ）をそれぞれ備え、ホイール（２、３）間の領域に略直線の経路区分（Ａ、Ｃ）をそれぞれ備えるようにして、ホイール（２、３）の周りを案内される、装置（１’、１”）に関する。少なくとも１つの直線経路区分（Ａ、Ｃ）と少なくとも１つの円形経路区分（Ｂ、Ｄ）との間の領域における輸送経路（６’、６”）の曲率を変更する手段（８、１３）を用いることで、具体的には、直線経路区分（Ａ、Ｃ）と円形経路区分（Ｂ、Ｄ）との間の移行部において、輸送される物体の好ましくない加速がさらに低減されるはずである。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、物体を輸送する、具体的には、食品用包装容器を輸送する装置であって、コンベヤベルトを駆動しかつ／または偏向させる、回転可能なように取り付けられる少なくとも２つのホイールと、閉じられたコンベヤベルトと、輸送される物体を収容するいくつかのセルとを備え、それらセルはコンベヤベルトに連結され、それらセルのセル中央が、閉じられた輸送経路を画定し、コンベヤベルトは、輸送経路がホイールの領域に略円形の経路区分をそれぞれ備え、ホイール間の領域に略直線の経路区分をそれぞれ備えるようにして、ホイールの周りを案内される、装置に関する。

本発明はさらに、食品の包装の際のこのような装置の使用に関する。

物体を輸送する多数の装置および方法が実用例から知られている。循環コンベヤバンドまたは循環コンベヤベルトを利用する輸送装置が広く使用される。このような輸送装置には、輸送される物体を収容しかつ動力を伝達するためにコンベヤバンドまたはコンベヤベルトを使用できるという利点がある。輸送される物体は、コンベヤバンドまたはコンベヤベルト上に直接的に置くこともでき、コンベヤバンドまたはコンベヤベルトに固定される「セル」または「ポケット」によって移動することもできる。

多くの輸送装置は、例えば輸送方向を基準として連続的に配置できる輸送バンドまたはコンベヤベルトをいくつか備える。そのことから、長距離にわたる輸送、ならびに輸送方向の単純な変更が可能になる。

例えば食品など損傷を受け易い物体を輸送するために使用される輸送装置は固有の要件に制約される。特に著しい加速は、食品またはその包装容器に損傷を引き起こす恐れがあるので防止しなければならない。食品の包装の際の別の課題は、過度な加速により、包装容器に収容された内容物が、まだシールされていないその包装容器から再び外に投げ出され、そのため包装システムを汚損する恐れがあるという点から理解することができる。この課題は、具体的には果汁、乳またはヨーグルトなど液体の食品の場合に生じる。

輸送装置では、一般に、高い動作速度を実現することが試みられ、そのため、動作速度を落とすことによる好ましくない加速の低減が考慮されない。その代わりに異なる手法で加速を低減しなければならない。基本的な力学の法則によれば、輸送速度の方向または大きさが変化するときは常に加速が起こる。

コンベヤベルトまたはコンベヤバンドを有する輸送装置は、コンベヤベルトまたはコンベヤバンドの自由な範囲の領域のいくつかの直線経路区分と、コンベヤベルトまたはコンベヤバンドが偏向する領域のいくつかの円形経路区分とを備える輸送経路を有することが多い。輸送速度が一定のときは、直線経路区分に沿った並進運動中は加速が起こらない。しかし、円形経路区分の領域において速度の方向は連続して変化するので、これら経路区分に沿った回転運動中は、すなわち、（角）速度が一定でも、加速が起こる。円形経路区分の領域における加速は、十分に大きい半径を選択することによって許容できるレベルに限定することができる。

直線経路区分から円形経路区分への移行部およびその逆の円形経路区分から直線経路区分への移行部が特に課題となることが判明した。「接線（独：tangentiale、英：tangential）」移行部は、通常、直線経路区分と円形経路区分との間に存在する。というのは、２つ（以上）の駆動ホイールまたは偏向ホイールの周りでコンベヤベルトまたはコンベヤバンドが張力をかけられるときにこのタイプの移行部は自動的に結果として生じるからである。接線移行部は実際に特に単純に構造的に実現することができる。しかし、接線移行部には、接線移行部の領域において、輸送される物体が著しい加速にさらされるという不利点がある。その理由は、直線経路区分の領域では曲率がゼロになり円形経路区分の領域では一定値になるという急な変化から理解することができる。したがって、直線経路区分から円形経路区分への接線移行部では輸送経路の曲率が急に増大し、円形経路区分から直線経路区分への接線移行部では輸送経路の曲率が急に低減する。いずれの例でも、曲率の急な変化は著しい加速、したがって不安定な負荷につながる。

直線経路区分と円形経路区分との間の「接線」移行部における著しい加速の現象により、道路および鉄道の建設では様々な建設面および計画関係の解決策がもたらされた。解決策の１つは、直線経路区分と円形経路区分との間に連結要素として、いわゆる「軌道移行曲線（独：Uebergangsbogen、英：track transition curve）」を設けることから構成される。軌道移行曲線は、直線経路区分および円形経路区分とは対照的に、曲率半径が一定ではなく、可変である。その結果、軌道移行曲線によって直線経路区分と円形経路区分との間の「滑らかな」移行部を実現することができる。軌道移行曲線の精密な形状設計に対する様々な解決策が利用可能である。

軌道移行曲線の原理は食品の包装システムにも既に応用されている。例えば、特許文献１には軌道移行曲線を有する充填機が記載されている。その公報に記載された解決策によれば、その場合は缶から構成された輸送される容器が、最初は、回転スクリュコンベヤによってポケットを有する第１の小型輸送ホイールに搬送される。その後、それら缶は、小型輸送ホイールから、やはり缶を案内するためのポケットを特色として有する第２の大きい方の輸送ホイールに搬送される。どちらの輸送ホイールにも、缶がポケットから滑り落ちるのを防止することが意図された円形のガイドレールが外側に配置されている。大型輸送ホイールは、最後に、同じく缶を案内するためのポケットを特色として有する直線のコンベヤベルトに缶を搬送する。

第２の輸送ホイールとコンベヤベルトとの間の移行部の間は、缶は曲率が変化する軌道移行曲線を追従しなければならない。このことは、最初は一定であり大型輸送ホイールに適合される、ガイドレールの曲率を増大させることによって実現され、そうすることで、缶はもはや、半径が一定の円形の経路に沿って移動されることはなく、むしろ半径が大きくなる曲線に沿って移動され、最後にコンベヤベルトに搬送される。そのために、コンベヤベルトは、第２の輸送ホイールに対して接線方向には配置されず、むしろ外側にオフセットして配置される。

特許文献１に記載される解決策は、軌道移行曲線の助けによって、第２の輸送ホイールとコンベヤベルトとの間の移行部の領域において、理論上起こる加速に対して最適化された輸送経路が実現されるという利点を有する。しかし、円形経路区分から直線経路区分への移行部において、ある輸送手段（第２の輸送ホイール）から別の輸送手段（コンベヤベルト）にやはり缶を搬送しなければならないことが不利である。応用例では、このことにより、振動または２つの輸送手段間の速度の差のせいで、搬送時に缶が望ましくない加速に依然としてさらされる。軌道移行曲線の領域では、輸送ホイールからのガイドレールの距離は大きくなり、そうなると、半径が大きくなるせいで缶の角速度が一定のときに軌道速度が上昇し、したがって、輸送方向で望ましくない加速にさらされる。さらに、上昇する軌道速度をコンベヤベルトのポケットの一定の速度に正確に合わせることは実際に不可能であり、そのため、第２の輸送ホイールからコンベヤベルトへの缶の搬送中に不安定な負荷のリスクがやはり存在する。

米国特許第３，７７１，５７４（Ａ）号

したがって、本発明は、具体的には直線経路区分と円形経路区分との間の移行部における、輸送される物体の好ましくない加速がさらに低減されるようにして、冒頭に列挙した上記のタイプの装置を設計および強化するという目的に基づく。

請求項１の前提部に記載の装置では、この目的は、少なくとも１つの直線経路区分と少なくとも１つの円形経路区分との間の領域における輸送経路の曲率を変更する手段を用いることで達成される。

装置は、まず、コンベヤベルトを駆動しかつ／または偏向させる、回転可能なように取り付けられる少なくとも２つのホイールを特徴とする。したがって、それらホイールは、コンベヤベルトを駆動しかつ／または偏向させるように働き、駆動装置は、例えば、確動式または非確動式に、とりわけ歯車装置の形態で実現することができる。ホイールは、好ましくは、円形になるように実現される。さらに、装置は閉じられたコンベヤベルトを備え、この用語は、例えば、コンベヤバンドまたはコンベヤチェーンと称されることもある。特に費用対効果が大きい、ロープ駆動装置の形態の代替形態を利用することも同じく考えられる。特に単純な実施形態では、ロープ駆動装置は閉じられたエンドレスロープの形態で実現することができる。しかし、より安定した解決策が有限に延びるロープから構成され、それらロープは、いくつかの層になるように渦巻き状に巻き付けられ、セルの取り付けによって同じ位置または異なる位置でそれ自体に繋げられる。特に、いくつかの層になるように渦巻き状に巻き付けられたロープの形態のロープ駆動装置から構成される場合は、ロープ駆動装置によって非常に高い張力を伝達することができる。対照的に、コンベヤベルトは傾斜による影響を有意に受けにくい。無菌設計の点で、ロープ駆動装置よりもコンベヤベルトがはるかに優れている。用語、閉じられたコンベヤベルトは、始端および終端のない循環コンベヤベルト、すなわち、「エンドレス」コンベヤベルトを指す。装置はさらに、輸送される物体を収容するいくつかのセルを備える。例えば、それら物体を輸送のためにセル内に単純に置くか、締め付けるか、または吊り下げることができる。突然起こる加速に対処するために、装置の通常の動作モードのときに輸送経路の少なくとも１つの区分上のセルに対してどのような動きも実行できないようにしてセル内に物体を固定することも特に有利である。食品用包装容器の輸送の際には、この区分は、好ましくは、充填工程が完了する点と包装容器がシールされる点との間の区分から構成される。というのは、これが、物体が突然のまたは不安定な加速に最も敏感に反応する領域だからである。装置のセルはコンベヤベルトに連結される。セルの中央が、輸送される物体の中央、特に、重心にほぼ対応するので、全セルのセル中央を通って延びる経路が、輸送される物体の輸送経路にほぼ対応する。しかし、応用例では、輸送される物体の重心が実際は常に正確にセル中央と一致するわけではない。しかし、垂直方向にセル中央の下方または上方にあることが多い。その場合、輸送される物体の重心とセル中央との間の垂直方向のオフセットは、輸送経路の範囲にとって数値的に重要ではない。輸送される物体の重心は、水平方向においてセル中央からわずかに偏ることもある。これは、例えば、輸送される物体が傾くせいで、または輸送される物体の内容物（例えば液体の内容物を有する包装容器）が動くせいで起こることがある。しかし、こうした偏りは非常に小さいので無視しても構わない。したがって、セル中央は輸送経路を描出または画定する。用語、閉じられた輸送経路は、始端および終端のない循環輸送経路、すなわち、「エンドレス」輸送経路を指す。この装置では、コンベヤベルトは、輸送経路がホイールの領域に略円形の経路区分、およびホイール間に略直線の経路区分をそれぞれ備えるようにして、ホイールの周りを案内される。

本発明によれば、装置は、少なくとも１つの直線経路区分と少なくとも１つの円形経路区分との間の領域における輸送経路の曲率を変更する手段を備える。具体的には円形経路区分の曲率と直線経路区分の（存在しない）曲率との間の、一様な移行部を曲率の変更によって実現しなければならない。様々な方式で輸送経路の曲率を変更するかまたは輸送経路の曲率に影響を及ぼすことができる。記載した装置では物体はセルに入った状態で輸送されるので、セルの経路も輸送される物体の輸送経路を画定する。セルの経路は、セルが固定されるコンベヤベルトに対するセルの距離を変更することから影響を受けることがあり得る。セルの経路は、その代わりにまたはそれに加えて、コンベヤベルト自体の位置または範囲が変更されることから影響を受けることがあり得る。少なくとも１つの直線経路区分と少なくとも１つの円形経路区分との間の領域において輸送経路の曲率を意図的に変更することにより、特に、例えば直線経路区分と円形経路区分との間の接線移行部で起こるような曲率の急な増大または曲率の急な低減を防止することが可能になる。

装置の実施形態によれば、装置は、各直線経路区分と各円形経路区分との間の領域における輸送経路の曲率を変更する手段を備える。こうした設計のおかげで、輸送経路の曲率の急な変化およびそれに関連する輸送される物体の加速が、特に臨界の移行部だけでなく、直線経路区分と円形経路区分との間の各移行部でも事実上防止される。例えば、これには、この装置を例えば食品など特に損傷を受け易い物体を輸送するためにも使用できるという効果がある。

装置の別の実施形態は、少なくとも１つの直線経路区分と少なくとも１つの円形経路区分との間の領域におけるコンベヤベルトの曲率を変更する手段を特徴とする。本実施形態は、コンベヤベルトの範囲を変更することによって、セルの経路によって画定される、輸送される物体の輸送経路を間接的に変更するかまたはそれに影響を及ぼすという考えに基づく。これは、セルがコンベヤベルトに連結されており、したがって、コンベヤベルトの運動を非常に簡単にセルに伝達できるので可能である。本実施形態は、特に、セルをコンベヤベルトにしっかりと連結でき、コンベヤベルトに対して位置を変更する必要がないという利点を有する。

装置の別の実施形態は、各直線経路区分と各円形経路区分との間の領域におけるコンベヤベルトの曲率を変更する手段を特徴とする。本実施形態も、輸送経路の曲率の急な変化およびそれに関連する輸送される物体の加速を、特に臨界の移行部だけでなく、直線経路区分と円形経路区分との間の各移行部でも事実上防止する。例えば、これには、この装置を例えば食品などの特に損傷を受け易い物体を輸送するためにも使用できるという効果がある。

装置の別の実施形態によれば、コンベヤベルトの曲率を変更する手段がウェッジ要素の形態で実現されることが提案される。ウェッジ形状の要素は、特に単純に製造することができ、その形状のおかげで直線経路区分から円形経路区分への移行部の領域で使用するのに特に適している。ウェッジ要素の鋭角は、ウェッジ要素の形状に従ってコンベヤベルトをホイールから離れる方に案内し、そうすることでコンベヤベルトのルートを変更するために、ホイールのうちの一方とそのホイールの周りを循環するコンベヤベルトとの間に非常に簡単に押し込むことができる。そのために、ウェッジ要素は、好ましくは、コンベヤベルトがウェッジ要素の上を案内され摺動するように、回転するホイールの前に定置されるようにぴったりと取り付けられる。ウェッジ要素は、好ましくは、分離可能なように装置に連結され、そうすることで、簡単に交換することができる。交換は、例えば、ウェッジ要素が摩耗したときに、または外面を摺動するコンベヤベルトの範囲を変更するために外面形状の異なるウェッジ要素を使用しなければならないときに、必要となることがある。ウェッジ要素は、好ましくは、プラスチックから、具体的には、ＰＥＥＫ（Polyetheretherketon：ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（Polyoxymethylen：ポリオキシメチレン）、ＰＥＴＰ（Polyethylenterephthalat：ポリエチレンテレフタラート）または摺動面に適した他の材料から作製される。

本実施形態に関して、さらに、ウェッジ要素が、ホイールに割り当てられた内面とコンベヤベルトに割り当てられた外面とを有することが提案される。ウェッジ形状の要素は、通常、横方向の面を２つ有する。ウェッジ要素の平坦な設計により、横方向の一方の面（内面）はホイールに割り当てることができ、その形状は、ホイールの形状および曲率に適合させることができる。このようにして、ウェッジ要素は、ホイールの前に非常に精密にぴったりと配置することができる。さらに、曲率が異なるホイール上にウェッジ要素を偶発的に不正確に取り付けることが防止される。ウェッジ要素の平坦な設計により、横方向の外側の面（外面）はさらに、コンベヤベルトに割り当てることができ、その形状および曲率は、コンベヤベルトによって想定されるルートに適合させることができる。

ウェッジ要素に関しては、装置の別の実施形態は、ウェッジ要素の外面が、輸送経路の方向で単調に増大する曲率、または輸送経路の方向で単調に低減する曲率を有することを提案する。曲率は、具体的には、厳密に単調に増大してもよく、厳密に単調に低減してもよい。このようにして、ウェッジ要素の外面上を摺動するコンベヤベルトは、単調に増大する曲率または単調に低減する曲率を有することもできる。曲率が単調に増大または単調に低減するので、例えば、円形経路区分の領域の曲率と直線経路区分の領域の（存在しない）曲率との間など、異なる曲率間において特に滑らかな移行部を、短い距離にわたって実現することができる。

装置の別の実施形態によれば、ウェッジ要素の外面は、一方の側では、円形経路区分のうちの一方の領域における輸送経路に対応する曲率を有し、他方の側では曲率を全く有しないことが提案される。この設計により、円形経路区分と直線経路区分との間に安定した、したがって、特に滑らかな曲率の移行部が実現される。言い換えると、ウェッジ要素は、ある一定の半径またはある一定の曲率を有するホイールと共に使用するために最適化することができる。

装置の別の実施形態によれば、ウェッジ要素の外面が輸送経路の方向に１００ｍｍと７００ｍｍとの間、特に、１００ｍｍと５００ｍｍとの間の範囲の長さを有することが提案される。ウェッジ要素の外面の長さがこの範囲内にある場合は、コンパクトな設計（長さが短い）と特にゆっくりとした曲率の変化（長さが大きい）との間の良好な妥協案を表す。ウェッジ要素の形状が概して円弧に対応するので、その外面の長さは、ウェッジ要素が取り付けられたホイールの中心周りの角度範囲によって定義することもできる。角度範囲は１０°と３０°との間にあってよい。

装置の別の実施形態によれば、ウェッジ要素の外面が湾曲形状を有し、その曲率がその長さに比例することが提案される。具体的には、ウェッジ要素の外面が湾曲形状を有し、その曲率が各点において、その点までの湾曲に沿った進行距離に比例することが提案される。数学では、このような湾曲は「クロソイド」または「オイラーの螺旋」とも称される。クロソイドは、その曲率が直線的に増大する（κ（ｓ）＝ａ×ｓ、κ＝曲率、ａ＝パラメータ、ｓ＝その関数のその点までの進行距離（弧長））ことを特徴とする。ウェッジ要素の外面の形状はウェッジ要素の領域における輸送経路の範囲を画定するので、クロソイドは、直線経路区分と円形経路区分との間の領域における輸送経路の曲率の直線的増大または直線的低減を実現することを可能にする。経路の全長にわたる曲率の変化（（κ（ｓ＝Ｌ）−（κ（ｓ＝０））×Ｌ、Ｌ＝湾曲の全長）は、０．０５と１．００との間の範囲にあってよい。

あるいは、ウェッジ要素の外面が湾曲形状を有し、その曲率がその回転角に比例することが提案される。具体的には、ウェッジ要素の外面が湾曲形状を有し、その曲率が各点において、その点までのその回転角に比例することが提案される。この場合、回転角に基づいて湾曲を説明することは有利である。というのは、円形体、すなわち、一方のホイールの前にウェッジ要素が取り付けられ、そうすることで、ウェッジ要素の外面は概して円弧であるとみなすことができ、ホイールの中心は概して円の中心であるとみなすことができるからである。数学では、このような湾曲は「アルキメデスの螺線」とも称される。アルキメデスの螺線は、それらの半径が、したがって、それらの曲率も回転角に対して比例して増大または低減する（Ｒ＝ａ×φ、Ｒ＝半径、ａ＝係数、φ＝回転角）ことを特徴とする。ウェッジ要素の外面の形状はやはりウェッジ要素の領域における輸送経路の範囲を画定するので、クロソイドは、直線経路区分と円形経路区分との間の領域における輸送経路の曲率のほぼ直線的な増大またはほぼ直線的な低減を実現することを可能にする。

装置の別の実施形態によれば、ウェッジ要素の外面が多項式形状を有することが提案される。具体的には、ウェッジ要素の外面が三次以上の多項式、特に五次以上の多項式形状を有することが提案される。この設計は、ウェッジ要素の２つの端部で、すなわち、直線経路区分から円形経路区分への移行部で、曲率の変更率（加速の変化、すなわち、「不安定な動き」を定義する）をウェッジ要素の中央よりも低くなるように特に調節できることの実現に基づき、そうすることで、ウェッジ要素の２つの端部の上で物体を特に滑らかに案内することができる。経路の全長にわたる曲率の非直線的な変更（（κ（ｓ＝Ｌ）−（κ（ｓ＝０））×Ｌ、Ｌ＝湾曲の全長）は０．０５と１．００との間の範囲にあってよい。

装置の別の実施形態によれば、ウェッジ要素が少なくとも１つのフィンガを有することが提案される。２つ以上のフィンガを設けることが好ましい。この文脈では、用語、フィンガは、ホイールのうちの一方に設けられた溝に挿入されるのに適した細長い区分を指す。このようにして、コンベヤベルトが既にウェッジ要素の外面上を延びない領域では、ウェッジ要素はやはりフィンガによって支持することもできる。このことにより、ウェッジ要素の非常に精密な位置決め、したがって、特に継ぎ目のない移行部が可能になる。

装置の別の実施形態によれば、コンベヤベルトが、隣接する２つのホイール間の接線方向の接続線に対して５ｍｍと１００ｍｍとの間の距離だけ外側にオフセットした少なくとも１つの直線経路区分の領域にあることが提案される。こうした外側のオフセットは、円形経路区分と直線経路区分との間の滑らかな移行部を実現することを可能にする。円形経路区分の曲率が低減すると、必然的に、この経路区分の半径が大きくなり、したがって、外側に「オフセット」する。

装置の別の実施形態によれば、輸送経路の曲率を変更する手段が調節可能なアームの形態で実現され、そのアームによって、セルがコンベヤベルトに連結されることが提案される。その結果、ウェッジ要素の代わりに、異なる手段、すなわち、調節可能なアームを用いて輸送経路の曲率を変更することもできる。調節可能なアームは、セルとコンベヤベルトとの間の距離を変更することを可能にし、そうすることで、セルの中央を通って延びる輸送経路とコンベヤベルトとの間の距離を変更することもできる。このようにして、直線経路区分と円形経路区分との間の輸送経路の移行部の最適化は、従来通り接線方向に延びるコンベヤベルトを用いて実現することもできる。調節可能なアームは、アームの必要な進行を限定するためにウェッジ要素と組み合わせることもできる。調節可能なアームの進行は５ｍｍと１００ｍｍとの間にあってよい。この文脈では、用語、進行（独：Stecke、英：travel）は、セルの２つの最大位置間の距離、すなわち、後退位置（コンベヤベルトに非常に近いセル）と拡張位置（コンベヤベルトにそれほど近くないセル）との間の距離を指す。

上記の装置の実施形態は全て、特に、食品の包装に使用するのに非常に適している。その理由は、具体的には、食品は多くの場合に非常に弱く、したがって、特に丁寧に輸送する必要があることから理解することができる。食品の包装の際には、食品が既に包装容器内に配置されているが、包装容器がまだシールされてはいないという状況も起こる。これらの状況には、まだシールされていない包装容器から食品が落下または流出するのを防止するために特に丁寧な輸送が必要である。

好ましい例示的な実施形態を単に示す図面を参照しながら本発明を以下にさらに詳細に説明する。

従来技術による物体を輸送する装置の上面図を示す。 図１Ａによる装置の輸送経路に沿った曲率の推移を示す。 物体を輸送する発明の装置の第１の実施形態の上面図を示す。 図２Ａによる装置の輸送経路に沿った曲率の推移を示す。 図２Ａによる装置の円形経路区分と直線経路区分との間の移行部の拡大図をコンベヤベルトなしで示す。 図２Ａによる装置の円形経路区分と直線経路区分との間の移行部の拡大図をコンベヤベルトと共に示す。 物体を輸送する発明の装置の第２の実施形態の上面図を示す。 図３Ａによる装置の輸送経路に沿った曲率の推移を示す。

図１Ａは、従来技術による、物体を輸送する装置１の上面図を示す。装置１は２つのホイール２、３を備え、それらホイールの周りをコンベヤベルト４が案内される。輸送される物体を収容できるセル５が、コンベヤベルト４上に等距離を隔てて配置される。したがって、セル５内の輸送される物体は、セル５の中央を通って延び輸送経路６と称される経路に沿って移動する。大きい方のホイール３は半径Ｒ３を有し、コンベヤベルト４を駆動する。小さい方のホイール２は半径Ｒ２を有し、この小さい方のホイールはコンベヤベルト４を単に偏向させるだけであり、コンベヤベルト４によって転回される。例えば、２つのホイール２、３は（図１Ａに矢印で示す）時計回り方向に回転する。

図１Ａに示す装置１では、輸送される物体が進行する輸送経路６は４つの区分からなる。経路区分ａは小型ホイール２から大型ホイール３に直線的に延びる。経路区分ｂは対照的に、ホイール３の周りを角度α_ｂにわたって円形に延び、半径ＲＴ３は半径Ｒ３よりもわずかに大きい。経路区分ｃは大型ホイール３から小型ホイール２に戻るようにやはり直線的に延びる。最後に、経路区分ｄはホイール２の周りを角度α_ｄにわたって円形に延び、半径ＲＴ２は半径Ｒ２よりもわずかに大きい。閉じられた循環輸送経路６を経路区分ａ、ｂ、ｃ、ｄが一緒になって形成するように、経路区分ｄの終端にはやはり経路区分ａの始端が続く。２つの直線経路区分ａ、ｃはホイール２、３によって形成される円の接線上にある。したがって、図１Ａに示す装置１では、２つの直線経路区分ａ、ｃと２つの円形経路区分ｂ、ｄとは接線方向に互いに変わる。左のホイール２は右のホイール３よりも小さいので、角度α_ｄも角度α_ｂよりも小さい。しかし、２つのホイールの巻付角が常にそうであるように２つの角度の合計は３６０°になる。

図１Ｂは、図１Ａによる装置１の輸送経路６に沿った曲率の推移を示す。この図では、横軸に輸送経路６を示し、縦軸に輸送経路６の曲率を示す。曲率は半径の逆数の値に相当する。この図によれば、経路区分ａが直線経路区分であるので、第１の経路区分ａの曲率はゼロになる。経路区分ａから経路区分ｂへの移行部では、輸送経路６の曲率は急に増大して、円形経路区分ｂの領域における輸送経路６の曲率に相当する値１／ＲＴ３になる。経路区分ｂから経路区分ｃへの移行部では、輸送経路６の曲率は同様にやはり急に低減して、直線経路区分ｃの領域における曲率に相当する値ゼロになる。経路区分ｃから経路区分ｄへの移行部では、輸送経路６の曲率はやはり急に増大して、円形経路区分ｄの領域における輸送経路６の曲率に相当する値１／ＲＴ２になる。その後、輸送経路６の曲率は同様にやはり急に低減して、直線経路区分ａの領域における曲率に相当する値ゼロになる。

図１Ｂに示す曲率の推移により、コンベヤベルト４の完全な循環１回の間に、輸送経路６の曲率の急な変化が４回起こる、すなわち、直線経路区分ａ、ｃと円形経路区分ｂ、ｄとの間の各移行部において起こることが明らかである。冒頭に既に説明したように、輸送経路６の曲率の変化は常に、輸送される物体の加速をもたらすので、輸送経路６の曲率の急な変化のせいで、図１Ａに示す装置１では直線経路区分ａ、ｃと円形経路区分ｂ、ｄとの間の移行部において著しい加速ならびに不安定な負荷が生じる。

図２Ａは、物体を輸送する発明の装置１’の第１の実施形態の上面図を示す。図２Ａに示す装置１’および図１Ａによる上記の装置１には、図２Ａに示す装置の部品のうち、図１Ａおよび図１Ｂに関連して既に上記に記載したものが、対応する参照記号によって識別されるように、類似点がいくつかある。装置１’も２つのホイール２、３を備え、それらホイールの周りを、異なるように走行するコンベヤベルト４’が案内される。輸送される物体を収容できるセル５’が、やはりコンベヤベルト４’上に等距離を隔てて配置される。セル５’の中央を通って輸送経路６’が延びる。大きい方のホイール３は半径Ｒ３を有し、コンベヤベルト４’を駆動する。小さい方のホイール２は半径Ｒ２を有し、この小さい方のホイールはコンベヤベルト４’を単に偏向させるだけであり、コンベヤベルト４’によって転回される。例えば、２つのホイール２、３は、この場合も（図２Ａに矢印で示す）時計回り方向に回転する。

図２Ａに示す装置１’と上記の装置１（図１Ａ）との間の相違の一つを、最適化された輸送経路６’において理解することができる。輸送される物体が進行する輸送経路６’は、ここで、８つの区分からなる。経路区分Ａは小型ホイール２から大型ホイール３に直線的に延びる。次の経路区分ＡＢは、対照的に、角度α_ＡＢにわたって渦巻き状に延び、始端で半径ＲＴ３_ｍａｘを有し、その半径ＲＴ３_ｍａｘは半径ＲＴ３_ｍｉｎになるまで連続して小さくなる。経路区分ＡＢは経路区分Ｂに変わり、経路区分Ｂは、半径ＲＴ３_ｍｉｎでホイール３の周りを角度α_Ｂにわたって円形に延びる。この経路区分には経路区分ＢＣが続く。経路区分ＢＣは、角度α_ＢＣにわたって渦巻き状に延び、始端では半径ＲＴ３_ｍｉｎを有し、その半径ＲＴ３_ｍｉｎは半径ＲＴ３_ｍａｘになるまで連続して大きくなる。後続の経路区分Ｃは大型ホイール３から小型ホイール２に戻るようにやはり直線的に延びる。次の経路区分ＣＤは、角度α_ＣＤにわたってやはり渦巻き状に延び、始端では半径ＲＴ２_ｍａｘを有し、その半径ＲＴ２_ｍａｘは半径ＲＴ２_ｍｉｎになるまで連続して小さくなる。経路区分ＣＤは経路区分Ｄに変わり、経路区分Ｄは、半径Ｒ２でホイール２の周りを角度α_Ｄにわたって円形に延びる。この経路区分には別の経路区分ＤＡが続く。経路区分ＤＡは、角度α_ＤＡにわたって渦巻き状に延び、始端では半径ＲＴ２_ｍｉｎを有し、その半径ＲＴ２_ｍｉｎは半径ＲＴ２_ｍａｘになるまで連続して大きくなる。完全に循環する閉じられた輸送経路６’を経路区分Ａ、ＡＢ、Ｂ、ＢＣ、Ｃ、ＣＤ、Ｄ、ＤＡが一緒になって形成するように、経路区分ＤＡの終端にはやはり経路区分Ａの始端が続く。例えば、渦巻き状に延びる経路区分ＡＢ、ＢＣ、ＣＤおよびＤＡは、クロソイドの形状を有することができる。

図２Ａに示す装置１’では、コンベヤベルト４’は、図１Ａによる装置１とは異なるように走行し、２つの直線経路区分ＡおよびＣの領域ではホイール２、３によって形成される円の接線上にはない。その代わりに、コンベヤベルト４’は、それら接線の外側に配置され、２つの直線経路区分ＡおよびＣの領域では接線に対するオフセット７を有する（接線の広がりは図２Ａに破線で示す）。コンベヤベルト４’のこのようなルートは、例えば、図２Ｃおよび図２Ｄに関連して以下にさらに詳細に記載するウェッジ要素８を用いることで実現される。オフセット７は５ｍｍと１００ｍｍとの間の範囲にあってよい。さらに、輸送経路６’と接線との間にオフセット７’が生み出され、このオフセットは１０ｍｍと１３０ｍｍとの間の範囲にあってよく、したがって、取り付けるセルに応じて、コンベヤベルト４’と接線との間のオフセット７よりもわずかに大きくなる。オフセット７およびオフセット７’は、直線経路区分Ａ、Ｃにおいて、一定（Ｒ２_ｍａｘ＝Ｒ３_ｍａｘ）でもよく、変化して（Ｒ２_ｍａｘ≠Ｒ３_ｍａｘ）もよい。渦巻き状に延びる経路区分ＡＢ、ＢＣ、ＣＤおよびＤＡの角度α_ＡＢ、α_ＢＣ、α_ＣＤおよびα_ＤＡは、１０°と３０°との間の範囲にあってよい。

図２Ｂは、図２Ａによる装置１’の輸送経路６’に沿った曲率の推移を示す。この図では、図１Ｂと同様に、横軸に輸送経路６’を示し、縦軸に輸送経路６’の曲率を示す。曲率は半径の逆数の値に相当する。この図によれば、経路区分Ａが直線経路区分であるので、第１の経路区分Ａの曲率はゼロになる。経路区分Ａから経路区分Ｂへの移行部では、輸送経路の曲率は、経路区分ＡＢの領域でゆっくりと増大して、円形経路区分Ｂの領域における輸送経路６’の曲率に相当する値１／ＲＴ３_ｍｉｎになる。曲率は、直線的に（実線）または多項式的に（破線）増大することができる。経路区分Ｂから経路区分Ｃへの移行部では、輸送経路６’の曲率は、経路区分ＢＣの領域ではやはり同様にゆっくりと低減して、直線経路区分Ｃの領域における曲率に相当する値ゼロになる。曲率は、直線的に（実線）または多項式的に（破線）低減することもできる。経路区分Ｃから経路区分Ｄへの移行部では、輸送経路６’の曲率は、経路区分ＣＤの領域においてやはりゆっくりと増大して、円形経路区分Ｄの領域における輸送経路６’の曲率に相当する値１／ＲＴ２_ｍｉｎになる。こうした増大は直線的に（実線）または多項式的に（破線）起こることもできる。その後、輸送経路の曲率は、経路区分ＤＡの領域においてゆっくりと低減して、直線経路区分Ａの領域における曲率に相当する値ゼロになる。こうした曲率の減少は同じく直線的に（実線）または多項式的に（破線）起こることができる。

図２Ｂに示す曲率の推移により、装置１’では輸送経路６’の曲率の急な変化が起こらないことが明らかである。その代わり、経路区分ＡＢ、ＢＣ、ＣＤおよびＤＡの設計により、曲率は、「臨界（独：kritischen、英：critical）」領域において、すなわち、直線経路区分Ａ、Ｃと円形経路区分Ｂ、Ｄとの間の各移行部において、後続の経路区分の曲率に一様にゆっくりと適合される。冒頭に既に記載したように、輸送経路６’の曲率の変化は常に、輸送される物体の加速をもたらすので、図２Ａに示す装置１’において直線経路区分Ａ、Ｃと円形経路区分Ｂ、Ｄとの間の移行部で起きる加速が、図１Ａに示す装置１と比べると有意に低減される。

図２Ｃは、図２Ａによる装置１’の円形経路区分と直線経路区分との間の移行部の拡大図をコンベヤベルトなしで示す。図示の移行部は、経路区分ＣＤによって形成される、円形経路区分Ｄと直線経路区分Ｃとの間の移行部から構成される。この図はホイール２を示し、ホイール２はその外周にいくつかの連続した溝９を特色とする。さらに、上述のウェッジ要素８のうちの１つが経路区分ＣＤに設けられる。前記ウェッジ要素はいくつかの突出するフィンガ１０を特色とし、フィンガ１０はホイール２の溝９に係合する。このようにして、記載した移行部において不安定にならずにコンベヤベルト４’を案内することができる。ウェッジ要素８の外面がコンベヤベルト４’のガイドウェイの一部であるので、ウェッジ要素８は動作中に相当な張力を受け、その張力は、フィンガ１０によって、具体的にはウェッジ要素８の出口領域で（ウェッジ要素８がブレードのように先細りになる位置で）吸収される。ウェッジ要素８は、ホイール２に割り当てられた内面１１およびコンベヤベルト４’（図２Ｃには示さない）に割り当てられた外面１２も有する。ウェッジ要素８の内面１１は、好ましくは、円形の形状を有し、それに割り当てられたホイール２の半径Ｒ２に略対応する半径を有する。対照的に、ウェッジ要素８の外面１２では、輸送方向を基準にして、増大する曲率を有する。外面１２の曲率が、直線経路区分Ｃに割り当てられた側では、ゼロに略相当し、円形経路区分Ｄに割り当てられた側では、円形経路区分Ｄの領域における輸送経路６’の曲率（１／ＲＴ２_ｍｉｎ）に略到達することが好ましい。

図２Ｄは、図２Ａによる装置１’の円形経路区分と直線経路区分との間の移行部の拡大図をコンベヤベルト４’と共に示す。図２Ｄの例は、具体的には循環コンベヤベルト４’が設置されるという点で、図２Ｃの例から区別することができる。しかし、全体像をよりよく提示するためにセル５は示さない。この図によれば、コンベヤベルト４’は、静止したウェッジ要素８上を案内され、経路区分ＣＤの領域においてその上で摺動する。このようにして、コンベヤベルト４’は、経路区分ＣＤの領域におけるウェッジ要素８の外面１２の形状を呈する。その結果、ウェッジ要素８の形状によって、具体的にはその外面１２の形状によって、コンベヤベルト４’の範囲を、したがって、輸送経路６’の範囲も部分的に画定することができる。

図３Ａは、物体を輸送する発明の装置１”の第２の実施形態の上面図を示す。この装置の領域のうち、図１Ａから図２Ｄに関連して既に記載した領域が、図３Ａの対応する参照記号によって識別される。装置１”の動作中に調節できるアーム１３によってセル５”がコンベヤベルト４”に連結されるという、図３Ａに示す装置１”と上記の装置１’との間の有意な相違の一つを理解することができる。その結果、セル５”によって輸送される物体の輸送経路６”が、上記の装置１’とは異なり、必ずしもコンベヤベルト４”に平行に延びる必要はないように、コンベヤベルト４”とセル５”との間の距離を変更することができる。このようにして、（図１Ａに示すような）接線方向の区分を有するコンベヤベルト４”を用いて、（図２Ａに示すような）最適化された輸送経路６”を実現することもできる。輸送経路６”も図３Ａに一点鎖線で示す。コンベヤベルト４”の範囲が異なるにもかかわらず、輸送経路６”はやはりセル５”の中央の経路に対応し、図２Ａに示す輸送経路６’と同一である。したがって、輸送経路６”の直線経路区分Ａ、Ｃと接線方向に延びるコンベヤベルト４”との間には、オフセット７”が生み出され、そのオフセット７”は５ｍｍと１００ｍｍとの間の範囲にあってよい。アーム１３が調節できるので、図３Ａに示す装置１”ではウェッジ要素８を省略することができる。しかし、考えられる限りでは、ウェッジ要素８と調節可能なアーム１３との組み合わせを使用することもできる。

最後に、図３Ｂは、図３Ａによる装置１”における輸送経路６”に沿った曲率の推移を示す。輸送経路６’と６”とが同一であるので、図３Ｂはまさに図２Ｂに一致し、したがって、この点においてはその記載を参照する。

１、１’、１” 物体を輸送する装置
２、３ ホイール
４、４’、４” コンベヤベルト
５、５’、５” セル
６、６’、６” 輸送経路
７、７’、７” オフセット
８ ウェッジ要素
９ 溝
１０ フィンガ
１１ ウェッジ要素の内面
１２ ウェッジ要素の外面
１３ 調節可能なアーム
Ａ、ａ、Ｃ、ｃ 直線経路区分
Ｂ、ｂ、Ｄ、ｄ 円形経路区分
ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＡ 渦巻き状に延びる経路区分
Ｒ２ ホイール２の半径
ＲＴ２ ホイール２の領域における輸送経路の半径
ＲＴ２_ｍｉｎ ホイール２の領域における輸送経路の最小半径
ＲＴ２_ｍａｘ ホイール２の領域における輸送経路の最大半径
Ｒ３ ホイール３の半径
ＲＴ３ ホイール３の領域における輸送経路の半径
ＲＴ３_ｍｉｎ ホイール３の領域における輸送経路の最小半径
ＲＴ３_ｍａｘ ホイール３の領域における輸送経路の最大半径
α_ｂ 経路区分ｂの角度範囲
α_ｄ 経路区分ｄの角度範囲
α_ＡＢ 経路区分ＡＢの角度範囲
α_Ｂ 経路区分Ｂの角度範囲
α_ＢＣ 経路区分ＢＣの角度範囲
α_ＣＤ 経路区分ＣＤの角度範囲
α_Ｄ 経路区分Ｄの角度範囲
α_ＤＡ 経路区分ＤＡの角度範囲

Claims (15)

1. 物体を輸送する、具体的には、食品用包装容器を輸送する装置（１’、１”）であって、
   − コンベヤベルトを駆動しかつ／または偏向させる、回転可能なように取り付けられる少なくとも２つのホイール（２、３）と、
   − 閉じられたコンベヤベルト（４’、４”）と、
   − 輸送される前記物体を収容するいくつかのセル（５’、５”）と、
   を備え、
   − 前記セル（５’、５”）は前記コンベヤベルト（４’、４”）に連結され、前記セルのセル中央が、輸送される前記物体の閉じられた輸送経路（６’、６”）を画定し、
   − 前記コンベヤベルト（４’、４”）は、前記輸送経路（６’、６”）が前記ホイール（２、３）の領域に略円形の経路区分（Ｂ、Ｄ）をそれぞれ備え、前記ホイール（２、３）間の領域に略直線の経路区分（Ａ、Ｃ）をそれぞれ備えるようにして、前記ホイール（２、３）の周りを案内される、
   装置（１’、１”）において、
   少なくとも１つの前記直線経路区分（Ａ、Ｃ）と少なくとも１つの前記円形経路区分（Ｂ、Ｄ）との間の領域における前記輸送経路（６’、６”）の曲率を変更する手段（８、１３）を特徴とする装置（１’、１”）。
2. 各前記直線経路区分（Ａ、Ｃ）と各前記円形経路区分（Ｂ、Ｄ）との間の領域における前記輸送経路（６’、６”）の前記曲率を変更する手段（８、１３）を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの前記直線経路区分（Ａ、Ｃ）と少なくとも１つの前記円形経路区分（Ｂ、Ｄ）との間の領域における前記コンベヤベルト（４’）の曲率を変更する手段（８、１３）を特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 各前記直線経路区分（Ａ、Ｃ）と各前記円形経路区分（Ｂ、Ｄ）との間の領域における前記コンベヤベルト（４’）の曲率を変更する手段（８、１３）を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記コンベヤベルト（４’）の前記曲率を変更する前記手段はウェッジ要素（８）の形態で実現されることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
6. 前記ウェッジ要素（８）は、前記ホイール（２、３）に割り当てられた内面（１１）と、前記コンベヤベルト（４’）に割り当てられた外面（１２）とを有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記ウェッジ要素（８）の前記外面（１２）は、前記輸送経路（６’）の方向で単調に増大する曲率、または前記輸送経路（６’）の前記方向で単調に低減する曲率を有することを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 前記ウェッジ要素（８）の前記外面（１２）は、一方の側では、前記円形経路区分（Ｂ、Ｄ）のうちの一方の領域における前記輸送経路（６’）に対応する曲率（１／ＲＴ２_ｍｉｎ、１／ＲＴ３_ｍｉｎ）を有し、他方の側では、曲率を全く有しないことを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の装置。
9. 前記ウェッジ要素（８）の前記外面（１２）は、前記輸送経路（６’）の方向に１００ｍｍと７００ｍｍとの間、特に、１００ｍｍと５００ｍｍとの間の範囲の長さを有することを特徴とする請求項５〜８の何れか一項に記載の装置。
10. 前記ウェッジ要素（８）の前記外面（１２）は湾曲形状を有し、その曲率はその長さに比例することを特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載の装置。
11. 前記ウェッジ要素（８）の前記外面（１２）は多項式形状を有することを特徴とする請求項５〜１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記ウェッジ要素（８）は少なくとも１つのフィンガ（１０）を有することを特徴とする請求項５〜１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記コンベヤベルト（４’）は、隣接する前記２つのホイール（２、３）間の接線方向の接続線に対して５ｍｍと１００ｍｍとの間の範囲の距離（７）だけ外側にオフセットした少なくとも１つの直線経路区分（Ａ、Ｃ）の領域にあることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記輸送経路（６”）の前記曲率を変更する前記手段は調節可能なアーム（１３）の形態で実現され、前記アーム（１３）によって、前記セル（５”）は前記コンベヤベルト（４”）に連結されることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の装置。
15. 食品の包装のための、請求項１〜１４の何れか一項に記載の装置（１’、１”）の使用。

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