JP2019043684A - 小型物品の回転搬送装置および該装置用のドラムユニット - Google Patents

小型物品の回転搬送装置および該装置用のドラムユニット Download PDF

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太一 込谷
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Abstract

【課題】軽量で取り扱い性がよく、しかも煩雑な調整を要することなく種々形状・寸法の小型物品を搬送できるようにする。【解決手段】小型物品の回転搬送装置は、円筒の側面をなすドラム本体と、円筒の端面をなす一対の円板状部材と、を有する中空円筒状のドラムユニットであって、ドラム本体が、小型物品を吸着するための複数の小孔が形成されて前記円筒の周方向に帯状に延在する通気部を有しているドラムユニットと、ドラムユニットをその中心軸のまわりに回転可能に支持するシャフトと、一方の円板状部材からドラムユニットの内部に挿通され、ドラムユニットの内部を負圧状態とするために吸引力を作用する吸引管と、ドラムユニットの回転方向の所定範囲において通気部を負圧状態から遮断する遮断部材と、を備える。【選択図】図3

Description

本発明は、錠剤などの小型物品の搬送装置および該装置用のドラムユニットに関する。特に本発明は、検査その他の処理に供するために、負圧を利用して回転ドラムに小型物品を吸着保持することで、安定した姿勢で搬送を行う回転搬送装置および該装置用のドラムユニットに関するものである。
回転搬送装置として、例えば特許文献1に開示されたもののように、錠剤などの小型物品を個別に吸着保持する形状・寸法の複数の吸着部を、周面に沿って配列した構造のドラムを採用したものがある。しかし形状等の異なる複数種類の小型物品に対応するためには、その形状等に対応した吸着部を周方向に有するドラムを複数常備する必要があり、管理対象部品の増加、および、小型物品の品種追加時によるコスト増大が問題となる。また、吸着部毎に負圧を作用する構成となっているため、ドラムの構造が複雑化し、重く且つ取り扱い難いなどの問題があった。さらに、検査等の処理のために搬送される小型物品の数は、ドラムの周方向に設けられている吸引部の個数に制約されるので、処理の速度を向上することが困難となる。
これに対し、特許文献2には、対向する一対の回転ディスクにより構成され、その周縁部の対向間隔を小型物品よりも小さな寸法で全周にわたって連続するスリットとした可動対向板と、この可動対向板の内側に同心状に貫設された回転筒軸を有し、この回転筒軸の内部に連通しスリットから可動対向板の内側に吸気する吸引手段と、を備えた搬送装置が開示されている。そして、回転ディスクはそれらの内面間にわたるスペーサによって互いに連結され、スリットを全周にわたって一定の間隙寸法の状態に保持することが記載されている(同文献第5欄第19行〜第22行)。かかる構成は、小型物品を個別に吸着保持する形状・寸法の複数の吸引部を持たないため、特許文献1等に開示された搬送装置の問題をある程度解決できる。
特開2016−210553号公報 特公平6−88656号公報
しかしながら、特許文献2に開示の構成では、スリットの間隙寸法(スリット幅)を小型物品よりも小さな寸法とすることが必須の条件であることから、一定のスリット幅では小型物品の大きさの変化に対応できない。このため、スリット幅を調整自在とする構成を採り得ることが簡単に記載されている(同文献第8欄第46行〜第48行)。しかし、同文献の開示範囲に照らせば、スリット幅を調整するためには、一対の回転ディスクを取り外し、スペーサを変更して組み立てなおすことが示唆されるのみであり、小型物品の大きさの変化に容易且つ迅速に対応することはできない。
よって本発明は、軽量で取り扱い性がよい回転搬送部材を有するとともに、煩雑な調整を要することなく種々形状・寸法の小型物品を搬送できる回転搬送装置を提供することを目的とする。
そのために、本発明小型物品の回転搬送装置は、円筒の側面をなすドラム本体と、前記円筒の端面をなす一対の円板状部材と、を有する中空円筒状のドラムユニットであって、前記ドラム本体が、小型物品を吸着するための複数の小孔が形成されて前記円筒の周方向に帯状に延在する通気部を有しているドラムユニットと、該ドラムユニットをその中心軸のまわりに回転可能に支持するシャフトと、前記一対の円板状部材の一方から前記ドラムユニットの内部に挿通され、前記ドラムユニットの内部を負圧状態とするために吸引力を作用する吸引管と、前記ドラムユニットの回転方向の所定範囲において前記通気部を前記負圧状態から遮断する遮断部材と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記回転搬送装置に適用され、円筒の側面をなすドラム本体と、前記円筒の端面をなす一対の円板状部材と、を備える中空円筒状のドラムユニットであって、前記ドラム本体が、小型物品を吸着するための複数の小孔が形成されて前記円筒の周方向に帯状に延在する通気部を有していることを特徴とするドラムユニットに存する。
本発明によれば、軽量で取り扱い性がよい回転搬送部材としてのドラムユニットを有し、しかも煩雑な調整を要することなく種々形状・寸法の小型物品を搬送できる回転搬送装置が提供される。
本発明に係る小型物品の搬送装置を適用した搬送システムの一実施形態を説明するための模式図である。 搬送システムの外観構成を示す斜視図である。 一部の部品を取り外して搬送システムを示す斜視図である。 図2のIV−IV線に沿って取った縦断面図である。 (a)は図3のドラム本体の部分Vを拡大して示す模式図、(b)はその変形例を示す模式図である。 本発明に係る小型物品の搬送装置を適用した搬送システムの他の実施形態を説明するための模式図である。 (a)および(b)は、小型物品の搬送装置に適用されるドラムユニットの内部構造の他の2例を説明する模式図である。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
(実施形態の概要)
図1は、本発明に係る搬送装置を適用した小型物品の搬送システムの一実施形態を説明するための模式図である。なお、搬送対象となる小型物品としては、錠剤(粉末あるいは顆粒を充填したカプセルを含む)、粒状の菓子などの食品、およびねじ,ワッシャなどの小型の機械要素などが挙げられるが、以下では小型物品として錠剤を例示する。
図1は、矢印Lの方向に錠剤Tを水平搬送する水平搬送装置100と、錠剤Tを水平搬送装置100からピックアップし、矢印Rの方向に回転搬送する回転搬送装置200とを備える。
水平搬送装置100は、複数のローラ101間に張架された無端ベルト103を有する。無端ベルト103の搬送面に対向して、錠剤Tの外観,形状,寸法,欠陥などの検査や印刷などの所要の処理を行う処理装置300が配設されている。処理装置300は、錠剤Tの搬送の過程で、上面側すなわち無端ベルト103に接していない側の錠剤Tの部分に対して所要の処理を施す。処理が施された錠剤Tは、無端ベルト103と回転搬送装置200との対向部分に搬送されて行く。
回転搬送装置200は軸Oを中心として矢印R方向に回転する中空円筒状のドラムユニット201を有し、その内部は、多数の小孔を有して周方向に延在する通気部(後述)を介して錠剤Tを吸着するために、大気圧未満の状態(負圧状態)とすることができる。したがって、無端ベルト103と回転搬送装置200との対向部分に搬送されてきた錠剤Tは、処理装置300による処理が施された側の部分がドラムユニット201に接する状態となって吸着され、矢印R方向に搬送される。ドラムユニット201に対向して処理装置400が配設されており、錠剤Tの搬送の過程で、処理装置300による処理が施された側とは反対側の部分に対して所要の処理が施される。
ドラムユニット201の通気部は、回転方向Rに関して処理装置400との対向部位より下流側の円弧状領域において、不動の遮断部材250によって実質的に閉塞され、吸着力の減少に伴って錠剤Tはドラムユニット201から離脱する。この際、選別部500は、処理装置300および400によって形状等の異常が検出されなかった錠剤(良品)と、検出された錠剤(不良品)とを選別し、それぞれを別の搬送路(不図示)に導出する。
(実施形態の具体的構成)
図2は搬送システムの具体的な外観構成を示す斜視図、図3は一部の部品を取り外して搬送システムを示す斜視図、図4は図2におけるIV−IV線に沿った回転搬送装置200の縦断面図である。
本実施形態では、水平搬送装置100には水平搬送を行うための2条の無端ベルト103が設けられており、これに対応して、回転搬送装置200のドラムユニット201には2条の通気部203が設けられる。
ドラムユニット201は、その2条の通気部203が形成され、円筒の側面をなすドラム本体205と、円筒の端面をなし、ドラム本体205の両端部においてこれを支持する一対の円板状部材207a,207bと、2条の通気部203の間に位置付けられてドラム本体205を支持するフレーム状の中間支持部材209と、を有している。一対の円板状部材207a、207bおよび中間支持部材209は、ボルトなどを含む締結部材211によって互いに連結される。ドラム本体205は、多数の小孔を加工した薄板を円板状部材207a、207bおよび中間支持部材209の外周に沿って巻きつけ、ねじ等により固定することによって形成される。これにより、一体のドラムユニット201が構成される。このように、ドラムユニット201は中空構造であり、それ自体の内部には錠剤Tを吸着するための構造物を持たないため、軽量なものとなる。
ドラムユニット201には、中心軸に沿って中空円筒状のシャフト(以下、中空シャフト)220が円板状部材207aおよび207bを貫通してドラムユニット201の内部に延在している。中空シャフト220の当該貫通部分には支承部230aおよび230bが取り付けられている。ドラムユニット201は、その円板状部材207a,207bが、支承部230a,230bを介して、中空シャフト220に取り外し可能に支持され、これによりドラムユニット201が中空シャフト220に対して回転可能となる。円板状部材207bにはプーリ部260が取り付けられており、これとモータの出力軸とに駆動ベルト(いずれも不図示)を巻回することで、ドラムユニット201が回転駆動される。このとき、ドラム本体205の両端面は円板状部材207a,207bによって閉塞されるため、ドラムユニット201の内部は実質的に密閉空間となっている。
円板状部材207bから突出する中空シャフト220の一端は真空ポンプ,真空ブロワ,真空エジェクタなどの吸引手段(不図示)に接続される一方、円板状部材207aから突出する他端はキャップ221によって閉塞されている。ドラムユニット201の内部の負圧状態とする空間に面した中空シャフト220の側壁には例えば複数のスリット状の開口223が形成されており、中空シャフト220の内部空間とドラムユニット201の負圧状態とする内部空間とを連通させている。したがって、真空ポンプなどの吸引手段を作動させると、中空シャフト220およびその開口223を介して空気が吸引され、ドラムユニット201の内部の所要空間が負圧状態となる。これにより通気部203の小孔からドラムユニット201の内方へと向かう吸引力が発生して錠剤が吸着され、ドラムユニット201の回転に伴って搬送される。つまり本実施形態では、中空シャフト220がドラムユニット201の内部を負圧状態とするために吸引力を作用する吸引管に兼用されている。
さらに、中空シャフト220には、回転方向Rに関して処理装置400より下流側の所定範囲において通気部203を介した吸引を阻止するための遮断部材250が取り付けられている。本実施形態では、遮断部材250は扇の形状を有しており、その要に相当する部分が中空シャフト220に固定される一方、円弧状の部分がドラムユニット201の内側において通気部203に面するものとなっている。この円弧状の部分は、通気部203との接触が生じないよう適切な間隙を保ち、且つ通気部203を介した吸引が実質的に阻止されるように配置される。なお、ドラムユニット201の内部に延在する中空シャフト220の部分の中空部の横断面積A1と、中空シャフト220の側壁の複数の開口223の合計面積A2と、遮断部材250により実質的に閉塞されていない通気部203の範囲における複数の小孔203aの合計面積A3とは、
A1>A2>A3
の関係を満たすことが好ましい。
図5(a)は、図3の部分Vaにおけるドラム本体205の拡大図である。通気部203に要求される性能としては、まず種々の形状・寸法の錠剤に対応できることが挙げられる。そのためには、本発明者は、搬送対象として想定される錠剤より小寸法の、開孔面積が小さい小孔203aが密度高く分布しているものであること、すなわち開孔率が高いものであることが望ましいとの知見を得た。また、他の要求性能として、吸着時に錠剤に衝撃を与えず、且つ錠剤を安定した姿勢で搬送できることが望ましく、本発明者は、そのためには、予め剛性の低い材料で形成され、且つ錠剤の吸着時に通気部203の撓みが生じるように剛性が調節されていることが望ましいとの知見を得た。図5(a)は、円形の小孔203aを正三角形の頂点に位置付けて配列したもの(「工業用板ふるい」に関する規格であるが、JIS Z 8843に定義される「丸あな60゜千鳥」に相当する配列を有したもの)を例示している。
本発明者は、食品衛生法を考慮してドラム本体205の母材にSUS304の薄板を利用し、その通気部203に対応する部分にエッチング処理を施し、微細な円形の小孔203aを「丸あな60゜千鳥」の配列となるように形成してなるドラム本体205をドラムユニット201に適用した実験を行った。この結果、例えば厚さ0.1〜0.15mm程度のSUSの薄板に、直径D=1mm〜3mm程度の円形の小孔をピッチP=D+0.2mmで形成したもの(開孔率90.6×D2/P2≒62.9〜79.6)を用いた場合、一般的な形状(平錠,R付き錠,糖衣錠,異形錠など)や寸法の錠剤を安定した姿勢で、しかも破損が生じることなく吸着搬送を行うことができることを確認した。
本実施形態によれば、ドラムユニット201の周方向に延在する帯状の通気部203には無数の円形の小孔203aが適切に形成されていることで、通気部203のどこにどのような形状・寸法の錠剤が吸着されても、その姿勢が保持される。このため、特許文献1のように複数のドラムを常備する必要がなく、且つ吸引部の個数に制約されることがないため、処理効率を向上することができる。また、特許文献2の構成を採用した場合のような、錠剤の大きさの変化に対応するための煩雑な調整も不要となる。さらに、ドラムユニット201は実質的に中空の構造であって複雑な機構を内包していないため、軽量なものとなる。これは、回転駆動源として小容量のモータおよび簡単な伝動機構を採用でき、検査等の処理の精度に影響を与えるような振動の発生を抑制できることを意味する。加えて、ドラムユニット201は一体且つ軽量である分、中空シャフト220に対する取り付けおよび取り外しに大きな力を要することがなく、装置の組み立てやメンテナンスの作業が容易なものとなる。
通気部203の幅すなわちドラム回転軸方向の寸法は、無端ベルト103の幅すなわち搬送方向Lに直交する方向の寸法以上であればよい。しかし、通気部203の幅を無端ベルト103の幅より大とし、無端ベルト103の幅をカバーするようにすれば、水平搬送装置100と回転搬送装置200との相対位置合わせの精度を緩和できる。
(その他の実施形態)
なお、上述の実施形態では、水平搬送装置100が2条の搬送ベルトを有していることに対応して、回転搬送装置200のドラムユニット201にも2条の通気部を設けた。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、1条あるいは3条以上の通気部を有するものであってもよく、通気部の幅や条数に応じ、中間支持部材の配設の有無や個数などは適宜選択できる。
また、ドラム本体の材質にもよるが、錠剤の破損の発生をより確実に防止することが望まれることがある。さらに、カラテ錠と称される易分割型割線入りの錠剤の場合、その大きな割線の存在によって十分な吸着力が作用しなくなることに起因した脱落をより確実に防止することが望まれることもある。これらの場合、図5(b)に示すように、通気部203上にゴム製の帯状部材203bを配置して通気部の幅を狭め、錠剤が通気領域によって吸引されつつ、その両側にある帯状部材203bによって支持されつつ搬送されるようにすればよい。これによれば、ゴムの緩衝作用によって吸着時における錠剤の破損をより確実に防止できるとともに、帯状部材203bの表面粗さを大きくすれば、カラテ錠の脱落も防止できる。
さらに、上述の実施形態では、錠剤Tを水平搬送する水平搬送装置100と、同装置からピックアップし、矢印Rの方向に回転搬送する回転搬送装置200とを備え、錠剤Tの対向面のそれぞれに所要の処理を施す処理装置を設けた搬送システムの構成を例示した。しかし図6に示すように、回転方向の異なる回転搬送装置200aおよび200bを近接して配置し、回転搬送装置200aから200bへと錠剤を受け渡すように搬送システムを構成することもできる。この場合、受け渡しが行われる領域において、回転搬送装置200aの通気部が遮断部材250aによって実質的に閉塞されるようにすればよい。また、回転搬送装置200aおよび200bには、錠剤の対向面のそれぞれに所要の処理を施すための処理装置400aおよび400bが配置されてもよい。さらに、回転搬送装置200bには、上述と同様の選別部500を配置するとともに、この選別部500の配置領域において通気部を実質的に閉塞する遮断部材250bを設けることができる。なお、図6の構成において、水平搬送装置100に対し何らかの処理装置を配設するか否かは任意である。
さらに、上述の実施形態では、扇の要に相当する部分が中空シャフト220に固定される一方、円弧状の部分がドラムユニット201の内側において通気部203に近接対向する面を有する遮断部材250を設けた構成について例示した。しかし、錠剤を離脱させる領域において通気部203が吸着力を作用させないようにするためには、他の構成を採用することもできる。
図7(a)は、その一例を説明するための図であり、中空シャフト220が挿通される円板状部材207bの側から見たドラムユニット201の模式図である。この例は、ドラムユニット201の内部空間を負圧状態とする吸引力作用空間Nと、負圧状態としない吸引力非作用Aとに分割する隔壁251aおよび251bを中空シャフト220に取り付けたものである。具体的には、隔壁251aおよび251bは、錠剤を離脱させるドラムユニット201の領域を確定する角度関係をもって中空シャフト220に支持されるとともに、円板状部材207a,207b間に延在する矩形板状の部材である。中空シャフト220による被支持端とは反対側の隔壁251a,251bの自由端がドラムユニット201のドラム本体205の直近に位置し、側縁が円板状部材207a,207bの直近に位置するように、隔壁251a,251bを寸法付けることができる。これにより、吸引力非作用空間Aが吸引力作用空間Nから実質的に遮断されることになる。
中空シャフト220の吸引力作用空間Nに面した側壁部分には開口が形成される。したがって中空シャフト220に接続した吸引手段を作動させると、中空シャフト220およびその開口を介して空気が吸引され、吸引力作用空間Nが負圧状態となることは上述の実施形態と同様である。しかし図7(a)の構成では、吸引力非作用空間Aが加圧空間となるようにすることも可能である。この場合、中空シャフトを、その内部空間を2分割する隔壁を軸方向に沿って有するものとして形成してもよい。そして、吸引力作用空間Nおよび加圧空間に面する中空シャフトの側壁部分にそれぞれ開口を設けるとともに、分割された中空シャフトの空間にそれぞれ真空ポンプなどの吸引源およびエアコンプレッサなどの加圧源を接続すればよい。
あるいは、図7(b)に示すような構成を採用することも可能である。すなわち、円板状部材207b(および207a)に対する中空シャフト220の挿通部分を拡大するとともに、その拡大された挿通部分に対応する寸法のフランジ部270を中空シャフトに固定する。そして、円板状部材207b(および207a)が支承部を介してフランジ部270に取り外し可能に支持されるようにするとともに、フランジ部270を介して加圧用の配管280を空間Pに挿入し、この空間が加圧状態とされるようにすればよい。この構成は、空間NおよびPの圧力状態を設定する配管を簡単に行う上で有利である。また、この構成は、中空シャフト220を吸引管に兼用しない場合にも対応できる。すなわち、ドラムユニットを回転可能に支持するシャフトとは別に、フランジ部270を介して吸引管を空間Nに挿入することができる。
加えて、ドラム本体に形成する小孔としても、円形状のものに限られず、矩形や六角形などの多角形状のものでもよい。また、配列についても適宜定めることができる。特に、正六角形の小孔を隙間なくハニカム状(60゜千鳥状)に配列する場合、より高い開孔率を確保できるため、剛性が適切に調節されたドラム本体を得る上で有利である。さらに上述の実施形態では、搬送対象を錠剤としたことから、食品衛生法を考慮してドラム本体の材料にSUS304の薄板を使用したが、そのような考慮が不要であれば、他の材料を使用することもできる。
100 水平搬送装置
200、200a、200b 回転搬送装置
201 ドラムユニット
203 通気部
205 ドラム本体
207a、207b 円板状部材
209 中間支持部材
220 中空シャフト
223 スリット状の開口
250 遮断部材
280 加圧用の配管

Claims (10)

  1. 円筒の側面をなすドラム本体と、前記円筒の端面をなす一対の円板状部材と、を有する中空円筒状のドラムユニットであって、前記ドラム本体が、小型物品を吸着するための複数の小孔が形成されて前記円筒の周方向に帯状に延在する通気部を有しているドラムユニットと、
    該ドラムユニットをその中心軸のまわりに回転可能に支持するシャフトと、
    前記一対の円板状部材の一方から前記ドラムユニットの内部に挿通され、前記ドラムユニットの内部を負圧状態とするために吸引力を作用する吸引管と、
    前記ドラムユニットの回転方向の所定範囲において前記通気部を前記負圧状態から遮断する遮断部材と、
    を備えたことを特徴とする小型物品の回転搬送装置。
  2. 前記ドラム本体は、前記小型物品の吸着時に前記通気部の撓みが生じる程度に剛性を低くさせる開孔率をもって前記複数の小孔が形成された薄板で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の小型物品の回転搬送装置。
  3. 前記シャフトは前記吸引管に兼用される中空シャフトであることを特徴とする請求項1または2に記載の小型物品の回転搬送装置。
  4. 前記中空シャフトは、前記一対の円板状部材を貫通して前記ドラムユニットの内部に延在し、前記一対の円板状部材の一方に対する貫通部分が吸引源に接続され、他方に対する貫通部分が閉塞され、前記ドラムユニットの内部に延在する部分の側壁に前記ドラムユニットの内部空間と連通する複数の開口が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の小型物品の回転搬送装置。
  5. 前記ドラムユニットの内部に延在する前記中空シャフトの部分の中空部の横断面積A1と、前記側壁に設けられた前記複数の開口の合計面積A2と、前記通気部の前記所定範囲外における前記複数の合計面積A3とは、
    A1>A2>A3
    の関係を満たすことを特徴とする請求項4に記載の小型物品の回転搬送装置。
  6. 前記遮断部材は扇の形状を有し、前記扇の要に相当する部分が前記中空シャフトに固定され、前記扇の円弧状の部分が前記ドラムユニットの内側において前記通気部に近接対向することを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一項に記載の小型物品の回転搬送装置。
  7. 前記遮断部材は、前記ドラムユニットの内部空間を前記負圧状態とする吸引力作用空間と、前記負圧状態としない吸引力非作用空間とに分割する隔壁が前記中空シャフトに設けられていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一項に記載の小型物品の回転搬送装置。
  8. 前記中空シャフトは、前記一対の円板状部材に対する貫通部分が拡大され、当該拡大された挿通部分のまわりに前記ドラムユニットが回転可能であるとともに、前記拡大された貫通部分を通して前記吸引力非作用空間が加圧状態とされることを特徴とする請求項7に記載の小型物品の回転搬送装置。
  9. 前記中心軸と平行な方向における前記通気部の幅を狭める帯状部材が前記通気部の上に配置されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の小型物品の回転搬送装置。
  10. 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の回転搬送装置に適用され、円筒の側面をなすドラム本体と、前記円筒の端面をなす一対の円板状部材と、を備える中空円筒状のドラムユニットであって、前記ドラム本体が、小型物品を吸着するための複数の小孔が形成されて前記円筒の周方向に帯状に延在する通気部を有していることを特徴とするドラムユニット。
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