JP2023035563A - 供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積み重なった状態である被供給物を、積み重なっていない状態で供給対象に供給することができる供給装置を提供する。【解決手段】被供給物が投入されるトレイ１００と、トレイ１００を振動させる振動部と、を備え、トレイ１００は、水平面に沿うように配置され、水平面の第１方向に沿う棒状突起１１１ｐを備える底部１１１と、水平面に直交する垂直面に沿うように配置される段差部１１２と、を第１方向に直交し、水平面に沿う第２方向に交互に複数備える階段部１１０と、階段部１１０における第１方向の両端部に配置され、底部１１１と段差部１１２との両方に直交する一対の側板１２０と、底部１１１の鉛直上方に、第１方向に沿って配置される分散柱１３０と、を備え、被供給物Ｗは、階段部１１０において最も上に位置する底部１１１に投入され、階段部１１０において最も下に位置する底部１１１から供給対象に供給される。【選択図】図２

Description

本発明は、供給装置に関する。

現状の廃製品のリサイクル工程では、手作業によって廃製品を一台ずつ選り分けてから解体し、モジュール部品（筐体の一部、バッテリー、カメラモジュール、プリント基板、ならびに、ＩＣチップなどプリント基板上の部品など）を取り出し、分類する作業が行われている。

モジュール部品を自動で識別して分類するためには、解体後の多量のモジュール部品群を、ベルトコンベヤ上に重なることなく分散して配列することが好ましい。これにより、搬送中のモジュール部品をカメラ撮影することで、画像処理によって自動的に識別して選別することが可能になる為である。

この自動識別が難しい要因の一つとして、モジュール部品が、多種多様なサイズ、形状からなること、および、部品形状が特異な、薄い板形状をしたものが多いことが上げられる。これらの被供給物は、供給時に一旦積み重なってしまうと、振動のみによって、その安定した堆積構造を分散することが困難になるという問題がある。

従来の代表的な分散供給技術として、供給装置を用いる方法がある。
特許文献１は、振動による果菜分散装置である。収穫された果菜が搬送される過程において、重なり合うことがある。これらを振動によって果菜をコンベヤ上に分散させ、整列コンベヤに供給する。
特許文献２は、ホタテ稚貝の分散供給装置である。当該装置は振動篩を用いる。篩の目（穴）のサイズを稚貝の大きさに応じて設定することで、篩から落下したホタテ稚貝を分散供給する。
特許文献３は、錠剤を分散し、単列供給するシステムである。振動搬送される錠剤を、そのサイズに応じて設定する複数の柱状部材により、搬送と直交する方向に分散させ、整列用シュートへ供給する装置である。

特許文献４の廃棄物処理装置は、コンベヤ上の搬送物を３Ｄセンサや可視光カメラの情報から識別し、ロボットアームで分別回収するシステムである。
特許文献５もロボットアームを用いたロボット制御装置であるが、対象物の識別、特定プロセスがない点で特許文献４と相違する。バラ積みされたワークを取り出す際、予め決められた位置でロボットアームをワークに向けて移動させてゆき、アームに搭載した反力センサの情報に基づき、ワークとの接触を判定し、把持する。

特開２０１９－２１０１０２号公報 特開２０２０－０５４９６４号公報 特開２００３－２０６０１８号公報 特開２０２０－１９９４４４号公報 特開２０２０－２０３３６１号公報

特許文献１に記載の装置は、丸みを帯びた形状の果菜を対象としている。このため、装置の振動により積み重ねは容易に解消する。一方、モジュール部品のように薄い板状の被供給物は、配向性があり、極めて安定的な積層構造を構成し、振動での分散は容易ではない。
特許文献２に記載の装置は、丸形で厚みがある稚貝を対象としている。当該装置において、稚貝は、篩から落下する際に全方位に等方的に跳ね返る。従って分散させやすい。これに対して、モジュール部品は、大きさが様々で、一般的な篩で落下させられない。また、モジュール部品は板形状のため、落下時の跳ね返りによって重なりを解消することが難しい。
特許文献３に記載のシステムは、錠剤等、サイズ・形状が揃った物品を想定している。このため、多種多様なサイズ・形状を有するモジュール部品の分散供給には利用できない。

上述のように、前記の従来技術は、トマトやホタテ貝、錠剤などサイズや形状が一定もしくは僅かな違いしかない被供給物を対象としている。これら対象物は各々異なるものの、厚みがあり、全体的には丸みがあり、一塊である共通の特徴を持つ。こうした粒子形状的特徴を持つ材料は、例えば、岩や砂など地盤材料、小麦粉や塩など食品、石炭や鉄鉱石などの鉱物資源など、様々な産業領域での対象物である。

こうした従来技術が対象としてきた被供給物は、その形状的特徴により、被供給物同士は主に点接触する。そのため、振動などの外力を与えることで、鉛直上下方向の接触構造は不安定化させることができる。すなわち、鉛直上下方向に被供給物群が重なっている場合でも、振動を与えるだけで、容易にその重なりを除去できる。

これに対し、本発明の対象物は、廃製品を解体して生じる筐体の一部、バッテリー、カメラモジュール、プリント基板、ならびに、ＩＣチップなどプリント基板上の部品などであり、薄い板状という形状的特徴を持つ。こうした形状の被供給物が鉛直上下方向に重なる場合、主に面接触する。接触面全体で摩擦力が働くため、力学的に極めて安定的な状態となることから、振動外力のみで、この重なりを除去することは容易ではない。

特許文献４に記載の装置の上流側では、バルクで搬送されてくる廃棄物を分散させるため、羽根付きのロッドを回転させ、重なりを除外する機構を用いている。ただし、モジュール部品は厚みが数ｍｍの極めて薄い板形状のものが多い。そのため、この機構を利用すると、コンベヤと回転羽根とのクリアランスを相当小さくしなければならない。その場合、コンベヤと羽根の干渉を生じることから、モジュール部品への適用は難しい。
一般的なピッキングロボットでは、センサ群で対象物の位置や形状、大きさを特定し、把持機構でピックアップするため、精密な搬送が可能な反面、処理速度が遅い。

特許文献５に記載の制御装置は、モジュール部品群を個別に取り出すことに応用することができると考えられる。ただし、個々の部品を一つずつ取り出すため、処理速度は遅い。複数台で同時処理することで、ある程度高速化できるものの、非常にコスト高となる。
以上のように、従来の分散技術だけでなく、ピッキングロボット装置でも、モジュール部品等の不定形状の被供給物Ｗ群の積み重なりを解消しつつ、分散して、高速に搬送コンベヤ上に配置させることには課題がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、積み重なった状態である被供給物を、積み重なっていない状態で供給対象に供給することができる供給装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る供給装置は、不定形物体である被供給物を供給対象に供給する供給装置であって、前記被供給物が投入されるトレイと、前記トレイを振動させる振動部と、を備え、前記トレイは、水平面に沿うように配置され、前記水平面の第１方向に沿う棒状突起を備える底部と、前記水平面に直交する垂直面に沿うように配置される段差部と、を前記第１方向に直交し、前記水平面に沿う第２方向に交互に複数備える階段部と、前記階段部における前記第１方向の両端部に配置され、前記底部と前記段差部との両方に直交する一対の側板と、前記底部の鉛直上方に、前記第１方向に沿って配置される分散柱と、を備え、前記被供給物は、前記階段部において最も上に位置する前記底部に投入され、前記階段部において最も下に位置する前記底部から前記供給対象に供給される。

この発明によれば、階段部の底部は第１方向に沿う棒状突起を備え、底部の鉛直上方には第１方向に沿って分散柱が配置される。また、被供給物は、階段部において最も上に位置する底部に投入され、階段部において最も下に位置する底部から供給対象に供給される。よって、トレイに供給された被供給物は、第２方向において階段部の段差部を落下しながら進む。このとき、被供給物は、底部の棒状突起を乗り越えたり、底部と分散柱との間を通り抜けたりしながら第２方向に進む。これにより、トレイの中で積み重なっている被供給物を分散させることができる。従って、被供給物を積み重なっていない状態で供給対象に供給することができる。

また、前記鉛直方向における前記底部と前記分散柱との間の大きさは、第２正方向に位置する底部ほど小さくてもよい。

この発明によれば、鉛直方向における底部と分散柱との間の大きさは、第２正方向に位置する底部ほど小さい。トレイの内部に投入された直後の被供給物が通過する空間を比較的大きくすることで、第２正方向への搬送を効率的に行うことができる。また、底部と分散柱と間の大きさを第２正方向に進むにつれて段階的に小さくすることで、より確実に被供給物を分散することができる。このように被供給物の分散を段階的に行うことで、より効率的に被供給物を分散して供給することができる。

また、前記振動部は、前記トレイを前記水平面に直交する鉛直方向から前記第２正方向に向けて傾いた振動方向に振動させてもよい。

この発明によれば、振動部は、トレイを鉛直方向から第２正方向に向けて傾いた振動方向に振動させる。振動部によってトレイを振動させることで、トレイの内部の被供給物の移動を促進することができる。また、振動方向が鉛直方向から第２正方向に向けて傾いていることで、トレイを鉛直方向に振動させるよりも効率的に被供給物を第２正方向に運搬することができる。

本発明によれば、積み重なった状態である被供給物を、積み重なっていない状態で供給対象に供給することができる供給装置を提供することができる。

本発明の供給装置の概要図である。 本発明のトレイの斜視図である。 トレイから供給された被供給物が供給対象の上で重なった状態を示す図である。 トレイから供給された被供給物が供給対象の上で分散した状態を示す図である。 被供給物が棒状突起により分散する第１例の第１状態である。 被供給物が棒状突起により分散する第１例の第２状態である。 被供給物が棒状突起により分散する第１例の第３状態である。 棒状突起により分散した被供給物が分散柱の下を通る過程の第１状態である。 棒状突起により分散した被供給物が分散柱の下を通る過程の第２状態である。 棒状突起により分散した被供給物が分散柱の下を通る過程の第３状態である。 被供給物が底部と分散柱の間で詰まっている状態である。 被供給物が段差部を落下して分散する過程を示す図である。 被供給物がトレイの上で積み重なっている状態である。 被供給物が棒状突起により分散する第２例の第１状態である。 被供給物が棒状突起により分散する第２例の第２状態である。 被供給物が棒状突起により分散する第２例の第３状態である。 被供給物が分散柱の下を通る過程の第１状態である。 被供給物が分散柱の下を通る過程の第２状態である。 被供給物が分散柱の下を通る過程の第３状態である。 トレイの第２正方向の端の底部に、分散柱がない場合の例である。 トレイの第２正方向の端の底部に、棒状突起がない場合の例である。 トレイを複数並べた場合を示す例である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る供給装置１を説明する。
本実施形態に係る供給装置１は、スマートフォン、デジタルカメラなどの廃小型電気製品（廃製品）に含まれる各種金属のリサイクル工程を自動化する際、廃製品の解体後に得られる各種モジュール部品を自動認識して選別する装置の供給機構として利用可能である。
すなわち、ホッパー等の貯留槽内から供給され、乱雑に積まれた、サイズや形状が様々な被供給物Ｗ群を、１台の装置により、後続の画像処理による認識装置で正確な識別をするため、鉛直方向の積み重なり及び水平方向の接触を除外しつつ、供給対象Ｂの上に分散させる。

図１に示すように、供給装置１は、トレイ１００と、振動部２００と、を備える。供給装置１は、トレイ１００を振動部２００と連結し、振動部２００によってトレイ１００に特定の条件（振動振幅、振動周波数、振動角度）に係る振動を付与する。このことで、不図示の貯蔵設備から供給される被供給物Ｗを適宜分散しながら供給対象Ｂに供給する。本実施形態において、被供給物Ｗは、廃製品をはじめとする不定形状の被供給物Ｗである。供給対象Ｂは、例えば、ベルトコンベアである。また、供給装置１によって分散された被供給物Ｗの全面に洗浄液を塗布するような洗浄装置であってもよい。

トレイ１００には、被供給物Ｗが投入される。図２に示すように、トレイ１００は、階段部１１０と、側板１２０と、背板１４０と、分散柱１３０と、を備える。側板１２０は、階段部１１０の第１方向の両端部に配置される。第１方向は、水平面に沿う。
以下、図１に示すように、階段部１１０に対して側板１２０が設けられる第１方向において、一方の側への方向を第１正方向Ｘ１、第１正方向Ｘ１に対向する方向を第１負方向Ｘ２と呼称する。
第１方向に直交する方向であって、水平面に沿う方向を第２方向と呼称する。第２方向において、階段部１１０を被供給物Ｗが移動する方向（搬送方向）を第２正方向Ｙ１、第２正方向Ｙ１に対向する方向を第２負方向Ｙ２と呼称する。
第１方向及び第２方向に直交する方向、すなわち鉛直方向を第３方向と呼称する。第３方向において、鉛直上方を第３正方向Ｚ１、鉛直下方を第３負方向Ｚ２と呼称する。

階段部１１０は、底部１１１と、段差部１１２と、を第２方向に交互に複数備える。
底部１１１は、水平面に沿うように配置される。本実施形態において、底部１１１の第１方向の寸法は、３００ｍｍである。底部１１１の第２方向の寸法は、１２０ｍｍである。底部１１１は平面状の部位であるが、図２に示すように、水平面の第１方向に沿う棒状突起１１１ｐを備える。本実施形態において、棒状突起１１１ｐは、底部１１１において半円柱状に形成されている。ここで言う半円柱状とは、円柱を、円柱の軸線を含む平面で切断した形状のことを意味する。本実施形態において、棒状突起１１１ｐは、少なくとも１０ｍｍ以下の半径を有し、５ｍｍであることが好ましい。棒状突起１１１ｐは底部１１１に一体に形成されていてもよいし、別部材を後から接着等によって取り付けてもよい。

棒状突起１１１ｐは、階段部１１０の各段における底部１１１にそれぞれ１箇所ずつ備えられている。なお、第２正方向Ｙ１の端に位置する底部１１１、すなわち階段部１１０において最も下に位置する底部１１１は、図２に示すように、４か所の棒状突起１１１ｐを備える。
棒状突起１１１ｐは、底部１１１に積み重なった被供給物Ｗを、図３及び図４に示すように、トレイ１００の内部において適宜分散させる役割を有する。底部１１１における棒状突起１１１ｐの具体的な位置や分散の態様については後述する。

段差部１１２は、水平面に直交する垂直面に沿うように配置される。段差部１１２は、底部１１１における第２方向の端部に配置される。本実施形態において、段差部１１２の第３方向の寸法は、４０ｍｍである。
図２に示すように、階段部１１０は、底部１１１と段差部１１２とが第２方向において交互に複数備えられて構成される。このことで、階段状の形状を備える。本実施形態において、段差部１１２は４か所に設けられる。つまり、トレイ１００の備える階段状の段数は４である。
前記階段状は、第２正方向Ｙ１に向かって下るように構成される。つまり、底部１１１は、第２負方向Ｙ２の端に位置する底部１１１が最も高い位置に設けられ、第２正方向Ｙ１の端に位置する底部１１１が最も低い位置に設けられる。

側板１２０は、階段部１１０における第１方向の両端部に一対に配置される。側板１２０は、第３負方向Ｚ２から第３正方向Ｚ１に向かって立ち上がっている。側板１２０は、底部１１１と段差部１１２との両方に直交するように配置される。また、側板１２０は、階段部１１０の備える全ての底部１１１及び段差部１１２と接する。側板１２０の上端は、第２負方向Ｙ２の端に位置する底部１１１よりも高い位置に設けられる。これにより、トレイ１００に投入された被供給物Ｗが第１方向からトレイ１００の外にあふれ出ることを防ぐ。

分散柱１３０は、底部１１１の上方に配置されている。図１に示すように、分散柱１３０は１つの底板に対して１箇所設けられている。なお、第２正方向Ｙ１の端に位置する底部１１１、すなわち階段部１１０において最も下に位置する底部１１１においては、３か所の分散柱１３０を備える。

図１に示すように、分散柱１３０は、底部１１１の鉛直上方に、第１方向に沿って配置される。本実施形態において、分散柱１３０は円柱状である。前記円柱状の外径は、被供給物Ｗの厚さよりも大きいことが好ましい。分散柱の表面は、平坦であってもよい。あるいは、被供給物との摩擦を増やすために、前記円柱状の表面に溝が設けられていてもよい。また、前記円柱状の表面がブラシ状であってもよい。また、前記円柱状の表面に突出する棒状の部材を複数備えていてもよい。

分散柱１３０は、底部１１１に設けられた棒状突起１１１ｐに対して、第２正方向Ｙ１に２５ｍｍ離れた位置に設けられる。また、第３方向における底部１１１と分散柱１３０との間、すなわち被供給物Ｗが通過する領域の寸法は、７ｍｍ～２０ｍｍである。なお、第３方向における底部１１１と分散柱１３０との間の寸法は、第２方向に位置する底部１１１ほど小さい。また、本実施形態において、分散柱１３０は、鉛直上下方向に適宜移動し、任意の位置に固定して使用できる。

階段部１１０において最も下に位置する底部１１１においては、４つの棒状突起１１１ｐと３つの分散柱１３０とが、それぞれ互い違いになるように配置されている。なお、互い違いに配置された棒状突起１１１ｐの半円柱状の中心軸と分散柱１３０の中心軸との距離は、第２方向において２５ｍｍである。
更に、分散柱１３０は、ばね等を介し、第２方向、第３方向、もしくは、それらの中間（斜め）方向に自由移動できる機構、または、分散柱１３０の長手方向の軸まわりに自由回転できる機構を備えていても良い。

分散柱１３０が設けられることにより、被供給物Ｗが階段部１１０を下るように第２正方向Ｙ１に向かって移動するとき、被供給物Ｗは、底部１１１と分散柱１３０との間を通り抜ける。これにより、トレイ１００の内部に積み重なった被供給物Ｗが適宜分散される。被供給物Ｗの分散の具体的な態様については後述する。

背板１４０は、底板の第２負方向Ｙ２の端から第３正方向Ｚ１に立ち上がっている。背板１４０は、第１方向に一対に配置された側板１２０の第２負方向Ｙ２の端部同士の間を封止している。これにより、トレイ１００に投入された被供給物Ｗが第２負方向Ｙ２からトレイ１００の外にあふれ出ることを防ぐ。

上述のように、トレイ１００の第１方向の両端及び第２負方向Ｙ２の端には、それぞれ側板１２０及び背板１４０が配置されている。これに対し、図２に示すように、トレイ１００の第２正方向Ｙ１の端は開口している。また、図１に示すように、被供給物Ｗは、第２負方向Ｙ２の端に位置する底部１１１に投入され、第２正方向Ｙ１に向かって階段部１１０を下るように移動する。よって、トレイ１００の内部を第２正方向Ｙ１の端まで移動した被供給物Ｗは、前記開口から排出される。以下、トレイ１００における被供給物Ｗが投入される第２負方向Ｙ２の端について、投入口１００Ｉと呼称することがある。また、トレイ１００における第２正方向Ｙ１の端の開口を、排出口１００Ｏと呼称することがある。

トレイ１００から排出された被供給物Ｗは、図３および図４に示すように、前記開口の付近に配置された供給対象Ｂに供給される。つまり、被供給物Ｗは、トレイ１００における投入口１００Ｉ、すなわち階段部１１０において最も上に位置する底部１１１に投入される。その後、被供給物Ｗは、トレイ１００における排出口１００Ｏ、すなわち階段部１１０において最も下に位置する底部１１１から供給対象Ｂに供給される。

振動部２００は、トレイ１００を振動させる。具体的には、振動部２００は、トレイ１００を水平面に直交する鉛直方向から第２方向に向けて傾いた振動方向に振動させる。以下、図１に示すように、第２方向と振動方向との間の角度を振動角θと呼称する。振動方向については、振動角θによって記載する。本実施形態において、振動角θは、従来の供給装置１で広く用いられる２５度とする。

振動部２００は、公知の構成である。振動部２００は、例えば、不図示のモータ及びギアボックスを備える。モータは、ギアボックスを駆動する、ギアボックスは、底板が水平面に沿うようにトレイ１００を支持する。上記構成により、振動部２００はトレイ１００を振動させる。

次に、上述のように構成された供給装置１による被供給物Ｗの分散の態様について説明する。
図１に示すように、被供給物Ｗは、投入口１００Ｉからトレイ１００に投入される。トレイ１００に供給された被供給物Ｗは、振動部２００によるトレイ１００の振動によって階段部１１０を第２正方向Ｙ１に移動する。具体的には、振動に伴う駆動力により、被供給物Ｗが振動方向に投げ出される。このような周期的な振動を継続させることで、被供給物Ｗは排出口１００Ｏに向かって移動していく。

このとき、トレイ１００による被供給物Ｗの分散が十分に行われないと、図３のように、供給対象Ｂの上で被供給物Ｗが重なり合った状態となる。トレイ１００による被供給物Ｗの分散が充分に行われると、図４に示すように、被供給物Ｗが重なることなく供給対象Ｂの上に排出される。
図１に示す振動角θは、上述のように２５°とする。また、振動振幅は１．０～１０．０ｍｍ、振動周波数は１０～８０Ｈｚ以下を、供給対象Ｂであるベルトコンベア速度は０．５ｍ／ｓ以下を想定する。

本実施形態において、被供給物Ｗは、上述のようにスマートフォン、デジタルカメラなどの廃小型電気製品（廃製品）である。これらの廃製品には薄い板状の形状をしたものが含まれる。このような被供給物Ｗは、上述の工程によって分散しつつも、上下に重なったままの状態で搬送される。

複数の重なり合った被供給物Ｗのうち、下に位置する被供給物Ｗは階段部１１０の底部１１１に位置する棒状突起１１１ｐに衝突する。これにより、上側に重なった被供給物Ｗを分離する。棒状突起１１１ｐによって被供給物Ｗの重なりを分離する際の運動の様子を、図５、図６、図７の順に時刻歴で示している。２つの被供給物Ｗのうち、下に位置する被供給物Ｗは、棒状突起１１１ｐに衝突し、その反力で搬送が止められる。これに対して、上に位置する被供給物Ｗは第２正方向Ｙ１への移動を継続する。その結果、上に重なっている被供給物Ｗとの重なりが分離できる。

３つの被供給物Ｗが重なり合っている場合、前記の要領で最も下の被供給物Ｗを分離した後、残る２つの被供給物Ｗが重なったまま第２正方向Ｙ１に搬送される。この重なりを分離するのが、分散柱１３０の役割である。
この分離メカニズムを、図８、図９、図１０を用いて説明する。図８、図９、図１０は、３つの被供給物Ｗの振動搬送時の時刻歴の挙動を示したものである。棒状突起１１１ｐにより、最も下に位置する被供給物Ｗが、上に重なる２つの被供給物Ｗと分離する。残る２つの被供給物Ｗは、トレイ１００の振動により斜め上に投げ出される。投げ出された２つの被供給物Ｗは、段差部１１２を介して１つ下の底部１１１に落下する前に、分散柱１３０に接触（衝突）する。これにより、分散柱１３０が被供給物Ｗを打ち落とす様な効果が生じ、重なりが分離される。

また、分散柱１３０には、その鉛直位置を調整することにより、階段部１１０の各部位における被供給物Ｗの搬送供給量を調整する効果もある。底部１１１と分散柱１３０との間の寸法を調整できることで、被供給物Ｗが押し寄せて、複数の被供給物Ｗ同士が引っ掛かり、図１１のように閉塞する現象を防止することができる。

被供給物Ｗが４つ重なっていた場合、棒状突起１１１ｐにより、まず、最も下の被供給物Ｗとそれ以外の３つが分離される。その後、上に位置する３つの被供給物Ｗが分散柱１３０に衝突する。この際、分散柱１３０は、単に上述のように被供給物Ｗを打ち落とす効果を与えるだけではない。

分散柱１３０の有する円柱状の外径は、上述のように被供給物Ｗの厚みより大きくしている。このため、複数の被供給物Ｗが分散柱１３０に衝突した際、それぞれの被供給物Ｗが接する分散柱１３０の表面の角度が異なる。これにより、被供給物Ｗの位置に応じて、被供給物Ｗごとに衝突後の速度差を生じさせ、被供給物Ｗの重なりをずらすことができる。

４つ以上に被供給物Ｗが重なっていても、上述の速度差を生じさせる効果は発揮される。こうして、少しずつ被供給物Ｗが重なる位置をずらしつつ、階段部１１０の備える複数の棒状突起１１１ｐ及び分散柱１３０による上述の各効果を同時に生じさせることにより、階段部１１０を被供給物Ｗが移動する過程において、トレイ１００の内部で被供給物Ｗが閉塞することなく分離することを可能とする。
すなわち、トレイ１００に分散柱１３０と棒状突起１１１ｐの両方を設置することにより、複数の被供給物Ｗが折り重なって搬送される際の重なりを分散する効果が発揮される。

階段部１１０を第２正方向Ｙ１に移動してきた被供給物Ｗは、第２正方向Ｙ１の端に位置する段差部１１２から落下する際に再び重なることがある。また、複数の被供給物Ｗが重なったまま分散されずに階段部１１０を搬送されてくる場合もある。
これらの重なりを解消し、供給対象Ｂに分散して配置するために、階段部１１０において最も下に位置する底部１１１、すなわち第２正方向Ｙ１の端に位置する底部１１１には、複数の分散柱１３０及び棒状突起１１１ｐを、第２方向における位置をずらして、互い違いに配置している。

図１２は、分散柱１３０、及び棒状突起１１１ｐを配置した際の、複数の被供給物Ｗの搬送挙動の概念図である。なお、本実施形態の場合、第２正方向Ｙ１に向かって、排出口１００Ｏに近いほど、各分散柱１３０と底部１１１との隙間が狭くなっている。
階段部１１０を第２正方向Ｙ１に移動してきた段階で、被供給物Ｗの供給量は多くもなく、少なくもない。被供給物Ｗの数量は適度に調整され、また、一定の程度分散して供給されてくる。このため、第２正方向Ｙ１の端の底部１１１まで移動した後は、主に、被供給物Ｗ間の重なりを分離できれば、目的を達成できる。

図１２の構成により、上述した棒状突起１１１ｐ及び分散柱１３０によって被供給物Ｗを分散する効果が発揮され、重なりを分離することができる。
また、分散柱１３０と底部１１１との隙間は、排出口１００Ｏに近づくにつれて狭めることにより、振動による投げ出しで被供給物Ｗが再び重なることを予防する。
こうして、図１のトレイ１００を用いた供給装置１により、不定形状の被供給物Ｗが重なることなく、分散して供給対象Ｂに供給することができる。

次に、上記構成による分散の効果について、下記のように検証する。
分散状態を評価するためには、部品群の３次元位置ベクトル、部品同士の接触点数など、通常の実験や計測装置では測定できない物理量を評価することが望まれる。
しかし、実験では、被供給物Ｗ群の重なりや接触状態、コンベヤ上の位置分布など分散状態の評価に不可欠な情報を正確に得ることは難しい。
本実施形態では、被供給物Ｗの３Ｄ形状およびサイズを反映した粒子群の動力学的運動挙動のシミュレーション（個別要素法：ＤＥＭ）によって、個々の部品群の接触点数や位置の定量的な評価を行った。

表１には、実施例に対する比較例として、階段部１１０、分散柱１３０、棒状突起１１１ｐ、第２正方向Ｙ１の端の底部１１１の分散柱１３０、第２正方向Ｙ１の端の底部１１１の棒状突起１１１ｐの５つの形状構成要素に関して、それら形状構成要素の有り（〇）／なし（×）を変更した、５つの比較例である。

（比較例１）
表１の通り、比較例１は、階段部１１０のみを備えたトレイ１００を備えた場合である。ここで、階段部１１０のみとは、トレイ１００において分散柱１３０及び底部１１１の棒状突起１１１ｐを備えないという意味である。
なお、従来の供給装置１は、粉体等、固体集合物を定量、定常搬送する事を目的とし、ストレート型（樋型）のトレイ１００を使用するのが一般的である。そのため、定常搬送できれば、被供給物Ｗの分散性や重なり合いは許容されている。
ストレート型のトレイ１００単体では不定形状の被供給物Ｗの分散供給は実現不可能である。従来技術では、分散させるために、図２２に示すように複数の供給装置１を多段配置することがある。この場合はスペース、および、コストが大きくなる点がデメリットである。

比較例１は、１つの装置内で、供給装置１の多段化効果を凝縮したものである。
図１３には、比較例１のトレイ１００を用いた供給装置１における不定形状の被供給物Ｗ群の運動の様子を示す。被供給物Ｗについて、モジュール部品のように薄い板状の被供給物Ｗを多数含む場合、図１３のような状態となる。すなわち、単に階段から落下させるだけでは、分散はするものの、基本的には重なりが保持されたまま搬送されてしまう。このため、不定形状の被供給物Ｗの分散供給はできない。

（比較例２）
表１の通り、比較例２は、図２の形状から、階段部１１０における第２正方向Ｙ１の端以外の分散柱１３０を除いた場合である。
比較例２において、階段部１１０のある底部１１１における、３つ被供給物Ｗが重なって搬送される際の時刻歴の様子を、図１４、図１５、図１６に示す。棒状突起１１１ｐによって、最も下に位置する被供給物Ｗと、それ以外の２つの被供給物Ｗは分離できる。

しかし、上記２つの被供給物Ｗは、重なったまま搬送される。被供給物Ｗが連続的に供給される場合、不定形状の被供給物Ｗが大量に搬送されることから、図１４、図１５、図１６のように、３つではなく、それ以上に積み重なった被供給物Ｗ群が同時搬送される事がある。

この解決のために、底部１１１の棒状突起１１１ｐを増やすことも想定される。しかし、棒状突起１１１ｐを複数配置する場合、一定の間隔が必要である。なぜなら、第２正方向Ｙ１への移動中に底部１１１に位置する被供給物Ｗが棒状突起１１１ｐの側面に衝突することで、被供給物Ｗが分散する効果が生じるというメカニズムであるからである。

つまり、底部１１１に複数の棒状突起１１１ｐが配置された場合、被供給物Ｗは複数の棒状突起１１１ｐ同士の上にまたがるように位置する。これにより、被供給物Ｗが底部１１１の上に位置せず、常に棒状突起１１１ｐに衝突する。この結果、トレイ１００の内部において、被供給物Ｗはランダムに飛び跳ねるようにして搬送されていく。そのため、被供給物Ｗの重なりが分離されることもあるが、再度重なり合うことも多い。
トレイ１００への被供給物Ｗの供給量が多くなる場合、複数の底部１１１における分散の効果が期待できるとしても、多数の被供給物Ｗは重なったまま搬送されてしまう。このため、不定形状の被供給物Ｗの分散供給はできない。

（比較例３）
表１の通り、比較例３は、図２の形状から、階段部１１０における第２正方向Ｙ１の端以外の底部１１１の棒状突起１１１ｐを除いた場合である。
比較例３において、ある底部１１１における、３つ被供給物Ｗが重なって搬送される際の時刻歴の様子を、図１７、図１８、図１９に示す。
搬送されてくる被供給物Ｗは、最も上に位置する被供給物Ｗは、分散柱１３０による効果で、下２つの被供給物Ｗから分離できる場合がある。
しかし、下２つの被供給物Ｗは、そのまま重なって移動する。また、場合によっては、最も上の被供給物Ｗが分散柱１３０と上から２番目の被供給物Ｗとの間に引っ掛かることで、下２つの被供給物Ｗも付随して詰まってしまう。よって被供給物Ｗの搬送工程において閉塞を生じ、供給停止を生じることもあり、不定形状の被供給物Ｗの分散供給はできない。

（比較例４）
表１の通り、比較例４は、図２の形状から、第２正方向Ｙ１の端の分散柱１３０を除いた場合である。
図２０は、比較例４における、不定形状の被供給物Ｗの搬送の様子である。
前記の通り、棒状突起１１１ｐによる効果で、重なりの分離が可能である。ただし、振動条件によっては、２つの棒状突起１１１ｐの間で、各々の棒状突起１１１ｐに反発した周期的な前後運動を繰り返し、被供給物Ｗが正常に第２正方向Ｙ１に移動しないことがある。
上記の現象が頻繁に生じる場合、トレイ１００の振動振幅を大きくするなど振動条件の調整により、被供給物Ｗは棒状突起１１１ｐを乗り越えることができる。しかし、棒状突起１１１ｐを乗り越えた後に再び被供給物Ｗ同士が重なり合うことがあるため、不定形状の被供給物Ｗの分散供給はできない。

（比較例５）
表１の通り、比較例５は、図２の形状から、階段部１１０における第２正方向Ｙ１の端の底部１１１の棒状突起１１１ｐを除いた場合である。図２１は、比較例５における、不定形状の被供給物Ｗの移動の様子である。被供給物Ｗの重なりが少ない場合には、比較例５の構成で、分散供給が可能である。しかし、底部１１１の棒状突起１１１ｐによる重なりの分離効果はないため、重なったまま移動した被供給物Ｗはそのままコンベヤに搬送される。
重なり合う被供給物Ｗの大きさによっては、底部１１１と分散柱１３０との隙間に挟まり込み、閉塞を生じ、後続品の供給を停止させることがある。このため、不定形状の被供給物Ｗの分散供給はできない。

以上から、図２に示すトレイ１００を搭載した供給装置１を、振幅１～１０ｍｍ以下、振動周波数１０～８０Ｈｚ以下で調整して運転することで、廃製品解体後に生じるモジュール部品のような不定形状の被供給物Ｗを、１台の装置で、後続の画像処理を利用した被供給物認識装置の効率的な動作に最適な分散状態になるように、重なり合うことなく、供給対象Ｂに分散して供給する分散供給装置を実現できる。

本発明は、モジュール部品のような薄い板状の不定形状の被供給物Ｗ群だけでなく、人工知能（ＡＩ）や機械学習アルゴリズムを用いた画像識別装置の前処理において広く利用することが可能である。例えば、果菜など農作物、魚介類など水産物、災害廃棄物や建設廃材、自動車シュレッダーダストなど固体状の廃棄物、砕石や鉱石など固体物などの分散供給に対しても効果を発揮することが期待できる。
また、被供給物Ｗは不定形物体に限らず、例えば、ワーク等をはじめとする一定の形状の複数の物体を搬送するために用いてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る供給装置１によれば、階段部１１０の底部１１１は第１方向に沿う棒状突起１１１ｐを備え、底部１１１の鉛直上方には第１方向に沿って分散柱１３０が配置される。また、被供給物Ｗは、階段部１１０において最も上に位置する底部１１１に投入され、階段部１１０において最も下に位置する底部１１１から供給対象Ｂに供給される。よって、トレイ１００に供給された被供給物Ｗは、第２方向において階段部１１０の段差部１１２を落下しながら進む。このとき、被供給物Ｗは、底部１１１の棒状突起１１１ｐを乗り越えたり、底部１１１と分散柱１３０との間を通り抜けたりしながら第２方向に進む。これにより、トレイ１００の中で積み重なっている被供給物Ｗを分散させることができる。従って、被供給物Ｗを積み重なっていない状態で供給対象Ｂに供給することができる。

また、鉛直方向における底部１１１と分散柱１３０との間の大きさは、第２正方向Ｙ１に位置する底部１１１ほど小さい。トレイ１００の内部に投入された直後の被供給物Ｗが通過する空間を比較的大きくすることで、第２正方向Ｙ１への搬送を効率的に行うことができる。また、底部１１１と分散柱１３０と間の大きさを第２正方向Ｙ１に進むにつれて段階的に小さくすることで、より確実に被供給物Ｗを分散することができる。このように被供給物Ｗの分散を段階的に行うことで、より効率的に被供給物Ｗを分散して供給することができる。

また、振動部２００は、トレイ１００を鉛直方向から第２正方向Ｙ１に向けて傾いた振動方向に振動させる。振動部２００によってトレイ１００を振動させることで、トレイ１００の内部の被供給物Ｗの移動を促進することができる。また、振動方向が鉛直方向から第２正方向Ｙ１に向けて傾いていることで、トレイ１００を鉛直方向に振動させるよりも効率的に被供給物Ｗを第２正方向Ｙ１に運搬することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態において記載したトレイ１００の各構成の寸法についてはあくまで一例である。すなわち、トレイ１００の各構成の寸法については、被供給物Ｗの大きさや、供給装置１を使用する現場における被供給物Ｗの供給量等に合わせて適宜決定してよい。

階段部１１０に複数備えられた底部１１１及び段差部１１２の各寸法は、それぞれ異なっていてもよい。
底部１１１は水平面に沿って配置されると説明したが、これに限らない。例えば、底部１１１の第１方向において両端部の高さが異なるように傾いていてもよい。また、第２方向に複数設けられ互いに隣り合う底部１１１の傾きの方向が互い違いに設けられていてもよい。
トレイ１００の階段部１１０が備える階段状の段数も、４段に限らない。少なくとも１つの段差部１１２を備えていれば、２段であってもよいし、その他任意の段数であってもよい。

トレイ１００の形状につき底部１１１を水平面、段差部１１２を垂直面に沿って位置すると説明したが、上述の形状を備えるトレイ１００は振動部２００に対して傾けて配置してもよい。あるいは、振動角θに加えて、トレイ１００の角度を適宜調整可能としてもよい。

棒状突起１１１ｐは第１方向に沿って設けられると説明したが、底部１１１に沿っていれば第１方向に対して角度を有していてもよい。また、棒状突起１１１ｐの第１方向の両端は底部１１１の第１方向の両端と重なっていなくてもよい。つまり、棒状突起１１１ｐは底部１１１において第１方向の全体に設けられていなくてもよい。
棒状突起に併せて、あるいは棒状突起に代えて、底部に段差部と異なる微小な段差を設けていてもよい。
振動部２００をモータ及びギアボックスを備える構成として説明したが、これに代えて、エアー駆動式としても良い。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 供給装置
１００ トレイ
１１０ 階段部
１１１ 底部
１１１ｐ 棒状突起
１１２ 段差部
１２０ 側板
１３０ 分散柱
２００ 振動部
Ｂ 供給対象
Ｗ 被供給物

Claims (3)

1. 不定形物体である被供給物を供給対象に供給する供給装置であって、
   前記被供給物が投入されるトレイと、
   前記トレイを振動させる振動部と、
   を備え、
   前記トレイは、
   水平面に沿うように配置され、前記水平面の第１方向に沿う棒状突起を備える底部と、前記水平面に直交する垂直面に沿うように配置される段差部と、を前記第１方向に直交し、前記水平面に沿う第２方向に交互に複数備える階段部と、
   前記階段部における前記第１方向の両端部に配置され、前記底部と前記段差部との両方に直交する一対の側板と、
   前記底部の鉛直上方に、前記第１方向に沿って配置される分散柱と、
   を備え、
   前記被供給物は、前記階段部において最も上に位置する前記底部に投入され、前記階段部において最も下に位置する前記底部から前記供給対象に供給される、
   供給装置。
2. 前記水平面に直交する鉛直方向における前記底部と前記分散柱との間の大きさは、第２正方向に位置する底部ほど小さい、
   請求項１に記載の供給装置。
3. 前記振動部は、前記トレイを前記水平面に直交する鉛直方向から前記第２正方向に向けて傾いた振動方向に振動させる、
   請求項２に記載の供給装置。

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