JP4326062B2

JP4326062B2 - 振動式搬送装置

Info

Publication number: JP4326062B2
Application number: JP09678999A
Authority: JP
Inventors: 嘉宏中村; 泰章森中
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1999-02-27
Filing date: 1999-02-27
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: JP2000247427A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品が載置されるトラフを振動させることにより、物品を搬送させる振動式搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
この種の振動式搬送装置として、傾斜姿勢とした板ばねを介してベース上にトラフを支持し、トラフをその下側から電磁石で間欠的に引き付けて、電磁石による引付けと、板ばねの復元力による引付け解除とを繰り返すことにより、トラフを搬送方向に対して前方上向きとなる方向に跳ね上げて、トラフ上の物品を搬送させるようにした板ばね式の搬送装置が知られている。この場合、電磁石によるトラフの引付け量を可変設定することによって、トラフの往復動ストローク（振幅）を調整することができる。
【０００３】
しかし、前記構成の板ばね式搬送装置では、板ばねを一旦搬送装置に取り付けると、その振動方向、つまりトラフの駆動方向は一定となるので、物品の種類に応じた適切な振動方向に変更できない。また、板ばねの復元力を利用するので、トラフの移動速度や加速度を制御できないために、物品の種類や搬送量などが変わっても十分対応できず、所望量の物品の搬送が行えない。
【０００４】
これとは別に、１次巻線鉄心により構成される固定子と磁石とからなるリニアモータを駆動源として使用し、前記固定子をベース上に設けるとともに、前記磁石を、物品を載せるトラフの下面に前記固定子と所定の間隔を隔てた状態に取り付け、リニアモータの駆動でトラフを所定の搬送方向に往復動させることにより、トラフ上の物品を搬送するようにしたものも知られている（特公昭５４−３５３９５号公報）。
【０００５】
しかし、この搬送装置の場合も、搬送する物品の種類や搬送量に応じて、トラフの駆動方向、駆動速度および往復動ストロークなどの切換え選択が容易でないので、やはり、物品の種類や搬送量などが変わっても十分対応できない。また、駆動源として使用するリニアモータは高価であり、装置のコストアップを招くという問題点もある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、搬送する物品の種類に応じて、トラフの駆動方向や駆動速度、往復動ストロークなどを切換え選択して、物品の種類が変わっても所望量の物品を適正に搬送でき、かつ、安価に構成できる振動式搬送装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明に係る振動式搬送装置は、物品が載置されるトラフと、前記トラフに連結されて該トラフを変更自在な傾斜角を持つ駆動方向に沿って前後に往復動させることにより前記物品を前方に搬送する駆動手段と、前記トラフの駆動方向を制御する制御手段とを備え、
前記駆動手段は、モータと、このモータの回転力により前記トラフを駆動方向に沿って往復動させる動力伝達機構とを有し、
前記動力伝達機構は平行四辺形を形成するリンク機構からなり、
前記リンク機構は、トラフを連結する第１のリンク部材と、前記第１のリンク部材に対向する第２のリンク部材と、ならびにリンク機構の側辺をそれぞれ形成する第３および第４のリンク部材とから構成されており、前記第３および第４のリンク部材の一方が前記モータに連結され、第３および第４のリンク部材は、垂直姿勢を基準にして、第３および第４のリンク部材上のそれぞれの揺動支軸の周りに、モータの回転角度に対応する所定の角度範囲で揺動することにより、前記駆動方向の傾斜角が変更自在であるように構成されている。
【０００８】
本発明の振動式搬送装置によれば、トラフの駆動方向の傾斜角が変更自在であるから、搬送する物品の種類に応じて前記傾斜角を適切に変更設定できる。例えば、野菜のような剛性が低い物品に対しては、傾斜角を大きくして搬送効率を上げ、薬の錠剤のような剛性が高い物品に対しては、傾斜角を小さくすることで、トラフからの落下を防止しながら搬送させることができる。ここで、傾斜角とは、トラフを側方から見たとき、トラフの前後往復動のストロークの再端位置を結ぶ直線が水平面となす角度をいう。また、駆動源として、高価なリニアモータを使用する必要がなく、ステッピングモータやサーボモータなどを使用できるので、安価に構成できる。
【０００９】
また、本発明においては、前記駆動手段が、モータと、このモータの回転力により前記トラフを駆動方向に沿って往復動させる動力伝達機構とを有し、前記動力伝達機構が平行四辺形を形成するリンク機構からなり、前記平行四辺形の一辺を形成するリンク部材が前記モータに連結されて揺動するようになっている。この構成によれば、平行四辺形の一辺にモータを連結させるだけの簡単な構成で、トラフを変更自在な傾斜角を持つ駆動方向に沿って前後に往復動させることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態では、前記制御手段が、搬送する物品の種類に応じて前記駆動方向を制御する。これにより、物品の種類が変わっても、物品を適正に搬送できる。
【００１１】
前記制御手段は、例えば、前記駆動手段の駆動の始点と終点の少なくとも一方を変更することにより、前記駆動方向とストロークを制御することができる。
【００１２】
第2のリンク部材に重錘が連結されることにより、トラフが前方に移動するとき重錘は後方に移動し、またトラフが後方に移動するとき重錘は前方に移動するので、トラフの往復動による慣性力が重錘により打ち消され、その結果、トラフの慣性力による反力が抑制されて、反力が振動となってベースに伝達されるのを防止でき、その振動による計量装置の計量精度の低下を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る振動式搬送装置を備えた組合せ計量装置を示す一部切断した概略側面図である。図１において、搬送コンベア１によって搬送されてきた被計量物であるスナック菓子のような物品Ｍは、投入シュート２を介して平坦な円錐状の単一の分散フィーダ３上に供給される。この分散フィーダ３は加振器４の駆動により上下に加振されて振動し、物品Ｍを全方位に分散させる。分散フィーダ３の下方周囲には本発明の振動式搬送装置からなる複数の移送フィーダ７が放射状に配置され、各移送フィーダ７の先端部下方には、複数のプールホッパ９が各移送フィーダ７に個々に対応させて円形に配置されている。さらに、プールホッパ９の下方には、複数の計量ホッパ１０が各プールホッパ９に個々に対応させて円形に配置されている。
【００１４】
前記各移送フィーダ７は、分散フィーダ３から受けた物品Ｍを前後の振動によって対応するプールホッパ９に供給し、プールホッパ９は、投入された物品Ｍを一時的にプールしたのちに、この物品Ｍをゲート１３の開動により排出して計量ホッパ１０に供給する。
【００１５】
前記計量ホッパ１０は、この計量ホッパ１０内の物品Ｍの重量を計量するロードセルのような計量手段１１を介して後述するケース２３に支持されている。こうして、プールホッパ９、計量ホッパ１０および計量手段１１により、計量部が形成されている。計量ホッパ１０の下方には、計量ホッパ１０から排出された物品Ｍを中央下部に集める集合排出シュート１７が配置されており、計量ホッパ１０から排出された物品Ｍは、集合排出シュート１７により集合されたのち、振分シュート１８を通って包装機１９に供給されて包装される。
【００１６】
図示しない床に支持された支持架台２０上に本体フレーム２１が載置されており、この本体フレーム２１に、複数の支持脚２２を介して前記ケース２３が支持されている。このケース２３の上部に、前記投入シュート２、分散シュート３、移送フィーダ７およびプールホッパ９が配置されているとともに、ケース２３の外周部に計量ホッパ１０が、内側に計量手段１１が、それぞれ配置されている。ケース２３内には、プールホッパ９および計量ホッパ１０の制御部２４や駆動モータなどが収納されている。
【００１７】
前記ケース２３内の制御部２４は、複数の計量ホッパ１０に投入された物品Ｍの計量値を組合せ演算し、許容範囲内の組合せ重量となる計量ホッパ１０内の物品Ｍを選択して、それらの計量ホッパ１０のゲート１４を開動し、包装機１９に供給する。
【００１８】
図２は、前記移送フィーダ７の制御系の構成を示すブロック図である。この移送フィーダ７を構成する振動式搬送装置は、搬送する物品Ｍが載置されるトラフ２５と、このトラフ２５を駆動することにより前記物品を前方Ｘに搬送する駆動手段ＤＲと、この駆動手段ＤＲの駆動特性を制御するコントローラ（制御手段）２８とを備えている。前記駆動手段ＤＲは、駆動源である回転式のモータ２６と、トラフ２５に連結されてモータ２６の回転力により前記トラフ２５を前方斜め上方に傾斜した傾斜角βを持つ駆動方向Ｐに沿って往復動、つまり振動させる動力伝達機構２７とを有している。トラフ２５の往復動（振動）の前記傾斜角βは、側面視で、トラフ２５の往復動ストローク（振幅）Ｓの後端位置Ａ１と前端位置Ａ２とを結ぶ直線Ｌが水平面Ｈとなす角度である。
【００１９】
前記コントローラ２８は、前記モータ２６を前記駆動特性に従って制御して、前記トラフ２５の往復動により物品Ｍを搬送させる。このコントローラ２８には、物品Ｍの種類などに応じた前記駆動条件が、表示器２９を備えた駆動条件設定手段３０を使用して、オペレータにより設定される。駆動特性には、トラフ２５の駆動方向Ｐ、往復動のストローク（振幅）Ｓ、駆動速度などが含まれる。
【００２０】
図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、前記移送フィーダ７の正面図、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図、および前記動力伝達機構２７の要部分解斜視図を示す。前記動力伝達機構２７は、図２に示す第１〜第４のリンク部材３１〜３４によって平行四辺形を形成するリンク機構からなり、そのリンク機構の水平な上辺を形成する第１のリンク部材３１に、連結部材３５を介して前記トラフ２５が連結されている。また、前記リンク機構の両側辺を形成する第３および第４のリンク部材３３，３４の中間部には、それぞれ水平姿勢とした揺動支軸３８，３９が設けられ、これらの揺動支軸３８，３９が、ケース２３の上壁であるベース４０上に立設された支脚４１の上端の軸受４２に回転自在に支持されている。第３のリンク部材３３の中間部に設けられた揺動支軸３８は、図３（Ａ）に示すように、支脚４１に設けられたモータ２６の回転軸２６ａに、カップリング４３を介して連結されている。モータ２６は、ステッピングモータまたはサーボモータ等からなる。
【００２１】
前記移送フィーダ７による物品Ｍの搬送動作は、図４に示すように行われる。すなわち、図４（Ａ）のようにトラフ２５の上に物品Ｍが載せられた状態で、モータ２６が所定角度だけ正転駆動（図において左回転）して、図４（Ｂ）のように動力伝達機構２７を構成するリンク機構の第３のリンク部材３３を同じ角度だけ揺動させる。これにともない、リンク機構の第１のリンク部材３１は、搬送方向Ｘ（前方）に向け、トラフ２５に対する物品Ｍの静摩擦抵抗に打ち勝たない程度のピーク値を持つ速度Ｖ_Ｆで、前方斜め上方に傾斜（傾斜角β）した駆動方向Ｐに移動する。なお、物品Ｍは、わかり易くするために一部分のみを表示している。
【００２２】
次に、モータ２６が前進時と同じ角度だけ逆転駆動（図において右回転）して、図４（Ｃ）のようにトラフ２５が、トラフ２５に対する物品Ｍの静摩擦抵抗に打ち勝つように、前記前進速度Ｖ_Ｆより大きいピーク値を持つ速度Ｖ_Ｒで駆動方向Ｐに沿って後方Ｙに移動する。これにより、物品Ｍは、トラフ２５上を、静摩擦抵抗より小さい動摩擦抵抗を受けながら相対的に前方Ｘに滑って移動する。以下、図４（Ｄ），（Ｅ）に示すように、トラフ２５の前記往復動を繰り返すことにより、物品Ｍが前方Ｘに順次移動して搬送が行われ、トラフ２５の先端側の計量部のプールホッパ９（図１）に物品Ｍが投入される。
【００２３】
なお、前記組合せ計量装置において、放射状に配置される複数の移送フィーダ７の往復動は１〜数秒継続するが、各移送フィーダ７の往復動の動作タイミングは、隣接する移動フィーダ７の相互間で前記サイクル時間より短い時間（例えば０．１秒）だけずれるように設定される。これにより、複数の移送フィーダ７間で往復動のタイミングが一致して大きな振動が起きるのを防止できる。
【００２４】
図５（Ａ）は、前記移送フィーダ７の動作モードの一例を示す。この動作モードは、例えばスナック類などの粘性の低い物品Ｍを搬送する場合のものであって、左の縦軸はトラフ２５の移動速度を表し、右の縦軸はトラフ２５の移動加速度を表し、横軸は時間を表す。また、各縦軸の上側は前進時の速度Ｖ_Ｆおよび加速度α_Ｆを、下側は後退時の速度Ｖ_Ｒおよび加速度α_Ｒを表す。上述したように、後退速度Ｖ_Ｒのピーク値は、前進速度Ｖ_Ｆのピーク値より大きい値とされる。なお、同図において、前進速度Ｖ_Ｆおよび後退速度Ｖ_Ｒの波形と時間軸（横軸）とで囲まれる部分の面積（波形の時間積分値）は、トラフ２５の往復動ストロークを表す。この例では、その往復動ストロークは８ｍｍとされる。前進速度Ｖ_Ｆの部分の面積と後退速度Ｖ_Ｒの部分の面積とは等しく、ピーク値の小さい前進速度Ｖ_Ｆの波形の時間幅Ｔ_Ｆは、ピーク値の大きい後退速度Ｖ_Ｒの波形の時間幅Ｔ_Ｒよりも長くなる。
【００２５】
図５（Ｂ）は、前記移送フィーダ７の動作モードの他の一例を示す。この動作モードは、漬物や餅のような粘性の高い物品Ｍを搬送する場合のものであって、前進速度Ｖ_Ｆのピーク値は、図５（Ａ）の場合とほぼ同じ（やや大きい）であるが、後退速度Ｖ_Ｒのピーク値は、図５（Ａ）の場合よりも大きい値とされる。これにより、物品Ｍが粘性の高い場合でも、トラフ２５の後退動作において、物品Ｍはその大きな静摩擦抵抗に打ち勝ってトラフ２５上を相対的に前方Ｘに滑るので、前方下方の計量部へ向けて物品Ｍを適正に搬送できる。なお、この例では、トラフ２５の往復動ストロークは１３ｍｍとされる。
【００２６】
なお、図５では、物品Ｍの粘性に対応させて、トラフ２５の後退速度Ｖ_Ｒや往復動ストロークなどに差異を与えた場合を示したが、このほか、例えば単位時間当りの搬送量に対応させて、後退速度Ｖ_Ｒのピーク値や往復動ストロークなどに差異を与えてもよい。
【００２７】
この移送フィーダ７では、オペレータが、搬送する物品Ｍの種類や搬送量に対応した駆動条件を、図２の駆動条件設定手段３０によりコントローラ２８に設定すると、設定された駆動条件に対応する動作モードでモータ２６が制御される。このため、物品の種類や搬送量が変わっても、計量部へ搬送量に見合った所望量の物品を適正に搬送できる。なお、ここでは、前記駆動条件設定手段３０によりコントローラ２８に設定される駆動条件に応じた移送フィーダ７の往復動速度、往復動加速度、往復動ストロークなどが、駆動条件設定手段３０の一部を構成する表示器２９に、図５に示すような波形図として表示される。
【００２８】
駆動条件の設定方法としては、上記と異なり、オペレータが物品Ｍの種類または搬送量を駆動条件設定手段３０に入力するだけで、駆動条件設定手段３０が記憶したデータに基づいて駆動条件を自動的に求めて、コントローラ２８に設定するようにしてもよい。また、駆動条件としては、トラフ２５の駆動方向Ｐ、往復動のストロークＳおよび駆動速度であるが、これらに往復動の加速度を加えてもよい。さらに、これら駆動方向Ｐ、往復動のストロークＳ、駆動速度および加速度のうち、いずれか１つのみ、または２つ以上を組み合わせたものを駆動条件としてもよい。
【００２９】
図５に示す移送フィーダ７の動作説明では、図２の動力伝達機構２７の側辺を形成するリンク部材３３，３４が垂直姿勢を中心にした前後の角度範囲で揺動することにより、移送フィーダ７が小さな傾斜角βで駆動方向Ｐに往復動（振動）するようにした場合を示したが、図６に示すように、前記リンク部材３３，３４を、垂直姿勢から後方Ｙに偏った角度範囲で揺動させるようにしてもよい。これにより、トラフ２５の駆動方向Ｐの傾斜角βが大きくなる。この場合には、トラフ２５を搬送方向である前方Ｘに対して上向きとなる方向に大きく跳ね上げて、トラフ２５上の物品Ｍを搬送させることができる。
【００３０】
例えば、レタス、もやし等の野菜のような剛性が低い物品Ｍを搬送する場合は、前方へ跳ね上げながら搬送した方が効率よく搬送できるので、傾斜角βを大きく設定する。これに対し、薬の錠剤のような剛性が高い物品Ｍを搬送する場合は、傾斜角βが小さくても効率よく搬送できる反面、傾斜角βが大きくなると物品Ｍの跳ね上がりが大きくなってトラフ２５から落下するおそれがあるので、傾斜角βを小さく設定する。
【００３１】
本発明の振動式搬送装置では、傾斜角βの変更により駆動方向Ｐを適宜変更できるとともに、往復動のストロークＳも容易に変更できる。この様子を図７に示す。図７（Ａ）は、駆動方向Ｐの傾斜角βが小さい状態を示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の状態から、リンク部材３３の駆動の始点、つまり水平面Ｈからの始点角度θ１と、駆動の終点、つまり水平面Ｈからの終点角度θ２の両方を小さくしたものであり、これによって、駆動方向Ｐの傾斜角βが大きくなっている。図７（Ｃ）は、傾斜角βを図７（Ｂ）と同一に保ちながら、往復動のストロークＳを大きくした場合を示す。この場合、図７（Ｂ）よりも始点角度θ１を小さくし、終点角度θ２を大きくしている。図７からもわかるとおり、始点角度θ１と終点角度θ２の一方のみを変更するだけでも、傾斜角βおよびストロークＳを変更することができる。
【００３２】
図８（Ａ）は、振動式搬送装置である前記移送フィーダ７の他の実施形態を示す。この移送フィーダ７は、図２に示す実施形態の移送フィーダ７において、動力伝達機構２７を構成するリンク機構の平行四辺形の、水平な底辺を形成する第２のリンク部材３２に重錘４５が連結されている。その他の構成は、図２の場合と同様である。ただし、トラフ２５の往復動の傾斜角は図２の場合よりもさらに小さくなって、駆動方向がほぼ水平な前後方向Ｘ−Ｙに合致している。
【００３３】
このように移送フィーダ７を構成した場合、図８（Ｂ），（Ｃ）に示すようにトラフ２５が前方Ｘに移動するとき重錘４５は後方Ｙに移動し、またトラフ２５が後方Ｙに移動するとき重錘４５は前方Ｘに移動するので、トラフ２５の往復動による慣性力が重錘４５により打ち消されることになる。その結果、トラフ２５の慣性力による反力が抑制され、動力伝達機構２７を支持する支脚４１を介して前記反力が振動となってベース４０に伝達されるのを防止でき、その振動により組合せ計量装置の計量精度が低下するのを防止できる。
【００３４】
なお、前記各実施形態では、トラフ２５を駆動方向Ｐに往復動させる動力伝達機構２７であるリンク機構のリンク部材３３に、モータ２６の回転を直接伝達するようにしているが、モータ２６の回転をギアを介して前記リンク部材３３に伝達するようにしてもよい。
【００３５】
また、前記各実施形態では、トラフ２５を駆動方向Ｐに往復動させる動力伝達機構２７として、平行四辺形を形成するリンク機構を使用したが、このようなリンク機構に限らず、例えばラックとピニオンからなる機構を使用して、モータの回転を往復動に変換してトラフ２５に伝達するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の振動式搬送装置によれば、物品を搬送するトラフの駆動方向の傾斜角が変更自在であるから、搬送する物品の種類に応じて前記傾斜角を適切に設定できる。また、駆動源として、高価なリニアモータを使用する必要がなく、ステッピングモータやサーボモータなどを使用できるので、安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動式搬送装置を使用した組合せ計量装置を示す一部切断した概略側面図である。
【図２】同搬送装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は図２の搬送装置の正面図、（Ｂ）は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図、（Ｃ）は図２の搬送装置の要部分解斜視図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、同搬送装置の搬送動作を示す側面図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、同搬送装置の動作モードの例を示す特性図である。
【図６】同搬送装置の搬送動作の他の例を示す側面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、トラフの傾斜角とストロークの変更調整の要領を示す概念図である。
【図８】（Ａ）は本発明の他の実施形態に係る振動式搬送装置の側面図、（Ｂ），（Ｃ）は同搬送装置の搬送動作を示す側面図である。
【符号の説明】
７…移送フィーダ（振動式搬送装置）、２５…トラフ、２６…モータ、２７…動力伝達機構、２８…コントローラ（制御手段）、３０…駆動条件設定手段、３１〜３４…リンク部材、４５…重錘、Ａ１，Ａ２…往復動の両端位置、ＤＲ…駆動手段、Ｍ…物品、β…傾斜角、θ１…始点、θ２…終点

Claims

物品が載置されるトラフと、
前記トラフに連結されて該トラフを変更自在な傾斜角を持つ駆動方向に沿って前後に往復動させることにより前記物品を前方に搬送する駆動手段と、
前記トラフの駆動方向を制御する制御手段とを備え、
前記駆動手段は、モータと、このモータの回転力により前記トラフを駆動方向に沿って往復動させる動力伝達機構とを有し、
前記動力伝達機構は平行四辺形を形成するリンク機構からなり、
前記リンク機構は、トラフを連結する第１のリンク部材と、前記第１のリンク部材に対向する第２のリンク部材と、ならびにリンク機構の側辺をそれぞれ形成する第３および第４のリンク部材とから構成されており、
前記第３および第４のリンク部材の一方が前記モータに連結され、第３および第４のリンク部材は、垂直姿勢を基準にして、第３および第４のリンク部材上のそれぞれの揺動支軸の周りに、モータの回転角度に対応する所定の角度範囲で揺動することにより、前記駆動方向の傾斜角が変更自在である、
振動式搬送装置。
請求項１において、前記制御手段は、搬送する物品の種類に応じて前記駆動方向を制御する振動式搬送装置。
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動手段の駆動の始点と終点の少なくとも一方を変更することにより、前記駆動方向と往復動ストロークを制御する、振動式搬送装置。
請求項１において、第２のリンク部材に重錘が連結されている、振動式搬送装置。