JP5280353B2 - 物品を回転させるベルトコンベヤ - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、動力駆動のコンベヤ、特に、コンベヤベルトが進むに伴い、異なる方向に方向付けられている軸を中心に回転して物品の方向を変えるローラを具えるコンベヤベルト上で運搬される運搬物品を回転及び移動させることができるコンベヤに関する。

多くの運搬アプリケーションは、様々な形状及び大きさの運搬物品を下流の工程処理又は検査のために特定の方向に整列することを必要とする。コンベヤや工程処理ステーションへの入口の幅は、時々制限されてしまう。短軸とより長い長軸を具える一般的に方形の設置面積を有する物品の場合、長軸又は対角線が、コンベヤの制限された幅部分の寸法を超えうる。大きすぎる物品の長軸が、コンベヤの幅を横切る長軸を有するコンベヤに配置される場合、物品は、コンベヤの側壁の間で詰まってしまう。詰まりをなくすために手の動作の介入が必要とされる。結果的に、様々な大きさ及び形の物品を整列すると共に方向付けるコンベヤが必要とされる。

その必要性やその他の必要性は、本発明の特性を用いたコンベヤによって満たされる。コンベヤの一態様は、上流端部から下流端部へ運搬方向に縦に、及び第１の側縁部から第２の側縁部までの幅で横に延在する運搬路を具える。少なくとも１のコンベヤベルトは、前記運搬路に沿って前記運搬方向に進むとともに、外側の運搬面を形成する。コンベヤベルトは、前記コンベヤベルトの厚さを通って上方へ延在し前記運搬路に沿って運搬物品と支持接触するローラを具える。外側の運搬面は、少なくとも２つの領域：前記第１の側縁部に近い第１の領域と、前記第２の側縁部に近い横にオフセットされた第２の領域に分けられる。前記第１の領域におけるローラは、第１の方向に回転するように方向付けられ、前記第２の領域におけるローラは、第２の方向に回転するように方向付けられている。前記運搬方向における第１の速度の成分が前記運搬方向における第２の速度の成分と異なるように、ローラ制御手段は、前記第１の領域における前記ローラを第１の速度で、前記第２の領域における前記ローラを第２の速度で回転させる。

本発明の別の態様において、コンベヤは、上流端部から下流端部へ運搬方向に縦に、及び第１の側縁部から第２の側縁部までの幅で横に延在する運搬路を具える。少なくとも１のコンベヤベルトは、前記運搬路に沿って前記運搬方向に進むとともに、第１の領域と横にオフセットされた第２の領域に分けられた外側の運搬面を形成する。前記第１の領域における第１のローラは、前記コンベヤベルトの厚さを通って延在し、前記運搬方向にほぼ垂直な複数の平行する第１の軸を中心に回転する。前記第２の領域における第２のローラは、前記コンベヤベルトの厚さを通って延在し、前記第１の軸に対して傾斜して複数の平行する第２の軸を中心に回転する。ローラ当接面は、前記運搬路に沿って前記コンベヤベルトの下にあって、前記第１及び第２のローラと接触する。接触によって、前記コンベヤベルトが前記運搬方向に進むに伴い前記第１及び第２のローラを回転させる。前記第１のローラは、前記少なくとも１のコンベヤベルトが前記運搬路に沿って進むに伴い、前記第２のローラの前記運搬方向における速度成分と異なる前記運搬方向における速度成分で回転する。

本発明の別の態様において、ベルトコンベヤ上に運搬される物品を回転させる方法において：（ａ）少なくとも１のコンベヤベルトを運搬方向に進ませるステップであって、前記コンベヤベルトが、前記第１の領域において、前記コンベヤベルトの厚さを通って延在し、第１の方向に回転するように配列された第１のローラと、前記第２の領域において、前記コンベヤベルトの厚さを通って延在し、第２の方向に回転するように配列された第２のローラとを具える横にオフセットされた第１及び第２の領域に分けられた上側運搬面を具えるステップと；（ｂ）前記運搬方向における第１の速度成分で前記第１の方向に前記第１のローラを、及び前記運搬方向における異なる第２の速度成分で前記第２の方向に前記第２のローラを回転させるステップであって、同時に第１及び第２のローラ上の前記第１及び第２の領域における物品を前記上側運搬面で回転させるステップと；
を具える。

本発明のこれらの特性及び態様は、その利点とともに、以下の記述、添付したクレーム、及び図面を参照することによってさらに良く理解される。
図１は、コンベヤを横切って物品を回転させるとともに移動させる本発明の特性を用いたコンベヤを示す図である。 図２は、図１の２−２に沿ったコンベヤの断面図である。 図３は、図１の３−３に沿ったコンベヤの断面図である。 図４は、図１の４−４に沿ったコンベヤの断面図であり、ローラの当接面を示す。 図５は、ローラの当接面を提供する縦ローラを具える図１のコンベヤの一部の不等角投影図である。 図６は、図１のコンベヤの物品支持ローラの速度のベクトル図である。 図７Ａ乃至７Ｄは、図１のコンベヤによって運搬される物品の回転及び移動を示す上面図である。 図８は、後方に回転するインラインローラを具える本発明の特性を用いるコンベヤの別の態様を示す図である。 図９は、図８の９−９に沿ったコンベヤの断面図である。 図１０は、図８のコンベヤにおけるローラの速度のベクトル図である。 図１１Ａ乃至１１Ｄは、図８のコンベヤによって運搬される物品の回転及び移動を示す上面図である。 図１２は、異なる速さで進む並列インライン及び斜めの上側ローラのコンベヤベルトを具える本発明の特性を用いるコンベヤの別の態様の上面図である。 図１３は、インラインローラのベルトが斜めローラのベルトよりも速い速度で進む並列インライン及び斜めローラのコンベヤベルトを具える本発明の特性を用いるコンベヤのさらに別の態様の上面図である。

運搬物品を回転させるとともに本発明の特性を組み込んだコンベヤの一態様が図１乃至４に示されている。コンベヤ２０は、第２の継目なしコンベヤベルト２４に平行であって隣接している第１の継目なしコンベヤベルト２２を具える。ベルトは互いに、物品が沿って運搬される上側運搬面２６を規定する。ベルトの上側運搬面は、ウェアストリップ２８、２９又は支持ローラ３０（図５）などの支持部材を具える運搬路に支持されている。コンベヤベルトは、駆動シャフト３６に連結したモータ３４を具える駆動装置によって運搬方向３２に駆動される。駆動シャフトに取り付けられたスプロケット３８は、運搬路の下流端部４２においてベルトの内側４０、４１で駆動面と当接する。ベルトは、駆動スプロケット３８と運搬路の上流端部４３のアイドルスプロケット３９との間に掛けられている。アイドルスプロケットはアイドルシャフト３７に取り付けられている。シャフトは両方とも、コンベヤフレームに取り付けられた（図示せず）各端部の支持ブロック４４において回転するように支持される。ベルトは支持されており、これらの弛みは、ローラ又はシュー４８によって下側リターン路４６に沿って小さくなる。

第１のコンベヤベルト２２は、ベルトの厚みより大きい径を有する２セットのローラ５０、５１を具える。ローラの突出部がベルトの上側部５２及び下側部５３を越えて延在する。ローラ５０、５１の突出部は、支持部材、本実施例ではウェアストリップ２９の平坦な上側部によって形成されるローラ当接支持面５４に沿って動く。ローラは、ベルトが進むに伴い支持面に当接し、図３で矢印５６によって示される方向に回転する。ベルトの一方の側部の縦領域４７におけるローラ５０は、横軸５８（運搬方向に対して９０°）で回転するように配列される。これらのローラ５０は、主な運搬方向、すなわち、ベルトの移動方向３２に平行に回転し、運搬物品を押すので、これらはインラインローラと呼ばれる。ベルト２２の他方の側部により近い横にオフセットされた領域４９におけるローラ５１は、運搬方向及びインラインローラの軸に対して傾斜している軸５９で回転するように配列されている。これらのローラ５１は斜めローラと呼ばれる。ベルトが進むに伴い、各ローラは、その上で運搬される物品にローラの軸に対して垂直方向に力をかける。従って、インラインローラ５０は物品を運搬方向３２に押し、斜めローラ５１は第２のベルト２４に向けて斜めに物品を押す。

第２のベルト２４は、運搬方向３２に複数の平行する軸６２で回転するように配列されたローラ６０を具える。外側運搬面に第３の領域６３を規定するこれらのローラ６０は、その進行に対して横方向にベルトの側部へ向けて運搬物品を方向付けるので、これらは横ローラと呼ばれる。インラインローラ５０及び斜めローラ５１と異なり、横ローラ６０は、運搬路に沿って支持面と接触しない。第２のベルトは、その代わりに、ローラのレーンの間の縦レーン６４においてウェアストリップ２８に直に支持される。横ローラは、側方へ動く物品と接触することによってこれらの軸を中心に回転自在である。横ローラは、支持面と当接する必要が無いので、これらは、ベルトの下側部５３を越えて延在する必要がない。

第１のベルト２２の支持面の別の態様が、ベルトの詳細とともに図５に示されている。図示されたベルト部分における斜めローラ５１は、列に並んでモジュラーコンベヤベルトを形成するモジュール７０に形成された空洞６８の対向する壁にわたって延在している軸６６に取り付けられている。各列の端部を案内してつなげるヒンジアイ７２、７３は、交互に配置されたヒンジアイによって形成される側方の通路に受けられるヒンジロッド７４によって交互に配置され連結される。車軸は、ローラ５１が中心として回転する斜軸５９を規定する。ローラは、一般的に、ローラの本体部と同じプラスチック又は支持面の高摩擦グリップ用のゴムバンドによって形成される周辺トレッド７６を具えており、円筒形である。ベルトモジュールは、射出成形法においてポリプロピレン、ポリエチレン、アセタール、又は合成高分子などの熱可塑性材料で作られることが好ましい。ヒンジロッドは、同様に、好適なプラスチック材料又はステンレス鋼で作ることができる。インラインローラは、横に方向付けられた車軸を具えるベルトモジュール内の同様の空洞に取り付けられる。第２のコンベヤベルトは、同様に、運搬方向に平行に配列された複数の車軸に空洞内で取り付けられた横ローラを具えて構成されている。

斜めローラは、図４の平坦な上側ウェアストリップ２９に乗る代わりに、円筒形状の外側面がローラ当接支持面８０を形成する縦支持ローラ７８に乗ることができる。各支持ローラは、斜めのベルトローラのレーンの下に配置される。支持ローラは、運搬方向３２に平行な軸８２を中心に回転自在である。コンベヤベルトが進むに伴い、ベルトローラは縦ローラとかみ合って回転接続する。斜めのベルトローラと縦ローラの間の回転接続は、斜めローラが支持面に沿ってスリップする傾向を減らす。平坦なウェアストリップは、斜めローラがインラインから約３０°以下までずれても許容するが、縦ローラは、より良い支持面を提供し約４５°以上の角度で斜めローラの摩耗を少なくする。縦ローラ７８は、例えば、空気圧、液圧、又は電気的機構によって、斜めローラと接触したり、接触から外れるように矢印８４によって示されるように上下してもよい。

図６は、ベルトが運搬方向３２に速度ｖ_ｂ進むときのベルトに対するインラインローラ５０及び斜めローラ５１の速度のベクトル図である。支持面に沿ってスリップしない場合のベルトに対するインラインローラの接線速度Ｖ_ｒｉは、運搬方向におけるベルトの速度ｖ_ｂに等しい。（前進するベルトの速度にインラインローラの速度を重ねると、静止している観察者に対し、ベルトの速度の２倍の正味の接線ローラ速度をもたらす。）スリップしない状態のベルトに対する斜めローラの接線速度ｖ_ｒｏは、その軸５９に対して垂直方向に向いており、ｖ_ｒｏ＝ｖ_ｂｓｅｃθで示すことができ、θは、インライン状態からのローラの角度である。斜めローラの速度の横成分ｖ_ｒｌは、ｖ_ｂｔａｎθに等しい。インラインローラと斜めローラとの間の唯一の違いが運搬方向に対するこれらの位置であって、両方とも平坦なウェアストリップに乗っている場合、斜めローラは、ベルトが進むに伴いインラインローラよりも多くスリップする。スリップの増加は、運搬方向における成分を含む斜めローラの速度を減少させる。インラインと斜めローラの両方の上に同時に配置される物品は、インラインと斜めローラの間の運搬方向におけるローラの速度差によって運搬面上で回転する。

図１のコンベヤの動作が図７Ａ乃至７Ｄに示されている。図７Ａにおいて、物品８６はコンベヤ２０の上流に送り込まれる。本実施例では、物品の主軸８８が最初に横に方向付けられている。第２の領域４９における斜めローラのスリップが第１の領域４７におけるインラインローラのスリップより大きい状態で、運搬方向３２におけるインラインローラの速度成分Ｖ_ｒｉは、運搬方向における斜めローラの速度成分ｖ_ｒｏより大きい。進む速度のこの差によって、物品は、図７Ｂの矢印９０によって示されるように左回りに回転する。そうしている間に、第２の領域４９における斜めローラの横の速度成分が、図７Ｃに図示するように、コンベヤの左側部へ向けて物品を押す。得られる物品の回転角度又は得られる物品の範囲は、ベルトの速度、領域の幅、ベルトローラと支持面の間の当接の直線距離、及びベルトローラと当接面の間のスリップなどのパラメータを選択又は調節することによって設定することができる。選択されたパラメータの構造又はローラの回転速度の差が生じるようにそれを調整する手段は、運搬物品を回転する回転制御手段を構成する。本実施例において、回転制御手段によって、物品８６は、回転自在な横ローラを具える第３の領域６３上へ運搬面を横切って移動する時間内で約９０°回転する。図７Ｄに示すように、物品は、第２の領域におけるローラによって押された物品の運動量によって、矢印９２の方向に第３の領域を単に横切って移動する。

本発明に従って物品を回転し移動するコンベヤの別の態様が、図８及び９に示されている。コンベヤ９４は、第１の縦レーン又は領域９８におけるインラインローラ５０と、横にオフセットされた第２のレーン又は領域９９における斜めローラ５１とを具えるコンベヤベルト９６を具える。図示するように、図１のコンベヤのように、２つの領域が、コンベヤベルトの中心線１００の対向する側部に並んでいる。コンベヤベルトの駆動装置１０２は、スプロケットと、駆動シャフトと、支持ブロックと、駆動モータとを具える。駆動装置は、ベルトを運搬方向３２に進ませる。ウェアシート１０４に形成された静止した平坦な支持面が、第２の領域９９における斜めローラ５１の下にある。（ウェアシートの代わりにウェアストリップ又は縦の支持ローラを代替的に用いることができる。）インラインローラと十分に当接する高摩擦又は他の外側面を具える平坦なファブリックもしくはゴムのベルト又はモジュラープラスチックコンベヤベルトなどのベルト１０６が、第１の領域のインラインローラ５０の下にあり接触する。図８及び９に示された平坦なベルトは、摩擦ローラ１１２のシャフト１１０に連結されたモータ１０８によって駆動される。ベルト１０６は、駆動ローラ１１２と伸張させるアイドルローラ１１４との間に掛けられている。両方のローラのシャフトの端部は、支持ブロック１１６に支持されている。運搬方向における平坦なベルト１０６の速度は、インラインローラの速度に作用する。例えば、平坦なベルトの速度がコンベヤベルト９６の速度と同じである場合、平坦ベルトの外側面によって形成される支持面とインラインローラ５０との間に相対運動はない。結果的に、インラインローラの接線速度は、その場合ゼロである。平坦ベルト１０６の速度がコンベヤベルト９６の速度より小さい場合、ベルトの速度差によって、ローラは、ベルトの速度差に比例して運搬方向に回転する。平坦ベルトの速度がコンベヤベルトの速度より大きい場合、図１０の速度ベクトル図によって示されるようにインラインローラは運搬方向と反対に回転する。従って、ローラに当接する平坦ベルトは、本実施例においてローラ制御手段を構成する。

図８のコンベヤの動作が図１１Ａ乃至１１Ｄに示されている。物品８６はコンベヤベルト９６の上流端に入り、運搬方向３２に進む。ローラに当接する平坦ベルトがより大きい速度で動く状態で、第１の領域９８におけるインラインローラは、矢印ｖ_ｒｉによって示されるように運搬方向と反対に回転する。第２の領域９９における斜めローラは、静止したウェアストリップに沿って運搬方向の成分ｖ_ｒｏｂを有する接線速度ｖ_ｒｏで回転する。２つの反対方向のローラ速度成分が、コンベヤベルトが進むに伴い図１１Ｂの矢印１２０の方向に物品を回転させる。第２領域における斜めローラの速度ｖ_ｒｏｔの横成分は、図１１Ｃに示すように運搬面を側方へ横切るように物品を同時に押す。ベルトのパラメータは、運搬物品の図１１Ｄのようにベルトの側部のその目的地への９０°回転及び横移動による運搬物品の特性に合わせて調整することができる。

同じ結果を図１２に示したコンベヤで達成することができる。コンベヤ１３０は、一対の並列のコンベヤベルトによって特徴づけられる。第１のベルト１３２はインラインローラ１３４を具え、第２のベルト１３６は斜めローラ１３８を具える。各ベルトにおけるローラは、これらの運搬路に沿ってベルトを支持する支持面と接触してベルトの厚さを通って突き出ている。運搬物品は、ベルトが進むに伴い支持面上で回転するローラ上に乗る。各ベルトは、独立した駆動部材とアイドル部材との間に掛けられており、スプロケット（図示せず）と、シャフト１４０と、支持ブロック１４２と、駆動モータ１４４とを具える。インラインローラのベルト１３２の速度１４６は斜めローラのベルト１３６の速度１４８より大きい場合、インラインローラの運搬方向における速度は斜めローラのそれより大きく、２つのベルトの間の隙間にわたる物品１５０に対するこれらの作用が矢印１５２によって示すように左回りに物品を回転させる。斜めローラは、同時に、コンベヤの斜めローラのベルトの側部へ向けて物品を押す。従って、運搬物品の配置は、個々の駆動装置を具える２つのベルトの相対速度を調整することによって制御することができ、共に、ローラ制御手段を構成する。

図１３に示したコンベヤにおいて、インラインローラのベルト１５６は、第１の速度１５８で運搬方向に運搬路に沿って進む。隣接する斜めローラのベルト１６０もまた、運搬方向に進むが、より遅い速度１６２である。斜めローラのベルトにおけるローラ１６４は、ベルトが進むに伴い、インラインローラのベルトに向けてローラの上で物品１６８を押すように配列された斜軸１６６を中心に回転する。両方のコンベヤベルトは、ローラがかみ合って回転接続する運搬路の下にある支持面に乗っている。インラインベルトのより早い速度によってそのローラ１７０は、運搬方向により早い速度で回転し、右回り方向１７２に運搬物品を回転させる。

本発明は、いくつかの好適な態様に関して詳細に記述されているが、他の態様が可能である。例えば、図１２のコンベヤにおける支持面として速度を制御される平坦ベルトを使用して、ローラの相対回転速度の制御を補助することができる。同様に、態様のうちの一つに示された個々の特性を特定の運搬条件又は物品形状もしくは他の物理的特性を満たすように他の態様のうちの一つに有効に使用してもよい。従って、本発明の範囲は、詳細に記述された特定の態様に制限されることを意味するものではない。

Claims (9)

1. コンベヤにおいて、
   上流端部から下流端部へ運搬方向に縦に、及び第１の側縁部から第２の側縁部までの幅で横に延在する運搬路と；
   前記運搬路に沿って所定のベルト速度で前記運搬方向に進むとともに、外側の運搬面を形成する少なくとも１のコンベヤベルトであって、当該コンベヤベルトは、前記コンベヤベルトの厚さを通って上方へ延在し、前記運搬路に沿って運搬物品と支持接触するローラを具え、
   前記外側の運搬面は、前記第１の側縁部に近い第１の領域と、前記第２の側縁部に近い横にオフセットされた第２の領域とを具える少なくとも２つの領域に分けられ、前記第１の領域におけるローラは、第１の方向に回転するように方向付けられ、前記第２の領域におけるローラは、前記第１の方向とは異なる第２の方向に回転するように方向付けられているコンベヤベルトと；
   前記第１の領域における前記ローラを第１の速度で、前記第２の領域における前記ローラを第２の速度で回転させるローラ制御手段とを具え；
   前記第１の速度の前記運搬方向の成分は、前記第２の速度の前記運搬方向の成分と大きさが異なり、
   前記第１の領域が前記第１の側縁部へ横に延在し、前記第２の領域が前記第２の側縁部へ横に延在することを特徴とするコンベヤ。
2. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記第１の領域及び前記第２の領域が、横に隣接する第１及び第２のコンベヤベルトによって形成されることを特徴とするコンベヤ。
3. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記第１の方向が前記運搬方向であり、前記第２の方向が前記運搬方向に対して傾斜していることを特徴とするコンベヤ。
4. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ローラ制御手段が、前記運搬路に沿った支持面を具え、前記第１及び第２の領域における前記ローラが、前記コンベヤベルトが前記運搬方向に進むに伴い前記支持面上で回転するように前記コンベヤベルトの厚さを通って延在することを特徴とするコンベヤ。
5. 請求項４に記載のコンベヤにおいて、前記支持面が、前記運搬路に沿った前記コンベヤベルトの下にあって、前記第１の領域における前記ローラと接触して前記運搬方向に進むベルトの外側面として形成されることを特徴とするコンベヤ。
6. 請求項５に記載のコンベヤにおいて、前記コンベヤベルトの下にある前記ベルトが前記コンベヤベルトの速度よりも大きい速度で進むことを特徴とするコンベヤ。
7. 請求項４に記載のコンベヤにおいて、前記ローラ制御手段がさらに、前記第２の領域における前記ローラと前記支持面の間のスリップよりも小さくなるように前記第１の領域における前記ローラと前記支持面の間のスリップを減らすべく、前記第２の領域におけるローラの表面よりも摩擦が高い高摩擦材料で作られたトレッドを前記第１の領域における前記ローラの周辺に具えることを特徴とするコンベヤ。
8. 請求項４に記載のコンベヤにおいて、前記ローラ制御手段が、前記第１の領域における前記ローラを前記運搬方向と反対の方向に回転させることを特徴とするコンベヤ。
9. ベルトコンベヤ上で運搬される物品の向きを変える方法において：
   少なくとも１のコンベヤベルトを所定のベルト速度で運搬方向に進ませるステップであって、前記コンベヤベルトが、前記コンベヤベルトの厚さを通って延在して第１の方向に回転するように配列された第１の領域における第１のローラと、前記コンベヤベルトの厚さを通って延在して前記第１の方向とは異なる第２の方向に回転するように配列された第２の領域における第２のローラとを具える横にオフセットされた第１及び第２の領域に分けられた上側運搬面を具えるステップと；
   第１の速度で前記第１の方向に前記第１のローラを、及び第２の速度で前記第２の方向に前記第２のローラを回転させるステップであって、同時に第１及び第２のローラ上の前記第１及び第２の領域における物品を前記上側運搬面で回転させるステップとを具え；
   前記第１の速度の前記運搬方向の成分は、前記第２の速度の前記運搬方向の成分と大きさが異なり、
   前記第１の領域を前記上側運搬面の一方の側縁部へ横に延在させ、前記第２の領域を前記上側運搬面の他方の側縁部へ横に延在させることを特徴とする方法。

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