JP5666461B2 - 横向きローラベルトコンベアおよび物体を回転させる方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に、動力駆動コンベアに関し、より具体的には、選択的に駆動するケース支持ローラを有するコンベアベルトを用いてケースを回転させるベルトコンベアおよび方法に関するものである。

従来のケース回転コンベアは、異なる速度で互いに平行に移動する２つの隣り合ったコンベアベルトを使用する。荷物が送られて２つのベルトに跨っている場合、速いベルトが荷物の片側を前方に引っ張り、荷物を回転させながら、前縁部が遅いベルトの方に移動する。荷物はコンベアに沿って搬送されているため回転し続け、最終的には大部分が遅いベルト上に載りながら９０°未満で回転する。次いで、コンベアにわたって延在するレールにより、荷物は最終的な向き且つ横方向の位置に進められる。

従って、荷物を進ませることなく短い距離で完全に９０°回転させることができるケース回転部が必要である。

この要求および他の要求は、本発明の特徴を具現化するコンベアによって対処される。このようなコンベアの一態様は、ベルトの移動方向に第１の速度で進行する第１のコンベアベルトを具える。第２のコンベアベルトは、第１のコンベアベルトと隣り合って配置される。この第２のコンベアベルトは、ベルトの移動方向に第２の速度で進行する。好適には、第１の速度は第２の速度よりも速い。第１および第２のコンベアベルトは、ベルトの移動方向に対して垂直方向に回転するよう配置された物体支持ローラを有する。連続して動作する一連の駆動領域は、コンベアの長さに沿って連続して配置される。各駆動領域は、駆動領域における第１および第２のコンベアベルトの物体支持ローラを総て選択的に動作させるアクチュエータを有し、垂直方向または反対方向に回転させる。

本発明の他の態様では、物体を回転させる方法は：第１のコンベアベルトをベルトの移動方向に第１の速度で進行させるステップと；平行の第２のコンベアベルトをベルトの移動方向に第２の速度で進行させるステップと；第１および第２のコンベアベルトに跨っている被搬送物体の前縁部を検出するステップと；被搬送物体の前縁部を支持している第１および第２のコンベアベルトの物体支持ローラを駆動させてベルトの移動方向に対して垂直方向に回転させ、被搬送物体の前縁部を第２のコンベアベルトの方へ移動させるステップと；物体の後縁部を支持している第１および第２のコンベアベルトの物体支持ローラを駆動させて前縁部を支持しているローラの方向と反対方向に回転させ、物体の後縁部を第１のコンベアベルトの方へ移動させるステップとを具える。

本発明のさらに他の態様は、物体を回転させる方法を提供している。この方法は：ベルトの移動方向に異なる速度で進行する１組の隣り合ったコンベアベルト上の物体を搬送すると同時に、物体の前縁部が遅いベルトの方に移動し、物体の後縁部が速いベルトの方に移動するよう物体を回転させるステップと；前縁部下の両コンベアベルトの物体支持ローラを駆動させて遅いベルトの方へ回転させ、物体の後縁部下の両コンベアベルトの物体支持ローラを駆動させて速いベルトの方へ回転させることにより、物体の回転を加速させるステップとを具える。

本発明のこれらの特徴及び態様は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付図面に更に詳しく例示されている。
図１は、本発明の特徴を具体化したケース回転コンベアの部分的に切り取った等角図である。 図２は、図１のコンベアのローラ駆動システムの拡大等角図である。 図３は、ラックピニオンローラ駆動を示す、図２のローラ駆動システムの一部分の拡大等角図である。 図４は、図２のローラ駆動システムにおけるラックアクチュエータの底部等角図である。 図５Ａ乃至図５Ｃは、ベルトローラを図５Ａでは左側に、図５Ｂでは右側に被搬送荷物を押す方向に回転させ、図５Ｃではベルトローラを制動させる位置にある駆動ローラを示す、図１のコンベアにおいて上流を見た断面図である。 図６は、図１のコンベアに使用されるローラ駆動制御システムの概略図である。 図７Ａ乃至図７Ｃは、動作を図示した図１のケース回転コンベアの上部平面図である。

本発明の特徴を具体化するケース回転コンベアの一態様を図１に示している。コンベア１０は、脚部１４に装着されたコンベアフレーム１２を具えている。このフレームは、荷物などの被搬送物体を拘束し、様々なコンベアの構成要素の支持台として機能する１組の側壁部１６、１７を具えている。ベルトの移動方向２０に両方とも進行する１組の隣り合ったコンベアベルト１８、１９によって、コンベアに沿って物体が搬送される。通常、ベルトの一方は速い速度２２で移動し、他方は遅い速度２３で移動する。しかし、双方のベルトは同じ速度で移動することができる。双方のベルトは、ベルトの移動方向と平行の駆動軸２６（図２）に装着された物体支持ローラ２４の列を有する。これにより、両方向矢印２８に示すように、ローラはベルトの移動方向に対して垂直方向に回転することが可能となる。

エンドレスベルトは駆動スプロケットおよびアイドラスプロケット３０、３１の周りに連なっており、これらのスプロケットがコンベアの反対側でベルトと係合してベルトの移動方向に駆動させる。これらのスプロケットは、１組の駆動シャフト３２およびアイドラシャフト３３に装着される。駆動シャフトの一方およびアイドラシャフトの一方についてスプロケットが一方のコンベアベルトと係合し；他の駆動シャフトおよびアイドラシャフトについてスプロケットは他方のベルトと係合する。アイドラシャフト３３は、コンベアの側壁部に装着されたシャフト軸受３４における外側端部で支持されている。アイドラおよび駆動シャフトの内側端部用のシャフト軸受（図示せず）は、２つのベルトが隣接する部分の下でコンベアフレームに装着されている。駆動シャフトの外側端部は、歯車ボックス３６を通ってモータＭ_１、Ｍ_２に連結される。モータが駆動シャフトを駆動させて、ベルトをベルトの移動方向に進行させる。

これらのベルトは、連続したローラ間のベルトの内面と接触する、狭いレール３８上のスプロケットのちょうど内側に支持される。これらのベルトはコンベアの長さの大部分に沿ってローラ駆動機構４０に支持されている。コンベアに出入りする物体は、ローラ移動プレート４２を越えて載る。光放出部を具えるフォトアイなどのセンサが、コンベアへの入口で側壁の一方に装着される。フォトアイと反対側の側壁にあるリフレクタ４５は、光線がコンベアに入る物体で遮られない限り、放出された光をフォトアイへと反射する。しかし、コンベアに入る物体の有無を検知可能な任意のセンサをフォトアイの代わりに使用することができる。さらにコンベアフレームには、コンベアとプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の間のインタフェースを構成する、中継ユニットのような入力／出力デバイス４６が装着される。

図２乃至図４に示すように、ローラ駆動機構４０は、歯車の回転キャリア５２に支持された駆動軸５０に装着されている小型の駆動ローラ４８のアレイを具えている。各回転キャリアの底部にあるピニオン歯車５４が、駆動プレート５８のスロット５６に沿って載っている。スロットの片側に形成された歯６０がピニオン歯車の歯と噛みあい、駆動プレートがコンベアの幅方向に左右に移動するときに、回転キャリアを回転させて駆動ローラの回転方向を変化させる。スロットの歯は、各回転キャリアに対するラック歯車を形成する。

回転キャリアは、コンベアフレームに固定された搬送路パン６４の円形穴６２を通って延在する。この搬送路パンは駆動ローラの位置を列に固定し、各回転キャリアがその穴の中で回転できるようにしている。このパンは下側の底部プレート６６に取り付けられ、さらにコンベアフレームに固定される。各ローラに対する底部プレートの小さい穴６７は、各回転キャリアの底部にある下方軸６８を回転可能に受けて、安定性をもたらす。パンと底部プレートは共に留め付けられ、スペーサ７０で隙間が空いている。一連の駆動プレート５８は、パンと底部プレートの間に挟まれる。コンベアの幅にわたって延在する駆動プレートは、矢印７２に示すように横方向に自由に移動して、回転キャリアを回転させる。

駆動プレート、または歯車ラック５８は、線形アクチュエータまたは空気シリンダ７４、７４’などのアクチュエータによって、左か右に引っ張られるか、中央に配置される。向かい合ったシリンダの各組み合わせのロッド７６は調整可能なカップリング７８で連結されており、歯車ラックの一方が移動するように構成されている。ピストンロッド７６のねじ端部８０が、調整可能なカップリングのねじ穴８２に収容される。このカップリングにより、シリンダロッドを調整して歯車ラックの正確な移動量を提供することが可能となる。シリンダの閉鎖端部は、Ｕ字金具８６、８７でシリンダ台８４、８５に取り付けられる。一方のシリンダ台８５は、底部プレートの下側に固定して留め付けられる。他方のシリンダ台８４は、底部プレートの下側に沿って摺動できるように１組のスロット８８を有している。スロットがある台８４からスロット９２を通って底部プレートに延在するピン８９が、対応する歯車ラック５８と連結する。この方法では、歯車ラックはスロットがあるシリンダ台と共に移動する。

ローラ駆動機構４０の１の歯車ラック５８の動作が図５Ａ乃至図５Ｃに図示されており、ベルトの移動方向と反対側の上流を見たコンベアの断面を３つの状態で示している。図５Ａでは、ベルトローラ２４は、矢印９０に示すように被搬送物体を左に押し出す動作をしている。ベルトローラはベルト１８、１９の厚さを通って突出し、駆動ローラ４８の外周と接触しており、駆動ローラ４８の回転キャリア５２は最大限左回りした位置まで回転して図示されている。この向きでは、斜め向きの駆動ローラ上を回転するベルトローラの上部は、ベルトがベルトの移動方向に進行すると左の方へと回転する。回転キャリアは、空気シリンダ７４、７４’によって図５Ａの左側にシフトする歯車ラック５８により、この位置へと回転する。この状態では、両方のピストンロッド７６の伸びが短く図示されているように、両方のシリンダは完全に収縮した位置にあり、歯車ラック５８をパン６４と底部プレート６６によって形成されたサンドイッチ状の左側縁部９２まで引き寄せる。

図５Ｂでは、ロッド７６の双方が完全に伸長し、歯車ラック５８がサンドイッチ状の右側端部９３における最も右側に位置する状態でシリンダが図示されている。これにより、歯車ラックは回転キャリアを完全に右回りさせて、その向きと駆動ローラ４８の回転軸をコンベアの反対側を向いた斜めの方向に変化させる。ここで、ベルトがベルトの移動方向に進行すると、ベルトローラ２４の上に支持された物体は、矢印９１に示すように右方向に押し出される。

物体支持ベルトローラ２４は、図５Ｃに示すように制動していてもよい。この状態では、一方の空気シリンダ７４’のピストンロッド７６は収縮され、他方のシリンダ７４のロッドは伸長している。これによりサンドイッチ状の歯車ラック５８が中心に位置するようにして、駆動ローラの駆動軸を、ベルトローラの駆動軸２６へのベルトの移動方向に対して斜めではなく垂直方向に調整する。これにより、ベルトローラは回転することなく直角に位置する駆動ローラに沿って載ることができる。

図６に概略的に示すように、コンベアはＰＬＣのようなコントローラ９４で制御される。ＰＣまたは特殊用途のプロセッサといった他のコントローラを代わりに使用してもよい。ＰＬＣにローカルまたはリモートの入力／出力デバイス４６がＰＬＣにセンサ入力を送り、ＰＬＣからの信号を制御する。例えば、コンベアの入口を横切る光線が被搬送物体があることで妨げられたときに、フォトアイ４４は変化する。フォトアイの信号９６を利用して、物体がコンベアに入ったことを示す。ＰＬＣは、モータ制御ライン９７、９７’の信号によってモータＭ_１、Ｍ_２の速度を変化させることで、２つのコンベアベルトの速度を制御することもできる。各歯車ラックに関連付けられた空気シリンダ７４、７４’の組み合わせはそれぞれ、中継ユニットのような入力／出力デバイス４６を介するＰＬＣからの信号ライン９８Ａ、９８Ａ’乃至９８Ｘ、９８Ｘ’の信号によって制御することができる。

本発明による、ケースを９０°回転させるプロセスが図７Ａ乃至７Ｃに図示されている。図７Ａでは、両方のベルト１８、１９に跨り、短い縁部１０２が先行している状態（簡単な方法）の長方形の荷物１００の形状をした物体が、ケース回転コンベア１０に入り込んでいる。右側のベルトは、左側のベルト１９の速度ｓ_２よりも速い第１の速度ｓ_１で進行している。荷物の前縁部がコンベアの入口で光線１０４を遮るとすぐに、フォトアイセンサ４４がＰＬＣに信号を送る。荷物の侵入信号を受信すると、ＰＬＣは最上流の歯車ラックを駆動させて、関連する回転キャリア５０Ａおよびその駆動ローラ４８Ａを、コンベアの（下流を見て）右側１０４へと４５°まで回転させる。最上流の歯車ラックによって制御された駆動ローラは、上流端部１０６のコンベアの少し下流の幅にわたって延在する第１の駆動領域Ｚ_Ａを形成する。ベルトローラ２４Ａは、領域Ｚ_Ａにおける斜め向きの駆動ローラ４８Ａ上を回転して荷物の前縁部を支持しており、ベルトが進行すると、矢印１０８に示すようにコンベアの左側１０５の方へと回転する。前縁部は２つのベルトの速度が異なることによって遅いベルト１９の方に押し出され、領域Ｚ_Ａにおける物体支持ローラの回転によって更にこの方向へと押し出される。領域Ｚ_Ｂにあるような領域Ｚ_Ａの下流の駆動ローラは総て、ベルトの移動方向に対して垂直方向の軸１１０を向いている。荷物の前縁部１０２がコンベアの長さに沿って進行すると、ＰＬＣが駆動ローラや次の駆動領域の動作および方向の時間を合わせ、これにより前縁部は支持しているベルトローラによって常に左方向へ横向きの力の影響を受ける。つまり、モータの速度および荷物の回転特性の情報に応じて、ＰＬＣは連続した領域を順次駆動させて、荷物の前縁部を左側へ押し出し続けることができる。さらに、前縁部が領域から離れると、ＰＬＣは素早くその領域を停止させ、ベルトローラが荷物の中央部を片側または反対側に押し出すのを防ぐことができる。

図７Ｂは、領域Ｚ_Ａにちょうど入った後縁部１０３を示している。荷物の前縁部１０２の下のＺ_Ｃにおけるローラは、前縁部を左側の遅いベルト１９の方に押し続けるように駆動している。これらのローラの直ぐ後の、荷物の中央部を支持している領域Ｚ_Ｂにおけるローラは制動位置で停止しており、荷物に横向きの力は作用していない。領域Ｚ_ＡにおけるローラはＰＬＣによって駆動し、荷物の後縁部をコンベアの右側１０４の速いベルト１８の方に押し出す。その結果、領域Ｚ_Ａにおいては、駆動ローラ４８Ａはコンベアの左側１０５に向かって４５°に斜めを向き、ベルトローラは荷物の後縁部を矢印１０９の方向に押し出している。荷物の前縁部の下のベルトローラを駆動させて遅いベルトの方へと回転させ、後縁部の下のローラを駆動させて速いベルトの方へと回転させることにより、ＰＬＣはコンベアの長さに沿って短い距離で荷物の回転を加速させることができる。

図７Ｃに示すように、荷物１００がほぼ完全に９０°回転して長い側面が先行している状態（困難な方法）では、短い前縁１０２は駆動領域Ｚ_Ｅにあり、短い後縁は領域Ｚ_Ｄにある。この状態では、領域Ｚ_Ｅのベルトローラは短い前縁をコンベアの左側１０５の方に押し出すよう駆動し、領域Ｚ_Ｄのベルトローラは短い後縁を右側１０４の方に押し出すよう駆動する。さらに、荷物の前方の領域Ｚ_Ｆ、および荷物の後方にある領域Ｚ_ＣおよびＺ_Ｂにおけるローラは停止しており、新しく駆動する領域Ｚ_Ａにちょうど入ってきた次の荷物１００’の前縁部が到着するのを待って、同じケース回転プロセスを実行する。

駆動領域のコンベアに沿った全体長さ、荷物の形状、重量、および摩擦特性、ベルトの最大速度、および荷物が回転する所望の角度は総て、コンベアの下流端部に荷物を送る前に必要に応じて荷物を回転させるために、どの速度でベルトを移動させ、どの程度のコンベア長さが必要かを決定する重要な因子である。荷物が所望の目標点を超えて回転するのを防ぐため、荷物の先行部が完全に回転して下流の領域の一方に到達すると、荷物がコンベアの出口端部に到達するまで、ＰＬＣはベルトを同じ速度で進行させることができる。次いで、ＰＬＣは２つのベルトを平常の異なる速度に戻して、荷物の後方部を回転させることができる。当然ながら、コンベアの適切な長さ、または領域の数を選択して、様々な特徴の荷物を回転させるように駆動することが可能である。

本発明は好適な態様について詳しく記載されてきたが、他の態様も可能である。例えば、コンベアの入口における１つの荷物センサのみで起動するタイミングシーケンスに依拠するＰＬＣを具える代わりに、複数のセンサを駆動領域に１つというようにコンベアの長さに沿って間隔をあけて配置し、荷物の位置のリアルタイム表示をＰＬＣに送り、駆動領域を制御することもできる。同様に、ＰＬＣは２つのベルトの絶対速度、更には相対速度を制御することもできる。つまり、これらの幾つかの例が示すように、特許請求の範囲が詳しく記載された好適な態様に限定されるということを意味するものではない。

Claims (11)

1. コンベアであって、
   ベルトの移動方向に第１の速度で進行し、前記ベルトの移動方向に対して垂直方向に回転するように配置された物体支持ローラを有する第１のコンベアベルトと；
   前記第１のコンベアベルトと隣り合って配置され、前記ベルトの移動方向に第１の速度より遅い第２の速度で進行し、前記ベルトの移動方向に対して垂直方向に回転するように配置された物体支持ローラを有する第２のコンベアベルトと；
   当該コンベアの長さに沿って連続的に配置された一連の連続して駆動する駆動領域とを具えており、各駆動領域は当該各駆動領域における前記第１および第２のコンベアベルトの総ての前記物体支持ローラを駆動させて、垂直方向またはその反対方向に切換可能に回転させるアクチュエータを有し、
   被搬送物体は、前記第１および第２のコンベアベルトの速度差および前記物体支持ローラの回転によって一方向に回転することを特徴とするコンベア。
2. 請求項１に記載のコンベアにおいて、被搬送物体の前縁部が駆動領域にある場合に、この駆動領域の前記アクチュエータが当該駆動領域における前記物体支持ローラを駆動させて垂直方向に回転させて、前記被搬送物体の前縁部を前記第２のコンベアベルトの方へ押し出すことを特徴とするコンベア。
3. 請求項２に記載のコンベアにおいて、前記被搬送物体の後縁部が駆動領域にある場合に、この駆動領域の前記アクチュエータが当該駆動領域における前記物体支持ローラを駆動させて前記前縁部を支持している物体支持ローラと反対方向に回転させて、前記被搬送物体の後縁部を前記第１のコンベアベルトの方へ押し出すことを特徴とするコンベア。
4. 請求項３に記載のコンベアにおいて、前記被搬送物体の前縁部と後縁部の間の駆動領域の前記アクチュエータが当該駆動領域における前記物体支持ローラを停止させて、垂直方向に回転できないようにすることを特徴とするコンベア。
5. 請求項１に記載のコンベアがさらに、第１の駆動領域に入る被搬送物体の前縁部を検知し、前記被搬送物体の前縁部を前記第２のコンベアベルトの方へ押し出すように、前記第１の駆動領域における前記物体支持ローラを駆動させるための信号を送信するセンサを具えることを特徴とするコンベア。
6. 請求項１に記載のコンベアにおいて、各駆動領域が、前記第１および第２のコンベアベルトの下に位置し、当該コンベアの長さの一部に沿って被搬送物体を搬送しているローラと接触する駆動ローラのアレイと、前記駆動ローラの回転角度を変えて前記物体支持ローラの回転方向を変える手段とを具えることを特徴とするコンベア。
7. 請求項６に記載のコンベアにおいて、前記駆動ローラがピニオン歯車を具え、前記駆動ローラの回転角度を変える手段が、前記駆動ローラの回転角度を回転させるため、対応するラック歯車のピニオン歯車と係合するラック歯車のアセンブリを具えること特徴とするコンベア。
8. 請求項１に記載のコンベアがさらに、前記駆動領域の一連の動作のタイミングと、前記駆動領域における前記物体支持ローラの回転方向とを制御するコントローラを具えることを特徴とするコンベア。
9. 被搬送物体を回転させる方法において：
   第１のコンベアベルトをベルトの移動方向に第１の速度で進行させるステップと；
   平行の第２のコンベアベルトを前記ベルトの移動方向に第１の速度より遅い第２の速度で進行させるステップと；
   前記第１および第２のコンベアベルトを跨いでいる被搬送物体の前縁部を検知するステップと；
   前記被搬送物体の前縁部を支持している前記第１および第２のコンベアベルトにおける物体支持ローラを駆動させて前記ベルトの移動方向に対して垂直方向に回転させ、前記被搬送物体の前縁部を前記第２のコンベアベルトの方へ移動させるステップと；
   前記被搬送物体の後縁部を支持している前記第１および第２のコンベアベルトにおける物体支持ローラを駆動させて前記前縁部を支持しているローラと反対方向に回転させ、前記被搬送物体の後縁部を前記第１のコンベアベルトの方へ移動させるステップとを具えることを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法がさらに：
    前記被搬送物体の前縁部と後縁部の間の前記第１および第２のコンベアベルトにおける物体支持ローラを停止させるステップを具えることを特徴とする方法。
11. 請求項９に記載の方法がさらに、前記被搬送物体を９０°回転させるステップを具えることを特徴とする方法。
    

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