JP5668859B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転駆動される駆動ローラ及び回転自在に設けられるフリーローラを含み、駆動ローラの回転駆動によって搬送物を搬送する搬送装置に関する。

従来、適宜のアクチュエータによって回転駆動される駆動ローラ及び回転自在なフリーローラを配列し、駆動ローラの回転力を搬送物に伝達することによって搬送物を搬送するローラ式の搬送装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このような搬送装置では、搬送物が落下することを防止するために、ローラ配置個数を多くしてローラ間の間隔を狭くし、かつ、搬送物がローラ上で空転することを防止するために、ローラ中の駆動ローラの配置割合を多くしている。

特開２００９−１３７６８８号公報

従来のローラ式搬送装置において、ローラを配列する際には、搬送物を確実に搬送するという観点のみに着目されており、ローラ配列に関して特別な工夫が凝らされていない。特に、駆動ローラの個数を多くすることは、ローラ駆動用のアクチュエータ、又は駆動ローラを回転駆動させるための駆動機構等も多く配置することに繋がり、設備コストが嵩んでしまう。
そこで、本発明は、搬送物の落下及び駆動ローラの空転の防止を実現しつつ、駆動ローラの配置個数を少なくすることによって設備コストを低減する搬送装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様である搬送装置は、複数の駆動ローラと複数のフリーローラとによって構成される搬送ローラを具備し、当該搬送ローラによって搬送物を搬送する搬送装置であって、前記搬送ローラは、搬送方向に沿って所定のローラ間ピッチを設けた状態で配列され、かつ、少なくとも前記搬送物の側端部を支持可能なように複数列状に配列されるとともに、搬送方向に沿って、前記駆動ローラとフリーローラとによる繰り返し単位によって構成され、前記搬送ローラのローラ間ピッチは、前記搬送物の大きさ及び搬送物の搬送方向端部から重心位置までの距離のうち小さい方の距離に基づいて設定され、前記搬送ローラのうちの駆動ローラの配置割合は、前記搬送物の搬送方向端部から重心位置までの距離のうち小さい方の距離と、前記ローラ間ピッチと、に基づいて設定され、前記駆動ローラの配置割合に応じて、前記駆動ローラとフリーローラとによる繰り返し単位が設定され、前記搬送ローラは、前記ローラ間ピッチ、駆動ローラの配置割合、及び、搬送ローラの繰り返し単位に基づいて配列される。

搬送装置の好ましい実施形態では、前記搬送ローラは、搬送方向に沿って千鳥状に配列され、前記ローラ間ピッチは、下記数１に示す条件を満たし、前記駆動ローラの配置割合は、下記数２に示す条件を満たす。

搬送装置の好ましい別実施形態では、前記搬送ローラは、搬送方向に沿って並列状に配列され、前記ローラ間ピッチは、下記数３に示す条件を満たし、前記駆動ローラの配置割合は、下記数４に示す条件を満たす。

本発明によれば、搬送物の落下及び駆動ローラの空転を防止しつつ、駆動ローラの配置個数を少なくすることによって設備コストを低減する搬送装置を提供できる。

搬送装置を示す図である。 搬送物の重心位置を示す図である。 搬送ローラの千鳥配列を示す図である。 搬送物が落下しない条件を示す図である。 搬送物が落下しない条件を導くための図である。 駆動ローラが空転する様子を示す図である。 搬送物の一例、並びに、その搬送物に対して落下及び空転を防止するための条件を示す図である。 搬送ローラの繰り返し単位を示す図である。 搬送ローラの並列配列を示す図である。 搬送物が落下しない条件を示す図である。

図１に示すように、搬送装置１は、搬送面２によって形成される搬送経路に沿って搬送物３を搬送する。搬送装置１は搬送ローラ１０を具備し、搬送ローラ１０のローラ面によって搬送面２が構成される。搬送ローラ１０は、搬送物３を搬送するとともに、搬送物３を搬送面２上に支持する。
搬送ローラ１０は、搬送方向に沿って所定のローラ間ピッチＰを設けた状態で複数列状に配列されている。ピッチＰは、各列における搬送ローラ１０の搬送方向に沿って隣接する二つのローラ間の間隔であり、搬送ローラ１０は、所定の間隔（ピッチＰ）を設けた状態で連続して配置される。
本実施形態では、搬送ローラ１０によって搬送物３の側端部（搬送方向と直交する方向における端部）を支持可能なように、搬送ローラ１０の配列を必要最低限の二列配列とした場合について示す。

搬送ローラ１０は、複数の駆動ローラ１１・１１・・・、及び、複数のフリーローラ１２・１２・・・を含む。各駆動ローラ１１は、モータ等のアクチュエータによって回転駆動され、駆動ローラ１１・１１・・・・・・の回転力によって搬送面２上の搬送物３を搬送する。各フリーローラ１２は、回転自在に支持され、搬送物３の移動に伴って回転する。

搬送ローラ１０のうち、駆動ローラ１１・１１・・・は所定の配置割合Ｒに基づいて配列され、フリーローラ１２・１２・・・は、その配置割合Ｒに応じて（１−Ｒ）配列されている。この配置割合Ｒは、全ての搬送ローラ１０のうちの駆動ローラ１１の配置比率を示す値であり、整数の分子と整数の分母からなる分数値によって表される。
また、搬送ローラ１０は、所定の繰り返し単位Ｕを搬送方向に沿って連続して設けることによって構成される。この繰り返し単位Ｕは、搬送ローラ１０の最小の構成単位であり、駆動ローラ１１の配置割合Ｒに基づいて設定される整数値である。
つまり、搬送ローラ１０において、駆動ローラ１１・１１・・・及びフリーローラ１２・１２・・・は、ローラ間のピッチＰ、配置割合Ｒ、繰り返し単位Ｕに基づいて配列される。

図１及び図２に示すように、搬送物３は、搬送装置１の搬送面２に対して面で接触する平面４を有し、かつ、その平面４を下方に向けた状態での重心Ｇの位置が既知のものである。なお、搬送物３の平面４は、厳密な面でなくても良く、搬送経路に設置される搬送ローラ１０（駆動ローラ１１・１１・・・及びフリーローラ１２・１２・・・）の各ローラ面に対して面で接触可能であれば足りる。

図２に示すように、平面４の搬送方向下流角部に原点Ｏ（０，０）を設定し、搬送方向に沿ってＸ軸、搬送方向と直交する方向にＹ軸を設定した場合、搬送物３の重心Ｇの位置は、平面４上での平面座標（ＸＧ，ＹＧ）を用いて表される。
重心Ｇの平面座標は搬送物３の形状等によって一意的に決定されるものである。例えば、以下の説明では、この重心Ｇは、平面４の中心よりも原点側に位置し、Ｘ座標：ＸＧ＜ＸＬ／２、かつ、Ｙ座標：ＹＧ＜ＹＬ／２を満たすものとする。言い換えれば、重心Ｇの平面座標（ＸＧ，ＹＧ）は、搬送物３の各角部からの距離のうち、最も近い距離となる角部を原点Ｏとして設定される。
なお、平面４は、長方形状であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の辺の長さはそれぞれＸＬ、ＹＬであるとする。ここで、平面４が長方形状でない場合は、搬送物３と搬送面２との接触面内に含む長方形として規定することで、同様に平面４を長方形状として扱うことが可能である。

搬送装置１では、搬送物３の重心Ｇの位置を用いて、搬送物３が落下しないように、かつ、駆動ローラ１１が空転しないように、搬送ローラ１０（駆動ローラ１１及びフリーローラ１２）を配列している。
以下、搬送ローラ１０を千鳥状に配列した場合と、並列に配列した場合の二種類の配列パターンについての駆動ローラ１１及びフリーローラ１２の配列方法を説明する。

［千鳥配列］
図３に示すように、搬送ローラ１０を千鳥状に配列した場合、搬送物３が落下しない条件、及び、駆動ローラ１１が空転しない条件を満たすように、駆動ローラ１１、フリーローラ１２が配列される。
「千鳥状に配列する」とは、搬送ローラ１０の各列の回転軸の位置を搬送方向に沿って所定距離だけずらしてオフセットさせて配置することを意味する。本実施形態において、「搬送ローラ１０を千鳥状に配列する」とは、二列に配列される搬送ローラ１０の各列における回転軸を搬送方向に半ピッチＰ／２ずらした位置に配置することを意味する。

搬送物３が搬送面２から落下しないためには、搬送物３の重心Ｇを搬送ローラ１０で少なくとも三点支持する必要があり、三つの搬送ローラ１０で作られる三角形が重心Ｇを囲っている必要がある。
つまり、図４に示すように、搬送物３の重心Ｇが最前列の搬送ローラ１０Ａ・１０Ｂ間を通過する前に搬送物３の前端面が次の搬送ローラ１０Ｃに到達していないと搬送物３は落下してしまう。

このように、搬送物３の大きさ及び重心Ｇの位置に応じてピッチＰを設定することによって落下を防止する。
このときの、ピッチＰは、下記数１を満たすことが条件となる。

数１は、図５に示すように、搬送ローラ１０Ａと搬送ローラ１０Ｂとを結ぶ直線上の点でＹ座標がＹＧの点のＸ座標をＰ／２＋Ｘ１と設定した場合、数５により導き出される。

以上の条件を満たすようにピッチＰが決定され、搬送ローラ１０によって構成される搬送面２から搬送物３が落下することが防止される。
次に、ピッチＰを設定した上で、駆動ローラ１１が空転し、搬送物３が搬送されない状態を防止する条件を満たすように搬送ローラ１０における駆動ローラ１１の配置割合Ｒを決定する。

駆動ローラ１１が空転せずに搬送物３に駆動力を伝達するためには、搬送物３を三つの搬送ローラ１０Ａ・１０Ｂ・１０Ｃで支持した場合、これら搬送ローラ１０Ａ・１０Ｂ・１０Ｃのうちフリーローラ１２が二つ以下であることが必要である。
つまり、図６に示すように、搬送物３の下方に位置するローラの数が多くても（例えば８個）、製造誤差等により全てのローラ上に均等に搬送物３が乗っているとは限らず、三つのフリーローラ１２に支持されてしまうと駆動ローラ１１が空転してしまう。このため、搬送時の全ての状態においてフリーローラ１２が二つ以下でなければ駆動ローラ１１が空転する可能性がある。

このように、搬送物３の下方に位置し得るフリーローラ１２の個数を制限するように、駆動ローラ１１の配置割合Ｒを決定することによって空転を防止する。
このときの、搬送ローラ１０中の駆動ローラ１１の配置割合Ｒは、下記数２を満たすことが条件となる。

上記数２の条件を満たすように配置割合Ｒが決定され、その配置割合Ｒに従って、駆動ローラ１１を配置することによって、駆動ローラ１１の空転が防止され、搬送物３が搬送経路で停止することがない。
そして、このように決定される配置割合Ｒに応じて、搬送ローラ１０における繰り返し単位Ｕを決定する。この繰り返し単位Ｕは、搬送方向に沿って連続するローラ配列の最小単位であり、例えば搬送ローラ１０の搬送安定性等を考慮して配置割合Ｒの分母に応じて決定されることが好ましい。

例えば、図７に示すように、搬送物３の平面４の大きさをＸＬ＝５５０、ＹＬ＝４７０とし、その重心Ｇの平面座標をＸＧ＝２００、ＹＧ＝２００とした場合の搬送ローラ１０の配列は以下のようになる。
上記の値を数１に代入することより、ピッチＰはＰ＜２５４．０５を満たすことが条件となる。ここでは、Ｐ＝２５４と決定する。

次に、上記のように決定されるピッチＰ、搬送物３の長さＸＬを数２に代入することにより、駆動ローラ１１の配置割合Ｒは１／２以上であることが条件となる。つまり、搬送ローラ１０を構成する複数の駆動ローラ１１・１１・・・及びフリーローラ１２・１２・・・の構成比率を１：１とする。
そして、搬送方向に沿った繰り返し単位Ｕを配置割合Ｒ（＝１／２）に応じて設定する。この場合、繰り返し単位Ｕは、２又は４とすることが好ましい。図８（ａ）に示すように、繰り返し単位Ｕ＝２とした場合は、搬送ローラ１０の片側を駆動ローラ１１とし、他側をフリーローラ１２とする。図８（ｂ）に示すように、繰り返し単位Ｕ＝４とした場合は、例えば搬送方向下流側の二つを駆動ローラ１１とし、上流側の二つをフリーローラ１２とする。このように、二列配列の両側に駆動ローラ１１・１１を配置することによって直進性を確保できる。

以上のように、搬送物３の重心Ｇの位置に応じて搬送ローラ１０を配列することによって、搬送物３の落下を防止し、かつ、駆動ローラ１１の空転を防止し、さらに、駆動ローラ１１の配置個数を最小限のものとすることができる。従って、駆動ローラ１１の駆動に必要なモータ等のアクチュエータの配置個数を低減することができ、設備コストを低減できる。

［並列配列］
図９に示すように、搬送ローラ１０を並列状に配列した場合、搬送物３が落下しない条件、及び、駆動ローラ１１が空転しない条件を満たすように、駆動ローラ１１、フリーローラ１２が配列される。
「並列状に配列する」とは、搬送ローラ１０の各列の回転軸の位置を搬送方向に沿って同一位置に配置することを意味する。本実施形態において、「搬送ローラ１０を並列状に配列する」とは、二列に配列される搬送ローラ１０の各列における回転軸を搬送方向に沿って同一位置に配置することを意味する。

搬送物３が搬送面２から落下しないためには、図１０に示すように、搬送物３の端面から重心Ｇまでの距離ＸＧよりもピッチＰを小さくする必要がある（数３）。

このように、ローラ間のピッチＰを設定することによって、搬送方向に沿って隣接するローラ間に搬送物３が落下することを防止する。

次に、上記のようにピッチＰを設定した上で、駆動ローラ１１が空転し、搬送物３が搬送されない状態を防止する条件をみたすように搬送ローラ１０における駆動ローラ１１の配置割合Ｒを決定する。

駆動ローラ１１が空転せずに搬送物３に駆動力を伝達するためには、千鳥配列と同様に搬送物３を三つの搬送ローラ１０Ａ・１０Ｂ・１０Ｃで支持した場合、これら搬送ローラ１０Ａ・１０Ｂ・１０Ｃのうちフリーローラ１２が二つ以下であることが必要である。

このときの、搬送ローラ１０中の駆動ローラ１１の配置割合Ｒは、下記数４を満たすことが条件となる。

上記数４の条件を満たすように配置割合Ｒが決定され、その配置割合Ｒに従って、駆動ローラ１１を配置することによって、駆動ローラ１１の空転が防止され、搬送物３が搬送経路で停止することがない。
そして、このように決定される配置割合Ｒに応じて、搬送ローラ１０における繰り返し単位Ｕを決定し、駆動ローラ１１・１１・・・及びフリーローラ１２・１２・・・を配列する。

以上のように、千鳥配列、並列配列の何れの場合においても、本発明の技術思想を用いて最適のローラ配列を実現できる。
すなわち、搬送物３の重心Ｇの位置に基づいて、搬送ローラ１０によって構成される搬送面２から搬送物３が落下しない条件を元にローラ間のピッチＰを決定し、そのピッチＰに基づいて駆動ローラ１１が空転しない条件を元に駆動ローラ１１の配置割合Ｒを決定する。そして、配置割合Ｒに基づいて、繰り返し単位Ｕを決定して、駆動ローラ１１及びフリーローラ１２を配列する。このようにして、搬送物３の落下を防止しつつ、駆動ローラ１１の空転を防止可能な搬送装置１を提供している。

なお、搬送物３の重心Ｇの位置を既知のものとして扱っているが、搬送装置１によって搬送される途中に部品が組み付けられたり、機械加工が行われたりすることによって重心Ｇの位置が変わる場合がある。このような場合、重心位置が変わる箇所で、再度重心Ｇの平面座標を決定して、ローラ間ピッチＰ及び駆動ローラ１１の配置割合Ｒを変更し、搬送ローラ１０の配列を変更することが可能である。

本発明は、駆動ローラ及びフリーローラを含み、駆動ローラの駆動力によって搬送物を搬送するローラ式の搬送装置に適用可能である。

１：搬送装置、２：搬送面、３：搬送物、Ｇ：搬送物の重心、１０：ローラ、１１：駆動ローラ、１２：フリーローラ、Ｐ：ローラ間のピッチ、Ｒ：駆動ローラの配置割合、Ｕ：ローラの繰り返し単位

Claims (1)

1. 複数の駆動ローラと複数のフリーローラとによって構成される搬送ローラを具備し、当該搬送ローラによって搬送物を搬送する搬送装置であって、
   前記搬送ローラは、搬送方向に沿って所定のローラ間ピッチを設けた状態で配列され、かつ、少なくとも前記搬送物の側端部を支持可能なように二列に配列されるとともに、搬送方向に沿って、前記駆動ローラとフリーローラとによる繰り返し単位によって構成され、
   前記搬送ローラのローラ間ピッチは、前記搬送物の大きさ及び搬送物の搬送方向端部から重心位置までの距離のうち小さい方の距離に基づいて設定され、
   前記搬送ローラのうちの駆動ローラの配置割合は、前記搬送物の搬送方向端部から重心位置までの距離のうち小さい方の距離と、前記ローラ間ピッチと、に基づいて設定され、
   前記駆動ローラの配置割合に応じて、前記駆動ローラとフリーローラとによる繰り返し単位が設定され、
   前記搬送ローラは、前記ローラ間ピッチ、駆動ローラの配置割合、及び、搬送ローラの繰り返し単位に基づいて、搬送方向に沿って千鳥状に配列され、
   前記ローラ間ピッチは、下記数１に示す条件を満たし、
   前記駆動ローラの配置割合は、下記数２に示す条件を満たす搬送装置。
   

   

   

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