JP5719417B2 - 被搬送物の姿勢変更装置 - Google Patents

Description

本発明は、被搬送物の姿勢変更装置に関するものである。

小型容器等の被搬送物の生産ラインにおいては、被搬送物に対する印字や包装のため、搬送中に被搬送物を正立状態から横向きに倒したり、または横向きから正立状態へ姿勢を変更している。
この際、製品を倒す作業によって生産ラインを中断させないため、ライン上を移動させたまま製品を横に倒す技術が用いられている。

従来技術として、例えば、併設した２本のスクリューの間に下方へ傾斜する支持部を設け、被搬送物の下部を支持部の傾斜面に沿って降下させるとともに、側面をスクリューで挟持することによって、被搬送物の姿勢を変更する姿勢変更装置が特許文献１に開示されている。

特開２０００−１５３９１３号公報

前述した従来の技術には、次のような問題点がある。
＜１＞従来は支持部の傾斜面と被搬送物間の摩擦抵抗を利用して被搬送物の姿勢を変更するものであった。被搬送物の下部と斜面との間の摩擦係数は、被搬送物の搬送速度の影響を受けるだけでなく、被搬送物の素材や湿度等の影響を受けて変化する。このため、被搬送物の姿勢を安定して制御することができない。
＜２＞上記した理由により、被搬送物の搬送速度を上げると、被搬送物が意図しない方向へ倒れたりスクリューに巻き込まれたりする。このため、被搬送物の姿勢変更速度の高速化を図ることができない。
＜３＞スクリューに被搬送物が巻き込まれると、被搬送物に損傷を与える。また、その都度生産ラインを中止して被搬送物を取り除かねばならず、生産効率が低下する。
＜４＞被搬送物が軽量化するほど、摩擦抵抗の影響を受けやすくなるため、紙コップ等の軽量な被搬送物を高速で姿勢変更することが技術的に困難である。

本発明の目的は、被搬送物の姿勢変更中における、被搬送物の摩擦抵抗の影響を回避して、被搬送物の姿勢を安定して変更することができる、被搬送物の姿勢変更装置を提供することにある。

さらに本発明の目的は、被搬送物の姿勢変更の高速化を図り、生産効率を高めることができる、被搬送物の姿勢変更装置を提供することにある。

上記のような課題を解決する、本発明の被搬送物の姿勢変更装置は、被搬送物を搬送可能ならせん溝を有する一対の上部スクリューと、上部スクリューの下方に位置し、被搬送物を搬送可能ならせん溝を有する下部スクリューと、からなり、上部スクリューと下部スクリューとが、協働して被搬送物の姿勢を変更することを特徴とする。

本発明の被搬送物の姿勢変更装置は、下部スクリューの一部の区間にわたって、らせん溝に、被搬送物の姿勢を変更する、第一傾斜面および第二傾斜面を有することを特徴とする。

本発明の被搬送物の姿勢変更装置は、上部スクリューのらせん溝の底面の一部に、被搬送物の側面に点または線で接する拡径段差部を設けることを特徴とする。

本発明の被搬送物の姿勢変更装置は、一対の上部スクリューの中間位置に、下部スクリューを配置したことを特徴とする。

本発明の被搬送物の姿勢変更装置は、一対の上部スクリューの下方に、一対の下部スクリューを配置したことを特徴とする。

本発明の被搬送物の姿勢変更装置は、以上説明した構造であるため、次のような効果の少なくともひとつを得ることができる。
＜１＞上部スクリューと下部スクリューとで、点または線で支持しながら被搬送物の姿勢を変更するため、被搬送物への摩擦抵抗の影響が少ない。そのため、被搬送物の姿勢を安定して変更することができる。
＜２＞被搬送物の姿勢を安定して変更することができるため、被搬送物の姿勢の変更を高速化することができる。
＜３＞被搬送物の巻き込みを防止できるため、生産ラインにおける生産効率が著しく向上する。
＜４＞被搬送物への摩擦抵抗の影響が少ないため、被搬送物が紙コップ等の軽量物である場合にも適用することができる。

本発明に係る被搬送物の姿勢変更装置の説明図。 本発明に係る被搬送物の姿勢変更装置の説明図。 図２におけるIII−IIIの断面図。 図２におけるIV−IVの断面図。 本発明に係る被搬送物の姿勢変更装置による姿勢の変更の説明図。 本発明に係る被搬送物の姿勢変更装置の第２の実施例の説明図。 本発明に係る被搬送物の姿勢変更装置の第２の実施例の説明図。 図７におけるVIII−VIIIの断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。

[本発明の構成]
＜１＞姿勢変更装置の概要
姿勢変更装置１０は、搬送中に被搬送物４０の姿勢を強制的に変更するための装置である。
姿勢変更装置１０は、水平軸を中心に回転する一対の上部スクリュー２０、２０と、水平軸を中心に回転する１本の下部スクリュー３０と、からなる。
２本の上部スクリュー２０、２０は、互いに略平行して進行方向へ伸びる。
下部スクリュー３０は、２本の上部スクリュー２０、２０の中間位置であって、上部スクリュー２０、２０の下方に位置する。
２本の上部スクリュー２０、２０と下部スクリュー３０は平行である。
２本の上部スクリュー２０、２０と下部スクリュー３０との間には、これらの延伸方向に被搬送物４０の搬送経路が形成される。
下部スクリュー３０の前後部には公知のベルトコンベアが配置してある。

＜１．１＞入口部、変更部、出口部
姿勢変更装置１０を構成する上部スクリュー２０、２０及び下部スクリュー３０は、被搬送物の搬送方向に沿って、順に入口部Ａ、変更部Ｂ、出口部Ｃを形成している。各部の長さは、搬送装置１０の用途に応じて適宜選択する。
入口部Ａは、被搬送物４０を変更部Ｂに搬送する区間である。
変更部Ｂは、入口部Ａと出口部Ｃの中間に位置し、入口部Ａから供給される被搬送物４０の姿勢を強制的に変更する区間である。
出口部Ｃは、変更部Ｂで姿勢を変更した被搬送物４０を搬送する区間である。

＜２＞上部スクリュー
上部スクリュー２０、２０は、被搬送物４０を対向するらせん溝２１の間に挟持して搬送する部材である。
上部スクリュー２０、２０は、下部スクリュー３０の上方に左右に１本ずつ、平行して設ける。（図３、４）
上部スクリュー２０、２０は、円柱状の軸の周面に形成されたらせん状のらせん溝２１を有する。隣り合うらせん溝２１の間には突出したらせん状の羽根２２を形成している。
上部スクリュー２０、２０は、下部スクリュー３０による被搬送物４０の姿勢の変更にあわせて、らせん溝２１のピッチと角度を変化するように形成することができる。
上部スクリュー２０、２０として、例えば合成樹脂製のロッドに溝を形成したものを採用することができる。
上部スクリュー２０、２０は、らせん溝２１の形成方向（左右）と回転方向が異なるだけであり、他の構成は共通である。

＜３＞下部スクリュー
下部スクリュー３０は、上部スクリュー２０、２０と協働して、被搬送物４０の下部を保持しながら搬送して被搬送物４０の姿勢を変更するためのスクリューである。
下部スクリュー３０は、円柱状の軸の周面にその全長に亘って形成されたらせん状のらせん溝３１を有する。隣り合うらせん溝３１の間には突出したらせん状の羽根３２を形成している。
下部スクリュー３０として、例えば合成樹脂製のロッドに溝を形成したものを採用することができる。
下部スクリュー３０は、本実施例においては、搬送経路の進行方向を基準として右ねじれのらせん溝３１を設けたものを採用する。
そして、下部スクリュー３０を左に回転させることで、らせん溝３１に支持された被搬送物４０は搬送経路を進行方向（図１、２の矢印方向）に向かって搬送される。
尚、下部スクリュー３０を、左ねじれのらせん溝３１を設けたものとすることもできる。この場合、下部スクリュー３０は、右に回転させる。

＜３．１＞第１傾斜面、第２傾斜面
第１傾斜面３１ａ、第２傾斜面３１ｂは、変更部Ｂの区間において、下部スクリュー３０の周面に形成される斜面である。
第１傾斜面３１ａは、らせん溝３１の底面が進行方向前方に傾くことによって形成される。第１傾斜面３１ａは、被搬送物４０の進行に合わせて徐々に立ち上がり、出口部Ｃにおいて、羽根３２の進行方向側の側面となる。
第２傾斜面３１ｂは、変更部Ｂにおいて第１傾斜面３１ａの進行方向側に隣り合う面である。
第２傾斜面３１ｂは、羽根３２の進行方向手前側の面が進行方向前方に傾くことによって形成される。第２傾斜面３１ｂは、被搬送物４０の進行に合わせて徐々に前方に傾き、出口部Ｃにおいて、らせん溝３１の底面になる。
第１傾斜面３１ａ、第２傾斜面３１ｂは、第１傾斜面３１ａで被搬送物４０の底面を支持し、第２傾斜面３１ｂで被搬送物の下部前面を支持しながら、その形状と角度を変化させることによって、被搬送物４０の姿勢を強制的に変更する。

＜４＞被搬送物
本実施例では、被搬送物４０が、下面より上面の面積が大きい円錐台形状の製品、例えば紙コップである場合について説明する。
被搬送物４０の形状は、本例に限定されず、箱型や断面形状が部所ごとに異なる複雑な形状に適用することができる。被搬送物４０の形状は問わない。
また、被搬送物４０の素材や重量については、紙、金属、樹脂などであってもよく、またその重量の軽重も問わない。

[姿勢変更方法]
本発明の姿勢変更装置による姿勢の変更について、図５を参照しながら詳細に説明する。

本実施例において被搬送物の姿勢の変更とは、水平方向に伸びる生産ラインにおいて、正立状態にある被搬送物を９０°倒して横転状態にすることを意味するが、らせん溝の変更方向を反対にすることで、横転状態の被搬送物を正立状態に立ち上げることもできる。

＜１＞被搬送物の変更部への導入
２本の上部スクリュー２０、２０および下部スクリュー３０が所定の方向へ向けて回転する前提において、入口部Ａの左方より供給された被搬送物４０は正立状態のまま、らせん溝２１とらせん溝３１に案内されて変更部Ｂへ向けて搬送される。（４０ａ）
入口部Ａにおいて、らせん溝３１の底面は、下部スクリュー３０の中心軸と略平行な円周面である。

＜２＞被搬送物の姿勢の変更
本実施例では以下の工程で、正立状態から横転状態へと被搬送物４０の姿勢を強制的に変更することができる。
被搬送物４０が変更部Ｂに入ると、被搬送物４０の下方のらせん溝３１の表面が進行に合わせて徐々に前方に傾いて第１傾斜面３１ａとなり、あわせて被搬送物４０の進行方向側の羽根３２の進行方向手前側の側面が前方に傾いて第２傾斜面３１ｂとなる。
被搬送物４０の進行に伴って、第１傾斜面３１ａが徐々に立ち上がり、第２傾斜面３１ｂが徐々に前方に倒れる。（４０ｂ）
より詳細に説明すると、被搬送物４０の進行に伴い、第１傾斜面３１ａの進行方向手前側の辺が中心軸から径方向に広がる。よって、第１傾斜面３１ａの下部スクリュー３０の中心軸に対する角度が鉛直方向に向かって大きくなる。
つまり、第１傾斜面３１ａは、傾斜角を次第に垂直に近く立ち上げて形成した傾斜面の表面のように角度が変化する。
一方、第２傾斜面３１ｂは、被搬送物４０の進行に伴い、進行方向側、つまり上端側が下部スクリュー３０の中心軸に向かって沈む。よって第２傾斜面３１ｂの下部スクリュー３０の中心軸に対する角度は鉛直方向から徐々に小さくなる。
これらの動作が同時に行われるため、らせん溝３１は、下部スクリュー３０の回転に伴って溝の後方が隆起し、前方が沈下するように変形する。（４０ｃ）
このため、被搬送物４０の底面は隆起した第１傾斜面３１ａの後端によって後方から持ち上げられ、底面の前方は第１傾斜面３１ａの前端とともに沈下する。
また、変更部Ｂにおいて、下部スクリュー３０のらせん溝３１のピッチが、上部スクリュー２０、２０のらせん溝２１のピッチに対して小さくなる。これによって、下部スクリュー３０の進行が遅れて、上部スクリュー２０、２０による進行が先行する。
この時、第２傾斜面３１ｂが被搬送物４０の下部前面を支持するため、被搬送物４０は進行につれて徐々に前傾し、横転状態になる。

＜３＞被搬送物の出口部への搬出
前傾が完了して横転状態になった被搬送物４０は、上部スクリュー２０、２０と下部スクリュー３０の回転によって出口部Ｃへと搬送される。（４０ｄ）

＜４＞姿勢変更装置の特徴
本願の姿勢変更装置１０は、下部スクリュー３０に、被搬送物４０の側面および底面を支えるように形状が変更するらせん溝３１が形成されており、らせん溝３１によって被搬送物４０の姿勢を変更する。
このため、被搬送物４０の姿勢を高速かつ安定した状態で変更することができる。
また、本願の姿勢変更装置１０は、変更部Ｂにおいて、被搬送物４０の下部を第１傾斜面３１ａと第２傾斜面３１ｂによって「点」または「線」で支持する。
この点で、被搬送物４０の下部をベルトコンベアや傾斜面等の「面」で支持する従来技術と異なり、搬送、姿勢変更作業において生じる、被搬送物４０の下部に生じる摩擦抵抗がきわめて小さい。
そのため、被搬送物４０が姿勢変更時に意図しない方向に倒れたり、巻き込む現象が生じにくい。

[変形例１]
前述した上部スクリュー２０、２０はそのらせん溝２１の変更部Ｂの区間に亘って、拡径段差部２３を設けてもよい。（図１、２）

＜１＞拡径段差部
拡径段差部２３は、被搬送物４０の上部を支持し、姿勢の変更を誘導する部材である。
拡径段差部２３は、上部スクリュー２０、２０のらせん溝２１に、周方向に伸びる帯状体であり、らせん溝２１底面の進行方向手前側に、羽根２２の進行方向側の側面に連続するように形成する。
本変形例においては、拡径段差部２３を２段構造とするが、１段または３段以上とすることもできる。複数段にする場合には、被搬送物４０の形状に合わせて、らせん溝２１の底面から手前側の羽根２２に向かって、徐々に拡径するように形成する。
拡径段差部２３の径は、らせん溝２１の底面の径より大きく、羽根２２の径よりも小さい。また、左右の上部スクリュー２０、２０の拡径段差部２３の間隔は、被搬送物４０の上端の幅より狭く、下端の幅より広い。
拡径段差部２３は、上部スクリュー２０、２０の変更部Ｂにおいて形成され、羽根２２の進行方向側の側面を始点として、上部スクリュー２０、２０の進行に伴って徐々に進行方向側へ幅を広げる。
本実施例において、拡径段差部２３は、側面を有する帯状体であるが、滑らかな隆起部としてもよい。

＜２＞拡径段差部の機能
拡径段差部２３は、被搬送物４０が変更部Ｂに搬送され、下部スクリュー３０のらせん溝３１によって姿勢を変更させるのに合わせて、羽根２２の進行方向側の側面から進行方向へ徐々に張り出す。
ここで、左右の拡径段差部２３の間隔は被搬送物４０の上端の幅より狭いため、拡径段差部２３は、被搬送物４０の上部の側面に点または線で接触する。そのため、姿勢を変更する際、被搬送物４０が水平方向に振れるのを防ぐことができ、姿勢の変更を潤滑に案内することができる。
そして、拡径段差部２３は、下部スクリュー３０のらせん溝３１の形状の変更と協働して、被搬送物４０の上端を進行方向側へ導き、被搬送物４０を前傾させる。
拡径段差部２３を複数段設けた場合には、径の異なるそれぞれの段が被搬送物４０上部の各部分と点または線で接触するため、より潤滑に姿勢を変更させることができる。
また、本変形例の拡径段差部２３は、従来の姿勢変更装置のように、被搬送物を背後から羽根の側面を使って押し出すのではなく、側面後方から点または線で接触しながら姿勢の変更を案内するため、上部スクリュー２０、２０と被搬送物４０との間に余分な摩擦抵抗が生じず、被搬送物４０の巻き込みや破損を生じにくい。

次に、方形の被搬送物４０に対応した実施例２にかかる被搬送物の姿勢変更装置１０について説明する。
第１実施例の姿勢変更装置１０と同様の構成要素や作用については、その詳細な説明を省略する。

[本実施例の構成]
本実施例において、被搬送物の姿勢変更装置１０は、水平軸を中心に回転する一対の上部スクリュー２０、２０と、水平軸を中心に回転する一対の下部スクリュー３０、３０と、からなる。（図８）
下部スクリュー３０を２本設けることにより、箱型の製品など、方形の被搬送物４０を安定した状態で搬送し、姿勢を変更させることができる。
下部スクリュー３０、３０は、らせん溝３１の形成方向（左右）と回転方向が異なるだけであり、他の構成は共通である。
下部スクリュー３０、３０には、第１実施例と同じくらせん溝３１に第１傾斜面３１ａ、３１ａと第２傾斜面３１ｂ、３１ｂとを設けるが、それぞれの形状と角度は対称に形成する。

[本実施例の作用]
＜１＞被搬送物の変更部への導入
２本の上部スクリュー２０、２０および２本の下部スクリュー３０、３０を所定の方向へ向けて回転させる。
本実施例では、下部スクリュー３０を２本設けるため、方形の被搬送物４０の平坦な下面を安定して搬送することができる。
下部をらせん溝３１、３１に支持された被搬送物４０は搬送経路を進行方向（図６、７の矢印方向）に向かって進み、正立状態のまま、入口部Ａから変更部Ｂへと搬送される。

＜２＞姿勢の変更
被搬送物４０が変更部Ｂに入ると、下部スクリュー３０、３０は、第１傾斜面３１ａ、３１ａと第２傾斜面３１ｂ、３１ｂとによって被搬送物４０の下部を支持し、らせん溝３１の変化に伴って、被搬送物４０の底面を後方からから持ち上げる。
本実施例では、第１傾斜面３１ａ、３１ａと第２傾斜面３１ｂ、３１ｂとが、被搬送物４０の進行に伴って、同じタイミングで同じ形状に変化するため、下面が平坦な被搬送物４０の姿勢をより安定して変更することができる。

本発明に係る被搬送物の姿勢変更装置１０は、搬送方向が斜め方向であっても被搬送物の姿勢を変更することができる。

１０ 姿勢変更装置
２０ 上部スクリュー
２１ らせん溝
２２ 羽根
２３ 拡径段差部
３０ 下部スクリュー
３１ らせん溝
３１ａ 第１傾斜面
３１ｂ 第２傾斜面
３２ 羽根
４０ 被搬送物
Ａ 入口部
Ｂ 変更部
Ｃ 出口部

Claims (4)

1. 被搬送物の姿勢を変更する姿勢変更装置であって、
   被搬送物を搬送可能ならせん溝を有する一対の上部スクリューと、
   前記上部スクリューの下方に位置し、被搬送物を搬送可能ならせん溝を有する下部スクリューと、からなり、
   前記下部スクリューの一部の区間にわたって、前記らせん溝に第一傾斜面および第二傾斜面を有し、
   前記第一傾斜面と前記第二傾斜面は、それぞれ、前記被搬送物の底面と前面とを同時に支持し、
   前記下部スクリューの進行に伴い、前記第一傾斜面の前記下部スクリューの中心軸に対する角度は拡大し、同時に、前記第二傾斜面の前記下部スクリューの中心軸に対する角度は縮小し、
   前記上部スクリューと前記下部スクリューとが、協働して被搬送物の姿勢を変更することを特徴とする、
   被搬送物の姿勢変更装置。
2. 前記上部スクリューのらせん溝の底面の一部に、被搬送物の側面に点または線で接する拡径段差部を設けることを特徴とする、請求項１に記載の被搬送物の姿勢変更装置。
3. 前記一対の上部スクリューの中間位置に、下部スクリューを配置したことを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の被搬送物の姿勢変更装置。
4. 前記一対の上部スクリューの下方に、一対の下部スクリューを配置したことを特徴とする、請求項１に記載の被搬送物の姿勢変更装置。

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