JP6303990B2 - Ｏリング整列搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、軟質材のＯリングの絡まりを解除しながら整列状態で搬送させるための装置に関する。

軟質材であるゴム製のＯリングは、密着性が強いことから、互いに絡み合い密着した状態で入荷される。このため、製造組立ラインに供給される部品の一つとしてＯリングを連続搬送したい場合には、通常、手作業で絡みを解除してから搬送装置にセットする必要があった。搬送装置は、例えば、スクリュー式の送り手段等を備え、スクリューの回転に伴いセットされた状態をほぼ保ちながら前進し、組付場所へ送り出される。

特許文献１には、搬送装置にＯリングの分離機構を付与した装置が提案されている。この装置は、送りねじの上方に平行配設した上部ガイドローラが、送りねじと同期回転することによりＯリングを１つずつ分離してねじ溝に嵌合させ、下方に平行配設した下部ガイドロッドの複数のガイドローラがＯリングに張力を与えて、Ｏリング同士を前後に引き離してからまりをときほぐす構成となっている。また、送りねじに接する上部ガイドローラの投入口に、徐々に開口が狭くなるテーパ部を設けて、テーパ部内にＯリングを送りながら整列させている。

特開平８−１８７６２４号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、投入口のテーパ部にＯリングの整列作用を持たせており、開口部の広い部分から狭い部分に進入していく際に、複数のＯリングが狭い箇所に集中しやすい。このため、固まりのまま進入することがあり、Ｏリングの引っ掛かりが生じやすい。これを回避するには、供給するＯリングの数を制限するか、ある程度まで人手によるほぐし作業を行なう必要があり、効率的ではない。また、ガイドローラの外径とシャフト外径の差分だけで伸縮させており、伸縮比を大きくした場合、差分を大きくとるためにガイドローラとシャフトの段差が大きくなる。このため、シャフトからガイドローラに乗り移る際に、段差に引っ掛かって止まってしまうおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、手作業によるＯリングの絡みほぐし作業を行なう必要がなく、搬送中のＯリングの引っ掛かりや停止等を生じさせずに、多数のＯリングの絡まりを解除しつつ整列させる新たな機構を備え、効率よい搬送が可能なＯリング整列搬送装置を提供することにある。

本発明の請求項１に記載のＯリング整列搬送装置は、
水平方向に延びる駆動軸に連結された太陽ギアと、該太陽ギアと同心配置された内歯ギアと、これら両ギアの間に組み込まれて自転しつつ公転する遊星ギアとからなるギア機構と、
上記太陽ギアに同軸的に取り付けられて一体回転し、外周に形成された螺旋溝に複数のＯリングが懸架されて軸方向に送られる搬送スクリューと、
上記遊星ギアに偏心させて取付けた偏心バーを、上記搬送スクリューの基端部と平行に配置して、上記偏心バーと上記搬送スクリューの基端部外周に複数のＯリングを架け渡し、上記偏心バーが偏心回転しつつ上記搬送スクリューの外周を公転する間に複数のＯリングを分離する絡み解除機構とを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の装置は、上記偏心バーが、上記遊星ギアの先端面中央に固定される基部と、該基部から外方に屈曲して上記遊星ギアの自転軸と平行に延びる棒状のバー本体部からなる。

本発明の請求項３に記載の装置は、上記偏心バーの先端に、上記バー本体部より大径の係止部を設けている。

本発明の請求項４に記載の装置は、上記搬送スクリューの先端部の上方に間隔をおいて平行配置されたガイドバーを有する。

本発明の請求項５に記載の装置は、上記偏心バーと上記搬送スクリューの外径間の最大距離がＯリングの内径より大きく、最小距離がＯリングの内径より小さい値に設定される。

本発明の請求項６に記載の装置は、上記搬送スクリューの上記螺旋溝の幅がＯリングの幅の２倍より小さく、上記螺旋溝の深さがＯリングの厚みより小さい値に設定される。

本発明のＯリング整列搬送装置は、ギア機構の太陽ギアに、Ｏリングを送り出す搬送スクリューを取り付け、ギア機構の遊星ギアには、搬送スクリューの基端部周りを公転する偏心バーを取り付けて、絡み解除機構を構成する。絡み解除機構の２つの軸に被せるように、絡み合ったＯリングをセットすると、自転する搬送スクリューの周りを偏心しながら公転する偏心バーが、Ｏリングの内周を不規則な軌道で動き回ることで、上下方向または左右方向にＯリングが伸長または弛緩し、次第に絡みがほぐれていく。絡みを解除されたＯリングは、順に偏心バーの先端から抜け出て、搬送スクリューに乗り移り、整列された状態で軸方向にスムーズに送り出される。

したがって、多数のＯリングの絡まりを解除し整列させて搬送することができるので、手作業での絡みほぐし作業が不要となり、また、従来装置のようなＯリングの引っ掛かりや装置の停止のおそれがない。よって、Ｏリングを高率よく整列搬送し、生産性を大幅に向上できる。

第１実施形態のＯリング整列搬送装置の全体構成を示す側面図である。 ギア機構および絡み解除機構の各部動作を示すＯリング整列搬送装置の正面図である。 絡み解除機構の偏心バーの動作を説明するための主要部正面図である。 絡み解除機構の偏心バーの動作を説明するための主要部正面図である。 偏心バーの偏心位置の変化（１〜４回転）を示す模式的な図である。 偏心バーの偏心位置の変化（５〜８回転）を示す模式的な図である。 偏心バーの偏心位置の変化（９〜１２回転）を示す模式的な図である。 偏心バーの偏心位置の変化（１３〜１６回転）を示す模式的な図である。 偏心バーの偏心位置の変化（１７〜２０回転）を示す模式的な図である。 偏心バーの偏心位置の変化（１〜２０回転）を示す模式的な図である。 絡み解除機構を構成する偏心バーの先端部近傍の部分拡大側面図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（開始位置）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（１/４回転）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（１/２回転）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（３/４回転）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（１回転）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（５/４回転）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（３/２回転）を示す模式的な図である。 Ｏリング整列搬送装置の作動を説明するための側面図と太陽ギアおよび偏心バーの位置（７/４回転）を示す模式的な図である。

以下に、本発明の第１実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１Ａは、本実施形態のＯリング整列搬送装置１０の全体概略構成を示し、同心配置した太陽ギア１および内歯ギア３と両ギアの間に組み込まれた遊星ギア２からなるギア機構１１と、太陽ギア１と一体に設けられた搬送スクリュー５からなる送り部１３と、搬送スクリュー５の基端部と対向し遊星ギア２と一体に設けられた偏心バー４からなる絡み解除機構１２と、駆動源となるモータ６とを基台１４上に配置して、多数のＯリングを分離整列させながら送り出すようになっている。Ｏリングは、ゴム材料等の軟質の弾性材料からなり、整列搬送装置１０によって各種製品の製造工程に供給される。

ギア機構１１は、基台１４上に立設した支持スタンド１５の一方の側面に、水平方向を軸方向とする有底円筒状のギアケース３１を固定し、その内周面に内歯ギア３を形成している。内歯ギア３の内側には、太陽ギア１が同心状に収容され、支持スタンド１５の他方の側面に固定したモータ６の駆動軸６１に連結される。遊星ギア２は、内歯ギア３と太陽ギア１の間に組み込まれ、それぞれと噛合しながら回転するように設定される。太陽ギア１の先端面中央部には、水平方向に延びるシャフト外周に螺旋溝５１を有する搬送スクリュー５が同軸的に固定されており、太陽ギア１の回転に伴い、螺旋溝５１に懸架されたＯリングを軸方向に送り出す送り部１３を構成している。搬送スクリュー５の先端部には、ガイドバースタンド８に支持される上ガイドバー７が、Ｏリングの上方に間隔をおいて対向配設される。

絡み解除機構１２は、搬送スクリュー５と平行に水平方向に延びる偏心バー４を有し、対向する搬送スクリュー５の基端側の一部（基端部）と偏心バー４の外周に多数のＯリングを架け渡して、絡みをほぐしながら軸方向に送り出す。偏心バー４は、遊星ギア２の先端面中央に固定される基部の近傍を、外方へ略Ｌ字状に屈曲させたバー本体部を有し、バー本体部は、屈曲部より先端側の棒状部が、遊星ギア２の自転軸と偏心かつ平行に位置している。偏心バー４の先端には、一定径のバー本体部よりわずかに大径の係止部４１が設けられる。この時、図１Ｂにおいて、太陽ギア１が回転軸周りに自転すると、遊星ギア２が、太陽ギア１の外周を自転しながら公転する（図中矢印）。これに伴い、偏心バー４のバー本体部が遊星ギア２に対して偏心回転し、太陽ギア１と一体回転する搬送スクリュー５の外周を公転するとともに、両者の距離が変化する。

絡み解除機構１２は、偏心バー４と搬送スクリュー５とでＯリングの内周を２点支持可能となるように両者を配置している。好適には、偏心バー４と搬送スクリュー５との最大距離が、Ｏリングの内径よりやや大きくなるように、偏心バー４の偏心量と搬送スクリュー５の外径を調整する。ここでは、一例としてＯリングの内径Ｄｌ（例えば、５４ｍｍ）に対して、偏心バー４と搬送スクリュー５の外径間最大距離Ｌを、Ｄｌの１．１〜１．３倍程度、好適には、１．２倍以上（例えば、６５ｍｍ）に設定している。両者の最小距離は、Ｏリングの内径と同等以下であればよいが、Ｏリングの内径よりやや小さくなるように設定されると、Ｏリングのセットが容易になる。

図１Ｂは、遊星ギア２が太陽ギア１の直上に位置し、偏心バー４が上端位置にあって、偏心バー４の上面と搬送スクリュー５の下面との距離が最大となる状態から（外径間最大距離Ｌ）、遊星ギア２の自転および公転により、偏心バー４が搬送スクリュー５に近づくように移動する様子を示している。Ｏリングは、偏心バー４と搬送スクリュー５との距離が、内径より大きい位置では伸長し、距離が小さくなると弛緩する。すなわち、Ｏリングは、偏心バー４の位置と搬送スクリュー５との距離の変化に応じて、不規則に、搬送スクリュー５の周りを回転する。

図２Ａは、偏心バー４の軌跡の一例であり、内歯ギア３の内周半径をＡ、遊星ギア２の半径をＢ、偏心バー４の回転半径をＣとした時に、偏心バー４のバー本体部の軌跡は、（ｘ,ｙ）で表される内トロコイド曲線を描く。
ｘ＝（Ａ−Ｂ）ｃｏｓθ＋Ｃｃｏｓ〔{(Ａ−Ｂ）/Ｂ}・θ〕
ｙ＝（Ａ−Ｂ）ｓｉｎθ＋Ｃｓｉｎ〔{(Ａ−Ｂ）/Ｂ}・θ〕
ただし、Ａ＞Ｂ≧Ｃ＞０
図２Ａにおいて、遊星ギア２が自転しながら太陽ギア１の外周を公転する時、偏心バー４は遊星ギア２の自転軸周りに偏心回転し、その軌跡は内向きの円弧状となる。偏心バー４のが描く円弧軌道は、ギア機構１１の各ギアの径とギア比によって、任意に変更することができる。

図２Ｂは、図２Ａに対応する偏心バー４先端の軌跡を点線で示し、軌跡上の複数位置における偏心バー４と、搬送スクリュー５の外周に架け渡されたＯリングの位置変化を示している。Ｏリングは、偏心バー４が遊星ギア２外方の内歯ギア３よりにある最上部位置で、搬送スクリュー５との距離がＯリング内径より大きくなることで伸長し、その後、遊星ギアの回転により偏心バー４が太陽ギア１よりに変位しつつ下降して、搬送スクリュー５との距離が徐々に小さくなることで弛緩する。このように、偏心バー４が上下方向と左右方向に動き回り不規則な軌道を描くことで、Ｏリング内周に伸張方向または弛緩方向の不規則な力が繰り返し作用する。これを繰り返す間に、絡まり合ったＯリングが徐々にほぐれながら前進し、隣り合うＯリングが分離されて、偏心バー４の先端側へ移動する。

この例では、遊星ギア２が太陽ギア１の外周をほぼ１周する時、偏心バー４が遊星ギア２上の同一位置に戻らず、２周目以降の軌跡が異なる。図３Ａ〜図３Ｅは、太陽ギア１の４回転ごとの偏心バー４の軌跡を示したもので、図３Ａの開始位置（ＳＴ）から図３Ｃの１０回転めで原位置に戻る。図３Ｆは、図３Ａの開始位置（ＳＴ）から図３Ｅの２０回転めまでを重ねて示しており、偏心バー４と搬送スクリュー５の位置関係と距離が絶えず変化していることがわかる。

図４は、絡み解除機構１２の先端部近傍を拡大して示しており、偏心バー４の先端側へ移動したＯリングは、対向する搬送スクリュー５の螺旋溝５１に案内されて順に整列する。偏心バー４の先端には、大径の係止部４１が設けられるので、偏心バー４と搬送スクリュー５の外径間距離がＯリングの内径φＤｌ以下となっても、複数のＯリングが重なって抜け落ちることが防止され、１つずつ係止部４１を乗り越える。係止部４１の大きさは、Ｏリングのサイズや材質に応じて、乗り移りがスムーズになるように適宜設定することができ、例えば、径方向の張出量および軸方向の幅が、円形断面のＯリングの線径φＤＴ（例えば、２ｍｍ）と同等程度ないしそれ以下となるようにする。

係止部４１を乗り越えたＯリングは、送り部１３の搬送スクリュー５へ乗り移り、１つずつ螺旋溝５１に係合して軸方向に送られる。このため、搬送スクリュー５の螺旋溝５１は、溝幅ＷＳが、Ｏリングの幅（ここでは、線径φＤＴ）より大きくなるようにする必要があり、また、Ｏリングの幅の２倍よりも小さい範囲とすることが望ましい。
ＤＴ＜ＷＳ＜２ＤＴ
これにより、Ｏリングが螺旋溝５１にスムーズに係合し、また、１つの螺旋溝５１に２つのＯリングが入り込まない幅とすることができる。
また、螺旋溝５１の溝深さＨＳは、Ｏリングの厚み（ここでは、線径φＤＴ）の０．５倍以上として、Ｏリングが溝内に保持されやすいようにし、さらに、Ｏリングの厚みより小さい範囲として、１つの螺旋溝５１に２つのＯリングが重なって入り込まない深さとするのがよい。
１/２ＤＴ≦ＨＳ＜ＤＴ
好適には、螺旋溝５１の溝幅ＷＳを、Ｏリングの線径φＤＴの１．５倍（例えば、３ｍｍ）程度、溝深さＨＳを、１/２ＤＴとＤＴの中間値（例えば、１．５ｍｍ）程度とするとよい。

図５、図６に、本実施形態の整列搬送装置１０によるＯリングの絡みほぐし動作と送り動作を順に示す。図５Ａ〜５Ｄ、図６Ａ〜６Ｄは、ギア機構１１の遊星ギア２が太陽ギア１の周りを公転する様子を、遊星ギア２の１/４回転ごとに示しており、太陽ギア１の回転数に応じて偏心バー４の偏心位置は、図３に示したように変化する。まず、図５Ａのように、絡み解除機構１２の基端側（図の右側）に多数のＯリングをまとめてセットし、モータ６の駆動軸６１を回転させてギア機構１１を駆動する。絡み解除機構１２は、搬送スクリュー５の上方に偏心バー４のバー本体部が位置して、これら２軸の外周にＯリングが被せるように装着される。Ｏリングのセット量は、偏心バー４の軸方向長に応じて、適宜設定される。

図５Ａにおいて、太陽ギア１の回転に伴い、遊星ギア２が自転しながら太陽ギア１の周りを公転すると、遊星ギア２に追従して偏心バー４が偏心回転しながら公転する。この時、図５Ｂ〜５Ｄのように、遊星ギア２が図の手前方向に回転し、偏心バー４が図３Ａの不規則軌道を描いて、搬送スクリュー５の外周を公転する。そして、遊星ギア２の位置に応じて偏心バー４と搬送スクリュー５の位置関係が変化し、Ｏリングの内周を不規則に動き回ることで、Ｏリングが上下に動き、伸張あるいは弛緩を繰り返しながら、徐々にほぐれていく。Ｏリングは、搬送スクリュー５の送り方向（図の左方）へ移動しながら、次第に絡みが解消され、偏心バー４の先端から抜け出て、搬送スクリュー５へ乗り移る。

その後、図６Ａ〜６Ｄのように、絡み解除機構１２で絡みが解消されたＯリングが、順番に送り部１３へ移動し、搬送スクリュー５の螺旋溝５１に懸架されて搬送される。ここで、図１Ａのように、送り部１３の送り出し側には、搬送スクリュー５の先端部の上方に、所定間隔をおいて上ガイドバー７が配設されており、搬送されるＯリングの上方を覆っている。搬送スクリュー５の軸方向長が長くなると、モータ６およびギア機構１１の駆動に伴い、搬送スクリュー５先端部に振れが生じるおそれがあるが、上ガイドバー７が設置されることで、過度の変位が抑制され、Ｏリングが螺旋溝５１と干渉して摺れ等が生じるのを防止する。

以上のように、本実施形態のＯリング整列搬送装置１０は、多数のＯリングをセットするだけで、絡まりを解除した後、順に整列させて搬送することができる。よって、軟質のＯリングを傷つけることなく、効率的に次工程へ搬送することができるので、生産性が大きく向上する。

上記実施形態では、円形断面のＯリングを用いたが、長円形その他の断面形状であってもよく、Ｏリング形状に応じて最適となるように搬送スクリュー５の溝形状等を決定すればよい。また、ギア機構１１をモータ６に連結して駆動する構成としたが、駆動方法は特に制限されず、他の駆動源を使用してもよい。また、搬送スクリュー５の軸方向長によっては、上ガイドバー７は必ずしも設置する必要はなく、ギア機構１１の支持構造その他の装置構成を適宜変更することもできる。

このように、本発明のＯリング整列搬送装置は、各種製品の製造工程に利用されて、種々の形状のＯリングを効率よく搬送し、生産性を向上させるために有用である。

１０ Ｏリング整列搬送装置
１１ ギア機構
１２ 絡み解除機構
１３ 送り部
１ 太陽ギア
２ 遊星ギア
３ 内歯ギア
４ 偏心バー
４１ 係止部
５ 搬送スクリュー
５１ 螺旋溝
６ モータ
６１ 駆動軸
７ 上ガイドバー（ガイドバー）

Claims (6)

1. 水平方向に延びる駆動軸（６１）に連結された太陽ギア（１）と、該太陽ギアと同心配置された内歯ギア（３）と、これら両ギアの間に組み込まれて自転しつつ公転する遊星ギア（２）とからなるギア機構（１１）と、
   上記太陽ギアに同軸的に取り付けられて一体回転し、外周に形成された螺旋溝（５１）に複数のＯリングが懸架されて軸方向に送られる搬送スクリュー（５）と、
   上記遊星ギアに偏心させて取付けた偏心バー（４）を、上記搬送スクリューの基端部と平行に配置して、上記偏心バーと上記搬送スクリューの基端部外周に複数のＯリングを架け渡し、上記偏心バーが偏心回転しつつ上記搬送スクリューの外周を公転する間に複数のＯリングを分離する絡み解除機構（１２）とを備えていることを特徴とするＯリング整列搬送装置。
2. 上記偏心バーが、上記遊星ギアの先端面中央に固定される基部と、該基部から外方に屈曲して上記遊星ギアの自転軸と平行に延びる棒状のバー本体部からなる請求項１記載のＯリング整列搬送装置。
3. 上記偏心バーの先端に、上記バー本体部より大径の係止部（４１）を設けている請求項１または２記載のＯリング整列搬送装置。
4. 上記搬送スクリューの先端部の上方に間隔をおいて平行配置されたガイドバー（７）を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＯリング整列搬送装置。
5. 上記偏心バーと上記搬送スクリューの外径間の最大距離がＯリングの内径より大きく、最小距離がＯリングの内径より小さい値に設定される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＯリング整列搬送装置。
6. 上記搬送スクリューの上記螺旋溝の幅がＯリングの幅の２倍より小さく、上記螺旋溝の深さがＯリングの厚みより小さい値に設定される請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＯリング整列搬送装置。
   

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