JP6344858B2

JP6344858B2 - 振動式直線搬送装置

Info

Publication number: JP6344858B2
Application number: JP2015041950A
Authority: JP
Inventors: 正夫大橋
Original assignee: ゼンウェルオーダード株式会社
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: JP2016160066A

Description

本発明は、振動を利用して部品を直線的に搬送する振動式直線搬送装置に関する。

特許文献１〜４に示すように、従来から搬送路を往復振動させて部品を直線的に搬送するように構成された振動式直線搬送装置が知られている。このような振動式直線搬送装置は、スリムでコンパクトでありながら、振動ボウルフィーダと同様に部品を整列させながら供給する完結した整列供給装置となり得るので、近年では製造メーカの生産ライン等で数多く使われている。

特開２０１１−６１７４特開２００８−２６０５９０特開２００７−２１７１８６実用新案登録第３１８５１４６号

特許文献１，２，３に記載された先行技術では、上り勾配を伴う戻し送路（復路搬送路）が必須の構成要素となっているが、上り勾配が急になると、部品を搬送することが困難になったり、部品が転がり落ちたりするため、搬送路の高低差を大きくすることが困難であった。特許文献４に開示された先行技術では、往路搬送路および復路搬送路のそれぞれを上下二段に構成して搬送路の全長を長くしているので、上り勾配が急になることを抑えつつ搬送路の高低差を大きくすることができる。この先行技術では、往路搬送路および復路搬送路を共に振動発生器に直接連結して振動させているので個々の振動の調整（共振調整）は不要であるが、特許文献１のような一般的な振動式直線搬送装置と組み合わせた場合は、それぞれの共振点に近づける調整が必要であり、この調整が困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、往路搬送路および復路搬送路の各振動系を共振させるための調整を簡単に行うことができる、振動式直線搬送装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る振動式直線搬送装置の特徴は、搬送対象物品を一方から他方に向かって直線的に案内する第１往路搬送路と、前記第１往路搬送路の前記他方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記他方から前記一方に向かって直線的に案内する第１復路搬送路と、振動を発生させる振動発生装置と、第１ばね要素を有し、前記第１往路搬送路に前記振動発生装置が発生させた前記振動を伝達して前記搬送対象物品に前記一方から前記他方に向かう搬送力を付与するための第１振動伝達機構と、第２ばね要素を有し、前記第１復路搬送路に前記振動発生装置が発生させた前記振動を伝達して前記搬送対象物品に前記他方から前記一方に向かう搬送力を付与するための第２振動伝達機構と、前記第２振動伝達機構の全体としてのばね定数を無段階に調整するためのばね定数調整手段とを備え、前記第２振動伝達機構は、前記第１復路搬送路よりも下方に配置され、前記第１復路搬送路に前記第２ばね要素を介して連結された反作用質量体を有しており、前記ばね定数調整手段は、一端が前記第１復路搬送路に接続された第１トーションバーと、一端が前記反作用質量体に接続された第２トーションバーと、一端が前記第１トーションバーに接続され、かつ、他端が前記第２トーションバーに接続され、前記振動発生装置が発生させた前記振動により変位して前記第１トーションバーおよび前記第２トーションバーにねじり力を付与する連結アームと、前記第１トーションバーおよび前記第２トーションバーに対する前記連結アームの接続位置をこれらの軸方向において調整することによってこれらの有効長さを無段階に調整するように構成された有効長さ調整機構とを有していることにある。

この構成では、振動発生装置が発生させる振動によって、第１往路搬送路および第１振動伝達機構を含む第１振動系が振動されるとともに、第１復路搬送路および第２振動伝達機構を含む第２振動系が振動される。したがって、第１振動系を共振させるためには、振動発生装置から第１振動系に伝わる振動の周波数を第１振動系の固有周波数にほぼ一致させればよい。第２振動系を共振させるためには、第２振動系の固有周波数を振動発生装置から第２振動系に伝わる振動の周波数にほぼ一致させればよい。第１振動系に伝わる振動の周波数の調整は、例えば、振動発生装置の出力周波数を制御することによって簡単に行うことができる。また、第２振動系の固有周波数の調整は、ばね定数調整手段で第２振動伝達機構の全体としてのばね定数を無段階に調整することによって簡単に行うことができる。つまり、往路搬送路および復路搬送路の各振動系を共振させるための調整を簡単に行うことができる。

また、この構成では、有効長さ調整機構で第１トーションバーおよび第２トーションバーの有効長さを調整することによって、第１復路搬送路および第２振動伝達機構を含む第２振動系の固有周波数を調整することができる。有効長さ調整機構で第１トーションバーおよび第２トーションバーの有効長さを調整する際には、第１トーションバーおよび第２トーションバーに対する連結アームの接続位置をこれらの軸方向において調整するだけでよい。

また、本発明は、上記目的を達成するため、本発明に係る振動式直線搬送装置の特徴は、搬送対象物品を一方から他方に向かって直線的に案内する第１往路搬送路と、前記第１往路搬送路の前記他方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記他方から前記一方に向かって直線的に案内する第１復路搬送路と、振動を発生させる振動発生装置と、第１ばね要素を有し、前記第１往路搬送路に前記振動発生装置が発生させた前記振動を伝達して前記搬送対象物品に前記一方から前記他方に向かう搬送力を付与するための第１振動伝達機構と、第２ばね要素を有し、前記第１復路搬送路に前記振動発生装置が発生させた前記振動を伝達して前記搬送対象物品に前記他方から前記一方に向かう搬送力を付与するための第２振動伝達機構と、前記第２振動伝達機構の全体としてのばね定数を無段階に調整するためのばね定数調整手段とを備えてもよい。

この場合、振動式直線搬送装置は、前記第１往路搬送路の上方にこれと一体的に設けられ、前記第１復路搬送路の前記一方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記一方から前記他方に向かって直線的に案内する第２往路搬送路と、前記第１復路搬送路の上方にこれと一体的に設けられ、前記第２往路搬送路の前記他方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記他方から前記一方に向かって直線的に案内する第２復路搬送路とを備えることができる。この構成では、往路搬送路および復路搬送路のそれぞれが上下二段に構成されており、搬送路の全長が長くなっているので、上り勾配が急になることを抑えつつ搬送路の高低差を大きくすることができる。

また、振動式直線搬送装置は、前記第２ばね要素は板ばねを有しており、前記第２振動伝達機構は、前記第１復路搬送路よりも下方に配置され、前記第１復路搬送路に前記板ばねを介して連結された反作用質量体を有しており、前記ばね定数調整手段は、前記板ばねの上端部を前記第１復路搬送路に接続するための上側接続部と、前記板ばねの下端部を前記反作用質量体に接続するための下側接続部と、前記上側接続部または前記下側接続部を上下方向に移動させて前記上側接続部または前記下側接続部による前記板ばねの接続位置を調整することによって、前記板ばねの有効スパンを無段階に調整するように構成された有効スパン調整機構とを有することができる。この構成では、有効スパン調整機構で板ばねの有効スパンを調整することによって、第１復路搬送路および第２振動伝達機構を含む第２振動系の固有周波数を調整することができる。有効スパン調整機構で板ばねの有効スパンを調整する際には、上側接続部または下側接続部を上下方向に移動させて板ばねの接続位置を調整するだけでよい。

また、振動式直線搬送装置は、前記第２振動伝達機構は、前記第１復路搬送路よりも下方に配置され、前記第１復路搬送路に前記第２ばね要素を介して連結された反作用質量体を有しており、前記ばね定数調整手段は、前記第１復路搬送路に設けられた第１支持部と、前記第１復路搬送路の振動方向において前記第１支持部と対向するように前記反作用質量体に設けられた第２支持部と、前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置された非線形ばねと、前記第１支持部と前記第２支持部との間隔を調整することによって前記非線形ばねの動作長さを無段階に調整するように構成された動作長さ調整機構とを有することができる。この構成では、動作長さ調整機構で非線形ばねの動作長さを調整することによって、第１復路搬送路および第２振動伝達機構を含む第２振動系の固有周波数を調整することができる。動作長さ調整機構で非線形ばねの動作長さを調整する際には、第１支持部と第２支持部との間隔を調整するだけでよい。

削除

本発明の一実施形態に係る振動式直線搬送装置の構成を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る振動式直線搬送装置の構成を示す平面図である。図１におけるIII-III線断面図である。第２ばね要素およびばね定数調整手段の構成を前方から見た図である。図４におけるＶ-Ｖ線断面図である。他の実施形態に係る振動式直線搬送装置の構成を示す正面図である。図６に示したばね定数調整手段の構成を示す断面図である。図７におけるVIII-VIII線断面図である。他の実施形態に係る振動式直線搬送装置の構成を示す正面図である。図９に示したばね定数調整手段の構成を示す斜視図である。

以下、本発明に係る振動式直線搬送装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（振動式直線搬送装置１０の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る振動式直線搬送装置１０の構成を示す正面図である。図２は、振動式直線搬送装置１０の構成を示す平面図である。図３は、図１におけるIII-III線断面図である。以下の説明で用いる「前、後、左、右」の各方向は、図２中の矢印で示す方向を基準とする。また、方向を示す概念としての「一方」は「後方」を意味し、「他方」は「前方」を意味するものとする。

図１および図２に示す振動式直線搬送装置１０は、機械部品、食品および薬品などの搬送対象物品（図示省略）を前後方向において直線的に往復搬送し、搬送対象物品を姿勢制御しながら整列させて、前方に供給するものである。搬送対象物品を姿勢制御したり、整列させたりする工程は、一般に「ツーリング」または「オリエンテーションデバイス」と称される。

図２および図３に示すように、振動式直線搬送装置１０は、往路搬送路ユニット１２と、復路搬送路ユニット１４と、ツーリングユニット１６とを備えている。これらが一体となって搬送対象物品を搬送するための搬送部１８が構成されている。

図２に示すように、往路搬送路ユニット１２は、搬送対象物品を一方から他方に向かって直線的に案内する第１往路搬送路２０と、第１往路搬送路２０の上方において搬送対象物品を一方から他方に向かって直線的に案内する第２往路搬送路２２とを有している。図３に示すように、第１往路搬送路２０および第２往路搬送路２２は、上下二段に一体的に形成されている。第１往路搬送路２０の搬送面Ｒ１は、上り勾配が０度となるように形成されており、第２往路搬送路２２の搬送面Ｒ３は、上り勾配が１度となるように形成されている。第２往路搬送路２２の底部２４は、一定厚さの板状に形成されており、第１往路搬送路２０の天井面Ｑ１は、搬送対象物品の搬送方向に向かって１度の勾配で高くなるように形成されている。また、第１往路搬送路２０の互いに対向する２つの側面Ｔ１，Ｔ２間の間隔は、搬送対象物品の搬送方向に向かって広くなっている。したがって、搬送面Ｒ１と天井面Ｑ１と２つの側面Ｔ１，Ｔ２とで囲まれた空間Ｓ１は、搬送対象物品の搬送方向に向かって広くなっており、搬送面Ｒ１を搬送される搬送対象物品は、空間Ｓ１において詰まり難い。

図２に示すように、復路搬送路ユニット１４は、搬送対象物品を他方から一方に向かって直線的に案内する第１復路搬送路２６と、第１復路搬送路２６の上方において搬送対象物品を他方から一方に向かって直線的に案内する第２復路搬送路２８とを有している。図３に示すように、第１復路搬送路２６および第２復路搬送路２８は、上下二段に一体的に形成されている。第１復路搬送路２６の搬送面Ｒ２は、上り勾配が６度となるように形成されており、第２復路搬送路２８の搬送面Ｒ４は、上り勾配が６．５度となるように形成されている。第２復路搬送路２８の底部３０は、一定厚さの板状に形成されており、第１復路搬送路２６の天井面Ｑ２は、搬送対象物品の搬送方向に向かって６．５度の勾配で高くなるように形成されている。したがって、搬送面Ｒ２と天井面Ｑ２と２つの側面Ｕ１，Ｕ２とで囲まれた空間Ｓ２は、搬送対象物品の搬送方向に向かって広くなっており、搬送面Ｒ２を搬送される搬送対象物品は、空間Ｓ２において詰まり難い。

図２に示すように、第１往路搬送路２０の他方側の端部２０ｂは、第１復路搬送路２６の他方側の端部２６ｂに繋がっている。第１復路搬送路２６の一方側の端部２６ａは、第２往路搬送路２２の一方側の端部２２ａに繋がっている。第２往路搬送路２２の他方側の端部２２ｂは、第２復路搬送路２８の他方側の端部２８ｂに繋がっている。これにより第１往路搬送路２０の一方側の端部２０ａから第２復路搬送路２８の一方側の端部２８ａに至る搬送路１８が構成されている。この搬送路１８では、第１往路搬送路２０の一方側の端部２０ａが最も低くなっており、第２復路搬送路２８の一方側の端部２８ａが最も高くなっている。

図２に示すように、第１往路搬送路２０の他方側の端部２０ｂと、第１復路搬送路２６の他方側の端部２６ｂとの間には、搬送対象物品の流入量を一定量に制限するための制限板３２が設けられている。制限板３２の下端部は、搬送方向に向かって開かれている。これにより、復路搬送路ユニット１４の空間Ｓ２や制限板３２における搬送対象物品の詰まりが発生し難くなっている。

図２に示すように、第２往路搬送路２２と第２復路搬送路２８との境界部には、前後方向に長いスリット状の貫通孔３４が、復路搬送路ユニット１４の空間Ｓ２に向けて貫通するように形成されている。復路搬送路ユニット１４の空間Ｓ２を構成する部分は、トンネル状に形成されているが、空間Ｓ２の内部を貫通孔３４から簡単に視認できる。したがって、空間Ｓ２を搬送される搬送対象物品の搬送状況を簡単に確認できる。

図２に示すように、ツーリングユニット１６は、搬送対象物品を姿勢制御したり、整列させたりするためのツーリング部３６と、姿勢制御されて整列させられた搬送対象物品を前方に向けて搬送するためのシュート部３８とを有している。図示していないが、ツーリング部３６には、ツーリングに適した形状をした切り欠きやツーリング部材が設けられている。ツーリング部３６で姿勢制御されなかった搬送対象物品や、整列させられなかった搬送対象物品は、ツーリング部３６から第１往路搬送路２０に落下して搬送路１８の上流側端部に戻される。

図３に示すように、振動式直線搬送装置１０は、さらに、振動発生装置４０と、第１振動伝達機構４２と、第２振動伝達機構４４と、ばね定数調整手段４６とを備えている。振動発生装置４０、第１振動伝達機構４２および第２振動伝達機構４４は、第１往路搬送路２０および第１復路搬送路２６よりも下方に配置された下側振動体４８を共有している。下側振動体４８は、往路搬送路ユニット１２および復路搬送路ユニット１４に対する「反作用質量体」として機能する。

図３に示す振動発生装置４０は、電気エネルギーを直線往復運動に変換して、往路搬送路ユニット１２、復路搬送路ユニット１４およびツーリングユニット１６を往復変位させるための振動を発生させるものである。この振動発生装置４０は、上記の下側振動体４８と、電磁石（図示省略）と、可動鉄心（図示省略）とを有している。下側振動体４８は、振動発生装置４０が発生させた振動を吸収する「反作用質量体」であり、鉄等からなるブロック状の本体部４８ａと、本体部４８ａにボルト５０を用いて接続された板状のカバー４８ｂとを有している。本体部４８ａの下面には、ゴムおよびコイルバネ等の弾性を有する複数（本実施形態では４個）の防振弾性体５２が設けられている。

図示していないが、電磁石は、交流電圧を印加することによって磁力を発生するように構成されており、下側振動体４８における本体部４８ａに固定されている。可動鉄心は、電磁石に対して接近と離隔とを繰り返すように構成されており、往路搬送路ユニット１２を支持する上側振動体５４に固定されている。電磁石には、任意の周波数の交流電圧を供給するための電源制御部（図示省略）が接続されている。したがって、電磁石に供給する交流電圧の周波数を電源制御部で制御することによって、振動発生装置４０が発生させる振動の周波数を調整することができる。

図３に示すように、第１振動伝達機構４２は、往路搬送路ユニット１２を構成する第１往路搬送路２０に振動発生装置４０が発生させた振動を伝達して、搬送対象物品に一方から他方に向かう搬送力を付与するものである。第１振動伝達機構４２は、上記の下側振動体４８と、上記の上側振動体５４と、前後一対の第１ばね要素５６とを有している。上側振動体５４は、振動発生装置４０が発生させた振動を吸収するものであり、ブロック状の本体部５４ａを有している。本体部５４ａの上面には、往路搬送路ユニット１２が載置されている。この往路搬送路ユニット１２が本体部５４ａに対して複数のボルト５８を用いて接続されている。前後一対の第１ばね要素５６のそれぞれは、下側振動体４８と上側振動体５４とを連結する板ばね５６ａを有している。上側振動体５４および往路搬送路ユニット１２は、前後一対の板ばね５６ａを介して下側振動体４８に対して支持されている。

図３に示すように、第２振動伝達機構４４は、復路搬送路ユニット１４を構成する第１復路搬送路２６に振動発生装置４０が発生させた振動を伝達して、第１復路搬送路２６および第２復路搬送路２８のそれぞれの搬送対象物品に他方から一方に向かう搬送力を付与するものである。第２振動伝達機構４４は、「反作用質量体」としての下側振動体４８と、下側振動体４８のカバー４８ｂに２本のボルト６０で接続された前後一対の第２ばね要素６２とを有している。本実施形態の各第２ばね要素６２は、２枚の板ばね６４で構成された板ばねである。

図４は、第２ばね要素６２およびばね定数調整手段４６の構成を前方から見た図である。図５は、図４におけるＶ-Ｖ線断面図である。図４および図５に示すように、本実施形態では、前後一対の第２ばね要素６２のそれぞれに対してばね定数調整手段４６が設けられている。前側のばね定数調整手段４６と後側のばね定数調整手段４６とは、ほぼ同様に構成されているので、以下には、前側のばね定数調整手段４６について説明し、後側のばね定数調整手段４６についての説明は省略する。

図４に示すように、ばね定数調整手段４６は、第２ばね要素６２を構成する２枚の板ばね６４の上端部を第１復路搬送路２６に接続する上側接続部６６と、２枚の板ばね６４の下端部を下側振動体４８に接続する下側接続部６８と、２枚の板ばね６４の有効スパンを無段階に調整する有効スパン調整機構７０とを有している。

図４に示すように、上側接続部６６は、第１復路搬送路２６に固定されるブロック状の固定部７２と、各板ばね６４の上端部を前後方向から挟持するための挟持部７４とを有している。固定部７２には、貫通孔７２ａが左右方向に延びて形成されている。貫通孔７２ａに挿通されたボルト７６が第１復路搬送路２６に形成されたねじ穴７８に螺合されることによって、固定部７２が第１復路搬送路２６に固定されている。図５に示すように、固定部７２が第１復路搬送路２６に固定された状態において、固定部７２の上部は第１復路搬送路２６に当接されており、これによりボルト７６を中心とする上側接続部６６の回動が防止されている。

図５に示すように、挟持部７４は、固定部７２と一体的に形成されたブロック状のばね接続部８０と、板状の座金８２と、各板ばね６４の上端部間に配置された板状のスペーサ８４とを有している。ばね接続部８０には、２つのねじ穴８０ａが左右方向に間隔を隔てて形成されている。座金８２、前側の板ばね６４、スペーサ８４、後側の板ばね６４のそれぞれには、各ねじ穴８０ａに対応する２つの貫通孔が形成されている。これらの貫通孔に挿通されたボルト８６がねじ穴８０ａに螺合されることによって、各板ばね６４の上端部がばね接続部８０に接続されている。

図５に示すように、下側接続部６８は、下側振動体４８に固定される固定部９０と、板ナット９２と、板状の座金９４と、板状の第１スペーサ９６と、板状の第２スペーサ９８とを有している。

図４に示すように、固定部９０は、前方から見たときの形状が四角形となるようにブロック状に形成されている。固定部９０の左側部には、２つのねじ穴１００が上下方向に間隔を隔てて左右方向に延びて形成されている。下側振動体４８のカバー４８ｂには、各ねじ穴１００に対応する２つの貫通孔１０２が形成されており、各貫通孔１０２に挿通されたボルト６０が各ねじ穴１００に螺合されることによって、固定部９０が下側振動体４８に固定されている。

図４に示すように、固定部９０には、２つの貫通孔９０ａが左右方向に間隔を隔てて前後方向に貫通して形成されている。各貫通孔９０ａは、上下方向に長い長孔である。固定部９０の前面の左右方向両端部には、座金９４および第２スペーサ９８（図５）を上下方向に案内するための突起状のガイド部９０ｂが上下方向に延びて形成されている。固定部９０の前面の下端部には、各板ばね６４の下端部に当接する突起状の当接部９０ｃが左右方向に延びて形成されている。図５に示すように、固定部９０の後面の左右方向両端部には、板ナット９２を上下方向に案内するための突起状のガイド部９０ｄが上下方向に延びて形成されている。

図５に示すように、板ナット９２には、２つのねじ穴９２ａが左右方向に間隔を隔てて形成されている。板ナット９２の左右方向長さは、左右両側のガイド部９０ｄ，９０ｄ間の長さよりもやや短くされている。座金９４および第２スペーサ９８には、板ナット９２の各ねじ穴９２ａに対応する貫通孔が形成されている。各板ばね６４には、固定部９０の各貫通孔９０ａに対応する貫通孔（長孔）が上下方向に長くなるように形成されている。座金９４、第２スペーサ９８、各板ばね６４および第１スペーサ９６のそれぞれの左右方向長さは、左右両側のガイド部９０ｂ，９０ｂ間の長さよりもやや短くされている。座金９４、前側の板ばね６４、第１スペーサ９６、後側の板ばね６４、第２スペーサ９８および固定部９０のそれぞれの貫通孔に挿通されたボルト１０４がねじ穴９２ａに螺合されることによって、各板ばね６４が第２スペーサ９８と座金９４との間で固定されている。

図５に示すボルト１０４を緩めた状態では、このボルト１０４と座金９４と第１スペーサ９６と第２スペーサ９８と板ナット９２を上下方向に移動させることができるので、下側接続部６８による各板ばね６４の接続位置を変更でき、各板ばね６４の有効スパンＬを調整できる。下側接続部６８に組み込まれたこれらの部品によって、各板ばね６４の有効スパンＬを調整するための有効スパン調整機構７０が構成されている。各板ばね６４の下端部は当接部９０ｃに当接しているので、ボルト１０４を緩めた状態でも各板ばね６４と固定部９０との位置関係は変わらない。したがって、各板ばね６４で支持された第１復路搬送路２６の高さは変わらない。

図５に示すように、各板ばね６４の有効スパンＬのうち、最長有効スパンをＬ１とし、最短有効スパンをＬ２とすると、本実施形態では、最長有効スパンＬ１が５０ｍｍとなり、最短有効スパンＬ２が４０ｍｍとなる。最長有効スパンＬ１と最短有効スパンＬ２との間では、有効スパンＬを無段階に調整できる。

（振動式直線搬送装置１０の動作）
上記のように構成された振動式直線搬送装置１０は、各種の製品を製造する製造ラインに設置される。振動式直線搬送装置１０を使用する際には、作業者は、搬送対象物品の種類を考慮して、ツーリングユニット１６にツーリング部材（図示省略）を取り付ける。

また、作業者は、図３に示す振動発生装置４０の電源制御部（図示省略）を操作して、往路搬送路ユニット１２、ツーリングユニット１６および第１振動伝達機構４２を含む第１振動系Ｗ１に伝達される振動の周波数が、第１振動系Ｗ１の固有周波数に近づくように振動発生装置４０の出力周波数を制御する。これにより、往路搬送路ユニット１２およびツーリングユニット１６を大きく振動（共振）させることができるので、第１往路搬送路２０、第２往路搬送路２２およびツーリングユニット１６の搬送対象物品を一方から他方に向けて効率よく搬送することができる。

また、作業者は、図５に示す有効スパン調整機構７０を操作して、復路搬送路ユニット１４および第２振動伝達機構４４を含む第２振動系Ｗ２（図３）の固有周波数を、振動発生装置４０から第２振動系Ｗ２に伝達される振動の周波数に近づくように調整する。これにより、復路搬送路ユニット１４を大きく振動（共振）させることができるので、第１復路搬送路２６および第２復路搬送路２８の搬送対象物品を他方から一方に向けて効率よく搬送することができる。

一般に、板ばねのヤング率をＥ、幅をｂ、板厚をｔ、有効スパンをＬとすると、ばね定数Ｋは、以下の数１式で与えられる。図５に示すように、本実施形態では、第２ばね要素６２が２枚の板ばね６４で構成されているので、全体では２倍のばね定数となる。

数１式より、板ばねのばね定数Ｋは、有効スパンＬの３乗に反比例することがわかる。本実施形態では、２枚の板ばね６４の有効スパンＬを、有効スパン調整機構７０によって４０〜５０ｍｍまでの範囲で調整できるので、最短有効スパンＬ２（４０ｍｍ）では、最長有効スパンＬ１（５０ｍｍ）の約２倍のばね定数Ｋを得ることができる。

一般に、振動系の質量をｍとすると、当該振動系の固有周波数（円振動数）ωは、以下の数２式で与えられる。本実施形態では、第２振動系Ｗ２（図３）が復路搬送路ユニット１４と前後一対の第２ばね要素６２とを有しているので、復路搬送路ユニット１４の質量を質量ｍとし、１つの第２ばね要素６２全体のばね定数をばね定数Ｋとして、固有周波数（円振動数）ωが算出される。

数１式および数２式より、本実施形態では、第２振動系Ｗ２（図３）の固有周波数ωを最低周波数から最高周波数まで２倍近くに調整できることがわかる。例えば、各板ばね６４の有効スパンＬが最長有効スパンＬ１（５０ｍｍ）のときの固有周波数を１００Ｈｚとすると、最短有効スパンＬ２（４０ｍｍ）のときの固有周波数を２００Ｈｚ程度まで高くすることができる。第２振動系Ｗ２（図３）の固有周波数が、振動発生装置４０から第２振動系Ｗ２に伝わる振動の周波数に近づくと、復路搬送路ユニット１４が大きく振動（共振）し、第１復路搬送路２６および第２復路搬送路２８の搬送対象物品が他方から一方に向けて効率よく搬送される。

（振動式直線搬送装置１０の効果）
本実施形態によれば、上記構成により以下の各効果を奏することができる。すなわち、本実施形態では、振動発生装置４０から第１振動系Ｗ１に伝わる振動の周波数を第１振動系Ｗ１の固有周波数にほぼ一致させることによって第１振動系Ｗ１を共振させているが、第１振動系Ｗ１に伝わる振動の周波数の調整は、振動発生装置４０の出力周波数を制御することによって簡単に行うことができる。また、第２振動系Ｗ２の固有周波数を振動発生装置４０から第２振動系Ｗ２に伝わる振動の周波数に一致させることによって第２振動系Ｗ２を共振させているが、第２振動系Ｗ２の固有周波数の調整は、ばね定数調整手段４６で簡単に行うことができる。

図３に示すように、往路搬送路ユニット１２および復路搬送路ユニット１４のそれぞれが上下二段に構成されており、搬送路１８の全長が長くなっているので、上り勾配を緩やかにしながら搬送路１８の高低差を大きくすることができる。

図５に示すように、有効スパン調整機構７０で各板ばね６４の有効スパンＬを調整することによって、第２振動系Ｗ２（図３）の固有周波数を簡単に調整できる。つまり、有効スパン調整機構７０で各板ばね６４の有効スパンＬを調整する際には、上側接続部６６または下側接続部６８を上下方向に移動させて各板ばね６４の接続位置を調整するだけでよい。

（他の実施形態）
なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、図５に示すように、上記実施形態では、下側接続部６８が有効スパン調整機構７０を有しているが、上側接続部（図示省略）が有効スパン調整機構７０を有していてもよい。この場合でも、上側接続部を上下方向に移動させて上側接続部による各板ばね６４の接続位置を調整することによって、板ばねの有効スパンを無段階に調整できる。また、上記実施形態のばね定数調整手段４６は、第２ばね要素６２と一体的に形成されているが、ばね定数調整手段は、第２ばね要素から独立して形成されてもよい。

（振動式直線搬送装置１１０の構成）
図６は、他の実施形態に係る振動式直線搬送装置１１０の構成を示す正面図である。図７は、振動式直線搬送装置１１０で用いられるばね定数調整手段１１４の構成を示す断面図である。図６に示すように、振動式直線搬送装置１１０では、第２振動伝達機構１１２の全体としてのばね定数を無段階に調整するためのばね定数調整手段１１４が、第２ばね要素１１６から独立して形成されている。なお、ばね定数調整手段１１４は第２振動伝達機構１１２の一部である。

図６に示すように、ばね定数調整手段１１４は、第１復路搬送路１１８に設けられた前後一対の第１支持部１２０と、下側振動体１２２に設けられた前側の第２支持部１２４と、下側振動体１２２に設けられた後側の第２支持部１２４’と、前後一対の非線形ばね１２６と、非線形ばね１２６の動作長さを無段階に調整するための動作長さ調整機構１２８とを有している。下側振動体１２２は、第１復路搬送路１１８に第２ばね要素１１６を介して連結された「反作用質量体」である。

図６に示すように、各第１支持部１２０は、第１復路搬送路１１８の下部から下方に突出するように半円状に形成されている。前側の第２支持部１２４は、第１復路搬送路１１８の振動方向において前側の第１支持部１２０に対して後方から対向するように設けられている。後側の第２支持部１２４’は、第１復路搬送路１１８の振動方向において後側の第１支持部１２０に対して前方から対向するように設けられている。各非線形ばね１２６は、円錐状のコイルばねであり、前側の第１支持部１２０と前側の第２支持部１２４との間および後側の第１支持部１２０と後側の第２支持部１２４'との間にそれぞれ配置されている。

図７に示すように、各第２支持部１２４，１２４’は、前方から見たときの形状が四角形（図示省略）となるようにブロック状に形成されている。各第２支持部１２４，１２４’には、ねじ穴１２４ａ，１２４’ａが前後方向に延びて形成されている。各非線形ばね１２６の大径側の端部は、各第１支持部１２０に形成された溝１２０ａに配置されている。各非線形ばね１２６の小径側の端部は、各第２支持部１２４，１２４'に形成された溝１２４ｂ，１２４'ｂに配置されている。

図７に示すように、動作長さ調整機構１２８は、基台１３０と、調整ねじ部１３２とを有している。基台１３０は、下側振動体１２２に固定される固定部１３４と、調整ねじ部１３２を支持する支持部１３６とを有している。固定部１３４には、固定用のボルト１３７が挿通される２つの貫通孔１３４ａが前後方向に間隔を隔てて形成されている。固定部１３４には、各第２支持部１２４，１２４'が当接されている。

図８は、図７におけるVIII-VIII線断面図である。図７は、ばね定数調整手段１１４全体の断面を示しているが、図８は、ばね定数調整手段１１４の基台１３０の断面を示している。図７に示すように、基台１３０の支持部１３６には、調整ねじ部１３２が挿通される貫通孔１３８が前後方向に延びて形成されている。図８に示すように、支持部１３６における基端部１３６ａと先端部１３６ｂとの間には、支持部１３６の表面（上面）から貫通孔１３８に至るスリット１４０が形成されている。先端部１３６ｂにおけるスリット１４０と対応する部分には、貫通孔１４２が形成されており、基端部１３６ａにおけるスリット１４０と対応する部分には、ねじ穴１４４が形成されている。貫通孔１４２には、ボルト１４６が挿通されており、このボルト１４６がねじ穴１４４に螺合されている。

図７に示すように、調整ねじ部１３２は、基台１３０の貫通孔１３８に配置された棒状部１５０と、棒状部１５０の前後両側に設けられた前側雄ねじ部１５２および後側雄ねじ部１５４と、棒状部１５０と後側雄ねじ部１５４との間に設けられた回転操作部１５６とを有している。前側雄ねじ部１５２および後側雄ねじ部１５４は、互いに逆方向の雄ねじを有しており、回転操作部１５６は、六角ナットで構成されている。前側雄ねじ部１５２は、前側の第２支持部１２４のねじ穴１２４ａに螺合されており、後側雄ねじ部１５４は、後側の第２支持部１２４'のねじ穴１２４'ａに螺合されている。

図６に示す第２振動伝達機構１１２においては、前後一対の第２ばね要素１１６およびばね定数調整手段１１４を含む全体が、特定のばね定数を持つことになる。このばね定数は、ばね定数調整手段１１４で無段階に調整できる。ばね定数を調整する際には、作業者は、図７に示すボルト１４６を緩めてスリット１４０を挟んだ両側の部分を互いに離間させる。すると、貫通孔１３８に挿通された調整ねじ部１３２を挟持する力が低下して、調整ねじ部１３２が回転可能となる。

続いて、作業者は、図７に示す回転操作部１５６をスパナで回転させる。回転操作部１５６を回転させると、前側雄ねじ部１５２および後側雄ねじ部１５４が同量だけ同時に回転される。したがって、前後一対の第２支持部１２４，１２４'が互いに反対方向に同量だけ移動され、前側の第１支持部１２０と前側の第２支持部１２４との間隔および後側の第１支持部１２０と後側の第２支持部１２４'との間隔が調整される。これにより、前後一対の非線形ばね１２６が同量だけ無段階に圧縮され、各非線形ばね１２６の動作長さが最長有効長さＭ１から最短有効長さＭ２までの間で無段階に調整される。その結果、各非線形ばね１２６のばね定数が無段階に調整され、ひいては第２振動伝達機構１１２の全体のばね定数が無段階に調整される。ばね定数の調整作業が完了すると、作業者は、ボルト１４６を締め付けて調整ねじ部１３２を固定する。

図７に示す動作長さ調整機構１２８は、ボルト１４６を締め付けたときに、貫通孔１３８の内面が調整ねじ部１３２を締め付け方向（すなわち固定部１３４側）に押圧するように構成されてもよい。例えば、貫通孔１３８の軸心は、各第２支持部１２４，１２４'に形成されたねじ穴１２４ａ，１２４'ａの軸心に対して固定部１３４側にずらして配置されてもよい。この構成によれば、調整ねじ部１３２に接続された前後一対の第２支持部１２４，１２４'を固定部１３４に押し付けることができるので、運転時のがたつきを防止できる。

非線形ばね１２６としては、円錐状のコイルばねに代えて、巻きピッチを変化させたコイルばねや、素線の径を変化させたコイルばねや、紡錘形等の他の形状のコイルばねが用いられてもよい。非線形ばね１２６の数は、その形状や大きさに応じて適宜変更されてもよい。例えば、対称形状（紡錘形等）のコイルばねを用いる場合には、その数は１つであってもよい。

（振動式直線搬送装置１６０の構成）
図９は、他の実施形態に係る振動式直線搬送装置１６０の構成を示す正面図である。図１０は、振動式直線搬送装置１６０で用いられるばね定数調整手段１６４の構成を示す斜視図である。図９に示すように、振動式直線搬送装置１６０では、第２振動伝達機構１６２の全体としてのばね定数を無段階に調整するためのばね定数調整手段１６４が、第２ばね要素１６６から独立して形成されている。なお、ばね定数調整手段１６４は第２振動伝達機構１６２の一部である。第２振動伝達機構１６２においては、前後一対の第２ばね要素１６６と、ばね定数調整手段１６４とを含む全体が特定のばね定数を持つことになる。

図９に示すように、ばね定数調整手段１６４は、第１復路搬送路１６８に設けられた第１トーションバー１７０と、下側振動体１６９に設けられた第２トーションバー１７２と、これらを連結する連結アーム１７４とを有している。下側振動体１６９は、第１復路搬送路１６８に第２ばね要素１６６を介して連結された「反作用質量体」である。

図１０に示すように、第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２は、鋼によって六角形の棒状に形成されている。これらは、捻る時の反発力を利用したばねの一種である。第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２のそれぞれの基端部には、基台１７０ａ，１７２ａが設けられている。第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２に対応する基台１７０ａおよび１７２ａを接続する方法としては、溶接による方法や圧入による方法が用いられてもよい。基台１７０ａおよび１７２ａには、２つの貫通孔（図示省略）が前後方向に間隔を隔てて形成されている。基台１７０ａの各貫通孔に挿通されたボルト１７０ｂが第１復路搬送路１６８に形成されたねじ穴（図示省略）に螺合されることによって、第１トーションバー１７０の一端が第１復路搬送路１６８に接続されている。基台１７２ａの各貫通孔に挿通されたボルト１７２ｂが下側振動体１６９に形成されたねじ穴（図示省略）に螺合されることによって、第２トーションバー１７２の一端が下側振動体（反作用質量体）１６９に接続されている。

図１０に示すように、連結アーム１７４は、第１トーションバー１７０に接続される第１部分１７６と、第２トーションバー１７２に接続される第２部分１７８と、第１部分１７６と第２部分１７８とを連結する連結部１８０とを有している。

図１０に示すように、第１部分１７６は、図９に示す第２ばね要素１６６とほぼ同じ角度で傾斜する棒状の本体部１８２ａと、本体部１８２ａの上端部に後方から近接するように設けられた挟持部１８４ａとを有している。本体部１８２ａの上端と挟持部１８４ａの上端とは、弾性変形可能な薄肉部１８６ａを介して連結されている。本体部１８２ａと挟持部１８４ａとの境界部には、第１貫通孔１８８ａが左右方向に延びて形成されている。第１貫通孔１８８ａは、本体部１８２ａおよび挟持部１８４ａの互いに対向する対向面（図示省略）によって、第１トーションバー１７０の断面とほぼ同じサイズの六角形に形成されている。挟持部１８４ａにおける本体部１８２ａと対向する部分には、ボルト１９０ａが挿通される第２貫通孔（図示省略）が形成されており、本体部１８２ａにおける挟持部１８４ａと対向する部分には、ボルト１９０ａが螺合されるねじ穴（図示省略）が形成されている。これらの第２貫通孔およびねじ穴は、第１貫通孔１８８ａとの干渉を避けるように、第１貫通孔１８８ａの下方（または上方）に形成されている。

図１０に示すように、第２部分１７８は、第１部分１７６と点対称となるように構成されている。つまり、第２部分１７８は、第１部分１７６と同様に、本体部１８２ｂと、挟持部１８４ｂと、薄肉部１８６ｂと、第１貫通孔１８８ｂと、ボルト１９０ｂとを有している。第１部分１７６と第２部分１７８とは、前後方向にずれて配置されており、第１部分１７６の下端と第２部分１７８の上端とは、板状の連結部１８０を介して連結されている。第１部分１７６と連結部１８０との境界部には、弾性変形可能な薄肉部１９２が形成されており、第２部分１７８と連結部１８０との境界部には、弾性変形可能な薄肉部１９４が形成されている。

連結アーム１７４を用いて第１トーションバー１７０と第２トーションバー１７２とを連結する際には、作業者は、連結アーム１７４の一端に設けられた第１貫通孔１８８ａに第１トーションバー１７０を挿通させ、連結アーム１７４の他端に設けられた第１貫通孔１８８ｂに第２トーションバー１７２を挿通させる。続いて、連結アーム１７４を第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２の軸方向に移動させて、連結アーム１７４を所定位置に配置する。その後、ボルト１９０ａを締め付けて、本体部１８２ａと挟持部１８４ａとで第１トーションバー１７０を挟持する。また、ボルト１９０ｂを締め付けて、本体部１８２ｂと挟持部１８４ｂとで第２トーションバー１７２を挟持する。

ボルト１９０ａ，１９０ｂを緩めると、第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２に対する連結アーム１７４の固定状態を解除できるので、連結アーム１７４の位置を上記軸方向において調整できる。つまり、第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２の有効長さＮを、最長有効長さＮ１から最短有効長さＮ２までの間で無段階に調整できる。有効長さＮを短くするにつれて、有効長さＮの３乗に反比例してばね定数が増加する。この作業により、第２振動伝達機構１６２の全体のばね定数を簡単に調整できる。第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２は、振動発生装置４０が発生させた振動等で連結アーム１７４が変位したとき、連結アーム１７４から捻り力を受けるが、曲げ荷重も同時に受けてこれに伴う変形を生じる。したがって、ばね定数調整手段１６４は、これらを合わせたばね定数を持つことになる。

なお、図１０に示す連結部１８０は、薄肉部１９２，１９４を弾性変形させることによって、第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２の上下方向における取付誤差を吸収するものであるが、この連結部１８０は省略されてもよい。また、図１０に示す第１トーションバー１７０および第２トーションバー１７２の断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、四角形や五角形等の他の形状であってもよい。

１０…振動式直線搬送装置、２０…第１往路搬送路、２６…第１復路搬送路、
４０…振動発生装置、４２…第１振動伝達機構、４４…第２振動伝達機構、
４６…ばね定数調整手段、５６…第１ばね要素、６２…第２ばね要素

Claims

搬送対象物品を一方から他方に向かって直線的に案内する第１往路搬送路と、
前記第１往路搬送路の前記他方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記他方から前記一方に向かって直線的に案内する第１復路搬送路と、
振動を発生させる振動発生装置と、
第１ばね要素を有し、前記第１往路搬送路に前記振動発生装置が発生させた前記振動を伝達して前記搬送対象物品に前記一方から前記他方に向かう搬送力を付与するための第１振動伝達機構と、
第２ばね要素を有し、前記第１復路搬送路に前記振動発生装置が発生させた前記振動を伝達して前記搬送対象物品に前記他方から前記一方に向かう搬送力を付与するための第２振動伝達機構と、
前記第２振動伝達機構の全体としてのばね定数を無段階に調整するためのばね定数調整手段とを備え、
前記第２振動伝達機構は、前記第１復路搬送路よりも下方に配置され、前記第１復路搬送路に前記第２ばね要素を介して連結された反作用質量体を有しており、
前記ばね定数調整手段は、
一端が前記第１復路搬送路に接続された第１トーションバーと、
一端が前記反作用質量体に接続された第２トーションバーと、
一端が前記第１トーションバーに接続され、かつ、他端が前記第２トーションバーに接続され、前記振動発生装置が発生させた前記振動により変位して前記第１トーションバーおよび前記第２トーションバーにねじり力を付与する連結アームと、
前記第１トーションバーおよび前記第２トーションバーに対する前記連結アームの接続位置をこれらの軸方向において調整することによってこれらの有効長さを無段階に調整するように構成された有効長さ調整機構とを有している、振動式直線搬送装置。
前記第１往路搬送路の上方にこれと一体的に設けられ、前記第１復路搬送路の前記一方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記一方から前記他方に向かって直線的に案内する第２往路搬送路と、
前記第１復路搬送路の上方にこれと一体的に設けられ、前記第２往路搬送路の前記他方側の端部に繋がって前記搬送対象物品を前記他方から前記一方に向かって直線的に案内する第２復路搬送路とを備えている、請求項１に記載の振動式直線搬送装置。