JP6540926B1 - 物品整列装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、密接状態で搬送される物品であっても、確実に連続する物品の間に一定の間隔を形成することができる物品整列装置を提供する。
【解決手段】第１スクリュー１と第２スクリュー２とは、略棒状でその周面に螺旋状の溝１１，２１が形成され、長手方向の軸心Ｃ１，Ｃ２回りに回転駆動され、各々の軸心Ｃ１，Ｃ２が搬送経路Ｐと平行、かつ、搬送される物品Ｍを挟むように配置される。溝１１と溝２１とは、物品Ｍを挟持搬送しつつ、平面視方向と平行な回転軸周りに回転させる回転領域３を備えている。回転領域３は、第１位置において第１姿勢にある物品Ｍが、第２位置において第２姿勢に変更されるとしたとき、第１位置と第２位置との距離は、第１姿勢にある物品Ｍの前端部と第２姿勢にある物品Ｍの後端部とを接したときの各々の平面視形状の重心間の搬送方向距離よりも小さくなるよう構成されている当接領域を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送路に沿って搬送される物品を整列させる物品整列装置、特に、連続する物品の間に一定の間隔を形成する物品整列装置に関する。

近年、様々な作業現場においてオートメーション化が進んでいる。例えば、搬送路に沿って物品を搬送しつつ、物品に対して処理を施したり、物品の仕分けを行なったり、という作業がオートメーション化されている。これらの作業をオートメーション化するためには、搬送路上での物品の姿勢や連続する物品の間隔を一定にする必要がある。

例えば、特許文献１の容器整列装置では、搬送経路に沿って配置され、同一速度で反対方向に駆動される２本のスクリューを備えており、この２本のスクリューの間を容器が搬送されるように構成されている。この２本のスクリューには溝形状と螺子山形状が互いに異なる形状に形成されている。また、この２本のスクリューの中間部では、一方のリード角が他方のリード角よりも大きくなるように構成されている。これにより、容器の姿勢および連続する容器の間隔を一定にすることができる。

また、特許文献２の容器搬送装置では、搬送コンベアの一側にホイールを設けている。このホイールの外周部には、複数の係合爪が等間隔に設けられている。搬送コンベアの搬送速度よりも遅い周速度でこのホイールを回転駆動することにより、接触状態で搬送される容器の間に係合爪の先端が入り込むとともに、上流側の容器の搬送を規制する。これにより、連続する容器の間に一定の間隔を形成することができる。

特開平８-１０４４１３号公報 実開昭６２-１３６４１７号公報

上述したように、特許文献１，２の技術によれば、搬送経路に沿って搬送される物品の間に一定の間隔を形成することができる。しかしながら、特許文献１の容器整列装置では、連続する容器がいずれも横長姿勢（搬送方向長さよりも搬送方向に直交する方向の長さが長い姿勢）で、密接状態で搬送される場合には、容器の角付近にスクリューの山が当たり、容器を破損するおそれがある。特許文献２の容器搬送装置では、搬送コンベアの速度とホイールの周速度との同期をとる必要があり、同期が取れない場合には係合爪の先端が容器に接触し、容器を破損するおそれがある。特に、容器の断面形状が完全な矩形（角に面取りがないような形状）に近い場合には、容器を破損する可能性が高くなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、密接状態で搬送される物品であっても、確実に連続する物品の間に一定の間隔を形成することができる物品整列装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る、平面視形状が略矩形の物品を挟持し、搬送経路に沿って搬送しつつ、連続する当該物品の間に一定の間隔を形成する物品整列装置の好適な実施形態の一つでは、第１スクリューと、第２スクリューと、を備え、前記第１スクリューと前記第２スクリューとは、略棒状でその周面に螺旋状の溝が形成され、長手方向の軸心回りに互いに反対方向に同期的に回転駆動され、各々の軸心が前記搬送経路と平行、かつ、搬送される前記物品を挟むように配置され、前記第１スクリューの溝と前記第２スクリューの溝とは、前記物品を挟持搬送しつつ、平面視方向と平行な回転軸周りに回転させる回転領域を備え、前記回転領域は、第１位置において第１姿勢にある前記物品が、前記第１スクリューと前記第２スクリューとの回転によって、第２位置において第２姿勢に変更されるとしたとき、当該第１位置にある前記物品の平面視形状の重心と当該第２位置にある前記物品の平面視形状の重心との距離は、当該第１姿勢にある前記物品の前端部と当該第２姿勢にある物品の後端部とを接したときの各々の平面視形状の重心間の搬送方向距離よりも小さくなるよう構成されている当接領域を備えている。

この構成では、当接領域では、先行する物品が平面視方向に平行な回転軸回りに回転し、第２位置において第２姿勢となる。このとき、第１位置において第１姿勢にある後続の物品の前端部に先行する物品の後端部が当接する。これにより、後続する物品は搬送方向への移動が規制され、その位置に留まる、または、搬送方向上流側に押し戻される。その後、先行する物品が搬送方向に移動すると、当接が解除され、後続する物品は搬送方向に移動することができる。これにより、先行する物品と後続する物品との間に一定の間隔を形成することができる。

本発明に係る物品整列装置の好適な実施形態の一つでは、前記第１スクリューと前記第２スクリューのリードとは、前記回転領域において、前記物品の搬送距離が搬送方向下流側ほど大きくなるように構成されている。

本発明に係る物品整列装置のように、物品を搬送しつつ回転させる場合には、先行する物品の後端部である角部と、後続する物品の前端部である角部とが当接する可能性がある。その場合には、物品が破損したり、物品の回転を阻害したりするため、好ましくない。そのため、本発明に係る物品整列装置の好適な実施形態の一つでは、前記第１スクリューと前記第２スクリューの溝とは、第３位置において第３姿勢にある前記物品が、前記第１スクリューと前記第２スクリューとの回転によって、所定の搬送速度および回転速度で、第４位置において、前記物品の後端部の搬送方向と直交する方向における位置と、当該第３姿勢にある前記物品の前端部の搬送方向と直交する方向における位置とが一致する第４姿勢に変更されるとしたとき、当該第３位置にある前記物品の平面視形状の重心と当該第４位置にある前記物品の平面視形状の重心との距離は、当該第３姿勢にある前記物品の搬送方向フィレ径と当該第４姿勢にある前記物品の搬送方向フィレ径との和の１／２よりも大きくなるように構成された非当接領域を備えている。

このように非当接領域を構成することにより、先行する物品の後端部である角部と、後続する物品の前端部である角部とが当接することを回避することができる。

物品整列装置の平面図である。 物品整列装置が物品を回転させる方法を説明する図である。 物品整列装置の動作を表す図である。 先行する物品が後続する物品に当接する条件を表す図である。 先行する物品が後続する物品に当接する条件を表す図である。 先行する物品が後続する物品に当接しない条件を表す図である。 物品搬送装置を構成するスクリューのリードの大きさの変化を表す図である。 実施例２における物品搬送装置の平面図である。 実施例３における物品搬送装置の平面図である。 実施例４における物品搬送装置の平面図である。

以下に図面を用いて、本発明に係る物品整列装置の実施形態を説明する。なお、本発明における平面視方向とは物品整列装置Ａを上方から鉛直下向きに見下ろす方向である。図１は、物品整列装置Ａの平面図である。本実施例では、物品整列装置Ａは、物品搬送装置としてのベルトコンベアＢ１とＢ２との間に設けられている。物品Ｍは、物品整列装置Ａによって搬送経路Ｐに沿って搬送方向（図中下から上方向）に搬送される。物品Ｍは、ベルトコンベアＢ１上を搬送方向（図中上方向）に搬送され、物品整列装置Ａに受け渡される。その後、ベルトコンベアＢ２に受け渡され、搬送方向に搬送される。このとき、後述するように、物品整列装置Ａの働きによって、連続する物品Ｍの間には一定の間隔が形成される。なお、物品Ｍが物品整列装置Ａの所定位置まで進入すると、物品整列装置Ａによって物品Ｍに対して搬送方向への力が作用するため、その位置から下流側に物品整列装置Ａの下方にはベルトコンベア等の搬送力を作用させる機器を設置する必要がない。ただし、物品整列装置Ａによって物品Ｍがスムーズに搬送されるように、物品整列装置Ａの下方に、摩擦力が小さな平面を有する板状部材や、ローラーコンベア等を配置することが好ましい。

本発明に係る物品整列装置Ａが搬送する物品Ｍは略四角柱形状であり、その平面視形状は略矩形である。ここで、略矩形とは、丸まった角を持つものや、外方に突出する部分を持つもの、内方に引退する部分を持つもの等を含んでいる。なお、本発明における物品の平面視形状の重心とは、突出部分や引退部分を除外した矩形部分の重心を指す。本実施形態では、物品Ｍの平面視形状は短辺長さａ，長辺長さｂの略長方形形状である。また、本実施形態では、ベルトコンベアＢ１上の物品Ｍは、長辺が搬送方向に平行となる姿勢（以下、初期搬送姿勢と称する）で、連続する物品Ｍが密接する状態で搬送される。

以下の説明では、搬送方向下流側を前、搬送方向上流側を後として説明する場合がある。したがって、物品の前端部および後端部はそれぞれ、物品の搬送方向下流側端部および上流側端部を意味する。また、搬送方向上流側および搬送方向下流側をそれぞれ上流側および下流側と略称する。

図に示すように、物品整列装置Ａは第１スクリュー１と第２スクリュー２とを備えている。第１スクリュー１および第２スクリュー２は、略棒状に形成され、各々の軸心Ｃ１，Ｃ２の方向が物品の搬送方向に平行となるように、搬送経路Ｐを挟むように配置されている。第１スクリュー１および第２スクリュー２にはモーター等の動力源（図示せず）からの駆動力が伝達され、各々の軸心Ｃ１およびＣ２周りに同じ角速度で同期的に回転駆動される。本実施形態では、第１スクリュー１と第２スクリュー２とは互いに反対方向に回転駆動される。具体的には、搬送方向視で、第１スクリュー１は反時計回り、第２スクリュー２は時計回りに回転駆動される。

第１スクリュー１および第２スクリュー２の周面には、各々螺旋状の溝１１，２１が形成されている。物品Ｍは対向する溝１１，２１の間に挟持され、第１スクリュー１および第２スクリュー２の回転によって搬送方向に搬送される。このとき、物品Ｍは平面視方向に平行な回転軸周りに回転させられるとともに、連続する物品Ｍの間に一定の間隔が形成される。すなわち、溝１１および溝２１は、物品Ｍを平面視において回転させる作用と、搬送方向において連続する物品Ｍどうしの間に一定の間隔を形成する作用とを有するように構成されている。

先ず、図２を用いて、物品整列装置Ａによって、物品Ｍを平面視において回転させる方法を説明する。図は、物品整列装置Ａの上流側の一部を示している。図に示している領域では、物品整列装置Ａは、ベルトコンベアＢ１上を搬送される物品Ｍをそのままの姿勢（初期搬送姿勢）で受け入れた後に、物品Ｍを搬送方向に搬送しつつ、平面視方向に平行な回転軸周りに回転させるよう作用する領域である。この領域を第１回転領域３と称し、本発明における回転領域に相当する。

本実施形態では、第１回転領域３においては、第１スクリュー１の溝１１の谷部１２が、物品Ｍの上流側の第１スクリュー１側の角部Ｍａ付近に当接し、第２スクリュー２の溝２１の谷部２２が、物品Ｍの下流側の第２スクリュー２側の角部Ｍｂ付近に当接する。

また、本実施形態では、第１回転領域３においては、第１スクリュー１および第２スクリュー２は、谷部１２による搬送距離と、谷部２２による搬送距離と、が異なるように構成されている。ここで、谷部による搬送距離とは、第１スクリュー１および第２スクリュー２が所定の角度回転した際に、物品Ｍの谷部に当接している部分が搬送方向に移動する距離である。本実施形態では、角部Ｍａと角部Ｍｂとが搬送方向に移動する距離である。平面視においては、谷部による搬送距離は、連続する谷部の間の搬送方向に沿う方向の距離（以下、搬送方向距離と称する）として表される。

本実施形態では、谷部１２による搬送距離が、谷部２２による搬送距離よりも大きくなるように構成されている。したがって、第１スクリュー１および第２スクリュー２は、第１スクリュー１の連続する谷部１２間の搬送方向距離Ｄ１が、第２スクリュー２の連続する谷部２２間の搬送方向距離Ｄ２よりも、大きくなるように構成されている。図２を用いてより具体的に説明する。図２において、物品Ｍの時刻ｔと時刻ｔ＋Ｔにおける位置および姿勢（以下、状態と総称する）をそれぞれＭ（ｔ），Ｍ（ｔ＋Ｔ）として表している。ここで、物品ＭがＭ（ｔ）の状態にあるときにその角部Ｍａが当接する谷部１２の部分を谷部１２ａ、物品ＭがＭ（ｔ＋Ｔ）の状態にあるときに角部Ｍａが当接する谷部１２の部分を谷部１２ｂとし、谷部１２ａと谷部１２ｂとの間の搬送方向距離をＤ１とする。また、物品ＭがＭ（ｔ）の状態にあるときにその角部Ｍｂが当接する谷部２２の部分を谷部２２ａ、物品ＭがＭ（ｔ＋Ｔ）の状態にあるときに角部Ｍｂが当接する谷部２２の部分を谷部２２ｂとし、谷部２２ａと谷部２２ｂとの間の搬送方向距離をＤ２とする。このとき、Ｄ１＞Ｄ２となるように、第１スクリュー１の谷部１２および第２スクリュー２の谷部２２が構成されている。この構成により、角部Ｍａの搬送方向への移動距離が角部Ｍｂの搬送方向への移動距離よりも大きくなる。この角部の移動距離の差により、物品Ｍは搬送方向に搬送されつつ、平面視において反時計回りに回転する。物品Ｍの平面視における回転の速さは搬送方向距離Ｄ１と搬送方向距離Ｄ２との距離差によって決定することができる。

次に、図３を用いて、連続する物品Ｍの間に一定の間隔を生成する方法を説明する。上述したように、本実施形態では、複数の物品ＭはベルトコンベアＢ１上を初期搬送姿勢、かつ、連続する物品Ｍどうしが密接する状態で搬送される（図３（ａ））。図では、２つの物品Ｍ１，Ｍ２が密接状態で搬送されている。なお、以下の説明では特に言及はしないが、第１スクリュー１および第２スクリュー２は、上流側からの物品Ｍの供給量等に応じて、適宜、加速，減速，停止等の制御が行われる。

ベルトコンベアＢ１から物品整列装置Ａに受け渡された物品Ｍ１は、第１スクリュー１と第２スクリュー２との間に進入し、物品Ｍ１全体が第１スクリュー１と第２スクリュー２との間に挟まれる位置まで、初期搬送姿勢のままで搬送される（図３（ｂ））。この物品Ｍ１の位置および姿勢が本発明における第１位置および第１姿勢の例であり、以下、第１状態と総称する。このとき、物品Ｍ１に後続する物品Ｍ２は、物品Ｍ１と密接状態のまま搬送されている。なお、本実施形態では、物品Ｍが第１状態にあるときには、下流側への搬送力として、ベルトコンベアＢ１の搬送力または後続する物品Ｍからの押圧力が作用している。

第１スクリュー１の回転に伴って、第１状態にある物品Ｍ１の角部Ｍａに第１スクリュー１の谷部１２の上流側の端部が当接すると、次第に物品Ｍ１の角部Ｍａが搬送方向に案内される。このとき、物品Ｍ１の角部Ｍｂは第２スクリュー２の谷部２２に当接しており、物品Ｍａの搬送方向に交差する方向への移動が規制されている。そして、第１スクリュー１および第２スクリュー２の回転に伴って、物品Ｍ１は搬送方向に搬送される。このとき、上述したように、物品Ｍ１は平面視において反時計回りに回転する（図３（ｃ））。このときの物品Ｍ１の位置および姿勢が本発明における第２位置および第２姿勢の例であり、以下、第２状態と総称する。

第２状態では、物品Ｍ１上流側かつ第２スクリュー２側の角部Ｍｃが角部Ｍａよりも上流側に位置している。このとき、物品Ｍ１の角部Ｍｃが物品Ｍ２の前端面に当接する。これにより、物品Ｍ２は搬送方向への移動が規制される。図２を用いてこの動きを説明すると、物品Ｍ１はＭ（ｔ）で表される状態（第２状態の例）にある。後続する物品Ｍ２は、物品Ｍ１が存在しない場合には、角部Ｍｂが第２スクリュー２の谷部２２に当接する位置、すなわち、第１位置（図２において点線で示される位置Ｍ’）まで移動することができる。しかしながら、上述したように、先行する物品Ｍ１は平面視において反時計回りに回転し、角部Ｍｃが物品Ｍ２の前面に当接するため、物品Ｍ２は角部Ｍｃよりも下流側に移動することができない。そのため、物品Ｍ２は、第１位置Ｍ’よりも上流側の図２において実線で示される位置Ｍに留まる。図３（ｃ）はこのようにして物品Ｍ２の移動が規制された状態を表している。

その後、物品Ｍ１が搬送方向に移動し、その移動量が所定の長さに達すると、物品Ｍ１と物品Ｍ２との間に所定の間隔が生成され、物品Ｍ１は物品Ｍ２から離間する。これにより、物品Ｍ１による物品Ｍ２に対する搬送方向への移動の規制が解除され、物品Ｍ２も搬送方向へ移動し、第１状態へと変位する（図３（ｄ））。このような動作によって、連続する物品Ｍの間に一定の間隔が形成される。

このように、第１回転領域３のうち、先行する物品Ｍ１の後端部が後続する物品Ｍ２の前端部に当接するように構成された部分が本発明の当接領域に相当する。これらの図に示すように当接領域を設定することにより、物品Ｍ２が第２スクリュー２の山に当接しない状態、すなわち、物品Ｍ２の前端部が第２スクリュー２の山よりも上流側に位置した状態で第１スクリュー１と第２スクリュー２との間に受け入れられる。そのため、物品Ｍ２の角が第２スクリュー２の山に当接することがなく、物品Ｍ２の前端部が第２スクリュー２の山によって破損等することを回避することができる。

次に、図４を用いて、連続する物品Ｍの間に一定の間隔が形成される方法を数学的に説明する。ここでは、先行する物品Ｍ１と後続する物品Ｍ２の平面視形状を各々矩形Ｒ１と矩形Ｒ２と表す。なお、物品Ｍ２は第１姿勢としての初期搬送姿勢であり、物品Ｍ１は、平面視において初期搬送姿勢から反時計回りにβ回転した第２姿勢となっている。この姿勢において、矩形Ｒ１の点Ｑ１が矩形Ｒ２の辺Ｐ２Ｐ４に接している。また、矩形Ｒ２の重心Ｇ２を原点Ｏとし、搬送方向（図中右方向）に沿ってｘ軸、搬送方向に直交する方向（図中上方向）に沿ってｙ軸を設定する。そうすると、矩形Ｒ２のｘ軸方向長さおよびｙ軸方向長さはそれぞれ、ｂ，ａとなる。

図のように矩形Ｒ２の４つの角に点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を定めると、各々の座標はＰ１（−ｂ／２，ａ／２），Ｐ２（ｂ／２，ａ／２），Ｐ３（−ｂ／２，−ａ／２），Ｐ４（ｂ／２，−ａ／２）となる。また、矩形Ｒ１および矩形Ｒ２の重心をそれぞれＧ１，Ｇ２とし、Ｇ２とＧ１との距離をｓとすると、Ｇ１（ｓ，０），Ｇ２（０，０）である。

上述した物品Ｍ１の状態と物品Ｍ２の状態との関係から、矩形Ｒ１は矩形Ｒ２を原点を中心に反時計回りにβ回転させ、（ｓ，０）平行移動させたものである。したがって、矩形Ｒ１の４つの角の点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の座標は以下となる。

ここで、ｓはＧ２とＧ１とのｘ軸方向の距離であるから、矩形Ｒ１の水平フィレ径（搬送方向フィレ径）と矩形Ｒ２の水平フィレ径（搬送方向フィレ径）の和の１／２となる。矩形Ｒ２の水平フィレ径はその長辺の長さであるから、ｂである。一方、矩形Ｒ１の水平フィレ径は、図よりｂ*ｃｏｓβ＋ａ＊ｓｉｎβである。したがって、ｓは以下の式で表すことができる。

すなわち、物品Ｍが初期搬送姿勢である第１姿勢から、平面視において初期搬送姿勢からβ回転した姿勢である第２姿勢になるまでの搬送距離をｓ未満にすることにより、第２状態にある先行する物品Ｍ１の角部Ｍｃを、後続する物品Ｍ２の前端面に当接させ、物品Ｍ２の搬送方向への移動を規制することができる。

先行する物品Ｍ１の角部Ｍｃが、後続する物品Ｍ２の前端面に当接した状態、すなわち、点Ｑ１が辺Ｐ２Ｐ４に接した状態で、物品Ｍ１は反時計回りに回転しつつ、下流方向に搬送される。一方、物品Ｍ２は、物品Ｍ１との当接のために、その角部Ｍｂが谷部２２に当接しない位置に規制されつつ、下流方向に搬送される。物品Ｍ１の搬送と回転が継続し、重心Ｇ１と重心Ｇ２との間の搬送方向距離が上述のｓよりも大きくなったとき、物品Ｍ１と物品Ｍ２とが別離する。これにより、物品Ｍ２は、その角部Ｍｂが谷部２２に当接する位置まで移動することができる。

このようにして、連続する物品Ｍの間に一定の間隔を形成することができる。本実施形態では、谷部１２，２２によって物品Ｍの平面視における回転速度を制御することができる。また、物品Ｍの搬送方向への搬送速度（搬送距離）は、第１スクリュー１と第２スクリュー２とのリードの大きさによって制御することができる。したがって、連続する物品Ｍの間の距離，搬送速度等を考慮して、上述の数式を満たすように、第１スクリュー１の溝１１および第２スクリュー２の溝２１を構成すればよい。

上述の説明では、後続する物品Ｍ２は初期搬送姿勢であるとしたが、物品Ｍ２の姿勢はこれに限定されるものではなく、平面視において回転していても構わない。図５は、図４と同様に、先行する物品Ｍ１および後続する物品Ｍ２の平面視形状をそれぞれ矩形Ｒ１および矩形Ｒ２として表したものである。ただし、図５では、物品Ｍ２は初期搬送姿勢ではなく、平面視において反時計回りに初期搬送姿勢からα回転した状態であり、この例ではこの状態が第１姿勢に相当する。その他は、図４と同様である。

このとき、矩形Ｒ２の角の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４および矩形Ｒ１の角の点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の座標は以下となる。

ここで、点Ｐ２および点Ｐ４を通る直線Ｌは以下の式で表すことができる。

点Ｑ１は直線Ｌ上にあることから、ｓは以下の式で表すことができる。

すなわち、物品Ｍが初期搬送姿勢から反時計回りにα回転した姿勢である第１姿勢から、平面視において初期搬送姿勢からβ回転した姿勢である第２姿勢になるまでの搬送距離をｓ未満にすることにより、第２状態にある先行する物品Ｍ１の角部Ｍｃを、後続する物品Ｍ２の前端面に当接させ、物品Ｍ２の搬送方向への移動を規制することができる。この場合におけるｓの値も上述した場合と同様の考え方に基づいて求めることができる。

このように、本発明に係る物品整列装置Ａを用いることにより、物品Ｍを搬送しつつ、連続する物品Ｍの間に一定の間隔を形成することができる。

なお、少なくとも第１回転領域３において、搬送方向への搬送速度が漸増するように物品Ｍを搬送すると、物品Ｍに対する加速度変化が緩やかになり、結果として優しい搬送が可能となるため、好ましい。この場合には、少なくとも第１回転領域３において、第１スクリュー１および第２スクリュー２の所定回転に対する物品Ｍの搬送距離、すなわち、リードの大きさが漸増するように構成すればよい。当然ながら、第１回転領域３において、物品Ｍの搬送方向への搬送速度が一定であっても構わない。

本実施例における物品整列装置Ａは、物品Ｍを搬送方向に搬送しつつ、平面視における姿勢を初期搬送姿勢から９０°回転させる。したがって、本実施例では、第１スクリュー１および第２スクリュー２の全体が第１回転領域３となる。

本実施例における物品整列装置Ａの基本的な構成および動作は上述した通りである。しかしながら、本実施例のように物品を大きく回転させる場合には、連続する物品Ｍの角部どうしが当接するおそれがある。その場合には、物品Ｍの回転を阻害したり、物品Ｍが破損したりするおそれがあるため、角部どうしが当接しないように留意する必要がある。そのため、本実施例では、物品Ｍの搬送方向への搬送速度と、平面視における回転速度（角速度）と、を仮定した場合に、理論的に連続する物品Ｍの角部どうしが当接する搬送位置において、先行する物品Ｍ１が理論的な搬送位置よりも下流側に位置するように、第１スクリュー１と第２スクリュー２とを構成している。具体的には以下の通りである。

先ず、図６を用いて、先行する物品Ｍ１の角部と、後続する物品Ｍ２の角部とが当接する条件を求める。先ず、時刻０において初期搬送姿勢にある物品Ｍの平面視形状を矩形Ｒ０とし、矩形Ｒ０の重心Ｇ０を原点Ｏとする。また、時刻Ｔおよび時刻Ｔ＋ΔＴにおける物品Ｍの平面視形状をそれぞれ矩形Ｒ２，Ｒ１で表す。矩形Ｒ２は、矩形Ｒ０から搬送方向に平行移動し、初期搬送姿勢からα回転した姿勢である。一方、矩形Ｒ１は、矩形Ｒ２からさらに搬送方向に平行移動し、初期搬送姿勢からβ回転した姿勢である。ここでは、矩形Ｒ２の前端部である点Ｐ４と、矩形Ｒ１の後端部である点Ｑ１とは一致している。すなわち、このとき、先行する物品Ｍ１の後端部の搬送方向に直交する方向の座標と、後続する物品Ｍ２の前端部の搬送方向に直交する方向の座標とが一致している。したがって、矩形Ｒ２の位置および姿勢が本発明の第３位置および第３姿勢の例である。また、矩形Ｒ１の姿勢が本発明の第４姿勢の例である。また、矩形Ｒ１の搬送方向位置が先行する物品Ｍ１の理論的な搬送位置である。

ここで、物品Ｍの搬送方向への搬送速度をｖ、平面視における回転速度（角速度）をωとする。なお、簡単化のために、搬送速度、回転速度は一定とするが、当然ながら、可変であっても同様の考え方で以下の条件を求めることができる。そうすると、矩形Ｒ０から矩形Ｒ２までの移動距離はｖＴ、矩形Ｒ０から矩形Ｒ１までの移動距離はｖ（Ｔ＋ΔＴ）となる。また、各々の矩形の回転角はα＝ωＴ、β＝ω（Ｔ＋ΔＴ）となる。

このとき、先行する物品Ｍ１の角部Ｍａと、後続する物品Ｍ２の角部Ｍｃとが当接する条件は、点Ｑ１と点Ｐ４とが一致する条件と同値であるため、
である。ここで、ｓは重心Ｇ２と重心Ｇ１との距離であり、ｖΔＴと同値である。

これらの式をｓについて解くと、
となる。

したがって、時刻Ｔ+ΔＴにおける物品Ｍ１の位置、すなわち、本発明における第４位置を矩形Ｒ１の位置よりも下流側に設定する、すなわち、第３位置から第４位置までの搬送距離が
よりも大きければ、先行する物品Ｍ１の角部Ｍａと、後続する物品Ｍ２の角部Ｍｃと、の当接を回避することができる。第１回転領域３のうち、このように構成された部分が本発明の非当接領域に相当する。

このような搬送は、第１スクリュー１および第２スクリュー２が物品Ｍを搬送する速度、すなわち、各々のスクリューのリードの大きさを変更することにより実現することができる。具体的には、以下の通りである。先ず、第１スクリュー１および第２スクリュー２の部分のうち、物品Ｍを図６における矩形Ｒ１の位置まで搬送する際に寄与する部分の最も下流位置、すなわち、物品Ｍが矩形Ｒ１の位置にあるときに当接している部分の最も下流位置、を特定する。この特定された位置から少し上流側に点Ｋを定め、物品Ｍの搬送速度が、点Ｋより上流側では速度ｖより小さくなるよう、点Ｋより下流側では速度ｖより大きくなるように、第１スクリュー１および第２スクリュー２のリードの大きさを決定する。図７は、搬送速度（リードの大きさ）とスクリュー端部からの距離との関係を表したグラフである。図７（ａ）では、点Ｋよりも上流側では搬送速度がｖ−Δｖ、点Ｋよりも下流側では搬送速度がｖ＋Δｖとなるように、第１スクリュー１および第２スクリュー２のリードの大きさを設定することを表している。すなわち、図７（ａ）の場合には、点Ｋを挟んで搬送速度（リードの大きさ）が急激に変化している。このような搬送速度の急激な変化は物品Ｍにとって好ましくない。一方、図７（ｂ）の場合には、点Ｋを挟む搬送速度の変化が緩やかになっている。搬送速度（リードの大きさ）の変化はこれらに限定されるものではなく、本発明の目的を達する範囲において適宜変更可能である。また、点Ｋの定め方も適宜変更可能である。

このように、本実施例における物品整列装置Ａによれば、物品Ｍを搬送しつつ、９０°回転させるとともに、連続する物品Ｍの間に一定の間隔を形成する際に、連続する物品Ｍの角部どうしが当接することを回避することができる。また、後続する物品Ｍが第１スクリュー１と第２スクリュー２との間に受け入れられる際に、物品Ｍの前端部が第２スクリュー２の山よりも上流側に位置するため、物品Ｍの前端部が第２スクリュー２の山に当接することを回避することができる。これにより、物品Ｍの前端部が破損することを回避することができる。

本実施例における物品整列装置Ａは、初期搬送姿勢の物品Ｍを受け入れ、物品Ｍを所定の角度回転させることにより、連続する物品Ｍの間に一定の間隔を形成した後に、物品Ｍを初期搬送姿勢に戻すものである。そのため、図８に示すように、本実施例における物品整列装置Ａは、第１回転領域３と第２回転領域４とを備えている。

第１回転領域３は、上述した通りの構成であり、物品Ｍを平面視において反時計回りに回転させる機能を有している。一方、第２回転領域４は、物品Ｍを平面視において時計回りに回転させる機能を有している。そのため、第２回転領域４では、谷部１２による搬送距離が、谷部２２による搬送距離よりも小さくなるよう構成されている。

以下に、本実施例における物品整列装置Ａによって物品Ｍがどのように搬送されるかを説明する。初期搬送姿勢の物品ＭがベルトコンベアＢ１から物品整列装置Ａに受け渡されると、物品Ｍは第１回転領域３に進入する。第１回転領域３では、谷部１２による搬送距離が谷部２２による搬送距離よりも大きくなるように構成されている。本実施例では、平面視において、第１スクリュー１の連続する谷部１２間の搬送方向距離Ｄ１３が、第２スクリュー２の連続する谷部２２間の搬送方向距離Ｄ２３よりも、大きくなるように構成されている。このような構成により、第１回転領域３では、物品Ｍは、搬送方向に搬送されつつ、平面視で反時計回りに回転する。このとき、後続する物品Ｍとの間に一定の間隔が形成される。

この状態で、物品Ｍは第２回転領域４に進入する。上述したように、第２回転領域４では、谷部１２による搬送距離が谷部２２による搬送距離よりも小さくなるように構成されている。本実施例では、平面視において、第１スクリュー１の連続する谷部１２間の搬送方向距離Ｄ１４が、第２スクリュー２の連続する谷部２２間の搬送方向距離Ｄ２４よりも、小さくなるように構成されている。そのため、物品Ｍの角部Ｍａより角部Ｍｂの方が、移動速度が早くなっている。この移動速度の差によって、第２回転領域４では、第１回転領域３とは反対に、物品Ｍは平面視で時計回りに回転する。その後、物品Ｍは初期搬送姿勢に戻り、連続する物品Ｍとの間に一定の間隔が形成された状態でベルトコンベアＢ２に受け渡される。

本実施例における物品Ｍは、その側面に外方に突出する凸部Ｍｐを備えている。本実施例における物品Ｍは、その側面にストローが貼り付けられた飲料容器であり、ストローが凸部Ｍｐに相当する。このような物品Ｍを上述の実施例における物品整列装置Ａで搬送すると、ストローが押しつぶされ、製品価値がなくなってしまう。

そのため、本実施例における物品整列装置Ａでは、図９に示すように、第２スクリュー２の溝２１には螺旋状の凹部２１ａが形成されている。この凹部２１ａは、ストローが嵌まり込む形状に構成されている。このように第２スクリュー２を構成することにより、その側面に突出する部分を有する物品Ｍであっても、物品整列装置Ａによって搬送することができる。

本実施例における第１スクリュー１および第２スクリュー２は、いわゆる２条ネジ状に形成されている。図１０に示すように、第１スクリュー１は、その周面に２つの螺旋状の溝１１ａおよび溝１１ｂが形成されている。第２スクリュー２も同様に、その周面に２つの螺旋状の溝２１ａおよび溝２１ｂが形成されている。本実施例における溝１１ａおよび溝２１ａは、実施例１と同様に物品Ｍを搬送しつつ、９０°回転するよう構成されている。一方、溝１１ｂおよび溝２１ｂは、実施例２と同様に物品Ｍを搬送しつつ、物品Ｍを所定の角度回転させることにより、連続する物品Ｍの間に一定の間隔を形成した後に、物品Ｍを初期搬送姿勢に戻すように構成されている。

本実施例における物品整列装置Ａでは、ある物品Ｍ１が溝１１ａと溝２１ａとに挟持されると、その物品の直後の物品Ｍ２は溝１１ｂと溝２１ｂとに挟持される。そのため、物品Ｍ１は、搬送方向に搬送されつつ、初期搬送姿勢から平面視方向で反時計回りに９０°回転した姿勢に変更されてベルトコンベアＢ２に受け渡される。一方、物品Ｍ２は、搬送方向に搬送されつつ、初期搬送姿勢から平面視方向で反時計回りに所定角度回転した後に初期搬送姿勢に戻された後にベルトコンベアＢ２に受け渡される。

本実施例における物品整列装置Ａによれば、連続する物品Ｍの間に所定の間隔を形成するとともに、連続する物品Ｍの姿勢を交互に異ならせることができる。

〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、ベルトコンベアＢ１上で物品どうしが密接状態で搬送されたが、連続する物品どうしが密接状態である必要はない。本物品整列装置Ａによって形成される間隔以下の隙間をあけて連続する状態であれば、本物品整列装置によって、連続する物品の間に一定の間隔が形成される。

（２）上述の実施形態では、物品整列装置ＡをベルトコンベアＢ１，Ｂ２の間に配置する構成としたが、物品整列装置Ａを単一のベルトコンベアの搬送経路上に配置する構成としても構わない。

（３）上述の実施形態では、長辺が搬送方向に平行となる姿勢初期搬送姿勢をとしたが、短辺が搬送方向に平行となる姿勢を初期搬送姿勢としても構わない。

（４）上述の実施形態では、物品搬送装置としてベルトコンベアを用いたが、物品搬送装置としは、トップチェーンコンベア，ローラーチェーンコンベア等の他の物品搬送装置を使用しても構わない。

（５）上述の実施例１，３，４では、搬送される物品Ｍの姿勢を初期搬送姿勢から平面視方向で反時計回りに９０°回転させた姿勢に変更したが、当然ながら、回転角は１８０°でもあっても構わないし、他の回転角度および方向であっても構わない。

（６）本発明の物品整列装置Ａは平面視形状が矩形である物品Ｍの搬送に好適であるが、他の形状であっても適用することは可能である。例えば、四面体や平面視形状が矩形以外の多角形であっても構わない。

本発明は、物品の間に一定の間隔を生成する物品整列装置に利用することができる。

Ａ：物品整列装置
Ｃ１：軸心
Ｃ２：軸心
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３：物品
Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ：角部
Ｍｐ：凸部
Ｐ：搬送経路
Ｒ１，Ｒ２：矩形
１：第１スクリュー
１１，１１ａ，１１ｂ：溝
１２，１２ａ，１２ｂ：谷部
２：第２スクリュー
２１，２１ａ，２１ｂ：溝
２１ａ：凹部
２２，２２ａ，２２ｂ：谷部
３：第１回転領域（回転領域）
４：第２回転領域

Claims (3)

1. 平面視形状が略矩形の物品を挟持し、搬送経路に沿って搬送しつつ、連続する当該物品の間に一定の間隔を形成する物品整列装置であって、
   第１スクリューと、
   第２スクリューと、を備え、
   前記第１スクリューと前記第２スクリューとは、
   略棒状でその周面に螺旋状の溝が形成され、
   長手方向の軸心回りに互いに反対方向に同期的に回転駆動され、
   各々の軸心が前記搬送経路と平行、かつ、搬送される前記物品を挟むように配置され、
   前記第１スクリューの溝と前記第２スクリューの溝とは、前記物品を挟持搬送しつつ、平面視方向と平行な回転軸周りに回転させる回転領域を備え、
   前記回転領域は、第１位置において第１姿勢にある前記物品が、前記第１スクリューと前記第２スクリューとの回転によって、第２位置において第２姿勢に変更されるとしたとき、当該第１位置にある前記物品の平面視形状の重心と当該第２位置にある前記物品の平面視形状の重心との距離は、当該第１姿勢にある前記物品の前端部と当該第２姿勢にある物品の後端部とを接したときの各々の平面視形状の重心間の搬送方向距離よりも小さくなるよう構成されている当接領域を備えている物品整列装置。
2. 前記第１スクリューと前記第２スクリューのリードとは、前記回転領域において、前記物品の搬送距離が搬送方向下流側ほど大きくなるように構成されている請求項１記載の物品整列装置。
3. 前記第１スクリューと前記第２スクリューの溝とは、第３位置において第３姿勢にある前記物品が、前記第１スクリューと前記第２スクリューとの回転によって、所定の搬送速度および回転速度で、第４位置において、前記物品の後端部の搬送方向と直交する方向における位置と、当該第３姿勢にある前記物品の前端部の搬送方向と直交する方向における位置とが一致する第４姿勢に変更されるとしたとき、当該第３位置にある前記物品の平面視形状の重心と当該第４位置にある前記物品の平面視形状の重心との距離は、当該第３姿勢にある前記物品の搬送方向フィレ径と当該第４姿勢にある前記物品の搬送方向フィレ径との和の１／２よりも大きくなるように構成された非当接領域を備えている請求項１または２記載の物品整列装置。