JP6584163B2 - 分岐装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品をメイン搬送ラインから２方向以上に分岐させる分岐装置に関し、特に、主に水平方向に分岐が可能な分岐装置に関する。

従来から知られた水平方向の分岐装置としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。これは、図７（特許文献１の図１相当）及び図８（特許文献１の図２相当）に示すように、搬送物を仕分ける搬送コンベヤ部が形成された無端ベルトと、巻き掛けられた無端ベルトを走行させるドライブプーリと、ドライブプーリに巻き掛けられた無端ベルトを搬送コンベヤ部が上面に位置するように搬送物の搬送方向における搬送コンベヤ部の上流側で折り返す２つの折返し部材と、２つの折返し部材によって折り返された後の無端ベルトが巻き掛けられるテールプーリと、ドライブプーリが回転可能に取り付けられた主支持枠と、テールプーリが回転可能に取り付けられた副支持枠と、主支持枠と副支持枠とを相反する方向に所定量回動させて、搬送コンベヤ部における搬送物の搬送方向を切り替える切替機構を有する分岐装置の技術思想が開示されている。

この分岐装置によれば、高速、確実、かつ、搬送物を損傷させない分岐装置が実現できるが、無端ベルトの蛇行については、その発生を抑えることができないため、無端ベルトの幅方向の両端部に全長に亘って肉厚縁部を設けたり、追加のホイールを設けたりする必要がある。

特開２００９−２９６２０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された蛇行防止機構は、装置が複雑になり、部材費も高価となる上に、その効果は限定的であるなどの問題点があった。

そこで、本発明は、蛇行防止手段を不要、あるいは簡易なものとすることのできる分岐装置を提供することを目的としている。

かかる課題を解決するため、本発明の一態様による分岐装置は、共通の軸線を中心にして互いに相反する方向に回動しうる一対のエンドプーリと、これらのエンドプーリ間に掛け渡される無端状のベルトと、エンドプーリ間に配置され、ベルトの進行方向がエンドプーリのそれぞれの回転軸線に対して直角となるようにベルトを折り返す一対の中間フリーローラとを備える分岐装置において、中間フリーローラの軸線と、一対のエンドプーリの回動中心である共通の軸線との距離が、ベルトの延伸角度とベルトの巻き掛け角度が概ね等しくなるように定められることを特徴とする。

具体的には、前記距離は、ベルト厚の半分を加算した中間ローラの半径をＲ、円周率をπとして、概ね、πＲ／２であることを特徴とする。

このようにすると、ベルトの延伸角と巻き掛け角とが一致するため、ベルトの走行が安定し、蛇行や位置ずれの発生を少なくすることができる。

なお、特許文献１においても、中間フリーローラの軸線と、回動中心と間に距離を有する図面が開示されている（図３など）が、そのことが蛇行防止などの走行状態改善に寄与する意義付けや理論付けはなされておらず、本発明とは技術思想を異にするものである。

また、上記構成にかかる分岐装置において、中間フリーローラが、摩擦低減手段を有するローラであることを特徴としてもよい。

この中間フリーローラとしては、複数の全方向車輪、通称オムニホイールを同軸に並べて構成したものが好適である。全方向車輪は、２つのホイール構成体を備え、各ホイール構成体は、円板状のローラフレームと、ローラフレームの外周に取り付けられた複数の樽状ローラとを含む。この場合、摩擦低減手段は、前記の樽状ローラとなる。また、複数の全方向車輪は１本のシャフトに回転自在に取り付けられるとよい。

このような構成においては、ベルトが中間フリーローラ上を、その回転軸線と平行な方向に移動しようとしても、摩擦低減手段によってベルトは中間フリーローラ上でスリップする。その結果、ベルトの進行方向は維持され、進行方向に直角な方向に移動することが抑制される。

本発明の分岐装置によれば、水平方向に高速、確実、かつ、搬送物を傷つけないことに加えて、追加の機構を必要とせずにベルトの蛇行を防止しうるという多大な効果を奏する。

本発明の分岐装置の一実施形態の平面図である。 本発明の分岐装置の一実施形態の立面図である。 本発明の分岐装置の一実施形態の寸法計算の説明図である。 本発明の分岐装置の一実施形態の中間フリーローラの斜視図である。 本発明の分岐装置の一実施形態の別の中間フリーローラの斜視図である。 本発明の分岐装置の一実施形態の更に別の中間フリーローラの斜視図である。 従来の分岐装置の平面図（非分岐時）である。 従来の分岐装置の平面図（分岐時）である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態にかかる分岐装置について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

図１は本発明の分岐装置の一実施形態の平面図、図２は本発明の分岐装置の一実施形態の立面図である。

分岐装置１０は、ベース６０、メインフレーム６２、及びサブフレーム６４を備えている。

メインフレーム６２は、ベース６０に対して水平方向において回動可能となるように、連結ロッド６６を介してベース６０に連結されている。このメインフレーム６２の先端部には、エンドプーリ１２が取り付けられ、更にその下方に、駆動プーリ１３、補助プーリ１５がそれぞれ回転可能に、且つそれぞれの回転軸線が互いに平行となるようにメインフレーム６２に支持されている。

これらのプーリ１２、１３、１５が取り付けられるメインフレーム６２の一方の側面には、駆動プーリ１３を回転駆動させるための駆動モータ２２が取り付けられている。

なお、メインレーム６２の下面には走行台車６８が取り付けられており、これによってメインフレーム６２を水平方向において、連結ロッド６６を中心として安定して回動させることができる。

サブフレーム６４も、メインフレーム６２と同様に、ベース６０に対して水平方向において回動可能となるよう、連結ロッド７０を介して取り付けられている。この連結ロッド７０と、メインフレーム６２の連結ロッド６６とは垂直の同一軸線Ｑ上にある。したがって、サブレーム６４とメインフレーム６２とは同一軸線Ｑを中心にして回動することができる。

なお、メインフレーム６２及びサブフレーム６４の回動中心である軸線、すなわち、連結ロッド６６及び７０の中心軸線Ｑは、中間フリーローラ１８の軸線から、後述する所定の距離に設置される。

このサブフレーム６４の先端部には、エンドプーリ１４が回転自在に取り付けられている。サブフレーム６４の下面にも、水平方向の回動を安定化させるために、走行台車７２が取り付けられているが、この走行台車７２は、メインフレーム６２のプーリ１２、１３、１５に掛け渡されるベルト１６と干渉しない形状、例えばコの字状等とされている。

ベース６０には、２本の中間フリーローラ１８、２０が、上下方向に一定の間隔をおいて互いに平行に取り付けられている。これらの中間フリーローラ１８、２０は、オムニホイール２８から構成されている。

オムニホイール２８は、例えば特開平２−２４９７６９号公報や実公昭６３−３９１６４号公報にも開示されているように、従来から知られたものであり、図４に示すように、ローラフレーム３０の周方向に３個の樽状のローラ３２が回転自在に設けられて１個のホイール構成体３４を形成し、このホイール構成体３４を２個、互いのローラ３２の位相をずらして固定したものである。

より詳細に述べるならば、ローラフレーム３０は、略円板状であり、その中心には中心穴が形成されている。樽状のローラ３２は、その回転軸がローラフレーム３０の外周上に配置されるように、且つ、その回転軸がローラフレーム３０の中心穴の中心軸線に直交する平面内に配置されるように、ローラフレーム３０に取り付けられている。

また、３個のローラ３２は周方向に等間隔に配置されている。更に、２個のホイール構成体３４は、ローラフレーム３０の中心穴の中心軸線に関して６０度位相をずらして配置され、互いに固定され、これによって１個のオムニホイール２８が構成されている。

このオムニホイール２８を中心穴の中心軸線の方向から見ると、樽状のローラ３２の外形によって画成されるオムニホイール２８全体の外周は円形となっている。なお、各ローラフレーム３０に取り付けられるローラは４個以上であってもよい。

このようなオムニホイール２８が複数、同軸に並べられる。そして、これらのオムニホイール２８は、ローラフレーム３０の中心穴に１本のシャフト３６が通されて、一体化され、これにより中間フリーローラ１８、２０が構成される。ローラフレーム３０はシャフト３６に対して回転自在となっており、したがって、この中間フリーローラ１８、２０は、通常のフリーローラと同様に、シャフト３６を中心として回転する。その一方で、ローラフレーム３０上のローラ３２が、当該ローラフレーム３０の描く円の接線方向に延びる軸線を中心にして回転自在となっているため、この中間フリーローラ１８、２０の表面に接触させた物体は、中間フリーローラ１８、２０の中心軸線と平行な方向に移動自在となる。

プーリ１２、１３、１５、１４と中間フリーローラ１８、２０とに掛け渡される無端状のベルト１６は、メインフレーム６２のエンドプーリ１２の上側から上側の中間フリーローラ１８へと延び、そこで進行方向を変え、この中間フリーローラ１８の下側からサブフレーム６４のエンドプーリ１４に向かって延びる。そして、ベルト１６は、エンドプーリ１４により進行方向を反転させ、下側の中間フリーローラ２０から駆動プーリ１３、補助プーリ１５を経て、エンドプーリ１２に戻る。このような配置において、サブフレーム６４は、メインフレーム６２の最上部を通るベルト１６と最下部を通るベルト１６の間に位置し、そこを水平方向に移動可能であることは、図２からも理解されよう。

更に、メインフレーム６２のエンドプーリ１２と上側の中間フリーローラ１８との間におけるベルト１６の中心軸線Ｃ１と、連結ロッド６６、７０の中心軸線を含み且つ中間フリーローラ１８の回転軸線と直交する垂直面Ｖとのなす角αは、サブフレーム６４のエンドプーリ１４と下側の中間フリーローラ２０との間におけるベルト１６の中心軸線Ｃ２と前記垂直面Ｖとのなす角βに対して、常に反対向きで同じ角度となるように設定されている。なお、図１の二点鎖線の状態では中心軸線Ｃ１、Ｃ２は一致し、α及びβは０度である。

この位置関係を維持しつつメインフレーム６２とサブフレーム６４を回動させるために、分岐装置１０には回動機構が設けられている。回動機構としては種々の型式が考えられるため、図面には示していないが、例えば直動式アクチュエータを用いてメインフレーム６２及びサブフレーム６４を相反する方向に同量だけ押し引きする機構や、ピニオン・ラックを用いて駆動モータの回転力によってメインフレーム６２及びサブフレーム６４を相反する方向に同量だけ移動させる機構等を用いることができる。

次に、このような分岐装置の動作について説明する。この分岐装置１は、無端状のベルト１６が図１の実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間で移動することができ、これによって、下流側の２台のコンベヤのいずれか一方に物品を振り分けることができる。

ここで、先に述べた、連結ロッドの中心軸線（回動軸線）Ｑと、中間フリーローラ１８の軸線との間の距離についての算出方法を、図３を用いて説明する。

例えば、中間フリーローラ１８の中心軸から回動軸線Ｑまでの距離をＸとして、回動軸線Ｑを中心として角度αだけメインフレーム６２及びサブフレーム６４を相反する方向に回動するとする。

その場合に、ベルト１６の搬送面が水平に表示される平面図（図３（１））において、ベルト１６の中心軸線Ｃ１は、ほぼ中間フリーローラ１８の中心軸の直上でローラに接し、そのときのベルトの延伸角度すなわち、ベルト中心線の回動角度はαであり、その接点間の平面図上の距離は、Ｘｔａｎαの２倍となる。

一方、ベルトはローラに接した後、ローラに巻き付けられて、ほぼローラを半周して、逆方向に中心軸線Ｃ２方向へと抜けることになるが、その巻き付け角すなわち、半円周を展開したときの展開図（図３（２））での角度γは、ベルト厚さの半分を加算したローラの半径をＲとすれば、半円周の展開長さがπＲとなることから、ｔａｎγ＝２Ｘｔａｎα／πＲとなる。

ここで、α＝γとなるには、Ｘ＝πＲ／２となればよい。このようにすると、ベルトの延伸角度αと巻き付け角度γが等しくなり、ベルトの走行が安定し、蛇行の発生を少なくすることができる。Ｘがこれよりも大または小であると、ベルトの延伸角度αと巻き付け角度γが計算上等しくならないため、ベルト走行中に、その角度を合わせようとする動きが発生し、ベルトの蛇行や走行位置のずれなどを発生する。

ここで理解できるように、中間フリーローラの中心軸から回動軸線Ｑまでの距離Ｘは、回動角度αによらないため、任意の角度において、良好な走行状態を得ることができる。従って、分岐方向は、一方面に限定されず、分岐角度の異なる二方面以上に分岐する場合にも適用が可能である。

なお、この計算式で求められた値は、理論値であり、実際の設置状態においては、種々の製作上の誤差などから、厳密にはその値が最適とはならない場合もあるため、この値の近接値をも本発明の範囲に含むものとする。そのため、請求範囲においては、「概ね」の語を用いている。

ここで、本実施形態のように中間フリーローラ１８、２０に図４のオムニホイール２８から構成したものを使用した場合には、回動後の走行において、単純な円筒形ローラを用いた場合に比較して、ベルト１６が位置ずれを起こしにくく、安定走行することとなる。

また、メインフレーム６２とサブフレーム６４を回動させる際、ベルト１６は中間フリーローラ１８、２０に対して大きな力を作用させる傾向があるが、この場合にも、オムニホイール２８からなる中間フリーローラ１８、２０を用いると、無用な力を吸収することができる。よって、ベルト１６や中間フリーローラ１８、２０、その他のプーリ等に作用する負荷は小さく、分岐装置１０全体の寿命を延ばすことができる。

更に、前記ローラは、図４に明示したようなオムニホイールから構成したものに限られず、ローラの表面に接した帯状体やシート状体の、ローラに対する摩擦が低減され、もって帯状体等がローラ上をその回転軸線方向と同方向に移動自在となるものであれば、どのような形態でもよい。

例えば、図５に概念的に示すように円筒体５０に多数の樽状ローラ５２を回転自在に埋め込んだものや、図６に概念的に示すように多数のボール５４を回転自在に埋め込んだものも、本発明の範囲内である。また、図示しないが、円筒体の表面をフッ素樹脂加工やダイヤモンドライクカーボン加工等の表面処理をして摩擦を低減したフリーローラも同様な効果を奏することができる。

なお、本発明の分岐装置は、上流の二以上の方向から搬送される物品を、一方向に合流させる合流装置として用いることも可能である。その場合には、ベルトの走行方向を、本発明の一実施形態とは逆にすればよい。

１０ 分岐装置
１２、１４ エンドプーリ
１６ ベルト
１８、２０ 中間フリーローラ
２２ 駆動ユニット
２４ メイン搬送ライン
２６ ガイドフレーム
２８ オムニホイール
３０ ローラフレーム
３２ 樽状ローラ（摩擦低減手段）
３４ ホイール構成体
３６ シャフト
５０ 円筒体
５２ 樽状ローラ（摩擦低減手段）
５４ ボール（摩擦低減手段）
６０ ベース
６２ メインフレーム
６４ サブフレーム
６６、７０ 連結ロッド

Claims (3)

1. −共通の軸線を中心にして互いに相反する方向に回動しうる一対のエンドプーリと、
   −前記エンドプーリ間に掛け渡される無端状のベルトと、
   −前記エンドプーリ間に配置され、前記ベルトの進行方向が前記エンドプーリのそれぞれの回転軸線に対して直角となるように前記ベルトを折り返す一対の中間フリーローラと
   を備え、前記中間フリーローラの軸線と、前記一対のエンドプーリの回動中心である共通の軸線との距離が、少なくとも搬送方向の分岐時において前記ベルトの延伸角度と前記ベルトの巻き掛け角度が概ね等しくなるように定められることを特徴とする分岐装置。
2. 前記中間フリーローラの軸線と、前記エンドプーリの回動中心である共通の軸線との距離が、ベルト厚の半分を加算した中間ローラの半径をＲ、円周率をπとして、概ね、πＲ／２であることを特徴とする請求項１に記載の分岐装置。
3. 前記中間フリーローラが、摩擦低減手段を有するローラであることを特徴とする請求項１に記載の分岐装置。
   

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