JP2012030914A - ボールコンベアおよび搬送装置、ならびに搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗による不具合を防止し、長期間にわたって安定的な物品搬送が可能となるボールコンベアを提供する。
【解決手段】被搬送物２０を支持する主球３と、主球３を収容する開口部７を有する本体部５とを有するボールコンベア１。本体部５の開口部７の内面７ａに、複数の受け球４を介して主球３を回転自在に支持する球面状の支持凹部６が形成されている。主球３は回転により被搬送物２０を搬送可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種物品、例えば工業製品を収容した包装体、コンテナ、トレーなどを搬送するボールコンベアおよび搬送装置、ならびに搬送システムに関する。

従来、物品を搬送する搬送装置として、複数のベルトモジュールに回転自在なボール又はローラを設けて、搬送途上で物品を搬送ラインの側方に排出する機構を有するものがある（特許文献１参照）。
この装置におけるベルトモジュールは、第１部材と第２部材とを上下に連結したものであって、第１部材と第２部材との間に、ボールが回転可能に保持されている。

特開２００３−１８２８２９号公報

しかしながら、従来の搬送装置では、ボールとベルトモジュールとの間の摩擦により摩耗が起こりやすいという問題がある。
ボールやベルトモジュール摩耗が生じると、ベルトモジュールのがたつき等により安定的な物品搬送が難しくなるという問題があった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、ボール等の摩耗による不具合を防止し、長期間にわたって安定的な物品搬送が可能となるボールコンベアおよび搬送装置、ならびに搬送システムを提供することを目的とする。

本発明のボールコンベアは、被搬送物を支持する主球と、前記主球を収容する開口部を有する本体部とを備え、前記本体部の開口部内面に、複数の受け球を介して前記主球を回転自在に支持する球面状の支持凹部が形成され、前記主球は、前記本体部の一方および他方の面から突出しており、前記一方面側に載置された被搬送物を回転により搬送可能である。
前記本体部の支持凹部は、前記主球に加えられた前記本体部の中心軸方向の荷重を、前記受け球を介して支持可能に形成することが好ましい。
前記本体部の開口部の一方および他方の面側の内縁部には、前記受け球の移動を規制する環状の内方延出部が形成することができる。
前記主球が前記本体部の中心軸位置にあるときに、内方延出部の延出端と前記主球との、前記中心軸に直交する方向の間隔は、前記主球の直径に対し５％以下であることが好ましい。
前記本体部の一方面側には、前記本体部と前記主球との隙間を覆うカバー部材を設けることができる。

本発明の搬送装置は、前記ボールコンベアと、前記ボールコンベアの本体部の他方面側に突出した部分の前記主球に回転方向の力を加えて前記主球を回転駆動させる駆動部とを備えた搬送装置である。
前記駆動部は、前記主球を任意の方向に回転駆動可能とされていることが好ましい。
本発明の搬送システムは、被搬送物を搬送する搬送路に、前記搬送装置を設けた搬送システムである。

本発明によれば、受け球を介して主球を回転自在に支持する構造のボールコンベアを使用するので、主球は任意の方向に小さな摩擦抵抗で回転できる。このため、主球、受け球および本体部に摩耗が生じにくく、がたつき等の不具合を防ぐことができる。
従って、長期間にわたって安定的な物品搬送が可能となる。

本発明の一実施形態である搬送装置を示す斜視図である。 搬送装置の要部を拡大した斜視図である。 ボールコンベアを示す斜視図である。 ボールコンベアの断面図である。 搬送装置の要部の平面図である。 搬送装置の一部断面状態の前面図である。 本発明の一実施形態である搬送装置の概略構成を示す図である。 本発明の他の実施形態である搬送装置の概略構成を示す図である。 搬送装置の使用方法を示す説明図である。

図１は、本発明の一実施形態であるボールコンベア１を備えた搬送装置３０の概略構成を示す斜視図である。図２は、搬送装置３０の要部を拡大した斜視図である。図３は、ボールコンベア１を示す斜視図である。図４は、ボールコンベア１の断面図である。図５は、搬送装置３０の要部の平面図である。図６は、搬送装置３０の一部断面状態の前面図である。

図１に示すように、搬送装置３０は、コンベアユニット１０と、コンベアユニット１０を支持する支持基体１４と、主球３を回転駆動させる駆動部１７とを備えている。
図１および図２に示すように、コンベアユニット１０は、被搬送物２０を支持する１または複数のボールコンベア１を備えている。
図３および図４に示すように、ボールコンベア１は、被搬送物２０を支持する主球３と、主球３を収容する開口部７を有する本体部５とを備えている。

主球３は、被搬送物２０（図１参照）を支持する球体であり、金属、セラミック、樹脂などで形成することができる。
金属としては、一般鉄鋼材料、ステンレス鋼材、アルミニウム合金材料等が使用できる。
一般鉄鋼材料としては、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼鋼材、炭素工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、快削鋼鋼材、高炭素クロム軸受鋼鋼材、冷間圧延鋼鋼板、熱間圧延鋼鋼板等が使用できる。
ステンレス鋼材としては、オーステナイト系、マルテンサイト系のもの等が使用できる。
アルミニウム合金材料としては、Ａ２０００、Ａ５０００、Ａ６０００、Ａ７０００シリーズ等が使用できる。
セラミックとしては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素等が使用できる。
樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などが使用でき、具体的には、例えばＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、メラミン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂（アラミド樹脂）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）等を採用できる。
また、ゴム系材料、例えば熱可塑性エラストマーなども使用できる。ゴム系材料の硬度（ゴム硬度）（ＪＩＳ Ｋ６２５３準拠）は７０以上が好ましい。

図３および図４に示すように、本体部５の開口部７の内面７ａには、複数の受け球４を介して主球３を支持する支持凹部６が形成されている。
以下の説明において、上下方向とは、それぞれ図４における上方および下方をいう。図４における符号５ａは本体部５の中心軸（すなわち開口部７の中心軸）であり、図示例では、中心軸５ａは前記上下方向に沿う。また、上下方向に直交する方向を水平方向という。例えば図４における左右方向は水平方向である。

受け球４は、主球３より外径が小さい球体である。
受け球４の材料としては、主球３の材料として挙げたものを使用でき、例えばステンレス鋼等の金属、セラミック、樹脂などが好適である。
受け球４は、本体部５の支持凹部６内に転動自在に設けられている。受け球４が主球３と支持凹部６との間に介在することによって、主球３は、本体部５の支持凹部６に回転自在に支持される。

受け球４は、主球３の回転に伴って、受け球４相互の位置関係が変動しつつ支持凹部６に沿って転動する。つまり、主球３を回転させると、主球３に接触している受け球４が主球３に従動回転し、支持凹部６内側にて受け球４の循環が生じつつ主球３が支持される。
受け球４は、環状の本体部５の支持凹部６内に全周にわたって設けられるため、主球３は全周にわたって受け球４に支持される。
この構造によって、主球３は任意の方向に回転できる。

図４に示すように、支持凹部６は、少なくとも一部が略球面状に形成されている。図示例ではほぼ全面が球面状に形成されている。主球３のスムーズな回転を確保するため、支持凹部６の内半径は、主球３の外半径と受け球４の外半径の合計よりやや大きくすることが好ましい。

本体部５の開口部７の上面５ｂ側および下面５ｃ側の内縁部には、それぞれ環状の内方延出部８ａ、８ｂが形成されている。
内方延出部８ａ、８ｂは、受け球４の移動を規制し、受け球４の脱落を防ぐものであって、水平方向に沿って内方に延出している。
主球３が本体部５の中心軸５ａ位置にあるとき、すなわち主球３の中心３ｃが中心軸５ａ位置にあるときに、内方延出部８ａ、８ｂの延出端８ｃ、８ｄと主球３との水平方向間隔Ｌ１、Ｌ２は、主球３の直径に対し５％以下が好ましい。間隔Ｌ１、Ｌ２（特に間隔Ｌ１）をこの範囲とすることによって、開口部７内への異物の進入を起こりにくくできる。
間隔Ｌ１、Ｌ２は、主球３の直径に対し１％以上とすることができる。間隔Ｌ１、Ｌ２（特に間隔Ｌ２）をこの範囲とすることによって、開口部７内に異物が進入した場合でもこれを外部に排出しやすくすることができる。

本体部５は、環状基部１２と、環状基部１２の上面側に取り付けられる環状のキャップ部１３とからなる。
キャップ部１３は、内方延出部８ａを有する環状の上板部１３ａと、上板部１３ａから略下方に延出する筒状の内壁部１３ｂとを有する。内壁部１３ｂの内面は、支持凹部６の上部を構成する。
環状基部１２の内面は、支持凹部６の下部を構成する。

環状基部１２に対するキャップ部１３の取り付け方法は特に限定されず、ボルト等の固定具による固定を採用してもよいし、固定具を用いず、嵌め込みを採用してもよい。また、接着または融着によりキャップ部１３を環状基部１２に取り付けてもよい。
環状基部１２およびキャップ部１３の製造方法は特に限定されず、樹脂成型、切削加工等を採用することができる。

環状基部１２には、ボールコンベア１を支持する支持シャフト２（支持具）が挿通する挿通孔１２ａが形成されている。
挿通孔１２ａは平面視長方形の本体部５の長手方向の一端部および他端部に、それぞれ短手方向に沿って貫通形成されている（図３参照）。

支持凹部６は、主球３に加えられる被搬送物２０の荷重が受け球４を介して支持凹部６に伝達されるように設計されている。すなわち、ボールコンベア１は、主球３に加えられた下方の力を、受け球４を介して支持凹部６で支える構造となっている。
また、支持凹部６は、後述する駆動部１７（図７参照）などにより加えられる押し上げ方向の荷重についても受け球４を介して支持凹部６に伝達されるように設計されている。すなわち、ボールコンベア１は、押し上げ方向の力も、受け球４を介して支持凹部６にて支える構造となっている。
この構造によって、主球３の上下方向の移動が規制されるため、主球３は開口部７内に安定に保持される。

図示例では、最も上に位置する受け球４（最も上面５ｂに近い受け球４）と中心軸５ａとの距離Ｌ３は、主球３の半径Ｒ１より小さくされている。また、最も下に位置する受け球４（最も下面５ｃに近い受け球４）と中心軸５ａとの距離Ｌ４も主球３の半径Ｒ１より小さくされている。

主球３は、本体部５の上面５ｂおよび下面５ｃからそれぞれ上方および下方に突出している。
上面５ｂから上方に突出した部分の主球３を上方突出部分３ａといい、下面５ｃから下方に突出した部分の主球３を下方突出部分３ｂという。
被搬送物２０は、上方突出部分３ａに載置される。

本体部５の上面５ｂには、内方延出部８ａの延出端８ｃと主球３との隙間９を覆うカバー部材１１を設けることができる。
カバー部材１１は、環状のシートであることが好ましく、可撓性を有することが好ましい。カバー部材１１の材料としては、樹脂、布などが好適である。
図示例のカバー部材１１は、内方延出部８ａ上から、主球３の外面上に達している。カバー部材１１は、隙間９を完全に塞ぐ構成でなくてもよい。また、隙間９からの異物進入を防止し得る構成であれば、主球３に接していなくてもよい。
カバー部材１１を設けることによって、隙間９から異物が開口部７内に進入するのを防止できる。

図５および図６に示すように、支持基体１４は、コンベアユニット１０の両側にそれぞれ設けられており、上下方向に沿う基板部１４ａと、その上縁部から外方（コンベアユニット１０から離れる方向）に延出する上部延出部１４ｂと、基板部１４ａの下縁部から外方に延出する下部延出部１４ｃとを備えている。

図１および図５に示すように、ボールコンベア１は複数列に配列することができる。図示例では、本体部５の短手方向に沿う列１５が複数並列されている。
ボールコンベア１が複数列に配列されることによって、被搬送物２０を複数箇所で安定的に支持することができる。

ボールコンベア１は、挿通孔１２ａに挿通する支持シャフト２によって支持されている。図示例では、１つの列１５を構成する複数のボールコンベア１は、２本の支持シャフト２によって支持されている。
支持シャフト２は両支持基体１４間に架設され、両端部は基板部１４ａの挿通孔１４ｄに挿通し、固定具２ａによって基板部１４ａに固定されている。

図７に示すように、駆動部１７は、主球３の下方突出部分３ｂに回転方向の力を加えて主球３を回転駆動させるものであって、例えば一対のローラ２１、２１と、ローラ２１、２１に掛け渡されて駆動力を主球３に伝える伝達体である無端駆動ベルト２２とを備えた構成が可能である。
駆動部１７は、主球３を任意の方向に回転駆動させ得るように構成するのが好ましい。

以下、搬送装置３０の動作について図７を参照しつつ説明する。
被搬送物２０は、例えば工業製品を収容した包装体、コンテナ、トレーなどの物品である。
図示せぬ駆動源によりローラ２１、２１を左回りに回転させ、主球３に接する部分の無端駆動ベルト２２を図７の矢印方向（左方向）に移動させる。これによって、無端駆動ベルト２２と主球３との間の摩擦により主球３の下方突出部分３ｂに回転方向の力を与え、主球３を回転駆動させる。

主球３の上方突出部分３ａに載せられている被搬送物２０は、主球３の回転により、図７の矢印方向（右方向）に移動する。
ローラ２１、２１の回転方向を逆の方向（右回り）にすれば、主球３に与えられる力も図示方向とは逆になるため、被搬送物２０は矢印方向とは反対の方向（左方向）に移動する。
また、無端駆動ベルト２２の走行方向を、図７の左右方向以外の方向（例えば紙面に垂直な方向）に変えれば、被搬送物２０の搬送方向もそれに応じた方向となる。

ボールコンベア１は、主球３を本体部５内に受け球４を介して回転自在に支持する構造であるので、主球３は任意の方向に小さな摩擦抵抗で回転できる。このため、主球３、受け球４および本体部５に摩耗が生じにくく、がたつき等の不具合が生じず、被搬送物２０を安定に搬送することができる。

図８は、搬送装置の他の例である搬送装置４０を示すもので、この搬送装置４０は、駆動部１７に代えて、駆動部１８を用いていること以外は搬送装置３０と同じ構成である。
駆動部１８は、主球３の下方突出部分３ｂに回転方向の力を加えて主球３を回転駆動させ得る球体または円筒体であって、任意の方向の回転力を主球３に与えることができるように構成されている。
図示せぬ駆動源により駆動部１８を回転させると、駆動部１８は、主球３の下方突出部分３ｂに回転方向の力を与え、主球３を回転駆動させる。
主球３の回転により、被搬送物２０は、その回転方向に応じた方向（例えば図８における左右方向または紙面に垂直な方向）に移動する。

図９は、本発明の搬送装置を使用した搬送システムの例を示すものである。
この搬送システムは、直線状の主搬送路２４と、主搬送路２４から分岐した分岐搬送路２５（または排出用搬送路）とを有する。
分岐搬送路２５の分岐点２６には、搬送装置３０のコンベアユニット１０が設置される。

図９（ａ）に示すように、主搬送路２４を通って搬送される被搬送物２０が、そのまま主搬送路２４を搬送すべきものである場合には、コンベアユニット１０において、被搬送物２０を、方向を変えずにそのまま進行させる。この際、主球３を主搬送路２４に沿う方向に回転させれば、被搬送物２０の移動をスムーズにすることができる。
図９（ｂ）に示すように、主搬送路２４を通って搬送される被搬送物２０が、分岐搬送路２５に向かうべきものである場合には、コンベアユニット１０において、主球３を分岐搬送路２５に沿う方向に回転させることによって、被搬送物２０の進行方向を変え、分岐搬送路２５に向かわせることができる。
このように、搬送装置３０によって被搬送物２０の分別が可能となる。

ボールコンベア１は、主球３を本体部５内に受け球４を介して回転自在に支持する構造であるので、主球３は任意の方向に小さな摩擦抵抗で回転できる。
このため、主球３、受け球４および本体部５に摩耗が生じにくく、がたつき等の不具合を防ぐことができる。
従って、長期間にわたって安定的な物品搬送が可能となる。

１・・・ボールコンベア、３・・・主球、４・・・受け球、５・・・本体部、５ａ・・・中心軸、５ｂ・・・上面（一方の面）、５ｃ・・・・下面（他方の面）、６・・・支持凹部、７・・・開口部、７ａ・・・開口部の内面、８ａ、８ｂ・・・内方延出部、８ｃ、８ｄ・・・延出端、９・・・隙間、１０・・・コンベアユニット、１１・・・カバー部材、１７、１８・・・駆動部、２０・・・被搬送物、２４・・・主搬送路、２５・・・分岐搬送路、３０、４０・・・搬送装置、Ｌ１、Ｌ２・・・内方延出部の延出端と主球との間隔。

Claims (8)

1. 被搬送物を支持する主球と、前記主球を収容する開口部を有する本体部とを備え、
   前記本体部の開口部内面に、複数の受け球を介して前記主球を回転自在に支持する球面状の支持凹部が形成され、
   前記主球は、前記本体部の一方および他方の面から突出しており、前記一方面側に載置された被搬送物を回転により搬送可能であることを特徴とするボールコンベア。
2. 前記本体部の支持凹部は、前記主球に加えられた前記本体部の中心軸方向の荷重を、前記受け球を介して支持可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールコンベア。
3. 前記本体部の開口部の一方および他方の面側の内縁部には、前記受け球の移動を規制する環状の内方延出部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のボールコンベア。
4. 前記主球が前記本体部の中心軸位置にあるときに、内方延出部の延出端と前記主球との、前記中心軸に直交する方向の間隔は、前記主球の直径に対し５％以下であることを特徴とする請求項３に記載のボールコンベア。
5. 前記本体部の一方面側に、前記本体部と前記主球との隙間を覆うカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のボールコンベア。
6. 請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のボールコンベアと、
   前記ボールコンベアの本体部の他方面側に突出した部分の前記主球に回転方向の力を加えて前記主球を回転駆動させる駆動部と、を備えたことを特徴とする搬送装置。
7. 前記駆動部は、前記主球を任意の方向に回転駆動可能とされていることを特徴とする請求項６に記載の搬送装置。
8. 被搬送物を搬送する搬送路に、請求項７に記載の搬送装置を設けたことを特徴とする搬送システム。

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