(57)【要約】【課題】連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を垂直搬送することを可能とする、駆動されるベルト搬送面一つのみを用いた垂直搬送機を提供する。【解決手段】高摩擦ベルト１１を用いるとともに搬送面１１ａを垂直に位置させる垂直ベルトコンベヤ１０と、ローラ周面が弾性体で構成される複数の接触ローラ２１を回転自在に垂直に並列に配置させるとともに、垂直ベルトコンベヤ１０と距離Ｌ４離して対向配置される押さえローラユニット２０とを備え、複数の接触ローラ２１は、垂直ベルトコンベヤ１０と接触ローラ２１との間に導入される厚みＬ２の保形性を有する搬送物Ｗを垂直ベルトコンベヤ１０と接触ローラ２１との間で挟持し垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力で搬送面１１ａに沿って垂直方向へ搬送するように、搬送時に搬送物Ｗにより長さＬ２−Ｌ４分潰されその潰れに抗する反発力で搬送物Ｗを搬送面１１ａに押圧するように配置されている。【選択図】    図１
2010241583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高摩擦ベルトを用いるとともに搬送面を垂直に位置させる垂直ベルトコンベヤと、
ローラ周面が弾性体で構成される複数の接触ローラを回転自在に垂直に並列に配置させるとともに、前記垂直ベルトコンベヤと距離Ｌ４離して対向配置される押さえローラユニットと
を備え、
前記複数の接触ローラは、前記垂直ベルトコンベヤと前記接触ローラとの間に導入される厚みＬ２の保形性を有する搬送物を前記垂直ベルトコンベヤと前記接触ローラとの間で挟持し前記垂直ベルトコンベヤの搬送力で前記搬送面に沿って垂直方向へ搬送するように、前記搬送時に前記搬送物により長さＬ２−Ｌ４分潰されその潰れに抗する反発力で前記搬送物を前記搬送面に押圧するように配置されている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の垂直搬送装置において、
前記垂直ベルトコンベヤの搬送面と前記押さえローラユニットとの距離Ｌ４は、
前記接触ローラによる搬送物への押圧力を、予め測定して求めた前記接触ローラのバネ定数ａに、前記搬送物の押圧幅Ｌ３と前記接触ローラの凹み長さＬ２−Ｌ４と安全率α１とを乗じた値であるように決めている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項３】
厚みＬ２を長さＬ１で除した値が１／２以下、１／３０以上の保形性を有する搬送物を搬送する水平コンベヤと、
高摩擦ベルトを用いるとともに搬送面を垂直に位置させる垂直ベルトコンベヤと、
ローラ周面が弾性体で構成される複数の接触ローラを回転自在に垂直に並列に配置させるとともに、前記垂直ベルトコンベヤと距離Ｌ４離して対向配置される押さえローラユニットと、
前記押さえローラユニットの下部に前記水平コンベヤから前記垂直ベルトコンベヤへ前記搬送物を乗り移す連続搬入ユニットと
を備え、
前記複数の接触ローラは、前記垂直ベルトコンベヤと前記接触ローラとの間に導入される前記搬送物を前記垂直ベルトコンベヤと前記接触ローラとの間で挟持し前記垂直ベルトコンベヤの搬送力で前記搬送面に沿って垂直方向へ搬送するように、前記搬送時に前記搬送物により長さＬ２−Ｌ４分潰されその潰れに抗する反発力で前記搬送物を前記搬送面に押圧するように配置され、
前記連続搬入ユニットは、その上端部に前記垂直ベルトコンベヤと距離Ｌ６を離してローラ周面が弾性体で構成されるくわえ込みローラを対向配置している
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項４】
請求項３記載の垂直搬送装置において、
前記垂直ベルトコンベヤの搬送面と前記押さえローラユニットとの距離Ｌ４は、
前記接触ローラによる搬送物への押圧力を、予め測定して求めた前記接触ローラのバネ定数ａに、前記搬送物の押圧幅と前記接触ローラの凹み長さＬ２−Ｌ４と安全率α１とを乗じた値であるように、
前記垂直ベルトコンベヤの搬送面と前記くわえ込みローラとの距離Ｌ６は、
前記くわえ込みローラによる搬送物への押圧力を、予め測定して求めた前記くわえ込みローラのバネ定数ａに、前記搬送物の押圧幅と前記くわえ込みローラの凹み長さＬ２−Ｌ６と安全率α２とを乗じた値であるように、それぞれ決めている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の垂直搬送装置において、
前記連続搬入ユニットは、
前記押さえローラユニットの下端部に所定の角度で取り付けられる入口可動ローラユニットと、高摩擦ベルトを用い、前記垂直ベルトコンベヤの搬送面側に折返し部を配置し対向する折返し部を前記水平コンベヤ頭部プーリ側面に配置するとともに前記入口可動ローラユニットと平行に配置される下部傾斜ベルトコンベヤとを備え、
前記入口可動ローラユニットは、弾性体からなるローラを取り付けた可動用ローラホルダと、前記可動用ローラホルダの端部を回動自在に軸支するとともに前記可動用ローラホルダを上下動自在に案内する長孔を有する側板とを有し、前記下部傾斜ベルトコンベヤ上を移動する前記搬送物に前記ローラを接触し前記搬送物の移動に伴って前記ローラを介して前記可動用ローラホルダの荷重を押圧力として前記搬送物に付加するように構成されている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項６】
請求項５記載の垂直搬送装置において、
前記垂直ベルトコンベヤと前記下部傾斜ベルトコンベヤとの搬送面を形成する共通ベルトを、ベルト駆動部を両コンベヤ共通で１基として所定のプーリにかけ廻して無端ベルトに形成し、
前記下部傾斜ベルトコンベヤの下方に前記ベルト駆動部を設けている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の垂直搬送装置において、
前記連続搬送ユニットは、
前記下部傾斜ベルトコンベヤの前記垂直ベルトコンベヤの搬送面側折返し部の上面と、上端部に配置される前記くわえ込みローラの軸心との距離を、前記搬送物長さＬ１より長く、かつ前記折返し部の上面と前記くわえ込みローラ表面の搬送物と最初に接触する部位のレベルとの距離が前記搬送物長さＬ１より短く配置し、
前記可動用ローラホルダに取り付けられた前記ローラは、前記搬送物が前記下部傾斜ベルトコンベヤ上で水平から４５度引き起こされた際に、前記搬送物長さの後ろ半分の上面に接している
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項８】
請求項３又は４記載の垂直搬送装置において、
前記連続搬入ユニットは、
前記水平コンベヤと前記垂直ベルトコンベヤとの対向面側に、前記搬送物によって押しのけられることにより、自重を縦方向及び横方向に押し付け力として働かせて移動する複数のフリーローラを並列に軸支設置して備え、
前記水平コンベヤから前記垂直ベルトコンベヤへの前記搬送物の乗り移り時に、前記搬送物の押しのけで発生する各フリーローラ自重による押し付け力によって、前記搬送物の浮き上がりを防止しながら前記水平コンベヤの搬送力を維持することで、前記水平コンベヤの搬送力及び前記垂直ベルトコンベヤの搬送力により、前記搬送物を引き起こして搬送方向を垂直に方向転換し、前記垂直ベルトコンベヤに押し付けることができるよう構成されている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項９】
請求項８記載の垂直搬送装置において、
前記連続搬入ユニットは、
前記水平コンベヤとの対向面及び前記垂直ベルトコンベヤとの対向面において、
前記複数のフリーローラが、前記押さえローラユニットの軸線に対して前記垂直ベルトコンベヤに向かって鋭角に傾斜するように設けられた落とし込み用長孔に滑動自在かつ回転自在に配置されている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の垂直搬送装置において、
前記連続搬入ユニットは、
前記水平コンベヤの前記垂直ベルトコンベヤ側の折返し部の上面と、上端部に配置される前記くわえ込みローラの軸心との距離を、前記搬送物長さＬ１より長く、かつ前記折返し部の上面と前記くわえ込みローラ表面の搬送物と最初に接触する部位のレベルとの距離が前記搬送物長さＬ１より短く配置し、
前記搬送物と最初に接する前記フリーローラが、前記押さえローラユニットの軸線方向に移動するように前記押さえローラユニットの軸線方向に切り込まれた落とし込み用長孔に滑動自在かつ回転自在に配置されている
ことを特徴とする垂直搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量な保形性を有する搬送物を、簡単な機構で垂直搬送を可能とする垂直搬送装置に関する。さらには、連続的に流れてきた搬送物を水平から垂直方向に転換させつつ、垂直搬送を可能とした垂直搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続的に流れてきた搬送物を水平から垂直方向に搬送する際、標準的なコンベヤで搬送物の搬送方向を水平から垂直に転換させることは容易ではない。
そこで、従来、搬送部分で二重の搬送ベルトで挟持する、グリップ機構等を備える主搬送コンベヤ（１本ベルトで水平＋傾斜一体のコンベヤ）と挟み込み用ベルトコンベヤの組合せ、または、チェン＋スラットを用いたバーチレータ式コンベヤなどを用いることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２６５０９号公報
【特許文献２】特開平６−１３５５２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１３９４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の搬送装置のうち、二重ベルトとなっているものは、挟み付ける両搬送面を同期させる必要があるため、その駆動部分に高価なユニットが必要となる。また、特殊な構造をとる必要があり、やはりコストアップとなる。さらに、同期駆動や特殊の構造のため部品点数が多く、故障メンテナンス頻度が増加してしまう。また、搬送物の形状が変わると、その特殊な構造のため設計変更が大変である。加えて、バーチレータ式は構造上、設置スペースが広く必要となる。
従って、垂直搬送が必要で、方向転換に要するスペースが少ない場合、あまりコストをかけずに、方向転換したい場合などの要望に応えることができない。
【０００５】
なお、特許文献１には、搬送物を垂直方向に搬送することを開示するが、連続的に流れてきた搬送物を水平から垂直方向に搬送することに提供することは困難である。
また、特許文献２，３には、不定形バラものをその天地に関係なく垂直方向に転換して搬送する装置の開示があるが、搬送物自体の保形性を利用し、水平から垂直方向へ搬送方向を転換後、さらに上部で水平方向に搬送方向を再転換する際に、最初の搬送物の天地をそのままに搬送することの開示はなく、その提供は困難である。
【０００６】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を垂直搬送することを可能とする、駆動されるベルト搬送面一つのみを用いた垂直搬送機を提供することにある。
本発明の別の目的は、連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を水平から垂直に方向を転換しつつ垂直搬送を可能とし、さらには上部で水平方向に搬送方向を再転換する際に、最初の搬送物の天地をそのままに搬送することを可能とした垂直搬送機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、高摩擦ベルトを用いるとともに搬送面を垂直に位置させる垂直ベルトコンベヤと、ローラ周面が弾性体で構成される複数の接触ローラを回転自在に垂直に並列に配置させるとともに、垂直ベルトコンベヤと距離Ｌ４離して対向配置される押さえローラユニットとを備え、複数の接触ローラは、垂直ベルトコンベヤと接触ローラとの間に導入される厚みＬ２の保形性を有する搬送物を垂直ベルトコンベヤと接触ローラとの間で挟持し垂直ベルトコンベヤの搬送力で搬送面に沿って垂直方向へ搬送するように、搬送時に搬送物により長さＬ２−Ｌ４分潰されその潰れに抗する反発力で搬送物を搬送面に押圧するように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の垂直搬送装置において、垂直ベルトコンベヤの搬送面と押さえローラユニットとの距離Ｌ４は、接触ローラによる搬送物への押圧力を、予め測定して求めた接触ローラのバネ定数ａに、搬送物の押圧幅Ｌ３と接触ローラの凹み長さＬ２−Ｌ４と安全率α１とを乗じた値であるように決めていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、厚みＬ２を長さＬ１で除した値が１／２以下、１／３０以上の保形性を有する搬送物を搬送する水平コンベヤと、高摩擦ベルトを用いるとともに搬送面を垂直に位置させる垂直ベルトコンベヤと、ローラ周面が弾性体で構成される複数の接触ローラを回転自在に垂直に並列に配置させるとともに、垂直ベルトコンベヤと距離Ｌ４離して対向配置される押さえローラユニットと、押さえローラユニットの下部に水平コンベヤから垂直ベルトコンベヤへ搬送物を乗り移す連続搬入ユニットとを備え、複数の接触ローラは、垂直ベルトコンベヤと接触ローラとの間に導入される搬送物を垂直ベルトコンベヤと接触ローラとの間で挟持し垂直ベルトコンベヤの搬送力で搬送面に沿って垂直方向へ搬送するように、搬送時に搬送物により長さＬ２−Ｌ４分潰されその潰れに抗する反発力で搬送物を搬送面に押圧するように配置され、連続搬入ユニットは、その上端部に垂直ベルトコンベヤと距離Ｌ６を離してローラ周面が弾性体で構成されるくわえ込みローラを対向配置していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の垂直搬送装置において、垂直ベルトコンベヤの搬送面と押さえローラユニットとの距離Ｌ４は、接触ローラによる搬送物への押圧力を、予め測定して求めた接触ローラのバネ定数ａに、搬送物の押圧幅と接触ローラの凹み長さＬ２−Ｌ４と安全率α１とを乗じた値であるように、垂直ベルトコンベヤの搬送面とくわえ込みローラとの距離Ｌ６は、くわえ込みローラによる搬送物への押圧力を、予め測定して求めたくわえ込みローラのバネ定数ａに、搬送物の押圧幅とくわえ込みローラの凹み長さＬ２−Ｌ６と安全率α２とを乗じた値であるように、それぞれ決めていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４記載の垂直搬送装置において、連続搬入ユニットは、押さえローラユニットの下端部に所定の角度で取り付けられる入口可動ローラユニットと、高摩擦ベルトを用い、垂直ベルトコンベヤの搬送面側に折返し部を配置し対向する折返し部を水平コンベヤ頭部プーリ側面に配置するとともに入口可動ローラユニットと平行に配置される下部傾斜ベルトコンベヤとを備え、入口可動ローラユニットは、弾性体からなるローラを取り付けた可動用ローラホルダと、可動用ローラホルダの端部を回動自在に軸支するとともに可動用ローラホルダを上下動自在に案内する長孔を有する側板とを有し、下部傾斜ベルトコンベヤ上を移動する搬送物にローラを接触し搬送物の移動に伴ってローラを介して可動用ローラホルダの荷重を押圧力として搬送物に付加するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の垂直搬送装置において、垂直ベルトコンベヤと下部傾斜ベルトコンベヤとの搬送面を形成する共通ベルトを、ベルト駆動部を両コンベヤ共通で１基として所定のプーリにかけ廻して無端ベルトに形成し、下部傾斜ベルトコンベヤの下方にベルト駆動部を設けていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６記載の垂直搬送装置において、連続搬送ユニットは、下部傾斜ベルトコンベヤの垂直ベルトコンベヤの搬送面側折返し部の上面と、上端部に配置されるくわえ込みローラの軸心との距離を、搬送物長さＬ１より長く、かつ折返し部の上面とくわえ込みローラ表面の搬送物と最初に接触する部位のレベルとの距離が搬送物長さＬ１より短く配置し、可動用ローラホルダに取り付けられたローラは、搬送物が下部傾斜ベルトコンベヤ上で水平から４５度引き起こされた際に、搬送物長さの後ろ半分の上面に接していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項３又は４記載の垂直搬送装置において、連続搬入ユニットは、水平コンベヤと垂直ベルトコンベヤとの対向面側に、搬送物によって押しのけられることにより、自重を縦方向及び横方向に押し付け力として働かせて移動する複数のフリーローラを並列に軸支設置して備え、水平コンベヤから垂直ベルトコンベヤへの搬送物の乗り移り時に、搬送物の押しのけで発生する各フリーローラ自重による押し付け力によって、搬送物の浮き上がりを防止しながら水平コンベヤの搬送力を維持することで、水平コンベヤの搬送力及び垂直ベルトコンベヤの搬送力により、搬送物を引き起こして搬送方向を垂直に方向転換し、垂直ベルトコンベヤに押し付けることができるよう構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項８記載の垂直搬送装置において、連続搬入ユニットは、水平コンベヤとの対向面及び垂直ベルトコンベヤとの対向面において、複数のフリーローラが、押さえローラユニットの軸線に対して垂直ベルトコンベヤに向かって鋭角に傾斜するように設けられた落とし込み用長孔に滑動自在かつ回転自在に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項８又は９記載の垂直搬送装置において、連続搬入ユニットは、水平コンベヤの垂直ベルトコンベヤ側の折返し部の上面と、上端部に配置されるくわえ込みローラの軸心との距離を、搬送物長さＬ１より長く、かつ折返し部の上面とくわえ込みローラ表面の搬送物と最初に接触する部位のレベルとの距離が搬送物長さＬ１より短く配置し、搬送物と最初に接するフリーローラが、押さえローラユニットの軸線方向に移動するように押さえローラユニットの軸線方向に切り込まれた落とし込み用長孔に滑動自在かつ回転自在に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、垂直ベルトコンベヤと押さえローラユニットとで構成できるので、駆動される搬送面は１つとなり、搬送面の同期の必要のない簡単な構造で垂直搬送装置を提供することができる。
本発明によれば、押さえローラユニットは、駆動される搬送面の動きに搬送物を介して従うだけのシンプルな構成だが、そのローラ周面の弾性体の搬送物による潰れに抗する反発力を利用することで、確実に垂直搬送力を搬送物に付与することができる。
【００１８】
本発明によれば、連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を水平から垂直に方向を転換しつつ垂直搬送を確実にすることができる。
本発明によれば、連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を水平から垂直に方向を転換するのに、搬送物の保形性を利用して単純な搬送面への押圧手段のみで確実に方向転換することができる。
本発明によれば、連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を水平から垂直に方向を転換するに際し、単純ではあるが搬送物の姿勢変化に追随しやすく、押圧力を適切に掛けることができる、ローラ周面が弾性体のくわえ込みローラで確実に方向転換ができる。
【００１９】
本発明によれば、連続的に流れてくる保形性を有する搬送物を水平から垂直に方向を転換するに際し、駆動部は水平コンベヤもしくは下部傾斜ベルトコンベヤと垂直ベルトコンベヤの搬送面だけで、駆動される搬送面の動きに搬送物を介して従うだけのシンプルな構成の連続搬入ユニットを利用することにより、故障の少ない機構で確実な方向転換ができる。
本発明によれば、垂直ベルトコンベヤの駆動と、連続搬入ユニットの下部傾斜ベルトコンベヤの駆動とを共通の一駆動部で行うことで、シンプル及びコンパクトで、かつ同期の必要のない垂直搬送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る垂直搬送装置１を示す側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の背面図である。
【図４】図１の平面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図１の入口可動ローラユニットと下部傾斜ベルトコンベヤとの関係を説明する図である。
【図７】図６のVII−VII線矢視図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った端面図である。
【図９】本発明の第一実施形態における垂直ベルトコンベヤ１０と押さえローラユニット２０との関係を示す説明図である。
【図１０】本発明の第一実施形態におけるスポンジバネ定数ａを求める測定法を示す正面図である。
【図１１】本発明の第一実施形態におけるスポンジバネ定数ａを求める測定法を示す側面図である。
【図１２】本発明の第一実施形態におけるスポンジローラ３２が搬送物（以下、ワークと称する）Ｗに与える力を示す説明図である。
【図１３】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが下部傾斜ベルトコンベヤ４０上に搬入された状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０との間に搬入された状態を示す説明図である。
【図１５】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０との間に搬入され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに達した状態を示す説明図である。
【図１６】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０との間に搬入され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに達し、ワークＷが垂直ベルトコンベヤ１０によって持ち上げられ始めた状態を示す説明図である。
【図１７】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０との間に搬入され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに達し、ワークＷが垂直ベルトコンベヤ１０によって図１６の状態よりさらに持ち上げられ始めた状態を示す説明図である。
【図１８】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０との間に搬入され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに達し、ワークＷが垂直ベルトコンベヤ１０によって図１７の状態よりさらに持ち上げられ始めた状態を示す説明図である。
【図１９】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが垂直ベルトコンベヤ１０とくわえ込みローラ２１ａとによって持ち上げられ始めた状態を示す説明図である。
【図２０】本発明の第一実施形態における搬送工程でワークＷが垂直ベルトコンベヤ１０とくわえ込みローラ２１ａと押さえローラユニット２０とによって持ち上げられる状態を示す説明図である。
【図２１】本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１を示す側面図である。
【図２２】本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１におけるフリーローラ１３５の構成を示す説明図である。
【図２３】本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１におけるフリーローラ１３５の平面図である。
【図２４】本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１におけるフリーローラ１３５の組み付け状態を示す説明する図である。
【図２５】本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１における押さえローラユニット１３０と水平ベルトコンベヤ１１０と垂直ベルトコンベヤ１２０との関係を示す拡大図である。
【図２６】本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１における押さえローラユニット１３０と連続搬入ユニット１４１と水平ベルトコンベヤ１１０と垂直ベルトコンベヤ１２０との関係を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る垂直搬送装置１を示す。
本実施形態に係る垂直搬送装置１は、図１〜図８に示すように、例えば、表面摩擦係数を０．９（対鋼材）とする高摩擦ベルト１１を用いるとともにベルト搬送面１１ａを垂直に位置させる垂直ベルトコンベヤ１０と、ローラ周面が弾性体で構成される円柱形状の複数の接触ローラ（以下、スポンジローラと称する）２１を回転自在に垂直に並列に配置させるとともに、垂直ベルトコンベヤ１０と対向配置される押さえローラユニット２０と、押さえローラユニット２０の下端部２６に水平方向に対して所定の角度θ（本実施形態では３０°）で取り付けられる入口可動ローラユニット３０と、スポンジローラ２１の下端に並列されたくわえ込みローラ２１ａと、垂直ベルトコンベヤ１０に対向して水平方向に対して所定の角度θ（本実施形態では３０°）で垂直ベルトコンベヤ１０の下端部に下部傾斜ベルトコンベヤユニット４８を介して取り付けられる下部傾斜ベルトコンベヤ４０と、垂直ベルトコンベヤ１０に対向して水平方向に対して所定の角度θ（本実施形態では３０°）で垂直ベルトコンベヤ１０の上端部に取付枠部材６４を介して取り付けられる上部傾斜ベルトコンベヤ５０と、下部傾斜ベルトコンベヤ４０の尾部プーリ４１側に頭部プーリ５６側を連接される下部水平ベルトコンベヤ５５と、上部傾斜ベルトコンベヤ５０の頭部プーリ５１側に尾部プーリ５８側を連接される上部水平ベルトコンベヤ５７と、押さえローラユニット２０の上端部側に水平方向に所定の角度θ（本実施形態では３０°）で取り付けられる出口可動ガイドユニット５９とを備えている。本実施形態では、入口可動ローラユニット３０、くわえ込みローラ２１ａ及び下部傾斜ベルトコンベヤ４０が、連続搬入ユニット３９を構成している。
【００２２】
垂直ベルトコンベヤ１０は、設置箇所の床７０上に配置される脚ユニット６０のスタンド６１に取り付けた取付枠部材６５を介してベルト搬送面１１ａが垂直に維持されるように固定されている。一つの取付枠部材６５には、インバータユニット６８が取り付けられている。脚ユニット６０のスタンド６２には、下部傾斜ベルトコンベヤ４０を取り付ける下部傾斜ベルトコンベヤユニット４８が取付枠部材６６を介して固定されている。押さえローラユニット２０は、取付枠部材６７を介して垂直ベルトコンベヤ１０と平行に、後述する距離Ｌ４を離して対向位置されている。脚ユニット６０は、設置脚６４を備えるベース６３上に、スタンド６１、６２を錘設している。
【００２３】
垂直ベルトコンベヤ１０は、取付枠部材６５、６６に支持固定される垂直部材１２と、垂直部材１２の上端部に取り付ける俯仰部プーリ１３と、リターンローラ１４とを備えている。
下部傾斜ベルトコンベヤユニット４８には、高摩擦ベルト１１全体のテンションを調整するためのテークアップボルト４３と、テークアッププーリ４４と、ベンド部プーリ４５とを備えている。
【００２４】
高摩擦ベルト１１は、下部傾斜ベルトコンベヤユニット４８のテークアッププーリ４４、下部傾斜ベルトコンベヤ４０の尾部プーリ４１、下部傾斜ベルトコンベヤ４０の中間部プーリ４２、下部傾斜ベルトコンベヤ４０のベンド部プーリ４５、垂直ベルトコンベヤ１０の俯仰部プーリ１３、上部傾斜ベルトコンベヤ５０の頭部プーリ５１、垂直ベルトコンベヤ１０のリターンローラ１４、下部傾斜ベルトコンベヤユニット４８にある駆動プーリ４６、及び再びテークアッププーリ４４を介して下部傾斜ベルトコンベヤ４０と垂直ベルトコンベヤ１０と上部傾斜ベルトコンベヤ５０との間に掛け渡され、下部傾斜ベルトコンベヤユニット４８に取り付けられているモータ４７の回転駆動力を駆動プーリ４６に伝達することによって矢印方向に移動されるように構成されている。
【００２５】
押さえローラユニット２０は、垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに保形性を有する搬送物（ワークＷ）を押圧付勢することができる押圧力として、ローラ周面の潰れに抗する反発力を利用するものである。そのために、例えば、ポリウレタンフォームからなる複数のスポンジローラ２１を取付部材２５に所定の間隔で並列に長手方向に回転自在に配置している。スポンジローラ２１は、弾性部材からなるローラ本体２２と、このローラ本体２２を軸支する回転軸２３とで構成され、回転軸２３の軸受２４ａを固定する取付金具２４を介して取付部材２５にネジ止めされている。
スポンジローラ２１の材質は、ポリウレタンフォーム以外に、ポリエチレンフォームや低硬度のゴム等でも良い。また、スポンジローラ２１は、浮き輪のように空気を入れた輪状のものに軸を通し、空気圧でワークＷを押さえ付けける構造としても良い。
【００２６】
押さえローラユニット２０の下端部２６に水平方向に対して所定の角度θ（本実施形態では３０°）で取り付けられる入口可動ローラユニット３０は、支持用の穴３１ａと回動用の円弧形状の長孔３１ｂとを側部に備えた略Ｌ字状の２枚の側板３１と、支持用の穴３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを側部に備えた２枚のローラ支持板３４間を支持用の穴３４ａ、３４ｃを介して軸支する２本の繋ぎ材３３ａ、３３ｂで連結し、支持用の穴３４ｄに固定する軸受を介して弾性体からなるローラ（以下、スポンジローラと称する）３２を回転自在に軸支する軸３２ａを取り付けた可動ローラホルダ３５と、２枚の側板３１を支持用の穴３１ａを介して連結する側板繋ぎ材３３ｃと、２枚のローラ支持板３４にそれぞれ溶接で固着され、２枚の側板３１の支持用の穴３１ｃに軸抜け防止ネジ３６ａを介して回転自在に取り付けられる回転軸３６と、２枚の側板３１の回動用の円弧形状の長孔３１ｂと可動ローラホルダ３５の支持用の穴３４ｂとをそれぞれ貫通し、２枚の側板３１間に可動ローラホルダ３５を回動用の円弧形状の長孔３１ｂに沿って回動自在に支持する回転防止ネジ３７と、側板３１の端部から立ち上がるように折れ曲がり、押さえローラユニット２０の下端部２６により延びるブラケットにネジ３８ａによって固定される固定部３８とを有する。ここで、スポンジローラ３２は、スポンジローラ２１と同様に構成されている。回転軸３６は、樹脂製の軸受けを介して支持用の穴３１ａに取り付けられている。回転防止ネジ３７には、ウレタンクッションが被覆されている。
【００２７】
入口可動ローラユニット３０は、スポンジローラ３２がワークＷの移動に伴って押し上げられる際に、可動用ローラホルダ３５が回転軸３６を支点として押し上げられると共に、回転防止ネジ３７が長孔３１ｂに沿って移動し、スポンジローラ３２及び可動用ローラホルダ３５によってワークＷに荷重を掛けるように構成されている。
本実施形態において、ワークＷとしては、軽量小形で押圧力に抗してつぶれにくい保形性を有するものであれば特に限定しない。例えば、食品、医薬品、化粧品等の単品もしくは複数一体品などが好適である。一般的な紙製菓子箱程度の剛性及び強度があるものが望ましい。ただし、剛性のない袋物などは基本的に不向きである。また、一般物流の大型ダンボールなどは除く。
【００２８】
次に、本実施形態に係る垂直搬送装置１の作用について説明する。
本実施形態において、図９に示すように、ワークＷの長さＬ１を１５０ｍｍ、ワーク厚さＬ２を３４ｍｍ、ワークＷの押圧幅Ｌ３を８０ｍｍ、ワークＷの重量ｍを０．１ｋｇ、高摩擦ベルト１１の摩擦係数μを０．９、スポンジローラ２１の先端位置と高摩擦ベルト１１のベルト搬送面１１ａとの距離Ｌ４を３２ｍｍ、スポンジローラ２１のローラピッチＬ５を７５ｍｍ、重力加速度ｇを９．８１ｍ／ｓ2、スポンジバネ定数ａを０．００２５５９ｋｇ／ｍｍ2として説明する。
【００２９】
ここで、本実施形態では、スポンジバネ定数ａを下記のように実験によって求めた。
（スポンジバネ定数ａ）×（ワーク押圧幅）×(スポンジ凹み量)＝（ワーク押圧力）
図１０、図１１に示すように、直径φ４０ｍｍのローラ本体２２に直径φ８ｍｍの軸２３を取り付けたスポンジローラ２１を用意し、軸２３を高さ３０ｍｍの２つの支持台８０上に載置し、スポンジローラ２１を保持する。次に、スポンジローラ２１上に幅４８ｍｍのアルミニウム製のガイド８１を載せる。次に、アルミニウム製のガイド８１上に錘として丸棒８２を載せ、そのときのスポンジローラ２１のローラ本体２２の凹み量（スポンジ凹み量）Ｙ１を測定し、次式で算出した。この際、錘としての丸棒８２は、０本、２本、４本、６本、８本として測定した。なお、無荷重時には、地面からスポンジローラ２１の上端までの高さは５４．６ｍｍであった。また、ガイド８１は、錘（丸棒８２）を載せて撓んだりしてしまっては正確なスポンジ凹み量が計測できないので、錘（丸棒８２）を載せても撓まない程度の剛性を有するものであればアルミニウム製でなくても良い。また、錘も丸棒８２に限らない。
スポンジバネ定数ａ＝（錘＋ガイド重量）／（ガイド幅×スポンジ凹み量Ｙ１）
その結果を表１に示す。
なお、ここでは、スポンジバネ定数ａを簡単のため平均して扱うこととしているが、スポンジの円形断面の形状による凹み量とバネ定数とを１次関数で関係づけた変化するバネ定数で扱うこととすればなお望ましい。
【００３０】
【表１】
2010241583.tif 000003
【００３１】
次に、入口側可動ローラ３０がワークＷに与える力Ｆについて説明する。
図１２は、押さえローラユニット２０の下端部２６に取り付けられた入口可動ローラユニット３０のスポンジローラ３２がワークＷによってある角度持ち上げられた状態を示す。
ここで、回転軸３６と繋ぎ材３３ａとの距離を３０ｍｍ、繋ぎ材３３ａと回転防止ネジ３７との距離を３０ｍｍ、回転防止ネジ３７と繋ぎ材３３ｂとの距離を３０ｍｍ、繋ぎ材３３ｂとスポンジローラ３２ａの軸３２ａとの距離を３０ｍｍとし、繋ぎ材３３ａ、３３ｂの直径をφ８ｍｍ、重量ｍ1を８７．２ｇ、可動ローラホルダ３５の２つのローラ支持板３４の重量ｍ2を１０１．１ｇ、スポンジローラ３２及び軸受の合計重量ｍ3を９１．０ｇ、スポンジローラ３２の有効ローラ幅Ｂ１を１９５ｍｍ、鉄比重を７．８５ｇ／ｃｍ3として説明する。
【００３２】
入口側可動ローラ３０の取付角度θにおいてワークＷに与える力Ｆθは、下記の式によって求められる。
Ｆθ＝（３０ｍ1ｇｃｏｓθ＋６０ｍ2ｇｃｏｓθ＋９０ｍ1ｇｃｏｓθ＋１２０ｍ3ｇｃｏｓθ）／１２０
ここで、ｇは重力加速度（９．８１ｍ／ｓ2）である。
【００３３】
なお、スポンジローラ３２の有効ローラ幅Ｂ１に対する、繋ぎ材３３ａ、３３ｂの重量ｍ1と、２つのローラ支持板３４の重量ｍ2と、スポンジローラ３２及び軸受の合計の重量ｍ3との関係を表２に示す。
また、スポンジローラ３２の有効ローラ幅Ｂ１に対する、入口側可動ローラ３０の取付角度θとワークＷに与える力Ｆθとの関係を表３に示す。
【００３４】
【表２】
2010241583.tif 000004
【００３５】
【表３】
2010241583.tif 000005
【００３６】
次に、本実施形態に係る垂直搬送装置１によるワークＷの搬送について順を追って説明する。
以下の説明において、入口側可動ローラ３０は押さえローラユニット２０の下端部２６
に対して可動ローラホルダ３５の最下端位置の水平となす角度θ２を２９°とし、下部傾斜ベルトコンベヤ４０の水平となす角度θ１を３０°として説明する。なお、スポンジローラ３２の軸芯と下部傾斜ベルトコンベヤ４０のベルト面との距離は、ワークＷの厚さＬ２（３４ｍｍ）とスポンジローラ３２の半径（φ４０／２ｍｍ）とを加え、さらにＦ２９でスポンジローラ３２が荷重を加えながら角度１度分浮き上がるスポンジ凹み量も加えてなる距離として設定してある。
【００３７】
図１３は、ワークＷが下部傾斜ベルトコンベヤ４０上に搬入された状態を示す。
ワークＷは、下部傾斜ベルトコンベヤ４０上に位置するが、入口側可動ローラ３０とはまだ接触していない。また、入口側可動ローラ３０では、２枚の側板３１の回動用の円弧形状の長孔３１ｂの最下端部に回転防止ネジ３７が位置して静止している。
ここでは、下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送される力（μ・ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０＝０．７６（Ｎ））が、下部傾斜ベルトコンベヤ４０からワークＷを滑り落とそうとする力（ｍ・ｇ・ｓｉｎ３０＝０．４９（Ｎ））より大きくなる。従って、下部傾斜ベルトコンベヤ４０上のワークＷを搬送するための力の条件を満足している。
【００３８】
図１４は、ワークＷが下部傾斜ベルトコンベヤ４０により搬送されて入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２に接触した状態を示す。
スポンジローラ３２がワークＷに接触することによって、可動ローラホルダ３５の角度θ2が２９°から３０°となる。
そのため、ＦθはＦ30となる。Ｆ30は、表３に示すように、スポンジローラ３２による押圧力が１．９４（Ｎ）となる。
ここでは、下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送される力（μ・（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０＝２．５１（Ｎ））が、下部傾斜ベルトコンベヤ４０からワークＷが滑り落ちる力（ｍ・ｇ・ｓｉｎ３０＝０．４９（Ｎ））より大きくなる。従って、下部傾斜ベルトコンベヤ４０上のワークＷを搬送するための力の条件を満足している。
【００３９】
図１５は、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態を示す。
この段階でも、Ｆθ＝Ｆ30であるから、表３に示すように、スポンジローラ３２による押圧力は１．９４（Ｎ）である。
ここでは、ワークＷを運ぶための力が、下部傾斜ベルトコンベヤ４０方向の力の条件と垂直ベルトコンベヤ１０方向の力の条件とを要する。
【００４０】
ワークＷを下部傾斜ベルトコンベヤ４０方向に移動させようとする力は、[μ・（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０）＋μ・μ・（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０）・ｃｏｓ３０・ｓｉｎ３０]＝３．４９（Ｎ）となり、ワークＷを下部傾斜ベルトコンベヤ４０を滑り落とそうとする力（垂直ベルトコンベヤ反力を含む）[μ・（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０）・ｃｏｓ３０・ｃｏｓ３０＋ｍ・ｇ・ｓｉｎ３０]＝２．３８（Ｎ）より大きくなっている。
ワークＷに対する垂直ベルトコンベヤ１０の上昇方向に移動させようとする力は、[μ・（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０）・ｓｉｎ３０＋（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０）・ｃｏｓ３０＋μ・μ・（Ｆ30＋ｍ・ｇ・ｃｏｓ３０）・ｃｏｓ３０]＝５．６３（Ｎ）となり、ワークＷに対する垂直ベルトコンベヤ１０の下降方向に移動させようとする力（Ｆ30・ｃｏｓ３０＋ｍ・ｇ）＝２．６６（Ｎ）より大きくなっている。
【００４１】
従って、ワークＷは入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部を垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接させ、さらに垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａで引き上げることができる。
【００４２】
図１６は、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって４５°持ち上げられた状態を示す。
この段階では、スポンジローラ３２がワークＷによって押し上げられ、可動ローラホルダ３５の水平となす角度θ2が３９°になる。そのため、Ｆθは、Ｆ39となり、表３に示すように、スポンジローラ３２による押圧力は１．７４（Ｎ）となる。
【００４３】
そして、ワークＷの後端部の下部傾斜ベルトコンベヤ４０との接点Ａ点とスポンジローラ３２との接点とのそれぞれローラ支持板３４長手中心軸の法線間距離Ｌ’が７０．５ｍｍ、スポンジローラ３２との接点とワークＷの先端部の垂直ベルトコンベヤ１０との接点Ｂ点とのそれぞれローラ支持板３４長手中心軸の法線間距離Ｌ”が７８．７ｍｍとなる。
ここで、Ａ点周りのモーメントの釣合は、式１の通りとなる。また、Ｂ点周りのモーメントの釣合は、式２の通りとなる。
【００４４】
【数１】
2010241583.tif 000006
【００４５】
【数２】
2010241583.tif 000007
【００４６】
そこで、ワークＷを運ぶための力の条件は、下部傾斜ベルトコンベヤ４０方向の力の条件と垂直ベルトコンベヤ１０方向の力の条件とを要する。
ワークＷに対する下部傾斜ベルトコンベヤ４０による移動方向の力は、[μ・ＦＢ・ｓｉｎ３０＋μ・ＦＡ＋Ｆ39・ｓｉｎ（θ2−３０）]＝２．２８（Ｎ）となり、ワークＷに対する下部傾斜ベルトコンベヤ４０を滑り落とそうとする力（ＦＢ・ｃｏｓ３０＋ｍ・ｇ・ｓｉｎ３０）＝１．１９（Ｎ）より大きくなっている。
【００４７】
ワークＷに対する垂直ベルトコンベヤ１０を上昇方向に移動させようとする力は、（μ・ＦＢ＋μ・ＦＡ・ｓｉｎ３０＋ＦＡ・ｃｏｓ３０）＝３．１４（Ｎ）となり、ワークＷに対する垂直ベルトコンベヤ１０を下降方向に滑り落とそうとする力（ｍ・ｇ＋Ｆ39・ｃｏｓθ2）＝２．３４（Ｎ）より大きくなっている。
従って、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部を垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって４５°持ち上げることができる。なお、このワークＷが水平となす角度が４５°となるとき、スポンジローラ３２はワークＷの長さＬ１の半分より搬送方向の後ろ、つまり長さ後半分に位置するようにワークＷに接する。これにより、有効にワークＷを垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに押圧しつつ、ワークＷの挫屈を回避できるようになる。
【００４８】
図１７は、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって６０°持ち上げられた状態を示す。
この段階では、スポンジローラ３２がワークＷによって押し上げられ、可動ローラホルダ３５の水平となす角度θ2が４１°になる。そのため、Ｆθは、Ｆ41となり、表３に示すように、スポンジローラ３２による押圧力は１．６９（Ｎ）となる。
【００４９】
そして、ワークＷの後端部の下部傾斜ベルトコンベヤ４０との接点Ａ点とスポンジローラ３２との接点とのそれぞれローラ支持板３４長手中心軸の法線間距離Ｌ’が４１．８ｍｍ、スポンジローラ３２との接点とワークＷの先端部の垂直ベルトコンベヤ１０との接点Ｂ点とのそれぞれローラ支持板３４長手中心軸の法線間距離Ｌ”が１００ｍｍとなる。
ここで、Ａ点周りのモーメントの釣合は、式３の通りとなる。また、Ｂ点周りのモーメントの釣合は、式４の通りとなる。
【００５０】
【数３】
2010241583.tif 000008
【００５１】
【数４】
2010241583.tif 000009
【００５２】
そこで、ワークＷを運ぶための力の条件は、下部傾斜ベルトコンベヤ４０方向の力の条件と垂直ベルトコンベヤ１０方向の力の条件とを要する。
ワークＷを下部傾斜ベルトコンベヤ４０による移動させる方向の力は、[μ・ＦＢ・ｓｉｎ３０＋μ・ＦＡ＋Ｆ41・ｓｉｎ（θ2−３０）]＝３．７２（Ｎ）となり、ワークＷを下部傾斜ベルトコンベヤ４０を滑り落とそうとする力（ＦＢ・ｃｏｓ３０＋ｍ・ｇ・ｓｉｎ３０）＝０．９０（Ｎ）より大きくなっている。
【００５３】
ワークＷを垂直ベルトコンベヤ１０の上昇方向に移動させようとする力は、（μ・ＦＢ＋μ・ＦＡ・ｓｉｎ３０＋ＦＡ・ｃｏｓ３０）＝５．０８（Ｎ）となり、ワークＷを垂直ベルトコンベヤ１０の下降方向に移動させようとする力（ｍ・ｇ＋Ｆ４１・ｃｏｓθ2）＝２．２６（Ｎ）より大きくなっている。
従って、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部を垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって６０°持ち上げることができる。
【００５４】
図１８は、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって７５°持ち上げられた状態を示す。
この段階では、スポンジローラ３２がワークＷによって押し上げられ、可動ローラホルダ３５の角度θ2が３３°になる。そのため、Ｆθは、Ｆ33となり、表３に示すように、スポンジローラ３２による押圧力は１．８８（Ｎ）となる。
【００５５】
そして、ワークＷの後端部の下部傾斜ベルトコンベヤ４０との接点Ａ点とスポンジローラ３２との接点とのそれぞれローラ支持板３４長手中心軸の法線間距離Ｌ’が２ｍｍ、スポンジローラ３２との接点とワークＷの先端部の垂直ベルトコンベヤ１０との接点Ｂ点とのそれぞれローラ支持板３４長手中心軸の法線間距離Ｌ”が１３３．３ｍｍとなる。
ここで、Ａ点周りのモーメントの釣合は、式５の通りとなる。また、Ｂ点周りのモーメントの釣合は、式６の通りとなる。
【００５６】
【数５】
2010241583.tif 000010
【００５７】
【数６】
2010241583.tif 000011
【００５８】
そこで、ワークＷを運ぶための力の条件は、下部傾斜ベルトコンベヤ４０方向の力の条件と垂直ベルトコンベヤ１０方向の力の条件とを要する。
ワークＷを下部傾斜ベルトコンベヤ４０による移動させる方向の力は、[μ・ＦＢ・ｓｉｎ３０＋μ・ＦＡ＋Ｆ33・ｓｉｎ（θ2−３０）]＝２４．３８（Ｎ）となり、ワークＷを下部傾斜ベルトコンベヤ４０を滑り落とそうとする力（ＦＢ・ｃｏｓ３０＋ｍ・ｇ・ｓｉｎ３０）＝０．５２（Ｎ）より大きくなっている。
ワークＷを垂直ベルトコンベヤ１０の上昇方向に移動させようとする力は、（μ・ＦＢ＋μ・ＦＡ・ｓｉｎ３０＋ＦＡ・ｃｏｓ３０）＝３５．５２（Ｎ）となり、ワークＷを垂直ベルトコンベヤ１０の下降方向に移動させようとする力（ｍ・ｇ＋Ｆ33・ｃｏｓθ２）＝２．５６（Ｎ）より大きくなっている。
【００５９】
従って、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部を垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって７５°持ち上げることができる。
そして、ワークＷは、その先端部が連続搬入ユニット３９上端に設けられたローラ周面が弾性体で構成されるくわえ込みローラ２１ａの周面に当接する位置に達している。連続搬入ユニット３９は、その上端部に垂直ベルトコンベヤ１０と距離Ｌ６を離してくわえ込みローラ２１ａを対向配置しており、この距離Ｌ６は、くわえ込みローラ２１ａによるワークＷへの押圧力を、予め測定して求めたくわえ込みローラ２１ａのスポンジバネ定数ａに、ワークＷの押圧幅Ｌ３とくわえ込みローラ２１ａの凹み長さＬ２−Ｌ６と安全率α２とを乗じた値であるように、それぞれ決めている。そして、連続搬送ユニット３９は、下部傾斜ベルトコンベヤ４０の垂直ベルトコンベヤ１０の搬送面側にある中間部プーリ４２の上面と、くわえ込みローラ２１ａ表面のワークＷが最初に接触する部位のレベルとの垂直距離が、ワークＷの長さＬ１より短くなるようくわえ込みローラ２１ａを配置している。
【００６０】
図１９は、ワークＷが入口側可動ローラ３０のスポンジローラ３２によって押圧されながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０によって搬送され、ワークＷの先端部が垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａに当接した状態で、垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力によって持ち上げられ、先端部が連続搬入ユニット３９上端に設けられたローラ周面が弾性体で構成されるくわえ込みローラ２１ａと垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａとで挟持された状態を示す。
この段階では、スポンジローラ３２はワークＷから離れ、自重によって図１３に示す元の位置に戻っている。
そして、連続搬送ユニット３９は、下部傾斜ベルトコンベヤ４０の垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａ側にある中間部プーリ４２の上面と、上端部に配置されるくわえ込みローラ２１ａの軸心との垂直距離を、ワークＷの長さＬ１より長くなるようくわえ込みローラ２１ａを配置している。
【００６１】
そして、ワークＷを運ぶための力の条件は、スポンジ力Ｆｓ＝（スポンジバネ定数ａ）×（Ｌ２−Ｌ４）×（ワークＷの押圧幅Ｌ３）×ｇに高摩擦ベルト１１の表面摩擦係数μを乗じた値であるから、簡単のため重力加速度ｇを省略してｋｇで表示すると、Ｆｓ＝０．３６８４７６（ｋｇ）となり、ワークＷの重量ｍ＝０．１（ｋｇ）より大きくなる。
従って、ワークＷを落とすことなく垂直ベルトコンベヤ１０の搬送力にてワークＷを搬送することができる。なお、スポンジ力Ｆｓ（ｋｇ）をワークＷの重量ｍ（ｋｇ）で除した値が、所定の安全率α２（今回、例えば、３．５）を超えるように設定するよう距離Ｌ６を定める。
【００６２】
そして、ワークＷが垂直ベルトコンベヤ１０と押さえローラユニット２０との上部側へ搬送されると、押さえローラユニット２０の上端部側に水平に対して所定の角度θ（本実施形態では３０°）で取り付けられた出口可動ガイドユニット５９によって上部傾斜ベルトコンベヤ５０へ移送され、上部傾斜ベルトコンベヤ５０を介して所定の場所に搬送される。
図２０は、垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａにワークＷを押圧付勢することで垂直搬送する状態を示す。
ここで、ワークＷとスポンジローラ２１との関係について説明する。
【００６３】
本実施形態において、図９に示すように、ワークＷの長さＬ１を１５０ｍｍ、ワーク厚さＬ２を３４ｍｍ、ワークＷの押圧幅Ｌ３を８０ｍｍ、ワークＷの重量ｍを０．１ｋｇ、高摩擦ベルト１１の摩擦係数μを０．９、スポンジローラ２１の先端位置と高摩擦ベルト１１のベルト搬送面１１ａとの距離Ｌ４を３２ｍｍ、スポンジローラ２１のローラピッチＬ５を７５ｍｍ、重力加速度ｇを９．８１ｍ／ｓ2、スポンジバネ定数ａを０．００２５５９ｋｇ／ｍｍ2としたので、ワークＷが接触しうるスポンジローラ２１の数ｂ（ｂは自然数）は（Ｌ１／Ｌ５＋１）より少ない。つまり、Ｌ１／Ｌ５＋１＝２．８の時、ｂ＝２、１であり、Ｌ１／Ｌ５＋１＝３．２の時、ｂ＝３、２、１である。
【００６４】
そこで、ワークＷが接触しうるスポンジローラ２１の数ｂが３の時は、μ・Ｆｓ・ｂがｍ・ｇであるから、簡単のため重力加速度ｇを省略してｋｇで表示すると、３・ａ・（Ｌ２−Ｌ４）・Ｌ３・μが１．１０５４２９（ｋｇ）となり、ワークＷの重量ｍ＝０．１（ｋｇ）より大きい。
また、ワークＷが接触しうるスポンジローラ２１の数ｂが２の時は、μ・Ｆｓ・ｂがｍ・ｇであるから、簡単のため重力加速度ｇを省略してｋｇで表示すると、２・ａ・（Ｌ２−Ｌ４）・Ｌ３・μが０．７３６９５３（ｋｇ）となり、ワークＷの重量ｍ＝０．１（ｋｇ）より大きい。
また、ワークＷが接触しうるスポンジローラ２１の数ｂが１の時は、μ・Ｆｓ・ｂがｍ・ｇであるから、簡単のため重力加速度ｇを省略してｋｇで表示すると、２・ａ・（Ｌ２−Ｌ４）・Ｌ３・μが０．３６８４７５（ｋｇ）となり、ワークＷの重量ｍ＝０．１（ｋｇ）より大きい。
【００６５】
このように、ワークＷがスポンジローラ２１と垂直ベルトコンベヤ１０のベルト搬送面１１ａとで挟持されると、ワークＷは軽量小型でかつつぶれにくいため、スポンジローラ２１のローラ周面がワークＷをベルト搬送面１１ａに押圧することによって、その潰れに抗する反発力が押圧力としてワークＷに作用する。
押さえローラユニット２０は、複数のスポンジローラ２１を回転自在に垂直に並列させて垂直ベルトコンベヤ１０と距離Ｌ４を離して対向配置しており、この距離Ｌ４は、スポンジローラ２１によるワークＷへの押圧力を、予め測定して求めたスポンジローラ２１のスポンジバネ定数ａに、ワークＷの押圧幅Ｌ３とスポンジローラ２１の凹み長さＬ２−Ｌ４と安全率α１とを乗じた値であるように、それぞれ決めている。例として、スポンジ力Ｆｓ（ｋｇ）をワークの重量ｍ（ｋｇ）で除した値が所定の安全率α１（今回、例えば、必ず２つのローラがワークＷに接するようローラピッチＬ５を定めた場合、７．０）を超えるように設定するよう距離Ｌ４を定める。
本実施形態に係る垂直搬送装置１によれば、以上の工程を連続的に行うことによって、連続的に流れてくる軽量小型でかつつぶれにくいワークＷを、下部水平ベルトコンベヤ５５で受け入れて、下部傾斜ベルトコンベヤ４０及び入口可動ローラユニット３０にて垂直ベルトコンベヤ１０に向かって水平から垂直に方向を転換しつつ垂直搬送を行ない、上部水平払い出しコンベヤ５７へ受渡すことが可能となる。
【００６６】
なお、上記実施形態では、スポンジローラ３２の軸芯と下部傾斜ベルトコンベヤ４０のベルト面との距離を、ワークＷの厚さＬ２（３４ｍｍ）とスポンジローラ３２の半径（φ４０／２ｍｍ）とを加え、さらにＦ２９でスポンジローラ３２が荷重を加えながら角度１度分浮き上がるスポンジ凹み量も加えてなる距離として設定したが、本発明はこれに限らず、ワークＷの厚さＬ２に応じて入口可動ローラユニット３０を押さえローラユニット２０の下端部２６に取り付ける位置を調整したり重量を変更することによって調整することが可能である。
また、上記実施形態では、ワークＷを水平ベルトコンベヤ５５から下部傾斜ベルトコンベヤ４０へ搬入する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、作業者が下部傾斜ベルトコンベヤ４０上にワークＷを搬入しても良い。
【００６７】
また、上記実施形態では、垂直ベルトコンベヤ１０と押さえローラユニット２０との下部にワークＷの連続搬入装置として入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０とくわえ込みローラ２１ａとを設置した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、垂直ベルトコンベヤ１０と押さえローラユニット２０との下部からワークＷを直接搬入しても良い。
また、上記実施形態では、垂直ベルトコンベヤ１０と押さえローラユニット２０との下部にワークＷの連続搬入装置として入口可動ローラユニット３０と下部傾斜ベルトコンベヤ４０とくわえ込みローラ２１ａとを設置した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、入口可動ローラユニット３０に代えてワークＷに所定の押圧力を付与しながら下部傾斜ベルトコンベヤ４０上を移送させることができる装置を設置することも可能である。
【００６８】
次に、本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１を図面に基づいて説明する。
図２１は、本発明の第二実施形態に係る垂直搬送装置１０１を示す。
本実施形態に係る垂直搬送装置１０１は、厚みＬ２を長さＬ１で除した値が１／２より小さく１／３０より大きいワーク（例えば、長さＬ１が厚みＬ２の５倍の箱状のケース）Ｗを搬送する下部側の水平コンベヤである水平ベルトコンベヤ１１０と、水平ベルトコンベヤ１１０の折返し部（頭部プーリ１１３）側に配置される垂直ベルトコンベヤ１２０と、水平ベルトコンベヤ１１０の折返し部（頭部プーリ１１３）側の上部に、垂直ベルトコンベヤ１２０と対向配置され、水平ベルトコンベヤ１１０と垂直ベルトコンベヤ１２０との対向面側に、ワークＷによりローラ周面が弾性体で構成される複数のスポンジローラ１３７の周面を潰すことでその潰れに抗する反発力で前記搬送面に押圧するように働かせるよう、複数のスポンジローラ１４３を並列に軸支設置して成る押さえローラユニット１３０と、後述する連続搬入ユニット１４１と、ワークＷを搬送する上部側の水平ベルトコンベヤ１５０とを備える。
【００６９】
下部側の水平ベルトコンベヤ１１０は、図２１に示すように、駆動モータ１１４によって駆動される駆動プーリ１１２と頭部プーリ１１３との間に巻回されるベルト１１１とを備え、コンベヤ取付ベース１４０に複数の取付ブラケット１１５を介して固定されている。ベルト１１１としては、ワークＷを垂直ベルトコンベヤ１２０と押さえローラユニット１３０とで挟持して確実に垂直搬送させるために、ワークＷを垂直に引き起こして方向転換する際に垂直ベルトコンベヤ１２０へワークＷを押し付ける力を大きく発生させることにより、ワークＷに水平ベルトコンベヤ１１０の搬送力を確実に伝達することができる、高摩擦ベルトが好適である。本実施形態では、例えば、ベルト表面摩擦係数を０．９（対鋼材）とした。
【００７０】
垂直ベルトコンベヤ１２０は、第一実施形態と同様に、図２１に示すように、駆動モータ１２４によって駆動される駆動プーリ１２２と頭部プーリ１２３との間に巻回されるベルト１２１を備え、コンベヤ取付ベース１４０に取付ブラケット１２５を介して固定されている。ベルト１２１としては、ワークＷを押さえローラユニット１３０と挟持して確実に垂直搬送するため、高摩擦ベルトが好適である。本実施形態では、例えば、ベルト表面摩擦係数を０．９（対鋼材）とした。
【００７１】
連続搬入ユニット１４１の複数のフリーローラユニット１３７Ａは、図２１〜図２４に示すように、水平ベルトコンベヤ１１０の横幅より大きく、垂直ベルトコンベヤ１２０の高さより高い板材からなる背板１３２の両側に、水平ベルトコンベヤ１１０との対向面側１３１Ａと垂直ベルトコンベヤ１２０との対向面側１３１Ｂとに複数の落とし込み用長孔１３４を設けた側板１３３を対向配置して一体的に設けたフリーローラ取付ブラケット１３１と、フリーローラ軸１３６に複数の樹脂製のフリーローラ１３７を滑動自在かつ回転自在に配置するとともにフリーローラ軸１３６の両端部に摩擦抵抗の小さい樹脂製の円筒部材に両面取り部１３８ａを設けたすべり軸受１３８を滑動自在かつ回転自在に配置して成る複数のフリーローラ１３５とを備え、図２４（Ｂ）に示すように、フリーローラ軸１３６に複数の樹脂製のフリーローラ１３７を挿通し端部にすべり軸受１３８を装着することによって、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）に示すように、各フリーローラ１３５を各落とし込み用長孔１３４にすべり軸受１３８の両面取り部１３８ａを滑動自在に配置した後、図２２に示すように、両側板１３３の外側に抜け止め板１３９を取り付けてフリーローラ１３５が抜け出ないように取付ブラケット１３１の孔１３１ａにボルト・ナット１３１ｃを螺合するとともに、図２１に示すように、コンベヤ取付ベース１４０に取付ブラケット１３１の孔１３１ｂにボルト・ナット１３１ｄを螺合することによって固定されている。
【００７２】
複数の落とし込み用長孔１３４は、水平ベルトコンベヤ１１０との対向面側１３１Ａ及び垂直ベルトコンベヤ１２０との対向面側１３１Ｂにおいて、複数のフリーローラ１３５が、フリーローラユニット１３７Ａの長手方向の軸線１３０ａに対して垂直ベルトコンベヤ１２０に向かって、例えば、＋４５°のように鋭角に傾斜するように設けられている。ただし、水平ベルトコンベヤ１１０との対向面側１３１Ａにおいて、ワークＷと最初に接するフリーローラ１３５を配置する落とし込み用長孔１３４Ａは、フリーローラユニット１３７Ａの軸線１３０ａ方向に移動するようにフリーローラユニット１３７Ａの垂直軸線方向に切り込まれている。
【００７３】
そして、フリーローラユニット１３７Ａは、図２５、図２６に示すように、１つのフリーローラ１３７ａから成る水平ベルトコンベヤ１１０との対向面に設置され、垂直軸に沿って後述のくわえ込みローラ１３７ｂ’に並列して設けた垂直部最下端に位置するフリーローラ１３７ｂと、その直上にローラ周面を弾性体で構成されるくわえ込みローラ１３７ｂ’から成っている。フリーローラユニット１３７Ａのフリーローラ１３７ａ及び垂直部最下端のフリーローラ１３７ｂの自重による押付力によって水平ベルトコンベヤ１１０の搬送力を維持して、水平ベルトコンベヤ１１０と垂直ベルトコンベヤ１２０との協働によるワークＷの引き起こしに寄与する。
【００７４】
フリーローラユニット１３７Ａのフリーローラ１３７ａ及び垂直部最下端のフリーローラ１３７ｂは、水平ベルトコンベヤ１１０から垂直ベルトコンベヤ１２０へのワークＷの乗り移り時に、ワークＷの押しのけで発生するフリーローラ１３７ａ及び垂直部最下端のフリーローラ１３７ｂの自重による押付力によって、ワークＷの浮き上がりを防止しながら水平ベルトコンベヤ１１０の搬送力を維持することで、水平ベルトコンベヤ１１０の搬送力及び垂直ベルトコンベヤ１２０の搬送力により、ワークＷを引き起こして搬送方向を垂直に方向転換し、垂直ベルトコンベヤ１２０に押し付けることができるように設置されている。また、フリーローラユニット１３７Ａは、上述したように、ワークＷと最初に接するフリーローラ１３７ａが、押さえローラユニット１３０の軸線１３０ａ方向に移動するように軸線１３０ａ方向に切り込まれた落とし込み用長孔１３４Ａに滑動自在かつ回転自在に配置されている。
【００７５】
図２６に示すように、フリーローラ１３７ａ、垂直部最下端のフリーローラ１３７ｂ、水平ベルトコンベヤ１１０の搬送ベルト１１１による搬送力、及び垂直ベルトコンベヤ１２０の搬送ベルト１２１による搬送力によって、協働して水平に対し７５°など垂直に近く引き起こされたワークＷは、連続搬入ユニット１４１の一部を構成するフリーローラユニット１３７Ａ上端に位置するくわえ込みローラ１３７ｂ’により垂直ベルトコンベヤ１２０の搬送面との間に挟持され、第一実施形態と同様に、００５４段落以降に準じて垂直にワークＷを方向転換しつつ垂直に持ち上げるように動く。
そして、ワークＷは、その先端部が連続搬入ユニット１４１上端に設けられたローラ周面が弾性体で構成されるくわえ込みローラ１３７ｂ’の周面に当接する位置に達している。連続搬入ユニット１４１は、その上端部に垂直ベルトコンベヤ１２０と距離Ｌ６を離してくわえ込みローラ１３７ｂ’を対向配置しており、この距離Ｌ６は、くわえ込みローラ１３７ｂ’によるワークＷへの押圧力を、予め測定して求めたくわえ込みローラ１３７ｂ’のスポンジバネ定数ａに、ワークＷの押圧幅Ｌ３とくわえ込みローラ１３７ｂ’の凹み長さＬ２−Ｌ６と安全率α２とを乗じた値であるように、それぞれ決めている。そして、連続搬送ユニット１４１は、水平ベルトコンベヤ１１０の垂直ベルトコンベヤ１２０の搬送面側にある頭部プーリ１１３の上面と、くわえ込みローラ１３７ｂ’表面のワークＷが最初に接触する部位のレベルとの垂直距離がワークＷの長さＬ１より短くなるようくわえ込みローラ１３７ｂ’を配置している。
【００７６】
押さえローラユニット１３０は、第一実施形態における押さえローラユニット２０と同様の働きを行うものである。ワークＷがスポンジローラ１４３と垂直ベルトコンベヤ１２０のベルト搬送面１２１とで挟持されると、ワークＷは軽量小型でかつつぶれにくいため、スポンジローラ１４３のローラ周面がワークＷをベルト搬送面１２１に押圧することによって、その潰れに抗する反発力が押圧力としてワークＷに作用する。
押さえローラユニット１３０は、複数のスポンジローラ１４３を回転自在に垂直に並列させて垂直ベルトコンベヤ１２０と距離Ｌ４を離して対向配置しており、この距離Ｌ４は、スポンジローラ１４３によるワークＷへの押圧力を、予め測定して求めたスポンジローラ１４３のスポンジバネ定数ａに、ワークＷの押圧幅Ｌ３とスポンジローラ１４３の凹み長さＬ２−Ｌ４と安全率α１とを乗じた値であるように、それぞれ決めている。例として、スポンジ力Ｆｓ（ｋｇ）をワークの重量ｍ（ｋｇ）で除した値が所定の安全率α１（今回、例えば、必ず２つのローラがワークＷに接するようローラピッチＬ５を定めた場合、７．０）を超えるように設定するよう距離Ｌ４を定める。
【００７７】
本実施形態に係る垂直搬送装置１０１によれば、以上の工程を連続的に行うことによって、連続的に流れてくる軽量小型でかつつぶれにくい搬送物Ｗを、下部側の水平ベルトコンベヤ１１０で受け入れて、水平ベルトコンベヤ１１０及びフリーローラユニット１３７Ａとくわえ込みローラ１３７ｂ’から成る連続搬入ユニット１４１にて垂直ベルトコンベヤ１２０に向かって水平から垂直に方向を転換しつつ垂直搬送を行ない、上部水平払い出しコンベヤ１５０へ受渡すことが可能となる。
【符号の説明】
【００７８】
１  垂直搬送装置
１０  垂直ベルトコンベヤ
１１  高摩擦ベルト
１１ａ  ベルト搬送面
１２  垂直部材
１３  俯仰部プーリ
１４  リターンローラ
２０  押さえローラユニット
２１、３２  スポンジローラ
２１ａ  くわえ込みローラ
３０  入口可動ローラユニット
３１  側板
３１ａ、３１ｃ  支持用の穴
３１ｂ  回動用の円弧形状の長孔
３２ａ  軸
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  繋ぎ材
３４  ローラ支持板
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ  支持用の穴
３５  可動ローラホルダ
３６  回転軸
３７  回転防止ネジ
３９  連続搬入ユニット
４０  下部傾斜ベルトコンベヤ
４２  中間部プーリ
４３  テークアップボルト
４４  テークアッププーリ
４５  ベンド部プーリ
４６  駆動プーリ
４７  モータ
５０  上部傾斜ベルトコンベヤ
５５  下部水平ベルトコンベヤ
５７  上部水平ベルトコンベヤ
５９  出口可動ガイドユニット
６０  脚ユニット
１０１  垂直搬送装置
１１０  水平コンベヤ
１１３  頭部プーリ
１２０  垂直ベルトコンベヤ
１３０  押さえローラユニット
１３４  落とし込み用長孔
１３４ａ  落とし込み用長孔
１３５  フリーローラ
１３７ａ  フリーローラ
１３７ｂ  垂直部最下端尾のフリーローラ
１３７ｂ’  くわえ込みローラ
１４１  連続搬入ユニット
１４３  スポンジローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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