(57)【要約】【課題】メンテナンス性に優れるロータリーバルブを提供すること。【解決手段】平滑平面をそれぞれ有する基板５０１と回転板５０２とが、当該平滑平面を所定間隔の空隙をあけ互いに平行に向かい合い、回転板５０２の中心を通る回転軸５０３により回転板５０２が基板５０１に対して回転するロータリーバルブ５００であって、基板５０１と回転板５０２に、回転により平滑平面上で位置が揃う、基板５０１側から回転板５０２側または回転板５０２側から基板５０１側に気体または液体を導通させる孔５１４，５２４と、基板５０１と回転板５０２が向かい合う面それぞれに同極の磁石５１６，５２６と、回転板５０２の裏面５２７から、磁力による回転板５０２の基板５０１からの離反を規制する押さえ機構５０４と、を設けたことを特徴とするロータリーバルブ５００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑平面をそれぞれ有する基板と回転板とが、当該平滑平面を所定間隔の空隙をあけ互いに平行に向かい合い、回転板の中心を通る回転軸により回転板が基板に対して回転するロータリーバルブであって、
回転により平滑平面上で位置が揃う、基板側から回転板側または回転板側から基板側に気体または液体を導通させる基板連通孔および回転板連通孔と、
基板と回転板とを反発させる対向した同極の磁石と、
回転板の前記平滑平面と反対側の面から、磁力による回転板の基板からの離反を規制する規制手段と、
を設けたことを特徴とするロータリーバルブ。
【請求項２】
空隙の間隔ｘを、０ｍｍ＜ｘ≦０．０５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ。
【請求項３】
磁石は回転軸と軸中心を同一とした円環形状であって、平滑平面の一部を形成するように基板および回転板に埋め込んだことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリーバルブ。
【請求項４】
規制手段は、回転軸に対して回転対称に配された、回転板の前記反対側の面の上を転がるコロ体であり、基板に対する軸方向の距離を調節可能としたことを特徴とする請求項１、２または３に記載のロータリーバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体導通のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるロータリーバルブに関し、特に、対向面間への給油を不要とするロータリーバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周回するサクションカップを用いて箱を吸着および開放する製函装置のように、通常のチューブ等を用いたエア供給では、ねじれが生じる回転機構にロータリーバルブが用いられている。
【０００３】
このようなロータリーバルブの一例を図６に示す。図示したように、基板と回転板が向かい合い、回転により所定位置で基板孔と回転板孔が合致し、このときに、管が導通し、空気を送り込んだり、吸引したりするようになっている。
【０００４】
そして、回転板および基板の対向面の間隙は極微小として導通にロスを生じさせず、潤滑油により円滑な回転を実現している。
【０００５】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。従来のロータリーバルブの回転板および基板は、潤滑油が介在するとはいえ、実際には、対向面は次第に摩耗していくという問題点があった。この摩耗は、導通にロスを生じさせ、また、定期的な給油および空隙調整が必要であるという問題点があった。換言すればメンテナンス性が必ずしも良好ではない、という問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１５７０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、メンテナンス性に優れるロータリーバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のロータリーバルブは、平滑平面をそれぞれ有する基板と回転板とが、当該平滑平面を所定間隔の空隙をあけ互いに平行に向かい合い、回転板の中心を通る回転軸により回転板が基板に対して回転するロータリーバルブであって、回転により平滑平面上で位置が揃う、基板側から回転板側または回転板側から基板側に気体または液体を導通させる基板連通孔および回転板連通孔と、基板と回転板とを反発させる対向した同極の磁石と、回転板の前記平滑平面と反対側の面から、磁力による回転板の基板からの離反を規制する規制手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、磁力により微小間隙（クリアランス）を確実に形成し、基板と回転板間への給油を不要とする。
【００１０】
なお、本発明のロータリーバルブは、気体または液体の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるので流体切替装置と表現することもできる。平滑平面はそれぞれ全面に形成されていてもよいが、部分的、すなわち同心円状の円環帯としてもよい。回転軸は、回転板の回転安定性を高めるべく回転板に固定されるが、使用の態様により基板に固定されていてもよい。連通孔は、基板と回転板とでいずれも軸方向に貫通させるが、基板側から回転板側へ、または回転板側から基板側へ流体を導通するのであれば、軸方向への単純な貫通に限定されない。連通孔は、それぞれ一箇所にあける態様の他、例えば、回転対称に複数あけるようにしてもよい。また、連通孔は、所定の導通時間の確保をおこなうのであれば、平滑平面上に円弧状の溝をその一部として形成するようにしてもよい。磁石は、平滑平面のそれぞれの対向する位置に設けてもよいが、平滑平面でない対向面部分（例えば、中心部分が凹面となっている面）に設けてもよい。
【００１１】
請求項２に記載のロータリーバルブは、請求項１に記載のロータリーバルブにおいて、空隙の間隔ｘを、０ｍｍ＜ｘ≦０．０５ｍｍとしたことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、請求項２に係る発明は、実質的に気体もれまたは液体もれなく好適な導通を実現する。
【００１３】
請求項３に記載のロータリーバルブは、請求項１または２に記載のロータリーバルブにおいて、磁石は回転軸と軸中心を同一とした円環形状であって、平滑平面の一部を形成するように基板および回転板に埋め込んだことを特徴とする。
【００１４】
すなわち、請求項３に係る発明は、定常的な反発力による安定的な空隙の形成を実現する。なお、埋め込むとは、広く、取り付けてある状態、を意味し、平滑平面の一部を形成するのであれば磁石の取り付け態様は特に限定されない。
【００１５】
なお、磁石断面は長方形（細長い角柱端面同士をつないだ円環形状）とすれば埋め込みが容易となる。
【００１６】
請求項４に記載のロータリーバルブは、請求項１、２または３に記載のロータリーバルブにおいて、規制手段は、回転軸に対して回転対称に配された、回転板の前記反対側の面の上を転がるコロ体であり、基板に対する軸方向の距離を調節可能としたことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、請求項４に係る発明は、回転板の円滑な回転を維持しながら、軸対象として精度よく間隙を保つことができる。また、間隙調整も簡便におこなうことができる。
【００１８】
なお、コロ体は、円柱体の他、例えば、軸中心から等距離に溝を設けてベアリングを配する態様も含み、円滑に転がるものであれば特に限定されない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板と回転板との対向面の摩耗をなくしメンテナンス性に優れるロータリーバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のロータリーバルブが適用された箱展開装置の一例を示した概要図である。
【図２】箱展開装置の遊星運動の概念図である。
【図３】本発明のロータリーバルブの一例を示した断面図である。
【図４】基板と回転板とのそれぞれ向かい合う面を示した斜視図である。
【図５】本発明のロータリーバルブの他の一例を示した断面図である。
【図６】従来のロータリーバルブの一例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、まず、本発明のロータリーバルブが適用された、製箱ライン中の箱展開装置を概説し、次にロータリーバルブ自体を詳述する。
【００２２】
図１は、本発明のロータリーバルブが適用された箱展開装置の概要図である。図２は、遊星運動の概念図である。なお、以降各図において、説明の便宜上、必ずしも構成部の縮尺は同一としていない。
【００２３】
箱展開装置１は、上流から順に箱供給手段１００と、遊星機構２００と、搬送手段３００と、を基本構成とし、箱供給手段１００にスタックされた箱Ｂを遊星機構２００で吸着し、遊星運動によって搬送手段３００上に展開および載置する。
【００２４】
箱供給手段１００は、展開により矩形筒状に半成形される箱Ｂを、折り畳んだ状態でスタック筐体１０１に多数積み重ねて収容している。箱Ｂは、後述の吸着カップの吸着により繰り出される。
【００２５】
搬送手段３００は、搬送コンベア３０１と仕切板３０２とを有する。遊星機構２００により展開された箱Ｂは搬送コンベア３０１上に載置され下流のフラップ折込機構等へ搬送される。
【００２６】
遊星機構２００は、太陽歯車２０１と、遊星歯車２０２と、太陽歯車を中心として遊星歯車２０２を保持する保持筐体２０４と、太陽歯車２０１と遊星歯車２０２とを連結する帯ベルトＶ１とを有する。なお、図１で、太陽歯車２０１、遊星歯車２０２、帯ベルトＶ１は、裏面にあり、また、遊星歯車２０２および帯ベルトＶ１は４組存在するが、説明の便宜上その一つを描画している。
【００２７】
遊星歯車２０２は、太陽歯車２０１中心を中心として公転しつつ伝達比３：１にて自転し、９０°回転対称に保持筐体２０４に４つがそれぞれ自転自在に取り付けられている。遊星歯車２０２にはゴム製の吸着カップ２２１が取り付けられ、吸着カップ２２１は図示しないチューブおよびポンプを介して空気圧により所定位置で箱Ｂを吸着および開放する。
【００２８】
吸着カップ２２１は、図２に示したように、遊星歯車２０２の公転および自転に従って３箇所の停留点において折り返す曲線運動をおこなう。このうち、停留点Ｐ１において未展開の箱Ｂを吸着し、停留点Ｐ２付近において箱Ｂを展開および開放する。停留点は太陽歯車２０１中心から吸着カップ２２１の到達する最遠位置であって、吸着カップ２２１の吸着方向および開放方向は停留点において太陽歯車２０１径方向となる。停留点で吸着カップ２２１が折り返すように運動することを利用して箱Ｂの安定的な吸着および開放がおこなわれる。
【００２９】
なお、開放の直前に、遊星歯車２０２の自転により箱Ｂは下降しながら、固定された押当体２０５に対して自転方向前側にある長辺が当接していく。これにより、吸着位置と押当体２０５との間隔が狭まり、箱が自然に展開されていく。
【００３０】
このような遊星機構においては、保持筐体２０４が一定方向に回転するため、吸着カップ２２１に接続されるチューブがねじれないように、太陽歯車２０１部分に本発明のロータリーバルブが採用される。
【００３１】
次にロータリーバルブについて詳述する。上記の箱展開装置を離れ、ここでは、構成を単純化して、基板と回転板の軸中心が同一で、いずれも円盤基調であるモデルについて説明する。また、回転板が基板に対して一回転する間に空気の導通ＯＮとＯＦＦとが一回ずつ生じる例について説明する。
【００３２】
図３は、本発明のロータリーバルブの一例を示した断面図、図４は、基板と回転板とのそれぞれ向かい合う面を示した斜視図である。図示したように、ロータリーバルブ５００は、基板５０１と、回転板５０２と、回転軸５０３と、押さえ機構５０４と、図示しない回転軸駆動部と、を主要な構成とする。
【００３３】
基板５０１は、回転板５０２側に位置する平滑平面５１１、中心に回転軸５０３を軸通させる軸孔５１２、回転軸５０３を円滑に回転させるベアリング部５１３、気体を導通させる孔５１４、孔５１４に空気を送る（加圧）または孔５１４から空気を吸引する（陰圧）基板側チューブ５１５と、基板側磁石５１６と、を有する。
【００３４】
回転板５０２は、所定厚みの円盤を基調とした形状であり、基板５０１側に位置する平滑平面５２１、中心に回転軸５０３を差し込む軸穴５２２、回転軸５０３を固定する固定部５２３、気体を導通させる孔５２４、孔５２４に空気を送る（加圧）または孔５２４から空気を吸引する（陰圧）回転板側チューブ５２５と、回転板側磁石５２６と、を有する。
【００３５】
図示したように、基板５０１と回転板５０２とは、平滑平面５１１と平滑平面５２１とが微小空隙（間隔ｘは、０ｍｍ＜ｘ≦０．０５ｍｍ）をあけて、回転軸５０３を通じて平行に向かい合っている。この間隙とすることで、実質的に空気もれや空気流入を生じさせず、安定的な気体導通のＯＮ／ＯＦＦが可能となる。なお、基板５０１側は中心から所定距離まではベアリング部５１３が表面を形成し、それより外側に平滑平面５１１が同心円の帯状に形成されている。また、回転板５０２側は中心から同距離までは凹面となっており、それより外側に平滑平面５１１と同形の平滑平面５２１が形成されている。
【００３６】
孔５１４は平滑平面５１１上に一箇所あけられており、基板側チューブ５１５と連通している。一方、平滑平面５２１上にも回転板側チューブ５２５と連通する孔５２４が一箇所あけられている。この孔５１４と孔５２４とは、回転板５０２が基板５０１に対して所定の回転角である場合にのみ合致する位置、すなわち、回転軸５０３の軸中心から等距離に設けられている。更に、所定時間基板側チューブ５１５と回転板側チューブ５２５が連通すべく、平滑平面５２１には、孔５２４に連なる所定中心角の凹溝５２４’が設けられている（なお、平滑平面５１１には対応する溝は設けておらず、平滑平面５１１上には孔５１４のみが平面の例外として存在する）。中心角の大きさにより、ＯＮ／ＯＦＦそれぞれの時間が決定されるが、この例では中心角を１８０°とし、ＯＮとＯＦＦの時間が均等となるようにしている。
【００３７】
この微小空隙を安定的に形成するため、すなわち、平滑平面５１１および平滑平面５２１を確実に離間させつつ、実質的に空気もれや空気流入を生じさない間隔とするため、ロータリーバルブ５００では、基板５０１と回転板５０２が、磁石（基板側磁石５１６、回転板側磁石５２６）と、押さえ機構５０４を採用している。特に、間隙が狭く相対速度が大きくなる場合には、ベンチュリー効果により基板と回転板との間で吸引力が発生するが、ロータリーバルブ５００では、磁石の反発力により接触を回避する。
【００３８】
図示したように、基板側磁石５１６は断面が長方形の円環形状であって、中心を回転軸５０３の軸中心と同一として、孔５１４より外側の位置で基板５０１に埋め込まれている。そして、基板側磁石５１６表面は平滑平面５１１の一部を形成している（面一に形成されている）。なお、ここでは平滑平面５１１側の極はＳ極としている。
【００３９】
同様に、回転板側磁石５２６は基板側磁石５１６と同形であって、中心を回転軸５０３の軸中心として、孔５２４より外側の位置で回転板５０２に埋め込まれている。そして、回転板側磁石５２６表面は平滑平面５２１の一部を形成している（面一に形成されている）。平滑平面５２１側の極はＳ極としている。すなわち、基板側磁石５１６と回転板側磁石５２６は、対向する位置にあって互いに反発し合い、基板５０１と回転板５０２とを離間しようとする。
【００４０】
押さえ機構５０４は、回転軸５０３の軸中心に１２０°回転対称に３組配され、基板５０１に取り付けられた脚５４１を介してコロ５４２が回転軸５０３の径方向を軸として回転板５０２の裏面５２７からあてがわれる。回転板５０２の回転に合わせ、各コロ５４２が裏面５２７を転がる。コロ５４２により回転板５０２の基板５０１からの離反が規制され、微小空隙が安定的に形成される。なお、脚５４１は基板５０１側面の軸方向への取付位置の微調節を可能としており、微小空隙の間隔ｘの調整を可能にしている。
【００４１】
なお、基板側磁石５１６（回転板側磁石５２６）を孔５１４（孔５２４）の外側に埋め込み、押さえ機構５０４と近い位置としてそれぞれの力点を近接させ、空隙形成の安定性を高めている。
【００４２】
ロータリーバルブ５００は、以上の構成であるので、極微小ながら確実な離間を形成し、給油を必要とせず、対向面の摩耗も生じないので、メンテナンス性に優れる。
【００４３】
なお、上記の例は、回転板５０２が一回転する間に導通ＯＮ／ＯＦＦが一回生じる例であるが、孔の数を増やすることにより一回転の間にＯＮ／ＯＦＦを複数回生じさせるようにしてもよい。また、ＯＮ／ＯＦＦの周期は、回転数により制御してもよい。更に、ＯＮ状態の時間、ＯＦＦ状態の時間は、凹溝５２４’の中心角により制御可能である。また使用の態様により、回転軸５０３の回転を等速とせず、角速度を異ならせてＯＮ／ＯＦＦの時間間隔を制御するようにすることもできる。凹溝は基板５０１の孔５１４側に設けることもできる。
【００４４】
また、孔の数を複数とする場合、同一円周上とせず、軸中心からの距離を異ならせるようにしてもよい。これにより、複数系統にエアのＯＮ／ＯＦＦが可能となり複雑な制御も可能となる。上述の箱展開装置１では、太陽歯車２０１部分に、４つの孔を設ける例を挙げることができる。
【００４５】
この他、磁石は回転板の最外周部分に備え、押さえ機構は、実質的に磁石の真裏から作用させるようにしてもよい。また、磁石は、孔５１４、孔５２４より内側に設けるようにしてもよい。押さえ機構は、３箇所でなく１箇所としても２箇所としても、また４箇所以上の複数箇所としてもよい。コロにかえ、他の転がり体、例えば、ベアリングとしてもよい。スラストベアリングなどが好適である。
【００４６】
図５は、本発明のロータリーバルブの他の構成を示した断面図である。回転軸は回転板中心に設けられ、基板は、回転板を包み込むように形成され、スラストベアリングが用いられた例を示している。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上の例では、空気の導通について説明したが、気体または液体の導通ＯＮ／ＯＦＦ制御に適用できる。なお、陽圧、陰圧いずれでも用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１        箱展開装置
１００  箱供給手段
１０１  スタック筐体
２００  遊星機構
２０１  太陽歯車
２０２  遊星歯車
２０４  保持筐体
２０５  押当体
２２１  吸着カップ
３００  搬送手段
３０１  搬送コンベア
３０２  仕切板
５００  ロータリーバルブ
５０１  基板
５０２  回転板
５０３  回転軸
５０４  押さえ機構
５１１  平滑平面（基板側）
５１２  軸孔（基板側）
５１３  ベアリング部
５１４  孔（基板連通孔）
５１５  基板側チューブ
５１６  基板側磁石
５２１  平滑平面（回転板側）
５２２  軸穴（回転板側）
５２３  固定部
５２４  孔（回転板連通穴）
５２４’凹溝
５２５  回転板側チューブ
５２６  回転板側磁石
５２７  裏面
５４１  脚
５４２  コロ
【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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