JP7378024B2

JP7378024B2 - 搬送装置、搬送装置において加振モータの設置位置を定める方法

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Publication number: JP7378024B2
Application number: JP2019224415A
Authority: JP
Inventors: 健太安達; 皓樹竹本
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2023-11-13
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: JP2021091538A

Description

本発明は、搬送路であるトラフを楕円振動させることで、前記トラフ上の被搬送物を一方向に搬送する搬送装置、及び、搬送装置において加振モータの設置位置を定める方法に関するものである。

トラフを楕円振動させる搬送装置として、例えば、特許文献１に記載の加振装置を備えた搬送装置がある。特許文献１に記載の加振装置では、回転中心から重心までの距離に質量を乗じた値が異なる一対の錘を各々逆回転させることで、各錘により異なる遠心力を生じさせて楕円振動を得ている。楕円振動を用いることで、直線振動を用いるよりも被搬送物の搬送速度を増大できることが知られている。

ところが、楕円振動のうち短軸成分はトラフに対してピッチング振動を生じさせる。トラフ上の被搬送物は、ピッチング振動を受けるとトラフから受ける鉛直方向の力の大きさが変化してしまう。これにより搬送方向への搬送が阻害され、搬送能力が低下してしまうことがある。

特開平４－３５４７１４号公報

そこで本発明は、トラフのピッチング振動を抑制した搬送装置、及び、搬送装置において加振モータの設置位置を定める方法を提供することを課題とする。

本発明の例示的な構成の一つは、トラフを楕円振動させることで、前記トラフ上の被搬送物を一方向に搬送する搬送装置において、前記トラフの幅方向に延びる回転軸及び当該回転軸に設けられた偏心錘が回転することで、前記トラフに対する加振力を発生する第１加振モータと、前記トラフの幅方向に延びる回転軸及び当該回転軸に設けられた偏心錘が回転することで、前記トラフに対する前記第１加振モータとは異なる加振力を発生する第２加振モータと、前記トラフの幅方向視にて、前記第１加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記第２加振モータが有する前記回転軸の回転中心とを結ぶ、モータ間基準線が、前記搬送装置において振動する部分の重心と仮想的に設定した前記トラフの加振点とを結ぶ線に対して直交して前記加振点を通る加振基準線に対し、鋭角または鈍角で交差することを特徴とする搬送装置である。

この構成によれば、モータ間基準線が加振基準線に対し、鋭角または鈍角で交差するように設定される。この設定により、搬送装置における重心の位置において、トラフにピッチング振動を生じさせるモーメントを低減できる。

また、前記第１加振モータと前記第２加振モータとが前記トラフを挟んで上下に位置することができる。

この構成によれば、目標の楕円振動を実現するための重心と加振点の関係を設定しやすい。

そして本発明の例示的な構成の一つは、前記搬送装置で、前記第１加振モータ及び前記第２加振モータに関し、加振モータの設置位置を定める方法において、前記角度を設定するに際し、前記第１加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記加振点との前記モータ間基準線上の距離、及び、前記第２加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記加振点との前記モータ間基準線上の距離を、前記設定前後で不変とすることを特徴とする、加振モータの設置位置を定める方法である。

この構成によれば、第１加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記加振点との距離、及び、前記第２加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記加振点との距離が前記設定前後で不変であるため、試行錯誤的に調整を行っていく場合であっても、前記各距離を調整のたびに変動させることに比べると、各加振モータの位置を適切な位置に収束させる作業を早くでき、トラフにピッチング振動を生じさせるモーメントを低減するための調整が容易である。

また、前記搬送装置が、前記第１加振モータ及び前記第２加振モータの加振力により振動する振動部と、前記振動部を支持する基台と、前記振動部と前記基台とを接続し、前記振動部から前記基台に伝わる振動を吸収する防振接続部と、を有し、前記角度の設定後、前記防振接続部を前記加振点に対して、前記被搬送物の搬送方向で対称に配置させることができる。

この構成によれば、防振接続部が加振点に対して対称位置に配置されたことで、加振と防振のバランスが取れるため、前記交差角度の設定とは別に、ピッチング振動を有効に低減できる。

本発明は、トラフに生じるモーメントを低減することにより、トラフのピッチング振動を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る搬送装置の基本構成を示す側面図である（架台は図示しない）。前記搬送装置において、第１加振モータ、第２加振モータの配置要領を示す、要部を概略的に示した側面図である。本発明の他の実施形態に係る搬送装置の基本構成を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る搬送装置との対比のため、ピッチング振動が生じるような構成を示す、要部を概略的に示した側面図である。

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。

本実施形態の搬送装置１の基本構成を図１に示す。この搬送装置１は、主に、トラフ２、第１加振モータ３、第２加振モータ４を備える。

トラフ２は、例えば板状体が用いられており、上方が開口するように縦断面形状が横倒しコの字状とされていて、幅方向（図１の紙面表裏方向）の寸法に対して長手方向の寸法が大きく形成されている。図示しない被搬送物（例えば、砂糖等の粉粒体であるがこれに限られない）は、このトラフ２の上面２１に載せられて長手方向の一方向（図示左方から右方に向かう方向）に搬送される。つまり、このトラフ２の上面２１は搬送面として機能する。本実施形態のトラフ２は、振動する振動部を支持する基台としての、図示しない架台に吊り下げ支持されていて、水平方向に設けられている。なおトラフ２は、搬送方向で被搬送物の搬送が可能な範囲で勾配（上り勾配または下り勾配）を有していてもよい。架台からの吊り下げ部分には、振動部から基台（架台）に伝わる振動を吸収する防振接続部としての防振ばね５が設けられていて、加振源（第１加振モータ３、第２加振モータ４）の加振力が有効にトラフ２に伝達され、トラフ２に楕円振動を生じる。本実施形態において、防振ばね５はトラフ２の下部を弾性支持している。防振ばね５には、共振周波数が搬送装置１の駆動周波数よりも十分に低い、低剛性のばねが用いられている。また、防振ばね５は、トラフ２の加振点Ｆに対して、被搬送物の搬送方向で対称に配置されている。

第１加振モータ３はトラフ２に対して上方に固定されている。具体的に、第１加振モータ３はトラフ２の幅方向両端に設けられた上ブラケット６に固定されていて、トラフ２において被搬送物が搬送されるラインを跨ぐように設けられている。上ブラケット６により、第１加振モータ３の加振力がトラフ２に伝達される。第１加振モータ３が有する回転軸３１（図２に示した黒丸部分に相当）はトラフ２の幅方向に延びている。回転軸３１には図示しない偏心錘が一体的に設けられている。偏心錘は、回転軸３１に固定されていて回転軸３１と共に回転する。偏心錘は公知の構成を有し（第２加振モータ４の偏心錘も同様）、例えば特開平４－３５４７１４号公報（特許文献１）に示された略半円形のように、回転対称ではない形状とされている。この形状により、偏心錘の重心は、回転軸３１の軸心から外れた位置となる。このため、第１加振モータ３の回転軸３１が回転することで遠心力が発生する。これがトラフ２に対する加振力となる。

第２加振モータ４はトラフ２に対して下方に固定されている。つまり、第２加振モータ４は第１加振モータ３とはトラフ２の反対側（トラフ２を挟んだ反対側）に設けられている。具体的に、第２加振モータ４は、下ブラケット７を介して、トラフ２の下方に吊り下げられている。下ブラケット７により、第２加振モータ４の加振力がトラフ２に伝達される。このように、第１加振モータ３と第２加振モータ４とを、トラフ２を挟んで上下に位置させることにより、目標の楕円振動を実現するための重心Ｇと加振点Ｆの関係を設定しやすい。本実施形態の第２加振モータ４は、第１加振モータ３よりも被搬送物の搬送方向で下流側（図示右側）に設けられている。このため、図２に示すように、第１加振モータ３が有する回転軸３１の回転中心と第２加振モータ４が有する回転軸４１の回転中心とを結ぶ線（モータ間基準線Ｌ１）は、左上から右下に向かう直線となる。ただし、第１加振モータ３と第２加振モータ４の位置関係は、トラフ２を挟んで上下に位置する関係や、モータ間基準線Ｌ１が前記直線になる関係に限定されない。

また、第１加振モータ３及び第２加振モータ４の組が、トラフ２に対してトラフ２の長手方向（本実施形態では水平方向）に移動可能とされている。これは、後述する微調整作業の際に加振点Ｆを移動させるためである。

第２加振モータ４は第１加振モータ３と、公知の現象である「引き込み現象」により同期して回転する。第２加振モータ４の回転方向Ｍ４は第１加振モータ３の回転方向Ｍ３と逆方向に設定されている。第１加振モータ３と同じく、第２加振モータ４が有する回転軸４１（図２に示した黒丸部分に相当）はトラフ２の幅方向に延びている。回転軸４１には第１加振モータ３と同じく、図示しない偏心錘が一体的に設けられている。ただし、第２加振モータ４の偏心錘は、例えば特開平４－３５４７１４号公報（特許文献１）に示されたように、第１加振モータ３の偏心錘と異なる形状とされている。よってこの偏心錘は、重量と重心位置の少なくとも一つが第１加振モータ３の偏心錘と異なっている。第１加振モータ３と同じく、第２加振モータ４の回転軸４１が回転することで遠心力が発生する。これがトラフ２に対する、第１加振モータ３とは異なる加振力となる。なお、図２や図４では、各加振モータ３，４を示す円に大小をつけることで、これを模式的に表現している。

このように各加振モータ３，４（詳しくは各偏心錘）が設定されたことにより、側面視（トラフ２の幅方向視）にて、搬送装置１においてトラフ２を含んで振動する部分の重心Ｇと加振点Ｆとを結ぶ直線に対し、直交する方向に配置された、各加振モータ３，４による加振力が相殺されないことになるから、各加振モータ３，４の回転により、図４に示すように、加振点Ｆにおいて楕円軌跡の加振力Ｆｘ，Ｆｙが発生する。楕円軌跡の方向は、図４に示した直線であるモータ間基準線Ｌ１に沿う方向が短軸方向で、これと直交する方向が長軸方向である。

しかし、図４に示した各加振モータ３，４の配置では、楕円振動のうち短軸成分の加振力Ｆｙがトラフ２に対してピッチング振動を生じさせる。この短軸成分の加振力Ｆｙは、近似的には正弦波振動である。ピッチング振動とはすなわち、トラフ２に重心Ｇまわりで一方向（時計回り）と他方向（反時計回り）に交互に回転する挙動である。この挙動（ピッチング振動）により、搬送能力の低下をまねくことがある。このピッチング振動への対策として、本実施形態の搬送装置１では、図４に示した状態を図２に示した状態に変化させるようにして各加振モータ３，４を配置している。なお、図２と図４とでは、対応する部分に同一の符号を付して示している。

各加振モータ３，４の配置に際しては、まず、目標とする楕円振動軌跡の長軸側の振幅より、各加振モータ３，４の加振力の和を決定する。また、目標とする楕円振動軌跡の短軸側の振幅より、各加振モータ３，４の加振力の差を決定する。これらから、各加振モータ３，４の必要な加振力を決定できる。従って、各加振モータ３，４の出力及び偏心錘の組み合わせを決定できる。

次に、図２に示すように、仮想的にトラフ２の加振点Ｆ（設計上の加振点Ｆ）を設定する。搬送装置１において振動する部分である振動部（具体的には、防振ばね５に吊り下げられた「一かたまり」の部分）の重心Ｇと加振点Ｆとの距離ｒは任意に設定する。また、重心Ｇと加振点Ｆとを結ぶ直線の角度は、目標とする振動角α（すなわち、楕円軌跡における長軸方向の、水平線ＬＬに対する角度）に一致させる。

本実施形態においては、トラフ２の幅方向視（図２に示された状態）にて、第１加振モータ３が有する回転軸３１の回転中心と第２加振モータ４が有する回転軸４１の回転中心とを結ぶ線をモータ間基準線Ｌ１とする。そして、重心Ｇと仮想的に設定したトラフ２の加振点Ｆとを結ぶ直線Ｌ０に対して直交して加振点Ｆを通る線を加振基準線Ｌ２とする。モータ間基準線Ｌ１を、加振基準線Ｌ２に対し、鋭角または鈍角、つまり、９０度を除く角度で交差するよう設定する。

前記交差に係る交差角度は以下の関係式をもって設定される。

sinβ＝ｒ（ｒ_２－ｒ_１）／２ｒ_１ｒ_２

β…モータ間基準線Ｌ１の加振基準線Ｌ２に対する交差角度
ｒ…重心Ｇと仮想的に設定したトラフ２の加振点Ｆとの距離
ｒ_１…第１加振モータ３が有する回転軸３１の回転中心と仮想的に設定したトラフ２の加振点Ｆとの距離
ｒ_２…第２加振モータ４が有する回転軸４１の回転中心と仮想的に設定したトラフ２の加振点Ｆとの距離

なお、三つの変数（ｒ、ｒ_１、ｒ_２）に対して関係式が一つであるため、計算は試行錯誤的になされる必要がある。また、ｒ_１とｒ_２の比率は、各加振モータ３，４の回転により生じる遠心力の大小比の逆数となっている。

以上、モータ間基準線Ｌ１が加振基準線Ｌ２に対し、９０度を除く角度で交差するような、加振モータ３，４の配置位置の設定方法によると、図２に示すように、搬送装置１における重心Ｇの位置において、モータ間基準線Ｌ１が加振基準線Ｌ２と一致（交差角度０度）していた際（図４参照）に楕円振動のうち短軸成分により生じていた回転モーメントを釣り合わせる（相殺させる）ことができる。従って、重心Ｇの位置でトラフ２にピッチング振動を生じさせるモーメントを低減でき、この結果、搬送装置１において振動する部分に重心Ｇまわりの回転力がかかりにくくなることから、トラフ２のピッチング振動を抑制できる。ピッチング振動を抑制することで、被搬送物に楕円振動を有効に伝達できるから、搬送速度を増大できて搬送能力を向上できる。また、搬送が安定的になされ、被搬送物に搬送に要する以外の外力がかかりにくくなるため、損傷を生じさせにくい。また、搬送能力を低下させずにトラフ２の幅方向寸法を縮小できるため、搬送装置１をコンパクト化できる。

本実施形態では、加振点Ｆにおいては楕円振動を実現させつつ、重心Ｇにおいてはモーメントの釣り合いをなすことができるため、搬送能力の低下を抑制した楕円振動をトラフ２に生じさせられる。また本実施形態では、基本的に、モータ間基準線Ｌ１を加振基準線Ｌ２に対し、加振点Ｆまわりに周方向にずらすだけ（図４に示す状態から図２に示す状態に変化させるだけ）でトラフ２のピッチング振動を抑制できることから、他の方法に比べ、ピッチング振動への対策が容易である（ただし、十分な対策のためには、後述する微調整も必要である）。

ここで、前記交差角度βを設定するに際し、第１加振モータ３が有する回転軸３１の回転中心と加振点Ｆとのモータ間基準線Ｌ１上の距離（前記ｒ_１）、及び、第２加振モータ４が有する回転軸４１の回転中心と加振点Ｆとのモータ間基準線Ｌ１上の距離（前記ｒ_２）を、前記設定前後で不変とする。こうして交差角度βを設定することで、ピッチング振動への対策に係る作業が、一次的には、モータ間基準線Ｌ１を、加振点Ｆを回転中心として交差角度β分、周方向に回転させる作業だけで可能である。

ただし、ピッチング振動への対策を十分になすためには、前記一次的な作業であるモータ間基準線Ｌ１の回転作業の後に、二次的な作業である微調整作業が必要であることが多い。なお、設計段階でモータ位置の設定が完全にできていれば、現物の搬送装置１において微調整作業を行う必要はない。つまり、微調整作業は本発明において必須ではない。微調整作業が必要になることの理由は、モータ間基準線Ｌ１を回転させるに伴い、各加振モータ３，４の位置も変わってしまうので、重心Ｇの位置が変化し、振動角αが設計の目標値からずれるからである。微調整作業は、交差角度βを設定することで重心Ｇの位置が変わったことに対応し、振動角α一定の条件のもとで各加振モータ３，４の位置をずらす（例えばトラフ２の長手方向に移動させる）ことで補正をかけ、前記関係式が満たされるようにする作業である。例えば、各加振モータ３，４の位置を少しずつ試行錯誤的にずらしていくことや、連立方程式を立てて計算することにより補正をかけることが考えられるが、この微調整作業は、その他に種々の手法をとることができる。

なお、前記微調整作業は、加振モータ３，４の位置関係（具体的には、前記三つの変数（ｒ、ｒ_１、ｒ_２））を変えないで行われる。こうすることで、繰り返しを伴う微調整作業のように、試行錯誤的に調整を行っていく場合であっても、前記各変数を調整のたびに変動させることに比べると、各加振モータの位置を適切な位置に収束させる作業を早くできるとのメリットがある。

前記微調整作業の後、防振ばね５を定まった加振点Ｆに対して、被搬送物の搬送方向で対称に配置させる。こうすることで、加振と防振のバランスが取れるため、前記交差角度βの設定とは別に（本実施形態では追加的に）、ピッチング振動を有効に低減できる。

以上のように本実施形態では、トラフ２にピッチング振動を生じさせるモーメントを低減するための調整が容易である。

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

搬送装置１は前記実施形態のような吊り下げ式ではなく、例えば、図３に示すような、基台としての架台８に対し、防振接続部としての防振ばねまたは防振ゴムを介して下方から支持される据え置き式であってもよい。

また、重心Ｇの位置を調整するため、搬送装置１にバランスウェイトを配置してもよい。

また、搬送装置１の駆動周波数が共振周波数よりも低い構成であってもよい。

また、前記実施形態では、第２加振モータ４は第１加振モータ３とはトラフ２の反対側（トラフ２を挟んだ反対側）に設けられていた。しかし、第１加振モータ３、第２加振モータ４のトラフ２に対する位置関係はこれに限定されない。第１加振モータ３及び第２加振モータ４の両方がトラフ２の上方または下方に設けられることもできる。

また、第１加振モータ３と第２加振モータ４の加振力の大小関係は特に限定されない。また、加振モータを３台以上使用することもできる。

また、前記実施形態では、第１加振モータ３及び第２加振モータ４の組を、トラフ２に対してトラフ２の長手方向（水平方向）に移動可能に設けていた。しかしこれに限定されず、第１加振モータ３または第２加振モータ４を、トラフ２に接近離反する方向（上下方向）に移動可能に設けることもできる。

１搬送装置
２トラフ
２１トラフの上面（搬送面）
３第１加振モータ
３１第１加振モータの回転軸
４第２加振モータ
４１第２加振モータの回転軸
５防振接続部、防振ばね
８基台、架台
Ｆトラフの加振点
Ｇ搬送装置の振動部分の重心
Ｌ１モータ間基準線
Ｌ２加振基準線
β モータ間基準線と加振基準線との交差角度

Claims

トラフを楕円振動させることで、前記トラフ上の被搬送物を一方向に搬送する搬送装置において、
前記トラフの幅方向に延びる回転軸及び当該回転軸に設けられた偏心錘が回転することで、前記トラフに対する加振力を発生する第１加振モータと、
前記トラフの幅方向に延びる回転軸及び当該回転軸に設けられた偏心錘が回転することで、前記トラフに対する前記第１加振モータとは異なる加振力を発生する第２加振モータと、
前記トラフの幅方向視にて、前記第１加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記第２加振モータが有する前記回転軸の回転中心とを結ぶ、モータ間基準線が、前記搬送装置において振動する部分の重心と仮想的に設定した前記トラフの加振点とを結ぶ線に対して直交して前記加振点を通る加振基準線に対し、鋭角または鈍角で交差することを特徴とする搬送装置。
前記第１加振モータと前記第２加振モータとが前記トラフを挟んで上下に位置することを特徴とする、請求項１に記載の搬送装置。
請求項１または２に記載の搬送装置で、前記第１加振モータ及び前記第２加振モータに関し、加振モータの設置位置を定める方法において、
前記モータ間基準線の前記加振基準線に対する前記交差の角度を設定するに際し、前記第１加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記加振点との前記モータ間基準線上の距離、及び、前記第２加振モータが有する前記回転軸の回転中心と前記加振点との前記モータ間基準線上の距離を、前記設定前後で不変とすることを特徴とする、加振モータの設置位置を定める方法。
前記搬送装置が、前記第１加振モータ及び前記第２加振モータの加振力により振動する振動部と、前記振動部を支持する基台と、前記振動部と前記基台とを接続し、前記振動部から前記基台に伝わる振動を吸収する防振接続部と、を有し、
前記交差の角度の設定後、前記防振接続部を前記加振点に対して、前記被搬送物の搬送方向で対称に配置させることを特徴とする、請求項３に記載の加振モータの設置位置を定める方法。