JP2006516520A

JP2006516520A - 統合型コンベヤベッド

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Publication number: JP2006516520A
Application number: JP2005518473A
Authority: JP
Inventors: ダブリューアンダーソンキース; エムペラクワイン; ロイラバーズリ; アファティカティアルテミオ; シャウムフランク−ペーター; エムラフルールデヴィッド
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2006-07-06
Also published as: US20040182683A1; US6883660B2; EP1590275B1; KR20060002009A; US7035714B2; EP1590275A1; ATE345998T1; DE602004003335D1; AU2004207814A1; DE602004003335T2; WO2004067416A1; MXPA05007833A; CN1774378A; CA2514199A1; US20040195078A1; BRPI0406976A; WO2004067415A1

Abstract

本発明は、搬送面（５８）とこの搬送面を推進する少なくとも１つのモータ（５２ａ）と複数の下位コントローラ（１０６）とを備えたコンベヤシステム、およびこのコンベヤシステムの制御方法に関する。少なくとも１つの下位コントローラは少なくとも１つのモータを制御するように構成されている。また複数の下位コントローラ（１０６）と通信する１つの上位コントローラ（１０８）が設けられている。上位コントローラは少なくとも１つのモータ（５２ａ）の制御のために下位コントローラと通信するように構成されている。さらに下位コントローラと上位コントローラとのあいだの通信を行う通信バスが設けられている。上位コントローラは自動で各下位コントローラに固有の通信アドレスを割り当てるように構成されている。固有の通信アドレスにより上位コントローラは通信バス（１４６）を介して各下位コントローラへメッセージを個別に送信することができる。

Description

発明の背景
本発明は一般にコンベヤシステムに関しており、特にコンベヤシステムの制御、設置および運転の手段を扱っている。

コンベヤシステムはマテリアルハンドリング分野（運搬管理分野）で広汎に用いられている。例えば空港内の幾つものターミナルにわたって手荷物を搬送するため、また工場内で製造中の部品や在庫品を仕分けしながら搬送するためなど、種々に適用される。コンベヤシステムには端部ローラの周囲を回転する無限ベルトを有し、ベルトの表面が搬送方向へ運動していくようになっているものもあるし、これに代えて、一連のローラが設けられており、そのうちの幾つかが駆動され、上に乗った物体が搬送方向へ運動していくようになっているものもある。こうしたコンベヤシステムの例は米国特許第６２５３９０９号明細書（Kalm et al. "Modular Power Roller Conveyor"）に記載されており、その内容は本発明に関連している。物体を搬送するための可動スラットを用いるタイプのコンベヤも存在しているし、さらに別のタイプのコンベヤも知られている。

従来のコンベヤシステムの設置および利用は大きな労力の費やされるプロセスである。従来のコンベヤシステムの設計および設置には、カスタマの作業現場の物理的レイアウトや搬送目的への適合のために、システムの多大なカスタムエンジニアリングが含まれる。カスタムエンジニアリングには個別のコンベヤからシステムを組み上げる物理的な面ばかりでなく、システム全体の制御に用いられるロジックを構築するプログラミングおよび制御の面も含まれる。こうした労力に加えて、カスタムエンジニアリングおよびカスタムデザイニングは個別設計された部品の製造にかかる余分な時間も要する。したがってコンベヤシステムの設置に大きな手間と時間とが消費され、これがカスタマのコストを増大させていた。こうしたコストはもちろん低減されることが望ましい。

以前はコンベヤシステムを制御するソフトウェアは特定のコンベヤ施設のために調整されたカスタムデザインプログラムであるのがふつうであった。つまりソフトウェアは、システムを形成するコンベヤラインの数、合流部の数および位置、搬送目的地の数および位置、施設に固有の種々の要素などにしたがって設計されていたのである。またコンベヤシステムの各セクションの制御位置は手動で求めなければならないことが多かった。したがって技術者は制御位置のあいだを歩き、コンベヤシステムの稼働中に物理的にソフトウェアにアドレスすることもあった。こうしたアドレシングは種々の制御コンポーネント間の通信が正確に行われるようにソフトウェアに組み込まれるべきである。こうしたタスクにかかる手間および時間の低減も強く所望される。

発明の概要
本発明は、搬送面と搬送面を推進する少なくとも１つのモータと複数の下位コントローラとを備えたコンベヤシステム、およびこのコンベヤシステムの制御方法に関する。少なくとも１つの下位コントローラは少なくとも１つのモータを制御するように構成されている。また複数の下位コントローラと通信する上位コントローラが設けられている。上位コントローラは少なくとも１つのモータを制御するために下位コントローラと通信するように構成されている。さらに下位コントローラと上位コントローラとのあいだの通信を行う通信バスが設けられている。上位コントローラは自動で各下位コントローラに固有の通信アドレスを割り当てるように構成されている。この固有の通信アドレスにより上位コントローラは通信バスを介して各下位コントローラへ個別にメッセージを送信することができる。

本発明の種々の特徴により高性能のコンベヤシステムが実現され、システムの設置、運転およびメンテナンスが簡単化される。物理的なコンベヤベッドも制御機能部もモジュール構造を採用しているため、コンベヤシステムの設置が簡単化される。また自動アドレシングを利用していることから、コンベヤシステムのソフトウェアのインストールに必要な労力も軽減される。

本発明の有利な実施形態は以下の説明および添付図から得られることは当該分野の技術者には明らかである。

図面の簡単な説明
図１には本発明のコンベヤベッドの実施例の斜視図が示されている。図２には図１のコンベヤベッドの前面図が示されている。図３には図１のコンベヤベッドの側面図が示されている（下方の部材が見えるようにパネルを除いた状態で示してある）。図４には図１のコンベヤベッドの種々の電気部品および電子部品の側面図が示されている。図５には本発明のコンベヤベッドのコントローラの実施例の概略図が示されている。図６には本発明のコンベヤベッドの２つのブラシレスモータコントローラの実施例の概略図が示されている。図７には２つのコンベヤベッドを制御する種々の制御素子の概略図が示されている。図８には本発明の種々の部品を用いたマテリアルハンドリングコントロールシステムの概略図が示されている。

有利な実施例の説明
本発明を以下に図を参照しながら実施例に則して説明する。ここで複数の図にわたって同様の部材または素子には相応の参照番号を付してある。

図１には本発明の第１の実施例のコンベヤベッド５０が示されている。コンベヤベッド５０はモジュラユニットであり、他の付加的なコンベヤユニットとともに、または単独で、コンベヤシステムを形成する。コンベヤベッド５０は複数のローラ５２によって駆動される搬送面を有している。ローラはそれぞれの端部がフレーム５４によって支承されており、電動ローラなどを介してＯリング状に駆動されるか、米国出願第１０／４１１９２４号明細書（11th.Apr.2003 "Tape Drive Conveyor"）に記載されているような無限部材を介して駆動される。ここで挙げた書類の内容は本発明に関連する。フレーム５４は第１のサイドメンバ５６ａおよび第２のサイドメンバ５６ｂを有する。サイドメンバ５６ａ，５６ｂはコンベヤベッド５０の両側にその全長にわたって延在している。図示の実施例のローラ５２の上表面は小包、箱、カートンその他の載置される搬送面５８となっている。この搬送面は米国出願第１０／３５８６９０号明細書（5th.Feb.2003 "Belt Conveyor"）に記載されているようなベルトである。ここで挙げた書類の内容は本発明に関連する。ローラのうち１つまたは複数はパワードローラとなっている。駆動中、パワードローラが回転することにより、搬送面５８上に載置された物体はコンベヤベッドの長手方向に沿っておおよそ搬送方向６０へ移動する。

後述するように、コンベヤベッド５０は一般にモジュラー方式で組み立てられる。コンベヤベッド５０のモジュラー性はベッドそのものの物理的構造についてであってもベッドの機能またはその制御構造についてであってもよい。コンベヤベッド５０のモジュラー性に加えて、絶縁ケーブルやバスダクトなどの高電圧電力線、またモータなどの電動コンベヤコンポーネントを使用することにより、コンベヤシステムの設置が簡単化される。コンベヤベッド５０はさらに簡単に設置、取り外しおよびメンテナンスサービスを行えるように専用の複数の制御コンポーネントを含むか、またはこれらに接続された状態で用いられる。したがってコンベヤベッドの構成には種々のバリエーションが考えられる。

図２にはサイドメンバ５６ａ，５６ｂの詳細な構造が示されている。図示によれば、各サイドメンバは下方メンバ６２、上方メンバ６４、カバー６６およびＣ型クランプ６８を有する。上方メンバ６４および下方メンバ６２はコンベヤベッド５０の全長にわたって延在している。上方メンバ６４および下方メンバ６２は適切な材料から形成される。例えば上方メンバ６４および下方メンバ６２は陽極処理で研磨された押出アルミニウムである。もちろん他の構造および他の材料も使用可能である。下方の右メンバ６２ａおよび下方の左メンバ６２ｂはローラ５２の下方で搬送方向６０に対して横断するように延在するクロスメンバ７０によって相互に接続されている。下方メンバ６２ａ，６２ｂはボルトまたはその他の適切な締め部材によってクロスメンバ７０に剛性に固定されている。上方メンバ６４ａ，６４ｂはＣ型クランプ６８を介してそれぞれ下方メンバ６４ａ，６４ｂに解離可能に固定されている。Ｃ型クランプ６８は可撓性材料によって形成されており、上方メンバ６４の肩部の上方に係合してこれを把持している。Ｃ型クランプ６８は適切に撓むことにより上方メンバ６４および下方メンバ６２から取り外すことができる。これがいちど外されると、上方メンバ６４は下方メンバ６２の頂部から自由に取り外せるようになる。上方メンバ６４の取り外しにより種々のサイズの上方メンバ６４をコンベヤベッド５０で容易に使用することができる。

カバー６６は選択的に上方メンバ６４の外側および下方メンバ６２の外側に沿って位置を変更することができる。カバー６６は上方のフレキシブルタブ７２および下方のフレキシブルタブ７４を有する。フレキシブルタブ７２，７４はカバー６６の側面に配置されており、カバー６６がサイドメンバ５６ａ，５６ｂに取り付けられると外の人員からは見えなくなる。上方のフレキシブルタブ７２および下方のフレキシブルタブ７４は選択的にカバー６６を上方メンバ６４および下方メンバ６２へ固定している。上方のフレキシブルタブ７２は上方メンバ６４の垂直方向の外側フランジ７５の上方にフレキシブルに係合している。下方のフレキシブルタブ７４は下方メンバ６２の垂直方向の外側フランジ７８の上方にフレキシブルに係合している。カバー６６が搬送方向６０に対してほぼ平行にメンバ６４，６２に沿ってスライドすることによりこのカバーを上方メンバ６４および下方メンバ６２から取り外すことができる。またはカバー６６を充分な強さで外側へ引くことによりフレキシブルタブ７２，７４はフランジ７６，７８から外れる。

カバー６６が上方メンバ６４および下方メンバ６２に取り付けられている場合、２つの個別のキャビティが形成される。上方キャビティ８０はカバー６６、上方メンバ６４の上部壁８２、側壁８４および底部壁８６によって定義される。下方キャビティ８８はカバー６６、下方メンバ６２の上部壁９０、側壁９２および底部壁９４によって定義される。上方キャビティ８０および下方キャビティ８８はコンベヤベッド５０の全長にわたって搬送方向６０に対して平行に延在している。上方キャビティ８０はコンベヤベッド５０に含まれる１つまたは複数のフォトセンサ９６およびフォトリフレクタ９８の収容部となる。下方キャビティ８８は種々の制御コンポーネントおよびケーブルの収容部となる。このことについては後述する。

図２に示されているように、センサ９６はコンベヤベッド５０を横断する方向に搬送面５８よりも少し上の高さで光ビーム１００または電磁放射を放出する。この高さは約５ｍｍであるが、変更してもよい。光ビーム１００はセンサ９６から放出され、リフレクタ９８へ入射し、そこで反射してセンサ９６へ戻る。センサ９６は反射した光ビーム１００を検出するフォトレセプタを有している。物体が搬送面５８上を搬送されていくあいだにフォトセンサ９６のわきを通過すると光ビーム１００が遮断され、フォトセンサ９６によって物体の存在が検出される。フォトセンサ９６およびフォトリフレクタ９８は市販で入手可能な従来のセンサおよびリフレクタであってよい。所定のコンベヤベッド５０におけるセンサ９６およびリフレクタ９８の個数は使用されるコンベヤベッド５０のデザインおよび／またはアプリケーションに依存して変更可能である。フォトセンサ９６の上方にはスプリング９７が配置され、これを適切な位置に維持する。これに代えて、個別のフォトエミッタおよびフォトレセプタをコンベヤベッドの双方側に配置して用いることもできる。

図３ではコンベヤベッド５０は３つのフォトセンサ９６と３つのフォトリフレクタ９８とを有している。図８〜図３７にはセンサおよびリフレクタの個数の変更された種々のタイプのコンベヤベッドが示されている。

前述したように、ローラ５２のうちの幾つかは電動ローラである。これらの電動ローラは参照番号５２ａで示されている。電動ローラ５２ａは（もちろん必須ではないが）有利にはローラ内に全てのモータコンポーネントを有している。こうしたタイプの電動ローラの例はAgnoffによる米国特許第５０８８５９６号明細書およびAdelski et al.による米国特許第４１２１１２７号明細書に開示されている。ここで挙げた書類の内容は本発明に関連する。使用される電動ローラのタイプに関係なく、有利にはこれらは４８Ｖの電動ローラである。４８Ｖ電動ローラは従来多く使用されてきた２４Ｖ電動ローラよりも大きなパワーを提供できる。電動ローラはギア方式のレデューサまたはダイレクトドライブ方式のモータを含む。図示の実施例では、電動ローラ５２ａは、独国出願第１０３２４６６４．９号明細書（30th.May.2003 "Rollers and Roller Motors"）に記載されている４８Ｖのダイレクトドライブ方式の電動ローラである。ここで挙げた書類の内容は本発明に関連する。

各コンベヤベッド５０は複数の制御素子および電力素子から成る制御装置または制御回路を有している。これらの素子の幾つかが図３に示されている。各電動ローラ５２ａはモータコントローラ１０６によって制御される。各コンベヤベッド５０またはコンベヤベッドセットは少なくとも１つのベッドコントローラまたは機能コントローラ１０８を有している。機能コントローラ１０８はモータコントローラ１０６がどのように電動ローラ５２ａの動作を制御するかを表した命令を各モータコントローラ１０６へ送信する。モータコントローラ１０６は可変周波数ドライバまたは他のタイプのドライバであってよい。

図４にはコンベヤベッド５０内に存在する複数の制御素子が示されている。ここにはベッドコントローラ１０８、モータコントローラ１０６、フォトセンサ９６、フォトリフレクタ９８および低電圧電源１１０が含まれる。ベッドコントローラ１０８、低電圧電源１１０およびモータコントローラ１０６はサイドメンバ５６の下方キャビティ８８に合わせて形成された図３のプラスティックケーシング１３８内に収容される。ケーシング１３８はＡＢＳなどの熱可塑性注入成形プラスティックまたはその他の適切な材料から成る。各ケーシングは有利には図２の上方タブ１２２および下方タブ１２４を有する。下方タブ１２４は下方メンバ６２の側壁９２に沿って定められた下方フック１２６に係合する。上方タブ１２２は下方メンバ６２の側壁９２に沿って定められた上方フック１２８に係合する。少なくとも１つのタブ１２２，１２４は有利には上方フック１２８および下方フック１２６に係合して把持されるように充分にフレキシブルに構成される。タブ１２２，１２４の一方または双方は有利にはフック１２６，１２８に対して容易に操作できるようにフレキシブルに構成される。したがってフック１２６，１２８はサービスメンテナンスや取り替えまたはその他の目的のためにコンベヤベッド５０に容易に挿入または取り外しできるように構成されている。ケーシングはフック１２６，１２８での位置に対して搬送方向に平行な長手方向でスライドされる。電力はモータ５２ａ、ベッドコントローラ１０８、モータコントローラ１０６および制御回路を形成する制御素子へ供給される。こうした電力供給については同時出願の書類整理番号ＳＩＥ０４Ｐ−１０６Ｂ（"Conveyor Bed Emergency Stop"）に記載されている。ここに挙げた書類の内容は本発明に関連している。

ベッドコントローラ１０８は通信バス１４６を定義するケーブル１５１と接続されている。通信バス１４６は有利には低コストのＰＲＯＦＩバスなどのオープン通信バスである。ベッドコントローラ１０８は図５に示されているように第１の通信バス入力側１４８および第２の通信バス入力側１５０を含む。第１の通信バス入力側１４８はベッドコントローラ１０８に位置しており、例えば雌ポート１３２を介して、隣接する電気コンポーネント、例えばモータ電力線１５２またはモータコントローラへ１０６へ操作可能に結合される。第２の通信バス入力側１５０は外部ソースから通信を受け取るために設けられている。例えばベッドコントローラ１０８をプログラミングする場合、ベッドコントローラ１０８によって使用されるソフトウェアは第２の通信バス入力側１５０に一時的に接続されたコンピュータによってベッドコントローラ１０８へロードされる。

ベッドコントローラ１０８はさらに自身をネットワーク１９４（図３９）へ接続するためのネットワーク端子対１５４を含む。ネットワーク１９４はイーサネットベースのネットワークである。ネットワーク端子１５４は種々のコンベヤベッド５０の複数のベッドコントローラ１０８を共通に接続する。ネットワーク端子はさらにベッドコントローラ１０８をホスト、例えばマテリアルフローホスト１９２（エリアコントローラとも称される）へ接続する。これについては後述する。各ベッドコントローラ１０８はネットワーク上のノードとして扱われ、対応する固有の通信アドレスを有する。ベッドコントローラ１０８はネットワーク端子１５４を用いて他のベッドコントローラ１０８およびマテリアルフローホスト１９２へ通信を送信する。ネットワークマネジメントシステムは種々のベッドコントローラ１０８へ通信を送信する。ベッドコントローラ１０８はさらにネットワークから情報を通信バス１４６へ送信できるようにするＰＲＯＦＩネットまたは他のネットワーク１９４用のネットワークプロキシを含む。この情報はモータコントローラ用のフレームワークの更新、診断データのポーリング、モータ５２ａの速度の監視、エラー監視およびその他の情報を含む。

ベッドコントローラ１０８の内部の素子の幾つかが図５に概略的に示されている。ベッドコントローラ１０８はマイクロプロセッサ１５６を含む。マイクロプロセッサ１５６は例えば１６ｂｉｔまたは３２ｂｉｔまたは他のタイプの適切なマイクロプロセッサである。マイクロプロセッサ１５６は種々のタイプのメモリ、例えばシンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）と通信する。マイクロプロセッサ１５６はまた複数のフラッシュＥＰＲＯＭ（ＦＥＰＲＯＭ）とも通信する。これらのフラッシュＥＰＲＯＭのうち１つはプログラムメモリであり、他の１つは不揮発性メモリである。不揮発性メモリに記憶されているデータは電力がベッドコントローラ１０８へ供給されない場合にも維持される。マイクロプロセッサ１５６は通信バス１４６、例えばＰＲＯＦＩバスと上述のように通信する。ベッドコントローラ１０８の第１の通信バス入力側１４８および第２の通信バス入力側１５０はトランシーバ１５８を通過し、マイクロプロセッサ１５６へ供給される。ベッドコントローラ１０８はセルフアドレシングチェーンポート１６０を有しており、これがモータコントローラ１０６の自動アドレシングに用いられる線１９０ａへ接続される。このことについては後述する。プログラマブルベッドコントローラはコンベヤベッドの種々のパラメータを監視し、この監視能を用いた高等診断を行うことができる。監視可能なパラメータは多数であり、モータ電流、モータ温度、センサ状態などが含まれる。これによりコンベヤシステムのダウン時間が低減される。

ネットワーク端子１５４はイーサネットコネクションとして設計される。イーサネットは標準イーサネットであっても高速イーサネットであってもよい。もちろんイーサネット以外の他のタイプのネットワークを本発明の範囲内で使用することもできる。各ネットワーク端子１５４は変換器対１７０に操作可能に結合された標準ＲＪ４５シールドを含む。各変換器は物理層ＰＨＹ１７２に結合されている。物理層１７２はそれぞれメディアアクセスコントローラ１７４に結合されている。メディアアクセスコントローラ１７４はともにスイッチ１７６に結合されており、このスイッチはメディアインディペンデントインタフェースＭＩＩ１７８を介してマイクロプロセッサ１５６へ結合されている。後述するように、マイクロプロセッサ１５６はネットワーク端子１５４を用いてベッドコントローラ１０８やマテリアルフローホスト１０２と通信する。ベッドコントローラ１０８はさらに複数の発光ダイオードＬＥＤ１７９を有しており、これを用いてベッドコントローラ１０８の動作に関する診断情報、例えばイーサネットリンクがアクティブであるか否か、パワーがオンであるか否かなどを表す。

モータコントローラ１０６はフォトセンサ９６と通信するためのケーブル１４７および図４のパワードローラ５２ａを制御するためのケーブル１４９を有する。モータコントローラ１０６はさらに、付加的なリミットスイッチ、パイロットライト、ソレノイド、コンベヤブレーキなどを制御および／または監視するための図示しないＩ／Ｏポートを有する。モータコントローラ１０６は通信バス１４６を介して送信されたメッセージを受け取る。このメッセージは特定のモータコントローラ１０６に宛てられたもの、または通信バス１４６と通信している全てのモータコントローラ１０６に対してグローバルに送信されたものである。コンベヤベッド５０を用いたコンベヤシステムの設置はベッドコントローラ１０８およびモータコントローラ１０６が通信バス１４６を介してベッドコントローラ１０８と通信している各モータコントローラ１０６に自動的に通信アドレスを割り当てるように構成されていることにより簡単化される。自動セルフアドレシングは通信バス１４６を介してベッドコントローラ１０８と通信しているモータコントローラ１０６の個数に関係なく行われる。この自動セルフアドレシングにより、技術者または他の人員が手動で通信アドレスを各モータコントローラ１０６に割り当て、情報をベッドコントローラ１０８とやり取りするステップを省略することができる。

セルフアドレシング線１９０を用いて行われる自動セルフアドレシングの様子が図１２に示されている。セルフアドレシング線１９０は個別のセグメントへ分割されている。第１のセグメント１９０ａはベッドコントローラ１０８と第１のモータコントローラ１０６ａのチェーンＩＮポートとを接続している。セルフアドレシング線の第２のセグメント１９０ｂは第１のモータコントローラ１０６ａのチェーンＯＵＴポートと下流の第２のモータコントローラ１０６ｂのチェーンＩＮポートとを接続している。それ以上のモータコントローラをベッドコントローラ１０８で制御する場合には、セルフアドレシング線の付加的なセグメント１９０ｃにより第２のモータコントローラ１０６ｂのチェーンＯＵＴポートを図示していない下流の第３のモータコントローラ１０６ｃへ接続する。付加的なモータコントローラは同様にセルフアドレシング線１９０の付加的なセグメントによって接続される。したがってセルフアドレシング線１９０の各セグメントはモータコントローラ１０６どうしをデイジーチェーン形式で接続することになる。

コンベヤベッドの制御装置が初期化されると、第１のモータコントローラ１０６ａを除く全てのモータコントローラがリセットモードにとどまる。通信バス１４６を介した通信が行われる前に、ベッドコントローラ１０８はセルフアドレシング線１９８を用いて第１のモータコントローラ１０６ａを作動させる。この信号は第１のモータコントローラ１０６ａ以外へは通過しない。換言すれば、下流のセグメント１９０ｂ，１９０ｃなどとの通信は行われない。第１のモータコントローラ１０６ａは通信バス１４６ａを介してモータコントローラ１０６ａに記憶されていたデフォルトアドレスをベッドコントローラ１０８へ送信する。ベッドコントローラ１０８はそのデフォルトアドレスのモータコントローラ１０６ａへ新たな固有の通信アドレスを返送する。ベッドコントローラ１０８は新たに割り当てられた通信アドレスでのモータコントローラと通信し、モータコントローラのチェーンＯＵＴポートを作動させる命令をやり取りする。第１のモータコントローラ１０６ａのチェーンＯＵＴポートの作動により第２のモータコントローラ１０６ｂのチェーンＩＮポートが作動される。これにより第２のモータコントローラ１０６ｂが作動され、通信バス１４６を介してデフォルトアドレスをベッドコントローラ１０８へ送信する。ベッドコントローラ１０８は新たな固有のアドレスを第２のモータコントローラ１０６ｂへ送信することにより応答し、第２のモータコントローラ１０６ｂにチェーンＯＵＴポートを作動させるよう指示し、第３のモータコントローラ１０６ｃを作動させる。

新たな通信アドレスを１つのモータコントローラに割り当て、次のモータコントローラを作動させていくというこのモータコントローラの作動シーケンスは、チェーンの最後のモータコントローラが通信アドレスを割り当てられて受け取るまで続く。こうした通信アドレスの割り当てプロセスはベッドコントローラとモータコントローラとのあいだに存在するマスタ／スレーブネットワークにおいて特に有利である。またこのプロセスは同じレベルにコントローラが存在するネットワークに適用することもできる。

図６にはデイジーチェーン形式でセルフアドレシング線１９０に接続された唯一のブラシレスモータコントローラ１０６が示されている。セルフアドレシング線１９０を１つまたは複数のブラシ付きモータコントローラ１０７または他のスレーブコントローラへ接続することもできる。コントローラ１０７は上述のコントローラ１０６の場合と同様にセルフアドレシングされる。図６の実施例ではモータコントローラ１０６はブラシ付きモータまたはブラシレスモータ５２ａのいずれかを制御することを理解されたい。またＩ／Ｏデバイスおよび他のデバイスもこのようにしてセルフアドレシングされる。

ベッドコントローラ１０８をプログラミングするために、有利には、ベッドコントローラ１０８をコンベヤベッド５０の標準位置に物理的に配置する。モータコントローラ１０６のデイジーチェーンをコンベヤベッド５０での物理的位置と同様に配置するとさらに有利である。例えばベッドコントローラ１０８をコンベヤベッド５０の上流端に配置し、関連する全てのモータコントローラ１０６をそこから順に下流へ接続する。こうした標準的な構成を採用することにより、ベッドコントローラ１０８では特定の通信アドレスを有するモータコントローラ１０６が最上流のモータコントローラ１０６となることが既知となる。ベッドコントローラ１０８ではさらに第１のモータコントローラの次に送出された通信アドレスが第２のモータコントローラに対応することも既知となる。こうすればモータコントローラ１０６の通信アドレスのシーケンスはコンベヤベッド５０の上流端と下流端とのあいだの物理的位置に相応することになる。ここで説明したモータコントローラの位置とその通信アドレスとが物理的に対応するという標準的な構成以外の構成も本発明の範囲内で可能である。

図７には第１のコンベヤベッド５０ａおよびこれに隣接する第２のコンベヤベッド５０ｂに対する電気コンポーネントおよびその接続の様子が示されている。図７にはエリアコントローラ（マテリアルフローホスト）１９２が示されており、これは上述のイーサネットなどのネットワーク１９４を介してベッドコントローラ１０８と通信する。ネットワーク１９４は各ベッドコントローラ１０８のネットワーク端子１５４に結合されている。マテリアルフローホスト１９２はプログラマブルロジックコントローラＰＬＣまたは従来のパーソナルコンピュータＰＣまたはその他のタイプのプログラマブルコントローラである。これらはラダーダイアグラム、ステータスリスト、グラフィカルフローチャートその他を用いてプログラミングされる。マテリアルフローホスト１９２は所定のコンベヤシステムのコンベヤベッド５０の１つのセクションまたはエリアを制御する。マテリアルフローホスト１９２はコンベヤベッドが相互に正しく機能できるように広いエリアを制御し、コンベヤシステムの運転を監視する。例えば１つのマテリアルフローホストが倉庫または工場の搬入プロセスに関連した複数のコンベヤベッドを制御し、別のマテリアルフローホストが物体を各ブランチコンベヤへ仕分けするソートエリアを制御するように構成してもよい。ベッドコントローラ１０８からのステータス情報の収集に加えて、マテリアルフローホスト１９２は所定のエリアでの物体の処理速度を制御する高位の速度命令を種々のベッドコントローラ１０８へ送信する。またマテリアルフローホスト１９２は個々の物体のルーティング情報を適切な仕分け用のベッドコントローラ１０８へ送信する。さらにマテリアルフローホスト１９２はコンベヤシステムにおける物体の状況変化に依存してダイナミックに所定のエリアでのコンベヤの速度を変更する。図７のベッドコントローラ１０８は６つのモータコントローラ１０６と通信してこれらを制御する。

本発明の有利な実施例のコンベヤシステム２８８の平面図が図８に示されている。ただしコンベヤシステム２８８はモジュラー構造のコンベヤベッドと相応の機能部とを有する本発明のシステムの１つの例に過ぎない。コンベヤシステム２８８は種々のタイプの複数のコンベヤベッドを有する。例えばコンベヤシステム２８８はストリップベルト部２１２ａ〜２１２ｄ、ストレートベルト部２１６ａ〜２１６ｐ、カーブ部２２８ａ〜２２８ｅ、ジャンクションストリップベルト部２３２，ノーズオーバ部２４０ａ〜２４０ｂ、インクライン部２４８ａ〜２４８ｂ、直角転送部２５６、合流部２８０、ポジティブ仕分け部２６６などを含む。ベッドコントローラ１０８ａ〜１０８ｑはそれぞれが制御するコンベヤシステムの各セクションに隣接して配置されている。例えばベッドコントローラ１０８ａはコンベヤベッド２１２ａ，２１２ｂの長さ方向に延在する通信バス１４６ａを有する。つまりベッドコントローラ１０８ａは２つのベッド２１２ａ，２１２ｂの動作を制御する。ベッドコントローラ１０８ａは通信バス１４６ａを介してこれと通信するモータコントローラ１０６へ適切な信号を送信することにより２つのコンベヤベッドを制御する。わかりやすくするためにモータコントローラ１０６、高電圧電源１１２およびモータ電力線１５２は図８には示していない。

各ベッドコントローラ１０８は図示しないネットワーク１９４を介して相互に通信する。他のコンフィグレーションが使用される場合でも、ベッドコントローラ１０８ａ，１０８ｂは前述のようなモジュラー構造のダイナミックな結合を実行できるようにプログラミングされる。ベッドコントローラについては、１０８ｂ，１０８ｄ，１０８ｆ，１０８ｊは測定機能を、１０８ｃ，１０８ｇ，１０８ｋ，１０８ｌは合流機能を、１０８ｈ，１０８ｍは輸送機能を、１０８ｉはゼロギャップ集積機能を、１０８ｎ，１０８ｏは分流機能を、１０８ｐ，１０８ｑはゼロ圧集積機能を実行できるように構成されている。全ベッドコントローラ１０８ａ〜１０８ｑは図示していない１つまたは複数のマテリアルフローホスト１９２と通信する。このエリアコントローラはコンベヤシステム２８８の種々のセクションを監視するのに用いられる。例えば１つのエリアコントローラがコンベヤシステム２８８の分流部を制御し、他のエリアコントローラが合流部を監視する。

コンベヤシステム２８８の設置およびセットアップはストレートフォワード方式で行われる。適切なタイプのコンベヤベッド５０がマテリアルハンドリング分野のカスタマの要求に沿うように選択される。モジュラー構造のコンベヤベッドが選択されレイアウトされると、適切なモジュラー機能が選択されて各ベッドコントローラ１０８へダウンロードされる。前述したように各ベッドコントローラ１０８は自身の制御するモータコントローラ１０６の通信アドレスを自動的に検出して割り当てる手段を有している。したがって人員が手動でシステム全般の情報をまとめる必要がない。またネットワーク１９４は各ベッドコントローラ１０８が自動的に通信アドレスを検出して割り当てるように構成されている。これによりコンベヤシステム２８８の設置にかかる時間および労力の大部分が節約される。なお図３８には示されていないが、各コンベヤベッド５０に電力を供給する電力線はコンベヤベッドのボディ内に前述のように組み込まれている。このためコンベヤシステムの設置におけるワイヤの管理の問題も大幅に低減される。

図３９には本発明の種々の特徴を含むマテリアルハンドリングコンピュータシステム３００のブロック図が示されている。マテリアルハンドリングコンピュータシステム３００は階層構造の複数のコンピュータサブシステムを含む。図示のエンタプライズシステム３０２とは注文処理、在庫追跡および設置されているシステムの他の機能などをタスクとする全般的なコンピュータシステムのことである。在庫品は１つの倉庫または製造工場内に完全に含まれていることもあるし、また在庫品の存在する地理的に離れた場所を意味することもある。エンタプライズシステム３０２は企業の注文機能を含む。したがって或る企業が或る製品の注文を受けると、これはエンタプライズシステム３０２へ送信される。エンタプライズシステム３０２は発送可能な在庫を監視し、注文の処理にとって最良の方法を決定する。エンタプライズシステム３０２は購入注文を倉庫管理システム３０４へ送信する。倉庫管理システム３０４は典型的には所定の地理的位置にとって固有である。つまり在庫が複数の地理的位置に蓄積されている場合、エンタプライズシステム３０２はどの位置で注文を処理するのが有利であるかを選択する。これが行われると、選択された倉庫管理システム３０４へ注文が送信される。倉庫管理システム３０４は自身の監視している特定の倉庫内の在庫を追跡している。倉庫管理システムがカスタマの購入注文を受けると、これは当該の情報をマテリアルフローホストコンピュータ３０６へ送信する。マテリアルフローホストコンピュータ３０６は倉庫内の全アイテムの位置と自動マテリアルハンドリング装置を注文された製品の受け取りにどのように使用すべきかを知っている。マテリアルフローホストコンピュータ３０６は倉庫内の所定の位置から別の位置へ流れる製品を監視および制御する。このコンピュータは倉庫におけるマテリアルハンドリングシステムがどのようなものであろうとも注文の処理にとって有効な命令をそこへ送信する。

マテリアルフローホストコンピュータ３０６は所定の倉庫または環境内の種々のマテリアルハンドリングコンポーネントを監視している。これは前述のベッドコントローラ１０８を含む。またマテリアルフローホストコンピュータ３０６は自動案内手段ＡＧＶ２９０を監視しており、これはアイテムを環境内で選択された位置から搬送するための自動案内手段を使用している。マテリアルフローホストコンピュータ１９２はさらに自動蓄積回収装置ＡＳ／ＲＳ２９２も監視する。さらにマテリアルフローホストコンピュータ１９２は１つまたは複数の物品ソータ２９４、例えばリニアソータ、カルーセルソータなども監視する。マテリアルフローホストコンピュータ１９２はネットワークマネジメントシステム３０６、ＡＧＶ２９０、自動蓄積回収装置２９２、ソータ２９４およびその他の装置２９１（例えばバーコードスキャナ、ＲＦＩＤリーダなど）とネットワーク１９４を介して通信する。マテリアルフローホストコンピュータ３０６はＡＧＶやコンベヤシステムを用いて特定の注文が倉庫内で処理されて物品が回収されたことを識別し、適切な命令をＡＧＶ２９０およびマテリアルフローホストコンピュータ１９２へ送信する。例えばＡＧＶ２９０は注文されたアイテムを取り出し、これを例えば図８のコンベヤベッド２１２ａまで送る。コンベヤシステム２８８を監視しているマテリアルフローホストコンピュータ１９２は、アイテムがコンベヤベッド２１６ｐまたは２１６ｐへ正確に配向されるように適切な命令をベッドコントローラ１０８へ送信する。マテリアルフローホストコンピュータ１９２はネットワーク１９４を介してベッドコントローラ１０８および他の必要な入出力側２９８と通信する。図３９に示されているように、マテリアルフローホストコンピュータ１９２はネットワーク１９４を介して直接にモータコントローラ１０６と通信できるように構成されていてもよい。モータコントローラ１０６との通信はベッドコントローラ１０８を介して前述したように行われると有利である。また前述したように、ベッドコントローラ１０８は通信バス１４６を介してモータコントローラ１０６および種々の入出力側２９９の動作を監視する。

倉庫管理システム３０４，マテリアルフローホストコンピュータ３０６、ネットワーク２９６およびネットワーク１９４は全てビジュアル化ディスプレイを備えたユーザインタフェース３０８に操作可能に結合されている。マテリアルフローホストコンピュータ３０６、ネットワーク２９６およびネットワーク１９４とビジュアル化ディスプレイを備えたディスプレイ３０８との接続はマイクロソフト社のＯＰＣ（object linking and embedding for process control）により行われるが、他のタイプのプロトコルを使用することもできる。ビジュアル化ディスプレイを備えたユーザインタフェース３０８により各ネットワーク１９４，２９６の種々のコンポーネントと倉庫管理システム３０４のマテリアルフローホストコンピュータ３０６のステータスとがグラフィック表示される。したがってビジュアル化ディスプレイを備えたユーザインタフェース３０８は例えば所定のコンベヤシステムにおける全てのベッドコントローラ１０８およびモータコントローラ１０６を表示する。こうしたコンポーネントの情報などに加えて、コンポーネントの診断および監視もマテリアルハンドリングシステム３００およびビジュアル化ディスプレイを備えたユーザインタフェース３０８によって行われる。ビジュアル化ディスプレイを備えたユーザインタフェース３０８により、オペレータに対して、情報にアクセスし、倉庫管理システム３０４、マテリアルフローホストコンピュータ１９２およびネットワークマネジメントシステム３０６からのデータを一括して入力するためのインタフェースが得られる。

マテリアルハンドリングコンピュータシステム３００により、上位のホスト、例えばマテリアルフローホストコンピュータ１９２の決定に基づくダイナミックフローが実現される。このダイナミックフローは、コンベヤシステムの現在の動作状況を評価し、ビジネスルールを利用して搬送すべき荷について最良のフローを決定することにより実現される。このフローの変化はコンベヤユニット速度、ルーティング装置の経路方向、コンベヤセクションまたはコンベヤレーンの方向などをダイナミックに変更することにより実現される。

コンベヤセクションの速度はネットワーク１９４を介して所望の速度をプログラマブルベッドコントローラ１０８へ送信するマテリアルフローホストコンピュータ３０６によってダイナミックに変更される。この場合、プログラマブルベッドコントローラは制御ネットワーク１４６を介して正確な速度命令をモータコントローラ１０６へ送信し、パワードローラ５２をマテリアルフローホストコンピュータ３０６から命令された速度で運動させる。

マテリアルハンドリングシステム３００は荷情報を追跡する機能を有している。コンベヤのルーティング装置が定めた目的地方向はマテリアルフローホストコンピュータ３０６によってダイナミックに変更可能である。ここでマテリアルフローホストコンピュータ３０６はネットワーク１４６を介して所望の速度をルーティング装置の位置にあるプログラマブルベッドコントローラ１０８へ送信する。マテリアルフローホストコンピュータ３０６は目的地情報に基づいて荷がルーティングされる方向を含むルーティングテーブルを送信する。これは荷が最終目的地へ達するまでにたどる複数の方向を含みうる。これにより荷の優先順および利用可能な経路方向に基づく最も効率的な経路を求めたうえで荷を目的地へと案内することができる。

コンベヤレーンまたはコンベヤセクションの方向はマテリアルフローホストコンピュータ３０６によってダイナミックに変更可能である。ここでマテリアルフローホストコンピュータはネットワーク１４６を介して所望の速度をコンベヤコンポーネントの位置にあるプログラマブルベッドコントローラ１０８へ送信する。マテリアルフローホストコンピュータ３０６はコンベヤセクションまたはコンベヤレーンの方向を変更する配向命令を送信する。これによりそのままの経路では目的地に到着しない荷をコンベヤセクションの異なる経路を用いて目的地へ正しく配向することができる。

さらにマテリアルハンドリングコンピュータシステム３００は種々のコンベヤコンポーネントのモードを“緊急に”変更する機能も有する。これにより例えば、種々のコンベヤコンポーネントによって行われる機能を流動する要求に応じてシフトさせることができる。この要求として輸送スラグの集積、つかえスラグの集積、および逆流スラグの集積などが挙げられる。これらはマテリアルフローホストコンピュータ３０６がネットワーク１４６を介してコンベヤコンポーネントのプログラマブルベッドコントローラ１０８へ機能命令を送信することにより行われる。前述したように、輸送機能または集積機能を実行するソフトウェアモジュールはプログラマブルベッドコントローラ１０８へダウンロードされ、新たな機能への変更が行われるまで使用される。

本発明を図示の実施例に則して説明したが、当該分野の技術者にとっては、本発明の本質から離れず、本発明の特許請求の範囲において種々の修正が可能であることは明らかである。

本発明のコンベヤベッドの実施例の斜視図である。図１のコンベヤベッドの前面図である。図１のコンベヤベッドの側面図である。図１のコンベヤベッドの種々の電気部品および電子部品の側面図である。本発明のコンベヤベッドのコントローラの実施例の概略図である。本発明のコンベヤベッドの２つのブラシレスモータコントローラの実施例の概略図である。２つのコンベヤベッドを制御する種々の制御素子の概略図である。本発明の種々の部品を用いたマテリアルハンドリングコントロールシステムの概略図である。

Claims

搬送面と該搬送面を推進する少なくとも１つのモータと複数の下位コントローラとを備えており、少なくとも１つの下位コントローラは少なくとも１つのモータを制御するように構成されている
コンベヤシステムにおいて、
複数の下位コントローラと通信する１つの上位コントローラが設けられており、該上位コントローラは少なくとも１つのモータを制御するために下位コントローラと通信するように構成されており、
下位コントローラと上位コントローラとのあいだの通信を行う通信バスが設けられており、上位コントローラは自動で各下位コントローラに固有の通信アドレスを割り当てるように構成されており、該固有の通信アドレスにより上位コントローラは通信バスを介して各下位コントローラへ個別にメッセージを送信可能である
ことを特徴とするコンベヤシステム。
複数の下位コントローラは個別にシーケンシャルに作動されるまで休止しており、作動された下位コントローラは上位コントローラと通信して該上位コントローラから通信アドレスを受け取る、請求項１記載のシステム。
上位コントローラは第１の下位コントローラを作動し、該第１の下位コントローラが別の下位コントローラを作動する、請求項２記載のシステム。
上位コントローラと下位コントローラとのあいだのイネーブル接続はデイジーチェーンとして通信バスから分離されて形成され、該イネーブル接続により個々の下位コントローラがシーケンシャルに作動されて上位コントローラと一度に１つずつ通信し、該上位コントローラから固有の通信アドレスを受け取る、請求項１記載のシステム。
少なくとも１つの下位コントローラに入出力機能が設けられている、請求項１記載のシステム。
複数の上位コントローラと第２の通信バスとが設けられ、各上位コントローラがそれぞれ第２の通信バスと通信する、請求項１記載のシステム。
上位コントローラは複数の異なる動作モードでの動作のためにプログラミングされており、上位コントローラにより複数の異なる動作モードの切り換えが制御される、請求項１記載のシステム。
上位コントローラは少なくとも１つの下位コントローラに少なくとも１つのモータの速度を制御する命令を送信する、請求項１記載のシステム。
複数の下位コントローラは自身の制御するデバイスのパラメータを監視し、該パラメータに応じて上位コントローラがデバイスの誤動作の診断を行う、請求項１記載のシステム。
複数の上位コントローラがコンベヤシステムを通る物体を追跡し、コンベヤシステムを通した物体の運動をダイナミックにルーティングする、請求項７記載のシステム。
少なくとも１つのモータと複数の下位コントローラとを備えており、少なくとも１つの下位コントローラは少なくとも１つのモータを制御するように構成されているコンベヤシステムの制御方法において、
複数の下位コントローラと通信する１つの上位コントローラを設け、該上位コントローラと下位コントローラとを少なくとも１つのモータを制御するために通信させ、
下位コントローラと上位コントローラとのあいだの通信を行う通信バスを設け、
上位コントローラにより自動で各下位コントローラに固有の通信アドレスを割り当て、該固有の通信アドレスにより上位コントローラが通信バスを介して各下位コントローラへ個別にメッセージを送信する
ことを特徴とするコンベヤシステムの制御方法。
複数の下位コントローラを個別のシーケンシャル作動がかかるまで休止させ、作動のかかった下位コントローラを上位コントローラと通信させて該上位コントローラから通信アドレスを受け取らせる、請求項１１記載の方法。
上位コントローラにより第１の下位コントローラを作動し、該第１の下位コントローラにより別の下位コントローラを作動する、請求項１２記載の方法。
上位コントローラと下位コントローラとのあいだをデイジーチェーンとして通信バスから分離してイネーブル接続し、該イネーブル接続により個々の下位コントローラをシーケンシャルに作動して上位コントローラと１つずつ通信させ、該上位コントローラから固有の通信アドレスを受け取らせる、請求項１１記載の方法。
少なくとも１つの下位コントローラに入出力機能を設ける、請求項１１記載の方法。
複数の上位コントローラと第２の通信バスとを設け、各上位コントローラをそれぞれ第２の通信バスと通信させる、請求項１１記載の方法。
上位コントローラを複数の異なる動作モードでの動作のためにプログラミングし、複数の異なる動作モードの切り換えを制御できるようにする、請求項１１記載の方法。
上位コントローラにより少なくとも１つの下位コントローラに少なくとも１つのモータの速度を制御する命令を送信する、請求項１１記載の方法。
複数の下位コントローラにより被制御デバイスのパラメータを監視し、該パラメータに応じて上位コントローラによりデバイスの誤動作の診断を行う、請求項１１記載の方法。
複数の上位コントローラによりコンベヤシステムを通る物体を追跡し、コンベヤシステムを通した物体の運動をダイナミックにルーティングする、請求項１７記載の方法。