JP2008100817A - 基板内蔵型モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号線を共有化し、少ない信号線で基板内蔵型モータの複数の動作を制御することができる制御装置を提供することである。
【解決手段】コンベアに備えたローラ７を駆動する基板内蔵型モータ１を制御する制御装置６において、制御装置６は、複数種類の制御信号を共通の信号線１１を介してシリアル通信によって基板内蔵型モータ１側へ送信する。又は、制御装置６は、共通の信号線１１を介して複数種類の制御信号を直列に基板内蔵型モータ１側へ送信する。制御信号を物理量の複数の値，量又は領域によって構成し、物理量の値，量又は領域によって前記異なる種類の制御信号を構成した。異なる種類の制御信号は、モータ１の起動と停止，モータ１の回転速度，及びモータ１の回転方向を司る信号である。
【選択図】図３

Description

本発明は、物品を搬送するコンベア装置のローラを駆動する基板内蔵型モータを制御する制御装置に関するものである。

従来のコンベア装置では、コンベア上の物品を所望する方向に所望する速さで所望するタイミングで搬送するために、コンベア装置に設けたローラの回転速度や回転方向が適宜設定されていた。このローラは、一般に基板内蔵型モータによって駆動されている。すなわち、このモータの回転速度や回転方向を制御するために制御装置が設けられ、この制御装置が、コンベアの状況に応じてモータの回転速度や回転方向を制御するべく制御信号を基板内蔵型モータ側へ送信する。このような制御装置によってローラの動作が制御されるモータ内蔵ローラが、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００４−３０７２１４号公報

ローラの動作を制御するために、制御装置とモータとは複数の信号線を束ねたケーブルで接続されており、このケーブルを介して制御装置からモータへ制御信号が送信される。両者を接続するケーブルとしては、電源線，ＧＮＤ線，起動停止信号線，回転方向信号線，速度変更信号線，及びエラー出力線等の６，７種類の信号線が束ねられたシリアルケーブルが一般に採用されており、シリアルケーブルは直径が太いため、装置のレイアウトを制約する要因となる。また、接続機器によっては、シリアル端子を備えていないものもあり、この場合には、シリアルケーブルの端子を取り外し、信号線を個別に防水用のねじ式コネクタに接続する必要があるが、信号線の数が多いと、この作業は非常に煩雑になる。

そこで、信号線の数を減らして配線の省力化を図ると共に、ケーブル径を小さくしようとしても、少なくとも電源線，ＧＮＤ線，起動停止信号線，及び回転方向信号線の４本の信号線は省略するわけにはいかず、たとえこの４本の信号線だけにしたとしても、今度はモータの回転速度を制御することができなくなるため、コンベア上の物品の搬送速度が調整できず、利便性が低下するという別の問題が生じてしまう。

そこで本発明は、信号線を共有化し、少ない信号線で基板内蔵型モータの複数の動作を制御することができる制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、コンベアに備えたローラを駆動する基板内蔵型モータを制御する制御装置において、前記制御装置は、共通の信号線を介して複数種類の制御信号をシリアル通信によって基板内蔵型モータ側へ送信することを特徴とする基板内蔵型モータの制御装置である。

請求項１の発明では、共通の信号線を介して複数種類の制御信号をシリアル通信によって基板内蔵型モータへ送るので、信号線を共有化することができる。これにより、信号線を束ねたケーブルの直径を小さくすることができるようになる。また、信号線の数が少なくなることにより、各信号線を個別に接続先に接続するのが容易になる。

請求項２の発明は、コンベアに備えたローラを駆動する基板内蔵型モータを制御する制御装置において、前記制御装置は、共通の信号線を介して異なる種類の制御信号を直列に基板内蔵型モータ側へ送信することを特徴とする基板内蔵型モータの制御装置である。

請求項２の発明を実施すると、制御装置が共通の信号線を介して異なる種類の制御信号を直列に基板内蔵型モータ側へ送信するので、信号線の共有化を図ることができ、信号線の数を削減することができるようになる。したがって、信号線を束ねたケーブルの直径を小さくすることができる。また、信号線の数が少なくなることにより、各信号線を個別に接続先に接続するのが容易になる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明の基板内蔵型モータの制御装置において、前記制御信号を物理量の複数の値，量，又は領域によって構成し、前記物理量の値，量，又は領域によって前記複数種類の制御信号を構成する。

請求項３の発明では、制御信号を物理量の複数の値，量，又は領域によって構成するので、同じ物理量の値，量，又は領域の違いによって複数種類の制御信号を構成することができ、制御信号を簡略化できる。例えば３種類の制御信号が必要であれば、物理量の３つの所定範囲を設定し、さらに各々の所定範囲内でレベルの高低を設定すれば、モータに対して異なる３種類の動作を行わせる制御信号を構成することができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の発明の基板内蔵型モータの制御装置において、前記複数種類の制御信号を、モータの起動と停止，モータの回転速度，及びモータの回転方向を司る信号とした。

請求項４の発明では、複数種類の制御信号を、モータの起動と停止，モータの回転速度，及びモータの回転方向を司る信号としたので、モータの動作を一通り制御する複数の制御信号を、共通の信号線によって送信することができるようになる。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４の発明の基板内蔵型モータの制御装置において、物理量として電圧を採用する。

請求項５の発明では、物理量として電圧を採用するので、電圧値の大きさ又は領域に応じてモータの起動と停止，モータの回転速度，及びモータの回転方向を個別に設定することができるようになる。よって、容易にモータの動作を制御することができるようになる。

本発明を実施すると、基板内蔵型モータと制御装置の間の信号線の共有化を図ることができ、信号線の数を削減することができるようになる。したがって、信号線を束ねたケーブルの直径を小さくすることができる。また、信号線の数を減らしても、送信する制御信号の種類を削減せずに済み、モータの動作を制約せずに済む。

図４は、本発明を実施したローラ７の断面図（ハッチングは省略）である。まず、図４を参照しながらローラ７の構造を説明し、続いて本発明の構成について説明する。

図４に示すように、ローラ７はモータ１を内蔵している。すなわちローラ７は、円筒状のローラ本体１２の中に、基板２を内蔵したモータ１と減速機２１とを配置したものである。ローラ本体１２は、両端が開口した金属製の筒体であり、両端は閉塞部材１３、１４で閉塞されている。この閉塞部材１３、１４は、それぞれ固定軸１７、１８で貫通されている。固定軸１７、１８は、閉塞部材１３、１４を貫通し、且つ、軸受２８、２９を介してローラ本体１２を回転自在に支持している。

固定軸１７は、閉塞部材１３を貫通してローラ本体１２の内外に突出している。固定軸１７の、ローラ本体１２の内部に配置された部分は拡径しており、その外周部には円筒状の内筒部材１９が一体的に取り付けられている。内筒部材１９の外径は、ローラ本体１２の内周面に接しない程度の大きさであり、また、内筒部材１９の長さは、ローラ本体１２の全長から閉塞部材１３及び１４の長さを引いた長さと略等しい。また、図１に示すように、内筒部材１９の中には、モータ１と減速機２１とがユニット化されて内蔵されている。一方、固定軸１８は棒状の部材であり、２連構造の軸受２９を介して閉塞部材１４（ローラ本体１２）を回転自在に支持している。

回転軸２３の軸心は、内筒部材１９の軸心と一致させてある。回転軸２３の一端側（図４で見て右側）は、軸受１５を介して固定軸１７に回転自在に支持されている。また、回転軸２３の他端側（図４で見て左側）は、回転軸２３の回転動力を減速してローラ本体１２に伝達する減速機２１に接続されている。

固定軸１７は中空状に形成されている。この中空の固定軸１７内には、モータ１を制御するための信号線９〜１１を束ねたケーブル８とが配置されている。信号線９〜１１は、モータ１と、ローラ７の外部に配置された制御装置６とを接続している。

このローラ７が、図示しないコンベア装置に設置されており、コンベア装置上の物品はローラ７が適宜回転することにより搬送される。次にローラ７の回転を制御するための構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、コンベア装置のローラ７の回転を制御するための信号系統図である。

ローラ７は、基板２を備えたモータ１によって駆動され、後述するように正逆の両方向に回転することができる。なお、図１では、便宜上、基板２をモータ１の外に描いているが、実際には図４に示すように、基板２はモータ１に内蔵されている。また、後述する制御装置６はモータ１の動作を制御するが、モータ１によってローラ７が駆動されるので、制御装置６はローラ７の動作も制御している。

基板２には、モータ１を駆動するためのモータ駆動回路が形成されている。すなわち、基板２には、モータ駆動部３，入力信号認識部４，及びモータパルス検出部５が設けられている。モータ駆動部３は、例えばパワートランジスタによって構成されており、モータパルス検出部５によって検出された検出信号が入力され、さらに、後述する入力信号認識部４からも制御信号が入力される。

モータパルス検出部５は、モータ１の回転数をモータパルスによって検出し、モータ駆動部３は、設定された回転数と現状の回転数との差がゼロとなるようにモータ１を駆動する。

ところで、入力信号認識部４は、後述する制御装置６とシリアル通信を行う，又は詳しくは後述する制御信号を受信するためのインターフェースを備えており、制御装置６から入力信号認識部４へ、制御信号が直列に送信されるようになっている。入力信号認識部４の構成は後述する。

この入力信号認識部４（基板２）には制御装置６（Programmable Logic Controller）からケーブル８内の信号線を介して制御信号が入力されるようになっている。この構成を、図２を参照しながら説明する。図２は、制御装置６と基板２とをケーブル８で接続した状態を示す配線図であり、信号線の数が３本の場合を示している。

図２に示すケーブル８は、モータ１の起動を司る制御信号を伝達する信号線９と、モータ１の停止を司る信号線１０と、モータ１の回転速度と回転方向とを司る制御信号を伝達する信号線１１とが束ねられて構成されている。すなわち、信号線９は電源線であり、信号線１０はＧＮＤ線であり、信号線１１が制御線である。これらの信号線９〜１１の末端部は、モータ１の基板２に設置されたねじ式コネクタ１３〜１５に各々結線されている。

予め設定された信号（データ）の送信ビット数やパリティビット，スタートビット，ストップビット，及びデータ仕様等を、モータ１の回転方向や回転速度，エラー情報などに対応させ、制御装置６と基板２とが、制御線である信号線１１を介してシリアル通信又は直列的なデータ通信を行うことができるようになっている。

また、図２に示すケーブル８を使用することによって、モータ１の起動と停止，回転速度，及び回転方向を司る制御信号を、制御線である信号線１１を介して送信する手法を、図３を参照しながら説明する。

図３は、１本の信号線１１のみでモータ１の起動と停止，回転速度，及び回転方向を操作するための物理量の設定方法を示すグラフである。図３に示すグラフは、０（ゼロ）から０．５単位で数値が刻まれている。モータ１は、図示しないコンベア装置（ローラ７）を駆動する際に起動される。また、モータ１は必要な場合に停止し、さらに必要に応じて回転速度と回転方向とが変更される。図３は、これらの動作が、同一の物理量の数値範囲のみで設定する方法を描写している。

すなわち、物理量が０．５であるという情報を、モータ１を起動させる制御信号として利用し、物理量が０．５のときにモータ１を起動させるように、予め基板２の入力信号認識部４を設定しておく。同様に、物理量が０（ゼロ）であるという情報を、モータ１を停止させる制御信号として利用し、物理量が０（ゼロ）のときにモータ１を停止させるように、予め入力信号認識部４を設定しておく。

また、物理量が１．０〜８．５の間に設定されているときには、数値の小さい方から順に０．５刻みで低速から高速へ１５段階で回転速度が設定できるように、予め入力信号認識部４を設定しておく。すなわち、物理量が例えば２．５から５．０へ変更されると、数値に見合った回転速度で時計回りに回転するように制御装置６から基板２（入力信号認識部４）へ制御信号が伝達される。

さらに、物理量が９．０〜１６．５の間に設定されると、物理量が１．０〜８．５の間に設定されたときと回転方向が逆（反時計回り）になり、且つ、数値の小さい方から順に０．５刻みで低速から高速へ１５段階の回転速度が設定されている。すなわち、物理量が例えば１０．０から１５．５に変更されると、この物理量の数値情報が制御信号として信号線１１を介して制御装置から基板２側へ送信され、モータ１の逆回り（反時計回り）の回転速度が速くなる。

この物理量としては、例えば電圧を採用することができる。すなわち、図３のグラフを参照しながら説明すると、モータ１を起動する際には、電圧を０．５ボルトに設定し、この０．５ボルトに対応する制御信号（モータ１を起動させるという制御信号）が制御装置６から入力信号認識部４へ送信される。

ここで、物理量としての電圧は、モータ１を駆動するのに必要な電圧とは異なるものであり、制御装置６（ＰＬＣ）や、モータ１の動作を司るために別に構成された図示しない電気回路を使用して生成される。すなわち、この電気回路は、スイッチや可変抵抗器等によって、出力電圧値を０（ゼロ）ボルトから１６．５ボルトまで０．５ボルトピッチで変更可能に構成したものである。

別の物理量としては、例えば、制御が容易な振動因子の周波数等を採用することができる。物理量に周波数を採用する場合には、周波数の複数の帯域の個々を各々モータ１の起動，停止，及び回転速度（回転方向を含む）に対応させてもよいが、また、複数のＤＵＴＹ比を予め設定しておき、その個々のＤＵＴＹ比を各々モータ１の上記動作に対応させることもできる。

その他の物理量についても同様である。すなわち、図３に示すグラフに対応して基板２の入力信号認識部４によるモータ駆動部３への駆動信号を予め設定しておき、この駆動信号に対応する物理量が制御装置６から入力信号認識部４へ送信できるように、制御装置６を構成する。このようにして構成された制御装置６から１本の信号線１１を介して制御信号が基板２側へ伝達され、モータ１（ローラ７）は所望する動作を行い、図示しないコンベア装置は物品を適切に搬送する。

以上、説明したようにケーブル８に３本の信号線を備えるのが省配線化の上で好ましいが、モータ１の動作を考慮して、信号線を他に１本だけ増やすようにしてもよい。すなわち、追加する信号線を、モータ１の回転方向を切り換えるための制御信号を送信する用途で使用し、信号線１１の負担を減らし、仮に、物理量の値が振れた場合に、回転速度が変化することはあっても、回転方向が切り換わらないようにすると、コンベア装置の安全性を向上させることができる。すなわち、この場合には、信号線１１は、図３に示す値の１．０から８．５の範囲を回転速度変更に用い、値９．０以降は使用しない。そして、回転方向の切り換えは、別の追加した信号線を介して制御信号を基板２の入力信号認識部４へ送信することにより行う。

追加する信号線は、モータ１の回転方向の切り換えを変更する制御信号を入力信号認識部４へ送信するが、この制御信号は、例えばスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号によって生成することができる。

コンベア装置のローラの回転を制御するための信号系統図である。 制御装置と基板とをケーブルで接続した状態を示す配線図であり、信号線の数が３本の場合を示している。 １本の信号線のみでモータの起動と停止，回転速度，及び回転方向を操作するための物理量の設定方法を示すグラフである。 本発明を実施したローラの断面図である。

符号の説明

１ モータ
２ 基板（モータ駆動回路）
４ 入力信号認識部
６ 制御装置
７ ローラ
８ ケーブル
９〜１１ 信号線

Claims (5)

1. コンベアに備えたローラを駆動する基板内蔵型モータを制御する制御装置において、
   前記制御装置は、複数種類の制御信号を共通の信号線を介してシリアル通信によって基板内蔵型モータ側へ送信することを特徴とする基板内蔵型モータの制御装置。
2. コンベアに備えたローラを駆動する基板内蔵型モータを制御する制御装置において、
   前記制御装置は、共通の信号線を介して複数種類の制御信号を直列に基板内蔵型モータ側へ送信することを特徴とする基板内蔵型モータの制御装置。
3. 前記制御信号を物理量の複数の値，量又は領域によって構成し、前記物理量の値，量又は領域によって前記複数種類の制御信号を構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板内蔵型モータの制御装置。
4. 前記複数種類の制御信号は、モータの起動と停止，モータの回転速度，及びモータの回転方向を司る信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板内蔵型モータの制御装置。
5. 前記物理量が電圧であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の基板内蔵型モータの制御装置。

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