JP2017516435A - 電動搬送ローラ用電源制御回路 - Google Patents

Abstract

本発明は貨物コンベヤの構成部品として産業用に企図されている。関連する整流電子回路はローラ本体の外側に配置されている。本発明は、４端子コネクタを使用して、組み立てを容易にするために、軸要素を通す配線を４本だけにしたものである。ローラ（１）は中空体（３）からなり、その中にモーター（４）が配置され、駆動及びトルク伝達装置（５）によって中空体に連結されている。モーター（４）のコイル（８）からの端子（７）と第１の電位端子（９）を有するケーブル（６）は、位置センサ（１０）に電力を供給する。センサへの電力は第１の電位（９）及び第２の電位（１２）によって印加される。センサ信号端子（１１）は、第１の電位（９）及び第２の電位（１２）によって電力供給されるデジタルエンコーダ素子（１７）に接続されている。このエンコーダ素子は、第１の電位端子（９）に接続された１つの共通の符号化出力（１９）を有する。

Description

本発明は、産業界において広範な用途のある、より具体的には様々な貨物及び／又は製品の搬送用に設計されたコンベヤの主要構成部品としての用途がある、電動搬送ローラ用電源制御回路に関する。

ＥＰ１６７１９０１により、モーターによって駆動されるコンベヤローラの電力供給及び制御用の回路が存在することが知られており、この回路は、内部にモーターが配置される中空体を含み、この中空体は軸を中心として回転する。モーターは、前記ローラ本体を駆動し、トルクを伝達するために使用される構成部品によって、かつモーターに電力供給する電源ケーブルによって、並びに少なくとも２つの、望ましくは３つの位置センサによって、ローラ本体に連結される。また、電子整流装置も提供され、この電子装置は、ローラ又はモーターに組み込まれていることもあれば、外部装置であることもある。位置センサは、モーターのロータの位置に対するステーターの位置に関連する信号を生成するように設計されている。使用されるモーターは、内部ロータを有するブラシレス三相型である。中空軸構成部品が代表的である、モーターの軸受要素は通常、ケーブル及びコネクタと一体化されている。コネクタは、モーターを制御装置と接続するように設計されている。コネクタには、コイルへの３つの接続端子、位置センサに電力を供給するための２つの端子、並びに位置センサ毎に１つの出力信号端子が組み込まれている。したがって、コネクタに使用される端子の数は８つに達し、これは非常に非実用的であり、モーターによって駆動される既知の搬送ローラに多数の欠陥をもたらしている。これらの欠陥は、組み立ての困難さと組み立てスペースの欠如に関連している。そのため、外部整流装置を使用した場合においては、主要な欠陥は、電源配線が太くなること、及び、上述したように端子が多くなることによる、モーターの電力出力の選択における制限と、コンベヤの支持要素に対するモーターの軸受要素の中空軸構成部品の組み立てのために、最大限許容し得る組み立て開口部（ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｒｉｆｉｃｅ）に関するものとなる。内部整流装置を選択した場合、大きな作動負荷により、内部にあるモーターからローラ本体へ相当量の熱が伝達されることになり、この熱は、ローラが封入されているために十分に放出することができない。これによって、許容作動負荷が大きく制限される。

本発明の課題は、ローラ及び軸受及び接続要素の寸法は変えずに、高出力モーターを使用できる、モーターによって駆動される搬送ローラの電源制御回路を創出することである。

この課題は、搬送ローラに、軸を中心として回転する、ローラの中空体が組み込まれる、電動搬送ローラ用電源制御回路によって解決される。中空体内には、モーターが組み込まれ、モーターは、ローラ本体を駆動し、かつトルクを伝達する要素によって、ローラの中空体の内側に連結されている。また、中空体内では、ケーブルに、モーターのコイルからのコネクタに接続されている各端子、及び信号出力を有する位置センサに電力供給する第１の電位のための１つの端子が組み込まれている。本発明によれば、信号出力を有する位置センサの数は少なくとも１つであってよい。位置センサには、第１の電位端子及び第２の電位から電力供給される。この第２の電位は、追加回路によって生成され、この追加回路は、第２の電位をもたらすためにモーターのコイルのうちの少なくとも１つと接続される。

第１の電位及び第２の電位によって電力が供給される、デジタルエンコーダ素子に接続される位置センサの出力信号が提供され、このデジタルエンコーダ素子は、センサに電力供給するために使用される第１の電位に接続される、１つの共通の符号化信号出力を有する。第１の電位の電気的特性は、符号化信号によって変化する。

第２の電位を生成するために使用される回路は、少なくとも１つの整流素子を含む。

デジタルエンコーダ素子においては、符号化信号が、位置センサからの情報、並びにモーターの特性に関する追加情報を生成する。

実施形態の１つでは、ケーブルに組み込まれた、端子を有する位置センサの信号出力を提供する。

本発明の利点は、位置センサ用電源並びにデジタルエンコーダ素子の特定の接続様式によって、モーターの制御及び整流に必要とされる電子回路を、より端子の数を減らしたコネクタを使用してローラ本体の外側に配置することが可能になり、それによって電子回路をモーターの温度の影響から除外することができることである。これにより、作動負荷をより大きくすること、及び電子回路の冷却の容易化の両方が可能になる。本発明によれば、搬送ローラの中空軸構成部品に通す配線を４本だけ（即ち、モーターの３つの相と、位置センサに対する１つの電源端子）にすることができ、これにより、広範に使用されている４端子コネクタの適用が確保され、組み立てが容易になる。

本発明に従って、電力が供給される搬送ローラの部分概観図である。 図１の搬送ローラの縦断面図である。 本発明による、搬送ローラのブラシレスモーターの、電源制御回路の概観図である。 本発明の第１の実施形態による、モーター及び位置センサ電源の接続回路図である。 モーターの３つのコイルを使用して位置センサに電力を供給するための第２の正電位の生成例である。 モーターの３つのコイルから、位置センサに電力を供給するための第２の負電位の生成例である。 モーターのコイルの共通点から位置センサに電力を供給するための第２の正電位の生成例である。 モーターのコイルの共通点から位置センサに電力を供給するための第２の負電位の生成例である。

電動搬送ローラ用電源制御回路であって、当該回路は、軸２を中心として回転するローラ１の中空体３を含み、中空体３内には、モーター４が図１及び図２に図示されるように配置されている。モーター４は、ローラ本体を駆動し、かつトルクを伝達する要素５によって、ローラ１の中空体３の内側に連結されている。図３〜図８に図示されるように、コネクタ１５付きのケーブル６が提供され、コネクタ１５には、モーター４のコイル８の各端子７が、位置センサ１０に電力供給するために使用される第１の電位９のための１つの端子と共に接続されている。提供される位置センサ１０は信号出力１１を有する。本発明によれば、信号出力１１を有する位置センサ１０の数は少なくとも１つであってよい。位置センサ１０には第１の電位端子９及び第２の電位端子２２から電力が供給され、ここで、前記第２の電位は、追加回路１２によって生成され、この追加回路１２は、第２の電位を提供するために使用され、モーター４のコイル８のうちの少なくとも１つに接続される。モーター４は、２つ以上のコイルを有する、既知のブラシレス型から選択することができる。

第２の電位２２は、図３〜図６に図示されるように、モーター４のコイル８の端子７によって生成され得るか、又は図７及び図８に示されるように、これらのコイル８の共通点１３から生成され得る。

図４に図示する実施形態では、ケーブル６には、モーター４のコイル８の端子７、第１の電位９の端子、及び位置センサ１０の信号出力１１からの端子１４が組み込まれている。図３及び図４に図示するように、前記端子７、９及び１４はすべて、それぞれ、コネクタ１５に接続され、その結果として外部整流装置１６に接続されている。

本発明によれば、第２の電位２２は、第１の電位９と一緒に、位置センサ１０に電力を供給するために使用される。位置センサ１０は、例えば、ホール効果センサ、ソリッド磁気抵抗器、並びに光センサ、容量センサ、レーザセンサ、又はこの目的に好適なその他のセンサといった様々なタイプのものであってよい。

本発明の好ましい実施形態によれば、位置センサ１０の信号出力１１は、第１の電位（９）及び第２の電位（２２）によって電力供給されるデジタルエンコーダ素子１７に接続されており、ここで、第２の電位２２は、上記のとおり、第２の電位２２を提供するために、モーター４のコイル８のうちの少なくとも１つに接続されている追加回路（１２）によって生成される。これは、図３と図５〜図８に図示されている。デジタルエンコーダ素子１７は、センサ１０に電力供給するために使用される第１の電位端子９の端子に接続された、１つの共通の符号化信号出力１９を有しており、第１の電位（９）の電気的特性は符号化信号によって変化する。

デジタルエンコーダ素子１７においては、振幅エンコーディング、周波数エンコーディング、位相エンコーディング、同期エンコーディング又は非同期エンコーディングといった様々な方法を、符号化及び信号を第１の電位に重畳するために使用することができる。

外部整流装置１６への接続を確立するために、コネクタ１５に接続しなければならない端子の数は、位置センサ１０からの信号出力１１をデジタルエンコーダ素子１７に接続することにより、大幅に減らされる。それ故、位置センサ１０が３つ使用されている場合でも、コネクタ１５に接続するために提供される端子の総数は、モーター４のコイル８からの３つの端子７を含めて４つである。

図３〜図８に図示されているように、第２の電位２２を提供する回路１２は、少なくとも１つの整流素子１８を含むことが好適である。整流素子１８は、当業者に知られ、かつ用いられている、ダイオード、トランジスタ又はその他の構成部品であり得る。本発明によれば、符号化信号は、位置センサに関する情報、並びにモーターの特性に関する追加情報を生成する。

第２の電位２２を生成するための選択肢については、図３、図５、図６、図７及び図８に更に詳細に示されている。即ち、例えば、位置センサ１０に電力を供給するための第２の負電位２２の生成は、図３及び図６に図示されている。この負電位は、外部整流装置１６により、モーター４のコイル８のうちの少なくとも１つの「マイナス」端子に接続可能となる条件下であればいつでも形成される。ここで、コネクタ１５を経由して供給される第１の電位９は正である。この例では、３つの整流素子１８が、モーター４のコイル８のそれぞれに接続されている。

位置センサ１０に電力を供給するための第２の正電位２２の生成は、図５に図示された別の実施形態で示されている。この正電位は、外部整流装置１６により、モーター４のコイル８のうちの少なくとも１つの「プラス」端子に接続可能となる条件下であればいつでも形成される。ここで、コネクタ１５を経由して供給される第１の電位９は負である。この例では、３つの整流素子１８が、モーター４のコイル８のそれぞれに接続されている。

図７に示されるように、モーターのコイル８の共通点に接続した単一の整流素子１８を使用することによって、位置センサ１０に電力を供給するための第２の負電位２２を生成することが可能である。この負電位は、外部整流装置１６が、モーター４のコイル８のうちの少なくとも２つの連続的な転流（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ）を提供する条件下で生成される。

ここで、コネクタ１５を経由して供給される第１の電位９は正である。

モーターのコイル８の共通点に接続した単一の整流素子１８を使用することによって、位置センサ１０に電力を供給するための第２の正電位２２を生成は、図８に示される。この第２の正電位２２は、外部整流装置１６が、モーター４のコイル８のうちの少なくとも２つの連続的な転流を提供する条件下で生成される。ここで、コネクタ１５を経由して供給される第１の電位９は負である。

本発明は以下のように動作する。

外部整流装置１６は、通電された後、対応する極性の電圧（図３によれば正）を、コネクタ１５に接続されている第１の電位端子９に印加する。第２の電位２２の形成に必要な極性の電圧（図３によれば負）が、整流装置１６を経由してモーター４のコイル８のうちの少なくとも１つに印加される。このようにして生成される第１の電位９及び第２の電位２２は、位置センサ１０及びデジタルエンコーダ素子１７に電力を供給する。デジタルエンコーダ素子１７は、動作を開始し、位置センサ１０からの情報並びに追加情報を、デジタル信号を第１の電位９に重畳することによりエンコーダ素子１７へ伝送する。

こうして、電源ユニット２０と外部整流装置１６に接続された復号装置２１によって重畳信号が復号され、位置センサ１０からの復号化された情報が、モーター４のコイル８に印加される電圧の整流のために使用されることによって、モーターの回転が開始される。デジタルエンコーダ素子１７によって整流装置１６に伝達される追加情報は、診断目的で使用される。

このような追加情報の例としては、モーター及び搬送ローラの本体内部の温度がある。

Claims (5)

1. 電動搬送ローラ用電源制御回路であって、
   前記搬送ローラには、軸を中心として回転する、前記ローラの中空体が組み込まれるものであり、前記中空体内には、モーターが組み込まれるものであり、前記モーターは、前記ローラの本体を駆動するための、かつトルクを伝達するための要素によって、前記ローラの前記中空体に連結されるものであり、
   前記本体には、ケーブルに、前記モーターのコイルからのコネクタに接続されている各端子、及び信号出力を有するように備えられた位置センサに電力供給するための１つの第１の電位端子、がさらに組み込まれており、
   信号出力（１１）を有する位置センサ（１０）の数は、少なくとも１つとすることができ、
   前記位置センサ（１０）は、前記第１の電位端子（９）、及び追加回路（１２）によって生成される第２の電位（２２）から電力供給され、
   前記追加回路（１２）は、前記第２の電位（２２）をもたらすために前記モーター（４）の前記コイル（８）のうちの少なくとも１つと接続されることを特徴とする、
   電動搬送ローラ用電源制御回路。
2. 前記位置センサ（１０）からの前記出力信号（１１）は、
   前記第１の電位（９）及び前記第２の電位（２２）から電力供給される、デジタルエンコーダ素子（１７）に接続され、
   前記デジタルエンコーダ素子（１７）は、前記位置センサ（１０）に電力供給するために使用される前記第１の電位（９）に接続される、１つの共通の符号化信号出力（１９）を有するととともに、
   前記第１の電位（９）の電気的特性は、前記符号化信号によって変化する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電動搬送ローラ用電源制御回路。
3. 前記第２の電位（２２）を生成するために使用される前記回路（１２）は、少なくとも１つの整流素子（１８）を含むことを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の電動搬送ローラ用電源制御回路。
4. 前記デジタルエンコーダ素子（１７）において、前記符号化信号は、前記位置センサ（１０）に関する情報、並びに前記モーター（４）の特性に関連する追加情報を生成する、
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の電動搬送ローラ用電源制御回路。
5. 前記位置センサ（１０）の前記信号出力（１１）は、ケーブル（６）に組み込まれた端子（１４）に印加される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電動搬送ローラ用電源制御回路。

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