JP2019062612A - 搬送装置、搬送システム及び加工システム - Google Patents

搬送装置、搬送システム及び加工システム Download PDF

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Abstract

【課題】台車間距離やコイルに発生する逆起電力に応じて台車の移動を適切に制御しうる搬送装置、搬送システム及び加工システムを提供する。【解決手段】所定のピッチで列を構成するように配された複数のコイルと、コイルから受ける電磁力を推進力として複数のコイルの列に沿って移動する台車と、複数のコイルを駆動する駆動部と、を有し、複数のコイルは、直列に接続された所定の数のコイルを各々が含む複数の直列コイルを含み、複数の直列コイルの各々を構成する所定の数のコイルは、所定のピッチを単位とする2単位以上の所定の間隔で配置されており、駆動部は、複数の直列コイルの各々に対応して設けられ、複数の直列コイルに流れる電流をそれぞれ制御する複数の制御部を有する。【選択図】図6

Description

本発明は、搬送装置、搬送システム及び加工システムに関する。
工業製品を組み立てるための生産ラインでは、ファクトリーオートメーション化された生産ライン内や生産ラインの間の複数のステーションの間において部品等のワークを搬送する搬送システムが用いられている。このような搬送システムとしては、可動磁石型リニアモータを用いて台車を移動させる搬送システムが提案されている。
特許文献1には、各々が直列接続された複数の推進コイルから構成される複数のリニアモータ単位を備え、移動体を走行させるリニアモータの給電装置が記載されている。
特許文献1記載のリニアモータでは、第1のリニアモータ単位を構成する複数の推進コイルを間隔を開けて配置し、その間に、第2のリニアモータ単位を構成する推進コイルをそれぞれ配置している。このように構成することで、一部の電力変換器などが故障しても連続した推力で移動体を走行させることができる。
特公平07−063201号公報
ところで、リニアモータにおいては、固定子であるコイルと可動子であるマグネットとの間の位置関係が変化することで、マグネットを搭載した移動体の走行速度に応じた逆起電力がコイルに発生する。コイルに逆起電力が発生すると、コイルの端子電圧が低下して所定の電流を流すことができず、所望の推力が得られなくなる。このため、特に移動体を高速で移動したいときには、コイルに生じる逆起電力の影響を如何にして低減するかが重要である。また、工業製品の生産ラインに用いられる搬送システムでは、搬送路上に複数台の台車が存在し、これら台車が近接して配置される場合も想定される。このため、台車が近接して配置された場合にも、各台車を独立して制御することが求められる。
しかしながら、特許文献1では、コイルに発生する逆起電力の影響や搬送路に複数の移動体が存在する場合について特に考慮されていなかった。
本発明の目的は、台車間距離やコイルに発生する逆起電力に応じて台車の移動を適切に制御しうる搬送装置、搬送システム及び加工システムを提供することにある。
本発明の一観点によれば、所定のピッチで列を構成するように配された複数のコイルと、前記コイルから受ける電磁力を推進力として前記複数のコイルの列に沿って移動する台車と、前記複数のコイルを駆動する駆動部と、を有し、前記複数のコイルは、直列に接続された所定の数の前記コイルを各々が含む複数の直列コイルを含み、前記複数の直列コイルの各々を構成する前記所定の数の前記コイルは、前記所定のピッチを単位とする2単位以上の所定の間隔で配置されており、前記駆動部は、前記複数の直列コイルの各々に対応して設けられ、前記複数の直列コイルに流れる電流をそれぞれ制御する複数の制御部を有する搬送システムが提供される。
また、本発明の他の一観点によれば、所定のピッチで列を構成するように配され、発生する電磁力によって台車を前記列に沿って移動するための複数のコイルと、前記複数のコイルを駆動する駆動部と、を有し、前記複数のコイルは、直列に接続された所定の数の前記コイルを各々が含む複数の直列コイルを含み、前記複数の直列コイルの各々を構成する前記所定の数の前記コイルは、前記所定のピッチを単位とする2単位以上の所定の間隔で配置されており、前記駆動部は、前記複数の直列コイルの各々に対応して設けられ、前記複数の直列コイルに流れる電流をそれぞれ制御する複数の制御部を有する搬送装置が提供される。
本発明によれば、台車間距離やコイルに発生する逆起電力に応じて台車の移動を適切に制御することができる。
本発明の第1実施形態による加工システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態による加工システムの概略構成を示す上面図である。 本発明の第1実施形態による加工システムの概略構成を示す側面図である。 本発明の第1実施形態による加工システムの概略構成を示す正面図である。 本発明の第1実施形態による搬送システムの制御構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態による搬送システムにおけるコイルの配置例を示す図(その1)である。 本発明の第1実施形態による搬送システムにおけるコイルの配置例を示す図(その2)である。 本発明の第1実施形態による搬送システムにおけるコイルの配置例を示す図(その3)である。 本発明の第1実施形態による搬送システムにおける制御部の切り替えの概略を示す図である。 本発明の第2実施形態による搬送システムにおける切り替え部の概略構成を示す図(その1)である。 本発明の第2実施形態による搬送システムにおける切り替え部の概略構成を示す図(その2)である。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による搬送システム及び加工システムについて、図1乃至図9を用いて説明する。
はじめに、本実施形態による加工システムの概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態による加工システムの構成を示すブロック図である。なお、以下の説明及び図面において、複数存在する同一の構成要素は、同一の数字の符号の末尾に小文字のアルファベットを識別子として付記することにより区別するものとする。同一の構成要素について特に区別して説明する必要がない場合には、識別子を省略して数字のみの符号を用いるものとする。
本実施形態による加工システム10は、図1に示すように、複数の工程装置200と、搬送システム12と、工程コントローラ201とを有している。搬送システム12は、複数の搬送モジュール110と、複数の制御装置107と、シフト部111a,111bと、シフト部制御装置112a,112bと、リーダライタ108と、搬送コントローラ100とを有している。図1には、複数の工程装置200として、工程装置200a〜200e,200jを示している。また、複数の搬送モジュール110として、搬送モジュール110a〜110jを示している。また、複数の制御装置107として、制御装置107a〜107jを示している。
搬送モジュール110a〜110dは、搬送路1000aを構成している。搬送モジュール110f〜110iは、搬送路1000bを構成している。搬送路1000a,1000bは、ワークを搬送する台車が走行する経路である。搬送路1000aは往路を構成する搬送路であり、搬送路1000bは復路を構成する搬送路であり、これらは平行に並んで設置されている。
図1において、搬送路1000aの左端は例えば上流端であり、搬送路1000aの右端は例えば下流端である。また、搬送路1000bの右端は例えば上流端であり、搬送路1000aの左端は例えば下流端である。同じ側(図1において左側)に位置する搬送路1000aの上流端及び搬送路1000bの下流端の側には、搬送路1000bから搬送路1000aに台車を受け渡すためのシフト部111aが設置されている。シフト部111aには、移動することにより搬送路1000aと搬送路1000bとの双方に接続可能に構成された搬送モジュール110jが設けられている。また、同じ側(図1において右側)に位置する搬送路1000aの下流端及び搬送路1000bの上流端の側には、搬送路1000aから搬送路1000bに台車を受け渡すためのシフト部111bが設置されている。シフト部111bには、移動することにより搬送路1000aと搬送路1000bとの双方に接続可能に構成された搬送モジュール110eが設けられている。搬送モジュール110j,110eは、シフト部111a,111bに取り付けられている点を除き、搬送路1000を構成している他の搬送モジュール110と同様である。シフト部111は、特に限定されるものではないが、例えば、回転モータとボールねじとリニアガイドとを組み合わせたリニアアクチュエータ等を適用することができる。
制御装置107a〜107jは、搬送モジュール110a〜110jのそれぞれに対応して設けられている。図1では、搬送路1000aを構成する複数の搬送モジュール110a,110b,110c,…,110dに対応して、複数の制御装置107a,107b,107c,…,107dが設けられている。また、搬送路1000bを構成する複数の搬送モジュール110f,…,110g,110h,110iに対応して、複数の制御装置107f,…,107g,107h,107iが設けられている。また、シフト部111a,111b上の搬送モジュール110j,110eに対応して、制御装置107j,107eが設けられている。
制御装置107a〜107jは、上位制御部である搬送コントローラ100に接続されており、搬送コントローラ100との間で台車の搬送に関する情報を送受信することが可能になっている。搬送コントローラ100は、対応する搬送モジュール110による台車の搬送を制御する下位制御装置として機能する。これにより、台車は、複数の搬送モジュール110で構成される搬送路1000上を自在に走行することが可能になっている。
シフト部111は、シフト部制御装置112に接続されている。シフト部制御装置112は、所定の制御を行うことによりシフト部111を駆動し、シフト部111上に取り付けられた搬送モジュール110を移動することができる。
シフト部制御装置112a,112bは、上位制御部である搬送コントローラ100に接続されており、搬送コントローラ100との間で台車の搬送に関する情報を送受信することが可能になっている。これにより、シフト部111a,111bを制御して、搬送路1000aと搬送路1000bとの間で台車を移動することが可能になっている。
複数の工程装置200a〜200e,200jは、複数の搬送モジュール110a〜110e,110jのそれぞれに対応して設けられている。工程装置200は、対応する搬送モジュール110上に停止している台車が保持しているワークに対して、所定の加工を施すためのものである。なお、搬送モジュール110と工程装置200とは必ずしも同じ数である必要はなく、例えば1つの搬送モジュール110に対して複数の工程装置200が設けられていてもよい。
工程コントローラ201は、複数の工程装置200a〜200e,200i及び搬送コントローラ100に接続されている。工程コントローラ201は、複数の工程装置200a〜200e,200iとの間で、工程に関する情報を送受信することが可能になっている。これにより、工程装置200a〜200e,200iは、工程コントローラ201により指定された加工を行う。また、工程コントローラ201は、搬送コントローラ100との間で、台車の搬送に関する情報を送受信することが可能になっている。これにより、搬送コントローラ100は、工程コントローラ201による指令に基づき台車の搬送の制御を行う。こうして、工程コントローラ201は、台車によるワークの搬送、加工等の加工システム10の全体の動作を制御することが可能になっている。
次に、本実施形態による加工システム10の具体的な構造について、図2乃至図4を用いて説明する。図2乃至図4は、本実施形態による加工システムの構成を示す概略図である。図2、図3及び図4はそれぞれ、本実施形態による加工システムの上面図、側面図及び正面図である。
本実施形態による加工システム10は、図2乃至図4に示すように、架台1100と、複数の工程装置200と、搬送システム12とを有している。図2及び図3には、複数の工程装置200のうち、工程装置200a,200bのみを示している。図4には、複数の工程装置200のうち、工程装置200bのみを示している。
搬送システム12は、複数の搬送モジュール110と、複数の台車1とを有している。図1及び図2には、複数の搬送モジュール110のうち、搬送モジュール110a,110bのみを示している。図4には、複数の搬送モジュール110のうち、搬送モジュール110bのみを示している。
複数の搬送モジュール110は、加工すべきワーク5を搬送するための台車1が走行する搬送路1000を構成する。図2及び図3には、搬送モジュール110a,110b,110cで構成される搬送路1000を示している。図2乃至図4には、搬送路1000の上にワーク5aを搬送するための台車1aとワーク5bを搬送するための台車1bとが配置されている状態を示している。図2乃至図4には2台の台車1a,1bを示しているが、台車1の台数は2台に限定されず、1台であっても複数台であってもよい。
ここで、以下の説明の便宜上、加工システム10における座標軸を定義する。まず、水平に移動する台車1の移動方向に沿ってX軸をとる。また、鉛直方向に沿ってZ軸をとる。また、X軸及びZ軸に直交する方向に沿ってY軸をとる。また、X軸に沿ったX方向のうち、台車1の移動方向、具体的には図1に示す台車1aが台車1bの方向に移動する方向をプラス(+)の方向とし、その逆方向をマイナス(−)の方向とする。
搬送システム12は、可動磁石型リニアモータ(ムービングマグネット型リニアモータ、可動界磁型リニアモータ)により台車1を走行させることでワーク5を搬送する搬送システムである。搬送モジュール110は、架台1100の上に置かれている。複数基の搬送モジュール110を架台1100の上に並べて置くことで、連続する搬送路1000が形成される。図2及び図3には3基の搬送モジュール110a,110b,110cを示しているが、搬送モジュール110の基数は3基に限定されず、1基であっても複数基であってもよい。図1乃至図3には、直線状の経路によって搬送路1000を構成する例を示しているが、搬送路1000は必ずしも直線状の経路である必要はなく、あらゆる形態の経路(例えば、長円形や円形等)を採ることができる。
搬送モジュール110は、筐体2と、位置検出部103と、コイル列104と、ガイド106とを更に有している。筐体2は、架台1100の上に固定して設置されている。位置検出部103、コイル列104及びガイド106は、筐体2に取り付けられている。前述の制御装置107は、位置検出部103及びコイル列104に接続されている。
位置検出部103は、例えばエンコーダであり、後述する台車1のスケール6を読み取ることで台車1の位置情報を取得する。位置検出部103は、取得した台車1の位置情報を制御装置107に送信する。
コイル列104は、磁極鉄心に電線を巻き付けた複数のコイルから構成される単位コイルを複数並べたものである。コイル列104は、筐体2の内側に、台車1の移動方向に沿って配される。なお、コイル列104の詳細については後述する。
コイル列104には、制御装置107による制御のもとで所定の電流が供給される。コイル列104に電流が印加されることにより、台車1のマグネット7は、コイル列104から駆動力としての電磁力を受ける。こうして、台車1が推進力を得て搬送路1000上を走行する。コイル列104に流す電流を制御することにより、台車1を走行、停止させて、対応する搬送モジュール110上の台車1の位置を制御することができる。
ガイド106は、その上に台車1を移動可能に支持するものである。ガイド106の上に台車1が配されることで、ガイド106に沿って台車1を移動することができる。
台車1は、把持部3と、スケール6と、ベアリング8と、マグネット7と、RF(Radio Frequency)タグ4と、天板9とを有している。
天板9の上部には、把持部3が取り付けられている。把持部3は、天板9の上でワーク5を把持する。なお、本実施形態による搬送システム12は、互いに異なる複数の種類のワーク5が台車1により搬送されうるものになっている。把持部3は、把持すべきワーク5の種類に応じて、互いに異なる複数の種類のものを用いることができる。
天板9の側部には、スケール6が設けられている。スケール6には、その台車1の移動方向に沿って位置情報が記録されている。前述の位置検出部103が台車1のスケール6を読み取ることで、台車1の位置情報を取得することができる。スケール6は、位置検出部103に対向するように、天板9の側部の所定の位置に取り付けられている。搬送モジュール110には複数の位置検出部103がスケール6のスケール長よりも短い間隔で取り付けられており、いずれかの位置検出部103によってスケール6を読み取ることができるようになっている。
天板9の下部には、ベアリング8が設けられている。ベアリング8は、搬送モジュール110に設けられたガイド106に装着されてガイド106に沿って回転走行が可能なように構成されている。このベアリング8がガイド106に装着されることで、台車1が当該ガイド106に沿って移動自在に支持されている。
また、天板9の下部には、複数のマグネット7が設けられている。複数のマグネット7は、台車1の移動方向に沿って配列されている。複数のマグネット7は、図4に示すように、搬送モジュール110に設けられたコイル列104の間に設けられており、コイル列104の並びに沿って交互に異極が現れるように配置されている。
RFタグ4は、把持部3の側面に取り付けられている。RFタグ4は、その台車1を識別するための台車1に固有の識別情報であるID(Identification)情報を記憶する記憶部である。
リーダライタ108は、RFタグ4から情報を読み取る読み取り部であり、台車1に取り付けられたRFタグ4に記憶されているID情報を非接触で読み取るために設けられている。リーダライタ108は、搬送コントローラ100と通信可能に接続されており、RFタグ4から読み取ったID情報を搬送コントローラ100に送信する。
搬送コントローラ100は、上述のようにリーダライタ108に接続されている。搬送コントローラ100は、台車1を特定する特定部としても機能し、台車1に取り付けられたRFタグ4を読み取ったリーダライタ108から送信されたID情報に基づき、台車1を特定することができる。
工程装置200は、台車1により搬送されるワーク5に対して所定の加工を施すための装置である。工程装置200は、台車1が停止した位置において、ワーク5が台車1上で把持部3により把持されたままの状態で、指定された加工をワーク5に施す。各工程装置200においてワーク5に対して所定の加工が施されることで、電子機器等の物品が製造されうる。
工程装置200が行う加工は様々である。例えば、工程装置200は、ワーク5に対して、別の部品を組み付けたり、接着剤を塗布したり、部品等を取り外したり、検査を行ったり、光線の照射を行ったりするといった処理を施す。
なお、図1には工程装置200a〜200e,200iを、図2及び図3には工程装置200a,200bを示しているが、工程装置200の台数は特に限定されるものではない。個々の製造ラインによって様々な工程装置200のレイアウトが考えられ、そのレイアウトに応じて工程装置200の種類及び台数を選定することができる。
次に、本実施形態による加工システムの基本的な動作について、図1乃至図4を用いて説明する。ここで、搬送モジュール110jは、シフト部111aによって搬送モジュール110aに隣接する場所に位置しており、搬送路1000aに接続されているものとする。そして、搬送モジュール110jの上には、ワーク5が搭載されていない空の台車1が停止しているものとする。
工程コントローラ201は、搬送コントローラ100及び工程装置200を制御し、ワーク5の供給、搬送、加工及び排出を含む加工システム10の全体の動作を司る。
工程装置200jは、工程コントローラ201からの指令に応じて、搬送モジュール110j上に停止している台車1に、加工すべきワーク5を供給する。台車1は、工程装置200jから供給されたワーク5を把持部3により把持する。
次いで、制御装置107j,107aは、搬送コントローラ100からの指令に応じて、搬送モジュール110j上に停止している台車1を搬送路1000aの方向に移動し、搬送モジュール110a上に停止する。工程装置200aは、工程コントローラ201からの指令に応じて、搬送モジュール110a上に停止している台車1に把持されているワーク5に対して所定の加工を施す。
同様にして、搬送モジュール110a,110b,110c,…,110dは、搬送コントローラ100からの指令に応じて、台車1を搬送モジュール110a,110b,110c,…,110dへと順次搬送する。そして、工程装置200a,200b,200c,…,200dは、工程コントローラ201からの指令に応じて、台車1に把持されているワーク5に対して所定の加工を順次施す。
シフト部制御装置112bは、搬送コントローラ100からの指令に応じてシフト部111bを駆動し、搬送モジュール110eを搬送路1000aの方向に移動する。そして、シフト部制御装置112bは、搬送モジュール110d上に停止している台車1が搬送モジュール110e上に移動可能なように、搬送モジュール110dに隣接する位置で搬送モジュール110eを停止させる。
搬送モジュール110dと搬送モジュール110eとが隣接した状態で、制御装置107d,107eは、搬送コントローラ100からの指令に応じて、搬送モジュール110d上に停止している台車1を搬送モジュール110eの方向に移動する。さらに、制御装置107eは、搬送モジュール110e上で台車1を停止させる。工程装置200eは、工程コントローラ201からの指令に応じて、搬送モジュール110e上に停止している台車1上から工程装置200a〜200dによる加工が終了したワーク5を排出する。
搬送モジュール110e上にワーク5を排出した空の台車1が停止した状態で、シフト部制御装置112bは、搬送コントローラ100からの指令に応じてシフト部111bを駆動し、搬送モジュール110eを搬送路1000bの方向に移動する。そして、シフト部制御装置112bは、搬送モジュール110e上に停止している台車1が搬送モジュール110f上に移動可能なように、搬送モジュール110fに隣接する位置で搬送モジュール110eを停止させる。
搬送モジュール110fと搬送モジュール110eとが隣接した状態で、制御装置107e,107fは、搬送コントローラ100からの指令に応じて、搬送モジュール110e上に停止している台車1を搬送モジュール110fの方向に移動する。さらに、制御装置107fは、搬送モジュール110f上で台車1を移動する。これにより、シフト部111b上の搬送モジュール110eを介して、搬送路1000aから搬送路1000bへと台車1を移動することができる。
制御装置107f,…,107g,107h,107iは、搬送コントローラ100からの指令に応じて、搬送モジュール110f上の台車1を搬送モジュール110fから搬送モジュール110iへと順次搬送する。
また、シフト部制御装置112aは、搬送コントローラ100からの指令に応じてシフト部111aを駆動し、搬送モジュール110jを搬送路1000bの方向に移動する。そして、シフト部制御装置112aは、搬送モジュール110i上に停止している台車1が搬送モジュール110j上に移動可能なように、搬送モジュール110iに隣接する位置で搬送モジュール110jを停止させる。
搬送モジュール110iと搬送モジュール110jとが隣接した状態で、制御装置107i,107jは、搬送コントローラ100からの指令に応じて、搬送モジュール110i上の台車1を搬送モジュール110jの方向に移動する。さらに、制御装置107jは、搬送モジュール110j上で台車1を停止させる。
搬送モジュール110j上に空の台車1が停止した状態で、シフト部制御装置112aは、搬送コントローラ100からの指令に応じてシフト部111aを駆動し、搬送モジュール110jを搬送路1000aの方向に移動する。そして、シフト部制御装置112aは、搬送モジュール110j上に停止している台車1が搬送モジュール110a上に移動可能なように、搬送モジュール110aに隣接する位置で搬送モジュール110jを停止させる。
こうして、搬送路1000a及び搬送路1000bを含む経路を走行した台車1は、ワーク5を搭載していない空の状態で、搬送モジュール110aに隣接する場所に停止した搬送モジュール110j上に戻る。
次に、本実施形態による搬送システム12の制御構成について図5を用いて説明する。図5は、本実施形態による搬送システム12の制御構成を示すブロック図である。
搬送コントローラ100は、下位制御部として機能する制御装置107に対して、複数の台車1の搬送を制御する上位制御部として機能する。搬送コントローラ100は、指令値生成部1001と、記憶部1002と、通信制御部1003とを有している。なお、搬送コントローラ100は他の機能をも含み得るが、本実施形態では他の機能についての説明は省略する。
通信制御部1003は、搬送コントローラ100に接続される複数の制御装置107及びシフト部制御装置112、工程コントローラ201並びにリーダライタ108との間の通信を制御する。具体的には、通信制御部1003は、制御装置107、シフト部制御装置112、工程コントローラ201及びリーダライタ108との間における各種の制御信号及び制御データの送受信を所定のタイミングで実行する。
記憶部1002は、搬送路1000上で各台車1を停止させる基準となる停止基準位置を記憶している。停止基準位置は、例えば、工程装置200が台車1上のワーク5に対して所定の加工を施す際に台車1を停止すべき位置として予め設定されている。また、記憶部1002は、各停止基準位置及びワーク5の種類又はこれと相関を有する把持部3の種類に応じて取得された台車1の移動誤差に関するデータである移動誤差データを記憶している。
指令値生成部1001は、制御対象となる台車1の位置指令値を生成する。位置指令値は、台車1の目標停止位置を示す値である。指令値生成部1001は、各台車1について、位置指令値として、停止基準位置及び移動誤差を用いて目標停止位置を示す値を算出する。指令値生成部1001には、リーダライタ108が読み取った台車1のID情報が、通信制御部1003を介して入力される。指令値生成部1001は、台車1を特定する特定部としても機能する。例えば、指令値生成部1001は、入力されたID情報に基づき、搬送モジュール110aに隣接して位置する搬送モジュール110j上に停止している台車1を特定することができる。
制御装置107は、コイル列104を駆動する駆動部である。制御装置107は、位置FB(Feedback)制御部1071と、位置判定部1075と、電流FB制御部1072と、駆動アンプ部1073と、電流検出部1074と、通信制御部1070とを有している。駆動アンプ部1073は、搬送モジュール110のコイル列104に接続されている。
駆動アンプ部1073は、複数の出力端子を備えている。図5には、3つの出力端子を有する駆動アンプ部1073を示しているが、駆動アンプ部1073が有する出力端子の数は、特に限定されるものではない。駆動アンプ部1073の各出力端子には、複数のコイルが直列に接続されてなる直列コイルがそれぞれ接続されている。図5には、2つのコイルが直列に接続された直列コイルを例示しているが、直列コイルを構成するコイルの数は、特に限定されるものではない。図5に示す駆動アンプ部1073が有する3つの出力端子のうち、第1の出力端子には、コイル104aとコイル104bとが直列接続されてなる直列コイルが接続されている。駆動アンプ部1073の第2の出力端子には、コイル104cとコイル104dとが直列接続されてなる直列コイルが接続されている。駆動アンプ部1073の第3の出力端子には、コイル104eとコイル104fとが直列接続されてなる直列コイルが接続されている。
コイル列104を構成する複数のコイル(コイル104a〜104f)は、それぞれの直列コイルを構成するコイルが1つずつ、台車1の移動方向に沿って順番に並べられている。例えば、図5に示す6つのコイル104a〜104fでコイル列104を構成する場合、コイル104a、コイル104c、コイル104e、コイル104b、コイル104d、コイル104fが、台車1の移動方向に沿ってこの順番で列状に配される。3つの直列コイルは、U相、V相、W相からなる三相交流で駆動してもよい。
換言すると、コイル列104は、所定のピッチ(単位ピッチ)で列を構成するように配されている。コイル列104は、直列に接続された所定の数のコイルを各々が含む複数の直列コイルを含む。複数の直列コイルの各々を構成する所定の数のコイルは、単位ピッチを単位とする2単位以上の所定の間隔で配置されている。
電流検出部1074は、コイル列104の各直列コイルに流れる電流を計測し、計測した電流値を電流FB制御部1072に入力する。
位置判定部1075は、搬送モジュール110上の台車1の位置を特定する。詳しくは、位置判定部1075には、搬送モジュール110に取り付けられている位置検出部103からの位置情報を示す信号が入力される。位置判定部1075は、位置検出部103から入力された信号に基づき、搬送モジュール110上の台車1の位置を特定する。
通信制御部1070は、搬送コントローラ100に接続されており、搬送コントローラ100との間における各種の制御信号及び制御データの送受信を所定のタイミングで実行する。なお、各制御装置107の通信制御部1070は、他の制御装置107の通信制御部1070を介して搬送コントローラ100に接続されていてもよいし(図5参照)、搬送コントローラ100に直接接続されていてもよい。
位置FB制御部1071は、位置判定部1075により特定された台車1の位置情報と指令値生成部1001で生成された位置指令値に基づく位置情報とを比較する。そして、位置FB制御部1071は、その比較結果を制御情報として電流FB制御部1072に出力する。
電流FB制御部1072は、位置FB制御部1071から入力された制御情報と、電流検出部1074により検出された電流値との比較を行う。電流FB制御部1072は、その比較結果に応じて、駆動アンプ部1073に出力する電流の指令値を生成して駆動アンプ部1073に出力する。
駆動アンプ部1073は、電流FB制御部1072から入力された指令値に基づき、接続されているコイル列104のそれぞれの直列コイルに流す電流を制御する。
このような電流フィードバック制御を行うことにより、台車1の応答性を向上することができる。
シフト部制御装置112は、シフト部111に接続されており、シフト部111の動作制御を行う。シフト部制御装置112は、制御装置107と同等な構成でシフト部111の制御を行う。シフト部制御装置112は、搬送コントローラ100からの制御信号に基づき、接続されているシフト部111について適切な動作制御を行う。シフト部制御装置112は、制御装置107の通信制御部1070を介して搬送コントローラ100に接続されていてもよいし(図5参照)、搬送コントローラ100に直接接続されていてもよい。
図6乃至図8は、コイル列104内における直列コイルの配置の概略を説明する図である。
ここでは、駆動アンプ部1073が、それぞれの出力端子の数が3つである4つの個別駆動アンプ部1076a,1076b,1076c,1076dにより構成されている場合を想定する。駆動アンプ部1073の全体としての出力端子の数は、12個である。前述の位置FB制御部1071、電流FB制御部1072及び電流検出部1074は、駆動アンプ部1073の各出力端子にそれぞれ設けられている。すなわち、駆動アンプ部1073の12個の出力端子のそれぞれに、位置FB制御部1071、電流FB制御部1072及び電流検出部1074を含む制御部が設けられている。
図6乃至図8には、コイル列104が、台車1の移動方向に沿って一定のピッチ(以下、「単位ピッチ」と表記する)で並べられた複数のコイル104a〜104xにより構成されている例を示している。個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子には、コイル104a,104bからなる直列コイルと、コイル104c,104dからなる直列コイルと、コイル104e,104fからなる直列コイルとが接続されている。個別駆動アンプ部1076bの3つの出力端子には、コイル104g,104hからなる直列コイルと、コイル104i,104jからなる直列コイルと、コイル104k,104lからなる直列コイルとが接続されている。個別駆動アンプ部1076cの3つの出力端子には、コイル104m,104nからなる直列コイルと、コイル104o,104pからなる直列コイルと、コイル104q,104rからなる直列コイルとが接続されている。個別駆動アンプ部1076dの3つの出力端子には、コイル104s,104tからなる直列コイルと、コイル104u,104vからなる直列コイルと、コイル104w,104xからなる直列コイルとが接続されている。
図6の構成例は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを、3単位ピッチ分の間隔で配置した場合である。すなわち、コイル列104を構成する24個のコイルは、台車1の移動方向に沿って、コイル104a,104c,104e,104b,104d,104f,104g,104i,104k,104h,104j,104l,104m,104o,104q,104n,104p,104r,104s,104u,104w,104t,104v,104xの順番に並べられている。
図7の構成例は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを、6単位ピッチ分の間隔で配置した場合である。すなわち、コイル列104を構成する24個のコイルは、コイル104a,104c,104e,104g,104i,104k,104b,104d,104f,104h,104j,104l,104m,104o,104q,104s,104u,104w,104n,104p,104r,104t,104v,104xの順番に並べられている。
図8の構成例は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを、12単位ピッチ分の間隔で配置した場合である。すなわち、コイル列104を構成する24個のコイルは、コイル104a,104c,104e,104g,104i,104k,104m,104o,104q,104s,104u,104w,104b,104d,104f,104h,104j,104l,104n,104p,104r,104t,104v,104xの順番に並べられている。
ここで、これらの配列のコイル列104を用いて、移動方向に沿った長さがコイルの7単位ピッチに相当する長さである台車1a,1bを移動する場合を想定する。
本実施形態で示すコイル列104の構成では、直列コイルを構成する一方のコイルに流れる電流を制御すると、当該直列コイルを構成する他方のコイルにも同じ電流が流れるため、これら2つのコイルに流れる電流を別々に制御することはできない。そのため、図6乃至図8の構成例を比較すると、台車1aの停止位置で制御した場合の台車制御範囲1077が異なることになる。
図6の構成例において、図示する場所に台車1aが位置している場合、台車1aの台車制御範囲1077は、コイル104aからコイル104hまでの範囲となる。したがって、台車1bを台車1aに近付けて停止したい場合、台車1bはコイル104jの位置まで近付けることができる。
また、停止中だけでなく移動中をも考慮して、直列接続された2つのコイルに台車1が2台以上対向しないようにするためには、台車1aと台車1bとの間隔は4単位ピッチ以上必要である。つまり、移動中をも考慮すると、台車1bを台車1aに近付けて停止したい場合、台車1bは、コイル104lの位置まで近付けることができる。
図6の構成例では、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されている6つのコイル104a〜104fの総てが台車1aに対向しているため、台車1aの移動時に個別駆動アンプ部1076aに大きな逆起電力が働くことになる。また、台車1aの移動時に個別駆動アンプ部1076bにコイル1つ分の逆起電力が働くことになる。
図7の構成例において、図示する場所に台車1aが位置している場合、台車1aの台車制御範囲1077は、コイル104aからコイル104lまでの範囲となる。本構成例では、図6の構成例と比較して台車1aの台車制御範囲1077が広いため、台車1bを台車1aに近付けて停止したい場合、台車1bはコイル104mの位置までしか近付けることができない。
また、停止中だけでなく移動中をも考慮して、直列接続された2つのコイルに台車1が2台以上対向しないようにするためには、台車1aと台車1bとの間隔は7単位ピッチ以上必要である。つまり、移動中をも考慮すると、台車1bを台車1aに近付けて停止したい場合、台車1bは、コイル104qの位置までしか近付けることができない。
図7の構成例では、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されているコイルのうち4つのコイルしか台車1aに対向していないため、図6の構成例と比較して、台車1aの移動時に個別駆動アンプ部1076aに働く逆起電力は小さくなる。また、台車1aの移動時に個別駆動アンプ部1076bにはコイル3つ分の逆起電力が働くことになる。
図8の構成例において、図示する場所に台車1aが位置している場合、台車1aの台車制御範囲1077は、コイル104aからコイル104nまでの範囲となる。本構成例では、図7の構成例と比較して台車1aの台車制御範囲1077が広いため、台車1bを台車1aに近付けて停止したい場合、台車1bはコイル104pの位置までしか近付けることができない。
また、停止中だけでなく移動中をも考慮して、直列接続された2つのコイルに台車1が2台以上対向しないようにするためには、台車1aと台車1bとの間隔は13単位ピッチ以上必要である。つまり、移動中をも考慮すると、台車1bを台車1aに近付けて停止したい場合、台車1bは、コイル104rの位置までしか近付けることができない。
図8の構成例では、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されているコイルのうち3つのコイルしか台車1aに対向していないため、図7の構成例と比較して、台車1aの移動時に個別駆動アンプ部1076aに働く逆起電力が小さくなる。また、台車1aの移動時に個別駆動アンプ部1076bにはコイル3つ分の逆起電力が働き、個別駆動アンプ部1076cにはコイル1つ分の逆起電力が働くことになる。
上述の図6乃至図8の構成例において、駆動アンプ部1073に働く逆起電力は、合計すると同じである。しかしながら、図8の構成例にすることで、4つの個別駆動アンプ部1076に逆起電力が分散され、結果として、個別駆動アンプ部1076a,1076b,1076c,1076dの各々に働く逆起電力を小さくすることができる。
このように、複数の台車1をできるだけ近付けて配置したい場合は、台車1の移動時に個別駆動アンプ部1076に働く逆起電力が大きくなる。逆に、台車1の移動時に個別駆動アンプ部1076に働く逆起電力を小さくしたい場合には、複数の台車1の間隔を開ける必要がある。
したがって、直列コイルを構成する複数のコイルのコイル列104内における間隔を適宜設定することで、台車1間の距離を考慮しつつ、個別駆動アンプ部1076に加わる逆起電力を低減するためのコイルの配列を実現することができる。すなわち、直列コイルを構成するコイルのコイル列104内における間隔は、複数の台車1の間に許容される最接近距離に応じて設定することができる。
直列コイルを構成する複数のコイルのコイル列104内における間隔は、特に限定されるものではないが、複数の台車1の最接近距離に応じて、例えば以下のように設定することが可能である。
すなわち、複数の台車1の最接近距離Zは、コイル列104内におけるコイルの間隔(単位ピッチ)をY、直列コイルを構成するコイルの数をa、直列コイルを構成する複数のコイルの間隔をN(N単位ピッチ)として、以下のように表すことができる。
Z ≧ Y×(N×(a−1)+1) …(1)
したがって、コイル列104内におけるコイルの間隔Y、直列コイルを構成するコイルの数a及び台車1の最接近距離Zから、式(1)の関係を満たすコイルの間隔Nを選択することができる。例えば、直列コイルを構成するコイルの数aが2、台車1の最接近距離Zが4単位ピッチの場合、直列コイルを構成する複数のコイルの間隔Nを3単位ピッチ(3Y)以下に設定することができる(図6の構成例に対応)。また、直列コイルを構成するコイルの数aが2、台車1の最接近距離Zが7単位ピッチの場合、直列コイルを構成する複数のコイルの間隔Nを6単位ピッチ(6Y)以下に設定することができる(図7の構成例に対応)。また、直列コイルを構成するコイルの数aが2、台車1の最接近距離Zが13単位ピッチの場合、直列コイルを構成する複数のコイルの間隔Nを12単位ピッチ(12Y)以下に設定することができる(図8の構成例に対応)。
これにより、要求される台車1同士の間隔から、停止中だけでなく移動中をも考慮して、直列コイルを構成するa個のコイルに対して台車1が2台以上対向しないコイルの間隔Nを選択することができる。
図9には、図6に示す構成例のコイル列104を用いた場合において、7単位ピッチ分のサイズの台車1aが1単位ピッチずつ右側に移動していく様子を示している。
台車1aが図9(a)に示す場所に位置しているとき、台車1aは、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されているコイル104a〜104fに対向している。また、台車1aは、個別駆動アンプ部1076bの1つの出力端子に接続されているコイル104gに対向している。つまり、台車1aを、個別駆動アンプ部1076aの3つの制御部と個別駆動アンプ部1076bの1つの制御部とによって制御している。
また、台車1aが図9(b)に示す場所に位置しているとき、台車1aは、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されているコイル104b〜104fに対向している。また、台車1aは、個別駆動アンプ部1076bの2つの出力端子に接続されているコイル104g,104iに対向している。つまり、台車1aを、個別駆動アンプ部1076aの3つの制御部と個別駆動アンプ部1076bの2つの制御部とによって制御している。
また、台車1aが図9(c)に示す場所に位置しているとき、台車1aは、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されているコイル104b,104d〜104fに対向している。また、台車1aは、個別駆動アンプ部1076bの3つの出力端子に接続されているコイル104g,104i,104kに対向している。つまり、台車1aを、個別駆動アンプ部1076aの3つの制御部と個別駆動アンプ部1076bの3つの制御部とによって制御している。
また、台車1aが図9(d)に示す場所に位置しているとき、台車1aは、個別駆動アンプ部1076aの3つの出力端子に接続されているコイル104b,104d,104fに対向している。また、台車1aは、個別駆動アンプ部1076bの3つの出力端子に接続されているコイル104g〜104i,104kに対向している。つまり、台車1aを、個別駆動アンプ部1076aの3つの制御部と個別駆動アンプ部1076bの3つの制御部とによって制御している。
このように、台車1の位置に応じて台車1を制御する制御部の数を切り替えることで、必要最小限の数の制御部で台車1を制御することができる。これにより、複数の台車1を同時に走行・停止させる場合に、台車1同士をより近付いた状態で制御することが可能となる。
なお、台車1のサイズが変わると台車1に対向するコイルの数も変わるため、台車1aを制御する制御部の数も適宜変更する。
図1に示す加工システム10において、往路側の搬送路1000aでは、複数の台車1が工程前に停止するため、搬送路1000a上に停止する台車1同士の間隔は小さくなる。また、工程間の距離が短い場合、停止している台車1が密集しているため、次工程に移動する台車1の移動距離は短く、台車1の移動速度は小さくて済む。そのため、コイル列104を構成するコイルに大きな逆起電力が働くことはない。
したがって、往路側の搬送路1000aでは、例えば図6乃至図8の構成例の中からコイル列104の配置を選択する場合、直列コイルを構成するコイルの間隔が小さい図6の構成例を選択するとよい。これにより、台車1の停止間隔を狭めることができる。
これに対し、復路側の搬送路1000bではワーク5に対する加工は行われないため、搬送路1000b上に停止する台車の数は少なく、台車1同士の間隔は大きくなる。そのため、台車1の移動距離が長く、移動速度が大きくなり、コイル列104を構成するコイルに大きな逆起電力が働く場合がある。
したがって、復路側の搬送路1000bでは、例えば図6乃至図8の構成例の中からコイル列104の配置を選択する場合、直列コイルを構成するコイルの間隔が大きい図8の構成例を選択するとよい。これにより、大きな逆起電力を回避し、台車1を移動する際の最大速度を上げることができる。
このように、搬送路1000a側には直列コイルを構成するコイルの間隔が小さいコイル列104を採用し、搬送路1000b側には直列コイルを構成するコイルの間隔が大きいコイル列104の配列を採用することができる。この場合、直列コイルを構成するコイル同士の間隔が異なるコイル列104が搬送経路に存在することになる。
直列コイルを構成するコイル同士の間隔が異なるコイル列104を採用することで、台車1間の距離を考慮しつつ、発生する逆起電力を低減することができる。
このように、本実施形態によれば、台車間距離やコイルに発生する逆起電力に応じて台車の移動を適切に制御することができる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による搬送システム及び加工システムについて、図10及び図11を用いて説明する。第1実施形態による搬送システム及び加工システムと同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図10及び図11は、本実施形態による搬送モジュールにおける駆動アンプ部とコイル列との間の接続態様を示す図である。
本実施形態による搬送システム12及び加工システム10は、搬送モジュール110の駆動アンプ部1073とコイル列104との間の接続態様が異なるほかは、第1実施形態による搬送システム12及び加工システム10と同様である。すなわち、本実施形態による搬送システム12及び加工システム10の搬送モジュール110は、駆動アンプ部1073とコイル列104との間にこれらの間の接続を切り替える切り替え部を更に有している。
図10に示す構成例では、コイル列104を構成する各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを、コネクタ105を介して接続している。各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを接続するコネクタ105が、切り替え部に相当する。
コイル列104の構成は、コネクタ105の部分において各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076との間の接続を変更することにより、容易に切り替えることができる。例えば、図10(a)は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを3単位ピッチ分の間隔で配置するように、各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とをコネクタ105により接続した例である。また、図10(b)は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを6単位ピッチ分の間隔で配置するように、各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とをコネクタ105により接続した例である。
また、各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076との間の接続は変更せずに、コイル104a〜104x自体の位置を変更することで、コイル列104の構成を切り替えるようにしてもよい。
図11に示す構成例では、コイル列104を構成する各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを、切り替え中継基板109を介して接続している。各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを接続する切り替え中継基板109が、切り替え部に相当する。
コイル列104の構成は、各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを接続する切り替え中継基板109を変更することにより、容易に切り替えることができる。例えば、図11(a)は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを3単位ピッチ分の間隔で配置するように各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを接続する切り替え中継基板109aを用いた例である。また、図11(b)は、1つの直列コイルを構成する2つのコイルを6単位ピッチ分の間隔で配置するように各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076とを接続する切り替え中継基板109bを用いた例である。
各コイル104a〜104xと個別駆動アンプ部1076との間の接続の変更は、切り替え中継基板109自体を差し替えることにより行ってもよいし、切り替え中継基板109の中の回路を外部からの信号に従って切り替えるようにしてもよい。
このように、駆動アンプ部1073とコイル列104との間の接続をコネクタ105や切り替え中継基板109を用いて行うことにより、駆動アンプ部1073とコイル列104との間の接続を容易に切り替えることができる。
したがって、複数の台車1の間隔を狭める必要があるときには図10(a)や図11(a)に示す接続に切り替え、移動時の逆起電力を抑制する必要があるときには図10(b)や図11(b)に示す接続に切り替えるなど、柔軟に対応することができる。
このように、本実施形態によれば、台車間距離やコイルに発生する逆起電力に応じて台車の移動を適切に制御することができる。また、コネクタ105や切り替え中継基板109を用いてコイル列104と個別駆動アンプ部1076とを接続することで、動作モードの切り替えを容易に行うことができる。
[変形実施形態]
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る搬送装置及び搬送システムを、工業製品を組み立てる生産ラインの加工システムに適用した例を示したが、本発明に係る搬送装置及び搬送システムは、上述した加工システム以外の他のシステムに適用してもよい。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
1…台車
10…加工システム
12…搬送システム
104…コイル列
107…制御装置
1071…位置FB制御部1071
1072…電流FB制御部1072
1073…駆動アンプ部
1074…電流検出部
110…搬送モジュール
200…工程装置

Claims (11)

  1. 所定のピッチで列を構成するように配された複数のコイルと、
    前記コイルから受ける電磁力を推進力として前記複数のコイルの列に沿って移動する台車と、
    前記複数のコイルを駆動する駆動部と、を有し、
    前記複数のコイルは、直列に接続された所定の数の前記コイルを各々が含む複数の直列コイルを含み、前記複数の直列コイルの各々を構成する前記所定の数の前記コイルは、前記所定のピッチを単位とする2単位以上の所定の間隔で配置されており、
    前記駆動部は、前記複数の直列コイルの各々に対応して設けられ、前記複数の直列コイルに流れる電流をそれぞれ制御する複数の制御部を有する
    ことを特徴とする搬送システム。
  2. 前記直列コイルを構成する前記所定の数の前記コイルの前記所定の間隔は、複数の前記台車の間に許容される最接近距離に応じて設定されている
    ことを特徴とする請求項1記載の搬送システム。
  3. 前記所定のピッチをY、前記所定の数をa、前記最接近距離をZ、前記所定の間隔をN単位ピッチとして、
    Z ≧ Y×(N×(a−1))
    の関係を満たすように前記所定の間隔が設定されている
    ことを特徴とする請求項2記載の搬送システム。
  4. 前記駆動部は、前記台車の位置及びサイズに応じて、前記台車を制御する前記制御部を切り替える
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の搬送システム。
  5. 前記台車が走行する経路は、前記直列コイルを構成する前記所定の数の前記コイルの前記所定の間隔が第1の間隔である第1の搬送路と、前記直列コイルを構成する前記所定の数の前記コイルの前記所定の間隔が前記第1の間隔とは異なる第2の間隔である第2の搬送路とを含む
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の搬送システム。
  6. 前記直列コイルを構成する前記所定の数の前記コイルの前記所定の間隔を切り替える切り替え部を更に有する
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の搬送システム。
  7. 前記切り替え部は、前記複数の直列コイルと前記複数の制御部との間に設けられたコネクタである
    ことを特徴とする請求項6記載の搬送システム。
  8. 前記切り替え部は、前記複数の直列コイルと前記複数の制御部との間に設けられた中継基板である
    ことを特徴とする請求項6記載の搬送システム。
  9. 所定のピッチで列を構成するように配され、発生する電磁力によって台車を前記列に沿って移動するための複数のコイルと、
    前記複数のコイルを駆動する駆動部と、を有し、
    前記複数のコイルは、直列に接続された所定の数の前記コイルを各々が含む複数の直列コイルを含み、前記複数の直列コイルの各々を構成する前記所定の数の前記コイルは、前記所定のピッチを単位とする2単位以上の所定の間隔で配置されており、
    前記駆動部は、複数の前記直列コイルの各々に対応して設けられ、前記複数の直列コイルに流れる電流をそれぞれ制御する複数の制御部を有する
    ことを特徴とする搬送装置。
  10. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の搬送システムと、
    前記台車により搬送されるワークに対して加工を施す工程装置と
    を有することを特徴とする加工システム。
  11. 請求項10記載の加工システムを用いて物品を製造する物品の製造方法であって、
    前記台車により前記ワークを搬送する工程と、
    前記台車により搬送された前記ワークに対して、前記工程装置により前記加工を施す工程と
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
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