JP2021160841A - リニアモータ搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】商品価値を高めたリニアモータ搬送システムを提供する。【解決手段】リニアモータ搬送システム１００は、キャリア１０＿１〜１０＿５と、キャリア１０＿１〜１０＿５を駆動するリニアモータ１２と、リニアモータ１２を制御し、キャリア１０＿１〜１０＿５を経路Ｐに沿って移動させる制御装置１４と、キャリア１０＿１〜１０＿５に取り付けられ、キャリア１０＿１〜１０＿５に関する情報が記憶される無線タグ１６＿１〜１６＿５と、経路Ｐに沿って配置される、無線タグ１６＿１〜１６＿５に記憶されている情報を読み取る複数の無線タグリーダ１８と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、リニアモータ搬送システムに関する。

従来、物品を搬送する搬送システムとして、リニアモータを駆動源として複数のキャリアを走行させ、キャリアによって物品の搬送を行うリニアモータ搬送システムが知られている。リニアモータ搬送システムは、リニアモータにより駆動されるキャリアと、リニアモータを制御し、キャリアを所定の経路に沿って移動させる制御装置と、を備え、キャリアが当該経路に沿って走行することにより、キャリアに保持された物品が搬送される。

従来のコンベアは、一定速度で同一方向に搬送物である物品を流すのに対し、リニアモータ搬送システムは一般に、物品を保持する複数のキャリアの移動を個別に制御できる。また、キャリアを必要な場所に正確に止めたり、速度を変更したり、１つのキャリアだけを反対向きに移動させるといった柔軟な制御もできる。

そのため、リニアモータ搬送システムの用途は多岐にわたる。例えば、工程間搬送や、搬送経路上で精密加工を行う加工ラインに用いられる。

国際公開第２０１８／０５５７５５号

本発明はこうした状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、商品価値を高めたリニアモータ搬送システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のリニアモータ搬送システムは、キャリアと、キャリアを駆動するリニアモータと、リニアモータを制御し、キャリアを所定の経路に沿って移動させる制御装置と、キャリアに取り付けられ、当該キャリアに関する情報が記憶される無線タグと、経路に沿って配置される、無線タグに記憶されている情報を読み取る複数の無線タグリーダと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、商品価値を高めたリニアモータ搬送システムを提供できる。

実施の形態に係るリニアモータ搬送システムの平面図である。 図１の固定子の側面図である。

実施の形態に係るリニアモータ搬送システムに至った経緯を説明する。
リニアモータ搬送システムにおいて、複数のキャリアの移動を個別に制御するには複数のキャリアを個々に区別できることが当然必要であるが、複数のキャリアを個々に識別できることを求められる場合もある。たとえば、複数のキャリアに別々のジグが取り付けられている場合、それら複数のキャリアを個々に識別する必要がある。

一方で、リニアモータ搬送システムは、定期または不定期に停止、起動される。例えば、工場によっては、安全のために、就業時間の終了とともに停止し、就業時間の開始とともに起動する。また例えば、複数の加工ラインのそれぞれにリニアモータ搬送システムが用いられている場合において、製品の発注数の増減にともなって稼働させる加工ラインの数が増減し、したがってリニアモータ搬送システムを停止、起動することがある。

リニアモータ搬送システムが停止すると、制御装置が保持するキャリアの識別情報、具体的にはキャリアの位置と識別情報とを対応づけた情報は、消失する。制御装置が当該情報を保持しておくことも考えられるが、リニアモータ搬送システムの停止中にキャリアが移動されない保証はない。したがって、リニアモータ搬送システムを起動した際に、識別情報を特定する必要がある。

従来では、システムを起動した直後の初期処理として、キャリアを移動させてたとえば所定のセンサに検出させるなどして、キャリアの位置や識別情報を特定することがある。

しかしながら、たとえばキャリアが物を保持したままシステムを停止させ、したがって再起動時にキャリアが物を保持している場合、工程によっては初期処理によるキャリアの移動が物の品質を低下させるため、それらを破棄する必要がある。また、当然ながら、初期処理の間、リニアモータ搬送システムの使用は制限される。

そこで本発明者は、リニアモータ搬送システムについて検討し、初期処理としてのキャリアの移動を不要にする技術に想到した。以下、具体的に説明する。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。

なお、以下の説明において、リニアモータは、可動子が円弧状など湾曲した軌道を移動するものを含み、可動子が直線状の軌道を移動するものに限定されない。

図１は、実施の形態に係るリニアモータ搬送システム１００の平面図である。リニアモータ搬送システム１００の用途は多岐にわたるが、一例としては、或る製品の一製造工程においてワークの搬送に用いられる。たとえば、リニアモータ搬送システム１００の各キャリアが単体でワークを保持して搬送する。あるいはまた、隣接する２つのキャリアが協働してワークを保持して搬送する。

リニアモータ搬送システム１００は、キャリア１０＿１〜１０＿５（以下、特に区別しない場合やまとめていう場合には「キャリア１０」とよぶ）と、複数のキャリア１０を駆動するリニアモータ１２と、リニアモータ１２を制御し、複数のキャリア１０を経路Ｐに沿って移動させる制御装置１４と、各キャリア１０の位置を検出する複数の位置検出部４０と、各キャリア１０に取り付けられる無線タグ１６＿１〜１６＿５（以下、特に区別しない場合やまとめていう場合には「無線タグ１６」とよぶ）と、経路Ｐに沿って配置される複数の無線タグリーダ１８と、を備える。なお、キャリア１０の数は特に限定されない。

リニアモータ１２は、固定子２０と、キャリア１０と同数の可動子２２と、を備える。

固定子２０は、その限りではないが、複数の固定子モジュールを含む。固定子２０は、この例では、第１固定子モジュール２１ａ、第２固定子モジュール２１ｂ、第３固定子モジュール２１ｃ、第４固定子モジュール２１ｄ、第５固定子モジュール２１ｅ、第６固定子モジュール２１ｆ（以下、特に区別しない場合やまとめていう場合には「固定子モジュール２１」とよぶ）を含み、この順に閉ループ状に接続されている。固定子２０は、この例では、平面視で長円状を呈する。なお、固定子２０の形状は特に限定されない。

第１固定子モジュール２１ａ、第２固定子モジュール２１ｂ、第４固定子モジュール２１ｄおよび第５固定子モジュール２１ｅは平面視で直線状であり、第３固定子モジュール２１ｃおよび第６固定子モジュール２１ｆは曲線状（円弧状）である。

固定子モジュール２１は、その延在方向に沿って並ぶ複数の電磁石（コイルユニット）２４を含む。図１には、一部の電磁石２４のみが例として表示されている。複数の電磁石２４には、個別に電流を供給できる。複数の電磁石２４の並びは経路Ｐを規定する。この例では経路Ｐは長円状である。しかしながら、経路Ｐの形状は、これに限定されず、直線状および曲線状の固定子モジュール２１を任意に組み合わせることで、使用目的や設置スペースの制約に応じた任意の形状とすることができる。

複数のキャリア１０にはそれぞれ、電磁石２４と上下で対向するように可動子２２が取り付けられる。可動子２２は磁石を含んで構成される。電磁石２４により生じる磁界と可動子２２の磁石の磁界との相互作用により、可動子２２は経路Ｐに沿って移動する。

固定子モジュール２１には、可動子２２あるいはキャリア１０の移動を案内するリニアガイドが設けられてもよい。あるいは、リニアガイドを設けずに、可動子２２を固定子モジュール２１上に磁気浮上させてもよい。

図２は、固定子２０の側面図である。図２では、第１固定子モジュール２１ａ上に配置される複数の無線タグリーダ１８を、紙面左側から順に、無線タグリーダ１８ａ、無線タグリーダ１８ｂ、無線タグリーダ１８ｃ、無線タグリーダ１８ｄ、無線タグリーダ１８ｅと呼ぶ。

図１および図２を参照する。無線タグ１６＿ｉ（１≦ｉ≦５）は、キャリア１０＿ｉに取り付けられる。無線タグ１６＿ｉには、キャリア１０＿ｉを一意に識別する識別情報が記憶されている。なお、無線タグ１６＿ｉには、キャリア１０に関するその他の情報が記憶されてもよい。

複数の無線タグリーダ１８は、経路Ｐに沿って配置される。無線タグリーダ１８は、読み取り可能範囲内すなわち電波が届く範囲内に存在する無線タグ１６に記憶されている情報を読み取る。たとえば、無線タグ１６はＲＦタグであり、無線タグリーダ１８はＲＦタグのリーダである。

無線タグリーダ１８と無線タグ１６との通信方式としては、電波方式や電磁誘導方式が挙げられる。電波方式の場合、無線タグリーダ１８はキャリア１０の識別情報の送信要求を含む要求電波を送信する。無線タグ１６は、要求電波を受信すると、要求された識別情報を含む応答電波を送信する。無線タグリーダ１８は、応答電波を受信すると、応答電波に含まれる識別情報を制御装置１４に送信する。なお、無線タグ１６は要求電波を用いて電力を発生させて応答するため、無線タグ１６にバッテリは不要である。電磁誘導方式の場合は、電波を磁界と読み替えればよい。

また、無線タグリーダ１８は、電波方式であれば受信した応答電波の電波強度を、電磁誘導方式であれば受信した応答磁界の磁界強度を、制御装置１４に送信する。つまり、無線タグリーダ１８は、受信した応答信号の強度を制御装置１４に送信する。無線タグリーダ１８が受信する応答信号の強度は無線タグ１６＿ｉからの距離に応じて変化する。具体的には、無線タグ１６＿ｉに近いほど強くなり、無線タグ１６＿ｉから離れるほど弱くなる。したがって、無線タグ１６＿ｉと無線タグリーダ１８との距離と、無線タグリーダ１８が受信する応答信号の強度との関係をあらかじめ把握しておけば、無線タグリーダ１８が受信した応答信号の強度に基づいて、無線タグリーダ１８と無線タグ１６＿ｉとの間の距離が分かる。複数の無線タグリーダ１８のそれぞれと無線タグ１６＿ｉとの距離がわかれば、無線タグ１６＿ｉひいてはキャリア１０＿ｉの経路Ｐ上の位置を特定できる。

たとえば、図２の状態では、無線タグリーダ１８ｂが最も無線タグ１６＿１に近いため無線タグ１６＿１から無線タグリーダ１８ｂへの応答信号の強度が最も強く、無線タグリーダ１８ｃが２番目に無線タグ１６＿１に近いため無線タグ１６＿１から無線タグリーダ１８ｃへの応答信号が２番目に強くなる。無線タグリーダ１８ｂが受信した信号の強度から、無線タグ１６＿１と無線タグリーダ１８ｂとの距離Ｌｂが特定される。無線タグリーダ１８ｃが受信した信号の強度から、無線タグ１６＿１と無線タグリーダ１８ｃとの距離Ｌｃが特定される。無線タグリーダ１８ｂから距離Ｌｂで、かつ、無線タグリーダ１８ｃから距離Ｌｃの経路Ｐ上の位置は、一意に特定される。

本実施の形態の制御装置１４は、リニアモータ搬送システム１００を起動した直後の所定のタイミングで、無線タグリーダ１８が受信した信号の強度に基づいて、キャリア１０の位置（すなわち初期位置）を特定する。

複数の無線タグリーダ１８は、例えば等間隔に配置される。複数の無線タグリーダ１８は特に、キャリア１０＿ｉが経路Ｐ上のどこにいても、無線タグ１６＿ｉがいずれかの無線タグリーダ１８の読み取り可能範囲内に位置するように、すなわちいずれかの無線タグリーダ１８の電波または磁界が無線タグ１６＿ｉに届くように配置される。これにより、キャリア１０＿ｉが経路Ｐ上のどこにいても、つまりキャリア１０＿ｉを移動させなくても、無線タグ１６＿ｉに記憶される情報、たとえばキャリア１０＿ｉの識別情報を取得できる。

複数の無線タグリーダ１８は、好ましくは、キャリア１０＿ｉが経路Ｐ上のどこにいても、無線タグ１６＿ｉが少なくとも２つの無線タグリーダの読み取り可能範囲内に位置するように、すなわち少なくとも２つの無線タグリーダ１８の電波または磁界が無線タグ１６＿ｉに届くように配置される。これにより、キャリア１０＿ｉが経路Ｐ上のどこにいても、つまりキャリア１０＿ｉを移動させなくても、キャリア１０＿ｉの初期位置を特定できる。

位置検出部４０は、キャリア１０の位置を検出する。位置検出部４０は、たとえば光学式のエンコーダを含んで構成され、キャリア１０に取り付けられるスケール４２を読み取ることで位置検出部４０に対する相対位置を検出する。位置検出部４０は、検出した相対位置情報を制御装置１４に送信する。制御装置１４は、相対位置情報と、上述のようにして特定される初期位置情報とに基づいて、キャリア１０の位置を特定する。

制御装置１４は、メインコントローラ３０と、第１サブコントローラ３２ａ〜第６サブコントローラ３２ｆ（以下、特に区別しない場合やまとめていう場合には「サブコントローラ３２」とよぶ）と、を含む。

メインコントローラ３０は、リニアモータ搬送システム１００を統括的に制御する。たとえば、メインコントローラ３０は、上述のようにして識別情報が特定された複数のキャリア１０のそれぞれに対する移動指令を生成し、各サブコントローラ３２に送信する。

第１サブコントローラ３２ａ、第２サブコントローラ３２ｂ、第３サブコントローラ３２ｃ、第４サブコントローラ３２ｄ、第５サブコントローラ３２ｅ、第６サブコントローラ３２ｆはそれぞれ、第１固定子モジュール２１ａ、第２固定子モジュール２１ｂ、第３固定子モジュール２１ｃ、第４固定子モジュール２１ｄ、第５固定子モジュール２１ｅ、第６固定子モジュール２１ｆにおけるキャリア１０の移動を制御する。

詳しくは、サブコントローラ３２は、キャリア１０の位置情報をフィードバックしながら、対応する固定子モジュール２１の電磁石２４への電流の供給を制御し、メインコントローラ３０からの指令通りにキャリア１０を移動させる。なお、サブコントローラ３２は、対応する固定子モジュール２１上に複数のキャリア１０が存在する場合、当該複数のキャリア１０の移動を個別に制御できる。

また、サブコントローラ３２同士でキャリア１０で情報のやりとりをしてもよい。たとえば、第１固定子モジュール２１ａ上から第２固定子モジュール２１ｂ上に向かってキャリア１０が移動している場合、その旨を第１サブコントローラ３２ａから第２サブコントローラ３２ｂに送受信してもよい。また、キャリア１０が第１固定子モジュール２１ａ上から第２固定子モジュール２１ｂ上に移動する場合、第１サブコントローラ３２ａから第２サブコントローラ３２ｂにキャリア１０の識別情報を送受信してもよい。この場合、キャリア１０が第２固定子モジュール２１ｂ上に移動してきたときに、無線タグ１６に記憶されている識別情報を読み取らずに済む。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。

実施の形態および上述の変形例では、固定子２０に複数の電磁石２４が配置され、可動子２２に磁石が配置されるいわゆるムービングマグネット式のリニアモータ搬送システムについて説明したが、これに限られず、実施の形態および上述の変形例の技術思想は、固定子２０に複数の磁石が配置され、可動子２２に電磁石が配置されるいわゆるムービングコイル式のリニアモータ搬送システムにも適用できる。

１０ キャリア、 １２ リニアモータ、 １４ 制御装置、 １６ 無線タグ、 １８ 無線タグリーダ、 １００ リニアモータ搬送システム。

Claims (4)

1. リニアモータにより駆動されるキャリアと、
   前記リニアモータを制御し、前記キャリアを所定の経路に沿って移動させる制御装置と、
   前記キャリアに取り付けられ、当該キャリアに関する情報が記憶される無線タグと、
   前記経路に沿って配置される、前記無線タグに記憶されている情報を読み取る複数の無線タグリーダと、
   を備えることを特徴とするリニアモータ搬送システム。
2. 複数の前記キャリアを備え、
   前記情報には、対応するキャリアの識別情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ搬送システム。
3. 前記制御装置は、前記無線タグからの応答信号の受信電波強度または磁界強度に基づいて、当該無線タグが取り付けられたキャリアの位置を特定することを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ搬送システム。
4. 前記複数の無線タグリーダは、前記キャリアが前記経路上のいずれの位置にいる場合であっても、前記無線タグが少なくとも１つの無線タグリーダの読み取り可能範囲内に位置するように配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のリニアモータ搬送システム。

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