JP3123044U - 搬送用モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化、薄形化、低騒音化、さらには、外部と協調して動作できるなどの高機能化を図ったベルトコンベア装置等の搬送用モータ装置を提供する。
【解決手段】搬送用の駆動ローラ１内に速度制御又は位置決め制御が可能な駆動モータを配置し、減速ギヤを用いずにロータ２と駆動ローラ１とを直接結合する。駆動ローラ１内に、駆動モータの回転を制御する制御回路基板７を内臓させる。ロータ２にはエンコーダディスク１２を直結し、制御回路基板７上にはエンコーダセンサ１３を備えて、その検出信号から速度情報と位置情報を生成し、超低速な速度制御又は高分解能な位置決め制御を行う。制御回路基板７には速度情報と位置情報及び駆動モータの制御指令情報を外部と通信する通信機能手段を備えて、外部との協調動作を可能とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、ベルトコンベア装置やローラコンベア装置等の搬送用モータ装置に関し、詳しくは、省スペース化、薄形化、低騒音化、及び高機能化を図った搬送用モータ装置に関する。

ベルトコンベア装置は、駆動ローラにコンベアベルトを巻き回し、駆動ローラをモータ装置と減速機により減速回転させてコンベアベルトを移送することにより、コンベアベルト上に載せた物を搬送する装置である。このようなベルトコンベア装置に関する技術としては、下記の特許文献２，３に記載されたものがある。これらの技術では、上記した減速機の収納ケースを駆動ローラと一体化して省スペース化を図っている。

一方、ローラコンベア装置は、間隔をあけて駆動ローラを配置し、その間に空転ローラを配置し、駆動ローラをモータ装置と減速機により減速回転させることにより、ローラ上に載せた箱などのように底面の平らな物を搬送する装置である。このようなローラコンベア装置に関する技術としては、下記の特許文献１に記載されたものがある。この技術では、上記したモータ装置と減速機とを駆動ローラ内に収納して、組み立てやメンテナンスを容易にしている。

特開平６−２２７６３０号公報 特開平８−８１０３５号公報 特開平８−８１０３６号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３の技術では、モータ装置と駆動ローラとは減速ギヤで結合されているため、小形化は達成されていない。また、特許文献１の技術では、回転軸方向にモータ装置と減速機を並べているので、回転軸方向に薄形化して小幅なコンベア装置に対応することができない。また、装置自身が、外部装置と連携したり協調したりして動作することが困難であった。さらに、両方の技術とも減速機を用いているので、騒音が大きいという問題があった。

本考案は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その課題は、省スペース化、薄形化、低騒音化、さらには、外部と協調して動作できるなどの高機能化を図った搬送用モータ装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、本考案による請求項１の搬送用モータ装置の構成は、搬送用の駆動ローラ内に速度制御及び位置決め制御の一方又は双方が可能な駆動モータを配置し、前記駆動モータのロータと前記駆動ローラとを直接結合する構造としたことを特徴とする。

また、本考案による請求項２の構成では、請求項１記載の搬送用モータ装置において、前記駆動ローラ内に、前記駆動モータの速度制御及び位置決め制御の一方又は双方を行う制御回路基板を内蔵することを特徴とする。

また、本考案による請求項３の構成では、請求項２記載の搬送用モータ装置において、前記ロータにエンコーダディスクを直結し、前記制御回路基板上で前記エンコーダディスクから速度情報と位置情報のいずれか一方又は双方を検出する検出手段を備えることを特徴とする。

また、本考案による請求項４の構成では、請求項２記載の搬送用モータ装置において、前記制御回路基板上に前記駆動モータの回転制御に用いるロータ位置センサの検出信号を共用して速度情報と位置情報のいずれか一方又は双方を算出する算出手段を備えることを特徴とする。

また、本考案による請求項５の構成では、請求項３又は４記載の搬送用モータ装置において、前記制御回路基板が速度情報と位置情報のいずれか一方又は双方及び駆動モータの制御指令情報を外部と通信する通信手段を備えることを特徴とする。

本考案の請求項１の構成によれば、減速機を用いずに駆動モータの低速制御又は位置決め制御を行って、ローラを駆動モータで直接回転させているので、省スペース化、薄形化、及び低騒音化ができるという効果が得られる。

本考案の請求項２の構成によれば、駆動モータの制御回路基板を内蔵したので、外部に制御回路が不要になり、簡素化できるという効果が得られる。

本考案の請求項３の構成によれば、超低速の速度制御や高分解能な位置決め制御ができるという効果が得られる。

本考案の請求項４の構成によれば、高分解能が必要でない場合に簡易に速度制御や位置決め制御ができるという効果が得られる。

本考案の請求項５の構成によれば、外部からの指令により外部と連携したり協調したりして速度制御や位置決め制御を行うことが可能になるという効果が得られる。

本考案は、省スペース化、薄形化、及び低騒音化を図った搬送用モータ装置を提供するという主たる課題を、減速ギヤを介さずに、ローラ内に収納した駆動モータにローラを直接結合することで実現した。
以下、図面を参照して、本考案の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。

図１は、本考案の第１の実施例である搬送用モータ装置の機械的な構成を示す断面図である。本実施例では、ベルトコンベア装置への適用例について述べる。

本実施例の搬送用モータ装置は、コンベアベルトを巻き回すためのローラ１の内部に駆動モータを一体的に収納し、この駆動モータに減速ギヤを介さずにローラ１を直接結合して成る。この構造を実現するため、駆動モータには、速度制御及び位置決め制御の一方又は双方が可能なモータとしてサーボモータやブラシレスモータ等の電子制御モータを使用する。駆動モータは、ロータ２とステータ３から成る。ロータ２は、ボールベアリング等の軸受４，５により固定軸６に対して回転可能に取り付けられ、ローラ１に一体的に直接結合される。一方、ステータ３は、ステータ固定板７に取り付けられ、このステータ固定板７が、固定軸６に固定される。ステータ固定板７には、本装置を図略のベルトコンベア装置に取り付けるために、複数の取付タップ８が設けられる。

ステータ３には、複数相、例えば３相に駆動コイル９が巻かれる。このステータ３の内面に対向するロータ２の周面には、その回転方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されたロータマグネットが設けられる。このような駆動モータの回転及びその速度や位置決めを制御するための制御回路基板１０が、駆動モータとステータ固定板７の間に設けられ、ステータ固定板７に固定される。この駆動モータの回転を制御のために必要なロータマグネットの位置を検出するロータ位置センサ１１は、ロータマグネットに近接する制御回路基板１０上の位置に設けられる。このロータ位置センサ１１としては磁気センサ、ホール素子等が用いられる。また、エンコーダディスク１２が制御回路基板７に対向するロータ２の端面側に直結されていて、対応する制御回路基板１０の近接位置にエンコーダセンサ１３が設けられる。このエンコーダセンサ１３としては光電センサ等が用いられる。制御回路基板１０は外部との通信機能を有し、外部との通信ケーブルを接続するためのＩ／Ｏコネクタ１４を備える。

図２は、制御回路基板に搭載される駆動モータの制御回路の電気的な構成を示すブロック図である。この制御回路は、一例として、制御部２１、インバータ部２２、ロータ位置検出部２３、及び速度・位置情報生成部２４から構成される。制御部２１は、マイクロコンピュータ及びそのプログラムとデータ等を格納するメモリ等からなり、速度指令機能手段２１ａ、位置決め指令機能手段２１ｂ、モータ制御機能手段２１ｃ、ＰＷＭ制御機能手段２１ｄ、及び通信機能手段２１ｅを有する。これらの機能手段は、プログラムによって実現されるが、一部又は全部をハードウェアによって構成してもよい。

インバータ部２２は、各相毎にトランジスタ等のスイッチング素子が２個直列に電源の間に接続され、そのスイッチング素子間の各直列の接続点が、例えば、スター結線されたステータ３の３相の駆動コイル９ｕ、９ｖ、９ｗのそれぞれに接続される。このインバータ部２２を構成する各スイッチング素子は、制御部２１のＰＷＭ制御機能手段２１ｄによりオン／オフ制御される。この例では、ＰＷＭ駆動を行う構成としているが、既存技術のＰＡＭ駆動やサイン波駆動を行う構成にしても良い。

ロータ位置検出部２３は、ロータ位置センサ１１からの磁極の変化のタイミング信号をロータ位置検出信号として、ＰＷＭ制御機能手段２１ｄに入力する。ＰＷＭ制御機能手段２１ｄは、このロータ位置検出信号から回転磁界の転極のタイミングを制御する。速度・位置情報生成部２４は、エンコーダセンサ１３からの検出信号を整形して、高分解能なロータの回転位置情報、即ちローラの回転位置情報として位置決め指令機能手段２１ｂへ入力する。一方、速度・位置情報生成部２４は、回転位置情報の下位ビットの時間間隔を計数することにより高精度の回転速度情報を生成し、速度指令機能手段２１ａへ入力する。これらの回転速度情報及び回転位置情報は、通信機能手段２１ｅを介してＩ／Ｏコネクタ１４から外部へ出力される。外部とのインタフェースとしては、ＲＳ−２３２−ＣやＵＳＢ等が好適である。なお、回転速度情報の生成は、制御部２１においてプログラムにより実現しても良い。

速度指令機能手段２１ａは、Ｉ／Ｏコネクタ１４から通信機能手段２１ｅを介して外部から速度制御指令を受けると、この速度制御指令と速度・位置情報生成部２４からの回転速度情報とを比較し、速度誤差信号をモータ制御機能手段２１ｃに渡す。モータ制御機能手段２１ｃは、速度誤差信号を現速度信号の大きさに加減し、ＰＷＭ制御機能手段２１ｄへ渡す。ＰＷＭ制御機能手段２１ｄは、ロータマグネット位置検出部２３からのロータマグネット位置検出信号を元に駆動コイル９各相の転極のタイミングを決定して、速度信号の大きさをパルス幅変調し、決定したタイミングで転極しながら、インバータ部２２を構成するスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、ステータ３の各相の駆動コイル９ｕ、９ｖ、９ｗに３相の各相電流が流れて回転磁界が発生してロータ２が回転し、同時にローラ１が回転する。なお、始動時や停止時、負荷変動時のように誤差信号が大きくなる場合には、速度信号を徐々に変化させて回転速度の急変を避けるようにしても良い。

位置決め指令機能手段２１ｂが、Ｉ／Ｏコネクタ１４から通信機能手段２１ｅを介して外部から位置決め制御指令を受けると、この位置決め制御指令と速度・位置情報生成部２４からの回転位置情報とを比較し、位置誤差信号をモータ制御機能手段２１ｃに渡す。モータ制御機能手段２１ｃは、位置誤差信号がゼロになるまで速度指令機能手段２１ａからの速度制御指令に基づいた速度誤差信号により速度制御を行い、位置誤差信号がゼロになると速度制御を中止して停止制御を行う。このとき、位置誤差信号がゼロに近づくにつれて減速すれば、ローラ停止時の衝撃を少なくすることができる。外部において、ローラの回転速度がゼロになったことは、Ｉ／Ｏコネクタ１４からの回転速度情報で判るので、ロボット等によりコンベアベルトに搬送物を載せるなどの協調動作が可能になる。例えば、この搬送物を載せる動作の完了を受けて、外部からＩ／Ｏコネクタ１４を介して位置決め制御指令を入力すれば、図３に示すように、コンベアベルト３１上に正確な等間隔Ｌで搬送物３２を流すという協調動作が可能となる。

本実施例では、高分解能なエンコーダを内蔵し、サーボモータを使用して、速度制御や位置決め制御を行うことにより、ギヤ等の減速機を使用することなく、ローラの超低速回転制御又は高分解能な位置決め制御を行うことができる。例えば、図４に示すように、ローラ１の半径Ｒが５ｃｍのとき、コンベアベルト３１の移動速度Ｖ＝１ｃｍ／ｓｅｃを得る場合のローラ１の回転速度Ｎは、６０Ｖ／２πＲ［ｒｐｍ］≒２［ｒｐｍ］となる。本実施例の上記の構成によれば、このような２［ｒｐｍ］の超低速回転が容易に実現できる。しかし、従来のベルトコンベア装置に用いられている通常のモータの回転速度は、１５００［ｒｐｍ］以上の高速で回転するため、２［ｒｐｍ］でローラ１を回転させるには、１５００／２＝７５０程度の減速ギヤを使用する必要がある。

図５は、本考案の第２の実施例であるモータ装置の電気的な構成を示すブロック図である。本実施例では、高分解能な位置決め制御や超低速の速度制御を必要としない場合の例について述べる。

本実施例において、実施例１と同様に構成されている構成要素には実施例１と同符号を付してその説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、ローラ１の回転速度情報及び回転位置情報をロータ位置センサ１１の検出信号であるロータ位置検出部２３からのロータ位置検出信号から作成することである。従って、実施例１におけるエンコーダディスク１２とエンコーダセンサ１３は不要となる。また、実施例１の速度・位置情報生成部２４に代えて、制御部２１に速度・位置情報算出機能手段２１ｆを設ける。

本実施例のロータ位置検出部２３は、ロータ位置検出信号をロータ位置センサ１１からの磁極の変化のタイミング信号としてＰＷＭ制御機能手段２１ｄに入力すると共に、速度・位置情報算出機能手段２１ｆにも入力する。速度・位置情報算出機能手段２１ｆは、ロータ位置検出信号の時間間隔を計数してローラの回転速度を算出すると共に、ローラが１回転する間のロータ位置検出信号をカウントしてローラの回転位置情報を算出する。このようにして算出された回転速度情報は速度指令機能手段２１ａへ、回転位置情報は位置決め指令機能手段２１ｂへそれぞれ送出されると共に、通信機能手段２１ｅを介してＩ／Ｏコネクタ１４から外部へ出力される。なお、速度・位置情報算出機能手段２１ｆは、ハードウェアで構成しても良い。これらの回転速度情報及び回転位置情報を用いて、実施例１と同様に速度制御又は位置決め制御を行うことができる。

本実施例による制御例として、３相１０極のサーボモータを使用した例について述べる。この例では、ロータマグネットの極数は３相×１０極、即ち３０極となる。従って、ローラの１回転当たりのロータ位置検出信号数は３０個となる。即ち、ギヤ等の減速機を使用することなく簡易に、３６０°／３０＝１２°の分解能で位置決め制御が可能になる。又は、簡易に数１０ｒｐｍでの回転速度制御が可能である。

以上、本考案の実施例を図面により詳しく述べてきたが、具体的な構成は本実施例に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本考案に含まれる。例えば、上述の実施例では、通信機能を内蔵するものであったが、通信機能を省いて固定もしくは可変の速度制御指令や位置決め制御指令を与えるようにしても良い。

本考案による搬送用モータ装置は、ベルトコンベア装置やローラコンベア装置等以外の搬送装置にも広く利用可能である。

本考案の実施例１である搬送用モータ装置の機械的な構成を示す回転軸方向の断面図である。 同搬送用モータ装置の電気的な構成を示すブロック図である。 同搬送用モータ装置の制御例を説明するための図（その１）である。 同搬送用モータ装置の制御例を説明するための図（その２）である。 本考案の実施例２である搬送用モータ装置の電気的な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ローラ
２…ロータ
３…ステータ
４、５…軸受
６…固定軸
７…ステータ固定板
９…駆動コイル
１０…制御回路基板
１１…ロータ位置センサ
１２…エンコーダディスク
１３…エンコーダセンサ
１４…Ｉ／Ｏコネクタ
２１…制御部
２１ａ…速度指令機能手段
２１ｂ…位置決め指令機能手段
２１ｃ…モータ制御機能手段
２１ｄ…ＰＷＭ制御機能手段
２１ｅ…通信機能手段
２１ｆ…速度・位置情報算出機能手段
２２…インバータ部
２３…ロータ位置検出部
２４…速度・位置情報生成部

Claims (5)

1. 搬送用の駆動ローラ内に速度制御が可能な駆動モータを配置し、前記駆動モータのロータと前記駆動ローラとを直接結合する構造としたことを特徴とする搬送用モータ装置。
2. 前記駆動ローラ内に、前記駆動ローラの回転を制御する制御回路基板を内蔵することを特徴とする請求項１記載の搬送用モータ装置。
3. 前記ロータにエンコーダディスクを直結し、前記制御回路基板上で前記エンコーダディスクから速度情報と位置情報のいずれか一方又は双方を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項２記載の搬送用モータ装置。
4. 前記制御回路基板上に前記駆動モータの回転制御に用いるロータ位置センサの検出信号を共用して速度情報と位置情報のいずれか一方又は双方を算出する算出手段を備えることを特徴とする請求項２記載の搬送用モータ装置。
5. 前記制御回路基板が速度情報と位置情報のいずれか一方又は双方及び駆動モータの制御指令情報を外部と通信する通信手段を備えることを特徴とする請求項３又は４記載の搬送用モータ装置。

Images