JP4288716B2 - 振動コンベア - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動によって物品を移送する振動コンベアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品を直線状に移送する振動コンベアは移送面を備えたトラフを下流側へ向かって若干上向き傾斜の方向に直線振動させるものが多く、この場合、移送面上の物品は与えられるジャンプ運動を繰り返しながら下流側へ移送される。しかし、金属類の物品を移送する場合にはジャンプ運動をしてトラフの移送面へ落下する時に騒音を発したり、脆い物品を移送する場合には「割れ」や「欠け」を生じたりする。そこで、トラフを水平方向に往復させ、物品をすべり運動によって移送するレシプロコンベアがあるが、この場合、水平方向のみの振動を容易に得るために、加振源としてリニアモータを用いることが特公昭５４−３５３９５公報に開示されている。このリニアモータを加振源として用いた振動コンベアは、例えば図２１乃至図２２に振動コンベア１’として示されている。
【０００３】
この振動コンベア１’は、リンク機構を有した複数（図においては２つ示されている）の支持体１１と、これによって水平方向に振動し得るように支持されたトラフ７と、このトラフ７（このトラフは、一点鎖線で示されている）に取り付けられて、トラフ７を振動させるための加振源であるリニアモータ１６’とから構成されている。そして、トラフ７内には複数の図示しない物品が点在しており、これら図２２において矢印ｆに示すように、左方から右方へ移送される。
【０００４】
なお、トラフ７を支持している支持体１１は、２つの支持部１２、１２’と、トラフ７の底面に上端部１３ａが固定されている可動部１３と、２つの連接部１４とから構成されている。支持部１２、１２’は、逆Ｌ字形状をしており、その底部１２ｂ、１２ｂ’が設置面Ｇに設置されている。支持部１２、１２’の水平端部１２ａ、１２ａ’は、連接部１４の一方の端部１４ａ、１４ａ’と整合し、ここにピンＰを挿通して、ヒンジ部Ｈ、Ｈ’を構成している。他方、可動部１３は、逆Ｔ字形状をしており、その水平端部１３ｂ、１３ｂ’は、連接部１４の他方の端部１４ｂ、１４ｂ’と整合し、ヒンジ部Ｉ、Ｉ’を形成している。すなわち、ヒンジ部Ｈ、Ｈ’、Ｉ、Ｉ’が回動することにより、可動部１３が一点鎖線及び二点鎖線で示すように揺動する。これにより、可動部１３の上端部１３ａが固定されているトラフ７は、物品の移送方向ｆ、すなわち水平方向に振動可能に支持されている。
【０００５】
振動コンベア１’を加振しているリニアモータ１６’は、その拡大斜視図を図２３に示すが、トラフ７の底面に固着されている２次側部材１７と、この２次側部材１７上に、車輪１８ａによって支持されている１次側部材１８とから構成されている。２次側部材１７は、水平部１７ａとこの両端を支持している支持部１７ｂ、１７ｂ’とから構成され、上に開口を向けたコの字形状をしている。この水平部１７ａの上面には、図２３に示されるように、その両側部にトラフ７の長手方向に延びている溝１７ａａが形成され、その中央には、磁性体でなる複数の歯１７ａｂが、物品の移送方向に直角に並んで配設されている。１次側部材１８には、溝１７ａａを回動する車輪１８ａが軸に固定され、これにより１次側部材１８は、所定の空隙ｔ’を有して２次側部材１７上をガイドされて摺動する。更に、１次側部材１８は、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗを有し、この極Ｕ、Ｖ、Ｗには、図２４に示すように、薄板状の永久磁石Ｍが３枚ずつ、同極を向けるように配設されている。なお、このコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、それぞれ１２０度ずつ、異なる３相交流が供給されている。更に、１次側部材１８には、ブロック形状をした慣性体３０が取付部材２０を介して固着されている。すなわち、１次側部材１８は、設置面Ｇから離れた空中に配設されている。なお、リニアモータ１６’には、速度を検出するために公知のリニアエンコーダＥが配設されている。なお、この従来例では、このリニアエンコーダＥから求められた移動距離を時間微分することにより後述する速度Ｖs ”を求めている。
【０００６】
次に、この振動コンベア１’の作用について説明するが、加振しているリニアモータ１６’は、神鋼電機技報告の１２８号ｖｏｌ．３６，Ｎｏ２（１９９１）の第８６〜９３頁に詳しい原理が記載されている、いわば高力密度リニアモータと呼ばれているものである。このリニアモータ１６’は、例えば１次側部材１８のコイル１９ａに、図２４に示す方向に電流を流すと、この電流によって下向きの磁極が発生する。そのため極Ｕにおいて、永久磁石Ｍによって発生している下向きの磁極は強められ、それと逆向きの磁極は打ち消される。このとき、極Ｖ、Ｗは、極Ｕに対してそれぞれ１２０度、２４０度位相がずれているため、コイル１９ｂ、１９ｃは図２４に示される方向に電流が流れる。そのため、極Ｖ、Ｗにおいては永久磁石Ｍによって発生している上向きの磁極は強められ、それと逆向きの磁極は打ち消されることになる。従って、極Ｕ、Ｖ、Ｗにおいて、図２４に示すような磁力線が発生し、すなわち磁気吸引力が２次側部材１７の歯１７ａｂと１次側部材１８の極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生し、１次側部材１８が左方に移動する。
【０００７】
すなわち、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ位相差が１２０度ずつずれた交流を流すと、上述した作用により、極Ｕ、Ｖ、Ｗの順番で、代わる代わるに磁気吸引力が、歯１７ａｂと極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生し、これにより１次側部材１８が左方に移動する。このとき、１次側部材１８は車輪１８ａを介して２次側部材１７上を摺動するため、この１次側部材１８の反力を２次側部材１７の水平部１７ａが受ける。従って、２次側部材１７は、１次側部材１８の移動方向と反対側の右方に移動する。すなわち、２次側部材１７が取り付けられているトラフ７も、右方へと移動する。なお、このときには、トラフ７がゆっくりと移動するように、すなわちこれに反力を与える１次側部材１８がゆっくり移動するように、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの電流値を調節する。なお、このとき、すべての支持体１１は、図２２において２点鎖線で示されるように揺動して、トラフ７を支えている。
【０００８】
次に、極Ｕ、Ｖ、Ｗに与えるコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、逆向きに電流を与える。すなわち、極Ｗ、Ｖ、Ｕの順番で、代わる代わるに磁気吸引力が、２次側部材１７の歯１７ａｂと１次側部材１８の極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生する。この磁気吸引力により１次側部材１８は右方に移動する。このときも、２次側部材１７の水平部１７ａが１次側部材１８の反力を受けるため、２次側部材１７が取り付けられているトラフ７は、１次側部材１８の移動方向と反対側の左方に移動する。このときには、トラフ７を物品の静止摩擦力に打ち勝つ力で左方に移動する（物品に対してトラフ７のみが後退する）よう、１次側部材１８を素早く移動できるように、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの電流値を調節する。
【０００９】
以上の一連の動作を繰り返すことで、すなわち、トラフ７が物品の移送方向と同じ方向に移動する際には、ゆっくりと、移動方向と反対側に移動する際には、トラフ７のみが後退するようにして、振動コンベア１’は振動し、トラフ７上の物品を右方へと移送する。
【００１０】
このように、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給される電流値を調節することにより、振動コンベア１’の振動が制御されて、トラフ７上の物品が移送されている。振動コンベア１’の上述した一連の動作は、例えば図２５にブロック図として示される制御で行われている。このブロック図では、速度指令値Ｖ0 ”が供給されており、すなわち速度（これは２次側部材１７に対する相対速度である）を与えることにより制御するものである。この速度指令値Ｖ0 ”にリニアモータ１６’の１次側部材１８の速度Ｖs ”に相当する信号をフィードバックし、この速度指令値Ｖ0 ”とリニアモータ１６’の１次側部材１８の速度Ｖs ”との速度偏差ΔＶ”が求められる。そして、この速度偏差ΔＶ”をゲインＫd で増幅して、伝達関数ＫM を有するリニアモータ１６’に与える電流値を定める。すなわち、ゲインＫd で増幅された速度偏差ΔＶ”に応じた電流値を、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給する。リニアモータ１６’は、伝達関数ＫM を有し、これによって、リニアモータ１６’の１次側部材１８を加振し、すなわちトラフ７を加振する。
【００１１】
しかしながら、トラフ７を加振するリニアモータ１６’を駆動すると、実際には、その制御回路上で発生するオフセットノイズや外乱や積分不定項などの影響により、１次側部材１８の位置が、振動コンベア１’の振動開始時の位置から徐々にずれてしまう。なおまた、これらの影響は、図２５において、オフセットノイズＮとして示している。
【００１２】
この図２５に示されるブロック図において、１次側部材１８の質量ｍを１、１次側部材１８の減衰率Ｃ＝０、定数Ｋd を１、リニアモータ１６’の伝達関数ＫM を１、オフセットノイズＮを０．１し、図２６に示すように変化する速度（これは、図２５のオシロスコープ５０に表れた波形であり、上述したトラフ７の運動をするために、一方向にはゆっくりと、これと反対方向には素早く設定されている。すなわち、すなわち緩やかな下向き傾斜の直線と急な上向きの傾斜の直線とで示される周期（この波形を明示するため図２６の１周期を一点鎖線で囲んでいる）が繰り返されている。）を速度指令値Ｖ0 ”として与えてシミュレーションを行ったときの、１次側部材１８の２次側部材１７に対する位置の時間的変化を図２７に示す。図２７には、１次側部材１８の位置は時間が増すにつれて累積できに増大しており、すなわち１次側部材１８が初期位置０から徐々に一方向にずれていくことが示されている。
【００１３】
ところで、図２１及び図２２に示されているように、トラフ７を加振しているリニアモータ１６’の１次側部材１８は、２次側部材１７の水平部１７ａ上を可動するように配設されている。しかしながら、２次側部材１７の推力を発生する部分における移送方向ｆの長さＬ1 は有限である。このため、１次側部材１８は、この長さＬ1 の範囲でしか可動できない。しかしながら、上述したように外乱などにより１次側部材１８は段々と一方向に位置がずれていくので、振動コンベア１’を長時間、稼働させると、この長さＬ1 を越えて１次側部材１８が駆動される。このとき、１次側部材１８は２次側部材１７の支持部１７ｂ、１７ｂ’に衝突し、所定の振動を得ることができなくなる。そのため、振動コンベア１が物品を安定して移送できなくなる。加えて、この衝突により、騒音を発生したり、あるいは、１次側部材１８及び支持部１７ｂ、１７ｂ’が損傷を受けたりする。
【００１４】
また、図２８にもリニアモータ３６によって加振される振動コンベア３’が示されているが、これはリニアガイドである複数の支持体３１と、これに水平方向に振動可能に支持されているトラフ７と、このトラフ７を加振するするリニアモータ３６から構成されている。この振動コンベア３’においては、そのリニアモータ３６の１次側部材３８がトラフ７に取り付けられ、その２次側部材３７が弾性体４０を介して設置面Ｇに取り付けられている。この場合においても、１次側部材３８が可動する範囲、すなわち２次側部材３７の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ3 が有限であり、上述したような制御を行うと、リニアモータ３６の１次側部材３８が、初期位置から徐々にずれるため、結局、振動コンベア１’と同様に、安定して振動コンベア３’を駆動することができなかった。
【００１５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、前記リニアモータにより加振する振動コンベアにおいて１次側又は２次側が、常に所定の範囲でのみ可動でき、常に、所定の振動を安定して発生させることができ、トラフ上の物品を確実に移送できる振動コンベアを提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、少なくとも水平方向に振動して物品を移送するトラフ（例えば、本実施例の７；以下、同様）と、該トラフ（７）の底部にその１次側（２８）又はその２次側（１７、３７）が取り付けられ、前記トラフ（７）を加振するリニアモータ（１６、２６、３６）と、前記トラフ（７）を前記水平方向に振動し得るように支持する支持部（１１、２１、３１）とから構成される振動コンベア（１、２、３）において、前記リニアモータ（１６、２６、３６）の１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、前記物品を移送させる移送方向（ｆ）の長さ（Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｌ4 、Ｌ5 ）が大きい長尺側（１７、２７、３７、４７、５８）と、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち前記推力を発する部分における前記移送方向（ｆ）の長さ（ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 、ｌ5 ）が小さく、前記長尺側の前記推力を発生する部分の前記移送方向（ｆ）の両端部間に配置されている短尺側（１８、２８、３８、４８、５７）とを、前記移送方向で連結し、前記移送方向に伸縮するばね（８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”、８５、８５’、８６、８６’）を配設し、該ばね（８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”、８５、８５’、８６、８６’）の復元力により、前記短尺側（１８、２８、３８、４８、５７）が所定位置に戻されるようにしたことを特徴とする振動コンベアによって解決される。
【００１７】
又は、以上の課題は、少なくとも水平方向に振動して物品を移送するトラフ（７）と、該トラフ（７）の底部にその１次側（１８）又はその２次側（１７）が取り付けられ、前記トラフ（７）を加振するリニアモータ（１６’）と、前記トラフ（７）を前記水平方向に振動し得るように支持する支持部（１１）とから構成される振動コンベア（１”）の駆動制御方法において、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、前記物品を移送させる移送方向（ｆ）の長さ（Ｌ1 ）が大きい長尺側（１８）の前記移送方向の両端部間で可動し、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち前記推力を発する部分における前記移送方向の長さ（ｌ1 ）が小さい短尺側（１７）の位置（Ｐ、ＸS ）を検出し、該位置（Ｐ、ＸS ）と位置指令値（Ｐ0 、Ｘ0 ）との偏差（ΔＰ、ΔＸ）を求め、該偏差（ΔＰ、ΔＸ）を所定の第１ゲイン（ＫP 、Ｋ3 ）で増幅した後、フィードバックして、前記１次側（１８）のコイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）に供給される電流値を、前記位置（Ｐ、ＸS ）に基づいて定めることにより制御することを特徴とする振動コンベア（１”）の駆動制御方法によって解決される。
【００１８】
このような構成にすることにより、振動コンベアを加振するリニアモータの１次側及び２次側のうち移送方向の長さが小さい短尺側は、常に、ある範囲を有する所定の位置で振動するので、リニアモータの１次側と２次側が衝突することなく、常に安定して振動を行うことができる。また、１次側と２次側が衝突することがないので、騒音の発生及び損傷を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明では、少なくとも水平方向に振動できるように支持され、リニアモータによって加振されるトラフを有した振動コンベアにおいて、リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、物品の移送方向の長さが大きい長尺側と、この長尺側の移送方向の両端部間に配設される短尺側とを、移送方向で連結し、かつ移送方向に伸縮するばねを配設し、このばねの復元力により、前記短尺側が所定位置に戻されるようにする。すなわち、図１５のＡ、Ｂに記載されているように、少なくとも水平方向に振動できるように支持部６１、６１’に支持されたトラフ６０、６０’の底部に、リニアモータ６２、６２’の１次側又は２次側を取り付け、その１次側と２次側のうち、推力を発生させる部分における移送方向の長さが大きい長尺側６３、６３’と、この長尺側６３、６３’の両端部間に配設される短尺側６４、６４’とを、その移送方向で連結し、その方向に伸縮するばね６５’を配設する。これによって、リニアモータ６２、６２’を駆動した場合に、短尺側の位置が大きくずれようとしても、ばね６５の復元力によって、短尺側６４、６４’は、長尺側の所定の位置に戻される。すなわち、リニアモータの短尺側は、常に、所定の位置を中心として振動する。そのため、短尺側が長尺側の長さを越えて駆動されることがないので、すなわち短尺側と長尺側が衝突することないので、常に、安定して振動コンベアはリニアモータにより加振される。従って、常に、所望の振動により振動コンベアが振動されるので、トラフ上の物品を確実に移送方向に移送することができる。また、短尺側と長尺側が衝突することなくいので、従来、衝突によって発生していた騒音や損傷を未然に防ぐことができる。
【００２０】
なお、図１５のＢは、トラフ６０’を加振するリニアモータ６２’の１次側及びこれと空隙ｇ、ｇ’をおいて対向している２次側の一方６２’をトラフ６０’に取り付け、他方６３’を設置面Ｇに配設した振動コンベア６９’を示し、図１５のＡはトラフ６０に取り付けられている１次側及び２次側の一方６３に、他方６２を係合させて、この他方６２を中空に配設した振動コンベア６９を示している。この図１５のＡで、他方６２を中空に配設することにより、トラフ６０を加振する際に発生するリニアモータ６２の反力を低減させている。なお、図１５のＢにおいても、リニアモータ６２の反力を低減させるには、リニアモータ６２’の他方６３’を、防振材又は弾性材料を介して設置面Ｇに配設することよい。
【００２１】
更に、図１５のＡに示すように、１次側及び２次側の他方６３を中空に配設した場合には、他方に慣性質量が固着されており、他方が一方に吊り下げられているように配設するとよい。これにより、短尺側の質量が増大するので、短尺側の可動範囲を小さくすることができる。また、この所定の位置は、長尺側の移送方向の両端部の中央とするのが好ましい。
【００２２】
更に、ばねが自然状態のときに、短尺側が所定の位置となるように配設するのが好ましい。このようにすれば、図９乃至図１１に示すように配設するばねは１つだけでよく、この場合、複数のばねを配設する場合よりも、取り付けが容易である。
【００２３】
又、本発明は、図１６に示すように、少なくとも水平方向に振動できるように支持され、リニアモータで加振される振動コンベアにおいて、リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、物品の移送方向の長さが大きい長尺側の移送方向の両端部間で可動し、推力を発生する部分の１次側と２次側との相対位置ＸS を検出し、この位置ＸS と位置指令値Ｘ0 との偏差ΔＸを求め、この値ΔＸを所定の第１ゲインＫ1 で増幅してた後、フィードバックし、これにより１次側のコイルに供給される電流値ｅ1 を定めて、これを出力ｅ0 としてリニアモータを制御する。これは、いわば、振動コンベアの制御系に、いわば、図１６に一点鎖線で示すようなばね定数ｋが加わった状態と同じになる。そのため、リニアモータを駆動した場合には、短尺側の位置が大きくずれようとしても、短尺側は所定の位置に戻される。すなわち、リニアモータの短尺側は、長尺側のある範囲のみ振動することになる。そのため、短尺側が長尺側の長さを越えて駆動されることがなく、１次側と２次側が衝突することがない。そのため、振動コンベアは、常に、安定して所定の振動でリニアモータにより加振される。従って、トラフ上の物品を確実に移送方向に移送することができる。また、短尺側が長尺側の長さを越えて駆動されることがないので、１次側と２次側が衝突することなく、そのため、衝突によって発生していた騒音や損傷を未然に防ぐことができる。
【００２４】
なお、リニアモータの構造上、１次側及び２次側は、所定の空隙（後述する実施例ではｔ’、ｓ’、ｓ”で示されている）をおいて配設されており、この空隙を保つために、例えば図１乃至図４においては車輪１８ａが短尺側である１次側部材１８に設けられている。このため、短尺側は、車輪１８ａの摩擦力や空気抵抗などにより、厳密には、短尺側は、図１６に示すように、減衰率Ｃを有している。しかしながら、この値は、ごく小さいものであり、通常、無視し得るものである。そのため、例えば指令信号に混入される外乱の種類によっては、図１６に示す制御系、すなわち位置フィードバックにより制御される制御だけでは、振動が発散する恐れがある。そこで、これをも防止するには、図１７及び図１８に示すような振動コンベアに大きな減衰率Ｃを加えたような構造となるように制御とすることが好ましい。すなわち、図１７で示すように、短尺側の速度ＶS ’を検出し、この速度ＶS ’と速度指令値Ｖ0 ’とを比較して、速度偏差ΔＶ’を求め、この速度偏差ΔＶ’を所定の第２ゲインＫ2 で増幅した値ｅ2 を、位置ＸS から求められた値ｅ1 と同様にフィードバックして、前記リニアモータが発生するコイルに供給される電流値ｅ0 を定めて、リニアモータを制御するか、又は図１８で示すように、短尺側の加速度αを検出し、この加速度αと、加速度指令値α0 とを比較して、加速度偏差Δαを求め、この加速度偏差Δαを所定の第２ゲインＫ2 ’で増幅した値ｅ2 ’として、位置Ｘs から求められた値ｅ1 と同様にフィードバックして、前記リニアモータが発生するコイルに供給される電流値ｅ0 ”を定めて、リニアモータを制御する。
【００２５】
また、例えば、回路上に発生するオフセットノイズの影響などにより、図１４のように定常状態において、位置指令値を中心とせずに、位置指令値からずれ量ΔＸf ずれた位置ＸA を中心として振動することがある。この場合には、図１７及び図１８に一点鎖線で示すように、偏差ΔＸを積分した値を所定の第３ゲインＫ3 で増幅して値ｅ13とし、これをフィードバックして、前記リニアモータに供給される電流値を定めるようにすると、そのずれ量ΔＸf をごく小さいものとすることができるので、好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明するが、上記従来例と同様な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１には、第１実施例の振動コンベア１の斜視図が示されており、図２は、その正面図である。本実施例の振動コンベア１は、図２１及び図２２に示した振動コンベア１’とほぼ同様な構造をしており、リンク機構を有した複数（図においては２つ示されている）の支持体１１によって支持されたトラフ７と、このトラフ７に取り付けられて、トラフ７を振動させるための加振源であるリニアモータ１６とから構成されている。そして、トラフ７内には複数の図示しない物品が点在しており、これら図１、図２において矢印ｆに示すように、左方から右方へ移送される。なお、図１のトラフ７は、リンク機構を有した支持体１１及びリニアモータ１６の構造が明示されるように、一点鎖線で示している。
【００２８】
本実施例のリニアモータ１６は、その拡大斜視図が図３に、拡大正面図が図４に示されているが、図２１に示される従来の振動コンベア１’のリニアモータ１６の構成に、ばね８３、８４を配設したものである。その詳細は、図４に示されているが、２次側部材１７の支持部１７ｂ、１７ｂ’に対向する１次側部材１８の側面１８ｃに、孔８１ａを有する止め金８１が設けられている。同様に、１次側部材１８の側面１８ｃに対向する支持部１７ｂ、１７ｂ’の側面１７ｂａ、１７ｂａ’にも、孔８２ａを有する止め金８２が設けられている。更に、この止め金８１、８２の間に、ばね８３、８４がそれぞれ掛着されている。すなわち、ばね８３、８４は、移送方向ｆに伸縮可能に設けられており、１次側部材１８に力が何ら作用しない場合には、これらの付勢力が釣り合うことによって、図４に示すように、１次側部材１８が支持部１７ｂ、１７ｂ’の中間位置となるように設定されている。なお、本実施例では、１次側部材１８のリニアモータ１６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さｌ1 が、２次側部材１７のリニアモータ１６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ1 より小さくなっている。
【００２９】
本実施例では、上述した従来例と全く同様にリニアモータ１６が駆動されて、トラフ７が振動するのであるが、従来例のように、１次側部材１８が、振動の１周期が終了した際にとる位置が、この振動開始時の位置よりもずれる場合には、例えば、その位置が支持部１７ｂ、１７ｂ’の中間地位から支持部１７ｂ’の方向にずれた場合（すなわち図２に示される場合）には、ばね８３、８４が釣り合っている状態から、ばね８３は伸ばされ、ばね８４は圧縮される。そのため、１次側部材１８には、このばね８３、８４の復元力が加わり、上述した所定の位置に戻される。本実施例では、結局、１次側部材１８は、常に、支持部１７ｂ、１７ｂ’の中間位置を中心とし、そこから所定の範囲内で振動する。従って、所定の振動によりトラフ７を加振することができ、安定して、トラフ７上の物品を移送することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例の振動コンベア２について説明するが、上記実施例と同様な部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
本実施例の振動コンベア２では、図５にその斜視図が、図６にその正面図が示されている。本実施例の振動コンベア２は、上記実施例の支持体１１の代わりに、図５示すような複数の支持体２１が、リニアモータ１６の代わりにリニアモータ２６が設けられているものである。なお、図５においても、支持体２１及びリニアモータ２６を明示するため、トラフ７を一点鎖線で示している。
【００３２】
支持体２１は振子機構を有しており、トラフ７の左右に対で、複数対、配設されている。この支持体２１は、底部２２ａを有した逆Ｖ字形状の支持部２２と、トラフ７にピンＰ”によって固定され、支持部２２の頂点にピンＰ’を挿通することにより揺動可能に吊下されている揺動板２３とから構成されている。
【００３３】
他方、図６に示すように、リニアモータ２６は、トラフ７の底面に固着されている１次側部材２８と、この１次側部材２８に挿通している２次側部材２７とから構成されている。リニアモータ２６は、図７にその拡大正面図が示されており、図８には図７における［８］−［８］線方向の断面図が示されているが、１次側部材２８は、その水平部２８ａと、この両端を支持している支持部２８ｂ、２８ｂ’とから構成され、上に開口を向けたコの字形状をしている。なお、支持部２８ｂ、２８ｂ’の上面は、トラフ７に固着されているが、これらは、移動方向に対して平行に配設されている。また、支持部２８ｂ、２８ｂ’の内部に、それぞれ、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗが形成されている。１次側部材２８の水平部２８ａには、非磁性体でなるローラ２９ａが、図８に示すように、その上部が水平部２８ａから突出するように埋設され、２次側部材２７を摺動可能に支持している。すなわち、本実施例においては、２次側部材２７が設置面Ｇから離れた空中に配設されている。２次側部材２７は、トラフ７の長手方向に延びたほぼ直方体形状をしており、トラフ７上の物品の移送方向と平行な２つの側面２７ａには、その上部及び下部に、車輪２９ｂが嵌合する溝２７ａａが設けられている。なお、この車輪２９ｂは、取付部８に上端部を保持している軸９によって軸支されている。そして、その中央には、磁性体でなる複数の歯２７ａｂが、極Ｕ、Ｖ、Ｗに対向するように形成されている。なお、歯２７ａｂと極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間は、車輪２９ｂが溝２７ｂに嵌合することにより、空隙ｓ’が設けられている。なおまた、本実施例では、１次側部材２８のリニアモータ２６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さｌ2 が、２次側部材２７のリニアモータ２６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ2 より小さくなっている。
【００３４】
更に、２次側部材２７には、その両側部に取付部材２０’、２０”が設けられ、これには、更に、例えば金属のブロックでなる慣性体３０’が固定されている。また、１次側部材２８の水平部２８ａの、取付部材２０’、２０”に対向する面２８ｂａには、図７で示すように、止め金８１がそれぞれ２つ並設されている。また、取付部材２０’、２０”の面２８ａａと対向する面２０ａ’、２０ａ”にも止め金８２が、それぞれ２つ並設されている。更に、これら止め金８１、８２にばね８３’、８４’がそれぞれ２つ並設されている。すなわち、このばね８３’、８４’は、上記第１実施例のばね８３、８４と同様に、トラフ７上にある物品の移送方向ｆにのみ伸縮し、推力が発生している場合には、釣り合って、１次側部材２８を、長さＬ2 の２次側部材２７の中間位置に保っている。
【００３５】
本実施例の作用は、リニアモータ２６に発生する推力によって２次側部材２７が振動し、これと同時にトラフ７が振動され、その反力により１次側部材２８が可動するが、移送方向にはゆっくりと、その方向とは反対方向には素早く振動させることによりトラフ上の物品を移送することは上記第１実施例と同様である。加えて、１周期の振動が終了して、１次側部材２８が、その振動が開始される前の位置からずれるような位置に停止しようとすると、例えば、取付部２０’の方向に１次側部材２８が、その位置を変えようとするときには、ばね８３’が２つとも伸ばされ、かつばね８４’が２つとも圧縮される。このばね８３’及びばね８４’の復元力により、リニアモータ２６は、振動を開始する前の位置に戻される。従って、本実施例では、１次側部材２８は、取付部２９’、２９”の中間位置を中心として振動することになる。従って、１次側部材２８が取付部２０’、２０”に衝突することはなく、常に、リニアモータ２６により所定の振動を発生することができる。そのため、トラフ７は所定の振動で加振されるので、確実に、トラフ７上の物品を移送することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３実施例について、図９乃至図１１を参照して説明するが、上記実施例と同一の部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施例の振動コンベア３では、図９にその斜視図が、図１０にその正面図が示されている。本実施例の振動コンベア３は、上記実施例の支持体１１、２１の代わりに、図９及び図１０に示すような複数の支持体３１が、リニアモータ１６、２６の代わりにリニアモータ３６が設けられているものである。なお、図９においても、支持体３１及びリニアモータ３６を明示するため、トラフ７を一点鎖線で示している。
【００３８】
本実施例の支持体３１は、リニアガイドであり、これは、地面に配設された固定部３２と、保持部３５によって囲まれて回動可能な複数のボール３４と、この上方に、図示しない直動機構を介して摺動可能に配設されている可動部３３とから構成されている。可動部３３の底面にはこのために例えば凵字形状の直線的な凹所が形成されており、ボール３４はこれにより左右に姿勢保持され転動自在となっており、例えば回転しやすいようにグリース等を供給するようにしてもよい。
【００３９】
本実施例のリニアモータ３６は、その拡大正面図を図１１に示すが、トラフ７に固定されている１次側部材３８と、弾性材料である防振ゴム４０を介して設置面に固定されている２次側部材３７とから構成されている。１次側部材３８は、導体でなるほぼ直方体形状をしており、その上面３８ａはトラフ７に取り付けられている。その下部には、上記第１実施例の１次側部材１８と同様に、それぞれ、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗが形成されている。他方、２次側部材３７は、その中央に１次側部材３８を摺動可能に遊嵌している断面が長方形の孔３７ａが設けられている。すなわち、孔３７ａは、側壁部３７ｓと、前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄによって囲まれている。この孔３７ａの底部３７ｂには、移送方向ｆに直角に並んで複数の歯３７ａｂが、１次側部材３８に対向するように設けられている。なお、この歯３７ａｂと１次側部材３８との間には、非磁性体でなる車輪３８ａによって、空隙ｓ”が設けられている。
【００４０】
更に、２次側部材３７の前壁部３７ｃの孔３７ａ側の面３７ｃａには、孔８２ａ’を有した止め金８２’が固着されている。そして、この面３７ｃａと対向する１次側部材３８の面３８ｃには、孔８１ａ’を有した止め金８１’が固着されている。この孔８２ａ、８１ａにそのフック部８４ａ”が嵌着するように、ばね８４”が配設されている。このばね８４”は、トラフ７の振動方向、すなわち移送方向ｆに伸縮可能であり、その自然状態のときに、図１１に示されるように、１次側部材３８が前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄの中間位置を取る。なお、本実施例では、１次側部材３８のリニアモータ３６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さｌ3 が、２次側部材３７のリニアモータ３６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ3 より小さくなっている。
【００４１】
本実施例の振動コンベア３は、以上のように構成されるが、本実施例は、上記第１実施例と同様な作用を行う。すなわち、１周期の振動が終了して、２次側部材３７が、振動が開始される前の位置からずれるような場合に、例えば、図１０に示すような後壁部３７ｄの方向にずれた位置となろうとする場合には、ばね８４”は図１１に示される自然状態から伸ばされた状態となる。また、これと反対方向にずれた位置になろうとする場合には、ばね８４”は自然状態から圧縮された状態となる。このばね８４”の復元力により、１次側部材３８は図１１に示すような前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄの中間位置に戻される。従って、本実施例では、１次側部材３８は、この前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄのほぼ中間位置を中心として振動することになる。すなわち、常に、所定の範囲内で、１次側部材３８は振動するので、２次側部材３７の長さＬ3 を越えて駆動されることがない。従って、１次側部材３８が２次側部材３７の前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄに衝突することなく、常に、リニアモータ２６によりトラフ７が、安定して所定の振動を行うことができる。従ってトラフ７上の物品を、確実に移送することができる。また、１次側３８と２次側３７とが衝突することにより発生していた騒音や損傷を防止することもできる。
【００４２】
次に、本発明の第４実施例について、図１２又は図１３を参照して説明するが、上記実施例と同一な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
本実施例の振動コンベアは、全体として１”として示されており、この振動コンベア１”は従来例の振動コンベア１’とほぼ同じ構成を有しているが、その制御は、振動コンベア１’と異なっている。なお、図１３は、図１２のリニアモータ１６’を運動方程式で示したブロック図である。この制御系は、リニアエンコーダＥにより、リニアモータ１６’の１次側部材１８の２次側部材１７に対する位置（すなわち変位）Ｐを検出し、これを時間積分することにより（２次側部材１７に対する相対的な）速度ＶS を検出している。検出された速度ＶS は、速度指令値Ｖ0 （これも２次側部材１７の相対速度として与えられる）と比較されて、その速度偏差ΔＶが求められる。これがゲインＫc で増幅された値ｅV がフィードバックされる。一方、検出された位置Ｐ（これは２次側部材１７に対する相対位置）は位置指令値Ｐ。（これも２次側部材１７に対する相対位置として与えられる）と比較して、その偏差ΔＰ’が求められた後、この偏差ΔＰ’をゲインＫP で増幅し値ｅP がフィードバックされる。そして、これら値ｅV 、ｅP を加算して、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃにそれぞれ与える電流値を定めるための指令信号値ｅが求められる。理想的には、これがリニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに伝達されるのであるが、実際には、この指令信号値ｅに、例えば制御回路上のノイズなどのオフセット外乱Ｄが加わったものが、リニアモータ１６’に入力される。リニアモータ１６’は、伝達関数ＫM を有しており、これにより、リニアモータ１６’の１次側部材１８が可動する。
【００４４】
図１３に示す制御系を用いて、シミュレーションを行った結果を、図１４に示す。このシミュレーションでは、図１３に示されるブロック図において、リニアモータ１６’の伝達関数ＫM ＝１、リニアモータ１６’の１次側部材１８の質量を１、位置指令値を０、速度指令値を図２６に示す波形とし、更に、オフセット外乱Ｄを０．１と設定した。図１４に示しされているように、リニアモータ１６’の１次側部材１８の位置は、位置０から正の方向にずれ量ΔＸf ずれたＸA を中心として、約±０．８の範囲で可動する。
【００４５】
このように、本実施例によれば、従来の振動コンベア１’の制御方法を変えるだけで、１次側部材１８を所定（範囲）の位置で可動することができる。従って、リニアモータ１６’の推力を発生する部分の移送方向ｆにおける長さｌ1 が小さい１次側部材１８が、２次側部材１７の長さＬ1 を越えて可動することはなく、１次側部材１８と２次側部材１７とが衝突することがない。そのため、リニアモータ１６’は、常に所定の振動を発生することができ、確実にトラフ７を加振することができる。従って、トラフ７上の物品は、確実に安定して移送方向ｆへと搬送することができる。
【００４６】
以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、以上の実施例では、リニアモータとして、高力密度リニアモータの駆動原理を有するリニアモータ１６、２６、３６を使用したが、勿論、他のリニアモータ、例えば公知のリニアインダクションモータやリニアパルスモータなどを用いてもよい。また、上記実施例では、リニアモータ１６、２６、３６の１次側部材１８、２８、３８と２次側部材１７、２７、３７との間に、所定の空隙ｔ’、ｓ’、ｓ”を設けるように、その間に、例えば車輪１８ａ、２９ｂを配設したが、例えば図１９に示すように、トラフ７に設けられた歯４７ａｂを有する２次側部材４７の側部の上面に溝４７ｂを設け、ここに、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを有した１次側部材４８の逆Ｌ次形状を有したアーム部４８ｄを係合させることによって、所定の空隙ｇ”を保つようにしたリニアモータ４８としてもよい。なお、このリニアモータ４６にばね８８を設ける場合には、２次側部材４７の移送方向ｆの端部にストッパ部材４９を設け、これと、１次側部材４８とに掛着するようにすればよい。
【００４８】
また、上記第１実施例乃至上記第３実施例では、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを有する１次側部材１８、２８、３８が短尺側であったが、必ずしも１次側部材が短尺側であると限定される必要はない。例えば、図２０に示すように、位相差が１２０度ずつずれたコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回しているＵ極、Ｖ極、Ｗ極の対を、複数対（図２０においては３対）配設した１次側部材５８を長さＬ5 を有する長尺側として、これに対向するように、移送方向ｆに直角に並んだ導体でなる歯５７ａｂを複数、形成した長さｌ5 を有する２次側部材５７を短尺側としたリニアモータ５６としてもよい。この場合でも、１次側部材５８と２次側部材５７とを移送方向ｆに連結するばね８９を設ける。
【００４９】
また、上記第１実施例及び上記第２実施例のリニアモータ１６、２６では、トラフ７に固定されていない１次側部材１８又は２次側部材２７に、取付部材２０、２０’、２０”と慣性体３０、３０’とを設けた。上記実施例では、この取付部材２０、２０’と慣性体３０、３０’を設けることにより、リニアモータ１６、２６の発生する推力によって１次側部材１８又は２次側部材２７に生じる加速度αを小さくして（運動の第２法則より）、１次側部材１８又は２次側部材２７が、２次側部材１７又は１次側部材２８に対してほとんど動かないようにしている。しかしながら、１次側部材１８又は２次側部材２７の質量が充分に大きい場合には、取付部材２０、２０’、２０”及び慣性体３０、３０’を設けずともよい。
【００５０】
また、上記第１実施例乃至第３実施例では、ばね８３、８３’、８４、８４’、８４”を止め金８１、８１’、８２、８２’を用いて、すなわち掛着して配設したが、ばねは移送方向で短尺側と長尺側、すなわち１次側と２次側とを連結し、移送方向も伸縮できるのであれば、どのように配設してもよい。例えば、図２０に示すように、１次側部材５８に孔５８ｈを設け、２次側部材５７に孔５７ｂを設け、ここに介在するようにばね８９を設けるようにしてもよい。
【００５１】
更に、上記第４実施例では、構造的には従来例の振動コンベア１’と全く同じ構造の振動のコンベア１”を用いて説明したが、他の振動コンベアについても、例えば、図２８に示される振動コンベア３’や上記第１実施例乃至第３実施例で説明した振動コンベア１、２、３についても、上記第４実施例で説明した制御を用いるようにしてもよい。短尺側と長尺側とを移送方向に連結し、この方向に伸縮するばね８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”を配設した振動コンベアに上記第４実施例で説明した制御を用いる際には、いわばこのばね８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”により、制御系の位置フィードバックゲインである第１ゲインが大きくなった状態と同じとなるので、そのフィードバッックされるゲインは、この制御を行わない場合より小さくてよい。
【００５２】
また、上記第４実施例では、短尺側である１次側１８の位置Ｐ及び速度ＶS を検出するために、公知の磁気センサを具備したリニアエンコーダを用いた。短尺側の位置や速度（又は加速度）は、他の方法、例えば光センサを具備したリニアエンコーダで検出してもよいし、また、車輪の回転数から位置や速度を検出してもよいし、また超音波を用いて検出してもよい。
【００５３】
また、上記第１実施例ではトラフ７を支持する支持体１１としてリンク機構を持つもの、上記第２実施例では、トラフ７を支持する支持体２１として振子機構を持つもの、上記第３実施例ではトラフ７を支持する支持体３１としてリニアガイドを用いたが、上記実施例の支持体１１、２１、３１は例示であり、その他、トラフ７が水平方向に振動可能で、垂直方向にはほとんど振動しないように支持できる支持体であればどのようなものでもよく、例えば、本願出願人が先に出願した特願平８−１５６０７号に記載されている支持機構であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による振動コンベアによれば、常に、トラフを加振するリニアモータの１次側又は２次側のうち、推力を発生する部分における、物品の移送方向の長さが大きい長尺側の移送方向の両端部間に配設される短尺側が、その長尺側の長さを越えて駆動されることはないので、短尺側が長尺側に衝突することはない。そのため、リニアモータは確実にトラフを所定の振動で加振することができ、確実に、物品を移送することができる。また、衝突しないので、従来、衝突のために生じていた騒音や、リニアモータの損傷などを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による振動コンベアの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例による振動コンベアの正面図である。
【図３】本発明の第１実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図５】本発明の第２実施例による振動コンベアの斜視図である。
【図６】本発明の第２実施例による振動コンベアの正面図である。
【図７】本発明の第２実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図８】図７における［８］−［８］線方向の断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による振動コンベアの斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施例による振動コンベアの正面図である。
【図１１】本発明の第３実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図１２】本発明の第４実施例による振動コンベアのブロック図である。
【図１３】本発明の第４実施例においてシミュレーションを行ったモデルのブロック図である。
【図１４】図１３に示すブロック図において、位置フィードバックループのゲインを１とし、０．１の外乱が入力されたときの、リニアモータの短尺側の位置の時間的変化を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態による振動コンベアの模式図であり、Ａは、リニアモータの１次側及び２次側の一方をトラフに取り付け、この一方に他方を釣り下げた状態を示し、Ｂは、リニアモータの１次側及び２次側の一方をトラフに取り付け、他方を設置面に配設した状態を示す。
【図１６】本発明の実施の形態による振動コンベアの第１の駆動制御を示すブロック図であり、短尺側の位置をフィードバックして、指令信号を発生している状態を示している。
【図１７】本発明の実施の形態による振動コンベアの第２の駆動制御を示すブロック図であり、短尺側の位置と短尺側の速度をフィードバックして、指令信号を発生している状態を示している。
【図１８】本発明の実施の形態による振動コンベアの第３の駆動制御を示すブロック図であり、短尺側の位置と短尺側の加速度をフィードバックして、指令信号を発生している状態を示している。
【図１９】本発明の振動コンベアに用いられるリニアモータの第１の変形例である。
【図２０】本発明の振動コンベアに用いられるリニアモータの第２の変形例である。
【図２１】従来例の振動コンベアの斜視図である。
【図２２】従来例の振動コンベアの正面図である。
【図２３】従来例の振動コンベアに用いたリニアモータの拡大斜視図である。
【図２４】従来例の振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図２５】従来例の振動コンベアのブロック図である。
【図２６】図２５に示されるブロック図において与えられる速度指令値の時間的変化を示す図である。
【図２７】図２５に示されるブロック図においてノイズを０．１として与えたときの短尺側の位置の変化を示す図である。
【図２８】他従来例の振動コンベアの斜視図である。
【符号の説明】
１ 振動コンベア
１” 振動コンベア
２ 振動コンベア
３ 振動コンベア
７ トラフ
１１ 支持体
１６ リニアモータ
１６’ リニアモータ
１７ ２次側部材
１７ａｂ 歯
１８ １次側部材
１９ａ コイル
１９ｂ コイル
１９ｃ コイル
２０ 取付部材
２０’ 取付部材
２０” 取付部材
２１ 支持体
２６ リニアモータ
２７ ２次側部材
２７ａｂ 歯
２８ １次側部材
３０ 慣性体
３０’ 慣性体
３１ 支持体
３６ リニアモータ
３７ ２次側部材
３７ａｂ 歯
３８ １次側部材
４０ 防振ゴム
６０ トラフ
６０’ トラフ
６１ 支持部
６１’ 支持部
６２ 短尺側
６２’ 短尺側
６３ 長尺側
６３’ 長尺側
６５ ばね
６５’ ばね
６９ 振動コンベア
６９’ 振動コンベア
８３ ばね
８３’ ばね
８３” ばね
８４ ばね
８４’ ばね
８４” ばね
８８ ばね
８９ ばね
ｅ 指令信号値
ｅ0 出力
ｅ0 ’ 電流値
ｅ0 ” 電流値
ｅ1 値
ｅ13 値
ｅ2 値
ｅ2 ’ 値
ｅ13 値
ｅP 値
ｅV 値
ｆ 物品の移送方向
ｇ 空隙
ｇ’ 空隙
ｇ” 空隙
Ｋ1 第１ゲイン
Ｋ2 第２ゲイン
Ｋ2 ’ 第２ゲイン
Ｋ3 第３ゲイン
ＫC ゲイン
ＫP ゲイン
Ｌ1 長尺側の長さ
Ｌ2 長尺側の長さ
Ｌ3 長尺側の長さ
Ｌ4 長尺側の長さ
Ｌ5 長尺側の長さ
ｌ1 長尺側の長さ
ｌ2 長尺側の長さ
ｌ3 長尺側の長さ
ｌ4 長尺側の長さ
ｌ5 長尺側の長さ
Ｐ 短尺側の位置
Ｐ0 位置指令値
ｓ’ 空隙
ｓ” 空隙
ｔ’ 空隙
ＸS 短尺側の位置
Ｘ0 位置指令値
ＶS 短尺側の速度
ＶS ’ 短尺側の速度
Ｖ0 速度指令値
Ｖ0 ’ 速度指令値
α 短尺側の加速度
α0 加速度指令値
ΔＰ 偏差
ΔＸ 偏差
ΔＶ 速度偏差
ΔＶ’ 速度偏差
Δα 加速度偏差
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動によって物品を移送する振動コンベアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品を直線状に移送する振動コンベアは移送面を備えたトラフを下流側へ向かって若干上向き傾斜の方向に直線振動させるものが多く、この場合、移送面上の物品は与えられるジャンプ運動を繰り返しながら下流側へ移送される。しかし、金属類の物品を移送する場合にはジャンプ運動をしてトラフの移送面へ落下する時に騒音を発したり、脆い物品を移送する場合には「割れ」や「欠け」を生じたりする。そこで、トラフを水平方向に往復させ、物品をすべり運動によって移送するレシプロコンベアがあるが、この場合、水平方向のみの振動を容易に得るために、加振源としてリニアモータを用いることが特公昭５４−３５３９５公報に開示されている。このリニアモータを加振源として用いた振動コンベアは、例えば図２１乃至図２２に振動コンベア１’として示されている。
【０００３】
この振動コンベア１’は、リンク機構を有した複数（図においては２つ示されている）の支持体１１と、これによって水平方向に振動し得るように支持されたトラフ７と、このトラフ７（このトラフは、一点鎖線で示されている）に取り付けられて、トラフ７を振動させるための加振源であるリニアモータ１６’とから構成されている。そして、トラフ７内には複数の図示しない物品が点在しており、これら図２２において矢印ｆに示すように、左方から右方へ移送される。
【０００４】
なお、トラフ７を支持している支持体１１は、２つの支持部１２、１２’と、トラフ７の底面に上端部１３ａが固定されている可動部１３と、２つの連接部１４とから構成されている。支持部１２、１２’は、逆Ｌ字形状をしており、その底部１２ｂ、１２ｂ’が設置面Ｇに設置されている。支持部１２、１２’の水平端部１２ａ、１２ａ’は、連接部１４の一方の端部１４ａ、１４ａ’と整合し、ここにピンＰを挿通して、ヒンジ部Ｈ、Ｈ’を構成している。他方、可動部１３は、逆Ｔ字形状をしており、その水平端部１３ｂ、１３ｂ’は、連接部１４の他方の端部１４ｂ、１４ｂ’と整合し、ヒンジ部Ｉ、Ｉ’を形成している。すなわち、ヒンジ部Ｈ、Ｈ’、Ｉ、Ｉ’が回動することにより、可動部１３が一点鎖線及び二点鎖線で示すように揺動する。これにより、可動部１３の上端部１３ａが固定されているトラフ７は、物品の移送方向ｆ、すなわち水平方向に振動可能に支持されている。
【０００５】
振動コンベア１’を加振しているリニアモータ１６’は、その拡大斜視図を図２３に示すが、トラフ７の底面に固着されている２次側部材１７と、この２次側部材１７上に、車輪１８ａによって支持されている１次側部材１８とから構成されている。２次側部材１７は、水平部１７ａとこの両端を支持している支持部１７ｂ、１７ｂ’とから構成され、上に開口を向けたコの字形状をしている。この水平部１７ａの上面には、図２３に示されるように、その両側部にトラフ７の長手方向に延びている溝１７ａａが形成され、その中央には、磁性体でなる複数の歯１７ａｂが、物品の移送方向に直角に並んで配設されている。１次側部材１８には、溝１７ａａを回動する車輪１８ａが軸に固定され、これにより１次側部材１８は、所定の空隙ｔ’を有して２次側部材１７上をガイドされて摺動する。更に、１次側部材１８は、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗを有し、この極Ｕ、Ｖ、Ｗには、図２４に示すように、薄板状の永久磁石Ｍが３枚ずつ、同極を向けるように配設されている。なお、このコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、それぞれ１２０度ずつ、異なる３相交流が供給されている。更に、１次側部材１８には、ブロック形状をした慣性体３０が取付部材２０を介して固着されている。すなわち、１次側部材１８は、設置面Ｇから離れた空中に配設されている。なお、リニアモータ１６’には、速度を検出するために公知のリニアエンコーダＥが配設されている。なお、この従来例では、このリニアエンコーダＥから求められた移動距離を時間微分することにより後述する速度Ｖs ”を求めている。
【０００６】
次に、この振動コンベア１’の作用について説明するが、加振しているリニアモータ１６’は、神鋼電機技報告の１２８号ｖｏｌ．３６，Ｎｏ２（１９９１）の第８６〜９３頁に詳しい原理が記載されている、いわば高力密度リニアモータと呼ばれているものである。このリニアモータ１６’は、例えば１次側部材１８のコイル１９ａに、図２４に示す方向に電流を流すと、この電流によって下向きの磁極が発生する。そのため極Ｕにおいて、永久磁石Ｍによって発生している下向きの磁極は強められ、それと逆向きの磁極は打ち消される。このとき、極Ｖ、Ｗは、極Ｕに対してそれぞれ１２０度、２４０度位相がずれているため、コイル１９ｂ、１９ｃは図２４に示される方向に電流が流れる。そのため、極Ｖ、Ｗにおいては永久磁石Ｍによって発生している上向きの磁極は強められ、それと逆向きの磁極は打ち消されることになる。従って、極Ｕ、Ｖ、Ｗにおいて、図２４に示すような磁力線が発生し、すなわち磁気吸引力が２次側部材１７の歯１７ａｂと１次側部材１８の極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生し、１次側部材１８が左方に移動する。
【０００７】
すなわち、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、それぞれ位相差が１２０度ずつずれた交流を流すと、上述した作用により、極Ｕ、Ｖ、Ｗの順番で、代わる代わるに磁気吸引力が、歯１７ａｂと極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生し、これにより１次側部材１８が左方に移動する。このとき、１次側部材１８は車輪１８ａを介して２次側部材１７上を摺動するため、この１次側部材１８の反力を２次側部材１７の水平部１７ａが受ける。従って、２次側部材１７は、１次側部材１８の移動方向と反対側の右方に移動する。すなわち、２次側部材１７が取り付けられているトラフ７も、右方へと移動する。なお、このときには、トラフ７がゆっくりと移動するように、すなわちこれに反力を与える１次側部材１８がゆっくり移動するように、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの電流値を調節する。なお、このとき、すべての支持体１１は、図２２において２点鎖線で示されるように揺動して、トラフ７を支えている。
【０００８】
次に、極Ｕ、Ｖ、Ｗに与えるコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに、逆向きに電流を与える。すなわち、極Ｗ、Ｖ、Ｕの順番で、代わる代わるに磁気吸引力が、２次側部材１７の歯１７ａｂと１次側部材１８の極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間で発生する。この磁気吸引力により１次側部材１８は右方に移動する。このときも、２次側部材１７の水平部１７ａが１次側部材１８の反力を受けるため、２次側部材１７が取り付けられているトラフ７は、１次側部材１８の移動方向と反対側の左方に移動する。このときには、トラフ７を物品の静止摩擦力に打ち勝つ力で左方に移動する（物品に対してトラフ７のみが後退する）よう、１次側部材１８を素早く移動できるように、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃの電流値を調節する。
【０００９】
以上の一連の動作を繰り返すことで、すなわち、トラフ７が物品の移送方向と同じ方向に移動する際には、ゆっくりと、移動方向と反対側に移動する際には、トラフ７のみが後退するようにして、振動コンベア１’は振動し、トラフ７上の物品を右方へと移送する。
【００１０】
このように、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給される電流値を調節することにより、振動コンベア１’の振動が制御されて、トラフ７上の物品が移送されている。振動コンベア１’の上述した一連の動作は、例えば図２５にブロック図として示される制御で行われている。このブロック図では、速度指令値Ｖ0 ”が供給されており、すなわち速度（これは２次側部材１７に対する相対速度である）を与えることにより制御するものである。この速度指令値Ｖ0 ”にリニアモータ１６’の１次側部材１８の速度Ｖs ”に相当する信号をフィードバックし、この速度指令値Ｖ0 ”とリニアモータ１６’の１次側部材１８の速度Ｖs ”との速度偏差ΔＶ”が求められる。そして、この速度偏差ΔＶ”をゲインＫd で増幅して、伝達関数ＫM を有するリニアモータ１６’に与える電流値を定める。すなわち、ゲインＫd で増幅された速度偏差ΔＶ”に応じた電流値を、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに供給する。リニアモータ１６’は、伝達関数ＫM を有し、これによって、リニアモータ１６’の１次側部材１８を加振し、すなわちトラフ７を加振する。
【００１１】
しかしながら、トラフ７を加振するリニアモータ１６’を駆動すると、実際には、その制御回路上で発生するオフセットノイズや外乱や積分不定項などの影響により、１次側部材１８の位置が、振動コンベア１’の振動開始時の位置から徐々にずれてしまう。なおまた、これらの影響は、図２５において、オフセットノイズＮとして示している。
【００１２】
この図２５に示されるブロック図において、１次側部材１８の質量ｍを１、１次側部材１８の減衰率Ｃ＝０、定数Ｋd を１、リニアモータ１６’の伝達関数ＫM を１、オフセットノイズＮを０．１し、図２６に示すように変化する速度（これは、図２５のオシロスコープ５０に表れた波形であり、上述したトラフ７の運動をするために、一方向にはゆっくりと、これと反対方向には素早く設定されている。すなわち、すなわち緩やかな下向き傾斜の直線と急な上向きの傾斜の直線とで示される周期（この波形を明示するため図２６の１周期を一点鎖線で囲んでいる）が繰り返されている。）を速度指令値Ｖ0 ”として与えてシミュレーションを行ったときの、１次側部材１８の２次側部材１７に対する位置の時間的変化を図２７に示す。図２７には、１次側部材１８の位置は時間が増すにつれて累積できに増大しており、すなわち１次側部材１８が初期位置０から徐々に一方向にずれていくことが示されている。
【００１３】
ところで、図２１及び図２２に示されているように、トラフ７を加振しているリニアモータ１６’の１次側部材１８は、２次側部材１７の水平部１７ａ上を可動するように配設されている。しかしながら、２次側部材１７の推力を発生する部分における移送方向ｆの長さＬ1 は有限である。このため、１次側部材１８は、この長さＬ1 の範囲でしか可動できない。しかしながら、上述したように外乱などにより１次側部材１８は段々と一方向に位置がずれていくので、振動コンベア１’を長時間、稼働させると、この長さＬ1 を越えて１次側部材１８が駆動される。このとき、１次側部材１８は２次側部材１７の支持部１７ｂ、１７ｂ’に衝突し、所定の振動を得ることができなくなる。そのため、振動コンベア１が物品を安定して移送できなくなる。加えて、この衝突により、騒音を発生したり、あるいは、１次側部材１８及び支持部１７ｂ、１７ｂ’が損傷を受けたりする。
【００１４】
また、図２８にもリニアモータ３６によって加振される振動コンベア３’が示されているが、これはリニアガイドである複数の支持体３１と、これに水平方向に振動可能に支持されているトラフ７と、このトラフ７を加振するするリニアモータ３６から構成されている。この振動コンベア３’においては、そのリニアモータ３６の１次側部材３８がトラフ７に取り付けられ、その２次側部材３７が弾性体４０を介して設置面Ｇに取り付けられている。この場合においても、１次側部材３８が可動する範囲、すなわち２次側部材３７の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ3 が有限であり、上述したような制御を行うと、リニアモータ３６の１次側部材３８が、初期位置から徐々にずれるため、結局、振動コンベア１’と同様に、安定して振動コンベア３’を駆動することができなかった。
【００１５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、前記リニアモータにより加振する振動コンベアにおいて１次側又は２次側が、常に所定の範囲でのみ可動でき、常に、所定の振動を安定して発生させることができ、トラフ上の物品を確実に移送できる振動コンベアを提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、少なくとも水平方向に振動して物品を移送するトラフ（例えば、本実施例の７；以下、同様）と、該トラフ（７）の底部にその１次側（２８）又はその２次側（１７、３７）が取り付けられ、前記トラフ（７）を加振するリニアモータ（１６、２６、３６）と、前記トラフ（７）を前記水平方向に振動し得るように支持する支持部（１１、２１、３１）とから構成される振動コンベア（１、２、３）において、前記リニアモータ（１６、２６、３６）の１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、前記物品を移送させる移送方向（ｆ）の長さ（Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｌ4 、Ｌ5 ）が大きい長尺側（１７、２７、３７、４７、５８）と、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち前記推力を発する部分における前記移送方向（ｆ）の長さ（ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 、ｌ5 ）が小さく、前記長尺側の前記推力を発生する部分の前記移送方向（ｆ）の両端部間に配置されている短尺側（１８、２８、３８、４８、５７）とを、前記移送方向で連結し、前記移送方向に伸縮するばね（８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”、８５、８５’、８６、８６’）を配設し、該ばね（８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”、８５、８５’、８６、８６’）の復元力により、前記短尺側（１８、２８、３８、４８、５７）が所定位置に戻されるようにしたことを特徴とする振動コンベアによって解決される。
【００１７】
又は、以上の課題は、少なくとも水平方向に振動して物品を移送するトラフ（７）と、該トラフ（７）の底部にその１次側（１８）又はその２次側（１７）が取り付けられ、前記トラフ（７）を加振するリニアモータ（１６’）と、前記トラフ（７）を前記水平方向に振動し得るように支持する支持部（１１）とから構成される振動コンベア（１”）の駆動制御方法において、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、前記物品を移送させる移送方向（ｆ）の長さ（Ｌ1 ）が大きい長尺側（１８）の前記移送方向の両端部間で可動し、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち前記推力を発する部分における前記移送方向の長さ（ｌ1 ）が小さい短尺側（１７）の位置（Ｐ、ＸS ）を検出し、該位置（Ｐ、ＸS ）と位置指令値（Ｐ0 、Ｘ0 ）との偏差（ΔＰ、ΔＸ）を求め、該偏差（ΔＰ、ΔＸ）を所定の第１ゲイン（ＫP 、Ｋ3 ）で増幅した後、フィードバックして、前記１次側（１８）のコイル（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）に供給される電流値を、前記位置（Ｐ、ＸS ）に基づいて定めることにより制御することを特徴とする振動コンベア（１”）の駆動制御方法によって解決される。
【００１８】
このような構成にすることにより、振動コンベアを加振するリニアモータの１次側及び２次側のうち移送方向の長さが小さい短尺側は、常に、ある範囲を有する所定の位置で振動するので、リニアモータの１次側と２次側が衝突することなく、常に安定して振動を行うことができる。また、１次側と２次側が衝突することがないので、騒音の発生及び損傷を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明では、少なくとも水平方向に振動できるように支持され、リニアモータによって加振されるトラフを有した振動コンベアにおいて、リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、物品の移送方向の長さが大きい長尺側と、この長尺側の移送方向の両端部間に配設される短尺側とを、移送方向で連結し、かつ移送方向に伸縮するばねを配設し、このばねの復元力により、前記短尺側が所定位置に戻されるようにする。すなわち、図１５のＡ、Ｂに記載されているように、少なくとも水平方向に振動できるように支持部６１、６１’に支持されたトラフ６０、６０’の底部に、リニアモータ６２、６２’の１次側又は２次側を取り付け、その１次側と２次側のうち、推力を発生させる部分における移送方向の長さが大きい長尺側６３、６３’と、この長尺側６３、６３’の両端部間に配設される短尺側６４、６４’とを、その移送方向で連結し、その方向に伸縮するばね６５’を配設する。これによって、リニアモータ６２、６２’を駆動した場合に、短尺側の位置が大きくずれようとしても、ばね６５の復元力によって、短尺側６４、６４’は、長尺側の所定の位置に戻される。すなわち、リニアモータの短尺側は、常に、所定の位置を中心として振動する。そのため、短尺側が長尺側の長さを越えて駆動されることがないので、すなわち短尺側と長尺側が衝突することないので、常に、安定して振動コンベアはリニアモータにより加振される。従って、常に、所望の振動により振動コンベアが振動されるので、トラフ上の物品を確実に移送方向に移送することができる。また、短尺側と長尺側が衝突することなくいので、従来、衝突によって発生していた騒音や損傷を未然に防ぐことができる。
【００２０】
なお、図１５のＢは、トラフ６０’を加振するリニアモータ６２’の１次側及びこれと空隙ｇ、ｇ’をおいて対向している２次側の一方６２’をトラフ６０’に取り付け、他方６３’を設置面Ｇに配設した振動コンベア６９’を示し、図１５のＡはトラフ６０に取り付けられている１次側及び２次側の一方６３に、他方６２を係合させて、この他方６２を中空に配設した振動コンベア６９を示している。この図１５のＡで、他方６２を中空に配設することにより、トラフ６０を加振する際に発生するリニアモータ６２の反力を低減させている。なお、図１５のＢにおいても、リニアモータ６２の反力を低減させるには、リニアモータ６２’の他方６３’を、防振材又は弾性材料を介して設置面Ｇに配設することよい。
【００２１】
更に、図１５のＡに示すように、１次側及び２次側の他方６３を中空に配設した場合には、他方に慣性質量が固着されており、他方が一方に吊り下げられているように配設するとよい。これにより、短尺側の質量が増大するので、短尺側の可動範囲を小さくすることができる。また、この所定の位置は、長尺側の移送方向の両端部の中央とするのが好ましい。
【００２２】
更に、ばねが自然状態のときに、短尺側が所定の位置となるように配設するのが好ましい。このようにすれば、図９乃至図１１に示すように配設するばねは１つだけでよく、この場合、複数のばねを配設する場合よりも、取り付けが容易である。
【００２３】
又、本発明は、図１６に示すように、少なくとも水平方向に振動できるように支持され、リニアモータで加振される振動コンベアにおいて、リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、物品の移送方向の長さが大きい長尺側の移送方向の両端部間で可動し、推力を発生する部分の１次側と２次側との相対位置ＸS を検出し、この位置ＸS と位置指令値Ｘ0 との偏差ΔＸを求め、この値ΔＸを所定の第１ゲインＫ1 で増幅してた後、フィードバックし、これにより１次側のコイルに供給される電流値ｅ1 を定めて、これを出力ｅ0 としてリニアモータを制御する。これは、いわば、振動コンベアの制御系に、いわば、図１６に一点鎖線で示すようなばね定数ｋが加わった状態と同じになる。そのため、リニアモータを駆動した場合には、短尺側の位置が大きくずれようとしても、短尺側は所定の位置に戻される。すなわち、リニアモータの短尺側は、長尺側のある範囲のみ振動することになる。そのため、短尺側が長尺側の長さを越えて駆動されることがなく、１次側と２次側が衝突することがない。そのため、振動コンベアは、常に、安定して所定の振動でリニアモータにより加振される。従って、トラフ上の物品を確実に移送方向に移送することができる。また、短尺側が長尺側の長さを越えて駆動されることがないので、１次側と２次側が衝突することなく、そのため、衝突によって発生していた騒音や損傷を未然に防ぐことができる。
【００２４】
なお、リニアモータの構造上、１次側及び２次側は、所定の空隙（後述する実施例ではｔ’、ｓ’、ｓ”で示されている）をおいて配設されており、この空隙を保つために、例えば図１乃至図４においては車輪１８ａが短尺側である１次側部材１８に設けられている。このため、短尺側は、車輪１８ａの摩擦力や空気抵抗などにより、厳密には、短尺側は、図１６に示すように、減衰率Ｃを有している。しかしながら、この値は、ごく小さいものであり、通常、無視し得るものである。そのため、例えば指令信号に混入される外乱の種類によっては、図１６に示す制御系、すなわち位置フィードバックにより制御される制御だけでは、振動が発散する恐れがある。そこで、これをも防止するには、図１７及び図１８に示すような振動コンベアに大きな減衰率Ｃを加えたような構造となるように制御とすることが好ましい。すなわち、図１７で示すように、短尺側の速度ＶS ’を検出し、この速度ＶS ’と速度指令値Ｖ0 ’とを比較して、速度偏差ΔＶ’を求め、この速度偏差ΔＶ’を所定の第２ゲインＫ2 で増幅した値ｅ2 を、位置ＸS から求められた値ｅ1 と同様にフィードバックして、前記リニアモータが発生するコイルに供給される電流値ｅ0 を定めて、リニアモータを制御するか、又は図１８で示すように、短尺側の加速度αを検出し、この加速度αと、加速度指令値α0 とを比較して、加速度偏差Δαを求め、この加速度偏差Δαを所定の第２ゲインＫ2 ’で増幅した値ｅ2 ’として、位置Ｘs から求められた値ｅ1 と同様にフィードバックして、前記リニアモータが発生するコイルに供給される電流値ｅ0 ”を定めて、リニアモータを制御する。
【００２５】
また、例えば、回路上に発生するオフセットノイズの影響などにより、図１４のように定常状態において、位置指令値を中心とせずに、位置指令値からずれ量ΔＸf ずれた位置ＸA を中心として振動することがある。この場合には、図１７及び図１８に一点鎖線で示すように、偏差ΔＸを積分した値を所定の第３ゲインＫ3 で増幅して値ｅ13とし、これをフィードバックして、前記リニアモータに供給される電流値を定めるようにすると、そのずれ量ΔＸf をごく小さいものとすることができるので、好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明するが、上記従来例と同様な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１には、第１実施例の振動コンベア１の斜視図が示されており、図２は、その正面図である。本実施例の振動コンベア１は、図２１及び図２２に示した振動コンベア１’とほぼ同様な構造をしており、リンク機構を有した複数（図においては２つ示されている）の支持体１１によって支持されたトラフ７と、このトラフ７に取り付けられて、トラフ７を振動させるための加振源であるリニアモータ１６とから構成されている。そして、トラフ７内には複数の図示しない物品が点在しており、これら図１、図２において矢印ｆに示すように、左方から右方へ移送される。なお、図１のトラフ７は、リンク機構を有した支持体１１及びリニアモータ１６の構造が明示されるように、一点鎖線で示している。
【００２８】
本実施例のリニアモータ１６は、その拡大斜視図が図３に、拡大正面図が図４に示されているが、図２１に示される従来の振動コンベア１’のリニアモータ１６の構成に、ばね８３、８４を配設したものである。その詳細は、図４に示されているが、２次側部材１７の支持部１７ｂ、１７ｂ’に対向する１次側部材１８の側面１８ｃに、孔８１ａを有する止め金８１が設けられている。同様に、１次側部材１８の側面１８ｃに対向する支持部１７ｂ、１７ｂ’の側面１７ｂａ、１７ｂａ’にも、孔８２ａを有する止め金８２が設けられている。更に、この止め金８１、８２の間に、ばね８３、８４がそれぞれ掛着されている。すなわち、ばね８３、８４は、移送方向ｆに伸縮可能に設けられており、１次側部材１８に力が何ら作用しない場合には、これらの付勢力が釣り合うことによって、図４に示すように、１次側部材１８が支持部１７ｂ、１７ｂ’の中間位置となるように設定されている。なお、本実施例では、１次側部材１８のリニアモータ１６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さｌ1 が、２次側部材１７のリニアモータ１６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ1 より小さくなっている。
【００２９】
本実施例では、上述した従来例と全く同様にリニアモータ１６が駆動されて、トラフ７が振動するのであるが、従来例のように、１次側部材１８が、振動の１周期が終了した際にとる位置が、この振動開始時の位置よりもずれる場合には、例えば、その位置が支持部１７ｂ、１７ｂ’の中間地位から支持部１７ｂ’の方向にずれた場合（すなわち図２に示される場合）には、ばね８３、８４が釣り合っている状態から、ばね８３は伸ばされ、ばね８４は圧縮される。そのため、１次側部材１８には、このばね８３、８４の復元力が加わり、上述した所定の位置に戻される。本実施例では、結局、１次側部材１８は、常に、支持部１７ｂ、１７ｂ’の中間位置を中心とし、そこから所定の範囲内で振動する。従って、所定の振動によりトラフ７を加振することができ、安定して、トラフ７上の物品を移送することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例の振動コンベア２について説明するが、上記実施例と同様な部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
本実施例の振動コンベア２では、図５にその斜視図が、図６にその正面図が示されている。本実施例の振動コンベア２は、上記実施例の支持体１１の代わりに、図５示すような複数の支持体２１が、リニアモータ１６の代わりにリニアモータ２６が設けられているものである。なお、図５においても、支持体２１及びリニアモータ２６を明示するため、トラフ７を一点鎖線で示している。
【００３２】
支持体２１は振子機構を有しており、トラフ７の左右に対で、複数対、配設されている。この支持体２１は、底部２２ａを有した逆Ｖ字形状の支持部２２と、トラフ７にピンＰ”によって固定され、支持部２２の頂点にピンＰ’を挿通することにより揺動可能に吊下されている揺動板２３とから構成されている。
【００３３】
他方、図６に示すように、リニアモータ２６は、トラフ７の底面に固着されている１次側部材２８と、この１次側部材２８に挿通している２次側部材２７とから構成されている。リニアモータ２６は、図７にその拡大正面図が示されており、図８には図７における［８］−［８］線方向の断面図が示されているが、１次側部材２８は、その水平部２８ａと、この両端を支持している支持部２８ｂ、２８ｂ’とから構成され、上に開口を向けたコの字形状をしている。なお、支持部２８ｂ、２８ｂ’の上面は、トラフ７に固着されているが、これらは、移動方向に対して平行に配設されている。また、支持部２８ｂ、２８ｂ’の内部に、それぞれ、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗが形成されている。１次側部材２８の水平部２８ａには、非磁性体でなるローラ２９ａが、図８に示すように、その上部が水平部２８ａから突出するように埋設され、２次側部材２７を摺動可能に支持している。すなわち、本実施例においては、２次側部材２７が設置面Ｇから離れた空中に配設されている。２次側部材２７は、トラフ７の長手方向に延びたほぼ直方体形状をしており、トラフ７上の物品の移送方向と平行な２つの側面２７ａには、その上部及び下部に、車輪２９ｂが嵌合する溝２７ａａが設けられている。なお、この車輪２９ｂは、取付部８に上端部を保持している軸９によって軸支されている。そして、その中央には、磁性体でなる複数の歯２７ａｂが、極Ｕ、Ｖ、Ｗに対向するように形成されている。なお、歯２７ａｂと極Ｕ、Ｖ、Ｗとの間は、車輪２９ｂが溝２７ｂに嵌合することにより、空隙ｓ’が設けられている。なおまた、本実施例では、１次側部材２８のリニアモータ２６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さｌ2 が、２次側部材２７のリニアモータ２６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ2 より小さくなっている。
【００３４】
更に、２次側部材２７には、その両側部に取付部材２０’、２０”が設けられ、これには、更に、例えば金属のブロックでなる慣性体３０’が固定されている。また、１次側部材２８の水平部２８ａの、取付部材２０’、２０”に対向する面２８ｂａには、図７で示すように、止め金８１がそれぞれ２つ並設されている。また、取付部材２０’、２０”の面２８ａａと対向する面２０ａ’、２０ａ”にも止め金８２が、それぞれ２つ並設されている。更に、これら止め金８１、８２にばね８３’、８４’がそれぞれ２つ並設されている。すなわち、このばね８３’、８４’は、上記第１実施例のばね８３、８４と同様に、トラフ７上にある物品の移送方向ｆにのみ伸縮し、推力が発生している場合には、釣り合って、１次側部材２８を、長さＬ2 の２次側部材２７の中間位置に保っている。
【００３５】
本実施例の作用は、リニアモータ２６に発生する推力によって２次側部材２７が振動し、これと同時にトラフ７が振動され、その反力により１次側部材２８が可動するが、移送方向にはゆっくりと、その方向とは反対方向には素早く振動させることによりトラフ上の物品を移送することは上記第１実施例と同様である。加えて、１周期の振動が終了して、１次側部材２８が、その振動が開始される前の位置からずれるような位置に停止しようとすると、例えば、取付部２０’の方向に１次側部材２８が、その位置を変えようとするときには、ばね８３’が２つとも伸ばされ、かつばね８４’が２つとも圧縮される。このばね８３’及びばね８４’の復元力により、リニアモータ２６は、振動を開始する前の位置に戻される。従って、本実施例では、１次側部材２８は、取付部２９’、２９”の中間位置を中心として振動することになる。従って、１次側部材２８が取付部２０’、２０”に衝突することはなく、常に、リニアモータ２６により所定の振動を発生することができる。そのため、トラフ７は所定の振動で加振されるので、確実に、トラフ７上の物品を移送することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３実施例について、図９乃至図１１を参照して説明するが、上記実施例と同一の部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施例の振動コンベア３では、図９にその斜視図が、図１０にその正面図が示されている。本実施例の振動コンベア３は、上記実施例の支持体１１、２１の代わりに、図９及び図１０に示すような複数の支持体３１が、リニアモータ１６、２６の代わりにリニアモータ３６が設けられているものである。なお、図９においても、支持体３１及びリニアモータ３６を明示するため、トラフ７を一点鎖線で示している。
【００３８】
本実施例の支持体３１は、リニアガイドであり、これは、地面に配設された固定部３２と、保持部３５によって囲まれて回動可能な複数のボール３４と、この上方に、図示しない直動機構を介して摺動可能に配設されている可動部３３とから構成されている。可動部３３の底面にはこのために例えば凵字形状の直線的な凹所が形成されており、ボール３４はこれにより左右に姿勢保持され転動自在となっており、例えば回転しやすいようにグリース等を供給するようにしてもよい。
【００３９】
本実施例のリニアモータ３６は、その拡大正面図を図１１に示すが、トラフ７に固定されている１次側部材３８と、弾性材料である防振ゴム４０を介して設置面に固定されている２次側部材３７とから構成されている。１次側部材３８は、導体でなるほぼ直方体形状をしており、その上面３８ａはトラフ７に取り付けられている。その下部には、上記第１実施例の１次側部材１８と同様に、それぞれ、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回した３つの極Ｕ、Ｖ、Ｗが形成されている。他方、２次側部材３７は、その中央に１次側部材３８を摺動可能に遊嵌している断面が長方形の孔３７ａが設けられている。すなわち、孔３７ａは、側壁部３７ｓと、前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄによって囲まれている。この孔３７ａの底部３７ｂには、移送方向ｆに直角に並んで複数の歯３７ａｂが、１次側部材３８に対向するように設けられている。なお、この歯３７ａｂと１次側部材３８との間には、非磁性体でなる車輪３８ａによって、空隙ｓ”が設けられている。
【００４０】
更に、２次側部材３７の前壁部３７ｃの孔３７ａ側の面３７ｃａには、孔８２ａ’を有した止め金８２’が固着されている。そして、この面３７ｃａと対向する１次側部材３８の面３８ｃには、孔８１ａ’を有した止め金８１’が固着されている。この孔８２ａ、８１ａにそのフック部８４ａ”が嵌着するように、ばね８４”が配設されている。このばね８４”は、トラフ７の振動方向、すなわち移送方向ｆに伸縮可能であり、その自然状態のときに、図１１に示されるように、１次側部材３８が前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄの中間位置を取る。なお、本実施例では、１次側部材３８のリニアモータ３６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さｌ3 が、２次側部材３７のリニアモータ３６の推力を発生させる部分における移送方向ｆの長さＬ3 より小さくなっている。
【００４１】
本実施例の振動コンベア３は、以上のように構成されるが、本実施例は、上記第１実施例と同様な作用を行う。すなわち、１周期の振動が終了して、２次側部材３７が、振動が開始される前の位置からずれるような場合に、例えば、図１０に示すような後壁部３７ｄの方向にずれた位置となろうとする場合には、ばね８４”は図１１に示される自然状態から伸ばされた状態となる。また、これと反対方向にずれた位置になろうとする場合には、ばね８４”は自然状態から圧縮された状態となる。このばね８４”の復元力により、１次側部材３８は図１１に示すような前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄの中間位置に戻される。従って、本実施例では、１次側部材３８は、この前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄのほぼ中間位置を中心として振動することになる。すなわち、常に、所定の範囲内で、１次側部材３８は振動するので、２次側部材３７の長さＬ3 を越えて駆動されることがない。従って、１次側部材３８が２次側部材３７の前壁部３７ｃ、後壁部３７ｄに衝突することなく、常に、リニアモータ２６によりトラフ７が、安定して所定の振動を行うことができる。従ってトラフ７上の物品を、確実に移送することができる。また、１次側３８と２次側３７とが衝突することにより発生していた騒音や損傷を防止することもできる。
【００４２】
次に、本発明の第４実施例について、図１２又は図１３を参照して説明するが、上記実施例と同一な部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
本実施例の振動コンベアは、全体として１”として示されており、この振動コンベア１”は従来例の振動コンベア１’とほぼ同じ構成を有しているが、その制御は、振動コンベア１’と異なっている。なお、図１３は、図１２のリニアモータ１６’を運動方程式で示したブロック図である。この制御系は、リニアエンコーダＥにより、リニアモータ１６’の１次側部材１８の２次側部材１７に対する位置（すなわち変位）Ｐを検出し、これを時間積分することにより（２次側部材１７に対する相対的な）速度ＶS を検出している。検出された速度ＶS は、速度指令値Ｖ0 （これも２次側部材１７の相対速度として与えられる）と比較されて、その速度偏差ΔＶが求められる。これがゲインＫc で増幅された値ｅV がフィードバックされる。一方、検出された位置Ｐ（これは２次側部材１７に対する相対位置）は位置指令値Ｐ。（これも２次側部材１７に対する相対位置として与えられる）と比較して、その偏差ΔＰ’が求められた後、この偏差ΔＰ’をゲインＫP で増幅し値ｅP がフィードバックされる。そして、これら値ｅV 、ｅP を加算して、リニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃにそれぞれ与える電流値を定めるための指令信号値ｅが求められる。理想的には、これがリニアモータ１６’のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃに伝達されるのであるが、実際には、この指令信号値ｅに、例えば制御回路上のノイズなどのオフセット外乱Ｄが加わったものが、リニアモータ１６’に入力される。リニアモータ１６’は、伝達関数ＫM を有しており、これにより、リニアモータ１６’の１次側部材１８が可動する。
【００４４】
図１３に示す制御系を用いて、シミュレーションを行った結果を、図１４に示す。このシミュレーションでは、図１３に示されるブロック図において、リニアモータ１６’の伝達関数ＫM ＝１、リニアモータ１６’の１次側部材１８の質量を１、位置指令値を０、速度指令値を図２６に示す波形とし、更に、オフセット外乱Ｄを０．１と設定した。図１４に示しされているように、リニアモータ１６’の１次側部材１８の位置は、位置０から正の方向にずれ量ΔＸf ずれたＸA を中心として、約±０．８の範囲で可動する。
【００４５】
このように、本実施例によれば、従来の振動コンベア１’の制御方法を変えるだけで、１次側部材１８を所定（範囲）の位置で可動することができる。従って、リニアモータ１６’の推力を発生する部分の移送方向ｆにおける長さｌ1 が小さい１次側部材１８が、２次側部材１７の長さＬ1 を越えて可動することはなく、１次側部材１８と２次側部材１７とが衝突することがない。そのため、リニアモータ１６’は、常に所定の振動を発生することができ、確実にトラフ７を加振することができる。従って、トラフ７上の物品は、確実に安定して移送方向ｆへと搬送することができる。
【００４６】
以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、以上の実施例では、リニアモータとして、高力密度リニアモータの駆動原理を有するリニアモータ１６、２６、３６を使用したが、勿論、他のリニアモータ、例えば公知のリニアインダクションモータやリニアパルスモータなどを用いてもよい。また、上記実施例では、リニアモータ１６、２６、３６の１次側部材１８、２８、３８と２次側部材１７、２７、３７との間に、所定の空隙ｔ’、ｓ’、ｓ”を設けるように、その間に、例えば車輪１８ａ、２９ｂを配設したが、例えば図１９に示すように、トラフ７に設けられた歯４７ａｂを有する２次側部材４７の側部の上面に溝４７ｂを設け、ここに、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを有した１次側部材４８の逆Ｌ次形状を有したアーム部４８ｄを係合させることによって、所定の空隙ｇ”を保つようにしたリニアモータ４８としてもよい。なお、このリニアモータ４６にばね８８を設ける場合には、２次側部材４７の移送方向ｆの端部にストッパ部材４９を設け、これと、１次側部材４８とに掛着するようにすればよい。
【００４８】
また、上記第１実施例乃至上記第３実施例では、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを有する１次側部材１８、２８、３８が短尺側であったが、必ずしも１次側部材が短尺側であると限定される必要はない。例えば、図２０に示すように、位相差が１２０度ずつずれたコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃを巻回しているＵ極、Ｖ極、Ｗ極の対を、複数対（図２０においては３対）配設した１次側部材５８を長さＬ5 を有する長尺側として、これに対向するように、移送方向ｆに直角に並んだ導体でなる歯５７ａｂを複数、形成した長さｌ5 を有する２次側部材５７を短尺側としたリニアモータ５６としてもよい。この場合でも、１次側部材５８と２次側部材５７とを移送方向ｆに連結するばね８９を設ける。
【００４９】
また、上記第１実施例及び上記第２実施例のリニアモータ１６、２６では、トラフ７に固定されていない１次側部材１８又は２次側部材２７に、取付部材２０、２０’、２０”と慣性体３０、３０’とを設けた。上記実施例では、この取付部材２０、２０’と慣性体３０、３０’を設けることにより、リニアモータ１６、２６の発生する推力によって１次側部材１８又は２次側部材２７に生じる加速度αを小さくして（運動の第２法則より）、１次側部材１８又は２次側部材２７が、２次側部材１７又は１次側部材２８に対してほとんど動かないようにしている。しかしながら、１次側部材１８又は２次側部材２７の質量が充分に大きい場合には、取付部材２０、２０’、２０”及び慣性体３０、３０’を設けずともよい。
【００５０】
また、上記第１実施例乃至第３実施例では、ばね８３、８３’、８４、８４’、８４”を止め金８１、８１’、８２、８２’を用いて、すなわち掛着して配設したが、ばねは移送方向で短尺側と長尺側、すなわち１次側と２次側とを連結し、移送方向も伸縮できるのであれば、どのように配設してもよい。例えば、図２０に示すように、１次側部材５８に孔５８ｈを設け、２次側部材５７に孔５７ｂを設け、ここに介在するようにばね８９を設けるようにしてもよい。
【００５１】
更に、上記第４実施例では、構造的には従来例の振動コンベア１’と全く同じ構造の振動のコンベア１”を用いて説明したが、他の振動コンベアについても、例えば、図２８に示される振動コンベア３’や上記第１実施例乃至第３実施例で説明した振動コンベア１、２、３についても、上記第４実施例で説明した制御を用いるようにしてもよい。短尺側と長尺側とを移送方向に連結し、この方向に伸縮するばね８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”を配設した振動コンベアに上記第４実施例で説明した制御を用いる際には、いわばこのばね８３、８３’、８３”、８４、８４’、８４”により、制御系の位置フィードバックゲインである第１ゲインが大きくなった状態と同じとなるので、そのフィードバッックされるゲインは、この制御を行わない場合より小さくてよい。
【００５２】
また、上記第４実施例では、短尺側である１次側１８の位置Ｐ及び速度ＶS を検出するために、公知の磁気センサを具備したリニアエンコーダを用いた。短尺側の位置や速度（又は加速度）は、他の方法、例えば光センサを具備したリニアエンコーダで検出してもよいし、また、車輪の回転数から位置や速度を検出してもよいし、また超音波を用いて検出してもよい。
【００５３】
また、上記第１実施例ではトラフ７を支持する支持体１１としてリンク機構を持つもの、上記第２実施例では、トラフ７を支持する支持体２１として振子機構を持つもの、上記第３実施例ではトラフ７を支持する支持体３１としてリニアガイドを用いたが、上記実施例の支持体１１、２１、３１は例示であり、その他、トラフ７が水平方向に振動可能で、垂直方向にはほとんど振動しないように支持できる支持体であればどのようなものでもよく、例えば、本願出願人が先に出願した特願平８−１５６０７号に記載されている支持機構であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による振動コンベアによれば、常に、トラフを加振するリニアモータの１次側又は２次側のうち、推力を発生する部分における、物品の移送方向の長さが大きい長尺側の移送方向の両端部間に配設される短尺側が、その長尺側の長さを越えて駆動されることはないので、短尺側が長尺側に衝突することはない。そのため、リニアモータは確実にトラフを所定の振動で加振することができ、確実に、物品を移送することができる。また、衝突しないので、従来、衝突のために生じていた騒音や、リニアモータの損傷などを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による振動コンベアの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例による振動コンベアの正面図である。
【図３】本発明の第１実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図５】本発明の第２実施例による振動コンベアの斜視図である。
【図６】本発明の第２実施例による振動コンベアの正面図である。
【図７】本発明の第２実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図８】図７における［８］−［８］線方向の断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による振動コンベアの斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施例による振動コンベアの正面図である。
【図１１】本発明の第３実施例による振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図１２】本発明の第４実施例による振動コンベアのブロック図である。
【図１３】本発明の第４実施例においてシミュレーションを行ったモデルのブロック図である。
【図１４】図１３に示すブロック図において、位置フィードバックループのゲインを１とし、０．１の外乱が入力されたときの、リニアモータの短尺側の位置の時間的変化を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態による振動コンベアの模式図であり、Ａは、リニアモータの１次側及び２次側の一方をトラフに取り付け、この一方に他方を釣り下げた状態を示し、Ｂは、リニアモータの１次側及び２次側の一方をトラフに取り付け、他方を設置面に配設した状態を示す。
【図１６】本発明の実施の形態による振動コンベアの第１の駆動制御を示すブロック図であり、短尺側の位置をフィードバックして、指令信号を発生している状態を示している。
【図１７】本発明の実施の形態による振動コンベアの第２の駆動制御を示すブロック図であり、短尺側の位置と短尺側の速度をフィードバックして、指令信号を発生している状態を示している。
【図１８】本発明の実施の形態による振動コンベアの第３の駆動制御を示すブロック図であり、短尺側の位置と短尺側の加速度をフィードバックして、指令信号を発生している状態を示している。
【図１９】本発明の振動コンベアに用いられるリニアモータの第１の変形例である。
【図２０】本発明の振動コンベアに用いられるリニアモータの第２の変形例である。
【図２１】従来例の振動コンベアの斜視図である。
【図２２】従来例の振動コンベアの正面図である。
【図２３】従来例の振動コンベアに用いたリニアモータの拡大斜視図である。
【図２４】従来例の振動コンベアに用いたリニアモータの拡大正面図である。
【図２５】従来例の振動コンベアのブロック図である。
【図２６】図２５に示されるブロック図において与えられる速度指令値の時間的変化を示す図である。
【図２７】図２５に示されるブロック図においてノイズを０．１として与えたときの短尺側の位置の変化を示す図である。
【図２８】他従来例の振動コンベアの斜視図である。
【符号の説明】
１ 振動コンベア
１” 振動コンベア
２ 振動コンベア
３ 振動コンベア
７ トラフ
１１ 支持体
１６ リニアモータ
１６’ リニアモータ
１７ ２次側部材
１７ａｂ 歯
１８ １次側部材
１９ａ コイル
１９ｂ コイル
１９ｃ コイル
２０ 取付部材
２０’ 取付部材
２０” 取付部材
２１ 支持体
２６ リニアモータ
２７ ２次側部材
２７ａｂ 歯
２８ １次側部材
３０ 慣性体
３０’ 慣性体
３１ 支持体
３６ リニアモータ
３７ ２次側部材
３７ａｂ 歯
３８ １次側部材
４０ 防振ゴム
６０ トラフ
６０’ トラフ
６１ 支持部
６１’ 支持部
６２ 短尺側
６２’ 短尺側
６３ 長尺側
６３’ 長尺側
６５ ばね
６５’ ばね
６９ 振動コンベア
６９’ 振動コンベア
８３ ばね
８３’ ばね
８３” ばね
８４ ばね
８４’ ばね
８４” ばね
８８ ばね
８９ ばね
ｅ 指令信号値
ｅ0 出力
ｅ0 ’ 電流値
ｅ0 ” 電流値
ｅ1 値
ｅ13 値
ｅ2 値
ｅ2 ’ 値
ｅ13 値
ｅP 値
ｅV 値
ｆ 物品の移送方向
ｇ 空隙
ｇ’ 空隙
ｇ” 空隙
Ｋ1 第１ゲイン
Ｋ2 第２ゲイン
Ｋ2 ’ 第２ゲイン
Ｋ3 第３ゲイン
ＫC ゲイン
ＫP ゲイン
Ｌ1 長尺側の長さ
Ｌ2 長尺側の長さ
Ｌ3 長尺側の長さ
Ｌ4 長尺側の長さ
Ｌ5 長尺側の長さ
ｌ1 長尺側の長さ
ｌ2 長尺側の長さ
ｌ3 長尺側の長さ
ｌ4 長尺側の長さ
ｌ5 長尺側の長さ
Ｐ 短尺側の位置
Ｐ0 位置指令値
ｓ’ 空隙
ｓ” 空隙
ｔ’ 空隙
ＸS 短尺側の位置
Ｘ0 位置指令値
ＶS 短尺側の速度
ＶS ’ 短尺側の速度
Ｖ0 速度指令値
Ｖ0 ’ 速度指令値
α 短尺側の加速度
α0 加速度指令値
ΔＰ 偏差
ΔＸ 偏差
ΔＶ 速度偏差
ΔＶ’ 速度偏差
Δα 加速度偏差
Claims (3)
- 少なくとも水平方向に振動して物品を移送するトラフと、該トラフの底部にその１次側又はその２次側が取り付けられ、前記トラフを加振するリニアモータと、前記トラフを前記水平方向に振動し得るように支持する支持部とから構成される振動コンベアにおいて、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち推力を発生する部分における、前記物品を移送させる移送方向の長さが大きい長尺側と、前記リニアモータの１次側及び２次側のうち前記推力を発する部分における前記移送方向の長さが小さく、前記長尺側の前記推力を発生する部分の前記移送方向の両端部間に配置されている短尺側とを、前記移送方向で連結し、前記移送方向に伸縮するばねを配設し、該ばねの復元力により、前記短尺側が所定位置に戻されるようにしたことを特徴とする振動コンベア。
- 請求項１に記載の振動コンベアであって、
前記トラフに固定された前記リニアモータの１次側及び２次側の一方と所定の空隙をおいて対向している前記リニアモータの１次側及び２次側の他方が、設置面に配設されていることを特徴とする振動コンベア。 - 請求項２に記載の振動コンベアであって、
前記リニアモータの１次側及び２次側の他方が、防振材又は弾性体を介して、前記設置面に配設されていることを特徴とする振動コンベア。
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