JP4512694B2 - コンベアユニットおよびゾーン制御式コンベアシステム - Google Patents
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Description
特許文献1には、このようなコンベアシステムが開示されている。
特許文献2に開示されたコンベアユニットは、モータまたは駆動ローラの回転速度に応じたパルスを発生させ、発生したパルスを予め定めた基準パルスと比較することにより、被搬送物の搬入や搬出を判別するものである。
これら、特許文献2,3に開示されたコンベアユニットによれば、センサを要することなく被搬送物の搬入や搬出を判別することができ、省コスト化やシステム構築の手間を削減することが可能である。
また、特許文献3に開示されたコンベアユニットは、モータを正逆転しなければ被搬送物の搬送状態を検知することができず、搬送状態が検知されるまでに時間を要するために改善が望まれていた。
図14はこのような従来の構成のコンベアユニット100の動作原理を示す構成図である。コンベアユニット100は、駆動制御部101、モータ駆動部102およびモータ103を備えている。
図15は、図14のコンベアユニット100において、モータ103の回転子(不図示)を外力によって回転させたときの回転位置検知信号と起電力とを時間軸を揃えて示したグラフである。
しかし、コンベアユニット100の敷設場所では、隣接する他のコンベアユニット100などから生じる磁界や接地電位の変動などが生じ易く、電機子コイルに多くのノイズ成分が重畳する。
これにより、回転検知手段において適宜の閾値を設定することにより、ノイズによる誤動作を排除しつつ外力によるモータ回転の発生を短時間に的確に検知することが可能となる。
しかし、短絡時の抵抗成分が低くなるに連れて、また、短絡時間が長く短絡周期が短くなるに連れて、回転子に加わる発電制動力が増大するため、微小外力による回転子の回転が抑えられて回転検知が困難になる。
また、本発明によれば、被搬送物がコンベア上で滑りを生じない限り、搬送速度に拘わらず被搬送物を所定位置まで搬送可能である。
これにより、コンベアユニットのモータの駆動中は、隣接するコンベアユニットに在荷信号や駆動状態信号を出力して被搬送物の搬入を阻止することができ、被搬送物の搬入検知が行われない不具合を回避して安定した搬送制御を行うことが可能となる。
請求項6,7に記載の発明によれば、被搬送物の有無を検知するセンサを要することなく、搬入された被搬送物を所定位置に停止させることができ、設計の容易なコンベアユニットを提供できる。
請求項8に記載の発明によれば、被搬送物の搬入検知が行われない搬送状態を回避して搬入を確実に検知することができ、安定した搬送制御を行うことのできるコンベアユニットを提供できる。
請求項9,10に記載の発明によれば、請求項1〜8のコンベアユニットを用いることによって各制御ゾーン毎に連携した搬送制御を行うことのできるゾーン制御式コンベアシステムを提供できる。
図1は本発明の実施形態に係るコンベアユニットに設けられるコントローラおよびモータのブロック構成図、図2はコンベアユニットのモータの内部構造を示す模式図、図3はモータの駆動信号を示す説明図、図4はコントローラのモータ駆動部周辺の具体的な回路例図である。また、図5(a)はコントローラの断続手段で生成される断続信号とモータの電機子コイルの起電力および回転位置検知信号とを時間軸を揃えて示すグラフ、同図(b)は(a)の断続信号および起電力を時間軸を拡大して示したグラフである。
モータ30はブラシレスモータであり、図2の様に、円筒形のロータ(回転子)31の内部中心軸上に固定子32を配した構造である。
尚、本実施形態に採用するモータ30は磁極数が4,固定子32のスロット数が6の3相型ブラシレスモータであるが、図1,図2,図4では、磁極数が2,スロット数が3の3相型ブラシレスモータとして簡略化して記載している。
駆動制御部14は、制御回路部11の各部の制御を統括するもので、CPU(中央処理装置)によるデジタル制御を行う。
尚、図3に示す各駆動信号は、回転位置検知手段33の検知信号、則ち、ロータ31の回転速度に応じて、上記位相関係を維持しつつ周波数を変動させて生成されるものであり、駆動信号の周期はロータ31の回転速度に応じて変動する。
断続手段15は、駆動制御部14から指令信号を受けると、信号発生部15aで断続信号を生成してスイッチング素子15bを開閉制御し、これによってモータ30の電機子コイル32a,32cの両側の端部32d,32fを抵抗16を介して短絡、開放を繰り返す機能を有する。
則ち、回転検知部17は、ロータ31が外力によって回転したときに生じる起電力を監視することにより、当該起電力が所定レベルを超えたときにロータ31が回転したことを検知して駆動制御部14へ回転検知信号を出力する動作を行う。
また、駆動制御部14は、下流側コネクタ12を介して下流側のコントローラ10から在荷信号が伝送されたときに、被搬送物が下流側へ搬送されたものとして在荷信号の出力を停止する動作を行う。
則ち、回転数積算部18は、駆動制御部14の指令信号を受けてからロータ31の回転数の積算値が所定値に至ったときに駆動制御部14へ制御信号を出力する動作を行う。
モータ駆動部20は、図4の様に、通電制御部21と上アーム制御部22および下アーム制御部23を備えて構成される。
これらの各トランジスタQ1〜Q6には、コレクタ・エミッタ間に逆並列に保護ダイオードD1〜D6が各々接続されている。
また、抵抗16bの端子電圧を起電力の検知信号として回転検知部17へ入力する回路構成としている。
外力によるモータ30の回転検知は、モータ30の非駆動時に行われる。則ち、外力によるモータ30の回転検知は、駆動制御部14からモータ駆動部20へ搬送指令信号が伝送されず、モータ駆動部20の通電制御部21による正電源の供給が遮断されている期間に行われる。
この待機状態において、ロータ31が外力を受けて回転すると、回転速度に応じた起電力が電機子コイル32a〜32cに誘起される。断続信号によってトランジスタQ4が導通すると、電機子コイル32a,32cに誘起された起電力によって、電機子コイル32cからトランジスタQ4、抵抗16bおよび抵抗16aを介して電機子コイル32aに至る閉回路L1に電流が流れる。
発生した逆起電力は、電機子コイル32aから抵抗16a、16bおよび保護ダイオードD4を介して電機子コイル32cに至る閉回路L2を流れ、図5(a),(b)の様に、抵抗16bの両端に大きな逆起電圧を発生させる。
この逆起電圧を回転検知部17に出力することにより、ロータ31の外力による回転を検知する構成としている。
また、回転位置検知信号の2パルス目近傍、則ち、ロータ31が2回転する時点(図5aのB点)では、略7Vを超える起電力が得られることが分かる。
尚、図5(a)に示す起電力は、図4の抵抗16bの両端の電圧レベルを示している。
一方、前記図15に示した構成では、駆動ローラが外力によって5m/minの周速で回転するB点において得られる起電力は僅かに1V程度であり、本実施形態の構成によって遙かに高い起電力が得られることが分かる。
図6はゾーン制御式コンベアシステムの平面図および側面図、図7は図6のコンベアシステムのコンベアユニット同士の接続図、図8は図6のコンベアシステムにおいて実施される一つの搬送形態の説明図、図9は図8の搬送形態における各部の動作を示すタイムチャート、図10は図6のコンベアシステムにおいて実施される別の搬送形態の説明図、図11は図10の搬送形態における各部の動作を示すタイムチャート、図12は図6のコンベアシステムにおいて実施される更に別の搬送形態の説明図、図13は図12の搬送形態における各部の動作を示すタイムチャートである。
コンベアユニット2は、平行に配置された左右一対のサイドフレーム3,3間に、一つの駆動ローラ5と複数のフリーローラ6を搬送方向に所定間隔で軸支した構成である。駆動ローラ5は駆動源となるモータ30を内蔵したモータ内蔵ローラであり、フリーローラ6は自由に回転するローラである。
本実施形態では、ユニットの略中央部に一つの駆動ローラ5を配し、他はフリーローラ6としている。
隣接するコンベアユニット2は、図7の様に、コントローラ10の下流側コネクタ12と下流側に隣接するコントローラ10の上流側コネクタ13との間を接続ケーブル8で順次渡り接続している。
(1)自ゾーンの在荷信号(駆動制御部14から出力)
(2)自ゾーンの駆動状態信号(駆動制御部14から出力)
(3)次ゾーンの在荷信号(下流側コネクタ12を介して受信)
(4)次ゾーンの駆動状態信号(下流側コネクタ12を介して受信)
(5)次々ゾーンの駆動状態信号(下流側コネクタ12を介して受信)
従って、コントローラ10は、モータ30の駆動中における被搬送物の搬入を阻止するべく、前記信号を参照することにより、以下に述べる搬送条件に従って被搬送物を切り離しつつ搬送制御を行う構成としている。
次ゾーンおよび次々ゾーンが非駆動中であり、且つ、次ゾーンに被搬送物が
存在しないとき。
(2)自ゾーンの被搬送物を次ゾーンに搬送しない条件
1.次ゾーンに被搬送物が存在するとき。
2.次ゾーンが駆動中のとき。
3.次ゾーンが次々ゾーンへ被搬送物を搬出中のとき
また、次ゾーンから次々ゾーンへの搬出中の判別は、次ゾーンから駆動状態信号が出力され、且つ、在荷信号の出力が停止する状態を参照して判別する。
この状態は、制御ゾーンAにおいて、被搬送物を次ゾーンへ搬送する条件に適合した状態である。従って、制御ゾーンAのコントローラ10は、駆動制御部14で搬送可能と判別して駆動ローラ5を駆動してワークWを下流側へ向けて搬送駆動する。
これにより、回転検知部17はモータ30の回転に伴うワークWの搬入を検知して回転検知信号を駆動制御部14に出力する(図9参照)。
駆動制御部14は回転検知部17から伝送される回転検知信号を受けて在荷信号を出力すると共に、回転数積算部18へ制御信号を送出してモータ30の回転数の積算を開始する(図9参照)。
これにより、図8(c)の様に、制御ゾーンBで搬入が検知されたワークWは、制御ゾーンAの搬送駆動の停止に伴い僅かに下流側へ移動して一旦停止する。ワークWの停止に伴い、制御ゾーンBの回転検知部17は回転検知信号の出力を停止する。
ワークWを制御ゾーンB内で搬送中に、回転数積算部18の積算値が所定値に至ると、駆動制御部14は、制御ゾーンCおよび制御ゾーンDから伝送される在荷信号および駆動状態信号を参照する。参照の結果、制御ゾーンCにワークWが存在するため、下流側への搬送が禁止されると判別し、モータ30の駆動を停止すると共に、回転数積算部18の積算値をリセットし、駆動状態信号の出力停止する。これにより、ワークWは、制御ゾーンBの所定位置Pに停止する。
しかし、制御ゾーンAでは、図12(a)〜(c)に示す期間、則ち制御ゾーンCが非駆動中になるまでの期間は次ゾーンへの搬送が禁止される。則ち、図12(d)の様に、ワークW2の制御ゾーンDへの搬入が検知されて制御ゾーンCが駆動状態信号を停止するまでは、下流側への搬送が禁止される(図13参照)。
そして、搬送が開始されたワークW1は、下流側の各制御ゾーンB,C・・において、搬送条件に従ってワークW2と切り離されつつ下流側への搬送制御を行う。
これにより、ワークWの存在の有無を検知するためのセンサが不要となり、省コスト化を図りつつシステム構築の容易なゾーン制御式コンベアシステム1を提供することが可能となる。
例えば、前記実施形態で示したコンベアユニット2は、断続手段15の信号発生部15aによってモータ駆動部20の下アーム制御部23に設けたトランジスタQ4をオン・オフする構成としたが、トランジスタQ5またはトランジスタQ6を断続する構成を採ることもできる。また、抵抗16bの接地側への接続を正電源側へ変更することにより、上アーム制御部22に設けたトランジスタQ1〜Q3のいずれかをオン・オフして逆起電力を発生させる構成を採ることも可能である。
この構成を採用することにより、前記実施形態に比べてより早い時点で被搬送物の下流側への搬送を開始させることができ、搬送効率を一層向上させることが可能となる。
2 コンベアユニット
5 駆動ローラ
10 コントローラ
14 駆動制御部
15 断続手段
15a 信号発生部
15b スイッチング素子
17 回転検知手段(回転検知部)
18 回転数積算手段(回転数積算部)
20 モータ駆動部
30 モータ(ブラシレスモータ)
31a,31b 永久磁石
32a,32b,32c 電機子コイル
33 回転位置検知手段
Q1〜Q6 スイッチング素子
W,W1,W2 被搬送物
Claims (10)
- 被搬送物を搬送する駆動ローラと、当該駆動ローラの駆動制御を行うコントローラとを有するコンベアユニットであって、
前記駆動ローラは永久磁石と複数の電機子コイルを内蔵したモータを駆動源とし、
前記コントローラは、少なくとも一つの電機子コイルと接続されて形成された回路の短絡と開放を繰り返す断続手段と、当該断続手段により前記回路が開放された際に電機子コイルで誘起される起電力に基づいて外力によるモータ回転の発生を検知する回転検知手段とを備えたことを特徴とするコンベアユニット。 - 前記コントローラは、前記モータの非駆動時において断続手段による動作を継続した状態で待機し、前記回転検知手段によってモータの回転が検知されたときは、被搬送物が搬入されたものと判別して在荷信号を出力することを特徴とする請求項1に記載のコンベアユニット。
- 前記断続手段は、断続信号を発生する信号発生部と、当該信号発生部で発生した断続信号によって前記電機子コイルの短絡、開放を行うスイッチング素子とを備えて構成されることを特徴とする請求項1または2に記載のコンベアユニット。
- 前記モータは、回転子の回転位置を検知する回転位置検知手段を有したブラシレスモータであり、前記コントローラは、回転位置検知手段の検知信号に基づいて駆動信号を生成する駆動制御部と、生成された駆動信号によって複数のスイッチング素子を開閉制御しつつ各電機子コイルへの通電制御を行うモータ駆動部とを備え、
前記モータ駆動部の少なくともいずれかのスイッチング素子を、前記断続手段のスイッチング素子として兼用することを特徴とする請求項3に記載のコンベアユニット。 - 前記コントローラは、外部から伝送される在荷信号を受信可能であり、前記在荷信号の出力中に外部からの在荷信号を受信したときは、被搬送物が搬出されたものとして在荷信号の出力を停止することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載のコンベアユニット。
- 前記コントローラは、前記駆動ローラまたは当該駆動ローラを回転駆動するモータの回転数を積算する回転数積算手段を備え、前記回転検知手段によって被搬送物の搬入が検知された時点から積算される回転数が所定値に至るまでは、前記モータを駆動して被搬送物をコンベア上の所定位置まで搬送することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のコンベアユニット。
- 前記コントローラは、時間を計時する計時手段を備え、前記回転検知手段によって被搬送物の搬入が検知された時点から所定時間が経過するまでは、前記モータを駆動して被搬送物をコンベア上の所定位置まで搬送することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のコンベアユニット。
- 前記コントローラは、モータの駆動中を示す駆動状態信号と在荷信号とを外部に出力可能であると共に、外部から伝送される複数の駆動状態信号と在荷信号とを入力可能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のコンベアユニット。
- 被搬送物の搬送方向に並ぶ複数の制御ゾーンに区分され、各制御ゾーン毎に請求項1乃至8のいずれか1項に記載のコンベアユニットを配して形成されることを特徴とするゾーン制御式コンベアシステム。
- 各制御ゾーンに属するコントローラは、駆動状態信号または在荷信号の少なくともいずれかの信号を上流側に隣接する複数の制御ゾーンへ出力可能であると共に、下流側に隣接する複数の制御ゾーンの駆動状態信号または在荷信号の少なくともいずれかの信号を入力可能であることを特徴とする請求項9に記載のゾーン制御式コンベアシステム。
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