JP5660686B2 - 磁気駆動ローラを有するコンベヤベルト装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトに関し、特に製品の転送、選別、個片化、分離、方向及び加速のような材料ハンドリング機能を提供するローラを有するコンベヤベルトに関するものである。なかでも本発明は、選択された材料ハンドリング機能を実行するために回転する磁気駆動ローラを採用した改良コンベヤベルト装置に関するものである。

コンベヤベルトは、工場、プラント、製造施設内等の製品、パッケージ、食品、機械部品等を、ある場所から別の場所に移動するような場合に使用される。いくつかのケースでは、１つのコンベヤベルトから排出ポイントに、または１つのコンベヤベルトから別のコンベヤベルトにパッケージ、製品、または他のアイテムを転送する必要がある。コンベヤベルトに関連する多くのそのような材料ハンドリング機能がある。

特殊な材料ハンドリング機能を有するコンベヤベルトに関する特許が発行されている。以下に示すいくつかの特許は、コンベヤを順に下に保持するか、またはトラッキング（すなわち、どちらか一方にスライドしないようにすること）用に磁石を使用している。表はこのような特許文献例の一覧である。リストは、番号順である。リストの順番に意味はない。以下の米国特許公報は、参照として本明細書に援用されている。

本発明は、複数のローラをもつコンベヤベルトと、コンベヤベルトを通過し、ローラと相互作用して当該ローラの回転に影響を与える磁場とを備え、磁場は静止した磁石により生成されるコンベヤを提供する。

本発明の別の態様では、製品の移送方法が提供されており、この方法が、（ａ）コンベヤベルトのローラの上で製品を支持すること、（ｂ）スイッチドリラクタンスモータ、電磁石、または永久磁石により生成される磁場下にローラを置くことであって、磁石を通過するコンベヤベルトの直線移動がロータに回転動作を与えること、（ｃ）磁場で回転方向にローラを回転させること、及び（ｄ）回転ローラでコンベヤベルトに沿って、１つ以上の製品を前進させることを備える。

本発明のさらに別の態様では、コンベヤは、ローラを複数有するコンベヤベルトで構成されている。各ローラは、ロータと回転軸を持っている。ローラのロータとの結合磁場に置かれたステータは、ロータとスイッチドリラクタンスモータを形成する。ローラは、スイッチドリラクタンスモータによって制御され、ローラがスイッチドリラクタンスモータによって生成された磁場と接触することで回転軸周りに回転する。

別のバージョンでは、本発明のモジュラーベルトはヒンジでコンベヤベルトを形成するため、端から端まで連結された一連のベルトモジュールを提供する。少なくともモジュールの１つは、第１端からベルトの進行方向の第２端に延びる本体部分を提供する。ヒンジエレメントは本体の最初の端に沿って設けられている。ヒンジエレメントはまた、本体の第１端に沿って設けられている。 ２つのベルトモジュールのヒンジエレメントは、交互に配置され、ヒンジピンで一般的に接続されている。各モジュールは、最初の搬送面と一般的にスプロケットまたは他の回転部材とともに駆動される第２表面を有する。

少なくとも一つの空洞部が、本体部に形成されている。その空洞部は、搬送面と連絡している。空洞部内には、ローラが軸周りに回転自在に回転するように配置されている。そしてローラの一部が、搬送面上を搬送される製品と噛み合うように搬送面上に出ている。

さらに別のバージョンでは、少なくともいくつかのローラは、鉄または磁性を有するロータを有する。ローラは、例えばプラスチック製のシェルで覆われるかクラッドで、内部に鉄のロータを有することができる。磁気は、ロータが通過時ロータを回転させるために使用されるか、選択した場所の隣に位置している。１つまたは複数のローラの回転は、達成すべきパッケージ処理機能を可能にする。例えば、ローラは、最初のコンベヤベルトから排出付近又は第２コンベヤベルトにパッケージを移送するために回転させることができる。

さらに別のバージョンでは、ローラは可変リラクタンスまたはスイッチドリラクタンスモータを使用して回転する。永久磁石または電磁石は、そのような最小抵抗のパスを達成する磁束線により、鉄や鋼のような軟磁石材料を引付ける。（磁束に対する抵抗はリラクタンスと呼ばれる）。これが多くの電気モータが動作する基本原理である。これらのモータは、可変リラクタンスモータ（ＶＲＭ）またはスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）と呼ばれ、ロータとステータからなる。モータは、ステータ極とロータ極の数によって記述される。

ステータは、円形状に配置された電磁石を有し、ロータは、フェライトや珪素鋼板などの透磁性材料でできている。ロータ内には配線がない。ロータの形状は、それが回転すると、緻密な金属（極）と空気の領域が交互になっているようなものである。ステータの電磁石は、ロータ極のいずれかが常にステータに引かれ、交互にオンとオフを切り替え、回転を引き起こす。

スイッチドリラクタンスモータは、本来的にシンプルで効率的です。あらゆる回転電動モータは、そのステータとロータを展開し平面化できる。本発明の第２の実施形態は、リニアモータを採用している。スイッチドリラクタンスモータのステータは、基本的にステータの近くの適切な形状を持つロータを推進するために直線的にレイアウトされている。ロータは電磁石（制御操作のための、例えば、コンピュータ制御）または永久磁石（連続運転のため）のいずれかを持つステータによって起動することができる。これは、磁気駆動ローラの基本である。

ロータは、プラスチックまたは類似の耐摩耗性材料の中にカプセル化され、それが自由に回転するように車軸や軸受のコンベヤベルトに取り付けることができる。ステータは、コンベヤフレームに固定され、永久磁石または電磁石のいずれかの配列で構成される。ステータによるロータへの出力は、エアギャップの磁束密度と磁極面の表面積の二乗に比例する。

ステータによりロータに与えられる力は、ステータの磁極面とロータ磁極面間の距離の関数である。この距離は、磁気回路のエアギャップを定義する。この機能は非常に非線形であり、エアギャップ長の増加に伴いこの力は非常に急速に落ちる。

ロータは、長方形の溝を持ち、らせん状または以下の曲線で円柱に巻き付けられる。ロータが取り付けられているベルトは、例えば射出成形フェライトで構成することができる。フェライトのベルトは、磁気回路のリラクタンスを低減する。ロータは、ロータの任意の行の選択的制御でベルトに取り付ける。

ローラの回転方向はらせん状のロータ溝の“利き手”（時計回りまたは反時計回りのねじれ）によって決定される。磁束は、最初にロータの前に集中し、ベルトの動きは、ロータの前面から背面まで移動する最大磁束密度の場所になる。ステータコイル（タンデムで取り付けられている）数とベルト速度は、モータ動作の最大持続時間を決定する。その結果速度はベルト速度とロータにより生成された横方向速度のベクトル和になる。

ロータは、Ｃ−コアの電磁石ステータ上を通過する際、個々に搭載され、制御されるロータ配列になれる。カップリングはベルトとステータコイルの間のギャップを小さくすることができる（例えば、約０．０２５インチと０．０７５インチ間）ことを条件に高くなる。磁場強度は、様々な動的負荷に対して調整することができる。

ロータは異なる幾何学形状を使用して、多種多様のらせん形状を使用して作ることができる。ロータは、半回転してねじれた鋼帯の形でもよい。ロータは、プラスチック製の棒に取り付けられた緩いコイル状の４回転した鋼製バネの形でもよい。ロータは３と１／４回転でカットされた棒鋼の形にすることで３極にすることもできる。ロータは、２極を持つ半回転して撚った棒鋼の形でもよい。回転角度を有する磁気抵抗（リラクタンス）の変化が非常に高いと高トルクを生じる。ロータは４極を有する半回転の棒鋼ローラの形でもよい。このロータ配置で、大きな表面積上で作動する複数のステータ磁石の円滑かつ効率的な操作が可能となる。

一実施形態では、磁場は複数の磁石の形をしていて、各磁石は磁極面の幅と好ましくはほぼ等しい幅を有する。各ローラは、鉄または磁性ローラと、プラスチックまたは他の非磁性材料の外側カバー、ケーシング、カプセル、またはクラッドとの組み合わせとすることができる。

本発明は、第１方向に駆動されるコンベヤベルトを使用した製品の移送方法を提供する。コンベヤベルトは転送ローラを有するセクションが含まれている。転送ローラ（またはローラ自体が磁性をもつか磁石で構成されている場合は、材料が磁石に引き付けられ、この場合は磁場がローラと共に走行する）は、磁場を横切るコンベヤベルトで動く。磁場は、第１方向即ちコンベヤベルトの移動方向に対して一般的に横方向の選択方向にローラを回転させる。（磁場は、加速、減速、またはローラの制動ができる）。この方法は転送ローラを使用してコンベヤベルトから１つ以上のオブジェクトを転送することで完了する。転送ローラを回転させるには、第１方向（ベルトの進行方向）と角度を有する軸周りに各転送ローラを回転させることを含めることができる。

特性、対象、及び本発明の利点を更に理解するために、以下の詳細な説明を図面と併せて参照され、その際参照符号はエレメントと下記内容を表す。
図１は、本発明の装置の一実施形態の斜視図である。 図２は、本発明の装置の別の実施形態の斜視図である。 図３は、本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図４は、本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図５は、単一角のローラベルトを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図６は、デュアルアングルローラベルトを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図７は、ロータを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図８は、ロータを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図９は、ロータを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図１０は、ロータを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図１１は、ロータを示す本発明の装置の一実施例の部分斜視図である。 図１２は、本発明の装置の実施形態の一部の斜視図である。 図１３は、図１の実施形態の拡大斜視図である。 図１４は、本発明の装置の一実施形態の断片の図である。 図１５は、本発明の装置の一実施形態の斜視図である。 図１６は、本発明の装置の別の実施形態の概略平面図である。 図１７は、本発明の装置の別の実施形態の概略平面図である。 図１８は、本発明の装置の別の実施形態の部分斜視図である。 図１９は、本発明の装置の別の実施形態の分解斜視図である。 図２０は、本発明の装置の好ましい実施形態の概略端面図である。 図２１は、本発明の装置の好ましい実施形態の概略端面図である。 図２２は、本発明の装置の好ましい実施形態の概略端面図である。 図２３は、磁気分析を示す本発明の装置の別の実施形態の模式図である。 図２４は、本発明の装置の別の実施形態の模式図である。 図２５は、本発明の装置の代替実施形態の回路図である。 図２６は、ステータのモジュールの電子回路のブロック図の形態で本発明の装置の別の実施形態の模式図である。 図２７Ａと２７Ｂは、双方向のロータを含む本発明の装置の一実施例の部分的な斜視図である。 図２８は横ローラを含む本発明の装置の一実施例の分解図である。

図１と３に、１０で一般的に指定された本発明の装置の実施例を示す。コンベヤベルト装置１０は、パッケージまたは製品１１の分離または加速機能を実行するために使用される。図１において、コンベヤベルト装置１０は、図１５のモジュール１８のような１またはそれ以上のベルトモジュールの一連の行で構成されたベルトコンベヤ１２を使用している。

各モジュール１８は、複数ローラ２１を提供する。ローラ２１は、インラインベルトローラである。即ちそれらは、ベルト移送方向４６にインラインに、又は平行に製品を加速するために配置されている。インラインローラは、ベルト移送方向に垂直に軸１３上を回転する。図１５では、各ローラ２１は、ベルトの空洞部から延びて、モジュール１８の上面２２を通過する。しかし、インラインベルトローラは、ベルト上面上に完全に存在するか、または反対側の底部ベルト表面１４を越えて出ることができる。

各モジュール１８は、別のモジュールに接続するための目２７、２８を提供するためリンク２９、３０を有する。モジュール１８は１つの列の端から端まで、又は好ましくはレンガを積んだようなパターンで、モジュールの一連の行の側面から側面までかつ端から端まで接続できるように一致して構成できる。モジュール１８のようなモジュールのいくつかの行は、コンベヤベルト１２を形成するために端から端まで接続されている。このような場合には、モジュールのいずれかの行のリンクは、モジュールの次の行のリンクに接続する。ピン１５は、別の行のリンクに他行のリンクを接続するために使用される。

モジュラーコンベヤベルト１２を形成するために、反対側の端部に沿って、ヒンジで端から端まで、１対のモジュールまたはモジュールの行１８を他のモジュールと、コンベヤベルト１２を作るためリンク２９はリンク３０と接続される。開口部２７と２８が整列されるように、例えば、モジュール１８のリンク２９はヒンジで同一モジュールの反対側の端にあるリンク３０と連結することができる。ヒンジピン１５は、整列された目（即ち開口部）２７、２８を通して配置することができる。

各インラインベルトローラ２１は、ロータ２０を有する。ロータ２０の例を、例示目的のため取り外したローラの外周と共に図３に示す。各ロータ２０は、永久磁石や電磁石、または可変リラクタンスモータやスイッチドリラクタンスモータのステータの複数の磁石から発生する磁場によって回転される。

図３に、複数の磁石４０を離れた位置で示す。図３のロータ２０は４極ロータで、各磁極は４１によって指定される。各磁極４１は、磁極面４２を有する。平行磁極は、ロータ軸方向に沿って直線的に延びている。一実施形態では、磁極面４２は、磁石４０の幅４４とほぼ等しい幅４３とすることができる。図１５のローラ２１は、ロータ２０とカプセル、クラッド、被覆、またはプラスチックなどの非金属材料のコーティングからなる。

操作では、コンベヤベルトモジュール１８と他のモジュールは、ベルト移送方向４６に進んでいる。磁石４０は、カプセル化されたロータ２０からなるインラインローラ２１を有する走行ベルトのモジュール１８の下に配置されている。モジュール１８が磁場（上矢印と下矢印４５、４５’で示される。図３に２つの磁石を示す）を通過する時、各ローラ２１のロータ２０は、磁場４５、４５’の影響下に落下することで回転する。磁石４０は静止しており、モジュール１８の下に位置付けられる。ローラ２１は、矢印４６の方向に、モジュール１８と共に移動する。

磁場４５はローラ２１を整列させ、ロータ２０の各磁極４１の磁極面４２は、１つの磁石または磁石４０を整列させる。図３では、磁石の行は行４７〜５４に指定されている。 矢印４５と４５’が反対の方向で表示されているように、磁石は行から行へ交互に極性を変化させる。図３では、ロータ２０が、磁極４１が行５１で指定される磁石の行を整列させる位置に達している。

行５１の磁石４０は、ロータ２０の磁極４１が行５１の磁石４０を整列するように、磁極４１を引付けている。コンベヤベルトが継続的に前進して、行５２の磁石４０を整列するため、図３の位置５５に、ロータ磁極４１を配置する位置にローラ２１とロータ２０が到る。コンベヤベルトが継続的に前進して、行５３の磁石４０を整列するように、ロータ磁極４１が位置５６に到る。その結果、図１のコンベヤベルト１２中のインラインベルトローラ２１は、コンベヤベルトの下に在る磁石によって生成される磁場の影響を受けて、ベルト移送方向４６に回転し、ベルトに沿って前方にローラ上の製品１１を進める。

図２と４では、符号１６で指定する本発明の装置の別の実施形態を示す。コンベヤベルト装置１６は、パッケージまたは製品１１の移送機能を実行するために使用される。図２では、コンベヤベルト装置１６は、第１ベルトコンベヤ９と第１コンベヤ９から製品を受取れるように配置された第２コンベヤ８を使用している。

第１コンベヤ９は、図１４に示すように、モジュール１７のような複数のモジュールを備える。各モジュール１７は、製品を支持する複数ローラ１９を備える。転送ローラ１９は、それらがベルト移送方向４６に対して斜めまたは垂直方向に回転するように配置されている。転送ローラは、ベルトに任意の数の材料の転送、選別、個片化、整列、及び方向などのハンドリング機能を与える。ベルト移送方向４６に平行な軸上をベルトの走行方向に対して横方向（垂直方向）に回転するためである。この例では、転送ローラ１９は横ローラと呼ばれる。各横ローラ１９は、モジュール１７の搬送上面２２より上に出ている。図１４では、転送ローラ１９は、モジュール１７の上面２２を超えて底面１４を通過した位置に示される。横ローラ上に支持されている製品がアウトフィードベルト８へと横方向に押される。横（転送）ローラ１９は、底面からはみ出す必要はなく、上面上に完全に存在できるかもしれない。

第１モジュラーコンベヤベルト９を形成する際に、リンク２５は、他のモジュールとコンベヤベルト９を形成するために、モジュール対またはモジュール１７の行を端から端までヒンジで連結することで、反対側の端部に沿ってリンク２６に結合される。例えば、モジュール１７のリンク２５は、ヒンジで開口２３と２４が一列に並ぶように同一モジュールの反対側の端にあるリンク２６と連結することができる。ヒンジピン１５はその後、モジュール同士をリンクするため、目（開口部）２３、２４を通すために配置することができる。

図４、７、２８では、ロータ３１、３６はそれぞれ、スパイラル状に配置またはらせん状に配置された複数のロータ磁極５７〜６０を有する。図４の磁石６１は、ベルトの進行方向に整列されたロータ３１の軸６７に対してある角度で配置されている。図４の磁石６１は、ベルト移送方向４６に対して角度を付けている。図２の第１コンベヤ９は、ベルト移送方向４６に進み、コンベヤを横断する磁場が横ローラを回転させ、搬送製品を第１コンベヤの側面に押し、テイクアウェイコンベヤ８上へ押し出す。選択的にローラの回転を可能にするため、磁石は、機械的なアクチュエータによりコンベヤベルト下に配置することができる。図２８に、ベルト移送方向４６に延びた６本の並列空洞１２２を有するコンベヤベルトモジュール１２１のローラ１２３の一構成を示す。横ローラ１２３は、各空洞部内に収容される。空洞の各端部の端壁１２４は、緩やかにロータ３１の軸穴１２７に収容されているローラの車軸１２６の両端を支持するための穴１２５を持っている。ロータは、ローラ１２３の円筒形の外周シェル１２９の穴１２８にぴったりと収容される。外周シェルは、製品と高い摩擦接触が必要な場合、好ましくはプラスチックとゴム等のエラストマーをコートしたものがよい。ロータとシェル間の空隙は、注封用化合物で埋めるか、サニタリー用途にてローラの少なくとも両端を密封するためにエンドキャップを取り付けることができる。

図５は、斜め転送ローラの配置を示している。ローラのロータ３１は、コンベヤベルトの順方向に対して左右に製品を押し出すため、ベルト移送方向４６に対して斜めの軸６７の周りを回転する。コンベヤが進むにつれて、ロータは複数の磁石３７の影響を受けて回転する。磁石３７は軸６７と鋭角を形成する。磁石３７はまた、ベルト移送方向に対して斜めに配置されている。図６のデュアルアングルのローラベルト配置では、上部ローラ３８はロータ３１を持つ下部ローラ１９’上で停止している。上部ローラ３８は、ロータを持っているわけではなく、下部ローラ１９’と噛み合い回転する。上部ローラは、下部ローラ１９’と反対方向に回転し、ベルト移送方向４６と反対の動きで製品を進ませることができる。この例では、下部ローラ１９’は、それが上部ローラに接触できる限り、ベルトの搬送面を越えて出る必要はない。

図７〜１１と２７では、インラインローラ２１または転送ローラ１９の一部であるロータ形状を示す。図７のロータ３６では、スパイラル（らせん状）磁極をロータ３１のように反時計回りでなく、時計回りに巻き付けることができる。この配置では、ロータ３１の回転方向とは異なる回転方向にロータ３６が回転する。

図２７Ａと２７Ｂは、図７のロータ３６では時計回りのスパイラル磁極と、図４のロータ３１の反時計回りのスパイラル磁極の組合せである双方向ロータ９５を示す。その結果は、時計回りと反時計回りの溝１１５、１１６を交差で区切られた複数のダイヤモンド形磁極面１１３と、ハーフダイヤモンド形磁極面１１４である。例えば、図２７Ａの磁極面１１４Ａ、１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、及び１１４Ｂは、連続的な反時計回り磁極のような単一のセグメント化された反時計回り磁極を形成する。図２７Ｂの磁極面１１４Ｃ、１１３Ｄ、１１３Ｂ、１１３Ｅ、及び１１４Ｄは、図７のロータの連続的な時計回り磁極のような単一にセグメント化された時計回り磁極を形成しる。図２７Ａのような向きに埋め込まれた磁石１１７と共に、ロータは、矢印４６の方向にコンベヤベルトが進むと、角度を付けた磁石によって生成される磁場とセグメント化された反時計回りの磁極との相互作用により時計回り１１８に回転する。図２７Ｂのような向きに埋め込まれた磁石１１９とともに、ロータは、矢印４６の方向にコンベヤベルトが進むと、角度を付けた磁石によって生成される磁場とセグメント化された時計回り磁極の相互作用により、反時計回り１２０に回転する。ロータ回転方向も、矢印４６と逆方向にコンベヤベルトを進めることによって、反転させることができる。従って、これらの双方向のロータを持つローラのコンベヤベルトは、埋め込み磁石の適切な配置によって、どちらかの側に製品をそらすために使用することができる。埋め込み磁石の角度と位置は固定されるか、回転方向制御を可能にする手段を提供することによって、パッケージ１１の動作方向を機械的に配向させることができる。

図８では、ロータ３２は、らせん状に巻かれた一対のメンバ６２、６３を有する。図９では、ロータ３３は、らせん状に形成された磁気バンド６５をロータ上に有する筒６４である。図１０では、ロータ３４は、図４に示す３つの磁極（４磁極ではない）を持っている。図１１では、ロータ３５は、らせん状の板形状６６である。

図５のような転送ローラ配列の一部を図１２及び図１３に示す。永久磁石の代わりにベース９８上に置かれた電磁石３９、３９’を除き、それぞれの電磁石は、コイル９６が巻かれている鉄芯９７を有する。電磁石の磁極面９９は、図５中の永久磁石の磁極面のように配置されている。そして電磁石を過ぎてベルトが進むとき、ベルトローラのロータ３６を回転させる磁場を生成する。磁石によって生成される磁場は、必要に応じて選択的に励磁され、また非励磁される。

図１６〜２６は、図１６〜１７中の符号７０によって一般的に指定された本発明装置の別の実施形態を示す。複数のベースプレート８０は、コンベヤベルト下のステータの一部を支持し形成する。図１６と１７は、例示的にステータのレイアウトを示す。図１６のレイアウト７３は、高い合成軌道角とパッケージ１１のため、又は図２のように横方向ローラベルトと共に使用される時、図１６の矢印７２により概略的に示されるような一般的にストレートな左右の動きのためレイアウトされた開口部１３０でステータの位置を提供する。図１７に、低軌道角に使用できる千鳥状に並べられたステータのレイアウト７４を示す。図１７で矢印７５は模式的にパッケージ１１の移動方向を示している。図１６と１７の矢印７１は、概略的にコンベヤの動く方向を示している。

図１６と１７のコンベヤは、エッジ部分７６、７７を有するコンベヤフレーム９０を提供する。各ステータのベースプレート８０は、スイッチドリラクタンスモータのステータを取り付けることができる。図１８と１９で、２つの横方向転送ローラと２つのステータが、ステータとロータで形成されたスイッチドリラクタンスモータの例として示されている。プレート８０は、例えば６つのローラまでの複数ローラを制御するステータをポピュレートできる。ベースプレート８０は、コンベヤフレーム９０に取り付けて、ステータコア８３、８４、８５を機械的に支持して、上向きの磁極面１０２、１０３、１０４で終わっている。ベースプレート８０は、磁束のリターンパスを提供するために、積層、軟磁性（鉄）の材料で製作される。

図１８と１９では、それぞれのローラの下に３つの積層ステータコアが存在できる。任意の数のローラがコンベヤ７０の任意の長さにわたって作動させることができるように、ステータの構造はモジュール式にできる。図１８に見られるように、３つのステータコアの２つは、ベースプレート８０に取付けられる。開口部１３０に収容される４つの磁極面と共に図１９に示されている他のコア８５は、ロータ８１、８２の軸方向からずれて、下に中心のある磁極面と共に、外側のステータ磁極８３、８４の間に挟まれている。コイル８６は、コアを受け取る穴付きナイロンボビンに巻くことができる。ベースプレート８０と磁極８３、８４、８５の全体の組み立ては、適切な機械的登録を取得するために使用されるナイロンのファスナー７８、ナット７９とリテーナ１０５を使用して一緒にボルトで固定することができる。

図２０に示すのは、垂直に対して相対的に−３０°の回転角のロータ８１、８２を有するコンベヤベルト７０の正面図である。図２０では、各右側ステータ磁極面１０３は各ロータ８１、８２の磁極１０６とぴったり合う。右側の磁極面の引力は、ステータの制御回路により停止する。中央のステータの磁極面１０４は、通電されると図２１に示すように、垂直に対して０°の位置にロータ磁極１０６を引きつける。左側のステータ磁極面１０２は、通電されると図２２に示すように＋３０°の回転角度となる。上記のシーケンスは繰り返すことができ、４極ロータの回転につき１２通電パルスで連続して時計回りにローラ８１、８２に与えることになる。コンベヤベルトが移動または静止しているかどうかに関係なく、ローラを回転させることができる。シーケンスの順序は、ローラ８１、８２の反時計回りの回転を達成するために逆にすることができる。この配置のための磁気回路には、フィールドラインが１つのロータ磁極と２つのステータ磁極面を介してロータ８１、８２に沿って軸方向に作用する。ベルトの位置に係らず、ロータ下に各フェーズの２つのステータ磁極面が常に存在する。

図２３は、本発明のスイッチドリラクタンスローラ配置の磁気回路の磁気分析を示している。ほとんどのスイッチドリラクタンスモータのパスは２つのロータ磁極を介して半径方向に作用する。本発明のスイッチドリラクタンスローラ配置のパスは、１つのロータ磁極を通して長手方向に作用する。磁束は、ステータ磁極から、隣接するステータ磁極に、ロータを介して循環し、ベースプレート８０を通って戻る。磁気回路のＦＥＡ（有限要素解析）のプロットを図２３に示す。プロットの上部のバー８７は、ベルト移送方向４６の軸方向に整列したロータ磁極である。磁気回路の残りの部分はＵ字型を形成し、Ｕの２つの垂直の足が２つの連続した右手（または左手または中央）ステータコア８４を表し、Ｕのベースは、ベースプレート８０を表している。開いている長方形の２組は、ステータコイル８６で、それぞれ巻かれ、各磁極面１０３において反対の磁極を生成するために通電される。

本発明のスイッチドリラクタンスローラ配置の概略図を図２４に示す。個々のコイルは、図２５に示すような電子回路によって通電されている。 コイル８６上の各ステータコア８４、８５、８３は、順番にＡ−Ｂ−Ｃの順で操作され、時計回りの回転のためのロータ磁極８８、８９、９１、９２を引付ける。シーケンスは、反時計回りに回転させるためＡ−Ｃ−Ｂと８８−９２−９１−８９である。

図２５のステータコイルの駆動回路１０８は、各フェーズの２つの独立したスイッチを有することができる。高側スイッチング９３（Ｍ１、Ｍ２とＭ３）は、直流電源１０７から相巻線に電源投入して、直流電圧（ＤＣ＿Ｓｕｐｐｌｙ）を供給する。その間低側スイッチング９４（Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６）は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号（ＰＷＭ＿Ａ、ＰＷＭ＿Ｂ、ＰＷＭ＿Ｃ）でモータの速度制御用に地面にパルス出力する。ダイオード（Ｄ１−Ｄ６）は、ステータコイル８６（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）が無通電のときに、相巻線からフライバック電圧をキャッチする。電子回路は、ロータ８１、８２の位置を、駆動電流に比例する生成磁束に基づいて検出する。これはすべて図２６に示すようなマイクロプロセッサの制御下で動作することができる。１つのプロセッサ１１０は、動きの要求に応じて、単一のローラ８１、８２の位置、ローラの行、またはローラの配列全体をコントロールする。

図２６は、スイッチドリラクタンスモータのローラの動作を示すブロック図である。本発明のこの構成には柔軟性がある。１つまたは複数のステータコイルを選択的に、ＰＷＭ信号のような信号１０９によって、コイルの駆動回路１０８を介して通電し、また停止する。制御ＣＰＵ１１０は、マイクロプロセッサであってもよく、個々のステータの制御モジュール１１１と通信する。例えばすべてのステータの制御モジュールと連結したシリアルバス１１２上でステータベースプレートの１つずつと通信する。シリアルバスは、送信線（Ｔｘデータ）と受信線（Ｒｘデータ）が含まれている。制御ＣＰＵは、各ステータの制御モジュール１１１に宛てシリアルバスを介してコマンド、コントロール、及びデータ要求信号を送信する。ステータのモジュールは、そのコイルの駆動回路１０８によって測定された瞬時コイル電流のように、状態、診断、及び他のデータで応答する。このように制御ＣＰＵは、要求通りにベルトローラを回転させるコイル制御を調整することができる。個々のコイル８６は、選別、回転、個片化、及び移送するために速度と方向の両者を制御することができる。利点は、これらの非接触、すなわちベルトローラとコンベヤフレームの軸受面間の物理的な接触は、処理をソフトウェアで設定することができることであり、ベルト速度とほぼ無関係にできることである。どんなベルト幅または長さのコントロールを容易に構成することができる。ステータは、ベースプレート８０の一部である回路基板上に作られた内部接続を持つモジュール構造となる。ステータは、コンベヤベルト７０の下部で、その領域にタイルを張り、その上で搬送製品のローラ回転または目標軌道に搬送動作が行われる。モジュラーステータ間の相互接続が通信経路を定め、ステータの駆動回路と次のステータへ電力を供給する。

詳述されている例のほとんどで、ローラは製品の支持ローラであった。しかし、磁気駆動ローラは、搬送製品に接触すらしないローラの可能性がある。例えば、磁気駆動ローラは、コンベヤベルトあるいはコンベヤベルト自体の中で他のローラやエレメントを駆動するために使用することができる。ローラは、必ずしもベルトのいずれかの外面を越えて出る必要はない。前述のように、ロータをコンベヤフレームの磁石と共に使用する場合は金属材料で作るか、例えば非磁性ロータと共に使用される磁石のような場所のフレーム内では、金属元素と相互作用する磁性材料で作ることができる。

特に断わらない限り、本明細書に示されるすべての測定は、地球上の平均海面レベルの標準温度と圧力で行われる。

上記実施形態は単なる例示で示されているが、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (14)

1. 複数のローラをもつコンベヤベルトと、コンベヤベルトを通過し、ローラと相互作用して当該ローラの回転に影響を与える磁場とを備え、前記磁場は静止した磁石により生成されるコンベヤ。
2. ローラが、少なくとも二つの磁極を持つロータを有する請求項１に記載のコンベヤ。
3. 磁極がらせん状または直線状である請求項２に記載のコンベヤ。
4. ロータが、溝間にセグメント化された磁極を提供するため、交差する周縁に、時計回りに平行な溝と反時計回りに平行な溝を有する請求項２に記載のコンベヤ。
5. 前記磁石が、コンベヤに沿って離れて置かれ、コンベヤベルトのローラ下にある請求項１に記載のコンベヤ。
6. 磁石が電磁石または永久磁石である請求項５に記載のコンベヤ。
7. ローラが製品を支持するローラ、またはインラインローラ、または横ローラ、または斜めローラである請求項１に記載のコンベヤ。
8. 磁場を介してローラを回転させるために、ベルト移送方向にコンベヤベルトが進む請求項１に記載のコンベヤ。
9. コンベヤベルトを形成するため端から端までヒンジで連結された一連のベルトモジュールであって、各モジュールがベルト移送方向における第１の端部から第２の端部に延びる本体部分を備えるベルトモジュールを備え、
   少なくともいくつかのモジュールの本体部分が、搬送面と当該搬送面の反対側の底面と、本体部分に形成された少なくとも一つの空洞部または開口部と、回動自在に回転するように空洞内に配置されたローラとを有する請求項１に記載のコンベヤ。
10. ロータが磁性材料または金属材料でできている請求項２に記載のコンベヤ。
11. 磁場と複数ローラのロータを結合し、ロータとスイッチドリラクタンスモータを形成するために置かれた複数のステータを備える請求項１に記載のコンベヤ。
12. ステータがコンベヤベルトの下に置かれている請求項１１に記載のコンベヤ。
13. ステータがコイルを備え、コンベヤがさらに磁場を変更すべくコイルに選択的に電圧を加えるコイル駆動回路を備える請求項１２に記載のコンベヤ。
14. 製品の移送方法であって、
    ａ）コンベヤベルトのローラの上で製品を支持するステップと；
    ｂ）スイッチドリラクタンスモータ、電磁石、または永久磁石により生成される磁場下にローラを置くステップであって、磁石を通過するコンベヤベルトの直線移動がロータに回転動作を与えるステップと；
    ｃ）磁場で回転方向にローラを回転させるステップと；
    ｄ）回転ローラでコンベヤベルトに沿って、１つ以上の製品を前進させるステップとを備える方法。

Images