JP6453772B2 - 閉ループ軌道上でキャリッジ速度を変更する方法および装置 - Google Patents

Description

同じ軌道上を移動しているキャリッジ上で異なる工程が実行されるとき、異なる必要速度で異なる工程を容易にするために、軌道の異なるゾーンで異なる速度が目的物に取得され得る。

閉ループのレールシステムに沿って移動しているキャリッジを有する閉ループ製造システムを使用するとき、同じ閉ループ軌道上を移動している異なるキャリッジに同時に異なる速度を得ることは、衝突が最終的に起こるので、課題となる可能性がある。

Ｐａｃｌｉｎｅｃｏｎｖｅｙｏｒｓ Ｉｎｃ．によって生産されるようなパワーアンドフリー式コンベヤーラインに実装されるように、この要件を解決するために使われる周知の方法は機械的な移行ユニットを使用する。しかしながら、機械的な移行システムは通常本線の外部に拡張された専用軌道の追加を必要とする。加えるに、システムは比較的強固で大きく、したがって、微妙な速度同期やパラメータの素早い変更を行うことはかなり限定される。

閉ループ軌道に沿って移動しているキャリッジまたはキャリッジのグループに異なる通行速度を提供する方法および装置が開示される。

若干の閉ループ軌道ベースの生産ラインは、継続時間、速度、ライン長などの点で相違する異なるタイプの生産工程を可能にするように、複数の動作速度またはキャリッジ間のピッチを必要とする。

閉ループ軌道の種々のゾーンに沿って移動しているキャリッジの速度をリアルタイムに制御、監視、および調整するための洗練された方法が同様に開示される。

本出願は、望ましい動作仕様に設定された、柔軟な、コンピュータ化された速度およびピッチシフターを使用する新しい方法を同様に紹介する。

速度／ピッチ設定は一定で生産工程の全体を通して安定していてもよく、あるいは、ソフトウェア駆動で、可変的で製造仕様および要件の事前設定またはリアルタイム変動に従って即座に適応可能であってもよい。

「低速」ゾーンにおける速度と「より高速の」ゾーンにおける速度との間の比率が常に「低速」ゾーンにおけるピッチと「より高速の」ゾーンにおけるピッチとの間の比率と等しいように、キャリッジの速度およびピッチは関係付けられる。

キャリッジの駆動および速度調整は、モータまたはピストンなどの、キャリッジの外部の駆動手段によって実行され得る。あるいは、キャリッジは内部駆動デバイスによって、自己駆動され得る。キャリッジ駆動は、あるいは当該技術分野に公知の任意の他の適切な方法により実行され得る。

方法は、どんな形であれ、所望の工程を実行するために他のいかなる適切な手段も使用することを制限しない。

このように、１つの実施態様で、閉ループ軌道を有するラインに沿った複数のキャリッジの移動を管理するためのコンピュータ速度制御システムに基づいた方法であって、閉ループ軌道は複数のキャリッジが定義された速度およびピッチで移動する第１のゾーンと、複数のキャリッジが第１のゾーンと比較してより速い速度およびより大きいピッチで移動する第２のゾーンと、加速ゾーンである第３のゾーンと、減速ゾーンである第４のゾーンとを備え、第１のゾーンに沿って移動している複数のキャリッジは定義された速度およびピッチで移動していて、それと同時に、第２のゾーンに沿って移動している複数のキャリッジは定義された、より速い速度およびより大きいピッチで移動していて、少なくとも第１および第２のゾーンに沿った複数のキャリッジの前記移動は衝突なく同時に実行されるように、コンピュータ制御システムはゾーンの各々に沿ったキャリッジの移動を制御し、コンピュータシステムは、キャリッジの速度、ピッチおよび位置をリアルタイムで監視および制御し、第１のゾーンにおける複数のキャリッジの速度と第２のゾーンにおける複数のキャリッジの速度との間の比率は第１のゾーンにおける複数のキャリッジのピッチと第２のゾーンにおける複数のキャリッジのピッチとの間の比率に等しく、加速ゾーンにおいて、加速の終了時に複数のキャリッジの速度およびピッチが第２のゾーンにおける複数のキャリッジの速度およびピッチと一致し、したがって衝突なくスムーズで一定の通行を可能とするように、複数のキャリッジの速度およびピッチは変更され、減速ゾーンにおいて、減速の終了時に複数のキャリッジの速度およびピッチが第１のゾーンのものと一致し、したがって衝突なくスムーズで一定の通行を可能とするように、複数のキャリッジの速度およびピッチは変更されるように、キャリッジの速度およびピッチは制御システムにより同期される、方法が提供される。

方法の１つの実施形態で、速度およびピッチの比率は一定でラインの動作の間安定している。

別の実施形態で、速度およびピッチの比率は可変的でライン動作仕様および要件の事前設定またはリアルタイム変動に従って適応可能である。

上述の実施形態のいずれかで、複数のキャリッジは次のシステムの１つ、または少なくとも２つの組合せにより駆動される。(ａ)外部駆動デバイス、(ｂ)内部駆動デバイス、および(ｃ)第１のゾーンの少なくとも一部に沿って互いを押しているキャリッジ。

別の実施形態で、方法は、複数のキャリッジの１つ以上に目的物を取り付けることをさらに備える。望ましい場合、方法は、２つの隣接した目的物間の衝突を防いで小さいピッチを可能にし、したがって全体のライン長を削減するように、キャリッジに取り付けられた目的物の位置または方向づけを変更することをさらに備える。

別の実施形態で、方法は、ラインの回転方向を変更することをさらに備える。

別の実施態様で、閉ループ軌道を有するラインに沿ったキャリッジの移動を管理するためのコンピュータ速度制御システムに基づいた装置が提供される。装置は、キャリッジが定義された速度およびピッチで移動している第１のゾーンを有する閉ループ軌道と、キャリッジが第１のゾーンと比較してより速い速度およびより大きいピッチで移動している第２のゾーンと、キャリッジが第２の、より高速のゾーンの速度およびピッチに合うように、第１の、より低速のゾーンから加速される第３のゾーンと、キャリッジが第１の、より低速のゾーンの速度およびピッチに合うように、第２の、より高速のゾーンから減速される第４のゾーンとを備え、キャリッジの少なくとも２つは閉ループ軌道に沿って異なる速度で同時に移動し、少なくとも１つのセンサは閉ループトラックに沿ってキャリッジの位置を検出し、制御システムは少なくとも１つのセンサからのリアルタイムデータを回収することによりライン動作を監視し、リアルタイムデータはキャリッジの速度、キャリッジの位置、キャリッジのピッチのうちの少なくとも１つに関する。

装置の１つの実施形態で、キャリッジは内部組込みの駆動デバイスによって駆動される。

別の実施形態で、キャリッジは外部駆動デバイスによって駆動される。

別の実施形態で、キャリッジは関連物体を運搬する。関連物体は第１のゾーンのピッチより大きくてもよい。

別の実施形態で、関連物体は、閉ループの少なくとも１つのゾーンで、凝縮された方式で、傾けられ、回転され、または再配置される。

別の実施形態で、ラインの回転方向は時計回りと反時計回りとの間で変更され得る。

本出願のいくつかの利点はソフトウェアによるシステムの即時設定を含み、ハードウェアの調整および修正の必要がない。無限数の速度およびピッチの設定が可能である。リアルタイム監視およびコンピュータ制御は高速で正確なキャリッジ移行を可能にする。システムは両方向の動作を容易にする。小規模または軽いハードウェアユニットは限られたスペースに適合し得る。

本出願で用語「ライン」は複数のキャリッジが軌道に沿って移動するようにしている閉ループ軌道に関連している。

本出願で用語「物体」、「成形具」、「アイテム」および「モールド」は交換可能である。

本出願でピッチという用語は２つの隣接するキャリッジの中心間の距離に関連している。

本出願でベルトおよびチェーンという用語は交換可能であり、通常歯付きベルト、タイミングベルト、または駆動チェーンを意味する。

本出願で用語「移行ユニット」は「加速」および「減速」両方のゾーンを意味する。

本出願に開示された外部駆動キャリッジを含む閉ループ軌道の平面図を示す。 本出願に開示された自己駆動キャリッジを含む閉ループ軌道の平面図を示す。 図１および図２に示す軌道の取り付けられた物体を有する２つの隣接したキャリッジの側面図を示す。 図１および図２に示す軌道の２つの隣接したキャリッジに取り付けられた再配置された物体の代替実施形態の側面図を示す。

本出願の方法はコンピュータ速度制御システムに基づいている。方法は、図１および図２に示される、閉ループ軌道１０に沿ったキャリッジ１５の移動を管理する。閉ループ軌道１０は、低速ゾーン１１、加速ゾーン１３、高速ゾーン１２および減速ゾーン１４を含み得る、少なくとも４つの異なるゾーン１１、１２、１３、および１４を含む。コンピュータ制御システム１７は、低速ゾーン１１に沿って移動しているキャリッジが定義された速度およびピッチで移動し、それと同時に高速ゾーン１２に沿って移動しているキャリッジが定義された、より速い速度およびより大きいピッチで移動しているように、異なるゾーンに沿ったキャリッジの移動を制御する。低速ゾーン１１および高速ゾーン１２に沿ったキャリッジ１５の移動は、同じ閉ループ軌道１０上でゆっくり移動しているキャリッジとより速く移動しているキャリッジがクラッシュすることなく、同時に実行される。コンピュータシステム１７は、キャリッジの速度、ピッチおよび位置を、リアルタイムで、監視および制御する。加速ゾーン１３において、加速終了時にキャリッジの速度およびピッチが高速ゾーン１２のキャリッジ１５の速度およびピッチのものと一致するような方法で、キャリッジ１５の速度およびピッチが変更されるように、キャリッジの速度およびピッチは制御システム１７によって同期される。低速ゾーン１１における速度と高速ゾーン１２における速度と間の比率が低速ゾーン１１におけるピッチと高速ゾーン１２におけるピッチとの間の比率に等しいように、キャリッジ１５の速度およびピッチは関係付けられる。例えば、もし高速ゾーン１２における速度が低速ゾーン１１における速度の３倍に等しければ、高速ゾーン１２におけるピッチは低速ゾーン１１におけるピッチの３倍に等しい。

本システムは、衝突なくスムーズで一定の通行を可能にする。減速ゾーン１３において、減速終了時にキャリッジの速度およびピッチが低速ゾーン１１の速度およびピッチに一致し、したがって衝突なくスムーズで一定の通行を可能とするように、キャリッジ１５の速度およびピッチは変更される。

図１に示される、１つの実施形態で、キャリッジ１５は、モータにより駆動される、ベルト、またはチェーン、またはプーリなどの外部駆動デバイス１８によって駆動される。ピストンまたは任意の他の適切な駆動デバイスがキャリッジ１５を駆動するために使用可能である。この実施形態で、方法は、低速ゾーン１１および高速ゾーン１２の両方と同期するステップも備える。加速の間に、移行ユニットは低速ゾーン１１の速度と最初に同期し、キャリッジ１５をピックアップし、加速し、高速ゾーン１２と速度を同期させ、高速ゾーン１２に同期された速度でキャリッジを転送する。減速の間に、移行ユニットは高速ゾーン１２の速度と最初に同期し、キャリッジ１５をピックアップし、減速し、低速ゾーン１１の速度と同期し、低速ゾーン１１に同期された速度でキャリッジを転送する。

図２に示される、別の実施形態で、キャリッジ１５はキャリッジのひとつひとつに組み込まれたモータなどの、しかしこれに限定されない、内部駆動デバイス２１によって自己駆動される。

さらに別の実施形態で、キャリッジは低速ゾーン１１の少なくとも一部に沿って互いを押す。

さらに別の実施形態で、方法は、時計回りまたは反時計回りの両方の方向または設定で同じ閉ループラインを使用するステップを備える。

さらに別の実施形態で、方法は、ピッチの削減が取り付けられた目的物間のクラッシュを起こし得るほどキャリッジに取り付けられた目的物が大きすぎる場合、クラッシュを防ぐように取り付けられた物体または目的物の位置または方向づけを変更する追加のステップを備える。

図１に示されるように、ラインが動作モードであるとき、ライン１００は閉ループ軌道１０に沿って異なる速度で同時に移動している少なくとも２つのキャリッジ１５を含む。例えば、第１の、低速ゾーン１１のキャリッジは、１５秒で１メートルの速度またはおよび２０センチメートルのピッチで移動し、他方、第２の、より高速のゾーン１２におけるキャリッジ１５は３秒で１メートルの速度で、または低速ゾーンにおけるキャリッジよりも５倍速く）、および１００センチメートルの（低速ゾーンにおけるピッチよりも５倍大きい）ピッチで移動する。

高速ゾーンとすることができる第２のゾーン１２で、キャリッジ１５はより速い速度およびより大きいピッチで移動する。

第３のゾーン１３は、高速ゾーン１２の速度およびピッチに合わせるためにキャリッジ１５が低速ゾーン１１から加速される加速ゾーンとすることができる。減速ゾーンとすることができる第４のゾーン１４で、キャリッジ１５は低速ゾーン１１の速度およびピッチに合わせるために高速ゾーン１２から減速される。

ライン１００は１つ以上のセンサ１６をさらに含む。センサ１６は、閉ループ１０に沿ってキャリッジ１５の位置を検出する。センサ１６は、近接センサ、磁気センサ、光センサ、ビジョンシステム、または任意の他の適切なセンシングデバイスなどの、しかしこれらに限定されない、当該技術分野に公知の任意のセンシングデバイスとすることができる。

ライン１００は、閉ループ１０上のキャリッジ１５の状態に関するリアルタイムデータをセンサ１６から回収することによりライン１００の動作を監視する制御システム１７をさらに備える。制御システム１７は、キャリッジ外部または内部の駆動システムにコマンドを送ることにより、軌道１０の異なるゾーンに沿ったキャリッジ１５の加速、減速およびピッチも制御する。実施例のコンピュータ制御システムは、ＧＥ、三菱、パナソニック、安川電機およびその他により製造される、産業用のＰＬＣ、ＰＡＣおよび動き制御装置であるが、これらに限定されない。適切な制御装置の１つの例はＧＥによる「ＰＡＣＭｏｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉ−Ａｘｉｓ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」である。

図１に示される、１つの実施形態で、ライン１００は独自の駆動デバイス１８を有する移行ユニットを同様に含み得る。駆動デバイスは低速ゾーンおよび高速ゾーン１１、１２の両方と同期することが可能である。実施例の駆動デバイス１８および１９は、可変速度モータ、サーボモータ、ステッピングモータ、ピストン、プーリ、ベルト、あるいは任意の他の適切な駆動デバイスを含み得るが、これらに限定されない。加速の間に、移行ユニットは低速ゾーン１１の速度と最初に同期し、キャリッジ１５をピックアップし、加速し、高速ゾーン１２の速度と同期し、高速ゾーン１２に同期された速度でキャリッジを転送する。減速の間に、移行ユニットは高速ゾーン１２の速度と最初に同期し、キャリッジをピックアップし、減速し、低速ゾーン１１の速度と同期し、低速ゾーン１１に同期された速度でキャリッジを転送する。

外部駆動デバイス１８および１９へ／からのキャリッジ１５の係合および係合解除を可能とし、閉ループ軌道１０のゾーンに沿って、隣接したベルトなどの、別のまたは次の駆動デバイスにインターフェース接続するまたは切り替わることを可能にするように、キャリッジ１５と外部駆動デバイス１８および１９との間の連結部またはインターフェース２０が提供される。

別の実施形態で、図２に示されるように、ライン１００はキャリッジ１５に組み込まれた駆動デバイス２１を含む。実施例の駆動デバイス２１は可変速度モータ、サーボモータ、プーリ、または任意の種類のエンジンもしくは自己推進手段を含み得るが、これらに限定されない。組込み駆動デバイス２１は制御システム１７によって遠隔的に制御され得る。
内部駆動デバイス２１は必要に応じて閉ループ１０の任意のゾーンに沿ってキャリッジ１５を押すか、引くかまたは駆動できる。

さらに別の実施形態で、キャリッジ１５はそれに取り付けられた関連物体２２を含み得る。可能な関連物体は、例えば、モールド、加工物成形具、または任意の他の運搬される目的物とすることができる。物体２２は第１のまたは低速ゾーン１１のセグメントのいずれにおけるピッチよりも大きくてもよい。

図４に示される、さらにもう１つの実施形態で、取り付けられた物体２２は傾けられ、回転され、または再配置される。この実施形態で、キャリッジ１５間の距離は物体２２より小さい、またはキャリッジ間の隙間はクラッシュすることなく物体を収容するには小さすぎる。したがって物体２２は、例えば、傾斜した位置に、または衝突なく前述の小さいピッチで移動を可能とする任意の他の適当な位置に物体を置くことにより、いっそう凝縮された方式で再配置され得る。

前述の再配置は、より高速のゾーンで行なわれる別の工程の間により高速の移動または特定の物体の方向づけが必要とされる場合に備えて、またはある一定の工程のタイミングを満たすために速い速度でのキャリッジ移動が必要とされる場合に備えて、より大きいピッチでの移動をまだ可能としながら、乾燥工程が必要とされる、炉の長さを短くするために効果的であり得る。

Claims (7)

1. 閉ループ軌道を有するラインに沿った複数のキャリッジの移動を管理するための、コンピュータ速度制御システムに基づいた、方法であって、前記閉ループ軌道は、前記複数のキャリッジが定義された速度およびピッチで移動する第１のゾーンと、前記複数のキャリッジが前記第１のゾーンと比較してより速い速度およびより大きいピッチで移動する第２のゾーンと、加速ゾーンである第３のゾーンと、減速ゾーンである第４のゾーンと、を備え、前記第１のゾーンに沿って移動している前記複数のキャリッジは定義された速度およびピッチで移動していて、それと同時に、前記第２のゾーンに沿って移動している前記複数のキャリッジは定義された、より速い速度およびより大きいピッチで移動していて、少なくとも前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンに沿った前記複数のキャリッジの移動が望まれない衝突を伴わずに同時に実行されるように、前記コンピュータ速度制御システムは前記ゾーンの各々に沿った前記キャリッジの移動を制御し、
   前記コンピュータ速度制御システムは、前記閉ループ軌道に沿って前記キャリッジの位置を検出する少なくとも１つのセンサを使用して前記キャリッジの速度、ピッチ、および位置をリアルタイムで監視および制御し、前記少なくとも１つのセンサからのリアルタイムデータを回収することにより前記ラインの動作を監視し、
   前記キャリッジの速度およびピッチは、
   前記第１のゾーンにおける前記複数のキャリッジの速度と前記第２のゾーンにおける前記複数のキャリッジの速度との間の比率は前記第１のゾーンにおける前記複数のキャリッジのピッチと前記第２のゾーンにおける前記複数のキャリッジのピッチとの間の比率に等しく、
   前記加速ゾーンにおいて、前記加速の終了時に前記複数のキャリッジの速度およびピッチが前記第２のゾーンにおける前記複数のキャリッジの速度およびピッチと一致し、したがって望まれない衝突を伴わずにスムーズで一定の通行を可能とするように、前記複数のキャリッジの速度およびピッチは変更され、
   前記減速ゾーンにおいて、前記減速の終了時に前記複数のキャリッジの速度およびピッチが前記第１のゾーンのものと一致し、したがって望まれない衝突を伴わずにスムーズで一定の通行を可能とするように、前記複数のキャリッジの速度およびピッチは変更される
   ように、前記コンピュータ速度制御システムにより同期される、方法。
2. 前記速度およびピッチの比率は一定で前記ラインの動作の間安定している、請求項１に記載の方法。
3. 前記速度およびピッチの比率は可変的でライン動作仕様および要件の事前設定またはリアルタイム変動に従って適応可能である、請求項１に記載の方法。
4. 前記複数のキャリッジは、
   ａ．外部駆動デバイス、
   ｂ．内部駆動デバイス、および
   ｃ．前記第１のゾーンの少なくとも一部に沿って互いを押しているキャリッジ、
   のうちの１つにより駆動される、請求項１、２、および３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記複数のキャリッジの１つ以上に目的物を取り付けることをさらに備える、請求項１に記載の方法。
6. ２つの隣接する目的物間の衝突を防いで小さいピッチを可能にし、したがって全体のライン長を削減するように、前記キャリッジに取り付けられた目的物の位置または方向づけを変更することをさらに備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記ラインの回転方向を変更することをさらに備える、請求項１に記載の方法。

Images