JP6625560B2 - コンベヤ用非接触型ガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、２０１４年５月８日に出願された米国仮特許出願第６１／９９０，２４２号（表題“Ｔｏｕｃｈｌｅｓｓ Ｒａｉｌ ｆｏｒ ａ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ”）に基づく優先権を主張し、その内容は参考文献として本明細書に組み込まれる。

本発明は広義には動力駆動型コンベヤに関し、詳細には電気伝導性材料を含む物品の搬送に関する。

コンベヤは製造工程を通して物品を搬送するためによく使用される。環境によっては、缶製造工程を通してアルミ製飲料缶を運ぶことは、缶をある工程ステップから次の工程ステップへ移行させる必要のある移送地点で難しい場合がある。軽量な缶は脆く、転倒する傾向があり得、転倒により缶は移行デッドプレート上で滞留し易くなる。そのような問題はオペレータによる手動介入を必要とし、これはコストおよび危険な潜在的汚染を増大する可能性がある。加えて、工程ライン上での缶の滞留は、全ての滞留した缶が工程ラインから取り除かれない場合、コストの掛かる缶バッチの混合に繋がる可能性がある。

本発明の特徴を具現化するコンベヤの１つの形態は、コンベヤの製品経路に沿って製品を案内するために反発力を生成するコンベヤベルトおよび非接触型ガイド装置を含む。

本発明の一態様によれば、コンベヤは、製品経路に沿って物品を搬送するためのコンベヤベルトと、製品経路に隣接してコンベヤベルトに対して配置されたガイド装置であって製品経路に沿って搬送物品を方向付けるために搬送物品に対し反発力を生成するためのガイド装置とを含む。

本発明の別の態様によれば、コンベヤは、製品経路に沿って物品を搬送するためのコンベヤベルトと、物品と機械的に接触することなく製品経路に沿って物品を非接触式に案内するためのガイド装置とを含む。

別の態様によれば、コンベヤベルト上の製品を案内するための方法は、電気伝導性材料を含む製品を第１搬送速度で製品経路に沿って搬送するステップと、ガイド装置を使用して製品経路に沿って製品に沿って製品を案内するために製品に対し反発力を生成するステップとを含む。

本発明のこれらの態様および特徴を、後続の記載、付随する請求項および添付図面において、より詳細に記載する。

図１は、本発明の一実施形態による線形誘導モータを含む非接触型レールを含むコンベヤの移行地点の等角図である。 図２は、本発明の別の実施形態による線形誘導モータを含む湾曲した非接触型レールを含むコンベヤの移行地点の等角図である。 図３Ａは、本発明の別の実施形態による交互永久磁石を含む非接触型レールを有するコンベヤの接続部分の概略図である。 図３Ｂは、多数のアルミニウム缶を搬送している図３Ａの接続部分を示す。 図４は、本発明の別の実施形態による交互永久磁石の配列によって形成された非接触型サイドレールを有するコンベヤを示す。 図５Ａは、本発明の別の実施形態による線形誘導モータを含む非接触型サイドレールを有するコンベヤを示す。 図５Ｂは、図５Ａのコンベヤの正面図である。 図６Ａは、磁界が伝播する間のガイド装置とアルミニウム缶の連続的な上面図である。 図６Ｂは、磁界が伝播する間のガイド装置とアルミニウム缶の連続的な上面図である。 図６Ｃは、磁界が伝播する間のガイド装置とアルミニウム缶の連続的な上面図である。 図７は、本発明の一実施形態によるガイド装置によって誘導された電流を有する缶を示す。 図８Ａは、本発明の別の実施形態による線形誘導モータを含む入れ子状湾曲レールを含むコンベヤ接続部を示す。 図８Ｂは、缶の組を搬送している図８Ａのコンベヤ接続部を示す。 図９は、別の実施形態による製品を案内するための線形誘導モータの配列を含むコンベヤ接続部を示す。

コンベヤは、ほとんどまたは全く接触することなく製品経路に沿って製品を前に進めるために反発力を生成するガイド装置を使用する。ガイド装置は、製品とほとんどまたは全く接触することなくガイド装置からおよび製品経路に沿って製品を跳ね返すために反発力を生成する線形誘導モータ、永久磁石の配列または他の装置を含み得る。本発明の態様は特定の説明に役立つ実施形態を参照して記載されるが、本発明はそれらの説明に役立つ実施形態に限定されない。

本発明の特徴を具現化するコンベヤの一部が図１に示されている。コンベヤ１０は製品経路に沿って製品を運び、および第１のベルト移動方向２４に前進する第１コンベヤベルト２２を含む。移行または接続地点２６において、製品は第２コンベヤベルト３０へ移行され、第２コンベヤベルト３０は製品を第１コンベヤベルト２２から受け入れ、製品を第２のベルト移動方向２８に搬送する。ベルトはスプロケット８０、モータ駆動型ドラム、プーリなどのいずれかの従来の駆動手段によって、または線形誘導モータによって、駆動され得る。アイドルスプロケットまたはガイド要素（不図示）が当該技術分野で知られているようにコンベヤベルトを案内するために使用され得る。

コンベヤ１０は、搬送製品への損傷を最小化しながら、搬送製品を製品経路に沿って案内するために非接触型レールまたは装置を使用し得る。例えば、説明に役立つコンベヤ１０は、搬送製品を第１コンベヤベルト２２から第２コンベヤベルト３０へ案内するために製品経路に隣接して移行地点２６に非接触型レール４０を含む。この説明に役立つ実施形態では、搬送製品は、アルミニウム缶６０または伝導性材料を含有する別の製品を含み、非接触型レール４０は並進力に加えて反発力を生成し、反発力によりアルミニウム缶はゼロかそれに近い接触力で所望の製品経路に沿って第２コンベヤの方へ押される。

図１の実施形態では、非接触型レール４０は、第１の角度で方向付けられ製品経路に隣接して第１コンベヤベルト２２上に配置された第１レール４２と、第１レール４２に隣接するおよびそれと直列の第２レール４４とを含む。第１レール４２は第１の移動方向２４を、好ましくは鈍角で横切って方向付けられるように示されている。説明に役立つ第２レール４４は、第２の移動方向２８と実質的に平行な第２コンベヤベルト３０のサイドレールを形成する。

図１の実施形態において、各レール４２、４４は、線形誘導モータ（ＬＩＭ）であり、伝導性材料を含有する搬送物品を移行領域を通して押す反発力を生成する成形多相誘導コイルを含む。反発力を生成するためにコイルのいずれかの適切な構成が使用され得る。例えば、一実施形態では、離散したコイルが指向性のある構成で配置され、アルミニウム缶６０などの電気伝導性材料を含むかそれから形成された物品を所望の方向に案内し、物品を第２コンベヤベルト３０へまたは別の選択された製品経路に沿って押し進める。ＬＩＭコイルは固定子を形成し、缶の中の電気伝導性材料は導体を形成し、導体は、固定子および導体中に生成される対向する界によって固定子から押し返される。

一実施形態では、ＬＩＭのコイルは、磁界を発生するように励起される一連の極を有する。磁界は伝播方向４６に下流のコイルへ伝播していく。伝播する磁界は、レール４２、４４に隣接する缶６０内の伝導性材料を通過し、磁界に対向する電流を缶内に誘導する。ＬＩＭ４２、４４からの一次磁界と、製品中の誘導された電流との相互作用により反発力が生じ、反発力により製品は直接的な接触をほとんどまたは少しも必要とすることなく選択された方向に押される。好ましくは、反発力は缶をレール４２または４４から跳ね返し、移行領域２６を通して缶を押す。このようにして製品は低い接触力で第１ベルト２２から第２ベルト３０へ押され、これにより缶の転倒が防止され、直立姿勢での缶の移行が促進される。反発力のベクトルは特定のレールの設計に依存する。一般に、反発力ベクトルは、ＬＩＭの表面から約４５°未満である。

ＬＩＭレール４２、４４中の複数のコイルが、所望の軌道を形成するように配置された離散固定子を形成することができ、または１つまたは複数のコイルが所望の軌道を形成するように成形されることができる。

ガイドレール４２、４４はＬＩＭの全垂直幅に沿って反発力を分散し得、ガイドレールが製品と機械的に接触することもなければより薄いゲージの缶に損傷を与える危険性もない状態で、製品の経路を案内することを可能にする。転倒を防止するために正味の力が缶の重心に適用され得る。

ＬＩＭの駆動はベルト速度と同調され得る、または、製品が搬送される速度の変化を選択位置に提供するように同調され得る。例えば、離散した物品は、他の物よりも速く搬送され得る。ＬＩＭ速度はコンベヤを通して所望の製品速度および／または軌道を達成するために調整可能である。

図２は、第１の方向１２４に移動する第１コンベヤベルト１２２と第２の方向１２８に移動する第２コンベヤベルト１３０との間の移行領域１２６を通してコンベヤ１１０内で、アルミニウム缶などの製品を案内するための非接触型レールの別の実施形態を示す。図２の非接触型レール１４０は、移行領域１２６を通して製品経路に沿って湾曲する湾曲した線形誘導モータ（ＬＩＭ）を含む。湾曲レール１４０は、円弧状に成形された単一コイル、または弧状に配置された複数のコイルを使用する。この説明に役立つ弧は９０°であるが、本発明はそれに限定されない。湾曲レール１４０は伝播する磁界を生成し、この磁界により、アルミニウム缶１６０として示される搬送製品中に対向電流が誘導され、これによりアルミニウム缶に対する反発力が生成され、缶を移行領域１２６を通して前に進め第２コンベヤベルト１３０へ載せる。

反発力を生成する他の源が使用可能であり、本発明は線形誘導モータに限定されない。例えば、図３Ａは、移行領域２２６に非接触型ガイドレールを有するコンベヤ２１０を示し、非接触型ガイドレールは永久磁石の配列２４０を使用して形成されている。第１コンベヤベルト２２２は方向２２４に移動する。第１コンベヤベルト２２２が、アルミニウム缶２６０などの伝導性材料を含有する製品を配列２４０を越えて運び込むとき、永久磁石の配列は、配列２４０に最も近い外側の缶に渦ドラッグ（ｅｄｄｙ ｄｒａｇ）を誘導する磁界を生成し、低い接触力で、方向２２８に移動する第２コンベヤベルト２３０への缶の移行を促進する。当業者であれば、缶を十分に跳ね返し、所望の軌道に沿って缶を前に進めるための磁石の適切な寸法、強度、方向を決定することができるであろう。配列２４０内の磁石は交互極性、同一極性を有し得る、またはハルバッハ配列を含み得る。

図３Ｂは、移行領域２２６を横切る缶２６０の前進を示す。示されるように、磁性配列２４０によって生成される反発力が外側の缶の移動を妨害し、缶の群の流動的な移動を引き起こし、各缶に対する圧力を低減する。

本発明の別の実施形態では、コンベヤは、図４、５Ａおよび５Ｂに示されるように、製品経路に沿って製品を案内するための１つまたは複数の非接触型サイドレールを含む。図４の実施形態では、方向３２４に移動するコンベヤベルト３２２は、永久磁石の配列を含む１つまたは複数のサイドレール３４１、３４２を含む。サイドレール３４１、３４２は、製品経路に隣接している。コンベヤベルト３２２が、アルミニウム缶３６０の集合として示される製品をレール３４１、３４２を越えて移動するとき、永久磁石の配列は、搬送されるアルミニウム缶の組の中の外側の缶３５１に渦ドラッグを誘導し、内側の缶３５２が、管の中の流体と同様に、前方に流れることを許容する。外側の缶３５１の渦ドラッグは缶のクッションとなり、製品経路に沿った缶の搬送を促進しながら缶を損傷から保護する。

図５Ａおよび５Ｂに示されるように、別の実施形態では、方向４２４に移動するコンベヤベルト４２２は、線形誘導モータ（ＬＩＭ）を含むサイドレール４５１、４５２を含む。ＬＩＭ４５１、４５２は、アルミニウム缶４６０の組の外側の缶４６１に対し反発力を生成し、外側の缶をサイドレール４５１、４５２から跳ね返し、内側の缶４６２が前方に流れることを引き起こしながら潜在的な損傷を低減する。

図６Ａ〜６Ｃは、磁界が伝播する間のガイド装置５４０およびアルミニウム缶５６０の連続する上面図である。磁界Ｖは、磁力線５４２によって示される磁界を生成しながら、左から右へ伝播し、磁力線５４２は缶５６０中に電流を誘導する。図７は、本発明の一実施形態によるガイド装置５４０によって誘導される電流Ｉを有する缶５６０を示す。缶の中の誘導された電流は、ガイド装置５４０によって生成された磁界と対向する界を生成することができ、それにより缶は前方へ進められ、Ｗの方向に回転される。一般に、正味の力はコイル５４０の面から約３０°の角度で存在し得る。

図８Ａおよび８Ｂは、コンベヤ中の製品経路に沿って製品を案内するための製品経路に隣接する非接触型ガイドの別の実施形態を示す。図８Ａおよび８Ｂの実施形態では、非接触型ガイド６５０は、缶または他の製品を底方向から動かすために製品経路の下に配置される。図８Ａおよび８Ｂのコンベヤ６１０は、方向６２１に移動する第１コンベヤベルト６２２と、方向６２５に移動する第２コンベヤベルト６２４と、第１および第２コンベヤベルトの間の接続領域６４０とを含み、接続領域６４０はその領域内の製品経路の下に複数の湾曲レール６５１、６５２、６５３を含む。各湾曲レール６５１、６５２、６５３は、線形誘導モータ（ＬＩＭ）を含む。図８Ｂに示されるように、低摩擦表面６６０が、レール６５１、６５２、６５３の上に直接配置され、移行領域６４０に製品経路を形成する。湾曲したＬＩＭは起動されると９０°の接続領域６４０にわたりおよびそれを通して缶６７０を前に進める。

図９は、隣接する製品経路に沿って製品を案内するための非接触型ガイドを使用するコンベヤ７１０の別の実施形態を示す。図９の非接触型ガイド７４０は、線形誘導モータ（ＬＩＭ）７４１の配列を含む。配列７４０の真上の低摩擦表面７６１が、移行領域７６０においてコンベヤ７１０の製品経路を形成する。ＬＩＭ７４１は、第１コンベヤベルト７２２と第２コンベヤベルト７２４との間の９０°の移行領域７６０にわたり底部から缶をまとめて推進するために可変推進角度を有する。

壊れ易い搬送製品に対し反発力を生成するためにＬＩＭまたは交互永久磁石の配列などの非接触型ガイドを使用することにより、ベルト間の滑らかな移行が、または単ベルト上の滑らかな搬送が保証される。非接触型ガイドは転倒を防止し得、および損傷を最小化し得る。可動部品がほとんどまたは全くないので、非接触型ガイドは清掃可能であり、メンテナンスはほとんどまたは全く必要ない。

本発明を特定の説明に役立つ実施形態に関連して記載してきたが本発明はそれらの説明に役立つ実施形態に限定されない。

Claims (12)

1. 製品経路に沿って物品を搬送するためのコンベヤベルトと、
   前記製品経路に隣接して前記コンベヤベルトに対して配置されたガイド装置であって、前記製品経路に沿って搬送物品を方向付けるために前記搬送物品に対し反発力を生成するためのガイド装置とを含み、
   前記ガイド装置が、線形誘導モータを含むことを特徴とするコンベヤ。
2. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ガイド装置が、反発力として磁界を生成することを特徴とするコンベヤ。
3. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ガイド装置が、前記製品経路に隣接して配置されたレールであることを特徴とするコンベヤ。
4. 請求項３に記載のコンベヤにおいて、前記レールが湾曲していることを特徴とするコンベヤ。
5. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ガイド装置が、前記製品経路の下に線形誘導モータのグリッドを含むことを特徴とするコンベヤ。
6. 請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記製品経路と前記ガイド装置との間に低摩擦表面をさらに含むことを特徴とするコンベヤ。
7. 製品経路に沿って物品を搬送するためのコンベヤベルトと、
   前記物品と機械的に接触することなく前記製品経路に沿って前記物品を非接触式に案内するためのガイド装置とを含み、
   前記ガイド装置が、線形誘導モータを含むことを特徴とするコンベヤ。
8. 請求項７に記載のコンベヤにおいて、前記ガイド装置が、湾曲したレールであることを特徴とするコンベヤ。
9. 請求項７に記載のコンベヤにおいて、前記ガイド装置が、前記製品経路の下に配置されることを特徴とするコンベヤ。
10. 請求項７に記載のコンベヤにおいて、前記製品経路と前記ガイド装置との間に低摩擦表面をさらに含むことを特徴とするコンベヤ。
11. コンベヤベルト上の製品を案内する方法であって、
    電気伝導性材料を含む製品を第１搬送速度で製品経路に沿って搬送するステップと、
    ガイド装置を使用して前記製品経路に沿って前記製品に沿って前記製品を案内するために前記製品に対し反発力を生成するステップとを含み、
    前記ガイド装置が、線形誘導モータを含むことを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、前記製品がアルミニウム缶を含むことを特徴とする方法。

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