JP3632058B2 - モータ駆動制御装置、モータ内蔵ローラ、並びに、搬送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置、該モータ駆動制御装置により駆動制御されるモータを内蔵したモータ内蔵ローラ、並びに、該モータ内蔵ローラを備えた搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固定子と、回転子とを備えたモータが様々な機器の駆動源として採用されており、モータ駆動制御装置によりモータの回転駆動が制御されることが多い。図６は、モータ本体内に電磁石からなる複数の固定子と、回転子と、該回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子とを備えたモータ１００の駆動制御装置１０１の制御ブロック回路図である。駆動制御装置１０１は、制御回路部１０２と、駆動回路部１０３と、磁極検出部１０４とを備えている。駆動制御装置１０１は、プログラマブルコントローラなどの上位制御装置に接続されている。上位制御装置は、モータの回転・停止信号や、回転速度信号、正転・逆転信号などの制御信号を発信する。駆動回路部１０３は、前記上位制御装置から発信された制御信号に基づき、駆動回路部１０３に制御信号を送信する。磁極検出部１０４は、回転子の磁極の位置を検知し、パルス波形処理などを行った後、この処理信号を駆動回路部１０３に発信する。駆動回路部１０３は、制御回路部１０２および磁極検出部１０４から入力された処理信号に基づき、固定子への通電を制御し、モータ１００の回転駆動を制御する。
【０００３】
上記した駆動制御装置１０１を備えたモータ１００は、特開平１０−２７９０４７号公報に開示されているような、モータを内蔵したモータ内蔵ローラを駆動源として採用したコンベアシステムの駆動源として好適に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなコンベアシステムは、上位制御システムによる制御信号に基づきモータ内蔵ローラの駆動制御を行い、所定の位置に被搬送物を搬送することができる。モータ内蔵ローラは、高トルクの回転動力を得るために減速機などが内蔵されている場合が多い。そのため、モータ内蔵ローラの回転駆動が停止している場合、モータ内蔵ローラを回転させるためには、非常に大きな外力を作用させる必要がある。従って、モータ内蔵ローラを駆動源として採用した搬送装置において、該搬送装置の駆動停止中に被搬送物を人力で押して移動させるためには、僅かな移動距離であっても大きな力を作用させなければならないという問題がある。
【０００５】
そこで上記した問題を解決すべく、本発明は、外力がモータの回転子に作用すると、外力の作用方向に回転子を回転駆動させるモータ駆動装置と、該モータ駆動装置を備えたモータ内蔵ローラと、該モータ内蔵ローラを駆動源とする搬送装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記した目的を達成すべく提案される請求項１に記載の発明は、固定子と回転子とを有するモータを駆動装置とする搬送装置であって、当該モータの回転駆動を制御するモータ制御装置を具備する搬送装置において、前記モータ制御装置は、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、被搬送物を搭載した状態であって搬送装置の駆動停止中に前記回転認識手段が外力による回転子の回転を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させて外力による回転を補助する回転補助手段を備えていることを特徴とする搬送装置である。
【０００７】
上記した搬送装置は、回転認識手段が外力による回転子の回転を検知すると、回転補助手段が、方向認識手段の検知信号に基づき回転子を回転駆動させ、外力による回転子の回転を補助する。そのため、回転子に僅かな力を作用させるだけで、方向認識手段が認識した回転方向に回転子を回転駆動させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、回転補助手段は、回転子の回転駆動時間を設定する回転時間設定手段を備え、回転時間設定手段によって設定された回転駆動時間、回転子が回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置である。
【０００９】
かかる構成によれば、回転子に外力が作用した際の回転子の回転駆動時間が設定できる。また、モータの回転子は回転時間設定手段に設定された時間だけ回転駆動するため、モータの消費電力を最小限に抑制できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、回転子の回転速度の変化を検知する速度監視手段を有し、回転時間設定手段は、前記速度監視手段の検知信号に基づき回転子の回転駆動時間を設定することを特徴とする請求項２に記載の搬送装置である。
【００１１】
かかる構成によれば、回転子の回転速度の変化に応じて回転時間設定手段が回転子の回転駆動時間を設定することで、外力の作用状態に適した回転子の回転の駆動時間を設定できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、モータは回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子を有し、回転認識手段は、前記位置検出子の検知信号により回転子の回転速度の変化を認識することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１３】
かかる構成によれば、回転子の回転速度を確実に検出することができる。よって、本発明のモータ駆動制御装置は、回転子への外力の作用状態を容易かつ確実に検出でき、動作安定性が高い。また、上記した構成によれば、回転子の回転速度を検知するために別途の部材を必要としない。そのため、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータをコンパクトで安価なものとすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、モータは回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子を有し、方向認識手段は、前記位置検出子の検知信号により回転子の回転方向を認識することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１５】
かかる構成によれば、回転子の回転方向を確実に検知することができる。また、上記した構成によれば、回転子の回転方向を検知するために別途の部材を必要としない。よって、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータをコンパクトで安価なものとすることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、モータの回転速度を規制する回転速度規制手段を有し、回転認識手段は、回転子の回転速度を認識する速度認識手段を有し、回転認識手段は前記速度認識手段によって認識された回転速度或いはこれに基づく速度勾配と、回転速度規制手段によって生じるべき回転速度あるいは予想される速度勾配を比較し、回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、回転子の外力による回転を確実に検知することができる。また、上記した構成によれば、回転子の外力による回転を検知するために別途の部材を必要としない。よって、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータをコンパクトで安価なものとすることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、駆動装置の回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動する駆動ローラと、駆動ローラの回転動力が伝達されて回転する従動ローラとが複数並設されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１９】
上記した構成によれば、駆動装置であるモータの回転子の回転状態から従動ローラ本体への外力の作用状態を検知することができ、確実かつ容易に従動ローラに作用する外力を検出できる。また、上記した構成によれば、従動ローラに作用する外力の作用状態を検出するための部材を別途設ける必要がないため、搬送装置の製造コストを低減できる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、固定子と回転子とを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、前記回転認識手段が回転子の回転を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させる回転補助手段を備え、さらに前記回転補助手段は、回転子の回転駆動時間を設定する回転時間設定手段を備え、回転時間設定手段によって設定された回転駆動時間、回転子が回転駆動され、回転子の回転速度の変化を検知する速度監視手段を有し、前記回転時間設定手段は、前記速度監視手段の検知信号に基づき回転子の回転駆動時間を設定することを特徴とするモータ駆動制御装置である。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、固定子と回転子とを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、前記回転認識手段が回転速度の変化を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させる回転補助手段を備え、さらにモータの回転速度を規制する回転速度規制手段を有し、回転認識手段は、回転子の回転速度を認識する速度認識手段を有し、回転認識手段は前記速度認識手段によって認識された回転速度或いはこれに基づく速度勾配と、回転速度規制手段によって生じるべき回転速度あるいは予想される速度勾配を比較し、回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識することを特徴とするモータ駆動制御装置である。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、固定軸に対して回転自在に支持されたローラ本体内にモータが内蔵され、該モータの回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、請求項７又は８に記載のモータ駆動制御装置を備え、前記ローラ本体に作用する外力により回転するローラ本体の回転および回転方向を検知し、ローラ本体の回転を検知すると、前記回転方向に前記ローラ本体を回転駆動させることを特徴とするモータ内蔵ローラである。
【００２３】
かかる構成によれば、ローラ駆動制御装置が、外力によるローラ本体の回転を検知すると、その回転方向にローラ本体を回転駆動させ、外力によるローラ本体の回転を補助する。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、ローラ本体に僅かな外力を作用させるだけで軽快に回転駆動できる。
【００２４】
本発明のモータ内蔵ローラは、ローラ本体に内蔵されているモータの回転子の回転状態からローラ本体への外力の作用状態を検知する構成であり、確実かつ容易にモータ内蔵ローラに作用する外力を検出できる。また、上記した構成によれば、外力の作用状態を検出するための部材を別途設ける必要がないため、モータ内蔵ローラの構成が単純化できる。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、製造コストが安価で、動作安定性に優れている。
【００２５】
また固定軸に対して回転自在なローラが複数並設された搬送装置の前記ローラの少なくとも一つに前記したモータ内蔵ローラであることを特徴とする搬送装置である。
【００２６】
かかる構成によれば、ローラ上に積載された被搬送物を押すなどしてモータ内蔵ローラのローラ本体が回転すると、その回転方向にローラ本体が回転駆動し、外力によるローラ本体の回転が補助される。よって、本発明の搬送装置は、さほど大きな力を作用させなくても被搬送物を移動させることができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、駆動装置の回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動する駆動ローラと、固定軸に対して回転自在な従動ローラとが複数並設された搬送装置において、前記駆動ローラのローラ本体を回転駆動させるローラ駆動制御装置を具備し、ローラ駆動制御装置は従動ローラの回転を認識する回転認識手段と、前記回転方向を認識する方向認識手段とを有し、被搬送物を搭載した状態であって搬送装置の駆動停止中に前記回転認識手段が外力の作用による従動ローラの回転を検知すると、外力の作用による従動ローラの回転速度および回転方向に基づいて駆動ローラのローラ本体を回転駆動させ外力による回転を補助する回転補助手段を備えたことを特徴とする搬送装置である。
【００２８】
かかる構成によれば、被搬送物がモータ内蔵ローラ上に差し掛かる前に、被搬送物の移動状態を検知することができる。そのため、ローラ制御装置による被搬送物の移動状態の検知からモータ内蔵ローラの回転駆動に至るまでに遅延がある場合でも、スムーズに被搬送物を移動できる。
なお、「駆動ローラと従動ローラとが複数並設された搬送装置」とは、例えば図５（ａ）の様に駆動ローラと従動ローラとが平行かつ一列に並べられた構成の他、図５（ｂ）に示すように複数列に並べられたものも含む概念である。
例えば図５（ｂ）に示すような３列構成の搬送装置であれば、Ａ列に設けられた従動ローラの外力の作用による回転速度および回転方向に基づいて、Ｂ列に設けられた駆動ローラを回転駆動させてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態であるブラシレスモータを内蔵したモータ内蔵ローラの断面図である。図２は、図１のモータ内蔵ローラの機構図である。図３は、図１のモータ内蔵ローラの制御ブロック回路図である。図４は、図１に示すモータ内蔵ローラを駆動ローラとして採用したローラコンベアである。図１において、１は本実施形態のモータ内蔵ローラである。
【００３０】
モータ内蔵ローラ１は、ローラ本体２にモータ３と減速機４とが内蔵されたものである。ローラ本体２は、両端が開口した金属製の筒体であり、両端に閉塞部材５，６が一体的に取り付けられ閉塞されている。ローラ本体２の両端からは、固定軸７，８が突出している。ローラ本体２は、固定軸７，８に回転自在に支持されている。固定軸７は、ローラ本体２の内外を連通するものである。固定軸７は、閉塞部材５に軸受け９を介して回転自在に取り付けられている。固定軸７は、ローラ本体２の内部において拡径しており、その外周部に内筒部材１０が一体的に取り付けられている。内筒部材１０は、外径がローラ本体の内側に接しない程度の外径を持つ筒であり、その長さはローラ本体２の全長から閉塞部材５，６の長さを引いたものにほぼ等しい。また、図１および図２に示すように、内筒部材１０の内部には、モータ３と減速機４とがユニット化されて内蔵されている。固定軸８は、棒状の部材であり、閉塞部材６に対して２連の軸受け１１によって回転自在に取り付けられている。
【００３１】
モータ３は、内筒部材１０内に電磁石からなる複数の固定子１２と、磁極を有する回転子１３と、位置検出子１４とを備えた３相４極ブラシレスモータである。固定子１２は、鉄心に導線を巻き付けたコイルであり、図２に示すように内筒部材１０に内装され、一体的に取り付けられている。回転子１３は、内筒部材１０の内部に収納されており、回転子１３の軸心は、内筒部材１０の軸心と一致している。回転子１３の一端側は、軸受け１５を介して固定軸７に回転自在に支持されている。また、回転子１３の他端側は、回転子１３の回転動力を減速してローラ本体２に伝達する減速機４に軸受け１６を介して固定されている。位置検出子１４は、回転子１３の近傍に配置され、回転子１３の磁極の周方向の位置を検知し、磁極検知信号を発信するものである。
【００３２】
位置検出子１４は、ホール素子とパワースイッチング回路の全部あるいは一部を一体化したホールＩＣ１７を３つ備えている。さらに具体的には、ホールＩＣ１７は、磁界の大きさを検知するホール素子と、該ホール素子により検出された微小信号を増幅する増幅器と、増幅器において増幅された信号を方形波に成型するシュミットトリガ回路と、安定化電源回路と、温度補償回路とを備えている。なお、本実施形態においては、位置検出子１４は、ホールＩＣ１７を３つ備えたものであるが、ホールＩＣ１７はいくつ設けられてもよい。また、位置検出子１４は、ホールＩＣ１７により磁極を検知する磁気式のものに限定されるものではなく、これに限らず発光ダイオードとフォトセンサを用いたフォト・インタラプタ式のものや磁気飽和素子を用いたインダクタンス式のものなど、いかなる方式の磁極位置検知手段を採用しても良い。
【００３３】
モータ３は、回転子１３の回転駆動を制御するモータ駆動制御装置１８に接続されている。モータ内蔵ローラ１は、モータ３により回転駆動するものであるため、モータ駆動制御装置１８は、モータ内蔵ローラ１のローラ駆動制御装置として機能する。モータ駆動制御装置１８は、図３に示すように、制御回路部１９と、磁極検出部２０と、駆動回路部２１と、回転補助回路部２２とに大別される。制御部１９は、例えば、ＣＭＯＳ ＩＣや微分回路、積分回路などを用いたデジタル回路により構成することができ、マイコン制御を行うものとすることもできる。制御回路部１９は、プログラマブルコントローラなどの上位制御システムからの制御信号が入力される部分である。制御回路部１９は、前記制御信号に基づいて所定の処理信号を駆動回路部２１に発信する。また、磁極検出部２０は、位置検出子１４と接続されており、ホールＩＣ１７から出力された磁極検知信号が入力される部分である。本実施形態では、回転速度規制手段としての機能を果たす。磁極検出部２０は、磁極検知信号にパルス波形処理等を施し、この処理信号を駆動回路部２１および回転補助回路部２２に供給する。駆動回路部２１は、制御回路部１９および磁極検出部２０において処理され発信される処理信号に基づき、各固定子１２へ電力を供給する。
【００３４】
回転補助回路部２２は、回転認識手段、速度認識手段、方向認識手段、回転補助手段、回転時間設定手段及び速度監視手段としての機能を果たすものである。すなわち回転補助回路部２２には、速度認識部２３と、方向認識部２４と、速度監視部２５と、回転時間設定部２６と、回転速度設定部２７とを備えている。
速度認識部２３は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、回転子１３の回転及び回転速度を検知し、速度検知信号を発信する部分である。
方向認識部２４は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、外力の作用による回転子１３の回転方向を検知する部分である。
速度監視部２５は、速度認識部２３から発信される速度検知信号に基づいて回転子１３の回転速度の変化を検知し、回転速度変化に関する速度変化検知信号を回転時間設定部２６に伝達する部分である。
回転時間設定部２６は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動時間Ｔを設定する部分である。回転速度設定部２７は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動速度Ｖを設定する部分である。
回転補助回路部２２は、方向認識部２４において認識された回転方向に、所定速度Ｖで所定時間Ｔだけ回転子１３を回転させるための補助回転信号を駆動回路部２１に発信する。
【００３５】
減速機４の一端側には、図２に示すように、モータ３の回転子１３が連結されており、モータ３の回転動力が、減速機４に伝達される。減速機４は、３連の遊星歯車列であり、太陽歯車３１、第１遊星歯車３２、連動歯車３３、第２遊星歯車３４、連動歯車３５、第３遊星歯車３６及び固定内歯車３７によって構成されている。太陽歯車３１は、モータ３の回転子１３に連結されており、固定内歯車３７は、内筒部材１０の内側に内挿されて固定されている。また第３遊星歯車３６の腕３８の中心軸３９は、モータ内蔵ローラ１の中心に位置し、出力軸として機能する。減速機４にモータ３の回転動力が伝播されると太陽歯車３１が回転し、所定の減速比で減速されて中心軸３９が回転する。なお、本実施形態においては、減速機４は、上記したような構成を有するものであったが、これに限定されず、モータ３の回転動力を減速できる機構を有するものであればいかなるものであってもよい。
【００３６】
減速機４の中心軸３９は、連結部材４０を介して閉塞部材６に連結されている。よって、モータ３の回転動力は、減速機４において減速され、連結部材４０を介して閉塞部材６に伝播される。閉塞部材６は、ピン４１によってローラ本体２と一体化されているため、ローラ本体２は、閉塞部材６に伝播された回転動力により回転駆動する。
【００３７】
上記したモータ内蔵ローラ１は、図４に示すようなローラコンベア４５（搬送装置）の駆動ローラとして機能する。ローラコンベア４５は、平行に配置された一対のサイドレール４７ａ，４７ｂの間にモータ内蔵ローラ１と、従動ローラ４６とが複数並設されたものである。従動ローラ４６は、固定軸に対して回転自在なアイドルローラである。モータ内蔵ローラ１と複数の従動ローラ４６は、無端ベルト４８により連結されている。モータ内蔵ローラ１の回転動力は無端ベルト４６を介して近隣の従動ローラ４６に伝達される。モータ内蔵ローラ１のモータ３に電力を供給し、位置検出子１４から磁極検知信号を取り出すためのコード４９は、ローラ本体２の内外を連通する固定軸７を介して外部に取り出されている。
【００３８】
サイドレール４７ａのモータ内蔵ローラ１に対応する位置には、モータ駆動制御装置１８が取り付けられている。モータ駆動制御装置１８には、モータ内蔵ローラ１から取り出されたコード４９が接続されている。さらに、モータ制御装置１８には、モータ３に電力を供給するための主幹給電線５０と、伝送線５１とが接続されている。プログラマブルコントローラなどの上位制御システムからの制御信号は、伝送線５１を介して各モータ駆動制御装置１８に伝送される。
【００３９】
続いて、モータ駆動制御装置１８によるモータ内蔵ローラ１およびモータ内蔵ローラ１を駆動源とするローラコンベア４５の駆動制御について順を追って説明する。駆動制御装置１８は、モータ内蔵ローラ１の回転駆動開始時に、上位制御システムから入力された制御信号に基づき、制御回路部１９から駆動回路部２１に所定の処理信号を発信する。また、磁極検出部２０には、位置検出子１４から出力された磁極検出信号が入力される。磁極検出部２０は、前記磁極検出信号を処理した後に、駆動回路部２１および回転補助回路部２２に信号を発信する。駆動回路部２１は、制御回路部１９からの処理信号と、磁極検出部２０からの磁極検知信号と、回転補助回路部２２からの補助回転信号とに基づいて、それぞれの固定子１３に電流を供給する。
【００４０】
駆動回路部２１による制御により、固定子１２に電流が順次供給されると、モータ３の回転子１３が回転駆動を開始する。回転子１３の回転動力は、減速機４に伝達され、所定の減速比で減速された後、中心軸３９より出力される。中心軸３９から出力される回転動力は、連結部材４０を介して、ローラ本体２に伝播され、ローラ本体２が所定の速度で回転駆動する。
【００４１】
モータ内蔵ローラ１が回転駆動を開始すると、それに連動して従動ローラ４６も回転駆動する。ローラコンベア４５に搭載された被搬送物は、ローラ本体２の回転方向に搬送される。
【００４２】
一方、ローラコンベア４５に搭載された被搬送物を押すなどして、モータ内蔵ローラ１に外力が作用した場合には、回転補助回路部２２が作動する。ローラ本体２に作用した外力は、連結部材４０および減速機４を介してモータ３の回転子１３に伝達される。回転子１３に外力が作用すると、モータ３に設けられたホールＩＣ１７から出力された磁極検知信号が磁極検出部２０に入力される。磁極検出部２０に入力された磁極検知信号は、パルス波形処理が施され、その処理信号が回転補助回路部２２へと伝達される。
【００４３】
回転補助回路部２２の速度認識部２３は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、回転子１３の回転速度を検知する。速度認識部が２３は、制御回路部１９において設定された回転子１３の回転速度と、磁極検出部２０の処理信号に基づき検知された回転子１３の実際の回転速度とを比較する。その結果、回転子１３の実際の回転速度が、制御回路部１９において設定された回転速度と異なる場合、回転補助回路部２２は、ローラ本体２に外力が作用しているものと見なす。回転補助回路部２２が、ローラ本体２に外力が作用しているのを検知すると、方向認識部２４は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、外力の作用による回転子１３の回転方向を検知する。
【００４４】
一方、速度認識部２３は、ローラ本体２に作用した外力による回転子１３の回転速度を検知し、この検知信号を速度検知信号として速度監視部２５に送信する。速度監視部２５は、速度認識部２３から逐次送信されてくる速度検知信号に基づいて回転子１３の回転速度の変化を検知し、回転速度変化に関する速度変化検知信号を回転時間設定部２６および回転速度設定部２７に伝達する。
【００４５】
回転時間設定部２６は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動時間Ｔを設定する。さらに具体的には、速度監視部２５において回転子１３の回転速度が加速状態であるのを検知した場合、ローラ本体２に作用している外力が増大傾向にあるものと見なし、回転駆動時間Ｔを所定時間ｔよりも長くする。また、回転子１３の回転速度が一定或いは減速状態である場合、ローラ本体２に作用している外力が一定或いは減少傾向にあるものと見なし、回転駆動時間Ｔを所定時間ｔとする。
【００４６】
回転速度設定部２７は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動速度Ｖを設定する。さらに具体的には、回転子１３の回転速度が加速状態である場合、回転駆動速度Ｖを所定速度ｖよりも長くする。また、回転子１３の回転速度が一定或いは減速状態である場合、回転駆動速度Ｖを所定速度ｖとする。
【００４７】
回転補助回路部２２は、方向認識部２４において認識された回転方向に、所定速度Ｖで所定時間Ｔだけ回転子１３を回転させるための補助回転信号を駆動回路部２１に発信する。回転補助回路部２２から補助回転信号が発信されると、駆動回路部２１は、回転補助回路部２２から補助回転信号に基づき各固定子１２へ電力を供給し、回転子１３を回転駆動させる。
【００４８】
回転子１３が回転駆動すると、その回転動力が減速機４および連結部材４０を介してローラ本体２に伝達され、ローラ本体２が所定速度Ｖで所定時間Ｔだけ回転する。よって、本発明のモータ内蔵ローラ１は、ローラ本体２に外力を作用させると、それに追従してローラ本体２が回転駆動するため、僅かな外力で大きな回転動力を得ることができる。よって、モータ内蔵ローラ１を駆動源とするローラコンベア４５によれば、モータ内蔵ローラ１の停止中であっても、被搬送物をごく僅かな力で移動させることができる。
【００４９】
上記した実施形態では、ローラ本体２の速度変化に応じてローラ本体２を回転させる時間を変更したが、ローラ本体２の回転時間は一定であってもよい。
また上記した様にローラ本体２の回転時間を一定にする場合等には速度監視部は必ずしも必要ではない。
この場合には、ローラ本体２が外力によって回転されたことを契機として回転子１３を回転駆動させる。すなわち磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、回転子１３の回転速度を検知し、速度認識部が２３は、制御回路部１９において設定された回転子１３の回転速度と、磁極検出部２０の処理信号に基づき検知された回転子１３の実際の回転速度とを比較し、回転子１３の実際の回転速度が制御回路部１９において設定された回転速度よりも速い場合、これを契機として回転子１３を回転駆動させる。
【００５０】
また上記した実施形態では、実際の回転速度と制御回路部１９において設定された回転速度を比較して回転子１３が外力によって回転されたか否かを認識しているが、回転速度に代わって速度勾配を比較してもよい。
【００５１】
本実施形態において、モータ内蔵ローラ１は、ローラコンベア４５の駆動源として用いられたが、ベルトコンベア等のあらゆる搬送装置の駆動源として採用できる。
【００５２】
また、本実施形態において、モータ駆動制御装置１８は、モータ３の回転速度および回転方向に関する検知信号に基づき、モータ３の回転駆動を制御するものであるが、従動ローラの回転速度および回転方向を検知し、モータ３の回転駆動を制御するものであってもよい。さらに、ローラコンベア４５は、駆動源としてモータ内蔵ローラ１を具備したものであるが、ローラコンベア４５の駆動源は、ローラの外部に設けられたモータなどであってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動装置は、外力がモータの回転子に作用すると、その回転方向に回転子を回転させるため、僅かな外力を作用させるだけで大きな回転動力が得られる。
【００５４】
また、本発明のモータ内蔵ローラは、外力によりローラ本体が回転すると、その回転方向にローラ本体が回転駆動させ、外力によるローラ本体の回転を補助する。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、僅かな外力を作用させるだけで軽快に回転駆動できる。
【００５５】
さらに、上記したモータ内蔵ローラを搬送装置の駆動ローラとして採用すれば、搬送装置上の被搬送物を軽く押すだけで所定方向に移動させることができる。また、従動ローラへの外力の作用状態を検知し、駆動ローラを回転駆動させる構成とすれば、被搬送物の移動を軽快に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ内蔵ローラの断面図である。
【図２】図１に示すモータ内蔵ローラの機構図である。
【図３】図１に示すモータ内蔵ローラが具備するモータ駆動制御装置の制御ブロック回路図である。
【図４】図１に示すモータ内蔵ローラを駆動ローラとしたローラコンベアの斜視図である。
【図５】搬送装置の構成例を説明するローラコンベアの斜視図である。
【図６】従来のモータ駆動装置の制御ブロック回路図である。
【符号の説明】
１ モータ内蔵ローラ（駆動ローラ）
２ ローラ本体
３ モータ
７，８ 固定軸
１２ 固定子
１３ 回転子
１４ 位置検出子
１８ モータ駆動制御装置（ローラ駆動制御装置）
２２ 回転補助回路部
２３ 速度認識部
２４ 方向認識部
２５ 速度監視部
２６ 回転時間設定部
４５ ローラコンベア（搬送装置）
４６ 従動ローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置、該モータ駆動制御装置により駆動制御されるモータを内蔵したモータ内蔵ローラ、並びに、該モータ内蔵ローラを備えた搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固定子と、回転子とを備えたモータが様々な機器の駆動源として採用されており、モータ駆動制御装置によりモータの回転駆動が制御されることが多い。図６は、モータ本体内に電磁石からなる複数の固定子と、回転子と、該回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子とを備えたモータ１００の駆動制御装置１０１の制御ブロック回路図である。駆動制御装置１０１は、制御回路部１０２と、駆動回路部１０３と、磁極検出部１０４とを備えている。駆動制御装置１０１は、プログラマブルコントローラなどの上位制御装置に接続されている。上位制御装置は、モータの回転・停止信号や、回転速度信号、正転・逆転信号などの制御信号を発信する。駆動回路部１０３は、前記上位制御装置から発信された制御信号に基づき、駆動回路部１０３に制御信号を送信する。磁極検出部１０４は、回転子の磁極の位置を検知し、パルス波形処理などを行った後、この処理信号を駆動回路部１０３に発信する。駆動回路部１０３は、制御回路部１０２および磁極検出部１０４から入力された処理信号に基づき、固定子への通電を制御し、モータ１００の回転駆動を制御する。
【０００３】
上記した駆動制御装置１０１を備えたモータ１００は、特開平１０−２７９０４７号公報に開示されているような、モータを内蔵したモータ内蔵ローラを駆動源として採用したコンベアシステムの駆動源として好適に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなコンベアシステムは、上位制御システムによる制御信号に基づきモータ内蔵ローラの駆動制御を行い、所定の位置に被搬送物を搬送することができる。モータ内蔵ローラは、高トルクの回転動力を得るために減速機などが内蔵されている場合が多い。そのため、モータ内蔵ローラの回転駆動が停止している場合、モータ内蔵ローラを回転させるためには、非常に大きな外力を作用させる必要がある。従って、モータ内蔵ローラを駆動源として採用した搬送装置において、該搬送装置の駆動停止中に被搬送物を人力で押して移動させるためには、僅かな移動距離であっても大きな力を作用させなければならないという問題がある。
【０００５】
そこで上記した問題を解決すべく、本発明は、外力がモータの回転子に作用すると、外力の作用方向に回転子を回転駆動させるモータ駆動装置と、該モータ駆動装置を備えたモータ内蔵ローラと、該モータ内蔵ローラを駆動源とする搬送装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記した目的を達成すべく提案される請求項１に記載の発明は、固定子と回転子とを有するモータを駆動装置とする搬送装置であって、当該モータの回転駆動を制御するモータ制御装置を具備する搬送装置において、前記モータ制御装置は、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、被搬送物を搭載した状態であって搬送装置の駆動停止中に前記回転認識手段が外力による回転子の回転を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させて外力による回転を補助する回転補助手段を備えていることを特徴とする搬送装置である。
【０００７】
上記した搬送装置は、回転認識手段が外力による回転子の回転を検知すると、回転補助手段が、方向認識手段の検知信号に基づき回転子を回転駆動させ、外力による回転子の回転を補助する。そのため、回転子に僅かな力を作用させるだけで、方向認識手段が認識した回転方向に回転子を回転駆動させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、回転補助手段は、回転子の回転駆動時間を設定する回転時間設定手段を備え、回転時間設定手段によって設定された回転駆動時間、回転子が回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置である。
【０００９】
かかる構成によれば、回転子に外力が作用した際の回転子の回転駆動時間が設定できる。また、モータの回転子は回転時間設定手段に設定された時間だけ回転駆動するため、モータの消費電力を最小限に抑制できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、回転子の回転速度の変化を検知する速度監視手段を有し、回転時間設定手段は、前記速度監視手段の検知信号に基づき回転子の回転駆動時間を設定することを特徴とする請求項２に記載の搬送装置である。
【００１１】
かかる構成によれば、回転子の回転速度の変化に応じて回転時間設定手段が回転子の回転駆動時間を設定することで、外力の作用状態に適した回転子の回転の駆動時間を設定できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、モータは回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子を有し、回転認識手段は、前記位置検出子の検知信号により回転子の回転速度の変化を認識することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１３】
かかる構成によれば、回転子の回転速度を確実に検出することができる。よって、本発明のモータ駆動制御装置は、回転子への外力の作用状態を容易かつ確実に検出でき、動作安定性が高い。また、上記した構成によれば、回転子の回転速度を検知するために別途の部材を必要としない。そのため、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータをコンパクトで安価なものとすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、モータは回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子を有し、方向認識手段は、前記位置検出子の検知信号により回転子の回転方向を認識することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１５】
かかる構成によれば、回転子の回転方向を確実に検知することができる。また、上記した構成によれば、回転子の回転方向を検知するために別途の部材を必要としない。よって、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータをコンパクトで安価なものとすることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、モータの回転速度を規制する回転速度規制手段を有し、回転認識手段は、回転子の回転速度を認識する速度認識手段を有し、回転認識手段は前記速度認識手段によって認識された回転速度或いはこれに基づく速度勾配と、回転速度規制手段によって生じるべき回転速度あるいは予想される速度勾配を比較し、回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、回転子の外力による回転を確実に検知することができる。また、上記した構成によれば、回転子の外力による回転を検知するために別途の部材を必要としない。よって、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータをコンパクトで安価なものとすることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、駆動装置の回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動する駆動ローラと、駆動ローラの回転動力が伝達されて回転する従動ローラとが複数並設されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の搬送装置である。
【００１９】
上記した構成によれば、駆動装置であるモータの回転子の回転状態から従動ローラ本体への外力の作用状態を検知することができ、確実かつ容易に従動ローラに作用する外力を検出できる。また、上記した構成によれば、従動ローラに作用する外力の作用状態を検出するための部材を別途設ける必要がないため、搬送装置の製造コストを低減できる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、固定子と回転子とを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、前記回転認識手段が回転子の回転を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させる回転補助手段を備え、さらに前記回転補助手段は、回転子の回転駆動時間を設定する回転時間設定手段を備え、回転時間設定手段によって設定された回転駆動時間、回転子が回転駆動され、回転子の回転速度の変化を検知する速度監視手段を有し、前記回転時間設定手段は、前記速度監視手段の検知信号に基づき回転子の回転駆動時間を設定することを特徴とするモータ駆動制御装置である。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、固定子と回転子とを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、前記回転認識手段が回転速度の変化を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させる回転補助手段を備え、さらにモータの回転速度を規制する回転速度規制手段を有し、回転認識手段は、回転子の回転速度を認識する速度認識手段を有し、回転認識手段は前記速度認識手段によって認識された回転速度或いはこれに基づく速度勾配と、回転速度規制手段によって生じるべき回転速度あるいは予想される速度勾配を比較し、回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識することを特徴とするモータ駆動制御装置である。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、固定軸に対して回転自在に支持されたローラ本体内にモータが内蔵され、該モータの回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、請求項７又は８に記載のモータ駆動制御装置を備え、前記ローラ本体に作用する外力により回転するローラ本体の回転および回転方向を検知し、ローラ本体の回転を検知すると、前記回転方向に前記ローラ本体を回転駆動させることを特徴とするモータ内蔵ローラである。
【００２３】
かかる構成によれば、ローラ駆動制御装置が、外力によるローラ本体の回転を検知すると、その回転方向にローラ本体を回転駆動させ、外力によるローラ本体の回転を補助する。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、ローラ本体に僅かな外力を作用させるだけで軽快に回転駆動できる。
【００２４】
本発明のモータ内蔵ローラは、ローラ本体に内蔵されているモータの回転子の回転状態からローラ本体への外力の作用状態を検知する構成であり、確実かつ容易にモータ内蔵ローラに作用する外力を検出できる。また、上記した構成によれば、外力の作用状態を検出するための部材を別途設ける必要がないため、モータ内蔵ローラの構成が単純化できる。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、製造コストが安価で、動作安定性に優れている。
【００２５】
また固定軸に対して回転自在なローラが複数並設された搬送装置の前記ローラの少なくとも一つに前記したモータ内蔵ローラであることを特徴とする搬送装置である。
【００２６】
かかる構成によれば、ローラ上に積載された被搬送物を押すなどしてモータ内蔵ローラのローラ本体が回転すると、その回転方向にローラ本体が回転駆動し、外力によるローラ本体の回転が補助される。よって、本発明の搬送装置は、さほど大きな力を作用させなくても被搬送物を移動させることができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、駆動装置の回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動する駆動ローラと、固定軸に対して回転自在な従動ローラとが複数並設された搬送装置において、前記駆動ローラのローラ本体を回転駆動させるローラ駆動制御装置を具備し、ローラ駆動制御装置は従動ローラの回転を認識する回転認識手段と、前記回転方向を認識する方向認識手段とを有し、被搬送物を搭載した状態であって搬送装置の駆動停止中に前記回転認識手段が外力の作用による従動ローラの回転を検知すると、外力の作用による従動ローラの回転速度および回転方向に基づいて駆動ローラのローラ本体を回転駆動させ外力による回転を補助する回転補助手段を備えたことを特徴とする搬送装置である。
【００２８】
かかる構成によれば、被搬送物がモータ内蔵ローラ上に差し掛かる前に、被搬送物の移動状態を検知することができる。そのため、ローラ制御装置による被搬送物の移動状態の検知からモータ内蔵ローラの回転駆動に至るまでに遅延がある場合でも、スムーズに被搬送物を移動できる。
なお、「駆動ローラと従動ローラとが複数並設された搬送装置」とは、例えば図５（ａ）の様に駆動ローラと従動ローラとが平行かつ一列に並べられた構成の他、図５（ｂ）に示すように複数列に並べられたものも含む概念である。
例えば図５（ｂ）に示すような３列構成の搬送装置であれば、Ａ列に設けられた従動ローラの外力の作用による回転速度および回転方向に基づいて、Ｂ列に設けられた駆動ローラを回転駆動させてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態であるブラシレスモータを内蔵したモータ内蔵ローラの断面図である。図２は、図１のモータ内蔵ローラの機構図である。図３は、図１のモータ内蔵ローラの制御ブロック回路図である。図４は、図１に示すモータ内蔵ローラを駆動ローラとして採用したローラコンベアである。図１において、１は本実施形態のモータ内蔵ローラである。
【００３０】
モータ内蔵ローラ１は、ローラ本体２にモータ３と減速機４とが内蔵されたものである。ローラ本体２は、両端が開口した金属製の筒体であり、両端に閉塞部材５，６が一体的に取り付けられ閉塞されている。ローラ本体２の両端からは、固定軸７，８が突出している。ローラ本体２は、固定軸７，８に回転自在に支持されている。固定軸７は、ローラ本体２の内外を連通するものである。固定軸７は、閉塞部材５に軸受け９を介して回転自在に取り付けられている。固定軸７は、ローラ本体２の内部において拡径しており、その外周部に内筒部材１０が一体的に取り付けられている。内筒部材１０は、外径がローラ本体の内側に接しない程度の外径を持つ筒であり、その長さはローラ本体２の全長から閉塞部材５，６の長さを引いたものにほぼ等しい。また、図１および図２に示すように、内筒部材１０の内部には、モータ３と減速機４とがユニット化されて内蔵されている。固定軸８は、棒状の部材であり、閉塞部材６に対して２連の軸受け１１によって回転自在に取り付けられている。
【００３１】
モータ３は、内筒部材１０内に電磁石からなる複数の固定子１２と、磁極を有する回転子１３と、位置検出子１４とを備えた３相４極ブラシレスモータである。固定子１２は、鉄心に導線を巻き付けたコイルであり、図２に示すように内筒部材１０に内装され、一体的に取り付けられている。回転子１３は、内筒部材１０の内部に収納されており、回転子１３の軸心は、内筒部材１０の軸心と一致している。回転子１３の一端側は、軸受け１５を介して固定軸７に回転自在に支持されている。また、回転子１３の他端側は、回転子１３の回転動力を減速してローラ本体２に伝達する減速機４に軸受け１６を介して固定されている。位置検出子１４は、回転子１３の近傍に配置され、回転子１３の磁極の周方向の位置を検知し、磁極検知信号を発信するものである。
【００３２】
位置検出子１４は、ホール素子とパワースイッチング回路の全部あるいは一部を一体化したホールＩＣ１７を３つ備えている。さらに具体的には、ホールＩＣ１７は、磁界の大きさを検知するホール素子と、該ホール素子により検出された微小信号を増幅する増幅器と、増幅器において増幅された信号を方形波に成型するシュミットトリガ回路と、安定化電源回路と、温度補償回路とを備えている。なお、本実施形態においては、位置検出子１４は、ホールＩＣ１７を３つ備えたものであるが、ホールＩＣ１７はいくつ設けられてもよい。また、位置検出子１４は、ホールＩＣ１７により磁極を検知する磁気式のものに限定されるものではなく、これに限らず発光ダイオードとフォトセンサを用いたフォト・インタラプタ式のものや磁気飽和素子を用いたインダクタンス式のものなど、いかなる方式の磁極位置検知手段を採用しても良い。
【００３３】
モータ３は、回転子１３の回転駆動を制御するモータ駆動制御装置１８に接続されている。モータ内蔵ローラ１は、モータ３により回転駆動するものであるため、モータ駆動制御装置１８は、モータ内蔵ローラ１のローラ駆動制御装置として機能する。モータ駆動制御装置１８は、図３に示すように、制御回路部１９と、磁極検出部２０と、駆動回路部２１と、回転補助回路部２２とに大別される。制御部１９は、例えば、ＣＭＯＳ ＩＣや微分回路、積分回路などを用いたデジタル回路により構成することができ、マイコン制御を行うものとすることもできる。制御回路部１９は、プログラマブルコントローラなどの上位制御システムからの制御信号が入力される部分である。制御回路部１９は、前記制御信号に基づいて所定の処理信号を駆動回路部２１に発信する。また、磁極検出部２０は、位置検出子１４と接続されており、ホールＩＣ１７から出力された磁極検知信号が入力される部分である。本実施形態では、回転速度規制手段としての機能を果たす。磁極検出部２０は、磁極検知信号にパルス波形処理等を施し、この処理信号を駆動回路部２１および回転補助回路部２２に供給する。駆動回路部２１は、制御回路部１９および磁極検出部２０において処理され発信される処理信号に基づき、各固定子１２へ電力を供給する。
【００３４】
回転補助回路部２２は、回転認識手段、速度認識手段、方向認識手段、回転補助手段、回転時間設定手段及び速度監視手段としての機能を果たすものである。すなわち回転補助回路部２２には、速度認識部２３と、方向認識部２４と、速度監視部２５と、回転時間設定部２６と、回転速度設定部２７とを備えている。
速度認識部２３は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、回転子１３の回転及び回転速度を検知し、速度検知信号を発信する部分である。
方向認識部２４は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、外力の作用による回転子１３の回転方向を検知する部分である。
速度監視部２５は、速度認識部２３から発信される速度検知信号に基づいて回転子１３の回転速度の変化を検知し、回転速度変化に関する速度変化検知信号を回転時間設定部２６に伝達する部分である。
回転時間設定部２６は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動時間Ｔを設定する部分である。回転速度設定部２７は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動速度Ｖを設定する部分である。
回転補助回路部２２は、方向認識部２４において認識された回転方向に、所定速度Ｖで所定時間Ｔだけ回転子１３を回転させるための補助回転信号を駆動回路部２１に発信する。
【００３５】
減速機４の一端側には、図２に示すように、モータ３の回転子１３が連結されており、モータ３の回転動力が、減速機４に伝達される。減速機４は、３連の遊星歯車列であり、太陽歯車３１、第１遊星歯車３２、連動歯車３３、第２遊星歯車３４、連動歯車３５、第３遊星歯車３６及び固定内歯車３７によって構成されている。太陽歯車３１は、モータ３の回転子１３に連結されており、固定内歯車３７は、内筒部材１０の内側に内挿されて固定されている。また第３遊星歯車３６の腕３８の中心軸３９は、モータ内蔵ローラ１の中心に位置し、出力軸として機能する。減速機４にモータ３の回転動力が伝播されると太陽歯車３１が回転し、所定の減速比で減速されて中心軸３９が回転する。なお、本実施形態においては、減速機４は、上記したような構成を有するものであったが、これに限定されず、モータ３の回転動力を減速できる機構を有するものであればいかなるものであってもよい。
【００３６】
減速機４の中心軸３９は、連結部材４０を介して閉塞部材６に連結されている。よって、モータ３の回転動力は、減速機４において減速され、連結部材４０を介して閉塞部材６に伝播される。閉塞部材６は、ピン４１によってローラ本体２と一体化されているため、ローラ本体２は、閉塞部材６に伝播された回転動力により回転駆動する。
【００３７】
上記したモータ内蔵ローラ１は、図４に示すようなローラコンベア４５（搬送装置）の駆動ローラとして機能する。ローラコンベア４５は、平行に配置された一対のサイドレール４７ａ，４７ｂの間にモータ内蔵ローラ１と、従動ローラ４６とが複数並設されたものである。従動ローラ４６は、固定軸に対して回転自在なアイドルローラである。モータ内蔵ローラ１と複数の従動ローラ４６は、無端ベルト４８により連結されている。モータ内蔵ローラ１の回転動力は無端ベルト４６を介して近隣の従動ローラ４６に伝達される。モータ内蔵ローラ１のモータ３に電力を供給し、位置検出子１４から磁極検知信号を取り出すためのコード４９は、ローラ本体２の内外を連通する固定軸７を介して外部に取り出されている。
【００３８】
サイドレール４７ａのモータ内蔵ローラ１に対応する位置には、モータ駆動制御装置１８が取り付けられている。モータ駆動制御装置１８には、モータ内蔵ローラ１から取り出されたコード４９が接続されている。さらに、モータ制御装置１８には、モータ３に電力を供給するための主幹給電線５０と、伝送線５１とが接続されている。プログラマブルコントローラなどの上位制御システムからの制御信号は、伝送線５１を介して各モータ駆動制御装置１８に伝送される。
【００３９】
続いて、モータ駆動制御装置１８によるモータ内蔵ローラ１およびモータ内蔵ローラ１を駆動源とするローラコンベア４５の駆動制御について順を追って説明する。駆動制御装置１８は、モータ内蔵ローラ１の回転駆動開始時に、上位制御システムから入力された制御信号に基づき、制御回路部１９から駆動回路部２１に所定の処理信号を発信する。また、磁極検出部２０には、位置検出子１４から出力された磁極検出信号が入力される。磁極検出部２０は、前記磁極検出信号を処理した後に、駆動回路部２１および回転補助回路部２２に信号を発信する。駆動回路部２１は、制御回路部１９からの処理信号と、磁極検出部２０からの磁極検知信号と、回転補助回路部２２からの補助回転信号とに基づいて、それぞれの固定子１３に電流を供給する。
【００４０】
駆動回路部２１による制御により、固定子１２に電流が順次供給されると、モータ３の回転子１３が回転駆動を開始する。回転子１３の回転動力は、減速機４に伝達され、所定の減速比で減速された後、中心軸３９より出力される。中心軸３９から出力される回転動力は、連結部材４０を介して、ローラ本体２に伝播され、ローラ本体２が所定の速度で回転駆動する。
【００４１】
モータ内蔵ローラ１が回転駆動を開始すると、それに連動して従動ローラ４６も回転駆動する。ローラコンベア４５に搭載された被搬送物は、ローラ本体２の回転方向に搬送される。
【００４２】
一方、ローラコンベア４５に搭載された被搬送物を押すなどして、モータ内蔵ローラ１に外力が作用した場合には、回転補助回路部２２が作動する。ローラ本体２に作用した外力は、連結部材４０および減速機４を介してモータ３の回転子１３に伝達される。回転子１３に外力が作用すると、モータ３に設けられたホールＩＣ１７から出力された磁極検知信号が磁極検出部２０に入力される。磁極検出部２０に入力された磁極検知信号は、パルス波形処理が施され、その処理信号が回転補助回路部２２へと伝達される。
【００４３】
回転補助回路部２２の速度認識部２３は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、回転子１３の回転速度を検知する。速度認識部が２３は、制御回路部１９において設定された回転子１３の回転速度と、磁極検出部２０の処理信号に基づき検知された回転子１３の実際の回転速度とを比較する。その結果、回転子１３の実際の回転速度が、制御回路部１９において設定された回転速度と異なる場合、回転補助回路部２２は、ローラ本体２に外力が作用しているものと見なす。回転補助回路部２２が、ローラ本体２に外力が作用しているのを検知すると、方向認識部２４は、磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、外力の作用による回転子１３の回転方向を検知する。
【００４４】
一方、速度認識部２３は、ローラ本体２に作用した外力による回転子１３の回転速度を検知し、この検知信号を速度検知信号として速度監視部２５に送信する。速度監視部２５は、速度認識部２３から逐次送信されてくる速度検知信号に基づいて回転子１３の回転速度の変化を検知し、回転速度変化に関する速度変化検知信号を回転時間設定部２６および回転速度設定部２７に伝達する。
【００４５】
回転時間設定部２６は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動時間Ｔを設定する。さらに具体的には、速度監視部２５において回転子１３の回転速度が加速状態であるのを検知した場合、ローラ本体２に作用している外力が増大傾向にあるものと見なし、回転駆動時間Ｔを所定時間ｔよりも長くする。また、回転子１３の回転速度が一定或いは減速状態である場合、ローラ本体２に作用している外力が一定或いは減少傾向にあるものと見なし、回転駆動時間Ｔを所定時間ｔとする。
【００４６】
回転速度設定部２７は、速度監視部２５から送信された速度変化検知信号に基づき、回転子１３の回転駆動速度Ｖを設定する。さらに具体的には、回転子１３の回転速度が加速状態である場合、回転駆動速度Ｖを所定速度ｖよりも長くする。また、回転子１３の回転速度が一定或いは減速状態である場合、回転駆動速度Ｖを所定速度ｖとする。
【００４７】
回転補助回路部２２は、方向認識部２４において認識された回転方向に、所定速度Ｖで所定時間Ｔだけ回転子１３を回転させるための補助回転信号を駆動回路部２１に発信する。回転補助回路部２２から補助回転信号が発信されると、駆動回路部２１は、回転補助回路部２２から補助回転信号に基づき各固定子１２へ電力を供給し、回転子１３を回転駆動させる。
【００４８】
回転子１３が回転駆動すると、その回転動力が減速機４および連結部材４０を介してローラ本体２に伝達され、ローラ本体２が所定速度Ｖで所定時間Ｔだけ回転する。よって、本発明のモータ内蔵ローラ１は、ローラ本体２に外力を作用させると、それに追従してローラ本体２が回転駆動するため、僅かな外力で大きな回転動力を得ることができる。よって、モータ内蔵ローラ１を駆動源とするローラコンベア４５によれば、モータ内蔵ローラ１の停止中であっても、被搬送物をごく僅かな力で移動させることができる。
【００４９】
上記した実施形態では、ローラ本体２の速度変化に応じてローラ本体２を回転させる時間を変更したが、ローラ本体２の回転時間は一定であってもよい。
また上記した様にローラ本体２の回転時間を一定にする場合等には速度監視部は必ずしも必要ではない。
この場合には、ローラ本体２が外力によって回転されたことを契機として回転子１３を回転駆動させる。すなわち磁極検出部２０から回転補助回路部２２に入力された処理信号に基づき、回転子１３の回転速度を検知し、速度認識部が２３は、制御回路部１９において設定された回転子１３の回転速度と、磁極検出部２０の処理信号に基づき検知された回転子１３の実際の回転速度とを比較し、回転子１３の実際の回転速度が制御回路部１９において設定された回転速度よりも速い場合、これを契機として回転子１３を回転駆動させる。
【００５０】
また上記した実施形態では、実際の回転速度と制御回路部１９において設定された回転速度を比較して回転子１３が外力によって回転されたか否かを認識しているが、回転速度に代わって速度勾配を比較してもよい。
【００５１】
本実施形態において、モータ内蔵ローラ１は、ローラコンベア４５の駆動源として用いられたが、ベルトコンベア等のあらゆる搬送装置の駆動源として採用できる。
【００５２】
また、本実施形態において、モータ駆動制御装置１８は、モータ３の回転速度および回転方向に関する検知信号に基づき、モータ３の回転駆動を制御するものであるが、従動ローラの回転速度および回転方向を検知し、モータ３の回転駆動を制御するものであってもよい。さらに、ローラコンベア４５は、駆動源としてモータ内蔵ローラ１を具備したものであるが、ローラコンベア４５の駆動源は、ローラの外部に設けられたモータなどであってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動装置は、外力がモータの回転子に作用すると、その回転方向に回転子を回転させるため、僅かな外力を作用させるだけで大きな回転動力が得られる。
【００５４】
また、本発明のモータ内蔵ローラは、外力によりローラ本体が回転すると、その回転方向にローラ本体が回転駆動させ、外力によるローラ本体の回転を補助する。よって、本発明のモータ内蔵ローラは、僅かな外力を作用させるだけで軽快に回転駆動できる。
【００５５】
さらに、上記したモータ内蔵ローラを搬送装置の駆動ローラとして採用すれば、搬送装置上の被搬送物を軽く押すだけで所定方向に移動させることができる。また、従動ローラへの外力の作用状態を検知し、駆動ローラを回転駆動させる構成とすれば、被搬送物の移動を軽快に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ内蔵ローラの断面図である。
【図２】図１に示すモータ内蔵ローラの機構図である。
【図３】図１に示すモータ内蔵ローラが具備するモータ駆動制御装置の制御ブロック回路図である。
【図４】図１に示すモータ内蔵ローラを駆動ローラとしたローラコンベアの斜視図である。
【図５】搬送装置の構成例を説明するローラコンベアの斜視図である。
【図６】従来のモータ駆動装置の制御ブロック回路図である。
【符号の説明】
１ モータ内蔵ローラ（駆動ローラ）
２ ローラ本体
３ モータ
７，８ 固定軸
１２ 固定子
１３ 回転子
１４ 位置検出子
１８ モータ駆動制御装置（ローラ駆動制御装置）
２２ 回転補助回路部
２３ 速度認識部
２４ 方向認識部
２５ 速度監視部
２６ 回転時間設定部
４５ ローラコンベア（搬送装置）
４６ 従動ローラ
Claims (11)
- 固定子と回転子とを有するモータを駆動装置とする搬送装置であって、当該モータの回転駆動を制御するモータ制御装置を具備する搬送装置において、前記モータ制御装置は、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、被搬送物を搭載した状態であって搬送装置の駆動停止中に前記回転認識手段が外力による回転子の回転を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させて外力による回転を補助する回転補助手段を備えていることを特徴とする搬送装置。
- 回転補助手段は、回転子の回転駆動時間を設定する回転時間設定手段を備え、回転時間設定手段によって設定された回転駆動時間、回転子が回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
- 回転子の回転速度の変化を検知する速度監視手段を有し、回転時間設定手段は、前記速度監視手段の検知信号に基づき回転子の回転駆動時間を設定することを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
- モータは回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子を有し、回転認識手段は、前記位置検出子の検知信号により回転子の回転速度の変化を認識することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の搬送装置。
- モータは回転子の周方向位置を検知する複数の位置検出子を有し、方向認識手段は、前記位置検出子の検知信号により回転子の回転方向を認識することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の搬送装置。
- モータの回転速度を規制する回転速度規制手段を有し、回転認識手段は、回転子の回転速度を認識する速度認識手段を有し、回転認識手段は前記速度認識手段によって認識された回転速度或いはこれに基づく速度勾配と、回転速度規制手段によって生じるべき回転速度あるいは予想される速度勾配を比較し、回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の搬送装置。
- 駆動装置の回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動する駆動ローラと、駆動ローラの回転動力が伝達されて回転する従動ローラとが複数並設されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の搬送装置。
- 固定子と回転子とを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、前記回転認識手段が回転子の回転を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させる回転補助手段を備え、さらに前記回転補助手段は、回転子の回転駆動時間を設定する回転時間設定手段を備え、回転時間設定手段によって設定された回転駆動時間、回転子が回転駆動され、回転子の回転速度の変化を検知する速度監視手段を有し、前記回転時間設定手段は、前記速度監視手段の検知信号に基づき回転子の回転駆動時間を設定することを特徴とするモータ駆動制御装置。
- 固定子と回転子とを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識する回転認識手段と、前記回転子の回転方向を認識する方向認識手段とを有し、前記回転認識手段が回転速度の変化を検知すると、方向認識手段が検知した回転方向に前記回転子を回転駆動させる回転補助手段を備え、さらにモータの回転速度を規制する回転速度規制手段を有し、回転認識手段は、回転子の回転速度を認識する速度認識手段を有し、回転認識手段は前記速度認識手段によって認識された回転速度或いはこれに基づく速度勾配と、回転速度規制手段によって生じるべき回転速度あるいは予想される速度勾配を比較し、回転子に作用する外力により回転する回転子の回転を認識することを特徴とするモータ駆動制御装置 。
- 固定軸に対して回転自在に支持されたローラ本体内にモータが内蔵され、該モータの回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動するモータ内蔵ローラにおいて、請求項８又は９に記載のモータ駆動制御装置を備え、前記ローラ本体に作用する外力により回転するローラ本体の回転および回転方向を検知し、ローラ本体の回転を検知すると、前記回転方向に前記ローラ本体を回転駆動させることを特徴とするモータ内蔵ローラ。
- 駆動装置の回転動力がローラ本体に伝達されることでローラ本体が固定軸に対して回転駆動する駆動ローラと、固定軸に対して回転自在な従動ローラとが複数並設された搬送装置において、前記駆動ローラのローラ本体を回転駆動させるローラ駆動制御装置を具備し、ローラ駆動制御装置は従動ローラの回転を認識する回転認識手段と、前記回転方向を認識する方向認識手段とを有し、被搬送物を搭載した状態であって搬送装置の駆動停止中に前記回転認識手段が外力の作用による従動ローラの回転を検知すると、外力の作用による従動ローラの回転速度および回転方向に基づいて駆動ローラのローラ本体を回転駆動させ外力による回転を補助する回転補助手段を備えたことを特徴とする搬送装置。
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| JP2001363208A JP3632058B2 (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | モータ駆動制御装置、モータ内蔵ローラ、並びに、搬送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001363208A JP3632058B2 (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | モータ駆動制御装置、モータ内蔵ローラ、並びに、搬送装置 |
Publications (2)
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ID=19173590
Family Applications (1)
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