JP6840174B2 - 離間された外側ロータ型モータを有するローラシステム - Google Patents

Description

先行技術
この出願は、２０１６年５月２３日付けで出願された米国特許仮出願番号６２／３４０４８２号の単独発明者Ｋａｍｒａｎ Ｒａｍｅｚａｎｉによる発明の名称「GEARLESS MOTORIZED ROLLER UNDER THE ROLLER CONVEYER SYSTEM AS THE DRIVING FORCE」の優先権を請求し、その開示は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれる。

技術分野
本発明の様々な実施形態は、概してローラシステムに関し、より詳細には、本発明の様々な実施形態は、効率的で効果的なローラシステムに関する。

背景技術
ＡｍａｚｏｎやｅＢａｙのようなオンラインの小売業者を利用して、インターネット上ではますます多くの商品が購入されている。これらの小売業者は、商品が配送のために回収されるまで、商品を倉庫内に保管する場合が多い。回収後は、商品はしばしば倉庫の１つの領域から別の倉庫領域へと、ローラシステム（「コンベヤシステム」または「ローラコンベヤ」としても公知である）を使用して移動させられる。最終的に、商品は通常、ローラシステムから配送用のトラックに積み込まれる。世界経済はますますこのようなビジネスモデルを利用するようになっているので、ローラシステムの効率、堅牢性、およびコストはますます重要になっている。

もちろんオンライン上の小売業者は、ローラシステムを使用する唯一の会社というわけではない。例えば、工場、卸売業者なども、長年、ローラシステムを使用してきた。したがって、ローラシステムの利益と効率的な使用とは、経済のより広い範囲に影響を与える。

様々な実施形態の概要
本発明の１つの実施形態によれば、ローラシステム（本技術分野では「コンベヤシステム」としても公知である）は、フレームと、それぞれローラ軸を有する（フレームに支持された）複数のローラと、モータ軸を有する外側ロータ型モータ（「モータ」）とを有している。複数のローラ軸は１つのローラ軸平面を形成しており、モータ軸はローラ軸平面から離間されている。外側ロータ型モータとして、モータは、ステータと、ステータの半径方向外側にあって、ステータを実質的に取り囲んでいる外側ロータとを有している。モータをローラに運動学的に連結するために、このシステムは、外側ロータと、ローラのうちの少なくとも１つとに連結される伝動カップリングを有している。伝動カップリングと外側ロータとは、外側ロータの回転により、伝動カップリングによって受け取られたトルクに応答して、少なくとも１つのローラが回転させられるように構成されている。

フレームは好適には、第１のフレーム部分と、第１のフレーム部分から離間された第２のフレーム部分とを有しており、複数のローラとモータとが、第１のフレーム部分と第２のフレーム部分との間に位置するように構成されている。モータは、第１のフレーム部分に連結される第１の端部と、第２のフレーム部分に連結される第２の端部とを有していてもよい。選択的に、このシステムは、モータを支持する支持部材を有していてもよい。その場合、モータは、フレームに連結される第１の端部と、支持部材に連結される第２の端部とを有していてもよい。第２の端部は好適にはフレームから離間されている。したがって、支持部材は、モータの第２の端部がフレームから離間されていたとしても、モータの第１の端部および第２の端部のうちの少なくとも１つを支持することができる。取り外し可能なカップリングは、モータをフレームに取り外し可能に固定するように構成されていてもよい。

モータは、ギアレスモータを有していてもよい。例えば、モータは、焼結リング磁石を備えたブラシレスＤＣモータであってもよい。さらに、伝動カップリングは、外側ロータの少なくとも一部と、少なくとも１つのローラの少なくとも一部とを取り囲む伝動ベルトを有していてもよい。とりわけ、伝動カップリングは、バンド、フレックスカップリング、チェーン、およびタイミングベルトのうちの１つを有していてもよい。

モータに連結されたローラの動きを、別のローラに伝達することができる。例えば、複数のローラは、第２の伝動カップリングによって少なくとも１つのローラに連結される付加的なローラを含んでいてもよい。第２の伝動カップリングと少なくとも１つのローラとは、少なくとも１つのローラの回転により、第２の伝動カップリングによって受け取られた付加的なトルクに応答して、付加的なローラが回転させられるように構成されている。

カンチレバー式モータカップリングの応力を緩和するために、図示した実施形態は、カンチレバー式のカップリングを回避している。そのために、外側ロータは、第１の端部と第２の端部とを有していて、ロータは、第１の軸受および第２の軸受を介してステータに対して相対的に位置決めされている。第１の軸受は、第２の端部よりも第１の端部の近傍にあり、第２の軸受は、第１の端部よりも第２の端部の近傍にある。伝動カップリングは、第１の軸受と第２の軸受との間で外側ロータに連結されている。さらに、比較的高いトルクを提供するために、ロータの外寸は、ローラの外寸よりも大きくてもよい。

別の実施形態によれば、ローラシステムは、第１のフレーム部分と、第１のフレーム部分から離間された第２のフレーム部分とを有するフレームと、第１のフレーム部分と第２のフレーム部分との間に回転可能に連結され、１つのローラ平面を形成する複数のローラと、ローラ平面から離間されて、第１のフレーム部分と第２のフレーム部分との間に配置されたギアレスＤＣモータ（「モータ」）と、を有している。モータは、ステータと外側ロータとを有している。したがって、外側ロータは、ステータの半径方向外側にある。このシステムはさらに、外側のロータと、複数のローラのうちの少なくとも１つのローラとに連結される伝動カップリングを有している。外側ロータの回転により、少なくとも１つの別のローラ（例えば、伝動カップリングを介して外側ロータが連結されているローラ）が回転させられる。

図面の簡単な説明
以下に要約される図面を参照して説明される後続の「実施形態の説明」により、当業者は、本発明の様々な実施形態の利点をより十分に理解されたい。

本発明の例示的な実施形態により構成することのできる、使用中のローラシステムを概略的に示す図である。 図１の２−２線に沿ったローラシステムの概略的な断面図である。 本発明の１つの実施形態による、図１のＸ−Ｘ線に沿ったローラシステムの概略的な断面図である。 本発明の例示的な実施形態による、図１のローラシステムと共に使用することができる例としての外側ロータ型モータを概略的に示す斜視図である。 図４の５−５線に沿ったモータの概略的な断面図である。 図４のモータの分解図である。 本発明の第２の実施形態による、図１のＸ−Ｘ線に沿ったローラシステムの概略的な断面図である。 本発明の第３の実施形態による、図１のＸ−Ｘ線に沿ったローラシステムの概略的な断面図である。 本発明の例示的な実施形態により構成され、使用されるモータ支持ブラケットを概略的に示す斜視図である。 本発明の例示的な実施形態による図１のローラシステムの組み立て方法を示す図である。 本発明の別の実施形態を概略的に示す図である。 本発明の別の実施形態を概略的に示す図である。 別の実施形態によるモータを概略的に示す図である。 別の実施形態によるモータを概略的に示す図である。

実施形態の説明
例示的な実施形態では、ローラシステムは堅牢かつ良好に位置決めされた信頼性の高いモータを有していて、このモータは、保守整備および交換が比較的容易であり、高トルクを提供し、かつ／または複数の様々なサイズおよび形式のローラシステムに適合するように設計することができる。このためにモータは、システムフレームに連結された複数のローラによって形成される平面から間隔を置いて配置されていて、カンチレバー式ではない形式で使用される外側ロータを有している。特に、外側ロータによって制御される伝動カップリングを使用して、モータは、そのトルクを１つ以上のローラに伝えて、これらのローラを回転させ、ローラシステムがその長さに沿って物体を搬送できるようにする。例示的な実施形態の詳細を以下に記載する。

図１には、本発明の例示的な実施形態により構成することのできるローラシステム１０が概略的に示されている。この例では、ローラシステム１０は、その長さに沿って物体１２を移動させる。例えば物体１２は、倉庫、店舗、または消費者のような最終目的地に出荷されるべき小包または箱であってもよい。したがって、ローラシステム１０は、一方の領域から他方の領域へと物体１２を移動させるための自動化された効率的な機構を提供する。実際に、人々はますますオンライン購入を行うようになっているので、インターネット経済においてオンライン購入が不可欠とも言われている。

このために、ローラシステム１０は、複数の個々のローラ１６を支持するフレーム１４を有している。詳細には、フレーム１４は、第１および第２のフレーム部材１８を有していると考えられてもよく、これらのフレーム部材は、これらのフレーム部材１８の両方にボルト固定された、または他の形式で固定された１つ以上のクロスメンバ（図示せず）によって一緒に固定されている。他の材料の中でも、フレーム部材１８は、鋼、または必要な構造的支持を提供するために当業者が選択することができるその他の材料から形成されてもよい。

図１のフレーム部材１８は剛性の部材として示されている。しかしながら選択的な実施形態では、フレーム部材１８を、可動な、拡張可能な、かつ／または柔軟な材料から形成することができる。したがってこのような実施形態は柔軟であるので、ローラシステム１０を、非直線的な様々な構造に適合させるために様々な方法で移動または回転させることができる。例えば、フレーム部材１８を格子から形成することができ、この格子は、格子部材の各交点にヒンジを有している。フレーム部材１８は可動かつ拡張可能であってもよい。

図１には、床の上方にフレームを持ち上げる付加的な高架部材１１が概略的に示されている。これらの高架部材１１は、高さ調節可能であってもよく、または高さが固定された／調節不能なものであってもよい。いくつかの実施形態では、（例えば、パレットを移動させるために）フレームを床の上に直接置くことができるように、高架部材１１は完全に除去されている。

ローラ１６は、２つのフレーム部材１８の間に延在していて、実質的にローラ平面（後述する図２に、参照符号「２２」として示されている）を形成しており、このローラ平面に沿って物体１２が動く。ローラ平面２２は、ローラ１６の厚さとほぼ等しい厚さを有していると考えられてもよい。したがってこのように厚い平面は、上側平面部分と底部平面部分とを有していてもよい。使用中、図１に示されたような物体１２は、ローラ平面２２の上側平面部分に沿って移動する。図示した実施形態では、モータ３０は、ローラ平面２２の容積内にはない。選択的な実施形態では、モータ３０は部分的に、ローラ平面２２の容積内に位置していて、したがってまだ、ローラ平面に対して間隔があいていて、すなわち、ローラ平面の一部から間隔を置いて位置している。

より詳しく後述する通り、ローラ１６は好適には付勢されていない（すなわち、ローラはモータ駆動されていない）。詳細には、ローラ１６は、ステンレス鋼管体２４から形成されていてもよく、伝動カップリング２８を介してトルク力を受けるためのベルト領域２６を有している。各ローラ１６の外面の連続的な部分または非連続的な部分は好適には、その長さに沿って物体１２を搬送するために概ね平滑であるが、連続的または非連続的であってもよい外面のその他の部分はベルト領域２６を含んでいてもよい。選択的に、物体１２を搬送するために外面部分は、物体１２の伝達を補助するために、いくつかの摩擦面、例えばゴムパッドおよび／またはゴム引き面を有していてもよい。各ローラ１６は、従来のローラと共通する基本的な内部構成要素も有していてもよく、例えば一対の従来のベアリング（図示せず）によって管状のローラボディ２４に連結された固定軸３６（後述する図３参照、図３は軸３６の端部を示している）を有していてもよい。選択的な実施形態では、ローラ１６の平面内に１つ以上のモータ駆動されるローラ１６が散在していてもよい。しかしながら例示的な実施形態では、このようなモータ駆動されるローラ１６は必須ではない。

当業者はローラ１６を、任意の様々な従来の手段によって各フレーム部材１８に連結することができる。例えば、ローラ１６の各端部で軸３６の部分にねじ山を設けることができ、これによりボルト（図示せず）を使用して軸３６の部分を各フレーム部材１８に固定することができる。このような接続により、故障したローラ１６の容易な交換が可能である。軸３６のこれらの部分は好適には、軸の回転を阻止する構造も有している。とりわけ、ローラ１６の各端部における軸３６の部分は、各フレーム部材１８に設けられた対応する雌型形状を通って延在する、六角形または長方形のような特別な断面形状を有することができる。例えば、六角形の横断面形状を有する軸３６の部分は、フレーム部材１８を貫通する六角形の開口を貫通して延在することができる。六角形の開口の内径は、軸３６の外径よりも僅かに大きくなくてはならず、これにより適度な締まり嵌めが提供される。選択的な態様では、上記のナットのような固定装置は省かれている。その場合は、ローラ１６は単にそのカップリングによって、フレーム部材１８に設けられた対応する開口へと固定される。

ローラシステム１０は、一方向に、または二方向に物体１２を移動させるように構成することができる。例えばローラ１６の１つのセットは、図面で見て右方向へと物体１２を移動させるように構成することができ、ローラ１６の別のセットは、図面で見て左方向へと物体１２を移動させるように構成することができる。これらのローラ１６を、異なる時点で各方向に、または同時に各方向に、物体１２を移動させるように構成することができる。したがって、このようなローラシステム１０は、所望の方式で動かされるように構成された付勢機構を有する。別の例では、ローラシステム１０は、物体１２を、左へ、右へ、かつ／または左右両方へ動かすように構成されていてもよい。このために使用者は、スイッチまたは別の制御機構（図示せず）により、これら３つの操作モードのうちの１つを選択することができる。

図１ではローラシステム１０が線形かつ平面のものとして示されていることに留意されたい。しかしながら選択的な実施形態は、非線形であって、３つ以上のローラ１６が必ずしも１つの平面を形成していないローラシステム１０に適用することができる。とりわけ、（平面図で）線的な全体形状を有するのではなく、ローラシステム１０は、角度を有する形状、円形形状、楕円形状、正弦波形状、またはランダム形状を有していてもよい。さらに、側面図で見て、ローラシステム１０が非平面形状であってもよく、したがって、正弦波形状または他の非線形形状を形成してもよい。いずれの場合においても、ローラ１６のうちの２つは依然として、上述した平面を形成するものと考えられてもよい。

実際には、モータ駆動されていないローラ１６は、その表面上で物体１２を動かす固有のトルクを有していない。このトルクを提供するために、図示した実施形態は、ローラ１６から離間されて配置されたモータ３０を有しており、このモータは、上記トルクを提供するために１つ以上のローラ１６に連結されている。モータ３０、およびモータとローラ１６との関係をより詳細に示すために、図２には概略的に、図１の２−２線に沿ったローラシステム１０の横断面図が示されている。図示されているように、モータ３０はローラ１６から間隔を置いて位置しているが、フレーム１４によって取り囲まれた領域（「フレーム領域２０」）内にある。この場合、モータ３０は、図２で見てこのモータのすぐ上方にある２つのローラ１６によって形成されたローラ平面２２から間隔を置いて位置している。図２に示したように、図示した実施形態では、モータ３０は、少なくともこのモータが直接連結されたローラ１６から間隔を置いて位置している。付加的に、モータ３０は、一緒にフレーム１４を形成している２つのフレーム部材１８の間に位置している。

この例のモータ３０は、２つの分離された伝動カップリング２８を介してそのトルクを２つの異なるローラ１６に伝達している。換言すると、（後述する）外側ロータ３２の回転により、その伝動カップリング２８によって受け取られた対応するトルクに応答して、２つのローラ１６が回転させられる。もちろん、これらの伝動カップリング２８は、モータ３０のベルト領域２６の同じ部分に接触しているのではない。当業者は、広範な種類の伝動カップリング２８の中から任意のものを選択することができる。その選択は、コスト、効率、ローラシステム１０の意図する使用および仕様といった様々なファクタに依存していてもよい。例えば、より良好なグリップのためには、伝動カップリング２８は、ローラ１６のベルト領域２６における対応するＶ字型の溝に嵌合する一連のＶ字型の***部を形成する、いわゆる「ポリＶ」型のものであってもよい。別の実施形態は、ほぼ滑らかな外面を有する、いわゆる「Ｏリング」伝動カップリング２８を使用することができる。

したがって、伝動カップリング２８は、バンド、フレックスカップリング、チェーン、およびタイミングベルトを含んでいてもよく、これらのカップリングは、ビニル、ゴム、および／または金属のような様々な単一材料または複合材料のいずれかから作製されてもよい。実際に、好適な実施形態は、所与のローラシステム１０のために同じ形式の伝動カップリング２８を使用しているが、選択的な実施形態は、単一のローラシステム１０のために異なる形式の伝動カップリング２８を使用することができる。

ローラシステム１０は、別の隣接するローラ１６の間に連結された複数の付加的な伝動カップリング２８を有している。したがって、モータ３０からのトルクを直接受け取るローラ１６は、同じトルクをその隣接するローラ１６へと伝達し、この隣接するローラ１６は、同じトルクを別の隣接するローラ１６へと引き続き伝達する。したがって、使用中、モータ３０はそのロータ３２からのトルクを少なくとも１つの直接連結されたローラ１６へと伝達し、次いで既にトルクを受け取っている上流のローラ１６に連結された別の下流のローラ１６へと伝達する。

図３には概略的に、モータ３０と、このモータに直接連結されたローラ１６の１つとの関係および相互作用が示されている。したがってこの図は、図１のＸ−Ｘ線に沿ったローラシステム１０の断面図を示している。この実施形態では、モータ３０は２つの端部を有していて、これら端部はそれぞれ実質的に、１つのフレーム部材１８に向かってこのフレーム部材１８を貫通して延在している。取り外し可能に連結された（例えば、ボルト、または別の取り外し可能な固定装置を有している、または有していない）接続部によって、モータ３０を容易に取り外すことができる。したがって、モータ３０は、フレーム１４に対してモジュール式のものである（すなわち、これらは２つのモジュールを形成している）。取り外し可能な接続は、モータの取り外しのためにローラシステム１０の構造を損傷したり、その他の形式で破壊したりする必要はない。例えば、モータ３０がフレーム１４の端部に溶接されていたとしたら、この接続部は、取り外し可能に連結された接続部ではなく、フレーム１４からのモータ３０の切断、またはその他の強制的な取り外しを要する。さらに、損傷したフレーム１４の単なる修理可能性は、取り外し可能な接続を示唆するものではない。

この実施形態はさらに、図面で見てモータ３０およびローラ１６の左端部に、またはその近傍に一対のＯリング形式の伝動カップリング２８を有している。この例は、モータ３０と１つ以上のローラ１６との間に２つの伝動カップリング２８を有しているが、いくつかの実施形態はより少ない、またはより多い伝動カップリングを使用することができる。例えばローラシステム１０は、別の位置に１つ以上の付加的な伝動カップリング２８を有していてもよい。別の実施形態は、伝動カップリング２８を、モータ３０の異なる端部のより近くに配置してもよい。当業者は、多様な設計および実務的な要素に基づき伝動カップリング２８の適切な形式、位置、数を選択することができる。

図２と同様の形式で、図３には、ローラ平面２２からのモータ３０の間隔が示されている。この間隔は、ローラシステム１０の所望の性能のような変数の数、または伝動カップリング２８の形式に依存していてもよい。当業者は、このような変数または別の任意の多様な要素に基づき間隔を選択することができる。実際には、上述したように、モータ３０は、少なくともこのモータが連結されたローラ１６から間隔を置いて位置している。非直線フレーム１４を有するいくつかの実施形態では、モータ３０に直接連結されていない別のローラ１６によって画定された別のローラ平面２２と同じ平面にモータ３０が位置していてもよい。

当技術分野で公知であるように、図２および図３の実施形態によって使用されるような外側ロータ型モータ３０によって生成されるトルクは、その直径の約２乗で増加する。これにより、より大きなモータ３０を使用できるならば、高トルク用途において実質的な利益を提供することができる。望ましくないことに、発明者に知られているモータ駆動ローラ１６を使用する公知の設計は一般的に、その他のローラ１６の直径に実質的に近似する直径サイズを有することに限定される。上述した、かつ後述する形式でモータ３０をローラ平面２２から間隔を置いて配置することにより、かなり大きな直径を有するモータ３０の使用を可能にすることによる不都合が解消される。具体的には、モータ３０の直径は、主として、ローラ平面２２の下方でモータ３０に許容される領域のサイズによって制限される。

図３のモータ３０の直径は例えば、このモータ３０が付勢するローラ１６の直径よりも大きい。この例では、ローラ１６は完全に、２つのフレーム部材１８によって画定される上側領域および底部領域の内側にあってもよい。特に、図３で見て、フレーム領域２０は、ローラ平面２２の上部と、フレーム１４の底面を横切って形成される「底部平面Ｐ」と同一視される平面との間の容積によって形成されていると考えてもよい。この容積は、左側及び右側のフレーム部材１８によっても境界が定められている。選択的に、モータ３０は、その一部がフレーム領域２０の外側に延在するように、より大きくてもよく、または再配置されてもよい。例えば、このような選択的な実施形態により、モータ３０は、底部平面Ｐを越えてフレーム領域２０の外へ少なくとも部分的に延在することができる。しかしながら実施形態の両形式において、モータ３０とローラ１６とは２つのフレーム部材１８の間にある。したがって、モータ３０は、ローラ１６の直径と同じ、またはローラ１６の直径よりも小さいまたは大きい直径を有していてもよい。

より多くの種類のモータ３０（例えば、より大きなトルクのためのより大きなモータ３０、またはより小さなトルクのためのより小さなモータ３０）の使用を可能にすることに加えて、例示的な実施形態によれば、モータ３０は、ローラ平面２２から離れた配置と取り外し可能な接続とにより、より容易に交換可能にもなっている。このような設計はさらに好適には、発明者には既知の従来の形式の設計に固有の損傷を与えるカンチレバー力をなくす。

具体的には、内部ロータを有するモータは典型的には、モータの本体からそのロータを延在させており、その突出部から伝動カップリングを配置する。これにより、場合によってはモータをより急速に破壊する恐れのあるモータに対するカンチレバー力が生成される。図示した実施形態は、モータ３０の主要部分に沿って伝動カップリング２８を配置することによりカンチレバー問題を回避している。モータ３０の構造により、このような有利な結果が得られる。モータ３０の図示した実施形態の設計のより詳しい説明により、この利点が強調される。

この目的で、図４は概略的に、上述した非カンチレバートルクを提供するように使用することができる一般的な形式の外側ロータ型モータ３０を示す。図示したように、モータ３０は、ほぼ管状の外側ロータボディを有しており、このロータボディは多くの位置または全ての位置で円形または楕円形の横断面を有している。ロータボディは、例えば、固体の金属管の機械加工によって、または圧延された金属から、または別の手段によって、といった様々な形式で形成することができる。上述したように、この管状のロータボディは実質的に、モータ３０のロータ３２を形成している。さらに図示したように、この設計のベルト領域２６は、２つの異なる形式の伝動カップリング２８を使用することができる。特に、ベルト領域２６は、（図４に示したように）Ｏリングベルトを受容する第１の部分と、ポリＶベルトを受容することのできる非連続的な第２の部分とを有している。モータ３０のより良好な理解のために、図５は、５−５線に沿ったモータ３０の断面図を概略的に示しており、図６はモータの分解図を概略的に示している。

図５に示されたように、モータ３０はさらに、ロータ３２を回転させるためにロータ３２と協働する固定子を有している。したがってロータ３２は、固定子に対して相対的に半径方向外側に位置している。ロータは、固定子を部分的にまたは完全に取り囲む（すなわちステータ３４を部分的にまたは完全に取り囲む）。

したがって、図示した実施形態では、モータ３０は好適にはブラシレスＤＣモータである。このために、固定子は、上述した（複数の巻線から成る）ステータ３４を有していて、このステータは、固定軸３６の直線的な部分の周りに延在している。巻線の右側のプリント回路基板３８は、モータ３０の転流を制御する。例えば、プリント回路基板３８は、ロータ３２の動きを検出するために磁石センサ（例えばホールセンサ）を有していてもよい。別の実施形態は、ロータの動きを検出するための別の回路構成または機構を有していてもよく、かつ／または転流回路またはプリント回路基板３８をモータハウジングまたはロータ３２の外側に配置することもできる。軸３６の一部または全部は、配線をプリント回路基板３８およびステータ３４に接続することができるようにする中空孔４０を形成することができる。この配線は、磁気信号を伝達する制御ワイヤ３５（後述する図１２）、ステータ３４によって形成される電磁力を付勢するための付勢ワイヤ３５、およびその他の機能のためのワイヤ３５を含んでいてもよい。選択的な実施形態では、モータ３０の外側に、転流回路のいくつかを配置することができる（すなわち、外部のコントローラ）。

転流のためにステータ３４と相互作用するために、ロータ３２は、その内面の大部分に固定された永久磁石４２を有する。図示した実施形態では、磁石４２は、リング磁石、または類似の磁石を含む。例えば、磁石４２は、高純度の高温圧縮焼結磁石を含んでいてもよい。このような磁石４２は、主として磁性材料および結合媒体から形成される。好適には、最小限の量の充填剤が使用される。

したがって、転流回路３８は、ロータ３２の磁石４２の回転を検出して、モータ３０全体を付勢する。モータ３０は、ロータ３２を固定子の周りに回転可能に接続するために、（図５で見てモータ３０の左側に）第１の軸受４４と、（図５で見てモータ３０の右側に）第２の軸受４４とを有している。各端部のクリップ４６は、軸受４４を軸３６に固定することができる。

したがって、伝動カップリング２８は、２つの軸受４４の間にモータ３０を連結している。これにより、２つの軸受４４という観点から、伝動カップリング２８は、カンチレバー力を生成せず、伝動カップリング２８はその力を２つの軸受４４の間に加え、この軸受はそれぞれニュートンの反作用力を伝動カップリング２８の両側に伝達する。この点が、伝動カップリング２８が両軸受４４に対してカンチレバー作用をする力を提供するローラシステムの設計と対照的な点である。換言すると、非カンチレバー設計により、伝動カップリング２８は、一方の側（すなわち、軸３６の片側）だけの力によって打ち消される力を提供する。その一方の側の力は、２つ以上の軸受４４によって提供されてもよいが、依然としてカンチレバーである。しかしながら図示した実施形態は、伝動カップリング２８の両側に反作用する支持力を提供する。したがって、軸３６およびモータ３０の構成要素の受ける応力は低減され、モータ３０の、ひいてはローラシステム１０の耐用寿命は向上する。

モータ３０の耐用寿命が終了した場合でも、ローラ平面２２から離された計画的な配置により、当業者によってモータ３０を容易に交換することができる。さらに、モータ３０は好適には「ギアレス」モータである。この名称は、このようなモータ３０が歯車を有していないことを示唆している。このような設計は、歯車付きモータよりもシンプルであり、故障する危険が少ない。

選択的な実施形態は、ブラシ付きモータまたは歯車付きモータのような他の形式のモータ３０を使用することもできる。したがって、図４〜図６のモータ３０の特別な形式についての説明は一例であり、本発明の全ての実施形態を限定する意図はない。

いくつかの実施形態は、比較的長い軸３６と比較的短いロータ３２を有していてもよい。図７はこのような１つの実施形態を示している。この実施形態は、より大きな間隔を置いて位置している離間フレーム部材１８を有するフレーム１４にわたって直線的で比較的小さいロータ３２とステータ３４とを備えたモータ３０を使用する効率的な方法であり得る。

選択的な実施形態では、モータ３０が必ずしも２つのフレーム部材１８の間の距離全体に延在している必要はない。とりわけ、支持部材４８は、モータ３０の一方または両方の端部を支持してもよい。この目的で、図８Ａにはこのような選択的な１つの実施形態が概略的に示されている。この実施形態では、モータ３０の一方の端部が、１つのフレーム部材１８に連結されていて、他方の端部は支持部材４８によって支持されている。この実施形態の支持部材４８は、いくつかの恒久的な接続部または取り外し可能な接続部によって両フレーム部材１８に連結されている。選択的には、支持部材４８は、ローラ平面２２から懸吊された（例えばフレーム１４に連結された支持部材４８に接続されている）、またはモータ３０下方の平面から懸吊された、フレーム部材１８の一方にだけ連結されていてもよい。

図８Ｂは概略的に、支持部材４８の１つの実施形態の斜視図を示している。この実施形態では、支持部材４８は、１つのモータ３０を支持することができるように構成されている。この選択的な実施形態では、支持部材４８は、２つの近接している離間したモータ３０を支持するように構成されている。とりわけ、支持部材４８は、フレーム１４にボルト固定された金属または別の堅牢なブラケットとして形成されていてもよい。穴および／または開口／隙間を利用して、モータ３０は、別の実施形態でフレーム１４に連結されるのと同様の形式でブラケットに連結されてもよい。

具体的には、いくつかの別の実施形態では、フレーム１４から間隔を置いた端部で軸３６の部分にねじ山を設けることができ、これによりボルトを使用して軸３６の部分を支持部材４８に固定することができる。また別の実施形態と同様に、軸３６のこの端部は好適には、軸の回転を阻止する構造も有している。とりわけ、この端部における軸３６の部分は、支持部材４８に設けられた対応する雌型形状を通って延在する、六角形または長方形の形状のような特別な断面形状を有することができる。例えば、六角形の横断面形状を有する軸３６の部分は、支持部材４８を貫通する六角形の開口を貫通して延在することができる。六角形の開口の内径は、この点で軸３６の外径よりも僅かに大きくなくてはならず、これにより適度な締まり嵌めが提供される。選択的な態様では、記載したナットのような固定装置は省かれている。その場合は、モータ３０は単に、そのカップリングによって支持部材４８に設けられた開口へと固定される。

例示的な実施形態は、ローラシステム１０を任意の様々な形式で組み立てることができる。図９には、本発明の例示的な実施形態による図８Ａのローラシステム１０の組み立てプロセスの一例が示されている。このプロセスは、ローラシステム１０を組み立てるために使用することができるより長いプロセスを実質的に単純化したものであることに留意されたい。したがって、ローラシステム１０を組み立てるプロセスは、当業者により使用することができる試験ステップ、電気接続ステップ、および／または潤滑ステップのような付加的なステップを有していてもよい。さらにこれらのステップのいくつかは、図示したものと異なる順序で実施されてもよく、または同時に実施されてもよい。したがって当業者は、プロセスを適切に変更することができる。さらに上述したように、記載した多くの材料および構造は、使用することのできる様々な材料および構造の広範な種類のうちの１つである。当業者は、用途およびその他の制約に基づき適切な材料および構造を選択することができる。したがって、具体的な材料および構造についての説明は、全ての実施形態を限定する意図のものではない。最後に、このようなプロセスは、図４の実施形態のようなローラシステム１０の上述した別の実施形態を形成するために転用することができることに留意されたい。

図９のプロセスは、ローラ１６をフレーム１４に固定するステップ９００から始まる。ナットを使用する実施形態のために、このステップは、ローラ１６を必要なナットで固定してもよい。モータ３０に連結すべきローラ１６（本明細書では、「モータ連結ローラ１６」と呼ぶ）のそれぞれは伝動カップリング２８を有しており、伝動カップリング２８はこの時点では単に、ローラの周にぶら下がっているだけである。ローラ１６はさらに、図２に示したような形式で、第２の伝動カップリング２８を介して、隣接するローラ１６のような別のローラ１６に連結されている。これら第２の伝動カップリング２８は、モータ連結ローラ１６から、モータ３０に連結されていないローラ１６へとトルクを変換する。

次に、各モータ３０は、モータ連結ローラ１６から懸吊されている伝動カップリング２８に通される（ステップ９０２）。いくつかの実施形態では、各モータ３０は１つだけのモータ連結ローラ１６に連結されてもよいが、別の実施形態では、各モータ３０は、２つ、３つ、またはそれ以上のモータ連結ローラ１６に連結されてもよい。例えば図２では、２つのモータ連結ローラ１６に連結された１つのモータ３０が示されている。

次いで、ステップ９０６で、支持部材４８がモータ３０およびフレーム１４の両方に取り付けられる。この目的で、自動化されたプロセスまたは組み立て機が、軸３６を（図８Ａで見て）左端部のフレーム１４に通すことができ、かつ右端部の支持部材４８に設けられた開口に通すことができる。次いで、強固な接続を提供するために、いくつかの取り外し可能な固定機構を追加することもできる。

いくつかの実施形態では、軸３６は、下方に向かって延在するフレーム１４を貫通する細長いスロットに連結している。同様の形式で、支持部材４８も、フレーム１４の一方または両方のフレーム部材１８に、同じく下方に向かって延在する同様のスロットを通して連結されてもよい。このスロットは、軸の回転を禁止／阻止するために軸３６上の平坦部と嵌合することができる。この段階で、ステップ９０８は、外側ロータ３２とモータ連結ローラ１６との間の適切な締まり嵌めを確実にするために、伝動カップリング２８における張力を調節する。例えば、図３、図７、および図８Ａには、張力調節を可能にする調節プレート５０と調節ボルト５１とが示されている。張力が適切に設定された後で、ブラケットとモータ３０とを、フレーム１４の場所でより確実に固定することができる。

したがって、上述したように、図示した実施形態は、高いトルクまたは低いトルクであってもより精密なトルクを提供することができる効率的かつよりフレキシブルなローラシステム１０を提供する。さらに、非カンチレバー式のギアレスモータ３０は、より堅牢であると期待でき、したがってローラシステム１０の耐用寿命は拡大される。ローラ平面２２からモータ３０を離間して配置することにより、必然的に、顕著な熱源（例えば、モータ３０）は、ローラシステム１０によって搬送される物体１２から離間される。したがって、ローラシステム１０による、熱に敏感な物体１２（例えば、乳製品、冷凍食品、および／または生産物）への影響は低減される。

図１０および図１１はそれぞれ本発明の別の実施形態を示しており、この実施形態ではモータ３０はローラ平面２２から完全に間隔を置いて位置しているのではない。この実施形態ではモータ３０は、ローラ平面２２から離間されておらず（ローラ平面２２の横断面／厚さ全体を占めていて）、実際にローラ平面の上面と整列している。しかしながらこの実施形態では、ローラ軸によりローラ軸平面２２Ａが形成されている。他の実施形態と同様の形式で、モータ軸３６は、モータ３０自体の位置および大きさにも関わらず、ローラ軸平面２２Ａから間隔を置いて位置している。関連する実施形態は、図３および図７および図８Ａのような別の図面に示されている。

使用中、上述したワイヤ３５は損傷を受ける可能性がある。この影響を最小限にするために、図１２には概略的に、ワイヤスロット３６Ａを有する軸が示されている。ワイヤスロットにより、スロット内にワイヤ３５を折り込むことができ、損傷の危険が最小になる。選択的に、ワイヤ３５を有するのではなく、いくつかの実施形態（図１３）は、外部のケーブル（図示せず）に連結されるコネクタインターフェース６６（例えば、図示したピンのパターン）を有していてもよい。

上述した説明は本発明の様々な例示的な実施形態を開示しているが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明のいくつかの利点に到達する様々な変更を行うことができることは明らかである。

Claims (26)

1. ローラシステムであって、
   フレームと、
   前記フレームによって支持される複数のローラであって、前記複数のローラのそれぞれはローラ軸を有し、前記複数のローラ軸はローラ軸平面を形成している、複数のローラと、
   内側ステータと外側ロータとを有する外側ロータ型モータ（「モータ」）であって、前記外側ロータは、前記ステータの半径方向外側にあって、前記ステータを実質的に取り囲んでおり、前記モータは、前記ローラ軸平面から離間されたモータ軸をさらに有する、モータと、
   前記外側ロータと、前記ローラのうちの少なくとも１つとに連結された伝動カップリングであって、前記伝動カップリングと前記外側ロータとは、前記外側ロータの回転により、前記伝動カップリングによって受け取られたトルクに応答して、前記少なくとも１つのローラが回転させられるように構成されている、伝動カップリングと、
   を有し、
   前記外側ロータはロータ外径を有し、前記少なくとも１つのローラはローラ外径を有し、前記ロータ外径は前記ローラ外径と同じまたはより大きく、
   前記ローラシステムは、支持部材をさらに有し、前記モータは、前記フレームに連結される第１の端部と、前記支持部材に連結される第２の端部とを有し、前記第２の端部は前記フレームから離間されている、
   ローラシステム。
2. 前記フレームは、第１のフレーム部分と、前記第１のフレーム部分から離間された第２のフレーム部分とを有し、前記複数のローラとモータとは、前記第１のフレーム部分と第２のフレーム部分との間に位置している、請求項１記載のローラシステム。
3. 前記モータはギアレスモータを有する、請求項１または２記載のローラシステム。
4. 前記伝動カップリングは、前記外側ロータの少なくとも一部と、前記少なくとも１つのローラの少なくとも一部とを取り囲む伝動ベルトを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のローラシステム。
5. 前記伝動カップリングは、バンド、フレックスカップリング、チェーン、およびタイミングベルトのうちの１つを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のローラシステム。
6. 前記外側ロータは第１の端部と第２の端部とを有し、前記ロータは前記ステータに対して相対的に、第１の軸受と第２の軸受とを介して位置決めされており、前記第１の軸受は、前記第２の端部よりも前記第１の端部の近傍にあり、前記第２の軸受は、前記第１の端部よりも前記第２の端部の近傍にあり、前記伝動カップリングは、前記第１の軸受と第２の軸受との間で前記外側ロータに連結されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のローラシステム。
7. 前記モータは、磁石を備えたブラシレスＤＣモータを有し、前記磁石は、高温圧縮リング磁石または焼結リング磁石のうちの１つである、請求項１から６までのいずれか１項記載のローラシステム。
8. 前記モータを前記フレームに取り外し可能に固定するように構成された取り外し可能なカップリングをさらに有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のローラシステム。
9. 前記複数のローラは付加的なローラを有し、前記付加的なローラは第２の伝動カップリングによって前記少なくとも１つのローラに連結されており、前記第２の伝動カップリングと前記少なくとも１つのローラとは、前記少なくとも１つのローラの回転により、前記第２の伝動カップリングによって受け取られた付加的なトルクに応答して、前記付加的なローラが回転させられるように構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のローラシステム。
10. 少なくとも部分的に前記モータの外側に転流回路をさらに有する、請求項１から９までのいずれか１項記載のローラシステム。
11. 前記モータは、前記フレームに対して相対的にモジュール式である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のローラシステム。
12. 前記モータの前記外側ロータはステンレス鋼を有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載のローラシステム。
13. 前記モータは、前記モータ軸を貫通して延在するワイヤを有し、前記モータ軸は、前記ワイヤを収容するスロットを有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のローラシステム。
14. 前記軸は、外部ケーブルとの連結のためにコネクタインターフェースを有し、前記コネクタインターフェースは前記モータの転流回路に電気的に連結されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のローラシステム。
15. 前記フレームは、柔軟性、可動性、拡張性のうちの１つ以上の性質を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載のローラシステム。
16. 前記フレームを支持する少なくとも１つの高架部材をさらに有する、請求項１から１５までのいずれか１項記載のローラシステム。
17. 前記モータはブラシレスＤＣモータを有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載のローラシステム。
18. ローラシステムであって、
    第１のフレーム部分と、前記第１のフレーム部分から離間された第２のフレーム部分とを有するフレームと、
    前記第１のフレーム部分と前記第２のフレーム部分との間に回転可能に連結され、１つのローラ平面を形成する複数のローラと、
    前記ローラ平面から離間されて、前記第１のフレーム部分と前記第２のフレーム部分との間に配置されたギアレスＤＣモータ（「モータ」）であって、内側ステータと、前記ステータの半径方向外側にある外側ロータとを有する、ギアレスＤＣモータと、
    前記外側ロータと、前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラとに連結された伝動カップリングであって、前記外側ロータの回転により、前記少なくとも１つのローラを回転させる、伝動カップリングと、
    を有し、
    前記外側ロータはロータ外径を有し、前記少なくとも１つのローラはローラ外径を有し、前記ロータ外径は前記ローラ外径と同じまたはより大きく、
    前記モータは、前記第１のフレーム部分に連結される第１の端部を有し、前記モータは、前記第２のフレーム部分に連結される第２の端部を有する、
    ローラシステム。
19. 前記伝動カップリングは、前記外側ロータの少なくとも一部と、前記少なくとも１つのローラの少なくとも一部とを取り囲む伝動ベルトを有する、請求項１８記載のローラシステム。
20. 前記外側ロータは第１の端部と第２の端部とを有し、前記ロータは前記ステータに対して相対的に、第１の軸受と第２の軸受とを介して位置決めされており、前記第１の軸受は、前記第２の端部よりも前記第１の端部の近傍にあり、前記第２の軸受は、前記第１の端部よりも前記第２の端部の近傍にあり、前記伝動カップリングは、前記第１の軸受と第２の軸受との間で前記外側ロータに連結されている、請求項１８または１９記載のローラシステム。
21. ローラシステムであって、
    フレームと
    前記フレームによって支持される複数のローラであって、１つのローラ平面を形成している複数のローラと、
    前記複数のローラの回転を制御するための手段であって、前記ローラ平面から離間されており、内側ステータ手段と、外側ロータ手段と、前記外側ロータ手段からの機械エネルギを前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラに伝達するための手段とを有し、前記伝達手段と前記外側ロータ手段とは、前記外側ロータ手段の回転により、前記伝達手段によって受け取られた力に応答して前記少なくとも１つのローラが回転させられるように構成されている、複数のローラの回転を制御するための手段と、
    支持部材と、
    を有し、
    前記外側ロータ手段はロータ外径を有し、前記少なくとも１つのローラはローラ外径を有し、前記ロータ外径は前記ローラ外径と同じまたはより大きく、
    前記制御するための手段は、前記フレームに連結される第１の端部と、前記支持部材に連結される第２の端部とを有し、前記第２の端部は前記フレームから離間されている、
    ローラシステム。
22. 前記制御手段は、ステータと、前記外側ロータ手段とを有する外側ロータ型モータを有し、前記外側ロータ手段は、前記ステータの半径方向外側にあって、前記ステータを実質的に取り囲んでいる、請求項２１記載のローラシステム。
23. 前記外側ロータ型モータはギアレスモータを有する、請求項２２記載のローラシステム。
24. 前記伝達手段は伝動カップリングを有する、請求項２１から２３までのいずれか１項記載のローラシステム。
25. 前記フレームは、第１のフレーム部分と、前記第１のフレーム部分から離間された第２のフレーム部分とを有し、前記複数のローラと制御手段とは、前記第１のフレーム部分と第２のフレーム部分との間に位置している、請求項２１から２４までのいずれか１項記載のローラシステム。
26. 前記フレームに前記制御手段を取り外し可能に連結するための手段をさらに有する、請求項２１から２５までのいずれか１項記載のローラシステム。

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