(57)【要約】      （修正有）【課題】多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減し、少ない歯数でコンパクトに構成されたチェーン駆動装置を提供すること。【解決手段】スプロケットＳにチェーンＣを掛け回して駆動するチェーン駆動装置１００において、駆動制御手段１１０がチェーン速度を一定とするための速度補正信号を出力する補正信号発生部と、該速度補正信号の波形を変形処理するよう速度指令部に補償値を出力する補償指令部とを有していること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チェーンを掛け回して駆動するスプロケットと、該スプロケットを回転駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を有しているチェーン駆動装置において、
前記駆動制御手段が、前記駆動手段に回転速度指令を出力する速度指令部と、前記駆動手段の回転速度を検出する速度検出部と、前記駆動手段の回転角度を検出する角度検出部と、前記速度検出部および角度検出部の出力に基づいてチェーン速度を一定とするための速度補正信号を出力する補正信号発生部と、該速度補正信号の波形を変形処理するよう速度指令部に補償値を出力する補償指令部とを有していることを特徴とするチェーン駆動装置。
【請求項２】
前記補償指令部が、前記速度補正信号の最大値をさらに大きくするように指令することを特徴とする請求項１に記載のチェーン駆動装置。
【請求項３】
前記補償指令部が、前記速度補正信号全体を増幅して補償指令とすることを特徴とする請求項１に記載のチェーン駆動装置。
【請求項４】
前記補償指令部が、前記速度補正信号の最小値を小さく、最大値を大きくするように指令することを特徴とする請求項１に記載のチェーン駆動装置。
【請求項５】
前記補償指令部が、前記速度補正信号の波形の位相を変更するよう指令することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチェーン駆動装置。
【請求項６】
前記補償指令部が、前記速度補正信号の変形処理量および／または変形処理内容を変更する入力手段を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のチェーン駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェーンを掛け回して駆動するスプロケットと、該スプロケットを回転駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を有しているチェーン駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のスプロケットに掛け回されたチェーンを用いた搬送システムでは、スプロケットに掛け回されたチェーンが多角形状となるため、駆動スプロケットを等速で回転させた場合、複数のスプロケットの間のチェーンの直線走行速度に脈動が発生するという問題があった。
特に、チェーンピッチが長い場合やスプロケットの歯数が少ない場合はチェーンの直線走行速度の脈動が大きくなり、円滑な搬送を阻害する要因となっていた。
【０００３】
このようなチェーンの直線走行速度の脈動を低減させるチェーン駆動装置として、計算で求められる回転角とチェーンの直線走行速度の関係を用いて、チェーンの直線走行速度を一定とするために指令すべき速度を計算し、駆動スプロケットの回転角度に応じて当該指令すべき速度で駆動スプロケットを制御するものが知られている（例えば、特許文献１等参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１０４３２号公報（第４−５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チェーンの直線走行速度の脈動は、例えば、図７、図８に示すように、スプロケットＳのピッチ円直径Ｒ、チェーンＣのピッチＰ、チェーンＣのピンのローラ径φＤ等の各構成の諸元及びスプロケットＳとチェーンＣの直線走行部のガイドＧの配置関係に基づいて、スプロケット回転角θを変数とするピッチ円の周速ＶとチェーンＣの直線走行速度Ｖ２の関係式を求めることで計算することができる。
【０００６】
例えば、図９に示すように、スプロケットＳのピッチ円直径Ｒが４００ｍｍでチェーンＣのピッチＰが２００ｍｍ（すなわちスプロケットＳの歯数が６枚）、チェーンＣの直線走行部のガイドＧの延長線がスプロケットＳのピッチ円付近にある（ガイド高さＨ２が小さい）場合、図７に示すチェーンＣにピンＰｉｎ１が係合してガイドＧ上を走行するピンＰｉｎ３の間にいずれにも接触していないピンＰｉｎ２が存在する際の関係式による曲線Ｌａと、図８に示すチェーンＣにピンＰｉｎ２が係合して後続のピンＰｉｎ３がガイドＧ上を走行する際の関係式による曲線Ｌｂが交互に現れるような速度曲線Ｌが得られる。
速度曲線Ｌが一定となるよう、図１０に示すような波形の速度補正指令を算出し、該速度補正指令で補正された回転速度でスプロケットを駆動することにより、計算上はチェーンの直線走行速度は一定とすることができる。
【０００７】
しかしながら、公知のチェーン駆動装置は、装置全体の機械構造、電気的特性、運転条件等の諸条件により、計算上の速度補正指令でスプロケットを駆動してもチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減できなかったり、逆に増幅したりする場合があり、特に、チェーンピッチが長い場合、スプロケットの歯数が少ない場合や回転速度が速い場合などは、依然としてチェーンの直線走行速度の脈動が大きく円滑な搬送を阻害する要因となっていた。
【０００８】
本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、いかなる条件においても多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減し、少ない歯数でコンパクトに構成されたチェーン駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本請求項１に係る発明は、チェーンを掛け回して駆動するスプロケットと、該スプロケットを回転駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を有しているチェーン駆動装置において、前記駆動制御手段が、前記駆動手段に回転速度指令を出力する速度指令部と、前記駆動手段の回転速度を検出する速度検出部と、前記駆動手段の回転角度を検出する角度検出部と、前記速度検出部および角度検出部の出力に基づいてチェーン速度を一定とするための速度補正信号を出力する補正信号発生部と、該速度補正信号の波形を変形処理するよう速度指令部に補償値を出力する補償指令部とを有していることにより、前記課題を解決するものである。
【００１０】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたチェーン駆動装置の構成に加えて、前記補償指令部が、前記速度補正信号の最大値をさらに大きくするように指令することにより、前記課題をさらに解決するものである。
【００１１】
本請求項３に係る発明は、請求項１に記載されたチェーン駆動装置の構成に加えて、前記補償指令部が、前記速度補正信号全体を増幅して補償指令とすることにより、前記課題をさらに解決するものである。
【００１２】
本請求項４に係る発明は、請求項１に記載されたチェーン駆動装置の構成に加えて、前記補償指令部が、前記速度補正信号の最小値を小さく、最大値を大きくするように指令することにより、前記課題をさらに解決するものである。
【００１３】
本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたチェーン駆動装置の構成に加えて、前記補償指令部が、前記速度補正信号の波形の位相を変更するよう指令することにより、前記課題をさらに解決するものである。
【００１４】
本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載されたチェーン駆動装置の構成に加えて、前記補償指令部が、前記速度補正信号の変形処理量および／または変形処理内容を変更する入力手段を有していることにより、前記課題をさらに解決するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本請求項１に係る発明のチェーン駆動装置は、チェーンを掛け回して駆動するスプロケットと、該スプロケットを回転駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を有しているチェーン駆動装置において、駆動制御手段が、駆動手段に回転速度指令を出力する速度指令部と、駆動手段の回転速度を検出する速度検出部と、駆動手段の回転角度を検出する角度検出部と、速度検出部および角度検出部の出力に基づいてチェーン速度を一定とするための速度補正信号を出力する補正信号発生部と、該速度補正信号の波形を変形処理するよう速度指令部に補償値を出力する補償指令部とを有していることにより、回転速度と回転角度から算出生成された速度補正信号の波形に対して装置全体の機械構造、電気的特性、運転条件等の諸条件に応じて最適な変形処理を行って実際の速度指令とすることができるため、いかなる条件においても多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
【００１６】
本請求項２に係る発明のチェーン駆動装置は、請求項１に係るチェーン駆動装置が奏する効果に加えて、補償指令部が速度補正信号の最大値をさらに大きくするように指令することにより、特に速度補正信号の最大値付近において波形が急峻で電気的あるいは機械的に追随できずスプロケットの回転速度が速度補正信号の最大値まで達しない条件であっても、最大値をさらに大きくすることで実質的にスプロケットの回転速度を速度補正信号に近づけることができるため、多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
【００１７】
本請求項３に係る発明のチェーン駆動装置は、請求項１に係るチェーン駆動装置が奏する効果に加えて、補償指令部が速度補正信号全体を増幅して補償指令とすることにより、特に負荷の大きな搬送システム等に使用され速度補正信号の波形に対してスプロケットの回転速度が低くなる条件であっても、波形全体を増幅することで実質的にスプロケットの回転速度を速度補正信号に近づけることができるため、多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
【００１８】
本請求項４に係る発明のチェーン駆動装置は、請求項１に係るチェーン駆動装置が奏する効果に加えて、補償指令部が速度補正信号の最小値を小さく、最大値を大きくするように指令する、特に電気的あるいは機械的に応答感度が低く速度補正信号の波形の変化に対してスプロケットの回転速度の変化が小さくなる条件であっても、最小値を小さく、最大値を大きくすることで実質的にスプロケットの回転速度を速度補正信号に近づけることができるため、多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
【００１９】
本請求項５に係る発明のチェーン駆動装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかに係るチェーン駆動装置が奏する効果に加えて、補償指令部が速度補正信号の波形の位相を変更するよう指令することにより、特に電気的あるいは機械的に応答遅れが生じ速度補正信号の波形に対してスプロケットの回転速度の変化の位相がずれる条件であっても、波形の位相を変更することで実質的にスプロケットの回転速度を速度補正信号に近づけることができるため、多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
【００２０】
本請求項６に係る発明のチェーン駆動装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかに係るチェーン駆動装置が奏する効果に加えて、補償指令部が速度補正信号の変形処理量および／または変形処理内容を変更する入力手段を有していることにより、装置全体の機械構造、電気的特性、運転条件等の諸条件を変更しても常に最適な速度補正信号の変形処理量および／または変形処理内容とすることができるため、いかなる条件においても多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例であるチェーン駆動装置の概略図。
【図２】本発明の一実施例であるチェーン駆動装置の駆動制御手段のブロック図。
【図３】補償指令がない場合の速度補正指令とチェーンの脈動の関係を表す図。
【図４】本発明の第１実施例の速度補正指令とチェーンの脈動の関係を表す図。
【図５】本発明の第２実施例の速度補正指令とチェーンの脈動の関係を表す図。
【図６】本発明の第３実施例の速度補正指令とチェーンの脈動の関係を表す図。
【図７】第１区間のチェーンの直線走行速度の算出概念図。
【図８】第２区間のチェーンの直線走行速度の算出概念図。
【図９】チェーンの直線走行速度曲線を表す図。
【図１０】チェーンの直線走行速度を一定とする速度補正指令を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、チェーンを掛け回して駆動するスプロケットと、該スプロケットを回転駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段を有しているチェーン駆動装置において、駆動制御手段が、駆動手段に回転速度指令を出力する速度指令部と、駆動手段の回転速度を検出する速度検出部と、駆動手段の回転角度を検出する角度検出部と、速度検出部および角度検出部の出力に基づいてチェーン速度を一定とするための速度補正信号を出力する補正信号発生部と、該速度補正信号の波形を変形処理するよう速度指令部に補償値を出力する補償指令部とを有しており、いかなる条件においても多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができるという効果を奏するものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。
【実施例】
【００２３】
本発明の一実施例であるチェーン駆動装置１００は、図１に示すように、チェーンＣを掛け回して駆動するスプロケットＳと、該スプロケットＳを回転駆動する駆動手段１０５と、該駆動手段１０５を制御する駆動制御手段１１０を有している。
駆動手段１０５は減速機１０６を介してスプロケットＳを回転駆動するモータ１０１と該モータ１０１の回転を制御するモータ駆動回路１０２から構成されている。
【００２４】
モータ１０１はモータ駆動回路１０２によって回転速度を制御可能なものであれば、如何なる種類のモータであっても良く、インバータで制御が容易な誘導モータや応答性の高いサーボモータを使用するのが好ましい。また、減速機１０６とモータ１０１は、それらが一体となったギヤドモータとしても良い。
【００２５】
また、モータ１０１の回転軸にエンコーダ１０３が設けられ、スプロケットＳの近傍に近接センサ１０４が設けられており、それぞれの出力信号が駆動制御手段１１０に入力されるように構成されている。
【００２６】
駆動制御手段１１０は、図２に示すように、駆動手段１０５に回転速度指令を出力する速度指令部１１５と、エンコーダ１０３からの信号を受けてスプロケットＳの回転速度を検出する速度検出部１１１と、近接センサ１０４からの信号を受けてスプロケットＳの回転角度を検出する角度検出部１１２と、速度検出部１１１および角度検出部１１２の出力に基づいてチェーン速度を一定とするための速度補正信号を生成し出力する補正信号発生部１１３と、速度補正信号の波形を変形処理して補償指令として速度指令部１１５に出力する補償指令部１１４と、補償指令部１１４の変形処理量と変形処理内容を変更する入力手段１１６とを有しており、スプロケットＳの回転速度と回転角度から算出生成されたチェーン速度を一定とするための速度補正信号の波形に対して最適な変形処理を行ってモータ駆動回路１０２に速度指令を出力するように構成されている。
【００２７】
なお、速度検出部１１１に入力される信号はスプロケットＳの回転速度が算出できるものであれば、エンコーダ１０３からの信号以外のいかなるものでも良く、例えば、スプロケットＳの軸に取り付けたエンコーダ等の検出機器であっても良い。
また、角度検出部１１２に入力される信号はスプロケットＳの回転角度が算出できるものであれば、近接センサ１０４からの信号以外のいかなるものでも良く、例えば、モータ１０１の回転軸に設けられた前記エンコーダ１０３やスプロケットＳの軸に取り付けたエンコーダ等の検出機器であっても良い。
【００２８】
以上のように構成されたチェーン駆動装置１００の動作について説明する。
スプロケットＳは歯数６でピッチ円直径が４００ｍｍ、チェーンＣのピッチが２００ｍｍ、ピンのローラ直径が３４．９ｍｍ、モータ１０１は誘導モータで出力３．７ｋｗ、減速機１０６が減速比１／１２０、モータ駆動回路１０２はインバータ装置を使用し、スプロケットＳを一定の速度指令で回転させた場合、スプロケットＳに掛け回されたチェーンＣが多角形状となるための、チェーンＣの直線走行部分の速度は、図３（ａ）に示すように、Ａの速度幅（約１３．４％）で脈動した波形となる。
【００２９】
また、補正信号発生部１１３から上記脈動を打ち消すための理論データのみに基づいて速度補正した速度指令でスプロケットＳを回転させた場合、チェーンＣの直線走行部分の速度は、図３（ｂ）に示すように、脈動は約０．４５Ａの速度幅となった。
【００３０】
本発明の第１実施例であるチェーン駆動装置１００は、補償指令部１１４が速度補正信号の最大値をさらに大きくするように速度指令部１１５に指令するもので、入力手段１１６により最大値を約２％増加させたものであり、図４に示すように、脈動は約０．３２Ａの速度幅となった。
【００３１】
本発明の第２実施例であるチェーン駆動装置１００は、補償指令部１１４が速度補正信号の全体を増幅するように速度指令部１１５に指令するもので、入力手段１１６により定速（倍率１）との差分を全域で約２％増加させたものであり、図５に示すように、脈動は約０．３２Ａの速度幅となった。
【００３２】
本発明の第３実施例であるチェーン駆動装置１００は、補償指令部１１４が速度補正信号の最小値を小さく、最大値を大きくするように速度指令部１１５に指令するもので、入力手段１１６により最小値である倍率１を約０．９８とし、最小値である倍率１．１３７を１．１６０としたものであり、図６に示すように、脈動は約０．３２Ａの速度幅となった。
【００３３】
以上のように本発明によれば、多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができ、スプロケットを少ない歯数としてコンパクトに構成することができる。
また、速度補正信号の波形の位相を変更するよう指令することで、装置の慣性や電気的な遅延に起因する制御遅れを補償することができる。
このように、装置全体の機械構造、電気的特性、運転条件等の諸条件に応じて最適な変形処理を行うことにより、多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができる。
【００３４】
さらに、入力手段１１６により、補償指令部１１４の出力する指令における変形処理量や変形処理内容を変更することで、いかなる条件においても多角形運動によるチェーンの直線走行速度の脈動を効果的に低減することができる。
また、実測値に応じて自動的に追従して補償指令部１１４の出力する指令における変形処理量や変形処理内容を変更するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ・・・チェーン駆動装置
１０１  ・・・モータ
１０２  ・・・モータ駆動回路
１０３  ・・・エンコーダ
１０４  ・・・近接センサ
１０５  ・・・駆動手段
１０６  ・・・減速機
１１０  ・・・駆動制御手段
１１１  ・・・速度検出部
１１２  ・・・角度検出部
１１３  ・・・補正信号発生部
１１４  ・・・補償指令部
１１５  ・・・速度指令部
１１６  ・・・入力手段
Ｃ      ・・・チェーン
Ｓ      ・・・スプロケット
Ｇ      ・・・ガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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