(57)【要約】  外側に発生される磁界によってベルト位置が制御されるようになる磁気特性を有するコンベアベルトを有するコンベアおよびそのようなコンベアベルトを制御する方法。センサーが、ベルト速度、ベルト張力、ベルト負荷、ベルト横方向もしくは放射方向位置、またはベルトの上昇などのベルトの運転状態を検出し、それらの測定値を制御器へ送る。コンベアフレーム内の電磁石が、ベルトの磁気特性と相互作用する磁界を発生し、ベルトをコンベア内に位置決めするように選択された力を適用する。制御器は電磁石によって発生された磁界の強度および向きを調整し、ベルトの運転状態を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベアフレームと、
前記コンベアフレームに支持され、磁気特性を有するコンベアベルトと、
前記コンベアフレームに沿って配置され、前記コンベアベルトを吸引するまたははじく磁界を発生するように配列された複数の電磁石と、
前記コンベアベルトの運転状態を検出し、前記運転状態を表すセンサー信号を提供するセンサーと、
前記センサーから前記センサー信号を受け取り、前記センサー信号に応答して前記電磁石によって発生される前記磁界を制御して前記コンベアベルトを前記コンベアフレーム内に位置決めする制御器と、
を含むことを特徴とするコンベア。
【請求項２】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記コンベアベルトが、前記コンベアベルトの磁気特性をもたらし、前記電磁石によって発生される前記磁界と相互作用するように配列された複数の磁石を含むことを特徴とするコンベア。
【請求項３】
請求項２に記載のコンベアにおいて、前記磁石が前記コンベアベルトの第１側縁部に沿って配置され、前記電磁石が前記コンベアフレームに沿って前記コンベアベルトの前記第１側縁部に近接して配置されることを特徴とするコンベア。
【請求項４】
請求項２に記載のコンベアにおいて、前記コンベアベルトが、前記コンベアベルトの下に延び、前記磁石を包含する垂下要素を含み、前記電磁石が前記コンベアフレームに沿って前記垂下要素に近接して配置されることを特徴とするコンベア。
【請求項５】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記コンベアベルトが磁化されることを特徴とするコンベア。
【請求項６】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記コンベアベルトが磁化されないことを特徴とするコンベア。
【請求項７】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記コンベアフレームが転回部を含み、前記コンベアベルトが前記転回部の内側において側縁部内に磁石を含み、前記電磁石が前記コンベアベルトの前記側縁部の前記磁石をはじくように前記転回部の内側において前記コンベアフレームに沿って配置されることを特徴とするコンベア。
【請求項８】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記センサーが前記コンベアベルトとともに移動することを特徴とするコンベア。
【請求項９】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記センサーが前記コンベアフレーム内に取り付けられることを特徴とするコンベア。
【請求項１０】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記センサーが、前記コンベアフレームにおけるベルト速度、ベルト張力、ベルト負荷、ベルト横方向位置、またはベルトの上昇を検出することを特徴とするコンベア。
【請求項１１】
請求項１に記載のコンベアが前記ベルトを駆動するモータを含み、前記センサーがモータ電流を検出する電流センサーであることを特徴とするコンベア。
【請求項１２】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記電磁石が、前記コンベアベルトを下からはじくように前記コンベアフレームに沿って位置付けられることを特徴とするコンベア。
【請求項１３】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記電磁石が、前記コンベアベルトを上から吸引するように前記コンベアフレームに沿って位置付けられることを特徴とするコンベア。
【請求項１４】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記電磁石が、前記コンベアベルトを前記コンベアフレームの片側からはじくように前記コンベアフレームの前記片側に沿って位置付けられることを特徴とするコンベア。
【請求項１５】
請求項１に記載のコンベアにおいて、前記制御器が、前記検出された運転状態に応じて、前記電磁石によって発生される前記磁界の強度を制御することを特徴とするコンベア。
【請求項１６】
コンベアベルトを制御する方法において、
磁気特性を有するコンベアベルトを搬送経路に沿って前進させるステップと、
前記コンベアベルトの運転状態を検出するステップと、
前記コンベアベルトを前記搬送経路に沿って磁界にさらすステップと、
前記検出された運転状態に応じて前記磁界の強度を調整し、前記搬送経路に沿って前記コンベアベルトを横方向または垂直方向に位置決めするステップと、
を含むことを特徴とするコンベアベルトを制御する方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記コンベアベルトを前記コンベアに沿って前記磁界にさらすステップが、前記コンベアベルトをはじくステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、前記コンベアベルトを前記コンベアに沿って前記磁界にさらすステップが、前記コンベアベルトを吸引するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、前記磁界の強度を調整するステップが、前記搬送経路に沿って配置された電磁石の電流を調整するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法において、前記運転状態が、ベルト速度、ベルト張力、ベルト負荷、ベルト横方向位置、ベルトの上昇、またはベルトモータの電流であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は概して動力駆動式コンベアに関し、詳細には、摩擦を低減する為に、またはコンベア性能を改善する為に、磁気特性を有するコンベアベルトが、ベルト位置を制御すべく制御可能な電磁石によって反発または吸引されるベルトコンベアおよび関連する方法に関する。
【０００２】
ベルトとコンベアフレームとの間の摩擦を低減する為に、および磁気反発力によってベルトを浮上させる為に、およびベルトが経路から隆起することを磁気吸引力によって防止する為に、永久磁石がベルトおよびチェーンコンベアに使用されてきた。コンベアフレーム内の永久磁石は、コンベアベルト内の永久磁石または金属材料と相互作用する磁界を形成して、例えば、ベルトとコンベアフレームとの間の摩擦接触を低減するように方向づけられ得るベルトに力を適用する。磁石の強度および配置は、特定用途向けに選択される。しかしながら、ベルト負荷およびベルト速度などのコンベア運転状態は変化し得ることが多い。運転状態の変化によって、永久磁石の強度および配置が、変化した運転状態にとって最適以下となるのに十分なほどベルト力学が変わる可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の特徴を具現化するコンベアは、コンベアフレームに支持されたコンベアベルトを含む。コンベアベルトは、磁界によってベルトが吸引または反発されるようになる磁気特性を有する。コンベアフレームに沿って配置された電磁石が、コンベアベルトを吸引するまたははじく磁界を発生するように配列される。コンベアベルトの運転状態を検出するセンサーが、運転状態を表すセンサー信号を提供する。制御器がセンサー信号を受け取り、信号に応答して電磁石によって発生される磁界を制御して、コンベアベルトをコンベアフレーム内に位置決めする。
【０００４】
本発明の別の態様において、コンベアベルトを制御する方法は、（ａ）磁気特性を有するコンベアベルトを搬送経路に沿って前進させるステップと、（ｂ）コンベアベルトの運転状態を検出するステップと、（Ｃ）コンベアベルトを搬送経路に沿って磁界にさらすステップと、（ｄ）検出された運転状態に応じて磁界の強度を調整し、搬送経路に沿ってコンベアベルトを横方向または垂直方向に位置決めするステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本発明のこれら特徴および態様、ならびにその利点は、以下の記載、添付の請求項、および添付の図面にさらに記載される。
【０００６】
【図１】図１は、内側ベルト縁部に磁石を有するラジアスコンベアベルトと電磁石を有する内側レールとを含む、本発明の特徴を具現化するコンベアの転回部分の一部の上面図である。
【図２】図２は、図１のコンベアの斜透視図である。
【図３】図３は、転回部の外側においてベルトの外縁部の磁石をはじく電磁石を有するコンベアの斜透視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、転回部の外側においてベルト内の磁性材料を吸引する電磁石を有するコンベアの等角図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、転回部の外側においてベルト内の磁性材料を吸引する電磁石を有するコンベアの上面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、転回部の外側においてベルト内の磁性材料を吸引する電磁石を有するコンベアの断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、転回部の外側においてベルト内の磁性材料を吸引する電磁石を有するコンベアの拡大図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、ベルトの縁部モジュールの底面図である。
【図５】図５は、押下げ力（ａ  ｈｏｌｄ  ｄｏｗｎ）をベルトにはね返して、転回部の外側においてラジアスコンベアベルトの下側でベルトを押し下げる電磁石を有するコンベアの斜透視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ベルト運搬経路の上下に反発性電磁石を含む、本発明の特徴を具現化する浮上式コンベアの等角図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ベルト運搬経路の上下に反発性電磁石を含む、本発明の特徴を具現化する浮上式コンベアの断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ベルト運搬経路の上下に反発性電磁石を含む、本発明の特徴を具現化する浮上式コンベアの拡大図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、ベルトの縁部モジュールの底面図である。
【図７】図７は、図１〜６のコンベアで有用な制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の特徴を具現化するコンベアの１つの形態の一部が図１および２に示される。コンベア１０は転回部１５でベルト移動方向１４に前進するコンベアベルト１２を含む。図１に示される例示的なベルト１２は、転回にうまく対処するように側面が可撓性のモジュール式プラスチックコンベアベルトである。そのようなベルト構造の一例は、Ｉｎｔｒａｌｏｘ，Ｌ．Ｌ．Ｃ（Ｈａｒａｈａｎ，Ｌｏｕｉｓｉａｎａ，Ｕ．Ｓ．Ａ）によって製造・販売されているＩＮＴＲＡＬＯＸ（登録商標）シリーズ２２００ラジアスフラッシュグリッドベルト（Ｒａｄｉｕｓ  Ｆｌｕｓｈ  Ｇｒｉｄ  ｂｅｌｔ）である。このエンドレスベルトは、ヒンジロッド２０によってヒンジジョイントで連結された一連のベルトモジュール１８の列１６を含む。永久磁石２２が、転回部１５の内側において各ベルト列２０の側縁部２４に埋設または取り付けられている。いくつかの例では、磁石は各列に存在する必要はなく、２列ごとに、３列ごとに、または必要に応じて埋設することができる。ベルトは、コンベアフレーム２６内に支持される摩耗ストリップまたは運搬経路パン２３の上を搬送経路の運搬経路部分に沿って移動する。コンベアフレームは転回部の内側に沿った内側レール２８を含む。電磁石３０が内側レール２８に取り付けられる。電磁石は、通電されると、ベルト１２の内側縁部２４の磁石２２をはじく磁界３２を発生して、コンベアベルトを放射方向に、または横方向に、内側レール２８から離して位置決めする。（転回部のラジアスベルトについて言えば、「横方向に」は「放射方向に」と同義である。）このように、ベルトの側縁部２４と電磁石を含む内側レール２８との間の摩擦は、転回部において排除される。
【０００８】
図３はコンベアの別の形態を示し、このコンベアでは、ラジアスコンベアベルト（ｒａｄｉｕｓ  ｃｏｎｖｅｙｏｒ  ｂｅｌｔ）３６の側縁部３４は、転回部の外側の磁性反発力によって、転回部の内側において内側レール３８との接触を防止される。コンベアベルト３６は、ベルト残部の底面４２の下に延びる垂下要素４０を有する。垂下要素に埋設されているのは１つ以上の磁石４３である。電磁石４４がコンベアパン４８の外側４６に取り付けられている。電磁石は磁界５０を発生し、磁界５０はベルトの磁石４３と相互作用して垂下要素を外側にはじき、ベルトを横方向に、または放射方向に、その内側縁部３４とともに内側レール３８から離して位置決めする。内側および外側レール３８、３９はベルトの内側および外側縁部３４、３５と重なる水平リップ部を有し、ベルト縁部が運搬経路から隆起することを防止する。
【０００９】
図４Ａ〜４Ｄは、ベルトの内側縁部５４を横方向に、または放射方向に、内側レール５６から間隔を空けて引き離す為に磁性吸引力を使用するコンベアベルト５２を示す。ベルトは摩耗ストリップ２３’の上でコンベアフレーム２６に支持されている。ベルトは磁石５８を外側縁部５５に含むか、外側レール５７の電磁石６０によって吸引される磁化または非磁化材料片を含む。従って、吸引の磁気特性は、磁化または非磁化強磁性材料によって提供され得る。吸引の磁気力によってベルトは転回部の外側に横方向に、または放射方向に、内側レールと摩擦接触しない位置に引かれる。外側レール５７の長さに沿って離間した位置に取り付けられた変位センサー５９が、外側縁部５５の外側レールへの近接を検知する為に使用される。図４Ｅはベルト５２のモジュール式プラスチックコンベアベルトの実現に有用な外側縁部ベルトモジュール５３の１つの形態を示す。永久磁石５２はモジュールの外側縁部５５に埋設される。１つの特定距離のみを検出するように設定可能な近接センサーを、実際の距離を測定可能な変位センサーの代わりに代替的に使用することができる。
【００１０】
図５は、磁気押下げ装置を有するラジアスコンベアベルト６２を示す。ベルトはベルトの下側６６から下方に、一対の運搬経路支持面７０、７１の間の間隙６８に延びる垂下要素６４を有する。間隙内の垂下要素に埋設された磁石７２が、ベルトの下面に対してある角度で向けられる。間隙において第１支持面の外側に取り付けられた電磁石７４が磁界７６を発生し、磁界７６は、ラジアスベルトの転回部の外側で隆起する傾向に対抗する下向き成分Ｆｄでベルトの磁石７２をはじく。従って、磁気相互作用によってベルトの垂直位置および横方向位置、または放射位置が決定される。
【００１１】
浮上式コンベア７８が図６Ａ〜６Ｃに示される。コンベアはラジアスベルト８０を含み、その側縁部８２、８３は磁石８４を含む。サイドレール８８、８９内に、またはその近くに配置された電磁石８６、８６’、８６’’は磁界を発生するように制御され、その磁界はベルトを下に横たわる支持フレーム９０上に垂直に浮上させ、ベルトを内側サイドレール８８および外側サイドレール８９の両方から離して横方向に中心に置き、そしてベルトが隆起してサイドレールの上部リップ９２、９３と接触することを防止する。電磁石の相対磁界強度は、ベルトを横方向に、または放射方向に、および垂直方向に位置決めするように調整される。各サイドレール８８、８９の全３セットの電磁石８６、８６’、８６’’を使用する必要はない。例えば、浮上コンベアは、ベルトを支持フレーム９０の上に上方にはじく下側電磁石８６を使用することによって、またはベルトを上方に吸引する上側電磁石８６’’を使用することによって、実現可能である。横側電磁石８６’は、ベルトの横方向位置、または放射方向位置を、ほとんどまたは全く摩擦接触がない状態で、反対側にあるサイドレールの垂直面の間の中心に維持する為に必要に応じて使用することができる。コンベアの横幅にわたるより優れた、すなわちより均一な浮上の為に、追加の電磁石８７が、ベルト８０内の追加の永久磁石８４’と相互作用する為に、電磁石支持構造８５に配置されてもよい。ベルトの下に横たわる電磁石支持構造８５の中に取り付けられた変位または近接センサー５９が、コンベア運搬経路内のベルトの上昇を検出する。従って、浮上ベルト（あるいは真直ぐに走行するベルトであり得る）は、低摩擦で運転可能である。図６Ｄはベルト８０のモジュール式プラスチックコンベアベルトの実現に有用な外側縁部ベルトモジュール９１の１つの形態を示す。永久磁石８４、８４’が外側縁部５５に、およびモジュールの下側構造９４に埋設されている。
【００１２】
ベルトの最適なまたは所望の運転の為に電磁石を調節する閉ループ制御システムの簡素化された形態が、図７のブロック図によって示される。プログラム可能な論理制御器、作業ステーション、または他のプログラム可能なコンピュータ装置などの制御器９８が、ベルトに埋設されたセンサー１０２（図２参照）から、または図４もしくは６の変位センサーあるいはコンベアフレーム内のまたはベルト駆動構成要素（モータ、モータ制御器、ギヤボックス、またはシャフト）の１つの上のベルト駆動モータ１１６内のモータ電流を測定する電流センサーなどのセンサー１０２’から入力信号１００を受け取る。１つまたは複数のセンサーが、ベルト速度、ベルト張力、ベルト負荷またはベルトの上昇などの１つ以上のベルトの運転状態を検出する。ベルト速度用センサーは、例えば、駆動または従動シャフトに取り付けられたタコメータとして、あるいはベルトの磁石が通り過ぎるときにそれらを数えるコンベアフレームに取り付けられたベルトサイクルカウンタとして、実現可能である。ベルト張力用センサーは、ベルトに取り付けられた張力センサーとして、あるいはベルトの伸びを検出するサイドレールの光学センサーとして、実現可能である。ベルト負荷用センサーは、コンベアフレームに取り付けられた重量センサーとして、ベルトに取り付けられた圧電センサーとして、あるいはモータ電流センサーとして、実現可能である。ベルトの上昇は、サイドレールに取り付けられた光学または近接センサーによって検出可能である。ベルトの横方向、または放射方向位置は、サイドレール内のまたはベルト上の近接、変位または光学センサーによって検出可能である。ベルト上のセンサー１０２によって測定された測定値はバッファされ、ベルト内の送信機１０４によってアンテナ１０６を介して送信される。送信されたセンサー信号は、遠隔アンテナ１０８および受信機１１０を介して受信される。受信機はセンサー信号を制御器９８へ送る。コンベアフレームに取り付けられたセンサー１０２がそれらの信号を、図７の点線によって示されるような配線接続を介して、あるいはベルト上のセンサー１０２の場合のように無線式に制御器９８へ送ってもよい。制御器を起動する制御アルゴリズムは、センサー信号、工場またはオペレータ設定、コンベアベルトの動力学モデル、ならびにベルトおよび電磁石の磁気特性を使用して、磁界強度または振幅、および場合によっては磁界の極性を調整して、所望のまたは適切な運転状態を維持するようにベルトを位置決めする。制御器９８は電磁石制御信号１１２を電磁石１１４へ出力して、それらの磁界適正を調整する。例えば、モータ電流の上昇は、ベルトと内側コンベアレールとの間の摩擦接触が増加したことによって引き起こされたベルト張力の上昇を示唆している可能性がある。制御器は、ベルトの内側縁部をレールから遠ざけて接触とベルト張力を低減するように電磁石の反発力を増大することによって、上昇したモータ電流に対応することができる。制御器はモータ制御信号１１８によってベルト駆動モータ１１６の速度を制御するように任意選択的にプログラム可能である。制御器と電磁石およびモータの間に接続された駆動装置（不図示）は、電磁石とモータを駆動するのに十分なレベルまで電力を上昇させる。
【００１３】
記載した磁石および電磁石の様々な構成は、運搬経路に沿ったコンベアベルトの水平または垂直位置を制御するための可能な構成のほんの一部を示している。そしてベルトは別個の永久磁石または非磁化強磁性要素を有するものとして示したが、ベルトのそれら要素の磁気特性は、強磁性材料を高分子材料と混合し、それらを一緒に射出成型し、磁気特性を有する均質な熱可塑性ベルトモジュールを形成することによって、あるいは強磁性コアまたは強磁性要素の周りに外側熱可塑性ベルトシェルをオーバーモールドすることによって、同じく実現することができる。さらに、ベルトは、電磁石によって発生される磁界と相互作用することによってそれらに作用する制御可能な力を生成できる限り、記載した平らなゴムまたはプラスチックコンベアベルトのようなモジュール式プラスチックコンベアベルト、金属ベルトあるいはチェーン、もしくは金属ヒンジロッドによって連結される非金属ベルトあるいはチェーンであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2014515717.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2014515717.tif 000009
【図４Ｅ】
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【図５】
2014515717.tif 000011
【図６Ａ】
2014515717.tif 000012
【図６Ｂ】
2014515717.tif 000013
【図６Ｃ】
2014515717.tif 000014
【図６Ｄ】
2014515717.tif 000015
【図７】
2014515717.tif 000016
【国際調査報告】
2014515717.tif 000017