(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造と制御方法で、ベルトの蛇行を修正できる制御手段を有するベルト駆動装置を提供する。【解決手段】回動する無端ベルト１の蛇行量をベルトエッヂ位置検出手段２１により検出し、回動する無端ベルト１の蛇行量をベルトエッヂ位置検出手段２１であらかじめ定めた二つの基準位置の間に収める手段を提供するものである。その手段は回動する無端ベルト１があらかじめ定めた二つの基準位置範囲を超えたら駆動ロー４及び従動ローラ３若しくは駆動ローラ４ないし従動ローラ３を、二つの基準位置から発生する制御信号に基づき、ローラ傾動手段５３，５４，６３，６４を動作させて、上下方向ないし前後方向に傾動させて無端ベルト１の蛇行をあらかじめ定めた二つの基準位置範囲の間に収めるベルト蛇行防止方法を有するベルト駆動装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ロ−ラと従動ロ−ラから成る複数ロ−ラと駆動ロ−ラを駆動するモ−タと前記複数のロ−ラに張架される無端ベルトを備え、モ−タにより駆動ロ−ラを駆動することにより無端ベルトを走行させるベルト駆動装置において、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して前後方向に傾動させる手段を備え、無端ベルトの幅方向の位置を検出できるラインセンサーを1個設け、そのラインセンサーにベルトの幅方向に相当するあらかじめ定めた二つの基準位置の範囲を無端ベルトの端部が外れたら制御信号を発生させ、その信号に基づいて一定の待機時間ごとに一回、一定の指令時間だけ、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して前後方向に傾動することを特徴とするベルト蛇行防止方法を有するベルト駆動装置。
【請求項２】
駆動ロ−ラと従動ロ−ラから成る複数ロ−ラと駆動ロ−ラを駆動するモ−タと前記複数のロ−ラに張架される無端ベルトを備え、モ−タにより駆動ロ−ラを駆動することにより無端ベルトを走行させるベルト駆動装置において、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して上下方向に傾動させる手段を備え、無端ベルトの幅方向の位置を検出できるラインセンサーを2個設け、各ラインセンサーにベルトの幅方向に相当するあらかじめ定めた二つの基準位置の範囲を無端ベルトの端部が外れたら制御信号を発生させ、その信号に基づいて一定の待機時間ごとに一回、一定の指令時間だけ、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して、上下方向に傾動することを特徴とするベルト蛇行防止方法を有するベルト駆動装置。
【請求項３】
請求項１，２のベルト駆動装置においてローラ傾動手段が圧搾空気,ないし油圧を使用する流体圧シリンダーであることを特徴とするベルト蛇行防止方法を有するベルト駆動装置。
【請求項４】
請求項１，２のベルト駆動装置において前記ローラの傾動手段が直流モータであることを特徴とするベルト蛇行防止方法を有するベルト駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に食品・飲料容器搬送コンベヤ,半導体組立検査用搬送コンベアなど菌の付着及び塵埃の発生を嫌い、清潔さを必要とするベルトコンベヤに適用できる無端ベルトコンベヤ機の蛇行防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無端ベルトコンベアは各種物品の搬送機器として用いられる他に複写機やプリンタ等の画像形成装置の中で定着ベルト、中間転写ベルト、感光体ベルト、用紙搬送ベルトとして利用されている。一般に無端ベルトは、複数のロ−ラで支持され、いずれかのロ−ラを回転駆動することで無端ベルトを走行させる。この無端ベルトの走行中に、ベルトの幅方向（ベルトの走行方向と直交する方向）に移動する現象が起こり、これを蛇行という。蛇行現象は、プリンタ等で中間転写ベルト上の各色、例えばイエロ−、マゼンダ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写する際に、各色の画像の位置がずれ、ひいては色ずれ等の原因となるため好ましくない。同様に食品や液晶ガラス基板、電子部部品、半導体組立検査用搬送ベルトコンベヤにおいてもベルトの蛇行は各工程間でワ−クの位置ずれをもたらし、次工程での正確な作業の妨げになる。
【０００３】
ベルトの蛇行を修正する方法として、これまでにいくつかの技術が提案されている。それらの技術の要素技術は、ベルトの蛇行を検出し、その蛇行量を制御信号として受け取り支持ロ−ラを操作してベルトの蛇行を修正するための技術である。
【０００４】
ベルトの蛇行を検出する方法として、ベルトの端部にサイドロ−ラ、フランジロ−ラを接触してベルト端部の位置を検出する方法や超音波センサ、磁気センサ、光学センサによる非接触検知方法がある。
【０００５】
制御方法として、所定位置にベルトの端部が来たときに信号を発するデジタル式と蛇行量の電気信号をリニアに検知するアナログ式があり、その制御信号で支持ロ−ラを操作するにはパルスモ−タ、サ−ボモ−タ、カムなどが用いられている。
【０００６】
また、ベルトの蛇行を修正する方法として一般的に用いられているのは、ベルトの幅方向の張力を調整する方法で、テ−パローラ、両端を縮径したクラウンローラの使用、水平もしくは上下に揺動ないし傾斜させるローラの利用などがある。
【０００７】
また、その他の方法として無端ベルトを使ったコンベヤ機の蛇行防止にベルト幅方向の中央裏面にベルト幅方向の動きを規制するゴムなどの蛇行防止部材としてリブを1〜数条配し、そのリブに対応する溝を駆動ローラ及び従動ローラに設けて勘合させるガイドに沿って無端ベルトを走行させ、ベルトの蛇行をなくす方法の提案もある。
【０００８】
また、シャフトとドラムの連結に可撓性材料を配設した自動調芯ローラが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平06-074306
【特許文献２】特開平09-060693
【特許文献３】特開平09-012173
【特許文献４】特開2000-159374
【特許文献５】特開2002-002934
【特許文献６】特開2004-353688
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ベルトの蛇行を修正する方法として一般的に用いられているロ−ラ傾斜方法では、「ベルトは張力減少方向に移動する。」という現象に基づくもので、従動ロ−ラをベルト進行方向に平行に傾動させる方法（日本機械学会論文集(Ｃ編)66巻647号（2000-7）「ベルトのスキューに関する研究」）、または従動ロ−ラをベルトの進行方向に対して上下に傾動させる方法（〔03-1〕日本機械学会2003年度年次大会講演論文集(４)ｐ-235 「ベルトのスキューに関する研究」）が知られている。  
【００１１】
すなわち従動ローラ水平傾動方式では、ベルトが蛇行した側のベルト張力を増すように従動プ−リは蛇行側の方を水平後方に傾動する。また、従動ローラ上下傾動方式の場合には、従動ローラはベルトが蛇行した側を上方に傾動させるとよい。
【００１２】
また、蛇行するベルト端部の位置を検出した信号から蛇行を修正する最も簡単な制御方法として、基準位置からベルトが外れたら外れている間は一定の力でモータないし流体圧シリンダ−を用いてローラを傾動させ続けるＯＮ-ＯＦＦ制御がある。
【００１３】
しかし、このベルト蛇行修正の制御方法ではベルト端面の真直性が不良の場合には、ラインセンサーが検出した位置ではローラを傾動させてベルト位置が修正されて正常な位置になっても、引き続いてはベルトがまだ適正位置から外れているとの信号になり、必要以上にローラを傾動させ続けてベルトの移動が過剰になり、適正な範囲を逆方向に外れる結果となる。すなわち二つの基準線範囲を大きく往復することになる。
【００１４】
この基準範囲の左右を外れる往復運動を無くするため傾動力を弱めればいい。しかしながらベルト走行において偏荷重による大きな摩擦変動、ローラとベルト間への搬送物の挟み込み、ベルトエッヂの損傷などが起きるとこの弱い傾動力ではベルトを元に戻しきれなく、二つの基準線の更に外側に設けた異常検出線までベルトが移動してしまいベルト走行停止になる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、簡単な構造と制御方法で、上述したような問題を解決する制御手段を有することを特徴とするベルト駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、駆動ロ−ラと従動ロ−ラから成る複数ロ−ラと駆動ロ−ラを駆動するモ−タと前記複数のロ−ラに張架される無端ベルトを備え、モ−タにより駆動ロ−ラを駆動することにより無端ベルトを走行させるベルト駆動装置において、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して前後方向に傾動させる手段を備え、無端ベルトの幅方向の位置を検出できるラインセンサーを1個設け、各ラインセンサーにベルトの幅方向に相当するあらかじめ定めた二つの基準位置の範囲を無端ベルトの端部が外れたら制御信号を発生させ、その信号に基づいて一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間 (ｔ)だけ、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して前後方向に傾動することを特徴とする。
【００１７】
次に駆動ロ−ラと従動ロ−ラから成る複数ロ−ラと駆動ロ−ラを駆動するモ−タと前記複数のロ−ラに張架される無端ベルト備え、モ−タにより駆動ロ−ラを駆動することにより無端ベルトを走行させるベルト駆動装置において、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して上下方向に傾動させる手段を備え、無端ベルトの幅方向の位置を検出できるラインセンサーを2個設け、各ラインセンサーにベルトの幅方向に相当するあらかじめ定めた二つの基準位置の範囲を無端ベルトの端部が外れたら制御信号を発生させ、その信号に基づいて一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間 (ｔ)だけ、駆動ローラないし従動ローラもしくは駆動ローラ及び従動ローラをベルト進行方向平面に対して上下方向に傾動することを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１，２のベルト駆動装置においてローラ傾動手段が圧搾空気,ないし油圧を使用する流体圧シリンダーであることを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１，２のベルト駆動装置において前記ローラの傾動手段が直流モータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、ベルトの端面に真直性が無い場合やベルト走行において偏荷重による大きな摩擦変動、プーリとベルト間への搬送物の挟み込み、ベルトエッヂの損傷などが起きるような場合であっても、弱いプ−リの傾動力で二つの基準線範囲内に容易にかつ確実にベルト位置を確保し、また、ゴムなどの蛇行防止部材、ベルトエッヂを押さえ込む突き当てガイド、ローラ両端耳部付き自動調芯機構などを使用しないので、雑菌発生、塵埃発生の恐れなどがなく,かつ長時間運転しても破損の恐れのない、信頼性の高い制御方法で、しかも簡単な構造で、特にそのような用途に最適な金属製であるところのものを含むベルトの確実な蛇行防止方法を有するベルト駆動装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明によるベルト駆動装置の第１の実施の形態を示す図である。以下の説明では、ベルト１の上面の進行方向に沿って右側か左側かと表示する。すなわち図1の平面図においてベルト１は左方から右方に上面が移動するので、図1の平面図の上方が左側であり、下方が右側とする。ベルトエッヂ位置検出ラインセンサー２１の発光素子２１１と受光素子２１２（図２）は、無端ベルト1を挟んで上下に対称配置され、従動ロ−ラ３の近くにそれぞれ一対、無端ベルトコンベア機のフレーム７に備えられている。ラインセンサ−２１は、図２に示すように、ベルトの進行方向に対し直角方向０〜１０mmの範囲内で二つの基準位置、基準線１と基準線２を設定して発受光信号が制御され、無端ベルトエッヂがこの二つの基準位置の範囲を逸脱したら常に制御信号を発生するように設定しておく。
【００２２】
無端ベルト１の駆動ロ−ラ側または従動ロ−ラ側が進行方向に対して右側に寄るケースを考える。ベルト１の端部がラインセンサー２１の二つの基準位置の基準線１を超えたので右からの制御信号が発生する。これは従動ローラ３の右側の張力が弱いため無端ベルト1が右に寄ったのであるから、従動ローラ３の右を張力増加方向のベルト進行方向後方に水平傾動すればよい。
【００２３】
保持ブラケット３５に固定され、従動ローラ軸右３１に直結しているエアシリンダー５３,電空レギュレータ６３に定めた増加一定圧により、また保持ブラケット３６に固定され、従動ローラ軸左３２に直結しているエアシリンダー５４,電空レギュレータ６４に定めた減少一定圧により一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間 (ｔ)だけ従動ローラ３の右を張力増加方向に左を張力減少方向に水平傾動し無端ベルト１を蛇行方向とは反対の左側に寄るように修正する。
【００２４】
反対に無端ベルト１が進行方向に対して左側に寄る場合は、基準線２を超えて左の制御信号に基づいて、保持ブラケット３５に固定され、従動ローラ軸右３１に直結しているエアシリンダー５３,電空レギュレータ６３が作動し、あらかじめ定めた減少一定圧により、また保持ブラケット３６に固定され、従動ローラ軸左３２に直結しているエアシリンダー５４,電空レギュレータ６４に定めた増加一定圧により従動ローラ３を一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間 (ｔ)だけ従動ローラ３の右を張力減少方向に左を張力増加方向に水平傾動し無端ベルト１を蛇行方向とは反対の右側に寄るように修正する。
【００２５】
以上の動作により無端ベルト１のエッジはあらかじめ定めた二つの基準位置の範囲から外れることなくベルトコンベヤは回動する。なお、二つの基準位置は無端ベルトコンベヤ機の無端ベルトの長さ、幅、厚さなどにより異なる蛇行量に応じて自由に変えられるようにしてある。
【００２６】
次に、一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間 (ｔ) だけ傾動指令を出すことについて図3に基づき説明する。ラインセンサーはベルト1のエッヂがラインセンサーに定めた基準線1を右方に越えると、Ｈｉ信号を出す。しかし、ベルト１のエッヂに真直性が無いのでラインセンサーの出力はＨｉ信号のON―OFFを繰り返す。このON―OFFの繰り返しの最初に出たＨｉ信号に基づき一定時間(t)だけ、ローラ傾動手段のエアシリンダーないし直流モータに指令して、ベルト1が反対方向に移動するようローラを傾動動作させる。
やがてベルト１はもう一つの基準線２を越えると、ラインセンサーは左の制御信号のＨｉ信号を出すが、反対方向への傾動動作指令は最初の傾動動作指令から一定待機時間（Ｔ）の間は出さず、この一定時間(T)を経過して、かつ左のHi信号が出ているときにベルト1が反対方向へ移動するためのローラ傾動指令を（t）秒間」出す。これを繰り返すことにより負荷変動等による大きな摩擦変動があっても蛇行が一定の範囲内に収まるようにベルト回動が出来る。
【００２７】
実施例として、ベルト幅300ｍｍ、ベルト厚0.2ｍｍ、コンベアの軸間９ｍで、ベルト速度500ｍｍ/秒で走行した場合、一定待機時間60秒、作動指令時間0.3秒で、蛇行は2mm以下であった。
【００２８】
通常ベルトの蛇行には2種類の現象がある。これについて図4を参照して説明する。１つは従動ロ−ラ３側のベルトが右方に寄ると駆動ロ−ラ４側のベルトが左方に寄り、逆に従動ロ−ラ３側のベルトが左方に寄ると駆動ロ−ラ４側のベルトが右に寄る、いわゆる「たすき掛け蛇行」であり、他の1つは従動ロ−ラ３側のベルトと駆動ロ−ラ４側ベルトの蛇行方向が同じになる。つまり従動ロ−ラ３側のベルトが右方に寄ると駆動ローラ４側のベルトも右方に寄り、逆に従動ロ−ラ３側のベルトが左方に寄ると駆動ロ−ラ４側のベルトも左方に寄る、いわゆる「平行蛇行」である。
【００２９】
発生する蛇行の具体例を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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なお、「右」は、ベルトの端部があらかじめ定めた二つの基準線１の右方に越えた場合、
「左」は、ベルトの端部があらかじめ定めた二つの基準線２の左方に越えた場合、「中」は、ベルトの端部があらかじめ定めた二つの基準線の中間にあることを示す。
ここで例５は、蛇行がない状態であり、例１、例９は、「平行蛇行」、例3,例7は「たすき掛け蛇行」であり、例2,例4,例6,例８は「平行蛇行」のままか「たすき掛け蛇行」になるかの中間状態である。
【００３１】
請求項２に述べる方法は、いわゆる「たすき掛け蛇行」に対して特に有効である。図４において従動ローラ３側で無端ベルト１が右に寄りラインセンサー２１の基準線範囲の右側、基準線１を越え、駆動ローラ４側で無端ベルト１が左に寄りラインセンサー２２の基準線範囲の左側、基準線２を左方に越えた場合を例にとって説明をする。ベルトエッジが基準位置範囲を逸脱したときに発生する信号により、図示しない制御器による制御によって、コンプレッサ−６０、分配機６８，レギュレ−タ６１，６２を経てエアシリンダ−51,52が作動して、従動ローラ３の右側が上方に、駆動ローラ４の左側が上方に一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間 (ｔ)だけ傾動させ「たすき掛け蛇行」を修正するものである
【００３２】
すなわち、従動ロ−ラ保持ブラケット３５に固定され、従動ローラ軸３１に直結しているエアシリンダー５１,電空レギュレータ６１に定めた増加一定圧により、また、従動ロ−ラ保持ブラケット３６に固定され、従動ローラ軸３２に直結しているエアシリンダー５２、電空レギュレータ６２に定めた減少一定圧により一定の指令時間(t)だけ従動ローラ３の右側を上方に左側を下方に傾動し、無端ベルト１を従動ローラ側では左側に寄せる。
【００３３】
一方、コンベアフレーム右７２に固定されているエアシリンダー５５,電空レギュレータ６５に定めた減少一定圧により、またコンベアフレーム左７１に固定されているにエアシリンダー５６,電空レギュレータ６６に定めた増加一定圧により駆動ロ−ラ保持ブラケット４５、４６を一定の待機時間(T)ごとに一回、一定の指令時間(t)だけ上下することにより駆動ローラ４の右側を下方に左側を上方に傾動し、無端ベルト１を駆動ローラ側では右側に寄せるものである。
【００３４】
図５はたすきがけ蛇行のベルト蛇行修正の状況図で、上記の例の場合における図４の左方から見た従動ロ−ラと駆動ロ−ラの傾動状態を示す。プーリ上側がベルト引っ張り側なので従動ロ−ラは右側、駆動ロ−ラは左側が上方に傾動することによって、従動ロ−ラ側ではベルトの左側の張力が減少するように作用し、駆動ロ−ラ側ではベルトの右側の張力が減少するように作用する。すなわち、従動ロ−ラ側ではベルト１が左方に移動し、駆動ロ−ラ側ではベルト１は右方に移動して、蛇行が修正される。
【００３５】
本発明の蛇行修正では、一定の待機期間内に一定の指令時間だけロ−ラを動作させるだけでいいので、エアシリンダーの制御も圧力指令を変えるだけの簡単なものであり、かつ9mコンベアではベルト初期張力と傾動力を含めて片側1,000Nで制御する場合でも、□60mm、長さ140mmの小型エアシリンダーで十分実施できている。
【００３６】
次に請求項２に記載のローラ傾動手段として請求項４の直流モータを用いる発明の実施例について図６に従って説明する。動作原理は前述の
【００３７】
の実施形態で説明してあるものと同じであって傾動手段を片側だけに設置し、図４記載のエアシリンダー５１，５２、５５，５６の代わりに、従動ローラ側では従動ローラ保持ブラケット右３５に固定されている直流モータ８１の軸８３を従動ローラ軸３１に、駆動ローラ側ではコンベアフレーム右７２に固定されている直流モータ８２の軸を駆動ローラ保持ブラケット右４５にねじ込んで従動ローラ３,駆動ローラ４を上下に傾動動作させる。
【００３８】
次に図７は、簡単な装置でも小型コンベアに有効な対策である。ラインセンサ−２１は、従動ロ−ラ３側にだけ設置し、制御信号に基づいて従動ロ−ラ３を直流モ−タ８１によってベルト１の走行方向に対して水平に前後方向に傾動するだけで蛇行を防止する。
【００３９】
なお、サーボモータ,ステップモータなど高機能のモータを必要としないばかりでなく、下記のようにサーボモータ,ステップモータに比し小型安価な制御機構を提供できる。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
実施例として、ベルト幅300ｍｍ、ベルト厚0.2ｍｍ、コンベアの軸間２ｍで、ベルト速度330ｍｍ/秒で走行した場合、一定待機時間60秒、作動指令時間0.3秒で、蛇行は１mm以下であった。
【００４２】
なお、ベルトとローラの結合を良くすることと,ローラによる蛇行制御能力を付加するため、ローラにはクラウンを設けてある。
また、請求項2でラインセンサー2個で従動ローラ,駆動ローラを傾動しているが、（００２９）で記述してある例2,例4,例6,例８の「平行蛇行」のままか「たすき掛け蛇行」なるかの中間状態である場合に対して、ラインセンサー1個で従動ロールだけを傾動させても蛇行防止に対して有効である例も実証してある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明が適用される従動ローラを前後に水平傾動する蛇行防止を有する無端ベルト駆動装置でローラ傾動手段として圧搾空気を使用するエアシリンダーを用いる実施図,図(1)の(A)は平面図、図(1)の（B）は正面図、図(1)の(C)は側面図
【図２】ラインセンサーの具体的な構成を示す概略図
【図３】ローラ傾動制御の制御信号および一定待機時間とロ−ラ傾動指令時間の関係を示す図
【図４】本発明が適用される駆動ローラ,従動ローラを上下に傾動する蛇行防止を有する無端ベルト駆動装置でローラ傾動手段としてエアシリンダーを用いる実施図、図４の(A)は平面図、図４の（B）は正面図、図４の(C)は側面図
【図５】従動ロ−ラと駆動ロ−ラの上下傾動の状況図
【図６】本発明が適用される傾動ローラ,従動ローラを上下に傾動する蛇行防止を有する無端ベルト駆動装置でローラ傾動手段として直流モータを用いる実施図、図６の(A)は平面図、図６の（B）は正面図、図６の(C)は側面図
【図７】小型コンベアへの適用例を示す図、図７の(A)は平面図、図７の（B）は正面図、図７の(C)は側面図
【符号の説明】
【００４４】
1・・・無端ベルト、
２１，２２・・・ラインセンサー、
２１１，２２１・・・発光素子、
２１２，２２２・・・受光素子、
３・・・従動ローラ、
３１，３２・・・従動ローラ軸心、
３５，３６・・・従動ローラ保持ブラケット、
４・・・駆動ローラ、
４５，４６・・・駆動ローラ保持ブラケット、
５１，５２，５３，５４，５５，５６・・・流体圧シリンダー、
６０・・・コンプレッサー、
６１，６２，６３，６４６５，６６・・・電空油レギュレータ、
６８・・・分配器、
７・・・コンベアフレーム、
７１・・・コンベアフレーム左、
７２・・・コンベアフレーム右、
８１，８２・・・直流モータ、
８３，８４・・・直流モータ軸端
【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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