(57)【要約】  搬送される物体の計量、またはそれらの物体を重さによって選別をするコンベヤおよびその方法。コンベヤは、搬送路に沿ってローラ作動領域を規定するリニア誘導ステータによって横方向に一定のトルクで回転する導電性ローラを有するベルトコンベヤを具える。搬送される物体の横方向の加速度は物体の重さに反比例するので、軽い物体は重い物体よりも横方向に大きく、そしてより速く移動する。したがって、この重さは、横方向の加速度、速度、または変位から特定することができる。また、ベルト側部の外側へと物体を選別することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤにおいて、
搬送路に沿ってベルトの進行方向に前進するベルトコンベヤであって、前記ベルトの進行方向に対して横断する横方向に回転可能な複数のローラを有するベルトコンベヤと、
領域入口から領域出口へと前記搬送路に沿って延在するローラ作動領域内で前記ベルトコンベヤに隣接するリニアステータとを具えており、
前記ローラのそれぞれが、ロータとして作用し、前記リニアステータと共にローラ作動領域内で前記ローラを前記横方向に回転させる定トルクリニア誘導モータ（ＬＩＭ）を構成し、これにより前記ベルトコンベヤ上を搬送される物体が前記ローラの回転により推進され、前記物体の重さに反比例する前記横方向に平行な速度で前記ローラ作動領域を出て行くことを特徴とするコンベヤ。
【請求項２】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、更に、測定値を物体の重さに変換するため、前記ローラ作動領域の領域入口の下流の前記搬送路に沿ったセンサ位置で、前記搬送される物体の前記横方向の加速度、速度、または変位を測定するセンサを具えることを特徴とするコンベヤ。
【請求項３】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ローラは、前記ローラ作動領域を出ると作動が停止され、惰走できることを特徴とするコンベヤ。
【請求項４】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、更に、前記コンベヤの側部から物体を外側へ移動する、前記搬送路に沿って離れて位置する１またはそれ以上の排出箇所を具えており、前記物体がその重さにより選別されることを特徴とするコンベヤ。
【請求項５】
請求項４に記載のコンベヤにおいて、２またはそれ以上の排出箇所を具えており、より軽い物体がより重い物体の上流で選別排出されることを特徴とするコンベヤ。
【請求項６】
請求項４に記載のコンベヤにおいて、前記搬送路上の最も重い物体の前記横方向の変位が、前記最も重い物体を前記コンベヤの側部の外側へ移動させるほど十分に大きくないことを特徴とするコンベヤ。
【請求項７】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記搬送路に沿って一連のローラ作動領域を画定する一連のリニアステータを具えることを特徴とするコンベヤ。
【請求項８】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ローラが前記搬送される物体と直接接触することを特徴とするコンベヤ。
【請求項９】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記ベルトコンベヤが更に、前記回転するローラによって回転される物体支持ローラを有することを特徴とするコンベヤ。
【請求項１０】
請求項１に記載のコンベヤにおいて、前記横方向は前記ベルトの進行方向に対して垂直であることを特徴とするコンベヤ。
【請求項１１】
コンベヤにおいて、
搬送路に沿ってベルトの進行方向に前進するベルトコンベヤであって、前記ベルトの進行方向に対して横断する横方向に回転可能な複数のローラを有するベルトコンベヤと、
前記ベルトコンベヤに隣接するリニアモータステータであって、領域入口から領域出口へと前記搬送路に沿って延在するローラ作動領域で前記ベルトコンベヤに沿って前記ベルトの進行方向に対して直交する方向に移動する走行電磁束波を生成するリニアモータステータとを具えており、
前記ローラが前記ローラ作動領域を通過する際に前記走行電磁束波によって渦電流が誘導される導電性材料を含み、前記渦電流は前記走行磁束波と相互作用する反作用電磁場を生成してローラ内に前記横方向に回転させるトルクを生成し、
前記トルクは、前記ベルト上で物体を前記横方向と平行に動かすのに十分な一定の角加速度で前記ローラ作動領域内の前記ローラを加速させるのに十分に一定であり、
搬送される前記物体の前記横方向の加速度、速度および変位が、搬送される前記物体の重さに反比例することを特徴とするコンベヤ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、更に、前記横方向の加速度、速度または変位を物体の重さに変換するため、前記ローラ作動領域の前記領域入口の下流の前記搬送路に沿った所定の位置において、搬送される前記物体の前記横方向の変位を測定するセンサを具えることを特徴とするコンベヤ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、前記ローラは、前記ローラ作動領域を出ると作動が停止され、惰走できることを特徴とするコンベヤ。
【請求項１４】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、前記ローラは、前記ローラ作動領域を出ると一定速度で前記横方向に回転することを特徴とするコンベヤ。
【請求項１５】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、更に、前記コンベヤの側部から物体を外側へ移動する、前記搬送路に沿って離れて位置する１またはそれ以上の排出箇所を具えており、前記物体がその重さにより選別されることを特徴とするコンベヤ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のコンベヤにおいて、前記搬送路上の最も重い物体の前記横方向の変位が、前記最も重い物体を前記コンベヤの側部の外側へ移動させるほど十分に大きくないことを特徴とするコンベヤ。
【請求項１７】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、前記搬送路に沿って一連のローラ作動領域を画定する一連のリニアモータステータを具えることを特徴とするコンベヤ。
【請求項１８】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、前記ローラが前記搬送される物体と直接接触することを特徴とするコンベヤ。
【請求項１９】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、前記ベルトコンベヤが更に、前記回転するローラによって駆動される物体支持ローラを有することを特徴とするコンベヤ。
【請求項２０】
請求項１１に記載のコンベヤにおいて、前記横方向は前記ベルトの進行方向に対して垂直であることを特徴とするコンベヤ。
【請求項２１】
物体を搬送するための方法において、
ベルトの進行方向に前進するベルトコンベヤ上のローラの上の物体を搬送するステップと、
前記ローラを、ローラ作動領域を通過する際にリニア誘導によって作動させ、前記ベルトの進行方向に対して直交する方向に回転させることで、前記物体の重さに依存する軌跡に沿って各物体を移動させるステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、更に、各物体の重さをその軌跡から特定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、更に、重さによって前記ベルトコンベヤの側部の外側へと物体を選別排出するステップを具えており、より軽い物体がより重い物体よりも上流側で選別排出されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に動力駆動コンベヤに関し、より詳細には、搬送される物品を主搬送方向から逸らす、電磁的に作動する物品支持用ローラを有するベルトコンベヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの製造作業は、品質管理のため重量測定を利用する。例えば、飲料を梱包する施設は、複数の缶を梱包したケースを計量して、漏れのある、または不適切に充填された缶が生産ラインに入らないようにすること、およびそこから取り除かれることを確実にする。重量計の上のベルトコンベヤの一部からなる重量選別機が、ケースの計量によく用いられる。生産ラインに配置されている重量選別機は、一度に１つのケースしか計量できない。連続するケースは、別のケースが計量されているとき、隙間を開けて隔てられるか、重量選別機用ベルトへ進入しないよう停止されなければならない。そして多くの重量選別機は、正確な測定のためにケースを停止する必要がある。コンベヤを始動、停止すること、およびケース間に隙間を設けることは生産を遅らせる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の特徴を具体化したコンベヤの１つは、ベルトの進行方向の搬送路に沿って前進するベルトコンベヤを具える。ベルトコンベヤは、ベルトの進行方向を横切る横方向に回転可能なローラを有する。リニアステータが、領域入口から領域出口までの搬送路に沿って延在するローラ作動領域で、ベルトコンベヤに隣接して配置される。ロータとして作用するローラはそれぞれ、リニアステータと共に、ローラ作動領域においてローラを横方向に回転させる定トルクＬＩＭを形成する。ベルトコンベヤ上を搬送される物体は、ローラの回転によって推進され、物体の重さに反比例する横方向に平行な速度でローラ作動領域を出て行く。
【０００４】
本発明の特徴を具体化した別のコンベヤは、ベルトの進行方向に搬送路に沿って前進するベルトコンベヤを具える。ベルトコンベヤは、ベルトの進行方向を横切る横方向に回転可能なローラを有する。リニアモータステータが、ベルトコンベヤに隣接して配置され、領域入口から領域出口へ搬送路に沿って延在するローラ作動領域で、ベルトコンベヤに沿ってベルトの進行方向に対して横方向に移動する走行電磁束波を生成する。ローラは導電性材料を含んでおり、ローラがローラ作動領域を通過するとき、走行磁束波によって導電性材料には渦電流が誘導される。渦電流は走行磁束波と相互作用する反作用電磁場を生成し、ローラを横方向に回転させるトルクを生じる。このトルクは、ローラ作動領域内のローラを、ベルト上を横方向と平行に搬送される物体を動かすのに十分に一定の角加速度で加速させるのに十分に一定である。搬送される物体の横方向の加速度、速度、および変位は、搬送される物体の重さに反比例する。
【０００５】
本発明の別の態様において、本発明の特徴を具体化した物体を搬送する方法は、（ａ）ベルトの進行方向に前進するベルトコンベヤ上のローラの上の物体を搬送するステップと、（ｂ）各物体がその物体の重さに依存する軌跡に沿って移動するように、リニア誘導によってローラ作動領域を通過するローラを作動させ、当該ローラをベルトの進行方向と直交する方向に回転させるステップとを具える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の特徴を具体化した選別機の一部の等角図である。
【図２】図２Ａ−２Ｄは、図１の選別機の側部へ物品を逸らすまたは合わせるシーケンスを示す。
【図３】図３Ａ−３Ｄは、軽量の、不適合物品を図１の選別機の側部から逸脱させるシーケンスを示す。
【図４】図４は、図１の選別機上を搬送される物品の時間関数としての加速度、速度、および横方向変位のグラフを示す。
【図５】図５は、図１の選別機上を搬送される軽い物品および重い物品の軌跡のプロットを示す。
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、搬送される物品の横方向の変位を測定するために使用するセンサを有する図１の選別機の連続した２つの等角図を示す。
【図７】図７Ａ−７Ｄは、複数のローラ作動領域を有する図１の選別機の連続した等角図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の特徴を具体化した計量及び選別用コンベヤの一部を図１に示す。コンベヤ１０は、回転軸１６で回転可能なローラ１４の列を有するベルトコンベヤ１２を備える。この例では、回転軸１６はベルトの進行方向１８に平行であり、したがってローラ１４は、その頂部において、ベルトの進行方向１８に対して垂直な横方向２０の方向に回転する。代替的にローラの軸は、ベルトの進行方向１８に対して斜めに配置されてもよい。その場合、ローラは、 ベルトの進行方向１８に対して垂直ではないが、横切る方向に回転する。本明細書の残りの部分において、ローラ１４は、ベルトの進行方向に垂直な横方向２０の方向に回転するものとして示されている。
【０００８】
図１に示す例示的なベルトコンベヤ１２は、ヒンジジョイント２４で互いに連結され、モータ駆動の駆動スプロケットまたはドラム（図示せず）によって、上側搬送路２６に沿ってベルトの進行方向１８の方向に連続的に駆動されるベルトモジュールの列２２で構成されるモジュール式プラスチックベルトコンベヤである。ローラ１４は、アルミニウムまたは銅のような導電性材料で作られた、またはそのような材料でできた要素を含む円筒形のローラである。ローラ１４は、搬送される物体のグリップを良好にするため、摩擦の大きい外面を有し、ゴム、エラストマ、または他の弾性材料といった高摩擦材料でテクスチャ加工またはコーティングされている。
【０００９】
リニアモータステータ３０は、搬送路２６の一部に沿ってベルトコンベヤ１４に近接して配置されている。この例では、ステータ３０は、搬送路と下側のリターン路（図示せず）との間の搬送路２６の一部に沿ってベルトコンベヤ１４の下に位置する。ステータ３０は、ステータを横切って、ローラ１４の軸１６に対して垂直に、そしてステータの真上のベルト部分においてベルトコンベヤ１２の幅にわたって走る電磁束波を生成するよう構成されている。走る磁束波は、ローラ１４の導電性材料に渦電流を誘導する。当該電流は、ステータの磁束波と相互作用する反作用磁界を生成し、リニア誘導モータまたはＬＩＭ内でステータ３０に対してロータとして働くローラ１４に一定のトルクを生じさせる。このトルクにより、ローラがその頂部において横方向２０の方向に回転する。ステータ３０の寸法は、ローラ作動領域３２の範囲を画定し、これは領域の入口端３４から下流の出口端３５まで搬送路２６の幅を横切って延在する。選別用コンベヤはまた、ローラ作動領域３２を通過する際に作動したローラ１４により、ベルト１２の側部３８の外へと逸らされた物体を受け入れるベルトコンベヤ、ローラコンベヤ、またはシュートなどのサイドオフコンベヤ３６を具える。サイドオフコンベヤ３６の下流のサイドレール４０は、物体がサイドオフコンベヤ３６のすぐ下流のベルト１２の側部３８から出るのを防いでいる。
【００１０】
重量ベースの品質管理コンベヤシステムにおけるＬＩＭ作動式選別機１０の動作が、図２Ａ−２Ｄに示されている。図２Ａにおいて、物体、この例では、詰め物をしたボックスＢが、リニアモータステータ３０の上のローラ作動領域３２に入るのが示されている。ベルトコンベヤ１２上の作動領域３２を通過するローラ１４は、ステータの磁束波によって横方向２０の方向に回転する。ＬＩＭステータ３０によって発生するローラ１４のトルクはほぼ一定であるので、ローラの加速度も一定であり、ローラ１４の上のボックスＢの重さに反比例する。ローラ１４は、作動領域３２を通してベルト１２を進むにつれてより速く回転する。ローラ１４は、ローラ作動領域を通して横方向２０の方向にボックスＢを加速させ、図２Ｂに示すようにそれを側部３８の方へ押す。ローラ作動領域３２を出ると、ボックスＢを支持するローラは、惰走し続ける最終速度ｖｆに達し、図２Ｃに示すように、領域の出口端３５の下流で、さらなる加速なしに、ボックスが図２Ｄのサイドレール４０に接するまで惰走する。したがって、ボックスＢの横方向変位速度は、ローラ作動領域３２において増加し、ローラ１４がもはや作動していない下流で一定となり、惰走で進む。
【００１１】
図３Ａ−３Ｄは、不適合な重量不足のボックスＢ’を有する重量選別機１０の動作を示す。図３Ａ−３Ｄの重量不足のボックスＢ’の動きは、横方向により速く移動するという点で、図２Ａ−２Ｄにおける重いボックスＢのものと異なる。これは、ローラの加速度とボックスの横方向の加速度とがボックスの重さに反比例することによる。したがって、より軽いボックスＢ’は、図２Ｄにおけるより重いボックスＢがサイドレール４０に到達する位置より上流で、ベルト１２の側部３８に到達する。レール４０の上流にあるサイドオフコンベヤ３６が、ベルト１２から選別され拒絶された重量不足のボックスＢ’を受け取る。図２Ａ−Ｄおよび図３Ａ−Ｄに示す選別機では、ボックスＢ、Ｂ’は通常、サイドオフコンベヤ３６の反対側のベルト１２の側部３９に沿って位置合わせされるといった特定の横方向位置で作動領域３２に入る。
【００１２】
ローラの上の搬送物体の運動方程式のグラフを図４に示す。時間ｔｆは、時間ｔ＝０から測定した、物体がローラ作動領域を通過する時間を表す。この時間間隔ｔｆは、ベルトコンベヤの速度と搬送路に沿った作動領域の長さに依存する。この時間ｔｆにおいて、物体は、下のグラフに示すように、一定の加速度ａを受ける。加速度ａの大きさは、物体の重さに反比例する。その間、物体および当該物体を支持するローラの横方向の速度ｖは、中央のグラフによって示されるように、時間ｔとともに直線的に増加する。物体の横方向の変位ｘは、時間変数ｔの２乗で増加する。物体がローラ作動領域の端部を出ると、すなわちｔ＞ｔｆにおいて、加速度はゼロに低下し、物体は一定速度ｖｆで横方向に惰走する。ローラ作動領域の下流の物体の横方向変位ｘは、時間ｔとともに直線的に増加する。図４のグラフは、負荷のかかった全てのローラ上のトルクが一定であり、ローラベアリングの摩擦を無視でき、物体がローラの外面上で滑らないという理想的な場合を示している。より重い物体の加速度は、より軽い物体の加速度よりも小さいので、ローラ作動領域を出るときに物体が到達する速度ｖｆは、より重い物体の方が小さい。加速度と同様に、その速度ｖｆは物体の重さに反比例する。同様に、横方向の変位ｘは物体の重さに反比例し、より軽い物体は同じ時間内により重い物体が移動する距離よりも大きな距離を横方向に移動する。したがって、物体の重さは、最終速度ｖｆ、変位ｘ、または加速度ａから特定することができる。
【００１３】
図１−３のようなコンベヤの搬送路に沿った重い物体および軽い物体の軌跡が、ベルトの進行方向１８に進むベルトコンベヤ上の物体の軌跡の俯瞰図である図５に示されている。横方向の変位は、横軸ｘによって与えられ、ベルトの進行方向の変位は、縦軸ｙによって与えられる。ベルトは一定速度でベルトの進行方向に前進すると考えられる。ローラ作動領域の入口端３４はｘ軸と一致する。出口端３５は破線で示されている。実線の軌跡４２は重い物体の軌跡を示す。破線の軌跡４４は軽い物体の軌跡を示す。ローラ作動領域の入口端３４から所定の距離ｙｍにおける、横方向の変位ｘの差を示す２つの軌跡４２,４４間の水平距離ｄは、重い物体と軽い物体の重さの差の尺度である。ローラ作動領域では、物体は放物線状の軌跡、ｘ∝ｙ２に従う。ローラ作動領域の下流において軌跡は線形であり、ｘ∝ｙである。これらの軌跡は搬送路沿いの任意の測定位置ｙｍにおける横方向の変位ｘを示すので、物体の重さはこれらの軌跡から特定することができる。
【００１４】
図６Ａおよび６Ｂは、ローラトップベルトコンベヤ１２がここを通って継続的に前進するローラ作動領域３２を構成するステータ３０を具えるノンストップ式重量選別機４６を示す。レーザ側距計などのセンサ４８、または任意のセンサシステムであって、その出力をボックスＢの横方向の変位、横方向の速度、または横方向の加速度を特定するために使用することができるセンサシステムが、ベルトコンベヤ１２の側部に配置してある。ステータ３０により、ベルトコンベヤ１２がローラ作動領域３２を通ってベルトの進行方向１８の方向に前進する際に、ローラが回転してボックスＢを横方向２０の方向に押す。ローラ作動領域３２を前進する際のボックスの横方向の動き、そして図示するような図６Ａから図６Ｂのように進行するベルト１２の片側からもう一方の側へ移動する際の横方向の加速度、速度、または変位から、センサ４８の出力５０を使用することによりボックスの重さを特定することができる。
【００１５】
この計量および選別機能を、図７Ａ−７Ｄのシステムに示すように組み合わせることができる。計量及び選別システム５２は、ボックスＢの重さを特定するための、図６Ａ−６Ｂのようなセンサ４８を有するローラ作動領域３２の上流の第１ステータ３０を用いて、ベルトコンベヤ１２がベルトの進行方向１８に進む際に、ボックスＢの重量を特定するとともに横方向２０の方向に移動させる。この計量機能が、図７Ａから７Ｂのシーケンスに示されている。図７Ｃおよび７Ｄにおいて、ボックスは、下流のステータ３０’によって形成された下流のローラ作動領域３２’を通過して作動したベルトローラ１４によって、横方向２０の方向にベルト１２の側部３８から排出用コンベヤ３６上に選別される。排出用コンベヤ３６の上に選別される程十分に横方向２０の方向に移動しない重いボックスは、さらなる処理のため搬送ラインを下っていく。
【００１６】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態に関して詳細に記載されているが、他の実施形態も可能である。例えば、使用するセンサは、物体の軌跡から導き出される横方向の加速度、速度、または変位から物体の重さを計算するビジョンシステムであってもよい。上述の全ての実施形態において、搬送される物体は、ＬＩＭのロータとして作用する導電性材料を含むベルトローラ上に直接載せられている。しかしながら、導電性のベルトローラが搬送される物体に直接接触する必要はない。その代わりに、導電性ローラを使用して1またはそれ以上の物体支持ベルトローラを駆動することにより、ベルトを横切って物体を横方向に移動させることができる。そして、搬送路に沿った一連のステータによって形成された一連のローラ作動領域を使用することで、搬送路に沿って離れた位置にある複数の排出箇所からベルト側部の外へと異なる重さの物体を選別することができ、軽い物体は重い物体の上流で選別される。したがって、これらのいくつかの例が示唆するように、特許請求の範囲は、本発明を説明するために使用される例示的な実施形態に限定されることを意味しない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2018521836.tif 000009
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2018521836.tif 000014
【図６Ｂ】
2018521836.tif 000015
【図７Ａ】
2018521836.tif 000016
【図７Ｂ】
2018521836.tif 000017
【図７Ｃ】
2018521836.tif 000018
【図７Ｄ】
2018521836.tif 000019
【国際調査報告】
2018521836.tif 000020
2018521836.tif 000021