JP3709779B2

JP3709779B2 - リニア搬送装置

Info

Publication number: JP3709779B2
Application number: JP2000314793A
Authority: JP
Inventors: 英夫近藤
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: JP2001341841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニア搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リニアモータを駆動源とするリニア搬送装置では、可動子と連結一体化された搬送台車のメンテナンスの際には、搬送ラインが直線の場合は端部からストッパを外して搬送台車を抜き取らなければならない。また、搬送ラインがエンドレスの場合は、可動子や搬送台車を分解しなければ、可動子及び搬送台車のメンテナンスができない。また、取り外した可動子を再装入する場合には、可動子の位置とコントローラで管理している位置管理情報とが矛盾しないように調整しなければ、的確な制御ができなくなる。このため、メンテナンスに時間が掛かり効率的でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、搬送台車及び可動子を搬送ラインの中間で簡単に取り外すことができ、また、取り外した搬送台車及び可動子を再装着したときに、コントローラで管理する位置管理情報を初期化できれば、メンテナンスも容易となり復帰後の可動子の位置制御には支障が生じない。本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、可動子と連結一体化された搬送台車等のメンテナンスが容易となるリニア搬送装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１に記載のリニア搬送装置は、複数の永久磁石からなる可動子と、該可動子の走行軌道に沿って複数のコイルユニットを連結してなる固定子と、前記各コイルユニットに配設され、前記可動子永久磁石と固定子コイルとの相対位置を検出するセンサとからなり、該センサからの検出信号により固定子コイルへの通電を切換える通電切換手段と、同じく前記センサの検出信号をカウントして前記可動子の現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えたコントロールユニットにより制御される磁石可動型リニアモータを搬送ラインに設置するとともに、前記可動子と搬送台車を連結一体化したリニア搬送装置において、前記固定子を含む走行軌道の中間における電気配線を除く機械的部分だけを、前記搬送台車及び可動子とともに前記搬送ラインから分離可能に構成し、該走行軌道の中間部を搬送ラインから分離させることにより、前記コントロールユニットが通電状態が維持される待機状態に移行するとともに、前記搬送台車及び可動子を搬送ラインから分離させた走行軌道に対して着脱自在とし、かつ、この搬送ラインから分離させた走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で前記現在位置算出手段のカウント値がリセットされるようにするとともに、分離した前記走行軌道の中間部を搬送ラインに戻すことにより、前記コントローラユニットが制御可能状態に復帰することを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に記載のリニア搬送装置は、請求項１に記載の構成において、前記センサにそれぞれ選択スイッチを介して接続され、該センサの検出信号に基づき前記搬送ラインから分離させた走行軌道部分に設定された絶対位置を検出する絶対位置検出手段と、前記走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で、前記絶対位置検出手段の絶対位置検出信号に基づき、前記現在位置算出手段のカウント値をリセットする制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
【作用及び発明の効果】
上記構成の請求項１に記載のリニア搬送装置は、固定子を含む走行軌道の中間における電気配線を除く機械的部分だけを、搬送台車及び可動子とともに搬送ラインから分離可能に構成したもので、該走行軌道の中間部を搬送ラインから分離させた状態で、搬送台車及び可動子を搬送ラインから分離させた走行軌道に対して着脱自在となるとともに、搬送ラインから中間部を分離すると磁石可動型リニアモータを制御するコントロールユニットが待機状態に移行する。さらに、搬送ラインから分離させた走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で現在位置算出手段のカウント値がリセットされ、分離した走行軌道の中間部を搬送ラインに戻すと、待機状態のコントローラユニットが制御可能状態に復帰する。従って、可動子や搬送台車を分解することなく取り出してメンテナンスを実施できる。また、搬送ラインから分離させた走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で現在位置算出手段のカウント値がリセットされ、コントローラユニットで管理する位置管理情報を自動的に初期化でき、可動子の位置とコントローラユニットで管理している位置管理情報とが矛盾しないように調整する必要がないとともに、走行軌道の中間部を搬送ラインに戻すと、直ちにコントローラユニットが制御可能状態に復帰するから、メンテナンス後短時間で再稼動させることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載のリニア搬送装置は、センサの検出信号に基づいて絶対位置検出手段により、搬送ラインから分離させた走行軌道部分に設定された絶対位置を検出することができる。制御手段は、走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で絶対位置検出信号が出力されると、現在位置算出手段のカウント値をリセットする。従って、リセット手段としての外付けのセンサやリミットスイッチの取り付けを必要としないから、コスト低減に寄与できるとともに、リニア搬送装置の信頼性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は駆動源となる磁石可動型リニアモータ１の概略構成図である。可動子２は、図示しないヨークに同一形状の複数の可動子永久磁石３を配列固定して、走行軌道３１に沿って走行できるようにしたものである。各可動子永久磁石３は厚さ方向に着磁され、隣り合うどうしはそれぞれ極性を異にしている。固定子４は、複数のコイルユニット１１を走行軌道３１に沿って配置したものである。
【０００９】
コイルユニット１１は、コイル体１２、一対のセンサユニット１３及びスイッチ回路１４とから構成される。コイル体１２は、同一形状の６個の固定子コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’を樹脂封止等により一体化するとともに、固定子コイル１２ａ，１２ａ’、１２ｂ，１２ｂ’及び１２ｃ，１２ｃ’をそれぞれ直列に接続して三相スター結線したものである。
【００１０】
センサユニット１３は、可動子永久磁石３と固定子コイル１２ａ〜１２ｃ’との相対位置を検出するものであり、３個の感磁素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃを１組として形成され、上記コイル体１２の両端部に配置されている。各感磁素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃとしては、例えばホール素子が用いられる。この感磁素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃの間隔は、可動子永久磁石３の磁極ピッチの１／３に設定されており、これにより磁極ピッチの１／３のピッチで信号が出力される。各感磁素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、オア回路１５及びセンサバスライン１６に接続されている。
【００１１】
スイッチ回路１４は、上記センサユニット１３から出力される信号によりオンして、コイル体１２を通電可能状態に切換えるものである。このため、スイッチ回路１４は上記オア回路１５を介して各センサユニット１３と接続されている。そして、コイル体１２の結線態様が三相スター結線であるため、固定子コイル１２ａと１２ｂを結線する三相回路に介装した２個のスイッチ１４ａ，１４ｂによりスイッチ回路１４が構成されている。また、各スイッチ１４ａ，１４ｂ及び固定子コイル１２ｃは、それぞれ電力バスライン１７に接続されている。
【００１２】
コントロールユニット２１は、動作方向指示回路２２、上記センサバスライン１６に接続される制御回路２３及び電力バスライン１７に接続されるトランジスタ回路２４とから構成されている。動作方向指示回路２２は、制御回路２３に対して可動子２の動作方向を指示する。制御回路２３は、可動子位置検出回路２３ａ、可動子速度検出回路２３ｂ及び可動子速度制御回路２３ｃ等から構成されている。
【００１３】
可動子位置検出回路２３ａは、センサユニット１３の各感磁素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃから出力される信号をカウントして可動子の現在位置を算出する。可動子速度検出回路２３ｂは、同様にセンサユニット１３から出力される信号の時間間隔から可動子２の速度を検出する。また、可動子速度制御回路２３ｃは、検出される可動子２の速度と予め設定された目標速度との偏差をＰＷＭ出力値に変換する。
【００１４】
制御回路２３は、動作方向指示信号及び相対位置信号に基づいて、固定子コイル１２ａ〜１２ｃ’の励磁相を決定するとともに、ＰＷＭ出力値に基づく速度制御信号をトランジスタ回路２４に出力する。トランジスタ回路２４は、その速度制御信号により６個のトランジスタＴｒａ，Ｔｒａ’、Ｔｒｂ，Ｔｒｂ’及びＴｒｃ，Ｔｒｃ’をオン・オフして固定子コイル１２ａ〜１２ｃ’を励磁して、可動子２の速度を制御する。これにより、励磁された固定子コイル１２ａ〜１２ｃ’と可動子永久磁石３に、フレミングの左手の法則に基づく推力が発生し、動作方向指示信号により指示された方向に可動子２が移動する。
【００１５】
図２は、上記構成の磁石可動型リニアモータ１を駆動源とするリニア搬送装置３０を示した説明図である。搬送ラインＬは直線状であって、両端に設けた作業ステーション３２ａ，３２ｂ間を搬送台車３３が往復するようになっている。この搬送ラインＬに沿って搬送台車３３と連結一体化された可動子２の走行軌道３１が敷設され、全長に亙ってコイルユニット１１が配置されている。走行軌道３１は、中間部３１ａが分割されコイルユニット１１とともに搬送ラインＬから分離可能に構成されている。尚、この中間部３１ａのコイルユニット１１の電気配線１９は分離されることなく、可撓電線１９ａを介して搬送ラインＬに固定された他のコイルユニット１１の電気配線１９と直列に接続されている。
【００１６】
搬送ラインＬから分離可能な走行軌道３１の中間部３１ａは、搬送台車３３の長さ以上であってコイルユニット１１の整数倍、例えば２倍の長さに設定されている。走行軌道３１の中間部３１ａの両端と搬送ラインＬに固定の部分の間隔Ｇは、磁石可動型リニアモータ１の同期ピッチに合致させる。走行軌道３１の中間部３１ａに対応して、搬送ラインＬに直交するスライド用レール３４が敷設されている。このスライド用レール３４により、走行軌道３１の中間部３１ａを搬送台車３３が載ったまま手前にスライドさせて、搬送ラインＬから分離できるようになっている。走行軌道３１の中間部３１ａを搬送ラインＬから分離させた状態では、搬送台車３３及び可動子２が走行軌道３１の中間部３１ａに対して脱着自在になる。
【００１７】
また、搬送ラインＬから分離させた走行軌道３１の中間部３１ａに搬送台車３３及び可動子２を装着する過程で、前記可動子位置検出回路２３ａのカウント値がリセットされるようになっている。すなわち、走行軌道３１の中間部３１ａには、リセットスイッチ３５が配設され、リセット信号線１８によりコントロールユニット２１に接続されている。リセットスイッチ３５は可動子２を検出することにより、リセット信号をコントロールユニット２１に出力する。
【００１８】
このリセット信号により、可動子位置検出回路２３ａのカウント値がリセットされ、現在位置算出の際の原点が自動的に設定される。リセットスイッチ３５は、可動子２を検出するもので、機械式のリミットスイッチ等であっても無接点スイッチ等であってもよい。そして、上記スライド用レール３４には、走行軌道３１の中間部３１ａが引き出されたのを検出してコントロールユニット２１を待機状態にするリミットスイッチ（図示しない）が配設されている。
【００１９】
上記したリニア搬送装置３０において、搬送台車３３や可動子２に対してメンテナンスを行う場合、先ず搬送台車３３が載った走行軌道３１の中間部３１ａを、スライド用レール３４によりスライドさせて引き出し、搬送ラインＬから分離させる。搬送ラインＬから分離された走行軌道３１の中間部３１ａに配置されたコイルユニット１１とコントロールユニット２１間の電気的接続は、可撓電線１９ａにより保持される。そして、搬送ラインＬからの走行軌道３１の中間部３１ａの分離は、スライド用レール３４に配設した図示しないリミットスイッチにより検出され、コントロールユニット２１が通電状態が維持される待機状態となる。
【００２０】
メンテナンス終了後、搬送ラインＬから分離された状態の走行軌道３１の中間部３１ａに搬送台車３３及び可動子２を装着すると、リセットスイッチ３５が可動子２の通過を検出して、リセット信号が待機中のコントロールユニット２１に出力される。このリセット信号により、可動子位置検出回路２３ａのカウント値がリセットされ、現在位置算出の際の原点が自動的に設定される。そして、走行軌道３１の中間部３１ａを搬送ラインＬに戻すことにより、コントロールユニット２１が待機状態から直ちに制御可能状態に復帰する。
【００２１】
上記したリニア搬送装置３０は、走行軌道３１の中間部３１ａを搬送台車３３及び可動子２とともに搬送ラインＬから分離可能に構成したから、可動子２及び搬送台車３３等を分解することなく取り外して必要最小限の作業時間でメンテナンスを実施できる。また、走行軌道Ｌから分離された走行軌道３１の中間部３１ａに、搬送台車３３及び可動子２を装着する過程で、可動子位置検出回路２３ａのカウント値がリセットされ、現在位置算出の際の原点が自動的に設定されるとともに、走行軌道３１の中間部３１ａを搬送ラインＬに戻すことにより、コントロールユニット２１が待機状態から直ちに制御可能状態に復帰するから、可動子２の位置をコントロールユニット２１の可動子位置検出回路２３ａのカウント値が矛盾しないように調整する必要がなく、メンテナンス後短時間で再稼働させることができる。この場合、予備ものと取り外した搬送台車３３及び可動子２を交換することにより、搬送装置３０の停止時間を最小限にして再稼動させることができる。
【００２２】
さらに、搬送装置３０が複数組の搬送台車３３及び可動子２を有する場合、一組の搬送台車３３及び可動子２を取り外しても、残りの搬送台車３３及び可動子２による運用が可能であり、搬送装置３０を停止させるダウンタイムを最小限にして再稼動させることができる。
【００２３】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態のリニア搬送装置３１の駆動源となる磁石可動型リニアモータ５１の概略構成図である。基本的な構成は、第１実施形態の磁石可動型リニアモータ１と共通であるので、同一構成部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３に示すようにスイッチ回路１４に印加されるオア回路１５の出力は、選択スイッチ５４を介して２本の絶対位置信号ライン５２ａ、５２ｂに接続されている。この選択スイッチ５４は、一方の接点５４ａ側へ接続されているときは、センサユニット１３の出力であるオア回路１５の出力を絶対位置信号ライン５２ａに印加し、他方の接点５４ｂへ接続されているときは、オア回路１５の出力を絶対位置信号ライン５２ｂに印加する。絶対位置信号ライン５２ａ、５２ｂは、コントロールユニット２１の制御回路２３に接続されている。
【００２４】
図４は、図３に示した制御回路２３と各コイルユニット１１のセンサユニット１３との関係について模式的に示すとともに、各感磁素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃからオア回路１５及びセンサバスライン１６に出力される信号波形及び絶対位置信号ライン５２ａ、５２ｂの信号波形を示している。ここでは図示の便宜上、コイルユニットとして１１−１〜１１−６の６個のコイルユニットのみを示している。コイルユニット１１−１及び１１−２の選択スイッチ５４は、一方の接点５４ａ側に接続されている。コイルユニット１１−３及び１１−４の選択スイッチ５４は、何れの接点にも接続されていない。また、コイルユニット１１−５及び１１−６の選択スイッチ５４は、他方の接点５４ｂ側に接続されている。
【００２５】
可動子２がコイルユニット１１−１、１１−２と対応しているときは、一方の絶対位置信号ライン５２ａへハイレベルの検出信号がオア回路１５を介して出力され、他方の絶対位置信号ライン５２ｂはロウレベルに保たれる。可動子２がコイルユニット１１−３、１１−４と対応しているときは、絶対位置信号ライン５２ａ、５２ｂは何れもロウレベルに保たれる。また、可動子２がコイルユニット１１−５、１１−６と対応しているときは、一方の絶対位置信号ライン５２ａは、ロウレベルに保たれ、他方の絶対位置信号ライン５２ｂへハイレベルの検出信号がオア回路１５を介して出力される。
【００２６】
そして、図５に示すように上記コイルユニット１１−２、１１−３に対応する部分が、搬送ラインＬから分離可能な走行軌道３１の中間部３１ａとされるとともに、該コイルユニット１１−２、１１−３の境目に現在位置算出の際の原点Ｏｐが設定されている。従って、搬送ラインＬから分離した中間部３１ａの右側からメンテナンスが終了した搬送台車３３及び可動子２を装着すると、可動子２がコイルユニット１１−３と１１−２の境目を通過する際に、絶対位置信号ライン５２ｂはロウレベルのままであるが、絶対位置信号ライン５２ａがロウレベルからハイレベルに切り替る。コントロールユニット２１は、この絶対位置信号ライン５２ａの信号レベルの切り替りが入力されると、可動子位置検出回路２３ａのカウント値をリセットする。
【００２７】
従って、メンテナンスを実施した搬送台車３３及び可動子２を、走行軌道Ｌから分離された走行軌道３１の中間部３１ａに装着する過程で、可動子位置検出回路２３ａのカウント値を自動的にリセットでき、現在位置算出の際の原点を自動的に設定するためのリセット手段としての外付けのセンサやリミットスイッチの取り付けを必要としないから、コスト低減に寄与できるとともに、リニア搬送装置の信頼性を高めることができる。
【００２８】
尚、上記現在位置算出の際の原点Ｏｐは、絶対位置信号ライン５２ａ若しくは５２ｂの信号レベルの切り替り位置に設定することができ、コイルユニット１１−４、１１−５の部分を搬送ラインＬから分離可能な走行軌道３１の中間部３１ａとすることもできる。
【００２９】
上記第１及び第２実施形態の搬送装置３０に於ける走行軌道３１の中間部３１ａの搬送ラインＬからの分離は、手動で行っても自動で行ってもよい。また、その分離方向は左右及び上下方向の何れであってもよい。搬送ラインは、搬送台車が作業ステーションを循環するエンドレスのものであってもよい。そして、搬送ラインＬから分離した中間部３１ａに別のリニアモータ搬送装置や異なる方式の搬送装置を接続することにより、用途及び機能が一層拡張された搬送装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るリニア搬送装置の駆動源である磁石可動型リニアモータの概略の構成図である。
【図２】第１実施形態に係るリニア搬送装置を模式的に示した説明図である。
【図３】第２実施形態に係るリニア搬送装置の駆動源である磁石可動型リニアモータの概略の構成図である。
【図４】図３に示した磁石可動型リニアモータの結線図及び感磁素子と絶対位置信号ラインの信号波形図である。
【図５】第２実施形態に係るリニア搬送装置を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
２...可動子
４...固定子
１３ａ〜１３ｃ...感磁素子
２１...コントロールユニット
２３...制御回路
２３ａ...可動子位置検出回路
２３ｂ...可動子速度検出回路
２３ｃ...可動子速度制御回路
３０...リニア搬送装置
３１...走行軌道
３１ａ...中間部
３３...搬送台車
３５...リセットスイッチ
５２ａ、５２ｂ...絶対位置信号ライン
５４...選択スイッチ
５４ａ、５４ｂ...接点
Ｌ...搬送ライン

Claims

複数の永久磁石からなる可動子と、該可動子の走行軌道に沿って複数のコイルユニットを連結してなる固定子と、前記各コイルユニットに配設され、前記可動子永久磁石と固定子コイルとの相対位置を検出するセンサとからなり、該センサからの検出信号により固定子コイルへの通電を切換える通電切換手段と、同じく前記センサの検出信号をカウントして前記可動子の現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えたコントロールユニットにより制御される磁石可動型リニアモータを搬送ラインに設置するとともに、前記可動子と搬送台車を連結一体化したリニア搬送装置において、
前記固定子を含む走行軌道の中間における電気配線を除く機械的部分だけを、前記搬送台車及び可動子とともに前記搬送ラインから分離可能に構成し、該走行軌道の中間部を搬送ラインから分離させることにより、前記コントロールユニットが待機状態に移行するとともに、前記搬送台車及び可動子を搬送ラインから分離させた走行軌道に対して着脱自在とし、かつ、この搬送ラインから分離させた走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で前記現在位置算出手段のカウント値がリセットされるようにするとともに、分離した前記走行軌道の中間部を搬送ラインに戻すことにより、前記コントローラユニットが制御可能状態に復帰することを特徴とするリニア搬送装置。
前記センサにそれぞれ選択スイッチを介して接続され、該センサの検出信号に基づき前記搬送ラインから分離させた走行軌道部分に設定された絶対位置を検出する絶対位置検出手段と、前記走行軌道部分に搬送台車及び可動子を装入する過程で、前記絶対位置検出手段の検出信号に基づき、前記現在位置算出手段のカウント値をリセットする制御手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のリニア搬送装置。