JP2005067772A

JP2005067772A - 天井走行車

Info

Publication number: JP2005067772A
Application number: JP2003297517A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Nakamura; 陽一中村
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【構成】昇降駆動部に設けたガイド溝２８で昇降台のガイドローラ２６をガイドする。ガイドローラ３０のＬ字状の取付片３２を軸３４に関して揺動自在にし、バネ３８を取付片３２に取り付ける。
【効果】昇降台を巻き上げる際の振動を速やかに減衰し、昇降台巻き上げ時の所要時間を短縮する。
【選択図】図３

Description

この発明は天井走行車の改良に関し、特に昇降台の巻き上げ終期のクリープ上昇を実質的に不要にし、搬送効率を改善することに関する。

クリーンルーム等では、天井付近などの高所にレールを敷設し、天井走行車を走行させて物品を搬送することが行われている。天井走行車は走行部と昇降駆動部と昇降台とを備え、昇降台の下部にはチャック機構を設けて、物品をチャックする。チャック機構で物品をチャックすると、昇降台を巻き上げる。ここで昇降台は吊持材で昇降駆動部から吊り下げられているため、昇降台が振動することがある。この振動は昇降台を巻き上げるに連れて収まり、昇降台が昇降駆動部などに衝突するのを防止するため、従来は巻き上げの終了期に昇降台を微速で巻き上げており（クリープ上昇）、クリープ上昇には１秒程度の時間を要していた。
日本特許２９０７０７７号

この発明の基本的課題は、昇降台の巻き上げを終える際のクリープ上昇を実質的に不要にし、物品の搬送効率を改善することにある。
この発明の補助的な課題は、昇降台の制振をさらに容易にすることにある。

この発明は、レールに沿って走行する走行部と、走行部の下部に設けられた昇降駆動部と、昇降駆動部により昇降する昇降台と、昇降台の底部に設けられて物品をチャックするチャックとを備えた天井走行車において、入り口側が幅広で先細のガイド溝を備えたガイドを昇降駆動部と昇降台の一方に設け、前記ガイド溝でガイドされることにより昇降台の振動を制振する被ガイド体を昇降駆動部と昇降台の他方に設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記被ガイド体をガイドローラとする。

好ましくは、前記被ガイド体を前記ガイド溝に沿って左右動自在にすると共に、該左右動に負荷が加わるようにする。なお左右動は揺動などを含み、負荷が加わるとは、被ガイド体の左右動への抵抗が負荷として加わることを言い、例えばバネなどの弾性体による抵抗や、ダンパーや摩擦などによる抵抗などを用いる。

この発明では、昇降台を巻き上げると被ガイド体がガイド溝に幅広の入り口から入り、ガイド溝で案内されながら、先細の部分に到る。この過程で昇降台の振動を制振できるので、昇降台の巻き上げ終期のクリープ上昇を実質的に不要にでき、搬送のサイクルタイムを短くできる。

ここで被ガイド体をガイドローラとすると、ガイド溝にガイドローラが接触した際の衝撃を、ガイドローラの回転に変換し、効率的に制振できる。

また被ガイド体を、負荷を伴って左右動自在にすると、昇降台の振動エネルギーを負荷で吸収して、効率的に制振できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図１６に、実施例とその変形とを示す。図１に天井走行車２の全体を示すと、４は走行レールで、６は給電レールであり、これらは例えばクリーンルームなどの天井付近などに敷設する。走行レール４内には図示しないガイドレールを設け、給電レール６には、図示しない非接触給電用のケーブルなどと、種々の信号線などを設ける。８は走行部、９は連結部で、天井走行車本体１０を走行部８に対してボギー連結する。１１は横移動部で、昇降駆動部１２を走行レール４に対して直角な方向に横移動させ、地上側のステーションなどの位置が、走行レール４の直下から横方向にシフトしている場合でも、物品を移載できるようにする。１２は昇降駆動部で、ベルトとなどの吊持材を用いて昇降台１４を昇降させ、１６はチャック機構で、半導体カセットなどの物品１８をチャックして保持する。２０は前後一対のカバーで、落下防止片２１により物品１８の落下を防止する。なおカバー２０は図示しない開閉機構により開閉するようにし、あるいは落下防止片２１を図１の左右方向に進退させる機構を設けて、物品１８の移載と干渉しないようにする。

昇降駆動部１２にはドラム２２を設けて、昇降台１４の例えば４隅に配置したベルト２４などの吊持材を巻き取り／解放自在にする。吊持材はベルトの他にロープやワイヤなどでも良く、４カ所で昇降台１４を支持する代わりに、例えば３カ所で支持しても良い。そしてドラム２２は図示しない巻き取りモータにより、４本のベルト２４を同じ速度で巻き取り／解放する。なお図１では、図の奥側の２本のベルト２４のみが見えている。

ベルト２４の厚さ方向と平行に、言い換えるとドラム２２の端面と平行に、左右一対のガイド２６を設けて、その例えば内側には、下側で拡開し上側で幅狭となるガイド溝２８を設け、ガイドローラ３０をガイド溝２８でガイドする。実施例ではガイド２６を昇降駆動部１２に設け、ガイドローラ３０を昇降台１４に設けているが、これらの配置を逆転しても良い。またガイド溝の平面形状は略三角形状などでも良い。

図２，図３に、ガイド２６とガイドローラ３０などの配置を示すと、ガイド溝２８の深さはガイドローラ３０の幅（ガイドローラ３０の軸方向に平行に、ガイド溝２８に触れる幅）よりも長くし、図２の左右方向に昇降台１４が振動しても、ガイド溝２８からガイドローラ３０が脱落しないようにする。またガイドローラ３０のガイド溝２８との接触面は、ウレタンゴムなどの弾性体が好ましいが、接触面を金属としても良い。

ガイドローラ３０はローラ取付片３２に対し、回転自在に取り付けられ、ローラ取付片３２は軸３４を介して固定片３６に対して揺動自在に取り付けられている。そして固定片３６は昇降台１４に固着する。ローラ取付片３２は例えばＬ字状の部材で、Ｌ字の一端にガイドローラ３０があり、Ｌ字の他端にバネ３８などの弾性体を取り付ける。なおバネ３８に代えて、ダンパなどの振動エネルギーの吸収部材を用いても良い。あるいはローラ取付片３２を固定片３６に対して揺動自在に取り付ける代わりに、これらを摺動自在に取り付け、かつ摺動時の摩擦が充分大きくなるようにしても良い。即ちバネ３８は、ガイドローラ３０の位置を可変にしながら、ガイドローラ３０とガイド溝２８との接触により伝えられたエネルギーを散逸させるためのものである。

図４に、ベルト２４などの配置を示すと、昇降台１４は図４の上下方向には振れやすいが、左右方向には振れにくい。これは昇降台１４がベルト２４の厚さ方向には振れやすいが、幅方向には振れにくいためである。また昇降台１４の振動周期は、ベルト２４で吊持している長さなどで定まり、昇降台１４を巻き上げるほど振動周期が短くなり、かつ振動も減衰しやすくなる。そして物品をチャックした後、昇降台１４を昇降駆動部１２で巻き上げると、図４の上下方向の振動が生じることがある。

ガイドローラ３０はガイド溝２８の下端の幅広の部分から、ガイド溝２８内に進入し、昇降台１４が揺れると、ガイド溝２８の左右に衝突する。衝突時のエネルギーの一部は、ガイドローラ３０の表面に巻き回したウレタンゴムなどの弾性体で吸収され、別の一部はガイドローラ３０の回転エネルギーに変換されて失われる。またガイドローラ３０がガイド溝２８に衝突すると、ローラ取付片３２は軸３４を中心にして揺動し、これに伴ってバネ３８が伸縮して、衝突エネルギーを吸収する。バネ３８によって吸収されたエネルギーは、ガイドローラ３０を振動させ、ガイド溝２８との接触や、軸３４での摩擦などによってエネルギーが失われる。このようにしてガイドローラ３０と、その運動に抵抗を与えるためのバネ３８などを用い、昇降台１４の振動を吸収する。また昇降台１４の位置をガイド溝２８とガイドローラ３０によりガイドする。実施例ではガイドローラ３０を用いたが、これに代えて適宜の部材、例えば円錐状などの弾性体をガイド溝２８内に進入させても良い。

ガイドローラ３０などを用いることにより、昇降台１４を巻き上げた際の振動を速やかに減衰させることができる。従来はこの振動が自然に減衰するのを待っていたので、昇降台１４の巻き上げの終期で上昇速度をクリープ上昇に減速し、振動が減衰するのを待ちながらゆっくりと上昇させていた。これに対して実施例では、昇降台１４の振動を速やかに減衰できるので、昇降台１４を巻き上げる際のクリープ上昇を不要にし、もしくはごく僅かな時間で良いようにできる。実施例の場合、天井走行車による物品のロード（荷積み）からアンロード（荷下ろし）までのサイクルタイムは、例えば１０秒程度である。このうち昇降台１４の巻き上げ終期のクリープ上昇には１秒程度の時間が必要なので、クリープ上昇を不要にすれば、サイクルタイムを例えば１０％程度短縮できる。

実施例で、ガイド２６をベルト２４の厚さ方向に平行に設けたのは、この方向の振動が大きいからである。ロープやワイヤなどの吊持材の場合、昇降台の振動は上下左右の両方向に生じるので、ガイド２６とガイドローラ３０とを用いた振動減衰機構を、図４の上下左右の４カ所あるいは３カ所に設けることが好ましい。さらにバネ３８とガイドローラ３０とには、走行時の昇降台１４の振動を抑制する効果もある。

図５〜図７に、チャック機構１６の詳細を示す。物品１８には板状のトップ４０があり、その下面を支持部材としてのチャック５０の上面で支持することにより、保持する。４２は左右一対の水平動部材で、例えば同一の駆動源により、同期してチャック５０を開閉する。そして水平動部材４２は昇降台１４の底面などに設けられており、その下部には取り付け部材４３があり、平行リンク４４の固定端側の２つの軸４５，４６が取り付けられている。４７，４８は平行リンク４４の自由端側の軸で、軸４８にはローラ４９が取り付けられ、例えば軸４７側にチャック５０がアーム５３を介して取り付けられている。チャック５０の上面と平行リンク４４の軸４７，４８を結ぶ線とは平行で、この線は軸４５，４６を結ぶ線と平行なので、軸４５，４６を結ぶ線を水平にすると、チャック５０の上面を水平に保つことができる。

５１はチャック上面の弾性部材で、特に設けなくても良く、５２は荷重センサで、トップ４０からの荷重が加わっているかどうかを検出し、荷重の大小を検出するよりも、荷重の有無を２段階の信号で検出する。荷重センサ５２は、荷重の有無の２レベルの信号の他に、接触不良などの補助的な信号を出力しても良い。荷重センサ５２の構成は、図１１を参照して後述する。昇降台１４の底面には、一対の水平動部材４２，４２の中間位置にストッパ５４が設けてあり、その側面にローラ４９が接触する。そしてローラ４９の接触面の付近で、ストッパ５４の側面は鉛直である。５５は平行リンク４４を図５の状態に復帰させるための弾性体である。

物品のチャック動作を説明する。最初の状態では図５のように、チャック５０，５０は開いており、ここから水平動部材４２が同期して、ストッパ５４側へと前進する。ローラ４９がストッパ５４の側面に接触すると、水平動部材４２が前進しても、ローラ４９は前進できないので、軸４５，４６を中心に平行リンク４４が揺動し、ローラ４９はストッパ５４の側面に沿って上昇する。この結果チャック５０も上昇する。物品の搬送中は、水平動部材４２が図７の位置で停止しており、ローラ４９をストッパ５４で固定するように、弾性体５５で付勢するので、チャック５０も固定されている。

物品をアンロードする場合、図７の状態から水平動部材４２，４２を左右に広げると、弾性体５５により、平行リンク４４は図６，図５の状態に戻ろうとする。この結果、チャック５０は最初に下降して次に水平方向に退避する。このように物品をアンロードする場合、チャック５０は鉛直方向に下降した後に、運動方向を変換して左右に広がる。物品をチャックする場合、チャック５０は物品側に水平方向に前進した後、直角に上昇して物品を支持する。そして上昇を終了した時には、物品にチャック５０が少なくとも接触し、多くの場合、物品からの荷重をチャック５０，５０で支持している。

図５〜図７のチャック機構１６の効果は、物品をチャックして昇降台の昇降を開始する際の、クリープ上昇を不要にする、もしくはクリープ上昇の時間を僅かにし、あるいはクリープ上昇時の速度を増すことができる点にある。チャックを物品の下部に進入させただけでは、チャックは物品に接触していないので、チャックを急激に上昇させると、チャックが物品に衝突する。これに対して図５〜図７のチャック機構１６では、チャック５０がトップ４０の下面に進入した後、例えば数mm程度上昇して、チャック５０がトップ４０の下面に接触する。この後に上昇を開始するので、上昇開始時の衝撃が少なく、従ってクリープ上昇を実質的に不要にできる。クリープ上昇に要する時間は例えば１秒程度なので、これを不要にすると、搬送のサイクルタイムを例えば１０％程度減少させることができる。

図８〜図１０に、４節リンクを用いて、そのリンクの一端を、Ｌ字状に水平運動から上昇運動へと運動させ、これに平行リンクを組み合わせて、チャックの上面を常時水平に保つようにした、変形例のチャック機構６０を示す。なお図５〜図７と同じ番号は同じものを表す。６２，６２は左右一対の駆動軸で、これらは歯車６４などで連結され、一方の駆動軸６２を駆動モータで回動させると、他方の駆動軸６２も同じ角速度で回動する。６５，６６は他の軸で、駆動軸６２〜駆動軸６６は軸受け６８により昇降台の底面などに取り付けられている。７０〜７３はリンクで、リンク７０とリンク７２、及びリンク７２とリンク７３が図の破線の軸で結ばれているので、これらに軸６２，６６を合わせると、４節リンクとなる。７４，７６は平行リンクで、図１０に示すように、リンク７８は軸６５，６６を結ぶ線と平行で、この線は軸受け６８により昇降台の底面と平行にされ、平行リンク７６により、図８にハッチングを施したリンク７７，７８は互いに平行である。そしてリンク７７は、チャック５０のチャック面８０と平行なので、チャック面８０は常時昇降台の底面と平行になる。

図１０は、４節リンクを１ユニット分示している。駆動軸６２が例えば反時計方向に回動すると、４節リンクのリンク７２のリンク７７側の軸８６は、最初に水平に前進した後、ほぼ直角に折れ曲がって上昇し、Ｌ字状に運動する。この時平行リンク７４によりリンク７８の向きは、２つの軸６５，６６を結ぶ直線と平行となり、リンク７７の向きはリンク７８と平行で、チャック面８０はリンク７７と平行になる。このため、チャック面８０は２つの軸６５，６６を結ぶ線と常時平行である。そして軸８６がＬ字状に運動すると、チャック５０はチャック面８０を水平に保ちながらＬ字状に運動する。

図１１に荷重センサ５２の例を示すと、９０，９０は一対のテープ状の導電性片で、間隔を置いて配置してある。９１，９１は変形自在な弾性体のカバーで、導電性片９０を取り付け、導電性片９０，９０間に間隙ある状態に戻ろうとする。そして荷重センサ５２に荷重が加わると、上下の導電性片９０，９０が接触して、荷重が存在することを検出できる。また荷重が解除されると、カバー９１の弾性で導電性片９０，９０の接触が断たれる。なお荷重センサ５２の種類自体は任意であるが、チャックした物品の有無などを検出するものではない。

チャック機構１６やチャック機構６０では、チャックが前進した後にほぼ直角に向きを変えて上昇し、前進と上昇とは別々に行われる。またチャックを解放する際には、チャックの下降が起こり、次いでチャックの運動方向が変化してチャックが左右に開く。このようにするとチャックの前進と上昇とを完全に分離できる。

図１２は、簡単なカムを用いた変形例のチャック機構を示している。９４はカム溝で、摺動片９５は水平動部材４２の下側のバーに沿って上下に摺動し、被案内ローラ９６はカム溝９４によって案内され、屈曲部９８で向きを変えて、チャック５０を上昇させる。このようにすると、チャック５０は前進した後に、屈曲部９８で徐々に向きを変えて上昇する。このためチャック５０の進退と上下動とを完全に分離できず、左右一対のチャックが物品に接触する際に、完全に同時に接触を開始しないと、水平方向の力を物品に与えることになるので、簡便ではあるが好ましくはない。

チャック機構ではこれ以外に、水平動用と上下動用の一対のシリンダーなどを用いて、進退運動と上下運動とを別個に制御するようにしても良いが、機構が大がかりになる。

図１３，図１４に、物品のロード時の動作アルゴリズムを示す。チャックを水平方向に前進させた後に、実質的に直角に向きを変えて上昇させる。チャック動作が終了すると、好ましくは荷重センサで荷重の有無をチェックし、荷重が存在すれば、昇降台を上昇させる。なお荷重の有無のチェックは省略しても良い。実施例では、図１４等に示すように、チャックを閉じた際に、既にチャックが物品の底面に接触しているので、クリープ上昇なしで昇降台を上昇させても、チャックが物品の下面に急激に衝突することがない。従来例では、チャックが物品の下側に存在し、物品との間に隙間がある状態から上昇を開始させるので、クリープ上昇が必要で、このため１秒程度のロスタイムを生じていた。

昇降台の巻き上げの末期には、図２，図３に示したガイドローラ３０が、ガイド溝２８によりガイドされ、昇降台の振動をガイドローラ３０とバネ３８により吸収して、制振する。このため上昇終了期のクリープ上昇を不要にできるので、さらに１秒程度サイクルタイムを減少できる。

物品をアンロード（荷下ろし）する場合（図１５、図１６）、制御部１００からの下降指令で昇降台を下降させ、昇降駆動部１２は昇降台の高さ信号などを制御部１００へ返信し、地上のステーション付近でクリープ速度で下降させる。クリープ下降から、荷重センサが荷重を検出しなくなると、クリープ下降を停止させる。これと同時に、チャック機構１６を制御して、チャックを下降させ、次いでほぼ直角に向きを変えて水平方向に一対のチャックの間隔を拡げる。チャックの動作が終了すると、昇降台を適宜の速度で上昇させる。

従来例では荷重センサを設けていないので、昇降台が下降して物品がステーションに着地しても、なお昇降台をクリープ下降させる必要がある。これに対して実施例では、荷重センサにより物品が着地したことを検出してクリープ下降の時間を短くすると共に、その後チャックを一旦下降させてから左右に広げるので、チャックと物品とが擦れ合うことがない。このためアンロード時の所要時間を例えば１秒程度短縮できる。合計では実施例の場合、物品搬送のサイクルタイムを２０〜３０％程度短縮できる。

実施例の天井走行車の、部分切欠部付き正面図実施例での、昇降台の上昇をガイドするためのガイドと、昇降台側に設けたガイドローラとを示す、図１の部分拡大図実施例での、昇降台の上昇ガイドと、昇降台側のガイドローラ並びに制振用のバネとを示す部分拡大図実施例での、昇降台と吊持用のベルト並びに上昇ガイドとを示す平面図実施例での、昇降台の底部に設けたチャック機構を示す側面図チャック機構の動作を示す図で、ローラがストッパに接触した状態を示すチャック機構の動作を示す図で、ローラとチャックがストッパに沿って上昇する状態を示す変形例のチャック機構の要部平面図図８のチャック機構の要部斜視図図８のチャック機構を１ユニット分示す図実施例で用いた荷重センサの断面図カムを用いたチャック機構の変形例を模式的に示す図実施例での物品のロード時の動作アルゴリズムを示すフローチャート図１３のフローチャートに従ったロード動作を示す図実施例での昇降とチャック機構の制御系を示すブロック図実施例での物品のアンロード時の動作アルゴリズムを示すフローチャート

符号の説明

２天井走行車
４走行レール
６給電レール
８走行部
９連結部
１０天井走行車本体
１１横移動部
１２昇降駆動部
１４昇降台
１６チャック機構
１８物品
２０カバー
２１落下防止片
２２ドラム
２４ベルト
２６ガイド
２８ガイド溝
３０ガイドローラ
３２ローラ取付片
３４軸
３６固定片
３８バネ
４０トップ
４２水平動部材
４３取り付け部材
４４平行リンク
４５〜４８軸
４９ローラ
５０チャック
５１弾性部材
５２荷重センサ
５３アーム
５４ストッパ
５５弾性体
６０チャック機構
６２駆動軸
６４歯車
６５，６６軸
６８軸受け
７０〜７３リンク
７４，７６平行リンク
７７，７８リンク
８２〜８４リンク
８６軸
９０導電性片
９１カバー
９４カム溝
９５摺動片
９６被案内ローラ
９８屈曲部
１００制御部

Claims

レールに沿って走行する走行部と、走行部の下部に設けられた昇降駆動部と、昇降駆動部により昇降する昇降台と、昇降台の底部に設けられて物品をチャックするチャックとを備えた天井走行車において、入り口側が幅広で先細のガイド溝を備えたガイドを昇降駆動部と昇降台の一方に設け、前記ガイド溝でガイドされることにより昇降台の振動を制振する被ガイド体を昇降駆動部と昇降台の他方に設けたことを特徴とする天井走行車。
前記被ガイド体がガイドローラであることを特徴とする、請求項１の天井走行車。
前記被ガイド体を前記ガイド溝に沿って左右動自在にすると共に、該左右動に負荷が加わるようにしたことを特徴とする、請求項１または２の天井走行車。