JP3097215B2

JP3097215B2 - リニア式カプセル型走行装置

Info

Publication number: JP3097215B2
Application number: JP03242859A
Authority: JP
Inventors: 友二藤沢; 修荒木; 俊郎合力; 崇三砂; 文一栩山; 嘉章浅野
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JPH0564310A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地上および地下のパ
イプラインを利用して、物資を効率良く、高速で搬送す
るための物流用のリニア式カプセル型走行装置に関する
ものである。

【０００２】小荷物、鉱石およびゴミ等種々の物資を運
搬する物流システムとして、パイプラインを利用したカ
プセル・パイプライン輸送システムが注目されている。
このシステムは、物流センターと配送センターとの間
等、複数地点間に敷設されたパイプライン内を、物資を
収納したカプセルを移送させて物資を目的地まで搬送す
るものである。

【０００３】このような、カプセル・パイプライン輸送
システムの従来技術として、気送式のカプセル型走行シ
ステムが既に開発されている。このシステムは、大型の
ブロワによる気流によってパイプ内のシール付きのカプ
セルを走行させ、前記カプセルに積載した物資を、前記
カプセルと共に目的地まで搬送するものである。

【０００４】また、トンネル内にリニア列車を走行さ
せ、積載した物資をリニア列車と共に目的地まで自動で
搬送させるシステムも、注目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気送式のカプセル型走行システムには、下記の欠点があ
る。パイプ内において、カプセルを高速で走行させる
ため、シール材が磨耗しやすく、カプセルの推進力が低
下しやすかった。パイプの曲管部では、カプセルのシ
ール性が落ちやすいため、パイプの曲率を、大きくする
必要がある。（50D 〜100D、D は管径)。カプセルを
走行させるために、パイプラインの全長に渡って高速で
空気を流さなければならないため、大きな圧損が生じ
る。しかも、長距離を搬送する場合には、一定間隔毎
に、ブースター・ステーションが必要となり、大規模な
動力および設備が必要である。カプセル体を発射させ
る場合に、大きな圧力ドロップが生じるために、カプセ
ルを連続で発射できない。カプセルの速度を高速にす
る場合、カプセルの速度以上に空気の流速を上げる必要
があるが、流速の二乗で圧損が増大するため、カプセル
の速度を10〜20ｍ／sec 以上の高速にすることは、膨大
なエネルギを必要とし、困難があった。カプセルを戻
すために、パイプラインの両端にブロワステーションが
必要であった。

【０００６】一方、リニア列車には、下記の欠点があ
る。トンネルを構築してから人間が入り、ガイド付き
のリニアモータまたはリアクションプレートを敷設する
必要があるため、トンネルを大きくする必要があった。
敷設するにあたっては、リニアモータとリアクション
プレートとの隙間が狭いため、精度を要し、工事期間が
長くなる。

【０００７】従って、この発明の目的は、物資を高速で
効率良く搬送することができる物流用のリニア式カプセ
ル型走行装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、鋼管からな
るパイプと、前記パイプの内周面に前記パイプの長手方
向に、所定間隔毎に同一直線状に連設された、複数個の
リニア誘導モータと、前記リニア誘導モータの両側面に
配設されたガイドとからなるリニアチューブと、前記ガ
イドと嵌合する溝が長手方向に設けられ、前記溝の上面
にリアクションプレートが設けられた、前記パイプの内
周面に接触する車輪を介して前記パイプ内を前記リニア
誘導モータに案内されて走行自在のリニアカプセルとか
らなることに特徴を有するものである。リニア誘導モー
タをパイプの内面に設置しガイドとすることで走行を容
易になしえることができる。

【０００９】次に、この発明を図面を参照しながら説明
する。図１は、この発明の物流用リニア式カプセル型走
行装置を使用したカプセル・パイプライン輸送システム
の全体構成を示す斜視図、図２は、ローディング装置お
よびアンローディング装置を示す斜視図である。図面に
示すように、カプセル・パイプライン輸送システムは、
共同溝14内に設けられた、直線部、曲率部（以下、「ベ
ンド部」という）15からなるリニアチューブ２と、分岐
装置16と、リニアチューブ２によって結ばれた集積所20
と、リニアチューブ２内を走行するリニアカプセル５
と、集積所20内に設けられた、ローディング装置26およ
びアンローディング装置27で構成されている。

【００１０】図３はこの発明の１実施態様を示す断面
図、図４はリニアチューブを示す一部断面斜視図、図５
はリニアカプセルの走行機構を示す説明図、図６は分岐
装置を示す斜視図である。リニアチューブ２は、断面円
形の鋼管からなるパイプ１と、リニア誘導モータ（リニ
アインダクションモータ＝LINEAR INDUCTION MOTOR）
（以下、「LIM 型モータ」という）４と、ガイド３とか
らなっている。パイプ１の材料として鋼管を用いたの
は、非磁性体からなる管は、高価であり、強度的に鋼管
よりも落ちるからである。また、鋼管であれば、従来の
工法で敷設工事を行うことができる。LIM 型モータ４
は、パイプ１の内周面に、パイプ１の長手方向に、同一
線状に所定間隔をあけて連設されている。LIM 型モータ
４の両側面には、リニアカプセル５をガイドするため
の、断面がＬの字型のガイド３が設けられている。図４
に示すように、LIM 型モータ４は、直接パイプ１に取り
付けずに、ガイド３を介して取り付けられている。ガイ
ド３の作用によって、LIM 型モータ４に直接カプセル５
の力が働かないため、耐久性が向上する。また、ガイド
３にLIM 型モータ４を取り付け、ガイド３をパイプ１に
取り付けることにより、ガイド３の繋ぎを減らすことが
でき、パイプ１内の工事量を減らせ、溶接等の据え付け
工事により自動化ができる。

【００１１】更に、LIM 型モータ４とパイプ１との間に
は、パイプ１の長手方向に、信号用ケーブル13および電
源ケーブル12が設けられている。このように、信号用ケ
ーブル13および電源ケーブル12をLIM 型モータ４とパイ
プ１との間に設けることにより、リニアカプセル５の走
行時に支障が無くなり、信号用ケーブル13および電源ケ
ーブル12をパイプ１の外から穴をあけて引き込む必要が
なくなり、敷設が容易になる。また、パイプ１内からメ
ンテナンスができるため、パイプ１を敷設してからでも
容易にメンテナンスができる。

【００１２】LIM 型モータ４相互間の間隔は、例えば、
パイプ１の水平部では広く、垂直部では狭くなるように
適切に調整することが好ましい。図３に示すように、パ
イプ１の長手方向に同一線状に所定間隔をあけて連設さ
れているLIM 型モータ４は、パイプ１の円周方向に所定
間隔をあけて、３本設けられている。このように、LIM
型モータ４の数を複数本としたのは、リニアカプセル５
に搭載できる荷物は角状である場合が多く、リニアカプ
セル５のカプセル６のデッドスペースを利用して、LIM
型モータ４を取り付けることにより、リニアカプセル５
の積載能力を下げずにリニアカプセル５の推進力の増大
および推力の変動を減らすことができる。これにより、
重量物の輸送および角度の大きな傾斜路の走行が可能と
なる。

【００１３】図５に示すように、LIM 型モータ４相互間
には、リニアカプセル５の位置検知用のセンサ10（近接
スイッチ、磁気サンサ等）と、LIM 型モータ４が直列に
結線された通電区間電源切替え装置21が取り付けてあ
る。

【００１４】リニアカプセル５は、カプセル６と、リア
クションプレート９とからなっている。カプセル６に
は、LIM 型モータ４と嵌合可能な溝８が長手方向に設け
られている。図３に示すように、溝８は３本のLIM 型モ
ータ４と嵌合可能なように、パイプ１の円周方向に所定
間隔をあけて、３つ設けられている。溝８内の底部に
は、所定厚さの、鉄板とアルミニウム板とによって構成
されるリアクションプレート９が取り付けられている。
リアクションプレート９とLIM 型モータ４との間には、
僅かな隙間（3 〜10mm）が形成されている。

【００１５】カプセル６の前部および後部には、走行の
ための５個の車輪７が、カプセル６の周方向に等間隔に
取り付けられており、これにより、リニアカプセル５
は、パイプ１内を走行自在である。また、リニアカプセ
ル５に所定の押しつけ手段を設け、車輪７を外側に向け
て押しつけてもよい。更に、カプセル６には、リニアカ
プセル５の転倒を防ぐための、ガイド３の表面と垂直に
当接するガイドローラ17が取り付けられている。ガイド
ローラ17は、ガイド３の表面に向けて所定の押しつけ手
段によって押し付けられ、伸縮自在となっている。この
ように、ガイドローラ17を伸縮自在にしたため、曲率部
15を通過する際、ガイドローラ17とガイド３との間に隙
間ができず、振動が発生せず、また、ガイドローラ17に
無理な力がかからないため、リニアカプセル５の振動を
解消でき、リニアチューブの曲率を小さくできる。

【００１６】リニアカプセル５は、カプセル６の中に物
資を収納するためのスペースを有している。あるいは、
カプセル６の中に、インナーカプセル19を搭載してもよ
い。そして、カプセル６は、遠隔操作によって解除でき
るロック付き( 例えば、電子ロック) の片ヒンジの開閉
扉18を有している。また、インナーカプセル19も開閉自
在であり、この中に物資が収納される。

【００１７】

【作用】リニアカプセル５の走行原理は、以下の通りで
ある。即ち、LIM 型モータ４に３相交流電流を流して進
行磁界を作り、リアクションプレート９に進行性の渦電
流を発生させて連続的な反発力または吸着力を生じせし
め、リニアカプセル５に連続的な推力を与えて走行させ
る。

【００１８】所定区間 (５〜100m) 毎に区間センサ11お
よび電源切替え装置21( 例えば、サイリスタ) が配設さ
れており、区間センサ11と区間電源切替え装置21によっ
て、リニアカプセル５が通過している区間にのみLIM 型
モータ４に電流が流れるようになっている。

【００１９】リニアカプセル５の速度制御は、センサ10
の検知時間間隔から、リニアカプセル５の速度を求め、
これを基に電流を制御（例えば、PWM 等) することによ
って行う。幾つかの区間に分けてそれぞれが独立した制
御電源25を集積所20に設置し、各区間（加速区間、定速
区間、傾斜区間および分岐部等の区間）に１台のリニア
カプセル５が走行するように発車間隔を設定する。これ
により、リニアカプセル５の速度コントロールが自在に
できる。定速区間では、リニアカプセル５を２台以上走
行させてもよい。ただし、センサ10の信号は各集積所20
に伝送し、常にリニアカプセル５の位置の確認が必要で
ある。リニアカプセル５は、カプセル６を２両以上連結
して走行させることが可能である。個々のカプセル６の
それぞれにLIM 型モータ４から推力を得ることができる
からである。

【００２０】分岐部には図６に示すように、分岐装置16
が設けられている。床部42には、２つのスライド用ガイ
ド35、35が、相互に平行に設けられている。スライド用
ガイド35、35上には、非磁性体からなる板状の基台24が
スライド用ガイド35、35に沿って移動可能に設けられて
いる。基台24上には、直管22および所定の曲率を有する
ベンド管23が、並列して不動に確保されている。28は直
管22およびベンド管23を固定するための治具である。直
管22およびベンド管23は、リニアチューブ１の主ライン
30a 、30b および分岐ライン38と同様の構造となってい
る。基台24の下部には、スクリューネジの雌ネジ36b が
取り付けられている。床部42には、モータ37が設けら
れ、モータ37の回転軸と一体となっているスクリューネ
ジの雄ネジ36a は、スクリューネジの雌ネジ36bに螺合
されている。直管22は、主ライン30a 、30b と同一の径
を有し、且つ、直管22は、主ライン30a 、30b と同一の
軸芯を有している。そして、直管22は、主ライン30a 、
30b とを接続する。ベンド管23は、分岐ライン38および
主ライン30b と同一の径を有している。そして、ベンド
管23は、主ライン30b と分岐ライン38とを接続する。こ
のように、分岐装置16を設けることにより、リニアカプ
セル５は、集積所20を通過することなく、複数の集積所
20間を効率良く移動でき、荷物の配送範囲が広がり、集
積所20への戻りラインおよび待機ライン（リニアチュー
ブ２）への進入が容易となる。

【００２１】スクリューネジの雄ネジ36a を回転するこ
とにより、基台24がスライド用ガイド35、35の作用によ
って、図３中に矢印によって示す方向に水平に移動す
る。そして、図３に示すように、ベンド管23が主ライン
30b と分岐ライン38とを接続する位置にあるときは、直
管22は非接続状態にある。一方、直管22が主ライン30a
と30b とを接続する位置にあるときは、ベンド管23は非
接続状態にある。

【００２２】直管22およびベンド管23の管端部の、主ラ
イン30a 、30b または分岐ライン38の管端部との接合部
は、水平移動するために僅かに隙間ができている。ま
た、その水平移動によって、直管22およびベンド管23の
管端部は、主ライン30a 、30bまたは分岐ライン38の管
端部と接触する。そのため、直管22およびベンド管23の
管端部には、補強材39が取り付けてある。また、直管22
およびベンド管23の磁化コイル３は、主ライン30a 、30
b の電源ケーブル12に繋がっている。

【００２３】分岐装置16の直管22およびベンド管23の水
平移動は、集積所20からの信号と、リニアカプセル５の
位置検知サンサ10からの信号により、予め、直管22によ
って主ライン30a と30b とを接続し、または、ベンド管
23によって主ライン30aと分岐ライン38とを接続し、そ
して、ブレーキ付きモータ37を停止してロックする。直
管22およびベンド管23と、主ライン30a、30b および分
岐ライン38との位置合わせは、スクリューネジ36a 、36
b 、モータ37およびリミット40、40で構成され、制御装
置41によって行われる。また、分岐方向に合わせてベン
ド管23の角度（曲率）を設定しておけば、いかなる方向
にも分岐できる。

【００２４】パイプ１の曲率部15は、リニアチューブ２
のガイド３と、リニアカプセル５のガイドローラ17を押
しつけ手段によって外側に向けて押しつけるか、または
ローラ径を大きくすることにより、その曲率を小さくす
ることができる。

【００２５】リニアカプセル５の制動は、電流を下げ、
電源を切り替えて逆方向に進行磁界を掛けて停止させ
る。正確に停止させる場合には、リニアカプセル５を十
分に減速させてから、上下動可能なストッパ32によっ
て、制動・停止させる。図２に示すように、集積所20内
では、リニアチューブ２の上半分が開放されており、ロ
ーディング装置26およびアンローディング装置27は、集
積所20に到着したリニアカプセル５に電気的に制動を掛
け、緩衝付きのストッパ32で停止させ、積載物の積卸し
を行う。図２において、31は磁気シールドリング、33は
吸着装置、34は３軸移動装置である。

【００２６】また、リニアチューブ２のパイプ１は断面
円形に限らず、断面が角型のパイプを使用してもよい。

【００２７】

【発明の効果】この発明は上述したように構成されてい
るので、下記に示す工業上有用な効果が得られる。 (1) リニアチューブ２は、LIM 型モータ４、ガイド３、
電源ケーブル12、信号用ケーブル13、センサ10等の取付
けを、工場でできるので、敷設現地では、従来のパイプ
ラインの敷設と同様の簡便さで施工でき、作業工程での
調整をほとんど必要とせず、工事の短縮化が可能であ
る。 (2) LIM 型モータ４の電源を切り替えて、進行磁界を逆
にすると、リニアカプセル５は逆方向に走行できるた
め、往復用に特に設備を必要としない。 (3) 非接触式のリニアモータを利用することによって、
リニアカプセルの構造が簡素化し、パイプとリニアカプ
セルとの接触部分が車輪のみと少なく、メンテナンスが
容易となり、高速化が可能である。また、ケーブルの機
器をリニアチューブ内に配設しているため、内部からメ
ンテナンスが可能である。 (4) リニアカプセルを走行させるのに、電気で直接行っ
ているため効率が良く、また、長距離電送が容易にでき
るため、長距離走行が可能となる。 (5) 区間割りし、リニアカプセルが走行している一部の
区間のみ電流を供給しているため、消費電流が少なく経
済的である。 (6) リニアカプセルの位置検知および速度コントロール
ができるため、自動化が容易に行える。 (7) リニアカプセルを所望の位置で正確に停止できるた
め、積荷の積卸しが迅速且つ的確に行える。 (8) パイプを利用したニリアチューブを用いることによ
って、それ自体がリニアカプセルのガイドと保護を兼ね
備えているため、設備が簡素化できる。 (9) ２両以上のカプセルが連結されたリニアカプセルを
走行させることが可能であり、更に、発車間隔をコント
ロールできるため、リニアカプセル輸送を効率良く、大
量輸送できる。 (10)シール材磨耗等による推進力の低下およびベンド部
においてシール性を維持するための加工をする必要がな
く、リニアカプセルが構造的に通過可能な限り、パイプ
の曲率を小さくすることができる。 (11)リアクションプレートが取り付けられたカプセルが
連結されたリニアカプセルに対し、通電区間内で、電力
を増加せずにリニアカプセルの推力を増加でき、容易に
カプセルの増加および連結ができ、輸送量の増加が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】物流用リニア式カプセル型走行装置を使用した
カプセル・パイプライン輸送システムの全体構成を示す
斜視図

【図２】ローディング装置およびアンローディング装置
を示す斜視図

【図３】この発明の１実施態様を示す横断面図

【図４】リニアチューブを示す一部断面斜視図

【図５】リニアカプセルの走行機構を示す説明図

【図６】分岐装置を示す斜視図

【符号の説明】

１パイプ２リニアチューブ３ガイド４ LIM 型モータ５リニアカプセル６カプセル７車輪８溝９リアクションプレート 10 センサ 11 区間センサ 12 電源ケーブル 13 信号用ケーブル 14 共同溝 15 曲率部 16 分岐装置 17 ガイドローラ 18 開閉扉 19 インナーカプセル 20 集積所 21 区間電源切替え装置 22 リニアチューブの直管 23 リニアチューブのベンド管 24 基台 25 制御電源 26 ローディング装置 27 アンローディング装置 28 治具 30a 、30b 主ライン 31 磁気シールドリング 32 ストッパ 33 吸着装置 34 ３軸移動装置。 35 スライド用ガイド 36a スクリューネジの雄ネジ 36b スクリューネジの雌ネジ 37 モータ 38 分岐ライン 39 補強材 40 リミット 41 制御装置 42 床部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三砂崇東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者栩山文一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者浅野嘉章東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平３−103006（ＪＰ，Ａ) 特開平１−152949（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 13/03 - 13/10 H02K 41/02 - 41/03 B65G 54/00 - 54/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管からなるパイプと、前記パイプの内
周面に前記パイプの長手方向に、所定間隔毎に同一直線
状に連設された、複数個のリニア誘導モータと、前記リ
ニア誘導モータの両側面に配設されたガイドとからなる
リニアチューブと、前記ガイドと嵌合する溝が長手方向
に設けられ、前記溝の上面にリアクションプレートが設
けられた、前記パイプの内周面に接触する車輪を介して
前記パイプ内を前記リニア誘導モータに案内されて走行
自在のリニアカプセルとからなることを特徴とするリニ
ア式カプセル型走行装置。