JP4081836B2 - 搬送車走行システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動化工場内で部品などの搬送を担う搬送車走行システムに関し、特に、搬送車の駆動電力が、非接触給電機構により与えられる搬送車走行システムにおいて、この非接触給電機構を構成する一次給電線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
工場内の搬送車としては、通常のモータと車輪を備え、床に設けられたガイドに沿って各地点に部品等を供給する自走式搬送車等が提案されている。この無人駆動による搬送車は、工場の自動化には欠かせない技術要素となっていることから、研究、開発が活発に続けられており、今日では、各工場のニーズに適合するような形態を備え、かつ効率的で高性能な搬送車が各種提供されている状況にある。このような搬送車の中には、コイルを備えた搬送車と永久磁石を備えた走行軌道とを主な構成要素とし、これらコイルと永久磁石による磁気反発力及び吸引力を利用して推進力を得る搬送車なども提供されている。
【0003】
上記のコイルと永久磁石の構成からなる搬送車は、いわゆるリニアモータカーと同様な原理で走行、停止がなされるものである。その仕組みを簡単に説明すると以下のようになる。コイルは搬送車の下部に設けられ、これに電流を流すことによって、そのコイル外部に磁界を形成する。この磁界と走行軌道上のN極とS極が交互に配置された永久磁石の磁界との間には、それらの相互作用により反発力及び吸引力が生じ、これが推進力として転化されるようになされているものである。また、搬送車の走行軌道上の位置は、該搬送車上に設けられた磁極検出器とパルスエンコーダのフィードバックによってサーボ制御される。ここで、磁極検出器とは、例えば、ホール素子等が利用されたものであって、これにより走行軌道上の永久磁石の磁極を検出可能とされているものである。一方、エンコーダはタッチローラ式等のものが利用される。このようなリニアモータ式搬送車を利用すれば、電気制御方式による高い応答性等の様々な利点を得ることができる。なお、このように搬送車が走行する走行軌道、搬送車への給電を可能にする仕組み等の構成全体を、本明細書においては、搬送車走行システムとよぶことにする。
【0004】
ところで、搬送車のコイルに電流を供給するためには、図4に示すような、給電ユニット1及び一次給電線2を備えた非接触給電機構が用いられる。給電ユニット1は、断面がE字形状の磁性体コア3を主体に形成されており、その磁性体コア3の空隙部には、2本の一次給電線2が収まるように配置されている。この磁性体コア3には、一次給電線2と向かい合うように二次巻線4が巻き付けられ、かつこの二次巻線4の延長端には、前記した搬送車のコイルが接続された状態とされている。このような構成において、一次給電線2に電流を流すと、その周囲には磁界が発生し、この磁界すなわち磁力線が二次巻線4を貫くことにより、二次巻線4に誘導起電力を発生させる。このように発生した誘導起電力は整流され、安定化電源回路を通ることにより、一旦直流電流に変換される。その後、インバータ等を介してリニアモータ一次側へ電流が供給され、先述したように搬送車の走行を可能ならしめるものとしている。ちなみに、この電流の強さは、二次巻線4の巻数及び磁性体コア3の透磁率等により影響される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような非接触給電機構を搭載した搬送車においては、一次給電線2についての問題点があった。一次給電線2は、図5に示すように、走行軌道に沿った方向でかつ水平方向に張り出された複数の支持梁5によって張力を与えられ、直線状となるように配置されている。また、この一次給電線2の材質は、銅等の金属導線が用いられている。しかし、一次給電線2自身の自重や、電流を流すことによる熱変形等の要因により、図6に示すように、一次給電線2が支持梁5間において垂れ下がってしまうことがあった。このような状況になると、給電ユニット1を構成する磁性体コア3や二次巻線4に一次給電線2が接触してしまい、両者の短絡によって装置停止や故障を招いてしまう可能性を抱えていた。
【0006】
また、一般的に上記のような一次給電線2と二次巻線4との相対的な距離は、二次巻線4に誘導される電圧の大小に大きく影響する。したがって、一次給電線2のたわみが発生した場合には、さきに記したような装置停止という最悪の状態までには至らずとも、二次巻線4に発生する誘導起電力に変化を生じさせ、その結果搬送車の安定した走行の障害となる可能性があった。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、搬送車走行システムにおいて、その非接触給電機構を構成する一次給電線において、たわみを発生させることなく、搬送車への安定したエネルギ供給を行えるような搬送車走行システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段をとった。すなわち、本発明の搬送車走行システムは、物資等を運搬する搬送車と、該搬送車が走行する走行軌道とを備えてなり、前記走行軌道には、該走行軌道に沿った方向に一次給電線が設けられるとともに、前記一次給電線に電流を流したときに誘導起電力が発生する二次巻線を備えた給電ユニットが前記搬送車に設けられ、該給電ユニットから前記搬送車に搭載された搬送車駆動手段に電力を供給するようにした搬送車走行システムにおいて、前記一次給電線は、複数の導電性パイプが連結された構成とし、前記二次巻線との相対的な位置関係が前記走行軌道のどの地点においても一定の状態とされていることを特徴とするものである。
【0009】
これによれば、走行軌道に沿った方向に設けられた一次給電線は、複数の導電性パイプが連結された構成とされていることから、走行軌道の全長にわたって、たわみが発生することがない。したがって、一次給電線と二次巻線との相対的な位置関係を、走行軌道のどの地点においても一定の状態とすることが可能となる。
【0010】
また、前記複数の導電性パイプは、それぞれ連結部が螺着することにより連結されていることから、前記複数の導電性パイプの各々の連結は確実に行われることとなる。そして、連結部が、導電性パイプの外径と等しい円筒形状とされて、導電性パイプの内面に螺着されているので、この一次給電線である導電性パイプと二次巻線との相対的な位置関係は、連結部においても一定な状態を保つことが可能となる。
【0011】
さらに、前記複数の導電性パイプは、それぞれ溶接手段により連結されていることから、これによっても前記複数の導電性パイプの各々の連結は確実に行われることとなる。また、この溶接手段により繋がれた継手部分は、削り加工等により、導電性パイプの外径と等しくなるように連結されているので、この一次給電線である導電性パイプと二次巻線との相対的な位置関係は、連結部分においても一定な状態を保つことが可能となる。
【0012】
最後に、前記複数の導電性パイプは絶縁被覆されていることから、作業員等が万一この導電性パイプに触れるようなことがあっても感電することがない。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下では本発明に係る実施の形態について図を参照して説明する。ここで、従来例にて説明した給電ユニット等に付した符号で、本実施形態においても同一の対象を指示するものは、同一符号を付して説明することとする。
【0014】
図1において、符号6は一次給電線となる銅パイプ(導電性パイプ)を示している。銅パイプ6は、市場にて簡単に入手可能な銅の引抜管を使用しており、その外周には絶縁被覆Sが形成されている。この絶縁被覆Sは、塩化ビニール等により銅パイプ6の周囲全体を覆うようになされているものである。また、図1に示すように、銅パイプ6は、その両端に螺着手段を利用した連結部7がそれぞれ設けられており、これにより複数の銅パイプ6が連結されるようになされている。
【0015】
連結部7は、略円筒形状のメス用コネクタ(螺着手段)8、オス用コネクタ(螺着手段)9により構成されている。メス用コネクタ8の一端には銅パイプ6の内径に等しい外径をもつ雄ネジ部8a、他端にはその内面に突起部8bを備えた凹部8cを備えている。また、この凹部8cが設けられている円筒の外表面は、銅パイプ6と同じ外径をもつように構成されているものである。加えて、この外表面にも、先述したような絶縁被覆S′が形成されている。
【0016】
一方、オス用コネクタ9の一端には上記と同様な雄ネジ部9a、他端には先述した凹部8cと嵌合可能とされ、かつその嵌合時に突起部8bと位置的に対応した溝部9b及び鍵穴部9cを備えた凸部9dを備えている。また、銅パイプ6両端の内面側には、雄ネジ部8a、9aが螺着可能とされるような雌ネジ部6a、6aが形成されている。
【0017】
銅パイプ6同士の連結は、これらメス用コネクタ8とオス用コネクタ9それぞれに設けられている雄ネジ部8a、9aと銅パイプ6内面に形成された雌ネジ部6a、6aとが螺着されるとともに、メス用コネクタ8の凹部8cとオス用コネクタ9の凸部9dが嵌合されることによってなされる。また、この凹部8cと凸部9dの嵌合は、突起部8bと溝部9bとの位置が対応するようにはめ込みがなされた後に、メス用コネクタ8とオス用コネクタ9の両者を捻るようにして鍵穴部9cに突起部8bが係合するようになされる。このことにより、容易には離間することのない連結部7を得ることが可能となる。また、凹部8cが形成された円筒の外表面は、銅パイプ6と同じ外径をもつように構成されているから、連結部7を含めて銅パイプ6の外径は、その全長に渡ってどの地点でも等しいこととなる。
【0018】
上記のような銅パイプ6は、図2に示すように、走行軌道10の側面10aから水平内側に張り出した複数の支持梁5先端に固定されている。これら支持梁5は、走行軌道10の両側面10a、10aに設けられ、そのそれぞれにおいて鉛直方向に2列設けられている。したがって、銅パイプ6は走行軌道10に沿った方向に、その走行軌道10の片方の側面10aに2本づつ、両側面10a、10aで都合4本設けられていることになる。走行軌道10には、その他その軌道の延在する方向に、複数の永久磁石11、11、…が設けられている。これらの永久磁石11は、走行軌道の延在する方向に、N極、S極の表面が交互に並ぶように配置されるものである。
【0019】
一方、搬送車12は、基台の下面に電流が供給されるコイル13が備えられている。本実施形態の搬送車駆動手段は、このコイル13とさきの永久磁石11とにより構成されているものである。このとき、コイル13はリニアモータの一次側として働くこととなる。また、搬送車12には、走行軌道10の上面を捕らえる回転自在とされた車輪14を備えている。また、搬送車12の両側方には、さきの銅パイプ6を覆うように、断面がE字形状とされた磁性体コア3と二次巻線4とを備えた給電ユニット1が設けられている(図4参照)。このうち二次巻線4はコイル13と電気的に結合された状態、具体的には結線された状態とされている。
【0020】
この給電ユニット1と銅パイプ6との位置関係は、銅パイプ6が先述の通り走行軌道10の片側面10aに2本設けられていたことから、断面E字形状の磁性体コア3の2つの空隙部に銅パイプ6が配置されるようになされている。二次巻線4は、そのE字形状の中央に形成されている。また、搬送車12にはガイドローラ15が設けられており、これが走行軌道10のガイド16に噛み合いつつ転動することによって、搬送車12の走行軌道10上の走行を案内するものとなっている。そして、搬送物Lは、このような走行及び給電の機構の上部に載置されることになる。
【0021】
上記の構成となる搬送車走行システムの動作を以下に説明する。まず、一次給電線である銅パイプ6に高周波電流を供給し、二次巻線4に誘導起電力を生成する。この誘導起電力は、図示しない整流回路、定電圧回路を経て安定した直流電流に変換され、搬送車12に搭載されたコイル13(リニアモータ一次側)用の電源として使用されるのを初め、その他の機材の駆動に使用される。
【0022】
このとき、コイル13と、走行軌道10上のN極、S極と交互配置された永久磁石11は、通常のACサーボモータと同様に、図示しないエンコーダのA相、B相、Z相の各出力と指令のパルス列との間で、位置、速度のフィードバック制御が行われる。また、別途設けた図示しない磁極検出器からのU、V、Wの各相磁極位置信号に基づき、コイル13各相巻線へ2/3π位相差の電圧信号を順次供給し、走行軌道10の永久磁石11の配列に同期して一次側起磁力を切り換えて走行を継続する。
【0023】
このような搬送車走行システムの動作において、一次給電線は銅パイプ6により構成されていることから、その断面二次モーメントが大きいため曲がりにくく、かつ中空とされたパイプであることから重量も軽量なものとなっている。したがって、走行軌道10の全長にわたってたわみが発生せずに、銅パイプ6と搬送車12の二次巻線4との相対的な位置関係を、走行軌道10の全長のどの地点においても一定に保つことが可能となる。このことは、銅パイプ6と二次巻線4との短絡による装置停止又は故障等が発生する懸念を完全に払拭するとともに、常に同一の条件で二次巻線4に起電力を誘導することが可能となることから、搬送車12の走行を安定したものとすることができる。
【0024】
また、銅パイプ6はメス用コネクタ8、オス用コネクタ9により連結されており、そのうちメス用コネクタ8の円筒外表面は、銅パイプ6と同じ外径をもつように構成されていることから、連結部7においても上記したような銅パイプ6と二次巻線4との相対的な位置関係を一定に保つことが可能とされている。このことにより、連結部7においても、搬送車12の走行を安定したものとすることができる。
【0025】
さらに、銅パイプ6は、その外周には絶縁被覆Sが形成されていることから、作業員等が万一この銅パイプ6に触れるようなことがあっても、感電するようなことはなく、安全な作業環境を提供することが可能となる。
【0026】
なお、本実施形態においては、リニアモータ式の搬送車走行システムにおける非接触給電機構について言及したが、本発明はこのことに限定されるものではない。例えば、本発明は、走行レールをガイドとし、搬送車に搭載された通常のモータにより搬送車のタイヤを直接駆動して走行するようになされた搬送車走行システムにも適用することができる。具体的には、銅パイプ6を走行レールに沿って設けるとともに、搬送車に給電ユニット1を設けることによって、上述の非接触給電機構を構成し、これにより上記モータに電力を供給するようなものであってもよい。また、その他に考えられる案内機構や、駆動機構等を備えた搬送車走行システムであっても、それが一次給電線と二次巻線を備えた給電ユニットとを構成要素とする非接触給電機構が設けられているものであれば、本発明に係る銅パイプ6を利用することが有効なことはいうまでもない。
【0027】
また、本実施形態に示された銅パイプ6の設置数量、銅パイプ6と給電ユニット1との配置関係等の形態についても、これにより本発明が限定されるものではない。例えば、図3に示すように、磁性体コア3を断面E字状とするものではなく、断面コの字状磁性体コア30とし、銅パイプ6はその空隙部に1本のみ配置するようなものとしてもよい。また、これに伴い二次巻線40も、その配置位置が先述の実施形態と対比して変更されることは当然である。
【0028】
さらに、本実施形態における銅パイプ6は、引抜加工されたものとされていたが、本発明は特にこのことにこだわるものではない。つまり、銅パイプ6は、引抜に依らないその他の加工法によって形成されたものであっても一向に構わない。また、このような銅パイプ6に代えて、導電性の材質で構成された中空のパイプを利用することも可能である。
【0029】
加えて、本実施形態においては、連結部7が、メス用コネクタ8及びオス用コネクタ9から構成された形態となっているが、本発明はこの構成に特に限定されるものではない。例えば、銅パイプ6同士の端面を突き合わせ、その突き合わせ部を溶接したものであってもよい。この際、この溶接による連結部7を含めて、銅パイプ6の外径を、その全長に渡ってどの地点でも等しいものとするためには、当該連結部7の余盛り肉を、グラインダー等で削り加工しておけばよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による搬送車走行システムによれば、一次給電線として、複数の導電性パイプを連結した構成としたことから、走行軌道の全長にわたって一次給電線がたわむことなどがないため、一次給電線と二次巻線との相対的な位置関係を、走行軌道のどの地点においても一定の状態とする事が可能となる。したがって、一次給電線と二次巻線との間の電磁効果、すなわち二次巻線に誘導起電力を発生させる条件は常に一定状態に保たれることになり、搬送車の安定した走行が可能となる。
【0031】
また、前記複数の導電性パイプは、それぞれ螺着手段により連結されていることから、前記複数の導電性パイプの各々の連結は確実に行われ、システム運用中に、導電性パイプ同士が容易に離間することなどがない。さらに、この螺着手段に用いられるコネクタが、導電性パイプの外径と等しい円筒形状とされていれば、この一次給電線である導電性パイプと二次巻線との相対的な位置関係は連結部においても一定な状態を保つことが可能となる。したがって、連結部を含めた走行軌道の全長にわたって、一次給電線と二次巻線との先述の電磁効果のゆらぎ等が発生することがないため、走行軌道のあらゆる地点において搬送車の安定した走行が可能となる。
【0032】
さらに、前記複数の導電性パイプは、それぞれ溶接手段により連結されているものであってもよい。これによっても前段に記した効果を同様に享受することが可能となる。
【0033】
最後に、前記複数の導電性パイプは絶縁被覆されていることから、作業員等が万一この導電性パイプに触れるようなことがあっても感電することがない。したがって、この搬送車走行システムを導入した工場などの作業環境を安全に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態における一次給電線を示す正面図である。
【図2】 本実施形態における搬送車及び走行軌道を示す正面図である。
【図3】 一次給電線と二次巻線との相対的な位置関係の一例を示す拡大正面図である。
【図4】 一次給電線と二次巻線との相対的な位置関係の一例を示す拡大正面図である。
【図5】 従来例における一次給電線の設置状況を示す斜視図である。
【図6】 従来例における一次給電線の設置状況を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 給電ユニット
4、40 二次巻線
6 銅パイプ(導電性パイプ)
7 連結部
8 メス用コネクタ(螺着手段)
9 オス用コネクタ(螺着手段)
10 走行軌道
11 永久磁石(搬送車走行手段)
12 搬送車
13 コイル(搬送車駆動手段)
S、S′ 絶縁被覆
Claims (4)
- 物資等を運搬する搬送車と、
該搬送車が走行する走行軌道とを備えてなり、
前記走行軌道には、該走行軌道に沿った方向に一次給電線が設けられるとともに、
前記一次給電線に電流を流したときに誘導起電力が発生する二次巻線を備えた給電ユニットが前記搬送車に設けられ、
該給電ユニットから前記搬送車に搭載された搬送車駆動手段に電力を供給するようにした搬送車走行システムにおいて、
前記一次給電線は、複数の導電性パイプが連結された構成とし、前記二次巻線との相対的な位置関係が前記走行軌道のどの地点においても一定の状態とされていることを特徴とする搬送車走行システム。 - 請求項1記載の搬送車走行システムにおいて、
前記複数の導電性パイプは、該導電性パイプと外径が略等しい連結部がそれぞれの内面に螺着することにより連結されていることを特徴とする搬送車走行システム。 - 請求項1記載の搬送車走行システムにおいて、
前記複数の導電性パイプは、それぞれ溶接手段により、連結部分の外径が略等しくなるようにして連結されていることを特徴とする搬送車走行システム。 - 請求項1から3のいずれかに記載の搬送車走行システムにおいて、
前記複数の導電性パイプは、絶縁被覆されていることを特徴とする搬送車走行システム。
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