JP4081836B2 - 搬送車走行システム - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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