WO2022264371A1 - リニア搬送装置 - Google Patents

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roller
carriage
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linear
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拓馬 中村
伸 酒井
正興 岩瀬
一彦 福島
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三菱電機株式会社
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G54/00—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for
    • B65G54/02—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for electrostatic, electric, or magnetic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61B—RAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B65G35/00—Mechanical conveyors not otherwise provided for
    • B65G35/06—Mechanical conveyors not otherwise provided for comprising a load-carrier moving along a path, e.g. a closed path, and adapted to be engaged by any one of a series of traction elements spaced along the path

Definitions

  • the present disclosure relates to a linear transfer device that moves a transfer carriage along tracks defined by rails.
  • a linear transport device is a device in which a carriage moves along a track defined by rails.
  • the rail is fixed, for example, to a base.
  • a stator provided on the base and a mover provided on the carriage constitute a linear motor.
  • the carriage moves along the track by the thrust generated in the mover by controlling the energization of the stator or the mover.
  • the rotating shaft extending from the transfer carriage is used as the center for supporting the transfer carriage's own weight, maintaining the positional relationship between the stator and the mover, and restricting the movement of the transfer carriage in directions other than along the track.
  • a structure in which a rail is sandwiched between rotating rollers is adopted.
  • the curvature of the track along which the transport cart moves may change.
  • the track includes a straight track portion along which the carriage moves linearly and a curved track portion along which the carriage moves in a curved line.
  • the curved track portion may have different curvatures.
  • Patent Literature 1 discloses a configuration in which the rollers are movable and a biasing means is provided to press the rollers against the rail while making the distance between the rollers variable, thereby preventing a gap between the rollers and the rail. ing.
  • Patent Document 1 With the technology disclosed in Patent Document 1, it is necessary to attach a mechanism that enables the movement of the urging means and the rollers to the carrier, which increases the weight of the carrier. On the other hand, if the width of the rail is changed according to the curvature of the track, it becomes difficult to design, manufacture, assemble and inspect the rail and base.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and provides a linear transfer apparatus that can move a transfer carriage on a track including a curved track without changing the rail width, and that can suppress an increase in the weight of the transfer carriage. for the purpose.
  • a linear transfer apparatus includes a carriage and a first rotary shaft that rotates about a first rotation axis that extends from the carriage along a first direction. and a second roller that extends from the carriage and rotates about a second rotation axis forming an acute angle with the first rotation axis, and is sandwiched between the first roller and the second roller.
  • a rail extending along a track on which the carrier moves.
  • the rail has a first contact portion that contacts the first roller to restrict movement of the carriage in a direction in which the rail extends and in a second direction perpendicular to the first direction, and a contact portion that contacts the second roller. and a second abutment portion in contact with and parallel to the second axis of rotation, and the rail includes a portion where the curvature of the track along which the carriage moves is different from other portions.
  • a linear transport device that can move a transport vehicle on a track including a curved track without changing the rail width and that can suppress an increase in the weight of the transport vehicle.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a linear transport device according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of the linear transfer device shown in FIG. 1; Diagram for conceptually explaining the difference in rail width between the straight track section and the curved track section Sectional view of the linear transfer device according to the first embodiment
  • Sectional view of a linear transport device according to Modification 1 of Embodiment 1 Cross-sectional view of a linear transfer device according to a comparative example Sectional view of a linear transport device according to Modification 2 of Embodiment 1
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a linear transport device according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • the expressions of up, down, left, and right in the following description indicate up, down, left, and right on the page of FIG.
  • the linear transfer device 300 includes a base 200 , a transfer carriage 100 and rails 10 .
  • a rail 10 to be described later is fixed to the base 200 .
  • a stator 11 is provided on the side surface of the base 200 .
  • a position detector 12 is provided on the base 200 .
  • the rail 10 is fixed to the base 200.
  • the rail 10 extends along a track on which the carrier 100 moves while being sandwiched between main rollers 2 and 3 and an inclined roller 6, which will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view of the linear transport device shown in FIG. In FIG. 2, a base, a mover, and a position detection target are omitted. As shown in FIG. 2, the rail 10 is formed in a shape extending along the track. The rail 10 has a straight track portion 101 having a straight track and a curved track portion 102 having a curved track.
  • the rail 10 is formed with grooves 13 into which the main rollers 2 and 3, which will be described later, are fitted. Groove 13 extends along the track. The inner surface of the groove 13 serves as a first contact portion with which the main rollers 2 and 3 come into contact.
  • the rail 10 is formed with an inclined surface 14 with which an inclined roller 6, which will be described later, abuts. The inclined surface 14 extends along the track. The inclined surface 14 serves as a second contact portion with which the inclined roller 6 contacts, and restricts movement of the carriage 100 in a second direction perpendicular to the vertical direction, which is the direction in which the rail 10 extends and the first direction. .
  • the carriage 100 includes a main structure 1. An object to be moved along the trajectory is placed or fixed on the main structure 1 .
  • the main structure 1 is provided with a front main roller shaft 4 extending along a first direction.
  • the main structure 1 is provided with a front main roller 2 rotating around a front main roller shaft 4 .
  • the first direction is downward from the main structure 1 .
  • the front main roller 2 has a shape in which the bottom surfaces of truncated cones are joined to each other, and fits into the groove 13 formed in the rail 10 .
  • the front main roller 2 rotates on the inner surface of the groove 13 .
  • the inner surface of the groove 13 is a rolling surface on which the front main roller 2 rolls.
  • the main structure 1 is provided with a rear main roller shaft 5 extending from the main structure 1 along the first direction.
  • the main structure 1 is provided with a rear main roller 3 that rotates about a rear main roller shaft 5 .
  • the rear main roller 3 has a shape in which the bottom surfaces of truncated cones are joined to each other, and fits into the groove 13 formed in the rail 10 .
  • the rear main roller 3 rotates on the inner surface of the groove 13 .
  • the inner surface of the groove 13 is a rolling surface on which the rear main roller 3 rolls.
  • the vertical movement of the carriage 100 is restricted. Further, the front main roller 2 and the rear main roller 3 contact the inner surface of the groove 13 to restrict the leftward movement of the carriage 100 .
  • the shapes of the front main roller 2 and the rear main roller 3 are not limited to the shapes shown in FIGS. Just do it. Also, the front main roller 2 and the rear main roller 3 are simply referred to as main rollers 2 and 3 without distinguishing between them. Also, the front main roller shaft 4 and the rear main roller shaft 5 are simply referred to as the main roller shafts 4 and 5 without distinguishing between them.
  • the main rollers 2, 3 are the first rollers.
  • the main roller shafts 4 and 5 are first rotating shafts. The position along the vertical direction of the inner surface of the groove 13 with which the main rollers 2 and 3 abut is constant on the rail 10 .
  • the direction from the rear main roller 3 to the front main roller 2 that is, the direction toward the depth of the page in FIG. Let the direction be backward.
  • the main structure 1 is provided with an inclined roller shaft 7 that extends from the main structure 1 and forms an acute angle ⁇ with the main roller shafts 4 and 5 .
  • the main structure 1 is provided with an inclined roller 6 rotating about an inclined roller axis 7 .
  • the inclined roller 6 abuts the inclined surface 14 of the rail 10 .
  • the inclined roller shaft 7, the side surface of the inclined roller 6, and the inclined surface 14 are parallel to each other.
  • the inclined roller shaft 7 is the second rotating shaft.
  • Inclined roller 6 is the second roller.
  • the inclined surface 14 is a second contact portion with which the inclined roller 6 contacts.
  • the inclined roller 6 abuts against the inclined surface 14 to restrict the rightward movement of the carriage 100 .
  • a mover 8 is provided on the main structure 1 at a position facing the stator 11 provided on the base 200 .
  • the mover 8 and the stator 11 are magnets or coils, and the mover 8 and the stator 11 constitute a linear motor. By energizing the mover 8 or the stator 11, an electromagnetic force is generated to move the mover 8 along the track, and the carriage 100 provided with the mover 8 moves along the track.
  • a position detection target 9 is provided on the main structure 1 .
  • the position of the carriage 100 on the track is detected by detecting the position detection target 9 with the position detector 12 provided on the base 200 .
  • the position detection target 9 By adjusting the electromagnetic force generated by the linear motor composed of the mover 8 and the stator 11 according to the position of the carrier 100, the speed and position of the carrier 100 can be driven and controlled.
  • the positions at which the position detection target 9 and the position detector 12 are provided may be exchanged.
  • FIG. 3 is a diagram for conceptually explaining the difference in rail width between the straight track portion and the curved track portion.
  • the linear track portion 101 and the virtual curved track portion 102A wider than the curved track portion 102 are shown superimposed on each other so that the width of the rail 10 can be easily understood.
  • the straight track portion 101 is indicated by a dashed line
  • the virtual curved track portion 102A is indicated by a solid line.
  • the width d of the linear track portion 101 is the distance between the position 14a on the inclined surface 14 where the uppermost end of the inclined roller 6 contacts and the position 13a which is the bottom of the groove 13 .
  • the width d of the linear track portion 101 is the distance between the position 14A on the inclined surface 14 where the uppermost end of the inclined roller 6 contacts and the position 13A which is the bottom of the groove 13 .
  • the main rollers 2 and 3 and the inclined roller 6 are in contact with the rail 10 (straight track portion 101) having a width d.
  • the side surfaces of the virtual curved track portion 102A are in contact with the main rollers 2 and 3 and the inclined roller 6, but the width d' of the virtual curved track portion 102A is larger than the width d of the straight track portion 101.
  • the width of the rail 10 is made the same between the straight track portion 101 and the curved track portion, which have different track curvatures, a gap is generated between each roller and the guide rail at the curved track portion. Therefore, when the curvature of the track changes, it is necessary to change the width of the rail 10 between the straight track portion 101 and the curved track portion 102 in order to bring the side surfaces into contact with the main rollers 2 and 3 and the inclined roller 6. .
  • the front main roller 2 comes into contact with the curved track portion 102 and the rear main roller 3 comes into contact with the straight track portion 101 in the vicinity of the connecting portion of the straight track portion 101 and the curved track portion 102 shown in FIG.
  • the width of the rail 10 for maintaining the intersection between the front main roller 2, the rear main roller 3, and the inclined roller 6 and the rail 10 is not constant but varies continuously with the position of the carriage 100. .
  • a buffer curve such as a clothoid curve may be used to smoothly change the track curvature. Even in such a case, the width of the rail 10 changes continuously.
  • the rail 10 is designed and manufactured separately, and assembled so that the multiple parts manufactured separately are connected on the base 200 .
  • the linear track portion 101 and the curved track portion 102 shown in FIG. 2 are manufactured separately.
  • the width of the rail 10 when changing the width of the rail 10 according to the change in the curvature of the track, the width of the rail is uniquely determined by the curvature of the track, and the degree of freedom in designing the rail 10 is reduced. If the width of the rail 10 can be designed independently of changes in the curvature of the track while maintaining the intersections between the main rollers 2, 3 and the inclined rollers 6 and the rail 10, the degree of freedom in design will be improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the linear transport device according to the first embodiment.
  • portions where the curved track portion 102 and the straight track portion 101 are common are indicated by hatching where lines do not intersect each other, and portions where the curved track portion 102 is different from the straight track portion 101 are indicated by hatching.
  • the carriage 100 on the straight track portion 101 is indicated by a broken line, and the carriage 100 on the curved track portion 102 is indicated by a solid line. Also, illustration of the main rollers 2 and 3 is omitted.
  • the tilt angle ⁇ of the tilt roller shaft 7 is used to move the tilt surface 14 along the vertical direction on the curved track portion 102 without changing the width of the rail 10 .
  • the position is changed by ⁇ h.
  • the gap ⁇ x (
  • ) between the inclined roller 6 and the inclined surface 14, which may occur in the curved track portion 102, can be filled, and the inclined roller 6 can be brought into contact with the inclined surface 14.
  • the intersection between the rollers 2, 3 and the inclined roller 6 and the rail 10 can be maintained.
  • the rails 10 can be moved while maintaining the intersections between the main rollers 2, 3 and the inclined rollers 6 and the rails 10. can be designed independently of the track of the carriage 100, and the width of the rail 10 can be the same on all tracks.
  • the gap ⁇ x and the amount of change ⁇ h in the position of the inclined surface 14 along the vertical direction can be expressed by the following equation using the inclination angle ⁇ of the inclined roller shaft 7 .
  • ⁇ h ⁇ x ⁇ tan ⁇ (1)
  • a method of designing the rail 10 will be explained. First, the history of the gap ⁇ x on the track is obtained according to the curvature change of the track of the carriage 100 . Then, a history of the amount of change ⁇ h in the position of the inclined surface 14 along the vertical direction calculated from the gap ⁇ x, the inclination angle ⁇ of the inclined roller shaft 7, and the above equation (1) is obtained, and based on the amount of change ⁇ h A rail 10 is designed.
  • the width of the rail 10 is constant, the design, assembly and inspection of the rail 10 can be facilitated. Since there is no need to provide a mechanism for moving the main rollers 2 and 3 and the inclined rollers 6 on the carriage 100, an increase in the weight of the carriage 100 can be suppressed.
  • the parts of the rail 10, the stator 11, and the position detector 12 are arranged in the plane facing the carriage 100 in the base 200 as well. should be densely arranged. If the width of the rail 10 is not constant, it is difficult to predict the area where the parts can be arranged on the base 200, which complicates the design, assembly, and inspection of the dense arrangement of parts. Areas where parts can be placed on 200 are easy to predict, and design, assembly and inspection are facilitated.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a linear transfer device according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • the height along the vertical direction of the rail 10 may be made constant between the linear track portion 101 and the curved track portion 102 in the region other than the inclined surface 14 .
  • the height is also partly constant.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a linear transport device according to a comparative example.
  • a part of the inclined roller 6 protrudes from the inclined surface 14 and is not in contact with the inclined surface 14 depending on the position of the carriage.
  • the portion of the inclined roller 6 that abuts on the inclined surface 14 wears faster, causing rattling or the like between the inclined surface 14 and the inclined roller 6, which hinders the smooth movement of the carriage 100. may be lost.
  • FIG. 4 by keeping the entire inclined roller 6 in constant contact with the inclined surface 14, partial wear of the inclined roller 6 is prevented, and smooth movement of the carriage 100 is maintained. can be achieved.
  • the inclination angle ⁇ is larger than a certain value. .
  • the inclination angle ⁇ should be determined in consideration of these conditions.
  • the cross-sectional shape of the portion where the bottom surfaces of the truncated cones of the main rollers 2 and 3 are joined to fit into the groove 13 and the cross-sectional shape of the groove 13 are V-shaped, but the cross-sectional shape is not limited to this. .
  • the cross-sectional shape of the portion of the main rollers 2 and 3 fitted in the groove 13 and the cross-sectional shape of the groove 13 may be U-shaped.
  • the main rollers 2 and 3 may be flat rollers, and the portions with which the main rollers 2 and 3 abut may be flat rails. When flat rollers and flat rails are used, the support rigidity in the vertical direction is lost.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined roller shaft 7 must be made smaller than in the case of
  • the position along the vertical direction of the carriage 100 can be fixed on all tracks, the positional relationship between the mover 8 and the stator 11 along the vertical direction, the position detection target 9 and the position detection target 9
  • the vertical gap with the vessel 12 can be made constant on all tracks. As a result, stable electromagnetic characteristics and position detection accuracy of the linear motor can be obtained over the entire track of the carriage 100 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a linear transfer device according to Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 7 In the linear transfer device 300 according to Modification 2, the position of the inclined surface 14 along the vertical direction is constant, and the position of the groove 13 along the vertical direction is varied on the track. The amount of change in the position of the groove 13 along the vertical direction is the same as the amount of change ⁇ h shown in FIG. 4, but the direction of change is reversed.
  • the cross-sectional changes of the rail 10 on all tracks are limited to the positions where the grooves 13 are formed, and the external dimensions such as the width and height of the rail 10 itself and the position of the inclined surface 14 are changed on all tracks. are the same. This further facilitates the work of designing, manufacturing, assembling, and inspecting the linear transfer device 300 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a linear transfer device according to Modification 3 of Embodiment 1.
  • the position detection target 9 and the position detector 12 are placed on the side surface where the base 200 and the carriage 100 face each other so that the gap between the position detection target 9 and the position detector 12 does not change on the rail 10 . That is, it may be arranged on a plane parallel to the tangential direction of the track along which the carriage 100 moves.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a linear transport device according to Modification 4 of Embodiment 1.
  • the main rollers 2 and 3 are flat rollers and do not have a shape that fits in a groove. In this case, even if the positions of the main rollers 2 and 3 along the vertical direction move by an amount of change ⁇ h, the height of the side surface of the rail 10 and the vertical direction of the main rollers 2 and 3 are adjusted so that the main rollers 2 and 3 are in contact with each other. It is possible to maintain the intersection between the main rollers 2, 3 and the inclined rollers 6 and the rail 10 by setting the length along the .
  • the cross-sectional shape of the rails 10 can be the same for all tracks, so that the work of designing, manufacturing, assembling, and inspecting the linear transfer device 300 can be further facilitated.

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Abstract

リニア搬送装置は、搬送台車（１００）と、搬送台車（１００）から第１の方向に沿って延びる第１の回転軸（４）を中心に回転する第１のローラ（２）と、搬送台車（１００）から延びて第１の回転軸（４）となす角が鋭角となる第２の回転軸（７）を中心に回転する第２のローラ（６）と、第１のローラ（２）と第２のローラ（６）とに挟まれて搬送台車（１００）が移動する軌道に沿って延びるレール（１０）と、を備える。レール（１０）は、第１のローラ（２）に当接してレール（１０）が延びる方向および第１の方向に垂直な第２の方向への搬送台車（１００）の移動を規制する第１の当接部（１３）と、第２のローラ（６）に当接して第２の回転軸（７）と平行な第２の当接部（１４）と、を有し、レール（１０）には、搬送台車（１００）が移動する軌道の曲率が他の部分と異なる部分が含まれる。

Description

リニア搬送装置
　本開示は、レールが規定する軌道に沿って搬送台車を移動させるリニア搬送装置に関する。
　リニア搬送装置は、レールが規定する軌道に沿って搬送台車が移動する装置である。レールは例えば基台に固定されている。基台に設けられた固定子と、搬送台車に設けられた可動子とがリニアモータを構成する。搬送台車は、固定子または可動子への通電制御によって可動子に発生する推力によって軌道に沿って移動する。
　リニア搬送装置では、搬送台車の自重支持、固定子と可動子との位置関係の維持、搬送台車の軌道に沿った方向以外への移動の規制を目的として、搬送台車から延びる回転軸を中心に回転するローラでレールを挟み込んだ構成が採用される。
　リニア搬送装置では、搬送台車が移動する軌道の曲率が変化する場合がある。例えば、軌道には、搬送台車が直線的に移動する直線軌道部および搬送台車が曲線的に移動する曲線軌道部が含まれる。また、曲線軌道部のなかでも曲率が異なる場合がある。
　例えば直線軌道部と曲線軌道部のように曲率の異なる部分でレールの幅を一定にすると、ローラとレールとの間に隙間が生じる箇所が出てくることが知られている。この結果、搬送台車ががたつき、軌道に沿って正確に移動させることができなくなる。
　特許文献１には、ローラを移動可能としてローラ同士の距離を可変としつつローラをレールに押し付ける付勢手段を設けることで、ローラとレールとの間にすき間が生じないようにした構成が開示されている。
特開平０７－０４８０３０号公報
　特許文献１に開示された技術では、搬送台車に付勢手段およびローラの移動を可能とする機構を取付ける必要があり、搬送台車の重量が増加してしまう。一方、軌道の曲率に合わせてレールの幅を変化させた場合には、レールおよび基台の設計、製造、組立、検査が難しくなる。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、レール幅を変えずに曲線軌道を含む軌道で搬送台車を移動させ、かつ搬送台車の重量の増加を抑えることができるリニア搬送装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるリニア搬送装置は、搬送台車と、搬送台車から第１の方向に沿って延びる第１の回転軸を中心に回転する第１のローラと、搬送台車から延びて第１の回転軸となす角が鋭角となる第２の回転軸を中心に回転する第２のローラ、第１のローラと第２のローラとに挟まれて搬送台車が移動する軌道に沿って延びるレールと、を備える。レールは、第１のローラに当接してレールが延びる方向および第１の方向に垂直な第２の方向への搬送台車の移動を規制する第１の当接部と、第２のローラに当接して第２の回転軸と平行な第２の当接部と、を有し、レールには、搬送台車が移動する軌道の曲率が他の部分と異なる部分が含まれる。
　本開示によれば、レール幅を変えずに曲線軌道を含む軌道で搬送台車を移動させ、かつ搬送台車の重量の増加を抑えることができるリニア搬送装置を得ることができるという効果を奏する。
本開示の実施の形態１にかかるリニア搬送装置の概略構成を示す断面図 図１に示したリニア搬送装置の斜視図 直線軌道部と曲線軌道部のレール幅の違いを概念的に説明するための図 実施の形態１にかかるリニア搬送装置の断面図 実施の形態１の変形例１にかかるリニア搬送装置の断面図 比較例にかかるリニア搬送装置の断面図 実施の形態１の変形例２にかかるリニア搬送装置の断面図 実施の形態１の変形例３にかかるリニア搬送装置の断面図 実施の形態１の変形例４にかかるリニア搬送装置の断面図
　以下に、本開示の実施の形態にかかるリニア搬送装置を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、本開示の実施の形態１にかかるリニア搬送装置の概略構成を示す断面図である。以下の説明における上下左右の表現は、図１の紙面における上下左右を示すものとする。リニア搬送装置３００は、基台２００、搬送台車１００、レール１０を備える。基台２００は、後述するレール１０が固定されている。基台２００の側面には固定子１１が設けられている。基台２００には、位置検出器１２が設けられている。
　レール１０は、基台２００に固定されている。レール１０は、後述するメインローラ２，３と傾斜ローラ６とに挟まれて搬送台車１００が移動する軌道に沿って延びている。
　図２は、図１に示したリニア搬送装置の斜視図である。図２では、基台、可動子、位置検出ターゲットを省略して示している。図２に示すように、レール１０は、軌道に沿って延びる形状で形成されている。レール１０は、軌道が直線となる直線軌道部１０１と、軌道が曲線となる曲線軌道部１０２とを有する。
　図１に戻って、レール１０には、後述するメインローラ２，３が嵌まる溝１３が形成されている。溝１３は、軌道に沿って延びている。溝１３の内面は、メインローラ２，３が当接する第１の当接部となる。レール１０には、後述する傾斜ローラ６が当接する傾斜面１４が形成されている。傾斜面１４は、軌道に沿って延びている。傾斜面１４は、傾斜ローラ６が当接する第２の当接部となり、レール１０が延びる方向および第１の方向である上下方向に垂直な第２の方向への搬送台車１００の移動を規制する。
　搬送台車１００は、主構造体１を備える。主構造体１には、軌道に沿って移動させたい対象物が載置されたり固定されたりする。主構造体１には、第１の方向に沿って延びる前方メインローラ軸４が設けられている。主構造体１には、前方メインローラ軸４を中心に回転する前方メインローラ２が設けられている。第１の方向は主構造体１から下に向かう方向である。前方メインローラ２は、円錐台の底面同士を接合させた形状となっており、レール１０に形成された溝１３に嵌まる。搬送台車１００が軌道に沿って移動する際には、前方メインローラ２は溝１３の内面上を回転する。溝１３の内面は、前方メインローラ２が転動する転動面である。
　主構造体１には、主構造体１から第１の方向に沿って延びる後方メインローラ軸５が設けられている。主構造体１には、後方メインローラ軸５を中心に回転する後方メインローラ３が設けられている。後方メインローラ３は、円錐台の底面同士を接合させた形状となっており、レール１０に形成された溝１３に嵌まる。搬送台車１００が軌道に沿って移動する際には、後方メインローラ３は溝１３の内面上を回転する。溝１３の内面は、後方メインローラ３が転動する転動面である。
　前方メインローラ２と後方メインローラ３とが溝１３に嵌まることで、搬送台車１００の上下方向への移動が規制される。また、前方メインローラ２と後方メインローラ３とが溝１３の内面に当接することで搬送台車１００の左方への移動が規制される。なお、前方メインローラ２および後方メインローラ３の形状は図１，２に示した形状に限られず、溝１３に嵌まって搬送台車１００の上下方向への移動を規制することができるものであればよい。また、前方メインローラ２と後方メインローラ３とを区別せずに単にメインローラ２，３とも称する。また、前方メインローラ軸４と後方メインローラ軸５とを区別せずに単にメインローラ軸４，５とも称する。メインローラ２，３は第１のローラである。メインローラ軸４，５は第１の回転軸である。メインローラ２，３が当接する溝１３の内面の上下方向に沿った位置はレール１０上で一定である。
　ここで、後方メインローラ３から前方メインローラ２に向かう方向、すなわち図１における紙面奥に向かう方向を前方とし、前方メインローラ２から後方メインローラ３に向かう方向、すなわち図１における紙面手前に向かう方向を後方とする。
　主構造体１には、主構造体１から延びてメインローラ軸４，５となす角βが鋭角となる傾斜ローラ軸７が設けられている。主構造体１には、傾斜ローラ軸７を中心に回転する傾斜ローラ６が設けられている。傾斜ローラ６は、レール１０の傾斜面１４に当接する。傾斜ローラ軸７と、傾斜ローラ６の側面と、傾斜面１４は互いに平行となっている。傾斜ローラ軸７は第２の回転軸である。傾斜ローラ６は第２のローラである。傾斜面１４は、傾斜ローラ６が当接する第２の当接部である。傾斜ローラ６が傾斜面１４に当接することで搬送台車１００の右方への移動が規制される。
　主構造体１には、基台２００に設けられた固定子１１と対向する位置に可動子８が設けられている。可動子８と固定子１１は磁石またはコイルであり、可動子８と固定子１１とでリニアモータが構成される。可動子８または固定子１１への通電によって可動子８を軌道に沿って移動させる電磁気力が発生し、可動子８が設けられた搬送台車１００が軌道に沿って移動する。
　主構造体１には、位置検出ターゲット９が設けられる。位置検出ターゲット９を基台２００に設けられた位置検出器１２で検知することによって、搬送台車１００の軌道上の位置が検出される。搬送台車１００の位置に応じて可動子８と固定子１１からなるリニアモータから発生する電磁気力を調整して、搬送台車１００の速度および位置などの駆動制御が可能となる。なお、位置検出ターゲット９と位置検出器１２とが設けられる位置は入れ替わっていてもよい。
　図３は、直線軌道部と曲線軌道部のレール幅の違いを概念的に説明するための図である。図３では、レール１０の幅について理解しやすいように、直線軌道部１０１と、曲線軌道部１０２よりも幅の広い仮想曲線軌道部１０２Ａとを平面的に重ねて表示している。また、直線軌道部１０１を破線で示し、仮想曲線軌道部１０２Ａを実線で示している。また、直線軌道部１０１の幅ｄは、傾斜面１４のうち傾斜ローラ６の最も上端部が接する位置１４ａと、溝１３の底部となる位置１３ａとの距離とする。直線軌道部１０１の幅ｄは、傾斜面１４のうち傾斜ローラ６の最も上端部が接する位置１４Ａと、溝１３の底部となる位置１３Ａとの距離とする。
　直線軌道部１０１において、メインローラ２，３と傾斜ローラ６は、幅ｄのレール１０（直線軌道部１０１）に当接している。一方、仮想曲線軌道部１０２Ａは、メインローラ２，３と傾斜ローラ６とに側面を当接しているが、仮想曲線軌道部１０２Ａの幅ｄ´が直線軌道部１０１の幅ｄよりも大きくなっている。したがって、軌道の曲率が異なる直線軌道部１０１と曲線軌道部とでレール１０の幅を同じにしてしまうと、曲線軌道部で各ローラとガイドレール間に隙間が生じてしまう。したがって、軌道の曲率が変化する場合に、メインローラ２，３と傾斜ローラ６とに側面を当接させるためにレール１０の幅を直線軌道部１０１と曲線軌道部１０２とで変化させる必要がある。
　また、図２に示した直線軌道部１０１と曲線軌道部１０２の結合部分付近では、その移行中に前方メインローラ２が曲線軌道部１０２に当接し、後方メインローラ３が直線軌道部１０１に当接しているという移行過程が存在する。移行過程では前方メインローラ２、後方メインローラ３、および傾斜ローラ６とレール１０との間の交差を維持するためのレール１０の幅は一定ではなく、搬送台車１００の位置によって連続的に変化する。
　また、直線軌道部１０１と曲線軌道部１０２の移行過程のように軌道の曲率に変化がある場合、曲率変化に伴って衝撃的な遠心力およびモーメント荷重が搬送台車１００に加わる場合がある。このような遠心力およびモーメント荷重を緩和するため、クロソイド曲線などの緩衝曲線を利用して軌道曲率を滑らかに変化させる場合がある。このような場合にもレール１０の幅は連続的に変化する。
　レール１０の幅が軌道上で異なると、レール１０および基台２００の設計、製造、組立、検査が難しくなる。通常、レール１０は分割して設計、製造され、分割して製造された複数のパーツが基台２００上で結合するように組み立てられる。例えば、図２に示した直線軌道部１０１と曲線軌道部１０２とが分割されて製造される。
　搬送台車１００の円滑な移動のためには、複数のパーツの結合部分において転動面に大きな段差が生じてはならず、結合箇所の転動面公差の管理が重要である。レール１０の幅が軌道上で異なる場合、各位置での公差の指定、製造・組立後のレール１０の幅の検査、検査用の治具の構成などが複雑になってしまう。
　特に、リニア搬送装置３００においては搬送台車１００を小型かつ軽量にするために２～９個の部品は主構造体１に密集配置される。このため、基台２００においても１０～１２の部品が搬送台車１００に対向する面内に密集配置される必要がある。レール１０の幅が一定でない場合、基台２００における搬送台車１００に対向する面内で密集配置される部品の配置設計、組立、検査は制約が多く、複雑になる。
　また、軌道の曲率の変化に応じてレール１０の幅を変化させる場合、レールの幅は軌道の曲率によって一意に定まり、レール１０の設計自由度は低下する。メインローラ２，３および傾斜ローラ６とレール１０との間の交差を維持しつつ、軌道の曲率変化とは独立してレール１０の幅を設計できれば、設計自由度が向上する。
　図４は、実施の形態１にかかるリニア搬送装置の断面図である。図４では、曲線軌道部１０２が直線軌道部１０１と共通する部分を互いに線が交差しないハッチングで示し、曲線軌道部１０２が直線軌道部１０１と異なる部分を網目のハッチングで示している。また、直線軌道部１０１にある搬送台車１００を破線で示し、曲線軌道部１０２にある搬送台車１００を実線で示している。また、メインローラ２，３の図示を省略している。
　本実施の形態１にかかるリニア搬送装置３００では、傾斜ローラ軸７の傾斜角αを利用して、レール１０の幅を変化させずに、曲線軌道部１０２において上下方向に沿った傾斜面１４の位置をΔｈ変化させている。これにより、曲線軌道部１０２で生じうる傾斜ローラ６を傾斜面１４との隙間Δｘ（＝｜ｄ′－ｄ｜）を埋めて、傾斜ローラ６を傾斜面１４に当接させることができ、メインローラ２，３および傾斜ローラ６とレール１０との間の交差が維持できる。
　したがって、搬送台車１００にメインローラ２，３および傾斜ローラ６を移動させるような機構を設けることなく、メインローラ２，３および傾斜ローラ６とレール１０との間の交差を維持しつつ、レール１０の幅を搬送台車１００の軌道とは独立に設計でき、レール１０の幅を全ての軌道上で同一にすることができる。
　ここで、隙間Δｘと、上下方向に沿った傾斜面１４の位置の変化量Δｈとは、傾斜ローラ軸７の傾斜角αを用いて次式で表すことができる。
　Δｈ＝Δｘ・ｔａｎα　　　　・・・（１）
　なお、傾斜角αは、水平面と傾斜ローラ軸７とがなす角度であり、メインローラ軸４，５と傾斜ローラ軸７とのなす角βを用いると、α＝９０－βとなる。なお、図４に示す例では、傾斜面１４を含めたレール１０の上面全体の上下方向に沿った位置を異ならせている。これにより、傾斜面１４よりもメインローラ軸４，５側に設けられた領域の搬送台車１００が移動する軌道と垂直かつ上下方向と垂直な第２の方向に沿った長さがレール１０上で一定となっている。
　レール１０の設計方法について説明する。まず、搬送台車１００の軌道の曲率変化に応じて軌道上の隙間Δｘの履歴が得られる。そして、隙間Δｘと傾斜ローラ軸７の傾斜角αと上記数式（１）から計算される上下方向に沿った傾斜面１４の位置の変化量Δｈの履歴が得られ、その変化量Δｈに基づいてレール１０が設計される。
　本実施の形態１によればレール１０の幅が一定であるため、レール１０の設計、組立、検査の容易化が図られる。搬送台車１００にメインローラ２，３および傾斜ローラ６を移動させるような機構を設ける必要がないため、搬送台車１００の重量の増加を抑えることができる。
　また、前述の通り、リニア搬送装置３００においては搬送台車１００を小型かつ軽量にするため、基台２００においてもレール１０、固定子１１、位置検出器１２の部品を搬送台車１００に対向する面内に密集配置する必要がある。レール１０の幅が一定でない場合、基台２００上の部品配置できる領域が予測しにくく、部品の密集配置設計、組立、検査が複雑になるが、レール１０の幅が一定であれば、基台２００上で部品配置できる領域が予測しやすく、設計、組立、検査が容易となる。
　図５は、実施の形態１の変形例１にかかるリニア搬送装置の断面図である。図５に示すように、傾斜面１４以外の領域ではレール１０の上下方向に沿った高さを直線軌道部１０１と曲線軌道部１０２で一定にしてもよい。変形例１にかかるリニア搬送装置３００でも、レール１０の幅に加えて、一部では高さも一定となるので、レール１０等の設計、製造、組立、検査のさらなる容易化を図ることができる。
　図６は、比較例にかかるリニア搬送装置の断面図である。比較例では、搬送台車の位置によっては傾斜ローラ６の一部が傾斜面１４からはみ出して傾斜面１４に当接していない。この場合、傾斜ローラ６のうち傾斜面１４に当接する部分のほうが早く摩耗して、傾斜面１４と傾斜ローラ６との間にがたつき等が生じ、搬送台車１００の円滑な移動が阻害されてしまう場合がある。一方、図４に示した例のように、傾斜ローラ６の全体を常に傾斜面１４に当接させることで、傾斜ローラ６の部分的な摩耗を防いで、搬送台車１００の円滑な移動の維持を図ることができる。
　また、傾斜ローラ軸７の傾斜角αが小さいほど、上下方向に沿った傾斜面１４の位置の変化量Δｈを小さくすることができる。一方で、傾斜面１４の上下方向に沿った高さ寸法の各種公差の設定、および上下・左右方向への搬送台車１００の支持剛性の調整などの点では傾斜角αは一定以上大きくしたほうがよい。傾斜角αはこれらの条件を勘案して決定されればよい。
　また、本実施の形態１では、メインローラ２，３を円錐台の底面を接合させ溝１３に嵌まる部分の断面形状、および溝１３の断面形状をＶ字形状としているがこれに限られない。メインローラ２，３のうち溝１３に嵌まる部分の断面形状、および溝１３の断面形状をＵ字形状としてよい。または、メインローラ２，３を平ローラとし、メインローラ２，３が当接する部分を平レールとしてもよい。平ローラおよび平レールとした場合には、上下方向への支持剛性が無くなるため、メインローラ２，３のうち溝１３に嵌まる部分の断面形状および溝１３の断面形状をＶ字またはＵ字とした場合よりも傾斜ローラ軸７の傾斜角αを小さくしなければならない。
　本実施の形態１では、全軌道において搬送台車１００の上下方向に沿った位置も一定とできるため、可動子８と固定子１１との上下方向に沿った位置関係、位置検出ターゲット９と位置検出器１２との上下方向のギャップを全ての軌道上で一定にすることができる。これにより、搬送台車１００の全軌道において安定したリニアモータの電磁気学的特性、位置検出精度が得られる。
　図７は、実施の形態１の変形例２にかかるリニア搬送装置の断面図である。変形例２にかかるリニア搬送装置３００では、傾斜面１４の上下方向に沿った位置は一定とし、溝１３の上下方向に沿った位置を軌道上で変化させている。溝１３の上下方向に沿った位置の変化量は、図４で示した変化量Δｈと同一であるが、その変化方向は上下が逆となる。
　本変形例２では、全ての軌道におけるレール１０の断面変化は溝１３が形成される位置のみであり、レール１０自体の幅、高さ、傾斜面１４の位置といった外部形状寸法は全ての軌道上で同一となる。これにより、リニア搬送装置３００の設計、製造、組立、検査の作業がさらに容易になる。
　本変形例２では、溝１３の上下方向に沿った位置の変化に伴い、搬送台車１００の上下方向に沿った位置も軌道上で変化する。この結果、可動子８と固定子１１の上下方向に沿った位置関係、位置検出ターゲット９と位置検出器１２とのギャップが、搬送台車１００の軌道上での位置によって変化する。これらの変化量によってはリニアモータの電磁気学的特性が低下したり、搬送台車１００の位置検出精度が低下したりする可能性がある。この場合、リニアモータの電磁気学的特性の変化および搬送台車１００の位置検出精度の変化も考慮して、傾斜角αを決定すればよい。
　図８は、実施の形態１の変形例３にかかるリニア搬送装置の断面図である。図８に示すように、位置検出ターゲット９および位置検出器１２を位置検出ターゲット９と位置検出器１２とのギャップがレール１０上で変化しないように基台２００と搬送台車１００とが対向する側面、すなわち搬送台車１００が移動する軌道の接線方向と平行な面に配置されていてもよい。
　図９は、実施の形態１の変形例４にかかるリニア搬送装置の断面図である。本変形例４では、メインローラ２，３が平ローラであり、溝に嵌まる形状ではない。この場合、上下方向に沿ったメインローラ２，３の位置が変化量Δｈで移動しても、メインローラ２，３が当接するようにレール１０の側面の高さとメインローラ２，３の上下方向に沿った長さを設定しておけば、メインローラ２，３および傾斜ローラ６とレール１０との間の交差を維持することが可能となる。本変形例４では、レール１０の断面形状を全ての軌道において同一とできるので、リニア搬送装置３００の設計、製造、組立、検査の作業のさらなる容易化を図ることができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　主構造体、２　前方メインローラ、３　後方メインローラ、４　前方メインローラ軸、５　後方メインローラ軸、６　傾斜ローラ、７　傾斜ローラ軸、８　可動子、９　位置検出ターゲット、１０　レール、１１　固定子、１２　位置検出器、１３　溝、１４　傾斜面、１００　搬送台車、１０１　直線軌道部、１０２　曲線軌道部、１０２Ａ　仮想曲線軌道部、２００　基台、３００　リニア搬送装置。

Claims (7)

  1. 　搬送台車と、
    　前記搬送台車から第１の方向に沿って延びる第１の回転軸を中心に回転する第１のローラと、
    　前記搬送台車から延びて前記第１の回転軸となす角が鋭角となる第２の回転軸を中心に回転する第２のローラと、
    　前記第１のローラと前記第２のローラとに挟まれて前記搬送台車が移動する軌道に沿って延びるレールと、を備え、
    　前記レールは、
    　　前記第１のローラに当接して前記レールが延びる方向および前記第１の方向に垂直な第２の方向への前記搬送台車の移動を規制する第１の当接部と、
    　　前記第２のローラに当接して前記第２の回転軸と平行な第２の当接部と、を有し、
    　前記レールには、前記搬送台車が移動する軌道の曲率が他の部分と異なる部分が含まれることを特徴とするリニア搬送装置。
  2. 　前記第２の当接部は、曲率の異なる部分同士では前記第１の方向に沿った位置が異なることを特徴とする請求項１に記載のリニア搬送装置。
  3. 　前記第１の方向に沿った前記第１の当接部の位置は前記レール上で一定であることを特徴とする請求項２に記載のリニア搬送装置。
  4. 　前記レールのうち前記第２の当接部よりも前記第１の回転軸側に設けられた領域は前記第２の方向に沿った長さが前記レール上で一定であることを特徴とする請求項２または３に記載のリニア搬送装置。
  5. 　前記第１の方向に沿った前記第１の当接部の位置が前記レール上で変化することを特徴とする請求項１に記載のリニア搬送装置。
  6. 　前記第２のローラは前記第２の回転軸に沿った方向の全体で、前記レール上において前記第２の当接部に当接することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のリニア搬送装置。
  7. 　前記レールが載置される基台と、
    　前記搬送台車に設けられる可動子と、
    　前記基台に設けられて前記可動子とともにリニアモータを構成する固定子と、
    　前記基台および前記搬送台車の一方に設けられる位置検出器と、
    　前記基台および前記搬送台車の他方に設けられて前記位置検出器に位置が検出される位置検出ターゲットと、をさらに備え、
    　前記可動子、前記固定子、前記位置検出器、前記位置検出ターゲットは、前記基台と前記搬送台車とが互いに対向する側面であって、前記第１の回転軸および前記レールの接線方向と平行な面に設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のリニア搬送装置。
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