JP2001019120A - 無接触給電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、誘導電流を減少でき、システムの
効率を改善できる無接触給電設備を提供することを目的
とする。 【解決手段】 出し入れ装置10の移動線路に沿って、イ
ンバータＭより供給される高周波電流を流す誘導線路43
を布設し、出し入れ装置10に、誘電線路43から無接触で
ピックアップコイル55を介して給電される走行用モータ
29と、この走行用モータ29を駆動して出し入れ装置10の
移動を制御し、その移動状況データを出力するクレーン
コントローラ77を設け、インバータＭはこのコントロー
ラ77より出力された移動状況データに基づいて、誘導線
路43に流す電流値を変更可能な構成とする。この構成に
より、走行用モータ29の加速時または減速時に必要な誘
導電流が供給されるとともに、定速、停止時に誘導線路
43に給電する誘導電流は減少される。よって、誘導線路
43に流れる電流の平均値を減少できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電流を流す
誘導線路を布設し、前記誘電線路に対向してピックアッ
プコイルを設け、このピックアップコイルに誘導される
起電力により負荷に給電する無接触給電設備に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無接触給電設備は、たとえば特開
平７−２３１０号公報に記載されている自動倉庫に設置
されている。すなわち、下部フレームに立設したポスト
に沿って昇降し、荷の移載装置を備えた昇降体を有し、
棚前方の一定経路上を走行自在な出し入れ装置を設置し
た自動倉庫において、前記一定経路に沿って高周波の正
弦波電流を流す誘導線路を布設し、前記出し入れ装置
に、この誘導線路の周波数に共振し、起電力が生じるピ
ックアップコイルを設け、前記ピックアップコイルと並
列に、このピックアップコイルと前記誘導線路の周波数
に共振する共振回路を形成するコンデンサを接続し、こ
のコンデンサに整流／平滑回路を接続し、さらに整流／
平滑回路に出力電圧を基準電圧に維持する安定化電源回
路を接続している。この安定化電源回路より、インバー
タを介して負荷に相当する、出し入れ装置の走行用車輪
（駆動車輪）に連結された走行用モータに給電してい
る。

【０００３】上記安定化電源回路は、電流制限用のコイ
ルと、出力調整用トランジスタと、フィルタを形成する
ダイオードおよびコンデンサから構成されており、出力
調整用トランジスタは、安定化電源回路の出力電圧が、
全負荷（走行用モータ加速時／減速時；図９参照）を想
定した電圧に設定されている基準電圧を越えた場合にオ
ンするように設定されている。図９に示すように、走行
用モータで消費される電力（負荷）は、モータの加速時
と減速時に最大となり、モータが定速となると一定の中
間値に維持される。走行用モータで消費される電力が減
少すると、安定化電源回路の出力電圧が上昇し、出力電
圧が基準電圧を越えると、トランジスタがオンされ、出
力電圧が下げられて、出力電圧が基準電圧に維持され
る。

【０００４】また上記電源は、走行用モータ加速時／減
速時（最大負荷時）を想定した電流を供給できるよう
に、誘導線路へ供給する電流（誘導電流）値を設定して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
誘導線路に、常時、モータ加速時／減速時を想定した大
きな電流を流すために、誘導線路の発熱量が大きく、よ
って環境仕様温度を低く設定しなければならず、また同
じ理由で誘導線路（ケーブル）の太さを太くしなければ
ならなかった。

【０００６】また誘導線路に必要以上の電流を流すため
に、電流の２乗に比例する誘導線路での損失が増大し、
システムとしての効率が悪くなるという問題があった。
そこで、本発明は、誘導電流を減少でき、システムの効
率を改善できる無接触給電設備を提供することを目的と
したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は、移動体の
移動線路に沿って、電源より供給される高周波電流を流
す誘導線路を布設し、前記移動体に、前記誘電線路から
無接触で給電されるコイルを設け、移動体に無接触で給
電する無接触給電設備であって、前記移動体の移動を制
御するとともに、前記移動体の移動状況データを出力す
る制御手段を設け、前記電源は、前記制御手段より出力
された前記移動体の移動状況データに基づいて、前記誘
導線路に流す電流値を変更可能な構成したことを特徴と
するものである。

【０００８】ここで、移動体の移動状況とは、移動体の
始動／減速、停止、定速などの状況である。上記構成に
より、制御手段より出力された移動体の移動状況データ
に基づいて、誘導線路に流す電流値が変更され、よって
誘導線路に流れる電流の平均値を減少させることが可能
となる。

【０００９】また請求項２記載の発明は、上記請求項１
記載の発明であっても移動体の移動状況データは、始動
および減速、停止、定速の３つのモードからなり、前記
電源は、移動体の移動状況データが停止のモードである
ことを確認すると、前記誘導線路に流す電流値を最低値
とすることを特徴とするものである。上記構成により、
移動体の移動状況データが停止のモードのとき、誘導線
路に流す電流値は減少され、よって電流の２乗に比例す
る誘導線路における損失が減少する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図３は本発明の実施の形態におけ
る無接触給電設備を備えた荷保管設備の側面図、図４は
同荷保管設備の平面図、図５は同荷保管設備の出し入れ
装置の斜視図である。

【００１１】図示において、１はクリーンルームＣに配
置され、密閉された箱状の保管装置本体（囲壁体）であ
り、本体１内には、上下方向ならびに左右方向に複数の
収納部２を区画形成した枠組み状の棚３が前面を通路４
に対向させて設けられ、これら左右一対の棚３の各収納
部２に荷５が収納されている。また、これら棚３は、通
路４側に向いた前面と反対側の後面とが開放され、前記
後面を覆うようにしてクリーンエア供給ユニット６が配
設され、荷５へクリーンエアが供給されている。またこ
のクリーンエア供給ユニット６の後方で本体１との間に
エア供給路７が形成されている。

【００１２】また、棚３間には一定経路（移動経路）と
して棚３に沿って床側レール８と天井側レール９が敷設
され、このレール８，９に案内されて走行自在な荷５の
出し入れ装置（移動体の一例）10が配設されている。出
し入れ装置10は、レール８上の車輪21を介して支持案内
され、かつ棚３の前面に沿った一定経路上を走行自在な
下部フレーム（走行台車）22と、この走行台車22上から
立設したポストフレーム23と、ポスト上部フレーム24
と、ポストフレーム23内に配設されたガイド体25に案内
される昇降自在なキャレッジ26と、走行台車22上に設置
された制御ユニットＵから構成され、前記キャレッジ26
上に、収納部２の荷５の収納位置に出退自在な出し入れ
具（フォーク）27が設けられている。また走行台車22内
には、キャレッジ25に連動した昇降用モータ（昇降駆動
装置）28と、走行台車22の駆動車輪21に連動した走行用
モータ（走行駆動装置）29が設けられ、またキャレッジ
25内にケーブル31を介して給電されるフォーク用モータ
（出退動装置）30（図１）が設けられている。

【００１３】上記キャレッジ25の昇降動は、昇降用モー
タ28を正逆に強制回転させ、チェーン32を正逆に移動さ
せることにより、ポストフレーム23においてガイド体25
を昇降させることによって行われる。またチェーン32の
他端にはウェイト33が接続されている。またポスト上部
フレーム24には、天井側レール９に案内されるガイドロ
ーラ34が設けられ、出し入れ装置10の移動時の触れを防
止している。

【００１４】また床側レール（移動線路の一例）８に沿
って、無接触給電設備を構成する誘導線路ユニットＸが
布設されている。誘導線路ユニットＸは、図６，図７に
示すように、床側レール８の横一側部に床側レール８に
沿って、所定間隔置きに上下一対のハンガー41が垂直に
突設されたブラケット42を取り付け、ハンガー41の先端
に袋状の凹部41Ａを設け、この凹部41Ａに、ループ状の
誘導線路43を長手方向に嵌め込んだカバー44のツメ部44
Ａを挿入して構成されており、この誘導線路ユニットＸ
により、床側レール８に沿って誘導線路43が布設され
る。前記ブラケット42は、図７に示すように、床側レー
ル８の側部の内方へ突設されたツメ部８Ａ，８Ｂに、そ
の上下端部を嵌合させ、上下端に設けたねじ孔45Ａに止
めネジ45Ｂをら合させ、その先端を床側レール８に食い
込ませることにより、固定されている。

【００１５】また誘導線路43は、絶縁した細い素線を集
めて形成した撚線（以下、リッツ線と呼ぶ）を絶縁体、
たとえば樹脂材によりカバーして形成されたケーブル43
Ａを、図１に示すように、複数のループ（図１では６ル
ープ）状として構成されており、ケーブル43Ａの始端と
終端はインバータ（電源の一例）Ｍに接続されている。

【００１６】また、走行台車22の下端に設けたプレート
22Ａに、誘導線路ユニットＸに対向するピックアップユ
ニットＰを設けている。このピックアップユニットＰ
は、図８に示すように、断面がＥ形のフェライト51を５
個、その中央の凸部51Ａを横向きにして横方向（図３に
おいて床側レール８に沿う方向）に並べ、各フェライト
51の中央の凸部51Ａに、フェライト板52を載置し、この
フェライト板52ごと非磁性体のプレート53を介してベー
ス体54にねじ54Ａにより固定している。また横方向に並
べたフェライト51の中央の凸部51Ａの上下面に渡って、
たとえば10〜20ターンの上記リッツ線を巻いてピックア
ップコイル55を形成し、またベース体54の側部に取付け
部材56を取付けて構成されている。また、両端のフェラ
イト51とプレート53の折りかえし部間にウレタンゴム57
が挿入されている。

【００１７】前記取付け部材56によりピックアップユニ
ットＰを、図７(a) に示すように、ピックアップユニッ
トＰのフェライト中央の凸部51Ａの中心Ｌがほぼ誘導線
路ユニットＸの一対の誘導線路43の中央で、床側レール
８に対して垂直に位置するように調整して出し入れ装置
10に固定している。誘導線路43に通電（交流）される
と、ピックアップコイル55に起電力が発生する。

【００１８】地上のインバータＭ側と出し入れ装置（移
動体）10の回路構成を図１の回路構成図にしたがって説
明する。上記インバータＭには、ＡＣ200Ｖ３相の交流
電源（図示せず）が接続され、予め設定された周波数
（たとえば、１０ｋＨｚ）の高周波電流に変換してケー
ブル43Ａ（誘導線路43）へ給電している。またインバー
タＭは、後述する地上側コントローラ61より指令される
電圧設定データにしたがって、デューティ比を変化され
ることにより出力電圧を可変し、電流値を可変してい
る。前記地上側コントローラ61には、光伝送装置62が接
続されており、この光伝送装置62は、出し入れ装置10の
走行台車22に対向して配置された光伝送装置63と接続さ
れている。また地上側コントローラ61には、荷５を搬送
するために必要なデータ（以下、搬送データと略す）を
入力する入力手段としてキーボード64が接続されてい
る。

【００１９】上記インバータＭと地上側コントローラ61
とキーボード62は、保管装置本体１の外方に設置された
電源ボックス65（図５，図６）に収納されており、また
光伝送装置62はこの電源ボックス65から保管装置本体１
内の出し入れ装置10に向けて設置されている。また出し
入れ装置（移動体）10には、ピックアップコイル55と並
列に、このピックアップコイル55と誘導線路43の周波数
に共振する共振回路を形成するコンデンサ71が設けら
れ、さらにこのコンデンサ71に接続された整流／平滑回
路72、この整流／平滑回路72に接続された安定化電源回
路73が設けられている。この安定化電源回路73より、イ
ンバータ74を介して駆動車輪21に連結された走行用モー
タ（負荷の一例）29へ給電され、インバータ75を介して
キャレッジ25の昇降用モータ28へ給電され、インバータ
76を介して出し入れ具27のフォーク用モータ30へ給電さ
れている。

【００２０】また出し入れ装置10のクレーンコントロー
ラ77が設けられ、光伝送装置63，62を介して地上側コン
トローラ61と接続されている。このクレーンコントロー
ラ77により、光伝送装置63，62を介して地上側コントロ
ーラ61から入力される指令信号に応じて、昇降用モータ
28と、走行用モータ29と、フォーク用モータ30が制御さ
れ、床側レール８上での出し入れ装置10の走行動と、キ
ャレッジ25の昇降動と、出し入れ具27の出退動との組み
合わせ動作が行われ、棚３の目的とする収納部２と、入
出庫箇所（たとえば、荷受け台や入出庫用コンベヤな
ど）間での荷５の入出庫が行われる。

【００２１】上記コンデンサ71と整流／平滑回路72と安
定化電源回路73とインバータ74，75，76とクレーンコン
トローラ77は、走行台車22上に設けた上記制御ユニット
Ｕに収納されている。また、走行用モータ29の駆動軸に
エンコーダ78が連結されており、このエンコーダ78のパ
ルス信号はクレーンコントローラ77に入力され、クレー
ンコントローラ77はこのパルス信号をカウントすること
により、出し入れ装置10の現在位置を認識している。

【００２２】インバータＭ、地上側コントローラ61、ク
レーンコントローラ77、および出し入れ装置10のインバ
ータ74による出し入れ装置10の走行時の動作を図２に基
づいて詳細に説明する。まず、地上側コントローラ61
は、キーボード23より（あるいは上位のコンピュータよ
り）、荷５の積込み先の位置データと荷５の卸し先の位
置データからなる荷５の搬送データを入力すると（ステ
ップ−１）、光伝送装置62および63を介して出し入れ装
置10のクレーンコントローラ77へ前記荷５の搬送データ
を転送する（ステップ−２）。

【００２３】クレーンコントローラ77は、地上側コント
ローラ61より光伝送装置62および63を介して上記荷５の
搬送データを入力すると（ステップ−３）、積込み先へ
の走行制御を実行する（ステップ−４）。すなわち、現
在位置と荷５の積込み先の位置データの差（移動距離）
に基づいてインバータ74へ出力する定速の走行速度と走
行時間（速度指令：図９参照）を演算し、走行速度指令
をインバータ74へ出力する。インバータ74による出し入
れ装置10の加速度と減速度は予め設定されているので、
前記移動距離により定速の走行速度と走行時間を求める
ことができる。

【００２４】インバータ74は、この走行速度指令を入力
すると（ステップ−５）、この入力にしたがって出し入
れ装置10を走行させる（ステップ−６）。すなわち、所
定の加速度で出し入れ装置10を加速させ、走行速度が指
令値まで上昇すると、定速（走行速度）で走行させ、走
行速度指令が零となると、所定の減速度で出し入れ装置
10を減速させ、停止させる。このとき、インバータ74
は、加速中、定速中、減速中、停止中の状態データをク
レーンコントローラ77へ出力する（ステップ−７）。

【００２５】クレーンコントローラ77は、インバータ74
より加速中、定速中、減速中、停止中の状態データを入
力すると（ステップ−８）、加速／減速モード、停止モ
ード、定速モードの３つの状況モードから選択した移動
状況データを光伝送装置62および63を介して地上側コン
トローラ61へ出力する（ステップ−９）。地上側コント
ローラ61は、出し入れ装置10より移動状況データを入力
すると、この移動状況データにしたがって、インバータ
Ｍへ電圧設定信号を出力する（ステップ−10）。

【００２６】すなわち、出し入れ装置10が加速／減速モ
ードのとき、誘導線路43に流す電流値を最大値とする電
圧設定、定速モードのとき、誘導線路43に流す電流値を
中間値とする電圧設定、停止モードのとき、誘導線路43
に流す電流値を最低値とする電圧設定を選択し、出し入
れ装置10の移動状態モードに見合う電圧設定信号をイン
バータＭへ出力する。

【００２７】出し入れ装置10のクレーンコントローラ77
は、上記積込み先への走行制御が終了すると、荷５の積
込み作業を実行し、続いて卸し先への走行制御（制御内
容は積込み先への走行制御と同様）を実行する（ステッ
プ−11）。インバータ74は、この走行速度指令を入力す
ると（ステップ−12）、この入力にしたがって積込み先
への走行制御と同様に出し入れ装置10を卸し先へ走行さ
せ（ステップ−13）、加速中、定速中、減速中、停止中
の状態データをクレーンコントローラ77へ出力する（ス
テップ−14）。

【００２８】クレーンコントローラ77は、インバータ74
より加速中、定速中、減速中、停止中の状態データを入
力すると（ステップ−15）、加速／減速モード、停止モ
ード、定速モードの３つの状況モードから選択した移動
状況データを光伝送装置62および63を介して地上側コン
トローラ61へ出力する（ステップ−16）。地上側コント
ローラ61は、上記ステップ−10を実行する。すなわち、
出し入れ装置10より移動状況データを入力すると、この
移動状況データにしたがって、インバータＭへ電圧設定
信号を出力する。

【００２９】そして、クレーンコントローラ77は、卸し
先への走行制御が終了すると、荷５の卸し作業を実行
し、終了すると、搬送終了データを光伝送装置62および
63を介して地上側コントローラ61へ出力する（ステップ
−17）。地上側コントローラ61は、前記搬送データをリ
セットする（ステップ−18）。このように、地上側コン
トローラ61より出し入れ装置10の移動状況データにした
がって、インバータＭへ電圧設定信号が出力され、イン
バータＭによりこの電圧設定信号に基づいて、ケーブル
43Ａ（誘導線路43）に供給される電流値が変更される。
すなわち、最も電流を必要とする加速／減速モードのと
きモータ加速時または減速時に必要な電流が供給され、
定速モードのとき誘導線路43に給電する誘導電流が定速
での走行時に必要な電流まで減少され、最も電流を必要
としない停止モードのときさらに誘導線路43に給電する
誘導電流が減少される。

【００３０】したがって、誘導線路43に流れる電流の平
均値を減少させることができ、誘導線路43の発熱量を抑
えることができ、よって環境仕様温度の設定を高くする
ことができ、また誘導線路43（ケーブル43Ａ）の太さを
細くすることができる。さらに電流の２乗に比例する誘
導線路43による損失を削減でき、その結果、省エネルギ
ーを実現でき、システムの効率を改善することができ
る。

【００３１】また、誘導線路43をループ状の複数本のケ
ーブル43Ａで形成することにより、誘導線路43に必要な
電流を前記ケーブル43Ａの本数で除算した電流をケーブ
ル43Ａに流すせばよくなり、１本のケーブルで誘導線路
43に必要な電流を流すときと比較して、小口径のケーブ
ルを使用することができ、よってケーブルの引き回しが
容易となり、またコストも抑えることができる。

【００３２】なお、本実施の形態では、出し入れ装置10
の移動状況データにしたがって、誘導線路43へ流す電流
値を変更しているが、キャレッジ26の昇降および出し入
れ具27の出退に必要な電力を供給する一定の誘導電流を
常に流している。前記キャレッジ26の昇降状況、出し入
れ具27の出退状況にしたがって前記電流値を変更するこ
ともできる。すなわち、キャレッジ26の昇降状況デー
タ、出し入れ具27の出退状況データをクレーンコンピュ
ータ77より、光伝送装置62，63を介して地上側コントロ
ーラ61へ伝送し、地上側コントローラ61は、キャレッジ
26の昇降状況データ、出し入れ具27の出退状況データに
よりキャレッジ26の昇降開始、出し入れ具27の動作開始
を確認すると、これらキャレッジ26、出し入れ具27の駆
動電力を供給するために必要な電流値を増加させる電圧
設定信号をインバータＭへ出力し、キャレッジ26の停
止、出し入れ具27の停止を確認すると、電流値を減少さ
せる電圧設定信号をインバータＭへ出力する。これによ
り、さらに誘導線路43に流れる電流の平均値を減少させ
ることができる。

【００３３】また、本実施の形態では、一対の誘導線路
43を床側レール８に敷設する構成としているが、一誘導
線路を床側レール８に敷設する構成として無接触給電す
ることもできる。この際、ハンガーは１本でよいことは
いうまでもない。また、本実施の形態では、左右方向に
移動する移動体（出し入れ装置10）について記載してい
るが、移動経路に沿って上下方向に移動する移動体に
も、同様に適用でき、同様の効果を期待することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御手段
より出力された移動体の移動状況データに基づいて、誘
導線路に流す電流値が変更され、よって誘導線路に流れ
る電流の平均値を減少させることができ、電流の２乗に
比例する誘導線路における損失を減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における無接触給電設備を
備えた荷保管設備の制御構成図である。

【図２】同荷保管設備の出し入れ装置の走行時の動作を
説明するフローチャートである。

【図３】同荷保管設備の側面図である。

【図４】同荷保管設備の平面図である。

【図５】同荷保管設備の出し入れ装置の斜視図である。

【図６】同荷保管設備の要部側面図である。

【図７】同荷保管設備の誘導線路ユニットのブラケット
の側面図、平面図である。

【図８】同荷保管設備のピックアップコイルの平面図、
正面図、側面図である。

【図９】荷保管設備の出し入れ装置の走行時の特性図で
ある。

【符号の説明】

Ｍ インバータ（電源） Ｐ ピックアップユニット Ｕ 制御ユニット Ｘ 誘導線路ユニット １ 保管装置本体 ２ 収納部 ３ 棚 ５ 荷 ６ クリーンエア供給ユニット ８ 床側レール（移動経路） 10 出し入れ装置（移動体） 21 駆動車輪 22 下部フレーム 23 ポストフレーム 24 ポスト上部フレーム 26 キャレッジ 27 出し入れ具 29 走行用モータ 43 誘導線路 43Ａ ケーブル 55 ピックアップコイル 61 地上側コントローラ 62，63 光伝送装置 65 電源ユニット 71 ピックアップコイルと共振回路を形成するコンデ
ンサ 72 平滑／整流回路 73 安定化電源回路 74 インバータ 77 クレーンコントローラ 78 エンコーダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の移動線路に沿って、電源より供
   給される高周波電流を流す誘導線路を布設し、前記移動
   体に、前記誘電線路から無接触で給電されるコイルを設
   け、移動体に無接触で給電する無接触給電設備であっ
   て、 前記移動体の移動を制御するとともに、前記移動体の移
   動状況データを出力する制御手段を設け、 前記電源は、前記制御手段より出力された前記移動体の
   移動状況データに基づいて、前記誘導線路に流す電流値
   を変更可能な構成したことを特徴とする無接触給電設
   備。
2. 【請求項２】 移動体の移動状況データは、始動および
   減速、停止、定速の３つのモードからなり、 前記電源は、移動体の移動状況データが停止のモードで
   あることを確認すると、前記誘導線路に流す電流値を最
   低値とすることを特徴とする請求項１記載の無接触給電
   設備。