JP2020031467A

JP2020031467A - 走行装置

Info

Publication number: JP2020031467A
Application number: JP2018154572A
Authority: JP
Inventors: 政貴林; Masataka Hayashi
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: JP7155744B2

Abstract

【課題】走行装置における台車の浮き上がりを抑制する。【解決手段】台車１１１と、走行路を画定する走行レール１１７を有する地上側設備とを備える走行装置１０１であって、台車１１１は、走行レール１１７に接触して回転する車輪１１８と、磁気作用により前記台車の走行路に沿う方向の推力を発生させる磁石列１１５と、台車１１１の異常移動を規制するための曲線被規制部材１３２とを備え、地上側設備は、走行路に沿って配置され、磁石列１１５に磁気を作用させる電機子１１６と、曲線被規制部材１３２と接触して台車１１１の異常移動を所定距離内に規制するために走行路に沿って延在する曲線規制部材１４２とを備え、所定距離は、前記電機子と前記磁石列との間の距離よりも短い走行装置１０１。【選択図】図１

Description

本発明は、リニアモータにより台車を走行路に沿って走行させる走行装置に関する。

従来、１次リニアモータを利用して、スラットと称される台車を走行させて物品を搬送するスラットコンベヤが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１８３５１８号公報

昨今では、台車の走行速度を高めて搬送などの効率を向上させる試みが成されている。ところが台車の速度を上げると、台車が走行レールから浮き上がる現象が発生することがある。また、曲線を台車が走行する際は、遠心力により台車の片側が浮き上がる現象が発生することがある。さらに、走行レール上やその近傍に障害物が突発的に現れて接触することにより台車が浮き上がる場合もある。このように台車の少なくとも一部が走行レールから離れると、リニアモータを構成する電機子と磁石列との距離が変化し、電機子と磁石列が接触したり電機子と磁石列とが離れたりすることで台車の推力が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、走行レールに対して安定して台車を走行させることができる走行装置の提供を目的としている。

本発明の一態様に係る走行装置は、所定の走行路に沿って走行する台車と、前記走行路を画定する走行レールを有する地上側設備とを備える走行装置であって、前記台車は、前記走行レールに接触して回転する車輪と、磁気作用により前記台車の前記走行路に沿う方向の推力を発生させる磁石列と、前記台車の少なくとも一部が鉛直上向きに移動する異常移動を規制するための被規制部材とを備え、前記地上側設備は、前記走行路に沿って配置され、前記磁石列に磁気を作用させる電機子と、前記被規制部材と接触して前記台車の異常移動を所定距離内に規制するために前記走行路に沿って延在する規制部材とを備え、前記所定距離は、前記電機子と前記磁石列との間の距離よりも短い。

これによれば、車輪が走行レールから離れる方向、つまり台車１１１の少なくとも一部が鉛直上向きに移動する異常移動が発生し、台車の少なくとも一部が浮き上がった際には、地上設備側の規制部材と台車に固定されている被規制部材とが接触することにより、磁石列と電機子とのクリアランス以内に台車の浮き上がりが収まるため、磁石列と電機子とが接触したり、距離が大きく離れることなく所望の推力を維持することが可能となる。

また、前記規制部材は、前記走行路が直線である直線区間に対応する範囲において配置されている直線規制部材と、前記走行路が曲線である曲線区間に対応する範囲において前記曲線区間に沿って前記曲線区間の内側に配置されている曲線規制部材とを備え、前記曲線区間における前記走行レールと前記曲線規制部材との水平面における距離は、前記直線区間における前記走行レールと前記直線規制部材との水平面における距離よりも長くてもよい。さらに、前記曲線区間において、曲線の外側には前記曲線規制部材が設けられていなくてもよい。これによれば、走行路の中の曲線区間において台車が走行する際の遠心力により、台車の内側が走行レールから離れる方向に浮き上がる異常移動を効果的に所定距離内に規制することができる。また、曲線区間において走行レールより外側に曲線規制部材が存在しないため、走行装置全体の設置面積を小さくすることができる。

また、前記被規制部材は、前記直線規制部材と接触する走行方向に並んだ二つの直線被規制部材と、前記直線被規制部材の間であって高さの異なる位置に配置され、前記曲線規制部材と接触する曲線被規制部材とを備え、前記曲線区間に対応する範囲における前記曲線規制部材と前記直線規制部材との間に、前記曲線被規制部材と接触し前記曲線区間に沿わない中継規制部材を備えてもよい。これによれば、曲線区間において台車と曲線規制部材との干渉を回避することができる。

また、前記走行路が直線である直線区間に対応する範囲において、前記規制部材は、前記走行レールと一体的に形成され、前記電機子は、前記規制部材に固定されてもよい。

これによれば、台車に磁石列、被規制部材、および車輪が固定されるためこれらの位置関係を簡単かつ正確に決定することができ、走行レールと一体の規制部材に電機子が固定されるため、これらの位置関係も簡単かつ正確に決定することができる。これにより走行レールに車輪が載置されることで、規制部材と被規制部材の間隔と電機子と磁石列との間隔を正確に決定することが可能となる。

本発明の走行装置は、走行中において走行レールから台車が浮上する量を抑制して電機子と磁石列との間隔を安定させ、台車の推力の安定を図ることが可能となる。

図１は、実施の形態における走行装置を備えた搬送システムの斜視図である。図２は、実施の形態における走行装置の地上側設備と台車とを走行方向から示す図である。図３は、実施の形態における走行装置を示す平面図である。

次に、本発明に係る走行装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、走行装置を示す斜視図である。図２は、走行装置の地上側設備と台車とを走行方向から示す図である。

これらの図に示すように、本実施の形態にかかる走行装置１０１は、物品２００を保持した状態で走行路（例えば図１中はオーバル形状の走行路の一部を示す）に沿って所定の移載スペース１１０まで走行し、物品２００を移載する搬送システム１００を構成している。

搬送システム１００は、台車１１１を有する走行装置１０１と、台車１１１に取り付けられる移載機構１１２と、所定の移載スペース１１０に物品２００を搬入する搬入装置１０２とを備えるシステムである。

搬入装置１０２は、走行路と交差する方向において、移載スペース１１０内に配置されている台車１１１に対して物品２００を搬入する装置である。搬入装置１０２の種類は、特に限定されるものでは無く、本実施の形態の場合、ベルトコンベアが採用されている。また、搬入装置１０２は、物品２００の流れの上流の位置において物品２００を待機させておき、移載スペース１１０に台車１１１が到着する情報に基づき物品２００を所定の速度になるまで加速して、移載スペース１１０内の台車１１１に物品２００を搬入することができるものとなっている。

走行装置１０１は、走行路に沿って複数の台車１１１をリニアモータによって走行させる装置である。走行装置１０１は、走行路を形成する地上側設備と、走行路に沿って走行する台車１１１とを備える。地上側設備は、走行路を画定する走行レール１１７と、走行路に沿って配置される電機子１１６と、規制部材とを備えている。

台車１１１は、走行レール１１７によって形成される走行路に沿って走行する。台車１１１を走行させるための駆動源は、本実施の形態の場合、台車１１１がバッテリーや電動モータを備えず、外部からの磁気作用によって走行方向の駆動力を得るリニアモータが採用されている。具体的に台車１１１は、複数の永久磁石が配列された磁石列１１５を備え、台車１１１の走行路に沿って連続的に、または離散的に配置される電機子１１６からの磁気作用により磁石列１１５が走行方向の推力を発生させて台車１１１を走行路に沿って走行させている。

磁石列１１５は、例えば、複数の永久磁石により構成される。磁石列１１５を構成する複数の永久磁石は、台車１１１に対し走行方向に並んで配置される。本実施の形態の場合台車１１１は、電機子１１６を挟むように上下に二つ配置される（図２参照）。つまり、磁石列１１５は、電機子１１６の両側において、複数の永久磁石が走行方向に並んで配置されている。電機子１１６の一方側に並ぶ複数の永久磁石はハルバッハ配列であり、電機子１１６に対向する側にＮ極と、Ｓ極とが交互に向いているように配置され、他方側に並ぶ永久磁石は、Ｎ極とＳ極との並びが一方側と異なるように配置されたハルバッハ配列である。なお、磁石列１１５は、電機子１１６の一方側にのみ配置されるものでもよい。

台車１１１は、構造的基礎となる基台１１９を備える。基台１１９には、磁石列１１５の他、移載機構１１２と、移載用可動子１１３とが取り付けられている。また、台車１１１の基台１１９の下部には、走行レール１１７上に載置されて転がる四つの車輪１１８が取り付けられている。

また本実施の形態の場合、基台１１９には、車輪１１８が走行レール１１７から離れる方向の台車１１１の異常移動を規制するための被規制部材として、直線被規制部材１３１（図２参照）と、曲線被規制部材１３２（図１、図２参照）とが取り付けられている。被規制部材は後述の規制部材に接触することで、基台１１９を介して台車１１１の走行レール１１７からの浮き上がりを抑制する機能を備えている。

本実施の形態の場合、直線被規制部材１３１は、台車１１１の走行方向に並んで二つ配置され、平行に配置される走行レール１１７に対応して幅方向にも並んで二つ配置されている。直線被規制部材１３１は、矩形の基台１１９の四隅から下方突出状にそれぞれ配置されている。直線被規制部材１３１は、基台１１９から下方突出状に取り付けられた支柱と、台車１１１の幅方向において内方に突出するように支柱の下端部に軸支されたローラとを備えており、通常走行時には規制部材とは接触することなく、台車１１１が走行レール１１７から浮き上がった場合、ローラの上端が規制部材と接触するものとなっている。なお、直線被規制部材１３１は、ローラを備えることに限定されるものではなく、規制部材と低摩擦で摺動するものでもよい。

曲線被規制部材１３２は、台車１１１の走行方向において、直線被規制部材１３１の間に一つ配置され、また直線被規制部材１３１とは高さの異なる位置に配置されている。本実施の形態の場合、曲線被規制部材１３２は、幅方向における基台１１９の端部であって、曲線区間を通過する際の内側であり、走行方向におけるほぼ中央部に配置されている。曲線被規制部材１３２は、基台１１９から上方突出状に取り付けられたブラケットと、台車１１１の幅方向において外方に突出するようにブラケットに軸支されたローラとを備えており、通常走行時には規制部材とは接触することなく、曲線区間において台車１１１が走行レール１１７から浮き上がった場合、ローラの上端が規制部材と接触するものとなっている。なお、曲線被規制部材１３２は、ローラを備えることに限定されるものではなく、規制部材と低摩擦で摺動するものでもよい。

移載機構１１２は、台車１１１に設けられ、走行路中に設定される移載スペース１１０において搬入装置１０２から物品２００を受け取って物品を台車１１１内の所定の場所まで移動させ、また、移載スペース１１０において台車１１１が搬送した物品２００を搬出装置（図示せず）まで移動させる機構である。移載機構１１２の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、移載機構１１２は、台車１１１の走行方向と直交する方向に物品を移動させることができるいわゆるベルトコンベアである。移載機構１１２は、物品２００を載置した状態で移動させる無端環状部材１２１と、無端環状部材１２１を所定の軌道に沿って循環させる一対のローラ１２２と、移載用可動子１１３から片方のローラ１２２に駆動力を伝達する伝達部材１２３とを備えている。

なお、移載機構１１２は上記に限定されるものでは無く、例えば無端環状部材１２１を備えない、ローラコンベヤなどでもかまわない。

走行レール１１７は、台車１１１が走行する走行路を形成するための部材である。走行レール１１７の形状などは特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、長尺状の部材である。走行レール１１７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属により構成される。なお、走行レール１１７は、その他の金属、樹脂により構成してもよい。本実施の形態では、図１に一部省略して示しているが、走行レール１１７は、例えばトラック状の走行路を形成しており、走行路が直線の直線区間と走行路が円弧状の曲線である曲線区間とを備えている。本実施の形態の場合、曲線区間は半円弧形状であり、曲線区間に配置される走行レール１１７も、半円弧形状に湾曲し、曲線区間の内側と外側に平行に配置されている。

電機子１１６は、走行路の全体にわたって配置される。電機子１１６は、具体的には、所定の走行路に沿って設けられた長尺の板部材に並んで配置される複数のコイルである。つまり、実質的には、複数のコイルが電機子１１６として機能する。電機子１１６を構成する複数のコイルは、図示しないコントローラにより個別に制御されることで、それぞれが独立して磁界を発生する。このように、電機子１１６は、コントローラにより個別に制御されることで、複数台の台車１１１が各々独立に制御されて走行レール１１７上を走行することができる。

規制部材は、直線被規制部材１３１、または曲線被規制部材１３２と接触して台車１１１が浮き上がる異常移動を所定距離（所定高さ）内に規制するために走行路に沿って延在する部材である。本実施の形態の場合、規制部材は、走行路が直線である直線区間に対応する範囲において配置されている直線規制部材１４１と、走行路が曲線である曲線区間に対応する範囲において曲線区間に沿って曲線区間の内側に配置されている曲線規制部材１４２とを備えている。

台車１１１の異常移動を所定距離内に規制するために、台車１１１が通常走行する際における規制部材と被規制部材との間隔（クリアランス）は、図２に示すように電機子１１６と磁石列１１５との間の距離よりも短い。本実施の形態の場合、通常走行時おける直線規制部材１４１と直線被規制部材１３１との第一間隔Ｄ１、および曲線規制部材１４２と曲線被規制部材１３２との第二間隔Ｄ２は、電機子１１６と下側の磁石列１１５との距離Ｄ３よりも短い。また本実施の形態の場合、第一間隔Ｄ１と第二間隔Ｄ２とは同じとなるように調整されている。

これにより、走行時に台車１１１が浮き上がると、被規制部材と規制部材とが接触して台車１１１の異常移動が第一間隔Ｄ１、または第二間隔Ｄ２以下に規制され、電機子１１６と下側の磁石列１１５とが接触することを防止できる。また、上側の磁石列１１５と電機子１１６とが離れすぎないため、所定範囲内の推力を維持しながら台車１１１を走行させることが可能となる。

本実施の形態の場合、直線規制部材１４１は、直線区間において平行に２本配置される走行レール１１７の内側にそれぞれ配置されており、走行レール１１７の上方において外側に向かって突出する突条を備えており、直線区間のいずれの位置において台車１１１が異常移動した場合でも、直線被規制部材１３１と接触することができるものとなっている。また、平行に配置される２本の走行レール１１７の両側に直線規制部材１４１が配置されることで、台車１１１が幅方向のいずれに向かって傾いても異常移動を規制することができ、走行方向における前側、または後側が浮上する異常移動も規制することができるものとなっている。

また、直線規制部材１４１は、直線区間における走行レールと一体的に形成されている。ここで一体的とは、押し出し加工、引き抜き加工、折り曲げ加工、切削加工などの接続工程を伴わない加工法を用いて直線規制部材１４１と走行レール１１７とを一体として形成する場合のほか、走行レール１１７に直線規制部材１４１を溶接などにより直接接続する場合、走行レール１１７に直線規制部材１４１をボルトなどの締結部材などにより直接接続する場合などを含むものである。

さらに、電機子１１６は、走行レール１１７と一体となった直線規制部材１４１に固定されている。これにより、車輪１１８と接触する走行レール１１７の走行面と、直線被規制部材１３１と接触する直線規制部材１４１の位置、および電機子１１６の位置関係とを簡単かつ正確に決定することができる。一方、台車１１１の基台１１９に固定されている車輪１１８、磁石列１１５、直線被規制部材１３１も位置関係が正確に決定されているため、走行レール１１７の走行面に車輪１１８を載置した状態において、直線被規制部材１３１と直線規制部材１４１との第一間隔Ｄ１、および電機子１１６と磁石列１１５との第二間隔Ｄ２がそれぞれ正確に決定される。従って、通常走行時は、直線被規制部材１３１と直線規制部材１４１とは接触することなく台車１１１の走行に影響を与えることがない。一方台車１１１が異常移動した場合は、電機子１１６と磁石列１１５が干渉したり、遠く離れることなく所望の推力を得続けることが可能となる。

本実施の形態の場合、曲線規制部材１４２は、図３に示すように、曲線区間において平行に２本配置される湾曲状の走行レール１１７の内側に配置された板状の部材であり、上面視において、曲線規制部材１４２の走行レール１１７に近い縁部は、走行レール１１７の湾曲に沿って湾曲している。本実施の形態の場合、曲線区間における走行レール１１７は円弧状であり、曲線規制部材１４２の縁部も円弧状となっている。また本実施の形態において走行レール１１７の外側には曲線規制部材１４２は配置されていない。これは、台車１１１が曲線区間を走行する際は、遠心力により幅方向の内側が浮上する異常移動が発生する可能性が高いためである。

また、曲線区間における曲線規制部材１４２と走行レール１１７とのＸＹ平面における距離は、直線区間における走行レール１１７と直線規制部材１４１とのＸＹ平面における距離よりも長く設定されている。これにより、曲線区間において配置される電機子１１６と曲線規制部材１４２との干渉を回避することが可能となる。

さらに本実施の形態の場合、走行路の曲線区間に対応する範囲において、曲線規制部材１４２と直線規制部材１４１との間に、曲線被規制部材１３２と接触し曲線区間における走行レール１１７の湾曲に沿わない中継規制部材１４３が配置されている。本実施の形態の場合、中継規制部材１４３は、曲線規制部材１４２と一体の板状である。上面視において、中継規制部材１４３の縁部は、曲線規制部材１４２の縁部に接続され、走行レール１１７の湾曲に沿うことなく、曲線規制部材１４２の曲率よりもゆるい曲率、または直線形状となっている。

これにより、台車１１１の一部が直線区間に残存している際の台車１１１の挙動と、台車１１１の全てが曲線区間に位置している際の台車１１１の挙動との違いによる規制部材と台車１１１との干渉を回避して、台車１１１をスムーズに方向転換させることが可能となる。

以上のように、本実施の形態における走行装置では、台車１１１の走行中において走行レール１１７から台車１１１が浮上する異常移動が発生した場合でも、規制部材と被規制部材との接触により異常移動を所定の範囲に抑制することが可能となる。これにより、電機子１１６と磁石列１１５との間隔を所定範囲内に維持することができ、所望の推力を発生させ続けることが可能となり、台車１１１の高速走行を実現できる。特に、荷物を搭載していない台車１１１を高速に曲線区間を通過させることができ、走行装置１０１を利用した搬送装置の搬送効率などを向上させることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、曲線区間において、走行レール１１７の外側にも浮き上がり防止機構として曲線規制部材１４２を配置し、台車１１１の外側にも曲線被規制部材１３２を取り付けても構わない。

また、台車１１１は、直線被規制部材１３１と曲線被規制部材１３２の区別のない被規制部材を単数、または複数個備えてもよい。この場合、直線規制部材１４１、および曲線規制部材１４２と走行レール１１７とは同じ位置関係になり連続して配置される。

本発明は、物流拠点、自動倉庫、工場など、物品を高速で搬送する設備などに利用可能である。

１００搬送システム
１０１走行装置
１０２搬入装置
１１０移載スペース
１１１台車
１１２移載機構
１１３移載用可動子
１１５磁石列
１１６電機子
１１７走行レール
１１８車輪
１１９基台
１２１無端環状部材
１２２ローラ
１２３伝達部材
１３１直線被規制部材
１３２曲線被規制部材
１４１直線規制部材
１４２曲線規制部材
１４３中継規制部材
２００物品

Claims

所定の走行路に沿って走行する台車と、前記走行路を画定する走行レールを有する地上側設備とを備える走行装置であって、
前記台車は、
前記走行レールに接触して回転する車輪と、
磁気作用により前記台車の前記走行路に沿う方向の推力を発生させる磁石列と、
前記台車の少なくとも一部が鉛直上向きに移動する異常移動を規制するための被規制部材とを備え、
前記地上側設備は、
前記走行路に沿って配置され、前記磁石列に磁気を作用させる電機子と、
前記被規制部材と接触して前記台車の前記異常移動を所定距離内に規制するために前記走行路に沿って延在する規制部材とを備え、
前記所定距離は、前記電機子と前記磁石列との間の距離よりも短い
走行装置。
前記規制部材は、
前記走行路が直線である直線区間に対応する範囲において配置されている直線規制部材と、
前記走行路が曲線である曲線区間に対応する範囲において前記曲線区間に沿って前記曲線区間の内側に配置されている曲線規制部材とを備え、
前記曲線区間における前記走行レールと前記曲線規制部材との水平面における距離は、前記直線区間における前記走行レールと前記直線規制部材との水平面における距離よりも長い
請求項１に記載の走行装置。
前記曲線区間において、曲線の外側には前記曲線規制部材が設けられていない
請求項２に記載の走行装置。
前記被規制部材は、
前記直線規制部材と接触する走行方向に並んだ二つの直線被規制部材と、
前記直線被規制部材の間であって高さの異なる位置に配置され、前記曲線規制部材と接触する曲線被規制部材とを備え、
前記曲線区間に対応する範囲における前記曲線規制部材と前記直線規制部材との間に、前記曲線被規制部材と接触し前記曲線区間に沿わない中継規制部材を備える
請求項２または請求項３に記載の走行装置。
前記走行路が直線である直線区間に対応する範囲において、前記規制部材は、前記走行レールと一体的に形成され、前記電機子は、前記規制部材に固定される
請求項１から４のいずれか一項に記載の走行装置。