JP2021131136A - ラック・ピニオン装置および搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンがラック上を円滑に移動することができるラック・ピニオン装置および搬送装置を提供する。【解決手段】ラック・ピニオン装置１０は、第１ラック部材１１と、第２ラック部材１２と、ピニオン１３とを備える。第１ラック部材１１は、複数の歯が第１直線方向Ｄ１に並んで形成されている第１歯部分を有する。第２ラック部材１２は、複数の歯が第２直線方向Ｄ２に並んで形成されている第２歯部分を有し、第２歯部分の複数の歯が、第１歯部分の複数の歯に対して第１直線方向Ｄ１に連続して配置される第１位置と、連続しない状態で配置される第２位置と、に移動可能に設けられていると共に、第２直線方向Ｄ２に伸縮可能に形成されている。ピニオン１３は、中心軸回りに回転すると共に、第３歯部分が第１歯部分及び第２歯部分に噛み合うことで、第１ラック部材１１及び第２ラック部材１２の上を第１直線方向Ｄ１に進退する。【選択図】図１

Description

本開示は、ラック・ピニオン装置および搬送装置に関する。

下記特許文献１には、ラックとピニオンを備える搬送装置が開示されている。この搬送装置においては、ラックの歯とピニオンの歯との噛み合わせを向上させるために、ピニオンを磁性部材により形成すると共に、ラックに磁石を設けることで、この磁石の磁力に基づいて、ラックがピニオンを引き寄せる力を生じさせている。この引き寄せる力により、ラックの歯とピニオンの歯との噛み合わせを向上させることができる。

特開平５−３０２６５３号公報

ラック・ピニオン装置を備えた搬送装置において、ラックが、歯が設けられている複数の分割された分割ラック部材を有し、これらの複数の分割ラック部材が組み合わされて形成された場合では、分割されたラック部材同士のつなぎ目の寸法次第で、ピニオンが、ラック部材から、それに隣接しているラック部材にスムーズに乗り移ることが困難になる問題が生じる。特許文献１に記載のものにおいては、この問題を解決することが困難である。

本開示は、上述の事情の下になされたもので、ピニオンがラック上を円滑に移動することができるラック・ピニオン装置および搬送装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本開示に係るラック・ピニオン装置は、第１ラック部材と、第２ラック部材と、ピニオンと、を備える。第１ラック部材は、複数の歯が第１直線方向に並んで形成されている第１歯部分を有する。第２ラック部材は、複数の歯が第２直線方向に並んで形成されている第２歯部分を有し、第２歯部分の複数の歯が、第１歯部分の複数の歯に対して第１直線方向に連続して配置される第１位置と、第２歯部分の複数の歯が、第１歯部分の複数の歯に対して連続しない状態で配置される第２位置と、に移動可能に設けられていると共に、第２直線方向に伸縮可能に形成されている。ピニオンは、中心軸回りに回転すると共に、外周面に複数の歯を有する第３歯部分を有し、第３歯部分が第１歯部分及び第２歯部分に噛み合うことで、第１ラック部材及び第２ラック部材の上を第１直線方向に進退する。

本開示によれば、第２ラック部材は、第２直線方向に伸縮可能に形成されている。このため、第２ラック部材が第１位置に配置されている場合における第２ラック部材と第１ラック部材との隙間を小さくすることができる。これにより、ピニオンが、第２ラック部材から第１ラック部材に、もしくは、第１ラック部材から第２ラック部材に円滑に乗り移ることが可能になる。ひいては、ピニオンが第１ラック部材及び第２ラック部材上を円滑に移動することができる。

実施の形態１に係る搬送装置の斜視図（その１） 第２ラック部材が第１位置に配置されている場合の搬送装置の一部を拡大した側面図 第２ラック部材が第２位置に配置されている場合の搬送装置の一部を拡大した側面図 実施の形態１に係る搬送装置の斜視図（その２） 第２ラック部材、第２ガイドレール部材、及び第２ボデー部材が第１位置に配置されている場合の搬送装置の側面図 第２ラック部材、第２ガイドレール部材、及び第２ボデー部材が第２位置に配置されている場合の搬送装置の側面図 固定経路及び移動経を説明するための搬送装置の側面図 第２ラック部材の効果を説明するための搬送装置の一部を拡大した側面図 （Ａ）は、実施の形態１に係る搬送装置の動作を説明するための搬送装置の側面図（その１）、（Ｂ）は、実施の形態１に係る搬送装置の動作を説明するための搬送装置の側面図（その２） （Ａ）は、実施の形態１に係る搬送装置の動作を説明するための搬送装置の側面図（その３）、（Ｂ）は、実施の形態１に係る搬送装置の動作を説明するための搬送装置の側面図（その４） 搬送装置の動作を説明するための搬送装置の一部を拡大した側面図 比較例に係る搬送装置の一部を拡大した側面図 （Ａ）は、実施の形態１に係る搬送装置のガイドレールの斜視図、（Ｂ）は、実施の形態１の変形例１に係る搬送装置のガイドレールの斜視図 実施の形態１に係る搬送装置の第２ラック部材の側面図 （Ａ）は、実施の形態１の変形例２に係る搬送装置の第２ラック部材の側面図、（Ｂ）は、実施の形態１の変形例３に係る搬送装置の第２ラック部材の側面図 （Ａ）は、実施の形態１の変形例４に係る搬送装置のストッパ及びストッパ受けの斜視図、（Ｂ）は、実施の形態１の変形例４とは異なる形状の変形例に係る搬送装置のストッパ及びストッパ受けの側面図 実施の形態１の変形例５に係る搬送装置の第２ラック部材の斜視図 実施の形態１の変形例６に係る搬送装置の第２ラック部材の斜視図 実施の形態２に係る搬送装置の一部を拡大した側面図 （Ａ）は、実施の形態３に係る搬送装置の一部を拡大した斜視図（その１）、（Ｂ）は、実施の形態３に係る搬送装置の一部を拡大した斜視図（その２）

実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る搬送装置及びラック・ピニオン装置について、図を用いて説明する。なお、理解を容易にするために、互いに直交するＸＹＺ座標を設定し、適宜参照する。また、各図においては、同一符号は同一、あるいは相当部分を示す。

搬送装置１は、例えば、２００〜３００ｋｇ程度のペイロードが積載又は吊り下げられている搬送台車３０が＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の双方向に移動する自走型搬送装置である。なお、本実施の形態１においては、搬送装置１は、２００〜３００ｋｇ程度のペイロードを有する自走型搬送装置として例示しているが、これに限定されるものではない。搬送装置１は、２００〜３００ｋｇ程度のペイロードが積載又は吊り下げられている自走型搬送装置以外のものであってもよい。搬送装置１は、図１に示すように、ラック・ピニオン装置１０と、支持部２０と、搬送台車３０と、一対のガイドレール４０Ｒ、４０Ｌと、ガイドローラ５０と、これらの各部材を覆うボデー６０と、を備える。

ラック・ピニオン装置１０は、ピニオン１３を備え、このピニオン１３の回転運動を、搬送台車３０の直線運動に変換するために用いられる。このラック・ピニオン装置１０は、ピニオン１３に加えて、第１ラック部材１１と、第２ラック部材１２と、基端側ラック部材１４と、を備える。

第１ラック部材１１は、Ｙ軸方向と同じ方向である第１直線方向Ｄ１を長手方向とする角柱形状に形成されている。第１ラック部材１１は、図２及び図３に示すように、ラック部材本体１１ａと、ラック部材本体１１ａのＸＺ平面に平行な＋Ｚ側の上面に設けられた第１歯部分１１ｂと、を有する。第１歯部分１１ｂには、複数の歯１１ｃが、第１直線方向Ｄ１に沿って、並んで形成されている。この第１ラック部材１１は、搬送装置１が設置されている設置箇所に対して固定されている固定ラックである。搬送装置１の設置箇所は、例えば、工場内の床面である。また、第１ラック部材１１には、ストッパＳ１が形成されている。ストッパＳ１は、ラック部材本体１１ａの＋Ｘ側の側面に設けられている。

第２ラック部材１２は、第２直線方向Ｄ２を長手方向とする角柱形状に形成されていると共に、その断面積が、第１ラック部材１１の断面積と同等に形成されている。第２ラック部材１２は、ラック部材本体１２ａと、ラック部材本体１２ａの＋Ｚ側の上面に設けられた第２歯部分１２ｂと、を有する。第２歯部分１２ｂには、複数の歯１２ｃが第２直線方向Ｄ２に沿って、並んで形成されている。第２ラック部材１２は、図２に示す第１位置と、図３に示す第２位置とに、回転方向Ｄ３に沿って、移動可能に設けられている移動ラックである。第２ラック部材１２が、図２に示す第１位置に配置されている場合においては、第２直線方向Ｄ２は、第１直線方向Ｄ１及びＹ軸方向と同じ方向となり、第２ラック部材１２は、第１ラック部材１１と基端側ラック部材１４との間に配置される。このとき、第２ラック部材１２の複数の歯１２ｃは、第１ラック部材１１の複数の歯１１ｃに対して、第１直線方向Ｄ１及びＹ軸方向に連続して配置される。第２ラック部材１２が、図３に示す第２位置に配置されている場合においては、第２直線方向Ｄ２は、第１直線方向Ｄ１及びＹ軸方向とは異なる方向となり、第２ラック部材１２は、第１ラック部材１１と基端側ラック部材１４との間から外れる。このとき、第２ラック部材１２の複数の歯１２ｃは、第１ラック部材１１の複数の歯１１ｃに対して連続しない状態で配置される。また、第２ラック部材１２は、長手方向である第２直線方向Ｄ２に伸縮可能に形成されている。

第２ラック部材１２の＋Ｙ側の突合せ面１２−１は、図２及び図３に示すように、基端側ラック部材１４の−Ｙ側の突合せ面１４−１に対向する端面である。突合せ面１２−１は、第２ラック部材１２が第１位置にある場合において、ＸＺ平面に平行な面、又は、第２直線方向Ｄ２に直交する面に形成されている。

第２ラック部材１２の−Ｙ側の突合せ面１２−２は、第１ラック部材１１の＋Ｙ側の突合せ面１１−１に対向する端面である。突合せ面１２−２は、第２ラック部材１２が第１位置にある場合において、ＸＹ平面に角度θで傾斜する傾斜面として形成されている。本実施の形態１においては、角度θは４５°である。突合せ面１２−２を傾斜面とすることにより、第１ラック部材１１に対して、第２ラック部材１２を第２位置に正確に配置することができる。

第２ラック部材１２は、上述のラック部材本体１２ａ及び第２歯部分１２ｂに加えて、分割体１２ｄと、バネ部材１２ｅと、分割体用ピン１２ｆと、ピン連結部１２ｇと、を更に有する。

分割体１２ｄは、歯１２ｃがそれぞれ設けられ、互いの間隔が広がったり狭まったりする部品である。本実施の形態１において、１つの分割体１２ｄには、歯１２ｃが一つのみ設けられている。これにより、分割体１２ｄは、歯１２ｃを１つ１つ独立させることができ、歯１２ｃを独立した独立歯として形成する。

バネ部材１２ｅは、分割体１２ｄ同士の全ての間に配置され、第２ラック部材１２を第２直線方向Ｄ２に伸縮させる。バネ部材１２ｅは、例えば、湾曲された板バネより形成されている。しかしながら、これに限られない。バネ部材１２ｅは、板バネ以外のものより形成されていてもよい。例えば、バネ部材１２ｅは、弾性を有するゴムより形成されていてもよい。このバネ部材１２ｅにおいては、分割体１２ｄ同士の隙間が、一定以上に狭くなると反力が生じる。バネ部材１２ｅは、第２ラック部材１２が、図３に示す第２位置に配置されている場合においては、第２ラック部材１２に、第１ラック部材１１又は基端側ラック部材１４から外力が加わらないため、分割体１２ｄ同士の隙間が最大の寸法、即ち、最大のピッチとなって、分割体１２ｄ同士を保持する。一方、バネ部材１２ｅは、第２ラック部材１２が、図２に示す第１位置に配置されている場合においては、第２ラック部材１２に、第１ラック部材１１又は基端側ラック部材１４から外力が加わるため、バネ部材１２ｅ自身が大きく変形し、分割体１２ｄ同士の隙間が最小の寸法、即ち、最小のピッチに、分割体１２ｄ同士を保持する。なお、バネ部材１２ｅは、分割体１２ｄにおいて、隣り合う分割体１２ｄとの対向面に掘り込まれて形成されている凹部に収納されてもよい。

分割体用ピン１２ｆは、分割体１２ｄの＋Ｘ側の側面から突出して形成されている。分割体用ピン１２ｆは、分割体１２ｄの＋Ｘ側の側面に、１本ないし２本設けられている。

ピン連結部１２ｇは、隣り合う分割体１２ｄの分割体用ピン１２ｆに取り付けられているピンガイドである。ピン連結部１２ｇは、例えば、弾性の素材より形成されていると共に、円環形状に形成されている。隣り合う分割体１２ｄの分割体用ピン１２ｆに、ピン連結部１２ｇが取り付けられていることにより、隣り合う分割体１２ｄ同士を狭める方向に連結する。また、ピン連結部１２ｇは、２つの隣り合う分割体１２ｄの分割体用ピン１２ｆの最大ピッチを規制する。これにより、２つの隣り合う分割体１２ｄの分割体用ピン１２ｆ同士のピッチも一定値以上は大きくなることはない。

また、第２ラック部材１２には、ストッパ受けＳ２が形成されている。ストッパ受けＳ２は、ラック部材本体１２ａの＋Ｘ側の側面に設けられている。ストッパ受けＳ２は、第２ラック部材１２が、図３に示す第２位置から図２に示す第１位置に移動した場合、第１ラック部材１１のストッパＳ１に当接し、第２ラック部材１２のそれ以上に移動を規制する。ストッパ受けＳ２及びストッパＳ１のうち少なくとも一方は、当接時の衝撃を緩和するために、弾性の素材より形成されることが好ましい。また、本実施の形態１においては、第２ラック部材１２に、ストッパ受けＳ２が形成され、第１ラック部材１１に、ストッパＳ１が形成されている。しかしながら、これに限られない。第２ラック部材１２に、ストッパＳ１が形成され、第１ラック部材１１に、ストッパ受けＳ２が形成されていてもよい。

第２ラック部材１２は、図４に示すように、更に、直動ガイド１２ｈを有する。

直動ガイド１２ｈは、歯１２ｃが設けられている分割体１２ｄを第２直線方向Ｄ２に直列に連結する。この直動ガイド１２ｈによって、第２ラック部材１２は、第２直線方向Ｄ２のみに伸縮可能に形成され、第２直線方向Ｄ２以外の方向に変形及び移動が不可能に規制されると共に、第２直線方向Ｄ２の長さが一定の範囲内に収まる。

ピニオン１３は、図２に示すように、中心軸１３ａ回りに回転すると共に、外周面に複数の歯１３ｃを有する第３歯部分１３ｂを有する歯車である。ピニオン１３には、例えば、モーター及びエンジンなどの動力源から、予め定められた減速比で回転運動が伝達されることで回転する。

基端側ラック部材１４は、図２及び図３に示すように、第２ラック部材１２の＋Ｙ側に配置されているラック部材である。基端側ラック部材１４は、第１ラック部材１１と同様に、Ｙ軸方向と同じ方向である第１直線方向Ｄ１を長手方向とする角柱形状に形成されている。また、基端側ラック部材１４は、その断面積が、第１ラック部材１１の断面積と同等に形成されている。基端側ラック部材１４は、ラック部材本体１４ａと、ラック部材本体１４ａのＸＺ平面に平行な上面に設けられた第４歯部分１４ｂと、を有する。第４歯部分１４ｂには、複数の歯１４ｃが、第１直線方向Ｄ１に沿って、並んで形成されている。この基端側ラック部材１４は、搬送装置１が設置されている設置箇所に対して固定されている固定ラックである。この基端側ラック部材１４において、第２ラック部材１２が、図２に示す第１位置に配置されている場合においては、基端側ラック部材１４の複数の歯１４ｃは、第１ラック部材１１の複数の歯１１ｃ及び第２ラック部材１２の複数の歯１２ｃに対して第１直線方向Ｄ１に連続して配置される。したがって、第１ラック部材１１の複数の歯１１ｃ、第２ラック部材１２の複数の歯１２ｃ、及び基端側ラック部材１４の複数の歯１４ｃの全ては、第１直線方向Ｄ１に連続して配置される。

ピニオン１３において、第３歯部分１３ｂが、第１歯部分１１ｂ、第２歯部分１２ｂ及び第４歯部分１４ｂに噛み合うことで、第２歯部分１２ｂ及び第４歯部分１４ｂから反力を受ける。この反力に基づいて、ピニオン１３が回転することで、ピニオン１３は、第１ラック部材１１、第２ラック部材１２、及び基端側ラック部材１４上の軌道を第１直線方向Ｄ１に進退する。

一般に、ラックとピニオン１３を用いた動力伝達系では、ラックとピニオン１３のピッチを広げることによりバックラッシを大きくすることができる。これにより、ラックの歯のピッチが多少変化しても、ラック及びピニオン１３は、相互に力を伝達させることが可能となる。本実施の形態１に係るラック・ピニオン装置１０は、このような動力伝達を可能とするピッチの変動よりも、第２ラック部材１２が伸縮したときの第２ラック部材１２の歯１２ｃ同士のピッチの変動幅が小さく形成されている。

支持部２０は、図１に示すように、ピニオン１３を回転可能に支持する。支持部２０は、ピニオン１３と共に、第１直線方向Ｄ１に進退する。

搬送台車３０は、支持部２０に固定されて設けられている。この搬送台車３０に、搬送対象である２００〜３００ｋｇ程度のペイロードが積載されたり、吊り下げられたりする。これにより、搬送台車３０は、支持部２０及びピニオン１３と共に、第１直線方向Ｄ１に進退する。

ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌは、図１及び図４に示すように、第１直線方向Ｄ１に延びて形成されている。ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌは、ＹＺ平面に対して左右対称に形成されている。ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌには、ガイドローラ５０が配置されると共に回転するための溝４０ａが形成されている。ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌは、第１ガイドレール部材４１と、第２ガイドレール部材４２と、基端側ガイドレール部材４３と、を有する。

第１ガイドレール部材４１は、図５及び図６に示すように、搬送装置１が設置されている設置箇所に対して固定されて設けられている。

第２ガイドレール部材４２は、第１ガイドレール部材４１と基端側ガイドレール部材４３との間に配置され、図５に示す第１位置と図６に示す第２位置とに移動可能に設けられている。この第２ガイドレール部材４２は、第２ラック部材１２と共に移動可能に形成されている。

基端側ガイドレール部材４３は、第２ガイドレール部材４２の＋Ｙ側に配置されているガイドレール部材である。基端側ガイドレール部材４３は、第１ガイドレール部材４１と同様に、搬送装置１が設置されている設置箇所に対して固定されて設けられている。

ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌは、ピニオン１３が、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との間を乗り移るときに、ガイドローラ５０が、第２ガイドレール部材４２と第１ガイドレール部材４１との間を乗り移らない構造を有している。また、ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌは、ピニオン１３が、第２ラック部材１２と基端側ラック部材１４との間を乗り移るときに、ガイドローラ５０が、第２ガイドレール部材４２と基端側ガイドレール部材４３との間を乗り移らない構造を有している。

なお、本実施の形態１においては、搬送装置１は、２本のガイドレール４０Ｒ、４０Ｌを備える。しかしながら、これに限られない。搬送装置１は、１本又は３本以上のガイドレール４０Ｒ、４０Ｌを備えていてもよい。

ガイドローラ５０は、図１及び図４に示すように、搬送台車３０を第１直線方向Ｄ１に移動可能に支持する。そして、ガイドローラ５０は、ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌと共に、搬送台車３０の進退移動を円滑に案内するために用いられる。これにより、搬送台車３０は、一定の軌跡を移動する。ガイドローラ５０は、ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌに対して、搬送台車３０を第１直線方向Ｄ１に移動可能に支持して、ピニオン１３と共に、搬送台車３０の移動を案内する。ガイドローラ５０は、例えば、ピニオン１３を回転可能に支持する支持部２０から起立して設けられた支持板５１に、回転軸５２を介して、回転可能に設けられている。ガイドローラ５０は、本実施の形態１においては、ガイドレール４０Ｒ側に３つ、ガイドレール４０Ｌ側に３つの合計６つ設けられている。

ボデー６０は、図５及び図６に示すように、ラック・ピニオン装置１０、支持部２０、搬送台車３０、ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌ、及びガイドローラ５０の各部材を覆い保護する。ボデー６０は、第１ボデー部材６１と、第２ボデー部材６２と、基端側ボデー部材６３と、を備える。

第１ボデー部材６１は、搬送装置１が設置されている設置箇所に対して固定されて設けられている。

第２ボデー部材６２は、第１ボデー部材６１と基端側ボデー部材６３との間に配置され、図５に示す第１位置と図６に示す第２位置とに移動可能に設けられている。この第２ボデー部材６２は、第２ラック部材１２及び第２ガイドレール部材４２と共に移動可能に形成されている。

基端側ボデー部材６３は、第２ボデー部材６２の＋Ｙ側に配置されているボデー部材である。基端側ボデー部材６３は、第１ボデー部材６１と同様に、搬送装置１が設置されている設置箇所に対して固定されて設けられている。

上述のような構造を有することで、図７に示すように、本実施の形態１に係る搬送装置１には、第２ラック部材１２を第１位置にある場合に、ピニオン１３が矢印Ａ１の示すように通過する固定経路７１、移動経路７２、及び固定経路７３が、＋Ｙ方向に順に直線状に形成される。

次に、上述のように形成されている搬送装置１の動作について説明する。

先ず、図７に示すように、搬送装置１を動作させる作業者は、第２ラック部材１２を第２位置から第１位置に移動させる。すると、固定経路７１、移動経路７２、及び固定経路７３が、＋Ｙ方向に順に直線状に配置される。また、図８の矢印Ａ２、Ａ３に示すように、第２ラック部材１２が第２直線方向Ｄ２に伸びて、第２ラック部材１２は、第１ラック部材１１との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ１、基端側ラック部材１４との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ２を小さくする。

続いて、作業者は、モーター及びエンジンなどの動力源を作動させて、図２の矢印Ａ４に示すように、ピニオン１３を正転させる。すると、ピニオン１３の歯１３ｃが、基端側ラック部材１４の歯１４ｃに噛み合うことで、ピニオン１３は、図９（Ａ）の矢印Ａ１に示すように、−Ｙ方向に移動する。

ピニオン１３が、固定経路７３内を−Ｙ方向に移動していくと、ピニオン１３と共に、ガイドローラ５０もガイドレール４０Ｒ、４０Ｌの溝４０ａ内を回転しつつ移動する。更に、ピニオン１３が、固定経路７３内を−Ｙ方向に移動していくと、図９（Ｂ）に示すように、やがて、基端側ラック部材１４と第２ラック部材１２との繋ぎ目に到達する。この繋ぎ目に形成されている隙間Ｃ２は、第２ラック部材１２の伸縮作用に基づいて小さくなっているため、ピニオン１３は、基端側ラック部材１４から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることができる。なお、このとき、ガイドローラ５０は、基端側ガイドレール部材４３と第２ガイドレール部材４２との繋ぎ目４０−２に到達していない。ピニオン１３が隙間Ｃ２を乗り越えるのと同時に、ガイドローラ５０が繋ぎ目４０−２を通過する場合に比べて、ピニオン１３は、基端側ラック部材１４から第２ラック部材１２に、より円滑に乗り移ることができる。ピニオン１３は、基端側ラック部材１４から第２ラック部材１２に乗り越えると、固定経路７３内から移動経路７２内に移動する。

ピニオン１３が、図１０（Ａ）に示すように、更に、移動経路７２内を−Ｙ方向に移動すると、やがて、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目に到達する。この繋ぎ目に形成されている隙間Ｃ１は、第２ラック部材１２の伸縮作用に基づいて小さくなっているため、ピニオン１３は、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に円滑に乗り移ることができる。なお、このとき、ガイドローラ５０は、第２ガイドレール部材４２と第１ガイドレール部材４１との繋ぎ目４０−１に到達していない。ピニオン１３が隙間Ｃ１を乗り越えるのと同時に、ガイドローラ５０が繋ぎ目４０−１を通過する場合に比べて、ピニオン１３は、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に、より円滑に乗り移ることができる。ピニオン１３は、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に乗り越えると、やがて、図１０（Ｂ）に示すように、移動経路７２内から固定経路７１内に移動する。以上により、ピニオン１３が固定経路７３から固定経路７１への移動が完了する。ピニオン１３が固定経路７３から固定経路７１に円滑に移動することにより、図１に示す搬送台車３０がペイロードと共に円滑に−Ｙ方向に移動する。

ピニオン１３を固定経路７１から移動経路７２を経由して固定経路７３に復帰させる場合には、ピニオン１３を逆転させる。これにより、図１に示す搬送台車３０がペイロードと共に円滑に＋Ｙ方向に移動する。

以上、説明したように、本実施の形態１に係る搬送装置１においては、第２ラック部材１２は、図１１の矢印Ａ２及びＡ３の示すように、第２直線方向Ｄ２に伸縮可能に形成されている。このため、第２ラック部材１２が第１位置に配置されている場合における第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ１を小さくすることができる。これにより、ピニオン１３が、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に、もしくは、第１ラック部材１１から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることが可能になる。ひいては、ピニオン１３が第１ラック部材１１及び第２ラック部材１２上を円滑に移動することができる。

例えば、図１２に示す比較例に係る搬送装置１Ａでは、第２ラック部材１２は、第２直線方向Ｄ２に伸縮しない構造を有している。この場合、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ１が大きくなるおそれがある。そうすると、ピニオン１３が移動する軌跡上に、隙間Ｃ１が存在するため、ピニオン１３が、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に、もしくは、第１ラック部材１１から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることが困難になるおそれがある。特に、大型の装置又は橋脚では、工作物の工作精度上または設置精度上の観点から、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目、又は突き合わせ部分の隙間Ｃ１を設計上の寸法に形成することは極めて難しい。このことより、ピニオン１３が、この第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との隙間Ｃ１を移動する際には、ピニオン１３の歯１３ｃが、第２ラック部材１２の歯１２ｃ及び第１ラック部材１１の歯１１ｃとうまく噛み合わず、この結果、ピニオン１３が、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との間を円滑に乗り移ることが困難になる。

しかしながら、本実施の形態１に係る搬送装置１においては、第２ラック部材１２は、図１１に示すように、第２直線方向Ｄ２に伸縮可能に形成されている。このため、第２ラック部材１２が第１位置に配置されている場合における第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ１を小さくすることができる。これにより、ピニオン１３が、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に、もしくは、第１ラック部材１１から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることが可能になる。ひいては、ピニオン１３が第１ラック部材１１及び第２ラック部材１２上を円滑に移動することができる。

なお、図１及び図７に示すように、搬送台車３０が固定経路７１、７３を移動しているときには、ペイロードは積載又は吊り下げられているため、第１ラック部材１１及び基端側ラック部材１４とピニオン１３とのバックラッシは出来る限り小さい方が望ましい。しかしながら、ピニオン１３が、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との間を円滑に乗り移る際には、可能な限りバックラッシを多く確保して、第２ラック部材１２の伸縮量を大きく設定する方が好ましい。これらを実現するため、第２ガイドレール部材４２の形状により、第１ラック部材１１及び基端側ラック部材１４とピニオン１３との間のピッチを適切に制御する必要がある。

また、本実施の形態１に係る搬送装置１においては、第２ラック部材１２が第１位置に配置されている場合における第２ラック部材１２と基端側ラック部材１４との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ２も小さくすることができる。これにより、ピニオン１３が、第２ラック部材１２から基端側ラック部材１４に、もしくは、基端側ラック部材１４から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることが可能になる。ひいては、ピニオン１３が第２ラック部材１２及び基端側ラック部材１４上を円滑に移動することができる。

以上、本実施の形態１について説明したが、本開示は上記実施の形態１によって限定されるものではない。

実施の形態１の変形例１．
本実施の形態１においては、図１３（Ａ）に示すように、ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌは、ＹＺ平面に対して左右対称に形成されている。これにより、ガイドレール４０Ｒ、４０Ｌの繋ぎ目４０−１、４０−２もＹＺ平面に対して左右対称に形成されている。しかしながら、これに限られない。図１３（Ｂ）に示す搬送装置１Ｂのように、ガイドレール４０Ｒの繋ぎ目４０−１、４０−２と、ガイドレール４０Ｌの繋ぎ目４０−１、４０−２とがＹＺ平面に対して左右非対称に形成されていてもよい。これにより、ガイドレール４０Ｒの溝４０ａ内を回転するガイドローラ５０が繋ぎ目４０−１、４０−２を通過するのとタイミングと、ガイドレール４０Ｌの溝４０ａ内を回転するガイドローラ５０が繋ぎ目４０−１、４０−２を通過するタイミングとをずらすことができる。結果的に、図１１に示すように、ピニオン１３が第１ラック部材１１及び第２ラック部材１２上を円滑に移動することができる。なお、ピニオン１３が、隙間Ｃ１、Ｃ２を乗り越えるタイミングと、ガイドレール４０Ｒの溝４０ａ内を回転するガイドローラ５０が繋ぎ目４０−１、４０−２を通過するのとタイミングと、ガイドレール４０Ｌの溝４０ａ内を回転するガイドローラ５０が繋ぎ目４０−１、４０−２を通過するタイミングとが、全てずれていることが最も好ましい。

実施の形態１の変形例２．
本実施の形態１に係るラック・ピニオン装置１０の第２ラック部材１２においては、図１４に示すように、１つの分割体１２ｄに、歯１２ｃが１つのみ設けられている。しかしながら、これに限られない。図１５（Ａ）に示す搬送装置１Ｃのように、１つの分割体１２ｄに、歯１２ｃが２つ設けられていてもよい。また、１つの分割体１２ｄに、歯１２ｃが３つ以上設けられていてもよい。

実施の形態１の変形例３．
また、図１５（Ｂ）に示す搬送装置１Ｄのように、第２ラック部材１２は、１つの歯１２ｃが設けられている分割体１２ｄと、複数の歯１２ｃが設けられている分割体１２ｄとが組み合わされていてもよい。

実施の形態１の変形例４．
本実施の形態１においては、図３に示すように、第１ラック部材１１には、ストッパＳ１が形成され、第２ラック部材１２には、ストッパＳ１が当接するストッパ受けＳ２が形成されている。このストッパＳ１及びストッパ受けＳ２は、図３の形状に限定されるものではない。例えば、図１６（Ａ）に示す搬送装置１Ｅのように、ストッパＳ１には、凸部に形成される第１位置決め部８１が形成され、ストッパ受けＳ２には、第１位置決め部８１が嵌ることで、第１ラック部材１１に対する第２ラック部材１２の位置決めをするための凹部に形成される第２位置決め部８２が形成されていてもよい。これにより、第２ラック部材１２が第１位置に配置されている場合における第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ１を更に小さくすることができる。なお、変形例４においては、ストッパＳ１には、凸部に形成される第１位置決め部８１が形成され、ストッパ受けＳ２には、凹部に形成される第２位置決め部８２が形成されている。しかしながら、これに限られない。ストッパＳ１に、凹部に形成される第２位置決め部８２が形成され、ストッパ受けＳ２に、凸部に形成される第１位置決め部８１が形成されていてもよい。

また、変形例４においては、第１位置決め部８１及び第２位置決め部８２は、凸部及び凹部に形成されている。しかしながら、第１位置決め部８１及び第２位置決め部８２の形状は、これに限られない。例えば、図１６（Ｂ）に示すように、第１位置決め部８１は、ＸＺ平面に傾斜する傾斜面であり、第２位置決め部８２は、第１位置決め部８１に対向すると共に、第１位置決め部８１と同じ角度で傾斜する傾斜面であってもよい。

実施の形態１の変形例５．
本実施の形態１においては、図３に示すように、第２ラック部材１２の分割体１２ｄの側面から突出する分割体用ピン１２ｆに、ピン連結部１２ｇを取り付けることにより、隣り合う分割体１２ｄ同士を連結する。したがって、隣り合う分割体１２ｄ同士を連結するための部品は、分割体１２ｄとは別体の部品である。しかしながら、これに限られない。例えば、図１７に示す搬送装置１Ｆのように、隣り合う一対の分割体１２ｄの一方に、係合部９１を形成し、他方に、係合部９１が第２直線方向Ｄ２にスライド可能に係合する被係合部９２を形成してもよい。これにより、分割体用ピン１２ｆ及びピン連結部１２ｇを割愛でき、第２ラック部材１２を配置するために確保すべきスペースを小さくすることができる。また、第２ラック部材１２の部品点数を少なくすることができる。

実施の形態１の変形例６．
本実施の形態１においては、図４に示すように、第２ラック部材１２は、分割体１２ｄを第２直線方向Ｄ２に直列に連結する直動ガイド１２ｈを有する。しかしながら、これに限られない。第２ラック部材１２は、図１８に示す搬送装置１Ｇのように、複数の分割体１２ｄを貫通するシャフト１２ｊを有していてもよい。このシャフト１２ｊは、複数の分割体１２ｄの一軸の動き以外を規制する。なお、第２ラック部材１２は、シャフト１２ｊに代えて、スプライン軸を有していてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態１においては、分割体１２ｄは、図１４に示すように、バネ部材１２ｅの作用により、互いの間隔が広がったり狭まったりする。しかしながら、これに限られない。図１９に示す搬送装置２のように、その設置時に生じ得るずれ量成分を補正する観点から、第２ラック部材１２において、少なくとも一つの分割体１２ｄ同士は、接着剤である固定手段１２ｋによって固定されていてもよい。これにより、搬送装置２の設置時に生じ得るずれ量成分を補正でき、ピニオン１３が、第２ラック部材１２から他のラック部材に、もしくは、他のラック部材から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることが可能になる。また、分割体用ピン１２ｆ及びピン連結部１２ｇを省略することが可能になる。

なお、実施の形態２においては、固定手段１２ｋは接着剤である。しかしながら、分割体１２ｄ同士が固定できれば、これに限られない。固定手段１２ｋは、ネジなどによる機械的な締結手段であってもよい。

実施の形態３．
本実施の形態１においては、第２ラック部材１２は、図１４に示すように、バネ部材１２ｅと、分割体用ピン１２ｆと、ピン連結部１２ｇと、に有する。しかしながら、これに限られない。第２ラック部材１２は、バネ部材１２ｅ、分割体用ピン１２ｆ、及びピン連結部１２ｇに代わる機構部分を有していてもよい。以下、バネ部材１２ｅ、分割体用ピン１２ｆ、及びピン連結部１２ｇに代わる機構部分として、カム機構部が用いられている搬送装置３を、図２０を参照して説明する。

図２０に示すように、搬送装置３の第２ラック部材１２は、バネ部材１２ｅ、分割体用ピン１２ｆ、及びピン連結部１２ｇに代わり、カムシャフト１２ｍとカムピン１２ｎとを有する。

カムシャフト１２ｍは、回転方向Ｄ４、Ｄ５に回転することにより、分割体１２ｄ同士の間隔を広げたり狭めたりするものである。カムシャフト１２ｍには、減速器及びモーターを含むアクチュエータが連結されている。カムシャフト１２ｍの外周面上には、カム溝１２ｐが設けられている。このカム溝１２ｐには、分割体１２ｄから突出して設けられたカムピン１２ｎの端部が配置されている。

このカムシャフト１２ｍを回転方向Ｄ４に正転させる。これにより、カムピン１２ｎの端部がカム溝１２ｐに沿って移動し、その結果、矢印Ａ５に示すように、分割体１２ｄ同士の間隔が狭まる。

次に、カムシャフト１２ｍを回転方向Ｄ５に逆転させる。これにより、カムピン１２ｎの端部がカム溝１２ｐに沿って移動し、その結果、矢印Ａ６に示すように、分割体１２ｄ同士の間隔が広がる。

カムシャフト１２ｍ及びカムピン１２ｎを有するカム機構部の動作に基づいて、分割体１２ｄ同士の間隔が広がったり、狭まったりするため、第２ラック部材１２は、第２直線方向Ｄ２に伸縮可能に形成される。このため、第２ラック部材１２と第１ラック部材１１との繋ぎ目に形成される隙間Ｃ１を小さくすることができる。これにより、ピニオン１３が、第２ラック部材１２から第１ラック部材１１に、もしくは、第１ラック部材１１から第２ラック部材１２に円滑に乗り移ることが可能になる。ひいては、ピニオン１３が第１ラック部材１１及び第２ラック部材１２上を円滑に移動することができる。

その他の実施の形態
上記実施の形態では、第２ラック部材１２は、図３に示すように、回転方向Ｄ３に沿って移動可能に設けられている。しかしながら、これに限られない。第２ラック部材１２は、例えば、上方向である＋Ｚ方向又は下方向である−Ｚ方向に移動可能に設けられていてもよいし、Ｘ軸方向である左右方向に移動可能、並進可能に設けられていてもよい。

上記実施の形態では、移動ラックである第２ラック部材１２は、移動可能に設けられた第２ボデー部材６２に配置されている。しかしながら、これに限られない。第２ラック部材１２は、第１ボデー部材６１又は基端側ボデー部材６３に配置されていてもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，２，３：搬送装置、１０：ラック・ピニオン装置、１１：第１ラック部材、１１−１：突合せ面、１１ａ：ラック部材本体、１１ｂ：第１歯部分、１１ｃ：歯、１２：第２ラック部材、１２−１，１２−２：突合せ面、１２ａ：ラック部材本体、１２ｂ：第２歯部分、１２ｃ：歯、１２ｄ：分割体、１２ｅ：バネ部材、１２ｆ：分割体用ピン、１２ｇ：ピン連結部、１２ｈ：直動ガイド、１２ｊ：シャフト、１２ｋ：固定手段、１２ｍ：カムシャフト、１２ｎ：カムピン、１２ｐ：カム溝、１３：ピニオン、１３ａ：中心軸、１３ｂ：第３歯部分、１３ｃ：歯、１４：基端側ラック部材、１４−１：突合せ面、１４ａ：ラック部材本体、１４ｂ：第４歯部分、１４ｃ：歯、２０：支持部、３０：搬送台車、４０−１，４０−２：繋ぎ目、４０Ｒ，４０Ｌ：ガイドレール、４０ａ：溝、４１：第１ガイドレール部材、４２：第２ガイドレール部材、４３：基端側ガイドレール部材、５０：ガイドローラ、５１：支持板、５２：回転軸、６０：ボデー、６１：第１ボデー部材、６２：第２ボデー部材、６３：基端側ボデー部材、７１，７３：固定経路、７２：移動経路、８１：第１位置決め部、８２：第２位置決め部、９１：係合部、９２：被係合部、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６：矢印、Ｃ１，Ｃ２：隙間、Ｄ１：第１直線方向、Ｄ２：第２直線方向、Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５：回転方向、Ｓ１：ストッパ、Ｓ２：ストッパ受け、θ：角度。

Claims (17)

1. 複数の歯が第１直線方向に並んで形成されている第１歯部分を有する第１ラック部材と、
   複数の歯が第２直線方向に並んで形成されている第２歯部分を有し、前記第２歯部分の複数の歯が、前記第１歯部分の複数の歯に対して前記第１直線方向に連続して配置される第１位置と、前記第２歯部分の複数の歯が、前記第１歯部分の複数の歯に対して連続しない状態で配置される第２位置と、に移動可能に設けられていると共に、前記第２直線方向に伸縮可能に形成されている第２ラック部材と、
   中心軸回りに回転すると共に、外周面に複数の歯を有する第３歯部分を有し、前記第３歯部分が前記第１歯部分及び前記第２歯部分に噛み合うことで、前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材の上を前記第１直線方向に進退するピニオンと、
   を備える、ラック・ピニオン装置。
2. 前記第２ラック部材は、前記第２歯部分の歯が設けられ、互いの間隔が広がったり狭まったりする複数の分割体を有する、請求項１に記載のラック・ピニオン装置。
3. 前記第２ラック部材は、前記分割体同士の間に配置され、前記第２ラック部材を前記第２直線方向に伸縮させるバネ部材を有する、請求項２に記載のラック・ピニオン装置。
4. 前記第２ラック部材において、少なくとも１つの前記分割体同士は、接着剤によって固定されている、請求項２又は３に記載のラック・ピニオン装置。
5. １つの前記分割体には、前記第２歯部分の一つの歯が設けられている、請求項２から４のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
6. １つの前記分割体には、前記第２歯部分の複数の歯が設けられている、請求項２から４のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
7. 前記第２ラック部材は、前記分割体から突出して形成されている分割体用ピンと、隣り合う前記分割体の前記分割体用ピンに取り付けられているピンガイドと、を有する、請求項２から６のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
8. 隣り合う一対の前記分割体の一方には、係合部が一体的に形成され、
   隣り合う一対の前記分割体の他方には、前記係合部が前記第２直線方向にスライド可能に係合する被係合部が一体的に形成されている、請求項２から７のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
9. 前記第２ラック部材は、複数の前記分割体を前記第２直線方向に連結し、前記第２直線方向以外の方向に移動不可能に規制する直動ガイドを有する、請求項２から８のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
10. 前記第２ラック部材は、複数の前記分割体を前記第２直線方向に貫通し、前記第２直線方向以外の方向に移動不可能に規制するシャフトを有する、請求項２から８のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
11. 前記分割体同士の間隔を広げたり狭めたりするカム機構部を備える、請求項２から１０のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
12. 前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材の一方には、ストッパが形成され、
    前記第１ラック部材及び前記第２ラック部材の他方には、前記第２ラック部材が前記第１位置に移動した時に前記ストッパが当接するストッパ受けが形成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置。
13. 前記ストッパ及び前記ストッパ受けの一方には、第１位置決め部が形成され、
    前記ストッパ及び前記ストッパ受けの他方には、前記第１位置決め部と接触することにより、前記第１ラック部材に対する前記第２ラック部材の位置決めをする第２位置決め部が形成されている、請求項１２に記載のラック・ピニオン装置。
14. 前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部の一方は、凸部に形成され、
    前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部の他方は、前記凸部が嵌る凹部に形成されている、請求項１３に記載のラック・ピニオン装置。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載のラック・ピニオン装置と、
    前記ピニオンを回転可能に支持する支持部と、
    前記支持部に設けられている搬送台車と、
    を備える、搬送装置。
16. 前記第１直線方向に延びるガイドレールと、
    前記ガイドレールに対して、前記搬送台車を前記第１直線方向に移動可能に支持して、前記ピニオンと共に前記搬送台車の移動を案内するガイドローラと、
    を備える、請求項１５に記載の搬送装置。
17. 前記ガイドレールは、第１ガイドレール部材と、前記第２ラック部材と共に、前記第１位置と前記第２位置とに移動可能に設けられている第２ガイドレール部材と、を有し、
    前記ガイドレールは、前記ピニオンが、前記第２ラック部材と前記第１ラック部材との間を乗り移るときに、前記ガイドローラが、前記第２ガイドレール部材と前記第１ガイドレール部材との間を乗り移らない構造を有する、請求項１６に記載の搬送装置。

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