JP2982159B2 - 天井走行車 - Google Patents

天井走行車

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JP2982159B2
JP2982159B2 JP7257093A JP25709395A JP2982159B2 JP 2982159 B2 JP2982159 B2 JP 2982159B2 JP 7257093 A JP7257093 A JP 7257093A JP 25709395 A JP25709395 A JP 25709395A JP 2982159 B2 JP2982159 B2 JP 2982159B2
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    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】この発明はワークを搬送するための
天井走行車に関し、特にハンドでのワークの保持に関す
る。
【0002】
【従来技術】工場等での仕係り品や製品(ワーク)の搬
送のために、天井走行車が用いられる。天井走行車は建
屋の天井に沿って敷設したレールに沿って走行し、本体
に設けた巻き上げユニットでハンドを巻き上げあるいは
巻き下げし、ハンドでワークを保持する。天井走行車を
小型軽量化し、ワークの搬送の信頼性を増すには、簡単
な機構で確実にワークを保持する必要がある。
【0003】
【発明の課題】この発明の課題は、1) 簡単でかつコン
パクトな機構でワークを保持すること(請求項1,
2)、 2) ワークとハンドとの位置ずれを吸収し、ワークとハ
ンドとの相対位置への許容幅を増すこと(請求項2)、
にある。
【0004】
【発明の構成】この発明は、建屋の天井に沿って敷設し
た走行レールに支持されて走行する本体と、本体の下部
に設けた巻き上げユニットと、該巻き上げユニットによ
り昇降するハンドとを備えた天井走行車において、前記
ハンドにモータにより回動しかつ複数個のカム溝を備え
たカムプレートを設けて、該カム溝の各々にローラを収
容してカム溝の回動に従動させるとともに、前記カム溝
の各々に対応して前記ローラにより回転する複数個のギ
アを配置し、さらに前記ギアの各々に噛み合って回動し
て、ハンドの底部に配置した爪を水平方向に回動させる
ための複数個の爪軸を設けたことを特徴とする。
【0005】好ましくは、前記ハンドの底部中央に、バ
ネにより下方に押圧されて、ワークの被係合部に係合す
るセンタリング部材を設ける。
【0006】
【発明の作用と効果】この発明では、モータでハンド本
体のカムプレートを回動させて、カム溝を回動させる。
そしてカム溝の回動で、カム溝に収容したローラを従動
させて、ローラの回転でギアを回転させ、これに爪軸を
連結して、ハンド底部の各々の爪を回動させる。カム溝
やこれに対応させたローラやギア、あるいは爪や爪軸は
それぞれ複数個設ける(請求項1,2)。このためカム
プレートと、カムプレート駆動用のモータと、ローラや
ギアと爪軸や爪からなる簡単でコンパクトな機構で、複
数の爪を同時に水平回動させて、ワークを把持あるいは
解放できる(請求項1,2)。ここで、ハンドの底部中
央にセンタリング部材を設け、バネで下方に押圧してワ
ークの被係合部への係合動作を利用して、ワークとハン
ドとの相対位置を修正する。このようにすればワークと
ハンドとを把持時にセンタリングし、位置ずれを修正し
て把持できる(請求項2)。なお爪の先端に突起を設け
てワークの凹部に係合させるようにすれば把持の信頼性
が増し、また突起が凹部に係合していない場合、ワーク
が爪に対して相対的に持ち上げられるので、爪の上部の
位置のワークを検出する位置センサを設ければ、把持が
不完全であることを検出できる。
【0007】
【実施例】図1〜図14に実施例の天井走行車を示す。
最初に天井走行車の全体構造と台車の構造を示す。図1
4に天井走行車2の全体構造を示すと、01はクリーン
ルームや工場等の建物の天井に沿って敷設したレール
で、02はレール部、03は天井走行車2と管理センタ
ー間の通信ケーブルである。天井走行車2は2台の台車
4,4を備え、各台車4はバンパー6を備えている。台
車4,4には図1〜図3に示すピボット軸で本体8を連
結し、本体8の下部には巻き上げユニット10がある。
そして巻き上げユニット10はハンド12を昇降させ、
ハンド12が半導体基板を収容したSMIFポッド等の
ワーク04を保持して搬送する。14,14は一対の落
下防止部材で、ハンド12を巻き上げワーク04を搬送
する際に、ワーク04の落下を防止するためのものであ
る。
【0008】
【台車】図1に、天井走行車2の進行方向と垂直な方向
から見た台車4,4の構造を示し、図2に台車4,4を
天井側から見た構造を、図3にレール01に垂直な方向
での台車4の断面を示す。これらの図ではいずれも台車
4,4のカバー等を取り除いて示す。レール01に対す
る台車4,4の取付を示すため図3を参照すると、05
はレール01の支持体で、レール01の高さ調節機能を
有し、カバー06により被覆されている。また08は天
井走行車2に給電するための架線で、09は停止位置等
を天井走行車2に伝達するためのマークである。
【0009】図1〜図3に示すように、各台車4の長手
方向(レール01に平行な方向)に沿ってほぼ水平に走
行モータ16を設け、そのモータ軸20はほぼ水平で、
例えば水平面に対して±10度の範囲にある。走行モー
タ16にはブレーキを設けず、電磁ブレーキ等のブレー
キ18を別体に設ける。モータ軸20とブレーキ18の
ブレーキ軸22をハイポイドギア24に接続し、回転方
向を90度変換して走行軸25を回転させ、走行車輪2
6を駆動する。ここでは走行車輪26は回転面が鉛直で
あるが、水平でも良い。28は各台車4がレール01か
ら外れるのを防止するためのガイドローラで、例えば台
車4毎に図2,図3に示すように8個ずつ設ける。また
バンパー6の先端にもガイドローラ28,28を設け、
バンパー6がレール部02を滑らかに走行するようにす
る。30は垂直軸回りに回転自在な集電子で、架線08
から受電し、走行モータ16等に給電する。
【0010】32,32はピボット軸で、台車4,4を
本体8に連結する。この結果、一対の台車4,4は本体
8に対してボギー台車として作用する。また34,34
はバンパー6,6を台車4,4に連結するピボット軸
で、台車4,4のカバー15,15に連結してある。バ
ンパー6はガイドローラ28でレール部02上を走行
し、ピボット軸34により台車4に対して向きを変える
ことができる。バンパー6,6の先端には近接センサ3
6を設け、先行する走行車や障害物等を検出する。また
38はマーク09に対向して設けた読み取りセンサで、
本体8に内蔵した制御データを補助して停止位置等を検
出する。
【0011】台車4,4の特徴を説明する。クレーンル
ーム等で使用する天井走行車2では、容積が小さいこと
が重要である。台車4の場合、レール01の長手方向に
沿ったスペースは天井走行車2に割り当てられているの
で、レール01に対する台車4,4の横幅や高さを小さ
くすることが重要である。実施例では、各台車4の長手
方向に沿った中心部付近に走行車輪26があり、その片
側に走行モータ16があり、他方にブレーキ18があ
る。そして走行モータ16は部分的に台車4から突き出
している。モータ軸20やブレーキ軸22はほぼ水平
で、例えば水平面に対して±10度の範囲にあり、その
向きは台車4の進行方向に平行である。このためモータ
16やブレーキ18の長手方向はレール01の長手方向
と平行になり、台車4,4の高さや幅が減少する。モー
タ軸20やブレーキ軸22はハイポイドギア24に接続
し、回転軸の方向を直角に変換して走行車輪26を駆動
する。なおハイポイドギア24では、その軸方向とモー
タ軸20やブレーキ軸22の軸方向は交わらず、例えば
図1ではモータ軸20とブレーキ軸22との方向を重ね
ず単に平行に配置してある。そしてハイポイドギア24
を用いると、ベベルギアに比べ薄いギアで確実に動力を
伝達でき、このためギア部の厚さを小さくし、台車4,
4の高さを小さくできる。
【0012】走行モータ16とブレーキ18は別体にし
て、走行車輪26を中心にほぼ対向させて配置してあ
る。モータ16とブレーキ18を別体にしたので、モー
タを小形化でき、これらの荷重は走行車輪26の両側に
分散して安定になる。仮にブレーキ18を走行モータ1
6と一体にすれば、モータが大型化し、かつ走行車輪2
6を台車4のほぼ中央に配置しなければならないため、
台車4が大形化する。また荷重が台車4の一方に集中し
不安定となる。
【0013】次に本体8に対して、2台の台車4,4を
分離し、ピボット軸32,32で連結する。台車4毎に
モータ16等を設けるので、モータ16やブレーキ18
の径が減少し、台車4,4の高さや幅が減少する。また
台車4,4を本体8にピボット連結したので、図4に示
すように、天井走行車2はカーブを滑らかに曲がること
ができ、ワーク04の揺れが小さい。また前後のバンパ
ー6,6をピボット軸34で台車4,4に連結したの
で、バンパー6,6はレール01の向きに沿って台車4
に対して曲がり、近接センサ36で先行する他の天井走
行車を確実に検出でき、また仮に衝突した場合にも台車
4が直接衝突するのを防止できる。これに対してバンパ
ー6,6を台車4,4にピボット連結しないと、近接セ
ンサ36の向きが台車4の向きに固定され、カーブで先
行する走行車2を検出できないことが生じる。
【0014】
【巻き上げユニット】図5〜図7に、実施例の巻き上げ
ユニット10を示す。巻き上げユニット10は本体8の
下部に支持され、40は巻き上げユニットベースで、そ
の底面には3つの巻き上げドラム42が配置して有る。
各巻き上げドラム42は2つの部分に分かれ、1つのド
ラム42で2本のロープやベルトあるいはテープ等を巻
き上げるようにし、合計で6本のロープ80を用いてハ
ンド12を巻き上げる。また巻き上げドラム42は例え
ば正三角形の各辺に沿って配置し、ユニット10の中心
部からみたドラム42の外側には、外れ防止ローラ44
を設けて、ロープ80がドラム42から外れるのを防止
する。
【0015】46,46は2組の巻き上げモータで、電
磁ブレーキ等のブレーキ48を別体に配置した。50は
モータ軸、52はブレーキ軸で、軸方向はほぼ水平で例
えば水平面から±10度の範囲に配置する。これらの結
果、モータ46,46とブレーキ48を、ドラム42と
ほぼ同じ高さに揃えて、ほぼ水平に配置できる。巻き上
げユニット10の中心部、即ち3個のドラム42が構成
する三角形の中心には、ハイポイドギア54等の駆動ギ
アを設け、共通軸55に伝達用の平歯車56を設ける。
ハイポイドギア54はモータ46の水平方向を中心とし
た回転を高さ方向を中心とした回転に変換し、ベベルギ
ア等でも良いが、薄くかつ確実に動力を伝達できるの
で、ハイポイドギア54が好ましい。平歯車56はドラ
ム42側の平歯車58を介して、ドラム42を駆動す
る。平歯車58の回転軸にはベベルギア60を設けて、
ドラム42のベベルギア62を回転させる。平歯車5
8,58に替えて、ヘリカルギア等を用いても良い。6
4はハンド12との位置決め用のガイドピンである。
【0016】図6を参照して巻き上げユニット10の動
作を示すと、ハンド12の3点、例えばPにロープ80
を取り付け、各点からロープ80は2つに分かれて上に
延び、三角形の2辺に配置した2つのドラム42,42
で巻取る。ここでハンド12が最も下降している位置で
は、ロープ80はドラム42の内側にあり、巻き上げが
進むと巻取り位置はドラム42の外側へと移動する。こ
の結果、各点Pを頂点としてロープ80は2等辺三角形
上にあり、2つのドラム42,42での巻取り位置の間
隔は、ハンド12が上昇するにつれて減少する。このた
めハンド12が下にある位置では、巻取り位置の間隔が
大きく、ハンド12が上昇すると巻取り位置の間隔が小
さくなり、同じ点に固定した2本のロープ80がなす角
を、ハンド12の昇降によらずほぼ一定にできる。この
ためハンド12を、高さ位置によらず安定に保持でき、
しかも巻き上げに必要なトルクがほぼ一定になる。即ち
2つのロープ80,80がなす角が大きい程ハンド12
を安定に保持できるが、その反面で巻き上げに必要なト
ルクが増加するのである。そして実施例では2つのロー
プのなす角を高さによらず一定に近づけ、ほぼ一定のト
ルクで安定にハンド12を巻き上げあるいは巻下げす
る。また実施例では、6本のロープ80を用いてハンド
12を昇降させるので、仮に1本のロープが切断しても
ハンド12は傾かず、安定にワーク04を搬送できる。
【0017】次に、巻き上げユニット10のサイズにつ
いて考える。図5,図6から明らかなように、モータ4
8とドラム42の高さ方向の位置を揃えて、ほぼ水平に
配置する。このため巻き上げユニット10の高さが減少
し、かつハイポイドギア54と平歯車56を上下に重ね
ることにより、これらが占める面積を小さくする。モー
タ46からの回転の伝達を考えると、ほぼ水平方向に回
転軸があるモータ46の回転をハイポイドギア54でほ
ぼ直角に変換して、平歯車56,58に伝え、ベベルギ
ア60,62で再度水平方向の回転に変換してドラム4
2に伝達する。
【0018】3個のドラム42は正三角形の3辺上にあ
り、その各頂点位置と中心のハイポイドギア54を結ぶ
線上にスペースが生じる。モータ46,46並びにブレ
ーキ48はこの線上に配置され、ユニット10の平面寸
法を最小にできる。またモータ46,46からブレーキ
48を分離したので、各モータ46,46のサイズを小
さくでき、しかもハイポイドギア54を中心にして、ド
ラム42やモータ46,ブレーキ48をほぼ均等に配置
したので、巻き上げユニット10への荷重が均等に分散
する。この結果、後述の横移動レール78を用いた巻き
上げユニット10の横方向移動が容易になる。
【0019】
【巻き上げユニットの横移動】巻き上げユニット10の
横移動を説明する。図5,図6,図8において、70は
巻き上げユニット10を本体8に対して横移動させるた
めの横移動モータ、72はそのブレーキ、74はプーリ
で、モータ70の回転で駆動される。プーリ74にはベ
ルト90を取り付け、ネジ付シャフト92を回転させ
る。94,96は軸受けで、76は雌ボールネジであ
る。これらの部材の内、雌ボールネジ76は巻き上げユ
ニット10に取り付け、他の部材は本体8に取り付け
る。これとは逆に雌ボールネジ76を本体8に取り付
け、他の部材を巻き上げユニット10側に取り付けても
よいが、その場合巻き上げユニット10の重量が増加す
るので、好ましくはない。これらを総称して巻き上げ機
構の送り機構と呼ぶ。なお雌ボールネジ76に変えて単
純な筒状の雌ネジを用いても良い。また本体8の底部に
は、図5,図6に示す横移動レール78,78を設け、
雌ボールネジ76の前後進で、巻き上げユニット10が
レール78上を移動できるようにする。
【0020】このようにすると、モータ70の回転によ
り雌ボールネジ76がネジ付シャフト92に対して前後
進し、巻き上げユニット10は横移動レール78上を移
動する。このため走行レール01の直下以外の場所にあ
るワーク04をも荷役でき、ワーク04の位置に対する
制約が大幅に緩和される。そしてこのことは図示しない
地上ステーションの配置への制限を緩和し、所望の位置
に地上ステーションを配置できることを意味する。また
走行レール01の配置の自由度を増し、レール01の敷
設を容易にする。
【0021】レール01に対して巻き上げユニット10
が横移動可能な範囲は、重心位置の変化に対して台車4
が傾かない範囲で定まり、レール01への台車4の取付
を安定にすれば、横移動可能な範囲はそれにつれて増加
する。また実施例では本体8を台車4と別体にしたの
で、横移動レール78を本体8に設けたが、本体8を台
車4と一体にすれば、台車4の底部に横移動レール78
を設けることになる。
【0022】
【ハンド】図9〜図13により、ハンド12を説明す
る。図9,図10において、100はハンド本体で、巻
き上げユニット10からロープ80で吊持してある。1
02は回動板で、モータ104によりハンド本体100
に対して回動する。106はブレーキ、108はシャフ
トで、110はシャフト108に接続したベベルギア
で、図示しないベルト駆動ギアを回転させて歯付ベルト
112を駆動し、回動板102を回動させる。なお11
4はロープ80の取付部(前記のP点)で、116はガ
イドピン64の位置決め穴である。
【0023】図10に示すように、回動板102にはほ
ぼ半球状のセンタリング部材120とセンタリング部材
120を下方に押圧するバネ122とを設け、ワーク0
4の保持プレート010の中央に設けた穴に係合させ
て、センタリングする。また回動板102には例えば3
組の爪126を設け、爪軸124を中心に回動させ、保
持プレート010に設けた凹や穴に嵌合させる。
【0024】図11,図12により爪126の関連部材
を示すと、128はカムプレートで回動板102の内側
に設け、130は例えばブレーキ付のモータ、132は
カムプレート128の中心部に設けたベベルギア、13
4はカム溝である。そしてカムプレート128は内蔵の
モータ130の回転で、ベベルギア132により回動す
る。カム溝134にはローラ136を配置してカムプレ
ート128の回動に従動させ、ローラ136の回転をギ
ア138に伝え、爪軸124に設けた歯車と噛み合わせ
て、爪126を回動させる。140はカムプレート12
8を滑らかに回動させるためのガイドローラである。
【0025】保持プレート010の位置を検出するた
め、投光部142と受光部143で位置センサを構成
し、爪126の嵌合突起よりもやや上に光軸を配置す
る。即ち爪126の先端の突起が保持プレート010の
凹に嵌合するまでは、保持プレート010はやや持ち上
げられた位置にあり、投光部142と受光部143との
間の光軸を遮断する。これに対して保持プレート010
の凹に爪126の先端の突起が嵌合すると、保持プレー
ト010の位置は相対的に低下し、投光部142からの
光を受光部143で受光できる。このようにして保持プ
レート010に対する爪126の把持が完了したかどう
かを検出する。なおここでは投光部142から受光部1
43への透過光を用いたが、保持プレート010からの
反射光を受光部143で検出しても良く、また超音波セ
ンサ等の距離センサで保持プレート010の位置を検出
しても良い。
【0026】図13に、ハンド12の着地検出機構を示
す。図14でハンド12が下降し、ワーク04に触れる
と、ブレーキ48でドラム42を停止させ、ロープ80
がたるまないようにする必要がある。そこでハンド12
のロープ取付部114では、ロープ80を保持片82に
固定し、ケース84内に収容してバネ86で下方に押圧
する。ここでハンド12が下降して地上ステーションに
配置したワーク04に触れると、ハンド12にはワーク
04から上向きの力が加わり、バネ86の力でロープ保
持片82が下方に移動する。ロープ保持片82の位置は
リミットスイッチ88で監視し、保持片82が下方向に
移動すると、リミットスイッチ88が外れてハンド12
が着地したことを検出する。このことを検出すると、図
示しない回線で本体8に連絡し、その制御回路によりブ
レーキ48を動作させ、ハイポイドギア84を固定し
て、ドラム42を固定する。なおリミットスイッチ88
に替えて、近接センサ等を用いて、保持片82の位置を
監視しても良い。
【0027】ハンド12の動作を示すと、荷役前に予め
回動板102を回動させて、ワーク04に対して正しい
向きに回動させる。ハンド12が下降すると、センタリ
ング部材120が保持プレート010に設けた穴に係合
し、センタリング部材120によりワーク04に対する
ハンド12の位置を微修正して、センタリングする。こ
こでは半球状のセンタリング部材120を用いたが、半
球状に限らず凸形状で先端が滑らかであれば良い。また
保持プレート010にセンタリング用の突起を設けて、
ハンド12にはこの突起と係合する穴や凹を設けても良
い。
【0028】センタリングが終了すると、モータ130
によりカムプレート128を回動させ、ローラ136を
カム溝134に沿って従動させる。この回動をギア13
8の回転に変換し、爪軸124を回動させて、爪126
をワーク04の外側から内側に回動させ、保持プレート
010に設けた凹に嵌合させて保持する。ここで凹に爪
126の先端の突起が嵌合するまでは、保持プレート0
10はハンド12に対してやや押し上げられた位置にあ
り、投光部142と受光部143間の光路が遮断される
ので、把持が完了してないことを検出できる。また同様
に、ワーク04の搬送中に仮に保持プレート010と爪
126の嵌合が外れた場合も、投光部142と受光部1
43間の光軸が遮断されるので検出できる。
【0029】実施例では台車4,4や巻き上げユニット
10の構造を詳述したが、これらの構造は任意である。
また巻き上げユニット10の横移動や回動板102の回
動を示したが、これらの横移動や回動は行わなくても良
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の天井走行車の台車部の要部正面図
【図2】 実施例の天井走行車の台車部の要部平面図
【図3】 実施例の天井走行車の台車部の鉛直面での
要部断面図
【図4】 実施例の天井走行車が台車部のカーブの走
行状態を示す図
【図5】 実施例の巻き上げユニットの要部正面図
【図6】 実施例の巻き上げユニットの底面図
【図7】 実施例の巻き上げユニットでのモータ,ブ
レーキ,ハイポイドギアの接続を示す図
【図8】 実施例での巻き上げユニットの高さ方向の
分解状態を示す図
【図9】 実施例でのハンドの回動板に沿った分解状
態を示す図
【図10】 実施例でのハンドの高さ方向の分解状態を
示す図
【図11】 実施例でのハンドのカムプレートに沿った
分解状態を示す図
【図12】 実施例でのハンドの要部高さ方向断面図
【図13】 実施例でのハンドの着地検出機構を示す図
【図14】 実施例の天井走行車の斜視図
【符号の説明】
01 レール 72 ブ
レーキ 02 レール部 74 プ
ーリ 03 通信ケーブル 76 雌
ボールネジ 04 ワーク 78 横
移動レール 05 支持体 80 ロ
ープ 06 カバー 82 ロ
ープ保持片 07 天井 84 ケ
ース 08 架線 86 バ
ネ 09 マーク 88 リ
ミットスイッチ 010 保持プレート 90 ベ
ルト 2 天井走行車 92 ネジ
付シャフト 4 台車 94 軸受
け 6 バンパー 94 軸受
け 8 本体 100 ハン
ド本体 10 巻き上げユニット 102 回
動板 12 ハンド 104 ハ
ンド回動モータ 14 落下防止部材 106 ブ
レーキ 15 カバー 108 シ
ャフト 16 走行モータ 110 ベ
ベルギア 18 ブレーキ 112 歯
付ベルト 20 モータ軸 114 ロ
ープ取付部 22 ブレーキ軸 116 位
置決め穴 24 ハイポイドギア 120 セ
ンタリング部材 25 走行軸 122 バ
ネ 26 走行車輪 124 爪
軸 28 ガイドローラ 126 爪 30 集電子 128 カ
ムプレート 32 ピボット軸 130 モ
ータ 32 ピボット軸 132 ベ
ベルギア 36 近接センサ 134 カ
ム溝 38 読み取りセンサ 136 ロ
ーラ 40 巻き上げユニットベース 138 ギ
ア 42 巻き上げドラム 140 ガ
イドローラ 44 外れ防止ローラ 142 投
光部 46 巻き上げモータ 143 受
光部 48 ブレーキ 50 モータ軸 52 ブレーキ軸 54 ハイポイドギア 55 共通軸 56 平歯車 58 平歯車 60 ベベルギア 62 ベベルギア 64 ガイドピン 70 横移動モータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建屋の天井に沿って敷設した走行レール
    に支持されて走行する本体と、本体の下部に設けた巻き
    上げユニットと、該巻き上げユニットにより昇降するハ
    ンドとを備えた天井走行車において、 前記ハンドにモータにより回動しかつ複数個のカム溝を
    備えたカムプレートを設けて、該カム溝の各々にローラ
    を収容してカム溝の回動に従動させるとともに、前記カ
    ム溝の各々に対応して前記ローラにより回転する複数個
    のギアを配置し、さらに前記ギアの各々に噛み合って回
    動して、ハンドの底部に配置した搬送対象のワークを把
    持するための複数の爪を水平方向に回動させるための複
    数個の爪軸を設けたことを特徴とする、天井走行車。
  2. 【請求項2】 前記ハンドの底部中央に、バネにより下
    方に押圧されて、ワークの被係合部に係合するセンタリ
    ング部材を設けたことを特徴とする、請求項1の天井走
    行車。
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