JP4120878B2 - 有軌道台車 - Google Patents

Description

この発明は有軌道台車の分岐制御に関する。

有軌道台車は走行レールに沿って走行し、クリーンルーム内や一般の工場、病院、図書館、野外などで物品を搬送する。走行レールのレイアウトを複雑にすると分岐が必要になり、特許文献１は有軌道台車の分岐制御について開示している。特許文献１では、分岐部で、走行レール内に直進用と分岐用の一対のガイドレールを設け、有軌道台車にはガイドレールに対応して左右の分岐ローラを設ける。そして分岐ローラをガイドローラにガイドされる位置とフリーの位置の間で出没自在にし、いずれの分岐ローラをガイドレールでガイドするかで、直進か分岐かを制御する。

ところで分岐制御を確実に行うには、分岐ローラの昇降を確実に行う必要がある。分岐ローラの昇降が不確実であると、直進／分岐の切換に失敗したり、前後にボギー台車を設ける場合、前後の台車で分岐か直進かが異なったりするおそれがある。このような事故に到らないにせよ、分岐ローラの昇降位置が正しくないと、ガイドレールとの間で異常な摩耗が生じたりする。
特開２００３−２１２１１２号公報

この発明の課題は、分岐ローラの高さ位置を確実に制御できるようにして、直進／分岐の制御を確実に行えるようにすることにある。
請求項２，３の発明での追加の課題は、分岐動作の信頼性をさらに高めることにある。

この発明は、走行車輪を設けると共に、左右に昇降自在の分岐ローラを設けて、該分岐ローラの昇降により直進／分岐を切り替える有軌道台車において、駆動手段により鉛直面内で回動自在のカムプレートに、カムプレートの回動中心からの曲率半径が変化する螺旋状のカムを設けて、該螺旋状のカムの前記曲率半径の変化により、カムフォロワを介して前記分岐ローラを昇降させ、かつ前記螺旋状のカムに、分岐ローラの停止位置に対応して、カムプレートの回動中心からの曲率半径がほぼ一定のエリアを、少なくとも２箇所に設けたことを特徴とする（請求項１）。

好ましくは、前記曲率半径がほぼ一定のエリアでは、螺旋状のカムをカムプレートの回動中心に対し同心円状にする（請求項２）。
また曲率半径がほぼ一定とは、カムの回転角当たりの曲率半径の変化が他のエリアよりも小さいことを意味し、好ましくは他のエリアよりもカムの回転角当たりの曲率半径の変化率を１／５以下にする。
また好ましくは、カムフォロワは揺動アームの一端に設け、この揺動アームの他端を分岐ローラを取り付ける。
さらに好ましくは、カムプレートを左右に設け、かつ左右のカムプレートでカムフォロワの運動方向が逆転し、分岐ローラの動作が左右で反転するようにする。

また好ましくは、前記カムプレートの回動位置を検出するセンサを設けて、該センサによりカムフォロワが前記曲率半径がほぼ一定のエリアの中央部付近にあることを検出した際に、前記駆動手段を停止してカムプレートの回動位置を固定する（請求項３）。

この発明の有軌道台車では、カムプレートの回動により、螺旋状のカムに従ってカムフォロワが例えば往復運動し、これによって分岐ローラが昇降する。螺旋状のカムには、カムプレートの回動中心からの曲率半径がほぼ一定のエリアを分岐ローラの停止位置に対応して設け、カムフォロワがこのエリアにあるときにカムプレートを停止させる。すると分岐ローラの昇降を停止させた際の高さ位置は、カムプレートの停止位置が多少変動しても、ほぼ一定となり、正確に分岐ローラの高さ位置を制御できる（請求項１）。

ここで、前記の曲率半径がほぼ一定のエリアで、螺旋状のカムをカムプレートの回動中心に対して同心円状にすると、カムフォロワがこのエリアにある際にカムプレートの回動を停止させれば、分岐ローラの高さ位置は文字通りに一定となる（請求項２）。

またカムプレートの回動位置（回転角あるいはカムの位相）を検出するセンサを設け、螺旋状のカムで曲率半径がほぼ一定のエリアの中央部付近にカムフォロワがあるときに、カムプレートを停止させる。すると分岐ローラの高さ位置を正確に制御でき、カムプレートの停止位置に曲率半径がほぼ一定のエリアの±１／２分の遊びが生じ、この遊びの範囲内であれば、分岐ローラの高さ位置をほぼ一定にできる（請求項３）。

図１〜図１０に、本発明を実施するための最適実施例を示す。

天井走行車の構造
図において、２は天井走行車で、４，５は前後一対のボギー台車で、６は天井走行車本体である。天井走行車本体６は前後の軸８，８によりボギー台車４，５の下部に支持され、前後の軸８，８を接続するようにフレーム１０が設けられ、フレーム１０上の走行モータ１２を介して駆動車輪１４を駆動する。駆動車輪１４は、走行レールの上部下面に図示しない付勢手段で押し付けられて、天井走行車２を走行させる。

前後のボギー台車４，５には自由輪の走行輪１６，１８を設けて、走行レールの下部の上面を踏面として走行する。ボギー台車４，５の上部に例えば前後左右各１輪で合計４輪のガイドローラ２０を設けて、ガイドレールの内側のガイド面によりガイドする。またボギー台車４，５の走行方向中央部付近で、ガイドローラ２０の外側に左右の分岐ローラ２２，２３を設ける。そして分岐ローラ２２，２３は例えば高，中，低の３つの高さ位置をとり、直進状態では分岐ローラ２２，２３はいずれも中位置をとり、分岐時には一方の分岐ローラが高位置を、他方の分岐ローラが低位置をとるようにする。実施例では、４つのガイドローラ２０の外側でボギー台車４，５の走行方向中央部付近に分岐ローラ２２，２３を設けたが、分岐ローラ２２，２３の配置自体は任意である。

２４，２５は左右のカムプレートで、共通の昇降モータ２６とブレーキ２８とにより駆動され、３０は揺動アームで、３２はその揺動中心となるピンである。また揺動アーム３０の一端に昇降体３４を取り付け、昇降体３４は分岐ローラ２２，２３と共に昇降する。３６は昇降体３４の昇降運動をガイドするための昇降ガイドで、例えばリニヤガイドを用い、３５は昇降体３４に設けた溝で、揺動アーム３０の先端に設けたピンなどを昇降体３４に対して摺動させるためのものである。

カムプレート２４，２５には、その回動中心３７の周囲に螺旋状のカム溝３８を設け、揺動アーム３０の端部に設けたカムフォロワ４０をカム溝３８でガイドする。なおカムプレート２４，２５に設けるカムは、溝状のカムに限らず、カムフォロワを案内する螺旋状のカムであればよい。またカムプレート２４，２５や揺動アーム３０は例えば鉛直面内で回動して、分岐ローラ２２，２３を昇降させる。カム溝３８には回動中心３７からの曲率半径が一定の同心円状のエリアが例えば３箇所あり、最も曲率半径が小さいエリアが低位置エリア４２で、ここからカムプレート２４，２５を例えば約１８０゜回動させた位置に中位置エリア４３があり、さらに例えば１８０゜回動させた位置に高位置エリア４４がある。

低位置エリア４２と高位置エリア４４とでは、それぞれカムプレート２４，２５の回転角（位相）が４５゜の範囲で、カム溝３８は同心円状であり、中位置エリア４３では例えば位相が９０゜の範囲でカム溝３８が同心円状である。そしてカムプレート２４，２５の回動範囲は３６０゜強である。カムプレート２４，２５には他の部分よりも半径方向に突き出した被検出部４５，４６を設け、位相センサ４８により、被検出部４５，４６を検出する。位相センサ４８は例えば被検出部４５，４６の段差（エッジ）を検出し、検出するエッジの位置はエリア４２，４３，４４が同心円状となっている部分のほぼ中央部である。即ちカムフォロワ４０がエリア４２，４３，４４のほぼ中心に来たことを、被検出部４５，４６のエッジを用いて位相センサ４８により検出する。なおカムプレート２４，２５の位相検出の手法自体は任意である。

左右一対のカムプレート２４，２５は昇降モータ２６とブレーキ２８とにより回動し、カム溝３８の配置をカムプレート２４，２５で変えて、カムプレート２４側でカムフォロワ４０が高位置エリア４４にある時、カムプレート２５ではカムフォロワは低位置エリア４２にあるようにする。また左右のカムプレート２４，２５で、中位置エリア４３は同じ位相で表れるようにする。このようにカムプレート２４，２５ではカムの位相を１８０゜異ならせる。

好ましくは昇降体３４側に３つのセンサＳＨ〜ＳＬを設け、ＳＨは高位置センサで、分岐ローラが高位置にあることを検出し、ＳＭは中位置センサで、分岐ローラが中位置にあることを検出し、ＳＬは低位置センサで、分岐ローラが低位置にあることを検出する。センサＳＨ〜ＳＬは左右の分岐ローラ２２，２３のそれぞれに設けても良いが、例えば左右一方の分岐ローラに対してのみ設けても良く、あるいは設けなくても良い。そして実施例では、位相センサ４８によりカムプレート２４の位相を検出し、反対側のカムプレート２５はカムプレート２４と１８０゜逆の位相で動作するので、その位相は検出してもしなくても良い。また制御上の確認のため分岐ローラ２２の高さ位置を３つの検出センサＳＨ〜ＳＬで検出する。そして制御部４９で、位相センサ４８の信号により、昇降モータ２６とブレーキ２８とを制御し、位相センサ４８で求めた分岐ローラの高さ位置と、センサＳＨ〜ＳＬで求めた高さ位置が所定値以上異なる場合は制御不良として、天井走行車を停止させる。なお被検出部４５，４６を用いてカムプレート２４，２５の位相を検出する代わりに、カムプレート２４，２５の回転軸の位相を検出しても良い。

図３に、カムの位相と分岐ローラの高さの関係を示す。ここではカムプレート２４と分岐ローラ２２との関係を示し、カムの位相は−１８０゜〜＋１８０゜強の範囲で変化し、カムプレートを停止させるための検出位置は低位置に対して−１８０゜、中位置に対して０゜、高位置に対して＋１８０゜で、カム溝に曲率半径が一定で同心円状の部分を設けてあるため、分岐ローラの高さはカムの位相が−１８０゜±２２.５゜，０゜±４５゜，１８０゜±２２.５゜の範囲では一定である。そして分岐ローラの高さが一定となるエリアの中心部でカムの位相を検出し、この位置で昇降モータを停止させてブレーキによりカムプレートを固定する。このため低位置や高位置では、分岐ローラの高さには２０゜分強の遊びがあり、中位置では４５゜分の遊びがあり、カムプレートの位相の広い範囲に対して、分岐ローラの高さ位置を一定にして正確に分岐ローラを制御できる。

走行レールと天井走行車の分岐動作
図４〜図１０を参照し、分岐部付近での走行レール５０の構成と、分岐時の天井走行車の動作とを説明する。各部材の符号は、図４〜図１０にない符号でも、図１〜図３の符号をそのまま使うことがある。ボックス状の走行レール５０の下部上面に左右の踏面５２，５２を設けて、走行車輪１６，１８を支持し、その間に開口５４を設けて、ボギー連結用の軸８を通す。また走行レール５０の上部底面の左右に、鉛直方向下向きの突き出し長が異なる２種類のガイドレール５６，５７を設ける。ここでガイドレール５６は、下部レール５８（突き出し長を増した部分）を備え、鉛直方向の上端から下端までの突き出し長が長いガイドレールである。ガイドレール５７は、下部レール５８を備えない鉛直方向の突き出し長が短いガイドレールである。

ガイドレール５６，５７の内面をガイド面６０とし、外面をガイド面６１とする。ガイドローラ２０は内側のガイド面６０でガイドされ、分岐ローラ２２，２３は外側のガイド面６１でガイドされる。また分岐ローラ２２，２３は、高位置ではガイドレール５６，５７のいずれでもガイドされ、中立位置ではガイドレール５６のみでガイドされ、低位置ではガイドレール５６，５７のいずれに対してもフリーとなる。

図４の走行レール５０のレイアウトでは、図４の下から上への走行が直進で、下から右側への走行が分岐である。開口５４の左側寄りにはガイドレール５６が隙間無く配置され、右寄りにも分岐部を除いてガイドレール５６が配置されている。走行レールの分岐側では開口５４の両側に鉛直方向の長さが短いガイドレール５７を配置し、分岐が終了するとガイドレール５６にガイドレールの種類を変更する。また直進から右側へと分岐する部分で、ガイドレール５６，５７のいずれも無いカット部７４がある。

分岐部には開口５４がＹ字状となるＹ字部６８がある。Ｙ字部６８の下流側の鎖線の範囲を図４の右上に拡大して示す。この範囲は、カット部７４の下流側のガイドレール５６，５７の先端７０である。先端７０では、ガイド面６０，６１を鎖線で示すように他の部分よりも後退させて後退部７２とし、ガイドローラが後退部７２で滑らかにガイドされるようにする。

図５に、走行レール５０内での各ローラの通常の状態（分岐部へさしかかる前や分岐部を通過した後の状態）を示す。走行レール５０の分岐部以外の場所では、ガイドレール５６，５６が開口５４の両側に配置され、ガイドローラ２０はガイド面６０，６０でガイドされ、分岐ローラ２２，２３は中立位置（高さ位置が中）をとって、外側のガイド面６１でガイドされている。

図６に、図４の右側に分岐する過程での、ガイドローラや分岐ローラの状態を示すと、ガイドローラ２０はガイドレール５７，５７の内側のガイド面でガイドされ、左側の分岐ローラ２３は低位置にあるので、ガイドレール５６，５７のいずれとも接触せず、右側の分岐ローラ２２は高位置にあるので、ガイドレール５７でガイドされて分岐する。

図７，図８に、直進時の動作を示す。図では前側のボギー台車４は分岐部を、後ろ側のボギー台車５は分岐部の手前を走行しており、分岐ローラ２２，２３はいずれも中立位置（高さ位置中）にある。ボギー台車４の、右側の分岐ローラ２２はガイドレール５７に接触せず、左側の分岐ローラ２３がガイドレール５６に接触して直進を選択する。分岐ローラ２３は、分岐部で走行車輪１６，１８の踏面５２による支持が不安定になることや、ガイドローラ２０がガイドレールにガイドされていないことによるモーメントを支え、ボギー台車４が図５の時計回りに傾くのを防止している。さらに図５に示したように、分岐部以外では分岐ローラ２２，２３はいずれも中立位置をとっているので、直進の場合、分岐ローラ２２，２３を昇降させる必要はない。

図９，図１０に分岐時の状態を示す。図９で、ボギー台車４は分岐側に移動し、ボギー台車５は分岐部の手前にいる。ここでボギー台車４の右側の分岐ローラ２２は高位置で、ガイドレール５７の外側のガイド面６１でガイドされ、左側の分岐ローラ２３は低位置で、ガイドレール５６，５６の下側を通過する。またボギー台車４が傾くのは、分岐ローラ２２がガイド面６１でガイドされることで防止される。

実施例の効果と補足
実施例では、ガイドローラ２０をボギー台車当たり前後に各一対設け、分岐ローラを台車前後方向でそれらの中間に配置したが、この逆に分岐ローラを前後に各一対設けて、それらの前後方向の中間にガイドローラを設けても良い。この場合、ボギー台車当たり、分岐ローラが４個，ガイドローラが２個となる。また分岐ローラをボギー台車の前後左右に各２輪ずつ合計８輪設けて、各２輪の分岐ローラでガイドレールを挟み込むようにし、ガイドローラ２０を設けなくても良い。

実施例では直進時に分岐ローラを中立位置に保ち、分岐時に分岐ローラ２２，２３を昇降させるようにしたが、逆に分岐時に分岐ローラ２２，２３を中立位置に保ち、直進時に分岐ローラ２２，２３を昇降させるようにしても良い。このためには、分岐部にあるＹ字部６８の直進側に鉛直方向の突き出し長が小さいガイドレール５７を配置し、分岐側に鉛直方向の突き出し長が大きいガイドレール５６を配置すればよい。このようにすると、図９で分岐ローラ２２，２３を中立位置にすると、右側に分岐する。

実施例では天井走行車を示したが、走行レールを地上に敷設した有軌道台車でも良い。また天井走行車の場合でも、走行レールの上側に開口を設けて、この開口上に荷台などを配置したものでも良い。この場合、ガイドレールは走行レールの上部底面で開口の左右などに設ける。さらに実施例では、揺動アームを介してカムプレートの回動を分岐ローラに伝えたが、分岐ローラにカムフォロワを設けて、カムプレートのカム溝で直接ガイドして分岐ローラを昇降させても良い。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) カムプレートの回動で分岐ローラを昇降させ、カム溝に曲率半径がほぼ一定で、カムプレートの中心と同心円状の部分を設けることにより、この部分で分岐ローラの高さ位置を一定にできる。従って、カムプレートの停止位置の精度が低くても、分岐ローラの高さ位置に狂いが生じない。
(2) カムプレートの位相を検出することにより、分岐制御の信頼性がさらに増す。また分岐ローラの高さ位置も監視すると、信頼性を３重に増すことができる。
(3) ボギー台車の左右に一対のカムプレートと一対の揺動アームを設けることにより、１つの昇降駆動系で左右の分岐ローラを確実に同期させて昇降できる。
(4) 分岐ローラを昇降させずに分岐部を直進できるので、分岐部を高速で直進できる。
(5) 分岐部を直進する場合、図７，図８に示したように、分岐ローラ２２でボギー台車の姿勢を安定に保ち、高速で安定して分岐部を直進走行できる。
(6) ガイドローラ２０を付勢するので、左右のガイドローラ２０の間隔と、ガイドレール５６，５６のガイド面６０，６０の間隔の誤差を吸収できる。
(7) 図４のＹ字部６８の右上側で、ガイドレール５６，５７の先端のガイド面を他よりも後退させるので、滑らかにガイドを再開できる。

実施例の天井走行車の前後のボギー台車の要部を示す平面図 実施例の天井走行車での分岐ローラの昇降機構を示す要部側面図 実施例の天井走行車でのカムの位相と分岐ローラの高さ位置との関係を示す特性図 実施例の天井走行車での、分岐部の走行レールを示す水平断面図 図４のV-V方向鉛直断面図 図４のVi-Vi方向鉛直断面図 図４の分岐部を天井走行車が直進する際の姿を模式的に示す図 図７のViii-Viii方向に沿って、直進時の走行レール内のガイドローラと分岐ローラ並びに走行車輪の配置を模式的に示す図 図４の分岐部を天井走行車が分岐する際の姿を模式的に示す図 図９のX-X方向に沿って、分岐時の走行レール内のガイドローラと分岐ローラ並びに走行車輪の配置を模式的に示す図

符号の説明

２ 天井走行車
４，５ ボギー台車
６ 天井走行車本体
８ 軸
１０ フレーム
１２ 走行モータ
１４ 駆動車輪
１６，１８ 走行輪
２０ ガイドローラ
２２，２３ 分岐ローラ
２４，２５ カムプレート
２６ 昇降モータ
２８ ブレーキ
３０ 揺動アーム
３２ ピン
３４ 昇降体
３５ 溝
３６ 昇降ガイド
３７ 回動中心
３８ カム溝
４０ カムフォロワ
４２ 低位置エリア
４３ 中位置エリア
４４ 高位置エリア
４５，４６ 被検出部
４８ 位相センサ
４９ 制御部
５０ 走行レール
５２ 踏面
５４ 開口
５６，５７ ガイドレール
５８ 下部レール
６０，６１ ガイド面
６４ 軸
６５ 支持体
６７ 回動エリア
６８ Ｙ字部
７０ 先端
７２ 後退部
７４ カット部
ＳＨ 高位置センサ
ＳＭ 中位置センサ
ＳＬ 低位置センサ

Claims (3)

1. 走行車輪を設けると共に、左右に昇降自在の分岐ローラを設けて、該分岐ローラの昇降により直進／分岐を切り替える有軌道台車において、
   駆動手段により鉛直面内で回動自在のカムプレートに、カムプレートの回動中心からの曲率半径が変化する螺旋状のカムを設けて、該螺旋状のカムの前記曲率半径の変化により、カムフォロワを介して前記分岐ローラを昇降させ、かつ前記螺旋状のカムに、分岐ローラの停止位置に対応して、カムプレートの回動中心からの曲率半径がほぼ一定のエリアを、少なくとも２箇所に設けたことを特徴とする、有軌道台車。
   
2. 前記曲率半径がほぼ一定のエリアでは、螺旋状のカムをカムプレートの回動中心に対し同心円状にしたことを特徴とする、請求項１の有軌道台車。
3. 前記カムプレートの回動位置を検出するセンサを設けて、該センサによりカムフォロワが前記曲率半径がほぼ一定のエリアの中央部付近にあることを検出した際に、前記駆動手段を停止してカムプレートの回動位置を固定するようにしたことを特徴とする、請求項１または２の有軌道台車。
   

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