JP4264834B2 - 有軌道台車システム - Google Patents

Description

この発明は天井走行車などの有軌道台車のシステムに関し、特に分岐部や合流部を有軌道台車が高速でスムーズに直進走行できるようにすることに関する。

有軌道台車システムでは走行レールに分岐部や合流部を設け、分岐部と合流部は走行方向を逆にするとほぼ同じ構造になる。分岐部や合流部の走行は、直進と、カーブして分岐する分岐走行や、カーブしながら合流する合流走行に区分けでき、分岐部や合流部には走行面が途切れたギャップが生じる。そしてギャップを通過する際の衝撃を小さくするため、左右の走行車輪の内側に補助車輪を設けることが行われており、走行車輪が接地した状態から補助車輪が接地した状態への移行を踏み変えと呼ぶ。

分岐部や合流部を直進走行する場合、分岐走行や合流走行に比べ高速で走行するのが普通である。ここで走行車輪から補助車輪への踏み変えを行うと、補助車輪が走行面に着地した瞬間に走行面に衝撃が加わり、走行面が振動して有軌道台車の振動や騒音が生じる。補助車輪が着地するための走行面は例えば三角形状に分岐部や合流部の内側に突き出しており剛性が不十分で、その先端に補助車輪が着地するため振動しやすい。踏み変えの際の振動は有軌道台車や搬送物、走行レールに悪影響を及ぼすので、分岐部や合流部を直進する際に高速走行するのを妨げる。発明者は、分岐部や合流部を直進走行する際の振動を少なくすることを検討して、この発明に到った。

この発明の課題は、有軌道台車が分岐部や合流部をスムーズに直進走行出来るようにすることにある。
この発明での追加の課題は、上記のための具体的な構成を提供することにある。
この発明での追加の課題は、有軌道台車の改造無しに、走行レールの加工のみで簡単に有軌道台車の姿勢を制御できるようにすることにある。

この発明の有軌道台車システムは、左右の常用車輪と左右方向でその内側の左右の補助車輪とからなる、有軌道台車の左右の走行車輪を、走行レールの左右の走行面で支持して走行させ、かつ走行レールの分岐部及び合流部に、左右の走行面の一方に走行面が途切れたギャップを設けたシステムであって、前記の走行レールには、左右の補助車輪よりも左右方向の外側でかつ有軌道台車の上方の位置に、分岐もしくは合流をガイドするための左右のガイド部を設けると共に、有軌道台車には、前記左右のガイド部でガイドされるガイドローラを設け、前記ギャップの付近で、ギャップの反対側の走行面を常用車輪側に対して補助車輪側を上方へシフトさせることにより、ギャップの反対側の補助車輪に有軌道台車を支持させて、ギャップの反対側の常用車輪とギャップ側の常用車輪と補助車輪とを走行面の上方へ浮かすようにしたことを特徴とする。なおギャップ側の走行車輪を浮かせるとは、走行レールの撓みなどの結果、ギャップ側の走行車輪が姿勢制御手段で浮かせた位置よりも下降して、例えば接地圧がほぼ０で走行面に接するようなものを含んでいる。

この発明では、ギャップを通過する際にギャップ側の走行車輪を姿勢制御手段で走行面の上方へ浮かせるので、ギャップ側の走行車輪は走行面に接しないか、接しても接地圧が他の位置よりも小さくなる。従ってギャップの前後を通過する際の、振動や騒音を小さくできるので、分岐部や合流部をスムーズに直進走行でき、例えば分岐部や合流部を高速で直進走行したり、あるいは走行レールや有軌道台車の耐久性を増しかつ搬送物に働く力を小さくできる。

また走行レールに左右の補助車輪よりも左右方向の外側に、分岐もしくは合流をガイドするための左右のガイド部を設けるので、ガイド部が有軌道台車の走行方向に直角な面内での揺動を防止する支持部となり、補助車輪に働く支持力による力のモーメントと有軌道台車の重力による力のモーメントとが相殺する。ここでギャップの反対側で補助車輪を常用車輪に対して上方へリフトさせるので、ギャップ側の常用車輪や補助車輪を簡単に走行面から浮かせることが出来る。

ギャップの反対側で走行面を常用車輪側に対して補助車輪側を上方へシフトさせると、走行レールをこのように加工するのみで、ギャップ側の常用車輪や補助車輪を浮かせることが出来る。また走行面の上下のシフトがなだらかに始まってなだらかに終わるように走行レールを加工するのも容易なので、ギャップ側の走行車輪とギャップの反対側の補助車輪との間で滑らかに支持力を移すことができる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図６に、有軌道台車として天井走行車を用いた実施例を示す。図において、１は分岐部で、合流部でも同様である。２，３は前後一対の走行台車で、ここでは前方の走行台車を２とし、後方の走行台車を３とする。走行台車２，３の左右に常用の走行車輪４，５を設け、例えばこれと同径で左右方向内側に左右一対の補助車輪６，７を設ける。８は全体としての天井走行車で、９は軸で、後述の天井走行車本体５０と走行台車２，３を接続する。１０は連結部で、前後の走行台車２，３を連結し、１２は走行モータで、１３は走行駆動輪で、図示しない付勢手段により付勢されながら走行レールの天井面に接触して、走行台車２，３を走行させる。

走行レール４２での走行面１４〜１９の配置を図１の鎖線等で示す。分岐部１の直進側Ｓには直線状の走行面１４を設け、分岐側Ｄの上流側にはカーブした走行面１５を設ける。分岐側Ｄの下流側には、先端が突き出した走行面１６を設け、走行面１４で直進側の走行車輪４を支持し、走行面１５，１６で分岐側の走行車輪５を支持する。分岐部１で、走行面１４を左右方向内側へ突き出させて補助走行面１７とし、補助車輪６を支持する。走行面１５，１６を内側へ突き出させて、それぞれ補助走行面１８，１９とし、補助車輪７等を支持する。なお分岐部１以外の直線走行区間などにも、補助走行面１７〜１９を設けても良い。また補助走行面１８，１９間で走行面が途切れる位置がギャップ４０である。

図２などに示すように、走行台車２，３は左右方向内側のガイドローラ２０，２２と、左右方向外側のガイドローラ２４，２６を備えている。このうちガイドローラ２０，２２は例えば高さが固定で、ガイドローラ２４，２６は高さが可変である。走行レールの上部にはガイド部２８〜３２を設けて、その両面でガイドローラ２０〜２６をガイドすることにより、分岐と直進とを制御する。ガイド部２８，３０には幅広部３４，３６を設け、この部分でガイドローラ２０，２４が幅広部３４の左右方向両側に隙間無く密着し、またガイドローラ２２，２６が幅広部３６に隙間無く左右に密着する。直線走行区間などでは、ガイド部２８，３０の幅は幅広部３４，３６よりも狭く、内側のガイドローラ２０，２２がガイド部２８，３０に接し、外側のガイドローラ２４，２６はガイド部２８，３０には接触しない。このため分岐部１を直進走行する場合、幅広部３４が走行台車２，３の走行方向に直角な面内での揺動を防止する支持部となる。

分岐部１を直進する場合、直進側のガイドローラ２４を上昇させて、分岐側のガイドローラ２６を下降させて幅広部３６の底部を通過できるようにし、幅広部３４の左右両面でガイドローラ２０，２４をガイドして直進させる。分岐走行の場合、ガイドローラ２４を低位置、ガイドローラ２６を高位置として、ガイドローラ２２，２６を幅広部３６の両側でガイドして分岐させる。

図３などに示すように、走行レール４２の鉛直方向下側に給電レール４４を設け、リッツ線４６を介して例えば非接触給電により受電部４８に給電する。またリッツ線４６を利用して、天井走行車８間や図示しないコントローラとの間の通信を行う。受電部４８の下側に天井走行車本体５０を設けて軸９で支持し、例えば横送り部と水平回動部並びに昇降駆動部と昇降台とを設ける。そして昇降駆動部での吊持材の巻き上げ／繰り出しにより昇降台を昇降させ、水平回動部で昇降駆動部を水平面内で旋回させ、横送り部で水平回動部〜昇降台を走行レール４２の走行方向と直角な方向に横送りする。なお天井走行車本体５０の構造は任意である。

ギャップ４０の周囲での走行レール４２の断面を図４に示すと、補助走行面１７は走行面１４に比べて例えば数mm程度上側に持ち上げられており、この結果、走行車輪４が走行面１４に対して僅かに浮くか、もしくは走行面１４との接触圧が他の区間に比べて小さくなる。同様に走行車輪５や補助車輪７は補助走行面１８，１９から僅かに上側に浮いた状態、もしくはこれらに他よりも小さな接触圧で弱く接する状態になる。なおガイドローラ２０，２４は幅広部３４に接しており、幅広部３４の左右の中心は補助車輪６の左右の中心よりも走行台車２の左右方向外側にある。このため補助走行面１７から補助車輪６に加わる支持力は、走行車輪５や補助車輪７を補助走行面１８，１９から浮かせるように作用し、走行台車２，３の重力による力のモーメントを部分的に相殺する。

走行台車２からの荷重が加わらない状態では、補助走行面１７は補助走行面１８，１９や走行面１４よりも例えば数mm程度高い位置にあるが、走行台車２，３からの荷重で補助走行面１７が撓むので、実際に走行台車２，３が走行する際には、補助走行面１７はギャップ付近で走行面１４や補助走行面１８，１９より０〜２mm程度高い位置となる。ただし走行面１４と補助相構面１８，１９の高さを完全に揃えるのは難しいので、走行台車２，３の走行時に補助走行面１７が補助走行面１８，１９よりも僅かに例えば０.１〜１mm程度高くなるようにすることが好ましい。

図５に、補助走行面１７を上側にシフトさせた変形部５４を示し、変形部５４の周囲の鎖線は等高線である。補助車輪６の直進方向に対して、変形部５４は滑らかに上昇して平坦となり、再度滑らかに下降する。また分岐時に走行車輪４が変形部５４を通過するので、変形部５４は左右方向にも滑らかに上昇した後、滑らかに下降することが好ましい。

図５の左側から右側への順で、走行車輪４での支持力の変化パターン５６と、補助車輪６の支持力の変化パターン５８，並びに走行車輪５の支持力の変化パターン６０を示す。変形部５４の頂面では実質的に補助車輪６が全ての荷重を支持し、走行車輪４，５や分岐側の補助車輪７での支持力はほぼ０となる。そして直進側の補助車輪６の支持力は変形部５４の入口から頂面の間と、変形部５４の頂面から出口の間で滑らかに変化し、これに伴って分岐側の走行車輪５は補助走行面１８から滑らかに離れて、補助走行面１９に滑らかに接触する。またギャップ４０を通過する間、補助車輪７は補助走行面１８，１９に接触しない。なお直進側の走行車輪４の支持力を鎖線５７のように変化させ、変形部５４でも一部の荷重を直進側の走行車輪４で支持させても良い。

分岐部１を走行する際の天井走行車の支持状態の変化を図６に模式的に示す。天井走行車は図６の下から上へと走行するものとし、ギャップ４０の手前では、支持状態６２のように前後左右の走行車輪で４点支持される。前方の走行台車がギャップ４０を走行する際には、前方の補助車輪と後方の左右の走行車輪で支持状態６４のように３点支持される。前方の走行台車がギャップ４０を通過し終わり、後方の走行台車がギャップを４０を通過する際には、前方の左右の走行車輪と後方の補助車輪とで支持状態６５のように３点支持される。ギャップ４０を前後の走行台車が共に通過し終わると、支持状態６６のように前後左右の走行車輪で４点支持される。このようにギャップ４０を通過する間に、前後の走行台車の位置によらず、３つの車輪からなる支点の中心は左右方向に余りシフトしない。これは支持状態６４，６５で前後一方の補助車輪が補助走行面１７で支持されているためである。この結果、天井走行車の重心位置と支点の中心とが左右に離れることを防止でき、補助走行面１８，１９間の踏み変えに伴う衝撃を解消したことと相まって、スムーズにギャップを走行できる。

図７，図８に参考例の走行台車２’を示し、前後方向後方の走行台車についても同様にすればよい。なおこの参考例は特に指摘した点以外は図１〜図６の実施例と同様である。７０は姿勢ガイドローラで、分岐部や合流部を直進する側に設け、７２は押し下げ面で、走行レール４２’に設けて、姿勢ガイドローラ７０を下側に押し下げる。またギャップの付近で走行車輪４の走行面に凹部７４を設け、７６はバネなどの付勢手段で、設けなくても良い。ギャップの付近を通過する場合、姿勢ガイドローラ７０に押し下げ力が働くので、走行車輪４は凹部７４側に下降する。図７，図８の参考例では、補助走行面１７’は平坦面で、走行車輪４が凹部７４側へ下降し、補助輪６で走行台車２’が支持されるので、走行台車２’は走行車輪５や補助車輪７が補助走行面１８，１９から浮く向きに僅かに姿勢を変える。このようにして、主として補助車輪６により支持されながらギャップの付近を通過する。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) ギャップの付近を通過する際に、走行車輪５や補助車輪７は補助走行面１８，１９から僅かに浮いた状態、もしくはこれらに軽く接した状態となるので、補助走行面１８から補助走行面１９への移行に伴う衝撃がない。
(2) 走行台車２等の姿勢の制御により、補助車輪６を中心として荷重を支持する状態と、分岐側の走行車輪５が補助走行面１８，１９に接触する状態との間で、滑らかに支持力のバランスが変化していく。このため補助走行面１８から滑らかに走行車輪５が離れて、滑らかに補助走行面１９に接地することにより、分岐部をスムーズに直進走行できる。
(3) 図１〜図６の実施例では、補助走行面１７に変形部５４を設けるのみで良く、走行台車２，３は在来のものでよい。
(4) 補助走行面１８から補助走行面１９へ踏み変える際の衝撃を小さくできるので、踏み変えに伴う振動や騒音を小さくできる。このため走行レールの耐久性や天井走行車の耐久性を増し、さらに半導体ウェハなどの搬送物に加わる力を小さくできる。
(5) 図１〜図６の実施例で、分岐部１を毎分２００ｍで直進走行する場合、分岐部での最大加速速度を変形部５４を設けない場合よりも６０％減少させることができた。

実施例では分岐部１を直進走行する場合を主として説明したが、合流部を直進走行する場合も全く同様である。即ち走行レール４２，４２’の上流／下流側を逆転すると、分岐部１は合流部となる。分岐部１を分岐走行する場合や、合流部をカーブ走行しながら合流する場合、カーブが伴うため走行速度は直進走行よりも低くする必要があり、踏み変えに伴う衝撃は元々小さい。従って分岐部や合流部を直進走行する場合を考えればよい。なお図７，図８の参考例の場合、左右方向分岐側やカーブしながら合流する側にも、姿勢ガイドローラ７０と押し下げ面７２並びに凹部７４を設けると、分岐走行する場合などの衝撃を小さくすることができる。実施例では天井走行車を例にしたが、走行レールの高さ位置自体は任意で地上走行でも良く、分岐側やカーブしながら合流する側で走行面の間にギャップのあるものであれば良い。

発明者はこれ以外に、補助走行面１９の剛性を増して、踏み変え時の衝撃を小さくすることを試みたが、補助走行面１９が分岐部の内側に突き出しているため、剛性の補強は困難で、踏み変え時の衝撃を小さくすることは難しかった。また補助車輪６，７を各々小径の前後２輪に変更し、踏み変えのタイミングを早めて、ギャップ４０を通過する際に、走行車輪５が離れる前に、前方の補助車輪が補助走行面１９に接触するようにすることを試みたが、衝撃抑制の効果は小さかった。

実施例での前後一対の走行台車の底面図で、鎖線は走行車輪を支持するための走行面を示す 実施例での前後一対の走行台車の平面図で、鎖線は直進と分岐とを走行するためのガイド部を示す 分岐部での走行レールの断面と、直進中の天井走行車の正面とを示す図である。 図３の要部を拡大して示す図 分岐部での走行面の高さを等高線表示すると共に、左右の走行車輪と左側の補助車輪での支持力の変化を示す図 分岐部での前後の走行台車での荷重の支持位置を示す図 参考例での、分岐部を直進中の天井走行車の姿勢の制御を示す図 参考例での、左側の走行車輪と姿勢ガイドローラの高さの変化を示す図

符号の説明

１ 分岐部
２，３ 走行台車
２’ 走行台車
４，５ 走行車輪
６，７ 補助車輪
８ 天井走行車
９ 軸
１０ 連結部
１２ 走行モータ
１３ 走行駆動輪
１４〜１６ 走行面
１７〜１９ 補助走行面
２０〜２６ ガイドローラ
２８〜３２ ガイド部
３４，３６ 幅広部
４０ ギャップ
４２，４２’走行レール
４４ 給電レール
４６ リッツ線
４８ 受電部
５０ 天井走行車本体
５２ 支持部
５４ 変形部
５６〜６０ 支持力の変化パターン
６２〜６６ 支持状態
７０ 姿勢ガイドローラ
７２ 押し下げ面
７４ 凹部
７６ 付勢手段
Ｄ 分岐側
Ｓ 直進側

Claims (1)

1. 左右の常用車輪と左右方向でその内側の左右の補助車輪とからなる、有軌道台車の左右の走行車輪を、走行レールの左右の走行面で支持して走行させ、かつ走行レールの分岐部及び合流部に、左右の走行面の一方に走行面が途切れたギャップを設けたシステムであって、
   前記の走行レールには、左右の補助車輪よりも左右方向の外側でかつ有軌道台車の上方の位置に、分岐もしくは合流をガイドするための左右のガイド部を設けると共に、
   有軌道台車には、前記左右のガイド部でガイドされるガイドローラを設け、
   前記ギャップの付近で、ギャップの反対側の走行面を常用車輪側に対して補助車輪側を上方へシフトさせることにより、ギャップの反対側の補助車輪に有軌道台車を支持させて、ギャップの反対側の常用車輪とギャップ側の常用車輪と補助車輪とを走行面の上方へ浮かすようにしたことを特徴とする、有軌道台車システム。

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