JP4640035B2 - 無接触給電設備 - Google Patents

Description

本発明は、無接触給電設備に関するものである。

従来の無接触給電設備（無人搬送車システム）として、たとえば特許文献１が開示されている。
この無人搬送車システムは、無人で物品を搬送可能な複数の搬送車と、搬送車の走行経路に沿って敷設され複数のゾーンに分割されている軌道と、各ゾーン毎に配置され搬送車に電力を供給する給電装置と、給電装置と接続され各ゾーン内の各搬送車に対して給電する給電線と、軌道上を走行する全搬送車の駆動を制御するメインコントローラを備えている。

上記構成のもと、あるゾーン内の全搬送車の全消費電力が給電装置の給電容量をオーバーする場合、該ゾーン内に位置する全搬送車の駆動状態をメインコントローラにより低消費電力となるよう制御し、すなわち急加速または高速で走行させる高駆動モードで駆動している搬送車を緩加速または低速で走行させる低駆動モードに制御している。

これにより、給電容量のオーバーを防止するとともに、該ゾーン手前で停止する車両の発生を防止している。
特開２００２−３５１５４６号公報

しかし、上記した従来の構成によると、各ゾーン内の全搬送車の全消費電力が給電容量をオーバーしないよう各搬送車の速度を制御して、各ゾーンに進入する搬送車を制限しているため、例えば、各ゾーンの１台の給電装置の出力電力が２０ｋＷ、搬送車の必要電力が１ｋＷの場合、１つのゾーン内の搬送車は２０台に制限されるので、全部で搬送車を４０台使用する設備の場合、この制限により物品の搬送能力が低減するという問題がある。

また、搬送能力を低下させないためには、制限される台数（ここでは２０台）に合わせて給電線長を設定する必要がある。すなわち、１台の給電装置が許容する給電線長が１００ｍであっても、搬送車２０台が進入できる最小の給電線長にする必要があり、搬送車の車長を考慮すると約３０ｍの給電線を順に配置して搬送車の移動経路を形成することになる。よって、搬送能力を低下させないためには、設備全体の給電装置の設置数が増えることとなり、設備コストが増大するという問題がある。

そこで本発明は、設備コストをかけることなく物品の搬送能力を向上させることができる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。

前記した目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の無接触給電設備は、移動体の移動経路に沿って順に敷設された複数の一次導電路と、前記各一次導電路にそれぞれ接続され、交流電流を供給する複数の電源装置を備え、前記一次導電路により発生する磁界から電力を取り出し前記移動体へ給電する無接触給電設備であって、隣り合う一次導電路間にそれぞれ、これら一次導電路を電磁的に結合する結合手段が設けられ、前記各電源装置から前記一次導電路へ供給される交流電流の電流位相が略同期していることを特徴としたものである。

上記構成によれば、隣り合う一次導電路間にそれぞれ結合手段を設け、各電源装置から一次導電路へ供給される交流電流の電流位相が略同期していることにより、走行する移動体が多い一次導電路において、その一次導電路と接続されている電源装置から各移動体への電力供給が限界に近づくと、結合手段において磁束が打ち消しあうことがなく、他の一次導電路と接続されている電源装置から電力の補填が行われる。

そして、請求項２に記載の無接触給電設備は、請求項１に記載の発明であって、前記結合手段は、前記一次導電路を通す２つの第１空洞部および第２空洞部を有する、透磁率の高い磁性体からなるコア体で形成され、前記隣り合う各一次導電路は、始端である前記電源装置から、前記コア体の第１空洞部の同じ一方側の開口から他方側の開口へ通され、この他方側の開口から第２空洞部の同じ他方側の開口、第２空洞部の一方側の開口へ通され、終端である電源装置に接続されていることを特徴としたものである。

上記構成によれば、透磁率の高い磁性体からなるコア体により形成された結合手段は２つの第１空洞部および第２空洞部を有しており、各一次導電路は、始端である電源装置から一方の第１空洞部を同じ側から貫通させて折り返された後、他方の第２空洞部に同じ側から貫通させて、終端である電源装置に接続される。

本発明の無接触給電設備は、一次導電路の各乗り継ぎ区間に結合手段を設け、各電源装置から一次導電路へ供給される交流電流の電流位相が略同期していることにより、走行する移動体が多い一次導電路に、結合手段において磁束が打ち消しあうことがなく、他の一次導電路と接続されている電源装置から電流が補填され、走行する移動体が多い一次導電路に対して電力の補填が行われるため、各一次導電路に進入する移動体を制限することがなくなり、したがって物品の搬送能力が低減することを防止することができる。また、一次導電路の長さを考慮する必要がなくなり、電源装置の設置数を増加させる必要がなくなるため、設備コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における無接触給電設備を備えた物品搬送設備の走行経路図、図２は物品搬送設備の同要部構成図である。

図１および図２において、１はフロア２に設置された一対の走行レールであり、３はこの走行レール１に案内されて自走し、物品Ｒを搬送する４輪の搬送台車（移動体の一例）である。なお、搬送台車３の総台数を５台としている。

前記走行レール１により、ループ状（環状）に形成される搬送経路（移動経路の一例）４が構成され、この搬送経路４に沿って複数（図１では９台）のステーション（物品受け手段）５が配置されており、搬送台車３は、搬送経路４に沿って走行し、搬送経路４に沿って配置された物品受け手段間に渡って物品Ｒを搬送する搬送車を構成している。

また各ステーション５にはそれぞれ、各搬送台車３との間で物品Ｒの移載、すなわち搬入、搬出を行う移載用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）６が設けられている。

前記搬送台車３は、図２および図３に示すように、車体１１と、この車体１１上に設置され、物品Ｒを移載し載置する移載・載置用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）１２と、車体１１の下部に取付けられ、車体１１を一方の走行レール１に対して支持する２台の旋回式従動車輪装置１３と、車体１１の下部に取付けられ、車体１１を他方の走行レール１に対して支持するとともに走行レール１の曲がり形状に追従可能でかつ旋回式従動車輪装置１３に対して遠近移動自在（スライド自在）とした２台の旋回・スライド式駆動車輪装置１４を備えている。

また、図２に示すように、旋回・スライド式駆動車輪装置１４のうちの一方に、走行用モータ１５が設けられている。旋回・スライド式駆動車輪装置１４は、図３に示すように、上記車体１１の左フレームに対して縦軸心回りに旋回自在で、かつ左右方向に移動自在な旋回体２１と、この旋回体２１の下面側に連結され、走行レール１の側面に対応した一対の脚部を有するブラケット２２と、このブラケット２２の両脚部の中央部にそれぞれ設けられたアクスル２３と、このアクスル２３に支持された駆動車輪（輪体の一例）２４と、一方の駆動車輪２４の回転軸にその駆動軸が連結された走行用モータ１５と、前記ブラケット２２の両脚部の下方前後左右端にそれぞれ設けられ、走行レール１の両側面に接触する遊転自在な４個のガイドローラ（ガイド装置の一例）２６とから構成されている。

上記構成により、４個のガイドローラ２６によって、走行レール１の曲がりに対応してブラケット２２を介して縦軸心回りに旋回体２１が回動し、かつ一対の走行レール１の幅に対応してブラケット２２を介して旋回体２１が左右に移動することにより、駆動車輪２４は脱輪することなく走行レール１上を走行し得、また走行用モータ１５の駆動により駆動車輪２４が回動することにより、自走台車３は走行レール１に案内されて走行し得る。

また図１および図２に示すように、一方の走行レール１の外方側面に走行方向に沿って全長に、６つに分割された上下一対の誘導線路（一次導電路の一例）１７（１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ）が連続して布設され（配置され）、一方の旋回式従動車輪装置１３の外方に、この誘導線路１７により起電力が誘起されるピックアップユニット１８が設置されている。このピックアップユニット１８は、断面がＥ字状のフェライトの中央凸部にリッツ線を巻いてピックアップコイル（誘導線路１７と対向する受電コイル）１８Ａ（図６）を形成しており、両凹部の中心に誘導線路１７が位置するように調整し、固定されている。そして、このピックアップコイル（受電コイル）１８Ａに誘導される起電力により走行用モータ１５へ給電される。また前記各誘導線路１７にそれぞれ、所定周波数ｆ（たとえば１０ｋＨｚ）の高周波電流を供給する電源装置１９（１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆ）が接続される。

図４に示すように、搬送台車３が一方の誘導線路１７から他方の誘導線路１７へ乗り継ぐ区間（隣り合う一次導電路間）Ａにはそれぞれ、これら誘導線路１７を電磁的に結合する電力伝達用コア（一次導電路を電磁的に結合する結合手段の一例）７１が設けられている。

図５に示すように、上記電力伝達用コア７１は、透磁率の高い磁性体（フェライトなど）からなるコア体により形成されており、このコア体は、上方水平部７２、および上方水平部７２の下部に所定間隔おきに配置されている３つの上方鉛直部７３によりＥ字状に形成された上方コア体７４と、各上方鉛直部７３の下部に配置されている３つの下方鉛直部７５、および下方鉛直部７５の下部に配置されている下方水平部７６によりＥ字状に形成された、上方コア体７４と同寸法の下方コア体７７とから構成され、上方コア体７４と下方コア体７７とが対向するよう接合されている。この上方コア体７４と下方コア体７７の接合により、並列に２つの第１空洞部７８および第２空洞部７９が形成されている。また、各誘導線路１７は、始端である電源装置１９から、同じ一方側の第１空洞部７８の開口から他方側の開口へ通され、この他方側の開口から同じ他方側の第２空洞部７９の開口、一方側の開口へ通され、終端である電源装置１９に接続されている。すなわち、各誘導線路１７は、同じ側から第１空洞部７８および第２空洞部７９へ挿通されている。このとき、第１空洞部７８および第２空洞部７９を通した各誘導線路１７を流れる電流の位相は略同期している。

次に、上記電源装置１９と搬送台車３の回路構成を図６に示す。
搬送台車３では、ピックアップユニット１８のピックアップコイル１８Ａに受電ユニット３１を接続し、この受電ユニット３１にインバータ３２を介して走行用モータ１５を接続している。

上記受電ユニット３１は、ピックアップコイル１８Ａに並列に、このピックアップコイル１８Ａと誘導線路１７の周波数に共振する共振回路を構成するコンデンサ３３を設け、この共振回路のコンデンサ３３に並列に整流用のダイオード３４を接続し、このダイオード３４に出力を所定電圧に制御する安定化電源回路３５を接続し、この安定化電源回路３５に上記負荷を接続して構成している。安定化電源回路３５は、電流制限用のコイル３６と出力調整用トランジスタ３７と、フィルタを構成するダイオード３８およびコンデンサ３９から構成されている。なお、トランジスタ制御装置は省略している。

各電源装置１９は、ＡＣ２００Ｖ３相の交流電源４１と、コンバータ４２と、インバータ４３とを備えている。コンバータ４２は全波整流器４６と、フィルタを構成するコイル４７，コンデンサ４８，抵抗４９，およびスイッチ５０とから構成され、インバータ４３は、矩形波信号によりそれぞれ駆動されるフルブリッジに組まれたトランジスタ（スイッチ素子の一例）５２から構成されている。なお、誘導線路１７への出力電流が出力電圧より進むように誘導線路１７の特性が、誘導線路１７に接続されるインダクタやコンデンサ（図示せず）により予め設定される。

また、図４に示すように、物品搬送設備には各電源装置１９に直接矩形波同期信号αを出力する発振装置６１が備えられており、この発振装置６１は、上記矩形波同期信号αを発生する同期信号発生回路６２から構成されている。

各電源装置１９には、インバータ４３のトランジスタ５２を駆動するコントローラ６３が設けられており、このコントローラ６１には、電流／電圧検出・電力演算部６４と、位相差演算部６５と、駆動パルス出力回路６６が設けられている。

上記電流／電圧検出・電力演算部６４は、コンバータ５２の出力電圧と出力電流を検出し、コンバータ４２からインバータ４３へ給電される出力電力を演算する、すなわち給電している誘導線路１７の消費電力を測定し、誘導線路１７へ給電されている出力電流と誘導線路１７における消費電力を出力する。

上記位相差演算部６５は、電流／電圧検出・電力演算部６４により測定された出力電流と消費電力により位相差を演算し、演算した進み時間を駆動パルス出力回路６６へ出力する。この進み時間は、消費電力の増加により遅れてくる。

上記駆動パルス出力回路６６は、位相差演算部６５により求められた進み時間を入力すると、この進み時間に応じて、消費電力の増加による遅れを取り戻すために、インバータ４３のトランジスタ５２を駆動する矩形波信号を、無負荷消費電力時の矩形波信号｛発信装置６１の同期信号発生回路６２（図４）から入力した矩形波同期信号αに相当｝より進ませて（補正して）トランジスタ５２へ出力する。

上記電源装置１９と誘導線路１７と搬送台車３の回路構成による作用を説明する。
まず、交流電源４１から出力されるＡＣ２００Ｖ３相の交流はコンバータ４２により直流に変換され、インバータ４３により高周波、たとえば１０ｋＨｚの交流電流に変換されて誘導線路１７に供給される。この上下２本の誘導線路１７に発生する磁束により、誘導線路１７の周波数に共振する走行レール１上に位置する搬送台車３のピックアップコイル１８Ａに大きな起電力が発生し、この起電力により発生した交流電流はダイオード３４で整流され、安定化電源回路３５により所定の電圧に整圧されてインバータ３２を介して走行モータ１５に供給され、給電されたこの走行モータ１５により車輪装置１４が駆動され、移動体の搬送台車３は走行レール１に案内されて移動する。

またコントローラ６１において、電流／電圧検出・電力演算部６４により出力電流とインバータ４３が消費している電力、すなわち接続された誘導線路１７で消費されている消費電力が測定され、位相差演算部６５により電流／電圧検出・電力演算部６４で測定された出力電流と消費電力によって、位相差に相当する進み時間が求められ、駆動パルス出力回路６６において、位相差演算部６５により求められたこの進み時間に応じて、トランジスタ５２を駆動する矩形波信号を、矩形波同期信号αより進ませて（補正して）トランジスタ５２へ出力される。消費電力が徐々に増加し、進み時間が遅れてくる（小さくなる）と進ませ、続いて消費電力が徐々に減少し、進み時間が進んでくる（大きくなる）と次第に遅らせる。

これにより、誘導線路１７の消費電力の減少により進み、増加によって遅れる誘導線路１７へ給電される電流の位相が、発信装置６１の同期信号発生回路６２より送信された矩形波同期信号αに合わせて調節され、全ての誘導線路１７の電流位相が一致される。

ここで、図４に示すように、例えば走行する搬送台車３が多い（図４では３台）誘導線路１７Ａにおいて、その誘導線路１７Ａと接続されている電源装置１９Ａから各搬送台車３への電力供給が限界に近づくと、電源装置１９Ａから誘導線路１７Ａに供給される高周波電流が減少し、電力伝達用コア７１における磁束も減少する。

このとき、走行する搬送台車３が少ない（図４では１台）誘導線路１７Ｂと接続されている電源装置１９Ｂや搬送台車３が走行していない他の誘導線路１７と接続されている電源装置１９から高周波電流が供給され、電力伝達用コア７１における磁束が増加されるため、誘導線路１７Ａに供給される高周波電流が補填されることとなる。

このように、誘導線路１７の乗り継ぎ区間Ａに電力伝達用コア７１を設けることにより、走行する搬送台車３が多い誘導線路１７Ａにおいて、その誘導線路１７Ａと接続されている電源装置１９Ａから各搬送台車３への電力供給が限界に近づくと、走行する搬送台車３が少ない誘導線路１７Ｂと接続されている電源装置１９Ｂや搬送台車３が走行していない他の誘導線路１７と接続されている電源装置１９から電流が補填されて、走行する搬送台車３が多い誘導線路１７Ａに対して電力の補填が行われる。

以上のように実施の形態によれば、各電源装置１９から誘導線路１７へ供給される高周波電流の電流位相が略同期している無接触給電設備において、誘導線路１７の各乗り継ぎ区間Ａに電力伝達用コア７１を設けることにより、走行する搬送台車３が多い誘導線路１７に、他の誘導線路１７と接続されている電源装置１９から高周波電流が補填され、走行する搬送台車３が多い誘導線路１７に対して電力の補填が行われるため、各誘導線路１７に進入する搬送台車３を制限することがなくなり、したがって物品の搬送能力が低減することを防止することができる。また、誘導線路１７の長さを考慮する必要がなくなり、電源装置１９の設置数を増加させる必要がなくなるため、設備コストを低減することができる。

なお、上記実施の形態では、左右方向に移動する搬送台車３について記載しているが、レール装置に沿って上下方向に移動する搬送台車（移動体）にも、同様に適用でき、同様の効果を期待することができる。

また、上記実施の形態では、搬送経路４に沿って走行する搬送台車３の総台数が５台とされていたが、５台以上または５台未満であってもよい。なお、各電源装置１９のトータルの出力電力は、全ての搬送台車３の必要電力以上とされる。

本発明の実施の形態における無接触給電設備を備えた物品搬送設備の走行経路図である。 同物品搬送設備の要部構成図である。 同物品搬送設備の搬送台車の側面図である。 同物品搬送設備の走行経路における乗り継ぎ区間の構成図である。 同電力伝達用コアの構成図である。 同物品搬送設備における無接触給電設備の回路構成図である。

符号の説明

３ 搬送台車（移動体）
１７ 誘導線路（一次導電路）
１９ 電源装置
７１ 電力伝達用コア（一次導電路を電磁的に結合する結合手段）
７８ 第１空洞部（空洞部）
７９ 第２空洞部（空洞部）
Ａ 乗り継ぎ区間

Claims (2)

1. 移動体の移動経路に沿って順に敷設された複数の一次導電路と、前記各一次導電路にそれぞれ接続され、交流電流を供給する複数の電源装置を備え、前記一次導電路により発生する磁界から電力を取り出し前記移動体へ給電する無接触給電設備であって、
   隣り合う一次導電路間にそれぞれ、これら一次導電路を電磁的に結合する結合手段が設けられ、
   前記各電源装置から前記一次導電路へ供給される交流電流の電流位相が略同期していること
   を特徴とする無接触給電設備。
2. 前記結合手段は、前記一次導電路を通す２つの第１空洞部および第２空洞部を有する、透磁率の高い磁性体からなるコア体で形成され、
   前記隣り合う各一次導電路は、始端である前記電源装置から、前記コア体の第１空洞部の同じ一方側の開口から他方側の開口へ通され、この他方側の開口から第２空洞部の同じ他方側の開口、第２空洞部の一方側の開口へ通され、終端である電源装置に接続されていること
   を特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備。

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