JP5569371B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、案内レールに沿って移動する本体を備える搬送装置に関する。

従来、案内レールに沿って自走する本体を備える搬送装置が知られている。このような搬送装置は、直線状の案内レールに沿って本体が往復移動する。本体は、例えば案内レールに沿って設けられているラックレールと、モータなどの動力源によって回転駆動されるピニオンギアとの噛み合いによって駆動される。ところで、搬送装置を設置する設備の配置によっては、案内レールを曲線状に配置する必要が生じる。このような曲線状の案内レールの場合、本体が曲線部を走行するとき、本体に設けられているピニオンと案内レールに沿って設けられているラックレールとの間の位置関係が一定とならない。そのため、本体側のピニオンと案内レール側のラックレールとが正しく噛み合わなくなり、本体の安定した移動が困難なだけでなく、案内レールにおける本体の位置精度も低下するという問題がある。

そこで、特許文献１の場合、案内レールに接するローラ部材と本体との間にばねなどの弾性部材を設けている。そのため、ローラ部材と本体との相対的な位置関係は、曲線状の案内レールに沿って変化する。これにより、本体に設けられているピニオンと案内レールのラックレールとの間の位置関係は、一定に保持されている。しかしながら、特許文献１の場合、ローラ部材と本体との間にばねなどの弾性部材を設ける必要がある。そのため、特許文献１の場合、構造が複雑化し部品点数の増加を招くという問題がある。

さらに、特許文献１の場合、本体側のピニオンは案内レールと一体のラックレールに噛み合っている。そのため、特許文献１の場合、既存の直線用の案内レールと異なるラックレールを備える特殊な案内レールを必要とし、曲線状の案内レールを追加するためには、搬送装置の全体の改修が必要になるという問題がある。すなわち、特許文献１の場合、本体を案内するために専用の特殊レールを必要とする。そのため、既存の直線レールのみで構成された搬送設備に特許文献１を適用する場合、直線レールも含めたレールのすべてを特殊レールに変更する必要がある。その結果、特許文献１を利用するためには、実質的にレールを含めた設備の全体を交換する必要がある。

特開平６−３９６７２号公報

そこで、本発明の目的は、既存の案内レールに曲線状の部分を追加する場合でも、設備の大規模な改修を必要とせず、かつ搬送される本体の部品点数の増大を招くことなく、曲線状の部分における本体の安定した移動を確保する搬送装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、操舵輪部は、一対の二つのローラ部材を支持する支持部材の中心である旋回中心軸において本体に対して旋回する。すなわち、操舵輪部は、本体に対し旋回中心軸を支点として旋回する。そのため、二つのローラ部材は、案内レールの曲線部においても、安定して案内レールとの接触を維持する。これにより、ローラ部材を案内レール側に押し付けたり、ローラ部材と本体との相対的な位置関係を調整する必要もない。その結果、ローラ部材を案内レール側へ押し付ける弾性部材は必要とせず、部品点数の増加を招くことはない。また、案内レールで本体を搬送する場合、本体は例えば一日に数十回から数千回繰り返し直線部と曲線部とを通過する。そのため、例えば本体に設けられたローラをレールに押し付けたり位置を調整するための能動部品は、繰り返し負荷を受け、損耗したり破損を招きやすくなる。請求項１記載の発明の場合、上述の通り弾性部材などの能動部品を必要としない。その結果、これら能動部品の破損や、破損にともなう装置自体の作動不良を招くこともない。そして、本体側のピニオンは、この旋回中心軸と同軸上に設けられている。そのため、旋回中心軸とラックレールとの間の距離、すなわちピニオンとラックレールとの噛み合い位置は、本体が案内レールの曲線部を通過するときも、一定となる。その結果、本体側のピニオンとラックレールとは、常に正常な噛み合い状態を維持する。したがって、部品点数の増加を招くことなく、案内レールの曲線状の部分においても本体の安定した移動を確保することができる。

また、請求項１記載の発明では、ピニオンギアの中心と支持部材の回転中心を合わせることにより、これらを機能させるためには必然的にピニオンギアと支持部材とが案内レールの高さ方向において異なる位置に設けられる。これにより、本体側のピニオンギアと噛み合うラックレールは、案内レールと異なる高さになる。これは、既存の案内レールに後付けでラックレールを設置可能であることを意味する。これにより、既存の案内レールの交換などを必要とせず、大規模な改修を必要とすることなく、ラックレールを追加するだけで既存の設備を有効に利用することができる。

一実施形態による搬送装置の本体、操舵輪部および案内レールの位置関係を示す模式図 一実施形態による搬送装置の外観を示す概略斜視図 一実施形態による搬送装置の要部を拡大した概略斜視図 一実施形態による搬送装置の搬送ユニットを拡大した概略図 図４の矢印Ｖ方向から見た矢視図 図４の矢印ＶＩ方向から見た固定物を除いた矢視図

以下、搬送装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２〜図６に示すように搬送装置１０は、案内レール１１、ラックレール１２、および搬送ユニット１３を備えている。案内レール１１は、図２および図３に示すように複数の直線状の直線レール１４と、複数の曲線状の曲線レール１５とが連続している。案内レール１１は、図５に示すように断面が略Ｔ字形状に形成されている。すなわち、案内レール１１は、柱部１６および頭部１７を有している。柱部１６は、図４および図５に示すように壁、床あるいは天井などの固定物１８に固定され、固定物１８から立ち上がっている。頭部１７は、柱部１６の固定物１８とは反対側の端部に設けられ、柱部１６から外側へ突出している。

ラックレール１２は、案内レール１１に沿って設けられている。具体的には、ラックレール１２は、図２および図３に示すように案内レール１１と同様に複数の直線ラック２１と複数の曲線ラック２２とが連続している。このラックレール１２は、案内レール１１とは別体に形成されており、案内レール１１よりも固定物１８から遠い位置に設けられている。ラックレール１２は、レール支持部２３に支持されている。レール支持部２３は、案内レール１１に沿った一部が不連続となっている。ラックレール１２は、搬送ユニット１３と対向する側にラック２４を形成している。

搬送ユニット１３は、図２〜図６に示すように本体３１、操舵輪部３２、操舵輪部３３、動力発生部３４およびピニオンギア３５を有している。本体３１は、上述の操舵輪部３２、操舵輪部３３、動力発生部３４およびピニオンギア３５が設けられており、案内レール１１に沿って移動する。操舵輪部３２および操舵輪部３３は、本体３１の一方の端面側すなわち固定物１８側に設けられている。本実施形態の場合、搬送ユニット１３は、操舵輪部３２および操舵輪部３３の二軸を有している。

操舵輪部３２は、案内レール１１に沿った搬送ユニット１３の進行方向に対し、これに交差する両側から案内レール１１に接する二つで一対のローラ部材３７を有している。また、操舵輪部３３も、操舵輪部３２と同様に一対のローラ部材３８を有している。これにより、操舵輪部３２のローラ部材３７および操舵輪部３３のローラ部材３８は、図６に示すように案内レール１１の両側に接している。これらローラ部材３７およびローラ部材３８は、図３〜図５に示すように軸方向の中間に径方向内側へ窪んだ凹部３９を有している。この凹部３９は、ローラ部材３７およびローラ部材３８の周方向へ連続している。このローラ部材３７およびローラ部材３８の凹部３９には、案内レール１１の頭部１７がはめ込まれている。これにより、ローラ部材３７およびローラ部材３８は、案内レール１１からの脱輪が抑えられている。

操舵輪部３２の二つのローラ部材３７は、支持部材４１によって回転可能に支持されている。また、操舵輪部３３の二つのローラ部材３８は、支持部材４２によって回転可能に支持されている。本体３１は、ローラ部材３７を支持する支持部材４１の中心、すなわち支持部材４１の軸方向の中心において支持部材４１と接続している。同様に、本体３１は、ローラ部材３８を支持する支持部材４２の中心において支持部材４２と接続している。図１に示すように、この支持部材４１の軸方向の中心は旋回中心軸４３であり、支持部材４２の軸方向の中心は旋回中心軸４４である。操舵輪部３２はこの旋回中心軸４３を中心に旋回可能に本体３１に支持され、操舵輪部３３は旋回中心軸４４を中心に旋回可能に本体３１に支持されている。つまり、操舵輪部３２は支持部材４１の軸方向における中心に位置する旋回中心軸４３を中心として、操舵輪部３３は支持部材４２の軸方向における中心に位置する旋回中心軸４４を中心として、本体３１に対して旋回可能である。

図２〜図５に示す動力発生部３４は、図示しないモータおよび減速機構部を有している。動力発生部３４の図示しないモータに通電することにより、モータは駆動力を発生する。モータから発生した駆動力は、減速機構部で減速された後、ピニオンギア３５に伝達される。ピニオンギア３５は、図３〜図５に示すように径方向外側の端部に歯部５１を有する外歯の円板状に形成されている。ピニオンギア３５は、本体３１において操舵輪部３２の旋回中心軸４３と同軸上に設けられている。すなわち、ピニオンギア３５は、操舵輪部３２の旋回中心軸４３を中心に回転する。ピニオンギア３５は、動力発生部３４から伝達された駆動力によって回転する。ピニオンギア３５の歯部５１は、ラックレール１２のラック２４と噛み合っている。これにより、本体３１を含む搬送ユニット１３は、動力発生部３４から発生した駆動力によって、案内レール１１に沿って移動する。なお、搬送装置１０が複数の操舵輪部を備える場合、ピニオンギア３５は少なくとも一つの操舵輪部の旋回中心軸と同軸上に設けられる。

次に、上記の構成による搬送装置１０の作用について説明する。
上述したように、搬送ユニット１３の操舵輪部３２および操舵輪部３３は、旋回中心軸４３および旋回中心軸４４を支点としてそれぞれ本体３１に対して旋回可能である。そのため、搬送ユニット１３が案内レール１１の曲線レール１５を通過するとき、操舵輪部３２および操舵輪部３３は屈曲する案内レール１１に沿って旋回中心軸４３および旋回中心軸４４を支点として旋回する。その結果、この旋回中心軸４３および旋回中心軸４４は、常に案内レール１１およびラックレール１２との位置関係が曲線レール１５を通過するときも直線レール１４を通過するととき同様に一定となる。すなわち、旋回中心軸４３および旋回中心軸４４は、ラックレール１２までの距離が一定となる。これにより、搬送ユニット１３が案内レール１１の曲線レール１５を通過するときでも、旋回中心軸４３および旋回中心軸４４からラックレール１２までの距離は変化しない。具体的には、図１に示すように一対のローラ部材３７の回転中心および旋回中心軸４３は、曲線レール１５の中心Ｐから曲線レール１５へ伸びる曲線レール１５の径方向における仮想的な同一の直線Ｌ１上に位置するとともに、案内レール１１の中心軸ＣＬと交差している。同様に、一対のローラ部材３８の回転中心および旋回中心軸４４は、中心Ｐから伸びる仮想的な同一の直線Ｌ２上に位置するとともに、案内レール１１の中心軸ＣＬと交差している。つまり、ローラ部材３７の回転中心間を結ぶ支持部材４１の中心軸は曲線レール１５の中心Ｐに向かい、ローラ部材３８の回転中心間を結ぶ支持部材４２の中心軸も曲線レール１５の中心Ｐに向かう。その結果、ローラ部材３７およびローラ部材３８の各回転中心を結ぶ線は、曲線レール１５を通過するとき、曲線レール１５の半径方向に一致する。したがって、操舵輪部３２のローラ部材３７および操舵輪部３３のローラ部材３８は、いずれも案内レール１１との距離が一定となり、案内レール１１と安定して接触する。

ここで、搬送ユニット１３が安定して移動する理由について詳細に説明する。説明の簡単のため、搬送ユニット１３は図３の左方へ移動する例について説明する。
搬送ユニット１３が曲線レール１５を通過するとき、進行方向において前方の操舵輪部３２の内輪すなわちカーブの内側に位置するローラ部材３７は、曲線レール１５から力を受ける。そのため、この操舵輪部３２のカーブ内側のローラ部材３７は、走行時の抵抗が増大し、進行速度が低下する。その結果、操舵輪部３２のカーブ外側のローラ部材３７はカーブ内側のローラ部材３７よりも移動距離が大きくなり、操舵輪部３２のローラ部材３７は内側と外側との間に移動距離の差が生じる。これにより、進行方向において前方の操舵輪部３２の中心軸は図１に示すように中心Ｐに向かい、操舵輪部３２はカーブの外周側が開いた形状となる。そして、操舵輪部３２に遅れて曲線レール１５に進入する進行方向において後方の操舵輪部３３は、この前方の操舵輪部３２の外周側が開いた形状の影響を受ける。このとき、支持部材４２の全長は直線であろうと曲線であろうと変化しないため、図１に示すように操舵輪部３３の外側のローラ部材３８は内側のローラ部材３８に対して遅れが生じることになる。これらにより、操舵輪部３２と操舵輪部３３とは、カーブの外側が開いたハの字形状となる。

搬送ユニット１３が曲線レール１５を通過し直線レール１４に到達すると、前方の操舵輪部３７のカーブ外側のローラ部材３７は、カーブ内側のローラ部材３７よりも進行方向前方に位置する。しかし、この差は、カーブ外側のローラ部材３７とカーブ内側のローラ部材３７との内輪差に相当するだけであるので、搬送ユニット１３が直線レール１４に到達するとカーブ外側のローラ部材３７とカーブ内側のローラ部材３７との移動距離の差は「０」となる。そして、搬送ユニット１３が直線レール１４に到達すると、操舵輪部３７の二つのローラ部材３７が直線レール１４から受ける力は同一となる。その結果、操舵輪部３７の支持部材４１は直線レール１４に対して直交する位置に復帰する。このように、本実施形態のような単純な構造であっても、ピニオンギア３５の中心を支持部材４１の回転中心にあわせることにより、搬送ユニット１３が曲線レール１５を通過するとき、進行方向前方の操舵輪部３７のカーブ内側のローラ部材３７は曲線レール１５から抵抗を受ける。そのため、操舵輪部３７のカーブ内側のローラ部材３７とカーブ外側のローラ部材３７との間には速度差が生じ、内輪差を解消する。その結果、搬送ユニット１３は、曲線レール１５を安定して通過する。

一方、ラックレール１２のラック２４と噛み合うピニオンギア３５は、旋回中心軸４３と同軸上で回転する。そのため、ピニオンギア３５からラックレール１２のラック２４までの距離は、搬送ユニット１３が曲線レール１５を通過する際でも変化しない。また、上述の通り操舵輪部３２は、曲線レール１５に沿って本体３１に対して旋回する。そのため、搬送ユニット１３は、ピニオンギア３５の回転中心となる旋回中心軸４３が図１に示すように案内レール１１の中心軸ＣＬをたどりつつ移動する。その結果、ピニオンギア３５とラック２４との噛み合いは、搬送ユニット１３が直線レール１４に沿って移動するとき、および搬送ユニット１３が曲線レール１５に沿って移動するときのいずれにおいても確実に達成される。

以上説明した一実施形態では、操舵輪部３２および操舵輪部３３は、それぞれ旋回中心軸４３および旋回中心軸４４において本体３１に対して旋回する。すなわち、操舵輪部３２および操舵輪部３３は、本体３１に対しそれぞれ旋回中心軸４３および旋回中心軸４４を支点として旋回する。そのため、ローラ部材３７およびローラ部材３８は、案内レール１１の曲線レール１５においても、安定して案内レール１１との接触を維持する。これにより、曲線レール１５においてローラ部材３７およびローラ部材３８と案内レール１１との安定した接触を確保するために、例えばローラ部材３７およびローラ部材３８を案内レール１１側に押し付けたり、ローラ部材３７およびローラ部材３８と本体３１との相対的な位置関係を調整する必要はない。その結果、ローラ部材３７およびローラ部材３８を案内レール１１側へ押し付ける各種の部品を必要とせず、部品点数の増加を招くことがない。また、ローラ部材３７およびローラ部材３８を案内レール１１に押し付ける必要がないので、例えばローラ部材３７およびローラ部材３８に押し付け力を加える弾性部材などの破損にともなう作動不良を招くこともない。

また、一実施形態では、搬送ユニット１３のピニオンギア３５は、操舵輪部３２の旋回中心軸４３と同軸上に設けられている。そのため、旋回中心軸４３とラックレール１２との間の距離、すなわちピニオンギア３５とラックレール１２のラック２４との噛み合い位置は、搬送ユニット１３が案内レール１１の曲線レール１５を通過するときも一定となる。その結果、搬送ユニット１３のピニオンギア３５とラックレール１２のラック２４とは、常に正常な噛み合い状態を維持する。したがって、部品点数の増加を招くことなく、案内レール１１の曲線レール１５においても搬送ユニット１３の安定した移動を確保することができる。

さらに、一実施形態では、搬送ユニット１３のピニオンギア３５と噛み合うラックレール１２は、案内レール１１と別体で案内レール１１に沿って設けられている。すなわち、ラックレール１２は、案内レール１１と別体で固定物１８からの高さが異なる位置に設けられている。そのため、ラックレール１２は、位置的に既存の案内レール１１と干渉することがなく、既存の設備であっても、後から既存の案内レール１１に沿って容易に追加可能である。これにより、曲線レール１５において搬送ユニット１３を安定して通過させるために、専用の案内レールなどへの交換を必要としない。すなわち、一実施形態の場合、案内レール１１の曲線レール１５において搬送ユニット１３を安定して通過させる際、新たに設計した専用の曲線レールは不要である。これにより、既存の案内レール１１にラックレール１２を追加するのと同様に曲線レール１５を追加すれば足りる。その結果、曲線レール１５に対応する部分だけでなく直線レール１４に対応する部分についても、既存の案内レール１１に別途ラックレール１２を追加すればよい。したがって、直線レール１４を含む案内レール１１の全体を新設計のレールに交換する必要がないので、既存の設備であっても大規模な改修を必要とすることなく、既存の設備を有効に利用することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば上記の一実施形態では、搬送ユニット１３が二軸の操舵輪部３２および操舵輪部３３を備える例を説明した。しかし、搬送ユニット１３が備える操舵輪部は、三軸以上であってもよい。また、搬送ユニット１３は、二軸以上の輪部のうちいずれか一つ以上を操舵輪部とし、一部を本体３１に対し旋回しない固定輪部としてもよい。例えば搬送ユニット１３に三軸の輪部を設け、そのうち二軸を操舵輪部として、二つの操舵輪部に挟まれる一軸を固定輪部としてもよい。このように搬送ユニット１３に操舵輪部と固定輪部とを設ける場合、ラックレール１２のラック２４と噛み合うピニオンギア３５は操舵輪部の旋回中心軸に設けられる。

図面中、１０は搬送装置、１１は案内レール、１２はラックレール、１８は固定物、３１は本体、３２、３３は操舵輪部、３４は動力発生部、３５はピニオンギア、３７、３８はローラ部材、４１、４２は支持部材、４３、４４は旋回中心軸を示す。

Claims (1)

1. 固定物に支持されている案内レールと、
   前記案内レールとは別体に、前記固定物からの高さが異なる位置に前記案内レールに沿って設けられているラックレールと、
   前記案内レールに沿って移動する本体と、
   前記本体に設けられ、進行方向に交差する両側から前記案内レールに接する二つのローラ部材を有し、前記ローラ部材を支持する支持部材の軸方向の中心である旋回中心軸において前記本体に対して旋回する少なくとも一つの操舵輪部と、
   前記本体に設けられ、前記案内レールに沿った前記本体の移動における駆動力を発生する動力発生部と、
   前記本体において前記旋回中心軸と同軸上に設けられ、前記ラックレールに噛み合うとともに、前記動力発生部で発生した駆動力によって回転するピニオンギアと、
   を備える搬送装置。

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