JP5775286B2

JP5775286B2 - 物品搬送装置

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Publication number: JP5775286B2
Application number: JP2010249675A
Authority: JP
Inventors: 山崎　恵一; 恵一山崎
Original assignee: Okamura Corp
Current assignee: Okamura Corp
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2030-11-08
Also published as: JP2012101592A; WO2012063738A1

Description

本発明は、搬送経路に沿って走行可能な台車ユニットに物品を積載して搬送する物品搬送装置に関する。

従来、搭載されたバッテリにより駆動される天井式搬送車（台車ユニット）の車体に対して吊下部材を介して昇降する昇降体を、荷の移載作業を行う地上ステーションに降下させて、昇降体に設けられた充電コネクタと、地上ステーションに設けられた電源コネクタ（走行用充電手段）とを連結させて、バッテリ（走行用蓄電手段）を充電する搬送システム（物品搬送装置）がある（例えば、特許文献１参照）。このような物品搬送装置では、電力網により供給される商用電源の電力を走行用蓄電手段に直接的に供給して充電を行っている。

特許第３６７４０６５号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載の物品搬送装置にあっては、充電手段を台車ユニットに接続して充電する際に、電源から一度に大電力が消費されてしまうため、複数台の台車ユニットを同時に充電する場合や、台車ユニットを充電中に他で大電力を使用する場合などに、電源の電力供給が足りなくなる虞がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、電源から一度に大電力が消費されてしまうことを防止し、電源の電力供給を効率的に行うことができる物品搬送装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の物品搬送装置は、
搬送経路に沿って走行可能な台車ユニットに物品を積載して搬送する物品搬送装置において、
前記台車ユニットは、該台車ユニットを走行させる走行駆動手段と、該走行駆動手段に電力を供給する走行用蓄電手段と、を有し、かつ前記搬送経路の一部には、前記走行用蓄電手段を充電する充電手段が電源に対し並列に接続されて複数配置され、
前記複数の充電手段は、前記電源から供給される電力を一時的に蓄える充電用キャパシタと、充電切替器と、をそれぞれ有し、
前記充電切替器は、前記電源と前記充電用キャパシタとの接続と、前記充電用キャパシタと前記走行用蓄電手段との接続と、を切り替え可能となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、電源から供給される電力が一時的に充電用蓄電手段に蓄えられ、この充電用蓄電手段を用いて走行用蓄電手段が充電されるようになり、電源から一度に大電力が消費されてしまうことを防止し、かつ走行用蓄電手段に充電を行っていない間に、電源の余剰の電力を利用して少ない電力で長時間に渡って充電用蓄電手段を充電することが可能となり、電源の電力供給を効率的に行うことができる。

本発明の物品搬送装置は、
前記充電手段は、前記充電用キャパシタと前記走行用蓄電手段との間に生じる電位差を用いて前記走行用蓄電手段を充電することを特徴としている。
この特徴によれば、充電用蓄電手段と走行用蓄電手段との間の電位差により短時間で充電が行えるようになり、かつ充電手段の構成が簡素化されて製造コストを低減できるとともに、充電用蓄電手段及び走行用蓄電手段以外の電気系統を作動させずに充電作業を行うことができ、充電作業の際に消費される電力を抑えることができる。

本発明の物品搬送装置は、
前記充電切替器は、前記電源と前記充電用キャパシタとの接続と、前記充電用キャパシタと前記走行用蓄電手段との接続と、の切り換えに電界効果トランジスタを用いることを特徴としている。
この特徴によれば、電界効果トランジスタは殆ど内部抵抗がないため、電力の損失を抑えることができ、この電界効果トランジスタによって充電用蓄電手段と走行用蓄電手段以外との接続及び非接続を切り換えることで、充電切換手段が消費する電力を抑えることができる。

本発明の物品搬送装置は、
複数台の台車ユニットが前記搬送経路に沿って走行されており、該搬送経路には、少なくとも台車ユニットの台数と同数の充電手段が配置されることを特徴としている。
この特徴によれば、台車ユニットの台数と同数の充電手段によって、各台車ユニットに対して確実に充電ができるようになり、かつ１台の充電手段の充電用蓄電手段の電力が、複数の台車ユニットの走行用蓄電手段の充電に用いられて大量に消費されることを防止することができる。

実施例における物品搬送装置の全体像を示す平面図である。台車ユニットを示す側面図である。台車ユニットを示す背面図である。物品搬送装置の構成を示す概念図である。充電装置の構成を示す概念図である。走行用バッテリと充電用バッテリの電位差を示す概念図である。

本発明に係る物品搬送装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る物品搬送装置につき、図１から図６を参照して説明する。以下、図２及び図４の紙面左側を物品搬送装置の正面側（前方側）として説明する。図１の符号１は、例えば、自動車等を製造する工場内で、自動車の部品が収納された本発明における物品としてのコンテナ２（図２参照）を搬送するための本発明の適用された物品搬送装置である。

図１及び図２に示すように、物品搬送装置１においては、搬送経路に沿って配置された２本の走行レール３と、走行レール３を平面視で反時計回りに走行可能な複数の台車ユニット４と、から主に構成されている。尚、本実施例では、７台の台車ユニット４が設けられている。走行レール３は工場内の天井近傍の所定の高さ位置に掛け渡されている。また、台車ユニット４は、自動車の部品が収納されているコンテナ２を搬送経路に沿って搬送するようになっている。

２本の走行レール３は、その上面が水平面として形成された、アルミやスチール等の金属材によって形成されており、工場内の搬送経路に沿って工場内の天井から吊り下げされた状態で設けられている。また、走行レール３は、複数の直線路と曲線路とが組み合わされて無端状に形成されており、外周の搬送経路を形成する走行レール３である本線レール３ｄから分岐及び合流する走行レール３ｅ，３ｆ，３ｇが設けられている。

ここで、図１における紙面上側において本線レール３ｄから内側に分岐する走行レール３を分岐レール３ｅとし、紙面中央において本線レール３ｄから内側に分岐する走行レール３を分岐レール３ｆとし、紙面下側において本線レール３ｄから内側に分岐する走行レール３を分岐レール３ｇとする。

分岐レール３ｅには、台車ユニット４にコンテナ２を積み込むための積込ステーションＣ１が設けられ、分岐レール３ｇには、台車ユニット４からコンテナ２を降ろすための荷降ろしステーションＣ２が設けられ、分岐レール３ｆには、台車ユニット４を待機させる待機ステーションＣ３が設けられている。

また、これらステーションＣ１〜Ｃ３以外に本線レール３ｄから分岐レール３ｅ，３ｆ，３ｇに分岐する箇所には分岐ステーションＣ４が設けられ、分岐レール３ｅ，３ｆ，３ｇから本線レール３ｄに合流する箇所には、合流ステーションＣ５が設けられている。各ステーションＣ１〜Ｃ５は、いずれも同様の構成からなり台車ユニット４に設けられた走行用バッテリ５（走行用蓄電手段）への充電を行うための充電ステーションＣとなっている。また、本実施例の走行用バッテリ５は、電力を静電エネルギーとして蓄えるキャパシタ装置により構成されている。また、本実施例では、前述した７台の台車ユニット４の台数を上回る９箇所の充電ステーションＣが配置されている。尚、充電ステーションＣの設置箇所は、少なくとも台車ユニット４の台数と同数であればよい。

尚、物品搬送装置１には、台車ユニット４や充電ステーションＣを統括管理する主制御装置２０が設けられている（図４参照）。この主制御装置２０は、走行レール３以外の床面等の地上部に設けられている。この主制御装置２０が台車ユニット４や充電ステーションＣと情報通信を行い、充電ステーションＣにおける後述する充電装置６（充電手段）や昇降モータ３０等の制御を行うようになっている。

図２に示すように、台車ユニット４には、走行レール３を走行する前後２台の走行台車８，９と、前側の走行台車８の前方を走行する先行台車１０と、後側の走行台車９の後方を走行する後続台車１１と、が設けられている。

尚、先行台車１０と前側の走行台車８とが連結杆材１３によって連結され、後側の走行台車９と後続台車１１とが連結杆材１４によって連結されている。これらの台車８，９，１０，１１は、直列に配置されて走行レール３の上面を走行するようになっている。また、前後の走行台車８，９にそれぞれ取り付けられた吊下棒１５によって、走行ユニット３１が吊り下げられている。

そして、図３に示すように、台車ユニット４には、コンテナ２を保持するキャリア１２（搬送物支持部材）と、このキャリア１２を昇降させる昇降ユニット３２と、が設けられている。この昇降ユニット３２は、走行ユニット３１の下方に吊り下げられている。キャリア１２は、昇降ユニット３２からワイヤーロープ３３によって吊り下げられており、このキャリア１２は、昇降ユニット３２の内部に設けられた昇降モータ３０及びプーリー３４によって昇降されるようになっている。

図４に示すように、前側の走行台車８は、台車ユニット４を走行させるための走行モータ１７（走行駆動手段）を有しており、この走行モータ１７が駆動されることにより台車ユニット４が走行レール３を走行するようになっている。また、走行ユニット３１内には、前側の走行台車８の走行モータ１７を駆動させるための走行用バッテリ５と、走行モータ１７の回転速度の制御やブレーキ制御を行う台者用制御装置２９と、が設けられている。台車用制御装置２９は、前述した走行台車８の走行モータ１７に接続されて、この走行モータ１７のシーケンス制御を行う制御回路としてのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を有している。

尚、走行モータ１７及び台者用制御装置２９は、走行用バッテリ５から電力の供給を受けており、走行レール３における所定箇所（搬送経路の一部）に設けられた複数の充電ステーションＣにおいて走行用バッテリ５に充電が行われるようになっている（図１参照）。また、積込ステーションＣ１及び荷降ろしステーションＣ２では、台車ユニット４の走行を停止させ、かつキャリア１２を昇降させて作業員がコンテナ２の移載作業を行うようになっている。

また、図４に示すように、先行台車１０には、前方にある他の台車ユニット４の存在を光学的に検出する前方検出センサ４８が設けられている。また、台車ユニット４の後続台車１１の後端には、前方検出センサ４８から照射される光を反射する反射板３５が取り付けられている。この前方検出センサ４８は、発光素子（図示略）と受光素子（図示略）が設けられた反射型光電センサとなっており、発光素子から前方に照射される光（赤外線等）が前方の物体（被検出体）に反射されて受光素子が受光することで前方の物体を検出できるようになっている。

このように台車ユニット４は、前方検出センサ４８によって前方にある他の台車ユニット４の存在を検出することができ、この検出に基づいて台者用制御装置２９が速度制御等を行うようになっている。

また、台車ユニット４の後続台車１１の後端には、板状をなすドグ４４が突出されており、先行台車１０の先端には、他の台車ユニット４のドグ４４’を検出する停止検出センサ５１が設けられている。この停止検出センサ５１は、内蔵されているマグネットが磁力により鉄材等の磁性材料で形成されたドグ４４の近接及び接触を検出するマグネットスイッチとなっている。

この停止検出センサ５１に他の台車ユニット４のドグ４４’が近接されると、台者用制御装置２９が台車ユニット４の走行を停止させる制御を行うようになっている。尚、この停止検出センサ５１は、他の台車ユニット４のドグ４４’のみならず、台車ユニット４を停止させるために、充電ステーションＣ等に設けられるストッパー装置（図示略）が有するドグ（図示略）も検出するようになっている。

また、各充電ステーションＣ１〜Ｃ５は、台車ユニット４の走行用バッテリ５を充電するための充電装置６が設置されている。そして、充電装置６は充電プラグ５２（給電部）を有している。この充電装置６は、後述するように、充電用バッテリ７（充電用蓄電手段）を有しており（図５参照）、この充電装置６は、電力網により工場に供給される商用電源の電力を一時的に充電用バッテリ７に蓄えておき、この充電用バッテリ７の電力を台車ユニット４に供給し、走行用バッテリ５に対する充電作業が行われる。尚、本実施例の充電用バッテリ７は、走行用バッテリ５と同様に、電力を静電エネルギーとして蓄えるキャパシタ装置により構成されている。

更に、充電プラグ５２が接続される接続器２４（被給電部）が、台車ユニット４の後側の走行台車９に設けられている。各充電ステーションＣ１〜Ｃ５において、停止（若しくは減速）した台車ユニット４の接続器２４に充電装置６の充電プラグ５２が接続（接触）されて走行用バッテリ５に電力を供給するようになっている。

更に、昇降ユニット３２には、昇降モータ３０の回転数を検出するロータリーエンコーダ３８と、上昇されるキャリア１２が上限位置にあることを検出する上限リミットスイッチ３９と、が設けられている。そして、台者用制御装置２９は、昇降モータ３０、ロータリーエンコーダ３８、及び上限リミットスイッチ３９に接続されている。

また、積込ステーションＣ１及び荷降ろしステーションＣ２には、降下されるキャリア１２が載置される載置台２１が設けられている。この載置台２１には、降下されるキャリア１２が下限位置にあることを検出する下限リミットスイッチ４０が設けられている。この下限リミットスイッチ４０が主制御装置２０に対して有線ラインにより接続されている。そして、主制御装置２０には、下限リミットスイッチ４０の検出信号を台者用制御装置２９に送信するようになっている。そして、昇降ユニット３２の昇降モータ３０は、台車用制御装置２９によって制御されるようになっている。

図５に示すように、充電装置６は、充電用バッテリ７を有し、この充電用バッテリ７は、充電切換器２２（充電切換手段）を介して商用電源及び充電プラグ５２に接続される。この充電切換器２２は、その内部に電界効果トランジスタ（Field effect transistor, FET）を有しており、この電界効果トランジスタによって、充電用バッテリ７が商用電源または充電プラグ５２のいずれか一方に選択的に接続されるよになっている。この充電切換器２２の制御は、主制御装置２０により行われる。尚、商用電源の電力は、半導体を用いたスイッチングパワーサプライによって所定の直流電流に変換されて供給される。

充電ステーションＣに台車ユニット４が停車していないときに、主制御装置２０は、充電装置６の充電切換器２２によって、充電用バッテリ７と商用電源との接続を行うようになっている（第１充電態様）。充電用バッテリ７に対する充電作業は、１Ａ程度の微量電流にて比較的長時間（約１０分程度）に渡って行われる。そのため商用電源から一度に大電力が消費されずに済むようになっている。

また、充電ステーションＣに台車ユニット４が停車したときに、充電プラグ５２が接続器２４に接続された状態で、主制御装置２０は、充電装置６の充電切換器２２によって、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との接続を行うようになっている（第２充電態様）。そして、走行用バッテリ５に対する充電作業が行われる。

図６（ａ）は、充電前における充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との電位差を概念的に示しており、図６（ｂ）は、充電後における充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との電位差を概念的に示している。

走行用バッテリ５に対する充電作業の開始前の状態では、充電用バッテリ７が最大容量まで充電される。そして、台車ユニット４が稼働されることで走行用バッテリ５が消耗され、この走行用バッテリ５の電位と充電用バッテリ７の電位との間には、所定の電位差が生じる（図６（ａ）参照）。

充電プラグ５２が接続器２４に接続され、充電切換器２２によって、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との接続がなされて、走行用バッテリ５に対する充電作業の開始されると、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との間に生じる電位差により、充電用バッテリ７から走行用バッテリ５に電力が転送される。そして、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との間に生じる電位差がなくなったときに、充電作業が完了する（図６（ｂ）参照）。

走行用バッテリ５に対する充電作業が、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との間に生じる電位差を用いた電力転送により行われることで、走行用バッテリ５の最大容量まで充電することはできないものの、比較的短時間（約２０秒程度）で充電作業を完了できるという利点がある。そのため、充電ステーションＣにおける停車時間が比較的短時間であっても、台車ユニット４の走行用バッテリ５に充電することができ、台車ユニット４の稼働効率を向上させることができる。

以上、本実施例における物品搬送装置１では、台車ユニット４は、台車ユニット４を走行させる走行モータ１７と、走行モータ１７に電力を供給する走行用バッテリ５と、を有し、かつ搬送経路の一部には、走行用バッテリ５を充電する充電装置６が配置され、充電装置６は、商用電源から供給される電力を一時的に蓄える充電用バッテリ７を有し、充電用バッテリ７に蓄えられた電力が走行用バッテリ５に供給されることで、商用電源から供給される電力が一時的に充電用バッテリ７に蓄えられ、この充電用バッテリ７を用いて走行用バッテリ５が充電されるようになり、商用電源から一度に大電力が消費されてしまうことを防止し、かつ走行用バッテリ５に充電を行っていない間に、商用電源の余剰の電力を利用して少ない電力で長時間に渡って充電用バッテリ７を充電することが可能となり、商用電源の電力供給を効率的に行うことができる。尚、工場において、電力会社に対する商用電源の契約容量を小さくすることができ、電気代の節約になる。

また、充電装置６は、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との間に生じる電位差を用いて走行用バッテリ５を充電することで、充電用バッテリ７と走行用バッテリ５との間の電位差により短時間で充電が行えるようになり、かつ充電装置６の構成が簡素化されて製造コストを低減できるとともに、充電用バッテリ７及び走行用バッテリ５以外の電気系統を作動させずに充電作業を行うことができ、充電作業の際に消費される電力を抑えることができる。

また、充電装置６は、商用電源から充電用バッテリ７に対する第１充電態様と、充電用バッテリ７から走行用バッテリ５に対する第２充電態様と、の切り換えを、電界効果トランジスタを用いて行う充電切換器２２を有することで、電界効果トランジスタは殆ど内部抵抗がないため、電力の損失を抑えることができ、この電界効果トランジスタによって充電用バッテリ７と走行用バッテリ５以外との接続及び非接続を切り換えることで、充電切換器２２が消費する電力を抑えることができる。

尚、７台（複数台）の台車ユニット４が搬送経路に沿って走行されており、搬送経路には、７台の台車ユニット４の台数を上回る９箇所の充電ステーションＣが配置されることで、各台車ユニット４に対して確実に充電ができるようになり、かつ１台の充電装置６の充電用バッテリ７の電力が、複数の台車ユニット４の走行用バッテリ５の充電に用いられて大量に消費されることを防止することができる。尚、主制御装置２０は、１台の充電装置６に対して所定の台車ユニット４が接続された後は、所定時間経過するまで他の台車ユニット４が接続されないように運用制御するようにしてもよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、本発明がキャリア１２を吊り下げた状態で走行レール３に沿って走行可能な台車ユニット４を備える物品搬送装置１に適用されているが、本発明は他の形式による搬送台車などにも適用することができる。

また、前記実施例では、７台（複数台）の台車ユニット４の台数を上回る９箇所の充電ステーションＣが配置されているが、少なくとも台車ユニット４の台数と同数の充電装置６が配置されていればよく、台車ユニット４の台数と同数の充電装置６によって、各台車ユニット４に対して確実に充電ができるようになり、かつ１台の充電装置６の充電用バッテリ７の電力が、複数の台車ユニット４の走行用バッテリ５の充電に用いられて大量に消費されることを防止することができる。

１物品搬送装置
２コンテナ（物品）
３走行レール
４台車ユニット
５走行用バッテリ（走行用蓄電手段）
６充電装置（充電手段）
７充電用バッテリ（充電用蓄電手段）
１７走行モータ（走行駆動手段）
２０主制御装置
２２充電切換器（充電切換手段）
２９台車用制御装置
５２充電プラグ

Claims

搬送経路に沿って走行可能な台車ユニットに物品を積載して搬送する物品搬送装置において、
前記台車ユニットは、該台車ユニットを走行させる走行駆動手段と、該走行駆動手段に電力を供給する走行用蓄電手段と、を有し、かつ前記搬送経路の一部には、前記走行用蓄電手段を充電する充電手段が電源に対し並列に接続されて複数配置され、
前記複数の充電手段は、前記電源から供給される電力を一時的に蓄える充電用キャパシタと、充電切替器と、をそれぞれ有し、
前記充電切替器は、前記電源と前記充電用キャパシタとの接続と、前記充電用キャパシタと前記走行用蓄電手段との接続と、を切り替え可能となっていることを特徴とする物品搬送装置。
前記充電手段は、前記充電用キャパシタと前記走行用蓄電手段との間に生じる電位差を用いて前記走行用蓄電手段を充電することを特徴とする請求項１に記載の物品搬送装置。
前記充電切替器は、前記電源と前記充電用キャパシタとの接続と、前記充電用キャパシタと前記走行用蓄電手段との接続と、の切り換えに電界効果トランジスタを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の物品搬送装置。
複数台の台車ユニットが前記搬送経路に沿って走行されており、該搬送経路には、少なくとも台車ユニットの台数と同数の充電手段が配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の物品搬送装置。