JP5830282B2

JP5830282B2 - 物品搬送装置

Info

Publication number: JP5830282B2
Application number: JP2011146001A
Authority: JP
Inventors: 山崎　恵一; 恵一山崎
Original assignee: Okamura Corp
Current assignee: Okamura Corp
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2013010633A

Description

本発明は、昇降可能な搬送物支持部材を吊り下げた状態で搬送経路に沿って走行可能な台車ユニットを備え、物品を前記搬送物支持部材に積載して搬送する物品搬送装置に関する。

従来、運搬車が坂道を降りるときに、電動モータにより発生する回生電力を、電源回生コンバータを用いてバッテリに蓄電している（例えば、特許文献１参照）。また、負荷より戻る回生電力を電気２重層キャパシタからなるキャパシタバンクが充電可能な電圧まで降圧してキャパシタバンクへ充電し、キャパシタバンクに充電された電力を電源ラインの電圧より高く昇圧して負荷へ供給する双方向昇圧・降圧コンバータを備える電源設備がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−３５５９１１号公報（第３頁、第２図）特開２０１０−１６９６４号公報（第１頁、第１図）

しかしながら、特許文献１及び２に記載の装置にあっては、回生電力をバッテリ等に充電するためにコンバータやインバータ及びこれらを制御する制御装置を用いなければならず、回路構成が高価になるばかりか、その制御が複雑なものとなり、かつコンバータやインバータなどの複雑な回路中を回生電力が流れる際には、エネルギーの損失が生じてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回生電力を蓄電手段に蓄電する回路構成を簡素化して低コストで物品搬送装置を製造でき、かつ回生電力の回収時にエネルギーの損失を低減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、
昇降可能な搬送物支持部材を吊り下げた状態で搬送経路に沿って走行可能な台車ユニットを備え、物品を前記搬送物支持部材に積載して搬送し、前記搬送経路に複数設けられる任意のステーションの位置にて積込及び荷降ろしを行う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、前記搬送物支持部材を昇降させる昇降駆動手段と、を有し、かつ前記ステーションには、前記走行用蓄電手段及び前記昇降駆動手段に直流電流を供給する電源手段が配置されており、該電源手段が、前記走行用蓄電手段と前記昇降駆動手段とに分岐される電力線を介して接続され、該電力線の前記走行用蓄電手段に接続される分岐線に整流器が設けられ、該整流器の上流側に前記昇降駆動手段が前記電力線を介して接続されており、前記整流器によって前記走行用蓄電手段からの電流が前記昇降駆動手段へ流れないようになっているとともに、前記整流器によって、前記走行用蓄電手段に向かって一方向に直流電流が流され、かつ前記昇降駆動手段から発生する回生電力が前記走行用蓄電手段に向かって流されるようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、電力線の走行用蓄電手段に接続される分岐線に設けられる整流器によって、走行用蓄電手段に向かう直流電流が昇降駆動手段に向かって逆流することを防ぎ、かつ搬送物支持部材が降下されたときに、昇降駆動手段から発生する回生電力を走行用蓄電手段に向かって流すことができ、回生電力を走行用蓄電手段に蓄電する回路構成を簡素化して低コストで物品搬送装置を製造でき、かつ回生電力の回収時にエネルギーの損失を低減できる。

本発明の物品搬送装置は、
前記整流器は、前記昇降駆動手段から発生する回生電力により前記電力線と前記走行用蓄電手段との間に電位差が生じることによって、前記走行用蓄電手段に向かって一方向に直流電流を流すようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、回生電力により生じる電力線と走行用蓄電手段との間の電位差の変動という自然現象を用いて、回生電力を走行用蓄電手段に充電する直流電流の流れに自動的に切り換えることができ、直流電流の流れを切り換える制御装置等の構成を省略できる。

本発明の物品搬送装置は、
前記整流器は、ダイオードで構成され、該ダイオードの順方向バイアスが所定値以上になったときに、前記走行用蓄電手段に向かって一方向に直流電流を流すようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、昇降駆動手段の駆動時には、電源手段から供給された直流電流が昇降駆動手段により消費されて、電力線と走行用蓄電手段との間に電位差が小さくなり、電源手段から供給される直流電流を昇降駆動手段の駆動に用いることができ、昇降駆動手段から回生電力が発生した時には、電力線と走行用蓄電手段との間に電位差が大きくなり、走行用蓄電手段に直流電流を供給して充電することができ、電源手段から昇降駆動手段に対する直流電流の供給を積極的に行い、昇降駆動手段が発生させる回生電力を走行用蓄電手段により回収することができる。

本発明の物品搬送装置は、
前記走行用蓄電手段は、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ることを特徴としている。
この特徴によれば、電源手段が配置された搬送経路の一部において、台車ユニットが停止時または減速時に、短時間で充電作業を完了することができる。

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。キャリアの昇降動作時の電圧・電流の変化を示すグラフである。

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５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（図４参照）。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電気２重層キャパシタ等よりなるキャパシタ装置により構成されている。

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（電源手段）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（昇降駆動手段）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、電力網により工場に供給される商用電源（ＡＣ１００Ｖ）の電力をパワーサプライ５４を介して直流電流に変換して台車ユニット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。

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４に示すように、充電装置６の充電プラグ５２が接続される接続器２４は、直流電流用の１系統の電力線５５を介して走行用バッテリ５と昇降モータ３０とに接続されている。そして、この１系統の配線が走行ユニット３１内で分岐されて、走行用バッテリ５及び昇降モータ３０に接続される。尚、走行バッテリ５に接続される分岐線５５’には、走行バッテリ５の電力が昇降モータ３０へ流れることを防止する整流器５３が設けられている。

また、整流器５３は、ダイオードで構成され、このダイオードの順方向バイアス（順方向電圧降下）が所定値以上（本実施例では０．７Ｖ以上）になったときに、走行バッテリ５に向かって一方向に直流電流を流すようになっている。本実施例では、電力線５５の電圧と走行バッテリ５の電圧との電位差が所定値以上になったときに、整流器５３が走行バッテリ５に向かって一方向に直流電流を流すようになっている。そのため、接続器２４に充電装置６が接続された際に、電力線５５の電圧が加わった状態で、かつ走行バッテリ５の蓄電容量に空きがある場合であっても、電力線５５の電圧と走行バッテリ５の電圧との電位差が所定値以下ならば、走行バッテリ５に電流が流れず、昇降モータ３０に積極的に電流を流すことができる（図４中の白矢印Ｅ参照）。

そして、積込ステーションＣ１及び荷降ろしステーションＣ２においてキャリア１２を昇降させる際に、昇降モータ３０は、接続器２４を介して充電装置６から電力を供給されるようになっている。また、昇降モータ３０は、キャリア１２を上昇させる際に、充電装置６から供給される電力を消費するようになっている。そして、昇降モータ３０は、キャリア１２を降下させる際に、キャリア１２及びコンテナ２が有する位置エネルギーを利用して回生電力を発生させるようになっている。

また、昇降モータ３０から発生した回生電力は、電力線５５に流れ込んで、電力線５５内の電圧を上昇させる。そして、電力線５５の電圧と走行バッテリ５の電圧との電位差が所定値以上になり、走行バッテリ５に接続される分岐線５５’に設けられた整流器５３によって、走行バッテリ５に向かって一方向に直流電流が流されて、昇降モータ３０から発生する回生電力が走行バッテリ５に蓄電されるようになる（図４中の白矢印Ｅ’参照）。尚、昇降モータ３０は、直流モータとなっており、１系統の電力線５５を流れる直流電流は、充電装置６から電力が供給される場合も、昇降モータ３０から回生電力が供給される場合も、その極性は同じになっている。

図５のグラフを用いて詳述する。台車ユニット４の接続器２４に充電プラグ５２が接続される前には、走行バッテリ５に所定の電圧α（約２３．５Ｖ）の蓄電がなされている。台車ユニット４の接続器２４に充電プラグ５２が接続されると、電力線５５の電圧γが急激に上昇される。しかしながら、台車ユニット４の接続器２４に充電プラグ５２が接続された状態では、電力線５５の電圧と走行バッテリ５の電圧との電位差が所定値以下であり、走行バッテリ５に電流が流れないようになっている。

そして、昇降モータ３０がキャリア１２を降下させると、昇降モータ３０から回生電力が発生する（グラフβ参照）。この回生電力が電力線５５に流れ込んで、電力線５５内の電圧を上昇させる。そして、電力線５５の電圧と走行バッテリ５の電圧との電位差Ｄが所定値以上（本実施例では０．７Ｖ以上）になり、整流器５３によって、走行バッテリ５に向かって一方向に直流電流が流されて、回生電力が走行バッテリ５に蓄電されるようになる。この蓄電後には、走行バッテリ５に電圧α（約２４Ｖ）が若干上昇されていることが分かる。

尚、昇降モータ３０がキャリア１２を上昇させる際には、充電装置６から供給される電力を消費するようになっている。そして、台車ユニット４の接続器２４から充電プラグ５２が分離されると、電力線５５の電圧が降下するようになっている。このように、電力線５５の電圧が降下されても、整流器５３によって走行バッテリ５の電力が昇降モータ３０へ流れることが防止される。

以上、本実施例における物品搬送装置１では、充電装置６が、走行用バッテリ５と昇降モータ３０とに分岐される電力線５５を介して接続され、電力線５５の走行用バッテリ５に接続される分岐線５５’に整流器５３が設けられ、整流器５３によって、走行用バッテリ５に向かって一方向に直流電流が流されるとともに、昇降モータ３０から発生する回生電力が走行用バッテリ５に向かって流されるようになっていることで、電力線５５の走行用バッテリ５に接続される分岐線５５’に設けられる整流器５３によって、走行用バッテリ５に向かう直流電流が昇降モータ３０に向かって逆流することを防ぎ、かつキャリア１２が降下されたときに、昇降モータ３０から発生する回生電力を走行用バッテリ５に向かって流すことができ、回生電力を走行用バッテリ５に蓄電する回路構成を簡素化して低コストで物品搬送装置１を製造でき、かつ回生電力の回収時にエネルギーの損失を低減できる。

また、整流器５３は、昇降モータ３０から発生する回生電力により電力線５５と走行用バッテリ５との間に電位差が生じることによって、走行用バッテリ５に向かって一方向に直流電流を流すようになっていることで、回生電力により生じる電力線５５と走行用バッテリ５との間の電位差の変動という自然現象を用いて、回生電力を走行用バッテリ５に充電する直流電流の流れに自動的に切り換えることができ、直流電流の流れを切り換える制御装置等の構成を省略できる。

また、整流器５３は、ダイオードで構成され、このダイオードの順方向バイアスが所定値以上になったときに、走行用バッテリ５に向かって一方向に直流電流を流すようになっていることで、昇降モータ３０の駆動時には、充電装置６から供給された直流電流が昇降モータ３０により消費されて、電力線５５と走行用バッテリ５との間に電位差が小さくなり、充電装置６から供給される直流電流を昇降モータ３０の駆動に用いることができ、昇降モータ３０から回生電力が発生した時には、電力線５５と走行用バッテリ５との間に電位差が大きくなり、走行用バッテリ５に直流電流を供給して充電することができ、充電装置６から昇降モータ３０に対する直流電流の供給を積極的に行い、昇降モータ３０が発生させる回生電力を走行用バッテリ５により回収することができる。

また、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ることで、充電装置６が配置された搬送経路の一部において、台車ユニット４が停止時または減速時に、短時間で充電作業を完了することができる。

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、各充電ステーションＣ１〜Ｃ５において、停止した台車ユニット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が、各充電ステーションＣ１〜Ｃ５において完全に台車ユニット４が停止しなくても、キャリア１２が昇降できるまで充分に減速された状態で、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に電力を供給する構成にしてもよい。その場合、充電装置６の充電プラグ５２をトロリ線の形式にするとよい。

１物品搬送装置
２コンテナ（物品）
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（電源手段）
１２キャリア（搬送物支持部材）
１７走行モータ（走行駆動手段）
３０昇降モータ（昇降駆動手段）
５３整流器
５５電力線
５５’ 分岐線

Claims

昇降可能な搬送物支持部材を吊り下げた状態で搬送経路に沿って走行可能な台車ユニットを備え、物品を前記搬送物支持部材に積載して搬送し、前記搬送経路に複数設けられる任意のステーションの位置にて積込及び荷降ろしを行う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、前記搬送物支持部材を昇降させる昇降駆動手段と、を有し、かつ前記ステーションには、前記走行用蓄電手段及び前記昇降駆動手段に直流電流を供給する電源手段が配置されており、該電源手段が、前記走行用蓄電手段と前記昇降駆動手段とに分岐される電力線を介して接続され、該電力線の前記走行用蓄電手段に接続される分岐線に整流器が設けられ、該整流器の上流側に前記昇降駆動手段が前記電力線を介して接続されており、前記整流器によって前記走行用蓄電手段からの電流が前記昇降駆動手段へ流れないようになっているとともに、前記整流器によって、前記走行用蓄電手段に向かって一方向に直流電流が流され、かつ前記昇降駆動手段から発生する回生電力が前記走行用蓄電手段に向かって流されるようになっていることを特徴とする物品搬送装置。
前記整流器は、前記昇降駆動手段から発生する回生電力により前記電力線と前記走行用蓄電手段との間に電位差が生じることによって、前記走行用蓄電手段に向かって一方向に直流電流を流すようになっていることを特徴とする請求項１に記載の物品搬送装置。
前記整流器は、ダイオードで構成され、該ダイオードの順方向バイアスが所定値以上になったときに、前記走行用蓄電手段に向かって一方向に直流電流を流すようになって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。
前記走行用蓄電手段は、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。