JP7001167B2 - 天井走行車システム - Google Patents

Description

本発明は、天井走行車システムに関する。

半導体製造工場等では、例えば、半導体ウエハを収容するＦＯＵＰ、あるいはレチクルを収容するレチクルＰｏｄなどの物品を天井走行車により搬送する天井走行車システムが用いられている。この天井走行車システムでは、天井走行車に走行駆動用のバッテリを搭載させ、軌道を走行する天井走行車を停車させた状態でバッテリへの充電を行う充電設備を備えることが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の天井走行車システムでは、天井走行車において走行車輪より上方に配置された充電電極に、この充電電極よりさらに上方に配置された充電設備の端子を下降させて当接させることにより、バッテリへの充電を行っている。

特許５６９８４９７号公報

特許文献１の天井走行車システムは、充電設備の端子を下降させて走行車輪より上方の充電電極に当接させるため、充電設備を軌道より上方に配置する必要がある。従って、軌道の上方に充電設備を配置するスペースが必要となり、そのスペースの分だけ軌道を天井から離して（下げて）配置しなければならない。天井走行車は、走行車輪から軌道の下方に吊り下げられた本体部を有しているので、軌道の下方において本体部の移動空間が必要となる。その結果、軌道を天井から離して配置した場合、建屋内において各種処理装置あるいは保管装置などの設置スペース（設置することが可能な高さ寸法）が小さくなって、建屋内でのスペース効率が悪くなるといった問題が発生する。

本発明は、天井走行車の軌道を天井近傍に配置可能とすることにより建屋内のスペース効率の低下を抑制することが可能な天井走行車システムを提供することを目的とする。

本発明の態様に係る天井走行車システムでは、平面視において少なくとも上面が矩形状の本体部と、本体部の上面の４つのコーナー部にそれぞれ設けられて軌道の走行面を転動する走行車輪と、を備え、本体部が走行車輪から下方に延びる接続部材によって軌道より下方に配置される天井走行車、を有する天井走行車システムであって、天井走行車は、本体部の上面に充電電極を備え、走行面より上方であって、走行車輪の移動空間と側面視において少なくともその一部が重複し、かつ移動空間と平面視において重複しないスペースに、充電装置が配置される。

また、軌道は、第１方向に沿って設けられる第１軌道と、第１方向と交差する第２方向に沿って設けられる第２軌道と、を含み、天井走行車は、第１軌道から第２軌道に移行して、又は第２軌道から第１軌道に移行して走行可能であり、充電装置は、第１軌道と第２軌道との交差部に配置されてもよい。また、軌道は、複数の第１軌道と複数の第２軌道とが直交し、平面視で複数のセルが隣り合う状態の格子状軌道であり、充電装置は、電源ユニットと端子ユニットとを少なくとも備え、電源ユニット及び端子ユニットは、それぞれ隣り合うセルに分散して配置されてもよい。また、第１軌道及び第２軌道は、同一又はほぼ同一の水平面に沿ってそれぞれ設けられてもよい。

また、端子ユニットは、充電電極に当接する接続位置と、充電電極から離間した待機位置との間で昇降可能であってもよい。また、充電装置は、電源ユニット及び端子ユニットを制御する制御ユニットを備え、制御ユニットは、電源ユニット及び端子ユニットが配置されるセルとは異なるセルに配置されてもよい。また、電源ユニット、端子ユニット、及び制御ユニットは、互いに配線で電気的に接続され、配線は、移動空間の上方に配置されてもよい。また、天井走行車は、走行車輪を鉛直方向の軸まわりに旋回させるステアリング機構を備え、充電装置は、走行車輪の旋回空間と平面視において重複しないスペースに配置されてもよい。また、充電電極は、ステアリング機構の旋回空間と平面視において重複しない部分に配置されてもよい。

本発明の態様に係る天井走行車システムでは、側面視において充電装置の少なくとも一部が走行車輪の移動空間と重複し、さらに、走行車輪の移動空間と平面視において重複しないスペースに充電装置が配置されるため、走行車輪が充電装置と干渉することを防止しつつ、軌道の上方における充電装置の配置スペースを抑制することができる。その結果、軌道を天井近傍に配置できるので、建屋内のスペース効率が低下するのを抑制できる。

また、軌道が、第１方向に沿って設けられる第１軌道と、第１方向と交差する第２方向に沿って設けられる第２軌道と、を含み、天井走行車が、第１軌道から第２軌道に移行して、又は第２軌道から第１軌道に移行して走行可能であり、充電装置が、第１軌道と第２軌道との交差部に配置される構成では、交差部に充電装置が配置されるので、第１軌道を走行する天井走行車、及び第２軌道を走行する天井走行車の双方が充電装置に容易にアクセスできる。また、軌道が、複数の第１軌道と複数の第２軌道とが直交し、平面視で複数のセルが隣り合う状態の格子状軌道であり、充電装置が、電源ユニットと端子ユニットとを少なくとも備え、電源ユニット及び端子ユニットが、それぞれ隣り合うセルに分散して配置される構成では、充電装置の電源ユニットと端子ユニットとが別のセルに分散して配置される。その結果、各ユニットの高さ方向の寸法を小さくすることができ、充電装置における上下方向の配置スペースを小さくできる。また、第１軌道及び第２軌道が、同一又はほぼ同一の水平面に沿ってそれぞれ設けられる構成では、充電装置を配置しつつ、第１軌道及び第２軌道の双方を天井近傍に配置できる。

また、端子ユニットが、充電電極に当接する接続位置と、充電電極から離間した待機位置との間で昇降可能である構成では、充電しないときに端子ユニットを待機位置とすることにより、天井走行車の走行時に端子ユニットとの干渉を防止できる。また、充電装置が、電源ユニット及び端子ユニットを制御する制御ユニットを備え、制御ユニットが、電源ユニット及び端子ユニットが配置されるセルとは異なるセルに配置される構成では、制御ユニットを別のセルに配置するので、各ユニットの高さ方向の寸法をさらに小さくすることができ、充電装置における上下方向の配置スペースをより一層小さくできる。また、電源ユニット、端子ユニット、及び制御ユニットが、互いに配線で電気的に接続され、配線が、移動空間の上方に配置される構成では、天井走行車の走行時に走行車輪が配線と干渉することを確実に防止できる。また、天井走行車が、走行車輪を鉛直方向の軸まわりに旋回させるステアリング機構を備え、充電装置が、走行車輪の旋回空間と平面視において重複しないスペースに配置される構成では、天井走行車がステアリング機構を駆動した際に、走行車輪が充電装置と干渉するのを防止できる。また、充電電極が、ステアリング機構の旋回空間と平面視において重複しない部分に配置される構成では、ステアリング機構を駆動した際に、ステアリング機構が充電電極と干渉するのを防止できる。

本実施形態に係る天井走行車システムの一例を示す斜視図である。 図１に示す天井走行車システムの平面図である。 図１に示す天井走行車システムの側面図である。 天井走行車の一例を示す斜視図である。 図４に示す天井走行車の正面図である。 図４に示す天井走行車の平面図である。 格子状軌道の１つのセルにおける天井走行車を示す平面図である。 充電装置におけるユニット間の接続構成の一例を示す図である。 端子ユニットの一例を示す図である。 天井走行車が第１軌道に沿って進行する場合の一例を示し、（Ａ）は天井走行車が端子ユニットに向かっている状態の図、（Ｂ）は、天井走行車が端子ユニットの下方に到達した状態の図である。 天井走行車が第２軌道に沿って進行する場合の一例を示し、（Ａ）は天井走行車が端子ユニットに向かっている状態の図、（Ｂ）は、天井走行車が端子ユニットの下方に到達した状態の図である。 端子ユニットの動作の一例を示し、（Ａ）は端子ユニットの端子が充電電極から離間した状態の図、（Ｂ）は端子ユニットの端子が充電電極に当接した状態の図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＹ平面とする。このＸＹ平面において天井走行車１００の走行方向であって一つの直線方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。なお、天井走行車１００の走行方向は、以下の図に示された状態から他の方向に変化可能であり、例えば曲線方向に沿って走行する場合もある。また、ＸＹ平面に垂直な方向はＺ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が＋方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が－方向であるとして説明する。また、Ｚ軸周りの回転方向をθＺ方向と表記する。

図１は、本実施形態に係る天井走行車システムＳＹＳの一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す天井走行車システムＳＹＳの平面図である。図３は、図１に示す天井走行車システムＳＹＳの側面図である。図１から図３に示す天井走行車システムＳＹＳは、例えば半導体製造工場のクリーンルームにおいて、半導体ウエハを収容するＦＯＵＰ、あるいはレチクルを収容するレチクルＰｏｄなどの物品Ｍを搬送するためのシステムである。この天井走行車システムＳＹＳは、格子状軌道Ｒと、天井走行車１００と、充電装置５０とを備える。

格子状軌道Ｒは、軌道の一形態である。格子状軌道Ｒは、クリーンルームの天井Ｔ（図３参照）付近に敷設されている。格子状軌道Ｒは、第１軌道Ｒ１と、第２軌道Ｒ２と、部分軌道Ｒ３と、を有する。格子状軌道Ｒは、吊り下げ部材Ｈを介して天井Ｔから吊り下げられた状態で設けられる。吊り下げ部材Ｈは、第１軌道Ｒ１を吊り下げるための第１部分Ｈ１と、第２軌道Ｒ２を吊り下げるための第２部分Ｈ２と、部分軌道Ｒ３を吊り下げるための第３部分Ｈ３と、を有する。第１部分Ｈ１及び第２部分Ｈ２は、それぞれ第３部分Ｈ３を挟んだ二か所に設けられている。

第１軌道Ｒ１は、Ｘ方向（第１方向）に沿って複数設けられる。第２軌道Ｒ２は、Ｙ方向（第２方向）に沿って複数設けられる。本実施形態では、第１軌道Ｒ１が沿う第１方向と、第２軌道Ｒ２が沿う第２方向とは、直交している。部分軌道Ｒ３は、第１軌道Ｒ１と第２軌道Ｒ２との交差部分に配置される。第１軌道Ｒ１と部分軌道Ｒ３との間、及び第２軌道Ｒ２と部分軌道Ｒ３との間には、それぞれ後述する隙間Ｄが設けられている。格子状軌道Ｒは、第１軌道Ｒ１と第２軌道Ｒ２とが直交することにより、平面視で複数のセルＣが隣り合う状態となっている。１つのセルＣは、Ｙ方向に隣り合う２つの第１軌道Ｒ１と、Ｘ方向に隣り合う２つの第２軌道Ｒ２と、で囲まれた領域又は空間である。

第１軌道Ｒ１、第２軌道Ｒ２、及び部分軌道Ｒ３は、それぞれ、天井走行車１００の後述する走行車輪２１が走行する走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａを有する。第１軌道Ｒ１と部分軌道Ｒ３との間の隙間Ｄ、及び第２軌道Ｒ２と部分軌道Ｒ３との間の隙間Ｄは、天井走行車１００が第１軌道Ｒ１を走行して第２軌道Ｒ２を横切る際、あるいは第２軌道Ｒ２を走行して第１軌道Ｒ１を横切る際に、天井走行車１００の一部である後述の連結部３０が通過する部分である。従って、隙間Ｄは、連結部３０が通過可能な幅に設けられている。第１軌道Ｒ１、第２軌道Ｒ２、及び部分軌道Ｒ３は、同一又はほぼ同一の水平面に沿って設けられる。本実施形態において、第１軌道Ｒ１、第２軌道Ｒ２、及び部分軌道Ｒ３は、走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａが同一又はほぼ同一の水平面上に配置される。

充電装置５０は、後述する天井走行車１００のバッテリ１６に電力を供給する。充電装置５０は、格子状軌道Ｒの走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａより上方であって、後述する天井走行車１００の走行車輪２１の移動空間Ｋ１と側面視において少なくともその一部が重複し（図３参照）、かつ移動空間Ｋ１と平面視において重複しない（図２参照）スペースＳ１に配置される。充電装置５０は、電源ユニット５１と、端子ユニット５２と、２つの制御ユニット５３とを備える。

電源ユニット５１は、フレーム５１ａにより支持される。フレーム５１ａは、第１軌道Ｒ１及び第２軌道Ｒ２の一方又は双方に固定されているが、この構成に限定されず、例えば天井Ｔから吊り下げられてもよい。端子ユニット５２は、フレーム５２ａにより支持される。フレーム５２ａは、第１軌道Ｒ１に固定されているが、この構成に限定されず、例えば第２軌道Ｒ２に固定されてもよいし、天井Ｔから吊り下げられてもよい。制御ユニット５３は、フレーム５３ａにより支持される。フレーム５１ａは、第１軌道Ｒ１及び第２軌道Ｒ２の一方又は双方に固定されているが、この構成に限定されず、例えば天井Ｔから吊り下げられてもよい。なお、充電装置５０の詳細については後述する。

図４は、天井走行車１００の一例を示す斜視図である。図５は、図４に示す天井走行車１００の正面図である。図４及び図５に示すように、天井走行車１００は、本体部１０と、走行部２０と、連結部３０と、制御部４０とを有する。天井走行車１００は、格子状軌道Ｒに沿って移動し、ＦＯＵＰ又はレチクルＰｏｄ等の物品Ｍを搬送する。天井走行車１００は、格子状軌道Ｒにおいて複数台用いられてもよいし、１台が用いられてもよい。複数台の天井走行車１００によって物品Ｍを搬送することにより、物品Ｍの搬送効率を向上させることが可能となる。

本体部１０は、格子状軌道Ｒの下方（－Ｚ側）に配置される。本体部１０は、平面視で例えば矩形状に形成される。従って、本体部１０の上面１０ａは矩形状であり、４つのコーナー部を有する。本体部１０は、平面視で格子状軌道Ｒにおける１つのセルＣ内に収まる寸法に形成される。このため、格子状軌道Ｒにおいて隣り合って走行する天井走行車１００同士が干渉することはない。

本体部１０は、物品Ｍを保持する物品保持部１３と、物品保持部１３を鉛直方向に昇降させる昇降駆動部１４と、昇降駆動部１４を移動させる横出し機構１１とを有する。物品保持部１３は、物品Ｍの上部に設けられているフランジ部Ｍａを把持することにより、物品Ｍを吊り下げて保持する。物品保持部１３は、例えば、水平方向に移動可能な爪部１３ａを有するチャックであり、爪部１３ａを物品Ｍのフランジ部Ｍａの下方に進入させ、物品保持部１３を上昇させることにより、物品Ｍを吊り下げて保持する。物品保持部１３は、ワイヤあるいはベルトなどの吊り下げ部材１３ｂの下端に接続されている。

昇降駆動部１４は、例えばホイストであり、吊り下げ部材１３ｂを繰り出すことにより物品保持部１３を降下させ、吊り下げ部材１３ｂを巻き取ることにより物品保持部１３を上昇させる。昇降駆動部１４は、制御部４０に制御され、所定の速度で物品保持部１３を降下あるいは上昇させる。また、昇降駆動部１４は、制御部４０に制御され、物品保持部１３を目標の高さに保持する。横出し機構１１は、例えばＺ方向に重ねて配置された複数の可動板を有する。可動板は、Ｙ方向に移動可能である。最下層の可動板には、昇降駆動部１４が取り付けられている。横出し機構１１は、不図示の駆動装置により可動板を移動させ、最下層の可動板に取り付けられた昇降駆動部１４及び物品保持部１３を走行方向に対して横出しさせることができる。

回動部１２は、回動部材１２ａと、回動駆動部１２ｂとを有する。回動部材１２ａは、Ｚ軸の軸周り方向に回動可能に設けられる。回動部材１２ａは、横出し機構１１を支持する。回動駆動部１２ｂは、電動モータ等が用いられ、回動部材１２ａをＺ方向の軸周り方向に回動させる。回動部１２は、回動駆動部１２ｂからの駆動力によって回動部材１２ａを回動させ、横出し機構１１（昇降駆動部１４及び物品保持部１３）をＺ方向の軸周り方向に回転させることができる。なお、昇降駆動部１４及び物品保持部１３を横出しする方向を制御するための回動部１２に加えて、横出し機構１１と昇降駆動部１４との間に、昇降駆動部１４及び物品保持部１３の水平面内での姿勢を制御するための回動部をさらに設けてもよい。

本体部１０は、バッテリ１６と、充電電極１７とを備える。バッテリ１６は、本体部１０の内部に配置される。バッテリ１６は、天井走行車１００の走行部２０、回動駆動部１２ｂ、及び昇降駆動部１４等へ供給するための電力を蓄える。バッテリ１６は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。バッテリ１６の容量は、天井走行車１００において使用される電力と、可動時間等により決定される。充電電極１７は、ホルダ１８に保持され、本体部１０の上面１０ａに配置される。充電電極１７は、ホルダ１８の上面側の２か所に並べられて設けられる。２つの充電電極１７のうち一方の充電電極１７は、バッテリ１６の＋側端子に電気的に接続されている。他方の充電電極１７は、バッテリ１６の－側端子に電気的に接続されている。バッテリ１６は、この充電電極１７を介して充電装置５０から電力が供給される。

走行部２０は、走行車輪２１と、補助車輪２２とを有する。走行車輪２１は、本体部１０の上面１０ａの４つのコーナー部にそれぞれ配置される。走行車輪２１のそれぞれは、不図示の回転軸により連結部３０に回転可能に支持される。この回転軸は、ＸＹ平面（水平面）に沿って平行又はほぼ平行に設けられている。従って、走行車輪２１は水平方向に沿った回転軸の軸線周りに回転可能となっている。走行車輪２１のそれぞれは、後述する走行駆動部３３の駆動力により回転駆動する。走行車輪２１のそれぞれは、格子状軌道Ｒにおいて、第１軌道Ｒ１、第２軌道Ｒ２、及び部分軌道Ｒ３の走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａを転動し、天井走行車１００を走行させる。なお、４つの走行車輪２１の全てが走行駆動部３３の駆動力により回転駆動することに限定されず、４つの走行車輪２１のうち一部について回転駆動させる構成であってもよい。

図３に示すように、走行車輪２１が移動する移動空間Ｋ１は、第１軌道Ｒ１及び第２軌道Ｒ２において、走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ上に形成される。移動空間Ｋ１の高さ方向（Ｚ方向）の寸法は、走行車輪２１の外径と同一又はほぼ同一である。走行車輪２１は、Ｚ方向に沿った旋回軸ＡＸを中心としてθＺ方向に旋回可能に設けられる。走行車輪２１は、θＺ方向に旋回することによって第１方向から第２方向に、又は第２方向から第１方向に進行方向を変更可能である。

補助車輪２２は、走行車輪２１の走行方向の前後にそれぞれ１つずつ配置される。補助車輪２２のそれぞれは、走行車輪２１と同様に、ＸＹ平面に沿って平行又はほぼ平行な回転軸の軸線周りに回転可能となっている。補助車輪２２の下端は、走行車輪２１の下端より高くなるように設定されている。従って、走行車輪２１が走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａを走行しているときは、補助車輪２２は、走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３に接触しない。また、走行車輪２１が隙間Ｄを通過する際には、補助車輪２２が走行面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３に接触して、走行車輪２１の落ち込みを抑制している。なお、１つの走行車輪２１に２つの補助車輪２２を設けることに限定されず、例えば、１つの走行車輪２１に１つの補助車輪２２が設けられてもよいし、補助車輪２２が設けられなくてもよい。

連結部３０は、本体部１０と走行部２０とを連結する。連結部３０は、本体部１０の上面１０ａの４つのコーナー部にそれぞれ設けられる。この連結部３０によって本体部１０は、吊り下げられた状態となり、格子状軌道Ｒより下方に配置される。連結部３０は、支持部材３１と、接続部材３２と、を有する。支持部材３１は、走行車輪２１の回転軸及び補助車輪２２の回転軸を回転可能に支持する。支持部材３１により、走行車輪２１と補助車輪２２との相対位置を保持する。

接続部材３２は、支持部材３１から下方に延びて本体部１０の上面１０ａに連結され、本体部１０を保持する。接続部材３２は、後述する走行駆動部３３の駆動力を走行車輪２１に伝達する伝達機構を内部に備える。この伝達機構は、チェーン又はベルトが用いられる構成であってもよいし、歯車列が用いられる構成であってもよい。接続部材３２は、旋回軸ＡＸを中心としてθＺ方向に回転可能に設けられる。この接続部材３２が旋回軸ＡＸを中心として回転することにより、走行車輪２１をθＺ方向に旋回させることができる。

連結部３０には、走行駆動部３３と、ステアリング機構３４とが設けられる。走行駆動部３３は、接続部材３２に装着される。走行駆動部３３は、走行車輪２１を駆動する駆動源であり、例えば電気モータ等が用いられる。４つの走行車輪２１は、それぞれ走行駆動部３３によって駆動されて駆動輪となる。４つの走行車輪２１は、同一又はほぼ同一の回転数となるように制御部４０によって制御される。

ステアリング機構３４は、連結部３０の接続部材３２を、旋回軸ＡＸを中心として回転させることにより、走行車輪２１をθＺ方向に旋回させる。走行車輪２１をθＺ方向に旋回させることにより、天井走行車１００の走行方向を第１方向から第２方向に、又は第２方向から第１方向に変更可能である。

ステアリング機構３４は、駆動源３５と、ピニオンギア３６と、ラック（歯付レール）３７とを有する。駆動源３５は、走行駆動部３３において旋回軸ＡＸから離れた側面に取り付けられている。駆動源３５は、例えば電気モータ等が用いられる。ピニオンギア３６は、駆動源３５の下面側に取り付けられており、駆動源３５で発生した駆動力によりθＺ方向に回転駆動する。ピニオンギア３６は、平面視で円形状であり、外周の周方向に複数の歯３６ａを有する（図６参照）。ラック３７は、本体部１０の上面１０ａに固定される。ラック３７は、本体部１０の上面１０ａの４つのコーナー部にそれぞれ設けられ、走行車輪２１の旋回軸ＡＸを中心とした円弧形状に設けられる。ラック３７は、外周の周方向に、ピニオンギア３６の歯３６ａと噛み合う複数の歯３７ａを有する。

ピニオンギア３６及びラック３７は、複数の歯３６ａと複数の歯３７ａとが互いに噛み合った状態で配置される。ピニオンギア３６がθＺ方向に回転することにより、ラック３７の外周に沿うようにピニオンギア３６が旋回軸ＡＸを中心とする円周方向に移動する。このピニオンギア３６の移動により、走行駆動部３３及びステアリング機構３４がピニオンギア３６とともに旋回軸ＡＸを中心とする円周方向に旋回する。

図６は、本体部１０の上面側の一例を示す平面図である。図６に示すように、ステアリング機構３４は、平面視で旋回軸ＡＸを中心とする旋回空間Ｋ２内で旋回する。図６では、一例として右上のステアリング機構３４の旋回空間Ｋ２をハッチングで示しているが、旋回空間Ｋ２は、４つのコーナー部のそれぞれに形成される。また、図６に示すように、本体部１０の上面１０ａには、平面視において旋回空間Ｋ２と重複しないスペースＳ２がある。このスペースＳ２は、ステアリング機構３４が旋回する場合において、旋回するステアリング機構３４とは干渉しない空間となる。充電電極１７は、図６に示すように、スペースＳ２に配置されている。この構成により、ステアリング機構３４が旋回する場合でも充電電極１７がステアリング機構３４と干渉しないようにすることができる。

ステアリング機構３４の旋回により、上面１０ａの４つのコーナー部に配置された走行車輪２１及び補助車輪２２のそれぞれが旋回軸ＡＸを中心としてθＺ方向に９０度の範囲で旋回する。ステアリング機構３４の駆動は、制御部４０によって制御される。制御部４０は、４つの走行車輪２１の旋回動作を同一のタイミングで行うように指示してもよいし、異なるタイミングで行うように指示してもよい。走行車輪２１及び補助車輪２２を旋回させることにより、走行車輪２１が第１軌道Ｒ１及び第２軌道Ｒ２のうちの一方に接触した状態から他方に接触した状態に移行する。このため、天井走行車１００の走行方向を第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）との間で切り替えることができる。

図７は、格子状軌道Ｒの１つのセルＣについての平面図である。図７に示すように、ステアリング機構３４の旋回により、走行車輪２１は、旋回軸ＡＸを中心とする旋回空間Ｋ３の範囲で旋回する。旋回空間Ｋ３は、第１軌道Ｒ１から第２軌道Ｒ２にかけて、θＺ方向に９０度の範囲で形成される。また、図７に示すように、セルＣには、平面視において旋回空間Ｋ３と重複しないスペースＳ３がある。このスペースＳ３は、走行車輪２１が旋回する場合において、旋回する走行車輪２１とは干渉しない空間となる。なお、スペースＳ３は、図２及び図３に示すスペースＳ１内に形成される。

走行駆動部３３及びステアリング機構３４には、本体部１０のバッテリ１６から電力が供給される。また、走行駆動部３３及びステアリング機構３４の動作は、制御部４０によって制御される。制御部４０は、４つの走行駆動部３３を制御して天井走行車１００の速度及び停止位置等を設定し、ステアリング機構３４を制御して第１軌道Ｒ１から第２軌道Ｒ２への移行、又は第２軌道Ｒ２から第１軌道Ｒ１への移行を行わせる。制御部４０は、本体部１０の一部に設けられるが、この形態に限定されず、例えば本体部１０の外部に設けられてもよい。なお、制御部４０への電力は、バッテリ１６から供給される。

充電装置５０の電源ユニット５１、端子ユニット５２、及び制御ユニット５３は、図２及び図３に示すように、走行車輪２１の移動空間Ｋ１と側面視において少なくともその一部が重複し、かつ移動空間Ｋ１と平面視において重複しないスペースＳ１に配置される。充電装置５０は、第１軌道Ｒ１と第２軌道Ｒ２との交差部に配置される。このため、第１軌道Ｒ１を走行する天井走行車１００、及び第２軌道Ｒ２を走行する天井走行車１００の双方が充電装置５０に容易にアクセス可能となっている。本実施形態の格子状軌道Ｒは、各セルＣに対して第１軌道Ｒ１及び第２軌道Ｒ２の双方から天井走行車１００が進入可能となっている。従って、この格子状軌道Ｒにおいては、各セルＣが交差部である。

電源ユニット５１、端子ユニット５２、及び制御ユニット５３は、互いに異なるセルＣに分散して配置される。各ユニットをそれぞれ別のセルＣに分散して配置することにより、各ユニットの高さ方向の寸法を小さくすることができ、充電装置５０における上下方向の配置スペースを小さくできる。また、電源ユニット５１と端子ユニット５２とは、隣り合うセルＣに分散して配置される。この構成により、電源ユニット５１と端子ユニット５２とを接続する配線の長さを短くすることができる。

電源ユニット５１、端子ユニット５２、及び制御ユニット５３は、図７に示すように、スペースＳ３内に収まるように配置される。この構成により、側面視で充電装置５０の一部が走行車輪２１の移動空間Ｋ１と一部重複しつつも、走行車輪２１が旋回した場合に、走行車輪２１が電源ユニット５１等に干渉するのを防止できる。

電源ユニット５１は、配線等により外部の交流電源と接続されており、例えば交流から直流への変換、電圧の設定など、バッテリ１６への充電に必要な調整を行う。本実施形態では１つの電源ユニット５１を用いているが、この構成に限定されず、２つ以上の電源ユニットが用いられてもよい。複数の電源ユニット５１が用いられる場合、各電源ユニット５１は、異なるセルＣに配置されてもよい。制御ユニット５３は、電源ユニット５１及び後述する端子ユニット５２の動作を制御する。なお、本実施形態では、２つの制御ユニット５３を用いているが、制御ユニット５３が１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。これらのユニットは配線によって電気的に接続されている。

図８は、充電装置５０におけるユニット間の接続構成の一例を示す図である。図８に示すように、電源ユニット５１と制御ユニット５３とは、配線５４により電気的に接続される。配線５４は、第１軌道Ｒ１あるいは第２軌道Ｒ２を横切るように配置する必要がある。そのため、配線５４の一部は、図８に示すように、第２軌道Ｒ２（あるいは第１軌道Ｒ１）の中央リブ（走行面から上方に延びた部分）に取り付けられたステー５５により保持されている。その結果、配線５４は、天井走行車１００の移動空間Ｋ１の上方に配置される。この構成により、天井走行車１００の走行時に走行車輪２１が配線５４と干渉することを防止できる。

電源ユニット５１と端子ユニット５２との間も配線５４により電気的に接続される。この配線５４も電源ユニット５１と制御ユニット５３との間の配線５４と同様に、第１軌道Ｒ１あるいは第２軌道Ｒ２を横切るため、図８に示すステー５５を用いて移動空間Ｋ１の上方に配置される。

図９は、端子ユニット５２の一例を示す図である。端子ユニット５２は、天井走行車１００の充電電極１７に当接して充電電極１７と電気的に接続し、電源ユニット５１からの電力を充電電極１７介してバッテリ１６に供給する。端子ユニット５２は、図９に示すように、充電電極１７に当接させる端子５２ｂと、端子５２ｂを保持するホルダ５２ｃと、ホルダ５２ｃをＺ方向に昇降させる昇降機構５２ｄと、端子５２ｂと電源ユニット５１との間で配線５４を支持する支持部５２ｅとを有する。

端子５２ｂは、下向き（－Ｚ方向）に配置される。端子５２ｂは、２つの充電電極１７に合わせて２つ並んで設けられ、２つの充電電極１７と同一ピッチで配置される。ホルダ５２ｃは、端子５２ｂの上部を保持しつつ、端子５２ｂの下部が露出した状態とする。昇降機構５２ｄは、フレーム５２ａに設けられており、電気モータ等の不図示の駆動源を有し、駆動源の駆動力によりホルダ５２ｃを昇降させる。昇降機構５２ｄは、端子５２ｂが充電電極１７に当接する接続位置Ｐ１と、端子５２ｂが充電電極１７から離間した待機位置Ｐ２との間でホルダ５２ｃを昇降可能である。この構成により、充電しないときには端子５２ｂ（ホルダ５２ｃ）が待機位置Ｐ２に退避するため、天井走行車１００の走行時に充電電極１７と端子５２ｂとの干渉を防止できる。

支持部５２ｅは、フレーム５２ａに取り付けられ、配線５４の一部を支持する。配線５４をホルダ５２ｃの昇降に必要な長さとすると、セルＣにおいて配線５４が垂れ下がる場合がある。支持部５２ｅにより配線５４の一部をフレーム５２ａ近傍の高さとすることにより、天井走行車１００の走行時に天井走行車１００の一部と配線５４とが干渉するのを防止できる。

次に、本実施形態の天井走行車システムＳＹＳにおいて、天井走行車１００が充電装置５０により充電を行う場合の動作について説明する。図１０は、天井走行車１００が第１軌道Ｒ１に沿って進行する場合の一例を示し、（Ａ）は天井走行車１００が端子ユニット５２に向かっている状態の図、（Ｂ）は、天井走行車１００が端子ユニット５２の下方に到達した状態の図である。天井走行車１００は、不図示の上位コントローラ等から充電装置５０があるセルＣの位置情報を取得している。天井走行車１００は、図１０（Ａ）に示すように、端子ユニット５２があるセルＣに向かうように第１軌道Ｒ１を－Ｘ方向に向けて走行する。

端子ユニット５２が配置されるセルＣに天井走行車１００が到達した場合、図１０（Ｂ）に示すように、平面視において天井走行車１００の充電電極１７が端子ユニット５２の端子５２ｂに重なった状態となる。充電電極１７と端子ユニット５２とは、天井走行車１００がセルＣに到達した際に互いに対向するように、予め位置決めされている。なお、図１０では、天井走行車１００が第１軌道Ｒ１を－Ｘ方向に走行した場合を例に挙げて説明しているが、天井走行車１００が第１軌道Ｒ１を＋Ｘ方向に走行した場合も同様に、図１０（Ｂ）に示すように、充電電極１７と端子ユニット５２とが対向した状態となる。

図１１は、天井走行車１００が第２軌道Ｒ２に沿って進行する場合の一例を示し、（Ａ）は天井走行車１００が端子ユニット５２に向かっている状態の図、（Ｂ）は、天井走行車１００が端子ユニット５２の下方に到達した状態の図である。天井走行車１００は、図１１（Ａ）に示すように、端子ユニット５２があるセルＣに向かうように第２軌道Ｒ２を＋Ｙ方向に走行する。

端子ユニット５２が配置されるセルＣに天井走行車１００が到達した場合、図１１（Ｂ）に示すように、平面視において天井走行車１００の充電電極１７が端子ユニット５２の端子５２ｂに重なった状態となる。なお、図１１では、天井走行車１００が第２軌道Ｒ２を＋Ｙ方向に走行した場合を例に挙げて説明しているが、天井走行車１００が第２軌道Ｒ２を－Ｙ方向に走行した場合も同様に、図１１（Ｂ）に示すように、充電電極１７と端子ユニット５２とが対向した状態となる。

また、図１０及び図１１に示すように、天井走行車１００が第１軌道Ｒ１又は第２軌道Ｒ２のいずれを走行している場合でも、セルＣにおいて充電電極１７と端子ユニット５２とが対向した状態とすることができる。天井走行車１００は、第１軌道Ｒ１から第２軌道Ｒ２に移行する際、又は第２軌道Ｒ２から第１軌道Ｒ１に移行する際、走行車輪２１を旋回させるだけで本体部１０を回転させない。従って、充電電極１７と端子ユニット５２とを予め位置決めしておくと、天井走行車１００が第１軌道Ｒ１又は第２軌道Ｒ２のいずれを走行しても、セルＣに到達した際には充電電極１７と端子ユニット５２とが対向した状態となる。

天井走行車１００がセルＣに到達したことは、天井走行車１００から上位コントローラに送られる位置情報によって取得できる。充電装置５０の制御ユニット５３は、上位コントローラから天井走行車１００がセルＣに到達した情報を受け取り、この情報に基づいて端子ユニット５２を動作させる。なお、制御ユニット５３は、天井走行車１００がセルＣに到達した情報を上位コントローラから取得することに限定されず、そのセルＣに到達した天井走行車１００から無線等により信号を受け取ることにより取得してもよい。また、セルＣ内にセンサ等を配置して、センサによる検出結果から天井走行車１００がセルＣに到達したことを取得してもよい。

図１２は、端子ユニット５２の動作の一例を示し、（Ａ）は端子ユニット５２の端子５２ｂが充電電極１７から離間した状態の図、（Ｂ）は端子ユニット５２の端子５２ｂが充電電極１７に当接した状態の図である。端子ユニット５２が配置されるセルＣに天井走行車１００を到達したタイミングでは、図１２（Ａ）に示すように、端子ユニット５２のホルダ５２ｃが待機位置Ｐ２に配置されており、端子５２ｂが充電電極１７から上方に離間した状態となっている。

この状態から、昇降機構５２ｄを駆動してホルダ５２ｃを待機位置Ｐ２から接続位置Ｐ１に下降させる。この動作により、図１２（Ｂ）に示すように、２つの端子５２ｂが２つの充電電極１７のそれぞれに当接し、端子５２ｂと充電電極１７とが電気的に接続される。従って、端子５２ｂ及び充電電極１７を介して電源ユニット５１からの電力がバッテリ１６に供給される。バッテリ１６の充電が完了した場合は、制御ユニット５３は、例えば、天井走行車１００から充電完了の信号を、上位コントローラを介して受け取り、あるいは上位コントローラを介さずに直接受け取り、この情報に基づいて、充電作業を完了させる。制御ユニット５３は、電力の供給を停止した後、昇降機構５２ｄを駆動してホルダ５２ｃを接続位置Ｐ１から待機位置Ｐ２に上昇させる。この動作により、天井走行車１００は走行可能な状態となる。

以上のように、本実施形態に係る天井走行車システムＳＹＳでは、側面視において充電装置の少なくとも一部が走行車輪２１の移動空間Ｋ１と重複し、さらに、走行車輪２１の移動空間Ｋ１と平面視において重複しないスペースに充電装置５０が配置されるため、走行車輪２１が充電装置５０と干渉することを防止しつつ、格子状軌道Ｒの上方における充電装置５０の配置スペースを抑制することができる。その結果、格子状軌道Ｒを天井近傍に配置できるので、建屋内のスペース効率が低下するのを抑制できる。また、走行車輪２１の移動空間Ｋ１と平面視において重複しないスペースに充電装置５０が配置されるため、天井走行車１００が走行面Ｒ１ａ，Ｒ２ａ、Ｒ３ａに沿って格子状軌道Ｒを走行することにより、充電装置５０に干渉することなく、どの方向からでも充電装置５０の下方に充電電極１７を配置させることができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、充電電極１７が本体部１０の上面１０ａに固定された形態を例に挙げて説明しているが、この構成に限定されない。例えば、昇降機構により充電電極１７が昇降する構成であってもよい。この構成では、充電電極１７は、ステアリング機構３４の旋回空間Ｋ２と平面視において重複する部分に配置されてもよい。また、この構成では、端子ユニット５２のホルダ５２ｃを固定として充電電極１７を上昇させることにより充電電極１７と端子５２ｂとを当接させてもよい。

また、上記した実施形態では、軌道として、複数の第１軌道Ｒ１と複数の第２軌道Ｒ２とが直交し、平面視で複数のセルＣが隣り合う状態の格子状軌道Ｒを例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。軌道は、交差部がなく一方向に延びるような形態であってもよい。

また、上記した実施形態では、充電装置５０が、第１軌道Ｒ１と第２軌道Ｒ２とが交差する交差部であるセルＣに配置される場合を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。充電装置５０は、第１軌道Ｒ１と第２軌道Ｒ２との交差部以外に配置されてもよい。

また、上記した実施形態では、端子ユニット５２の端子５２ｂが天井走行車１００の充電電極１７に当接して充電を行う場合を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、端子５２ｂと充電電極１７とが離間した非接触の状態で電力を供給する形態（いわゆる非接触給電）が適用されてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０１８－１５０６７０、及び本明細書で引用した全ての文献、の内容を援用して本文の記載の一部とする。

ＡＸ・・・旋回軸
Ｃ・・・セル
Ｋ１・・・移動空間
Ｋ２、Ｋ３・・・旋回空間
Ｍ・・・物品
Ｐ１・・・接続位置
Ｐ２・・・待機位置
Ｒ・・・格子状軌道（軌道）
Ｒ１・・・第１軌道
Ｒ２・・・第２軌道
Ｒ３・・・部分軌道
Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ・・・走行面
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・スペース
ＳＹＳ・・・天井走行車システム
１０・・・本体部
１０ａ・・・上面
１６・・・バッテリ
１７・・・充電電極
２０・・・走行部
３０・・・連結部
３４・・・ステアリング機構
４０・・・制御部
５０・・・充電装置
５１・・・電源ユニット
５２・・・端子ユニット
５２ｂ・・・端子
５３・・・制御ユニット
５４・・・配線
１００・・・天井走行車

Claims (9)

1. 平面視において少なくとも上面が矩形状の本体部と、前記本体部の上面の４つのコーナー部にそれぞれ設けられて軌道の走行面を転動する走行車輪と、を備え、前記本体部が前記走行車輪から下方に延びる接続部材によって前記軌道より下方に配置される天井走行車、を有する天井走行車システムであって、
   前記天井走行車は、前記本体部の上面に充電電極を備え、
   前記走行面より上方であって、前記走行車輪の移動空間と側面視において少なくともその一部が重複し、かつ前記移動空間と平面視において重複しないスペースに、充電装置が配置される、天井走行車システム。
2. 前記軌道は、第１方向に沿って設けられる第１軌道と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って設けられる第２軌道と、を含み、
   前記天井走行車は、前記第１軌道から前記第２軌道に移行して、又は前記第２軌道から前記第１軌道に移行して走行可能であり、
   前記充電装置は、前記第１軌道と前記第２軌道との交差部に配置される、請求項１に記載の天井走行車システム。
3. 前記軌道は、複数の前記第１軌道と複数の前記第２軌道とが直交し、平面視で複数のセルが隣り合う状態の格子状軌道であり、
   前記充電装置は、電源ユニットと端子ユニットとを少なくとも備え、
   前記電源ユニット及び前記端子ユニットは、それぞれ隣り合う前記セルに分散して配置される、請求項２に記載の天井走行車システム。
4. 前記第１軌道及び前記第２軌道は、同一又はほぼ同一の水平面に沿ってそれぞれ設けられる、請求項３に記載の天井走行車システム。
5. 前記端子ユニットは、前記充電電極に当接する接続位置と、前記充電電極から離間した待機位置との間で昇降可能である、請求項３又は請求項４に記載の天井走行車システム。
6. 前記充電装置は、前記電源ユニット及び前記端子ユニットを制御する制御ユニットを備え、
   前記制御ユニットは、前記電源ユニット及び前記端子ユニットが配置される前記セルとは異なるセルに配置される、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の天井走行車システム。
7. 前記電源ユニット、前記端子ユニット、及び前記制御ユニットは、互いに配線で電気的に接続され、
   前記配線は、前記移動空間の上方に配置される、請求項６に記載の天井走行車システム。
8. 前記天井走行車は、前記走行車輪を鉛直方向の軸まわりに旋回させるステアリング機構を備え、
   前記充電装置は、前記走行車輪の旋回空間と平面視において重複しないスペースに配置される、請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の天井走行車システム。
9. 前記充電電極は、前記ステアリング機構の旋回空間と平面視において重複しない部分に配置される、請求項８に記載の天井走行車システム。

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