JP7230430B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送物を支持したキャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる工程を含む生産ラインに用いる搬送装置に関する。

搬送物を支持したキャリアを搬送しながら前記搬送物に対して作業や処理を行う生産ラインにおいて、作業工程や処理工程の都合に合わせて、工程ごとに搬送速度及び搬送ピッチ（キャリア間ピッチ）を変えたものがある。
このような生産ラインで用いる搬送装置は、工程間をスムーズに乗り継ぐことができるように構成する必要がある。

以下に、搬送エリアごとにキャリアの搬送速度が異なるように構成した搬送装置の例を示す（例えば、特許文献１ないし３参照）。
特許文献１の搬送装置は、キャリア無しで搬送物を搬送するローラコンベアにおいて、低速ローラコンベアから高速ローラコンベアへ乗り継ぐ際には、それらの間に徐々に搬送速度を加速する加速搬送装置を設置し、高速ローラコンベアから低速ローラコンベアへ乗り継ぐ際には、それらの間に徐々に搬送速度を減速する減速搬送装置を設置している（第２図）。

特許文献２の搬送装置は、軌道に沿って移動するキャリア（走行台車）の搬送速度（走行速度）を加速または減速あるいは速度調整する速度調整装置を備える。この速度調整装置は、搬送路に沿って所定のピッチで複数の調速部を配設し、各調速部に、キャリアのラックに噛み合う調速用ピニオンを設け、複数の調速部間を連動連結する連動軸を設けるとともに、前記連動軸を介して各調速部間の調速用ピニオンを回転駆動する調速用回転駆動装置を設け、各調速部における連動軸と調速用ピニオンとの間に機械式変速機構を介在させたものである。
そして、各調速用ピニオンの速度は異なるため、速度が異なる調速用ピニオン間をキャリアが乗り継ぐ必要があるので、キャリアのラックに噛合する調速用ピニオンの回転ずれを許容するための、調速用ピニオンを少なくとも１ピッチ角以上回動自在に支持する噛合調整機構を設けている（図３ないし４）。

特許文献３の搬送装置は、キャリア（搬送台車）に設けたラックに、搬送路に沿って所定の間隔で配設したピニオンを係合させ、ピニオンの回転によってキャリアを移動させる構成において、ラックを、中央に複数の固定ラック歯が設けられた本体部と、本体部の前後に設けた、可動ラック歯が設けられた可動部とにより構成している。そして、可動部の可動ラック歯の存在する位置より移動方向前方に設けた支持軸部を中心に、可動部を揺動可能に支持している（図４ないし６）。

実開昭６１－１４２７０５号公報 特開２００４－１０６７６０号公報 特開２０１７－８１７０３号公報

工程ごとに搬送速度及び搬送ピッチを変えた生産ラインにおいて、搬送物を支持したキャリアを搬送する搬送装置において、特に産業用ロボットが作業を行う工程では、搬送ピッチがずれると、予めティーチングにより作成したプログラムを実行してティーチングプレイバックで動作する産業用ロボットと、作業対象である搬送物との相対位置がずれてしまう。
よって、産業用ロボットにより所要の作業を確実に行えるようにするためには、搬送ピッチを所定の精度内にする必要がある。

このような要求に対して、特許文献１の搬送装置では、ローラコンベアを用いており、ローラと搬送物が噛み合っていないことから、ローラと搬送物との間で滑りが生じて搬送位置がずれる恐れがあるので、搬送物の搬送位置精度を正確に求める用途には不向きである。
特許文献２及び３の搬送装置では、ラックアンドピニオン機構を用いており、ラックとピニオンが噛み合っている通常状態では、ラックとピニオンの間で滑りが生じることはない。
しかしながら、搬送速度だけでなく、搬送ピッチも異なる工程間をキャリアが乗り継ぐ際には、ラックとピニオンの歯合わせを常時正確に行う必要がある。

特許文献２の搬送装置では、所定ピッチで配設された複数の調速部の、速度が異なる調速用ピニオン間をキャリアが乗り継ぐために、調速用ピニオンを少なくとも１ピッチ角以上回動自在に支持する噛合調整機構を各調速用ピニオンに設けている。
したがって、キャリアのラックと搬送路の所定位置に配設した調速用ピニオンとの歯合わせを常時正確に行うことができない。
特許文献３の搬送装置では、キャリアの搬送速度を低下させる場合には、前方の低速のピニオンと前方の可動部の可動ラック歯は係合することなく、前方の低速のピニオンにより前方の可動部を上方に押し上げることにより、キャリアの搬送速度を円滑に低下させている。
したがって、前方の低速のピニオンと前方の可動部の可動ラック歯とが噛み合っていない状態が存在するので、キャリアのラックと搬送路の所定位置に配設したピニオンの歯合わせを常時正確に行うことができない。

上述の背景に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、搬送物を支持したキャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる工程を含む生産ラインにおいて、キャリアのラックと搬送路の所定位置に配設したピニオンによるラックアンドピニオン機構で搬送装置を構成しながら、前記ラックと前記ピニオンの歯合わせを常時正確に行うことである。

本願の発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
〔１〕軌道に沿って搬送方向に移動可能な、搬送物を支持したキャリアと、
前記キャリアに設けた、搬送方向に延びる、ラック歯を有するラックと、
前記ラックに噛合する、前記軌道に沿って配設した複数のピニオンと、
前記複数のピニオンを連結する、搬送方向に延びる機械的連結手段と、
前記機械的連結手段を駆動する駆動部とを備え、
前記キャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる工程を含む生産ラインに用いる搬送装置であって、
前記機械的連結手段は、前記キャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる上流側工程と下流側工程との間で変速機を介して変速され、
前記上流側工程と前記下流側工程との間に乗継用変速装置を備え、
前記乗継用変速装置は、前記上流側工程の前記機械的連結手段又は前記下流側工程の前記機械的連結手段に連結され、
前記乗継用変速装置は、
前記キャリアの移動中に変速する変速ピニオンと、
前記変速ピニオンを機械的に変速する機械式変速機構とを備え、
前記上流側工程では、
前記ピニオンである上流側ピニオンに前記ラックを噛合させて前記キャリアを移動させ、
前記下流側工程では、
前記ピニオンである下流側ピニオンに前記ラックを噛合させて前記キャリアを移動させ、
前記上流側工程と前記下流側工程との間では、
前記乗継用変速装置の前記機械式変速機構により変速する前記変速ピニオンを、
前記キャリアに設けた前記ラック、又は前記キャリアに設けた、前記ラックとは別の乗継用ラックに噛合させ、
前記変速ピニオンの前記ラック又は前記乗継用ラックへの噛合開始から噛合終了までの間に、
前記変速ピニオンの速度を、
前記上流側ピニオンの速度から前記下流側ピニオンの速度へ変化させて、前記キャリアを移動させることを特徴とする、搬送装置。
〔２〕前記機械式変速機構として、入力側非円形ギヤ及び出力側非円形ギヤである一対の非円形ギヤを用いる、前記〔１〕記載の搬送装置。
〔３〕前記入力側非円形ギヤと前記上流側工程の前記機械的連結手段又は前記下流側工程の前記機械的連結手段との間に、増速又は減速を行う連結部を備えてなる、前記〔２〕記載の搬送装置。
〔４〕前記キャリアは、
前記ラックと平行に、搬送方向に直交する水平方向に離間した位置に、ラック歯を有する所定の長さの前記乗継用ラックを備え、
前記乗継用変速装置は、前記キャリアの移動に伴って、
前記変速ピニオンを、前記ラックに噛合している前記上流側ピニオンと同速で前記乗継用ラックに噛合させ、
前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けるまで、前記変速ピニオンを前記上流側ピニオンと同速に維持し、
前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けた後は、前記乗継用ラックに噛合している前記変速ピニオンにより前記キャリアを駆動し、
前記ラックが前記下流側ピニオンに噛合する前に、前記変速ピニオンを前記下流側ピニオンと同速にし、
前記乗継用ラックが前記変速ピニオンから抜けるまで、前記変速ピニオンを前記下流側ピニオンと同速に維持する、前記〔１〕～〔３〕の何れかに記載の搬送装置。
〔５〕前記キャリアには、前記乗継用ラックが無く、
前記乗継用変速装置は、前記キャリアの移動に伴って、
前記変速ピニオンを、前記ラックに噛合している前記上流側ピニオンと同速で前記ラックに噛合させ、
前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けるまで、前記変速ピニオンを前記上流側ピニオンと同速に維持し、
前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けた後は、前記ラックに噛合している前記変速ピニオンにより前記キャリアを駆動し、
前記ラックが前記下流側ピニオンに噛合する前に、前記変速ピニオンを前記下流側ピニオンと同速にし、
前記ラックが前記下流側ピニオンに乗り継いだ後に前記ラックから前記変速ピニオンを外すように前記乗継用変速装置を偏位させ、前記キャリアが搬送方向へ移動して前記変速ピニオンを元の位置に戻しても前記変速ピニオンが前記ラックに噛合しない状態で前記乗継用変速装置を元の位置に戻す機構を備える、前記〔１〕～〔３〕の何れかに記載の搬送装置。
〔６〕前記キャリアには、前記乗継用ラックが無く、
前記出力側非円形ギヤと前記変速ピニオンとの間に増速機を設け、
前記増速機の増速比を、前記一対の非円形ギヤが１回転しないうちに、前記ラックに噛合する前記変速ピニオンによって前記ラックの全長を駆動するように設定してなる、前記〔２〕に記載の搬送装置。

以上のように、本発明に係る搬送装置によれば、主に以下に示すような効果を奏する。
（１）キャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる上流側工程と下流側工程の間で、異なる速度の上流側ピニオンから下流側ピニオンへキャリアをスムーズに乗り継がせることができる。
（２）キャリアのラックと搬送路の所定位置に配設したピニオンによるラックアンドピニオン機構で搬送装置を構成しながら、ラックとピニオンの歯合わせを常時正確に行って、キャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる上流側工程から下流側工程へキャリアを搬送できるので、搬送ピッチを安定かつ確実に所定の精度内にすることができる。
（３）産業用ロボットが作業を行う工程においても、ティーチングプレイバックで動作する産業用ロボットと、作業対象である搬送物との相対位置がずれないので、産業用ロボットにより所要の作業を確実に行うことができる。
（４）産業用ロボットのティーチング作業を繰り返し行う時（例えば搬送物を１サイクル分送った後に元の位置に戻すという作業を行う時）、つまり逆転運転時においても、作業対象である搬送物との相対位置がずれることはない。

本発明の実施の形態１に係る搬送装置の概略平面図である。 キャリアの概略平面図である。 上流側工程に位置するキャリアを前方から見た断面図である。 乗継用変速装置の変速ピニオンにキャリアの乗継用ラックが噛合している状態を示す前方から見た断面図である。 上流側工程のラインシャフト、直交軸減速機及びピニオンを示す要部拡大正面図である。 同じく要部拡大平面図である。 下流側工程のラインシャフト、直交軸減速機及びピニオンを示す要部拡大正面図である。 同じく要部拡大平面図である。 乗継用変速装置まわりの要部拡大正面図である。 同じく要部拡大平面図である。 一対の非円形ギヤの概略正面図である。 変速ピニオン及び出力側非円形ギヤの平均回転速度を、上流側ピニオンの回転速度と下流側ピニオンの回転速度の中間速度又は前記中間速度に極力近い速度にする必要がある理由を説明するための模式図であり、入力側非円形ギヤの回転速度を、上流側ピニオンの回転速度と下流側ピニオンの回転速度の中間速度にした場合を示している。 同じく模式図であり、入力側非円形ギヤの回転速度を下流側ピニオンの回転速度と同じにした場合を示している。 本発明の実施の形態１に係る搬送装置の動作説明用概略正面図であり、上流側ピニオンのみにキャリアのメインラックが噛合している状態を示している。 同じく動作説明用概略正面図であり、上流側ピニオンにキャリアのメインラックが噛合するとともに、変速ピニオンに乗継用ラックが噛合している状態を示している。 同じく動作説明用概略正面図であり、変速ピニオンのみに乗継用ラックが噛合している状態を示している。 同じく動作説明用概略正面図であり、下流側ピニオンにキャリアのメインラックが噛合するとともに、変速ピニオンに乗継用ラックが噛合している状態を示している。 本発明の実施の形態２に係る搬送装置の動作説明用概略正面図であり、上流側ピニオン及び変速ピニオンにキャリアのメインラックが噛合している状態を示している。 同じく動作説明用概略正面図であり、下流側ピニオン及び変速ピニオンにキャリアのメインラックが噛合している状態を示している。 同じく動作説明用概略正面図であり、キャリアのガイドプレートによりガイドローラが押し下げられて乗継用変速装置が下降し、キャリアのメインラックから変速ピニオンが外れた状態を示している。 同じく動作説明用概略正面図であり、変速ピニオンを元の位置に戻しても変速ピニオンがメインラックに噛合しない位置で、圧縮コイルばねの復元力により乗継用変速装置が元の高さに復帰した状態を示している。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
本明細書において、キャリア１の搬送方向（図中矢印Ｆ参照）に向かって前後左右を定義し、右方から見た図を正面図とする。

［実施の形態１］
＜搬送装置＞
図１の概略平面図に示す本発明の実施の形態１に係る搬送装置は、図２の概略平面図、並びに図３及び図４の前方から見た断面図に示すキャリア１を搬送方向Ｆへ搬送する。
上流側工程Ａの搬送速度はＴＳ１、下流側工程Ｂの搬送速度はＴＳ２であり、ＴＳ１及びＴＳ２は異なる。
上流側工程Ａの搬送ピッチはＴＰ１、下流側工程Ｂの搬送ピッチはＴＰ２であり、ＴＰ１及びＴＰ２は異なる。
上流側工程Ａには、上流側ピニオンＰ１を出力軸に固定した、両入力軸型の直交軸減速機Ｒ１，Ｒ１，…を配設し、直交軸減速機Ｒ１の入力軸には、ラインシャフトＬＳ１，ＬＳ１を連結する。
下流側工程Ｂには、下流側ピニオンＰ２を出力軸に固定した、両入力軸型の直交軸減速機Ｒ２，Ｒ２，…を配設し、直交軸減速機Ｒ２の入力軸には、ラインシャフトＬＳ２，ＬＳ２を連結する。

駆動部Ｄは、ラインシャフトＬＳ２を駆動するものであり、例えば、ギヤドモータ８、駆動連結軸９、及び伝動ギヤ１０により構成する。
ギヤドモータ８の駆動力は、駆動連結軸９を介して、マイターギヤからなる伝動ギヤ１０によりラインシャフトＬＳ２に伝達される。
なお、駆動部Ｄは、複数箇所に設けてもよく、駆動部Ｄで駆動するラインシャフトは、ラインシャフトＬＳ２以外であってもよい。

上流側工程Ａと下流側工程Ｂとの間には、下流側工程Ｂに近接した位置に乗継用変速装置Ｃを備える。
乗継用変速装置Ｃを構成する、乗継用減速機である両入力軸型の乗継用直交軸減速機Ｒ３の出力軸に、変速ピニオンＰ３を連結し、乗継用直交軸減速機Ｒ３の後側（上流側）の入力軸、及び乗継用直交軸減速機Ｒ３の前側（下流側）の入力軸に、ラインシャフトＬＳ２を連結する。
以上の説明における搬送方向に延びるラインシャフトは、複数のピニオンを機械的に連結する機械的連結手段であり、前記機械的連結手段は、タイミングベルト等のラインシャフト以外による構成であってもよい。

図１の概略平面図及び図１４の概略正面図に示すように、上流側工程Ａと下流側工程Ｂとの間のラインシャフトの変速は、変速機Ｅにより行う。
変速機Ｅは、例えば、タイミングプーリ７Ａ及び７Ｂ、並びにタイミングプーリ７Ａ及び７Ｂに架け渡したタイミングベルト７Ｃにより構成され、タイミングプーリ７Ａ，７Ｂの径を変えることにより増速又は減速できる。
なお、変速機Ｅをギヤ列で構成してもよい。
また、変速機Ｅを設ける位置は、図１及び図１４のような上流側ピニオンＰ１と変速ピニオンＰ３の間に限定されるものではなく、変速ピニオンＰ３と下流側ピニオンＰ２の間であってもよい。

＜キャリア＞
図２の概略平面図及び図３の前方から見た断面図に示すように、キャリア１の左右のトロリーローラ２，２，…は、ガイドレールＧＲ１，ＧＲ１に係合し、キャリア１の左右のキャリア走行車輪３，３，…はガイドレールＧＲ２，ＧＲ２に係合する。
よって、図示しない搬送物を支持したキャリア１は、軌道であるガイドレールＧＲ１，ＧＲ２に沿って図１及び図２に示す搬送方向Ｆに移動できる。
なお、キャリア１の安定、及び後述するラックアンドピニオン機構の確実な係合のためには、キャリア走行車輪３，３，…でキャリア１の荷重を受ける必要がある。

キャリア１は、搬送方向Ｆに延びる、ラック歯を有するメインラックＭＲと、メインラックＭＲと平行に、搬送方向Ｆに直交する水平方向である左方に離間した位置に、メインラックＭＲのラック歯とモジュールが等しいラック歯を有する乗継用ラックＴＲを備える。
乗継用ラックＴＲは、その前端（下流側端）の前後方向位置がメインラックＭＲの前端（下流側端）の前後方向位置と同じであり、乗継用ラックＴＲの前端から後方へ（上流側へ）延びる所定の長さを有する。

キャリア１のメインラックＭＲには、図１の概略平面図及び図３の前方から見た断面図に示す上流側ピニオンＰ１又は下流側ピニオンＰ２が噛合し、乗継用ラックＴＲには、図１の概略平面図及び図４の前方から見た断面図に示す変速ピニオンＰ３が噛合する。
キャリア１のメインラックＭＲに噛合する全てのピニオンＰ１，Ｐ１，…及びＰ２，Ｐ２，…の円ピッチは等しく、搬送ピッチＴＰ１，ＴＰ２を前記円ピッチの整数倍にする。
それにより、メインラックＭＲに噛合する全てのピニオンＰ１，Ｐ１，…及びＰ２，Ｐ２，…の歯の位相（歯の回転位置）がサイクル停止時において同じになる。
よって、ピニオンＰ１，Ｐ１，…及びＰ２，Ｐ２，…の歯の位相が合っているかどうかの確認を、ピニオン間に歯の位相検査ゲージをあてがう作業により容易に行うことができる。

＜上流側工程の直交軸減速機まわりの詳細＞
図５の要部拡大正面図及び図６の要部拡大平面図に示すように、上流側工程Ａの直交軸減速機Ｒ１は、両入力型であり、例えばウォーム減速機である。
前後方向軸まわりに回転する後側（上流側）の入力軸４Ａ及び前後方向軸まわりに回転する前側（下流側）の入力軸４ＢにラインシャフトＬＳ１，ＬＳ１を連結し、左右方向軸まわりに回転する左方へ突出する出力軸４Ｃに上流側ピニオンＰ１を固定する。

＜下流側工程の直交軸減速機まわりの詳細＞
図７の要部拡大正面図及び図８の要部拡大平面図に示すように、下流側工程Ｂの直交軸減速機Ｒ２は、両入力型であり、例えばウォーム減速機である。
前後方向軸まわりに回転する後側（上流側）の入力軸５Ａ及び前後方向軸まわりに回転する前側（下流側）の入力軸５ＢにラインシャフトＬＳ２，ＬＳ２を連結し、左右方向軸まわりに回転する左方へ突出する出力軸５Ｃに下流側ピニオンＰ２を固定する。

＜乗継用直交軸減速機まわりの詳細＞
図９の要部拡大正面図及び図１０の要部拡大平面図に示すように、乗継用変速装置Ｃを構成する乗継用直交軸減速機Ｒ３は、両入力軸・両出力軸型であり、例えばウォーム減速機である。
前後方向軸まわりに回転する後側（上流側）の入力軸６ＡにラインシャフトＬＳ２を連結し、前後方向軸まわりに回転する前側（下流側）の入力軸６ＢにラインシャフトＬＳ２を連結する。

左右方向軸まわりに回転する右方へ突出する出力軸６Ｃに第１スパーギヤ１２Ａを固定し、第１スパーギヤ１２Ａに噛合する第２スパーギヤ１２Ｂを、出力軸６Ｃと平行な左右方向の支軸１３の一端１３Ａ部側に固定し、支軸１３の他端１３Ｂ部側に入力側非円形ギヤ１１Ａを固定する。
入力側非円形ギヤ１１Ａには出力側非円形ギヤ１１Ｂが噛合し、出力側非円形ギヤ１１Ｂと同軸に、変速ピニオンＰ３を出力側非円形ギヤ１１Ｂに固定する。
乗継用直交軸減速機Ｒ３の左右方向軸まわりに回転する左方へ突出する出力軸６Ｄは、軸受１４を介して、出力側非円形ギヤ１１Ｂ及び変速ピニオンＰ３を支持する。

＜非円形ギヤの詳細＞
変速ピニオンＰ３を機械的に変速する機械式変速機構である一対の非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂの概略正面図を図１１に示す。
入力側非円形ギヤ１１Ａ及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの歯数は等しく、ギヤ軸１３，６Ｄは互いに平行であり、軸間距離は一定である。
入力側非円形ギヤ１１Ａは、乗継用直交軸減速機Ｒ３の一定速度で回転する出力軸６Ｃに連結されているので、一定速度で回転し、出力側非円形ギヤ１１Ｂは不等速で回転する。
所定の搬送ピッチをキャリア１が移動する時間における、入力側非円形ギヤ１１Ａ及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの回転数は整数回になるように設定しており、そのために第１スパーギヤ１２Ａ及び第２スパーギヤ１２Ｂのギヤ連結部により、必要に応じて増速又は減速を行う。
所定の搬送ピッチをキャリア１が移動する時間における、入力側非円形ギヤ１１Ａ及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの回転数を整数回になるように設定する理由は、変速ピニオンＰ３の特定の歯に乗継用ラックＴＲが噛み合うようにするため、つまり変速ピニオンＰ３の速度が上流側ピニオンＰ１と同速となる、変速ピニオンＰ３の特定の歯に、乗継用ラックＴＲが噛み合うようにするためである。

一対の非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂは、その出力側非円形ギヤ１１Ｂが変速ピニオンＰ３と一体であるので、キャリア１の移動に伴って変速ピニオンＰ３が以下のように変速するように、非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂの速比を設定する。
（１）変速ピニオンＰ３を、メインラックＭＲに噛合している上流側ピニオンＰ１と同速で乗継用ラックＴＲに噛合させる。なお、変速ピニオンＰ３の速度は、変速ピニオンＰ３が乗継用ラックＴＲに噛合する前から上流側ピニオンＰ１と同速にする。
（２）メインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けるまで、変速ピニオンＰ３を上流側ピニオンＰ１と同速に維持する。
（３）メインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に噛合する前に、変速ピニオンＰ３を下流側ピニオンＰ２と同速にする。
（４）乗継用ラックＴＲが変速ピニオンＰ３から抜けるまで、変速ピニオンＰ３を下流側ピニオンＰ２と同速に維持する。なお、変速ピニオンＰ３の速度は、変速ピニオンＰ３と乗継用ラックＴＲの噛合が外れた直後は、下流側ピニオンＰ２と同速のままにする。

非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂの前記速比の設定には、変速ピニオンＰ３及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの平均回転速度を、上流側ピニオンＰ１の回転速度と下流側ピニオンＰ２の回転速度の中間速度又は前記中間速度に極力近い速度にする必要がある。このような速度調整は、第１スパーギヤ１２Ａ及び第２スパーギヤ１２Ｂのギヤ連結部を利用して容易に行うことができる。

変速ピニオンＰ３及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの平均回転速度を、上流側ピニオンＰ１の回転速度と下流側ピニオンＰ２の回転速度の中間速度又は前記中間速度に極力近い速度にする必要がある理由について、図１２及び図１３の模式図を参照して説明する。

図１２の模式図に示すように、上流側ピニオンＰ１の回転速度を高速（＝６）とし、下流側ピニオンＰ２の回転速度を低速（＝２）とし、入力側非円形ギヤ１１Ａの回転速度を中速（＝４）とする。
一対の非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂは、その構造上、入力側非円形ギヤ１１Ａの回転角度が０°あたりが最低減速比（増速）、１８０°あたりが最高減速比（減速）、９０°と２７０°あたりが減速比1（減速無し）になる。
そのうち、変速区間で使用しているのは０°から１８０°あたりになる。

入力側非円形ギヤ１１Ａは中速（＝４）であるので、入力側非円形ギヤ１１Ａの回転角度が０°あたりの増速で、出力側非円形ギヤ１１Ｂと同速の変速ピニオンＰ３が上流側ピニオンＰ１の回転速度（＝６）と同期して乗継ぐ。そして、入力側非円形ギヤ１１Ａの回転角度が９０°あたりで出力側非円形ギヤ１１Ｂ及び変速ピニオンＰ３は中速（＝４）になり、入力側非円形ギヤ１１Ａの回転角度が１８０°あたりで出力側非円形ギヤ１１Ｂ及び変速ピニオンＰ３は低速（＝２）になり、下流側ピニオンＰ２の回転速度（＝２）と同期する。つまり、変速ピニオンＰ３の約１／２回転で変速している。

第１スパーギヤ１２Ａ及び第２スパーギヤ１２Ｂのギヤ連結部による速度調整（本例の場合は増速）がない場合は、図１３の模式図に示すように入力側非円形ギヤ１１Ａは、低速（＝２）になることから、下流側ピニオンＰ２と同期するのは、入力側非円形ギヤ１１Ａの回転角度が９０°あたりとなるので、変速ピニオンＰ３の約１／４回転で変速することになる。
非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂの歯数から、変速ピニオンＰ３の約１／４回転で変速するのは、図１２のように変速ピニオンＰ３の約１／２回転で変速するのと比較して、変速に利用できる変速ピニオンＰ３の歯数が少ないので、滑らかに変速（減速または増速）することができない。

＜搬送装置の動作＞
図１４ないし図１７の動作説明用概略正面図を参照する。
図１４のようにキャリア１のメインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１のみに噛合している状態では、上流側ピニオンＰ１により駆動されたキャリア１は、所定の搬送速度ＴＳ１及び搬送ピッチＴＰ１で上流側工程Ａを搬送方向Ｆへ移動する。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動して上流側工程Ａと下流側工程Ｂとの間に配置された乗継用変速装置Ｃの変速ピニオンＰ３が乗継用ラックＴＲに噛合する際には、変速ピニオンＰ３が乗継用ラックＴＲに噛合する前から、変速ピニオンＰ３は上流側ピニオンＰ１と同速になる。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動した状態では、図１５のように、キャリア１のメインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１に噛合しているとともに、キャリア１の乗継用ラックＴＲが変速ピニオンＰ３に噛合している。そして、メインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けるまで、変速ピニオンＰ３を上流側ピニオンＰ１と同速に維持する。

キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動してメインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けた後は、図１６のように乗継用ラックＴＲに噛合している変速ピニオンＰ３によりキャリア１を駆動する。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動してメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に噛合する前に、変速ピニオンＰ３は下流側ピニオンＰ２と同速になる。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動した状態では、図１７のように、キャリア１のメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に噛合しているとともに、キャリア１の乗継用ラックＴＲが変速ピニオンＰ３に噛合している。そして、乗継用ラックＴＲが変速ピニオンＰ３から抜けるまで、変速ピニオンＰ３を下流側ピニオンＰ２と同速に維持する。変速ピニオンＰ３の速度は、変速ピニオンＰ３と乗継用ラックＴＲの噛合が外れた直後は、下流側ピニオンＰ２と同速のままである。

図１７に示す状態からキャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動して乗継用ラックＴＲが変速ピニオンＰ３から抜けると、キャリア１のメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２のみに噛合するので、下流側ピニオンＰ２により駆動されたキャリア１は、所定の搬送速度ＴＳ２及び搬送ピッチＴＰ２で下流側工程Ｂを搬送方向Ｆへ移動する。

＜作用効果＞
以上のような搬送装置の構成によれば、キャリア１の搬送速度ＴＳ１，ＴＳ２及び搬送ピッチＴＰ１，ＴＰ２が異なる上流側工程Ａと下流側工程Ｂの間に備えた乗継用変速装置Ｃが、キャリア１の移動に伴って、変速ピニオンＰ３を、メインラックＭＲに噛合している上流側ピニオンＰ１と同速で乗継用ラックＴＲに噛合させ、メインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けるまで、変速ピニオンＰ３を上流側ピニオンＰ１と同速に維持し、メインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けた後は、乗継用ラックＴＲに噛合している変速ピニオンＰ３によりキャリア１を駆動し、メインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に噛合する前に、変速ピニオンＰ３を下流側ピニオンＰ２と同速にし、変速ピニオンＰ３が乗継用ラックＴＲから抜けるまで変速ピニオンＰ３を下流側ピニオンＰ２と同速に維持する。

したがって、キャリア１の搬送速度ＴＳ１，ＴＳ２及び搬送ピッチＴＰ１，ＴＰ２が異なる上流側工程Ａと下流側工程Ｂの間で、異なる速度の上流側ピニオンＰ１から下流側ピニオンＰ２へキャリア１をスムーズに乗り継がせることができる。
その上、キャリア１のメインラックＭＲと搬送路の所定位置に配設したピニオンＰ１，Ｐ１，…及びＰ２，Ｐ２，…によるラックアンドピニオン機構で搬送装置を構成しながら、メインラックＭＲとピニオンＰ１，Ｐ１，…及びＰ２，Ｐ２，…の歯合わせを常時正確に行って、上流側工程Ａから下流側工程Ｂへキャリア１，１，…を搬送できるので、搬送ピッチＴＰ１，ＴＰ２を安定かつ確実に所定の精度内にすることができる。
よって、産業用ロボットが作業を行う工程においても、ティーチングプレイバックで動作する産業用ロボットと、作業対象である搬送物との相対位置がずれないので、産業用ロボットにより所要の作業を確実に行うことができる。
その上さらに、産業用ロボットのティーチング作業を繰り返し行う時（例えば搬送物を１サイクル分送った後に元の位置に戻すという作業を行う時）、つまり逆転運転時においても、作業対象である搬送物との相対位置がずれることはない。
その上、不等速に回転する変速ピニオンＰ３の変速に一対の非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂを用いていることから、機構が簡潔で信頼性が高くなるとともに小形化が可能になる。

その上、下流側工程ＢのラインシャフトＬＳ２又は上流側工程ＡのラインシャフトＬＳ１が入力軸６Ａ，６Ｂに連結された乗継用直交軸減速機Ｒ３の出力により、非円形ギヤの入力側非円形ギヤ１１Ａを定速で回転させることから、ラインシャフト（例えばＬＳ２）を駆動する駆動部Ｄの動力で乗継用変速装置Ｃを駆動できるので、乗継用変速装置Ｃを個別に駆動する駆動装置が不要になる。
その上さらに、入力側非円形ギヤ１１Ａ及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの歯数を等しくするとともに、搬送ピッチＴＰ１，ＴＰ２をキャリア１が移動する時間における、入力側非円形ギヤ１１Ａ及び出力側非円形ギヤ１１Ｂの回転数を整数回としてなるので、ラインシャフトを駆動する駆動部Ｄの動力で乗継用直交軸減速機Ｒ３を駆動しながら、搬送ピッチＴＰ１ごとに乗継用変速装置Ｃに連続して進入するキャリア１，１，…を、出力側非円形ギヤ１１Ｂと一体で回転する変速ピニオンＰ３により下流側工程Ｂへ確実に搬送することができる。

次に、キャリア１に乗継用ラックＴＲを備える実施の形態１の構成に対し、キャリア１に乗継用ラックＴＲを備えずに、メインラックＭＲのみを備えながら、実施の形態１と同様の動作を行う構成について説明する。

［実施の形態２］
図１８ないし図２１に示す実施の形態２に係る搬送装置の動作説明用概略正面図において、実施の形態１の図１ないし図１７と同一符号は同一又は相当する部品又は部分等を示しているので、以下において実施の形態１との相違点を中心に説明する。
なお、図１８ないし図２１において、ガイドレールＧＲ１及びＧＲ２は省略している。

＜キャリア＞
図１８ないし図２１に示すキャリア１は、実施の形態１と同じメインラックＭＲを有するが、実施の形態１の乗継用ラックＴＲは無く、前端部に前上がり傾斜面１８Ａを、後端部に後上がり傾斜面１８Ｂを有するガイドプレート１８を備える。

＜乗継用直交軸減速機まわりの詳細＞
乗継用変速装置Ｃは実施の形態１と同様の構成であるが、変速ピニオンＰ３はキャリア１のメインラックＭＲに噛合する。
乗継用変速装置Ｃは、直動ガイド１５により上下方向へスライド可能に支持され、圧縮コイルばね１６により弾性支持されるとともに、キャリア１のガイドプレート１８により操作されるガイドローラ１９を備える。
図２０のようにガイドローラ１９がガイドプレート１８により操作されて乗継用変速装置Ｃが下方へ押し下げられた際の偏位は、偏芯許容等速カップリングである例えばシュミットカップリング１７により許容される。シュミットカップリング１７により、シュミットカップリング１７の前後のラインシャフトＬＳ２，ＬＳ２の同速回転は維持される。

＜搬送装置の動作＞
図１８ないし図２１の動作説明用概略正面図を参照する。
キャリア１が搬送方向Ｆへ移動して上流側工程Ａと下流側工程Ｂとの間に配置された乗継用変速装置Ｃの変速ピニオンＰ３がメインラックＭＲに噛合する際には、変速ピニオンＰ３がメインラックＭＲに噛合する前から、変速ピニオンＰ３は上流側ピニオンＰ１と同速になっており、図１８のように、メインラックＭＲには同速である上流側ピニオンＰ１及び変速ピニオンＰ３が噛合する。

そして、メインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けるまで、変速ピニオンＰ３を上流側ピニオンＰ１と同速に維持し、キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動してメインラックＭＲが上流側ピニオンＰ１から抜けた後は、メインラックＭＲに噛合している変速ピニオンＰ３によりキャリア１を駆動する。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動してメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に噛合する前に、変速ピニオンＰ３は下流側ピニオンＰ２と同速になる。

キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動してメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に噛合した図１９に示す状態では、キャリア１のガイドプレート１８の前端の前上がり傾斜面１８Ａが乗継用変速装置Ｃのガイドローラ１９に当接する。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動すると、図２０のようにキャリア１のガイドプレート１８によりガイドローラ１９が押し下げられ、乗継用変速装置Ｃが圧縮コイルばね１６を縮めるように下降するので、キャリア１のメインラックＭＲから変速ピニオンＰ３が外れた状態になる。変速ピニオンＰ３の速度は、変速ピニオンＰ３とメインラックＭＲの噛合が外れた直後は、下流側ピニオンＰ２と同速のままである。
メインラックＭＲから変速ピニオンＰ３が外れた状態では、キャリア１のメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２のみに噛合するので、下流側ピニオンＰ２により駆動されたキャリア１は、所定の搬送速度ＴＳ２及び搬送ピッチＴＰ２で下流側工程Ｂを搬送方向Ｆへ移動する。

キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動した際には、ガイドプレート１８の下面に沿ってガイドローラ１９が転動し、キャリア１のメインラックＭＲから変速ピニオンＰ３が外れた状態が保持される。
キャリア１がさらに搬送方向Ｆへ移動し、図２１のように変速ピニオンＰ３を元の位置に戻しても変速ピニオンＰ３がメインラックＭＲに噛合しない位置で、ガイドローラ１９はガイドプレート１８の後端の後上がり傾斜面１８Ｂに沿った後にガイドプレート１８から離れる。それにより、乗継用変速装置Ｃは圧縮コイルばね１６の復元力により元の高さ（例えば図１８参照）に復帰する。

以上のとおり、実施の形態２では、キャリア１のメインラックＭＲが下流側ピニオンＰ２に乗り継いだ後にメインラックＭＲから変速ピニオンＰ３を外すように乗継用変速装置Ｃを偏位させ、キャリア１が搬送方向へ移動して変速ピニオンＰ３を元の位置に戻しても変速ピニオンＰ３がメインラックＭＲに噛合しない状態で乗継用変速装置Ｃを元の位置に戻す機構を設けている。

［実施の形態３］
キャリア１に乗継用ラックＴＲを備えずに、メインラックＭＲのみを備えながら、実施の形態１と同様の動作を行う構成として、実施の形態２の構成以外に、出力側非円形ギヤ１１Ｂと変速ピニオンＰ３との間に増速機を追加する構成を採用してもよい。
この増速機は、非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂが１回転しないうちに、メインラックＭＲに噛合する変速ピニオンＰ３によってメインラックＭＲの全長を駆動するためのものである。
すなわち、下流側工程Ｂの搬送ピッチＴＰ２の間に非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂは整数回回転し、非円形ギヤ１１Ａ，１１Ｂの１回転で、メインラックＭＲの搬送方向Ｆの長さに加え、さらにプラスアルファの長さの駆動ができるように設定する。

出力側非円形ギヤ１１Ｂは、１回転で、以下の（ａ）ないし（ｅ）のように変速し、メインラックＭＲと変速ピニオンＰ３が噛み合っている間に許されるのは、（ａ）ないし（ｃ）の間だけである。よって、前記プラスアルファの長さは、以下の（ｄ）及び（ｅ）の間に相当する。

（ａ）上流側ピニオンＰ１の速度
（ｂ）減速又は加速
（ｃ）下流側ピニオンＰ２の速度
（ｄ）加速又は減速
（ｅ）上流側ピニオンＰ１の速度

＜作用効果＞
以上のような実施の形態２及び３のような構成であっても、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

以上の説明においては、変速ピニオンを機械的に変速する機械式変速機構として一対の非円形ギヤを用いる例を示したが、変速ピニオンを機械的に変速する機械式変速機構は、一対の非円形ギヤに限定されるものではない。変速ピニオンを機械的に変速する機械式変速機構として、一対の非円形ギヤに代えて、例えば、一定速度で回転する円筒カムの外周溝に沿って従動子が移動するカム機構による不等速往復運動を変速ピニオンに伝える、すべりの発生しない機械式変速機構を用いてもよい。
以上の実施の形態の記載はすべてすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ キャリア
２ トロリーローラ
３ キャリア走行車輪
４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ 入力軸
４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，６Ｄ 出力軸
７Ａ，７Ｂ タイミングプーリ
７Ｃ タイミングベルト
８ ギヤドモータ
９ 駆動連結軸
１０ 伝動ギヤ
１１Ａ 入力側非円形ギヤ
１１Ｂ 出力側非円形ギヤ
１２Ａ 第１スパーギヤ
１２Ｂ 第２スパーギヤ
１３ 支軸
１３Ａ 一端
１３Ｂ 他端
１４ 軸受
１５ 直動ガイド
１６ 圧縮コイルばね
１７ シュミットカップリング（偏芯許容等速カップリング）
１８ ガイドプレート
１８Ａ 前上がり傾斜面
１８Ｂ 後上がり傾斜面
１９ ガイドローラ
Ａ 上流側工程
Ｂ 下流側工程
Ｃ 乗継用変速装置
Ｄ 駆動部
Ｅ 変速機
Ｆ 搬送方向
ＧＲ１，ＧＲ２ ガイドレール（軌道）
ＬＳ１ 上流側工程のラインシャフト
ＬＳ２ 下流側工程のラインシャフト
ＭＲ メインラック
Ｐ１ 上流側ピニオン
Ｐ２ 下流側ピニオン
Ｐ３ 変速ピニオン
Ｒ１，Ｒ２ 両入力軸型の直交軸減速機
Ｒ３ 両入力軸・両出力軸型の直交軸減速機（乗継用直交軸減速機）
ＴＰ１，ＴＰ２ 搬送ピッチ
ＴＲ 乗継用ラック
ＴＳ１，ＴＳ２ 搬送速度

Claims (6)

1. 軌道に沿って搬送方向に移動可能な、搬送物を支持したキャリアと、
   前記キャリアに設けた、搬送方向に延びる、ラック歯を有するラックと、
   前記ラックに噛合する、前記軌道に沿って配設した複数のピニオンと、
   前記複数のピニオンを連結する、搬送方向に延びる機械的連結手段と、
   前記機械的連結手段を駆動する駆動部とを備え、
   前記キャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる工程を含む生産ラインに用いる搬送装置であって、
   前記機械的連結手段は、前記キャリアの搬送速度及び搬送ピッチが異なる上流側工程と下流側工程との間で変速機を介して変速され、
   前記上流側工程と前記下流側工程との間に乗継用変速装置を備え、
   前記乗継用変速装置は、前記上流側工程の前記機械的連結手段又は前記下流側工程の前記機械的連結手段に連結され、
   前記乗継用変速装置は、
   前記キャリアの移動中に変速する変速ピニオンと、
   前記変速ピニオンを機械的に変速する機械式変速機構とを備え、
   前記上流側工程では、
   前記ピニオンである上流側ピニオンに前記ラックを噛合させて前記キャリアを移動させ、
   前記下流側工程では、
   前記ピニオンである下流側ピニオンに前記ラックを噛合させて前記キャリアを移動させ、
   前記上流側工程と前記下流側工程との間では、
   前記乗継用変速装置の前記機械式変速機構により変速する前記変速ピニオンを、
   前記キャリアに設けた前記ラック、又は前記キャリアに設けた、前記ラックとは別の乗継用ラックに噛合させ、
   前記変速ピニオンの前記ラック又は前記乗継用ラックへの噛合開始から噛合終了までの間に、
   前記変速ピニオンの速度を、
   前記上流側ピニオンの速度から前記下流側ピニオンの速度へ変化させて、前記キャリアを移動させることを特徴とする、
   搬送装置。
2. 前記機械式変速機構として、入力側非円形ギヤ及び出力側非円形ギヤである一対の非円形ギヤを用いる、
   請求項１記載の搬送装置。
3. 前記入力側非円形ギヤと前記上流側工程の前記機械的連結手段又は前記下流側工程の前記機械的連結手段との間に、増速又は減速を行う連結部を備えてなる、
   請求項２記載の搬送装置。
4. 前記キャリアは、
   前記ラックと平行に、搬送方向に直交する水平方向に離間した位置に、ラック歯を有する所定の長さの前記乗継用ラックを備え、
   前記乗継用変速装置は、前記キャリアの移動に伴って、
   前記変速ピニオンを、前記ラックに噛合している前記上流側ピニオンと同速で前記乗継用ラックに噛合させ、
   前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けるまで、前記変速ピニオンを前記上流側ピニオンと同速に維持し、
   前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けた後は、前記乗継用ラックに噛合している前記変速ピニオンにより前記キャリアを駆動し、
   前記ラックが前記下流側ピニオンに噛合する前に、前記変速ピニオンを前記下流側ピニオンと同速にし、
   前記乗継用ラックが前記変速ピニオンから抜けるまで、前記変速ピニオンを前記下流側ピニオンと同速に維持する、
   請求項１～３の何れか１項に記載の搬送装置。
5. 前記キャリアには、前記乗継用ラックが無く、
   前記乗継用変速装置は、前記キャリアの移動に伴って、
   前記変速ピニオンを、前記ラックに噛合している前記上流側ピニオンと同速で前記ラックに噛合させ、
   前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けるまで、前記変速ピニオンを前記上流側ピニオンと同速に維持し、
   前記ラックが前記上流側ピニオンから抜けた後は、前記ラックに噛合している前記変速ピニオンにより前記キャリアを駆動し、
   前記ラックが前記下流側ピニオンに噛合する前に、前記変速ピニオンを前記下流側ピニオンと同速にし、
   前記ラックが前記下流側ピニオンに乗り継いだ後に前記ラックから前記変速ピニオンを外すように前記乗継用変速装置を偏位させ、前記キャリアが搬送方向へ移動して前記変速ピニオンを元の位置に戻しても前記変速ピニオンが前記ラックに噛合しない状態で前記乗継用変速装置を元の位置に戻す機構を備える、
   請求項１～３の何れか１項に記載の搬送装置。
6. 前記キャリアには、前記乗継用ラックが無く、
   前記出力側非円形ギヤと前記変速ピニオンとの間に増速機を設け、
   前記増速機の増速比を、前記一対の非円形ギヤが１回転しないうちに、前記ラックに噛合する前記変速ピニオンによって前記ラックの全長を駆動するように設定してなる、
   請求項２に記載の搬送装置。
   

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