JP7453568B2 - 搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、搬送台車等の移動体をラックアンドピニオン方式によって移動させる搬送システムに関する。

搬送台車等の移動体を搬送する搬送システムでは、ラックアンドピニオン方式により搬送台車を水平な状態を保ちつつ垂直搬送させるとともに所定のレベル位置において水平に延びる走行レールに沿って水平搬送させる構成のものが知られている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の搬送システムは、ラックが鉛直方向に延びるように配置されるとともにラックに係合するピニオンギアが搬送台車に設けられ、ピニオンギアを回転駆動することで搬送台車がラックに沿って垂直搬送されるよう構成されている。また、ピニオンギアのラックに対する係合を解除してピニオンギアを搬送経路上から離脱させることで、水平方向に延びる走行レールに沿って搬送台車が水平搬送可能となっている。

このようなラックアンドピニオン方式を適用した搬送システムでは、ピニオンギアの回転を無理なく滑らかにするために、ラック歯とピニオン歯との間にバックラッシ（隙間または遊び）を意図的に設けることが必要である。この理由は、バックラッシが無ければ、ラック歯とピニオン歯とが干渉してしまい、ピニオンギアを回転させることができなくなるためである。バックラッシ分の隙間は、例えば０．１～０．２ｍｍの範囲内で設定される。

特許第６８９６０３４号公報

而して、ラック歯とピニオン歯の位相にズレがあると、ラック歯とピニオン歯との噛み合いが悪くなり騒音や振動の発生原因となるとともに装置の寿命を短くさせてしまう可能性があり、搬送台車の走行に悪影響を及ぼすことになる。
搬送台車を垂直搬送及び水平搬送させる特許文献１に記載の搬送システムにあっては、搬送台車を水平搬送してピニオンギアをラックに対して係合させる。このとき、ピニオン歯の位相がラック歯とのバックラッシ分の隙間の範囲内に入っていないと、ピニオンギアをラックに対して係合させることができない。従って、ピニオンギアのラックに対する高精度な位相合わせが必要となり、ピニオンギアの正確な回転方向の位置を認識するためにシステム及び構造の複雑化するという問題があった。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、簡単な構成で、装置据え付けや調整を短時間で実施可能であるとともに、衝撃、振動、騒音等を抑制して移動体の安定搬送が可能である搬送システムを提供することを目的とする。

本発明は、搬送経路に沿って延びるラックに係合するピニオンギアを移動体に設け、前記ピニオンギアを回転駆動することで前記移動体を前記搬送経路に沿って移動させる搬送システムであって、前記ラックは、前記搬送経路上において所定ピッチで並ぶ固定ラック歯を有する固定部と、前記搬送経路の一部領域における固定ラック歯に替えて前記搬送経路上に位置される可動ラック歯を有する可動部とを備え、前記可動ラック歯は、前記ピニオンギアにおけるピニオン歯が前記可動ラック歯に対し前記可動ラック歯の歯幅方向または歯たけ方向から係合離脱可能となるように、前記搬送経路に沿った方向に移動可能に構成することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に記載の搬送システムによれば、搬送経路上に配置される固定ラック歯の一部を可動ラック歯に置き換えるだけでよいので、構成が簡単であり、可動ラック歯が搬送経路に沿った方向に移動可能に設けられることで、ピニオンギアはラックにおける可動部に対して可動ラック歯の歯幅方向及び歯たけ方向のいずれの方向からも係合離脱可能となるとともに、ピニオンギアにおけるピニオン歯のラック歯に対する位相合わせの許容値に裕度ができる。ピニオン歯のラック歯に対する位相合わせの許容値に裕度ができることで、装置据え付けや調整を短時間で実施可能となるとともに、ピニオンギアをティーチングレスでラックに係合させることが可能となる。

本請求項２に記載の構成によれば、ピニオンギアが可動部を通過するときには可動部が移動限界位置側に押し付けられて可動ラック歯と固定ラック歯との位相が一致した状態に保持されることで、ピニオンギアが可動部を通過するときも引っ掛かりがなく、衝撃、振動、騒音等を抑制して移動体をスムーズに安定して搬送することが可能となる。
本請求項３に記載の構成によれば、可動部の動作時に固定部と干渉することがないので、可動部の動作が阻害されることがなく、ピニオンギアの可動部に対する係合離脱を確実に行うことができる。
本請求項４に記載の構成によれば、可動部の動作時に固定部と干渉することを確実に防止することができる。
本請求項５に記載の構成によれば、ピニオンギアをラックに係合させて搬送経路上に位置させるときに、ピニオンギアにおけるピニオン歯を可動部における可動ラック歯間の歯溝に良好に進入させることができてピニオンギアをラックの可動部に容易に係合させることが可能となる。
本請求項６に記載の構成によれば、可動ラック歯の固定ラック歯に対する位相合わせが容易となる。
本請求項７に記載の構成によれば、重力を利用して可動部を移動限界位置に保持することが可能であり、装置構造の簡素化を図ることができる。

本発明の搬送システムの一例における構成を概略的に示す斜視図である。 ラックの一部構成の概略をピニオンギアと共に示す斜視図である。 ラックの一部構成の概略を示すラック歯の歯たけ方向から見た模式図である。 ピニオンギアが可動部を下方から上方に向かって通過するときの状態を概略的に示す模式図である。 ピニオンギアが可動部を上方から下方に向かって通過するときの状態を概略的に示す模式図である。 ピニオンギアのラックからの離脱動作を概略的に示す模式図である。 ピニオンギアがラックから離脱されたときの可動部の状態を概略的に示す模式図である。 ピニオンギアのラックに対する再係合動作を概略的に示す模式図である。 ピニオンギアが可動部に再係合されたときの可動部の状態を概略的に示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係る搬送システムについて、図面に基づいて説明する。ここでは、説明の便宜上、図１に示すように、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義して、各部の構造を説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る搬送システム１００は、移動体１２０としての搬送台車をＺ方向に延びる垂直搬送経路に沿って搬送する垂直搬送部１０１及び搬送台車をＺ方向における所定のレベル位置においてＹ方向に延びる水平搬送経路に沿って搬送する水平搬送部１０５を有する。

垂直搬送部１０１は、Ｘ方向に離間した位置において垂直搬送経路に沿って延びるように対向して配置された一対の支持レール１０２を備える。各々の支持レール１０２には、例えば略角柱形状に形成されＸＺ平面に沿った一面にラック歯が設けられたラック１１０がＺ方向に延びるように固定されている。
水平搬送部１０５は、支持レール１０２の各々におけるＺ方向の所定のレベル位置においてＹ方向に水平に延びるよう固定された走行レール１０６を備える。

搬送台車の両側には、適宜の駆動源により正転逆転可能に回転駆動されラック１１０に係合するピニオンギア１２１がその回転軸がＸ方向に延びるように設けられていると共に、支持レール１０２に沿って走行するガイドローラ１２５がピニオンギア１２１の上方に設けられている。図１における１２６は、正転逆転可能に回転駆動され搬送台車を水平搬送するための車輪であって、Ｘ方向に進退移動可能に設けられている。
ピニオンギア１２１及びガイドローラ１２５は、Ｘ方向に進退移動可能に設けられており、ピニオンギア１２１が搬送台車に接近する方向に移動されることでピニオンギア１２１とラック１１０との係合が解除されて垂直搬送経路上から離脱するとともにガイドローラ１２５がＸ方向に沿って搬送台車に接近する方向に移動されることでガイドローラ１２５が支持レール１０２から離脱し、これにより搬送台車の水平搬送が可能となっている。

ラック１１０は、図２及び図３に示すように、垂直搬送経路上においてＺ方向に所定ピッチｐで並ぶＸ方向に延びる複数の固定ラック歯１１２を有する固定部１１１と、垂直搬送経路の一部領域における固定ラック歯に替えて垂直搬送経路上に位置される可動ラック歯１１７を有する可動部１１５とを備える。

固定部１１１は、固定ラック歯が存在しないことで構成された切り欠き部１１４を有し、Ｚ方向に分割された複数の分割固定部により構成されている。図２及び図３には、２つの分割固定部１１１ａ，１１１ｂのみが示してある。切り欠き部１１４は、固定ラック歯が他の領域より歯幅が小さく形成されることで構成されてもよい。
分割固定部１１１ａ，１１１ｂの可動部側端部には、他の領域より固定ラック歯１１２の歯幅が小さく形成された噛合導入部１１３を有し、噛合導入部１１３とＸ方向に隣接する空間部及び切り欠き部１１４によって、可動部１１５が配置される可動部配置空間が形成されている。

可動部１１５は、可動ラック歯１１７が固定部１１１の切り欠き部１１４に位置されるように設けられる。従って、ピニオンギア１２１におけるピニオン歯１２２が可動ラック歯１１７と噛合するときには、ピニオン歯１２２が固定ラック歯１１２と噛合することがなく、可動部１１５の動作時における固定部１１１との干渉をＸ方向（可動ラック歯１１７及び固定ラック歯１１２の歯幅方向）において回避している。

可動部１１５と可動部１１５に対してＺ方向上方側に位置される分割固定部１１１ａとの間には、可動部１１５の可動領域Ｒａを構成する空間が形成されており、可動部１１５は、可動ラック歯１１７が垂直搬送経路に沿った方向に移動可能となるように構成される。
本実施形態では、可動部１１５の可動領域Ｒａは、例えば、可動ラック歯１１７の半ピッチ分１／２ｐに相当する動作量以上の動作量が得られるように構成され、これにより、可動ラック歯１１７と固定ラック歯１１２との歯の位相合わせを確実に行うことができるようになっている。

可動部１１５は、ピニオンギア１２１が係合していない際には、ストッパによって移動限界位置に保持されており、可動ラック歯１１７は、可動部１１５が移動限界位置に保持された状態において固定ラック歯１１２と歯の位相が一致するように構成されている。
本実施形態では、可動部１１５は、自重によりＺ方向下方側へ移動可能に構成され、可動部１１５に対してＺ方向下方側に位置される分割固定部１１１ｂに当接されることで移動限界位置に保持される。従って、分割固定部１１１ｂがストッパとして機能する。また、Ｚ方向上方側への移動は、可動部１１５に対してＺ方向上方側に位置される分割固定部１１ａによって規制される。

本実施形態における可動部１１５は、例えば、ラック１１０の他面側外方に位置されＸ方向に延びる揺動軸部１１６を中心に揺動可能に設けられており、ピニオンギア１２１が可動部１１５に対し可動ラック歯１１７の歯幅方向（Ｘ方向）または歯たけ方向（Ｙ方向）のいずれの方向からも係合離脱可能となっている。

本実施形態に係る搬送システム１００においては、ピニオンギア１２１におけるピニオン歯１２２が可動ラック歯１１７と噛合しているときに、ピニオンギア１２１がＸ方向に沿って搬送台車に接近する方向に移動されることでピニオン歯１２２と可動ラック歯１１７との噛合が解除され垂直搬送経路上からピニオンギア１２１が離脱される。

可動ラック歯１１７には、ピニオンギア１２１を垂直搬送経路上に位置させピニオンギア１２１をラック１１０に再係合させる際にピニオンギア１２１がアクセスされる側の端面における縁部に、例えばチャンファ加工による面取り部１１８が形成されている。
本実施形態では、面取り部１１８は、２つの傾斜面が互いに可動ラック歯１１７のＺ方向中央部で交差する先端形状を有するように構成されているが、ピニオンギア１２１がアクセスされる側から内方に向かってＺ方向下方に傾斜する片流れの先端形状等を有するように構成されていてもよい。
また、ピニオンギア１２１におけるピニオン歯１２２には、ラック１１０に対するアクセス側の端面における縁部に、例えばチャンファ加工による面取り部１２３が形成されている。ピニオンギア１２１における面取り部１２３についても同様であって、面取り部１２３は、２つの傾斜面が互いにピニオン歯１２２のＺ方向中央部で交差する先端形状を有するように構成されていても、ラック１１０に対するアクセス側から内方に向かってＺ方向上方に傾斜する片流れの先端形状等を有するように構成されていてもよい。

この搬送システム１００においては、ピニオンギア１２１を回転駆動することでピニオンギア１２１におけるピニオン歯１２２が固定ラック歯１１２と噛合して搬送台車を垂直搬送させることができる。

ピニオンギア１２１が可動部１１５に対し上方側に位置される分割固定部１１１ａ上を上方から下方に向かって移動しているとき、もしくは、ピニオンギア１２１が可動部１１５に対し下方側に位置される分割固定部１１１ｂ上を下方から上方に向かって移動しているときには、可動部１１５は、自重によるＺ方向下方への移動が分割固定部１１１ｂにより規制されることで移動限界位置に保持され、可動ラック歯１１７と固定ラック歯１１２との歯の位相が一致した状態となっている。このため、分割固定部１１１ａまたは分割固定部１１１ｂから可動部１１５に移行するときには、ピニオン歯１２２の固定ラック歯１１２に対する噛合が解除された後、ピニオン歯１２２は、可動ラック歯１１７に引っ掛かることなく円滑に噛合する。

ピニオン歯１２２が可動ラック歯１１７に噛合しているときには、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ピニオンギア１２１の回転により可動部１１５を分割固定部１１１ｂに押し付ける方向に力がかかるため、ピニオンギア１２１の回転方向に拘わらず、可動部１１５はピニオンギア１２１の回転に伴って動作することなく移動限界位置に保持された状態が維持される。
ピニオンギア１２１の可動ラック歯１１７に対する噛合が解除された後には、可動ラック歯１１７と固定ラック歯１１２との歯の位相が一致しているので、ピニオン歯１２２は、可動部１１５に対しピニオンギア１２１の移動方向前方側の分割固定部１１１ａの固定ラック歯１１２または分割固定部１１１ｂの固定ラック歯１１２に引っ掛かることなく円滑に噛合する。

以上のように、搬送台車が可動部１１５を通過するように垂直搬送されるときには、搬送台車の移動方向に拘わらず、可動部１１５は動作することなく可動ラック歯１１７と固定ラック歯１１２との歯の位相が一致した状態が維持されるので、搬送台車を安定して搬送することが可能である。

搬送台車を水平搬送させるにあたって、ピニオンギア１２１を垂直搬送経路上から離脱させるときには、分割固定部１１１ａ上を上方から下方に向かって移動する、もしくは、分割固定部１１１ｂ上を下方から上方に向かって移動するピニオンギア１２１を、ピニオン歯１２２が可動部１１５に対し上方側の分割固定部１１１ａの端部領域における固定ラック歯１１２と噛合する位置において一旦停止させた後、水平搬送用の車輪１２６をＸ方向に沿って搬送台車から離間する方向に移動させて走行レール１０６の直上に位置させる。このとき、車輪１２６は走行レール１０６から離間した状態にあり、ピニオンギア１２１を搬送台車が下降する方向に回転させることで、ピニオンギア１２１をピニオン歯１２２が可動ラック歯１１７と噛合する位置に移動させるとともに車輪１２６を走行レール１０６に接地させる。車輪１２６が走行レール１０６に接地すると、ピニオンギア１２１にかかっていた搬送台車の負荷が除かれると共に搬送台車の負荷が車輪１２６にかかるようになる。車輪１２６が走行レール１０６に接地した状態において搬送台車が下降する方向にピニオンギア１２１が回転することで、図５Ａに示すように、ピニオンギア１２１の回転によりピニオンギア１２１が下方に移動することなく可動部１１５を揺動させる。

ピニオンギア１２１の回転を停止させた後、ピニオンギア１２１をＸ方向に沿って搬送台車に接近する方向に移動させることで、ピニオン歯１２２と可動ラック歯１１７との噛合を解除してピニオンギア１２１を垂直搬送経路上から離脱させる。このとき、ピニオンギア１２１に対する搬送台車の負荷が除かれているため、ピニオンギア１２１を容易に離脱させることが可能である。ピニオンギア１２１が離脱されると、図５Ｂに示すように、可動部１１５は自重により下方に向かって揺動し、可動部１１５が分割固定部１１１ｂに当接することで移動限界位置に保持される。
また、ピニオンギア１２１の離脱とともにガイドローラ１２５をＸ方向に沿って搬送台車に接近する方向に移動させてガイドローラ１２５を支持レール１０２から離脱させることで、搬送台車を走行レール１０６に沿って水平搬送することが可能となる。

搬送台車の水平搬送後、搬送台車を再度垂直搬送させるにあたって、ピニオンギア１２１を垂直搬送経路上に位置させラック１１０に再係合させるときには、搬送台車を水平搬送してＹ方向においてピニオンギア１２１が可動部１１５に対応する位置で搬送台車を停止させた後、ピニオンギア１２１をＸ方向に沿って搬送台車から離間する方向に移動させることでピニオンギア１２１を可動部１１５に係合させる。このとき、ピニオン歯１２２と可動ラック歯１１７との歯の位相がズレていた場合であっても、図６Ａに示すように、ピニオン歯１２２の端面及び可動ラック歯１１７の端面に面取り部１１８，１２３が形成されていると共に可動部１１５が揺動可能であることから、ピニオンギア１２１をＸ方向に移動させることで、ピニオン歯１２２と可動ラック歯１１７との歯の位相を一致させてピニオン歯１２２を可動ラック歯１１７間の歯溝に容易に進入させることが可能である。
なお、ピニオンギア１２１を可動部１１５に係合させるに際して、ピニオンギア１２１をピニオン歯１２２の半ピッチ分回転させた後、もしくは、ピニオンギア１２１を回転させながらＸ方向に移動させてもよい。この場合には、ピニオン歯１２２と可動ラック歯１１７とを確実に噛合させることができる。可動ラック歯１１７における面取り部１１８及びピニオンギア１２１における面取り部１２３が、例えば片流れの先端形状を有するように構成されているのであれば、このような操作は必要ではない。
また、ピニオン歯１２２の位置をセンシングして係合不可範囲を回避するようにしてもよい。

次いで、図６Ｂに示すように、ピニオン歯１２２と可動ラック歯１１７とを噛合させた状態において、ピニオンギア１２１を搬送台車が上昇する方向に回転させることで、可動部１１５を揺動させて移動限界位置に位置させるとともに搬送台車による負荷がピニオンギア１２１にかかる状態とする。また、ピニオンギア１２１の可動部１１５に対する係合とともにガイドローラ１２５をＸ方向に沿って搬送台車から離間する方向に移動させてガイドローラ１２５を支持レール１０２上に位置させる。
上述のように、可動部１１５が移動限界位置に保持されているときには、可動ラック歯１１７と固定ラック歯１１２との歯の位相が一致していることから、車輪１２６をＸ方向に沿って搬送台車に接近する方向に移動させて車輪１２６を格納した後、ピニオンギア１２１を回転させることで、ピニオン歯１２２を可動部１１５に対しピニオンギア１２１の移動方向前方側の分割固定部１１１ａの固定ラック歯１１２または分割固定部１１１ｂの固定ラック歯１１２に引っ掛かることなく円滑に噛合させて搬送台車を安定して垂直搬送することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
例えば、上記実施形態においては、ピニオンギアを可動部に対し可動ラック歯の歯幅方向から係合離脱させる構成のものについて説明したが、ピニオンギアを可動部に対し可動ラック歯の歯たけ方向から係合離脱させるよう構成されていてもよい。また、ピニオンギアを可動部に対し可動ラック歯の歯幅方向から係合離脱させる構成のものにおいては、ピニオン歯及び可動ラック歯の両方に面取り加工部が設けられている必要はなく、ピニオン歯及び可動ラック歯のいずれか一方に面取り加工部が設けられていればよい。
また、上記実施形態においては、可動部を揺動により移動させる構成のものについて説明したが、可動部は、可動ラック歯が垂直搬送経路に沿った方向に移動可能となるよう構成されていればよく、可動部をＺ方向にスライド移動させる構成とされていてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、ラックの固定部に切り欠き部を設けて可動部の動作時における固定部との干渉を歯幅方向で回避する構成としているが、固定部との干渉を歯幅方向で回避可能であれば、固定部は切欠き部を有さない構成とされていてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、可動部に対してＺ方向下方側に位置される分割固定部がストッパとしても機能するよう構成されているが、可動部が移動限界位置を超えて移動することを禁止するように構成されていれば、適宜のストッパ部材が別個に設けられてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、Ｘ方向に離間した位置において垂直搬送経路に沿って延びるように対向して配置された一対の支持レールの各々にラックが設けられた構成のものについて説明したが、ラックは搬送台車の両側に配置されている必要はなく、搬送台車の一側または搬送台車の背面側中央部に配置された構成とされていてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、搬送台車をラックアンドピニオン方式により垂直搬送する構成のものについて説明したが、搬送台車をラックアンドピニオン方式により水平搬送するように構成されていてもよい。この場合には、可動部が可動ラック歯と固定ラック歯との歯の位相が一致する移動限界位置にバネなどによって押しつけられるようにすればよい。

１００ ・・・ 搬送システム
１０１ ・・・ 垂直搬送部
１０２ ・・・ 支持レール
１０５ ・・・ 水平搬送部
１０６ ・・・ 走行レール
１１０ ・・・ ラック
１１１ ・・・ 固定部
１１１ａ ・・・ 分割固定部
１１１ｂ ・・・ 分割固定部
１１２ ・・・ 固定ラック歯
１１３ ・・・ 噛合導入部
１１４ ・・・ 切り欠き部
１１５ ・・・ 可動部
１１６ ・・・ 揺動軸部
１１７ ・・・ 可動ラック歯
１１８ ・・・ 面取り部
１２０ ・・・ 移動体（搬送台車）
１２１ ・・・ ピニオンギア
１２２ ・・・ ピニオン歯
１２３ ・・・ 面取り部
１２５ ・・・ ガイドローラ
１２６ ・・・ 車輪
Ｒａ ・・・ 可動領域

Claims (7)

1. 搬送経路に沿って延びるラックに係合するピニオンギアを移動体に設け、前記ピニオンギアを回転駆動することで前記移動体を前記搬送経路に沿って移動させる搬送システムであって、
   前記ラックは、前記搬送経路上において所定ピッチで並ぶ固定ラック歯を有する固定部と、前記搬送経路の一部領域における固定ラック歯に替えて前記搬送経路上に位置される可動ラック歯を有する可動部とを備え、
   前記可動ラック歯は、前記ピニオンギアにおけるピニオン歯が前記可動ラック歯に対し前記可動ラック歯の歯幅方向または歯たけ方向から係合離脱可能となるように、前記搬送経路に沿った方向に移動可能に構成されていることを特徴とする搬送システム。
2. 前記可動部は、前記ピニオンギアが係合していない際には移動限界位置に保持されるように構成され、
   前記可動ラック歯は、前記移動限界位置において前記固定ラック歯と歯の位相が一致するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記固定部は、前記ピニオンギアが前記可動部に係合しているときに前記固定ラック歯が前記ピニオン歯に噛合しないように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送システム。
4. 前記ピニオンギアが前記可動部に対し前記可動ラック歯の歯幅方向から係合離脱可能となるように構成され、
   前記固定部は、前記可動部と前記可動ラック歯の歯幅方向に並んだ位置に固定ラック歯の存在しない切り欠き部を有することを特徴とする請求項３に記載の搬送システム。
5. 前記ピニオン歯の端面における縁部及び前記可動ラック歯の端面における縁部の一方または両方に面取り部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の搬送システム。
6. 前記固定部は、前記ピニオンギアが係合していない際に前記可動部を移動限界位置に保持するストッパとしても機能するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の搬送システム。
7. 前記搬送経路が鉛直方向に延びるように構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の搬送システム。

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