JPH10236648A - ビル内搬送設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビルの各階層への荷物の搬出入の効率化。 【解決手段】 励磁コイルが取り付けられた非磁性材料
製リニアチューブからなる搬送ラインと、車輪および永
久磁石がそれぞれ取り付けられた、その胴部に荷物を収
容可能なカプセルとからなるリニアモータ式カプセル型
搬送装置を用いて荷物をビルに搬出入する。ビルの各階
層ごとに行き先が決められたカプセルの各々に、各階層
行きのカプセル専用に設けられた移載装置７ａ、７ｂま
たは７ｃでカプセルに荷物入りケース４を載せる。リニ
アモータで駆動する各階層用の複数のカプセルが上層用
から順にビルに向けて搬送ライン１３を走行し鉛直搬送
ライン１５に設けられた各階層別の積載装置１９で停止
しケース４を積み降ろす。カプセルがステーション１に
戻るときは、下層階用のカプセルから順次戻ってくる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リニアモータ式
カプセル型搬送装置を用いた荷物のビル内搬送設備に関
し、詳しくは、宅配用トラック等によりビルの地下に運
びこまれた大量の荷物をリニア駆動するカプセルに積み
換え、ビル内の搬送ラインを経由させてビルの所定の各
階層に効率良く搬出入するビル内搬送設備に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−１１１３３１号公報は、非磁
性のパイプ（リニアチューブ）に励磁コイルを巻いて搬
送ラインとし、この中を走行するカプセルに永久磁石を
取り付けてリニアモータを構成し、電磁力による吸着ま
たは反発によりカプセルを駆動するリニアモータ式カプ
セル型搬送装置により、ステーション間に設けた地下の
トンネルを通して大量の荷物を高速で搬送し荷降ろしす
るための装置を開示する（以下、「先行技術１」とい
う）。

【０００３】実開平２−２４７６２号公報は、走行駆動
に誘導型リニアモータを取り付け、非接触で走行駆動す
る方法を開示する。前記方法では、レールの上部および
下部に誘導リニアーモータを取り付け、走行体にアルミ
および鉄板で構成されるリアクションプレートを取り付
けた構造とすることにより、走行体に推力を与えて走行
する（以下、「先行技術２」という）。

【０００４】特開平５−２０７６０４号公報は、モノレ
ールをアルミ構造にし、特殊なケーブル、高周波（１０
ｋＨｚ程度）の電源供給およびピックアップコイルへの
誘導により非接触で集電して走行体内蔵の制御機器およ
びモータを駆動する方法を開示する。本方法では、駆動
輪をレールに押し付けた粘着走行となる（以下、「先行
技術３」という）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１は、リニア
チューブが２列の往復ラインとなっているため、大きな
トンネルが必要であった。また、ステーションが地上に
設けられているため、大きなスペースが必要となり、密
集地での設置が困難であった。また、鉛直ラインを通っ
て搬送する場合でも一旦水平にしてから移載していたた
め、大きなスペースが必要となり、ビル（建物）内での
搬送が困難であった。また、この方式は、１区間に１台
のカプセルしか走行制御できなかった。また、具体的な
複数の台数の走行制御に関して記述されていない。

【０００６】誘導型リニアモータを用いている先行技術
２は、リニアモータとリアクションプレートとの間隔
（ギャップ）が大きく影響し、それが５ｍｍ程度離れて
も推力が半減する。そのため、狭いギャップを維持する
ために精密で堅牢なレール構造が必要であった。また、
曲がりに対しギャップが大きくなるため、推力の低下が
問題となっていた。

【０００７】先行技術３の非接触集電方式による搬送
は、誘導電流の発生や発熱を極力防ぐためにモノレール
にアルミ等の高級な非磁性材が使用されている。また、
高周波電源を使用しているためインピーダンスが過度に
増大することから共振回路が必要となり、距離および構
成に制約を受け、複雑な電源構造となっている。また、
粘着走行となるため駆動ギヤの騒音や傾斜のためにピニ
オン・ラックギヤが必要となり、構造の複雑さおよびタ
イヤの摩耗等が生じメンテナンスが必要であった。

【０００８】従って、この発明の目的は、上記の課題を
解決し、道路やビル内の荷物搬送効率を大幅に向上する
ことができ、搬送ライン長およびスペースを大幅に縮小
することができ、設置工事が容易な、リニアモータ式カ
プセル型搬送装置を用いたビル内搬送設備を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
励磁コイルが取り付けられた非磁性材料製リニアチュー
ブからなる搬送ラインと、車輪および永久磁石が取り付
けられた胴部に荷物を収容可能なカプセルとからなり、
前記胴部に荷物を格納した前記カプセルが前記励磁コイ
ルと前記永久磁石とによる電磁力により、前記車輪を介
して前記リニアチューブ内を走行して前記荷物を搬送す
るリニアモータ式カプセル型搬送装置を用いたビル内搬
送設備において、ビル内に鉛直方向に設けられた、前記
リニアチューブからなる鉛直搬送ラインと、ベンド部に
よって前記鉛直搬送ラインと接続されて地下に水平に設
けられた前記リニアチューブからなる水平搬送ライン
と、地下に前記水平ラインと近接して設けられた前記荷
物のストックおよび前記カプセルの荷物の積み降ろしを
実施するためのステーションと、前記ビル内の所定階に
設けられた前記カプセルに収容された前記荷物を前記鉛
直搬送ラインの途中で積み降ろすための積載装置とから
なることに特徴を有するものである。

【００１０】道路やビルの地下に積み降ろし用のステー
ションを設けることで、地上の駐車スペースや駐車する
トラック量が低減できる。また、リニアチュープ（以
下、「チューブ」という）内をカプセルが走行する搬送
ラインを単線にすることでラインの節約およびスペース
の縮小が達成できる。

【００１１】搬送ラインを複数のセクションに区切り、
主配線からセクションごとにサイリスタやトランジスタ
ー等の切替器を経て並列につなぎ、カプセルが走行して
いるセクションのみに電流を流すことができる。また、
セクション長を変えることにより、消費電力の減少およ
び動力の小型化が図れる。

【００１２】複数のカプセルを走行させる場合、搬送ラ
インを駆動するカプセル数以上にゾーンを分ける。更
に、ゾーンは複数の上記のセクションで構成される。ゾ
ーンごとに位置および駆動制御装置が繋がれており、カ
プセルの駆動は、ゾーン単位で行われる。更に、ＣＰＵ
によって、１つのゾーンに１台が走行するように走行制
御される。これにより、複数台数の走行が可能となる。

【００１３】ビル内への大量の荷物（主として小荷物）
の集配送は、ビルの各階層に、あるいは、上、中、下の
階層用に分担分けして、積載装置を各々設け、これに対
応した複数のカプセルに荷物を積み、順次、走行させる
ことにより行なわれる。

【００１４】ステーションから水平搬送ライン、ベンド
部および鉛直搬送ラインを通ったカプセルは、鉛直搬送
ラインに設けられた前記の積載装置まで搬送され、ここ
で位置決め停止して荷物を降ろし、ストックされる。更
に、この場所で、テナント等から出され、ここにストッ
クされていた荷物の積込みを行ない、順次、下層階から
カプセルをステーションに戻す。これにより、大量の搬
送が可能となる。

【００１５】リニアモータは、角型チューブの複数の側
面（例えば、隣接する２側面）に所定間隔をあけて取り
付けられた所定形状の励磁コイルと、走行体（カプセ
ル）の側面に付けた励磁コイルの幅に対して所定比率の
幅（例えば、コイル間隔の３／５の幅）を有する複数極
の永久磁石と、適宜の位置（例えば、前記励磁コイルの
中央）に取り付けた磁気センサで構成される。推力は電
流および励磁コイルの巻き数で決定され、前記磁気セン
サで位置検知し、永久磁石の吸引や反発等の励磁パター
ン化や電流方向を制御して一定方向に推力を付加する。

【００１６】厚み方向に磁化された希土類系永久磁石に
バックコアを取り付け、励磁コイルの外に強磁性材を取
り付け、チューブに穴をあけて励磁コイルをチューブの
内周面から内側に突出させて取り付けて励磁コイルを永
久磁石に近づけることにより、通過する磁束密度を高め
る効果がある。また、永久磁石の磁束を直接駆動に使用
しているため、励磁コイルと永久磁石との間隔（ギャッ
プ）を比較的大きくでき（例、５〜２０ｍｍ）、据え付
け工事が容易となる。また、加速が必要な所や傾斜等の
大きな推力が必要な所では、励磁コイルの巻き数を変え
ることで容易にリニモータの推力を増大することができ
る。

【００１７】鉛直搬送ラインに、伸縮型のクッション付
のストッパなどからなる積載装置を設け、ここをカプセ
ルが通過し、または、ここでカプセルを停止させ、戻る
ようにして位置決め停止し、鉛直の状態で荷物を取り出
すことによって、スペースの節約、積載装置の簡素化お
よび鉛直（水平から鉛直にした）搬送の採用による高速
化が達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１は、この発明のビル内
搬送設備の全体構成を示す斜視図、図２は、荷物ケース
および荷物の宛先のラベルの貼り付け状況を示す斜視図
である。この発明は、リニアモータ式カプセル型搬送装
置を用いてチューブからなる搬送ラインを駆動するカプ
セルによってビル内に荷物を搬出入するビル内搬送設備
であり、図１に示すように、地下に設けられたステーシ
ョン１と、ステーション１からビル内にわたり設けられ
た搬送ライン１５と、ビル２７の所定の各階層に鉛直ラ
イン１０の途中に設けられた積載装置１９とから構成さ
れている。

【００１９】地下のステーション１に持ち込まれたトラ
ック２０で荷物（主として小荷物）３をケース４に入
れ、階層別、即ち、例えば、上階層、中階層、下階層の
コンベア５（上階層５ａ、中階層５ｂ、下階層５ｃ）に
降ろし、宛先ラベル６（例えば、バーコード）を貼り付
け、階層ごとに分けた複数の移載装置７（上階層７ａ、
中階層７ｂ、下階層７ｃ）まで搬送される。それぞれの
昇降する停止装置８で位置決めされたカプセル９（上階
層９ａ、中階層９ｂ、下階層９ｃ）に荷物３が入ったケ
ース４ごと積まれる。移載装置７（７ａ、７ｂ、７ｃ）
の前には、コンベア１０が水平搬送ライン２１と平行に
設けられており、階層に対応した荷物３が無い場合に
は、先送りにし、積み込まれる。

【００２０】ステーション１からの搬送においては、ケ
ース４が積まれたカプセル９（９ａ、９ｂ、９ｃ）が９
ａ、９ｂ、９ｃの順序で同時に走行し、搬送ライン１３
の水平部（水平搬送ライン）２１およびベンド部１４等
を通って、鉛直部（鉛直搬送ライン）１５に設けられた
各階層別の積載装置１９で位置決め停止する。積載装置
１９では、ケース４から荷物３を降ろし、ここにストッ
クされる。一方、テナント等から出された荷物３は、ケ
ース４に収容された状態でストックされている。これを
カプセル９に積込む。

【００２１】積載装置１９からカプセル９がステーショ
ン１に戻るときは、下層階の積載装置１９から順次下層
階用のカプセル９ｃ、９ｂの順で戻し、スチーション１
の移載装置７（７ａ、７ｂ、７ｃ）で降ろし、配送用の
トラック２、２０に積み込む。このようにして大量の荷
物３を効率的に集配できる。

【００２２】図３は、ステーションでの移載装置を示す
平面図である。移載装置７は、搬送ラインの水平部（水
平搬送ライン）２１に取り付けられ、コンベア５によっ
て積込装置２２まで運ばれ、ストッパ２３で停止され、
伸縮型のフォーク２４をケース４の穴２５（図２参照）
に差し込み、少し持ち上げ、カプセル９を載せると自動
的にロック２６がかかる構造である。また、ケース４を
降ろす場合、フォーク２４を差し込んだ際ロック２６が
外れ、カプセル９から取り出すことができる。

【００２３】図４は、この発明の実施形態に係るリニア
モータ式カプセル型搬送装置を示す平面図である。図４
に示すように、本実施形態においては、リニアモータ式
カプセル型搬送装置の搬送ラインを構成するリニアチュ
ーブ（以下、「チューブ」という）１２は、横断面矩形
の角型チューブからなっている。チューブ１２の複数の
側面には、非磁性の保護ケース２８内に収容して複数の
励磁コイル２９がチューブ１２の長手方向に取り付けら
れている。励磁コイル２９の外に強磁性材を取り付け、
チュープ１２に穴をあけて極力カプセル９の永久磁石３
２に近づくようにチューブ１２の内周面から内側に突出
させて取り付けて励磁コイル２９を極力永久磁石３２に
近づけることにより通過する磁束密度を高める効果があ
る。

【００２４】カプセル９の胴体部３７内には荷物３を収
容するケース４を積載可能となっている。カプセル９の
車輪３３は、自重を支持する車輪３４を固定型とし、姿
勢支持用の車輪３５は伸縮自在のサスペンション３６で
保持する構造にして取り付けられている。胴体部３７に
は、厚み方向に磁化された、複数極で構成された希土類
永久磁石３２にバックコア３８を取り付け、磁石式の同
期リニアモータ１１を構成している。永久磁石３２の幅
は、励磁コイル２９の幅に対して所定比率の幅（例え
ば、コイル間隔の３／５程度の幅）とする。カプセル９
は、永久磁石３２に対し、「フレミングの左手の法則」
に従った励磁パターンおよび電流方向を制御することに
よってチューブ１２内を駆動する。また、リニアモータ
１１の推力は、電流と励磁コイル２９の巻き数で決定さ
れ、大きな推力が必要な所では、励磁コイル２９の巻き
数を変えることで容易に推力の調整が可能である。励磁
コイル２９の中央にはセンサ３０が取り付けられてお
り、カプセル９の位置は該センサ３０によって検知可能
となっている。

【００２５】図５は、搬送ラインにおけるセクション制
御および複数カプセルが同時駆動するためのゾーンの制
御方法を示す配線図である。図５に示すように、搬送ラ
イン（チューブ１２）を複数のセクション４０（４０
ａ、４０ｂ〜）に区切り、その間をリニアモータ１１の
駆動用の主配線４２とサイリスタやトランジスタ等の切
替器４３（４３ａ、４３ｂ〜）を経て、限られた１セク
ション４０のみに電流を流したり、動力に合わせてセク
ション４０長を変えることができる。これにより、動力
の低減および動力の小型化を図ることができる。また、
複数のカプセル９（９ａ、９ｂ〜）を同時に駆動する場
合のためにゾーン４１（４１ａ、４１ｂ〜）に分けら
れ、それぞれのゾーン４１ごとに主配線４２が切替器４
３（４３ａ、４３ｂ〜）を経てリニア駆動装置４４につ
ながっており、カプセル１台｛または１列車（複数両編
成）｝に対し、それぞれのリニア駆動装置４４により制
御される。これらは操作室４５の操作盤４６で制御で
き、位置センサ３０からの信号はケーブル４７を経てＣ
ＰＵ４８に送られ、常に複数のカプセル９（９ａ、９ｂ
〜）の位置が把握される。

【００２６】図６は、搬送ラインの曲部（以下、「ベン
ド部」という）の通過方法を示す平面図である。ベンド
部１４にはチューブ１２の側面３１側だけに励磁コイル
２９を取り付けることで（図６に示すように内側および
外側の側面には励磁コイル２９が取り付けられていな
い）、永久磁石３２がチューブ１２の内周面に接触しな
くなり、ベンド部１４の曲率半径を小さくできる。この
ような磁石式のリニアモータ１１は、比較的励磁コイル
２９と永久磁石３２との間隔（ギャップ）を広くできる
ため（例えば、５〜１０ｍｍ）、据え付けが容易であ
る。

【００２７】図７は、鉛直位置での積載装置を示す平面
図である。積載装置１９においては、カプセル９が位置
決め位置４９で停止して、積込装置２２ａにより伸縮型
のフォーク２４をケース４ａの穴２５（図２参照）に差
し込み荷物ケース４ａを降ろし、コンベア１７にストッ
クされる。一方、テナント等から出され、コンベア１８
上にストックされていた荷物ケース４ｂは、該積込装置
２２ａによりカプセル９に積み込まれる。カプセル９が
ステーション１に戻るときは、逆に下層階用のカプセル
９ｃのほうから、即ち、９ｃ、９ｂ、９ａの順序で走行
する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下に示す工業上有用な効果がもたらされる。 （１）地下にステーションを設けるため、地上の配送車
用のスペースおよび駐車するトラックの量を減らすこと
ができる。 （２）励磁コイルと永久磁石との間を従来よりも大きく
できるため搬送ラインの据付け工事が容易となる。 （３）複数のカプセルで同時配送を行うため大量の搬送
ができ、入荷量に合わせ駆動台数の変更が容易にでき、
効率的である。 （４）搬送ラインを１本としているため搬送スペースを
小さくできる。 （５）鉛直ラインに積載装置を設け、直接積み降ろしを
行うため、高速化が達成され、搬送スペースを小さくす
ることができる。 （６）立体搬送が荷物の乗せ換えをせずにできるため、
高速化および大量搬送が実現できる。 （７）搬送が自動化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のビル内搬送設備の実施形態に係る全
体構成を示す斜視図である。

【図２】この発明の実施形態に係る荷物ケースおよび荷
物の宛先のラベルの貼り付け状況を示す斜視図である。

【図３】この発明の実施形態に係るステーションでの移
載装置を示す平面図である。

【図４】この発明の実施形態に係るリニアモータ式カプ
セル型搬送装置を示す平面図である。

【図５】この発明の実施形態に係る搬送ラインにおける
セクション制御および複数カプセルが同時駆動するため
のゾーンの制御方法を示す配線図である。

【図６】この発明の実施形態に係る搬送ラインの曲部の
通過方法を示す平面図である。

【図７】この発明の実施形態に係る鉛直位置での積載装
置を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ステーション ２、２０ トラック ３ 荷物 ４ ４ａ ４ｂ 荷物ケース ５、５ａ、５ｂ、５ｃ コンベア ６ 宛先ラベル ７、７ａ、７ｂ、７ｃ ステーションの移載装置 ８ 停止装置 ９、９ａ、９ｂ〜 カプセル １０ コンベア １１ リニアモータ １２ リニアチューブ １３ 搬送ライン １４ 搬送ラインのベンド部 １５ 搬送ラインの鉛直部（鉛直搬送ライン） １７ コンベア １８ コンベア １９、１９ａ、１９ｂ〜 ビルの各階層に設けられた積
載装置 ２１ 搬送ラインの水平部（水平搬送ライン） ２２、２２ａ 積込装置 ２３ ストッパ ２４ フォーク ２５ 穴 ２６ ロック ２７ ビル ２８ 保護ケース ２９ 励磁コイル ３０ 位置センサ ３１ 側面 ３２ 永久磁石 ３３ 車輪 ３４ 車輪 ３５ 車輪 ３６ サスペンション ３７ 胴体部 ３８ バックコア ４０、４０ａ、４０ｂ〜 セクション ４１、４１ａ、４１ｂ〜 ゾーン ４２ 主配線 ４３、４３ａ、４３ｂ〜 切替器 ４４ リニア駆動装置 ４５ 操作室 ４６ 操作盤 ４７ ケーブル ４８ ＣＰＵ ４９ 位置決め位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 修 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルが取り付けられた非磁性材料
   製リニアチューブからなる搬送ラインと、車輪および永
   久磁石が取り付けられた胴部に荷物を収容可能なカプセ
   ルとからなり、前記胴部に荷物を格納した前記カプセル
   が前記励磁コイルと前記永久磁石とによる電磁力によ
   り、前記車輪を介して前記リニアチューブ内を走行して
   前記荷物を搬送するリニアモータ式カプセル型搬送装置
   を用いたビル内搬送設備において、 ビル内に鉛直方向に設けられた、前記リニアチューブか
   らなる鉛直搬送ラインと、ベンド部によって前記鉛直搬
   送ラインと接続されて地下に水平に設けられた前記リニ
   アチューブからなる水平搬送ラインと、地下に前記水平
   ラインと近接して設けられた前記荷物のストックおよび
   前記カプセルの荷物の積み降ろしを実施するためのステ
   ーションと、前記ビル内の所定階に設けられた前記カプ
   セルに収容された前記荷物を前記鉛直搬送ラインの途中
   で積み降ろすための積載装置とからなることを特徴とす
   るビル内搬送設備。