JPH11122717A - リニア式カプセル型走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り回しや荷物移載の点で有利な箱型のカプ
セルを用いたリニア式カプセル型走行装置の搬送効率の
向上、建設コストの削減。 【解決手段】 横断面が長方形のチューブ本体１の面に
あけられた孔内にはコイルケース９が嵌め込まれて固定
されている。コイルケース９内には励磁コイル２が並列
して収納されている。励磁コイル２はコイルケース９と
共にチューブ本体１の内側に向けて突出して固定されて
いる。位置センサ６は励磁コイル２の位置ごとに設けら
れている。直方体の箱型形状を有するカプセル４には車
輪８が設けられており、その外側には永久磁石５が取り
付けられている。永久磁石５は、励磁コイル２とにより
磁石式の同期リニアーモータを構成し、カプセル４はチ
ューブ本体１内を走行する。

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、取り回しや荷物
移載の点で有利な箱型のカプセルを用い、該カプセルが
走行可能な角型のチューブ内をリニアモータで駆動する
方式を採用したリニア式カプセル型走行装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、励磁コイルが並設されたリニ
アチューブと、カプセルに取り付けられた永久磁石とに
よって構成されるリニアモータによって、カプセルがリ
ニアチューブ内を走行自在のリニア式カプセル型走行装
置が開発されている。

【０００３】従来のリニア式カプセル型走行装置のリニ
アチューブは、例えば、特開平３−１０３００４号公報
に開示されるように、チューブ本体の外側に励磁コイル
（電磁石）を巻装する構成となっている（以下、「先行
技術１」という）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１では、チューブ本体の外側に巻装するので励磁コイ
ルが大型となり建設コストが高くなり不経済である等の
問題があった。また、チューブ本体の素材として非磁性
材を使用する必要があった。

【０００５】従って、この発明の目的は、チューブ本体
の素材として磁性材の使用を可能とし、物資を高速で効
率よく搬送することができ、しかも建設コストも安価で
コスト削減を可能とすることができるリニア式カプセル
型走行装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
横断面長方形または正方形のチューブ本体と、前記チュ
ーブ本体の１つまたは複数の面に前記チューブ本体の長
手方向にわたり所定間隔毎に設けられた、その極性が変
換可能な励磁コイルと、前記チューブ本体の内周面と接
触する車輪を有し、前記車輪を介して前記チューブ本体
内を走行自在のカプセルと、前記カプセルの外側に取り
付けられた永久磁石と、前記チューブ本体の前記励磁コ
イルの位置毎に取り付けられた、前記カプセルの前記永
久磁石の位置を検知するためのセンサと、前記励磁コイ
ルの極性を変換するための極性変換機構とからなり、前
記励磁コイルは、前記チューブ本体の面にあけられた孔
内に固定されていることに特徴を有するものである。

【０００７】

【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、この発明の実施の
形態に係るリニア式カプセル型走行装置を示す斜視図、
図２は、カプセル型走行体を示す正面図、図３は、カプ
セル型走行体の車輪を詳細に示す図２の部分拡大図、図
４は、カプセル型走行体の荷物の姿勢を水平に保持する
機構をカプセル進行方向側面から見た断面図、図５は、
カプセル進行方向正面から矢視した図、図６は、この発
明のリニア式カプセル型走行装置による搬送設備を示す
斜視図、図７は、カプセル型走行体の荷物ケースを示す
斜視図、図８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、図９は、リニアモータの原理を示す配
線図である。図１は、チューブ本体１を透視した状態で
示されている。

【０００８】図面に示すように、この発明のリニア式カ
プセル型走行装置は、横断面が長方形または正方形の角
型のチューブ本体１および励磁コイル２からなるリニア
チューブ３と、車輪８を有しチューブ本体１（リニアチ
ューブ３）内を走行自在の箱型のカプセル４と、カプセ
ル４の外側に取り付けられた永久磁石５と、励磁コイル
２の位置に取り付けられた永久磁石５（カプセル４）の
位置センサ（磁気センサ）６と、励磁コイルの極性変換
機構とからなっている。

【０００９】カプセル４は、角型のチューブ本体１内に
挿入可能な箱型の形状、即ち、直方体または立方体の形
状を有しており、その中に図１、図７に示すような直方
体または立方体形状等の箱型の荷物ケース７が収容され
るようになっている。カプセル４は、軽量化のためにア
ルミニウムを用いてもよい。カプセル４の外側（外周
面）には、複数極の永久磁石５が取り付けられている。
永久磁石５は、励磁コイル２とにより磁石式の同期リニ
アーモータを構成するので、リニアチューブ３（チュー
ブ本体１）の励磁コイル２が設けられている面側に取り
付ける。

【００１０】チューブ本体１の面には孔が開けられてお
り、前記孔内にはコイルケース９が嵌め込まれて固定さ
れている。本実施の形態では、コイルケース９は非磁性
材（例えば、エンジニアリングプラスチックやＳＵＳ３
０４等）からなっている。コイルケース９内には励磁コ
イル２が並列して収納されている。

【００１１】励磁コイル２は、所定間隔毎に設けられて
いる。ここでいう、「所定間隔毎に設けられた」という
のは、完全に等間隔に設けられた場合以外に、カプセル
の永久磁石の長さとの関係で推進力が得られる範囲で、
等間隔に設けられたものから一部を間引いた場合も含む
ものである。

【００１２】励磁コイル２はコイルケース９と共にチュ
ーブ本体１の内側に向けて突出して固定されている。上
記のように励磁コイル２を設けることで、チューブ本体
１として磁性材を用いることができる。更に、コイルケ
ース９内において、励磁コイル２の位置ごとに位置セン
サ６が設けられている（図１参照）。

【００１３】カプセル４の外側に取り付けられた永久磁
石５は、カプセル４の外側（チューブ本体１の内周面）
に向けて位置調整可能となっており、永久磁石５と励磁
コイル２との隙間を所望の間隔に設定することができ
る。この間隔は、両者（永久磁石５と励磁コイル２）が
接触しない限度においてなるべく近づけることにより磁
束密度を高める効果が有り、強い反発、吸着力が得られ
る。

【００１４】チューブ本体１の４つの内周面に対応する
カプセル４の４つの外周面には、それぞれ、車輪８が設
けられている。車輪８は、各外周面のカプセル移動方
向、即ち、チューブ本体１の長手方向の上流側および下
流側に２個ずつ、計４個ずつ、４面で１６個設けられて
いる。特に、カプセル４の自重を支える下側の面の車輪
８ａは、伸縮機構を有さない構造（以下、「固定型車
輪」という）となっている。そして、図２に示すよう
に、励磁コイル２をカプセル４の下側の位置に設ける構
造とすれば、固定型車輪８ａの作用により、励磁コイル
２と永久磁石５との隙間が接近し過ぎず所定の間隔に保
持可能である。また、励磁コイル２を、チューブ本体１
の４つの面のうちのいくつの面に設けるかは設計上の問
題であり変更可能である。従って、図１に示すように、
チューブ本体１の下面以外の側面に励磁コイル２を設け
た場合には、その位置に対応する車輪８も固定型車輪８
ａとする。そして、励磁コイル２側に設けた固定型車輪
８ａは、励磁コイル２と衝突しないようにその幅よりも
広い間隔をあけて励磁コイル２の外側に位置させて設け
られている。他の面の車輪８ｂは、スプリング３２およ
び摺動金具３３等による伸縮機構によって伸縮自在とな
っており（以下、「伸縮型車輪」という）、従って、リ
ニアチューブ３（チューブ本体１）の偏平や歪みに対処
でき、走行および推力の安定を図ることができる。カプ
セル４には、衝撃吸収用ダンパ３１が設けられている
（図２、３参照）。

【００１５】図８、図９に示すように、切替器２３と位
置センサ６との間は、信号線２７により接続されてお
り、信号線２７が切替器２３内のサイリスタまたはパワ
ートランジスタ等の電気的なスイッチに繋がっている。
チューブ本体１の外側には電源（図示せず）から励磁コ
イル２に給電するための電源ケーブル３４がチューブ本
体１と近接してチューブ本体１の長手方向にわたり設け
られている。電源ケーブル３４は切替器２３内のサイリ
スタ等の電気的スイッチを経て励磁コイル２に繋がって
いる。切替器２３は励磁コイル２に給電される電流を逆
転し励磁コイル２（電磁石）の極性を変換するための極
性変換機構を構成している。

【００１６】カプセル４の走行は、永久磁石５に対し
「フレミングの左手の法則」に従った励磁パターンを付
与することにより行なわれる。即ち、カプセル４に取り
付けられた永久磁石５が位置センサ６を通過すると該セ
ンサ６がこれを検知し、その直後から電流の停止および
カプセル４の進行方向前方の励磁コイル２が永久磁石５
と異なる極性となるように電流が流れる。これにより、
永久磁石５は前記励磁コイル２に吸引され、カプセル４
は走行方向へ移動する。次いで、永久磁石５が次の走行
方向前方の位置センサ６を通過すると該センサ６がこれ
を検知し、その直後から前記励磁コイル２に流れる電流
が停止および逆転し、前記励磁コイル２の極性が永久磁
石５と同じ極性に変換する。これによって、永久磁石５
と前記励磁コイル２とが反発し、カプセル４は走行方向
へ押し出される。これを、各励磁コイル２毎に順次繰り
返して行うことにより、カプセル４は走行方向へ連続し
て走行する。このように、励磁コイル２と複数極の永久
磁石５との位置を位置センサ６により検知し、一定方向
（走行方向）にリニアモータによる推力を付与できるよ
うに電流が制御される。

【００１７】搬送ライン（リニアチューブ３）を複数の
セクション２０に区切り、その間をリニアモータの駆動
用の主配線２２とサイリスタやトランジスタ等の切替器
２３を経て、限られた１セクション２０のみに電流を流
したり、動力に合わせてセクション２０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４を同時に
駆動する場合のためにゾーン２１に分けられ、それぞれ
のゾーン２１ごとに主配線２２が切替器２３を経てリニ
ア駆動装置２４につながっており、カプセル４は、１台
１台が、それぞれのリニア駆動装置２４、２４・・・に
より制御される。これらは操作盤２５の操作装置２６で
制御でき、位置センサ６からの信号は信号線２７を経て
ＣＰＵ２８に送られ、常に複数のカプセル４の位置が把
握される。

【００１８】積載される荷物ケース７には、解除可能な
ロック装置（図示せず）および小型の搬送コンベア（図
示せず）を搭載しておき、ステーションで非接触または
接触で電気的結合が出来るようになっており、ステーシ
ョンで停止した際、荷物ケース７のロック解除およびコ
ンベアを駆動して荷物の積み降ろしができるようになっ
ている。

【００１９】本発明装置は、例えば、図６に示すような
ビル内搬送設備において使用される。図６に示すよう
に、ビル１１の各階に移載装置１２が配設され、リニア
チューブ３内をカプセル４が走行する。階下のステーシ
ョン１３において、搬送コンベア１５を備える移載装置
１４によりトラック２９により運ばれた荷物ケース７
（荷物３０）がカプセル４に積載される。

【００２０】カプセル４が、図６に示すベンド部１０の
ような部位を通過するとその傾斜角度が変わるが、この
ようなときに内部の荷物ケース７（荷物３０）の姿勢を
常に水平に保持する機構をカプセル４は備えている。即
ち、図４、図５に示すように、カプセル４には、その進
行方向両側に円弧状に形成されたガイドレール１６が設
けられている。カプセル４内には荷台１９が配置されて
おり、荷台１９の両側には、ガイドレール１６と嵌合す
る支持ローラ１７およびガイドローラ１８が設けられて
いる。カプセル４が水平状態から傾斜しまたは鉛直状態
になっても、荷台１９は支持ローラ１７およびガイドロ
ーラ１８の案内によりガイドレール１６に沿って回動自
在となっている。このような荷台１９に荷物ケース７を
搭載することにより荷物３０は常に水平の姿勢を保持す
ることができる。また、移載が容易である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、下記に示す有用な効果がもたらされる。 チューブ本体の面に孔をあけ、孔内に励磁コイルを
コイルケースを介してチューブ本体の内側に突出させて
固定したので、励磁コイルと走行するカプセルの永久磁
石との間隔が先行技術より近づき磁束密度を高めること
ができ、強い反発、吸着力が得られ、カプセル型走行体
の走行効率が向上する。 チューブ本体の孔内の励磁コイルの固定位置および
永久磁石の取り付け位置が調整可能で、励磁コイルと永
久磁石とが接触せず且つ強い反発、吸着力が得られる所
望の間隔を容易に調整することができる。 チューブ本体の面に孔をあけ、孔内に励磁コイルを
コイルケースを介して固定したので、チューブ本体の素
材として磁性材の使用が可能となり建設コストが安価と
なる。 チューブ本体の孔内に励磁コイルを配置したので、
チューブ本体の外側に励磁コイルを巻装する先行技術よ
りも励磁コイルの使用量が減少し建設コストが安価とな
る。 チューブ本体の面に孔をあけ、孔内に励磁コイルを
コイルケースを介して固定することで、チューブ本体が
水平や垂直の姿勢にかかわらずカプセル型走行体を効率
良く連続的に搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るリニア式カプセル
型走行装置をチューブ本体を透視した状態で示す斜視図
である。

【図２】この発明の実施の形態に係るリニア式カプセル
型走行装置のカプセル型走行体を示す正面図である。

【図３】この発明の実施の形態に係るリニア式カプセル
型走行装置のカプセル型走行体の車輪を詳細に示す図２
の部分拡大図である。

【図４】この発明の実施の形態に係るリニア式カプセル
型走行装置のカプセル型走行体の荷物の姿勢を水平に保
持する機構をカプセル進行方向側面から矢視した断面図
である。

【図５】この発明の実施の形態に係るリニア式カプセル
型走行装置のカプセル型走行体の荷物の姿勢を水平に保
持する機構をカプセル進行方向正面から矢視した図であ
る。

【図６】この発明のリニア式カプセル型走行装置による
搬送設備を示す斜視図である。

【図７】カプセル型走行体に搭載する荷物ケースを示す
斜視図である。

【図８】この発明の実施の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９】この発明の実施の形態に係るリニアモータの原
理を示す配線図である。

【符号の説明】

１：チューブ本体 ２：励磁コイル ３：リニアチューブ ４：カプセル ５：永久磁石 ６：位置センサ ７：荷物ケース ８：車輪 ８ａ：固定型車輪 ８ｂ：伸縮型車輪 ９：コイルケース １０：ベンド部 １１：ビル １２：ビルの移載装置 １３：ステーション １４：ステーションの移載装置 １５：コンベア １６：ガイドレール １７：支持ローラ １８：ガイドローラ １９：荷台 ２０：セクション ２１：ゾーン ２２：主配線 ２３：切替器 ２４：駆動装置 ２５：操作盤 ２６：操作装置 ２７：信号線 ２８：ＣＰＵ ２９：トラック ３０：荷物 ３１：ダンパ ３２：スプリング ３３：摺動金具 ３４：電源ケーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面長方形または正方形のチューブ本
   体と、前記チューブ本体の１つまたは複数の面に前記チ
   ューブ本体の長手方向にわたり所定間隔毎に設けられ
   た、その極性が変換可能な励磁コイルと、前記チューブ
   本体の内周面と接触する車輪を有し、前記車輪を介して
   前記チューブ本体内を走行自在のカプセルと、前記カプ
   セルの外側に取り付けられた永久磁石と、前記チューブ
   本体の前記励磁コイルの位置毎に取り付けられた、前記
   カプセルの前記永久磁石の位置を検知するためのセンサ
   と、前記励磁コイルの極性を変換するための極性変換機
   構とからなり、前記励磁コイルは、前記チューブ本体の
   面にあけられた孔内に固定されていることを特徴とする
   リニア式カプセル型走行装置。