JPH1127809A

JPH1127809A - リニアモータ式カプセル型走行装置用カプセル

Info

Publication number: JPH1127809A
Application number: JP9181510A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishizuka; 仁司石塚; Osamu Araki; 修荒木; Tomoji Fujisawa; 友二藤沢
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: JP3204167B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リニアモータの効率を損なうことなく管路の
ベンド部の走行性を高める。【解決手段】リニアモータ式カプセル型走行装置は、
非磁性体からなるパイプ６とその外周面に巻装されたそ
の極性が変換可能な励磁コイル４とにより構成されたリ
ニアチューブ５からなる管路と、カプセル１の胴部の前
後の車輪部に、車輪２と永久磁石３ａ、３ｂとが一体と
なって取り付けられたカプセル１とからなる。永久磁石
３ａ、３ｂと車輪２とは両者が一体となってカプセル１
の径方向、即ち、カプセル１の進行方向と直交する方向
に移動可能となっている。【効果】車輪と永久磁石とを同位置に一体に設けたの
でカプセル長が従来より短くなり、管路のリニアチュー
ブのベンド部の曲率半径を小さくすることができる。永
久磁石が車輪と一体となって上記方向に移動するのでリ
ニアチューブの変形の影響を受けにくい。

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、リニアチューブ
からなる管路（パイプライン）を利用して物資を搬送す
るためのリニアモータ式カプセル型走行装置において、
管路の曲線部（以下、「ベンド部」という）において
も、直線部と同様に効率良く、高速で搬送することがで
きるカプセルの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小荷物、ゴミなど種々の物資を搬送する
物流システムとして、従来から励磁コイルが取り付けら
れたパイプからなるリニアチューブを利用した管路内を
カプセルが走行するパイプライン輸送システムが注目さ
れている。このシステムは、物流センターと配送センタ
ーとの間等、複数地点間に敷設されたパイプライン内を
物資を積んだカプセルを走行させて目的地まで搬送する
ものである。

【０００３】このような、カプセル・パイプライン輸送
システムの従来技術として、特開平３−１０３００５号
公報は、リニアモータ式カプセル型走行装置を開示する
（以下、「先行技術１」という）。先行技術１は、カプ
セルの前後に取り付けられた車輪に対しカプセルの胴部
の前記車輪よりも中央側（荷物積載部側）に永久磁石が
取り付けられている。そして、リニアモータの効率を高
めるために永久磁石をリニアチューブのパイプに巻かれ
た励磁コイルに出来るだけ近づけて配置している。この
構成では、管路の直線部の走行に限れば問題はないが、
ベンド部の走行では永久磁石やカプセル胴部が管路のパ
イプ内壁に接触し走行不能になるおそれがあるといった
問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１において
は、上記のようにカプセルの前後に取り付けられた車輪
に対し、カプセルの胴部の中央側、即ち、車輪から所定
距離離れた位置に永久磁石が取り付けられている。リニ
アモータの効率を高めるためには、永久磁石は管路のパ
イプに巻かれた励磁コイルにできるだけ近づける必要が
ある。しかしながら、そのためにカプセル胴部を太くす
る手段により永久磁石を管路の内壁に近づけると、カプ
セルがベンド部を通過するときにその部分が管路内壁に
接触するので、ベンド部の曲率半径を大きくしなければ
ならず、設置スペースおよび設備工事費の面から不利で
あるという問題がある。一方、ベンド部を走行できるよ
うにカプセル胴部を細くすると永久磁石がコイルから遠
くなり、リニアモータの効率が悪くなってしまう問題が
ある。

【０００５】従って、この発明の目的は、上述の課題を
解決し、リニアモータの効率を損なうことなくベンド部
の走行性を高めることができるリニアモータ式カプセル
型走行装置用カプセル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、
非磁性体からなるパイプと、前記パイプの外周面に前記
パイプの全長に渡って所定間隔毎に巻装された、その極
性が変換可能な励磁コイルとにより構成されたリニアチ
ューブからなる管路と、車輪および永久磁石が取り付け
られた胴部に荷物を格納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走行装置用のカプセルにおい
て、前記カプセルは、その胴部の前後に前記車輪が設け
られており、前記永久磁石は前記車輪が設けられている
位置と同位置に取り付けられており、且つ、このように
取り付けられた前記永久磁石および前記車輪は両者が一
体となって前記カプセルの進行方向と直交する方向に移
動可能となっていることに特徴を有するものである。

【０００７】〔作用〕永久磁石をカプセルの車輪部で車
輪と同位置に取り付けることにより、カプセルの中央寄
りに永久磁石を設けるよりもカプセルの全長を短くする
ことができ、ベンド部の曲率半径を小さくすることがで
きる。

【０００８】車輪部において、車輪は軸受台を介してカ
プセルの胴部に取り付けられ、軸受台がスプリングやゴ
ム等の弾性体によって伸縮自在なサスペンション構造と
なっており、これにブラケットを取り付け、更に、コア
を介して永久磁石を取り付ける。これにより、車輪と永
久磁石とが一体となって弾性体によって内側から外側に
向けて押し付けられ、カプセルの進行方向に対し垂直方
向に移動可能である。

【０００９】車輪、軸受台、スプリングおよびブラケッ
トの材料は、非磁性体を使用する。ただし、ブラケット
は、コアの役割を兼ねる場合には磁性体とすることがで
きる。

【００１０】永久磁石はカプセルの前後に所定の間隔
で、例えば、パイプ外周面の励磁コイルの間隔の２．５
倍以上で取り付けられるが、カプセルが複数台連結され
るときも永久磁石の間隔をこの所定の間隔になるように
配置すればよいのは、リニアモータの駆動原理から明ら
かである。

【００１１】このように、車輪部と永久磁石とを同位置
に一体に取り付ければ単独のカプセルで得られる効果を
そのまま複数台連結されたカプセルに適用できる。

【００１２】

【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。〔実施の形態１〕図１は、この発明の実施の形態１に係
るリニアモータ式カプセル型走行装置の全体構成を示す
一部切り欠き斜視図である。図面において、１は本発明
カプセル、２は車輪、３ａ、３ｂは永久磁石、４は励磁
コイル、５はリニアチューブ、６は非磁性のパイプ、２
６は鉄板を示す。リニアチューブ５は、非磁性体（例え
ばＳＵＳ３０４等）からなる断面円形の円筒形のパイプ
６と、パイプ６の外周面に所定間隔で巻装されたコイル
４とにより構成されている。また、リニアチューブ５に
は鉄板２６が巻装されている。カプセル１の胴部は、断
面円形の円筒形に形成されている。胴部には、荷物を格
納可能である。カプセル１の胴部の前後には車輪部が設
けられており、車輪部には胴部の円周方向に複数の車輪
２が、リニアチューブ５との接地面を胴部からやや突出
させて、車軸をカプセル１の進行方向と直交させて配設
されている。そして、車輪２が配設された胴部の前後の
車輪部には、車輪２が設けられている位置と同位置に、
永久磁石３ａ、３ｂが、胴部の円周方向に分割されて取
り付けられている。そして、前後の永久磁石３ａと３ｂ
とは、所定の間隔、例えば、コイル４の間隔の２．５倍
以上を開けて取り付けられている。

【００１３】図２は、この発明の実施の形態１に係るカ
プセルの車輪部を示す横断面図である。図面において、
３は永久磁石、７はコア、８はブラケット、９は軸受
台、１０はスプリング、２７は基台を示す。カプセル１
の前後の車輪部に配設された車輪２は、円周方向に等分
割で複数個、例えば前後各５個が設けられている。車輪
２の各々はカプセル１の軸受台９に軸受（図示せず）に
より回転自在に軸着されている。軸受台９は、基台２７
に固定されたスプリング１０の拡縮によって内側から外
側に所定の押付力で押されてカプセル１およびパイプ６
の径方向、即ち、カプセル１の進行方向と直交する方向
に伸縮自在なサスペンションを構成し、これにより、車
輪２も同方向に移動可能である。スプリング１０の他
に、ゴム等の他の弾性体を使用することができる。永久
磁石３は、磁性体（例えば、ＳＳ４００）からなるコア
７に貼り付けられている。そして、コア７は、ブラケッ
ト８を介して軸受台９に取り付けられている。かくし
て、磁石３は車輪２と一体となって、カプセル１の胴部
の径方向、即ち、カプセル１の進行方向と直交する方向
にスプリング１０の拡縮によって移動可能となってい
る。永久磁石３が車輪２と一体となって拡縮するので、
リニアチューブ５が変形していても該チューブ５の内周
面と接触しずらく、永久磁石３をリニアチューブ５の内
周面（即ちコイル）に近づけることができ、リニアモー
タの効率を上げることができる。

【００１４】車輪２は、アルミニウムのフレームおよび
前記フレームの周囲に巻き付けられたゴムとからなり、
また、ブラケット８、軸受台９、スプリング１０および
軸受（図示せず）は、いずれもＳＵＳ３０４からなって
いる。

【００１５】例えば、パイプ６の径（内径）を６００ｍ
ｍ、パイプ６の肉厚を５ｍｍ、カプセル１の胴径（外
径）を５００ｍｍ、カプセル１のカプセル長を１５００
ｍｍに規定した規格では、永久磁石３のリニアチューブ
５（パイプ６）の内周面からの取り付け距離は、該チュ
ーブ５の製作精度（板厚および偏平）を考慮して決定す
るが、スプリング１０により拡縮が可能なので、５ｍｍ
程度に設定することができる。また、スプリング１０の
ストロークは１０ｍｍ程度あれば十分である。

【００１６】このように構成されたカプセル１は複数台
連結して使用することができる。図５はリニアーモータ
の駆動方法を示す配線図である。図面において、１１は
センサ、１２はセクション、１３は多相ケーブル、１４
は切替器、１５はリニア駆動装置、１６は論理回路を示
す。リニアチューブ５はパイプ６に励磁コイル４を等間
隔で巻装することにより構成されている。コイル４、４
間にはそれぞれ近接センサまたは磁気センサ等からなる
位置検出用のセンサ１１が取り付けられている。リニア
チューブ５は、複数のセクション１２に分け、各セクシ
ョン１２ごとに駆動電源用の多相ケーブル１３からパワ
ートランジスタ等で構成される切替器１４を経て並列配
線されている。セクション１２内のコイル４の配線は、
相ごとにシリーズ（直列）で結線し、端末を結ぶ多相ス
ター結線となっている。また、位置検知用のセンサ１１
も相ごとにシリーズで結線し、分岐回路で２つに分けて
いる。一方は、増幅してリニア駆動装置１５へ、また、
他方はＯＲの論理回路１６でセクション１２ごとにまと
めた信号をリニア駆動装置１５と切替器１４に送ってお
り、カプセル１がどこのセクション１２にいるかを検知
している。つまり、カプセル１がセンサ１１で検知され
ている限り、切替器１４が信号を受けて電気的に接続さ
れて電流が流れるが、セクション１２から外れると電源
が切れることになる。これは、セクション１２の入口お
よび出口にセンサを取り付けリニア駆動装置１５のリニ
ア駆動電源の入り・切りを行うことにより行っても良
い。また、リニアチューブ５は、鉄板２６を巻装するこ
とでコイル４の保護および磁気シールドを行っている
（図１参照）。

【００１７】リニアチューブ５内でのカプセル１の駆動
は、センサ１１によって位置検知され、励磁コイル４が
カプセル１の永久磁石３ａに対し吸着し、通過後反発に
なるよう極性を変えて複数相のケーブル１３に電流を流
す。更に、半周期遅れて永久磁石３ｂに対し吸着し、通
過後反発になるよう同様に電流を流す。これを繰り返す
ことにより、一定方向に均一な推力を与えることができ
る。これによってカプセル１は走行することができる。

【００１８】カプセル１の走行制御は、励磁コイル４へ
の電流供給によって外部から制御ができる。位置センサ
１１の間隔と検知インターバルとから算出し、供給電流
をＰＷＭ（パルス幅変調）で制御してカプセル１の速度
を制御する。

【００１９】このように構成されたリニアモータ式カプ
セル型走行装置において、本発明カプセルのベンド部の
通過性は、次式で判定される。 √｛Ｒ²−（Ｌ／２）²｝＞｛ｄ／２＋（Ｎ−０．５）
Ｄ＋ｔ｝Ｒ＝Ｎ・Ｄただし、Ｄ：パイプ径Ｒ：パイプ曲率半径Ｌ：カプセル長ｄ：カプセル胴径ｔ：パイプ肉厚Ｎ：倍数パイプ径（内径）を６００ｍｍ、パイプ肉厚を５ｍｍ、
カプセル胴径（外径）を５００ｍｍ、カプセル長を１５
００ｍｍとすると、通過可能なパイプ曲率半径は上式か
ら求めることができ、Ｎ＝１１になる。

【００２０】一方、永久磁石と車輪とを別々に付けた先
行技術１の場合には、カプセル長が前後の車輪幅の合計
分（例えば３００ｍｍ）だけ長くなるのでＮ＞１５とな
り、半径では２４００ｍｍ以上の差になる。

【００２１】上記の条件（パイプ径を６００ｍｍ、パイ
プ肉厚を５ｍｍ、カプセル胴径を５００ｍｍ、カプセル
長を１５００ｍｍとする）で、本発明カプセルのベンド
部通過状況を図３に、先行技術１に示した従来型のカプ
セルのベンド部の通過状況を図４に、それぞれ模式的に
示す。図４に示すように、従来型では、永久磁石３のカ
プセル１の荷物積載部側がリニアチューブ５の内壁に接
触するため、曲率半径を図３に示す本発明の場合よりも
かなり大きくする必要がある。

【００２２】〔実施の形態２〕図６は、この発明の実施
の形態２に係るリニアモータ式カプセル型走行装置の全
体構成を示す斜視図である。図面において、１７は本発
明カプセル、１８は車輪、１９ａ、１９ｂは永久磁石、
２０は励磁コイル、２１は非磁性のパイプ、２２はリニ
アチューブ、２３はブラケット、２４は軸受台、２５は
スプリングを示す。リニアチューブ２２は、非磁性体
（ＳＵＳ３０４等）からなる断面矩形のパイプ２１と、
パイプ２１の外周面に所定間隔で巻装されたコイル２０
とにより構成されている。カプセル１７の胴部は、断面
矩形の四角筒形に形成されている。胴部には、荷物を格
納可能である。カプセル１７の胴部の前面および後面に
は車輪部が設けられており、車輪部には複数の車輪１８
がリニアチューブ２２との接地面を胴部の側面からやや
突出させて、車軸をカプセル１７の進行方向と直交させ
て配設されている。そして、車輪１８が配設された前面
および後面の車輪部の各々には、車輪１８が設けられて
いる位置と同位置に、永久磁石１９ａ、１９ｂが分割さ
れて、その表面を断面矩形のリニアチューブ２２が有す
る４面の内周面の各々と平行に対面させて、取り付けら
れているそして、永久磁石１９ａと１９ｂとは、所定の
間隔、例えばコイル２０の間隔の２．５倍以上を開けて
取り付けられている。

【００２３】図７は、この発明の実施の形態２に係るカ
プセルの車輪部を示す横断面図である。図面において、
１９は永久磁石、２３はブラケット、２４は軸受台、２
５はスプリング、２８は基台を示す。カプセル１７の前
面および後面に配設された車輪１８は、上下に２個ず
つ、そして、左右に各１個の計６個が設けられている。
車輪１８の各々はカプセル１７の前面および後面の軸受
台２４に軸受（図示せず）により回転自在に軸着されて
いる。軸受台２４は、基台２８に固定されたスプリング
２５の拡縮によって内側から押されてパイプ２１の内周
面と直交する方向、即ち、カプセル１７の進行方向と直
交する方向に伸縮自在なサスペンションを構成し、これ
により車輪１８も同方向に移動可能である。永久磁石１
９は、磁性体（例えばＳＳ４００）からなる、コアの役
割をも兼ねているブラケット２３を介して軸受台２４に
取り付けられている。かくして、永久磁石１９は車輪１
８と一体となって、カプセル１７の進行方向と直交する
方向にスプリング２５の拡縮によって移動可能となって
いる。

【００２４】車輪１８は、アルミニウムのフレームおよ
び前記フレームの周囲に巻き付けられたゴムとからな
り、また、軸受台２４、スプリング２５および軸受（図
示せず）はいずれもＳＵＳ３０４からなっている。

【００２５】永久磁石１９のリニアチューブ２２（パイ
プ２１）内周面からの取り付け距離は、前記チューブ２
２の製作精度（板厚および偏平）を考慮して決定する
が、スプリング２５により拡縮が可能なので、実施の形
態１と同様に５ｍｍ程度にすることができる。また、ス
プリング２５のストロークは１０ｍｍ程度あれば十分で
ある。

【００２６】実施の形態２で示すリニアモータの駆動方
法は、実施の形態１で示した駆動方法と同じであり、こ
のように構成されたカプセル１７は複数台連結して使用
することができる。

【００２７】以上のように、本発明によれば、断面矩形
のリアチューブに対しても断面矩形のカプセルを構成す
ることで、実施の形態１で述べたようなベンド部の通過
性を実現することができる。

【００２８】

【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。

【００２９】車輪と永久磁石とを同位置に一体に設
けたのでカプセル長が短くなり、ベンド部の曲率半径を
小さくすることができる。永久磁石をリニアチューブ内周面に近づける必要が
ないのでカプセルが太くならず、ベンド部の曲率半径を
小さくすることができる。

【００３０】ベンド部の曲率半径を小さくすること
により、設置スペースおよび設備工事費を少なくするこ
とができる。永久磁石が車輪と一体となってカプセルの進行方向
と直交する方向に移動するのでリニアチューブの変形の
影響を受けにくく、永久磁石をリニアチューブの内周面
（即ちコイル）に近づけることができ、リニアモータの
効率を上げることができる。

【００３１】カプセルの全長を短くすることによ
り、カプセルの重量が減り、その分荷物を余分に格納す
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１に係るリニアモータ式
カプセル型走行装置の全体構成を示す一部切り欠き斜視
図である。

【図２】この発明の実施の形態１に係るリニアモータ式
カプセル型走行装置用カプセルの車輪部を示す横断面図
である。

【図３】この発明の実施の形態１に係るリニアモータ式
カプセル型走行装置用カプセルのベンド部の通過状況を
示す説明図である。

【図４】従来のリニアモータ式カプセル型走行装置用カ
プセルのベンド部の通過状況を示す説明図である。

【図５】この発明の実施の形態１に係る搬送ラインにお
けるセクション制御方法を示す配線図である。

【図６】この発明の実施の形態２に係るリニアモータ式
カプセル型走行装置の全体構成を示す斜視図である。

【図７】この発明の実施の形態２に係るリニアモータ式
カプセル型走行装置用カプセルの車輪部を示す横断面図
である。

【符号の説明】

１：カプセル２：車輪３、３ａ、３ｂ：永久磁石４：励磁コイル５：リニアチューブ６：パイプ７：コア８：ブラケット９：軸受台１０：スプリング１１：センサ１２：セクション１３：多相ケーブル１４：切替器１５：リニア駆動装置１６：論理回路１７：カプセル１８：車輪１９、１９ａ、１９ｂ：永久磁石２０：励磁コイル２１：パイプ２２：リニアチューブ２３：ブラケット２４：軸受台２５：スプリング２６：鉄板２７：基台２８：基台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性体からなるパイプと、前記パイプ
の外周面に前記パイプの全長に渡って所定間隔毎に巻装
された、その極性が変換可能な励磁コイルとにより構成
されたリニアチューブからなる管路と、車輪および永久
磁石が取り付けられた胴部に荷物を格納可能なカプセル
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走行装置用の
カプセルにおいて、前記カプセルは、その胴部の前後に
前記車輪が設けられており、前記永久磁石は前記車輪が
設けられている位置と同位置に取り付けられており、且
つ、このように取り付けられた前記永久磁石および前記
車輪は両者が一体となって前記カプセルの進行方向と直
交する方向に移動可能となっていることを特徴とするリ
ニアモータ式カプセル型走行装置用カプセル。