TWI412485B - 移行吊車系統及移行吊車之非接觸供電方法 - Google Patents

Description

移行吊車系統及移行吊車之非接觸供電方法

本發明係關於一種移行吊車系統，尤其係關於一種移行吊車之非接觸供電。

習知一種對堆高式起重機(stacker crane)等移行吊車進行非接觸供電，並且將電容器等蓄電單元設置於移行吊車來支援非接觸供電(專利文獻1：JP2008-081219A)。非接觸供電係消除供電線與電車(trolley)等接觸所引起之灰塵，蓄電單元蓄積來自移行吊車之能量回收電力，並且使非接觸供電線所需之電力均衡化，藉此實現地面側電源及移行吊車之受電單元之小形化。

於此，發明者著眼於專利文獻1之系統中電流經常自地面側電源供給至非接觸供電線，因流過非接觸供電線之電流所引起之焦耳熱導致消耗額定電力。於是，為了減少如此之浪費而完成了本發明。

本發明之課題在於減少因流過非接觸供電線之電流之焦耳熱所引起之消耗電力。

本發明之輔助性課題在於增加可自蓄電單元取出之電力。

本發明之其他輔助性課題在於可預測蓄電單元之壽命。

(解決問題之手段)

本發明係一種移行吊車系統，其係藉由非接觸供電而對移行吊車供電者，其特徵在於：於地面側設置電源及非接觸供電線，且於移行吊車設置自非接觸供電線受電之受電單元、消耗電力之負載、以及蓄積來自受電單元之電力且將電力供給至上述負載之蓄電單元，進而設置有控制手段，其係用以掌握上述蓄電單元之蓄電量及上述負載之所需能量，並且於藉由上述蓄電單元之蓄電量而可供給上述負載所需能量時，停止自上述電源供電至非接觸供電線。

又，本發明係一種移行吊車之非接觸供電方法，其係藉由非接觸供電而對移行吊車供電之方法，其特徵在於：於地面側設置電源及非接觸供電線，且於移行吊車設置自非接觸供電線受電之受電單元、消耗電力之負載、以及蓄積來自受電單元之電力及來自負載之能量回收電力且將電力供給至上述負載之蓄電單元，進而，藉由控制手段掌握上述蓄電單元之蓄電量及上述負載之所需能量，且於藉由上述蓄電單元之蓄電量而可供給上述負載所需能量時，藉由上述控制手段停止自上述電源供電至非接觸供電線。

再者，於本說明書中，與移行吊車系統相關之揭示亦可直接適用於非接觸供電方法，相反地與非接觸供電方法相關之揭示亦可直接適用於移行吊車系統。

於本發明中，於不進行非接觸供電而可供給移行吊車所需能量之情形時，停止供電至非接觸供電線，因此可消除無效電流引起之焦耳熱所相應之電力。就是否可供給所需能量而言，例如，相對於移行吊車之下一個動作之開始至結束為止判定是否可供給所需能量，於下一個動作內相對於無法供給所需能量之區間進行非接觸供電，而於可供給所需能量之區間停止非接觸供電即可。

更佳的是，蓄電單元為電容器，設置由監控蓄電單元之電壓之電壓感測器、及監控蓄電單元之充放電電流之電流感測器，並且進而設置有壽命預測手段，該壽命預測手段根據蓄電單元之電壓及充放電電流而求出蓄電單元之電容，來預測蓄電單元之壽命。

尤其佳的是，壽命預測手段係根據停止或者開始對蓄電單元之充放電時，自蓄電單元之電壓變化而求出蓄電單元之內部電阻，並根據蓄電單元之電容及內部電阻來預測壽命。

若如此，則於接近電容器之壽命時，備存更換用之電容器，當壽命達到盡頭時，可立即更換電容器。因此，無需使移行吊車停止直至更換用之電容器到達為止。

較佳的是，於移行吊車連接受電單元及負載，並且經由控制蓄電單元充放電之電路而連接蓄電單元。作為控制充放電之電路例，係經由充電控制用之第1電晶體及線圈而連接於蓄電單元之正側，將放電控制用之第2電晶體連接於線圈與第1電晶體之間，並將第2電晶體之射極連接於蓄電單元之負側。充放電電路之輸入輸出係成為第1電晶體之陰極側及蓄電單元之負側。對第1電晶體進行脈寬調變(PWM，pulse width modulation)控制，藉此可任意控制對蓄電單元之充電電流(電力)，且對第2電晶體進行PWM控制，藉此可任意控制來自蓄電單元之放電電流(電力)。藉由使用此類充放電控制電路，可增加蓄電單元可使用之電壓範圍，且可自更小之蓄電單元取出更大之電力。

又，本發明之移行吊車系統係藉由非接觸供電而對移行吊車供電之系統，其特徵在於：於地面側設置電源及非接觸供電線，且於移行吊車設置自非接觸供電線受電之受電單元、消耗電力之負載、以及蓄積來自受電單元之電力及來自負載之能量回收電力且將電力供給至上述負載之蓄電單元，進而設置有控制手段，其用以掌握上述蓄電單元之蓄電量，且於上述蓄電單元之蓄電量為規定值以上時，停止自上述電源供電至非接觸供電線。

若如此，則於不進行非接觸供電而可供給移行吊車之電力負載之情形時，停止供電至非接觸供電線，因此可消除無效電流引起之焦耳熱所相應之電力。

[最佳實施例]

以下，表示用以實施本發明之最佳實施例。本發明之範圍係應基於申請專利範圍之揭示，並參考說明書之揭示及該領域內之眾所周知之技術，且根據熟悉此技藝者之理解而決定。

圖1～圖7中表示實施例之移行吊車系統2及其變形例。4係移行吊車，在此處為自動倉庫之堆高式起重機，但亦可為高架移行吊車、或者在地面上利用有軌道而移行之有軌道平台車等。6係移行吊車4之平台車，使升降台8沿著電線桿10升降，並藉由升降台8上之滑動叉架(slide fork)12而使物品在擱板25等之間傳送。14係移行馬達，其使平台車6移行，15係升降馬達，其使升降台8升降。電容器16係蓄積自非接觸供電線26所接受之電力，並亦可利用鋰離子電池等2次電池代替電容器16進行蓄電。

18係動力盤，以將電力供給至移行馬達14、升降馬達15、滑動叉架12等負載。20係斬波單元，受電單元22係自非接觸供電線26受電，自地面側電源28將高頻電流施加至非接觸供電線26。藉由斬波單元20而連接受電單元22、動力盤18、電容器16，電容器16係進行充電及放電，動力盤18係進行朝負載供給電力及來自負載之能量回收電力之放電。

圖2中表示移行吊車4電源系統之方塊圖。受電單元22包括核心單元30及整流單元31，核心單元30包括自非接觸供電線26拾取電力之磁性體之核心及拾波線圈。整流單元31係調整來自核心單元30之高頻電流而供給至斬波單元20。動力盤18之控制器32，係將負載側此後所需能量之預測值發送至斬波單元20。例如，發送移行吊車之下一個動作所需之能量及能量回收電力。自動力盤18將直流電力供給至移行馬達14、升降馬達15及滑動叉架等其他負載34，並將能量回收電力供給至斬波單元20。19係斷路器，其設置於斬波單元20與動力盤18之間。

斬波單元20係自電容器16接收蓄電量、例如電容器16之輸出電壓等之報告，判斷僅以電容器16之電力能否可供給所需能量之預測值。繼而，根據判斷結果，藉由光通信等對地面側電源28要求電源之ON/OFF(導通/切斷)。再者，亦可藉由控制器32或者地面側電源28而非斬波單元20，取得此後所需能量之預測值及電容器之蓄電量，並判斷電源之ON/OFF。

圖3中表示斬波單元20之構成。D1、D2係二極體，Tr1、Tr2係大電力電晶體，Tr1係第1電晶體，Tr2係第2電晶體。C1係平滑用之電容器，L1係線圈，S1係電壓感測器，其監控電容器16之輸出電壓，S2係電流感測器，其監控在電容器16流動之電流。除此以外，受電單元22及動力盤18中監控各者之電流及電壓。控制部40係控制電晶體Tr1、Tr2， 根據負載之預測及電容器16之儲藏能量來判斷是否需要非接觸供電，並自通信介面41進行是否需要供電至地面側電源28之通信。進而，控制部40係測定並記憶電容器16之電容及內部電阻，並根據該等值及電容器16之電壓求出儲藏能量。又，根據電容及內部電阻預測電容器16之壽命，當接近壽命時，通知地面側電源28等。再者，亦可不測定內部電阻。

於將電容器16由受電單元22之電力或者來自動力盤18之能量回收電力充電之情形時，對電晶體Tr1進行PWM控制，切斷電晶體Tr2。於自電容器16放電時，切斷電晶體Tr1，對電晶體Tr2進行PWM控制。於電晶體Tr2為導通時，線圈L1之電流增加，儲存電力。當此後切斷電晶體Tr2時，儲存於線圈L1之電力係與蓄電單元串聯，而經由D1輸出至外部。

圖4中表示是否需要非接觸供電之判斷運算法。求出電容器之儲藏能量(蓄電量)，又，獲得相對於移行吊車4之下一個動作所需能量及回收能量等之預測值。繼而，根據儲藏能量及能量之預測值來判斷是否需要非接觸供電，並自通信介面通知地面側。例如於移行吊車之動作之前，根據移行吊車之重量；加速度；速度；減速度；移動量；機械損耗例如摩擦阻力、減速器之效率等；電力損耗例如伺服馬達、伺服放大器等之效率等之資料，計算與移行吊車之動作相關之能量。能量有加速時之能量、瞬間最大所需能量、回收能量、瞬間最大能量回收所需能量、等速動作時之消耗電力等，將該等以包括移行軸、升降軸、旋轉軸、傳送軸等進行移動之全部軸之方式進行計算。繼而，判定加速時來自蓄電單元之放電能量是否充足等，若不充足，則要求非接觸供電。又，判定減速時之能量回收電力是否足夠充電至蓄電單元，於未能足夠充電之情形時，則減少加速時依賴非接觸供電之比例，而增加來自電容器之放電能量。再者，當移行吊車未移行而進行僅使升降台下降之動作時，則存在消耗能量為少許且僅回收能量增加之情形。此類動作係僅於擱板間之搬送等模式時產生，因此此類模式時例如考慮直至下下一個動作為止之消耗能量及回收能量而判定非接觸供電之需要與否，並可充電線路電力。

圖5之1)中表示移行吊車之1次動作時所需能量及回收能量之推移，2)中表示電容器之蓄電量之推移，3)中表示放電電流之推移。於加速時產生大之所需電力，於下一個定速動作時消耗電力小，於下一個減速時產生能量回收電力。於移行停止後之轉盤之旋轉、滑動叉架之動作等中亦產生消耗電力。以在此期間內將電容器之蓄電量保持於規定範圍，而使來自電容器之電流不會超過最大放電電流之方式，利用非接觸供電進行電力之均衡化。又，以供給至電容器之電流不會超過最大充電電流之方式，限制減速度等。繼而，地面側電源係於不進行非接觸供電之區間停止將電力供給至供電線。

圖6、圖7中表示電容器16之壽命監控。圖6(實施例)中，於移行吊車4之停止時等，例如以恆定電流i對電容器16進行充電，測定充電過程中之電壓V變化。若如此，則可求出電容器16之電容C。又，若測定切斷充電時之電壓下降△V，則基於內部電阻R之R‧i電壓下降消失之情況對應於電壓下降△V，因此可測定內部電阻R。再者，即便未設為恆定電流而比較電流i之累計值與電壓之變化，亦可測定電容C。又，根據充電開始時之電壓上升△V，亦可測定內部電阻。

圖7表示電容器16之壽命監控之變形例，對自電容器16放電時比較放電電流i之累計值與電壓之變化而求出電容。又，根據放電之結束時或者開始時之電壓變化△V及放電即將結束前之電流或者放電剛開始後之電流，測定內部電阻R。

表示實施例之變形例。實施例中，於高負載時使用來自電容器16及受電單元22雙方之電力。然而，亦可以電容器16為主電源，僅以電容器16之電力驅動負載，將非接觸供電作為對電容器16充電專用。

實施例中，於僅以電容器16可供給負載且不需要充電至電容器16之情形時，使地面側電源OFF。藉此，可削減因流過非接觸供電線之電流引起之焦耳熱所相應之無效電力。又，可增加自電容器16取出之電力。進而，預測電容器之壽命，且預先備存更換用之電容器16，藉此可縮短移行吊車4不工作之期間。

2．．．移行吊車系統

4．．．移行吊車

6．．．平台車

8．．．升降台

10．．．電線桿

12．．．滑動叉架

14．．．移行馬達

15．．．升降馬達

16．．．電容器

18．．．動力盤

19．．．斷路器

20．．．斬波單元

22．．．受電單元

24．．．移行軌道

25．．．擱板

26．．．非接觸供電線

28．．．地面側電源

30．．．核心單元

31．．．整流單元

32．．．控制器

34．．．其他負載

C1．．．電容器

D1、D2．．．二極體

Tr1、Tr2．．．電晶體

L1．．．線圈

S1．．．電壓感測器

S2‧‧‧電流感測器

40‧‧‧控制部

41‧‧‧通信介面

圖1係實施例之移行吊車系統之主要部分平面圖。

圖2係實施例之移行吊車系統之主要部分方塊圖。

圖3係實施例中移行吊車之主要部分方塊圖。

圖4係表示實施例中非接觸供電之ON/OFF運算法之流程圖。

圖5係表示實施例中移行吊車電力管理之特性圖，1)表示所需電力之圖案，2)表示蓄電量之推移，3)表示放電電流之推移。

圖6係表示實施例中電容器之電容C及內部電阻R之測定方法之圖。

圖7係表示變形例中電容器之電容C及內部電阻R之測定方法之圖。

14．．．移行馬達

15．．．升降馬達

16．．．電容器

18．．．動力盤

19．．．斷路器

20．．．斬波單元

22．．．受電單元

26．．．非接觸供電線

28．．．地面側電源

30．．．核心單元

31．．．整流單元

32．．．控制器

34．．．其他負載

Claims (5)

1. 一種移行吊車系統，其係藉由非接觸供電而對移行吊車供電之系統；其特徵在於，於地面側設置電源及非接觸供電線，並且於移行吊車設置有：自非接觸供電線受電之受電單元；消耗電力之負載；以及蓄積來自受電單元之電力及來自負載之能量回收電力，並且將電力供給至上述負載之蓄電單元；此外，設置有控制手段，其用以求出上述蓄電單元之蓄電量、在移行吊車之下一個動作中上述負載之所需能量、與回收能量之預測值，並且根據上述蓄電單元之蓄電量，判定是否足夠供給在下一個動作之加速時之負載所需能量，而於足夠供給時不要求自電源之非接觸供電，於不足供給時要求進行非接觸供電。
2. 如申請專利範圍第1項之移行吊車系統，其中，蓄電單元為電容器，設置有監控蓄電單元之電壓之電壓感測器、及監控蓄電單元之充放電電流之電流感測器，並且進一步設置有壽命預測手段，該壽命預測手段係由蓄電單元之電壓及充放電電流而求出蓄電單元之電容，以預測蓄電單元之壽命。
3. 如申請專利範圍第2項之移行吊車系統，其中，壽命預測手段係構成為在停止或者開始對蓄電單元進行充放電時，則根據蓄電單元之電壓變化來求出蓄電單元之內部電阻，並根據蓄電單元之電容及內部電阻來預測壽命。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之移行吊車系統，其中，於移行吊車將受電單元及負載並聯連接，並且於蓄電單元、與並聯連接之受電單元及負載之間，設置有自受電單元對蓄電單元充電控制用之第1電晶體、與第1電晶體並聯之來自蓄電單元之放電用二極體、及連接蓄電單元之正側與負側之第2電晶體，並進一步設置有上述第1及第2電晶體與蓄電單元之間之線圈。
5. 一種移行吊車之非接觸供電方法，其係藉由非接觸供電而對移行吊車供電之方法；其特徵在於，於地面側設置電源及非接觸供電線，並且於移行吊車設置有：自非接觸供電線受電之受電單元；消耗電力之負載；以及蓄積來自受電單元之電力，並且將電力供給至上述負載之蓄電單元；此外，藉由控制手段，求出上述蓄電單元之蓄電量、在移行吊車之下一個動作中上述負載之所需能量與回收能量之預測值，並且根據上述蓄電單元之蓄電量判定是否足夠供給在下一個動作之加速時之負載所需能量，而於足夠供給時不要求自電源之非接觸供電，於不足供給時要求進行非接觸供電。