TWI527660B - Handling system - Google Patents

Description

搬運系統 相關申請

本申請案係為主張2010年10月26日申請之日本特願2010-239452之優先權者，藉由參照其整體並且引用其作為本案的一部份。

本發明係關於一種適用於工作母機的裝載機、或者物流機械、產業機械中的物品搬運之搬運系統，尤其是關於使用線性馬達作為行走驅動源之搬運系統。

線性馬達係在物流裝置之搬運台車或是成為工作母機的裝載機之搬運裝置等中，有被用於其之行走驅動等(例如專利文獻1)。雖然線性馬達中有線性感應馬達(LIM)、線性同步馬達(LSM)、線性直流馬達等，但是作為長距離之行走系統主要使用者為線性感應馬達。線性同步馬達係以在地上側配置磁鐵並且移動線圈側的方式佔有大部份。又在線性同步馬達中，雖然有在地上側部份性離散配置1次線圈的例子(例如專利文獻2)，但是線性同步馬達係為在曲線路線部份或開始終端部份的輔助使用，基本上是使用線性感應馬達。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開昭63-114887號公報

專利文獻2：日本特開2007-82307號公報

線性感應馬達的推力低而使行走性能的提升困難。因此，在對於成為工作母機之裝載機的搬運裝置等的適用中，嘗試線性同步馬達的採用。習知之線性同步馬達係以在地上側配置磁鐵並且移動線圈側的方式佔有大部份。但是，在使線圈側移動方面，必須對於可動子進行給電，在對於可動子之配線的狀況下，無法達到利用循環路線的行走等，限制行走路線、或是使給電系複雜化。因此，在線性同步馬達中，嘗試在地上側配置1次線圈。但是，在地上側配置1次線圈的情況下，如習知之線性馬達所示，對於跨越移動路線的全長並且連續配置線圈方面，會增加線圈的使用量造成成本增大。

作為用以解決這樣的課題之同步形線性馬達，考量將具有可各自成為獨立的1台線性馬達之一次側電樞機能之由電樞構成的複數個個別馬達在可動子的移動方向隔著間隔予以配列之離散配置的線性同步馬達。各個別馬達係為個別控制。當根據該構成時，由於個別馬達為離散配置，可以削減線圈的使用量，圖謀成本降低。

但是，在上述之離散配置線性馬達中，由於可動子成為附屬隔著間隔予以配置之各個別馬達予以移動，因此對於穩定移動或是推力確保造成問題。

本發明之目的係為提供一種雖然採用在線圈使用量削減或者給電形式上成為有利之個別馬達的離散配置形式的線性馬達作為驅動源，但是可以進行行走體的穩定行走及推力確保之搬運系統。

本發明之搬運系統，其係對於以自由行走的方式在軌道上設置搬運被搬運物的行走體之搬運系統，設置行走驅動前述行走體之同步形線性馬達，該線性馬達係將具有可各自成為獨立的1台線性馬達之一次側電樞機能之複數個個別馬達跨越前述行走體之行走區域的整個區域，順著前述軌道隔著間隔予以配列，將由永久磁鐵構成的可動子設置在前述行走體，並且將前述可動子之行走方向的長度形成為即使可動子位於行走方向的任何位置都是跨越複數個個別馬達並且與其對向的長度。

當根據該構成時，由於使用同步形線性馬達，與感應形線性馬達相比易於得到大的推力，提升行走性能。是同步形線性馬達，由於在固定側配置一次側電樞，在行走體中係使用永久磁鐵的可動子，因此不必將用以行走驅動之電流供給到行走體，在行走驅動用的給電狀況下不會限制行走路線，可以將行走路線配置為環狀、或是形成具有彎道部份的路線等，形成複雜的路線形狀。

又，一次側電樞之個別馬達係由於隔著間隔予以配列，因此不會造成過剩的線圈配置，對於削減線圈使用量是有效率的。雖然個別馬達為隔著間隔予以配列，但是由於將可動子之行走方向的長度成為即使可動子位於行走方向的任何位置都是跨越複數個個別馬達並且與其對向的長度，因此不會發生所謂因為可動子位於行走方向的偏離位置而只與1個個別馬達對向的狀態，可以得到穩定的推力。在同步形線性馬達中，在一次側電樞之個別馬達與可動子之間使磁吸附力或磁排斥力作用，雖然此等磁吸附力或排斥力係除了推力以外，也成為行走的不穩定化要因，但是根據這樣的磁力之影響也藉由成為跨越複數個個別馬達並且與其對向的長度加以穩定，穩定行走體的行走。

在該發明中，前述各個個別馬達係使其前述行走方向的長度互相相等，並且使前述可動子之前述行走方向的長度相對於個別馬達的部份的長度總和為1個個別馬達的長度以上者為佳，藉由將與個別馬達對向部份的長度總和成為1個個別馬達的長度以上，可以得到更確實的行走穩定、確保推力。又電樞之各個別馬達形成為個別控制的形態而言，雖然在控制的簡易化方面為佳，但是當將可動子的長度為1個個別馬達的長度以上時，即使是個別控制各個別馬達，也可以進行穩定的控制。

在該發明中，前述各個別馬達係使其前述行走方向的長度為互相相等，而且使相鄰的前述個別馬達之間的間隔為互相相等，並且將前述可動子之前述行走方向的長度經常設定為比個別馬達長度與2倍前述間隔之總和更大為佳，藉此，可以簡單構成上述構造。

在本發明中，前述各個別馬達係使其前述行走方向的長度為互相相等，而且使相鄰的前述個別馬達之間的間隔為互相相等，並且將前述可動子之前述行走方向的長度設定為個別馬達設置間隔的整數倍為佳。當將可動子的長度設定成個別馬達設置間隔的整數倍時，即使可動子位於行走路線的任何位置，與個別馬達之對向面積之總和皆為相同。因此，即使行走體位於任何位置都可以得到穩定的推力。

將申請專利範圍及/或說明書及/或圖面所揭示的至少2個構成之任何組合也都包含在本發明。尤其是將申請專利範圍的各請求項的2個以上之任何組合也都包含在本發明。

連同第1至7圖說明本發明之第1實施形態。第1圖係為利用該搬運系統1及工作母機2所構成之加工設備的正面圖。工作母機2係在圖示的例子中由車床構成，在床台51上設置由主軸構成之支撐工件支撐手段52之主軸台53、及加工手段之轉台型切刀台54。

搬運系統1係為以自由行走的方式在軌道4上設置搬運成為加工素材之被搬運物W的行走體3，並且設置行走驅動行走體3之同步形線性馬達5者，對於工作母機2的工件支撐手段52進行被搬運物W的收授。軌道4係在利用支柱11架設的水平框架12順著長度方向予以設置。

在行走體3中，搭載朝向與行走方向(X方向)垂直交叉的前後方向(Z方向)進退之前後移動台16，並且在以自由昇降的方式設置在前後移動台16之棒狀昇降體17的下端設置工件保持頭18。在工件保持頭18設置複數個被搬運物保持手段之夾頭19。前後移動台16係利用設置在行走體3之馬達等驅動源(未圖示)使其前後移動，昇降體17係利用設置在前後移動台16之馬達等驅動源予以昇降驅動。夾頭19係利用汽缸裝置或螺旋管等驅動源予以開關驅動並且具有保持被搬運物W的夾頭爪(未圖示)。

線性馬達5係利用設置在框架12之複數個個別馬達6、及1個可動子7構成。各個別馬達6係為具有可各自成為獨立的1台線性馬達之一次側電樞的機能者，並且跨越行走體3之行走區域的整個區域，順著軌道4隔著間隔予以配列。可動子7係由永久磁鐵構成，並且設置在行走體3上。驅動線性馬達5之馬達驅動裝置係利用各自驅動各個別馬達5之複數個個別馬達驅動裝置8、及將位置指令等施予到此等複數個個別馬達驅動裝置8之統括控制手段(未圖示)構成。各個別馬達驅動裝置8係以每2台滙集一起形成為一個馬達驅動電路部9，並且將各馬達驅動電路部9設置在框架12上。

如第2圖所示，行走體3係在設置於框架12之一對對向軌道4、4上，透過在上下方向銜接之車輪等滾輪21、及在寬幅方向銜接之滾輪22(第3圖)而設置為自由行走。在框架12中係除此之外設置檢測行走體3的位置之位置感測器、或是檢測行走體3之由永久磁鐵構成的可動子7的磁極之磁極感測器(任何一個皆未圖示)。位置感測器及磁極感測器係以一個感測器兼具兩者亦可。

第3圖係為顯示將比個別馬達6更上方的構成零件刪除而使個別馬達6露出之圖面。如同圖所示，根據軌道4之行走體3的行走路徑23係具有彎道部23a亦可。又，對於一個搬運系統1設置複數台工作母機2亦可。又第3圖係對於行走體3而言，以圖面易於觀看的方式也圖示將行走體3從軌道4脫離的位置。

如第4圖所示，各個別馬達6係為利用3相交流電流予以驅動者，形成在每個各相(U、V、W相)設置一個電極6U、6V、6W之3極電樞。此等電極6U、6V、6W的並列方向係成為可動子7的移動方向X。各電極6U、6V、6W係各自利用鐵芯6Ua、6Va、6Wa及線圈6Ub、6Vb、6Wb構成。鐵芯6Ua、6Va、6Wa係為從共通的鐵芯基台部6d呈梳齒狀突出者。呈現複數配列之各個別馬達6係為互相相同的構成者，因此使可動子行走方向的長度A成為任何一個都相等的長度。在該例子中，雖然使個別馬達6的極數為3，但是不限於3，3的整倍數，例如成為9極亦可。可動子7係為將由永久磁鐵構成之N、S磁極在移動方向X複數個並列設置在可動子基體7a上者。N、S磁極對的數目係為任意設計即可。第5圖係為以平面圖顯示一個個別馬達6者。

在上述構成之線性馬達5中，如第6圖所示，將可動子7的行走方向之長度B成為即使可動子7在行走方向的任何位置都是跨越複數個個別馬達6並且與其對向的長度。具體而言，將可動子7之行走方向的長度B經常設定為比個別馬達6的長度A與2倍的相鄰個別馬達6、6之間的間隔C之總和(A+2C)更大(B>A+2C)。在本實施形態中，相鄰的個別馬達6、6之間的間隔C為一定，間隔C係對於個別馬達6的長度A而言，不論是相同、或是更長更短皆可。又如第7圖所示，將可動子7的行走方向之長度B形成為使與個別馬達6對向部份之長度Ba之總和(與2個對向的情況為Ba+Ba)為1個個別馬達6的長度A以上之長度。

當根據上述構成之搬運系統1時，由於使用同步形線性馬達1，與感應形線性馬達相比易於得到大的推力，提升行走性能。雖然是同步形線性馬達1，但是由於在固定側配置一次側電樞之個別馬達6，在行走體3中係使用永久磁鐵的可動子7，因此不必將用以行走驅動之電流供給到行走體3，在行走驅動用的給電狀況下不會限制行走路線，可以將行走路線23配置為環狀、或是形成具有彎道部份23a的路線等，形成複雜的路線形狀。又雖然在搭載於行走體3之各驅動源中必須進行給電，但是藉由使用非接觸給電裝置或者吊運車裝置(未圖示)進行給電，可以節省在固定側及靜止側物理性連繫的配線。搭載在行走體3之各驅動源係與行走用驅動源相比由於是輸出為小者就足夠，因此如上述所示之非接觸給電裝置等的採用較為容易。

又一次側電樞之個別馬達6係由於隔著間隔予以配列，因此不會造成過剩的線圈配置，對於削減線圈使用量是有效率的。雖然個別馬達6為隔著間隔予以配列，但是由於將可動子7的行走方向長度B設成為即使可動子7位於行走方向的任何位置都是跨越複數個個別馬達6並且與其對向的長度，因此不會發生所謂因為可動子7位於行走方向的偏離位置而只與1個個別馬達6對向的狀態，可以得到穩定的推力。在同步形線性馬達1中，在一次側電樞之個別馬達6與可動子7之間使磁吸附力或磁排斥力作用，雖然此等磁吸附力或排斥力係除了推力以外，也成為行走的不穩定化要因，但是根據這樣的磁力之影響也藉由成為跨越複數個個別馬達6並且與其對向的長度加以穩定，穩定行走體的行走。

又在本實施形態中，將可動子7之行走方向的長度B設成為使與個別馬達6對向部份之長度Ba之總和為1個個別馬達6的長度A以上之長度。因此，可以得到更確實的穩定行走、確保推力。又電樞之各個別馬達6形成為個別控制的形態而言，雖然在控制的簡易化方面為佳，但是當可動子7的長度為1個個別馬達6的長度A以上時，即使是採用個別控制各個別馬達6的形態，也可以進行穩定的控制。

第8圖係顯示本發明之第2實施形態。本實施形態係對於第1～7圖所示之第1實施形態，將可動子7之行走方向的長度B設成為個別馬達設置間隔(A+C)的整數倍者。在圖示的例子中，相鄰的個別馬達6、6之間的間隔C為一定，而且B=2×(A+C)。如此一來，當將可動子7的長度形成為個別馬達設置間隔(A+C)的整數倍時，即使可動子7位於走行路線的任何位置，都會使與個別馬達6的對向面積的總和為相同。因此，即使行走體3位於任何位置都可以得到穩定的推力。又，在本實施形態亦是，連同第6圖如前述所示，將可動子7之行走方向的長度B設成為即使可動子7位於行走方向的任何位置都是跨越複數個個別馬達6並且與其對向的長度。連同第7圖如前述之構成，也就是使可動子7之行走方向的長度B相對於個別馬達6的部份之長度Ba的總和(在與2個對向的情況下為2×Ba)為1個個別馬達6的長度A以上之長度的條件，不論使其滿足、或是使其不滿足皆可。

又在上述各實施形態中，雖然是針對適用於成為工作母機2的裝載機之搬運系統1予以說明，但是也適用於物流用或各種產業機械中的搬運系統。

如以上所示，雖然是一邊參照圖面一邊說明本發明之適合的實施形態，但是在不脫離本發明的宗旨之範圍內，可以進行各種追加、變更或是削除。因此，該等也包含在本發明的範圍內。

1．．．搬運系統

2．．．工作母機

3．．．行走體

4．．．軌道

5．．．線性馬達

6．．．個別馬達

7．．．可動子

21、22．．．滾輪

A．．．個別馬達長度

B．．．可動子長度

Ba．．．對向部份的長度

W．．．被搬運物

本發明係從參考添附的圖面進行以下合適的實施形態之說明更易於明白理解。然而，實施形態及圖面係為用以單純圖示及說明者，因此不該被利用為用以限定本發明的範圍者。本發明的範圍係根據添附的申請專利範圍予以限定。在添附的圖面中，在複數個圖面中之相同的元件符號係表示相同的部份。

第1圖係為顯示關於本發明之第1實施形態之組裝搬運系統及工作母機的加工設備之一例的一部份省略正面圖。

第2圖係為該搬運系統的側面圖。

第3圖係為顯示該搬運系統之個別馬達的配列之平面圖。

第4圖係為顯示線性馬達長度方向的一部份之擴大剖面圖。

第5圖係為其中一個個別馬達的平面圖。

第6圖係為利用平面圖顯示線性馬達中之可動子的長度之說明圖。

第7圖係為利用平面圖顯示線性馬達中之可動子的長度之其他說明圖。

第8圖係為利用平面圖顯示關於本發明之第2實施形態之搬運系統的線性馬達中之可動子的長度之說明圖。

1．．．搬運系統

2．．．工作母機

3．．．行走體

4．．．軌道

5．．．線性馬達

6．．．個別馬達

7．．．可動子

8．．．個別馬達驅動裝置

9．．．馬達驅動電路部

11．．．支柱

12．．．框架

16．．．前後移動台

17．．．昇體體

18．．．工件保持頭

19．．．夾頭

51．．．床台

52．．．工件支撐手段

53．．．主軸台

54．．．切刀台

A．．．個別馬達長度

B．．．可動子長度

W．．．被搬運物

Claims (2)

1. 一種搬運系統，其係對於以自由行走的方式在軌道上設置搬運被搬運物的行走體之搬運系統，設置行走驅動前述行走體之同步形線性馬達，該線性馬達係將具有可各自成為獨立的1台線性馬達之一次側電樞機能之複數個個別馬達以跨越前述行走體之行走區域的整個區域，順著前述軌道隔著間隔予以配列，將由永久磁鐵構成的可動子設置在前述行走體，並且將前述可動子之行走方向的長度設計成即使在可動子之行走方向的任何位置都是跨越複數個個別馬達並且與其對向的長度，前述各個別馬達係使其前述行走方向的長度(A)為互相相等，而且使相鄰的前述個別馬達之間的間隔(C)為互相相等，並且將前述可動子之前述行走方向的長度(B)設計成個別馬達設置間隔長度(A+C)的整倍數。
2. 如申請專利範圍第1項之搬運系統，其中，前述各個別馬達係使其前述行走方向的長度互相相等，並且使前述可動子之前述行走方向的長度相對於個別馬達的部份的長度的總和為1個個別馬達的長度以上。