TWI765066B - 行駛體系統 - Google Patents

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早川雅章
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大平孝
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日商村田機械股份有限公司
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Abstract

於區域台車行駛系統101中，第2軌道9係將第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B平行地佈局而成。電壓施加裝置81對上述導軌施加交流電壓。區域台車5具有行駛馬達45、第1受電輪胎63及第2受電輪胎65、及受電裝置91。第1受電輪胎63及第2受電輪胎65包含利用實心之彈性體層68被覆輪圈69之外周面而成之實心輪胎。第1受電輪胎63及第2受電輪胎65分別與上述導軌接觸，藉此，由第1金屬導軌11A與第1受電輪胎63形成第1電容器，由第2金屬導軌11B與第2受電輪胎65形成第2電容器。受電裝置91經由輪圈69自兩電容器提取交流電力，將提取之交流電力進行整流，供給至行駛馬達45。

Description

行駛體系統
本發明係關於一種行駛體系統，尤其關於一種自金屬導軌與車輪之間之電容器提取交流電力而驅動行駛馬達之行駛體系統。
作為對於車輛之供電方式，已知有所謂之輪胎供電。所謂輪胎供電係利用導軌與輪胎內金屬導體(鋼帶)之間之電容性耦合之無線電力傳輸技術。作為輪胎供電，已知有如下技術：於路面設置供給交流電力之2根導體，由該2根導體與車輛之2個輪胎內之鋼帶形成電容器，自靠近兩輪胎並與鋼帶電容耦合之2個電極提取交流電力，進行整流而蓄電於電池中(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5777139號
於習知之輪胎供電中，由於輪胎為空心，故而於金屬導軌與輪圈之間存在空氣層。因此，電容耦合變弱，電力傳輸之效率欠佳。
本發明之目的在於，於輪胎供電方式之行駛體系統中提高電力傳輸之效率。
以下，說明複數個態樣作為用以解決課題之手段。該等態樣可視需要任意地進行組合。
本發明之一觀點之行駛體系統具備軌道、電壓施加裝置、及行駛體。於軌道中，將第1金屬導軌及第2金屬導軌相互平行地佈局。電壓施加裝置對第1金屬導軌及第2金屬導軌施加交流電壓。再者，交流電壓包含矩形波。行駛體係於軌道上行駛。行駛體具有行駛驅動馬達、第1車輪及第2車輪、及受電裝置。第1車輪及第2車輪包含利用實心之彈性體層被覆金屬軸體之外周面而成之實心輪胎。第1車輪及第2車輪分別與第1金屬導軌及第2金屬導軌接觸，藉此，由第1金屬導軌與第1車輪形成第1電容器，由第2金屬導軌與第2車輪形成第2電容器。受電裝置經由金屬軸體自第1電容器及第2電容器提取交流電力，將提取之交流電力進行整流，直接或間接地供給至行駛驅動馬達。於該系統中，將用於供電之第1車輪及第2車輪設為利用實心之彈性體層被覆金屬軸體之外周面而成之實心輪胎，藉此，未介存空氣層，因此電容耦合變強，電力傳輸有效率。
彈性體層可包含相對介電常數(ε)高於空氣之材料。即，彈性體層之相對介電常數大於1。於該系統中，電容耦合變強，電力傳輸有效率。
彈性體層亦可包含介電損耗正切(tanδ)較小之材料。於該系統中，電容器內之電能損耗減少。
彈性體層亦可包含胺基甲酸乙酯橡膠。胺基甲酸乙酯橡膠處於ε=6.5~7.1、tanδ=0.015~0.017之範圍。於該系統中，電容耦合變強，電力傳輸有效率。
行駛體系統亦可進而具備雖與第1金屬導軌及第2金屬導軌之一者接觸但並不用於供電之第3車輪。於該情況下，行駛驅動馬達向第3車輪傳遞動力。該系統中，用於電力傳輸之第1車輪及第2車輪為從動車輪，故而亦可應用於在無塵室內行駛之行駛體(一般而言，不使用供電刷而採用旋轉連接器)。
第3車輪可為含碳之輪胎。另一方面，第3輪胎可實現靜電自行駛體逸出至金屬導軌之防止帶電功能。
第1車輪及第2車輪亦可為無碳輪胎。該系統中，第1車輪及第2車輪不包含碳，故而介電損耗正切(tanδ)減小。其結果，電容器內之電能損耗減少。
於本發明之輪胎供電方式之行駛體系統中，電力傳輸之效率提高。
1‧‧‧搬送系統
3‧‧‧高架行駛車
5‧‧‧區域台車
7‧‧‧第1軌道
9‧‧‧第2軌道
11A‧‧‧第1金屬導軌
11B‧‧‧第2金屬導軌
13‧‧‧裝載埠
15‧‧‧緩衝區
17‧‧‧頂壁
19‧‧‧處理裝置
21‧‧‧支柱
23‧‧‧支柱
25‧‧‧支柱
27‧‧‧區域控制器
29‧‧‧升降台
31‧‧‧光通信部
33‧‧‧光通信部
37‧‧‧顯示器
39‧‧‧操作面板
43‧‧‧間隙
45‧‧‧行駛馬達
49‧‧‧起重機
50‧‧‧升降台
51‧‧‧吊持材
57‧‧‧光通信部
61‧‧‧區域台車本體
63‧‧‧第1受電輪胎
65‧‧‧第2受電輪胎
67‧‧‧驅動輪胎
68‧‧‧彈性體層
69‧‧‧輪圈
69a‧‧‧圓筒部
69b‧‧‧圓盤部
69c‧‧‧軸
71‧‧‧軸承
73‧‧‧軸
75‧‧‧編碼器
77‧‧‧剎車
81‧‧‧電壓施加裝置
83‧‧‧信號產生器
85‧‧‧平衡-非平衡轉換器
87‧‧‧匹配電路
91‧‧‧受電裝置
93‧‧‧匹配電路
95‧‧‧整流電路
101‧‧‧區域台車行駛系統
103‧‧‧框體軌道
105‧‧‧行駛部
107‧‧‧鉛垂壁
109‧‧‧連結板
A‧‧‧物品
圖1係第1實施形態之搬送系統之主要部分側視圖。
圖2係搬送系統之主要部分俯視圖。
圖3係區域台車之側視圖。
圖4係區域台車之示意性俯視圖。
圖5係區域台車之示意性前視圖。
圖6係受電輪胎之概略剖視圖。
1.第1實施形態 (1)搬送系統之整體
使用圖1~圖3，對第1實施形態之搬送系統1進行說明。圖1係第1實施形態之搬送系統1之主要部分側視圖。圖2係搬送系統1之主要部分俯視圖。圖3係區域台車5之側視圖。搬送系統1具有高架行駛車3。高架行駛車3例如於半導體工廠內進行製程間搬送及製程內搬送。
搬送系統1具有區域台車5。區域台車5進行FOUP(front opening unified pod，前開式晶圓盒)等物品A相對於各處理裝置19之供給及搬出，或者進行物品A相對於鄰接之複數台處理裝置19之供給及搬出。搬送系統1具有第1軌道7。第1軌道7係高架行駛車3之軌道，具有行駛導軌與金屬導軌。
搬送系統1具有第2軌道9。第2軌道9係區域台車5之軌道，包含圖2所示之第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B。物品A可上下通過第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B間之間隙。區域台車5於第2軌道9之上方行駛，但亦可以懸吊式於第2軌道9之下方行駛。處理裝置19具備1個或複數個裝載埠13。第1軌道7及第2軌道9與緩衝區15平行於處理裝置19之前表面而延伸。頂板17係無塵室等之頂壁。藉由支柱21、23、25支撐第1軌道7及第2軌道9與緩衝區15。
緩衝區15係臨時放置物品A，且與第1軌道7及第2軌道9平行地配置於第2軌道9之下方。緩衝區15之高度位準係 以搬送物品A之區域台車5可通過臨時放置物品A之緩衝區15之上部之方式設定。第1軌道7位於最高之位置，例如於其正下方具有第2軌道9，第1軌道7及第2軌道9平行且上下重合。於第1軌道7及第2軌道9之正下方，與該等平行地具有緩衝區15，裝載埠13位於第1軌道7及第2軌道9之正下方。
搬送系統1具有區域控制器27。區域控制器27控制區域台車5，利用光通信等而與區域台車5進行通信。再者，區域控制器27亦可設置於地面側。
高架行駛車3具有升降台29、及使升降台29升降之起重機(未圖示)，並沿著鉛垂方向移載物品A。高架行駛車3具備光通信部31。光通信部31藉由光軸朝向上下方向且通過區域台車5之行駛路徑之光之光通信，而在與設置於裝載埠13側之光通信部33之間進行物品A之交接前之聯鎖。進而，於高架行駛車3設置有與區域控制器27之通信手段(未圖示)。該通信手段於與緩衝區15之間交接物品A時，與區域控制器27進行通信。處理裝置19係加工裝置、檢查裝置等。於處理裝置19之前表面設置有裝載埠13。高架行駛車3、區域台車5、及地面上移動之人與裝載埠13之間交接物品A。於處理裝置19之前表面，除裝載埠13以外，亦設置有顯示器37與操作面板39等。顯示器37與操作面板39設為可監視處理裝置19之運作狀況，且可人工控制處理裝置19。
第2軌道9之第1金屬導軌11A與第2金屬導軌11B之間之寬度大於物品A之深度。物品A可與升降台29一同地沿鉛垂方向通過第1金屬導軌11A與第2金屬導軌11B之間之間隙。進而，緩衝區15於裝載埠13之上部設置有間隙43。間隙43設為物 品A可沿鉛垂方向通過緩衝區15。或者，又，以偏離裝載埠13之正上方部之方式配置緩衝區15。因該等原因，即便第1軌道7及第2軌道9與裝載埠13以於鉛垂方向重合之方式配置，高架行駛車3亦可對裝載埠13及緩衝區15進行物品A之交接。同樣地，區域台車5可對緩衝區15及裝載埠13進行物品A之交接。因此，可於俯視下使搬送系統1所占之地板面積變得最小。
使用圖3，對區域台車5之構造進行說明。區域台車5具有行駛馬達45(行駛驅動馬達之一例)。區域台車5具有第1受電輪胎63、第2受電輪胎65、驅動輪胎67，且於第2軌道9上行駛(下述)。區域台車5具有起重機49。起重機49藉由卷取或者卷出吊持材51而使由升降台50支撐之物品A升降。
區域台車5具有光通信部57。光通信部57係與高架行駛車3之光通信部31同樣地，在與裝載埠13之光通信部33之間進行用於聯鎖之通信。區域台車5係行駛距離較短，不具備物品之橫向傳送等之機構，且不具備選擇行駛路線、避免與其他台車之干擾等之資訊處理機構之簡單之台車。例如使1台區域台車5沿第2軌道9行駛，並利用區域控制器27之控制而使其於處理裝置19之前表面與自前表面略微隔開之位置之間往返。並且，區域台車5係於高架行駛車之第1軌道7之正下方之第2軌道9行駛，故而無需追加之地板面積。又，在第2軌道9上之第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B間之間隙大於物品A之深度，故而可以沿鉛垂方向通過第2軌道9之方式交接物品A。
表示本實施形態中之高架行駛車3與區域台車5之控制。高架行駛車3係由未圖示之上位控制器控制。區域控制器27 係在與上位控制器及高架行駛車3、區域台車5之間進行通信。於高架行駛車3及區域台車5與裝載埠13之間交接物品A之情況下，使用光通信部31、33、57進行聯鎖。若於裝載埠13之正上方存在區域台車5，則高架行駛車3不能進行光通信，聯鎖不成立。因此，使物品A之交接延遲直至區域台車5朝其他位置移動為止。緩衝區15與高架行駛車3之間之物品A之交接係藉由高架行駛車3與區域控制器27之間之通信而使聯鎖成立。又，區域台車5根據來自區域控制器27之指示而與緩衝區15交接物品A。此時，不進行交接前之聯鎖。
藉由以上之通信，獲得哪個物品存在於緩衝區15之哪個位置之庫存資料，且由區域控制器27記憶。緩衝區15之物品A由區域控制器27管理。並且，與裝載埠13之聯鎖係藉由與高架行駛車3及區域台車5之直接通信、或者經由區域控制器27之通信而成立。
(2)區域台車行駛系統
使用圖4~圖6，對使用區域台車5以及第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B之區域台車行駛系統101(行駛體系統之一例)進行說明。圖4係區域台車5之示意性俯視圖。圖5係區域台車5之示意性前視圖。圖6係受電輪胎63之概略剖視圖。區域台車5具有區域台車本體61、第1受電輪胎63、第2受電輪胎65、及驅動輪胎67。
第1受電輪胎63(第1車輪之一例)與第2受電輪胎65(第2車輪之一例)係分別與第1金屬導軌11A及第2金屬導軌 11B(軌道之一例)接觸而行駛者，且係受電用之輪胎。如圖6所示，第1受電輪胎63分別具有作為相對於路面之接地部之彈性體層68、及設置於其內部之作為輪胎內導體之輪圈69(金屬軸體之一例)。換言之，第1受電輪胎63係利用實心之彈性體層68被覆輪圈69之外周面而成之實心輪胎。具體而言，彈性體層68為胺基甲酸乙酯橡膠輪胎。如圖6所示，輪圈69具有外周側之圓筒部69a、其內側之圓盤部69b、及自該圓盤部延伸之軸69c。再者，第2受電輪胎65之構造與第1受電輪胎63相同。
若對第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B供給交流電力，則於第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B與第1受電輪胎63及第2受電輪胎65之各者之間產生電容耦合，藉此向區域台車5供給電力。具體而言，藉由與第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B接觸，而於第1金屬導軌11A與第1受電輪胎63之輪圈69之間形成第1電容器，於第2金屬導軌11B與第2受電輪胎65之輪圈69之間形成第2電容器。
彈性體層68包含胺基甲酸乙酯橡膠。即，彈性體層68例如處於ε=6.5~7.1、tanδ=0.015~0.017之範圍。於該情況下，電容耦合變強，電力傳輸有效率。彈性體層68亦可包含胺基甲酸乙酯橡膠以外之材料。例如亦可為氯乙烯樹脂、尼龍樹脂、其他樹脂、天然橡膠。以下，對該情況下之較佳之2個條件進行說明。第1，彈性體層68較佳為包含相對介電常數(ε)高於空氣之材料。即，彈性體層68之相對介電常數較佳為大於1。於該情況下，電容耦合變強，電力傳輸有效率。
第2，彈性體層較佳為包含介電損耗正切(tanδ)較小之 材料。於該情況下，電容器內之電能損耗減少。第1受電輪胎63及第2受電輪胎65之輪圈69之軸69c分別如圖4及圖5所示，藉由被絕緣性蓋被覆之金屬製之軸承71而旋轉自如地支撐於區域台車本體61，進而，於連接於軸69c之絕緣性之軸73連接有編碼器75。
驅動輪胎67(第3車輪之一例)係與第1金屬導軌11A接觸而行駛者，係用以產生行駛驅動力之輪胎。驅動輪胎67分別如圖4所示，藉由軸承71而旋轉自如地支撐於區域台車本體61。進而，於軸73連接有剎車77、行駛馬達45。第1受電輪胎63及第2受電輪胎65係胺基甲酸乙酯橡膠中不含碳粒子之無碳輪胎，驅動輪胎67係使胺基甲酸乙酯橡膠中含有碳粒子之碳輪胎。於該情況下，由於第1受電輪胎63與第2受電輪胎65不含碳，故而介電損耗正切(tanδ)減小，其結果，電容器內之電能量損耗減少。另一方面，驅動輪胎67實現使靜電自區域台車本體61逸出至第1金屬導軌11A之防止帶電功能。
如圖5所示，第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B係以相互對向之狀態平行地佈局之剖面L字狀。第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B具備具有水平行駛面之行駛部105、及自該行駛部105向上方延伸之鉛垂壁107。鉛垂壁107之上端彼此係藉由連結板109而連結。框體軌道103係由上文所述之第1金屬導軌11A、第2金屬導軌11B及連結板109構成。再者，於圖1~3中，為簡化而並未表現框體軌道103之整體。
連結板109包含絕緣體。即，第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B相互絕緣。連結板109覆蓋第1金屬導軌11A及第 2金屬導軌11B之鉛垂壁107之上表面。如此，由於連結板109配置於第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B之上側，將第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B之上方覆蓋，故而操作員不易與第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B接觸。因此，作業者觸電之可能性低。再者，連結板109無需遍及行駛方向整體地設置。連結板109亦可部分地設置於1個部位或複數個部位。再者，連結板109亦可除覆蓋鉛垂壁107之上部以外，還覆蓋鉛垂壁107之側面之一部分或全部。
區域台車行駛系統101具有用於向車輛供電之電壓施加裝置81。電壓施加裝置81連接於第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B，對第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B施加交流電壓。再者，交流電壓包含矩形波。電壓施加裝置81具有信號產生器83、平衡-非平衡轉換器85、及匹配電路87。平衡-非平衡轉換器85可傳遞達5GHz之高頻信號。匹配電路87採用阻抗整合。該經匹配之交流電力係供給至第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B。再者，電壓施加裝置之構成並無特別限定。
區域台車5具有受電裝置91。受電裝置91經由輪圈69自第1電容器及第2電容器提取交流電力，將提取之交流電力進行整流而直接或經由電池間接地供給至行駛馬達45。受電裝置91具有匹配電路93及整流電路95。匹配電路93進行阻抗匹配。整流電路95將所接收之交流電力整流成直流。第1受電輪胎63及第2受電輪胎65之輪圈69連接於匹配電路93，整流電路95連接於行駛馬達45。再者，受電裝置之構成並無特別限定。
於上述實施形態中獲得以下之作用效果。第1，因進 行經由第1受電輪胎63及第2受電輪胎65之電力傳輸，故而可實現效率良好之電力傳輸。第2，於區域台車行駛系統101中，將用於供電之第1受電輪胎63及第2受電輪胎65設為利用實心之彈性體層68被覆輪圈69之外周面而成之實心輪胎，藉此無空氣層之介置，因此，電容耦合變強，電力傳輸有效率。
進而，於區域台車5中，可廢棄使用可撓性供電線與可撓性保護蓋之供電構造。藉此，因中間移載台車之重複往返行駛而導致供電線斷線之虞消失，且無需保護蓋(Cableveyor(註冊商標))之設置空間。又，於區域台車5中，亦可廢棄電池，藉此，可使區域台車輕量化。其結果，無須將行駛驅動源之馬達設為額定電流較大者。
2.實施形態之特徵
上述實施形態可以下述方式表現。區域台車行駛系統101(行駛體系統之一例)具備第2軌道9、電壓施加裝置81、及區域台車5。於第2軌道9(軌道之一例)中，第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B係相互平行地佈局。電壓施加裝置81(電壓施加裝置之一例)對第1金屬導軌11A及第2金屬導軌11B施加交流電壓。再者，交流電壓包含矩形波。區域台車5(行駛體之一例)係於軌道上行駛。區域台車5具有行駛馬達45(行駛驅動馬達之一例)、第1受電輪胎63及第2受電輪胎65、及受電裝置91。第1受電輪胎63(第1車輪之一例)及第2受電輪胎65(第2車輪之一例)包含利用實心之彈性體層68(彈性體層之一例)被覆輪圈69(金屬軸體之一例)之外周面而成之實心輪胎。第1受電輪胎63及第2受電輪胎65分別與第1金屬導 軌11A及第2金屬導軌11B接觸，藉此，由第1金屬導軌11A與第1受電輪胎63形成第1電容器，且由第2金屬導軌11B與第2受電輪胎65形成第2電容器。受電裝置91(受電裝置之一例)經由輪圈69自第1電容器及第2電容器提取交流電力，將提取之交流電力進行整流而直接或間接地供給至行駛馬達45。
3.其他實施形態
以上，對本發明之複數個實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離發明主旨之範圍內進行各種變更。尤其本說明書中記載之複數個實施形態及變形例可視需要任意地進行組合。受電輪胎亦可並非一對而為複數對。連結板亦可為導體。
作為一例，實施形態之行駛體系統較佳為應用於半導體搬送或一般物流等物料搬運系統(MHS，material handling system)領域。其原因在於因行駛台車係於無凹凸之軌道行駛，故而即便車輪使用實心之實心輪胎亦不存在問題。然而，實施形態之行駛體系統亦可廣泛應用於上述領域以外之領域。實施形態之行駛系統較佳可應用於尤其於既定之直線範圍內往返之裝置，例如往返式台車、車床之承載器。
(產業上之可利用性)
本發明可廣泛適用於自金屬導軌與車輪之間之電容器提取交流電力而驅動行駛馬達之行駛體系統。
5‧‧‧區域台車
11A‧‧‧第1金屬導軌
11B‧‧‧第2金屬導軌
45‧‧‧行駛馬達
61‧‧‧區域台車本體
63‧‧‧第1受電輪胎
65‧‧‧第2受電輪胎
67‧‧‧驅動輪胎
69c‧‧‧軸
71‧‧‧軸承
73‧‧‧軸
75‧‧‧編碼器
77‧‧‧剎車
81‧‧‧電壓施加裝置
83‧‧‧信號產生器
85‧‧‧平衡-非平衡轉換器
87‧‧‧匹配電路
91‧‧‧受電裝置
93‧‧‧匹配電路
95‧‧‧整流電路
101‧‧‧區域台車行駛系統

Claims (7)

  1. 一種行駛體系統，其具備有：軌道，其係將第1金屬導軌及第2金屬導軌相互平行地佈局而成；電壓施加裝置，其對上述第1金屬導軌及上述第2金屬導軌施加交流電壓；以及行駛體，其於上述軌道上行駛；而上述行駛體包含：行駛驅動馬達；第1車輪及第2車輪，其等係包含利用實心之彈性體層被覆金屬軸體之外周面而成之實心輪胎者，其等藉由與上述第1金屬導軌及上述第2金屬導軌接觸，而由上述第1金屬導軌與上述第1車輪形成第1電容器，由上述第2金屬導軌與上述第2車輪形成第2電容器；以及受電裝置，其經由上述金屬軸體自上述第1電容器及上述第2電容器提取交流電力，將提取之交流電力進行整流並直接或間接地供給至上述行駛驅動馬達；且上述第1車輪及上述第2車輪係無碳輪胎。
  2. 如請求項1之行駛體系統，其中，上述彈性體層包含相對介電常數(ε)高於空氣之材料。
  3. 如請求項2之行駛體系統，其中，上述彈性體層包含介電損耗正切(tanδ)較小之材料。
  4. 如請求項2之行駛體系統，其中，上述彈性體層包含胺基甲酸乙酯橡膠。
  5. 如請求項3之行駛體系統，其中，上述彈性體層包含胺基甲酸 乙酯橡膠。
  6. 如請求項1至5中任一項之行駛體系統，其中，進而具備第3車輪，該第3車輪與上述第1金屬導軌及上述第2金屬導軌之一者接觸但不被用於供電，上述行駛驅動馬達向上述第3車輪傳遞動力。
  7. 如請求項6之行駛體系統，其中，上述第3車輪係含碳輪胎。
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