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発明の名称 荷移載装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−2207(P2001−2207A)
公開日 平成13年1月9日(2001.1.9)
出願番号 特願平11−172963
出願日 平成11年6月18日(1999.6.18)
代理人 【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
【テーマコード(参考)】
3F022
3F333
5H540
5H572
【Fターム(参考)】
3F022 JJ07 KK02 MM02 MM61 NN01 NN26 PP06 QQ01 QQ04 
3F333 AA02 AB13 AE03 BA14 BE10 FA23 FA32 FD04 FE04
5H540 AA01 BA02 BA03 BA07 BA10 BB03 BB05 BB08 BB09 EE02 EE05 FA03 FA13 FA23
5H572 AA08 BB03 BB10 DD03 DD05 DD10 EE01 EE03 GG01 HB07 HC07 HC08 JJ03 JJ17 LL32 PP01
発明者 高三 正己 / 蓑島 紀元 / 斉藤 洋一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ベース部と、該ベース部に対して水平に繰り出し得る可動フォークを少なくとも1個備え、可動フォークの駆動源としてリニアモータを備えた荷移載装置であって、1個の可動フォークを駆動するために装備された同じ規格の複数個のリニアモータと、前記各リニアモータを同期運転制御するための1台の制御装置とを備えた荷移載装置。
【請求項2】 前記荷移載装置は前記リニアモータの可動子又は可動子と一体的に移動する部材の位置を検出する位置センサを1個備え、前記制御装置は前記位置センサの検出信号に基づいて各リニアモータを制御する請求項1に記載の荷移載装置。
【請求項3】 前記各リニアモータの一次側は、前記可動フォークの移動方向と直交する方向に並んで配置されている請求項1又は請求項2に記載の荷移載装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はベース部と、該ベース部に対して水平に繰り出し得る複数の可動フォークとを備え、可動フォークの駆動源としてリニアモータを備えた荷移載装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動倉庫の荷役機械として使用されているスタッカクレーンには、荷移載装置が装備されている。荷移載装置は固定フォーク(ベース部)と、固定フォークに対して水平に繰り出し得る複数の可動フォークとを備え、最上段の可動フォークに荷が載置される。そして、各可動フォークが駆動装置の駆動により連動して伸縮するように構成されている。この種の荷移載装置として、可動フォークの出入動作用の駆動源としてリニアモータを内蔵させたものがある。スタッカクレーンに装備される荷移載装置は、各可動フォークを左右いずれの側へも移動可能に構成されている。
【0003】荷移載装置(フォーク装置)71は、図7(a)に示すように、一般に固定フォーク72の中央にリニアモータ73の固定子74が設けられ、可動子75が中段フォーク(ミドルフォーク)76に設けられる。そして、上段フォーク(アッパフォーク)77は、図示しないラックとピニオン、あるいはチェーンとスプロケットを介して駆動するように構成される。荷移載装置71は各フォーク76,77を左右いずれの方向に延出させたときにも、そのストロークエンドの位置における固定子74と可動子75との重なり面積が所定量となる必要がある。
【0004】また、特開昭63−242810号公報には、図7(b)に示すように、固定フォーク72に対して中段フォーク76の移動方向と対応する両端部に、2個の固定子74a,74bを設けた荷移載装置71が開示されている。この荷移載装置71では各固定子74a,74bは可動フォークの延出方向毎に専用に設けられ、中段フォーク76が図7(b)において原位置(固定フォーク72及び中段フォーク76の移動方向の中央が対向する位置)より左側で移動する際は固定子74aが使用され、右側で移動する際は固定子74bが使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】荷移載装置71の仕様(最大積載荷重)が異なる場合は、リニアモータ73の仕様をそれに合わせて変更する必要がある。例えば、最大積載荷重が50kg、100kg、150kg等のシリーズの荷移載装置を製作する場合は、各仕様に対応したリニアモータが装備され、それぞれ個別の設計が必要であり、異なる仕様に対応したリニアモータを準備する必要がある。そのため、部品の種類が多くなり、部品の保管や在庫管理の手間が増えるとともに、部品の共通化などによるコスト低減が難しかった。
【0006】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は異なる仕様(主として最大積載荷重)の荷移載装置の部品の共通化を可能にし、仕様の異なる荷移載装置の製造に必要な部品の種類を少なくでき、製造コストの低減が可能な荷移載装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ベース部と、該ベース部に対して水平に繰り出し得る可動フォークを少なくとも1個備え、可動フォークの駆動源としてリニアモータを備えた荷移載装置であって、1個の可動フォークを駆動するために装備された同じ規格の複数個のリニアモータと、前記各リニアモータを同期運転制御するための1台の制御装置とを備えた。
【0008】請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記荷移載装置は前記リニアモータの可動子又は可動子と一体的に移動する部材の位置を検出する位置センサを1個備え、前記制御装置は前記位置センサの検出信号に基づいて各リニアモータを制御する。
【0009】請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記各リニアモータの一次側は、前記可動フォークの移動方向と直交する方向に並んで配置されている。
【0010】請求項1に記載の発明では、可動フォークはリニアモータによって駆動される。1個の可動フォークは同じ規格の複数個のリニアモータによって駆動され、推力は各リニアモータの推力の和となる。各リニアモータは1台の制御装置によって同期運転制御される。荷移載装置に装備するリニアモータの個数を変更することにより、部品の種類を増やさずに最大積載荷重の異なる荷移載装置の製作が可能になる。
【0011】請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、リニアモータの可動子又は可動子と一体的に移動する部材の位置が1個の位置センサにより検出される。各リニアモータは位置センサの検出信号に基づいて制御装置によって制御される。
【0012】請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の発明において、各リニアモータの一次側が可動フォークの移動方向と直交する方向に並んで配置されている。従って、各リニアモータが同じ推力で可動フォークの長さが同じ場合、各リニアモータの一次側が可動フォークの移動方向にずれた状態で配置されたものに比較して、可動フォークの最大延出量が大きくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1〜図5に従って説明する。図1、図3及び図4に示すように、荷移載装置としてのフォーク装置1はベース部としての固定フォーク2と、固定フォーク2に対して順次繰り出し得る複数の可動フォークとしてのミドルフォーク3及びアッパフォーク4とを備えている。
【0014】図1に示すように、ミドルフォーク3の底面には長手方向に沿って延びる一対のレール5が固定され、各レール5は固定フォーク2の長手方向中央部に固定されたリニアガイドブロック6を介して固定フォーク2の長手方向に沿って移動可能に支承されている。固定フォーク2の両端部にはそれぞれ一対の支持ローラ7(図4に図示)が設けられている。そして、ミドルフォーク3はリニアガイドブロック6及び支持ローラ7に支承された状態で、固定フォーク2に対して長手方向に移動可能となっている。
【0015】同様にしてアッパフォーク4の底面に一対のレール8が固定され、ミドルフォーク3にはリニアガイドブロック9と支持ローラ10とが設けられている。そして、アッパフォーク4はリニアガイドブロック9及び支持ローラ10に支承された状態で、ミドルフォーク3に対して長手方向に移動可能となっている。
【0016】固定フォーク2の長手方向(図1の紙面と垂直方向)の中央部には、可動フォークの駆動源としての複数個(この実施の形態では3個)のリニアモータ11a〜11cの一次側としての固定子12が3個固定されている。図5に示すように、各固定子12は、前記可動フォークの移動方向と直交する方向に並んで配置されている。各リニアモータ11a〜11cは同じ規格、例えば推力が50kgに構成されている。この実施の形態ではリニアモータ11a〜11cとしてSR(Switched Reluctance)リニアモータが使用されている。
【0017】図3に示すように、固定子12は極数が3n(nは自然数、この実施の形態ではn=2)で、各極12aが等ピッチで、かつその幅が同じに形成されている。各極12aにはコイル13u,13v,13wがそれぞれ全て同じ方向に集中巻で巻き付けられている。図2に示すように、各固定子12のコイル13u,13v,13wは、それぞれリニアモータ11a〜11c毎に3相のインバータ14a〜14cに接続され、インバータ14a〜14cを介して3相の交流が供給されるようになっている。インバータ14a〜14cは共通の1台の制御装置15により制御されるようになっている。
【0018】リニアモータ11a〜11cの二次側としての可動子16は、ミドルフォーク3の底面の各固定子12の極12aと対向可能な位置に、その長手方向ほぼ全長に亘って延びるように固定されている。図3に示すように、可動子16には等ピッチで歯としての突部16aが形成され、突部16aが極12aと対向可能に配置されている。固定子12の極12aの数と、固定子12と対応する部分の可動子16の突部16aの数との比は3:4に設定されている。また、極12a及び突部16aはその幅がほぼ同じに形成されている。そして、各コイル13u,13v,13wに電流が供給されると、ミドルフォーク3がその長手方向に移動されるようになっている。
【0019】固定フォーク2の幅方向の一方の側(図1の右側)の上面に形成された溝内には、ラック17が固定されている。アッパフォーク4の下面に形成された溝内には、ラック18が固定されている。ミドルフォーク3には各ラック17,18とそれぞれ噛合するピニオン19,20が両端に固定された回転軸21が軸受22を介して回動可能に支持されている。ピニオン19,20は同じに形成されている。従って、ミドルフォーク3が移動すると、ラック17,18及びピニオン19,20の作用により、アッパフォーク4がミドルフォーク3に対して同じ距離移動される。
【0020】固定フォーク2の側面(図1の右側)中央部には可動子16が原点位置に、即ちミドル及びアッパフォーク3,4が基準位置にあることを検知する原点センサS1が設けられている。原点センサS1はミドルフォーク3の底面に固定された被検知部材(ドグ)23を検知して、可動子16が原点位置にあることを検出する。
【0021】ミドルフォーク3の底面には、幅方向の一方の側(図1では左側)に可動子16の長手方向に沿って、可動子16の全長にわたって延びるようにリニアスケール24が配設されている。リニアスケール24は所定ピッチでN極、S極に交互に着磁された着磁部を備えた構成となっている。固定フォーク2の側面(図1の左側)中央部には、リニアスケール24の各着磁部を順次検出する磁気センサ25が配設されている。リニアスケール24及び磁気センサ25により、リニアモータ11a〜11cの可動子と一体的に移動する部材(ミドルフォーク3)の位置を検出する位置センサが構成されている。
【0022】固定フォーク2にはミドルフォーク3が所定の延出位置を超えて過剰に延出した異常を検出するための異常検出センサ26が設けられている。異常検出センサ26は固定フォーク2の長手方向両端部に設けられ、ミドルフォーク3の下面の長手方向中央に固定されたドグ27を検知する構成となっている。
【0023】制御装置15はCPU及びメモリ(いずれも図示せず)を備えている。前記各センサS1,25,26の出力信号は制御装置15に入力され、制御装置15はそれらの信号と、上位の制御装置(例えばフォーク装置1が装備されたシステムの制御装置)からの指令信号とに基づいて、各インバータ14a〜14cへリニアモータ11a〜11cの加速・減速指令及び停止指令を出力するようになっている。制御装置15はリニアスケール24の移動に伴って磁気センサ25から出力されるパルス信号をカウントし、可動子16の原点位置からの移動距離を演算するようになっている。制御装置15はセンサ26からのドグの検知信号を入力するとリニアモータ11a〜11cの非常停止制御を行うようになっている。制御装置15はリニアモータ11a〜11cを正弦波駆動するようにインバータ14a〜14cを制御する。
【0024】次に前記のように構成されたフォーク装置1の作用を説明する。フォーク装置1は例えば、自動倉庫のスタッカクレーンに装備される。制御装置15はセンサS1の出力信号に基づいて可動子16が原点位置にあることを確認した状態から、各リニアモータ11a〜11cを正弦波駆動により同期駆動する。リニアモータ11a〜11cの各極12aにコイル13u,13v13wが全て同じ方向に集中巻で巻き付けられているため、SRリニアモータは動作原理として自己インダクタンスと相互インダクタンスとを併用するように動作する。可動子16が原点位置にある状態では、所定の突部16aがU相の極12aと対向する状態に配置されている。制御装置15は磁気センサ25の出力信号に基づいて、ミドルフォーク3の位置を認識し、所定の減速位置で減速指令を出力し、停止位置で停止指令を出力する。
【0025】ミドルフォーク3及びアッパフォーク4が基準位置に配置された状態、即ち可動子16が原点位置に配置された状態から、リニアモータ11a〜11cの固定子12のコイル13u,13v,13wに正弦波駆動で順次電流が供給されると、極12a及び対応する突部16aを通過する磁束の量が順次変化する。そして、可動子16の突部16aに作用する吸引力が順次変化し、可動子16が固定されたミドルフォーク3が所定の方向へ移動する。図3において、極12aに対して左側に位置する突部16a及びその突部16aと対応する極を通過する磁束は可動子16に右方向への推力を与え、右側に位置する突部16a及びその突部16aと対応する極を通過する磁束は可動子16に左方向への推力を与える。従って、左方向への推力を与える磁束の量が多くなるように各極12aを順次励磁すれば可動子16は左方向へ移動し、右方向への推力を与える磁束の量が多くなるように各極12aを順次励磁すれば可動子16は右方向へ移動する。
【0026】ミドルフォーク3の移動に伴ってミドルフォーク3に支持された回転軸21が一体的に移動し、ラック17と噛合しているピニオン19が回転軸21と一体回転する。そして、回転軸21に固定されたピニオン20が一体回転し、ピニオン20と噛合しているラック18が、ミドルフォーク3の固定フォーク2に対する移動量と同じ量だけ移動される。従って、ラック18が固定されたアッパフォーク4がミドルフォーク3に対して同量相対移動され、アッパフォーク4は固定フォーク2に対してミドルフォーク3の2倍の移動量移動される。
【0027】各リニアモータ11a〜11cの各固定子12に設けられたコイル13u,13v,13wにはそれぞれ異なるインバータ14a〜14cを介して供給電流の制御が行われるが、各インバータ14a〜14cへの制御指令は、1台の制御装置15から出力される。従って、個々のインバータ14a〜14c毎に制御装置を設けた場合と異なり、各リニアモータ11a〜11cのコイル13u,13v,13wには確実に同期した状態で電流が供給される。
【0028】この実施の形態では次の効果を有する。
(1) 1個の可動フォーク(ミドルフォーク3)を駆動するために同じ規格の複数個のリニアモータ11a〜11cが装備され、各リニアモータ11a〜11cを1台の制御装置15で同期運転制御する。従って、異なる仕様(主として最大積載荷重)の荷移載装置(フォーク装置1)の部品の共通化を可能にし、仕様の異なる荷移載装置の製造に必要な部品の種類を少なくでき、製造コストの低減が可能になる。最大積載荷重が50kg、100kg、150kg等のシリーズの荷移載装置を製作する場合は、例えば、50kg仕様のリニアモータを準備して、各仕様に対応した数のリニアモータを使用することにより、部品の共通化が図れる。
【0029】(2) 各リニアモータ11a〜11cの可動子16がミドルフォーク3に固定され、ミドルフォーク3の位置を検出する1個の位置センサ(磁気センサ25)の検出信号に基づいて、各リニアモータ11a〜11cの可動子16の位置が制御装置15で認識される。そして、制御装置15は位置センサの検出信号に基づいて各リニアモータ11a〜11cを制御するため、各可動子16に対応してそれぞれ位置センサを設ける必要がなく、部品点数を少なくできる。
【0030】(3) 各リニアモータ11a〜11cの一次側は、可動フォークの移動方向と直交する方向に並んで配置されている。従って、各リニアモータ11a〜11cが同じ推力で可動フォークの長さが同じ場合、各リニアモータ11a〜11cの一次側が可動フォークの移動方向にずれた状態で配置されたものに比較して、可動フォークの最大延出量を大きくできる。
【0031】(4) 可動フォークの駆動源としてのリニアモータ11a〜11cにSRリニアモータを使用したので、同じ大きさのリニア誘導モータに比較して同じ電流密度で推力が大きくなる。従って、リニアモータの大きさが同じならより重い荷の移載ができ、荷の移載に必要な推力が同じであればリニアモータを小型化できる。
【0032】(5) 固定子12の極12aの数と、固定子12と対応する部分の可動子16の突部16aの数との比が3:4に設定され、かつ固定子12の極数が3n(nは自然数)で、各極12aのコイル13u,13v,13wが全て同じ方向に巻き付けられている。従って、動作原理として自己インダクタンスと相互インダクタンスとを併用する構成を簡単に形成でき、極12aと突部16aとの間に作用する磁気による吸引力が、可動子16の推力として効率よく作用する。
【0033】(6) 固定子12の極13の数が3n(この実施の形態ではnは2)のため、駆動回路として汎用の3相インバータを利用し易くなる。実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【0034】○ 固定子12は可動フォークの移動方向と直交する方向に並んで配置する構成に限らず、図6に示すように、可動フォークの移動方向にずれた状態で配置してもよい。この場合、各固定子12の配置位置の自由度が大きくなる。
【0035】○ リニアモータを荷移載装置の可動フォークの移動方向に隣接して配置してもよい。例えば、最大積載荷重が50kg、100kg、150kg等のシリーズの荷移載装置を製作する際、同じ規格のリニアモータを1個、2個、3個等最大積載荷重に対応して可動フォークの移動方向に1列に配置する。フォークの長さは最大積載荷重が大きい方が長くなるが、同じリニアモータを組み付けることで、部品の共通化が図れ、製造コストを低減できる。
【0036】○ 位置センサは可動子又は可動子と一体的に移動する部材の位置を検出可能であればよく、ミドルフォーク3の位置を検出する代わりに、可動子16の位置を検出する構成としてもよい。
【0037】○ 可動子16の位置を位置センサの検出信号により制御装置15に常にフィードバックせずに、可動フォークが移動開始後、所定位置に達したときにリニアモータ11a〜11cに停止指令を出力する構成としてもよい。例えば、位置センサを設けずに、アッパフォーク4が原位置に達したこと、左側の最大延出位置に達したこと、右側の最大延出位置に達したことをそれぞれ検出可能な検出手段、例えば、リミットスイッチを設け、その信号に基づいてリニアモータ11a〜11cを制御する。
【0038】○ インバータを1個として、各固定子12で共用する構成としてもよい。
○ ミドルフォーク3及びアッパフォーク4が原点位置から固定フォーク2に対して左右両側へ往復移動せずに、片側へ往復移動可能なフォーク装置1に適用してもよい。この場合、固定子12は固定フォーク2の中央ではなく片側に偏倚した状態に配設される。
【0039】○ リニアモータ11a〜11cの一次側を可動子として二次側を固定子とする構成としてもよい。
○ 固定子16の極の数は6個に限らず、3個又は9個以上の3の倍数であってもよい。即ち、固定子16の極の数は3n(nは自然数)であればよい。この場合、駆動回路として汎用の3相インバータを利用し易くなる。
【0040】○ フォーク装置1は3段式に限らず、2段式あるいは4段式にしてもよい。
○ 各可動フォークの間に全てリニアモータを配設し、ピニオン及びラックによる可動フォークの駆動機構を無くしてもよい。この場合、ラックとピニオンの噛合による発塵が無くなり、クリーンルーム等での使用に適する。
【0041】○ リニアモータとしてSRリニアモータ以外のリニアモータ、例えば、リニア誘導モータ、リニアパルスモータやリニア同期モータを使用してもよい。
○ フォーク装置1をスタッカクレーンに装備する代わりに、自走型搬送車上に装備してもよい。また、フォーク装置1を定置式の移載装置として使用してもよい。
【0042】前記実施の形態から把握できる請求項記載以外の技術的思想(発明)について、以下にその効果とともに記載する。
(1) 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記各リニアモータは一次側がベース部に固定されている荷移載装置。この場合、励磁用のコイルへ電流を供給する配線の取り回しが、一次側を可動フォークに固定した場合に比較して簡単になる。
【0043】(2) 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の荷移載装置は、リニアモータとして、固定子の極数と該固定子と対応する部分の可動子の突部の数との比が3:4に設定され、かつ固定子の極数が3n(nは自然数)で、各極のコイルが全て同じ方向に巻き付けられているSRリニアモータを装備している。この場合、同じ電流密度で得られる推力がリニア誘導モータに比較して大きくなり、リニアモータの大きさが同じならより重い荷の移載ができ、荷の移載に必要な推力が同じであればリニアモータを小型化できる。
【0044】(3) (2)に記載の発明において、駆動方式が正弦波駆動である。この場合、駆動回路として汎用のインバータを流用でき製造コストを低減できる。
【0045】
【発明の効果】以上詳述したように請求項1〜請求項3に記載の発明によれば、異なる仕様(主として最大積載荷重)の荷移載装置の部品の共通化を可能にし、仕様の異なる荷移載装置の製造に必要な部品の種類を少なくでき、製造コストの低減が可能になる。
【0046】請求項2に記載の発明では、複数個のリニアモータに対応してそれぞれ位置センサを設ける必要がなく、部品点数を少なくできる。請求項3に記載の発明によれば、各リニアモータが同じ推力で可動フォークの長さが同じ場合、各リニアモータの一次側が可動フォークの移動方向にずれた状態で配置されたものに比較して、可動フォークの最大延出量を大きくでき、荷の移載時における移動距離が同じであれば可動フォークを短くできる。




 

 


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