Overhead traveling truck balance control device

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天井走行台車が高架レールの曲線部を走行する際に車体の横振れを抑制するバランス制御機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場内等において、高架レールを走行して物品を搬送するために用いられている天井走行台車は、高架レールの曲線部を通過する際に、その車体やこれに搭載している物品が遠心力を受けて傾き、車体に横振れを生じる傾向がある。

【０００３】そこで、従来では、例えば実公平８−８９
３８号公報に開示されているように、高架レールの曲線部の両側に補助高架レールを設置し、これらの補助高架レールで天井走行台車の左右にそれぞれ設けられている補助走行ローラを受けて、車体の横振れを防止していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した実公平８−８９３８号公報に開示されている構造の天井走行台車では、高架レールの曲線部を天井走行台車が通過する際に車体が受ける遠心力を補助走行ローラを介して補助高架レールで受けているため、高架レールの曲率半径が小さいと車体に作用する遠心力が大きくなり、
天井走行台車の車体や補助高架レールの剛性を高める必要がある。

【０００５】しかしながら、補助高架レールや天井走行台車の車体の剛性を高めようとすると、これらの部分のサイズや重量が増加し、また、製造コストも高くなるため、天井走行台車の走行速度を曲線部で低下させなければならず、物品搬送のサイクルタイムが長くなる問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題点を解消し、天井走行台車を補助高架レールや補助走行ローラを用いずに、高架レールの曲線部を横振れを生じることなく高速で走行させることできる天井走行台車のバランス制御機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的のため、本発明の天井走行台車のバランス制御機構は、高架レールに走行車輪で車体が懸垂支持されて走行する天井走行台車の高架レール上の走行車輪の支点位置より下方で、重心位置を左右方向に変位自在に車体に設けられた可動部と、
車体に対して可動部の重心を移動させる重心移動手段と、高架レールの曲線部を走行する際に、走行方向を軸とする前記支点位置回りに天井走行台車全体に作用する遠心力のモーメントと重力のモーメントが釣り合う可動部の重心のバランス位置を算出し、前記バランス位置へ可動部の重心を移動させるように重心移動手段を制御するバランス制御手段とを備えている。

【０００８】前記バランス制御手段は、天井走行台車に設けられた読取手段が高架レールに付設する被検出部から読み取った高架レールの曲率半径データを利用して可動部重心のバランス位置の算出を行うことが望ましい。

【０００９】

【作用】請求項１に記載された発明において、天井走行台車が停止している場合や、高架レールの直線部分を走行している場合には、天井走行台車全体の重心は支点位置の垂直下方に位置し、この時、天井走行台車は高架レールの略真下に吊り下げられた状態にある。

【００１０】一方、天井走行台車が高架レールの曲線部分を走行するときは、その車体全体に遠心力が作用する。 前記遠心力は天井走行台車の走行方向を軸とする前記支点位置回りのモーメントを生じさせる。

【００１１】本発明においては、天井走行台車が高架レールの曲線部分に侵入する直前に、バランス制御手段が天井走行台車全体に作用する前記支点位置回りの遠心力によるモーメントと重力によるモーメントが釣り合う可動部の重心のバランス位置を算出し、重心移動手段を制御して可動部の重心を前記バランス位置へ移動させる。

【００１２】その結果、可動部の重量によって前記支点位置回りに生じた重力のモーメントによって、同支点位置回りの遠心力によるモーメントが打ち消され、天井走行台車は高架レールの曲線部を傾くことなく走行し、走行中の横振れの発生が防止される。

【００１３】また、請求項２記載の発明においては、バランス制御手段がバランス位置を算出するために必要な高架レールの曲率半径データを、高架レールに設けられている被検出部から天井走行台車側の読取手段で読み取る。

【００１４】バランス制御手段は、読取手段で得た高架レールの曲率半径データと、天井走行台車の走行速度と、天井走行台車の車体とこれに設けられている可動部のそれぞれの重量と重心位置から天井走行台車全体に作用する走行方向を軸とする前記支点位置回りの遠心力によるモーメントを算出し、このモーメントと釣り合う重力のモーメントが生じる可動部重心のバランス位置を算出する。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する。 図１は、本発明の一実施例を示すバランス制御機構が搭載された天井走行台車の概略構造図であって、天井走行台車１は、工場内等に架設されている高架レール２の水平な車輪走行面２Ａに走行車輪３で走行自在に懸垂支持されている車体４を有している。

【００１６】前記走行車輪３は車体４上部の高架レール２に沿って前後方向に複数箇所設けられており、その一つが走行用モータ５で回転駆動されて、天井走行台車１
の走行を行うようになっている。

【００１７】前記走行用モータ５は、車体４内部に搭載されている走行制御手段６に内蔵されているプログラムと走行制御手段６へ天井走行台車１外部から送られる指令データによって制御されるように構成されている。

【００１８】車体４の下部には可動部４Ａが設けられている。 前記可動部４Ａと車体４の下面との間には、長手方向を左右方向（天井走行台車１の幅方向）に向けた一対のリニアガイド機構７が車体４の走行方向前後に間隔をあけて並行に設けられていて、これらのリニアガイド機構７により、可動部４Ａが車体４の左右両側にスライド自在に支持されている。

【００１９】車体４内の下部幅方向左右位置には、駆動側歯付プーリ８と被駆動側歯付プーリ９が回転自在に支持されていて、これらのプーリ８，９間に歯付ベルト１
０が掛け渡されている。

【００２０】前記歯付ベルト１０は、連結部材１１を介して可動部４Ａの上面と連結されており、車体４内部に搭載されている重心移動手段としてのバランス制御用パルスモータ１２を正方向または逆方向に回転させることによって、可動部４Ａが車体４に対して左右方向に移動されるように構成されている。

【００２１】前記バランス制御用パルスモータ１２の回転制御は、車体４に搭載されているバランス制御手段１
３から出力されるパルス信号によって行われる。

【００２２】なお、本発明における重心移動手段は、この実施例では駆動側歯付プーリ８、被駆動側歯付プーリ９、歯付ベルト１０、バランス制御用パルスモータ１２
で構成されている。

【００２３】また、この実施例では、可動部４Ａは搬器Ｃと前記搬器に保持される定型の被搬送物品Ｗからなるものであり、搬器Ｃには、被搬送物品Ｗの有無を検出する物品検出センサ（図示せず。）が設けられている。

【００２４】一方、高架レール２の下面には、その曲率半径データが記録されたバーコードで構成される被検出部１４が付設されている。 前記被検出部１４は、高架レール２が直線部分から曲線部分へ移行する位置や曲線部分から直線部分へ移行する位置、あるいは、曲線部分の途中で高架レールの曲率半径が変化する位置の手前側に設けられていて、高架レール２を天井搬送台車１が走行する際に、被検出部１４に記録されている曲率半径データを対向する天井搬送台車１の車体４上面に設けられたバーコードリーダからなるデータ読取手段１５で読み取り、その情報をバランス制御手段１３に送出するようになっている。

【００２５】なお、被検出部とデータ読取手段は、前述したものに限らず、例えば、被検出部として磁気的にデータを記録したものを用い、データ読取手段に磁気的に前記データを読み取るもの構造のものを用いてもよい。

【００２６】次に、図２は、本発明の天井走行台車のバランス制御機構の動作原理を説明する図であって、同図の（ａ）は、図１に示す天井走行台車１が高架レール２
の直線部分を走行中または、高架レール２上に停止している状態における車体４の重心Ｇ ₁と可動部４Ａの重心Ｇ ₂のそれぞれの位置を模式的に示している。

【００２７】なお、車体４と可動部４Ａの質量はそれぞれｍ ₁ ，ｍ ₂で表しており、車体４の重心Ｇ ₁は、高架レール２上の走行車輪３の支点位置０を通過する垂線Ｎ
上で支点位置Ｏから距離Ｌ ₁だけ下方にあり、可動部４
Ａの重心Ｇ ₂は重心Ｇ ₁の位置から前記垂線Ｎ上をさらに距離Ｌ ₂だけ下がった位置にある。

【００２８】これらの状態では、天井走行台車１に作用する外力は支点位置０を通る垂線Ｎ上で下方に作用する重力のみであり、支点位置Ｏ回りのモーメントは存在せず、天井走行台車１に傾きは生じていない。

【００２９】次に図２の（ｂ）は、天井走行台車１が、
本発明のバランス制御機構を動作させずに車体４と可動部４Ａとが同図（ａ）の位置関係を保ったまま、高架レール２の曲線部分を走行する状態を示したものである。

【００３０】この時、車体４と可動部４Ａの重心Ｇ ₁ ，
Ｇ ₂にはそれぞれ遠心力ｆ ₁ ，ｆ ₂が水平方向に作用し、これらの遠心力ｆ ₁ ，ｆ ₂によって天井走行台車１
には、支点位置Ｏ回りにモーメントＭｃが作用し、その車体４とこれに連結されている可動部４Ａに支点位置Ｏ
を通る垂線Ｎに対して角度θの傾斜を生じさせる。

【００３１】前記角度θは、天井走行台車１の走行速度が大きくなるほど増大し、また、高架レール２の曲線部分を前記角度θ傾いて走行してきた天井走行台車１が高架レール２の直線部分へ侵入すると、これらの遠心力ｆ
₁ ，ｆ ₂が消失するため、支点位置０を中心に車体４と可動部４Ａが振り子のように横揺れを生じる。 これに対し、図２の（ｃ）は、天井走行台車１が本発明のバランス制御機構を動作させて高架レール２の曲線部分を走行する状態を示したものである。

【００３２】同図（ｃ）において、車体４の重心Ｇ
₁は、支点位置Ｏを通る垂線Ｎ上にあり、一方、可動部４Ａの重心Ｇ ₂は、垂線Ｎから高架レール２の曲率中心Ｏ'側と反対側に水平方向に距離Ｘだけ変位している。

【００３３】ここで、高架レール２の曲率半径をＲ、天井走行台車１の走行速度をＶとすると、質量ｍ ₁である車体４の重心Ｇ ₁に作用する遠心力はｆ ₁は、ｆ ₁ ＝ｍ
₁ Ｖ ² ／Ｒである、また、質量ｍ ₂である可動部４Ａの重心Ｇ ₂に作用する遠心力ｆ ₂は、ｆ ₂ ＝ｍ ₂ Ｖ ² ／Ｒ
である。 （ただし、高架レールの曲率半径Ｒは、前記距離Ｘに比較して十分大きいものとする。） この時、天井走行台車１全体に支点位置Ｏ回りに作用する遠心力ｆ ₁とｆ ₂によって生じるモーメントＭｃは、
Ｍｃ＝ｆ ₁ Ｌ ₁ ＋ｆ ₂ （Ｌ ₁ ＋Ｌ ₂ ）となる。

【００３４】一方、可動体４Ａの重心Ｇ ₂の位置を支点位置Ｏを通る垂線Ｎから水平方向に距離Ｘだけ変位させることによって、天井走行台車１には可動体４Ａの重量ｍ ₂ ｇによる支点位置Ｏ回りの前記モーメントＭｃと反対向きのモーメントＭｒが生じる。 ただし、ここでｇは重力加速度であって、Ｍｒ＝Ｘｍ ₂ ｇとなる。

【００３５】したがって、Ｍｃ＝Ｍｒとなるように、Ｘ
の値が選択されていれば、天井走行台車１に作用する支点位置Ｏ回りのモーメントを除去することができ、高架レール２の曲線部分を走行する天井走行台車１の横振れを防止することができる。 前記距離Ｘは、Ｘ＝（Ｌ ₂ ＋
Ｌ ₁ （ｍ ₁ ＋ｍ ₂ ）／ｍ ₂ ）Ｖ ² ／（Ｒｇ）の関係から算出することができる。

【００３６】ここで、ｍ ₁ ，Ｌ ₁は、天井走行台車１の車体４の構造上からあらかじめ決まっており、また、可動部４Ａの重心Ｇ ₂の位置と質量ｍ ₂は、被搬送物品Ｗ
が特定されていればこれらもあらかじめ既知の値である。

【００３７】また、天井走行台車１の走行速度Ｖはあらかじめ決められているか、あるいは走行車輪３の回転等から容易に検出できる量である。

【００３８】本実施例においては、天井走行台車１が高架レール２の曲線部分に侵入する手前で、データ読取手段１５が高架レール２の被検出部１４から高架レール２
の曲率半径Ｒに対応するデータを読み取る。

【００３９】バランス制御手段１３は、データ読取手段１５が読み取った曲率半径Ｒの値に基づいて前記距離Ｘ
を算出し、バランス制御用パルスモータ１２を制御して可動部４Ａを図２（ｃ）の位置関係になるように移動させる。

【００４０】バランス制御手段１３にはあらかじめ可動部４Ａの質量ｍ ₂と垂直方向の重心位置Ｌ２のデータが複数通り記憶されていて、前記距離Ｘは、天井走行台車１の搬器Ｃに被搬送物品Ｗが保持されている場合と保持されていない場合で異なり、さらに、被搬送物品Ｗの種類によっても異なった値が算出される。

【００４１】なお、被搬送物品Ｗの種類の識別は、物品検出センサにその機能を持たせて行うことができ、例えば、被搬送物品Ｗに付加された識別コードを光学的に読み取るようにしてもよい。 また、重心位置が一定した被搬送物品Ｗでは、搬器に被搬送物品Ｗの重量を計測する荷重センサを設けて被搬送物品Ｗの種類を判別するようにしてもよい。

【００４２】図示は省略するが、高架レール２の曲線部分が終了する手前の位置にも被検出部１４と同様に車体４に対して可動部４Ａの位置を変更するための被検出部が付設されていて、天井走行台車１がこの位置を通過すると、高架レール２の直線部分に対応して走行できるように、バランス制御手段１３はバランス制御用パルスモータ１２を制御して可動部４Ａを、図２の（Ａ）の位置へ戻す。

【００４３】前述した実施例においては、可動部４Ａを搬器Ｃと前記搬器Ｃに保持される定型の被搬送物品Ｗから構成しているが、可動部は単に天井走行台車の重心位置を左右方向に変化させるバランスウエイトとして構成し、搬器Ｃは車体の左右方向に移動しない構造としてもよい。

【００４４】また、可動部の重心を車体に対して左右に移動させるための重心移動手段は、前述した実施例で用いられている歯付ベルト９を用いたものに限定するものではなく、歯付ベルトの代わりにチェーンを用いてもよいし、ラックピ二オン機構やシリンダ機構等を用いてもよい。

【００４５】さらに、本実施例においては、可動部４Ａ
が車体４に対してリニアガイド機構７によって直線的に移動するように構成されているが、両者の間を左右に対になった平行リンクで連結して、可動部の重心を車体に対して左右方向に変位させるように構成してもよい。

【００４６】また、本実施例では、バランス制御手段１
３が、天井走行台車１に設けられた読取手段１５が高架レール２に付設した被検出部１４から読み取った高架レール２の曲率半径データを利用して可動部４Ａの重心Ｇ
₂のバランス位置の算出を行うようにしているが、高架レール２の曲率半径データをあらかじめ天井走行台車１
の走行位置に対応させてバランス制御手段１３に記憶させておき、天井走行台車１の走行位置を検出して前記バランス位置を算出するようにしてもよい。

【００４７】さらに、この実施例では、天井走行台車１
の走行制御を行う走行制御手段６と可動部４Ａの移動制御を行うバランス制御手段１３をそれぞれ独立した制御ユニットとして設けているが、これらを単一の制御ユニットとして構成してもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１に記載された発明によれば、天井走行台車が高架レールの曲線部分を走行する際に、車体に横振れを生じさせる遠心力のモーメントを可動部の重心の移動によって生じる重力のモーメントで打ち消しているため高速走行が可能となり、特に、半導体ウエハ等を搬送する場合のように搬送中の振動や揺れが問題となる場合に好適に用いることができる。

【００４９】また、従来の天井走行台車のように、高架レールの曲線部分で車体が受ける遠心力を補助走行ローラを介して補助高架レールで受ける必要が無いため、設備コストを大幅に低減することができる。

【００５０】また、請求項２に記載された発明によれば、高架レールに付設するバーコード等の被検出部から高架レールの曲率半径データをリアルタイムで読み取ってバランス制御手段にバランス位置の算出を行わせているため、バランス制御手段が走行位置に対応した高架レールの曲率半径データをあらかじめ記憶していたり、走行位置を監視している必要がなく、バランス制御機構全体を簡略化でき且つ動作の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すバランス制御機構が搭載された天井走行台車の概略構造図である。

【図２】 本発明の天井走行台車のバランス制御機構の動作原理を説明する図であり、（ａ）は、天井走行台車が高架レールの直線部分を走行中または停止状態を示す。 （ｂ）は、天井走行台車がバランス制御機構を動作させないで高架レールの曲線部分を走行中の状態を示す。 （ｃ）は、天井走行台車がバランス制御機構を動作させて高架レールの曲線部分を走行中の状態を示す。

【符号の説明】

１ 天井走行台車 ２ 高架レール ２Ａ 車輪走行面 ３ 走行車輪 ４ 車体 ４Ａ 可動部 ５ 走行用モータ ６ 走行制御手段 ７ リニアガイド機構 ８ 駆動側歯付プーリ ９ 被駆動側歯付プーリ １０ 歯付ベルト １１ 連結部材 １２ バランス制御用パルスモータ １３ バランス制御手段 １４ 被検出部 １５ データ読取手段