(57)【要約】  この搬送システムは、物品を搬送する走行体３を、走行ガイド４に沿って走行自在に設置したものである。走行体３を走行駆動する駆動源が、走行ガイド４に沿って配列されてそれぞれが独立した１台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能な電機子からなる複数の個別モータ６と、走行体３に設置された二次側の可動子７とでなるリニアモータである。隣合う個別モータ６間に連続して配置されて個別モータ６の磁束が通る経路となる強磁性体４Ｋを設け、個別モータ６と可動子７の対向面積が変化しないように個別モータ６を設置した。
2012056841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を搬送する走行体を、走行ガイドに沿って走行自在に設置した搬送システムであって、
前記走行体を走行駆動する駆動源がリニアモータであり、このリニアモータは、走行ガイドに沿って配列されてそれぞれが独立した複数の一次側の電機子と、前記走行体に設置された二次側の可動子とでなり、隣り合う電機子間に連続して配置されて前記電機子の磁束が通る経路となる強磁性体を設けた搬送システム。
【請求項２】
前記強磁性体が、前記走行ガイドからなる請求項１記載の搬送システム。
【請求項３】
前記走行ガイドが、走行体の走行経路が曲線となる曲線部を有し、複数の電機子を、前記曲線部に沿って間隔を開けて配列すると共に、前記可動子が、前記曲線部における複数の電機子のうち隣り合う複数の電機子に渡って対向状に乗り移って移動するとき、前記可動子の移動方向前端にて、各電機子と前記可動子との間で増加する対向面積の増加量と、前記可動子の移動方向後端にて、各電機子と前記可動子との間で減少する対向面積の減少量との差を、定められた値以下に規定した請求項１または請求項２に記載の搬送システム。
【請求項４】
前記定められた値は、前記走行体が１０ｍｍ進んだときの前記対向面積の増加量と減少量との差が１８０ｍｍ2である請求項３記載の搬送システム。
【請求項５】
前記走行ガイドが、走行体の走行経路が直線となる直線部をさらに有し、前記曲線部に沿って配列された各電機子のコアの並び方向と、前記直線部の曲線部近傍における各電機子のコアの並び方向とを、各直線部における走行方向、曲線部における、各電機子位置での接線方向に対して、それぞれの電機子の配列に沿って角度を持って変化させた位置としている請求項３記載の搬送システム。
【請求項６】
前記曲線部における上流側の電機子におけるコアの並び方向の角度と、前記曲線部における下流側の電機子におけるコアの並び方向の角度とは、各電機子位置での接線方向に対し互いに逆回りに変化している請求項５記載の搬送システム。
【請求項７】
前記直線部のうち前記曲線部近傍の両側２個の電機子については、コアの並び方向を、前記直線部における走行方向に対して角度を持って変化させた位置としている請求項６記載の搬送システム。
【請求項８】
上流側の前記直線部の電機子におけるコアの並び方向の角度と、下流側の前記直線部の電機子におけるコアの並び方向の角度とは、前記直線部における走行方向に対し互いに逆回りに変化している請求項７記載の搬送システム。
【請求項９】
前記走行ガイドが、走行体の走行経路が直線となる直線部を有し、複数の電機子を、前記直線部に沿って間隔を開けて配列すると共に、前記直接部における複数の電機子の設置間隔ＳＰと、前記可動子の移動方向の長さＢとをＢ＝ＳＰ・ｎの関係（但しｎは整数）とした請求項１または請求項２ に記載の搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この出願は、２０１０年１０月２６日出願の特願２０１０−２３９４５３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
【技術分野】
【０００２】
この発明は、工作機械のローダや、産業機械、物流機械における物品の搬送に適用される搬送システム関し、特に、走行経路に曲線部を含む搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
リニアモータは、物流装置の搬送台車や工作機械のローダとなる搬送装置等において、その走行駆動等に広く用いられている（例えば、特許文献１）。リニアモータには、リニア誘導モータ（ＬＩＭ）、リニア同期モータ（ＬＳＭ）、リニア直流モータ等があるが、長距離の走行システムとして主に使用されているのは、リニア誘導モータである。リニア同期モータは、地上側にマグネットを配置してコイル側を移動する方式が大部分を占める。リニア同期モータにおいて、部分的に地上側に１次コイルを離散配置した例はあるが（例えば、特許文献２）、リニア同期モータは、曲線部での補助的な使用であり、主に、直線駆動用システムに使用されている。走行経路が曲線部の場合、リニア誘導モータが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１１４８８７号公報
【特許文献２】特開２００７−８２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リニア誘導モータは推力が低いため、十分な走行性能を得ることが難しい。従来のリニア同期モータは、地上側にマグネットを配置してコイル側を移動する方式が大部分を占める。しかし、コイル側を移動させるため、可動子に給電が必要であり、可動子への配線の都合上、無端経路での走行が不能であるなど、走行経路が限られたり、給電系が複雑化したりする。【０００６】
このような課題を解消する同期形リニアモータとして、それぞれが独立した１台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能な電機子からなる複数の個別モータを、可動子の移動方向に間隔を開けて配列した離散配置のリニア同期モータを考えた。しかし、この離散配置のリニア同期モータでは、可動子が、間隔を開けて配置された各個別モータを乗り移って移動することになる。このため、可動子へコギング力、引き込み力を生じさせ、可動子を安定して移動させたり、可動子の位置決め精度を高めたりすることが難しい。具体的に以下のような問題がある。
・個別モータを固定しておくと、引き込み力の反作用で可動子が引き込まれる。
・引き込み力は、個別モータと可動子の位置関係により生じる力で、ゴキング力と同様、外乱となる。
・可動子に完全対向していないモータが２台あると、可動子に働く引き込み力は、各引き込み力の差となる。【０００７】
前記コギング力は、個別モータと完全対向している可動子との間に働く磁気吸引力の変化による力をいう。なお、前記個別モータと完全対向している可動子とは、個別モータに可動子が完全に対向しているとき、または、可動子に個別モータが完全に対向しているときの、可動子と個別モータとの相対的な配置関係をいう。前記引き込み力とは、個別モータに、可動子が完全対向していないとき、可動子が対向面積を増やそうとして個別モータを引き込む力をいう。この引き込み力は、コギング力に比べてかなり大きい（数１０倍になることもある）。【０００８】
この発明の目的は、駆動源として、コイル使用量の削減や給電形式上で有利となる個別モータの離散配置形式のリニアモータを採用しながら、可動子に働く引き込み力を小さくし、走行体の推力のばらつきを抑えることができる搬送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の搬送システムは、物品を搬送する走行体を、走行ガイドに沿って走行自在に設置した搬送システムであって、前記走行体を走行駆動する駆動源がリニアモータであり、このリニアモータは、走行ガイドに沿って配列されてそれぞれが独立した複数の一次側の電機子と、前記走行体に設置された二次側の可動子とでなり、隣り合う電機子間に連続して配置されて前記電機子の磁束が通る経路となる強磁性体を設けた。【００１０】
この構成によると、いわゆる同期形のリニアモータを用いたため、誘導形のリニアモータに比べて大きな推力が得易く、走行体の走行性能が向上する。同期形のリニアモータであるが、固定側に一次側の電機子を配置し、走行体に二次側の可動子を設置したため、走行体に走行駆動のための電流を供給する必要がなくて、走行駆動用の給電の都合上で走行経路が制限されることがなく、走行経路を環状に配置したり、カーブ部分を有する経路としたりするなど、複雑な走行経路を形成することが可能である。したがって、汎用性の高い搬送システムにすることができる。【００１１】
また、隣り合う電機子間に連続して配置されて前記個別モータの磁束が通る経路となる強磁性体を設け、電機子と可動子との対向面積が一定もしくは対向面積の変化が小さくなるように配置することにより、可動子が電機子間を乗り移る際の引き込み力が小さくなり、走行体の推力のばらつきを抑えることができる。したがって、走行体の走行が安定する。【００１２】
この発明において、前記強磁性体が、前記走行ガイドからなるものであっても良い。この場合、既存の走行ガイドと強磁性体との部品の共通化を図れ、搬送システムの構成を簡略化することができる。これにより、製造コストの低減を図ることができる。【００１３】
この発明において、前記走行ガイドが、走行体の走行経路が曲線となる曲線部を有し、複数の電機子を、前記曲線部に沿って間隔を開けて配列すると共に、前記可動子が、前記曲線部における複数の電機子のうち隣り合う複数の電機子に渡って対向状に乗り移って移動するとき、前記可動子の移動方向前端にて、各電機子と前記可動子との間で増加する対向面積の増加量と、前記可動子の移動方向後端にて、各電機子と前記可動子との間で減少する対向面積の減少量との差を、定められた値以下に規定したものであっても良い。前記定められた値は、前記走行体が１０ｍｍ進んだときの前記対向面積の増加量と減少量との差が１８０ｍｍ2とできる 【００１４】
例えば、各電機子が３相交流電流で駆動されるものである場合に、曲線部において複数の電機子を等間隔に配列し、各電機子のコア（つまり鉄心）の並び方向を、曲線部における、各電機子位置での接線方向と平行になるように電機子を配置することが一般的に考えられる。この場合に、走行体が曲線部に沿って走行するとき、可動子が、等間隔に配置された各電機子に対向状に乗り移って移動するとき、可動子へコギング力、引き込み力を生じさせる。【００１５】
この構成では、前記可動子が、前記曲線部における複数の電機子のうち隣り合う複数の電機子に渡って対向状に乗り移って移動するとき、前記可動子の移動方向前端にて、各電機子と前記可動子との間で増加する対向面積の増加量と、前記可動子の移動方向後端にて、各電機子と前記可動子との間で減少する対向面積の減少量との差を、定められた値以下に規定した。これにより、可動子が、間隔を開けて配置された各電機子に対向状に乗り移って移動するとき、可動子に対する磁気抵抗の変化をより小さくすることが可能となる。【００１６】
具体的には、前記対向面積の増加量と減少量との差を定められた値以下にするために、複数の電機子の間隔、および、各電機子のコアの並び方向の角度を最適化する。これにより、可動子に対する磁気抵抗の変化をより小さくでき、可動子への引き込み力を前記の場合よりも小さくすることができる。換言すれば、可動子への引き込み力の影響を低減させることができる。したがって、曲線部において、走行体の推力のばらつきを抑えることができ、よって、可動子を安定して移動させることができるうえ可動子の位置決め精度を高めることが可能となる。【００１７】
前記対向面積の増加量と減少量との差を定められた値以下に規定する場合、前記走行ガイドが、走行体の走行経路が直線となる直線部をさらに有し、前記曲線部に沿って配列された各電機子のコアの並び方向と、前記直線部の曲線部近傍における各電機子のコアの並び方向とを、各直線部における走行方向、曲線部における、各電機子位置での接線方向に対して、それぞれの電機子の配列に沿って角度を持って変化させた位置とするのがよい。これにより、各電機子のコアの並び方向の角度が最適化される。【００１８】
この場合、前記曲線部における上流側の電機子におけるコアの並び方向の角度と、前記曲線部における下流側の電機子におけるコアの並び方向の角度とは、各電機子位置での接線方向に対し互いに逆回りに変化しているのがよい。これにより、各電機子のコアの並び方向の角度を一層最適化できる。【００１９】
さらに、前記直線部のうち前記曲線部近傍の両側２個の電機子については、コアの並び方向を、前記直線部における走行方向に対して角度を持って変化させてもよい。これにより、各電機子の各コアの並び方向の角度がさらに最適化される。【００２０】
これに加えて、上流側の前記直線部の電機子におけるコアの並び方向の角度と、下流側の前記直線部の電機子におけるコアの並び方向の角度とは、前記直線部における走行方向に対し互いに逆回りに変化していてもよい。これにより、各電機子の各コアの並び方向の角度をより一層最適化できる。【００２１】
この発明において、前記走行ガイドが、走行体の走行経路が直線となる直線部を有し、複数の電機子を、前記直線部に沿って間隔を開けて配列すると共に、前記直接部における複数の電機子の設置間隔ＳＰと、前記可動子の移動方向の長さＢとをＢ＝ＳＰ・ｎの関係（但しｎは整数）としたものであっても良い。このようにＢ＝ＳＰ・ｎの関係にしたため、直線部において、電機子と可動子との対向面積を一定にすることができる。これにより、可動子に働く引き込み力を小さくし、走行体の推力のばらつきを抑えることができる。したがって、可動子を安定して移動させることができるうえ可動子の位置決め精度を高めることが可能となる。【００２２】
請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。 
【図面の簡単な説明】
【００２３】
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
【図１】この発明の第１の実施形態に係る搬送システムと工作機械とを組み合わせた加工設備の斜視図である。
【図２】同搬送システムの走行ガイドを構成する各ユニットの斜視図である。
【図３】同加工設備の部分省略正面図である。
【図４】同加工設備における搬送システムの破断側面図である。
【図５】同搬送システムの走行ガイドと走行体の関係を示す平面図である。
【図６】同搬送システムの走行ガイドと走行体本体とを示す横面図である。
【図７】図４の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】同搬送システムの走行ガイドと、リニアモータ、走行体の関係を示す平面図である。
【図９】同走行体の駆動源であるリニアモータの部分断面図である。
【図１０】同リニアモータの個別モータの平面図である。
【図１１】各個別モータと走行体との関係を概略示す平面図である。
【図１２】図１１の状態から走行体を移動させた場合の平面図である。
【図１３】図１２の状態から走行体を移動させた場合の平面図である。
【図１４】参考提案例として、各個別モータと走行体との関係を概略示す平面図である。
【図１５】図１４の状態から走行体を移動させた場合の平面図である。
【図１６】図１５の状態から走行体を移動させた場合の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図１３と共に説明する。図１は、この搬送システムの主となる搬送装置１と、工作機械２と、移載台７１，７２とでなる加工設備の正面図である。この例では、工作機械２は、ローダシステム１に対して２台設置されている。搬送装置１は物品を搬送する走行体３を、走行ガイド４に沿って走行自在に設置したものであって、走行ガイド４は直線部４Ａと曲線部４Ｂとを有する。一つの移載台７１は曲線部４Ｂに位置して配置されている。この移載台７１は、例えば、この搬送システムの外部に対して、素材または製品となるワークＷを受け渡す台であり、走行体３によりワークＷの搬入、または搬出が行われる。
【００２５】
搬送装置１の走行体３を除く部分である搬送装置本体は、図２に示すように、走行ガイド４の直線部４Ａおよび曲線部４Ｂをそれぞれ備える直線部走行ガイドユニット１Ａと曲線部走行ガイドユニット１Ｂとにユニット化して分割し、任意のユニットを順次連結して構成される。
【００２６】
図３に示すように、工作機械２は、図示の例では旋盤からなり、ベッド５１上に、主軸からなるワーク支持手段５２を支持する主軸台５３と、加工手段であるタレット型の刃物台５４とが設置されている。この工作機械２は、主軸台５３を前後（Ｚ方向）および左右（Ｘ方向）に移動自在に設置した主軸移動型の旋盤である。なお、主軸台５３をベッド５１に固定し、刃物台５４を前後、左右に移動させる刃物台移動型であっても良い。
【００２７】
同図に示すように、搬送装置１は、ワークＷを搬送する走行体３を、走行ガイド４に走行自在に設置したものであり、工作機械２のワーク支持手段５２に対してワークＷの受渡しを行う。走行ガイド４は、支柱１１により架設された水平なフレーム１２に、長手方向に沿って設けられている。
【００２８】
走行体３には、搬送する物品であるワークＷを把持する把持手段であるチャック１９と、このチャック１９を移動させる移動機構２０が設けられている。移動機構２０は、走行体３に搭載されて走行方向（Ｘ方向）と直交する前後方向（Ｚ方向）に進退する前後移動台１６と、この前後移動台１６に昇降自在に設置された棒状の昇降体１７と、この昇降体１７の下端に設けられたワーク保持ヘッド１８とを有する。このワーク保持ヘッド１８に、前記チャック１９が２個設けられている。２個のチャック１９は、下向きと正面向きとの間に、ワーク保持ヘッド１８内のチャック方向変換機構（図示せず）によって入替え可能とされている。
【００２９】
前後移動台１６は、走行体３に設置されたモータ等の電動式の駆動源１６ａにより前後移動させられ、昇降体１７は前後移動台１６に設置されたモータ等の電動式の駆動源１７ａにより昇降駆動される。チャック１９は、ソレノイド等の電動式の駆動源１９ａで開閉駆動されて被搬送物Ｗを保持するチャック爪（図示せず）を有している。前記２個のチャック１９，１９の入替え動作は、モータ等の入替え用の駆動源（図示せず）により行われる。
【００３０】
図４に示すように、走行体３は、走行車輪２１（２１ｉ，２１ｏ）を有する走行体本体３Ａと、この走行体本体３Ａの下面に取付けられて前後移動台１６等の移動機構２０を設置した移動機構搭載台３Ｂとでなる。
【００３１】
図５に平面図で示すように、走行ガイド４は、互いに直角に配置された２つの直線部４Ａ，４Ａと、これら２つの直線部４Ａ間を繋ぐ円弧状の曲線部４Ｂとでなる。これら直線部４Ａおよび円弧状の曲線部４Ｂに渡たって連続して、曲線部４Ｂにおける外径側および内径側にそれぞれ位置する互いに平行な内向きおよび外向きの外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉと、上下方向を向く一対の車輪ガイド面４ｕとが設けられている。車輪ガイド面４ｕは、外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉに沿ってそれぞれ設けられている。
【００３２】
図６に断面図で示すように、図示の例では、外径側ガイド面４ｏおよび内径側ガイド面４ｉは、車輪ガイド面４ｕ上を転走する走行車輪２１よりも上方に位置している。走行体３の走行体本体３Ａには、走行車輪２１の他に、外径側ガイド面４ｏに案内される外径側ローラ２３、および内径側ガイド面４ｉに案内される内径側ローラ２４が、垂直軸心回りに回転自在に設置されている。
【００３３】
図５に示すように、走行体３の外径側ローラ２３および内径側ローラ２４は、走行方向の前後に並んでそれぞれ３個以上設けられている。複数個の外径側ローラ２３は、外径側ガイド面４ｏにおける前記曲線部４Ｂとなる部分の円弧形状に沿う円弧状に適当な間隔おきに配置される。複数個の内径側ローラ２４は、内径側ガイド面４ｉの直線部４Ａとなる部分に沿う直線状に適当な間隔おきに配置される。
【００３４】
図６に示すように、走行体本体３Ａにおける走行車輪２１ｉ，２１ｏは、両側２本の車輪ガイド面４ｕ上をそれぞれ転走するように、幅方向の両側にそれぞれ設けられている。外径側の走行車輪２１ｏは、走行体本体３Ａに対して垂直軸心Ｏ回りに方向転換自在に支持された可動車輪支持体２８に回転自在に設置してある。これら各可動車輪支持体２８には、外径側へ突出したレバー状の方向操作子２５が設けてあり、方向操作子２５の先端に、垂直軸心回りに回転自在なローラからなるカムフォロワ２５ａが設けられている。これら方向操作子２５の先端のカムフォロワ２５ａを案内するカム面２６が、走行ガイド４に、走行方向に沿って全長に渡り設けてある。このカム面２６は、走行体３が曲線部４Ｂ（図５）に進入する箇所で、走行車輪２１ｏの方向を強制転換させるように設けられている。
【００３５】
図３において、走行体３の走行駆動は、同期形のリニアモータ５で行われる。リニアモータ５は、フレーム１２に設置された複数の個別モータ６と、１つの可動子７とでなる離散形リニアモータとされている。各個別モータ６は、それぞれが独立した１台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能なものであって、走行体３の走行領域の全域に渡り、走行ガイド４に沿って間隔を開けて配列されている。可動子７は永久磁石からなり、走行体３に設置されている。隣り合う個別モータ６間には、前記個別モータ６の磁束が通る経路となる強磁性体４Ｋが連続して配置されている。この強磁性体４Ｋは前記走行ガイド４からなる。リニアモータ５を駆動するモータ駆動装置は、各個別モータ６をそれぞれ駆動する複数の個別モータ駆動装置８と、これら複数の個別モータ駆動装置８に位置指令等を与える図示外の総括制御手段とでなる。
【００３６】
各個別モータ駆動装置８は、２台ずつ纏めて一つのモータ駆動回路部９とされ、各モータ駆動回路部９はフレーム１２上に設置されている。前記総括制御手段は、上位制御手段から与えられた位置指令に応答して、各個別モータ６を駆動させる位置指令を、各個別モータ駆動装置８に与える。すなわち総括制御手段は、個々の個別モータ６の座標系に座標変換した位置指令を、駆動すべき個別モータ６の個別モータ駆動装置８に与える。前記統括制御手段は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータおよびそのプログラムや、回路素子等によって構成される。
【００３７】
図９，図１０に示すように、各個別モータ６は、３相交流電流で駆動されるものであり、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）毎に一つの電極６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを設けた３極の電機子とされる。これら電極６Ｕ，６Ｖ，６Ｗの並び方向は、可動子７の移動方向Ｘとされる。各電極６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれコア６Ｕａ，６Ｖａ，６Ｗａと、コイル６Ｕｂ，６Ｖｂ，６Ｗｂとでなる。コア６Ｕａ，６Ｖａ，６Ｗａは、共通のコア基台部６ｄからくし歯状に突出したものである。複数配列される各個別モータ６は、互いに同じ構成のものであり、従って可動子走行方向の長さＡは、いずれも同じ長さとされている。なお、この例では個別モータ６の極数を３としたが、３に限らず、３の整数倍、例えば９極としても良い。可動子７は、永久磁石からなるＮ，Ｓの磁極を可動子基体７ａに移動方向Ｘに並べて複数設けたものである。Ｎ，Ｓの磁極対の数は任意に設計すれば良い。可動子７の移動方向Ｘの長さＢは複数の個別モータ６に渡る長さとされる。図８は個別モータ６と可動子７とを平面図で示している。
【００３８】
図９の直線部４Ａに配列された複数の個別モータ６の設置間隔ＳＰと、可動子７の移動方向の長さＢとは、Ｂ＝ＳＰ・ｎの関係（但しｎは整数）を有している。設置間隔ＳＰは、直線部４Ａにおける任意の個別モータ６のうち可動子移動方向Ｘの中央部と、個別モータ６に隣り合う個別モータ６の可動子移動方向Ｘの中央部との間隔をいう。 この実施形態では、Ｂ＝２×ＳＰ（ｎ＝２）となっている。
【００３９】
ここで、図１１〜図１３は、各個別モータ６と走行体３との関係を示す平面図である。本実施形態に係る搬送システムでは、走行ガイド４のうち、曲線部４Ｂおよびこの曲線部４Ｂ近傍の直線部４Ａに配列された各個別モータ６と、可動子７との対向面積の増加量と減少量との差を、定められた値以下に規定している。つまり、可動子７が、曲線部４Ｂにおける複数（この例では４個）の個別モータ６のうち円周方向に隣り合う複数の個別モータ６に渡って対向状に乗り移って移動するとき、前記可動子７の移動方向前端にて、各個別モータ６と可動子７との間で増加する対向面積の増加量と、可動子７の移動方向後端にて、各個別モータ６と可動子７との間で減少する対向面積の減少量との差を、定められた値以下に規定した。
【００４０】
例えば、図１１に示す可動子７の移動位置では、可動子７の移動方向前端の対向面積の増加量が７８０ｍｍ2となり、可動子７の移動方向後端の対向面積の減少量が９００ｍｍ2となり、これらの差つまり対向面積の変化量は１２０ｍｍ2となる。なお、可動子７の移動方向前端の対向面積の増加量および可動子７の移動方向後端の対向面積の減少量は、可動子７の移動に伴って時々刻々と変化するものであり、図１１〜図１３の例は、可動子７の任意の移動位置における対向面積の各変化量を表すものである。つまり、図１２では、可動子７の移動方向前端の対向面積の増加量が４２０ｍｍ2で、可動子７の移動方向後端の対向面積の減少量が４６９ｍｍ2で、対向面積の変化量は４９ｍｍ2となり、図１３では、可動子７の移動方向前端の対向面積の増加量が４８６ｍｍ2で、可動子７の移動方向後端の対向面積の減少量が５１１ｍｍ2で、対向面積の変化量は２５ｍｍ2となる。
【００４１】
具体的に、前記対向面積の増加量と減少量との差を定められた値以下にするために、図１１に示すように、曲線部４Ｂでは、複数（この例では４個）の個別モータ６を等間隔ではなく定められた間隔に配列する。つまり曲線部４Ｂにおいて、円周方向に隣り合う個別モータ６間の角度を、走行体３の走行方向に沿って順次α１、α２、α３とする。例えば、α１、α２、α３はそれぞれ２２．２°、２１．４°、２２．２°とする。
【００４２】
さらに、各個別モータ６のコア６Ｕａ，６Ｖａ，６Ｗａの並び方向Ｌ６と、直線部４Ａの曲線部近傍における各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６とを、各直線部４Ａにおける走行方向、曲線部４Ｂにおける、各個別モータ位置での接線方向Ｌ１に対して、それぞれの個別モータ６の配列に沿って角度β１，β２，β３，β４，β５，β６分変化させた位置としている。これらの角度β１，β２，β３，β４，β５，β６のうち、選択した２つ以上の角度を同一角度にしても良いし、全ての角度を同一角度にしても良い。これらの角度β１，β２，β３，β４，β５，β６が互いに異なっていても良い。
【００４３】
また図１１に示す例では、曲線部４Ｂにおける上流側の２個の個別モータ６について、各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６の角度β２，β３を、各個別モータ位置での接線方向Ｌ１に対し同図の平面視で時計回りに変化させている。逆に曲線部４Ｂにおける下流側の２個の個別モータ６については、各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６の角度β４，β５を、各個別モータ位置での接線方向Ｌ１に対し同図の平面視で反時計回りに変化させている。このように各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６の角度β２〜β５を最適化する。この例では、前記角度β２〜β５を例えば５°としている。なお、角度α１、α２、α３および角度β２〜β５は、前記の角度に限定されるものではない。
【００４４】
直線部４Ａのうち曲線部４Ｂ近傍の両側２個の個別モータ６については、各コアの並び方向Ｌ６を、直線部４Ａにおける走行方向に対して角度β１，β６分変化させた位置としている。図１１に示す例では、上流側の直線部４Ａの個別モータ６について、この個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６の角度β１を、この直線部４Ａにおける走行方向に対し同図の平面視で時計回りに変化させている。これに対して、下流側の直線部４Ａの個別モータ６について、この個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６の角度β６を、この直線部４Ａにおける走行方向に対し同図の平面視で反時計回りに変化させている。このように各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６の角度β１，β６を最適化する。この例では、走行体３が１０ｍｍ進んだときの対向面積の増加量と減少量との差を、シミュレーションおよび実験により、１８０ｍｍ2以下と定めた。
【００４５】
図１４ないし図１６は、参考提案例として、各個別モータ６と走行体３との関係を示す平面図である。この例では、曲線部４Ｂにおいて、円周方向に隣り合う個別モータ６を等間隔に配列し、各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６を、曲線部４Ｂにおける、各個別モータ位置での接線方向Ｌ１に平行となるように個別モータ６を配置している。この場合、図１４では対向面積の変化量が２３０ｍｍ2、図１５では対向面積の変化量が２４９ｍｍ2、図１６では対向面積の変化量が２１０ｍｍ2となり、各個別モータ６と、可動子７との対向面積の増加量と減少量との差が２００ｍｍ2を超えてしまう。そうすると、走行体３が曲線部４Ｂに沿って走行するとき、可動子７が、等間隔に配置された各個別モータ６に対向状に乗り移って移動するとき、可動子７へコギング力、引き込み力を生じさせ得る。
【００４６】
図４に示すように、走行体３には、前述のように、ワークＷの把持手段となるチャック１９、およびこのチャック１９を走行体３の走行方向とは異なる方向となる前後方向および上下方向に移動させる移動機構２０を搭載している。この移動機構２０およびチャック１９の各駆動源１６ａ，１７ａ，１９ａ（図３）は電動式であり、これら駆動源への給電は、図４の一部を拡大した図７に示すように、非接触給電装置４１により行われる。
【００４７】
図４に示すように、走行体３には、無線通信手段４７が搭載され、この無線通信手段４７により通信された信号により、前記チャック１９や、移動機構２０の各電動式の駆動源１６ａ，１７ａ，１９ａの制御を行う指令伝達手段４８が、走行体３に搭載されている。指令伝達手段４８は、単に無線通信手段４７と駆動源１６ａ，１７ａ，１９ａとの間で信号の伝達を行う配線であっても良い。また、指令伝達手段４８は、駆動の指令の他に、走行体３に設けられた各種センサ類（図示せず）の信号を前記無線通信手段４７へ送る配線を含む。走行体３上の無線通信手段４７は、この搬送システムの全体を制御する制御装置４９に設けられた無線通信手段４９ａとの間で通信される。なお、走行体３に搭載する各駆動源は、全て電動式とし、各駆動源と地上側とを繋ぐ配線，配管類は全て無くす。
【００４８】
以上説明した搬送システムによると、いわゆる同期形のリニアモータ５を用いたため、誘導形のリニアモータに比べて大きな推力が得易く、走行体３の走行性能が向上する。同期形のリニアモータ５であるが、固定側に一次側の電機子として機能可能な個別モータ６を配置し、走行体に二次側の可動子７を設置したため、走行体３に走行駆動のための電流を供給する必要がない。前記のように、非接触給電装置４１を用いれば、移動体にモータがあっても搬送システムを実現できる。ただし、移動体にモータを設けた場合、給電の容量が大きくなるという問題があるため、個別モータ６を地上側に配置するメリットがある。
【００４９】
また、隣り合う個別モータ６間に連続して配置されて前記個別モータ６の磁束が通る経路となる強磁性体４Ｋを設け、個別モータ６と可動子７との対向面積の変化が小さくなるように配置することにより、可動子７が個別モータ６間を乗り移る際の引き込み力が小さくなり、走行体３の推力のばらつきを抑えることができる。したがって、走行体３の走行が安定する。強磁性体４Ｋが、前記走行ガイド４からなるため、強磁性体４Ｋを他の部品とは別に設ける必要がなくなり、既存の走行ガイド４と強磁性体４Ｋとの部品の共通化を図れ、搬送システムの構成を簡略化することができる。これにより、製造コストの低減を図ることができる。
【００５０】
可動子７が、曲線部４Ｂにおける複数（この例では４個）の個別モータ６のうち円周方向に隣り合う複数の個別モータ６に渡って対向状に乗り移って移動するとき、前記可動子７の移動方向前端にて、各個別モータ６と可動子７との間で増加する対向面積の増加量と、可動子７の移動方向後端にて、各個別モータ６と可動子７との間で減少する対向面積の減少量との差を、定められた値以下に規定した。具体的には、曲線部４Ｂにおいて、円周方向に隣り合う個別モータ６間の角度を定められた角度とすると共に、各個別モータ６の各コアの並び方向Ｌ６を、曲線部４Ｂにおける、各個別モータ位置での接線方向Ｌ１に対して角度β分変化させた位置とする。
【００５１】
この場合、可動子７が、間隔を開けて配置された各個別モータ６に対向状に乗り移って移動するとき、可動子７に対する磁気抵抗の変化をより小さくすることが可能となる。これにより、可動子７への引き込み力を図１４乃至ないし図１６の場合よりも小さくすることができる。換言すれば、可動子７への引き込み力の影響を低減させることができる。したがって、曲線部４Ｂにおいて、走行体３の推力のばらつきを抑えることができ、よって、可動子７を安定して移動させることができるうえ可動子７の位置決め精度を高めることが可能となる。
【００５２】
前記のように、直線部４ＡにおいてＢ＝ＳＰ・ｎの関係にすると、直線部４Ａにおいて、個別モータ６と可動子７との対向面積を一定にすることができる。これにより、可動子７に働く引き込み力を小さくし、走行体３の推力のばらつきを抑えることができる。このように、隣り合う個別モータ６間に連続して配置されて前記個別モータ６の磁束が通る経路となる強磁性体４Ｋを設けると共に、個別モータ６と可動子７との対向面積を一定にすることで、可動子７に働く引き込み力を小さくし、もって、可動子７を安定して移動させることができるうえ可動子７の位置決め精度を高めることが可能となる。
【００５３】
なお、個別モータ６と可動子７との対向面積が変化すると、磁気抵抗が変化し、磁気エネルギーが変動する。可動子７は、磁気エネルギー的に安定した位置にとどまろうとするため、その位置から可動子７を動かすのに大きな力を要することになる。前記のように、個別モータ６と可動子７との対向面積を一定にしたうえで、個別モータ６間に強磁性体４Ｋの磁路を設けると、個別モータ６、可動子７、隣の個別モータ６、強磁性体４Ｋにわたって磁束がうまく流れるようになる。このため、可動子７に働く引き込み力が小さくなる。個別モータ６間に強磁性体４Ｋを設けない構成では、強磁性体４Ｋを流れる磁路がないため、空気中に磁束が放出される。空気中は、磁気抵抗が大きいため、磁気抵抗が大きくなり、磁束の量が減少する。
【００５４】
以上のとおり、図面を参照しながらこの発明の好適な実施形態を説明したが、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものもこの発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
３  走行体
４  走行ガイド
４Ａ  直線部
４Ｂ  曲線部
４Ｋ  強磁性体
５  リニアモータ
６  個別モータ
７  可動子
【図１】
2012056841.tif 000003
【図２】
2012056841.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012056841.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月17日(2013.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を搬送する走行体を、走行ガイドに沿って走行自在に設置した搬送システムであって、
前記走行体を走行駆動する駆動源がリニアモータであり、このリニアモータは、走行ガイドに沿って配列されてそれぞれが独立した複数の一次側の電機子と、前記走行体に設置された二次側の可動子とでなり、隣り合う電機子間に連続して配置されて前記電機子の磁束が通る経路となる強磁性体を設けた搬送システム。
【請求項２】
前記リニアモータの前記電機子と前記可動子との対向面積が一定もしくは対向面積の変化が小さくなるように配置した請求項１記載の搬送システム。
【請求項３】
前記強磁性体が、前記走行ガイドからなる請求項１または請求項２記載の搬送システム。
【請求項４】
前記走行ガイドが、走行体の走行経路が曲線となる曲線部を有し、複数の電機子を、前記曲線部に沿って間隔を開けて配列すると共に、前記可動子が、前記曲線部における複数の電機子のうち隣り合う複数の電機子に渡って対向状に乗り移って移動するとき、前記可動子の移動方向前端にて、各電機子と前記可動子との間で増加する対向面積の増加量と、前記可動子の移動方向後端にて、各電機子と前記可動子との間で減少する対向面積の減少量との差を、定められた値以下に規定した請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の搬送システム。
【請求項５】
前記定められた値は、前記走行体が１０ｍｍ進んだときの前記対向面積の増加量と減少量との差が１８０ｍｍ２である請求項４記載の搬送システム。
【請求項６】
前記走行ガイドが、走行体の走行経路が直線となる直線部をさらに有し、前記曲線部に沿って配列された各電機子のコアの並び方向と、前記直線部の曲線部近傍における各電機子のコアの並び方向とを、各直線部における走行方向、曲線部における、各電機子位置での接線方向に対して、それぞれの電機子の配列に沿って角度を持って変化させた位置としている請求項４記載の搬送システム。
【請求項７】
前記曲線部における上流側の電機子におけるコアの並び方向の角度と、前記曲線部における下流側の電機子におけるコアの並び方向の角度とは、各電機子位置での接線方向に対し互いに逆回りに変化している請求項６記載の搬送システム。
【請求項８】
前記直線部のうち前記曲線部近傍の両側２個の電機子については、コアの並び方向を、前記直線部における走行方向に対して角度を持って変化させた位置としている請求項７記載の搬送システム。
【請求項９】
上流側の前記直線部の電機子におけるコアの並び方向の角度と、下流側の前記直線部の電機子におけるコアの並び方向の角度とは、前記直線部における走行方向に対し互いに逆回りに変化している請求項８記載の搬送システム。
【請求項１０】
前記走行ガイドが、走行体の走行経路が直線となる直線部を有し、複数の電機子を、前記直線部に沿って間隔を開けて配列すると共に、前記直接部における複数の電機子の設置間隔ＳＰと、前記可動子の移動方向の長さＢとをＢ＝ＳＰ・ｎの関係（但しｎは整数）とした請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の搬送システム。
【国際調査報告】
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