(57)【要約】【課題】簡単な構成で、騒音やピニオンの回転ムラを抑制でき、ピニオン歯とラック歯とが係合する際、可動部に対して移動方向に発生する押圧力を抑制可能な搬送システムを提供すること。【解決手段】  移動体に設けられたラック１２０と、移動体を移動させるピニオン１３０とを有する搬送システム１００であって、ラック１２０は、固定ラック歯１２２と、固定ラック歯１２２の端部に連続する可動ラック歯１２４が設けられた可動部１２３とを有し、可動部１２３は、支持軸部１２５を中心に揺動可能に支持され、ピニオン１３０は、ピニオン１３０を可動ラック歯１２４の下方側に接近および離脱可能な昇降装置１４０に接続されていること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられたラックと、前記ラックに係合して移動体を移動させるピニオンとを有する搬送システムであって、
前記ラックは、中央に複数の固定ラック歯が設けられた本体部と、前記固定ラック歯の少なくとも一方の端部に連続する可動ラック歯が設けられた可動部とを有し、
前記可動部は、支持軸部を中心に揺動可能に支持され、
前記支持軸部および前記可動部が、前記本体部の移動方向の少なくとも前方の端部に設けられ、
前記ピニオンは、前記ピニオンを前記可動ラック歯の下方側に接近および離脱可能な昇降装置に接続されていることを特徴とする搬送システム。
【請求項２】
前記ピニオンは、前記ピニオンを駆動する駆動装置とユニバーサルジョイントを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
【請求項３】
前記可動部が、前記本体部から最も離れた歯の頂部が低く形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送システム。
【請求項４】
前記ピニオンと前記昇降装置とは、弾性部材を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の搬送システム。
【請求項５】
前記支持軸部が、前記可動部の可動ラック歯の存在する位置より移動方向前方に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送台車等の移動体に設けられたラックにピニオンを係合させ、ピニオンの回転によって搬送台車等の移動体を移動させる搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、搬送台車等の移動体を搬送する搬送システムでは、移動のための、移動体に駆動部を設けるもの、搬送路側に駆動部を設けるもの、複数の移動体を連結して牽引するもの、走行チェーン等に係合離脱させるもの等、様々なものが公知である。
例えば、自動車ボディ等に塗装を施すため、自動車ボディ等を移動体である搬送台車に保持し、搬送台車ごとに塗装、乾燥等の諸工程を搬送する搬送システムとして、移動体（搬送台車１１）にラック２５を設け、搬送路側にピニオン（駆動ギヤ３０）を配置し、移動体（搬送台車１１）に設けられたラック２５にピニオン（駆動ギヤ３０）を係合させ、ピニオン（駆動ギヤ３０）の回転によって移動体（搬送台車１１）を移動させる搬送システムが公知である（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００３】
このようなラック、ピニオンの係合を適用した搬送システムでは、搬送路側に複数のピニオン（駆動ギヤ３０）が配置され、移動体（搬送台車１１）に設けられたラック２５が順次ピニオン（駆動ギヤ３０）と係合・離脱しながら所定の方向に搬送されることとなるため、係合する際にラック歯とピニオン歯の位相や速度にずれがあると、衝撃、振動、騒音等が発生するとともに発塵の虞もあり、最悪の場合、ラック２５やピニオン（駆動ギヤ３０）が破損したり、係合できずに停止してしまう虞があった。
特に、搬送システムを焼付、乾燥等の工程に使用する場合、ピニオン（駆動ギヤ３０）の設置の際にラック歯とピニオン歯の位相を合わせて据え付けても、高温のオーブン自体が大きな温度変化を受けて伸縮し、その伸縮に伴い据え付けたピニオン（駆動ギヤ３０）のピッチも伸縮し、位相のズレが不可避となる。
また、ラック２５の全長が長い場合や、ラック歯のピッチが小さい場合には、温度変化によるラック歯とピニオン歯の位相のズレ影響は大きく、上述した問題が発生する虞がさらに大きかった。
【０００４】
これに対処するため、ラック６の位置やピニオン（ピニオンギア５）の回転位相を検出しつつ、ラック歯とピニオン歯の位相や速度が一致するように制御する搬送システムが公知である（例えば、特許文献２等参照。）。
しかし、特許文献２で公知の搬送システムは、搬送路側に電気的な検出機構や制御機構等を配置する必要があり、装置構成の複雑化や、メンテンナンス頻度の上昇等の虞や、塗料の噴霧環境や高温環境等への対応が困難である虞があった。
【０００５】
また、ラック１のピニオン２に最初に噛み合う第１歯ｒ１を含む前端部分を可動部（別部材１Ｂ）とし、ピニオン２の回転軸と平行な支軸でこの可動部（別部材１Ｂ）を揺動可能に支持し、この支軸を第１歯ｒ１よりも後方に配置し、可動部（別部材１Ｂ）を揺動させて第１歯ｒ１をピニオン２に押し当てる構造にした搬送システムが公知である（例えば、特許文献３等参照。）。
特許文献３で公知の搬送システムは、機械的な構造のみで構成されているため、塗料の噴霧環境や高温環境への設置も可能である。
【０００６】
しかしながら、可動部（別部材１Ｂ）の揺動中心が最初にピニオン歯と係合するラック歯よりも移動方向後方に位置することから、ラック１の移動速度がピニオン２の周速度より速い場合、ラック１が前方のピニオン２と係合する際に、ピニオン歯とラック歯の当接する位置によっては、移動方向に強い押圧力を受けて大きな摩擦力が発生し、可動部（別部材１Ｂ）を上方に押し上げる際に摩擦力に抗する大きな衝撃が発生する虞や、摩擦力が大きく押し上げ不能となりラック１の停止や破損の虞があった。
【０００７】
さらに、ラック１２０は、中央に複数の固定ラック歯１２２が設けられた本体部１２１と、固定ラック歯１２２の少なくとも一方の端部に連続する可動ラック歯１２４が設けられた可動部１２３とを有し、可動部１２３は、支持軸部１２５を中心に揺動可能に支持されている搬送システムが公知である（例えば、特許文献４等を参照。）。
特許文献４で公知の搬送システムは、支持軸部１２５が、可動部１２３の可動ラック歯１２４の存在する位置より移動方向前方に設けられているため、ラック歯とピニオン歯の位相や速度が異なっても、最初にピニオン歯と係合するラック歯によって可動部１２３が容易に上方に押し上げられるとともに、ラック１２０の移動速度がピニオンの周速度より速い場合でも、可動部は強い力を受けることなく容易に上方に押し上げられ、移動方向に強い押圧力を受けることがない。
また、可動部１２３を上方に押し上げた後のラック歯とピニオン歯の位相のズレの収束が遅れた場合でも、押し上げられるラック歯が順次支持軸部１２５から遠い歯に移行するため、押し上げ量は徐々に小さくなる。
【０００８】
これらの結果、簡単な機械的な構造のみで、誤作動を起こすことなく、ラック歯とピニオン歯の位相や速度が異なっていたり、温度変化によりピニオン１３０の位相がズレても、衝撃、振動、騒音等を抑制しつつ、ラック１２０が停止したり破損することなく、確実にラック１２０が順次複数のピニオン１３０と係合・離脱することが可能となる。
そして、ラック１２０の搬送速度を搬送区間ごとに異ならせる際にも、搬送区間ごとのピニオン１３０を独立して速度設定するだけで、隣接するピニオン１２０を同期させる必要がなく、複雑な制御機構が不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２７６５１５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０６０５１号公報
【特許文献３】特開２００６−０３８１９０号公報
【特許文献４】特開２０１７−０８１７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記特許文献等で公知の搬送システムは、未だ改善の余地があった。
【００１１】
すなわち、上記特許文献４等で公知の搬送システムは、チェーンによってピニオンに駆動力を伝達する構成の場合、チェーンの動作音が騒音となる虞や、ピニオンの回転にムラが発生しやすくなる虞があるとともに、現地での装置据え付けや搬送ピッチの調整に要する時間が長くなる虞があった。
また、最初にピニオン歯と係合するラック歯によって可動部が容易に上方に押し上げられるとしても、ピニオンはラックの側方から近付いて係合するため、速度や位相に差が生じた際、可動部に対して移動方向に強い押圧力が発生してしまう虞があった。
【００１２】
本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡単な構成で、騒音やピニオンの回転ムラを抑制でき、装置据え付けや調整を短時間で実施可能であるとともに、ピニオン歯とラック歯とが係合する際、可動部に対して移動方向に発生する押圧力を抑制可能な搬送システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の搬送システムは、移動体に設けられたラックと、前記ラックに係合して移動体を移動させるピニオンとを有する搬送システムであって、前記ラックは中央に複数の固定ラック歯が設けられた本体部と、前記固定ラック歯の少なくとも一方の端部に連続する可動ラック歯が設けられた可動部とを有し、前記可動部は、支持軸部を中心に揺動可能に支持され、前記支持軸部および前記可動部が、前記本体部の移動方向の少なくとも前方の端部に設けられ、前記ピニオンは、前記ピニオンを前記可動ラック歯の下方側に接近および離脱可能な昇降装置に接続されていることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にかかる発明の搬送システムは、ピニオンが、ピニオンを可動ラック歯の下方側に接近および離脱可能な昇降装置に接続されているため、昇降装置によってピニオンを可動ラック歯に接近させることで、ピニオンと可動ラック歯とが側方から係合する場合に比べて、ピニオンと可動ラック歯との係合時に発生する衝撃や、移動方向に発生する押圧力を緩和することができる。
また、ラックがピニオンを乗り継ぐ際、乗り継ぐ前に係合しているピニオンをラックから離脱させるとともに、乗り継ぎ先のピニオンをラックに接近させることで、乗り継ぎ前後のラックの移動速度を変化させたい場合でも、乗り継ぎ前後のピニオンの周速度の差によるラックとピニオンとの噛み込みや噛み外れの発生を抑えることができる。
また、乗り継ぎ前後のピニオンのコマ合わせ等、制御による位相や回転数の厳密な調整が必要なく、安価なモータによる駆動でも対応可能であり、乗り継ぎ前後に別のコンベヤを介する必要もないため、装置構成の複雑化やコストアップを防止できる。
【００１５】
請求項２に記載の構成によれば、ピニオンは、ピニオンを駆動する駆動装置とユニバーサルジョイントを介して接続されているため、駆動装置を上下動させることなくピニオンのみをラックに接近させることができる。
また、駆動装置を直接ピニオンに接続する場合に比べて駆動装置の配置箇所の自由度が向上する。
さらに、駆動装置とピニオンとの間を、ユニバーサルジョイントを２つつなげて接続することで、ピニオンを上下動させても、駆動装置側とピニオン側との回転数を一致させることができる。
請求項３に記載の構成によれば、可動部が、本体部から最も離れた歯の頂部が低く形成されているため、最初にピニオン歯と係合する可動ラック歯によって可動部が押し上げられる場合、その揺動角度を小さくすることができるため、可動部の上方のクリアランスを小さくすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の構成によれば、ピニオンと昇降装置とは、弾性部材を介して接続されているため、ピニオンが可動ラック歯の下方から接近して係合する際の衝撃を、弾性部材によって吸収することで、ピニオンやラックへの衝撃による破損や劣化を抑制することができる。
請求項５に記載の構成によれば、支持軸部が、可動部の可動ラック歯の存在する位置より移動方向前方に設けられているため、ラック歯とピニオン歯の位相や速度が異なっても、最初にピニオン歯と係合する可動ラック歯によって可動部が容易に上方に押し上げられるとともに、ラックの移動速度がピニオンの周速度より速い場合でも、可動部は強い力を受けることなく容易に上方に押し上げられ、移動方向に強い押圧力を受けることがない。
また、可動部を上方に押し上げた後のラック歯とピニオン歯の位相のズレの収束が遅れた場合でも、押し上げられるラック歯が順次支持軸部から遠い歯に移行するため、押し上げ量は徐々に小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の正面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の、Ａ部拡大断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の、昇降ピニオン１３０が下降している状態を示す側面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の、昇降ピニオン１３０が上昇している状態を示す側面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の、搬送台車１１０の搬送手順１を示す側面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の、搬送台車１１０の搬送手順２を示す側面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る搬送システム１００の、搬送台車１１０の搬送手順３を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の一実施形態に係る搬送システム１００について、図面に基づいて説明する。
なお、各図面は、説明のため一部を図示していない。
【００１９】
本発明の一実施形態である搬送システム１００は、図１乃至図４に示すように、搬送台車等の移動体１１０に設けられたラック１２０にピニオン（昇降ピニオン１３０および固定ピニオン１３１）を係合させ、ピニオン１３０、１３１の回転によって搬送台車等の移動体１１０を移動させるものであり、ラック１２０は、中央に複数の固定ラック歯１２２が設けられた本体部１２１と、固定ラック歯１２２の端部に連続する可動ラック歯１２４が設けられた可動部１２３とを有し、可動部１２３は、支持軸部１２５を中心に揺動可能に支持され、昇降ピニオン１３０は、昇降ピニオン１３０を可動ラック歯１２４の下方側に接近および離脱可能な昇降装置１４０に接続されている。
また、支持軸部１２５は、可動部１２３の可動ラック歯１２４の存在する位置より移動方向前方に設けられており、これによって、ラック歯とピニオン歯の位相や速度が異なっても、最初にピニオン歯１３２と係合する可動ラック歯１２４によって可動部１２３が容易に上方に押し上げられるとともに、ラック１２０の移動速度がピニオン１３０、１３１の周速度より速い場合でも、可動部１２３は強い力を受けることなく容易に上方に押し上げられ、移動方向に強い押圧力を受けることがない。
【００２０】
また、可動部１２３を上方に押し上げた後のラック歯とピニオン歯の位相のズレの収束が遅れた場合でも、押し上げられる可動ラック歯１２４が順次支持軸部１２５から遠い歯に移行するため、押し上げ量は徐々に小さくなる。
移動体１１０は、搬送路ベース１０２のレール１０１に車輪１１１を接地させて、レール１０１に沿って移動可能に構成されており、車体支持台１１２上に搬送物等を載せて搬送する。
【００２１】
昇降ピニオン１３０は、ウォーム減速機１４１に接続し、駆動装置（図示しない）からユニバーサルジョイント１４２を介して回転を伝達されたウォーム減速機１４１の回転軸１３３を回転中心として回転する。
なお、昇降ピニオン１３０とウォーム減速機１４１とは、弾性部材のたる型スプリング１３４を介して接続されている。
【００２２】
ウォーム減速機１４１は、昇降装置１４０上に固定されており、昇降装置１４０は、ウォーム減速機１４１を昇降することにより、昇降ピニオン１３０を可動ラック歯１２４に接近および離脱させることで、ピニオン歯１３２をラック１２０に係合可能および係合解除可能に構成している。
また、昇降装置１４０の昇降位置は、リミットスイッチ１４３によって制御されている。
なお、昇降装置１４０の具体的構成は特に限定されないが、例えばエアシリンダ等を用いると、昇降ピニオン１３０をラック１２０に係合させる際の押し付け圧力を簡単に調整できる。
【００２３】
次に、本発明の搬送システム１００を用いた、移動体１１０を移動させる手順について、図５乃至図７を用いて説明する。
まず、図５に示すように、移動体１１０を搬送路ベース１０２に載置し、第１固定ピニオン１３１ａおよび第１昇降ピニオン１３０ａをラック１２０の可動ラック歯１２４と係合させた状態で、第１固定ピニオン１３１ａおよび第１昇降ピニオン１３０ａを回転させて移動体１１０の搬送を開始する。
【００２４】
このとき、第１固定ピニオン１３１ａおよび第１昇降ピニオン１３０ａは、周速度が同じであるため、ラック１２０に第１固定ピニオン１３１ａと第１昇降ピニオン１３０ａとが同時に係合していても、噛み込みや噛み外れを発生することなく安定した速度で移動体１１０を搬送することができる。
搬送を開始した移動体１１０は、可動部１２３が第２昇降ピニオン１３０ｂの上方に位置するまで、第１昇降ピニオン１３０ａによって搬送される。
【００２５】
次に、第２昇降ピニオン１３０ｂの上方まで移動体１１０が搬送されたとき、図６に示すように、昇降装置１４０によって第１昇降ピニオン１３０ａは下降し、第２昇降ピニオン１３０ｂは上昇する。
これによって、ラック１２０は、下降した第１昇降ピニオン１３０ａとの係合を解除されるとともに、上昇してきた第２昇降ピニオン１３０ｂと係合するため、第１昇降ピニオン１３０ａと第２昇降ピニオン１３０ｂとの間に周速度の差がある場合でも、第１昇降ピニオン１３０ａと第２昇降ピニオン１３０ｂとが同時にラック１２０に係合して噛み込みや噛み外れを発生させるようなことがなく、移動体１１０は確実に第１昇降ピニオン１３０ａから第２昇降ピニオン１３０ｂへ乗り継ぐことができる。
【００２６】
また、乗り継ぎ前後のピニオン１３０、１３１のコマ合わせ等、制御による位相や回転数の厳密な調整の必要はなく、安価なモータによる駆動でも対応可能であり、乗り継ぎ前後に別のコンベヤを介する必要もないため、装置構成の複雑化やコストアップを防ぐこともできる。
また、昇降ピニオン１３０ａ、１３０ｂは、たる型スプリング１３４を介してウォーム減速機１４１に接続されているため、昇降ピニオン１３０ａ、１３０ｂが上昇してラック１２０に係合する際の衝撃を緩和することができる。
【００２７】
さらに、ウォーム減速機１４１と駆動装置（図示しない）とは、ユニバーサルジョイント１４２で接続されているため、昇降装置１４０によるウォーム減速機１４１の昇降の際、駆動装置（図示しない）は昇降することなく、確実にウォーム減速機１４１へ回転を伝達することができるとともに、ユニバーサルジョイント１４２の接続可能範囲（例えば、スプライン軸付きのユニバーサルジョイントを用いる場合、スプライン軸のスライド可能範囲に相当する。）であれば、駆動装置（図示しない）の設置場所の自由度を向上できる。
これによって、例えば、防爆対応の必要がある搬送ラインでも、駆動装置のみ防爆範囲外に設置することができるため、防爆仕様の高価な駆動装置を用いる必要がなく、コストアップを抑制できる。
【００２８】
また、駆動装置（図示しない）とウォーム減速機１４１とを接続するユニバーサルジョイント１４２を２つつなげている場合、昇降装置１４０でウォーム減速機１４１を昇降させても、駆動装置（図示しない）とウォーム減速機１４１との回転数を常に一致させることができるため、駆動装置（図示しない）側からピニオン１３０、１３１の回転速度を制御しやすくなる。
さらに、駆動装置（図示しない）からウォーム減速機１４１への回転をチェーンで伝達する場合に比べて、ピニオン１３０、１３１の回転にムラが発生することがなく、騒音も少ない。
また、チェーンを使用しない構成のため、チェーンの伸びに伴う張力調整などのメンテナンスに必要な作業時間やコストを削減できる。
【００２９】
第２昇降ピニオン１３０ｂにラック１２０を係合した移動体１１０は、第２昇降ピニオン１３０ｂの回転によって搬送方向へ進み、第２固定ピニオン１３１ｂとも係合し、さらに次の工程へ搬送されていく。
このとき、可動部１２３が、本体部１２１から最も離れた歯の頂部が低く形成されているため、最初に第２固定ピニオン１３１ｂのピニオン歯１３２と係合する可動ラック歯１２４によって可動部１２３が押し上げられる場合、その揺動角度を小さくすることができ、可動部１２３の上方のクリアランスを小さくすることができる。
また、第１昇降ピニオン１３０ａは、次に搬送されてくる移動体１１０が第１昇降ピニオン１３０ａ上に到達する前に、昇降装置１４０によって再び上昇した位置で待機する。
【００３０】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３１】
なお、上述した実施形態では、搬送路に沿って固定ピニオンと昇降ピニオンが混在しているものとして説明したが、搬送路の構成はこれに限定されず、例えば、固定ピニオンは設けずに、全て昇降ピニオンで構成してもよい。
また、上述した実施形態では、昇降装置によってウォーム減速機および昇降ピニオンが昇降するものとして説明したが、昇降するものはこれに限定されず、例えば、駆動装置がウォーム減速機および昇降ピニオンと同じ昇降タイミングで昇降するように構成してもよい。
【００３２】
また、上述した実施形態では、昇降ピニオンとウォーム減速機とは、たる型スプリングを介して接続されているものとして説明したが、昇降ピニオンとウォーム減速機との接続関係はこれに限定されず、例えば、昇降ピニオンとウォーム減速機とを、たる型スプリングや他の弾性部材を介さずに接続してもよく、昇降装置とウォーム減速機との間に弾性部材を配置して、ピニオンとラックとの係合時の衝撃を吸収するように構成してもよい。
また、上述した実施形態では、昇降装置の昇降位置は、リミットスイッチによって制御されているものとして説明したが、昇降装置の昇降位置の制御方法はこれに限定されず、例えば、リミットスイッチを設けずに、ピニオンとラックとの係合時における昇降装置の最大上昇位置にストッパーを配置して昇降装置の上昇量を制限してもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態では、ウォーム減速機と駆動装置とは、ユニバーサルジョイントで接続されているものとして説明したが、ウォーム減速機と駆動装置との接続関係はこれに限定されず、例えば、同一の昇降装置上にウォーム減速機と駆動装置とを配置し、ウォーム減速機と駆動装置とをユニバーサルジョイントを介さずに直接接続してもよい。
また、上述した実施形態では、支持軸部は、可動部の可動ラック歯の存在する位置より移動方向前方に設けられているものとして説明したが、支持軸部の位置はこれに限定されず、例えば、支持軸部を可動部の可動ラック歯の存在する位置の中央部上方に設けてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１００    ・・・  搬送システム
１０１    ・・・  レール
１０２    ・・・  搬送路ベース
１１０    ・・・  移動体（搬送台車）
１１１    ・・・  車輪
１１２    ・・・  車体支持台
１２０    ・・・  ラック
１２１    ・・・  本体部
１２２    ・・・  固定ラック歯
１２３    ・・・  可動部
１２４    ・・・  可動ラック歯
１２５    ・・・  支持軸部
１３０ａ  ・・・  第１昇降ピニオン（ピニオン）
１３０ｂ  ・・・  第２昇降ピニオン（ピニオン）
１３１ａ  ・・・  第１固定ピニオン（ピニオン）
１３１ｂ  ・・・  第２固定ピニオン（ピニオン）
１３２    ・・・  ピニオン歯
１３３    ・・・  回転軸
１３４    ・・・  たる型スプリング（弾性部材）
１４０    ・・・  昇降装置
１４１    ・・・  ウォーム減速機
１４２    ・・・  ユニバーサルジョイント
１４３    ・・・  リミットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【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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