(57)【要約】【課題】  現状の搬送システムの大部分を占めるベルトやローラを用いた搬送システムでは、全搬送ラインの約半長が閉じるためだけに使われ、搬送に利用できず無載荷状態である。実際に荷重を載荷させるラインのみで搬送ラインが設計できれば、搬送体設備の大幅なコストダウンが期待できる。【解決手段】  各搬送体を金具で連結することで、単一の閉じた任意３次元鎖状構造を形成させ、少なくとも２カ所以上の支持点で、搬送装置を支持し、搬送体同士を連結する金具に調整機構を付加することで、搬送装置の進行方向を変化させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搬送物を載置もしくは吊下もしくは把持する各搬送体間を結合する金具に調整機構を付加することで、単一の閉じた任意３次元鎖状構造を形成させ、外部動力を介して連続して各搬送体を動かすことを特徴とする物品搬送装置。
【請求項２】
少なくとも２カ所以上の支持点で、搬送装置を支持することを特徴とする、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
搬送体同士を連結する金具については、それぞれの搬送体の前後に取り付けた金具と、搬送体に取り付けた金具同士を接続する金具であることを特徴とする請求項１または２に記載の搬送装置。
【請求項４】
搬送装置の進行方向を３次元的に変化（左右動もしくは昇降動）させる方法については、搬送体同士を接続している金具のうち、金具同士を接続している金具が鉛直方向に位置した時に、搬送装置が左動もしくは右動のいずれかをし、金具同士を接続している金具が水平方向に位置した時に、搬送装置が昇動もしくは降動のいずれかをすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、任意３次元で物品を移動することのできる搬送体およびそれを用いた任意３次元搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  たとえば缶ジュース、菓子、牛乳と言った食品、掃除機、電子レンジ、洗濯機と言った家電製品、乗用車、トラックなどに至るまでの工場製品を製造する過程で、必要に応じて物品を任意の場所に移動させる必要性は高い。一般的にはベルトコンベアのように、輪状のベルトをモータで回転させ、その上に品物や荷物を載せて運搬する装置が利用されている。【０００３】  ローラを用いて物品を移動させる手段がある。ローラは両端を常に支持する必要があり、ベルトコンベアと同様に少なくとも１つのローラをモータで回転させる必要がある。ベルトコンベア、ローラについては、水平２次元と鉛直２次元の搬送系であるので、物品を搬送するためには、搬送システムにおいてこれらを組み合わせる必要がある。【０００４】  特許文献１では、水平方向のベルトコンベアを横列させて、物品を斜め横方向に移動させている。円滑に移動させるために、ガイドやスペーサを設けている。特許文献２では、鉛直方向のベルトコンベアと水平方向のベルトコンベアを組み合わせて、物品を３次元に移動させている。物品が鉛直方向ベルトコンベアから水平方向ベルトコンベアに円滑に移動できるように、それらの配置を工夫している。【０００５】  特許文献３では、ローラコンベアを用いて物品を搬送する例を示している。複数のローラコンベアを用いると共にローラの寸法を連続して変化させて、物品を水平方向に移動させている。【０００６】  特許文献４では、ハンガーコンベアの例を示している。連続したレールから吊された搬送体に物品を懸けることにより、３次元の搬送が可能になる。ハンガーコンベアでは、小型の軽量物の搬送に限定される。【０００７】  特許文献５では、レール式リニア搬送の例を示している。連続したレールに連結した搬送体に物品を載せることにより、３次元の搬送が可能になる。【０００８】  特許文献６では、基本的にローラコンベアであるが、ローラの水平面上もしくは鉛直面上の配置を工夫して、３次元搬送ラインを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】  特開昭６１−１８８３２１号公報
【特許文献２】  特開昭６２−０１６８８８号公報
【特許文献３】  特開平０６−３１２８１６号公報
【特許文献４】  実開昭６１−０１８２２１号公報
【特許文献５】  特開２００２−０４６８４８号公報
【特許文献６】  登録実用新案第３０５８５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとしている課題】
【００１０】  引用した特許文献すべてに言えることであるが、３次元搬送ラインであってもそれらは複数搬送系の組み合わせでしかなく、一つのシステム構築に、水平２次元と鉛直２次元の搬送系を結合させる機能が必要となる。例えば鉛直方向への搬送には水平物資移送システムは使えず、全く運動系の異なる鉛直搬送系を挿入するか組み合わせざるを得ないのが現状である。またこれらの個別の搬送系の接続部には物資の滑らかな移送を保証する機械系と同時にセンサーなどの追加的機能が必要となることがある。
【００１１】  現状では、搬送ラインに多くの制限が存在し、搬送ライン自体が大規模になり、たとえば工場のフロアを占有してしまうだけでなく、搬送ライン設計が工場敷地の形状に支配される。３次元的に自由な方向に搬送ラインを設置することができれば、始点から終点まで、最短距離で必要な所へ製品等を運ぶことができ、多層階を１つの搬送ラインで結合させることも可能になり、高層ビル型搬送ライン設計も可能になる。
【００１２】  現状の搬送体では、レール、ベルト，ローラの機能が荷重負担と搬送系のガイド機能も担っているために、例え軽量物資搬送用のシステムであっても、全搬送ラインにレールやベルト，ローラが配置されている。全搬送ラインにこれらを配置すれば、死荷重がそれだけ増加し、支える支柱や基礎も大がかりになる。搬送体のガイド機能を、搬送ラインが水平方向もしくは鉛直方向に変化する部分等最低限にし、物品等を支えるレール、ベルト、ローラを廃止すれば、搬送体設備を大幅にコストダウンさせることができる。
【００１３】  現状の搬送システムの大部分を占めるベルトやローラを用いた搬送システムでは、全搬送ラインの約半長が閉じるためだけに使われ、搬送に利用できず無載荷状態である。実際に荷重を載荷させるラインのみで搬送ラインが設計できれば、搬送体設備の大幅なコストダウンが期待できる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  請求項１に示すように、被搬送物を載置もしくは吊下もしくは把持する各搬送体間を結合する金具に調整機構を付加することで、単一の閉じた任意３次元鎖状構造を形成させ、外部動力を介して連続して各搬送体を動かすことを特徴としている。これにより直線部では基本的に支持点を必要としない搬送システムを実現できる。
【００１５】  請求項２に示すように、本発明では、少なくとも２カ所以上の支持点で、搬送装置を支持するができることから、支持点を必要最小限に減らすことができる。
【００１６】  請求項３に示すように、搬送体同士を連結する金具については、それぞれの搬送体の前後に取り付けた金具と、搬送体に取り付けた金具同士を接続する金具の組み合わせになっている。
【００１７】  請求項４に示すように、搬送装置の進行方向を３次元的に変化（左右動もしくは昇降動）させる方法を示す。搬送体同士を接続している金具のうち、金具同士を接続している金具が鉛直方向に位置した時に、搬送装置が左動もしくは右動のいずれかをし、金具同士を接続している金具が水平方向に位置した時に、搬送装置が昇動もしくは降動のいずれかをすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によれば、最低限の支持点で搬送系を支持し、単一の閉じた任意３次元鎖状構造を形成させて、任意の方向に進めることのできる３次元物品搬送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  この発明に係わる３次元搬送装置の基本構造と駆動装置を示している。
【図２】  搬送体同士を連結する構造を示している。
【図３】  搬送体同士を連結する構造の別の事例を示している。
【図４】  搬送体と支持レールの事例を示している。
【図５】  搬送ラインが、水平面内において左折する状態と鉛直面内において下降する準備状態を示している。
【図６】  搬送ラインが、鉛直面内において下降する状態と水平直線に移行するまでの状態を示している。
【図７】  搬送ラインを鉛直面内において上下変化させる時の一つの方法である溝付きガイドレールを示している。
【図８】  従来の搬送構造である一般的なベルトコンベアを示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下、本発明の３次元搬送装置に係わる実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下は本発明を実現化するための例であって、本発明を以下の実施形態に限定する意図で記載するものではない。
本実施形態に係わる３次元搬送装置（以下、「搬送装置１」と称す。）は、図１に示すように被搬送物２を載置させた搬送体３間を金具４で結合させることで、１つの閉じたループ５を形成する。このループを必要最低限の支持点７で支えて、駆動装置６を介して一定速度で動かすことにより、被搬送物２をある地点から別の地点に移動させることができる。本発明の特徴は、搬送ラインが一つの閉じたループであることから、二次元面内で往復する単純な一つのループを考えると、最低限２カ所左右に進行方向を変える必要があり、その位置に支持点があればよい。【００２１】  駆動装置は、たとえばモータ６１に減速機を取り付けて歯車６２の取り付いた軸を駆動させ、搬送体３の車軸の歯車６３と噛み合わせることで、搬送体３を水平方向に連続して一定速度で動かすことができる。【００２２】  本発明は、ループ５と被搬送物を支えることができる最低限の支持点で十分であるのが特徴で、支持点の数は、ループと被搬送物の重量で決まると共に、左右動、昇降動の数が影響する。【００２３】  進行方向前後の搬送体３同士の連結について、図２を用いて説明する。前後に位置する搬送体３同士を接続金具４１，４２と方向金具４３が一組になって連結している。方向金具４３は、昇降動をする際に、図７に示すガイド９の溝に頭部４３１を嵌め合わせる構造となっている。頭部４３１がスムーズにガイド９に沿って動くために、頭部４３１にはガイド９に接する面に車輪４３２が設置されている。水平方向直進時には、方向金具４３は鉛直方向を向いている。【００２４】  図１を見てわかるとおり、本発明は直進性が重要で、図２の接続金具４１，４２に方向金具４３が貫通している部分は楕円形状になっていて、接続金具４１側に板バネ４４が取り付いている。搬送体の直進時には揺動を防止することもできるので、搬送体の直進性を向上させることができる。【００２５】  図２において、前後に位置する２つの搬送体３を接続するために、搬送体３の側板に穿孔して接続金具４１，４２を取り付けているが、接続金具４１，４２が側板の孔の周りに滑らかに回転するには、搬送体３の孔の周りには図示しないラジアル軸受を、搬送体の揺動防止には図示しないロータリーダンパやディスクダンパを必要に応じて取り付ければよい。【００２６】  図３には、搬送体３同士を連結する金具の別の案を示す。接続金具４５，４６の接触部分を横から見ると楔型に嵌め合せる構造である。搬送体３の直進安定性を向上させる方策として、接続金具４５，４６を重ねて方向金具４８を貫通させた部分に、ゼンマイ型バネ４７２を組み込んだ固定金具４７を方向金具４８に取り付けて上下方向に挟み込んでいる。ゼンマイ型バネ４７２は、図５に示す水平方向変化区間など、接続金具４５，４６が２次元面内でズレが発生した時に直進方向に戻す作用効果がある。【００２７】  接続金具４５，４６が２次元面内でズレが発生した場合には、ちょうど接続金具同士が取り合う楔形部分がせり上がった形になる。それを固定金具４７で上下方向に押さえる必要がある。固定金具４７と接続金具４５，４６との間には摩擦軽減のために、固定金具４７側に図示しないボールベアリングを取り付けるのがよい。この方法では、左右���時に接続金具４５と４６が面接触から点接触となり、両軸４５と４６に曲げ力が生じることがら、それを排除する方策の一つを図３右側に示す。【００２８】  接続金具４５，４６のそれぞれの中央部に板バネを取り付けており、搬送体３が直線走行する時には接続金具４５，４６が一直線を保持できる剛性を有している。［００２６］で述べた、両軸４５と４６に曲げ力が生じた時には、板バネ４９が曲がることにより、曲げ力が両軸４５，４６と搬送体３との接続部分に至らないように配慮している。【００２９】  図４には、搬送体３と支持レールの詳細を示す。被搬送体２を吊り下げるか載置するがは、搬送形態による。吊下型が３１、載置型が３である。前述したように、搬送体と被搬送物の重量を支えるために支持点７を設置する。一般部では水平板や短レールで十分である。図５に示す平面曲線部や鉛直方向の変化区間では、搬送体支持用のレールを用いる。吊り下げ型の７１と床面設置型の７２を例示する。これらの支持点は、方向金具４３に干渉しないように設置すればよい。【００３０】  搬送体３の進行方向を変える場合のメカニズムについて、図５を用いて説明する。本発明の搬送装置では、搬送ライン自体が左右もしくは上下に進行方向を変えることができる。まず、二次元面内で左右に進行方向を変える場合について説明する。【００３１】  図２に示す方向金具４３が鉛直向きでは搬送体の左右動が自由であることから、図５に示すように支持点７を含めたレールを搬送ライン上に設置することで、図４に示す搬送体３の車輪８がレールの拘束を受けて、あるいは先行する搬送体の移動により後続の搬送体３の進行方向を平面内で変えることができる。【００３２】  次に、上下に進行方向を変える場合について図５，図６，図７を用いて説明する。上下に進行方向を変えるためには、方向金具４３を水平方向に向ける必要がある。図７に示す円形断面の４分の１形状の雨樋形のガイド９を用いて、方向金具４３を鉛直から水平に移動させる。ガイド９は、図５の鉛直方向変化準備区間において搬送体３の上方部に設置されていて、方向金具４３の頭部が嵌め合わせられるように凹みが形成されている。この凹みの位置が上部から次第に水平位置に変化しているので、搬送体が進むにつれて、方向金具４３が水平方向に移動する。【００３３】  方向金具４３が完全に水平方向に向くと、搬送体３の上下方向への変化が開始できる。図６の鉛直方向変化区間では、下方への方向変化の例を示している。方向変化区間にはレール７２を設置して、支持点の高さを調節することによって、搬送体３には自重により常に下方向きの力が働くことで、搬送体３を所定の高さに下げることができる。逆に搬送体３の位置を上げるためには、逆に次第に支持点の高さを高くすればよい。【００３４】  搬送体３の位置を下げた後、水平面内で直進させには、方向金具４３を鉛直方向に向ける必要がある。図６を用いて説明する。図６の方向金具変化区間では、ガイド９１を用いて［００３２］で説明したのと逆の要領で方向金具４３を水平方向から鉛直方向に向けることができる。【００３５】  鉛直方向変化区間が短い場合には、［００３２］から［００３４］の要領で鉛直面内での方向変化をさせればよい。しかし鉛直方向変化区間が長い場合には、斜め上方もしくは下方に直線移動となる。この場合には［００３３］の要領で方向金具４３を鉛直方向に向けることで、傾斜部の直線区間を支えるレールとそれを支える支持体７２の設置が不要となる。しかし方向金具変化区間を２倍設置する必要がある。いずれの方法を選択するかは、鉛直面内での移動距離から判断すればよい。【００３６】  今まで述べてきた左右方向の変化と上下方向の変化を必要に応じて自在に組み合わせることにより、３次元搬送装置を構成することができ、被搬送物を自由に希望する位置に運ぶことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  あらゆる製品をある位置から別の位置に運ぶ必要がある場面で、最低限の設備で自由に搬送ラインを形成することができるため、搬送コストを最低限に抑えることができる。たとえば、原材料搬入口と完成品の搬出口を接近させることで、全ループ上に位置する搬送体に被搬送物を載せることができる。また、多層階建物の全フロアを一つのループで結合できることから、高層型工場や高層流通システムの設計が容易となり、敷地面積を大幅に節約できる。搬送システムの設置が敷地形状に支配されないことから、大都市圏であっても大規模な搬送システムの設置が容易となる。
【符号の説明】
【００３８】１  ３次元搬送装置
２  被搬送物
３  上載型搬送体
３１  吊下型搬送体
４  金具
４１，４２  接続金具
４３  方向金具
４３１  方向金具の頭部
４３２  方向金具部の車輪
４４  板バネ
４５，４６  接続金具（別の案）
４７  固定金具
４７２  ゼンマイ型バネ
４８  方向金具（別の案）
４８１  方向金具の頭部（別の案）
４８２  方向金具部の車輪（別の案）
４９  板バネ
５  ３次元ループ
６  駆動装置
６１  モータ
６２  歯車
７  支持体
７１  支持体（吊下型）
７２  支持体（上載型）
８  搬送体の車輪
９  ガイド（方向金具移動用で、鉛直方向から水平方向）
９１  ガイド（方向金具移動用で、水平方向から鉛直方向）
【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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【図８】
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