(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電線を支持すると共に給電線を挿入するための挿入口が形成されている給電線支持部を有する給電線ホルダと、該給電線支持部を通過可能な開口を有する受電コアと、該受電コアに巻回されるピックアップコイルとを備え、前記挿入口の開口方向と受電コアの開口方向とを略直交させた搬送車システムであって、
前記受電コアはＥ字形状に形成され、該受電コアの両開口の間に形成された突出部に前記ピックアップコイルが巻回され、一対の前記給電線支持部間にピックアップコイルを配置し、前記挿入口がピックアップコイルと対向しないように形成されることを特徴とする搬送車システム。
【請求項２】
前記給電線ホルダはガイドレールに固定され、該ガイドレールに給電線ホルダおよび前記受電コアの位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の搬送車システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有軌道の搬送車に非接触で給電線から電力を供給する非接触給電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から工場や倉庫内等で物品を搬送するために、軌道上に搬送台車を走行させるようにした技術が知られている。これら搬送台車の駆動源としては、内燃機関やモーター等があるが、工場内等閉じられた空間内で作業するときに排気ガスを発生する内燃機関を用いた駆動源では環境を悪化させるため、通常はモーターが使用される。このモーターを作動させるための電力としてはバッテリー式と電線より供給する方式とがあるが、バッテリー式の場合、所定の工程（時間）ごとに充電する必要があるために、充電ステーションが設けられ、バッテリーに蓄えた電力を消費する度に充電ステーションに立ち寄り、そこで停止して充電を行う必要がある。このため、例えば工場内の搬送システムではこの充電のための時間が必ず必要となるため作業効率が悪くなっていた。
【０００３】
このような不具合を解消できるのが給電線方式であり、接触式と非接触式がある。接触式の給電線方式としては、電車やモノレール等に見られるように、給電線に対して常時給電用接触体を接触させて電力を供給するようにしているが、この方式では、接触部分が磨耗するためにメンテナンスが不可欠であり、定期的に接触部の部品を交換する必要がある。また、接触式の電力供給方式では、その接触部においてスパークが発生する恐れがあるため防爆エリアでは使用できない。また、接触部分が摩耗することにより金属粉が発生するので、この金属粉等の異物は不純物が混じる原因となるような半導体製造工場等のクリーンルームでは使用できないという問題もあった。
【０００４】
これに対して、非接触式の給電線方式では、接触部分がないために塵埃が発生せず、常時給電できることからクリーンルームで使用されるようになってきている。
この非接触式給電方式の構造は、図７に示すように、軌道となるレールに沿って構造体６を設けて、該構造体６に支持部材（給電線ホルダ）２・２を介して一対の給電線５・５が架設されている。一方搬送台車側には受電ユニット９が設けられ、該受電ユニット９は前記給電線５・５を囲む如く、略Ｅ字状のコア３を設け、該コア３にピックアップコイル４を巻いて、給電線５・５に交流電流が流れることによって、ピックアップコイル４に電流が生じて、搬送台車のモーター等に電力を供給するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、非接触式給電を用いた搬送車システムでは、コアの奥側に給電線を配置した方が受電効率が向上することが知られている。
ところが従来では、図７に示すように、給電線５・５を支持部材２・２へ容易に挿入できるようにするため、支持部材２・２の開口が、コア３の奥側に向いて形成されている。このため、給電線５・５が部分的に上方に突出し、給電線５・５が支持部材２に対して挿入不良等があると、コア３と給電線５・５とが接触する恐れがあり、給電線５・５をコア３の奥壁から必要以上に離さなければならなかった。そして、給電線５・５がコア３より離れることにより受電効率の低下を招いていたのである。
そこで、本発明は給電線をコアの奥側へ確実に配置することのできる搬送車システムを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、給電線を支持すると共に給電線を挿入するための挿入口が形成されている給電線支持部を有する給電線ホルダと、該給電線支持部を通過可能な開口を有する受電コアと、該受電コアに巻回されるピックアップコイルとを備え、前記挿入口の開口方向と受電コアの開口方向とを略直交させた搬送車システムであって、前記受電コアはＥ字形状に形成され、該受電コアの両開口の間に形成された突出部に前記ピックアップコイルが巻回され、一対の前記給電線支持部間にピックアップコイルを配置し、前記挿入口がピックアップコイルと対向しないように形成されるものである。
【０００７】
請求項２においては、前記給電線ホルダはガイドレールに固定され、該ガイドレールに給電線ホルダおよび前記受電コアの位置決め手段が設けられているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例の非接触給電システムについて、図面を参照しながら説明する。非接触電力供給方法を用いた有軌道の搬送車システムから説明する。
【００１０】
図１は、給電線から非接触で電力を供給する方式の搬送車システムを模式的に示す図である。図１において、軌道１２は、搬送車１３の移動経路に敷設されており、その軌道１２に沿って銅線などの導電線を絶縁材料で被覆した給電線５が配置され、軌道１２側部に複数のステーション１０・１０が配置され、搬送車１３がステーション１０・１０間を移動して一方のステーション１０から他方のステーション１０へ物品を搬送できるようにしている。
【００１１】
前記給電線５・５の一端には交流電源１１が設けられ、所定の周波数で電力を供給できるようにしている。搬送車１３は軌道１２上を往復するよう、また軌道１２が環状に構成される場合はこれを循環するように設置されており、交流電源１１から供給される高周波電流によりモータを駆動して走行するようにしている。該搬送車１３は、給電線５から電力を得るための受電ユニット９を有し、その受電ユニット９が取り出す電力を利用して軌道１２上を移動する。
【００１２】
前記搬送車１３は床上搬送車であっても天井搬送車であっても良いが、まず、床上搬送車に本発明を適用した実施例について説明する。
【００１３】
図２、図３は、搬送車１３として床上搬送車１３Ａに本発明を適用した実施例を示している。
軌道１２を構成するレール４３・４５が床上に固定され、該レール４３・４５上を床上搬送車１３Ａの車輪４０・４０がモーターの駆動によって走行する。そして、車輪４０の外側の一方（レール４３敷設側）には、受電ユニット９が配設されている。
【００１４】
レール４３上には、給電線ホルダ２４がレール４３に沿って長手方向に固定されている。該給電線ホルダ２４は上方に延出する給電線支持部２４ｂ・２４ｂを有しており、該給電線支持部２４ｂ・２４ｂを基部２４ｄで連結して、全体として断面視で略Ｕ字形状に形成されている。該給電線支持部２４ｂの上部には給電線５を挿入するための挿入口２４ａが形成されており、該挿入口２４ａに給電線を挿入して、給電線５が給電線支持部２４ｂに支持されるようにしている。
給電線ホルダ２４は、例えば、非磁性体で、かつ成形が容易な不燃性または難燃性の樹脂製であって、コア３の中央の突出部３ａが給電線支持部２４ｂ・２４ｂ間に配置されるように、基部２４ｄの両側面に立設するように給電線支持部２４ｂが形成されると共に、レール４３の長手方向に沿って連続的に形成されている。給電線支持部２４ｂは、給電線５を把持する把持部と、把持部を基部２４ｄから所定の高さ位置に保つ脚部とを備えており、把持部には挿入口２４ａが形成され、樹脂の弾性により、給電線５を挿入口２４ａから挿入・保持可能にしている。このように構成されているため、給電線５がコア３の凹部の所定高さ位置に連続して配置され、仮に挿入ミスが発生しても、挿入口２４ａ以外からは、給電線５が突出しないようになっている。
このようにして、一対の往路と復路をなす給電線５・５が給電線ホルダ２４に架設されている。
【００１５】
受電ユニット９はブラケット２６と、該ブラケット２６内に固設されるコア３とから構成されている。ブラケット２６は床上搬送車１３Ａに固定されており、受電ユニット９が給電線５を囲むように配置されている。
コア３は断面図視Ｅ字形状に形成されており、両側の突出部３ｂ・３ｂと、中央の突出部３ａと、両側の突出部３ａ・３ｂを橋架する奥壁３ｃ・３ｃとから構成される。そして、コア３は突出部３ａ・３ｂと奥壁３ｃとの間で形成された２つの開口（凹部）を有しており、該開口は下方に向いて形成されて、前記給電線支持部２４ｂ・２４ｂをコア３の下方より開口に向けて挿通可能としている。
また、突出部３ａには電力取り出し用のピックアップコイル４が巻回されている。
【００１６】
給電線５に（高周波）電流を流すと、該給電線５を囲うような磁界が発生する。給電線５・５を流れる電流の向きが、ある瞬間において図３に示すような状態であったとすると、その電流によって発生した磁束は磁気回路１４・１５を形成し、その向きは矢印で示す方向となる。
磁束は主に透磁率の高いところを通過するため、給電線５の周囲に強磁性体を配置して電流を流せば、磁束は大部分強磁性体を通過する。前記コア３はフェライト製の強磁性体で構成されているため、給電線５を流れる電流によって、断面視でコア３を一周するような磁気回路１４が形成される。
また、コア３は下方に開口を設けているため、下方では磁束がコア３側より床上のレール４３側まで及ぶ。この磁束によりレール４３が発熱するのを防止するため、前記給電線ホルダ２４の内側に強磁性体３２を固定して、磁気回路１４から外れた磁束が通り易い強磁性体３２を設けた磁気回路１５を通るようにしている。給電線ホルダ２４の内側の上下中途部には略水平方向に対向して棚部２４ｃ・２４ｃが形成されており、該棚部２４ｃ・２４ｃ上に前記強磁性体３２は固定される。
【００１７】
そして、この給電線５・５に高周波電流を流すことによって発生する磁界を、ピックアップコイル４で受けるようにしている。そして、電磁誘導現象を利用し、受電ユニット９が、その磁束の変化によってピックアップコイル４に発生する電圧から電力を取り出す。このようにして、給電線５・５から受電ユニット９に非接触で電力を供給し、走行用のモーターを駆動したり、制御機器に電力を供給したりする。
また、コア３および前記強磁性体３２は高透磁率かつ高電気抵抗であるフェライトが好ましいが、低炭素鋼板やケイ素鋼板であってもかまわない。特に、コア３および強磁性体３２をフェライトで構成することにより、これらの部材に磁束を集めると共に、渦電流の発生による電力損失を抑制して、給電特性をより向上させるようにしている。
【００１８】
従来より、コア３の奥側に給電線５・５が位置するように配置したほうが、受電効率が向上することが知られている。これは、コア３には開口が設けられているため、給電線５の位置を開口側に近づけるにつれ、コア３外へ拡散する磁束が増加して、コア３以外の金属部材（磁性体）等で電力損失を生じるためであると推測される。
【００１９】
本実施例では、前記給電線支持部２４ｂ・２４ｂに形成した挿入口２４ａ・２４ａはその開口方向と、コア３の開口方向とが略直交するように構成し、コア３の奥壁３ｃ・３ｃと挿入口２４ａ・２４ａとが対向しないようにしている。そして、挿入不良等により給電線５・５が長手方向の上下位置に取り付け誤差（給電線５・５の部分的な上方への突出）があっても、給電線５・５がコア３の奥壁３ｃ・３ｃに接触しないようになっている。
このように、コア３の奥壁３ｃ・３ｃと、給電線支持部２４ｂ・２４ｂの挿入口２４ａ・２４ａ以外の部位とを対向させることで、コア３の奥壁３ｃ・３ｃと給電線支持部２４ｂ・２４ｂとの距離を一定にすることができる。このため、給電線５・５をできる限りコア３の奥壁３ｃ・３ｃに近づける配置とすることができ、受電ユニット９での受電効率を高めることができる。特に、給電線支持部２４ｂ・２４ｂの挿入口２４ａ・２４ａを水平方向となるように形成することで、給電線５・５とコア３の奥壁３ｃ・３ｃとの距離が常に一定となり、より受電ユニット９での受電効率を高めることができる。
【００２０】
給電線支持部２４ｂ・２４ｂは前述したように、コア３の２つの開口にそれぞれ挿入されており、該給電線支持部２４ｂ・２４ｂ間にピックアップコイル４を挟むように、給電線ホルダ２４が配置されている。
また、前記挿入口２４ａはピックアップコイル４と対向しないように、突出部３ａの外側へ向けて形成されている。このため、挿入不良等により給電線５・５とコア３とが接触しない。
【００２１】
また、図６に示すように、別構成の給電線ホルダ２７を用いて給電線５・５がコア３やピックアップコイル４と接触しない構成とすることもできる。該給電線ホルダ２７では、給電線５・５を挿入する挿入口２７ａ・２７ａの開口方向を、下方としている。
即ち、給電線ホルダ２７も上方に延出する給電線支持部２７ｂ・２７ｂを有しており、該給電線支持部２７ｂ・２７ｂを基部２７ｄで連結して、全体として断面視で略Ｕ字形状に形成されている。給電線支持部２７ｂの上部には給電線５を挿入するために、逆Ｕ字状に構成して挿入口２７ａが下方に開口するように構成し、先端部には給電線５が容易に外れないように内方向の凸部を形成している。そして、該挿入口２７ａに下方より給電線を挿入して、給電線５が給電線支持部２７ｂに支持されるようにしている。
このため、取り付け不良等が発生しても、給電線５は下方にのみ突出することとなり、コア３の内壁やピックアップコイル４と接触することがない。
【００２２】
前記レール４３には、一端上に走行輪４０が走行する走行面４３ａを構成している。そしてコア３のレール４３に対する位置決め手段として、走行面４３ａの側部にガイド突起４３ｂを上方に立設し、該ガイド突起４３ｂの側面をガイド面としてガイドローラ４４・４４が当接するように配置している。そして、床上搬送車１３Ａが走行時に左右方向に位置ズレしないようにしている。
また、レール４３の他端に、給電線ホルダ２４のレール４３に対する位置決め手段として、リブ４３ｃ・４３ｄが一体的に構成されている。該リブ４３ｃ・４３ｄはレール４３より突設した形状として、該リブ４３ｃ・４３ｄ間に給電線ホルダ２４の基部２４ｄを嵌め込むように構成している。つまり、給電線ホルダ２４をレール４３に取り付けるときに、基部２４ｄをリブ４３ｃ・４３ｄ間に嵌め込むことによって容易に位置決めができ、その当接させた状態で固定するようにしている。ただし、本実施例ではリブ４３ｃ・４３ｄは突起部としてレールに沿って長く延設する構成としているが、ピン状の部材を突出して並べたり、または、レールに沿って凹部を設け、給電線ホルダの下部には凸部を設けて、該凸部が凹部に嵌合する構成とすることもできる。
また、本実施例では、レール４３にリブ４３ｃを形成し、ガイドローラ４４・４４を当接させているが、リブ４３ｃ・４３ｄの外側をガイド面とし、ガイドローラ４４・４４を当接させるようにしても良い。このような構成とすることで、ガイドローラ４４・４４のガイド面と、給電線ホルダ２４の位置決め手段とを兼ねることができる。
また、本実施例では強磁性体３２を棚部２４ｃ上に配置したが、用途に応じて強磁性体をレール４３の表面に配置することも可能である。また、用途により強磁性体の配置を見合わせても良い。
【００２３】
このような構成において、受電ユニット９の側方には給電線ホルダ２４以外は存在しない配置構成としており、磁界の発生によって給電効率を悪化させたり、引き寄せられたりすることがないようにしている。
【００２４】
続いて、天井搬送車に本発明を適用した実施例について説明する。図４は本発明の搬送車システムを天井搬送車に適用した場合の断面図、図５は給電部の拡大図である。
図４において、軌道１２を構成するレール２０が断面視逆Ｕ字状に構成されて、天井に固定されている。該レール２０の凹部内に搬送車１３として天井搬送車１３Ｂが配置され、該天井搬送車１３Ｂは上部に走行部２１を配置し、下部に荷物を搭載できるように載置部２２とし、上下中央部に受電ユニット９を配置している。
【００２５】
走行部２１の下部には受電ユニット９・９がそれぞれ左右に配置され、該受電ユニット９の両側方位置であって、レール２０の両側下面に受電ユニット９に対向して給電線ホルダ３０・３０が配置されている。
【００２６】
天井搬送車１３Ｂの場合は、コア３の開口方向が天井搬送車１３Ｂに対して外向き（側方）となるように、受電ユニット９が配置されている。
一方、前記給電線ホルダ３０は略Ｅ字状に構成されて、支持部３０ｆより水平方向平行に突出した給電線支持部３０ａ・３０ａは前記コア３の突出部３ａ・３ｂ・３ｂの間隔に合わせ、凹部空間内に挿入される。該給電線支持部３０ａ・３０ａの先端には挿入口３０ｂ・３０ｂを形成して、該挿入口３０ｂ・３０ｂに給電線５・５を挿入するようにしている。そして、給電線支持部３０ａ・３０ａの先端は凹部空間の中央より奥側（閉塞側）に配置して、給電線５・５を保持している。
【００２７】
コア３の突出部３ａの上側では、給電線支持部３０ａの先端で上方が開放されるように、挿入口３０ｂが形成される。また、コア３の突出部３ａの下側では、給電線支持部３０ａの先端で下方が開放されるように、挿入口３０ｂが形成される。
そして給電線支持部３０ａ・３０ａの先端は、床上搬送車１３Ａの場合と同じく、挿入口３０ｂ・３０ｂの開口方向とコア３の開口方向とが略直交するようにし、挿入口３０ｂ・３０ｂがピックアップコイル４と対向しないようにしている。
【００２８】
給電線ホルダ３０の上端には凸状の係合部３０ｃを形成し、一方、レール２０の下面には凹状の係合溝２０ｃが形成されて、前記係合部３０ｃを挿入して固定できるようにしている。
そして、レール２０に設けた係合溝２０ｃにより、給電線ホルダ３０のレール２０に対する位置決め手段を構成して、給電線ホルダ３０が左右方向に位置ズレするのを防止できるようにしている。
【００２９】
このように構成することで、給電線を取り付ける時やメンテナンスをする時ににおいて、給電線ホルダ３０を下方より係合するだけの操作なので、容易に取り付けたり、取り外したりできるのである。ただし、固定方法は限定するものではなく、係合固定だけでなく、嵌合したり、ネジで固定したりすることも可能である。
【００３０】
また、前記走行部２１の下部両側には、左右方向の車軸を有するガイド輪２３・２３が配置され、レール２０の下方より水平方向内側に突出した部分を走行面２０ａ・２０ａとしている。
前記走行部２１の上部両側には垂直方向の車軸を有するガイド輪２６・２６が前後に配置され、レール２０の内側側面をガイド面として、横方向（進行方向の左右方向）の位置ズレを防止できるようにしている。そして、レール２０に設けた前記ガイド面により、コア３のレール２０に対する位置決め手段を構成している。
また、走行駆動輪２５は搬送車１３の略中央に配置され、レール２０の内側上面に形成された走行面に、スプリングなどの押圧手段により押圧されるようになっている。
但し、天井搬送車１３Ｂは上下対称に構成して、上方に荷物を載せる構成とすることもできる。
また、天井搬送車１３Ｂの実施例では、給電線ホルダ３０に強磁性体が設けられていないが、用途に応じて設けるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の如く、給電線を支持すると共に給電線を挿入するための挿入口が形成されている給電線支持部を有する給電線ホルダと、該給電線支持部を通過可能な開口を有する受電コアと、該受電コアに巻回されるピックアップコイルとを備え、前記挿入口の開口方向と受電コアの開口方向とを略直交させた搬送車システムであって、前記受電コアはＥ字形状に形成され、該受電コアの両開口の間に形成された突出部に前記ピックアップコイルが巻回され、一対の前記給電線支持部間にピックアップコイルを配置し、前記挿入口がピックアップコイルと対向しないように形成されるので、挿入不良等により給電線の長手方向で上下取り付け位置に誤差があっても、給電線と受電コアとが接触することがない。また、給電線の取り付け方向がコアの奥壁の面と平行となるため、給電線と奥壁との間隔が一定となり、受電効率を高めることができる。
さらに、給電線の取り付け不良等があっても、給電線と受電コアとが接触することがない。このため、前記挿入口の開口方向を受電コアの開口方向と直交するようにしても、受電コアとピックアップコイルとが接触する恐れがない。
【００３２】
請求項２記載の如く、前記給電線ホルダはガイドレールに固定され、該ガイドレールに給電線ホルダおよび前記受電コアの位置決め手段が設けられているので、受電コアと給電線ホルダとの位置関係を確実に定めることができる。このため、前記給電線支持部と受電コアの内壁との間の距離を更に短く近づけて配置することができ、受電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】給電線から非接触で電力を供給する方式の有軌道の搬送車システムを模式的に示す図である。
【図２】本発明の搬送車システムを床上搬送車に適用した場合の断面図である。
【図３】床上搬送車の受電ユニットの断面図である。
【図４】本発明の搬送車システムを天井搬送車に適用した場合の断面図である。
【図５】天井搬送車の受電ユニットの断面図である。
【図６】別構成の給電線ホルダを備えた受電ユニットを示す断面図である。
【図７】従来の搬送車システムの受電ユニットの断面図である。
【符号の説明】
３  コア
３ａ  突出部
４  ピックアップコイル
５  給電線
１３  搬送車
２０・４３  レール
２０ｃ  係合溝
２４  給電線ホルダ
２４ａ  挿入口
２４ｂ  給電線支持部
４３ｂ  ガイド突起
４３ｃ・４３ｄ  リブ
【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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