| 【発明の名称】 |
搬送装置の給電方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 治正
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| 【要約】 |
【課題】給電区間の給電線間に空隙部分の存在する給電路に対し、搬送車の受電コイルが、給電区間の給電線のどの位置において搬送車が停止しても、支障なく再起動できるように非接触給電を行うことができる搬送装置の給電方法を提供すること。
【解決手段】複数に分割された給電区間に、電磁誘導で非接触給電を行い、搬送車を走行路に沿って走行させる搬送装置の給電方法において、給電線３２、３２’、３２”の連結部上を、搬送車に搭載した受電コイルが移送する際、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給電するようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数に分割された給電区間に、電磁誘導で非接触給電を行い、搬送車を走行路に沿って走行させる搬送装置の給電方法において、給電線の連結部上を、搬送車に搭載した受電コイルが移送する際、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給電するようにしたことを特徴とする搬送装置の給電方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、搬送装置の給電方法に関し、特に、工場内を稼働する有軌道無人搬送システムで、複数の搬送車を同一軌道上に配し、非接触で給電する場合において、搬送装置の搬送路が長く、あるいは搬送車の台数が多く、所要負荷電力に対し、単一の給電区間で給電できない場合に適した非接触給電を行う搬送装置の給電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、工場内を稼働する有軌道無人搬送システムにおいては、給電線の線路長が長くなる場合、あるいは負荷が大きい場合、搬送路を複数の区間に分割して給電するようにしている。例えば、図４に示すように、給電線の線路を４つの給電区間１、２、３、４に分割し、かつこれらの給電区間１、２、３、４をループ状に配設して、見かけ上１つの給電線１０を構成し、かつ各給電区間１、２、３、４の給電線に対して各々独立した給電装置５、６、７、８を設けて給電するようにしている。この給電装置５、６、７、８には相互の依存関係はなく、その出力の周波数、位相は独立し、整合がとれていない状態にある。
【０００３】そして、この給電線の連結部は、図５に示すように、例えば、一方の給電線１１から他方の給電線１２に切り替わる部分では、給電線１１、１２間に、その構成及び施工上、空隙Ｃが存在する。この空隙Ｃは、電線の曲げ半径等の要因等により決まり、給電線１１、１２はそれぞれ支持材１５により走行路面１６から所定の間隔だけ浮上するように敷設されている。
【０００４】一方、搬送車側に搭載する受電コイル１７は、コイル長さＬを有し、図５（Ｂ）に示すように、給電線１１を支持した支持材１５を、Ｅ型コア１７Ｃの溝の中心に位置するよう配置している。この受電コイル１７の発生電圧と給電線との位置関係を図６に示す。搬送車の走行により受電コイル１７が、給電線１１、１２間の空隙Ｃにさしかかる前においては、出力電圧Ｅｃは、図６に示す如く受電コイルの位置に関係なく出力は一定になる。そして、受電コイル１７が、前記空隙Ｃを通り抜けた後も前記と同様に出力電圧Ｅｃの一定となる。
【０００５】しかし、給電線１１、１２間の空隙Ｃの区間に搬送車側の受電コイル１７がある間は、図６の出力電圧Ｅａ、Ｅｂにて示すように電圧が、出力電圧Ｅｃよりも低下する。さらに、給電線１１と給電線１２の位相が反転している場合には、出力電圧Ｅｄに示すようにゼロまで下がる。また、２つの給電線１１、１２の周波数が一致していない場合には、空隙Ｃ区間内での出力電圧は２つの周波数の差分周波数で変動する。周波数が一致しているが、位相が異なる場合には位相差によって出力し得る電圧Ｅｇが変化するものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来の非接触給電を行う搬送装置の給電方法には、給電区間の給電線間に空隙部分の存在する給電路に対し、単一の受電コイルで受電し、搬送車の動力源に供する場合、この空隙区間を通過、あるいはこの区間で停止後に再起動する起動電力よりも空隙部で供給できる電力が少ない場合には、この位置で搬送車が停止したり、あるいは停止後の再起動ができなくなったりして、搬送車の運用に支障をきたすという問題点があった。
【０００７】本発明は、従来の非接触給電を行う搬送装置の給電方法の有する問題点に鑑み、給電区間の給電線間に空隙部分の存在する給電路に対し、搬送車の受電コイルが、給電区間の給電線のどの位置において搬送車が停止しても、支障なく再起動できるように非接触給電を行うことができる搬送装置の給電方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の搬送装置の給電方法は、複数に分割された給電区間に、電磁誘導で非接触給電を行い、搬送車を走行路に沿って走行させる搬送装置の給電方法において、給電線の連結部上を、搬送車に搭載した受電コイルが移送する際、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給電するようにしたことを特徴とする。
【０００９】上記の構成からなる本発明の非接触給電を行う搬送装置の給電方法は、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給電しているため、搬送車が給電区間の給電線間の空隙部分に受電コイルが位置するように停止しても、受電コイルの出力低下を最小限に抑制することができるので、支障なく再起動でき、搬送車の走行を安定させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の搬送装置の給電方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】図１〜図３は、本発明の搬送装置の給電方法の一実施例を示す。給電区間の給電線間の空隙Ｃの区間において、図６の線図で示すように、出力電圧Ｅａで空隙区間の最低電圧Ｅｇがコイルの長さＬと空隙Ｃの区間長で決まり、時間に依存しない方法について説明する。
【００１２】図１には、図４の従来装置に示すように、給電線を、複数の給電区間に分割し、これをループ状に配設して１つの給電線を構成し、かつ各給電区間の給電線毎に給電装置を接続する場合における１台分の給電装置２０の構成を示す。本発明の給電装置２０は、外部からの同期信号の入力インターフェース（ラインレシーバ）２１と、同期信号の出力インターフェース（ラインドライバ）２２と、同期信号を内部信号、外部信号のいずれか一方を選択する選択スイッチ２３と、水晶発振器による発振回路２４と、給電線に供給する周波数１０ｋＨｚの同期信号に周波数を分周する分周回路２５と、遅延回路２６と、ゲート駆動信号生成回路２７と、ＩＧＢＴ等の電力スイッチング素子のゲート駆動回路２８と、主回路部分の整流、平滑を行う電源回路２９と、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で単相交流を発生する主回路３０とから構成される。
【００１３】複数の給電区間に分割し、かつ各給電区間の給電線毎に、上述構成の給電装置２０を接続する場合、図２に示す如く配置する。ここでは、一例として、閉じた給電線路の場合について説明する。図２においては、３台の給電装置２０、２０’２０”を配置し、その出力にそれぞれ給電線３２、３２’、３２”を接続し、かつ給電線３２、３２’、３２”をループ状に隣接して構成した場合を示したが、給電装置２０’、２０”及び給電線３２’、３２”の間には、同様に構成する複数の給電装置、給電線（いずれも図示省略）を介在させることができる。
【００１４】各給電装置２０、２０’２０”の間は、同期信号３１、３１’、３１”をカスケート接続する。最上流の給電装置２０は、同期信号の選択スイッチ２３を回路２３２側に接続し、給電装置２０の同期信号を出力インターフェース２２を介して外部に出力するとともに、遅延回路２６にも供給する。下流側の給電装置２０’、２０”は、同期信号選択を選択スイッチ２３の回路２３１側に接続し、上流側の給電装置２０からの同期信号３６を、下流側の給電装置２０’、２０”に出力するとともに、遅延回路２６に供給するように構成する。
【００１５】回路動作を図３に基づいて説明する。水晶発振回路２４のクロック信号３５を分周し、同期信号３６を生成する。同期信号３６の周期３９はクロック信号３５の周期の分周比倍になる。一例として同期信号３６の周波数を１０Ｈｚ近傍とし、周期を１μｓ単位で設定する場合、クロック信号３５の周波数は１０ＭＨｚとなる。設定分解能を上げる場合にはクロック信号３５の周波数をさらに高くする。
【００１６】遅延回路２６は、外部あるいは内部の同期信号３６から遅延時間４０だけ信号を遅らせる。給電線の端部近傍に給電装置を設置し、同期信号を同軸ケーブル、光ファイバー等の伝送線（伝送媒体）で伝送する場合、距離に比例した遅延を生じる。伝搬速度ｖ、上流から最下流までの伝送線の長さＬw、信号の遅延時間Ｔd1、光速度ｃ、媒体の比透磁率μs（＝１）、媒体の比誘電率εsとすると、次式の関係が成立する。
【００１７】ｖ＝（μs・εs）-1/2・ｃ＝εs-1/2・ｃ【００１８】Ｔd1＝Ｌw・ｖ＝εs-1/2・Ｌw・ｃ【００１９】また、ラインドライバ２２及びラインレシーバ２１のインターフェース部の信号の遅延Ｔd2は、回路素子、構成で決まる１段当たりの遅延時間Ｔdu、給電装置の台数ｎとすると、次式となる。
Ｔd2＝（ｎ−１）Ｔdu【００２０】最下流の給電装置２０”までの遅延Ｔdは、次式となる。
Ｔd＝Ｔd1＋Ｔd2【００２１】すべての給電装置の遅延回路２６の出力の位相を、最上流の給電装置２０の分周回路２５に対し、同一値に合わせるため、最上流の給電装置２０の遅延時間設定Ｔsは、次式にように最下流の給電装置２０”までの遅延時間Ｔdに設定する。
Ｔs＝Ｔd【００２２】最下流の給電装置２０”の遅延時間設定Ｔs”は、次式にようにインターフェース１段分の遅延時間Ｔduとする。
Ｔs”＝Ｔdu【００２３】中間に位置する給電装置２０’の遅延時間設定は上流からの段数と同期信号の伝送線長に応じた値をＴsからＴs”の間で設定する。
【００２４】ここで、最大の遅延時間Ｔdは同期信号の周期を越えることはできない。
【００２５】通常の伝送線の遅延は、導線で１００ｍ当たり４μｓ、光ファイバーで４〜５μｓである。インターフェース部の遅延は１段当たり１〜３μｓ以下となり、搬送装置を設置する数１００ｍ程度の走行路に対し、給電区間を１０区間程度に分割給電することができる。
【００２６】ゲート信号生成回路２６は遅延した同期信号３６を起動信号として、パルス幅４１、４４、４５、４７のパルスをパルス間隔４２、４４、４６の間隔をおいて発生する。ゲート駆動信号は正負の信号で図示している。正極性のパルスはＵ相のハイサイド側ゲート、負極性のパルスはＶ相のハイサイド側ゲートの駆動信号を示すものとする。
【００２７】ローサイド側ゲートはハイサイド側と相補関係にあり、かつ、上下のトランジスタが同時に動作しないようデッドタイムを設けるのは通常のインバータと同様である。
【００２８】このパルス幅、パルス間隔はそれぞれ独立した値に設定することができる。あるいは設定を共通にし、パルス幅４１、４３、４５、４７を同一の値、パルス間隔４２、４６を同一の値に設定することもできる。
【００２９】設定値をそれぞれ独立にした場合、不適切な設定値を選んだ場合、給電線に直流成分が重畳するが、先の如く同一値を設定した場合、正負で対称となり直流分が重畳しないものとなる。
【００３０】給電線の電圧の基本波成分は、図３おいて、線図３８に示すように発生する。非接触給電の給電側、あるいは受電側で共振回路を構成する場合は、高調波成分ではなく基本波成分が電力伝達の支配要因であるため、基本波成分に着目する。
【００３１】本実施例は１周期を正負それぞれ２分割の矩形波で駆動する方法を説明したが、さらに波形を細分化することもできる。この細分化の限度はパワー素子のスイッチング時間に依存するもので、本実施例の方法に依存するものではない。また、正負を１パルスで駆動することも可能である。
【００３２】この方法では、同期信号により１周期分の波形を生成し、個々の給電装置は他励動作となるため給電線の位相を整合することが可能となる。
【００３３】以上、本発明の搬送装置の給電方法について、１台のインバータ（給電装置）で１本の給電線に給電するようにした実施例に基づいて説明したが、本発明は、この実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、複数台のインバータ２０ａ1、２０ａ2、２０ｂ1、２０ｂ2、２０ｃ1、２０ｃ2を１本の給電線３２ａ、３２ｂ、３２ｃに並列接続し、各給電線３２ａ、３２ｂ、３２ｃを駆動するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。なお、図７に示すように、複数台のインバータ２０ａ1、２０ａ2、２０ｂ1、２０ｂ2、２０ｃ1、２０ｃ2を１本の給電線３２ａ、３２ｂ、３２ｃに並列接続することにより、小容量のインバータを、見かけ上、大容量化して使用することができ、これによって、電流容量が小さい方が高速スイッチングが可能なＩＧＢＴ等の電力スイッチング素子の特性を生かすことができるとともに、製作が困難であるという大容量の高周波インバータの問題点を回避できる等の運用上のメリットがある。
【００３４】
【発明の効果】本発明の搬送装置の給電方法によれば、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給電するようにしているため、搬送車が給電区間の給電線間の空隙部分に受電コイルが位置するように停止しても、受電コイルの出力低下を最小限に抑制することができるので、支障なく再起動でき、搬送車の走行を安定させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３３２０６
【氏名又は名称】日立機電工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月２７日（２０００．１．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２２１１
【弁理士】
【氏名又は名称】森 治 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１１５０１（Ｐ２００１−２１１５０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月３日（２００１．８．３） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８１１９（Ｐ２０００−１８１１９） |
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