移動装置および移動式ロボット
【課題】集電子を交換する際の作業効率に優れた移動装置および移動式ロボットを提供する。
【解決手段】押しネジ６０／引きネジ６２にてプレートＢ５６を集電子７２から遠ざかる方向に移動させることにより集電子７２の中央であるＣ７２は車輪１３の車軸位置Ｃ１３から外れ、集電子７２全体が車輪１３からオフセットした位置となる。さらにプレートＢ５６を移動させると、ボルト６５がダルマ長孔５９の大径部５９Ａと重なることでプレートＡ５８は回動方向にフリーとなり、パンタグラフ７０の反発力でトロリー線１９から離間する方向に回動する。プレートＡ５８を作業者が更に手前に引くことで、蝶番６４の許容する角度まで手前側に回動し、パンタグラフ７０および集電子７２が作業者の正面に移動する。この状態であれば手前側に車輪１３は存在せず、またパンタグラフ７０の反発力も作用していないので作業者は容易に集電子７２の交換を行うことができる。
【解決手段】押しネジ６０／引きネジ６２にてプレートＢ５６を集電子７２から遠ざかる方向に移動させることにより集電子７２の中央であるＣ７２は車輪１３の車軸位置Ｃ１３から外れ、集電子７２全体が車輪１３からオフセットした位置となる。さらにプレートＢ５６を移動させると、ボルト６５がダルマ長孔５９の大径部５９Ａと重なることでプレートＡ５８は回動方向にフリーとなり、パンタグラフ７０の反発力でトロリー線１９から離間する方向に回動する。プレートＡ５８を作業者が更に手前に引くことで、蝶番６４の許容する角度まで手前側に回動し、パンタグラフ７０および集電子７２が作業者の正面に移動する。この状態であれば手前側に車輪１３は存在せず、またパンタグラフ７０の反発力も作用していないので作業者は容易に集電子７２の交換を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動装置および移動式ロボットに関し、特にレール上を走行する台車を用いた移動装置と、該台車に搭載されて移動する移動式ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用ロボット等の走行台車への給電、信号の送受信はケーブル・ホース支持案内装置を用いて電源ケーブル、信号線などを束ね、台車の移動に追従させる構造を採用している。しかしケーブル・ホース支持案内装置を用いる方法では例えば１５ｍを越える長距離移動に対してはケーブル・ホース支持案内装置自体とケーブル、信号線などの重量が増加し、移動用モータの出力をケーブルの重量で消費してしまうことになり、実際的ではない。
【０００３】
加えて、移動に際しては毎回、高速でケーブル、電線を屈曲させることになるため、ケーブル・ホース支持案内装置内部のケーブル、電線が疲労のため破断する虞があり、また破断した箇所はケーブル・ホース支持案内装置内部にあるため修復に手間が掛かり、復旧にかかる時間が長ければ工程を長時間停止させることになる弊害もある。
【０００４】
このため地上側に張架されたトロリー線から、走行台車側に設けられた集電装置を経由して走行台車に給電、通信させる方法が採用されているが、この際に使用される集電装置は、摺板やホイール等の導体をトロリー線に付勢、接触させることにより集電する集電部を備えている。集電部は、パンタグラフの上部軸に揺動自在に取り付けられ、トロリー線に付勢された状態で押し付けられる。
【０００５】
しかし上記の方法ではパンタグラフがトロリー線から離れ、通電が一時的に停止してしまう所謂離線が発生し、動力の遮断に加えて通信による信号の伝達も阻害されるため、走行台車および搭載機器の正確な制御を行うことができない。この離線問題に対して、例えば交直切換区間または電圧切換用無電圧区間の近くでの、集電中のパンタグラフの離線問題に複数のパンタグラフを用いて対応した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし上記の方法では高速で移動する走行台車において、瞬間的な離線（０．００５秒程度）に反応し、異常として検出してしまうシリアル通信ユニットを用いた産業用ロボットの制御に対応することはできない。
【０００７】
また、複数のパンタグラフを用いてトロリー線に集電子を付勢するため、必然的に走行台車とトロリー線間の押圧力は大きくなる。例えば６軸程度の産業用ロボットを搭載した走行台車では集電子の数が１０個程度になることもあるが、集電子ごとにパンタグラフを用いるため、走行台車の２箇所で集電を行えばパンタグラフのバネによる押圧力はパンタグラフ２０個分程度となる。
【０００８】
このため定期交換部品である集電子を交換する際に、バネを押し縮めながらパンタグラフをトロリー線より後退させ、この状態を保ちつつパンタグラフの先端部に装着された集電子を交換する必要がある。パンタグラフの数だけ存在する押しバネを縮めた状態で保持するのは作業性が悪く、集電子の交換、保守に多大な時間と労力を必要とする。このためパンタグラフへの集電子の脱着を容易にし、脱着作業の軽減を図る構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかし上記の方法では集電子の交換自体は容易になるが多数のパンタグラフを同時に押し縮める際の困難性は解決できない。
【特許文献１】特開２００４−９６８８６号公報
【特許文献２】特開２００３−８７９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、集電子を交換する際の作業効率に優れた移動装置および移動式ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の移動装置は、敷設されたトロリー線と、移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、を備え、前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記移動体上に保持された第２のプレートに、鉛直方向軸回りに前記トロリー線に対して接離方向に回動可能に蝶番で支持されたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成の発明では、集電子を備えたパンタグラフを、蝶番により回動可能に支持された第１のプレート上に設けたことにより、トロリー線に対して第１のプレートごと接離方向に回動させることで、パンタグラフの反発力を第１のプレートの回動で吸収し、集電子の交換やセッティングを容易に行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の移動装置は、前記第２のプレートは前記移動体に固定された第３のプレート上に、前記移動体の移動方向へスライド可能にネジ止めされたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、第２のプレートを移動体に対して前後方向にスライド可能としたことで、蝶番によって回動する第１のプレートが他の部材と干渉し、作業に支障を来すことを防ぐことができる。
【００１５】
請求項３に記載の移動装置は、前記第１のプレートは前記移動体または前記第３のプレートに螺合するボルトが球面座金を介して挿通され、前記ボルトの締め込み量で前記トロリー線に対して接離方向に位置規制することを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、第１のプレートを、球面座金を介してボルトで締め込み、トロリー線に対して位置規制することで、回動する第１のプレートの角度がボルトに対して変動しても、球面座金が角度変動を吸収するので、ボルト側に調整機構を設けずに第１のプレートの位置規制を行うことができる。
【００１７】
請求項４に記載の移動装置は、敷設されたトロリー線と、移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、を備え、前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記トロリー線に対して接離方向にスライド可能且つ、前記移動体の移動方向へスライド可能に、前記移動体上に支持されたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、集電子を備えたパンタグラフを、接離方向にスライド可能に支持された第１のプレート上に設けたことにより、トロリー線に対して第１のプレートごと接離方向にスライドさせることで、パンタグラフの反発力を第１のプレートのスライド移動で吸収し、集電子の交換やセッティングを容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に記載の移動式ロボットは、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の移動装置に産業用ロボットが搭載されたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、第１のプレート上に設けられたパンタグラフの反発力を第１のプレートの移動により吸収することで、集電子の交換やセッティングを容易に行うことができる移動式ロボットとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記構成としたので、集電子を交換する際の作業効率に優れた移動装置および移動式ロボットとすることができる。また集電子間のピッチを広げる（ピッチ間の距離を長くとる）ことができたので、より一層離線対策の信頼性を向上させ、特にカーブ区間走行時の離線対策に優れた移動装置および移動式ロボットとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜装置概要＞
図１〜２には、本発明の第１実施形態に係る移動装置を備えた移動式ロボットが示されている。
【００２３】
図１に示すように、移動式ロボット１０は敷設されたレール１４上に沿って、車輪１３を備えた走行台車１２が移動可能に設けられ、走行台車１２上にはサーボモータ１５と減速機１７からなる走行駆動部１６と、４〜６軸程度の産業用ロボット２０が搭載されている。走行台車１２は、走行駆動部１６によって駆動され、レール１４と平行に敷設されたラックギア３０と噛み合うフローティングギア部４０によってレール１４上を走行可能とされており、走行駆動部１６および産業用ロボット２０への電源供給、および制御用には、図２に示すように敷設されたトロリー線１９に、走行台車１２上に設けられたパンタグラフ７０でトロリー線１９へ付勢された集電子７２が接触することで移動式ロボット１０への集電、および移動式ロボット１０の制御盤１１に設けられた制御部９０と外部制御盤８０との通信を行う架線集電構造としている。
【００２４】
図２に示すように、走行台車１２上に設けられた制御盤１１は走行駆動部１６および産業用ロボット２０への電源供給、および制御のためケーブル７４にて集電子７２と接続されており、集電子７２は走行台車１２の移動方向前後側に２箇所設けられ、トロリー線１９と移動方向前後側２箇所で接触、集電を行う。
【００２５】
なお図１では制御盤１１は産業用ロボット２０の横に設けられているが、これに限定せず図２に示すように産業用ロボット２０の土台部分としても良いし、また走行台車１２の床下など他の場所でもよい。また走行台車１２は車輪１３以外にもスライダーなど、他の移動手段を備えていてもよく、あるいはそれらの移動手段を併用してもよい。
【００２６】
図３〜図４には本発明の実施形態に係る移動式ロボットの集電部分が示されている。
図３（Ａ）に示すように走行台車１２には移動方向前後（図中左右端）設けられた台座５０には、それぞれパンタグラフ７０が集電子７２の数だけ（本実施形態においては１０基）設けられている。
【００２７】
パンタグラフ７０は図示しないバネにより集電子７２をトロリー線１９に向けて付勢し、所定の圧力で押圧することで集電子７２とトロリー線１９との接触、導通を維持している。またパンタグラフ７０は集電子７２の前後方向中心を車輪１３の軸中心の前後方向位置に合致させて保持している。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように台座５０は取付板５２にて走行台車１２に図示しないネジで固定され、台車側プレート５４の位置を規制している。
【００２９】
台車側プレート５４にはプレートＢ５６に設けられた長孔５７に挿通されたボルト６１がネジ止めされることで、プレートＢ５６がネジ止めされている。
【００３０】
プレートＢ５６は押しネジ６０および引きネジ６２にて台車側プレート５４あるいは走行台車１２に対して位置を規制され、ボルト６１を緩めることで走行台車１２の走行方向前後に位置を調整可能とされている。
【００３１】
プレートＢ５６には蝶番６４を介してプレートＡ５８が走行台車１２の進行方向左右に回動可能に支持されている。プレートＡ５８にはボルト６３でパンタグラフ７０がネジ止めされ、プレートＡ５８の回動によりパンタグラフ７０およびパンタグラフ７０に取り付けられた集電子７２がトロリー線１９に対して接離方向に移動可能とされている。
【００３２】
プレートＡ５８はダルマ長孔５９に挿通されたボルト６５にて台車側プレート５４に対して位置規制されており、プレートＢ５６が車輪１３の車軸より離れる方向に移動した際にはボルト６５がダルマ長孔５９の大径部５９Ａに重なり、ネジ頭が通過可能となることでトロリー線１９に対してプレートＡ５８は接離方向に回動可能となる。
【００３３】
図４（Ａ）に示すように、パンタグラフ７０は図示しないバネにより集電子７２をトロリー線１９に向けて付勢しており、換言すればプレートＡ５８は常にパンタグラフ７０のバネによる反発力でトロリー線１９から離れる方向（図中白矢印方向）に付勢されている。
【００３４】
プレートＡ５８はダルマ長孔５９に挿入されたボルト６５を締め付けることでトロリー線１９方向へ位置規制され、パンタグラフ７０のバネによる反発力をボルト６５で吸収している。一旦、蝶番６４にてトロリー線１９から離れる方向に回動したプレートＡ５８はボルト６５の締結で台車側プレート５４に平行な位置へ戻される。
【００３５】
図４（Ｂ）に示すようにボルト６５は球面座金６７を介してプレートＡ５８を押圧する構造となっており、図中黒矢印のようにプレートＡ５８が蝶番６４によって回動しても、球面座金６７Ｂの角度変動は球面座金６７Ａとの接触面で吸収され、ボルト６５は常に台車側プレート５４に対して垂直にねじ込まれる。
【００３６】
＜作用効果＞
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３７】
本実施形態に係る移動式ロボット１０の制御・通電を司るトロリー線１９、集電子７２は図５に示すように上下方向に所定数（本実施形態においては１０）だけ配列され、各集電子７２はそれぞれパンタグラフ７０にてトロリー線１９に付勢される。
【００３８】
例えば図６、図７に示すような構成の移動式ロボット１０であれば、外部制御盤８０と移動式ロボット１０の間でアース線（１９−１、７４−１）、ＡＣ２００Ｖ３相３線（１９−２〜４、７４−２〜４）、サーボＯＮ中用信号線（１９−５〜６、７４−５〜６）、外部非常停止用信号線（１９−７〜８、７４−７〜８）、外部Ｉ／Ｏ通信線（１９−９〜１０、７４−９〜１０）の計１０本が必要となる。
【００３９】
ここで、移動式ロボット１０を高速走行させることによって瞬間的にトロリー線１９より集電子７２が接触を失う、いわゆる離線が問題となる。すなわち、高速走行中にトロリー線１９の継ぎ目を越える際に集電子７２は慣性のためパンタグラフ７０の押圧力では接触を維持できず離線してしまい、集電子７２が１基しか設けられていない場合は接続が失われ、移動式ロボット１０が制御を失う虞がある。
【００４０】
そこで本実施形態においては移動方向前後側にパンタグラフ７０および集電子７２を一対設け、２箇所で集電することで上記の離線問題に対応している。
【００４１】
しかし、集電子７２が増設されれば、集電子７２をトロリー線１９に圧着させるパンタグラフ７０もまた増設する必要がある。すなわち集電箇所をｎ箇所とすることで、ｎ基に増設されたパンタグラフ７０によるトロリー線１９に対する押圧力もまたｎ倍となるため、走行台車１２への台座５０の取付、あるいは集電子７２の交換の際に上記ｎ倍の押圧力に対向し、パンタグラフ７０を押し縮めながら所定の位置に設置する力が必要となる。元来、パンタグラフ７０の個数に拘わらず上記の押圧力は作業効率を低下させる虞があるため、作業者が押圧力を手で受け止める必要のない構成が望まれている。
【００４２】
例えば従来は図１２に示すように片側１０基ずつの集電子１７２を備えたパンタグラフ１７０をプレート１５８に固定した場合、プレート１５８ごとにパンタグラフ１０基分の押圧力がかかるため、作業者は一旦外したプレート１５８を、パンタグラフ１７０の押圧力を抑えながら同時に一方で走行台車に固定する作業を行わねばならなかった。
【００４３】
また集電子７２の正面にトロリー線１９が敷設されているため、正面に集電子７２を引き抜く方法は採用できず、一旦パンタグラフ７０を外して作業を行う必要がある。
【００４４】
加えて図８（Ａ）に示すように走行台車１１２の前後方向中央に集電子１７２を設けた場合、レール１１４がカーブした箇所において集電子１７２の描く軌跡はトロリー線１１９から外れ、距離ｄだけ離線してしまう。
【００４５】
このため本実施形態においては図８（Ｂ）に示すように前後の車輪１３の車軸と同一直線上に集電子７２の中心を設定し、レール１４のカーブ箇所においても集電子７２がトロリー線１９から離線しない配置としている。
【００４６】
このため左右の車輪１３の間に配置された集電子７２は左右どちら側から見ても車輪１３が手前にあるので、そのまま手前側にパンタグラフ７０ごと引き抜く構成とすることはできない。
【００４７】
そこで本実施形態においては、プレートＡ５８上に固定されたパンタグラフ７０を車輪１３の車軸からオフセットさせたのち、蝶番６４で手前側に回動させ集電子７２を交換する構成としている。
【００４８】
すなわち図９に示すように走行台車１２に固定された台車側プレート５４上に、長孔５７に挿通されたボルト６１にてプレートＢ５６が走行方向前後（図中黒矢印）にスライド可能に支持されている。
【００４９】
このプレートＢ５６に蝶番６４でプレートＡ５８が回動可能に支持され、先端に集電子７２をそれぞれ備えた１０基のパンタグラフ７０がプレートＡ５８にボルト６３でネジ止めされている。
【００５０】
図９（Ａ）および図１０（Ａ）に示すようにまず押しネジ６０／引きネジ６２にて集電子７２側にプレートＢ５６を移動させた状態では、ダルマ長孔５９にねじ込まれたボルト６５がプレートＡ５８をトロリー線１９側（図面奥側）に位置規制しているので、パンタグラフ７０のバネによる押圧力で集電子７２はトロリー線１９に接触を保った状態となる（図中黒矢印が集電子７２の可動範囲を示す）。これが本発明に係る移動式ロボット１０における運転状態となる。
【００５１】
このとき前述のように、集電子７２の進行方向中央位置であるＣ７２は車輪１３の車軸と重なり、レール１４のカーブに対応する配置となっている。この状態で押しネジ６０／引きネジ６２にてプレートＡ５８、プレートＢ５６を固定し、各ボルト６１、６５を締結して運転可能状態となる。
【００５２】
次に、集電子７２を交換する際にはまず押しネジ６０／引きネジ６２にてプレートＢ５６を集電子７２から遠ざかる方向（図９(Ｂ)中黒矢印）に移動させる。これにより集電子７２の中央であるＣ７２は車輪１３の車軸位置Ｃ１３から外れ、集電子７２全体が車輪１３からオフセットした位置となる。
【００５３】
図９（Ｂ）および図１０（Ｂ）に示すように、さらに所定距離ｄ２だけプレートＢ５６を移動させると、ボルト６５がダルマ長孔５９の大径部５９Ａと重なることでプレートＡ５８は回動方向にフリーとなり、パンタグラフ７０の反発力でトロリー線１９から離間する方向（図面手前側）、すなわち作業者側に回動する。
【００５４】
このプレートＡ５８を作業者が更に手前に引くことで、蝶番６４の許容する角度まで手前側に回動し、パンタグラフ７０および集電子７２が作業者の正面に移動する。この状態であれば手前側に車輪１３は存在せず、またパンタグラフ７０の反発力も作用していないので作業者は容易に集電子７２の交換を行うことができる。
【００５５】
図１１（Ａ）に示すように、集電子７２の交換後にはボルト６５を締め込むことによってプレートＡ５８をトロリー線１９側に付勢し、集電子７２をトロリー線１９に接触させる。
【００５６】
このとき作業者が手前側からプレートＡ５８をトロリー線１９側に押圧することで、図４に示すようにボルト６５をダルマ長孔５９の大径部５９Ａから小径部５９Ｂにスライドさせることができる。この時点では集電子７２はトロリー線１９に接触していないので、パンタグラフ７０のバネによる反発力は発生しない。
【００５７】
次いでボルト６５を締め込むことでプレートＡ５８をトロリー線１９側に付勢しながら位置規制することができる。このとき、ボルト６５は図４（Ｂ）に示すように球面座金６７を介してダルマ長孔５９に挿入されているので、蝶番６４を中心にしてプレートＡ５８が回動してもボルト６５はこれに影響されずに台車側プレート５４に突き当たるまでプレートＡ５８を回動させることができる。
【００５８】
また集電子７２が複数設けられていても、一旦緩められたボルト６５をパンタグラフ７０の押圧力に対抗してダルマ長穴５９に締め込む作業が阻害されることはないので、図１２に示す従来例のようにプレートに掛かる押圧力が集電子の交換作業に差し支えることはない。
【００５９】
最後に図１１（Ｂ）のように押しネジ６０／引きネジ６２にて集電子７２側にプレートＢ５６を移動させることで、集電子７２の中央位置Ｃ７２を車輪１３の車軸Ｃ１３に一致させ、ボルト６１を締結しプレートＢ５６を台車側プレート５４に固定する。
【００６０】
＜その他＞
【００６１】
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【００６２】
すなわち本実施形態では産業用ロボットを例に挙げたが、これに限定せずレール上を移動する走行台車にトロリー線から集電子を経由して送電、制御を行うものであれば、例えばクレーンや土木機械、あるいは交通機関などに応用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る移動装置を備えた移動式ロボットを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る移動装置を備えた移動式ロボットを示す概念図である。
【図３】本発明に係る移動装置の集電部を示す正面図および斜視図である。
【図４】図３に示す集電部の一部を示す平面図および拡大斜視図である。
【図５】図１に示すトロリー線の構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る移動式ロボットの外部制御盤を示す概念図である。
【図７】本発明に係る移動式ロボットの構成を示す概念図である。
【図８】本発明に係る移動式ロボットと従来の移動式ロボットのレールとトロリー線、および集電子の位置関係を示す平面図である。
【図９】本発明に係る移動装置の集電部を示す正面図である。
【図１０】本発明に係る移動装置の集電部を示す平面図である。
【図１１】本発明に係る移動装置の集電部を示す平面図である。
【図１２】従来の移動装置の集電部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 移動式ロボット
１１ 制御盤
１２ 走行台車（移動体）
１３ 車輪
１４ レール
１５ サーボモータ
１６ 走行駆動部
１７ 減速機
１９ トロリー線
２０ 産業用ロボット
３０ ラックギア
４０ フローティングギア部
５０ 台座
５２ 取付板
５４ 台車側プレート（第３のプレート）
５６ プレートＢ（第２のプレート）
５７ 長孔
５８ プレートＡ（第１のプレート）
５９ ダルマ長孔
６０ 押しネジ
６１ ボルト
６２ 引きネジ
６３ ボルト
６４ 蝶番
６５ ボルト
６７ 球面座金
７０ パンタグラフ
７２ 集電子
７４ ケーブル
８０ 外部制御盤
９０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動装置および移動式ロボットに関し、特にレール上を走行する台車を用いた移動装置と、該台車に搭載されて移動する移動式ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用ロボット等の走行台車への給電、信号の送受信はケーブル・ホース支持案内装置を用いて電源ケーブル、信号線などを束ね、台車の移動に追従させる構造を採用している。しかしケーブル・ホース支持案内装置を用いる方法では例えば１５ｍを越える長距離移動に対してはケーブル・ホース支持案内装置自体とケーブル、信号線などの重量が増加し、移動用モータの出力をケーブルの重量で消費してしまうことになり、実際的ではない。
【０００３】
加えて、移動に際しては毎回、高速でケーブル、電線を屈曲させることになるため、ケーブル・ホース支持案内装置内部のケーブル、電線が疲労のため破断する虞があり、また破断した箇所はケーブル・ホース支持案内装置内部にあるため修復に手間が掛かり、復旧にかかる時間が長ければ工程を長時間停止させることになる弊害もある。
【０００４】
このため地上側に張架されたトロリー線から、走行台車側に設けられた集電装置を経由して走行台車に給電、通信させる方法が採用されているが、この際に使用される集電装置は、摺板やホイール等の導体をトロリー線に付勢、接触させることにより集電する集電部を備えている。集電部は、パンタグラフの上部軸に揺動自在に取り付けられ、トロリー線に付勢された状態で押し付けられる。
【０００５】
しかし上記の方法ではパンタグラフがトロリー線から離れ、通電が一時的に停止してしまう所謂離線が発生し、動力の遮断に加えて通信による信号の伝達も阻害されるため、走行台車および搭載機器の正確な制御を行うことができない。この離線問題に対して、例えば交直切換区間または電圧切換用無電圧区間の近くでの、集電中のパンタグラフの離線問題に複数のパンタグラフを用いて対応した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし上記の方法では高速で移動する走行台車において、瞬間的な離線（０．００５秒程度）に反応し、異常として検出してしまうシリアル通信ユニットを用いた産業用ロボットの制御に対応することはできない。
【０００７】
また、複数のパンタグラフを用いてトロリー線に集電子を付勢するため、必然的に走行台車とトロリー線間の押圧力は大きくなる。例えば６軸程度の産業用ロボットを搭載した走行台車では集電子の数が１０個程度になることもあるが、集電子ごとにパンタグラフを用いるため、走行台車の２箇所で集電を行えばパンタグラフのバネによる押圧力はパンタグラフ２０個分程度となる。
【０００８】
このため定期交換部品である集電子を交換する際に、バネを押し縮めながらパンタグラフをトロリー線より後退させ、この状態を保ちつつパンタグラフの先端部に装着された集電子を交換する必要がある。パンタグラフの数だけ存在する押しバネを縮めた状態で保持するのは作業性が悪く、集電子の交換、保守に多大な時間と労力を必要とする。このためパンタグラフへの集電子の脱着を容易にし、脱着作業の軽減を図る構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかし上記の方法では集電子の交換自体は容易になるが多数のパンタグラフを同時に押し縮める際の困難性は解決できない。
【特許文献１】特開２００４−９６８８６号公報
【特許文献２】特開２００３−８７９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、集電子を交換する際の作業効率に優れた移動装置および移動式ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の移動装置は、敷設されたトロリー線と、移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、を備え、前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記移動体上に保持された第２のプレートに、鉛直方向軸回りに前記トロリー線に対して接離方向に回動可能に蝶番で支持されたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成の発明では、集電子を備えたパンタグラフを、蝶番により回動可能に支持された第１のプレート上に設けたことにより、トロリー線に対して第１のプレートごと接離方向に回動させることで、パンタグラフの反発力を第１のプレートの回動で吸収し、集電子の交換やセッティングを容易に行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の移動装置は、前記第２のプレートは前記移動体に固定された第３のプレート上に、前記移動体の移動方向へスライド可能にネジ止めされたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、第２のプレートを移動体に対して前後方向にスライド可能としたことで、蝶番によって回動する第１のプレートが他の部材と干渉し、作業に支障を来すことを防ぐことができる。
【００１５】
請求項３に記載の移動装置は、前記第１のプレートは前記移動体または前記第３のプレートに螺合するボルトが球面座金を介して挿通され、前記ボルトの締め込み量で前記トロリー線に対して接離方向に位置規制することを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、第１のプレートを、球面座金を介してボルトで締め込み、トロリー線に対して位置規制することで、回動する第１のプレートの角度がボルトに対して変動しても、球面座金が角度変動を吸収するので、ボルト側に調整機構を設けずに第１のプレートの位置規制を行うことができる。
【００１７】
請求項４に記載の移動装置は、敷設されたトロリー線と、移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、を備え、前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記トロリー線に対して接離方向にスライド可能且つ、前記移動体の移動方向へスライド可能に、前記移動体上に支持されたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、集電子を備えたパンタグラフを、接離方向にスライド可能に支持された第１のプレート上に設けたことにより、トロリー線に対して第１のプレートごと接離方向にスライドさせることで、パンタグラフの反発力を第１のプレートのスライド移動で吸収し、集電子の交換やセッティングを容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に記載の移動式ロボットは、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の移動装置に産業用ロボットが搭載されたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、第１のプレート上に設けられたパンタグラフの反発力を第１のプレートの移動により吸収することで、集電子の交換やセッティングを容易に行うことができる移動式ロボットとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記構成としたので、集電子を交換する際の作業効率に優れた移動装置および移動式ロボットとすることができる。また集電子間のピッチを広げる（ピッチ間の距離を長くとる）ことができたので、より一層離線対策の信頼性を向上させ、特にカーブ区間走行時の離線対策に優れた移動装置および移動式ロボットとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜装置概要＞
図１〜２には、本発明の第１実施形態に係る移動装置を備えた移動式ロボットが示されている。
【００２３】
図１に示すように、移動式ロボット１０は敷設されたレール１４上に沿って、車輪１３を備えた走行台車１２が移動可能に設けられ、走行台車１２上にはサーボモータ１５と減速機１７からなる走行駆動部１６と、４〜６軸程度の産業用ロボット２０が搭載されている。走行台車１２は、走行駆動部１６によって駆動され、レール１４と平行に敷設されたラックギア３０と噛み合うフローティングギア部４０によってレール１４上を走行可能とされており、走行駆動部１６および産業用ロボット２０への電源供給、および制御用には、図２に示すように敷設されたトロリー線１９に、走行台車１２上に設けられたパンタグラフ７０でトロリー線１９へ付勢された集電子７２が接触することで移動式ロボット１０への集電、および移動式ロボット１０の制御盤１１に設けられた制御部９０と外部制御盤８０との通信を行う架線集電構造としている。
【００２４】
図２に示すように、走行台車１２上に設けられた制御盤１１は走行駆動部１６および産業用ロボット２０への電源供給、および制御のためケーブル７４にて集電子７２と接続されており、集電子７２は走行台車１２の移動方向前後側に２箇所設けられ、トロリー線１９と移動方向前後側２箇所で接触、集電を行う。
【００２５】
なお図１では制御盤１１は産業用ロボット２０の横に設けられているが、これに限定せず図２に示すように産業用ロボット２０の土台部分としても良いし、また走行台車１２の床下など他の場所でもよい。また走行台車１２は車輪１３以外にもスライダーなど、他の移動手段を備えていてもよく、あるいはそれらの移動手段を併用してもよい。
【００２６】
図３〜図４には本発明の実施形態に係る移動式ロボットの集電部分が示されている。
図３（Ａ）に示すように走行台車１２には移動方向前後（図中左右端）設けられた台座５０には、それぞれパンタグラフ７０が集電子７２の数だけ（本実施形態においては１０基）設けられている。
【００２７】
パンタグラフ７０は図示しないバネにより集電子７２をトロリー線１９に向けて付勢し、所定の圧力で押圧することで集電子７２とトロリー線１９との接触、導通を維持している。またパンタグラフ７０は集電子７２の前後方向中心を車輪１３の軸中心の前後方向位置に合致させて保持している。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように台座５０は取付板５２にて走行台車１２に図示しないネジで固定され、台車側プレート５４の位置を規制している。
【００２９】
台車側プレート５４にはプレートＢ５６に設けられた長孔５７に挿通されたボルト６１がネジ止めされることで、プレートＢ５６がネジ止めされている。
【００３０】
プレートＢ５６は押しネジ６０および引きネジ６２にて台車側プレート５４あるいは走行台車１２に対して位置を規制され、ボルト６１を緩めることで走行台車１２の走行方向前後に位置を調整可能とされている。
【００３１】
プレートＢ５６には蝶番６４を介してプレートＡ５８が走行台車１２の進行方向左右に回動可能に支持されている。プレートＡ５８にはボルト６３でパンタグラフ７０がネジ止めされ、プレートＡ５８の回動によりパンタグラフ７０およびパンタグラフ７０に取り付けられた集電子７２がトロリー線１９に対して接離方向に移動可能とされている。
【００３２】
プレートＡ５８はダルマ長孔５９に挿通されたボルト６５にて台車側プレート５４に対して位置規制されており、プレートＢ５６が車輪１３の車軸より離れる方向に移動した際にはボルト６５がダルマ長孔５９の大径部５９Ａに重なり、ネジ頭が通過可能となることでトロリー線１９に対してプレートＡ５８は接離方向に回動可能となる。
【００３３】
図４（Ａ）に示すように、パンタグラフ７０は図示しないバネにより集電子７２をトロリー線１９に向けて付勢しており、換言すればプレートＡ５８は常にパンタグラフ７０のバネによる反発力でトロリー線１９から離れる方向（図中白矢印方向）に付勢されている。
【００３４】
プレートＡ５８はダルマ長孔５９に挿入されたボルト６５を締め付けることでトロリー線１９方向へ位置規制され、パンタグラフ７０のバネによる反発力をボルト６５で吸収している。一旦、蝶番６４にてトロリー線１９から離れる方向に回動したプレートＡ５８はボルト６５の締結で台車側プレート５４に平行な位置へ戻される。
【００３５】
図４（Ｂ）に示すようにボルト６５は球面座金６７を介してプレートＡ５８を押圧する構造となっており、図中黒矢印のようにプレートＡ５８が蝶番６４によって回動しても、球面座金６７Ｂの角度変動は球面座金６７Ａとの接触面で吸収され、ボルト６５は常に台車側プレート５４に対して垂直にねじ込まれる。
【００３６】
＜作用効果＞
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３７】
本実施形態に係る移動式ロボット１０の制御・通電を司るトロリー線１９、集電子７２は図５に示すように上下方向に所定数（本実施形態においては１０）だけ配列され、各集電子７２はそれぞれパンタグラフ７０にてトロリー線１９に付勢される。
【００３８】
例えば図６、図７に示すような構成の移動式ロボット１０であれば、外部制御盤８０と移動式ロボット１０の間でアース線（１９−１、７４−１）、ＡＣ２００Ｖ３相３線（１９−２〜４、７４−２〜４）、サーボＯＮ中用信号線（１９−５〜６、７４−５〜６）、外部非常停止用信号線（１９−７〜８、７４−７〜８）、外部Ｉ／Ｏ通信線（１９−９〜１０、７４−９〜１０）の計１０本が必要となる。
【００３９】
ここで、移動式ロボット１０を高速走行させることによって瞬間的にトロリー線１９より集電子７２が接触を失う、いわゆる離線が問題となる。すなわち、高速走行中にトロリー線１９の継ぎ目を越える際に集電子７２は慣性のためパンタグラフ７０の押圧力では接触を維持できず離線してしまい、集電子７２が１基しか設けられていない場合は接続が失われ、移動式ロボット１０が制御を失う虞がある。
【００４０】
そこで本実施形態においては移動方向前後側にパンタグラフ７０および集電子７２を一対設け、２箇所で集電することで上記の離線問題に対応している。
【００４１】
しかし、集電子７２が増設されれば、集電子７２をトロリー線１９に圧着させるパンタグラフ７０もまた増設する必要がある。すなわち集電箇所をｎ箇所とすることで、ｎ基に増設されたパンタグラフ７０によるトロリー線１９に対する押圧力もまたｎ倍となるため、走行台車１２への台座５０の取付、あるいは集電子７２の交換の際に上記ｎ倍の押圧力に対向し、パンタグラフ７０を押し縮めながら所定の位置に設置する力が必要となる。元来、パンタグラフ７０の個数に拘わらず上記の押圧力は作業効率を低下させる虞があるため、作業者が押圧力を手で受け止める必要のない構成が望まれている。
【００４２】
例えば従来は図１２に示すように片側１０基ずつの集電子１７２を備えたパンタグラフ１７０をプレート１５８に固定した場合、プレート１５８ごとにパンタグラフ１０基分の押圧力がかかるため、作業者は一旦外したプレート１５８を、パンタグラフ１７０の押圧力を抑えながら同時に一方で走行台車に固定する作業を行わねばならなかった。
【００４３】
また集電子７２の正面にトロリー線１９が敷設されているため、正面に集電子７２を引き抜く方法は採用できず、一旦パンタグラフ７０を外して作業を行う必要がある。
【００４４】
加えて図８（Ａ）に示すように走行台車１１２の前後方向中央に集電子１７２を設けた場合、レール１１４がカーブした箇所において集電子１７２の描く軌跡はトロリー線１１９から外れ、距離ｄだけ離線してしまう。
【００４５】
このため本実施形態においては図８（Ｂ）に示すように前後の車輪１３の車軸と同一直線上に集電子７２の中心を設定し、レール１４のカーブ箇所においても集電子７２がトロリー線１９から離線しない配置としている。
【００４６】
このため左右の車輪１３の間に配置された集電子７２は左右どちら側から見ても車輪１３が手前にあるので、そのまま手前側にパンタグラフ７０ごと引き抜く構成とすることはできない。
【００４７】
そこで本実施形態においては、プレートＡ５８上に固定されたパンタグラフ７０を車輪１３の車軸からオフセットさせたのち、蝶番６４で手前側に回動させ集電子７２を交換する構成としている。
【００４８】
すなわち図９に示すように走行台車１２に固定された台車側プレート５４上に、長孔５７に挿通されたボルト６１にてプレートＢ５６が走行方向前後（図中黒矢印）にスライド可能に支持されている。
【００４９】
このプレートＢ５６に蝶番６４でプレートＡ５８が回動可能に支持され、先端に集電子７２をそれぞれ備えた１０基のパンタグラフ７０がプレートＡ５８にボルト６３でネジ止めされている。
【００５０】
図９（Ａ）および図１０（Ａ）に示すようにまず押しネジ６０／引きネジ６２にて集電子７２側にプレートＢ５６を移動させた状態では、ダルマ長孔５９にねじ込まれたボルト６５がプレートＡ５８をトロリー線１９側（図面奥側）に位置規制しているので、パンタグラフ７０のバネによる押圧力で集電子７２はトロリー線１９に接触を保った状態となる（図中黒矢印が集電子７２の可動範囲を示す）。これが本発明に係る移動式ロボット１０における運転状態となる。
【００５１】
このとき前述のように、集電子７２の進行方向中央位置であるＣ７２は車輪１３の車軸と重なり、レール１４のカーブに対応する配置となっている。この状態で押しネジ６０／引きネジ６２にてプレートＡ５８、プレートＢ５６を固定し、各ボルト６１、６５を締結して運転可能状態となる。
【００５２】
次に、集電子７２を交換する際にはまず押しネジ６０／引きネジ６２にてプレートＢ５６を集電子７２から遠ざかる方向（図９(Ｂ)中黒矢印）に移動させる。これにより集電子７２の中央であるＣ７２は車輪１３の車軸位置Ｃ１３から外れ、集電子７２全体が車輪１３からオフセットした位置となる。
【００５３】
図９（Ｂ）および図１０（Ｂ）に示すように、さらに所定距離ｄ２だけプレートＢ５６を移動させると、ボルト６５がダルマ長孔５９の大径部５９Ａと重なることでプレートＡ５８は回動方向にフリーとなり、パンタグラフ７０の反発力でトロリー線１９から離間する方向（図面手前側）、すなわち作業者側に回動する。
【００５４】
このプレートＡ５８を作業者が更に手前に引くことで、蝶番６４の許容する角度まで手前側に回動し、パンタグラフ７０および集電子７２が作業者の正面に移動する。この状態であれば手前側に車輪１３は存在せず、またパンタグラフ７０の反発力も作用していないので作業者は容易に集電子７２の交換を行うことができる。
【００５５】
図１１（Ａ）に示すように、集電子７２の交換後にはボルト６５を締め込むことによってプレートＡ５８をトロリー線１９側に付勢し、集電子７２をトロリー線１９に接触させる。
【００５６】
このとき作業者が手前側からプレートＡ５８をトロリー線１９側に押圧することで、図４に示すようにボルト６５をダルマ長孔５９の大径部５９Ａから小径部５９Ｂにスライドさせることができる。この時点では集電子７２はトロリー線１９に接触していないので、パンタグラフ７０のバネによる反発力は発生しない。
【００５７】
次いでボルト６５を締め込むことでプレートＡ５８をトロリー線１９側に付勢しながら位置規制することができる。このとき、ボルト６５は図４（Ｂ）に示すように球面座金６７を介してダルマ長孔５９に挿入されているので、蝶番６４を中心にしてプレートＡ５８が回動してもボルト６５はこれに影響されずに台車側プレート５４に突き当たるまでプレートＡ５８を回動させることができる。
【００５８】
また集電子７２が複数設けられていても、一旦緩められたボルト６５をパンタグラフ７０の押圧力に対抗してダルマ長穴５９に締め込む作業が阻害されることはないので、図１２に示す従来例のようにプレートに掛かる押圧力が集電子の交換作業に差し支えることはない。
【００５９】
最後に図１１（Ｂ）のように押しネジ６０／引きネジ６２にて集電子７２側にプレートＢ５６を移動させることで、集電子７２の中央位置Ｃ７２を車輪１３の車軸Ｃ１３に一致させ、ボルト６１を締結しプレートＢ５６を台車側プレート５４に固定する。
【００６０】
＜その他＞
【００６１】
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【００６２】
すなわち本実施形態では産業用ロボットを例に挙げたが、これに限定せずレール上を移動する走行台車にトロリー線から集電子を経由して送電、制御を行うものであれば、例えばクレーンや土木機械、あるいは交通機関などに応用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る移動装置を備えた移動式ロボットを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る移動装置を備えた移動式ロボットを示す概念図である。
【図３】本発明に係る移動装置の集電部を示す正面図および斜視図である。
【図４】図３に示す集電部の一部を示す平面図および拡大斜視図である。
【図５】図１に示すトロリー線の構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る移動式ロボットの外部制御盤を示す概念図である。
【図７】本発明に係る移動式ロボットの構成を示す概念図である。
【図８】本発明に係る移動式ロボットと従来の移動式ロボットのレールとトロリー線、および集電子の位置関係を示す平面図である。
【図９】本発明に係る移動装置の集電部を示す正面図である。
【図１０】本発明に係る移動装置の集電部を示す平面図である。
【図１１】本発明に係る移動装置の集電部を示す平面図である。
【図１２】従来の移動装置の集電部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 移動式ロボット
１１ 制御盤
１２ 走行台車（移動体）
１３ 車輪
１４ レール
１５ サーボモータ
１６ 走行駆動部
１７ 減速機
１９ トロリー線
２０ 産業用ロボット
３０ ラックギア
４０ フローティングギア部
５０ 台座
５２ 取付板
５４ 台車側プレート（第３のプレート）
５６ プレートＢ（第２のプレート）
５７ 長孔
５８ プレートＡ（第１のプレート）
５９ ダルマ長孔
６０ 押しネジ
６１ ボルト
６２ 引きネジ
６３ ボルト
６４ 蝶番
６５ ボルト
６７ 球面座金
７０ パンタグラフ
７２ 集電子
７４ ケーブル
８０ 外部制御盤
９０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
敷設されたトロリー線と、
移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、
を備え、
前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記移動体上に保持された第２のプレートに、鉛直方向軸回りに前記トロリー線に対して接離方向に回動可能に蝶番で支持されたことを特徴とする移動装置。
【請求項２】
前記第２のプレートは前記移動体に固定された第３のプレート上に、前記移動体の移動方向へスライド可能にネジ止めされたことを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
前記第１のプレートは前記移動体または前記第３のプレートに螺合するボルトが球面座金を介して挿通され、前記ボルトの締め込み量で前記トロリー線に対して接離方向に位置規制することを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
【請求項４】
敷設されたトロリー線と、
移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、
を備え、
前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記トロリー線に対して接離方向にスライド可能且つ、前記移動体の移動方向へスライド可能に、前記移動体上に支持されたことを特徴とする移動装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の移動装置に産業用ロボットが搭載されたことを特徴とする移動式ロボット。
【請求項１】
敷設されたトロリー線と、
移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、
を備え、
前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記移動体上に保持された第２のプレートに、鉛直方向軸回りに前記トロリー線に対して接離方向に回動可能に蝶番で支持されたことを特徴とする移動装置。
【請求項２】
前記第２のプレートは前記移動体に固定された第３のプレート上に、前記移動体の移動方向へスライド可能にネジ止めされたことを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
前記第１のプレートは前記移動体または前記第３のプレートに螺合するボルトが球面座金を介して挿通され、前記ボルトの締め込み量で前記トロリー線に対して接離方向に位置規制することを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
【請求項４】
敷設されたトロリー線と、
移動体上に設けられたパンタグラフにより前記トロリー線に付勢される集電子と、
を備え、
前記パンタグラフの基部が固定された第１のプレートが、前記トロリー線に対して接離方向にスライド可能且つ、前記移動体の移動方向へスライド可能に、前記移動体上に支持されたことを特徴とする移動装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の移動装置に産業用ロボットが搭載されたことを特徴とする移動式ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−８１９５６（Ｐ２００９−８１９５６Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４９８４３（Ｐ２００７−２４９８４３）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（５０７２０７２１４）ＲＥＶＳＯＮＩＣ株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（５０７２０７２１４）ＲＥＶＳＯＮＩＣ株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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