JP2006134248A - 自走台車の走行制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、自在車輪を備える自走台車のスイッチバック動作時に、自在車輪の作用により自走台車に起きる左右の横揺れを低減する技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 基本ライン５１に沿って往復走行させることを基本とする自走台車１０の走行制御方法において、走行制御部１８は、方向変更指令を受けたときに停止時に操舵駆動輪１２を所定角度θだけ操舵する第１操舵工程５４と、この状態で所定距離Ｌを前進させることで基本ライン５１から離脱させる工程５５と、基本ライン５１に向けて操舵する第２操舵工程５６と、この状態で所定距離Ｌを前進させて基本ライン５１まで自走台車１０を戻す工程５７と、自走台車１０が基本ライン５１に到達したときに操舵を戻して自走台車１０を基本ライン５１に沿って走行させる第３操舵工程５８とからなる一連の制御を実施するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自在車輪を備える自走台車に関し、前進から後進に、又は後進から前進に走行方向を変更する際に発生する横揺れを抑制する自走台車の走行制御方法に関する。

従来、操舵駆動輪の周辺に自在車輪を設け、操舵駆動輪の操舵方向の変化に伴い、自在車輪の向きが変わるように構成した自走台車が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２５７３８７号公報（図２）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本構成を説明する図であり、自走台車１００（以下、単に台車とも云う。）は、台車フレーム１０１に縦向きにシャフト１０２、１０２を取付け、これらのシャフト１０２、１０２に摺動ガイド１０３、１０３及び中間プレート１０４を昇降可能に取付け、この中間プレート１０４をばね１０５、１０５で押し下げるようにし、中間プレート１０４の中央に昇降用サーボモータ１０６を設け、このサーボモータ１０６でボールねじ１０７を昇降させるようにし、このボールねじ１０７の下端に駆動部１１２を接続し、この駆動部１１２に駆動輪１１１を備え、台車フレーム１０１の４隅に摺動ガイド１１３を取付け、この摺動ガイド１１３にシャフト１１４及びばね１１５を介して自在車輪１２０を昇降可能に取付けた台車である。

図７は図６に示した自在車輪の平面図及び作用図である。
（ａ）において、この自在車輪１２０は、台座１２１と、この台座１２１に旋回自在に取付けたホルダ１２２と、このホルダ１２２に回転自在に取付けた車輪１２３とからなる。点Ａはホルダ１２２の旋回中心、点Ｙは車輪１２３と路面の接点を意味する。

Ｆ側へ走行していた台車が停止して、Ｒｅ側へ走行し始めるときの変化を説明する。
台座１２１に図左向き（Ｒｅ側）の力が作用する。車輪１２３は回転し始めるが、自在車輪であるため点Ａを中心に旋回しようとする。しかし、点Ｙで路面との摩擦力が発生して車輪１２３が図上又は下へ移動することはない。その代わりに台座１２１側が軌跡Ｍのごとく旋回し始める。

ただし、この旋回は点Ａと点Ｙとが走行ライン上に載っているときには原理的に発生しない。車輪１２３が押されながら回転する可能性があるからである。しかし、僅かでも点Ａが走行ラインから外れると、旋回が始まる。軌跡Ｍから明らかなように旋回の初期は走行ラインと直交する方向へ荷台が急激に移動し始める。このことが、荷台の横揺れや振動を引き起こす。

（ｂ）において、台座１２１は点Ａ→点Ｂ→点Ｃのごとく、半円の軌跡Ｍを描きながら、車輪１２３の前に出る。台座１２１が前で車輪１２３が後ろであれば、以降、自在車輪１２０は図上下に揺れることはない。

手押し台車であれば、作業者の押し加減で荷台の横揺れを抑制することができる。
しかし、自動化ラインでは、走行ライン上を強制的にスイッチバックさせるために、荷台の横揺れや振動を緩和することができない。荷台に精密部品を搭載したときなどには大きな横揺れは部品の損傷を招くために、好ましいことではない。

すなわち、特許文献１では、スイッチバック動作に伴い台車に発生する幅方向の揺れ又は振動を低減することが求められる。

そこで、本発明は、自在車輪を備える自走台車のスイッチバック動作の際に、自在車輪の作用により台車に起きる左右の横揺れを低減する技術を提供することを課題とする。

本発明者等は、手押し台車であれば作業員の押し加減、すなわち斜め前（多くは無意識のうちに実施するが）へ押すことで、自在車輪の旋回のきっかけを与え、円滑な旋回を促し、結果として横揺れや振動の発生を抑制していることに着目した。そして、自動制御の荷台を僅かに斜めに走行させる制御要素を付加したところ、自在車輪の旋回のきっかけを与えることができ、有害な横揺れや振動を抑制することができることを見出した。

以上の知見から請求項１に係る発明では、機台と、この機台に操舵可能に設けた操舵駆動輪と、台車を安定させるために機台に設けた自在車輪と、操舵駆動輪を制御する走行制御部とを備え、基本ラインに沿って往復走行させることを基本とする自走台車の走行制御方法において、走行制御部は、前進、停止、後進又は後進、停止、前進のごとく方向変更指令を受けたときに停止時若しくはその後に操舵駆動輪を所定角度操舵する第１操舵工程と、この状態で所定距離を後進又は前進させることで基本ラインから自走台車を離脱させる工程と、操舵を戻し、さらに基本ラインに向けて操舵する第２操舵工程と、この状態で所定距離を後進又は前進させることで基本ラインまで自走台車を戻す工程と、自走台車が基本ラインに到達したときに操舵を戻して自走台車を基本ラインに沿って走行可能にする第３操舵工程とからなる一連の制御を実施することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、自走台車において従来発生していた大きな横揺れや振動を、大幅に低減することができた。したがって、振動を嫌う精密部品などを運搬することができるようになった。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
台車の方向は、Ｆが前方、Ｒｅが後方、Ｒが右側、Ｌが左側であり、台車１０が前方に動くことを前進、後方に動くことを後進とする。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は本発明に係る自在車輪を備える自走台車の側面図であり、自走台車１０は、台車のフレームを兼ねる機台１１と、この機台１１の下面に取付け台車１０を駆動する駆動輪１２を備える駆動部１３と、この駆動部１３の前後に補助輪１４として取付け台車１０を支持する自在車輪１５とを主な構成要素とする。
なお、１７は機台１１の上面側に取付けワーク１６などを積載又は脱荷するローダ部、１８はローダ部１７及び駆動部１３を制御する走行制御部である。

自在車輪１５は、機台１１に取付け部材である台座３１と、この台座３１を介して回動自在に取付けるホルダ部材３２と、このホルダ部材３２の下部に回転軸３３を介して回転自在に取付けた車輪３４とからなり、台車１０の走行方向に応じてホルダ部材３２の向きが変わると共に、車輪３４が回転することで台車１０の移動方向に向きを変えつつ台車１０を支持する役割を担うものである。

また、ローダ部１７は、ボデイ部３５と、このボデイ部３５から横方向に延ばし上下昇降可能に取付けたローダアーム３６と、このローダアーム３６の先端３６ａに取付けワーク１６を支持するローダ枠体３７と、このローダ枠体３７の上方に交換可能に取付けたワーク１６を受けるアタッチメント３８とからなる。
４１は運転状態表示器、４２は手動操作盤であり、４３は電源スイッチである。

すなわち、この自走台車１０は、機台１１と、この機台１１に操舵可能に設けた操舵駆動輪１２と、台車１０を安定させるために機台１１に設けた自在車輪１５と、操舵駆動輪１２を制御する走行制御部１８とを備えるものである。

図２は図１の２矢視図であり、台車１０は、機台１１の中心に操舵駆動輪１２を左右に備える駆動部１３を取付け、この駆動部１３の周囲４箇所に自在車輪１５を取付けたものである。

駆動部１３の左側の駆動輪１２Ｌのみを前後に回転することで、台車１０を右方向に前進又は後進することができ、駆動部１３の右側の駆動輪１２Ｒのみを前後に回転することで、台車１０を左方向に前進又は後進させることができる。あるいは、左側の駆動輪１２Ｌを前進させると同時に、右側の駆動輪１２Ｒを同じ回転速度で後進させると、台車１０をその場で右旋回させることができる。左側の駆動輪１２Ｌを後進させ、右側の駆動輪１２Ｒを前進させることで、台車１０をその場で左旋回することも可能となる。

なお、本実施例では、駆動部１３には左右の駆動輪１２Ｌ、１２Ｒを設けたが、駆動輪１２を１つにする共に、この駆動輪１２の方向を左右に回動するようにして、台車１０を操舵しても差し支えない。

自在車輪１５の構造をより詳細に説明する。
自在車輪１５は、機台１１に台座３１を固定し、この台座３１に対し回動軸の中心４５の回りに断面コ字状のホルダ部材３２を回動自在に取付け、このホルダ部材３２に回転軸３３を介して車輪３４を回転自在に取付けるものである。なお、台車１０の直進性を確保するため、回動軸の中心４５と回転軸３３の中心線間に距離Ｔをもたせた。

そして、機台１１の前端に位置検出センサ４４Ｆを取付け、機台１１の後端に位置検出センサ４４Ｒｅを取付けた。

図３はスイッチバック時の自走台車の制御方法とこの制御方法に伴う自在車輪の動きを説明する図であり、基本ライン５１に沿って往復走行させることを基本とする自走台車１０の走行制御部１８（図１参照）が実施する走行制御方法を説明する。

基本ライン５１は、台車の経路に磁気テープを貼付けたものであり、自走台車１０に備える位置検出センサ４４Ｆ、４４Ｒｅにより磁気テープの磁力を検出し、自走台車１０の走行をガイドする軌道の役割をもつものである。
なお、磁気テープに代えて、路面に埋設又は路面上に電線を設け、電線に電流を流し、位置検出センサ４４Ｆ、４４Ｒｅによりこの誘導電流を検出することで、自走台車１０の走行位置をガイドしても良い。

図において、５３はスイッチバック動作後、自在車輪１５の向きを変化させるため、台車１０の中心がトレースする軌跡であり、基本ラインから一度離脱して、離脱後、再度、基本ライン５１に戻るというものである。
台車１０が軌跡５３をとることにより、自在車輪１５の向きを円滑に変化させ、横揺れが抑制可能なことを以下に説明する。

（ａ）において、Ｒｅ方向に走行した台車１０が、スイッチバックをする点５２で停止し、走行変更指令を受け、Ｆ方向にスイッチバック動作を始める直前の状態を示す。

（ｂ）において、左側の操舵駆動輪１２Ｌを方向６１方向に後進させると同時に、右側の駆動輪１２Ｒを同じ回転速度で方向６１方向に前進させて、台車１０をその場で左旋回させると共に、台車１０の４隅に取付けた自在車輪１５を、回動軸の中心４５（図２参照）を中心に右方向６２に回動させる第１操舵工程５４を示す。
すなわち、第１操舵工程５４は、台車１０が方向変更指令を受けたときに停止時に操舵駆動輪１２を所定角度θだけ操舵して、自在車輪１５の向きを変化させるものである。

（ｃ）において、自在車輪１５を（ｂ）からさらに右方向６２に回動させるため、（ｂ）の操舵角のままで台車１０を所定距離Ｄだけ走行させることを示す。
すなわち、台車１０を（ｂ）の状態からサブライン５３上を所定距離Ｄだけ前進させることにより、基本ライン５１から自走台車を離脱させ、台車の進行方向に合うように自在車輪１５の向きを右方向６２に回動変化させる工程５５である。

（ｄ）において、台車１０の操舵を戻し、さらに基本ライン５１に向けて角度αで右方向に操舵するという第２操舵工程５６を示す。
（ｄ）から（ｅ）にかけては、（ｄ）の状態の操舵方向で台車１０を移動させ、自在車輪１５の向きをさらに進行方向に合うように変化させる工程である。
すなわち、（ｄ）の状態で所定距離Ｌだけ台車１０を前進させることで、自在車輪１５の方向を台車１０の進行方向に円滑に変化させながら、基本ライン５１まで自走台車１０を戻す工程５７を示す。

（ｅ）において、自走台車１０が基本ライン５１に到達したときに操舵を戻して自走台車１０を基本ライン５１に沿って走行可能にするという第３操舵工程５８である。
なお、第１操舵工程５４において、ワークの着脱ステーションと台車との干渉を回避するため、台車１０を前進方向に必要な距離だけ走行させた後、第１操舵をしても差し支えないものとする。

（ｅ）から（ｆ）にかけて、台車１０は基本ライン５１上に戻りしばらく走行する。そして、（ｆ）に設けた位置確認用のセンサにより、台車１０に位置を再確認させることで、一連の制御は完了する。

本実施例では、台車１０の後進方向から前進方向にスイッチバック動作する際の走行制御方法であったが、前進方向から前進方向にスイッチバック動作する際の走行制御にも適用可能なことはいうまでもない。

走行制御部１８は、方向変更指令を受けたときに、停止時に操舵駆動輪１２を所定角度θだけ操舵する第１操舵工程５４と、この状態で所定距離Ｄを前進させることで基本ライン５１から自走台車を離脱させ、サブライン５３に移行させる工程５５とを設けたので、自在車輪１５の向きを方向変更指令前の向きから変化させることができる。

加えて、操舵を戻しさらに第１操舵工程５４と反対方向に且つ基本ライン５１に向けて操舵する第２操舵工程５６と、この状態で所定距離Ｌを後進又は前進させることで基本ライン５１まで自走台車１０を戻す工程５７とを設けたので、向きを変えた自在車輪１５を、円滑に、走行方向に沿った向きに変化させることができる。

このように、自在車輪１５を備える自走台車１０が方向変更指令を受け走行すると、自在車輪１５の向きを、円滑に、自走台車の走行方向に沿った向きに変化させることができる。自在車輪の向きを、円滑に、自走台車の走行方向に沿った向きに変化させるため、方向変換の際、自在車輪１５の向き変化に伴い発生する台車１０の横揺れを低減すると共に、台車１０への負担を軽減することができる。

図２に戻って、従来技術によると、スイッチバック動作の際、回動軸の中心４５と回転軸３３の中心３３Ｃ間の距離Ｔに相当する横揺れがいつ発生するかわからず、横揺れによりワークを台車から落とすという問題や、アタッチメント上に載せたワークの位置ずれなどの問題があった。

上記横揺れ問題の対策として、自在車輪の代わりに駆動部と操舵部とを兼ね備える、いわゆる全方位車輪を用いることにより対応することができる。しかし、全方位車輪を利用すると、台車のコストアップにつながるという問題が残る。

本発明の制御方法によれば、スイッチバック時に、ホルダ部材３２の向きを円滑に且つ速やかに回動させることで、台車１０の横揺れを減らすことができる。
加えて、台車の横揺れを、一定の時期に且つ短時間で終らせることができる。
この結果、台車１０において従来発生していた大きな横揺れや振動を、大幅に低減することができる。したがって、振動を嫌う精密部品などを運搬することが可能となる。

加えて、市販の自在車輪を活用することで、従来の構造のまま横揺れを減らすことができるため、台車１０はコストアップとはない。
さらに、横揺れの発生を、短時間で終らせることができるので、台車１０の速度を早期に高速にすることができ、搬送のサイクルタイムの向上を図ることも可能となる。

図４は本発明に係る自走台車の走行制御方法を自動車の組立ラインに適用する場合の作用図であり、４輪車両７１の組立ラインに燃料タンク７２を搬送し、この燃料タンク７２を搭載した台車１０が後進から前進にスイッチバック動作し、組立ライン上の４輪車両７１の動きと同期させ、この４輪車両７１に燃料タンク７２を取付けることを示す。

（ａ）において、燃料タンク７２を載せた台車１０が方向ｈ方向に進むことを示す。
（ｂ）において、台車１０は組立ラインの中心線７３まで進み、方向をｊ方向に変え、次に、組立ラインの進む方向と逆方向のｋ方向に進み、スイッチバック点で制御部１８（図１参照）から方向変換指令を受け、後進から停止し、前進に移る。

このとき、本発明に係る自走台車の走行制御方法により、自在台車１０の自在車輪１５（図１参照）に備えるホルダ部材３２の回動に起因する横揺れを大幅に低減することができる。横揺れに伴い燃料タンク７２に掛かる衝撃や振動が減るため、部品の位置ずれは起き難い。部品の位置ずれが起き難くくなるため、アタッチメント３８などのワーク治具を簡素化することが可能となる。

（ｃ）において、作業者Ｐが４輪車両７１に燃料タンク７２を取付けることを示すものであり、台車１０はスイッチバック動作をして、車両組立ラインで組立ラインと同じ方向且つ同じ速度で同期させて走行する。

台車１０のスイッチバック動作の際の横揺れに起因する台車１０上に載せた燃料タンク７２の位置ずれがなくなるため、移動する組立ライン上の４輪車両７１への位置決め作業性を向上することができる。横揺れにより、燃料タンク７２に傷がつくなどワークである燃料タンク７２の品質を損なうという問題も解消すことができる。

（ｄ）において、燃料タンク７２の取付けを終った台車１０は、ライン中心線７３の所定の位置から外れ方向ｎ方向に移動することを示し、次の動作の準備に入る。

図５は図３の別実施例図であり、自走台車１０の走行制御方法において、走行制御部は、後進、停止、前進のごとく方向変更指令を受けたときに停止時に操舵駆動輪１２を所定角度θだけ操舵する第１操舵工程５４Ａと、この状態で所定距離Ｌａを前進させることで基本ライン５１Ａから自走台車１０を離脱させる工程５５Ａと、次に操舵を戻す第２操舵工程５６Ａと、自走台車１０を基本ライン５１Ａに平行に走行させる工程８１と、第１操舵工程５４Ａでの操舵方向と逆方向に操舵駆動輪１２Ｌ、１２Ｒを操舵する第３操舵工程５８Ａと、この状態で距離Ｙを前進させることで基本ライン５１Ａまで自走台車１０を戻す工程と、自走台車１０が基本ライン５１Ａに到達したときに操舵を戻して自走台車１０を基本ライン５１Ａに沿って走行可能にする第４操舵工程８２とからなる一連の制御を実施するものである。

図３と異なる主な点は、自走台車１０を基本ライン５１Ａに平行に走行させる工程８１と、第１操舵工程５４Ａでの操舵方向と逆方向に操舵駆動輪１２Ｌ、１２Ｒを操舵する第３操舵工程５８Ａの２工程が増えた点にある。
なお、所定距離Ｘ及び距離Ｙは任意に設定可能であり、自在車輪の構造や台車に搭載する荷物の種類などにより決定するものとする。

本発明は、工場内で部品、ワークなどの搬送を行う自走台車に好適である。

本発明に係る自在車輪を備える自走台車の側面図である。 図１の２矢視図である。 スイッチバック時の自走台車の制御方法とこの制御方法に伴う自在車輪の動きを説明する図である。 本発明に係る自走台車の走行制御方法を自動車の組立ラインに適用する場合の作用図である。 図３の別実施例図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。 図６に示した自在車輪の平面図及び作用図である。

符号の説明

１０…自走台車、１２…操舵駆動輪、１８…走行制御部、５１…基本ライン、５５…基本ラインから離脱させる工程、５６…第２操舵工程、５７…基本ラインまで自走台車を戻す工程、５８…第３操舵工程。

Claims (1)

1. 機台と、この機台に操舵可能に設けた操舵駆動輪と、台車を安定させるために前記機台に設けた自在車輪と、前記操舵駆動輪を制御する走行制御部とを備え、基本ラインに沿って往復走行させることを基本とする自走台車の走行制御方法において、
   前記走行制御部は、前進、停止、後進又は後進、停止、前進のごとく方向変更指令を受けたときに前記停止時若しくはその後に前記操舵駆動輪を所定角度操舵する第１操舵工程と、この状態で所定距離を後進又は前進させることで基本ラインから自走台車を離脱させる工程と、操舵を戻しさらに基本ラインに向けて操舵する第２操舵工程と、この状態で所定距離を後進又は前進させることで基本ラインまで自走台車を戻す工程と、自走台車が基本ラインに到達したときに操舵を戻して自走台車を基本ラインに沿って走行可能にする第３操舵工程とからなる一連の制御を実施することを特徴とする自走台車の走行制御方法。

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