JP2010095146A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導ラインからのずれを抑制して、安定した直進走行を行うことができること。
【解決手段】無人搬送車は、駆動ユニット１６により独立して駆動される駆動輪１３，１４を備えている。そして、駆動ユニット１６のボス部２５には、フランジピン２６が収容され、フランジピン２６は、無人搬送車の機台から駆動ユニット１６に向かって突出する嵌合ピン２７とスプライン嵌合している。さらに、フランジピン２６及び嵌合ピン２７の内部には、圧縮コイルバネ３２が設けられている。そして、ボス部２５の底面２５ａには第１円錐溝３３が設けられるとともに、フランジピン２６の下端面２６ｂには第２円錐溝３５が形成されている。第１円錐溝３３と第２円錐溝３５との間には、鋼球３４が設けられ、鋼球３４は回転自在な状態で第１円錐溝３３と係合している。無人搬送車が直進走行している状態において、鋼球３４は、第２円錐溝３５の中心に位置している。
【選択図】図３

Description

本発明は、無人搬送車に関する。

従来、車両にルート検出器が設けられ、そのルート検出器が路面に設けられた走行路案内用の誘導線を検知することで、誘導線に沿って走行する無人搬送車が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の無人搬送車では、ルート検出器が誘導線を検知してその検知信号を車両に内蔵する制御装置に送り、制御装置がその検知信号に応じて左右の駆動輪の回転速度差をコントロールし、これによって車両を誘導線に沿って走行させている。
特開昭５７−１５３３１４号公報

特許文献１に記載の従来の無人搬送車では、直進する場合の安定性はルート検出器の検出性能に依存する。例えば、図８のＡに示すように誘導線５２がルート検出器５１の中心からずれた状態になると、ルート検出器５１の一方の端部からの信号が弱くなり制御装置は無人搬送車５０が誘導線５２からずれたことを認識する。そして、無人搬送車５０の走行方向の補正を行い、図８のＡで示す状態から図８のＢで示す状態まで無人搬送車５０を走行させる。無人搬送車５０が図８のＢに示す状態になると、ルート検出器５１の他方の端部からの信号が弱くなるため、制御装置は無人搬送車５０が誘導線５２からずれたと認識し、再び無人搬送車５０の走行方向を補正する。

したがって、従来の無人搬送車５０では、例えば、段差のある路面を走行して、一旦、ルート検出器５１の中心が誘導線５２からずれると、ずれを戻すための補正が繰り返し行われることになるため、無人搬送車５０はルート検出器５１の検出範囲で蛇行し、その状態が収束せずに続くという問題が生じていた。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、誘導ラインからのずれを抑制して、安定した直進走行を行うことができる無人搬送車を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、左右の駆動輪を独立駆動する駆動ユニットと、前記駆動ユニットの上に連結された機台とを備え、前記左右の駆動輪の回転差により前記駆動ユニットの向きを変えながら走行路に敷設された誘導ラインに沿って走行する無人搬送車であって、前記機台に設けられた、前記機台の下面から前記駆動ユニットに向かって突出する連結用突起と、前記連結用突起に上下動可能かつ一体回転可能に嵌合された中間部材と、前記連結用突起内部に設けられた、前記中間部材を下方に付勢する付勢部材と、前記中間部材の下面と対向する前記駆動ユニットの上面において設けられた複数の第１凹部と、前記中間部材の下面において前記第１凹部に対向する部位に設けられた複数の円錐状の第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部との間において、回転自在な状態で前記第１凹部と係合するとともに直進走行時に前記円錐状の第２凹部の中心に位置する球体と、を備えたことを要旨とする。

この発明では、無人搬送車が、誘導ラインに沿って直進走行する場合、球体は第２凹部の中心に位置し第２凹部と係合する。したがって、無人搬送車が直進走行するときにおける第２凹部と第１凹部との位置関係は規定され、駆動ユニットの向きが変わることを抑制できる。そして、無人搬送車が誘導ラインに沿って直進走行している場合に、段差のある路面を走行して左右の駆動輪に外力が加えられると、駆動ユニットには向きを変えようとする外乱が作用する。そして、球体が第２凹部の中心からずれようとして、中間部材には球体を介して付勢部材の付勢力に抗する力が作用する。このとき、中間部材に加えられる力が付勢部材からの付勢力よりも小さければ、球体と第２凹部とは係合したままであり、第１凹部は第２凹部に対してずれることはないため、駆動ユニットの向きは変わらない。したがって、外乱の影響により駆動ユニットの向きが変わることを抑制して、無人搬送車が誘導ラインに沿って直進走行する状態を保つことができる。

また、仮に、中間部材を押し上げるような大きな外乱が駆動ユニットに作用した場合には、球体は第２凹部の中心からずれて、球体と第２凹部との係合は解除され、駆動ユニットの向きは変わる。しかし、中間部材は付勢手段によって下方へ付勢され続けているため、駆動ユニットに外乱が作用しなくなった段階で、球体は第２凹部の内周面を転がって第２凹部の中心位置に戻り第２凹部と係合し、駆動ユニットの向きの変化を規制する状態となる。そのため、無人搬送車は、仮に、外乱の影響を受けて駆動ユニットの向きが変わり、一旦、誘導線からずれたとしても、外乱が無くなれば、再び、直進走行するようになるため、直進走行が安定するようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動ユニットは、磁気を検出する磁気センサが設けられており、前記磁気センサにより前記誘導ラインを検出して走行することを要旨とする。

この発明では、磁気センサの分解能とは無関係に、機械的に、無人搬送車が誘導ラインからずれることを規制できるため、分解能の低い磁気センサを用いてもよい。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記連結用突起と前記中間部材とは、スプライン嵌合していることを要旨とする。

この発明では、駆動ユニットの向きが変わるのに伴って中間部材が回転する場合、中間部材の回転に伴って連結用突起も回転するが、このときに連結用突起と中間部材との連結部分における応力集中を抑制できるため、嵌合部の肉厚を厚くしなくてもよい。

本発明によれば、誘導ラインからのずれを抑制して、安定した直進走行を行うことができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。なお、以下の説明では、無人搬送車が進行する方向を前方とし、その前方を向いたときを基準として、「後」、「左」、「右」を規定する。

図１に示すように、無人搬送車１１は、略直方体状の機台１２の上面に荷を積載可能に構成されている。機台１２は、その略中央底部において、駆動ユニット１６と連結されており、駆動ユニット１６は左右一対の駆動輪１３，１４を備えている。そして、機台１２の前側底部及び後側底部には、それぞれ左右一対の従動輪１５が設けられている。駆動ユニット１６は、各駆動輪１３，１４を独立して回転駆動する。また、無人搬送車１１の駆動ユニット１６には、誘導線としての磁気テープＭと対向する部分に磁気センサ１７が設けられている。磁気センサ１７は、駆動ユニット１６の前方寄りに配置されている。磁気センサ１７には磁気テープＭの敷設方向に対して直交する方向に配列された複数のホール素子が内蔵されている。磁気センサ１７は、磁気テープＭから発する磁気を検出し、その検出結果を、例えば、アナログ電圧信号で駆動ユニット１６の内部に搭載された図示しない駆動制御装置に出力するように構成されている。そして、駆動制御装置は駆動ユニット１６を制御するように構成されている。駆動ユニット１６は、駆動制御装置により制御され、左の駆動輪１３の回転数が右の駆動輪１４の回転数よりも大きくなると駆動ユニット１６は回転して右に向きを変え、右の駆動輪１４の回転数が左の駆動輪１３の回転数よりも大きくなると、駆動ユニット１６は回転して左に向きを変えるようになっている。

また、図２に示すように、駆動ユニット１６には、平面視長方形状の枠状のモータ取り付け用ハウジング１８に対して第１モータユニット１９及び第２モータユニット２０が取り付けられている。第１モータユニット１９は、モータ取り付け用ハウジング１８に取り付けられた第１モータ２１と、第１モータ２１の出力側に取り付けられた減速ユニット２２とから構成されている。減速ユニット２２は、第１モータ２１の図示しない駆動軸を左側の駆動輪１３の車軸に連結するように構成されている。また、第２モータユニット２０は、第１モータ２１とは左右逆向きの状態でモータ取り付け用ハウジング１８に取り付けられた第２モータ２３と、第２モータ２３の出力側に取り付けられた減速ユニット２４とから構成されている。減速ユニット２４は、第２モータ２３の図示しない駆動軸を右側の駆動輪１４の車軸に連結するように構成されている。そして、前側に位置する第１モータ２１及び後側に位置する第２モータ２３の間には、モータ取り付け用ハウジング１８の中央部に位置し、上方に開口した有底円筒状のボス部２５が設けられている。

図２及び図３に示すように、ボス部２５には、上面に開口した中間部材としての有底円筒状のフランジピン２６が収容されるとともに、機台１２の下面から駆動ユニット１６に向かって突出する有蓋円筒状の連結用突起としての嵌合ピン２７が挿入されている。フランジピン２６にはその下端縁部にフランジ部２８が形成されるとともに、外スプライン２９が形成されている。一方、嵌合ピン２７は下面に開口するとともに、内スプライン３０が形成されている。嵌合ピン２７は、図示しない締結手段によって機台１２に締結固定されるフレーム板３１と一体に形成されている。そして、嵌合ピン２７には、フランジピン２６が嵌合ピン２７とスプライン嵌合するように挿入されている。すなわち、フランジピン２６は、嵌合ピン２７に対して上下動可能で、なおかつ嵌合ピン２７と一体回転可能に嵌合されている。また、フランジピン２６と嵌合ピン２７とが嵌合した状態で、嵌合ピン２７及びフランジピン２６の内部には付勢部材としての圧縮コイルバネ３２を収容する空間が形成されるとともに、その空間に圧縮コイルバネ３２が設けられている。図３に示すように、圧縮コイルバネ３２はフランジピン２６の内側底面２６ａと嵌合ピン２７の上面２７ａとの間に介装されている。圧縮コイルバネ３２は、機台１２（図２参照）から荷重を受けてフランジピン２６を下方に付勢している。

一方、図３及び図４に示すように、フランジピン２６の下端面２６ｂと対向するボス部２５の底面２５ａ（駆動ユニット１６の上面）には、第１凹部としての第１円錐溝３３が形成されている。第１円錐溝３３はボス部２５の中心から等角度、等間隔に４つ並べられている。また、フランジピン２６の下面には第２凹部としての第２円錐溝３５が形成されている。第２円錐溝３５は第１円錐溝３３と対向する位置にフランジピン２６の中心から等角度、等間隔に４つ並べられている。そして、図５に示すように、第１円錐溝３３と第２円錐溝３５との間には球体としての鋼球３４が設けられ、フランジピン２６とボス部２５の底面２５ａとは鋼球３４を介して連結されている。なお、第１円錐溝３３及び第２円錐溝３５は、それぞれの開口径Ｔ１，Ｔ２が鋼球３４の径Ｓよりも大きくなるように形成されている。

鋼球３４はその一部が第１円錐溝３３に収容されるとともに、回転可能な状態で第１円錐溝３３と係合している。また、鋼球３４には、圧縮コイルバネ３２の付勢力により第２円錐溝３５が押し付けられている。そして、圧縮コイルバネ３２は、鋼球３４を介して駆動ユニット１６を下方に付勢し、駆動輪１３，１４（図３参照）に所定の輪重を付与している。ここで、無人搬送車１１が直進走行している場合、第２円錐溝３５は平面視において第１円錐溝３３と重なるように位置し、鋼球３４は第２円錐溝３５の中心に位置している。そのため、鋼球３４は第２円錐溝３５と係合している。また、無人搬送車１１が直進走行しているときに、駆動ユニット１６が受けた外乱によりフランジピン２６は回転することなく駆動ユニット１６だけが回転した場合、鋼球３４は第１円錐溝３３と共に回転移動し、鋼球３４は第２円錐溝３５の中心からずれて鋼球３４と第２円錐溝３５との係合は解除される。

次に、前記のように構成された無人搬送車１１の作用について説明する。
無人搬送車１１の走行時、磁気センサ１７により磁気テープＭから発する磁気を検出し、その検出結果に基づいて磁気センサ１７が磁気テープＭの上方に位置するように各駆動輪１３，１４は回転するため、無人搬送車１１は磁気テープＭに沿って走行するようになる。そのため、磁気テープＭが一直線状に延びる場合、例えば各駆動輪１３，１４の回転数は同じになり、無人搬送車１１は直進走行する。また、磁気テープＭが曲がっている場合、各駆動輪１３，１４の回転数に差が生じ、それによって、駆動ユニット１６に回転力が作用し、駆動ユニット１６及び機台１２の向きが変わって、無人搬送車１１は曲がるようになる。

また、無人搬送車１１が磁気テープＭに沿って直進走行しているときに、例えば、段差のある路面を通過した場合、左右の駆動輪１３，１４には外力（図３に示す矢印Ｐ）が加えられ、それよって駆動ユニット１６の向きを変えようとする外乱が駆動ユニット１６に作用する。すると、フランジピン２６には鋼球３４を介して上方への力（図３に示す矢印Ｆ１）が作用するが、このとき、フランジピン２６に作用する上方への力が圧縮コイルバネ３２の付勢力（図３に示す矢印Ｆ２）よりも小さければ、鋼球３４は第２円錐溝３５と係合したままであり、駆動ユニット１６（第１円錐溝３３）はフランジピン２６（第２円錐溝３５）に対して回転することはない。したがって、駆動ユニット１６に外乱が作用しても、駆動ユニット１６は左又は右に回転して向きを変えることはなく、無人搬送車１１が磁気テープＭから横ずれすることは抑制される。

また、図６（ａ）に示すように、無人搬送車１１が直進走行しているときに、例えば大きな段差のある路面を通過した場合、左右の駆動輪１３，１４に大きな外力が加えられることがある。このとき、駆動ユニット１６には、駆動ユニット１６を左又は右に回転させて向きを変えさせようとする大きな外乱が作用し、フランジピン２６には鋼球３４を介して圧縮コイルバネ３２の付勢力を上回る大きな力が作用する。すると、図６（ｂ）に示すように、フランジピン２６は上方へ押し上げられ、鋼球３４と第２円錐溝３５との係合は解除され、第１円錐溝３３（鋼球３４）は第２円錐溝３５に対して回転し、鋼球３４は第２円錐溝３５の中心からずれた状態で第２円錐溝３５の内周面３５ａに当接する。そして、無人搬送車１１は、図６（ａ）のａで示す位置から図６（ａ）のｂで示す位置にまで磁気テープＭに対して横ずれする。しかし、無人搬送車１１が段差を通過して駆動ユニット１６に外乱が作用しなくなった段階で、鋼球３４は第２円錐溝３５の内周面３５ａを転がって第２円錐溝３５の中心に戻り第２円錐溝３５と再び係合し、駆動ユニット１６は回転が規制される状態となる。したがって、無人搬送車１１は、一旦、図６（ａ）のａで示す位置から図６（ａ）のｂで示す位置にまで横ずれしても、再び、図６（ａ）のｃで示す位置に戻り、直進走行することができる。そのため、磁気センサ１７により無人搬送車１１の横ずれを検知して補正する場合よりも、無人搬送車１１を安定して直進走行させることができる。すなわち、図６（ａ）と図８との比較において、図８では無人搬送車５０はルート検出器５１の検出範囲で蛇行し、その状態が収束せずに続くが、図６（ａ）の本実施形態では無人搬送車１１が一旦横ずれしても、その後、磁気テープＭに沿って直進走行する状態に戻る。

この実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）無人搬送車１１では、左右の駆動輪１３，１４が駆動ユニット１６により独立して駆動されるように構成されている。そして、フランジピン２６は、機台１２から駆動ユニット１６に向かって突出する嵌合ピン２７と上下動可能、かつ嵌合ピン２７と一体回転可能に連結され、ボス部２５内に収容されている。フランジピン２６及び嵌合ピン２７の内部には、フランジピン２６を下方に付勢する圧縮コイルバネ３２が設けられている。ボス部２５には、フランジピン２６の下端面２６ｂと対向する底面２５ａに複数の第１円錐溝３３が配設されている。また、フランジピン２６のフランジ部２８の下端面２６ｂには、複数の第２円錐溝３５が設けられている。第１円錐溝３３と第２円錐溝３５との間には、鋼球３４が設けられ、鋼球３４は回転可能な状態で第１円錐溝３３と係合している。また、無人搬送車１１が直進走行するとき、鋼球３４は第２円錐溝３５の中心に位置して係合している。したがって、無人搬送車１１が直進走行しているときに、駆動ユニット１６の向きを変えようとする外乱が駆動ユニット１６に作用しても、駆動ユニット１６は向きを変えることはなく、無人搬送車１１は磁気テープＭに対して横ずれせずに直進走行することができる。

また、仮に、駆動ユニット１６に大きな外乱が作用して、駆動ユニット１６が左又は右に回転した場合でも、駆動ユニット１６に外乱が作用しなくなった後、鋼球３４は第２円錐溝３５の内周面３５ａを転がって第２円錐溝３５の中心で第２円錐溝３５と係合し、駆動ユニット１６の回転を規制する状態となる。したがって、無人搬送車１１が一旦横ずれしても、直進走行する状態に復帰できるため、安定した直進走行を行えるようになる。

（２）駆動ユニット１６には、磁気を検出する磁気センサ１７が設けられている。したがって、磁気センサ１７の分解能とは無関係に、機械的に、無人搬送車１１が磁気テープＭからずれることを規制できるため、分解能の低い磁気センサ１７を用いてもよい。

（３）嵌合ピン２７とフランジピン２６とはスプライン嵌合している。したがって、駆動ユニット１６の向きが変わるのに伴ってフランジピン２６及び嵌合ピン２７が回転する場合に、嵌合ピン２７とフランジピン２６との連結部分における応力集中を抑制できるため、嵌合部の肉厚を厚くしなくてもよい。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ 嵌合ピン２７とフランジピン２６との連結は、スプライン嵌合でなくともよい。例えば、図７に示すように、フランジピン２６の外周面２６ｃに上下方向に延びる突条４０を形成する。そして、嵌合ピン２７には、その内周面に突条４０と嵌合可能な上下方向に延びる凹溝を形成し、凹溝に突条４０を嵌め込むことで、フランジピン２６と嵌合ピン２７とを嵌合すれば、フランジピン２６は嵌合ピン２７に対して上下動可能で、なおかつ、嵌合ピン２７と一体回転可能となる。なお、この場合、突条４０の肉厚を大きくすると、フランジピン２６は駆動ユニット１６の回転時に生じる応力に対する耐久性が向上するため好ましい。

○ 付勢手段として、圧縮コイルバネ３２以外の部材を用いてもよい。例えば、付勢手段として、板バネを用いてもよい。
○ 第１凹部の形状は、円錐状に限らない。例えば、第１円錐溝３３の代わりに、Ｕ溝を第１凹部としてボス部２５の底面２５ａに形成してもよいし、半球状の第１凹部を形成してもよい。

○ 第１円錐溝３３、第２円錐溝３５、及び鋼球３４の数を変更してもよい。例えば、第１円錐溝３３、第２円錐溝３５、及び鋼球３４をそれぞれ５つ以上設けてもよいし、それぞれ２つ又は３つでもよい。

○ 無人搬送車１１は磁気テープＭに沿って走行する代わりに、路面に敷設された反射テープに沿って走行するようにしてもよい。この場合、駆動ユニット１６には、反射テープと対向する位置に、磁気センサの代わりに光学式センサを設け、光学式センサにより、光反射テープと無人搬送車１１との位置関係を検出し、その検出結果に基づいて駆動制御装置が各駆動輪１３，１４を制御するようにすればよい。このように構成すれば、無人搬送車１１は反射テープに沿って走行することができる。

無人搬送車の模式平面図。 無人搬送車の分解模式斜視図。 無人搬送車の一部破断模式正面図。 ボス部、フランジピン、及び鋼球を示す模式分解斜視図。 フランジピンがボス部の底部に連結されている状態を示す模式部分断面図。 （ａ）は無人搬送車が直進走行している状態を示す模式平面図、（ｂ）は鋼球と第２円錐溝との係合が解除された状態を示す模式部分断面図。 別の実施形態におけるフランジピンを示す模式斜視図。 従来技術を説明する模式平面図。

符号の説明

Ｍ…誘導線としての磁気テープ、１１…無人搬送車、１２…機台、１３，１４…駆動輪、１６…駆動ユニット、１７…磁気センサ、２６…中間部材としてのフランジピン、２７…連結用突起としての嵌合ピン、３１…付勢部材としての圧縮コイルバネ、３３…第１凹部としての第１円錐溝、３４…球体としての鋼球、３５…第２凹部としての第２円錐溝。

Claims (3)

1. 左右の駆動輪を独立駆動する駆動ユニットと、
   前記駆動ユニットの上に連結された機台とを備え、
   前記左右の駆動輪の回転差により前記駆動ユニットの向きを変えながら走行路に敷設された誘導ラインに沿って走行する無人搬送車であって、
   前記機台に設けられた、前記機台の下面から前記駆動ユニットに向かって突出する連結用突起と、
   前記連結用突起に上下動可能かつ一体回転可能に嵌合された中間部材と、
   前記連結用突起内部に設けられた、前記中間部材を下方に付勢する付勢部材と、
   前記中間部材の下面と対向する前記駆動ユニットの上面において設けられた複数の第１凹部と、
   前記中間部材の下面において前記第１凹部に対向する部位に設けられた複数の円錐状の第２凹部と、
   前記第１凹部と前記第２凹部との間において、回転自在な状態で前記第１凹部と係合するとともに直進走行時に前記円錐状の第２凹部の中心に位置する球体と、
   を備えたことを特徴とする無人搬送車。
2. 前記駆動ユニットは、磁気を検出する磁気センサが設けられており、
   前記磁気センサにより前記誘導ラインを検出して走行する請求項１に記載の無人搬送車。
3. 前記連結用突起と前記中間部材とは、スプライン嵌合している請求項１又は請求項２に記載の無人搬送車。

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