JP2010282329A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

【課題】小さい半径の曲線部も安定して走行することが可能な無人搬送車を提供する。
【解決手段】円柱状ワークを搭載する走行台車と、走行台車を前後左右走行自在に走行路面上に支持するキャスタ輪と、走行台車に推進力を与える駆動輪と、走行台車の向きを変える操舵機構と、走行路面上のガイドテープを検出するガイドセンサと、駆動輪の操舵角度を検出する内界センサとを有する無人搬送車において、ガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値と内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差が設定値を超えた場合、駆動輪の減速制御を行う走行制御機構が搭載されていることによって前記の課題を解決する。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行路面上に敷設したガイドテープによって誘導され、所望の搬送経路に沿って工場や倉庫内を走行する無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ：いわゆるＡＧＶ）に関するものである。

従来から、新聞印刷工場などにおいては、紙庫から輪転機へ巻取紙を搬送するとともに輪転機から残芯を回収する手段としてＡＧＶと略称される無人搬送車が多く利用されている。

無人搬送車の走行制御方式としては、
（１）走行路面に電磁誘導線を埋設し、そこに交流電流を流すことによって生じる磁界を車体側の磁気センサで検出することによって走行ルートを検出する電磁誘導方式（誘導線埋設方式）、
（２）走行路面上に磁気テープを誘導線として貼り付け、車体側の磁気センサで磁気テープが発生する磁束を検出することによって、走行ルートを検出する磁気誘導方式、
（３）走行路面上に光反射テープを誘導線として貼り付け、車体側の光センサで光反射テープを検知して、走行ルートを検出する光誘導方式などが主に用いられている。

このような無人搬送車は、巻取紙の搬送現場における自動化・省人化・作業環境の改善などに大きく寄与してきた。

特に近年、輪転機の給紙作業の合理化などに対する要求が高まりつつあり、そのため、積極的により高性能な無人搬送車の導入が図られている。そして、このような無人搬送車の制御方式としては、保守管理や据付現場への適応性、経済性などの観点から、前述した磁気誘導方式及び光誘導方式が多く採用される傾向にある。

通常、磁気誘導方式又は光誘導方式の無人搬送車は、磁気テープ又は光反射テープからなるガイドテープの位置を無人搬送車にガイドテープと直交する方向に一列に設置された複数の磁気センサ又は光センサにより認識することによって、自動操舵・走行制御がなされている（例えば、特許文献１参照）。

そして、無人搬送車をガイドテープに沿って安定して走行させるために、ガイドテープからの偏差が一定以上になると無人搬送車の速度を落とす走行制御が一般に行われている（例えば、特許文献２〜５参照）。

特開２００４−８６４５３号公報 特開２００５−３３９５８２号公報 特開平４−２８４５１３号公報 特開昭６２−３１４１１号公報 特開昭５６−２２１０９号公報

ところが、前述したような従来の磁気誘導方式又は光誘導方式の無人搬送車は、小さい半径の曲線部を速い速度で走行しようとした場合、操舵系が追従できないため、走行経路を中心に蛇行し、自動誘導が不可能となる、いわゆる、脱線という状態に陥るという課題があった。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、小さい半径の曲線部も安定して走行することが可能な無人搬送車を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値だけでなく、駆動輪の操舵角度を検出する内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値をも考慮して、速度制御を行うことにより、無人搬送車の走行安定性が飛躍的に向上するということを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成するに到った。

すなわち、本請求項１に係る発明は、円柱状ワークを搭載する走行台車と、該走行台車を前後左右走行自在に走行路面上に支持するキャスタ輪と、前記走行台車に推進力を与える駆動輪と、前記走行台車の向きを変える操舵機構と、前記走行路面上のガイドテープを検出するガイドセンサと、前記駆動輪の操舵角度を検出する内界センサとを有する無人搬送車において、前記ガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値と前記内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差が設定値を超えた場合、前記駆動輪の減速制御を行う走行制御機構が搭載されていることにより、前記課題を解決したものである。

また、本請求項２に係る発明は、請求項１に係る無人搬送車において、前記ガイドテープが磁気テープであり、前記ガイドセンサが磁気センサであることにより、前記課題をさらに解決したものである。

そして、本請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る無人搬送車において、前記内界センサが、エンコーダ又はポテンショメータであることにより、前記課題をさらに解決したものである。

本請求項１に係る発明によれば、円柱状ワークを搭載する走行台車と、走行台車を前後左右走行自在に走行路面上に支持するキャスタ輪と、走行台車に推進力を与える駆動輪と、走行台車の向きを変える操舵機構と、走行路面上のガイドテープを検出するガイドセンサと、駆動輪の操舵角度を検出する内界センサとを有する無人搬送車において、ガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値と内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差が設定値を超えた場合、駆動輪の減速制御を行う走行制御機構が搭載されていることにより、操舵角度の目標値を現在値により補正した値に基づき減速制御を行うので、無人搬送車の走行安定性を飛躍的に向上させることができる。特に、半径の小さい曲線部も脱線することなく確実に走行することが可能となり安全性が向上する。

また、本請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る無人搬送車において、ガイドテープが磁気テープであることにより、磁気テープは、表面が汚れても磁気特性が大きく劣化することがないので、長期間に亘って、無人搬送車を安定して誘導することが可能となる。

そして、本請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２に係る無人搬送車において、内界センサが、エンコーダ又はポテンショメータであることにより、アナログ量である操舵角度をデジタル量として検出できるので、外乱やノイズの影響を受けることなく、確実に操舵角度の現在値を検出でき、その結果、走行制御機構の信頼性が向上する。

本実施例の無人搬送車が円柱状ワークを搬送している状態を示す斜視図。 本実施例の無人搬送車を下から見たとき下面図。 図１に示した無人搬送車の内部構造の概略を示した斜視図。 本実施例の無人搬送車の走行制御を説明するフローチャート。 図４に示したフローチャートのＳ１の詳細図。

本発明の無人搬送車は、円柱状ワークを搭載する走行台車と、走行台車を前後左右走行自在に走行路面上に支持するキャスタ輪と、走行台車に推進力を与える駆動輪と、走行台車の向きを変える操舵機構と、走行路面上のガイドテープを検出するガイドセンサと、駆動輪の操舵角度を検出する内界センサとを有し、ガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値と内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差が設定値を超えた場合、駆動輪の減速制御を行う走行制御機構が搭載されているものであって、小さい半径の曲線部も安定して走行することが可能なものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。

例えば、本発明の無人搬送車に用いられる走行制御方式としては、磁気誘導方式及び光誘導方式などの何れであっても構わないが、ガードテープの汚れの影響を受けにくい、周辺の明るさの変化による影響を受けにくいなどの観点から磁気誘導方式が特に好ましい。

本発明の一実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。

ここで、図１は、本実施例の無人搬送車が、例えば、新聞巻取紙のような円柱状ワークを搬送している状態を示す斜視図であり、図２は、本実施例の無人搬送車を下から見たときの下面図であり、図３は、図１に示した無人搬送車の内部構造の概略を示した斜視図であり、図４は、本実施例の無人搬送車の走行制御を説明するフローチャートであり、図５は、図４に示したフローチャートのＳ１の詳細図である。

本実施例の無人搬送車１００は、図１に示すように、新聞印刷工場などにおいて、走行路面上に所望の搬送経路に沿って敷設されたガイドテープＬに誘導されて移動する。

まず、本実施例の無人搬送車１００の全体構成について説明する。無人搬送車１００は、図１乃至図３に示すように、走行台車１１０の片方の側辺に沿って、円柱状ワークＷを使い果たして残った巻芯Ｃ、すなわち残芯を輪転機から回収するための残芯回収機構１６０を具備している。残芯回収機構１６０は、上昇時に横方向にせり出して行く機構を備えており、その上昇位置で輪転機から残芯を受け取った後、横方向に引き込まれ、下降位置へ移動して走行台車１１０の中に格納されるように構成されていて、図１の斜視図においては、残芯回収機構１６０を走行台車１１０内に格納した状態を示している。そして、図２に示すように、残芯回収機構１６０が設置された残余の部分の四隅に前方側に２つ、後方側に２つ、長方形Ｒの各頂点に位置するようにキャスタ輪１２２、１２４、１２６、１２８が配置されている。ここで、長方形Ｒは、４つのキャスタ輪１２２、１２４、１２６、１２８の旋回中心を結んだ長方形を意味している。この時、走行台車１１０の長手方向中心線ＣＶと長方形Ｒの長手方向中心線ＣＬとは残芯回収機構１６０の幅から決まる所定の距離だけ離間して平行となるように配置されている。

また、長方形Ｒの長手方向中心線ＣＬ上の前方側と後方側に駆動輪１３０が１つずつ配置されている。さらに、長方形Ｒの長手方向中心線ＣＬと所定の距離、すなわち、｛センサ幅／２＋磁気テープ幅＋駆動輪幅／２｝以上離間して平行なセンサ中心線ＣＣ上の前方側と後方側に１つずつガイドセンサ１４２、１４４が配置されている。このように駆動輪１３０とガイドセンサ１４２、１４４との位置を決めることにより、無人搬送車１００が前後進するときに駆動輪１３０がガイドテープＬを踏みながら移動するということがないので、ガイドテープＬの損傷を抑制することができる。また、前後の駆動輪１３０を結んだ線に対して線対称の位置に４つのキャスタ輪１２２、１２４、１２６、１２８が配置されることになるので、無人搬送車１００の重量バランスがよく、無人搬送車１００の走行安定性が向上する。なお、図２において符号１８０で示した部材は、円柱状ワークＷを昇降するための昇降機構である。

次に、本実施例の無人搬送車１００の技術的特徴事項である走行制御機構について説明する。走行制御機構によってなされる走行制御は、具体的には、図４に示したようなフローに従って行われる。

すなわち、走行制御がスタートすると（Ｓ０）、後述する手法によりガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値と駆動輪の操舵角度を検出する内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差であるステア角度が算出される（Ｓ１）。そして、このステア角度が４５°以上かどうかが判断される（Ｓ２）。ステア角度が４５°を超えない場合、走行安定性に問題はないと判断し、再び、ステア角度の算出ステップ（Ｓ１）に戻る。一方、ステア角度が４５°以上の場合、無人搬送車１００の走行速度を検出する。そして、走行速度が１８ｍ／ｍｉｎを超えていない場合、走行安定性に問題はないと判断し（Ｓ３）、再び、ステア角度の算出ステップ（Ｓ１）に戻る。一方、走行速度が１８ｍ／ｍｉｎ以上の場合、走行速度を６ｍ／ｍｉｎに減速する（Ｓ４）。

以上のような走行制御を行うことにより、ステア角度が大きくなった場合においても、搬送経路から脱線することなく安定して走行することが可能になる。

次に、前記走行制御のフローにおけるステア角度の算出について図５に基づき詳述する。ステア角度は、操舵角度の目標値と現在値との差として算出される。

操舵角度の目標値は、ガイドテープの位置を検出するガイドセンサのアナログ出力値に基づいて算出される。本実施例においては、ガイドテープとして磁気テープを、ガイドセンサとして磁気センサを用いている。ガイドセンサはガイドテープと直交する向きに一列に配列された複数のセンサ素子からなり、ガイドセンサとガイドテープとの相対的な位置関係、すなわち、偏差をアナログ出力値として出力する。この値をパルス変換することにより制御周期毎の制御量、すなわち目標値が算出される。

一方、操舵角度の現在値は、駆動輪の操舵軸に設置した内界センサであるエンコーダのパルス出力値に基づいて算出される。このエンコーダは、操舵軸の回転変位量に応じてパルス列を出力し、このパルス数をカウントすることで回転量を検出するものである。

こうして得られた操舵角度の目標値と現在値との差を求めることにより、ステア角度が求められる。なお、前述した実施例においては、ステア角度の設定値を４５°、走行速度の基準値を１８ｍ／ｍｉｎ、減速時の走行速度を６ｍ／ｍｉｎに設定しているが、これらの値は、実際の走行安定性を最適にすべく、適宜調整することが可能である。

以上のように、本発明の無人搬送車１００によれば、円柱状ワークＷを搭載する走行台車１１０と、走行台車１１０を前後左右走行自在に走行路面上に支持するキャスタ輪１２２、１２４、１２６、１２８と、走行台車１１０に推進力を与える駆動輪１３０と、走行路面上のガイドテープＬを検出するガイドセンサ１４２、１４４と、駆動輪１３０の操舵角度を検出する内界センサとを有し、ガイドセンサ１４２、１４４の出力に基づき算出される操舵角度の目標値と内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差が設定値を超えた場合、駆動輪の減速制御を行う走行制御機構が搭載されていることにより、操舵角度の目標値を現在値により補正した値に基づき減速制御を行うので、無人搬送車の走行安定性を飛躍的に向上させることができる。特に、半径の小さい曲線部も脱線することなく確実に走行することが可能となり、その効果は絶大である。

１００ ・・・ 無人搬送車
１１０ ・・・ 走行台車
１２２、１２４、１２６、１２８ ・・・ キャスタ輪
１３０ ・・・ 駆動輪
１３２ ・・・ 駆動モータ
１４２、１４４ ・・・ ガイドセンサ
１６０ ・・・ 残芯回収装置
１８０ ・・・ 昇降機構
ＣＣ ・・・ センサ中心線
ＣＬ ・・・ （長方形Ｒの）長手方向中心線
ＣＶ ・・・ （走行台車の）長手方向中心線
Ｌ ・・・ ガイドテープ

Claims (3)

1. 円柱状ワークを搭載する走行台車と、該走行台車を前後左右走行自在に走行路面上に支持するキャスタ輪と、前記走行台車に推進力を与える駆動輪と、前記走行台車の向きを変える操舵機構と、前記走行路面上のガイドテープを検出するガイドセンサと、前記駆動輪の操舵角度を検出する内界センサとを有する無人搬送車において、
   前記ガイドセンサの出力に基づき算出される操舵角度の目標値と前記内界センサの出力に基づき算出される操舵角度の現在値との差が設定値を超えた場合、前記駆動輪の減速制御を行う走行制御機構が搭載されていることを特徴とする無人搬送車。
2. 前記ガイドテープが磁気テープであり、前記ガイドセンサが磁気センサであることを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。
3. 前記内界センサが、エンコーダ又はポテンショメータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無人搬送車。

Images