JP2011240781A - 自走搬送装置及び台車搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ストッパー付きキャスターを備える台車に連結し、ストッパーの固定を解除することなく走行可能な自走搬送装置及び台車搬送方法を提供する。
【解決手段】駆動輪１１、１２を備える車体１３と、車体１３に設けられ、ストッパー付きキャスター２７、２８及びストッパー無しキャスター２９、３０が設けられた台車２４を押し上げるリフター２１、２２と、リフター２１、２２を昇降させる制御手段１７とを有し、制御手段１７は、センサー１９を介して、台車２４に設けられたマーカー３２〜３５からストッパー付きキャスター２７、２８の位置情報を取得して、リフター２１がストッパー付きキャスター２７、２８を浮かせることができる位置まで車体１３を移動させた後に、リフター２１を上昇して、車体１３に台車２４を連結する。
【選択図】図２

Description

本発明は、台車を搬送する自走搬送装置、及び台車搬送方法に関する。

倉庫や組立工場等で用いられる自走搬送装置は、無人環境で自律的（自動的）に台車と連結し、所定の場所まで台車を搬送することが求められる。自走搬送装置と台車の具体的な連結方向が、例えば特許文献１、２に記載されている。
特許文献１では、自走搬送装置（無人搬送車）に設けられた連結ピン固定金具によって台車に設けられた連結ピンを固定する。特許文献２では、自走搬送装置が台車の下部に潜り込み、自走搬送装置に設けられたピン穴に台車に設けられた連結ピンを嵌合する。

特開平１０−３１５９５８号公報 特開平７−１７２３５３号公報

本発明は、ストッパー付きキャスターを備える台車に連結し、ストッパーの固定を解除することなく走行可能な自走搬送装置及び台車搬送方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る自走搬送装置は、駆動輪を備える車体と、前記車体に設けられ、ストッパー付きキャスター及びストッパー無しキャスターが設けられた台車を押し上げるリフターと、前記リフターを昇降させる制御手段とを有し、前記制御手段は、センサーを介して、前記台車に設けられたマーカーから前記ストッパー付きキャスターの位置情報を取得して、前記リフターが該ストッパー付きキャスターを浮かせることができる位置まで前記車体を移動させた後に、該リフターを上昇して、該車体に前記台車を連結する。

本発明に係る自走搬送装置において、前記制御手段は、前記マーカーの上昇を前記センサーで検出することによって、前記リフターが前記台車を押し上げているのを検知するのが好ましい。

本発明に係る自走搬送装置において、前記制御手段は、前記マーカーから、更に該台車の大きさの情報を取得し、平面視した前記車体に対する前記台車の大きさの比率が、予め設定された値未満の場合、前記リフターの上昇によって前記台車全体を浮かせた状態にし、予め設定された値以上の場合、前記リフターの上昇によって前記台車の前記ストッパー付きキャスターのみを浮かせた状態にするのが好ましい。

本発明に係る自走搬送装置において、前記センサーは前記車体に設けられたカメラであるのが好ましい。

本発明に係る自走搬送装置において、前記リフターは前記車体に複数あるのが好ましい。

前記目的に沿う本発明に係る台車搬送方法は、駆動輪を有する自走搬送装置に設けられた制御手段が、センサーを介して、該自走搬送装置とは別の台車に設けられたマーカーから、該台車に設けられたストッパー付きキャスターの位置情報を取得する工程と、前記ストッパー付きキャスターの位置情報を基に、前記自走搬送装置に設けられたリフターが該ストッパー付きキャスターを浮かせることができる位置まで前記自走搬送装置を移動させる工程と、前記リフターを上昇し、前記ストッパー付きキャスターを浮かせた状態で前記自走搬送装置に前記台車を連結する工程と、前記自走搬送装置により連結した前記台車を牽引する工程とを有する。

本発明に係る台車搬送方法において、前記制御手段は、前記マーカーの上昇を前記センサーで検出することによって、前記リフターが前記台車を押し上げているのを検知するのが好ましい。

本発明に係る台車搬送方法において、前記制御手段は、前記マーカーから、更に該台車の大きさの情報を取得し、平面視した前記自走搬送装置に対する前記台車の大きさの比率が、予め設定された値未満の場合、前記リフターの上昇によって前記台車全体を浮かせた状態にし、予め設定された値以上の場合、前記リフターの上昇によって前記台車の前記ストッパー付きキャスターのみを浮かせた状態にするのが好ましい。

本発明に係る自走搬送装置及び台車搬送方法は、リフターがストッパー付きキャスターを浮かせることができる位置まで車体を移動させた後に、リフターを上昇して、車体に台車を連結するので、ストッパー付きキャスターが浮いた状態で台車を車体に連結でき、ストッパー付きキャスターのストッパーの固定を解除することなく、台車を搬送することが可能である。

本発明に係る自走搬送装置及び台車搬送方法において、マーカーの上昇をセンサーで検出することによって、リフターが台車を押し上げているのを検知する場合、台車が押し上げられているのを確実に検知しながら車体に台車を連結することができる。

本発明に係る自走搬送装置及び台車搬送方法において、平面視した車体（又は自走搬送装置）に対する台車の大きさの比率によって、リフターの上昇により台車全体を浮かせた状態にするか、台車のストッパー付きキャスターのみを浮かせた状態にするかのいずれかをなす場合、全体を浮かせることができない程度の大きさを有する台車は、ストッパー無しキャスターを浮かせずに、安定した姿勢で車体に連結可能である。

（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の一実施の形態に係る自走搬送装置の側面図及び同自走搬送装置の制御手段の信号接続を示すブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ同自走搬送装置と同自走搬送装置に連結される台車の側面図及び平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ同自走搬送装置と台車の連結前後を示す説明図である。 同自走搬送装置と同自走搬送装置に連結される台車の側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ同自走搬送装置と台車の連結前後を示す説明図である。 同自走搬送装置の変形例の側面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る自走搬送装置１０は、駆動輪１１、１２を備える車体１３を有し、車体１３に台車を連結した状態で所望の場所まで無人で自律走行する車両である。以下、詳細に説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、自走搬送装置１０は、車体１３の一側（前側）及び他側（後側）に、それぞれ取り付けられた対となる駆動輪１１、１２及び対となる従動輪１５、１６を有している。駆動輪１１、１２が車体１３に対して方向変化可能であるのに対し、従動輪１５、１６は車体１３に対して軸心の方向が固定されている。
車体１３は、駆動輪１１、１２の回転駆動及び方向変化等の制御を行う制御手段１７を搭載している。制御手段１７は、例えばマイクロコンピュータ等からなり、車体１３は、制御手段１７による駆動輪１１、１２の制御によって、前進、後退や、その場旋回等が可能である。

車体１３には、回転軸１８を介して、外環境を撮像するカメラ（センサーの一例）１９が装着されている。カメラ１９は、平面視して、駆動輪１１、１２の間に配置されている。制御手段１７は、回転軸１８を回動してカメラ１９の撮像方向を変えることができ、カメラ１９からカメラ１９の撮像画像を取得する。制御手段１７は、カメラ１９から取得する撮像画像や、自走搬送装置１０の走行経路に設けられたタグ等から車体１３の現在位置及び向きを検知する。制御手段１７は、外部から無線通信等により移動先の指示信号を受信したとき、車体１３の現在位置及び向きと、移動先等の情報から走行経路を導出して、その走行経路に沿って車体１３を走行させる。

車体１３には、台車の取付部となるリフター２１、２２が設けられている。車体１３の一側及び他側にそれぞれ配置されたリフター２１、２２は、ボールネジ、ラックピニオン、又は油圧シリンダ等を有し、これらの動力によって昇降する。リフター２１、２２は、制御手段１７からの指示信号によって昇降し、上昇動作によって、台車を押し上げて車体１３に台車を連結可能である。リフター２１、２２は、図示しない連結ピンを備え、その連結ピンを台車の底部に複数設けられたピン孔のいずれかに挿入することによって、車体１３に連結された台車が、車体１３から離脱するのを防止する。

車体１３には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す台車２４や、図４に示す台車２５のようにストッパー付きキャスター及びストッパー無しキャスターを備える台車が連結される。これらの台車は、ストッパー付きキャスターのストッパー位置の調整によって、固定状態と移動可能状態が切り替えられる。ストッパー付きキャスターは、作業者の手作業により、ストッパー位置が変えられる。

図２（Ａ）、（Ｂ）、図４に示すように、台車２４、２５は、平面視して矩形に形成され、上部が開口した有底の収容部材２６、２６ａをそれぞれ有している。台車２４の収容部材２６は、台車２５の収容部材２６ａに比べて底面積が大きく、収容量が大きい。
収容部材２６、２６ａは、周囲を囲む４つの側壁部がそれぞれ、底面に立設された複数の棒材とその棒材に交差する方向に配置された複数の棒材からなり、内側に配置された収容物が外から視認可能である。図２（Ａ）、（Ｂ）、図４では、収容部材２６、２６ａの側壁部は、棒材が省略して記載されている。

収容部材２６の底部には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一側に対となるストッパー付きキャスター２７、２８が取り付けられ、他側に対となるストッパー無しキャスター２９、３０が取り付けられている。台車２４は、ストッパー付きキャスター２７、２８及びストッパー無しキャスター２９、３０を接地面３１に接した状態で、接地面３１上に置かれている。
ストッパー付きキャスター２７、２８及びストッパー無しキャスター２９、３０は、収容部材２６に加えられる力に合わせて方向変化する。ストッパー付きキャスター２７、２８が固定されていない状態のとき、台車２４は、収容部材２６に作用する外部からの力によって、前後左右への移動及びその場旋回、並びに方向変化を伴った移動を行う。
一方、ストッパー付きキャスター２７、２８が固定状態のとき、台車２４は、移動が防止された状態になる。

収容部材２６の前後左右の各側壁部の外側面には、制御手段１７にストッパー付きキャスター２７、２８の位置情報を与えるマーカー３２〜３５がそれぞれ設けられている。マーカー３２が貼付されている側壁部３６は、下側両端部にストッパー付きキャスター２７、２８がそれぞれ近接配置されている。
マーカー３２は、マーカー３２が貼付されている側壁部が側壁部３６であることを示す２次元バーコードを有している。マーカー３３〜３５は、それぞれマーカー３３〜３５が貼付されている側壁部に対する側壁部３６の位置を示す２次元バーコードを有している。
制御手段１７は、カメラ１９を介してマーカー３２〜３５が有する２次元バーコードを読み取り、側壁部３６の位置情報を取得する。
側壁部３６の下側に配置されたストッパー付きキャスター２７、２８は、側壁部３６に対する位置が決まっている。従って、マーカー３２〜３５は、側壁部３６の位置を制御手段１７に検知させることによって、ストッパー付きキャスター２７、２８の位置を制御手段１７に示すことができる。

マーカー３２は、側壁部３６位置を示す情報に加え、２次元バーコードに収容部材２６の大きさを示す情報も有している。制御手段１７は、カメラ１９を介してマーカー３２から収容部材２６の大きさの情報を取得し、制御手段１７に記憶されている車体１３（又は自走搬送装置１０全体）の大きさと収容部材２６の大きさを比較する。
平面視したときの、台車の収容部材の大きさ及び車体１３の大きさを、それぞれＸ及びＰとして、制御手段１７は、Ｐに対するＸの比率（Ｘ／Ｐ）と、予め設定された値Ｒ（例えば、０．７〜１の値）の大小関係によって、車体１３と台車を連結する際の台車の状態を決定する。
具体的には、制御手段１７は、Ｘ／ＰがＲ未満の場合、台車全体を接地面３１から完全に浮かせた状態にして車体１３と台車を連結することを決定する。一方、Ｘ／ＰがＲ以上の場合、制御手段１７は、ストッパー付きキャスターのみを接地面３１から浮かせ、ストッパー無しキャスターを接地面３１に接した状態にして、車体１３と台車を連結することを決定する。

図４に示すように、台車２５も、台車２４と同様に収容部材２６ａの底部の一側及び他側に、対となるストッパー付きキャスター２７ａ、２８ａ及び対となるストッパー無しキャスター２９ａ、３０ａがそれぞれ取り付けられている。収容部材２６ａの前後左右の各側壁部の外側面には、マーカー３２ａ〜３５ａがそれぞれ設けられている。マーカー３２ａが貼付されている側壁部３６ａは、下側両端部にストッパー付きキャスター２７ａ、２８ａがそれぞれ近接配置されている。
マーカー３２ａ〜３５ａは、側壁部３６ａの位置情報を示す２次元バーコードを有し、マーカー３２ａの２次元バーコードは、側壁部３６ａの位置情報に加えて、収容部材２６ａの大きさを示す情報を有している。

次に、本発明の一実施の形態に係る台車搬送方法について説明する。自走搬送装置１０が台車２４（又は台車２５）を連結し、その台車２４を搬送する方法は、台車２４のマーカー３２〜３５（台車２５の場合はマーカー３２ａ〜３５ａ）から、ストッパー付きキャスター２７、２８（台車２５の場合はストッパー付きキャスター２７ａ、２８ａ）の位置情報を取得する工程Ａと、リフター２１（台車２５の場合はリフター２１、２２）がストッパー付きキャスター２７、２８を浮かせることができる位置まで自走搬送装置１０を移動させる工程Ｂと、リフター２１を上昇し、自走搬送装置１０に台車２４を連結する工程Ｃと、自走搬送装置１０により連結した台車２４を牽引する工程Ｄを有している。

制御手段１７は、外部（例えば、自走搬送装置１０及び台車２４、２５等の位置を管理している中央管理装置）から、車体１３に台車２４を連結する指示信号及び台車２４の位置情報を受信したとき、車体１３の現在位置から台車２４までの移動経路を導出する。制御手段１７は、その移動経路に沿って車体１３の移動を開始し、カメラ１９が台車２４のマーカー３２〜３５のいずれかを撮像可能な位置まで車体１３を移動させる。収容部材２６の側壁部に取り付けられたマーカー３２〜３５は、カメラ１９が撮像可能な高さに配置されている。
マーカー３２以外のマーカー、例えばマーカー３３が、カメラ１９によって撮像されている場合、制御手段１７はカメラ１９を介してマーカー３３の２次元バーコードが有する情報を取得して、側壁部３６の位置を検知して工程Ａを完了する。

制御手段１７は、検知した側壁部３６の位置を基に、車体１３の後部から見て、側壁部３６が正面に位置する場所まで車体１３を移動させる。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車体１３の後部から見て側壁部３６が正面に位置するとき、車体１３の前側上部に配置されたカメラ１９は、車体１３の後方を向くことによって、側壁部３６に貼付されたマーカー３２を撮像することができる。

制御手段１７は、後方に向けられたカメラ１９を介して取得した撮像画像中のマーカー３２の位置から、車体１３と側壁部３６の位置関係、ひいてはストッパー付きキャスター２７、２８の位置を検知する。
制御手段１７は、マーカー３２の２次元バーコードに含まれた情報から収容部材２６の大きさを検知する。収容部材２６は、Ｘ／ＰがＲ以上となる大きさを有するため、制御手段１７は、台車２４を、ストッパー付きキャスター２７、２８のみを浮かせ、ストッパー無しキャスター２９、３０は接地面３１に接した状態にすることを決定する。

制御手段１７は、後側のリフター２２を動作せず、前側のリフター２１のみの上昇によって、ストッパー付きキャスター２７、２８を浮かせることが可能な収容部材２６に対する車体１３の位置（以下、「連結位置」ともいう）を導出する。この連結位置は、台車２４におけるストッパー付きキャスター２７、２８の位置と収容部材２６の大きさから、算出することができる。
制御手段１７は、台車２４から離れていた車体１３を後退させて台車２４に接近させる。車体１３は、車体１３の後部が収容部材２６の側壁部３６と接地面３１の間を通過し、車体１３の一部が収容部材２６の底部の下側に潜り込んだ状態で後退を続け、連結位置に向かって移動する。制御手段１７は、図３（Ａ）に示すように、リフター２１の上部に収容部材２６の底部が配置される連結位置まで車体１３を後退させ、車体１３を停止して工程Ｂを完了する。制御手段１７は、カメラ１９の撮像画像の中央にマーカー３２があるのを検知しながら車体１３を後退させることができ、連結位置への車体１３の位置合わせを精度良く行うことが可能である。

制御手段１７は、車体１３が連結位置まで移動した後に、リフター２１の上昇を開始する。リフター２１は、上昇しながら、リフター２１の連結ピンを収容部材２６の底部にあるピン孔に挿入し、収容部材２６を押し上げる。
制御手段１７は、カメラ１９の撮像画像からマーカー３２の物理的な上昇を検出して、リフター２１が台車２４を押し上げているのを検知する。制御手段１７は、予め設定された高さまでリフター２１を上昇させ、ストッパー無しキャスター２９、３０のみが接地面３１に接し、ストッパー付きキャスター２７、２８を、接地面３１から浮いた状態にする。このとき、台車２４は、車体１３の移動と共に移動可能な状態、即ち台車２４と車体１３が連結した状態となり、工程Ｃが完了する。

台車２４が車体１３に連結された後、制御手段１７は、図３（Ｂ）に示すように、回転軸１８を回動して、カメラ１９の撮像方向を車体１３の前方にし、車体１３の移動を開始する。車体１３は、連結した台車２４を牽引する（工程Ｄ）。
制御手段１７は、車体１３が台車２４を牽引中に、駆動輪１１、１２に生じるトルクの大きさが予め設定された値以上の場合、ストッパー付きキャスター２７、２８が接地面３１に接触していることを検知する。制御手段１７は、工程Ｃの完了直後に、ストッパー無しキャスター２９、３０が接地面３１から浮いた状態になっていることを検知する目的で、車体１３を前後運動、あるいはその場旋回させて、駆動輪１１、１２のトルクを検出することもできる。

台車２４は、車体１３に連結された状態で、車体１３に対して姿勢を変えることができ、ストッパー無しキャスター２９、３０は、たとえ接地面３１が凹凸していても接地面３１に接した状態を維持することができる。
自走搬送装置１０は、リフター２２に比べて駆動輪１１、１２に近いリフター２１を上昇させることによって、台車２４を車体１３に連結させている。これは、リフター２１で台車２４を押し上げた場合、リフター２２で押し上げる場合に比べて、駆動輪１１、１２に掛かる荷重が大きくなり、駆動輪１１、１２の空転を防止することができるからである。
制御手段１７は、台車２４が搬送場所まで移動した後に、リフター２１を下降することによって台車２４を車体１３から切離す。

制御手段１７は、外部から車体１３に台車２５を連結する指示信号を受信した場合、図４に示すように、車体１３から見て側壁部３６ａが正面に位置する場所まで車体１３を移動させる。台車２５の収容部材２６ａは、Ｘ／ＰがＲ未満となる大きさを有しているので、制御手段１７は、台車２５全体が浮いた状態で、台車２５と車体１３を連結することを決定する。
制御手段１７は、図５（Ａ）に示すように、収容部材２６ａの底部がリフター２１、２２に配置される連結位置まで車体１３を移動させた後に、リフター２１、２２を上昇させる。リフター２１、２２が予め設定された高さまで上昇したとき、図５（Ｂ）に示すように、台車２５は、台車２５の全体が接地面３１から離れた状態で車体１３に連結される。

自走搬送装置１０は、台車２４、２５のいずれに対しても、ストッパー付きキャスター２７、２８、２７ａ、２８ａを浮かせた状態で、車体１３に連結するので、ストッパー付きキャスター２７、２８、２７ａ、２８ａがストッパーによって固定されていても、台車２４、２５を搬送することができる。
図６に示すように、自走搬送装置１０ａは、カメラ１９の代わりに撮像方向が２方向のカメラ４０を有している。カメラ４０は、撮像方向を変えることなく車体１３の前方と後方の外環境をそれぞれ撮影することができる。従って、カメラ４０は、台車への連結の際と連結後の移動の際とで、撮像方向を変える必要がなく、車体１３には、カメラ４０の撮像方向を変えるための回転軸を取り付ける必要はない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、収容部材の側壁部の外側面に設けられるマーカーは２次元バーコードを有するものに限定されず、ＲＦＩＤタグを有するものでもよい。ＲＦＩＤタグを有するマーカーを用いる場合、自走搬送装置は、ＲＦＩＤタグとデータ通信を行う通信機器等を備えることで、マーカーからストッパー付きキャスターの位置情報を取得することができる。

１０、１０ａ：自走搬送装置、１１、１２：駆動輪、１３：車体、１５、１６：従動輪、１７：制御手段、１８：回転軸、１９：カメラ、２１、２２：リフター、２４、２５：台車、２６、２６ａ：収容部材、２７、２７ａ、２８、２８ａ：ストッパー付きキャスター、２９、２９ａ、３０、３０ａ：ストッパー無しキャスター、３１：接地面、３２、３２ａ、３３、３３ａ、３４、３４ａ、３５、３５ａ：マーカー、３６、３６ａ：側壁部、４０：カメラ

Claims (8)

1. 駆動輪を備える車体と、
   前記車体に設けられ、ストッパー付きキャスター及びストッパー無しキャスターが設けられた台車を押し上げるリフターと、
   前記リフターを昇降させる制御手段とを有し、
   前記制御手段は、センサーを介して、前記台車に設けられたマーカーから前記ストッパー付きキャスターの位置情報を取得して、前記リフターが該ストッパー付きキャスターを浮かせることができる位置まで前記車体を移動させた後に、該リフターを上昇して、該車体に前記台車を連結することを特徴とする自走搬送装置。
2. 請求項１記載の自走搬送装置において、前記制御手段は、前記マーカーの上昇を前記センサーで検出することによって、前記リフターが前記台車を押し上げているのを検知することを特徴とする自走搬送装置。
3. 請求項１又は２記載の自走搬送装置において、前記制御手段は、前記マーカーから、更に該台車の大きさの情報を取得し、平面視した前記車体に対する前記台車の大きさの比率が、予め設定された値未満の場合、前記リフターの上昇によって前記台車全体を浮かせた状態にし、予め設定された値以上の場合、前記リフターの上昇によって前記台車の前記ストッパー付きキャスターのみを浮かせた状態にすることを特徴とする自走搬送装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１記載の自走搬送装置において、前記センサーは前記車体に設けられたカメラであることを特徴とする自走搬送装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走搬送装置において、前記リフターは前記車体に複数あることを特徴とする自走搬送装置。
6. 駆動輪を有する自走搬送装置に設けられた制御手段が、センサーを介して、該自走搬送装置とは別の台車に設けられたマーカーから、該台車に設けられたストッパー付きキャスターの位置情報を取得する工程と、
   前記ストッパー付きキャスターの位置情報を基に、前記自走搬送装置に設けられたリフターが該ストッパー付きキャスターを浮かせることができる位置まで前記自走搬送装置を移動させる工程と、
   前記リフターを上昇し、前記ストッパー付きキャスターを浮かせた状態で前記自走搬送装置に前記台車を連結する工程と、
   前記自走搬送装置により連結した前記台車を牽引する工程とを有することを特徴とする台車搬送方法。
7. 請求項６記載の台車搬送方法において、前記制御手段は、前記マーカーの上昇を前記センサーで検出することによって、前記リフターが前記台車を押し上げているのを検知することを特徴とする台車搬送方法。
8. 請求項６又は７記載の台車搬送方法において、前記制御手段は、前記マーカーから、更に該台車の大きさの情報を取得し、平面視した前記自走搬送装置に対する前記台車の大きさの比率が、予め設定された値未満の場合、前記リフターの上昇によって前記台車全体を浮かせた状態にし、予め設定された値以上の場合、前記リフターの上昇によって前記台車の前記ストッパー付きキャスターのみを浮かせた状態にすることを特徴とする台車搬送方法。

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