JP2015005020A - 無人搬送車 - Google Patents

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Abstract

【課題】進行方向が切り替わる際に生じる車輪や路面の摩耗および姿勢のブレを低減することができる無人搬送車を提供する。
【解決手段】本発明に係る無人搬送車は、車体に対して旋回軸Rまわりの旋回が可能なように取り付けられた複数のドライブユニット3、4、5を備えている。ドライブユニット3、4、5は、第1車輪6aおよびこれを駆動する第1ギヤ付きモータ7aを含む第1ユニットと、第2車輪6bおよびこれを駆動する第2ギヤ付きモータ7bを含む第2ユニットとを備え、第1車輪6aの回転軸Ra2と第2車輪6bの回転軸Rb2とが同一の直線上にあり、平面視したときの形状が略L字状である第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bが対向するように組み合わされ、第1ユニット(6a、7a)と第2ユニット(6b、7b)とが旋回軸Rに対して点対称の関係になっていることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、倉庫や工場等において使用される無人搬送車に関する。
倉庫や工場等においては、例えば、あるステーションから別のステーションに荷物を運ぶために無人搬送車が活用されている。無人搬送車には従来から様々なタイプのものが存在しているが、その一例として、特許文献1には図8に示す無人搬送車100が開示されている。無人搬送車100は、誘導ライン20に沿って前後方向に走行したり、該誘導ライン20に直交する誘導ライン21に沿って左右方向に横向したりすることができ、同図に示すように、車体101と、車体101に旋回可能に設けられた2つのドライブユニット102、103と、車体101に旋回自在に設けられたキャスタユニット104とを備えている。
ドライブユニット102、103は、図9(A)に示すように、車輪105と、車輪105に同軸的に接続された車輪駆動用モータ106と、ステアリング用モータ107とを含んでいる。ステアリング用モータ107が回転すると、ドライブユニット102、103の全体が車体101に対して旋回軸R1まわりに旋回し、これにより無人搬送車100の進行方向が走行から横行に、または横行から走行に切り替わる。一方、車輪駆動用モータ106が回転すると、車輪105が車軸R2まわりに回転し、これにより無人搬送車100が走行または横行する。
また、図9(B)に示すように、キャスタユニット104は、車軸R4まわりに回転自在にケース109に取り付けられたキャスタ輪108を含んでいる。キャスタユニット104は、旋回軸R3まわりの旋回が自在となるように車体101に設けられている。
特開2002−264801号公報
上記従来の無人搬送車100は、主に以下に示す2つの問題を有していた。
[問題1]
キャスタユニット104の旋回軸R3と車軸R4の間にオフセットDが存在し、進行方向が切り替わる際にキャスタ輪108が旋回軸R3を中心とした半径Dの弧を描くので、進行方向が切り替わってからある程度の距離を進むまでの間、車体101の姿勢にブレが生じる。なお、進行方向の切り替わりには、走行から横行への切り替わり、横行から走行への切り替わり、前走行から後走行への切り替わり、後走行から前走行への切り替わり、右横行から左横行への切り替わり、および左横行から右横行への切り替わりが含まれる。
[問題2]
進行方向が走行から横行に切り替わる際、および横行から走行に切り替わる際に、停止状態でステアリング用モータ107を回転させて車輪105の向きを90°変える(据え切りする)ので、車輪105と路面とが擦れ合い、車輪105および路面のいずれか一方または双方が摩耗する。摩耗が発生すると、メンテナンスに手間とコストがかかる。また、摩耗により発生する摩耗粉は、倉庫や工場のクリーン度を低下させる一因となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、進行方向が切り替わる際に生じる車輪や路面の摩耗および姿勢のブレを低減することができる無人搬送車を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る無人搬送車は、車体と該車体に対して旋回軸まわりの旋回が可能なように取り付けられた複数のドライブユニットとを備えた無人搬送車であって、ドライブユニットは、それぞれ、第1車輪および該第1車輪を駆動する第1ギヤ付きモータを含む第1ユニットと、第2車輪および該第2車輪を駆動する第2ギヤ付きモータを含む第2ユニットとを備え、第1車輪の回転軸と第2車輪の回転軸とが同一の直線上にあり、平面視したときの形状が略L字状である第1および第2ギヤ付きモータが対向するように組み合わされ、第1および第2ユニットが旋回軸に対して点対称の関係になっていることを特徴とする。
この構成によれば、第1ユニットを構成する第1ギヤ付きモータおよび第2ユニットを構成する第2ギヤ付きモータを逆方向に回転させ、第1および第2車輪を逆方向に回転させることで、ドライブユニットを車体に対して旋回させることができる。つまり、この構成によれば、進行方向を切り替える際に、第1および第2車輪を回転させながら該第1および第2車輪の向きを変えることができるので、第1および第2車輪や路面に摩耗が生じるのを低減することができる。
また、この構成によれば、ステアリング用モータ(図9(A)の符号107参照)が不要になるため、従来に比べてドライブユニットを小型化(特に低背化)することができる。ドライブユニットの小型化は、以下に示すような様々な有利な効果をもたらす。
(1)車体におけるドライブユニットの配置の自由度を高めることができる。
(2)車体自体を小型化(低背化)することができる。
(3)車体寸法を変えない場合は、より大容量のバッテリの搭載が可能になる。
上記無人搬送車は、ドライブユニットの数が3つ以上であり、ドライブユニットのみで接地するように構成されていることが好ましい。
3つ以上のドライブユニットのみで接地する上記の構成、すなわち、キャスタユニット(図9(B)参照)で接地することのない上記の構成によれば、キャスタユニットのオフセットに起因する姿勢のブレを低減することができる。
上記無人搬送車は、バッテリと該バッテリから供給される電力によって複数のドライブユニットを構成する第1および第2ギヤ付きモータを力行制御する制御ユニットとをさらに備えていてもよい。この場合、制御ユニットは、走行時または横行時に、複数のドライブユニットのうちの一部のドライブユニットを構成する第1および第2ギヤ付きモータを回生制御し、得られた電力をバッテリに回生可能になっていることが好ましい。
制御ユニットにおける回生制御を行うか否かの判断は、例えば、走行中の搬送路が坂路であるか否かに基づいて行ってもよいし、荷重に基づいて行ってもよい。
上記無人搬送車は、ドライブユニットが旋回軸まわりに旋回したときに第1および第2車輪によって描かれる円と、第1および第2ギヤ付きモータによって描かれる円とが実質的に等しいことが好ましい。
この構成よれば、平面視したときのドライブユニットの寸法が大きくなるのを避けつつ、第1および第2車輪を旋回軸から極力遠ざけることができるので、ドライブユニットが車体に対して旋回する際に第1および第2車輪を無理なく回転させることができ、摩耗低減効果をより一層高めることができる。
本発明によれば、進行方向が切り替わる際に生じる車輪や路面の摩耗および姿勢のブレを低減することができる無人搬送車を提供することができる。
本発明の実施例に係る無人搬送車の平面模式図である。 実施例に係る無人搬送車に備えられたドライブユニットの(A)平面図、および(B)側面図である。 実施例に係る無人搬送車の制御ブロック図である。 進行方向が走行から横行に切り替わる際の、実施例に係る無人搬送車の動きを説明するための図である。 進行方向が前走行から後走行に切り替わる際の、実施例に係る無人搬送車の動きを説明するための図である。 本発明の第1変形例に係る無人搬送車の平面模式図である。 本発明の第2変形例に係る無人搬送車の平面模式図である。 従来の無人搬送車の平面模式図である。 従来の無人搬送車に備えられた(A)ドライブユニット、および(B)キャスタユニットの側面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る無人搬送車の実施例および変形例について説明する。
[実施例]
図1に、本発明の実施例に係る無人搬送車1Aを示す。無人搬送車1Aは、倉庫、工場等の所定の搬送路に沿って敷設された誘導ライン20に沿って前後方向に走行したり、該誘導ライン20に直交する誘導ライン21に沿って左右方向に横向したりすることができる。同図に示すように、無人搬送車1Aは、車体2と、車体2に対して旋回軸Rまわりの旋回が可能なように取り付けられた3つのドライブユニット(第1〜第3ドライブユニット3、4、5)と、不図示の制御ユニット10およびバッテリ11とを備えている。本実施例では、第1〜第3ドライブユニット3、4、5の構成は同一である。
図2に示すように、第1〜第3ドライブユニット3、4、5は、第1車輪6aおよび該第1車輪6aを駆動する第1ギヤ付きモータ7aを含む第1ユニットと、第2車輪6bおよび該第2車輪6bを駆動する第2ギヤ付きモータ7bを含む第2ユニットとを備えている。
第1ギヤ付きモータ7aは、制御ユニット10の制御下で回転軸Ra1まわりに回転するブラシレスモータ部8aと、ブラシレスモータ部8aの回転軸Ra1まわりの回転を、回転軸Ra1を水平方向に平行移動してなる回転軸Ra2まわりの回転に変換するギヤ部9aとを含んでいる。ギヤ部9aは、所定の比率で回転数を減少させる変速ギヤであってもよい。
第1車輪6aは、ギヤ部9aの回転軸Ra2上に設けられている。ブラシレスモータ部8aが回転軸Ra1まわりに回転すると、第1車輪6aは、回転軸Ra2まわりに回転する。第1車輪6aの回転方向はブラシレスモータ部8aの回転方向と同一であり、ブラシレスモータ部8aの回転方向が制御ユニット10によって変更されると、第1車輪6aの回転方向も変わる。
第2ギヤ付きモータ7bは、第1ギヤ付きモータ7aと同一の構成を有している。より詳しくは、第2ギヤ付きモータ7bは、制御ユニット10の制御下で回転軸Rb1まわりに回転するブラシレスモータ部8bと、ブラシレスモータ部8bの回転軸Rb1まわりの回転を、回転軸Rb1を水平方向に平行移動してなる回転軸Rb2まわりの回転に変換するギヤ部9bとを含んでいる。ギヤ部9bは、所定の比率で回転数を減少させる変速ギヤであってもよい。
第2車輪6bも、第1車輪6aと同一の構成を有している。より詳しくは、第2車輪6bは、ギヤ部9bの回転軸Rb2上に設けられている。ブラシレスモータ部8bが回転軸Rb1まわりに回転すると、第2車輪6bは、回転軸Rb2まわりに回転する。第2車輪6bの回転方向はブラシレスモータ部8bの回転方向と同一であり、ブラシレスモータ部8bの回転方向が制御ユニット10によって変更されると、第2車輪6bの回転方向も変わる。
図2(A)に示すように、第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bは、平面視したときの形状がいずれも略L字状であり、対向するように組み合わされている。第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bをこのように配置することにより、第1ユニット(6a、7a)および第2ユニット(6b、7b)は旋回軸Rに対して点対称の関係となり、第1車輪6aの回転軸Ra2と第2車輪6bの回転軸Rb2とが同一の直線上に並ぶ。
また、図2(A)に示すように、本実施例では、第1〜第3ドライブユニット3、4、5が旋回軸Rまわりに旋回したときに第1および第2車輪6a、6bの旋回軸Rから最も離れた部分が描く円Cと、第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bの旋回軸Rから最も離れた部分が描く円C’とが実質的に等しくなるように、第1および第2車輪6a、6bと旋回軸Rとの距離Dが決められている。言い換えると、本実施例では、円Cが円C’よりも大きくならない範囲で距離Dを極力大きくしている。そして、これにより、第1〜第3ドライブユニット3、4、5が旋回軸Rまわりに旋回したときに、第1および第2車輪6a、6bを無理なく回転させることができる。一方、円C’が大きくなると、車体2における第1〜第3ドライブユニット3、4、5の配置の自由度が下がってしまう。これらのことから、第1〜第3ドライブユニット3、4、5を設計する際は、まず、円C’が極力小さくなるように第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bの配置および形状を決定し、その後、円Cが円C’よりも大きくならない範囲で、距離Dが極力大きくなるように第1および第2車輪6a、6bの配置を決定することが好ましい。
第1および第2車輪6a、6bが同一の方向に回転すると、第1〜第3ドライブユニット3、4、5は無人搬送車1Aを走行または横行させる駆動力を発生する。一方、第1および第2車輪6a、6bが逆方向に回転すると、第1〜第3ドライブユニット3、4、5は、該回転の量に応じた角度だけ旋回軸Rまわりに旋回する。このとき、無人搬送車1Aは、走行も横行もせず、静止したままである。
図3に、無人搬送車1Aの制御ブロック図を示す。制御ユニット10は、車体2に設けられた各種センサからのセンサ情報に基づいて、第1〜第3ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを個別に力行制御または回生制御する。力行制御される第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bには、バッテリ11の電力が供給される。一方、回生制御された第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bにおいて得られた電力は、バッテリ11に回生されるか、力行制御される他の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bが必要とする電力の一部として利用される。
制御ユニット10による第1〜第3ドライブユニット3、4、5の制御には種々の態様がある。その幾つかを以下に例示する。
(i)上り坂路を走行する時
全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを力行制御して同一の方向に回転させる。
(ii)下り坂路を走行する時
第1および第3ドライブユニット3、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを力行制御して同一の方向に回転させつつ、第2ドライブユニット4の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを回生制御してバッテリ11に電力を回生させる。
(iii)進行方向を走行から横行に切り替える時
全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを力行制御して反対の方向に回転させ、全ドライブユニット3、4、5を車体2に対して90°旋回させる。
本実施例では、センサ情報に、走行(横行)中の搬送路が平坦路、上り坂路、下り坂路のいずれであるのかを検知した結果と、搬送中の荷物の荷重を検知した結果とが含まれる。制御ユニット10は、第1〜第3ドライブユニット3、4、5のうちの一部のドライブユニットを回生制御させるか否かを、これらのセンサ情報に基づいて決定する。例えば、制御ユニット10は、搬送路が下り坂路である場合および荷重が小さい場合に、一部のドライブユニットを回生制御する。これらの場合は、無人搬送車1Aを走行(横行)させるのに必要な駆動力は小さくてもよいからである。
次に、図4を参照しながら、進行方向が走行から横行に切り替わるときの無人搬送車1Aの一連の動きについて説明する。
図4(A)は、誘導ライン20に沿って走行している無人搬送車1Aを示している。このとき、制御ユニット10は、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを同一の方向に回転させる。これにより、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2車輪6a、6bは、無人搬送車1Aを走行させ得る同一の方向に回転する。
図4(B)は、誘導ライン20と誘導ライン21の交差点において停止した無人搬送車1Aを示している。このとき、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bは、回転することなく完全に停止している。
図4(C)は、同図(B)の状態から全ドライブユニット3、4、5が90°旋回した後の無人搬送車1Aを示している。全ドライブユニット3、4、5の旋回は、制御ユニット10が、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを逆方向に回転させ、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2車輪6a、6bを逆方向に回転させることより行われる。
図4(D)は、誘導ライン21に沿って横行している無人搬送車1Aを示している。同図(A)と同様、このとき、制御ユニット10は、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを同一の方向に回転させ、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2車輪6a、6bを同一の方向に回転させるが、同図(B)と(C)の間において全ドライブユニット3、4、5が90°旋回したため、無人搬送車1Aの進行方向は同図(A)と90°異なる。
続いて、図5を参照しながら、進行方向が前走行から後走行に切り替わるときの無人搬送車1Aの一連の動きについて説明する。
図5(A)は、誘導ライン20に沿って前走行している無人搬送車1Aを示している。このとき、制御ユニット10は、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを同一の方向に回転させる。これにより、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2車輪6a、6bは、無人搬送車1Aを前走行させ得る同一の方向に回転する。
図5(B)は、誘導ライン20上で停止した無人搬送車1Aを示している。このとき、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bは、回転することなく完全に停止している。
図5(C)は、誘導ライン20に沿って後走行している無人搬送車1Aを示している。このとき、制御ユニット10は、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2ギヤ付きモータ7a、7bを同図(A)とは反対の方向に回転させる。これにより、全ドライブユニット3、4、5の第1および第2車輪6a、6bは、無人搬送車1Aを後走行させ得る同一の方向に回転する。
以上、本発明に係る無人搬送車の実施例について説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形例が考えられる。
[第1変形例]
図6に、本発明の第1変形例に係る無人搬送車1Bを示す。同図に示すように、無人搬送車1Bは、第3ドライブユニット5の代わりにキャスタユニット12を備えている点において無人搬送車1Aと相違している。キャスタユニット12は、従来の無人搬送車101におけるキャスタユニット104(図9(B)参照)と同等の構成を有している。
本変形例に係る無人搬送車1Bは、キャスタユニット12を備えているために進行方向が切り替わる際の姿勢のブレを低減することはできないが、摩耗を低減することはできる。摩耗のみが問題視されている場合は、本変形例のようなキャスタユニット12を併用した構成とすることで、製造コストを抑えることができる。
[第2変形例]
図7に、本発明の第2変形例に係る無人搬送車1Cを示す。同図に示すように、無人搬送車1Cは、4つのドライブユニット3、4、13、14を備えている点において無人搬送車1Aと相違している。第4および第5ドライブユニット13、14は、第1および第2ドライブユニット3、4と同様、車体2に対して旋回軸Rまわりの旋回が可能なように取り付けられている。また、第4および第5ドライブユニット13、14の構成は、第1および第2ドライブユニット3、4の構成と同一である。
本変形例に係る無人搬送車1Cによれば、無人搬送車1Aに比べ、走行および横行時により大きな駆動力を発生することができる。
[その他の変形例]
ドライブユニットの数は、3つ(実施例)、2つ(第1変形例)、4つ(第2変形例)に限定されず、2以上の任意の数とすることができる。ただし、2つとした場合は、第1変形例に係る無人搬送車1Bのようにキャスタユニット12を併用する必要がある。
ドライブユニット3、4、5、13、14およびキャスタユニット12は、調芯機構を介して車体2に取り付けられていることが好ましい。調芯機構を利用することにより、軸重を均等に分散させることができるとともに、接地性を高めることができる。
制御ユニット10における回生制御を行うか否かの判断に用いられるセンサ情報は、実施例で例示したものに限定されない。また、制御ユニット10は、センサ情報以外の所定の条件が成立しているか否かにより該判断を行ってもよい。例えば、制御ユニット10は、搬送路の予め決められた部分を走行または横行する場合に、一部のドライブユニットを回生制御してもよい。
1A、1B、1C 無人搬送車
2 車体
3 第1ドライブユニット
4 第2ドライブユニット
5 第3ドライブユニット
6a 第1車輪
6b 第2車輪
7a 第1ギヤ付きモータ
7b 第2ギヤ付きモータ
8a、8b ブラシレスモータ部
9a、9b ギヤ部
10 制御ユニット
11 バッテリ
12 キャスタユニット
13 第4ドライブユニット
14 第5ドライブユニット
20 誘導ライン
21 誘導ライン
上記課題を解決するために、本発明に係る無人搬送車は、車体と該車体に対して旋回軸まわりの旋回が可能なように取り付けられた複数のドライブユニットとを備えた無人搬送車であって、バッテリと、複数のドライブユニットを制御する制御ユニットとを備え、ドライブユニットは、それぞれ、第1車輪および該第1車輪を駆動する第1ギヤ付きモータを含む第1ユニットと、第2車輪および該第2車輪を駆動する第2ギヤ付きモータを含む第2ユニットとを備え、第1車輪の回転軸と第2車輪の回転軸とが同一の直線上にあり、制御ユニットは、走行時または横行時に、複数のドライブユニットのうちの一部のドライブユニットを構成する第1および第2ギヤ付きモータを力行制御しつつ他のドライブユニットを構成する第1および第2ギヤ付モータを回生制御し、該回生制御により得られた電力をバッテリに回生させることができ、さらに制御ユニットは、走行中の搬送路が坂路であるか否か、または荷重に基づいて回生制御を行うか否かを決定することを特徴とする。

Claims (6)

  1. 車体と、該車体に対して旋回軸まわりの旋回が可能なように取り付けられた複数のドライブユニットとを備えた無人搬送車であって、
    前記ドライブユニットは、それぞれ、
    第1車輪および該第1車輪を駆動する第1ギヤ付きモータを含む第1ユニットと、
    第2車輪および該第2車輪を駆動する第2ギヤ付きモータを含む第2ユニットと、
    を備え、
    前記第1車輪の回転軸と前記第2車輪の回転軸とが同一の直線上にあり、
    平面視したときの形状が略L字状である前記第1および第2ギヤ付きモータが対向するように組み合わされ、
    前記第1および第2ユニットが前記旋回軸に対して点対称の関係になっている
    ことを特徴とする無人搬送車。
  2. 前記ドライブユニットの数が3つ以上であり、前記ドライブユニットのみで接地する
    ことを特徴とする請求項1に記載の無人搬送車。
  3. バッテリと、
    前記バッテリから供給される電力によって前記複数のドライブユニットを構成する前記第1および第2ギヤ付きモータを力行制御する制御ユニットと、
    をさらに備え、
    前記制御ユニットは、走行時または横行時に、前記複数のドライブユニットのうちの一部のドライブユニットを構成する前記第1および第2ギヤ付きモータを回生制御し、得られた電力を前記バッテリに回生させることもできる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の無人搬送車。
  4. 前記制御ユニットは、走行中の搬送路が坂路であるか否かに基づいて前記回生制御を行うか否かを決定する
    ことを特徴とする請求項3に記載の無人搬送車。
  5. 前記制御ユニットは、荷重に基づいて前記回生制御を行うか否かを決定する
    ことを特徴とする請求項3または4に記載の無人搬送車。
  6. 前記ドライブユニットが前記旋回軸まわりに旋回したときに前記第1および第2車輪によって描かれる円と、前記第1および第2ギヤ付きモータによって描かれる円とが実質的に等しい
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の無人搬送車。
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