JP2019108092A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動輪の押し付け力を大きくしながら、偏荷重による台車の傾きを同等に防止することができる無人搬送車を提供すること。【解決手段】全方向に走行可能な無人搬送車であって、矩形状に形成された車体と、前記車体の底部の前後方向両端部付近に支持された前後の駆動輪と、これら前後の駆動輪間に位置し、前記車体の底部の左右方向に延在するように支持された車輪連結体と、前記車輪連結体の両端部に支持された左右のキャスタ輪と、前記車輪連結体の中間部と前記車体の底面側との間に介装され、前記左右のキャスタ輪を下方に付勢する付勢構造体と、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、無人搬送車に関する。

従来、４輪構成の無人搬送車（Ａｕｔｏ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）として、駆動輪２輪とキャスタ輪２輪を用いた構成が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

４輪構成の無人搬送車では、駆動輪２輪を常にある荷重以上で路面（床面）に押し付けておくことにより駆動輪の推進力が路面に伝達されるようにする必要がある。そのため、特許文献１及び２に記載の無人搬送車では、キャスタ輪２輪の１輪だけ、又は、２輪の両方を、バネで路面に押し付けるように構成し、バネで路面に押し付けられたキャスタ輪が路面と台車の間で上下動することにより路面の凸凹を吸収している。

特開２０１１−２５８０１号公報 特開２００８−３０６５０号公報

しかしながら、無人搬送車の台車に偏荷重（アンバランス）の力が作用すると、バネで路面に押し付けるように構成されたキャスタ輪が下方向に動き（沈み込み）、台車が傾くという問題がある。一方、台車を傾きにくくするためにバネ定数が大きいバネを用いた場合、キャスタ輪の押し付け力が大きくなる代わりに駆動輪の押し付け力が弱くなり、駆動輪がスリップしやすくなるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動輪の押し付け力を大きくしながら、偏荷重による台車の傾きを同等に防止することができる無人搬送車を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明における無人搬送車は、全方向に走行可能な無人搬送車であって、矩形状に形成された車体と、前記車体の底部の前後方向両端部付近に支持された前後の駆動輪と、これら前後の駆動輪間に位置し、前記車体の底部の左右方向に延在するように支持された車輪連結体と、前記車輪連結体の両端部に支持された左右のキャスタ輪と、前記車輪連結体の中間部と前記車体の底面側との間に介装され、前記左右のキャスタ輪を下方に付勢する付勢構造体と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明の一実施態様では、前記付勢構造体は、上下方向に伸縮自在なパンダグラフ構造体と、前記パンダグラフ構造体を前記車体の底面側を起点として前記車輪連結体に付勢する付勢部材と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明の一実施態様では、前記付勢構造体は、前記車体の底面側と前記車輪連結体とのいずれか一方に固定されたロッドと、同いずれか他方に固定されて前記ロッドを上下方向移動自在にガイドするガイド部材を有するＬＭガイドと、前記ＬＭガイドを前記車体の底面側を起点として前記車輪連結体に付勢する付勢部材と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明の一実施態様では、前記付勢構造体は、前記車体の底面側と前記車輪連結体とのいずれか一方に固定されたスプライン軸と、同いずれか他方に固定されて前記スプライン軸を上下方向移動自在にガイドするスリーブを有するボールスプラインと、前記ボールスプラインを前記車体の底面側を起点として前記車輪連結体に付勢する付勢部材と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明の一実施態様では、前記付勢部材は、バネであること、を特徴とする。

また、本発明の一実施態様では、前記バネは、コイルバネ、又は、皿バネであること、を特徴とする。

また、本発明の一実施態様では、前記付勢部材は、ガススプリングであること、を特徴とする。

本発明によれば、キャスタ輪の押し付け力が従来より小さくても偏荷重による台車の傾きを同等に防止することができ、その結果、駆動輪の押し付け力が大きくなり駆動輪のスリップを防止することができるという効果を奏する。

本実施の形態に係る無人搬送車の平面図である。 本実施の形態に係る無人搬送車の側面図である。 本実施の形態に係る無人搬送車の正面拡大図である。 本実施の形態に係る無人搬送車の背面拡大図である。 図１のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。 付勢構造体付近を底面から見た拡大図である。 付勢構造体付近を側面から見た拡大図である。 従来の４輪構成の無人搬送車の構成の一例を表す平面図である。 従来の４輪構成の無人搬送車の構成の他の例を表す平面図である。 本実施の形態に係る４輪構成の無人搬送車の構成を表す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による無人搬送車を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態に係る無人搬送車１の平面図である。図２は、無人搬送車１の側面図である、図３は、無人搬送車１の正面拡大図である。図４は、無人搬送車１の背面拡大図である。無人搬送車１は、荷物を積載して予め設定された搬送ルートを無人で走行する。無人搬送車１が無人で走行する方法としては、路面に敷設された磁気テープが発する磁気により誘導される方法等がある。無人搬送車１は、全方向に走行可能な前後輪駆動操舵タイプであり、前輪駆動輪１輪、後輪駆動輪１輪、キャスタ輪２輪の４輪構成である。

無人搬送車１は、台車２、前輪３、後輪４、車輪連結体５、キャスタ輪６、キャスタ輪７、及び、付勢構造体８を備えている。

台車２は、無人搬送車１の車体を構成し、その上に荷物を積載する。台車２は、ほぼ直方体形状に形成される。

台車２の底部の前方側には前輪駆動部９が配設されている。前輪駆動部９は、前輪揺動軸１０により、台車２の底部に回動自在に支持されている。前輪駆動部９には前輪３、３が設けられており、前輪３、３は前輪駆動部９のモータによって駆動されるようになっている。

この場合、前輪３、３は２輪であるが、１つの前輪駆動部９から同じ駆動力を受けて駆動しており、ここでは１輪であると考える。

台車２の底部の後方側には後輪駆動部１１が配設されている。後輪駆動部１１は、後輪揺動軸１２により、台車２の底部に回動自在に支持されている。後輪駆動部１１には後輪４、４が設けられており、後輪４、４は後輪駆動部１１のモータによって駆動されるようになっている。

前輪３、３と同様に、後輪４、４は２輪であるが、１つの後輪駆動部１１から同じ駆動力を受けて駆動しており、ここでは１輪であると考える。

キャスタ輪６及び７は、前輪３と後輪４の駆動に従って回転する従動輪であり、前輪３と後輪４の間で、台車２の底部に配設される。キャスタ輪６及び７は、それぞれ台車２の底部の左右方向に延在するように支持された車輪連結体５とその両端で連結する。車輪連結体５は、付勢構造体８を介して台車２と接続する。

前述したように、無人搬送車１は、前輪駆動輪１輪（前輪３）、後輪駆動輪１輪（後輪４）、キャスタ輪２輪（キャスタ輪６及び７）の４輪構成を有する。図１において、キャスタ輪６及び７は、前輪駆動輪１輪の中心点と後輪駆動輪１輪の中心点を結んだ線Ｂ（２つの前輪３を結んだ線Ｃの中心点Ｄと２つの後輪４を結んだ線Ｅの中心点Ｆとを結んだ線Ｂ）に対して、距離Ｇだけ等しく離れた対称位置に配設されている。

付勢構造体８は、車輪連結体５の中間部と台車２の底面側との間に介装され、キャスタ輪６及び７を下方に付勢する。付勢構造体８は、台車２からの力をキャスタ輪６及び７に伝えるとともに、キャスタ輪６及び７からの力を台車２に伝え、キャスタ輪６及び７（車輪連結体５）を一緒に、路面及び台車２に対して上下動させる。

図５は、図１のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。図６は、付勢構造体８付近を底面から見た拡大図である。図７は、付勢構造体８付近を側面から見た拡大図である。付勢構造体８は、パンダグラフ構造体１３、及び、バネ１４を備えている。パンダグラフ構造体１３は、リンク１５、１６、及び、ピン１７、１８、１９、２０、２１を備えている。

台車２の底部側には台車接続部２２が固定されている。台車接続部２２には、Ｘ字状に組まれ、中間部がピン２１（中心軸）で回転自在に支持されたリンク１５、１６の上端部がピン１７、１８を介して回動自在に取り付けられている。リンク１５、１６の下端部は、ピン１９、２０を介して車輪連結体５に回動自在に取り付けられている。リンク１５、１６は、台車２の前後方向に離間して２組設けられている。

パンダグラフ構造体１３は、車輪連結体５と台車２を実際に連結する部分であり、パンダグラフ構造体１３のピン２１（中心軸）を介して、台車２からの力がキャスタ輪６及び７に伝わり、その一方で、キャスタ輪６及び７からの力が台車２に伝わる構造となっている。

２つのバネ１４は、パンダグラフ構造体１３の２組のリンク１５、１６間に、一方の端が台車接続部２２、他方の端が車輪連結体５に接触するように配設され、台車接続部２２及び車輪連結体５に対して付勢力を加える。バネ１４の付勢力により、キャスタ輪６及び７が路面に押し付けられる。このように構成することで、車輪連結体５に連結されたキャスタ輪６及び７は、一緒に、路面及び台車２に対して上下動する。バネ１４は、コイルバネである。

図１及び２において、符号２３はバッテリである。バッテリ２３は、前輪駆動部９、及び、後輪駆動部１１に電力を供給し、本実施の形態では、後輪駆動部１１の後方に配設される。バッテリ２３は、鉛蓄電池が用いられる。

（無人搬送車の傾きを防止する仕組み）
次に、無人搬送車の傾きを防止する仕組みについて説明する。前述したように、４輪構成の無人搬送車では、駆動輪２輪を常にある荷重以上で路面（床面）に押し付けておくことにより駆動輪の推進力が路面に伝達されるようにする必要がある。そのため、従来の無人搬送車では、キャスタ輪２輪の１輪だけ、又は、２輪の両方を、バネで路面に押し付けるように構成し、バネで路面に押し付けられたキャスタ輪が路面と無人搬送車の台車の間で上下動し、路面の凸凹を吸収している。

しかしながら、無人搬送車の台車に偏荷重（アンバランス）の力が作用すると、バネで路面に押し付けるように構成されたキャスタ輪が下方向に動き（沈み込み）、台車が傾いてしまう。一方、台車を傾きにくくするためにバネ定数が大きいバネを用いた場合、キャスタ輪の押し付け力が大きくなる代わりに駆動輪の押し付け力が弱くなり、駆動輪がスリップしやすくなる。

路面に伝達される駆動輪の推進力は、以下の式で表すことができる。
・駆動輪の推進力＝駆動輪の押し付け力×路面と車輪の摩擦係数
さらに、駆動輪の押し付け力は、以下の式で表すことができる。
・駆動輪の押し付け力＝機台重量−キャスタ輪の押し付け力
ここで、機台重量とは、駆動輪に加わる無人搬送車の重量と無人搬送車に積載された荷物の重量の合計を意味する。

図８は、従来の４輪構成の無人搬送車の構成の一例を表す平面図である。無人搬送車３１は、台車３２の前方部に前輪駆動輪３３、台車３２の後方部に後輪駆動輪３４がそれぞれ配設されている。前輪駆動輪３３と後輪駆動輪３４の間において、前輪駆動輪３３と後輪駆動輪３４を結んだ線Ｂ上の点Ｈに対して、距離Ｇだけ等しく離れた対称位置にキャスタ輪３５及びキャスタ輪３６が配設されておいる。本例では、キャスタ輪３５及びキャスタ輪３６の２輪の両方にバネが取り付けられ、このバネでキャスタ輪３５及びキャスタ輪３６が路面に押し付けられる構造となっている。このような構造では、キャスタ輪１輪の押し付け力をＰとすると駆動輪の押し付け力＝機台重量−２Ｐとなる。

そして、キャスタ輪３５又はキャスタ輪３６のいずれかが沈む方向に偏荷重の力が作用する場合は、キャスタ輪３５及びキャスタ輪３６が同じ力で押しあってバランスが取れているため、少しの偏荷重でも傾きが発生する。対抗するモーメントは、距離Ｇ×（ｋ×ｘ−ｋ×（−ｘ））＝距離Ｇ×２ｋ×ｘとなり、これと釣り合う位置で台車３２の傾きが止まり、それ以上傾くことはない。ここで、ｋは、キャスタ輪３５及びキャスタ輪３６に取り付けられたバネのバネ定数であり、ｘは、キャスタ輪３５及びキャスタ輪３６の沈み込み量である。

図９は、従来の４輪構成の無人搬送車の構成の他の例を表す平面図である。無人搬送車４１は、台車４２の前方部に前輪駆動輪４３、台車４２の後方部に後輪駆動輪４４がそれぞれ配設されている。前輪駆動輪４３と後輪駆動輪４４の間において、前輪駆動輪４３と後輪駆動輪４４を結んだ線Ｂ上の点Ｈに対して、距離Ｇだけ等しく離れた対称位置にキャスタ輪４５及びキャスタ輪４６が配設されている。本例では、キャスタ輪４５だけにバネが取り付けられ、このバネでキャスタ輪４５が路面に押し付けられる構造となっている。一方、キャスタ輪４６にはバネが取り付けられておらず、偏荷重の力がかかっても上下動しない構造となっている。

このような構造でキャスタ輪４５、又は、キャスタ輪４６のいずれか１輪をＰの押し付け力で押し付けると、キャスタ輪４５とキャスタ輪４６が、線Ｂ上の点Ｈ（傾くときの支点となる点）と線Ｂに対して対象位置にあるため、キャスタ輪４５だけでなく上下動しないキャスタ輪４６側にも同じＰの押し付け力が作用する。従って、駆動輪押し付け力＝機台重量−２Ｐとなる。

そして、上下動しないキャスタ輪４６が沈む方向に偏荷重の力が作用する場合は、台車４２は傾くことはない。しかし、バネで押し付けているキャスタ輪４５が沈み込む方向に偏荷重の力が作用する場合は、キャスタ輪４５に、距離Ｇ×押し付け力Ｐ以上の偏荷重の力が作用した場合のみ台車４２の傾きが始まり、このとき上下動しないキャスタ輪４６は浮き上がる。対抗するモーメントは、距離Ｇ×（Ｐ＋ｋ×ｘ）となり、これと釣り合う位置で台車４２の傾きが止まり、それ以上傾くことはない。ここで、ｋは、キャスタ輪４５に取り付けられたバネのバネ定数であり、ｘは、キャスタ輪４５の沈み込み量である。

機台重量の少ない無人搬送車では、台車を傾きにくくするために、キャスタ輪に取り付けられたバネ力（バネ定数）を高くすると駆動輪の押し付け力が小さくなり駆動輪がスリップしやすくなる。特に横幅の狭いタイプの無人搬送車では、駆動輪２輪間を結んだ線Ｂ上の点Ｈとの距離Ｇが大きくなるように、キャスタ輪を配設することができない。よって、偏荷重の力に対抗するモーメントを大きくするためには、キャスタ輪の押し付け力を大きくする必要があり、その結果、駆動輪の押し付け力を確保するのが難しくなる。

上述した問題を解決するため、本実施の形態に係る無人搬送車１では、キャスタ輪２輪を連結し、一緒に、路面及び台車に対して上下動するようにしている。図１０は、本実施の形態に係る４輪構成の無人搬送車１の構成を表す模式図である。無人搬送車１は、台車２の前方部に前輪３（駆動輪）、台車２の後方部に後輪４（駆動輪）がそれぞれ配設されている。前輪３と後輪４の間において、前輪３と後輪４を結んだ線Ｂ上の点Ｈに対して、距離Ｇだけ等しく離れた対称位置にキャスタ輪６及びキャスタ輪７が配設されている。

キャスタ輪６及びキャスタ輪７は、車輪連結体５に連結され、車輪連結体５は、付勢構造体８を介して台車２と連結している。付勢構造体８は、台車２からの力をキャスタ輪６及び７に伝えるとともに、キャスタ輪６及び７からの力を台車２に伝え、キャスタ輪６及び７を一緒に、路面及び台車２に対して上下動させる。付勢構造体８は、パンダグラフ構造体１３、及び、バネ１４を備え、バネ１４で車輪連結体５、すなわち、キャスタ輪６及び７が路面に押し付けられる構造となっている。

付勢構造体８をＰの力で押し付けると、偏荷重の力が作用していない時は、連結したキャスタ輪６及びキャスタ輪７には、それぞれＰ／２の押し付け力が作用する。そして、キャスタ輪６及びキャスタ輪７のいずれかに偏荷重の力が作用し始めると、キャスタ輪６及びキャスタ輪７に作用する力に偏りが発生するが、偏荷重の力が作用していない方のキャスタ輪の接地力がゼロになるまで傾きは発生しない。この時、偏荷重の力が作用している方のキャスタには、Ｐの力が加わっている。

さらに偏荷重の力が大きくなった場合は、キャスタ輪１輪だけがバネで路面に押し付けられる構造となっている無人搬送車４１と同じで、対抗するモーメントは、距離Ｇ×（Ｐ＋ｋ×ｘ）となり、これと釣り合う位置で台車２の傾きが止まり、それ以上傾くことはない。ここで、ｋは、付勢構造体８に取り付けられたバネ１４のバネ定数であり、ｘは、キャスタ輪６又はキャスタ輪７の沈み込み量である。

しかし、偏荷重の力が作用していない場合は、キャスタ輪６及びキャスタ輪７の押し付け力は、それぞれＰ／２なので、駆動輪押し付け力＝機台重量−２×Ｐ／２＝機台重量−Ｐとなり、駆動輪押し付け力は大きくなる。

このように、本実施の形態に係る無人搬送車は、従来の４輪構成の無人搬送車と比べて、キャスタ輪１輪当たりの押し付け力を半分にしても、偏荷重による台車の傾きを同等に防止することができる。その結果、駆動輪の押し付け力が大きくなり駆動輪のスリップを防止することが可能となる。

別の言い方をすると、本実施の形態に係る無人搬送車は、従来の４輪構成の無人搬送車と比べて、キャスタ輪１輪当たりの押し付け力を２倍にし、偏荷重による台車の傾きにくさを２倍にすることができる。その一方で、駆動輪の押し付け力は変わらないので駆動輪のスリップを同等に防止することが可能となる。

（変形例）
本実施の形態では、付勢構造体８をパンダグラフ構造体１３とバネ１４により構成しているが、付勢構造体は、台車２と車輪連結体５とを上下動自在に支持する構造体とバネ等の付勢部材の組み合わせであればよく、他の構成を採用することも可能である。

例えば、パンダグラフ構造体１３の代わりに、台車２の底面側と車輪連結体５とのいずれか一方に固定されたロッドと、台車２の底面側と車輪連結体５とのいずれか他方に固定されてロッドを上下方向に移動させるガイド部材を有するＬＭガイドを使用して、車輪連結体５に連結されたキャスタ輪６及び７が、一緒に、路面及び台車２に対して上下動するようにしていてもよい。

また、パンダグラフ構造体１３の代わりに、台車２の底面側と車輪連結体５とのいずれか一方に固定されたスプライン軸と、台車２の底面側と車輪連結体５とのいずれか他方に固定されてスプライン軸を上下方向に移動させるスリーブを有するボールスプラインを使用して、車輪連結体５に連結されたキャスタ輪６及び７が、一緒に、路面及び台車２に対して上下動するようにしていてもよい。

また、本実施の形態では、バネ１４としてコイルバネを用いているが、変わりに、皿バネを使用してもよい。さらに、バネの代わりにガススプリングを使用してもよい。

以上、本発明の様々な実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。

１、３１、４１ 無人搬送車
２、３２、４２ 台車
３ 前輪
４ 後輪
５ 車輪連結体
６、７、３５、３６、４５、４６ キャスタ輪
８ 付勢構造体
９ 前輪駆動部
１０ 前輪揺動軸
１１ 後輪駆動部
１２ 後輪揺動軸
１３ パンダグラフ構造体
１４ バネ
１５、１６ リンク
１７、１８、１９、２０、２１ ピン
２２ 台車接続部
２３ バッテリ
３３、４３ 前輪駆動輪
３４、４４ 後輪駆動輪

Claims (7)

1. 全方向に走行可能な無人搬送車であって、
   矩形状に形成された車体と、
   前記車体の底部の前後方向両端部付近に支持された前後の駆動輪と、
   これら前後の駆動輪間に位置し、前記車体の底部の左右方向に延在するように支持された車輪連結体と、
   前記車輪連結体の両端部に支持された左右のキャスタ輪と、
   前記車輪連結体の中間部と前記車体の底面側との間に介装され、前記左右のキャスタ輪を下方に付勢する付勢構造体と、を備えたこと、
   を特徴とする無人搬送車。
2. 前記付勢構造体は、
   上下方向に伸縮自在なパンダグラフ構造体と、
   前記パンダグラフ構造体を前記車体の底面側を起点として前記車輪連結体に付勢する付勢部材と、を備えたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。
3. 前記付勢構造体は、
   前記車体の底面側と前記車輪連結体とのいずれか一方に固定されたロッドと、同いずれか他方に固定されて前記ロッドを上下方向移動自在にガイドするガイド部材を有するＬＭガイドと、
   前記ＬＭガイドを前記車体の底面側を起点として前記車輪連結体に付勢する付勢部材と、を備えたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。
4. 前記付勢構造体は、
   前記車体の底面側と前記車輪連結体とのいずれか一方に固定されたスプライン軸と、同いずれか他方に固定されて前記スプライン軸を上下方向移動自在にガイドするスリーブを有するボールスプラインと、
   前記ボールスプラインを前記車体の底面側を起点として前記車輪連結体に付勢する付勢部材と、を備えたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。
5. 前記付勢部材は、バネであること、を特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の無人搬送車。
6. 前記バネは、コイルバネ、又は、皿バネであること、を特徴とする請求項５に記載の無人搬送車。
7. 前記付勢部材は、ガススプリングであること、を特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の無人搬送車。

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