JP2020117031A - 牽引車システム - Google Patents

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弘幸 藤森
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Abstract

【課題】荷役ロボットに対する効率的な充電を可能とする牽引車システムの提供である。【解決手段】牽引車と、牽引車により牽引される被牽引車１２と、を備える牽引車システムにおいて、被牽引車１２は、充電可能な荷役ロボット３０を搭載可能な載置部４４と、被牽引車に搭載され、荷役ロボット３０に対して電力供給可能な電力供給源と、電力供給源からの供給電力を制御する電力制御装置３５と、を備え、載置部４４に搭載されている荷役ロボット３０が非稼働状態のとき、電力制御装置３５は荷役ロボット３０に電力を供給して充電する。【選択図】 図１

Description

この発明は、牽引車と、牽引車により牽引される被牽引車と、を備える牽引車システムに関する。
荷役作業を行う荷役作業場として、例えば、空港が知られているが、空港では、航空機に対する航空貨物の荷役作業が行われている。具体的には、牽引車であるトーイングトラクターによって航空貨物を搭載可能なトレーラーを牽引する。作業者はトレーラーやコンベアに対して荷役作業を行う。
牽引車システムに関する従来の技術としては、例えば、特許文献１に開示された牽引式運搬車が知られている。特許文献１に開示された牽引式運搬車は、荷物を積載する被牽引車と被牽引車を牽引して走行する牽引車とを備える。牽引車は、第１の二次電池と、第２の二次電池と、電力によって駆動する電動機と、被牽引車及び牽引車が備える二次電池の充放電を制御する制御装置とを備える。被牽引車は、第３の二次電池を備える。制御装置は、第１の二次電池を放電させ、第１の二次電池から放電された電力で電動機を駆動する。また、制御装置は、第３の二次電池を放電させ、第３の二次電池から放電された電力で第１の二次電池または第２の二次電池を充電する。
特開２０１４−１５８３３５号公報
ところで、荷役作業が行われる現場では、人手不足の現状から自動化・省人化が要請されている。そこで、荷役ロボット等の導入によって自動化、省人化の推進を図ることが考えられるが、荷役ロボットの荷役作業場への搬送と、荷役ロボットへの電力の供給が必要である。荷役ロボットを搬送する必要がある場合、充電可能な荷役ロボットを用いれば電力配線を考慮する必要がなく利便性に優れる。しかしながら、充電可能な荷役ロボットの場合、短時間の充電が困難であるという問題がある。一方、特許文献１に開示された牽引式運搬車は、牽引車を常に走行させる場合にも、牽引車に搭載された二次電池の充電率が低下することを防ぐに過ぎない。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、荷役ロボットに対する効率的な充電を可能とする牽引車システムの提供である。
上記の課題を解決するために、本発明は、牽引車と、前記牽引車により牽引される被牽引車と、を備える牽引車システムにおいて、前記被牽引車は、充電可能な荷役ロボットを搭載可能な載置部と、前記被牽引車に搭載され、前記荷役ロボットに対して電力供給可能な電力供給源と、前記電力供給源からの供給電力を制御する電力制御装置と、を備え、前記載置部に搭載されている前記荷役ロボットが非稼働状態のとき、前記電力制御装置は前記荷役ロボットに電力を供給して充電することを特徴とする。
本発明では、被牽引車における載置部に搭載されている荷役ロボットは、非稼働状態のときに電力制御装置により制御される電力供給源からの電力の供給を受けて充電される。そして、荷役ロボットは、稼働状態では充電された電力により荷役作業を行い、荷役作業の終了後には、被牽引車における載置部にて充電される。従って、荷役ロボットに対する効率的な充電が可能である。なお、荷役ロボットは、被牽引車から自律的に移動して荷役作業を行い、荷役作業後に載置部に戻ってもよく、あるいは、載置部に留まって荷役作業を行ってもよい。
また、上記の牽引車システムにおいて、前記被牽引車は、前記電力供給源が搭載される電力供給車と、前記電力供給車と連結され、前記載置部を備えた荷役ロボット搭載車と、を備える構成としてもよい。
この場合、電力供給車は荷役ロボットへ電力を供給する機能を備え、荷役ロボット搭載車は荷役ロボットを搭載する機能を備える。従って、台車毎に機能を分けることができる。また、被牽引車を電力供給車と荷役ロボット搭載車とすることから、被牽引車の旋回半径をより小さくすることができる。
また、上記の牽引車システムにおいて、前記電力供給源は、自己発電可能な自己発電装置を有する構成としてもよい。
この場合、自己発電機により電力をいつでも得ることができるので、荷役ロボットが被牽引車における載置部に搭載されて非稼働状態のときであれば、荷役ロボットは常に充電を受けることができる。
また、上記の牽引車システムにおいて、荷役対象物を搬送可能な搬送台車が、前記被牽引車の後部と連結されている構成としてもよい。
この場合、荷役対象物を搬送可能な搬送台車が、被牽引車の後部と連結されているから、荷役ロボットを充電する位置と荷役作業を行う搬送台車とは近くなる。このため、荷役ロボットが荷役作業場にて搬送台車に対して荷役作業を行う場合、荷役作業場における荷役ロボットの移動時間を短縮することができる。
本発明によれば、荷役ロボットに対する効率的な充電を可能とする牽引車システムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る牽引車システムの概要を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る牽引車システムの概要を示す平面図である。 被牽引車の概要を示す側面図である。 牽引車列が出発地点に待機している状態を示す平面図である。 積み込みの荷役作業場にてトレーラーが牽引車列から切り離された状態を示す平面図である。 トレーラーが切り離された牽引車列が別の荷役作業場へ向かう平面図である。 荷役作業場での荷役作業が完了し、トレーラーが牽引車列に連結された状態を示す平面図である。 積み降ろしの荷役作業場にてトレーラーが牽引車列から切り離された状態を示す平面図である。
以下、本発明の実施形態に係る牽引車システムについて図面を参照して説明する。本実施形態の牽引車システムは、空港にて用いられる牽引車としてのトーイングトラクターと、トーイングトラクターに牽引される被牽引車と、航空貨物が載置される搬送台車としてのトレーラーと、を備える例である。
図１、図２に示すように、本実施形態の牽引車システムは、牽引車としてのトーイングトラクター１１と、被牽引車１２と、トレーラー１３と、を備えている。トーイングトラクター１１の車体１４の前部には前輪としての操舵輪１５が備えられ、車体１４の後部には後輪としての駆動輪１６が備えられている。車体１４には走行用の電動モータ１７と、充放電可能なバッテリ１８が搭載されている。車体１４に設けられた運転席１９の後方には、トーイングトラクター１１と被牽引車１２やトレーラー１３との連結を図るためのドローバ装置２０が備えられている。
被牽引車１２の詳細については後述し、先に、搬送台車としてのトレーラー１３について説明する。本実施形態のトレーラー１３は、コンテナドーリーと称されるものであり、航空貨物であるコンテナＣを搭載可能な台車である。コンテナＣは荷役対象物に相当する。図２に示すように、トレーラー１３の車体２１には、左右一対の前輪２２と後輪２３が備えられている。前輪２２および後輪２３は遊転可能であり、前輪２２は全方向に向きを変更することが可能な車輪である。車体２１の上部はコンテナＣを載置可能な荷台となっている。
次に、被牽引車１２について説明する。本実施形態の被牽引車１２は、トーイングトラクター１１に連結される電力供給車２５と、電力供給車２５に連結される荷役ロボット搭載車２６を備えている。図２に示すように、電力供給車２５の車体２７には、左右一対の前輪２８と後輪２９が備えられている。前輪２８および後輪２９は遊転可能であり、前輪２８は全方向に向きを変更することが可能な車輪である。
車体２７には、荷役ロボット３０に電力供給可能な電力供給源としての電力供給装置３１が搭載されている。電力供給装置３１は、蓄電装置３２と、自己発電が可能な自己発電装置３３とを備えている。蓄電装置３２はリチウムイオン二次電池である。本実施形態の自己発電装置３３は、図示されないが発電機および発電機を駆動するディーゼルエンジンを備えている。車体２７には、自己発電装置３３からの電力を蓄電装置３２へ供給するほか、蓄電装置３２に蓄えられた電力を荷役ロボット搭載車２６へ供給するための電力線３４が設けられている。なお、自己発電装置３３は、発電機およびディーゼルエンジンの代わりに燃料電池であってもよい。
車体２７には、電力制御装置３５が搭載されている。電力制御装置３５は、蓄電装置３２の電力を荷役ロボット搭載車２６へ供給する電力を調整する機能を備えている。具体的には、電力制御装置３５は、複数の荷役ロボット３０へ電力を分配するほか、荷役ロボット３０の種類に応じて供給電力の電圧を調整する。なお、車体２７にはトーイングトラクター１１の走行用の電動モータ１７と接続可能な電力線（図示せず）を備えている。従って、電力制御装置３５は、電力供給装置３１からトーイングトラクター１１の走行用の電動モータ１７へ供給する電力を制御する機能を備えている。
次に、荷役ロボット搭載車２６について説明する。荷役ロボット搭載車２６は、荷役ロボット３０を搭載する機能と、搭載されている非稼働時の荷役ロボット３０への充電を行う機能を有している。図２に示すように、荷役ロボット搭載車２６の車体４１には、左右一対の前輪４２と後輪４３が備えられている。前輪４２および後輪４３は遊転可能であり、前輪４２は全方向に向きを変更することが可能な車輪である。
車体４１の上部には、荷役ロボット３０を搭載可能とする複数の載置部４４が備えられている。載置部４４には、非接触による荷役ロボット３０の充電を可能とする送電用コイル（図示せず）が埋設されている。載置部４４の非接触給電方式は、磁界共鳴式である。車体４１には、それぞれの載置部４４における送電用コイルと接続された電力線４５が設けられている、電力線４５は、電力供給車２５の電力線３４と接続されている。なお、本実施形態では、荷役ロボット３０の荷役ロボット搭載車２６に対する乗降を容易とするため、載置部４４は路面付近まで下降可能である。
次に、荷役ロボット３０について説明する。本実施形態の荷役ロボット３０は、図３に示すように、頭部５１、胴体部５２、腕部５３、脚部５４を有し、二足歩行可能な人型ロボットである。荷役ロボット３０は、予め定められた荷役作業を含む各種の作業を自律的に行うようにプログラム制御されている。具体的には、荷役ロボット３０は、荷役ロボット搭載車２６から荷役作業を行う作業場へ移動して、トレーラー１３に対するコンテナＣの積み込みおよび積み降ろしを行う。また、荷役ロボット３０は、トーイングトラクター１１を先頭とする牽引車列に対するトレーラー１３の切り離しや連結も行う。なお、牽引車列とは、少なくとも牽引車であるトーイングトラクター１１とトーイングトラクター１１により牽引される被牽引車１２を含む車両群を指す。
荷役ロボット３０は、充電可能な内蔵バッテリ（図示せず）と、非接触による電力供給を受けるための受電用コイル（図示せず）と、を備えている。受電用コイルは、載置部４４の送電用のコイルと対向するため脚部５４の先端部に埋設されている。受電用コイルは電力線（図示せず）によって内蔵バッテリと接続されている。なお、載置部４４における荷役ロボット３０の充電を非接触充電ではなくコネクタ接続による充電としてもよい。
次に、本実施形態における牽引車システムによる荷役について説明する。まず、荷役作業場Ｅ１にてコンテナＣをトレーラー１３に積み込む場合について説明する。図４に示すように、トーイングトラクター１１の出発地点Ｓでは、トーイングトラクター１１には電力供給車２５が連結され、電力供給車２５には荷役ロボット搭載車２６が連結されている。荷役ロボット搭載車２６には、複数台のトレーラー１３が連結されている。荷役ロボット搭載車２６の載置部４４には、複数の荷役ロボット３０が搭載されている。複数台のトレーラー１３はコンテナＣがない空の状態である。荷役ロボット搭載車２６に搭載されている荷役ロボット３０は非稼働状態であり、非接触による充電が開始される。
オペレータは荷役作業場Ｅ１に向けてトーイングトラクター１１を走行させる。トーイングトラクター１１は、電力供給車２５、荷役ロボット搭載車２６および複数台のトレーラー１３を牽引して走行する。走行中において荷役ロボット搭載車２６に搭載されている荷役ロボット３０は非稼働状態であり、非接触による充電が継続される。
図５に示すように、トーイングトラクター１１を先頭とする牽引車列が荷役作業場Ｅ１に到着すると、牽引車列を停止させる。牽引車列の停止後に、荷役ロボット３０は荷役ロボット搭載車２６から降車する。降車する荷役ロボット３０は降車する前に充電を中断するが、降車しない残りの荷役ロボット３０の充電が継続される。降車した荷役ロボット３０は、牽引車列から複数のトレーラー１３を切り離す。荷役ロボット３０は、荷役作業場Ｅ１にて牽引車列から複数のトレーラー１３を切り離した後、コンテナＣをトレーラー１３に積み込む荷役作業を行う。
なお、牽引車列から複数のトレーラー１３が切り離された後は、オペレータは、図６に示すように、トーイングトラクター１１を運転して荷役作業場Ｅ１から離れる。オペレータは、別の荷役作業場（図示せず）においてコンテナＣの積み込みが完了したトレーラー１３を受け取り行くか、あるいは、空のトレーラー１３を受け取りに行くようにすればよい。この場合、荷役ロボット搭載車２６に搭載されている移動中の荷役ロボット３０は非稼働状態であるため充電が継続される。牽引車列がトレーラー１３の受取先に到着したとき、残りの荷役ロボット３０を降車させて、降車させた荷役ロボット３０によりトレーラー１３の連結作業を行うようにする。
ところで、荷役作業場Ｅ１での荷役ロボット３０による荷役作業が完了してトレーラー１３にコンテナＣが積み込まれた後、オペレータは、トーイングトラクター１１を先頭にする牽引車列を荷役作業場Ｅ１に向かわせる。図７に示すように、牽引車列が荷役作業場Ｅ１に到着すると、荷役作業を終えた荷役ロボット３０は、コンテナＣが積み込まれたトレーラー１３を牽引車列に連結する。トレーラー１３の牽引車列への連結後、荷役ロボット３０は、荷役ロボット搭載車２６の空いている載置部４４に搭乗する。
荷役ロボット３０が載置部４４に復帰した後、オペレータは、トーイングトラクター１１を先頭にする牽引車列をコンテナＣの積み降ろす荷役作業場Ｅ２へ移動させる。図８に示すように、牽引車列が荷役作業場Ｅ２に到着すると、充電されている荷役ロボット３０を降車させる。牽引車列から複数のトレーラー１３を切り離す。荷役ロボット３０は、荷役作業場Ｅ２にて牽引車列から複数のトレーラー１３を切り離した後、コンテナＣをトレーラー１３から積み降ろす荷役作業を行う。
なお、本実施形態では、荷役作業場Ｅ１、Ｅ２にて荷役ロボット３０を荷役ロボット搭載車２６から降車するようにしたが、荷役ロボット３０の種類によっては、載置部４４に荷役ロボット３０を留めたまま荷役作業を行うようにしてもよい。この場合、牽引車列からのトレーラー１３の切り離しや連結はオペレータが行えばよい。荷役ロボット３０が荷役作業を行っている稼働状態では、載置部４４に載置されていても稼働中の荷役ロボット３０に対する充電は中断される。
本実施形態では、トーイングトラクター１１が常に電力供給車２５に連結された状態のときに載置部４４に搭載された非稼働中の荷役ロボット３０の充電を行うようにしたがこれに限らない。トーイングトラクター１１が電力供給車２５に連結されない状態であっても荷役ロボット３０の充電を行うことは可能である。つまり、トーイングトラクター１１の有無に関わらず、載置部４４に搭載された非稼働中の荷役ロボット３０の充電が行われる。
本実施形態の牽引車システムによれば以下の効果を奏する。
（１）荷役ロボット搭載車２６における載置部４４に搭載されている荷役ロボット３０は、非稼働状態のときに電力制御装置３５により制御される電力供給装置３１からの電力の供給を受けて充電される。そして、荷役ロボット３０は、稼働状態では充電された電力により荷役作業を行い、荷役作業の終了後には、荷役ロボット搭載車２６における載置部４４にて充電される。従って、荷役ロボット３０の搬送時等のように非稼働状態を利用した荷役ロボット３０に対する効率的な充電が可能である。なお、荷役ロボット３０は、荷役ロボット搭載車２６から自律的に移動して荷役作業を行い、荷役作業後に載置部４４に戻ってもよく、あるいは、載置部４４に留まって荷役作業を行ってもよい。
（２）電力供給車２５は荷役ロボット３０へ電力を供給する機能を備え、荷役ロボット搭載車２６は荷役ロボット３０を搭載する機能を備える。従って、電力供給車２５、荷役ロボット搭載車２６毎に機能を分けることができる。また、被牽引車１２を電力供給車２５と荷役ロボット搭載車２６とすることから、被牽引車１２の旋回半径をより小さくすることができる。
（３）電力供給装置３１は、自己発電可能な自己発電装置３３を有する。このため、自己発電装置３３により電力を発生することができるので、荷役ロボット３０が荷役ロボット搭載車２６における載置部４４に搭載されて非稼働状態のときであれば、荷役ロボット３０は常に充電を受けることができる。
（４）荷役対象物であるコンテナＣを搬送可能なトレーラー１３が、荷役ロボット搭載車２６の後部と連結されている。このため、荷役ロボット３０を充電する位置と荷役作業を行うトレーラー１３とは近くなり、荷役ロボット３０が降車して荷役作業場Ｅ１（Ｅ２）に移動する場合には荷役ロボット３０の移動時間を短縮することができる。
（５）荷役ロボット３０に対する充電は非接触充電であるため、荷役ロボット３０の電力線と荷役ロボット搭載車２６の電力線４５とを物理的に接触させる必要がない。また、電力供給車２５からトーイングトラクター１１への電力供給が可能であり、トーイングトラクター１１の電力不足を解消することが可能である。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 上記の実施形態では、空港にて用いられる牽引車としてのトーイングトラクターと、トーイングトラクターに牽引される牽引車と、航空貨物が載置される搬送台車としてのトレーラーと、を備える例について説明したが、この限りではない。牽引車は、例えば、工場や市場などで使用される小型牽引車であってもよく。搬送台車は、コンテナ以外の荷を搭載する搬送台車であってもよい。
○ 上記の実施形態では、人型ロボットである荷役ロボットを用いた例を説明したが、この限りではない。荷役ロボットは、例えば、アーム型ロボットである荷役ロボットであってもよい。アーム型ロボットの荷役ロボットの場合、被牽引車に対する乗降および移動を可能とする機構を備えることが好ましい。また、人型ロボットとアーム型ロボットを被牽引車に搭載して充電するようにしてもよい。
○ 上記の実施形態では、牽引車を電動式のトーイングトラクターとしたが、トーイングトラクターはエンジン式であってもよい。この場合、トーイングトラクターと電力供給車とを接続する電力線は不要である。
○ 上記の実施形態では、被牽引車が電力供給車および荷役ロボット搭載車の２台の車両を備えるとしたが、この限りではない。例えば、電力供給源と電力制御装置が搭載された１台の被牽引車としてもよい。
○ 上記の実施形態では、搬送台車が被牽引車の後部と連結されているとしたが、この限りではない。被牽引車の後部に搬送台車が連結されなくてもよい。この場合、被牽引車と搬送台車との連結や切り離しの作業が不要となる。
○ 上記の実施形態では、電力供給源は、自己発電可能な自己発電装置を有したが、この限りではない。電力供給源は、自己発電装置を有さなくてもよく、例えば、二次電池等の蓄電装置のみであってもよい。この場合、電力供給源に対する充電可能するか、あるいは、電力供給源を交換可能とすることが好ましい。
１１ トーイングトラクター（牽引車としての）
１２ 被牽引車
１３ トレーラー
２５ 電力供給車
２６ 荷役ロボット搭載車
３０ 荷役ロボット
３１ 電力供給装置（電力供給源としての）
３２ 蓄電装置
３３ 自己発電装置
３５ 電力制御装置
４４ 載置部
Ｃ コンテナ
Ｅ１ 荷役作業場（積み込み）
Ｅ２ 荷役作業場（積み降ろし）
Ｓ 出発地点

Claims (4)

  1. 牽引車と、
    前記牽引車により牽引される被牽引車と、を備える牽引車システムにおいて、
    前記被牽引車は、
    充電可能な荷役ロボットを搭載可能な載置部と、
    前記被牽引車に搭載され、前記荷役ロボットに対して電力供給可能な電力供給源と、
    前記電力供給源からの供給電力を制御する電力制御装置と、を備え、
    前記載置部に搭載されている前記荷役ロボットが非稼働状態のとき、前記電力制御装置は前記荷役ロボットに電力を供給して充電することを特徴とする牽引車システム。
  2. 前記被牽引車は、
    前記電力供給源が搭載される電力供給車と、
    前記電力供給車と連結され、前記載置部を備えた荷役ロボット搭載車と、を備えることを特徴とする請求項１記載の牽引車システム。
  3. 前記電力供給源は、自己発電可能な自己発電装置を有することを特徴とする請求項１又は２記載の牽引車システム。
  4. 荷役対象物を搬送可能な搬送台車が、前記被牽引車の後部と連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の牽引車システム。
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