JP2022102157A - 自動搬送装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動搬送装置を停止させた状態で車輪を９０°以上転舵させる際（例えば、走行モードを切り替える際）に、自動搬送装置の倒れを防止する。【解決手段】複数の車輪９と、複数の車輪９を転舵する転舵機構１０と、複数の車輪９を制動する制動手段（ブレーキ機構３０）とを有する自動搬送装置１の制御方法である。自動搬送装置１を停止させ、ブレーキ機構３０により複数の車輪９の走行方向の回転を規制した状態で、転舵機構１０により複数の車輪９を９０°以上転舵する。【選択図】図１１

Description

本発明は、自動搬送装置の制御方法に関する。

工場で車両が完成したら、完成車両をストックする車両待機場まで搬送される。このような車両の搬送は、通常、複数の車両を搭載可能なトレーラーを用いて行われるが、この場合、トレーラーを運転する作業者が必要になるため、コストアップを招く。

そこで、下記の特許文献１には、車両を自動で搬送する自動搬送装置が示されている。このような自動搬送装置を用いれば、トレーラーを運転する作業者が不要となるため、低コスト化が図られる。

また、下記の特許文献２には、前後方向を直進方向として走行する前後進モードと、真横方向を直進方向として走行する横走行モードとを有し、車輪を転舵させることで前後進モードと横走行モードとを切り替え可能な走行体（自走式高所作業車）が示されている。

特開２０１９－７８０９９号公報 特開平７－３２３８５８号公報

上記のような自動搬送装置の車輪を転舵させて走行モードを切り替える場合、路面の状態等によっては、自動搬送装置の姿勢が不安定となり、最悪の場合、自動搬送装置が倒れる懸念がある。特に、自動搬送装置のホイールベースが短い場合、走行モードの切替時に姿勢が不安定となりやすい。

そこで、本発明は、自動搬送装置を停止させた状態で車輪を９０°以上転舵させる際（例えば、走行モードを切り替える際）に、自動搬送装置の倒れを防止することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、複数の車輪と、前記複数の車輪を転舵する転舵機構と、前記複数の車輪を制動する制動手段とを有する自動搬送装置の制御方法であって、
前記自動搬送装置を停止させ、前記制動手段により前記複数の車輪の走行方向の回転を規制した状態で、前記転舵機構により前記複数の車輪を９０°以上転舵する自動搬送装置の制御方法を提供する。

自動搬送装置を停止させた状態で車輪を９０°以上転舵させる際、転舵中に車輪が走行方向に（すなわち、車輪の軸心周りに）僅かに回転することで、自動搬送装置の重心が不安定となるおそれがある。そこで、上記のように、車輪の走行方向の回転を規制しながら車輪を９０°以上転舵することで、転舵中の自動搬送装置の重心を安定させて、自動搬送装置の倒れを防止できる。

上記の制御方法において、自動搬送装置の傾き角度を監視しながら複数の車輪を９０°以上転舵し、自動搬送装置の傾き角度が所定以上となったら車輪の転舵を停止すれば、自動搬送装置の倒れを未然に防止できる。

以上のように、本発明によれば、自動搬送装置を停止させた状態で車輪を９０°以上転舵させる際に、自動搬送装置の倒れを防止することができる。

工場からコンテナヤードまで車両を自動で搬送する自動搬送システムを示す平面図である。 自動搬送装置（車両搬送装置）の側面図である。 上記車両搬送装置の斜視図である。 上記車両搬送装置の正面図である。 上記車両搬送装置の平面図である。 上記車両搬送装置の側面図である。 上記車両搬送装置のブレーキ機構の正面図である。 上記車両搬送装置の電気回路のブロック図である。 コンテナヤードに配された車両及び上記車両搬送装置の平面図である。 コンテナヤードに配された車両及び上記車両搬送装置の平面図である。 上記車両搬送装置の走行モード切換時の制御方法を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、自動搬送装置としての車両搬送装置１により、車両Ｃを工場Ｆから車両待機場（コンテナヤードＹ）に搬送する自動搬送システムを概念的に示す。車両搬送装置１は、システム制御部Ｓからの無線指令（点線矢印）に従って、工場ＦとコンテナヤードＹとの間を往復する。本実施形態では、車両Ｃが前輪駆動車であり、車両Ｃの前輪を車両搬送装置１に搭載し、車両の後輪を接地した状態で車両Ｃを搬送する場合を示す。

車両搬送装置１は、図２～６に示すように、車両Ｃの前輪Ｗ１が搭載される本体２と、本体２の幅方向（本体２に搭載された車両Ｃの車幅方向）両側に設けられた駆動輪ユニット３とを有する。

本体２には、車両Ｃの前輪Ｗ１の転がりを防止する車輪止め５（図２参照）と、駆動輪ユニット３に電力を供給するバッテリー（図示省略）と、駆動輪ユニット３を制御する制御部（図示省略）とが搭載される。システム制御部Ｓからの指令が、車両搬送装置１に設けられたアンテナ（図示省略）を介して制御部に伝達され、また、車両搬送装置１の制御部からの情報が、アンテナを介してシステム制御部Ｓに伝達される。

駆動輪ユニット３は、複数の車輪９と、車輪９を走行駆動する走行用モータ１１（図４参照）と、転舵用モータ１２により車輪９を転舵する転舵機構１０（図３～６参照）と、車輪９を制動する制動手段としてのブレーキ機構３０（図７参照）と、これらを収容するケーシング１３（図２参照）とを備える。ケーシング１３は本体２に固定される。図示例では、各駆動輪ユニット３が、前後方向に並べて配された一対の車輪９を有する。尚、図３～６では、ケーシング１３の一部や、本体２に搭載される部品（車輪止め５等）を省略している。また、図３では、走行用モータ１１等を省略している。

走行用モータ１１は、図４に示すように、各車輪９の内周に配されたインホイールモータで構成される。走行用モータ１１の出力軸１１ａは、車輪９の軸心（金属ホイール）に固定される。図示例では、走行用モータ１１の出力軸１１ａの先端が、軸受２０を介してブラケット１９に回転自在に取り付けられる。走行用モータ１１及び転舵用モータ１２は、本体２に搭載されたバッテリー及び制御部に接続され、制御部からの指令に基づいて回転駆動される。

転舵機構１０は、転舵用モータ１２により各車輪９を鉛直方向の転舵軸１４周りに回転させる機構である。本実施形態では、図３～６に示すように、各転舵軸１４が車輪９の真上に配される。詳しくは、転舵軸１４の軸心が、車輪９の車幅方向範囲内（好ましくは、車幅方向中央）で、車輪９の軸心と交差する。各転舵軸１４には、ブラケット１９を介して、走行用モータ１１の本体（ステータ）１１ｂが固定される（図４参照）。各転舵軸１４は、ケーシング１３に、軸受（図示省略）を介して回転自在に取り付けられる（すなわち、３６０°回転可能とされる）。

図示例の転舵機構１０では、一個の転舵用モータ１２で、複数（図示例では２個）の転舵軸１４を回転駆動する。具体的には、転舵用モータ１２で回転駆動される中間軸１５が設けられる（図６参照）。図示例では、転舵用モータ１２の出力軸１２ａが水平方向に配置され、転舵用モータ１２の出力軸１２ａの回転駆動力が、傘歯車やウォームギヤ等（図示省略）を介して、鉛直方向の中間軸１５に伝達される。中間軸１５には一対のプーリ１６が同軸上に配される。中間軸１５の各プーリ１６と、各転舵軸１４に設けられたプーリ１７との間にベルト１８がかけ渡される（図５参照）。転舵用モータ１２で中間軸１５が回転駆動されると、プーリ１６、１７及びベルト１８を介して、二個の転舵軸１４が同方向（中間軸１５の回転方向と反対方向）に同じ角度だけ回転駆動される。図示例では、中間軸１５のプーリ１７が転舵軸１４のプーリ１７よりも小径であるため、中間軸１５の回転駆動力が減速されて（すなわち、トルクが増大されて）各転舵軸１４に伝達される。

転舵機構１０には、車輪９の転舵角を検知する角度センサ２１が設けられる。図示例では、中間軸１５の上端に、角度センサ２１としてのポテンショメータが取り付けられる。中間軸１５の回転角度、及び、転舵機構１０の各部の減速比から、各転舵軸１４の回転角度、すなわち車輪９の転舵角を算出する。尚、角度センサ２１は、各転舵軸１４に取り付けてもよい。

ブレーキ機構３０は、例えば図７に示すようなディスクブレーキである。ブレーキ機構３０は、車輪９に設けられたディスク３１と、本体２側に設けられ、ディスク３１を挟持するブレーキキャリパ３２と、ブレーキキャリパ３２を駆動するブレーキアクチュエータとを備える。ブレーキアクチュエータとしては、例えば油圧シリンダ３３が使用できる。制御部からの指令により油圧シリンダ３３を駆動してブレーキキャリパ３２でディスク３１を挟持することで、車輪９が制動される。ブレーキ機構３０には、ブレーキアクチュエータの出力を検知する出力センサが設けられる。本実施形態では、出力センサとして、油圧シリンダ３３内の油圧を検知する油圧センサ３４が設けられる。

図８に、車両搬送装置１の電気回路の概略を示す。制御部４は、左右の駆動輪ユニット３の転舵用モータ１２、角度センサ２１、走行用モータ１１、ブレーキアクチュエータ（油圧シリンダ３３）、油圧センサ３４に接続される。制御部４からの指令により走行用モータ１１が駆動され、車輪９が走行方向（前進又は後進方向）に回転駆動される。また、制御部４からの指令により転舵用モータ１２が駆動され、車輪９が転舵される。車輪９の転舵は、角度センサ２１により車輪９の回転角を検知しながら行われる。また、制御部４からの指令により油圧シリンダ３３が駆動され、車輪９が制動される。このとき、油圧センサ３４が、油圧シリンダ３３の出力（油圧）が所定以上であることを検知することで、油圧シリンダ３３が正常に作動し、車輪９が制動されていることを確認できる。制御部４は、さらに、速度検知部としての車速センサ３５、姿勢検知部としてのＩＭＵ３６、及び警光灯３７に接続される。

以下、上記の車両搬送装置１により車両Ｃを搬送する手順を説明する。

まず、工場Ｆ（図１参照）で、車両Ｃの前部を図示しないリフト手段で上昇させ、この状態で、車両Ｃの下方に車両搬送装置１の本体２を潜り込ませる。そして、リフト手段で車両Ｃの前部を降下させ、左右の前輪Ｗ１を車両搬送装置１の本体２の上に搭載し、車輪止め５の間に嵌まり込ませる（図２参照）。

こうして、車両Ｃの前輪Ｗ１（駆動輪）を車両搬送装置１に搭載し、後輪Ｗ２（従動輪）を接地した状態で、車両搬送装置１を駆動して車両Ｃを搬送する（図１の矢印Ｐ１参照）。具体的には、システム制御部Ｓからの指令が、車両搬送装置１のアンテナを介して制御部に伝達され、この指令に従って制御部が各駆動輪ユニット３の走行用モータ１１及び転舵用モータ１２を回転駆動して車輪９の走行駆動及び転舵を行うと共に、必要に応じてブレーキアクチュエータ（油圧シリンダ３３）を駆動して車輪９を制動する。これにより、車両搬送装置１及び車両Ｃが所定の経路に沿って搬送される。

そして、車両搬送装置１で搬送された車両Ｃが、コンテナヤードＹ内の所定位置に配される（図９の矢印Ｑ１参照）。その後、コンテナヤードＹに設けられたリフト手段で車両Ｃの前部を上昇させ、この状態で車両搬送装置１を前方に走行させて車両Ｃの下方から退避させる（図９の点線矢印Ｑ２参照）。その後、リフト手段で車両Ｃの前部を降下させ、前輪Ｗ１を接地させる。

車両Ｃから分離された車両搬送装置１は、コンテナヤードＹ内に配置された多数の車両Ｃの間で停止する。このとき、走行用モータ１１の制御のみで車両搬送装置１を停止させてもよいし、ブレーキ機構３０の油圧シリンダ３３を駆動して車輪９を制動することで車両搬送装置１を停止させてもよい。ブレーキ機構３０で車両搬送装置１を停止させた場合でも、車両搬送装置１が停止した後は、ブレーキ機構３０の駆動（油圧シリンダ３３への通電）を停止することで、消費電力を節約できる。

ところで、コンテナヤードＹ内では、車両Ｃはできる限り密に配置することが好ましいが、車両Ｃの前後方向間隔Ｄ２は車両搬送装置１の前後方向寸法Ｄ１に依存するため、車両搬送装置１の前後方向寸法Ｄ１はなるべく小さいことが好ましい。本実施形態では、車両搬送装置１が、車両Ｃの前輪Ｗ１のみを搭載するものであるため、車両搬送装置１の前後方向寸法Ｄ１は車両Ｃのホイールベースよりも短くて済む。具体的には、例えば、車両搬送装置１の前後の車輪９のホイールベースを、左右の車輪９のトレッドよりも小さくしたり、車両Ｃのホイールベースの１／２以下としたりすることができる。このため、車両Ｃの前後方向間隔Ｄ２を小さくすることができ、コンテナヤードＹ内に車両Ｃを密に配置することが可能となる。

その後、車両搬送装置１をその場に停止させた状態（すなわち、走行用モータ１１を駆動させない状態）で、転舵用モータ１２を駆動させ、各車輪９を転舵軸１４周りにその場で回転駆動する。本実施形態では、各車輪９を、０°（前後方向走行モード、図９参照）から９０°（幅方向走行モード、図１０参照）まで回転させる。

このときの走行モードの切替（停止状態での車輪９の転舵）は、図１１に示すフロー図に従って行われる。

まず、ステップＳ１で、制御部４が、走行モードを切り替えるにあたっての初期条件を満たしているか否かを確認する。ここでは、車両搬送装置１が停止していること、及び、走行モードが前後方向走行モードであることを確認する。具体的には、車速センサ３５（図８参照）で検知する車速が０ｋｍ／ｈである場合、車両搬送装置１が停止していると判定する。また、角度センサ２１で検知する車輪９の転舵角度が０±Ａ°である場合、走行モードが前後方向走行モードであると確認する。初期条件として、上記に加えて、車両搬送装置１が傾いていないことを確認してもよい。具体的には、ＩＭＵ３６で検知する車両搬送装置１の鉛直方向に対する傾き角度が０±Ｂ°である場合、車両搬送装置１が傾いていないと判定する。尚、上記のＡ、Ｂは、転舵角度及び傾き角度の許容範囲を示す定数であり、例えば５°以下に設定される。

ステップＳ１の条件を満たしていなければエラーメッセージが出力される（ステップＳ２）。ステップＳ１の条件を満たしていれば、油圧シリンダ３３を駆動してブレーキキャリパ３２でディスク３１を挟持し、車輪９の走行方向の回転を規制する（ステップＳ３）。その後、制御部４が、ブレーキ機構３０が正常に作動しているか否かを確認する（ステップＳ４）。具体的には、油圧センサ３４により検知した油圧シリンダ３３の油圧が所定範囲内であること（油圧がＣ±Ｄ［ＭＰａ］であること）を確認する。油圧シリンダ３３の油圧が所定範囲でなければ、走行モードの切替動作を停止して、警光灯３７を点灯させる（ステップＳ５）。尚、上記のＣ±Ｄ［ＭＰａ］は、車輪９が正常に制動されているときの油圧シリンダ３３の油圧の範囲を示す定数であり、油圧シリンダ３３の能力等に応じて適宜設定される。

油圧シリンダ３３の油圧が所定範囲内であれば、そのまま油圧を維持して車輪９にブレーキをかけた状態で、転舵用モータ１２を駆動して車輪９の転舵を開始する（ステップＳ６）。このように、ブレーキ機構３０で車輪９の走行方向の回転を規制した状態で車輪９を９０°転舵させることにより、転舵中の車両搬送装置１の重心が安定するため、車両搬送装置１の倒れを防止できる。本実施形態では、車両搬送装置１が車両Ｃの前輪Ｗ１（又は後輪Ｗ２）のみを搭載するものであり、車両搬送装置１のホイールベースが短くなっているため、転舵中に車両搬送装置１が不安定になりやすい。従って、上記のように車輪９の走行方向の回転を規制した状態で車輪９を転舵させることが特に望ましい。

このとき、車両搬送装置１の姿勢が安定していることを確認しながら、車輪９を転舵する。具体的には、車両搬送装置１が傾いていないこと（車両搬送装置１の傾き角度が０±Ｂ°であること）をＩＭＵ３６で検知しながら、車輪９を転舵する（ステップＳ７）。ＩＭＵ３６で検知した車両搬送装置１の傾き角度が所定範囲外となったら、走行モードの切替動作（車輪９の転舵）を停止して、警光灯３７を点灯させる（ステップＳ５）。

そして、幅方向走行モードへの切り替えが完了したか否かを確認する（ステップＳ８）。具体的には、角度センサ２１で検知した車輪９の転舵角度が９０±Ａ°であるか否かを確認する。幅方向走行モードへの切り替えが完了していなければ、そのまま転舵用モータ１２を駆動し続けて車輪９の転舵を続行する。幅方向走行モードへの切り替えが完了したら、転舵用モータ１２及び油圧シリンダ３３の駆動を停止し、走行モードの切り替え制御を終了する。

上記のように車両搬送装置１を幅方向走行モードに切り替えた後、各車輪９の走行用モータ１１を同方向に同トルクで回転させることにより、車両搬送装置１を幅方向に走行させ、車両Ｃの前後方向間から退避される（図１及び図１０の矢印Ｐ２参照）。このように、車両搬送装置１の車輪９を９０°転舵させ、車両Ｃの前方に退避させた車両搬送装置１を、そのままの姿勢で幅方向に走行させて車両Ｃの間を走行させることにより、車両Ｃの前方に車両搬送装置１を転回させるためのスペースが不要となるため、コンテナヤードＹに車両Ｃをさらに密に配置することが可能となる。

車両搬送装置１が車両Ｃの間から抜け出したら、車両搬送装置１を停止させた後、車輪９を９０°転舵することにより、幅方向走行モード（図１０参照）から前後方向走行モード（図９参照）に切り替える。このときの走行モードの切り替えも、図１１に示すフロー図に従って制御される。ただし、ステップＳ１では、車輪９の転舵角が９０±Ａ°であるか否かを確認し、ステップＳ８では、車輪９の転舵角が０±Ａ°であるか否かを確認する。

その後、左右の車輪９を逆向きに回転駆動して、車両搬送装置１をその場で９０°回転させる（図１の点線参照）。そして、車両搬送装置を停止させた状態で、再び車輪９を９０°転舵することにより、前後方向走行モード（図９参照）から幅方向走行モード（図１０参照）に切り替える。このときの走行モードの切り替えも、図１１に示すフロー図に従って制御される。

その後、車輪９を回転駆動して、車両搬送装置１を幅方向に走行させる（図１の矢印Ｐ３参照）。そして、空の車両搬送装置１が工場Ｆに到着したら、この車両搬送装置１に新たな車両Ｃを搭載して、コンテナヤードＹまで搬送する。以上を繰り返すことにより、工場ＦからコンテナヤードＹまで車両Ｃを自動で搬送することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。

図１１のステップＳ１において、車両搬送装置１が停止していることを確認する方法は上記に限られない。例えば、ＩＭＵ３６により、車両搬送装置１に生じている振動が０であることを検知することにより、車両搬送装置１の停止を確認できる。あるいは、車両搬送装置１にＧＰＳ受信機を取り付けて車両搬送装置１の位置を把握することにより、車両搬送装置１が停止していることを確認することができる。また、車輪搬送装置の姿勢を確認する方法も上記に限らず、例えば、ＧＰＳ受信機を取り付けた車両搬送装置１の位置と、その位置における路面情報（路面の傾斜角度）とから、車両搬送装置１の姿勢（傾き）を把握することもできる。

以上の実施形態では、車両搬送装置１が４個の車輪９を有する場合を示したが、車輪９は３個以上であればよい。また、３個以上の車輪のうちの少なくとも２個の車輪９が、転舵用モータ１２で駆動されればよい。

本発明の制御方法は、走行モードの切り替え時に限らず、車両搬送装置１を停止させた状態で車輪９を９０°以上転舵する場合に適用することができる。また、本発明の制御方法は、車両搬送装置に限らず、車両以外の物品（例えば、自動車の部品等）を搬送する自動搬送装置に適用することもできる。

１ 車両搬送装置（自動搬送装置）
２ 本体
３ 駆動輪ユニット
４ 制御部
９ 車輪
１０ 転舵機構
１１ 走行用モータ
１２ 転舵用モータ
１３ ケーシング
１４ 転舵軸
１５ 中間軸
２１ 角度センサ
３０ ブレーキ機構（制動手段）
３１ ディスク
３２ ブレーキキャリパ
３３ 油圧シリンダ（ブレーキアクチュエータ）
Ｃ 車両
Ｆ 工場
Ｓ システム制御部
Ｙ コンテナヤード

Claims (2)

1. 複数の車輪と、前記複数の車輪を転舵する転舵機構と、前記複数の車輪を制動する制動手段とを有する自動搬送装置の制御方法であって、
   前記自動搬送装置を停止させ、前記制動手段により前記複数の車輪の走行方向の回転を規制した状態で、前記転舵機構により前記複数の車輪を９０°以上転舵する自動搬送装置の制御方法。
2. 前記自動搬送装置の傾き角度を監視しながら前記複数の車輪を９０°以上転舵し、前記傾き角度が所定以上となったら前記複数の車輪の転舵を停止する請求項１に記載の自動搬送装置の制御方法。

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