JP3791873B2

JP3791873B2 - 搬送台車

Info

Publication number: JP3791873B2
Application number: JP20273398A
Authority: JP
Inventors: 俊二森; 和徳中島
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: JP2000016298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被搬送物を台車に載せて移動可能な動力付き搬送台車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の搬送手段としては従来から、例えば手動の手押し台車、人が操縦する動力付き台車、無人台車などが知られている。
手動の手押し台車は、４つの車輪を備えその内の２つをキャスタ輪、または４つともキャスタ輪として、人の力で移動と舵取りを行なうものである。
一方、人が操縦する動力付き台車には、人が台車の近くで操縦するタイプのもの（前者）と、人が台車に搭乗するタイプのもの（後者）とがある。
【０００３】
上記前者では、人が押し釦やジョイスティックで走行指令を与え、舵取りは人の力で行なうタイプのものが多いが、その操舵に動力を利用するものもある。
人が台車に搭乗するものでは、例えばフォークリフトが良く知られており、ハンドルまたはレバーで操舵するものが一般的である。
無人台車としては、例えば走行経路に沿って磁気テープや反射型テープをガイドとして敷設し、台車をそのガイドに沿って自動走行させるものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、手押し台車で重い物を運ぶ場合、台車を押すためにかなりの力が必要であり、また、一度動き出したら止まらないなど、作業能率が悪いという問題がある。
手押し台車の舵取りについて、４輪中２輪がキャスタ輪の台車では横移動ができない等、車の移動方向に制約があり操作性が悪い。また、４輪ともキャスタ輪の台車では移動方向が自由である反面、直進性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、人が台車の近くで操縦する動力付き台車は搬送時の力が不要であるが、操縦方向が分かり難く、進めたい方向に台車を操縦するにはかなりの経験を必要とする。
人が搭乗するフォークリフト等は操縦の熟練が必要で、免許が必要となる場合もあって誰でも自由に扱えない。
したがって、この発明の課題は台車に搭載した被搬送物を人が直接押し・引きして搬送することができ、特別な訓練や資格なしで、だれでも、どこでも、思った方向に被搬送物を搬送し得るようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、瞬時に任意の方向に移動を開始できる動力付きの全方向移動車両に対し、この全方向移動車両の荷受け台に搭載される被搬送物に加えられる水平面上の外力を、水平面上で直交する並進力２軸成分と垂直軸回りの回転モーメント力にもとづき検出する検出器と、前記荷受け台を水平方向に移動可能なように支える荷重支持機構と、前記荷受け台が中央に戻れるように付勢する中心維持機構と、前記検出器に加えられる外力を低減する方向に車両を移動させる制御部とを付加したことを特徴としている。
【０００７】
上記請求項１の発明においては、前記検出器は力センサであることができ（請求項２の発明）、または、前記検出器は複数の距離センサであることができ（請求項３の発明）、もしくは前記荷受け台には、前記被搬送物の脱落を防止するためのピンを挿入する複数の穴をあけることができる（請求項４の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図、図２は力センサの配置例説明図である。
瞬時に任意の方向に移動を開始できる動力付きの台車１の上面に、被搬送物２を積載可能な荷受け台３を設けて構成される。この荷受け台３は、台車１に固定された荷重支持機構４により、水平方向に移動可能なように支えられており、また、荷受け台３が滑り落ちずに台車１の中央に戻れるように、中心維持機構５により台車１と荷受け台３が締結されている。さらに、荷受け台３と台車１の間に水平方向の３力、すなわち図２のように、直交する並進力（Ｘ，Ｙ）および垂直軸回りの回転モーメント力（θ）を計測する力センサ６を設け、この力センサ６により被搬送物２に外部から与えられる力（外力）を計測する。
【０００９】
上記のような台車１は、例えば特開平９−１６４９６８号公報により公知であるが（以下、全方向移動可能車両または単に台車ともいう）、ここでその移動原理につき図３を参照して説明する。
いま、駆動輪ａ，駆動輪ｂはそれぞれ個別にモータを有し、独立した速度を発生し得るものとする。従って、駆動輪ａ，駆動輪ｂが等速で前進方向に速度を発生していれば、車輪は真っ直ぐ前進することになる。このときの移動速度Ｖは、
Ｖ＝（駆動輪ａの速度Ｖａ＋駆動輪ｂの速度Ｖｂ）／２
となる。
【００１０】
また、駆動輪ａ，駆動輪ｂが等速で前進と後進の逆方向に速度を発生していれば、車輪は駆動輪の車軸の中点を中心に、その場で旋回する。その回転速度をωとすると、
ω＝（駆動輪ａの速度Ｖａ−駆動輪ｂの速度Ｖｂ）／車輪間隔ｄ
で表わされる。従って、これらの動きを組み合わせることにより、台車を前進，後退およびカーブ走行が可能となる。なお、かかる方式の台車は良く知られており、２輪速度差方式と呼ばれている。
【００１１】
さて、駆動輪ａ，駆動輪ｂの車軸から一定量Ｓだけ車輪の回転方向に離れた（オフセットした）点Ｐでは、上記移動速度Ｖはそのまま前進，後退速度Ｖｘに、また回転速度ωは先の移動速度と直交する移動速度Ｖｙに転換でき、この直交２方向の速度を制御すれば、点Ｐは平面上のどの方向にも移動できることになる。ただし、回転速度ωは常に方向を変える速度なので、短い周期でその速度を制御することが必要となる。
上記のようにすれば、点Ｐの位置を平面上の全ての方向に移動できるが、点Ｐを含む車両を考えるとその姿勢を制御できず、必ずしも全方向に移動できているとは言えない。そこで、点Ｐ上に旋回軸を設け、駆動輪を支持する台車上で車体を旋回できるようにすれば、車体の姿勢を点Ｐ上で常に制御でき、その結果車体（車両）を全方向に移動させることが可能になる、というわけである。
【００１２】
図４は全方向移動可能車両の運転制御ブロック図である。
台車移動制御部７は力センサ６で検出した出力にもとづき台車１の移動速度を演算し、アンプ８を介してモータ９を制御することにより台車１を運転する。
いま、人が被搬送物２を手で押したとすると、加えられた力を力センサ６で計測し、台車移動制御部７はその力が減少するような台車１の軌跡と移動速度を計算し、アンプ８を介してモータ９を制御することにより台車１を移動させ、あたかも人が被搬送物２を人が押しているように制御する。次に、人が被搬送物２から手を離すと、加えられた力が減少したことを力センサ６で検出し、台車１の速度を減速して台車１を停止させる。これにより、人は台車１を停止させるための力を、新たに発生させる必要はない。
【００１３】
図５は２軸の並進力センサ１０と１軸の並進力センサ１１を組み合わせた例を示す。２台のセンサで回転モーメント力（θ）値を求めるには、平行する軸（Ｙ）の差分値から算出する。
【００１４】
図６はこの発明の別の実施の形態を示す構成図である。
これは、図１の力センサ６の代わりに距離センサ１２を搭載したもので、検出された距離値から台車１の軌跡と移動速度を求めるものである。
図７に距離センサ１２の配置例を示す。ここでは２組ずつ平行に配置し、平行するセンサの検出値から回転モーメント力を求めるようにしている。
図８に荷受け台の構成例を示す。同図（イ）は被搬送物２を載せた場合の側面図、同図（ロ）は荷受け台の上面図をそれぞれ示す。
これは、被搬送物２が荷受け台３上で滑って落下しないよう、ピン１３を自由に挿入可能な穴１４を、荷受け台３に例えば同図（ロ）のように明けたものである。
【００１５】
なお、この発明は、全方向移動可能台車１の車輪として、例えばメカナムホイールと呼ばれる特殊な車輪を備えるものについても、同様にして適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
この発明によれば、全方向移動可能車両に、外力を検出するセンサと、その力に対応した方向，速度に応じた制御を行なう制御部とを付加するだけの簡単な構成により、小さな力で重い被搬送物を自由な方向に移動させることが可能になるという利点が得られる。また、移動中の被搬送物を停止させる場合でも、従来のように進んでいる方向と逆向きに被搬送物を引っ張ったり、または先回りして被搬送物に停止させる方向の力を加える必要がなく、単に押していた手を放して力を加えるのを止めるだけで良い。このため、体力が余りない高齢者等でも作業が容易となり、作業負担の軽減や作業時間の短縮につながるという利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】力センサの配置例を示す説明図である。
【図３】全方向移動可能車両を示す斜視図である。
【図４】図１の制御ブロック図である。
【図５】力センサの別の配置例を示す説明図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図７】距離センサの配置例を示す説明図である。
【図８】荷受け台の具体例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…全方向移動可能車両（台車）、２…被搬送物、３…荷受け台、４…荷重支持機構、５…中心維持機構、６…力センサ、７…台車移動制御部、８…アンプ、９…モータ、１０，１１…並進力センサ、１２…距離センサ、１３…ピン、１４…穴。

Claims

瞬時に任意の方向に移動を開始できる動力付きの全方向移動車両に対し、この全方向移動車両の荷受け台に搭載される被搬送物に加えられる水平面上の外力を、水平面上で直交する並進力２軸成分と垂直軸回りの回転モーメント力にもとづき検出する検出器と、前記荷受け台を水平方向に移動可能なように支える荷重支持機構と、前記荷受け台が中央に戻れるように付勢する中心維持機構と、前記検出器に加えられる外力を低減する方向に車両を移動させる制御部とを付加したことを特徴とする搬送台車。
前記検出器は力センサであることを特徴とする請求項１に記載の搬送台車。
前記検出器は複数の距離センサからなることを特徴とする請求項１に記載の搬送台車。
前記荷受け台には、前記被搬送物の脱落を防止するためのピンを挿入する複数の穴をあけられてなることを特徴とする請求項１に記載の搬送台車。