JP3885600B2

JP3885600B2 - 無人搬送車

Info

Publication number: JP3885600B2
Application number: JP2002032150A
Authority: JP
Inventors: 孝司北山
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003233421A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床面に敷設された誘導帯に沿って自動で走行する無人搬送車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、床面に敷設された誘導帯に沿って自動で走行する無人搬送車がある。この種の無人搬送車には誘導帯に対する左右方向の位置を検知するセンサが設けられており、無人搬送車はこのセンサによる位置情報に基づいて自動で進行方向を変化させつつ走行するように構成されている。
進行方向を変化させつつ走行するための機構については図７の（Ａ）から（Ｅ）に示すように、従来より種々のものが提案されているので、以下これらの機構について説明する。
なお、この説明で、「操舵輪」とは操舵でき、かつ無人搬送車を走行させるための駆動力（以下、単に「駆動力」という）を付与されない車輪をいい、「駆動輪」とは駆動力を付与され、かつ向きが固定された車輪をいい、「固定従動輪」とは、向きが固定で、かつ駆動力を付与されない車輪をいい、「自在従動輪」とは所謂キャスタであって車輪の接地点と、その車輪の向きを変化させるために車輪を支持する縦軸の中心の延長線と地面との交点が一致せずに、車輪が縦軸を中心として縦軸の移動方向を向くように回動する車輪であり、かつ駆動力を付与されない車輪をいう。また、「駆動操蛇輪」とは操舵でき、かつ駆動力が付与されるものをいう。
【０００３】
まず、（Ａ）は、左右の前輪を駆動輪３００Ａとし、左右の後輪を固定従動輪６００Ａとして、左右の駆動輪３００Ａの回転数に差を付けることにより進行方向を変化させるものである。
つぎに、（Ｂ）は、左右の前輪を駆動輪３００Ｂとし、左右の後輪を自在従動輪４５０Ｂとして、（Ａ）と同様に左右の駆動輪３００Ｂの回転数に差を付けることにより進行方向を変化させるようにしたものである。
（Ｃ）は、左右の前輪を左右の回転数が同一の駆動操舵輪３４０Ｃとし、左右の後輪を固定従動輪６００Ｃとしたものである。
また、（Ｄ）は、左右の前輪を操舵輪４００Ｄとし、左右の後輪を左右の回転数が同一の駆動輪３００Ｄとしたものである。
（Ｅ）は、左右の後輪を固定従動輪６００Ｅとし、左右の前輪を操舵輪２００Ｅとし、この左右の操舵輪２００Ｅの間に一輪の駆動操舵輪３００Ｅを操舵輪２００Ｅと同一方向を向くように操舵輪２００Ｅと一体に操舵可能に支持したものである。
なお、４１０Ｃ、４１０Ｄは、各々の操舵リンク４２０Ｃ、４２０Ｄを介して前輪の向きを操舵するシリンダであり、４９０Ｅは、操舵輪２００Ｅと操舵駆動輪３００Ｅが同一方向を向くように回動させる操舵モータである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、（Ａ）では、前後輪の向きが固定されているため、進行方向を変化させるときに、前輪または後輪に横滑り現象が発生し、安定して走行することが困難である。
（Ｂ）では、自在従動輪４５０Ｂの方向が定まらず、蛇行するという問題がある。
（Ｃ）では、左右の駆動操舵輪３４０Ｃの回転数が同一であるため、回転半径が小さいと左右の駆動操舵輪３４０Ｃの軌跡長の差を吸収することができずに予定した軌跡から外れるという問題がある。
また、（Ｄ）でも、左右の駆動輪３００Ｄの回転数が同一であるため、回転半径が小さいと左右の駆動輪３００Ｄの軌跡長の差を吸収することができずに予定した軌跡から外れるという問題がある。
（Ｅ）では、中央に駆動操蛇輪３００Ｅを有するので、この駆動操蛇輪３００Ｅが床面に敷設された誘導帯上を走行することとなり、誘導帯として安価なガイドテープを用いるとガイドテープを剥がしたり切断したりするという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、誘導帯に対する追従性が高く、誘導帯を破損することがない無人搬送車を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る無人搬送車は、床面に敷設された誘導帯に沿って自動で走行する無人搬送車において、左右方向で前記誘導帯の幅よりも広い間隔を空けて設けられ、前記誘導帯をまたいで走行する左右一対の駆動輪と、該駆動輪を駆動する左右一対の駆動装置と、左右方向で前記誘導帯の幅よりも広い間隔を空けて設けられ、前記誘導帯をまたいで走行する左右一対の操舵輪と、該操舵輪を操舵する操舵装置と、前記誘導帯に対する左右方向の位置を検知するセンサと、該センサが検知した情報に基づいて前記操舵装置及び前記駆動装置を制御し、前記操舵輪を所定の方向に操舵するとともに、前記操舵輪の方向に応じて前記両駆動輪に回転数差を生じさせる制御装置と、これら駆動輪と操舵輪とが取り付けられたベースと、前記ベースの上部の前後方向の一端に前後方向の一端が上下方向に回動可能に結合し、他端に従動輪が設けられた、荷物を載置可能な荷物載置台と、を備えることを特徴とする。
よって、左右の前輪を操舵輪とし、この操舵輪の操舵角度に応じて左右の後輪の駆動輪に回転数差を設けるので、回転半径が小さくとも左右の駆動輪の軌跡の差を吸収することができ、誘導帯に対する追従性が高い安定した走行ができる無人搬送車を提供することができる。
また、駆動輪、操蛇輪は左右方向で誘導帯の幅よりも広い間隔を空けて設けられ、誘導帯をまたいで走行するようにしたので、誘導帯上を横切ることがなく、誘導帯を破損することがない無人搬送車を提供することができる。
さらに、駆動輪、駆動装置、操舵輪および操舵装置を配置したベースと荷物を載置する荷物載置台とを個別のものとしたので、積載する荷物の大きさや形状等により荷物載置台を種々準備すれば前記ベースは共用可能となり、さらに積荷の重量が大きくても駆動輪に積荷の大荷重が掛かることがないので円滑に走行することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の本発明に係る無人搬送車は、前記荷物載置台の上方に設けられ、該荷物載置台を貫通して上下方向に伸縮する複数の弾発部材を介して前記ベースに接続され、その上面に積荷が載置されていないときは前記弾発部材により前記荷物載置台の上面と所定の間隙を空けて支持された荷積プレートを備え、前記荷積プレート上に積荷が搭載されて該荷積プレートが前記荷物載置台上に接触すると、積荷の重量の一部が荷物載置台を介して従動輪と操舵輪に掛かり、残りの重量が前記弾発部材を介して駆動輪に掛かるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
よって、荷積プレート上に載置した積荷により掛かる荷重の一部をベースに取り付けた駆動輪に配分することができ、また、弾発部材の仕様を選択することにより、駆動輪に掛かる荷重を適正に設定でき、これにより駆動輪の滑りをなくすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る無人搬送車の一の実施の形態について図面を参照して以下に説明する。
ここで、図１は、本発明に係る無人搬送車の基本構成を示す概念図であり、図２は、無人搬送車の側面図である。図３は、無人搬送車の回路図を兼ねた平面図である。
【００１０】
（構成）
本発明に係る無人搬送車の構成について説明する。
本発明に係る無人搬送車の基本的な概念は、図１に示すように、左右の前輪を操舵装置４０により操舵される操舵輪４００Ｒ、４００Ｌとし、左右の後輪を駆動装置３０Ｒ、３０Ｌにより駆動される駆動輪３００Ｒ、３００Ｌとし、センサ５００が検知した誘導帯（ガイドテープ）８００に対する左右方向の位置情報に基づいて制御装置５０が操舵輪４００Ｒ、４００Ｌの操舵角度を制御するとともに、左右の駆動輪３００Ｒ、３００Ｌの回転数を制御するようにしたものである。
【００１１】
すなわち、本実施の形態の無人搬送車１０は、図２、図３に示すように、該無人搬送車１０のフレームとなる矩形板状のベース６０と、該ベース６０の前面に取り付けたセンサ５００と、該ベース６０の下面前部に配置される操舵装置４０と、該操舵装置４０により操舵される操舵輪４００Ｒ、４００Ｌと、同じく下面の操舵装置４０より後方に配置される左右の駆動装置３０Ｒ、３０Ｌと、該駆動装置３０Ｒ、３０Ｌにより駆動される駆動輪３００Ｒ、３００Ｌと、これら駆動装置３０Ｒ、３０Ｌ、操舵装置４０を制御する制御装置５０と、前記ベース６０の前端に上下方向に回動可能に結合され、前記ベース６０の上方に所定の間隔を空けて配設された荷物載置台２０と、荷物載置台２０の後端に設けられた固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌと、荷物載置台２０の上方に設けられた荷積プレート７０と、荷物載置台２０に設けた貫通孔２８を貫通して荷積プレート７０とベース６０との間に取り付けられた弾発部材７５とから構成されている。
【００１２】
センサ５００は、図示はしないが、ベース６０の左右方向中心から左右に１６個の磁気検出素子（磁気近接スイッチ）を誘導帯８００の幅より広い等間隔で埋設した合成樹脂製の板状のものである。図４に示すように、Ｎｏ．８とＮｏ．９の近接スイッチの間がベース６０の左右方向の中心となる。
左右の操舵輪４００Ｒ、４００Ｌは、ベース６０の前方下面に誘導帯８００の幅より広い間隔で左右対称に取り付けられている。
操舵装置４０は、ベース６０の下面で左右の操舵輪４００Ｒ、４００Ｌとの間に設けられ、操舵輪４００Ｒ、４００Ｌを左右方向に回動可能に連結する操舵用リンク４２Ｒ、４２Ｌと、該操舵用リンク４２Ｒ、４２Ｌを連結する連結棒４２１と、連結棒４２１を左右方向に摺動する操舵シリンダ４１と、操舵シリンダ４１の出力軸と連結棒４２１とを連結する押圧腕４２２とから構成されている。なお、操舵シリンダ４１は電動シリンダである。
【００１３】
左右の駆動輪３００Ｒ、３００Ｌは、前記操舵輪４００Ｒ、４００Ｌより後方でベース６０の下面に誘導帯８００の幅より広い間隔で取り付けられている。
左右の駆動装置３０Ｒ、３０Ｌは、操舵装置４０より後方において、ベース６０の下面の左右両端に固定された駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌにより構成されている。駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌはブラケット３１１Ｒ、３１１Ｌを介してベース６０の下面に左右対称に固定されている。
制御装置５０は、図３の回路図に示すように、センサ５００が検知した位置情報をＸ−Ｙ座標軸に置き換えるシーケンサ５３と、該シーケンサ５３の出力値により操舵シリンダ４１に操舵輪４００Ｒ、４００Ｌの操舵角度を指示するシリンダドライバ５２と、同じくシーケンサ５３の出力値により左右の駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌに各々の回転数を指示するモータドライバ５１と、これらに電力を供給するバッテリ５９とから構成されている。そして、この制御装置５０は上記の構成品を箱体に収納してベース６０の下面の後部に配置される。
【００１４】
荷物載置台２０は、その前端で前記ベース６０の前端にヒンジ２１により上下方向に回動可能に連結され、後端に左右方向で誘導帯８００の幅より広い間隔を空けて固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌが取り付けられており、この固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌにより後端の上下方向を支持されて前記ベース６０の上方に所定の間隔を空けて設けられている。
なお、荷物載置台２０の大きさをベース６０と略同一の大きさとする場合は、固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌの取り付け位置に対応するベース６０の部分を切欠き、また、積荷が大きい場合は、荷物載置台２０の大きさ（投影面積）を大きくするなど、ベース６０の大きさにかかわらずに設定することができる。
【００１５】
荷積プレート７０は、図２に示すように、荷物載置台２０の略全面を覆うように設けられた上部板７１と、該上部板７１の外周縁に上部板７１の下面から下方に突出し、荷物載置台２０の外周縁に接触するように設けられた外周フランジ７２とから構成されている。
そして、この荷積プレート７０は、荷物載置台２０の適所に設けた複数の貫通孔２８を貫通してベース６０の上面と荷積プレート７０の下面との間に設けられた弾発部材７５により、荷積プレート７０の上面に積荷が載置されていないときは荷物載置台２０の上面と所定の間隙を空けてベース６０に支持されている。
【００１６】
（作用）
次に、上記のように構成された本実施の形態の無人搬送車１０の動作について、無人搬送車１０の運転動作と積荷積載時の動作に分けて説明する。
まず、無人搬送車１０の操舵と走行の運転動作について説明する。無人搬送車１０は、図４（Ａ）に示すように、床面に敷設された誘導帯８００が有する磁場をセンサ５００が検知するが、センサ５００の中心位置に対する誘導帯８００の位置をズレ量として、近接スイッチ（図４（Ａ）のＮｏ．１〜１６で示したもの）により検知する。
例えば、センサ５００に対して誘導帯８００の磁場が図４（Ａ）のＸｇで示す無人搬送車１０の進行方向右側の位置にある場合、センサ５００はＮｏ．６とＮｏ．７の近接スイッチが作動することによりその磁場を検知し、前述のシーケンサ５３にＮｏ．６とＮｏ．７の近接スイッチが動作したことを入力する。
シーケンサ５３はその入力により、プログラムされたとおりに近接スイッチのＮｏ．６とＮｏ．７の間隔が中心から右へ２番目であることを判断して、誘導帯８００とセンサ５００の中心Ｘｏとのズレ量２を出力する。
【００１７】
シーケンサ５３はこの情報をシリンダドライバ５２に伝達し、該シリンダドライバ５２は操舵装置４０の操舵シリンダ４１に、操舵輪４２が前記ズレ量２に対応する角度で操舵されるように押圧腕４２２を所定量移動させる指令を出す。
すなわち、図４（Ｂ）に示すように、ズレ量１当たりの操舵角度は最大操舵角度である４５゜を７分割した約６．４゜であるから、ズレ量２に対応する操舵角度はその２倍の約１２．８゜となり、操舵シリンダ４１はこの指令に基づき、連結棒４２１を介して操舵輪４００Ｒ、４００Ｌがこの角度だけ右方向に回動されるように連結棒４２１を押圧する押圧腕４２２を所定量所定方向（この場合は左方向）に移動させる。
【００１８】
さらに、シーケンサ５３からの前記情報がモータドライバ５１に伝達され、該モータドライバ５１は内輪となる右側の駆動輪３００Ｒを駆動する駆動モータ３１Ｒの回転数を左側の駆動輪３００Ｌを駆動する駆動モータ３１Ｌの回転数より少なくするように指令する。
すなわち、図４（Ｃ）に示すように、ズレ量１当たりの左右の駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数差は、直進時は０ｒｐｍであり、旋回時の最大回転数差を１００ｒｐｍとすると、１００ｒｐｍを７分割した約１４ｒｐｍであるから、ズレ量２に相当する回転数差はその２倍の約２８ｒｐｍとなり、駆動モータ３１Ｒはこの指令に基づき、右の駆動輪３００Ｒの回転数が左の駆動輪３００Ｌの回転数より２８ｒｐｍだけ少なくなるように制御される。
逆に、図示は省略したが、左側の駆動輪３００Ｌを駆動する駆動モータ３１Ｌの回転数を右側の駆動輪３００Ｒを駆動する駆動モータ３１Ｒの回転数より多くするように指令するようにプログラムしてもよい。
なお、無人搬送車１０の速度を大きくするため上記の駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数を上げた場合でも、左右の駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数差を比例して制御すればよい。
【００１９】
つぎに、無人搬送車１０への積荷積載時の動作について説明する。
図５（Ａ）に示すように、荷積プレート７０に荷物が積載されていない無負荷時には、荷積プレート７０は弾発部材７５により荷物載置台２０の上方に所定の間隙を空けて支持されており、荷物載置台２０の上面と荷積プレート７０の下面との間に隙間ｔの空間が生じている。
この無負荷状態から、図５（Ｂ）に示すように、荷積プレート７０上に積荷Ｍを搭載すると、積荷Ｍの重量Ｆにより弾発部材７５が押圧されて隙間ｔの分だけ撓み、荷積プレート７０が荷物載置台２０上に接触して積荷Ｍによる重量Ｆの一部が荷物載置台２０を介して固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌと操舵輪４００Ｒ、４００Ｌに掛かり、弾発部材７５によりベース６０にさらに積荷Ｍによる残りの重量が付与され、その重量が駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに掛かり駆動輪３００Ｒ、３００Ｌのスリップが防止される。
【００２０】
すなわち、駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに付与したい荷重をＷ、弾発部材７５の個数をｍ、弾発部材７５のバネ定数をｋ、弾発部材７５の撓み代（前記隙間と略同じ）をｔとすると、
Ｗ＝ｍｋｔ
となり、弾発部材７５の個数ｍ、バネ定数ｋ、撓み代ｔを自由に設定することにより駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに付与したい荷重Ｗを設定することができる。
そして、図６に示すように、駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに掛かる荷重Ｗは、積荷Ｍの重量Ｆが０すなわち無負荷の状態でも制御装置５０やベース６０等の自重によりＷｏの荷重が掛かり、積荷Ｍの重量Ｆが増加すると荷重Ｗも増加するが、撓み代が最大すなわち隙間ｔが０となって荷積プレート７０がベース６０の上面に接触する状態となる重量Ｆｎからは荷重Ｗｎ以上は駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに掛からず、残余の荷重は操舵輪４００Ｒ、４００Ｌと固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌに分散されることとなる。
【００２１】
このように、本実施の形態の無人搬送車１０は、左右の前輪を左右方向で誘導帯８００の幅よりも広い間隔を空けて設けられた操舵輪４００Ｒ、４００Ｌとし、左右の後輪を左右方向で誘導帯８００の幅よりも広い間隔を空けて設けられた駆動輪３００Ｒ、３００Ｌとし、操舵輪４００Ｒ、４００Ｌの操舵角度に応じて左右の駆動輪３００Ｒ、３００Ｌの駆動モータ３１Ｒ、３１Ｌの回転数に差を設けるようにしたので、誘導帯に対する追従性が高く安定した走行が可能となり、また、誘導帯を横切ることがないため、誘導帯を破損することがなくなった。
駆動輪３００Ｒ、３００Ｌや操蛇輪４００Ｒ、４００Ｌが取り付けられたベース６０と、実際に積荷を載置する荷物載置台２０とを別体とし、積荷Ｍの荷重Ｗを荷物載置台２０に設けた固定従動輪２００Ｒ、２００Ｌとベース６０に設けた駆動輪３００Ｒ、３００Ｌや操蛇輪４００Ｒ、４００Ｌとで分担して支持するため、駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに積荷の大荷重が掛かって走行不能になることがなく、円滑に走行することができる。
また、駆動輪３００Ｒ、３００Ｌが取り付けられたベース６０に弾発部材７５を介して積荷Ｍによる荷重Ｗの一部を負荷するようにしたので、駆動輪３００Ｒ、３００Ｌに掛かる荷重を適正に設定でき、駆動輪３００Ｒ、３００Ｌの滑りを防止することが可能になった。
【００２２】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、センサ５００に１６個の磁気検出素子（磁気近接スイッチ）を有するものを採用したが、これに限られず、さらに細かく左右３２個等の検出素子を有するものを採用することも可能である。この場合は、操舵輪の操舵角度及び左右の駆動輪の回転数差をさらに精度よく制御することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、床面に敷設された誘導帯に沿って自動で走行する無人搬送車であって、床面に敷設された誘導帯に対する荷物載置台の左右方向の位置をセンサにより検知し、該センサが検知した情報に基づいて操舵装置及び駆動装置を制御し、操舵輪を所定の方向に操舵するとともに、操舵輪の方向に応じて左右の駆動輪に回転数差を生じさせるように構成したので、操舵輪の操舵角度に応じて駆動輪を差動させることができ、誘導帯に対する追従性が高く安定して走行することができる無人搬送車を提供することが可能となった。
また、左右の操舵輪、駆動輪等は、左右方向で誘導帯の幅より広い間隔を空けて設けたので、誘導帯を横切ることがなく、誘導帯を破損することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施の形態に係る無人搬送装置の基本構成を示す概念図である。
【図２】本発明の一の実施の形態に係る無人搬送装置の側面図である。
【図３】本発明の一の実施の形態に係る無人搬送装置の回路図を兼ねた平面図である。
【図４】本発明の一の実施の形態に係る無人搬送装置の操舵角と左右の駆動モータの回転数差の関係を表すグラフである。
【図５】本発明の一の実施の形態に係る無人搬送装置の後部の拡大断面図で、（Ａ）は無負荷状態、（Ｂ）は、荷積状態を示す。
【図６】本発明の一の実施の形態に係る無人搬送装置の積荷重量と駆動輪に掛かる荷重との関係を示すグラフである。
【図７】従来の各種の無人搬送車の基本構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１０無人搬送車
２０荷物載置台
３０駆動装置
３１駆動モータ
４０操舵装置
４１操舵シリンダ
４２操舵用リンク
５０制御装置
５３シーケンサ
６０ベース
７０荷積プレート
７５弾発部材
２００固定従動輪
３００駆動輪
４００操舵輪
５００センサ
８００誘導帯

Claims

床面に敷設された誘導帯に沿って自動で走行する無人搬送車において、
左右方向で前記誘導帯の幅よりも広い間隔を空けて設けられ、前記誘導帯をまたいで走行する左右一対の駆動輪と、
該駆動輪を駆動する左右一対の駆動装置と、
左右方向で前記誘導帯の幅よりも広い間隔を空けて設けられ、前記誘導帯をまたいで走行する左右一対の操舵輪と、
該操舵輪を操舵する操舵装置と、
前記誘導帯に対する左右方向の位置を検知するセンサと、
該センサが検知した情報に基づいて前記操舵装置及び前記駆動装置を制御し、前記操舵輪を所定の方向に操舵するとともに、前記操舵輪の方向に応じて前記両駆動輪に回転数差を生じさせる制御装置と、
これら駆動輪と操舵輪とが取り付けられたベースと、
前記ベースの上部の前後方向の一端に前後方向の一端が上下方向に回動可能に結合し、他端に従動輪が設けられた、荷物を載置可能な荷物載置台と、
を備えることを特徴とする無人搬送車。
前記荷物載置台の上方に設けられ、該荷物載置台を貫通して上下方向に伸縮する複数の弾発部材を介して前記ベースに接続され、その上面に積荷が載置されていないときは前記弾発部材により前記荷物載置台の上面と所定の間隙を空けて支持された荷積プレートを備え、
前記荷積プレート上に積荷が搭載されて該荷積プレートが前記荷物載置台上に接触すると、積荷の重量の一部が荷物載置台を介して従動輪と操舵輪に掛かり、残りの重量が前記弾発部材を介して駆動輪に掛かるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。