JP4308746B2 - 自動走行台車 - Google Patents

Description

本発明は、自動走行台車に関するものであり、例えば工場内に点在配置されている各種の加工装置間等にわたってワークを搬送するような場合に用いられ、台車本体下部に複数の車輪を備え、そのうち少なくとも一つの車輪を駆動回転させることにより、床面に設けた誘導マークに沿って所定の走行経路を駆動走行可能に構成されている自動走行台車に関する。

従来の自動走行台車として、直線搬送専用の軌道式自動走行台車がある。この自動走行台車は、図１０〜図１２に示すように、台車本体５１の走行方向前後両側にそれぞれ床面走行用の左右一対の走行車輪５２，５２および５３，５３を配置し、これらのうち、走行方向一方側の左右一対の走行車輪５２，５２をそれぞれスプロケット５４，５５およびチェーン５６を介して左右同期駆動式のモータ５７，５７に連動連結させてある。また、台車本体５１の走行方向前後両側の中央部には床面ＦＬに敷設のレール５８の両側面５８ａに摺接する一対のカムフォロア（ローラ）５９，５９からなる走行ガイド機構６０を設け、これら走行ガイド機構６０による直線走行ガイド作用と走行車輪５２，５２の駆動作用とにより台車本体５１をレール５８に沿わせて走行移動させるように構成されている。
特開２００４−３４８３３号公報 特開２００１−１８８６１０号公報

しかし、上記従来の軌道式の自動走行台車では、例えば、工場内の全体レイアウト等からみて加工装置間を直線的に結ぶことができず、ワークを受け渡しする両装置が互いに直角をなす向きに配置されていたり、両装置のセンターがずれて配置されていたりする場合に、両装置間に一つのレール５８を敷設してそれに沿わせて台車を走行させるだけでは所定どおりのワーク搬送が行えない。従って、このような場合、二つ以上のレール５８を組み合わせて敷設して各レール５８に沿わせて台車を走行させる乗り継ぎ方式の構成等を採用する必要があり、レール５８の設置費用が非常に高くなるとともに、ワークの乗り継ぎに時間がかかり、搬送効率が大変悪くなることは避けられないという難点がある。

また、前記レール５８は、工場内において作業者が通行する通路を横断する状態で設置されることが多い。そのため、作業者はレール５８を横断する際に躓かないように注意しなければならないのに加え、作業用手押し台車等とともにレール５８を横断する際にはかなりの労力が必要となる。しかも、前記レール５８の溝内にゴミや塵・埃等が溜まってしまうと自動走行台車の作動に不具合が生じるため、前記レール５８を定期的に清掃する必要がある。

そこで、前記レール５８により生じる不都合を解決することができるものとして、レールを不要とする無軌道式の自動走行台車がある。この自動走行台車は、複数の床面走行用車輪とその車輪駆動機構を備えているとともに、走行経路に沿わせて床面に設けた誘導マークを検出する検出手段（センサ）を台車本体に取り付けてある。したがって、センサによる誘導マークの検出結果に基づいて左右の走行車輪の回転速度を制御したり、走行車輪の操舵を行なう操舵制御装置を備えていることにより、台車本体の直線走行も曲線走行も共に可能にしている。

しかしながら、前記自動走行台車は操舵制御装置による操舵を行っても直ぐに台車の移動方向を変えることが難しいので、台車本体に取り付けられているセンサが台車の移動方向の変化を検出するまでに時間がかかることがある。このために、操舵制御装置による操舵が大きくなって、いわばオーバーステアリングの状態となり、自動走行台車が直線部や曲線部で大きく蛇行することがあった。

これを避けるために、自動走行台車に取付けるセンサの数を多くして、操舵制御装置による台車の移動方向の変化を素早く検出して、操舵制御装置によるオーバーステアリングを避けることが考えられる。しかしながら、センサの数を増やすことにより、その製造コストが引き上げられるだけでなく、制御部品点数が多くなることに伴って制御プログラムも複雑にならざるを得ないという問題があった。

加えて、上記従来の無軌道式の自動走行台車では、曲線経路での駆動走行を可能とするために、前記センサによる誘導マークの検出結果に基づいて内外輪の周速度差を補正制御するような複雑かつ高価な操舵制御装置等が必要で、台車全体が重量化、大型化するばかりでなく、部品点数が多く非常に高価なものになる。

また、図１０〜図１２に示したような四輪タイプの自動走行台車では、床面ＦＬに凹凸部や傾斜部があると、四つの走行車輪５２，５３が均等に床面ＦＬに接地せず、一部の車輪に異常負荷がかかって他の車輪よりも磨耗の程度が大きくなりやすい。そのため、補修や部品交換等のメンテナンスを短いサイクルで行う必要があり、そのメンテナンス費用を含めてランニングコストが非常に高いものとなる問題もある。

さらに、上述の自動走行台車は何れも走行経路が一本道であり、分岐点を有する複数の走行経路に沿って操舵することは難しかった。特許文献２には誘導マークを検出すると共に制御コマンドマークを撮像して画像認識するための視覚認識装置を設けた自動走行台車の構成が示されている。特許文献２のような自動走行台車では、台車が分岐部を正しく認識して所定の分岐を行わせるために複雑な画像認識を行なう必要があり、その製造コストを引き上げるものであった。

この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、台車全体の軽量化、小型化並びに低コスト化が図れ、かつ、メンテナンスを含めたランニングコストの低減も可能としつつ、直線経路に限らず曲線経路でも分岐部を有する経路であっても簡単なステアリング制御で正確かつ円滑に走行させることができる自動走行台車を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の自動走行台車は、前後一対の車輪を含む少なくとも３個の車輪と、車輪駆動機構と、走行経路に沿わせて床面に設けた誘導マークを検出する検出手段と、この検出手段による誘導マークの検出結果に基づいて移動方向の制御をする操舵制御機構とを備えた無軌道式の自動走行台車であって、前記検出手段が操舵制御機構によって制御される台車の移動方向にあわせて台車の移動方向に対して左右に移動するように構成してあり、操舵制御機構が検出手段による検出結果をフィードバックして台車の移動方向の制御を行なうものであり、さらに、前記検出手段が、台車の移動方向に対して横方向に少なくとも３個並べて配置された光センサを有し、前記操舵制御機構は、全ての光センサが誘導マークを検出しているときには台車の移動方向を変えることがなく、左端の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向を順次右方向に変えるように操舵制御し、左端の光センサに加えて別の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向をより大きく右方向に変えるように操舵制御し、右端の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向を順次左方向に変えるように操舵制御し、右端の光センサに加えて別の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向をより大きく左方向に変えるように操舵制御するものであることを特徴としている（請求項１）。

前記操舵制御機構が、前記前後一対の車輪をそれぞれ台車本体に対して縦軸心まわりに回動可能に支持するとともに互いに逆方向に回動する前後一対の支持部を有し、前記検出手段がこの支持部に取り付けられていてもよい（請求項２）。検出手段は進行方向前方の支持部に取り付けられ、かつ、その検出対象領域が支持部の回動中心位置よりも進行方向前方側の位置になるようにすることが好ましい。また、本発明の自動走行台車は、例えば台車本体の一側に台車本体に対して縦軸心まわりに回動可能に支持された前後一対の車輪と、他端に一つの車輪とを有する三輪タイプであることが好ましい。

前記誘導マークの分岐部において分岐する場合に、前記操舵制御機構は、分岐方向側の端の光センサだけが誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を変えることがなく、分岐方向側の端の光センサに加えて別の光センサも誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を分岐方向と逆の方向に変えるように操舵制御し、全ての光センサが誘導マークを検出しているときおよび分岐方向と逆側の光センサが誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を分岐方向に変えるように操舵制御するものであってもよい（請求項３）。

前記車輪駆動機構が、前記車輪に回転力を供給するモータと、このモータに電力を供給する充電池と、充電池からの直流の供給電力を一旦交流に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、交流の供給電力を用いて前記モータを駆動するための駆動用電力を供給するＡＣ−ＡＣコンバータとを有するもよい（請求項４）。

請求項１に記載の自動走行台車は、前後一対の車輪を含む少なくとも３個の車輪と、車輪駆動機構と、走行経路に沿わせて床面に設けた誘導マークを検出する検出手段と、この検出手段による誘導マークの検出結果に基づいて移動方向の制御をする操舵制御機構とを備えた無軌道式の自動走行台車であって、前記検出手段が操舵制御機構によって制御される台車の移動方向にあわせて台車の移動方向に対して左右に移動するので、この移動に合わせた検出結果を得ることができる。つまり、操舵制御機構は操舵制御から自動走行台車が実際に左右方向に移動するまでの時間的な経過を待つまでもなく、操舵制御に合わせて移動した検出手段による検出結果をフィードバックするだけで、台車に対する誘導マークのずれ量に合わせた操舵制御を即座に行なうことができる。

前記操舵制御機構が、前記前後一対の車輪をそれぞれ台車本体に対して縦軸心まわりに回動可能に支持するとともに互いに逆方向に回動する前後一対の支持部を有し、前記検出手段がこの支持部に取り付けられている場合（請求項２）には、従来の自動走行台車のように、曲線走行を可能とするための内外輪の周速度差を補正制御するような複雑な操舵制御装置等が不要であるので、台車全体の軽量化、小型化並びに低コスト化を図ることができる。

しかも、本発明の自動走行台車の前後一対の車輪は、前後において逆方向に回動して、その向きを変える支持部に取り付けられた、いわゆる２ＷＳ構造となっているので、少しのステアリング操作によって走行台車の向きを左右に所定角度だけ変えることができ、これにより、走行台車が直線経路だけでなく曲線経路も正確かつ円滑に走行し、しかも前後一対の車輪のいずれか一方しか接地していない場合でも、その向きを確実に変えることができる。また、本発明の自動走行台車は、前記２ＷＳ構造によって、前進および後退のいずれの移動時にも、操舵操作による曲がり角度を一定とすることができ、前輪のみが操舵用となっている自動走行台車と比べて、ステアリング操作に関する制御が容易となる。

また、検出手段は台車の移動方向前方の支持部に取り付けられ、かつ、その検出対象領域が支持部の回動中心位置よりも台車の移動方向前方側の位置になるようにすることにより、操舵制御される車輪が次に転がる方向に合わせて検出手段による検出対象領域の位置を移動させることができるので、より正確な操舵制御を行なうことができる。

さらに、本発明の自動走行台車が三輪タイプである場合には、床面に凹凸部や傾斜部があったとしても、各走行車輪は均等に床面に接地しそれら全車輪に均等に負荷がかかるので、全車輪をほぼ平均的に磨耗させることが可能であり、それだけメンテナンスのサイクルを長くとれ、一部の走行車輪の偏った磨耗に伴う補修や部品交換等に要するメンテナンス費用を削減してランニングコストの低減を図ることができる。

そして、請求項１に記載の自動走行台車では、前記検出手段が、台車の移動方向に対して横方向に少なくとも３個並べて配置された光センサを有し、前記操舵制御機構は、全ての光センサが誘導マークを検出しているときには台車の移動方向を変えることがなく、左端の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向を順次右方向に変えるように操舵制御し、左端の光センサに加えて別の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向をより大きく右方向に変えるように操舵制御し、右端の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向を順次左方向に変えるように操舵制御し、右端の光センサに加えて別の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向をより大きく左方向に変えるように操舵制御することから、検出手段を最低３個の光センサだけで形成でき、その構成を簡単にすることができると共に、左右の操舵制御の速度を２段階に切り換えることができるので、それだけ滑らかな操舵制御を行なうことができる。また、誘導マークからの離線をより確実に防止することができる。

さらに、前記誘導マークの分岐部において分岐する場合に、前記操舵制御機構は、分岐方向側の端の光センサだけが誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を変えることがなく、分岐方向側の端の光センサに加えて別の光センサも誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を分岐方向と逆の方向に変えるように操舵制御し、全ての光センサが誘導マークを検出しているときおよび分岐方向と逆側の光センサが誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を分岐方向に変えるように操舵制御するものである場合（請求項３）には、左右方向に分岐する誘導マークを形成し、最低３個の光センサだけで形成された検出手段を用いて、誘導マークの分岐部を確実に検出し、この分岐部において台車を分岐方向側に操舵制御することができる。

前記車輪駆動機構が、前記車輪に回転力を供給するモータと、このモータに電力を供給する充電池と、充電池からの直流の供給電力を一旦交流に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、交流の供給電力を用いて前記モータを駆動するための駆動用電力を供給するＡＣ−ＡＣコンバータとを有する場合（請求項４）には、自動走行台車に対して電源ケーブルなどを接続する必要がなく、それだけ自動走行台車が走行する軌道を自由に設定することができる。また、モータ、充電池、ＤＣ−ＡＣコンバータ、ＡＣ−ＡＣコンバータは何れも工業用の汎用モータ、汎用のバッテリ、汎用コンバータを用いることが可能であるから、その製造コストを削減できるだけでなく、堅牢性に優れており、かつ、容易にメンテナンスを行なうことができる。

図１は参考例を示す図である。この参考例に係る無軌道式の自動走行台車（以下、台車という）の本体１は、図１において左側にある第一地点Ｐと右側にある第二地点Ｑとの間を往復走行し、二つの地点Ｐ，Ｑ間においてワークＷの搬送を行うように構成されている。以下、図１における第二地点Ｑ側（右側）を前側、第一地点Ｐ側（左側）を後側といい、それに伴って、台車本体１が第二地点Ｑ側に向かって移動するときを前進、第一地点Ｐ側に向かって移動するときを後退という。

図１に示すように、前記台車本体１は、平面視ほぼ矩形状のシャーシ２を備え、このシャーシ２の走行方向前後には、図２に示すように、バンパー３，３が連結固定されている。そして、台車本体１の下側には、複数（この実施の形態では三つ）の床面走行用車輪（以下、車輪という）４，５，６が設けられている。詳しくは、台車本体１の一側（図１において上側）に台車本体１に対して縦（鉛直）軸心まわりに回動可能に支持された前後一対の車輪４，５が、他側（図１において下側）のほぼ中央に一つの車輪６がそれぞれ設けられている。

前記車輪４，５は、台車本体１の前後にほぼ対称となるように配置されており、台車本体１に対して車輪４，５とともに縦（鉛直）軸心まわりに回転するように設けられたブラケットよりなる支持部７，８によって支持されている。ここで、前記支持部７，８は、例えばボールベアリング機構により台車本体１に対して縦軸心まわりに回転自在に構成されている。

また、後輪５はシンクロナスモータ（後述する車輪駆動機構の一部）９により駆動され、台車本体１の前進移動および後退移動を可能とし、かついずれの移動時にも、高速１８ｍ／ｍｉｎと低速５．３ｍ／ｍｉｎとで移動させることができるように構成されている。さらに、台車本体１には、前輪４の回転を規制して走行中の台車本体１を停止（減速）させるためのブレーキ（例えば無励磁ブレーキ等の電磁ブレーキ）１０が設けられている。

さらに、台車本体１の前側には、前進時減速用近接スイッチ１１および前進時停止用近接スイッチ１２が設けられ、後側には、後退時減速用近接スイッチ１３および後退時停止用近接スイッチ１４が設けられている。そして、前記前進時減速用近接スイッチ１１に対応する第１マークプレート１５と、前進時停止用近接スイッチ１２に対応する第２マークプレート１６とが、床面における第二地点Ｑ付近に前後方向に若干位置をずらして設けられている。同様に、前記後退時減速用近接スイッチ１３に対応する第１マークプレート１７と、後退時停止用近接スイッチ１４に対応する第２マークプレート１８とが、床面における第一地点Ｐ付近に設けられている。なお、本実施例では近接スイッチ１１〜１４が光スイッチである例を示す。

一方、床面には、台車本体１の走行経路に沿わせて高い光反射特性を備えた光反射式帯状体よりなる誘導マーク１９が設けられており、台車本体１は、前記誘導マーク１９を検出する検出手段２０（前後の検出手段２０を符号２０Ａ，２０Ｂを用いて区別する）を備えている。この検出手段２０Ａ，２０Ｂは、光照射部および反射式光電管によって構成され、台車本体１の前後に１対ずつ設けられている。

また、台車本体１には、前記検出手段２０Ａ（または２０Ｂ）による誘導マーク１９の検出結果に基づいて前記車輪４，５の向きを制御する操舵制御機構２１が設けられている。すなわち、この操舵制御機構２１は、前記支持部８に台車本体１の内側に向けて連設された第一リンクベース２２と、前記支持部７に台車本体１の外側に突出するように連設された第二リンクベース２３と、これら二つのリンクベース２２，２３を連結するベース連結ロッド２４と、前記検出手段２０Ａ（または２０Ｂ）の検出結果に基づいて所定の位相となるように回転する回転部２５と、前記回転部２５と第一リンクベース２２または第二リンクベース２３とに両端が連結されたリンクロッド２６とを備えている。

前記第一リンクベース２２は、支持部８とともに支持部８の縦軸心まわりに回動するように構成されており、この第一リンクベース２２によって、後側の前記一対の検出手段２０Ｂが保持されている。また、前記支持部７には、台車本体１の内側に向けて第二リンクベース延長部２７が連設され、この延長部２７と一体的に形成された第二リンクベース２３は、支持部７とともに支持部７の縦軸心まわりに回動するように構成されている。そして、前記第二リンクベース延長部２７によって、前側の前記一対の検出手段２０Ａが保持されている。すなわち、本実施例では検出手段２０Ａ，２０Ｂをリンクベース２２，２７に取付けるだけの簡単な構成で、前記検出手段２０Ａ，２０Ｂが操舵制御機構２１によって制御される台車本体１の移動方向にあわせて台車の移動方向に対して左右に移動する。

前記回転部２５は、例えば回転角度を制御できるサーボモータ２８によって所定半径の円を描くように回転する。そして、回転部２５は、前記モータの駆動により、台車本体１の前側に近づいた位相と後側に近づいた位相との少なくとも二つの定まった位相となるように構成されている。

そして、前記操舵制御機構２１は、前記回転部２５の回転がリンクロッド２６およびベース連結ロッド２４を介して前記二つの支持部７，８に伝達されることにより、二つの支持部７，８がそれぞれの縦軸心まわりに逆回転し、これにより、前後一対の車輪４，５が縦軸心まわりに所定角度逆回転するように構成されている。すなわち、台車本体１は、前後一対の車輪４，５を２ＷＳ構造としてある。

図２は前記台車本体１の側面図である。図２において、２９は台車本体１の上方に設けられたコンベア装置であり、図１における第一地点Ｐおよび第二地点ＱにおいてワークＷの積み卸しを行う際に駆動するように構成されている。すなわち、この参考例では、各地点Ｐ，Ｑの近傍にそれぞれワークＷの加工装置（図示していない）が配置されており、第一地点ＰにおいてワークＷが前段の加工装置から台車に移され、台車が第二地点Ｑに移動した後、この第二地点Ｑにおいて台車から後段の加工装置へとワークＷが移される。そして、前記コンベア装置２９にはワークＷが搭載したことを確認するためのワーク確認センサ２９ａが形成されている。また、Ｃはこの台車本体１の制御盤である。

図３は前記制御盤Ｃ内に搭載される台車本体１の制御回路の一例を示す図である。図３において図１，２と同じ符号を付した部材は同一の部材を示すものである。

図３において、３０は充電池（バッテリ）、３１はＤＣ−ＡＣコンバータ、３２はシンクロナスモータ９を駆動するための任意の周波数の電力を供給可能であるＡＣ−ＡＣコンバータ、３３はサーボモータ２８を駆動するための任意の周波数の電力を供給可能であるＡＣ−ＡＣコンバータ、３４は検出手段２０Ａ，２０Ｂの入力に応じて各部３２，３３を制御するシーケンサである。また、３４ａは前記コンベア装置２９に搭載されたワークＷに関する情報を通信する通信部である。

前記バッテリ３０は直流電圧１２Ｖの電力を供給して各部９，２８，３１〜３４を稼働させるためのものであり、前記ＤＣ−ＡＣコンバータ３１は前記直流電圧１２Ｖの電力を交流電圧１００Ｖの電力に変換するものである。また、ＡＣ−ＡＣコンバータ３２，３３は交流電圧１００Ｖの電力を工業用の汎用モータとして標準の三相交流電圧２００Ｖに変換して出力するものである。

シーケンサ３４は前進時にはＡＣ−ＡＣコンバータ３２を制御してシンクロナスモータ９を前進方向に回転させると共に、検出手段２０Ａの出力を用いて検出された誘導マーク１９の位置に応じて、ＡＣ−ＡＣコンバータ３３を制御してサーボモータ２８を駆動することにより、自動走行台車の操舵制御を行なう。また、前記近接スイッチ１１〜１４の状態を監視して、自動走行台車の加減速や、移動および停止を制御する。なお、この参考例ではシーケンサ３４として交流電圧１００Ｖ用の汎用シーケンサを用いているので、ＤＣ−ＡＣコンバータ３１の出力、すなわち交流電圧１００Ｖによって稼働する例を示しているが、シーケンサ３４を直流２４Ｖなどで稼働してもよいことはいうまでもない。

この参考例のように台車本体１内に各部９，２８，３１〜３４に電力を供給するためのバッテリ３０を搭載することにより、自動走行台車に外部から電源ケーブルを接続する必要がない。これによって、自動走行台車が複雑な動きをすることが可能となるだけでなく、その移動距離を容易に長くすることが可能である。つまり、自動走行台車の軌道を自在に設定することができる。

また、上述した各部９，２８，３０〜３３は何れも入手し易い汎用のものであり、特殊な部材を一切用いていないので、自動走行台車の製造コストを低く抑えることができる。そして、各部９，２８，３０〜３４に汎用性があるので、これを容易に代用品と交換することが可能であり、そのメンテナンスを容易とすることができる。

次に、上記の構成からなる台車の作動について説明する。参考例の台車本体１は、所定のサイクルに従って第一地点Ｐ、第二地点Ｑ間を往復移動し、下記の（１）〜（８）に示す作動を繰り返す。以下、この台車の作動について図１をも参照しながら説明する。
（１）まず、第一地点Ｐにおいて停止した状態が所定時間継続し、この間に、ワークＷが前段の加工装置等からコンベア装置３３に積み込まれる。
（２）続いて、車輪駆動機構９により後輪５が駆動され、ワークＷがコンベア装置２９上に載置された状態で台車本体１が第二地点Ｑに向けて移動を開始し、この移動開始から所定の短い時間後に速度が所定の高速（例えば１８ｍ／ｍｉｎ）となり、その後、この高速での移動が継続される。
（３）そして、第二地点Ｑ付近に設けられた第１マークプレート１５に台車本体１の前進時減速用近接スイッチ１１が到達し、台車本体１は減速を開始し、この減速開始から所定短い時間後に速度が所定の低速（例えば５．３ｍ／ｍｉｎ）となり、その後、この低速での移動が継続される。
（４）その後、第二地点Ｑ付近に設けられた第２マークプレート１６に台車本体１の前進時停止用近接スイッチ１２が到達し、台車本体１は第二地点Ｑにおいて停止した状態となる。
（５）第二地点Ｑにおいて停止した状態が所定時間継続し、この間に、ワークＷがコンベア装置３３から後段の加工装置等に移載される。
（６）続いて、車輪駆動機構９により後輪５が駆動され、台車本体１が第一地点Ｐに向けて移動を開始し、この移動開始から所定の短い時間後に速度が所定の高速（例えば１８ｍ／ｍｉｎ）となり、その後、この高速での移動が継続される。
（７）そして、第一地点Ｐ付近に設けられた第１マークプレート１７に台車本体１の後退時減速用近接スイッチ１３が到達し、台車本体１は減速を開始し、この減速開始から所定の短い時間後に速度が所定の低速（例えば５．３ｍ／ｍｉｎ）となり、その後、この低速での移動が継続される。
（８）その後、第一地点Ｐ付近に設けられた第２マークプレート１８に台車本体１の後退時停止用近接スイッチ１４が到達し、台車本体１は第一地点Ｐにおいて停止した状態となる。

そして、台車本体１は、上記（１）〜（８）の作動を繰り返す際に、前記検出手段２０Ａ，２０Ｂおよび操舵制御機構２１によって、所定の走行経路から外れて走行することが防止される。すなわち、台車本体１は、前進時には、前側の一対の検出手段２０Ａによって誘導マーク１９を検出する。

図４は前進時にシーケンサ３４が確認する検出手段２０Ａによる光の照射エリア（以下、検出対象領域という）と誘導マーク１９の関係を示す図である。図４に示すように検出手段２０Ａは２個の光電管などの光センサ２０Ｌ，２０Ｒからなり、これらの光センサ２０Ｌ，２０Ｒはそれぞれ前方の所定の検出対象領域Ｌ，Ｒに誘導マーク１９があるかどうかを検出する。そして、自動走行台車が誘導マーク１９に沿った位置にあり、かつ移動方向が直進であるときに、検出対象領域Ｌ，Ｒが誘導マーク１９の左右両縁の位置に来るように、光センサ２０Ｌ，２０Ｒの位置が調整されている。

また、前記検出手段２０Ａは台車の移動方向Ｘの前方側の支持部７に対して第二リンクベース延長部２７を介して取り付けてあり、この検出手段２０Ａの検出対象領域Ｌ，Ｒの位置は、支持部７の縦軸心Ｏの位置よりも距離ｄだけ進行方向Ｘの前方側の位置になるように調整している。つまり、車輪４が第二リンクベース２３によって傾動する縦軸心Ｏまわりに矢印ｌ，ｒに示す方向に回動すると、これに伴って検出手段２０Ａの検出対象領域Ｌ，Ｒも縦軸心Ｏを中心として矢印ｌ’，ｒ’に示す方向に移動する。言い換えるなら、前記検出対象領域Ｌ，Ｒが縦軸心Ｏの位置よりも進行方向Ｘの前方側の位置にあるので、車輪４が転がる方向に合わせて、検出対象領域Ｌ，Ｒの位置が左右方向に移動する。

図５は前記２個の光センサ２０Ｌ，２０Ｒを用いて、自動走行台車の移動方向を制御するための動作を説明する図である。参考例のシーケンサ３４は２個の光センサ２０Ｌ，２０Ｒによる誘導マーク１９の検出結果に合わせて、表１に示すように自動走行台車の移動方向を制御する。

仮に、図５（Ａ）に示すように、左側の光センサ２０Ｌの検出対象領域Ｌが誘導マーク１９を外れたとすると、光センサ２０Ｌの出力がＯＦＦとなり、シーケンサ３４は自動走行台車の移動方向を右に修正するように操舵する。なお、このとき支持部７は図示時計回りに回動して前輪４の時計回りに回動するが、図外の後輪５の支持部８は反時計回りに回動する。

図５（Ｂ）は支持部７が時計回りに回動したある時点の状態を示す図である。図５（Ｂ）に示すように、支持部７が矢印ｒ方向へ回動したことに伴って検出対象領域Ｌ，Ｒの位置が矢印ｒ’方向に移動し、ある角度α（操舵角度）に達した時点で両検出対象領域Ｌ，Ｒが誘導マーク１９内に入り、光センサ２０Ｌ，２０Ｒの出力が共にＯＮとなり、シーケンサ３４は自動走行台車の今の移動方向（操舵角度α）を維持するように制御する。なお、この操舵角度αは検出対象領域Ｌ，Ｒと軸心Ｏとの前後方向の距離ｄによって定まり、この距離ｄが離れていればいるほど操舵角度αは小さくなる。

図５（Ｃ）は前記移動方向を維持した台車が走行を続けたある時点の状態を示す図である。図５（Ｃ）に示すように、操舵角度αの状態で前輪４が回転して前進すると、ある時点で光センサ２０Ｒの検出対象領域Ｒが誘導マーク１９から外れて、光センサ２０Ｒの出力がＯＦＦとなる。ここで、シーケンサ３４は自動走行台車の移動方向を左に修正するように操舵する。このとき、支持部７は図示反時計回りに回動し前輪４も反時計回りに回動するが、図外の後輪５の支持部８は時計回りに回動する。

図５（Ｄ）は支持部７が反時計回りに回動したある時点の状態を示している。つまり、支持部７が矢印ｌ方向へ回動したことに伴って検出対象領域Ｌ，Ｒの位置が矢印ｌ’方向に移動し、両検出対象領域Ｌ，Ｒが誘導マーク１９内に入る。そして、光センサ２０Ｌ，２０Ｒの出力が共にＯＮとなったことに伴って、シーケンサ３４は自動走行台車の今の移動方向（ほゞ図５（Ａ）に示す元の方向）を維持するように制御する。

前記参考例は自動走行台車が誘導マーク１９に対して左側にずれた場合を説明しているが、右側にずれた場合も同じ制御によって逆方向の操舵が行われるので、その詳細な説明を省略する。同様に、自動走行台車が後退するときには、後方の検出センサ２０Ｂを用いて基本的に同じ制御を行うので、その詳細な説明を省略する。

以上詳述したように、参考例の自動走行台車では、誘導マーク１９上の距離ｄだけ前方を検出対象領域Ｌ，Ｒとするように検出手段２０が配置され、かつ、前輪４とともに回動する検出手段２０の出力をフィードバックすることにより、いわば前輪４の転がる方向を予測して、自動走行台車と誘導マーク１９のずれの大きさに対応する操舵角度αで前輪４を操舵することが可能である。つまり、僅か２個の光センサ２０Ｌ，２０Ｒを有する検出手段２０を用いるだけで、無段階の操舵角度αの制御を行なうことができる。また、後輪５が前輪４と逆方向に操舵されるので、自動走行台車の向きを速やかに変えることができる。

なお、前記検出対象領域Ｌ，Ｒがともに誘導マーク１９上に存在しなくなれば、両方の光センサ２０Ｌ，２０ＲがＯＦＦ状態となり、シーケンサ３４はこれを離線と判断して台車本体１を停止するように構成されている。このような状態になるのは、例えば、台車本体１に何かが衝突した場合など、通常の動作以外の不具合が生じたときであると考えられる。

また、前記検出対象領域Ｌ，Ｒがともに誘導マーク１９上に存在する場合は、シーケンサ３４が台車本体１の移動方向を変えることがないが、これは台車本体１が直進方向である場合に限られるものではない。すなわち、誘導マーク１９が曲線を描くような場合にも、また、床面に幾らか左右方向の傾斜が存在するときにも、参考例の自動走行台車はスムーズな動きをすることができる。

なお、上記参考例では、後輪５が車輪駆動機構９により駆動され、前輪４がブレーキ１０により停止作動される構成について述べているが、このような構成に限られず、例えば、後輪５がブレーキ１０により停止作動され、前輪４が車輪駆動機構９により駆動されてもよい。また、前輪４と後輪５の両方に車輪駆動機構９を備え、車輪駆動機構９による動力制御を行って減速および停止を行ってもよい。

さらに、上記参考例では、誘導マーク１９を光反射式帯状体により構成し、検出手段２０を光センサ（つまり、光照射部および反射式光電管）によって構成してあるが、その他のセンサを用いることも可能である。例えば、誘導マーク１９を磁石（磁性体）よりなる帯状体により構成するとともに、検出手段２０として磁気を感知する磁気センサを用いてもよい。

また、前記検出手段２０が操舵制御機構２１によって制御される台車本体１の移動方向にあわせて左右に移動する連動部の構成は、例えばラックとピニオンによるものなど、種々の変形が考えられる。

図６は図１〜５に示す自動走行台車において、台車の移動方向に対して横方向に３個並べて配置された３個の光センサ２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒを有する検出手段２０’を用いた本発明の一実施例を示す図である。図６に示すように３個の光センサ２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒを用いて３箇所の検出対象領域Ｌ，Ｃ，Ｒに誘導マーク１９があるかどうかを検出することにより、自動走行台車の操舵制御をより滑らかに行なうことができる。表２は、本実施例のように３個の光センサによる誘導マーク１９の検出結果に合わせて、自動走行台車の移動方向を制御するシーケンサ３４の動作を説明するものである。

図７は前記検出手段２０’を用いて、分岐部のない直線または曲線の誘導マーク１９に従って台車本体１を走行させる例を説明する図である。本実施例の台車本体１を分岐部のない誘導マーク１９に沿って走行させる場合、図７および表２に示すように、全ての光センサ２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒが誘導マーク１９を検出しているときには、台車の移動方向を変えることがない。

一方、右端の光センサ２０Ｒによって誘導マーク１９が検出できないときには台車の移動方向を順次左方向に変えるように操舵制御する。さらに、右端の光センサ２０Ｒに加えて別の光センサ２０Ｃによっても誘導マーク１９が検出できないときには台車の移動方向をより大きく右方向に変えるように操舵制御する。すなわち、２個の光センサ２０Ｒ，２０Ｃによって誘導マーク１９が検出できない場合は、台車の位置が誘導マーク１９からより大きくずれているので、シーケンサ３４は右端の光センサ２０Ｒだけが誘導マーク１９を検出できないときに比べてより早く前記サーボモータ２８を動作させて左側に操舵することにより、それだけ前記操舵角度α（図５参照）を大きくして速やかな操舵制御を行なうことができる。

逆に、左端の光センサ２０Ｌによって誘導マーク１９が検出できないときには台車の移動方向を順次右方向に変えるように操舵制御する。さらに、左端の光センサ２０Ｌに加えて別の光センサ２０Ｃによって誘導マーク１９が検出できないときには台車の移動方向をより大きく左方向に変えるように操舵制御する。すなわち、２個の光センサ２０Ｌ，２０Ｃによって誘導マーク１９が検出できない場合は、より早く前記サーボモータ２８を動作させて右側に操舵することにより、それだけ前記操舵角度αを大きくして速やかな操舵制御を行なうことができる。

そして、全ての光センサ２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒによって誘導マーク１９が検出できないときには、シーケンサ３４は離線と判断して自動走行台車の移動を停止する。

上述のように操舵制御の速度を２段階に分けて行なうことにより、誘導マーク１９に対するずれが小さいときには操舵角度αを小さくして、操舵制御による台車の揺れを小さくすると共に、誘導マーク１９に対するずれが大きいときには操舵角度αを大きくして、台車が確実に誘導マーク１９に沿うようにすることができる。

なお、検出手段２０’を構成するセンサの数を増やせば増やすほど、前記操舵制御をさらに綿密に行なうことが可能であるが、それだけ各部の構成が複雑になり、操舵制御機構２１による制御も複雑になるので、自動走行台車の製造コストが引き上げられることは避けられない。したがって、自動走行台車の製造コストを必要最小限に抑えたうえで、十分精度良く自動走行台車を操舵制御するためには検出手段２０’が３個のセンサを有することが好ましい。

次に、図８および表３を用いて分岐部１９ａのある誘導マーク１９に沿って前記自動走行台車を走行させる制御方法を説明する。図８は前記検出手段２０’を用いて、誘導マーク１９の分岐部１９ａのエッジを検出してこの分岐に従って走行するエッジ検出走行モードによる操舵制御の例を説明する図である。また、本実施例の場合、シーケンサ３４は３個の光センサによる誘導マーク１９の検出結果に合わせて、表３に示すように自動走行台車の移動方向を制御する。

本実施例の自動走行台車は誘導マーク１９の分岐部１９ａにおいて右側に分岐する場合は、符号Ａに示す分岐部１９ａの手前の位置で、シーケンサ３４が右エッジ検出走行モードに切り換えられる。この右エッジ検出走行モードでは、図８および表３に示すように、分岐方向側の端つまり右端の光センサ２０Ｒだけが誘導マーク１９を検出しないときには台車の移動方向を変えることがない。

一方、右端の光センサ２０Ｒに加えて別の光センサ２０Ｃも誘導マーク１９を検出しないときには台車の移動方向を順次左方向に変えるように操舵制御する。逆に、全ての光センサ２０Ｌ，２０Ｃ，２０Ｒが誘導マーク１９を検出しているときには台車の移動方向を順次右方向に変えるように操舵制御する。さらに、左端の光センサ２０Ｌが誘導マーク１９を検出できないときには台車の移動方向をより大きく左方向に変えるように操舵制御する。

そして、左端の光センサ２０Ｌに加えて別の光センサ２０Ｃまたは２０Ｒによって誘導マーク１９が検出できないときには、シーケンサ３４は離線と判断して自動走行台車の移動を停止する。なお、この離線の判断を行なう必要がない場合には、２個の光センサ２０Ｌ，２０Ｒを有する検出手段２０を用いて前記エッジ検出走行モードを実現することも可能である。

上述のように操舵制御された自動走行台車は光センサ２０Ｃと光センサ２０Ｒの検出対象領域Ｃと検出対象領域Ｌの間に誘導マーク１９の右側エッジが位置するように自動走行台車を操舵制御することができるので、自動走行台車は分岐部１９ａにおいて右側に操舵制御されて右側に分岐する。次いで、シーケンサ３４は分岐部１９ａを通過した後の符号Ｂに示す位置において、直進走行モードに切り換えられる。

なお、前記自動走行台車が左側に分岐する左エッジ検出走行モードにおける動作は、上述した動作と同じで左右逆向きの操舵制御を行なうので、その詳細な説明を省略する。

また、前記分岐部１９ａを分岐するエッジ検出走行モードへの切換えは、例えば自動走行台車に搭載されるワークＷの種類と前記マークプレート１５〜１８の検出によって行われる。つまり、ワークＷの種類に応じて、マークプレート１５〜１８の検出回数に合わせてエッジ検出走行モードや直進走行モードへの切換えを行なうことができる。そして、ワークＷの種類は図３に示す通信部３４ａを用いたワーク搬入・搬出信号の取り合いによってシーケンサ３４に入力され、このワークＷの種類に応じてマークプレート４２ａ〜４２ｆ，４３ａ，４３ｂの検出時におけるシーケンサ３４の動作を決定する。

図９は図６〜８に示す自動走行台車を用いてワークＷを搬送するシステムの一例を示す図である。図９において、４０は第１コンベア、４１は第２コンベア、１９Ａ，１９Ｂは誘導マーク１９に設けた分岐路、１９ｂ，１９ｃは分岐部、４２ａ〜４２ｇは前記近接スイッチ１１，１３によって検出される第１マークプレート、４３ａ〜４３ｃは前記近接スイッチ１２，１４によって検出される第２マークプレートである。そして、４４は特定のワークＷに加工を施す加工部である。

図９に示すように、誘導マーク１９に分岐路１９Ａ，１９Ｂを形成した場合は、台車本体１に搬入するワークＷの種類に応じて分岐部１９ｂ，１９ｃにおける分岐を行なうかどうかを切り換える。今、ワークＷに加工部による加工が必要である場合には、台車本体１に対してワークＷを搭載したときに、通信部３４ａを用いて入力した信号によって台車本体１が分岐部１９ａにおいて分岐路１９Ｂ側に分岐して、分岐路１９Ｂ中の加工部４４において一旦停止し、加工済のワークＷを第２コンベア４１まで搬送する。

つまり、台車本体１が第１コンベア４０に連結された状態から２個目の第１マークプレート４２ｂを検出した時点で、台車本体１を左エッジ検出走行モードに切り換える。これによって、台車本体１は分岐部１９ａにおいて進行方向に向かって左側に分岐し、分岐路１９Ｂに沿って走行する。次いで、３個目の第１マークプレート４２ｃを検出した時点で左エッジ検出走行モードを終了して直進モードとなり、４個目の第１マークプレート４２ｄを検出した時点で減速を開始し、第２マークプレート４３ａを検出した時点で一旦停止する。

さらに、加工部４４において加工が終了すると再び分岐路１９Ｂに沿って走行し、第１マークプレート４２ｅの検出時にはそのまま走行し、２回目の第１マークプレート４２ｆの検出時に減速して、第２マークプレート４３ｂを検出した時点で一旦停止して、第２コンベア４１に連結されて、ワークＷが第２コンベア４１に移送される。

一方、ワークＷを降ろした台車本体１は、再び第１コンベア４０に向かって移動するが、このときシーケンサ３４は台車本体１が分岐部１９ｂにおいて分岐路１９Ａ側に分岐して、より早く第１コンベア４０に到達するように各部を制御する。つまり、２回目の第１マーク４２ｅの検出に伴って左エッジ検出走行モードに切り替わることにより分岐路１９Ａに沿って走行し、３回目の第１マーク４２ｇの検出に伴って直進モードとなり、５回目の第１マーク４２ｇの検出に伴って減速し、第２マークプレート４３ｃを検出した時点で停止する。

さらに、台車本体１が第１コンベア４０から受け取ったワークＷに加工部４４における加工が必要でないときは、通信部３４ａを用いて入力した信号によって台車本体１が分岐部１９ａにおいて分岐路１９Ａ側に分岐して第２コンベア４１まで搬送することができる。つまり、第１コンベア４０から離脱した後に、２回目の第１マーク４２ｂの検出に伴って右エッジ検出走行モードに切り替わり、分岐部１９ａにおいて分岐部１９Ａ側に分岐し、３回目の第１マーク４２ｇの検出に伴って直進モードとなり、５回目の第１マーク４２ｆの検出に伴って減速し、第２マークプレート４３ｂを検出した時点で停止して、ワークＷを第２コンベア４１に移送することができる。

なお、上述した誘導マーク１９，１９Ａ，１９Ｂおよびマークプレート４２ａ〜４２ｇ，４３ａ〜４３ｃのレイアウトは、本発明の自動走行台車の動作を説明するための単なる一例であるから、種々の分岐部を備えた誘導マーク１９を形成することが可能であることはいうまでもない。

自動走行台車の参考例を示す説明図である。 前記自動走行台車の構成を示す側面図である。 前記自動走行台車の制御回路の構成を示す図である。 前記自動走行台車の要部の構成を概略的に示す平面図である。 前記自動走行台車の操舵制御の方法を説明する図である。 本発明の自動走行台車の一実施例を示す図である。 図６に示す自動走行台車による直進走行モード時の操作制御の方法を説明する図である。 図６に示す自動走行台車のエッジ検出走行モード時の動作制御の方法を説明する図である。 図６に示す自動走行台車を用いたワークの搬送システムの例を示す図である。 従来の四輪タイプの軌道式自動走行台車の構成を概略的に示す平面図である。 上記従来の自動走行台車の構成を概略的に示す側面図である。 上記従来の自動走行台車の構成を概略的に示す正面図である。

符号の説明

１ 台車本体
４〜６ 車輪
７，８ 支持部
９ モータ（車輪駆動機構）
１９，１９Ａ，１９Ｂ 誘導マーク
２０’ 検出手段
２０Ｌ，２０Ｒ，２０Ｃ 光センサ
２１ 操舵制御機構
３０ 充電池
３１ ＤＣ−ＡＣコンバータ
３２，３３ ＡＣ−ＡＣコンバータ

Claims (4)

1. 前後一対の車輪を含む少なくとも３個の車輪と、車輪駆動機構と、走行経路に沿わせて床面に設けた誘導マークを検出する検出手段と、この検出手段による誘導マークの検出結果に基づいて移動方向の制御をする操舵制御機構とを備えた無軌道式の自動走行台車であって、
   前記検出手段が操舵制御機構によって制御される台車の移動方向にあわせて台車の移動方向に対して左右に移動するように構成してあり、
   操舵制御機構が検出手段による検出結果をフィードバックして台車の移動方向の制御を行なうものであり、
   さらに、前記検出手段が、台車の移動方向に対して横方向に少なくとも３個並べて配置された光センサを有し、前記操舵制御機構は、全ての光センサが誘導マークを検出しているときには台車の移動方向を変えることがなく、左端の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向を順次右方向に変えるように操舵制御し、左端の光センサに加えて別の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向をより大きく右方向に変えるように操舵制御し、右端の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向を順次左方向に変えるように操舵制御し、右端の光センサに加えて別の光センサによって誘導マークを検出できないときには台車の移動方向をより大きく左方向に変えるように操舵制御するものであることを特徴とする自動走行台車。
2. 前記操舵制御機構が、前記前後一対の車輪をそれぞれ台車本体に対して縦軸心まわりに回動可能に支持するとともに互いに逆方向に回動する前後一対の支持部を有し、前記検出手段がこの支持部に取り付けられている請求項１に記載の自動走行台車。
3. 前記誘導マークの分岐部において分岐する場合に、前記操舵制御機構は、分岐方向側の端の光センサだけが誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を変えることがなく、分岐方向側の端の光センサに加えて別の光センサも誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を分岐方向と逆の方向に変えるように操舵制御し、全ての光センサが誘導マークを検出しているときおよび分岐方向と逆側の光センサが誘導マークを検出しないときには台車の移動方向を分岐方向に変えるように操舵制御するものである請求項１または２に記載の自動走行台車。
4. 前記車輪駆動機構が、前記車輪に回転力を供給するモータと、このモータに電力を供給する充電池と、充電池からの直流の供給電力を一旦交流に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、交流の供給電力を用いて前記モータを駆動するための駆動用電力を供給するＡＣ−ＡＣコンバータとを有する請求項１〜３の何れかに記載の自動走行台車。

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