JP5170204B2 - 搬送車システム - Google Patents

Description

本発明は、搬送車システムに関し、特に、左右の車輪を独立して駆動可能な搬送車が用いられた搬送車システムに関する。

大型化したガラス基板やそれが複数枚収納されたカセットを搬送するための搬送車が知られている。搬送車は、工場のクリーンルーム内を自動走行して、処理装置間で物品を搬送する。搬送車が走行する軌道は、例えば、天井から吊り下げられたレールであり、この場合にレール及び搬送車が走行する空間はクリーンルームになっている。
搬送車は、左右両側に車輪を有しており、一方の車輪にモータが接続されて駆動輪になっており、他方の車輪が従動輪になっている。搬送車は、さらに、左右のガイドレールにガイドされるためのガイドローラを有している。
また、左右の車輪に別個のモータを接続して、搬送車がカーブを走行する際には、左右の車輪に適切な速度差が生じさせるようにした二輪差速度制御も行われている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００８−５２３２３号公報

従来の搬送車では、例えば、曲線部を走行する際に、車輪の前後に設けられた前側ガイドローラ対と後側ガイドローラ対がガイドレールに近接した位置に配置され、ガイドレールを把持している。そのため、二輪差速度差制御が行われるときに、指令値と実際のレール形状との違いに起因する走行位置のずれが矯正される。しかし、その場合には、車輪のスリップが生じており、またガイド矯正力がサーボに対して負荷として作用するという不具合がある。

本発明の課題は、左右の車輪を独立して駆動可能な搬送車を用いた搬送車システムにおいて、曲線部走行時に搬送車がスムーズに走行可能とすることにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係る搬送車システムは、走行レールと、走行レールに沿って設けられたガイドレールと、走行レールに沿って走行する搬送車と、搬送車の走行を制御する制御部とを備えている。搬送車は、車体と、第１走行車輪及び第２走行車輪と、第１モータ及び第２モータと、前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対とを有している。第１走行車輪及び第２走行車輪は、車体の左右に設けられている。第１モータ及び第２モータは、第１走行車輪及び第２走行車輪にそれぞれ接続されている。前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対は、第１走行車輪の前側及び後側にそれぞれ設けられている。制御部は、搬送車が曲線部を走行するときに、前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対がガイドレールに接触しない走行軌跡に基づいて作成した速度指令を第１モータ及び第２モータに与える。
この搬送車システムでは、制御部が第１モータ及び第２モータを制御して、それにより第１走行車輪及び第２走行車輪が独立して駆動される。その結果、搬送車は走行レールに沿って移動する。
搬送車が曲線部を走行するときには、前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対がガイドレールに近接したガイド位置にある。一方、制御部は、搬送車が曲線部を走行するときに、理想的な走行軌跡に基づいて作成した速度指令を第１モータ及び第２モータに与えている。したがって、前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対は曲線部においてガイドレールに接触しにくい。従来であれば曲線部の入口と出口において搬送車の前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対がガイドレールに接触することを前提とした制御を行っていたので、両者の衝突や摩擦の問題が大きかった。それに対しては、この搬送車システムでは、曲線部の入口と出口において搬送車の前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対がガイド位置にあってもガイドレールに接触しないように積極的に制御をしている。したがって、ガイドローラがガイドレールに接触しにくい。

制御部は、走行軌跡を計算するために、前側ガイドローラ対が曲線部に入ってから後側ガイドローラ対が曲線部に入るまでの移動に関して、第１走行車輪、第２走行車輪及び旋回軸中心の位置を所定距離間隔で定めていってもよい。
この搬送車システムでは、前側ガイドローラ対が曲線部に入ってから後側ガイドローラ対が曲線部に入るまでの移動に関して、理想的な走行軌跡が定められる。したがって、ガイドローラがガイドレールに接触しにくい。

制御部は、走行軌跡に基づいて、各地点における第１走行車輪及び第２走行車輪の速度を算出してもよい。
この搬送車システムでは、ガイドローラがガイドレールに接触しにくい。

制御部は、算出された第１走行車輪及び第２走行車輪の速度について挙動変化時の遅れ時間を補償することで作成した二輪速度差指令テーブルを記憶していてもよい。さらに、制御部は、曲線走行時に二輪速度差指令テーブルに基づいて第１モータ及び第２モータに速度指令を与えてもよい。
この搬送車システムでは、挙動変化時の遅れ時間を補償することで作成した二輪速度差指令テーブルに基づいて第１モータ及び第２モータに速度指令が与えられるので、意図に沿った搬送車走行を実現できる。また、二輪速度差指令テーブルは予め記憶されているので、制御部における指令速度変換処理作業の負担を減らせる。

制御部は、挙動変化時の遅れ時間を補償するために、指令速度と実測度値の偏差を補償してもよい。
この搬送車システムでは、意図に沿った搬送車走行を実現できる。

本発明に係る搬送車システムでは、曲線部走行時に搬送車がスムーズに走行できる。

本発明の一実施形態が採用された搬送車システムの模式図。 搬送車システムの部分平面図。 搬送車システムの制御構成を示すブロック構成図。 搬送車の走行制御部を示すブロック構成図。 計算によって得られた理想的な走行軌跡を示す平面図。 図５の部分拡大図。 走行車輪の寸法関係を示す図。 曲線部におけるガイドレールとガイドローラの位置関係を模式的に示した図。 カーブ走行時の速度比率テーブル。 曲線部走行時の走行制御部の動作を示すフローチャート。

（１）搬送車システム
図１を用いて、本発明の一実施形態が採用された搬送車システム１について説明する。図１は、本発明の一実施形態が採用された搬送車システムの模式図である。

搬送車システム１は、軌道２と、軌道２上を走行する搬送車３と有している。この実施形態では、軌道２は天井から吊り下げられており、さらに、軌道２の周囲はクリーンルームになっている。

軌道２は、走行レール４とガイドレール６を有している。走行レール４は、左右の第１走行レール４ａ及び第２走行レール４ｂから構成されている。第１走行レール４ａ及び第２走行レール４ｂは、平坦な走行面を有している。

ガイドレール６は、第１ガイドレール６ａ及び第２ガイドレール６ｂを有している。第１ガイドレール６ａ及び第２ガイドレール６ｂは、第１走行レール４ａ及び第２走行レール４ｂの外側端にそれぞれ設けられている。第１ガイドレール６ａ及び第２ガイドレール６ｂは上方に延びている。

また、第１走行レール４ａ及び第２走行レール４ｂに沿って、図示しない給電線が設けられている。

図２を用いて、搬送車システム１のレイアウトを説明する。図２は、搬送車システムの部分平面図である。軌道２は、図２に示すように、第１直線部２０１と、第１直線部２０１の先にある分岐部２０６と、分岐部２０６から右側に曲がる曲線部２０３と、分岐部２０６からそのまま直線状に延びる第２直線部２０２とを有している。以下、搬送車３の曲線部走行の説明には、曲線部２０３を曲線部の一例として用いる。

第１走行レール４ａと第２走行レール４ｂは、第１直線部２０１から、分岐部２０６を通って、第２直線部２０２と曲線部２０３の両方に分かれて延びている。

第１直線部２０１から第２直線部２０２に向かう部分の第１走行レール４ａには、分岐部２０６において第１ガイドレール６ａが設けられていない。さらに、第１直線部２０１から曲線部２０３に向かう部分の第２走行レール４ｂには、分岐部２０６において第２ガイドレール６ｂが設けられていない。

（２）搬送車
搬送車３は、搬送車本体１５と、駆動走行部１８と、従動走行部１９を有している。搬送車本体１５の構造は従来と同じであるので説明を省略する。駆動走行部１８及び従動走行部１９は、搬送車本体１５に対してそれぞれ回動自在に取り付けられるボギー台車である。図１には、駆動走行部１８の旋回軸中心３８が示されている。

図１を用いて、駆動走行部１８を説明する。駆動走行部１８は、主に、本体フレーム２０と、第１駆動輪ユニット２１と、第２駆動輪ユニット２２と、固定ガイドローラ機構（３１，３２）と、分岐ガイドローラ機構（３３，３４，３５）とを有している。

第１駆動輪ユニット２１は、本体フレーム２０の右側端部に装着されており、第１走行車輪２５と、第１モータ２６と、第１エンコーダ２７とを有している。第１走行車輪２５は、第１走行レール４ａの走行面の上に載っている。第１モータ２６は、第１走行車輪２５に連結されている。第１エンコーダ２７は、第１モータ２６の回転を計測して、パルス信号を送信する。これにより、第１モータ２６の回転速度や回転回数が得られる。

第２駆動輪ユニット２２は、本体フレーム２０の左側端部に装着されており、第２走行車輪２８と、第２モータ２９と、第２エンコーダ３０とを有している。第２走行車輪２８は、第２走行レール４ｂの走行面の上に載っている。第２モータ２９は第２走行車輪２８に連結されている。第２エンコーダ３０は、第２モータ２９の回転を計測して、パルス信号を送信する。これにより、第２モータ２９の回転速度や回転回数が得られる。

固定ガイドローラ機構（３１，３２）は、一対の第１固定ガイドローラ３１と、一対の第２固定ガイドローラ３２とを有している。一対の第１固定ガイドローラ３１は、本体フレーム２０の右側端部に走行方向前後に離れて配置されている。より具体的には、第１固定ガイドローラ３１は、第１走行車輪２５の走行方向前後両側に離れて配置され、第１ガイドレール６ａの内側に常に近接している。一対の第２固定ガイドローラ３２は、本体フレーム２０の左側端部に走行方向前後に離れて配置されている。より具体的には、第２固定ガイドローラ３２は、第２走行車輪２８の走行方向前後両側に離れて配置され、第２ガイドレール６ｂの内側に常に近接している。

分岐ガイドローラ機構（３３，３４，３５）は、分岐部２０６において分岐動作を行うための機構であり、一対の第１分岐ガイドローラ３３と、第２分岐ガイドローラ３４と、第１分岐ガイドローラ駆動部３５（図３）とを有している。
第１分岐ガイドローラ３３は、第１固定ガイドローラ３１に対応して配置されており、両者によって前側ガイドローラ対８１と後側ガイドローラ対８３を構成している。第２分岐ガイドローラ３４は、第２固定ガイドローラ３２に対応して配置されており、両者によって前側ガイドローラ対８５と後側ガイドローラ対８７とを構成している。第１分岐ガイドローラ駆動部３５（図３）は、第１分岐ガイドローラ３３と、第２分岐ガイドローラ３４の位置を変更するための機構である。
以上の構造により、第１分岐ガイドローラ駆動部３５（図３）によって、第１分岐ガイドローラ３３及び第２分岐ガイドローラ３４がガイド位置と非ガイド位置との間で移動する。ガイド位置では、第１分岐ガイドローラ３３及び第２分岐ガイドローラ３４は、第１ガイドレール６ａの外側に近接する。非ガイド位置では、第１分岐ガイドローラ３３及び第２分岐ガイドローラ３４は、第１ガイドレール６ａから上方に離れている。

従動走行部１９は、主に、本体フレーム２３と、第１従動輪３６と、第２従動輪３７と、第２固定ガイドローラ機構（４０，４１）と、第２分岐ガイドローラ機構（４２，４３，４４）とを有している。
第１従動輪３６は、走行レール４の第１走行レール４ａの上に載っている。第２従動輪３７は、走行レール４の第２走行レール４ｂの上に載っている。

第２固定ガイドローラ機構（４０，４１）は、一対の第３固定ガイドローラ４０と、一対の第４固定ガイドローラ４１とを有している。第３固定ガイドローラ４０は、本体フレーム２３の右側端部に走行方向前後に離れて配置されている。より具体的には、第３固定ガイドローラ４０は、第１従動輪３６の走行方向前後両側に離れて配置され、第１ガイドレール６ａの内側に常に近接している。第４固定ガイドローラ４１は、本体フレーム２３の左側端部に走行方向前後に離れて配置されている。より具体的には、第４固定ガイドローラ４１は、第２従動輪３７の走行方向前後両側に離れて配置され、第２ガイドレール６ｂの内側に常に近接している。

第２分岐ガイドローラ機構（４２，４３，４４）は、分岐部２０６において分岐動作を行うための機構であり、一対の第３分岐ガイドローラ４２と、第４分岐ガイドローラ４３と、第２分岐ガイドローラ駆動部４４（図３）とを有している。
第３分岐ガイドローラ４２は、第３固定ガイドローラ４０に対応して配置されている。第４分岐ガイドローラ４３は、第４固定ガイドローラ４１に対応して配置されている。第２分岐ガイドローラ駆動部４４（図３）は、第３分岐ガイドローラ４２と、第４分岐ガイドローラ４３の位置を変更するための機構である。
以上の構造により、第２分岐ガイドローラ駆動部４４（図３）によって、第３分岐ガイドローラ４２及び第４分岐ガイドローラ４３がガイド位置と非ガイド位置との間で移動する。ガイド位置では、第３分岐ガイドローラ４２及び第４分岐ガイドローラ４３は、第１ガイドレール６ａの外側に近接する。非ガイド位置では、第３分岐ガイドローラ４２及び第４分岐ガイドローラ４３は、第１ガイドレール６ａから上方に離れている。

搬送車３が図２において曲線部２０３を走行するときには、第１分岐ガイドローラ３３と第３分岐ガイドローラ４２はガイド位置に配置されている。一方、そのときに、第２分岐ガイドローラ３４及び第４分岐ガイドローラ４３は非ガイド位置に配置されている。なお、搬送車３が第１直線部２０１を走行するときには、各分岐ガイドローラは非ガイド位置及びガイド位置のいずれに配置されていてもよい。

（３）被検出部及びセンサ
図２を用いて、走行レール４に沿って設けられた複数種類の被検出部について説明する。被検出部は、反射テープ１１と、バーコード１３と、磁気マーク１４とを含んでいる。なお、図２では、反射テープ１１と、バーコード１３と、磁気マーク１４は、走行レール４の内側に図示されているが、実際には走行レール４上又はガイドレール６上面に設けられている。
反射テープ１１は、曲線部２０３において搬送車３の位置を検出するための部材であり、曲線部２０３に配置されている。なお、この実施形態では、反射テープ１１の開始端１１ａは、曲線部２０３の実際の開始位置２０３ａより走行方向手前に配置されている。また、反射テープ１１の終了端（図示せず）は、実際の曲線部の終了位置（図示せず）より手前に配置されている。
バーコード１３は、走行レール４の原点マーク及び複数の基準マークとして機能している。
磁気マーク１４は、搬送車３の停止位置を示す部材である。磁気マーク１４は、鋼などの磁性体や、銅やアルミなどの非磁性体で構成されている。この実施形態では、磁気マーク１４は、第１直線部２０１に配置されており、磁気マーク１４の中間が停止位置８０になっている。

駆動走行部１８及び従動走行部１９には、さらに、図３に示すように、光電センサ４７と、リニアスケール４９と、バーコードリーダ５０とが設けられている。光電センサ４７は、反射テープ１１を検出するためのものである。なお、図における光電センサ４７は、右側に曲がる曲線部を走行中の位置を検出するためのセンサであり、左側に曲がる曲線部用のセンサ（図示せず）は別に設けられている。リニアスケール４９は、磁気マーク１４を検出するためのものである。リニアスケール４９は、磁気マーク１４に対する搬送車３の絶対位置、言い換えれば磁気マーク１４を基準とする位置を求める。バーコードリーダ５０は、バーコード１３を検出するためのものである。

（４）制御構成
図３を用いて、搬送車システム１の制御構成を説明する。図３は、搬送車システムの制御構成を示すブロック構成図である。

搬送車システム１は、搬送車コントローラ５２を有している。搬送車コントローラ５２は、複数の搬送車３の走行を管理するためのコントローラである。搬送車コントローラ５２と搬送車３は交信可能である。搬送車コントローラ５２は、コントローラ本体５４と、メモリ５５を有している。コントローラ本体５４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなりプログラムを実行するコンピュータである。メモリ５５内には、ルートマップが記憶されている。ルートマップとは、走行ルートの配置、原点の位置、原点を基準とする基準位置や移載位置の座標を記載したマップである。座標は、原点からの走行距離を搬送車のエンコーダの出力パルス数などに換算したものである。

搬送車３は、走行制御部５９を有している。走行制御部５９は、搬送車コントローラ５２からの指令に基づいて第１モータ２６と第２モータ２９に駆動信号を送信できる。走行制御部５９は、さらに、分岐制御部６０に接続されている。分岐制御部６０は、搬送車コントローラ５２からの指令に基づいて第１分岐ガイドローラ駆動部３５及び第２分岐ガイドローラ駆動部４４に駆動信号を送信できる。

（５）搬送車の走行制御系
図４を用いて、走行制御部５９を説明する。図４は、搬送車の走行制御部を示すブロック構成図である。
走行制御部５９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなりプログラムを実行するコンピュータである。走行制御部５９は、ルートマップ６１と、速度パターン発生部６２と、第１モータ制御部６３と、第２モータ制御部６４、補償速度比率テーブル９０とを有している。ルートマップ６１は、走行制御部５９内のメモリに保存されている。速度パターン発生部６２は、搬送車コントローラ５２と交信可能である。
さらに、走行制御部５９には、第１エンコーダ２７、第２エンコーダ３０、光電センサ４７，リニアスケール４９及びバーコードリーダ５０が接続されている。

走行制御部５９は、搬送車コントローラ５２から搬送指令を受け取ると、ルートマップ６１に基づいて現在位置から停止位置までの距離を求めて、当該距離を速度パターン発生部６２に入力する。速度パターン発生部６２は、ルートマップ６１上の現在位置の座標と、目的位置の座標との差から走行距離を算出し、これによって停止位置までの走行速度のパターンを発生する。

第１モータ制御部６３は、第１誤差増幅部６５Ａと、第１フィードバック制御部６６Ａと、第１アンプ６７Ａとを主に有している。第１誤差増幅部６５Ａは誤差を増幅する。第１フィードバック制御部６６Ａは、第１誤差増幅部６５Ａで求めた誤差に基づいて、例えばＰＩＤ制御又はＰＩ制御を行う。ＰＩＤ制御とＰＩ制御は切り替え可能である。第１アンプ６７Ａは、電流増幅された速度指令を第１モータ２６へ送信する。第１エンコーダ２７が、第１モータ２６の回転軸の回転数を検出し、これにより得られる第１走行車輪２５の現在位置と速度が、速度パターン発生部６２又は第１誤差増幅部６５Ａに入力される。なお、第１モータ制御部６３の構成は一実施例であって、本発明はこれに限定されない。

第２モータ制御部６４は、第２誤差増幅部６５Ｂと、第２フィードバック制御部６６Ｂと、第２アンプ６７Ｂとを主に有している。第２誤差増幅部６５Ｂは誤差を増幅する。第２フィードバック制御部６６Ｂは、第２誤差増幅部６５Ｂで求めた誤差に基づいてＰＩＤ制御又はＰＩ制御を行う。ＰＩＤ制御とＰＩ制御は切り替え可能である。第２アンプ６７Ｂは、電流増幅された速度指令を第２モータ２９へ送信する。第２エンコーダ３０が、第２モータ２９の回転軸の回転数を検出し、これにより得られる第２走行車輪２８の現在位置と速度が、速度パターン発生部６２又は第２誤差増幅部６５Ｂに入力される。なお、第２モータ制御部６４の構成は一実施例であって、本発明はこれに限定されない。

（６）走行制御動作の概略説明
搬送車３は、一般的に、軌道２に沿って、ルートマップ６１から求めた所要走行距離と、第１エンコーダ２７及び第２エンコーダ３０から求めた現在位置ならびに現在速度により走行制御を行う。

搬送車３が曲線部２０３を走行する際の制御動作について説明する。曲線部２０３を走行する際には、一般的に、左右のモータが完全な同期を取れないことに起因して、走行軌跡が実際のカーブレールとは一致せず、走行車輪がガイドレールに衝突するなどの挙動不安定になる問題が考えられる。本発明はその問題を解決するための以下のような手段を用いている。

光電センサ４７からの検出結果ならびに第１エンコーダ２７及び第２エンコーダ３０からの検出結果を照合して、速度パターン発生部６２は、搬送車３の現在位置を確認する。速度パターン発生部６２は、現在位置情報及び補償速度比率テーブル９０（後述）を使用することで、適切な左右速度差が生じるように目標速度信号を第１モータ制御部６３及び第２モータ制御部６４に送信する。

速度パターン発生部６２は、曲線部２０３に進入すると、内輪を減速して外輪を加速することで、搬送車３の中心速度を規定速度（例えば、６０ｍ／分）に合わせて走行させる。速度パターン発生部６２は、予め算出した補償速度比率テーブル９０を使用することで、演算効率を向上させており、処理負荷を軽減している。

以上より、搬送車３が曲線部２０３を走行する際には、左右のモータが完全な同期を取れないにもかかわらず、挙動が安定している。

（７）曲線部走行軌跡
速度パターン発生部６２は、理想的な曲線部走行軌跡テーブルを予め有している。曲線部走行軌跡は、ガイドローラがガイドレール形状を正確にトレースできる軌跡である。つまり、この軌跡においては、ガイドローラがガイドレールに接触することはない。

図５〜図８を用いて、曲線部走行軌跡の求め方を説明する。図５は、計算によって得られた理想的な走行軌跡を示す平面図である。図６は、図５の部分拡大図である。図７は、走行車輪の寸法関係を示す図である。図８は、曲線部におけるガイドレールとガイドローラの位置関係を模式的に示した図である。

理想的な曲線部走行軌跡は以下のようにして得られる。最初に、基準入口軌跡が求められる。具体的には、後側ガイドローラ対の位置ｘ_ａを、曲線部開始位置２０３ａから前側ローラ対８１と後側ローラ対８３のピッチＬ以上に離れた位置まで、所定間隔Δｘ_ａ分解能で旋回中心軌道Ｐ_０、内輪軌道Ｐ_１、外輪軌道Ｐ_２の座標を求めていく。例えば、ｘ_ａを変化させる区間の距離は、曲線部開始位置２０３ａから５００ｍｍであり、両ガイドローラ対のピッチＬが４８０ｍｍであり、Δｘ_ａが０．０５ｍｍであり、Ｐ_０、Ｐ_１及びＰ_２は１０００ヶ所分得られる。

具体的な計算式は以下の通りである。
最初に、旋回角度α_２が算出される。なお、Ｒは第１ガイドレール６ａの半径であり、Ｌは両ガイドローラ対の前後ピッチであり、ｘ_ａは後側ガイドローラ対のｘ座標であり、ｘ_Ｒは曲線部開始位置２０３ａのＸ座標である。
ｌ＝√（（ｘ_Ｒ−ｘ_ａ）^２＋Ｒ^２）
Ｒ^２＝ｌ^２＋Ｌ^２−２ｌＬｃｏｓα_１
α_１＝ｃｏｓ^−１（（Ｒ^２−ｌ^２−Ｌ^２）／（−２ｌＬ））
α_０＝ｔａｎ^−１Ｒ／（ｘ_Ｒ−ｘ_ａ）
α_２＝α_０−α_１

次に、旋回角度α_２から、Ｐ_０、Ｐ_１及びＰ_２の座標が算出される。
θ_０＝θ_００−α_２
θ_１＝θ_１０−α_２
θ_２＝θ_２０−α_２
これより、Ｐ_０、Ｐ_１及びＰ_２の座標は以下の通りになる。
Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）＝（ｘ_ａ＋ｌ_０ｃｏｓθ_０，ｌ_０ｓｉｎθ_０）
Ｐ_１（ｘ_１，ｙ_１）＝（ｘ_ａ＋ｌ_１ｃｏｓθ_１，ｌ_１ｓｉｎθ_１）
Ｐ_２（ｘ_２，ｙ_２）＝（ｘ_ａ＋ｌ_２ｃｏｓθ_２，ｌ_２ｓｉｎθ_２）
Ｐ_０、Ｐ_１、Ｐ_２のそれぞれの間隔が積算されることで、第１走行車輪２５、第２走行車輪２８、旋回軸中心３８の移動距離が得られる。
図８を用いて、曲線部入口におけるガイドレールとガイドローラの位置関係を説明する。前側ガイドローラ対８１同士の中間点を第１中間点９５として、後側ガイドローラ対８３同士の中間点を第２中間点９７とする。図８において、前側ガイドローラ対８１と後側ガイドローラ対８３は、第１直線部２０１において符号Ａで示され、前側ガイドローラ対８１が曲線部開始位置２０３ａに到達した位置にある状態を符号Ｂで示され、後側ガイドローラ対８３が曲線部開始位置２０３ａに到達した位置にある状態を符号Ｃで示され、曲線部２０３において符号Ｄで示されている。いずれの位置においても、第１中間点９５及び第２中間点９７は、第１ガイドレール６ａの幅方向中間に一致するようになっている。このようにして、第１ガイドレール６ａに対して両側のガイドローラが常に最大の隙間を空けるように配置される。
基準出口軌跡は、基準入口軌跡の計算結果から抽出される。具体的には、後側ガイドローラ対８３が曲線部２０３に入った地点を変化終了地点として検索し、そこから逆方向に並び替える。さらに、Ｐ_１、Ｐ_２それぞれの間隔が積算されることで、第１走行車輪２５、第２走行車輪２８、旋回軸中心３８の移動距離が得られる。
以上のようにして得られて基準入口軌跡と基準出口軌跡は、速度パターン発生部６２に記憶されている。

（８）速度比率テーブル
図９を用いて、速度パターン発生部６２が基準速度指令として利用しているカーブ走行時の基準速度比率テーブル（車輪速度変換テーブル）７０について説明する。基準速度比率テーブル７０は、カーブ走行の時間に対する左右の駆動輪の基準速度比率を定めたテーブルであって、基準外輪速度比率７１と基準内輪速度比率７３とを有している。

図から明らかなように、カーブ突入時に内輪と外輪の速度比率が１００％同士である場合には、基準外輪速度比率７１が大きくなるにつれて基準内輪速度比率７３が小さくなっていく。そして、基準外輪速度比率７１が１００＋α％（例えば、合計１１５％）になりさらに基準内輪速度比率７３が１００−α％（例えば、合計８５％）になると、その状態が所定の走行区間で続く。そして、最後に、基準外輪速度比率７１が小さくなっていき、それにつれて基準内輪速度比率７３が大きくなっていき、最後に両者が１００％になる。
なお、上記のαの値は、左右の駆動車輪間隔とカーブ曲率に従って異なるように設定されている。

以上をまとめると、基準速度比率テーブル７０においては、速度比率が離れていくカーブ走行開始区間と、速度比率が一定であるカーブ走行継続区間と、速度比率が近づいていくカーブ走行終了区間とが設定されている。

次に、基準速度比率テーブル７０の作成方法について説明する。走行パターン発生部６２は、基準軌跡の出力から、旋回軸中心Ｐ_０での移動速度が設定された一定の値（例えば、６０ｍ／分）となるように、Ｐ_１、Ｐ_２位置を時間軸基準で抽出する。具体的には、Ｐ_０位置で区切って、曲線部入口からで出口までの速度パターンを発生する。時間軸の分解能であるΔｔはΔｘ_ａより十分に大きくなることが必要であり、例えば１ミリ秒である。Ｐ_０位置による境界条件分け及び速度パターン作成方法は、以下の通りである。
・直線部定速移動・・・Ｐ_０と平行移動
・入口（二輪差速度差開始位置１〜二輪差速度差終了位置１）・・・基準入口軌跡から抽出
・カーブ中定速移動・・カーブ速度参照（カーブ半径から単純計算）
・出口（二輪差速度差開始位置２〜二輪差速度差終了位置２）・・・基準出口軌跡から抽出
・直線部定速移動・・・Ｐ_０と平行移動

搬送車３が図２において曲線部２０３を走行するときには、内輪側すなわちガイドレールを保持している側では、第１モータ制御部６３の第１フィードバック制御部６６Ａが、第１モータ２６に対して継続してＰＩＤ制御を行っている。それに対して、外輪側すなわちガイドレールを保持してしていない側では、第２モータ制御部６４の第２フィードバック制御部６６ＢがＰＩＤ制御からＰＩ制御に切り替えている。つまり、曲線部走行時には、第１モータ２６はＰＩＤ制御され、第２モータ２９はＰＩ制御される。理想軌跡を走行するように速度指令を形成するにもかかわらず、このように内輪ＰＩＤ−外輪ＰＩ制御を残す理由は、レール形状誤差及び据え付け誤差からガイドローラがガイドレールに接触することはあり得るので、その接触時の負荷を減らすためである。

次に、基準速度指令に対するサーボ追従補償を説明する。サーボ追従補償は、基準速度指令に対して、フィードフォワード制御を加えることで、内輪ＰＩＤ−外輪ＰＩ制御に起因する左右輪の差を補償するために行われる。本実施形態で採用されたサーボ追従補償のパラメータは、レスポンスと偏差である。レスポンスとは、挙動変化開始時の遅れ時間及び挙動変化終了時の遅れ時間である。偏差とは、曲線部一定速度到達時点の所望速度に対するパーセンテージである。

図９を用いて、速度パターン発生部６２がサーボ追従補償を行った速度度指令として利用しているカーブ走行時の補償速度比率テーブル９０について説明する。補償速度比率テーブル９０は、補償外輪速度比率９１と補償内輪速度比率９３とを有している。補償外輪速度比率９１は、基準外輪速度比率７１に比べて、挙動変化開始時及び挙動変化終了時が早くなっている。補償内輪速度比率９３も、基準内輪速度比率９３に比べて、挙動変化開始時及び挙動変化終了時が早くなっている。補償外輪速度比率９１は、補償内輪速度比率９３に比べても、挙動変化開始時及び挙動変化終了時が早くなっている。
さらに、補償外輪速度比率９１は、基準外輪速度比率７１に比べて、一定速度の大きさが大きくなっている。

補償速度比率テーブル９０は、以下のようにして作成される。最初に、時間遅れと、速度偏差は、別途行われた実験によって得られる。速度パターン発生部６２は、時間領域で基準入口軌跡と基準出口軌跡を作成し、さらに、基準速度指令から境界時間を抽出する。さらに、速度パターン発生部６２は、例えば、時間領域で単純に直線補完することで、補償テーブルを作成する。
速度パターン発生部６２は、補償テーブルから、境界時間で区切って曲線部入口から出口までの速度パターンを生成する。
時間による境界条件分け及び速度パターン作成方法は以下の通りである。
・直線部定速移動・・・Ｐ_０と平行移動
・入口（二輪差速度差開始時間１〜二輪差速度差終了時間１）・・・補償入口軌跡から抽出
・カーブ中定速移動・・カーブ速度参照（カーブ半径から単純計算）
・出口（二輪差速度差開始時間２〜二輪差速度差終了時間２）・・・補償出口軌跡から抽出
・直線部定速移動・・・Ｐ_０と平行移動

（９）曲線部走行制御の詳細説明

以下、図１０を用いて、速度パターン発生部６２の制御動作を説明する。図１０は、曲線部走行時の走行制御部の動作を示すフローチャートである。なお、速度パターン発生部６２は、曲線部２０３に入る前からも速度指令を第１モータ２６及び第２モータ２９に与えている。
搬送車３が曲線部を走行するときには、以下のステップＳ１〜Ｓ７が連続して実行される。

ステップＳ１では、速度パターン発生部６２は、曲線部２０３の開始位置２０３ａに到達するのを待つ。曲線部２０３の開始位置２０３ａに到達したことは、光電センサ４７が反射テープ１１の開始端１１ａを検出することによって把握される。

ステップＳ２では、速度パターン発生部６２は、曲線部２０３において第１エンコーダ２７及び第２エンコーダ３０からの検出結果により得られる搬送車３の位置が正確か否かを、光電センサ４７からの検出結果に基づいて判断する。正確な場合は、プロセスはステップＳ３をスキップしてステップＳ４に移行する。不正確な場合は、プロセスはステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、速度パターン発生部６２は、第１エンコーダ２７及び第２エンコーダ３０からの出力値を正確な値に更新する。

ステップＳ４では、速度パターン発生部６２は、旋回中心速度に基づいた速度指令を発生する。

ステップＳ５では、速度パターン発生部６２は、速度指令を補償速度比率テーブル９０を用いて左右速度差指令に変換する。具体的には、曲線部２０３における搬送車３の位置と補償速度比率テーブル９０により該当位置の乗率を求めて、現在の速度に乗率を乗じることで、該当位置での内輪速度及び外輪速度を算出する。つまり、旋回中心速度に対して補償外輪速度比率９１の値を積算することで外輪速度指令を作成し、さらに旋回中心速度に対して内輪速度比率９３の値を積算することで内輪速度指令を作成する。

ステップＳ６では、速度パターン発生部６２は、左右速度差指令を第１モータ制御部６３と第２モータ制御部６４にそれぞれ出力する。

ステップＳ７では、速度パターン発生部６２は、搬送車３が曲線部２０３から離脱したか否かを判断する。離脱していない場合は、プロセスはステップＳ２に戻る。離脱した場合は、プロセスは終了する。曲線部２０３を離脱したか否かは、例えば、光電センサ４７からの検出結果に基づいて判断される。

（１０）特徴
上記実施形態は、下記のように表現可能である
（Ａ）搬送車システム１は、走行レール４と、走行レール４に沿って設けられたガイドレール６と、走行レール４に沿って走行する搬送車３と、搬送車３の走行を制御する走行パターン発生部６２（制御部）とを備えている。搬送車３は、搬送車本体１５と、第１走行車輪２５及び第２走行車輪２８と、第１モータ２６及び第２モータ２９と、前側ガイドローラ対８１（３１，３３）及び後側ガイドローラ対８３（３１，３３）とを有している。第１走行車輪２５及び第２走行車輪２８は、搬送車本体１５の左右に設けられている。第１モータ２６及び第２モータ２９は、第１走行車輪２５及び第２走行車輪２８にそれぞれ接続されている。前側ガイドローラ対８１及び後側ガイドローラ対８３は、第１走行車輪２５の前側及び後側にそれぞれ設けられている。速度パターン発生部６２は、搬送車３が曲線部２０３を走行するときに、前側ガイドローラ対８１対及び後側ガイドローラ対８３が第１ガイドレール６ａに接触しない走行軌跡に基づいて作成した速度指令を第１モータ２６及び第２モータ２９に与える。
この搬送車システム１では、速度パターン発生部６２が第１モータ２６及び第２モータ２９を制御して、それにより第１走行車輪２５及び第２走行車輪２８が独立して駆動される。その結果、搬送車３は走行レール４に沿って移動する。
搬送車３が曲線部２０３を走行するときには、前側ガイドローラ対８１及び後側ガイドローラ対８３が第１ガイドレール６ａに近接したガイド位置にある。一方、速度パターン発生部６２は、搬送車３が曲線部２０３を走行するときに理想的な走行軌跡に基づいて作成した速度指令を第１モータ２６及び第２モータ２９に与えている。したがって、前側ガイドローラ対８１及び後側ガイドローラ対８３は曲線部２０３において第１ガイドレール６ａに接触しにくい。従来であれば曲線部の入口と出口において搬送車の前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対がガイドレールに接触することを前提とした制御を行っていたので、両者の衝突や摩擦の問題が大きかった。それに対しては、この搬送車システム１では、曲線部２０３の入口と出口において搬送車３の前側ガイドローラ対８１及び後側ガイドローラ対８３がガイド位置にあっても第１ガイドレール６ａに接触しないように積極的に制御をしている。したがって、ガイドローラ３１，３３がガイドレール６に接触しにくい。

（Ｂ）速度パターン発生部６２は、走行軌跡を計算するために、前側ガイドローラ対８１が曲線部２０３に入ってから後側ガイドローラ対８３が曲線部２０３に入るまでの移動に関して、第１走行車輪２５、第２走行車輪２８及び旋回軸中心３８の位置を所定距離間隔で定めている。
この搬送車システム１では、前側ガイドローラ対８１が曲線部２０３に入ってから後側ガイドローラ対８３が曲線部２０３に入るまでの移動に関して、理想的な走行軌跡が定められる。したがって、前側ガイドローラ対８１及び後側ガイドローラ対８３が第１ガイドレール６ａに接触しにくい。

（Ｃ）速度パターン発生部６２は、走行軌跡に基づいて、各地点における第１走行車輪２５及び第２走行車輪２８の速度を算出する。
この搬送車システム１では、前側ガイドローラ対８１及び後側ガイドローラ対８３が第１ガイドレール６ａに接触しにくい。

（Ｄ）速度パターン発生部６２は、算出された第１走行車輪２５及び第２走行車輪２８の速度について挙動変化時の遅れ時間を補償することで作成した補償速度比率テーブル９０（二輪速度差指令テーブル）を記憶している。速度パターン発生部６２は、曲線走行時に、補償速度比率テーブル９０に基づいて第１モータ２６及び第２モータ２９に速度指令を与える。
この搬送車システム１では、挙動変化時の遅れ時間を補償することで作成した補償速度比率テーブル９０に基づいて第１モータ２６及び第２モータ２９に速度指令が与えられるので、意図に沿った搬送車走行を実現できる。また、補償速度比率テーブル９０は予め記憶されているので、速度パターン発生部６２における指令速度変換処理作業の負担を減らせる。

（Ｅ）速度パターン発生部６２は、挙動変化時の遅れ時間を補償するために、指令速度と実測度値の偏差を補償する。
この搬送車システム１では、意図に沿った搬送車走行を実現できる。

（Ｆ）上述のように曲線部走行においてガイドローラがガイドレールに接触しにくくなっているので、スリップ又は過負荷のないスムーズな走行が実現されている。また、ガイド隙間を従来より小さくでき、その結果、搬送車が直線部を走行するときの走行精度が向上している。以上より、搬送車システム１でのトータルの走行性能が向上している。

（１１）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

（ａ）前記実施形態では、搬送車が曲線部の開始と終了をセンサによって検出していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、搬送車がエンコーダによってソフト的に判断してもよい。
（ｂ）前記実施形態では反射テープは曲線部に沿って連続的に設けられていたが、本発明はこれに限定されない。反射テープは断続的に設けられていてもよい。
（ｃ）前記実施形態では搬送車は天井から吊り下げられた軌道上を走行していたが、本発明はこれに限定されない。軌道は地上に設けられていてもよいし、搬送車が軌道から吊り下げられていてもよい。
（ｄ）前記実施形態ではエンコーダはモータの回転を計測していたが、本発明はこれに限定されない。エンコーダは駆動輪又は従動輪の回転を計測してもよい。
（ｅ）被検出部及びセンサの組み合せの種類及び検出目的は、前記実施形態に限定されない。
（ｆ）被検出部の設置位置や数は、前記実施形態に限定されない。
（ｇ）前記実施形態では、補償速度比率テーブルを用いて左右速度差指令を形成していたが、基準速度比率テーブルを用いて左右速度差指令を形成してもよい。その場合でも、速度パターン発生部は、搬送車が曲線部を走行するときに、理想的な走行軌跡に基づいて作成した速度指令を第１モータ及び第２モータに与えているので、曲線部において前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対はガイドレールに接触しにくい。
（ｈ）前記実施形態はサーボ追従補償のパラメータはレスポンスと偏差であるが、いずれか一方であってもよい。
（ｉ）前記実施形態では車体の前側に駆動走行部を設けさらに後側に従動走行部を設けた搬送車システムを説明したが、本発明はそれに限定されない。例えば、前側と両側を駆動走行部とすることで、４輪駆動台車とした構造にも本発明を適用できる。その場合、各駆動部は、それぞれ独立して左右モータの速度指令を作成することが好ましい。なお、４輪駆動台車以外に、６輪駆動台車、８輪駆動台車にも本発明を適用できる。

本発明は、左右の車輪に別個にモータが設けられて独立して車輪を駆動可能な搬送車に広く適用できる。

１ 搬送車システム
２ 軌道
３ 搬送車
４ 走行レール
４ａ 第１走行レール
４ｂ 第２走行レール
６ ガイドレール
６ａ 第１ガイドレール
６ｂ 第２ガイドレール
１１ 反射テープ
１１ａ 開始端
１３ バーコード
１４ 磁気マーク
１５ 搬送車本体
１８ 駆動走行部
１９ 従動走行部
２０ 本体フレーム
２１ 第１駆動輪ユニット
２２ 第２駆動輪ユニット
２３ 本体フレーム
２５ 第１走行車輪
２６ 第１モータ
２７ 第１エンコーダ
２８ 第２走行車輪
２９ 第２モータ
３０ 第２エンコーダ
３１ 第１固定ガイドローラ
３２ 第２固定ガイドローラ
３３ 第１分岐ガイドローラ
３４ 第２分岐ガイドローラ
３５ 第１分岐ガイドローラ駆動部
３６ 第１従動輪
３７ 第２従動輪
３８ 旋回軸中心
４０ 第３固定ガイドローラ
４１ 第４固定ガイドローラ
４２ 第３分岐ガイドローラ
４３ 第４分岐ガイドローラ
４４ 第２分岐ガイドローラ駆動部
４７ 光電センサ
４９ リニアスケール
５０ バーコードリーダ
５２ 搬送車コントローラ
５４ コントローラ本体
５５ メモリ
５９ 走行制御部
６０ 分岐制御部
６１ ルートマップ
６２ 速度パターン発生部（制御部）
６３ 第１モータ制御部
６４ 第２モータ制御部
６５Ａ 第１誤差増幅部
６５Ｂ 第２誤差増幅部
６６Ａ 第１フィードバック制御部
６６Ｂ 第２フィードバック制御部
６７Ａ 第１アンプ
６７Ｂ 第２アンプ
７０ 基準速度比率テーブル
７１ 基準外輪速度比率
７３ 基準内輪速度比率
８０ 停止位置
８１ 前側ガイドローラ対
８３ 後側ガイドローラ対
８５ 前側ガイドローラ対
８７ 後側ガイドローラ対
９０ 補償速度比率テーブル（二輪速度差テーブル）
９１ 補償外輪速度比率
９３ 補償内輪速度比率
９５ 第１中間点
９７ 第２中間点
２０１ 第１直線部
２０２ 第２直線部
２０３ 曲線部
２０３ａ 開始位置
２０６ 分岐部

Claims (5)

1. 走行レールと、
   前記走行レールに沿って設けられたガイドレールと、
   前記走行レールに沿って走行する搬送車と、
   前記搬送車の走行を制御する制御部とを備え、
   前記搬送車は、
   車体と、
   前記車体の左右に設けられた第１走行車輪及び第２走行車輪と、
   前記第１走行車輪及び前記第２走行車輪にそれぞれ接続された第１モータ及び第２モータと、
   前記第１走行車輪の前側及び後側にそれぞれ設けられた前側ガイドローラ対及び後側ガイドローラ対とを有しており、
   前記制御部は、前記搬送車が曲線部を走行するときに前記前側ガイドローラ対及び前記後側ガイドローラ対が前記ガイドレールに接触しない走行軌跡を計算し、次に計算結果に基づいて作成した速度指令を前記第１モータ及び前記第２モータに与える、
   搬送車システム。
2. 前記制御部は、前記走行軌跡を計算するために、前記前側ガイドローラ対が前記曲線部に入ってから前記後側ガイドローラ対が前記曲線部に入るまでの移動に関して、前記第１走行車輪、前記第２走行車輪及び旋回軸中心の位置を所定距離間隔で定めていく、請求項１に記載の搬送車システム。
3. 前記制御部は、前記走行軌跡に基づいて、各地点における前記第１走行車輪及び前記第２走行車輪の速度を算出する、請求項１又は２に記載の搬送車システム。
4. 前記制御部は、算出された前記第１走行車輪及び前記第２走行車輪の速度について挙動変化時の遅れ時間を補償することで作成した二輪速度差指令テーブルを記憶しており、前記曲線走行時に前記二輪速度差指令テーブルに基づいて前記第１モータ及び前記第２モータに速度指令を与える、請求項３に記載の搬送車システム。
5. 前記制御部は、前記挙動変化時の遅れ時間を補償するために、指令速度と実測度値の偏差を補償する、請求項４に記載の搬送車システム。

Images