JP5917442B2 - 無人搬送車 - Google Patents

Description

本発明は無人搬送車に係り、詳しくは従来の無人搬送車では実現不可能であった全方向へのスムースな車体の移動を無駄な駆動力（電力）を必要とせずに行うことができるなど、各種の技術的効果を発現させることができる無人搬送車に関するものである。

工場や倉庫等で部品・半製品・製品等を搬送する無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は広く知られており、各種の技術が開発されている。
その中でもオムニホイールやメカナムホイールといった全方向移動車輪を車輪に用いることで不特定の方向に容易に移動することができる無人搬送車が開示されている（特許文献１、２を参照）。

ここで、このような全方向移動車輪は、オムニホイールを例に取れば特許文献１の［図２］に記載されているような回転体（オムニ車輪２１）、メカナムホイールを例に取れば特許文献３の［図１］、［図２］に記載されているような回転体（ローラ９）が複数設けられた構造となっており、かかる回転体が自転しながら車軸を中心に公転する構造となっている。
そして、このような全方向移動車輪を用いた無人搬送車は、図５に示す通り、各車輪を異なった方向や速度で回転させることで各車輪に異なる移動方向および駆動力（ベクトル）を発生させ、全車輪の移動方向および駆動力の和（ベクトルの和）によって、車体の向きを変えずに真横や斜め方向など所望する方向に車体を移動させる構造となっている。

従って、このような全方向移動車輪を用いた無人搬送車においては、無人搬送車が走行する床面に傾斜や段差などがあって一部の全方向移動車輪が浮いたいわゆる片輪走行の状態になってしまうと、上記した「ベクトルの和」が得られなくなり、所望する方向に無人搬送車を走行させることが不可能になってしまうという第１の課題がある。
また、仮に全ての全方向移動車輪を床面に接地させることができた場合でも、車輪と床面との接地力において車輪間にバラツキが生じた場合には、「ベクトルの和」が得られにくくなり、所望する方向に無人搬送車を走行させることが困難になってしまうという第２の課題がある。
さらに、全ての全方向移動車輪を床面に接地させ、かつ各車輪間において車輪と床面との接地力にバラツキを生じさせることなく接地させることができた場合であっても、全方向移動車輪が床面に対して鉛直方向に接地する状態、すなわち全方向移動車輪の回転体が床面に対して最適な状態で接地していなければ、やはり「ベクトルの和」が得られにくくなり、所望する方向に無人搬送車を走行させることが困難になってしまうという第３の課題がある。
そして上記のような場合には、「ベクトルの和」を得るために、接地しているあるいは接地力が強くなっている車輪に大きな駆動力を発生させなければならず、無駄な電力を消費してしまうという第４の課題もある。

そこで、全方向移動車輪を用いた無人搬送車における上記のような片輪走行を防止するための技術が開示されている（特許文献４、５参照）。
具体的には、各車輪にサスペンション機能を設けたもの（特許文献４の図１０、図１１参照）や一対の車輪の間をイコライザフレームで連結したもの（特許文献５参照）が開示されている。

特開平１１−２６５２１１号公報 特開２０１１−２１６００７号公報 特公昭５７−１６００１号公報 特開２００８−１５５６５２号公報 実開昭６３−１６４０１０号公報

しかしながら、特許文献４に記載のサスペンション機能は、上記の第１の課題は解決することができても、各車輪間において車輪と床面との接地力にバラツキが生じることから第２の課題および第３の課題を解決することができないという問題がある。

また、特許文献５に記載のイコライザフレームは、第１の課題および第２の課題は解決することができても、全方向移動車輪を床面に対して鉛直方向になるように接地させることができないことから第３の課題を解決することができないという問題がある。

従って、従前の技術においては、全方向移動車輪を用いた無人搬送車であっても凹凸がある床面を無駄な駆動力（電力）を必要とせずにスムースに走行させるという観点においては問題点を有するものであった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、従来の無人搬送車では実現不可能であった全方向へのスムースな車体の移動を無駄な駆動力（電力）を必要とせずに行うことができるなど、各種の技術的効果を発現させることができる無人搬送車の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る無人搬送車は、車体と、複数の回転体および駆動手段を備えた少なくとも一対の全方向移動車輪と、昇降手段とを備え、昇降手段は、中央部を車体の側面に枢支した一対の揺動部材と、一対の揺動部材よりも上方の位置に配置し、かつ中央部を車体内において一対の揺動部材とは平面視において直交する方向に枢支した昇降部材と、一対の揺動部材と昇降部材を連結する連結部材とを備え、一対の揺動部材のうちの一の揺動部材の一方の端部には一対の全方向移動車輪のうちの一の全方向移動車輪を連結し、一対の揺動部材のうちの他の揺動部材の一方の端部には一対の全方向移動車輪のうちの他の全方向移動車輪を連結し、一の揺動部材の他方の端部は連結部材によって昇降部材の一方の端部に連結し、他の揺動部材の他方の端部は連結部材によって昇降部材の他方の端部に連結し、一対の揺動部材と昇降部材と連結部材とが互いに連動して、一の全方向移動車輪と他の全方向移動車輪とを逆方向かつ、床面に対して鉛直方向に昇降させることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る無人搬送車は、一方の端部が棒状であり、他方の端部が扇状であり、連結部材が、チェーンによって構成されており、かつ扇状の円弧部分に沿って連結されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る無人搬送車は、昇降手段に、サスペンション機能が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る無人搬送車によれば、一対の全方向移動車輪を互いに連動して逆方向かつ鉛直方向に昇降させる昇降手段によって連結させることによって、従来の無人搬送車では実現できない以下の技術的効果を奏することができる。
１）メカナムホイールやオムニホイールなどの全方向移動車輪（の回転体）を常に床面に最適な状態（角度）で接地させることができることから、凹凸のある床面であっても全方向へのスムースな車体の移動を行うことができる無人搬送車を提供することができる。すなわち、無駄な駆動力（電力）を必要とせずに全方向移動車輪の特徴を最大限に生かした無人搬送車を提供することができる。
２）全ての全方向移動車輪の床面にかかる力をバラツキなく均一にすることができることから、特定の全方向移動車輪だけに無人搬送車の重量が集中することを防止することができ、その結果全方向へのスムースな車体の移動を行うことができるとともに、走行経路の摩耗を低減することができる。なお、この効果は、無人搬送車を横方向や斜め方向に移動させるような稼働を行う際における誘導帯の摩耗低減において特に有効なものとなる。
３）全ての全方向移動車輪の床面にかかる力をバラツキなく均一にすることができることから、全方向移動車輪自体の寿命を延ばすことができる。

本発明の請求項２に係る無人搬送車によれば、昇降手段の構造を特定の構造とすることによって、上記の効果をより顕著なものとすることができる。

本発明の請求項３に係る無人搬送車によれば、昇降手段にサスペンション機能を設けることによって、走行経路の摩耗をより低減することができる。

本発明に係る無人搬送車を示す斜視図である。 本発明に係る無人搬送車に用いられる昇降手段の一実施形態を示す模式図である。 図２の昇降手段の動作を示す模式図である。 本発明に係る無人搬送車に用いられる昇降手段の別の実施形態を示す模式図である。 全方向移動車輪を用いた無人搬送車における移動時の全方向移動車輪の動きを示す模式図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。
図１は本発明に係る無人搬送車を示す斜視図であり、図２は本発明に係る無人搬送車に用いられる昇降手段の一実施形態を示す模式図であり、図３は図２の昇降手段の動作を示す模式図であり、図４は本発明に係る無人搬送車に用いられる昇降手段の別の実施形態を示す模式図であり、図５は全方向移動車輪を用いた無人搬送車における移動時の全方向移動車輪の動きを示す模式図である。

まず、本発明にかかる無人搬送車１の構成を図１〜図４に基づいて説明する。なお、図１に示す無人搬送車１は全方向移動車輪３にメカナムホイールを用いた形態のものとなっているが、これに限定されるものではなく、オムニホイールなど各種の全方向移動車輪を用いることができる。

本発明にかかる無人搬送車１は、車体２、一対の全方向移動車輪３、昇降手段４を主要部品として構成されている。

車体２には非接触の受電コイル、バッテリ、全方向移動車輪を駆動させるためのモータ（ともに図示せず）などが設けられている。

全方向移動車輪３は前方および後方に設けられている、それぞれ２つの全方向移動車輪３が一対を成しており、一対の全方向移動車輪３がそれぞれ別の昇降手段４に連結されている構造となっている。なお、図１〜図３の実施形態においては、４つの全方向移動車輪（一対の全方向移動車輪を２つ）を用いているがこれに限定されるものではなく、一対の全方向移動車輪を１つのみ用いてもよいし、三つ以上用いることもできる。

昇降手段４は、一対の揺動部材５、連結部材６、昇降部材７を主要部品として構成されている。

一対の揺動部材５は、一方の端部８が棒状に他方の端部９が扇状になっている部材を用いている。また、一対の揺動部材５はそれぞれが中心部１０において枢支されており、昇降部材７は中心部１１において揺動部材５とは直交する方向に枢支されている構造となっている。
なお、一対の揺動部材５は一対の全方向移動車輪３を後記するように揺動することができる形態であれば、上記のような形態に限定されるものではなく、例えば図４の実施形態に示すような棒状の部材とすることもできる。

連結部材６は、２本のチェーンを９０°回転させた状態で連結した部材を用いている。
なお、連結部材６についても後記するように一対の揺動部材５と昇降部材７を連結することができる形態であれば、上記のような形態に限定されるものではなく、９０°回転させた状態で連結しているような複雑な形状のものではない、単純な棒状や板状の形状にすることもでき、材質についても金属、ゴム、プラスチックなど各種の材質を用いることができる。

次に、一対の全方向移動車輪３と昇降手段４（一対の揺動部材５、連結部材６、昇降部材７）の接続関係を説明する。

まず、一の揺動部材５ａの端部８ａには一対の全方向移動車輪３のうちの一の全方向移動車輪３ａが連結されており、他の揺動部材５ｂの端部８ｂには一対の全方向移動車輪３のうちの他の全方向移動車輪３ｂが連結されている構造となっている。
さらに、一の揺動部材５ａの端部９ａは連結部材６ａによって昇降部材７の一方の端部７ａに連結されており、他の揺動部材５ｂの端部９ｂは連結部材７ｂによって昇降部材７の他方の端部７ｂに連結されている構造となっている。
また、昇降手段４は、図４に示す通りサスペンション１２を介して車体２に連結されている構造となっている。なお、サスペンション１２については必要に応じて省略することができる。

次に、上記のように構成された無人搬送車１の動作および作用を図２および図３に基づいて説明する。

無人搬送車１が凹凸のない床面を走行している状態（図３の（ａ））から、一対の全方向移動車輪３のうちの一の全方向移動車輪３ａ（左車輪）が凹凸や傾斜のある床面を走行する状態（図２や図３の（ｂ）、（ｃ））となった場合には以下の動作が行われることになる。なお、一対の全方向移動車輪３のうちの一の全方向移動車輪３ａ（右車輪）が凹凸のある床面を走行する状態（図３の（ｄ））となった場合には下記と逆の動作が行われることになる。

まず、全方向移動車輪３ａが床面の凸状部分や傾斜に追随して持ち上がることによって、全方向移動車輪３ａが持ち上がった分だけ、全方向移動車輪３ａに連結している揺動部材５ａの他方の端部８ａが中心部１０を支点にして鉛直上向きに揺動するともに、揺動部材５ａの一方の端部９ａが鉛直下向きに揺動する。

次に、揺動部材５ａの端部９ａが揺動した分だけ、端部９ａに連結している連結部材６ａが鉛直下向きに引っ張られることになり、それによって連結部材６ａが連結している昇降部材７の端部７ａも、揺動部材５ａの端部９ａが揺動した分だけ鉛直下向きに引っ張られることになる。すなわち、昇降部材７が、図２に示すように揺動部材５ａの端部９ａが揺動した分だけ（全方向移動車輪３ａが持ち上がった分だけ）、全方向移動車輪３ａの方向（反時計回りの方向）に揺動することになる。
そうすると、昇降部材７の他方の端部７ｂに連結している連結部材６ｂが、昇降部材７の一方の端部７ａが下向きに揺動した分だけ鉛直上向きに引っ張られることになる。

次に、連結部材６ｂが鉛直上向きに引っ張られることによって、連結部材６ｂに連結されている揺動部材５ｂの端部９ｂが中心部１０を支点にして鉛直上向きに揺動するともに、揺動部材５ｂの端部８ｂが鉛直下向きに揺動する。
そうすると、揺動部材５ｂの端部８ｂに連結している他の全方向移動車輪３ｂは、鉛直下向きに押し下げられることになる。

ここで、全方向移動車輪３ｂが押し下げられる力は、全方向移動車輪３ａが床面の凸状部分や傾斜に追随して持ち上がった際に床面から受けた力と同一の力がかかることになるとともに、一対の全方向移動車輪３は常に鉛直方向に上下稼働することになる。

以上のことから、本発明の無人搬送車１は、全ての全方向移動車輪３を床面に接地させることができるとともに、各車輪間において車輪と床面との接地力にバラツキを生じさせることなく接地させることができ、さらに、全方向移動車輪（の回転体）を床面に対して常に最適な状態で稼働させることができることになる。
従って、床面が凹凸を有する場合であっても全方向へのスムースな車体の移動を無駄な駆動力（電力）を必要とせずに行うことができることになる。

また、昇降手段４自体が、サスペンション１２を介して車体２に連結されていることから、一の全方向移動車輪に急激な力がかかった場合（急に床面の凹凸を拾ったような場合）などにおいては、余分な力を和らげた状態で一の全方向移動車輪が床面から受けた力と同じだけの力で他の全方向移動車輪を床面に押し下げることができることになる。さらに、全ての全方向移動車輪が常に凹凸上を走行するような場合（デコボコ道を走行するような場合）においても、発生する振動を吸収することができることから搬送物を破損させることなく安全に搬送することができるようになる。

本発明は工場や倉庫等で部品・半製品・製品等を搬送する無人搬送車に用いることができる。

１ 無人搬送車
２ 車体
３ 一対の全方向移動車輪
３ａ 一対の全方向移動車輪
３ｂ 一対の全方向移動車輪
４ 昇降手段
５ 一対の揺動部材
５ａ 一対の揺動部材
５ｂ 一対の揺動部材
６ 連結部材
６ａ 連結部材
６ｂ 連結部材
７ 昇降部材
７ａ 昇降部材
７ｂ 昇降部材
８ 端部
８ａ 端部
８ｂ 端部
９ 端部
９ａ 端部
９ｂ 端部
１０ 中心部
１１ 中心部
１２ サスペンション

Claims (3)

1. 車体と、
   複数の回転体および駆動手段を備えた少なくとも一対の全方向移動車輪と、
   昇降手段とを備え、
   前記昇降手段は、
   中央部を前記車体の側面に枢支した一対の揺動部材と、
   前記一対の揺動部材よりも上方の位置に配置し、かつ中央部を前記車体内において前記一対の揺動部材とは平面視において直交する方向に枢支した昇降部材と、
   前記一対の揺動部材と前記昇降部材を連結する連結部材とを備え、
   前記一対の揺動部材のうちの一の揺動部材の一方の端部には前記一対の全方向移動車輪のうちの一の全方向移動車輪を連結し、
   前記一対の揺動部材のうちの他の揺動部材の一方の端部には前記一対の全方向移動車輪のうちの他の全方向移動車輪を連結し、
   前記一の揺動部材の他方の端部は前記連結部材によって前記昇降部材の一方の端部に連結し、
   前記他の揺動部材の他方の端部は前記連結部材によって前記昇降部材の他方の端部に連結し、
   前記一対の揺動部材と前記昇降部材と前記連結部材とが互いに連動して、
   前記一の全方向移動車輪と前記他の全方向移動車輪とを逆方向かつ、床面に対して鉛直方向に昇降させることを特徴とする無人搬送車。
   
2. 前記一方の端部が棒状であり、前記他方の端部が扇状であり、
   前記連結部材が、
   チェーンによって構成されており、かつ前記扇状の円弧部分に沿って連結されていることを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。
   
3. 前記昇降手段に、
   サスペンション機能が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人搬送車。