JP7206035B2

JP7206035B2 - 駆動装置

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Publication number: JP7206035B2
Application number: JP2017101330A
Authority: JP
Inventors: 公祐竹内
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: JP2018198472A

Description

本発明は、動力を発生する駆動部と、駆動部の動力によって動く運動部とを備える駆動装置に関する。

以前より、駆動部と運動部とを備える駆動装置として、無人搬送車（ＡＧＶ：Automatic Guided Vehicle）又は産業用ロボットなどがある。無人搬送車は、装置全体が運動部であり、駆動部である電動モータの動力によって走行する。産業用ロボットは、駆動部である電動モータの動力によって、運動部であるアーム等を動かして所定の作業を行う。

このような駆動装置においては、一般に、運動部が予期せずに人又は物体（以下「障害物等」と呼ぶ）と衝突しないよう衝突回避機能が設けられる。衝突回避機能は、例えばセンサを用いて障害物等を検知し、この検知結果に基づいて制御部が運動部を停止又衝突の回避動作を行うように制御するものが一般的であった。例えば、特許文献１には、クレーンを用いて物品を入出庫する装置において、センサの物体検知に基づいてクレーンコントローラがクレーンを停止制御する技術が開示されている。

一方、特許文献２には、本発明に関連する技術として、センサと制御部の制御とを利用せずに、障害物等が装置に誤ってぶつかったときに、障害物等に害を及ぼす前に走行を速やかに停止する衝突時の停止機能を備えた自走式車両が開示されている。この自走式車両は、周囲の一範囲に設けられた可動部と、可動部の変位に連動してモータから駆動輪への動力の伝達を遮断する動力遮断機構とを備えている。この構成によれば、可動部が障害物等に接触して変位した場合に、この変位に連動して動力遮断機構が機械的に駆動輪への動力を遮断し、自走式車両が停止される。

特開２００９－２１５０３１号公報特開２０１５－１７９４９４号公報

センサの検知結果に基づいて制御部が衝突回避の制御を行う構成では、センサに不具合が生じた場合又は制御部のソフトウェアに不具合が生じた場合などに、衝突回避機能が正常に稼動しないことがあるという課題がある。

また、障害物等を１００％の確率で確実に検知することは現在の技術では困難である。このため、障害物等の検知に基づいて衝突を回避する技術では、検知の失敗により衝突回避機能が正常に稼動しない可能性が生じるという課題がある。そこで、本発明者らは、障害物等を検知して衝突を回避するという設計思想を見直し、障害物等が誤って装置にぶつかることを幾分許容する一方、ぶつかった際に速やかに運動部を停止することで、障害物等に害を及ぼすことを回避するという設計思想に至った。特許文献２の技術は、この設計思想に従ったものであり、障害物等が可動部にぶつかったときに、可動部の変位に連動して動力の伝達が機械的に遮断されることで、運動部を速やかに停止することができる。これにより、センサの不具合、ソフトウェアの不具合又は検知の失敗等に関係なく、障害物等が誤って可動部にぶつかったときでも、障害物等に害が及ぶことを回避することができる。

しかしながら、特許文献２の技術には、例えば動力遮断機構を駆動輪の動力伝達経路から離れた箇所に配置できないなど、動力遮断機構に配置上の制約が生じるという課題があった。さらに、可動部の変位によって動力遮断機構を作動させるため、可動部と動力遮断機構との配置関係にも制約が生じ、可動部のレイアウト設計の自由度が低くなるという課題があった。特許文献２の技術においては、可動部が運動部を停止させるトリガーの役割を担うため、可動部を所望の配置にできるようそのレイアウト設計の自由度が高いと好ましい。

本発明の目的は、駆動部と運動部とを備えた駆動装置において、センサの不具合、ソフトウェアの不具合又は障害物等の検知の失敗などに関係なく、障害物等がぶつかったことに基づいて運動部を停止できるようにすることである。加えて、運動部を停止させるトリガーとして機能する可動部のレイアウト設計の自由度を向上することである。

本発明は、
自走式の無人搬送車又はロボットに搭載される駆動装置であって、
動力を発生する駆動部と、
前記駆動部の動力によって動く運動部と、
前記駆動部を駆動する電力が送られる電路と、
前記運動部の少なくとも周囲の一部に設けられた可動部と、
前記電路を開閉可能であり前記可動部が押されたときに前記可動部と機械的に連動して、前記駆動部への前記電力の供給が遮断されるように前記電路を切断する開閉部と、
を備える駆動装置である。

本発明によれば、センサの不具合、ソフトウェアの不具合又は障害物等の検知の失敗などに関係なく、障害物等がぶつかったことに基づいて運動部を停止することができる。加えて、運動部を停止させるトリガーとして機能する可動部のレイアウト設計の自由度を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。可動部が押されたときの状態を示す説明図である。可動部及び電路ブロックを示す斜視図である。逆移動抑制機構の詳細な一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。本発明の第３実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。第３実施形態の電路ブロックに設けられた開閉スイッチの開閉動作を示す説明図であり、（Ａ）は閉の状態、（Ｂ）は開の状態を示す。本発明の第４実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。逆移動防止機構の変形例を示す図である。電路の開閉部である電路ブロックの第１変形例（Ａ）及び第２変形例（Ｂ）を示す図である。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。図２は、可動部が押されたときの状態を示す説明図である。図３は、可動部及び電路ブロックを示す斜視図である。図１及び図２は、鉛直方向から見た自走式車両１を表わしている。

第１実施形態の自走式車両１は、自走して物の搬送を行う無人搬送車（ＡＧＶ：Automatic Guided Vehicle）である。図１に示すように、自走式車両１は、本体フレーム１１、駆動輪１２、モータ１３、ブレーキ１４、電磁開閉器１５、バッテリ１６及び衝突停止機構２０を備える。図１では省略しているが、自走式車両１は本体フレーム１１を走行可能に支える複数の車輪を有する。自走式車両１は、さらに、進行方向を転換する操舵部と、操舵部、モータ１３及びブレーキ１４を制御する制御部を備えていてもよい。自走式車両１は本発明に係る駆動装置の一例に相当する。また、上記の構成要素のうち、モータ１３が本発明に係る駆動部の一例に相当し、ブレーキ１４が本発明に係る制動部の一例に相当し、本体フレーム１１が本発明に係る運動部の一例に相当する。

モータ１３は、例えば直流モータであり、電路Ｌ０を介してバッテリ１６から電力が送られて動力を発生し、駆動輪１２を回転駆動する。モータ１３は、電力の供給が断たれると動力の発生を停止する。

ブレーキ１４は、例えば無励磁作動形の電磁ブレーキであり、電力の供給が断たれたときに例えばスプリングの作用でモータ１３の駆動軸に制動力を付加する。一方、ブレーキ１４は、電力が供給されたとき、例えばコイルに通電されることでスプリングの作用を解除して、モータ１３の駆動軸に付加された制動力を解く。

駆動輪１２は、モータ１３の動力によって駆動されて、運動部である本体フレーム１１を走行させる。自走式車両１には複数の駆動輪１２が設けられていてもよい。

電磁開閉器１５は、走行時と停止時とに切り替えられ、走行時にバッテリ１６の電力をモータ１３及びブレーキ１４へ送り、停止時にバッテリ１６の電力を遮断する。電磁開閉器１５は、例えば、図示しない電源ボタンがオン操作されたときに、コイルに通電がなされて接点を閉じるａ接点リレースイッチである。電源ボタンは、例えば人の操作によって切り替えられる。

衝突停止機構２０は、図１に示すように、本体フレーム１１の少なくとも周囲の一部（例えば進行方向を向いた正面側など）に設けられる。衝突停止機構２０は、電路ブロック２１、複数の可動部２２、複数のスライド部２３、複数の付勢部２４及び複数の逆移動抑制機構２５を備える。これらのうち、電路ブロック２１が本発明に係る開閉部の一例に相当し、スライド部２３が本発明に係る緩衝部の一例に相当する。電路ブロック２１は、後述するようにモータ１３及びブレーキ１４の電力を伝送する導電体である。一方、可動部２２、スライド部２３及び固定部材２６、２７は、絶縁体により構成され、電路ブロック２１から目的以外の経路で電流が流れることを防止する。

電路ブロック２１は、バッテリ１６の電力をモータ１３及びブレーキ１４に送る電路Ｌ０の一区間を構成する。電路ブロック２１は、導電体である複数の固定ブロック２１ａと、導電体である複数の可動ブロック２１ｂとを有し、固定ブロック２１ａと可動ブロック２１ｂとが互いに分離可能に交互に並んで配置される。固定ブロック２１ａは、例えば固定部材２７を介して本体フレーム１１に固定される一方、可動ブロック２１ｂはスライド部２３を介してスライド可能に本体フレーム１１に支持される。図１に示すように、複数の固定ブロック２１ａと複数の可動ブロック２１ｂとが互いに接触した状態で、電路ブロック２１の両端間が通電可能となる。一方、図２に示すように何れかの可動ブロック２１ｂがスライド移動して隣接する固定ブロック２１ａから離間すると電路ブロック２１の両端間の電路が開かれて通電不可となる。なお、電路ブロック２１は、全部が導電体である必要はなく、固定ブロック２１ａと可動ブロック２１ｂとが接触している状態で電路ブロック２１の一端から他端へ貫くように、電路ブロック２１の内部に導電体が設けられる構成が採用されてもよい。

図３に示すように、固定ブロック２１ａ及び可動ブロック２１ｂの各々は、鉛直方向に幅を有し、水平方向に切断した断面が略台形の立体形状を有する。鉛直方向から見て、固定ブロック２１ａは台形の上辺が本体フレーム１１の方を向き、可動ブロック２１ｂは台形の下辺が本体フレーム１１の方を向くように並べられる。台形の上辺又は下辺のうち短い方を上辺と呼んでいる。可動ブロック２１ｂをスライド可能に支持するスライド部２３には付勢部２４が設けられ、付勢部２４はスライド部２３を介して可動ブロック２１ｂに自走式車両１における外向きの力を加える。このような構成により、可動ブロック２１ｂが固定ブロック２１ａと接触した状態で、可動ブロック２１ｂと固定ブロック２１ａとの隣接する側面に互いに押し付け合う力が働いて、両者の良好な電気的な接続が確保される。互いに接触する側面は、断面の台形形状の斜辺に相当する部位である。一方、可動ブロック２１ｂに本体フレーム１１に向く力が加わると、可動ブロック２１ｂは大きな抵抗なく固定ブロック２１ａから離間して電路Ｌ０を切断することができる。

複数の可動部２２は、自走式車両１に障害物等が近接したときに、障害物等に当接して本体フレーム１１に対して相対的に変位する部材である。複数の可動部２２は、電路ブロック２１の長手方向に沿って並び、電路ブロック２１よりも自走式車両１における外方に配列される。複数の可動部２２は、特に制限されないが、例えば電路ブロック２１の長手方向に沿って長い板状の部材であり、それぞれ固定部材２６を介して複数の可動ブロック２１ｂから離間した配置で可動ブロック２１ｂに固定されている。言い換えれば、固定部材２６を介して対応する１つの可動部２２と１つの可動ブロック２１ｂとが一体化されている。隣接する一対の可動部２２の間隙は、想定される障害物等を通さないように小さく設計される。可動部２２の障害物等に当接する側には緩衝材が設けられてもよい。

スライド部２３は、可動部２２及び可動ブロック２１ｂを、本体フレーム１１に近接又は離間する方向にスライド可能に支持する機構である。スライド部２３は本体フレーム１１に取り付けられる。スライド部２３としては、例えば、リニアガイド或いはシザーズ式のリンク機構などを採用できる。リニアガイドは可動ブロック２１ｂのスムーズな変位を実現するという効果を奏する。また、シザーズ式のリンク機構はリンク機構の配置スペースが小さくても可動ブロック２１ｂの大きなストロークを実現するという効果を奏する。その他、スライド部２３としては、ラックアンドピニオン機構、ボールねじナット機構などの回転直動変換機構を適用してもよい。回転直動変換機構を適用した場合、可動ブロック２１ｂの直動運動から変換された回転運動から後述するラチェット機構２５Ｒ（図４を参照）の回転運動を導出してもよい。

スライド部２３は、可動部２２に障害物等が接触して可動部２２が変位するときに、可動部２２に小さな抵抗力を及ぼす。この抵抗力により可動部２２と障害物等との間に緩衝作用を及ぼすことができる。すなわち、スライド部２３により可動部２２が変位可能なストロークの範囲においては、スライド部２３が緩衝部として機能して、自走式車両１の大きさ又は重量によらずに小さな抵抗力を可動部２２に付加する緩衝作用が得られる。

付勢部２４は、例えば板バネ又はスプリングであり、スライド部２３に作用して可動ブロック２１ｂを本体フレーム１１から離間する方向へ付勢する。例えば、スライド部２３がシザーズ式のリンク機構である場合、隣接するリンクを開くように付勢部２４が取り付けられることで、リンク機構を伸長する方向すなわち可動ブロック２１ｂを上記の方向へ付勢することができる。

図４は、逆移動抑制機構の詳細な一例を示す図である。

逆移動抑制機構２５は、可動部２２に障害物等が接触して可動ブロック２１ｂが本体フレーム１１に近接する方向へ変位した後、可動ブロック２１ｂが元の位置に戻ることを抑制する機構である。逆移動抑制機構２５は、図４に示すように、歯車２５ｇ及び歯止め爪２５ｃを有するラチェット機構２５Ｒ、２つの二段プーリ２８ａ、２８ｂ、２本のワイヤｗ１，ｗ２、ベルトｂ１、プーリｐ１並びにワイヤ固定部２９ａ、２９ｂを備える。ラチェット機構２５Ｒと二段プーリ２８ａ、２８ｂとは、本体フレーム１１又は本体フレーム１１に固定金具を介して取り付けられ、ワイヤ固定部２９ａ、２９ｂは可動ブロック２１ｂに取り付けられている。ワイヤ固定部２９ａ、２９ｂは、絶縁体により構成されている。

ラチェット機構２５Ｒは、歯車２５ｇの一方向の回転（図４の反時計方向回転）を許容し、歯車２５ｇの逆方向の回転（図４の時計方向回転）を抑制する機構である。二段プーリ２８ａには、１段目にワイヤｗ１が巻回され、２段目にベルトｂ１が掛けられている。ワイヤｗ１は、固定部材２７に取り付けられたプーリｐ１を介してワイヤ固定部２９ａから二段プーリ２８ａへ渡される。ワイヤｗ１の一端は二段プーリ２８ａに固定され、ワイヤｗ１の他端はワイヤ固定部２９ａに固定されている。他方の二段プーリ２８ｂは、１段目にワイヤｗ２が巻回され、２段目にベルトｂ１が掛けられ、ラチェット機構２５Ｒの歯車２５ｇと同心に接続されている。ワイヤｗ２は、二段プーリ２８ｂからワイヤ固定部２９ｂへ渡される。ワイヤｗ２の一端は二段プーリ２８ｂに固定され、ワイヤｗ２の他端はワイヤ固定部２９ｂに固定されている。ここで、ワイヤ固定部２９ａはプーリｐ１よりも本体フレーム１１に近い位置に配置されている。

このような逆移動抑制機構２５の構成により、可動ブロック２１ｂが本体フレーム１１の方へ変位すると、ワイヤｗ１が二段プーリ２８ａから引き出され、二段プーリ２８ａが回転（例えば反時計方向に回転）する。そして、二段プーリ２８ａの回転運動はベルトｂ１を介して伝達され、他方の二段プーリ２８ｂとラチェット機構２５Ｒの歯車２５ｇとを回転させる。ラチェット機構２５Ｒは、この方向の歯車２５ｇの回転を許容する。二段プーリ２８ｂが回転することで、二段プーリ２８ｂにワイヤｗ２が巻き取られて、ワイヤ固定部２９ｂと二段プーリ２８ｂとの間でワイヤｗ２が大きく弛むことがない。

一方、可動ブロック２１ｂが本体フレーム１１の方へ変位した後、可動ブロック２１ｂに元に戻る力が加わった場合には、ワイヤｗ２に引っ張り力が働いて二段プーリ２８ｂに回転力（例えば時計方向の回転力）が加わる。しかし、ラチェット機構２５Ｒがこの方向の回転を抑制するため二段プーリ２８ｂは回転せず、可動ブロック２１ｂが元の位置へ戻ることを抑制できる。なお、このように可動ブロック２１ｂの変位が抑制された場合でも、例えば係員が手動により、ラチェット機構２５Ｒの歯止め爪２５ｃの係止を解除する操作を行うことで、可動ブロック２１ｂを元の位置へ戻すことができる。

＜動作説明＞
続いて、自走式車両１の動作について説明する。

自走式車両１は、初期状態として、全ての可動ブロック２１ｂが固定ブロック２１ａと並んだ配置にされる。初期状態において、可動ブロック２１ｂは付勢部２４の付勢力によって固定ブロック２１ａに押し付けられ（図１の状態）、電路ブロック２１の両端間は導通した状態にされる。

自走式車両１を走行させるために電磁開閉器１５がオンにされると、バッテリ１６とモータ１３及びブレーキ１４との間の電路Ｌ０が閉じて、バッテリ１６からモータ１３及びブレーキ１４へ電力が供給される。電力は電路ブロック２１を介してモータ１３及びブレーキ１４へ供給される。電力が供給されると、ブレーキ１４の制動が解除され、モータ１３が駆動して自走式車両１が走行する。

自走式車両１の走行中、障害物等が可動部２２に接触すると、図２に示すように、可動部２２及びこれと一体化されている可動ブロック２１ｂとが押されて、本体フレーム１１の方へ変位する。このとき、スライド部２３が有するストローク内の変位であれば、可動ブロック２１ｂ及び可動部２２にはスライド部２３から小さな抵抗力が加わるだけなので、障害物等に大きな衝撃が加わることなく、障害物等に害は及ぼされない。

可動ブロック２１ｂが変位すると、電路ブロック２１の電路Ｌ０が開いてモータ１３及びブレーキ１４への電力の供給が断たれる。その結果、モータ１３から駆動輪１２への動力の供給が停止され、ブレーキ１４の制動が働いて、障害物等に害が及ぼされることなく、自走式車両１が停止する。

ここで、スライド部２３のストロークについて説明する。可動部２２に障害物等が接触してから自走式車両１が停止するまでにはタイムラグが生じる。したがって、タイムラグの間、自走式車両１の走行は継続され、障害物等と本体フレーム１１との距離が縮まる。自走式車両１が停止したときの障害物等と本体フレーム１１との距離Ｘは、自走式車両１の速度と上記のタイムラグの大きさに基づいて計算することができる。あるいは、自走式車両１の速度が可変である場合、自走式車両１が停止したときの障害物等と本体フレーム１１との最小距離Ｘ１は、自走式車両１の最大速度と上記のタイムラグの大きさに基づいて計算することができる。本実施形態では、スライド部２３により可動部２２及び可動ブロック２１ｂがスライド可能なストロークが、距離Ｘ又は最小距離Ｘ１よりも長く設定されている。このようなスライド部２３のストロークの設定により、自走式車両１が障害物等に接触してから停止するまでの間、自走式車両１から障害物等に大きな衝撃が加わることなく、障害物等に害が及ぼされることを回避できる。

自走式車両１が停止した後、障害物等が退くと、可動部２２を押すものがなくなるため、付勢部２４の付勢により可動ブロック２１ｂを元の位置に戻す方向の力が働く。しかし、逆移動抑制機構２５により可動ブロック２１ｂが元の位置に戻ることが抑制されるので、可動ブロック２１ｂは固定ブロック２１ａから離間した状態を維持して、自走式車両１が再度自動的に走行を開始してしまうことが防止される。

自走式車両１が停止した後、再度、走行可能な周囲状況が確認されたら、係員がラチェット機構２５Ｒの係止を、例えば手動により解除する操作を行って、可動部２２と可動ブロック２１ｂとを初期状態の位置に戻すことができる。これにより、再び、自走式車両１を走行させることができる。

以上のように、本実施形態の自走式車両１によれば、可動部２２が障害物等に接触して変位したときに電路ブロック２１の電路が機械的に開かれて自走式車両１の走行が停止される。障害物等を検知して制御部が衝突回避の制御を行う従来の駆動装置では、センサの不具合、ソフトウェアの不具合又は障害物等の検知の失敗などによって、衝突回避機能が正常に稼動しない可能性が生じる。しかしながら、本実施形態の自走式車両１によれば、可動部２２の変位に機械的に連動して電路Ｌ０が開かれるので、センサの不具合又はソフトウェアの不具合などの影響を受けずに、障害物等が可動部２２に誤ってぶつかったときに自走式車両１を確実に停止することができる。すなわち、障害物等が自走式車両１に万が一衝突しても、障害物等が大きな衝撃力を受けることなく自走式車両１を停止することができる。さらに、本実施形態の自走式車両１によれば、電路Ｌ０が開いて電力の供給が断たれたときに、ブレーキ１４の制動作用が働くので、より速やかに自走式車両１を停止させることができる。

さらに、本実施形態の自走式車両１によれば、可動部２２と電路ブロック２１の可動ブロック２１ｂとが一体化されているので、可動部２２の変位により確実に可動ブロック２１ｂを変位させて電路Ｌ０を切断することができる。

また、本実施形態の自走式車両１によれば、可動部２２の変位に基づき電路Ｌ０を切断することで、自走式車両１を停止させる。電路Ｌ０は、機械的な機構に比べて、配置上の制約を受けにくく、自走式車両１の様々な部位へ拡張することができる。それ故、可動部２２及び電路ブロック２１を自走式車両１の様々な箇所に、様々な向きで設けることができる。すなわち、本実施形態の自走式車両１によれば、障害物等がぶつかったときに自走式車両１を停止させるトリガーとして機能する可動部２２のレイアウト設計の自由度が向上する。したがって、自走式車両１の設計時に、可動部２２を障害物等が衝突する可能性のある様々な位置に設けることができ、さらに電路Ｌ０の拡張により可動部２２の数も容易に増減できる。

また、本実施形態の自走式車両１によれば、可動部２２と障害物等が接触したときに、スライド部２３が可動部２２を所定のストローク以内で変位させ、かつ、この変位中に可動部２２に抵抗力を付加して、可動部２２と障害物等との緩衝作用が得られる。通常、電力の供給が断たれてから自走式車両１が停止するまでにはタイムラグが生じ、このタイムラグの間に可動部２２に接触した障害物等と本体フレーム１１との距離が縮まる。しかし、上記の緩衝作用のあるスライド部２３のストロークにより、タイムラグ中の自走式車両１の移動があっても障害物等に大きな衝撃が加わる前に、自走式車両１を停止させることができる。

また、本実施形態の自走式車両１によれば、逆移動抑制機構２５により、可動部２２が変位した後、可動部２２が自然に元の位置に戻ることが抑制されるで、障害物等が退いた後にすぐに自走式車両１が走行を開始してしまうような事態を回避できる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。

第２実施形態の自走式車両１Ａは、可動部２２の変位方向が異なる２組の衝突停止機構２０を備えた点が、主に第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、自走式車両１Ａは、本体フレーム１１の２つの側部に２組の衝突停止機構２０、２０Ａを備える。一方の衝突停止機構２０の可動部２２の可動方向と、他方の衝突停止機構２０Ａの可動部２２の可動方向とは異なる（例えば９０°異なる）。２組の電路ブロック２１は、モータ１３とブレーキ１４とに電力を供給する電路Ｌ０において直列に接続されている。

以上のように、第２実施形態の自走式車両１Ａによれば、２組の衝突停止機構２０、２０Ａにより、二方向からの障害物等の接触に対応して自走式車両１Ａを停止することができる。なお、第２実施形態と同様に電力を供給する電路Ｌ０を更に拡張して、より多くの箇所に様々な方向に向けて衝突停止機構２０を設けてもよい。例えば、複数の衝突停止機構２０を異なる高さに配置したり、自走式車両１Ａの全周囲に配置したりすることもできる。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る自走式車両の要部を示す構成図である。図７は、電路ブロックに設けられた開閉スイッチの開閉動作を示す説明図であり、（Ａ）は閉の状態、（Ｂ）は開の状態を示す。

第３実施形態の自走式車両１Ｂは、主に電路Ｌ１を開閉する構造が、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第３実施形態の自走式車両１Ｂは衝突停止機構２０Ｂを備える。衝突停止機構２０Ｂでは、可動部２２が棒材１８Ｂを介してスライド部２３にスライド可能に支持される。また、第３実施形態の衝突停止機構２０Ｂでは、棒材１８Ｂがスライド可能に貫通される電路ブロック２１Ｂを備える。

電路ブロック２１Ｂは、スライド部２３と可動部２２との間に配置され、本体フレーム１１に固定具２７Ｂを介して固定される。電路ブロック２１Ｂには、電路Ｌ１の一部を構成する電線Ｌ１ａと、棒材１８Ｂを通す複数のガイド孔２１ｈと、電線Ｌ１ａに接続されて電路Ｌ１を開閉可能な複数のスイッチ２１ｓとを有する。バッテリ１６の電力は電路Ｌ１を介してモータ１３及びブレーキ１４へ送られる。

スイッチ２１ｓは、機械式のスイッチ、より具体的には押しボタン式の有接点スイッチであり、さらに、ボタンＥが押されたときに閉となり、ボタンＥが開放されたときに開となるａ接点スイッチである。複数のスイッチ２１ｓは、電路Ｌ１中に直列に接続され、複数のガイド孔２１ｈ内にボタンＥを突出させてそれぞれ固定される。

棒材１８Ｂには、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スイッチ２１ｓのボタンＥを操作する操作部１８Ｂａ（例えば突起部）が設けられている。図７（Ａ）に示すように、可動部２２が初期位置にあるとき、操作部１８Ｂａはガイド孔２１ｈ内に配置され、スイッチ２１ｓのボタンＥを押す。一方、可動部２２が自走式車両１Ｂの内方に押されて棒材１８Ｂが移動すると、操作部１８Ｂａはスイッチ２１ｓのボタンＥから外れてボタンＥを開放する。ガイド孔２１ｈには、棒材１８Ｂの中心軸がスイッチ２１ｓのボタンＥの方へ変位しないようにガイドが設けられている。

以上のように、第３実施形態の自走式車両１Ｂによれば、走行中に障害物等が可動部２２に接触して可動部２２が押された際、操作部１８Ｂａがスイッチ２１ｓのボタンＥを開放してスイッチ２１ｓが電路Ｌ１を切断する。これにより、モータ１３とブレーキ１４とに供給される電力が停止されて、自走式車両１Ｂを速やかに停止することができる。このような構成により、第３実施形態の自走式車両１Ｂにおいても、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

さらに、第３実施形態の自走式車両１Ｂによれば、可動部２２の変位に機械的に連動させてスイッチ２１ｓが電路Ｌ１を開閉するので、電路Ｌ１の開閉動作の信頼性を向上できる。さらに、スイッチ２１ｓとして汎用品を適用できるので衝突停止機構２０Ｂの部品コストを低減できる。また、スイッチ２１ｓとしてａ接点スイッチを適用しているので、可動部２２が押された際に、より確実に電路Ｌ１の開動作を実現できる。

なお、第３実施形態では、スイッチ２１ｓとして押ボタン式のスイッチを示したが、機械的な動作によって接点を切り替える方式のスイッチであれば、様々なスイッチを適用することができる。ａ接点スイッチでなく、ｂ接点スイッチ又はｃ接点スイッチであってもよい。

（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る自走式車両を示す構成図である。

第４実施形態の自走式車両１Ｃは、主にモータ１３に電力を供給する回路構成が、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

自走式車両１Ｃは、電力変換部１７と制御部１８とを更に備え、衝突停止機構２０はバッテリ１６と電力変換部１７との間の電路Ｌ２を開閉するように構成される。

電力変換部１７は、バッテリ１６から供給される電力を変換してモータ１３へ供給する。モータ１３が交流モータである場合、例えば電力変換部１７としてインバータを適用でき、モータ１３が直流モータである場合、例えば電力変換部１７としてＤＣ／ＤＣコンバータを適用できる。電力変換部１７の電力変換により、モータ１３の出力トルクを変更して、自走式車両１Ｃの走行速度又は駆動力を調整できる。

制御部１８は、電力変換部１７の変換制御を行う。

このような構成においても、バッテリ１６と電力変換部１７との間の電路Ｌ２にはモータ１３を駆動する電力が伝送される。よって、電路Ｌ２を切断することで、モータ１３へ供給される電力が断たれて自走式車両１Ｃを停止することができる。

第４実施形態の自走式車両１Ｃによれば、走行中に障害物等が可動部２２に接触して可動部２２が押された際、制御部１８の制御とは関係なく、電路Ｌ２が切断されて自走式車両１Ｃが速やかに停止される。このような構成により、第４実施形態の自走式車両１Ｃにおいても、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、可動部２２が水平方向に変位可能な構成を示したが、可動部２２の変位方向は、例えば鉛直成分を含む方向など、運動部の運動方向に対応させて適宜変更可能である。また、上記実施形態では、本発明を無人搬送機に適用した例を示した。しかし、本発明は、例えばアームを動かして所定の作業を行う工業用ロボット、サービス業で使用されるサービスロボット、家庭用ロボットなどの種々のロボット装置、電動自動車並びに電動建設機械などの種々の駆動装置に適用してもよい。これらの駆動装置に適用した場合、駆動装置自体が移動するのであれば、駆動装置の周囲に実施形態で示したように可動部を設けることで駆動装置と障害物等との衝突時の被害を大幅に低減できる。また、アーム等の運動部を動かす駆動装置であれば、運動部の周囲に実施形態で示したように可動部を設けることで、アームと障害物等との衝突時の被害を大幅に低減できる。

また、上記実施形態では、発明の各構成要素を具体的に説明したが、幾つかの構成要素について次のような変形例を適用できる。図９は、逆移動防止機構の変形例を示す図である。図９に示すように、逆移動防止機構は、可動部２２と一体化され或いは可動部２２と連動して移動する被係止部２７ｃと、被係止部２７ｃを逆戻りできないように一方向に通過させる係止片２７ｄとを有する構成としてもよい。このような構成によっても、可動部２２が押されて変位する際に、被係止部２７ｃが係止片２７ｄを押して小さな抵抗で進行する一方、可動部２２が変位した後、被係止部２７ｃと係止片２７ｄとの係止により、可動部２２が元に戻ることを抑制できる。

図１０は、電路の開閉部の第１変形例（Ａ）及び第２変形例（Ｂ）を示す図である。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、可動部２２に連動して電路を切断する開閉部としては電路ブロック２１Ｃあるいは電路ブロック２１Ｄを採用してもよい。図１０（Ａ）の電路ブロック２１Ｃは、固定ブロック２１Ｃａと可動ブロック２１Ｃｂの接触面としてＲ面などの曲面を採用している。例えば、固定ブロック２１Ｃａの接触面は第１曲率半径の凹面であり、可動ブロック２１Ｃｂの接触面は第１曲率半径より小さな曲率半径の凸面である。このような構成により、固定ブロック２１Ｃａと可動ブロック２１Ｃｂとの組み付け誤差があっても、電気的に良好な接触面積で両者を接触させることができる。図１０（Ｂ）の電路ブロック２１Ｄは、固定ブロック２１Ｄａと可動ブロック２１Ｄｂとの互いに隣接する両方の側面に板バネＭを有する。また、固定ブロック２１Ｄａ及び可動ブロック２１Ｄｂには板バネＭと電気的に接続された電路Ｌ３が設けられている。このような構成によれば、可動ブロック２１Ｄｂが固定ブロック２１Ｄａに押し付けられると、両者の板バネＭが弾性変形して互いに接触するので、容易に電気的に良好な接触を実現できる。なお、板バネＭの代わりに、例えば金属線又は金属繊維の塊りなど、弾性又は可撓性を有する様々な形態の金属を適用してもよい。

また、上記実施形態では、障害物等がぶつかったときに自走式車両１を停止させる構成として衝突停止機構２０、２０Ａ、２０Ｂを備える構成を示した。しかし、自走式車両１は、衝突停止機構２０、２０Ａ、２０Ｂに加えて、障害物等を検知するセンサと、このセンサの出力に基づき例えば電路Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を電気的な制御によって切断する制御部とを備えてもよい。このような構成においては、障害物等との衝突時に、衝突停止機構２０、２０Ａ、２０Ｂによる電路Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の切断が、制御部による切断制御とは独立して実行される。したがって、センサの異常、制御部のソフトウェアの異常又は障害物等の検知の失敗があっても、障害物等がぶつかったときに自走式車両１を速やかに停止して障害物等に害を与えることを回避できるという効果が奏される。その他、スライド部は直線状なスライドを可能とする構成でなく、曲線状又は２軸又は３軸方向にスライド可能な構成してもよいし、可動部又は電路ブロックなどは実施形態に示した具体的な形状に限られない。その他、実施形態で示した細部構造は、発明の趣旨に逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ自走式車両（駆動装置）
１１本体フレーム（運動部）
１３モータ（駆動部）
１４ブレーキ（制動部）
１６バッテリ
１７電力変換部
１８制御部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、衝突停止機構
２１、２１Ｃ、２１Ｄ電路ブロック（開閉部）
２１ｂ可動ブロック（電路の一部）
２１ｓスイッチ
２２可動部
２３スライド部（緩衝部）
２４付勢部
２５逆移動抑制機構
２７ｃ被係止部
２７ｄ係止片
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３電路

Claims

自走式の無人搬送車又はロボットに搭載される駆動装置であって、
動力を発生する駆動部と、
前記駆動部の動力によって動く運動部と、
前記駆動部を駆動する電力が送られる電路と、
前記運動部の少なくとも周囲の一部に設けられた可動部と、
前記電路を開閉可能であり前記可動部が押されたときに前記可動部と機械的に連動して、前記駆動部への前記電力の供給が遮断されるように前記電路を切断する開閉部と、
を備える駆動装置。
前記開閉部は、前記電路から分離可能に構成された前記電路の一部であり、
前記電路の一部と前記可動部とが一体化されている、
請求項１記載の駆動装置。
前記駆動部の制御を行う制御部を更に備え、
前記開閉部は、前記制御部の制御を介さずに前記電路を開閉する、
請求項１記載の駆動装置。
前記可動部が変位するときに前記可動部に抵抗力を及ぼす緩衝部を更に備える、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記可動部が押された後に前記可動部が元の位置に戻ることを抑制する逆移動抑制機構を更に備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記電路の電力によって駆動され、電力の供給が断たれたときに前記運動部を制動し、電力の供給があるときに前記運動部の制動を解除する制動部を更に備える、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置。