JP7443126B2 - 自動搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等の搬送物を自動で搬送する自動搬送装置に関する。

例えば自動車の製造工場では、部品や完成車両等の搬送物を搬送する手段として、搬送物を無人で搬送する自動搬送装置（自動搬送車（ＡＧＶ）とも言う。）を用いることがある。例えば下記の特許文献１には、左右両側に９０°を超えて（すなわち、転舵角１８０°を超えて）転舵可能な自動搬送装置が示されている。

また、下記の特許文献２には、自動搬送車の前部にカメラを設け、このカメラで進行方向前方の障害物を検知することが示されている。

特開２０１６－９１３８９号公報 特開２０１４－１９１７８６号公報

上記特許文献１のように、転舵角を１８０°より大きくすると、自動搬送装置はあらゆる方向に進むことができる。このような自動搬送装置に、上記特許文献２のように障害物等を検知するカメラを固定する場合、あらゆる進行方向に対応するカメラを設ける必要があるため、カメラの個数が多くなってコストアップを招く。

そこで、本発明は、コストアップを招くことなく、あらゆる進行方向において前方の障害物等を検知可能な自動搬送装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、搬送物が搭載される本体と、前記本体に対して回転可能な転舵軸と、前記転舵軸に取り付けられた車輪と、前記車輪を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御部と、前記転舵軸と連動して同じ方向に同じ角度だけ回転する撮影装置とを備えた自動搬送装置を提供する。

このように、撮影装置を、転舵軸と連動して同じ方向に同じ角度だけ回転させることで、自動搬送装置がどの方向に走行する場合でも、当該撮影装置で常に進行方向前方を撮影することができる。これにより、転舵軸の回転角が大きい場合（例えば、転舵軸が本体に対して１８０°以上回転可能である場合）でも、あらゆる進行方向において一台の撮影装置で前方の障害物等を検知することができる。

例えば、撮影装置を転舵軸に固定し、これらを一体に回転させることで、撮影装置と転舵軸とを連動させて同じ方向に同じ角度だけ回転させることができる。

上記の自動搬送装置は、転舵軸に固定された照射装置を設けてもよい。この場合、転舵軸の回転と共に照射装置も一体に回転するため、自動搬送装置がどの方向に走行する場合でも、当該照射装置が常に車輪の進行方向前方を照射する。これにより、転舵軸の回転角が大きい場合でも、あらゆる進行方向において一台の照射装置で前方を照射することができるため、撮影装置の画像精度が高められ、もって障害物等の検知精度が高められる。

上記の自動搬送装置は、例えば、前記本体に車両の前輪と後輪のうちの一方を搭載し、前記車両の前輪と後輪のうちの他方を接地させた状態で、前記車両を搬送することができる。

以上のように、本発明の自動搬送装置によれば、コストアップを招くことなく、あらゆる進行方向において前方の障害物等を検知することができる。

工場からコンテナヤードまで車両を自動で搬送する自動搬送システムを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る自動搬送装置（車両搬送装置）の側面図である。 上記車両搬送装置の正面図である。 上記車両搬送装置の平面図である。 上記車両搬送装置の駆動輪ユニットの断面図である。 コンテナヤードに配された車両及び上記車両搬送装置の平面図である。 コンテナヤードに配された車両及び上記車両搬送装置の平面図である。 他の実施形態に係る車両搬送装置の転舵軸及び撮影装置の平面図である。 さらに他の実施形態に係る車両搬送装置の駆動輪ユニットの断面図である。 さらに他の実施形態に係る車両搬送装置の駆動輪ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る自動搬送装置としての車両搬送装置１は、図１に示すように、工場Ｆで完成した車両Ｃを、車両待機場であるコンテナヤードＹに搬送するものである。車両搬送装置１は、システム制御部Ｓからの無線指令（点線矢印）に従って、工場ＦとコンテナヤードＹとの間を往復する。本実施形態では、車両Ｃが前輪駆動車であり、車両Ｃの左右の前輪を車両搬送装置１に搭載し、車両の左右の前輪を接地した状態で車両Ｃを搬送する場合を示す。

車両搬送装置１は、図２～４に示すように、車両Ｃの左右の前輪Ｗ１が搭載される本体２と、本体２の幅方向両側に設けられた駆動輪ユニット３と、システム制御部Ｓとの間で情報を送受信する送受信器４とを有する。尚、以下では、車両搬送装置１の各部を説明するにあたり、車両搬送装置１に車両Ｃを搭載した状態で、当該車両Ｃの車幅方向（図３及び図４の左右方向）を「幅方向」と言い、車両Ｃの前方（図２の左側、図４の下側）及び後方（図２の右側、図４の上側）をそれぞれ「前方」及び「後方」と言う。

本体２は板状を成し、その上面には、車両Ｃの前輪Ｗ１の転がりを防止する車輪止め５が設けられる。本体２には、駆動輪ユニット３に電力を供給するバッテリー６と、駆動輪ユニット３を制御する制御部７とが搭載される。

駆動輪ユニット３は、図５に示すように、駆動輪９と、駆動輪９を軸心周りに回転駆動する駆動手段と、本体２に固定され、駆動輪９及び駆動手段を収容するケーシング１３と、撮影装置としてのカメラ２０とを備える。

駆動輪９は、同軸上に並べて配された一対の車輪１０で構成される。一対の車輪１０の外径は等しく、図示例では、同一の車輪１０を軸心方向に対向させて使用している。

駆動手段は、例えば、車輪１０ごとに設けられたモータで構成され、本実施形態では、各車輪１０の内周に配されたインホイールモータ１１で構成される。インホイールモータ１１の回転軸１１ａは、車輪１０の軸心に固定される。各インホイールモータ１１は、バッテリー６及び制御部７（図４参照）に接続され、制御部７からの指令に基づいて回転駆動される。

各インホイールモータ１１のステータを有するモータ本体１１ｂは、転舵軸１２に固定される。図示例では、円柱状の転舵軸１２が鉛直方向に延び、その直径方向両側に一対のインホイールモータ１１が固定される。転舵軸１２は、ケーシング１３に固定されたフレーム１４に軸受１５を介して回転自在に取り付けられる。転舵軸１２は、駆動輪９の走行方向を前後方向とした状態（図２～５の状態）を中心として左右に９０°以上（合計１８０°以上）回転可能とされる。本実施形態では、転舵軸１２が、本体２に対して自由回転可能な状態で取り付けられる（すなわち、３６０°回転可能とされる）。転舵軸１２を支持する軸受１５は、ラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持するものであることが好ましく、例えば円すいころ軸受が使用される。以上により、一対の車輪１０からなる駆動輪９が、本体２に対して転舵軸１２を中心に一体に回転可能とされる。

カメラ２０は、車両搬送装置１の進行方向前方の様子を撮影するものであり、撮影した画像は制御部７を介してシステム制御部Ｓに送信される。カメラ２０は、転舵軸１２に固定され、本実施形態では、一方の駆動輪９の転舵軸１２の上端にカメラ２０が固定される。転舵軸１２が回転すると、当該転舵軸１２に取り付けられた駆動輪９及びカメラ２０が、転舵軸１２を中心として一体に回転する。この場合、駆動輪９とカメラ２０が同じ方向に同じ角度だけ回転するため、駆動輪９の走行方向とカメラ２０の撮影方向とが常に一致する。

送受信器４は、システム制御部Ｓ（図１参照）との間で電波を送受信可能な位置に設けられる。本実施形態では、図２及び図３に示すように、搭載される車両Ｃの上面と略同じ高さに送受信器４が設けられる。図示例では、駆動輪ユニット３のケーシング１３から上方に延びた支柱１６の上端に送受信器４が取り付けられる。送受信器４は、例えば、各駆動輪ユニット３の上方に一個ずつ設けられる。送受信器４は、制御部７と接続され、システム制御部Ｓからの指令を制御部７に伝達したり、制御部７からの情報をシステム制御部Ｓに伝達したりする。

車両搬送装置１には、補助輪８が設けられる。補助輪８は、駆動輪９の軸心よりも前方あるいは後方に設けられ、図示例では、駆動輪９の軸心よりも前方に設けられる。補助輪８の数は特に限定されず、図示例では幅方向に離隔した２箇所に設けられる。各補助輪８は、駆動輪９の車輪１０よりも外径が小さい車輪で構成される。各補助輪８は、自身の軸心周りに回転自在で、且つ、鉛直方向の回転軸周りに回転自在な状態で、本体２に取り付けられる。

以下、上記の車両搬送装置１により車両Ｃを搬送する手順を説明する。

まず、工場Ｆ（図１参照）で、車両Ｃの前部を図示しないリフト手段で上昇させ、この状態で、車両Ｃの前部の下方に車両搬送装置１の本体２を潜り込ませる。そして、リフト手段で車両Ｃの前部を降下させ、左右の前輪Ｗ１を車両搬送装置１の本体２の上に搭載する。このとき、前輪Ｗ１を、車輪止め５の間に嵌まり込ませることで、本体２上での前輪Ｗ１の前後移動が規制される（図２参照）。尚、リフト手段は、工場Ｆに設けられたものであってもよいし、車両搬送装置１に搭載されたものであってもよい。

車両搬送装置１の本体２に車両Ｃの前輪Ｗ１を搭載したときに、前輪Ｗ１の軸心が駆動輪９の軸心よりも後方に配されると、本体２が後側に傾く恐れがある。従って、前輪Ｗ１の軸心が駆動輪９の軸心よりも前方（補助輪８側）に配されるように、車輪止め５の位置を設定することが好ましい。一方、前輪Ｗ１の軸心が補助輪８に近すぎると、小径な補助輪８に過大な荷重が加わるため、前輪Ｗ１の軸心は駆動輪９の軸心寄りの位置に設けることが好ましい。具体的には、前輪Ｗ１の軸心を、駆動輪９と補助輪８の前後方向中央よりも後方に配することが好ましく、駆動輪９の前端よりも後方に配することがより好ましい。

こうして、車両Ｃの前輪Ｗ１（駆動輪）を車両搬送装置１に搭載し、後輪Ｗ２（従動輪）を接地した状態で、車両搬送装置１を駆動して車両Ｃを搬送する（図１の矢印Ｐ１参照）。具体的には、システム制御部Ｓからの指令を車両搬送装置１の送受信器４（図２及び図３参照）が受信し、この指令が制御部７に伝達され、この指令に従って制御部７が各駆動輪９の駆動手段（インホイールモータ１１）を回転駆動する。このとき、各駆動輪９の一対の車輪１０を駆動するインホイールモータ１１のトルクを異ならせることで、各駆動輪９を転舵させて車両搬送装置１をカーブさせることができる。

駆動輪９を駆動して車両搬送装置１を走行させている間、カメラ２０で画像が撮影される。この画像がシステム制御部Ｓに送信され、この画像に基づいて車両搬送装置１の走行を制御する。例えば、カメラ２０が撮影した画像から、車両搬送装置１の経路上に障害物があることが判明すれば、システム制御部Ｓが、車両搬送装置１を障害物を避けて走行させるか、あるいは、車両搬送装置１を停止させることにより、車両搬送装置１と障害物との衝突が回避される。

車両搬送装置１をカーブに沿って走行させる際、カメラ２０が転舵軸１２及び駆動輪９と一体に回転することで、カメラ２０で、常に駆動輪９の走行方向前方を撮影することができる。この場合、本体２の方向転換よりも先に、カメラ２０が転舵軸１２と共に回転するため、カーブの先が早期にカメラ２０の撮影範囲に入り、カーブの先にある障害物を早期に検知することができる。これにより、車両搬送装置１の走行経路の変更や緊急停止等を早期に行うことができるため、車両搬送装置１が障害物に衝突する事態を確実に防止できる。

こうして、車両搬送装置１が、システム制御部Ｓからの指令に従って所定の経路を走行し、コンテナヤードＹ内の所定位置まで車両Ｃを搬送する（図６の矢印Ｑ１参照）。そして、リフト手段で車両Ｃの前部を上昇させ、この状態で車両搬送装置１を前方に走行させて車両Ｃの下方から退避させる（図６の矢印Ｑ２参照）。その後、リフト手段で車両Ｃの前部を降下させ、前輪Ｗ１を接地させる。尚、リフト手段は、コンテナヤードＹに設けられたものであってもよいし、車両搬送装置１に搭載されたものであってもよい。

そして、車両Ｃから分離された車両搬送装置１は、コンテナヤードＹ内に配置された多数の車両Ｃの間に配置される。コンテナヤードＹ内では、車両Ｃはできる限り密に配置することが好ましいが、車両Ｃの前後方向間隔Ｄ２は車両搬送装置１の前後方向寸法Ｄ１に依存するため、車両搬送装置１の前後方向寸法Ｄ１はなるべく小さいことが好ましい。本実施形態では、車両搬送装置１が、車両Ｃの前輪Ｗ１のみを搭載するものであるため、車両搬送装置１の前後方向寸法Ｄ１は車両Ｃのホイールベースよりも短くて済み、例えば車両Ｃのホイールベースの１／２以下とすることができる。このため、車両Ｃの前後方向間隔Ｄ２を小さくすることができ、コンテナヤードＹ内に車両Ｃを密に配置することが可能となる。

その後、車両搬送装置１をその場に停止させた状態で、インホイールモータ１１により各駆動輪９の一対の車輪１０を互いに逆向きに同トルクで回転駆動することにより、各駆動輪９をその場で９０°転舵させる（図７参照）。このとき、幅方向一方（図中左側）の駆動輪９及び転舵軸１２と一体に、カメラ２０が９０°回転する。その後、各駆動輪９の各車輪１０を同方向に同トルクで回転させることにより、車両搬送装置１を幅方向（図７の左右方向）に走行させる。車両搬送装置１が幅方向に走行し始めると、補助輪８が地面との摩擦により鉛直方向の回転軸周りに９０°回転し、走行方向が幅方向となる。このとき、車両Ｃを搭載していない車両搬送装置１の重心が駆動輪９の軸心と補助輪８の軸心との前後方向間に配されるように、バッテリー６や制御部７等を配置することで、車両搬送装置１の走行を安定させることができる。以上により、車両搬送装置１が車両Ｃの前後方向間から退避される（図１及び図７の矢印Ｐ２参照）。

上記のように、車両搬送装置１の駆動輪９及び転舵軸１２を９０°転舵させることにより、車両Ｃの前方に退避させた車両搬送装置１を、そのままの姿勢で幅方向に走行させて車両Ｃの間を走行させることができる。これにより、車両Ｃの前方に車両搬送装置１を転回させるためのスペースが不要となるため、コンテナヤードＹに車両Ｃをさらに密に配置することが可能となる。

また、上記のように、駆動輪９を９０°転舵する際に、駆動輪９、転舵軸１２、及びカメラ２０を一体に回転させることで、カメラ２０の撮影方向が常に駆動輪９の走行方向前方を向く。これにより、車両搬送装置１を前後方向に走行させる場合も、幅方向に走行させる場合も、同じカメラ２０を用いて走行方向前方の画像を撮影することができる。

車両搬送装置１が車両Ｃの間から抜け出したら、車両搬送装置１を停止させて、左右の駆動輪９を９０°転舵した後、それぞれ逆向きに回転駆動して、車両搬送装置１をその場で９０°回転させる（図１の点線参照）。そして、左右の駆動輪９を再び９０°転舵した後、両駆動輪９を回転駆動して、車両搬送装置１を幅方向に走行させる（図１の矢印Ｐ３参照）。このときも、カメラ２０の撮影方向が駆動輪９の走行方向（幅方向）前方を向いているため、走行方向前方の画像をカメラ２０で撮影しながら車両搬送装置１を走行させることができる。そして、空の車両搬送装置１を工場Ｆまで搬送したら、この車両搬送装置１に新たな車両Ｃを搭載して、コンテナヤードＹまで搬送する。以上を繰り返すことにより、工場ＦからコンテナヤードＹまで車両Ｃを自動で搬送することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。

上記の実施形態では、カメラ２０を転舵軸１２に固定し、これらを一体に回転させる場合を示したが、これに限られない。例えば、図８に示すように、転舵軸１２と、カメラ２０を回転させる回転軸２１とをオフセットさせて、これらをギアを介して連動させてもよい。図示例では、転舵軸１２と一体に設けられたギア２２と、このギア２２と噛み合うギア２３と、カメラ２０と一体に設けられ、ギア２３と噛み合うギア２４とを介して、転舵軸１２とカメラ２０とが連動して回転する。この場合、転舵軸１２とカメラ２０が同じ方向に同じ角度だけ回転するように、ギア２２、２３、２４の諸元（歯数等）が設定される。尚、転舵軸１２とカメラ２０とを連動して回転させる手段としては、ギアに限らず、チェーン等を使用することもできる。

図９に示す実施形態では、転舵軸１２に、撮影装置としてのカメラ２０と、照射装置としてのライト３０とを固定している。この場合、転舵軸１２の回転と共に、カメラ２０及びライト３０が一体に回転するため、車両搬送装置１がどの方向に走行する場合でも、ライト３０が常に車両搬送装置１の進行方向前方（すなわち、カメラ２０による撮影方向）を照射する。これにより、カメラ２０の画像精度が高められるため、進行方向前方の障害物等の検知精度が高められる。尚、ライト３０は、上記のように転舵軸１２及びカメラ２０と一体に設ける他、ライト３０と転舵軸１２又はカメラ２０あるいはこれらの双方とをオフセットさせ、これらをギア等を介して連動させてもよい。この場合、転舵軸１２、カメラ２０、及びライト３０を同じ方向に同じ角度だけ回転するように、ギア等の数や諸元が設定される。

図１０に示す実施形態では、カメラ２０が、除震装置４０を介して転舵軸１２に固定される。除震装置４０は、転舵軸１２からカメラ２０に伝わる振動を抑えるものであればよい。これにより、地面の凹凸等により車輪１０が振動したときに、カメラ２０に伝わる振動が軽減されるため、カメラ２０の故障を防止できる。

以上の実施形態では、各駆動輪９が一対の車輪１０からなる場合を示したが、これに限らず、各駆動輪９を一個の車輪で構成してもよい。

また、以上の実施形態では、前輪駆動車の前輪のみを車両搬送装置１に搭載して搬送する場合を示したが、これに限られない。例えば、後輪駆動車を搬送する場合は、車両の後輪のみを車両搬送装置１に搭載し、前輪を接地させた状態で、車両を搬送してもよい。また、四輪駆動車を搬送する場合は、２台の車両搬送装置１を用いて、一方の車両搬送装置１に前輪を搭載し、他方の車両搬送装置１に後輪を搭載してもよい。

また、上記の実施形態では、２個の駆動輪９と２個の補助輪８を設けた車両搬送装置１を示したが、これに限られない。例えば、本体２の幅方向中央に補助輪８を１個だけ設けたり、駆動輪９の前方及び後方に補助輪８を設けたりしてもよい。あるいは、２個の駆動輪９と、それよりも前方又は後方にさらに駆動輪９を設け、３輪駆動、あるいは４輪駆動としてもよい。あるいは、駆動輪９を１個としてもよく、例えば、本体２の幅方向中央に１個の駆動輪９を設け、その後方の幅方向両端付近に一対の補助輪８を設けてもよい。

また、上記の車両搬送装置で搬送する車両は、完成車両に限らず、例えば、荷台を搭載する前のトラック等（いわゆる、架装前車両）を含む。また、本発明は、車両搬送装置に限らず、他の搬送物（例えば、自動車の部品等）を搬送する自動搬送装置に適用することもできる。

１ 車両搬送装置（自動搬送装置）
２ 本体
３ 駆動輪ユニット
４ 送受信器
５ 車輪止め
６ バッテリー
７ 制御部
８ 補助輪
９ 駆動輪
１０ 車輪
１１ インホイールモータ（駆動手段）
１２ 転舵軸
１３ ケーシング
２０ カメラ（撮影装置）
３０ ライト（照射装置）
４０ 除震装置
Ｃ 車両
Ｗ１ 前輪
Ｗ２ 後輪
Ｆ 工場
Ｓ システム制御部
Ｙ コンテナヤード

Claims (2)

1. 搬送物が搭載される本体と、鉛直方向に延び、前記本体に対して回転可能な転舵軸と、前記転舵軸の水平方向両側に取り付けられ、同軸上に並べて配された一対の車輪と、前記転舵軸に固定され、前記一対の車輪をそれぞれ回転駆動する一対のインホイールモータと、前記駆動手段を制御する制御部と、前記転舵軸に固定され、前記転舵軸と連動して同じ方向に同じ角度だけ回転する撮影装置とを備えた自動搬送装置。
2. 前記撮影装置が、前記転舵軸から前記撮影装置に伝わる振動を抑える除震装置を介して前記転舵軸に固定された請求項１に記載の自動搬送装置。

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