JPH07156804A - 全方向移動台車の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 走行方向切り換え動作の所要時間を短縮し，
車体連れ回り防止でき，低コストに構成できる全方向移
動台車の制御方法を提供する。 【構成】 車体１０と，３個以上の自在車輪１６と，旋
回軸１８と，旋回軸１８のロック機構と，一対の駆動輪
組立体１５と，少なくとも１つの駆動輪の回転角検出手
段２１と車体と旋回軸との相対角を検出する相対角検出
手段２７とを備え，旋回軸のロック機構を解除し前記駆
動輪組立体の各駆動輪を互いに逆方向に駆動し，前記移
動台車の走行方向を切り換える場合，常時，回転角検出
手段により動輪の回転角αと，相対角検出手段により車
体と旋回軸との相対角βを検出し，予め知られている動
輪径Ｄと，動輪接地位置と旋回軸との距離ｒと，検出さ
れたαにより，次式の演算を行ってγを得，このγとβ
の差が所定の値より大きくなったときに直ちに走行方向
切り換え動作を停止させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生産工場ほかの各種分野
で使用される全方向移動台車の制御方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】無人搬送車は，当初，生産工場で使用さ
れ始めたが，その後，製品の流通過程やホテル，病院な
どのサ−ビス機関や，クリ−ンル−ムなどの特殊な環境
でも広く採用されるようになり，その台数や用途は益々
増大している。無人搬送車が開発された当初は前後進の
機能を有するだけで，必要に応じ予め地上や床上などに
敷設した誘導線などに誘導されて所定の経路を走行する
ようにして利用されていた。用途が拡大するに伴って，
前後進のみならず横行，斜行などが可能で，搬送物の積
み降ろしのための自動装置やロボットを搭載した高機能
な搬送台車が要求され，現在までに，このような要求に
対応し得る搬送台車も開発されている。図１は，従来の
ものと本発明に共通に使用される全方向移動台車の構成
を示すものである。同図において１０は車体で，その四
隅から下方に垂下した支柱１０′の先端にはそれぞれ自
在車輪１６が取り付けられ，車体と搬送物とを４個の車
輪で支持し車体を水平に保つ。そして，車体に対し上下
スライドするようにフレ−ムを取り付け，このフレ−ム
にバッテリが積載される。このバッテリ積載フレ−ム２
６から旋回軸１８が軸受１８Ｇを介して下方に垂下し，
車体の面と平行に自由に回転可能にされている。バッテ
リ積載フレ−ム２６の下面から少し下方の旋回軸１８の
外周には，旋回軸１８と一体に回転するディスク２０が
取り付けられ，その外周の一部を上下から挟んで，停止
させることができるようにディスクブレ−キ２２がバッ
テリ積載フレ−ム２６の一部に装着されている。旋回軸
１８はチェ−ンなどにより，バッテリ積載フレ−ム２６
に取り付けた相対角検出手段としてのエンコ−ダ２７に
連結されて，車体と旋回軸との相対角が検出される。こ
の旋回軸１８の下端中央には駆動輪取付フレ−ム１５が
ヒンジピン１３を介してその周りに揺動可能に取り付け
られ，この取付フレ−ム１５には，それぞれが，１個ず
つの，駆動輪１２，モ−タ１７，減速器１９，回転角検
出手段としてのエンコ−ダ２１，タコジェネレ−タ２３
とから成り，それぞれが独立して駆動される一対の駆動
輪組立体が装着され，両駆動輪１２は床面に確実に接す
るようにして，装着されている。なお，この全方向移動
台車は走行方向を切り換える場合，旋回軸回転時に車体
が連れ回るのを防止するため，車体部にはアウトリガ機
構，自在車輪の水平方向の旋回ロック機構及び自在車輪
の回転ロック機構等の機構の一つを備えている。次に，
図３の流れ図により従来のものの走行方向切り換えの方
法を説明する。まず，車体が停止した状態で，図示しな
い外部の制御局より，走行方向切り換え動作開始指令と
目標走行方向角度の値（例えば，９０°）を受信すると
（ＳＴ−１），前述のアウトリガ機構等の車体連れ回り
防止機構を作動させ（ＳＴ−２），そして，旋回軸のロ
ック機構を解除し（ＳＴ−３），一対の駆動輪を互いに
逆方向に駆動し，旋回軸を回転させる。ここで，車体と
旋回軸との相対角βを検出し，βが目標とする走行方向
角度の９０゜に達するまで続ける（ＳＴ４〜ＳＴ６）。
βが９０゜に達すると，旋回ブレ−キをロックし（ＳＴ
−７），動輪の駆動を停止させ，ロック機構により車体
と旋回軸を旋回不能に固定させ（ＳＴ−８），車体連れ
回り防止機構の作動を解除させ，走行方向切り換え動作
を完了する（ＳＴ−９）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，搬送台車と
しての全方向移動台車には前後進のみならず横行，斜行
などが可能な機能だけでなく，機敏な走行が要求されて
いる。しかし，従来の全方向移動台車では走行方向切り
換え動作において，旋回軸を旋回させる動作だけでな
く，車体連れ回り防止のための機構を動作させる時間を
必要としたため，多くの時間を要するという問題点があ
った。本発明は，従来のものの上記課題（問題点）を解
決し，全方向移動台車の走行切り換え動作の時間を短縮
させるようにした全方向移動台車の制御方法を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の全方向移動台車
の制御方法は，上記課題を解決するために，材料，ワ−
クその他の必要部品を積載する車体と，この車体に対し
それぞれが旋回可能に装着される３個以上の自在車輪
と，前記車体に対し旋回可能に装着された旋回軸と，前
記旋回軸を車体に対し固定するロック機構と，駆動輪を
含む駆動機構を互いに対向して配置し，それぞれが独立
に駆動される一対の駆動輪組立体と，少なくとも１つの
駆動輪の回転角検出手段と車体と旋回軸との相対角を検
出する相対角検出手段とを備えてなる全方向移動台車の
制御装置において，前記ロック機構を解除し，前記駆動
輪組立体の各駆動輪を互いに逆方向に駆動し，前記移動
台車の走行方向を切り換える場合，常時，回転角検出手
段２１により動輪の回転角αと，相対角検出手段２７に
より車体と旋回軸との相対角βを検出し，予め知られて
いる動輪径Ｄと，動輪接地位置と旋回軸との距離ｒと，
検出されたαにより，次式の演算を行ってγを得，この
γとβの差が所定の値より大きくなったときに直ちに走
行方向切り換え動作を停止させるようにした。 γ＝Ｄ・α ／ （２ｒ） また，上記制御方法において，γとβの差が所定の値よ
り大きくなり，走行方向切り換え動作を停止させたと
き，直ちに車体と旋回軸を旋回不能にし，γとβの差の
角度，車体を逆方向に回転させるよう一対の駆動輪を互
いに逆方向に駆動させ，その後，走行方向切り換え動作
を再開させるようにすることが望ましい。また，上記制
御方法において，γとβの差が所定の値より大きくな
り，走行方向切り換え動作を停止させた回数をカウント
し，そのカウント数が所定の回数に達したときは，直ち
に，駆動輪の駆動を禁止することが望ましい。

【０００５】

【作用】走行方向切り換え動作中の連れ回りの発生を監
視することにより，周辺の装置，人間に衝突する危険を
未然に防げるので，車体に連れ回り防止の機構を設けた
り，その機構を動作させる必要がなくなり，結果として
走行方向切り換え動作に要する時間が短縮される。ま
た，連れ回りが発生したときに走行方向切り換え動作を
停止するだけでなく，連れ回りした車体を自動的に初期
の姿勢に修復し，その後，走行方向切り換え動作を再開
する。さらに，１回の走行方向切り換え動作において，
連れ回りが所定の回数以上発生したときには，走行方向
切り換え動作の再開はせず，異常状態として駆動輪の駆
動を禁止する。

【０００６】

【実施例】まず，本発明の制御方法の概要を説明する
と，連れ回りの発生を監視するための検出装置を新たに
設けることなく，既存の検出装置を利用し監視を行い，
そして，連れ回りの角度が所定以上になったときには，
直ちに走行方向切り換え動作を停止させる機能を持つよ
うにした制御方法である。次に，このような制御を行う
必要性について説明する。前記した構成の全方向移動台
車では，旋回軸のロック機構を解除し，一対の駆動輪を
互いに逆方向に駆動し，旋回軸を回転させるときに発生
する車体連れ回りトルクは，車体と旋回軸との摩擦によ
り発生する。一般的に，車体は旋回軸を（低摩擦の）ボ
−ルベアリングに代表されるころがり軸受により支持し
ているので，連れ回りトルクは微小である。一方，車体
部は３個以上の自在車輪で支持されているので，車体を
回転させるには自在車輪の転がり抵抗に打ち勝つ力に相
当するトルクが必要である。大体において，連れ回りト
ルクより車体の旋回抵抗のほうが大きいので，連れ回り
は発生しない。よって，アウトリガ等の連れ回り防止機
構は実質上不要である。しかし，連れ回りトルクおよび
旋回抵抗の値は大きな幅を持っており，場合によって
は，連れ回りトルクが旋回抵抗よりも大きくなり，車体
が連れ回ることが起こり得る。そこで，プログラムによ
り無人走行制御されるこの種，全方向移動台車では，安
全を保証する目的で，常に連れ回りが起こっていないか
を監視することが必要である。本発明は，これらの点を
考慮し，その制御方法を次の各点を充足するようにし
た。 走行方向切り換え動作中の連れ回りの発生を監視する
ことにより，周辺の装置や人間に衝突する危険を未然に
防止し，車体に連れ回り防止機構を設けることと，その
防止機構を動作させる必要をなくし，走行方向切り換え
動作に要する時間を短縮するようにした。 連れ回りが発生したときは，走行方向切り換え動作を
停止するだけでなく，連れ回りした車体を自動的に初期
の姿勢に修復し，その後走行方向切り換え動作を再開さ
せるようにした。 １回の走行方向切り換え動作において，連れ回りが所
定の回数以上発生したときには走行方向切り換え動作の
再開はせず，異常状態として駆動輪の駆動を禁止するよ
うにした。 以下図１に示す全方向移動台車の機構構成において，本
発明の制御方法によって走行方向切り換え動作を行う状
況を図２の流れ図を用いて説明する。まず，停止した状
態で，図示しない外部の制御局より走行方向切り換え動
作開始指令と目標走行方向角度の値（例えば，９０°）
を受信すると（ＳＴ−１），後述する連れ回り発生回数
Ｎの値を０にセットし，動輪の回転角の検出値をリセッ
トする（ＳＴ−２）。ディスクブレ−キ２２を解放し
（ＳＴ−３），一対の駆動輪１２を互いに逆方向に駆動
し，旋回軸１８を回転させる（ＳＴ−４）。この時には
（ディスクブレ−キ２２を解放している間は），常時，
エンコ−ダ２１により駆動輪１２の回転角αとエンコ−
ダ２７により車体１０と旋回軸１８との相対角βを検出
し（ＳＴ−５），予め知られている駆動輪径Ｄと，駆動
輪接地位置と旋回軸中心との距離ｒと，検出されたαに
より，下記の演算を行う（ＳＴ−６）。 γ＝Ｄ・α ／ （２ｒ） ・・・・・・（１） この演算の結果，算出されたγは旋回軸１８が路面に対
して回転した絶対角に相当し，βとγの差が車体１０が
路面に対し回転した角度，すなわち，車体１０が連れ回
りした角度に等しくなるので，この角度（βとγの差）
を常に監視し（ＳＴ−７），この角度が所定の値以上，
例えば５°以上となったときは，直ちに，駆動輪１２の
駆動を停止させ，ディスクブレ−キ２２を作動させるこ
とにより車体１０と旋回軸１８を旋回不能に固定させ，
走行方向切り換え動作を中断させる（ＳＴ−１１）。ま
た，この時同時に車体が連れ回りした角度（βとγの
差）を記憶する。上記のように走行切り換え動作が中断
した場合，車体１０と旋回軸１８を旋回不能に固定した
状態で一対の駆動輪１２を走行方向切り換え時に回転さ
せた方向と逆方向に記憶していた車体１０が連れ回りし
た角度（βとγの差）駆動させる。つまり，下記の演算
を行う（ＳＴ−１２）。 δ＝（２ｒ）・（γ−β）／ Ｄ ・・・・・・（２） この演算の結果，算出されたδ回転するまで駆動輪１２
を回転させる（ＳＴ−１４）。この時同時に連れ回り発
生回数Ｎに１を加算し（ＳＴ−１５），Ｎが所定の値，
例えば５より小さければ，その後，上記と同様の方法に
より走行方向切り換え動作を行わせる（ＳＴ−１６，Ｓ
Ｔ−３）。また，５以上であった場合には，駆動輪１２
が駆動されるのを禁止する信号を出し（ＳＴ−１６），
同時に外部に異常状態を知らしめるため図示しない表示
装置を作動させる（ＳＴ−１７）。一方，走行方向切り
換え動作中にβが目標とする走行方向角度（９０°）に
達したときには（ＳＴ−８），直ちに，駆動輪１２の駆
動を停止させ，ディスクブレ−キ２２を作動させること
により車体１０と旋回軸１８を旋回不能に固定させ（Ｓ
Ｔ−９），走行方向切り換え動作は終了する。しかし，
走行切換動作によりβが目標とする走行方向角度（９０
゜）に達しないときは，再度ＳＴ−４に戻ってβ＝９０
゜となる迄，前段の制御動作を繰り返す。

【０００７】

【発明の効果】本発明の制御方法は，上記にように，連
れ回りの発生を監視するための検出装置を新たに設ける
ことなく，既存の検出装置を利用し監視を行い，そし
て，連れ回りの角度が所定以上になったときには，直ち
に走行方向切り換え動作を停止させる機能を持つ制御方
法であるから，次のような優れた効果を有する。 走行方向切り換え制御により，新たに検出装置等の部
品を追加することなく，また，連れ回りが発生したとし
ても自動的に連れ回り角度を修復し，走行方向切り換え
動作を復帰するので，自動運転の信頼性を落とすことな
く，アウトリガ機構等の従来から用いられていた連れ回
り防止機構を必要とせずに走行方向切り換え動作が実現
できる。 したがって，走行方向切り換え動作に要する時間は大
幅に短縮される。 また，全方向移動台車の製造コストの削減，車体重量
の軽減および車体寸法の縮小を夫々大幅に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来と本発明のものに共通に使用できる全方向
移動台車の要部を切り欠いて示した正面図である。

【図２】本発明の制御方法を示す流れ図である。

【図３】従来のものの制御方法を示す流れ図である。

【符号の説明】

１０：車体 １２：駆動輪 １５：駆動輪取付フレ−ム １６：自在車輪 １８：旋回軸 ２０：ディスク ２１：エンコ−ダ（回転角検出手段） ２７：エンコ−ダ（車体と旋回軸との相対角検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料，ワ−クその他の必要部品を積載す
   る車体と，この車体に対しそれぞれが旋回可能に装着さ
   れる３個以上の自在車輪と，前記車体に対し旋回可能に
   装着された旋回軸と，前記旋回軸を車体に対し固定する
   ロック機構と，駆動輪を含む駆動機構を互いに対向して
   配置し，それぞれが独立に駆動される一対の駆動輪組立
   体と，少なくとも１つの駆動輪の回転角検出手段と車体
   と旋回軸との相対角を検出する相対角検出手段とを備え
   てなる全方向移動台車の制御装置において，前記ロック
   機構を解除し，前記駆動輪組立体の各駆動輪を互いに逆
   方向に駆動し，前記移動台車の走行方向を切り換える場
   合，常時，回転角検出手段２１により動輪の回転角α
   と，相対角検出手段２７により車体と旋回軸との相対角
   βを検出し，予め知られている動輪径Ｄと，動輪接地位
   置と旋回軸との距離ｒと，検出されたαにより，次式の
   演算を行ってγを得，このγとβの差が所定の値より大
   きくなったときに直ちに走行方向切り換え動作を停止さ
   せるようにしたことを特徴とする全方向移動台車の制御
   方法。 γ＝Ｄ・α ／（２ｒ）
2. 【請求項２】 請求項１記載の制御方法において，γと
   βの差が所定の値より大きくなり，走行方向切り換え動
   作を停止させたとき，直ちに車体と旋回軸を旋回不能に
   し，γとβの差の角度，車体を逆方向に回転させるよう
   一対の駆動輪を互いに逆方向に駆動させ，その後，走行
   方向切り換え動作を再開させるようにしたことを特徴と
   する全方向移動台車の制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の制御方法において，γと
   βの差が所定の値より大きくなり，走行方向切り換え動
   作を停止させた回数をカウントし，そのカウント数が所
   定の回数に達したとき，直ちに，駆動輪の駆動を禁止す
   るようにしたことを特徴とする全方向移動台車の制御方
   法。