JPH07334236A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型の走行車輪装置を備えながらも重量物の
搬送が可能で、かつ、走行安定性に優れた無人搬送車を
提供する。 【構成】 ４つの複輪式の走行車輪装置３を独立駆動・
独立操舵方式に構成し、各走行車輪装置３の両車輪間に
ガイドセンサ５をそれぞれ設け、走行方向前部のガイド
センサ５と後部のガイドセンサ５とで走行路に敷設され
た１本の誘導体４を検知して走行させ、両ガイドセンサ
５，５の信号に基づいて車体姿勢を把握し、時々刻々変
化する各走行車輪装置３の操舵速度及び走行速度のその
時点での最適な制御定数を制御ループ内で選択して適正
な駆動指令を出力し、さらに、該駆動指令に基づいて駆
動される各走行車輪装置３の走行駆動機構及び操舵機構
から一定のサイクルでフィードバックされるデータと、
両ガイドセンサの信号とを比較演算して、時々刻々変化
する走行条件に合う最適な制御定数を目標値と比較して
再度制御ループ内で選択し、最適な駆動指令を修正出力
する制御装置１８を搭載した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人搬送車に関し、特
に、鋼板コイルや製紙コイル等の重量物の搬送に適した
無人搬送車に関する。

【０００２】

【従来の技術】重量物の搬送に適した無人搬送車は、輪
重を許容値以下にするために複輪式の走行車輪装置を採
用するものが多く、例えば、特公平４−２０８２９号公
報には４つの複輪式の走行車輪装置を備えた無人搬送車
が開示されているが、各走行車輪装置は、旋回中心を挟
んで対向する両車輪にそれぞれ駆動用原動機を設け、両
駆動用原動機の回転差によって旋回する独立操舵方式に
構成されている。

【０００３】また、走行路に敷設された誘導体を検知す
るガイドセンサと、該ガイドセンサの信号に基づいて走
行車輪装置の操舵及び駆動を制御する制御装置とを備え
た無人搬送車としては、例えば実公平１−１５５６４号
公報に示されるものがある。この無人搬送車は、車体の
中心線上に旋回可能に配置される前後２つの単輪式駆動
輪と、車体の四隅に配置される４つのキャスタとを備
え、前輪及び後輪にそれぞれ前進用ガイドセンサと後進
用ガイドセンサとを設け、前輪の前進用ガイドセンサと
後進用ガイドセンサは、走行路に敷設された前輪用誘導
体を、後輪の前進用ガイドセンサと後進用ガイドセンサ
は、前輪用誘導体とは周波数の異なる後輪用誘導体をそ
れぞれ検知し、前輪のガイドセンサと後輪のガイドセン
サの信号に基づいて、制御装置が前輪を前輪用誘導体
に、後輪を後輪用誘導体にそれぞれ沿って操舵して走行
するものである。

【０００４】さらに、従来、この種の無人搬送車の制御
は、図１０に示されるように、安定走行するために、各
種の制御定数、例えば、倣いゲイン、零点オフセット、
遅れ時間、積分定数、微分定数、不感帯等は、時々刻々
変化する走行速度出力と操舵速度出力の制御ループへ入
る前に設定して行われるのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の構成で
は、各車輪にそれぞれ駆動用原動機が設けられているた
め、構造が複雑になると共に、走行車輪装置が大型化
し、ひいては車体が大型化する。また、後者の構成で
は、重量物の搬送には、駆動輪が２軸であるために、モ
ータ容量、タイヤ径による車高が高くなる等の観点から
不向きであり、さらに、２つのガイドセンサがそれぞれ
別の周波数の誘導体を検知して走行するので、カーブ走
行から横行へ移行する場合、２本の誘導体を別々に走行
路に埋設する必要があり、誘導体の敷設コストが問題と
なる。しかも、駆動輪が誘導体上を走行するので、誘導
体を損傷するおそれもある。

【０００６】さらに、従来の制御では、制御ループ内に
入る前に特定な制御定数を設定しているため、全輪独立
駆動・独立操舵方式の無人搬送車に適用した場合に、各
種走行モードの走行に対応する微妙な制御に追随でき
ず、制御定数制限によるハンチングや応答遅れが生じ、
各走行軸及び各操舵軸の高加速、高減速に追随性が悪く
なり、走行時の車体の横振れによる蛇行、定点停止不良
等の問題が生ずるところから、制御自体が緩やかになら
ざるを得ない。

【０００７】そこで本発明は、小型の走行車輪装置を備
えながらも重量物の搬送が可能で、かつ、前後２つのガ
イドセンサが１本の誘導体を検知して走行し、各走行車
輪装置毎の微妙な制御の追随性を向上させ、走行時の車
体の横振れによる蛇行、定点停止不良等の問題を解消し
て走行安定性に優れ、しかも、誘導体を損傷するおそれ
がない無人搬送車を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明は、４つの複輪式の走行車輪装置を備え、
走行路に敷設された誘導体を検知するガイドセンサと、
該ガイドセンサの信号に基づいて走行車輪装置の操舵及
び駆動を制御する制御装置とを備えた無人搬送車におい
て、前記各走行車輪装置を、アクスルハウジングの両側
に枢支した車輪を差動歯車機構を介して走行駆動機構に
て駆動すると共に、該アクスルハウジングを操舵機構に
て略全方位旋回可能な独立駆動・独立操舵方式に構成
し、該各走行車輪装置の両車輪間に前記ガイドセンサを
それぞれ設け、走行方向前部のガイドセンサと後部のガ
イドセンサとで１本の誘導体を検知して前後走行及び横
行での前後走行し、前記制御装置は、前記両ガイドセン
サの信号に基づいて車体姿勢を把握し、時々刻々変化す
る各走行車輪装置の操舵速度及び走行速度のその時点で
の最適な制御定数を制御ループ内で選択して適正な駆動
指令を出力し、さらに、該駆動指令に基づいて駆動され
る各走行車輪装置の走行駆動機構及び操舵機構から一定
のサイクルでフィードバックされるデータと、両ガイド
センサの信号とを比較演算して、時々刻々変化する走行
条件に合う最適な制御定数を目標値と比較して再度制御
ループ内で選択し、最適な駆動指令を修正出力すること
を特徴としている。

【０００９】

【作 用】上記構成によれば、前後２つのガイドセンサ
によって１本の誘導体を検知し、両ガイドセンサの信号
に基づいて車体姿勢を把握し、時々刻々変化する各走行
車輪装置の操舵速度及び走行速度のその時点での最適な
制御定数を制御ループ内で選択して適正な駆動指令を出
力し、独立駆動・独立操舵方式の４つの複輪式の走行車
輪装置の操舵及び走行速度を制御して、無人搬送車を誘
導体に沿って走行させる。

【００１０】各走行車輪装置の両車輪間には、両車輪の
回転差を吸収する差動歯車機構が介在しており、また、
制御装置は、出力した駆動指令と、該駆動指令に基づい
て駆動される各走行車輪装置の駆動機構及び操舵機構か
ら一定のサイクルでフィードバックされるデータとを比
較演算して、時々刻々変化する走行条件に合う最適な制
御定数を目標値と比較して再度制御ループ内で選択し、
最適な駆動指令を修正出力するから、車体の横振れがな
い安定した走行姿勢で誘導体に沿って忠実に走行する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を鋼板コイルを搬送する無人搬
送車に適用した一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】無人搬送車１は、車体フレーム２の下部に
４つの走行車輪装置３を有し、各走行車輪装置３にそれ
ぞれ走行路に敷設された１本の誘導体４を検知するガイ
ドセンサ５を備え、走行方向前部のガイドセンサ５と後
部のガイドセンサ５とで誘導体４を検知して自動走行す
るもので、車体フレーム２の上部に、車体中央部に車体
前後方向に亘る間隔を開けた左右一対の載置台６，６を
設け、両載置台６，６間に、リフタ装置７を昇降可能に
配設している。

【００１３】４つの走行車輪装置３は、２つの走行車輪
装置３が直接車体フレーム２に設けられ、残りの２つの
走行車輪装置３が車体フレーム２の後部に揺動可能に支
持されるイコライザーフレーム８の両端に設けられてい
る。

【００１４】走行車輪装置３は、車体フレーム２又はイ
コライザーフレーム８に旋回可能に設けられるロータリ
ーハウジング９と、両側に車輪１０，１０を枢支するア
クスルケース１１とでアクスルハウジング１２を構成し
ている。

【００１５】ロータリーハウジング９は、車体フレーム
２又はイコライザーフレーム８にターンテーブルベアリ
ング１３を介して約３２０度旋回可能に設けられ、該タ
ーンテーブルベアリング１３の内周上部の車体フレーム
２又はイコライザーフレーム８には、走行車輪装置３を
旋回する操舵モータ１４が配設されている。

【００１６】アクスルケース１１は、その内部に両車輪
１０，１０間に、両車輪の回転差を吸収する差動歯車機
構１５を配設し、該差動歯車機構１５を挟んで走行駆動
モータ１６とブレーキ装置１７を両車輪１０，１０の軸
線と直交して水平方向に配置している。

【００１７】また、該アクスルケース１１は、ロータリ
ーハウジング９の下部筒９ａに走行方向前方となるブレ
ーキ装置１７側を挿入し、走行駆動モータ１６とブレー
キ装置１７の軸線を中心として、両車輪１０，１０の垂
直方向に揺動可能に設けられ、走行路に局所的な凹凸が
あっても両車輪１０，１０を接地可能としている。

【００１８】ロータリーハウジング９の下部筒９ａ走行
方向前方側の端部には、両車輪１０，１０間の中心と直
交する線上に前記ガイドセンサ５が設けられ、車体フレ
ーム２内には、ガイドセンサ５が検知した信号に基づい
て走行車輪装置３の操舵モータ１４及び走行駆動モータ
１６を制御する制御装置１８と、該制御装置１８が出力
する駆動指令により操舵モータ１４を駆動する操舵ドラ
イバ１９と、走行駆動モータ１６を駆動する走行駆動ド
ライバ２０とが搭載され、また、操舵モータ１４には、
操舵用ロータリーエンコーダ２１が、駆動モータ１６に
は、走行用ロータリーエンコーダ２２がそれぞれ設けら
れている。

【００１９】したがって、無人搬送車１は、全４輪独立
駆動・全４輪独立操舵方式に構成されているので、前後
走行、横行、スピンターン、全方向の斜行が可能で、か
つ、各走行車輪装置３の車輪１０，１０が揺動可能で、
また、２つの走行車輪装置３が車体フレーム２に揺動可
能に支持されるイコライザーフレーム８の両端に設けら
れているから、走行路に凹凸があっても各走行車輪装置
３の車輪１０，１０が接地するので、安定した走行がで
きる。

【００２０】前記載置台６，６は、車体中央側に車体中
心線に向けて対称に下降する傾斜荷受面をそれぞれ形成
しており、該傾斜荷受面に鋼板コイル２３が載置され
る。

【００２１】リフタ装置７は、車体前後方向に亘って設
けられた荷受台と、該荷受台下部の車体フレーム２の前
後に設けられる２本のシリンダとで構成され、該シリン
ダの伸縮により荷受台を載置台６，６間の凹部から出没
可能としており、荷受台の上面は、両側部から車体中心
線に向けて対称に下降する断面Ｖ字状に形成されてい
る。

【００２２】このように構成された無人搬送車１は、門
型に形成された移載台（図示せず）の下部へ進入して、
リフタ装置７のシリンダを伸長し、移載台の中央部間隙
から荷受台を上昇させ、移載台上に載置された鋼板コイ
ル２３を荷受台にて持上げ、移載台下部から走り出て一
旦停止し、荷受台を下降させて載置台６，６の傾斜荷受
面に鋼板コイル２３を搭載して自動走行し、目的地の移
載台へ着いたら再び一旦停止し、荷受台を上昇させて載
置台６，６上の鋼板コイル２３を持上げて移載台下部へ
進入し、所定位置で停止して荷受台を下降させて移載台
上に鋼板コイル２３を載置する。

【００２３】この搬送作業時に、無人搬送車１は、図３
乃至図５に示されるように、ガイドセンサ５を車輪１
０，１０の前方に位置させて、走行路に敷設された１本
の誘導体４を走行方向前部のガイドセンサ５と後部のガ
イドセンサ５とで検知して自動走行する。

【００２４】即ち、前後進走行では、図３に示されるよ
うに、無人搬送車１の車体長手方向一側の走行車輪装置
３，３のガイドセンサ５，５を誘導体４直上に常に位置
させて前進走行し、後退する場合には、各走行車輪装置
３を１８０度旋回して走行する。

【００２５】また、誘導体４が直交した交差点で横行に
走行モードを切換える場合は、横行切換位置で各走行車
輪装置３を９０度旋回して、図４に示されるように、車
体幅方向一側の走行車輪装置３，３のガイドセンサ５，
５を誘導体４直上に常に位置させて自動走行する。

【００２６】尚、前進から後退への切換え及び前後進か
ら横行への切換えの際に、ガイドセンサ５，５が誘導体
４をセンシングしながら各走行車輪装置３を旋回する構
成にしても良い。

【００２７】また、図５に示されるように、走行方向前
部のガイドセンサ５と後部のガイドセンサ５とで１本の
誘導体４を検知し、両ガイドセンサ５，５を誘導体４直
上に常に位置するように、各走行車輪装置３を操舵して
自動走行する。

【００２８】さらに、図９に示されるように、アクスル
ケース１１の前後端にそれぞれガイドセンサ５をさらに
追加設置した場合は、後退の際に走行車輪装置３を旋回
させずに後部のガイドセンサ５に切換えて走行できる。

【００２９】したがって、スイッチバック走行時には、
切換えたガイドセンサ５と誘導体４のズレの小幅な修正
で済むから、短時間でスイッチバック走行ができ、特に
図５に示されるような曲線路走行では、切換えたガイド
センサ５，５自体が誘導体４をセンシングして誘導体４
とのズレを修正するので、曲線路上でのスイッチバック
走行への切換えが短時間で行える。

【００３０】この自動走行に当たって、制御装置１８の
基本的なフローを図８で説明する。制御装置１８には、
予め、前後進、横行等の各走行モードにおける車速、各
走行モードにおけるガイドセンサ５，５の選択、検知す
る誘導体４の状況のデータとして、直進距離、曲線路の
半径及び距離、横行切換位置等の情報等の走行諸条件が
入力され、制御装置１８は、この走行諸条件に基づいて
選択されたガイドセンサ５，５を誘導体４直上に位置さ
せるように駆動指令を出力する。

【００３１】尚、４つの走行車輪装置３におけるそれぞ
れの走行軸及び操舵軸、即ち、走行軸１〜走行軸４及び
操舵軸１〜操舵軸４の制御定数は、予め想定される走行
組合わせを実車試験あるいはシミュレーションによって
最適な制御定数を各種の条件毎にテーブルにして制御装
置１８に入力しておく。

【００３２】選択されたガイドセンサ５，５が誘導体４
直上に位置すれば、両ガイドセンサ５，５からの信号が
制御装置１８に送られ、この信号に基づいて制御装置１
８は自動走行を開始する駆動指令を操舵ドライバ１９と
走行駆動ドライバ２０に出力する。

【００３３】選択されたガイドセンサ５，５のいずれか
が誘導体４直上に位置できない場合は、無人搬送車１は
停止したままで警報等を発する。

【００３４】自動走行中は、制御装置１８は、１本の誘
導体４を検知する走行方向前部のガイドセンサ５と後部
のガイドセンサ５から制御装置１８にそれぞれ送られる
２つの信号から、前部のガイドセンサ５と後部のガイド
センサ５の２つの偏倚量を読込み、図８に示されるよう
に、両ガイドセンサ５，５からの信号出力が規定範囲を
越えている場合には、無人搬送車１が所定のコースを外
れていると判断して、無人搬送車１を緊急停止させる。

【００３５】両ガイドセンサ５，５からの信号出力が規
定範囲内であれば、制御装置１８は、図８に示されるよ
うに、入力された走行諸条件と、各走行用ロータリーエ
ンコーダ２２から走行駆動ドライバ２０を通してフィー
ドバックされる各走行車輪装置３の走行速度及び各操舵
用ロータリーエンコーダ２１から操舵ドライバ１９を通
してフィードバックされる各走行車輪装置３の操舵角度
のデータと、両ガイドセンサ５，５からの信号とに基づ
いてその時点の車体姿勢を自動演算し、例えば、図５に
示されるような曲線路走行であれば、各走行車輪装置３
が無理なく旋回するために、仮想の旋回中心を演算し、
これに一致すべく、４個の走行車輪装置３それぞれにと
って適正な走行速度及び操舵速度を計算し、各走行車輪
装置３の走行駆動モータ１６及び操舵モータ１４を駆動
すべき走行条件にあった制御定数を制御ループ内で時々
刻々変化する走行条件に合わせて、テーブル化された制
御定数より最適な制御定数を選択し、それぞれの走行駆
動ドライバ２０及び操舵ドライバ１９に駆動指令を出力
する制御ループを形成する。

【００３６】そして、出力された駆動指令に基づいて駆
動される各走行駆動モータ１６と各操舵モータ１４のデ
ータを一定のサイクルでそれぞれの走行用ロータリーエ
ンコーダ２２と操舵用ロータリーエンコーダ２１から走
行駆動ドライバ２０、操舵ドライバ１９を通して制御装
置１８にフィードバックさせ、同時にこのデータと、前
記出力された駆動指令に基づいて走行する両ガイドセン
サ５，５からの信号との両者のデータをそれぞれ比較演
算し、両ガイドセンサ５，５の偏倚量を少なくするため
に、４個の走行車輪装置３それぞれの走行・操舵指令を
時々刻々修正して最適な駆動指令を出力し、所定のスキ
ャンタイムでこれを繰り返して最適な走行・操舵制御を
行う。

【００３７】これにより、無人搬送車１は、誘導体４に
沿って忠実な走行姿勢を保ち、車体の横振れを最小に抑
制して滑らかな走行ができるから、走行安定性が良い。
また、走行速度が高速になっても操舵の応答性が速く、
さらに、前後の走行車輪装置３，３の間隔、即ち車体幅
に比べてホイールベースの長い車両や、搬送物の偏荷重
により、輪重に大きなアンバランスが生じた場合でも、
各走行車輪装置３が個々に制御されるので、走行安定性
が良い。

【００３８】したがって、無人搬送車１は、小型の走行
車輪装置３を備えながらも重量物の搬送が可能で、か
つ、誘導体４に沿って忠実な走行姿勢を保ち、車体の横
振れを最小に抑制して滑らかな走行ができ、走行安定性
に優れているから、走行路の占有幅、面積が少なくて済
み、狭隘な既設の工場・倉庫等内での使用が可能となっ
て、既設の機械設備の移設なくして無人搬送車システム
を導入できる。

【００３９】また、誘導体４に沿って忠実に走行できる
から、例えば、無人搬送車１の車体幅方向の間隙が少な
い狭隘なステーションへの出入りが容易に行え、しか
も、誘導体４を車輪１０，１０が跨いで走行するから、
誘導体４を損傷するおそれがない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の無人搬送
車は、４つの複輪式の走行車輪装置を、アクスルハウジ
ングの両側に枢支した車輪を差動歯車機構を介して駆動
機構にて駆動すると共に、該アクスルハウジングを操舵
機構にて略全方位旋回可能とした独立駆動・独立操舵方
式にそれぞれ構成し、該各走行車輪装置の両車輪間にガ
イドセンサをそれぞれ設け、走行方向前部のガイドセン
サと後部のガイドセンサとで走行路に敷設された１本の
誘導体を検知して前後走行及び横行し、両ガイドセンサ
の信号に基づいて車体姿勢を把握し、時々刻々変化する
各走行車輪装置の操舵速度及び走行速度のその時点での
最適な制御定数を制御ループ内で選択して適正な駆動指
令を出力し、さらに、該駆動指令に基づいて駆動される
各走行車輪装置の走行駆動機構及び操舵機構から一定の
サイクルでフィードバックされるデータと、両ガイドセ
ンサの信号とを比較演算して、時々刻々変化する走行条
件に合う最適な制御定数を目標値と比較して再度制御ル
ープ内で選択し、最適な駆動指令を修正出力する制御装
置を搭載したから、誘導体に沿って忠実な走行姿勢を保
ち、車体の横振れを最小に抑制して滑らかな走行ができ
て走行安定性が良く、また、走行速度が高速になっても
操舵の応答性が速く、さらに、前後の走行車輪装置の間
隔、即ちホイールベースの長い車両や、搬送物の偏荷重
により、輪重に大きなアンバランスが生じた場合でも、
各走行車輪装置が個々に制御されるので、走行安定性が
良い。

【００４１】したがって、小型の走行車輪装置を備えな
がらも重量物の搬送が可能で、かつ、誘導体に沿って忠
実な走行姿勢を保ち、車体の横振れを最小に抑制して滑
らかな走行ができ、走行安定性に優れているから、走行
路の占有幅、面積が少なくて済み、狭隘な既設の工場・
倉庫等内での使用が可能となって、既設の機械設備の移
設なくして無人搬送車システムを導入できる。

【００４２】また、誘導体に沿って忠実に走行できるか
ら、例えば、無人搬送車の車体幅方向の間隙が少ない狭
隘なステーションへの出入りが容易に行え、しかも、誘
導体を複輪式の車輪が跨いで走行するから、誘導体を損
傷するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の走行車輪装置を示す断面図である。

【図２】 制御装置の概略図である。

【図３】 前後進走行の概略を示す平面図である。

【図４】 横行の概略を示す平面図である。

【図５】 曲線路走行の概略を示す平面図である。

【図６】 無人搬送車の側面図である。

【図７】 無人搬送車の正面図である。

【図８】 制御装置のフローチャートである。

【図９】 ガイドセンサの取付状態の別の実施例を示す
走行車輪装置の側面図である。

【図１０】 従来の制御装置のフローチャートである。

【符号の説明】

１…無人搬送車、２…車体フレーム、３…走行車輪装
置、４…誘導体、５…ガイドセンサ、１０…車輪、１２
…アクスルハウジング、１４…操舵モータ、１５…差動
歯車機構、１６…走行駆動モータ、１８…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 弘 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 森田 哲朗 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 小野田 朗 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 大濱 光司 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４つの複輪式の走行車輪装置を備え、走
   行路に敷設された誘導体を検知するガイドセンサと、該
   ガイドセンサの信号に基づいて走行車輪装置の操舵及び
   駆動を制御する制御装置とを備えた無人搬送車におい
   て、前記各走行車輪装置を、アクスルハウジングの両側
   に枢支した車輪を差動歯車機構を介して走行駆動機構に
   て駆動すると共に、該アクスルハウジングを操舵機構に
   て略全方位旋回可能な独立駆動・独立操舵方式に構成
   し、該各走行車輪装置の両車輪間に前記ガイドセンサを
   それぞれ設け、走行方向前部のガイドセンサと後部のガ
   イドセンサとで１本の誘導体を検知して前後走行及び横
   行し、前記制御装置は、前記両ガイドセンサの信号に基
   づいて車体姿勢を把握し、時々刻々変化する各走行車輪
   装置の操舵速度及び走行速度のその時点での最適な制御
   定数を制御ループ内で選択して適正な駆動指令を出力
   し、さらに、該駆動指令に基づいて駆動される各走行車
   輪装置の走行駆動機構及び操舵機構から一定のサイクル
   でフィードバックされるデータと、両ガイドセンサの信
   号とを比較演算して、時々刻々変化する走行条件に合う
   最適な制御定数を目標値と比較して再度制御ループ内で
   選択し、最適な駆動指令を修正出力することを特徴とす
   る無人搬送車。