JP2005306178A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

【課題】無人搬送車の向きを変えないで駆動輪の向きだけを前後走行から横走行に切換える際の共回りを、簡易な構成で防止することができる無人搬送車。
【解決手段】台車中央に各駆動輪ごとに走行モータを直結した左右一対の駆動輪を備えるとともに、その前後に従輪を配して、台車を前後走行の姿勢に固定のまま、左右一対の駆動輪を旋回動させて駆動輪の向きを前後方向と横方向に切換える方向転換装置を備えた無人搬送車において、方向転換装置における左右一対の駆動輪を旋回動させるときの摺動部外径をｄ、その摺動摩擦係数をμＴ、従輪と床面に働く転がり摩擦係数をμｒ、前従輪の床面にかかる荷重をＷｆ、駆動輪の床面にかかる荷重をＷｄ、後従輪の床面にかかる荷重をＷｒ、前後従輪の前記方向転換装置の軸に対する回転径をＬｆとした場合に、μＴ＜（Ｗｆ＋Ｗｒ）／Ｗｄ・Ｌｆ／ｄ・μｒの関係を満たしていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動輪の駆動力を左右逆向きに発生させることによって生じる回転力を利用し、左右一対の駆動輪の向きを台車に対して切り替えることにより、あらゆる路面において台車の方向を固定したまま、前後及び横等に走行できる無人搬送車に関する。

従来、このような無人搬送車は、台車の向きを固定したまま、前後走行、横走行できるため、鍵のて走行、退避場を使った追い越し、すれ違い等、様々な走行方法が可能となり、限られた狭いスペースを有効活用できる。例えば、搬送ルート上に追加ステーションを設置する場合でも通常必要となるカーブ走行ルートは必要なく、搬送ルートの修正自由度が増すことや、横走行機能を利用し、製造ラインへのワーク投入にこの無人搬送車そのものを使用すれば、専用固定パレットの廃止等、工場スペースの節約も可能になるなどの利点がある。

このような無人搬送車においては、駆動輪の回転力を利用して駆動輪の向きを切り替える時、台車の共回りを防止する必要がある。従来、台車を床面から浮上させたり、台車側から共回り防止ストッパを床面に出没させる方法等が提案されている。

特開平５−２７０３９６号 特開平６−３０５４１４号

しかしながら、これらの方式では、油圧装置等の追加装備が必要であり、台車の搭載スペースや製造コストに問題があった。そこで、本発明の解決する課題は、簡易な構成で台車の供回りを防止することができる無人搬送車を提供することである。

本発明者は、台車中央に各駆動輪ごとに走行モータを直結した左右一対の駆動輪を備えるとともに、その前後に従輪を配して、台車を前後走行の姿勢に固定のまま、前記左右一対の駆動輪を旋回動させて駆動輪の向きを前後方向と横方向に切換える方向転換装置を備えた無人搬送車において、駆動輪の旋回動時に台車が共回りする要因を種々検討した結果、駆動輪の旋回動によって台車を回転させる力に対して、従輪の床面に対するふんばりが効かないことから共回りが生じることに着目し、従輪の床面にかかる荷重と、方向転換装置における左右一対の駆動輪を旋回動させるときの摺動摩擦との関係等から共回りしない条件を見出した。すなわち、本発明に係る無人搬送車は、台車中央に各駆動輪ごとに走行モータを直結した左右一対の駆動輪を備えるとともに、その前後に従輪を配して、台車を前後走行の姿勢に固定のまま、前記左右一対の駆動輪を旋回動させて駆動輪の向きを前後方向と横方向に切換える方向転換装置を備えた無人搬送車において、前記方向転換装置における前記左右一対の駆動輪を旋回動させるときの摺動部外径をｄ、その摺動摩擦係数をμＴ、従輪と床面に働く転がり摩擦係数をμｒ、前従輪の床面にかかる荷重をＷｆ、駆動輪の床面にかかる荷重をＷｄ、後従輪の床面にかかる荷重をＷｒ、前後従輪の前記方向転換装置の軸に対する回転径をＬｆとした場合に、μＴ＜（Ｗｆ＋Ｗｒ）／Ｗｄ・Ｌｆ／ｄ・μｒの関係を満たしていることを要旨とするものである。

この場合、前記台車は第１の台車フレームと第２の台車フレームとから構成され、第１の台車フレームの前部には前従輪、後部には前記方向転換装置とともに駆動輪が設けられ、この第１の台車フレームの上方に位置する荷台を有した第２の台車フレームの後部には後従輪が設けられると共に、前記第１の台車フレームは第２の台車フレームの荷台下部において揺動可能に結合されている構成にすると良い。

上記構成を有する無人搬送車によれば、方向転換装置における左右一対の駆動輪を旋回動させるときの摺動部に例えば周知のベアリングなどの摺動摩擦係数μＴが低いものを採用することで、μＴ＜（Ｗｆ＋Ｗｒ）／Ｗｄ・Ｌｆ／ｄ・μｒの関係を十分満たすことができ、共回りを防止することが可能になる。また、逆に従輪と床面に働く転がり摩擦係数μｒを大きくするために従輪を柔らかい樹脂製のものを採用することでも、容易にこの関係式を満たすことができる。

この場合、前記台車は第１の台車フレームと第２の台車フレームとから構成され、第１の台車フレームの前部には前従輪、後部には前記方向転換装置とともに駆動輪が設けられ、この第１の台車フレームを上方に位置する荷台を有した第２の台車フレームの後部には後従輪が設けられると共に、前記第１の台車フレームは第２の台車フレームの荷台下部において揺動可能に結合されている構成にすれば、凸凹の床面に対しても従輪すべてを確実に接地させることが可能になるので、従輪あるいは駆動輪が床面が浮いてしまうことによって上記関係式が満たされず共回りしてしまうことが防止される。また、例えば特開２００２−２３４４３１号公報に開示されているような、コイルバネを用いたサスペンション構造を有した従輪等のコスト高になるものを採用することなく、簡易な構成で従輪すべてを確実に接地させることができるので安価な構成でもある。

以下に、本発明に係る無人搬送車の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は無人搬送車１の側面概略図、図２はその上面概略図、図３は第１台車フレーム２の上面図、図４はその正面図である。図示されるようにこの無人搬送車１の台車は第１台車フレーム２と第２台車フレーム３とで構成されている。

第１台車フレーム２の前部にはキャスタとしての前従輪４が設けられ、後部には方向転換装置５と共に左右一対の駆動輪６が設けられている。第２台車フレーム３の荷台３ａはこの第１台車フレーム２の上方に位置するようになっており、後部にはキャスタとしての後従輪７が設けられている。そして第１台車フレーム２は第２の台車フレーム３の荷台３ａの下部において、この場合、リンク８を介して前後に揺動可能に結合されている。

第１台車フレーム２の後部に設けられた方向転換装置５は、台車を前後走行の姿勢に固定のまま、左右の駆動輪６が組み込まれている旋回フレーム９を旋回させて駆動輪６の向きを前後走行と横行走行に切換えるためのものである。

この方向転換装置５として、まず左右の駆動輪６の間を連結した旋回フレーム９がターンテーブル１０，旋回軸受１１を介して旋回可能に取付けられている。この旋回フレーム９には左右駆動輪６ごとに走行モータ６ａが直結されている。また、ターンテーブル１０の中心に固定された支軸１２の上部にはストッパプレート１３が取りつけられている。ターンテーブル１０と一体となって回転するこのストッパプレート１３には、２つのキー溝１３ａが設けられ、第１台車フレーム２の上面に設けられたソレノイド１４に出没制御される固定キー１４ａが、この２つのキー溝１３ａに選択的に係合することにより駆動輪６の走行方向が固定されるようになっている。

次に、このような構成の無人搬送車１において、駆動輪６の旋回動によって台車が同方向へ回転する、つまり共回りしない条件について説明する。図１において示されるＬ１〜Ｌ４は水平方向の長さであり、Ｌ１は前従輪４中心からリンク８中心までの長さ、Ｌ２はリンク８中心から駆動輪６中心までの長さ、Ｌ３は駆動輪６中心からそれぞれ前従輪４中心および後従輪７中心までの長さ、Ｌ４はリンク８中心から後従輪７中心までの長さである。また、Ｗは積荷１５の重量、Ｗｆは前従輪４にかかる荷重、ＷＬはリンク８にかかる荷重、Ｗｄは駆動輪６にかかる荷重、Ｗｒは後従輪７にかかる荷重である。これらの荷重および駆動輪６と従輪４，７の荷重分担比は次式で与えられる。

図２は駆動輪６の旋回動、つまり旋回フレーム９がこの場合反時計回りする状態が示されており、図示されるＭｄは台車に作用する反時計回りの回転トルクであり、ｄはターンテーブル１０の旋回軸受１１の直径である。そしてターンテーブル１０の旋回軸受１１の摺動部摩擦係数をμＴとすると、回転トルクＭｄは次式で与えられる。

また、図示されるＦ１〜Ｆ４は従輪それぞれにかかる摩擦力、Ｌｆは前後従輪４，７の方向転換装置５の軸に対する回転径である。そして従輪と床面に働く転がり摩擦係数（輪によってはすべり摩擦係数）をμｒとすると、台車の共回りを抑止する方向に働く摩擦トルクＭｊは次式で与えられる。

従って台車が共回りしない条件は、台車に作用する反時計回りの回転トルクＭｄが台車の共回りを抑止する方向に働く摩擦トルクＭｊよりも小さい、Ｍｄ＜Ｍｊの関係式を満たすことである。つまり次式の関係を満たすことが条件となる。

したがって例えば従輪や駆動輪の荷重分担を考慮した設計や、特にμＴが小さな値あるいはμｒが大きな値の部材を選定することで、十分この関係式を満たすことで可能である。以下、この関係式を満たす具体的な実施例について説明する。

図１及び図２において、積荷１５の重量：２００ｋｇ、車両重量：２７２ｋｇ（総重量：４７２ｋｇ）、Ｌ１＝４２０ｍｍ、Ｌ２＝２３０ｍｍ、Ｌ３＝６５０ｍｍ、Ｌ４＝８８０ｍｍとした場合、車両のみの場合の各車輪軸に対する軸荷重配分比は、Ｗｒ：Ｗｄ：Ｗｆ＝５９ｋｇ：１５５ｋｇ：５８ｋｇ≒１：３：１、となる。また、積荷積載時における総荷重分担比は、Ｗｒ：Ｗｄ：Ｗｆ＝１１１．３ｋｇ：２５０．４ｋｇ：１１０．３ｋｇ≒２：５：２、となる。

そしてターンテーブル１０の旋回軸受１１の摺動部摩擦係数μＴは、本実施例ではベアリング構造のものを採用することで、μＴ＝０．００５である。また、旋回軸受１１の直径、この場合ベアリング径は、ｄ＝１２５ｍｍである。また、前後従輪４，７の方向転換装置５の軸に対する回転径は、Ｌｆ＝１３９２．８ｍｍである。そして、従輪と床面に働く転がり摩擦係数（輪によってはすべり摩擦係数）は、この場合アスファルトまたはコンクリート舗装路に対する抵抗値として最小の、μｒ＝０．０１５を与える。

これらの値から左右の駆動輪６がそれぞれ逆回転することにより旋回フレーム９が反時計まわりに回転するとき、台車に作用する反時計まわりの回転トルクＭｄは前述の（６）式より、車両重量のみの場合、Ｍｄ＝０．００５×１５５ｋｇ×１２５ｍｍ＝９６．９ｋｇ・ｍｍとなる。これに対し、車両の共回りを抑止する方向に働く摩擦トルクＭｊは（７）式より、Ｍｊ＝０．０１５×（５９ｋｇ＋５８ｋｇ）×１３９２．８ｍｍ＝２４４４．３ｋｇ・ｍｍとなり、（８）式のＭｄ＜Ｍｊの関係を十分満たすものである。

また、積荷積載時の場合も、（６）式より、Ｍｄ＝０．００５×２５０．４ｋｇ×１２５ｍｍ＝１５６．５ｋｇ・ｍｍとなり、車両の共回りを抑止する方向に働く摩擦トルクＭｊは（７）式より、Ｍｊ＝０．０１５×（１１１．３ｋｇ＋１１０．３ｋｇ）×１３９２．８ｍｍ＝４６２９．７ｋｇ・ｍｍとなり、（８）式のＭｄ＜Ｍｊの関係を十分満たすものである。

上述したように、（１０）式のμＴ＜（Ｗｆ＋Ｗｒ）／Ｗｄ・Ｌｆ／ｄ・μｒを満たすように、摺動部摩擦係数μＴを、従輪と床面に働く転がり摩擦係数μｒよりも小さく設計、管理維持できれば、共回りを防止できる。本実施例ではターンテーブルにベアリングを使用したため、明らかにμＴは小さくなったが、一般的にベアリングを使用しなくとも、（１０）式を満足するような設計が可能となる。

また、台車を第１台車フレーム２と第２台車フレーム３の２つに分割構成し、リンク８で揺動可能に結合させる構造を採用することで、凸凹の床面に対しても従輪すべてを確実に接地させることが可能になる。これにより、従輪あるいは駆動輪が床面が浮いてしまうことによって上記関係式が満たされず共回りしてしまうことが防止される。この場合、例えば図５（ａ）に示すようにターンテーブル１０と旋回フレーム９との間にリンク１６を設けて、旋回フレーム９の左右へ揺動を可能にすれば、さらに凸凹の床面に対する追従性及び接地性を向上させることができる。また、図５（ｂ）に示すように、ターンテーブル１０と旋回フレーム９との間にコイルバネやエアシリンダなどのサスペンション１７を介在させても同様の効果が得られる。

以上、本発明に係る無人搬送車の一実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る無人搬送車の側面図である。 図１の上面図である。 第１台車フレームの上面図である。 図３の正面図である。 ターンテーブルに対する旋回フレームの揺動を可能にする構造を示した図である。

符号の説明

１ 無人搬送車
２ 第１台車フレーム
３ 第２台車フレーム
３ａ 荷台
４ 前従輪
５ 方向転換装置
６ 駆動輪
６ａ 走行モータ
７ 後従輪
８ リンク
９ 旋回フレーム
１０ ターンテーブル
１１ 旋回軸受
１２ 支軸
１３ ストッパプレート
１３ａ キー溝
１４ ソレノイド
１４ａ 固定キー
１５ 積荷
１６ リンク
１７ サスペンション

Claims (2)

1. 台車中央に各駆動輪ごとに走行モータを直結した左右一対の駆動輪を備えるとともに、その前後に従輪を配して、台車を前後走行の姿勢に固定のまま、前記左右一対の駆動輪を旋回動させて駆動輪の向きを前後方向と横方向に切換える方向転換装置を備えた無人搬送車において、前記方向転換装置における前記左右一対の駆動輪を旋回動させるときの摺動部外径をｄ、その摺動摩擦係数をμＴ、従輪と床面に働く転がり摩擦係数をμｒ、前従輪の床面にかかる荷重をＷｆ、駆動輪の床面にかかる荷重をＷｄ、後従輪の床面にかかる荷重をＷｒ、前後従輪の前記方向転換装置の軸に対する回転径をＬｆとした場合に、μＴ＜（Ｗｆ＋Ｗｒ）／Ｗｄ・Ｌｆ／ｄ・μｒの関係を満たしていることを特徴とする無人搬送車。
2. 前記台車は第１の台車フレームと第２の台車フレームとから構成され、第１の台車フレームの前部には前従輪、後部には前記方向転換装置とともに駆動輪が設けられ、この第１の台車フレームの上方に位置する荷台を有した第２の台車フレームの後部には後従輪が設けられると共に、前記第１の台車フレームは第２の台車フレームの荷台下部において揺動可能に結合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

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