JP2022098797A - 自動搬送装置の不具合検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動搬送装置のタイヤや転舵機構の不具合を、簡素なシステムで検出する、自動搬送装置の不具合検出システムを提供する。【解決手段】タイヤと、タイヤを転舵する転舵用モータ１２とを備えた自動搬送装置１の不具合検出システムにおいて、自動搬送装置１を停止させた状態でタイヤを転舵したときの転舵用モータ１２の出力に基づいて、転舵用モータ１２により駆動される部品（タイヤ、プーリ、ベルト等）の不具合を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、自動搬送装置の不具合検出システムに関する。

工場で車両が完成したら、完成車両をストックする車両待機場まで搬送される。このような車両の搬送は、通常、複数の車両を搭載可能なトレーラーを用いて行われるが、この場合、トレーラーを運転する作業者が必要になるため、コストアップを招く。

そこで、下記の特許文献１には、車両を自動で搬送する自動搬送装置が示されている。このような自動搬送装置を用いれば、トレーラーを運転する作業者が不要となるため、低コスト化が図られる。

特開２０１９－７８０９９号公報 特開２０１７－１５６２９５号公報

自動搬送装置は、決まった経路を巡回走行することが多いため、タイヤに偏摩耗が生じやすい。また、自動搬送装置が、車輪を転舵するための転舵用モータを有する場合、転舵用モータの出力を車輪に伝達する部材に不具合が生じると、車輪を所望の角度だけ転舵することができないおそれがある。例えば、転舵用モータの出力がプーリ及びベルトを介して車輪の転舵軸に伝達される場合、プーリとベルトとの間にすべりが生じると、車輪の転舵角が所望値よりも小さくなる。

このため、作業者が定期的に、タイヤの摩耗状態（偏摩耗量）や転舵機構の部品を検査する必要がある。しかし、このような定期的な検査は、手間がかかると共に、搬送サイクルタイムの延長を招く。

例えば、上記の特許文献２には、操舵等による摩擦エネルギーとタイヤの摩耗量とが比例関係にあることを利用して、摩擦エネルギーに基づいてタイヤの摩耗量を演算するタイヤの摩耗寿命推定システムが示されている。具体的には、車速、走行パターン（加速度）、操舵量等のデータと、走行路の勾配、曲率半径、曲線長等のデータとに基づいてタイヤの摩擦エネルギーを演算し、この摩擦エネルギーに基づいてタイヤの摩耗量を演算する。しかし、このように各種データに基づいて摩擦エネルギーを演算すると、システムが煩雑になる。

本発明は、自動搬送装置のタイヤや転舵機構の不具合を、簡素なシステムで検出することを目的とする。

転舵用モータで駆動される部品（タイヤ、プーリ、ベルト等）に不具合が生じると、車輪を転舵させるときの転舵用モータの出力が変動する。例えば、タイヤに偏摩耗が生じると、タイヤの接地面積が減少するため、転舵中のタイヤと路面との摩擦が小さくなり、転舵用モータの出力が小さくなる。また、空気入りタイヤの場合、タイヤの空気圧が低下すると、タイヤと路面との接触面積が増大するため、転舵中のタイヤと路面との摩擦が大きくなり、転舵用モータの出力が大きくなる。また、転舵用モータの出力をタイヤに伝達する転舵機構に不具合（例えば、プーリとベルトとの間のすべりや、異物の噛み込み等）が生じると、転舵中の転舵用モータの出力が減少あるいは増大する。

このように、転舵用モータの出力は、転舵用モータで駆動される部品の状態と相関がある。このとき、自動搬送装置を走行させながら転舵用モータの出力を取得すると、振動等の外乱が多いため、転舵用モータの出力の変動が大きくなる。このため、走行中の自動搬送装置の転舵用モータの出力から、転舵用モータで駆動される部品の不具合を検出することは難しい。

そこで、本発明は、タイヤと、前記タイヤを転舵する転舵用モータとを備えた自動搬送装置の不具合検出システムであって、前記自動搬送装置を停止させた状態で前記タイヤを転舵したときの前記転舵用モータの出力に基づいて、前記転舵用モータで駆動される部品の不具合を検出する自動搬送装置の不具合検出システムを提供する。

このように、自動搬送装置を停止させた状態で、タイヤを転舵したときの転舵用モータの出力を測定することで、振動等の外乱の影響を受けないため、出力を安定させることができる。従って、自動搬送装置を停止させた状態でタイヤを転舵したときの転舵用モータの出力を監視し、この出力が所定範囲内であるか否かによって、転舵用モータにより駆動される部品（タイヤや転舵機構）の不具合を検出することが可能となる。

上記の自動搬送装置は、例えば、所定経路を巡回走行しながら搬送物を搬送する。この所定経路が、自動搬送装置を停止させた状態でタイヤを転舵して進行方向を変える曲がり角を有する場合、この曲がり角で、自動搬送装置を停止させた状態でタイヤを転舵するときの転舵用モータの出力に基づいて、転舵用モータにより駆動される部品の不具合を検出することが好ましい。これにより、巡回走行する経路の途中で部品の不具合を定期的に検出することができる。

以上のように、本発明によれば、自動搬送装置のタイヤや転舵機構の不具合を、簡素なシステムで検出することができる。

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。 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斜視図である。 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側面図である。 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。 転舵用モータの出力の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、自動搬送装置としての車両搬送装置１により、車両Ｃを工場Ｆから車両待機場（コンテナヤードＹ）に搬送する自動搬送システムを概念的に示す。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の前輪を車両搬送装置１に搭載し、車両の後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２～６に示すように、車両Ｃの前輪Ｗ１が搭載される本体２と、本体２の幅方向（本体２に搭載された車両Ｃの車幅方向）両側に設けられた駆動輪ユニット３とを有する。

本体２には、車両Ｃの前輪Ｗ１の転がりを防止する車輪止め５（図２参照）と、駆動輪ユニット３に電力を供給するバッテリー（図示省略）と、駆動輪ユニット３を制御する制御部（図示省略）とが搭載される。システム制御部Ｓからの指令が、車両搬送装置１に設けられたアンテナ（図示省略）を介して制御部に伝達され、また、車両搬送装置１の制御部からの情報が、アンテナを介してシステム制御部Ｓに伝達される。

駆動輪ユニット３は、複数の車輪９（図３参照）と、車輪９を走行駆動する走行用モータ１１（図４参照）と、車輪９を転舵する転舵用モータ１２と、転舵用モータ１２の出力を車輪９に伝達する転舵機構１０（図３参照）と、これらを収容するケーシング１３（図２参照）とを備える。ケーシング１３は本体２に固定される。図示例では、各駆動輪ユニット３が、前後方向に並べて配された一対の車輪９を有する（図３参照）。各車輪９は、金属ホイールとその外周に固定されたタイヤとを有する。タイヤとしては、例えば、ソリッドタイヤや空気入りタイヤを使用できる。尚、図３～６では、ケーシング１３の一部や、本体２に搭載される部品（車輪止め５等）を省略している。また、図３では、走行用モータ１１等を省略している。

走行用モータ１１は、図４に示すように、各車輪９の内周に配されたインホイールモータで構成される。走行用モータ１１の出力軸１１ａは、車輪９の軸心（金属ホイール）に固定される。図示例では、走行用モータ１１の出力軸１１ａの先端が、軸受２０を介してブラケット１９に回転自在に取り付けられる。走行用モータ１１及び転舵用モータ１２は、本体２に搭載されたバッテリー及び制御部に接続され、制御部からの指令に基づいて回転駆動される。

転舵機構１０は、図３～６に示すように、各車輪９に取り付けられた鉛直方向の転舵軸１４を有する。転舵軸１４は、車輪９の真上に配される。詳しくは、転舵軸１４の軸心が、車輪９の車幅方向範囲内（好ましくは、車幅方向中央）で、車輪９の軸心と交差する。各転舵軸１４には、ブラケット１９を介して、各走行用モータ１１の本体（ステータ）１１ｂが固定される（図４参照）。各転舵軸１４は、ケーシング１３に、軸受（図示省略）を介して回転自在に取り付けられる（すなわち、３６０°回転可能とされる）。

図示例の転舵機構１０では、一個の転舵用モータ１２が、一対の転舵軸１４を回転駆動する。具体的には、転舵用モータ１２で回転駆動される中間軸１５が設けられる（図６参照）。図示例では、転舵用モータ１２の出力軸１２ａが水平方向に配置され、転舵用モータ１２の出力軸１２ａの回転駆動力が、傘歯車やウォームギヤ等（図示省略）を介して中間軸１５に伝達される。中間軸１５には一対のプーリ１６が同軸上に配される。中間軸１５の各プーリ１６と、各転舵軸１４に設けられたプーリ１７との間にベルト１８がかけ渡される（図５参照）。転舵用モータ１２で中間軸１５が回転駆動されると、プーリ１６、１７及びベルト１８を介して、二個の転舵軸１４が同方向（中間軸１５の回転方向と反対方向）に同じ角度だけ回転駆動される。図示例では、中間軸１５のプーリ１７が転舵軸１４のプーリ１７よりも小径であるため、中間軸１５の回転駆動力が減速されて（すなわち、トルクが増大されて）各転舵軸１４に伝達される。

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の上に搭載し、車輪止め５の間に嵌まり込ませる（図２参照）。

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からの指令が、車両搬送装置１のアンテナを介して制御部に伝達され、この指令に従って制御部が各駆動輪ユニット３の走行用モータ１１及び転舵用モータ１２を回転駆動し、車両Ｃを搬送する。そして、車両搬送装置１で搬送された車両Ｃが、コンテナヤードＹ内の所定位置に配される（図８の矢印Ｑ１参照）。その後、コンテナヤードＹに設けられたリフト手段で車両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８の点線矢印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。

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（すなわち、走行用モータ１１を駆動させない状態）で、転舵用モータ１２を駆動させ、各車輪９を転舵軸１４周りにその場で回転駆動する。本実施形態では、各車輪９を、０°（前後方向走行モード、図７参照）から９０°（幅方向走行モード、図８参照）まで回転させる。

このとき、本発明の一実施形態に係る不具合検出システムを作動させ、車輪９をその場で転舵させる際の転舵用モータ１２の出力を監視する。具体的には、車輪９を０°から９０°まで転舵する間、転舵用モータ１２の出力（消費電力）の時間変化を取得する（図９参照）。本実施形態では、車両搬送装置１に搭載されたバッテリーの出力（すなわち、走行用モータ１１及び転舵用モータ１２を含む車両搬送装置１全体の消費電力）を取得し、バッテリーの出力が所定範囲Ｒ内であるか否かを監視する。転舵中は、車両搬送装置１は停止しているため、走行用モータ１１には電力が供給されず、あるいは、一定の待機電力が供給される。従って、バッテリーの出力から、間接的に転舵用モータ１２の出力（消費電力）を取得することができる。本実施形態では、転舵開始前は、走行用モータ１１及び転舵用モータ１２に電極は供給されず、バッテリーの出力が０になっている。転舵中及び転舵完了後は、走行用モータ１１に一定の待機電力が供給される。尚、上記の他、転舵用モータ１２を流れる電流、及び、転舵用モータ１２に負荷される電圧を測定し、これらの電流値及び電圧値から転舵用モータ１２の出力（消費電力）を算出してもよい。

ところで、転舵用モータ１２の駆動を開始してから車輪９が回転し始めるまでは、転舵用モータ１２の出力が大きくなる。また、転舵用モータ１２を停止する直前は、転舵用モータ１２の出力が小さくなる。従って、転舵用モータ１２の駆動開始直後及び停止直前を除く中間期Ｍ（すなわち、出力がが安定している期間）において、転舵用モータ１２の消費電力を監視することが好ましい。そして、中間期Ｍにおける転舵用モータ１２の消費電力（本実施形態ではバッテリーの出力）が所定範囲Ｒの上限値Ｒ_Ｈを超えたり、所定範囲Ｒの下限値Ｒ_Ｌを下回ったりすると、制御部が、転舵用モータ１２により駆動される部品に不具合が発生したと判定する。このとき、制御部は、駆動用モータ１２を停止すると共に、不具合の発生をシステム制御部Ｓに伝達する。

転舵用モータ１２の消費電力（本実施形態ではバッテリーの出力）の所定範囲Ｒは、例えば以下のように設定することができる。例えば、車輪９のタイヤに偏摩耗が生じると、タイヤの接地面積が少なくなるため、転舵中の転舵用モータ１２の出力が小さくなる。従って、車両搬送装置１を停止させた状態で、タイヤに所定以上の偏摩耗が生じた車輪９を転舵させたときの転舵用モータ１２の出力（本実施形態ではバッテリーの出力）を測定し、この出力に安全率を掛けた値を下限値Ｒ_Ｌとする。

また、タイヤが空気入りタイヤである場合、タイヤの空気圧が低下すると、タイヤの接地面積が増大して、転舵中の転舵用モータ１２の出力が大きくなる。従って、車両搬送装置１を停止させた状態で、タイヤの空気圧が所定未満となった車輪９を転舵させたときの転舵用モータ１２の出力（本実施形態ではバッテリーの出力）を測定し、この出力に安全率を掛けた値を上限値Ｒ_Ｈとする。

この他、転舵機構１０に不具合が生じた場合にも、転舵用モータ１２の出力が変動する。例えば、プーリ１６、１７とベルト１８との間にすべりが生じたり、プーリ１６、１７やベルト１８が破損したりすると、転舵中の転舵用モータ１２の出力が小さくなる。この場合、転舵用モータ１２の出力は、上記で設定したタイヤの偏摩耗量に基づく出力の下限値Ｒ_Ｌよりもはるかに小さくなるため、上記の下限値によりこの不具合も検知することができる。一方、プーリ１６、１７とベルト１８との間に異物が噛み込んで回転が阻害されると、転舵中の転舵用モータ１２の出力が大きくなる。この場合、転舵用モータ１２の出力は、上記で設定したタイヤの空気圧に基づく出力の上限値Ｒ_Ｈよりもはるかに大きくなるため、上記の上限値によりこの不具合も検知することができる。

上記のような転舵用モータ１２の出力の監視は、車両搬送装置１に設けられた制御部により行われる。この他、転舵中の転舵用モータ１２の出力の情報を、車両搬送装置１の制御部からシステム制御部Ｓに伝達し、システム制御部Ｓで転舵用モータ１２の出力の監視を行ってもよい。

上記のように、車輪９を９０°転舵させて図８に示す幅方向走行モードに切り替えた後、各車輪９の走行用モータ１１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を幅方向に走行させ、車両Ｃの前後方向間から退避される（図１及び図８の矢印Ｐ２参照）。このように、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。

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、車輪９を９０°（幅方向走行モード、図８参照）から０°（前後方向走行モード、図７参照）まで転舵する。その後、左右の車輪９を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、車両搬送装置を停止させた状態で、再び車輪９を０°（前後方向走行モード、図７参照）から９０°（幅方向走行モード、図８参照）まで転舵する。その後、車輪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）。そして、空の車両搬送装置１が工場Ｆに到着したら、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。

上記のように、本実施形態では、車両搬送装置１を巡回走行させる経路の途中に、車両搬送装置１を停止させた状態で車輪９を９０°転舵させて走行モードを切り替える曲がり角Ｐ４を有する（図１参照）。この曲がり角Ｐ４で車輪９を転舵させる際に、転舵用モータ１２の出力を監視してタイヤ等の不具合を検知することができる。これにより、別途の検査工程が不要となるため、作業者の負担軽減や車両搬送のサイクルタイムの短縮が図られる。尚、車両搬送装置１の巡回経路途中の他の曲がり角Ｐ５で車輪９を転舵させる際に、転舵用モータ１２の出力を監視してタイヤ等の不具合を検知してもよい。

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、車輪９の転舵中の転舵用モータ１２の出力の大きさを監視した場合を示したが、この他、車輪９の転舵中の転舵用モータ１２の出力の変化率を監視してもよい。例えば、プーリ１６、１７やベルト１８の故障した場合、転舵用モータ１２の出力が急激に上昇あるいは低下する。従って、転舵用モータ１２の出力の変化率を監視することで、上記のような不具合を早期に検知することができる。尚、転舵用モータ１２の出力の大きさ及び変化率の双方を監視すれば、不具合の検知精度がより高められる。

また、車輪９を転舵させる際の転舵用モータ１２の出力の巡回搬送毎の経時変化を監視してもよい。例えば、車両搬送装置１の経路途中の所定の曲がり角Ｐ４（図１参照）で車輪９を転舵させる際に、転舵中の転舵用モータ１２の出力の平均値（例えば、転舵用モータ１２の駆動開始直後及び停止直前を除く中間期Ｍにおける平均値）を巡回搬送毎に取得する。この出力の平均値の巡回搬送毎の変化を監視することで、タイヤの摩耗等の不具合を早期に検知することができる。

また、転舵用モータ１２の出力に基づいて、不具合の原因を推定することもできる。例えば、タイヤの不具合（偏摩耗等）とベルトの不具合（すべり等）とでは、転舵用モータ１２の出力の変動量が異なると考えられる。従って、不具合ごとの転舵用モータ１２の出力のデータを取得しておけば、これらのデータに基づいて、転舵用モータ１２の出力から不具合の原因を推定することができる。

また、水平方向に対して傾斜した路面上に車両搬送装置１を停止させた状態で、車輪９を転舵させたときの転舵用モータ１２を監視することで、車両搬送装置１の不具合を検出してもよい。このように、車輪９を傾斜した路面上に接地させた状態で転舵した場合、車輪９を水平な路面上に接地させた状態で転舵した場合と比べて、タイヤの接地面積の増減による転舵用モータ１２の出力の変動が大きくなるため、タイヤの不具合を検知しやすくなる。

また、特定の不具合を検知する場合は、転舵用モータ１２の出力の所定範囲Ｒの上限値Ｒ_Ｈ又はＲ_Ｌを設定しなくてもよい。例えば、タイヤの偏摩耗のみを検知する場合は、転舵用モータ１２の出力の所定範囲Ｒの下限値Ｒ_Ｌのみを設定し、上限値Ｒ_Ｈを設定しなくてもよい。また、タイヤの空気圧低下のみを検知する場合は、転舵用モータ１２の出力の所定範囲Ｒの上限値Ｒ_Ｈのみを設定し、下限値Ｒ_Ｌを設定しなくてもよい。

本発明の不具合検出システムは、車両搬送装置に限らず、車両以外の物品（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
９ 車輪
１０ 転舵機構
１１ 走行用モータ
１２ 転舵用モータ
１３ ケーシング
１４ 転舵軸
１５ 中間軸
１６、１７ プーリ
１８ ベルト
１９ ブラケット
２０ 軸受
Ｃ 車両
Ｆ 工場
Ｓ システム制御部
Ｙ コンテナヤード

Claims (2)

1. タイヤと、前記タイヤを転舵する転舵用モータとを備えた自動搬送装置の不具合検出システムであって、
   前記自動搬送装置を停止させた状態で前記タイヤを転舵したときの前記転舵用モータの出力に基づいて、前記転舵用モータで駆動される部品の不具合を検出する自動搬送装置の不具合検出システム。
2. 前記自動搬送装置が所定経路を巡回走行するものであり、
   前記所定経路が、前記自動搬送装置を停止させた状態で前記タイヤを転舵して進行方向を変える曲がり角を有し、
   前記曲がり角で、前記自動搬送装置を停止させた状態で前記タイヤを転舵するときの前記転舵用モータの出力に基づいて、前記転舵用モータにより駆動される部品の不具合を検出する請求項１に記載の自動搬送装置の不具合検出システム。

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