JP2575105B2 - 非常停止機能を備えた無人運搬車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、積荷を載せて側方のガイド面により誘導さ
れる無人運搬車両に関し、特に、その積荷とガイド面と
の接触を防止する技術に関するものである。

従来の技術 近年、フォークリフトトラック（以下、フォークリフ
トと称する）等の構内運搬車両の分野において、省人化
を目的とした無人フォークリフトや無人搬送車両等の無
人運搬車両が使用されているが、本出願人は先に、側方
のガイド面により誘導される無人フォークリフトを開発
した。これは、上記ガイド面の車両に対する垂直線周り
の傾きを検出する傾き検出手段と、その傾き検出手段の
検出結果に基づいて上記傾きを減少させる向きに車両を
操舵する走行方向制御手段とを含み、ガイド壁やガイド
バー等のガイド面と車両とが平行に保たれるようにガイ
ド面に沿って無人走行させられ、例えばプラットホーム
からコンテナ内へ順次荷を積み込む場合などに使用され
るものである。

発明が解決しようとする問題点 このようなガイド面追従方式によって誘導される無人
フォークリフトにおいては、フォークリフトとガイド面
との間隔、ひいては積荷とガイド面との間隔が通常小さ
いため、車両が何らかの理由で垂直線周りに振れを生じ
た場合に、積荷とガイド面（コンテナ側壁なども含む）
とが接触し易い問題があった。例えば、ガイド面に凸
部、凹部或いは段部等が存在して、それを傾き検出手段
がガイド面の車両に対する傾きとして検出した場合に、
前記走行方向制御手段がその傾きを減少させる向きに車
両を操舵したとき、その振れによって積荷がガイド面に
接触したり、あるいは走路の状態が悪くて車両が振られ
たとき等に積荷がガイド面に接触するおそれがあったの
である。

なお、このような問題は無人フォークリフトに限ら
ず、荷役装置を備えない他の無人運搬車両についても生
じ得る問題である。

問題点を解決するための手段 本発明は、そのような問題を解決するために、前述の
ように積荷を載せて側方のガイド面により誘導される無
人運搬車両において、第１図から明らかなように、前記
傾き検出手段および走行方向制御手段の他に、その傾き
検出手段によって検出される傾きと、傾き検出手段によ
って検出される傾きと傾きの最大許容値とを比較し、前
者が後者以上であれば車両を停止させる非常停止手段
と、積荷のガイド面に直角な方向における荷幅が大きい
場合には小さい場合に比較して傾きの最大許容値を小さ
い値に設定する最大許容値設定手段とを設けたものであ
る。

発明の効果 このように無人運搬車両を構成すれば、傾き検出手段
によって検出される上記ガイド面の車両に対する垂直線
周りの傾きが、傾きの最大許容値以上であるときには、
非常停止手段によって車両の走行が停止させられるた
め、何らかの理由で車体に垂直線周りの振れが生じた場
合でも、積荷とガイド面との接触が防止されて、積荷の
保護が図られる。

しかも、上記傾きの最大許容値は、最大許容値設定手
段により、荷幅が大きい場合には小さい場合に比較して
小さい値に設定されるため、積荷の荷幅に応じて非常停
止手段を最も効率良く作動させることができる。例え
ば、積荷の荷幅が小さくガイド面との間に比較的大きな
隙間が存在して接触の可能性が少ないにも拘わらず、い
たずらに車両を非常停止させてしまうような無駄がな
く、積荷の保護を図りながら車両の稼動率を高く保つこ
とができるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図および第３図は、本発明をカウンタバランス式
フォークリフトに適用した場合の一例を示すものであ
る。図において２は車体であり、前輪が駆動輪４、後輪
がかじ取り輪６とされている。車体２には、その後方に
バランスウェイト８が、また上方にヘッドガード10が設
けられている。車体２の前方には、良く知られているよ
うに、フォーク12やアウタマスト14およびインナマスト
16を始めとする荷役装置が設けられている。インナマス
ト16はアウタマスト14によりローラを介して上下方向に
案内されるものであり、このインナマスト16が更にリフ
トブラケット18を案内するようになっている。リフトブ
ラケット18にはサイドシフトアタッチメント19を介して
フィンガバー20およびバックレフト21が取り付けられ、
フィンガバー20に一対のフォーク12が取り付けられてい
る。そして、リフトシリンダ22の作動によりインナマス
ト16が上昇させられると、図示しないチェーンによりリ
フトブラケット18,フィンガバー20,バックレスト21およ
びフォーク12が一体的に上昇させられる。アウタマスト
14の下端部は車体２に対して１軸線周りに回動可能に取
り付けられ、チルトシリンダ24の作動により、アウタマ
スト14を始めとする荷役装置が前傾あるいは後傾させら
れる。また、サイドシフトシリンダ26の作動によって、
フィンガバー20,バックレスト21およびフォーク12がリ
フトブラケット18に対して車体２の左右方向にサイドシ
フトさせられる。

このフォークリフト28は、運転者の操縦により有人走
行させることができるが、第１図に示すようなガイド壁
30を利用した無人誘導によって無人走行させることが可
能である。

車体２の側部には、ガイド壁30に接触して車体２のガ
イド壁30に対する距離および走行姿勢を検出する横変位
センサ32および34が取り付けられている。横変位センサ
32は、第４図に示すように車体２に固定されたボックス
36を備え、このボックス36内に出入り部材38が設けられ
ている。出入り部材38は長手状の本体部40と、その本体
部40の一端部および中間部上面にそれぞれ直角な姿勢で
固定されたクロスバー42および43と、本体部40の中間部
下面に固定されたスライダ44とを備え、スライダ44が、
ボックス36に固定のガイドレール45によってガイド壁30
の壁面46（この壁面46がガイド面として機能するため以
下ガイド壁面46と称する）に対して直角な向きに移動可
能に支持されている。この出入り部材38は２個のスプリ
ング47によってガイド壁面46側へ常時付勢され、ボック
ス36からの出入り量はリニアポテンショメータ48によっ
て検出されるようになっている。出入り部材38の本体部
40の先端部には、コ字形の断面形状を有する接触プレー
ト52が中間部において垂直方向の軸50の軸心周りに回動
可能に取り付けられている。この接触プレート52は、対
称的に配置された２個のスプリング54によって、通常は
本体部40に直角な中立位置に保持されている。接触プレ
ート52の両端部は、何れもガイド壁面46から遠ざかる向
きに丸く湾曲させられており、第５図からも明らかなよ
うに、その各湾曲面から切欠を介して外側に若干露出す
る位置にそれぞれローラ56が回転自在に取り付けられて
いて、ガイド壁面46に凸部等の障害部が存在する場合
に、接触プレート52が軸50の軸心周りに回動してそれを
乗り越えることを助ける。なお、上記両ローラ56に可撓
性材料からなる履帯（周回ベルト）を巻き掛け、その履
帯がガイド壁46に接しつつ回り動くようにすれば、ガイ
ド壁46との擦れ合いが回避されて追従性および耐久性が
向上する。

他方の横変位センサ34も同様の構成であり、それら双
方の横変位センサ32および34のリニアポテンショメータ
48の出力信号によって、車体２とガイド壁面46との距
離、ひいては一対のフォーク12で支持される荷Ｗとガイ
ド壁面46との距離が検出され、また、双方のリニアポテ
ンショメータ48の出力差によってガイド壁面46の車体２
に対する垂直線周りの傾きが検出される。横変位センサ
32および34は、上記傾きを検出する傾き検出手段として
機能すると共に、上述のように各リニアポテンショメー
タ48の出力信号に基づいて車体２とガイド壁面46との距
離を検出する距離検出手段としての役割をも果たすこと
となる。

第２図および第３図から明らかなように、前記バック
レスト21の両端部には、積荷Ｗの荷幅方向に隣接して３
個ずつの光センサ60,62,64並びに光センサ70,72,74がそ
れぞれ固定されている。これらの光センサ60,62,64と光
センサ70,72,74とは、積荷Ｗの荷幅方向の両端部を後方
から検出する荷幅検出手段としての役割を果たすもので
あって、各々投光器と受光器とを備え、投光器から放た
れる光がフォーク12上の車両中心位置に積載される積荷
Ｗ（この例ではアルミニウム製の箱）の背面で反射して
受光器で受けられることによって作動する。この場合、
荷幅が３種類に異なる積荷Ｗの運搬が予定されており、
光センサ60,62,64,70,72および74の検出信号により３種
類の荷幅が検出されるようになっているが、前後方向に
おける積荷Ｗの荷長さは全て一定であることが予定され
ている。なお、バックレスト21の片側だけに荷幅検出用
の各センサを配置することとしてもよいが、両側に配置
することにより荷幅検出の信頼性が高められる。

次に、以上のようなフォークリフト28の無人状態での
走行を制御する制御回路を第６図に示す。この図におい
て120はマイクロプロセッサ（CPU:中央処理装置）であ
り、メモリ122と共にI/Oインタフェース124に接続され
ている。I/Oインタフェース124には前記横変位センサ32
および34のリニアポテンショメータ48をはじめ、荷幅検
出センサたる光センサ60,62,64ならびに光センサ70,72,
74の他、フォークリフト28を無人で駆動するために必要
な各種のセンサやスイッチ類が接続されている。

I/Oインタフェース124には更に、走行制御回路140,ス
テアリング制御回路142,ブレーキ制御回路144および荷
役制御回路146が接続されており、走行制御回路140には
駆動輪４を駆動するドライブモータ148が接続され、ス
テアリング制御回路142にはかじ取り輪６を操舵するス
テアリングモータ150が接続されている。また、ブレー
キ制御回路144には、ドライブモータ148のモータ軸を制
動する電磁ブレーキ152が接続されるとともに、各駆動
輪４を制動する油圧ブレーキ154への油圧を制御する電
磁バルブ156が接続されている。更に、荷役制御回路146
には、前記リフトシリンダ22,チルトシリンダ24,サイド
シフトシリンダ26等への油圧の供給を制御する電磁バル
ブ158が接続されており、その電磁バルブ158の作動が制
御されることにより、前記フォーク12やリフトブラケッ
ト18を始めとする荷役装置160の作動が制御されること
となる。

以上のように構成されたフォークリフト28において
は、前述の横変位センサ32,34等をはじめとする各種セ
ンサやスイッチ類の作動信号をCPU120がメモリ122に予
め記憶されているプログラムに従って処理し、フォーク
リフト28の操舵，加減速，停止，一時待機，自動移載等
を自動制御する。

このようなフォークリフト28は、例えば第７図および
第８図に示すように、プラットホーム162に設置された
チェーンコンベア164で送られてくる荷Ｗを、そのプラ
ットホーム162に渡し板166を介して後付けされたコンテ
ナ168内に順次積み込む場合（自動コンテナバンニン
グ）に好適に使用される。チェーンコンベア164は、プ
ラットホーム162に埋設されてチェーンの一部がプラッ
トホーム162の床面から僅かに突出するようにされてお
り、フォークリフト28はこのチェーンコンベア164を乗
り越えて走行することが可能である。また、前記ガイド
壁30は、プラットホーム162に垂直な方向で前記横変位
センサ32,34の高さにおいて帯状に延びるように配置さ
れ、その前端はコンテナ168の壁面170の後端に面一に接
続されており、フォークリフト28がコンテナ168内へ入
り込んだ後は、そのコンテナ壁面170がガイド面の役割
を果たす。

まず、チェーンコンベア164により荷Ｗが荷受ステー
ションST₁へ送られて来ると、フォークリフト28は後方
の待機ステーシンST₀からその荷受ステーションST₁まで
走行し、荷Ｗのフォーク差し込み溝またはパレットにフ
ォーク12を差し込む。その差込みが完了してフォーク12
上に荷Ｗが支持されると、光センサ60,62,64並びに光セ
ンサ70,72,74が選択的に作動して、その検出信号が第６
図に示すI/Oインタフェース124を介してCPU120へ送ら
れ、積荷Ｗの荷幅が算出される。これが第９図に示すフ
ローチャートにおけるステップS1である。

フォークリフト28の走行軌跡の中心線は、積荷Ｗの荷
幅の相違に拘わらず、コンテナ168の中心線とほぼ一致
するように定められているため、荷幅の大小によって積
荷Ｗとガイド壁面46との距離が変わってくるが、ステッ
プS2においてCPU120は、荷幅の検出値の大小に応じて、
積荷Ｗの前端角部がガイド壁面46に接触しない範囲でそ
の振れ量の最大許容値を求め、メモリ122に記憶する。
車体２とガイド壁面46との傾きの最大許容値を、積荷Ｗ
の変位量に置き換えて設定するのであり、CPU120のステ
ップS2を実行する部分が、光センサ60〜64および70〜74
等により構成される荷幅検出手段の検出結果に基づいて
傾きの最大許容値を設定する最大許容値設定手段として
機能するのである。

積荷Ｗを載せたフォークリフト28は、ガイド壁30に沿
って無人走行を開始し、そのガイド壁面46に接する横変
位センサ32および34による検出信号がI/Oインタフェー
ス124を介してCPU120へ送られることにより、CPU120は
車体２とガイド壁面46とが予め定められていた距離に保
たれるように、且つ車体２の走行方向がガイド壁面46と
平行になるようにステアリング制御回路142を介してス
テアリングモータ150を制御し、ガイド壁面46に沿った
誘導を行なう。ステアリング制御回路142,ステアリング
モータ150がCPU120とともに走行方向制御手段を構成し
ているのである。

ここで、例えば横変位センサ34がガイド壁面46に存在
する凸部Ａ（第２図参照）に乗り上げたとすれば、横変
位センサ32と34とのリニアポテンショメータ48に出力差
が生じるため、フォークリフト28の走行方向が実際上は
ガイド壁面46と平行であっても、横変位センサ32,34は
これをガイド壁面46のフォークリフト28に対する垂直線
周りの傾きとして検出し、CPU120がステアリング回路14
2を介してフォークリフト28を第２図において反時計回
りに、すなわち積荷Ｗがガイド壁面46に接近する向きに
操舵しようとし、その操舵量が大きい場合には積荷Ｗの
前端角部がガイド壁面46に接触するおそれが生じる。

しかし、ステップS3においてCPU120は、前後の横変位
センサ32,34の出力差を解消するに足る操舵を行なうと
すれば積荷Ｗの前端角部の振れ量がどれだけになるかを
演算し、更にステップS4において、その演算された振れ
量と、メモリ122に記憶されている振れ量の最大許容値
とを比較し、前者が後者以上であると判断した場合に
は、実際に操舵を行なうことなくステップS5を実行して
フォークリフト28を非常停止させる。すなわち、走行制
御回路140を介してドライブモータ148の駆動を停止させ
ると共に、ブレーキ制御回路144を介して電磁ブレーキ1
52および油圧ブレーキ154を作動させてフォークリフト2
8を停止させるのであり、このステップS5においてはこ
れらブレーキ制御回路144,電磁ブレーキ152および油圧
ブレーキ154がCPU120とともに非常停止手段として機能
する。

従って、積荷Ｗの前端角部がガイド壁面46に接触する
ことが未然に防止され、積荷Ｗの保護が図られるのであ
る。このような非常停止のステップは、上記横変位セン
サ34がコンテナ壁面170の凸部や段部に乗り上げたと
き、あるいは前側の横変位センサ34がガイド壁面46また
はコンテナ壁面170の比較的大きな凹部や段部に落ち込
んだときにも、ステップS4の判断結果がYESとなれば同
様に実行される。

また、フォークリフト28がコンテナ168内をコンテナ
壁面170に沿って無人走行する過程において、例えば前
側の横変位センサ34が凸部等の障害物に乗り上げた場合
には、前後の横変位センサ32および34に出力差が生じ、
CPU120がその出力差を解消すべくフォークリフト28を第
７図において時計回りに操舵しようとし、このときには
積荷Ｗの右側の前端角部がコンテナ壁面172に接触する
可能性が生じる。しかし、このような場合でも、積荷Ｗ
のコンテナ壁面172に対する距離関係はコンテナ壁面170
に対するのと同じであるため、ステップS2以降が同様に
実行されて、積荷Ｗの前端角部がコンテナ壁面172に接
触することが未然に防止される。

更に、ガイド壁面46やコンテナ壁面170の凹凸や段部
の影響ではなく、プラットホーム162の床面やコンテナ1
68の床面、つまり走路面の影響によりフォークリフト28
が実際に垂直線周りの横振れを生じる場合にも、横変位
センサ32および34の出力差によりフォークリフト28の実
際の傾きが検出され、その傾きに基づいて積荷Ｗの前端
角部における実際の振れ量が演算されることにより、そ
の振れ量が前述の最大許容値に達した時点でフォークリ
フト28が非常停止させられ、積荷Ｗとガイド壁面46また
はコンテナ壁面170,172との接触が回避されることとな
るのである。

以上説明した実施例では、積荷Ｗの荷幅が光センサに
よって検出され、その荷幅に応じて振れ量の最大許容値
が決定されるため、積荷Ｗとガイド壁面46等との接触を
回避する必要が現実に生じているときだけに効率よくフ
ォークリフト28を非常停止させることができる。すなわ
ち、上記振れ量の最大許容値が荷幅の相違に拘わらず最
大荷幅のものを基準として一律に定められる場合には、
荷幅が小さい積荷Ｗにおいて接触のおそれがないにも拘
わらず無駄にフォークリフト28を停止させてしまう不都
合が生じるのに対して、上述の実施例ではそのようなこ
とがなく、フォークリフト28の稼動率を低下させないで
荷幅に応じて適切に積荷Ｗを保護することができるので
ある。

なお、積荷Ｗの前後方向の荷長さが異なる場合には、
所定の荷長さ検出手段、例えば前記ヘッドガード10に前
方へ伸びる支持部材を設けて、これに荷前端を検出する
複数の固定式の光センサを配置したり、あるいはその支
持部材に案内されつつモータにより前方へ送り出される
移動式の光センサを設け、その光センサが荷前端を検出
するまでのモータの回転数から荷長さを検出する手段等
を設けることにより、積荷Ｗの前端角部と車体２の操舵
中心との距離を算出して、横変位センサ32,34の出力差
に基づき積荷Ｗの前端角部における振れ量を演算するこ
とができる。更に、荷幅と荷長さとの双方が変わる場合
には、荷幅および荷長さをそれぞれ検出する光センサ等
の検出手段を設けることが望ましい。

一方、車体２とガイド壁面46等との垂直線周りの傾き
を、積荷Ｗの前端角部における振れ量つまり変位として
間接的に把えるのではなく、積荷Ｗの前端角部の操舵中
心からの距離ならびにガイド壁面46等との距離に基づい
て、積荷Ｗがガイド壁面46等に接触しない範囲での傾き
の最大許容値を直接的に求め、これを横変位センサ32,3
4の出力差の許容限界（最大許容値）としてメモリ122に
記憶させておき、横変位センサ32,34の実際の出力差が
その許容値を超えたとき非常停止のステップが実行され
るようにしてもよい。

また、横変位センサ32,34等の傾き検出手段として
は、必ずしもガイド壁面46等に接触する接触タイプのも
のに限らず、超音波センサ等の非接触タイプのものを用
いることもできる。更に、フォークリフト28を無人誘導
するためのガイド面は、コンテナに対する積卸し作業で
はなく構内における運搬作業などの場合には、壁面等の
平面に限らず、例えば円弧状の断面を有するガイドレー
ルにローラを接触させつつ誘導する場合等、曲面をガイ
ド面としてもよい。

更に付言すれば、本発明は無人フォークリフトに好適
に適用されるものではあるが、荷役装置を備えない他の
無人運搬車両にも同様に適用することができる。

その他、一々詳述はしないが、当業者の知識に基づい
て種々の変更，改良等を施した態様で本発明を実施し得
ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を概念的に示す図である。第２図
は、本発明の一実施例であるフォークリフトを簡略に示
す平面図であり、第３図はその側面図である。第４図は
第２図の一部を取り出して示す拡大断面図であり、第５
図は第４図におけるＶ−Ｖ断面図である。第６図は第２
図等に示すフォークリフトの制御回路を簡略に示すブロ
ック図である。第７図は上記フォークリフトの使用形態
の一例を簡略に示す平面図であり、第８図はその側面図
である。第９図はそのフォークリフトの制御プログラム
の一部を取り出して示すフローチャートである。 2:車体、12フォーク 14:アウタマスト、16:インナマスト 18:リフトブラケット、20:フィンガバー 30:ガイド壁 32,34:横変位センサ（傾き検出手段） 46:ガイド壁面（ガイド面） 48:リニアポテンショメータ 60,62,64,70,72,74:光センサ（荷幅検出手段） 120:マイクロプロセッサ（CPU:中央処理装置） 142:ステアリング制御回路（走行方向制御手段） 150:ステアリングモータ（走行方向制御手段） 144:ブレーキ制御回路（非常停止手段） 152:電磁ブレーキ（非常停止手段） 154:油圧ブレーキ（非常停止手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 一之 刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会社豊 田自動織機製作所内 (72)発明者 粟野 道雄 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−22750（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】積荷を載せて側方のガイド面により誘導さ
   れる無人運搬車両であって、 前記ガイド面の前記車両に対する垂直線周りの傾きを検
   出する傾き検出手段と、 その傾き検出手段の検出結果に基づいて前記傾きを減少
   させる向きに前記車両を操舵する走行方向制御手段と、 前記傾き検出手段によって検出される傾きと傾きの最大
   許容値とを比較し、前者が後者以上であれば前記車両を
   停止させる非常停止手段と、 前記積荷の前記ガイド面に直角な方向における荷幅が大
   きい場合には小さい場合に比較して前記傾きの最大許容
   値を小さい値に設定する最大許容値設定手段と を含むことを特徴とする非常停止機能を備えた無人運搬
   車両。
2. 【請求項２】前記最大許容値設定手段が、前記積荷の前
   記ガイド面に直角な方向における荷幅を検出する荷幅検
   出手段を備え、その荷幅検出手段の検出結果に基づいて
   前記傾きの最大許容値を設定するものである特許請求の
   範囲第１項記載の無人運搬車両。
3. 【請求項３】前記無人運搬車両が、前部に荷役装置を備
   えたフォークリフトトラックであり、また前記荷幅検出
   手段が、前記荷役装置の一部に前記積荷の荷幅方向に所
   定距離隔てて複数設けられた光センサであって、前記荷
   役装置に載せられた積荷の前記荷幅方向の両端部を後方
   から検出するものである特許請求の範囲第２項記載の無
   人運搬車両。