JP3361280B2 - 3輪操舵無人搬送車 - Google Patents

3輪操舵無人搬送車

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JP3361280B2
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  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
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  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォークの左右両
側方に設けられたロードホィールの左輪及び右輪と、ド
ライブ兼ステアリングホイールである後輪とを備えた3
輪操舵無人搬送車に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、いわゆるリーチ型無人フォークリ
フト(無人搬送車)が、前進方向に走行する場合に、ス
テアリング輪は後輪であるので、横偏位量が大きくなる
と、軌道修正するのに車体姿勢角を大きく移動させて、
ガイダンスする必要がある。
【0003】図7に従来の3輪操舵無人搬送車の操舵の
様子を示す。この無人フォークリフト100は、フォー
ク左右両側方に設けられたロードホィール左輪103及
び右輪102を固定し、車体左右中心線cから片方向に
シフトして配置されている後輪101をドライブ兼ステ
アリングホイールとしたものである。床面に敷設された
目標ガイド104を、車体前側に設けられたガイドセン
サ105及び後側に設けられたガイドセンサ106によ
り検知し、横偏位量δを求め、後輪101の操舵角θを
ステアリング制御する。ここに、横偏位量δと操舵角θ
の関係は、図8に示すごとくとする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のステアリング制御においては、ステアリン
グされるのが後輪101だけであるため、車体姿勢角を
大きく移動させると、常にオーバーシュートの横偏位と
なる(振幅が大きくなる)。つまり、横偏位が零でも姿
勢角が零でないといったことになる。そのため、ガイド
に沿うまで相当の距離が必要となる(収束距離が大きく
なる)。また、車体後部の左右横揺れ量が大きくなる
と、車体軌跡幅が大きくなるため、狭い通路を走行でき
なくなるといった問題がある。本発明は、上述した問題
点を解決するためになされたものであり、ガイドに沿う
ための操舵制御でのオーバーシュートが少なくなり、修
正距離が短くなり、また、車体姿勢角移動が小さくなっ
て狭い通路でも走行可能な3輪操舵無人搬送車を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、フォークの左右両側方車体に設け
られたロードホィールの左輪及び右輪を各々独立して電
動操舵できるようにし、かつ、少なくとも1つの後輪を
ドライブ兼ステアリングホィールとした3輪操舵無人搬
送車において、床面に敷設された電磁線又は磁気テープ
等の目標ガイドを検知する、車体のフォーク側に設けら
れた前側ガイドセンサ及び反フォーク側に設けられた後
側ガイドセンサと、前記ガイドセンサにより検知される
前記目標ガイドと無人搬送車の走行方向との横偏位量が
零になるように、前記ドライブ兼ステアリングホィール
とロードホィール左輪及び右輪の計3輪を、自動ステア
リング補正する演算機能を有したステアリング制御手段
とを備え、前記ステアリング制御手段は、車体前後中心
線(m)上と各3輪の輪軸延長線との交点(P)を車体
旋回中心として、車体左右中心線と交点Pの距離r0を
車体旋回半径とみなし、走行方向側ガイドセンサにより
検知された横偏位量δをパラメータとして、r0=1/
δx(xは任意定数で、1より大きい数値)となるよう
に、前記ドライブ兼ステアリングホィールの操舵角θ
1、前記ロードホィール右輪の操舵角θ2、及び前記ロ
ードホィール左輪の操舵角θ3を演算し、又は予め用意
しておいた横偏位量δと操舵角θ1,θ2,θ3の関係
を示すテーブルを参照して、オーバーシュートがなくな
るようにステアリング補正制御するものである。
【0006】上記構成においては、前輪2輪と後輪の計
3輪による独立操舵の制御により、オーバーシュートし
たりすることなく、適正な修正特性を得ることが可能と
なる。
【0007】また、請求項2の発明は、上記請求項1に
記載の構成において、前進方向走行時には、前記ロード
ホイール左輪及び右輪を操舵制御し、後輪であるドライ
ブ兼ステアリングホイールの操舵角θ1を零に固定する
ものである。上記構成においては、前進方向走行時に
は、前輪であるロードホイール左輪及び右輪での操舵制
御となる。
【0008】また、請求項3の発明は、上記請求項1に
記載の構成において、後進方向走行時には、前記ドライ
ブ兼ステアリングホイールを操舵制御し、前記ロードホ
イール左輪及び右輪の操舵角θ2及びθ3を零に固定す
るものである。上記構成においては、後進方向走行時に
は、後輪であるドライブ兼ステアリングホイールでの操
舵制御となる。
【0009】また、請求項4の発明は、上記請求項1乃
至請求項3のいずれかに記載の構成において、車体前後
中心線(m)から車体前後に任意量だけ平行移動させた
基準線(n)を想定し、前記ステアリング制御手段での
車体旋回中心を求めるに際して、車体前後中心線(m)
に代えて基準線(n)を用いるものである。上記構成に
おいては、例えば、基準線(n)を後輪軸上に移動する
と、後輪の操舵角は零であり固定状態となり、姿勢角の
変位特性は左右に揺れにくく収束特性を得やすいものと
なる(但し、その分だけ修正距離は大きくなる)。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面を参照して説明する。図1は3輪操舵無人搬
送車である無人フォークリフトの平面構成を示す。無人
フォークリフト10は、フォーク11の左右両側方車体
に設けられたロードホィールの左輪3及び右輪2を各々
独立して電動操舵できるようにし、かつ、後輪1をドラ
イブ兼ステアリングホイールとしたものである。この後
輪1は、車体左右中心線から片方向にシフトして配置さ
れている。後輪1と車体左右中心線を挟んでキャスタホ
イール7が設けられている。車体のフォーク側に設けら
れた前側ガイドセンサ5及び反フォーク側に設けられた
後側ガイドセンサ6は、床面に敷設された電磁線又は磁
気テープ等の目標ガイドを検知し、後述する車体の横偏
位量(δ)を求めるためのものである。電磁線を検知す
る場合は、通常、ガイドセンサにはピックアップコイル
を使用し、磁気テープを検知する場合は、通常、ガイド
センサには磁気検知器を使用する。
【0011】車体にはステアリング制御器12(ステア
リング制御手段)が搭載されている。このステアリング
制御器12は、前側及び後側ガイドセンサ5,6により
検知される目標ガイドと無人フォークリフト10の走行
方向との横偏位量が零になるように、ドライブ兼ステア
リングホイールである後輪1とロードホイール左輪3及
び右輪2の計3輪を、自動ステアリング補正する演算機
能を有している。
【0012】図2は、ステアリング制御器12の具体的
構成を示す。この例では、ステアリング制御器12は、
ガイドセンサとしての左右のピックアップコイル21,
22を用いた場合を示し、その検出信号は、同調増幅器
23,24を経て差動増幅器25の初段に入力され、車
体の横偏位量が求まる。差動増幅器25の次段で3輪の
各々の操舵角を検知する操舵検知器26との差動が取ら
れ、その出力はサーボアンプ27に与えられ、サーボア
ンプ27の出力により、ステアリングモータ28が駆動
される。差動増幅器25は、横偏位量(後述のδ)が常
に零(ゼロ)となるように各車輪の操舵角(後述のθ
1,θ2,θ3)が演算され、自動ステアリング補正が
行われる。なお、ステアリングモータ28は図示では1
個のみ示しているが、各輪毎にある。
【0013】図3はステアリング制御器12によるステ
アリング補正動作を説明する図、図4は横偏位量δと操
舵角θの関係を示す図である。横偏位量δはガイドセン
サ5の中心位置(車体左右中心線c上)と目標ガイド4
との距離である。車体前後中心線m上と各3輪の輪軸延
長線との交点Pを車体旋回中心として、車体左右中心線
cと交点Pの距離r0を車体旋回半径とみなし、ガイド
センサ5(又はピックアップコイル21,22)により
検知された横偏位量δをパラメータとして、 r0=1/δx(xは任意定数で、1より大きい数値) となるように、ドライブ兼ステアリングホイールである
後輪1の操舵角θ1、ロードホイール右輪2の操舵角θ
2、及びロードホイール左輪3の操舵角θ3を演算して
求め、この演算値をもとにステアリング制御する。
【0014】図5は操舵角θと車体旋回半径の関係を示
す図であり、横偏位量δをパラメータとして、r0=1
/δとなるように、次式により各3輪の操舵角θ1、θ
2、θ3の演算を行う。ここに、ロードホイール右輪2
と左輪3の距離をTとし、ロードホイール位置と後輪1
との距離をH、後輪1と車体前後中心線mとの距離をH
1、ロードホイール位置と車体前後中心線mとの距離を
H2とし、車体左右中心線cからの後輪1のシフト量を
Sとしている。
【数1】
【0015】上記演算式により各操舵角を求めて、自動
ステアリング補正を行うことにより、目標ガイド4に対
する車体の揺れの振幅は比較的に小さくなり、かつ、収
束距離も小さくすることができる。従って、車体軌跡も
小さくなり、狭い通路でも安定走行が可能となり、さら
には、旋回半径も小さくすることができる。
【0016】上記実施形態によれば、車体旋回中心を車
体前後中心線m上に求めて旋回させており、車体の前後
端の横偏位が最小で望ましいものであるが、この方法は
車体姿勢角が常にオーバーシュートしてステアリング修
正するため、見た目に右、左と揺れながら走行する。図
6(c)にその様子を示す。そこで、変形例として、車
体旋回中心を、車体前後中心線mに代えて、同中心線m
から前後に任意量だけ平行移動させた基準線n上に置換
したものも考えられる。図6(a)にその例を示す。こ
の例は、基準線nを走行後輪軸上に移動した場合であ
り、後輪1の操舵角はゼロで固定状態になる。この場
合、図6(b)に示すように、姿勢角の変位特性は右、
左と揺れず、収束特性となる。その分だけステアリング
修正距離が必要となるが、安定した走行になる。このよ
うに、車体前後中心線m又は基準線n上を操舵基準線と
して、必要に応じて選択的に使い分けることができる。
【0017】なお、本発明は上記実施形態の構成に限ら
れず種々の変形が可能で、例えば、上記実施形態では、
ステアリング制御器12によるステアリング補正動作を
演算により求めるものを示したが、横偏位量δと操舵角
θの関係を示すテーブルを予め用意しておき、それを参
照することでステアリング補正を行っても構わない。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、横偏位量
をパラメータとしてドライブ兼ステアリングホィール、
ロードホィール右輪及び左輪の各操舵角を演算し、又は
予め用意しておいた横偏位量と各操舵角の関係を示すテ
ーブルを参照して、ステアリング操舵するようにしたの
で、修正距離が短くなり、また、車体姿勢角移動、オー
バーシュートが少なくなって、横揺れが小さくなり、そ
のため、車体軌跡も小さくなり、狭い通路でも安定走行
が可能となり、さらには、旋回半径も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による3輪操舵無人搬送
車である無人フォークリフトの平面構成図である。
【図2】 ステアリング制御器の具体的構成図である。
【図3】 ステアリング補正動作を説明する図である。
【図4】 横偏位量δと操舵角θの関係を示す図であ
る。
【図5】 操舵角θと車体旋回半径の関係を示す図であ
る。
【図6】 (a)は変形例として車体旋回中心を車体前
後中心線mから前後に任意量だけ平行移動させた基準線
n上に置換した場合を示す図、(b)はその場合の姿勢
角の変位特性図、(c)は車体旋回中心を車体前後中心
線m上に求めて旋回させた場合の姿勢角の変位特性図で
ある。
【図7】 従来の3輪操舵無人搬送車の操舵の様子を示
す図である。
【図8】 従来の横偏位量δと操舵角θの関係を示す図
である。
【符号の説明】
1 後輪(ドライブ兼ステアリングホイール) 2 ロードホィールの右輪 3 ロードホィールの左輪 5 前側ガイドセンサ 6 後側ガイドセンサ 10 無人フォークリフト 11 フォーク 12 ステアリング制御器(ステアリング制御手段)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォークの左右両側方車体に設けられた
    ロードホィールの左輪及び右輪を各々独立して電動操舵
    できるようにし、かつ、少なくとも1つの後輪をドライ
    ブ兼ステアリングホィールとした3輪操舵無人搬送車に
    おいて、 床面に敷設された電磁線又は磁気テープ等の目標ガイド
    を検知する、車体のフォーク側に設けられた前側ガイド
    センサ及び反フォーク側に設けられた後側ガイドセンサ
    と、 前記ガイドセンサにより検知される前記目標ガイドと無
    人搬送車の走行方向との横偏位量が零になるように、前
    記ドライブ兼ステアリングホィールとロードホィール左
    輪及び右輪の計3輪を、自動ステアリング補正する演算
    機能を有したステアリング制御手段とを備え、 前記ステアリング制御手段は、車体前後中心線(m)上
    と各3輪の輪軸延長線との交点(P)を車体旋回中心と
    して、車体左右中心線と交点Pの距離r0を車体旋回半
    径とみなし、走行方向側ガイドセンサにより検知された
    横偏位量δをパラメータとして、 r0=1/δx(xは任意定数で、1より大きい数値) となるように、前記ドライブ兼ステアリングホィールの
    操舵角θ1、前記ロードホィール右輪の操舵角θ2、及
    び前記ロードホィール左輪の操舵角θ3を演算し、又は
    予め用意しておいた横偏位量δと操舵角θ1,θ2,θ
    3の関係を示すテーブルを参照して、オーバーシュート
    がなくなるようにステアリング補正制御することを特徴
    とする3輪操舵無人搬送車。
  2. 【請求項2】 前進方向走行時には、前記ロードホィー
    ル左輪及び右輪を操舵制御し、後輪であるドライブ兼ス
    テアリングホィールの操舵角θ1を零に固定することを
    特徴とする請求項1に記載の3輪操舵無人搬送車。
  3. 【請求項3】 後進方向走行時には、前記ドライブ兼ス
    テアリングホィールを操舵制御し、前記ロードホィール
    左輪及び右輪の操舵角θ2及びθ3を零に固定すること
    を特徴とする請求項1に記載の3輪操舵無人搬送車。
  4. 【請求項4】 車体前後中心線(m)から車体前後に任
    意量だけ平行移動させた基準線(n)を想定し、前記ス
    テアリング制御手段での車体旋回中心を求めるに際し
    て、車体前後中心線(m)に代えて基準線(n)を用い
    ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに
    記載の3輪操舵無人搬送車。
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