JP4158537B2 - 無人荷役車両 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円柱状の各種の荷物（例えばロール紙など）の運搬・積み下ろし作業に使用される無人荷役車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷物（以下「ワーク」と称する）の運搬・積み下ろし作業に使用される荷役車両として、近年の省力化等の要請により、無人フォークリフトが使用されることがある（特許文献１参照）。
無人フォークリフトは、コントローラ等の上位装置の指令に基づいてワークに向かって前進し、フォークリフトに備えられた当接式センサ（接触式センサ）によりワークを検知したのち停止し、停止位置にてワークを把持するように構成されている。
【０００３】
特にロール紙などの円柱状のワークにおいて、その軸線を垂直に配置した場合の荷役作業を行う場合、ワークの側面を左右両側（径方向両側）から把持するための、開閉可能な長短一対のクランプアームが車両前部に取り付けられる。
この一対のクランプアームは、ホルダに固定される短いほうのショートアームと、ホルダに対して回動可能とされた長いほうのロングアームと、により構成される。クランプアームの開閉は、シリンダによりロングアームを回動させることで行われる。
さらに各アームの先端にはヒンジピンを介してパッドが回動自在に備えられており、これらパッドの間にワークが把持される。
【０００４】
ワークを検知するため、当接式センサであるリミットスイッチが、ショートアーム側のパッドに設けられているのが一般である。ショートアームがワークに当接するとリミットスイッチが信号を発し、フォークリフトが停止する。そしてフォークリフトの停止後には、ロングアームがホルダに対して回動し、ワークが把持される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２９６９７号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この構成で、ワークをクランプアームでスムーズかつ確実に把持するためには、両パッドの回動中心（各ヒンジピン）を結んだ直線がワークの中心をほぼ通るような位置にワークを置いて、クランプアームの把持動作を行うのが理想的であると考えられる。
【０００７】
しかし、いつもワークがこのような位置に正確に置かれているとは限らず、把持するのに最適な位置（以下、「理想把持位置」と称する）からズレている可能性もある。
このようなワークの位置ズレがひどくなると、各アームの先端に設けられたパッドの回動中心（各ヒンジピン）を結んだ直線が、ワークの中心から大幅に離れた状態で、クランプアームの把持動作がされることになる。この結果、ワークを把持できなかったり、把持できたとしても不適切な把持状態（即ち、深掴み又は浅掴み）となって、そのまま荷役作業を続行しようとする途中でワークが脱落してしまい、時間ロスとなるのに加え、ワーク自体や、落下地点周囲の物品を破損させたりするおそれがある。
【０００８】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ワークの把持動作の前にワークの位置を検知し、ワークがクランプアームで適切に把持可能な状態にあることを判断した上で把持動作を行わせることで、クランプアームによりワークが適切に把持されることを確保し、作業効率に優れる無人荷役車両を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、第１の発明は、円柱状のワークを径方向両側から把持するために開閉可能なクランプアームが設けられた無人荷役車両において、前記ワークの端縁を少なくとも三箇所検出するためのワーク端縁検出手段と、車両自体の走行距離を検出するための走行距離検出手段と、前記ワーク端縁検出手段の車両上での配設位置と、前記ワーク端縁検出手段で前記三箇所のそれぞれが検出された時に前記走行距離検出手段で検出された車両の走行距離と、を少なくとも用いて、前記クランプアームの把持動作時における前記ワークの中心位置を算出する、ワーク中心位置算出手段と、前記ワーク中心位置算出手段により算出された前記ワークの中心位置に基づいて、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能か否かを判断する、判断手段と、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能であると前記判断手段が判断すると、前記クランプアームを閉じる方向に動作させる、クランプアーム制御手段と、を備えているものである。
【００１１】
第２の発明は、前記判断手段は、ワーク中心位置算出手段により算出された現時点での前記ワークの中心位置と、予め定められている最適な中心位置との位置ズレ量を算出し、得られた位置ズレ量が所定の値以内にあることをもって、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能な状態にあると判断するものである。
【００１２】
第３の発明は、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサは非接触式のセンサを含み、この非接触式のセンサは、一つのセンサで前記ワークの端縁を二箇所検出するように構成されているものである。
【００１３】
第４の発明は、前記ワーク端縁検出手段は複数のセンサで構成され、前記複数のセンサのうち少なくとも一つのセンサが、車両上で、他のセンサに対して機体左右方向のズレを有しながら配置されるものである。
【００１４】
第５の発明は、前記一対のクランプアームは、可動側アームと固定側アームとにより構成され、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサに、前記固定側アームに取り付けられた接触式のセンサが含まれるものである。
【００１５】
第６の発明は、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサは、非接触式のセンサのみであるものである。
【００１６】
第７の発明は、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサには、一または複数の非接触式のセンサが含まれ、かつ、該非接触式のセンサのうち少なくとも一つ以上は、前記クランプアームよりも前記ワーク寄りの位置に取り付けられるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第一実施形態に係る無人フォークリフトの全体側面図である。図２（ａ）は無人フォークリフトが把持位置においてワークを把持した状態を示す部分側面図、図２（ｂ）は同じく部分平面図である。図３は無人フォークリフトの電気的構成を示すブロック図である。
【００１８】
〔第一実施形態〕
図１に示すように、本発明の無人荷役車両の第一実施形態としての無人フォークリフト１は、車両前部において鉛直方向に延出するマスト２を有する。このマスト２の前方には、マスト２に沿って昇降されるリフトブラケット３ａが装着される。リフトブラケット３ａの前面には、一対のクランプアーム５・６を保持するホルダ４が回転装置３ｂを介して取り付けられている。この結果、ホルダ４はクランプアーム５・６とともに、水平軸まわりに回転可能とされている。
【００１９】
またクランプアーム５・６が取り付けられたホルダ４の上部には、例えばＨ型フランジ鋼等からなるバー１２が、走行方向に沿って延出するように取り付けられている。バー１２はクランプアーム５・６よりも更に前方に至るまで延出し、その先端近傍に備えられた直接反射型の光センサ（第一センサ）４１は、クランプアーム５・６より走行方向前方に位置する。
【００２０】
光センサ４１は、図中に一点鎖線で示す下方向の所定高さに物体がある状態ではＯＮ信号、ない状態ではＯＦＦ信号を、後述の走行制御部２１（図３参照）に出力する。これにより、後に詳述するように、ワークＷの端縁の二箇所を検出することができる。
【００２１】
一方、無人フォークリフト１の走行方向前方に配置された荷役作業の対象となるワークＷは、自走台車３２のパレット３０上に載置されている。自走台車３２は支持台３３上に配置されており、無人フォークリフト１の走行面よりも若干上の平面において、図１の紙面垂直方向にのみ移動可能となっている。
【００２２】
図２（ａ），（ｂ）には、無人フォークリフト１のクランプアーム５・６によりワークＷが把持された状態が示されている。クランプアーム５・６は、互いに対向配置された、短いショートアーム（固定側アーム）５と、長いロングアーム（可動側アーム）６とにより構成される。
図２（ｂ）に示すように、ワークＷは径Ｄの円形平面を有する円柱形であり、パレット３０はこのワークＷよりも若干大きい略正方形平面を有する。本実施形態では、ワークＷの径Ｄが一定でなく、様々な径のワークＷを移送する場合を想定している。
なお、図２（ａ）では便宜上の理由でワークＷを二点鎖線で描いており、ワークＷに隠れ本来図示すべきでない前記ロングアーム６も透視的に図示している。
【００２３】
ここで、前記クランプアーム５・６を含む無人フォークリフト１のワーク把持機構について、図２（ｂ）を参照してより詳細に説明する。ショートアーム５の基端部はホルダ４に対して固定される一方、ロングアーム６の基端部はホルダ４に回動可能に取り付けられる。ホルダ４とロングアーム６との間にはシリンダ７が介設され、シリンダ７の伸縮駆動によりロングアーム６が回動されるようになっている。各クランプアーム５・６の先端には、湾曲面状のクランプ面を有するパッド８・９が、いずれもヒンジピン１０を介して回動可能に備えられている。以上の構成により、前記シリンダ７を伸縮させることにより一対のクランプアーム５・６を開閉させて、円柱形のワークＷを径方向両側から把持できるようになっている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、クランプアーム５・６上方に配置されたバー１２は、ホルダ４上部の幅方向略中央に取り付けられており、機体左右方向中心線とほぼ一致する線上に延出している。これらバー１２及びクランプアーム５・６は、リフトブラケット３ａの昇降によって、鉛直方向に共に移動する。
【００２５】
ここでクランプアーム５・６により把持される際のワークＷの位置としては、図２（ｂ）に示す位置、即ち、パッド８・９の回動中心（各ヒンジピン１０）同士を結んだ直線が、ワークＷの中心近傍を通るような位置が最適であると考えられる。
そこで、無人フォークリフト１とワークＷの相対的な位置に関して、図２（ｂ）に示す理想的な位置を、本明細書では「理想把持位置」と称することとする。この理想把持位置にあるワークＷの中心は、図２（ｂ）において符号Ｏｉで示されている。
【００２６】
次に、図３を参照しつつ、無人フォークリフト１の電気的構成について説明する。
図３に示される走行制御部２１は走行モータ１６と電気的に接続されるものであって、車両自体の前進・後進・停止や、その走行速度を制御する。より具体的には、走行制御部２１は、コントローラ等の上位装置（図示せず）の指令に基づいて、車両を所定のワークＷに向かって走行させ、接近しながらクランプアーム５・６を所定高さとなるように昇降させ、さらに後述のような方法によって把持位置で停止させるなど、車両自体を制御するものである。
【００２７】
更には図３に示すように、前記走行モータ１６の回転数をカウントして車両の走行距離を検出するために、走行距離検出手段としてのロータリエンコーダ１７が備えられる。図１・図２では図略としているが、走行モータ１６は車両後部に設けられており、ロータリエンコーダ１７は走行モータ１６の近傍に設けられている。
また、無人フォークリフト１の底面には図示しないマーク読取センサが備えられる一方、無人フォークリフト１の走行面（作業場の床面）の適宜の位置には、当該マーク読取センサで読取可能なマークが付されている。この構成で、マークを読み取った時点でロータリエンコーダ１７のパルスカウントをリセットし、当該時点の位置（基準位置）から無人フォークリフト１が前進した距離を、パルスカウント値の形で検出できるようになっている。
【００２８】
一方、クランプアーム５・６の開閉動作は、クランプアーム制御手段たるアーム制御部２５により制御される。アーム制御部２５は、回動可能なロングアーム６のシリンダ７と電気的に接続されており、このシリンダ７を縮退制御することによりロングアーム６を回動させる。
【００２９】
また無人フォークリフト１には、一連の荷役作業の手順等を記したプログラム等を記憶する、記憶部２２が備えられている。上記走行制御部２１及びアーム制御部２５は、この記憶部２２に記憶されたプログラムを参照して、走行モータ１６やシリンダ７を制御する。
なお、光センサ４１やリミットスイッチ４２の車両上の配設位置や、前記理想把持位置におけるワークＷの中心位置（図２（ｂ）の中心Ｏｉの位置）等も、前記記憶部２２内に格納されている。これらは、車両上に適宜の座標系を定めた上で、当該座標系上の座標の形で記憶されている。
【００３０】
次に、図３から図６までを参照しながら、無人フォークリフト１の動作について説明する。
無人フォークリフト１は、図示しない前記基準位置で前記ロータリエンコーダ１７のパルスカウント値をリセットした後、図４に示すように、ワークＷに向かって前方に直進する。すると、光センサ４１の下方にワークＷが差し掛かった図５の時点、即ち光センサ４１がワークＷの端縁を検出した時点において、当該光センサ４１から図３に示す走行制御部２１に出力される信号が、ＯＦＦからＯＮに切り換わる。
このときは走行制御部２１は直ちに、ワーク中心位置算出手段たるワーク中心位置算出部２３に、光センサ４１がＯＮした旨の情報を伝える。
【００３１】
ワーク中心位置算出部２３では、光センサ４１がＯＮした旨の情報が走行制御部２１から伝えられた時点、即ち、光センサ４１がワークＷの端縁（図５に示すＡ点）を検出した時点において、ロータリエンコーダ１７のパルスカウント値を、当該Ａ点の箇所のパルスカウント値として、前述の記憶部２２に記憶する。
【００３２】
この時点では無人フォークリフト１は停止せず、図５に示す時点以降もワークＷに向かって引き続き前進する。
そして、光センサ４１がワークＷの上方を通過し終わり、下方にワークＷが存在しなくなった図６に示す時点、即ち、光センサ４１がワークＷの端縁を検出した時点において、光センサ４１から走行制御部２１に出力される信号が、ＯＮからＯＦＦに切り換わる。
このときも走行制御部２１は直ちに、ワーク中心位置算出部２３に、光センサ４１がＯＦＦになった旨の情報を伝える。
【００３３】
ワーク中心位置算出部２３では、光センサ４１がＯＦＦした旨の情報が走行制御部２１から伝えられた時点、即ち、光センサ４１がワークＷの端縁（図６に示すＢ点）を検出した時点において、ロータリエンコーダ１７のパルスカウント値を、当該Ｂ点の箇所のパルスカウントとして、前述の記憶部２２に記憶する。
【００３４】
この時点でも無人フォークリフト１は停止せず、図６に示す時点以降も、ワークＷに向かって引き続き前進する。ただし、図６に示す時点からは、走行制御部２１は、無人フォークリフト１を減速させるように走行モータ１６を制御する。これは、ショートアーム５がワークＷに接触したときの衝撃を小さくし、かつ、ショートアーム５がワークＷに接触した時点で無人フォークリフト１を直ちに停止できるようにするためである。
【００３５】
そして、ショートアーム５のパッド８に取り付けられる前記リミットスイッチ４２がワークＷの周面に接触した時点、即ち、リミットスイッチ４２がワークＷの端部を検出した時点（図７に示す時点）において、リミットスイッチ４２から図３に示す走行制御部２１に出力される信号が、ＯＦＦからＯＮに切り換わる。このときは走行制御部２１は直ちに無人フォークリフト１の前進を停止させるとともに、ワーク中心位置算出部２３に、リミットスイッチ４２がＯＮした旨の情報を伝える。
【００３６】
ワーク中心位置算出部２３では、リミットスイッチ４２がＯＮした旨の情報が走行制御部２１から伝えられた時点、即ち、リミットスイッチ４２がワークＷの端縁（図５に示すＣ点）を検出した時点において、ロータリエンコーダ１７のパルスカウントを、当該Ｃ点の箇所のパルスカウントとして、前述の記憶部２２に記憶する。
【００３７】
即ち、光センサ４１でワークＷの端縁の二箇所（Ａ点とＢ点）を、リミットスイッチ４２でワークＷの端縁の一箇所（Ｃ点）を、それぞれ検出することになる。本実施形態においてワーク端縁検出手段は、光センサ４１とリミットスイッチ４２の二つのセンサで構成される。そして、この三箇所の端縁の検出に基づいて、以下に説明するように、ワーク中心位置算出部２３でワークＷの中心位置を算出する。
【００３８】
最初にワーク中心位置算出部２３では、図７に示す時点での、前記Ａ点の位置とＢ点の位置を計算する。
先ず、図５にてＡ点を光センサ４１で検出してから、図７に示した状態になるまでに、無人フォークリフト１が前進した距離を計算する。これは、図５の時点で記憶部２２に記憶されたロータリエンコーダ１７のパルスカウント値と、図７の時点で記憶部２２に記憶されたロータリエンコーダ１７のパルスカウント値を読み出し、両者の差に１パルスカウントあたりの無人フォークリフト１の移動距離を乗ずることで得られる。そして、図５で検出されたＡ点の位置から、前記得られた距離だけ無人フォークリフト１側に近づけることで、図７の時点のＡ点の位置が得られる。
次に、図６にてＢ点を光センサ４１で検出してから、図７に示した状態になるまでに、無人フォークリフト１が前進した距離を計算する。これは、図６の時点で記憶部２２に記憶されたロータリエンコーダ１７のパルスカウント値と、図７の時点で記憶部２２に記憶されたロータリエンコーダ１７のパルスカウント値を読み出し、両者の差に１パルスカウントあたりの無人フォークリフト１の移動距離を乗ずることで得られる。そして、図６で検出されたＢ点の位置から、前記得られた距離だけ無人フォークリフト１側に近づけることで、図７の時点のＢ点の位置が得られる。
【００３９】
以上の結果、図７の時点におけるＡ点，Ｂ点の二箇所の位置が得られ、図７の時点でリミットスイッチ４２で検出されるＣ点の位置と併せて、三箇所の位置が得られる。
ワーク中心位置算出部２３は、この三箇所（Ａ点，Ｂ点，Ｃ点）の位置から、図７の時点におけるワークＷの中心位置Ｏｒを算出する。この際には、前述の記憶部に予め記憶されている、光センサ４１・リミットスイッチ４２それぞれの車両上の配設位置の情報が用いられる。ワークＷの中心位置Ｏｒの計算手法は、与えられた三点からその三点を通る円の中心を求める公知の手法を用いる。例えば、Ａ点とＢ点の垂直二等分線と、Ａ点とＣ点の垂直二等分線とを求め、二本の垂直二等分線の交点を前記中心位置Ｏｒとすれば良い。
ワーク中心位置算出部２３は、こうして得られたワークＷの中心位置Ｏｒの情報を、判断部２４に伝える。
【００４０】
判断部２４では、ワークＷの中心位置Ｏｒの位置と、ワークＷの理想把持位置における中心位置Ｏｉとの、位置ズレ量（図７に示す距離Ｇ）を計算する。なお、ワークＷの理想把持位置における中心位置Ｏｉは、実験等で予め定められ、前記記憶部２２に記憶されている。
そして、この位置ズレ量Ｇが、実験等で予め定められて記憶部２２に記憶されている所定の範囲内にあるときは、判断部２４は、クランプアーム５・６がワークＷを適切に把持可能であると判断する。当該範囲を外れていれば、クランプアーム５・６がワークＷを適切に把持できないと判断する。
判断部２４は、この判断結果を、アーム制御部２５に伝える。
【００４１】
アーム制御部２５は、前記判断部２４が、クランプアーム５・６がワークＷを適切に把持できると判断した場合には、前記シリンダ７を伸張させて、クランプアーム５・６を閉じ、ワークＷを把持する。
一方、前記判断部２４が、クランプアーム５・６がワークＷを適切に把持できないと判断した場合には、前記シリンダ７は駆動させず把持動作を中止して、ワークＷの位置が異常である旨の信号を上位装置に伝える。
【００４２】
このように、本実施形態の無人フォークリフト１は、ワークＷがクランプアーム５・６で適切に把持可能な状態にあることを判断部２４で判断した上でクランプアーム５・６の把持動作が行われるので、ワークＷが大きく位置ズレしているにもかかわらず無理に把持しようとして生じるトラブルを未然に回避でき、作業効率に優れるのである。
また、この判断部２４による判断も、検出されたワークＷの三箇所の端縁（Ａ点，Ｂ点，Ｃ点）の位置に基づきワーク中心位置算出部２３によって算出されたワークＷの中心位置Ｏｒから判断するので、例えばワークＷの端縁の輪郭を画像として取得するイメージセンサを備え、得られた画像を処理して中心位置を得るような構成に比し、ワークＷの位置を検知するためのセンサの構成を簡単とできる。本実施形態では、光センサ４１とリミットスイッチ４２を一つずつ設ける簡素なセンサ構成を実現できている。
【００４３】
更には、判断部２４は、前記ワーク中心位置算出部２３によって求められたワークＷの中心位置Ｏｒと、予め定められて記憶部２２に記憶されている理想把持位置の中心位置Ｏｉとの位置ズレ量Ｇを算出して、この位置ズレ量Ｇが所定の値以内にあるか否かで、クランプアーム５・６が前記ワークＷを適切に把持できるか否かを判断する構成になっている。
従って、ワークＷを適切にクランプアーム５・６で把持できるかの判断が簡単であり、判断部２４に求められる処理能力が小さくて済むので、電気的構成を低コスト化でき、また、判断に要する時間を短縮できる。
【００４４】
また、本実施形態でワークＷの端縁を検出するのは非接触式の光センサ４１とリミットスイッチ４２であり、このうち光センサ４１は、ワークＷに差し掛かる点で一箇所（図５のＡ点）、ワークＷを通り過ぎる点で一箇所（図６のＢ点）と、ワークＷの端縁を二箇所検出するように構成されている。
従って、一つの光センサ４１でワークＷの端縁の二箇所を検出できるから、センサの構成を簡素化でき、コストを低減することができる。
【００４５】
また、本実施形態において、非接触式の光センサ４１は、ほぼ機体中心線上に設けられているのに対し、接触式のリミットスイッチ４２は、機体中心線から左側に寄った、ショートアーム５の先端部分に取り付けられている。これは言い換えれば、光センサ４１は、リミットスイッチ４２に対し、無人フォークリフト１上で機体左右方向のズレ（図２（ｂ）に示すズレｐ）を有しながら配置されている。
これが仮に、二つのセンサ４１・４２が機体前後方向に並べて取り付けられている場合、無人フォークリフト１をワークＷに対し単に直進させるのみでは、ワークＷの端縁を二箇所しか検出することができず、これではワークＷの中心位置Ｏｒを算出できない。従って、光センサ４１を機体左右方向に走査させたり、あるいは、無人フォークリフト１をワークＷに対して斜めに進入させたりする必要がある。
この点、本実施形態では二つのセンサ４１・４２が機体左右方向にズレｐを有しながら配置されているので、単に無人フォークリフト１をワークに向かって直進させるだけで、ワークＷの端縁をＡ点，Ｂ点，Ｃ点の三箇所検出でき、ワーク中心位置算出部２３でワークＷの中心位置を計算するのに十分な情報が得られることになる。従って、これによってもセンサの構成を簡素化することができる。
【００４６】
更には本実施形態は、接触式のリミットスイッチ４２がワークＷの端縁を検出したタイミングで無人フォークリフト１を停止させ、この位置でワークＷの中心位置を計算させているので、ワークＷの端縁への接触を検知するリミットスイッチ４２により検出されるＣ点は、検出が直接的である分、その検出位置の精度が高い。従って、接触式のリミットスイッチ４２により検出されるＣ点の位置情報を使ってワークＷの中心位置Ｏｒを算出する本実施形態の構成によれば、算出結果として得られる当該中心位置Ｏｒの精度が高いので、クランプアーム５・６で適切に把持できるか否かの前記判断部２４による判断を、正確かつ的確に行うことができる。
【００４７】
また本実施形態は、接触式のリミットスイッチ４２がワークＷの端縁を検出したタイミングで無人フォークリフト１を停止させ、この位置でクランプアーム５・６の把持動作を行わせているので、ショートアーム５の先端にワークＷが接触していることを接触式センサたるリミットスイッチ４２で直接的に確認しつつ、ロングアーム６を回動させてクランプアーム５・６を閉じることができる。
即ち、ワークＷの端縁を検出するためのセンサに、クランプアーム５・６のうち固定側のショートアーム５に取り付けられた接触式のリミットスイッチ４２が含まれる構成であるので、固定側のショートアーム５のワークＷに対する接触をリミットスイッチ４２で直接的に確認してから可動側のロングアーム６で挟み込むといった把持態様が実現され、ワークＷの把持ミスが一層確実に回避される。
【００４８】
なお、前記判断部２４による判断で計算される位置ズレ量Ｇは、本実施形態では図７に示すように機体前後方向の位置ズレ量としているが、これに限定するものでもない。例えば、機体左右方向の位置ズレ量を計算するようにしても良いし、単純にワークＷの実際の中心Ｏｒと理想把持位置の中心Ｏｉとの間の二点間の距離を位置ズレ量としても構わない。
【００４９】
〔第二実施形態〕
次に、図８に示す第二実施形態を説明する。この第二実施形態は、ワークＷの端縁を検出するためのセンサを、非接触センサのみで構成したものである。
この第二実施形態の無人フォークリフト１’では、図８に示すように、第一実施形態ではショートアーム５に取り付けられていた前記リミットスイッチ４２を取り外し、その代わりに、前記バー１２の中途から分岐する枝分かれ部１２ｂを形成し、この枝分かれ部１２ｂの先端に、前記光センサ４１と全く同じセンサ（非接触式の第二光センサ）４２’を取り付けている。この構成で、光センサ４１でＡ点，Ｂ点を、第二光センサ４２’でＣ点を、それぞれ検知するようにすれば、図２の構成と同様に、前記ワーク中心位置算出部２３でワークＷの中心位置Ｏｒを算出することができる。
【００５０】
この第二実施形態の構成は、二つの非接触式のセンサ４１，４２’でワークＷの端縁を検出する構成であるから、前述のリミットスイッチ４２では問題となる、リミットスイッチ４２の接触子がワークＷに直接接触することによるワークＷの傷付きを、確実に回避できる利点がある。
【００５１】
なお、この第二実施形態の構成でも、第二光センサ４２’は光センサ４１に対して機体左右方向のズレｐを有しながら取り付けられており、これによって、前記図２の第一実施形態と同様に、無人フォークリフト１’をワークＷに向かって直進させるだけでワークＷの端縁の三箇所を検出することができる。
【００５２】
更には、この第二実施形態の構成では、クランプアーム５・６にワークＷが接触する前の時点で、当該クランプアーム５・６の前方にある二つの光センサ４１，４２’でワークＷの端縁を三箇所検出できる。従って、ワークＷの中心位置は、クランプアーム５・６にワークＷが接触する前の時点で、ワーク中心位置算出部２３によって計算することができる。
この中心位置を用いれば、このまま無人フォークリフト１’が直進してショートアーム５がワークＷに接触した時点での当該ワークＷの中心位置Ｏｒを、計算により予測することが可能である。判断部２４において、計算された予測上の中心位置Ｏｒと理想把持位置Ｏｉとのズレ量を判断すれば、クランプアーム５・６にワークＷが接触する前の時点で、このまま無人フォークリフト１’を直進させた場合に適切にクランプアーム５・６で把持可能な状態とできるかどうかを前もって判断することが可能である。
即ちこの第二実施形態の構成は、ワークＷをクランプアーム５・６で適切に把持できるか否かを早い段階で判断することが可能な構成であり、より一層作業効率に優れる。
【００５３】
あるいは、ワークＷの端縁を検出するためのセンサを、三つの非接触センサで構成することもできる。この構成が、図９に示す第三実施形態の無人フォークリフト１”として示される。
この図９の第三実施形態では、前記第二実施形態の構成において、前記バー１２の中途から枝分かれ部１２ｂを更に一本形成して、その先端に第三光センサ４３を取り付けてある。そして、前記光センサ４１でＡ点を、第二光センサ４２’でＢ点を、第三光センサ４３でＣ点を、それぞれ検出するようにすれば、図２の構成と同様に、前記ワーク中心位置算出部２３でワークＷの中心位置Ｏｒを算出することができる。
なお、この第三実施形態の構成でも、それぞれの光センサ４１，４２’，４３は他の光センサに対し、機体左右方向のズレｐ１，ｐ２を有しながら取り付けられているので、無人フォークリフト１”をワークＷに向かって直進させるだけでワークＷの端縁の三箇所を検出できる利点がある。
【００５４】
また、以上に説明した三つの実施形態では、非接触式の光センサ４１（４２’，４３）は、クランプアーム５・６の先端よりも前方に取り付けられている。従って、車両がワークＷに向かって前進し、クランプアーム５・６や無人フォークリフト１の本体がワークＷの位置に差し掛かるまでに、ワークＷの端縁を検出することが可能である。この結果、無人フォークリフト１がワークＷに向かって前進し把持位置にて停止するまでの一連の動作を、円滑に行うことができる。例えば前記第一実施形態では、光センサ４１が前記Ｂ点を検出したタイミングで走行モータ１６の減速制御を開始し、ショートアーム５がワークＷに当接したときの衝撃を和らげる制御を達成している。
なお、車両の後部にクランプアームを取り付け、後進しながらワークＷに近づくような無人フォークリフトの場合は、クランプアームよりも後方寄りの位置に前記光センサを取り付ければ良い。
【００５５】
本実施形態は無人フォークリフトに関するものであるが、無人で自動的に荷物の積み下ろしを行う形態の荷役車両であれば、本発明の適用は妨げられない。
【００５６】
また、非接触型のセンサとしては、直接反射型の光センサ４１の代わりに、例えば磁気センサなど他の非接触型センサを用いてもよい。
【００５７】
また、ワークＷは自走台車３２のパレット３０上にではなく、例えば無人フォークリフト１の走行面に直接載置されるなど、下側に可動な物体がない場合でもよい。
【００５８】
また、クランプアーム５・６の構成は、互いに同じ長さであったり、共に回動可能であったりしても良い。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００６０】
即ち、第１の発明に示すように、円柱状のワークを径方向両側から把持するために開閉可能なクランプアームが設けられた無人荷役車両において、前記ワークの端縁を少なくとも三箇所検出するためのワーク端縁検出手段と、車両自体の走行距離を検出するための走行距離検出手段と、前記ワーク端縁検出手段の車両上での配設位置と、前記ワーク端縁検出手段で前記三箇所のそれぞれが検出された時に前記走行距離検出手段で検出された車両の走行距離と、を少なくとも用いて、前記クランプアームの把持動作時における前記ワークの中心位置を算出する、ワーク中心位置算出手段と、前記ワーク中心位置算出手段により算出された前記ワークの中心位置に基づいて、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能か否かを判断する、判断手段と、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能であると前記判断手段が判断すると、前記クランプアームを閉じる方向に動作させる、クランプアーム制御手段と、を備えているので、
ワークがクランプアームで適切に把持可能な状態にあることを確認した上でクランプアームの把持動作が行われるので、位置ズレしているワークを無理に把持しようとして生じるトラブルを未然に回避でき、作業効率に優れる。
また、ワーク端縁検出手段はワークの三箇所の端縁を検出すれば良いので、センサの構成を簡素化できる。
【００６１】
第２の発明に示すように、前記判断手段は、ワーク中心位置算出手段により算出された現時点での前記ワークの中心位置と、予め定められている最適な中心位置との位置ズレ量を算出し、得られた位置ズレ量が所定の値以内にあることをもって、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能な状態にあると判断するので、
ワークを適切にクランプアームで把持できるか否かの判断が簡単であり、判断手段に求められる処理能力が小さくて済むので、電気的構成を低コスト化でき、また、判断に要する時間を短縮できる。
【００６２】
第３の発明に示すように、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサは非接触式のセンサを含み、この非接触式のセンサは、一つのセンサで前記ワークの端縁を二箇所検出するように構成されているので、
前記ワーク端縁検出手段のセンサの構成を簡素化でき、コストを低減することができる。
【００６３】
第４の発明に示すように、前記ワーク端縁検出手段は複数のセンサで構成され、前記複数のセンサのうち少なくとも一つのセンサが、車両上で、他のセンサに対して機体左右方向のズレを有しながら配置されるので、
前記ワーク端縁検出手段のセンサの構成を簡素化できる。また、ワークの端縁を、単に車両をワークに向かって直進させるだけで複数箇所検出することができる。
【００６４】
第５の発明に示すように、前記クランプアームは、可動側アームと固定側アームとにより構成され、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサに、前記固定側アームに取り付けられた接触式のセンサが含まれるので、
接触式のセンサで検出された端縁の箇所は、検知が接触式で直接的である分、その検出位置の精度を高くできる。従って、これを使ってワーク中心位置算出手段にてワークの中心位置を計算することで、当該中心位置を精度良く算出することができる。この結果、クランプアームで適切に把持できるか否かの前記判断手段による判断を、正確かつ的確に行うことができる。
【００６５】
第６の発明に示すように、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサは、非接触式のセンサのみであるので、
接触式センサの接触子が検知のためにワークに接触することによるワークの傷付きを、確実に回避できる。
【００６６】
第７の発明に示すように、前記ワーク端縁検出手段を構成するセンサには、一または複数の非接触式のセンサが含まれ、かつ、該非接触式のセンサのうち少なくとも一つ以上は、前記クランプアームよりも前記ワーク寄りの位置に取り付けられるので、
クランプアームや車両本体がワークに接触する前の時点で、ワークの端縁を検出することが可能である。この結果、荷役車両がワークに向かって直進し把持位置にて停止するまでの一連の動作を、円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る無人フォークリフトの全体側面図。
【図２】（ａ）は無人フォークリフトが把持位置においてワークを把持した状態を示す部分側面図、（ｂ）は同じく部分平面図。
【図３】無人フォークリフトの電気的構成を示すブロック図。
【図４】無人フォークリフトがワークに向かって直進し始める様子を示す平面図。
【図５】光センサがワークに差し掛かり、ワークの端縁の一箇所目（Ａ点）を検知する様子を示す平面図。
【図６】光センサがワークを通り過ぎ、ワークの端縁の二箇所目（Ｂ点）を検知する様子を示す平面図。
【図７】リミットスイッチがワークに接触し、ワークの端縁の三箇所目（Ｃ点）を検知する様子を示す平面図。
【図８】第二実施形態の無人フォークリフトを示す部分平面図。
【図９】第三実施形態の無人フォークリフトを示す部分平面図。
【符号の説明】
１ 無人フォークリフト（無人荷役車両）
５ ショートアーム（固定側アーム、クランプアーム）
６ ロングアーム（可動側アーム、クランプアーム）
２３ ワーク中心位置算出部（ワーク中心位置算出手段）
２４ 判断部（判断手段）
２５ アーム制御部（クランプアーム制御手段）
４１ 光センサ（非接触式センサ、ワーク端縁検出手段）
４２ リミットスイッチ（接触式センサ、ワーク端縁検出手段）
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 円柱状のワークを径方向両側から把持するために開閉可能なクランプアームが設けられた無人荷役車両において、
   前記ワークの端縁を少なくとも三箇所検出するためのワーク端縁検出手段と、
   車両自体の走行距離を検出するための走行距離検出手段と、
   前記ワーク端縁検出手段の車両上での配設位置と、前記ワーク端縁検出手段で前記三箇所のそれぞれが検出された時に前記走行距離検出手段で検出された車両の走行距離と、を少なくとも用いて、前記クランプアームの把持動作時における前記ワークの中心位置を算出する、ワーク中心位置算出手段と、
   前記ワーク中心位置算出手段により算出された前記ワークの中心位置に基づいて、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能か否かを判断する、判断手段と、
   前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能であると前記判断手段が判断すると、前記クランプアームを閉じる方向に動作させる、クランプアーム制御手段と、
   を備え、
   前記ワーク端縁検出手段は、互いに機体左右方向のズレを有しながら、前記クランプアームよりも前記ワーク寄りの位置に、下方向の所定の高さに物体があるか否かを検出できるように取り付けられる複数の非接触式のセンサで構成され、
   前記非接触式のセンサは、前記ワークに向かって車両が直進したときに、前記クランプアームが前記ワークに接触する前に前記ワークの端縁の上方を通過して、当該ワークの端縁を少なくとも三箇所検出することを特徴とする、無人荷役車両。
2. 請求項１に記載の無人荷役車両であって、
   前記ワーク端縁検出手段は、二つの非接触式のセンサで構成され、
   前記二つの非接触式のセンサにおける少なくともいずれか一方のセンサは、車両が前記ワークに向かって直進したときに、前記クランプアームが前記ワークに接触する前に前記ワークの上方を通過して、前記ワークの端縁を二箇所検出することを特徴とする、無人荷役車両。
3. 請求項２に記載の無人荷役車両であって、
   前記ワークの端縁を二箇所検出する前記センサにより、前記ワークの端縁の二箇所が検出された時点から、車両を減速させるように制御する制御部を備えることを特徴とする、無人荷役車両。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の無人荷役車両であって、
   前記判断手段は、前記ワーク中心位置算出手段により算出された前記ワークの中心位置と、予め定められた中心位置と、の間の位置ズレ量を算出し、得られた位置ズレ量が所定の範囲内にあることをもって、前記クランプアームが前記ワークを適切に把持可能であると判断することを特徴とする、無人荷役車両。

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