JP4220891B2 - 軌道レール式の自動走行台車 - Google Patents

Description

本発明は、例えば工場内に点在配置されている各種の加工装置間等に亘ってワークを搬送するような場合に用いられる自動走行台車に関し、詳しくは、台車本体の走行方向の前後に複数の床面走行用車輪を備え、そのうち少なくとも一つの車輪を駆動回転させることにより、床面に敷設した軌道レールに沿って往復駆動走行可能に構成されている軌道レール式の自動走行台車に関する。

この種の自動走行台車として、従来、複数の床面走行用車輪とその車輪駆動機構を備えているとともに、床面に付設したテープや線引きマークを媒介として走行経路を検出するセンサー及びそのセンサーによる走行経路の検出結果に基づいて左右の走行車輪の回転速度を制御する操向制御装置を備えさせることにより、台車本体を直線走行も曲線走行も共に可能とした非軌道レール式の無人自動走行台車と、上述のように台車本体の走行方向の前後に複数の床面走行用車輪とそのうち少なくとも一つの車輪を駆動回転させる車輪駆動機構とを備え、床面に敷設した軌道レールに沿わせて台車本体を直線的に往復駆動走行可能に構成して加工装置間等を直線的に結ぶ直線搬送専用の軌道レール式の自動走行台車とが知られている。

そのうち、直線搬送専用の軌道レール式自動走行台車としては、図６〜図８に示すように、台車本体５１の走行方向前後両側にそれぞれ床面走行用の左右一対の走行車輪５２，５２及び５３，５３を配置し、これらのうち、走行方向一方側の左右一対の走行車輪５２,５２をそれぞれスプロケット５４，５５及びチェーン５６を介して左右同期駆動式のモータ５７，５７に連動連結させるとともに、走行方向前後両側の中央部には、床面ＦＬに敷設の軌道レール５８の両側面５８ａに摺接する一対のカムファロア（ローラー）５９，５９からなる走行ガイド機構６０を設け、これら走行ガイド機構６０による直線走行ガイド作用と走行車輪５２，５２の駆動作用とにより台車本体５１を軌道レール５８に沿わせて走行移動させるように構成された四輪タイプのものが一般的である。

上記した非軌道レール式の無人自動走行台車の場合は、曲線経路での駆動走行を可能とするために、前記したセンサー及びそのセンサーによる走行経路の検出結果に基づいて内外輪の周速度差を補正制御するような複雑かつ高価な操向制御装置等が必要で、台車全体が重量化、大型化するばかりでなく、非常に高価なものになる。

一方、軌道レール式の自動走行台車は、上記したセンサーや内外輪の周速度差を補正制御するような複雑な操向制御装置等が不要で、台車全体の軽量化、小型化並びに低コスト化が可能であるものの、工場内の全体レイアウト等からみて加工装置間等を直線的に結ぶことができない、例えばワークを受渡しする両装置が互いに直角に曲がって配置されている場合や、両装置のセンターが少しずれて配置されているような場合、一つの軌道レールを敷設してそれに沿わせて台車を走行させるだけでは所定どおりのワーク搬送が行えず、二つ以上の軌道レールを組み合わせ敷設して各軌道レールに沿わせて台車を走行させるなどの乗り継ぎ方式のライン構成を採用する必要があり、ライン設備費が非常に高くなるとともに、ワークの乗り継ぎに時間がかかり、搬送効率が非常に悪くなることは避けられないという難点がある。

また、図６〜図７に示したような四輪タイプの軌道レール式の自動走行台車の場合は、床面ＦＬに凹凸部や傾斜部があると、四つの走行車輪５２，５２及び５３，５３が均等に床面ＦＬに接地しない、いわゆる、片当たり現象が生じて一部の車輪に異常負荷が掛かって片摩耗しやすい。そのため、補修や部品交換等のメンテナンスを短いサイクルで行なう必要があり、そのメンテナンス費用を含めてランニングコストが非常に高いものとなる問題もあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、台車全体の軽量化、小型化並びに低コストが図れ、かつ、メンテナンスを含めたランニングコストの低減も可能としつつ、直線経路に限らず曲線経路でも確実、円滑に走行させることができる軌道レール式の自動走行台車を提供することにある。

上記目的を達成するために案出された本発明に係る軌道レール式の自動走行台車は、台車本体の走行方向の一方側には床面走行用の左右一対の走行車輪が配置されているとともに、走行方向の他方側の中央部には床面に敷設の軌道レール上を走行する走行車輪が配置され、かつ、この中央部の走行車輪を前記軌道レールに沿わせて倣い走行移動案内する走行ガイド機構及び前記左右一対の走行車輪のいずれか一方を駆動する車輪駆動機構が設けられている軌道レール式の自動走行台車であって、前記走行ガイド機構は、台車本体に対して床面に垂直な鉛直軸の周りに回動可能に支持された回動部材の下端面に固定されて台車本体の走行方向の前後に延びる盤状部材とこの盤状部材の前記鉛直軸から等しい距離を隔てた前後位置に前記軌道レールの凹部内に嵌合して台車本体の走行移動に伴い摺接回転するように軸支されたローラとにより構成されている一方、前記左右一対の走行車輪がそれぞれ台車本体に対して床面に垂直な鉛直軸周りに回動可能に支持されて左右各別に操向自在に構成されているとともに、これら左右一対の走行車輪間の中央部に相当する台車本体の下部には、台車本体に対して床面に垂直な鉛直軸の周りに回動可能に支持された回動部材の下端面に固定されて台車本体の走行方向の前後に延びる盤状部材とこの盤状部材の前記鉛直軸から等しい距離を隔てた前後位置に前記軌道レールの凹部内に嵌合して台車本体の走行移動に伴い摺接回転するように軸支されたローラとにより構成されて前記軌道レールに沿って倣い走行移動する操向ガイド機構が設けられており、この操向ガイド機構の鉛直軸周りの可動部と前記左右一対の走行車輪側の鉛直軸周りの各可動部とが操向用リンクにより連係され、走行方向の他方側の幅方向の両側に、突出量調節自在に設けた倒れ防止部材を備えることを特徴としている。

上記のごとき特徴構成を有する本発明に係る自動走行台車によれば、従来の非軌道レール式の無人自動走行台車のように、曲線走行を可能とするための走行経路検出用のセンサーや内外輪の周速度差を補正制御するような複雑な操向制御装置等が不要であるために、台車全体の軽量化、小型化並びに低コスト化を図ることができるとともに、三輪タイプであるので、床面に凹凸部や傾斜部があったとしても、各走行車輪を均等に床面に接地させてそれら全車輪に均等に負荷が掛かるため、全車輪をほぼ平均的に摩耗させることが可能であり、それだけメンテナンスのサイクルを長くとれ、一部の走行車輪の片摩耗に伴う補修や部品交換等に要するメンテナンス費用を削減してランニングコストの低減を図ることができる。

しかも、軌道レールが曲線状に敷設されている曲線経路部分では、中央部の走行車輪が走行ガイド機構により軌道レールの曲がり度合いに応じて倣い走行移動されるとともに、左右一対の走行車輪間の中央部に相当する箇所に設けられた操向ガイド機構が軌道レールの曲線部を走行通過するときの姿勢変化を利用して左右一対の走行車輪を軌道レールの曲線部に沿わせて傾ける、いわゆる、操向（ステアリング）機能を発揮させることができるので、リンク機構による簡単かつ安価な構造でありながら、台車を曲線経路においても確実、円滑に走行させることができ、したがって、工場内レイアウトのいかんにかかわらず、乗り継ぎ方式のライン構成を採用する必要が全くなく、ライン設備費の低減と共にワークの乗り継ぎ時間も不要にして搬送効率の向上を実現できるという効果を奏する。

特に、本発明に係る軌道レール式の自動走行台車において、請求項２に記載のように、前記左右一対の走行車輪のいずれか一方を駆動する車輪駆動機構を、それにより駆動される側の走行車輪と一体的に鉛直軸周りに回動可能に支持する構成を採用することにより、曲線部走行時に軌道レールに対して倣い操向される走行車輪と一体に車輪駆動機構も倣い操向させることができるので、その車輪駆動機構としても操向を吸収するための特別な構造を組み込む必要がなく、台車全体の軽量化、小型化並びに低コスト化を促進することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る軌道レール式の自動走行台車全体の平面図、図２はその側面図、図３はその正面図、図４は図１のＸ−Ｘ線での縦断正面図である。これら図１〜４において、１は台車本体であり、この台車本体１は、平面視形状が矩形のシャーシ２と、このシャーシ２の上面に固定された板状カバー３と、前記シャーシ２の走行方向前後に連結固定されたバンパー４，４とから構成されている。

前記台車本体１の下部でその走行方向の一方側には床面ＦＬに摺接して回転する床面走行用の左右一対の走行車輪５，５が配置されているとともに、走行方向の他方側で台車本体１の横幅方向の中央部には、床面ＦＬ上に敷設した軌道レール６の幅方向中央部にその全長に亘り形成された凹部６Ａの両側部上面に摺接して回転する一対の小径輪体７ａ，７ａからなる実質的に単一の走行車輪７が配置され、かつ、この中央部の単一走行車輪７を前記軌道レール６に沿わせて倣い走行移動案内する走行ガイド機構８が設けられ、また、前記左右一対の走行車輪５，５のうち、一方の走行車輪５には車輪駆動機構となるモータ９が直結されている。

前記左右一対の走行車輪５，５は、台車本体１に対して軸受部材１０，１０を介して鉛直軸ａ，ａの周りに回動可能に支持された回動部材１１，１１の下端部に横軸１２，１２を中心として回転可能に支承されて左右各別に操向自在に構成されており、そのうち一方の走行車輪５を駆動する前記モータ９はその走行車輪５と一体的に鉛直軸ａの周りを回動するように前記回動部材１１に固定一体化されている。

一方、前記中央部の単一走行車輪７を構成する一対の小径輪体７ａ，７ａは、台車本体１に対して軸受部材１３を介して鉛直軸ｂの周りに回動可能に支持された回動部材１４の下端部に横軸１５を中心として回転可能に支承されているとともに、前記回動部材１４の下端面には台車本体１の走行方向の前後に延びる盤状部材１６が固定され、この盤状部材１６で前記鉛直軸ｂから等しい距離を隔てた前後位置に前記軌道レール６の凹部６Ａ内に嵌合して台車本体１の走行移動に伴い摺接回転するローラ１７，１７が軸支されており、これらローラ１７，１７及び盤状部材１６により前記の走行ガイド機構８が構成されている。

また、左右各別に操向自在に構成された前記の左右一対の走行車輪５，５間の中央部に相当する台車本体１の下部には、前記走行ガイド機構８と同様に、軌道レール６の凹部６Ａ内に嵌合して該軌道レール６に沿って倣い走行移動する操向ガイド機構１８が設けられている。この操向ガイド機構１８は、図４に示すように、台車本体１に軸受部材１９を介して鉛直軸ｃの周りに回動可能に支持された回動部材２０の下端面に固定されて走行方向の前後に延びる盤状部材２１とこの盤状部材２１で前記鉛直軸ｃから等しい距離を隔てた前後位置に前記軌道レール６の凹部６Ａ内に嵌合して台車本体１の走行移動に伴い摺接回転するように軸支されたローラ２２，２２とにより構成されている。

そして、前記操向ガイド機構１８における回動部材２０から走行方向の一方に向けて鉛直軸ｃ周りに揺動可能な可動リンク（可動部）２３が一体に突出されているとともに、左右一対の走行車輪５，５側の回動部材１１，１１からも同一方向に向けて鉛直軸ａ，ａ周りに揺動可能な可動リンク（可動部）２４，２４が一体に突出されており、これら可動リンク２３と２４，２４とをターンバックル式の操向用リンク２５，２５により枢支連結することにより、前記左右一対の走行車輪５，５を操向ガイド機構１８を介して軌道レール６に沿って操向制御させるように構成している。

なお、前記中央部に単一走行車輪７が配置されている台車本体１の走行方向の他方側でその幅方向の両側には、床面ＦＬに極近接して移動する倒れ防止部材２６が突出量調節自在に設けられている。また、台車本体１には、台車の前進移動時及び後退移動時の減速制御及び停止制御を司る複数個のリミットスイッチ２７Ａ，２７Ｂ及び制御ボックス２８等が付設されている。

次に、上記のように構成された軌道レール式の自動走行台車の走行動作について説明する。
前記軌道レール６が直線状に敷設されている直線経路部分では、走行ガイド機構８及び操向ガイド機構１８により左右一対の走行車輪５，５及び中央部の単一走行車輪７が共に図１に示すような直線走行姿勢に保たれ、したがって、台車は軌道レール６に沿い直線的に倣い走行移動する。このとき、床面ＦＬに凹凸部や傾斜部があったとしても、前後三つの各車輪５，５，７が均等に床面ＦＬに接地しほぼ均等な負荷を受けることになるため、片摩耗はほとんど起こらず、それら三つの全車輪５，５，７をほぼ平均的に摩耗させることが可能である。それゆえに、メンテナンスのサイクルを長くとれ、一部の車輪の片摩耗に伴う補修や部品交換等に要するメンテナンス費用を削減してランニングコストの低減が図れる。

また、前記軌道レール６が曲線状に敷設されている曲線経路部分６Ｒでは、図５に示すように、走行ガイド機構８により単一走行車輪７が軌道レール６の曲がり度合いに応じて操向されるとともに、操向ガイド機構１８における可動リンク２３が軌道レール６の曲がり方向とは逆方向に傾き、その傾き力がリンク２５，２５を介して左右一対の走行車輪５，５側の可動リンク２４，２４に伝達されて回動部材１１，１１が鉛直軸ａ，ａ周りに回動され、これによって、左右一対の走行車輪５，５が軌道レール６における曲線経路部分６Ｒの曲がり度合い及び曲がり方向に対応する姿勢に傾けられる、いわゆる、操向（ステアリング）機能が発揮されることになり、単純なリンク機構を用いた安価な操向構造でありながら、台車を曲線経路部分６Ｒにおいても確実、円滑に走行させることができる。

このように単一の軌道レール６及び単一の台車を用いて直線走行も曲線走行も可能であり、従来の非軌道レール式の無人自動走行台車にように、曲線走行を可能とするための走行経路検出用センサーや内外輪の周速度差を補正制御するような複雑な操向制御装置等も不要であるために、台車全体の軽量化、小型化並びに低コスト化が図れるのはもとより、工場内レイアウトのいかんにかかわらず、乗り継ぎ方式のライン構成を採用する必要が全くなく、ライン設備費の低減も図れ、かつ、ワークの乗り継ぎ時間も全く不要で搬送効率の向上を実現することができる。

なお、本発明に係る軌道レール式自動走行台車の実施にあたり、一つの走行車輪５を駆動するモータ９の出力（馬力）を、台車全体及び載荷するワークの総重量分を移動させるに必要かつ十分な最小値に設定して、台車が工場内の人や物に衝突してもそれらに危害や損害を与えることなく直ちに停止させることができるようにすることが望ましい。

例えば、総重量を５０ｋｇ、転がり抵抗値を０．０３とすると、５０×０．０３＝１．５ｋｇｆ（≒１４．７Ｎ）の力で台車移動は可能であるが、走行開始（立ち上がり）時の必要トルクも加味して３３Ｎ（≒３．３ｋｇｆ）の出力のモータを使用し、走行車輪の直径を１００ｍｍとすると、３３×２（１００÷５０）＝６６Ｎ（≒６．７ｋｇｆ）の力で台車を移動させることが可能となる。これによって、台車走行時の人や物との衝突に伴い９８Ｎ（≒１０ｋｇｆ）の力よりも小さい力が加わることで台車が簡単に停止されることになり、人や物に危害や損害を与えることがない非常に安全性に優れた自動走行台車とすることができる。

本発明に係る軌道レール式の自動走行台車全体の平面図である。 同上自動走行台車の側面図である。 同上自動走行台車の正面図である。 図１のＸ−Ｘ線での縦断正面図である。 同上自動走行台車が軌道レールの曲線経路部分を走行するときの状態を示す概略平面図である。 従来の四輪タイプの軌道レール式自動走行台車全体の平面図である。 同上従来の自動走行台車の側面図である。 同上従来の自動走行台車の正面図である。

符号の説明

１ 台車本体
５，５ 一対の走行車輪
６ 軌道レール
６Ａ 凹部
７ 単一走行車輪
８ 走行ガイド機構
９ モータ（車輪駆動機構）
１４，２０ 回動部材
１６，２１ 盤状部材
１７，２２ ローラ
１８ 操向ガイド機構
２３，２４ 可動リンク（可動部）
２５ 操向用リンク
ＦＬ 床面
ａ，ｂ，ｃ 鉛直軸

Claims (2)

1. 台車本体の走行方向の一方側には床面走行用の左右一対の走行車輪が配置されているとともに、走行方向の他方側の中央部には床面に敷設の軌道レール上を走行する走行車輪が配置され、かつ、この中央部の走行車輪を前記軌道レールに沿わせて倣い走行移動案内する走行ガイド機構及び前記左右一対の走行車輪のいずれか一方を駆動する車輪駆動機構が設けられている軌道レール式の自動走行台車であって、
   前記走行ガイド機構は、台車本体に対して床面に垂直な鉛直軸の周りに回動可能に支持された回動部材の下端面に固定されて台車本体の走行方向の前後に延びる盤状部材とこの盤状部材の前記鉛直軸から等しい距離を隔てた前後位置に前記軌道レールの凹部内に嵌合して台車本体の走行移動に伴い摺接回転するように軸支されたローラとにより構成されている一方、
   前記左右一対の走行車輪がそれぞれ台車本体に対して床面に垂直な鉛直軸周りに回動可能に支持されて左右各別に操向自在に構成されているとともに、これら左右一対の走行車輪間の中央部に相当する台車本体の下部には、台車本体に対して床面に垂直な鉛直軸の周りに回動可能に支持された回動部材の下端面に固定されて台車本体の走行方向の前後に延びる盤状部材とこの盤状部材の前記鉛直軸から等しい距離を隔てた前後位置に前記軌道レールの凹部内に嵌合して台車本体の走行移動に伴い摺接回転するように軸支されたローラとにより構成されて前記軌道レールに沿って倣い走行移動する操向ガイド機構が設けられており、この操向ガイド機構の鉛直軸周りの可動部と前記左右一対の走行車輪側の鉛直軸周りの各可動部とが操向用リンクにより連係され、
   走行方向の他方側の幅方向の両側に、突出量調節自在に設けた倒れ防止部材を備えることを特徴とする軌道レール式の自動走行台車。
2. 前記左右一対の走行車輪のいずれか一方を駆動する車輪駆動機構が、それにより駆動される側の走行車輪と一体的に床面に垂直な鉛直軸周りに回動可能に支持されている請求項１に記載の軌道レール式の自動走行台車。

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