JPH01172027A - ホイールドライブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、無人搬送車等に用いられるモータ駆動のホ
イールドライブ装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 第５図は従来のホイールドライブ装置の概念図である。

図において、ホイールドライブ装置Ｄ′はステアリング
軸Ｓ８と、ステアリング軸Ｓ８を駆動するステアリング
駆動モータＭ８と、ステアリング軸ＳＳに直交するドラ
イブ軸Ｓ。と、ドライブ軸Ｓ　のホイールＷと、ドライ
ブ軸Ｓ、に結り 合されたホイール駆動モータＭ、とを備えている。

ステアリング駆動モータＭ８はステアリング軸Ｓ、の軸
まわりの方向角を所望の方向に向けるよう制御するため
のモータであり、ステアリング軸Ｓ８０軸まわりの角度
を検出するために、図示しないエンコーダを備えている
。なお、ステアリング駆動モータＭ８は車体に相当する
フレームＦの上面に固定されている。また、ホイール駆
動モータＭ−はホイールＷを回転させてホイールドライ
ブ装置Ｄ′およびフレームＦを床面Ｇに対して移動させ
るためのモータであり、ホイールＷの回転角を検出し、
フレームＦの位置、速度等を測定するために、図示しな
いエンコーダを備えている。

ところで、このような装置においては、精密な制御を行
なう目的で、上記エンコーダとしてインクリメンタル型
エンコーダが使用される。そのため、電源投入時にはエ
ンコーダの回転円板に設定された基準位置を見つけ出す
ために、モータを一回転程度回転させる必要がある（以
下、これを「原点合わせ」と呼ぶ）。

従って、第５図に示す従来のホイールドライブ装置Ｄ′
においても、電源投入時には駆動モータＭ、Ｍ、のそれ
ぞれが有するエンコーダの原点合わせのために、それぞ
れを一回転程度回転させる必要がある。

ところが、通常はフレーム「に複数のホイールドライブ
装置ｉｆＤ’　が設けられているので、電源投入直後に
複数のホイールドライブ装置Ｄ′のそれぞれが有する駆
動モータＭ８．Ｍいを回転させて原点合わせを行なう際
に問題が生じる。例えば、第６図はフレームＦに４つの
ホイールドライブ装置Ｄ　′〜Ｄ４′を設けた搬送車Ｔ
′の一例を示す平面図である。ホイールドライブ装置Ｄ
１′〜Ｄ４′のそれぞれのホイールを個々に回転させ、
床面Ｇとの摩擦力に対抗して空転させるのは困難なので
、原点合わせをするには４つのホイールドライブ装置Ｄ
　′〜Ｄ４′を同時に回転させることになる。ところが
、電源投入時には各々のホイールが任意の方向に向いて
いることがあるので、搬送車Ｔ′が思わぬ方向に動いて
しまうという問題がある。また、ホイールドライブ装置
Ｄ１′〜Ｄ４′同士が互いに逆方向にフレームＦを駆動
しようとしてホイールが回転せず、原点合わせが行なえ
ない場合などの問題もある。一方、これらの問題を回避
しようとすれば、原点合わせのために＝　　３　− 搬送車Ｔ′全全体ジヤツキアップ等により中空に浮かせ
、各ホイールを床面Ｇから切り離すという操作又はその
ための装置が別途必要となるという別の問題が生じる。

（発明の目的） この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、ステアリング軸の軸まわりの方向角とホイー
ルの回転角を検出するために必要なエンコーダについて
、その原点合わせを容易に行なうことのできるホイール
ドライブ装置を得ることを目的とする。

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明は、モータ駆動の
ホイールドライブ装置であって、ステアリング軸に取付
けられた複数のモータ駆動部と、前記複数のモータ駆動
部にそれぞれに回転自在に取付けられ、前記複数のモー
タ駆動部によって、前記ステアリング軸と直交する方向
を回転軸方向として回転駆動される複数のホイール部と
、前記複数のホイール部のそれぞれの回転角を検出する
＝　　４　− 複数のエンコーダとを備えるとともに、前記複数のホイ
ール部が互いに同一方向又は互いに逆方向に回転するよ
うに前記複数の駆動部を協調して動作させることにより
、前記ステアリング軸の軸まわりの方向角と前記複数の
ホイール部の回転状態とを制御する。

（実施例） Ａ、ホイールドライブ装置の構成 第１図は、この発明の一実施例であるホイールドライブ
装置の要部模式断面図であり、また第２図（ａ）はその
平面外観図、第２図（ｂ）は正面外観図である。第２図
において、ホイールドライブ装置りはステアリング軸１
と、ステアリング軸１に固定された直方体の箱構造体２
と、箱構造体２の相対する二面に設けられたモータ駆動
部４ａ、４ｂとを有している。モータ駆動部４ａ、４ｂ
には、互いに等しい構造を持つホイール部３ａ、３ｂが
回転自在に取付けられており、ホイール部３ａ。

３ｂは、モータ駆動部４ａ、４ｂによってそれぞれ回転
駆動される。なお、ホイール部３ａ、３ｂはその回転軸
Ａがステアリング軸１と直交する方向にあり、かつステ
アリング軸１に対して互いに対称な位置にあるように設
けられており、これらの回転軸Ａはドライブ軸に相当す
る。また、後述するようにホイール部３ａ、３ｂと駆動
部４ａ。

４ｂとはそれぞれ全体としてダイレクトドライブモータ
５ａ、５ｂを構成している。これらのダイレクトドライ
ブモータ５ａ、５ｂは互いに等しい構造を有するので、
以下ではその一方のダイレフ１〜ドライブモータ５ａの
構造を説明する。

第１図に示すように、ダイレクトドライブモータ５ａは
、そのステータハウジング６が箱構造体２に固定されて
いる。円筒形のステータハウジング６の内周部にはステ
ータ７が固定されている。

このステータ７は、ステータコア８内のスロット（図示
せず）を通して巻回されたステータ巻線９を有している
。

ステータ７の内側にはロータ１０が挿入されており、ロ
ータ１０はロータヨーク１１とその外周面に取付けられ
たマグネット１２とを有している。

また、ロータ１０はホイール１３と一体化して形成され
ている。ホイール１３の外周面にはタイヤ１４が固着さ
れており、ホイール１３とタイヤ１４とはホイール部３
ａを形成している。また、ホイール１３の内周面にはク
ロスローラベアリングや４点接触型ボールベアリングな
どのベアリング１５が配設されている。このベアリング
１５はホイール１３の内周段差部と固定リング１６とに
よって挟持されている。そして、ベアリング１５によっ
てホイール１３とステータハウジング６とが回転自在に
連結されている。

ロータ１０の内部には、ロータ１０の外面中心部におい
て固定板１７を介してホイール１３に固定されたエンコ
ーダシャフト１８が設けられている。エンコーダシャフ
ト１８はインクリメンタル型のロータリーエンコーダ１
９の内部に挿入され、エンコーダシャフト１８の先端部
にはスリット配列を有する回転円盤２０が固定されてい
る。エンコーダ１９にはその他固定円盤１発光ダイオー
ド。

受光トランジスタくともに参照番号なし。）等が備えら
れているが、その構造は周知であるため、詳細説明は省
略する。このエンコーダ１９は、ダイレクトドライブモ
ータ５ａの回転角を検出するためのものであり、これに
よってホイール部３の回転角２回転方向１回転速度を測
定することができる。

なお、図示しないが、外部の電源からダイレクトドライ
ブモータ５ａ、５ｂへの給電線と、エンコーダ１９への
給電線及びエンコーダ１９から外部へ取出される信号線
は箱構造体２とステアリング軸１の内部を通っている。

以上のように構成されたダイレクトドライブモータ５ａ
　（５ｂ）はいわゆるブラシレスＤＣモータであり、ま
たステータ７、ロータ１０等の駆動部４ａとホイール部
３ａとが全体として１台のブラシレスＤＣモータを形成
している。

また、ホイールドライブ装置り全体は、ベアリング２１
によってステアリング軸１が車体に相当するフレームＦ
に取付けられている。従来装置と異なり、ステアリング
軸１の上端部にモータは存在しない。

Ｂ、ホイールドライブ装置の基本動作 法に上記のようなホイールドライブ装置りの基本動作に
ついて説明する。第３図はホイールドライブ装置の基本
動作を示す概念図である。図において、ホイールドライ
ブ装置りは長方形状のホイール部３．３ｂと点状のホイ
ール中心Ｃ。

ａ Ｃｂと、ホイール中心Ｃ８，Ｃｂを結ぶ直線状のドライ
ブ軸Ｓ　と、ドライブ軸Ｓ。の中央にある点状のステア
リング軸Ｓ８とで示されており、ホイールドライブ装置
りの平面図を模式的に示したものである。また、実線と
破線とはそれぞれ動作前、動作後の状態を示している 第３図（ａ）は直進動作を示す。直進動作においでは、
ホイール部３．３ｂを同じ方向に同量だけ駆動すれば良
い。従って、ホイール部３ａ。

３ｂをそれぞれ駆動するダイレクトドライブモータ５ａ
、５ｂを同方向に等速度で回転させればよく、またこの
ときの回転速度を制御すればホイールドライブ装置ｉｆ
Ｄの進行速度の制御が可能である。

このとき、ダイレクトドライブモータ５ａ、５ｂがそれ
ぞれ備えるエンコーダは、ともにホイール部３ａ、３ｂ
の回転角１回転方向及び回転速度を検出し、これに基づ
いてホイールドライブ装置りの位置、進行方向及び進行
速度を測定できる。

第３図（ｂ）は「その場回転動作」を示ず。すなわち、
ホイール部３．３ｂを等速度で逆方向に回転させること
により、ステアリング軸Ｓ８の位置が不変でその軸まわ
りの回転角度θのみを変えることができる。このとき、
ダイレクトドライブモータ５ａ、５ｂがそれぞれ備える
エンコーダは、それぞれのホイール部３ａ、３ｂのホイ
ール中心Ｃ８，Ｃｂが描く円弧Ａ、Ｉ１１．の長さを検
出するとともに、その時間変化からその円弧を描く速度
を検出することとなる。ホイール中心Ｃ８゜Ｃｂの間の
距離ｌは一定なので、円弧１．Ｊ！。

の長さを検出するとともに、その時間変化からその進行
速度をそれぞれのエンコーダで検出することにより、ス
テアリング軸Ｓ８の軸まわりの回転角（角度θ）及び回
転速度δを知ることができる。

第３図（Ｃ）はピボッ１へ動作を示す。すなわち、ホイ
ール部３ａ　く又は３ｂ）を動かさず、ホイール部３．
（又は３ａ〉のみを回転させると、ホイール中心Ｃａ　
（又はＣｂ）の位置を支点としてホイールドライブ装置
り全体が回転する。このとき、ステアリング軸Ｓ８のそ
の軸まわりの回転角は、ホイール中心Ｃ、Ｃｂ間の距＠
ｌを半径とし、ホイール部３ｂ（又は３ａ）が描く円弧
１ｂ　（又はＡａ）を円周部とした扇形の角度θと等し
いので、ダイレクトドライブモータ５ｂ（又は５ａ）の
エンコーダ１９で検出されたデータにより、ステアリン
グ軸Ｓ８の回転角（角度θ）と回転速度θ、すなわちホ
イールドライブ装置りの進行方向と進行速度を知ること
ができる。

第３図（ｄ）は］−ナリング動作を示す。すなわち、ホ
イール部３ａと３ｂの回転速度を異ならせることにより
、ホイール中心Ｃ８とＣｂとを結ぶ線分を延長した線上
にある点Ｏを中心としてホイールドライブ装置り全体が
回転する。このときのステアリング軸Ｓ８の回転半径Ｒ
１角度θ及び回転速度θは、ホイール中心Ｃ、Ｃｂ間の
距離１とホイール部３ａ、３ｂの回転速度の相対差によ
って決まる。これらも上記と同様に、２つのダイレクト
ドライブモータ５ａ、５ｂがそれぞれ有するエンコーダ
１９の検出データから求めることができる。

以上のように、この実施例におけるホイールドライブ装
置りはホイール部３．３ｂの回転状態を制御することに
より、任意の方向及び速度で動くように制御される。ま
たその方向及び速度はホイール部３．３ｂの回転角２回
転方向及び回転速度とで決定される。従って、ホイール
部３　。

３ｂをそれぞれ駆動するダイレクトドライブモータ５ａ
、５ｂにそれぞれ内蔵されるエンコーダ１９を用いて、
各ダイレクトドライブモータ５ａ。

５ｂの回転位置１回転方向及び回転速度を検出・制御す
れば、ホイールドライブ装置り全体の動作を制御できる
こととなる。

Ｃ０搬送車への適用例 第４図は、４台のホイールドライブ装置Ｄ１〜Ｄ４を用
いた搬送車Ｔを示す概念図であり、第４図（ａ）は平面
図、第４図（ｂ）は側面図を示す。図において、薄型直
方体形状のフレームＦには、その下部にそれぞれが第１
図のホイールドライブ装置と同一の構造を持つ４台のホ
イールドライブ装置Ｄ　〜Ｄ４が設けられている。また
各ホイールドライブ装置Ｄ　　−Ｄ４のステアリング軸
８１〜Ｓ４　（第１図のステアリング軸１に相当）の上
端部にはそれぞれエンコーダＥ　〜Ｅ４が設けられてい
る。これらのエンコーダＥ　〜Ｅ４はフレームＦの上面
に固定されており、各ステアリング軸Ｓ　−８４の角度
を検出するためのものである。

前述のように、各ステアリング軸８１〜＄４のそれぞれ
の軸まわりの回転角はそれぞれのホイールドライブ装置
Ｄ　　−Ｄ４を構成する２つのホイール部３ａ、３ｂ（
すなわち２つのダイレクトドライブモータ５ａ、５ｂ）
の回転角によって決定される。従って、第４図に示すよ
うなエンコーダＥ　〜Ｅ４は必ずしも設ける必要はない
が、この適用例においてはステアリング軸Ｓ　〜Ｓ４の
それぞれの軸まわりの回転角の検出精度向上のため、こ
のように専用のエンコーダＥ　〜Ｅ４をさらに設けてい
る。

フレームＦの上面にはホイールドライブ装置Ｄ１〜Ｄ４
に電力を供給するための電源装置Ｂと、エンコーダＥ１
〜Ｅ４からの角度データを受取るとともにホイールドラ
イブ装置Ｄ　〜Ｄ４の制御を行なう制御装置Ｃが設けら
れている。電源装置Ｂと各ホイールドライブ装置Ｄ　〜
Ｄ４のそれぞれは電源配線ＬＢで接続されており、また
、制御装置Ｃとホイールドライブ装置Ｄ１〜Ｄ４及びエ
ンコーダＥ　〜Ｅ４のそれぞれは制御配線し。で接続さ
れている。

この搬送車Ｔは、制御装置Ｃの下で４台のホイールドラ
イブ装置Ｄ１〜Ｄ４を協調して動作させることにより、
任意の位置、方向、速度で動くよう制御することができ
る。すなわち、各ホイールドライブ装置Ｄ　〜Ｄ４は第
３図に示したように、２つのホイール部の回転をそれぞ
れ制御することによってステアリング軸Ｓ　−８４の角
度や進行速度を任意に制御できるので、４台のホイール
ドライブ装置Ｄ１〜Ｄ４を互いに協調して動くように制
御すれば、搬送車Ｔ全体の動きも任意に制御できること
となる。

このような搬送車Ｔにおいても、電源投入時にはエンコ
ーダＥ　−Ｅ４及び各ホイールドライブ装置Ｄ　〜Ｄ４
の各２台のダイレクトドライブモ−タが備えている各２
台のエンコーダ１９の原点合わせが必要である。

しかし、この搬送車Ｔでは、各ホイールドライブ装置Ｄ
　　−Ｄ４を第３図（ｂ）に示すようにその場回転させ
ることができる。従って、電源投入直後には、まず各ホ
イールドライブ装置Ｄ１〜Ｄ４をその場回転させてやれ
ば、エンコーダＥ１〜Ｅ４および各ホイールドライブ装
置Ｄ　−Ｄ４の各２台のエンコーダについて、原点合わ
せを簡単に行なうことができる。また、このとき搬送車
Ｔ全体の位置は不変であり、従来のように搬送車Ｔが思
わぬ方向に動くことがない。

Ｄ、変形例 なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、たとえば以下のような変形も可能である。

■ホイール部と駆動部とがダイレクトドライブモータと
して一体として構成されている必要はなく、それぞれ別
個のものとして形成され、他の結合手段によって結合さ
れていてもよい。また、それぞれの構造も上記実施例に
限定されないことは言うまでもない。

■ホイールドライブ装置を適用する例としては上記のよ
うな搬送車のみに限られず、ホイールドライブ装置が３
台の場合や、複数のホイールのうちの一部だけがホイー
ルドライブ装置である搬送車でもよい。ひとつのホイー
ル軸に対して２つのホイール部を取付けておけば十分で
あるが、３つ以上のホイール部が取付けられていても、
それらを協調駆動する限り、特に問題はない。

■ホイールドライブ装置１台の場合にもこの発明の目的
は達成されるものであり、搬送車以外のものにも適用可
能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、ステアリング
軸に、それぞれがモータ駆動される複数のホイール部を
設けて、これら複数のホイール部を協調して回転させる
ようにするとともに、各ホイール部のそれぞれの回転角
を検出するエンコーダを設けたので、複数のホイール部
を所定の規則で回転させればステアリング軸を中心とし
てその場回転をさせることができる。従って電源投入時
にも各ホイール部のエンコーダについての原点合わせを
容易に行なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例としてのホイールドライ
ブ装置の要部模式断面図、 第２図は、この発明の一実施例としてのホイールドライ
ブ装置の外観図、 第３図は、この発明の一実施例としてのホイールドライ
ブ装置の基本動作図、 第４図は、この発明の一実施例としてのホイ−ルドライ
ブ装置を適用した搬送車の概念図、第５図は、従来のホ
イールドライブ装置の概念図、 第６図は、従来のホイールドライブ装置を適用した搬送
車の動作を示す概念図である。 １・・・ステアリング軸、　２・・・箱構造体、３ａ、
３ｂ・・・ホイール部、４ａ、４ｂ・・・駆動部、５ａ
、５ｂ・・・ダイレクトドライブモータ、７・・・ステ
ータ、　　　　　１０・・・ロータ、１３・・・ホイー
ル、　　　１４・・・タイヤ、１つ・・・エンコーダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータ駆動のホィールドライブ装置であって、 ステアリング軸に取付けられた複数のモータ駆動部と、 前記複数のモータ駆動部にそれぞれに回転自在に取付け
   られ、前記複数のモータ駆動部によつて、前記ステアリ
   ング軸と直交する方向を回転軸方向として回転駆動され
   る複数のホィール部と、前記複数のホィール部のそれぞ
   れの回転角を検出する複数のエンコーダとを備えるとと
   もに、前記複数のホィール部が互いに同一方向又は互い
   に逆方向に回転するように前記複数のモータ駆動部を協
   調して動作させることにより、前記ステアリング軸の軸
   まわりの方向角と前記複数のホィール部の回転状態とを
   制御することを特徴とするホィールドライブ装置。
2. （２）前記駆動部がダイレクトドライブモータであつて
   、前記ホィール部がダイレクトドライブモータのロータ
   と一体化構成されている、特許請求の範囲第１項記載の
   ホィールドライブ装置。