無人搬送車

本発明は、無人搬送車に関する。詳しくは、台車を安定して搬送できる無人搬送車に関する。

特許文献1には、組立工場における組立ラインへの部品の搬送のために、工場の床面に敷設された誘導路に沿って自走する無人搬送車(Auto Guide Vehicle:以下、AGVと省略する)と台車とをピン結合により合体して牽引する牽引方式が開示されている。即ち、この牽引方式は、台車の底面には合体用溝を設け、AGVを台車の床下に潜り込ませた状態で、AGVから台車の合体用溝に合体用ピンを差し込んで合体させるものである。同様な技術が特許文献2,3にも開示されている。

特許文献4には、AGVをワゴンの下に潜り込ませて、AGVに備えたリフト装置でワゴンを完全にリフトアップする技術が開示されている。リフトアップされたワゴンは、車輪が床面から離れた状態となる。

特開平10−105238号公報

特開2013−114307号公報

特開2004−107003号公報

特開平10−291798号公報

特許文献1,2,3のように、牽引方式では、台車の底面を改造して合体用溝を設けるため、コストアップを招くことになる。特に、大量の台車を改造する必要がある工場や物流センターでは顕著である。また、牽引方式の場合は、駆動輪が空回りしないようにAGV本体を重くする必要があった。

特許文献4のように、AGVに備えたリフト装置で台車を完全にリフトアップする技術では、台車の車輪が床面から浮いてしまうため、台車の中の荷物がアンバランスであると、転倒の虞があった。 そこで、本発明者らは関連出願(特願2015−255945)を提案している。 この関連出願では、台車を20mm程度完全に持ち上げてエアシリンダの上端リミットスイッチがONしなければ、荷重バランスがわからない。 そのため、台車に接触する受け板が水平になるようにエアシリンダを動かさないと、台車が大きく傾く、もしくは台車の荷物が荷崩れする可能性がある。 また、偏荷重があってもエアシリンダを最大ストロークまでリフトアップする必要があるため、想定される1つのエアシリンダにかかる最大負荷及び最大負荷を持ち上げられるエアシリンダに供給する圧力を選定する必要がある。

上記課題を解決する本発明の請求項1に係る無人搬送車は、台車の底面と床面との間に形成される一定のスペースに潜り込んで、前記台車を搬送する無人搬送車において、前記台車の床面に上向きの押上力を作用させる上下方向に伸縮自在な流体圧シリンダと、前記流体圧シリンダに対して流体を供給する流体圧供給装置と、前記流体圧供給装置から前記流体圧シリンダに供給される流体の流体圧を調整する圧力調整手段と、前記圧力調整手段に流体圧の指令値を出力する制御基板と、前記流体圧シリンダに供給される流体の流体圧を検出する圧力センサと、が設けられ、前記制御基板は、前記圧力センサで検出された流体圧の微分値を算出する微分回路と、前記微分回路で算出された微分値のパターンに基づいて、前記台車が浮き上がり始めたタイミングを推定する推定回路と、前記推定回路で推定されたタイミングにおける前記圧力センサで検出された流体圧に1未満の係数を乗算して前記指令値を算出する係数乗算回路とを備えることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項2に係る無人搬送車は、請求項1において、前記流体圧シリンダは、シリンダ本体にピストンを上下動自在に挿入してなり、前記ピストンに接続するピストンロッドの上端には前記台車の底面に接触する受け板が設けられると共に前記受け板には、前記台車の床面に一定以上接近したときにオンとなる近接スイッチが設けられ、前記推定回路は、前記近接スイッチがオンとなった状態において、前記微分回路で算出された微分値が第1所定値以上に上昇した後、第2所定値以下に低下した時を以て、前記台車が浮き上がり始めたタイミングとして推定する。

上記課題を解決する本発明の請求項3に係る無人搬送車は、請求項1において、前記推定回路は、前記流体圧シリンダが伸長を開始して、一定時間経過した後において、前記微分回路で算出された微分値が第1所定値以上に上昇した後、第2所定値以下に低下した時を以て、前記台車が浮き上がり始めたタイミングとして推定することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項4に係る無人搬送車は、請求項1において、前記推定回路は、前記微分回路で算出された微分値が略0となる時を以て、前記台車が浮き上がり始めたタイミングとして推定することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項5に係る無人搬送車は、請求項1において、前記流体圧シリンダが複数のときは、前記各流体圧シリンダに対して、前記圧力調整手段及び前記圧力センサが各々設けられ、前記係数乗算回路は、前記各圧力センサで検出された圧力に応じた指令値を前記各圧力調整手段へ各々出力することを特徴とする。 ことを特徴とする。

本発明の無人搬送車は、流体圧シリンダに供給される流体の流体圧を圧力センサで検出し、検出された流体圧の微分値を微分回路で算出し、微分回路で算出された微分値のパターンに基づいて、台車が浮き上がり始めたタイミングを推定回路で推定し、推定回路で推定されたタイミングにおける圧力センサで検出された流体圧に係数乗算回路により1未満の係数を乗算して、制御基板から圧力調整手段に指令値として出力するので、圧力調整手段により調整された流体圧の流体が流体圧供給装置から流体圧シリンダに供給され、無人搬送車の車輪だけでなく、台車の車輪によっても台車及び台車に積載される荷物の総重量が分散して支えられるために、台車を安定して搬送することができる。

本発明の第1の実施例に係る無人搬送車の側面図である。

本発明の第1の実施例に係る無人搬送車の平面図である。

本発明の第1の実施例に係る無人搬送車の圧力調整系統図である。

本発明の第1の実施例に係る無人搬送車に使用される電空レギュレータの概略図である。

本発明の第2の実施例に係る無人搬送車の平面図である。

台車上昇高さとエアシリンダの圧力とを重ね合わせて示すグラフである。

以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。

本発明の第1の実施例に係るAGVを図1〜図4に示す。 図1及び図2に示すように、本実施例に係るAGV20は、上面に複数の荷物30が積載される台車10を、台車10の底面下のスペースに潜り込んで搬送するものである。台車10は、床面1から底面2まで一定のスペースを有し、四隅に車輪としてキャスター11を備える。

AGV20は、台車10のスペースより低い車体21に、方向転換機能を備えた2個の駆動輪23と、2個の従動輪24とを備え、更に、台車10の底面2に対して上向きの押上力を作用させるエアシリンダ22を前後左右の4カ所に設置したものである。 エアシリンダ22は、上下に伸縮可能であり、前後のエアシリンダ22の上端には水平な受け板25がそれぞれ設置されている。つまり、受け板25は左右に2個配置されている。 従って、エアシリンダ22を伸長させると、受け板25が台車10に接触し、受け板25を介して、台車10の底面2に対して上向きの押上力が作用することになる。

本実施例のAGV20は、設定された積載上限荷重以内であれば、エアシリンダ22を上端まで上昇させると、台車10のキャスター11が床面から離れる。一方、エアシリンダ22を下端まで下降させると、台車10のキャスター11が床面に接地する。 エアシリンダ22に対して圧縮空気(エア)を供給する圧縮空気供給装置及びエアシリンダ22に供給される圧縮空気の圧力を調整する圧力調整手段について、図3を参照して説明する。図3は、前方の2個のエアシリンダ22に対するものである。後方の2個のエアシリンダ22に対しても同様な構成であるので、その説明は省略する。

図3に示すように、エアシリンダ22は、シリンダ本体221にピストン222を上下動自在に挿入し、シリンダ本体221の上端にピストン222の上昇を停止させるストッパ223が設けられ、更に、ストッパ223を貫通するピストンロッド224の下端をピストン222に接続したものである。ピストンロッド224の上端には台車10の底面に接触する受け板25が設置されている。

受け板25の上面には、近接センサ225が設けられている。近接センサ225は、台車10の底面に接触する程度に近接するとオンとなり、台車10の底面からある程度離れるとオフとなる。近接センサ25のオン−オフはセンサ出力として破線で示すように制御基板40へ入力される。

シリンダ本体221は、ピストン222により二つの空気室A,Bに区画され(図中、下側の空気室をA、上側の空気室をBとする)、空気室Aには、電空レギュレータ50、エアタンク60、エアコンプレッサ70が順に接続される一方、空気室Bには減圧弁80、ソレノイドバルブ90が順に接続されている。 また、空気室Aと電空レギュレータ50との間には、圧力センサ100が取り付けられている。圧力センサ100は、電空レギュレータ50から空気室Aへ供給される圧縮空気の圧力(以下、エアシリンダ22内の圧力と言う)を検出する。圧力センサ100で検出された圧力は、センサ出力として制御基板40へ入力される。 エアタンク60及びエアコンプレッサ70は、圧縮空気供給装置であり、エアコンプレッサ70は、圧縮空気を発生させ、エアコンプレッサ70は発生した圧縮空気を貯留する。

電空レギュレータ50は、圧力調整手段であり、制御基板40からの出力信号による指令値に基づき、エアシリンダ22の空気室Aへ供給される圧縮空気の圧力を調整する。図3において、ピストン222が上昇する工程の際には、図中黒の矢印で示すように圧縮空気が流れ、ピストン222が下降する工程の際には、図中白の矢印で示すように圧縮空気が流れる。 減圧弁80は,制御基板40からの出力信号(指令値)による指令に基づき、エアシリンダ22の空気室Bから圧力を減圧し、また、ソレノイドバルブ90は、制御基板40からの出力信号に基づき、圧縮空気を外気に開放する。

制御基板40から、電空レギュレータ50、減圧弁80、ソレノイドバルブ90には出力信号が送られ、また、電空レギュレータ50から制御基板40へ入力信号が送られる。これらの電気信号は、図3において、破線で示している。 電空レギュレータ50は、図4に示すように、制御回路501、給気用電磁弁502、排気用電磁弁503、圧力センサ504、分岐配管505から構成される。

分岐配管505は、エアシリンダ22に接続する管路505aと、エアタンク60に接続する管路505bと、排気系統に接続する管路505cとを備えている。給気用電磁弁502は、管路505aと管路505bとの間に介装されている。給気用電磁弁502は、管路505aと管路505cとの間に介装されている。 従って、制御回路501により給気用電磁弁502を開くと、管路505aと管路505bとが連通し、エアタンク60からエアシリンダ22の空気室Aへ圧縮空気が流れる。その結果、エアシリンダ22の空気室Aの圧力が増大し、ピストン222が上昇する。

また、制御回路501により排気用電磁弁503を開くと、管路505aと管路505cとが連通し、エアシリンダ22から圧縮空気が排気系統に流れる。その結果、エアシリンダ22の空気室Aの圧力が減少し、ピストン222が下降する。 圧力センサ504は、管路505aに接続しており、エアシリンダ22の空気室A内に供給される圧縮空気の圧力を検出する。圧力センサ504で検出した圧力は、制御回路501を経て出力信号となり、制御基板40へ入力信号として送られる。

制御回路501は、制御基板40からの出力信号が入力信号として与えられ、圧力センサ504で検出した圧力に基づき、給気用電磁弁502、排気用電磁弁503を開閉して、エアシリンダ22の空気室Aへ供給される圧縮空気の圧力を調整する。

制御基板40は、圧力調整手段である電空レギュレータ22に圧縮空気の圧力の指令値を出力信号として出力する装置であり、微分回路41、推定回路42及び係数乗算回路43を備える。 微分回路41は、圧力センサ100で検出されたエアシリンダ22の圧力の微分値を算出する回路である。 推定回路42は、微分回路41で算出された微分値のパターンに基づいて、台車10が浮き上がり始めたタイミングを推定する回路である。どのような微分値のパターンを用いて推定するかは後述する。

ここで、台車10が浮き上がり始めたタイミングとは、台車10のキャスター11が床面から離れ、台車10の重量と台車10に積載された荷物30の重量を加えた総重量がAGV20のエアシリンダ22のみにより支えられるタイミングのことを言う。 例えば、図6において、台車10の高さが急激に上昇する前の比較的緩やかに上昇する裾野の領域を言う。

係数乗算回路43は、推定回路42により推定されたタイミングにおける圧力センサ100で検出された圧力に1未満の係数を乗算して、電空レギュレータ22への指令値を算出する回路である。 このように算出された指令値を制御基板40から電空レギュレータ22へ出力すると、台車10の重量と台車10に積載された荷物30の重量を加えた総重量はエアシリンダ22のみにより支えられるのではなく、床面に接地した台車10のキャスター11によっても支えられることになる。

その結果、台車10及び荷物30の総重量が、AGV20の二つの駆動輪23及び二つの従動輪24だけでなく、台車10の4個のキャスター11によって分散して支えられるために、台車10を安定して搬送することができる。

制御基板40による電空レギュレータ50の圧力制御について以下に説明する。 電空レギュレータ50への入力信号を制御基板40からランプ関数状で与えると、受け板25を支えているエアシリンダ22の上昇側(空気室A)の圧力が高まり、受け板25が上昇を開始する。受け板25が上昇して台車10に接触するまで間は、エアシリンダ22内の圧力は略一定となっている。

そして、受け板25が台車10に接触する程度に近づくと、近接センサ225がON状態となる。その後、受け板25が台車10に接触すると、エアシリンダ22内の圧力が徐々に高まっていき、更にエアシリンダ22の圧力が上昇すると台車10が浮き上がり始める。そして、台車10が緩やかに浮き上がり始めた状態では、エアシリンダ22内の圧力の微分値は小さくなる。つまり、圧力は,略一定値となる。

一例として、エアシリンダ22内の圧力Pと台車の上昇高さHの関係を図6に示す。 図6に示すように、電空レギュレータ50へ入力信号が与えられると、時刻t₀から受け板25の上昇が開始する時刻t₁までの間は、エアシリンダ22の上昇側の圧力Pが上昇する。

そして、時刻t₁で受け板25の上昇が開始すると、時刻t₁から受け板25が台車10に接触するまでの間は、エアシリンダ22内の圧力Pは略一定となる。 その後、受け板25が台車10に接触する程度に近づいて近接センサ225がONとなり、受け板25が台車10に接触すると、エアシリンダ22内の圧力Pが徐々に増大し、更にエアシリンダ22内の圧力Pが増大すると、時刻t₂で台車10が浮き上がり始める。その後、台車10の上昇高さHが0から緩やかに大きくなり、台車10が浮き上がり始めたタイミングにおいてエアシリンダ22内の圧力Pは略一定となる。そのため、台車10が浮き上がり始めて暫くした後の時刻t₃においては、エアシリンダ22内の圧力Pの微分値は略0となる。

ここで、エアシリンダ22内の圧力Pの微分値は略0となるとき、エアシリンダ22により台車10はあまり持ち上げられていない状態においても、台車10の重量と台車10に積載された荷物30の重量を加えた総重量はエアシリンダ22のみにより支えられた状態となる。 その後、図6においては、エアシリンダ22を最大ストロークまでリフトアップする際に、エアシリンダ22内の圧力Pは上昇を再開すると共に台車10の上昇高さHは急激に上昇して最大値を迎えることとなる。この状態では、エアシリンダ22内の圧力Pの一部は、ストッパ223に負荷されることになる。

上記の過程から、推定回路42は、以下の(1)〜(3)の条件を満たすときに、台車10が浮き上がり始めたタイミングであると推定する。 (1)近接センサ225がON状態であること。 (2)エアシリンダ22内の圧力の微分値が第1所定値(0.03MPa/secなど)以上に上昇したこと。 (3)エアシリンダ22内の圧力の微分値が第2所定値(0.05MPa/secなど)以下に低下したこと。

但し、(2)の条件を満たした後に(3)の条件を満たすものとする。即ち、(1)〜(3)の条件を満たすとは、近接センサ225がON状態で、エアシリンダ22内の圧力の微分値が第1所定値以上となった後に、第2所定値以下に低下する時のことである。少なくとも、微分値のパターンが(2)(3)の条件を満たすことが必要である。

このような(1)〜(3)の条件が満たされると、係数乗算回路43は、上記(3)の時の圧力値に1未満の係数(0.9倍など)を乗算して指令値を算出する。算出された指令値は制御基板40から電空レギュレータ50に出力される。電空レギュレータ50からエアシリンダ22に一定圧の圧縮空気が供給されることにより、台車10のキャスター11が床面から離れることなく、適当な圧力で台車10を支えることができる。

つまり、電空レギュレータ50からエアシリンダ22に与える圧力が、上記(3)のときの圧力値の0.9倍とすると、台車10及び荷物の総荷重の約90%がエアシリンダ22で支えられ、残りの約10%が台車10により支持されることになる。 圧力値に乗算する係数は、上記(3)のタイミングで得られた圧力値により変更することで、さらに最適な圧力を得ることもできる。

例えば、圧力測定値(MPa)<0.3(MPa)のときは係数を0.9とし、圧力測定値(MPa)>0.3(MPa)のときは係数を0.7とする。 上記の動作において、近接センサ225を省略することも可能である。例えば、受け板25を支える最低圧力(例えば、上記時刻t₁でのエアシリンダ22内の圧力P)を予め求めておき、エアシリンダ22に最低圧力を加えて一定時間後(数秒後)にエアシリンダ22内の圧力を徐々に高くすると、推定回路42は、上記(2)、(3)の条件のみで、台車10が浮き上がり始めたタイミングであると推定することもできる。

更には、微分値のパターンのみに基づいて、台車10が浮き上がり始めたタイミングを推定することも可能である。 例えば、図6に示す通り、エアシリンダ22内の圧力Pの微分値が略0となるタイミングは2回ある。

先ず、時刻t₁から時刻t₂までに、エアシリンダ22内の圧力Pの微分値が0となるタイミングがあるが、この段階では、台車10が浮き上がり始めていない。 そして、時刻t₂で台車10が浮き上がり始め、時刻t₂の後に、エアシリンダ22内の圧力Pが一定値となる、つまり、その微分値が0となるタイミングがある。 そこで、推定回路42は、エアシリンダ22内の圧力Pの微分値が2回目に0となるタイミングを以て、台車10が浮き上がり始めたタイミングであると推定する。

上記(3)で得られる圧力値は、台車10の偏荷重に関わらず、常に台車10の車輪が床面に接地し、且つ、搬送に必要な圧力を与える事ができるため、台車10内の荷の積み方、重心位置、重量がどのようであっても走行させることが可能となる。

本実施例では、前側2つ、後側2つのエアシリンダ22をそれぞれ1つの電空レギュレータ50で制御しているが、4つのエアシリンダ22をそれぞれ1つの電空レギュレータ50で制御することもできる。1つのエアシリンダ22につき1つの電空レギュレータ50で制御することにより、複雑な圧力のかけ方が可能となり、偏荷重に対してよりロバスト性が高くなる。

本実施例のように前側よりに駆動輪23がある場合、前側のエアシリンダ22に対して後側のエアシリンダ22の圧力が高い(台車10を支える荷重が大きい)と駆動輪23が空回りしてしまうおそれがある。 そのため、上記(3)で前側のエアシリンダ22の圧力値を決定した後、前側のエアシリンダ22よりも後側のエアシリンダ22の圧力が一定値(0.2MPaなど)以上になると、前側のエアシリンダ22の圧力値に一定値を足した値を後側のエアシリンダ22の圧力指令値とし、駆動輪23が空回りしないようにすると良い。

各エアシリンダ22は台車10からの負荷の50〜100%の圧力でリフトアップするとした場合、仮にエアシリンダ22に与えることができる圧力が最高0.7MPaであったとしても、0.7×100(%)/50(%)=1.4MPaとなり、上記で述べた通り、台車10の車輸が浮き上がらない場合は圧力への係数を1とすると、エアシリンダ22へ与えることができる圧力の2倍(0.7MPaに対して1.4MPa)まで搬送することができ、台車10の車輪が浮き上がらなくてもエアシリンダ22の圧力を決定することができる。

本発明の第2の実施例に係るAGVについて、図5を参照して説明する。 本実施例は、第1の実施例に比較して、AGV20の前後左右に配置される各エアシリンダ22a,22b,22c,22d毎に圧縮空気の圧力を調整する電空レギュレータ(図示省略)及び圧力センサ(図示省略)を各々設けた点に特徴がある。その他の構成は前述した実施例と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。

本実施例においては、図5に示すように、荷物を含む台車10の重心の位置Gが中央にない場合、即ち、荷物を含む台車10の偏荷重の場合に好適なものである。 図5に示すように、荷物を含む台車10の総重量の重心位置Gが台車10の中央にない場合には、その総重量を4個のエアシリンダ22a,22b,22c,22dで均等に分担するのではなく、重心位置Gに近い程分担する割合が高くなる。例えば、図5の例では、エアシリンダ22a,22b,22c,22dを示す○の大きさが大きいほど負担する割合が高い状態を示す。

このような偏荷重の場合には、エアシリンダ22a,22b,22c,22dは、重心位置Gに近い程、その総重量を分担する割合が高くなり、その結果、各エアシリンダ22a,22b,22c,22dに各々設けられた圧力センサで各々検出される圧力値は高いものとなる。

各圧力センサで検出された各エアシリンダ22a,22b,22c,22dの圧力を微分回路(図示省略)により各々微分値を算出し、算出した各々の微分値のパターンに基づいて、推定回路(図示省略)で台車10が浮き上がり始めたタイミングを推定する。 ここでは、台車10は水平状態保つものとし、何れの微分値のパターンに基づいても、推定される台車10が浮き上がり始めたタイミングは同一とする。

そして、推定された同一のタイミングにおける圧力センサで検出された各エアシリンダ22a,22b,22c,22dの各圧力に係数乗算回路(図示省略)で1未満の係数(全て同一とする)を乗算して指令値を算出し、制御基板(図示省略)から各電空レギュレータへ指令値として各々出力する。 このように指令値が各々出力された各電空レギュレータで調整される各エアシリンダ22a,22b,22c,22dの圧力は、各エアシリンダ22a,22b,22c,22dが負担する総重量を分担する割合に応じたものとなる。つまり、分担する割合が高いほど圧力は高くなる。

そのため、荷物を含む台車10の総重量が、偏荷重の場合であっても、AGV20の二つの駆動輪(図示省略)及び二つの従動輪(図示省略)だけでなく、台車10の4個のキャスター(図示省略)によって分散して支えられるために、水平を保ったまま、台車10を安定して搬送することができる。 つまり、本実施例においては、荷物を含む台車10の偏荷重の場合においても、水平を保ったまま台車10を安定して搬送することができるという利点がある。

本発明は、台車を安定して搬送できる無人搬送車として広く産業上利用可能なものである。

1 床面 2 底面 10 台車 11 キャスター 20 AGV(無人搬送車) 21 車体 22 エアシリンダ 23 駆動輪 24 従動輪 30 荷物 40 制御基板 41 微分回路 42 推定回路 43 係数乗算回路 50 電空レギュレータ 60 エアタンク 70 エアコンプレッサ 80 減圧弁 90 ソレノイドバルブ 100 圧力センサ 225 近接スイッチ