説明

車両

【課題】弾性体に備蓄された弾性力が経路途中ですべて消費される事態を防止できる車両を提供すること。
【解決手段】車体フレーム24の補助駆動輪38に連結され、動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として補助駆動輪に出力可能なぜんまいばね32を含むエネルギ備蓄機構34と、このエネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に動力を入力する第2シャフト41bと、ぜんまいばね32に備蓄された弾性力を補助駆動輪38に出力する第1シャフト41aと、これら各シャフト41a,41bの回転数に基づいてぜんまいばね32に備蓄された弾性力の残量を算出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性体に備蓄された弾性力で走行する車両に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車工場等の生産現場では、例えば、エンジンやギアボックス等の部品(ワーク)を、各作業ステーションに搬送する車両として、バッテリを搭載し、このバッテリからの電力で走行用モータを回転駆動することにより駆動輪を駆動して走行する無人の自動搬送車(AGV:Automated Guided Vehicle)が用いられている。この種の搬送車では、エンジン部品のような重量物を搬送するため、走行用モータに十分な出力が求められる。従って、モータの大型化やこれに伴う車両の大型化等による設備コストや消費電力の増大等が懸念される。
【0003】
特許文献1には、オートマチックトランスミッション等の部品(ワーク)を搬送する搬送車として、電動や油圧による駆動系統を設けない構成が記載されている。この搬送車では、搬送するワークの自重によってラック・ピニオン機構を駆動し、車輪の前進駆動力にすると共に、該ワークの自重を台座に設けたコイルばね(弾性体)に備蓄する。そして、ワークを台座から取り除いた際の前記コイルばねの反発力によりラック・ピニオン機構を逆方向に駆動し、車両の後退駆動力としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−331052号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記特許文献1に記載の搬送車では、予め決められた一直線の経路上を往復移動することしかできず、複数種類の部品の搬送や部品同士の組み付け等を行う生産ラインに適用することが困難となる。このため、コイルばね(弾性体)に備蓄した弾性力を利用して所望の移動経路を走行可能な搬送車が模索されている。
ところで、この種の搬送車では、移動経路中に設けられた作業ステーションに、部品(ワーク)を確実に搬送することが要求されるため、弾性体に備蓄された弾性力が経路途中ですべて消費されて当該搬送車が経路途中で走行不能となる事態を避けなくてはならない。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、弾性体に備蓄された弾性力が経路途中ですべて消費される事態を防止できる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述課題を解決するため、本発明は、車両本体の駆動輪に連結され、備蓄用動力源から入力された動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として前記駆動輪に出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、このエネルギ備蓄機構の前記弾性体に前記動力を入力する入力軸と、当該弾性体に備蓄された弾性力を前記駆動輪に出力する出力軸と、これら各軸の回転数に基づいて前記弾性体に備蓄された弾性力を算出する弾性力算出手段とを備えることを特徴とする。
【0008】
この構成によれば、エネルギ備蓄機構の前記弾性体に前記動力を入力する入力軸と、当該弾性体に備蓄された弾性力を前記駆動輪に出力する出力軸と、これら各軸の回転数に基づいて前記弾性体に備蓄された弾性力を算出する弾性力算出手段とを備えるため、車両停止時に予め、この算出された弾性力に基づいて備蓄用動力源を適宜作動させることにより、弾性体に備蓄された弾性力が経路途中ですべて消費される事態を防止できる。
【0009】
この構成において、前記エネルギ備蓄機構の弾性体から前記車両本体の駆動輪への動力の出力、及び前記駆動輪から前記弾性体への動力の回生を切り替えるクラッチ機構を備え、所定距離を移動するに際し、前記エネルギ備蓄機構に備蓄した動力で走行し、走行途中で前記クラッチ機構を回生側に切り替えて、走行しつつ前記駆動輪から前記弾性体への動力の回生を可能に構成しても良い。
この構成によれば、クラッチ機構の切り替えにより、走行中の駆動輪の動力をエネルギ備蓄機構の弾性体に弾性力として回生(備蓄)することができる。このため、次に走行する際には、備蓄用動力源を駆動して、回生した分では不足する弾性力をエネルギ備蓄機構の弾性体に補充すれば良い。従って、弾性体に弾性力を備蓄するための動力を低減し、備蓄用動力源を駆動させるエネルギ消費量を低減することができ、省エネルギ化を図ることができる。
【0010】
また、前記車両本体は、予め決められた複数のステーションを順次走行するように構成され、当該車両本体が一のステーションに停止した場合、前記弾性力算出手段が算出した前記弾性力の残量と、次のステーションまでの距離とに基づいて、当該一のステーションでの前記エネルギ備蓄機構に対する入力量を決定する入力量決定手段を備えても良い。
この構成によれば、弾性力算出手段により算出された弾性力の備蓄残量と、次のステーションまでの距離とに基づいて、当該ステーションでのエネルギ備蓄機構に対する入力量を決定するため、例えば、弾性力の備蓄残量が次ステーションまで走行するのに必要な弾性力以上であれば、当該ステーションでの入力量を0にすることもできる。このため、エネルギ備蓄機構に過剰な弾性力が入力(備蓄)されることが防止され、効率の良い運転を実現できる。
【0011】
また、前記入力量決定手段は、前記一のステーションでの停止時間内であって、少なくとも前記次のステーションまで走行可能な入力量を決定しても良い。
この構成によれば、少なくとも次のステーションへの走行できる弾性力を確保しつつ、各ステーションでのライン作業に遅延をもたらすことがない。
【0012】
前記車両本体を駆動する主駆動輪と、この主駆動輪を正逆回転駆動可能な走行用駆動源とを備え、この主駆動輪が正転または逆転の一方の駆動をする際には前記駆動輪を走行面に接地させ、当該主駆動輪が正転または逆転の他方の駆動をする際には前記駆動輪を走行面から離間させる機構を備えても良い。
この構成によれば、主駆動輪が正転または逆転の他方の駆動をする際に,上記駆動輪が走行面から離間されるため、この駆動輪が主駆動輪による走行を妨げることが防止され、主駆動輪による正転または逆転の他方の駆動をスムーズに実現することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、車両本体の駆動輪に連結され、備蓄用動力源から入力された動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として前記駆動輪に出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、このエネルギ備蓄機構の前記弾性体に前記動力を入力する入力軸と、当該弾性体に備蓄された弾性力を前記駆動輪に出力する出力軸と、これら各軸の回転数に基づいて前記弾性体に備蓄された弾性力を算出する弾性力算出手段とを備えるため、この算出された弾性力に基づいて、備蓄用動力源を適宜作動させることにより、弾性体に備蓄された弾性力が経路途中ですべて消費される事態を防止できる。
また、本発明によれば、クラッチ機構の切り替えにより、走行中の駆動輪の動力をエネルギ備蓄機構の弾性体に弾性力として回生(備蓄)することができるため、次に走行する際には、備蓄用動力源を駆動して、回生した分では不足する弾性力をエネルギ備蓄機構の弾性体に補充すれば良い。従って、弾性体に弾性力を備蓄するための動力を低減し、備蓄用動力源を駆動させるエネルギ消費量を低減することができ、省エネルギ化を図ることができる。
また、本発明によれば、弾性力算出手段により算出された弾性力の備蓄残量と、次のステーションまでの距離とに基づいて、当該ステーションでのエネルギ備蓄機構に対する入力量を決定するため、例えば、弾性力の備蓄残量が次ステーションまで走行するのに必要な弾性力以上であれば、当該ステーションでの入力量を0にすることもできる。このため、エネルギ備蓄機構に過剰な弾性力が入力(備蓄)されることが防止され、効率の良い運転を実現できる。
また、本発明によれば、少なくとも次のステーションへの走行できる弾性力を確保しつつ、各ステーションでのライン作業に遅延をもたらすことを防止できる。
また、本発明によれば、主駆動輪が正転または逆転の他方の駆動をする際に,駆動輪が走行面から離間されるため、この駆動輪が主駆動輪による走行を妨げることが防止され、主駆動輪による正転または逆転の他方の駆動をスムーズに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態に係る搬送システムを示す一部省略平面図である。
【図2】本実施形態に係る車両の適用例である搬送車の一部省略斜視図である。
【図3】図2に示す搬送車の一部省略側面図である。
【図4】図3に示す搬送車の駆動系を模式的に示す一部省略平面図である。
【図5】図2に示す搬送車の電気系統及び油圧系統を説明するためのブロック説明図である。
【図6】図6Aは、エネルギ備蓄機構のぜんまいばねに弾性力を備蓄する際の動作を説明する概略図であり、図6Bは、備蓄された弾性力を補助駆動輪に出力する際の動作を説明する概略図であり、図6Cは、補助駆動輪の駆動力をぜんまいばねに回生する際の動作を説明する概略図である。
【図7】図7Aは、補助駆動輪が走行面に接地した状態を示す側面図であり、図7Bは、補助駆動輪が走行面から離間した状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。以下の説明中、前後左右及び上下といった方向の記載は車体に対してのものとする。また、図中矢印FRは車体前方を、矢印Rは車体右方を、矢印UPは車体上方をそれぞれ示している。
【0016】
図1は、本実施形態に係る搬送システム100を示す一部省略平面図である。この搬送システム100は、例えば、自動車工場等の生産現場に導入されるものであり、工場内の所定の搬送経路R1,R2上に設けられた作業ステーション102a〜102c,103a,103bと、自動車のエンジンやギアボックス等のワークWを載置台16に積載して、各ルート上の作業ステーションに当該ワークWを搬送する複数台の搬送車10とを備えて構成される。
生産現場では、搬送されるワークWの種別(例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン)等により、作業工程や各作業ステーションで組み付けられる部品等が変更されるため、搬送経路R1,R2は、ワークWの種別によって区分けされている。搬送経路R1は、各作業ステーション102a〜102c間をそれぞれ工場内に敷設された磁気テープ86によって接続することにより形成され、搬送経路R2は、各作業ステーション103a,103b間をそれぞれ工場内に敷設された磁気テープ86によって接続することにより形成され、搬送車10は、この磁気テープ86に案内されて上記搬送経路R1,R2上を走行する。
各作業ステーション102a〜102c,103a,103bには、作業ロボット106a〜106eが配置され、搬送車10で搬送されたワークWに所望の部品(図示せず)を組み付ける作業を行う。また、各作業ステーション102a〜102c,103a,103bには、それぞれ、当該作業ステーション102a〜102c,103a,103bに搬送車10が停止した際に、この搬送車10のバッテリ(後述する)を充電するための外部電源31が配置されている。
【0017】
次に、搬送車10について説明する。図2は、本実施形態に係る車両の適用例である搬送車10の一部省略斜視図であり、図3は、図2に示す搬送車10の一部省略側面図である。また、図4は、図3に示す搬送車10の駆動系を模式的に示す一部省略平面図であり、図5は、図2に示す搬送車10の電気系統及び油圧系統を説明するためのブロック説明図である。
【0018】
搬送車10は、主にバッテリ12を電源とする主動力部14からの駆動力で所望の経路を走行可能な電動車両であり、例えば、自動車のエンジンやギアボックス等の部品(ワーク)を載置台16に積載し、工場内の所望の位置へと搬送するAGVである。なお、本実施形態では、電動車両の例示として搬送車10を挙げて説明するが、乗用車、電動カート及び電車等、電動で走行する車両であれば適用可能である。
【0019】
このような搬送車10は、主として通常走行時に駆動される主動力部14と、例えば当該搬送車10の停止状態からの発進時に駆動され、主動力部14による走行を補助(アシスト)する補助動力部18と、載置台16でワークWを積載する積載部20と、主動力部14、補助動力部18及び積載部20の駆動を総合的に制御する制御部22とを備え、各部がボディ23で覆われた車体フレーム(車両本体)24に搭載されている。
【0020】
主動力部14は、車体フレーム24の車長方向の略中央部に設けられ、当該車体フレーム24の車幅方向に橋架された支持フレーム26で支持した走行用モータ(走行用駆動源)28と、支持フレーム26に対して回転可能に軸支され、走行用モータ28の駆動軸28aにより正回転または逆回転駆動される主駆動輪30と、走行用モータ28に電力を供給するバッテリ12とを備える。バッテリ12は、例えば、搬送車10が作業のために所定の作業ステーション102a〜102c,103a,103b(図1)に停車された際、当該ステーションに設置された外部電源31によって充電される。搬送車10と外部電源31とは、例えば、磁力で着脱可能な雄雌一対のコネクタ29、33によって、容易に電気的な接続が可能である(図5参照)。
【0021】
補助動力部18は、図3及び図4に示すように、車体フレーム24の車長方向の後部に設けられており、動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能なぜんまいばね(弾性体)32を有したエネルギ備蓄機構34と、エネルギ備蓄機構34に動力を付与してぜんまいばね32に弾性力を備蓄させる補助モータ(備蓄用駆動源)36と、エネルギ備蓄機構34で備蓄した弾性力に基づく動力で駆動される補助駆動輪(駆動輪)38と、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32からの補助駆動輪38への動力の出力及び当該補助駆動輪38からぜんまいばね32への動力の回生を切り替えるクラッチ機構40とを備える。
【0022】
補助モータ36は、車体フレーム24の車幅方向に橋架されたプレート44上に固定され、このプレート44上には、補助モータ36の軸線と略平行に配置されるメインシャフト(回転軸)41及び中間シャフト42が回転可能に軸支されている。この中間シャフト42の下方には、補助駆動輪38の駆動シャフト43(図3)が設けられ、この駆動シャフト43は、車体フレーム24内に設けられた箱体21の両側面にそれぞれ回転可能に軸支されている。
【0023】
メインシャフト41は、第1シャフト(第1の回転軸)41aと第2シャフト(第2の回転軸)41bとに分割され、これら第1シャフト41a及び第2シャフト41bは、それぞれ軸受部46、47によってプレート44上に軸支されている。第2シャフト41bの軸端部には、有底筒状のケーシング45が固定され、このケーシング45内には、第1シャフト41aの軸端部が延在するとともに渦巻き型のぜんまいばね32が収容されている。このぜんまいばね32の一端はケーシング45の内壁面45aに固着され、当該ぜんまいばね32の他端は上記第1シャフト41aの軸端部外周に固着される。これにより、第1シャフト41a及び第2シャフト41bの回転に基づき、当該第1シャフト41aにぜんまいばね32が巻き掛けられる。本実施形態では、第2シャフト41bが入力軸、第1シャフト41aが出力軸として機能するとともに、ケーシング45の内壁面45aが第1シャフト41aの軸端部と平行に延びる平行部として機能する。
【0024】
補助モータ36は、モータブレーキ36aを備えるブレーキ付きモータであり、この補助モータ36のモータ軸36bには、第1スプロケット37が取り付けられ、この第1スプロケット37は、チェーン39を介して、第2シャフト41bに配置された第2スプロケット48に連結されている。この第2スプロケット48と第2シャフト41bとの間には、第1ワンウェイクラッチ49が設けられている。
この第1ワンウェイクラッチ49は、第2スプロケット48が正転方向(補助モータ36により回転する方向)に回転する場合に、第2シャフト41bと係合し、第2スプロケット48が逆転方向に回転する場合に、上記した係合が解除されてスリップする機械式のクラッチである。
【0025】
第2シャフト41bには、第1ワンウェイクラッチ49と軸端側の軸受部47との間に、この第2シャフト41bの回転数を検知する入力側ロータリエンコーダ25が配置されている。この入力側ロータリエンコーダ25は、制御部22の制御下、第2シャフト41bを介して、ぜんまいばね32に備蓄(入力)された弾性力を回転数として検出するものである。
また、第2シャフト41bには、第2スプロケット48とケーシング45との間に配置される第3スプロケット50と、この第3スプロケット50と第2シャフト41bとを接離自在に切り替える入力クラッチ51とが配置されている。この入力クラッチ51は、例えば、電磁式のクラッチであり、制御部22の制御の下、この入力クラッチ51を係合すると、第3スプロケット50と第2シャフト41bとが係合して当該第3スプロケット50が第2シャフト41bとともに回転する。一方、入力クラッチ51の係合を解除すると、第3スプロケット50と第2シャフト41bとの係合が解除され、当該第3スプロケット50は第2シャフト41bに対してスリップする。
【0026】
一方、第1シャフト41aには、上記した一対の軸受部46、46間に、第4スプロケット52と、この第4スプロケット52と第1シャフト41aとを接離自在に切り替える出力クラッチ53と、第1シャフト41aの回転量を調整するぜんまいブレーキ(出力制限器)54とが配置されている。出力クラッチ53は上記入力クラッチ51と同種のものであり、本実施形態では、これら入力クラッチ51及び出力クラッチ53を備えてクラッチ機構40が構成される。
ぜんまいブレーキ54は、例えば、電磁ブレーキであり、制御部22の制御の下、第1シャフト41aの回転を許容もしくは禁止する。また、このぜんまいブレーキ54は、第1シャフト41aの回転量を調整することができ、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に備蓄された弾性力を0%から100%の範囲で連続的または段階的に動力として出力する。これによれば、ぜんまいばね32に備蓄された弾性力が一気に出力されることがなく、また出力量を制御できるため、搬送車10の加速度や速度を適度に制御できる。さらに、出力量を抑えることにより補助モータ36の駆動時間が減少するため、この補助モータを駆動するための電力消費量の低減を図ることができ、省エネルギ化を実現できる。
また、第1シャフト41aには、ぜんまいブレーキ54と軸端側の軸受部46との間に、この第1シャフト41aの回転数を検知する出力側ロータリエンコーダ27が配置されている。この出力側ロータリエンコーダ27は、制御部22の制御下、第1シャフト41aを介して、ぜんまいばね32から出力された弾性力を回転数として検出するものである。これら入力側及び出力側ロータリエンコーダ25,27は、それぞれ弾性力算出手段としての制御部22に接続され、この制御部22は、各ロータリエンコーダ25,27の出力値に基づいて、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に備蓄された弾性力を算出する。
【0027】
中間シャフト42は、両端を一対の軸受部55、55によってプレート44上に軸支されており、この中間シャフト42には、上記した第3スプロケット50とチェーン56を介して連結される第5スプロケット57と、上記した第4スプロケット52とチェーン58を介して連結される第6スプロケット59とを備え、この第6スプロケット59と中間シャフト42との間には第2ワンウェイクラッチ61が配置されている。
この第2ワンウェイクラッチ61は、上記第1ワンウェイクラッチ49と同様、第6スプロケット59が正転方向に回転する場合に、中間シャフト42と係合し、第6スプロケット59が逆転方向に回転する場合に、上記した係合が解除されてスリップする機械式のクラッチである。
また、第6スプロケット59と軸受部55との間には、第7スプロケット63が設けられ、この第7スプロケット63は、チェーン65を介して、駆動シャフト43に設けられる第8スプロケット67(図6)に連結されている。これにより、メインシャフト41の回転動力が中間シャフト42を介して駆動シャフト43に伝達され、補助駆動輪38が駆動される。
さらに、中間シャフト42には、第5スプロケット57と第6スプロケット59との間に、この中間シャフト42の回転を規制する車輪ブレーキ69、69が配置されている。これら車輪ブレーキ69、69は、例えば、電磁ブレーキであり、制御部22の制御下、中間シャフト42の回転速度を低下、もしくは、当該中間シャフト42の回転を停止することにより搬送車10の速度を制御する。
【0028】
図3及び図5に示すように、積載部20は、ワークWが載置されるテーブルである載置台16と、載置台16を上下方向に昇降可能であって該載置台16及びワークWを所望の高さ位置に保持可能な昇降装置60とを備える。
昇降装置60は、載置台16の略中央下面に固定されたロッド62を介して当該載置台16を昇降させる油圧シリンダ(昇降機構)64と、油圧シリンダ64を駆動する油圧回路66(図5参照)とから構成されている。載置台16の昇降動作は、載置台16後方に設けられた垂直プレート68の車幅方向両側でロッド62と平行して車体上下方向に延びたレール70と、車体フレーム24側に固定され、レール70が摺動可能に係合するガイド凹部72とによって案内される。
【0029】
図5に示すように、油圧回路66は、ロッド62に連結されたピストン74によって画成される油圧シリンダ64の上室64a及び下室64bに制御弁機構76を介してそれぞれ接続される。制御弁機構76は、油圧回路66の上室64aや下室64bとの連通状態や作動油の流通方向を適宜切換可能な弁装置であり、制御部22により駆動制御される。
【0030】
さらに、油圧回路66の途中には、回路内の作動油を加圧・流動するポンプ78と、作動油の圧力や流動を受けて発電するジェネレータ(発電機)80とが配設されている。該ジェネレータ80で発電された電力は、キャパシタ等の蓄電素子や2次電池等で構成される補助バッテリ82に蓄電された後、ポンプ78の駆動電力として使用される。なお、補助バッテリ82の電力だけではポンプ78の駆動電力が不足する際には、バッテリ12を使用することもできる。また、補助バッテリ82を設けずに、ジェネレータ80で発電した電力をバッテリ12に蓄電しても構わないことは言うまでもない。この場合、補助バッテリ82が存在しない分だけ搬送車10が軽量になる。
【0031】
このような搬送車10は、制御部22の制御下に、主駆動輪30及び補助駆動輪38が適宜駆動されて走行するものであるが、車体フレーム24には(図3参照)、さらに,主駆動輪30及び補助駆動輪38による走行で従動回転する車輪84a〜84dが軸支されている。なお、搬送車10の前進走行方向(図1の矢印方向)で前輪となる車輪84a、84bは、例えば、制御部22の制御下に操舵される操舵輪として機能させてもよく、勿論、後輪となる車輪84c、84dを操舵輪とすることもできる。
【0032】
また、搬送車10の車体底面側には、例えば、工場内で搬送車10が走行すべき経路上に貼り付けられ、当該搬送車10を案内する磁気テープ86(図1参照)の磁界を検知するセンサ88(図4参照)が設けられ、これにより搬送車10を磁気誘導することができる。なお、搬送車10を案内する方法としては、これ以外にも、例えば、床面にレールを敷設し、これによって当該搬送車10を誘導する方法等、各種方法がある。
【0033】
次に、補助動力部18の動作について説明する。
搬送車10では、基本的には制御部22の制御下に、停止状態からの発進時には補助動力部18を用いて走行(発進)し、発進後の通常走行時には主動力部14を用いて走行する制御が行われる。
搬送車10が、例えば、作業ステーション102a(図1)に停止している場合、この搬送車10のバッテリ12は、作業ステーション102aに設けられる外部電源31で充電されている。ここで、補助動力部18による走行(発進)を行う場合には、制御部22は、外部電源31からの電力で補助モータ36を駆動する。
この際、制御部22は、ぜんまいブレーキ54を作動状態(オン)とする一方、入力クラッチ51及び出力クラッチ53を切離状態(オフ)としておく。つまり、ぜんまいブレーキ54を作動させることにより、第1シャフト41aが回転しないように固定するとともに、入力クラッチ51を切離することにより、第2シャフト41bが回転する際に、この回転力が中間シャフト42に伝達しないようにする。
【0034】
補助モータ36を駆動すると、図6Aに示すように、補助モータ36の正転方向の回転が第1ワンウェイクラッチ49を介して第2シャフト41bに伝達され、この第2シャフト41bがケーシング45とともに回転することにより、ぜんまいばね32が第1シャフト41aに巻き上げられる。この状態において、ぜんまいばね32には、第2シャフト41bを逆回転方向に回転させようとする弾性力が発生している。このため、制御部22は、ぜんまいばね32が巻き上がると、補助モータ36のモータブレーキ36aを作動(オン)させる。これにより、モータ軸36b及び第2シャフト41bは逆回転方向に回転しないように固定される。このように、エネルギ備蓄機構34では,補助モータ36の動力(回転トルク)をぜんまいばね32の弾性力に変換して備蓄される。
【0035】
次に、外部電源31によるバッテリ12の充電と共に、エネルギ備蓄機構34での弾性力の備蓄が完了した後、走行開始(発進)をするための準備を実施する。すなわち、制御部22は、出力クラッチ53を連結状態(オン)としておく。これにより、第4スプロケット52と第1シャフト41aとが係合し、この第1シャフト41aの回転とともに第4スプロケット52が回転可能となるため、当該第1シャフト41aの動力(回転力)が中間シャフト42及び駆動シャフト43を介して補助駆動輪38に伝達可能な状態となる。この場合、第1シャフト41aを回転停止状態にしているぜんまいブレーキ54による保持、及び、第2シャフト41bを回転停止状態にしているモータブレーキ36aによる保持は継続されている。
【0036】
そして、ぜんまいブレーキ54を解除すると、図6Bに示すように、ぜんまいばね32の弾性力が開放されることにより、第1シャフト41aが勢いよく回転する。従って、第1シャフト41aの回転駆動力が、第4スプロケット52、チェーン58、第6スプロケット59、第2ワンウェイクラッチ61、中間シャフト42、第7スプロケット63、チェーン65及び第8スプロケット67を介して、駆動シャフト43に伝達され、この駆動シャフト43が回転することにより、補助駆動輪38が搬送車10を前進させる方向に回転し、当該搬送車10を発進させることができる。
【0037】
このような補助動力部18による発進では、少なくともぜんまいばね32に備蓄された弾性力が開放されるまでの間は、第1シャフト41aが回転することにより補助駆動輪38に回転トルクが付与される。更に、中間シャフト42と第6スプロケット59との間には、第2ワンウェイクラッチ61が設けられている。このため、ぜんまいばね32に備蓄された弾性力が開放されて第1シャフト41aの回転速度が中間シャフト42の回転速度よりも遅くなったとしても、第2ワンウェイクラッチ61がスリップすることにより、中間シャフト42及び駆動シャフト43の回転が継続され、搬送車10は慣性力によってある程度の距離を走行することができる。
従って、搬送するワークの重さを含む搬送車10の車体車重やぜんまいばね32の特性、各軸受部等のロス等を考慮した設計を行っておくことにより、例えば、工場内での各作業ステーション間を、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に備蓄した弾性力のみで走行することも可能である。
【0038】
なお、走行用モータ28の駆動軸28aと主駆動輪30との間にもクラッチ(図示せず)を配設しておき、このような補助動力部18による発進に際し、当該グラッチを切離状態としておくこともできる。そうすると、発進時に使用しない走行用モータ28への負荷を軽減すると共に、該走行用モータ28からの負荷が当該発進動作に影響することを有効に抑えることができる。
【0039】
補助動力部18による発進後、さらに走行を継続する場合、制御部22は、主動力部14を駆動し、バッテリ12からの電力で走行用モータ28を駆動することで、搬送車10は通常の電動車両として走行を継続することができる。
【0040】
続いて、搬送車10が走行している際に、制御部22は、補助駆動輪38の回転動力をエネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32へ回生する動作を行う。この場合、走行用モータ28による走行中よりも搬送車10の減速時に行うのがエネルギ効率等の観点から望ましい。
制御部22は、搬送車10が減速運転に移行した場合には、ぜんまいブレーキ54を作動状態(オン)とするとともに、入力クラッチ51を連結(オン)させて、第3スプロケット50と第2シャフト41bとを係合させる。これによれば、補助駆動輪38の回転駆動力が、駆動シャフト43、第8スプロケット67、チェーン65、第7スプロケット63、中間シャフト42、第5スプロケット57、チェーン56及び第3スプロケット50を介して、第2シャフト41bに伝達され、この第2シャフト41bとともにケーシング45が回転することにより、ぜんまいばね32が第1シャフト41aに巻き上げられる。
このように、本構成では、搬送車10の走行中に入力クラッチ51を連結することにより、補助駆動輪38の回転駆動力をぜんまいばね32の弾性力として回生(備蓄)することができる。このため、次回の走行時には、ステーションにおいて、補助モータ36を駆動して、回生した分では不足する弾性力をエネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に補充すれば良い。従って、ぜんまいばね32に弾性力を備蓄するための動力を低減し、補助モータ36を駆動させる電力消費量を低減することができ、省電力化を図ることができる。
【0041】
一般に、ぜんまいばねを回転軸に巻き上げて弾性力を備蓄するものでは、この弾性力の備蓄時と当該弾性力の出力時で回転軸の回転方向が逆転する。このため、搬送車の駆動シャフトのように、通常の走行時(例えば前進走行)には一定方向に回転する軸に対して弾性力を出力し、この軸の回転駆動力を利用して弾性力を回生しようとすると、出力時と回生時とでぜんまいばねの回転軸を反転させる機構が必要となるため、構成が煩雑となる。
これに対して、本構成では、エネルギ備蓄機構34は、分割された第1シャフト41a及び第2シャフト41bと、これらシャフト間に配置されたぜんまいばね32とを備えて構成されるため、このぜんまいばね32に備蓄された弾性力を補助駆動輪38に出力する出力時と、補助駆動輪38の回転駆動力を当該ぜんまいばね32に弾性力として回生(備蓄)する回生時とで、第1シャフト41a、第2シャフト41bを同一の回転方向に回転させることができる。このため、弾性力の備蓄(回生)時と、出力時とで、回転軸の回転を反転させて駆動輪に連結させる機構が不要となり、エネルギ備蓄機構の構成を簡素化することができる。
【0042】
ところで、上記した補助動力部18は、搬送車10が前進する際には、主動力部14を補助することができるが、搬送車10が後進する際、すなわち補助駆動輪38が後進方向に回転する際には、補助動力部18のぜんまいばね32が抵抗となりスムーズに後進することが困難となる。
このため、本構成では、補助動力部18は、搬送車10が後進する場合には、補助駆動輪38を走行面から離間させて、当該補助駆動輪38が後進時に抵抗とならないように構成されている。
【0043】
具体的には、図7Aに示すように、補助駆動輪38の駆動シャフト43は、車体フレーム24内に設けられた箱体21の両側面に設けられた軸受73により回転可能に軸支されている。この箱体21の後方側上端部は、車体フレーム24に設けられたブラケット81と、軸部83を介して連結され、当該箱体21は軸部83を中心に揺動自在に取り付けられている。
また、箱体21の前方側上端部には、電動アクチュエータ75が設けられている。この電動アクチュエータ75は、箱体21に固定される本体部75aと、この本体部75aから進退自在なロッド部75bとを備え、制御部22の制御下、電動アクチュエータ75に通電されていないときにはロッド部75bが本体部75aから突出し、電動アクチュエータ75に通電されたときにはロッド部75bが本体部75aに引き込まれて突出量が調整される。このロッド部75bの先端部は、上記プレート44に形成された固定部44aと軸部77を介して揺動自在に取り付けられる。このため、制御部22がロッド部75bを本体部75aから突出させている場合には、図7Aに示すように、補助駆動輪38が走行面に接し、当該補助駆動輪38の回転により搬送車10が前進する。
一方、制御部22がロッド部75bを本体部75aに引き込んだ場合には、電動アクチュエータ75の本体部75aとプレート44とが接近し、これに伴って箱体21が軸部83を中心に矢印X方向に回転する。補助駆動輪38は、箱体21とともに軸部83を中心に回転することにより、走行面から高さhだけ離間することとなる。
このように、本実施形態によれば、車体フレーム24を駆動する主駆動輪30と、この主駆動輪30を正逆回転駆動可能な走行用モータ28とを備え、この主駆動輪30が正転駆動をする際には補助駆動輪38を走行面に接地させ、当該主駆動輪30が逆転駆動をする際には補助駆動輪38を走行面から離間させる機構を備えるため、当該補助駆動輪38が後進時に抵抗となることが防止され、主駆動輪30の逆転駆動による走行をスムーズに実現できる。
【0044】
次に、図1を参照して、本実施形態に係る搬送車10の走行動作について説明する。
搬送車10は、上述のように、載置台16に積載されたワークWの種別に応じて、搬送経路R1,R2のいずれかを走行する。このため、搬送車10の制御部22には、予め搬送経路R1,R2のどちらを走行するのか、搬送経路中に設けられている作業ステーションの数、各作業ステーション間の距離、各作業ステーションでの作業(停止)時間が記憶されている。
搬送車10が搬送経路R1を走行する場合、この搬送車10は、事前に待機ステーション(不図示)にて外部電源31から電力供給を受け、バッテリ12の充電及びエネルギ備蓄機構34での弾性力の備蓄を完了した後、補助動力部18を駆動源として発進する。発進した搬送車10は、制御部22の制御下に、センサ88による磁界検知によって磁気テープ86に案内され、1番目の作業ステーション102aに到着する。
この1番目の作業ステーション102aでは、作業ロボット106aによって搬送されたワークWに所望の部品(図示せず)を組み付ける作業が行われる。
【0045】
この場合、エネルギ備蓄機構34では、搬送車10の減速時にぜんまいばね32に補助駆動輪38の回転駆動力が弾性力として回生されている。この作業ステーション102aに停止すると、制御部22は、出力時の第1シャフト41aの回転数と、入力時及び回生時の第2シャフト41bの回転数とに応じて、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に備蓄されている弾性力の残量を算出する。この残量は、ぜんまいばね32の弾性力によって第1シャフト41aをどれだけ回転させられるかを示す値であり、本構成では、弾性力の残量と搬送車10の走行距離との関係がワークWの重量毎に実験で求められて制御部22に記憶されている。
【0046】
次に、制御部22は、算出した弾性力の残量と、2番目(次)の作業ステーション102bまでの距離L1とに基づいて、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に補充する弾性力の入力量を決定する。ここでは、制御部22が入力量決定手段として機能する。
この場合、制御部22は、上記した残量で2番目の作業ステーション102bまで走行できるか否かを判別し、走行できるのであれば、制御部22は、1番目の作業ステーション102aでの入力量を0、すなわちまったく補充しないとする。これによれば、補助モータ36を駆動させる電力消費量を抑制して省電力化を図ることができる。
また、上記判別において、残量で2番目の作業ステーション102bまで走行できないのであれば、1番目の作業ステーション102aでの停止時間内で、かつ、少なくとも2番目の作業ステーション102bまで走行できる程度の入力量を決定し、当該入力量分だけ補助モータ36を駆動させる。これによれば、発進後に主動力部14を駆動する必要がないため極めて省電力であり、さらに、1番目の作業ステーション102aでの作業時間内で補助モータ36を駆動させて、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に弾性力を入力するため、この入力作業が搬送車10の発進を妨げることがなく、生産ラインを適正に稼働させることができる。
この1番目の作業ステーション102aから発進した搬送車10は、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に備蓄した弾性力を用いて走行し、2番目の作業ステーション102b及び3番目の作業ステーション102cに到着する。これら2番目及び3番目の作業ステーション102b,102cでの制御部22の動作は、上記したものと略同様である。
【0047】
その後、作業ステーション102cから発進した搬送車10は、再び待機ステーションへと戻る経路を走行する。この際、補助動力部18による発進後、主動力部14を駆動すれば、待機ステーションまでの戻り経路が比較的長距離であっても容易に帰着することができる。待機ステーションへと戻った搬送車10では、再び上記のように外部電源31から電力供給を受け、バッテリ12の充電やエネルギ備蓄機構34での弾性力の備蓄を行う。
【0048】
また、搬送車10が搬送経路R2を走行する場合、この搬送車10は当該搬送経路R2の1番目の作業ステーション103aまで走行し、この1番目の作業ステーション103aにて、制御部22が算出した弾性力の残量と、2番目(次)の作業ステーション103bまでの距離L2とに基づいて、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に補充する弾性力の入力量を決定する。その他の動作は上述したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0049】
以上のように、搬送システムでは、搬送車10が、各作業ステーション間等での移動を補助動力部18による動力のみで移動することができるため、極めて省電力で作業を行うことができる。勿論、各作業ステーション間等での移動中にも必要に応じて主動力部14を駆動することもできる。
しかも搬送車10は、通常の電動車両と同様に走行用モータ28による走行も行うことができる。このため、比較的長い経路等であっても確実に移動可能であり、移動経略の設計自由度を向上させることができる。
【0050】
以上、説明したように、本実施形態によれば、車体フレーム24の補助駆動輪38に連結され、動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として補助駆動輪に出力可能なぜんまいばね32を含むエネルギ備蓄機構34と、このエネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に動力を入力する第2シャフト41bと、ぜんまいばね32に備蓄された弾性力を補助駆動輪38に出力する第1シャフト41aと、これら各シャフト41a,41bの回転数に基づいてぜんまいばね32に備蓄された弾性力の残量を算出する制御部22とを備えるため、搬送車10が停止した時に予め、この算出された弾性力に基づいて補助モータ36を適宜作動させることにより、ぜんまいばね32に備蓄された弾性力が搬送経路途中ですべて消費される事態を防止できる。
【0051】
また、本実施形態によれば、車体フレーム24は、予め決められた複数の作業ステーション102a、102b・・・を順次走行するように構成され、当該車両本体が1番目の作業ステーション102aに停止した場合、制御部22が算出した弾性力の残量と、2番目の作業ステーション102bまでの距離L1とに基づいて、制御部22が、1番目の作業ステーション102aでのエネルギ備蓄機構34に対する入力量を決定するため、例えば、弾性力の備蓄残量が2番目の作業ステーション102bまで走行するのに必要な弾性力以上であれば、当該1番目の作業ステーション102aでの入力量を0にすることもできる。このため、補助モータ36を駆動させる電力消費量を抑制して省電力化を図ることができるとともに、エネルギ備蓄機構に過剰な弾性力が入力(備蓄)されることが防止され、効率の良い運転を実現できる。
【0052】
また、本実施形態によれば、制御部22は、前記1番目の作業ステーション102aでの停止時間内であって、少なくとも2番目の作業ステーション102bまで走行可能な入力量を決定しても良い。この構成によれば、少なくとも次の作業ステーションへの走行できる弾性力を確保しつつ、各作業ステーションでのライン作業に遅延をもたらすことがない。
【0053】
また、本実施形態によれば、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32から車体フレーム24の補助駆動輪38への動力の出力、及び補助駆動輪38からぜんまいばねへの動力の回生を切り替えるクラッチ機構40を備え、所定距離を移動するに際し、エネルギ備蓄機構34に備蓄した動力で走行し、走行途中でクラッチ機構40を回生側に切り替えて、走行しつつ補助駆動輪38からぜんまいばねへの動力の回生を可能に構成したため、このクラッチ機構40の切り替えにより、走行中の補助駆動輪38の動力をエネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に弾性力として回生(備蓄)することができる。このため、次に走行する際には、補助モータ36を駆動して、回生した分では不足する弾性力をエネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32に補充すれば良い。従って、ぜんまいばね32に弾性力を備蓄するための動力を低減し、補助モータ36を駆動させる電力消費量を低減することができ、省電力化を図ることができる。
【0054】
また、本実施形態によれば、エネルギ備蓄機構34は、ぜんまいばね32を巻き取るメインシャフト41を備え、このメインシャフト41は第1シャフト41a及び第2シャフト41bに分割され、ぜんまいばね32の一端は、第1シャフト41aの軸端部外周に連結され、他端は第2シャフトの軸端に固定された筒状のケーシング45の内壁面45aに連結された構成としたため、第2シャフト41bを固定し、第1シャフト41aを回転させて、ぜんまいばね32に備蓄された弾性力を補助駆動輪38に出力する出力時と、第1シャフト41aを固定し、第2シャフト41bを回転させて、補助モータ36及び補助駆動輪38の回転駆動力を当該ぜんまいばね32に弾性力として回生(備蓄)する備蓄時とで、第1シャフト41a、第2シャフト41bを同一の回転方向に回転させることができる。このため、弾性力の備蓄(回生)時と、出力時とで、回転軸の回転を反転させて駆動輪に連結させる機構が不要となり、エネルギ備蓄機構の構成を簡素化することができる。
【0055】
また、本実施形態によれば、クラッチ機構40は、第1シャフト41aに、備蓄された弾性力の出力時に補助駆動輪38とぜんまいばね32との間を連結し、ぜんまいばね32への動力の備蓄時及び回生時に補助駆動輪38とぜんまいばね32との間を切離する出力クラッチ53を備えるとともに、前記第1及び第2の回転軸の他方に、備蓄された弾性力の出力時に補助駆動輪38とぜんまいばね32との間を切離し、ぜんまいばね32への動力の回生時に補助駆動輪38とぜんまいばね32との間を連結する入力クラッチ51を備える構成としたため、これら入力クラッチ51及び出力クラッチ53の接離により、第1シャフト41a及び第2シャフト41bの回転もしくは固定を簡単に制御することができるため、エネルギ備蓄機構34のぜんまいばね32への弾性力の備蓄及びこのぜんまいばね32の弾性力の出力制御を円滑に行うことができる。
【0056】
また、本実施形態によれば、車体フレーム24を駆動する主駆動輪30と、主駆動輪30を駆動する走行用モータ28とを備え、主駆動輪30が正転駆動をする際には補助駆動輪38を走行面に接地させ、当該主駆動輪30が逆転駆動をする際には補助駆動輪38を走行面から離間させるため、主駆動輪30の逆転時に,補助駆動輪38が主駆動輪30による走行を妨げることが防止され、主駆動輪30による逆転駆動をスムーズに実現することができる。
【0057】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、搬送車10は、走行用モータ28を有する主動力部14を備え、エネルギ備蓄機構34を発進時の補助として利用する構成について説明したが、例えば、作業ステーション間のように走行する距離が予め決まっているような場合には、エネルギ備蓄機構34を条件に適合した設計とすることにより、主動力部14を備えない構成とすることもできる。
【0058】
また、本実施形態の搬送車10は、主動力部14に走行用駆動源として走行用モータ28を備える構成としているが、エンジン等の内燃機関やぜんまい駆動など他の駆動源を用いることができるのは勿論である。また、本実施形態では、走行用モータ28に電力を供給する電力供給部としてバッテリ12を備える構成としているが、例えば、床面等に電力架線を設け、この電力架線を介して走行用モータに電力を供給する構成としても良い。また、バッテリ12を外部電源のみで充電するのではなく、例えば、搬送車にソーラーパネルを設け、このソーラーパネルと外部電源とを併用する構成としても良い。
【0059】
また、本実施形態では、備蓄用駆動源として電動の補助モータを備える構成としていたが、これに限るものではなく、第2シャフト41bに回転駆動力を与えるものであれば、例えば、インパクトレンチ等に使用される、圧縮空気を動力源として回転駆動するエアモータを用いても良い。
また、本実施形態では、備蓄用駆動源として電動の補助モータを車両に搭載する構成としたが、これに限るものではなく、各作業ステーションに備蓄用モータを配置する構成としても良い。この場合、制御部22は、決定された入力量を、例えば、無線通信手段等を介して、当該作業ステーションに配置されたモータ制御装置に伝達して備蓄用モータの駆動制御を行うようにすればよい。
【0060】
また、エネルギ備蓄機構34等を含む補助動力部18等を主動力部14とは別体に構成したけん引車(押し車〉として構成し、主動力部14及び積載部20を備えた搬送車をけん引又は押すように外付けすることも可能である。そうすると、既存のAGV等に容易に補助動力部18による機能を付加することができる。
【0061】
さらに、搬送車10では、積載部20を省略した構成として、ワークW等を搬送する代わりに、他の荷物を搬送し、人が乗車する電動車両として構成することができることは言うまでもない。
また、本実施形態では、生産ラインの人員を要しない作業ステーション102a〜102c,103a,103bの例を示したが、作業者のみ、又は、作業者及び作業ロボットで構成される、人員を要する作業ステーションの場合でも構わない。そうすれば、作業者の歩行を削減して効率のよい作業者の作業となる。
【符号の説明】
【0062】
10 搬送車(車両)
18 補助動力部
20 積載部
21 箱体
22 制御部(備蓄量算出手段、入力量決定手段)
24 車体フレーム(車両本体)
25 入力側ロータリエンコーダ
27 出力側ロータリエンコーダ
34 エネルギ備蓄機構
36 補助モータ(備蓄用駆動源)
38 補助駆動輪
40 クラッチ機構
41a 第1シャフト(出力軸)
41b 第2シャフト(入力軸)
75 電動アクチュエータ
75a 本体部
75b ロッド部
102a〜102c 作業ステーション
103a,103b 作業ステーション

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両本体の駆動輪に連結され、備蓄用動力源から入力された動力を弾性力に変換して備蓄可能な一方、備蓄した弾性力を動力として前記駆動輪に出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、このエネルギ備蓄機構の前記弾性体に前記動力を入力する入力軸と、当該弾性体に備蓄された弾性力を前記駆動輪に出力する出力軸と、これら各軸の回転数に基づいて前記弾性体に備蓄された弾性力を算出する弾性力算出手段とを備えることを特徴とする車両。
【請求項2】
前記エネルギ備蓄機構の弾性体から前記車両本体の駆動輪への動力の出力、及び前記駆動輪から前記弾性体への動力の回生を切り替えるクラッチ機構を備え、所定距離を移動するに際し、前記エネルギ備蓄機構に備蓄した動力で走行し、走行途中で前記クラッチ機構を回生側に切り替えて、走行しつつ前記駆動輪から前記弾性体への動力の回生を可能に構成したことを特徴とする請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記車両本体は、予め決められた複数のステーションを順次走行するように構成され、当該車両本体が一のステーションに停止した場合、前記弾性力算出手段が算出した前記弾性力の残量と、次のステーションまでの距離とに基づいて、当該一のステーションでの前記エネルギ備蓄機構に対する入力量を決定する入力量決定手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の車両。
【請求項4】
前記入力量決定手段は、前記一のステーションでの停止時間内であって、少なくとも前記次のステーションまで走行可能な入力量を決定することを特徴とする請求項3に記載の車両。
【請求項5】
前記車両本体を駆動する主駆動輪と、この主駆動輪を正逆回転駆動可能な走行用駆動源とを備え、この主駆動輪が正転または逆転の一方の駆動をする際には前記駆動輪を走行面に接地させ、当該主駆動輪が正転または逆転の他方の駆動をする際には前記駆動輪を走行面から離間させる機構を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の車両。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−195133(P2011−195133A)
【公開日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−67488(P2010−67488)
【出願日】平成22年3月24日(2010.3.24)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】