車両
【課題】弾性体に備蓄された弾性力を駆動力として使用するとともに、少ない部品数でスムーズに進行方向を変更できる性能を確保し、小型軽量で省エネルギ化できる車両を提供する。
【解決手段】車両本体２０が独立駆動の一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを備え、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転速度差で車両本体２０を操舵可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構６０と、エネルギ備蓄機構６０の動力により駆動される補助駆動輪６１とを備え、補助駆動輪６１の回転軸線を一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させた。
【解決手段】車両本体２０が独立駆動の一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを備え、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転速度差で車両本体２０を操舵可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構６０と、エネルギ備蓄機構６０の動力により駆動される補助駆動輪６１とを備え、補助駆動輪６１の回転軸線を一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させた。
【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、車両の後退駆動力にすることができる。
【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】
生産ラインの設備コスト削減や省エネルギ化のため、機種や仕様が異なる複数種類の製品について生産工程の共通化を図る場合、搬送車には進行方向を変更できることが望まれるが、上記特許文献１記載の搬送車には、あらかじめ定められた一直線の経路上を往復移動することしかできないという問題がある。
【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を駆動力として使用するとともに、少ない部品数でスムーズに進行方向を変更できる性能を確保し、小型軽量で省エネルギ化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】
本発明は、車両本体が独立駆動の一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差で車両本体を操舵可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、車両本体が独立駆動の一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差で車両本体を操舵可能に構成しているため、一対の駆動輪の回転速度を制御するだけで、前進または後退しながら車両本体の進行方向を変えることができる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となる。
本発明では、補助駆動輪の回転軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止して、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明では、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、例えば、大きな駆動力が必要とされる車両の発進時に、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリを小型軽量とすることができる。したがって車両が小型軽量になり、消費電力を抑制できる。
【０００９】
また、本発明は、車両本体が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御で車両本体を操舵可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、車両本体が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御で車両本体を操舵可能に構成しているため、前進または後退しながら進行方向を変えることができるうえ、前後に進まずその場で車両本体の進行方向を変えることもできる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となるうえ、狭隘な場所での操舵が可能となる。
また、本発明では、補助駆動輪の回転軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止して、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明では、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、例えば、大きな駆動力が必要とされる車両の発進時に、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリを小型軽量とすることができる。したがって車両が小型軽量となり、消費電力を抑制できる。
【００１１】
また、本発明は、前記車両本体が各駆動輪及び補助駆動輪を囲むように複数のキャスタを備えたことを特徴とする。
本発明では、車両本体が各駆動輪及び補助駆動輪を囲むように複数のキャスタを備えているため、各駆動輪及び補助駆動輪の接地箇所が一直線に並んでいても、車両本体は安定して走行することができる。
【００１２】
また、本発明は、車体本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御により車両本体を操舵可能に構成すると共に、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、補助駆動輪を駆動ユニットに配置し、補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、車両本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御により車両本体を操舵可能に構成しているため、前進または後退しながら進行方向を変えることができるうえ、前後に進まずその場で車両本体の進行方向を変えることもできる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となるうえ、狭隘な場所での操舵が可能となる。
【００１４】
また、本発明では、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成しているため、車両は台車の向きを保持したまま矩形波状または台形波状の経路を進行することができる。
したがって、狭隘な場所においても複雑な経路をとることが可能となり、生産システムのレイアウト自由度が向上する。また、操舵の際、台車の向きが保持されるため積載物に回転モーメントが加わることがなく、搬送を迅速化することができる。
【００１５】
また、本発明では、補助駆動輪の回転軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止して、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明では、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、例えば、大きな駆動力が必要とされる車両の発進時に、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリを小型軽量とすることができる。したがって車両が小型軽量となり、消費電力を抑制できる。
【００１６】
また、本発明は、前記台車に複数のキャスタを備えたことを特徴とする。
本発明では、台車に複数のキャスタを備えているため、各駆動輪及び補助駆動輪の接地箇所が一直線に並んでいても、車両本体は安定して走行できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、補助駆動輪の回転中心軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止することができ、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明によれば、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリが小型軽量となる。したがって車両を小型軽量として、消費電力を抑制できる。
【００１８】
また、本発明によれば、一対の主駆動輪が独立に駆動されるため、一対の主駆動輪の回転速度に差をつけるだけで車両を操舵することができ、一対の駆動輪の回転速度を制御するだけで、前進または後退しながら車両本体の進行方向を変えることができる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となる。
また、本発明によれば、一対の主駆動輪が正逆回転可能であるため、前後に進まずその場で車体の向きを変えることができる。したがって、狭隘な場所での操舵が可能となる。
【００１９】
また、本発明によれば、車体本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成しているため、車両は台車の向きを保持したまま矩形波状または台形波状の経路を進行することができる。
したがって、狭隘な場所においても複雑な経路をとることが可能となり、生産システムのレイアウト自由度が向上する。また、操舵の際、台車の向きが保持されるため積載物に回転モーメントが加わることがなく、搬送を迅速化することができる。
また、本発明によれば、台車に複数のキャスタを備えているため、各駆動輪及び補助駆動輪の接地箇所が一直線に並んでいても、車両本体は安定して走行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る搬送車を適用した生産システムを示す平面図である。
【図２】図１に示す生産システムにおいて、搬送車が矩形波状の経路をとる部分の拡大平面図である。
【図３】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側面図である。
【図４】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平面図である。
【図５】（ａ）は駆動ユニット要部の一部省略側面図、（ｂ）は一部省略平面図である。
【図６】操舵時の駆動輪の向きとそれぞれの軌跡を模式的に示す平面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、当接体を用いて横行する際の車両本体動作を模式的に示す平面図である。
【図８】（ａ）は主駆動輪を正逆回転させた際の車両本体動作を示す一部省略側面図、（ｂ）は一部省略平面図である。
【図９】図１に示す生産システムにおいて、搬送車が台形波状の経路をとる部分の拡大平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、当接体を用いて斜行する際の車両本体動作を模式的に示す上面図である。
【図１１】別の実施形態に係る搬送車の一部省略側面図である。
【図１２】当接体が設置されない搬送システムの要部拡大平面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、当接体を用いることなく横行する際の車両本体動作を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
図１及び図２は、自動車工場等の生産現場における生産ラインを含み、いわゆる流れ作業により生産を行うシステムを示す。
この生産ラインは、平行に配列された第１のライン１００と、第２のライン２００とを有し、これら第１のライン１００、第２のライン２００は入口及び出口で合流し、第３のライン３００に接続されている。第１のライン１００、第２のライン２００には、複数の作業ステーションＳが設けられ、複数の作業ステーションＳには、それぞれ作業ロボットが配置されている。第１のライン１００及び第２のライン２００は、別異の製品の生産ラインであるが、作業ステーションＳ１は共通化されている。第２のライン２００には、第１のライン１００と合流する凹みライン２００Ａが形成されている。
この生産ラインは、ワークＷを積載して各作業ステーションＳを順次移動可能に複数の搬送車（車両）１０を備えている。
【００２２】
図３は、搬送車１０の一部省略側面図であり、図４は、同平面図である。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。図中矢印ＦＲは車体前方を、矢印Ｒは車体右方を、矢印ＵＰは車体上方を夫々示す。
この搬送車１０は、主にバッテリ５７（電力供給部）を電源とする主動力部４５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、図１に示す生産ラインで、自動車部品（ワークＷ）を載置台３１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。
【００２３】
搬送車１０は車両本体２０を備え、車両本体２０は台車２１と、台車２１に連結された駆動ユニット２３とを備えて構成されている。台車２１の台車フレーム２１Ａには脚２１Ｂが形成され、夫々の脚２１Ｂには、四方に旋回自在にキャスタ２５が支持されている。台車フレーム２１Ａには、ワークＷを積載する積載部３０が設けられている。積載部３０は、ワークＷが載置されるテーブルである載置台３１と、載置台３１を上下方向に昇降可能であって、載置台３１及びワークＷを所望の高さ位置に保持可能な昇降装置３３とを備えている。昇降装置３３は、載置台３１の略中央下面に固定されたロッド３５を介して当該載置台３１を昇降させる油圧シリンダ（昇降機構）３７と、油圧シリンダ３７を駆動する油圧回路（不図示）とから構成されている。載置台３１の昇降動作は、載置台３１後方に設けられた垂直プレート３１Ａの車幅方向両側でロッド３５と平行して車体上下方向に延びたレール３８と、台車フレーム２１Ａ側に固定され、レール３８が摺動可能に係合するガイド凹部３９とによって案内される。
【００２４】
油圧回路は、図示は省略したが、ロッド３５に連結されたピストンによって画成される油圧シリンダ３７の上室及び下室に制御弁機構を介してそれぞれ接続される。制御弁機構は、油圧回路の上室や下室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４９（図３参照）により駆動制御される。油圧回路の途中には、回路内の作動油を加圧・流動するポンプと、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）とが配設されている。ジェネレータで発電した電力は後述するバッテリ５７に蓄電される。また、台車２１の底面側には、搬送車１０が走行すべき経路を検知するセンサ４０が設けられている。センサ４０は、例えば磁気センサであり、工場内で搬送車１０が走行すべき経路上に貼り付けられた磁気テープの磁界を検知して、制御部４９（図３参照）に信号を出力する。台車２１の外周はボディパネル（不図示）で覆われている。また、台車２１の外周を覆う前記ボディパネルに、マイクロウェイブ受信装置（不図示）や太陽電池（不図示）を搭載し、工場内のマイクロウェイブ発信装置（不図示）から、又は照明（不図示）から、エネルギをマイクロ波や光として受け、マイクロウェイブ受信装置や太陽電池で電力変換し、電力としてバッテリ５７に蓄電するようにしてもよい。
【００２５】
台車２１と駆動ユニット２３とは、駆動ユニット２３に設けられた旋回軸４１と、台車２１に設けられた軸受４２により相対回転可能に連結されている。台車２１には前記した旋回軸４１の回転を拘束可能な旋回ブレーキ４３が設けられており、旋回ブレーキ４３を動作することで、駆動ユニット２３と台車２１との相対回転を拘束して一体化することが可能となっている。
本明細書では、以下、駆動ユニット２３を台車２１に対して旋回軸４１周りに相対回転させ、車両本体２０の上面視で、駆動ユニット２３の向きと台車２１の向きとを相対的に変更する動作を旋回と定義し、車両本体２０の上面視で、後述する主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの向きを変更する動作を操舵と定義する。
【００２６】
駆動ユニット２３は、図３に示すように、主として通常走行時に駆動される主動力部４５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４５による走行を補助（アシスト）する補助動力部４７と、主動力部４５、補助動力部４７及び積載部３０等の動作を総合的に制御する制御部４９と、前記主動力部４５、補助動力部４７、制御部４９を一体に搭載する駆動ユニットフレーム５０とを備える。
【００２７】
主動力部４５は、図４に示すように、制御部４９により独立に駆動され、回転速度の調整と正逆回転とが可能な一対の走行用モータ５１Ａ、５１Ｂと、駆動ユニットフレーム５０に回転可能に軸支され前記一対の走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの回転に基づいて回転駆動される一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂと、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度を計測するエンコーダ５５Ａ、５５Ｂと、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂに電力を供給するバッテリ５７と、を備えて構成される。
なお、バッテリ５７は、例えば、搬送車１０が待機や作業のために所定の作業ステーションＳに停車された際、当該作業ステーションＳに設置された外部電源（不図示）によって充電される。搬送車１０と外部電源とは、例えば、磁力で着脱可能な雄雌一対のコネクタによって、容易に電気的な接続が可能である。
【００２８】
補助動力部４７は、図５ａ、図５ｂに示すように、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エネルギ備蓄機構６０と、補助動力部４７の枠体６５に回転可能に軸支され、エネルギ備蓄機構６０で備蓄した弾性力により駆動される補助駆動輪（駆動輪）６１と、エネルギ備蓄機構６０と補助駆動輪６１の駆動軸６７を結合または切離するクラッチ機構６３と、前記各機構を覆う枠体６５を備える。エネルギ備蓄機構６０は、主に巻上軸６０Ａと、巻取軸６０Ｂと、一端が巻上軸６０Ａに他端が巻取軸６０Ｂに固定され、弾性力を蓄積していない状態では巻取軸６０Ｂ側に巻き回される巻き癖を有するぜんまいばね６０Ｃと、を備えて構成され、巻上軸６０Ａを外力で回転させて巻上軸６０Ａにぜんまい６０Ｃを巻きかけると、ぜんまいばね６０Ｃに弾性力が備蓄され、外力を無くすると、ぜんまいばね６０Ｃの弾性力に基づいて巻取軸６０Ｂが回転する機構である。６０Ｄは軸受である。
【００２９】
巻取軸６０Ｂは、枠体６５に固定された軸受６０Ｄにより回転可能に軸支されている。巻上軸６０Ａは、巻取軸６０Ｂと同様に枠体６５に固定された軸受６０Ｅにより回転可能に軸支されているが、巻上軸６０Ａの両端部は枠体６５の外側に延出している。一方の延出部には、軸外周に軸の回転を停止させるぜんまいブレーキ６０Ｆが配置され、さらに外側の軸端部は外部設備（不図示）と嵌合して外力を伝達するため例えば四角断面となっている。他方の延出部は、巻上回数を計測するカウンタ６０Ｇと接続されている。
ぜんまいブレーキ６０Ｆは、例えば、電磁ブレーキであり、制御部４９の制御の下、巻上軸６０Ａ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６０Ｆは、巻上軸６０Ａの回転量を調整することができ、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃ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６０Ｃ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。
また、カウンタ６０Ｇにより、移動距離や積載重量に応じて巻き上げ回数を調整することができる。
【００３０】
巻上軸６０Ａの略中央には、巻上軸６０Ａと同軸にドライブスプロケット６０Ｈが固定されている。巻上軸６０Ａには、ドライブスプロケット６０Ｈの両側に、有底筒状のケーシング６０Ｉが固定され、このケーシング６０Ｉ内に巻き上げたぜんまいばね６０Ｃを収容できるようになっている。ぜんまいばね６０Ｃの一端はケーシング６０Ｉの内壁面に結合され、他端は巻取軸６０Ｂに結合されている。
ドライブスプロケット６０Ｈは、チェーン６０Ｊにより、駆動軸６７と同軸に配置されたドリブンスプロケット６０Ｋと連結されている。ドリブンスプロケット６０Ｋは、クラッチ機構６３を介して駆動軸６７と結合可能かつ切離可能に連結されている。そして、駆動軸６７は補助駆動輪６１と結合されている。
【００３１】
本実施の形態では、図５ａ、図５ｂに示すように、補助駆動輪６１は、その回転軸線Ｌが、前述した一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢから立ち上がる垂直な面Ｍ内に存在する位置に配置されている。すなわち、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢは、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣと同一直線状に存在している。
制御部４９は、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを駆動する走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの回転制御、および前述したエンコーダ５５Ａ、５５Ｂにより計測された主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転角に基づいて旋回ブレーキ４３のオン／オフを行う。また、補助動力部４７におけるぜんまいブレーキ６０Ｆおよびクラッチ機構６３の制御、積載部３０の油圧ポンプおよび油圧回路（夫々、不図示）の制御を行う。
【００３２】
次に、車両の走行動作について説明する。
（図１の第１のライン１００及び第３のライン３００の利用時）
搬送車１０では、基本的には制御部４９の制御下に、停止状態からの発進時には補助動力部４７を用いて走行（発進）し、発進後の通常走行時には主動力部４５を用いて走行する制御が行われる。搬送車１０が、例えば、待機ステーションや作業ステーションＳに停止している場合、この搬送車１０のバッテリ５７は、待機ステーションや作業ステーションＳに設けられる外部電源で充電される。また、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃは、待機ステーションや作業ステーションＳに設けられる外部動力により巻上軸６０Ａに巻き回され、ぜんまいばね６０Ｃに弾性力が備蓄される。
この際、制御部４９は、巻上軸６０Ａ回転時にはクラッチ機構６３を切離状態（オフ）とし、巻き終わるとぜんまいブレーキ６０Ｆを作動状態（オン）とする。つまり、巻上軸６０Ａ回転時には巻上軸６０Ａの回転により補助駆動輪６１が回転しないようにする。そして、ぜんまいブレーキ６０Ｆを作動させることにより、備蓄した弾性力が開放されないように巻上軸６０Ａを固定する。
【００３３】
次に、外部電源によるバッテリ５７の充電と共に、エネルギ備蓄機構６０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。即ち、制御部４９は、クラッチ機構６３を連結状態（オン）とする。これにより、巻上軸６０Ａとチェーン６０Ｊで連結されたドリブンスプロケット６０Ｋと駆動軸６７とが係合し、巻上軸６０Ａの回転が駆動軸６７に伝達されるようになり、巻上軸６０Ａの回転力により駆動軸６７と結合された補助駆動輪６１を駆動させる。この際、ぜんまいブレーキ６０Ｆによる巻上軸６０Ａの回転停止は継続される。
そして、ぜんまいブレーキ６０Ｆを解除すると、ぜんまいばね６０Ｃに備蓄された弾性力により巻上軸６０Ａおよび巻取軸６０Ｂが回転される。巻上軸６０Ａの回転力は、ドライブスプロケット６０Ｈ、チェーン６０Ｊ、ドリブンスプロケット６０Ｋ、クラッチ機構６３を介して駆動軸６７に伝達され、駆動軸６７と一体の補助駆動輪６１が回転し、搬送車１０が発進する。
【００３４】
このような補助動力部４７による発進では、少なくともぜんまいばね６０Ｃに備蓄された弾性エネルギが開放されるまでの間は、巻上軸６０Ａが回転することにより補助駆動輪６１に回転トルクが付与される。
ぜんまいばね６０Ｃに備蓄された弾性力が開放された後は、クラッチ機構６３を切離状態とすることにより搬送車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Ｗの重さを含む搬送車１０の車体車重やぜんまいばね６０Ｃ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Ｓ間を、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃに備蓄した弾性力のみで走行することも可能である。
なお、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの駆動軸と主駆動輪５３Ａ、５３Ｂ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４７による発進に際し、当該ク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５１Ａ、５１Ｂへの負荷を軽減すると共に、該走行用モータ５１Ａ、５１Ｂ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。
補助動力部４７による発進後、さらに走行を継続する場合、制御部４９は、主動力部４５を駆動し、バッテリ５７からの電力で走行用モータ５１Ａ、５１Ｂ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できる。
【００３５】
図１に示すように、第１のライン１００は直線である。主動力部４５を駆動して、第１のライン１００上を走行する際には、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの回転数を一致させて、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転数を一致させる。これにより、搬送車１０を直進できる。これに対し、第１のライン１００の入口Ｄおよび出口Ｅではカーブを描いている。この場合には、進行方向に対して、右側の主駆動輪５３Ｂの回転速度を、左側の主駆動輪５３Ａの回転速度よりも増速し、回転速度差で左方に曲がる。
【００３６】
本実施の形態では、図５ａに示すように、補助駆動輪６１は、その回転軸線Ｌが、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢから立ち上がる垂直な面Ｍ内に存在する位置に配置され、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢは、図６に示すように、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣと同一直線上に存在する。
従来の構造では、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣが、図中で破線示するように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢに対し、直線Ｌ１の上に並ばず、例えば三角形の各頂点に配置される。この場合、搬送車１０の操舵進行が進んで、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢが、直線Ｌ２の上に到達しても、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣ’は、破線示するように後方に遅れる。補助駆動輪６１は、接地箇所ＳＣから接地箇所ＳＣ’に至る間、即ち操舵進行する間、自己の操舵軌跡の接線上に向かわず、補助駆動輪６１は、地面との摩擦力Ｆの回転軸線方向の成分ｆ２を受けて引きずられる。
これに対し、本実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢと、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣとが直線Ｌ１上でも、直線Ｌ２上でも同一直線状に存在するため、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂ、および補助駆動輪６１すべてが、自己の操舵軌跡の接線上に向かい、補助駆動輪６１が地面から受ける摩擦力は、補助駆動輪６１の回転軸線方向の成分ｆ２を含まない。従って、補助駆動輪６１を複雑な首振り構造等にしなくても、補助駆動輪６１の引きずりを防止することができ、スムーズな操舵が可能となる。
また、本実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂが独立に駆動されるため、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転速度を制御するだけで、車両を前進または後退させながら、車両本体２０の進行方向を変えることができる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となる。
【００３７】
本実施の形態では、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃで備蓄した弾性力で補助駆動輪６１を駆動して、停止状態から発進することができる。この場合、ぜんまいばね６０Ｃは、搬送車１０の停車時に外部動力で巻き上げられ、バッテリ５７の充電と同時に行うことができるため時間的なロスを生じることがない。さらに、補助動力部４７による発進後は、一般的な電動車両と同様に主動力部４５による電気走行を行うことができることから、所望の経路を所望の距離走行できる。
【００３８】
一般に、低速回転時のモータの電力量（電流量）は所定の高速回転時に比べて大きく、しかも停車時からの発進に必要な駆動トルクは定常走行時に比べて非常に大きい。換言すれば、仮に走行用モータ５１Ａ、５１Ｂで搬送車１０を発進させようとした場合には、当該走行用モータ５１Ａ、５１Ｂは低速回転で且つ高トルクを出力しなければならず、その電力消費量は、ぜんまいばね６０Ｃを巻き上げるため、外部動力の電力消費量に比べて極めて大きなものとなる。
これに対し、搬送車１０では、発進をぜんまいばね６０Ｃの弾性力で賄うことができるため、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂとして低出力且つ小型のものを用いることができ、特に、重量物であるワークＷを搬送することも必要とされる搬送車１０では、発進に係る負荷は非常に大きく、その効果が顕著である。さらに、搬送車１０では、発進時にバッテリ５７をほとんど使用する必要がないため、バッテリ５７の小容量化・小型化も可能となり、搬送車１０の軽量化及び省電力化が可能となる。しかも、エネルギ備蓄機構６０を構成する弾性体としてぜんまいばね６０Ｃを用いていることから、簡単且つ低コストで補助動力部４７を構成可能である。
【００３９】
（図１の第２のライン２００及び第３のライン３００の利用時）
本実施の形態では、直進中の搬送車１０においては、制御部４９は、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを同じ回転速度で正回転させている。また通常、旋回ブレーキ４３をオンとして駆動ユニット２３と台車２１とを旋回不能に拘束している。
操舵する際には、制御部４９は一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正回転させつつ、それぞれ異なる回転速度で回転させる。この回転速度差により、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの軌跡は、同一の点を中心とした円弧を描くことになり、搬送車１０の進行とともに駆動ユニット２３の向きが変更される。
図１に示すように、第２のライン２００は直線でなく、凹みライン２００Ａが設けられている。凹みライン２００Ａでは、台車２１の向きは進行方向に一致させて、駆動ユニット２３を９０°旋回し、９０°旋回した状態で駆動ユニット２３を駆動して走行することが行われる。
なお、本明細書では、以下、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０を横方向に移動させることを横行と定義する。
【００４０】
本実施の形態では、凹みライン２００Ａの各コーナに、例えば、図２に示すように、４つの当接体（以下、ガイドという。）８１が配置されている。このガイド８１は固定部に固定され、第２のライン２００と平行とされている。
図７ａに示すように、搬送車１０を矢印方向に進行し、搬送車１０が、例えば図２に示す凹みライン２００Ａに到達すると、図７ｂに示すように、車両は、ガイド８１に台車２１の側面を当接させて停止する。次に、制御部４９は旋回ブレーキ４３を解除し、図７ｃに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転起動する。この際、台車２１はガイド８１によって旋回不能に規制されているため、図７ｄに示すように、駆動ユニット２３のみが旋回軸４１を中心として回転する。この駆動ユニット２３の回転は、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの向きを変更する動作（操舵）であると共に、駆動ユニット２３の向きと台車２１の向きとを相対変化させる動作（旋回）でもある。図７ｄの状態で、駆動ユニット２３を駆動すると、図７ｅに示すように、横行を開始する。
この際、制御部４９は、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得しているため、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を９０°として特定でき、図７ｄに示すように、駆動ユニット２３の回転角度が９０°に至ったら、停止すればよい。
搬送車１０は、この凹みライン２００Ａでの上述した手順を３回繰り返し、第２のライン２００の直線部に復帰する。
【００４１】
本実施の形態では、図８ａ、図８ｂに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢを結ぶ線分の中点に旋回軸４１が存在するため、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転させたときの主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの軌跡は、旋回軸４１を中心とし、直径がトレッド幅Ｗ（一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの距離）と等しい円弧となる。ここで、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転角度をω１、駆動ユニット２３の回転角度をω２、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの直径Ｄとすると、以下の関係式が成り立つ。
Ｄ・ω１＝Ｗ・ω２
従って、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得すれば、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を特定することができる。そして、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）が９０°に到達すると、制御部４９は一対の主駆動輪５３Ａ、５５Ｂの正逆回転を停止させる。これにより、当初から台車２１の姿勢は保持されたまま、駆動ユニット２３のみが回転して９０°向きを変化させる。そして、旋回ブレーキ４３をオンとして駆動ユニット２３と台車２１とを旋回不能に拘束したのち、一対の駆動輪を正転させると、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０の横行が開始される。
【００４２】
上述した実施の形態では、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を９０°としたが、回転角度は任意の角度でよく、例えば、図９に示すように、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を４５°としてもよい。
なお、本明細書では、以下、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０を斜め方向に移動させることを斜行と定義する。
図１０ａに示すように、搬送車１０を矢印方向に進行し、搬送車１０が、例えば図９に示す凹みライン２００Ａに到達すると、図１０ｂに示すように、車両は、ガイド８１に台車２１の側面を当接させて停止する。次に、制御部４９は旋回ブレーキ４３を解除し、図１０ｃに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転起動する。
この際、制御部４９は、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得しているため、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を特定できる。そして、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）が４５°に到達すると、上記制御部４９は、図１０ｄに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの正逆回転を停止させる。これにより、当初から台車２１の姿勢は保持されたまま、駆動ユニット２３のみが回転して４５°向きを変えることが出来る。そして、旋回ブレーキ４３をオンとして駆動ユニット２３と台車２１とを旋回不能に拘束したのち、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正回転させることにより、図１０ｅに示すように、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０の斜行が開始される。
【００４３】
本実施形態では、車両本体２０が台車２１と、台車２１に相対回転可能に連結された駆動ユニット２３と、駆動ユニット２３及び台車２１を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキ４３とを備え、駆動ユニット２３が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを備え、旋回ブレーキ４３を解除して、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転させることで、駆動ユニット２３を旋回可能に構成しているため、搬送車１０は台車２１の向きを保持したまま矩形波状または台形波状の経路を進行することができる。
したがって、狭隘な場所においても複雑な経路をとることが可能となり、生産システムのレイアウト自由度が向上する。また、操舵の際、台車２１の向きが保持されるためワークＷに回転モーメントが加わることがなく、搬送を迅速化することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、補助駆動輪６１の回転軸線Ｌを一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢから立ち上がる垂直な面Ｍ内に存在させたため、上述した横行動作および斜行動作においても、補助駆動輪６１の向きが、自己の操舵軌跡の接線上に向かい、補助駆動輪６１が地面から受ける摩擦力Ｆは、補助駆動輪６１の回転軸線方向の成分ｆ２を含まない。従って、上述した横行動作および斜行動作においても、補助駆動輪６１を複雑な首振り構造等にしなくても、補助駆動輪６１の引きずりを防止できるため、スムーズな操舵が可能となる。
【００４５】
図１１は、別の実施の形態を示す。
この図１１は、概念を示す図であり、図３〜図５と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。この実施の形態では、上記した実施の形態の構成に加えて、駆動ユニット２３に対し、台車２１を相対回転させるためのアクチュエータ（以下、ステッピングモータという）９１が設けられている。
ステッピングモータ９１は台車２１に固定され、ステッピングモータ９１の回転軸９３が、駆動ユニット２３に固定されている。
図１２は、図２相当図であり、この実施の形態によれば、図２と比較した場合に、ガイド８１が不要となっている。
【００４６】
例えば、図１２を参照し、第２のライン２００の上流から下流に進行してきた搬送車１０が、凹みライン２００Ａに差し掛かると、図１３ａ、図１３ｂに示すように、搬送車１０が所定位置で停止する。この位置には、ガイド８１は不要である。
次に、制御部４９は旋回ブレーキ４３をオフとし、図１３ｃに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転起動する。ここで、旋回ブレーキ４３がオフとなっても、ステッピングモータ９１の回転軸９３が駆動ユニット２３に固定されているため、駆動ユニット２３と台車２１間に相対回転は生じない。
【００４７】
この際、制御部４９は、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得しているため、駆動ユニット２３の回転角度（操舵角度）を特定できる。この実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂが正逆回転し、図１３ｄに示すように、駆動ユニット２３が回転を開始すると、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂが夫々の回転角度を逐次、取得し、この回転角度が、制御部４９に逐次、入力される。制御部４９は、取得した回転角度に基づいて、駆動ユニット２３が回転した分だけ、順次、ステッピングモータ９１を逆回転し、これによって、図１３ｅに示すように、台車２１の始めの姿勢を維持したまま、駆動ユニット２３が９０°操舵／旋回され、図１３ｆに示すように、搬送車１０の横行が開始される。この実施の形態では、ガイド８１を設けることなく、搬送車１０の横行が可能になる。
【００４８】
上記実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転し、駆動ユニット２３を操舵／旋回させると同時に、ステッピングモータ９１を逆回転し、台車２１を常に始めの姿勢に維持させているが、これに限定されない。別の形態として、例えば、旋回ブレーキ４３をオンし、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転し、搬送車１０を一体に９０°旋回させた後、制御部４９に逐次、入力される駆動ユニット２３の回転角度に基づいて、駆動ユニット２３が回転した９０°分だけ、一度に、ステッピングモータ９１を逆回転し、台車２１を元の姿勢に戻すことは可能である。
【００４９】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
上述した実施形態では、生産ラインの人員を要しない作業ステーションＳの例を示したが、作業者のみ、または、作業者およ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であっても構わない。この場合、作業者の歩行を削減して作業を効率化することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 搬送車
２０ 車両本体
２１ 台車
２３ 駆動ユニット
４１ 旋回軸
４３ 旋回ブレーキ
４５ 主動力部
４７ 補助動力部
４９ 制御部
５３Ａ、５３Ｂ 主駆動輪
５５Ａ、５５Ｂ エンコーダ
６０ エネルギ備蓄機構
６１ 補助駆動輪
８１ ガイド（当接体）
ＳＡ、ＳＢ 主駆動輪の接地箇所
ＳＣ 補助駆動輪の接地箇所
Ｌ 補助駆動輪の回転軸線
Ｍ 主駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面
【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、車両の後退駆動力にすることができる。
【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】
生産ラインの設備コスト削減や省エネルギ化のため、機種や仕様が異なる複数種類の製品について生産工程の共通化を図る場合、搬送車には進行方向を変更できることが望まれるが、上記特許文献１記載の搬送車には、あらかじめ定められた一直線の経路上を往復移動することしかできないという問題がある。
【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を駆動力として使用するとともに、少ない部品数でスムーズに進行方向を変更できる性能を確保し、小型軽量で省エネルギ化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】
本発明は、車両本体が独立駆動の一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差で車両本体を操舵可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、車両本体が独立駆動の一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差で車両本体を操舵可能に構成しているため、一対の駆動輪の回転速度を制御するだけで、前進または後退しながら車両本体の進行方向を変えることができる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となる。
本発明では、補助駆動輪の回転軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止して、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明では、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、例えば、大きな駆動力が必要とされる車両の発進時に、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリを小型軽量とすることができる。したがって車両が小型軽量になり、消費電力を抑制できる。
【０００９】
また、本発明は、車両本体が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御で車両本体を操舵可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、車両本体が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御で車両本体を操舵可能に構成しているため、前進または後退しながら進行方向を変えることができるうえ、前後に進まずその場で車両本体の進行方向を変えることもできる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となるうえ、狭隘な場所での操舵が可能となる。
また、本発明では、補助駆動輪の回転軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止して、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明では、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、例えば、大きな駆動力が必要とされる車両の発進時に、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリを小型軽量とすることができる。したがって車両が小型軽量となり、消費電力を抑制できる。
【００１１】
また、本発明は、前記車両本体が各駆動輪及び補助駆動輪を囲むように複数のキャスタを備えたことを特徴とする。
本発明では、車両本体が各駆動輪及び補助駆動輪を囲むように複数のキャスタを備えているため、各駆動輪及び補助駆動輪の接地箇所が一直線に並んでいても、車両本体は安定して走行することができる。
【００１２】
また、本発明は、車体本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御により車両本体を操舵可能に構成すると共に、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成し、入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、補助駆動輪を駆動ユニットに配置し、補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、車両本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御により車両本体を操舵可能に構成しているため、前進または後退しながら進行方向を変えることができるうえ、前後に進まずその場で車両本体の進行方向を変えることもできる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となるうえ、狭隘な場所での操舵が可能となる。
【００１４】
また、本発明では、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成しているため、車両は台車の向きを保持したまま矩形波状または台形波状の経路を進行することができる。
したがって、狭隘な場所においても複雑な経路をとることが可能となり、生産システムのレイアウト自由度が向上する。また、操舵の際、台車の向きが保持されるため積載物に回転モーメントが加わることがなく、搬送を迅速化することができる。
【００１５】
また、本発明では、補助駆動輪の回転軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止して、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明では、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、例えば、大きな駆動力が必要とされる車両の発進時に、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリを小型軽量とすることができる。したがって車両が小型軽量となり、消費電力を抑制できる。
【００１６】
また、本発明は、前記台車に複数のキャスタを備えたことを特徴とする。
本発明では、台車に複数のキャスタを備えているため、各駆動輪及び補助駆動輪の接地箇所が一直線に並んでいても、車両本体は安定して走行できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、補助駆動輪の回転中心軸線が、一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面に存在するため、補助駆動輪を複雑な首振り構造等としなくても、補助駆動輪の引きずりを防止することができ、スムーズな操舵が可能となる。
また、本発明によれば、エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力により駆動される補助駆動輪を備えているため、前記エネルギ備蓄機構に備蓄された弾性力で補助駆動輪を駆動することにより、主駆動輪の駆動に必要な力を低減することができ、主駆動輪を駆動するためのモータやバッテリが小型軽量となる。したがって車両を小型軽量として、消費電力を抑制できる。
【００１８】
また、本発明によれば、一対の主駆動輪が独立に駆動されるため、一対の主駆動輪の回転速度に差をつけるだけで車両を操舵することができ、一対の駆動輪の回転速度を制御するだけで、前進または後退しながら車両本体の進行方向を変えることができる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となる。
また、本発明によれば、一対の主駆動輪が正逆回転可能であるため、前後に進まずその場で車体の向きを変えることができる。したがって、狭隘な場所での操舵が可能となる。
【００１９】
また、本発明によれば、車体本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成しているため、車両は台車の向きを保持したまま矩形波状または台形波状の経路を進行することができる。
したがって、狭隘な場所においても複雑な経路をとることが可能となり、生産システムのレイアウト自由度が向上する。また、操舵の際、台車の向きが保持されるため積載物に回転モーメントが加わることがなく、搬送を迅速化することができる。
また、本発明によれば、台車に複数のキャスタを備えているため、各駆動輪及び補助駆動輪の接地箇所が一直線に並んでいても、車両本体は安定して走行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る搬送車を適用した生産システムを示す平面図である。
【図２】図１に示す生産システムにおいて、搬送車が矩形波状の経路をとる部分の拡大平面図である。
【図３】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側面図である。
【図４】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平面図である。
【図５】（ａ）は駆動ユニット要部の一部省略側面図、（ｂ）は一部省略平面図である。
【図６】操舵時の駆動輪の向きとそれぞれの軌跡を模式的に示す平面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、当接体を用いて横行する際の車両本体動作を模式的に示す平面図である。
【図８】（ａ）は主駆動輪を正逆回転させた際の車両本体動作を示す一部省略側面図、（ｂ）は一部省略平面図である。
【図９】図１に示す生産システムにおいて、搬送車が台形波状の経路をとる部分の拡大平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、当接体を用いて斜行する際の車両本体動作を模式的に示す上面図である。
【図１１】別の実施形態に係る搬送車の一部省略側面図である。
【図１２】当接体が設置されない搬送システムの要部拡大平面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、当接体を用いることなく横行する際の車両本体動作を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
図１及び図２は、自動車工場等の生産現場における生産ラインを含み、いわゆる流れ作業により生産を行うシステムを示す。
この生産ラインは、平行に配列された第１のライン１００と、第２のライン２００とを有し、これら第１のライン１００、第２のライン２００は入口及び出口で合流し、第３のライン３００に接続されている。第１のライン１００、第２のライン２００には、複数の作業ステーションＳが設けられ、複数の作業ステーションＳには、それぞれ作業ロボットが配置されている。第１のライン１００及び第２のライン２００は、別異の製品の生産ラインであるが、作業ステーションＳ１は共通化されている。第２のライン２００には、第１のライン１００と合流する凹みライン２００Ａが形成されている。
この生産ラインは、ワークＷを積載して各作業ステーションＳを順次移動可能に複数の搬送車（車両）１０を備えている。
【００２２】
図３は、搬送車１０の一部省略側面図であり、図４は、同平面図である。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。図中矢印ＦＲは車体前方を、矢印Ｒは車体右方を、矢印ＵＰは車体上方を夫々示す。
この搬送車１０は、主にバッテリ５７（電力供給部）を電源とする主動力部４５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、図１に示す生産ラインで、自動車部品（ワークＷ）を載置台３１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。
【００２３】
搬送車１０は車両本体２０を備え、車両本体２０は台車２１と、台車２１に連結された駆動ユニット２３とを備えて構成されている。台車２１の台車フレーム２１Ａには脚２１Ｂが形成され、夫々の脚２１Ｂには、四方に旋回自在にキャスタ２５が支持されている。台車フレーム２１Ａには、ワークＷを積載する積載部３０が設けられている。積載部３０は、ワークＷが載置されるテーブルである載置台３１と、載置台３１を上下方向に昇降可能であって、載置台３１及びワークＷを所望の高さ位置に保持可能な昇降装置３３とを備えている。昇降装置３３は、載置台３１の略中央下面に固定されたロッド３５を介して当該載置台３１を昇降させる油圧シリンダ（昇降機構）３７と、油圧シリンダ３７を駆動する油圧回路（不図示）とから構成されている。載置台３１の昇降動作は、載置台３１後方に設けられた垂直プレート３１Ａの車幅方向両側でロッド３５と平行して車体上下方向に延びたレール３８と、台車フレーム２１Ａ側に固定され、レール３８が摺動可能に係合するガイド凹部３９とによって案内される。
【００２４】
油圧回路は、図示は省略したが、ロッド３５に連結されたピストンによって画成される油圧シリンダ３７の上室及び下室に制御弁機構を介してそれぞれ接続される。制御弁機構は、油圧回路の上室や下室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４９（図３参照）により駆動制御される。油圧回路の途中には、回路内の作動油を加圧・流動するポンプと、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）とが配設されている。ジェネレータで発電した電力は後述するバッテリ５７に蓄電される。また、台車２１の底面側には、搬送車１０が走行すべき経路を検知するセンサ４０が設けられている。センサ４０は、例えば磁気センサであり、工場内で搬送車１０が走行すべき経路上に貼り付けられた磁気テープの磁界を検知して、制御部４９（図３参照）に信号を出力する。台車２１の外周はボディパネル（不図示）で覆われている。また、台車２１の外周を覆う前記ボディパネルに、マイクロウェイブ受信装置（不図示）や太陽電池（不図示）を搭載し、工場内のマイクロウェイブ発信装置（不図示）から、又は照明（不図示）から、エネルギをマイクロ波や光として受け、マイクロウェイブ受信装置や太陽電池で電力変換し、電力としてバッテリ５７に蓄電するようにしてもよい。
【００２５】
台車２１と駆動ユニット２３とは、駆動ユニット２３に設けられた旋回軸４１と、台車２１に設けられた軸受４２により相対回転可能に連結されている。台車２１には前記した旋回軸４１の回転を拘束可能な旋回ブレーキ４３が設けられており、旋回ブレーキ４３を動作することで、駆動ユニット２３と台車２１との相対回転を拘束して一体化することが可能となっている。
本明細書では、以下、駆動ユニット２３を台車２１に対して旋回軸４１周りに相対回転させ、車両本体２０の上面視で、駆動ユニット２３の向きと台車２１の向きとを相対的に変更する動作を旋回と定義し、車両本体２０の上面視で、後述する主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの向きを変更する動作を操舵と定義する。
【００２６】
駆動ユニット２３は、図３に示すように、主として通常走行時に駆動される主動力部４５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４５による走行を補助（アシスト）する補助動力部４７と、主動力部４５、補助動力部４７及び積載部３０等の動作を総合的に制御する制御部４９と、前記主動力部４５、補助動力部４７、制御部４９を一体に搭載する駆動ユニットフレーム５０とを備える。
【００２７】
主動力部４５は、図４に示すように、制御部４９により独立に駆動され、回転速度の調整と正逆回転とが可能な一対の走行用モータ５１Ａ、５１Ｂと、駆動ユニットフレーム５０に回転可能に軸支され前記一対の走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの回転に基づいて回転駆動される一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂと、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度を計測するエンコーダ５５Ａ、５５Ｂと、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂに電力を供給するバッテリ５７と、を備えて構成される。
なお、バッテリ５７は、例えば、搬送車１０が待機や作業のために所定の作業ステーションＳに停車された際、当該作業ステーションＳに設置された外部電源（不図示）によって充電される。搬送車１０と外部電源とは、例えば、磁力で着脱可能な雄雌一対のコネクタによって、容易に電気的な接続が可能である。
【００２８】
補助動力部４７は、図５ａ、図５ｂに示すように、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エネルギ備蓄機構６０と、補助動力部４７の枠体６５に回転可能に軸支され、エネルギ備蓄機構６０で備蓄した弾性力により駆動される補助駆動輪（駆動輪）６１と、エネルギ備蓄機構６０と補助駆動輪６１の駆動軸６７を結合または切離するクラッチ機構６３と、前記各機構を覆う枠体６５を備える。エネルギ備蓄機構６０は、主に巻上軸６０Ａと、巻取軸６０Ｂと、一端が巻上軸６０Ａに他端が巻取軸６０Ｂに固定され、弾性力を蓄積していない状態では巻取軸６０Ｂ側に巻き回される巻き癖を有するぜんまいばね６０Ｃと、を備えて構成され、巻上軸６０Ａを外力で回転させて巻上軸６０Ａにぜんまい６０Ｃを巻きかけると、ぜんまいばね６０Ｃに弾性力が備蓄され、外力を無くすると、ぜんまいばね６０Ｃの弾性力に基づいて巻取軸６０Ｂが回転する機構である。６０Ｄは軸受である。
【００２９】
巻取軸６０Ｂは、枠体６５に固定された軸受６０Ｄにより回転可能に軸支されている。巻上軸６０Ａは、巻取軸６０Ｂと同様に枠体６５に固定された軸受６０Ｅにより回転可能に軸支されているが、巻上軸６０Ａの両端部は枠体６５の外側に延出している。一方の延出部には、軸外周に軸の回転を停止させるぜんまいブレーキ６０Ｆが配置され、さらに外側の軸端部は外部設備（不図示）と嵌合して外力を伝達するため例えば四角断面となっている。他方の延出部は、巻上回数を計測するカウンタ６０Ｇと接続されている。
ぜんまいブレーキ６０Ｆは、例えば、電磁ブレーキであり、制御部４９の制御の下、巻上軸６０Ａ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６０Ｆは、巻上軸６０Ａの回転量を調整することができ、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃ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６０Ｃ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。
また、カウンタ６０Ｇにより、移動距離や積載重量に応じて巻き上げ回数を調整することができる。
【００３０】
巻上軸６０Ａの略中央には、巻上軸６０Ａと同軸にドライブスプロケット６０Ｈが固定されている。巻上軸６０Ａには、ドライブスプロケット６０Ｈの両側に、有底筒状のケーシング６０Ｉが固定され、このケーシング６０Ｉ内に巻き上げたぜんまいばね６０Ｃを収容できるようになっている。ぜんまいばね６０Ｃの一端はケーシング６０Ｉの内壁面に結合され、他端は巻取軸６０Ｂに結合されている。
ドライブスプロケット６０Ｈは、チェーン６０Ｊにより、駆動軸６７と同軸に配置されたドリブンスプロケット６０Ｋと連結されている。ドリブンスプロケット６０Ｋは、クラッチ機構６３を介して駆動軸６７と結合可能かつ切離可能に連結されている。そして、駆動軸６７は補助駆動輪６１と結合されている。
【００３１】
本実施の形態では、図５ａ、図５ｂに示すように、補助駆動輪６１は、その回転軸線Ｌが、前述した一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢから立ち上がる垂直な面Ｍ内に存在する位置に配置されている。すなわち、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢは、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣと同一直線状に存在している。
制御部４９は、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを駆動する走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの回転制御、および前述したエンコーダ５５Ａ、５５Ｂにより計測された主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転角に基づいて旋回ブレーキ４３のオン／オフを行う。また、補助動力部４７におけるぜんまいブレーキ６０Ｆおよびクラッチ機構６３の制御、積載部３０の油圧ポンプおよび油圧回路（夫々、不図示）の制御を行う。
【００３２】
次に、車両の走行動作について説明する。
（図１の第１のライン１００及び第３のライン３００の利用時）
搬送車１０では、基本的には制御部４９の制御下に、停止状態からの発進時には補助動力部４７を用いて走行（発進）し、発進後の通常走行時には主動力部４５を用いて走行する制御が行われる。搬送車１０が、例えば、待機ステーションや作業ステーションＳに停止している場合、この搬送車１０のバッテリ５７は、待機ステーションや作業ステーションＳに設けられる外部電源で充電される。また、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃは、待機ステーションや作業ステーションＳに設けられる外部動力により巻上軸６０Ａに巻き回され、ぜんまいばね６０Ｃに弾性力が備蓄される。
この際、制御部４９は、巻上軸６０Ａ回転時にはクラッチ機構６３を切離状態（オフ）とし、巻き終わるとぜんまいブレーキ６０Ｆを作動状態（オン）とする。つまり、巻上軸６０Ａ回転時には巻上軸６０Ａの回転により補助駆動輪６１が回転しないようにする。そして、ぜんまいブレーキ６０Ｆを作動させることにより、備蓄した弾性力が開放されないように巻上軸６０Ａを固定する。
【００３３】
次に、外部電源によるバッテリ５７の充電と共に、エネルギ備蓄機構６０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。即ち、制御部４９は、クラッチ機構６３を連結状態（オン）とする。これにより、巻上軸６０Ａとチェーン６０Ｊで連結されたドリブンスプロケット６０Ｋと駆動軸６７とが係合し、巻上軸６０Ａの回転が駆動軸６７に伝達されるようになり、巻上軸６０Ａの回転力により駆動軸６７と結合された補助駆動輪６１を駆動させる。この際、ぜんまいブレーキ６０Ｆによる巻上軸６０Ａの回転停止は継続される。
そして、ぜんまいブレーキ６０Ｆを解除すると、ぜんまいばね６０Ｃに備蓄された弾性力により巻上軸６０Ａおよび巻取軸６０Ｂが回転される。巻上軸６０Ａの回転力は、ドライブスプロケット６０Ｈ、チェーン６０Ｊ、ドリブンスプロケット６０Ｋ、クラッチ機構６３を介して駆動軸６７に伝達され、駆動軸６７と一体の補助駆動輪６１が回転し、搬送車１０が発進する。
【００３４】
このような補助動力部４７による発進では、少なくともぜんまいばね６０Ｃに備蓄された弾性エネルギが開放されるまでの間は、巻上軸６０Ａが回転することにより補助駆動輪６１に回転トルクが付与される。
ぜんまいばね６０Ｃに備蓄された弾性力が開放された後は、クラッチ機構６３を切離状態とすることにより搬送車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Ｗの重さを含む搬送車１０の車体車重やぜんまいばね６０Ｃ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Ｓ間を、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃに備蓄した弾性力のみで走行することも可能である。
なお、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの駆動軸と主駆動輪５３Ａ、５３Ｂ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４７による発進に際し、当該ク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５１Ａ、５１Ｂへの負荷を軽減すると共に、該走行用モータ５１Ａ、５１Ｂ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。
補助動力部４７による発進後、さらに走行を継続する場合、制御部４９は、主動力部４５を駆動し、バッテリ５７からの電力で走行用モータ５１Ａ、５１Ｂ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できる。
【００３５】
図１に示すように、第１のライン１００は直線である。主動力部４５を駆動して、第１のライン１００上を走行する際には、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂの回転数を一致させて、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転数を一致させる。これにより、搬送車１０を直進できる。これに対し、第１のライン１００の入口Ｄおよび出口Ｅではカーブを描いている。この場合には、進行方向に対して、右側の主駆動輪５３Ｂの回転速度を、左側の主駆動輪５３Ａの回転速度よりも増速し、回転速度差で左方に曲がる。
【００３６】
本実施の形態では、図５ａに示すように、補助駆動輪６１は、その回転軸線Ｌが、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢから立ち上がる垂直な面Ｍ内に存在する位置に配置され、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢは、図６に示すように、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣと同一直線上に存在する。
従来の構造では、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣが、図中で破線示するように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢに対し、直線Ｌ１の上に並ばず、例えば三角形の各頂点に配置される。この場合、搬送車１０の操舵進行が進んで、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢが、直線Ｌ２の上に到達しても、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣ’は、破線示するように後方に遅れる。補助駆動輪６１は、接地箇所ＳＣから接地箇所ＳＣ’に至る間、即ち操舵進行する間、自己の操舵軌跡の接線上に向かわず、補助駆動輪６１は、地面との摩擦力Ｆの回転軸線方向の成分ｆ２を受けて引きずられる。
これに対し、本実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの接地箇所ＳＡ、ＳＢと、補助駆動輪６１の接地箇所ＳＣとが直線Ｌ１上でも、直線Ｌ２上でも同一直線状に存在するため、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂ、および補助駆動輪６１すべてが、自己の操舵軌跡の接線上に向かい、補助駆動輪６１が地面から受ける摩擦力は、補助駆動輪６１の回転軸線方向の成分ｆ２を含まない。従って、補助駆動輪６１を複雑な首振り構造等にしなくても、補助駆動輪６１の引きずりを防止することができ、スムーズな操舵が可能となる。
また、本実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂが独立に駆動されるため、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転速度を制御するだけで、車両を前進または後退させながら、車両本体２０の進行方向を変えることができる。したがって、複雑な操舵機構を備えず部品数を抑制しつつも、意図どおりの操舵が可能となる。
【００３７】
本実施の形態では、エネルギ備蓄機構６０のぜんまいばね６０Ｃで備蓄した弾性力で補助駆動輪６１を駆動して、停止状態から発進することができる。この場合、ぜんまいばね６０Ｃは、搬送車１０の停車時に外部動力で巻き上げられ、バッテリ５７の充電と同時に行うことができるため時間的なロスを生じることがない。さらに、補助動力部４７による発進後は、一般的な電動車両と同様に主動力部４５による電気走行を行うことができることから、所望の経路を所望の距離走行できる。
【００３８】
一般に、低速回転時のモータの電力量（電流量）は所定の高速回転時に比べて大きく、しかも停車時からの発進に必要な駆動トルクは定常走行時に比べて非常に大きい。換言すれば、仮に走行用モータ５１Ａ、５１Ｂで搬送車１０を発進させようとした場合には、当該走行用モータ５１Ａ、５１Ｂは低速回転で且つ高トルクを出力しなければならず、その電力消費量は、ぜんまいばね６０Ｃを巻き上げるため、外部動力の電力消費量に比べて極めて大きなものとなる。
これに対し、搬送車１０では、発進をぜんまいばね６０Ｃの弾性力で賄うことができるため、走行用モータ５１Ａ、５１Ｂとして低出力且つ小型のものを用いることができ、特に、重量物であるワークＷを搬送することも必要とされる搬送車１０では、発進に係る負荷は非常に大きく、その効果が顕著である。さらに、搬送車１０では、発進時にバッテリ５７をほとんど使用する必要がないため、バッテリ５７の小容量化・小型化も可能となり、搬送車１０の軽量化及び省電力化が可能となる。しかも、エネルギ備蓄機構６０を構成する弾性体としてぜんまいばね６０Ｃを用いていることから、簡単且つ低コストで補助動力部４７を構成可能である。
【００３９】
（図１の第２のライン２００及び第３のライン３００の利用時）
本実施の形態では、直進中の搬送車１０においては、制御部４９は、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを同じ回転速度で正回転させている。また通常、旋回ブレーキ４３をオンとして駆動ユニット２３と台車２１とを旋回不能に拘束している。
操舵する際には、制御部４９は一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正回転させつつ、それぞれ異なる回転速度で回転させる。この回転速度差により、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの軌跡は、同一の点を中心とした円弧を描くことになり、搬送車１０の進行とともに駆動ユニット２３の向きが変更される。
図１に示すように、第２のライン２００は直線でなく、凹みライン２００Ａが設けられている。凹みライン２００Ａでは、台車２１の向きは進行方向に一致させて、駆動ユニット２３を９０°旋回し、９０°旋回した状態で駆動ユニット２３を駆動して走行することが行われる。
なお、本明細書では、以下、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０を横方向に移動させることを横行と定義する。
【００４０】
本実施の形態では、凹みライン２００Ａの各コーナに、例えば、図２に示すように、４つの当接体（以下、ガイドという。）８１が配置されている。このガイド８１は固定部に固定され、第２のライン２００と平行とされている。
図７ａに示すように、搬送車１０を矢印方向に進行し、搬送車１０が、例えば図２に示す凹みライン２００Ａに到達すると、図７ｂに示すように、車両は、ガイド８１に台車２１の側面を当接させて停止する。次に、制御部４９は旋回ブレーキ４３を解除し、図７ｃに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転起動する。この際、台車２１はガイド８１によって旋回不能に規制されているため、図７ｄに示すように、駆動ユニット２３のみが旋回軸４１を中心として回転する。この駆動ユニット２３の回転は、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの向きを変更する動作（操舵）であると共に、駆動ユニット２３の向きと台車２１の向きとを相対変化させる動作（旋回）でもある。図７ｄの状態で、駆動ユニット２３を駆動すると、図７ｅに示すように、横行を開始する。
この際、制御部４９は、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得しているため、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を９０°として特定でき、図７ｄに示すように、駆動ユニット２３の回転角度が９０°に至ったら、停止すればよい。
搬送車１０は、この凹みライン２００Ａでの上述した手順を３回繰り返し、第２のライン２００の直線部に復帰する。
【００４１】
本実施の形態では、図８ａ、図８ｂに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢを結ぶ線分の中点に旋回軸４１が存在するため、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転させたときの主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの軌跡は、旋回軸４１を中心とし、直径がトレッド幅Ｗ（一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの距離）と等しい円弧となる。ここで、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの回転角度をω１、駆動ユニット２３の回転角度をω２、主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの直径Ｄとすると、以下の関係式が成り立つ。
Ｄ・ω１＝Ｗ・ω２
従って、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得すれば、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を特定することができる。そして、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）が９０°に到達すると、制御部４９は一対の主駆動輪５３Ａ、５５Ｂの正逆回転を停止させる。これにより、当初から台車２１の姿勢は保持されたまま、駆動ユニット２３のみが回転して９０°向きを変化させる。そして、旋回ブレーキ４３をオンとして駆動ユニット２３と台車２１とを旋回不能に拘束したのち、一対の駆動輪を正転させると、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０の横行が開始される。
【００４２】
上述した実施の形態では、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を９０°としたが、回転角度は任意の角度でよく、例えば、図９に示すように、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を４５°としてもよい。
なお、本明細書では、以下、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０を斜め方向に移動させることを斜行と定義する。
図１０ａに示すように、搬送車１０を矢印方向に進行し、搬送車１０が、例えば図９に示す凹みライン２００Ａに到達すると、図１０ｂに示すように、車両は、ガイド８１に台車２１の側面を当接させて停止する。次に、制御部４９は旋回ブレーキ４３を解除し、図１０ｃに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転起動する。
この際、制御部４９は、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得しているため、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）を特定できる。そして、駆動ユニット２３の回転角度（操舵／旋回角度）が４５°に到達すると、上記制御部４９は、図１０ｄに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの正逆回転を停止させる。これにより、当初から台車２１の姿勢は保持されたまま、駆動ユニット２３のみが回転して４５°向きを変えることが出来る。そして、旋回ブレーキ４３をオンとして駆動ユニット２３と台車２１とを旋回不能に拘束したのち、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正回転させることにより、図１０ｅに示すように、台車２１の姿勢を保ったまま、車両本体２０の斜行が開始される。
【００４３】
本実施形態では、車両本体２０が台車２１と、台車２１に相対回転可能に連結された駆動ユニット２３と、駆動ユニット２３及び台車２１を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキ４３とを備え、駆動ユニット２３が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを備え、旋回ブレーキ４３を解除して、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転させることで、駆動ユニット２３を旋回可能に構成しているため、搬送車１０は台車２１の向きを保持したまま矩形波状または台形波状の経路を進行することができる。
したがって、狭隘な場所においても複雑な経路をとることが可能となり、生産システムのレイアウト自由度が向上する。また、操舵の際、台車２１の向きが保持されるためワークＷに回転モーメントが加わることがなく、搬送を迅速化することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、補助駆動輪６１の回転軸線Ｌを一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの各接地箇所ＳＡ、ＳＢから立ち上がる垂直な面Ｍ内に存在させたため、上述した横行動作および斜行動作においても、補助駆動輪６１の向きが、自己の操舵軌跡の接線上に向かい、補助駆動輪６１が地面から受ける摩擦力Ｆは、補助駆動輪６１の回転軸線方向の成分ｆ２を含まない。従って、上述した横行動作および斜行動作においても、補助駆動輪６１を複雑な首振り構造等にしなくても、補助駆動輪６１の引きずりを防止できるため、スムーズな操舵が可能となる。
【００４５】
図１１は、別の実施の形態を示す。
この図１１は、概念を示す図であり、図３〜図５と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。この実施の形態では、上記した実施の形態の構成に加えて、駆動ユニット２３に対し、台車２１を相対回転させるためのアクチュエータ（以下、ステッピングモータという）９１が設けられている。
ステッピングモータ９１は台車２１に固定され、ステッピングモータ９１の回転軸９３が、駆動ユニット２３に固定されている。
図１２は、図２相当図であり、この実施の形態によれば、図２と比較した場合に、ガイド８１が不要となっている。
【００４６】
例えば、図１２を参照し、第２のライン２００の上流から下流に進行してきた搬送車１０が、凹みライン２００Ａに差し掛かると、図１３ａ、図１３ｂに示すように、搬送車１０が所定位置で停止する。この位置には、ガイド８１は不要である。
次に、制御部４９は旋回ブレーキ４３をオフとし、図１３ｃに示すように、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転起動する。ここで、旋回ブレーキ４３がオフとなっても、ステッピングモータ９１の回転軸９３が駆動ユニット２３に固定されているため、駆動ユニット２３と台車２１間に相対回転は生じない。
【００４７】
この際、制御部４９は、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂから主駆動輪５３Ａ、５３Ｂの駆動軸周りの回転角度計測値を取得しているため、駆動ユニット２３の回転角度（操舵角度）を特定できる。この実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂが正逆回転し、図１３ｄに示すように、駆動ユニット２３が回転を開始すると、エンコーダ５５Ａ、５５Ｂが夫々の回転角度を逐次、取得し、この回転角度が、制御部４９に逐次、入力される。制御部４９は、取得した回転角度に基づいて、駆動ユニット２３が回転した分だけ、順次、ステッピングモータ９１を逆回転し、これによって、図１３ｅに示すように、台車２１の始めの姿勢を維持したまま、駆動ユニット２３が９０°操舵／旋回され、図１３ｆに示すように、搬送車１０の横行が開始される。この実施の形態では、ガイド８１を設けることなく、搬送車１０の横行が可能になる。
【００４８】
上記実施の形態では、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転し、駆動ユニット２３を操舵／旋回させると同時に、ステッピングモータ９１を逆回転し、台車２１を常に始めの姿勢に維持させているが、これに限定されない。別の形態として、例えば、旋回ブレーキ４３をオンし、一対の主駆動輪５３Ａ、５３Ｂを正逆回転し、搬送車１０を一体に９０°旋回させた後、制御部４９に逐次、入力される駆動ユニット２３の回転角度に基づいて、駆動ユニット２３が回転した９０°分だけ、一度に、ステッピングモータ９１を逆回転し、台車２１を元の姿勢に戻すことは可能である。
【００４９】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
上述した実施形態では、生産ラインの人員を要しない作業ステーションＳの例を示したが、作業者のみ、または、作業者およ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であっても構わない。この場合、作業者の歩行を削減して作業を効率化することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 搬送車
２０ 車両本体
２１ 台車
２３ 駆動ユニット
４１ 旋回軸
４３ 旋回ブレーキ
４５ 主動力部
４７ 補助動力部
４９ 制御部
５３Ａ、５３Ｂ 主駆動輪
５５Ａ、５５Ｂ エンコーダ
６０ エネルギ備蓄機構
６１ 補助駆動輪
８１ ガイド（当接体）
ＳＡ、ＳＢ 主駆動輪の接地箇所
ＳＣ 補助駆動輪の接地箇所
Ｌ 補助駆動輪の回転軸線
Ｍ 主駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体が独立駆動の一対の駆動輪を備え、
一対の駆動輪の回転速度差で車両本体を操舵可能に構成し、
入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、
エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、
補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする車両。
【請求項２】
車両本体が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、
一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御で車両本体を操舵可能に構成し、
入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、
エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、
補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする車両。
【請求項３】
前記車両本体が各駆動輪及び補助駆動輪を囲むように複数のキャスタを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
車両本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、
駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、
一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御により車両本体を操舵可能に構成すると共に、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成し、
入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、
エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、
補助駆動輪を駆動ユニットに配置し、
補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする車両。
【請求項５】
前記台車に複数のキャスタを備えたことを特徴とする請求項４に記載の車両。
【請求項１】
車両本体が独立駆動の一対の駆動輪を備え、
一対の駆動輪の回転速度差で車両本体を操舵可能に構成し、
入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、
エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、
補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする車両。
【請求項２】
車両本体が独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、
一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御で車両本体を操舵可能に構成し、
入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、
エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、
補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする車両。
【請求項３】
前記車両本体が各駆動輪及び補助駆動輪を囲むように複数のキャスタを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
車両本体が台車と、台車に相対回転可能に連結された駆動ユニットと、駆動ユニット及び台車を相対回転不能に拘束可能な旋回ブレーキとを備え、
駆動ユニットが独立駆動かつ正逆回転可能な一対の駆動輪を備え、
一対の駆動輪の回転速度差及び／又は正逆回転制御により車両本体を操舵可能に構成すると共に、旋回ブレーキを解除して、一方の駆動輪を正回転し、他方の駆動輪を逆回転させることで、駆動ユニット旋回可能に構成し、
入力された動力を弾性力に変換して備蓄する一方、備蓄した弾性力を動力として出力可能な弾性体を含むエネルギ備蓄機構と、
エネルギ備蓄機構の動力により駆動される補助駆動輪とを備え、
補助駆動輪を駆動ユニットに配置し、
補助駆動輪の回転軸線を一対の駆動輪の各接地箇所から立ち上がる垂直な面内に存在させたことを特徴とする車両。
【請求項５】
前記台車に複数のキャスタを備えたことを特徴とする請求項４に記載の車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２０１３３９（Ｐ２０１１−２０１３３９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６８０２２（Ｐ２０１０−６８０２２）
【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）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【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）】
[ Back to top ]