JP6836419B2 - 駆動輪ユニットおよび自動搬送台車 - Google Patents

Description

本発明は、駆動輪ユニットおよび自動搬送台車に関する。

従来、工場内の生産ライン等でコンピュータ制御により自動運転される自動搬送台車が利用されている。実開昭６３−１１８６１０号公報（文献１）には、前後方向に直進可能であり、また、駆動輪の向きを９０度変更することにより左右方向にも直進可能な全方向無人車が開示されている。特開平７−１４９２４３号公報（文献２）および特開平８−６９３２３号公報（文献３）にも、同様の自動搬送装置が開示されている。
実開昭６３−１１８６１０号公報 特開平７−１４９２４３号公報 特開平８−６９３２３号公報

ところで、文献１の全方向無人車では、駆動輪１２の向きを変更するために、駆動モータ１８により車輪１６を駆動することが必要であるため、車体フレーム１１を定位置に保持しておくことができない。また、文献１の第１図に示されるように、駆動輪１２の向きの変更に利用されるパルスエンコーダ２０および電磁ブレーキ２１が、車輪１６および車体フレーム１１よりも上側に配置されているため、全方向無人車が上下方向に大型化するおそれがある。

文献２の自動搬送装置では、減速機構内蔵モータユニット１により、車輪駆動用モータ６を駆動することなく、車輪５の向きを変更することができる。ただし、減速機構内蔵モータユニット１は、車輪５および搬送装置フレーム１２よりも上側に配置されているため、自動搬送装置が上下方向に大型化するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、駆動輪ユニットを上下方向に小型化することを目的としている。

本発明の一の実施形態に係る例示的な駆動輪ユニットは、台車本体と、前記台車本体を下方から支持する複数のキャスタと、を備える自動搬送台車に取り付けられて、前記自動搬送台車を駆動する。当該駆動輪ユニットは、駆動輪と、水平方向を向く駆動軸を中心として前記駆動輪を回転駆動する駆動機構と、上下方向を向く操舵軸を中心として前記駆動輪の向きを変更する操舵機構と、を備える。前記操舵機構の少なくとも一部が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置する。前記駆動輪ユニットが前記台車本体に取り付けられた状態で、前記操舵機構の全体が、前記台車本体の上面よりも下側に位置する。

本発明では、駆動輪ユニットを上下方向に小型化することができる。

図１は、第１の実施形態に係る自動搬送台車の平面図である。 図２は、自動搬送台車の一部を示す側面図である。 図３は、自動搬送台車の平面図である。 図４は、自動搬送台車の一部を示す側面図である。 図５は、自動搬送台車の一部を示す側面図である。 図６は、軸受機構の他の例を示す側面図である。 図７は、軸受機構の他の例を示す側面図である。 図８は、第２の実施形態に係る自動搬送台車の平面図である。 図９は、自動搬送台車の平面図である。 図１０は、自動搬送台車の一部を示す側面図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る駆動輪ユニット３を含む自動搬送台車１の平面図である。図２は、自動搬送台車１の一部を示す側面図である。図２では、自動搬送台車１の構成の一部を断面にて示す。後述する図４ないし図７、および、図１０においても同様である。図２では、後述するキャスタ１２の従動輪１２１と、駆動輪ユニット３の駆動輪３３とが、略同じ高さの床面９１に接している状態を描いている。図２では、図１中の左側の駆動輪ユニット３の側面を示す。図４ないし図７においても同様である。また、図２では、側面視において互いに重なる従動輪１２１と駆動輪ユニット３とを、前後方向に離して描いている。

自動搬送台車１は、例えば、工場内の生産ラインで被搬送物の搬送に利用される。自動搬送台車１は、無人搬送車とも呼ばれ、例えばコンピュータ制御により自動運転される。自動搬送台車１は、ＡＧＶ（Automated Guided Vehicle）とも呼ばれる。以下の説明では、図１および図２中の左右方向を「前後方向」と呼び、図１中の上下方向を「幅方向」と呼ぶ。幅方向は、前後方向に垂直な方向である。なお、上述の前後方向は、自動搬送台車１の移動方向とは必ずしも一致しない。

自動搬送台車１は、台車本体１１と、複数のキャスタ１２と、複数の駆動輪ユニット３と、を含む。図１および図２に示す例では、台車本体１１は、平面視において略平板状の部材である。図１では、台車本体１１の外周縁１１０を破線にて描き、台車本体１１の上面１１２よりも下側の構成を実線にて描いている。後述する図３、図８および図９においても同様である。台車本体１１の外周縁１１０は、幅方向よりも前後方向が長い略矩形である。

台車本体１１の上面１１２は、略水平に広がる略矩形状の平面である。台車本体１１の上面１１２は、床面９１に略平行である。台車本体１１の上面１１２は、例えば、台車本体１１の外周縁１１０と略同じ大きさおよび形状を有する。なお、台車本体１１は、被搬送物が載置可能な略平坦な上面１１２を有しているのであれば、様々な形状および構造を取り得る。例えば、台車本体１１は、キャスタ１２および駆動輪ユニット３が取り付けられるフレームと、当該フレームの上側および周囲を覆うカバー部と、当該カバー部の上側に取り付けられる天板と、を含んでいてもよい。この場合、台車本体１１の上面１１２は、上記天板の上面である。

複数のキャスタ１２は、台車本体１１に取り付けられ、台車本体１１を下方から支持する。自動搬送台車１では、台車本体１１および被搬送物の重量のおよそ全体が、複数のキャスタ１２により支持される。自動搬送台車１では、駆動輪ユニット３は、台車本体１１および被搬送物の重量をほとんど支持しない。

図１に例示する自動搬送台車１では、複数のキャスタ１２の数は４である。４つのキャスタ１２は、平面視において略矩形状である台車本体１１の４つの角部近傍にそれぞれ配置される。すなわち、当該４つのキャスタ１２は、四角形の頂点を構成する。幅方向において隣接する各２つのキャスタ１２は、前後方向の略同じ位置に配置される。各キャスタ１２は、台車本体１１の下方に配置される。

キャスタ１２の数は、３以上であれば適宜変更されてよい。また、複数のキャスタ１２の配置も適宜変更されてよい。当該３つ以上のキャスタ１２は、非直線上に配置される。換言すれば、台車本体１１に取り付けられた複数のキャスタ１２のうち、いずれか３つのキャスタ１２が、三角形の頂点を構成する。さらに換言すれば、当該複数のキャスタ１２は、直線上に配置された２つのキャスタ１２と、当該直線から離間した位置に配置される１つ以上のキャスタ１２と、を含む。

キャスタ１２は、従動輪１２１と、従動輪支持部１２２と、を含む。従動輪１２１は、従動輪支持部１２２により支持される。従動輪支持部１２２は、例えば、台車本体１１の下面に接続される。従動輪１２１は、水平方向を向く中心軸を中心として回転する略円板状の車輪である。従動輪支持部１２２は、例えば、上下方向を向く略柱状の部材である。従動輪支持部１２２が上下方向を向く中心軸を中心として回転することにより、従動輪１２１の向きが変更される。従動輪支持部１２２の中心軸は、平面視において、従動輪１２１の中心軸からずれた位置に位置する。

キャスタ１２の従動輪１２１は、駆動輪ユニット３による台車本体１１の移動に従って回転する。具体的には、キャスタ１２の従動輪支持部１２２が、駆動輪３３の進行方向に作用する駆動力によって、従動輪１２１の中心軸が台車本体１１の移動方向に略垂直となるように回転する。そして、従動輪１２１が、台車本体１１の移動に伴って、台車本体１１の移動方向に略平行に回転する。

駆動輪ユニット３は、台車本体１１に取り付けられて、自動搬送台車１を駆動する。図１に示す例では、自動搬送台車１は２つの駆動輪ユニット３を含む。駆動輪ユニットの数は、適宜変更されてよい。駆動輪ユニット３は、例えば、台車本体１１の下方に位置する。台車本体１１が、上述のように、フレーム、カバー部および天板を含む場合、駆動輪ユニット３は、当該フレームの上端よりも下方に位置することが好ましい。

以下の説明では、２つの駆動輪ユニット３を区別する場合、図１中の右側の駆動輪ユニット３を「第１の駆動輪ユニット３」と呼び、図１中の左側の駆動輪ユニット３を「第２の駆動輪ユニット３」と呼ぶ。第１の駆動輪ユニット３と、第２の駆動輪ユニット３とは、同じ構造を有する。

自動搬送台車１では、各キャスタ１２と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離は、第１の駆動輪ユニット３の駆動輪３３と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離よりも小さい。また、各キャスタ１２と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離は、第２の駆動輪ユニット３の駆動輪３３と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離よりも小さい。キャスタ１２と外周縁１１０との間の最短距離とは、キャスタ１２の従動輪支持部１２２の中心軸と、外周縁１１０の前縁、後縁および両側の側縁のうち最も近いものとの間の最短距離である。駆動輪ユニット３の駆動輪３３と外周縁１１０との間の最短距離とは、当該駆動輪ユニット３の後述する操舵軸Ｊ２と、外周縁１１０の前縁、後縁および両側の側縁のうち最も近いものとの間の最短距離である。なお、各駆動輪ユニット３、各キャスタ１２および外周縁１１０の位置関係は、適宜変更されてよい。

各駆動輪ユニット３は、駆動輪３３と、駆動機構３４と、操舵機構３６と、を含む。駆動輪３３は、略水平方向を向く駆動軸Ｊ１を中心として回転する略円板状の車輪である。駆動軸Ｊ１は、略円板状の駆動輪３３の周方向における回転の中心である仮想的な軸である。駆動機構３４は、駆動輪３３に接続されて駆動輪３３を回転駆動する。駆動機構３４は、例えば電動モータを含む。図１に示す例では、駆動輪３３の駆動軸Ｊ１は、当該電動モータの回転軸であるモータ軸上に位置する。図１に示す状態の駆動輪３３が駆動機構３４により駆動されると、自動搬送台車１は前後方向に移動する。

操舵機構３６は、略上下方向を向く操舵軸Ｊ２を中心として駆動輪３３の向きを変更する。駆動輪３３の向きとは、水平方向のうち、駆動軸Ｊ１に垂直な方向を意味する。換言すれば、駆動輪３３の向きとは、駆動輪３３が駆動軸Ｊ１を中心として回転した場合の進行方向を意味する。図１に示す状態では、駆動輪３３は前後方向を向く。操舵軸Ｊ２は、駆動輪３３の向きを変更する際の回転中心である仮想的な軸である。操舵軸Ｊ２は、例えば、駆動輪３３の上端および下端を通る直線上に位置する。当該直線は、略上下方向を向く。換言すれば、操舵軸Ｊ２は、駆動輪３３と床面９１との接点を通る直線である。したがって、操舵軸Ｊ２は、駆動輪３３の中心において駆動軸Ｊ１と交わる。

駆動輪ユニット３では、駆動輪３３の向きは、図１に示す前後方向と、図３に示す幅方向との間で、操舵機構３６により約９０度変更可能である。図３に示す状態の駆動輪３３が駆動機構３４により駆動されると、自動搬送台車１は幅方向に移動する。換言すれば、自動搬送台車１は横行する。図３では、各キャスタ１２の従動輪１２１も幅方向に向けて描いている。実際には、従動輪１２１は、駆動輪３３による自動搬送台車１の幅方向への移動に追従して幅方向を向く。

自動搬送台車１では、各駆動輪ユニット３の駆動輪３３を、前後方向および幅方向に対して傾斜する所定の方向に向けた状態で、駆動機構３４により駆動輪３３を駆動することにより、自動搬送台車１を前後方向および幅方向に対して斜めに移動することもできる。また、例えば、２つの駆動輪ユニット３の駆動輪３３を同じ向きとして、２つの駆動輪ユニット３を異なる回転方向に駆動することにより、自動搬送台車１をその場において回転させることもできる。

図１では、図中の右側に位置する第１の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２と、図中の左側に位置する第２の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２とを、平面視において結ぶ直線Ｌ１を二点鎖線にて示す。図１に示す例では、直線Ｌ１は、平面視において、前後方向および幅方向に対して傾斜している。詳細には、直線Ｌ１は、前後方向に対して４５度傾斜している。直線Ｌ１は、幅方向に対しても４５度傾斜している。直線Ｌ１の前後方向および幅方向に対する傾斜角度は、適宜変更されてよい。直線Ｌ１は、前後方向または幅方向に略平行であってもよい。

自動搬送台車１では、台車本体１１の幅方向において、台車本体１１の外周縁１１０と、第１の駆動輪ユニット３の後述する操舵モータ３６１との間に、第１の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２が配置される。換言すれば、台車本体１１の外周縁１１０のうち、第１の駆動輪ユニット３の操舵モータ３６１に近い方の側縁と、当該操舵モータ３６１との間の幅方向の距離は、当該側縁と第１の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２との間の幅方向の距離よりも大きい。また、台車本体１１の幅方向において、台車本体１１の外周縁１１０と、第２の駆動輪ユニット３の操舵モータ３６１との間に、第２の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２が配置される。換言すれば、台車本体１１の外周縁１１０のうち、第２の駆動輪ユニット３の操舵モータ３６１に近い方の側縁と、当該操舵モータ３６１との間の幅方向の距離は、当該側縁と第２の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２との間の幅方向の距離よりも大きい。なお、各駆動輪ユニット３では、操舵モータ３６１、操舵軸Ｊ２および外周縁１１０の位置関係は、適宜変更されてよい。

操舵機構３６は、操舵モータ３６１と、旋回部３７と、軸受機構３８と、を含む。操舵モータ３６１は、台車本体１１に固定される。旋回部３７は、操舵モータ３６１の回転を、駆動輪３３の向きを変更する力に変換する。軸受機構３８は、旋回部３７を操舵軸Ｊ２を中心として回転可能に台車本体１１に対して支持する。

駆動輪ユニット３では、操舵機構３６の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。換言すれば、操舵機構３６の当該少なくとも一部の床面９１からの高さは、床面９１から駆動輪３３の上端までの高さよりも低い。また、駆動輪ユニット３が台車本体１１に取り付けられた状態において、操舵機構３６の全体は、台車本体１１の上面１１２よりも下側に位置する。例えば、台車本体１１が、上述のようにフレーム、カバー部および天板を含む場合、操舵機構３６の全体は、当該天板の上面１１２よりも下側に位置する。また、操舵機構３６の全体は、当該フレームの上端よりも下方に位置することが好ましい。

操舵モータ３６１は、例えば電動モータである。図１に示す例では、操舵モータ３６１の回転軸３６２は、水平方向を向き、幅方向に略平行である。操舵モータ３６１は、回転軸３６２の延びる方向に長い。換言すれば、回転軸３６２方向における操舵モータ３６１の長さは、回転軸３６２に垂直な方向における操舵モータ３６１の幅よりも大きい。好ましくは、操舵モータ３６１の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。より好ましくは、操舵モータ３６１の全体が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。

旋回部３７は、旋回本体３７１と、減速機構３７２と、を含む。好ましくは、旋回部３７の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。旋回本体３７１は、駆動輪３３および駆動機構３４を支持する。旋回本体３７１は、減速機構３７２を介して、操舵モータ３６１の回転軸３６２に間接的に接続される。操舵モータ３６１が駆動すると、減速機構３７２は、操舵モータ３６１の回転軸３６２の回転を、減速しつつ旋回本体３７１に伝達する。そして、旋回本体３７１が、駆動輪３３および駆動機構３４と共に、操舵軸Ｊ２を中心として回転することにより、駆動輪３３の向きが変更される。なお、旋回本体３７１は、減速機構３７２を介することなく、操舵モータ３６１の回転軸３６２に直接的に接続され、操舵モータ３６１により回転されてもよい。

旋回本体３７１は、旋回基部３７３と、アーム支持部３１と、アーム３２と、弾性部材３５と、を含む。旋回基部３７３は、操舵軸Ｊ２を中心とする略環状の部材である。図１に示す例では、旋回基部３７３は、略円環板状の部材である。旋回基部３７３は、駆動輪３３の上端部の周囲に配置される。

旋回基部３７３の外周部には、操舵軸Ｊ２を中心とする略円弧状の歯車部３７４が設けられる。歯車部３７４は、操舵軸Ｊ２を中心とする周方向において、約９０度に亘って設けられる。歯車部３７４は、操舵モータ３６１の回転軸３６２に固定された歯車部３７５と噛み合っている。歯車部３７４と歯車部３７５とにより、減速機構３７２であるウォームギアが構成される。歯車部３７４はウォームホイルであり、歯車部３７５はウォームである。換言すれば、減速機構３７２は、ウォーム減速機構である。減速機構３７２の歯車部３７４は、操舵軸Ｊ２を中心とする周方向において、例えば約１８０度に亘って設けられてもよい。また、減速機構３７２は、ウォーム減速機構には限定されず、他の構造を有する減速機構であってもよい。

旋回基部３７３は、軸受機構３８により、台車本体１１に対して回転可能に取り付けられる。図２に示す例では、軸受機構３８は、上下方向の荷重を受けるスラスト軸受３８１と、操舵軸Ｊ２を中心とする径方向の荷重を受けるラジアル軸受３８２と、を含む。スラスト軸受３８１は、例えば、複数のカムフォロア３８３を含む。図１に示す例では、４つのカムフォロア３８３が、操舵軸Ｊ２を中心とする周方向において、略等角度間隔に配置される。図２では、カムフォロア３８３の構造の理解を容易とするために、操舵軸Ｊ２を中心とする周方向におけるカムフォロア３８３の位置を、図１から変更して描いている。各カムフォロア３８３の軸３８４は、旋回基部３７３の外周部に固定され、操舵軸Ｊ２を中心とする径方向外方に延びる。各カムフォロア３８３の外輪３８５は、旋回基部３７３の周囲において台車本体１１の軸受支持部１１３の下面に接する。

ラジアル軸受３８２は、例えば、ボールベアリングである。ラジアル軸受３８２は、例えば、スラスト軸受３８１よりも径方向内側に位置する。ラジアル軸受３８２は、旋回基部３７３の内周面と、軸受支持部１１３の外周面に接する。好ましくは、軸受機構３８の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。

アーム支持部３１は、旋回基部３７３から下方に延びる部材である。アーム支持部３１は、旋回基部３７３を介して台車本体１１に間接的に取り付けられる。アーム３２は、駆動輪３３の向きと略平行に、略水平方向に延びる部材である。アーム３２は、アーム支持部３１の下端部に設けられた支持軸３１１を中心として、回転可能にアーム支持部３１により支持される。支持軸３１１は、駆動輪３３の駆動軸Ｊ１と略平行に延びる。アーム３２と支持軸３１１との間には、例えば、滑り軸受けが設けられる。駆動輪ユニット３が台車本体１１に取り付けられた状態では、アーム支持部３１の支持軸３１１は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。

図２に示す例では、アーム３２の先端部に、上方に広がる駆動輪接続部３２１が設けられる。駆動輪接続部３２１は、床面９１に略垂直な略矩形の板状部である。駆動輪接続部３２１には、駆動輪３３が駆動軸Ｊ１を中心として回転可能に接続される。換言すれば、駆動輪３３は、駆動輪接続部３２１を介してアーム３２により下側から支持される。駆動輪接続部３２１の駆動輪３３と反対側には、駆動機構３４が配置される。駆動機構３４も、駆動輪接続部３２１を介してアーム３２により下方から支持される。

駆動機構３４とアーム支持部３１との間には、略上下方向を向く柱状のガイド部３１２が設けられる。ガイド部３１２は、例えばボルトである。ガイド部３１２の上端部は、アーム支持部３１に固定される。ガイド部３１２の下端部は、アーム３２に設けられた貫通孔を介してアーム３２の下方へと延びる。ガイド部３１２とアーム３２とは非接触である。

弾性部材３５は、ガイド部３１２に沿って配置される。弾性部材３５は、例えば、上下方向を向くコイルバネであり、ガイド部３１２は、弾性部材３５の径方向内側に位置する。弾性部材３５は、ガイド部３１２に沿って上下方向に弾性変形する。好ましくは、弾性部材３５の全体が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。

弾性部材３５の上端は、ガイド部３１２に取り付けられた略板状の弾性部材支持部３１３に接触する。弾性部材３５の下端は、アーム３２の上記貫通孔の周囲に接触する。ガイド部３１２および弾性部材支持部３１３をアーム支持部３１の一部と捉えると、弾性部材３５は、アーム支持部３１とアーム３２との間にて弾性変形する。換言すれば、弾性部材３５は、アーム支持部３１を介して台車本体１１とアーム３２との間にて弾性変形する。弾性部材３５の下端および上端はそれぞれ、溶接等によりアーム３２および弾性部材支持部３１３に固定されてもよい。

弾性部材３５は、弾性部材支持部３１３とアーム３２との間に、圧縮された状態で配置される。このため、アーム３２には、弾性部材３５の復元力により、アーム支持部３１の支持軸３１１を中心として図２中における時計回り方向のモーメントが付与される。これにより、アーム３２に接続された駆動輪３３に対して下方に向かう力が付与される。その結果、駆動輪３３が床面９１に対して押しつけられる。弾性部材３５の復元力により駆動輪３３に付与される当該力は、必ずしも鉛直下方に向かう力である必要はなく、下方に向かう成分を有する力であればよい。

上述のように、自動搬送台車１では、台車本体１１および被搬送物の重量のおよそ全体が、複数のキャスタ１２により支持される。このため、弾性部材３５により駆動輪３３を床面９１に押しつける力は、複数のキャスタ１２の転がり抵抗よりも僅かに大きければよい。このため、駆動機構３４の動力を小さくすることができ、自動搬送台車１の省エネルギー化に寄与することができる。弾性部材３５により駆動輪３３を床面９１に押しつける力は、例えば、弾性部材支持部３１３の上側においてガイド部３１２に取り付けられたナットの上下方向の位置を変更し、弾性部材支持部３１３とアーム３２との間隔を変更することにより、調整可能である。弾性部材３５により駆動輪３３を床面９１に押しつける力は、他の方法により調整されてもよい。

図４および図５は、自動搬送台車１の一部を示す側面図である。図４では、床面９１において、駆動輪ユニット３の駆動輪３３が接する部位が、キャスタ１２の従動輪１２１が接する部位よりも下方に凹んでいる。図５では、床面９１において、駆動輪ユニット３の駆動輪３３が接する部位が、キャスタ１２の従動輪１２１が接する部位よりも上方に突出している。

図４に示す状態では、図２に示す状態から、アーム３２が支持軸３１１を中心として図中における時計回り方向に回転し、アーム３２が下方へと移動している。これにより、弾性部材３５が上下方向に僅かに長くなる。図４に示す状態においても、弾性部材３５は圧縮状態である。このため、アーム３２には、弾性部材３５の復元力により、アーム支持部３１の支持軸３１１を中心として図４中における時計回り方向のモーメントが付与される。その結果、駆動輪３３が床面９１に対して押しつけられる。

図５に示す状態では、図２に示す状態から、アーム３２が支持軸３１１を中心として図中における反時計回り方向に回転し、アーム３２が上方へと移動している。これにより、弾性部材３５が上下方向に僅かに短くなる。図５に示す状態においても、弾性部材３５は圧縮状態である。このため、アーム３２には、弾性部材３５の復元力により、アーム支持部３１の支持軸３１１を中心として図５中における時計回り方向のモーメントが付与される。その結果、駆動輪３３が床面９１に対して押しつけられる。

以上に説明したように、駆動輪ユニット３は、台車本体１１と、台車本体１１を下方から支持する複数のキャスタ１２と、を含む自動搬送台車１に取り付けられて、自動搬送台車１を駆動する。駆動輪ユニット３は、駆動輪３３と、駆動機構３４と、操舵機構３６と、を含む。駆動機構３４は、水平方向を向く駆動軸Ｊ１を中心として、駆動輪３３を回転駆動する。操舵機構３６は、上下方向を向く操舵軸Ｊ２を中心として、駆動輪３３の向きを変更する。操舵機構３６の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。駆動輪ユニット３が台車本体１１に取り付けられた状態では、操舵機構３６の全体が、台車本体１１の上面１１２よりも下側に位置する。

これにより、操舵機構を駆動輪の上方に配置する従来の駆動輪ユニットに比べて、駆動輪ユニット３を上下方向に小型化することができる。その結果、台車本体１１の上面１１２に駆動輪ユニット３用の凸部や貫通孔を設けることなく、上面１１２を平坦に維持した状態で、床面９１から上面１１２までの高さを小さくすることができる。すなわち、自動搬送台車１の低床化を実現することができる。

上述のように、操舵機構３６は、操舵モータ３６１と、操舵モータ３６１の回転を駆動輪３３の向きを変更する力に変換する旋回部３７と、を含む。操舵モータ３６１の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３を上下方向にさらに小型化することができる。好ましくは、操舵モータ３６１の全体が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３を上下方向に、より小型化することができる。また、旋回部３７の少なくとも一部も、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３を上下方向に、より一層小型化することができる。

操舵機構３６は、上述の操舵モータ３６１および旋回部３７を含み、操舵モータ３６１は、水平方向を向く回転軸３６２を有する。これにより、操舵モータ３６１が、回転軸３６２の延びる方向に長い場合であっても、駆動輪ユニット３が上下方向に大型化することを防止することができる。

操舵機構３６は、上述の操舵モータ３６１および旋回部３７に加えて、軸受機構３８を含む。軸受機構３８は旋回部３７を台車本体１１に対して支持する。軸受機構３８の少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３を上下方向にさらに小型化することができる。また、軸受機構３８が駆動輪３３の周囲に配置されるため、軸受機構３８の径を比較的大きくすることができる。これにより、軸受機構３８に加わる荷重が偏っている場合であっても、操舵軸Ｊ２を中心として旋回部３７を比較的滑らかに回転させることができる。その結果、台車本体１１に作用する偏荷重に対して安定した駆動輪３３の操舵を実現することができる。

操舵機構３６は、上述の操舵モータ３６１および旋回部３７を含み、旋回部３７は、操舵モータ３６１の回転を減速する減速機構３７２を含む。これにより、比較的小型の操舵モータ３６１で、旋回部３７の所望の回転力と回転速度とを実現することができる。これにより、駆動輪ユニット３を小型化することができる。

減速機構３７２は、好ましくは、ウォーム減速機構である。これにより、操舵モータ３６１の回転速度に対する比較的大きな減速比を、小型かつ簡素な構造の減速機構３７２により実現することができる。また、ウォーム減速機構のセルフロック機能により、旋回部３７の意図しない回転を抑制することができる。その結果、駆動輪ユニット３による移動方向の変動を抑制し、自動搬送台車１の安定した走行を実現することができる。

駆動輪ユニット３では、操舵軸Ｊ２が、駆動輪３３の上端および下端を通る直線上に位置する。これにより、駆動輪３３が操舵軸Ｊ２を中心として回転する際の移動範囲を小さくすることができる。その結果、駆動輪３３をキャスタ１２等の他の構造に近接させて配置することができる。

上述のように、駆動輪ユニット３は、アーム支持部３１と、アーム３２と、弾性部材３５とを含む。アーム３２は、アーム支持部３１の支持軸３１１を中心として回転可能に支持される。弾性部材３５は、アーム３２とアーム支持部３１との間にて弾性変形し、アーム３２に接続された駆動輪３３に対して下方に向かう力を付与する。駆動輪ユニット３が台車本体１１に取り付けられた状態では、アーム支持部３１の支持軸３１１は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。

これにより、駆動輪ユニット３を上下方向に小型化しつつ、駆動輪３３を床面９１に対して好適に押し付けることができる。したがって、駆動輪３３の下方の床面９１の上下方向における位置にかかわらず、駆動輪３３を好適に床面９１に接触させることができる。その結果、駆動輪ユニット３による自動搬送台車１の好適な移動を実現することができる。また、上述のように、台車本体１１および被搬送物の重量のおよそ全体が複数の従動輪１２１により支持されるため、台車本体１１と床面９１との間隔が安定的に保持され、駆動輪３３の上下方向の位置が変更される場合であっても、台車本体１１の上下方向の位置や水平面に対する傾きが変更されることを防止することができる。

駆動輪ユニット３では、例えば、アーム支持部３１、アーム３２および弾性部材３５は、操舵機構３６の旋回部３７とは別に設けられてもよい。また、アーム支持部３１は、台車本体１１に直接的に取り付け可能であってもよい。いずれの場合であっても、上記と同様に、アーム支持部３１の支持軸３１１が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置することにより、駆動輪ユニット３を上下方向に小型化しつつ、駆動輪３３を床面９１に対して好適に押し付けることができる。なお、駆動輪ユニット３では、駆動輪３３の床面９１に対する押圧は、アーム支持部３１、アーム３２および弾性部材３５とは異なる構造により実現されてもよい。また、駆動輪ユニット３では、駆動輪３３を床面９１に対して押し付ける構造は省略されてもよい。

自動搬送台車１は、台車本体１１と、３つ以上のキャスタ１２と、第１の駆動輪ユニット３と、第２の駆動輪ユニット３と、を含む。３つ以上のキャスタ１２は、非直線上に配置され、台車本体１１を下方から支持する。第１の駆動輪ユニット３および第２の駆動輪ユニット３は、台車本体１１に取り付けられる。上述のように、第１の駆動輪ユニット３および第２の駆動輪ユニット３は、上下方向に小型化することができる。したがって、自動搬送台車１を上下方向に小型化することができる。

当該３つ以上のキャスタ１２は、上述のように、台車本体１１の４つの角部にそれぞれ配置される４つのキャスタ１２を含む。これにより、自動搬送台車１の前後方向および幅方向への安定した走行を実現することができる。

自動搬送台車１では、第１の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２と、第２の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２とを、平面視において結ぶ直線Ｌ１が、前後方向および幅方向に対して傾斜する。これにより、自動搬送台車１の前後方向および幅方向への安定した走行を実現することができる。また、第１の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２と、第２の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２との間の距離を比較的大きくすることができる。その結果、比較的小さい駆動力で、自動搬送台車１の進行方向を変更することができる。さらに、自動搬送台車１の走行を、より安定させることができる。

好ましくは、上記直線Ｌ１は、前後方向に対して４５度傾斜する。これにより、自動搬送台車１が前後方向に走行する場合の駆動輪ユニット３の動作と、自動搬送台車１が幅方向に走行する場合の駆動輪ユニット３の動作とを、全体的にまたは部分的に共通化することができる。その結果、駆動輪ユニット３の制御を簡素化することができる。

自動搬送台車１では、台車本体１１の幅方向において、台車本体１１の外周縁１１０と、第１の駆動輪ユニット３の操舵モータ３６１との間に、第１の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２が配置される。これにより、２つの駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２間の直線Ｌ１の距離を比較的大きくすることができる。その結果、比較的小さい駆動力で、自動搬送台車１の進行方向を変更することができる。また、自動搬送台車１の走行を、より安定させることができる。

自動搬送台車１では、台車本体１１の幅方向において、台車本体１１の外周縁１１０と、第２の駆動輪ユニット３の操舵モータ３６１との間に、第２の駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２が配置される。これにより、２つの駆動輪ユニット３の操舵軸Ｊ２間の直線Ｌ１の距離を、さらに大きくすることができる。その結果、より小さい駆動力で、自動搬送台車１の進行方向を変更することができる。また、自動搬送台車１の走行を、さらに安定させることができる。

上述のように、各キャスタ１２と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離は、第１の駆動輪ユニット３の駆動輪３３と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離よりも小さく、かつ、第２の駆動輪ユニット３の駆動輪３３と台車本体１１の外周縁１１０との間の最短距離よりも小さい。これにより、キャスタ１２により主に支持される被搬送物の荷重を、台車本体１１の上面１１２の比較的広い範囲に分散させることができる。その結果、自動搬送台車１の安定した走行を実現することができる。

軸受機構３８の構造は、上述のものから様々に変更されてよい。図６および図７は、他の好ましい軸受機構３８ａ，３８ｂの例を示す側面図である。図６に示す駆動輪ユニット３ａの軸受機構３８ａは、図２に示す軸受機構３８の複数のカムフォロア３８３に代えて、操舵軸Ｊ２を中心とするボールベアリングをスラスト軸受３８１ａとして含む。スラスト軸受３８１ａは、ラジアル軸受３８２よりも径方向外側に位置する。

図７に示す駆動輪ユニット３ｂの軸受機構３８ｂは、図２に示す軸受機構３８のスラスト軸受３８１およびラジアル軸受３８２に代えて、操舵軸Ｊ２を中心とするクロスローラベアリング３８６を含む。クロスローラベアリング３８６は、上下方向の荷重を受けるスラスト軸受と、操舵軸Ｊ２を中心とする径方向の荷重を受けるラジアル軸受と、を兼用する。

軸受機構３８ａ，３８ｂの少なくとも一部は、軸受機構３８と同様に、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、上記と同様に、駆動輪ユニット３ａ，３ｂを上下方向にさらに小型化することができる。また、軸受機構３８ａ，３８ｂが駆動輪３３の周囲に配置されるため、軸受機構３８ａ，３８ｂの径を比較的大きくすることができる。これにより、軸受機構３８ａ，３８ｂに加わる荷重が偏っている場合であっても、操舵軸Ｊ２を中心として旋回部３７を比較的滑らかに回転させることができる。その結果、台車本体１１に作用する偏荷重に対して安定した駆動輪３３の操舵を実現することができる。

図７に示す軸受機構３８ｂの外径は、駆動輪３３の外径以下である。これにより、軸受機構３８ｂが駆動輪３３の周囲に突出する場合に比べて、平面視において、駆動輪ユニット３ｂを小型化することができる。なお、軸受機構３８ｂの外径とは、クロスローラベアリング３８６の外輪の外周面の直径である。

図８および図９は、本発明の第２の実施形態に係る駆動輪ユニット３ｃを含む自動搬送台車１の平面図である。図１０は、当該自動搬送台車１の一部を示す側面図である。図８では、駆動輪ユニット３ｃの駆動輪３３、および、キャスタ１２の従動輪１２１が、前後方向を向いている状態を示す。図９では、駆動輪３３および従動輪１２１が、幅方向を向いている状態を示す。図１０では、キャスタ１２の従動輪１２１と、駆動輪ユニット３ｃの駆動輪３３とが、略同じ高さの床面９１に接している状態を描いている。図１０では、図８中の左側の駆動輪ユニット３ｃの側面を示す。また、図１０では、側面視において互いに重なる従動輪１２１と駆動輪ユニット３ｃとを、前後方向に離して描いている。

駆動輪ユニット３ｃの操舵機構３６ｃは、図１および図２に示す操舵モータ３６１、旋回部３７および軸受機構３８に代えて、構造が異なる操舵モータ３６１ｃ、旋回部３７ｃおよび軸受機構３８ｃを含む。駆動輪ユニット３ｃの他の構成は、図１および図２に示す駆動輪ユニット３の構成と略同様である。以下の説明では、駆動輪ユニット３の各構成に対応する駆動輪ユニット３ｃの構成に同符号を付す。

駆動輪ユニット３ｃでは、操舵機構３６ｃの少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。また、駆動輪ユニット３ｃが台車本体１１に取り付けられた状態において、操舵機構３６ｃの全体は、台車本体１１の上面１１２よりも下側に位置する。これにより、駆動輪ユニット３と同様に、駆動輪ユニット３ｃを上下方向に小型化することができる。その結果、自動搬送台車１の低床化を実現することができる。

操舵モータ３６１ｃは、台車本体１１に固定される。操舵モータ３６１ｃは、例えば電動モータである。操舵モータ３６１ｃの回転軸３６２ｃは、上下方向を向く。図１０に示す例では、回転軸３６２ｃは下方を向く。操舵モータ３６１ｃは、回転軸３６２ｃの延びる方向に短い扁平モータである。換言すれば、回転軸３６２ｃ方向における操舵モータ３６１ｃの長さは、回転軸３６２ｃに垂直な方向における操舵モータ３６１ｃの幅よりも小さい。操舵モータ３６１ｃの回転は、旋回部３７ｃにより、駆動輪３３の向きを変更する力に変換される。

操舵モータ３６１ｃの少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３ｃを上下方向にさらに小型化することができる。好ましくは、操舵モータ３６１ｃの全体が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３ｃを上下方向に、より小型化することができる。また、旋回部３７ｃの少なくとも一部も、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３ｃを上下方向に、より一層小型化することができる。

旋回部３７ｃでは、旋回基部３７３ｃの外周部に、操舵軸Ｊ２を中心とする略円弧状の歯車部３７４ｃが設けられる。歯車部３７４ｃは、操舵軸Ｊ２を中心とする周方向において、約９０度に亘って設けられる。歯車部３７４ｃは、操舵モータ３６１ｃの回転軸３６２ｃに固定された歯車部３７５ｃと噛み合っている。歯車部３７４ｃと歯車部３７５ｃとにより、図１に示す減速機構３７２とは構造が異なる減速機構３７２ｃが構成される。減速機構３７２ｃは、操舵モータ３６１ｃの回転を減速する。これにより、比較的小型の操舵モータ３６１ｃで、旋回部３７ｃの所望の回転力と回転速度を実現することができる。これにより、駆動輪ユニット３ｃを小型化することができる。

上述のように、操舵モータ３６１ｃは、上下方向を向く回転軸３６２ｃを有する。操舵モータ３６１ｃの回転軸３６２ｃは、操舵軸Ｊ２とは平面視において異なる位置に位置する。これにより、操舵モータ３６１ｃを、駆動輪３３の鉛直上方を避けて配置することができる。その結果、操舵モータ３６１ｃの配置の自由度を向上することができるとともに、駆動輪ユニット３ｃを上下方向にさらに小型化することができる。

駆動輪ユニット３ｃでは、駆動輪ユニット３と同様に、軸受機構３８ｃが旋回部３７ｃを台車本体１１に対して支持する。軸受機構３８ｃは、例えば、図７に示す軸受機構３８ｂと同様に、図２に示す軸受機構３８のスラスト軸受３８１およびラジアル軸受３８２に代えて、操舵軸Ｊ２を中心とするクロスローラベアリング３８６を含む。

軸受機構３８ｃの少なくとも一部は、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置する。これにより、駆動輪ユニット３ｃを上下方向にさらに小型化することができる。また、軸受機構３８ｃが駆動輪３３の周囲に配置されるため、軸受機構３８ｃの径を比較的大きくすることができる。これにより、軸受機構３８ｃに加わる荷重が偏っている場合であっても、操舵軸Ｊ２を中心として旋回部３７ｃを比較的滑らかに回転させることができる。その結果、台車本体１１に作用する偏荷重に対して安定した駆動輪３３の操舵を実現することができる。軸受機構３８ｃの外径は、駆動輪３３の外径以下である。これにより、軸受機構３８ｃが駆動輪３３の周囲に突出する場合に比べて、平面視において、駆動輪ユニット３ｃを小型化することができる。

上記駆動輪ユニット３，３ａ〜３ｃ、および、自動搬送台車１では、様々な変更が可能である。

例えば、駆動輪ユニット３，３ａ〜３ｃでは、操舵軸Ｊ２は、駆動輪３３の上端および下端を通る直線上からずれた位置に配置されてもよい。また、軸受機構３８，３８ａ〜３８ｃの外径は、駆動輪３３の外径よりも大きくてもよい。

駆動輪ユニット３では、操舵機構３６の少なくとも一部が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置しているのであれば、必ずしも、操舵モータ３６１、旋回部３７および軸受機構３８のそれぞれの少なくとも一部が、上下方向において駆動輪３３の上端と下端との間に位置している必要はない。例えば、操舵モータ３６１、旋回部３７および軸受機構３８のいずれかは、その全体が駆動輪３３の上端よりも上側に位置してもよい。駆動輪ユニット３ａ〜３ｃにおいても同様である。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明に係る駆動輪ユニットは、様々な用途に利用可能である。当該駆動輪ユニットは、好ましくは、被搬送物を搬送する自動搬送台車の駆動輪ユニットとして用いられる。

１ 自動搬送台車
３，３ａ〜３ｃ 駆動輪ユニット
１１ 台車本体
１２ キャスタ
３１ アーム支持部
３２ アーム
３３ 駆動輪
３４ 駆動機構
３５ 弾性部材
３６，３６ｃ 操舵機構
３７，３７ｃ 旋回部
３８，３８ａ〜３８ｃ 軸受機構
１１０ （台車本体の）外周縁
１１２ （台車本体の）上面
３１１ 支持軸
３６１，３６１ｃ 操舵モータ
３６２，３６２ｃ （操舵モータの）回転軸
３７２，３７２ｃ 減速機構
Ｊ１ 駆動軸
Ｊ２ 操舵軸
Ｌ１ （操舵軸同士を結ぶ）直線

Claims (17)

1. 台車本体と、前記台車本体を下方から支持する複数のキャスタと、を備える自動搬送台車に取り付けられて、前記自動搬送台車を駆動する駆動輪ユニットであって、
   駆動輪と、
   水平方向を向く駆動軸を中心として前記駆動輪を回転駆動する駆動機構と、
   上下方向を向く操舵軸を中心として前記駆動輪の向きを変更する操舵機構と、を備え、
   前記操舵機構の少なくとも一部が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置し、
   前記台車本体に取り付けられた状態で、前記操舵機構の全体が、前記台車本体の上面よりも下側に位置し、
   前記操舵機構は、
   アーム支持部と、
   前記アーム支持部の支持軸を中心として回転可能に支持されるアームと、
   前記アームと前記アーム支持部との間にて弾性変形する弾性部材と、を備え、
   前記駆動機構は、前記アームにより支持され、
   前記弾性部材は、前記アームに接続された前記駆動輪に対して下方に向かう力を付与し、
   前記アーム支持部の前記支持軸が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置し、
   前記駆動機構と前記支持軸との前後方向の間に前記弾性部材が配置される、
   駆動輪ユニット。
2. 前記操舵機構が、
   操舵モータと、
   前記操舵モータの回転を前記駆動輪の向きを変更する力に変換する旋回部と、を備え、
   前記操舵モータの少なくとも一部が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置する、請求項１に記載の駆動輪ユニット。
3. 前記操舵モータの全体が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置する、請求項２に記載の駆動輪ユニット。
4. 前記旋回部の少なくとも一部が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置する、請求項２または３に記載の駆動輪ユニット。
5. 前記操舵機構が、
   水平方向を向く回転軸を有する操舵モータと、
   前記操舵モータの回転を前記駆動輪の向きを変更する力に変換する旋回部と、を備える、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の駆動輪ユニット。
6. 前記操舵機構が、
   上下方向を向く回転軸を有する操舵モータと、
   前記操舵モータの回転を前記駆動輪の向きを変更する力に変換する旋回部と、を備え、
   前記操舵モータの前記回転軸が前記操舵軸とは平面視において異なる位置に位置する、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の駆動輪ユニット。
7. 前記操舵機構が、
   操舵モータと、
   前記操舵モータの回転を前記駆動輪の向きを変更する力に変換する旋回部と、
   前記旋回部を前記台車本体に対して支持する軸受機構と、を備え、
   前記軸受機構の少なくとも一部が、上下方向において前記駆動輪の上端と下端との間に位置する、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の駆動輪ユニット。
8. 前記操舵機構が、
   操舵モータと、
   前記操舵モータの回転を前記駆動輪の向きを変更する力に変換する旋回部と、
   前記旋回部を前記台車本体に対して支持する軸受機構と、を備え、
   前記軸受機構の外径が、前記駆動輪の外径以下である、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の駆動輪ユニット。
9. 前記操舵機構が、
   操舵モータと、
   前記操舵モータの回転を前記駆動輪の向きを変更する力に変換する旋回部と、を備え、
   前記旋回部が、前記操舵モータの回転を減速する減速機構を含む、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の駆動輪ユニット。
10. 前記減速機構が、ウォーム減速機構である、請求項９に記載の駆動輪ユニット。
11. 前記操舵軸が、前記駆動輪の上端および下端を通る直線上に位置する、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動輪ユニット。
12. 台車本体と、
    非直線上に配置され、前記台車本体を下方から支持する３つ以上のキャスタと、
    前記台車本体に取り付けられる請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の第１の駆動輪ユニットと、
    前記台車本体に取り付けられる請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の第２の駆動輪ユニットと、を備える、自動搬送台車。
13. 前記第１の駆動輪ユニットの操舵軸と、前記第２の駆動輪ユニットの操舵軸とを、平面視において結ぶ直線が、前後方向および幅方向に対して傾斜する、請求項１２に記載の自動搬送台車。
14. 前記第１の駆動輪ユニットの前記操舵軸と、前記第２の駆動輪ユニットの前記操舵軸とを、平面視において結ぶ直線が、前後方向に対して４５度傾斜する、請求項１３に記載の自動搬送台車。
15. 前記台車本体の幅方向において、前記台車本体の外周縁と、前記第１の駆動輪ユニットの操舵モータとの間に、前記第１の駆動輪ユニットの操舵軸が配置される、請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の自動搬送台車。
16. 各キャスタと前記台車本体の外周縁との間の最短距離が、前記第１の駆動輪ユニットの駆動輪と前記台車本体の前記外周縁との間の最短距離よりも小さく、かつ、前記第２の駆動輪ユニットの駆動輪と前記台車本体の前記外周縁との間の最短距離よりも小さい、請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載の自動搬送台車。
17. 前記台車本体が平面視において矩形状であり、
    前記３つ以上のキャスタが、前記台車本体の４つの角部にそれぞれ配置される４つのキャスタを含む、請求項１２ないし１６のいずれか１つに記載の自動搬送台車。
    

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