JP2008175674A - 走行車両及びその車輪磨耗量の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無軌道式走行車両の車輪磨耗量を稼働途中に測定する。
【解決手段】走行車両の台車フレームに走行面との間の距離を測定する距離測定手段を取り付ける。走行面の所定個所に走行車両の全車輪の転動面を同一面上に支えることのできる水平面を形成しておく。走行車両をその水平面上に誘導して距離測定手段により水平面との間の距離を測定させる。測定した距離を車輪交換直後の値と比較し、その差から車輪の磨耗量を求める。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行車両の車輪の磨耗量を検出する技術であって、特には無軌道式走行車両の車輪磨耗量を測定するのに好適な技術に関する。

今日、自動化の進んだ工場では、製品、半製品を荷台に載せて指定場所へ無人搬送する走行車両が多用されている。こうした走行車両には、軌道上を走行する有軌道式ものと、平坦な床面上を自身で車体操舵しながら走行する無軌道式のものがある。何れの方式の走行車両も、その殆どがエンコーダを使用して車輪の回転数を検出する。そして、検出した回転数に車輪外周長さを掛けて基準位置からの移動距離を算出し、その値により自身の現在位置を確認しつつ予め記憶したプログラムに従って無人走行を行なう。

こうした車輪回転数から移動距離を求める方式では、車輪外周長さの算出基礎となる車輪径を正確に把握することが重要である。車輪は鉄、ウレタン、ゴム等の材質で製作され、これらは何れも走行により磨耗して車輪径を減少させる。車輪の磨耗を無視したのでは算出した移動距離に誤差が生じ、停止位置や走行経路にずれを生ずる。人手による車輪磨耗量の点検には点検時間や工数の問題があるため、稼働途中あるいは稼働の合間に自動測定できることが望まれる。

従来技術として軌道上を走行する有軌道式走行車両では、直線軌道に沿って所定距離離れた２つの基準位置にマークを設け、走行車両にはそれらマークを検出する検出器を取り付ける。そして、それら２つの基準位置間を走行する間の車輪回転数をエンコーダで検出して車輪１回転当たりの走行距離を算出し、その値から車輪径を逆算する方法が多く採られている。

有軌道式走行車両で採用されるこの方式は、稼働途中に実際の車輪径を測定できる上、２つ基準位置間の距離を長くとることで測定精度を上げることもできる。しかし、この方式を無軌道式走行車両に適用するには問題が多い。無軌道式走行車両の多くは、床面に貼られた光反射テープや磁気テープ、床面直下に敷設された電流の流れる電線等の誘導線を検出しながらそれらに沿って走行する。従って、その誘導線を直線状に張っておくことにより直線走行させることもできる。しかし、その場合も走行車両は誘導線から外れないように微妙な操舵を繰り返しており、車輪の走行方向は誘導線の向きを中心として微妙に振れ動いている。その影響で、直線経路に沿った２つの基準位置間を走行する間の車輪回転数を検出したとしても誤差が生じる。このため、この方法で車輪摩耗量を正確に測定することは難しい。

本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は、走行車両の車輪の磨耗量を測定する技術であって、特には無人走行する無軌道式走行車両の車輪磨耗量を稼働途中あるいは稼働の合間に測定するのに適した技術を提供することにある。

前記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、走行車両の車輪磨耗量を測定する方法であって、走行車両の台車フレームに車輪が転動する走行面又は走行面に平行な面との間の距離を測定する距離測定手段を取り付け、走行車両が走行する走行面上の所定個所には走行車両の全車輪の転動面を同一面上に支え得る平面を形成しておき、走行車両をその平面上に誘導して距離測定手段にてその平面又はその平面から一定間隔離れた平行平面との間の距離を測定させ、測定した距離を車輪交換直後の値と比較して車輪の磨耗量を算出することを特徴とする走行車両の車輪磨耗量の測定方法である。

このような測定方法によれば、無軌道式の走行車両であってもその稼働途中あるいは稼働の合間をみて人手を介することなく車輪磨耗量を自動測定することができる。磨耗量が判ればその時点における実際の車輪径も判るため、車軸の回転に同期したパルスを発するエンコーダの信号に基づいて移動量を計算する際、その値を用いることで移動量を正確に把握することができる。

また、請求項２に記載の発明は、走行面上を車輪を転動させて走行する走行車両であって、走行車両の台車フレームに取り付けられて走行面又は走行面に平行な面との間の距離を測定する距離測定手段と、車輪の磨耗量算出手段とを備え、磨耗量算出手段は走行面又は走行面に平行な面との距離測定の指示と車輪が交換された旨の情報入力を受ける入力手段と、距離測定手段の測定した距離と入力手段が受けた車輪交換情報を記憶しておく記憶手段を有し、入力手段を介して距離測定の指示を受けた場合には距離測定手段に指示して走行面又は走行面に平行な面との距離測定を実行させ、得られた測定値を車輪交換の情報入力を受けた後に記憶手段が最初に記憶した距離測定値と比較することにより車輪の磨耗量を算出するように構成してあることを特徴とする走行車両である。

このような構成の走行車両によれば、車両が無軌道式であってもその稼働途中あるいは稼働の合間をみて水平面上にて該水平面までの距離を測定させることで、人手を介することなく車輪磨耗量を自動測定することができる。磨耗量が判ればその時点における実際の車輪径も判るため、車軸の回転に同期したパルスを発するにエンコーダの信号に基づいて移動量を計算する際、その値を用いることで移動量を正確に把握することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の走行車両において、距離測定手段は走行車両の駆動車輪に近い台車フレームに取り付けてあることを特徴とする走行車両である。

車輪の磨耗は従動車輪より駆動車輪の方が激しいため、駆動車輪近くの台車フレームに距離測定手段を取り付けておけば車輪の交換時期をより正確に判断することができる。

以下、本発明に係る走行車両とその車輪磨耗量の測定方法についての一実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態では、走行車両の一例として無人フォークリフトを取り上げて説明する。図１、図２は、その無人フォークリフト１の正面図と側面図である。この無人フォークリフト１は無軌道式であり、平坦な床面２上に車輪３を転動させながら無人走行して荷物を搬送する。図１の右方向が無人走行する場合の前進方向である。

無人フォークリフト１は下部の台車フレーム５と、その上の進行方向前側に搭載された車体本体部６と、後側に搭載されたフォーク装置７により構成されている。フォーク装置７はＬ字形フォーク８と、それを上下、前後に動かす駆動機構９とからなる荷物の積み降ろし装置である。搬送荷物はそのフォーク８上に載せて運ばれる。

車体本体部６内には、後述する走行制御装置３１、車輪磨耗量算出回路４５、レーザ距離計５０、電源装置等が収納してある。車体本体部６の前面には、走行警告灯１１、障害物検知センサ１２が取り付けてある。車体本体部６の上部両側からは斜め上方に延びる一対の側枠１４が取り付けてあり、それらの上端には上枠１５が水平に取り付けてある。上枠１５にはレーザ投受光器１６が取り付けてある。

図３、図４は、無人フォークリフト１の台車フレーム５とその下面側の車輪の取り付け関係を示したものであり、図３は車輪の配置関係を示す平面図、図４は図３の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。なお、図３中の符号１８は、無人フォークリフト１の車輪磨耗量測定のために走行面の所定場所に設置した水平板を示している。

この無人フォークリフト１は４輪で走行する。図３に示すように走行方向の前部左側には走行駆動輪３ａが、前部右側には従動輪３ｂが、後部左右には従動輪３ｃ、３ｄが取り付けてある。図４に示すように走行駆動輪３ａと従動輪３ｂはそれぞれ台車フレーム５に旋回自由に取り付けられた車輪支持枠２２ａ、２２ｂに取り付けてあり、走行駆動輪３ａは同軸に取り付けた減速機付きの走行モータ２０により駆動される。走行駆動輪３ａ図示しないステアリング機構により操舵される。従動輪３ｂにはキャスターが使用してある。

本実施形態の無人フォークリフト１の特徴として走行駆動輪３ａ寄りの台車フレーム５部分に、レーザ距離計５０が台車フレーム５に開けた穴を通して下向きに取り付けてある。レーザ距離計（距離測定手段に相当）５０は、床面２に向けて照射したレーザ光と、床面（走行面）２で反射して戻ってきた反射光との時間差、位相差等に基づいて床面２までの距離を測定する装置である。

図５は、制御装置３０の構成を示したものである。制御装置３０は、走行制御装置３１と、本実施形態に特有の車輪磨耗量を算出するためのレーザ距離計５０と車輪磨耗量算出回路（磨耗量算出手段に相当）４５とからなる。

走行制御装置３１は、無人フォークリフト１の走行制御の他、フォーク装置７の制御も司る。中核としての制御回路３２はマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御回路３２には、無線装置３３、レーザ投受光器１６、障害物検知回路３５、エンコーダ回路３６、走行モータ駆動回路３７ａ、操舵機構駆動回路３７ｂ、走行警告灯駆動回路３８、走行警音器駆動回路３９、フォーク装置駆動回路４０等が接続されている。

制御回路３２は、地上の指令装置から送られてくる搬送指令を無線装置３３で受ける。その指令に基づき走行モータ駆動回路３７ａを操作して走行駆動輪３ａを駆動すると共に、操舵機構駆動回路３７ｂを操作して走行駆動輪３ａを操舵して無人フォークリフト１を目的の場所に誘導する。誘導は予め記憶している走行空間のレイアウトマップと、レーザ投受光器１６を使用して検出した現在位置情報、走行モータ２０に取り付けたエンコーダ（図示せず。）からのパルス信号をエンコーダ回路３６で計数して得た所定地点からの移動距離情報等に基づいて行なう。レーザ投受光器１６を用いた現在位置の検出は、走行空間の壁面などに取り付けた複数の反射体にレーザ光を投光してその反射光から距離と方向を検出し、三角測量の原理で自己の位置を算出する方法で行なう。

車輪磨耗量算出回路（磨耗量算出手段に相当）４５は、演算回路４６、記憶回路４７、インターフェイス（ＩＦ）回路４８を備える。演算回路４６はマイクロコンピュータを用いて構成されている。インターフェイス回路４８は制御回路３２とデータ交信を行なうためのもので、請求項に記載した入力手段である。記憶回路（記憶手段に相当）４７は、レーザ距離計５０で計測した床面２までの距離や、インターフェイス回路４８を介して受けた車輪交換時期を記憶しておくためのもので、不揮発メモリを用いて構成してある。

次に、以上のような構成の下での車輪磨耗量の測定方法について説明する。測定は、車輪を新品に交換したことを車輪磨耗量算出回路４５に伝えることから始まる。交換したことの情報は、地上の指令装置から走行制御装置３１の制御回路３２に無線で伝えられる。その情報は、制御回路３２から車輪磨耗量算出回路４５のインターフェイス回路４８に出力されて演算回路４６に伝えられる。演算回路４６は車輪が交換されたことを記憶回路４７に記憶させる。

続いて、指令装置から走行制御装置３１に対し、無人フォークリフト１を車輪磨耗量測定のために準備された測定場所に移動させ、測定を行なわせる指示を発する。指示を受けた走行制御装置３１は、無人フォークリフト１を準備された測定場所に誘導して停止させる。測定場所には、無人フォークリフト１の全車輪の転動面を同一面上に支えることができ、且つ照射されたレーザ光をよく反射する水平面を形成しておく。例えば、図３、図４に示すように表面を磨いたステンレスの厚い水平板を敷設しておく。

無人フォークリフト１を測定場所に誘導して停止させた後、走行制御装置３１は車輪磨耗量算出回路４５に対して測定開始を指示する。インターフェイス回路４８を経て指示を受けた演算回路４６は、レーザ距離計５０に指示して床面２までの距離を測定させ、その値を受け取る。演算回路４６は受け取った測定値を記憶回路４７に記憶させる。車輪交換が行なわれた後の最初の測定では、車輪磨耗量の演算は行なわない。

無人フォークリフト１の累計稼働時間が所定値に達したならば、地上の指令装置から走行制御装置３１に対して車輪摩耗量の測定指示を出す。測定指示は作業者が手動で出してもよいし、指令装置から定期的に出してもよい。また、測定場所を通過する度に走行制御装置３１が自動的に出すようにしてもよい。測定指示が出されると走行制御装置３１は上述した車輪交換直後と同じように無人フォークリフト１を測定場所に誘導して停止させ、車輪磨耗量算出回路４５に測定開始の指示を出す。演算回路４６はレーザ距離計５０に指示して床面２までの距離を測定させ、その値を受け取る。演算回路４６は受け取った測定値を記憶回路４７に記憶させる。同時に今回の測定値を車輪交換直後の測定値と比較し、その差を車輪磨耗量として把握する。把握した磨耗量はインターフェイス回路４８を経て走行制御装置３１に伝える。走行制御装置３１は受け取った値を無線で地上の指令装置に送信する。

このようにして地上の指令装置は、車輪摩耗量測定の指示を無線送信するだけで、人手を介することなく車輪摩耗量を把握できる。車輪摩耗量が判れば、その値から車輪交換の必要性を判断できる。また、車輪摩耗量が判ればその時点における実際の車輪径も判明する。従って、車軸の回転に同期したパルスを発するエンコーダの信号に基づいて移動量を計算する際、判明した車輪径の数値を用いることで移動量を正確に計算することができる。

なお、車輪の磨耗は従動輪より駆動輪の方が激しい。そのためレーザ距離計５０は上記実施形態のように駆動輪近くの台車フレームに取り付けておくのが好ましい。また、駆動輪が複数ある場合にはレーザ距離計５０を駆動輪毎に取り付けるとよい。
また、上記実施形態では車輪摩耗量の測定を水平板１８の上で行なったが、板１８は必ずしも水平である必要はなく多少傾いていてもよい。
また、上記実施形態では水平板１８までの距離を測定したが、水平板１８の上方又は下方に水平板１８と平行な面を形成しておき、その面までの距離を測定するようにしてもよい。

また、車輪磨耗量算出回路４５は走行制御装置３１と別に設けるのでなく、走行制御装置３１と一体に構成してもよい。その場合は、図５における演算回路４６とインターフェイス回路４８の機能を制御回路３２に実行させる。
また、上記実施形態では無軌道式走行車両について説明したが、本発明は有軌道式走行車両にも適用できる。その場合には、図３、図４に示した水平板１８の上に一定高さの軌道を敷設し、水平板１８の表面までの距離をレーザ距離計５０で定期的に測定すればよい。

無人フォークリフト（走行車両）１の側面図である。 無人フォークリフト（走行車両）１の正面図である。 台車フレーム５に取り付けた車輪の配置関係を示す平面図である。 図３の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。 制御装置３０の構成図である。

符号の説明

図面中、１は無人フォークリフト（走行車両）、２は床面（走行面）、３ａは走行駆動輪（車輪）、３ｂは従動輪、５は台車フレーム、１６はレーザ投受光器、１８は水平面（水平板）、３１は走行制御装置、４５は車輪磨耗量算出回路、５０はレーザ距離計を示す。

Claims (3)

1. 走行車両の車輪磨耗量を測定する方法であって、前記走行車両の台車フレームに車輪が転動する走行面又は走行面に平行な面との間の距離を測定する距離測定手段を取り付け、
   前記走行車両が走行する走行面上の所定個所に前記走行車両の全車輪の転動面を同一面上に支え得る平面を形成しておき、
   前記走行車両を前記平面上に誘導して前記距離測定手段にて該平面又は該平面から一定間隔離れた平行平面との間の距離を測定させ、
   該測定した距離を前記車輪を交換した直後の値と比較して該車輪の磨耗量を算出することを特徴とする走行車両の車輪磨耗量の測定方法。
2. 走行面上を車輪を転動させて走行する走行車両であって、
   該走行車両の台車フレームに取り付けられて前記走行面又は走行面に平行な面との間の距離を測定する距離測定手段と、車輪の磨耗量算出手段とを備え、
   該磨耗量算出手段は前記走行面又は走行面に平行な面との距離測定の指示と前記車輪が交換された旨の情報入力を受ける入力手段と、前記距離測定手段の測定した前記距離と前記入力手段が受けた車輪交換情報を記憶しておく記憶手段を有し、前記入力手段を介して距離測定の指示を受けた場合には前記距離測定手段に指示して前記走行面又は走行面に平行な面との距離測定を実行させ、得られた測定値を前記車輪交換の情報入力を受けた後に前記記憶手段が最初に記憶した前記距離測定値と比較することにより前記車輪の磨耗量を算出するように構成してあることを特徴とする走行車両。
3. 請求項２に記載の走行車両において、前記距離測定手段は前記走行車両の駆動車輪に近い前記台車フレームに取り付けてあることを特徴とする走行車両。