JP2005193864A - キャリーバッグ - Google Patents

Abstract

【課題】長時間使用しても疲労のないキャリーバッグを提供する。
【解決手段】主体フレーム８と、主体フレーム８の上部に取り付けられた牽引用グリップ９と、主体フレーム８の下部両端に取り付けられた車輪１０と、を備えた二輪キャリーバッグ１００であって、さらに電源７と、重力方向に対するキャリーバッグ１００の傾きを検出する傾斜センサ１と、傾斜センサ１の出力から平地においてキャリーバッグ１００が傾いた状態で姿勢を保つようにする加速度指令値を算出する演算装置２と、演算装置２の出力からモータ５の駆動制御信号を出力する制御装置３と、制御装置３の出力でモータ５に与える電源７からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦするモータ駆動回路４とを備え、モータ駆動回路４の出力でモータ５を回転駆動するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、牽引用グリップと車輪を有し、さらに駆動モータを搭載して搬送者の牽引を補助するタイプのキャリーバッグに関する。

旅行や買い物をするときなどに携帯する大型の鞄に車輪および牽引用取っ手を取り付けることにより手荷物運搬の負担を軽減するキャリーバッグは、公知である。公知のキャリーバッグはそれ自体に駆動力が備えられてなく、搬送者の牽引力によってのみ運搬がおこなわれるので、重量物を運搬する際に強い力が必要であった。
また、動力により荷物を搬送する装置としては、搬送者の操作力を検出し操作力の大きさに応じて駆動モータの制御をおこなうものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平９−２４９１４４号公報（第７頁、図４）

特許文献１記載の搬送装置は力センサを使用しないで操作力を得るようにするもので、荷物が載置される台車と台車の後部に設けられた装置本体と装置本体の上部に取り付けられた把持部と台車の底部両側に設けられた前輪と装置本体の底部両側に設けられた左右の後輪と後輪を個別に駆動するモータとを有し、操作者が把持部を押圧して後輪が回転するとモータのコイルに流れる電流値の大きさと回転数により操作者の操作力を求めるもので、このようにして求められた操作力に応じた搬送速度となるようにモータを回転駆動させるものである。

特許文献１記載のような搬送装置は、操作者の操作力の大きさに応じて駆動モータの制御をおこなうので、操作者はモータ駆動による補助力を得るためには絶えず操作力を与えなければならなかった。したがってそのため、この搬送装置を長時間使用すると疲労が大きくなり、荷物の可積載重量が搬送者の体力により限定されるというような問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、重量物を運搬する際に強い力を必要としない、長時間使用しても疲労がたまらないキャリーバッグを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１記載のキャリーバッグの発明は、主体フレームと、該主体フレームの上部に取り付けられた牽引用グリップと、該主体フレームの下部両端に取り付けられた車輪と、を備えた二輪キャリーバッグであって、電源と、重力方向に対する前記キャリーバッグの傾きを検出する傾斜センサと、該傾斜センサの出力から平地においてキャリーバッグが傾いた状態で姿勢を保つようにする加速度指令値を算出する演算装置と、該演算装置の出力から前記モータの駆動制御信号を出力する制御装置と、該制御装置の出力でモータに与える前記電源からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦするモータ駆動回路と、該モータ駆動回路の出力で回転駆動されるモータとを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のキャリーバッグにおいて、前記演算装置が、前記傾斜センサにより検出したキャリーバッグの重力方向に対する傾きを入力として、式（１）によりキャリーバッグへの加速度指令値を算出することを特徴とする。
ａ＝ｇｔａｎ θ１ ・・・（式１）
ただし、ａ：加速度指令
ｇ：重力加速度
θ１：重力方向に対するキャリーバッグの傾き
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のキャリーバッグにおいて、さらに、地面と前記主体フレームの底面との間隔を検出する距離センサを備え、前記演算装置が、前記距離センサの出力で、勾配のある地面でもキャリーバッグが傾いた状態で姿勢を保つように加速度指令値を算出することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のキャリーバッグにおいて、前記演算装置は、前記傾斜センサにより検出したキャリーバッグの重力方向に対する傾きと、前記距離センサにより検出した地面と前記主体フレームの底面との間隔より算出された地面に対するキャリーバッグの傾きとから、前記演算装置が式（２）によりキャリーバッグへの加速度指令値を算出することを特徴とする。
ａ＝ｇｓｉｎθ１／ｃｏｓθ２ ＋ ｇｓｉｎ（θ２−θ１）・・・（式２）
ただし、ａ：加速度指令
ｇ：重力加速度
θ１：重力方向に対するキャリーバッグの傾き
θ２：地面に対するキャリーバッグの傾き
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のキャリーバッグにおいて、前記キャリーバッグで消費される電力供給のＯＮ／ＯＦＦをする電源スイッチを備え、該電源スイッチをＯＦＦにしたときは、搬送者の独力でキャリーバッグを牽引することができるようになることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のキャリーバッグにおいて、前記牽引用グリップを搬送者が牽引しているかを検出する牽引センサを備え、該牽引センサからの非牽引を表す出力があったとき前記制御装置が電力供給をＯＦＦとすることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、キャリーバッグの重力方向に対する傾きを検出し、平地において傾いた状態で姿勢を保つように加速度指令値を算出してモータ５を駆動させるので、搬送者はキャリーバッグを傾けるだけで牽引を補う力を得ることができ、キャリーバッグを前後に傾けることにより補助力の強弱を調節することができるため、わずかな力で荷物を搬送することができるようになる。
また、請求項２に記載の発明によると、平地において、モータ５の加減速による慣性力と重力との合力の向きがキャリーバッグの傾斜方向と一致するような加速度指令を与えることができるので、キャリーバッグは傾いた状態で姿勢を保つことができ、その加速度でもって駆動することができるようになる。
また、請求項３に記載の発明によると、キャリーバッグの重力方向に対する傾きを検出し坂道において傾いた状態で姿勢を保つように加速度指令値を算出してモータ５を駆動させるので、搬送者はキャリーバッグを傾けるだけで牽引を補う力を得ることができ、キャリーバッグを前後に傾けることにより補助力の強弱を調節することができるので、坂道においてもわずかな力で荷物を搬送することができるようになる。
また、請求項４に記載の発明によると、坂道において、モータ５の加減速による慣性力と重力との合力の向きがキャリーバッグの傾斜方向と一致するような加速度指令を与えることができるので、キャリーバッグは傾いた状態で姿勢を保つことができ、その加速度でもって駆動することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、品物の重量が軽い、または下り坂での牽引などで牽引補助力を必要としない場合、電源スイッチ１１をＯＦＦのまま補助力を受けない状態でキャリーバッグの牽引をおこなうことにより、不要な電力消費を抑えることができる。
また、請求項６に記載の発明によると、牽引用グリップ９に取り付けられた歪みゲージにより、供給される電力は搬送者がグリップ９を牽引する状態で電力供給がＯＮとなるように制御をするので、未使用時に傾斜地にキャリーバッグを置いたり、未使用時にキャリーバッグが転倒したとしても、モータに電力が供給されることは無く、キャリーバッグ非牽引時の自走を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の実施例１に係るキャリーバッグを説明する図である。
図１は本発明の実施例１に係るキャリーバッグの縦断面図（ａ）と正面図（ｂ）、図２は本発明の実施例１に係るキャリーバッグの動力系統のブロック図、図３は実施例１に係るキャリーバッグの動作を説明する図である。
図１において、１００は本発明の実施例１に係るキャリーバッグ、１は傾斜センサ、２は演算装置、３は制御装置、４はモータ駆動回路、５はモータ、７は電源、８は主体フレーム、９は牽引用グリップ、１０は車輪、１１はスタンド、５ａは伝導装置としてのチェーンである。なお、演算装置２、制御装置３、モータ駆動回路４は部品としてはキャリーバッグ１００と比べて極端に小さく、その配置個所も実際とは異なるが、重要な構成部品であるので、判りやすく拡大して、見える位置に概略的に図示している。
傾斜センサ１（図２）は重力方向に対するキャリーバッグ１００の傾きを検出するもので、原理的には、水準器を内部に搭載したもの、ジャイロセンサ、加速度センサなどが利用できる。
演算装置２（図２）は、傾斜センサ１が検出した重力方向に対するキャリーバッグ１００の傾きから加速度指令値を算出したのち指令値を制御装置３（図２）に出力する。
制御装置３（図２）は演算装置２から与えられた加速度指令値を基にモータ駆動回路４を制御し、モータ駆動回路４は制御値に従ってモータ５へ送られる電力を制御する。
図１に戻って、主体フレーム８の上端には牽引用グリップ９が取り付けられ、主体フレーム８の下部両端には車輪１０が回転可能に設けられている。また、主体フレーム８の邪魔にならない底面にモータ５および電源７が取り付けられ重心を低くしている。モータ５の動力はチェーン５ａを用いて車輪１０に駆動力を与えられる。モータ５の動力を車輪１０に伝えるものとしてここではチェーンを用いたが、その他の伝導装置であるタイミングプーリや各種歯車を用いても良い。
電源７はここでは充電可能な直流バッテリを使用している。
スタンド１１はキャリーバッグ１００の未使用時にキャリーバッグ１００を地面（平地）に対して直立状態に保持するためのものである。

次に、実施例１に係るキャリーバッグ１００の動作について図３を用いて説明する。
図３は、搬送者が牽引用グリップ９を前方（図で左側）に引いて、キャリーバッグ１００を前方に角度θ１だけ傾けた状態を概念的に示している。このようにキャリーバッグ１００を前方に傾けることにより、スタンド１１の先端は接地面Ｇから離れる。そしてスタンド１１の先端が接地面Ｇから離れることで、車輪１０による駆動が可能となる。
キャリーバッグ１００を平地で牽引する場合、キャリーバッグ１００がθ１だけ傾くと、傾斜センサ１（図１）は重力方向ｇからの傾きθ１を検出し、これを演算装置２（図２）に出力する。
演算装置２は、重力方向ｇからの傾きθ１を用いて式（１）により加速度指令値ａを算出したのち、加速度指令値ａを制御装置３に出力する。
ａ＝ｇ×ｔａｎθ１ ・・・ （式１）
ただし、ａは加速度指令、ｇは重力加速度、θ１は重力方向に対するキャリーバッグの傾きである。
制御装置３は加速度指令値ａを基にモータ駆動回路４からモータ５へ送られる電力を制御する。モータ５の動力により車輪１０が回転し、キャリーバッグ１００に推進力を与える。
したがって、傾きθ１が０のときは、加速度指令値ａは０（停止）であるが、キャリーバッグ１００が傾くとモータ５の動力により車輪１０が回転してキャリーバッグ１００が前進し始める。そしてその傾きθ１が増加するにしたがって、ｔａｎθ１の値も増えてゆくから、加速度指令値ａは増加し、キャリーバッグ１００の推進力が大きくなる。

このように、本発明によれば、キャリーバッグ１００の重力方向ｇからの傾きθ１を入力として、慣性力と重力の合力の向きをキャリーバッグ１００の傾きに一致させているため、キャリーバッグ１００は制御力が働いている限り傾いた状態で姿勢を保ち、前方に転倒することはない。
したがって搬送者はキャリーバッグの傾きを変えるだけのわずかな力で、推進力をコントロールできるようになる。つまり、傾きを若干前に倒すだけで推進力を強くし、キャリーバッグを起こすと推進力を弱くすることができ、立てると停止させることができる。
このように搬送者はキャリーバッグの傾け方をコントロールするだけで種々の牽引力を得ることができるため、従来のキャリーバッグのような搬送者の牽引力によってのみ運搬がおこなわれるものでないので強い力が必要でなくなり、また、特許文献１記載の搬送装置のように操作者が絶えず操作力を与えなければならないこともなくなるため、長時間使用しても疲労がたまることもなくなる。

図４〜図６は本発明の実施例２に係るキャリーバッグを説明する図である。
図４は本発明の実施例２に係るキャリーバッグの縦断面図、図５は本発明の実施例２に係るキャリーバッグの動力系統のブロック図、図６は実施例２に係るキャリーバッグの動作を説明する図である。
図４において、２００は本発明の実施例２に係るキャリーバッグ、１は傾斜センサ、２は演算装置、３は制御装置、４はモータ駆動回路、５はモータ、７は電源、８は主体フレーム、９は牽引用グリップ、１０は車輪、１１はスタンドである。実施例１と同一符号のものは実施例１の部品と同じであるので、その機能について重複説明は省略する。実施例２が実施例１と異なるのは、距離センサ６を
主体フレーム８の底面に備えている点である。距離センサ６は超音波距離計や三角測量の原理などを用いて、フレーム８の底面と地面との間隔を計測するものである。ただし、本発明で使用する距離センサ６は超音波距離計と三角測量の原理を用いたものに限らず、レーザ距離計などでも代用できることはいうまでもない。
距離センサ６が計測したフレーム８の底面と地面の間隔と、傾斜センサ１が計測した重力方向に対するキャリーバッグの傾きから演算装置２（図５）が加速度指令値ａを算出したのち指令値ａを制御装置３（図５）に出力し、制御装置３はモータ駆動回路４（図５）からモータ５へ送られる電力を制御する。

次に、実施例２に係るキャリーバッグ２００の動作について図６を用いて説明する。
図６において、キャリーバッグ２００を坂道で牽引する場合、傾斜センサ１が重力方向に対するキャリーバッグ２００の傾きθ１を、距離センサ６が地面とフレーム底面の間隔Ｌを検出し、演算装置２（図５）に入力する。
演算装置２は間隔Ｌから地面に対するキャリーバッグ２００の傾きθ２から、式２によって加速度指令値ａを算出する。
ａ＝ｇｓｉｎθ１／ｃｏｓ θ２＋ ｇｓｉｎ（θ２−θ１）・・・（式２）
ただし、ａは加速度指令、ｇは重力加速度、θ１は重力方向に対するキャリーバッグの傾き、θ２は地面に対するキャリーバッグの傾きである。
このようにして算出された加速度指令値ａは制御装置３に出力され、制御装置３はモータ駆動回路４からモータ５へ送られる電力を制御する。
モータ５の動力により車輪１０が回転しキャリーバッグに推進力を与える。この動作によりキャリーバッグは制御力が働いている限り傾いた状態でつり合いを保ち、前方に転倒、または後退することは無い。したがって搬送者はわずかな力でキャリーバッグの傾きを変えることができ、また、傾きを前後に変えるだけで推進力の強弱を操作することができる。すなわち、坂道でも実施例１と同等の効果が保証される。特に、実施例２においては、平地についてのものであった実施例１と比べて、坂道での動力補償が行われるので、搬送者にとってはより操作しやすいものとなっている。

図７は本発明の実施例３に係るキャリーバッグを示す正面図である。
図７において、３００は本発明の実施例３に係るキャリーバッグ、１は傾斜センサ、２は演算装置、３は制御装置、４はモータ駆動回路、５はモータ、６（図では見えないが）は距離センサ６、７は電源、８は主体フレーム、９は牽引用グリップ、１０は車輪、１１はスタンドである。実施例２と同一符号のものは実施例２の部品と同じであるので、その機能について重複説明は省略する（なお、９ａは牽引用グリップ９に設けられた歪みゲージで、これについては後述する。）。
実施例３が実施例２と異なるのは、牽引用グリップ９の近傍に電源スイッチ１２が設けられている点である。この電源スイッチ１２によりキャリーバッグで消費される電力のＯＮ／ＯＦＦを行っている。電源スイッチ１２がＯＦＦの時は電力供給がおこなわれないため、モータ５は駆動しない。しかし、電源スイッチ１２がＯＮの時は、傾斜センサ１、距離センサ６、演算装置２、制御装置３、およびモータ駆動回路４に電力が供給され、演算装置２が算出した指令加速度でモータ５は駆動する。
品物の重量が軽い、または下り坂での牽引などで牽引補助を必要としない場合、電源スイッチ１２をＯＦＦのまま、補助を受けない状態でキャリーバッグの牽引をおこなうことにより、不要な電力消費を抑えることができる。また、搬送者が牽引力の補助を欲する時には、電源スイッチ１２をＯＮにすることにより、傾斜センサ１が重力方向に対するキャリーバッグの傾きθ１を、距離センサ６が地面とフレーム底面の間隔Ｌを検出し、演算装置２に入力される。演算装置２は間隔Ｌから地面に対するキャリーバッグの傾きθ２を算出し、
ａ＝ｇｓｉｎθ１／ｃｏｓ θ２＋ ｇｓｉｎ（θ２−θ１）として、
指令加速度ａを算出したのち指令値ａを制御装置３に出力し、制御装置３はモータ駆動回路４からモータ５へ送られる電力を制御する。
モータ５の動力により車輪１０が回転しキャリーバッグに推進力を与える。この動作によりキャリーバッグは制御力が働いている限り傾いた状態でつり合いを保ち、前方に転倒、または後退することは無い。したがって搬送者はわずかな力でキャリーバッグの傾きを変えることができ、また、傾きを前後に変えるだけで推進力の強弱を操作することができる。すなわち、坂道でも実施例１と同等の効果が保証される。

図８は本発明の実施例４に係るキャリーバッグ４００が実行する制御フローチャートを示している。なお、図７において先ほど説明しなかった歪みゲージ９ａが実施例４によって新たに設けられたセンサである。牽引用グリップ９に配設された歪みゲージ９ａによって、搬送者が牽引用グリップ９を握ったときの歪みを感知し、これによってキャリーバッグで消費される電力のＯＮ／ＯＦＦを行うものである。
図８の制御フローチャートにおいて、電源スイッチ１２（図７）が０Ｎになると、ステップＳ８１でまず牽引用グリップ９の歪みゲージ９ａから出力があるかどうか判断する。歪みゲージ９ａが牽引用グリップ９の歪みを感知しない時は電力供給が行われないため（ステップＳ８２）、モータ５（図７）は駆動しない。
しかし、歪みゲージ９ａが牽引用グリップ９の歪みを感知した時はステップＳ８３へ進み、傾斜センサ１（図７）および距離センサ６が検出信号を入力し、ステップＳ８４で傾斜角度θ１およびθ２を導出し、ステップＳ８５で演算装置２が式２を用いて加速度指令値ａを算出し、ステップＳ８６で制御装置３およびモータ駆動回路４に電力が供給され、演算装置２が算出した加速度でモータ５が駆動することとなる。
ここでは搬送者が牽引用グリップ９を牽引しているのを歪みゲージ９ａが感知して供給電力のＯＮ／ＯＦＦをおこなったが、ＯＮ／ＯＦＦの動作はグリップ９の歪みからではなく、グリップ９を握っているのを体温などで感知することでも実現できる。したがって歪みゲージ９ａの代わりに、サーミスタや熱電対など各種温度センサを用いることもできる。
このように、実施例４に係るキャリーバッグ４００によれば、供給される電力は搬送者がグリップ９を牽引する状態でＯＮとなるので、未使用時に傾斜地にキャリーバッグ４００を置いたり、未使用時にキャリーバッグが転倒したとしても、モータ５に電力が供給されることは無く、したがってキャリーバッグが自走することは無い。

また、搬送者がキャリーバッグ４００を牽引する時には、傾斜センサ１が重力方向に対するキャリーバッグの傾きθ１を、距離センサ６が地面とフレーム底面の間隔Ｌを検出し、演算装置２に入力することで、そこから算出された指令値ａを制御装置３に出力し、制御装置３はモータ駆動回路４からモータ５へ送られる電力を制御する。そしてモータ５の動力により車輪１０が回転しキャリーバッグ４００に推進力を与える。この動作によりキャリーバッグ４００は制御力が働いている限り傾いた状態でつり合いを保ち、前方に転倒、または後退することは無い。したがって搬送者はわずかな力でキャリーバッグの傾きを変えることができ、また、傾きを前後に変えるだけで推進力の強弱を操作することができる。すなわち、坂道でも実施例１と同等の効果が保証される。
キャリーバッグ４００の傾斜を検知し、駆動モータを制御することにより、搬送者の牽引を補助することができるので、牽引補助装置を備えた搬送車両という用途に適用できる。
以上、本発明によれば、重量物を運搬する際に強い力を必要としない、長時間使用しても疲労がたまらないキャリーバッグが得られることとなる。

本発明の実施例１に係るキャリーバッグの縦断面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 本発明の実施例１に係るキャリーバッグの動力系統のブロック図である。 実施例１に係るキャリーバッグの動作を説明する図である。 本発明の実施例２に係るキャリーバッグの縦断面図である。 本発明の実施例２に係るキャリーバッグの動力系統のブロック図である。 本発明の実施例２に係るキャリーバッグの動作を説明する図である。 本発明の実施例３に係るキャリーバッグを示す正面図である。 本発明の実施例４に係るキャリーバッグ４００が実行する制御フローチャートを示している。

符号の説明

１ 傾斜センサ
２ 演算装置
３ 制御装置
４ モータ駆動回路
５ モータ
５ａ 伝導装置（チェーン）
６ 距離センサ
７ 電源
８ 主体フレーム
９ 牽引用グリップ
９ａ 歪みゲージ
１０ 車輪
１１ スタンド
１２ 電源スイッチ

Claims (6)

1. 主体フレームと、該主体フレームの上部に取り付けられた牽引用グリップと、該主体フレームの下部両端に取り付けられた車輪と、を備えた二輪キャリーバッグであって、電源と、重力方向に対する前記キャリーバッグの傾きを検出する傾斜センサと、該傾斜センサの出力から平地においてキャリーバッグが傾いた状態で姿勢を保つようにする加速度指令値を算出する演算装置と、該演算装置の出力から前記モータの駆動制御信号を出力する制御装置と、該制御装置の出力でモータに与える前記電源からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦするモータ駆動回路と、該モータ駆動回路の出力で回転駆動されるモータとを備えたことを特徴とするキャリーバッグ。
2. 前記演算装置は、前記傾斜センサにより検出したキャリーバッグの重力方向に対する傾きを入力として、式（１）によりキャリーバッグへの加速度指令値を算出することを特徴とする請求項１記載のキャリーバッグ。
   ａ＝ｇｔａｎ θ１ ・・・（式１）
   ただし、ａ：加速度指令
   ｇ：重力加速度
   θ１：重力方向に対するキャリーバッグの傾き
3. さらに、地面と前記主体フレームの底面との間隔を検出する距離センサを備え、前記演算装置が、前記距離センサの出力で、勾配のある地面でもキャリーバッグが傾いた状態で姿勢を保つように加速度指令値を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のキャリーバッグ。
4. 前記演算装置は、前記傾斜センサにより検出したキャリーバッグの重力方向に対する傾きと、前記距離センサにより検出した地面と前記主体フレームの底面との間隔より算出された地面に対するキャリーバッグの傾きとから、前記演算装置が式（２）によりキャリーバッグへの加速度指令値を算出することを特徴とする請求項３記載のキャリーバッグ。
   ａ＝ｇｓｉｎθ１／ｃｏｓθ２ ＋ ｇｓｉｎ（θ２−θ１）・・・（式２）
   ただし、ａ：加速度指令
   ｇ：重力加速度
   θ１：重力方向に対するキャリーバッグの傾き
   θ２：地面に対するキャリーバッグの傾き
5. 前記キャリーバッグで消費される電力供給のＯＮ／ＯＦＦをする電源スイッチを備え、該電源スイッチをＯＦＦにしたときは、搬送者の独力でキャリーバッグを牽引することができるようになることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のキャリーバッグ。
6. 前記牽引用グリップを搬送者が牽引しているかを検出する牽引センサを備え、該牽引センサからの非牽引を表す出力があったとき前記制御装置が電力供給をＯＦＦとすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のキャリーバッグ。

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