JP2012148611A - 電動アシスト台車及び台車の電動アシストユニット - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の操作に応じて違和感なく駆動力がアシストされる電動アシスト台車を提供する。
【解決手段】荷台３を介して荷物を載置可能な車体フレーム１と、作業者によって押圧操作される操作ハンドル５と、操作ハンドル５の押圧操作に応じてアシスト力を付与する電動アシストユニット５０とを備え、電動アシストユニット５０は、車体フレーム１の下面に取り付けられる本体部２０と、左右に間隔をあけて本体部２０に設けられる一対の駆動輪１１と、操作ハンドル５に連結されるとともに本体部２０に取り付けられ車体フレーム１の左右二箇所に作用する駆動トルクを検出する一対のトルクセンサ６と、本体部２０に取り付けられトルクセンサ６によって検出された駆動トルクに応じて駆動輪１１に付与するアシスト力を演算するコントローラ３０と、コントローラ３０によって演算されたアシスト力を各々の駆動輪１１に付与する一対の電動モータ１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動力が電動モータによってアシストされる電動アシスト台車、及び台車の電動アシストユニットに関するものである。

一般に、工場などで使用される台車に重量のある荷物が載せられると、作業者は運搬開始時に大きな力で台車を押す必要があるため、重労働となっていた。

この対策として、特許文献１には、台車を押す作業者の力を検出し、電動モータによって人力に応じた補助動力が与えられる電動アシスト手押し台車が提案されている。この電動アシスト手押し台車では、作業者による手押し枠体の操作に応じて前進時及び後進時における作業者の押す力をアシストしている。

特開２００６−２９０３１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動アシスト手押し台車では、前進及び後進のアシストのみを行うため、旋回する場合などに、作業者の操作に対して違和感が生じるおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、作業者の操作に応じて違和感なく駆動力がアシストされる電動アシスト台車を提供することを目的とする。

本発明は、荷台を介して荷物を載置可能な車体フレームと、作業者によって押圧操作され、前記車体フレームの左右二箇所から駆動力を入力可能な操作部と、前記車体フレームの下部に配設され、前記操作部の押圧操作に応じてアシスト力を付与する電動アシストユニットと、を備える電動アシスト台車であって、前記電動アシストユニットは、前記車体フレームの下面に取り付けられる本体部と、前記本体部に回転可能に取り付けられ、左右に間隔をあけて設けられる一対の駆動輪と、前記操作部に連結されるとともに前記本体部に取り付けられ、前記操作部が押圧操作されることによって前記車体フレームの左右二箇所の各々に作用する駆動トルクを検出する一対のトルク検出部と、前記本体部に取り付けられ、前記トルク検出部によって検出された駆動トルクに応じて各々の前記駆動輪に付与するアシスト力を演算するコントローラと、前記コントローラによって演算されたアシスト力を各々の前記駆動輪に付与する一対の電動モータと、を備えることを特徴とする。

本発明では、作業者によって操作部が押圧操作されると、車体フレームの左右二箇所に作用する駆動トルクを検出し、検出した駆動トルクに応じて左右の駆動輪にアシスト力を付与する。よって、例えば、操作部から入力される左右の駆動力が相違し、旋回するような場合には、入力される駆動力に応じて、左右の駆動輪に付与するアシスト力を相違させることができる。したがって、作業者の操作に応じて違和感なく駆動力をアシストすることができる。

本発明の実施の形態に係る電動アシスト台車の斜視図である。 図１における側面図である。 図１における底面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電動アシスト台車１００について説明する。

まず、図１から図４を参照して、電動アシスト台車１００の構成について説明する。

電動アシスト台車１００は、例えば工場などにて、重量物を運搬するのに使用される。電動アシスト台車１００は、作業者によって付与される駆動力に、後述する電動モータ１５の回転によるアシスト力が付与されて走行するものである。

電動アシスト台車１００は、上面に荷台３が形成される車体フレーム１と、車体フレーム１の左右二箇所から駆動力を入力可能な操作部としての操作ハンドル５と、車体フレーム１に装着される一対の自在輪１２と、作業者によって付与される駆動力に電動モータ１５のアシスト力を付与するための電動アシストユニット５０とを備える。

車体フレーム１は、矩形の平板状に形成され、その上面が荷台３を構成する。車体フレーム１は、通常の手押し台車のフレームをそのまま流用することが可能である。車体フレーム１は、前後方向に長く形成され操作ハンドル５が挿通する一対の長穴１ｄを有する。

長穴１ｄは、操作ハンドル５が基端を中心に前後方向に回動するのに伴って前後方向に長く形成される。長穴１ｄは、通常の手動台車のフレームに追加工を施すことによって形成される。

長穴１ｄは、操作ハンドル５が回動可能な間隔をもった形状の貫通穴であれば、長穴形状でなくてもよい。長穴１ｄを形成するのではなく、操作ハンドル５の径を小さいものに変更して、操作ハンドル５が回動できるようにしてもよい。また、長穴１ｄを形成せずに、操作ハンドル５をＬ字状に形成し、操作ハンドル５が車体フレーム１の後方を通って立設するように構成してもよい。

操作ハンドル５は、作業者によって押圧操作される逆Ｕ字型のハンドルである。操作ハンドル５は、その左右の両端が、後述するトルクセンサ６を介して車体フレーム１に連結される。これにより、作業者が操作ハンドル５を操作することによって入力される駆動力が、車体フレーム１に伝達される。操作ハンドル５は、作業者の押圧操作によって、トルクセンサ６を介して前後方向に回動可能に設けられる。

自在輪１２は、走行時に常に進行方向を向く小型の車輪である。自在輪１２は、路面との間の摩擦抵抗によって旋回し、進行方向を向くように操舵される。自在輪１２は、電動アシスト台車１００の前輪を構成する。

電動アシストユニット５０は、車体フレーム１の下面に取り付けられる本体部２０と、車体フレーム１の左右に間隔をあけて設けられ後輪を構成する一対の駆動輪１１と、操作ハンドル５が押圧操作されることによって車体フレーム１の左右二箇所の各々に作用する駆動トルクを検出する一対のトルク検出部としてのトルクセンサ６と、トルクセンサ６によって検出された駆動トルクに応じて各々の駆動輪１１に付与するアシスト力を演算するコントローラ３０と、コントローラ３０によって演算されたアシスト力を各々の駆動輪１１に付与する一対の電動モータ１５とを備える。

電動アシストユニット５０は、一体に形成されて車体フレーム１の下面に固定される。これにより、通常の手動台車の後輪を取り外して電動アシストユニット５０を取り付けるだけで、台車の電動アシスト化が可能となる。よって、既存の手動台車を容易に電動アシスト化することができるため、コストを抑制することが可能である。

本体部２０は、車体フレーム１の下面に固定される平板部２１と、平板部２１から一対の駆動輪１１の間に向けて突出して形成される突出部２２とを備える。

平板部２１は、上面が車体フレーム１の下面と当接した状態で固定される略矩形の平板である。平板部２１の下面には、一対のブラケット２１ａを介して左右のトルクセンサ６が固定される。

平板部２１には、車体フレーム１と同様に、前後方向に長く形成され操作ハンドル５が挿通する一対の長穴２１ｄが、車体フレーム１の長穴１ｄと同じ形状に連続して形成される。

突出部２２は、車体フレーム１の前後方向に沿って平板部２１の中央に突設される箱状のケースである。突出部２２の内部には、コントローラ３０が収装される。突出部２２の左右両面には、一対の電動モータ１５が固定され、電動モータ１５を介して左右の駆動輪１１が取り付けられる。電動モータ１５は、突出部２２に対して回転不能に固定されるため、電動モータ１５が、その駆動力によって自ら回転することが防止され、駆動力を駆動輪１１に確実に伝達できる。

駆動輪１１は、車体フレーム１の前後方向を向いて転舵不能に設けられる小型の車輪である。駆動輪１１は、車体フレーム１の後端部近傍に一対設けられる。駆動輪１１は、一対の自在輪１２の後方に設けられ、電動アシスト台車１００の後輪を構成する。

駆動輪１１は、本体部２０における平板部２１の下部に、一対のブラケット２１ｂを介して各々固定される。これにより、車体フレーム１の重量及び荷台３上に搭載された荷物の重量は、ブラケット２１ｂを介して駆動輪１１によって支持される。

このように、車体フレーム１は、ブラケット２１ｂを介して駆動輪１１によって支持されるため、車体フレーム１及び荷台３上の荷物の重量が電動モータ１５に伝達されることはない。

電動モータ１５は、コントローラ３０に電気的に接続され、コントローラ３０から入力される電気信号に応じて回転する。電動モータ１５は、その回転軸が駆動輪１１の進行方向を向くように配設される。電動モータ１５は、回転を減速するとともに回転方向を変換して駆動輪１１に伝達する変速機１６を備える。

変速機１６は、図４に示すように、電動モータ１５の回転によって回転するウォーム１６ａと、ウォーム１６ａと噛合して駆動輪１１に固定されるウォームホイール１６ｂとを備える。変速機１６は、電動モータ１５の回転を減速するとともに回転方向を垂直に変換して出力する。

ここで、電動モータ１５を、その回転軸が車体フレーム１の左右方向を向くように直列に設け、一対の駆動輪１１の間に配設する場合には、電動モータ１５の全長が長いと、駆動輪１１間の距離が大きくなり、電動アシスト台車１００の小型化が困難である。

これに対して、電動アシスト台車１００では、電動モータ１５の回転軸が駆動輪１１の進行方向を向くように配設されることによって、電動モータ１５の全長と関係なく一対の駆動輪１１間の距離を設定することができる。よって、電動アシスト台車１００を小型化することが可能である。

トルクセンサ６は、コントローラ３０に電気的に接続され、検出した駆動トルクに応じた電気信号をコントローラ３０に出力する。トルクセンサ６は、操作ハンドル５と車体フレーム１とを連結して操作部から入力される駆動力によって捩れるとともに駆動力を車体フレーム１に伝達するトーションバー（図示省略）と、トーションバーの捩れに応じた電気信号を出力するポテンショメータ（図示省略）とを備え、トーションバーの捩れに基づいて駆動トルクを検出する。

具体的には、トルクセンサ６は、操作ハンドル５と一体に設けられる入力シャフト（図示省略）と、車体フレーム１に固定される出力シャフト（図示省略）とを備える。トルクセンサ６では、出力シャフトに対して入力シャフトが相対回転すると、ヘリカルスプライン機構（図示省略）によって回転が直動に変換され、トーションバーの外周に設けられる円筒状のスリーブ（図示省略）が軸方向に変位する。このスリーブの外周には、ポテンショメータのレバーが係合する。

トルクセンサ６は、ポテンショメータのレバーが、スリーブの変位に伴って動かされることで、ポテンショメータから出力される電圧信号の大きさが変化するものである。これにより、トルクセンサ６は、トーションバーの捩れに応じた電圧信号、即ち駆動トルクの大きさに応じた電圧信号を出力可能としている。

コントローラ３０は、電源装置や他の電子機器とともに本体部２０における突出部２２に搭載される。コントローラ３０は、電動アシスト台車１００の制御を行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって電動アシスト台車１００の制御が実現される。

コントローラ３０は、左右のトルクセンサ６によって検出された駆動トルクに応じたアシスト力を左右の電動モータ１５にそれぞれ発生させる制御を行い、電動アシスト台車１００を前進または後退させるとともに、直進、旋回、曲折させるアシスト力を付与する。

以下、電動アシスト台車１００の作用について説明する。

まず、電動アシスト台車１００を真っ直ぐ前進又は後退させる場合について説明する。

作業者が操作ハンドル５を両手で平行に押した場合には、電動アシスト台車１００は、真っ直ぐ前進することとなる。この場合、操作ハンドル５が押されることによって車体フレーム１に入力される駆動力は操作ハンドル５の左右両端で略同一である。よって、左右のトルクセンサ６によって検出される駆動トルクは、略同一となる。

左右のトルクセンサ６が同一の駆動トルクを検出すると、コントローラ３０は、左右の電動モータ１５から左右の駆動輪１１に同一のアシスト力を付与するように指令する。これにより、左右の駆動輪１１には、同一のアシスト力が付与される。

したがって、電動アシスト台車１００は、作業者によって付与される駆動力に、電動モータ１５のアシスト力が付与されて真っ直ぐ前進することとなる。

なお、電動アシスト台車１００を真っ直ぐ後退させる場合には、操作ハンドル５が押される方向が逆になり、電動モータ１５の回転方向が逆になるだけで、その他の作用は真っ直ぐ前進する場合と同様である。

次に、電動アシスト台車１００を旋回走行させる場合について説明する。

作業者が操作ハンドル５を押す左右の力を相違させた場合には、電動アシスト台車１００は、左又は右に旋回走行することとなる。このとき、左右の駆動輪１１に付与されるアシスト力は、左右の電動モータ１５で相違する。

具体的には、例えば電動アシスト台車１００を左方向に旋回させる場合、作業者が右手で操作ハンドル５を押す力は、左手で操作ハンドル５を押す力と比較して大きくなる。よって、右側のトルクセンサ６が検出する駆動トルクは、左側のトルクセンサ６が検出する駆動トルクと比較して大きくなる。

これにより、コントローラ３０は、右側の電動モータ１５から駆動輪１１に付与するアシスト力が、左側の電動モータ１５から駆動輪１１に付与するアシスト力と比較して大きくなるように指令する。これにより、右側の駆動輪１１に付与されるアシスト力は、左側の駆動輪１１に付与されるアシスト力と比較して大きくなる。

なお、左右のトルクセンサ６は、駆動トルクを無段階に検出可能であるため、作業者が操作ハンドル５を押圧操作する力に応じてアシスト力の大きさをコントロールすることができる。

以上より、作業者によって操作ハンドル５から入力される左右の駆動力が相違し、電動アシスト台車１００が旋回するような場合には、入力される駆動力に応じて、左右の駆動輪１１に付与するアシスト力を相違させることができる。したがって、作業者の操作に応じて違和感なく駆動力をアシストすることができる。

これにより、電動アシスト台車１００は、操作ハンドル５を操作するだけで、前進及び後退の直進時だけでなく、旋回時においても作業者の操作をアシストすることができる。そのため、作業者は、電動アシスト台車１００を、通常の手動台車と同じ感覚で、直感的に操作することが可能である。よって、作業者は、電動アシスト台車１００を操作するために特別なトレーニングを実施する必要がない。また、操作に慣れていない作業者であっても、電動アシスト台車１００を容易に操作することが可能である。

このように、電動アシスト台車１００は、作業者の意思に対して忠実な動作が可能であるため、作業者の意図しない動作をすることがなく、安全性に優れている。また、電動アシスト台車１００は、電動モータ１５によるアシスト力が必要なときにだけ電力を消費するため、省エネルギー性能に優れている。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

作業者によって操作ハンドル５が押圧操作されると、車体フレーム１の左右二箇所に作用する駆動トルクをトルクセンサ６によって検出し、検出した駆動トルクに応じて左右の駆動輪１１にアシスト力を付与する。よって、例えば、操作ハンドル５から入力される左右の駆動力が相違し、旋回するような場合には、作業者によって入力される駆動力に応じて、左右の駆動輪１１に付与するアシスト力を相違させることができる。したがって、作業者の操作に応じて違和感なく駆動力をアシストすることができる。

また、一体に形成されて車体フレーム１の下面に固定される電動アシストユニット５０を備えることによって、通常の手動台車の後輪を取り外して電動アシストユニット５０を取り付けるだけで、台車の電動アシスト化が可能となる。よって、既存の手動台車を容易に電動アシスト化することができるため、コストを抑制することが可能である。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係る電動アシスト台車は、荷物を運搬するための台車として利用することができる。

１００ 電動アシスト台車
５０ 電動アシストユニット
１ 車体フレーム
１ｄ 長穴
５ 操作ハンドル（操作部）
６ トルクセンサ（トルク検出部）
１１ 駆動輪
１２ 自在輪
１５ 電動モータ
１６ 変速機
２０ 本体部
２１ 平板部
２２ 突出部
３０ コントローラ

Claims (6)

1. 荷台を介して荷物を載置可能な車体フレームと、
   作業者によって押圧操作され、前記車体フレームの左右二箇所から駆動力を入力可能な操作部と、
   前記車体フレームの下部に配設され、前記操作部の押圧操作に応じてアシスト力を付与する電動アシストユニットと、を備える電動アシスト台車であって、
   前記電動アシストユニットは、
   前記車体フレームの下面に取り付けられる本体部と、
   前記本体部に回転可能に取り付けられ、左右に間隔をあけて設けられる一対の駆動輪と、
   前記操作部に連結されるとともに前記本体部に取り付けられ、前記操作部が押圧操作されることによって前記車体フレームの左右二箇所の各々に作用する駆動トルクを検出する一対のトルク検出部と、
   前記本体部に取り付けられ、前記トルク検出部によって検出された駆動トルクに応じて各々の前記駆動輪に付与するアシスト力を演算するコントローラと、
   前記コントローラによって演算されたアシスト力を各々の前記駆動輪に付与する一対の電動モータと、を備えることを特徴とする電動アシスト台車。
2. 前記本体部は、
   前記車体フレームの下面に取り付けられる平板部と、
   前記平板部から前記一対の駆動輪の間に向けて突出して形成される突出部と、を備え、
   前記一対の駆動輪は、前記一対の電動モータを介して前記突出部に支持されることを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト台車。
3. 前記操作部は、作業者の押圧操作によって前後方向に回動可能に設けられ、
   前記車体フレームは、前記操作部が回動可能な間隔をもって形成される貫通穴を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動アシスト台車。
4. 前記電動モータは、その回転軸が前記駆動輪の進行方向を向くように配設され、
   前記電動モータの回転を減速するとともに回転方向を変換して前記駆動輪に伝達する変速機を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電動アシスト台車。
5. 前記駆動輪は、転舵不能に設けられ、
   前記車体フレームに装着され前記駆動輪の前方に設けられる一対の自在輪を更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の電動アシスト台車。
6. 荷台を介して荷物を載置可能な車体フレームと、作業者によって押圧操作され前記車体フレームの左右二箇所から駆動力を入力可能な操作部と、を備える台車に用いられ、前記操作部の押圧操作に応じてアシスト力を付与する電動アシストユニットであって、
   前記車体フレームの下面に取り付けられる本体部と、
   前記本体部に回転可能に取り付けられ、左右に間隔をあけて設けられる一対の駆動輪と、
   前記操作部に連結されるとともに前記本体部に取り付けられ、前記操作部が押圧操作されることによって前記車体フレームの左右二箇所の各々に作用する駆動トルクを検出する一対のトルク検出部と、
   前記本体部に取り付けられ、前記トルク検出部によって検出された駆動トルクに応じて各々の前記駆動輪に付与するアシスト力を演算するコントローラと、
   前記コントローラによって演算されたアシスト力を各々の前記駆動輪に付与する一対の電動モータと、を備えることを特徴とする台車の電動アシストユニット。

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