JP2014231240A

JP2014231240A - 搬送装置

Info

Publication number: JP2014231240A
Application number: JP2013111663A
Authority: JP
Inventors: 岡本　卓治; Takuji Okamoto; 卓治岡本
Original assignee: Canon Precision Inc
Current assignee: Canon Precision Inc
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-11

Abstract

【課題】搬送装置において、簡単な構成および制御によって電動アシスト動作を可能とする。
【解決手段】搬送装置３００は、操作者１による力により車輪５，７が回転して移動する。該搬送装置は、モータ９と、該モータが発生した駆動力の車輪５への伝達を指示するためのアシスト指示操作が操作者により行われる操作部と、アシスト指示操作に応じてモータを動作させるコントローラと、該モータからの駆動力を車輪に伝達する伝達手段とを有する。伝達手段は、車輪の回転速度が所定速度以下であるときは駆動力を車輪に伝達し、車輪の回転速度が所定速度より速いときは駆動力を車輪に伝達しない切り替え手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被搬送物（被搬送者）を搬送するために用いられる搬送装置に関し、さらに詳しくは、操作者の力による移動をモータの駆動力を用いてアシストする、いわゆる電動アシスト機能を備えた搬送装置に関する。

上記のような電動アシスト付き搬送装置は、工場での部品の搬送や病院での患者の搬送等に用いられる。特許文献１にて開示された搬送装置（パワーアシスト式手押しカート）では、把持部に加わる操作の方向と車輪の回転方向とを検知し、操作方向と車輪回転方向とが一致するときに車輪のロックを解除し、モータの駆動力を最大伝達率に制御されたクラッチを介して車輪に伝達する。また、操作方向と車輪回転方向とが一致しないときには、モータを動作させずに、クラッチを半伝達率に制御することで、電力を消費することなくブレーキ力を発生させる。この搬送装置では、クラッチとして、通電する電流値を制御して伝達率を制御するパウダークラッチを用いている。

特開２００２−０８７２６９号公報

しかしながら、特許文献１にて開示した搬送装置では、複雑な構成によって、電動アシスト動作を行っている。

本発明は、車輪の回転速度が所定速度以下であるときは駆動力を前記車輪に伝達し、前記車輪の回転速度が前記所定速度より速いときは前記駆動力を前記車輪に伝達しない切り替え手段を有するという簡単な構成によって電動アシスト動作が可能な搬送装置を提供する。

本発明の搬送装置は、操作者の力により車輪が回転して移動する。該搬送装置は、モータと、該モータが発生した駆動力の車輪への伝達を指示するためのアシスト指示操作が操作者により行われる操作部と、アシスト指示操作に応じてモータを動作させるコントローラと、該モータからの駆動力を車輪に伝達する伝達手段とを有する。そして、伝達手段は、車輪の回転速度が所定速度以下であるときは駆動力を車輪に伝達し、車輪の回転速度が所定速度より速いときは駆動力を車輪に伝達しない切り替え手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、車輪の回転速度が所定速度以下であるときは駆動力を車輪に伝達し、車輪の回転速度が該所定速度より速いときは駆動力を車輪に伝達しない切り替え手段を有するという簡単な構成によって電動アシスト動作が可能な搬送装置を実現することができる。

本発明の実施例１である電動アシストストレッチャーの構成を示す図。実施例１のストレッチャーに設けられたモータ、ワンウェイクラッチおよび駆動輪を示す図。上記ワンウェイクラッチの内部構造を示す図。実施例１のストレッチャーの電気的構成を示す図。実施例１のストレッチャーの制御を示す図。本発明の実施例２である電動アシストストレッチャーに設けられた駆動輪の旋回機能を説明する図。上記駆動輪の許容旋回角を説明する図。実施例２のストレッチャーの構成を示す図。実施例２の変形例を示す図。上記変形例の詳細を示す図。上記変形例に係るストレッチャーを示す図。本発明の実施例３である電動アシストストレッチャーの構成を示す図。実施例３のストレッチャーに設けられた自動ブレーキ機構の構成を示す図。実施例３のストレッチャーがスロープを登っている様子を示す図。実施例３のストレッチャーがスロープ途中で停止している様子を示す図。実施例３のストレッチャーがスロープを下っている様子を示す図。本発明の実施例４である電動アシストストレッチャーに搭載可能な振動型モータの構成を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である搬送装置としての電動アシストストレッチャー３００の構成を示している。以下の説明において、図１中の右方向をストレッチャー３００の進行方向前側とし、図１中の左方向を進行方向後前側とする。また、図１の奥行き方向をストレッチャー３００の幅方向という。

フレーム３の上面には、被搬送者（被搬送物）としての患者２が載せられている。フレーム３の後部には、医師や看護士等の操作者１が押し／引き（押したり引いたり）するためのハンドル部５１が設けられている。フレーム３の前後方向における中央下部に設けられた保持部５０には電源であるバッテリー６が搭載されている。また、フレーム３の後側下部における幅方向両側には車輪としての駆動輪５が取り付けられ、前側下部における幅方向両側には従動輪７が取り付けられている。

駆動輪５は、ワンウェイクラッチ１０を介してモータ９の出力軸に連結されており、後述するようにワンウェイクラッチ１０が接続状態にあるときにモータ９が発生した駆動力（以下、モータ駆動力という）が伝達される。モータ駆動力は、ストレッチャー３００を移動させる際に操作者１に求められる前方に押す力を軽減するアシスト力として駆動輪５に作用する。本実施例では、モータ駆動力を駆動輪５に伝達する伝達手段がワンウェイクラッチ１０のみにより構成される場合について説明している。しかし、モータ９の出力軸とワンウェイクラッチ１０との間およびワンウェイクラッチ１０と駆動輪５との間に、ギア、チェーンおよびベルト等のワンウェイクラッチ１０以外の伝達部材が配置されていてもよい。即ち、前記伝達手段は、モータ９からの前記駆動力を駆動輪（車輪）５に伝達するものである。

また、フレーム３の下部には、ブレーキバー４が上下方向に回動可能に取り付けられている。操作者１がブレーキバー４を図中の矢印方向に足で踏むと、ブレーキスイッチ（不図示）がオンになり、ブレーキ信号が出力される。前記ブレーキ信号を受けたブレーキ手段は、ブレーキシューを駆動輪５の外周（または駆動輪５と一体回転する部材）に押圧する動作を行い、これらの間の摩擦によって駆動輪５、つまりはストレッチャー３００を停止させる。

図２（ａ）には、上述したハンドル部５１、モータ９、ワンウェイクラッチ１０および駆動輪５を示している。ハンドル部５１には、前記駆動力の駆動輪５への伝達を指示するためのアシスト指示操作が行われる、操作部としてのハンドルレバー１１が設けられている。操作者１が手でハンドルレバー１１をハンドル部５１に対して押し下げることで、アシスト指示操作が行われたことを示す電気信号（以下、アシスト指示信号という）が出力される。このアシスト指示信号は、配線１２を介してコントローラ（不図示）に入力される。

前記コントローラは、詳しくは後述するが、アシスト指示信号を受けると、バッテリー６からモータ９への通電を行って該モータ９を駆動する。

また、操作者１がレバー１１から手を離すと、レバー１１は矢印Ｚ方向にばね力によって押し上げられる。これにより、コントローラへのアシスト指示信号の入力が停止し、モータ９への通電が遮断されるので、モータ９の駆動が停止する。
クラッチ１０は、モータ９の出力軸４７に一体回転可能に結合された内周リング（入力側部材）４８と、駆動輪５に一体回転可能に結合された外周リング（出力側部材）４９とを有する。内周リング４８と外周リング４９は、図３（ａ）に示す手段によって一体回転可能な状態とそれぞれが独立に回転可能な状態とに切り替わる。図３（ａ）において、内周リング４８における周方向複数箇所には、リテーナ６２が設けられている。リテーナ６２には、ばね（弾性部材）６１の一端が固定されている。また、ばね６１の他端は鋼球６０に当接している。

内周リング４８の回転方向が図３（ｂ）に矢印で示す方向であって外周リング４９の回転速度が内周リング４８の回転速度以下であるときには、ばね６１の弾性力（付勢力）を受けた鋼球６０が内周リング４８の外周部と外周リング４９の内周部に設けられた斜面との間に挟み込まれる。これにより、内周リング４８と外周リング４９とが一体回転するよう接続される（結合する）。この状態を、クラッチ１０の接続状態という。クラッチ１０が接続状態にあるとき、モータ駆動力は、内周リング４８から外周リング４９に伝達され、さらに外周リング４９から駆動輪５に伝達される。

一方、内周リング４８の回転方向が図３（ｃ）に矢印で示す方向である場合は、鋼球６０の内周リング４８と外周リング４９の斜面との間での挟み込みが解除される。これにより、内周リング４８は外周リング４９に対して独立に回転可能となる。つまり、内周リング４８と外周リング４９との接続が切断される。この関係は、図３（ｃ）中に矢印で示す回転方向とは反対の回転方向（図３（ｂ）中に矢印で示す回転方向）において、外周リング４９の回転速度が内周リング４８の回転速度よりも速いときにも成り立つ。この状態を、クラッチ１０の切断状態という。クラッチ１０が切断状態にあるとき、モータ駆動力は、内周リング４８から外周リング４９や駆動輪５には伝達されない。

図４には、ストレッチャー３００の電気的構成を示す。なお、図４中には、電気的構成の説明のために、図１中に示した機械的構成要素も図１中と同符号を付して示している。

２０１は上述したレバー１１およびブレーキバー４を含む操作部である。２０２は処理回路部であり、上述したコントローラと、駆動回路と、変圧回路を含む。

レバー１１は可変抵抗を用いて構成されており、レバー操作量に応じて可変抵抗の抵抗値が変化し、該抵抗値の変化に応じてアシスト指示信号の電圧が変化する。なお、エンコーダ等の操作量センサを用いてレバー操作量を検出し、該検出したレバー操作量に応じた電圧のアシスト指示信号が出力されるようにしてもよい。

コントローラ（制御部）は、レバー１１から出力されたアナログ電圧信号としてのアシスト指示信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、ＣＰＵ等により構成される演算処理部とにより構成されている。演算処理部は、デジタル信号に変換されたアシスト指示信号が入力されることに応じて、駆動回路を通じて駆動部２０３のモータ９への通電を制御する（すなわち、モータ９を動作させる）。この際、コントローラは、アシスト指示信号の電圧値が高いほどモータ９に印加される駆動電圧が高くなるようにモータ９への通電を制御する。なお、コントローラは、アシスト指示信号の電圧値と基準電圧値とを比較するコンパレータからの出力を用いてアシスト指示信号の入力を検出し、アシスト指示信号の入力されている時間の長さに応じてモータ９の駆動電圧が高くなるようにモータ９への通電を制御してもよい。

前述した通り、前記コントローラは前記アシスト指示操作に応じてモータ９を動作させる。

変圧回路は、バッテリー６から供給される電圧を、演算処理部や駆動回路に適した電圧に変換する。

駆動部２０３には、モータ９と、モータ９またはクラッチ１０を介してモータ駆動力を受ける駆動輪５の回転数（回転速度）を検出するためのエンコーダやホール素子等の回転数センサとが設けられている。

２０４は上述したブレーキ手段と回生モータとを有する停止部である。前記回生モータには、回生回路用の開閉器（リレー回路）２０５が接続されている。２０６はバッテリー（蓄電池）６を有する電源回路部である。電源回路部２０６には、外部電源（商用電源）からバッテリー６を充電するための給電端子や、回生モータにて発生して閉状態の開閉器２０５を通じて供給された電力によりバッテリー６を充電するためのチャージ制御回路が設けられている。前記回生モータは、モータ９とは別に設けられており、上述したようにバッテリー６の充電機能を有するとともに、駆動輪５に対する負荷としても機能する。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、ストレッチャー３００の動作について説明する。これらの図において、本実施例での所定速度である回転速度Ａは、モータ９の出力軸（以下、モータ軸という）４７およびこれと一体回転するクラッチ１０の内周リング（入力部材）４８の回転速度を示す。また、回転速度Ｂは、駆動輪５およびこれと一体回転するクラッチ１０の外周リング（出力部材）４９の回転速度を示す。

なお、上述したようにモータ軸４７とクラッチ１０の内周リング４８との間にギア、チェーンおよびベルト等の駆動力伝達手段が配置されている場合には、回転速度Ａは内周リング４８のみの回転速度を示し、上記所定速度は回転速度Ａとは異なる速度となる。また、クラッチ１０の外周リング４９と駆動輪５との間に同様の駆動力伝達手段が配置されている場合には、回転速度Ｂは外周リング４９のみの回転速度を示す。

図２（ａ）は、ストレッチャー３００を操作者１が押すことで移動し始めた（始動した）直後の状態を示している。この状態において、回転速度Ｂが回転速度Ａ以下（所定速度以下）であるときは、クラッチ１０が接続状態となり、前記駆動力が駆動輪５に伝達される。これにより、ストレッチャー３００を移動させ始める、操作者１の押し力を最も必要とするときに、ストレッチャー３００の移動がモータ駆動力によりアシストされる。すなわち、ストレッチャー３００を押し始める際には、駆動輪５がモータ駆動力を受けて回転するので、操作者１は軽い力でストレッチャー３００の移動を開始させることができる。

その後、図２（ｂ）に示すように、ストレッチャー３００が加速して回転速度Ｂが回転速度Ａより速くなると、ストレッチャー３００は慣性力で移動できるために操作者１が大きな押し力を加える必要はない。この状態では、操作者１がレバー１１を操作していても、クラッチ１０が自動的に切断状態となるため、モータ駆動力は駆動輪５に伝達されない。そして、この状態では、モータ９による電力消費が殆どなくなる。
前述した通り、クラッチ（切り替え手段）１０は、モータ９からの前記駆動力が伝達される内周リング（入力部材）４８と前記駆動力を駆動輪（車輪）５に伝達する外周リング（出力部材）４９とを有する。そして、クラッチ１０は、外周リング４９の回転速度Ｂが前記所定速度としての内周リング４８の回転速度Ａ以下であるときは内周リング４８と外周リング４９とを接続し、外周リング４９の回転速度Ｂが内周リング４８の回転速度Ａよりも速いときは内周リング４８と外周リング４９との接続を切断する。即ち、本実施例は、駆動輪５の回転速度が前記所定速度以下であるときは前記駆動力を駆動輪５に伝達し、駆動輪５の回転速度が前記所定速度より速いときは前記駆動力を駆動輪５伝達しないというクラッチ１０を有する。これによって、本実施例は、簡単な構成によって電動アシスト動作が可能な搬送装置を実現することができる。

次に、ストレッチャー３００が減速から停止に向かう状態では、図２（ｃ）に示すように回転速度Ｂが回転速度Ａ以下まで減速されることにより、再びクラッチ１０が接続状態となる。ただし、減速時には操作者１はレバー１１の操作を解除するためにモータ９の駆動が停止するため、モータ駆動力は駆動輪５には伝達されない。一方操作者１がブレーキバー４を操作することで、駆動輪５に摩擦ブレーキ（ブレーキ手段）４ａが作用するとともに、回生モータを負荷とする回生ブレーキが作用する。本実施例では、前記アシスト指示操作が解除された状態において、駆動輪５に摩擦を用いたブレーキ４ａを作用させる。これによって、本実施例は、ストレッチャー３００を速やかに停止させることができる。

なお、駆動輪５および従動輪７はそれぞれ、それらの回転中心軸の位置に対して前後方向にシフトした旋回中心軸回りで幅方向に旋回可能にフレーム３に取り付けられている。このため、ストレッチャー３００を前方に移動させる場合には駆動輪５および従動輪７はそれらの回転中心軸が旋回中心軸の後側に位置するようにフレーム３に対して旋回する。また、ストレッチャー３００を後方に移動させる場合には駆動輪５および従動輪７はそれらの回転中心軸が旋回中心軸の前側に位置するようにフレーム３に対して旋回する。このため、操作者１がストレッチャー３００を後方に引く際にも、始動時等にてモータ駆動力のアシストを受けることができる。

モータ９の回転速度（本実施例での回転速度Ａ）は、ストレッチャー３００の用途に応じた適正な移動速度に対応する駆動輪５の回転速度の近傍となるように設定されている。コントローラは、そのようなモータ９の回転速度が上限値として得られるように、上述した回転数センサを用いて駆動回路によるモータ９に対する通電を制御する。
なお、通常は、安全に操作できる視認性の良い前進方向の搬送（作業）が大半であるが、まれに狭所での方向転換で後進方向の搬送が発生する。その場合、速度は必要でなく十分低速で走行できればよい、一般的に３相モータなどを使った回生モータは、駆動輪５の車輪軸に負荷として直接連結されている。このため、後進させたい場合は、回生モータを負回転（後進）するボタン（スイッチ）を設けることで回生モータを任意の低速な回転数で駆動させ安全に後進をさせることもできる。また、任意の回転速度を超えたときには回生モータが回生作用になるようにすることで、坂道での過度の加速を回避することができる。

図５には、ストレッチャー３００の使用の流れとコントローラによる制御の内容を示す。ストレッチャー３００の始動時には、操作者１はハンドル部５１を掴み、ここを前方に押しながらレバー１１を操作する。コントローラは、ステップＳ１０１にてレバー１１が操作された（アシスト指示信号が入力された）か否かを判定し、操作された場合はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、コントローラは、モータ９への通電を開始する。これにより、モータ駆動力（アシスト力）が接続状態にあるワンウェイクラッチ１０を介して駆動輪５に伝達され始める。このため、操作者がハンドル部５１を軽く前方に押せばストレッチャー３００を始動することができる。こうして、ストレッチャー３００のアシスト移動が開始される。

この際、操作者１は必要なアシスト力が得られるまでレバー１１の操作量を増加させる。ステップＳ１０３では、コントローラは、レバー１１の操作量が増加した（アシスト指示信号の電圧値が上昇した）か否かを判定する。操作量が増加した場合はステップＳ１０４に進み、モータ９の駆動電圧を上昇させてモータ９の出力トルクを増加させることにより、アシスト力を増加させる。

ストレッチャー３００の移動速度が速くなるにつれて必要なアシスト力も低下するので、モータ９に要求される出力トルクが減少し、モータ９の回転速度は上昇する。コントローラは、ステップＳ１０５にて、回転数センサを通じてモータ９の回転速度が上限値である回転速度Ａに達したか否かを判定し、回転速度Ａに達した場合はステップＳ１０６に進んで、その回転速度を維持する。そして、駆動輪５の回転速度Ｂが回転速度Ａより速くなると、クラッチ１０が切断状態となり、ストレッチャー３００の慣性移動に移行する。

前述したとおり、クラッチ（切り替え手段）１０は、駆動輪（車輪）５の回転速度が所定速度以下であるときは前記駆動力を駆動輪５に伝達し、駆動輪５の回転速度が前記所定速度より速いときは前記駆動力を駆動輪５に伝達しない。これによって、簡単な構成によって電動アシスト動作が可能な搬送装置を実現することができる。
一方、ストレッチャー３００の減速・停止時には、操作者１はレバー１１の操作を解除する。コントローラは、ステップＳ１０１にてレバー１１が操作されていない（アシスト指示信号が入力されていない）と判定した場合はステップＳ１０７に進み、モータ９への通電を停止させる。そして、操作者１はストレッチャー３００を減速させるためにブレーキバー４を操作する。コントローラは、ステップＳ１０８にて、ブレーキバー４が操作された（ブレーキ指示信号が入力された）か否かを判定し、操作された場合はステップＳ１０９に進んでブレーキ手段を動作させる。これにより、ストレッチャー３００を減速させ、停止させることができる。

次に、実施例１にて説明したストレッチャー３００に対する変更部分を、本発明の実施例２として説明する。本実施例の説明において、実施例１と共通する又は同様の機能を有する構成要素には、実施例１と同符号を付す。

図６（ａ）には、駆動輪５が直進している状態を示している。本実施例では、モータ９として円筒状のアウターロータ（回転部）を備えたアウターブラシレスモータを用いており、該アウターロータにワンウェイクラッチ１０の内周リングが一体回転可能に結合している。また、クラッチ１０の外周リングには駆動輪５が一体回転可能に結合している。クラッチ１０の構成は、実施例１（図３）と同じである。

モータ９は、車輪保持具２９により保持されている。車輪保持具２９は、図６（ｂ）に示すように、旋回支軸２８を中心として、図６（ａ）に示す中立位置Ｎから正側および負側に遊び角としての所定の許容旋回角の範囲（許容旋回範囲）で旋回可能にフレーム３に取り付けられている。中立位置Ｎは、ストレッチャー３００の直進方向に対応する位置である。

車輪保持具２９とフレーム３との間には、中立位置から旋回した駆動輪５を中立位置に復帰させる弾性力（復元力）１５を発生する弾性部材としてのコイルばね１３ａ，１３ｂが取り付けられている。具体的には、車輪保持具２９における旋回方向の一端部とフレーム３との間にコイルばね１３ａが取り付けられ、該一端部を弾性的に引っ張っている。また、車輪保持具２９における旋回方向の他端部とフレーム３との間にコイルばね１３ｂが取り付けられ、該他端部を弾性的に引っ張っている。

さらに、フレーム３には、図６（ｂ）に示すように、車輪保持具２９の旋回方向一方の側と他方の側とにそれぞれ、正側ストッパー１４ａと負側ストッパー１４ｂが設けられている。正側ストッパー１４ａと負側ストッパー１４ｂはそれぞれ、旋回した車輪保持具２９に当接することでその旋回量を許容旋回角以下に制限する。

ここで、許容旋回角の最適値を、図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。ここでは、コイルばね１３ａ，１３ｂをまとめてコイルばね１３と記す。これらの図において、矢印１７は駆動輪５が中立位置Ｎにあるときに駆動輪５が発生するストレッチャー３００を直進方向に進行させる力（以下、推進力という）を示す。また、１６は駆動輪５の中立位置Ｎからの旋回角（θ）を示す。

ストレッチャー３００の移動中において旋回した駆動輪５には旋回角が大きくなる方向に矢印８で示す大きさがＸの力が発生し、直進方向に働く推進力は実質Ｙだけになる。このとき、図７（ａ）に示すようにθ＜４５°であり、Ｙ＞Ｘであれば、コイルばね１３による復元力１５よりも推進力Ｙの方が大きいので、回転中の駆動輪５は、いずれの旋回位置にあっても中立位置Ｎに復帰できる。一方、図７（ｂ）に示すように、θ≧４５°になると、Ｙ≦Ｘとなるので、推進力Ｙでは中立位置Ｎに復帰することができない。このため、正側ストッパー１４ａと負側ストッパー１４ｂとを設けて、正側および負側への許容旋回角をそれぞれ４５°より小さく設定することが望ましい。
前述したとおり、駆動輪５は、ストレッチャー（搬送装置）３００の直進方向に対応する中立位置Ｎに対して旋回可能に設けられている。また、ストレッチャー３００は、駆動輪５を中立位置Ｎに対して旋回した位置から中立位置Ｎに復帰させる復元力を発生するばね（弾性部材）１３ａ，１３ｂを備えている。そして、本実施例は、ストレッチャー３００が直進しているときに中立位置Ｎから旋回した駆動輪５に中立位置Ｎからの旋回量が大きくなる方向に作用する力をＸとし、旋回した駆動輪５が発生する前記直進方向への推進力をＹとするとき、駆動輪５がいずれの旋回位置にあっても、Ｙ＞Ｘとなるように駆動輪５の許容旋回範囲が設定されている。これによって、回転中の駆動輪５は、いずれの旋回位置にあっても中立位置に復帰できる。

なお、車輪保持具２９に必ずしも旋回機能を設けなくてもよいが、ストレッチャー３００の向きの変更をスムーズに行うためには、旋回機能を設けた方がよい。

図８に示すように、駆動輪５、モータ９、クラッチ１０および車輪保持具２９により構成される駆動輪ユニット３０が、旋回支軸２８を中心として旋回可能にフレーム３の後部に取り付けられている。駆動輪ユニット３０の旋回支軸２８は、ベアリング（軸受け）２７を介してフレーム３の旋回軸保持部２６により保持されている。また、フレーム３の前側には、従動輪７およびこれを保持する車輪保持具２９ａにより構成される従動輪ユニット２０が、旋回支軸２８ａを中心として旋回可能に取り付けられている。旋回支軸２８′は、ベアリング２７ａを介してフレーム３の旋回軸保持部２６ａにより保持されている。

本実施例では、操作者（不図示）がフレーム３の後部に前後方向に揺動可能に取り付けられたレバー１１を後側の位置から前側に押すことに応じて、駆動輪５が矢印Ｈで示す進行方向に回転し始める。

本実施例によれば、コイルばね１３（１３ａ，１３ｂ）により中立位置に向けて復元力を作用させながら駆動輪５に遊び角（許容旋回角）を与えるので、遊び角を設けない場合に比べてストレッチャー３００の直進コントロール性が良くなる。このため、ストレッチャー３００の前進および後進を自在に行うことができる。

前述した通り、操作者1が、レバー（操作部）１１を操作することによって、モータ９が発生した駆動力の駆動輪（車輪）５への伝達を指示するためのアシスト指示操作が行われる。これによって、簡単な構成によって電動アシスト動作が可能な搬送装置を実現することができる。
（変形例）
図９には、上述した復元力を発生する弾性部材であって、図６（ａ），（ｂ）に示したコイルばね１３ａ，１３ｂに代えて使用可能なぜんまいばね１８，１９を示している。ぜんまいばね１８，１９の巻き方向は互いに反対である。

図１０に示すように、ぜんまいばね１８，１９のそれぞれの内側端は旋回軸保持部２６（またはフレーム３）に溶接やねじ等を用いて固定され、外側端１８ａ，１９ａは車輪保持具２９に当接する。このような構成によれば、車輪保持具２９（駆動輪５）を、旋回支軸２８を中心とした旋回方向において角度的にバランスの取れた位置で安定的に保持することができる。図１１には、幅方向両側の駆動輪ユニット３０のそれぞれに設けられたぜんまいばね１８，１９を示している。

また、図１１には、上述した従動輪ユニット２０の詳細も示している。従動輪ユニット２０は、従動輪７がベアリング２５を介して車輪保持具２９ａにより保持された軸２２の外周に回転可能に取り付けられている。車輪保持具２９に設けられた旋回支軸２８ａは、図８に示した旋回軸保持部２６ａにより旋回角の制限なく旋回可能に保持されている。従動輪７は、外部から受ける力に対して自在に旋回するために、その回転中心となる軸２２の位置が旋回中心となる旋回支軸２８ａに対してオフセットしている。

次に、本発明の実施例３について説明する。実施例１のストレッチャー３００では、操作者１がブレーキバー４を操作することにより、ブレーキ手段（ブレーキシュー）と駆動輪５との摩擦によってブレーキをかける場合について説明した。これに対して、図１２に示す本実施例のストレッチャー３０１では、モータ９を停止させることで自動的にブレーキがかかる自動ブレーキ手段を有する。図１３を用いて、その自動ブレーキ手段について説明する。

モータ９の出力軸（モータ軸）４７は矢印Ｐ方向に回転している。モータ軸４７の外周にはカム４１が配置され、モータ軸４７とカム４１との間にはグリス等の粘性流体４０が充填されている。

モータ軸４７が回転すると、粘性流体４０の粘性力（または摩擦力）によってカム４１が回転する。そして、カム４１が図中に実線で示すブレーキＯＦＦ位置（第１の位置）４１ａに回転することにより、カム４１の外周面であるカム面に当接しているピン４２が押し上げられる。これにより、ピン４２が固定されているブレーキ部材としてのブレーキパッド４３が、ばね４４の付勢力によってモータ軸４７（駆動輪５やこれと一体回転する部材でもよい）に押圧される位置から離れ、ブレーキが解除される。また、ブレーキＯＦＦ位置４１ａに回転したカム４１は、回転ストッパー４６に当接することでそれ以上の回転が阻止される。これにより、カム４１がブレーキＯＦＦ位置４１ａからさらに回転して、図中に二点鎖線で示すブレーキＯＮ位置４１ｂに回転し、ブレーキパッド４３が再びモータ軸４７に押圧される（モータ９にブレーキがかかる）ことを回避している。

一方、モータ９が回転を停止すると、カム４１はブレーキパッド４３およびピン４２を介して受けるばね４４の弾性力（付勢力）によってブレーキＯＮ位置（第２の位置）４１ｂに押し戻されるように回転する。これにより、ブレーキパッド４３がモータ軸４７に押圧され、モータ９にブレーキがかかる。

本実施例では、モータ９の停止により自動的にブレーキがかかるため、操作者１がとっさにレバー１１の操作を解除することで、ストレッチャー３００を停止させることができる。
前述した通り、本実施例は、摩擦を発生させるブレーキパッド（ブレーキ部材）４３と、モータ９の回転に伴ってブレーキＯＦＦ位置（第１の位置）４１ａに回転し、モータ９の停止に伴ってブレーキＯＮ位置（第２の位置）４１ｂに回転するカム４１とを有する。そして、カム４１は、ブレーキＯＦＦ位置４１ａに回転することでブレーキパッド４３を前記摩擦が発生しない位置に移動させ、ブレーキＯＮ位置４１ｂに回転することでブレーキパッド４３を前記摩擦が発生する位置に移動させる。これによって、本実施例は、ストレッチャー３００を速やかに停止させることができる。

図１４に示すようなスロープを登る際には、実施例１と同様にモータ駆動力（アシスト力）が駆動輪５に伝達されることにより、操作者１はストレッチャー３０１を軽い力で押して登ることができる。図１５に示すように、万一、スロープの途中で操作者１がストレッチャー３０１（ハンドルレバー１１）から手を離しても、前述した自動ブレーキ手段によりブレーキがかかり、ストレッチャー３０１はほぼその位置で停止する。

また、図１６に示すように、スロープを下る際には、ストレッチャー３０１が自重により加速することで実施例１にて説明したクラッチ１０が切断状態となる。ただし、駆動輪５側に発電機を設けることで、これが回生ブレーキとして作用し、ストレッチャー３０１の加速を制限することができる。

実施例３にて説明したモータ９および自動ブレーキ手段に代えて、図１７に示すリング状の振動型モータを用いることができる。このような振動型モータは、小型でありながらも高いトルクを発生することができる。しかも、振動型モータでは、一般的な電磁モータと比較して、無通電状態において後述するステータ（固定子）１００とロータ（回転子）１０５との接触（圧接）により大きな摩擦保持力が発生するため、この摩擦保持力をブレーキとして利用することもできる。

ステータ１００は、リング状に形成された金属弾性体１０１と、金属弾性体１０１の一方のリング面（図１７中の上面）に接着等により固定された摺動部材１０３と、金属弾性体１０１の他方のリング面に接着等により固定された圧電素子１０２とにより構成されている。摺動部材１０３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の有機材料、酸化皮膜またはメッキ等の耐摩耗性の高い金属材料により形成されている。

また、ロータ１０５は、加圧ばね（弾性部材）１０８が発生する弾性力（付勢力、加圧力）によりステータ１００の摺動部材１０３に圧接する。ロータ１０５は、ばね１０８と連結ホルダー１０９を介して出力軸１０７に連結されている。連結ホルダー１０９は、ばね１０８をチャージされた状態に保持しつつ、出力軸１０７に連結している。

また、出力軸１０７は、フランジ１７１に取り付けられたベアリング１７０ａと、外筒１１０に取り付けられたベアリング１７０ｂとにより回転自在に保持されている。フランジ１７１は、ステータ１００の内周部を保持する。外筒１１０は、フランジ１７１の外周部に取り付けられてステータ１００、ロータ１０５およびばね１０８等を覆う。

圧電素子（電気−機械エネルギー変換素子）１０２に２相の交番電圧を印加すると、弾性体１０１に２つの定在波（振動）が励起され、それらの合成によって弾性体１０１の周方向に進行波が発生する。これにより、弾性体１０１に対して摺動部材１０３を介して圧接するロータ１０５が回転し、その回転がばね１０８および連結ホルダー１０９を介して出力軸１０７に伝達される。これによって、出力軸１０７が回転する。

圧電素子１０２に印加する交番電圧の電圧値（振幅）を変化させてステータ１００に励起する振動の振幅を変化させることで、出力軸１０７から取り出せるトルク（モータ駆動力、すなわちアシスト力）を変化させることができる。例えば、レバー１１の操作量に応じて交番電圧の電圧値を増減させることができるようにすればよい。また、交番電圧の周波数を変化させることで出力軸１０７の回転速度を変化させることもできる。そして、無通電状態では、前述したブレーキとして利用可能な摩擦保持力が、摺動部材１０３とロータ１０５と間に発生する。つまり、振動型モータへの通電を切断するだけでブレーキがかかる自動ブレーキ手段が構成される。これにより、図１５を用いて実施例３にて説明したのと同様に、スロープの途中で操作者がレバー１１の操作を解除してもストレッチャーを停止させておくことができる。

なお、切り替え手段は、力の伝達と遮断を行う手段であって、例えば、ワンウェイクラッチ等である。

振動型モータは、摺動部材１０３とロータ１０５の摩擦接触部の運動で回転する原理である。このため、摩擦接触部の起動軌跡を変換することで回転力を制御できる。起動軌跡は、一般的書籍（文献：超音波ＴＥＣＨＮＯ５月〜６月号日本工業出版ＩＳＳＮ０９１６−２４１０）で示されている。例えば、上記文献で紹介しているモータは、２相の入力を９０°位相を入力することで理想的な円状の回転軌跡を発生している。ここで、圧電素子に入力する交番電流の位相を０°の方向に変更して来ると送り速度と発生力がともに減少して０°で無くなる。また、−９０°側にさらに変更していくと負の発生力を連続的に変化させることができる。例えば、任意の回転数で位相を０°にすると、モータはほぼ力はなく慣性力を阻害しないため、ワンウェイクラッチと同等に機能する。その他、各相の電圧差を変化させても同様の制御が可能である。停止時は前述と同じように電源を停止すると、クラッチになり、摩擦ブレーキになる。

なお、上記各実施例では、病院等で患者を搬送するための電動アシストストレッチャーについて説明したが、本発明は、同様に患者の搬送に使用できる搬送装置としての電動アシストベッドにも適用できる。さらに、本発明は、病院、学校および食堂等で用いられる配膳車、農作物の収穫等で使用される農業用搬送車、工場での部品や完成品を搬送する運搬車等の様々な種類・用途の搬送装置にも適用できる。
また、本発明は、車椅子にも適用することができる。この場合には、操作者は車椅子に腰かけている人であって、操作者は被搬送者（被搬送物）も兼ねている、或いは、操作者は車椅子を押す及び引く力を発する人であって、この場合には、被搬送者（被搬送物）は、車椅子に腰かけている人である。

また、本発明を適用した搬送装置は、操作者の力（押す力及び／又は引く力）のみによって移動する場合、モータからの駆動力のみによって移動する場合、および、操作者の前記力とモータからの駆動力とが合わさって移動する場合をとり得る構成を含む。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１操作者
２患者（被搬送者、被搬送物）
３フレーム
４ブレーキバー
５駆動輪
６バッテリー
７従動輪
９モータ
１０ワンウェイクラッチ（切り替え手段）
１１ハンドルレバー（操作部）

Claims

操作者の力により車輪が回転して移動する搬送装置であって、
モータと、
前記モータが発生した駆動力の前記車輪への伝達を指示するためのアシスト指示操作が前記操作者により行われる操作部と、
前記アシスト指示操作に応じて前記モータを動作させるコントローラと、
前記モータからの前記駆動力を前記車輪に伝達する伝達手段と、
前記車輪の回転速度が所定速度以下であるときは前記駆動力を前記車輪に伝達し、前記車輪の回転速度が前記所定速度より速いときは前記駆動力を前記車輪に伝達しない切り替え手段と、
を有することを特徴とする搬送装置。
前記切り替え手段はクラッチであって、前記クラッチは、前記モータからの前記駆動力が伝達される入力側部材と前記駆動力を前記車輪に伝達する出力側部材とを有し、前記出力側部材の回転速度が前記所定速度としての前記入力側部材の回転速度以下であるときは前記入力側部材と前記出力側部材とを接続し、前記出力側部材の回転速度が前記入力側部材の回転速度より速いときは前記入力側部材と前記出力側部材との接続を切断するワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
前記車輪は、該搬送装置の直進方向に対応する中立位置に対して旋回可能に設けられ、
前記車輪を前記中立位置に対して旋回した位置から該中立位置に復帰させる復元力を発生する弾性部材を備えており、
該搬送装置が直進しているときに前記中立位置から旋回した前記車輪に前記中立位置からの旋回量が大きくなる方向に作用する力をＸとし、旋回した前記車輪が発生する前記直進方向への推進力をＹとするとき、前記車輪がいずれの旋回位置にあっても、
Ｙ＞Ｘ
となるように前記車輪の許容旋回範囲が設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の搬送装置。
前記アシスト指示操作が解除された状態において摩擦を用いたブレーキを作用させるブレーキ手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の搬送装置。
前記摩擦を発生させるブレーキ部材と、
前記モータの回転に伴って第１の位置に回転し、前記モータの停止に伴って第２の位置に回転するカムとを有し、
前記カムは、前記第１の位置に回転することで前記ブレーキ部材を前記摩擦が発生しない位置に移動させ、前記第２の位置に回転することで前記ブレーキ部材を前記摩擦が発生する位置に移動させることを特徴とする請求項４に記載の搬送装置。
前記モータの無通電状態において該モータの回転子が固定子に対して接触することで前記ブレーキ手段が構成されることを特徴する請求項４に記載の搬送装置。