以下に添付図面を参照して、本発明に係る荷役運搬装置の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施の形態は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることができる。
(実施の形態1)
まず、図1A及び図1Bを用いて、従来技術に係る荷役運搬装置の構成を説明する。図1A及び図1Bは、従来技術に係る荷役運搬装置の構成例を示す図である。図1Aは側面図であり、図1Bは上面図である。以下では、荷役運搬装置の前後方向をx軸とし、左右方向をy軸とし、上下方向をz軸として説明する。
図1A及び図1Bに示すように、従来技術に係る荷役運搬装置は、主車輪ユニット1と、メインフレーム2と、昇降部3と、フォーク4aと、フォーク4bと、先端車輪5とを有する。また、荷役運搬装置は、台形ねじ7aと、台形ねじ7bと、台形ねじナット8aと、台形ねじナット8bと、台形ねじナット8cと、台形ねじナット8dとを有する。また、荷役運搬装置は、台形ねじ9aと、台形ねじ9bと、台形ねじナット10aと、台形ねじナット10bと、台形ねじナット10cと、台形ねじナット10dとを有する。なお、以下では、左右や上下等に配置される各部材について区別しない場合、単に数字のみを用いて表記する。例えば、フォーク4aとフォーク4bとを区別しない場合、単に「フォーク4」と呼ぶ場合がある。
主車輪ユニット1は、駆動輪であり、z軸回転できる状態でメインフレーム2に取り付けられている。メインフレーム2には、z軸方向に、台形ねじ7a(例えば、右方の位置)と、台形ねじ7b(例えば、左方の位置)とが取り付けられている。昇降部3には、台形ねじナット8a(例えば、右方の上方の位置)と、台形ねじナット8b(例えば、右方の下方の位置)と、台形ねじナット8c(例えば、左方の上方の位置)と、台形ねじナット8d(例えば、左方の下方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット8a及び台形ねじナット8bは、ねじ山である台形ねじ7aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット8c及び台形ねじナット8dは、ねじ山である台形ねじ7bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ7にはモータが接続されており、台形ねじ7が回転することにより、台形ねじナット8が固定された昇降部3が昇降する。
昇降部3には、y軸方向に、台形ねじ9a(例えば、上方の位置)と、台形ねじ9b(例えば、下方の位置)とが取り付けられている。フォーク4aには、台形ねじナット10a(例えば、右方の上方の位置)と、台形ねじナット10b(例えば、右方の下方の位置)とが固定されている。フォーク4bには、台形ねじナット10c(例えば、左方の上方の位置)と、台形ねじナット10d(例えば、左方の下方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット10a及び台形ねじナット10cは、ねじ山である台形ねじ9aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット10b及び台形ねじナット10dは、ねじ山である台形ねじ9bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ9にはモータが接続されており、台形ねじ9が回転することにより、台形ねじナット10が固定されたフォーク4が開閉する。先端車輪5は、フォーク4に取り付けられており、公知の機構によってフォーク4に対して昇降することができ、フォーク4を略水平に保つ。
上述した従来技術の構成では、運搬対象物6の荷重Wを、一旦、昇降部3で受けることになる。荷重Wを受ける昇降部3の位置の力F1が、主車輪ユニット1の軸回り(y軸回り)のモーメントN1を発生させる。このモーメントN1は、図1Aに示したモーメントアームl1が長くなるほど増大する。そして、このモーメントN1によって、昇降部3にx方向の力が発生する。昇降部3に対して発生するx方向の力によって、台形ねじ7と台形ねじナット8との間の摩擦力の増大や、台形ねじ7における歪みの発生による必要駆動トルクの増大が生じ、昇降動作に影響を与える。また、フォーク4が昇降する際は、昇降部3にかかる力F1が増大するため、さらに大きな影響を与えることになる。
なお、上記で説明した例では、昇降や開閉のための台形ねじを2本ずつ、台形ねじナットを4つずつ使用しているが、上記で指摘している問題はこの構成に限られない。例えば、シャフトやレール、棒材等で開閉のガイドを作り、別の駆動方式によって昇降や開閉の駆動を行なう場合も同様である。駆動方式の例としては、台形ねじ、ボールねじ、ベルト駆動、油圧シリンダー、ピニオンラック等が挙げられる。
次に、図2A及び図2Bを用いて、従来技術に係る荷役運搬装置の構成を説明する。図2A及び図2Bは、従来技術に係る荷役運搬装置の構成例を示す図である。図2Aは側面図であり、図2Bは上面図である。なお、図2A及び図2Bでは、図1A及び図1Bに示した荷役運搬装置とは異なる構成を説明する。
図2A及び図2Bに示すように、従来技術に係る荷役運搬装置は、主車輪ユニット11と、メインフレーム12と、昇降部13と、フォーク14aと、フォーク14bと、先端車輪15とを有する。また、荷役運搬装置は、台形ねじ17と、台形ねじナット18aと、台形ねじナット18bとを有する。また、荷役運搬装置は、台形ねじ19aと、台形ねじ19bと、台形ねじナット20aと、台形ねじナット20bと、台形ねじナット20cと、台形ねじナット20dとを有する。
主車輪ユニット11は、駆動輪であり、z軸回転できる状態でメインフレーム12に取り付けられている。メインフレーム12には、z軸方向に、台形ねじ17(例えば、左右中央の位置)が取り付けられている。昇降部13には、台形ねじナット18a(例えば、上方の位置)と、台形ねじナット18b(例えば、下方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット18a及び台形ねじナット18bは、ねじ山である台形ねじ17に係合するねじ溝を有する。台形ねじ17にはモータが接続されており、台形ねじ17が回転することにより、台形ねじナット18が固定された昇降部13が昇降する。なお、メインフレーム12と昇降部13との間は回転しないように何らかの機構が設けられている。
昇降部13には、y軸方向に、台形ねじ19a(例えば、後方の位置)と、台形ねじ19b(例えば、前方の位置)とが取り付けられている。フォーク14aには、台形ねじナット20a(例えば、右方の後方の位置)と、台形ねじナット20b(例えば、右方の前方の位置)とが固定されている。フォーク14bには、台形ねじナット20c(例えば、左方の後方の位置)と、台形ねじナット20d(例えば、左方の前方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット20a及び台形ねじナット20cは、ねじ山である台形ねじ19aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット20b及び台形ねじナット20dは、ねじ山である台形ねじ19bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ19にはモータが接続されており、台形ねじ19が回転することにより、台形ねじナット20が固定されたフォーク14が開閉する。先端車輪15は、フォーク14に取り付けられており、公知の機構によってフォーク14に対して昇降することができ、フォーク14を略水平に保つ。
上述した従来技術の構成では、運搬対象物16の荷重Wを、一旦、昇降部13で受けることになる。図3は、従来技術に係る荷役運搬装置の課題を説明する図である。荷重Wを受ける昇降部13の位置の力F2が、昇降部13やフォーク14にx軸回りのモーメントを発生させる(図3参照)。このモーメントは、図3に示したモーメントアームl2やモーメントアームl3が長くなるほど増大する。そして、このモーメントによって、昇降部13やフォーク14にx軸回りにねじる力が発生する。発生したねじる力によって、昇降部13やフォーク14において、台形ねじ17と台形ねじナット18との間や、台形ねじ19と台形ねじナット20との間の摩擦力の増大や、台形ねじ17における歪みの発生による必要駆動トルクの増大が生じ、昇降動作に影響を与える。また、フォーク14が昇降する際は、昇降部13にかかる力F2が増大するため、さらに大きな影響を与えることになる。
次に、図4A及び図4Bを用いて、実施の形態1に係る荷役運搬装置100の構成を説明する。図4A及び図4Bは、実施の形態1に係る荷役運搬装置100の構成例を示す図である。図4Aは側面図であり、図4Bは上面図である。
図4A及び図4Bに示すように、荷役運搬装置100は、主車輪ユニット101と、メインフレーム102と、昇降部103と、フォーク104aと、フォーク104bと、先端車輪105とを有する。また、荷役運搬装置100は、台形ねじ106aと、台形ねじ106bと、台形ねじナット107aと、台形ねじナット107bと、台形ねじナット107cと、台形ねじナット107dとを有する。また、荷役運搬装置100は、台形ねじ108aと、台形ねじ108bと、台形ねじナット109aと、台形ねじナット109bと、台形ねじナット109cと、台形ねじナット109dとを有する。
主車輪ユニット101は、駆動輪であり、z軸回転できる状態でメインフレーム102に取り付けられている。メインフレーム102は、「本体」に対応する。メインフレーム102には、z軸方向に、台形ねじ106a(例えば、右方の位置)と、台形ねじ106b(例えば、左方の位置)とが取り付けられている。台形ねじ106aや台形ねじ106bは、「昇降機構」に対応する。昇降部103には、台形ねじナット107a(例えば、右方の上方の位置)と、台形ねじナット107b(例えば、右方の下方の位置)と、台形ねじナット107c(例えば、左方の上方の位置)と、台形ねじナット107d(例えば、左方の下方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット107a及び台形ねじナット107bは、ねじ山である台形ねじ106aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット107c及び台形ねじナット107dは、ねじ山である台形ねじ106bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ106にはモータが接続されており、台形ねじ106が回転することにより、台形ねじナット107が固定された昇降部103が昇降し、これに従いフォーク104も昇降する。
昇降部103には、y軸方向に、台形ねじ108a(例えば、後方の位置)と、台形ねじ108b(例えば、前方の位置)とが取り付けられている。台形ねじ108aや台形ねじ108bは、「開閉機構」に対応する。フォーク104aには、台形ねじナット109a(例えば、右方の後方の位置)と、台形ねじナット109b(例えば、右方の前方の位置)とが固定されている。フォーク104bには、台形ねじナット109c(例えば、左方の後方の位置)と、台形ねじナット109d(例えば、左方の前方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット109a及び台形ねじナット109cは、ねじ山である台形ねじ108aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット109b及び台形ねじナット109dは、台形ねじ108bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ108にはモータが接続されており、台形ねじ108が回転することにより、台形ねじナット109が固定されたフォーク104が開閉する。先端車輪105は、フォーク104に取り付けられており、公知の機構によってフォーク104に対して昇降することができ、フォーク104を略水平に保つ。
荷役運搬装置100の構成では、フォーク104の昇降を主車輪ユニット101の回転軸近傍で行なっている。図5Aは、実施の形態1に係る荷役運搬装置100の効果を説明する図である。これにより、図5Aに示すように、主車輪ユニット101のy軸回りのモーメントに注目すると、モーメントアームl1がほぼ0になるため、発生するトルクもほぼ0になる。トルクが0になることで、台形ねじの軸に対して横向きの方向の荷重が大きく低減され、昇降動作に影響を与えるような摩擦力の増大や歪みの発生を低減することができる。
また、荷役運搬装置100の構成では、フォーク104の形状を同一平面上(xz平面上)としている。図5Bは、実施の形態1に係る荷役運搬装置100の効果を説明する図である。これにより、図5Bに示すように、フォーク104にかかるx軸回りのモーメントに注目すると、モーメントアームl2がほぼ0になるため、発生するトルクもほぼ0になる。また、昇降部103にかかるx軸回りのモーメントに注目すると、フォーク104を昇降させるための昇降用の駆動軸(台形ねじ106a、台形ねじ106b)を2本使用することで、モーメントアームl3がより短くなり、発生するトルクを抑制することができる。さらに、左右でトルクが打ち消すように発生することで、昇降動作や開閉動作の抵抗になる摩擦力の増大や歪みの発生を低減することができる。
なお、上記で説明した例では、昇降や開閉のために台形ねじを2本ずつ、台形ねじナットを4つずつ使用しているが、駆動方式はこの構成に限られない。シャフトやレール、棒材等で開閉のガイドを作り、別の駆動方式によって昇降や開閉の駆動を行なう場合も同様である。駆動方式の例としては、台形ねじ、ボールねじ、ベルト駆動、油圧シリンダー、ピニオンラック等が挙げられる。
(実施の形態2)
次に、図6を用いて、実施の形態2に係る荷役運搬装置200の構成を説明する。図6は、実施の形態2に係る荷役運搬装置200の構成例を示す図である。なお、図6は斜視図である。
図6に示すように、荷役運搬装置200は、主車輪ユニット201と、メインフレーム202と、昇降部203と、フォーク204aと、フォーク204bと、先端車輪205とを有する。また、荷役運搬装置200は、台形ねじ206aと、台形ねじ206bと、台形ねじナット207aと、台形ねじナット207bと、台形ねじナット207cと、台形ねじナット207dとを有する。また、荷役運搬装置200は、台形ねじ208aと、台形ねじ208bと、台形ねじナット209aと、台形ねじナット209bと、台形ねじナット209cと、台形ねじナット209dとを有する。なお、台形ねじナット209bと、台形ねじナット209dとは、後述するように、昇降部203に固定され、台形ねじ208bに係合する位置に配置されているものとして説明する。
主車輪ユニット201は、駆動輪であり、z軸回転できる状態でメインフレーム202に取り付けられている。メインフレーム202には、z軸方向に、台形ねじ206a(例えば、右方の位置)と、台形ねじ206b(例えば、左方の位置)とが取り付けられている。昇降部203には、台形ねじナット207a(例えば、右方の上方の位置)と、台形ねじナット207b(例えば、右方の下方の位置)と、台形ねじナット207c(例えば、左方の上方の位置)と、台形ねじナット207d(例えば、左方の下方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット207a及び台形ねじナット207bは、ねじ山である台形ねじ206aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット207c及び台形ねじナット207dは、ねじ山である台形ねじ206bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ206にはモータが接続されており、台形ねじ206が回転することにより、台形ねじナット207が固定された昇降部203が昇降し、これに従いフォーク204も昇降する。
昇降部203には、y軸方向に、台形ねじ208a(例えば、後方の位置)と、台形ねじ208b(例えば、前方の位置)とが取り付けられている。フォーク204aには、台形ねじナット209a(例えば、右方の後方の位置)と、台形ねじナット209b(例えば、右方の前方の位置)とが固定されている。フォーク204bには、台形ねじナット209c(例えば、左方の後方の位置)と、台形ねじナット209d(例えば、左方の前方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット209a及び台形ねじナット209cは、ねじ山である台形ねじ208aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット209b及び台形ねじナット209dは、ねじ山である台形ねじ208bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ208にはモータが接続されており、台形ねじ208が回転することにより、台形ねじナット209が固定されたフォーク204が開閉する。先端車輪205は、フォーク204に取り付けられており、公知の機構によってフォーク204に対して昇降することができ、フォーク204を略水平に保つ。
荷役運搬装置200の構成では、フォーク204を昇降させるための昇降用の駆動軸(台形ねじ206a、台形ねじ206b)を2本使用し、これらの駆動軸をメインフレーム202の上方に配置し、フォーク204を直線状にしている。これらにより、フォーク204の小型化・軽量化を実現している。また、フォーク204のz方向の寸法が小さくなることによって、x軸方向のモーメント力が発生した場合であっても、開閉機構や昇降機構で生じる力が小さくなることで、歪みの発生を低減することができる(回転力による影響を受けにくくなる)。
なお、上記で説明した例では、昇降や開閉のために台形ねじを2本ずつ、台形ねじナットを4つずつ使用しているが、駆動方式はこの構成に限られない。シャフトやレール、棒材等で開閉のガイドを作り、別の駆動方式によって昇降や開閉の駆動を行なう場合も同様である。駆動方式の例としては、台形ねじ、ボールねじ、ベルト駆動、油圧シリンダー、ピニオンラック等が挙げられる。
(実施の形態3)
次に、図7を用いて、実施の形態3に係る荷役運搬装置300の構成を説明する。図7は、実施の形態3に係る荷役運搬装置300の構成例を示す図である。なお、図7は斜視図である。
図7に示すように、荷役運搬装置300は、主車輪ユニット301と、メインフレーム302と、昇降部303と、フォーク304aと、フォーク304bと、先端車輪305とを有する。また、荷役運搬装置300は、台形ねじ306aと、台形ねじ306bと、台形ねじナット307aと、台形ねじナット307bと、台形ねじナット307cと、台形ねじナット307dとを有する。なお、台形ねじナット307aと、台形ねじナット307bとは、後述するように、昇降部303に固定され、台形ねじ306aに係合する位置に配置されているものとして説明する。同様に、台形ねじナット307cと、台形ねじナット307dとは、後述するように、昇降部303に固定され、台形ねじ306bに係合する位置に配置されているものとして説明する。また、荷役運搬装置300は、台形ねじ308aと、台形ねじ308bと、台形ねじナット309aと、台形ねじナット309bと、台形ねじナット309cと、台形ねじナット309dとを有する。なお、台形ねじナット309bと、台形ねじナット309dとは、後述するように、昇降部303に固定され、台形ねじ308bに係合する位置に配置されているものとして説明する。
主車輪ユニット301は、駆動輪であり、z軸回転できる状態でメインフレーム302に取り付けられている。メインフレーム302には、z軸方向に、台形ねじ306a(例えば、右方の位置)と、台形ねじ306b(例えば、左方の位置)とが取り付けられている。昇降部303には、台形ねじナット307a(例えば、右方の上方の位置)と、台形ねじナット307b(例えば、右方の下方の位置)と、台形ねじナット307c(例えば、左方の上方の位置)と、台形ねじナット307d(例えば、左方の下方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット307a及び台形ねじナット307bは、ねじ山である台形ねじ306aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット307c及び台形ねじナット307dは、ねじ山である台形ねじ306bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ306にはモータが接続されており、台形ねじ306が回転することにより、台形ねじナット307が固定された昇降部303が昇降し、これに従いフォーク304も昇降する。
昇降部303には、y軸方向に、台形ねじ308a(例えば、後方の位置)と、台形ねじ308b(例えば、前方の位置)とが取り付けられている。フォーク304aには、台形ねじナット309a(例えば、右方の後方の位置)と、台形ねじナット309b(例えば、右方の前方の位置)とが固定されている。フォーク304bには、台形ねじナット309c(例えば、左方の後方の位置)と、台形ねじナット309d(例えば、左方の前方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット309a及び台形ねじナット309cは、ねじ山である台形ねじ308aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット309b及び台形ねじナット309dは、ねじ山である台形ねじ308bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ308にはモータが接続されており、台形ねじ308が回転することにより、台形ねじナット309が固定されたフォーク304が開閉する。先端車輪305は、フォーク304に取り付けられており、公知の機構によってフォーク304に対して昇降することができ、フォーク304を略水平に保つ。
荷役運搬装置300の構成では、昇降部303をメインフレーム302の下方に配置し、フォーク304の昇降を主車輪ユニット301の回転軸を間に挟んだ2軸(主車輪ユニット301の横のスペースを利用した左右方向の2軸)で行なっている。これにより、荷役運搬装置300の低重心化を実現することができる。
なお、上記で説明した例では、昇降や開閉のために台形ねじを2本ずつ、台形ねじナットを4つずつ使用しているが、駆動方式はこの構成に限られない。シャフトやレール、棒材等で開閉のガイドを作り、別の駆動方式によって昇降や開閉の駆動を行なう場合も同様である。駆動方式の例としては、台形ねじ、ボールねじ、ベルト駆動、油圧シリンダー、ピニオンラック等が挙げられる。
(実施の形態4)
次に、図8を用いて、実施の形態4に係る荷役運搬装置400の構成を説明する。図8は、実施の形態4に係る荷役運搬装置400の構成例を示す図である。なお、図8は斜視図である。
図8に示すように、荷役運搬装置400は、主車輪ユニット401と、メインフレーム402と、昇降部403と、フォーク404aと、フォーク404bと、先端車輪405とを有する。また、荷役運搬装置400は、台形ねじ406aと、台形ねじ406bと、台形ねじナット407aと、台形ねじナット407bとを有する。また、荷役運搬装置400は、台形ねじ408aと、台形ねじ408bと、台形ねじナット409aと、台形ねじナット409bと、台形ねじナット409cと、台形ねじナット409dとを有する。
主車輪ユニット401は、駆動輪であり、z軸回転できる状態でメインフレーム402に取り付けられている。メインフレーム402には、z軸方向に、台形ねじ406a(例えば、後方の位置)と、台形ねじ406b(例えば、前方の位置)とが取り付けられている。昇降部403には、台形ねじナット407a(例えば、後方の位置)と、台形ねじナット407b(例えば、前方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット407aは、ねじ山である台形ねじ406aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット407bは、ねじ山である台形ねじ406bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ406にはモータが接続されており、台形ねじ406が回転することにより、台形ねじナット407が固定された昇降部403が昇降し、これに従いフォーク404も昇降する。
昇降部403には、y軸方向に、台形ねじ408a(例えば、後方の位置)と、台形ねじ408b(例えば、前方の位置)とが取り付けられている。フォーク404aには、台形ねじナット409a(例えば、右方の後方の位置)と、台形ねじナット409b(例えば、右方の前方の位置)とが固定されている。フォーク404bには、台形ねじナット409c(例えば、左方の後方の位置)と、台形ねじナット409d(例えば、左方の前方の位置)とが固定されている。ここで、台形ねじナット409a及び台形ねじナット409cは、ねじ山である台形ねじ408aに係合するねじ溝を有する。また、台形ねじナット409b及び台形ねじナット409dは、ねじ山である台形ねじ408bに係合するねじ溝を有する。台形ねじ408にはモータが接続されており、台形ねじ408が回転することにより、台形ねじナット409が固定されたフォーク404が開閉する。先端車輪405は、フォーク404に取り付けられており、公知の機構によってフォーク404に対して昇降することができ、フォーク404を略水平に保つ。
荷役運搬装置400の構成では、フォーク404を昇降させるための昇降用の駆動軸(台形ねじ406a、台形ねじ406b)を、メインフレーム402の前後及び下方に配置している。先端車輪405の昇降のためのリンク機構を使用する場合、このリンクとメインフレーム402とを繋ぐことになるため、メインフレーム402を前後方向に短くすることは困難である。そこで、昇降用の駆動軸を前後に配置することで、昇降機構とリンクの接続部とをより近くにまとめることが可能となる。また、メインフレーム402についてはy軸方向に大きくしなくても良いため、荷役運搬装置400の小型化・軽量化を実現することができる。
なお、上記実施の形態4では、フォーク404を昇降させるための昇降用の駆動軸を、メインフレーム402の前後及び下方に配置する場合を例に挙げたが、フォーク404を昇降させるための昇降用の駆動軸を、メインフレーム402の前後及び上方に配置する構成としても良い。つまり、上記実施の形態2(駆動軸をメインフレーム202の上方に配置)と、上記実施の形態3(駆動軸をメインフレーム302の下方に配置)との関係性と同様に、駆動軸をメインフレーム402の上方に配置しても良い。昇降用の駆動軸をメインフレーム402の上方に配置することで、フォーク404の開閉に対する制約がより少なくなるため、フォーク404の開閉幅をより大きくとることが可能となる。
また、上記実施の形態では荷役運搬装置を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。本発明は、主車輪ユニットの回転軸を挟んで配置された2軸の昇降機構を有する装置に適用することが可能であり、例えば、荷物を上下に昇降させるリフト等にも適用することができる。つまり、本発明は、荷物を運搬したり載せたりする機械や装置に広く適用することができる。