JP2925037B2 - 高さ自動調節装置付の台車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷物の積み降ろしを容
易、迅速、円滑に行えるようにした高さ自動調節装置付
の台車に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種荷物を積載し任意の位置へ移動可能
の台車は、汎用性が高く、各種工場で多用されている。
荷物積載用のテーブルは、固定式のものと、テーブル駆
動方式のものの例がある。

【０００３】これら台車では、各種高さの荷物を台車テ
ーブル上に積載し、荷物を別の場所に運搬して、各種位
置に荷降ろしする。

【０００４】したがって、従来のテーブル固定方式の台
車では、荷物の積み降ろしに際し、積載高さと荷物を積
み降ろしするパスラインとの間に高さの違いが有るの
で、荷物を上げ下げするために大きな労力が必要であ
る。また、荷物の積み降ろしをロボット等で行う場合に
は、荷の積み降ろし状況に応じ積載高さに変化が生じる
ので各種積載条件に応じてロボット駆動のためのソフト
ウェアを調整する必要がある。

【０００５】また、従来のテーブル駆動方式の台車で
は、テーブル高さを手動操作で調節する方式であったた
め、手動調節ボタンの操作によって逐一高さ調節しなけ
ればならず、荷物位置と操作部位置との間を行ったり来
たりとなり、手間であった。また、荷物積み降ろしをロ
ボットで行う場合でもロボットとの連動は取れないの
で、ロボット動作に合わせて積載高さと手動ボタンを用
いて調節してやらねばならなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の台
車では、テーブル固定方式のものにあっては荷の積み降
ろしが大変であり、テーブル駆動方式のものにあっては
荷物積み降ろしに際し逐一手動操作によって高さ調節し
なければならず煩わしかった。

【０００７】そこで、本発明は、荷物積み降ろしのパス
ラインに合わせて積載物の高さを自動調節することによ
り、荷物の積み降ろしを容易、迅速、円滑に行える高さ
自動調節装置付の台車を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、図１にその概要を示すように、積載テーブ
ルＣ１上に定形定重量の荷物Ｗ_i （Ｗ₀ ，Ｗ₁ ，Ｗ
₂ …）を複数積載し運搬する台車Ｃ２において、前記テ
ーブルＣ１の高さ位置を位置検出器Ｅで検出しつつテー
ブルＣ１を昇降駆動するためのサーボモータＭ_z を駆動
して前記テーブルＣ１を適宜高さに位置決め駆動するサ
ーボドライバＣ３と、前記テーブルＣ１上に積載された
荷物の重量を検出する重量センサＳと、前記サーボドラ
イバＣ３を手動操作で駆動し、積載された最上部の荷物
Ｗ_i の上面または下面の高さを所望のパスラインＰＬに
合わせる高さ手動設定手段Ｃ４と、そのときの荷物個数
を入力する手段と、スイッチＳＷ等による高さ自動調節
モードの設定時、前記重量センサＳで検出された重量か
ら前記荷物Ｗ_i の積載個数を割り出す個数割り出し手段
Ｃ５と、該個数割り出し手段Ｃ５で割り出された荷物Ｗ
_i の個数及び荷物１個当りの高さから最上段の荷物Ｗ_i
の上面または下面の高さを、前記高さ手動設定手段Ｃ４
で設定されたときの高さに自動調節する高さ自動調節手
段Ｃ６と、を備える構成とした。

【０００９】

【作用】本発明の高さ自動調節装置付の台車では、高さ
手動設定時に検出された荷物重量とそのとき入力された
荷物個数より荷物１個当りの重量が判別され、現在重量
に応じて荷物個数を割り出すことができ、割り出された
現在個数に応じ、そのときの最上部の荷物高さを高さ手
動設定手段Ｃ４で設定されたときの最上部の荷物高さに
自動調節できる。

【００１０】したがって、オペレータは、テーブル上に
積載された最上部の荷物の上面または下面を荷物積み降
ろしのためのパスラインに合わせ、そのときの荷物個数
を入力し、高さ自動調節をモード指令するのみで良く、
以下自動的な高さ調節を行わせて、手操作による荷物の
積み降ろしをパスラインに対して容易、迅速、円滑に行
うことができる。さらに、ロボットを連動させる場合に
も、ロボットは一定高さの荷物に対して積み降ろしでき
る。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１２】図２は、本発明の一実施例に係るパワー台
車ＰＷＴの側面図、図３はその平面図、図４は図１のカ
バーを外して示す左側面図である。

【００１３】図２〜図４において、箱状に形成された基
台１には、駆動輪２と旋回輪３が設けられている。これ
ら車輪は、左右（図２において紙面に直向する方向）に
それぞれ一対設けられる。各駆動輪２は、補助駆動装置
としてのサーボモータＭR ，ＭL によりベルト４を介し
て駆動されるようになっている。両車輪２、３間の空間
にはバッテリ５が配置される。

【００１４】前記基台１の図２において右方側には箱状
のポスト６が立設してあり、このポスト６は内部に設け
た補強部材７によって補強されている。

【００１５】前記ポスト６の内部で前記補強部材７の後
面には、サーボモータＭz で駆動されるボールねじ８が
立設され、このボールねじ８にはナット部材９が螺合さ
れる。このナット部材９には上下移動体１０が固定さ
れ、この上下移動体１０には前記ポスト６の後面で上下
に設けた溝内を通過する突出部１１が設けられ、この突
出部１１の先端には重量センサ１２が設けられている。
重量センサ１２の作用については後述する。上下移動体
１０の移動位置はアブソリュートエンコーダＥで検出さ
れている。

【００１６】また、前記補強部材７の前方側で上方に
は、操作力を検出する力センサ１３を介して操作部とし
てのハンドル１４が設けられている。

【００１７】図５〜図７は力センサ１３及びハンドル１
４の詳細を示す説明図である。図５はハンドル１４の正
面図、図６はハンドル１４の左側面図、図７はハンドル
１４の右側部分のみを示す平面図である。

【００１８】図５〜図７に示すように、ハンドル１４
は、その両端にポスト６に対して延伸される水平部１４
ａと、この水平部１４ａを手前内側に持ち上げた傾斜部
１４ｂと、中間部１４ｃとから成る。ハンドル１４の両
端は、リニアモーションガイド１５によって前後方向に
案内されるリニア部材１６に対し、板ばね１７を介して
接合されている。前記リニア部材１６の後部は接合部１
８を介して前記力センサ１３の上端部に接合されてい
る。

【００１９】したがって、前記ハンドル１４の中間部１
４ｃから傾斜部１４ｂにかけて両手をかけ、前後方向に
操作力ｆ１を与えることにより、左右の操作力をそれぞ
れの力センサ１３にて検出可能である。

【００２０】再度図２〜図４において、前記基台１の上
方には前方側の対偶１９を前記重量センサ１２の軸線上
で移動させ、後方側の対偶２０を前後に移動させること
としたＸリンク２１が設けられ、このＸリンク２１の上
部には積載物を積載するためのテーブル２２が設けられ
ている。前記対偶１９は前記重量センサ１２を介して突
出部１１上に支持され、Ｘリンク２１は上下移動体１０
の上下移動に伴って上下動され、テーブル２２を上下動
するようになっている。

【００２１】したがって、サーボモータＭz の駆動によ
り、テーブル２２を上下動することができ、最上部の積
載物の上面または下面をパスラインに一致させることが
できる。また、積載物の重量を重量センサ１２で検出す
ることができる。

【００２２】前記ポスト６の上面前方には、操作ボック
ス２３が設けられている。この操作ボックス２３内に
は、前記駆動輪２を駆動し、前記Ｘリンク２１を上下動
するために前記サーボモータＭZ を駆動するための制御
装置が内蔵されている。２６は接触検出スイッチ付のバ
ンパ、２７は障害物検出用の超音波センサ、２８はシグ
ナルホンを示す。

【００２３】図８は、前記操作ボックス２３の操作面の
説明図である。

【００２４】図８において、操作ボックス２３の操作面
（操作パネル）には、メインスイッチ２９と、ディスプ
レイ画面３０と、種々の機能Ｆ１〜Ｆ１２を作動させる
たの操作スイッチと、カーソル移動キー３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ，３１ｄや自動または手動操作のためのモー
ド切換キー３１ｅ，３１ｆを含めた操作キー群と、ブレ
ーキ作動ボタン３２と、非常停止ボタン３３とが配置さ
れている。各操作キー群に対しては、適宜状態表示用の
ＬＥＤランプが設けられる。

【００２５】操作ボックス２３の下方でポスト６の手前
側に設けられたボリューム２４は、オペレータの都合に
より操作力ｆ１と推進力ｆ２との関係を調節することが
できるようにするためのものである。

【００２６】図９は上記操作ボックス２３内に配置され
る制御装置３４のうち、前記サーボモータＭL ，ＭR を
制御する制御部材３４ａの構成例を示すブロック線図で
ある。図１０は制御装置３４ａの作用を示す説明図、図
１１は各部の力関係を示す説明図、図１２〜図１４は各
変数の相互の関係を示すグラフである。

【００２７】次に、制御装置３４ａの作用を示す。ま
ず、図１１の関係において、次の通り変数を定める。

【００２８】 積載物の質量 ｍ１ 台車の質量 ｍ２ 積載物及び台車の質量 ｍ 操作力 ｆ１ 補助駆動装置の推進力 ｆ２ 台車の受ける力の合力 Ｆ 垂直抗力 Ｎ 摩擦係数 μ 重力加速度 ｇ 台車の加速度 α 上記の如く定められる変数において、図１１を参照する
と、積載物の質量ｍ１と台車の質量ｍ２の合計ｍは、 ｍ＝ｍ１＋ｍ２ …（１） であり、重量ｍｇが床に対して働く。これに対し、床か
らは垂直抗力Ｎが働く。これらは相等しいので、 Ｎ＝ｍ・ｇ …（２） が成り立つ。この垂直抗力Ｎが働くとき、台車にはμ・
Ｎの摩擦力が働く。

【００２９】そこで、今、操作力ｆ１が与えられ、補助
動力装置ＭR 、ＭL から推進力ｆ２が出力されたとする
と、台車の受ける合力Ｆは、 Ｆ＝ｆ１＋ｆ２−μＮ …（３） となる。

【００３０】よって、台車はこの力Ｆによって加速度α
で加速される。

【００３１】 α＝Ｆ／ｍ …（４） （３），（４）式から、補助動力装置の推進力ｆ２の大
きさを制御することにより、台車の加速度αを制御でき
ることがわかる。

【００３２】一方、図１２のように、推進力ｆ２を操作
力ｆ１に比例させると、質量ｍが一定の時、 ｆ２＝ｋ１×ｆ１（ｍ＝一定） …（５） であるので、台車の加速度αを操作力ｆ１で制御するこ
とができる。

【００３３】また、図１３のように、合計質量ｍが大き
くなったときには、 ｆ２＝ｋ３×ｍ（ｆ１＝一定） …（６） として推進力を大きくすることが必要である。

【００３４】（５），（６）式を同時に成り立たせるた
めには、 ｆ２＝ｋ１×ｆ１ …（７） ｋ１＝ｋ２×ｍ …（８） とすれば良い。

【００３５】ここに、ｋ２はボリューム２４によって自
由に調節できる値である。

【００３６】図１０において、ステップ１００１で力セ
ンサ１３の出力（ｆ１）を読み込み、ステップ１００２
で重量センサ１２の出力（ｍ１）を読み込み、ステップ
１００３で質量合計（ｍ）を求め、ステップ１００４で
ボリューム２４の値（ｋ２）を読み込み、ステップ１０
０５で（８）式のｋ１を求め、ステップ１００６で
（７）式の推進力ｆ２を求めてサーボモータＭR または
ＭL を駆動する。

【００３７】したがって、本例のパワー台車ＰＷＴによ
れば、台車の操作部に加わる力を検出する力センサ１３
を設け、前記台車の積載部に積載された積載物の重量を
検出する重量センサ１２を設け、両センサで検出された
操作力ｆ１及び積載物の重量ｍに応じ前記台車の推進力
ｆ２を積載物の重量変化に拘らず一定操作力で一定の速
度及び加速度特性を得るよう調整する制御装置３４ａを
設け、該制御装置３４ａで調整された推進力ｆ２にて前
記台車の駆動輪２を駆動する補助動力装置ＭR，ＭL を
設けたので、ボリューム２４を適宜調節した上で現在速
度及び加速度に応じ操作力ｆ１を調整することにより、
積載物の重量（質量）ｍ１に関係なく、小さな操作力に
より一定の速度及び加速度特性で滑らかに運転できる。
また、操作力ｆ１は、ハンドル１４を用いてそれぞれ左
右の力センサ１３に対して与えるので、右回り、左回り
の旋回、並びに後退動作を自由に行うことができ、各種
運搬条件に応じて臨機応変に対応できる。

【００３８】また、操作力ｆ１をゼロとする場合には、
各モータＭR ，ＭL を中立状態で停止できるので、ハン
ドル１４から手を離せば台車はゆっくりと停止し、ま
た、電源断にて、またはブレーキ作動ボタン２７のオン
操作でブレーキをかけることができる。さらに、非常停
止ボタン２８の操作では、台車を緊急停止させることが
できる。

【００３９】図１５は前記制御装置３４のうち、前記テ
ーブル２２の高さ制御を行う部分としての制御装置４３
ｂの構成を示すブロック図である。

【００４０】図において、モード切換えスチッチＳＷ
は、前述の操作キー３１ｆ，３１ｅによって手動側（Ｏ
ＦＦ）または自動側（ＯＮ）に切換えられるようになっ
ている。手動時には前述の操作キー３１ａ，３１ｂによ
る高さ調節用の上昇下降ボタンによってテーブル２２が
上下方向に駆動される。これらキー３１ａ，３１ｂと上
下方向の駆動装置とで高さ手動設定手動Ｃ４が構成され
る。この他、制御装置４３ｂはスイッチＳＷ信号を入力
する比較部４４と、高さ自動調節手動Ｃ６を構成すると
ころの制御側記憶部４５と、サーボドライバＣ３として
の高さ調節部４６と、高さ測定部４７とを有し、図１６
以下で詳細に示すように、前述のアブソリュートエンコ
ーダＥが検出した高さｈを比較部４４に帰還しつつ、自
動時は、演算された指令高さｙ^＊となるよう、テーブル
２２が高さ制御される。

【００４１】図１６は、テーブル２２の高さ自動調節方
式を示すフローチャートである。

【００４２】ステップ１６０１で積載数及び荷物１個当
りの高さを入力し、ステップ１６０２で図１７または図
１８に示すように最上段の荷物Ｗ₁ を所望の高さに手動
操作で位置調節し、ステップ１６０３で自動モードに切
換えることにより、ステップ１６０４で前記制御則を用
いての高さ自動調節ルーチンに移行させることができ
る。

【００４３】図１７は、台４８上の荷物Ｗ₀ を最上段の
荷物Ｗ₁ の上に順次積載してゆく場合の手動調節方式を
示す。図において、最上段の荷物Ｗ₁ の上面を台４８の
パスラインＰＬに合わせておけば、荷物Ｗ₀ を容易に積
載することができる。図１８は、最上段の荷物Ｗ₁ を台
４８のパスラインに合わせる場合の例である。いずれの
場合でも、オペレータは最上段の荷物Ｗ₁ の高さを所望
の高さに合わせ、自動モードに切換えれば良い。

【００４４】図１９は、上記高さ自動調節ルーチンの詳
細を示すフローチャートである。

【００４５】ステップ１９０１でスイッチＳＷが動作さ
れ自動モードに切換えられると、ステップ１９０２を介
してステップ１９０３へ移行し、重量センサ１２より重
量ｍ１が入力され、ステップ１９０４で荷物の現在個数
が割り出され、ステップ１９０５で現在最上段に位置す
る荷物Ｗ₁ が手動操作時の最上段の荷物Ｗ₁ と同じ高さ
に自動調節される。

【００４６】即ち、今、ｎ個の荷物が台車に載っている
とする。

【００４７】荷物１個当りの質量をｍとすると、重量セ
ンサ１２によって、ｎ・ｍが測定される。

【００４８】高さ調節部４６は、このｎ・ｍの大きさに
よって、 Ｆ＝ｎ・ｍ・ｇ …（９） の力で押し上げる。但し、ｇは重力加速度である。

【００４９】ここで、荷物１個当りの高さをｈとし、個
数がｎからｎ´に変化したとすると、テーブル２２の高
さｙ^＊を ｙ＊＝ｙ₀ ＋（ｎ−ｎ´）ｈ となるように制御する。ｙ₀ は手動調節時のテーブル高
さである。

【００５０】高さ指令値ｙ^＊を計算によって求めるアル
ゴリズムを図２０に示す。

【００５１】図示のように割算部４９，５０を介して個
数変化ｎ−ｎ´が求められ、比較部５１，５４を介して
掛け算部５２で１個の荷物の高さｈ（＝ｙ２−ｙ１）変
更すべき高さｙ^＊を求め出力される。

【００５２】ステップ１９０２の確認要は、荷物１個の
積み降ろしを行った毎に“送りボタン”を操作すること
とした場合に必要とされる手段である。

【００５３】即ち、上記例では、高さ自動調節ルーチン
にて重量変化に応じて自動的に高さ調整されるので、荷
物がひっかかた場合や、荷崩れしたときに危険を生じる
恐れが有る。そこで、本例では、“送りボタン”を設
け、ステップ１９０６で送りボタンの操作が有ればステ
ップ１９０３へ移行するようにしたものである。

【００５４】ステップ１９０３の前にタイマ調整手順を
設け、重量変化があっても直ぐには作動しいないように
しておいても良い。即ち、この場合には、例えば荷物を
降ろすと、一定時間（例えば２秒）後にテーブル２２が
上昇してくることになる。

【００５５】以上により、本例では、図１７，図１８で
示したように初期の個数入力と高さ手動調節により、以
下の作業について最上段の荷物Ｗ₁ の高さを自動調節す
ることができ、荷物Ｗ₁ の高さをパスラインＰＬに合わ
せて、容易、円滑、迅速な作業を実施することができ
る。

【００５６】また、ロボットを連動させる場合にも、ロ
ボットは図１７，図１８に示したように高さ自動調節さ
れた高さに対して荷物を積み降ろしすればよいので、そ
の連動が容易である。

【００５７】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、適宜の設計的変更を行うことにより、適宜態様で
実施し得るものである。

【００５８】

【発明の効果】以上の通り、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りの高さ自動調節装置付の台車であるので、高
さ手動設定時に検出された荷物重量と荷物個数より荷物
１個当りの重量が判別され、現在重量に応じて荷物個数
を割り出すことができ、割り出された現在個数及び荷物
１個当りの高さに応じ、そのときの最上部の荷物高さを
高さ手動設定手段Ｃ４で設定されたときの最上部の荷物
高さに自動調節できる。

【００５９】したがって、オペレータは、テーブル上に
積載された最上部の荷物の上面または下面を荷物積み降
ろしのためのパスラインに合わせ、そのときの荷物個数
を入力するのみで、後は荷物１個当りの高さに基いて自
動的に、高さ調節することができ、オペレータは、手操
作による荷物の積み降ろしをパスラインに対して容易、
迅速、円滑に行うことができる。さらに、ロボットを連
動させる場合にも、ロボットは一定高さの荷物に対して
積み降ろしできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の概要を示す説明図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例に係るパワー台車の
一側面図である。

【図３】図３は、上記パワー台車の平面図である。

【図４】図４は、上記パワー台車のカバーを外して示す
背面図で、図１の左側面図に相当する。

【図５】図５は、図３のハンドル部分の拡大図である。

【図６】図６は、図１のハンドル部分の拡大図である。

【図７】図７は、図２の右側（図２の上部側）部分の拡
大図である。

【図８】図８は、操作ボックスの操作面の拡大図であ
る。

【図９】図９は、制御装置のブロック線図である。

【図１０】図１０は、制御装置の作用を示すフローチャ
ートである。

【図１１】図１１は、台車の力関係を示す説明図であ
る。

【図１２】図１２は、操作力と推進力の関係を示す説明
図である。

【図１３】図１３は、質量と推進力との関係を示す説明
図である。

【図１４】図１４は、質量と係数ｋ１との関係を示す説
明図である。

【図１５】図１５は、本発明の一実施例に係る高さ制御
装置の構成例を示すブロック図である。

【図１６】図１６は、上記高さ制御装置における高さ自
動調節方式を示すフローチャートである。

【図１７】図１７は、最上段の荷物の上面をパスライン
に合わせる状態を示す説明図である。

【図１８】図１８は、最上段の荷物の下面をパスライン
に合わせる状態を示す説明図である。

【図１９】図１９は、高さ自動調節ルーチンの内容を示
すフローチャートである。

【図２０】図２０は、上記高さ自動調節ルーチンのアル
ゴリズムを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 駆動輪 ３ 旋回輪 ５ バッテリ １２ 重量センサ １３ 力センサ １４ ハンドル ２２ テーブル ２３ 操作ボックス ２４ ボリューム ３４ 制御装置 ＭZ サーボモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65G 59/02 B60P 1/02 B65G 67/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積載テーブル上に定形定重量の荷物を複
   数積載し運搬する台車において、 前記テーブル高さ位置を検出しつつ前記テーブルを適宜
   高さに位置決め駆動するサーボドライバと、 前記テーブル上に積載された荷物の重量を検出する重量
   センサと、 前記サーボドライバを手動操作で駆動し、積載された最
   上部の荷物の上面または下面の高さを所望のパスライン
   に合わせる高さ手動設定手段と、 そのときの荷物個数を入力する手段と、 高さ自動調節モードの設定時、前記重量センサで検出さ
   れた重量から前記荷物の積載個数を割り出す個数割り出
   し手段と、 該個数割り出し手段で割り出された荷物の個数及び荷物
   １個当りの高さから最上段の荷物の上面または下面の高
   さを、前記高さ手動設定手段で設定されたときの高さに
   自動調節する高さ自動調節手段と、 を備えたことを特徴とする高さ自動調整装置付の台車。