JP4152347B2 - 走行台車 - Google Patents

Description

本発明は、台車本体に複数の独立換向式の車輪装置を具備し、大型の荷物を搬送する走行台車に関する。

本出願人は、特許文献１に多軸車輪を有する台車装置を提案している。ここでいう台車装置は、台車本体に車長方向に３個以上で、車幅方向に２列以上の独立換向式の車輪装置を具備したものいい、運転席に設置されたステアリングホイールにより、選択された走行モードに基いて各車輪装置を換向する操舵装置を設けたものである。
特開２００４−６６９７１

ところで、従来構成では、１つの車輪装置が故障して正常に換向しなくなった場合、その異常検出信号により、操舵装置全体が停止し、走行できなくなるという問題があった。
本発明は上記問題点を解決して、１つの車輪装置が故障し換向不能になっても走行操作を継続することができる走行台車を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、台車本体に、運転席の操舵装置によりそれぞれ車輪の舵角が操作される複数の独立換向式の車輪装置が設けられた走行台車において、前記操舵装置から入力された操舵角に基づいて、台車本体の旋回中心位置を求め、前記操舵角と旋回中心位置から各車輪装置の目標舵角をそれぞれ演算し、その目標舵角の演算値に基いて各車輪装置の舵角指令値を求め各車輪装置にそれぞれ出力する操舵制御装置を設け、前記各車輪装置の目標舵角と前記車輪装置の舵角検出器の実舵角と比較して、車輪の換向制御の異常を判断する舵角異常検出部を前記操舵制御装置に設け、前記舵角異常検出部の出力信号に基いて、換向制御の異常な車輪装置の換向制御を停止する異常車輪操作手段を設け、前記操舵制御装置に、操舵角に基づいて換向される基準軸の目標舵角から台車本体の旋回中心位置を求める基準軸舵角演算部を設け、前記舵角異常検出部により、前記基準軸に対応する車輪装置が異常と判断された時に、当該舵角異常検出部から前記基準軸舵角演算部に、基準軸を変更する指令が出力されるものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、異常車輪操作手段は、運転席に設けられ舵角異常検出部の出力信号に基いて換向制御異常の車輪装置を表示する異常車輪表示部と、換向制御異常の車輪装置の換向制御を停止する異常車輪操作釦と、走行モードが変更された場合に換向制御が停止された車輪装置に対して換向制御の停止を維持する異常車輪制御部とを具備したものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、異常車輪制御部は、異常車輪操作釦の操作信号により、換向制御が停止される車輪装置の車輪を吊上げて路面から離間させるように構成されたものである。

請求項１記載の発明によれば、走行中に任意の車輪装置が換向制御が異常となった場合でも、舵角異常検出部で検出して異常車輪操作手段により換向制御の異常な車輪装置の換向制御を停止することにより、操舵制御装置を停止することなく走行台車の走行を継続することができ、走行停止を回避して搬送作業に支障をきたすことがない。また、台車本体の旋回中心位置を求める際に必要な基準軸を設定した車輪装置に操舵制御の異常が発生し、この車輪装置を停止すると、各車輪装置の目標舵角の演算が不能になるため、走行不能に陥る可能性があるが、舵角異常検出部から基準軸舵角演算部に、基準軸を変更する指令が出力されて、基準軸となる車輪装置を変更することで、これを回避することができる。

請求項２記載の発明によれば、運転席で異常車輪表示部により換向制御異常の車輪装置を認識して、異常車輪操作釦を操作できるので、迅速な対応が可能となり、搬送作業を円滑に行うことができる。また走行モードが変更された場合であっても、異常車輪制御部により、換向制御が停止された車輪装置に対して換向制御の停止を維持されるので、換向制御異常な車輪装置に対する操作が不要になり、スムーズな走行が可能となる。

請求項３記載の発明によれば、異常車輪制御部により、換向制御を停止した車輪装置の車輪を吊上げることで、路面との摩擦を無くして、スムーズな走行が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図４に示すように、上面に大型の荷を搭載する荷台面１ａが形成された台車本体１の下面で前後位置には、前部運転席２Ａおよび後部運転席２Ｂが設けられ、下面中央部にエンジン５が配置されている。また台車本体１の底面部には、多数、たとえば左右２列で前後に４組合計８個の独立換向式の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４が設けられており、運転席２Ａ，２Ｂにそれぞれ設けられた図１に示すステアリングホイール（操舵装置）４の操作により、操舵コントローラ（操舵制御装置）３を介して各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４を操作するように構成されている。

各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４は、図５に示すように、台車本体１に舵軸（スレーブ軸）ＳＳを中心に旋回自在に支持された旋回体１１と、この旋回体１１に互いに上下回動自在に連結された上アーム部１２および下アーム部１３とサスペンションシリンダ１４とを介して舵軸ＳＳ上に支持された車軸部１５と、この車軸部１５に回転自在に支持されるとともに駆動モータ１６により回転駆動される複数の車輪１７と、台車本体１に設けられて旋回体１１を舵軸周りに旋回駆動車輪１７を転舵する操舵駆動装置１８とで構成されている。前記操舵駆動装置１８は、図示しないが、旋回駆動装置である旋回用油圧モータ３６（図１）により減速用のギヤ装置を介して旋回体１１を回転させるように構成されている。また各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４には、車輪１７の転舵角すなわち実舵角を検出するＲ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４舵角検出器１９（図１）が設けられている。

前部および後部の運転席２Ａ，２Ｂには、ステアリングホイール４の他に、使用する運転席２Ａ，２Ｂを特定する運転席選択スイッチ２１や走行モード選択レバー２２、シフトレバー２６、図３に示すように、車本体１の換向方向（進行方向）を表示する舵角表示部２４Ｆ，２４Ｒ、操作パネル（タッチパネル）２３Ｆ，２３Ｒを具備している。

図１，図２に示すように、マイクロコンピュータからなる操舵コントローラ３は、ステアリングホイール４に設けられたハンドル回転角検出器２５のハンドル操作角に基づいて、進行方向の最前列車輪装置Ｒ１，Ｌ１（Ｒ４，Ｌ４）の中心軸（車軸ＭＣ上）に設定されて各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵軸ＳＳにおける目標旋回角（舵角θ1R〜θ4R，θ1L〜θ4L）を求める際の基準となる（仮想の）基準軸ＭＳにおける目標舵角θmstを演算するとともに、演算された基準軸ＭＳの目標舵角θmstに基づいて台車本体１の全体の旋回中心ＳＣを演算する基準軸舵角演算部３１と、この基準軸舵角演算部３１で演算された旋回中心ＳＣに基づいて各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵軸ＳＳの目標舵角θ1R〜θ4R，θ1L〜θ4Lをそれぞれ演算する車輪目標舵角演算部３３と、この車輪目標舵角演算部３３で求められた目標舵角θ1R〜θ4R，θ1L〜θ4Lおよび各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵角検出器１９からの実舵角に基いて舵角指令値をそれぞれ演算する舵角指令値演算部３４と、この舵角指令値を車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の旋回用油圧モータ３６のコントロールバルブ３７にそれぞれ出力する舵角指令値出力部３５と、車輪目標舵角演算部３３で演算された目標舵角θ1R〜θ4R，θ1L〜θ4Lと、実際に車輪１７が転舵された実舵角値とを比較して各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の異常を判断する舵角異常検出部３２とで構成されている。

前記操作パネル２３Ｆ，２３Ｒには、舵角異常検出部３２の信号に基いて異常車輪制御部３８から出力される信号により、車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の異常を知らせる異常表示ランプ（異常車輪表示部）２７と、異常と表示された車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の換向制御停止を行う異常車輪操作釦２８が設けられている。そして前記異常車輪制御部３８と異常表示ランプ２７と異常車輪操作釦２８とで異常車輪操作手段３９が構成されている。また前記異常車輪制御部３８は、車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４に割り付けられた換向ステータスを記憶する記憶部（状態テーブル）を有するとともに、異常車輪操作釦２８の操作により舵角指令停止信号を舵角異常検出部３２と舵角指令値出力部３５に出力するように構成されている。また異常車輪制御部３８は、後述するように、必要に応じて車輪引上げ信号をサスペンションシリンダ操作部に出力可能である。

基準軸舵角演算部３１の演算値は前部運転席２Ａまたは／および後部運転席２Ｂの操作パネル２３Ｆ，２３Ｒに出力され、信号処理部２５を介して舵角表示部２４に、座標上に台車本体１の換向方向が直進方向に対して回動する矢印で視覚的にアナログ表示される。なお、走行台車の進行方向が変更されて、運転席２Ａ，２Ｂの運転席選択スイッチ２１が操作されると、その操作信号により基準軸ＭＳが切り換えられるとともに、基準軸舵角演算部３１から出力される前後運転席２Ａ，２Ｂの操作パネル２３Ｆ，２３Ｒが切り換えられる。

各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４に割り付けられた換向ステータスについては、「１」が割り付けられた車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵軸ＳＳは、制御対象として通常の換向制御を行い、「０」が割り付けられた車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵軸ＳＳは、制御対象外として次のように換向制御を行う。

すなわち、舵角異常検出部３２において車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の換向制御の異常が検出されて、換向ステータス「０」が割り付けられると、異常車輪制御部３８を介して操作パネル２３Ｆ，２３Ｒの異常表示ランプ２７に車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の異常を告知する信号が出力されて表示される。そして運転者により異常の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４に対応して異常車輪操作釦２８が操作されると、異常車輪制御部３８から舵角指令停止信号が舵角指令値出力部３５と舵角異常検出部３２に出力される。これにより、舵角指令値出力部３５ではコントロールバルブ３７に出力される舵角値指令が停止され換向制御が停止されて換向完了扱いとし、舵角異常検出部３２では換向異常検出信号の出力が停止される。さらに、異常車輪操作釦２８から舵角指令停止信号が舵角異常検出部３２に出力され、異常と判断されて換向制御が停止された車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の異常検出が停止される。これは舵角の異常が検出されると、操舵コントローラ３が停止されるように構成されているためである。

ところで、換向制御が停止された換向ステータス「０」の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の車輪１７は路面上をひきずられることになる。この状態で車輪１７の抵抗が大きく走行に支障を来たすなどの問題となる場合には、異常車輪制御部３９における自動設定または手動操作により、異常車輪操作釦２８から操作部（コントロールバルブ）に車輪引上げ信号が出力されてサスペンションシリンダ１４が収縮され、車輪１７を路面から引き上げて非接触状態にされる。

また、走行モード選択レバー２２によりステアリンクモード（前輪換向モード、後輪換向モード、横行モード、全輪換向モードなど）が切替えられた場合、走行モード切替信号は、車輪目標舵角演算部３３と異常車輪制御部３８にそれぞれ出力される。異常車輪制御部３８では、記憶部のデータに基いて換向ステータス「０」が割当てられた車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４に対して、異常車輪制御部３８から舵角指令値出力部３５と舵角異常検出部３２に舵角指令停止信号を出力させることにより、換向ステータス「０」の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４を換向完了扱いとし舵角異常を判断しない。これは、走行モードの切替えに際して、換向制御異常の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の再度の舵角異常の検出、異常表示ランプ２７の告知、異常車輪操作釦２８の操作を発生させないためである。

さらに換向ステータス「０」が割り付けられた車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４が基準軸ＭＳとなる舵角異常検出部３２であった場合、舵角異常検出部３２から基準軸舵角演算部３１に基準軸変更指令が出力される。これは、基準軸ＭＳに対応する車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４に換向制御異常が発生した場合、各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４は目標舵角演算が不能となり、走行不能となるためである。これにより、最前部の車輪装置Ｒ１，Ｌ１と最後部の車輪装置Ｒ４，Ｌ４との間で基準軸ＭＳが切換えられる。もちろん、走行モード選択レバー２２を手動操作により切替えてステアリングモードを切替えてもよい。

上記実施の形態において、運転席２Ａ，２Ｂが選択されて運転席選択スイッチ２１が入力されるとともに、走行モード選択レバー２２により前輪換向モード、後輪換向モード、横行モードおよび全輪換向モードの何れかが選択され、さらにシフトレバー２６が操作される。そして、ステアリングホイール４が操作されてハンドル回転角検出器２５からハンドル操作角が基準軸舵角演算部３１に出力される。すると、進行方向の最前列車輪装置Ｒ１，Ｒ２（Ｒ４，Ｌ４）の中心に設定された基準軸ＭＳにおける目標舵角θmstが演算される。ついで基準軸舵角演算部３１により演算された目標舵角θmstに基づいて、台車本体１の全体の旋回中心ＳＣが演算される。そして、車輪目標舵角演算部３３では、前記旋回中心ＳＣに基づいて各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵軸ＳＳの目標舵角θ1R〜θ4R，θ1L〜θ４Lがそれぞれ演算され、さらに舵角指令値演算部３４では目標舵角に基づいて各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の舵角指令値がそれぞれ演算され、舵角指令値出力部３５を介して各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の旋回用油圧モータ３６のコントロールバルブ３７に舵角指令値がそれぞれ出力される。

この時、基準軸舵角演算部３１の基準軸ＭＳにおける目標舵角は、前部運転席２Ａ（または後部運転席２Ｂ）の操作パネル２３に出力され、信号処理部で処理されて舵角表示部２４に、台車本体１の換向方向（進行方向）が矢印で表示されている。

また、異常舵角検出部では、車輪目標舵角演算部３３で演算された各車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の目標舵角θ1R〜θ4R，θ1L〜θ４Lと、Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４舵角検出器１９から出力された実舵角値とがそれぞれ比較され、正常に換向制御されている車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４には換向ステータス「１」が割り付けられ、異常である車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４には換向ステータス「０」が割り付けられる。

そして、換向ステータス「０」が割り付けられた車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４は、操作パネル２３Ｆ，２３Ｒの異常表示ランプ２７が点灯され、車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４のいずれかに換向異常が発生したか告知される。すると運転者により異常車輪操作釦２８が操作されて、舵角指令停止信号が舵角指令値出力部３５と舵角異常検出部３２に出力され、舵角値指令値の出力が停止されて換向制御が停止されるとともに、換向異常の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の検出が停止される。また換向制御が停止された車輪１７が路面上をひきずられることが問題となる場合には、異常車輪制御部３８に設定されたプログラムまたは運転席２Ａ，２Ｂに設けられた操作釦からの入力信号により、サスペンションシリンダ１４が収縮されて車輪１７が路面から引き上げられる。

また、走行モード選択レバー２２によりステアリンクモードが切替えられた場合には、換向ステータス「０」の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４では換向完了扱いとして舵角異常が判断されることはない。

さらに換向ステータス「０」が割り付けられた換向制御異常の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４が基準軸ＭＳであった場合には、前部の車輪装置Ｒ１，Ｌ１と後部の車輪装置Ｒ４，Ｌ４との間で基準軸ＭＳが切換えられる。

ところで、上記走行動作では、換向制御異常が車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４のいずれかに発生した場合を説明したが、正常な場合にも下記の使用方法がある。
すなわち、たとえば８輪独立換向の台車装置において、異常車輪操作釦２８を操作して中間の車輪装置Ｒ２，Ｒ３，Ｌ２，Ｌ３の換向制御を停止して車輪１７を吊上げることで、全輪（８軸）独立換向モードのステアリング制御ソフトで、４輪独立換向のモードとして使用することができ、ステアリング制御ソフトを兼用することが可能となる。

また、たとえば車輪装置３Ｌの車輪１７のメンテナンスたとえばタイヤ交換をしたい場合、異常車輪操作釦２８を操作して３Ｌ以外の車輪装置の換向制御を停止し、ステアリングステアリングホイール４を操作して車輪装置３Ｌの車輪１７のみを交換しやすい向きに換向することができる。これにより、車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４のメンテナンス時の車輪１７の換向操作を容易に行うことができる。

上記実施の形態によれば、走行中に任意の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の換向制御が異常となった場合でも、舵角異常検出部３２で検出して運転席２３Ｆ，２３Ｒの異常表示ランプ２７に表示し、これに従って運転者が異常車輪操作釦２８を操作し異常な車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の換向制御を停止することにより、操舵コントローラ３が停止されることなく走行台車の走行を継続することができ、走行停止を回避して搬送作業に支障をきたすことがない。

また運転席２３Ｆ，２３Ｒで異常表示ランプ２７により換向制御異常の車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４を認識して、異常車輪操作釦２８を操作できるので、迅速な対応が可能となり、搬送作業を円滑に行うことができる。

さらに、台車本体１の旋回中心ＳＣを求める際に必要な基準軸ＭＳを設定したたとえば前部の車輪装置Ｒ１，Ｌ１に操舵制御の異常が発生し、この車輪装置Ｒ１，Ｌ１を停止すると、すべての車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４の目標舵角演算が不能となるため、走行不能に陥る可能性があるが、舵角異常検出部３２から前記基準軸舵角演算部３１に、基準軸ＭＳを変更する指令が出力されて、後部の車輪装置Ｒ４，Ｌ４に変更することで、これを回避することができる。

さらに、換向制御を停止した車輪装置Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４のサスペンションシリンダ１４を操作して車輪１７を吊上げることで、路面との摩擦を無くして、スムーズな走行が可能となる。

本発明に係る走行台車の実施の形態を示す制御構成図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ同走行台車の車輪の換向方向を説明する平面図である。 同走行台車のタッチパネルを示す説明図である。 同走行台車の全体側面図である。 同走行台車の車輪装置を示す側面図である。

符号の説明

Ｒ１〜Ｒ４，Ｌ１〜Ｌ４ 車輪装置
ＭＳ 基準軸
１ 台車本体
２Ａ 前部運転席
２Ｂ 後部運転席
３ 操舵コントローラ
４ ステアリングホイール
１１ 旋回体
１５ 車軸部
１７ 車輪
１８ 操舵駆動装置
１９ 舵角検出器
２１ 運転席選択スイッチ
２３ 操作パネル
２４ 舵角表示部
２５ ハンドル回転角検出器
２７ 異常表示ランプ
２８ 異常車輪操作釦
３１ 基準軸舵角演算部
３２ 操舵異常検出部
３３ 車輪目標舵角演算部
３４ 舵角指令値演算部
３５ 舵角指令値出力部
３８ 異常車輪制御部
３９ 異常車輪操作手段

Claims (3)

1. 台車本体に、運転席の操舵装置によりそれぞれ車輪の舵角が操作される複数の独立換向式の車輪装置が設けられた走行台車において、
   前記操舵装置から入力された操舵角に基づいて、台車本体の旋回中心位置を求め、前記操舵角と旋回中心位置から各車輪装置の目標舵角をそれぞれ演算し、その目標舵角の演算値に基いて各車輪装置の舵角指令値を求め各車輪装置にそれぞれ出力する操舵制御装置を設け、
   前記各車輪装置の目標舵角と前記車輪装置の舵角検出器の実舵角と比較して、車輪の換向制御の異常を判断する舵角異常検出部を前記操舵制御装置に設け、
   前記舵角異常検出部の出力信号に基いて、換向制御の異常な車輪装置の換向制御を停止する異常車輪操作手段を設け、
   前記操舵制御装置に、操舵角に基づいて換向される基準軸の目標舵角から台車本体の旋回中心位置を求める基準軸舵角演算部を設け、
   前記舵角異常検出部により、前記基準軸に対応する車輪装置が異常と判断された時に、当該舵角異常検出部から前記基準軸舵角演算部に、基準軸を変更する指令が出力される
   ことを特徴とする走行台車。
2. 異常車輪操作手段は、
   運転席に設けられ舵角異常検出部の出力信号に基いて換向制御異常の車輪装置を表示する異常車輪表示部と、換向制御異常の車輪装置の換向制御を停止する異常車輪操作釦と、走行モードが変更された場合に換向制御が停止された車輪装置に対して換向制御の停止を維持する異常車輪制御部とを具備した
   ことを特徴とする請求項１記載の走行台車。
3. 異常車輪制御部は、異常車輪操作釦の操作信号により、換向制御が停止される車輪装置の車輪を吊上げて路面から離間させるように構成された
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の走行台車。

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