JP6053470B2 - 搬送台車のステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立換向式の複数の車輪装置を有する台車本体の荷受台に、船殻ブロックなど大型の構造物を載せて搬送する搬送台車のステアリング装置に関する。

出願人は、たとえば特許文献１で、ステアリングハンドルによりハンドリング用制御弁を操作し、ハンドルの操舵角に応じてオイルの吐出量を制御して、車輪装置のステアバルブを操作する油圧式ステアリングシステムを提案した。

特許第４３８３２６３号

しかし、特許文献１では、ハンドルのハンドリング用制御弁と車輪装置のステアバルブとの間に、油圧配管が必要で配管スペースが必要であった。また、オービットロールを手動ポンプとして流す油圧回路を設け、この油圧回路にシャットオフバルブを介在させる。そして、シャットオフバルブにより作動油の流れを停止することでハンドルロックを行い、またオービットロールに発生する抵抗をハンドルの重み付けとして利用している。この作動油と、車両側で使用する作動油とは、互いに粘度が異なるため、別途ハンドル側に作動油タンクが必要であった。さらに、ハンドリング用制御弁は構造が複雑で部品点数も多く、メンテナンスの頻度が高いこと、などの問題があった。

この対策として、ロータリエンコーダによりハンドル軸の回転角を検出し、この操作舵角の検出信号に基づいて、車輪装置のステアバルブを制御する電気的ステアリングシステムを採用することにした。

しかしながら、独立換向式の複数の車輪装置を有する搬送台車は、乗用車と異なり、前後走行モード以外に、斜行モード、横行モード、その場旋回モードなどの複数の走行モードがあり、各走行モード毎にハンドルの回転限が異なっている。

本発明は上記問題点を解決して、多様な操向モードを有する搬送台車に、電気的ステアリングシステムを採用しても、良好にステアリング操作できる搬送台車のステアリング装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
台車本体に配置された独立換向式の複数の車輪装置と、運転室に設置されたステアリングハンドルの操作舵角に基づいて、前記車輪装置を操舵する操舵コントローラと、を具備した搬送台車のステアリング装置であって、
ステアリングハンドルにより回転されるハンドル軸に、操作舵角を検出する操作舵角検出器と、当該ハンドル軸に回転抵抗を付与するハンドル重み付け装置と、当該ハンドル軸を任意位置で固定可能なハンドルロック装置と、走行モードを選択する走行モード切替スイッチと、を備え、
前記操舵コントローラは、
前記操作舵角検出器の操作舵角に基づいて、走行モードに対応して設定された台車本体の仮想マスタ軸の目標舵角を演算し、
前記仮想マスタ軸の目標舵角から各車輪装置のスレイブ軸の目標舵角を演算し、
各車輪装置が前記スレイブ軸の目標舵角となるように前記車輪装置の車輪を操舵し、
前記走行モード切替スイッチの走行モード選択信号に基づく車輪の操舵限と、前記操作舵角検出器の検出信号から、いずれかの車輪装置の車輪が操舵限になると、前記ハンドルロック装置を操作してハンドル軸を固定することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、
ハンドル軸とハンドルロック装置の間に、ロック解除検出角の範囲の回動を許容する軸操作許容具を設け、
操舵コントローラは、ハンドルロック装置によりハンドル軸が固定された状態で、操作舵角検出器により、ハンドル軸のロック解除検出角の回動を検出すると、前記ハンドルロック装置を操作してハンドル軸の固定を解除することを特徴とする。

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、
ハンドルロック装置を電磁ブレーキとしたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前後走行モードにおける車輪の操舵限は、車輪が直進姿勢を中心として、左右に５５°〜８５°の範囲内で設定された位置であり、
横行モードにおける車輪の操舵限は、直進姿勢から９０°転舵された車輪の横行方向を中心として、左右に略１５〜２５°の範囲内で設定された位置であり、
斜行モードにおける車輪の操舵限は、直進姿勢を中心として左右に９５°の範囲の範囲内で設定された位置であり、
その場旋回モードにおける車輪の操舵限は、車輪がその場旋回方向に転舵された位置で０°であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、走行モードに対応した車輪の操舵限で、ハンドルロック装置によりハンドル軸をロックするように構成したので、多様な走行モードを持つ搬送台車であっても、多様な各走行モードの操舵角の範囲で、良好にステアリングすることができる。

請求項２記載の発明によれば、軸操作許容具によりロック解除検出角の範囲でハンドル軸の回動が許容されるので、車輪が操舵限で固定された状態から、ハンドル軸のロック解除検出角の回動が検出されることにより、ハンドルロック装置が解除され、ハンドル軸のスムーズな操作を容易かつ正確に行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、ハンドルロック装置に電磁ブレーキを採用したので、ハンドル軸の固定・解除を任意位置で行うことができ、走行モードに対応した車輪の操舵限で車輪を精度よく固定することができる。

請求項４記載の発明によれば、前後走行モード、横行モード、斜行モードおよびその場旋回モードの各走行モードで、スムーズなステアリングを行うことができる。

本発明に係る搬送台車の実施例を示す概略平面図である。 搬送台車の側面図である。 運転室のステアリング装置を示す側面断面図である。 車輪装置を示す構成図である。 （ａ）,（ｂ）はステアリング装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は分解した縦断面図である。 （ａ）,（ｂ）は軸操作許容具を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。 搬送台車の操舵コントローラを示す構成図である。 （ａ）〜（ｄ）は搬送台車の走行モードの車輪の配置を示す平面図で、（ａ）は前後走行モード、（ｂ）は横行モード、（ｃ）は斜行モード、（ｄ）はその場旋回モードである。

［実施例］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
搬送台車は、台車本体１１の上面に荷受面１１ａが形成され、台車本体１１の前部右寄りに前部運転室１２Ｆが設けられ、後部左寄りに後部運転室１２Ｒが設けられている。また台車本体１１の中央部で底部に機関室１３が設けられ、この機関室１３に、エンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプおよび発電機などが配置されている。さらに台車本体１１の底部に、複数組たとえば左右一対で、前後４組、合計８個の独立換向式の車輪装置１４Ｆ，１４Ｒが設置され、各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒにそれぞれ左右一対の車輪３７が支持されている。

（ステアリング装置）
図３に示すように、搬送台車の前後の運転室１２Ｆ，１２Ｒにそれぞれ設置されたハンドル軸２１は、ステアリングハンドル２３が取り付けられた上部ハンドル軸２１Ｕと、回転角を検出する操作舵角検出器（たとえばロータリエンコーダ）２４を有する下部ハンドル軸２１Ｄとが、チルト角調整用の自在継手２２を介して連結されている。

下部ハンドル軸２１Ｄには、下端部から上方に、操作舵角検出器２４、ハンドル軸２１に重み付けを行うためのハンドル重み付け装置（ディスクダンパー）２５と、ハンドル軸２１を固定するためのハンドルロック装置（たとえば電磁ブレーキ装置）２６と、下部ハンドル軸２１Ｄに所定範囲の遊び（回転角）を与える軸操作許容具２７が設置されている。

操作舵角検出器２４は、ハンドル軸２１の回転角を、０．１°〜１．０°の範囲で検出するロータリエンコーダが採用される。またハンドル重み付け装置２５は、市販のディスクダンパーが使用され、ハンドル軸２１の回転速度が増加するとともに、トルク値が上昇して回転抵抗が大きくなる構造である。さらにハンドルロック装置２６は、車輪３７の操舵限でハンドル軸２１をロックするためのものである。軸操作許容具２７は、ハンドルロック装置２６のオン状態を解除するためのもので、ロック状態のハンドル軸２１の回転を所定のロック解除検出角θ°の範囲（１０°〜３０°）で許容し、操作舵角検出器２４により、操舵限から逆転方向のロック解除検出角θ（たとえば１０°〜３０°内の選択角）が検出されると、ハンドルロック装置２６を解除、オフするように構成されている。

この軸操作許容具２７の具体的な構成は、図６に示すように、ハンドルロック装置２６の上面で回転伝達部に固定された規制板２８に、略矩形状の規制穴、角２８ａを形成し、規制穴２８ａに所定のロック解除検出角θ°の範囲で回動自在に嵌合される略矩形状のキー部材２９を下部ハンドル軸２１Ｄに固定して構成されている。したがって、後述する走行モードに対応して車輪３７が操舵限となると、ハンドルロック装置２６が作動状態となり、ハンドル軸２１がロックされる。この状態からステアリングハンドル２３を操舵限の逆転方向に回動すると、軸操作許容具２７の作用でハンドル軸２１がロック解除検出角θ°分逆転され、操作舵角検出器２４に検出される。この検出信号により、操舵コントローラ４１を介してハンドルロック装置２６が非作動状態にされ、ハンドル軸２１のロックが解除される。

なお、上記ステアリング装置において、ハンドルロック装置２６に、ヒステリシスブレーキやエアブレーキを使用することができる。
また軸操作許容具２７を、ばねやむゴムなどの弾性体を利用した構造としてもよい。

（走行装置）
各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒは、同一構造で、台車本体１１にスレイブ軸ＳＳを中心に旋回自在に支持された旋回体３１と、旋回体３１から斜め下方に伸びる基部アーム３２と、基部アーム３２の下端部に水平軸３３を介して上下揺動自在に支持された揺動アーム３４と、旋回体３１と揺動アーム３４との間に連結されたサスペンションシリンダ３５と、揺動アーム３４の先端部に設けられた車軸部３６に、回転軸を介して支持された左右一対の車輪３７と、車軸部３６に設けられて回転軸を介して車輪３７を回転駆動する走行用モータ３８を具備している。

また車輪３７をスレイブ軸ＳＳを中心に旋回させるステアリング駆動装置３９は、旋回体３１の内周面に形成された内歯ギヤ３９ａに噛み合うピニオン３９ｂと、これらピニオン３９ｂを回転駆動する油圧式のステア用モータ３９ｃと、ステア用モータ３９ｃに油圧を供給する油圧回路に介在されたステアバルブ３９ｄとを具備し、ステアバルブ３９ｄは、操舵コントローラ４１により操作される。なお、各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒには、旋回体３１の旋回を検出する実舵角検出器４０がそれぞれ設置されており、操舵コントローラ４１にフィードバックされている。

次に図７,図８を参照して、操舵コントローラ４１および各走行モードを説明する。
（操舵コントローラ）
前部および後部の運転室１２Ｆ，１２Ｒに、ステアリングハンドル２３、走行モード切替スイッチ４２および運転室選択スイッチ４３がそれぞれ配置されている。操舵コントローラ４１に、舵角演算部４４と舵角指令部４５とハンドル軸規制部４６が設けられている。

舵角演算部４４は、前部または後部の運転室１２Ｆ，１２Ｒで運転室選択スイッチ４３により入力されたステアリングハンドル２３の操作角を、操作舵角検出器２４で検出する。まず、マスタ軸目標舵角演算部４４ａでは、操作舵角検出器２４により検出された操作舵角と、走行モード切替スイッチ４２により入力された走行モードとに基づいて、台車本体１１の仮想マスタ軸ＭＳ（たとえば前後走行モードでは、前部の２つの車輪装置１４Ｆ間）の目標舵角を演算する。ついで、旋回中心演算部４４ｂでは、仮想マスタ軸ＭＳの目標舵角と各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒの位置データから、台車本体１１の旋回中心を演算する。さらにスレイブ軸目標舵角演算部４４ｃで、台車本体１１の旋回中心と各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒの位置データから各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒのスレイブ軸ＳＳの目標舵角を演算する。

そして、舵角指令部４５では、各車輪装置１４Ｆ，１４Ｒごとに、各舵角指令値演算部４５ａで、車輪装置１４Ｆ，１４Ｒの車輪３７の目標舵角を演算し、舵角指令値出力部４５ｂで、それぞれの車輪３７の目標舵角に基づいて、舵角指令値を演算し、各ステアバルブ３９ｄに操作信号を出力する。

ハンドル軸規制部４６は、走行モード切替スイッチ４２から操舵コントローラ４１に入力された走行モードに対応して舵角演算部４４に設定された車輪３７の操舵限と、操作舵角検出器２４により検出されたハンドル軸２１の回転角の検出信号に基づき、ハンドルロック装置２６により、いずれかの車輪装置１４Ｆ，１４Ｒの車輪３７が操舵限となる位置でハンドル軸２１を固定する操作信号が出力される。

（走行モード）
走行モードは、前後走行モード、横行モード、斜行モード、およびその場旋回モードである。前後走行モードは、操舵コントローラ４１により演算された旋回中心周りに台車本体１１を旋回、および直進移動させる走行形式である。また横行モードは、操舵コントローラ４１により演算された旋回中心周りに台車本体１１を旋回、および横行移動させる走行形式である。さらに斜行モードは、ステアリングハンドル２３の操作により、すべての車輪３７が操作舵角方向に同期して転舵され、台車本体１１を平行移動させる走行形式である。さらにまたその場旋回モードは、台車本体１１の中心を旋回中心として旋回させる走行形式で、ステアリングハンドル２３は固定される。

図８（ａ）に示す前進走行モードにおいて、車輪３７の操舵限αは、車輪装置１４Ｆ，１４Ｒの車輪３７が直進姿勢を中心として、直進姿勢を中心として左右にα≒５５°〜８５°の範囲（ＲＲ−ＲＬ）内の設定位置である。

また図８（ｂ）に示す横行モードにおける車輪３７の操舵限βは、直進姿勢から９０°転舵された車輪３７の横行方向を中心として、左右にβ≒１５〜２５°の範囲（ＲＲ−ＲＬ）内の設定位置である。

さらに図８（ｃ）に示す斜行モードにおける車輪３７の操舵限は、直進姿勢を中心として左右にγ≒９５°の範囲（ＲＲ−ＲＬ）内の設定位置である。
図８（ｄ）に示すその場旋回モードにおける車輪３７の操舵限は、車輪３７がその場旋回方向に転舵された方向に対して０°で、転舵された方向で車輪３７が固定される。

（実施例の効果）
上記実施例１によれば、前後走行モード、横行モード、斜行モード、その場旋回モードにそれぞれ対応した車輪３７の操舵限で、ハンドルロック装置２６によりハンドル軸２１をロックするように構成したので、多様な走行モードを持つ搬送台車であっても、多様な各走行モードの操舵角の範囲で、良好にステアリングすることができる。

また、軸操作許容具２７の許容範囲でハンドル軸２１が回動されるので、ハンドル軸２１が完全に固定された状態でのハンドル軸２１の回動を操作舵角検出器２４の検出により、ハンドルロック装置２６の解除を容易かつ正確に行うことができる。

さらに、ハンドルロック装置２６に電磁ブレーキを採用したので、ハンドル軸２１の固定・解除を任意位置で行うことができ、各走行モードに対応する車輪３７の操舵限で精度よく車輪３７を固定することができる。

θ ロック解除検出角
１１ 台車本体
１２Ｆ，１２Ｒ 運転室
１４Ｆ，１４Ｒ 車輪装置
２１ ハンドル軸
２３ ステアリングハンドル
２４ 操作舵角検出器
２５ ハンドル重み付け装置
２６ ハンドルロック装置
２７ 軸操作許容具
３７ 車輪
３９ ステアリング駆動装置
４０ 実舵角検出器
４１ 操舵コントローラ
４２ 走行モード切替スイッチ
４３ 運転室切替スイッチ
４４ 舵角演算部
４５ 舵角指令部
４６ ハンドル軸規制部

Claims (4)

1. 台車本体に配置された独立換向式の複数の車輪装置と、運転室に設置されたステアリングハンドルの操作舵角に基づいて、前記車輪装置を操舵する操舵コントローラと、を具備した搬送台車のステアリング装置であって、
   ステアリングハンドルにより回転されるハンドル軸に、操作舵角を検出する操作舵角検出器と、当該ハンドル軸に回転抵抗を付与するハンドル重み付け装置と、当該ハンドル軸を任意位置で固定可能なハンドルロック装置と、少なくとも前後走行モード、横行モード、斜行モード、その場旋回モードのいずれかを選択する走行モード切替スイッチと、を備え、
   前記操舵コントローラは、
   前記操作舵角検出器の操作舵角に基づいて、走行モードに対応して設定された台車本体の仮想マスタ軸の目標舵角を演算し、
   前記仮想マスタ軸の目標舵角から各車輪装置のスレイブ軸の目標舵角をそれぞれ演算し、
   各車輪装置が前記スレイブ軸の目標舵角となるように前記車輪装置の車輪を操舵し、
   前記走行モード切替スイッチの走行モード選択信号に基づく車輪の操舵限と、前記操作舵角検出器の検出信号から、いずれかの車輪装置の車輪が操舵限になると、前記ハンドルロック装置を操作してハンドル軸を固定する
   ことを特徴とする搬送台車のステアリング装置。
2. ハンドル軸とハンドルロック装置の間に、ロック解除検出角の範囲の回動を許容する軸操作許容具を設け、
   操舵コントローラは、ハンドルロック装置によりハンドル軸が固定された状態で、操作舵角検出器により、ハンドル軸のロック解除検出角の回動を検出すると、前記ハンドルロック装置を操作してハンドル軸の固定を解除する
   ことを特徴とする請求項１記載の搬送台車のステアリング装置。
3. ハンドルロック装置を電磁ブレーキとした
   ことを特徴とする請求項１または２記載の搬送台車のステアリング装置。
4. 前後走行モードにおける車輪の操舵限は、車輪が直進姿勢を中心として、左右に５５°〜８５°の範囲内で設定された位置であり、
   横行モードにおける車輪の操舵限は、直進姿勢から９０°転舵された車輪の横行方向を中心として、左右に略１５〜２５°の範囲内で設定された位置であり、
   斜行モードにおける車輪の操舵限は、直進姿勢を中心として左右に９５°の範囲の範囲内で設定された位置であり、
   その場旋回モードにおける車輪の操舵限は、車輪がその場旋回方向に転舵された位置で０°である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の搬送台車のステアリング装置。

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