JP6155066B2 - 台車の駆動アシストユニット - Google Patents

Description

本発明は、作業者によって台車に付与される駆動力をアシストする台車の駆動アシストユニットに関するものである。

一般に、工場などで使用される台車に重量のある荷物が載せられると、作業者は運搬開始時に大きな力で台車を押す必要があるため、重労働となっていた。

特許文献１には、連結部材を介して台車を駆動する駆動装置を備える電動台車が開示されている。この電動台車では、駆動装置は、一端が台車に対して水平軸回りに揺動自在に連結される連結部材を介して台車に連結される。

特開２００８−１２６９００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動台車では、駆動装置の駆動輪は、垂直軸回りに旋回可能に設けられる。そのため、駆動輪を旋回可能とするための構成が必要であり、駆動装置の構造が複雑だった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、台車の駆動アシストユニットの構造を簡素化することを目的とする。

本発明は、作業者によって台車に付与される駆動力をアシストする台車の駆動アシストユニットであって、前記台車に対して旋回可能に連結されるユニット本体と、前記ユニット本体に設けられ、作業者によって押圧操作されて、前記ユニット本体を介して前記台車に駆動力を入力可能な操作部と、前記ユニット本体の前後方向に回転可能に設けられ、前記操作部の操作に応じたアシスト力が付与される駆動輪と、前記操作部から入力される駆動トルクを検出するトルク検出部と、前記トルク検出部によって検出された駆動トルクに応じたアシスト力を前記駆動輪に付与する電動モータと、前記電動モータによるアシスト力の回転方向を変換して前記駆動輪に伝達する変速機と、を備え、前記駆動輪は、前記ユニット本体の旋回中心を挟んで左右に並べて一対設けられ、前記電動モータは、各々の前記駆動輪の外側に一対設けられ、回転軸が地面に対して垂直な方向を向くように配設されることを特徴とする。

本発明では、ユニット本体は台車に対して旋回可能に連結される。駆動輪は、ユニット本体に前後方向にのみ回転可能に設けられるため、ユニット本体に対して旋回しない。したがって、駆動輪を旋回させる機構が不要であるため、台車の駆動アシストユニットの構造を簡素化することができる。

本発明の実施の形態に係る台車の駆動アシストユニットと台車との斜視図である。 図１における側面図である。 図１における背面図である。 図１における平面図である。 本発明の実施の形態に係る台車の駆動アシストユニットの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る台車の駆動アシストユニットの内部構造を示す斜視図である。 図５における側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る台車の駆動アシストユニット（以下、単に「アシストユニット」と称する。）１００について説明する。

まず、図１から図４を参照して、アシストユニット１００が連結される台車１について説明する。

台車１は、例えば工場などにて、重量物を運搬するのに使用される。図１に示すように、台車１は、矩形に形成される荷台２と、荷台２の外周の四辺から上方に向けて立設される立設部３と、荷台２の四つの角部を各々支持する四つの車輪４とを有するカゴ台車である。台車１は、車輪４の回転によって移動可能である。

台車１は、搭載された荷物を運搬可能なものであればよいため、カゴ台車に限定されない。台車１は、例えば、荷台２の一辺のみに手押しハンドルが立設される手押し台車や、作業者の操作によって荷台が昇降するハンドリフトなどであってもよい。

荷台２には、荷物が載置される。本実施形態では、荷台２は、左右に分割されて一対設けられる矩形の板である。荷台２は、全面に設けられる矩形の一枚板であってもよい。

車輪４は、走行時に常に進行方向を向く自在輪である。全ての車輪４を自在輪とするのではなく、例えば、アシストユニット１００から離れた一対の車輪４を固定輪とし、アシストユニット１００に近い一対の車輪４のみを自在輪としてもよい。このようにアシストユニットから離れた一対の車輪４を固定輪とすることで、台車１の直進性が向上する。

台車１には、荷台２の一辺の立設部３に、アシストユニット１００を連結するための連結部材５が取り付けられる。

連結部材５は、立設部３に固定されるブラケット６と、ブラケット６の自由端に設けられる連結棒７とを有する。

ブラケット６は、立設部３に溶接される。溶接に代えて、ボルト締結によってブラケット６を取り付けてもよい。ブラケット６を立設部３にボルト締結する場合には、連結部材５を台車１に容易に取り付けることが可能である。また、ブラケット６をボルト締結できればよいため、既存の様々な形状の台車に連結部材５を取り付けて、アシストユニット１００を連結することが可能である。

連結棒７は、台車１からブラケット６の長さだけ外部に突出して設けられる円筒状の棒材である。連結棒７は、地面に対して垂直に設けられる。連結棒７は、後述する上部フック機構１１が係合する位置と下部フック機構１２が係合する位置との間がブラケット６を介して台車１に連結される。連結棒７には、アシストユニット１００が取り付けられる。連結棒７は、円筒状ではなく円形断面を有する中実丸棒であってもよい。

次に、図５から図７を参照して、アシストユニット１００について説明する。

アシストユニット１００は、作業者によって台車１に付与される駆動力をアシストするものである。アシストユニット１００は、台車１に対して旋回可能に連結されるユニット本体１０と、作業者によって押圧操作されて、ユニット本体１０を介して台車１に駆動力を入力可能な操作部としての操作ハンドル２０と、ユニット本体１０に前後方向にのみ回転可能に設けられ、操作ハンドル２０の操作に応じたアシスト力が付与される駆動輪３０とを備える。

ユニット本体１０は、縦長のボックス状に形成され、駆動輪３０によって支持される。ユニット本体１０は、連結棒７に係合する上部フック機構１１及び下部フック機構１２を有する。また、ユニット本体１０には、アシストユニット１００が台車１に連結された状態では接地しない補助輪１３（図６及び図７参照）が設けられる。

上部フック機構１１は、作業者が手動で連結棒７に係合させるものである。一方、下部フック機構１２は、アシストユニット１００を台車１に押し当てるだけで、ワンタッチで連結棒７に係合可能なものである。アシストユニット１００は、上部フック機構１１と下部フック機構１２とが連結棒７を保持することによって台車１に連結される。

補助輪１３は、駆動輪３０から前後方向に離間して設けられ、駆動輪３０と同じ方向にのみ回転可能な固定輪である。補助輪１３は、アシストユニット１００を台車１から取り外して単体で移動させる場合に接地させて使用するものである。具体的には、作業者は、台車１から取り外したアシストユニット１００を前後に傾けて補助輪１３を接地させ、一対の駆動輪３０と補助輪１３との三輪が接地した状態でアシストユニット１００を移動させることができる。よって、アシストユニット１００の単体での安定した移動が可能である。

なお、単一の駆動輪３０が設けられる場合には、補助輪１３は一対設けられる。これにより、一対の駆動輪３０が設けられる場合と同様に、三輪が接地することで、アシストユニット１００の単体での安定した移動が可能である。

操作ハンドル２０は、ユニット本体１０に設けられ、作業者によって押圧操作されるハンドルである。操作ハンドル２０は、ユニット本体１０の左右方向に水平に延設される棒材である。操作ハンドル２０は、その左右をユニット本体１０上方に連結される。これにより、作業者が操作ハンドル２０を操作することによって入力される駆動力が、ユニット本体１０を介して台車１に伝達される。

駆動輪３０は、ユニット本体１０の前後方向に向かって転舵不能に設けられる。駆動輪３０は、ユニット本体１０の左右に間隔をあけて一対設けられる。駆動輪３０は、ユニット本体１０の旋回中心を挟んで左右に並べて設けられる。本実施の形態では、駆動輪３０は一対設けられるが、これに代えて、単一の駆動輪３０を設けてもよい。

また、図６に示すように、アシストユニット１００は、操作ハンドル２０から入力される駆動トルクを検出するトルク検出部としてのトルクセンサ２１と、トルクセンサ２１によって検出された駆動トルクに応じたアシスト力を駆動輪３０に付与する電動モータ４０と、トルクセンサ２１によって検出された駆動トルクに応じて電動モータ４０を制御するコントローラ５０と、電源装置としてのバッテリ６０とを備える。

トルクセンサ２１とコントローラ５０とバッテリ６０と電動モータ４０とは、ユニット本体１０内に上から順に縦に並べて配置される。これにより、アシストユニット１００をコンパクトな形状とすることができる。

トルクセンサ２１は、ユニット本体１０内に一対設けられて、ユニット本体１０の左右二箇所の各々に入力される駆動トルクを検出する。トルクセンサ２１は、コントローラ５０に電気的に接続され、検出した駆動トルクに応じた電気信号をコントローラ５０に出力する。

トルクセンサ２１は、操作ハンドル２０とユニット本体１０とを連結して操作ハンドル２０から入力される駆動力によって捩れるとともに駆動力をユニット本体１０に伝達するトーションバー（図示省略）と、トーションバーの捩れに応じた電気信号を出力するポテンショメータ（図示省略）とを備え、トーションバーの捩れに基づいて駆動トルクを検出する。トーションバーを変更することで、その他の部材を変更することなく、台車１の積載荷重などに応じて作業者による操作感覚を変更することも可能である。

電動モータ４０は、コントローラ５０に電気的に接続され、コントローラ５０から入力される電気信号に応じて回転する。電動モータ４０は、一対設けられて、各々の駆動輪３０に独立してアシスト力を付与する。

電動モータ４０は、その回転軸が地面に対して垂直な方向を向くように配設される。電動モータ４０は、一対の駆動輪３０の各々の外側に設けられる。これにより、一対の駆動輪３０の間隔を小さくすることができる。よって、駆動輪３０の回転半径が小さくなるため、作業者がアシストユニット１００を回転させるために必要なモーメントを小さくすることができる。したがって、作業者によるアシストユニット１００の取り回しが容易となる。

駆動輪３０と電動モータ４０との間には、電動モータ４０の回転を減速するとともに回転方向を変換して駆動輪３０に伝達する変速機としてのウォーム変速機４１が設けられる。

コントローラ５０は、ユニット本体１０に搭載される。コントローラ５０は、アシストユニット１００の制御を行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによってアシストユニット１００の制御が実現される。

コントローラ５０は、左右のトルクセンサ２１によって検出された各々の駆動トルクに応じて左右各々の電動モータ４０を制御し、左右の駆動輪３０にアシスト力を付与する。具体的には、コントローラ５０は、左側のトルクセンサ２１によって検出された駆動トルクに応じて左側の電動モータ４０を制御し、右側のトルクセンサ２１によって検出された駆動トルクに応じて右側の電動モータ４０を制御する。これにより、アシストユニット１００を前進または後退させるとともに、直進、旋回、曲折させるアシスト力が付与される。

バッテリ６０は、ユニット本体１０に搭載される。バッテリ６０は、コントローラ５０を駆動し、コントローラ５０による制御に基づいて電動モータ４０に直流電源を供給する電池である。

次に、アシストユニット１００の作用について説明する。

まず、アシストユニット１００を介して台車１を真っ直ぐ前進又は後退させる場合について説明する。ここでは、アシストユニット１００が台車１を押す場合を前進といい、台車１を牽引する場合を後退という。

作業者が操作ハンドル２０を両手で平行に押した場合には、アシストユニット１００は、台車１を真っ直ぐ前進させることとなる。この場合、操作ハンドル２０が押されることによってユニット本体１０に入力される駆動力は操作ハンドル２０の左右両端で略同一である。よって、左右のトルクセンサ２１によって検出される駆動トルクは、略同一となる。

左右のトルクセンサ２１が同一の駆動トルクを検出すると、コントローラ５０は、左右の電動モータ４０から左右の駆動輪３０に同一のアシスト力を付与するように指令する。これにより、左右の駆動輪３０には、同一のアシスト力が付与される。

したがって、アシストユニット１００は、台車１に対して旋回せずに同じ方向を向いたまま、作業者によって付与される駆動力に電動モータ４０のアシスト力が付与されて台車１を真っ直ぐ前進させることができる。

なお、台車１を真っ直ぐ後退させる場合には、操作ハンドル２０が押される方向が逆になり、電動モータ４０の回転方向が逆になるだけで、その他の作用は真っ直ぐ前進する場合と同様である。

次に、アシストユニット１００を介して台車１を旋回走行させる場合について説明する。

作業者が操作ハンドル２０を押す左右の力を相違させた場合には、アシストユニット１００は、左又は右に旋回走行することとなる。このとき、左右の駆動輪３０に付与されるアシスト力は、左右の電動モータ４０で相違する。

具体的には、例えば台車１を左方向に旋回させる場合、作業者が右手で操作ハンドル２０を押す力は、左手で操作ハンドル２０を押す力と比較して大きくなる。よって、右側のトルクセンサ２１が検出する駆動トルクは、左側のトルクセンサ２１が検出する駆動トルクと比較して大きくなる。

コントローラ５０は、右側の電動モータ４０から駆動輪３０に付与するアシスト力が、左側の電動モータ４０から駆動輪３０に付与するアシスト力と比較して大きくなるように指令する。これにより、右側の駆動輪３０に付与されるアシスト力は、左側の駆動輪３０に付与されるアシスト力と比較して大きくなる。

よって、アシストユニット１００は、台車１に対して旋回した状態となる。このように、アシストユニット１００は、台車１を前進又は後退させるアシスト力だけでなく、台車１を旋回させるためのモーメントも付与することができる。したがって、アシストユニット１００は、作業者によって付与される駆動力に電動モータ４０のアシスト力が付与されて台車１を旋回走行させることができる。

ユニット本体１０は台車１に対して旋回可能に連結されている。また、駆動輪３０は、ユニット本体１０に前後方向にのみ回転可能に設けられている。よって、駆動輪３０は、ユニット本体１０に対して旋回しないため、駆動輪３０を旋回させる機構が不要である。したがって、台車１のアシストユニット１００の構造を簡素化することができる。

また、台車１に重量物が搭載された場合には、作業者の操作に基づいてアシストユニット１００からアシスト力を付与して台車１を移動させることができる。一方、台車１に搭載された荷物が軽い場合や空荷の場合には、アシストユニット１００からアシスト力を付与することなく作業者による駆動力のみで台車１を移動させることができる。

なお、左右のトルクセンサ２１は、駆動トルクを無段階に検出可能であるため、作業者が操作ハンドル２０を押圧操作する力に応じてアシスト力の大きさをコントロールすることができる。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ユニット本体１０は台車１に対して旋回可能に連結される。駆動輪３０は、ユニット本体１０に前後方向にのみ回転可能に設けられるため、ユニット本体１０に対して旋回しない。したがって、駆動輪３０を旋回させる機構が不要であるため、アシストユニット１００の構造を簡素化することができる。

また、電動モータ４０及びウォーム変速機４１は、一対の駆動輪３０の各々の外側に設けられる。そのため、一対の駆動輪３０の間隔を小さくすることができる。よって、駆動輪３０の回転半径が小さくなるため、作業者がアシストユニット１００を回転させるために必要なモーメントを小さくすることができる。したがって、作業者によるアシストユニット１００の取り回しが容易となる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１００ アシストユニット
１ 台車
５ 連結部材
１０ ユニット本体
１３ 補助輪
２０ 操作ハンドル（操作部）
２１ トルクセンサ（トルク検出部）
３０ 駆動輪
４０ 電動モータ
４１ ウォーム変速機（変速機）
５０ コントローラ

Claims (4)

1. 作業者によって台車に付与される駆動力をアシストする台車の駆動アシストユニットであって、
   前記台車に対して旋回可能に連結されるユニット本体と、
   前記ユニット本体に設けられ、作業者によって押圧操作されて、前記ユニット本体を介して前記台車に駆動力を入力可能な操作部と、
   前記ユニット本体の前後方向に回転可能に設けられ、前記操作部の操作に応じたアシスト力が付与される駆動輪と、
   前記操作部から入力される駆動トルクを検出するトルク検出部と、
   前記トルク検出部によって検出された駆動トルクに応じたアシスト力を前記駆動輪に付与する電動モータと、
   前記電動モータによるアシスト力の回転方向を変換して前記駆動輪に伝達する変速機と、を備え、
   前記駆動輪は、前記ユニット本体の旋回中心を挟んで左右に並べて一対設けられ、
   前記電動モータは、各々の前記駆動輪の外側に一対設けられ、回転軸が地面に対して垂直な方向を向くように配設されることを特徴とする台車の駆動アシストユニット。
2. 前記トルク検出部によって検出された駆動トルクに応じて前記電動モータを制御するコントローラを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の台車の駆動アシストユニット。
3. 前記トルク検出部は、一対設けられて前記ユニット本体の左右二箇所の各々に入力される駆動トルクを検出し、
   一対の前記駆動輪は、前記ユニット本体の左右に間隔をあけて設けられ、
   一対の前記電動モータは、各々の前記駆動輪に独立してアシスト力を付与し、
   前記コントローラは、左右の前記トルク検出部によって検出された各々の駆動トルクに応じて左右各々の前記電動モータを制御することを特徴とする請求項２に記載の台車の駆動アシストユニット。
4. 前記駆動輪から前後方向に離間して前記駆動輪と同じ方向にのみ回転可能に設けられ、
   前記台車に連結された状態では接地しない補助輪を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の台車の駆動アシストユニット。

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