JP6791748B2 - 側引戸搬出入作業車 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の側面に配置された側引戸の取り付け及び取り外し作業に用いる側引戸搬出入作業車に関する。

鉄道車両の側引戸は、メンテナンス作業を行うにあたって取り外し、或いは取り付け作業を必要とすることがある。しかしながら、従来は作業員が手作業で着脱作業を行っていた。これは、クレーン等を用いて吊り上げて作業することが困難であるためである。ただし、この作業は狭いリフトスペースで行わなければならず、作業面及び安全面で改善が求められていた。

例えば、特許文献１に示されるような技術を応用することが考えられる。特許文献１には、内装工事装置に関する技術が開示されている。床面上を自在に移動する台車と、台車に立設されたマストと、マストの上端部に取り付けられた上下動アームと、上下動アームの先端部に取り付けられた水平アームと、水平アームの先端部に反転アームを介して取り付けられた取付板とから構成された移動式マニピュレータの取り付け板に天井下地ボード取り付け用アタッチメントを着脱自在に取り付ける構造である。こうすることで、天井下地ボードの取り替え作業を補助することができる。

特開平５−３２１４５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術を応用して、天井下地ボード取り付け用アタッチメントに例えば吸着用のパットを用い、側引戸を吸着して搬送することを考えた場合、アームの操作性及び作業スペースが問題になると考えられる。まず、アームの操作性については、特許文献１の構造では、作業者が床面にて側引戸を鉄道車両に取り付ける高さに保持して位置調整することが困難だと考えられる。次に、作業スペースについては、床面近くに置かれた側引戸を鉄道車両の高さまで持ち上げるためには相応のアームの長さが必要となるが、結果的に可動範囲が広くなり、作業半径も大きくなると考えられる。工場内で確保できる作業スペースは限りがあるため、この点も問題になると考えられる。

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、コンパクトに運用できる側引戸の搬出入が可能な側引戸搬出入作業車を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による側引戸搬出入作業車は、以下のような特徴を有する。

（１）側引戸を搭載して搬送する駆動装置を備えた側引戸搬出入作業車において、側引戸を吸着して保持する吸着保持手段と、前記吸着保持手段を先端に有するアームと、前記アームを保持するベースと、前記ベースに備えられた昇降機能と、を有し、前記アームは、前記側引戸を前記吸着保持手段にて吸着して持ち上げた状態で保持姿勢を変更する為の、前記側引戸吸着面に対して直交する第１軸を中心に回転する第１軸回転機構と、前記第１軸に直交する第２軸を中心に前記側引戸吸着面を回転させる第２軸回転機構と、前記ベースに直交して前記アームを回転移動させる第３軸を中心に回転させる第３軸回転機構と、前記側引戸を吸着保持した状態で作業者が小さな力で前記側引戸を昇降するためのバランサー機構を備え、前記ベースは、作業者が搭乗して前記アームを操作できる搭乗場所と、前記吸着保持手段の吸着・離脱、及び前記昇降機能を操作する操作手段と、を備え、前記第２軸回転機構には、モータが用いられていること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、作業者が搭乗してアームを操作し、側引戸を小さな力で移動できるため、細かい位置調整作業が行う事ができる。アームは、バランサー機構によって側引戸の重量を軽減することができるので、吸着手段にて側引戸を吸着保持した状態で、小さな力で任意の位置に移動させることができる。鉄道車両に設けられた側引戸取り付け開口部は、側引戸に対して余裕のある大きさに作られていないため、側引戸を取り付けの際には一旦、鉄道車両内に引き込む必要がある。が、その際には正確な位置決めが必要となるため、これを作業員の手で行えることは望ましい。また、アームが昇降可能なベースの上に備えられることで、アームの長さが最小限で済み、コンパクト化を図ることが可能となる。

また、アームに設けられた第１軸回転機構、第２軸回転機構、及び第３軸回転機構のうち、第２軸回転機構にはモータが用いられていることで、第１軸に直交する第２軸を中心に側引戸吸着面をモータの動力によって回転させることが可能である。第１軸は側引戸吸着面に直交する軸であるので、第２軸回転機構により側引戸を斜めに倒した状態にして側引戸を取り付ける車体の開口部分から挿入することができる。この側引戸を倒す作業をモータによって行う事ができるので、倒す角度の調整や姿勢の維持などが容易になるというメリットが得られる。

（２）（１）に記載の側引戸搬出入作業車において、外部エア源よりエアを供給する為のエアホースと、外部電源より電力を供給する電源ケーブルと、前記モータを動作させるためのバックアップ電源と、を備えること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様により、モータへの電力供給やエア供給が安定して行われる。側引戸搬出入作業車は、アームの駆動や側引戸の吸着にエアと電力を使用する。このため、外部から安定して供給することが好ましく、外部エア源と接続するためのエアホースと、外部電源と接続するための電源ケーブルを備える事で、より安定した作業が行うことが可能となる。また、停電時に備えてバックアップ電源を備えていることで、リスクに備える事が可能となる点もメリットとして挙げられる。

（３）（１）または（２）に記載の側引戸搬出入作業車において、車両構体に備えられる扉開口部に対して、前記第２軸回転機構を回転させて前記側引戸を前記扉開口部の対角線に沿う姿勢として、前記側引戸を前記車両構体内部に搬入すること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様により、例えば、鉄道車両の車いすに対応した側引戸など、通常の側引戸より大きなものを取り付ける必要があった場合にも、側引戸搬出入作業車による作業が可能となる。

本実施形態の、側引戸搬入の様子を示す側面図である。 本実施形態の、側引戸搬入の様子を示す平面図である。 本実施形態の、アームの先端部分を示す斜視図である。 本実施形態の、側引戸を吸着する際の様子を示す平面図である。 本実施形態の、側引戸を回転させた状態を示す平面図である。 本実施形態の、側引戸を回転させた状態を示す側面図である。 本実施形態の、側引戸を搬出入する状態を示す平面図である。 本実施形態の、大型の側引戸搬入の様子を示す側面図である。

まず、本発明の実施形態について図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態の、側引戸搬入の様子を側面図に示す。図２に、側引戸搬入の様子を平面図に示す。側引戸搬出入作業車１００は、搬送台車１５０と、昇降機構１６０とリフトベース１８０と、アーム機構部２００とを備えている。搬送台車１５０は電動の駆動機構を備えていて、第１作業車Ａ１が乗った状態で移動することができる。

搬送台車１５０には、昇降機構１６０が備えられ、リフトベース１８０を昇降することができる。この昇降機構１６０によって、鉄道車両５０の高さにまで側引戸１０を持ち上げることができる。また、リフトベース１８０には、アーム機構部２００が備えられている。図３に、アームの先端部分の斜視図を示す。アーム機構部２００は、側引戸１０を吸着する吸着部２０２と、第１アーム２１１と、第２アーム２１２、第３アーム２１３よりなる。

第１アーム２１１は、その先端に吸着部２０２が取り付けられている。吸着部２０２には、吸着パット２０３が設けられ、吸着パット２０３に繋がる配管内に負圧を発生させて側引戸１０を吸着することができる。吸着部２０２は中央部で第１アーム２１１に回転可能に支持される。これを実現するのが先端回転機構２０５である。回転可能角度θは概ね６０度程度に設定されている。便宜上、この回転軸を第１回転軸ＡＲ１とする。

第１アーム２１１は、その一端が第２アーム２１２に回転可能に支持され（図３）、回転機構としてモータ２１６が内蔵されて電動で第１アーム２１１の回転を行う事ができる構造となっている。この操作は後述するアーム操作パネル２２０に配置されたスイッチによって行われる。回転角度は概ね９０度程度に設定されている。便宜上、この回転軸を第２回転軸ＡＲ２とする。

第２アーム２１２はその一端が第３アーム２１３に回転可能に支持されている。便宜上、この回転軸を第３回転軸ＡＲ３とする。第３アーム２１３はその一端が支柱２０１に回転可能に支持されている。便宜上、この回転軸を第４回転軸ＡＲ４とする。また、第３アーム２１３は重量軽減が可能となるようにバランサー機構２１５が備えられている。このバランサー機構２１５はエアシリンダーを用いたエアバランサ方式であり、エア圧を調整することで、吸着部２０２に保持された側引戸１０の重量に応じた調整を行う事ができる。このバランサー機構２１５にて側引戸１０の重量を相殺することができる構成となっている。ただし、バランサー機構２１５の駆動力は、エア以外の動力、例えば電力や油圧を用いてもよい。

第２アーム２１２には、アーム操作パネル２２０が備えられており、両側に突き出して設けられたハンドル２２１を持ちながら操作可能な構成となっている。アーム操作パネル２２０には、吸着パット２０３の吸着開始や真空破壊などの操作ができるスイッチが備えられる他、前述した第１アーム２１１の回転及び停止を行う事ができるスイッチが備えられている。

搬送台車１５０には、コードリール１７１とホースリール１７２がそれぞれ備えられている。コードリール１７１には電源ケーブルが巻かれており、外部電源と接続してアーム機構部２００に電源を供給する。供給される電力は第２回転軸ＡＲ２を回転させるモータ２１６を駆動するために用いられる。なお、電力は補助バッテリー１７５にも供給され、停電時に対応できる構成となっている。ホースリール１７２にはエアホースが巻かれており、外部エア源と接続してアーム機構部２００にエアを供給する。アーム機構部２００には、吸着パット２０３などエアを用いて駆動する機構を備え、外部より供給されるエアはこうしたエアを用いて駆動される機構に供給される。

次に、本実施形態の側引戸搬出入作業車１００を用いた側引戸１０の搬入の手順について図を用いて説明をする。

まず、側引戸搬出入作業車１００を鉄道車両５０の付近にまで移動させる。移動は側引戸搬出入作業車１００に備えられた操作装置によって行う。図示しないアクセルやブレーキ、ステアリングが備えられて、搭乗する第１作業者Ａ１が任意の場所に移動させることができる。移動時にはリフトベース１８０は下げ定位にある。そして、目的の場所に到着した後、エア源にエアホースをホースリール１７２から引き出して接続し、電力源に電源ケーブルをコードリール１７１から引き出して接続する。こうして側引戸搬出入作業車１００は外部電源と外部エア源とに接続される。そして、図２に示されるように、アーム機構部２００を操作して台車２０に置かれた側引戸１０の上に吸着部２０２を移動させる。この際にはバランサー機構２１５の運転スイッチを起動しておく。

図４に、側引戸１０を吸着する際の平面図を示す。図４に示すように、吸着部２０２によって側引戸１０を吸着する。アーム操作パネル２２０には、吸着パット２０３の吸着スイッチが備えられているので、側引戸１０の表面に吸着パット２０３を押し付けた状態で、吸着スイッチを押すと、吸着部２０２によって側引戸１０を吸着保持することが可能となる。なおこの吸着部２０２を側引戸１０に押し付ける作業は、台車２０付近にいる第２作業者Ａ２が行う事が好ましい。

図５に、側引戸１０を回転させた状態の平面図を示す。図６に、側引戸１０を回転させた状態の側面図を示す。次に、吸着パット２０３に接続される配管内の圧力を確認しながら吸着部２０２による側引戸１０の吸着保持を確認してから、第３アーム２１３により、吸着部２０２の高さを側引戸１０の回転に支障の無い高さにまで持ち上げる。この作業は第１作業者Ａ１がアーム操作パネル２２０に備えられたハンドルを利用して行う。この際には第３アーム２１３に設けられたバランサー機構２１５によって、側引戸１０の重量は相殺されている。そして、図５に示すように第１アーム２１１を、第２回転軸ＡＲ２を中心に回転させる。これにより側引戸１０を立った状態で保持する。この状態は、側引戸１０の長手方向の中心を中心軸Ｃａとすると、中心軸Ｃａが床面に対して直交するような姿勢である。

次に、昇降機構１６０を操作してリフトベース１８０を上昇させる。上昇する前に第１作業者Ａ１は、安全帯などを用いてリフトベース１８０の柵などに身体を繋いでおくことが好ましい。リフトベース１８０には、アーム機構部２００を支持する支柱２０１が固定されているので、側引戸１０も同時に上昇する。そして、図１に示されるような状態とする。鉄道車両５０は、図示しない鉄道台車やレールなどの関係で高さｘ程高い位置にある。このｘは概ね１５００ｍｍ程の高さである。よって、第１作業者Ａ１は高い位置での作業となるために安全帯の使用が好ましい。

リフトベース１８０を上昇させた後に、側引戸１０を鉄道車両５０の取り付け位置に運ぶ。運ぶ際には、アーム操作パネル２２０に設けられるハンドルを利用して移動させる。鉄道車両５０に取り付けられる側引戸１０は複数種類あるが、種類によっては傾けて扉を挿入しないと取り付けが困難なものもある。特に、車いすなどが通れるように大きく作られた側引戸の取り付けは問題となる。図８に、鉄道車両５０の側引戸１０の搬入の様子を側面図に示す。図８の状態では、鉄道車両５０の扉開口部５１から側引戸１０を挿入することは困難である。このため、図１のように扉開口部５１に対して側引戸１０をナナメに倒して側引戸１０を鉄道車両５０内部に搬入する。第２回転軸ＡＲ２を中心に第１アーム２１１を回転させることで、側引戸１０を傾ける。

この結果、図１の状態に側引戸１０の姿勢が変化し、鉄道車両５０内部に搬入し、取り付けすることが可能となる。側引戸１０の姿勢は、中心軸Ｃａが床面に対して吸着部２０２が角度θだけ傾いた状況であり、側引戸１０の受け取りは第３作業者Ａ３が鉄道車両５０の内部にいて行う。

本実施形態の側引戸搬出入作業車１００は上記構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を奏する。

まず、本実施形態の側引戸搬出入作業車１００を用いることで、側引戸１０の細かい位置調整作業ができる点が挙げられる。これは、本実施形態の側引戸搬出入作業車１００が、側引戸１０を搭載して搬送する駆動装置を備えた側引戸搬出入作業車１００において、側引戸１０を吸着して保持する吸着保持手段としての吸着部２０２と、吸着部２０２を先端に有するアーム２１０と、アーム２１０を保持するベースに相当するリフトベース１８０と、リフトベース１８０に備えられた昇降機構１６０と、を有している。

そして、アーム２１０は、側引戸１０を吸着部２０２にて吸着して持ち上げた状態で保持姿勢を変更する為の、側引戸吸着面に対して直交する第１回転軸ＡＲ１を中心に回転する第１軸回転機構と、第１回転軸ＡＲ１に直交する第２回転軸ＡＲ２を中心に側引戸吸着面を回転させる第２軸回転機構と、リフトベース１８０に直交してアームを回転移動させる第３回転軸ＡＲ３を中心に回転させる第３軸回転機構と、側引戸１０を吸着保持した状態で第１作業者Ａ１が小さな力で側引戸１０を昇降するためのバランサー機構２１５を備え、リフトベース１８０は、第１作業者Ａ１が搭乗してアーム２１０を操作できる搭乗場所と、吸着部２０２の吸着・離脱、及び昇降機構１６０を操作する操作手段であるアーム操作パネル２２０と、を備える。

本実施形態の側引戸搬出入作業車１００はこのような構成なので、第１作業者Ａ１が鉄道車両５０に対して側引戸１０の位置決めを行う事ができ、側引戸１０の取り付け・取り外し作業を補助することが可能となる。側引戸１０は、種類にもよるが５５ｋｇ近い重量があり、従来のように作業者が手作業で側引戸１０を持ち上げて作業するには、作業面でも安全面でも改善の余地がある。また、鉄道車両５０を製造・整備、或いは整備するにあたって、側引戸１０の取り付けなどを行う必要がある。しかし、側引戸１０の重量をバランサー機構２１５でキャンセルし、第１作業者Ａ１が任意に位置調整する事ができるため、作業性の向上はメンテナンス時間の短縮や怪我などの発生を抑えることに貢献することができる。

図７に、側引戸を搬出入する状態を平面図に示す。側引戸搬出入作業車１００には昇降機構１６０が備えられて、リフトベース１８０を下げ定位から高さｘの鉄道車両５０の側引戸１０取り付け位置まで、第１作業者Ａ１を持ち上げることが可能である。このため、アーム２１０の長さを最小限に抑えることができ、可動範囲を小さくすることができるため、省スペース化を図ることができる。また、可動範囲が小さいことは側引戸１０をアーム２１０で保持した際に、モーメントを小さくすることに繋がる。図７は、リフトベース１８０を上昇させたままでアーム２１０を伸ばした状態を示しているが、この状態でも側引戸搬出入作業車１００が転倒しないように設計されている。

また、側引戸搬出入作業車１００がバッテリーと駆動機構を備えて、任意の場所に移動できることと、昇降機能を備えたリフトベース１８０を備えていることで、異なる種類の鉄道車両５０に対応することも容易となる。鉄道車両５０に取り付けられる側引戸１０は、１つの鉄道車両５０でも複数の種類を用意する必要があり、側引戸１０同士の間は距離がある。このため、アームを天井からぶら下げるような構成や、床に固定するような構成を採ることは好ましくない。また、鉄道車両５０の種類によっても、側引戸１０の取り付け位置、高さは異なるので、細かく対応できる事は望ましい。

また、アーム２１０は、先端回転機構２０５や軸支持回転機構２０６など回転機構を複数備え、第１回転軸ＡＲ１、第２回転軸ＡＲ２、第３回転軸ＡＲ３、及び第４回転軸ＡＲ４などを備えることで、側引戸１０の長手方向中心を貫く中心軸Ｃａと、中心軸Ｃａを含み側引戸１０のパネル面と平行な平面を取付平面Ｆ１（図２に示す）とした場合、側引戸１０を、中心軸Ｃａが床面と直交する線に対して所定の角度で傾き、取付平面Ｆ１が床面と直交する搬入姿勢とすることができる。

これは、鉄道車両５０が例えば新幹線のような形状である場合、側引戸１０は車いすなどが通過できるように大きなものを用いる車両があり、鉄道車両５０の開口部もそれに合わせた大きさとなっている。しかしこの場合、側引戸１０の横幅が広く設定されることで、第１回転軸ＡＲ１を回転させて搬出入しようとすると側引戸１０が鉄道車両５０の扉開口部５１と干渉しやすくなる。このため、第２回転軸ＡＲ２を回転させることで、吸着部２０２を回転可能角度θまで傾けることが可能となり、図１に示すような形で扉開口部５１から側引戸１０を挿入しやすくすることができる。これによって鉄道車両５０のメンテナンスの作業性が向上する。

また、第２回転軸ＡＲ２の回転は、電動のモータ２１６を用いて行う事ができるため、インチング操作で作業が可能となり作業性が高くなる。これは、第２回転軸ＡＲ２を中心に側引戸１０を回転する際に、扉開口部５１にあわせて適切に傾けられるような配慮である。例えば、エアシリンダーなどを用いて２位置で停止するような機構を用いても良いが、モータ２１６を用いた方が回転速度などを制御できるので、より安全面にも配慮できる。また、作業性が高くなるので短時間での側引戸１０の取り付けが実現出来る。

以上、本発明に係る側引戸搬出入作業車１００の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、アーム２１０の関節は第１アーム２１１、第２アーム２１２、第３アーム２１３をそれぞれ繋ぐ箇所だけであったが、側引戸１０の搬出入の作業性を向上させるために、関節を増やし、自由度を上げることを妨げない。また、エア圧や電圧を監視して、エア圧や電圧の低下を警報で警告するなどの方法を採用する、或いはエア回路にチェック弁などを備えることで、更に作業の安全性を高めることができるため、効果的である。

１０ 側引戸
５０ 鉄道車両
１００ 側引戸搬出入作業車
１５０ 搬送台車
１６０ 昇降機構
１８０ リフトベース
Ａ１ 第１作業者
Ａ２ 第２作業者
２００ アーム機構部
２０２ 吸着部
２０３ 吸着パット
２０５ 先端回転機構
２０６ 軸支持回転機構
２１０ アーム
２１５ バランサー機構
２２０ アーム操作パネル

Claims (2)

1. 側引戸を搭載して搬送する駆動装置を備えた側引戸搬出入作業車において、
   側引戸を吸着して保持する吸着保持手段と、
   前記吸着保持手段を先端に有するアームと、
   前記アームを保持するベースと、
   前記ベースに備えられた昇降機能と、を有し、
   前記アームは、
   前記側引戸を前記吸着保持手段にて吸着して持ち上げた状態で保持姿勢を変更する為の、前記側引戸吸着面に対して直交する第１軸を中心に回転する第１軸回転機構と、前記第１軸に直交する第２軸を中心に前記側引戸吸着面を回転させる第２軸回転機構と、前記ベースに直交して前記アームを回転移動させる第３軸を中心に回転させる第３軸回転機構と、
   前記側引戸を吸着保持した状態で作業者が小さな力で前記側引戸を昇降するためのバランサー機構を備え、
   前記ベースは、
   作業者が搭乗して前記アームを操作できる搭乗場所と、
   前記吸着保持手段の吸着・離脱、及び前記昇降機能を操作する操作手段と、を備え、
   前記第２軸回転機構には、モータが用いられ、
   車両構体に備えられる扉開口部に対して、前記第２軸回転機構を回転させて前記側扉開口部の対角線に沿う姿勢として、前記側引戸を前記車両構体内部に搬入すること、
   を特徴とする側引戸搬出入作業車。
2. 請求項１に記載の側引戸搬出入作業車において、
   外部エア源よりエアを供給する為のエアホースと、外部電源より電力を供給する電源ケーブルと、前記モータを動作させるためのバックアップ電源と、を備えること、
   を特徴とする側引戸搬出入作業車。