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公開番号2021042037
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019164913
出願日20190910
発明の名称運搬装置
出願人株式会社東芝
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類B66F 11/00 20060101AFI20210219BHJP(巻上装置;揚重装置;牽引装置)
要約【課題】コンパクトな構成で且つ荷物の運搬に必要な様々な動作を無人で行うことが可能な新規な構造の運搬装置を提供する。
【解決手段】実施形態の運搬装置は、フォーク部と、前記フォーク部を上下に駆動するリフト部と、前記リフト部を支持し、駆動輪の駆動により走行面を移動可能な移動台車部と、前記移動台車部に設けられ、前記フォーク部の長手方向に沿って移動可能であり、前記移動台車部に対する位置が可変である補助輪を有する補助脚部と、前記フォーク部の先端側に設けられ、前記走行面に非接触の状態と前記走行面に接触する状態との切り替えが可能な先端支持機構部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
フォーク部と、
前記フォーク部を上下に駆動するリフト部と、
前記リフト部を支持し、駆動輪の駆動により走行面を移動可能な移動台車部と、
前記移動台車部に設けられ、前記フォーク部の長手方向に沿って移動可能であり、前記移動台車部に対する位置が可変である補助輪を有する補助脚部と、
前記フォーク部の先端側に設けられ、前記走行面に非接触の状態と前記走行面に接触する状態との切り替えが可能な先端支持機構部と、を備える運搬装置。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記先端支持機構部が前記走行面に非接触の状態から前記走行面に接触する状態に切り替わることに連動して、前記リフト部が前記フォーク部を上昇させる、請求項1に記載の運搬装置。
【請求項3】
前記先端支持機構部の前記走行面に接触する位置に車輪が設けられている、請求項1または2に記載の運搬装置。
【請求項4】
前記補助脚部は、前記フォーク部により荷物が持ち上げられ、前記先端支持機構部が前記走行面に接触した状態のときに、前記補助輪が前記走行面に接触する位置を、前記荷物の下方から離間した位置から前記荷物の下方の位置へと変化させる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運搬装置。
【請求項5】
前記走行面に段差がある場合、前記先端支持機構部が前記走行面に接触して、前記補助脚部の前記補助輪を前記走行面から浮かせる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の運搬装置。
【請求項6】
前記フォーク部または前記フォーク部が支える荷物を荷台に接触させた状態で前記リフト部が前記フォーク部を下方に駆動することにより、前記移動台車部を前記走行面から離す、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の運搬装置。
【請求項7】
前記補助脚部は、前記補助輪の回転を止めるブレーキ機構を有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の運搬装置。
【請求項8】
前記フォーク部の前方の状況を示す前方情報を取得する取得部と、
前記前方情報に基づいて、前記移動台車部の移動を制御する移動制御部と、をさらに備える請求項1乃至7のいずれか一項に記載の運搬装置。
【請求項9】
前記前方情報に基づいて、前記走行面の段差を検知する段差検知部と、
前記移動台車部が前記段差を乗り越えるように、前記先端支持機構部および前記補助脚部の動作を制御する段差乗り越え制御部と、をさらに備える請求項8に記載の運搬装置。
【請求項10】
前記フォーク部が支える荷物の重量を検知する荷物重量検知部と、
前記荷物の重量に基づいて、前記荷物を搬送する運搬装置の重心位置を算出する重心位置算出部と、
前記重心位置と設定された前記移動台車部の移動加減速度とに基づいて、運搬装置が前記荷物を搬送する際に転倒するか否かを判定し、転倒すると判定した場合に、前記走行面に非接触の状態の前記先端支持機構部を前記走行面に接触させる、または、前記補助輪が前記駆動輪の後方で前記走行面に接触するように前記補助脚部を移動させる、または、前記移動加減速度を低下させる転倒防止制御部と、をさらに備える請求項1乃至9のいずれか一項に記載の運搬装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、運搬装置に関する。
続きを表示(約 6,500 文字)【背景技術】
【0002】
荷物を運搬する作業の省力化を実現する運搬装置として、無人フォークリフトが知られている。しかし、無人フォークリフトは車体側に大きなカウンターウェイトを配置することで、フォーク部で持ち上げた荷物の重量によってバランスが崩れることを防止する構造であり、装置の大型化が避けられない。
【0003】
一方で、作業者が操作するハンドリフタなどの運搬装置においては、フォーク部の先端側に設けた補助輪を走行面に接触させることで、荷物の重量をフォーク部側で支えられるようにしたものもある。このような運搬装置は、カウンターウェイトが不要となるため、コンパクトに構成することができる。
【0004】
しかし、ハンドリフタなどのコンパクトな運搬装置は、作業者が操作することを前提とした構造となっており、そのままの構造で無人化することは難しい。特に、フォーク部の先端側に設けた補助輪を走行面に接触させて荷重を支える構造の運搬装置は、荷物を高く持ち上げたり、走行面の段差を乗り越えたりといった動作を無人で行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2017−178567号公報
特開2005−29082号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、コンパクトな構成で且つ荷物の運搬に必要な様々な動作を無人で行うことが可能な新規な構造の運搬装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の運搬装置は、フォーク部と、前記フォーク部を上下に駆動するリフト部と、前記リフト部を支持し、駆動輪の駆動により走行面を移動可能な移動台車部と、前記移動台車部に設けられ、前記フォーク部の長手方向に沿って移動可能であり、前記移動台車部に対する位置が可変である補助輪を有する補助脚部と、前記フォーク部の先端側に設けられ、前記走行面に非接触の状態と前記走行面に接触する状態との切り替えが可能な先端支持機構部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施形態の運搬装置の全体構成を示す斜視図。
実施形態の運搬装置の全体構成を示す斜視図。
移動台車部の詳細を示す斜視図。
補助脚部の詳細を示す斜視図。
補助脚部の詳細を示す斜視図。
補助脚部の詳細を示す斜視図。
先端支持機構部の詳細を示す斜視図。
先端支持機構部の詳細を示す斜視図。
実施形態の運搬装置が備える各種センサの配置例を示す模式図。
実施形態の運搬装置の制御システムの構成例を示すブロック図。
パレット持ち上げ動作を示す模式図。
パレット持ち上げ動作を示す模式図。
パレット持ち上げ動作を示す模式図。
パレット持ち上げ動作を示す模式図。
パレット持ち上げ動作を示す模式図。
段差が上り段差の場合の段差乗り越え動作を示す模式図。
段差が上り段差の場合の段差乗り越え動作を示す模式図。
段差が上り段差の場合の段差乗り越え動作を示す模式図。
段差が下り段差の場合の段差乗り越え動作を示す模式図。
段差が溝の場合の段差乗り越え動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作を示す模式図。
荷台乗り上げ動作の変形例を示す模式図。
荷台乗り上げ動作の変形例を示す模式図。
移動制御部および持ち上げ制御部による処理の流れを示すフローチャート。
段差検知部および段差乗り越え制御部による処理の流れを示すフローチャート。
重心位置算出部および転倒防止制御部による処理の流れを示すフローチャート。
重心位置を算出する方法の具体例を説明する模式図。
運搬装置が転倒するか否かの判定方法の具体例を説明する模式図。
運搬装置が転倒するか否かの判定方法の具体例を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態の運搬装置について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、添付図面のうちの模式図においては、図の見易さを考慮して運搬装置を構成する各部を簡略化して図示しているため、これら各部の形状、寸法、配置などが必ずしも正確に図示されていない点に留意されたい。
【0010】
まず、実施形態の運搬装置の機械的な構成について説明する。図1および図2は、実施形態の運搬装置の全体構成を示す斜視図である。図1および図2に示すように、実施形態の運搬装置は、フォーク部100と、リフト部120と、移動台車部140と、補助脚部160と、先端支持機構部180とを備える。なお、この運搬装置における前後、左右、上下の各方向は、図に示す通りとする。
【0011】
フォーク部100は、運搬装置が運搬する荷物(パレットおよびパレット上に積載される積載物)を支えるものであり、左右一対のツメ101をホルダ102で保持した構成となっている。一対のツメ101は、それぞれ長手方向の先端側が運搬装置の前方に位置し、基端側にてホルダ102に固定されている。ホルダ102は、後述の接続部材125に接続される。一対のツメ101の間隔は、パレットのフォーク挿入孔の間隔に合せて定められている。一対のツメ101は、間隔が調整できるようにホルダ102に取り付けられた構造であってもよい。
【0012】
リフト部120は、フォーク部100を上下に駆動するものであり、上下方向に立設されたフレーム121内に油圧シリンダ122が配置された構成となっている。フレーム121には、油圧シリンダ122を動作させる作動油を貯留するタンク123が取り付けられている。
【0013】
油圧シリンダ122は、油圧モータの駆動によりタンク123から作動油が供給されることによって内部の圧力が高められ、この圧力によりピストンロッド124を押し上げる。ピストンロッド124は、フォーク部100のホルダ102が接続された接続部材125に連結されており、油圧シリンダ122を駆動してピストンロッド124を押し上げることにより、フォーク部100が上昇する構造となっている(図2参照)。また、油圧シリンダ122の内部の作動油がタンク123に回収されると、油圧シリンダ122の内部の圧力が低下し、フォーク部100の重さによりピストンロッド124が押し下げられて、フォーク部100が下降する(図1参照)。
【0014】
なお、接続部材125の上側にはピストンロッド124と一体に動く筒状の保護カバー126が設けられており、油圧シリンダ122の駆動によって押し上げられたピストンロッド124の周囲がこの保護カバー126によって覆われることで、ピストンロッド124が保護される構成となっている(図2参照)。
【0015】
移動台車部140は、リフト部120を支持する移動体である。移動台車部140の詳細を図3に示す。図3に示すように、移動台車部140は、リフト部120のフレーム121が固定される台座141と、台座141上に配置された一対の駆動モータ142と、一対の駆動モータ142の出力軸に減速機を介して各々接続された左右一対の駆動輪143とを有する。移動台車部140は、一対の駆動モータ142を制御して左右一対の駆動輪143を駆動することにより、走行面上を直進移動したり旋回移動したりすることができる。
【0016】
左右一対の駆動輪143の上側は、それぞれ台座141に固定されたホイールカバー144で覆われている。そして、このホイールカバー144上に、運搬装置の全体の電源として使用されるバッテリ145が配置されている。これにより、移動台車部140の水平投影面積を小さくすることができる。
【0017】
補助脚部160は、フォーク部100のツメ101の長手方向(すなわち、運搬装置の前後方向)に沿って移動可能に移動台車部140に連結された構造体である。補助脚部160の詳細を図4A乃至図4Cに示す。なお、図4Aおよび図4Cは、補助脚部160を運搬装置の下側から見た様子を示し、図4Bは、補助脚部160を運搬装置の上側から見た様子を示している。
【0018】
図4Aおよび図4Cに示すように、補助脚部160は、左右一対の補助脚161を連結部162で連結した構造を有する。補助脚部160は、左右一対の補助脚161の間隔がフォーク部100の一対のツメ101の間隔と略等しくなるように構成され、これら一対の補助脚161が上下方向に見て一対のツメ101と重なるように、移動台車部140の台座141の裏面側(リフト部120のフレーム121が固定される面とは逆側)に配置される。
【0019】
一対の補助脚161の先端側(運搬装置の前方側)と連結部162に接続される基端側(運搬装置の後方側)には、それぞれ走行面に接触する補助輪163が設けられている。補助脚部160は、これら4つの補助輪163が走行面に接触することで、運搬装置の荷重を移動台車部140の駆動輪143に集中させずに分散して支持する役割を持つ。なお、走行面に接触する補助輪163は、少なくとも一対の補助脚161の先端側(前方側)に設けられていればよく、一対の補助脚161の基端側(後方側)は走行面に接触しない構成であってもよい。
【0020】
また、補助脚部160は、補助輪163の回転を抑止するブレーキ機構を備えることが望ましい。例えば、補助輪163の回転軸に固定したディスクに対して電磁力により移動する摩擦板を押し当てることにより補助輪163の回転を抑止する構成のブレーキモジュールを補助脚部160に搭載するようにしてもよい。
【0021】
移動台車部140の台座141の裏面側には、両端部にピニオンが取り付けられた回転シャフト164が、運搬装置の左右方向に沿って配置されている。また、台座141の裏面側には、回転シャフト164の両端部の近傍に位置して、後述のリニアレール166と係合するLM(Linear Motion)ブロック165が配置されている。一方、補助脚部160の一対の補助脚161には、図4Bに示すように、長手方向(運搬装置の前後方向)に沿って、LMブロック165に係合するリニアレール166と、回転シャフト164の両端部に取り付けられたピニオンに係合するラック167とが設けられている。
【0022】
台座141の裏面側に配置された回転シャフト164は、補助脚移動用モータ168の動力がウォームギヤおよびウォームホイール169を介して伝達されることで回転する。この回転シャフト164の回転は、ピニオンおよびラック167によって補助脚部160の直線運動に変換され、補助脚部160がLMブロック165およびリニアレール166に案内されて前後方向に移動する。すなわち、補助脚移動用モータ168を制御することによって、図4Aおよび図4Cに示すように補助脚部160を前後方向に移動させて、走行面に接触する補助輪163の移動台車部140に対する相対的な位置を変化させることができる。
【0023】
なお、補助脚移動用モータ168の動力をウォームギヤおよびウォームホイール169を介して回転シャフト164に伝達する構成とすることで、補助脚移動用モータ168が動作していないときに、外力などによって補助脚部160が想定外の動きをすることを有効に抑制できる。その結果、運搬装置の安定性を高めて転倒を防止することができる。
【0024】
先端支持機構部180は、フォーク部100の一対のツメ101の先端側に各々設けられ、走行面に非接触の状態と走行面に接触する状態との切り替えが可能な機構を有する。先端支持機構部180の詳細を図5Aおよび図5Bに示す。なお、図5Aおよび図5Bは、先端支持機構部180を運搬装置の下側から見た様子を示している。
【0025】
図5Aおよび図5Bに示すように、先端支持機構部180は、フォーク部100のツメ101の裏側に収納されたホルダ181と、このホルダ181に固定された回転軸182に基端側が挿通され、回転軸182の軸周りに回転可能にホルダ181に支持された先端アーム183とを有する。先端アーム183の先端側には、車輪184が設けられている。
【0026】
また、先端アーム183を回転させる動力源となる先端支持駆動用モータ185の出力軸に、ナット186が挿通されたボールねじ187が連結されている。ナット186にはナットリンク188が固定されており、ナットリンク188と先端アーム183とが中継リンク189を介して連結されている。中継リンク189は、一端側がフリージョイントでナットリンク188に接続され、他端側がフリージョイントで先端アーム183に接続されている。
【0027】
先端支持駆動用モータ185の駆動によりボールねじ187が回転すると、ナット186およびナットリンク188がボールねじ187の軸方向に直動する。ナットリンク188が直動すると、その動力が中継リンク189を介して先端アーム183に伝達され、先端アーム183が回転軸182の軸周りに回転する。すなわち、先端支持駆動用モータ185を制御することによって、先端支持機構部180の先端アーム183を、図5Aに示すようにフォーク部100のツメ101と平行に寝かせた状態と、図5Bに示すようにフォーク部100のツメ101に対して垂直に起立させた状態とに変化させることができる。図5Aに示す状態のとき、先端アーム183は走行面と接触することはないが、図5Bに示す状態のとき、先端アーム183は走行面と車輪184で接触することができる。
【0028】
次に、実施形態の運搬装置の制御系の構成について説明する。図6は、実施形態の運搬装置が備える各種センサの配置例を示す模式図である。図6に示すように、実施形態の運搬装置は、加速度センサ201と、傾斜センサ202と、圧力センサ203と、荷重センサ204と、カメラ205と、距離センサ206とを備える。
【0029】
加速度センサ201は、例えば移動台車部140に設けられ、移動台車部140が移動する際の加速度や減速度(移動加減速度)を検知する。傾斜センサ202は、例えばリフト部120に設けられ、運搬装置の傾きを検知する。
【0030】
圧力センサ203は、リフト部120の油圧シリンダ122内部の圧力を検知することで、フォーク部100が支える荷物の重量を間接的に検知する。荷重センサ204は、フォーク部100に設けられ、荷物の重量を直接検知する。圧力センサ203と荷重センサ204は、フォーク部100が支える荷物の重量を検知する荷物重量検知部の一例である。
(【0031】以降は省略されています)

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