JP7574706B2 - 昇降装置および移動体 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和２年１２月２１日に株式会社デンソー北海道に販売

本発明は、昇降装置および移動体に関する。

自律走行をする無人搬送走行装置等は、工場や倉庫などにおいて、カゴ台車の運搬手段として、用いられることも多い。従来は、走行装置がカゴ台車を牽引しながら運搬することが主流だったが、近年では旋回半径や走行通路幅を考慮し、カゴ台車に潜り込んで運べる低床型無人搬送車による運搬も増加している。カゴ台車に潜り込んで運ぶ方法は主に無人搬送走行装置に備えたピンをカゴ台車に差し込んで運ぶ潜り込み牽引型と、無人搬送走行装置に備えた昇降装置により台車を持ち上げて運ぶ潜り込み積載型がある。なかでも積載型は、台車重量が無人搬送走行装置の車体にかかることにより、無人搬送走行装置車輪の推進力が増加することで無人搬送走行装置本体の重さに依らず重量物を運搬することができる。

昇降装置は、シザースリンク機構やラックアンドピニオン機構を組み合わせた場合に構造が大掛かりで複雑となるが、構造が簡単な直動ガイドに長いストロークを設定すると昇降装置のコンパクト化が難しくなるという課題があった。

特許文献１には、上記問題の解決のために搬送物を支持するリフト台と、リフト台を支持して伸縮にてリフト台を昇降する複数の油圧シリンダと、複数の油圧シリンダ間に上下方向へ多段に伸縮するテレスコピック型の直動ガイドを機械的同調機構として備えることで、直動駆動源を用いながら昇降装置をコンパクトに保つ方式が記載されている。これにより無人搬送車が低床式の場合にも、リフト台の昇降ストロークを充分に確保できる。

特許文献２には、ネジ式ジャッキを用いて円筒の内外周にネジが切られた円筒を用いることで搬送車を薄型にしつつリフト量を増加させ、さらに、高積載負荷に耐えることが可能な搬送車が記載されている。

しかしながら、従来のシステムでは、昇降装置は、シザースリンク機構やラックアンドピニオン機構を組み合わせる場合に構造が大掛かりで複雑となり、構造が簡単な直動ガイドに長いストロークを設定すると昇降装置のコンパクト化が難しくなるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構成のコンパクト化がしやすいとともに昇降のストロークを確保しやすい昇降装置および移動体を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の昇降装置は、移動体に搭載される昇降装置であって、支持体と、上下方向に延びた駆動軸を有し、前記支持体に支持された駆動モータと、前記駆動軸よって回転される雌ネジ部材と、前記上下方向に延び前記雌ネジ部材と結合し、前記支持体に対して前記上下方向に移動可能な雄ネジ部材とを、それぞれが有し、前記駆動軸の周囲に配置され、前記駆動軸の回転運動を前記雄ネジ部材の上下動に変換する複数のネジ対偶と、前記上下方向に間隔を空けて並べられ、複数の前記雄ネジ部材を連結し、複数の前記雄ネジ部材と一体に前記上下方向に移動する二つの連結部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、構成のコンパクト化しやすいとともに昇降のストロークを確保しやすい昇降装置および移動体を得ることができという効果を奏する。

図１は、実施の形態の移動体および台車を例示的に示す斜視図である。 図２は、実施の形態の移動体を例示的に示す斜視図である。 図３は、実施の形態の移動体を例示的に示す斜視図であって、積載板が取り外された状態の図である。 図４は、実施の形態の移動体を例示的に示す斜視図であって、昇降装置が取り外された状態の図である。 図５は、実施の形態の昇降装置を例示的に示す側面断面図である。 図６は、実施の形態の昇降装置の昇降ベースを含む部分を例示的に示す平面図である。 図７は、実施の形態の昇降装置を例示的に示す底面図である。

以下に添付図面を参照して、昇降装置および移動体の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、実施の形態の移動体１００および台車３００を例示的に示す斜視図である。図１に示すように、移動体１００は、昇降装置２００に台車３００を搭載可能である。移動体１００は、例えば、無人搬送車である。台車３００は、昇降対象の一例である。なお、以下の説明で上下方向は、移動体１００および昇降装置２００の上下方向である。

台車３００は、フレーム３０１と、複数の車輪３０２と、を有する。一例として、車輪は、台車３００の前後左右の部分にそれぞれの一つずつ設けられている。複数の車輪３０２は、フレーム３０１の下部に結合されている。

図２は、実施の形態の移動体１００を例示的に示す斜視図である。図３は、実施の形態の移動体１００を例示的に示す斜視図であって、積載板４０が取り外された状態の図である。図４は、実施の形態の移動体１００を例示的に示す斜視図であって、昇降装置２００が取り外された状態の図である。

図２～４に示すように、移動体１００は、本体２９と、本体２９に搭載された昇降装置２００と、を備える。本体２９は、走行可能であり、昇降装置２００は、台車３００を支持した状態で当該台車３００を昇降可能である。

本体２９は、シャーシ３０と、二つの駆動輪３１，３２と、従動輪３３と、を有する。シャーシ３０は、低床に構成されている。シャーシ３０には、その中央部に昇降装置２００が収容される空間（空洞）が設けられており、昇降装置が搭載された状態で昇降装置２００の駆動モータ３と下連結板１７と干渉しないように構成されている。また、シャーシ３０の上壁には、昇降装置２００の下連結板１７が通過可能な開口部３０ａ（図４）が設けられている。

図４に示すように、二つの駆動輪３１は、移動体１００の前後方向における移動体１００の中央部においてシャーシ３０に支持されている。二つの駆動輪３１，３２は、互いに差動可能に設けられている。換言すると、二つの駆動輪３１，３２は、互いに独立して回転駆動可能である。一例として、二つの駆動輪３１，３２は、駆動輪３１，３２ごとに設けられたモータによって回転駆動される。

従動輪３３は、二つの駆動輪３１，３２に対して前後方向に間隔を空けて位置しシャーシ３０に支持されている。従動輪は、一つ以上設けられていればよい。

上記構成の移動体１００は、前後走行とスピンターンが可能である。このような移動体１００は、シャーシ３０の中心を軸に旋回でき、旋回したときの占有半径を小さくすることができる。なお、本実施の形態では、一例して差動二輪の構成を説明するが、これに限定するものではない。

図５は、実施の形態の昇降装置２００を例示的に示す側面断面図である。図６は、実施の形態の昇降装置２００の昇降ベース２を含む部分を例示的に示す平面図である。図７は、実施の形態の昇降装置２００を例示的に示す底面図である。

図５，６に示すように、昇降装置２００は、支持体１と、昇降ベース２と、駆動モータ３と、複数（一例として４つ）のネジ対偶２１～２４と、伝達機構２６と、下連結板１７と、上連結板１８と、積載板４０と、を有する。なお、ネジ対偶２１～２４の数は、上記に限定されない。例えば、ネジ対偶２１～２４は、３つ等であってもよい。本実施の形態では、ネジ対偶２１～２４は、３つ以上であるとも言える。

支持体１は、シャーシ３０の上面に固定されている。支持体１は、支持体１は、構造体やフレームとも称される。

昇降ベース２は、支持体１の上部に固定されている。昇降ベース２は、上下方向に薄い扁平形状に形成されている。昇降ベース２は、昇降板とも称される。

駆動モータ３は、昇降ベース２の中央部に配置され、昇降ベース２に支持されている。すなわち、駆動モータ３は、昇降ベース２を介して支持体１に支持されている。駆動モータ３は、本体３ａと、駆動軸３ｂと、を有する。本体３ａは、モータケースおよび固定子を含む。駆動軸３ｂは、上下方向に延び、本体３ａから上方に突出している。駆動軸３ｂは、本体３ａに回転可能に支持されている。

ネジ対偶２１～２４は、駆動軸３ｂの周囲に配置されている。ネジ対偶２１～２４は、それぞれ、雌ネジ部材９～１２と、雄ネジ部材１３～１６と、を有する。

雌ネジ部材９～１２は、昇降ベース２に回転可能に支持されている。すなわち、雌ネジ部材９～１２は、昇降ベース２を介して支持体１に回転可能に支持されている。雌ネジ部材９～１２は、伝達機構２６を介して駆動軸３ｂに連結されている。雌ネジ部材９～１２は、伝達機構２６を介して駆動軸３ｂよって回転される。雌ネジ部材９～１２は、内周面に雌ネジ部が形成されている。雌ネジ部材は、例えば、ナットである。

雄ネジ部材１３～１６は、上下方向に延びている。すなわち、雄ネジ部材１３～１６は、駆動軸３ｂと平行である。雄ネジ部材１３～１６は、それぞれ雌ネジ部材９～１２と結合している。雄ネジ部材１３は、昇降ベース２および支持体１に対して上下方向に移動可能に設けられている。雄ネジ部材１３～１６は、雄ネジやボルトであり、外周面に雄ネジ部が形成されている。

ネジ対偶２１～２４は、駆動軸３ｂの回転運動を雄ネジ部材１３～１６の上下動に変換する。ネジ対偶２１～２４は、昇降機構とも称される。

伝達機構２６は、駆動軸３ｂと雌ネジ部材９～１２との間に介在し、駆動軸３ｂの動力を雌ネジ部材９～１２に伝達する。詳細には、伝達機構２６は、一つの駆動ギヤ４と、複数の従動ギヤ５～８と、を有する。駆動ギヤ４は、駆動軸３ｂに固定され、駆動軸３ｂと一体に回転する。従動ギヤ５～８は、それぞれ、内周側に雌ネジ部材９～１２が挿入された状態で雌ネジ部材９～１２に固定されている。また、従動ギヤ５～８は、駆動ギヤ４と噛み合っている。駆動ギヤ４および従動ギヤ５～８は、ギヤの一例である。

下連結板１７および上連結板１８は、上下方向に間隔を空けて並べられ、雄ネジ部材１３～１６を連結している。換言すると、下連結板１７および上連結板１８によって雄ネジ部材１３～１６が一体化されている。下連結板１７は、複数の雄ネジ部材１３～１６の下端部に固定されている。上連結板１８は、下連結板１７の上側に位置している。上連結板１８は、複数の雄ネジ部材１３～１６の上端部に固定されている。下連結板１７および上連結板１８は、雄ネジ部材１３～１６と一体に上下方向に移動する。下連結板１７および上連結板１８は、二つの連結部材の一例であり、下連結板１７は、下側の連結部材の一例であり、上連結板１８は、上側の連結部材の一例である。

上記構成では、駆動モータ３の駆動軸３ｂが回転すると、駆動軸３ｂの動力が駆動ギヤ４および従動ギヤ５を介して雌ネジ部材９～１２に伝達され、雌ネジ部材９～１２が回転する。すなわち、駆動モータ３の駆動軸３ｂの回転と同調して、雌ネジ部材９～１２が回転する。雌ネジ部材９～１２が回転すると、その回転方向に応じて雄ネジ部材１３～１６が上下方向に移動する。このとき、下連結板１７および上連結板１８が、雄ネジ部材１３～１６と一体に、上下方向に移動すなわち昇降する。なお、雄ネジ部材１３～１６、下連結板１７、および上連結板１８は、下連結板１７が昇降ベース２と上下方向に接触する位置まで、上昇可能である。これにより、昇降のストロークを最大限活用することができる。

また、図５に示すように、下連結板１７には、開口部１７ａが設けられている。開口部１７ａには、駆動モータ３が挿入されている。開口部１７ａは、下連結板１７と駆動モータ３との上下方向の相対移動を許容する。下連結板１７と駆動軸３ｂとは、相対移動しても互いに離間している。すなわち、下連結板１７と駆動軸３ｂとは、相対移動しても干渉しない。

また、下連結板１７は、シャーシ３０ーの空間部に嵌められている。これにより、昇降装置の十分なストロークが確保されつつ、移動体１００を底床に保つことができる。

また、図５，７に示すように、下連結板１７には、板状の遮光部２０が固定されている。遮光部２０は、下連結板１７と一体に上下方向に移動する。遮光部２０は、遮光板とも称される。

また、図５に示すように、昇降装置２００は、透過型センサ１９と、回転数センサ２５と、を有する。図５，７に示すように、透過型センサ１９は、昇降ベース２に固定されている。図７に示すように、透過型センサ１９は、投光部１９ａと、投光部１９ａと上下方向と交差（一例として直交）する方向に間隔を空けて設けられたた受光部１９ｂと、を有する。投光部１９ａは、受光部１９ｂに対して光を投光（出射）する。受光部１９ｂは、投光部１９ａから投光された光を受光する。投光部１９ａと受光部１９ｂとの間の隙間（スリット）を、上下動する遮光部２０が通過する。

回転数センサ２５は、駆動モータ３に設けられている。回転数センサ２５は、駆動軸３ｂの回転数を計測する。

上記構成では、遮光部２０が透過型センサ１９を通過したときの駆動軸３ｂの位置を基準位置とし、その位置から駆動モータ３の駆動軸３ｂの回転数を回転数センサ２５によって計測することで、雌ネジ部材９～１２の回転数を計測することができる。当該回転数と雌ネジ部材９～１２の一回転当たりの上下移動量とから雌ネジ部材９～１２の移動量を推測することができる。よって。ポテンショメータなどの位置検知センサを用いずに昇降量を制御することができる。

図２に示す積載板４０は、上連結板１８の上側に配置されて、上連結板１８に固定されている。積載板４０は、上連結板１８と一体に上下方向に移動する。積載板４０は、板状に形成されている。積載板４０の上面に、台車３００が積載される。積載板４０の上面の面積は、上連結板１８の上面の面積よりも大きい。すなわち、積載板４０は、上連結板１８よりも上下方向と交差する方向の形状が大きい。このように、積載板４０の上に台車３００を積載することで台車３００を積載板の比較的広い上面で支持することができ、台車３００姿勢を安定させながら台車３００を運搬することが可能である。積載板４０は、支持台や支持プレートとも称される。

積載板４０の上面の前端部には、左右二つの制限部４１が設けられている。なお、制限部４１の数は二つに限られない。制限部４１は、上方に開放された凹状に形成されて、台車３００のフレーム３０１を支持する。制限部４１は、台車３００のフレーム３０１を支持して上下方向と交差する方向（一例として移動体の左右方向）の積載板４０に対する台車３００の移動を制限する。制限部４１は、支持部材や保持部材とも称される。

以上のように、本実施の形態の昇降装置２００は、移動体１００に搭載される。昇降装置２００は、支持体１と、駆動モータ３と、複数のネジ対偶２１～２４と、下連結板１７および上連結板１８（二つの連結部材）と、を備える。駆動モータ３は、上下方向に延びた駆動軸３ｂを有し、支持体１に支持されている。複数のネジ対偶２１～２４は、駆動軸３ｂよって回転される雌ネジ部材９～１２と、上下方向に延び雌ネジ部材９～１２と結合し、支持体１に対して上下方向に移動可能な雄ネジ部材１３～１６とを、それぞれが有する。複数のネジ対偶２１～２４は、駆動軸３ｂの周囲に配置され、駆動軸３ｂの回転運動を雄ネジ部材１３～１６の上下動に変換する。下連結板１７および上連結板１８は、上下方向に間隔を空けて並べられ、複数の雄ネジ部材１３～１６を連結し、複数の雄ネジ部材１３～１６と一体に上下方向に移動する。

このような構成によれば、省スペースな構成で昇降のストロークを確保しやすい昇降装置２００および移動体１００を得ることができる。上記の構成は、昇降動作にかかる部品の点数が少ないシンプルな構成で上下方向の昇降のストロークを十分に備えた高積載負荷に耐えられる機構とも言える。また、上記構成によれば、重量物の積荷を安定して持ち上げられる昇降装置２００を、単純且つ低床な構成で実現することができる。

また、本実施の形態では、昇降ベース２の上側には、駆動ギヤ４および従動ギヤ５～８と雌ネジ部材９～１２とが設けられているが、これらの部品に上下に薄い部材を用いることにより昇降ベース２を上下方向にコンパクトに構成することができる。昇降ベース２をコンパクトにすることでテレスコピック型のガイドやネジを用いずとも上下方向のストロークを大きく取ることができ、シンプルな部品構成によって十分なストロークを確保することができる。なお、回転の伝達機構については本実施の形態では、ギヤを用いて説明したが、伝達機構の形態はこれに限定されるものではない。

また、本実施の形態では、雄ネジ部材１３～１６の下端には下連結板１７が取り付けられ、上端には上連結板１８が取り付けられ、これにより四つの雄ネジ部材１３～１６が一体化されている。このように上下の連結板（下連結板１７および上連結板１８）で雄ネジ部材１３～１６を挟み込んで固定することで剛性を高く保つことができ、重量物を安定して積載することができる。また、ガイドを用いずに雄ネジ部材１３～１６を四か所に設けることで、上連結板１８（昇降板）を面で持ち上げることができ、安定して重量物を昇降することができる。

また、本実施の形態では、下連結板１７および上連結板１８のうち下連結板１７には、駆動モータ３が挿入され、下連結板１７と駆動モータ３との上下方向の相対移動を許容する開口部１７ａが設けられている。

このような構成によれば、下連結板１７が駆動モータ３と干渉しないので、昇降装置２００の昇降動作の上下のストロークを大きく確保することができる。

また、本実施の形態では、昇降装置２００は、駆動軸３ｂと雌ネジ部材９～１２との間に介在し、駆動軸３ｂの動力を雌ネジ部材９～１２に伝達する駆動ギヤ４および従動ギヤ５（ギヤ）を備える。

このような構成によれば、駆動軸３ｂと雌ネジ部材９～１２との間の動力の伝達の部材として駆動ギヤ４および従動ギヤ５を用いることで、比較的部品点数が少なく、上下に薄い昇降装置２００を構成することができる。

また、本実施の形態では、昇降装置２００は、回転数センサ２５と、透過型センサ１９と、遮光部２０（遮光部）を備える。回転数センサ２５は、駆動軸３ｂの回転数を計測する。透過型センサ１９は、支持体１に支持され、投光部１９ａと投光部１９ａと上下方向と交差する方向に間隔を空けて設けられた受光部１９ｂと、を有する。遮光部２０は、雄ネジ部材１３～１６と一体に上下方向に移動し、投光部１９ａと受光部１９ｂとの間を通過する。

このような構成によれば、透過型センサ１９の検出結果と回転数センサ２５の検出結果（駆動モータ３の駆動軸３ｂの回転数）とから上連結板１８（昇降板）の高さを計測することで、ポテンショメータなどの高さを計測するセンサの取り付けが不要となる。よって、省スペースな構成にて上連結板１８の昇降量を計測できる。

また、本実施の形態では、昇降装置２００は、積載板４０と、制限部４１と、を備える。積載板４０は、下連結板１７および上連結板１８のうち上連結板１８に支持され上連結板１８と一体に上下方向に移動し、上連結板１８よりも上下方向と交差する方向の形状（上面の面積）が大きく、台車３００（昇降対象）が積載される。制限部４１は、積載板４０に設けられ、台車３００を支持して上下方向と交差する方向の積載板４０に対する台車３００の移動を制限する。

このような構成によれば、台車３００を安定して昇降させることができる。

また、本実施の形態の移動体１００は、走行可能である。移動体１００は、昇降装置２００と、下連結板１７および上連結板１８のうち下連結板１７が通過可能な開口部３０ａが設けれ、昇降装置２００を支持するシャーシ３０と、を備える。

このような構成によれば、シャーシ３０に下連結板１７が通過可能な開口部３０ａが設けられているので、移動体１００および昇降装置２００の高さを低くしながら昇降装置２００の上下方向のストロークを大きくすることができる。

また、本実施の形態では、移動体１００は、二つの駆動輪３１，３２と、一つ以上の従動輪３３と、を備える。駆動輪３１，３２は、移動体１００の前後方向における移動体１００の中央部においてシャーシ３０に支持され、互いに独立して駆動可能である。従動輪３３３は、二つの駆動輪３１，３２に対して前後方向に間隔を空けて位置しシャーシ３０に支持されている。

このような構成によれば、移動体１００は、シャーシ３０の中心を軸に旋回できるので、移動体１００が旋回したときの占有半径を小さくすることができる。

なお、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態および実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…支持体
３…駆動モータ
３ｂ…駆動軸
４…駆動ギヤ（ギヤ）
５…従動ギヤ（ギヤ）
９～１２…雌ネジ部材
１３～１６…雄ネジ部材
１７…下連結板（連結部材）
１７ａ…開口部
１８…上連結板（連結部材）
１９…透過型センサ
１９ａ…投光部
１９ｂ…受光部
２０…遮光部
２１～２４…ネジ対偶
２５…回転数センサ
３０…シャーシ
３０ａ…開口部
３１，３２…駆動輪
３３…従動輪
４０…積載板
４１…制限部
１００…移動体
２００…昇降装置

特許第３０９１９１２号公報 特開２０１８－３４９３２号公報

Claims (7)

1. 移動体に搭載される昇降装置であって、
   支持体と、
   上下方向に延びた駆動軸を有し、前記支持体に支持された駆動モータと、
   前記駆動軸よって回転される雌ネジ部材と、前記上下方向に延び前記雌ネジ部材と結合し、前記支持体に対して前記上下方向に移動可能な雄ネジ部材とを、それぞれが有し、前記駆動軸の周囲に配置され、前記駆動軸の回転運動を前記雄ネジ部材の上下動に変換する複数のネジ対偶と、
   前記上下方向に間隔を空けて並べられ、複数の前記雄ネジ部材を連結し、複数の前記雄ネジ部材と一体に前記上下方向に移動する二つの連結部材と、
   を備えた昇降装置。
2. 前記二つの連結部材のうち下側の前記連結部材には、前記駆動モータが挿入され、前記下側の前記連結部材と前記駆動モータとの前記上下方向の相対移動を許容する開口部が設けられた、
   請求項１に記載の昇降装置。
3. 前記駆動軸と前記雌ネジ部材との間に介在し、前記駆動軸の動力を前記雌ネジ部材に伝達するギヤを備えた、
   請求項１に記載の昇降装置。
4. 前記駆動軸の回転数を計測する回転数センサと、
   前記支持体に支持され、投光部と前記投光部と前記上下方向と交差する方向に間隔を空けて設けられた受光部と、を有した透過型センサと、
   前記雄ネジ部材と一体に前記上下方向に移動し、前記投光部と前記受光部との間を通過する遮光部と、
   を備えた、請求項１に記載の昇降装置。
5. 前記二つの連結部材のうち上側の前記連結部材に支持され前記上側の前記連結部材と一体に前記上下方向に移動し、前記上側の前記連結部材よりも前記上下方向と交差する方向の形状が大きく、昇降対象が積載される積載板と、
   前記積載板に設けられ、前記昇降対象を支持して前記上下方向と交差する方向の前記積載板に対する前記昇降対象の移動を制限する制限部と、
   を備えた、請求項１に記載の昇降装置。
6. 走行可能な移動体であって、
   請求項１に記載の昇降装置と、
   前記二つの連結部材のうち下側の前記連結部材が通過可能な開口部が設けれ、前記昇降装置を支持するシャーシと、
   を備えた移動体。
7. 前記移動体の前後方向における前記移動体の中央部において前記シャーシに支持され、互いに独立して駆動可能な二つの駆動輪と、
   前記二つの駆動輪に対して前記前後方向に間隔を空けて位置し前記シャーシに支持された一つ以上の従動輪と、
   を備えた、請求項６に記載の移動体。

Images