JP6748919B2 - 水平搬送台車 - Google Patents

Description

本発明は、建設現場などにおいて資機材などの被搬送物を水平搬送する水平搬送台車に関するものである。

従来より、建設業において労働者不足を補うために作業の自動化が求められている。なかでも資材搬送は工数が多くかかっている現状があり、これを自動化することで省人化の大きな効果が得られる。資材搬送には工事用エレベータによる垂直搬送と、台車等で施工場所へ搬送する水平搬送がある。水平搬送では台車に載せた資材を作業員が人力で搬送するので、多くの人工がここに割かれているのが現状である。

この問題を解決するために、従来、例えば特許文献１〜４に示すような水平搬送を自動化する動力式台車が開発、現場適用されてきた。しかし、それぞれ以下のような問題を有している。

特許文献１、２に記載の技術では、床耐荷重以内に台車と積載物の重量を抑えるためにカウンターウエイト方式ではなくシザースリフト方式を採用しているが、フォークリフトのフォーク部分に資材を預けて持ち上げた状態で搬送動作を行うため、重心が高く不安定で搬送対象物が限られる。また、荷の置き方を台車に合わせて変更する必要がある。通常の資材パレットでの搬送が不可能である。さらに、台車軌道が地面に張り付けた磁気テープで、その貼り付け作業に人工がかかってしまう。また、そのテープがすぐに剥がれてしまい、設備の維持管理に手間がかかってしまう。さらに搬送経路の変更に柔軟に対応できない。

特許文献３、４に記載の技術では、荷の置き方を台車に合わせて変更する必要がある。通常の資材パレットでの搬送が不可能である。また、台車軌道が地面に張り付けた磁気テープで、その貼り付け作業に人工がかかってしまう。また、そのテープがすぐに剥がれてしまい、設備の維持管理に手間がかかってしまう。さらに搬送経路の変更に柔軟に対応できない。

特開平０６−３２２２７号公報 特開平０６−３２５９９号公報 特開２０１４−１０１１５４号公報 特開２０１４−１６２５７８号公報

このため、建設現場に柔軟に対応でき、安定性の高い水平搬送台車が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、建設現場に柔軟に対応でき、安定性の高い水平搬送台車を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水平搬送台車は、被搬送物を水平搬送するための水平搬送台車であって、荷取りした搬送物を預けるための台座部と、駆動輪および操舵輪とを有する台車本体と、台車本体に取り付けられ、被搬送物を外部から台座部に荷取り／荷下ろしするためのフォークリフトと、このフォークリフトを前後方向に伸縮する伸縮機構および上下方向に昇降する昇降機構と、被搬送物を荷取り／荷下ろし中のフォークリフトが片持ち状態になることを防ぐために設けられ、フォークリフトを下側から支持する支持機構と、台車本体の自己位置を推定する自己位置推定手段と、自己位置と被搬送物の位置関係を認識する位置関係認識手段と、自己位置と位置関係に基づいて、駆動輪および操舵輪による台車本体の移動と伸縮機構および昇降機構によるフォークリフトの動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の水平搬送台車は、上述した発明において、フォークリフトの昇降機構の動作を制限して、支持機構を上昇させる動作に変換する変換機構をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の水平搬送台車は、上述した発明において、支持機構は、床面とフォークリフトの間に配置されたシザース状のシザースリンク機構からなることを特徴とする。

また、本発明に係る他の水平搬送台車は、上述した発明において、制御手段は、無線または有線の通信手段を介して外部より遠隔制御されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の水平搬送台車は、上述した発明において、施工現場の位置情報を表す図面データに基づいて自己位置を推定しながら自律走行可能であることを特徴とする。

本発明に係る水平搬送台車によれば、被搬送物を水平搬送するための水平搬送台車であって、荷取りした搬送物を預けるための台座部と、駆動輪および操舵輪とを有する台車本体と、台車本体に取り付けられ、被搬送物を外部から台座部に荷取り／荷下ろしするためのフォークリフトと、このフォークリフトを前後方向に伸縮する伸縮機構および上下方向に昇降する昇降機構と、被搬送物を荷取り／荷下ろし中のフォークリフトが片持ち状態になることを防ぐために設けられ、フォークリフトを下側から支持する支持機構と、台車本体の自己位置を推定する自己位置推定手段と、自己位置と被搬送物の位置関係を認識する位置関係認識手段と、自己位置と位置関係に基づいて、駆動輪および操舵輪による台車本体の移動と伸縮機構および昇降機構によるフォークリフトの動作を制御する制御手段とを備えるので、建設現場に柔軟に対応でき、安定性の高い水平搬送台車を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、フォークリフトの昇降機構の動作を制限して、支持機構を上昇させる動作に変換する変換機構をさらに備えるので、昇降機構の動作を支持機構の上昇動作に変換させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、支持機構は、床面とフォークリフトの間に配置されたシザース状のシザースリンク機構からなるので、台車重量の増大を回避しながらフォークリフトの安定性を高めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、制御手段は、無線または有線の通信手段を介して外部より遠隔制御されるので、水平搬送台車を遠隔操作することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、施工現場の位置情報を表す図面データに基づいて自己位置を推定しながら自律走行可能であるので、水平搬送台車の自律走行を実現することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る水平搬送台車の実施の形態を示す概略斜視図（搬送モード時）である。 図２は、本発明に係る水平搬送台車の実施の形態を示す概略斜視図（荷取時）である。 図３は、図２の水平搬送台車を下面から見た概略斜視図（荷取時）である。 図４は、本発明に係る水平搬送台車の搬送状態（シザースリンク機構格納状態）を示す図である。 図５は、本発明に係る水平搬送台車の荷取準備状態１（シザースリンク機構展開中／下部フレーム下降状態）を示す図である。 図６は、本発明に係る水平搬送台車の荷取準備状態２（シザースリンク機構展開中／シザース跳ね上げピン格納状態）を示す図である。 図７は、本発明に係る水平搬送台車の荷取状態１（フォーク伸張状態／資材パレットにフォークを挿した状態）を示す図である。 図８は、本発明に係る水平搬送台車の荷取状態２（フォーク伸張・上昇状態／資材パレットにフォークを挿して持ち上げた状態）を示す図である。 図９は、本発明に係る水平搬送台車の荷取状態３（フォーク格納・上昇状態／荷を台座部に引き込んだ状態）を示す図である。 図１０は、本発明に係る水平搬送台車の荷取状態４（フォーク格納・下降状態／荷を台座部に積み替えた状態）を示す図である。 図１１は、本発明に係る水平搬送台車の荷取終了状態１（シザースリンク機構展開中／シザース跳ね上げピン展開状態）を示す図である。 図１２は、本発明に係る水平搬送台車の荷取終了状態２（シザースリンク機構格納完了）を示す図である。

以下に、本発明に係る水平搬送台車の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図３に示すように、本発明に係る水平搬送台車１０は、資機材などの荷（被搬送物）を水平搬送するための台車であって、台車本体１２と、フォークリフト１４とを備える。なお、各図においてはフォークリフト１４を実線ではなく一点鎖線で図示している。

台車本体１２は、側面視で略Ｌ字状断面の構造体であり、立壁部１６と、台座部１８とからなる。この台車本体１２は、フォークリフト１４を前後方向に伸縮させる伸縮機構２０と、上下方向に昇降させる昇降機構２２を有する。立壁部１６は、台座部１８の後端から上方に立ち上がった壁状の部分である。台座部１８は、フォークリフト１４で荷取りした資材を預けるための平坦な部分であり、フォークリフト１４を挟んで左側、中央側、右側の３か所の台座部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに分離している。それぞれの台座部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃには、被搬送物である図示しない資材パレットの３か所の端太角が積載可能となっている。また中央側の台座部１８Ｂの前端面には、２眼カメラセンサー２４（位置関係認識手段）が取り付けられている。この２眼カメラセンサー２４は、資材パレットや資材などの被搬送物に貼付した図示しないマーカーに対しての相対距離と角度を算出するカメラセンサーである。この２眼カメラセンサー２４でマーカーを読み取ることで、被搬送物と台車本体１２の位置関係（相対位置）を検出可能であり、この検出結果を利用して台車本体１２の被搬送物への正対が可能になる。

図３に示すように、台車本体１２の下面の四隅側には、電動の駆動操舵輪２６と、操舵輪２８が設けられている。駆動操舵輪２６は、台車本体１２の下面の後側左右に位置し、水平搬送台車１０と水平搬送台車１０に積載された荷の荷重を支えながら水平搬送台車１０を自在に移動させるためのものである。操舵輪２８は、台車本体１２の下面の前側左右に位置し、水平搬送台車１０を自在に移動させるためのものである。この操舵輪２８も駆動操舵輪２６とともに、水平搬送台車１０と水平搬送台車１０に積載された荷の荷重を支える。水平搬送台車１０の自在な動きを実現するために、操舵輪２８と駆動操舵輪２６は互いに独立して操舵される。

フォークリフト１４は、図示しないヤードから荷を水平搬送台車１０に荷取り／荷下ろしするためのものであり、伸縮機構２０および昇降機構２２を介して台車本体１２に取り付けられる。このフォークリフト１４は、中央側の台座部１８Ｂの両側の溝３０に平行に配置された前後方向に延びる２本の長尺箱状のフォーク３２と、フォーク３２の後端どうしを逆Ｕ字状に連結し、伸縮機構２０および昇降機構２２に取り付けられた連結フレーム３４とを有する。

フォーク３２の下側には、２本のリンク部材３６をシザース状（Ｘ字状）に組み立てたシザースリンク機構３８（支持機構）が設けられる。このシザースリンク機構３８は、フォークリフト１４のフォーク３２が片持状態になることを防ぐためのものである。通常、フォーク３２が片持状態になると荷上げ時に転倒を防ぐカウンターウェイトが必要になる。これにより台車重量が増加し、水平搬送台車１０が配置される建築物の床耐荷重を超えてしまう場合がある。これに対し、本実施の形態によれば、シザースリンク機構３８によってカウンターウェイトなしでフォーク作業ができるので、台車の軽量化が可能になり、建築物の床補強なしに水平搬送台車１０を適用できる。このシザースリンク機構３８の一方のリンク部材３６の前端下部には車輪４０が取り付けられており、シザースリンク機構３８の展開時に滑らかな動きを実現する。また、この一方のリンク部材３６の後端上部はフォーク３２の後端下部に回動自在に固定される。他方のリンク部材３６の後端下部は、後述するように下部フレーム４４に回動自在に固定され、前端上部はフォーク３２の前端下部に回動自在に固定される。

フォークリフト１４の昇降機構２２は、中央側の台座部１８Ｂを跨いで上方に配置された門型の上部フレーム４２と、上部フレーム４２内を上下に昇降可能に配置された下部フレーム４４と、下部フレーム４４とフォークリフト１４の連結フレーム３４の間を上下に繋ぐシリンダー４６と、シリンダー４６を駆動する図示しない昇降駆動源とからなる。シリンダー４６下端は下部フレーム４４の上端面に固定され、シリンダー４６から上方に突出したピストンロッド４８の上端はピン係合部５０と接続部材５２を介して連結フレーム３４に固定されている。この機構において、シリンダー４６からピストンロッド４８が上方に伸張するとピン係合部５０、接続部材５２、連結フレーム３４を介してフォーク３２が上昇する。一方、ピストンロッド４８が収縮すると連結フレーム３４を介してフォーク３２が下降する。

上部フレーム４２の上下方向の略中間位置には、左右方向に延びる中間部材５４が設けられている。この中間部材５４の左右方向の中央部の前側には、シリンダー４６のピストンロッド４８挟む位置に２つのシザース跳ね上げピン５６（変換機構）が進退自在に設けられている。このシザース跳ね上げピン５６は、ピン係合部５０を介してピストンロッド４８の動きを制限することでシザースリンク機構３８を跳ね上げる動作に変換する。このシザース跳ね上げピン５６によってピストンロッド４８の上端を中間部材５４に固定することで、シリンダー４６下端を介して下部フレーム４４が上下に動くようになる。

ここで、下部フレーム４４は、中央側の台座部１８Ｂの上面および側面に沿った逆Ｕ字状の中央部４４Ａと、中央部４４Ａの下端から溝３０内を左右方向外側に延びる側部４４Ｂとからなる。この側部４４Ｂの前側には接続部材５８が取り付けてあり、接続部材５８にはシザースリンク機構３８の片方のリンク部材３６の後端下部が回動自在に接続している。

この変換機構において、シザース跳ね上げピン５６を中間部材５４から突出させ、ピストンロッド４８の上端のピン係合部５０と中間部材５４とを固定状態にすると、下部フレーム４４はシリンダー４６下端を介して上下移動可能な状態となる。この状態でシリンダー４６のピストンロッド４８を収縮すると下部フレーム４４が上昇し、側部４４Ｂおよび接続部材５８を介してシザースリンク機構３８が床面から浮き上がる。これにより、水平搬送台車１０は移動可能なモードとなる。逆に、ピストンロッド４８を伸張すると下部フレーム４４が下降し、側部４４Ｂおよび接続部材５８を介してシザースリンク機構３８のリンク部材３６の後端下部が床面に当接して回動支点となり、シザースリンク機構３８が展開してフォーク３２を下側から跳ね上げる格好となる。

また、シザース跳ね上げピン５６を中間部材５４に格納してピストンロッド４８の上端のピン係合部５０と中間部材５４との係合を解くと、フォーク３２はピストンロッド４８、ピン係合部５０、接続部材５２、連結フレーム３４を介して上下昇降可能な状態となる。この状態でシリンダー４６のピストンロッド４８を収縮するとフォーク３２は下降し、ピストンロッド４８を伸張するとフォーク３２は上昇する。このとき、シザースリンク機構３８はフォーク３２を支持しながらフォーク３２の上昇／下降に応じて展開変形／収縮変形する。

フォークリフトの伸縮機構２０は、左側および右側の台座部１８Ａ、１８Ｃの内側面において前後方向に延設したレールと、このレールに沿って上部フレーム４２の下端を台座部１８に沿って前後方向にスライドさせる図示しないスライダーと、スライダーを駆動する図示しない伸縮駆動源とからなる。この伸縮機構２０において、上部フレーム４２がレールの後端にスライド移動すると、下部フレーム４４、連結フレーム３４も上部フレーム４２と一体として移動する。これにより、フォーク３２は収縮して台座部１８の間の溝３０に入り込んで台座部１８Ａ、１８Ｃと台座部１８Ｂの間に収まるとともに、上部フレーム４２も台車本体１２の立壁部１６の凹部１６Ａに収まる。逆に、上部フレーム４２がレールの前端にスライド移動すると、下部フレーム４４、連結フレーム３４も上部フレーム４２と一体として移動し、フォーク３２は伸張して台座部１８の間の溝３０から前方に突出した状態となる。

また、上記の水平搬送台車１０は、台車本体１２の自己位置を推定するレーザーセンサー６０（自己位置推定手段）と、自己位置と被搬送物の位置関係を認識する上述した２眼カメラセンサー２４（位置関係認識手段）と、推定した自己位置と認識した位置関係に基づいて、駆動操舵輪２６、操舵輪２８による台車本体１２の移動と伸縮機構２０および昇降機構２２によるフォークリフト１４の動作を制御する図示しない制御手段とを備えている。この制御手段は、無線または有線の通信手段を介して外部より遠隔制御可能となっている。

レーザーセンサー６０は、台車本体１２の立壁部１６の中央上端に設けられている。このレーザーセンサー６０は、レーザー光を周辺に照射することによって周辺の形状などの状態を２次元情報として取得可能なセンサーである。このセンサーにより取得した２次元情報を、水平搬送台車１０が使用される建設現場の既知の図面情報と重ね合わせて使用することで、水平搬送台車１０の現在位置を割り出すことができる。

（荷取り／荷下ろし作業）
次に、上記の水平搬送台車１０による荷取り／荷下ろし作業時のフローについて説明する。荷取り／荷下ろし作業は、図４〜図１２の手順により実施することができる。

図４は、搬送状態を示している。この図に示すように、この状態では、下部フレーム４４をシリンダー４６で引き上げてシザースリンク機構３８を格納した状態となっている。

図５は、荷取準備状態１を示している。この図に示すように、この状態では、シリンダー４６を伸ばして下部フレーム４４を下降させることでシザースリンク機構３８を展開した状態となっている。

図６は、荷取準備状態２を示している。この図に示すように、この状態では、シザース跳ね上げピン５６を格納し、シリンダー４６の動きでフォークリフト１４を昇降するようにした状態となっている。

図７は、荷取状態１を示している。この図に示すように、この状態では、台車本体１２からフォークリフト１４を伸展させ、図示しない資材パレットにフォーク３２を挿した状態となっている。

図８は、荷取状態２を示している。この図に示すように、この状態では、フォーク３２を図示しない資材パレットに挿して上昇させた状態となっている。

図９は、荷取状態３を示している。この図に示すように、この状態では、図示しない資材パレットが載ったフォーク３２を台車本体１２側に引き込んだ状態となっている。

図１０は、荷取状態４を示している。この図に示すように、この状態では、フォーク３２を下降させて図示しない荷を台座部１８に積み替えた状態となっている。

図１１は、荷取終了状態１を示している。この図に示すように、この状態では、シザース跳ね上げピン５６を展開してシリンダー４６のピストンロッド４８の上端の動きを拘束した状態となっている。

図１２は、荷取終了状態２を示している。この図に示すように、この状態では、ピストンロッド４８の上端を拘束されたシリンダー４６が下部フレーム４４を上昇させて、下部フレーム４４に取り付けられたシザースリンク機構３８を格納した状態となっている。

このように、本実施の形態の水平搬送台車１０によれば、被搬送物の積載／搬送を行うことで、フォークリフト台車の資材への適応性を損なうことなく、搬送時の台車重心を低く保って安定した資材搬送が可能になる。

（搬送動作）
次に、上記の水平搬送台車１０の搬送動作について説明する。上述したように、水平搬送台車１０は、台車本体１２の自己位置を推定するレーザーセンサー６０と、自己位置と被搬送物の位置関係を認識する２眼カメラセンサー２４と、推定した自己位置と認識した位置関係に基づいて、駆動操舵輪２６、操舵輪２８による台車本体１２の移動と伸縮機構２０および昇降機構２２によるフォークリフト１４の動作を制御する制御手段とを備えるため、建設現場の既知の図面データとレーザーセンサー６０による２次元測域情報を重ね合わせることで自己位置を推定しながら自律走行可能である。このため、磁気テープなどの進路を誘導する手段を要しない。したがって、台車軌道の無軌道化を実現することができる。また、制御手段によって、自己位置を推定しながらの移動、被搬送物である荷への正対、フォークリフト１４による荷取り／荷下ろしが可能である。

例えば、荷取りをする場合には、制御手段は２眼カメラセンサー２４を介して資材パレットとの距離、角度を把握して、資材パレットに対して台車本体１２を正対させた後、昇降機構２２、伸縮機構２０を介してフォークリフト１４を動作して資材パレットを荷取りすればよい。そして、レーザーセンサー６０を介して自己位置を推定しながら建設現場内を移動し、所定の位置において荷下ろしをすればよい。

このように、本実施の形態によれば、建設現場における搬送作業の自動化／省人化が可能である。また、建物の床補強なしに適用できる自動搬送システムを構築することができる。さらに、低重心型のフォークリフト台車による搬送システムの安定性と安全性の向上が図られる。また、フォークリフト台車の採用による多種多様な荷への対応が可能である。さらに、台車を誘導するための磁気テープ等を床に張り付ける必要がないため、計画変更に柔軟に対応できる自動搬送システムの構築が可能である。

以上説明したように、本発明に係る水平搬送台車によれば、被搬送物を水平搬送するための水平搬送台車であって、荷取りした搬送物を預けるための台座部と、駆動輪および操舵輪とを有する台車本体と、台車本体に取り付けられ、被搬送物を外部から台座部に荷取り／荷下ろしするためのフォークリフトと、このフォークリフトを前後方向に伸縮する伸縮機構および上下方向に昇降する昇降機構と、被搬送物を荷取り／荷下ろし中のフォークリフトが片持ち状態になることを防ぐために設けられ、フォークリフトを下側から支持する支持機構と、台車本体の自己位置を推定する自己位置推定手段と、自己位置と被搬送物の位置関係を認識する位置関係認識手段と、自己位置と位置関係に基づいて、駆動輪および操舵輪による台車本体の移動と伸縮機構および昇降機構によるフォークリフトの動作を制御する制御手段とを備えるので、建設現場に柔軟に対応でき、安定性の高い水平搬送台車を提供することができる。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、フォークリフトの昇降機構の動作を制限して、支持機構を上昇させる動作に変換する変換機構をさらに備えるので、昇降機構の動作を支持機構の上昇動作に変換させることができる。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、支持機構は、床面とフォークリフトの間に配置されたシザース状のシザースリンク機構からなるので、台車重量の増大を回避しながらフォークリフトの安定性を高めることができる。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、制御手段は、無線または有線の通信手段を介して外部より遠隔制御されるので、水平搬送台車を遠隔操作することができる。

また、本発明に係る他の水平搬送台車によれば、施工現場の位置情報を表す図面データに基づいて自己位置を推定しながら自律走行可能であるので、水平搬送台車の自律走行を実現することができる。

以上のように、本発明に係る水平搬送台車は、建設現場などにおいて資機材などの被搬送物を水平搬送するのに有用であり、特に、様々な建設現場に柔軟に対応でき、安定性の高い水平搬送台車を提供するのに適している。

１０ 水平搬送台車
１２ 台車本体
１４ フォークリフト
１６ 立壁部
１６Ａ 凹部
１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 台座部
２０ 伸縮機構
２２ 昇降機構
２４ ２眼カメラセンサー（位置関係認識手段）
２６ 駆動操舵輪
２８ 操舵輪
３０ 溝
３２ フォーク
３４ 連結フレーム
３６ リンク部材
３８ シザースリンク機構（支持機構）
４０ 車輪
４２ 上部フレーム
４４ 下部フレーム
４４Ａ 中央部
４４Ｂ 側部
４６ シリンダー
４８ ピストンロッド
５０ ピン係合部
５２，５８ 接続部材
５４ 中間部材
５６ シザース跳ね上げピン（変換機構）
６０ レーザーセンサー（自己位置推定手段）

Claims (4)

1. 被搬送物を水平搬送するための水平搬送台車であって、
   荷取りした搬送物を預けるための台座部と、駆動輪および操舵輪とを有する台車本体と、
   台車本体に取り付けられ、被搬送物を外部から台座部に荷取り／荷下ろしするためのフォークリフトと、このフォークリフトを前後方向に伸縮する伸縮機構および上下方向に昇降する昇降機構と、被搬送物を荷取り／荷下ろし中のフォークリフトが片持ち状態になることを防ぐために設けられ、フォークリフトを下側から支持する支持機構と、台車本体の自己位置を推定する自己位置推定手段と、自己位置と被搬送物の位置関係を認識する位置関係認識手段と、自己位置と位置関係に基づいて、駆動輪および操舵輪による台車本体の移動と伸縮機構および昇降機構によるフォークリフトの動作を制御する制御手段と、フォークリフトの昇降機構の動作を制限して、支持機構を上昇させる動作に変換する変換機構とを備えることを特徴とする水平搬送台車。
2. 支持機構は、床面とフォークリフトの間に配置されたシザース状のシザースリンク機構からなることを特徴とする請求項１に記載の水平搬送台車。
3. 制御手段は、無線または有線の通信手段を介して外部より遠隔制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の水平搬送台車。
4. 施工現場の位置情報を表す図面データに基づいて自己位置を推定しながら自律走行可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の水平搬送台車。

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