(57)【要約】  階段を昇降するための電動のスパイダーホイールアセンブリを備えた台車が開示される。スパイダーアセンブリと階段下方の蹴上げとの間の角度に応じてスパイダーアセンブリに対して上昇方向及び下降方向へ作用するトルクを選択的に付与することにより、台車の昇降時にスパイダーアセンブリのホイールが不慮に後方へ回動することが回避される。これにより、下方に位置するホイールが前方に回動することなく、階段の蹴上げに当接する状態となり、台車が下方の階段に突然に落下することが防止される。トルクを付与する手段は、台車が階段を昇降する時に、階段の途中で止まる前にスパイダーアセンブリを所定の位置にロックして安全な運転を保証する。
2009528951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車の上端に配置された使用者に操作されるハンドルと、
台車の下部に連結された駆動軸と、
前記駆動軸の両端に対称をなすように配置されたスパイダーアセンブリと、
前記駆動軸と台車の間に配置されて、スパイダーアセンブリと台車との間の絶対回動角度を計測する角度センサと、
前記台車が階段を下降する間に、前記角度センサに応答して、スパイダーアセンブリに対して回動トルクを付与する回動トルク付与手段と
からなる台車。
【請求項２】
前記回動トルク付与手段は台車が階段を下降する時に、上昇方向へのトルクをスパイダーアセンブリに付与し、スパイダーアセンブリの下方のホイールが階段下部における内方角部に対して止まったことを角度センサが感知した後に、制動力をかけることを特徴とする請求項１に記載の台車。
【請求項３】
前記回動トルク付与手段は台車が階段を下降する時に、スパイダーアセンブリの下方のホイールが階段下部における内方角部に対して止まったことを角度センサが感知するまで下降方向へのトルクをスパイダーアセンブリに付与することを特徴とする請求項２に記載の台車。
【請求項４】
前記回転トルク付与手段はスパイダーアセンブリを所定の角度にロックすることを特徴とする請求項１に記載の台車。
【請求項５】
前記制動力をかける手段はスパイダーアセンブリを所定の角度にロックすることを特徴とする請求項３に記載の台車。
【請求項６】
前記スパイダーアセンブリは正三角形上において等しい距離をもって配置された3個のホ
イールを備えることを特徴とする請求項５に記載の台車。
【請求項７】
前記スパイダーアセンブリのホイールのうちの1個のホイールにより水平方向に移動可能
とすべく、スパイダーアセンブリのホイールを任意にロックすることが可能なラッチ機構を有することを特徴とする請求項５に記載の台車。
【請求項８】
前記スパイダーアセンブリのホイールのうちの1個のホイールにより水平方向に移動可能
とすべく、スパイダーアセンブリのホイールを任意にロックすることが可能なラッチ機構を有することを特徴とする請求項６に記載の台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は「クラスター」、「Ｘ」、「Ｙ」、「スパイダー」又は「ホイール・オーバー・ホイール」というアセンブリを採用した階段を昇降させて重量物を搬送するために使用する電動昇降車に関する。
【背景技術】
【０００２】
「スパイダーホイール」機構、「クラスターホイール」機構又は「ホイール・オーバー・ホイール」機構を使用して、階段を登るための装置は公知である。複数個のアームを備えたホイールスパイダーを使用する昇降車が数多くあり、スパイダーが回転すると、アームの終端近傍において回転可能に支持されたホイールが、一連の階段等のホイール支持面上に連続的に位置される。これらの装置は複数のスポークの各端に回転自在に小輪を取付け、さらにこれらが一体的に回転するような構成となっている。特許文献１は回転可能なスパイダーホイールを採用した階段昇降用の手押し台車を開示する。
【０００３】
このような装置は、階段を下るときには各種制動機構を使用する。特許文献２は台車が階段を下りんとすることを検知し、機械的なブレーキが作用する台車を開示する。特許文献３は制動をかけるための電動モータを備える台車を開示する。
【０００４】
しかし、これら従来技術では蹴上げの低い階段での下降中に起こり得る問題に対する安全対策が十分ではない。階段を下降する間、スパイダーアセンブリは下降方向へ連続的に回転し、各スパイダーホイールが階段の蹴上げ上を移動する。しかし、アセンブリ中で下方に位置するホイールが、蹴上げ内の角部に対して適切に食い込まないと、スパイダーアセンブリが不用意に逆方向に回転してしまう。この場合、重量が下方のホイールへと適切に移動することなく、結果として下方のホイールが階段の蹴上げ内の角部に対して空回りするため、下方のホイールはアンカーとしての役割を果たすことなく、前方へ回転してしまう。従って、装置全体が蹴上げに対して転倒することになり、円滑にして制御の利いた下降が中断され、潜在的な損害をももたらす。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ８６００５８７号パンフレット
【特許文献２】米国特許第４１０９７４０号明細書
【特許文献３】カナダ特許第８７７７３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術において、典型的な階段の高さに合うように予め設定した寸法にとなるように、３個のホイールを使用したスパイダーアセンブリに代えて４個のホイールを使用した装置を使用し、スパイダーアセンブリの幾何学的形状を変更することにより台車の下降動作に関する問題に言及したものがある。このように所定の寸法に設計された４個のホイールを備えたスパイダーアセンブリは、その回転中心が下方のホイールの回動中心より前方にあるため、典型的な階段における前記した問題は回避し得る。しかしながら、このように適切な寸法に形成された４個のホイールを備えたスパーダーアセンブリにおいても、その幾何学的形状の外縁が届かない比較的低い階段において生ずる前記問題には対応できるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、スパイダーアセンブリの絶対回動角度に応答して、階段下降中はスパイダーアセンブリにかける上昇トルクまたは下降トルクを変更するように手段を導入するものである。これにより、意図しない前方への回転の虞がなくなるため、特定の階段の高さと
適合するためにスパイダーホイールの幾何学的形状や寸法に制限することなく、先頭のホイールが下方気合段の内側の角部に食い込む。結果として、スパイダーホイールの形状は、３個のホイールを使用した形状を含むあらゆる形状が許容され、あらゆる蹴り上げの高さの階段も適切に下降可能となる。
【０００７】
簡潔に述べるならば、本願発明は牽引の駆動軸の端に取り付けられた、正三角形をなすように配置された3個の径が等しいホイールを含むスパイダーアセンブリよりなる。スパ
イダーアセンブリは主駆動軸に取り付けられたモータにより両方向に駆動される。スパイダーと牽引装置の間にはスパイダーの回動絶対角を計測するセンサが装着され、同センサからの信号が入力されるミクロプロセッサ等の制御ユニットに制御されてモータが上昇方向及び下降方向に回転駆動される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。同一、又は類似した部材については図面及び実施の形態中に同一の参照符号を付す。
図１を参照するに、台車は牽引フレーム２２を備え、同牽引フレーム２２は貫通シャフト２４を有する。前記貫通シャフト２４は線対称をなすように、その両端にそれぞれスパイダーホイールアセンブリが取付けられ、同スパイダーホイールアセンブリの保持手段２６には回転自在なホイール２８Ａ〜Ｃが星形をなすように配置されている。２個のスパイダーホイールアセンブリのうちの１個のみに参照番号が付されている。前記牽引フレーム２１及び貫通シャフト２４にはギヤモータ３０が取付けられ、牽引フレーム２２を静止させた状態で、貫通シャフト２４を中心として正逆両方向にスパイダーホイールアセンブリを回転させるための回転トルクを発生させる。角度センサ３２は牽引フレーム２２及びスパイダーホイールアセンブリ２６間に形成された角度を計測する。操作者が使用するハンドル３４は牽引フレーム２２の頂部に配置される一方、荷重を支持する突出部３６はスパイダーホイールアセンブリの上方において牽引フレーム２１に取付けられる。
【０００９】
台車を水平面上及び蹴上げ上にて移動させるには、ハンドル３４を操作して、図２Ａに示すように、牽引フレーム２２を水平面に対して所定の角度だけ傾斜させる。突出部３６上に配置された重量物により、スパイダーホイールアセンブリ２６の中心には下方に作用する力ｆが加えられる。台車の下降時におけるスパイダーホイールの動きを示すため、図２Ａ〜Ｆにおいて正三角形状に配置された3個のホイールに符号２８Ａ〜Ｃを付して説明
する。図２Ａに示すように、台車は蹴上げの上部から下部３８へ移動する。先頭のホイール２８Ａは階段の角上を転動し、同ホイール２８Ａが蹴上げの下部に接触するまでスパイダーホイールアセンブリ２６はその中心の回りを回動する。図２Ｂに示すように、蹴上げの下部３８の内角からスパイダーホイールアセンブリ２６の回転中心までの水平距離δは先頭のホイール２８Ａの中心から蹴上げ下部３８の内角までの水平距離λより小さい。よって、下方に働く力ｆはスパイダーホイールアセンブリ２６を中心とする時計方向のモーメントを発生させる。このようにδ＜λの関係により、重量は適切に移動されることはなく、先頭のホイール２８Ａの中心の回りをスパイダーホイールアセンブリ２６が旋回する。代わって、図２Ｅに示すように、ホイール２８Ａは前方に転動し、後方のホイール２８Ｃが蹴上げの下部３８へと突然に落下し、図２Ｆに示すようにスパイダーホイールアセンブリが後方に回転することとなる。
【００１０】
この現象をさけるため、δ＜λの場合、即ちスパイダーホイールアセンブリ２６の中心がホイール２８Ａの中心より左方にない時に、ギヤモータにより前方へのトルクζfが付
与される。牽引フレーム２２が水平面に対して一定の傾斜をなし、角度センサ３２は牽引フレーム２２とスパイダーホイールアセンブリとの間の角度を検出するため、牽引フレーム22によりスパイダーホイールアセンブリ２６の水平面に対する姿勢の推移が効果的に計測されることになる。よって、角度センサ３２は条件δ＜λが満たされたことを確認する
ことが可能である。トルクζfが付与されると、図２Ｃに示すδ＞λの状態になるまで、
スパイダーホイールアセンブリ２６は反時計方向に回転する。δ＞λの状態では、力ｆはホイール２８Ａを中心として反時計方向に作用するモーメントを生成し、スパイダーホイールアセンブリ２６が同一方向に回転する。そして、時計方向へ作用する、即ち逆方向へのトルクζrが付与されると、スパイダーホイールアセンブリ２６のホイール２８Ａを中
心とした回転速度が低下される。図２Ｄに示すように、スパイダーホイールアセンブリ２６が平坦面に達するまで、この逆方向へのトルクは付与される。スパイダーホイールアセンブリ２６が平坦面に達したことは角度センサ３２にて検出される。ホイール２８Ａは蹴上げの下部３８に当接した状態に保持され、ホイール２８Ｂははホイール２８Ａの前方において蹴上げの下部に位置されて、図２Ｆに示すように、ホイール２８Ｂが床面に接触することなく、ホイール２８Ｃが落下して蹴上げの下部２８に当接するよな事態が回避される。完全に１２０度の回動を行った後に、台車は再び図２Ａに示す原位置に復帰し、平坦面を移動したり、既述した方法でさらに階段を下降する。
【００１１】
図３に示すように、階段の蹴上げがより高く、蹴上げの高さx、スパイダーホイールア
センブリ２６の中心から各ホイールの中心までの距離a、ホイールの半径ｂが以下の条件
を満たすとき、
ｘ＞ｂ＋ａ＋1/2ａ−ｂ、簡略化するとｘ＞3/2*ａ
δ＞λとはならないため、台車の下降時に前方へのトルクζfを付与する必要はない。図
４は前述した台車の動作を説明するフローチャートである。
【００１２】
本実施例では、3個のホイール２８Ａ−Ｃのうちの少なくとも２個が床面に接触する設
定位置に達するまで、ギヤーモータ３０がスパイダーホイールアセンブリの回動を継続させる。図２Ｃに示すように、１つのホイールのみが床面に当接する不安定な位置では、上昇時または下降時に階段の途中で停止させるためのスイッチから手をはなすと、マイクロプロセッサは図２Ｄに示す位置に達するまで反時計方向への回動を継続させ、モータがスパイダーホイールに対して時計方向へのトルクを付与してスパイダーホイールをロックする。
【００１３】
台車が階段を上昇するときの各動作は上記とは逆に図２Ｄから、図２Ｃ、図２Ｂを経て図２Ａに示される。より詳述すると、図２Ｃに示すスパイダーホイールにおいて、使用者が上昇のためにトリガ手段を解除すると、既述したようにモータが時計方向に作用するモーメントを付与することにより台車を所定位置でロックするに先立ち、図２Ｂに示すように前方ホイール２８Ｃが上方の蹴上げの表面に達するまで台車は時計方向への回動を適切に継続する。このように、図２Ｂ及び図２Ａに示す動作により台車が安定したロック位置に、即ち３個のホイール中の2個が階段の表面に接触する状態に保持される。
【００１４】
スパイダーホイールは例えばラッチ、ハンドブレーキ、機械式クラッチ、または電動ブレーキのような任意のロック機構を備えることが可能であり、このロック機構により図１に示すように3個のホイール中の２個が床面に接触した状態で台車が水平面上に位置する
とき、スパイダーホイールがフレーム２２に対して回動することが防止される。フレーム２２を水平面に対して傾斜させると、スパイダーホイールアセンブリ及びフレーム２２は一体的に傾斜し、図５に示すように1個ではなく、2個のホイールが床面に接触することを可能とする。よって、台車の回動軌跡の半径は著しく減少され、狭い角部における回動も可能となる。そして、台車の上昇や下降に先立って、ロック機構の作動が解除されるため、図２Ａに示すようにスパイダーホイールの回動が可能になる。
【００１５】
従って、本発明の目的は、台車の適切な下降を保証すべく、台車の前方ホイールが下方蹴上げの内方角部に対して適切に止められるように、前方ホイールに下降方向に作用するトルクを付与する手段を提供することにある。加えて、本発明の他の目的は、
a）前記トルク付与手段を使用して上昇方向へ作用するトルクを付与して、スパイダーホ
イールアセンブリに制動力をかける手段を提供すること、
b)  前記トルク付与手段を使用して、階段の昇降時にフレームに対してスパイダーホイールを所定の位置にロック可能にすること、
c)  水平面上において、スパイダーホイールが床面に接触することを減少させて、移動性を向上させるためにフレームに対してスパイダーホイールをロック可能にすること、
である。
【００１６】
なお、本発明は上記した実施例に拘束されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない限りにおいて発明の構成及び要素に変更を加えることは無論可能である。
別例
台車は同台車の重量キャパシティに近似した重量キャパシティを有する乳母又はサックトラックの形態をとることも可能であり、この場合には水平方向への動きを促進するために、重量を支持するための突出部３６の先端近傍に1対の支持ホイールが設けられる。こ
の支持ホイールは、水平方向への動きを促進すべく、図６に示すように、フレーム２２から下方に回動する支持スタンド４０に取り付けられる。台車に荷重を計測するための計りを設け、同計りがマイクロプロセッサと協働して様々な荷重に対応するようにモータの出力を調整するようにしてもよい。
【００１７】
なお、上記に示した実施例は本発明の趣旨に沿った多くの実施例中における例示的なものに過ぎない。本発明の趣旨から逸脱しない限りにおいて任意の変更は無論可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における台車を示す斜視図。
【図２Ａ】図１に示す台車が階段を下降するときのステップの１つを示す簡略側面図。
【図２Ｂ】図１に示す台車が階段を下降するときのステップの１つを示す簡略側面図。
【図２Ｃ】図１に示す台車が階段を下降するときのステップの１つを示す簡略側面図。
【図２Ｄ】図１に示す台車が階段を下降するときのステップの１つを示す簡略側面図。
【図２Ｅ】図１に示す台車が階段を下降するときのステップの１つを示す簡略側面図。
【図２Ｆ】図１に示す台車が階段を下降するときのステップの１つを示す簡略側面図。
【図３】台車が階段上にあるときのスパイダーアセンブリを示す簡略側面図。
【図４】図１に示す台車の動きを示すフローチャート図。
【図５】図１に示す台車が水平方向に移動する状態を示す簡略側面図。
【図６】別例において支持スタンドを備えた台車を示す簡略側面図。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
2009528951.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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