JP2001301406A - Spherical steered wheel - Google Patents

Spherical steered wheel

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JP2001301406A
JP2001301406A JP2000119828A JP2000119828A JP2001301406A JP 2001301406 A JP2001301406 A JP 2001301406A JP 2000119828 A JP2000119828 A JP 2000119828A JP 2000119828 A JP2000119828 A JP 2000119828A JP 2001301406 A JP2001301406 A JP 2001301406A
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JP
Japan
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wheel
spherical
support shaft
frame
spherical wheel
Prior art date
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Application number
JP2000119828A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Oike
満 尾池
Masaaki Takezawa
正昭 竹澤
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Pal Co Ltd
Original Assignee
Pal Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical steered wheel switchable between a state in which a spherical wheel can freely rotate and move and a state in which a rotation direction of the spherical wheel is regulated to control a moving direction. SOLUTION: The spherical wheel 20 is grabbed by balls 14, 17, and 19 of a ball receiving part rotatably in every direction, and its part is projected downwardly to be ground. A pair of spindles 22 are mounted to a frame body 23 mounted horizontally rotatably along the outer periphery of the ball receiving part so that pads 32 disposed at the tips of the spindles are separably brought into contact with two facing parts on the outer periphery of the spherical wheel 20 by a second driving means. A first driving means for rotating the frame body 23 is provided. Additionally, a third driving means for rotating the spindles 22 to rotate the spherical wheel 20 as a driving wheel is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車椅子の車
輪、走行ロボットの車輪、工場内で使用される荷物運搬
車の車輪などに好適な球形操舵輪に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spherical steering wheel suitable for a wheelchair wheel, a traveling robot wheel, a luggage carrier wheel used in a factory, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば車椅子の車輪、走行ロボットの車
輪、工場内で使用される荷物運搬車の車輪などにおいて
は、道路や床に設けられた段差や溝、床上のケーブルな
どの障害物を自由に乗り越えられることが望まれる。し
かしながら、従来の一般的な車輪では、段差や障害物と
平行に車輪が接してしまった場合、あるいは車輪の幅よ
りわずかに広い程度の溝に車輪が嵌ってしまった場合
に、動くことができなくなり、自由な走行が妨げられる
という問題点があった。
2. Description of the Related Art Wheelchair wheels, traveling robot wheels, luggage carrier wheels used in factories, etc., are free from obstacles such as steps and grooves provided on roads and floors, and cables on floors. It is hoped that it can be overcome. However, the conventional general wheel can move when the wheel comes into contact with a step or obstacle in parallel, or when the wheel fits into a groove slightly wider than the width of the wheel. There is a problem that free running is hindered.

【0003】これに対して、例えば特開昭63−318
04号には、回転自在な転動体により支持され、中心点
を中心として回転可能な球形車輪と、外周面が前記球形
車輪の表面に当接し、それぞれ駆動源により独立して駆
動される2個以上の伝動輪とより構成され、前記各伝動
輪が、それぞれの回転中心軸が交差するように配置され
たことを特徴とする球形操舵輪が開示されている。
On the other hand, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-318
No. 04 has a spherical wheel supported by a rotatable rolling element and rotatable around a center point, and two spherical wheels whose outer peripheral surfaces are in contact with the surface of the spherical wheel and are each independently driven by a drive source. A spherical steering wheel is disclosed, which is constituted by the above-described transmission wheels, wherein the transmission wheels are arranged so that respective rotation center axes intersect.

【0004】また、特開平8−91004号には、球体
からなる動輪と、この動輪を回転可能に支持する玉受機
構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力を与える回転駆動
機構とを具備したことを特徴とする自在輪が開示されて
いる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-91004 has a driving wheel composed of a sphere, a ball receiving mechanism for rotatably supporting the driving wheel, and a rotation driving mechanism for pressing the driving wheel to apply a rotational force to the driving wheel. A universal wheel characterized by the above is disclosed.

【0005】これらの球形車輪を利用した走行装置によ
れば、段差、溝、小さな障害物などにどのような角度で
当たっても、球形車輪の方向性のない傾斜と、回転方向
の切換えが自由にできる特性によって乗り越えることが
できる。
[0005] According to the traveling apparatus using these spherical wheels, the spherical wheels have no directional inclination and can freely switch the rotation direction even when they hit a step, a groove, a small obstacle, or the like at any angle. It can be overcome by the characteristics that can be done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭63−31804号及び特開平8−91004号に
示される球形操舵輪では、球形車輪の一箇所に当接する
伝動輪を介して球形車輪に回転力を伝達する構造なの
で、回転力の伝達が確実になされず、方向制御がしにく
いという問題点があった。
However, in the spherical steering wheel disclosed in JP-A-63-31804 and JP-A-8-91004, the spherical steering wheel is connected to a spherical wheel through a transmission wheel which abuts one position of the spherical wheel. Due to the structure for transmitting the rotational force, there is a problem that the rotational force is not reliably transmitted, and it is difficult to control the direction.

【0007】また、例えば車椅子等に利用した際には、
補助者が人力で移動させるとき、伝動輪が当接していて
回転フリーな状態にならないので、自由な方向に移動し
にくくなるという問題点があった。
For example, when used in a wheelchair or the like,
When the assistant moves by hand, the transmission wheel is in contact with the transmission wheel and does not rotate freely, so that there is a problem that it is difficult to move in a free direction.

【0008】したがって、本発明の目的は、球形車輪が
回転フリーで自由に移動できる状態と、球形車輪の回転
方向が規制されて移動方向を制御できる状態とに切換え
ることができるようにした球形操舵輪を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a spherical steering system capable of switching between a state in which a spherical wheel can freely move without rotation and a state in which the rotational direction of the spherical wheel is regulated and the moving direction can be controlled. To provide a wheel.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、球形車輪と、この球形車輪を全方向回転
可能に抱持し、かつ、前記球形車輪の一部を突出させて
接地させる球受け部と、この球受け部の外周に沿って水
平回転可能に取付けられた枠体と、この枠体に取付けら
れ、前記球形車輪外周の対向する2箇所に接離可能に当
接するパッドを先端に有する一対の支軸と、前記枠体を
水平回転させる第1駆動手段と、前記支軸を軸方向に移
動させて前記パッドを前記球形車輪に接離させる第2駆
動手段とを備えていることを特徴とする球形操舵輪を提
供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention relates to a spherical wheel, a spherical wheel, which is held in such a manner as to be rotatable in all directions, and a part of the spherical wheel is projected so as to be grounded. A ball receiving portion, a frame mounted horizontally rotatable along the outer periphery of the ball receiving portion, and a pad mounted on the frame and abutting on two opposing locations on the outer periphery of the spherical wheel so as to be able to come and go. A pair of support shafts at the ends thereof, first drive means for horizontally rotating the frame, and second drive means for moving the support shaft in the axial direction to move the pad toward and away from the spherical wheel. A spherical steering wheel is provided.

【0010】本発明によれば、一対の支軸のパッドを球
形車輪に当接させない状態では、球形車輪が全方向に自
由に回転するので、例えば車椅子などを人力で押して移
動させる際に自由な方向に移動できて操作しやすくな
る。
According to the present invention, when the pads of the pair of support shafts are not brought into contact with the spherical wheel, the spherical wheel freely rotates in all directions. It can be moved in any direction, making it easier to operate.

【0011】また、前記第2駆動手段によって前記支軸
を軸方向に押出して、前記パッドを前記球形車輪に当接
させることにより、前記球形車輪が前記一対の支軸によ
って軸支されることになり、前記球形車輪の回転方向が
規制されて、移動方向を正確に制御することができる。
[0011] Further, by pushing the support shaft in the axial direction by the second drive means and bringing the pad into contact with the spherical wheel, the spherical wheel is supported by the pair of support shafts. Thus, the rotational direction of the spherical wheel is regulated, and the moving direction can be accurately controlled.

【0012】更に、前記枠体を回転させることにより、
前記球受け部に対する前記支軸の方向を変え、それによ
って球形車輪の回転軸の方向を変えることができるの
で、一対の支軸で規制する球形車輪の回転方向、言い換
えると移動方向を変更することができる。
Further, by rotating the frame,
Since the direction of the support shaft with respect to the ball receiving portion can be changed, and thereby the direction of the rotation axis of the spherical wheel can be changed, the rotation direction of the spherical wheel regulated by the pair of support shafts, in other words, the movement direction is changed. Can be.

【0013】本発明の球形操舵輪は、更に前記支軸を回
転させる第3駆動手段を備えていることが好ましい。こ
れによれば、前記支軸のパッドを前記球形車輪に当接さ
せて前記球形車輪の回転方向を規制すると共に、前記支
軸を第3駆動手段によって回転させることにより、前記
球形車輪を所定の方向に回転させることができる。した
がって、球形操舵輪に設けられた第3駆動手段によっ
て、所望の方向に移動することが可能となる。
It is preferable that the spherical steering wheel of the present invention further includes third driving means for rotating the support shaft. According to this, the pad of the support shaft is brought into contact with the spherical wheel to regulate the rotation direction of the spherical wheel, and the support shaft is rotated by the third driving means, so that the spherical wheel is moved to a predetermined position. Can be rotated in any direction. Therefore, it is possible to move in a desired direction by the third driving means provided on the spherical steering wheel.

【0014】なお、本発明の球形操舵輪は、車椅子の車
輪、走行ロボットの車輪、荷物運搬車の車輪から選ばれ
た1種に好適である。これらは、道路や床に設けられた
段差や溝、床上のケーブルなどの障害物を自由に乗り越
えられることが要求されるため、本発明の球形操舵輪の
長所がより生かされる。
The spherical steering wheel of the present invention is suitable for one selected from a wheelchair wheel, a traveling robot wheel, and a luggage carrier wheel. These are required to be able to freely overcome obstacles such as steps and grooves provided on roads and floors, and cables on floors, so that the advantages of the spherical steering wheel of the present invention can be further utilized.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1〜7には、本発明の球形操舵
輪の一実施形態が示されている。図1は、同球形操舵輪
の分解斜視図、図2は正面断面図、図3は底面側から見
た駆動機構の概略説明図、図4は支軸の移動構造を示す
説明図、図5〜7は支軸によって移動方向を制御する状
態を示す説明図である。
1 to 7 show an embodiment of a spherical steering wheel according to the present invention. 1 is an exploded perspective view of the spherical steering wheel, FIG. 2 is a front sectional view, FIG. 3 is a schematic explanatory view of a driving mechanism viewed from a bottom side, FIG. 4 is an explanatory view showing a moving structure of a spindle, FIG. 7 are explanatory diagrams showing a state in which the moving direction is controlled by the support shaft.

【0016】この球形操舵輪10は、例えば車椅子の車
輪、走行ロボットの車輪、荷物運搬車の車輪などに利用
できるものであり、円形の基板11をそれらのフレーム
に固定して装着される。図1、2に示すように、基板1
1の下面には、円筒フレーム12が固着され、この円筒
フレーム12内に椀状部材13が、その底面を同じく基
板11に固着されて配置されている。なお、図1におい
ては、他の部材を見やすくするため、椀状部材13は、
その底面側を切除して示してある。
The spherical steering wheel 10 can be used as, for example, a wheel of a wheelchair, a wheel of a traveling robot, a wheel of a luggage carrier, and the like, and a circular substrate 11 is fixedly mounted on those frames. As shown in FIGS.
A cylindrical frame 12 is fixed to the lower surface of the substrate 1, and a bowl-shaped member 13 is disposed in the cylindrical frame 12 with its bottom surface also fixed to the substrate 11. In addition, in FIG. 1, in order to make other members easy to see, the bowl-shaped member 13
The bottom side is cut away and shown.

【0017】椀状部材13の内底には、複数のボール1
4を備えた受け板15が取付けられている。また、椀状
部材13の奥方の内周には、環状スペーサ16を介し
て、複数のボール17が内周に配列された環体18が取
付けられている。更に、椀状部材13の開口部側の内周
には、複数のボール19が取付けられている。上記ボー
ル14を備えた受け板15、ボール17を有する環体1
8、ボール19を有する椀状部材13などが、本発明に
おける球受け部を構成している。
On the inner bottom of the bowl-shaped member 13, a plurality of balls 1
4 is attached. An annular body 18 in which a plurality of balls 17 are arranged on the inner circumference is attached to the inner circumference at the back of the bowl-shaped member 13 via an annular spacer 16. Further, a plurality of balls 19 are attached to the inner periphery of the bowl-shaped member 13 on the opening side. Receiving plate 15 having ball 14 and ring 1 having ball 17
8, the bowl-shaped member 13 having the ball 19 and the like constitute the ball receiving portion in the present invention.

【0018】球形車輪20は、例えばゴム、樹脂、金
属、木などからなり、中空ボールでも、中実ボールでも
よいが、振動吸収性、グリップ性等を考慮すると、中空
又は中実のゴムボールや、中空又は中実の樹脂又は金属
ボールの表面にゴム膜を被覆したものなどが好ましく採
用される。
The spherical wheel 20 is made of, for example, rubber, resin, metal, wood, or the like. The spherical wheel 20 may be a hollow ball or a solid ball. Preferably, a hollow or solid resin or a metal ball whose surface is coated with a rubber film is preferably used.

【0019】球形車輪20は、受け板15のボール1
4、環体18のボール17、及び椀状部材13の開口部
側のボール19に当接して、全方向に回転可能に抱持さ
れている。この場合、椀状部材13の開口部側のボール
19は、球形車輪20の中心よりも下方に位置する周面
に当接し、球形車輪20が下方に抜けてしまうことを防
止している。
The spherical wheel 20 is mounted on the ball 1 of the receiving plate 15.
4. It is held in contact with the ball 17 of the ring body 18 and the ball 19 on the opening side of the bowl-shaped member 13 so as to be rotatable in all directions. In this case, the ball 19 on the opening side of the bowl-shaped member 13 abuts on a peripheral surface located below the center of the spherical wheel 20 to prevent the spherical wheel 20 from falling down.

【0020】椀状部材13には、周方向に沿ったスリッ
ト21が円周の対向する2箇所に形成されている。これ
らのスリット21を通して、後述する一対の支軸22が
挿通されるようになっている。
In the bowl-shaped member 13, slits 21 extending in the circumferential direction are formed at two opposing locations on the circumference. Through these slits 21, a pair of support shafts 22, described later, are inserted.

【0021】円筒フレーム12の下端面に当接して、環
状の枠体23が装着されている。この枠体23は、その
上面に同心円状の環状のリブ24、25を有し、内側の
リブ24が円筒フレーム12の外側に被さっている。更
に、枠体23の周方向に対向する2箇所には、矩形状の
抜き孔26が形成されており、その部分に第3モータ2
7が取付けられ、第3モータ27の駆動軸28及びそれ
に取付けられたウォーム29が、上記抜き孔26を通し
て枠体23の下面に突出している。
An annular frame 23 is mounted in contact with the lower end surface of the cylindrical frame 12. The frame 23 has concentric annular ribs 24 and 25 on its upper surface, and the inner rib 24 covers the outside of the cylindrical frame 12. Further, a rectangular hole 26 is formed at two locations facing the circumferential direction of the frame body 23, and the third motor 2
The drive shaft 28 of the third motor 27 and the worm 29 attached thereto project from the lower surface of the frame 23 through the hole 26.

【0022】枠体23の下面には、それぞれ一対の支持
板30、31を介して、前記一対の支軸22が挿通支持
されている。一対の支軸22は、それらの一端を球形車
輪20の中心に向けて互いに対向配置されており、それ
らの端部は前記椀状部材13のスリット21を通して球
形車輪20に近接すると共に、それらの先端にパッド3
2が装着されている。一対の支軸22は、その中間部外
周に形成されたフランジ33と前記支持板30との間に
介装された圧縮コイルバネ34によって、常時は外方に
突出するように付勢されている。
On the lower surface of the frame 23, the pair of support shafts 22 are inserted and supported via a pair of support plates 30, 31, respectively. The pair of support shafts 22 are arranged to face each other with one end thereof facing the center of the spherical wheel 20, and their ends approach the spherical wheel 20 through the slits 21 of the bowl-shaped member 13, and Pad 3 at the tip
2 is installed. The pair of support shafts 22 are normally urged to protrude outward by a compression coil spring 34 interposed between the support plate 30 and a flange 33 formed on the outer periphery of an intermediate portion thereof.

【0023】支持板31の外側には、ブラケット35を
介して、第2モータ36が設置されている。第2モータ
36は、一対の支軸22の後端部にそれぞれ配置され、
支軸22の後端部に当接するカム板37を有している。
第2モータ36の作動によりカム板37が回動すると、
支軸22の後端部が圧縮コイルバネ34の付勢力で常に
カム板37に当接しているので、カム板37の形状に従
って軸方向移動し、カム板37が所定の回動位置にある
とき、支軸22のパッド32が球形車輪20の周面の対
向する2箇所に圧接され、その部分を軸支するようにな
っている。その結果、球形車輪20は、一対の支軸22
を通る軸を中心にして回転し、球形車輪20の移動方向
を規制することになる。そして、上記第2モータ36、
カム板37等が、本発明における第2駆動手段を構成し
ている。
A second motor 36 is provided outside the support plate 31 via a bracket 35. The second motors 36 are arranged at the rear ends of the pair of spindles 22, respectively.
A cam plate 37 is in contact with the rear end of the support shaft 22.
When the cam plate 37 rotates by the operation of the second motor 36,
Since the rear end of the support shaft 22 is always in contact with the cam plate 37 by the urging force of the compression coil spring 34, the support shaft 22 moves in the axial direction according to the shape of the cam plate 37, and when the cam plate 37 is at a predetermined rotation position, The pad 32 of the support shaft 22 is pressed against two opposing locations on the peripheral surface of the spherical wheel 20 to support that portion. As a result, the spherical wheel 20 has a pair of support shafts 22.
, And the direction of movement of the spherical wheel 20 is regulated. Then, the second motor 36,
The cam plate 37 and the like constitute second driving means in the present invention.

【0024】また、支軸22の中間部には、ウォームホ
イール38が、キー係合などの手段によって、支軸22
の回転に対しては係合し、支軸22の軸方向移動に対し
ては摺動するように装着されている。そして、このウォ
ームホイール38に、前記第3モータ27のウォーム2
9が歯合している。したがって、第3モータ27の作動
によりウォーム29が回転すると、ウォームホイール3
8が回転し、更に支軸22が回転するようになってい
る。そして、上記第3モータ27、ウォーム29、ウォ
ームホイール38等が、本発明における第3駆動手段を
構成している。
A worm wheel 38 is provided at an intermediate portion of the support shaft 22 by means of key engagement or the like.
Is mounted so as to engage with the rotation of the shaft 22 and slide with respect to the axial movement of the support shaft 22. The worm wheel 38 is mounted on the worm 2 of the third motor 27.
9 are meshed. Therefore, when the worm 29 rotates by the operation of the third motor 27, the worm wheel 3
8 rotates, and the support shaft 22 further rotates. The third motor 27, the worm 29, the worm wheel 38, and the like constitute a third drive unit in the present invention.

【0025】枠体23の内側の環状リブ24外周には、
ラック39が取付けられている。また、円筒フレーム1
2の外壁には、第1モータ40が取付けられており、こ
の第1モータ40の駆動軸に装着されたピニオンギア4
1が、上記ラック39に歯合している。したがって、第
1モータ40が作動してピニオンギア41が回転する
と、ラック39を介して、枠体23が回動するようにな
っている。そして、上記第1モータ40、ピニオンギア
41、ラック39が、本発明における第1駆動手段を構
成している。
On the outer periphery of the annular rib 24 inside the frame 23,
A rack 39 is mounted. In addition, cylindrical frame 1
A first motor 40 is mounted on the outer wall of the second motor 2, and a pinion gear 4 mounted on a drive shaft of the first motor 40 is provided.
1 meshes with the rack 39. Therefore, when the first motor 40 operates and the pinion gear 41 rotates, the frame 23 rotates via the rack 39. The first motor 40, the pinion gear 41, and the rack 39 constitute first driving means in the present invention.

【0026】枠体23の内周下面には、押えリング42
が装着されている。押えリング42は、枠体23の内周
に挿入される円筒部42aと、枠体23の内周下面に当
接するフランジ部42bとを有している。そして、押え
リング42の円筒部42aは、椀状部材13の外周に固
着され、枠体23は、押えリング42のフランジ部42
bに係合して抜け止めされている。
A pressing ring 42 is provided on the inner lower surface of the frame 23.
Is installed. The press ring 42 has a cylindrical portion 42 a inserted into the inner periphery of the frame 23, and a flange 42 b abutting on the lower surface of the inner periphery of the frame 23. The cylindrical portion 42 a of the holding ring 42 is fixed to the outer periphery of the bowl-shaped member 13, and the frame 23 is
b.

【0027】なお、図3〜7は、この球状操舵輪10の
駆動部を構成する部分を取出して示す説明図である。す
なわち、圧縮コイルバネ34によって外方に不正された
支軸22に、第2モータ36によって回転するカム板3
7が当接して、支軸22の軸方向の移動機構を構成して
いる。また、第3モータ27によって回転するウォーム
29が、支軸22に装着されたウォームホイール38に
歯合して、支軸22の回転機構を構成している。更に、
第1モータ40によって回転するピニオンギア41が、
枠体23の内側の環状リブ24に装着されたラック39
に歯合して、枠体23の回動機構を構成している。球形
車輪20は、腕状部材13の内周に配置されたボール1
9などによって全方向に回転可能に抱持されている。
FIGS. 3 to 7 are explanatory views showing a portion constituting a driving portion of the spherical steering wheel 10. That is, the cam plate 3 rotated by the second motor 36 is attached to the support shaft 22
7 come into contact with each other to form a mechanism for moving the support shaft 22 in the axial direction. The worm 29 rotated by the third motor 27 meshes with a worm wheel 38 mounted on the support shaft 22 to form a rotation mechanism of the support shaft 22. Furthermore,
The pinion gear 41 rotated by the first motor 40 is
Rack 39 mounted on annular rib 24 inside frame 23
And constitute a rotating mechanism of the frame body 23. The spherical wheel 20 is a ball 1 arranged on the inner periphery of the arm 13.
9 so as to be rotatable in all directions.

【0028】次に、この球形操舵輪10の作動について
説明する。図3は、第2モータ36によって回転するカ
ム板37の短径部が支軸22に当接し、支軸22が外方
に移動してパッド32が球形車輪20から離れた状態を
示している。この状態では、球形車輪20は、腕状部材
13のボール19等に当接して抱持され、360度自由
な方向に回転可能となる。したがって、例えば車椅子等
を人力で移動させたい場合に、押す方向に自由に進行さ
せることができ、取扱いが容易となる。
Next, the operation of the spherical steering wheel 10 will be described. FIG. 3 shows a state in which the short diameter portion of the cam plate 37 rotated by the second motor 36 abuts on the support shaft 22, the support shaft 22 moves outward, and the pad 32 is separated from the spherical wheel 20. . In this state, the spherical wheel 20 is held in contact with the ball 19 or the like of the arm-shaped member 13 and is rotatable in a 360-degree free direction. Therefore, for example, when it is desired to move a wheelchair or the like manually, it is possible to freely advance in the pushing direction, and handling becomes easy.

【0029】図4は、第2モータ36を作動させてカム
板37を回転させ、支軸22を軸方向移動させてパッド
32を球形車輪20に圧接させる動作を示している。す
なわち、図4(a)は、支軸22の後端にカム板37の
短径部が当接した状態であり、支軸22が外方に移動し
てパッド32が球形車輪20から離れている。この状態
で、同図(b)に示すように、カム板37を回転させて
その長径部を支軸22の後端に当接させると、支軸22
がカム板37に押されて球形車輪20の中心方向に移動
し、パッド32が球形車輪20に圧接される。
FIG. 4 shows the operation of operating the second motor 36, rotating the cam plate 37, moving the support shaft 22 in the axial direction, and pressing the pad 32 against the spherical wheel 20. That is, FIG. 4A shows a state in which the short diameter portion of the cam plate 37 is in contact with the rear end of the support shaft 22, and the support shaft 22 moves outward and the pad 32 separates from the spherical wheel 20. I have. In this state, when the cam plate 37 is rotated to bring its long diameter portion into contact with the rear end of the support shaft 22, as shown in FIG.
Is pushed by the cam plate 37 and moves toward the center of the spherical wheel 20, and the pad 32 is pressed against the spherical wheel 20.

【0030】図5は、こうして一対の支軸22のパッド
32を、球形車輪20の周面の対向する部分に圧接させ
て、球形車輪20を一対の支軸22で軸支した状態を示
している。この状態では、球形車輪20は、一対の支軸
22を通る直線を回転中心とする方向にしか回転できな
くなる。この状態で、第3モータ27を作動させてウォ
ーム29を回転させ、ウォームホイール38を介して、
それぞれの支軸22を同期させて回転させると、この球
形操舵輪10を有する車椅子等の装置は、支軸22と直
角な方向、例えば矢印で示す図中右方向に進行する。
FIG. 5 shows a state in which the pads 32 of the pair of support shafts 22 are pressed against the opposing portions of the peripheral surface of the spherical wheel 20 so that the spherical wheel 20 is supported by the pair of support shafts 22. I have. In this state, the spherical wheel 20 can rotate only in a direction around a straight line passing through the pair of support shafts 22 as the center of rotation. In this state, the third motor 27 is operated to rotate the worm 29, and through the worm wheel 38,
When the respective support shafts 22 are rotated in synchronization with each other, the device such as a wheelchair having the spherical steering wheel 10 travels in a direction perpendicular to the support shaft 22, for example, rightward in the drawing as indicated by an arrow.

【0031】図6は、図5の状態から第1モータ40を
作動させ、ピニオンギア41を回転させて、ラック39
を介して、枠体23を回動させた状態を示している。そ
の結果、支軸22、第2モータ36、第3モータ27等
も枠体23と一緒に回動し、支軸22で軸支された球形
車輪20の回転方向、すなわち進行方向が矢印で示す図
中右斜め上方向に変更される。
FIG. 6 shows that the first motor 40 is operated from the state shown in FIG.
, The state where the frame 23 is rotated. As a result, the support shaft 22, the second motor 36, the third motor 27, and the like also rotate together with the frame 23, and the rotation direction of the spherical wheel 20 supported by the support shaft 22, that is, the traveling direction is indicated by an arrow. It is changed to the upper right diagonal in the figure.

【0032】図7は、図6の状態から第1モータ40を
図6とは逆方向に作動させ、ピニオンギア41を前記と
逆方向に回転させて、ラック39を介して、枠体23を
回動させた状態を示している。その結果、支軸22、第
2モータ36、第3モータ27等も枠体23と一緒に回
動し、支軸22で軸支された球形車輪20の回転方向、
すなわち進行方向が矢印で示す図中右斜め下方向に変更
される。
FIG. 7 shows a state in which the first motor 40 is operated in the direction opposite to that of FIG. 6 from the state shown in FIG. 6, and the pinion gear 41 is rotated in the opposite direction. The state which rotated is shown. As a result, the support shaft 22, the second motor 36, the third motor 27, and the like also rotate together with the frame 23, and the rotation direction of the spherical wheel 20 supported by the support shaft 22,
That is, the traveling direction is changed to a diagonally lower right direction in the figure as indicated by the arrow.

【0033】このように、支軸22で球形車輪20を軸
支した状態で、第1モータ40の作動によって枠体23
を回動させることにより、球形操舵輪10を有する装置
の進行方向を変更することができる。また、第3モータ
27を逆転させることによって、球形車輪20を反対方
向に回転させて後進することも可能となる。
In the state where the spherical wheel 20 is supported by the support shaft 22 in this manner, the frame 23 is actuated by the operation of the first motor 40.
Is rotated, the traveling direction of the device having the spherical steering wheel 10 can be changed. Further, by rotating the third motor 27 in the reverse direction, the spherical wheel 20 can be rotated in the opposite direction to move backward.

【0034】なお、上記実施形態においては、支軸22
で球形車輪20を軸支したとき、第3モータ27によっ
て球形車輪20を回転させて、駆動輪となるように構成
したが、本発明の球形操舵輪は、駆動輪が別に設けられ
た車両等の操舵輪として使用することもできる。その場
合には、第3モータ27、ウォーム29、ウォームホイ
ール38等の第3駆動手段が必要なくなり、進路を制御
したいときに、支軸22で球形車輪20を軸支し、枠体
23を回動させることにより、球形車輪20の回転方向
を変化させて、進路を変更することができる。
In the above embodiment, the support shaft 22
When the spherical wheel 20 is pivotally supported by the third motor 27, the third motor 27 rotates the spherical wheel 20 to form a driving wheel. However, the spherical steering wheel of the present invention is a vehicle in which the driving wheel is provided separately. It can also be used as a steering wheel. In this case, the third driving means such as the third motor 27, the worm 29, and the worm wheel 38 are not required, and when it is desired to control the course, the spherical wheel 20 is supported by the support shaft 22 to rotate the frame 23. By moving, the direction of rotation of the spherical wheel 20 can be changed to change the course.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
球形車輪外周の対向する2箇所に接離可能に当接するパ
ッドを先端に有する一対の支軸で、球形車輪の対向する
2箇所を軸支することにより、球形車輪が回転フリーで
自由に移動できる状態から、球形車輪の回転方向が規制
されて移動方向を制御できる状態とに切換えることがで
きる。また、上記支軸が取付けられた枠体を回動させる
ことにより、球形車輪の回転できる方向を変化させて、
進路を変更することができる。そして、球形車輪を用い
たことにより、段差、溝、小さな障害物などにどのよう
な角度で当たっても、それらを乗り越えることができる
ため、例えば車椅子の車輪、走行ロボットの車輪、工場
内で使用される荷物運搬車の車輪などに好適である。
As described above, according to the present invention,
A pair of spindles having tips at their ends that come into contact with two opposing locations on the outer periphery of the spherical wheel so as to be able to contact and separate from each other. By supporting two opposing locations on the spherical wheel, the spherical wheel can move freely without rotation. It is possible to switch from the state to a state in which the rotational direction of the spherical wheel is regulated and the moving direction can be controlled. Also, by rotating the frame on which the support shaft is mounted, the direction in which the spherical wheel can rotate is changed,
You can change course. And, by using spherical wheels, even if it hits a step, groove, small obstacle, etc. at any angle, it can get over them, so it can be used in wheelchair wheels, traveling robot wheels, factory, etc. It is suitable for a wheel of a luggage carrier to be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の球形操舵輪の一実施形態を示す分解
斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a spherical steering wheel of the present invention.

【図2】 同球形操舵輪の正面断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of the spherical steering wheel.

【図3】 同球形操舵輪の支軸先端のパッドが球形車輪
から離れた状態を示す底面側から見た駆動機構の概略説
明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view of the drive mechanism as viewed from the bottom side, showing a state in which a pad at a tip of a spindle of the spherical steering wheel is separated from the spherical wheel.

【図4】 同球形操舵輪の支軸の移動構造を示す説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a moving structure of a support shaft of the spherical steering wheel.

【図5】 同球形操舵輪の支軸先端のパッドが球形車輪
に圧接された状態を示す底面側から見た駆動機構の概略
説明図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory view of the drive mechanism as viewed from the bottom surface side, showing a state in which a pad at the tip of a spindle of the spherical steering wheel is pressed against the spherical wheel.

【図6】 図5の状態から球形車輪の進行方向を変化さ
せた状態を示す底面側から見た駆動機構の概略説明図で
ある。
FIG. 6 is a schematic explanatory view of the drive mechanism as viewed from the bottom side, showing a state in which the traveling direction of the spherical wheel is changed from the state of FIG.

【図7】 図6の状態から球形車輪の進行方向を更に変
化させた状態を示す底面側から見た駆動機構の概略説明
図である。
7 is a schematic explanatory view of the drive mechanism as viewed from the bottom side, showing a state where the traveling direction of the spherical wheel is further changed from the state of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 球形操舵輪 11 基板 12 円筒フレーム 13 椀状部材 14、17、19 ボール 20 球形車輪 21 スリット 22 支軸 23 枠体 27 第3モータ 29 ウォーム 32 パッド 34 圧縮コイルバネ 36 第2モータ 37 カム板 38 ウォームホイール 39 ラック 40 第1モータ 41 ピニオン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spherical steering wheel 11 Substrate 12 Cylindrical frame 13 Bowl-shaped member 14, 17, 19 Ball 20 Spherical wheel 21 Slit 22 Support shaft 23 Frame 27 Third motor 29 Worm 32 Pad 34 Compression coil spring 36 Second motor 37 Cam plate 38 Warm Wheel 39 Rack 40 First motor 41 Pinion

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 球形車輪と、この球形車輪を全方向回転
可能に抱持し、かつ、前記球形車輪の一部を突出させて
接地させる球受け部と、この球受け部の外周に沿って水
平回転可能に取付けられた枠体と、この枠体に取付けら
れ、前記球形車輪外周の対向する2箇所に接離可能に当
接するパッドを先端に有する一対の支軸と、前記枠体を
水平回転させる第1駆動手段と、前記支軸を軸方向に移
動させて前記パッドを前記球形車輪に接離させる第2駆
動手段とを備えていることを特徴とする球形操舵輪。
1. A spherical wheel, a ball receiving portion for holding the spherical wheel so as to be rotatable in all directions, and projecting a part of the spherical wheel to be in contact with the ground, and along an outer periphery of the ball receiving portion. A pair of support shafts having, at their distal ends, a frame attached to the frame so as to be rotatable in a rotatable manner, a pad attached to the frame and capable of coming into contact with two opposing locations on the outer periphery of the spherical wheel so as to be able to come and go; A spherical steering wheel comprising: first driving means for rotating; and second driving means for moving the support shaft in the axial direction to move the pad toward and away from the spherical wheel.
【請求項2】 前記支軸を回転させる第3駆動手段を備
えている請求項1記載の球形操舵輪。
2. The spherical steering wheel according to claim 1, further comprising third driving means for rotating said support shaft.
【請求項3】 車椅子の車輪、走行ロボットの車輪、荷
物運搬車の車輪から選ばれた1種に使用される請求項1
又は2記載の球形操舵輪。
3. The method according to claim 1, wherein the wheel is used for one of a wheelchair wheel, a traveling robot wheel, and a luggage carrier wheel.
Or the spherical steering wheel described in 2.
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