JP2007090927A - 自動走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの電動キャスタを用いて、進行方向を自由に変え、且つ進行方向を任意の向きに固定し、安定した状態で走行させることができる自動走行装置を提供する。
【解決手段】
椅子本体１と、この椅子本体の中心部の脚部５に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタ１６と、これ以外の複数の脚部５にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタ７と、椅子本体１の進行方向を指示するための操作部８と、この操作部８からの指示に基づいて電動キャスタ６を制御して椅子本体１の走行を制御する制御部９とを備えた。従って、複数の補助キャスタ７で安定して支持された椅子本体１を１つの電動キャスタ６で走行させることができ、且つ操作部８を操作して椅子本体１の進行方向を指示すると、この操作部８からの指示に基づいて制御部９が電動キャスタ６を制御し、これにより椅子本体１を走行させることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、椅子や台車などの移動体に用いられて自動的に走行する自動走行装置に関する。

例えば、台車においては、その走行に応じて向きが自由に変わるキャスタを複数個設け、人力で押しながら走行するように構成されているため、人力で押さなければ台車を動かすことができず、体力を必要とする。

そこで、このような不都合を解消するために、台車のキャスタとして、特許文献１に記載されているように、電動キャスタを用いたものがある。この電動キャスタは、台車の下面に取り付けられる取付部材にフレームを回転自在に取り付け、このフレームに一対の車輪を取り付け、この一対の車輪をそれぞれモータで個別に駆動することにより、台車を自動的に走行させるように構成されている。
特開２００４−１０６６１３号

すなわち、この電動キャスタは、一対の車輪を個別に駆動する一対のモータを１個のインバータに並列に接続し、一方のモータとインバータとの間に切換器を設け、この状態で一対のモータを同方向に正回転または逆回転させることにより、台車を前後方向に直進移動させ、またインバータを正回転側にし、切換器を逆回転側に設定して、一対のモータを互いに逆方向に回転させて一対の車輪をその場で旋回させることにより、一対の車輪の向きを９０度回転させ、この状態で一対のモータを同方向に正回転または逆回転させることにより、台車を左右方向に直進移動させるように構成されている。

しかしながら、このような従来の電動キャスタでは、一対の車輪の向きがストッパ部材によって９０度の回転角度に限定されているため、一対の車輪の向きをインバータと切換器とによって９０度ごとに変えるだけで、一対の車輪の向きを任意の向きに自由に向けて走行させることができず、このため台車を前後方向と左右方向との限られた方向にしか走行させることができないという不都合がある。
また、この電動キャスタを用いた台車では、台車の下面に複数の電動キャスタを設けているため、複数の電動キャスタの制御が複雑になり、製作コストが高くなるという問題もある。

この発明が解決しようとする課題は、１つの電動キャスタを用いて、進行方向を自由に変えることができ、且つ進行方向を任意の向きに固定して安定させた状態で走行させることができる自動走行装置を提供することである。

この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
なお、各構成要素には、後述する実施形態の項で説明される各要素に付されている図面の参照番号などを括弧と共に付す。

請求項１に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、装置本体（椅子本体１）と、
この装置本体のほぼ中心部に位置する箇所の下部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタ（６）と、
前記装置本体のほぼ中心部以外の複数箇所の下部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタ（７）と、
前記装置本体の進行方向を指示するための操作部（８）と、
この操作部からの指示に基づいて前記電動キャスタを制御して前記装置本体の走行を制御する制御部（９）と
を備えたことを特徴とする自動走行装置である。

請求項２に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、背当部（３）を有する座部（２）、この座部の両側に設けられた肘掛部（４）、および前記座部の下部に設けられた複数の脚部（５）を備えた椅子本体（１）と、
前記複数の脚部のうち、前記座部の中心部に位置する前記脚部の下端部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタ（６）と、
前記座部の中心部に位置する脚部を除く他の複数の脚部の各下端部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタ（７）と、
前記肘掛部に設けられて前記椅子本体の進行方向を指示するための操作部（８）と、
前記座部の下面に設けられて前記操作部からの指示に基づいて前記電動キャスタを制御して前記装置本体の走行を制御する制御部（９）と
を備えたことを特徴とする自動走行装置である。

請求項３に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記電動キャスタ（６）が、前記装置本体(椅子本体１)のほぼ中心部に位置する箇所の下部または前記椅子本体（１）の中心部に位置する脚部の下端部に取り付けられた取付部材（取付支持軸１０）と、この取付部材に回転自在に取り付けられた回転部材（回転支持軸１１およびフレーム１２）と、この回転部材にそれぞれ回転自在に取り付けられた一対の車輪（１３、１４）と、前記回転部材に設けられて前記一対の車輪をそれぞれ個別に回転させる一対のモータ（１５、１６）と、前記回転部材を前記取付部材に対し回転可能な状態と固定状態とに切り替えるクラッチ機構部（１８）とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動走行装置である。

請求項４に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記クラッチ機構部（１８）が、前記取付部材（取付支持軸１０）に設けられた電磁クラッチ（３３）と、前記回転部材（回転支持軸１１）に設けられた連動歯車（３４）とを備え、前記電磁クラッチが、前記取付部材に固定されて通電時に磁界を発生する本体部（クラッチ本体３６）と、この本体部に対し回転自在に設けられたクラッチ板（３７）と、このクラッチ板に設けられて前記連動歯車に噛み合って回転するクラッチ歯車（３８）とからなり、前記本体部が通電されて磁界を発生したときに、その磁力によって前記本体部が前記クラッチ板を吸着して前記クラッチ歯車を固定することを特徴とする請求項３に記載の自動走行装置である。

請求項５に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記電動キャスタ（６）が、前記取付部材（取付支持軸１０）に対する前記回転部材（取付支持軸１０）の回転角度を検出する回転角度検出部（ロータリーエンコーダ１７）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の自動走行装置である。

請求項６に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記回転角度検出部（ロータリーエンコーダ１７）が、発光機能部および受光機能部を有する光学素子を集積したモジュール（３０）と、角度ごとに角度データコードが設けられた円板（３１）とを備え、前記モジュールを前記取付部材（取付支持軸１０）と前記回転部材（回転支持軸１１）との一方に設け、前記円板を前記取付部材と前記回転部材との他方に設け、この状態で前記モジュールの前記光学素子で前記円板の前記角度データコードを読み取って、前記取付部材に対する前記回転部材の回転角度の絶対位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の自動走行装置である。

請求項７に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記電動キャスタ（６）が、前記取付部材（取付支持軸１０）と前記回転部材（取付支持軸１０）とに対し回転可能に設けられ、且つ前記一対のモータ（１５、１６）に接続されて前記回転部材側から前記取付部材側に導かれる接続線(リード線１９)の途中が電気的に接続される回転接続部材（スリップリング２０）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の自動走行装置である。

請求項８に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記回転接続部材（スリップリング２０）が、前記取付部材（取付支持軸１０）の内部に配置されて前記回転部材（回転支持軸１１）と共に回転する回転体（２５）と、この回転体の外周にそれぞれリング状に設けられた複数の接続端子（２６）と、前記取付部材に固定されて前記回転体が非接触状態で挿入する固定筒体（２７）と、この固定筒体に設けられて前記回転体の前記複数の接続端子にそれぞれ接触した状態で前記回転体に対し相対的に回転する複数の接触子（２８）とを備えた構成であることを特徴とする請求項７に記載の自動走行装置である。

請求項９に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記操作部（８）が、電源スイッチ（４１）と操舵レバー（ジョイスティックレバー４０）とを備え、前記操舵レバーが、前後左右方向および斜め前方向に傾き操作されることにより、その傾き方向に応じて進行方向を指示することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自動走行装置である。

請求項１０に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記操作部（８）が、前記電動キャスタ（６）をその場で旋回させる動作指令を出力する旋回スイッチ（４６）を備えていることを特徴とする請求項９に記載の自動走行装置である。

請求項１１に記載の発明は、図１〜図１６に示すように、前記制御部（９）が、前記操作部（８）からの指示に基づいて前記電動キャスタ（６）の向きを制御するときに、前記回転角度検出部（ロータリーエンコーダ１７）で検出された回転角度データに基づいて前記電動キャスタの向きを制御して前記操作部で指示された進行方向に向け、且つ前記クラッチ機構部（１８）を制御して前記回転部材（回転支持軸１１）を前記取付部材（取付支持軸１０）に対し回転可能な状態から固定状態に切り替えて走行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自動走行装置である。

請求項１に記載の発明によれば、装置本体と、この装置本体のほぼ中心部に位置する箇所の下部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタと、装置本体のほぼ中心部以外の複数箇所の下部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタとを備えているので、装置本体を複数の補助キャスタで安定した状態で支持することができると共に、１つの電動キャスタで装置本体の移動を駆動することができ、これにより装置全体の構造の簡素化および電動キャスタの制御の簡素化を図ることができる。

この場合、特に装置本体の進行方向を指示するための操作部と、この操作部からの指示に基づいて電動キャスタを制御して装置本体の走行を制御する制御部とを備えているので、操作部を操作して装置本体の進行方向を指示すると、この操作部からの指示に基づいて制御部が電動キャスタを制御し、これにより装置本体を操作部で指示された進行方向に自由に向けることができると共に、電動キャスタの向きを固定して所望する方向に装置本体を安定した状態で良好に走行させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、背当部を有する座部、この座部の両側に設けられた肘掛部、および座部の下部に設けられた複数の脚部を備えた椅子本体と、座部の中心部に位置する脚部の下端部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタと、この座部の中心部に位置する脚部を除く他の複数の脚部の各下端部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタとを備えているので、請求項１に記載の発明と同様、椅子本体を複数の補助キャスタで安定した状態で支持することができると共に、１つの電動キャスタで椅子本体の移動を駆動することができ、これにより装置全体の構造の簡素化および電動キャスタの制御の簡素化を図ることができる。

この場合、特に椅子本体の進行方向を指示するための操作部と、この操作部からの指示に基づいて電動キャスタを制御して椅子本体の走行を制御する制御部とを備えているので、請求項１に記載の発明と同様、操作部を操作して椅子本体の進行方向を指示すると、この操作部からの指示に基づいて制御部が電動キャスタを制御し、これにより椅子本体を操作部で指示された進行方向に自由に向けることができると共に、電動キャスタの向きを固定して所望する方向に椅子本体を安定した状態で良好に走行させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、電動キャスタが、装置本体のほぼ中心部に位置する箇所の下部または椅子本体の中心部に位置する脚部の下端部に取り付けられた取付部材と、この取付部材に回転自在に取り付けられた回転部材と、この回転部材にそれぞれ回転自在に取り付けられた一対の車輪と、回転部材に設けられて一対の車輪をそれぞれ個別に回転させる一対のモータと、回転部材を取付部材に対し回転可能な状態と固定状態とに切り替えるクラッチ機構部とを備えていることにより、一対の車輪を一対のモータでそれぞれ個別に回転させる際、回転部材が取付部材に対する回転規制を受けないため、一対の車輪の向きが制限されず、自由に向きを変えることができ、且つクラッチ機構部によって回転部材を取付部材に対し回転可能な状態から固定状態に切り替えることにより、一対の車輪を任意の向きに固定することができ、これにより装置本体または椅子本体を安定させた状態で良好に走行させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、クラッチ機構部が、取付部材に設けられた電磁クラッチと、回転部材に設けられた連動歯車とを備え、電磁クラッチが、取付部材に対し固定されて通電時に磁界を発生する本体部と、この本体部に対し回転自在に設けられたクラッチ板と、このクラッチ板に設けられて連動歯車に噛み合って回転するクラッチ歯車とからなり、本体部が通電されて磁界を発生したときに、その磁力によって本体部がクラッチ板を吸着してクラッチ歯車を固定することにより、電磁クラッチの本体部を通電状態にしたときに、回転部材を取付部材に対して固定することができ、また電磁クラッチの本体部を非通電状態にしたときに、回転部材を取付部材に対して回転可能な状態にすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、電動キャスタが取付部材に対する回転部材の回転角度を検出する回転角度検出部を備えていることにより、一対の車輪を一対のモータでそれぞれ個別に回転させて、一対の車輪の向きを変えるときに、取付部材に対する回転部材の回転角度を回転角度検出部でリアルタイムで検出することができ、この回転角度検出部によって検出された回転角度に基づいて一対の車輪の向きを正確に制御することができる。

請求項６に記載の発明によれば、回転角度検出部が、発光機能部および受光機能部を有する光学素子を集積したモジュールと、角度ごとに角度データコードが設けられた円板とを備え、モジュールを取付部材と回転部材との一方に設け、円板を取付部材と回転部材との他方に設け、この状態でモジュールの光学素子で円板の角度データコードを読み取って、取付部材に対する回転部材の回転角度の絶対位置を検出することにより、回転角度検出部で取付部材に対する回転部材の回転角度を絶対位置として正確に検出することができる。

請求項７に記載の発明によれば、電動キャスタが、一対のモータに接続されて回転部材側から取付部材側に導かれる接続線の途中を回転接続部材に電気的に接続したので、回転接続部材が接続線同士の接続を図った状態で取付部材と回転部材とに対して回転することにより、取付部材に対し回転部材が回転しても、接続線がねじれないようにすることができ、これにより取付部材に回転自在に取り付けられた回転部材に一対のモータを設けても、接続線によって取付部材の外部の制御部と回転部材の内部のモータとを確実に且つ良好に接続することができる。

請求項８に記載の発明によれば、回転接続部材が、取付部材の内部に配置されて回転部材と共に回転する回転体と、この回転体の外周にそれぞれリング状に設けられた複数の接続端子と、取付部材に固定されて回転体が非接触状態で挿入する固定筒体と、この固定筒体に設けられて回転体の複数の接続端子にそれぞれ接触した状態で回転体に対し相対的に回転する複数の接触子とを備えているので、回転部材側の接続線を回転体の複数の接続端子に接続し、取付部材側の接続線を複数の接触子に接続することにより、回転部材側の接続線と取付部側の接続線とを回転接続部材で確実に電気的に接続することができる。

すなわち、取付部材に対し回転部材が回転しても、この回転部材と共に回転接続部材の回転体が固定筒体内で回転し、これに伴って固定筒体の接触子が回転体の接続端子に接触した状態で相対的に回転するので、回転部材に一対のモータを設け、これら一対のモータが取付部材に対し回転しても、接続線がねじれないようにすることができ、これにより接続線によって取付部材の外部の制御部と回転部材の内部のモータとを確実に且つ良好に接続することができる。特に、この回転接続部材によれば、接続端子と接触子との数を増やすだけで、多数の接続線をねじれることなく接続することができる。

請求項９に記載の発明によれば、操作部が電源スイッチと操舵レバーとを備え、この操舵レバーが前後左右方向および斜め前方向に傾き操作されると、その傾き方向に応じて進行方向を指示することにより、電源スイッチをオンさせて操舵レバーを前後左右方向および斜め前方向に傾け操作するだけで、所望する進行方向を簡単に指示することができる。例えば、操舵レバーを前方に傾けると前方への進行を指示することができ、後方に傾けると後方への進行を指示することができ、右方に傾けると右方向への進行を指示することができ、左方に傾けると左方向への進行を指示することができ、また操舵レバーを斜め右前方に傾けると斜め右前方への進行を指示することができ、斜め左前方に傾けると斜め左前方への進行を指示することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、操作部が電動キャスタをその場で旋回させる動作指令を出力する旋回スイッチを備えていることにより、この旋回スイッチをオンさせて操舵レバーを左右方向に傾けると、その傾き方向に向けて電動キャスタを旋回させる指示を与えることができる。例えば、旋回スイッチをオンさせて操舵レバーを右方向に傾けると、電動キャスタを右回りに旋回させる指示を与えることができ、また操舵レバーを左方向に傾けると、電動キャスタを左回りに旋回させる指示を与えることができ、これにより従来の電動車椅子などよりも、小回りが効き、良好に走行させることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、操作部からの指示に基づいて電動キャスタを駆動するときに、制御部が回転角度検出部で検出された回転角度データに基づいて電動キャスタの向きを制御して操作部で指示された進行方向に向け、且つクラッチ機構部を制御して回転部材を取付部材に対し回転可能な状態から固定状態に切り替えるので、回転角度検出部で検出された回転角度データに基づいて一対の車輪を操作部で指示された進行方向に正確に向けることができると共に、クラッチ機構部によって一対の車輪を操作部で指示された向きに固定することができ、これにより装置本体の向きを操作部で指示された進行方向に向けて安定させた状態で良好に走行させることがでる。

以下、図１〜図１６を参照して、この発明を自動走行椅子に適用した一実施形態について説明する。
図１〜図３は自動走行椅子の全体を示した各外観図、図４は自動走行椅子の補助キャスタを示した斜視図、図５〜図８は自動走行椅子の電動キャスタを示した各外観図、図９は図６のＡ−Ａ矢視における拡大断面図、図１０は図７のＢ−Ｂ矢視における拡大断面図、図１１は図６のＣ−Ｃ矢視における断面図である。

この自動走行椅子は、図１〜図３に示すように、椅子本体１を備えている。この椅子本体１は、座部２と、この座部２の後部（図２では右側）に設けられた背当部３と、座部２の両側（図１では左右方向の両側）に設けられた肘掛部４と、座部２の下部に設けられた複数の脚部５とを備えている。この場合、椅子本体１の複数の脚部５のうち、座部２の中心部に位置する脚部５の下端部には、電動キャスタ６が設けられており、この中心部以外の各脚部５の各下端部には、それぞれ通常の補助キャスタ７が椅子本体１の中心部を中心とする同一円上に沿って等間隔で設けられている。また、両側の肘掛部４のうち、一方の肘掛部４には操作部８が設けられており、座部２の下面には制御部９が設けられている。

複数の補助キャスタ７は、図４に示すように、脚部５の下端部にほぼ垂直に取り付けられる取付軸７ａと、この取付軸７ａに回転自在に取り付けられた回転連結部７ｂと、この回転連結部７ｂに外周面が取り付けられた円板状の支持体７ｃと、この支持体７ｃの中心部に回転自在に取り付けられた一対の車輪７ｄ、７ｄとで構成されている。すなわち、これら補助キャスタ７は、通常のキャスタであり、一対の車輪７ｄ、７ｄが支持体７ｃを中心に回転しながら、取付軸７ａを中心に旋回することにより、自由に向きを変えながら走行するように構成されている。

電動キャスタ６は、図５〜図１１に示すように、椅子本体１の中心部に位置する脚部５の下端部に取り付けられる取付支持軸１０と、この取付支持軸１０に回転支持軸１１を介して回転自在に取り付けられたフレーム１２と、このフレーム１２にそれぞれ回転自在に取り付けられた一対の車輪１３、１４と、これら一対の車輪１３、１４をそれぞれ個別に回転させる一対のモータ１５、１６と、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度を検出するロータリーエンコーダ１７と、回転支持軸１１のフレーム１２を取付支持軸１０に対し回転可能な状態と固定状態とに切り替えるクラッチ機構部１８と、一対のモータ１５、１６に接続されて回転支持軸１１側から取付支持軸１０側に導かれるリード線１９の途中が電気的に接続されるスリップリング２０とを備えている。

この場合、フレーム１２は、図５〜図１１に示すように、取付支持軸１０および一対のモータ１５、１６を収納するほぼ箱形状の収納部１２ａを備えている。この収納部１２ａ内の底部には、図９および図１０に示すように、回転支持軸１１が取付板１１ａを介して起立した状態で設けられており、この収納部１２ａの両側には、図９および図１１に示すように、一対の車輪１３、１４をそれぞれ覆う車輪カバー部１２ｂが設けられている。

取付支持軸１０は、図９および図１０に示すように、フレーム１２の収納部１２ａにおける内部の幅よりも少し小さい大径のほぼ円筒形状に形成され、フレーム１２の収納部１２ａの内面に接触せずに収納部１２ａ内に挿入されていると共に、その上部がフレーム１２の上方に突出し、この状態でフレーム１２に対して配置されるように構成されている。また、回転支持軸１１は、図９および図１０に示すように、取付支持軸１０の内径よりも十分に小さい小径の円筒形状に形成され、フレーム１２の収納部１２ａ内における底部側に設けられた取付板１１ａに起立した状態で設けられ、この状態で取付支持軸１０内の中心部に挿入するように構成されている。

そして、取付支持軸１０と回転支持軸１１とは、図９および図１０に示すように、その両者の上下部がそれぞれ支持用ベアリング２１によって互いに回転自在に取り付けられている。この場合、上下の各支持用ベアリング２１は、外側の各受部２１ａがそれぞれ取付支持軸１０に取付片１０ａによって取り付けられ、内側の各受部２１ｂがそれぞれ回転支持軸１１に取り付けられている。これにより、取付支持軸１０と回転支持軸１１とは、上下の各支持用ベアリング２１によって回転自在に連結され、回転支持軸１１に取り付けられたフレーム１２が取付支持軸１０に対して回転するように構成されている。

一対の車輪１３、１４は、図９に示すように、フレーム１２の収納部１２ａの両側の車輪カバー部１２ｂに架け渡された車軸２２、２３にそれぞれ回転自在に取り付けられており、これら車輪１３、１４の各外周面には、ゴム部材１３ａ、１４ａがそれぞれ設けられている。この場合、各車軸２２、２３は、その各両端部がフレーム１２の両側の車輪カバー部１２ｂにそれぞれ取り付けられた状態で、各車輪１３、１４が車軸用ベアリング２２ａ、２３ａによってそれぞれ回転自在に取り付けられている。また、これら車軸２０、２１には、図９に示すように、一対の車輪１３、１４と共に回転する減速歯車２４がそれぞれ取り付けられている。

一対のモータ１５、１６は、それぞれステップモータからなり、図１１に示すように、フレーム１２の収納部１２ａ内に設けられ、その出力軸が収納部１２ａ内から両側の各車輪カバー部１２ｂ内に挿入し、この挿入した出力軸の先端部に小径の駆動歯車１５ａ、１６ａがそれぞれ設けられ、これら駆動歯車１５ａ、１６ａが各車軸２２、２３の各減速歯車２４にそれぞれ噛み合って回転することにより、各モータ１５、１６の回転がそれぞれ各減速歯車２４によって減速されて一対の車輪１３、１４に伝達され、これにより各車輪１３、１４を個別に回転させるように構成されている。

この場合、一対のモータ１５、１６には、図９〜図１１に示すように、各リード線１９がそれぞれ接続されている。これらリード線１９は、各モータ１５、１６に接続された状態で、フレーム１２の収納部１２ａ内に設けられた回転支持軸１１内を通り、この回転支持軸１１と取付支持軸１０との間に設けられた接続用のスリップリング２０を介して取付支持軸１０内から外部に導かれ、この外部に導かれた各リード線１９が後述する制御部９に電気的に接続され、これにより制御部９から電力が供給されるように構成されている。

すなわち、接続用のスリップリング２０は、図９および図１０に示すように、取付支持軸１０の内部における取付支持軸１０と回転支持軸１１との間に配置されている。このスリップリング２０は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、回転支持軸１１の上端部に取り付けられて回転支持軸１１と共に回転する回転体２５と、この回転体２５の外周にリング状に設けられた複数の接続端子２６と、取付支持軸１０に固定されて回転体２５が非接触状態で挿入する固定筒体２７と、この固定筒体２７に設けられて回転体２５の複数の接続端子２６にそれぞれ接触した状態で回転体２５に対し相対的に回転する複数の接触子２８とを備えている。

また、このスリップリング２０は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、一対のモータ１５、１６に接続された回転支持軸１１側のリード線１９がフレーム１２の収納部１２ａ内に設けられた回転支持軸１１内を通り、回転体２５の内部に挿入されて各接続端子２６に内側から接続され、且つ制御部９に接続される取付支持軸１０側のリード線１９が外部から取付支持軸１０内に挿入されて固定筒体２７の外周面から突出した各接触子２８にそれぞれ接続され、これにより回転支持軸１１側のリード線１９と取付支持軸１０側のリード線１９とを電気的に接続するように構成されている。

従って、このスリップリング２０は、回転支持軸１１が取付支持軸１０に対し相対的に回転すると、この回転支持軸１１と共に回転体２５が固定筒体２７内で回転し、この回転体２５に設けられた複数の接続端子２６に固定筒体２７に設けられた複数の接触子２８がそれぞれ接触した状態で各接続端子２６に沿って相対的に回転移動することにより、回転支持軸１１と取付支持軸１０とが相対的に回転しても、常に固定筒体２７の各接触子２８が回転体２５の各接続端子２６に接触して電気的に接続されていることにより、各リード線１９がねじれないように構成されている。

ところで、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度を検出するロータリーエンコーダ１７は、アブソリュートタイプのもので、図９、図１０、および図１２に示すように、発光機能部および受光機能部を有する光学素子を集積したモジュール３０と、角度ごとに角度データコード（図示せず）が設けられた円板３１とを備え、モジュール３０が断面コ字状に形成されて取付支持軸１０側に固定され、円板３１がモジュール３０内に回転可能に挿入された状態で回転支持軸１１側に固定された構成になっている。

すなわち、このロータリーエンコーダ１７は、モジュール３０が取付支持軸１０と共に回転し、円板３１が回転支持軸１１と共に回転し、このときに円板３１の角度データコードをモジュール２５の光学素子で順次読み取ることにより、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度の絶対位置をリアルタイムで検出するように構成されている。この場合、光学素子は、発光機能部と受光機能部とが円板３１を挟んで互いに対向する透過型のものであっても良く、また発光機能部と受光機能部とを円板３１の片面側に対向した状態で並べて配置した反射型のものであっても良い。

クラッチ機構部１８は、図５、図６および図１０に示すように、取付支持軸１０の上部側面に設けられたほぼ円筒状のクラッチ収納部３２内に設けられた電磁クラッチ３３と、回転支持軸１１の上部に設けられた連動歯車３４とを備えている。電磁クラッチ３３は、クラッチ収納部３２内に設けられた固定軸３５に固定されたクラッチ本体３６と、固定軸３５に回転自在に設けられたクラッチ板３７と、このクラッチ板３７に一体的に設けられて回転支持軸１１の連動歯車３４に噛み合って回転するクラッチ歯車３８とを備えている。

従って、この電磁クラッチ３３は、クラッチ本体３６のコイル部（図示せず）が通電されると、コイル部に磁界が発生し、その磁力によってクラッチ板３７がクラッチ本体３６に吸着されてクラッチ歯車３８を固定し、且つコイル部への通電が断たれると、コイル部の磁力によるクラッチ板３７の吸着が解除されて、クラッチ板３７とクラッチ歯車３８とが固定軸３５に対して回転可能な状態になるように構成されている。

これにより、クラッチ機構部１８は、図１０に示すように、クラッチ本体３６のコイル部が通電されてクラッチ板３７がクラッチ本体３６に磁力によって吸着されると、クラッチ板３７のクラッチ歯車３８がクラッチ本体３６に対し固定され、このクラッチ歯車３８に噛み合って回転する回転支持軸１１の連動歯車３４も固定され、これにより回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し固定するように構成されている。また、このクラッチ機構部１８は、クラッチ本体３６のコイル部への通電が断たれると、クラッチ板３７がクラッチ本体３６に対し回転可能な状態になり、これによりクラッチ歯車３８と、これに噛み合う回転支持軸１１の連動歯車３４とが回転可能な状態になり、回転支持軸１１が取付支持軸１０に対し回転するように構成されている。

一方、椅子本体１の肘掛部４に設けられた操作部８は、図１〜図３に示すように、椅子本体１の進行方向を指示するジョイスティックレバー４０、電源をオン−オフする電源スイッチ４１、および椅子本体１をその場で旋回させるための旋回スイッチ４６などの各種のスイッチを備えている。ジョイスティックレバー４０は、それを前後左右に傾けることにより、その傾きに応じた方向に椅子本体１を進行させる指示を制御部９に出力するように構成されている。すなわち、このジョイスティックレバー４０は、これを前方に傾けると前進方向の指示を出力し、後方に傾けると後進方向の指示を出力し、右方に傾けると右旋回方向の指示を出力し、左方に傾けると左旋回方向の指示を出力するほか、その傾き角度に応じて走行速度の指示をも出力するように構成されている。

次に、この自動走行椅子の回路構成について、図１４に示したブロック図を参照して説明する。制御部９は、記憶部４２に記憶されたプログラムに従って回路全体を制御する。操作部８は、各種のスイッチ操作に応じて制御部９に動作指令を与える。電動キャスタ６のロータリーエンコーダ１７は、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度を一対の車輪１３、１４の向きとして検出し、この検出した回転角度データをリアルタイムで制御部９に与える。

制御部９は、操作部８からの動作指令に基づいて各電動キャスタ６の各一対のモータ駆動回路４３、４４にそれぞれ駆動信号を与えて各一対のモータ１５、１６をそれぞれ駆動すると共に、ロータリーエンコーダ１７で検出された回転角度データに基づいて電動キャスタ６の一対のモータ駆動回路４３、４４にそれぞれ駆動信号を与えて一対のモータ１５、１６をそれぞれ駆動して、一対の車輪１３、１４の向きを制御するように構成されている。

また、この制御部９は、一対の車輪１３、１４の向きが制御されると、クラッチ駆動回路４５に駆動信号を与えて、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３を駆動させて回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し回転可能な状態から固定状態に切り替え、この状態で一対の車輪１３、１４を同じ速度で回転させ、これにより椅子本体１を走行させる。また、この制御部９は、椅子本体１を走行させた後に、再びクラッチ駆動回路４５に駆動信号を与えて、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３を駆動させて回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し回転可能な状態にするように構成されている。なお、この制御部９は、制御ボックス内に収納され、この制御ボックス内に設けられた電源部(図示せず)から電源が供給されるように構成されている。

次に、この制御部９の動作フローについて、図１５および図１６を参照して説明する。
まず、操作部８の電源スイッチ４１が操作されて電源がオンすると、図１５に示す動作フローがスタートし、操作部８のジョイスティックレバー４０が操作されたかを判断する（ステップＳ１）。このときに、ジョイスティックレバー４０が操作されていなければ、操作されるまで待機し、ジョイスティックレバー４０が操作されると、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオフにし、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し回転可能な状態にして電動キャスタ６の向きが自由に変わるようにし（ステップＳ２）、ステップＳ３に進む。

このステップＳ３では、ジョイスティックレバー４０が前方に傾いているかを判断し、前方に傾いていると、前進動作と判断され、電動キャスタ６の一対のモータ１５、１６を駆動し、一対の車輪１３、１４をそれぞれ個別に回転させて、電動キャスタ６が前方を向くように制御する（ステップＳ４）。このときには、電動キャスタ６のロータリーエンコーダ１７が取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度データをリアルタイムで検出し、これらロータリーエンコーダ１７からの回転角度データに基づいてそれぞれの電動キャスタ６の向きを判断する（ステップＳ５）。

このとき、電動キャスタ６が前方を向いていなければ、ステップＳ４に戻って電動キャスタ６が前方を向くまで一対のモータ１５、１６の回転数を個別に制御する。そして、電動キャスタ６が前方を向くと、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにしてクラッチ板３７を固定し、このクラッチ板３７のクラッチ歯車３８に噛み合って回転する回転支持軸１１の連動歯車３４の回転を規制し、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し固定する（ステップＳ６）。

この状態で、一対のモータ１５、１６の回転数を同じ回転数に保って正回転させる（ステップＳ７）。すると、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４が同じ回転速度で回転するので、椅子本体１が一定の速度で前進する。このときに、ジョイスティックレバー４０の前方への傾き角度が小さければ、一対のモータ１５、１６の回転数を低くして前進速度を遅くし、逆にジョイスティックレバー４０の前方への傾き角度が大きければ、一対のモータ１５、１６の回転数を高くして前進速度を速くする。この後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ７の動作を繰り返す。

また、ステップＳ３でジョイスティックレバー４０が前方に傾いていなければ、ステップＳ８に進んで、ジョイスティックレバー４０が後方に傾いているかを判断し、後方に傾いていると、後進動作と判断され、電動キャスタ６の一対のモータ１５、１６を駆動して一対の車輪１３、１４をそれぞれ個別に回転させる（ステップＳ９）。このときにも、電動キャスタ６のロータリーエンコーダ１７が取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度データをリアルタイムで検出し、ロータリーエンコーダ１７からの回転角度データに基づいて電動キャスタ６の向きを判断する（ステップＳ１０）。

このとき、電動キャスタ６が前方（つまり、後進動作は一対のモータ１５、１６を逆回転させれば良いので、必ずしも電動キャスタ６を後方に向ける必要はなく、前方に向ければ良い。）を向いていなければ、ステップＳ８に戻って電動キャスタ６が前方を向くまで一対のモータ１５、１６の回転数を個別に制御する。そして、電動キャスタ６が前方を向くと、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにしてクラッチ板３７を固定し、このクラッチ板３７のクラッチ歯車３８に噛み合って回転する回転支持軸１１の連動歯車３４の回転を規制し、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して固定する（ステップＳ１１）。

この状態で、一対のモータ１５、１６の回転数を同じ回転数に保って逆回転させる（ステップＳ１２）。すると、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４が同じ回転速度で逆回転するので、椅子本体１が一定の速度で後進する。このときにも、ジョイスティックレバー４０の後方への傾き角度が小さければ、一対のモータ１５、１６の回転数を低くして後進速度を遅くし、逆にジョイスティックレバー４０の後方への傾き角度が大きければ、一対のモータ１５、１６の回転数を高くして後進速度を速くする。この後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ１２の動作を繰り返す。

また、ステップＳ８でジョイスティックレバー４０が後方に傾いていなければ、ステップＳ１３に進んで、ジョイスティックレバー４０が左右方向のうち、右方向に傾いているかを判断し、右方向に傾いていると、右方への動作と判断され、電動キャスタ６の一対のモータ１５、１６を駆動し、一対の車輪１３、１４をそれぞれ個別に回転させて電動キャスタ６が右方向を向くように制御する（ステップＳ１４）。

このときにも、電動キャスタ６のロータリーエンコーダ１７が取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度データをリアルタイムで検出し、ロータリーエンコーダ１７からの回転角度データに基づいてそれぞれの電動キャスタ６の向きを判断する（ステップＳ１５）。このとき、電動キャスタ６がジョイスティックレバー４０の右方向への傾きに対応する向きでなければ、ステップＳ１４に戻って電動キャスタ６がジョイスティックレバー４０の右方向への傾きに対応する向きになるように、一対のモータ１５、１６の回転数を個別に制御する。

そして、電動キャスタ６が右方向に向くと、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにしてクラッチ板３７を固定し、このクラッチ板３７のクラッチ歯車３８に噛み合って回転する回転支持軸１１の連動歯車３４の回転を規制し、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して固定する（ステップＳ１６）。この状態で、一対のモータ１５、１６の回転数を同じ回転数に保って正回転させる（ステップＳ１７）。すると、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４が右方向に向いた状態で同じ回転速度で正回転するので、椅子本体１が一定の速度で右方向に進む。

このときにも、ジョイスティックレバー４０の右方向への傾き角度が小さければ、一対のモータ１５、１６の回転数を低くして右方向への速度を遅くし、逆にジョイスティックレバー４０の右方への傾き角度が大きければ、一対のモータ１５、１６の回転数を高くして右方向への速度を速くする。この後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ１７の動作を繰り返す。

この場合、ジョイスティックレバー４０が右斜め前方に向けて傾いているときには、ステップＳ１４〜Ｓ１７と同様に、電動キャスタ６がジョイスティックレバー４０の右方向への傾きに対応する向きになるように、一対のモータ１５、１６の回転数を個別に制御し、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにして回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して固定し、この状態で一対のモータ１５、１６の回転数を同じ回転数に保って正回転させる。これにより、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４が右斜め前方に向いた状態で同じ回転速度で正回転するので、椅子本体１が一定の速度で右斜め前方に進む。

また、ステップＳ１３でジョイスティックレバー４０が右方向に傾いていなければ、ステップＳ１８に進んで、左方向に傾いているかを判断する。このとき、ジョイスティックレバー４０が左方向に傾いていなければ、ステップＳ１に戻って、上記ステップＳ１〜Ｓ１７までの動作を繰り返す。また、ステップＳ１８でジョイスティックレバー４０が左方向に傾いていると、左方向への動作と判断され、電動キャスタ６の一対のモータ１５、１６を駆動し、一対の車輪１３、１４をそれぞれ個別に回転させて電動キャスタ６が右方向を向くように制御する（ステップＳ１９）。

このときにも、電動キャスタ６のロータリーエンコーダ１７が取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度データをリアルタイムで検出し、ロータリーエンコーダ１７からの回転角度データに基づいてそれぞれの電動キャスタ６の向きを判断する（ステップＳ２０）。このとき、電動キャスタ６がジョイスティックレバー４０の左方向への傾きに対応する向きでなければ、ステップＳ１５に戻って電動キャスタ６がジョイスティックレバー４０の左方向への傾きに対応する向きになるように、一対のモータ１５、１６の回転数を個別に制御する。

そして、電動キャスタ６が左方向を向くと、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにしてクラッチ板３７を固定し、このクラッチ板３７のクラッチ歯車３８に噛み合って回転する回転支持軸１１の連動歯車３４の回転を規制し、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して固定する（ステップＳ２１）。この状態で、一対のモータ１５、１６の回転数を同じ回転数に保って正回転させる（ステップＳ２２）。すると、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４が左方向に向いた状態で同じ回転速度で正回転するので、椅子本体１が一定の速度で左方向に進む。

このときにも、ジョイスティックレバー４０の左方向への傾き角度が小さければ、一対のモータ１５、１６の回転数を低くして左方向への速度を遅くし、逆にジョイスティックレバー４０の左方への傾き角度が大きければ、一対のモータ１５、１６の回転数を高くして左方向への速度を速くする。この後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜２２の動作を繰り返す。

この場合、ジョイスティックレバー４０が左斜め前方に向けて傾いているときには、ステップＳ１９〜２２と同様に、電動キャスタ６がジョイスティックレバー４０の左斜め前方への傾きに対応する向きになるように、一対のモータ１５、１６の回転数を個別に制御し、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにして回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して固定し、この状態で一対のモータ１５、１６の回転数を同じ回転数に保って正回転させる。これにより、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４が左斜め前方に向いた状態で同じ回転速度で正回転するので、椅子本体１が一定の速度で左斜め前方に進む。なお、電源スイッチ４１がオフになると、ステップＳ１〜Ｓ２２の動作フローを終了する。

次に、椅子本体１をその場で旋回させる回転動作処理について、図１６を参照して説明する。まず、操作部８の各種のスイッチのうち、電源スイッチ４１が操作されて電源がオンした状態で、操作部８の旋回スイッチ４６が操作されると、ステップＳ１〜Ｓ２２に割り込んで回転動作処理を開始する。このときには、まず、ジョイスティックレバー４０が左右のいずれの方向に傾き操作されたかを判断し（ステップＳ３０）、ジョイスティックレバー４０が左右のいずれの方向に傾き操作されていなければ、傾き操作されるまで待機する。

このステップＳ３０で、ジョイスティックレバー４０が左右のいずれの方向に傾き操作されると、クラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオンにしてクラッチ板３７を固定し、このクラッチ板３７のクラッチ歯車３８に噛み合って回転する回転支持軸１１の連動歯車３４の回転を規制し、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して固定し（ステップＳ３１）、ジョイスティックレバー４０が右方向に傾き操作されたかを判断する（ステップＳ３２）。

そして、ジョイスティックレバー４０が右方向に傾き操作されていると、電動キャスタ６の一対のモータ１５、１６を互いに異なる方向、つまりモータ１５、１６の一方（例えば右側のモータ１５）を正回転させ、他方（例えば左側のモータ１６）を逆回転させ、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４を移動させずに回転させて椅子本体１をその場で右方向に旋回させる（ステップＳ３３）。この状態で、椅子本体１がジョイスティックレバー４０の操作に応じて旋回すると、モータ１５、１６を停止させてクラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオフにし、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し回転可能な状態にし（ステップＳ３４）、ステップＳ３０に戻って、ステップＳ３１〜Ｓ３３の動作を繰り返す。

また、ステップＳ３２でジョイスティックレバー４０が右方向に傾き操作されていなければ、左方向に傾き操作されているかを判断し（ステップＳ３５）、左方向に傾き操作されていると、電動キャスタ６の一対のモータ１５、１６を互いに異なる方向、つまりモータ１５、１６の一方（例えば左側のモータ１６）を正回転させ、他方（例えば右側のモータ１５）を逆回転させて、電動キャスタ６の一対の車輪１３、１４を移動させずに回転させて椅子本体１をその場で左方向に旋回させる（ステップＳ３６）。

この状態で、椅子本体１がジョイスティックレバー４０の操作に応じて旋回すると、モータ１５、１６を停止させてクラッチ機構部１８の電磁クラッチ３３をオフにし、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し回転可能な状態にし（ステップＳ３４）、ステップＳ３０に戻って、ジョイスティックレバー４０が操作されなくなるまで、ステップＳ３０〜Ｓ３５の動作を繰り返す。そして、操作部８の旋回スイッチ４６が操作されてオフになると、この回転動作処理を終了する。

このように、この自動走行椅子によれば、椅子本体１の座部２に使用者が座った状態で、椅子本体１の肘掛部４に設けられた操作部８を操作して、椅子本体１の複数の脚部５のうち、中心部の脚部５の下端部に設けられた電動キャスタ６の進行方向を制御部９に指示すると、この制御部９が操作部８からの指示に基づいて電動キャスタ６を制御するので、椅子本体１を操作部８からの指示に応じた進行方向に向けることができると共に、電動キャスタ６を椅子本体１に対し回転することなく固定することができ、これにより椅子本体１を操作部８からの指示に応じた進行方向に正確に向けて自動的に且つ安定させて走行させることができる。

この場合、この自動走行椅子は、椅子本体１の座部２の中心部に位置する脚部５の下端部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタ６と、この座部２の中心部に位置する脚部５を除く他の複数の脚部５の各下端部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタ７とを備えているので、椅子本体１を複数の補助キャスタ７で安定した状態で支持することができると共に、１つの電動キャスタ６で椅子本体１の移動を駆動することができ、これにより椅子全体の構造の簡素化および電動キャスタ６の制御の簡素化を図ることができる。

特に、この自動走行椅子は、椅子本体１の進行方向を指示するための操作部８と、この操作部８からの指示に基づいて電動キャスタ６を制御して椅子本体１の走行を制御する制御部９とを備えているので、操作部８を操作して椅子本体１の進行方向を指示すると、この操作部８からの指示に基づいて制御部９が電動キャスタ６を制御し、これにより椅子本体１を操作部８で指示された進行方向に自由に向けることができると共に、電動キャスタ６の向きを固定して所望する方向に椅子本体１を安定した状態で良好に走行させることができる。すなわち、電動キャスタ６を操作部８で指示された進行方向に向けて固定することにより、椅子本体１を前後左右方向および斜め前方に直進移動させることができるほか、椅子本体１をその場で旋回させることができ、これにより従来の電動車椅子よりも小回りが効き、任意の方向に良好に走行させることができる。

また、電動キャスタ６は、椅子本体１の脚部５に設けられた取付支持軸１０に回転支持軸１１を回転自在に取り付け、この回転支持軸１１のフレーム１２に一対の車輪１３、１４をそれぞれ回転自在に取り付け、これら一対の車輪１３、１４を一対のモータ１５、１６でそれぞれ個別に回転させる際、回転支持軸１１が取付支持軸１０に対する回転規制を受けないため、一対の車輪１３、１４の向きが制限されず、自由に向きを変えることができると共に、取付支持軸１０に設けられたクラッチ機構部１８によって回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し回転可能な状態から固定状態に切り替えるので、一対の車輪１３、１４を任意の向きに固定することができ、これにより椅子本体１を良好に且つ安定させて走行させることができる。

特に、クラッチ機構部１８は、取付支持軸１０に設けられた電磁クラッチ３３と、回転支持軸１１に設けられた連動歯車３４とを備え、電磁クラッチ３３は、通電時に磁界を発生するクラッチ本体３５と、このクラッチ本体３５に対し回転自在に設けられたクラッチ板３７と、このクラッチ板３７に設けられて回転支持軸１１の連動歯車３４に噛み合って回転するクラッチ歯車３８とを備え、クラッチ本体３５が通電状態のときに磁界を発生し、磁力によってクラッチ本体３５がクラッチ板３７を吸着してクラッチ歯車３８を固定し、且つ非通電状態のときに磁力によるクラッチ板３７の吸着を解除してクラッチ歯車３８を回転可能な状態にすることができる。

このため、このクラッチ機構部１８によれば、電磁クラッチ３３のクラッチ本体３５を通電状態したときに、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対し確実に固定することができ、また電磁クラッチ３３のクラッチ本体３５を非通電状態にしたときに、回転支持軸１１を取付支持軸１０に対して回転可能な状態にすることができる。これにより、電磁クラッチ３３を非通電状態にすると、電動キャスタ６が複数のキャスタ７と同様、自由に向きを変えることができるので、通常のキャスタ付き椅子として使用することができる。

また、この電動キャスタ６では、ロータリーエンコーダ１７が、発光機能部および受光機能部を備えた光学素子を集積したモジュール３０と、角度ごとに角度データコードが設けられた円板３１とを備え、モジュール３０を取付支持軸１０に設け、円板６を回転支持軸１１に設け、この状態で取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度の絶対位置を検出するので、このロータリーエンコーダ１７で一対の車輪１３、１４の向きをリアルタイムで検出することができ、これにより検出した回転角度データに基づいて電動キャスタ６の向きをリアルタイムで制御することができるので、電動キャスタ６の進行方向を正確に制御することができる。

この場合、ロータリーエンコーダ１７は、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度の絶対位置を検出するので、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の相対的な回転角度を検出するもののように、電源投入時に原点復帰作業を必要とせず、回転支持軸１１の回転角度の絶対位置を検出して電動キャスタ６の向きをリアルタイムで正確に知ることができるほか、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の相対的な回転角度を検出するものに比べて、回路構成が簡単になるばかりか、取付時における位置調整も不要であるため、組立作業も容易にできる。

また、この電動キャスタ６は、回転支持軸１１のフレーム１２に、一対の車輪１３、１４をそれぞれ回転自在に取り付けると共に、これら一対の車輪１３、１４をそれぞれ個別に回転させる一対のモータ１５、１６を設け、これら一対のモータ１５、１６に接続されて回転支持軸１１側から取付支持軸１０側に導かれるリード線１９の途中を電気的に接続するスリップリング２０を取付支持軸１０と回転支持軸１１とに対し回転可能に設けたので、取付支持軸１０に対し回転支持軸１１が回転しても、スリップリング２０がリード線１９同士の接続を図った状態で、取付支持軸１０と回転支持軸１１とに対し回転する。

このため、取付支持軸１０に対し回転支持軸１１が回転しても、一対のモータ１５、１６に接続されて回転支持軸１１側から取付支持軸１０側に導かれるリード線１９がねじれないようにすることができる。これにより、取付支持軸１０に回転自在に取り付けられた回転支持軸１１のフレーム１２に一対のモータ１５、１６を設けても、リード線１９によって取付支持軸１０の外部に配置された制御部９から一対のモータ１５、１６に電力を確実に且つ良好に供給することができる。

この場合、スリップリング２０は、取付支持軸１０の内部に配置されて回転支持軸１１と共に回転する回転体２５と、この回転体２５の外周にリング状に設けられた複数の接続端子２６と、取付支持軸１０に固定されて回転体２５が非接触状態で挿入する固定筒体２７と、この固定筒体２７に設けられて回転体２５の複数の接続端子２６にそれぞれ接触した状態で回転体２５に対し相対的に回転する複数の接触子２８とを備えた構成であるから、回転支持軸１１側のリード線１９を回転体２５の複数の接続端子２６に接続し、取付支持軸１０側のリード線１９を複数の接触子２８に接続することにより、回転支持軸１１側のリード線１９と取付支持軸１０側のリード線１９とをスリップリング２０で確実に電気的に接続することができる。

このため、取付支持軸１０に対し回転支持軸１１が回転すると、この回転支持軸１１と共に回転体２５が固定筒体２７内で回転すると共に、固定筒体２７の各接触子２８が回転体２５の各接続端子２６に接触した状態で各接続端子２６に沿って相対的に回転移動するので、取付支持軸１０に対し回転支持軸１１が回転して、一対のモータ１５、１６が取付支持軸１０に対し回転しても、リード線１９がねじれないようにすることができる。従って、このスリップリング２０は、接続端子２６と接触子２８との数を増やすだけで、多数のリード線１９をねじれることなく接続することができる。

また、この自動走行椅子では、操作部８の電源スイッチ４１をオフにすると、電磁クラッチ３３がオフになるので、上述したように通常のキャスタ付きの椅子として使用することができる。すなわち、この自動走行椅子に用いられた電動キャスタ６は、一対の車輪１３、１４を駆動する一対のモータ１５、１６がそれぞれステップモータであり、このステップモータとして、電源からの電力が断たれて励磁されないときに、負荷トルクが極めて小さいものを使用することにより、通常のキャスタ付きの椅子としても、良好に使用することができる。

なお、上記実施形態では、ロータリーエンコーダ１７が、発光機能部および受光機能部を備えた光学素子を集積したモジュール３０と、角度ごとに角度データコードが設けられた円板３１とを備え、モジュール３０を取付支持軸１０に設け、円板３１を回転支持軸１１に設け、この状態で取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の回転角度の絶対位置を検出する構成になっているが、これに限らず、取付支持軸１０に対する回転支持軸１１の相対的な回転角度を検出するインクリメンタルタイプのロータリーエンコーダを用いても良い。この場合には、円板に角度ごとのスリットを設ければ良いので、円板の構造を簡単にすることができる。

また、上記実施形態では、電動キャスタ６を椅子本体１の脚部５に取り付けた自動走行椅子に適用した場合について述べたが、必ずしも電動キャスタ６を自動走行椅子に用いる必要はなく、台車などの移動体に設けた自動走行装置に広く適用することができる。

この発明の自動走行椅子の一例を示した外観正面図である。 図１の自動走行椅子の外観側面図である。 図１の自動走行椅子を斜め上から見た外観斜視図である。 図１の補助キャスタを示した斜視図である。 図１の電動キャスタを斜め上から見た斜視図である。 図５の電動キャスタの平面図である。 図５の電動キャスタの正面図である。 図５の電動キャスタの側面図である。 図６のＡ−Ａ矢視における拡大断面図である。 図７のＢ−Ｂ矢視における拡大断面図である。 図６のＣ−Ｃ矢視における断面図である。 図９のロータリーエンコーダを拡大して示した分解斜視図である。 図１０のスリップリングを示し、（ａ）は図１０の状態における内部構造を示した拡大断面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ矢視における拡大断面図である。 図１の自動走行椅子の回路構成を示したブロック図である。 図１４の自動走行椅子の動作フローを示した図である。 図１４の自動走行椅子における回転動作処理の動作フローを示した図である。

符号の説明

１ 椅子本体
２ 座部
３ 背当部
４ 肘掛部
５ 脚部
６ 電動キャスタ
７ 補助キャスタ
８ 操作部
９ 制御部
１０ 取付支持軸
１１ 回転支持軸
１２ フレーム
１３、１４ 車輪
１５、１６ モータ
１７ ロータリーエンコーダ
１８ クラッチ機構部
１９ リード線
２０ スリップリング
２１ 支持用ベアリング
２２、２３ 車軸
２５ 回転体
２６ 接続端子
２７ 固定筒体
２８ 接触子
３０ モジュール
３１ 円板
３３ 電磁クラッチ
３４ 連動歯車
３５ クラッチ本体
３７ クラッチ板
３８ クラッチ歯車
４０ ジョイスティックレバー
４１ 電源スイッチ
４６ 回転動作用のスイッチ

Claims (11)

1. 装置本体と、
   この装置本体のほぼ中心部に位置する箇所の下部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタと、
   前記装置本体のほぼ中心部以外の複数箇所の下部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタと、
   前記装置本体の進行方向を指示するための操作部と、
   この操作部からの指示に基づいて前記電動キャスタを制御して前記装置本体の走行を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする自動走行装置。
2. 背当部を有する座部、この座部の両側に設けられた肘掛部、および前記座部の下部に設けられた複数の脚部を備えた椅子本体と、
   前記複数の脚部のうち、前記座部の中心部に位置する前記脚部の下端部に取り付けられて進行方向が自由に変わって固定される１つの電動キャスタと、
   前記座部の中心部に位置する前記脚部を除く他の複数の脚部の各下端部にそれぞれ取り付けられて自由に向きが変わる複数の補助キャスタと、
   前記肘掛部に設けられて前記椅子本体の進行方向を指示するための操作部と、
   前記座部の下面に設けられて前記操作部からの指示に基づいて前記電動キャスタを制御して前記椅子本体の走行を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする自動走行装置。
3. 前記電動キャスタは、前記装置本体のほぼ中心部に位置する箇所の下部または前記椅子本体の中心部に位置する脚部の下端部に取り付けられた取付部材と、この取付部材に回転自在に取り付けられた回転部材と、この回転部材にそれぞれ回転自在に取り付けられた一対の車輪と、前記回転部材に設けられて前記一対の車輪をそれぞれ個別に回転させる一対のモータと、前記回転部材を前記取付部材に対し回転可能な状態と固定状態とに切り替えるクラッチ機構部とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動走行装置。
4. 前記クラッチ機構部は、前記取付部材に設けられた電磁クラッチと、前記回転部材に設けられた連動歯車とを備え、前記電磁クラッチは、前記取付部材に対し固定されて通電時に磁界を発生する本体部と、この本体部に対し回転自在に設けられたクラッチ板と、このクラッチ板に設けられて前記連動歯車に噛み合って回転するクラッチ歯車とからなり、前記本体部が通電されて磁界を発生したときに、その磁力によって前記本体部が前記クラッチ板を吸着して前記クラッチ歯車を固定することを特徴とする請求項３に記載の自動走行装置。
5. 前記電動キャスタは、前記取付部材に対する前記回転部材の回転角度を検出する回転角度検出部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の自動走行装置。
6. 前記回転角度検出部は、発光機能部および受光機能部を有する光学素子を集積したモジュールと、角度ごとに角度データコードが設けられた円板とを備え、前記モジュールを前記取付部材と前記回転部材との一方に設け、前記円板を前記取付部材と前記回転部材との他方に設け、この状態で前記モジュールの前記光学素子で前記円板の前記角度データコードを読み取ることにより、前記取付部材に対する前記回転部材の回転角度の絶対位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の自動走行装置。
7. 前記電動キャスタは、前記取付部材と前記回転部材とに対し回転可能に設けられ、且つ前記一対のモータに接続されて前記回転部材側から前記取付部材側に導かれる接続線の途中が電気的に接続される回転接続部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載の自動走行装置。
8. 前記回転接続部材は、前記取付部材の内部に配置されて前記回転部材と共に回転する回転体と、この回転体の外周にそれぞれリング状に設けられた複数の接続端子と、前記取付部材に固定されて前記回転体が非接触状態で挿入する固定筒体と、この固定筒体に設けられて前記回転体の前記複数の接続端子にそれぞれ接触した状態で前記回転体に対し相対的に回転する複数の接触子とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の自動走行装置。
9. 前記操作部は、電源スイッチと操舵レバーとを備え、前記操舵レバーは、前後左右方向および斜め前方向に傾け操作することにより、その傾き方向に応じて進行方向を指示することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自動走行装置。
10. 前記操作部は、前記電動キャスタをその場で旋回させる動作指令を出力する旋回スイッチを備えていることを特徴とする請求項９に記載の自動走行装置。
11. 前記制御部は、前記操作部からの指示に基づいて前記電動キャスタの向きを制御するときに、前記回転角度検出部で検出された回転角度データに基づいて前記電動キャスタの向きを制御して前記操作部で指示された進行方向に向け、且つ前記クラッチ機構部を制御して前記回転部材を前記取付部材に対し回転可能な状態から固定状態に切り替えて走行させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自動走行装置。

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