JP2014201239A - 全方向移動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の一対のベルト機構を同期駆動させるための動力伝達機構を廃止し、床面等からの反力を受けてもフリーローラをスムースに移動できる全方向移動車両を提供する。
【解決手段】基台の底面に直線移動方向を異ならせた４組のクローラ１を備え、各クローラは、一対のフリーローラ６と一対の無限軌道駆動軸２０，２１とガイド溝１７を有し且つ無限軌道体３０を挟むように並設される一対のガイド板４Ａ，４Ｂと複数の保持部材８とフリーローラ支持軸７と２つのフリーローラと一対のガイドローラとから構成される。ガイド溝は、無限軌道体の軌道面の平面と平行であり、その直線部が無限軌道体の直線部と平行で、対応する位置の変位量が所定量だけずれて設置される。複数の保持部材は、保持部材軸の周りに回動自在に保持され、一対のガイドローラは、所定量だけずれた軸周りに回動自在に設けられ、その支持軸を常に無限軌道体の直線部軌道と平行に保つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、前後・左右・斜め方向その他任意の方向への直線移動或いは曲線移動、又は、その場所での時計方向若しくは反時計方向への回転運動を任意に行うことができる全方向移動車両に関する。

工場、倉庫、病院等のように行動可能範囲の限られる場所で作業する車両においては、狭い床面上を任意の方向に自由に動き回ることができ、且つ、切り返し運転によらずに目的の場所に正確に位置付けされるようにする高度の運動性能が要求される。

一般的な車両である２個の操舵輪と２個の駆動輪を有する自動車にあっては、例えば、縦列駐車を行うためには、一回又は二回以上の切り返し運転操作が必要となる。このように、その場所における回転運動や横方向への移動が行えない自動車のような一般的な車両においては、その運動能力に限界があり、工場内等における運搬車として十分に機能を発揮させることができなかった。このため、平面上で前後・左右方向への走行運動と、その場所での回転運動とを自由に行うことができる車両（以下、「全方向移動車両」という。）の開発が要望される。

従来の、この種の全方向移動車両としては、例えば、本願発明の発明者が先に発明して特許出願したもので、特許文献１に記載されているようなものがある。

特開平７−１７４４２号

特許文献１には、基台の底面に、それぞれ直線移動方向を異ならせて少なくとも３組のクローラを設け、このクローラそれぞれの直線方向の移動量を制御することによって、基台が特定される方向さらには特定される方位に回転できるようにしてなる全方向移動車両が記載されている。この全方向移動車両の各クローラはそれぞれ、それぞれ円筒状のフリーローラを回転自在に支持した複数の支持部材と、この複数の支持部材をフリーローラそれぞれの回転軸が一致する方向に駆動されるようにした、それぞれ無限軌道状に平行に設定される一対のベルト機構と、を備えていることを特徴としている。

しかしながら、特許文献１に記載された全方向移動車両においては、３組のクローラが複数の円筒状のフリーローラをそれと同数の支持部材でそれぞれ回転自在に支持する構成となっている。各支持部材は、フリーローラを回転自在に支持する軸部と、その軸部を両端支持すると共に当該フリーローラの外側を囲うように設けた四角形の枠体とからなっている。支持部材の枠体には、その対角線方向の両側であってベルト機構の移動方向の前後に位置する対角位置に一対の支持軸を設けており、その一対の支持軸によって各支持部材が一対のベルト機構に軸支されている。

一対のベルト機構は互いに同期させて駆動する必要があることから、一対のベルト機構間において一対の支持軸間の前後変位量に応じた動力伝達機構が必要となり、動力伝達機構が複雑なものとなっていた。また、各クローラの床面等の載置面に接触するフリーローラには床面等から反力が作用するため、その反力を受けるための受圧機構が必要になり、その受圧機構が複雑なものになっているばかりでなく、その受圧機構によってフリーローラの滑らかな移動が阻害されているという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、一対の無限軌道体を平行に配置できるようにして従来の一対のベルト機構を同期駆動させるための動力伝達機構を廃止すると共に、床面等からの反力を受けてもフリーローラをスムースに移動させることができる全方向移動車両を提供することを目的としている。

本発明の全方向移動車両は、基台の底面に、それぞれ直線移動方向を異ならせて配置された少なくとも３組のクローラを備えており、少なくとも３組のクローラのそれぞれの直線方向の移動量を制御することにより、基台を特定される方向に移動させ、又は、特定される方位に回転できるように構成されている。各クローラはそれぞれ、無限軌道体と、この無限軌道体を回転駆動する一対の無限軌道駆動軸と、無限軌道体の軌道形状と同じ軌道形状を有するガイド溝を有して無限軌道体を挟むように並設される一対のガイド板と、複数の保持部材と、複数の保持部材にそれぞれ取り付けられるフリーローラ支持軸と、このフリーローラ支持軸に回転自在に取り付けられる一又は二以上のフリーローラと、複数の保持部材にそれぞれ取り付けられる一対のガイドローラと、から構成されている。一対のガイド板のガイド溝は、無限軌道体の軌道面が構成する平面と平行であり、かつ、そのガイド溝の直線部が無限軌道体の直線部と平行であり、さらにガイド溝と無限軌道のそれぞれ対応する位置の変位量が所定量だけずれたように設置されている。また、複数の保持部材は、無限軌道体に対して一定間隔に、その無限軌道体に対して一対の無限軌道駆動軸と平行に設けられる保持部材軸の周りに回動自在に保持される。さらに、複数の保持部材に取り付けられた一対のガイドローラは、それぞれ保持部材軸と平行で所定量だけずれた軸周りに回動自在に設けられている。そして、一対のガイドローラは、一対のガイド板のガイド溝にそれぞれ嵌挿される、という構成によって、複数のフリーローラのフリーローラ支持軸を常に無限軌道体の直線部軌道と平行に保つようにした。

各保持部材は、フリーローラ支持軸の軸方向と直交する方向に延在された一対のクランク軸部を有し、一対のクランク軸部のそれぞれの先端に、無限軌道体の直線部移動方向の前後に位置されると共に一対のガイド溝に移動可能に係合される一対のガイドローラを設ける構成にするとよい。

また、一対のガイドローラの変位量は、無限軌道体の直線部移動方向の前後に一対のクランク軸部を３０度乃至３３０度の角度範囲内で設定した所定角度を設けることにより形成した。

本発明によれば、無限軌道体と一対のガイド板を平行に配置してフリーローラの駆動機構の簡略化を図ると共に、ガイドローラが嵌挿されるガイド溝を有するガイド板によって床面等からの反力を受けることができるようにしてフリーローラをスムースに移動させることができる全方向移動車両を提供することができる。

本発明の全方向移動車両に適用されるクローラの第１の実施例を斜め上方から見た斜視図である。 図１に示すクローラを分解して斜め上方から見た斜視図である。 図１に示すクローラの平面図である。 図１に示すクローラの左側面図である。 図１に示すクローラの正面図である。 図１に示すクローラの右側面図である。 図３に示すＥ−Ｅ線部分の断面図である。 図３に示すＦ−Ｆ線部分の断面図である。 図１に示すクローラに適用されるフリーローラ組立体の第１の実施例の一部を断面して斜め上方から見た分解斜視図である。 図９に示すフリーローラ組立体の組立状態を斜め上方から見た斜視図である。 図１０に示すフリーローラ組立体の正面図である。 図１０に示すフリーローラ組立体のフリーローラを想像線で表した側面図である。 図１０に示すフリーローラ組立体の一部を断面した平面図である。 図１に示すフリーローラ組立体の第２の実施例を斜め上方から見た斜視図である。 図１４に示すフリーローラ組立体のフリーローラを想像線で表した側面図である。 図１に示すフリーローラ組立体の第３の実施例を斜め上方から見た斜視図である。 図１６に示すフリーローラ組立体のフリーローラを想像線で表した側面図である。 図１のクローラに適用されるガイド板を示すもので、同図Ａは斜め上方から見た斜視図、同図Ｂは正面図、同図Ｃは平面図である。 図１８のガイド板に適用された張力調整部材を示すもので、同図Ａは正面側から見た斜視図、同図Ｂは背面側から見た斜視図、同図Ｃは平面図である。 本発明に係る全方向移動車両の第１の実施例を斜め上方から見た斜視図である。 図２０に示す全方向移動車両の平面図である。 図２０に示す全方向移動車両の正面図である。 本発明の第１の実施例に係る４組のクローラを備えた全方向移動車両の動作を説明する説明図である。 本発明の第２の実施例に係る３組のクローラを備えた全方向移動車両の動作を説明する説明図である。

以下に、図１乃至図２４を参照して、本発明の全方向移動車両の例を説明する。図１乃至図２３に示す実施例は、４組のクローラを用いて全方向移動車両を構成した例について説明したものである。しかしながら、本発明の全方向移動車両は、少なくとも３組のクローラを用いて構成することができ、図２４は、３組のクローラを用いて構成した全方向移動車両の動作を説明するものである。

本発明の全方向移動車両の第１の実施例について、図１乃至図２２を参照して説明する。図２０〜図２２に示すように、本発明の第１の実施例に係る全方向移動車両１００は、４組のクローラ１（１Ａ〜１Ｄ）を組み合わせることによって構成されている。

まず、全方向移動車両１００を構成するクローラ１（１Ａ〜１Ｄ）について、図１〜図１９を参照して説明する。１組のクローラ１は、図１〜図８に示すように、複数のフリーローラ組立体２（本実施例では１４個）と、これらのフリーローラ組立体２を無限軌道状に移動させるチェーンによって適用された無限軌道体機構３と、２枚で一対をなすガイド板４（４Ａ，４Ｂ）等を備えて構成されている。

フリーローラ組立体２は、図９〜図１３に示すように、２個のフリーローラ６，６と、これらのフリーローラ６，６を回転自在に支持するフリーローラ支持軸７と、このフリーローラ支持軸７を特定方向に移動されるように保持する保持部材の一具体例を示す一対のクランク軸８，８と、この一対のクランク軸８，８を固定支持する２枚の軸受板９Ａ，９Ｂ等によって構成されている。

２個のフリーローラ６，６は、同一の構造及び形状を有する車両用車輪であって、具体的には、フリーローラ支持軸７に回転自在に嵌め込まれるリング状をなすホイール６ａと、このホイール６ａの外周縁に一体的に設けられたリング状をなすタイヤ６ｂとからなっている。フリーローラ支持軸７は、適当な長さを有する円筒状の軸体からなり、その軸方向の両端部には、それぞれフリーローラ６の抜け出しを防止するための止め輪１１が嵌合される環状溝７ａが設けられている。

各クランク軸８，８は、保持部材軸８ａ及びガイドローラ軸８ｂと、これら保持部材軸８ａ及びガイドローラ軸８ｂを連結する連結片８ｃとを有している。保持部材軸８ａ及びガイドローラ軸８ｂは、互いに平行をなすと共に所定の距離を隔てて連結片８ｃに片持ち梁状に固定支持されており、保持部材軸８ａは連結片８ｃの一面から一側に突出され、ガイドローラ軸８ｂは連結片８ｃの他面から他側に突出されている。そして、各ガイドローラ軸８ｂの突出部にガイドローラ１２がそれぞれ回転自在に支持されている。

即ち、保持部材である一対のクランク軸８，８は、一対の無限軌道体３０，３０に対して一定間隔に、その無限軌道体３０に対して一対の無限軌道駆動軸２０，２１と平行に設けられる一対の保持部材軸８ａ，８ａの周りに回動自在に保持されている。さらに、一対のクランク軸８，８に取り付けられた一対のガイドローラ１２，１２は、それぞれ保持部材軸８ａと平行で所定量だけずれた軸周りに回動自在に設けられている。そして、一対のガイドローラ１２，１２は、一対のガイド板４Ａ，４Ｂの各ガイド溝１７，１７にそれぞれ嵌挿される。これにより、複数のフリーローラ６，６の各フリーローラ支持軸７を常に無限軌道体３０の直線部軌道と平行に保つことができる。尚、無限軌道体３０は、一対を用いることなく１個のみであってもよい。

２枚の軸受板９Ａ，９Ｂは、一対のクランク軸８，８を固定支持するための長方形に形成された板材からなり、フリーローラ支持軸７の軸方向の中央部に対向設置された状態で取り付けられる。そのため、２枚の軸受板９Ａ，９Ｂの略中央部には、フリーローラ支持軸７が貫通される貫通穴がそれぞれ設けられている。更に、２枚の軸受板９Ａ，９Ｂの対向する面には、保持部材軸８ａを挟持できるようにその外形に見合う形状を有する断面形状が略半円形をなす挟持溝９ａがそれぞれ設けられている。そして、第１の軸受板９Ａの貫通穴より外側には２枚の軸受板９Ａ，９Ｂをネジ止めするための挿通孔１３ａがそれぞれ設けられ、第２の軸受板９Ｂの貫通穴より外側には２枚の軸受板９Ａ，９Ｂをネジ止めするためのネジ孔１３ｂがそれぞれ設けられている。

これらの構成部材を有するフリーローラ組立体２は、例えば、次のようにして組み立てることができる。まず、互いの挟持溝９ａ，９ａを対向させた状態の２枚の軸受板９Ａ，９Ｂの貫通穴にフリーローラ支持軸７を貫通させる。次に、２つの挟持溝９ａ，９ａによって略円形とされた２つの円筒状の空間部に各クランク軸８の保持部材軸８ａをそれぞれ挿入し、２枚の軸受板９Ａ，９Ｂで各クランク軸８のガイドローラ１２と反対側の端部を挟持する。そして、固定ネジ１４のネジ軸部を第１の軸受片９Ａの挿通孔１３ａに貫通し、そのネジ軸部の先端部を第２の軸受片９Ｂのネジ孔１３ｂに螺合して、固定ネジ１４を締め込むことにより２枚の軸受板９Ａ，９Ｂで一対のクランク軸８Ａ，８Ｂを締め付けて固定する。

次に、フリーローラ支持軸７の軸方向の一方の突出部に一方のフリーローラ６のホイール６ａの穴を挿通すると共に、他方の突出部に他方のフリーローラ６のホイール６ａの穴を挿通し、両フリーローラ６，６をそれぞれ回転自在に支持する。そして、フリーローラ支持軸７の両端部に設けた環状溝７ａ，７ａに止め輪１１をそれぞれ嵌め合わせ、２個の止め輪１１，１１によって各フリーローラ６，６がフリーローラ支持軸７から抜け出すのを防止する。これにより、フリーローラ組立体２の組立作業が完了する。

この組立時において、一対のクランク軸８，８は、フリーローラ支持軸７の軸方向の前後に互いに逆位置となるように傾きを設けて固定する。即ち図１２等に示すように、一方のクランク軸８を、そのガイドローラ１２が対応する一方のフリーローラ６側へ向くように所定角度θ１に傾斜させると共に、他方のクランク軸８を、そのガイドローラ１２が対応する他方のフリーローラ６側へ向くように所定角度θ２に傾斜させる。この実施例では、各クランク軸８，８の傾斜角度θ１，θ２は、フリーローラ支持軸７の軸心線と直交する方向に対して、それぞれ４５度（θ１＝４５度、θ２＝４５度）の角度（合計９０度）に設定されている。

このように一対のクランク軸８，８をフリーローラ支持軸７の軸方向の前後に互いに逆位置となるように傾けて傾斜角度θ１，θ２を設定した理由は、フリーローラ支持軸７を、その軸心線が床や地面等の車両載置面に対して平行を保持して移動し得るようにするためである。この一対のクランク軸８，８の傾斜角度θ（＝θ１＋θ２）は、３０度から３３０度の範囲内が好適であり、最も好ましい範囲は６０度から３００度の範囲である。傾斜角度θが３０度以上であれば、車両載置面に対するフリーローラ支持軸７の平行性を確保してフリーローラ組立体２を移動することができる。この傾斜角度θが６０度以上であれば、この効果がより顕著なものとなる。また、傾斜角度θが３３０度以下であれば、フリーローラ支持軸７を平行に保持しつつフリーローラ組立体２のスムースな移動を確保することができる。この傾斜角度θが３００度以下であれば、この効果がより顕著なものとなる。

図１４及び図１５は、傾斜角度θを６０度（θ１＝３０度＋θ２＝３０度）としたフリーローラ組立体２Ａを示すものである。また、図１６及び図１７は、傾斜角度θを１８０度（θ１＝９０度＋θ２＝９０度）としたフリーローラ組立体２Ｂを示すものである。これらのフリーローラ組立体２Ａ，２Ｂにおいて、これらの実施例が第１の実施例に係るフリーローラ組立体２と異なるところは、一対のクランク軸８，８の傾斜角度θが異なる点だけであって、全ての構成部品は同一のものである。そのため、各フリーローラ組立体２Ａ，２Ｂにおいて、フリーローラ組立体２と同一部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。

２枚のガイド板４Ａ，４Ｂは、左右対称形状をなしており、図１８Ａ〜１８Ｃに示すように、それぞれ２枚のガイド片４ａ，４ｂと、両ガイド片４ａ，４ｂ間に介在された張力調整部材１５によって構成されている。２枚のガイド片４ａ，４ｂは、適当な幅と厚さを有する横長の長方形板材からなり、互いの長手方向を一致させると共に張力調整部材１５を介して同一平面上に連結することによって各ガイド板４Ａ，４Ｂがそれぞれ一体的に構成されている。

各ガイド板４Ａ，４Ｂの一面には、全てのフリーローラ組立体２の対応する側に設置されたガイドローラ１２が挿入されるガイド溝１７がそれぞれ設けられている。各ガイド溝１７，１７は、各ガイド板４Ａ，４Ｂの長手方向に平行に延在された２箇所の直線部１７ａ，１７ａと、両直線部１７ａ，１７ａの対向する両端間を円弧状に連結する２箇所の曲線部１７ｂ，１７ｂとからなっている。ガイド溝１７の断面形状は四角形とされていて、ガイドローラ１２を支えるのに十分な深さと、そのガイドローラ１２をガイドしてスムースに移動できる幅を有している。

一対のガイド溝１７，１７は、無限軌道体３０の軌道面が構成する平面と平行であり、かつ、そのガイド溝の両直線部１７ａ，１７ａが無限軌道体３０の直線部と平行であり、さらにそのガイド溝１７と無限軌道のそれぞれ対応する位置の変位量が所定量だけずれたように設定されている。即ち、一対のガイド板４Ａ，４Ｂを対向させた状態において、その長手方向に所定のオフセット（変位）が形成されるように設けられている。このオフセットは、フリーローラ組立体２の一対のクランク軸８，８をフリーローラ支持軸７の軸方向の前後に傾けることにより一対のガイドローラ１２，１２間においてフリーローラ支持軸７の軸方向に所定の離間距離を設定したことに対応させて設けたものである。このように一対のガイド溝１７，１７間において無限軌道体３０の走行方向へ所定のオフセットを設定することにより、一対の無限軌道体３０，３０の走行方向に対してフリーローラ支持軸７の軸方向を直角に保持してフリーローラ組立体２を走行させることが可能となる。

更に、第１のガイド片４ａの曲線部１７ｂを形成する曲率半径の中心部には、一対の無限軌道駆動軸のうちの第１の無限軌道駆動軸２０を回転自在に支持するための軸受孔２２ａが設けられている。そして、第２のガイド片４ｂの曲線部１７ｂを形成する曲率半径の中心部には、一対の無限軌道駆動軸のうちの第２の無限軌道駆動軸２１を回転自在に支持するための軸受孔２２ｂが設けられている。また、各ガイド片４ａ，４ｂの長手方向の一側であって曲線部１７ｂのある側と反対側の端部には、各ガイド板４Ａ，４Ｂの長手方向の長さを調整するための張力調整部材１５と嵌合するための傾斜部１８がそれぞれ設けられている。各傾斜部１８，１８は、この実施例では、各ガイド片４ａ，４ｂのガイド溝１７が設けられている面に対して４５度の角度をなすように形成されている。

図１９Ａ〜１９Ｃに示すように、張力調整部材１５は、無限軌道体機構３の張力を調整するためのもので、左右対称形状をなす２つの調整片１５ａ，１５ｂと、両調整片１５ａ，１５ｂ間に介在されるスペーサ１５ｃとからなっている。各調整片１５ａ，１５ｂは、断面形状が直角三角形をなす三角柱状の本体部２３ａと、この本体部２３ａの直交する二辺のうちの一方に連続して形成されたフランジ部２３ｂとを有している。各フランジ部２３ｂには、張力調整部材１５をガイド板４Ａ，４Ｂにネジ止めするための複数の挿通孔２４がそれぞれ設けられている。

また、各調整片１５ａ，１５ｂの直交する二辺のうちの他方の辺には、フランジ部２３ｂが展開する方向と平行をなす方向に延在された一対のガイド溝２５，２５が設けられている。一対のガイド溝２５，２５は、一対のガイド板４Ａ，４Ｂに設けた各ガイド溝１７の一対の直線部１７ａ，１７ａと対応する位置において同一の幅に設定されており、ガイドローラ１２がスムースに通過できるように構成されている。更に、第１の調整片１５ａ及び第２の調整片１５ｂの直交する二辺のうちの他方の辺には，それぞれ複数の挿通孔を設けている。

スペーサ１５ｃは、各ガイド板４Ａ，４Ｂの長手方向の長さを調整するもので、その厚みを増減させ、或いは、その数を増減させることによって各ガイド板４Ａ，４Ｂの長手方向の長さを調整することができる。このスペーサ１５ｃは、調整片１５ａ，１５ｂの直交する二辺のうちの他方の辺の形状と同様の形状を有しており、それらに設けたガイド溝２５と対応する位置に同様の形状及び大きさを有するガイド溝２６が設けられている。

更に、スペーサ１５ｃには、両調整片１５ａ，１５ｂに設けた複数の挿通孔と対応する位置に、これらと同数の挿通孔が設けられている。これらの挿通孔に止めネジ２７ａのネジ軸を貫通させ、そのネジ軸の先端にナット２７ｂを螺合させて締め付けることにより、止めネジ２７ａ及びナット２７ｂを介して一対の調整片１５ａ，１５ｂとスペーサ１５ｃとが締付固定され、これにより張力調整部材１５が一体的に構成される。この張力調整部材１５が、一対のガイド片４ａ，４ｂのガイド溝１７側に各ガイド溝２５，２６を臨ませた状態で介在される。そして、張力調整部材１５の各フランジ部２３ｂに設けた挿通孔２４にネジ軸部を挿通させた固定ネジで複数箇所を締付固定することにより、張力調整部材１５を介して一対のガイド片４ａ，４ｂが連結され、ガイド板４Ａ，４Ｂがそれぞれ一体的に構成される。

無限軌道体機構３は、第１の無限軌道駆動軸２０及び第２の無電軌道駆動軸２１と、一対をなす２個の無限軌道体３０，３０と、２個の駆動スプロケット３１，３１と、２個の従動スプロケット３２，３２と、駆動モータ３３と、カップリング３４等を備えて構成されている。第１の無限軌道駆動軸２０には２個の駆動スプロケット３１，３１が固定されており、第１の無限軌道駆動軸２０と一体に回転駆動される。また、第２の無限軌道駆動軸２１には２個の従動スプロケット３２，３２が固定されており、第２の無限軌道駆動軸２１と一体に回転駆動される。第１の無限軌道駆動軸２０は、所定間隔あけて対向設置された一対のガイド板４Ａ，４Ｂのそれぞれの軸受孔２２ａに回転自在に支持され、第２の無限軌道駆動軸２１は、それぞれの軸受孔２２ｂに回転自在に支持されている。

駆動スプロケット３１と従動スプロケット３２はそれぞれ対をなしており、対をなす駆動スプロケット３１と従動スプロケット３２にはそれぞれ無限軌道体３０が架け渡されている。一対の無限軌道体３０，３０は、所定の間隔をあけて横並びに配置されている。この一対の無限軌道体３０，３０間に複数（本実施例では１４個）のフリーローラ組立体２が、当該無限軌道体３０，３０の走行方向へ移動可能に配置されている。

それぞれのフリーローラ組立体２は、一対のクランク軸８，８を一対の無限軌道体３０，３０に個別に掛け止めることによって一体的に走行可能に構成されている。即ち、フリーローラ組立体２は、無限軌道体３０を構成している連結片と連結片の間をつなぐ連結部に形成された穴にそれぞれのクランク軸８の保持部材軸８ａを貫通させることによって連結されている。そして、一対の無限軌道体３０，３０のそれぞれ外側に突出された一対のガイドローラ１２，１２を一対のガイド板４Ａ，４Ｂのガイド溝１７，１７に挿入することにより、複数のフリーローラ組立体２が一対のガイド板４Ａ，４Ｂに移動可能に両端支持されている。

このように支持される複数のフリーローラ組立体２が、無限軌道体３０，３０の周方向へ所定間隔をあけて等間隔に配置されている。これにより、一対のクランク軸８，８において一対のガイドローラ１２，１２を、無限軌道体３０，３０の移動方向の前後に異ならせて配置したため、複数のフリーローラ６のそれぞれのフリーローラ支持軸７が一致する方向へ移動させることができる。

第１の無限軌道駆動軸２０の一端は、第１のガイド板４Ａを貫通してガイド溝１７のある面と反対側に突出されており、第１の無限軌道駆動軸２０の突出部と駆動モータ３３の回転軸とがカップリング３４によって動力伝達可能に連結されている。駆動モータ３３は、その回転軸を横方向へ向けた状態でモータブラケット３５に固定されている。そして、モータブラケット３５は、第１のガイド板４Ａから側方へ突出するように形成されたモータベース３６に載置されて第１のガイド板４Ａと一体的に構成されている。

図１及び図２に示す符号３７は、一対のガイド板４Ａ，４Ｂの長手方向の開口部を閉じる閉じ板である。また、符号３８は、一対のガイド板４Ａ，４Ｂの上面の開口部を閉じる上面板である。この上面板３８を介してクローラ１が、図示しない基台の下面に固定される。しかしながら、上面板３８を用いることなく一対のガイド板４Ａ，４Ｂを、図示しない基台の下面に直接固定する構成とできることは勿論である。

このような構成を有するクローラ１の動作は、次のようなものである。無限軌道体機構３の駆動モータ３３を駆動すると、その回転軸の回転力がカップリング３４を介して第１の無限軌道駆動軸２０に伝達され、第１の無限軌道駆動軸２０に固定された一対の駆動スプロケット３１，３１が一体的に回転駆動される。これにより、２個の駆動スプロケット３１，３１と２個の従動スプロケット３２，３２との間に架け渡された一対の無限軌道体３０，３０を介して複数のフリーローラ組立体２が、一対のガイド板４Ａ，４Ｂに設けたガイド溝１７，１７にガイドされてそれぞれ無限軌道状に走行される。

この場合、各フリーローラ組立体２の一対のフリーローラ６，６を回転自在に支持するフリーローラ支持軸７が、それぞれの軸心線の方向を無限軌道体３０の走行方向と一致させると共にその姿勢を保持して平行移動するように構成されている。そのため、フリーローラ支持軸７の軸心線と直交する方向に回転自在とされている一対のフリーローラ６，６は、その場で回転することなく、無限軌道体３０と一体的に移動される。これにより、ガイド溝１７の下側の直線部１７ａ，１７ａに移動したフリーローラ６，６が載置面に接触し、その載置面との間で摩擦力を発生して複数のフリーローラ組立体２のフリーローラ６，６が載置面上を走行する。その結果、無限軌道体機構３による複数のフリーローラ組立体２の動作を介してクローラ１が無限軌道体３０の走行方向へ移動される。

これに対して、フリーローラ６，６のフリーローラ支持軸７の軸心線がガイド溝１７の直線部１７ａと平行をなすように設定されているため、フリーローラ支持軸７の軸心線と交差する方向から作用する外力によって各フリーローラ６，６が回転される。このフリーローラ支持軸７の軸心線と交差する方向から作用する外力でフリーローラ６，６が回転することにより、クローラ１を無限軌道体３０の走行方向と交差する方向へ移動させることが可能となる。

図２０乃至図２２は、上述したような構成を有する４組のクローラ１Ａ、１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを使用して全方向移動車両を構成した第１の実施例を示すものである。この実施例で示す全方向移動車両１００は、４個のクローラ１Ａ〜１Ｄの互いの端部を連結させて四角形の枠体を構成し、その４組のクローラ１Ａ〜１Ｄ（クローラ組立体）を、図示しない基台の下面に固定した状態を示すものである。図示しない基台は、クローラ組立体と同様の大きさの四角形若しくはその相似形としてもよく、又は、円形その他各種形状に形成することができる。

このような構成を有する全方向移動車両１００の動作を次に説明する。図２３は、全方向移動車両１００の概略構成を示す平面図であり、符号ＣＰは、全方向移動車両１００の車両中心を示す。また、符号Ｌは、各クローラ１Ａ〜１Ｄの走行中心線から垂直に測った車両中心ＣＰまでの中心間距離である。従って、４組のクローラ１Ａ〜１Ｄにおける中心間距離Ｌは同一である。

全方向移動車両１００の運動（前進、後進、旋回など）が速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）で行われるとき、第１〜第４のクローラ１Ａ〜１Ｄの速度（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）は、それぞれ次のとおりである。
Ｖ１＝Ｖｙ＋Ｌω
Ｖ２＝−Ｖｘ＋Ｌω
Ｖ３＝−Ｖｙ＋Ｌω
Ｖ４＝Ｖｘ＋Ｌω
となる。

（１）全方向移動車両１００がＸ１方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝０（停止状態）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−１（Ｘ１方向へ１の速度）
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝０（停止状態）
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝１（Ｘ１方向へ１の速度）
となる。
即ち、第２のクローラ１Ｂと第４のクローラ１Ｄのみが同一速度で同一のＸ１方向へ駆動される。この際、停止状態となる第１のクローラ１Ａと第３のクローラ１Ｃでは、それぞれの無限軌道体機構３，３の駆動方向に対して各フリーローラ組立体２のフリーローラ支持軸７の軸方向が直交する方向に設定されているため、それらのフリーローラ支持軸７を回転中心として各フリーローラ６，６がフリーな状態で回転されることから、それら回転体６，６の回転力が載置面に伝達されることがない。

（２）全方向移動車両１００がＸ２方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝０（停止状態）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝１（Ｘ２方向へ１の速度）
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝０（停止状態）
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝−１（Ｘ２方向へ１の速度）
となる。
即ち、第２のクローラ１Ｂと第４のクローラ１Ｄのみが同一速度で同一のＸ２方向へ駆動される。この際、停止状態となる第１のクローラ１Ａと第３のクローラ１Ｃでは、同様に、それぞれの無限軌道体機構３，３の駆動方向に対して各フリーローラ組立体２のフリーローラ支持軸７の軸方向が直交する方向に設定されているため、それらのフリーローラ支持軸７を回転中心として各フリーローラ６，６がフリーな状態で回転されることから、それら回転体６，６の回転力が載置面に伝達されることがない。

（３）全方向移動車両１００がＹ１方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝１（Ｙ１方向へ１の速度）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝０（停止状態）
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−１（Ｙ１方向へ１の速度）
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝０（停止状態）
となる。
即ち、第１のクローラ１Ａと第３のクローラ１Ｃのみが同一速度で同一のＹ１方向へ駆動される。この際、停止状態となる第２のクローラ１Ｂと第４のクローラ１Ｄでは、それぞれの無限軌道体機構３，３の駆動方向に対して各フリーローラ組立体２のフリーローラ支持軸７の軸方向が直交する方向に設定されているため、それらのフリーローラ支持軸７を回転中心として各フリーローラ６，６がフリーな状態で回転されることから、それら回転体６，６の回転力が載置面に伝達されることがない。

（４）全方向移動車両１００がＹ２方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝−１（Ｙ２方向へ１の速度）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝０（停止状態）
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝１（Ｙ２方向へ１の速度）
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝０（停止状態）
となる。
即ち、第１のクローラ１Ａと第３のクローラ１Ｃのみが同一速度で同一のＹ２方向へ駆動される。この際、停止状態となる第２のクローラ１Ｂと第４のクローラ１Ｄでは、同様に、それぞれの無限軌道体機構３，３の駆動方向に対して各フリーローラ組立体２のフリーローラ支持軸７の軸方向が直交する方向に設定されているため、それらのフリーローラ支持軸７を回転中心として各フリーローラ６，６がフリーな状態で回転されることから、それらフリーローラ６，６の回転力が載置面に伝達されることがない。

（５）全方向移動車両１００が車両中心ＣＰを中心として反時計方向ωへ速度１／ｒで回転する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝１（Ｙ１方向へ１の速度）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝１（Ｘ２方向へ１の速度）
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝１（Ｙ２方向へ１の速度）
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝１（Ｘ１方向へ１の速度）
となる。
即ち、第１のクローラ１Ａから第４のクローラ１Ｄまでの４台すべてが反時計方向ωへ同一の速度１／ｒで駆動される。

（６）全方向移動車両１００が車両中心ＣＰを中心として時計方向へ速度１／ｒで回転する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝−１（Ｙ２方向へ１の速度）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−１（Ｘ１方向へ１の速度）
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−１（Ｙ１方向へ１の速度）
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝−１（Ｘ２方向へ１の速度）
となる。
即ち、第１のクローラ１Ａから第４のクローラ１Ｄまでの４台すべてが時計方向へ同一の速度１／ｒで駆動される。

（７）全方向移動車両１００がＸ１軸と角度α（この実施例では６０度）をなす方向（Ｖｘ、Ｖｙ）へ速度Ｖで移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝√３／２×Ｖ
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−１／２×Ｖ＝−１／√３×Ｖ１
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−√３／２×Ｖ＝−Ｖ１
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝１／２×Ｖ＝１／√３×Ｖ１
となる。
ここで、Ｖ１＝１とすると、
Ｖ１＝１
Ｖ２＝−１／√３
Ｖ３＝−１
Ｖ４＝１／√３
となる。

（８）全方向移動車両１００がＸ１軸と角度α＋１８０度（この実施例では２４０度）をなす方向へ速度Ｖで移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝−√３／２×Ｖ
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝１／２×Ｖ＝１／√３×Ｖ１
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝√３／２×Ｖ＝Ｖ１
第４のクローラ１Ｄの速度Ｖ４は、Ｖ４＝−１／２×Ｖ＝−１／√３×Ｖ１
となる。
ここで、Ｖ１＝１とすると、
Ｖ１＝−１
Ｖ２＝１／√３
Ｖ３＝１
Ｖ４＝−１／√３
となる。

次に、３組のクローラ１Ａ〜１Ｃを備えた全方向移動車両１０１の動作を説明する。図２４は、全方向移動車両１０１の概略構成を示す平面図であり、符号ＣＰは、全方向移動車両１０１の車両中心を示す。また、符号Ｌは、各クローラ１Ａ〜１Ｄの走行中心線から垂直に測った車両中心ＣＰまでの中心間距離である。従って、３組のクローラ１Ａ〜１Ｃにおける中心間距離Ｌは同一である。

全方向移動車両１０１の運動（前進、後進、旋回など）が速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）で行われるとき、第１〜第３のクローラ１Ａ〜１Ｃの速度（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）は、それぞれ次のとおりである。
Ｖ１＝Ｖｙ＋Ｌω
Ｖ２＝−√３／２×Ｖｘ−１／２Ｖｙ＋Ｌω
Ｖ３＝√３／２×Ｖｘ−１／２×Ｖｙ＋Ｌω
となる。

（１）全方向移動車両１０１がＸ１方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝０（停止状態）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−√３／２
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝√３／２
となる。
即ち、第２のクローラ１Ｂと第３のクローラ１Ｃが同一速度で同一のＸ１方向へ駆動される。この際、停止状態となる第１のクローラ１Ａでは、その無限軌道体機構３の駆動方向に対して各フリーローラ組立体２のフリーローラ支持軸７の軸方向が直交する方向に設定されているため、それらのフリーローラ支持軸７を回転中心として各フリーローラ６，６がフリーな状態で回転される。そのため、それらフリーローラ６，６の回転力が載置面に伝達されることがない。

（２）全方向移動車両１０１がＸ２方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝０（停止状態）
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝√３／２
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−√３／２
となる。
即ち、第２のクローラ１Ｂと第３のクローラ１Ｃが同一速度で同一のＸ１方向へ駆動される。この際、停止状態となる第１のクローラ１Ａでは、同様に、その無限軌道体機構３の駆動方向に対して各フリーローラ組立体２のフリーローラ支持軸７の軸方向が直交する方向に設定されているため、それらのフリーローラ支持軸７を回転中心として各フリーローラ６，６がフリーな状態で回転される。そのため、それらフリーローラ６，６の回転力が載置面に伝達されることがない。

（３）全方向移動車両１０１がＹ１方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝１
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−１／２
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−１／２
となる。
即ち、速度１でＹ１方向へ駆動される第１のクローラ１Ａに対して、第２のクローラ１Ｂと第３のクローラ１Ｃが、第１のクローラ１Ａの半分の速度（１／２）で同一のＸ２方向へ駆動される。

（４）全方向移動車両１０１がＹ２方向へ１の速度で移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝−１
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝１／２
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝１／２
となる。
即ち、速度１でＹ２方向へ駆動される第１のクローラ１Ａに対して、第２のクローラ１Ｂと第３のクローラ１Ｃが、第１のクローラ１Ａの半分の速度（１／２）で同一のＸ１方向へ駆動される。

（５）全方向移動車両１０１が車両中心ＣＰを中心として反時計方向ωへ速度１／ｒで回転する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝１
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝１
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝１
となる。
即ち、第１のクローラ１Ａから第３のクローラ１Ｃまでの３台すべてが反時計方向ωへ同一の速度１／ｒで駆動される。

（６）全方向移動車両１０１が車両中心ＣＰを中心として時計方向へ速度１／ｒで回転する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝−１
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−１
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−１
となる。
即ち、第１のクローラ１Ａから第３のクローラ１Ｃまでの３台すべてが時計方向へ同一の速度１／ｒで駆動される。

（７）全方向移動車両１０１がＸ１軸と角度α（この実施例では６０度）をなす方向（Ｖｘ、Ｖｙ）へ速度Ｖで移動する場合
Ｖｘ＝１／２Ｖであって、Ｖｙ＝√３／２×Ｖであるため、
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝√３／２×Ｖ
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝−√３／２×１／２×Ｖ−１／２×√３／２×Ｖ＝−√３／２×Ｖ
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝√３／２×１／２×Ｖ−１／２×√３／２×Ｖ＝０
となる。
ここで、Ｖ１＝１とすると、
Ｖ１＝１
Ｖ２＝−１
Ｖ３＝０
となる。

（８）全方向移動車両１０１がＸ１軸と角度α＋１８０度（この実施例では２４０度）をなす方向へ速度Ｖで移動する場合
第１のクローラ１Ａの速度Ｖ１は、Ｖ１＝−√３／２×Ｖ
第２のクローラ１Ｂの速度Ｖ２は、Ｖ２＝√３／２×１／２×Ｖ−１／２×√３／２×Ｖ＝０
第３のクローラ１Ｃの速度Ｖ３は、Ｖ３＝−√３／２×１／２×Ｖ−１／２×√３／２×Ｖ＝√３／２×Ｖ
となる。
ここで、Ｖ１＝１とすると、
Ｖ１＝−１
Ｖ２＝０
Ｖ３＝１
となる。

上述したような全方向移動車両１００，１０１によれば、一対の無限軌道体３０，３０を横並びに配置する一方、一対のガイド溝１７，１７をオフセットさせて、一対の無限軌道体３０，３０を介して一対のガイド溝１７，１７間に複数のフリーローラ組立体２を介在させる構成としたため、従来の一対のベルト機構を同期させて動作させるための動力伝達機構を不要なものとすることができ、動力伝達機構の簡素化を図ることが可能となった。更に、一対のガイド板４Ａ，４Ｂにガイド溝１７，１７を設け、これらのガイド溝１７，１７で複数のフリーローラ組立体２の一対のガイドローラ１２，１２を支持する構成としたため、床面等からの反力を受けるための従来の受圧機構を廃止することができ、この点においても機構の簡素化を図ることが可能となった。

このような利点を本願発明に係る全方向移動車両１００，１０１が有することにより、極限られた面積の床面等の載置面上を任意の方向へ自由に移動することができ、且つ、切り返し操作を用いることなく目的の場所へ正確に位置付けすることができるという運転性能を、より高度に実現することができる。

以上説明したが、本発明は上記２つの実施例に限定されるものではなく、均等の範囲内で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された発明の範囲において様々な変更が可能であることは、当業者によって容易に理解されよう。

１…クローラ、 ２、２Ａ，２Ｂ…フリーローラ組立体、 ３…無限軌道体機構、 ４，４Ａ，４Ｂ…ガイド板、 ６…フリーローラ、 ７…フリーローラ支持軸、 ８…クランク軸（保持部材）、 ９Ａ，９Ｂ…軸受板、 １２…ガイドローラ、 １５…張力調整部材、 １７…ガイド溝、 ２０…第１の無限軌道駆動軸、 ２１…第２の無限軌道駆動軸、 ３０…無限軌道体、 ３１…駆動スプロケット、 ３２…従動スプロケット、 ３３…駆動モータ、 ３４…カップリング、 θ、θ１、θ２…傾斜角度、 ＣＰ…車両中心、 Ｌ…中心間距離

Claims (3)

1. 基台の底面に、それぞれ直線移動方向を異ならせて配置された少なくとも３組のクローラを備え、
   前記少なくとも３組のクローラのそれぞれの直線方向の移動量を制御することにより、前記基台を特定される方向に移動させ、又は、特定される方位に回転できるようにしてなり、
   前記各クローラはそれぞれ、無限軌道体と、前記無限軌道体を回転駆動する一対の無限軌道駆動軸と、前記無限軌道体の軌道形状と同じ軌道形状を有するガイド溝を有して当該無限軌道体を挟むように並設される一対のガイド板と、複数の保持部材と、前記複数の保持部材にそれぞれ取り付けられるフリーローラ支持軸と、前記フリーローラ支持軸に回転自在に取り付けられる一又は二以上のフリーローラと、前記複数の保持部材にそれぞれ取り付けられる一対のガイドローラと、から構成され、
   前記一対のガイド板の前記ガイド溝は、前記無限軌道体の軌道面が構成する平面と平行であり、かつ、当該ガイド溝の直線部が無限軌道体の直線部と平行であり、さらに当該ガイド溝と無限軌道のそれぞれ対応する位置の変位量が所定量だけずれたように設置され、
   前記複数の保持部材は、前記無限軌道体に対して一定間隔に、当該無限軌道体に対して前記一対の無限軌道駆動軸と平行に設けられる保持部材軸の周りに回動自在に保持され、
   前記複数の保持部材に取り付けられた前記一対のガイドローラは、それぞれ前記保持部材軸と平行で前記所定量だけずれた軸周りに回動自在に設けられ、
   前記一対のガイドローラは、前記一対のガイド板の前記ガイド溝にそれぞれ嵌挿される、という構成によって、前記複数のフリーローラの前記フリーローラ支持軸を常に前記無限軌道体の直線部軌道と平行に保つようにした
   ことを特徴とする全方向移動車両。
2. 前記各保持部材は、前記フリーローラ支持軸の軸方向と直交する方向に延在された一対のクランク軸部を有し、
   前記一対のクランク軸部のそれぞれの先端に、前記無限軌道体の直線部移動方向の前後に位置されると共に前記一対のガイド溝に移動可能に係合される一対のガイドローラを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の全方向移動車両。
3. 前記一対のガイドローラの変位量は、前記無限軌道体の直線部移動方向の前後に前記一対のクランク軸部を３０度乃至３３０度の角度範囲内で設定した所定角度を設けることにより形成した
   ことを特徴とする請求項２記載の全方向移動車両。

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