JP2021178631A - 運搬台車用の駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】メカナムホイールを含む運搬用台車の駆動装置に十分な強度を付与する。【解決手段】運搬台車用の駆動装置１０は、モータ２０と、モータ２０から入力される動力を減速して出力する減速機３０と、減速機３０からの出力により回転するメカナムホイール４０と、を備えている。減速機３０は、モータ２０からの動力を入力される減速部３１と、減速部３１を支持するキャリア３２と、キャリア３２に対して相対回転可能なケース３３と、を有し、メカナムホイール４０は、ケース３３又はキャリア３２に固定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、運搬台車用の駆動装置に関する。
走行用車輪としてメカナムホイールが知られている。メカナムホイールは、ホイール本体と、ホイール本体の外周に回転自在に取り付けられた複数のローラと、を有する。各ローラは、ホイール本体の回転軸線に対して傾斜した回転軸線を中心として回転自在に、ホイール本体に支持されている。このような特殊な構造を有するメカナムホイールを運搬台車の走行車輪として用いることにより、車体の前後方向以外の方向にも移動可能な運搬台車を実現可能である。
特公表２０１４−５２６４１９号公報
しかしながら、メカナムホイールは、その複雑な構成や動作にともない、荷重のかかり方も複雑となる。とりわけメカナムホイールには複数の方向に荷重がかかることが予測され、このような荷重に耐え得る設計及び作製は、煩雑で困難とされてきた。結果として、メカナムホイールを含む台車は、未だ広く普及されるに至っていない。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、メカナムホイールを含む運搬用台車の駆動装置を提供することを目的とする。
本発明による運搬台車用の駆動装置は、
モータと、
モータから入力される動力を減速して出力する減速機と、
前記減速機からの出力により回転するメカナムホイールと、を備え、
前記減速機は、前記モータからの動力を入力される減速部と、前記減速部を支持するキャリアと、前記キャリアに対して相対回転可能なケースと、を有し、
前記メカナムホイールは、前記ケース又は前記キャリアに固定されている。
この場合、前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
前記一対の軸受は、前記キャリアと前記ケースの間でスラスト方向荷重およびラジアル方向荷重の両方を受けてもよい。
また、前記減速機の少なくとも一部は、前記メカナムホイールの回転軸線を中心とする径方向における前記メカナムホイールの内側に配置されていてもよい。
また、前記減速機の前記ケースは、前記メカナムホイールに圧入されていてもよい。
前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
前記減速機の少なくとも一部は、前記メカナムホイールの回転軸線を中心とする径方向における前記メカナムホイールの内側に配置され、
前記メカナムホイールの回転軸線と平行な軸方向において、前記メカナムホイールの少なくとも一部は、前記一対の軸受の作用点の間に位置していてもよい。
また、前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
前記減速機の少なくとも一部は、前記メカナムホイールの回転軸線を中心とする径方向における前記メカナムホイールの内側に配置され、
前記メカナムホイールの回転軸線と平行な軸方向において、前記メカナムホイールの中心は、前記一対の軸受の作用点の中心と一致していてもよい。
また、前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
前記一対の軸受は、前記メカナムホイールの回転軸線と平行な軸線を中心として回転可能な転動体を有する円筒コロ軸受であってもよい。
本発明によれば、メカナムホイールを含む運搬用台車の駆動装置に十分な強度を付与することができる。
本発明の第１の実施の形態を説明する図であって、運搬台車用の駆動装置を示す概略斜視図。 図１に示す駆動装置の回転軸線に沿った断面図。 本発明の第２の実施の形態を説明する図であって、運搬台車用の駆動装置の回転軸線に沿った断面図。
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面は簡略化されており、例えば各要素の寸法、各要素間の寸法比及び各要素の具体的な形状が、実物のそれらから異なっている部分が図面に含まれうる。ただし、当業者であれば、そのような簡略化された図面から、以下に説明する実施形態及び本発明のその他の実施形態を十分に理解することが可能である。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る運搬台車用の駆動装置を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す駆動装置のモータの回転軸線に沿った断面図である。
図１及び図２に示すように、駆動装置１０は、モータ２０と、モータ２０から入力される動力、すなわち回転を減速して出力する減速機３０と、減速機３０からの出力により回転するメカナムホイール４０と、を備える。
図２に示すように、減速機３０は、モータ２０からの動力（回転）を入力される減速部３１と、減速部３１を支持するキャリア３２と、キャリア３２に対して相対運動可能なケース３３と、を有している。また、図２に示す例においては、減速機３０は、さらに、モータ２０を支持する基部３４を有している。
ケース３３及び基部３４は、概ね円筒状の部材であり、モータ２０の回転軸線Ａｘ方向に延在する。基部３４の一方の端部には、モータ２０の本体部２１が、図示しない締結部材によって基部３４に取り付けられている。一方、基部３４の他方の端部には、ケース３３の一方の端部が、ボルト等の締結部材５１によって固定されている。
回転軸線Ａｘを中心とする径方向におけるケース３３及び基部３４の内側には、入力軸３５が、回転軸線Ａｘ方向に延在している。また、回転軸線Ａｘを中心とする径方向におけるケース３３の内側には、減速部３１及びキャリア３２が配置されている。
入力軸３５は、減速部３１にモータ２０の動力を入力するインプットギアとして機能する。具体的には、入力軸３５の一方の端部には、モータ２０の出力軸２５が接続されている。これにより、入力軸３５は、モータ２０の出力軸２５と一体的に、回転軸線Ａｘを中心に回転することができる。このようにして、モータ２０から出力される動力（回転）が、入力軸３５に伝達される。入力軸３５は、その他方の端部において、減速部３１にモータ２０の動力を入力するようになっている。
なお、モータ２０の本体部２１及び出力軸２５は、それぞれ、基部３４及び入力軸３５に着脱可能に取り付けられている。そのため、モータ２０は、必要に応じて交換することが可能である。
減速部３１は、入力軸３５から入力される動力（回転）を減速して、トルクが増大された動力をキャリア３２またはケース３３に伝達する。図２に示す例においては、ケース３３は基部３４に固定されているため、減速部３１は、キャリア３２に動力を伝達し、キャリア３２を回転させる。
図２に示す例においては、減速機３０は、偏心揺動型減速機として構成されており、減速部３１は、偏心揺動歯車をなしている。偏心揺動型の減速機は、一般にバックラッシが小さく、駆動装置１０全体の誤動作を低減させることが可能である。もちろん、減速機３０としては、偏心揺動型減速機に限られず、他の方式の減速機も採用可能である。例えば、減速機３０は、遊星歯車型減速機であってもよいし、遊星歯車型及び偏心揺動型が組み合わされた減速構造によって構成されてもよい。また、他の任意の方式の減速構造によって減速機３０が構成されてもよい。なお、減速機３０が遊星歯車型減速機である場合、減速部３１は、遊星歯車をなす。
キャリア３２は、減速部３１を保持している。また、キャリア３２は、ケース３３との間に配置された一対の軸受６０ａ，６０ｂによって、ケース３３に対して相対回転可能に接続されている。図２に示す例においては、減速部３１が固定されたケース３３と噛み合うことにより、キャリア３２は、減速部３１とともに減速された回転数にて回転軸線Ａｘを中心に回転する。キャリア３２は、また、一対の軸受６０ａ，６０ｂによって、ケース３３に対する回転軸線Ａｘ方向への移動を規制されている。
一対の軸受６０ａ，６０ｂは、また、キャリア３２やケース３３等に加えられる荷重を支える。ここで、運搬台車にメカナムホイールを用いる場合、キャリア３２やケース３３等には、メカナムホイールからスラスト方向荷重やラジアル方向荷重が加えられ得る。ここでいうスラスト方向とは、回転軸線Ａｘが延在する方向である。また、ラジアル方向とは、回転軸線Ａｘを中心とする径方向である。一対の軸受６０ａ，６０ｂは、キャリア３２とケース３３の間でスラスト方向荷重およびラジアル方向荷重の両方を受けることができる。このような一対の軸受６０ａ，６０ｂがキャリア３２とケース３３との間に配置されていることにより、当該スラスト方向荷重およびラジアル方向荷重が減速機３０の各部品、例えば減速部３１、に伝えられることが防止される。この結果、減速機３０を長寿命化させることが可能である。なお、図２に示す例においては、軸受６０ａ，６０ｂは、アンギュラ玉軸受であり、それぞれ、軌道輪６１ａ，６１ｂと、軌道輪６１ａ，６１ｂに囲まれた一列の球状の転動体６２ａ，６２ｂと、を含んでいる。
なお、一対の軸受６０ａ，６０ｂは、アンギュラ玉軸受に限られず、他の方式の軸受であってもよい。例えば、一対の軸受６０ａ，６０ｂは、後述するメカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘと平行な軸線を中心として回転可能な転動体を有する円筒コロ軸受であってもよい。この場合も、一対の軸受６０ａ，６０ｂは、少なくともラジアル方向荷重を受けることができる。この結果、当該ラジアル方向荷重が減速機３０の各部品、例えば減速部、に伝えられることが防止される。この結果、減速機３０を長寿命化させることが可能である。なお、メカナムホイール４０の内側に減速機３０が配置される後述の例では、減速機３０を構成する各要素へのスラスト方向荷重は小さく、ラジアル方向荷重が大きくなるので、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘと平行な軸線を中心として回転可能な転動体を有する円筒コロ軸受は好適といえる。
キャリア３２の他方の端部には、メカナムホイール４０を接続するための接続部８０が、ボルト等の締結部材５３により固定されている。この接続部８０に対して、後述するメカナムホイール４０のホイール本体４１が、ボルト等の締結部材５２により固定される。接続部８０は、メカナムホイール４０と減速機３０との間に無駄な隙間が形成されることのないよう、メカナムホイール４０及び減速機３０の寸法に合わせて設計されている。また、接続部８０は、運搬台車の走行時にメカナムホイール４０に加わる荷重の大きさや向きを考慮して、当該荷重に耐え得るだけの強度を有するように設計さている。もちろん、接続部８０を減速機３０に固定する締結部材５３や減速機３０も、メカナムホイール４０の寸法やメカナムホイール４０に加わる荷重の大きさや向きを考慮して設計されている。すなわち、本実施の形態においては、駆動装置１０全体が、メカナムホイール４０に加わる荷重の大きさや向きを考慮して設計されている。
基部３４とケース３３とキャリア３２とによって囲まれる内部空間Ｓは、シール部７０によってシールされている。本実施形態のシール部７０は、基部３４と入力軸３５との間をシールする第１シール要素７１と、ケース３３とキャリア３２との間をシールする第２シール要素７２と、を有する。減速部３１及び軸受６０ａ，６０ｂは、シール部７０によってシールされて閉じられた内部空間Ｓに配置されている。
次に、メカナムホイールについて説明する。
図１に示すように、メカナムホイール４０は、ホイール本体４１と、ホイール本体４１の外周に回転自在に取り付けられた複数の樽形状のローラ４２と、を有する。各ローラ４２は、ホイール本体４１の回転軸線Ｂｘに対して傾斜した回転軸線Ｂｙを中心として回転可能に、ホイール本体４１に支持されている。ローラ４２の回転軸線Ｂｙは、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘに対しておよそ４５°の角度を成している。
図２に示す例においては、メカナムホイール４０は、キャリア３２の接続部８０に、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘとキャリア３２の回転軸線Ａｘとが一致するように固定されている。なお、後述の例のように、減速部３１がケース３３を回転させるようになっている場合、メカナムホイール４０は、ケース３３に固定され、ケース３３とともに回転するようにしてもよい。
このような駆動装置１０が、図示しない車体に取り付けられることにより、運搬台車が構成される。なお、駆動装置１０は、モータ２０からの動力が減速機３０を介してホイール４０に伝達される台車類全般に対して適用可能である。例えば、走行時にオペレータによるアシストを要する台車に対してだけではなく、走行時にオペレータによるアシストを要しないＡＧＶやＲＧＶなどの台車（すなわち無人搬送車）に対しても、本発明に係る駆動装置１０を応用することが可能である。
以上に説明した第１の実施の形態による運搬台車用の駆動装置１０は、モータ２０と、モータ２０から入力される動力を減速して出力する減速機３０と、減速機３０からの出力により回転するメカナムホイール４０と、を備えている。そして、減速機３０は、モータ２０からの動力を入力される減速部３１と、減速部３１を支持するキャリア３２と、キャリア３２に対して相対回転可能なケース３３と、を有しており、メカナムホイール４０は、ケース３３又はキャリア３２に固定されている。
このような駆動装置においては、減速機３０に対して十分な強度を付与することが可能であり、このような減速機３０を介して、メカナムホイール４０をモータ２０に接続して用いることができる。また、種々の強度や大きさの減速機３０を予め設計または用意しておくことで、メカナムホイール４０の適用時に複雑な強度計算やそれに基づく設計及び作製等の負担を大幅に軽減することができる。また、本実施の形態によれば、メカナムホイール４０の寸法やメカナムホイール４０に加わる荷重の方向および大きさを考慮して減速機３０あるいは駆動装置１０全体を設計することもできる。
また、第１の実施の形態では、減速機３０は、キャリア３２とケース３３との間に配置された一対の軸受６０ａ，６０ｂをさらに備え、一対の軸受６０ａ，６０ｂは、キャリア３２とケース３３の間でスラスト方向荷重およびラジアル方向荷重の両方を受ける。この結果、当該スラスト方向荷重およびラジアル方向荷重が減速機３０の各部品、例えば減速部３１、に伝えられることが防止される。この結果、減速機３０を長寿命化させることが可能である。
あるいは、減速機３０は、キャリア３２とケース３３との間に配置された一対の軸受６０ａ，６０ｂをさらに備え、一対の軸受６０ａ，６０ｂは、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘと平行な軸線を中心として回転可能な転動体を有する円筒コロ軸受であってもよい。この場合、一対の軸受６０ａ，６０ｂは、ラジアル方向荷重を受けることができる。この結果、当該ラジアル方向荷重が減速機３０の各部品、例えば減速部３１、に伝えられることが防止される。この結果、減速機３０を長寿命化させることが可能である。
〔第２の実施の形態〕
次に、図３を参照して、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、減速機の少なくとも一部がメカナムホイールの内側に配置されている点と、メカナムホイールがキャリアではなくケースに固定されている点と、において、第１の実施の形態と異なり、他の構成は、第１の実施の形態と略同一である。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態において得られる作用効果が本実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
図３に示す駆動装置１００において、減速機３０の減速部３１は、動力をケース３３に伝達するようになっている。具体的には、図３に示す例においては、ケース３３は基部３４に固定されておらず、キャリア３２が基部３４にボルト等の締結部材５５によって固定されている。この結果、減速部３１は、動力をケース３３に伝達して、ケース３３を回転させるようになっている。
また、図３に示す駆動装置１００においては、減速機３０の少なくとも一部が、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘを中心とする径方向におけるメカナムホイール４０の内側に配置されている。つまり、回転軸線Ａｘ方向において、減速機３０の少なくとも一部は、メカナムホイール４０と重複する領域に配置されている。具体的には、減速機３０のケース３３が、メカナムホイール４０に圧入されている。メカナムホイール４０のホイール本体４１は、ボルト等の締結部材５６によってケース３３に固定されているだけでなく、ケース３３によってホイール本体４１の内周側から支持されている。もちろん、減速機３０のケース３３は、圧入以外の方法、例えばすきまばめ、によってメカナムホイール４０の内側に配置されてもよい。
このように、減速機３０の少なくとも一部がメカナムホイール４０の内側に配置されていることにより、駆動装置１００の回転軸線Ｂｘ方向の寸法を小さくすることができる。また、メカナムホイール４０から減速機３０に加えられる力のモーメントをより小さくすることが可能である。この結果、減速機３０をより長寿命化させることが可能である。また、メカナムホイール４０から減速機３０に加えられる力のモーメントが小さくなることにより、メカナムホイール４０を減速機３０に固定する締結部材５６の寸法を、より小さくすることが可能である。
図３に示す例では、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘと平行な軸方向において、メカナムホイール４０の少なくとも一部は、軸受６０ａの作用点Ｐ１と軸受６０ｂの作用点Ｐ２との間に位置している。ここで、軸受６０ａ，６０ｂの作用点Ｐ１，Ｐ２とは、軸受６０ａ，６０ｂの軌道輪６１ａ，６１ｂによって当該軌道輪６１ａ，６１ｂによって囲まれた一列の転動体６２ａ，６２ｂに伝えられる力の合力が軸受６０ａ，６０ｂの中心軸Ｃｘと交わる点のことである。メカナムホイール４０の少なくとも一部が軸受６０ａの作用点Ｐ１と軸受６０ｂの作用点Ｐ２との間に位置していることにより、減速機３０に加えられる力のモーメントをより効果的に小さくすることが可能である。
さらに、図３に示す例においては、メカナムホイール４０の中心Ｏは、一対の軸受６０ａ，６０ｂの作用点Ｐａ，Ｐｂの中心と一致している。この場合、メカナムホイール４０から減速機３０に加えられる力のモーメントをゼロにすることが可能である。この結果、減速機３０をより一層長寿命化させることが可能である。
図３に示す例において、基部３４とケース３３とキャリア３２とによって囲まれる内部空間Ｓは、シール部１７０によってシールされている。本実施形態のシール部１７０は、基部３４と入力軸３５との間をシールする第１シール要素１７１と、ケース３３とキャリア３２との間をシールする第２シール要素１７２と、ケース３３の他方の端部をシールする第３シール要素１７３と、を有する。減速部３１及び軸受６０ａ，６０ｂは、シール部１７０によってシールされて閉じられた内部空間Ｓに配置されている。
以上に説明した第２の実施の形態による運搬台車用の駆動装置１００において、減速機３０の少なくとも一部は、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘを中心とする径方向におけるメカナムホイール４０の内側に配置されている。このため、駆動装置１００の回転軸線Ｂｘ方向の寸法を小さくすることができる。また、メカナムホイール４０によって減速機３０に加えられる力のモーメントをより小さくすることが可能である。この結果、減速機３０をより長寿命化させることが可能である。また、メカナムホイール４０から減速機３０に加えられる力のモーメントが小さくなることにより、メカナムホイール４０を減速機３０に固定する締結部材５６の寸法をより小さくすることが可能である。
また、減速機３０のケース３３は、メカナムホイール４０に圧入されている。これにより、メカナムホイール４０のホイール本体４１は、その内周側からケース３３によって支持される。この結果、メカナムホイール４０の強度を向上させることが可能である。
また、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘと平行な軸方向において、メカナムホイール４０の少なくとも一部は、一対の軸受６０ａ，６０ｂの作用点Ｐ１，Ｐ２の間に位置している。これにより、メカナムホイール４０から減速機３０に加えられる力のモーメントを、より効果的に小さくすることが可能である。この結果。減速機３０をより一層長寿命化させることが可能である。
また、メカナムホイール４０の回転軸線Ｂｘと平行な軸方向において、メカナムホイール４０の中心Ｏは、一対の軸受６０ａ，６０ｂの作用点の中心と一致している。これにより、メカナムホイール４０から減速機３０に加えられる力のモーメントをゼロにすることが可能である。この結果。減速機３０をより一層長寿命化させることが可能である。
本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。また、上述の構成要素及び／又は方法以外の構成要素及び／又は方法を含む形態も、本発明の実施形態に含まれる。また、上述の構成要素及び／又は方法のうちの一部の要素が含まれない形態も、本発明の実施形態に含まれる。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、各実施形態の具体的な構成に応じた特有の効果も発揮されうる。
１０ 駆動装置
２０ モータ
２５ 出力軸
３０ 減速機
３１ 減速部
３２ キャリア
３３ ケース
３４ 基部
３５ 入力軸
４０ メカナムホイール
４１ ホイール本体
４２ ローラ
６０ａ 軸受
６０ｂ 軸受

Claims (7)

  1. モータと、
    モータから入力される動力を減速して出力する減速機と、
    前記減速機からの出力により回転するメカナムホイールと、を備え、
    前記減速機は、前記モータからの動力を入力される減速部と、前記減速部を支持するキャリアと、前記キャリアに対して相対回転可能なケースと、を有し、
    前記メカナムホイールは、前記ケース又は前記キャリアに固定されている、運搬台車用の駆動装置。
  2. 前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
    前記一対の軸受は、前記キャリアと前記ケースの間でスラスト方向荷重およびラジアル方向荷重の両方を受ける、請求項１に記載の駆動装置。
  3. 前記減速機の少なくとも一部は、前記メカナムホイールの回転軸線を中心とする径方向における前記メカナムホイールの内側に配置されている、請求項１に記載の駆動装置。
  4. 前記減速機の前記ケースは、前記メカナムホイールに圧入されている、請求項３に記載の駆動装置。
  5. 前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
    前記減速機の少なくとも一部は、前記メカナムホイールの回転軸線を中心とする径方向における前記メカナムホイールの内側に配置され、
    前記メカナムホイールの回転軸線と平行な軸方向において、前記メカナムホイールの少なくとも一部は、前記一対の軸受の作用点の間に位置している、請求項１に記載の駆動装置。
  6. 前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
    前記減速機の少なくとも一部は、前記メカナムホイールの回転軸線を中心とする径方向における前記メカナムホイールの内側に配置され、
    前記メカナムホイールの回転軸線と平行な軸方向において、前記メカナムホイールの中心は、前記一対の軸受の作用点の中心と一致している、請求項１に記載の駆動装置。
  7. 前記減速機は、前記キャリアと前記ケースとの間に配置された一対の軸受をさらに備え、
    前記一対の軸受は、前記メカナムホイールの回転軸線と平行な軸線を中心として回転可能な転動体を有する円筒コロ軸受である、請求項１に記載の駆動装置。
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