JP2022052711A - 水平維持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平を維持するための機構にトラブルが生じても台が大きく傾くおそれが少ない優れた特性の水平維持装置を提供すること。【解決手段】台１０の水平を維持する水平維持装置１は、球面Ｓｐに沿って揺動可能なように基台２によって支持された台１０と、台１０のピッチ方向の傾きを変更する第１の駆動機構４１と、台１０のロール方向の傾きを変更する第２の駆動機構４２と、を備えており、この水平維持装置１では、鉛直方向において、台１０の揺動中心Ｃが台１０の重心Ｇよりも高く位置している。【選択図】図１０

Description

本発明は、水平を維持するための装置に関する。

従来より、例えば下記の特許文献１のように、台を揺動可能に支持する基部を備えると共に、基部に対する台の傾きを変更する機構を備える荷台水平維持装置が知られている。この荷台水平維持装置では、基部に設けられた中央支持部によって台が１点支持されている。そして、台の傾きを変更する機構は、中央支持部を基準として略直交する方向に位置する２か所の昇降支持部により構成されている。

昇降支持部は、台の下面に当接する昇降軸と、昇降軸の駆動アームと、駆動アームの動力源としてのサーボモータと、を含めて構成されている。この昇降支持部では、サーボモータの動作によって駆動アームが回動し、その先端に取り付けられた昇降軸が上下方向に進退する。台を下方から支持する昇降軸の高さを変更すれば、基部と台との隙間の距離を変更可能である。

上記の通り、特許文献１の荷台水平維持装置では、台を１点支持する中央支持部の周りの２か所に昇降支持部が配置されている。この荷台水平維持装置では、中央支持部の周りの２カ所において基部と台との隙間の距離を個別に変更することで、台の傾きを２次元的に変更可能である。

特許第６５１５２９７号公報

しかしながら、前記従来の荷台水平維持装置では、次のような問題がある。すなわち、この荷台水平維持装置では、中央支持部および２か所の昇降支持部の３点で台が支持されているため、昇降支持部にトラブルが生じた場合には、中央支持部といずれか一方の昇降支持部とによる２点支持、あるいは中央支持部のみによる１点支持となり、台が大きく傾いてしまうおそれがあるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、水平を維持するための機構にトラブルが生じても台が大きく傾くおそれが少ない優れた特性の水平維持装置を提供しようとするものである。

本発明は、少なくともいずれか一の円弧に沿って揺動可能な台と、
該台の傾きを変更する駆動機構と、を備え、
当該台が揺動する動作の中心である揺動中心が、鉛直方向において当該台の重心よりも高く位置している水平維持装置にある。

本発明の水平維持装置では、台の揺動中心が台の重心よりも高く位置している。この水平維持装置における台は、あたかも揺動中心から吊り下げられているような状態にある。この水平維持装置では、台の自重が水平を維持するために役立つ。それ故、この水平維持装置では、駆動機構に何らかのトラブルが発生した場合であっても、台の自重が傾きを抑制するように作用する。

以上のように、本発明の水平維持装置は、駆動機構に何らかのトラブルが発生しても台が大きく傾くおそれが少ない優れた特性の装置である。

実施例１における、水平維持装置の斜視図。 実施例１における、水平維持装置と手押し台車との組合せの説明図。 実施例１における、水平維持装置の構造図その１。 実施例１における、水平維持装置の構造図その２。 実施例１における、規制機構の構成図。 実施例１における、規制機構の説明図。 実施例１における、第１の駆動機構の説明図。 実施例１における、第２の駆動機構の説明図。 実施例１における、水平維持装置の電気的構成を示す構成図。 実施例１における、ピッチ角の変動を伴う台の揺動動作の説明図。 実施例１における、ロール角の変動を伴う台の揺動動作の説明図。 実施例２における、水平維持装置の斜視図（但し、規制機構は図示略。）。 実施例２における、水平維持装置の構造図その１。 実施例２における、水平維持装置の構造図その２。 実施例２における、ガイドレールに対する軸ケースの組付構造を示す説明図。 実施例２における、ガイドレールの断面形状を示す図。

本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、台１０の水平を維持する水平維持装置１に関する例である。この内容について、図１～図１１を参照して説明する。

水平維持装置１は、図１及び図２のごとく、例えば荷物等の運搬に用いられる手押し台車７や搬送トレイ（図示略）等と組み合わせて利用される。荷台７０に水平維持装置１が取り付けられた手押し台車７を利用すれば、例えば手押し台車７が前後左右に傾いても、台１０に載置された荷物や搬送トレイ等を水平に近く保持できる。特に、本例の水平維持装置１は、円形状の台１０を有しており、例えば潤滑油や塗料のペール缶等の載置にも好適である。

水平維持装置１は、図３及び図４のごとく、基部２によって台１０が揺動可能に支持された装置である。この水平維持装置１では、凹状の球面（後述する図１０、図１１中の符号Ｓｐ）に沿って台１０が揺動可能である。水平維持装置１は、台１０を揺動駆動する第１及び第２の駆動機構４１、４２を有している。

第１及び第２の駆動機構４１、４２は、台１０の中央下部（係合片１３１）を水平方向に進退させることで台１０を揺動させる。水平維持装置１では、直交２方向に沿う台１０の揺動の組合せによって、球面に沿う揺動が実現されている。水平維持装置１は、この直交２方向に個別に対応する第１及び第２の駆動機構４１、４２を備えている。また、水平維持装置１は、台１０の自転及び揺動範囲を規制するための規制機構３を備えている。この規制機構３は、基部２と台１０との間に介設されている。

以下、水平維持装置１の各部の構成を詳しく説明する。
例えば手押し台車７（図２参照。）の荷台７０に取り付けられる基部２は、図３及び図４のごとく、略正方形状のベース板２１の中央に円筒部２５１が立設されていると共に、円筒部２５１の外周に支持ブロック２０が立設された部材である。なお、ベース板２１には、例えば、手押し台車７に固定するためのボルト７０５を貫通配置するための孔２１０が適宜設けられる。

円筒部２５１の内部空間は、ベース板２１を貫通しており、ベース板２１の裏面に貫通孔２５を形成している。ベース板２１の裏面において、貫通孔２５の外周には、ザグリ加工による略一定深さのザグリ部２５８が設けられている。この貫通孔２５は、このサグリ部２５８を利用してベース板２１の裏面に固定されたプレート３５により封止される。プレート３５は、基部２の構成部品であり、基部２は、プレート３５が取り付けられた状態で台１０を揺動可能に支持する基部をなす。

プレート３５は、裏面が平坦である一方、おもて面は、一段高い内周部３５２と外周部３５０との２段構造を呈する。外周部３５０は、ベース板２１のザグリ部２５８に対応している。外周部３５０は、ザグリ部２５８に収容されたときに、ベース板２１の裏面と略面一をなすように形成されている。内周部３５２には、互いに平行をなす２本の溝３５３が穿設されている。２本の溝３５３は、後述のガイドレール３３を溝方向に沿って進退させるための溝である。溝３５３の深さは、外周部３５０と内周部３５２との厚さの差に略一致しており、溝３５３の底面が外周部３５０の表面と面一をなしている。

円筒部２５１は、貫通孔２５を取り囲む壁面２５１Ｓにより形成され、その内側に貫通孔２５が形成されている。詳しくは後述するが、水平維持装置１では、この円筒部２５１がなす壁面２５１Ｓが台１０側に干渉することで、台１０が揺動可能な範囲が規制されている。

円筒部２５１では、径方向に対向する２か所に、壁面２５１Ｓを貫通する２個１組の連通孔２５１Ｈが穿設されている。連通孔２５１Ｈは、プレート３５を基部２に組み合わせたとき、プレート３５の溝３５３と連通するように設けられている。連通孔２５１Ｈの断面形状は、溝３５３の断面形状と同じ仕様である。なお、ベース板２１の表面には、連通孔２５１Ｈを介して貫通孔２５に開口する溝２１１が設けられている。基部２にプレート３５を組み合わせた際、連通孔２５１Ｈを介してベース板２１の溝２１１と、プレート３５の溝３５３と、が一直線をなして連通する（図６参照。）。

上記の支持ブロック２０（図３）は、球面に沿う台１０の揺動を支持できるよう、円筒部２５１の周りの４カ所に配置されている。各支持ブロック２０の上面は、内周側に向かって次第に低くなる傾斜面２０Ｓにより構成されている。傾斜面２０Ｓは、台１０が揺動する仮想的な球面（後述する図１０、図１１中の符号Ｓｐ）の一部をなしており、凹状を呈している。

周方向４カ所の支持ブロック２０のうち、いずれか周方向に隣り合う２つの支持ブロック２０のうちの一方には、第１の駆動機構４１を構成する後述する第１の駆動モータ４１５が収容されている。この駆動モータ４１５の回転軸４１０は、支持ブロック２０の側面から突出する状態にある。また、他方の支持ブロック２０の側面には、第２の駆動機構４２を構成する後述する第２の係止部４２９が立設されている。

台１０（図４）は、略平板状の円板部１００の裏面に、脚部１１及びセンターブロック部１３を設けた部材である。センターブロック部１３は、角柱状をなし、円板部１００の裏面の中央に立設されている。脚部１１は、基部２の支持ブロック２０に個別に対応するよう、センターブロック部１３を取り囲む周方向４カ所に配設されている。脚部１１の先端は、支持ブロック２０の傾斜面２０Ｓに対応して傾斜状に形成されている。そして、この傾斜状の脚部１１には、支持ブロック２０の傾斜面２０Ｓを転動する摺動ボール１１１が保持されている。この摺動ボール１１１は、台１０が揺動する際、基部２との間で生じる摩擦力を低減するために有効に作用する。

センターブロック部１３は、基部２に向かって延設されており、その先端面には、ドミノの駒を横にしたような平板状の係合片１３１が立設されている。係合片１３１の角部には、球状部１３９が設けられている。この球状部１３９は、係合片１３１の立設方向及び長手方向において、係合片１３１の外側に張り出すように設けられている。また、この球状部１３９の直径は、係合片１３１の厚さ方向（短手方向）の寸法よりも大きくなっている。そのため、係合片１３１では、厚さ方向においても球状部１３９が外側に張り出している。

センターブロック部１３（図４）には、第２の駆動機構４２を構成する後述する第２の駆動モータ４２５が収容されている。第２の駆動モータ４２５がセンターブロック部１３に収容されたとき、回転軸４２０がセンターブロック部１３の側面から突出する状態になる。また、第２の駆動モータ４２５の回転軸４２０が突出する側面に対して直交して隣接する側面には、第１の駆動機構４１を構成する第１の係止部４１９が立設されている。

水平維持装置１では、図４及び図５のごとく、基部２と台１０との間に規制機構３が介設されている。なお、図５では、規制機構３の構成を分かり易く図示するため、基部２を省略している。規制機構３は、台１０の揺動動作に従動して変位する軸ケース３１と、互いに直交する２組のレール３３１、３３３を井桁状に組み合わせたガイドレール３３と、ガイドレール３３を進退可能に支持する上記のプレート３５と、を含めて構成されている。

第１の規制部材の一例をなすガイドレール３３（図４～図６）は、互いに平行をなす２本一組のレール３３１、３３３を、互いに直交するように井桁状に組み合わせた可動部品である。断面略矩形状の２組のレール３３１、３３３は、上下に重ねて組み合わせられ、軸ケース３１側の一方のレール３３１の下側面が、プレート３５側の他方のレール３３３の上側面に接合された状態にある。図４～図６に例示する通り、本例の構成では、第１の方向に当たる前後方向に基部２側のレール３３３が沿うと共に、第２の方向に当たる左右方向に台１０側のレール３３１が沿うように、ガイドレール３３が組み込まれている。

レール３３３は、プレート３５に設けられた溝３５３に収容可能に構成されている。ガイドレール３３は、レール３３３と溝３５３との組合せにより、プレート３５が固定された基部２に対する相対回転が規制された状態で、レール３３３の長手方向である前後方向（第１の方向）に進退可能である。

第２の規制部材の一例をなす軸ケース３１（図４～図６）は、台１０の係合片１３１により駆動されて台１０の揺動に従動して変位する部品である。軸ケース３１は、背の低い略円柱状を呈している。台１０側に当たる軸ケース３１の端面には、台１０が備える上記の係合片１３１を収容するための長孔３１０が穿設されている。平板状の係合片１３１と長孔３１０との組合せによれば、軸ケース３１と台１０との相対回転を確実に規制できる。なお、上記のごとく平板状の係合片１３１では、角部に大径の球状部１３９が設けられており、球状部１３９が外側に張り出している。長孔３１０は、球状部１３９に対して軸受のように機能し、台１０の揺動に伴う係合片１３１の姿勢変化を許容する。

基部２側に当たる軸ケース３１の端面には、ガイドレール３３の台１０側のレール３３１を収容するための２本の溝３１１が穿設されている（図４及び図５参照。）。軸ケース３１は、溝３１１とレール３３１との組合せにより、ガイドレール３３に対する相対回転が規制された状態で、レール３３１の長手方向である左右方向（第２の方向）に進退可能な状態で、ガイドレール３３により支持されている。

規制機構３では、プレート３５に対するガイドレール３３の前後方向の進退動作、及びガイドレール３３に対する軸ケース３１の左右方向の進退動作、の組合せにより、円板状のプレート３５の表面に沿う軸ケース３１の２次元的な変位が可能になっている。そして、規制機構３では、基部２が備える円筒部２５１の壁面２５１Ｓとの干渉により軸ケース３１の変位範囲が制限され、これにより、台１０の揺動範囲が規制されている。

また上記のごとく、規制機構３では、ガイドレール３３を介して基部２（プレート３５）に対する軸ケース３１の相対回転が規制されている。そして、台１０は、係合片１３１と長孔３１０との組合せにより軸ケース３１に対する相対回転が規制されている。このような規制機構３を備える水平維持装置１では、基部２に対する台１０の相対回転（自転）が確実性高く規制されている。

上記の第１の駆動機構４１（図７）は、プレート３５に対してガイドレール３３を進退させる駆動機構である。上記の通り、プレート３５に対してガイドレール３３が進退する方向が前後方向（第１の方向）である。以下の説明では、ガイドレール３３が前後方向に進退したとき、台１０がピッチ方向に傾くといい、その傾きの角度をピッチ角という。

第１の駆動機構４１は、台１０のセンターブロック部１３の側面に立設された第１の係止部４１９と、支持ブロック２０に収容された第１の駆動モータ４１５と、第１の駆動モータ４１５の回転軸４１０と第１の係止部４１９とを接続するリンク機構と、を含めて構成されている。

リンク機構は、第１の駆動モータ４１５の回転軸４１０の回転に応じて回動する回動プレート４１１、及び回動プレート４１１と第１の係止部４１９とを連結する連結リンク４１３を含んでいる。第１の駆動機構４１では、回動プレート４１１及び連結リンク４１３を２辺とした仮想的な三角形Ｔｒ１が形成されている。

第２の駆動機構４２（図８）は、ガイドレール３３に対して軸ケース３１を進退させる駆動機構である。上記の通り、ガイドレール３３に対して軸ケース３１が進退する方向が左右方向（第２の方向）である。以下の説明では、軸ケース３１が左右方向に進退したとき、台１０がロール方向に傾くといい、その傾きの角度をロール角という。

第２の駆動機構４２は、台１０のセンターブロック部１３に収容された第２の駆動モータ４２５と、基部２の支持ブロック２０の側面に立設された第２の係止部４２９と、第２の駆動モータ４２５の回転軸４２０と第２の係止部４２９とを接続するリンク機構と、を含めて構成されている。

リンク機構は、第２の駆動モータ４２５の回転軸４２０の回転に応じて回動する回動プレート４２１、及び回動プレート４２１と第２の係止部４２９とを連結する連結リンク４２３を含んでいる。第２の駆動機構４２では、回動プレート４２１及び連結リンク４２３を２辺とした仮想的な三角形Ｔｒ２が形成されている。

次に、水平維持装置１が備える電気的な構成について、図９を参照して説明する。水平維持装置１は、電気的な構成として、台１０の傾き（ピッチ角、ロール角）を検出する姿勢センサ１５５と、第１及び第２の駆動モータ４１５、４２５と、駆動モータ４１５、４２５を制御する制御部１５と、制御部１５や駆動モータ４１５、４２５や姿勢センサ１５５に動作電力を供給するバッテリ１５０と、を備えている。駆動モータ４１５、４２５は、台１０の傾きを変更するために必要な力を発生する動力源の一例である。バッテリ１５０は、動力源としての駆動モータ４１５、４２５を動作させるためのエネルギーの供給源の一例である。駆動モータ４１５、４２５と制御部１５とは、制御線１５１及び電力線１５３により接続されている。

姿勢センサ１５５は、３軸のジャイロセンサと加速度センサとを組み合わせたセンサである。姿勢センサ１５５は、各センサの計測値に演算処理を施すことで、台１０の傾きを表すロール角、ピッチ角を特定可能である。

制御部１５は、駆動モータ４１５、４２５の回転位置を制御するための回路である。制御部１５は、姿勢センサ１５５から取得する台１０のロール角、ピッチ角に基づいて、第１及び第２の駆動モータ４１５、４２５の回転位置を制御する。第１及び第２の駆動モータ４１５、４２５は、回転位置の制御が容易なステッピングモータである。ステッピングモータである駆動モータ４１５、４２５は、制御部１５が出力する駆動パルス信号を取得する毎に１ステップずつ回転する。

以上のように構成された水平維持装置１の動作について説明する。水平維持装置１では、制御部１５による制御により、台１０の水平が維持される。台１０の傾きは、姿勢センサ１５５が計測するピッチ角及びロール角により特定される。制御部１５は、姿勢センサ１５５が計測したピッチ角及びロール角に基づき、台１０が水平になるように第１及び第２の駆動モータ４１５、４２５を制御する。

水平維持装置１では、第１及び第２の駆動モータ４１５、４２５の動作によって台１０が揺動し、台１０の水平が維持される。以下、第１の駆動モータ４１５によるピッチ方向の揺動動作について、図１０を参照して説明する。また、第２の駆動モータ４２５によるロール方向の台１０の揺動動作について、図１１を参照して説明する。なお、図１０及び図１１において示す仮想的な球面Ｓｐは、支持ブロック２０の傾斜面２０Ｓが一部をなす球面であり、台１０は、この球面Ｓｐに沿って揺動する。また、同図中のＣは、球面Ｓｐの中心であって、台１０の揺動中心を示している。同図中のＧは、台１０の重心を示している。

台１０のピッチ角を調整する場合、制御部１５は、第１の駆動モータ４１５を制御する。第１の駆動機構４１では、図１０のごとく、回動プレート４１１及び連結リンク４１３を２辺に持つ仮想的な三角形Ｔｒ１が形成されている。駆動モータ４１５により駆動されて回動プレート４１１が回動すると、その２辺のなす角が変化し、これにより、残りの１辺の長さに相当する回転軸４１０（駆動モータ４１５）と係止部４１９との距離が変化する。

回転軸４１０（駆動モータ４１５）と係止部４１９との距離が変化することで、第１の駆動モータ４１５が収容された支持ブロック２０側にセンターブロック部１３を引き寄せたり、支持ブロック２０からセンターブロック部１３を遠ざけたりできる。このように駆動モータ４１５が収容された支持ブロック２０とセンターブロック部１３との距離が変化すると、台１０が球面Ｓｐに沿ってピッチ方向に揺動し、台１０のピッチ角が変動する。

このように台１０がピッチ方向に揺動するとき、センターブロック部１３の下端の係合片１３１を収容する軸ケース３１が前後方向（第１の方向）に進退する。上記のごとくガイドレール３３は、基部２（プレート３５）によって前後方向に進退可能に支持されている。それ故、軸ケース３１は、ガイドレール３３と共に前後方向に進退する。

また、水平維持装置１では、ガイドレール３３が円筒部２５１の壁面２５１Ｓを越えて変位できるよう、壁面２５１Ｓに連通孔２５１Ｈが形成され、ベース板２１に溝２１１が形成されている。この構成により、ガイドレール３３は、軸ケース３１が円筒部２５１の壁面２５１Ｓに当接するまで変位可能である。軸ケース３１の前後方向の変位範囲は、壁面２５１Ｓとの干渉により規制され、これによりピッチ方向の台１０の揺動範囲が規制される。

台１０のロール角を調整する場合、制御部１５は、第２の駆動モータ４２５を制御する。第２の駆動機構４２では、図１１のごとく、回動プレート４２１及び連結リンク４２３を２辺に持つ仮想的な三角形Ｔｒ２が形成されている。駆動モータ４２５により駆動されて回動プレート４２１が回動すると、その２辺のなす角が変化し、これにより、残りの１辺の長さに相当する回転軸４２０（駆動モータ４２５）と係止部４２９との距離が変化する。

回転軸４２０（駆動モータ４２５）と係止部４２９との距離が変化することで、第２の駆動モータ４２５が収容された支持ブロック２０側にセンターブロック部１３を引き寄せたり、支持ブロック２０からセンターブロック部１３を遠ざけたりできる。このとき、台１０は球面Ｓｐに沿ってロール方向に揺動し、台１０のロール角が変動する。

台１０がロール方向に揺動するとき、センターブロック部１３の下端の係合片１３１を収容する軸ケース３１が左右方向（第２の方向）に進退する。上記のごとく、軸ケース３１は、ガイドレール３３により左右方向に進退可能な状態で支持されている。それ故、軸ケース３１は、ガイドレール３３の変位を伴うことなく左右方向に変位する。なお、水平維持装置１では、円筒部２５１の壁面２５１Ｓに達するまでの軸ケース３１の変位範囲に対応してレール３３１が形成されている。軸ケース３１の左右方向の変位範囲は、壁面２５１Ｓとの干渉により規制され、これによりロール方向の台１０の揺動範囲が規制される。

以上のように制御部１５は、台１０の傾きを調整し、水平に近づけるように第１及び第２の駆動モータ４１５、４２５を制御する。水平維持装置１では、制御部１５によるこのような制御により、台１０の上面である積載面１００Ｓをなす円板部１００が水平に近く維持される。

図１０及び図１１に示す通り、本例の水平維持装置１では、４箇所の支持ブロック２０の傾斜面２０Ｓが一部をなす球面Ｓｐに沿って台１０が揺動する。このときの台１０の揺動中心Ｃは、４箇所の支持ブロック２０の傾斜面２０Ｓがなす球面Ｓｐの中心に位置している。揺動中心Ｃは、鉛直方向において、積載面１００Ｓよりも高く位置しており、当然に、台１０の重心Ｇよりも高く位置している。

このように台１０の揺動中心Ｃが台１０の重心Ｇよりも高く位置している場合、あたかも高い位置から台１０を吊り下げるような状態になる。このような状態であれば、台１０の自重（台１０に作用する重力）が、台１０を水平に近づけるように作用する。それ故、本例の水平維持装置１では、たとえ、駆動機構４１、４２に何らかのトラブルが生じたり、バッテリ１５０の蓄電力がゼロになって駆動機構４１、４２の駆動力が失われた場合であっても、台１０の姿勢が大きく損なわれるおそれが少なくなっている。

特に、本例の水平維持装置１では、台１０が積載物を載置するために備える積載面１００Ｓよりも、揺動中心Ｃが高く位置している。重心Ｇよりも高い位置に揺動中心Ｃを設定するのに加えて、積載面１００Ｓよりも高い位置に揺動中心Ｃを設定すれば、上記の通り、あたかも台１０を吊り下げるような状態とすることで得られる効果を一層顕著にできる。例えば積載面１００Ｓの積載物の重心が、揺動中心Ｃよりも低い位置にあり、かつ、鉛直線上にある場合には、積載物の重量が、台１０を水平に近づけるように作用する。

また、水平維持装置１は、上記の通り、台１０の揺動範囲を規制する規制機構３を備えている。この規制機構３では、台１０の係合片１３１を収容する軸ケース３１が変位可能な範囲が円筒部２５１の内側に規制され、これにより、台１０の揺動範囲が規制されている。軸ケース３１に干渉する円筒部２５１を設ければ、台１０が揺動可能な範囲を機械的に規制でき、台１０が傾く角度的な範囲を確実性高く制限できる。

規制機構３は、台１０の揺動範囲を規制する機能に加えて、台１０の自転を規制する機能を備えている。規制機構３では、平板状の係合片１３１（台１０）が長孔３１０に収容されて台１０と軸ケース３１が連結されている。そして、軸ケース３１は、ガイドレール３３の上側のレール３３１によって進退可能に支持され、ガイドレール３３は、基部２の底面をなすプレート３５の溝３５３によって進退可能に支持されている。

台１０と軸ケース３１とは、平板状の係合片１３１と長孔３１０との組み合わせにより相対回転が規制されている。軸ケース３１とガイドレール３３とは、溝３１１と上側のレール３３１との組み合わせにより相対回転が規制されている。ガイドレール３３とプレート３５とは、下側のレール３３３と溝３５３との組み合わせにより相対回転が規制されている。このようにして、規制機構３を備える水平維持装置１では、プレート３５が固定された基部２に対する台１０の自転が確実性高く規制されている。基部２に対する台１０の自転を規制すれば、台１０に載置された積載物の向きの不用意な変動を未然に回避できる。

本実施形態の構成に代えて、あるいは加えて以下のような構成を採用することも良い。また、以下の各構成を適宜組み合わせて採用することも良い。
本例では、球面Ｓｐに沿って揺動可能な台１０を有する水平維持装置１を例示している。球面Ｓｐは、様々な方向に沿う複数の円弧によって形成されていると言える。これに代えて、一の円弧に沿って揺動可能な台であっても良い。例えば、ロール角の変動を伴う揺動、及びピッチ角の変動を伴う揺動のいずれか一方のみ可能な台を有する水平維持装置であっても良い。

本例の水平維持装置１では、台１０の中央下部に位置するセンターブロック部１３に、第２の駆動機構４２を構成する駆動モータ４２５が収容されて保持されている。駆動モータ４２５を台１０の中央付近の下方に配置した場合、駆動モータ４２５がおもりとして機能し、駆動モータ４２５の自重（駆動モータ４２５に作用する重力）が台１０を水平に近づけるように作用する。第１の駆動機構４１を構成する駆動モータ４１５をおもりとして台１０の中央付近の下方に配置したり、バッテリ１５０をおもりとして台１０の中央付近の下方に配置することも良い。

おもりは、駆動モータ４１５、４２５やバッテリ１５０のほか、台１０の材質よりも高比重のウェイトであっても良い。例えば、台１０が樹脂製である場合、台１０をなす樹脂材料よりも高比重の樹脂材料よりなるウェイトや金属製のウェイトなどをおもりとして利用できる。例えば、台１０がアルミニウム製である場合は、鉄製のウェイトなどをおもりとして利用できる。ウェイトとしては、鉄や鉛などの金属製のウェイトや、金属粉や砂や流体を容器に収容したウェイトや、台１０の内部空間に充填された金属粉や砂や流体などであっても良い。おもりは、台１０の内部に組み込まれて保持されていても良いが、台１０の外周側に取り付けられた状態で保持されても良い。駆動モータ４１５（４２５）とウェイトとを、おもりとして利用しても良い。この場合、駆動モータ４１５（４２５）を台１０に組み込む一方、ウェイトを台１０の外周側に取り付けることも良い。

なお、本例では、台１０の傾きを変更するための動力源として駆動モータ４１５、４２５を例示し、動力源としての駆動モータ４１５、４２５を動作させるためのエネルギーの供給源としてバッテリ１５０を例示している。動力源としては、油圧や空圧によって作動するアクチュエータを採用することも良い。この場合には、エネルギーの供給源として、圧力タンクや圧力ポンプ等を組み合わせることも良い。

本例の水平維持装置１を、荷台を備える台車や車両に組み込むことも良い。この場合には、水平維持装置の台を荷台とすると良い。あるいは、車両等の座席に本例の水平維持装置を組み込むことも良い。この場合には、車両が前後左右に傾いても、座席の水平を保つことができる。

（実施例２）
本例は、実施例１の水平維持装置に基づき、基部２側に設けられた摺動ボール２０１により台１０が揺動可能に支持されるよう、指示構造を変更した例である。さらに、本例の水平維持装置１では、台１０の自転及び揺動範囲を規制するための規制機構の構成が変更されている。この内容について、図１２～図１６を参照して説明する。

図１２は、基部２の摺動ボール２０１によって台１０が支持される様子を解り易くするため、規制機構５の図示、及び台１０の一部構成の図示、を省略している。同図のごとく、本例の水平維持装置１では、台１０の裏面に設けられた脚部１１の先端側に、湾曲凸状の傾斜面１１Ｓが設けられている。４箇所の脚部１１にそれぞれ設けられた４面の傾斜面１１Ｓは、一の大きな球面の一部である。

台１０（図１３及び図１４）では、センターブロック部１３に係合軸１３２が立設され、その先端に球状部１３９が設けられている。係合軸１３２は、規制機構５を構成する軸ケース５１を駆動し、台１０の揺動に従動して軸ケース５１を変位させる。

規制機構５（図１３及び図１４）は、基部２に固定されるプレート５５と、プレート５５によって第１の方向に進退可能に支持されるガイドレール５３と、ガイドレール５３によって第２の方向に進退可能に支持される軸ケース５１と、プレート５５に組み合わせるプレートカバー５９と、を含んで構成されている。本例のガイドレール５３は、第１の規制部材の一例をなし、軸ケース５１は、第２の規制部材の一例をなしている。なお、第１の方向は、実施例１における前後方向である。第２の方向は、実施例１における左右方向である。

プレート５５（図１３及び図１４）は、基部２に設けられた貫通孔２５に取り付けられて基部２の一部をなす部品であり、略正方形の正面形状を呈する。プレート５５には、第１の方向に沿う２本のレール溝５５３が並列して設けられ、さらに、２本のレール溝５５３の間には、貫通溝５５８が第１の方向に沿って設けられている。レール溝５５３は、ガイドレール５３を進退可能に支持するための溝である。貫通溝５５８は、ガイドレール５３の脱落を規制するために利用される溝である。

ガイドレール５３（図１３～図１６）は、上記のごとく、プレート５５によって第１の方向に進退可能に支持されると共に、第２の方向に進退可能なように軸ケース５１を支持する部品である。ガイドレール５３は、軸ケース５１が進退するための収容溝５３Ｒを有し、断面略コの字状を呈している。基部２側に当たる下面側には、ボールキャスタ５３０が取り付けられている。また、ガイドレール５３の下面には、２個一対の取付孔５３５が穿設されている。

収容溝５３Ｒの底面には、図１４～図１６のごとく、収容溝５３Ｒの溝方向に沿う２本のレール溝５３１が並設されている。また、収容溝５３Ｒの側壁５３２の内側面には、収容溝５３Ｒの溝方向に沿う溝５３３が穿設されている。詳しくは後述するが、レール溝５３１及び溝５３３は、いずれも、収容溝５３Ｒの内側で軸ケース５１を進退可能に保持するために利用される。

ボールキャスタ５３０（図１３～図１６）は、プレート５５に設けられた上記のレール溝５５３を転動するベアリングである。ボールキャスタ５３０は、２本のレール溝５５３の溝方向に沿って２個ずつ配設されている。ガイドレール５３は、ボールキャスタ５３０の転動により、レール溝５５３の溝方向である第１の方向に沿って進退可能に支持される。

２個一対の取付孔５３５（図１３及び図１４）は、ガイドプレート５７を固定するための孔である。取付孔５３５は、それぞれ、第２の方向に沿って配置された２か所のボールキャスタ５３０の中間に位置している。２個一対の取付孔５３５は、レール溝５５３の溝方向に直交する方向に沿って配置されている。

ガイドプレート５７（図１３及び図１４）は、長方形の小片平板状の摺動板５７０と、摺動板５７０の両端部に立設された支持ピン５７１と、により構成されている。ガイドプレート５７は、プレート５５の貫通溝５５８に貫通配置された支持ピン５７１が取付孔５３５に嵌入された状態で、ガイドレール５３の下面側に固定される。ガイドレール５３は、ガイドプレート５７との間で、プレート５５を挟み込んだ状態で組み付けられている。

このようなガイドレール５３の組付構造であれば、ガイドレール５３のボールキャスタ５３０が、プレート５５のレール溝５５３から脱落する状況を確実性高く回避できる。ガイドプレート５７は、第１の方向及び第２の方向に直交する方向（プレート５５の表面の鉛直方向）における基部２（プレート５５）とガイドレール５３との位置関係を規制する構造を構成している。

なお、ガイドプレート５７の支持ピン５７１が貫通配置される貫通溝５５８（図１３及び図１４）は、レール溝５５３の溝方向（第１の方向）に沿って延設されている。それ故、ガイドレール５３は、支持ピン５７１が貫通溝５５８に貫通配置された状態を保持しながら、貫通溝５５８及びレール溝５５３の溝方向に沿って進退可能である。

軸ケース５１（図１３～図１５）は、台１０の係合軸１３２によって駆動され、台１０の揺動に応じて変位する部品である。軸ケース５１は、係合軸１３２の先端に設けられた球状部１３９を収容するための長孔５１０を有している。軸ケース５１では、ガイドレール５３側にボールキャスタ５１８が取り付けられ、第１の方向に直交する側面にボール５１５を収容するための略半球状の窪み５１６（図１５）が設けられている。

ボールキャスタ５１８（図１３及び図１５）は、ガイドレール５３のレール溝５３１を転動するボールベアリングである。ボールキャスタ５１８は、略矩形状を呈する軸ケース５１の下面の４隅に、１個ずつ配置されている。ボール５１５は、ガイドレール５３の側壁５３２の溝５３３に収容され転動する鋼球である。ボール５１５によれば、ガイドレール５３の高さ方向における軸ケース５１の位置を規制でき、レール溝５３１からボールキャスタ５１８が浮き上がってしまい脱落する状況を確実性高く回避できる。このボール５１５は、第１の方向及び第２の方向に直交する方向（収容溝５３Ｒの底面の鉛直方向）におけるガイドレール５３と軸ケース５１との位置関係を規制する構造を構成している。

プレートカバー５９（図１３及び図１４）は、ガイドレール５３を収容した状態でプレート５５に組み付けられる部品である。プレートカバー５９は、略正方形の正面外形状を呈する一方、内周側に開口部５９０が設けられている。開口部５９０は、軸ケース５１の変位を可能にするための円形状の開口である。開口部５９０の外周には、わずかに筒状をなす側壁５９１が形成されている。規制機構５では、プレートカバー５９の側壁５９１の内側面である壁面５９１Ｓとの干渉により軸ケース５１の変位範囲が制限され、これにより、台１０の揺動範囲が規制されている。

なお、本例の構成では、傾斜面１１Ｓが４面に分割されているが、これに代えて、球面レンズの表面をなすような球面を採用することも良い。この場合、台１０の裏面の中心に設けられたセンターブロック部１３（図１３参照。）を貫通させる孔を設けると良い。あるいは球面の最下部に係合軸１３２（図１３参照。）を立設しても良い。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

１ 水平維持装置
１０ 台
１００ 円板部
１００Ｓ 積載面（台の上面）
１１ 脚部
１１Ｓ 傾斜面
１３２ 係合軸
１３９ 球状部
１５ 制御部
１５０ バッテリ（供給源）
２ 基部
２０Ｓ 傾斜面
２０１ 摺動ボール
３、５ 規制機構
３１、５１ 軸ケース（第２の規制部材）
５１８、５３０ ボールキャスタ
３３、５３ ガイドレール（第１の規制部材）
５３Ｒ 収容溝
３５、５５ プレート
４１、４２ 駆動機構
４１５、４２５ 駆動モータ（動力源）
４１９、４２９ 係止部
５３１、５５３ レール溝
５３３ 溝
５７ ガイドプレート
５９ プレートカバー
Ｃ 揺動中心
Ｇ 重心
Ｓｐ 球面

Claims (8)

1. 少なくともいずれか一の円弧に沿って揺動可能な台と、
   該台の傾きを変更する駆動機構と、を備え、
   当該台が揺動する動作の中心である揺動中心が、鉛直方向において当該台の重心よりも高く位置している水平維持装置。
2. 請求項１において、鉛直方向において、前記台の上面よりも前記揺動中心が高く位置している水平維持装置。
3. 請求項１又は２において、前記台は、前記一の円弧を含む球面に沿って揺動可能である水平維持装置。
4. 請求項３において、前記台を揺動可能に支持する基部と、
   第１の方向に進退可能なように前記基部によって支持されている第１の規制部材と、
   前記第１の方向とは直交する第２の方向に進退可能なように前記第１の規制部材によって支持されていると共に、前記台の揺動に従動し、前記第１の方向及び前記第２の方向と平行をなす面に沿って変位する第２の規制部材と、を有し、
   前記第１の規制部材は、前記基部に相対する回転が規制され、
   前記第２の規制部材は、前記第１の規制部材に相対する回転が規制されていると共に、前記台との相対回転が規制されている水平維持装置。
5. 請求項４において、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する方向における前記基部と前記第１の規制部材との位置関係を規制する構造を含む水平維持装置。
6. 請求項４または５において、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する方向における前記第１の規制部材と前記第２の規制部材との位置関係を規制する構造を含む水平維持装置。
7. 請求項１～５のいずれか１項において、重力に由来して前記台を水平に近づける力を生じさせるおもりが、該台に保持されている水平維持装置。
8. 請求項７において、前記駆動機構は、前記台の傾きを変更するために必要な力を発生する動力源と、該動力源を動作させるためのエネルギーの供給源と、を有し、
   前記おもりの少なくとも一部は、前記動力源及び前記供給源のうちの少なくともいずれか一方である水平維持装置。

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