JP3168451U - 全方向移動台車 - Google Patents

Abstract

【課題】走行部全体で相互の姿勢制御を行うと共に各走行輪の接地力をより安定的に確保し、接地面に高さ変動が生じたり、台車掲載部に多少の偏りが生じたりしたときに、複数輪間での捩じれ方向のずれを確実に解消し、全方向へのより均等な移動機能を果たす台車を提供する。【解決手段】台車１０の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びる複数本の車軸１と、複数本のうち少なくともいずれかの車軸１の両端にて車軸１廻りに転回可能に支持される多方向移動車輪２と、台車１０の幅方向略中央位置にて、車軸１の略中央部に直交するセンター軸３Ａ廻りに回動可能に支持する回動支持機構と、前記回動支持機構による台車１０と車軸１との回動角度を一定範囲内で減衰させる減衰機構４とを具備する。【選択図】図１

Description

本考案は、方向変換することなく全方向へ移動可能な全方向移動台車に関する。

従来、全方向移動ロボット及び該ロボットの全方向移動駆動機構として、一つの球状走行体と、球状走行体を任意の方向に転動させる力を球状走行体に伝達する全方向移動駆動手段を備えたロボット本体と、ロボット本体を倒立振子型モデルで制御する制御手段と、を有する全方向移動ロボットが開示される（特許文献１参照）。これはロボット本体の下部に球状走行体が配置してあり、球状走行体は、把持方向−拡開方向の１軸回転の複数の保持アームによって、回転可能な状態で保持されている。

具体的には上記保持アームの基端側は球状走行体の上方に位置しており、ロボット本体（実施例では、電装機器取付部３９０を構成するプレートに連結されている）に回動自在に連結されており、複数の保持アームが球状走行体を把持する方向、及び、把持状態から拡開する方向に回動するようになっている。保持アーム２は、基端側に設けた図示しないバネ材によって、球状走行体１を把持する方向に付勢されており、バネ力で球状走行体１を弾性的に把持し、保持アーム２の先端側は、球状走行体１の下半部まで延出しており、保持アーム２の先端部が球状走行体１に当接して保持するようになっている。

特開２００６−２８２１６０号公報

しかし上記従来の全方向移動台車は、４つの球状走行体それぞれを４つの保持アームによって独立把持するものであり、走行部全体で相互の姿勢制御をおこなうものではない。特に複数の走行輪による全方向移動機構は、走行輪それぞれの回転数の変化によって全方向移動を可能にするところ、走行輪のいずれかの接地力が変わることで方向性の制御にずれが生じてしまうため、各走行輪の接地力を安定して確保することが重要となる。

特に全方向移動台車においては、接地面に高さ変動が生じたり、台車掲載部に多少の偏りが生じたりしたときに、複数輪間での捩じれ方向のずれを確実に解消し、全方向への均等な移動機能を均等に果たす必要がある。

そこで本考案では、複数の走行輪を両懸架した車軸によって独立把持するものであり、
走行部全体で相互の姿勢制御を行うと共に各走行輪の接地力をより安定的に確保し、接地面に高さ変動が生じたり、台車掲載部に多少の偏りが生じたりしたときに、複数輪間での捩じれ方向のずれを確実に解消し、全方向へのより均等な移動機能を果たすことのできる全方向移動台車を提供することを課題とする。

本考案は上記課題を解決すべく以下（１）〜（５）の手段を採用している。

（１）本考案の全方向移動台車は、転回方向に対して異なる方向に移動する複数輪の多方向移動車輪（２）を車輪懸架機構によって台車（１０）の下部に備えた全方向移動台車であって、
台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びる複数本の車軸（１）と、
複数本のうち少なくともいずれかの車軸（１）の両端にて車軸（１）廻りに転回可能に支持される多方向移動車輪（２）と、
台車（１０）の幅方向略中央位置にて、車軸（１）の略中央部に直交するセンター軸（３Ａ）廻りに回動可能に支持する回動支持機構（３）と、
前記回動支持機構（３）による台車（１０）と車軸（１）との回動角度を一定範囲内で減衰させる減衰機構（４）とを具備してなることを特徴とする。

（２）複数本のうち少なくともいずれか車軸（１）が、
台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向及び前後方向へ伸びる斜方向軸構造または折曲軸構造を有することが好ましい。

（３）上記（１）又は（２）の台車において、複数輪の多方向車輪（２）が、共通する一円周接線上に配置されたオムニホイールからなり、
複数本の車軸（１）が、台車（１０）の平面視中央位置（台車形状の図心位置）から放射状に配置されることが好ましい。

（４）或いは上記（１）又は（２）の台車において、複数輪の多方向車輪（２）が、共通する所定方向に並行配置されたメカナムホイールからなり、
複数本の車軸（１）のうちいずれかが、台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びた後に折曲して前後方向へ並走してなる折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）の先部に設けられ、
折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）は、台車の下面に沿う左右位置にて台車（１０）下部に部分固定されたモノフレーム構造を形成することが好ましい。
モノフレーム構造は、前記回動支持機構（３）を介して又は介さずに台車（１０）下部に固定される。

（５）複数の車軸（１）は台車（１０）の下部にて相互に回動可能に支持され、
車軸（１）間を弾性的に繋ぐ連繋機構（３Ｓ）によって、前記相互の回動が制御されることが好ましい。

本考案の全方向移動台車は上記手段を講じており、複数の走行輪を両懸架した車軸によって独立把持するものであり、
走行部全体で相互の姿勢制御を行うと共に各走行輪の接地力をより安定的に確保し、接地面に高さ変動が生じたり、台車掲載部に多少の偏りが生じたりしたときに、複数輪間での捩じれ方向のずれを確実に解消し、全方向へのより均等な移動機能を果たすことのできるものとなった。

本考案の実施例１の全方向移動台車の底面図。 実施例１の全方向移動台車の正面図。 実施例１の全方向移動台車の側面図。 本考案の実施例２の全方向移動台車の底面図。 本考案の実施例３の全方向移動台車の底面図。 本考案の実施例４の全方向移動台車の底面図。

以下、本全方向移動台車の実施形態を、実施例として示す各図と共に説明する。いずれの実施例においても本考案の全方向移動台車は、転回方向に対して異なる方向に移動する複数輪の多方向移動車輪２を車輪懸架機構によって台車１０の下部に備えた全方向移動台車であって、車輪の周面に複数の自由回転体からなる自由回転構造を設けることで車輪の転回方向以外にも移動可能な多方向移動車輪を有し、車輪の中心に直結される車軸１の回転量を制御することで、台車１０を方向変換することなく台車１０の平面視にて全方向へ移動可能となっている。

具体的には、台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びる複数本の車軸（１）と、
複数本のうち少なくともいずれかの車軸（１）の両端にて車軸（１）廻りに転回可能に支持される多方向移動車輪（２）と、
台車（１０）の幅方向略中央位置にて、車軸（１）の略中央部に直交するセンター軸（３Ａ）廻りに回動可能に支持する回動支持機構（３）と、
前記回動支持機構（３）による台車（１０）と車軸（１）との回動角度を一定範囲内で減衰させる減衰機構（４）とを具備してなる。

実施例１、２、３では複数輪たる４輪の多方向車輪２が、共通する一円周接線上に配置されたオムニホイールからなり、
複数本の車軸１が、台車１０の平面視中央位置（台車１０形状の図心位置）から放射状に配置される（図１，図４，図５）。

このうち実施例１、２では前後左右の４本の車軸１が、台車１０の幅方向略中央位置から左右方向及び前後方向へ同時にかつ直線的に伸長する斜方向軸構造を有する（図１，図４）。４本の車軸１が平面視にて４方向に等角度間隔で均等に直線的に分散して伸長することで、いずれの方向に対しても均等な軸荷重となりやすく、各輪の接地を確実に確保することができる。

実施例３、４では複数本のうち少なくとも後部の車軸１が、台車１０の幅方向略中央位置から左右方向及び前後方向へ伸びる折曲軸構造を有する。より具体的には、左右輪の車軸１が前部及び後部にてそれぞれ左右に連なって２本ずつの車軸１が前後に分かれて構成され、このうち後部における左右の車軸１が、台車１０の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びた後に折曲して前後方向へ並走してなる折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）の先部にそれぞれ設けられる（図５、図６）。折曲軸構造１５Ｆ，１６Ｆは、台車の下面に沿う左右位置にて台車１０下部に固定ビス（５，５１，５２）によって部分固定されたモノフレーム構造を形成する。
このうち実施例３の固定ビス５、実施例４の固定ビス５１，５２は、いずれも台車１０の円形形状の共通径上の対称位置であって円形中心から円形半径の半分以内の位置に設けられており、折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）が台車形状の図心付近で構成されるものとなっている（図５、図６）。これは台車１０の積載物が偏ったときでも重心位置を中央付近に保つことで、全方向への均等な重心移動性を確保するためである。

また実施例３、４では複数の車軸１は台車１０の下部にて相互に回動可能に支持され、車軸１間を弾性的に繋ぐ連繋機構３Ｓによって、前記相互の回動が制御される。具体的には後部車軸構造が固定ビス５によって台車１０にビス固定され、前部車軸構造がセンター軸棒３Ａによってセンター軸廻りに回動固定されており、かつ、後部車軸構造に対して前後方向に伸長するコイルバネからなる連繋機構３Ｓが左右に配され、各連繋機構３Ｓが前後方向にばね不勢する（図５、図６）。
また同時に前部車軸構造はコイルばねからなる減衰機構４によって前部車軸構造の左右位置にて台車１０に対して垂直に弾性不勢され、前記連繋機構３Ｓとともに回動が制御される。

特に実施例４では４輪の多方向車輪２が、共通する所定方向に並行配置されたメカナムホイールからなり、４本の車軸１のうち後部車軸を構成する後ろの２本が、台車１０の幅方向略中央位置かつ前方位置から左右方向へ伸びた後に折曲して前後方向へ並走してなる折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）の先部に設けられ、
折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）は、台車の下面に沿う左右位置かつ中心から均等な位置にて台車（１０）下部に固定ビス５１，５２でビス固定されたモノフレーム構造を形成する。

その他本考案は上述した実施例に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で適宜形状の変更、実施例間での構成の組み換え、一部構成の抽出或いは省略、一部構成の別体化といった適宜変更が可能である。

２ 多方向移動車輪
１０ 台車
１ 車軸
３ 回動支持機構
３ 受け板
３Ａ センター軸棒
３Ｆ 回動フレーム
３Ｓ 連繋機構
４ 減衰機構
１５Ｆ 第一折曲軸構造
１６Ｆ 第二折曲軸構造
５ 部分固定ボルト
６ 保持プレート
７ 起動スイッチ

Claims (5)

1. 転回方向に対して異なる方向に移動する複数輪の多方向移動車輪（２）を車輪懸架機構によって台車（１０）の下部に備えた全方向移動台車であって、台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びる複数本の車軸（１）と、複数本のうち少なくともいずれかの車軸（１）の両端にて車軸（１）廻りに転回可能に支持される多方向移動車輪（２）と、台車（１０）の幅方向略中央位置にて、車軸（１）の略中央部に直交するセンター軸（３Ａ）廻りに回動可能に支持する回動支持機構（３）と、前記回動支持機構（３）による台車（１０）と車軸（１）との回動角度を一定範囲内で減衰させる減衰機構（４）とを具備してなることを特徴とする全方向移動台車。
2. 複数本のうち少なくともいずれか車軸（１）が、台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向及び前後方向へ伸びる斜方向軸構造または折曲軸構造を有する請求項1記載の全方向移動台車。
3. 複数輪の多方向車輪（２）が、共通する一円周接線上に配置されたオムニホイールからなり、複数本の車軸（１）が、台車（１０）の平面視中央位置から放射状に配置される請求項1又は２記載の全方向移動台車。
4. 複数輪の多方向車輪（２）が、共通する所定方向に並行配置されたメカナムホイールからなり、複数本の車軸（１）のうちいずれかが、台車（１０）の幅方向略中央位置から左右方向へ伸びた後に折曲して前後方向へ並走してなる折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）の先部に設けられ、
   折曲軸構造（１５Ｆ，１６Ｆ）は、台車の下面に沿う左右位置にて台車（１０）下部に部分固定されたモノフレーム構造を形成する請求項１又は２に記載の全方向移動台車用基板。
5. 複数の車軸（１）は台車（１０）の下部にて相互に回動可能に支持され、車軸（１）間を弾性的に繋ぐ連繋機構（３Ｓ）によって、前記相互の回動が制御される請求項１ないし４のいずれかに記載の全方向移動台車用基板。
   

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