JP5235184B2 - Roller assembly - Google Patents
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Description
本発明は、ローラ組立体に関し、特に、全方向移動体の走行ユニット等に用いられるローラ組立体に関する。 The present invention relates to a roller assembly, and more particularly to a roller assembly used for a traveling unit or the like of an omnidirectional moving body.
全方向移動体のための走行駆動装置として、環状体と前記環状体の環方向に複数個配置され各々自身の配置位置に於ける前記環状体の接線方向の軸線周りに回転可能なドリブンローラとを含む主輪と、前記主輪の軸線方向の左右両側に各々自身の中心軸線周りに回転可能に配置された左右の円盤状のドライブディスクと、前記左右のドライブディスクの各々に当該ドライブディスクの中心軸線に対してねじれの関係をなす軸線周りに回転可能に配置され、外周面をもって前記ドリブンローラの外周面に接触する複数個のドライブローラとを有する摩擦式駆動装置がある(例えば、特許文献1)。 As a traveling drive device for an omnidirectional mobile body, a plurality of annular bodies and a driven roller which is arranged in the annular direction of the annular body and is rotatable around a tangential axis of the annular body at each of the arrangement positions Each of the left and right disk-shaped drive disks rotatably arranged around its own central axis on both the left and right sides in the axial direction of the main wheel, and each of the left and right drive disks. There is a friction-type driving device that includes a plurality of drive rollers that are arranged to be rotatable around an axis that forms a twisted relationship with respect to a central axis and that have an outer peripheral surface that contacts the outer peripheral surface of the driven roller. 1).
この摩擦式駆動装置を走行ユニットとして用いられた全方向移動体では、ドライブローラがドリブンローラに押し付けられ、ドライブローラとドリブンローラとの摩擦によってドライブディスクの回転がドライブローラよりドリブンローラに伝達され、左右のドライブディスクが互いに同方向に同速度で回転駆動された場合には、主輪が公転し、左右のドライブディスクが互いに異なる方向あるいは異なる速度で回転駆動された場合には、主輪が公転しつつドリブンローラが自転(環状体の接線方向の軸線周りに回転)あるいは主輪が公転せずドリブンローラが自転し、倒立振子制御によって起立した姿勢で、前後左右、斜めに、移動(走行)することができる。 In the omnidirectional mobile body using this friction type driving device as a traveling unit, the drive roller is pressed against the driven roller, and the rotation of the drive disk is transmitted from the drive roller to the driven roller by friction between the drive roller and the driven roller. When the left and right drive disks are driven to rotate in the same direction and at the same speed, the main wheels revolve, and when the left and right drive disks are driven to rotate in different directions or at different speeds, the main wheels revolve. However, the driven roller rotates (rotates around the tangential axis of the annular body) or the main wheel does not revolve and the driven roller rotates, and moves up and down, right and left, and diagonally with the inverted pendulum control. can do.
上述の摩擦式駆動装置では、ドライブディスクに、当該ドライブディスクの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在する中心軸線を有する軸受孔を、当該ドライブディスクの中心を対称中心とした回転対称位置に複数個、切削加工等によって形成し、当該ドライブディスクの軸受孔とドライブローラに貫通形成された中心孔とに、支持軸を何れか一方(軸受孔あるいは中心孔)には圧入状態で挿入することにより、複数個のドライブローラを、特別なブラケット部材を用いることなく、ドライブディスクに回転可能に取り付けることが考えられる。このように、ドライブディスクに複数個のドライブローラが各々個別に回転可能に取り付けられた構造体をローラ組立体と云う。 In the frictional drive device described above, a bearing hole having a central axis extending in a direction orthogonal to a virtual plane that is neither parallel nor orthogonal to the central axis of the drive disk is provided in the drive disk. A plurality of rotationally symmetric positions with the center as the center of symmetry are formed by cutting or the like, and either one of the support shaft (bearing hole or center) is formed between the bearing hole of the drive disk and the center hole formed through the drive roller. It is conceivable that a plurality of drive rollers can be rotatably mounted on the drive disk without using a special bracket member by being inserted into the hole) in a press-fitted state. A structure in which a plurality of drive rollers are individually attached to a drive disk in such a manner is called a roller assembly.
上述のローラ組立体では、ドライブローラの個数が多く、ドライブローラがドライブディスクに高密度に配置されると、軸受孔の中心軸線が、隣接するドライブローラを通過する配置になる。この配置では、軸受孔に対する支持軸の挿入が隣接するドライブローラによって邪魔され、支持軸の挿入を行えなくなる。このため、複数個のドライブローラの組み付けにおいて、最後の一つのドライブローラの組み付けを行えなくなる。 In the roller assembly described above, when the number of drive rollers is large and the drive rollers are arranged on the drive disk at a high density, the center axis of the bearing hole passes through the adjacent drive roller. In this arrangement, the insertion of the support shaft into the bearing hole is obstructed by the adjacent drive roller, and the support shaft cannot be inserted. For this reason, in the assembly of a plurality of drive rollers, the last one drive roller cannot be assembled.
本発明が解決しようとする課題は、ドライブローラがドライブディスクに高密度に配置されて軸受孔の中心軸線が隣接するドライブローラを通過する配置になっても、複数個のドライブローラの組み付けにおいて、全てのドライブローラの組み付けを適切に行えるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is that in the assembly of a plurality of drive rollers, even if the drive rollers are arranged at high density on the drive disk and the center axis of the bearing hole passes through the adjacent drive roller, It is to be able to properly assemble all the drive rollers.
本発明によるローラ組立体は、円盤状のドライブディスクに、当該ドライブディスクの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在する中心軸線を有する軸受孔が、当該ドライブディスクの中心を対称中心とした回転対称位置に複数個形成され、複数個のドライブローラが前記軸受孔と当該ドライブローラの中心孔とに挿入された支持軸によって前記ドライブディスクより回転可能に支持され、軸受孔の中心軸線が隣接するドライブローラを通過する配置のローラ組立体であって、前記ドライブローラのうちの複数個は、前記支持軸によって前記ドライブディスクに取り付けられた取付位置において、隣接するドライブローラのための軸受孔に前記支持軸を挿入するために当該軸受孔の中心軸線の方向よりアクセス可能にする軸脱着作業用開口を有し、前記軸脱着作業用開口と補形をなす補填駒により前記軸脱着作業用開口を埋められる駒付きドライブローラになっている。 In the roller assembly according to the present invention, a bearing hole having a central axis extending in a direction orthogonal to a virtual plane that is neither parallel nor orthogonal to the central axis of the disk is provided on the disk-shaped drive disk. A plurality of drive rollers are formed at rotationally symmetric positions with the center of the drive disk as the center of symmetry, and a plurality of drive rollers are rotatably supported by the drive disk by a support shaft inserted into the bearing hole and the center hole of the drive roller. A roller assembly arranged such that a center axis of a bearing hole passes through an adjacent drive roller, wherein a plurality of the drive rollers are adjacent to each other at an attachment position attached to the drive disk by the support shaft. In order to insert the support shaft into the bearing hole for the drive roller to be driven, it is actuated from the direction of the central axis of the bearing hole. Has an axis desorption work opening to scan possible, it has become piece with the drive roller to be filled the shaft desorbing work opening the filling piece forming the shaft desorbing work opening and Hogata.
本発明によるローラ組立体は、好ましくは、前記ドライブディスクに、前記駒付きドライブローラの配置位置を示す目視可能な識別マークが付与されている。 In the roller assembly according to the present invention, preferably, a visually identifiable identification mark indicating the arrangement position of the drive roller with a piece is provided on the drive disk.
本発明によるローラ組立体によれば、駒付きドライブローラの軸脱着作業用開口によって隣接する軸受孔に、中心軸線方向よりアクセスすること、つまり、支持軸を通すことかできるので、ドライブローラがドライブディスクに高密度に配置されたことにより、軸受孔の中心軸線が隣接するドライブローラを通過する配置になっても、複数個のドライブローラの組み付けにおいて、全てのドライブローラの組み付けを適切に行える。 According to the roller assembly of the present invention, the adjacent bearing hole can be accessed from the central axis direction by the shaft attaching / detaching work opening of the drive roller with a piece, that is, the support shaft can be passed. Due to the high density arrangement on the disk, even when the central axis of the bearing hole passes through the adjacent drive roller, all the drive rollers can be assembled properly in the assembly of the plurality of drive rollers.
しかも、このような働きをする駒付きドライブローラが、一つのローラ組立体において複数個配置されることにより、ドライブローラの組み付け順序、分解の順序の自由度が増大し、ローラ組立体の組立−分解の作業性が向上する。 Moreover, since a plurality of drive rollers with a piece having such a function are arranged in one roller assembly, the degree of freedom of the assembly order and disassembly order of the drive rollers is increased, and the assembly of the roller assembly Disassembly workability is improved.
本発明によるローラ組立体を走行ユニットに組み込まれた全方向移動体である倒立振子型移動体について、図1〜図8を参照して説明する。尚、上下、前後、左右の直交三次元座標軸を、移動体の移動方向に準じて図示のように定義する。 An inverted pendulum type moving body that is an omnidirectional moving body in which a roller assembly according to the present invention is incorporated in a traveling unit will be described with reference to FIGS. Note that the vertical three-dimensional coordinate axes in the vertical direction, the front-rear direction, and the horizontal direction are defined as illustrated according to the moving direction of the moving body.
倒立振子型移動体は、図1、図2に示されているように、互いに連結された下部フレーム10と上部フレーム20とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the inverted pendulum type moving body includes a
下部フレーム10は走行ユニット40を支持している。走行ユニット40は、一輪式のものであり、内蔵のジャイロスコープ、荷重センサ等(図示省略)を用いた倒立振子制御のもとに、下部フレーム10と上部フレーム20の全体を起立姿勢に保ち、一輪車として前後左右、斜めの全方向の走行を担う。
The
下部フレーム10の左右両側には、左右のステップ14L、14Rが跳ね上げ式に格納可能に設けられている。図1は左右のステップ14L、14Rが下部フレーム10の左右両側に形成されたステップ格納部16L、16Rに格納された状態を、図2は左右のステップ14L、14Rがステップ格納部16L、16Rより水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
On the left and right sides of the
上部フレーム20の左右両側には左右の湾曲したサドルアーム22L、22Rによって左右個別型のサドル30L、30Rが格納可能に設けられている。また、上部フレーム20では、移動体持ち運び用のハンドル26が格納可能に設けられている。
On the left and right sides of the
サドル30L、30Rは、乗員の臀部、大腿部を左右個別に受け持つ乗員用座部であり、平面視で各々円盤状をなしている。図1は左右のサドル30L、30Rが上部フレーム20に左右方向に貫通形成された円筒状空間によるサドル格納部24に格納された状態を、図2は左右のサドル30L、30Rが各々サドルアーム22L、22Rによってサドル格納部24より水平姿勢に繰り出された状態を各々示している。
The
つぎに、走行ユニット40の詳細を、図3、図4を参照して説明する。下部フレーム10は左右方向に間隔をおいて互いに対向する左側壁部12Lと右側壁部12Rとを有する。走行ユニット40は下部フレーム10の左側壁部12Lと右側壁部12Rとの間に配置されている。
Next, details of the traveling
走行ユニット40は、円筒状の左右のマウント部材42L、42Rを有する。左右のマウント部材42L、42Rは、各々、取付ボルト44によって左側壁部12Lと右側壁部12Rの内側に固定装着されている。左右のマウント部材42L、42Rは、左右方向に延在する一つの中心軸線Aを共通の中心軸線としている。すなわち、左右のマウント部材42L、42Rは、中心軸線Aをもって互いに同心に下部フレーム10に固定されている。
The
左右のマウント部材42L、42Rは、各々、円筒部421L、421Rの外周に、左右の円環状のドライブディスク48L、48Rをクロスローラ軸受46L、46Rによって回転自在に支持している。クロスローラ軸受46L、46Rは、ラジアル荷重とアキシャル荷重(スラスト荷重)を受け持つことができるころがり軸受であり、マウント部材42L、42Rの円筒部421L、421Rの外周と、ドライブディスク48L、48Rの円筒部481L、481Rの内周とに各々ねじ締結された締結リング50、52によってマウント部材42L、42Rとドライブディスク48L、48Rに対してアキシャル方向の定位置に固定されている。
The left and
左右のドライブディスク48L、48Rは、各々、円筒部481L、481Rより大きい径の外側円環部482L、482Rを有している。外側円環部482L、482Rは、ドライブディスク48L、48Rの外周部をなしており、外側円環部482L、482Rには、図5に示されているように、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿ったスロット49L、49Rが、ドライブディスク48L、48Rの円周方向に所定間隔、本実施例では等間隔をおいてドライブディスク48L、48Rの中心軸線を対称中心線として回転対称に、切削加工によって複数個形成されている。
The left and
各スロット49L、49Rには、支持軸54L、54Rによって左右のドライブローラ56L、56Rが各々回転可能に配置されている。ドライブローラ56L、56Rは、金属や硬質プラスチック等の高剛性材料により構成され、各々、支持軸54L、54Rの中心軸線周りに回転可能になっている。
In the
支持軸54L、54Rは、図5、図6に示されているように、両端をスロット49L、49Rの側壁部47L、47Rにドリル加工あるいはミーリング加工によって貫通形成された軸受孔51に、鍔付きブッシュ53と共に挿入され、前述の仮想面を直交する方向に延在してドライブローラ56L、56Rの中心孔561を貫通し、ドライブローラ56L、56Rを支持している。なお、本実施例では、支持軸54L、54Rは、中心孔561に圧入されていることによりドライブローラ56L、56Rと一体回転し、軸受孔51に対して回転変位する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
なお、支持軸54L、54Rには、図6に示されているように、雌ねじ孔541が形成されている。雌ねじ孔541は支持軸54L、54Rの抜き取り時に用いられるもので、抜き取り工具150のシャンク部152に形成された雄ねじ部151を雌ねじ孔541にねじ係合させて抜き取り工具150によって支持軸54を引き抜くことができる。
The
支持軸54L、54Rの軸線方向は、軸受孔51の穿孔方向により決まる。軸受孔51は、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在する中心軸線を有し、ドライブディスク48L、48Rの中心を対称中心とした回転対称位置に複数個形成されている。この軸受孔51の穿孔方向を、ドリル加工、ミーリング加工によって所要精度をもって保証することにより、各支持軸54L、54Rの軸線方向を所要精度をもって保証でき、ついては各ドライブローラ56L、56Rの配置姿勢を容易に高精度に設定することができる。
The axial direction of the
ドライブローラ56L、56Rの配置姿勢は、軸受孔51の中心軸線がドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面を直交する方向に延在していることにより、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に平行な面に回転面を有する配置になる。
The
このように、ドライブローラ56L、56Rの支持部がドライブディスク48L、48Rに直接構成されていることにより、ドライブローラ56L、56Rをドライブディスク48L、48Rに取り付けるためのブラケットが不要になる。
As described above, since the support portions of the
このことは、部品点数、組み付け工数の削減に大きく寄与する。また、ドライブローラ56L、56Rの配置姿勢は、ブラケットの組み付け精度によらず、軸受孔51の加工精度により決まり、この加工精度は現在の工作機械によって十分保証できるから、多数のドライブローラ56L、56Rを、ブラケットの組み付け誤差を受けることなく、容易に一様に高精度に配置することができる。
This greatly contributes to the reduction of the number of parts and assembly man-hours. Further, the disposition posture of the
鍔付きブッシュ53は、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤を含む固体潤滑焼結金属により構成されている。鍔付きブッシュ53の鍔部は、ドライブローラ56L、56Rの側面と側壁部47L、47Rの側面との間にあり、ドライブローラ56L、56Rの軸線方向のがた付きを低減あるいは無くしている。ドライブローラ56L、56Rの側面、つまり、ドライブローラ56L、56Rが鍔付きブッシュ53の鍔部と摺接する摺動面にはフッ素樹脂による表面層562がコーティング処理等によって形成されている。
The
このように、鍔付きブッシュ53が固体潤滑焼結金属により構成されていることにより、ドライブローラ56L、56Rの回転運動における潤滑性能が向上し、併せて、フッ素樹脂による表面層562が形成されていることにより、ドライブローラ56L、56Rの回転が低摩擦抵抗で円滑に行われるようになる。
As described above, since the
ここで見かたを変えると、ドライブローラ56L、56Rと軸受片をなす側壁部47L、47Rとは、互いに同等の幅を有してドライブディスク48L、48Rの円周廻りに交互に存在している。このことにより、一つの側壁部47L、47Rは、各々、円周方向両側に位置する二つのドライブローラ56L、56Rの軸受部をなしている。従って、側壁部47L、47Rの各々には、ドライブディスク48L、48Rの軸線方向に異なる二つの位置に各々軸受孔51が穿設されている。
In other words, the
この構成により、ドライブローラ56L、56Rを、最小限の軸受ブラケット構成で、ドライブディスク48L、48Rの円周廻りに容易に高密度に配置することが可能になる。
With this configuration, the
このことは、最下部分において接地している後述の主輪84のドリブンローラ92には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ56L、56Rが接触し、ドライブローラ56L、56Rより少なくとも接地状態にあるドリブンローラ92に常に推進力(回転力)が与えられる設定にすることに大きく寄与する。
This means that at least one pair of left and
左右の支持軸54L、54Rは、左右対称の配置で、各々、中心軸線Aに対してねじれの関係をなす軸線方向に延在することになる。これにより、左右の支持軸54L、54Rにより支持された左右のドライブローラ56L、56Rは、左右対称で、はすば歯車の歯すじと同様の傾斜配置になる。
The left and right support shafts 54 </ b> L and 54 </ b> R extend in the axial direction that forms a twisted relationship with respect to the central axis A in a symmetrical arrangement. As a result, the left and
ドライブローラ56L、56Rは、軸受孔51の中心軸線Crが隣接するドライブローラ56L、56Rを通過する高密度な配置になっている(図5、図13参照)。このため、ドライブローラ56L、56Rの組み付け上、図7、図8に示されている駒付きドライブローラ56Xが複数個組み込まれている。駒付きドライブローラ56Xを用いたドライブローラ56L、56Rの組み付けについては、後述する。
The
駒付きドライブローラ56Xは、隣接するドライブローラ56L、56Rのための軸受孔51に支持軸支持軸54L、54Rを挿入するために、当該軸受孔51の中心軸線の一方の側より当該軸受孔51にアクセス可能にする軸脱着作業用開口561Xを有し、軸脱着作業用開口561Xと補形をなす補填駒59により軸脱着作業用開口561Xを埋められる構造になっている。補填駒59の取り付けは、補填駒59の係合片591を駒付きドライブローラ56Xの係合スリット562Xに着脱可能に圧入することにより行われる。
The frame-equipped
ドライブディスク48L、48Rには、図4、図5に示されているように、各駒付きドライブローラ56Xの配置位置を示す目視可能な識別マーク55が付与されている。識別マーク55は、ペイント、刻印等、外部より目視で目視できるものであればよい。識別マーク55は、ローラ組立体の分解時に、駒付きドライブローラ56Xが、どこにあるかを作業者に知らせるに役立つ。
As shown in FIGS. 4 and 5, the drive disks 48 </ b> L and 48 </ b> R are provided with visible identification marks 55 that indicate the positions of the drive rollers 56 </ b> X with frames. The
左右のドライブディスク48L、48Rは、軸線方向に互いに近付く方向に延出した円筒延長部483L、483Rを有する。円筒延長部483Lと483Rとは、クロスローラ軸受58によって相対回転可能に連結されている。クロスローラ軸受58は、ラジアル荷重とアキシャル荷重(スラスト荷重)を受け持つことができるころがり軸受であり、インナレースをもって一方の円筒延長部483Rの外周面に嵌合し、アウタレースをもって他方の円筒延長部483Lの内周面に嵌合している。クロスローラ軸受58のインナレースは円筒延長部483Rの外周にねじ締結された締結リング62によって円筒延長部483Rに軸線方向に固定され、クロスローラ軸受58のアウタレースは円筒延長部483Lの外周にねじ締結された締結リング60によって円筒延長部483Lに軸線方向に固定されている。
The left and
クロスローラ軸受58は、左右のドライブディスク48L、48Rを相対回転可能に連結する連結機構の主要部をなしており、上述の組み付けにより、左右のドライブディスク48L、48Rの径方向と軸線方向の双方の相対変位を規制(禁止)している。換言すると、クロスローラ軸受58は、左右のドライブディスク48L、48Rを、相対回転可能に同心に連結し、且つ互いに軸線方向に変位できないようにしている。
The
これにより、左右のドライブディスク48L、48Rの相互の同心精度が保証されると共に、左右のドライブディスク48L、48Rの軸線方向の離間量が所定値に不変設定される。
As a result, the concentric accuracy of the left and
左右のドライブディスク48L、48Rの円筒部481L、481Rの内側、つまり、左右のドライブディスク48L、48Rの中心部分に画定された円筒状の空間部484L、484Rには左右の電動モータ64L、64Rが配置されている。左右の電動モータ64L、64Rは、ステータコイル(図示省略)等を内蔵したアウタハウジング66L、66Rをボルト68によって左右のマウント部材42L、42Rに固定されている。左右の電動モータ64L、64Rは、ともに中心軸線Aと同心配置で、軸線方向に互いに近付く方向に延出したロータ軸70L、70Rを有する。
The left and right
左右の電動モータ64L、64Rは、各々、左右のドライブディスク48L、48Rの一つの半径方向で見て、左右のドライブローラ56L、56Rと軸線方向に重複する部分を含んでいる。換言すると、中心軸線Aと平行な一つの投影面において、左右の電動モータ64L、64Rと左右のドライブローラ56L、56Rは、軸線方向に重複する部分を含んでいる。
The left and right
ロータ軸70L、70Rの先端部には、左右の波動歯車装置72L、72Rのウェーブプラグ74L、74Rが固定連結されている。波動歯車装置72L、72Rは、周知の構造のものであり、左右の電動モータ64L、64Rと共に中心軸線Aと同心配置で、入力部材である楕円形輪郭をした高剛性のウェーブプラグ74L、74Rと、ウェーブプラグ74L、74Rの外周面に嵌め込み装着されたウェーブベアリング76L、76Rと、ウェーブベアリング76L、76Rの外周面に摩擦係合し外周面に外歯を有するフランジ付き薄肉円筒形状の可撓性外歯部材78L、78Rと、可撓性外歯部材78R、78Lの外歯と噛合する内歯を有する高剛性のリング形状の内歯部材80L、80Rとを有する。内歯部材80L、80Rは、出力部材であり、ボルト82によって左右のドライブディスク48L、48Rに固定連結されている。
Wave plugs 74L and 74R of the left and right
これにより、左右の電動モータ64L、64Rの出力回転は、左右の波動歯車装置72L、72Rによって減速され、左右のドライブディスク48L、48Rに個別に伝達される。
Thereby, the output rotations of the left and right
左右のドライブディスク48L、48Rは、左右の複数個のドライブローラ56L、56Rによる円環状ローラ群によって左右両側より挟むようにして主輪84を中心軸線Aと同一あるいは近似の中心軸線上に支持している。換言すると、主輪84は、左右の複数個のドライブローラ56L、56Rによる円環状配置のローラ群によって左右両側より挟まれるようにして左右のドライブディスク48L、48Rより、中心軸線Aと同一あるいは近似の中心軸線上に無軸で支持され、自身の中心周りに回転(公転)可能になっている。
The left and
主輪84は、角柱体により構成された無端円環状の環状体86と、環状体86の外周に嵌合装着された複数個のインナスリーブ88と、各インナスリーブ88の外周にボール軸受90によって回転可能に取り付けられた複数のドリブンローラ92とにより構成されている。
The
ドリブンローラ92は、接地するローラであり、各々、ボール軸受90と嵌合する金属製円筒部92Aと、金属製円筒部92Aの外周に加硫接着されたゴム製円筒部92Bとにより構成されている。ドリブンローラ92は、インナスリーブ88と共に環状体86の環方向(周方向)に複数個あり、自身の配置位置における環状体86の接線方向の軸線周りに回転(自転)可能になっている。
The driven
左右のドライブローラ56L、56Rは、外周面をもって主輪84の実質的な外周面をなすドリブンローラ92のゴム製円筒部92Bの外周面に接触し、摩擦によってドライブディスク48L、48Rの回転(推進力)をドリブンローラ92に伝達する。
The left and
ドリブンローラ92と左右のドライブローラ56L、56Rとの関係(個数)は、最下部分において接地しているドリブンローラ92には必ず少なくとも一組の左右のドライブローラ56L、56Rが接触し、ドライブローラ56L、56Rより、少なくとも接地状態にあるドリブンローラ92に常に推進力(回転力)が与えられる設定になっている。
Regarding the relationship (number) between the driven
左右のドライブローラ56L、56Rは、各々、主輪84の中心軸線(輪中心)周りの回転方向、より正確には、各ドライブローラ56L、56Rのドリブンローラ92との接触箇所における接線方向に対して、直交および平行の何れでもない方向に延在する中心軸線周りに回転自在に配置されている。
The left and
つまり、左右のドライブローラ56L、56Rは、各々、主輪84の中心軸線周りの回転方向(公転方向)に対して傾斜し、ドライブディスク48L、48Rの回転軸線に対してねじれの関係をなす回転軸線を有し、ドライブディスク48L、48Rの中心軸線に対して平行でも直交でもない一つの仮想面に沿った回転面を有する配置になっている。
That is, the left and
換言すると、左右の各ドライブローラ56L、56Rの中心軸線は、ドリブンローラ92の中心軸相当の環状体86の半径線に対してある角度をもって傾いていると同時に、環状体86の中心線が接する仮想平面に対してある角度をもって傾いている。この三次元的な中心軸線の傾きにより、ドライブディスク48L、48Rにおけるドライブローラ56L、56Rの配置は、喩えると、ある角度の円錐面上に置かれた「はす歯傘歯車」の歯(歯すじ)の傾きに似ている。このことについて、より詳細な説明が必要ならば、国際公開2008/139740号パンフレットを参照されたい。
In other words, the center axis of each of the left and
本実施例では、左右の電動モータ64L、64Rによって左右のドライブディスク48L、48Rの回転方向あるいは(および)回転速度を互いに違えると、ドライブディスク48L、48Rの回転力による円周(接線)方向の力に対し、この力に直交する向きの分力が左右のドライブローラ56L、56Rとドリブンローラ92との接触面に作用する。この分力により、ドリブンローラ92の外表面には、これを捩る力が作用し、ドリブンローラ92が自身の中心軸線周りに回転(自転)することになる。
In the present embodiment, if the left and
このドリブンローラ92の回転は、左右のドライブディスク48L、48Rの回転速度差によって定まる。例えば、左右のドライブディスク48L、48Rを互いに同一速度で逆向きに回転させると、主輪84は全く公転せず、ドリブンローラ92の自転だけが生じる。これにより、主輪84には左右方向の走行力が加わることになり、倒立振子移動体は、左右方向に移動(真横移動)する。
The rotation of the driven
これに対し、左右のドライブディスク48L、48Rの回転方向および回転速度が同一である場合には、ドリブンローラ92が自転することがなく、主輪84が公転し、倒立振子移動体10は、前進(直進)あるいは後進する。
On the other hand, when the rotational directions and rotational speeds of the left and
このように、左右の電動モータ64L、64Rによって左右のドライブディスク48L、48Rの回転速度および回転方向を独立に制御することにより、倒立振子移動体は、路面上で全方向へ移動することができる。
Thus, the inverted pendulum moving body can move in all directions on the road surface by independently controlling the rotation speed and rotation direction of the left and
つぎに、本発明によるローラ組立体の組立方法および組立用治具の一つの実施例を、図9〜図12を参照して説明する。本実施例におけるローラ組立体は、左右のドライブディスク48L、48Rと、支持軸54L、54Rによるドライブローラ56L、56Rとの組立体である。
Next, an embodiment of the roller assembly assembly method and assembly jig according to the present invention will be described with reference to FIGS. The roller assembly in this embodiment is an assembly of left and
ローラ組立体の組み立ては、汎用の圧入機100に組立用治具110を取り付けて行われる。圧入機100は、上面が水平な被加工物載置面102になっているワークテーブル104を有する。被加工物載置面102は、X軸、Y軸、Z軸の直交3軸の機械座標系において、X軸とY軸とがなすX−Y平面である。
The assembly of the roller assembly is performed by attaching an
圧入機100は、被加工物載置面102に対して直交する軸線方向であるZ軸方向に移動可能な圧入工具106を有する。圧入工具106は、図示されていないが、圧入機100の機枠にZ軸方向に移動可能に設けられ、手動ハンドルによってZ軸方向に動かされる。なお、圧入工具106は、手動以外に、流体圧アクチュエータや電動送りねじ、電動式ラック&ピニオン等によって動力駆動されてもよい。
The press-fitting
組立用治具110は、平板による治具基盤112を有し、治具基盤112を被加工物載置面102上に載置され、所定のX−Y座標位置に固定される。治具基盤112上にはアングルブロック114が固定装着されている。
The assembling
アングルブロック114は、X−Z面にもY−Z面にも傾斜した上面116を有する。被加工物載置面102に対する上面116の三次元的な傾斜は、ドライブディスク48L、48Rの回転軸線(中心軸線)に対するドライブローラ56L、56Rの回転軸線、つまり支持軸54L、54Rの中心軸線のねじれの関係に準拠に定められている。上面116には、当該上面116に対して直角な中心軸線をもって円盤状のワーク保持部材118が固定装着されている。ワーク保持部材118にはねじ120によって円盤状のワーク固定部材122が着脱可能に取り付けられている。
The
ワーク保持部材118とワーク固定部材122は、当該両者によってドライブディスク48Lあるいは48Rを軸線方向に挟み込むようにして当該ドライブディスク48Lあるいは48Rの中心軸線周りに回転可能に、且つ着脱交換可能に支持する。
The
これにより、アングルブロック114は、一つの回転位置に位置した軸受孔51の中心軸線が圧入工具106の移動軸線、即ち、垂直なZ軸に一致する傾斜姿勢で、ドライブディスク48Lあるいは48Rを中心軸線周りに回転可能に支持する。
As a result, the angle block 114 tilts the
アングルブロック114に取り付けられたドライブディスク48Lあるいは48Rの一つのスリット49Lあるいは49Rの両側にある一組の軸受孔51の中心軸線は、上述の上面116の三次元的な傾斜により、ドライブディスク48Lあるいは48Rの中心軸線周りの回転位置に応じて、垂直なZ軸に一致する。しかも、組立用治具110の治具基盤112に対する固定位置(X−Y座標位置)の位置決めによって、上述の一組の軸受孔51の中心と圧入工具106の中心とが同心に合致する。これにより以降、圧入工具106の中心のX−Y座標位置を、圧入座標位置と云う。
The central axis of the pair of bearing
治具基盤112上にはドライブローラ支持部材124が設けられている。ドライブローラ支持部材124は、治具基盤112に形成されたX軸方向の直線ガイド部126に摺動可能に係合し、圧入座標位置と同じ座標位置(ドライブローラ圧入位置)とドライブローラ圧入位置より離れた退避位置との間にスライド可能になっている。
A drive
ドライブローラ支持部材124は、ドライブディスク48Lあるいは48Rの外側円環部482L、482Rとの干渉を避けるための切欠部129を含む略半円筒状のポスト部128を有する。
The drive
ポスト部128の上周縁は、全周に亘ってL形横断面形状になっていて、ドライブローラ圧入位置において、ドライブディスク48Lあるいは48Rのスリット49L、49Rに入れられたドライブローラ56L、56Rの外周縁部(略半周)を取り囲み、ドライブローラ56L、56RのX−Y座標の位置決めを行う竪壁による周縁部131と、X−Y平面と平行で、ドライブローラ56L、56Rの外周縁部を載置され、X−Y圧入反力を受け持つ載置面130とを有する。
The upper peripheral edge of the
つぎに、ローラ組立体の組立方法の組み立て手順について説明する。この組み立て手順は左右のローラ組立体において同じであるので、ここでは左側のローラ組立体について説明する。 Next, the assembly procedure of the assembly method of the roller assembly will be described. Since this assembly procedure is the same for the left and right roller assemblies, the left roller assembly will be described here.
まず、図10に示されているように、ワーク保持部材118とワーク固定部材122によってドライブディスク48Lをアングルブロック114に回転可能に取り付ける。そして、ドライブディスク48Lのスリット49Lにドライブローラ56Lを入れる。
First, as shown in FIG. 10, the drive disk 48 </ b> L is rotatably attached to the
つぎに、ドライブローラ支持部材124をドライブローラ圧入位置に移動させ、ドライブディスク48Lを回転(図10で見て反時計廻り方向に回転)させてスリット49Lに入れられたドライブローラ56Lの外周縁部をドライブローラ支持部材124の載置面130上に載置する。
Next, the drive
この状態では、ドライブローラ56Lは、外周縁部をドライブローラ支持部材124の周縁部131によって取り囲まれることにより、X−Y座標の位置決めを行われ、ドライブローラ56Lの中心軸線の延在方向が上下方向、つまりZ軸方向になると共に、当該ドライブローラ56Lを入れられたスリット49Lの両側の軸受孔51の中心軸線もZ軸方向になり、しかも、圧入座標位置においてドライブローラ56Lの中心と軸受孔51の中心とが同心に合致する。
In this state, the
つぎに、支持軸54Lを垂直姿勢でハンドリングしてZ軸方向の軸受孔51に位置合わせし、図11、図12(a)に示されているように、圧入工具106をZ軸方向に降下移動させ、支持軸54Lを、軸受孔51と当該軸受孔51に合致した中心孔561に押し込む。
Next, the
つぎに、図12(b)に示されているように、圧入工具106をZ軸方向に上昇移動させ、その後に、図12(c)に示されているように、ドライブローラ支持部材124をドライブローラ圧入位置より退避位置へ移動させ、ドライブディスク48Lが回転できる状態にする。これにより、一つのドライブローラ56Lの組み付けが完了する。
Next, as shown in FIG. 12B, the press-fitting
支持軸54Lはドライブローラ56Lの中心孔651に対し圧入され、ドライブローラ56Lに作用する圧入荷重は、ドライブローラ支持部材124によって直接受け持たれる。これにより、ドライブローラ56Lに過大な曲げ歪みを生じさせる荷重がかかることがなく、圧入荷重によってドライブローラ56Lが永久変形することがない。
The
一つのドライブローラ56Lの組み付けが完了すれば、ドライブディスク48Lのつぎのスリット49Lにドライブローラ56Lを入れ、ドライブローラ支持部材124をドライブローラ圧入位置させ、ドライブディスク48Lを回転させてつぎのスリット49Lに入れられたドライブローラ56Lの外周縁部をドライブローラ支持部材124の載置面130上に載置し、同様に、圧入工具106のZ軸移動によって支持軸54Lの押し込みを行う。以降、一つずつドライブローラ56Lの組み付けを繰り替し行う。
When the assembly of one
上述したように、圧入機100の被加工物載置面102上に配置されたアングルブロック114によって、一つの回転位置にある軸受孔51の中心軸線が、圧入機100の圧入工具106の移動軸線(Z軸)に一致する傾斜姿勢でドライブディスクドライブディスク48L、48Rを当該ドライブディスク48L、48Rの中心軸線周りに回転可能に支持するから、軸受孔51、中心孔561に対する支持軸54L、54Rの押し込みを、Z軸移動の圧入工具106によって行うことかできる。
As described above, the
これにより、汎用の圧入機100でも、ドライブローラ56L、56Rの組み付けを、効率よく容易に行えるようになり、高価な専用機を用いることなく、生産性よく、ローラ組立体を組み立てることができる。
As a result, even with the general-purpose press-fitting
つぎに、複数個の駒付きドライブローラ56Xを含むドライブローラ56Lの組み付け順序の例を、図13を参照して説明する。なお、図13において、駒付きドライブローラ56Xはハッチング入りの矩形により示されている。また、図13において、「#」に続く数字は、ドライブローラの組み付け順番を示している。
Next, an example of the assembly order of the
図13に示されている例では、最初に、ドライブローラ56L(#1)を組み付ける。つぎに、ドライブローラ#1の時計廻り方向進み側に隣接する部位に、駒付きドライブローラ56X(#2)を組み付ける。この駒付きドライブローラ56Xの組み付けは、補填駒59を取り付けていない状態で行う。
In the example shown in FIG. 13, first, the
つぎに、駒付きドライブローラ56Xの時計廻り方向進み側に隣接する部位にドライブローラ56L(#3)を組み付ける。そして、図13で見て時計廻り方向に、ドライブローラ56L(#4〜#N−2)を、一つずつ順次組み付け、ドライブローラ#N−2の時計廻り方向進み側に隣接する部位には、駒付きドライブローラ56X(#N−1)を組み付ける。この駒付きドライブローラ56Xの組み付けは、補填駒59を取り付けていない状態で行う。そして、駒付きドライブローラ56Xの時計廻り方向進み側に隣接する部位に最後のドライブローラ#Nを組み付ける。
Next, the
この場合、最初のドライブローラ#1と、駒付きドライブローラ#2の隣のドライブローラ#3の支持軸54Lの押し込み(挿入)は、図13で見て時計廻り方向進み側と遅れ側の何れよりも行うことができる。ドライブローラ#2とドライブローラ#4〜#(N−2)と駒付きドライブローラ#(N−1)の支持軸54Lの押し込み(挿入)は、図13で見て時計廻り方向進み側より行う。最後のドライブローラ#Nの支持軸54Lの押し込み(挿入)は、駒付きドライブローラ#(N−1)の側から、当該駒付きドライブローラ56Xの軸脱着作業用開口561Xによって軸受孔51の中心軸線の方向より該当する軸受孔51にアクセス可能にした状態で行う。つまり、軸脱着作業用開口561Xを通して最後のドライブローラ#Nの支持軸54Lの押し込み(挿入)を時計廻り方向遅れ側より行う。
In this case, the pushing-in (insertion) of the
このように、途中に駒付きドライブローラ56Xが組み込まれると、その隣のドライブローラ56Lの支持軸54Lの押し込み、分解時の取り外しを時計廻り方向進み側と遅れ側とで、作業性のよい方を選ぶことができる。
As described above, when the frame-equipped
この支持軸54Lの押し込み(挿入)完了後に、各駒付きドライブローラ56Xに補填駒59を取り付ける。これにより、一つのローラ組立体の組み立てが完了する。
After the push-in (insertion) of the
識別マーク55(図4、図5参照)は、組立完了後に、各駒付きドライブローラ56Xに対応する位置に付けられればよい。
The identification mark 55 (see FIGS. 4 and 5) may be attached at a position corresponding to each piece-equipped
このローラ組立体の組み立てにおいて、必須のことは、最後のドライブローラ#Nの隣に駒付きドライブローラ56Xが存在することであり、その他の組み込み順序に制約を与えることがない。
In assembling this roller assembly, it is essential that the frame-equipped
これにより、ドライブローラ54Lがドライブディスク48Lに高密度に配置されたことによって、軸受孔51の中心軸線Crが隣接するドライブローラ54Lを通過する配置になっても、複数個のドライブローラ54Lの組み付けにおいて、全てのドライブローラ54Lの組み付けを、他より干渉されることなく適切に行える。しかも、駒付きドライブローラ56Xが、一つのローラ組立体において複数個配置されることにより、ドライブローラの組み付け順序の順序の自由度が増大し、ローラ組立体の組立の作業性が向上する。
As a result, the
ローラ組立体の分解は、駒付きドライブローラ56Xの補填駒59を取り外し、軸脱着作業用開口561Xに露呈した、駒付きドライブローラ56Xの隣のドライブローラLのものから行えばよい。このため、一つのローラ組立体に駒付きドライブローラ56Xが複数個配置されていると、分解開始点が駒付きドライブローラ56Xの個数分存在することになり、ローラ組立体の分解の作業性も向上する。しかも、駒付きドライブローラ56Xの配置位置は、識別マーク55によって示されているので、分解開始点を見つけ易く、このことによってもローラ組立体の分解作業性が向上する。
The roller assembly may be disassembled from the drive roller L adjacent to the frame-equipped
対比例として、駒付きドライブローラ56Xが一つしか組み込まれない場合のドライブローラ56Lの組み付け順序の例を、図14を参照して説明する。なお、図14においても、駒付きドライブローラ56Xはハッチング入りの矩形により示されており、「#」に続く数字は、ドライブローラの組み付け順番を示している。
図14に示されている例では、最初に、駒付きドライブローラ56X(#1)を、識別マーク55により示される部位に、組み付ける。この駒付きドライブローラ56Xの組み付けは、補填駒59を取り付けていない状態で行う。
For comparison, an example of the assembly order of the
In the example shown in FIG. 14, first, the frame-equipped drive roller 56 </ b> X (# 1) is assembled to the part indicated by the
そして、駒付きドライブローラ56Xの組み付け位置を起点として、図13で見て時計廻り方向に、ドライブローラ56L(#2〜#N)を、一つずつ順次、隣り合うもので間(あいだ)を空けることなく組み付ける。駒付きドライブローラ56Xの一方の側(反時計廻り方向の側)に隣接するドライブローラ56は、最後に組み付けられるドライブローラ#Nである。
Then, starting from the assembly position of the
最後のドライブローラ#Nを除くドライブローラ#1〜#(N−1)の支持軸54Lの押し込み(挿入)は、各々、図14で見て時計廻り方向進み側より行う。最後のドライブローラ#Nの支持軸54Lの押し込み(挿入)は、駒付きドライブローラ56Xの側から、駒付きドライブローラ56Xの軸脱着作業用開口561Xによって軸受孔51の中心軸線の方向より該当する軸受孔51にアクセス可能にした状態で行う。つまり、軸脱着作業用開口561Xを通して最後のドライブローラ#Nの支持軸54Lの押し込み(挿入)を時計廻り方向進み側より行う。
Pushing (insertion) of the
駒付きドライブローラ56Xが一つだけの場合、その両隣を最後のドライブローラ54Lでない組み付け順序が途中のドライブローラ54L、つまり、ドライブローラ#N以外のドライブローラ54Lで挟まれると、最後のドライブローラ#Nの組み付けを行えなくなる。言い換えれば、ドライブローラ54Lの脱着作業は、厳密な脱着手順を要求されることになる。
If there is only one
このことに対して、駒付きドライブローラ56Xが複数個組み込まれる場合には、図13に示されているように、駒付きドライブローラ56Xが一つだけの場合、その両隣を組み付け順序が途中のドライブローラ54Lで挟まれも、#N−1番目を駒付きドライブローラ56Xとすることで、一つ飛び組み込み以外であれば、途中のことに拘らず、最後のドライブローラ#Nの組み付けを行うことができる。
On the other hand, when a plurality of frame-equipped
これにより、駒付きドライブローラ56Xが複数個組み込まれる場合には、駒付きドライブローラ56Xが一つだけの場合に比して、ドライブローラ54Lの脱着手順の自由度が増大し、脱着作業が容易になる。
As a result, when a plurality of frame-equipped
10 下部フレーム
14L、14R ステップ
20 上部フレーム
30L、30R サドル
40 走行ユニット
42L、42R マウント部材
47L、47R 側壁部
48L、48R ドライブディスク
49L、49R スロット
51 軸受孔
54L、54R 支持軸
55 識別マーク
56L、56R ドライブローラ
56X 駒付きドライブローラ
562 表面層
58 クロスローラ軸受
59 補填駒
64L、64R 電動モータ
72L、72R 波動歯車装置
84 主輪
86 環状体
92 ドリブンローラ
100 圧入機
102 被加工物載置面
104 ワークテーブル
106 圧入工具
114 アングルブロック
124 ドライブローラ支持部材
130 載置面
10
Claims (2)
前記ドライブローラのうちの複数個は、前記支持軸によって前記ドライブディスクに取り付けられた取付位置において、隣接するドライブローラのための軸受孔に前記支持軸を挿入するために当該軸受孔の中心軸線の方向よりアクセス可能にする軸脱着作業用開口を有し、前記軸脱着作業用開口と補形をなす補填駒により前記軸脱着作業用開口を埋められる駒付きドライブローラになっているローラ組立体。 A bearing hole having a central axis extending in a direction perpendicular to a virtual plane that is neither parallel nor orthogonal to the central axis of the drive disk is formed in the disk-shaped drive disk, with the center of the drive disk as the center of symmetry. A plurality of drive rollers are rotatably supported by the drive disk by a support shaft inserted into the bearing hole and the center hole of the drive roller, and the center axis of the bearing hole is A roller assembly arranged to pass through adjacent drive rollers,
A plurality of the drive rollers have a central axis of the bearing hole for inserting the support shaft into a bearing hole for an adjacent drive roller at an attachment position attached to the drive disk by the support shaft. A roller assembly having a shaft-removing operation opening that can be accessed from a direction, and being a drive roller with a piece that can be filled with a filling piece complementary to the shaft-removing operation opening.
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