JPS63170102A

JPS63170102A - キヤスタ

Info

Publication number: JPS63170102A
Application number: JP181587A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Hirose; 茂男広瀬
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1987-01-09
Publication date: 1988-07-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、平面上で全方向に移動される自動搬送車や台
車等のような移動体に用いられるキャスタに関するもの
である。

（従来の技術）キャスタは、移動体の移動方向に追随して。

車輪が自動的に方向転換するようにしたものである。

従来のキャスタは、第６図に示されているように、車輪
２１が取り付けられる脚体２２を。

垂直軸２３を介して移動体の本体２４に旋回自在に支持
するようにしたものとされていた。その垂直軸２３の軸
線、すなわち車輪２１の方向転回軸線Ｘは、車輪２１を
回転自在に支持する車軸２５から離れて位置するように
されている。

このように、車輪２１の方向転回軸ＭＸを偏心させるこ
とにより、その車輪２１の接地点２６と転回軸線Ｘとの
間に一定の距離が設けられることになる。したがって、
移動体の本体２４が移動方向を変えるときには、車輪２
１の接地摩擦により車輪２１に転回モーメントが作用し
、その接地点２６から転回軸線Ｘに向かう方向ベクトル
が常に移動体の移動方向に一致するように車輪２１が方
向転換される。こうして、移動体の滑らかな移動性が実
現される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このようなキャスタでは、全方向につい
ての滑らかな移動性は保証することができない０例えば
、移動体が正反対に近い方向に移動方向を変えるときに
は、大きな抵抗力が生ずる。

すなわち、第７図（Ａ）に示されているように、移動体
が図で右方向に移動しているときには、車輪２１は垂直
軸２３の左側に位置し、移動方向に正しく整列している
。この状態で、移動体を左方向に移動させようとすると
、車輪２１はその状態のまま左方向に移動しようとする
が、その状態は不安定であるので、車輪２１は同図（Ｂ
）に示されているように傾く、このとき、車輪２１と垂
直軸２３との間の距離は固定されている。その結果、車
輪２１には移動方向に直交する力が加わることになり、
車輪２１がスリップするか、あるいは垂直軸２３が矢印
２７で示されているような湾曲した軌跡を描いて移動す
るかしない限り、移動体を移動させることができないと
いうことになる。

そのために、移動体が移動ロボットのように高精度の位
置決めを要するもので、左右方向の自由度しか持たず、
図で上下方向には拘束されている場合には、車輪２１を
大きくスリップさせることが必要となり、極めて大きな
力が必要となるばかりでなく、車輪２１等が破損しやす
くなってしまう、また、移動体の移動方向が拘束されて
いない場合でも、車輪２１にスリップを生じさせずに移
動体を滑らかに移動させるためには、移動方向の変更時
に移動体に回転運動等を与えなければならず、その運転
に特殊な技能を要するという問題がある。

このような問題に対処するために、第８図に示、されて
いるように、それぞれ３個の紡錘形ローラ３１．３１．
３１を円周方向に配列することによって形成した２組の
車輪３２　、３２を、複輪状に組み合わせた全方向車輪
装置が開発されている。

このような車輪装置によれば、車輪３２の回転軸線のま
わりの回転とそれに直角な回転軸線のまわりのローラ３
１の回転とによって、原理的には全方向の滑らかな運動
性を得ることができると考えられる。しかしながら、こ
のような車輪装置では、１セツトにつ３６個のローラ３
１．３１　、・・・を要するなど、構造が極めて複雑と
なり、高価なものとなるばかりでなく、信頼性の点でも
問題が生じてしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、移動体を全方向にわたって容易かつ滑
らかに方向変換させることのできるキャスタを、単純で
堅牢な機構によって実現することである。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成するために、本発明では、移動体の本体
に、旋回アームを第１垂直軸線のまわりに旋回自在に支
持させるとともに、その旋回アームに、脚体を第２垂直
軸線のまわりに旋回自在に支・持させるようにしている
。その脚体には、車輪が水平軸線のまわりに回転自在に
取り付けられている。その車輪の中心、すなわち接地点
と第２垂直軸線との間の距離は、第１及び第２垂直軸線
間の距離とほぼ等しくされている。

（作用）このように構成することにより、車輪は、移動体の本体
と２節リンクによって連結されることになる。したがっ
て、車輪と移動体本体との間の相対的距離が変化し得る
ようになり、移動体の移動方向変更時、車輪は移動体に
影響を及ぼすことなく接地点を中心として転回するよう
になる。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

図中、第１．２図は本発明によるキャスタの一実施例を
示すもので、第１図はその縦断側面図であり、第２図は
その正面図である。また、第３図は、そのキャスタの作
用の説明図である。

第１．２図から明らかなように、移動体の本体１には、
上下方向のキャスタ取付孔２が設けられている。この取
付孔２には、旋回アーム３の一端に設けられた上方に突
出する第１垂直軸４が挿通され、ベアリング５．５によ
って回転自在に支持されている。したがって、その旋回
アーム３は１本体ｌに対して垂直軸４の軸線。

すなわち第１垂直軸線ｘ１のまわりに旋回自在となって
いる。

旋回アーム３の他端には、第１垂直軸線Ｘ。

から一定距離ｒだけ離れた位置に、第２垂直軸線ｘ２を
有する第２垂直軸６が設けられている。この垂直軸６は
、旋回アーム３から下方に突出するもので、その垂直軸
６には、ベアリング７を介して脚体８が旋回自在に支持
されている。

脚体８は、第２垂直軸６側の上端から下方に傾斜して延
びるもので、その下端部には水平な車軸９が取り付けら
れ、その車軸９によって車輪ｌＯが回転自在に支持され
ている。この車輪ｌＯは、その中心を通る垂直軸線上の
点１１で床面１２に接地する。その接地点１１と第２垂
直軸線ｘ２との間の距離は、第１垂直軸線ｘ１と第２垂
直軸線ｘ２との間の距離ｒに等しいものとされている。

このように構成されたキャスタにおいては、移動体本体
ｌが一定方向に移動しているときには、第１垂直軸４、
第２垂直軸６、及び車輪１０がその移動方向に沿って一
直線上に並ぶ。

したがって、いま、移動体が右方向に移動しているとす
ると、第３図（Ａ）に示されているような配列となる。

この状態で、移動体の移動方向を、正反対の左方向に変
えたときの状況を考える。このときには、キャスタはそ
の配列を保ったまま左方向に移動しようとするが、その
状態は不安定であるので、車輪１０は接地摩擦によって
いずれかの方向に傾く、シたがって１脚体８は、車輪ｌ
Ｏの接地点１１を中心として転回する。このとき、その
脚体８を支持する第２垂直軸６は、移動体の移動方向か
ら外れる方向に移動する。

しかしながら、その第２垂直軸６は、移動体本体１に対
して第１垂直軸４の軸線ｘ霊のまわりに旋回し得るよう
にされている。その結果、第３図ＣＢ）に示されている
ように、旋回アーム３と脚体８とが第２垂直軸線ｘ２を
中心として折れ曲がる。しかも、第１及び第２垂直軸線
Ｘ、、Ｘ２間の距離と第２垂直軸線ｘ２及び車輪接地点
１１間の距離とが等しくされているので、第１垂直軸４
は移動体の移動方向を保ったまま、車輪接地点１１に近
づくことになる。

こうして、第１垂直軸４は、第３図（Ｃ）に示されてい
るように車輪接地点１１の上方を通過し、同図（Ｄ）に
示されているように車輪ｌＯの左側に移動して、最終的
には、同図（Ｅ）に示されているように、第１垂直軸４
、第２垂直軸６、及び車輪１０が左側から右側へと順に
一直線上に整列した安定状態となる。この間において、
車輪ｌＯはその接地点１１を中心として転回するのみで
あり、第１垂直軸４は一直線上を移動する。したがって
、移動体の移動方向転換は極めて滑らかに行われること
になり、車輪１０のスリップや移動体本体ｌの横振れ等
が生じることはなくなる。

このような滑らかな移動性は、移動方向をどのように変
える場合にも得ることができる。なぜならば、旋回アー
ム３と脚体８とが移動体本体ｌに対して２節リンクとし
て機能するので。

車輪接地点１１を固定したまま、第１垂直軸４を全方向
に移動させることができるからである。

ところで、第３図（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態に
移行するときには、旋回アーム３と脚体８とが一直線状
となっており、機構学でいうところの「思案点」にある
ので、原理的にはこれらが屈曲し難い状況となっている
。実際には、車輪接地点１１で生ずるモーメント等によ
って上述のように容易に屈曲が行われるのであるが、そ
の屈曲がよりスムーズに行われる機構とすることが望ま
しい。

そのためには、−第４図に示されているように、第２垂
直軸６の軸線ｘ２を第１垂直軸線Ｘ、側に向けて若干傾
斜させることが考えられる。

このようにすると、荷重を支持しながら旋回アーム３と
脚体８とが一直線状となる姿勢は、荷重のポテンシャル
が最も高い位置にあって不安定な状態となる。したがっ
て、第３図（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態に移行す
る動作が、その荷重の助けも借りて容易に行われること
になる。ただし、その傾斜をあまりに大きくすると、移
動体本体１の上下動が大きくなるので、垂直状態から大
きく逸脱することのないようにする必要がある。

第５図は、本発明によるキャスタの他の実施例を示す正
面図である。

この実施例においては、車輪ｌＯとして、２個の車輪１
０ａ、ｌＯｂを車軸９によって連結した複輪が用いられ
ている。そして、その車軸９は、２個の車輪１０ａ、ｌ
Ｏｂ間の中心位置において脚体８に支持されている。そ
の他の構成は第１〜３図の実施例と同様である。

このように構成されたキャスタにおいては、脚体８は、
２個の車輪１０ａ、１０ｂの接地点間の中心点１１′を
中心として転回することになる。したがって、その転回
は、２個の車輪１０ａ、ｌＯｂの相対回転によって行わ
れることになり、その転回抵抗が一層小さくなる。

なお、上記実施例においては、第１及び第２垂直軸４．
６が旋回７−ム３に設けられるものとしているが、第１
垂直軸４を移動体本体ｌ側に設け、第２垂直軸６を脚体
８側に設けるようにすることもできる。また、これらの
垂直軸４．６に代えて、ボール等を用いるようにするこ
ともできる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、車輪
が取り付けられる脚体を、旋回アームに対して第２垂直
軸線のまわりに旋回自在に支持し、その旋回アームを、
移動体の本体に対して第１垂直軸線のまわりに旋回自在
に支持するようにしているので、移動体゛の移動方向変
更時、それら旋回アームと脚体との間が折れ曲がるよう
になる。しかも、声！及び第２垂直軸線間の距離と第２
垂直軸線及び車輪接地点間の距離とがほぼ等しくなるよ
うにしているので、１８０　’の方向変更時には、第１
垂直軸線が車輪接地点上を通るようになる。したがって
、車輪のスリップや移動体の横振れ等を生じることなく
、移動体を全方向に滑らかに移動させることができるよ
うになり、転回抵抗が小さく、運転操作の容易なキャス
タを得ることができる。

そして、従来のキャスタと移動体の本体との間に旋回ア
ームを設けるだけであるので、構造が簡単で、信頼性が
高く、シかも安価なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるキャスタの一実施例を示す縦断
側面図。第２図は、そのキャスタの正面図、第３図（Ａ）〜（Ｅ）は、そのキャスタの作用の説明図
、第４図は、そのキャスタの変形例を示す切り欠き側面図
、第５図は、本発明によるキャスタの他の実施例を示す正
面図。第６図は、従来のキャスタの一例を示す縦断側面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は、その従来のキャスタの作用の
説明図、第８図は、従来の全方向車輪装置の他の例を示す分解斜
視図である。ｌ・・・移動体本体　　　　３・・・旋回アーム４・・
・第１垂直軸　　　　６・・・第２垂直軸８・・・脚体
　　　　　　　９・・・車軸１０、ｌＯａ、１Ｏｂ−−
−車輪１１・・・車輪接地点Ｘｔ・・・第１垂直軸線　　　ｘ２・・・第２垂直軸線
ｒ　・・・距離

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移動体の本体に、第１垂直軸線のまわりに旋回自
在に支持された旋回アームと、その旋回アームに、前記第１垂直軸線から一定距離だけ
離れた位置において第２垂直軸線のまわりに旋回自在に
支持された脚体と、その脚体に、前記第２垂直軸線から前記第１垂直軸線と
第２垂直軸線との間の距離にほぼ等しい距離だけ離れた
位置において水平軸線のまわりに回転自在に支持された
車輪と、を備えてなる、キャスタ。
（２）前記第２垂直軸線が、前記第１垂直軸線側に向け
て若干傾斜するものとされている、特許請求の範囲第１項記載のキャスタ。
（３）前記車輪が複輪とされ、その車輪が複輪間の中心位置において前記脚体に支持さ
れている、特許請求の範囲第１項記載のキャスタ。