(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体駆動モジュールを台車フレームの底に装着した自走台車であって、
前記球体駆動モジュールは、床面に上方から当接する球体と、該球体の上下方向中央位置を水平面内のＸＹ軸方向から接し、それぞれ第１、第２の回転駆動源によって回転駆動される第１、第２の駆動車輪と、該第１、第２の駆動車輪と反対側にあって該第１、第２の駆動車輪からの反力を受ける第１、第２の自在球軸受機構と、前記球体の上位置にあって、前記球体に掛かる荷重を受けて前記球体を保持する第３の自在球軸受機構と、前記球体の上位置にあって、前記第１、第２の駆動車輪及び前記第１〜第３の自在球軸受機構を支持する基台とを備え、
前記球体駆動モジュールが、それぞれ弾性部材を用いた複数のサスペンション機構を介して前記台車フレームに設けられ、更に、前記台車フレームの周囲には前記床面に当接する自在車輪が設けられ、
しかも、前記第３の自在球軸受機構は、前記球体の赤道より上位置にあって、前記第１、第２の駆動車輪から反力を同時に受ける第１、第２の自在ボール支持体と、前記球体の上部に偏心して設けられ、前記球体に掛かる荷重を受けて、該球体を前記第１、第２の駆動車輪に押し付ける第３の自在ボール支持体とを有することを特徴とする自走台車。
【請求項２】
球体駆動モジュールを台車フレームの底に装着した自走台車であって、
前記球体駆動モジュールは、床面に上方から当接する球体と、該球体の上下方向中央位置を水平面内のＸＹ軸方向から接し、それぞれ第１、第２の回転駆動源によって回転駆動される第１、第２の駆動車輪と、該第１、第２の駆動車輪と反対側にあって該第１、第２の駆動車輪からの反力を受ける第１、第２の自在球軸受機構と、前記球体の上位置にあって、前記球体に掛かる荷重を受けて前記球体を保持する第３の自在球軸受機構と、前記球体の上位置にあって、前記第１、第２の駆動車輪及び前記第１〜第３の自在球軸受機構を支持する基台とを備え、
前記球体駆動モジュールが、それぞれ弾性部材を用いた複数のサスペンション機構を介して前記台車フレームに設けられ、更に、前記台車フレームの周囲には前記床面に当接する自在車輪が設けられ、
しかも、前記第３の自在球軸受機構は前記球体の頂部にある第１の自在ボール支持体と、該第１の自在ボール支持体を囲んで複数配置された第２の自在ボール支持体とを有し、前記第１、第２の自在球軸受機構はそれぞれ前記球体の赤道を挟んで上下に配置されて前記第１、第２の駆動車輪の押圧力を受ける第３、第４の自在ボール支持体を有することを特徴とする自走台車。
【請求項３】
請求項１又は２記載の自走台車において、前記球体は、１）硬質プラスチック若しくは金属からなる球状の芯材と該芯材の周囲に形成されるゴム又は軟質プラスチックからなる外殻とを有する複数層構造、又は２）均一構造の硬質プラスチック、軟質プラスチック、ゴム若しくは金属からなることを特徴とする自走台車。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載の自走台車において、前記球体に横方向から接して付着するゴミを除去する清掃機構が設けられていることを特徴とする自走台車。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１記載の自走台車において、前記基台には、前記球体の落下を防止するカバーが支持部材を介して設けられていることを特徴とする自走台車。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１記載の自走台車において、前記台車フレームの一部に、水平面内で直交するＸＹ軸方向の力成分と水平面と直交するＺ軸周りのモーメント量を検知する力覚センサが設けられ、前記台車フレームに加えられた荷重方向に前記球体駆動モジュールが移動することを特徴とする自走台車。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１記載の自走台車において、前記台車フレームの一部に取付け部材を介して昇降手段が設けられ、該昇降手段にはベッドの長手方向端部にある水平部材が載置する谷部が設けられていることを特徴とする自走台車。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１記載の自走台車において、前記台車フレームの上には塔部が突出して形成され、該塔部には把っ手が設けられ、前記塔部又は前記把っ手に、平面内で直交するＸＹ軸方向の力成分、これらに直交するＺ軸方向の力成分、及び前記Ｚ軸周りのモーメント量とを検知する力覚センサが設けられ、該力覚センサの検出した荷重方向に沿って前記球体駆動モジュールが移動することを特徴とする自走台車。
【請求項９】
請求項８記載の自走台車において、前記力覚センサには、更に前記Ｚ軸方向の荷重を検知するセンサが設けられ、前記Ｚ軸方向の所定以上の荷重を検知することによって、前記球体が停止することを特徴とする自走台車。
【請求項１０】
請求項１〜５、８、９のいずれか１記載の自走台車を用いたことを特徴とする歩行支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ベッド等を搬送する自走台車や、歩行支援装置に使用される自走台車に係り、特に、走行源として、球体駆動モジュールを底部に使用した自走台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベッドを搬送する自走台車や、歩行支援装置（特許文献１参照）の台車フレームの底部には、例えば、図１２に示すように、床面（走行面）２００上で移動する駆動装置２０１が設けられている。この駆動装置２０１の駆動機構２０２は、球体２０３と、球体２０３に当接し球体２０３の中心で直交するＸ、Ｙ軸に沿って配置され、それぞれ回転駆動する駆動ロータ２０４と、球体２０３の中心より下方、かつ床面２００の上方にあって、駆動ロータ２０４を載置すると共に、球体２０３の下部を突出させて床面２００に当接させる開口部２０５を備えた台座２０６と、側面視して略円弧状となって、基側が台座２０６に固定され、先側に回転可能に取付けたローラ２０７を、駆動ロータ２０４の球体２０３への当接部分の反対側となるそれぞれの部位に押圧する第１の支持部材２０８と、平面視して球体２０３の赤道より外側となる台座２０６上の領域に基側が固定され、先端が球体２０３の上方に位置するように斜め上方に向けて傾斜して、先端部に回転可能に設けたボール２０９を、球体２０３の頂部に押圧する第２の支持部材２１０とを有している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２９８３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の駆動装置２０１では、第１の支持部材２０８が略円弧状に湾曲していることによりローラ２０７を球体２０３に適当な付勢力で押付けて、球体２０３と駆動ロータ２０４の接触状態を維持することができ、また、第２の支持部材２１０を傾斜状態で台座２０６に取付けることによりボール２０９を球体２０３に適当な付勢力で押付けて、球体２０３を床面２００に適当な付勢力で押付けることができるので、球体２０３を回転させることにより、駆動装置２０１が台車フレームを介して取付けられた搬送台車を球体２０３の回転方向に移動させることができる。【０００５】
しかしながら、搬送台車に積載した搬送物の重量が大きくなると、台車フレームを介して搬送物の重量が球体２０３に負荷され、球体２０３と床面２００との摩擦力が大きくなる。このため、球体２０３と床面２００との間の摩擦力が、第１の支持部材２０８により球体２０３を駆動ロータ２０４に押付ける荷重に伴う球体２０３と駆動ロータ２０４間の摩擦力を上回ると、球体２０３に対して駆動ロータ２０４がスリップを起こし、球体２０３に回転駆動力を伝達することができなくなって、搬送台車を移動させることができなくなるという問題が生じる。【０００６】
更に、特許文献１記載の歩行支援装置においては、台車フレームの周囲に自在車輪（キャスター）を設けた装置が提案され、この装置においては、自在車輪が、床面に常時接しないように構成されている。しかしながら自在車輪の高さを低くして床面に設置させ、全体の荷重が自在車輪と球体に分散させるようにするのが安定走行上好ましい。この場合、自在車輪と球体との高さ調整が難しいという問題がある。【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、周囲に自在車輪を有する台車フレームの底に装着して、台車フレームに負荷される荷重が変化しても球体に回転駆動力を確実に伝達して、台車フレームを移動させることが可能な球体駆動モジュールを使用した自走台車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う第１の発明に係る自走台車は、球体駆動モジュールを台車フレームの底に装着した自走台車であって、
前記球体駆動モジュールは、床面に上方から当接する球体と、該球体の上下方向中央位置を水平面内のＸＹ軸方向から接し、それぞれ第１、第２の回転駆動源によって回転駆動される第１、第２の駆動車輪と、該第１、第２の駆動車輪と反対側にあって該第１、第２の駆動車輪からの反力を受ける第１、第２の自在球軸受機構と、前記球体の上位置にあって、前記球体に掛かる荷重を受けて前記球体を保持する第３の自在球軸受機構と、前記球体の上位置にあって、前記第１、第２の駆動車輪及び前記第１〜第３の自在球軸受機構を支持する基台とを備え、
前記球体駆動モジュールが、それぞれ弾性部材を用いた複数のサスペンション機構を介して前記台車フレームに設けられ、更に、前記台車フレームの周囲には前記床面に当接する自在車輪が設けられている。
ここで、自走台車とは、ベッド等の移動装置、歩行支援装置等をいう。【０００９】
第２の発明に係る自走台車は、第１の発明に係る自走台車において、前記台車フレームの一部に、水平面内で直交するＸＹ軸方向の力成分と水平面と直交するＺ軸周りのモーメント量を検知する力覚センサが設けられ、前記台車フレームに加えられた荷重方向に前記球体駆動モジュールが移動する。
ここで、台車フレームの一部とは、外部からの操作荷重によって部材に直接、操作荷重（変形荷重）がかかる部分をいい、具体的には操作ハンドル（把っ手）や、搬送物を載せる係合機構や昇降機構等をいう。【００１０】
第３の発明に係る自走台車は、第１の発明に係る自走台車において、前記台車フレームの上には塔部が突出して形成され、該塔部には把っ手が設けられ、前記塔部又は前記把っ手に、平面内で直交するＸＹ軸方向の力成分、これらに直交するＺ軸方向の力成分、及び前記Ｚ軸周りのモーメント量とを検知する力覚センサが設けられ、該力覚センサの検出した荷重方向に沿って前記球体駆動モジュールが移動する。【００１１】
第４の発明に係る自走台車は、第３の発明に係る自走台車において、前記力覚センサには、更に前記Ｚ軸方向の荷重を検知するセンサが設けられ、前記Ｚ軸方向の所定以上の荷重を検知することによって、前記球体が停止する。【００１２】
第５の発明に係る自走台車は、第１〜第４の発明に係る自走台車において、前記球体は、１）硬質プラスチック若しくは金属からなる球状の芯材と該芯材の周囲に形成されるゴム又は軟質プラスチックからなる外殻とを有する複数層構造、又は２）均一構造の硬質プラスチック、軟質プラスチック、ゴム若しくは金属からなる。【００１３】
第６の発明に係る自走台車は、第１〜第５の発明に係る自走台車において、前記第３の自在球軸受機構は、前記球体赤道より上位置にあって、前記第１、第２の駆動車輪から反力を同時に受ける第１、第２の自在ボール支持体と、前記球体の上部に偏心して設けられ、前記球体に掛かる荷重を受けて、該球体を前記第１、第２の駆動車輪に押し付ける第３の自在ボール支持体とを有する。【００１４】
第７の発明に係る自走台車は、第１〜第５の発明に係る自走台車において、前記第３の自在球軸受機構は前記球体の頂部にある第１の自在ボール支持体と、該第１の自在ボール支持体を囲んで複数配置された第２の自在ボール支持体とを有し、前記第１、第２の自在球軸受機構はそれぞれ前記球体の赤道を挟んで上下に配置されて前記第１、第２の駆動車輪の押圧力を受ける第３、第４の自在ボール支持体を有する。【００１５】
第８の発明に係る自走台車は、第１〜第７の発明に係る自走台車において、前記球体に横方向から接して付着するゴミを除去する清掃機構が設けられている。【００１６】
第９の発明に係る自走台車は、第１〜第８の発明に係る自走台車において、前記基台には、前記球体の落下を防止するカバーが支持部材を介して設けられている。
【発明の効果】
【００１７】
第１〜第９の発明に係る自走台車においては、球体駆動モジュールが、それぞれ弾性部材を用いたサスペンション機構を介して台車フレームに設けられ、更に、台車フレームの周囲には床面に当接する自在車輪が設けられているので、台車フレームにかかる荷重を球体駆動モジュールと自在車輪に分散することができ、この場合、球体駆動モジュールが床面を押圧する荷重を、弾性部材を有するサスペンション機構で調整でき、球体に十分な押圧力を与えて走行駆動することができる。
更に、凹凸を有する床面であっても、回転する球体を確実に接触させることができ、自走台車の安定した走行を確保できる。【００１８】
特に、第２の発明に係る自走台車においては、台車フレームの一部に力覚センサが設けられているので、移動のためのアシスト操作を台車フレームのどの場所から行っても、アシスト移動方向（荷重方向）に自走台車を移動させることができる。【００１９】
また、第３の発明に係る自走台車においては、台車フレームの上に把っ手（ハンドル、グリップ）が設けられた塔部が突出して形成され、この塔部又は把っ手に、平面内で直交するＸＹ軸方向の力成分、これらに直交するＺ軸方向の力成分、及びＺ軸周りのモーメント量とを検知する力覚センサが設けられているので、把っ手を横方向に押すと、力覚センサの検出した荷重方向に沿って球体駆動モジュールが移動する。【００２０】
第４の発明に係る自走台車においては、力覚センサに、更にＺ軸方向の荷重を検知するセンサが設けられているので、Ｚ軸方向の所定以上の荷重を検知する、例えば、把っ手を押し下げることによって、球体が停止し、自走台車が停止する。【００２１】
第８の発明に係る自走台車においては、球体に横方向から接して付着するゴミを除去する清掃機構が設けられているので、球体を常時クリーンな状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る自走台車の台車フレームに球体駆動モジュールをサスペンション機構を介して取付けた一部省略説明図である。
【図２】（Ａ）は図１のＰ−Ｐ矢視断面図、（Ｂ）は清掃機構の平面図である。
【図３】球体と第１〜第５の自在ボール支持体の位置関係を示す平面図である。
【図４】同自走台車の底面図である。
【図５】同自走台車の平面図である。
【図６】同自走台車の一部省略正面図である。
【図７】同自走台車とベッドの接続状態を示す一部省略側面図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る自走台車に使用する球体駆動モジュールの説明図である。
【図９】同球体駆動モジュールの説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る自走台車の一部省略断面図である。
【図１１】第１〜第３の実施例に係る自走台車の電気系統の説明図である。
【図１２】従来例に係る球体の回転駆動を利用した駆動装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２（Ａ）、図４〜図７に示すように、本発明の第１の実施例に係る自走台車１０ａに使用された球体駆動モジュール１０は、台車フレーム１１の底に、少なくとも２個のサスペンション機構１２を介して装着して使用するものである。
【００２４】
球体駆動モジュール１０は、図１、図２（Ａ）に示すように、床面１３に上方から当接する球体１４と、球体１４の上下方向中央位置（赤道）を水平面内の異なる例えば直交する２方向（ＸＹ軸方向）から接する第１、第２の駆動車輪１５、１６と、第１、第２の駆動車輪１５、１６と反対側にあって第１、第２の駆動車輪１５、１６からの反力を受ける第１、第２の自在球軸受機構１７、１８と、球体１４の上位置にあって、球体１４に掛かる荷重を受けて球体１４を保持する第３の自在球軸受機構１９と、球体１４の上位置あって、第１、第２の駆動車輪１５、１６及び第１〜第３の自在球軸受機構１７〜１９を懸垂状態で支持する基台２０と、球体１４に横方向から接して球体１４に付着するゴミを除去する清掃機構２１とを有している。また、基台２０には、球体１４の落下を防止するカバー２２が、支持部材２３を介して設けられている。以下、詳細に説明する。
【００２５】
球体１４は、例えば、球状の芯材と、芯材を被覆して、床面１３に当接する外殻とを有する複数層構造（具体的には二重構造）をしている。ここで、芯材は、例えば、ＭＣナイロン等の硬質プラスチック又は金属で形成され、外殻は、例えば、ウレタン等のゴムやポリアセタール樹脂（軟質プラスチックの一例）で形成する。なお、球体１４の直径は、例えば、１００〜１５０ｍｍの範囲であって、ゴムや軟質プラスチックから形成されている外殻の厚さは５〜１５ｍｍである。このような構成とすることにより、球体１４に荷重が掛かっても球体１４の変形を抑制することができると共に、球体１４と床面１３との間でスリップが生じ難く、球体１４に回転力を与えると、球体１４は床面１３で移動することができる。ここで、球体を均一のプラスチック（硬質プラスチックが望ましい）、ウレタン等の軟質プラスチック、ゴム、又は金属によって構成することもできる。
【００２６】
図２（Ｂ）に示すように、清掃機構２１は、球体１４の表面の一部に当接するゴミ除去部材２４と、ゴミ除去部材２４を球体１４と同一曲率を有する曲面状態で保持する保持部材２５と、保持部材２５に弾性部材の一例であるばね（図示せず）を介して接続する第１の取付け部材２６と、第１の取付け部材２６を基台２０の下方位置に保持する第２の取付け部材２７とを有する。このような構成とすることにより、ばねを圧縮状態に保持すると、第２の取付け部材２７に対して保持部材２５を球体１４側に付勢することができ、ゴミ除去部材２４で球体１４表面を押圧して、球体１４の表面に付着したゴミをゴミ除去部材２４側に移動させて、球体１４表面からゴミを除去することができる。なお、ゴミ除去部材２４は、布、不織布等で形成することができる。
【００２７】
第１、第２の駆動車輪１５、１６は、平面視して球体１４の中心に向けて直交するＸＹ軸方向から球体１４に当接している。そして、第１、第２の駆動車輪１５、１６は、減速機構３０を含む第１、第２の回転駆動源２８、２９とそれぞれ接続している。ここで、第１、第２の駆動車輪１５、１６はそれぞれ、球体１４に当接する外周側が凸断面円弧状となって硬質ゴム（例えばウレタン）又は樹脂（例えばポリアセタール）から形成されている。また、第１、第２の回転駆動源２８、２９は、例えば、電力を遮断すると直ちにブレーキがかかるブレーキ付きの電動機である（以下の実施例においても同じ）。なお、第１、第２の駆動車輪１５、１６の内側は金属又は硬質プラスチックによって構成されている。
【００２８】
なお、図１、図２（Ａ）では、減速機構３０を含む第１、第２の回転駆動源２８、２９は基台２０の上方に、第１、第２の駆動車輪１５、１６は基台２０の下方にそれぞれ配置されており、減速機構３０の出力軸に取付けられたプーリ３１と第１、第２の駆動車輪１５、１６の車軸にそれぞれ取付けられたプーリ３１ａは、ベルト３１ｂを介して連結しており第１、第２の駆動車輪１５、１６は第１、第２の回転駆動源２８、２９によって、回転駆動される。第１、第２の回転駆動源と第１、第２の駆動車輪を直結することもできる。第１、第２の回転駆動源と第１、第２の駆動車輪を直結すると、基台２０の下側に、第１、第２の回転駆動源と第１、第２の駆動車輪を配置することができる。
【００２９】
第３の自在球軸受機構１９は、球体１４の赤道より上位置にあって、第１、第２の駆動車輪１５、１６から反力を受ける第１、第２の自在ボール支持体３２、３３と、球体１４の上部に偏心して設けられ、球体１４に掛かる荷重を受けて、球体１４を第１、第２の駆動車輪１５、１６に押し付ける第３の自在ボール支持体３４とを有する。この実施例では、自在ボール支持体としてボールベア（商標名）が使用されている。
【００３０】
例えば、図３に示すように、平面視して、第２の駆動車輪１６を０°位置に、第１の駆動車輪１５を第２の駆動車輪１６から反時計回り９０°位置にそれぞれ配置する場合、第２の自在ボール支持体３３は、第２の駆動車輪１６から反時計回り１８０°の角度位置にあって、球体１４の半径をＲとして、球体１４の中心から０．２Ｒ〜０．５Ｒの範囲に配置する。また、第１の自在ボール支持体３２は、第２の駆動車輪１６から反時計回り２７０°の角度位置にあって、球体１４の中心から０．２Ｒ〜０．５Ｒの範囲に、第３の自在ボール支持体３４は、第２の駆動車輪１６から反時計回り２００°〜２５０°の角度範囲にあって、球体１４の中心から０．０５Ｒ〜０．２Ｒの範囲にそれぞれ配置する。
なお、第３の自在ボール支持体３４は球体１４に上方から鉛直方向に向けて当接するように第３の取付け台３５を介して、第１、第２の自在ボール支持体３２、３３は、球体１４の中心に向けて当接するように第１、第２の取付け台３６、３７を介して基台２０の下面に取付けられている。
【００３１】
図１〜図３に示すように、第１の自在球軸受機構１７は、第１の駆動車輪１５と球体１４の赤道との接触部位の反対側の赤道上の部位に、球体１４の中心に向けて当接するように設けられた第４の自在ボール支持体３８と、基台２０の下面に取付けられて第４の自在ボール支持体３８を保持して、球体１４の中心に対して進退する位置調節機構３９とを有している。また、第２の自在球軸受機構１８は、第２の駆動車輪１６と球体１４の赤道との接触部位の反対側の赤道上の部位に、球体１４の中心に向けて当接するように設けられた第５の自在ボール支持体４０と、基台２０の下面に取付けられて第５の自在ボール支持体４０を保持して、球体１４の中心に対して進退する位置調節機構４１とを有している。
【００３２】
第１、第２の自在球軸受機構１７、１８を設けることにより、球体１４に荷重が掛かっても、球体１４と第１、第２の駆動車輪１５、１６との接触を維持することができる。また、第３の自在球軸受機構１９（第１〜第３の自在ボール支持体３２〜３４）を設けることにより、第３の自在球軸受機構１９が球体１４に掛かる荷重を受けた際、球体１４を第１、第２の駆動車輪１５、１６に押し付けることができる。これによって、球体１４に荷重が負荷されて球体１４と床面１３との摩擦力が大きくなっても、球体１４と第１、第２の駆動車輪１５、１６との間の摩擦力も大きくすることができる。その結果、球体１４に対して第１、第２の駆動車輪１５、１６がスリップを起こすことを防止でき、第１、第２の駆動車輪１５、１６から球体１４に回転駆動力を確実に伝達することができる。
【００３３】
図１、図４〜図７に示すように、球体駆動モジュール１０がサスペンション機構１２を介して台車フレーム１１に設けられた自走台車１０ａでは、台車フレーム１１の長手方向（図４において、紙面の上下方向）一側の幅方向両側の下側にそれぞれ支持部材４３ａを介して床面１３に当接する自在車輪４３が取付けられ、台車フレーム１１の長手方向他側の幅方向両側の下側にそれぞれ支持部材４４ａを介して床面１３に当接する自在車輪４４が取付けられている。
【００３４】
球体駆動モジュール１０は、台車フレーム１１に取付けられた自在車輪４３、４４の間にそれぞれ取付けられている。なお、自在車輪４３、４４のいずれか一方は、台車フレーム１１に対して、昇降機構（例えば、流体圧シリンダ）を介して取付けることもできる。これによって、自在車輪４３、４４のいずれか一方の上下位置を調整することができ、自在車輪４３、４４と共に球体駆動モジュール１０の球体１４を床面１３に確実に当接させることができる。この実施例では、台車フレーム１１は、図４に示すように、矩形（正方形、長方形）であったが、他の形状とすることもできる。
【００３５】
図１に示すように、各サスペンション機構１２は、基台２０の上側に複数の支持部材４７ａを介して配置されるモジュールフレーム（中間フレーム）４７に第１の締結手段（例えば、ボルト）４８を介して立設され、上部は台車フレーム１１を昇降可能に貫通する芯材４８ａと、芯材４８ａの外側に装着されるコイルバネ（弾性部材の一例）４９と、台車フレーム１１から突出した芯材４８ａをガイドするフランジ付きのガイド部材４５と、ガイド部材４５を芯材４８ａの頂部に固定する第２の締結手段（例えば、ボルト）４６とを有している。
【００３６】
コイルバネ４９は圧縮状態で配置され、台車フレーム１１に強い荷重が掛かった場合、芯材４８ａ及びガイド部材４５はその位置を保持するが、コイルバネ４９が縮んで、大荷重を球体１４が受けないようになっている。なお、球体１４が受ける荷重を変更する場合は、コイルバネ４９又はガイド部材４５を変更することになるが、球体１４の材料、自在車輪４３、４４の荷重容量によって選択する。通常は、台車フレーム１１が受ける荷重の例えば、０．３５〜０．８の範囲を全部の球体１４が受けるように調整するのが好ましい。
このような構成とすることにより、更に、床面１３に凹凸が存在していても、凹凸状態に追従して床面１３に球体駆動モジュール１０の球体１４を当接させることができる。
【００３７】
図４〜図７に自走台車１０ａの概略構成を示す。前述のように、台車フレーム１１の底部には、２つの球体駆動モジュール１０が設けられ、台車フレーム１１の周囲には、支持部材４３ａ、４４ａを介して自在車輪４３、４４が設けられている。
この台車フレーム１１は、病院等で使用されているベッド（搬送台車の一例）５０を移動させるためのもので、台車フレーム１１の一部には、ガイド枠も兼ねる取付け部材５２を介して昇降手段５３が設けられ、この昇降手段５３の側部（又は内部）に力覚センサ５１が設けられている。
【００３８】
昇降手段５３の頂部には、ベッド５０の長手方向端部にある水平部材（枠又はフレーム）５５が横たわって載置される谷部５６が幅方向に形成された載置部材５７が設けられている。なお、載置部材５７は搬送台車の種類によって異なる形状のものに交換できるようになっている。
また、台車フレーム１１の基側には、把っ手（ハンドル）５８が設けられている。この把っ手５８はパイプ材からなる矩形の枠体５９と枠体５９の底部に設けられた支持柱６０とを有し、支持柱６０に力覚センサ６１が設けられている。
【００３９】
力覚センサ５１、６１は、例えば、水平面内で直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向と、水平面に直交するＺ軸方向の力成分を検知すると共に、Ｚ軸周りのモーメント量を検知する。力覚センサ５１を昇降手段５３に、力覚センサ６１を把っ手５８又はその他の荷重によって歪が発生する台車フレーム１１の特定位置に設けることにより、自走台車１０ａの移動のためのアシスト操作を自走台車１０ａに対して行うと、アシスト移動方向（荷重方向）を力覚センサ５１、６１により検知することができる。従って、力覚センサ５１、６１の出力に基づいて球体駆動モジュール１０を駆動させる図１１に示す制御装置１０５を台車フレーム１１に搭載することにより、自走台車１０ａをアシスト移動方向に移動させることができる。
【００４０】
なお、ベッドの片側下部に補助台車を設け、この補助台車を、球体駆動モジュールを有する自走台車に長手方向から連結してベッドと自走台車を一体化することもできる。この場合、ベッドと自走台車の連結部分又は台車フレームにベッドの動きを検知する力覚センサを設け、ベッドの移動方向をこの力覚センサによって検知し、ベッドの押圧方向に自走台車を移動させることもできる。ここで、自走台車に設けた把っ手、補助台車に、ベッドの移動方向を検知する単数又は複数の力覚センサを設けるのが好ましい。
なお、補助台車と自走台車との連結を確認する確認センサ、又は確認スイッチを設けるのが好ましい。
【００４１】
図８、図９に示すように、本発明の第２の実施例に係る自走台車に使用する球体駆動モジュール６５は、床面１３に上方から当接して回転する球体６６と、球体６６の上下方向中央位置を水平面内で直交する２方向（ＸＹ軸方向）から接する第１、第２の駆動車輪６７、６８と、第１、第２の駆動車輪６７、６８と反対側にあって第１、第２の駆動車輪６７、６８の反力を受ける第１、第２の自在球軸受機構６９、７０と、球体６６の上位置にあって球体６６に掛かる荷重を受ける第３の自在球軸受機構８０とを有している。ここで、球体６６は、球体１４と同じ構成とすることができる。
【００４２】
第１、第２の駆動車輪６７、６８は、平面視して球体６６の中心に向けて直交するＸＹ軸方向から球体６６に当接している。そして、第１、第２の駆動車輪６７、６８は、第１、第２の減速機構７３、７４を含む第１、第２の回転駆動源７１、７２とそれぞれ接続している。ここで、第１、第２の駆動車輪６７、６８はそれぞれ、球体６６に当接する外周側が凸断面円弧状となって硬質ゴム（例えばウレタン）又は樹脂（例えばポリアセタール）から形成されている。また、第１、第２の回転駆動源７１、７２は、例えば、電動機である。
【００４３】
球体駆動モジュール６５の第１、第２の自在球軸受機構６９、７０は、球体６６の赤道の上部及び赤道の下部に、球体６６の中心に向けてそれぞれ設けられ、第１、第２の駆動車輪６７、６８の押圧力を受ける第３、第４の自在ボール支持体７６、７７と、第３、第４の自在ボール支持体７６、７７を保持して、球体６６の中心に対して進退する位置調節機構７８、７９とを有している。また、第３の自在球軸受機構８０は、球体６６の頂部に配置される第１の自在ボール支持体８１及び球体６６の上位置で第１の自在ボール支持体８１の周囲に配置される少なくとも３つ（図８では、平面視して、第１の自在ボール支持体８１を中心とした円周の周方向を３等分する位置にそれぞれ配置されている）の第２の自在ボール支持体８２と、第１の自在ボール支持体８１及び第２の自在ボール支持体８２の各中心軸が球体６６の中心を通るように第１の自在ボール支持体８１及び第２の自在ボール支持体８２を保持する取付け台８３、８４とを有している。
【００４４】
第１、第２の自在球軸受機構６９、７０の位置調節機構７８、７９により、球体６６の赤道の上部及び赤道の下部に第３、第４の自在ボール支持体７６、７７を確実に当接させることができ、球体６６と第１、第２の駆動車輪６７、６８との当接状態を維持することができると共に、第１、第２の駆動車輪６７、６８の反力を均等に受けることができる。これにより、球体６６の回転制御を安定して行うことができる。また、第３の自在球軸受機構８０が、球体６６の頂部に配置される第１の自在ボール支持体８１及び球体６６の上位置で第１の自在ボール支持体８１の周囲に配置される３つの第２の自在ボール支持体８２を有するので、球体６６に掛かる荷重をバランスよく受けることができると共に、球体６６を所定位置に安定して保持することができる。
【００４５】
更に、球体駆動モジュール６５は、第１、第２の駆動車輪６７、６８、第１〜第３の自在球軸受機構６９、７０、８０を取付ける基台８５と、複数の支持部材８６を介して基台８５に取付けられて第１、第２の駆動車輪６７、６８、第１〜第３の自在球軸受機構６９、７０、８０を覆うと共に、下面に形成された開口部８７から球体６６の下部を露出させるカバー８８とを有している。
なお、球体駆動モジュール６５は、球体駆動モジュール１０と同様の方法で使用することができるので、球体駆動モジュール６５を使用した自走台車の説明は省略する。
【００４６】
図１０には、本発明の第３の実施例に係る自走台車の一例である歩行支援装置８９を示すが、球体駆動モジュール６５（球体駆動モジュール１０でもよい）を複数（３又は４が好ましい）のサスペンション機構９０を介して台車フレーム９１に設け、台車フレーム９１の上に支柱９２を立設している。支柱９２には、下部が大径円筒状、中間部が略円錐状、上部が小径円筒状となった合成樹脂製のカバー体９３を複数の支持部材９４を介して取付けている。カバー体９３の上部には高さ調整可能に把っ手（グリップ）９５が設けられ、使用者が持つことができるようになっている。９５ａは把っ手９５の位置を固定するねじ（高さ調整手段）を示す。ここで、支柱９２とカバー体９３を有して塔部９２ａが形成される。
【００４７】
支柱９２の下部には力覚センサ９６が設けられて、使用者が押す方向（荷重方向）を検知し、球体駆動モジュール６５が押す方向に移動するようになっている。なお、力覚センサは把っ手に設けてもよい。また、この力覚センサ９６にはＺ軸方向（縦方向）の荷重を検知するセンサも備えており、Ｚ軸方向に一定以上の押圧力がかかると、力覚センサ９６がこれを検知し、球体駆動モジュール６５、即ち球体６６の動作が停止し、回転駆動源にブレーキがかかるようになっている。
【００４８】
各サスペンション機構９０は、基台８５の上に立設された芯材９７と、芯材９７に装着されたコイルバネ（弾性部材の一例）９８と、台車フレーム９１から突出した芯材９７のストッパーとして作用するダブルナット１００とを有している。台車フレーム９１の周囲には、支持部材１０１を介して自在車輪１０２が設けられている。
球体駆動モジュール６５が負担する荷重は、歩行支援装置８９の全荷重に対して３０〜８０％とするのが好ましい。
【００４９】
図１１には、第１〜第３の実施例に係る自走台車の制御装置１０５を示すが、制御装置１０５には、プログラマブルコントローラ（又は、マイクロコンピュータ）が使用され、第１、第２の回転駆動源の回転軸に設けられている第１、第２のエンコーダ、力覚センサ（市販のもの）、スイッチが入力側に接続され、第１、第２の回転駆動源、昇降手段、ランプ等が出力側に接続されている。動作については前述したので省略する。
【００５０】
以上、本発明を、実施例を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施例に記載した構成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施例や変形例も含むものである。
更に、第１〜第３の実施例に係る自走台車の構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、球体駆動モジュールを、台車フレームの底に、サスペンション機構と力覚センサを介して設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る球体駆動モジュールを用いた自走台車は、球体を用いているので、その場で走行方向を変えることができ、特に、球体駆動モジュールと台車フレームとの間には、サスペンション機構が設けられているので、球体駆動モジュールと周囲に設けられている自在車輪との荷重負担を行うことができ、走行安定性に優れる。従って、方向転換が多々発生するベッド、ベッドの移動装置や歩行支援装置に対して利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０：球体駆動モジュール、１０ａ：自走台車、１１：台車フレーム、１２：サスペンション機構、１３：床面、１４：球体、１５：第１の駆動車輪、１６：第２の駆動車輪、１７：第１の自在球軸受機構、１８：第２の自在球軸受機構、１９：第３の自在球軸受機構、２０：基台、２１：清掃機構、２２：カバー、２３：支持部材、２４：ゴミ除去部材、２５：保持部材、２６：第１の取付け部材、２７：第２の取付け部材、２８：第１の回転駆動源、２９：第２の回転駆動源、３０：減速機構、３１、３１ａ：プーリ、３１ｂ：ベルト、３２：第１の自在ボール支持体、３３：第２の自在ボール支持体、３４：第３の自在ボール支持体、３５：第３の取付け台、３６：第１の取付け台、３７：第２の取付け台、３８：第４の自在ボール支持体、３９：位置調節機構、４０：第５の自在ボール支持体、４１：位置調節機構、４３、４４：自在車輪、４３ａ、４４ａ：支持部材、４５：ガイド部材、４６：第２の締結手段、４７：モジュールフレーム、４７ａ：支持部材、４８：第１の締結手段、４８ａ：芯材、４９：コイルバネ、５０：ベッド、５１：力覚センサ、５２：取付け部材、５３：昇降手段、５５：水平部材、５６：谷部、５７：載置部材、５８：把っ手、５９：枠体、６０：支持柱、６１：力覚センサ、６５：球体駆動モジュール、６６：球体、６７：第１の駆動車輪、６８：第２の駆動車輪、６９：第１の自在球軸受機構、７０：第２の自在球軸受機構、７１：第１の回転駆動源、７２：第２の回転駆動源、７３：第１の減速機構、７４：第２の減速機構、７６：第３の自在ボール支持体、７７：第４の自在ボール支持体、７８、７９：位置調節機構、８０：第３の自在球軸受機構、８１：第１自在ボール支持体、８２：第２の自在ボール支持体、８３、８４：取付け台、８５：基台、８６：支持部材、８７：開口部、８８：カバー、８９：歩行支援装置、９０：サスペンション機構、９１：台車フレーム、９２：支柱、９２ａ：塔部、９３：カバー体、９４：支持部材、９５：把っ手、９５ａ：ねじ、９６：力覚センサ、９７：芯材、９８：コイルバネ、１００：ダブルナット、１０１：支持部材、１０２：自在車輪、１０５：制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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