(57)【要約】【課題】簡単な構成で全方向に移動することが可能な全方向駆動台車を提供する。【解決手段】全方向駆動台車１００は、駆動源と、駆動源によって駆動盤軸７を中心に回転する駆動盤３と、駆動盤３に支持されて駆動盤３とともに駆動盤３の駆動盤軸７を中心に回転する車輪１と、車輪１の向きを定めるための方向舵４と、方向舵４の向きを制御するためのガイド盤６とを備える。【選択図】図１
2008081020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
前記駆動源によって回転軸を中心に回転する駆動盤と、
前記駆動盤に支持されて前記駆動盤とともに前記駆動盤の回転軸を中心に回転する車輪と、
前記車輪の向きを定めるための方向舵と、
前記方向舵の向きを制御するためのガイド盤とを備える、全方向駆動台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向に移動することが可能な全方向駆動台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−２５７４２２号公報（特許文献１）に見られるように、従来の全方位駆動輪は駆動力を発生する原動機と車輪の代わりとなる球体と、この球体に駆動力を伝える伝達器とからなっていた。特開平７−２５７４２２号公報（特許文献１）に記載されている従来の全方位駆動輪の全体を示す図を図８に示す。
【０００３】
図８に示すように、従来の全方位駆動輪９００においては、支持物９４に支えられたボール形車輪９１に、原動機９２の原動力が伝達器９３を介して伝達される。全方位駆動輪９００は原動機９２を複数備える。それぞれの原動機９２が異なる回転数で回転することによって、ボール形車輪９１を任意の方向に回転させることができる。
【０００４】
また、実開平１−９８０７３号公報（特許文献２）に記載の全方向駆動輪は、ホルダーによって支持されている磁性体の球を、二組のリニアモータを用いて、任意の方向に磁力で回転するものである。
【特許文献１】特開平７−２５７４２２号公報
【特許文献２】実開平１−９８０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平７−２５７４２２号公報（特許文献１）と実開平１−９８０７３号公報（特許文献２）に記載されている駆動輪の構成においては、原動機と伝達器は少なくとも２基以上の複数を必要としていた。また、車輪の代わりとなる球体がどの方向にも転がり易く、しかも簡単に外れないようにするためには更に支持構造が必要であり、構造が複雑になることを避けることができない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で全方向に移動することが可能な全方向駆動台車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った全方向駆動台車は、駆動源と、駆動源によって回転軸を中心に回転する駆動盤と、駆動盤に支持されて駆動盤とともに駆動盤の回転軸を中心に回転する車輪と、車輪の向きを定めるための方向舵と、方向舵の向きを制御するためのガイド盤とを備える。
【０００８】
駆動盤を回転させて車輪を回転させるとともに、車輪の舵取りをすることによって、車輪を複数備える場合においても一つ一つの車輪に別々の駆動源を設けることなく、系全体を移動させることができる。
【０００９】
このようにすることにより、簡単な構成で全方向に移動することが可能な全方向駆動台車を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、この発明によれば、簡単な構成で全方向に移動することが可能な全方向駆動台車を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、この発明の一つの実施の形態として、全方向駆動台車の構成を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、全方向駆動台車１００は、駆動盤３と、車輪１と、方向舵４と、ガイド盤６と、駆動源（図示しない）とを備える。
【００１４】
車輪１は、駆動盤３に支持されて車輪軸２を中心に自由に回転できるように締結具で固定される。駆動盤３は、その中心に取り付けられた駆動軸７を介して、駆動源から駆動力を与えられて回転する。車輪軸２には方向舵４が固定され、車輪１の方向が制御できるようになっている。この実施の形態においては、車輪１の方向と方向舵４の中心線が一致するように、車輪軸２に方向舵４が固定されて取り付けられている。方向舵ハンドル５は、方向舵ハンドル５の上方に設置されたガイド盤６の下面６１に刻まれたガイド溝８に挿入される。ガイド盤６は駆動盤３と接触しないように一定の間隔をあけて支持される。車輪１を支持する駆動盤３は、必ずしも円盤状である必要はなく、車輪１を支持しながら中心軸の周りに回転させられる構造のものであれば、アーム状やその他の形状でもよい。
【００１５】
図２は、ガイド盤の下面を示す図である。図２に示すように、ガイド盤６には、下面６１にガイド溝８が形成されている。ガイド溝８に下から挿入された方向舵ハンドル５は、駆動盤３の回転と共にガイド溝８に沿って運動する。
【００１６】
ここで、全方向駆動台車の駆動について考え方の基本の説明をする。
【００１７】
図３は、駆動盤が回転軸を中心に回転したときの車輪と方向舵ハンドルの軌跡を示す図である。
【００１８】
図３に示すように、全方向駆動台車１００においては、駆動盤３を駆動軸７を中心にして回転させたとき、車輪１の進行方向を車輪軸２の回転軌跡の接線方向とすると、各車輪軸２の軌跡１１は、駆動盤３の駆動軸７を中心Ｃ１として同心円を描く。一方、このとき方向舵ハンドル５は、各車輪の軸から方向舵４の腕の長さだけ離れているために、それに対応して車輪軸２の軌跡よりも大きな軌跡１２を描く。ただこの状態では、いくら駆動盤３が回転しても全方向駆動台車１００全体としては移動しない。
【００１９】
ここで本発明の全方向駆動台車の移動原理を示す。
【００２０】
図４は、方向舵の向きを制御する場合と制御しない場合について、駆動盤が回転軸を中心に回転したときの車輪軸の軌跡を模式的に示す図である。
【００２１】
図４において、基準円１３は半径を１とする円であり、方向舵４を操作しない場合の車輪軸２の軌跡に相当する。回転角αは、駆動盤が回転開始から回転した角度である。これに対して、駆動軌跡１４は方向舵４を回転の外側に向かって１０°切り、半径の制限をなくした場合の車輪軸２の軌跡を表している。駆動軌跡１４は、駆動盤３の回転と共に渦状に広がった軌跡となっている。 実際には、駆動軸７から車輪軸２までの半径が固定されているため、軌跡は渦状に広がることができず、逆に軸が引っ張られることになる。回転角αにおける駆動軌跡１４と基準円１３の半径方向の距離の差が、駆動盤が回転開始から回転角αだけ回転したときの、全方向駆動台車１００の移動距離になる。
【００２２】
前述の原理に基づき本発明の全方向駆動台車１００を移動させるときの動作について次に説明する。全方向駆動台車１００を移動させるためには目的の方向に車輪１の舵を切ることが必要になる。
【００２３】
図５は、図４に示す状態からガイド溝の中心だけを上方にずらした状態を模式的に示す図である。
【００２４】
図５に示すように、４つの車輪１は回転中心の周りに紙面上を反時計回りに回転（つまり駆動盤３が反時計回りに回転）しているものとする。図５は、紙面上方に台車を移動させるべく、図４（車輪軸２と方向舵ハンドル５の軌跡即ちガイド溝８が同心円の関係にある）の状態からガイド溝８の中心だけを上方にずらした状態の図である。方向舵ハンドル５の回転中心Ｃ２が車輪の回転中心Ｃ１の上方にずらされている。図５の上部及び下部において、車輪１の方向舵４が進行方向（紙面上方）に舵を切られた状態になっている。舵取り角度θは、車輪軸の軌跡１１の接線と車輪１とがなす角度である。
【００２５】
しかし、図を詳細に見るといくつかの不具合が見えてくる。一つは図の左右の車輪の方向舵４の向きの違いで、左の車輪の方向舵４が少し中心方向、すなわちセンターラインＣＬの方向に向いているのに対して、右の車輪は少し外側を向いている。つまり台車全体としては図の右方向に移動するように舵が切られてしまっている。もう一つは上下の車輪の方向舵４の傾きの違いである。上の車輪の方向舵４の傾きに対して、下の車輪の方向舵４の傾きが小さい。つまり駆動盤３が回転した時に、上の車輪が上方に移動する距離に対して下の車輪が上方に移動する距離が小さいということになる。ここから分かるようにガイド盤６に刻むガイド溝８は前述したような単純な形状では不都合であり、実際にはもう少し複雑な形状となる。
【００２６】
図６は、この発明の一つの実施の形態として、ガイド溝の形状を示す図である。
【００２７】
図６において、一番外側の円は、舵取り角度（＋θ）で外側に舵を切った時の方向舵ハンドル５の軌跡１２ａであり、一番内側の円は舵取り角度（−θ）で内側に舵を切った時の方向舵ハンドル５の軌跡１２ｂである。図６中の一点鎖線で描かれた円は、舵取りをしていないとき（θ＝０）の方向舵ハンドル５の軌跡１２ｃである。図の上部及び下部では、車輪１が舵を切られた状態になっており、左部と右部では舵が切られていない状態となっている。そしてこれらを滑らかにつないだ図中の実線が実際の方向舵ハンドル５の軌跡となる。従ってガイド盤６にはこの実線に対応するガイド溝８が刻まれる。このように構成された全方向駆動台車１００においては、ガイド溝８のセンターラインＣＬを目指す方向に向けることで進行方向の指示が行われる。なお、以上の説明からも容易に想像が出来ることではあるが、方向舵ハンドル５の動きを規制するガイド溝８は「溝」である必要はなく、カムのように外形（または内形）をなぞる構造でも同様に動作の実現が可能である。
【００２８】
このようにすることにより、簡単な構成で全方向に移動することが可能な全方向駆動台車１００を提供することができる。
【００２９】
図７は、この発明のもう一つの実施の形態として、全方向駆動台車のガイド盤を上から見たときのガイド溝の形状と車輪の進行方向を模式的に示す図である。全方向駆動台車の進行方向を紙面の上方向とする。図中の矢印は方向舵ハンドル５の運動を示す。
【００３０】
図７に示すように、車輪１が中心線ＣＬをはさむ一定の領域、すなわち舵取り領域２０内に入っているときに方向舵４の向きを制御する。図の上部の車輪を例にとって説明をすると、駆動盤３が反時計回りに回転する時には、方向舵４を大きく円の外側に向けることで、方向舵ハンドル５の軌跡が舵取り角度θ＝０の軌跡に対して大きく外側に膨らみ、左へ移動して舵取り領域２０の左端に達する。そこから駆動盤３の回転方向が時計回りに逆転するのに伴い、方向舵４を円の内側に向けることで、方向舵ハンドル５の軌跡は、舵取り角度θ＝０の軌跡の内側の軌跡をたどり、舵取り領域２０の右端に戻る。そこから再び駆動盤３が反時計回りに回転し、一連の動作を繰り返す。この往復回転運動の幅は中心線ＣＬに対して左右４５度以内でなければ各車輪の軌跡が重複するため、方向舵ハンドル５が確実に同じところを通るようにするにはガイド溝８の形状に工夫が必要になる。
【００３１】
このようにすることにより、簡単な構成で全方向に移動することが可能な全方向駆動台車１００を提供することができる。
【００３２】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一つの実施の形態として、全方向駆動台車の構成を示す図である。
【図２】ガイド盤の下面を示す図である。
【図３】駆動盤が回転軸を中心に回転したときの車輪と方向舵ハンドルの軌跡を示す図である。
【図４】方向舵の向きを制御する場合と制御しない場合について、駆動盤が回転軸を中心に回転したときの車輪軸の軌跡を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す状態からガイド溝の中心だけを上方にずらした状態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一つの実施の形態として、ガイド溝の形状を示す図である。
【図７】本発明のもう一つの実施の形態として、全方向駆動台車のガイド盤を上から見たときのガイド溝の形状と車輪の進行方向を模式的に示す図である。
【図８】従来の全方位駆動輪の全体を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：車輪、３：駆動盤、４：方向舵、６：ガイド盤。
【図１】
2008081020.tif 000003
【図２】
2008081020.tif 000004
【図３】
2008081020.tif 000005
【図４】
2008081020.tif 000006
【図５】
2008081020.tif 000007
【図６】
2008081020.tif 000008
【図７】
2008081020.tif 000009
【図８】
2008081020.tif 000010