(57)【要約】【課題】エンコーダを安全、且つ容易に取付けることができる差動式キャスタを提供する。【解決手段】取付け板５と、取付け板５に回転自在に支持された支軸８と、支軸８の一端に設けられた一対の電動モータ１２，１２と、一対の電動モータ１２，１２の出力軸１７，１７にそれぞれ連係された一対の車輪３５，３５とから成る差動式キャスタ１において、取付け板５に支軸８の回転角度を検出するエンコーダ１１のエンコーダ本体７０をエンコーダスプリング３４を介して取付け、エンコーダスプリング３４は、エンコーダ１１の中空軸７１に対するエンコーダ本体７０の軸方向への移動を阻止可能に構成した。【選択図】図２
2008213574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付け板と、
前記取付け板に回転自在に支持された支軸と、
前記支軸の一端に設けられた一対の電動モータと、
前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成る差動式キャスタにおいて、
前記取付け板に前記支軸の回転角度を検出するエンコーダのエンコーダ本体をエンコーダブラケットを介して取付け、
前記エンコーダブラケットは、前記エンコーダの回転部に対する前記エンコーダ本体の軸方向への移動を阻止可能に構成されていることを特徴とする差動式キャスタ。
【請求項２】
前記エンコーダブラケットは、弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の差動式キャスタ。
【請求項３】
前記エンコーダは中空軸型のエンコーダであって、前記回転部が中空軸であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の差動式キャスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、支軸の回転角度を検出するエンコーダが取付けられている差動式キャスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、差動式キャスタを用いて自走可能にした電動車椅子や、倉庫等に保管された部品を搬送する搬送車等が知られている。
この差動式キャスタは、シャーシ部（車体）に回転自在に取付けられた支軸の一端に一対の駆動輪を備えたものである。これら駆動輪には電動モータが内蔵され、各々駆動輪が独立して駆動することができるようになっている。そして、各駆動輪の回転差によって電動車椅子や搬送車の走行方向を変更可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、電動車椅子や搬送車の走行方向を正確に認識するため、差動式キャスタの支軸に、この回転角度を検出するためのエンコーダを取付ける場合がある。
この一例を図５に基づいて説明する。同図に示すように、差動式キャスタ６９の支軸８は、取付け板５に軸受け６，７で回転自在に支持してある。支軸８の端部には、段差によって縮径された縮径部８０が形成されている。この縮径部８０には、支軸８の回転角度を検出するためのエンコーダ１１が取付けられている。エンコーダ１１は中空軸型（ホローシャフト型）のエンコーダであって、エンコーダ本体７０と、このエンコーダ本体７０に対して回転自在に設けられた中空軸７１とを備えている。
【０００４】
エンコーダ本体７０の底面７０ａには、台座７２がボルト７３によって締結固定されている。この台座７２は、取付け板５にボルト７４で締結固定してある。一方、中空軸７１は、支軸８の縮径部８０に外嵌され、支軸８の端部に締結固定されているカラー３３と縮径部８０の段差部８０ａとで軸方向に挟持した状態で固定されている。
このように、エンコーダ１１は、エンコーダ本体７０を取付け板５に台座７２を介して固定する一方、中空軸７１を支軸８に固定し、支軸８と共回りさせることで支軸８の回転角度を検出するようになっている。
【特許文献１】特開２００４−９０９０３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、上述の従来技術にあっては、エンコーダ本体７０、及び中空軸７１が各々リジットに固定されている。このため、支軸８の縮径部８０の加工位置に誤差が生じたり、台座７２の厚さに誤差が生じたりするとエンコーダ本体７０と中空軸７１との軸方向の相対位置に誤差が生じ、エンコーダ１１に無理な負荷がかかって故障するおそれがあるという課題がある。
また、エンコーダ本体７０と中空軸７１との軸方向の相対位置誤差を許容範囲内に抑えるべく縮径部８０、及び台座７２の加工精度を高めたり、台座７２の取付け位置を調整するべくシム等を用いたりすると、コストが増大するばかりか、組み付け作業にも熟練を要してしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、エンコーダを安全、且つ容易に取付けることができる差動式キャスタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、取付け板と、前記取付け板に回転自在に支持された支軸と、前記支軸の一端に設けられた一対の電動モータと、前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成る差動式キャスタにおいて、前記取付け板に前記支軸の回転角度を検出するエンコーダのエンコーダ本体をエンコーダブラケットを介して取付け、前記エンコーダブラケットは、前記エンコーダの回転部に対する前記エンコーダ本体の軸方向への移動を阻止可能に構成されていることを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記エンコーダブラケットは、弾性部材で構成されていてもよい。
また、請求項３に記載した発明のように、前記エンコーダは中空軸型のエンコーダであって、前記回転部が中空軸であってもよい。
このように構成することで、エンコーダのエンコーダ本体と、回転部との軸方向の相対位置に誤差が生じた場合であってもエンコーダ本体に取付けられているエンコーダブラケットが変形し、エンコーダ本体の位置を回転部に対して誤差の許容範囲内へと軸方向に沿って変位させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンコーダのエンコーダ本体と、回転部との軸方向の相対位置に誤差が生じた場合であってもエンコーダ本体に取付けられているエンコーダブラケットが変形し、エンコーダ本体の位置を回転部に対して誤差の許容範囲内へと軸方向に沿って変位させることができる。このため、エンコーダに無理な負荷がかからず、エンコーダ本体と回転部との相対位置誤差に起因する故障を防止することができ、エンコーダを安全に取付けることができる。
また、エンコーダ本体をエンコーダブラケットを介して取付け板に取付けるだけでよいので、支軸を高精度に加工する必要がないばかりか、エンコーダを容易に組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、差動式キャスタ１は、電動車椅子や搬送車として用いられる車体２の下面（図１における下側）にフリーキャスタ３，４と共に取付けられている。車体２は、その上面が椅子や部品を載置するスペースになっている。また、車体２には、差動式キャスタ１の設置位置に対応する部位に孔２ａが形成されている。この孔２ａは、車体２と差動式キャスタ１との干渉を防止するためのものである。
【００１０】
図２に示すように、差動式キャスタ１は、これを車体２に取付けるための取付け板５を備えている。取付け板５には、径方向中央に２つの軸受け６，７が設けられ、ここに支軸８が回転自在に支持されている。
支軸８は、鉛直方向（図２における上下方向）に沿って延在する主軸９と、主軸９の下端（図２における下側）に設けられ水平方向（図２における左右方向）に沿って延在する副軸１０とが一体成形されたものである。主軸９、及び副軸１０には、それぞれの軸方向に沿って貫通する中空部９ａ，１０ａが形成されている。これら中空部９ａ，１０ａは、電動モータ１２に電力を供給するための電力供給線３０を配索するためのものであって、互いに連通した状態となっている。
【００１１】
ここで、主軸９の上端側（図２における上側）には、段差によって縮径された縮径部８０が形成されている。この縮径部８０には、主軸９の回転角度を検出するためのエンコーダ１１が取付けられている。
エンコーダ１１は中空軸型であって、エンコーダ本体７０と、このエンコーダ本体７０に対して回転自在に設けられた回転部である中空軸７１とを備えている。
中空軸７１は、主軸９の縮径部８０に形成された段差部８０ａと、主軸９の上端に設けられたカラー３３とで軸方向に挟持した状態で固定されている。
【００１２】
カラー３３は、段付状に形成された筒部３３ａと、この筒部３３ａから径方向外側に向かって延出するフランジ部３３ｂとが一体成形されたものであって、このフランジ部３３ｂが中空軸７１の上端に当接している。また、フランジ部３３には、ボルト７５が螺入されており、これによって主軸９にカラー３３が締結固定されるようになっている。尚、カラー３３は、これと縮径部８０の段差部８０ａとで中空軸７１を挟持した際、筒部３３ａの下端と主軸９の上端との間に間隙Ｓができるように形成されている。
【００１３】
一方、エンコーダ本体７０は、エンコーダスプリング３４を介して取付け板５に固定してある。
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、エンコーダスプリング３４は、弾性変形可能な金属製の板材をプレス加工等によって形成したものであって、円環状の座面９０を有している。この座面９０は、エンコーダ本体７０を載置する部分であって、座面９０の内径Ｅ１の大きさは主軸９を受け入れ可能な大きさに設定されていると共に、外径Ｅ２の大きさはエンコーダ本体７０の外径と略一致する大きさに設定されている。また、座面９０には、ボルト孔９１が周方向に等間隔で３箇所形成されており、ここにボルト７６を螺入することによって、エンコーダ本体７０の底面７０ａにエンコーダスプリング３４を締結固定することができるようになっている（図２参照）。
【００１４】
座面９０の外周面には、脚部９２が周方向に等間隔で４箇所設けられている。この脚部９２は、斜め下方（図３（ａ）における下側）に向かって末広がりに延出する支持部９２ａと、支持部９２ａからさらに径方向外側に向かって屈曲延出する受け座９２ｂとが一連に形成されたものである。この受け座９２ｂには、それぞれ長孔９３が形成されており、ここにボルト５４を螺入することによって、取付け板５にエンコーダスプリング３４を締結固定することができるようになっている。
【００１５】
このように、エンコーダ１１は、エンコーダ本体７０を取付け板５に台座７２を介して固定する一方、中空軸７１を支軸８に固定し、支軸８と共回りさせることで支軸８の回転角度を検出するようになっている。
尚、車体２に形成されている孔２ａは、平面視でエンコーダスプリング３４に対応するように形成されている。
【００１６】
図２、図４に示すように、主軸９の下端に設けられた副軸１０には、両端に一対の車輪３５，３５が軸受け３６，３６でそれぞれ回転自在に取付けられている。各車輪３５，３５は、副軸１０に回転自在に支持された有底筒状のホイール３７を有し、ホイール３７の開口部を蓋部３８で覆うと共に、ホイール３７の外周部分に床面などに接地するタイヤ３９がタッピングネジ４０で固定されている。ホイール３７と蓋部３８が形成する内部空間には、電動モータ１２が１つずつ内蔵されており、各々車輪３５，３５を独立して回転駆動できるようになっている。
【００１７】
電動モータ１２は、支軸８の副軸１０に固定されたブラケット１５と、ブラケット１５に固定された有底筒状のヨーク１３とを有し、ブラケット１５、及びヨーク１３でアーマチュア１４を回転自在、且つ水平方向に沿うように支持している。
ブラケット１５は、副軸１０の中空部１０ａに内嵌される筒部２４と、筒部２４のアーマチュア１４側（図２における左右方向）端から径方向外側に延出するフランジ部２５とが一体成形されたものであって、中空部１０ａの軸方向中央に設けられた電動モータ取付けプレート３１にボルト３２によって締結固定されている。
【００１８】
筒部２４の周壁には、ボルト３２を螺入するためのボルト孔５５が形成されていると共に、主軸９側（図２における上側）に筒部２４の軸方向に貫通する貫通孔２４ａが形成されている。この貫通孔２４ａは、電力供給線３０を挿通するためのものである。また、筒部２４のアーマチュア１４側（図２における左右方向）には、径方向中央に軸受け２６が設けられ、ここにアーマチュア１４の出力軸１７の一端が回転自在に支持されている。
【００１９】
フランジ部２５は、ヨーク１３の開口部を覆うように断面略ハット状に形成されたものであって、このエンド部２５ａには、副軸１０側（図４における左側）に段差部４７が形成されている。この段差部４７により、フランジ部２５は、副軸１０の両端に設けられた軸受け３６の内輪のみに当接するようになっている。
【００２０】
一方、フランジ部２５のアーマチュア１４側（図４における右側）には、ホルダーステー４８が取付けられている。このホルダーステー４８には、複数のブラシホルダ２８が設けられており、このブラシホルダ２８に、それぞれブラシ２９が出没自在に内装されている。
これらブラシ２９には、電力供給線３０の一端が電気的に接続されている。この電力供給線３０の一端は、外部から支軸８の中空部９ａ，１０ａ、筒部２４の貫通孔２４ａを通ってブラシ２９まで配索されている一方、他端は不図示の外部電源に接続されている。
【００２１】
フランジ部２５の周縁部には、ヨーク１３の開口部が固定されている。ヨーク１３の内周面には、複数の永久磁石２７が周方向に等間隔で接着剤等により固定されている。
ヨーク１３のエンド部（底部）１６には、径方向中央にアーマチュア１４の出力軸１７を挿通するための挿通孔１８が形成され、この挿通孔１８内に軸受け１９が設けられている。この軸受け１９は、アーマチュア１４の出力軸１７の他端側を回転自在に支持するためのものである。
【００２２】
アーマチュア１４は、出力軸１７に外嵌固定されたアーマチュアコア２０と、アーマチュアコア２０に巻装されたアーマチュアコイル２１と、アーマチュアコア２０の一端側（図２における中央側）に配置されたコンミテータ（整流子）２２とで構成されている。
コンミテータ２２の外周面には、導電材で形成されたセグメント２３が複数枚取付けられている。
【００２３】
セグメント２３は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント２３には、アーマチュアコイル７の巻き始め端と巻き終わり端とがヒュージングにより接続されている。
また、セグメント２３は、ブラシ２９の先端部に摺接している。これにより、外部からの電源が電力供給線３０，ブラシ２９を介してコンミテータ２２に供給されるようになっている。
【００２４】
出力軸１７の他端側は、ヨーク１３のエンド部１６に形成されている挿通孔１８から外側に向かって突出している。この出力軸１７の突出した部分には、外周面にギア部４１が形成され、減速機構４２に噛合されている。
減速機構４２は、出力軸１７に噛合され歯数の異なる２つの平歯車を同軸上に備えた段付平歯車４３と、車輪３５の蓋部３８に一体に形成され段付平歯車４３に噛合される内歯歯車４５とで構成されている。段付平歯車４３は、ヨーク１３のエンド部１６に突設されている不図示の支軸に回転自在に支持されている。この不図示の支軸は、段付歯車４３を貫通し、車輪３５の蓋部３８側に突出している。この支軸が突出した部位には、支持部材４４が取付けられている。この支持部材４４は、軸受け４６を介して蓋部３８を回転自在に支持している。このように、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている。
【００２５】
このように構成された差動式キャスタ１は、両輪（図２における一対の車輪３５，３５）を同じ回転速度で駆動させたとき、車体２が直進、又は後進（図２における紙面手前側、又は奥側）するようになっている。そして、それぞれ車輪３５，３５を互いに違う回転速度で駆動させたとき、又は一方の車輪３５を駆動し、他方の車輪３５を停止させたとき、車体２が右方向、又は左方向に旋回するようになっている。
【００２６】
したがって、上述の実施形態によれば、取付け板５にエンコーダ１１のエンコーダ本体７０がエンコーダスプリング３４を介して取付けられている。しかも、このエンコーダスプリング３４は、弾性変形可能な金属製の板材をプレス加工等によって形成したものである。これに加え、エンコーダスプリング３４に設けられている脚部９２の支持部９２ａが斜め下方（図３（ａ）における下側）に向かって末広がりに延出されているため、エンコーダスプリング３４の座面９０を軸方向に沿って容易に変位させることができる。
このため、例えエンコーダ本体７０と、中空軸７１との軸方向の相対位置に誤差が生じた場合であってもエンコーダスプリング３４が変形し、エンコーダ本体７０の位置を中空軸７１に対して誤差の許容範囲内へと軸方向に沿って変位させることができる。つまり、エンコーダスプリング３４は、エンコーダ１１の中空軸７１に対するエンコーダ本体７０の軸方向への移動を阻止可能に構成されている。よって、エンコーダ１１に無理な負荷がかからず、エンコーダ本体７０と中空軸７１との相対位置誤差に起因する故障を防止することができ、エンコーダ１１を安全に取付けることができる。
【００２７】
また、エンコーダ本体７０をエンコーダスプリング３４を介して取付け板５に取付けるだけでよいので、主軸９の縮径部８０ａを高精度に加工する必要がないばかりか、従来のようにシム等を用いてエンコーダ本体７０の軸方向の取付け位置を調整する必要がない。このため、安価で容易にエンコーダ１１を組み付けることができる。
【００２８】
さらに、エンコーダスプリング３４に設けられた脚部９２には、受け座９２ｂに長孔９３が形成されているため、エンコーダスプリング３４の取付け板５に対する径方向の取付け位置を容易に調整することができる。また、長孔９３が形成されていることによって、エンコーダスプリング３４が変形した場合であっても、取付け板５とエンコーダスプリング３４とをボルト５４によって確実に締結固定させることができる。
【００２９】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、差動式キャスタ１は、電動車椅子や搬送車の車体２の下面にフリーキャスタ３，４と共に取付けられている場合について説明したが、これに限られるものではなく、車体２の下面に差動式キャスタ１のみ取付けてもよい。
【００３０】
さらに、上述の実施形態では、エンコーダ１１が中空軸型（ホローシャフト型）である場合について説明したが、これに限られるものではなく、シャフト型等、他の種類のエンコーダであってもよい。例えば、シャフト型の場合、中空軸７１に代わってシャフトを主軸９に固定すればよい。他の種類のエンコーダに関してもエンコーダ本体をエンコーダスプリング３４を介して固定させればよい。
【００３１】
そして、上述の実施形態では、エンコーダスプリング３４が弾性変形可能な金属製の板材で形成されたものである場合について説明したが、塑性変形するものであってもよいし、樹脂製であってもよい。つまり、エンコーダスプリング３４は、変形することによってエンコーダ本体７０を軸方向へ変位させることができ、且つその状態でエンコーダ本体７０を支持できるものであればよい。
また、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている場合について説明したが、これに限られるものではなく、減速機構４２に代えて遊星減速機構としてもよい。この場合、段付歯車４３を出力軸１７に噛合って自転すると共に、出力軸１７を中心に公転可能な遊星歯車に代えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態における差動式キャスタの取付け状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における差動式キャスタの縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるエンコーダスプリングを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明の実施形態における差動式キャスタの一部拡大断面図である。
【図５】従来のエンコーダの取付け状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  差動式キャスタ
５  取付け板
８  支軸
１１  エンコーダ
１２  電動モータ
１７  出力軸
３４  エンコーダスプリング（エンコーダブラケット）
３５  車輪
７０  エンコーダ本体
７１  中空軸（回転部）
【図１】
2008213574.tif 000003
【図２】
2008213574.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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