(57)【要約】【課題】操舵機構や駆動制御機構の複雑化を防ぐとともに十分な駆動力を得て円滑に移動及び転回する多方向移動体モジュールを提供すること。【解決手段】内プレート１２１が、内プレート本体部１２１Ａと内プレート延出部１２１Ｂとから構成され、外プレート１２２が、外プレート本体部１２２Ａと駆動チェーン１２０の駆動に応じて移動面Ｇに沿って繰り出された状態で内プレート延出部１２１Ｂに対向して当接する外プレート延出部１２２Ｂとから構成されている多方向移動体モジュール１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動面に沿って移動する移動体モジュール本体と、
チェーン長手方向に沿って内プレート及び外プレートを連結ピンで多数連結してそれぞれ構成され、前記移動体モジュール本体に設けられた駆動用スプロケット及び従動部材に巻き掛けられた状態で相互に独立して進退自在に駆動される一対の駆動チェーンと、
該駆動チェーンの駆動方向に沿って駆動チェーンに配列されているとともに前記駆動チェーンの駆動方向に対して斜交する回転軸がそれぞれ相互に平行となるように軸着された状態で移動面に外周面をそれぞれ接触させる複数の回転体とを備え、
前記内プレートが、前記駆動チェーンの駆動方向に沿った内プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って内プレート本体部から外周側に延びる内プレート延出部とから構成され、
前記外プレートが、前記駆動チェーンの駆動方向に沿った外プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って外プレート本体部から外周側に延びているとともに前記駆動チェーンの駆動に応じて移動面に沿って繰り出された状態で内プレート延出部に対向して当接する外プレート延出部とから構成されていることを特徴とする多方向移動体モジュール。
【請求項２】
前記内プレート延出部及び外プレート延出部が、前記回転体の取付部を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の多方向移動体モジュール。
【請求項３】
前記内プレート延出部及び外プレート延出部が、前記移動面に沿って内プレート及び外プレートを繰り出した状態で内プレート及び外プレートのそれぞれの対向端面同士を当接させて直線状に整列するブロック体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多方向移動体モジュール。
【請求項４】
前記一対の駆動チェーンのそれぞれの駆動方向が、相互に平行であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の多方向移動体モジュール。
【請求項５】
前記一対の駆動チェーンの一方に設けられた回転体の回転軸線と一対の駆動チェーンの他方に設けられた回転体の回転軸線とが、相互に交差していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の多方向移動体モジュール。
【請求項６】
前記一対の駆動チェーンの一方に設けられた回転体の回転軸線と一対の駆動チェーンの他方に設けられた回転体の回転軸線とが、前記駆動チェーンの駆動方向に対して４５°の角度を形成していることを特徴とする請求項５に記載の多方向移動体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭乗者の移動手段や被搬送物を搬送する搬送手段に応用される多方向移動体モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、左右一対の前輪及び後輪を備えた通常の車両では、前輪を操舵することで車両の向きを転回し、車両の移動方向を変更している。
また、車両などの移動体に左右一対で設けられた無限軌道によって移動体を移動させる方法やホイール体に設けられたローラ体によって移動方向を変更するものであって、２つの支持部材を有するホイール体を備え、これら支持部材の間に配置された多数のローラ体が回転するとともに少なくとも部分的に支持部材の円周から突き出し、しかもその回転軸がホイール体の回転軸に対して斜めに向いているホイールいわゆるメカナムホイールがある（例えば、特許文献１参照。）。
中心本体と無端形状を有するローラユニットとローラユニットに係合して中心本体に対してローラユニットすなわちチェーンを駆動する駆動手段とを備えているローラ駆動要素（例えば、特許文献２参照。）や、一部が推進チェーンである工作物支持体用駆動部と工作物支持体とを備え、この推力チェーンに対して工作物支持体に支承されたチェーン駆動車から負荷が加わることで工作物支持体を目的位置へ移動させる装置（例えば、特許文献３参照。）もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５０４４６５号公報（特許請求の範囲、図１参照。）
【特許文献２】特表２００７−５３７９１２号公報（特許請求の範囲、図１参照。）
【特許文献３】特表２００９−５３５２２７号公報（特許請求の範囲、図１参照。）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、移動面上に静止させた通常の車両を転回させる場合、前輪だけでなく後輪を含めた４つの駆動輪を操舵する機構を設けることになるため、駆動輪の操舵機構が複雑化するという問題点があった。
また、上述したホイールでは、移動面に接地した一つのローラ体の駆動軸に荷重が集中してしまうため、ローラ体に対する荷重負担が大きくなるという問題点があった。
加えて、上述したホイールでは、複数のローラ体の一つのみを走行面すなわち移動面に常時接触させた状態で移動体本体の駆動力を得ているため、複数のローラ体を移動面に接触させて移動体本体を駆動する場合に比べて駆動力を得られないという問題点があった。
上述のホイールにおいて、ローラ体を軸支する駆動軸径を大きくすることで軸強度を高めて移動体本体の荷重を支えた場合、ローラ体の駆動軸径のサイズが増大するため、接地面すなわち移動面に対する移動体の重心が高くなるという問題点があった。
【０００５】
また、無端形状を構成するローラユニットすなわちチェーンを備えたローラ駆動要素では、チェーンのうち移動面側すなわち移動体の接地面側に繰り出されて直線状に駆動されるべきチェーン部分が移動面から応力を受けるため、移動面側に繰り出されたチェーン部分が容易に撓むとともに接地面に対するチェーンの接触部分に摩耗が生じ易くなってチェーンの寿命が低下するという問題点があった。
そして、上述のチェーン部分の撓みを防ぐためにチェーンに過剰な張力を加えて直線状に維持した場合、チェーンに過剰な張力を付与し続ける複雑な張力付与機構を設けることになるため、部品点数及び部品コストが増加するとともに省スペース化が困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、操舵機構の複雑化と移動機構の重心が高くなることと移動面側に繰り出されたチェーン部分の撓みとチェーン寿命の低下とを防ぐとともに回転体の荷重負担を軽減し、部品点数及び部品コストの削減と省スペース化とを実現し、しかも十分な駆動力を得て円滑に移動及び転回する多方向移動体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る多方向移動体モジュールは、移動面に沿って移動する移動体モジュール本体と、チェーン長手方向に沿って内プレート及び外プレートを連結ピンで多数連結してそれぞれ構成され、前記移動体モジュール本体に設けられた駆動用スプロケット及び従動部材に巻き掛けられた状態で相互に独立して進退自在に駆動される一対の駆動チェーンと、該駆動チェーンの駆動方向に沿って駆動チェーンに配列されているとともに前記駆動チェーンの駆動方向に対して斜交する回転軸がそれぞれ相互に平行となるように軸着された状態で移動面に外周面をそれぞれ接触させる複数の回転体とを備え、前記内プレートが、前記駆動チェーンの駆動方向に沿った内プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って内プレート本体部から外周側に延びる内プレート延出部とから構成され、前記外プレートが、前記駆動チェーンの駆動方向に沿った外プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って外プレート本体部から外周側に延びているとともに前記駆動チェーンの駆動に応じて移動面に沿って繰り出された状態で内プレート延出部に対向して当接する外プレート延出部とから構成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００８】
請求項２に係る本発明の多方向移動体モジュールは、請求項１に記載の構成に加えて、前記内プレート延出部及び外プレート延出部が、前記回転体の取付部を兼ねていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【０００９】
請求項３に係る本発明の多方向移動体モジュールは、請求項１又は請求項２に記載の構成に加えて、前記内プレート延出部及び外プレート延出部が、前記移動面に沿って内プレート及び外プレートを繰り出した状態で内プレート及び外プレートのそれぞれの対向端面同士を当接させて直線状に整列するブロック体であることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１０】
請求項４に係る本発明の多方向移動体モジュールは、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の構成に加えて、前記一対の駆動チェーンのそれぞれの駆動方向が、相互に平行であることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１１】
請求項５に係る本発明の多方向移動体モジュールは、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の構成に加えて、前記一対の駆動チェーンの一方に設けられた回転体の回転軸線と一対の駆動チェーンの他方に設けられた回転体の回転軸線とが、相互に交差していることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１２】
請求項６に係る本発明の多方向移動体モジュールは、請求項５に記載の構成に加えて、前記一対の駆動チェーンの一方に設けられた回転体の回転軸線と一対の駆動チェーンの他方に設けられた回転体の回転軸線とが、前記駆動チェーンの駆動方向に対して４５°の角度を形成していることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明の多方向移動体モジュールは、移動面に沿って移動する移動体モジュール本体と、チェーン長手方向に沿って内プレート及び外プレートを連結ピンで多数連結してそれぞれ構成され、移動体モジュール本体に設けられた駆動用スプロケット及び従動部材に巻き掛けられた状態で相互に独立して進退自在に駆動される一対の駆動チェーンと、この駆動チェーンの駆動方向に沿って駆動チェーンに配列されているとともに駆動チェーンの駆動方向に対して斜交する回転軸がそれぞれ相互に平行となるように軸着された状態で移動面に外周面をそれぞれ接触させる複数の回転体とを備えていることにより、移動面上で移動及び転回することができるばかりでなく、以下の本発明に特有の効果を奏することができる。
すなわち、請求項１に係る本発明の多方向移動体モジュールは、内プレートが、駆動チェーンの駆動方向に沿った内プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って内プレート本体部から外周側に延びる内プレート延出部とから構成され、外プレートが、駆動チェーンの駆動方向に沿った外プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って外プレート本体部から外周側に延びているとともに駆動チェーンの駆動に応じて移動面に沿って繰り出された状態で内プレート延出部に対向して当接する外プレート延出部とから構成されていることにより、複数の回転体が移動面に沿って接触すなわち平行に接触するとともに別途張力付与機構が設けられていない状態で駆動チェーンの一部が屈曲規制部材として機能するため、駆動チェーンのうち移動面側に繰り出されるチェーン部分が直線状に維持されて駆動チェーン内周側方向への屈曲すなわち無端形状の外周から内周に向かう屈曲が規制され、移動面側に繰り出されたチェーン部分の撓みを防ぐことができる。
その結果、駆動チェーンの摩耗が抑制され、移動面に接触した複数の回転体で荷重全体を支持することで荷重が分散されて回転体一個当りの荷重負担を小さくし、操舵機構の複雑化と移動機構の重心が高くなることとチェーン寿命の低下とを防止することができ、回転体の荷重負担軽減と部品点数及び部品コストの削減と省スペース化とを実現し、さらに十分な駆動力を得て円滑に移動及び転回することができる。
【００１４】
そして、請求項２に係る多方向移動体モジュールによれば、請求項１に記載の多方向移動体モジュールが奏する効果に加えて、内プレート延出部及び外プレート延出部が、回転体の取付部を兼ねていることにより、回転体の取付部とは別にチェーン屈曲規制用部材を設ける必要がないため、駆動チェーンの屈曲を規制する専用部品を設けない状態で駆動チェーンの屈曲を規制して直線状に維持することができる。
【００１５】
そして、請求項３に係る多方向移動体モジュールによれば、請求項１又は請求項２に記載の多方向移動体モジュールが奏する効果に加えて、内プレート延出部及び外プレート延出部が、移動面に沿って内プレート及び外プレートを繰り出した状態で内プレート及び外プレートのそれぞれの対向端面同士を当接させて直線状に整列するブロック体であることにより、板状の内プレート延出部及び外プレート延出部のそれぞれの端面同士を当接させて駆動チェーンの屈曲を規制する場合に比べて対向端面同士に作用するチェーン屈曲規制力全体を増大させてより強固にチェーンの屈曲を規制するとともに対向端面同士に多少ずれが生じても対向端面同士を確実に当接させて駆動チェーンの屈曲を規制するため、駆動チェーンの組み立て精度を上げなくても内プレート及び外プレートそれぞれの対向端面同士を当接させて駆動チェーンの撓みを防ぐことができる。結果的に部品コストを軽減して低コストも実現することができる。
【００１６】
そして、請求項４に係る多方向移動体モジュールによれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の多方向移動体モジュールが奏する効果に加えて、一対の駆動チェーンのそれぞれの駆動方向が、相互に平行であることにより、一対の駆動チェーンの駆動速度を制御して移動体モジュール本体の移動速度及びその方向を調整できるため、簡便な駆動制御システム及び方法により十分な駆動力を得て多方向に円滑且つ自在に移動及び転回することができる。
【００１７】
そして、請求項５に係る多方向移動体モジュールによれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の多方向移動体モジュールが奏する効果に加えて、一対の駆動チェーンの一方に設けられた回転体の回転軸線と一対の駆動チェーンの他方に設けられた回転体の回転軸線とが、相互に交差していることにより、帯状の駆動チェーンの駆動方向に対して無秩序に各回転軸を斜交させる場合に比べて移動面から各回転体に作用する反作用力の合力の大きさ及びその方向を設定しやすくなるため、駆動力を正確且つ自在に制御することができる。
【００１８】
そして、請求項６に係る多方向移動体モジュールによれば、請求項５に記載の多方向移動体モジュールが奏する効果に加えて、一対の駆動チェーンの一方に設けられた回転体の回転軸線と一対の駆動チェーンの他方に設けられた回転体の回転軸線とが、駆動チェーンの駆動方向に対して４５°の角度を形成していることにより、各回転軸を無秩序に駆動方向に斜交させている場合に比べて前後方向及び左右方向を含む全ての方向に均等に移動トルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る多方向移動体モジュールの斜視図。
【図２】駆動チェーンの組み立て斜視図。
【図３】本発明の実施例に係る多方向移動体モジュールの拡大側面図。
【図４】駆動チェーン近傍を拡大した拡大平面図。
【図５】本発明の実施例に係る多方向移動体モジュールの概念図。
【図６】複数の回転体を示した概念図。
【図７】一対の駆動チェーンを正方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図８】一対の駆動チェーンを逆方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図９】一対の駆動チェーンを正方向及び逆方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図１０】一対の駆動チェーンを逆方向及び正方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図１１】一対の駆動チェーンの一方のみを駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図１２】一対の駆動チェーンを正方向及び逆方向に相互に異なる速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図１３】一対の駆動チェーンを正方向に相互に異なる速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図。
【図１４】本発明の一変形例に係る多方向移動体モジュールの拡大側面図。
【図１５】図１４に示した駆動チェーン近傍を拡大した拡大平面図。
【図１６】図１４に示した駆動チェーン近傍を拡大した拡大斜視図。
【図１７】本発明の他の変形例に係る多方向移動体モジュールにおける駆動チェーン近傍を拡大した拡大斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の多方向移動体モジュールは、移動体モジュール本体と一対の駆動チェーンと複数の回転体とを備え、内プレートが、駆動チェーンの駆動方向に沿った内プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って内プレート本体部から外周側に延びる内プレート延出部とから構成され、外プレートが、駆動チェーンの駆動方向に沿った外プレート本体部と駆動チェーンのチェーン幅方向に沿って外プレート本体部から外周側に延びているとともに駆動チェーンの駆動に応じて移動面に沿って繰り出された状態で内プレート延出部に対向して当接する外プレート延出部とから構成され、操舵機構の複雑化と移動機構の重心が高くなることと移動面側に繰り出されたチェーン部分の撓みとチェーン寿命の低下とを同時に防ぐとともに回転体の荷重負担軽減と部品点数及び部品コストの削減と省スペース化とを実現し、十分な駆動力を得て円滑に移動及び転回するものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。
【００２１】
内プレート延出部及び外プレート延出部は、内プレート本体部及び外プレート本体部のそれぞれから駆動チェーンの外周側に向かって延びている状態で駆動チェーンの駆動に応じて相互に当接して駆動チェーンの屈曲を規制するものであれば板状体やブロック体のように如何なる外形構造を有していてもよい。
複数の回転体は、複数の回転体のうち駆動チェーンの駆動方向に沿って少なくとも相互に隣り合う２つの回転体を一組としてこの組が一定の間隔で周期的に配置されるように配列されていてもよいし、一対の駆動チェーンのそれぞれに配列された回転体を駆動チェーンの駆動方向に沿って互い違いに配列して全体として千鳥状の配列状態を実現するように配列されていてもよい。
複数の回転体をそれぞれ配列した一対の駆動チェーンは、駆動チェーンの駆動方向に複数設けられていてもよいし、駆動チェーンの幅方向に複数設けられていてもよい。
従動部材は、駆動チェーンを駆動する駆動用スプロケットと同様の形状を有する従動用スプロケットでもよいし、外周面に駆動チェーンを掛け回した状態で駆動チェーンの駆動に従動する円筒状部材であってもよい。
また、内プレート延出部は、曲がっていなくてもよいし、外側に折れていてもよい。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例に係る多方向移動体モジュール１００及びその変形例を図１乃至図１７に基づいて説明する。
ここで、図１は、図１は、本発明の実施例に係る多方向移動体モジュールの斜視図であり、図２は、駆動チェーンの組み立て斜視図であり、図３は、本発明の実施例に係る多方向移動体モジュールの拡大側面図であり、図４は、駆動チェーン近傍を拡大した拡大平面図であり、図５は、本発明の実施例に係る多方向移動体モジュールの概念図であり、図６は、複数の回転体を示した概念図であり、図７は、一対の駆動チェーンを正方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図８は、一対の駆動チェーンを逆方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図９は、一対の駆動チェーンを正方向及び逆方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図１０は、一対の駆動チェーンを逆方向及び正方向に同速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図１１は、一対の駆動チェーンの一方のみを駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図１２は、一対の駆動チェーンを正方向及び逆方向に相互に異なる速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図１３は、一対の駆動チェーンを正方向に相互に異なる速度で駆動した際に多方向移動体モジュールが移動する移動方向を示した概念図であり、図１４は、本発明の一変形例に係る多方向移動体モジュールの拡大側面図であり、図１５は、図１４に示した駆動チェーン近傍を拡大した拡大平面図であり、図１６は、図１４に示した駆動チェーン近傍を拡大した拡大斜視図であり、図１７は、本発明の他の変形例に係る多方向移動体モジュールにおける駆動チェーン近傍を拡大した拡大斜視図である。
【００２３】
本実施形態において、駆動チェーンを正方向に駆動するとは、駆動チェーンの接地面側部分すなわち移動面側部分である下側部分を後退方向Ｂに駆動するとともに駆動チェーンの上側部分を前進方向Ｆに駆動するように駆動チェーン全体を駆動することをいい、駆動チェーンを逆方向に駆動するとは、上述の正方向に対して逆向きに駆動チェーン全体を駆動することをいう。
また、図５では、移動体モジュール本体１１０の前後に設けられた駆動用スプロケット１１１及び従動部材１１２を前後で区別するために、右側の前後に設けられた駆動用スプロケット１１１及び従動部材１１２を駆動用スプロケット１１１ＲＦ及び従動部材１１２ＲＢとし、左側の前後に設けられた従動部材１１２及び駆動用スプロケット１１１を従動部材１１２ＬＦ及び駆動用スプロケット１１１ＬＢとして参照符号を付け替えている。
【００２４】
図１乃至図５を参照しながら、本実施例に係る多方向移動体モジュール１００の基本的構成を説明する。
図１乃至図５に示すように、多方向移動体モジュール１００は、移動面Ｇに沿って移動する移動体モジュール本体１１０と、チェーン長手方向に沿って内プレート１２１及び外プレート１２２を連結ピン１２３で多数連結してそれぞれ構成され、移動体モジュール本体１１０に設けられた駆動用スプロケット１１１及び従動部材１１２に巻き掛けられた状態で相互に独立して進退自在に駆動される一対の駆動チェーン１２０、１２０と、この駆動チェーン１２０の駆動方向に沿って駆動チェーン１２０に配列されているとともに駆動チェーン１２０の駆動方向に対して斜交する回転軸１３１がそれぞれ相互に平行となるように軸着された状態で移動面Ｇに外周面１３０Ｓをそれぞれ接触させる複数の回転体１３０とを備えている。
【００２５】
図２に示すように、駆動チェーン１２０は、左右一対の内プレート１２１に前後一対のブシュ１２４を圧入嵌合してなる内リンクユニットと、この内リンクユニットの外側に配置された外プレート１２２と、この外プレート１２２に圧入嵌合して内リンクユニット及び外プレート１２２をチェーン長手方向に多数連結する複数の連結ピン１２３と、ブシュ１２４を遊嵌したローラ１２５とを備えて構成されている。
また、駆動チェーン１２０は、ローラ１２５を設けない場合であってもその動作に何ら支障はない。
図５に示すように、駆動軸１１４ＲＦ及び駆動軸１１４ＬＢは、相互に繋がっていない状態で駆動チェーン１２０を独立して駆動し、従動軸１１４ＬＦ及び従動軸１１４ＲＢも、相互に繋がっていない。
駆動モータ１１３Ｆは、駆動用スプロケット１１１ＲＦを駆動するとともに図中上下方向すなわち多方向移動体モジュール１００の前進方向Ｆ及び後退方向Ｂに沿って駆動用スプロケット１１１ＲＦに対して並列配置された従動部材１１２ＲＢを駆動用スプロケット１１１ＲＦの駆動に応じて従動させる。
【００２６】
駆動モータ１１３Ｂは、駆動用スプロケット１１１ＬＢを駆動するとともに図中上下方向すなわち多方向移動体モジュール１００の前進方向Ｆ及び後退方向Ｂに沿って駆動用スプロケット１１１ＬＢに対して並列配置された従動部材１１２ＬＦを駆動用スプロケット１１１ＬＢの駆動に応じて従動させる。
すなわち、図中左右に配置された駆動チェーン１２０、１２０は、相互に独立して駆動される。
また、多方向駆動体モジュール１００の重量バランスをとることとモータの設置スペースを確保することとの両方を実現するために、図５に示すように、前後のそれぞれに一つずつ駆動モータ１１３Ｆ、１１３Ｂが配置されている。
【００２７】
次に、図１乃至図５を参照しながら、本実施例に係る多方向移動体モジュール１００の最も特徴とする装置構成の具体的な形態を詳しく説明する。
本実施例に係る多方向移動体モジュール１００に用いる内プレート１２１は、駆動チェーン１２０の駆動方向に沿った内プレート本体部１２１Ａと駆動チェーン１２０のチェーン幅方向に沿って内プレート本体部１２１Ａから外周側に延びる内プレート延出部１２１Ｂとから構成され、本実施例に係る多方向移動体モジュール１００に用いる外プレート１２２は、駆動チェーン１２０の駆動方向に沿った外プレート本体部１２２Ａと駆動チェーン１２０のチェーン幅方向に沿って外プレート本体部１２２Ａから外周側に延びているとともに駆動チェーン１２０の駆動に応じて移動面Ｇに沿って繰り出された状態で内プレート延出部１２１Ｂに対向して当接する外プレート延出部１２２Ｂとから構成されている。
これにより、複数の回転体１３０が移動面Ｇに沿って接触すなわち平行に接触するとともに別途張力付与機構を設けない状態で駆動チェーン１２０の一部が屈曲規制部材として機能することで駆動チェーン１２０のうち移動面側に繰り出されるチェーン部分が直線状に維持されて駆動チェーン内周側方向への屈曲、換言すれば無端形状の外周から内周に向かう屈曲が規制されるとともに駆動チェーンの摩耗が抑制され、しかも移動面Ｇに接触した複数の回転体１３０で荷重全体を支持することで荷重が分散されて回転体一個当りの荷重負担が小さくなっている。
なお、図３中の仮想線で示すように、無端形状を有する駆動チェーン１２０の外周から内周に向かう屈曲は、上述した駆動チェーン内周側方向への屈曲に相当している。
【００２８】
図１乃至図４に示すように、多方向移動体モジュール１００は、内プレート延出部１２１Ｂ及び外プレート延出部１２２Ｂが、回転体１３０の取付部を兼ねている。
これにより、回転体１３０の取付部とは別にチェーン屈曲規制用部材を設ける必要がない。
その結果、多方向移動体モジュール１００は、駆動チェーン１２０の屈曲を規制する専用部品を設けない状態で駆動チェーン１２０の屈曲を規制して直線状に維持するようになっている。
【００２９】
図１乃至図５に示すように、多方向移動体モジュール１００は、一対の駆動チェーン１２０、１２０のそれぞれの駆動方向が、相互に平行である。
これにより、一対の駆動チェーン１２０、１２０の駆動速度を制御して移動体モジュール本体１１０の移動速度及びその方向を調整できる。このため、多方向移動体モジュール１００は、簡便な駆動制御システム及び方法により十分な駆動力を得て多方向に円滑且つ自在に移動及び転回するようになっている。
【００３０】
図６に示すように、多方向移動体モジュール１００は、一対の駆動チェーン１２０、１２０の一方に設けられた回転体１３０の回転軸線１３１Ａと一対の駆動チェーン１２０、１２０の他方に設けられた回転体１３０の回転軸線１３１Ａとが、相互に交差している。
これにより、帯状の駆動チェーン１２０の駆動方向に対して無秩序に各回転軸１３１Ａを斜交させる場合に比べて移動面Ｇから各回転体１３０に作用する反作用力の合力の大きさ及びその方向を設定しやすくなる。このため、多方向移動体モジュール１００は、駆動力を正確且つ自在に制御するようになっている。
【００３１】
多方向移動体モジュール１００は、一対の駆動チェーン１２０、１２０の一方に設けられた回転体１３０の回転軸線１３１Ａと一対の駆動チェーン１２０、１２０の他方に設けられた回転体１３０の回転軸線１３１Ａとが、駆動チェーン１２０の駆動方向に対して４５°の角度を形成している。
これにより、各回転軸１３１を無秩序に駆動方向に斜交させている場合に比べて前後方向及び左右方向を含む全ての方向に均等に移動トルクを得ることができるため、多方向移動体モジュール１００は、優れた機動性能を発揮するのに十分な駆動力を得るようになっている。
【００３２】
次に、図１乃至図１３を参照しながら、前述した本実施例に係る多方向移動体モジュール１００の動作を詳細に説明する。
なお、説明の便宜上、図１、図５乃至図１３に多方向移動体モジュール１００の前進方向Ｆ、後退方向Ｂ、右進行方向Ｒ及び左進行方向Ｌを矢印で示している。
また、図１、図３、図７乃至図１３に示した白抜き矢印は、無端形状すなわち無限軌道を有する駆動チェーン１２０のうち移動面Ｇの側に臨む下側部分の速度ベクトルを示している。
より具体的には、例えば、図１に示した駆動チェーン１２０のうち移動面Ｇの側に臨む下側部分の速度ベクトルＤは、図７に示した駆動チェーン１２０の速度ベクトルＤＲ１、ＤＬ１に一致している。
このような速度ベクトルは、駆動チェーン１２０の駆動速度およびその方向、回転体１３０の配置方向、並びにその構成及び位置の各種パラメータと、駆動モータ１１３Ｆ、１１３Ｂの駆動力との兼ね合いで設定される。
以下で示す多方向移動体モジュール１００の移動方向は一例であり、多方向移動体モジュール１００は、一対の駆動チェーン１２０、１２０のそれぞれの速度ベクトルの大きさ及び向きの組み合わせを変更することによって移動面Ｇ内の全ての方向に移動することができる。
【００３３】
図１、図５乃至図７に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の速度ベクトルＤＲ１、ＤＬ１の大きさが相互に等しいとともにそれらの向きが後退方向Ｂに一致している場合、各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＲ１、ＦＬ１の和である合力ベクトルＦＡ１の向きが後退方向Ｂに一致し、合力ベクトルＦＡ１に応じて移動面Ｇから移動体モジュール１００に作用する反作用力ＦＢ１の向きが前進方向Ｆに一致する。このため、多方向移動体モジュール１００は、前進方向Ｆに移動する。
【００３４】
図１、図５、図６及び図８に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の速度ベクトルＤＲ２、ＤＬ２の大きさが相互に等しいとともにそれらの向きが前進方向Ｆに一致している場合、各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＲ２、ＦＬ２の和である合力ベクトルＦＡ２の向きが前進方向Ｆに一致し、合力ベクトルＦＡ２に応じて移動面Ｇから移動体モジュール１００に作用する反作用力ＦＢ２の向きが後退方向Ｂに一致する。このため、多方向移動体モジュール１００は、後退方向Ｂに移動する。
【００３５】
図１、図５、図６及び図９に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の速度ベクトルＤＲ３、ＤＬ３の大きさが相互に等しいとともに速度ベクトルＤＲ３の向きが後退方向Ｂに一致し、しかも速度ベクトルＤＬ３の向きが前進方向Ｆに一致している場合、各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＲ３、ＦＬ３の和である合力ベクトルＦＡ３の向きが右進行方向Ｒに一致し、合力ベクトルＦＡ３に応じて移動面Ｇから移動体モジュール１００に作用する反作用力ＦＢ３の向きが時計周り方向に一致する。このため、多方向移動体モジュール１００は、時計周り方向に螺旋回転駆動される。
【００３６】
図１、図５、図６及び図１０に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の速度ベクトルＤＲ４、ＤＬ４の大きさが相互に等しいとともに速度ベクトルＤＲ４の向きが前進方向Ｆに一致し、しかも速度ベクトルＤＬ４の向きが後退方向Ｂに一致している場合、各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＲ４、ＦＬ４の和である合力ベクトルＦＡ４の向きが左進行方向Ｌに一致し、合力ベクトルＦＡ４に応じて移動面Ｇから移動体モジュール１００に作用する反作用力ＦＢ４の向きが反時計回り方向に一致する。このため、多方向移動体モジュール１００は、反時計周り方向に螺旋回転駆動される。
【００３７】
図１、図５、図６及び図１１に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の一方の速度ベクトルの大きさがゼロである場合、より具体的には、他方の駆動チェーン１２０の速度ベクトルＤＬ５のみの大きさがゼロでないとともにその向きが後退方向Ｂに一致している場合、他方の駆動チェーン１２０に設けられた各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＬ５と一方の駆動チェーン１２０に設けられた回転体１３０が移動体モジュール本体１１０の荷重を逃がす作用とによって、実質的な合力ベクトルＦＡ５の大きさが作用力ベクトルＦＬ５の大きさより大きくなるとともにその向きが左進行方向Ｌ及び後退方向Ｂのそれぞれに対して４５°を形成する向きに一致し、しかも合力ベクトルＦＡ５に応じて移動面Ｇから移動体モジュール１００に作用する反作用力ＦＢ５の向きが右進行方向Ｒ及び前進方向Ｆのそれぞれに対して４５°を形成する向きに一致する。このため、多方向移動体モジュール１００は、反作用力ＦＢ５の向きすなわち右進行方向Ｒ及び前進方向Ｆのそれぞれに対して４５°を形成する向きに移動する。
【００３８】
図１、図５、図６及び図１２に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の速度ベクトルＤＲ６の大きさがゼロではなく且つ速度ベクトルＤＬ６の大きさより小さいとともに速度ベクトルＤＲ６の向きが前進方向Ｆに一致し、しかも速度ベクトルＤＬ６の向きが後退方向Ｂに一致している場合、各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＲ６、ＦＬ６の和である合力ベクトルＦＡ６に応じて時計周り方向を斜めに偏向した方向に反作用力ＦＢ６が生じる。このため、多方向移動体モジュール１００は、反作用力ＦＢ６の向きに螺旋状に回転駆動される。
【００３９】
図１、図５、図６及び図１３に示すように、一対の駆動チェーン１２０、１２０の速度ベクトルＤＲ７の大きさがゼロではなく且つ速度ベクトルＤＬ７の大きさより小さいとともに速度ベクトルＤＲ７の向きが後退方向Ｂに一致し、しかも速度ベクトルＤＬ７の向きが後退方向Ｂに一致している場合、各回転体１３０の外周面１３０Ｓから移動面Ｇに作用する作用力ベクトルＦＲ７、ＦＬ７の和である合力ベクトルＦＡ７に応じて時計周り方向を斜めに偏向した方向に反作用力ＦＢ７が生じる。このため、多方向移動体モジュール１００は反作用力ＦＢ７の向きに螺旋状に回転駆動される。
【００４０】
このようにして得られた本実施例の多方向移動体モジュール１００は、移動体モジュール本体１１０と一対の駆動チェーン１２０、１２０と複数の回転体１３０とを備え、内プレート１２１が、駆動チェーン１２０の駆動方向に沿った内プレート本体部１２１Ａと駆動チェーン１２０のチェーン幅方向に沿って内プレート本体部１２１Ａから外周側に延びる内プレート延出部１２１Ｂとから構成され、外プレート１２２が、駆動チェーン１２０の駆動方向に沿った外プレート本体部１２２Ａと駆動チェーン１２０のチェーン幅方向に沿って外プレート本体部１２２Ａから外周側に延びているとともに駆動チェーン１２０の駆動に応じて移動面Ｇに沿って繰り出された状態で内プレート延出部１２１Ｂに対向して当接する外プレート延出部１２２Ｂとから構成されていることにより、操舵機構の複雑化と移動機構の重心が高くなることと移動面側に繰り出されたチェーン部分の撓みとチェーン寿命の低下とを同時に防ぐとともに回転体１３０の荷重負担軽減と部品点数及び部品コストの削減と省スペース化とを実現し、しかも十分な駆動力を得て円滑に移動及び転回することができるなど、その効果は甚大である。
【００４１】
次に、図１４乃至図１７に基づいて、上述した多方向移動体モジュール１００の各変形例を説明する。
なお、以下の各変形例に係る多方向移動体モジュールは、駆動チェーンの構成が上述の駆動チェーン１２０の構成と異なる点でのみ上述の多方向移動体モジュール１００と相違するため、上述の多方向移動体モジュール１００と共通する部分に共通の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
図１４乃至図１６を参照しながら、上述した多方向移動体モジュール１００の一変形例を説明する。
図１４乃至図１６に示すように、本変形例に係る多方向移動体モジュールは、外プレート１２２Ｘが、外プレート本体部１２２Ａから内プレート本体部１２１Ａの側面１２１ＡＳに向かって延びる外プレート端延出部１２２Ｃを有し、駆動チェーン１２０Ｘの駆動方向に沿って相互に隣り合って対向する外プレート１２２Ｘ、１２２Ｘ同士が、移動面Ｇに沿って内プレート１２１及び外プレート１２２Ｘを繰り出した状態で外プレート端延出部１２２Ｃ、１２２Ｃ同士を当接させて直線状に整列する。これにより、本変形例に係る多方向移動体モジュールは、外プレート端延出部１２２Ｃ、１２２Ｃ同士の当接に応じてチェーン屈曲規制力を増大させた状態で内プレート本体部１２１Ａ及び外プレート端延出部１２２Ｃ相互の干渉を回避するようになっている。
【００４３】
次に、図１７を参照しながら、上述した多方向移動体モジュール１００の他の変形例を説明する。
図１７に示すように、本変形例に係る多方向移動体モジュールは、内プレート延出部１２１ＢＹ及び外プレート延出部１２２ＢＹが、移動面Ｇに沿って内プレート１２１Ｙ及び外プレート１２２Ｙを繰り出した状態で内プレート１２１Ｙ及び外プレート１２２Ｙのそれぞれの対向端面１２１ＢＳ、１２２ＢＳ同士を当接させて直線状に整列するブロック体である。
これにより、上述した板状の内プレート延出部１２１Ｂ及び外プレート延出部１２２Ｂのそれぞれの端面同士を当接させて駆動チェーン１２０Ｘの屈曲を規制する場合に比べて対向端面１２１ＢＳ、１２２ＢＳ同士間に作用するチェーン屈曲規制力全体を増大させてより強固に駆動チェーン１２０Ｙの屈曲を規制するとともに対向端面１２１ＢＳ、１２２ＢＳ同士に多少ずれを生じさせても対向端面１２１ＢＳ、１２２ＢＳ同士を確実に当接させて駆動チェーン１２０Ｙの屈曲を規制することができる。
その結果、本変形例に係る多方向移動体モジュールは、駆動チェーン１２０Ｙの組み立て精度を上げなくても内プレート１２１Ｙ及び外プレート１２２Ｙそれぞれの対向端面１２１ＢＳ、１２２ＢＳ同士を当接させて駆動チェーン１２０の撓みを防ぐことができ、結果的に部品コストを軽減して低コストを実現するようになっている。
【符号の説明】
【００４４】
１００  ・・・  多方向移動体モジュール
１１０  ・・・  移動体モジュール本体
１１１、１１１ＲＦ、１１１ＬＢ  ・・・  駆動用スプロケット
１１２、１１２ＲＢ、１１２ＬＦ  ・・・  従動部材
１１３Ｆ、１１３Ｂ  ・・・  駆動モータ
１１４ＲＦ、１４１４ＬＢ  ・・・  駆動軸
１１４ＲＢ、１１４ＬＦ  ・・・  従動軸
１２０、１２０Ｘ、１２０Ｙ  ・・・  駆動チェーン
１２１、１２１Ｙ  ・・・  内プレート
１２１Ａ  ・・・  内プレート本体部
１２１ＡＳ  ・・・  内プレート本体部の側面
１２１Ｂ、１２１ＢＹ  ・・・  内プレート延出部
１２１ＢＳ  ・・・  内プレート延出部の対向端面
１２２、１２２Ｘ、１２２Ｙ  ・・・  外プレート
１２２Ａ  ・・・  外プレート本体部
１２２Ｂ、１２２ＢＹ  ・・・  外プレート延出部
１２２Ｃ  ・・・  外プレート端延出部
１２２ＢＳ  ・・・  外プレート延出部の対向端面
１２３  ・・・  連結ピン
１２４  ・・・  ブシュ
１２５  ・・・  ローラ
１３０  ・・・  回転体
１３０Ｓ  ・・・  回転体の外周面
１３１  ・・・  回転軸
１３１Ａ  ・・・  回転軸線
Ｄ  ・・・  駆動チェーン部分の速度ベクトル
ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３、ＤＲ４、ＤＲ６、ＤＲ７  ・・・  右側に設けられた駆動チェーン部分の速度ベクトル
ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ４、ＤＬ５、ＤＬ６、ＤＬ７  ・・・  左側に設けられた駆動チェーン部分の速度ベクトル
ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３、ＦＲ４、ＦＲ６、ＦＲ７  ・・・  右側回転体の作用力
ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４、ＦＬ５、ＦＬ６、ＦＬ７  ・・・  左側回転体の作用力
ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ４、ＦＡ５、ＦＡ６、ＦＡ７  ・・・  合力ベクトル
ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７  ・・・  反作用力
Ｇ  ・・・  多方向移動体モジュールの移動面
Ｆ  ・・・  多方向移動体モジュールの前進方向
Ｂ  ・・・  多方向移動体モジュールの後退方向
Ｒ  ・・・  多方向移動体モジュールの右進行方向
Ｌ  ・・・  多方向移動体モジュールの左進行方向
【図１】
2013193614.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013193614.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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