(57)【要約】      （修正有）【課題】安定した走行および耐久性を確保しつつ、異物混入によるクローラベルトの断裂を防止できるクローラ装置を提供する。【解決手段】クローラ装置の前後のホイールのうちの少なくとも一方のホイール６は、外周に等間隔をおいて複数の第１収容凹部１２ａを有する剛性のインナー部材１０と、インナー部材を囲むようにして配置され、外周に上記クローラベルトが架け渡され、内周に等間隔をおいて複数の第２収容凹部２２ａを有する剛性のアウター部材２０と、インナー部材とアウター部材の間に配置された弾性材料からなる複数のクッション部材３０とを備えている。クッション部材は、ホイール径方向内側の部位がインナー部材の第１収容凹部に嵌め込まれ、ホイール径方向外側の部位がアウター部材の第２収容凹部に嵌め込まれている。これらインナー部材、アウター部材、クッション部材のホイール軸方向の相対移動は、一対の保持板により禁じられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後のホイールと、これらホイールに架け渡されたクローラベルトとを備えたクローラ装置において、
上記前後のホイールのうちの少なくとも一方のホイールが、
ａ．外周に等間隔をおいて複数の第１収容凹部を有する剛性のインナー部材と、
ｂ．上記インナー部材を囲むようにして配置され、外周に上記クローラベルトが架け渡され、内周に等間隔をおいて複数の第２収容凹部を有する剛性のアウター部材と、
ｃ．上記インナー部材と上記アウター部材の間に配置され、ホイール径方向内側の部位が上記インナー部材の上記第１収容凹部に嵌め込まれ、ホイール径方向外側の部位が上記アウター部材の上記第２収容凹部に嵌め込まれた、弾性材料からなる複数のクッション部材と、
ｄ．上記インナー部材、アウター部材、クッション部材のホイール軸方向の相対移動を禁じる保持手段と、
を備えたことを特徴とするクローラ装置。
【請求項２】
上記インナー部材が、ホイール径方向外方向に突出する第１フランジ部を有し、この第１フランジ部の外周に上記第１収容凹部が形成され、
上記アウター部材が、ホイール径方向内方向に突出する第２フランジ部を有し、この第２フランジ部は上記第１フランジ部と同じ厚さを有し、その内周に上記第２収容凹部が形成され、
上記クッション部材が上記第１、第２フランジ部と同じ厚さを有し、上記第１、第２収容凹部の内周面に面接触した状態で嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のクローラ装置。
【請求項３】
上記クッション部材が円盤形状をなし、上記第１、第２収容凹部が半円形状をなすことを特徴とする請求項２に記載のクローラ装置。
【請求項４】
上記保持手段は、上記第１、第２フランジ部の両側に配置された一対の保持板を有し、これら一対の保持板が上記第１、第２フランジ部のいずれか一方に固定され、これら一対の保持板間に上記クッション部材が配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のクローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローラ装置に関し、特にクローラベルトとホイールとの間への異物混入によるベルトの断裂を防止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
前後のホイールと、これらホイールに架け渡されたゴム製のクローラベルトを備えたクローラ装置は周知である。
例えばロボットに装備されるような比較的負荷が軽いクローラ装置の場合には、特許文献１に開示されているように、クローラベルトの内周とホイールの外周の摩擦を介してトルクを伝達したり、特許文献２に開示されているように、ホイールの外周に形成した係合部とクローラベルトに形成した係合部を係合することによりトルクを伝達している。
【０００３】
特許文献１，２に開示されているクローラ装置では、小石等の異物がクローラベルトとホイールとの間に入り込んだ場合に、クローラベルトに過大なテンションが加わり、クローラベルトが断裂する可能性がある。
【０００４】
特許文献３に開示されたクローラ装置のホイールは、ハブと、リムと、これらハブとリムを一体に連結する弾性変形可能な多数のスポークとを備えており、ホイールが弾性変形可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５０９１２６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１１５３号公報
【特許文献３】米国特許６６１５８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３のクローラ装置のホイールでは、スポークが過剰に弾性変形し、リムがハブに対して大きく偏心する。また、ホイール軸方向の荷重（スラスト荷重）を受けた時にスポークがねじれるように弾性変形し、リムが横振れする。その結果、クローラ装置の走行が不安定となる。このような不都合を抑制するためにスポークの弾性係数を大きくするとスポークとハブ、リムとの連結部に大きな応力が集中し、これら連結部が疲労により破壊されるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、
前後のホイールと、これらホイールに架け渡されたクローラベルトとを備えたクローラ装置において、
上記前後のホイールのうちの少なくとも一方のホイールが、
ａ．外周に等間隔をおいて複数の第１収容凹部を有する剛性のインナー部材と、
ｂ．上記インナー部材を囲むようにして配置され、外周に上記クローラベルトが架け渡され、内周に等間隔をおいて複数の第２収容凹部を有する剛性のアウター部材と、
ｃ．上記インナー部材と上記アウター部材の間に配置され、ホイール径方向内側の部位が上記インナー部材の上記第１収容凹部に嵌め込まれ、ホイール径方向外側の部位が上記アウター部材の上記第２収容凹部に嵌め込まれた、弾性材料からなる複数のクッション部材と、
ｄ．上記インナー部材、アウター部材、クッション部材のホイール軸方向の相対移動を禁じる保持手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、ホイールの剛性のインナー部材とアウター部材との間にクッション部材を介在させたので、ホイールとクローラベルトとの間に小石等の異物が入り込んでも、クッション材が弾性変形し、アウター部材がインナー部材に対して偏心するのを許容するので、クローラベルトに過大なテンションが付与されるのを回避でき、クローラベルトの断裂を回避できる。
また、複数のクッション部材をインナー部材の第１収容凹部とアウター部材の第２収容凹部に嵌め込むため、クッション部材は圧縮変形するだけであり、過剰な弾性変形を回避できる。また、保持手段により、インナー部材、アウター部材、クッション部材のホイール軸方向の相対移動を禁じているので、スラスト荷重に対してアウター部材が横振れすることもない。その結果、クローラ装置の安定した走行が可能である。
また、クッション部材は圧縮変形を繰り返すだけであるので、疲労破壊し難く、耐久性を有している。
【０００９】
好ましくは、上記インナー部材が、ホイール径方向外方向に突出する第１フランジ部を有し、この第１フランジ部の外周に上記第１収容凹部が形成され、上記アウター部材が、ホイール径方向内方向に突出する第２フランジ部を有し、この第２フランジ部は上記第１フランジ部と同じ厚さを有し、その内周に上記第２収容凹部が形成され、上記クッション部材が上記第１、第２フランジ部と同じ厚さを有し、上記第１、第２収容凹部の内周面に面接触した状態で嵌め込まれている。
上記構成によれば、インナー部材、アウター部材、クッション部材の構成を簡略化できるとともに、アウター部材を安定して偏心させることができる。
【００１０】
好ましくは、上記クッション部材が円盤形状をなし、上記第１、第２収容凹部が半円形状をなす。
上記構成によれば、クッション部材における荷重負担を良好に分散させることができ、アウター部材をより安定して偏心させることができる。
【００１１】
上記保持手段は、上記第１、第２フランジ部の両側に配置された一対の保持板を有し、これら一対の保持板が上記第１、第２フランジ部のいずれか一方に固定され、これら一対の保持板間に上記クッション部材が配置されている。
上記構成によれば、保持手段の構成を簡略化することができる。一対の保持板は、第１、第２フランジ部の一方に固定されるが、他方とは固定関係に無いため、アウター部材のインナー部材に対する偏心が許容される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、クローラ装置の安定した走行および耐久性を確保しつつ、異物混入によるクローラベルトの断裂を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るクローラ装置の概略側面図である。
【図２】同クローラ装置の従動ホイールを、クローラベルトが掛けられた状態で示す側面図である。ただし、車軸およびフリッパ式副クローラ装置は図示を省略している。
【図３】図２中Ａ−Ａ線に沿う断面図であり、従動ホイールの車軸と、副クローラ装置の制御軸を図示するとともに、クローラベルトを分離して示す。
【図４】保持板を外した状態で示す従動ホイールの側面図である。
【図５】従動ホイールの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は遠隔操作されるロボットを示す。このロボットは、ロボット本体１と、このロボット本体１の左右に設けられた一対のクローラ装置２と、各クローラ装置２の後端部に回動軸線Ｏｘを中心に回動可能に設けられたフリッパ式副クローラ装置３とを備えている。
上記ロボット本体１には、ビデオカメラ等の観測器材や必要に応じて種々の作業が可能な作業アーム等が搭載されるとともに、送受信器も搭載されている。
【００１５】
クローラ装置２は、前後に離れて配置された駆動ホイール５および従動ホイール６と、これら駆動ホイール５と従動ホイール６の間に架け渡された無端状のクローラベルト７とを備えている。
【００１６】
本実施形態では、上記駆動ホイール５は、ロボット本体１から延びる車軸に回転可能に支持されている。駆動ホイール５は、車軸から独立した動力伝達機構を介して、ロボット本体１に搭載された走行用モータ（図示しない）から回転トルクを受ける。
【００１７】
図２〜図５に示すように、上記従動ホイール６は、インナー部材１０と、このインナー部材１０を囲むように配置されたアウター部材２０と、これらインナー部材１０とアウター部材２０の間に配置された複数例えば８個のクッション部材３０と、一対の環状の保持板４０（保持手段）とを備えている。
【００１８】
上記インナー部材１０は、軽金属や硬質樹脂等の剛性材料からなり、円筒部１１と、この円筒部１１のホイール軸方向の中央部に連なりホイール径方向外方向に突出する環状のフランジ部１２（第１フランジ部）とを有している。
図３に示すように、円筒部１１は、ロボット本体１に固定された円筒形状の車軸６ａに回転可能に支持されている。なお、この車軸６ａは副クローラ装置３の回動軸線Ｏｘと同軸をなしている。
【００１９】
図３に示すように、上記フランジ部１２は均一厚さを有している。図４、図５に示すように、フランジ部１２の外周には等間隔をおいて複数の半円形状の収容凹部１２ａ（第１収容凹部）が形成されている。これら隣接する収容凹部１２ａ間の凸部１２ｂには、貫通穴１２ｘが形成されている。
【００２０】
上記アウター部材２０は、インナー部材１０と同様に軽金属や硬質樹脂等の剛性材料からなり、インナー部材１０を囲むようにして配置されている。アウター部材２０は、円筒部２１と、この円筒部２１の軸方向中央部に連なりホイール径方向内方向に突出する均一厚さの環状のフランジ部２２（第２フランジ部）とを有している。
【００２１】
フランジ部２２の内周には等間隔をおいて複数の半円形状の収容凹部２２ａ（第２収容凹部）が形成されている。隣接する収容凹部２２ａ間が凸部２２ｂとなっている。
【００２２】
上記フランジ１２，２２は同一厚さを有している。フランジ部２２の内接円径は、フランジ部１２の外接円径より大きい。収容凹部１２ａ，２２ａは、同一の曲率半径を有し、それぞれクッション部材３０と同数形成されている。
【００２３】
上記クッション部材３０は、ゴム等の弾性材料により形成され、中実の円盤形状をなしており、その厚さ（ホイール軸方向寸法）は、上記フランジ部１２、フランジ部２２と等しく、その半径は、上記収容凹部１２ａ，２２ａの曲率半径と等しい。
【００２４】
上記インナー部材１０の収容凹部１２ａとアウター部材２０の収容凹部２２ａが互いに周方向位置が一致した状態でクッション部材３０が収容凹部１２ａ，２２ａに嵌め込まれている。具体的には、クッション部材３０のホイール径方向内側の部分が収容凹部１２ａの半円筒面形状をなす内周面に面接触した状態で嵌め込まれ、ホイール径方向外側の部分が収容凹部２２ａの半円筒面形状をなす内周面に面接触した状態で嵌め込まれている。
【００２５】
上記のようにクッション部材３０をインナー部材１０とアウター部材２０間に嵌め込んだ状態において、上記凸部１２ｂ、２２ｂ間には間隙５０が形成されており、後述するクッション部材３０の弾性変形を許容するようになっている。
【００２６】
上記一対の保持板４０は、上記フランジ部１２，２２およびクッション部材３０の両側に配置されている。本実施形態では、一対の保持板４０は、固定手段６０により、インナー部材１０のフランジ部の凸部１２ｂの両側面に固定され、クッション部材３０の両側面、フランジ部２２の両側面に接している。これにより、フランジ部１２，２２およびクッション部材３０のホイール軸方向の相対移動を禁じている。
上記固定手段６０は、一対の保持板４０の貫通孔およびインナー部材１０のフランジ部１２の貫通穴１２ｘを通るボルト６１と、このボルト６１に螺合されるナット６２とからなる。
【００２７】
上記アウター部材２０の円筒部２１の外周には周方向に等間隔をおいて、軸方向に延びる溝２１ａが形成されており、この溝２１ａにゴム製の係合部材２５が収容され、接着またはネジにより固定されている。
図示しないが、駆動ホイール５にも上記係合部材２５と同様の係合部材が固定されている。
【００２８】
上記クローラベルト７は、ゴム製で、無端状のベース部７ａと、このベース部７ａの外周に周方向に等間隔をおいて形成された接地ラグ７ｂと、ベース部７ａの内周に周方向に等間隔をおいて形成された係合凸部７ｃとを一体に有している。
【００２９】
上記クローラベルト７には無端状のスチール製の抗張帯（図示しない）が埋め込まれるとともに、等間隔毎にスチール製のＵ字形の部材８が埋め込まれている。これらＵ字形の部材８の一対の係止片８ａがクローラベルト７の内周から突出している。
【００３０】
上記クローラベルト７が駆動ホイール５と従動ホイール６に架け渡された状態において、上記一対の係止片８ａが、従動ホイール６のアウター部材２０のホイール軸方向両側に配置されることにより、クローラベルト７が従動ホイール６から外れるのを防止している。駆動ホイール５でも同様にして外れ防止がなされている。
【００３１】
上記副クローラ装置３は、ロボット本体１から突出し上記従動ホイール６の車軸６ａを貫通する制御軸１ａに支持されている。詳述すると、副クローラ装置３は、一対の側板と、これら側板に固定された２つの車軸と、これら車軸に回転可能に支持された前後のホイールと、これらホイールに架け渡されたクローラベルトとを備えている。２つの車軸の一方は筒形状をなしており、上記制御軸１ａに回転不能に取り付けられている。フリッパ用の制御モータの駆動で制御軸１ａを回すことにより、副クローラ装置３全体が回わるようになっている。
【００３２】
上記副クローラ装置３の前側のホイールは多数のピンを有し、これらピンが上記従動ホイール６のインナー部材１０の側面に形成された多数の穴１５に嵌っている。これにより、副クローラ装置３の前側のホイールが従動ホイール６に伴って回転し、その結果、クローラ装置２のクローラベルト７の回転に伴い、副クローラ装置３のクローラベルトも同方向に回転するようになっている。
【００３３】
図２に示すように、クローラベルト７の下側の直線部分に沿って複数の転輪９が配置されている。従動ホイール６０に最も近い転輪９は、従動ホイール６のアウター部材２０とクローラベルト７の隙間に入り込むようにして配置されている。駆動ホイール５側でも同様に転輪が配置されている。
【００３４】
上記構成において、走行用モータにより駆動ホイール５を回転駆動すると、駆動ホイール５の回転トルクがクローラベルト７に伝達され、さらにクローラベルト７から従動ホイール６に回転トルクが伝達される。
【００３５】
上記クローラベルト７のベース部７ａの内周は、駆動ホイール５の係合突起および従動ホイール６の係合突起２５の頂面に摩擦係合し、この摩擦係合により、トルクの伝達がなされる。また、クローラベルト７の係合突起７ｃと、駆動ホイール５の係合突起および従動ホイール６の係合突起２５が係合することにより、より高いトルクの伝達も可能である。
【００３６】
クローラ装置２の走行中に、比較的サイズの大きな小石は、従動ホイール６とクローラベルト７との間に配置された転輪９と係止片８ａによって、これら従動ホイール６とクローラベルト７の間への侵入を阻まれる。駆動ホイール５でも同様である。
【００３７】
サイズの小さな小石等の異物がクローラベルト７と駆動ホイール５との間またはクローラベルト７と従動ホイール６の間に入り込むと、係合突起２５ｃ、７ｃ間の大きな遊びから外部へ排出されるものの、その一部は、ホイール５，６とクローラベルト７との間に噛み込んでしまう。その結果、クローラベルト７のテンションが上昇する。この際、従動ホイール６の一部のクッション部材３０（具体的には従動ホイール４の回転軸線より駆動ホイール５寄りに位置するクッション部材３０）が弾性的に圧縮変形し、アウター部材２０がインナー部材１０に対して径方向に、より具体的には駆動ホイール５に向かって偏心する。これにより、クローラベルト７に過大なテンションが付与されるのを回避でき、クローラベルト７の断裂を回避できる。
【００３８】
上記異物は、ホイール５，６の回転に伴って、クローラベルト７がホイール５．６から離れる時に排除される。本実施形態では、ホイール５，６の係合突起とクローラベルト７の係合突起７ｃとの間に大きな遊びがあり、この遊びのホイール軸方向両端が開放されているので、この開放された両端からも排出される。
【００３９】
上述したように、複数のクッション部材３０がインナー部材１０の収容凹部１２ａとアウター部材２０の収容凹部２２ａに嵌め込まれて圧縮変形するため、過剰な弾性変形を回避できる。また、インナー部材１０、アウター部材２０、クッション部材３０のホイール軸方向の相対移動が、一対の保持板４０により禁じられているので、スラスト荷重に対してアウター部材２０が横振れすることもない。その結果、クローラ装置２の安定した走行が可能である。
また、クッション部材３０は圧縮変形を繰り返すだけであるので、疲労破壊し難い。
【００４０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。
一対の保持板４０は、アウター部材２０のフランジ部２２、より具体的にはフランジ部２２の凸部２２ｂに固定されていてもよい。この場合、一対の保持板４０はインナー部材１０に固定されず、そのフランジ部１２の両面とクッション部材３０の両面に接する。
【００４１】
駆動ホイールと従動ホイールは、ロボットの前後の車軸に固定されていてもよい。この場合、これら車軸は、ロボット本体に回転可能に支持され、駆動ホイールは車軸を介してモータ等の駆動源から回転トルクを受ける。
駆動ホイールに本発明を適用し、駆動ホイールをインナー部材とアウター部材とクッション部材により構成してもよい。この場合には、駆動ホイールでは、ロボット本体に回転可能に支持された車軸にインナー部材が固定され、この車軸にモータの回転トルクが伝達される。
クローラ装置の前後ホイールに本発明を適用してもよい。
【００４２】
ホイールは、アウター部材とインナー部材の他に、インナー部材の径方向内側に剛性のセンター部材を備えていてもよい。これらインナー部材とセンター部材との間にも、周方向に間隔をおいてクッション部材を配置してもよい。これらクッション部材の配置は、上記実施形態におけるアウター部材とインナー部材との間のクッション部材と同様であるので説明を省略する。このように構成すると、同心をなす２つの円に沿ってクッション部材を配置するので、アウター部材の偏心がより円滑になる。
【００４３】
クローラ装置は、後輪駆動であってもよいし、両輪駆動であってもよい。
本発明を上記フリッパ式の副クローラ装置に適用することもできる。さらに、フリッパ式副クローラ装置を装備していないロボットのクローラ装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、クローラ装置に適用可能であり、特に比較的軽量のロボットに装着されるクローラ装置に適している。
【符号の説明】
【００４５】
２  クローラ装置
５，６  ホイール
７  クローラベルト
１０  インナー部材
１２  フランジ部（第１フランジ部）
１２ａ  収容凹部（第１収容凹部）
２０  アウター部材
２２  フランジ部（第２フランジ部）
２２ａ  収容凹部（第２収容凹部）
３０  クッション部材
４０  保持板（保持手段）
【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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