-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Laufwagen mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein solcher Laufwagen fährt oder
bewegt sich mittels angetriebener Räder und enthält zum Beispiel
einen mobilen Roboter, ein Fahrzeug mit Eigenantrieb oder ein Spielzeug.
-
In
alle Richtungen bewegliche Laufwagen sind zum Beispiel in den ungeprüften japanischen ersten
Patentveröffentlichungen
JP-59000711 A und JP-59128610 A aufgezeigt; von der letzteren Veröffentlichung
geht die Erfindung aus und der dortige Gegenstand soll nachfolgend
allgemein sowie unter Bezug auf die 22 bis 24 der Patentschrift erläutert werden.
-
Wie
in diesen Figuren dargestellt ist, enthält ein Laufwagen 1 ein
linkes und rechtes angetriebenes Rad 5, zwei Elektromotoren 6 zum
Antrieb des jeweils entsprechenden angetriebenen Rades 5 und einen
Drehteller 3, der die angetriebenen Räder 5 und die Motoren 6 hält. Ferner
sind Elektromagneten 13 vorgesehen, um die Drehung des
Drehtellers 3 während
der normalen Fahrt des Laufwagens 1 zu verhindern. Der
Laufwagen 1 enthält
weiterhin vier Hebevorrichtungen zum Anheben einer Karosserie 8 von
einer Fahrbahn bzw. Lauffläche 15,
wenn der Drehteller 3 sich dreht, um die Bewegungsrichtung des
Laufwagens 1 zu verändern.
-
Die
Elektromagneten 13 sind während der normalen Fahrt stromführend, so
daß der
Drehteller 3 aufgrund der Anregungskraft des stromführenden Elektromagneten 13 fest
an der Karosserie 8 gehalten wird. In diesem Zustand fährt der
Laufwagen 1 geradaus durch die gleichgerichtete Drehung
des linken und rechten angetriebenen Rades 5.
-
Um
den Laufwagen 1 seitwärts
fahren zu lassen, wird andererseits die Stromversorgung für die Elektromagneten 13 unterbrochen,
um so den Drehteller 3 von der Beaufschlagung durch die
Anziehungskraft zu lösen.
Anschließend
werden die vier Hebevorrichtungen 12 ausgefahren, um die
Karosserie 8 bezüglich
der Lauffläche 15 anzuheben,
wobei die angetriebenen Räder 5 auf
der Lauffläche 15 verbleiben.
Dementsprechend sind die Karosserie 8 und der Drehteller 3 voneinander
beabstandet. In diesem Zustand bewegen sich die angetriebenen Räder 5 derart
auf der Lauffläche 15,
daß sie
den Drehteller 3 um eine Drehwelle 9 drehen, falls
das linke und rechte angetriebene Rad 5 in gegensätzlicher
oder umgekehrter Richtung voneinander gedreht werden. Wenn der Drehteller 3 um
den gewünschten
Winkel, zum Beispiel um 90°,
gedreht ist, werden die Hebevorrichtungen 12 eingezogen,
um die Karosserie 8 abzusenken. Anschließend werden
die Elektromagneten 13 mit Strom beaufschlagt, um die Karosserie 8 und
den Drehteller 3 fest aneinander zu halten. Durch die Drehung
des linken und rechten angetriebenen Rades 5 in gleicher
Richtung fährt
der Laufwagen 1 geradeaus seitwärts, das bedeutet eine Veränderung
der Fahrtrichtung um 90°.
-
Wenn
jedoch die Lauffläche 15 nicht
flach und mit vertieften Abschnitten P versehen ist, wie sie in
der in 23 gezeigten
Lauffläche 15 vorliegen, werden
Reibungskräfte
zwischen den angetriebenen Rädern 5 am
Laufwagen 1 und der Lauffläche 15 derart vermindert,
daß eine
Drehung des Drehtellers 3 möglicherweise verhindert wird.
Weiterhin nutzt der Laufwagen 1 vier Hebevorrichtungen 12 dazu,
die Karosserie 8 und den Drehteller 3 voneinander
zu trennen. Die Verwendung von vier Hebevorrichtungen sorgt jedoch
unvermeidlich dafür,
daß die
Struktur kompliziert bzw aufwendig wird. Ferner ist beim Ausfahren
oder Zusammenziehen der Hebevorrichtungen 12 eine besondere
Steuerung notwendig, um die gleichzeitige Einwirkung auf alle Hebevorrichtungen 12 zu
erreichen. Weiterhin sind im Laufwagen 1 einem Drehteller 3 zwei
angetriebene Räder 5 zugeordnet.
Um gemäß der Darstellung
in 24 den Drehteller 3 um
ein Drehzentrum 121 zu drehen, sollte ein Drehradius R2
relativ groß angesetzt
werden. Da der Drehteller 3 zusammen mit den angetriebenen
Rädern 5 zur
Drehung um das Drehzentrum 121 innerhalb der Karosserie 8 angeordnet
ist, sollte die Karosserie 8 in ihren Ausmaßen entsprechend
größer sein.
Wenn die angetriebenen Räder 5 andererseits
derart angeordnet sind, daß sie
unabhängig voneinander
gelenkt werden können,
um den Drehradius des Drehtellers 3 zu reduzieren, ist
es wahrscheinlich, daß zwischen
dem linken und rechten angetriebenen Rad 5 eine Fehljustierung
in der Lenk- bzw. Steuerungsabstimmung auftritt, was zu einer instabilen
Fahrt auf der Lauffläche
führt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es demnach, ausgehend von der JP-59128610 A einen
Laufwagen zur Fahrt auf einer Lauffläche so auszugestalten, daß bei verringertem
konstruktivem Aufwand eine präzise Richtungssteuerung
ungeachtet des Zustandes der Lauffläche möglich ist.
-
Gemäß der Erfindung
wird dies ermöglicht durch
einen Laufwagen zur Fahrt auf einer Lauffläche, mit einem Rahmen; zumindest
zwei angetriebenen Rädern,
die durch eine Antriebsquellen-Einrichtung antreibbar sind; einer
Hebeeinrichtung zum Anheben oder Absenken der angetriebenen Räder relativ
zum Rahmen; einer Befestigungseinrichtung, die zum Feststellen des
Rahmens bezüglich
der Lauffläche
dient, wenn die angetriebenen Räder
durch die Hebeeinrichtung angehoben und von der Lauffläche getrennt
sind; und einer Lenkeinrichtung, die die angesteuerte Richtung der
angetriebenen Räder
verändert,
wenn diese von der Lauffläche
getrennt sind und der Rahmen dabei bezüglich der Lauffläche durch
die Befestigungseinrichtung festgestellt ist, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß die
angetriebenen Räder
im angehobenen Zustand gegen eine im Rahmen befestigte Widerlagerplatte
stoßen,
wobei die angetriebenen Räder
gedreht werden, um die angesteuerte Richtung zu verändern, indem
sie durch die Antriebseinrichtung zur Drehung und Abwälzung auf der
Widerlagerplatte angetrieben werden.
-
Beim
Gegenstand der Erfindung erfolgt eine Verdrehung eines des Antriebsbereichs
und damit der Räder
derart, daß die
angetriebenen Räder
im angehobenen Zustand gegen die Widerlagerplatte stoßen, welche
sich im Inneren des Rahmens befindet, so daß bei einer Drehung der angetriebenen
Räder diese
auf der Widerlagerplatte abwälzen
oder -rollen und den Antriebsbereich um einen gewünschten
Winkelbetrag verschwenken. Da durch die Wiederlagerplatte eine von
der möglicherweise
uneben ausgebildeten Lauffläche
unabhängige
Lauffläche mit
stets definierter ebener Oberfläche
für die
angetriebenen Räder
im Zuge der Verschwenkung des Antriebsbereichs gegeben ist, erfolgt
somit unabhängig
vom Zustand der Lauffläche
stets eine gewünschte
Verschwenkung oder Verdrehung des Antriebsbereichs.
-
Beim
Anheben der angetriebenen Räder,
um diese in Kontakt mit der Wiederlagerplatte zu bringen, sitzt
der Rahmen auf der Lauffläche
quasi selbständig
auf, so daß auf
die ausfahrbaren Hebevorrichtungen gemäß Stand der Technik verzichtet
werden kann, welche zum Anheben der dortigen Karosserie benötigt werden,
um eine von der Karosserie unabhängige
Verdrehung des Antriebsbereichs zu ermöglichen.
-
Darüber hinaus
ergibt sich in diesem Zusammenhang beim Gegenstand der Erfindung
noch ein in der Praxis nicht unerhebliche Vorteil, wenn man sich vor
Augen hält,
daß sowohl
auf der Karosserie im Stand der Technik als auch auf dem Rahmen
gemäß der Erfindung
noch mehr oder minder schwere Komponenten aufgebaut sind. Diese
Komponenten müssen
beim Stand der Technik zusammen mit der Karosserie alleine durch die
Hebevorrichtungen angehoben werden, was eine entsprechend leistungsstarke
Auslegung dieser Hebevorrichtungen samt den damit einhergehenden
Platzproblemen mit sich bringt. Beim Gegenstand der Erfindung erfolgt
das Absenken des Rahmens im Zuge des Anhebens des Antriebsbereichs
alleine unter Schwerkrafteinfluß, d.h.
unter dem Gewicht des Rahmens und hierauf aufgebauter Komponenten,
bis der Rahmen auf der Lauffläche
aufsitzt. Wird nach Verschwenken des Antriebsbereichs in die gewünschte neue
Position der Antriebsbereich wieder auf die Lauffläche abgesetzt, wird
der Rahmen wieder angehoben. Somit genügt ein einziger zentraler Antrieb,
der auf den Antriebsbereich bzw. die angetriebenen Räder einwirkt,
um den Rahmen und hierauf angeordnete Komponenten wieder anzuheben.
Der konstruktionstechnische und steuerungstechnische Aufwand sowie
der Platzbedarf, wie er beispielsweise bei vier unabhängigen Hebevorrichtungen
nach dem nächstkommenden
Stand der Technik notwendig ist, entfällt somit beim Gegenstand der
Erfindung.
-
Die
Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt:
-
1 anhand
einer perspektivischen Ansicht eine Übersichtstruktur einer ersten
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Laufwagens;
-
2 anhand
einer perspektivischen Ansicht in einem vergrößerten Maßstab einen Hebewerkbereich
des in 1 dargestellten Laufwagens;
-
3 anhand
einer perspektivischen Ansicht in einem vergrößerten Maßstab einen Antriebsbereich
des in 1 dargestellten Laufwagens;
-
4A eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei die
angetriebenen Räder
in einer vorgegebenen unteren Lage sind, und der Laufwagen in einem
Seitenriß dargestellt
ist;
-
4B eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei
die angetriebenen Räder
in der vorgegebenen unteren Lage sind, und der Laufwagen in einem
Frontschnitt dargestellt ist;
-
5A eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei
die angetriebenen Räder
in einer vorgegebenen angehobenen Lage sind, und der Laufwagen in
einem Seitenriß dargestellt
ist;
-
5B eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei
die angetriebenen Räder
in der vorgegebenen angehobenen Lage sind, und der Laufwagen in
einem Frontschnitt dargestellt ist;
-
6A eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei
die angetriebenen Räder
zu einer Drehung angesteuert sind, und der Laufwagen in einem Seitenriß dargestellt
ist;
-
6B eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei
die angetriebenen Räder
zu einer Drehung angesteuert sind, und der Laufwagen in einem Frontschnitt
dargestellt ist;
-
7A eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei die
angetriebenen Räder
zur vorgegebenen abgesenkten Lage zurückgekehrt sind, und der Laufwagen
in einem Seitenriß dargestellt
ist;
-
7B eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise des Laufwagens von 1, wobei
die angetriebenen Räder
zur vorgegebenen abgesenkten Lage zurückgekehrt sind, und der Laufwagen
in einem Frontschnitt dargestellt ist;
-
8 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Schwenkradius von jedem der angetriebenen Räder gemäß der ersten
Ausführungsform;
-
9A eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Befestigungsstruktur und der Wirkungsweise einer Lenkplatte
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der die angetriebenen Räder in einer
vorgegebenen unteren Lage sind;
-
9B eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Befestigungsstruktur und der Wirkungsweise der Lenkplatte gemäß der zweiten
Ausführungsform,
in der die angetriebenen Räder
in einer vorgegebenen angehobenen Lage sind;
-
10 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Abwandlung der in den 9A und 9B dargestellten
Struktur;
-
11 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Abwandlung der in 10 dargestellten
Struktur;
-
12 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Befestigungsstruktur einer Lenkplatte gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
13 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Abwandlung der in 12 dargestellten
Struktur;
-
14 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Struktur gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der Laufrollen an den Laufbereich
eines Antriebsbereichs des Laufwagens befestigt sind;
-
15 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Abwandlung der in 14 dargestellten
Struktur;
-
16 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Abwandlung der in 1 dargestellten Struktur, wobei
ein Abstandsstück
in einer Laufrollenfeder in jeder der Laufrollen vorgesehen ist;
-
17 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Abwandlung der in 16 dargestellten
Struktur;
-
18 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Struktur, in der ein Ausleger nicht imstande ist, eine Lauffläche zu erreichen,
auch wenn die Laufrollenfeder zusammengedrückt ist;
-
19 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Lagebeziehung zwischen der Laufrolle mit der Laufrollenfeder,
dem Ausleger und einem Hindernis in der ersten Ausführungsform;
-
20A eine schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Struktur einer Abwandlung der in 19 dargestellten
Struktur, in der ein Kugelgelenk für den Ausleger verwendet wird;
-
20B eine schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Wirkungsweise der in 20A dargestellten
Struktur;
-
21A eine schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Struktur einer Abwandlung der in 19 dargestellten
Struktur, in der die Laufrollen in Gestalt einer versetzten Rolle
sind, und der Ausleger mit einem federgespannten Drehgelenk versehen
ist;
-
21B eine schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Wirkungsweise der in 21A dargestellten
Struktur;
-
22 eine
schematische Darstellung, die einen herkömmlichen Laufwagen zeigt;
-
23 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Wirkungsweise des in 22 dargestellten
herkömmlichen
Laufwagens; und
-
24 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Wendekreises eines angetriebenen Rades bei dem herkömmlichen
Laufwagen.
-
Die 1 bis 3 zeigen
eine Struktur eines Laufwagens nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
-
1 zeigt
anhand einer perspektivischen Ansicht die Gesamtstruktur des Laufwagens, 2 zeigt
anhand einer perspektivischen Ansicht einen Hebewerksbereich 40 des
Laufwagens und 3 zeigt in einer perspektivischen
Ansicht einen Antriebsbereich 20 des Laufwagens. Wie erkennbar
ist, ist 1 eine perspektivische Ansicht,
die von einer der Längsseiten
aus betrachtet ist, während
die 2 und 3 jeweils perspektivische Ansichten sind,
die von der gegenüberliegenden
Längsseite aus
betrachtet werden. Zur Vereinfachung wird hierbei vorgegeben, daß 1 eine
von einer Rückseite des
Laufwagens aus betrachtete perspektivische Ansicht ist.
-
Der
Antriebsbereich 20 wird mit Bezug auf 3 zuerst
beschrieben. In 3 kennzeichnen die Bezugszeichen 115 und 116 linke
und rechte angetriebene Räder,
die jeweils mit einer nicht dargestellten Antriebsquelle, wie zum
Beispiel einem Motor, derart verbunden sind, daß sie angetrieben werden können. Die
Bezugszeichen 51 und 52 kennzeichnen Motorgehäuse, in
denen der jeweilige Motor untergebracht ist. Linke und rechte Fahrwerke 71 und 72 werden
jeweils durch die angetriebenen Räder 115 und 116,
die Motoren und die Motorengehäuse 51 und 52 ausgebildet.
Diese Fahrwerke 71 und 72 haben jeweils ihre eigenen
unabhängigen
Drehachsen oder Drehzentren, um die sie einzeln eine Dreh- oder
Wendebewegung ausführen
können.
-
Eine
untere Abdeckung 300 und eine obere Abdeckung 301 sind
durch eine Verbindungsplatte 302 zusammengekoppelt. Ferner
ist eine mittlere Abdeckung 303 an einem mittleren Abschnitt
der Verbindungsplatte 302 befestigt.
-
Die
Bezugszeichen 61 und 62 kennzeichnen linke und
rechte Zahnräder
bzw. Stirnräder,
die in den Dreh- oder Wendezentren der Fahrwerke 71 und 72 angeordnet
und auf den jeweiligen Motorgehäuse 51 und 52 befestigt
sind. Getriebe- bzw.
Transmissionswellen der Stirnräder 61 und 62 sind
jeweils drehbar auf einer unteren Fläche der oberen Abdeckung 301 mit
ihrem oberen Ende abgestützt,
und auf einer oberen Fläche
der unteren Abdeckung 300 gehalten. Das Bezugszeichen 60 kennzeichnet
ein zentrales Zahnrad bzw. Stirnrad, das mit dem linken und rechten
Stirnrad 61 und 62 im Eingriff steht. Eine Getriebewelle
des zentralen Stirnrades 60 ist drehbar auf einer oberen
Fläche
der mittleren Abdeckung 303 mit ihrem unteren Ende abgestützt, während sie
sich durch die obere Abdeckung 301 derart über ein
Wellenlager hinaus erstreckt, daß sie an ihrem oberen Ende
mit einer großen
Scheibe bzw. Riemenscheibe 101 gekoppelt ist. Das zentrale
Stirnrad 60 und das linke und rechte Stirnrad 61 und 62 sind
miteinander verbunden, um eine zueinander in Phase befindliche bzw.
synchrone Drehbewegung der Fahrwerke 71 und 72 sicherzustellen.
Eine Kette oder ein Riemen kann hier ebenfalls verwendet werden,
um eine synchrone Drehbewegung der Fahrwerke 71 und 72 zu ermöglichen.
-
Nun
wird der Hebewerkbereich 40 mit Bezug auf 2 beschrieben.
Zwei L-förmige
Platten 423 sind fest auf einer unteren Platte 42 vorgesehen. Jede
der L-förmigen
Platten 423 ist mit einem Ende einer Koppelstange 424 verbunden,
die sich in axialer Richtung ausdehnen oder zusammenziehen kann.
Die anderen Enden der Koppelstangen 424 sind an eine breite
L-förmige
Platte 425 gekoppelt. Die Platte 425 gleitet auf
der unteren Platte 42, wobei sie die axiale Ausdehnung-
bzw. Zusammenziehbewegung der Koppelstangen 424 einjustiert.
An einen oberen Rand der Platte 425 ist eine Verbindungs- bzw.
Kopplungsplatte 426 befestigt, an der ein Codierer bzw.
Sensor 105 befestigt ist.
-
Eine
negativ betätigte
elektromagnetische Bremse 104 ist an der Platte 425 befestigt
und mit ihrem oberen Ende mit dem Codierer 105 verbunden. Die
elektromagnetische Bremse 104 ist ferner mit ihrem unteren
Ende über
eine sich jeweils durch die in der Platte 425 ausgebildete Öffnung und
die untere Platte 42 hindurchragende Welle an eine kleine
Riemenscheibe bzw. Rolle 103 gekoppelt. Diese kleine Rolle 103 und
die zuvor genannte große
Riemenscheibe bzw. Rolle 101 sind miteinander über einen Riemen 102 derart
verbunden, daß die
Drehung der großen
Riemenscheibe 101 auf die kleine Rolle 103 übertragen
wird. Ein Drehwinkel der kleinen Rolle 103, der einen Schwenkwinkel
des Antriebbereichs 20 repräsentiert, wird durch den Codierer
bzw. Sensor 105 überwacht.
-
Anstelle
der Überwachung
des Drehwinkels der kleinen Rolle 103 kann ein Drehwinkel
von einem der angetriebenen Räder überwacht
und in einen Schwenkwinkel des Antriebsbereiches 20 umgewandelt
werden. Sind ferner nur zwei Drehlagen des Antriebsbereiches 20,
d.h. Drehlagen des Antriebsbereiches 20 für eine Vorwärts- bzw.
Rückwärtsbewegung
und eine seitliche Fahrt, notwendig, so können Begrenzungsschalter zur
Steuerung bzw. Überwachung
der zwei Lagen verwendet werden.
-
Die
untere Platte 42 ist ein rechteckige flache Platte. Eine
Mutter 32 einer Kugelumlauf- bzw. Kugelrollspindel 31 ist
an der oberen Fläche
der unteren Platte 42 befestigt. Ferner sind vier lineare
Wellen 41 auf der oberen Fläche der unteren Platte 42 befestigt. Die
linearen Wellen 41 sind vorgesehen, um einen später beschriebenen
reibungslosen Anhebevorgang sicher zu stellen und jede davon ist
mit oberen und unteren unmittelbar wirkenden Gleitabschnitten 47 und 45 versehen,
die als Führung
dienen. Die untere Platte 42 ist mit ihrer unteren Fläche an Befestigungsflanschabschnitten 304 der
oberen Abdeckung 301 des Antriebbereiches 20 mit
einem vorgegebenen Abstand von der großen Riemenscheibe 101 befestigt.
-
Über der
unteren Platte 42 ist eine Zwischenplatte 44 angeordnet.
Eine obere Platte 43 ist ferner über der Zwischenplatte 44 angeordnet.
Die Zwischenplatte 44 und die obere Platte 43 sind
mit ihren linken und rechten Seiten an Seitenplatten 500 befestigt.
Die Seitenplatten 500 sind zu einem Rahmen 100 zusammengefügt. Die
linearen Wellen 41 durchdringen gleitfähig die Zwischenplatte 44 und
die obere Platte 43, wobei die unmittelbar wirkenden Gleitabschnitte 45 und 47 als
Führungen
dienen und auf der Zwischenplatte 44 und der oberen Platte 43 an
den durchdrungenen Abschnitten vorgesehen sind.
-
Auf
der Zwischenplatte 44 sind Reduktionszahnräder 501 angeordnet. Über den
Reduktionszahnrädern 501 ist
ein mit einem Codierer bzw. Sensor 33 verbundener Servomotor 30 vorgesehen.
Der Codierer 33 überwacht
im wesentlichen einen Drehwinkel des Servomotors 30 und
die Reduktions- bzw. Untersetzungszahnräder 501 vermindern
die Umdrehungsgeschwindigkeit des Servomotors 30 für die Übertragung
auf die Spindel bzw. Kugelrollspindel 31. Die Kugelrollspindel 31 durchdringt
die Zwischenplatte 44 und schraubt sich in die in der unteren
Platte 42 befestigte Mutter 32. Wenn der Servomotor 30 entsprechend
aktiviert ist, um die Kugelrollspindel 31 zu drehen, bewegt
sich die Mutter 32 vertikal entlang der Kugelrollspindel 31 derart,
daß der
Antriebsbereich 20 durch den festen Eingriff zwischen der
unteren Platte 42 und der Befestigungsflanschabschnitte 304 der
oberen Abdeckung 301 angehoben oder abgesenkt wird. Die
Mutter 32 bewegt sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung
des Servomotors 30 aufwärts
oder abwärts.
-
Anstelle
der Spindel bzw. Kugelrollspindel 31 und der Mutter 32 können andere
Mechanismen, wie z.B. ein Zahnstangengetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine Linearbewegung verwendet werden. Alternativ kann anstelle
des Servomotors 30, der Kugelrollspindel 31 und
der Mutter 32 ein direkt wirkender Motor verwendet werden,
um einen Mechanismus auszubilden, der eine entsprechende lineare
Bewegung ausführt.
-
In 1 kennzeichnen
die Bezugszeichen 110 zwei flache Platten, die einzeln
auf der linken und rechten Seite des Laufwagens angeordnet sind.
Jede der flachen Platten bzw. Lenkplatten 110 weist an
ihrer nach innen gerichteten Seite einen halbkreisförmigen Ausschnitt
auf und dient als Lenkplatte zur Steuerung des entsprechenden angetriebenen
Rades. Die Steuerungs- bzw. Lenkplatten 110 sind über dem
jeweiligen linken und rechten angetriebenen Rad 115 und 116 angeordnet
und am Rahmen 100 befestigt. Im einzelnen sind die Lenkplatten
derart angeordnet, daß die
angetriebenen Räder 115 und 116,
wenn der Antriebsbereich 20 angehoben wird, gegen die unteren
Oberflächen
der Lenkplatten 110 derart anstoßen, daß sie im Stande sind, sich
darauf zu drehen.
-
Das
Bezugszeichen 117 steht für Gleit- bzw. Laufrollen, die
auf einer unteren Seite des Rahmens 100 durch Rollenfedern 130 an
vier Stellen befestigt sind, d.h. vorderhalb und hinter den angetriebenen Rädern 115 und 116.
Der Laufwagen wird während der
normalen Bewegung stabil durch die vier als elastische bzw. verformbare
Räder ausgebildeten
Laufrollen 117 und dem linken und rechten angetriebenen Rad 115 und 116 gestützt.
-
Es
sei angemerkt, daß zumindest
eine Laufrolle 117 notwendig ist, um die Karosserie abzustützen. Wenn
z.B. nur eine Laufrolle 117 vorgesehen ist, können die
angetriebenen Räder 115 und 116 nach vorne
oder nach hinten im Vergleich zu 1 verschoben
werden und die Laufrolle 117 kann in einer hinteren oder
einer vorderen zentralen Lage derart vorgesehen werden, daß sie die
Karosserie mit einer einem Dreirad entsprechenden Anordnung abstützen kann.
-
Die
Bezugszeichen 140 entsprechen Auslegern, die auf der Unterseite
des Rahmens 100 an vier Stellen angeordnet sind, d.h. vorderhalb
und hinter den angetriebenen Rädern 115 und 116.
Jeder der Ausleger 140 hat die Gestalt eines Beins, daß eine flache
unter Endfläche
aufweist. Die Ausleger 140 sind vorgesehen, um den Wagen
sicher auf der Lauffläche 200 zu
halten, wenn die angetriebenen Räder 115 und 116 durch
den Hebewerkbereich 40 angehoben sind, um von der Lauffläche 200 abgetrennt
zu sein. Wenn der Rahmen 100 durch die Laufrollen 117 und
die Laufrollenfedern 130 in einem ausreichenden Maße abgestützt werden
kann, kann ein einziger Ausleger 140 ausreichend sein.
In diesem Fall jedoch kann ein Bereich der flachen unteren Endfläche des Auslegers 140 größer ausgebildet
sein, so daß der Wagen
im Falle einer geneigten Lauffläche 200,
von einer Bewegung entlang der geneigten Lauffläche 200 abgehalten
werden kann.
-
Eine
Abfolge der Lenkung der Fahrwerke 71 und 72 wird
nun mit Bezug auf die 4A bis 7B beschrieben.
-
Zunächst ist
während
der Durchführung
einer normalen Fahrt, wie in den 4A und 4B dargestellt
ist, der Antriebsbereich 20 durch den Hebewerkbereich 40 auf
eine vorbestimmte vertikale Höhenlage
abgesenkt, so daß die
angetriebenen Räder 115 und 116 auf
der Fahrbahn bzw. Lauffläche 200 abgestellt
sind. Eine vertikale Höhenlage
des Antriebsbereichs 20, d.h. der angetriebenen Räder 115 und 116,
wird durch einen Codierer bzw. Sensor 33 überwacht
und gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt ist die negativ betätigte elektromagnetische
Bremse 104 nicht mit Strom beaufschlagt, so daß ihre Bremswirkung
wirksam ist. Dementsprechend werden die kleine Rolle und somit die
große
Riemenscheibe 101 von einer Drehung abgehalten, so daß das an
die große Riemenscheibe 101 angekoppelte
zentrale Stirnrad 60 und das linke und rechte Stirnrad 61 und 62 ebenso
von einer Drehung abgehalten werden. Dies bewirkt feststehende Winkellagen
der angetrieben Räder 115 und 116 relativ
zu den jeweiligen Drehachsen. In diesem Fall, wenn die angetriebenen
Räder 115 und 116 in
die gleiche Richtung drehen, fährt
der Laufwagen auf der Lauffläche 200 geradeaus.
-
Werden
andererseits die Fahrwerke 71 und 72, wie in den 5A und 5B dargestellt,
geschwenkt, so wird der Antriebsbereich 20 durch die Hebewerkeinrichtung 40 auf
eine vorgegebene vertikale Höhenlage
derart angehoben, daß die
angetriebenen Räder 115 und 116 gegen
die jeweilige unter Fläche
der Lenkplatte 110 anstoßen. Wie beschrieben wird die
vertikale Höhenlage
des Antriebsbereiches 20 durch den Codierer 33 überwacht
und gesteuert. Hierzu können
Begrenzungsschalter oder Anschläge
bzw. Stopper an der angehobenen Stelle, wo die angetriebenen Räder 115 und 116 an
die Lenkplatte 110 anstoßen, sowie an einer unteren Stelle,
wo die angetriebenen Räder 115 und 116 auf der
Lauffläche 200 aufgebracht
sind und an weiteren erforderlichen Stellen angeordnet sein, so
daß der Antriebsbereich 20 an
den jeweiligen Stellen angehalten wird.
-
Wenn
die angetriebenen Räder 115 und 116 durch
den Hebewerkbereich 40 angehoben werden, um von der Lauffläche 200 abgetrennt
zu werden, wird der Rahmen 100 bezüglich der Lauffläche 200 mittels
der Ausleger 140 sicher gehalten.
-
Der
Laufwagen wird im wesentlichen durch die zwei angetriebenen Räder 115 und 116 und
die vier Laufrollen 117 abgestützt, wenn der Antriebsbereich 20 in
der unteren Lage (für
die normale Fahrt) ist. Wenn der Antriebsbereich 20 andererseits
beginnt, sich anzuheben, werden die Laufrollenfedern 30 derart
zusammengedrückt,
daß der
Rahmen 100 abgesenkt oder heruntergefahren wird, wobei
die auf die Laufrollen 117 aufgebrachte Spannung gleichmäßig zunimmt.
-
Anschließend treffen
die flachen unteren Endflächen
der Ausleger 140 auf die Lauffläche 200 auf. In diesem
Augenblick wird der Laufwagen durch die zwei angetriebenen Räder 115 und 116,
die vier Laufrollen 117 und die vier Ausleger 140 abgestützt. Wenn
der Antriebsbereich 20 weiter angehoben wird, werden die
angetriebenen Räder 115 und 116 von der
Lauffläche 200 derart
abgetrennt, daß der
Laufwagen durch die vier Laufrollen 117 und die vier Ausleger 140 gehalten
wird, um auf der Lauffläche 200 fest
zu stehen.
-
Wie
beschrieben sind die Befestigungseinrichtungen, d.h. die Laufrollen 117 und
die Ausleger 140, zum Festhalten des Laufwagens auf der
Lauffläche
in dieser Ausführungsform
nicht mit einer Stromquelle verbunden, aber sie nutzen das Eigengewicht des
Rahmens 100 zur Befestigung des Wagens auf der Lauffläche 200.
-
Anschließend wird,
wie in den 6A und 6B dargestellt,
die negativ betätigte
elektromagnetische Bremse 104 mit Strom beaufschlagt, um ihre
Bremswirkung aufzuheben, so daß die
Fahrwerke 71 und 72 drehbar gemacht werden. Die
angetriebenen Räder 115 und 116 werden
dann in zueinander gegensätzlichen
Richtungen gedreht, während sie
in Berührung
mit der Lenkplatte 110 verbleiben. Dies bewirkt, daß die angetriebenen
Räder 115 und 116 auf
der unteren Fläche
der jeweiligen Lenkplatte 110 laufen, so daß die Fahrwerke 71 und 72 aufgrund des
Eingriffs des linken und rechten Stirnrades in das zentrale Stirnrad 60 gleichphasig,
also synchron zueinander um ihre jeweiligen Schwenkachsen oder – zentren 122 und 123 (siehe 8)
relativ zum Rahmen 100 geschwenkt werden.
-
Wie
in dieser Ausführungsform
erkennbar ist, werden die angetriebenen Räder 115 und 116 während sie
angehoben und von der Lauffläche 200 getrennt
sind, geschwenkt, um ihre Lenkrichtung zu verändern. Dementsprechend können die
ange triebenen Räder 115 und 116 unabhängig von
einer Beschaffenheit der Lauffläche 200 zuverlässig gelenkt werden,
um ihre Lenkrichtung zu verändern.
Ferner ist eine stabile Fahrt des Wagens sichergestellt, da die
Fahrwerke 71 und 72 und somit die angetriebenen
Räder 115 und 116 so
angesteuert werden, daß sie
miteinander synchron schwenken.
-
Der
Schwenkwinkel der angetriebenen Räder 115 und 116 und
damit der der Fahrwerke 71 und 72 wird durch einen
Codierer 105 überwacht
und gesteuert. In dieser Ausführungsform überwacht
den Codierer 105 tatsächlich
den Drehwinkel der kleinen Rolle 103. Wie beschrieben,
kann stattdessen ein Schwenkwinkel von einem der angetriebenen Räder derart überwacht
werden, daß die
Schwenkbewegung der Fahrwerke 71 und 72 gesteuert
wird. Ferner können
Begrenzungsschalter oder Anschläge
bzw. Stopper derart verwendet werden, daß sie die Schwenkbewegung der
Fahrwerke 71 und 72 an vorgegebenen Lagen stoppen,
um den Schwenkwinkel der angetriebenen Räder 115 und 116 zu
steuern.
-
Anschließend wird,
wie in den 7A und 7B dargestellt
ist, die negativ betätigte
elektromagnetische Bremse außer
Strom gesetzt, so daß eine
weitere Drehverschiebung der Fahrwerke 71 und 72 verhindert
wird. Dann wird der Hebewerkbereich 40 aktiviert, um die
angetriebenen Räder 115 und 116 in
die vorherige vorgegebene untere Lage (für die normale Fahrt) abzusenken,
so daß die
Ausleger 140 von der Lauffläche 200 getrennt werden.
In diesem Zustand fährt
der Wagen geradeaus in eine neue Richtung, wenn die angetriebenen
Räder 115 und 116 in
die gleiche Richtung angetrieben werden.
-
Wie
erkennbar ist, können
die angetriebenen Räder 115 und 116 durch
Justierung der Drehbewegung der Fahrwerke 71 und 72 in
eine gewünschte Richtung
orientiert werden. Zum Beispiel fährt der Wagen, wenn die Fahrwerke 71 und 72 um 90° geschwenkt
wurden in einer Richtung im rechten Winkel zur Längsachse des Wagens.
-
Wie
in 8 dargestellt ist, weisen die angetriebenen Räder 115 und 116 in
dieser Ausführungsform
eine gemeinsame Drehachse 120 auf und ferner weisen die
Fahrwerke 71 und 72 die jeweiligen Schwenkachsen 122 und 123 auf,
die an verschiedenen Stellen angeordnet sind. Dementsprechend erhält ein Schwenkradius
von jeden der angetriebenen Räder 115 und 116 den
Radius R1, wie er in 8 dargestellt ist. Andererseits
erhält
der Schwenkradius des herkömmlichen
Laufwagens, wie in 24 dargestellt ist, einen Radius
R2, der größer ist
als der Schwenkradius R1, da das linke und rechte angetriebene Rad 5 die
gemeinsame Schwenkachse 121 aufweisen. Dementsprechend
kann in der Ausführungsform
der erforderliche Raum für
die Drehbewegung der Fahrwerke 71 und 72 im Vergleich
mit dem herkömmlichen
Laufwagen reduziert werden.
-
In
der bisher beschriebenen Ausführungsform
sind die angetriebenen Räder 115 und 116 in den
Fahrwerken 71 und 72 montiert. Andererseits können Gleisketten
oder dergleichen anstelle der angetriebenen Räder 115 und 116 verwendet
werden.
-
Ferner
werden in der bisher beschriebenen Ausführungsform die Zahnräder 60 bis 62 zur
Sicherstellung einer synchronen Schwenkbewegung der Fahrwerke 71 und 72 verwendet.
Andererseits kann die Anordnung so gestaltet werden, daß die Fahrwerke 71 und 72 unabhängig voneinander
geschwenkt werden können.
In diesem Falle ist es jedoch notwendig, die Lenkphasen der Fahrwerke 71 und 72 zu steuern.
Ferner sind Verriegelungseinrichtungen, wie z.B. eine Bremse, und
Lageüberwachungseinrichtungen,
wie z.B. ein Codierer, für
jedes der Fahrwerke 71 und 72 notwendig.
-
Ferner
wird in der bisher beschriebenen Ausführungsform die linke und rechte
Lenkplatte 110 verwendet. Andererseits können die
beiden Lenkplatten 110 durch eine einzige Lenkplatte ersetzt
werden. Alternativ hierzu kann die Anordnung weiterhin derart sein,
daß die
linke und rechte Lenkplatte jeweils eine Breite aufweisen, die der
der angetriebenen Räder entspricht
und dabei derart vorgesehen sein, daß die angetriebenen Räder 115 und 116 darauf
abrollen, wenn die Fahrwerke 71 und 72 zur Änderung
der angesteuerten Richtung der angetriebenen Räder geschwenkt werden. Ferner
kann eine der Lenkplatten 110 weggelassen werden, sofern
die Fahrwerke 71 und 72 synchron zueinander durch
Einrichtungen, wie z.B. die Zahnräder 60 bis 62,
schwenken können.
-
Mit
Bezug auf die 9A und 9B wird nun
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der bisher beschriebenen ersten Ausführungsform
nur in der Befestigungsstruktur der Lenkplatten 110.
-
Wie
in 9 dargestellt ist, ist eine Feder 16 zwischen
der Lenkplatte 110 und einer am Rahmen 100 befestigten
Winkelstütze 111 angeordnet.
Die Winkelstütze 111 ist
mit einen direkt wirkenden Gleitabschnitt 124 versehen,
der einen sich durch ihn erstreckenden Abschnitt der Lenkplatte 110 aufnimmt, so
daß die
Ausdehnungs- bzw. Kontraktionsaktionen der Feder 16 stabil
werden. Mit dieser Anordnung, wie sie in 9B dargestellt
ist, können
die angetriebenen Räder 115 und 116 stabil
in Angrenzung zur Lenkplatte 110 gehalten werden, sogar
wenn die ansteigende Bewegung der angetriebenen Räder 115 und 116 instabil
ist. Ferner können
die Fahrwerke 71 und 72 wirkungsvoll von der Aufnahme übermäßiger Kräfte verschont
werden.
-
Andererseits
können
die Lenkplatten 110, wie in 10 dargestellt
ist, an den Winkelstützen 111 befestigt
werden, während
die Federn 16 zwischen der unteren Platte 42 und
der mittleren Platte 44 angeordnet werden können.
-
Ferner
kann jedes angetriebene Rad, wie in 11 dargestellt
ist, ein weiches angetriebenes Rad, wie z.B. ein Luftreifen 125 sein.
-
Mit
Bezug auf 12 wird im folgenden eine dritte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform
bezweckt ein Durchrutschen zwischen der Lenkplatte 110 und den
angetriebenen Räder 115 und 116 zu
vermeiden.
-
Wie
in 12 dargestellt ist, kann auf der unteren Oberfläche jeder
Lenkplatte 110 Harz oder Gummi 126 oder ein anderes
schlupfhemmendes Material angeordnet sein.
-
Ferner
kann, wie in 13 dargestellt ist, eine Rändelung 127 auf
der unteren Oberfläche
von jeder Lenkplatte 110 ausgebildet sein, um ein Durchschlupfen
zu vermeiden.
-
Wie
aus den 12 und 13 erkennbar ist,
bewirkt dies ein Ansteigen eines Reibungskoeffizienten der unteren
Fläche
der Lenkplatte 110 bezüglich
des jeweils angetriebenen Rades.
-
Im
folgenden wird anhand von 14 eine vierte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
In
der vorherigen ersten Ausführungsform sind
die Laufrollenfedern 130 notwendig, da die Laufrollen 117 an
den Rahmen 100 montiert sind. Sind die Laufrollen 117 andererseits,
wie in 14 gezeigt ist, an den Fahrwerken 71 und 72 befestigt,
so sind die Laufrollenfedern 130 nicht unbedingt erforderlich.
-
Ferner
können
die Ausleger 140 weggelassen werden, wenn die Laufrollen 117,
wie in 15 dargestellt, an die Fahrwerke 71 und 72 befestigt werden.
In diesem Falle wird eine untere Fläche des Rahmen 100 selbst
auf der Lauffläche 200 abgestellt, um
den Laufwagen festzustellen, wenn die Fahrwerke 71 und 72 in
den Rahmen 100 angehoben werden.
-
Ferner
kann es wirkungsvoll sein, ein Antischlupfmaterial wie z.B. Gummi
auf die flache untere Endfläche
der Ausleger 140 aufzubringen, oder ein Antischlupfverfahren,
wie z.B. ein Rändelungsverfahren,
darauf durchzuführen.
-
Der
Rahmen 100 kann ferner bezüglich der Lauffläche 200 ohne
die Verwendung der Ausleger 140 festgestellt werden, wenn
der Rahmen 100 durch die Verwendung der zwei angetriebenen
Räder 115 und 116 und
den vier Laufrollen 117 mit den Laufrollenfedern 130 abgestützt wird
und ferner die Bremsen der angetriebenen Räder 115 und 116 angewendet
werden. In diesem Falle jedoch ist der Rahmen 100 sehr
den von den Laufrollenfedern 130 herrührenden Vibrationen ausgesetzt.
Wenn z.B. auf dem Rahmen 100 Arme eines Roboters befestigt
sind, wird ein Vibrieren des Rahmens 100 verursacht, wenn
die Roboterarme in Betrieb gesetzt werden. Um die Vibration des
Rahmens zu vermeiden, wird ein Abstandsstück 135 in der Laufrollenfeder 130 jeder
Laufrolle 117 vorgesehen. In dieser Anordnung werden vertikale
Vibrationen des Rahmens 100 unterdrückt, wenn die Laufrollenfeder 130 zusammengedrückt wird,
um ein Aneinanderstoßen
eines oberen Endes des Abstandsstücks 135 an den Rahmen 100 zu
bewirken. Dementsprechend kann der Rahmen 100 zuverlässig bezüglich der
Lauffläche 200 festgestellt
werden. Dies geschieht durch Anheben der angetriebenen Räder 115 und 116 unter
Verwendung des Hebewerkbereiches 40 und anschließendem Stoppen
des Anhebens der angetriebenen Räder 115 und 116 in
einer Lage, wo der Rahmen 100 derart abgesenkt ist, daß er gegen
die Abstandsstücke 135 stößt und die
angetriebenen Räder 115 und 116 nicht
von der Lauffläche 200 getrennt
sind. Im einzelnen wird der Rahmen 100 in diesen Zustand durch
die zwei angetriebenen Räder 115 und 116 und die
vier Laufrollen 117 abgestützt. Dementsprechend wird der
Rahmen 100 durch die Abstandsstücke 135 von Vibrationen,
durch die an den angetriebenen Rädern 115 und 116 wirkenden
Bremsen von einer Verschiebung in Längsrichtung und durch eine
Reibungskraft zwischen den angetriebenen Rädern 115 und 116 und
der Lauffläche 200 von
einem Gleiten bzw. Rutschen in seitlicher Richtung freigehalten.
-
In
einer Anordnung nach 17, die eine Abwandlung der
in 16 dargestellten Struktur aufzeigt, ist die Laufrollenfeder 130 zusammengedrückt, wenn
der Antriebsbereich 20 durch den Hebewerksbereich angehoben
ist, um so ein Aneinanderstoßen des
Rahmens 100 gegen die Abstandsstücke 135 zu bewirken,
so daß der
Rahmen 100 durch die Abstandsstücke 135 von Vibrationen
freigehalten wird und gleichzeitig der Laufwagen auf der Lauffläche 200 aufgrund
eines Bremsteils 150, das am Rahmen 100 befestigt
ist, festgestellt werden kann.
-
Wenn
gemäß 18 der
Abstand zwischen dem unteren Ende des Auslegers 140 und
der Lauffläche 200 größer ist
als der Kontraktionsweg der Laufrollenfeder 130, ist der
Ausleger 140 nicht imstande, die Lauffläche 200 zu erreichen.
Gemäß der ersten
Ausführungsform
sollte der Ausleger 140 am Rahmen derart befestigt sein,
daß er
auf der Lauffläche 200 anliegt.
Da die Laufrolle 117 ein Rad (elastisches Rad) ist, kann
es mit dieser Anordnung wie in 19 gezeigt über ein
Hindernis 160 gelangen, wenn es in eine Richtung 159 fährt. Andererseits
kollidiert der Ausleger 140 mit dem Hindernis 160 und kann
nicht darüber
gelangen. Zur Vermeidung dieser Situation wird, wie in 20 dargestellt, ein Kugelgelenk 165 verwendet.
Wie aus 20B erkennbar wird, schwenkt
bzw. pendelt das Kugelgelenk 165, um das Hindernis 160 zu
meiden.
-
Ferner
kann die Laufrolle 117, wie in 21A dargestellt,
in Gestalt einer versetzten bzw. zu ihrer Drehachse versetzten Laufrolle
sein und der Ausleger 140 kann mit einem federgespannten
Drehgelenk 166 an einem darauf schwenkbaren Bereich versehen
und an die versetzte Laufrolle befestigt sein. Das federgespannte
Drehgelenk 166 kann nur in eine Richtung geöffnet werden.
Wenn der Ausleger 140 mit dem Hindernis 160 kollidiert,
wird das federgespannte Drehgelenk 166 in dieser Anordnung
für ein
Nachgeben des Auslegers 144 derart geöffnet, daß es dem Ausleger 140 ermöglicht wird, über das Hindernis 160 zu
gelangen. Nach der Überfahrt über das
Hindernis 160 wird das federgespannte Drehgelenk 166 mittels
einer Federrückstellkraft
in die ursprüngliche
Lage zurückgebracht.
Da der Ausleger 140 mit dem federgespannten Drehgelenk 166 an
der versetzten Laufrolle 117 befestigt ist, kann der Ausleger 140 immer
in einer solchen Richtung ausgerichtet werden, daß ein Nachgeben
des Auslegers 140 ermöglicht
wird.