JP2005344777A

JP2005344777A - 球体輪駆動機構及びその走行方法

Info

Publication number: JP2005344777A
Application number: JP2004163226A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Toratani; 智明虎谷
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】球体輪を安定して回転させることができる構造簡単な球体輪駆動機構を得る。
【解決手段】１つの球体輪１の重力に垂直な大円２より上側のこの球体輪１の外周に３個以上のユニバーサルローラ３ａ〜３ｄを、この球体輪１を所要の方向に回転駆動できるように且つこの球体輪１に上部側の荷重を伝えるように接触させる。各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄは、これらを個々に回転するモータ４ａ〜４ｄをそれぞれ備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、１つの球体輪を用いて走行する球体輪駆動機構及びその走行方法に関するものである。

従来のこの種の球体輪駆動機構は、１つの球体輪を備え、この球体輪の大円（この球体輪の中心を通る平面の外周）の回りにリングが配置され、このリングに支持されて球体輪の大円に接触する複数の駆動ローラが配置され、このリングを支持しているフレームに球体輪の上面に接触してフレーム側の荷重を球体輪に伝える支持ローラが取り付けられ、且つフレームにはリングを回転するモータが支持された構造であった（たとえば、特許文献１参照。）。
特開２００１−５５１５６号公報

しかしながら、上記の如き従来の球体輪駆動機構では、複数の駆動ローラが球体輪の大円に接触しているので、球体輪が走行中に上下に振動した場合、複数の駆動ローラが球体輪の大円から外れ、半径の小さい小円（球体輪の大円に平行な半径の小さい面の外周）に対向する状態になって、複数の駆動ローラによる駆動力が球体輪に伝わらなくなって、球体輪による走行が円滑に行えない問題点があった。

また、この球体輪駆動機構では、球体輪の大円に接触する複数の駆動ローラの他に、球体輪の上面に接する支持ローラが必要となり、構造が複雑化し、コスト高になると共に重量の増大を招く問題点があった。

本発明の目的は、球体輪を安定して回転させることができる構造簡単な球体輪駆動機構及びその走行方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、球体輪の下降外れを防止できる球体輪駆動機構を提供することにある。

本発明の他の目的は、全方向に水平移動できるユニバーサルローラを備えた球体輪駆動機構を提供することにある。

本発明に係る球体輪駆動機構は、１つの球体輪を備え、該球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に３個以上のユニバーサルローラが該球体輪を所要の方向に回転駆動できるように接触され、前記各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えていることを特徴とする。

本発明に係る球体輪駆動機構は、請求項１において、前記各モータはそれぞれフレームに支持され、該フレームには前記球体輪の重力に垂直な大円より下の部分を支え得る球体輪支え体が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る球体輪駆動機構は、請求項１または２において、前記ユニバーサルローラは、中心軸線上に回転軸を有してこの回転軸の回転で回転駆動されるローラフレームと、前記回転軸に直交する１つの面上の前記ローラフレームの外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸を前記ローラフレームの周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラと、前記回転軸に直交する前記１つの面に平行な隣接する他の１つの面上の前記ローラフレームの外周に前記各樽形ローラの間に対応させて且つローラ軸を前記ローラフレームの周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラとを備えた構造であることを特徴とする。

本発明に係る球体輪駆動機構の走行方法は、１つの球体輪を備え、該球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に３個以上のユニバーサルローラが該球体輪を所要の方向に回転駆動できるように接触され、前記各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えている球体輪駆動機構を用い、
走行すべき方向に存在する前記ユニバーサルローラの前記モータを回転駆動して、走行すべき方向に走行させることを特徴とする。

本発明に係る球体輪駆動機構は、１つの球体輪を備え、該球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に３個以上のユニバーサルローラが該球体輪を所要の方向に回転駆動できるように接触されているので、従来の球体輪の大円の回りのリングに支持されてこの球体輪の大円に接触する複数の駆動ローラを備えたものと違って、球体輪が走行中に上昇しても各ユニバーサルローラは球体輪の外周に接触が保持され、球体輪を安定して回転させることができる。また、この球体輪駆動機構は、ユニバーサルローラが球体輪の回転駆動と、球体輪に上部側の荷重を伝えることを行えるようになっているので、従来に比べて構造が簡単になり、コストの低減を図れると共に重量の軽量化を図ることができる。さらに、各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えているので、所要のユニバーサルローラの回転駆動を行って球体輪を回転させることができる。

また、各モータはそれぞれフレームに支持され、該フレームには球体輪の重力に垂直な大円より下の部分を支え得る球体輪支え体が設けられていると、球体輪の下降外れを防止することができる。

さらに、ユニバーサルローラが、中心軸線上に回転軸を有してこの回転軸の回転で回転駆動されるローラフレームと、該回転軸に直交する１つの面上のローラフレームの外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸をローラフレームの周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラと、該回転軸に直交する前記１つの面に平行な隣接する他の１つの面上のローラフレームの外周に各樽形ローラの間に対応させて且つローラ軸をローラフレームの周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラとを備えた構造になっていると、該ユニバーサルローラの全体または一部を回転させることができる。

次に、本発明に係る球体輪駆動機構の走行方法は、１つの球体輪を備え、該球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に３個以上のユニバーサルローラが該球体輪を所要の方向に回転駆動できるように且つ該球体輪に上部側の荷重を伝えることを行えるように接触され、各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えている球体輪駆動機構を用い、走行すべき方向に存在するユニバーサルローラのモータを回転駆動することにより、そのユニバーサルローラが走行すべき方向に回転し、これにより球体輪が走行すべき方向に回転して、この球体輪駆動機構を走行すべき方向に容易に走行させることができる。

以下、本発明に係る球体輪駆動機構を実施するための最良の形態を図１乃至図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して詳細に説明する。図１は本例の球体輪駆動機構の側面図、図２は図１でフレーム側を省略した状態の平面図、図３は本例で用いているユニバーサルローラの斜覗図、図４（Ａ）は本例で用いているユニバーサルローラに組み込んでいる樽形ローラの縦断面図、図４（Ｂ）は本例で用いているユニバーサルローラの側面図、図４（Ｃ）は本例で用いているユニバーサルローラの縦断面図である。

本例の球体輪駆動機構は、図１及び図２に示すように、１つの球体輪１を備えている。この球体輪１は、例えばゴムがライニングされた金属球で構成されている。この球体輪１の重力に垂直な大円（この球体輪１の中心を通る重力に垂直な平面の外周）２より上側の該球体輪１の外周に３個以上（本例では、４個）のユニバーサルローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが該球体輪１を所要の方向に回転駆動できるように且つ該球体輪１に上部側の総ての荷重を伝えることができるように接触され、各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄはこれらを個々に回転するギヤードモータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれぞれ備えている。各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄは、図２に示すように上面から見ると、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに整列させて配置されている。これらユニバーサルローラ３ａ〜３ｄとギヤードモータ４ａ〜４ｄの各組みは、ブラケット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを介してフレーム６に吊り下げ支持されている。球体輪１の外周に接触する各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄの位置は、側面から見ると図１に示すように球体輪１の中心から４５°の位置になっている。フレーム６には、球体輪１の重力に垂直な大円２より下の部分を支え得る複数の球体輪支え体７が設けられている。各球体輪支え体７の下端内面には、抜け防止用スペーサ７ａが支持されている。

各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄは、図３及び図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、中心軸線上に回転軸８を有して、この回転軸８の回転で回転駆動されるローラフレーム９と、回転軸８に直交する１つの面上のローラフレーム９の外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸１０をローラフレーム９の周方向に向けて支持されて回転自在な複数（本例では、４個）の樽形ローラ１１と、回転軸８に直交する前記１つの面に平行な隣接する他の１つの面上のローラフレーム９の外周に各樽形ローラ１１の間に対応させて且つローラ軸１０をローラフレーム９の周方向に向けて支持されて回転自在な複数（本例では、４個）の樽形ローラ１１とを備えた構造になっている。各樽形ローラ１１は、振動を抑制する制振合金、強化樹脂、アルミニウム合金等の剛性の高い材料にて構成された樽形の芯材１１ａの外周に、ゴム製の弾性体１１ｂが被覆された構造になっている。芯材１１ａの軸心にはローラ軸１０が軸受１２を介して貫通されていて、該芯材１１ａがローラ軸１０の外周で回転するようになっている。なお、１３はその上で球体輪１が回転する路面である。

このような球体輪駆動機構は、１つの球体輪１を備え、該球体輪１の重力に垂直な大円２より上側の該球体輪１の外周に３個以上のユニバーサルローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが該球体輪１を所要の方向に回転駆動できるように接触されているので、従来の球体輪の大円の回りのリングに支持されてこの球体輪の大円に接触する複数の駆動ローラを備えたものと違って、球体輪１が走行中に上昇しても各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄは球体輪１の外周に接触が保持され、球体輪１を安定して回転させることができる。また、この球体輪駆動機構は、ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄが球体輪１の回転駆動と、球体輪１に上部側の総ての荷重を伝えることができるようになっているので、従来に比べて構造が簡単になり、コストの低減を図れると共に重量の軽量化を図ることができる。さらに、各ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄはこれらを個々に回転するギヤードモータ４ａ〜４ｄをそれぞれ備えているので、所要のユニバーサルローラの回転駆動を行って球体輪１を回転させることができる。

また、各ギヤードモータ４ａ〜４ｄはブラケット５ａ〜５ｄを介してそれぞれフレーム６に支持され、該フレーム６には球体輪１の重力に垂直な大円２より下の部分を支え得る球体輪支え体７が設けられているので、球体輪１の下降外れを防止することができる。

さらに、ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄが、中心軸線上に回転軸８を有してこの回転軸８の回転で回転駆動されるローラフレーム９と、該回転軸８に直交する１つの面上のローラフレーム９の外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸１０をローラフレーム９の周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラ１１と、該回転軸８に直交する前記１つの面に平行な隣接する他の１つの面上のローラフレーム９の外周に各樽形ローラ１１の間に対応させて且つローラ軸１０をローラフレーム９の周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラ１１とを備えた構造になっているので、該ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄの全体または一部を一方向またはその逆方向とそれに直交する方向に回転させることができる。

次に、このような球体輪駆動機構の走行方法について、図１及び図２を参照して説明する。

このような球体輪駆動機構を、走行すべき方向、例えばＹ方向に走行させる場合には、Ｙ方向に存在するユニバーサルローラ３ｂ，３ｄのギヤードモータ４ｂ，４ｄを回転駆動する。これによりユニバーサルローラ３ｂ，３ｄが走行すべきＹ方向に回転軸８の回りに回転して球体輪１がＹ方向に回転され、この球体輪駆動機構を走行すべきＹ方向に容易に走行させることができる。この時、ギヤードモータ４ｂ，４ｄで回転駆動されたユニバーサルローラ３ｂ，３ｄは、各樽形ローラ１１がローラ軸１０の回りに回転せず、全体として回転軸８の回りに公転する。また、回転駆動を受けないＸ軸方向のユニバーサルローラ３ａ，３ｃは、球体輪１に接している樽形ローラ１１のみがローラ軸１０の回りに回転する。

このような球体輪駆動機構の走行方法では、走行すべき方向、例えばＹ方向に、存在するユニバーサルローラ３ｂ，３ｄのギヤードモータ４ｂ，４ｄを回転駆動することにより、そのユニバーサルローラ３ｂ，３ｄが走行すべきＹ方向に回転し、これにより球体輪１が走行すべきＹ方向に回転して、この球体輪駆動機構を走行すべきＹ方向に容易に走行させることができる。

図５（Ａ）（Ｂ）は球体輪駆動機構の他の例を示したもので、図５（Ａ）はこの球体輪駆動機構の要部構成を示す縦断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の平面図である。

この球体輪駆動機構は、球体輪１の重力に垂直な大円２より上側の該球体輪１の外周に４個のユニバーサルローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが該球体輪１を回転駆動できるように且つ該球体輪１に対して前述したフレーム６側の荷重が伝達できるように接触されている点は、前述した図１及び図２と同様である。本例の球体輪駆動機構では、ユニバーサルローラ３ａ，３ｄの間と、ユニバーサルローラ３ｂ，３ｃの間に、更に別のユニバーサルローラ３ｅ，３ｆが球体輪１の上面に接触して該球体輪１の周方向に回転できる向きで配置されている。その他の構成は、図１及び図２と同様である。これらユニバーサルローラ３ｅ，３ｆにも図示しないがそれぞれギヤードモータが接続され、それぞれブラケットを介してフレーム６に吊り下げ支持されている。

このようにユニバーサルローラ３ｅ，３ｆを追加すると、この球体輪駆動機構に円運動を容易に行わせることができる。また、ユニバーサルローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを図示しない昇降機構で球体輪１から離すように上昇させ、ユニバーサルローラ３ｅ，３ｆのみを球体輪１に接触させる構成にすると、該球体輪駆動機構に前述した円運動をさせないで、該球体輪駆動機構の向きを変えることができる。

なお、ユニバーサルローラは上記例のものに限定されるものではなく、いずれの方向にも全体または一部が回転できるものであれば、どのような構造でもよい。

また、場合によっては、球体輪１の重力に垂直な大円２より上側に、上部側の荷重を伝えるものとして、ユニバーサルローラ３ａ〜３ｄの他に、他のローラを設けることもできる。

上記の如き球体輪駆動機構は、例えば電動椅子，搬送用台車，ロボット等の駆動輪として利用が可能である。

本発明に係る球体輪駆動機構の一例を示す側面図である。図１でフレーム側を省略した状態の平面図である。本例で用いているユニバーサルローラの斜覗図である。（Ａ）は本例で用いているユニバーサルローラに組み込んでいる樽形ローラの縦断面図、（Ｂ）は本例で用いているユニバーサルローラの側面図、（Ｃ）は本例で用いているユニバーサルローラの縦断面図である。（Ａ）は球体輪駆動機構の他の例の要部構成を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。

符号の説明

１球体輪
２大円
３ａ〜３ｆユニバーサルローラ
４ａ〜４ｄギヤードモータ
５ａ〜５ｄブラケット
６フレーム
７球体輪支え体
７ａ抜け防止用スペーサ
８回転軸
９ローラフレーム
１０ローラ軸
１１ａ芯材
１１ｂ弾性体
１１樽形ローラ
１２軸受
１３路面

Claims

１つの球体輪を備え、該球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に３個以上のユニバーサルローラが該球体輪を所要の方向に回転駆動できるように接触され、前記各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えていることを特徴とする球体輪駆動機構。
前記各モータはそれぞれフレームに支持され、該フレームには前記球体輪の重力に垂直な大円より下の部分を支え得る球体輪支え体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の球体輪駆動機構。
前記ユニバーサルローラは、中心軸線上に回転軸を有してこの回転軸の回転で回転駆動されるローラフレームと、前記回転軸に直交する１つの面上の前記ローラフレームの外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸を前記ローラフレームの周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラと、前記回転軸に直交する前記１つの面に平行な隣接する他の１つの面上の前記ローラフレームの外周に前記各樽形ローラの間に対応させて且つローラ軸を前記ローラフレームの周方向に向けて支持されて回転自在な複数の樽形ローラとを備えた構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の球体輪駆動機構。
１つの球体輪を備え、該球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に３個以上のユニバーサルローラが該球体輪を所要の方向に回転駆動できるように接触され、前記各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えている球体輪駆動機構を用い、
走行すべき方向に存在する前記ユニバーサルローラの前記モータを回転駆動して、走行すべき方向に走行させることを特徴とする球体輪駆動機構の走行方法。