JP4671233B2 - クローラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、軽量なロボット等の足回り部に用いられるクローラ装置に関する。

特許文献１は小型軽量のロボット等の足回り部に用いられるクローラ装置を開示している。このクローラ装置は、左右一対の側板と、これら側板の前後端部に回転可能に支持されたホイールと、ホイールに掛け渡されたクローラベルトを備えている。クローラベルトは、弾性材料からなるベルト本体と、このベルト本体の外周に周方向に離間して形成された多数の接地ラグとを有している。

上記クローラ装置の内部空間は上記左右一対の側板とクローラベルトにより遮蔽されている。これにより細かい瓦礫等が内部空間に入り込むのを防ぎ、ひいてはクローラベルトとホイールとの間に瓦礫等が入り込んで走行不能になるのを防いでいる。
国際公開ＷＯ２００５／４９４１４号公報

特許文献１の図１５，図１６に示すクローラ装置では、側板の周縁がクローラベルトのベルト本体の外周面より突出している。そのため、クローラ装置が凸部のある所を走行する場合には、側板の周縁（特に前後の縁部や下縁部）が凸部等に接触したり当たるため、損傷することがあった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、（ａ）左右一対の側板と、（ｂ）上記一対の側板の前後端部にそれぞれ回転可能に支持された前後のホイールと、（ｃ）弾性材料からなるベルト本体と、このベルト本体の外周に周方向に離間して形成された多数の接地ラグとを有し、上記前後のホイール間に掛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、上記側板の周縁が上記クローラベルトのベルト本体の外周面から突出し、上記ベルト本体の両側縁部外周には緩衝凸部が形成され、この緩衝凸部のベルト本体外周面からの突出高さが、上記側板周縁の前後縁部および下縁部のベルト本体外周面からの突出高さより高く、上記接地ラグより低いことを特徴とする。

上記構成によれば、クローラ装置の前後縁部が凸部に当たったり乗り上げたりしても、クローラベルトの緩衝凸部がこの凸部に当たったり接触するため、側板が凸部に当たったり接触するのを回避でき、ひいては側板の損傷を回避できる。

好ましくは、上記緩衝凸部が接地ラグの高さの半分以下である。これにより、接地ラグが凹凸のある路面をしっかり掴んで滑らずに走行するのを、緩衝凸部が妨げることはない。

好ましくは、上記緩衝凸部と側板周縁の突出高さの差が１〜１０ｍｍである。この構成は、特に小型のクローラ装置において適用され、緩衝凸部の高さを抑制することにより、クローラベルトの曲げ剛性の増加を抑制したり、成形をし易くする。

好ましくは、上記緩衝凸部が前記ホイールの半径の５〜１５％である。

好ましくは、上記緩衝凸部が上記接地ラグの間に配置されている。これによれば接地ラグのクローラベルト幅方向の長さが緩衝凸部により制約されることがない。
好ましくは、上記緩衝凸部が周方向に延びている。これによれば、成形が容易である。

好ましくは、上記ベルト本体の両側縁部には全周にわたって遮蔽鍔が形成され、この遮蔽鍔はベルト本体の幅方向外側に突出して断面先細をなし、上記側板に接する。これによれば、クローラ装置の内部空間の遮蔽をほぼ完全に行なうことができる。

本発明によれば、クローラ装置の側板の損傷を、クローラベルトに緩衝凸部を設けることにより回避できる。

以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１はクローラ装置を示す。以下の説明において前後とはクローラ装置の前進後退方向を意味し、左右とは前後方向と直交する方向を意味する。

上記クローラ装置を基台（図示しない）の左右両側に取り付けることにより、軽作業用ロボットの下半身である足回り部が構成される。この基台にはロボットの上半身が取り付けられる。この上半身はロボットの役割に応じて構成が異なる。例えば警備用ロボットの場合、カメラ，探知センサおよび照明器具を備えており、必要に応じて軽量物の把持機構を備えている。

図１，図２に示すように、各クローラ装置は、前後方向に延びる左右一対の側板１０と、この側板１０の前後端部に回転可能に支持された前後のホイール２０と、これら前後のホイール２０間に掛け渡された無端状のクローラベルト３０とを備えている。

上記クローラ装置において、側板１０の中央部が上記基台に固定される。前後のホイール２０のいずれかまたは両方がアクチュエータ（図示しない）に接続されて駆動輪として働く。

各側板１０は、金属より軽い材料すなわち樹脂または樹脂を母材とした材料（例えばカーボンファイバー、ポリカーボネート、ポリアセタール、ＰＥＥＫ，エポキシガラス）からなり、クローラ装置の軽量化を図っている。なお、側板１０の材料として軽金属を用いてもよいし鉄等の金属を用いてもよいことは勿論である。

上記側板１０は前後方向に細長い長円板状をなしており、上下の縁部１０ａ，１０ｂが水平に直線的に延び、前後の縁部１０ｃが半円弧をなしている。上下の縁部１０ａ，１０ｂ間の距離および前後の縁部１０ｃの径は、ホイール２０の外径より大きい。

上記ホイール２０は樹脂または軽金属等からなり、図２，図３に示すように、その外周面には周方向で等ピッチで金属製の係合ピンが埋め込まれており、この係合ピンのヘッド部２１が半球状をなしてホイール２０の外周面から突出し、係合突起として提供される。

上記クローラベルト３０は、無端状のステンレススチールからなるスチールベルト３１（抗張帯，抗張部材）と、このスチールベルト３１の外周の全域に加硫接着等により取り付けられたＳＢＲやウレタンゴム等のゴム（弾性材料）からなる無端状のベルト本体３２とを有している。

上記スチールベルト３１は細長い薄帯の両端を溶接することにより構成されている。スチールベルト３１は、上記ホイール２０とほぼ等しい幅を有しており、周方向に等ピッチ（ホイール２０の係合突起２１と等しいピッチ）で、円形の係合穴３１ａを有している。係合穴３１ａの径は上記ホイール２０の係合突起２１の径と等しいか僅かに大きい。

上記ベルト本体３２には、上記スチールベルト３１の係合穴３１ａに対応した位置に係合穴３１ａと連通する逃がし凹部３２ａが形成されている。

上記クローラベルト３０は、前後のホイール２０に半周にわたって掛け渡されている。ホイール２０の半周分の領域において、スチールベルト３１がホイール２０の外周面に直接接し、ホイール２０の係合突起２１がスチールベルト３１の係合穴３１ａに係合されるとともにベルト本体３２の逃がし凹部３２ａに入り込んでいる。

上記ベルト本体３２は、上記スチールベルト３１より幅広をなし、その両側縁部には遮蔽鍔３３が一体に形成され、その外周には周方向に間隔をおいて形成された２種類の同一高さの接地ラグ３５，３６が一体に形成されている。

上記遮蔽鍔３３は、ベルト本体３２の全周にわたって連続して形成されており、ベルト本体３２の幅方向外側に突出し、その先端縁が側板１０の周縁の内面に接している。遮蔽鍔３３は、ベルト本体３０の外周面から突出するように傾斜するとともに断面形状が先細となっているので、弾性変形が容易になっている。

図２，図３に示すように、クローラベルト３０をホイール２０に掛け渡した状態において、側板１０の周縁は、全周にわたってベルト本体３２の外周面より所定高さＨ１だけ突出している。この高さＨ１は、接地ラグ３６のベルト本体３２外周面からの高さＨ２より遥かに低い。

クローラベルト３０は更に、ベルト本体３２の両側縁部外周面から突出する緩衝凸部３７を一体に有している。緩衝凸部３７は左右の側板１０の近傍に配置されている。本実施形態では、この緩衝凸部３７は接地ラグ３５，３６間においてクローラベルト３０の周方向に延びており、これら接地ラグ３５，３６に連なっている。

緩衝凸部３７のベルト本体３２外周面からの突出高さＨ３は、側板１０周縁のベルト本体３２外周面からの突出高さＨ１より高く、その差ΔＨは１〜１０ｍｍである。
また、緩衝凸部３７の突出高さＨ３は、接地ラグ３５，３６より低く、接地ラグ３５，３６の突出高さＨ２の半分以下である。しかも、緩衝凸部３７の突出高さＨ３は、ホイール１０の半径の５〜１５％である。
具体例を挙げると、ホイール１０の半径が７０ｍｍの場合、側板１０の周縁の突出高さＨ１が４ｍｍであり、接地ラグ３５，３６の突出高さＨ２が２０ｍｍであり、緩衝凸部３７の突出高さＨ３が７ｍｍである。

上記構成をなすクローラ装置の作用を説明する。図示しないアクチュエータの駆動により少なくとも一方のホイール２０が回転トルクを受け、クローラ装置が走行する。

図２，図３に示すように、クローラベルト３０の遮蔽鍔３３は、全長にわたり先端縁の弾性変形を伴なって、側板１０の周縁の内面に接する。これにより、クローラベルト３０と一対の側板１０で囲われたクローラ装置の内部空間が遮蔽され、小さな瓦礫等の侵入を回避できる。

クローラ装置は、その前進，後退時に凸部等に衝突したり乗り上げたりする。この際、上述した緩衝凸部３７が側板１０の周縁より高いので、緩衝凸部３７が凸部に当たり、側板１０が当たるのを回避することができる。その結果、側板１０が樹脂等で形成されていても、その損傷を回避することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。これら実施形態において先行する実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。

図５，図６に示す第２実施形態では、側板１０Ａが、樹脂または樹脂を母材とした材料からなる側板本体１１と、側板本体１１の直線的に延びる上下の縁部に取り付けられたシル部材１２によって構成されている。

上記シール部材１２は、クローラベルト３０のベルト本体３２よりも弾性係数の小さいゴム材料からなり、断面Ｌ字形の直線状をなすブラケット１３に加硫接着等の手段で取り付けられており、このブラケット１３が側板本体１１の上下の縁部にネジにより着脱可能に固定されている。上記シール部材１２は、薄肉をなす起立壁１２ａを有している。

クローラベルト３０がホイール２０に半周にわたって掛け渡された領域では曲げられるため、遮蔽鍔３３は先端縁部が側板１０の端縁部１０ｃから離れる方向に反る。しかし、遮蔽鍔３３の先端縁部は弾性変形して側板１０の前後の縁部１０ｃに接しているので、上記反りがあるにも拘わらず縁部１０ｃに確実に接することができる。

クローラベルト３０の遮蔽鍔３３は側板１０Ａの上下縁部においてシール部材１２の起立壁１２ａに接するが、シール部材１２が遮蔽鍔３３より弾性係数が小さくしかも薄肉であるので、遮蔽鍔３３に比べて大きく変形する。そのため、クローラベルト３０がホイール２０により拘束されない部位で揺れても、シール部材１２がこの揺れに追随して変形するため、シール部材１２と遮蔽鍔３３の接触を確保することができる。

第２実施形態において、緩衝凸部３７は、側板１０Ａの上下縁部として提供されるシール部材１２のベルト本体３２外周面からの突出高さより高く、側板１０Ａの前後縁部１０ｃのベルト本体３２外周面からの突出高さより高い。そのため、第１実施形態と同様に、側板本体１１の前後の縁部１０ｃの損傷を防ぐことができるとともに、シール部材１２の損傷（特に下側のシール部材１２の損傷）を防ぐことができる。

図７に示す第３実施形態では、側板１０Ｂが樹脂または樹脂を母材とした材料からなる側板本体１１と、その全周に取りつけられたシール部材１３からなる。このシール部材１３が側板１０Ｂの周縁として提供される。シール部材１３は内側に傾斜面を有しており、この傾斜面に遮蔽鍔３３が接している。本実施形態では面接触している。
この第３実施形態でも第２実施形態と同様に、シール部材１３を側板本体１１の上下縁部にのみ装着してもよい。

上記第１〜第３実施形態では、緩衝凸部３７が接地ラグ３５，３６間において周方向に延びて連なっているため、成形し易い。また、側板１０，１０Ａ，１０Ｂが瓦礫に当たるのを確実に回避できる。

上記緩衝凸部３７は周方向に延びているため、クローラベルト３０の曲げ抵抗を増大させる要因となる。そこで例えば成形の際に加硫制御を行ない、緩衝凸部３７を接地ラグ３５，３６に比べて柔らかく（弾性係数を低く）してもよい。この場合、ベルト本体３２も緩衝凸部３７と同程度に柔らかくしてもよい。

図８に示す第４実施形態では、緩衝凸部３７Ａが周方向に延びるものの接地ラグ３５，３６から離れている。
図９に示す第５実施形態では、緩衝凸部３７Ｂが接地ラグ３５，３６間に周方向に離れて複数形成されている。
上記第４，第５実施形態では、緩衝凸部３７Ａ，３７Ｂによるクローラベルト３０の曲げ抵抗の増大を抑制できる。

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用可能である。遮蔽鍔は無くてもよい。この場合、側板とクローラベルトはできるだけ狭くする。
上記実施形態では、側板の周縁全周が緩衝凸部より低くなっているが、側板の上縁部は緩衝凸部より高くなっていてもよい。

アクチュエータは、電気モータに限らず油圧モータやエンジンであってもよい。
また、本発明のクローラ装置は、地震等の災害発生時に瓦礫に閉じ込められた人の探索に用いられるロボット、軽量の病院清掃用等のロボット、ロボット以外の軽量建機に用いてもよい。

本発明の第１実施形態をなすクローラ装置の側面図である。 同クローラ装置上部の拡大縦断図である。 同クローラ装置上部の要部をさらに拡大した縦断面図である。 同クローラ装置に用いられるクローラベルトの斜視図である。 本発明の第２実施形態をなすクローラ装置の側面図である。 同クローラ装置の要部拡大縦断面図である。 本発明の第３実施形態を示す図６相当図である。 本発明の第４実施形態を示す要部側面図である。 本発明の第５実施形態を示す要部側面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ 側板
１１ 側板本体
１２，１３ シール部材
２０ ホイール
３０ クローラベルト
３２ ベルト本体
３３ 遮蔽鍔
３５，３６ 接地ラグ
３７，３７Ａ，３７Ｂ 緩衝凸部

Claims (7)

1. （ａ）左右一対の側板と、
   （ｂ）上記一対の側板の前後端部にそれぞれ回転可能に支持された前後のホイールと、
   （ｃ）弾性材料からなるベルト本体と、このベルト本体の外周に周方向に離間して形成された多数の接地ラグとを有し、上記前後のホイール間に掛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、
   上記側板の周縁が上記クローラベルトのベルト本体の外周面から突出し、上記ベルト本体の両側縁部外周には緩衝凸部が形成され、この緩衝凸部のベルト本体外周面からの突出高さが、上記側板周縁の前後縁部および下縁部のベルト本体外周面からの突出高さより高く、上記接地ラグより低いことを特徴とするクローラ装置。
2. 上記緩衝凸部が接地ラグの高さの半分以下であることを特徴とする請求項１に記載のクローラ装置。
3. 上記緩衝凸部と側板周縁の突出高さの差が１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のクローラ装置。
4. 上記緩衝凸部の高さが、前記ホイールの半径の５〜１５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクローラ装置。
5. 上記緩衝凸部が上記接地ラグの間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクローラ装置。
6. 上記緩衝凸部が周方向に延びていることを特徴とする請求項５に記載のクローラ装置。
7. 上記ベルト本体の両側縁部には全周にわたって遮蔽鍔が形成され、この遮蔽鍔はベルト本体の幅方向外側に突出して断面先細をなし、上記側板に接することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のクローラ装置。

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