JPH03279087A - 対地適応形クローラ走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、原子炉内、工場、工事現場および化学プラン
ト内などの巡回検査、非常時作業のための遠隔操作マニ
ピュレータの搬送手段として、あるいは山間地での鉱業
用、海底作業用の車両として用いられ、不整地における
対地適応的移動を可能とした対地適応形クローラ走行車
に関する。

「従来の技術」 不整地での移動をより対地適応的にした搬送手段として
車輪に代え、第７図に示すように足回りとして無限軌道
を有する１対のクローラ５２を備えたクローラ走行車５
３がある。

しかし、このようなりローラ走行車５３は、対地適応性
が十分でなく、同図［Ａ］−［Ｂ］−［Ｃ］の動作で障
害物（０）を乗り越えようとするとき、障害物（０）に
乗り上がった［Ｂ］の状態では姿勢が著しく不安定であ
り、また、この状態から進行方向に重心が移って、［Ｃ
］のように衝撃的な着地をするなど、滑らかな移動が不
可能であるといった問題がある。

第４図、第８図、第１０図および第１１図はいずれもこ
のような問題に対処して提案されたものを示しており、
このうち第８図のクローラ走行車５４は、ボディ５５に
それぞれ主軸５６を中心にして揺動自在に取り付けされ
た４つのクローラ５７．５７．５７．５７を有し、第９
図［Ａ］　［Ｂ］に例示したような姿勢のほか、いろい
ろな姿勢を取る事が出来、対地適応性が著しく高いもの
となっている。また第１０図のクローラ走行車５８は、
４つのクローラ６１，６１，６１．６１がそれぞれ可動
脚６０を介してボディ５９に取り付けられた構造を有し
、各クローラ６１の傾斜角度は、接する路面の状態によ
って受動的に変化してゆくようになっている。さらに、
第１１図のクローラ走行車６２は、１対のクローラ６４
．６４を有し、各クローラ６４は、ボディ６３に固定さ
れた車輪６５．６６と、アーム６８によって変位可能な
遊星輪６７と、この３輪６５，６６．６７に巻張された
無限軌道６９からなっており、遊星輪６７の変位によっ
てクローラ６４が変形し、第１２図に示すように［Ａ］
−［Ｂ］の動作シーケンスで障害物（０）を乗り越えた
り、第１３図に示すように［Ａ］−［Ｂ］＝［Ｃ］ある
いは［Ｃ］−［Ｂ］→［Ａ］の動作シーケンスで坂や階
段状の路面を昇降できるものである。

また第４図の斜視図及び第５図の断面図に内部構造を示
すクローラ走行車は、各クローラに設けた走行系出力軸
７０と揺動系出力軸７１とに各モータ７２．７３を取り
付け、これら複数のモータ７２．７３を互いに干渉させ
たものである。第４図に於て、ボディ７４の下部には固
定脚７５゜７５がリンク機構７６．７６を介して取り付
けられている。

固定脚７５．７５は、その長さ方向両端において支持筒
７７．７７を介して結合され、互いに一体となっている
。

７８．７８，７８．７８は走行装置としてのクローラで
、それぞれ固定脚７５．７５の外側に突出した前記支持
筒７７．７７の両端部（即ち４箇所）に配設されている
。

この各クローラ７８は、第５図に示すように、その長さ
方向中央において、該クローラ７８のフレーム７９がベ
アリング８０を介して前記支持筒７７の端部に外挿され
、該支持筒７７の中心軸線を回転中心として回転揺動可
能となっている。該クローラ７８の駆動系において、７
０は前記中心軸線すなわちクローラ７８の長さ方向中央
に存する走行系出力軸、７２は支持筒７７内に固定され
て該走行系出力軸７０を回転させるモータ、７１は前記
長さ方向中央から一方に偏った位置に存する揺動系出力
軸、７３はクローラ７８のフレーム７９に固定されて該
揺動系出力軸７１を回転させるいま一つのモータである
。両出力軸７０．７１のそれぞれに軸着された駆動歯車
８１．８２は互いに咬合しており、このため両モータ７
２．７３は互いに干渉している。８３．８４はフレーム
７９の長さ方向両端近傍に内挿された車輪で、フレーム
７９にベアリング８５ａ、８５ｂ、８６ａ。

８６ｂを介して回転自在に架設された支軸８７８８にそ
れぞれ軸着されており、該両車軸８３゜８４には無限軌
道８９が巻架されている。前記支軸８７．８８には従動
歯車９０．９１がそれぞれ軸着され、このうち従動歯車
９０は揺動系出力軸７１の駆動歯車８２と、また従動歯
車９１は、揺動系出力軸７１の駆動歯車８２と対称位置
にあってベアリング９２により回転自在になる支軸９３
に軸着され一方において走行系出力軸７０の駆動歯車８
１と咬合する従動歯車９４と咬合している。

上記駆動系は、両出力軸７０．７１の駆動歯車８１．８
２が咬合しているため、第６図の内部動作説明図に示す
ように、両モータ７２．７３は逆向きに回転される。こ
のような駆動系によって、通常の平坦地での走行時でも
、モータ７２およびモータ７３の双方が駆動し、推進力
を分担して負荷している為、１クローラに２つ、計８つ
のモータ（８自由度〉全てを移動に使用でき、出力重量
比を向上させている。

「発明が解決しようとする課題」 これらのように改良されたクローラ走行車は、上記した
ように、高い対地適応性を有しているが、それぞれ次の
ような問題がある。

まず第８図のクローラ走行車５４は、各クローラ５７を
主軸５６を中心にして揺動させるための専用の強力なア
クチュエータを装備しなければならないという第１の問
題を有する。すなわちアクチュエータが８台装備されて
いるとしても、そのうちの４台は各クローラ５７の推進
用、他の４台は揺動用であり、不整地でない比較的平坦
な路面を走行する際にはクローラ５７揺動用のアクチュ
エータは駆動せず単に荷重として作用するのみである為
、出力重量比において不経済な設計であると言わざるを
得ない。第２の問題は、動作を停止させる際にはブレー
キ装置を用いてこれを行うか、あるいはアクチュエータ
をサーボ的に強力なモーメントを発生させながら停止の
ためのバランス力を得るものとする必要があるが、前者
の場合は推進用のアクチュエータに対するブレーキ装置
のほかに、揺動用のアクチュエータ専用の強力なブレー
キ装置が必要であることから大重量となり、後者の場合
は停止時においても常時大きなエネルギロスが生ずるこ
とになり、いずれも好ましくないことである。

第１０図のクローラ走行車５８についても、４つのクロ
ーラ６１，６１，６１．６１の各々の推進用のアクチュ
エータの他に、該各クローラ６１を可動脚６０を介して
自在に上下動させるための強力なアクチュエータが必要
であるため、上記第８図の例と同様に、その出力重量比
は必ずしも好ましくない設計と考えられる。

また、クローラ６１の傾斜角度は接する路面に対応して
受動的に決まるようになっているが、溝を横切って渡る
際には、このクローラ６１の角度が能動的に固定可能な
ものでないと、溝幅がクローラ６１の長尺方向の長さの
１／２以上であるような場合、踏破性に支障を来すこと
が考えられる。

さらに、第１１図のクローラ走行車６２は、比較的小型
に出来、機構的にも単純で、出力重量比の高いものであ
るが、第１２図や第１３図に例示したような障害物の乗
り越えや坂、階段状の路面の昇降等を行うにはアーム６
８を反転（遊星輪６７を変位）させていちいちクローラ
６４の形状を変え、迎え角や背離角（θ）を設定するな
どの予備動作が必要であるため、移動速度を向上出来な
い問題がある。

また、第４図のクローラ走行車においては、ギヤで噛み
合わせているので、走行速度と振り上げ速度を独立に設
定することができない。またモータが腕に付けられてい
るので、モータが本体に引掛かり腕の回転操作角度が制
限され、モータが可動部に付けられているため、荷重が
大きくなり応答速度が遅くなる、などの問題もある。

本発明は以上のような問題に鑑み、対地適応性および出
力重量比の向上を目的としてなされたらである。

「課題を解決するための手段」 すなわち本発明に係わるクローラ走行車は、ボディ下部
の本体に２対、計４つのクローラをそれぞれの長さ方向
中央部を支点として回転揺動可能な状態で取り付け、該
各クローラの駆動系はその長さ方向中央にある走行系出
力軸と該中央から一方に片寄った位置にある揺動系出力
軸と、本体側に固定され走行系出力軸を回転させるモー
タと、揺動系出力軸を回転させる他のモータを有し、こ
れら複数のモータを互いに干渉させてなる構成としたも
のである。

また前記複数のモータの干渉が、前記両出力軸に軸着さ
れた遊星歯車とプーリを直接あるいは間接的に咬合させ
ることによってなされる構造としたものである。

「作用」 上記駆動系は、互いに干渉し合う複数のモータによって
、クローラに、推進動作（クローラの無限軌道を回転さ
せる動作〉と、長さ方向中央部を中心として回転揺動さ
せる動作の２つの自由度を実現するもので、４クローラ
の各々の動作の組合せによって、本発明のクローラ走行
車は能動的に対地適応的移動を行うことが出来、また、
推進運動にも回転揺動にも、４クローラすべてのモータ
を使用する事ができ、大出力が得られるものである。

「実施例」 以下に、本発明に係わる対地適応形クローラ走行車を、
第１図〜第３図に示す実施例に基すいて説明する。

第１図の斜視図において、キャリア１には、図示しない
ＴＶ右カメラるいはマニピュレータ等が搭載されるとと
もに、その下部には該ボディ１を支持する固定脚３がリ
ンク機構２，２を介して取り付けられている。５，５．
５．５は走行装置としてのクローラで、それぞれ固定脚
３の外側に突出した支持筒４，４，４．４のまわりに回
転可能に配設されている。この各クローラ５は、第２図
の断面図に内部構造を示すように、その長さ方向の中央
において該クローラ５のフレーム６がベアリング７ａ、
７ｂを介して前記支持筒４に外挿され該支持筒４の中心
軸線を回転中心として回転揺動可能となっている。

該クローラ５の駆動系において、８は走行系出力軸で、
該支持筒４の内側にベアリング９ａ、９ｂ、を介して回
転可能に支持されている。該走行系出力軸８の該フレー
ム６より外側に突き出した一端にはスプロケット１０が
軸着されている。

１１は該フレーム６の長さ方向の一端付近に内挿された
駆動輪で、該フレーム６にベアリング１２ａ、１２ｂを
介して回転可能に支持された支持軸１３に軸着されてい
る。

該支持軸１３の該フレーム６より外側に突き出した一端
にはスプロケット１４が軸着されており、該スプロケッ
ト１０．１４にはチェーン１５が軸架されており、前記
走行系出力軸８の回転を前記駆動輪１１に伝達している
。１６は該フレーム６の長さ方向の該駆動輪１１とは反
対の端付近に内挿された従動輪で、該フレーム６にベア
リング１７ａ、１７ｂを介して回転可能に支持された支
持軸１８に軸着されている。

１９は補助輪で、該フレーム６の長さ方向の中央に内挿
されかつ該支持筒４にベアリング２０ａ。

２０ｂを介して回転可能に支持されている。該駆動輪１
１、該従動輪１６、該補助輪１９には無限軌道２１が軸
架されている。

２２は揺動系出力軸で固定脚３にベアリング２３を介し
て回転可能に支持されている。該揺動系出力軸２２の一
端にはスプロケット２４が軸着されている。２５は前記
支持筒４の中心軸線を回転中心として前記フレーム６と
共に回転揺動可能に該フレーム６の長さ方向の中央に接
着されたスフ。

ロケットである。

該スプロケット２４．２５にはチェーン２６が軸架され
ており、該揺動系出力軸２２が回転することにより該フ
レーム６が回転揺動する。すなわち上記クローラ５は、
該走行系出力軸８の回転により走行動作を行い、該揺動
系出力軸２２の回転により揺動動作を行う。

固定脚３には前記クローラ５と反対側内部に干渉駆動部
２７が取り付けである。

第３図は干渉駆動部２７の構成例を示す斜視図である。

次に本発明クローラ走行車の駆動系について、動作を第
３図の干渉駆動部２７の構成例を示す斜視図を用いて説
明する。

第３図にて遊星歯車３０ともう一つの遊星歯車３１の各
々のリング歯車３２．３３とリング歯車駆動用モータ３
４の回転軸に軸着されたプーリ３５にはタイミングベル
ト３６が軸架されており、該リング歯車駆動用モータ３
４により該リング歯車３２．３３を同方向に同回転速度
で回転可能となっている。また、前記遊星歯車３ｏ及び
遊星歯車３１の各々太陽歯車４６．４７には各々入力軸
３７．３８の一端が軸着され他端には各々プーリ３９．
４０が軸着されている。該プーリ３９゜４０と太陽歯車
駆動用モータ４１の回転軸に軸着されたプーリ４２には
タイミングベルト４３が、該プーリ３９，４０が逆方向
に同じ回転速度で回転するように軸架されている。ガイ
ドプーリ４４゜４５は該タイミングベルト４３が緩まな
いよう張力を与えるものである。よって前記太陽歯車駆
動用モータ４１により前記太陽歯車４６．４７は各々逆
方向に同じ回転速度で回転する。また遊星歯車３０と遊
星歯車３１の各々の惑星歯車４８゜４９には各々出力軸
５０．５１の一端が軸着されており、該出力軸５０．５
１の各他端は各々減速１ｉ！１２８．２９の入力に各々
軸着されている。該減速機２９には揺動系出力軸２２が
軸着され、該減速機２８には走行系出力軸８が軸着され
ている。

よって上記駆動系の２つのモータ即ち太陽歯車駆動用モ
ータ４１とリング歯車駆動用モータ３４は該遊星歯車３
０．３１を介して互いに干渉しあっている。

次に動作について説明する。まず、走行動作のみを考え
る。即ち走行系出力軸８のみを回転させ揺動系出力軸２
２の回転を静止させるためには、遊星歯車３１の太陽歯
車４７とリング歯車３３を逆方向に同じ回転速度で回転
するように、太陽歯車駆動用モータ４１とリング歯車駆
動用モータ３４を逆方向に同じ回転速度で回転させれば
、該揺動系出力軸２２は静止している。

一方このとき遊星歯車３０の太陽歯車４６とリング歯車
３２は同じ方向に同じ回転速度で回転するので、出力軸
５０は太陽歯車４６と同じ方向に回転し、減速機２８で
減速され該走行系出力軸＄を回転させる。

これとは反対に揺動動作のみを考える。それには揺動系
出力軸２２のみ回転させ走行系出力軸８の回転を静止さ
せるために、遊星歯車３０の太陽歯車４６とリング歯車
３２は逆方向に同じ回転速度で回転するように、太陽歯
車駆動用モータ４１とリング歯車駆動用モータ３４を同
じ方向に同じ回転速度で回転させれば、該走行系出力軸
８は静止している。

一方このとき遊星歯車３１の太陽歯車４７とリング歯車
３３は同じ方向に同じ回転速度で回転するので、出力軸
５１は太陽歯車４７と同じ方向に回転し、該減速機２９
で減速され該揺動系出力軸２２を回転させる。

また、太陽歯車駆動用モータ４１とリング歯車駆動用モ
ータ３４の回転速度を同速度にせず速度差を与えること
により前記動作の中間的動作、即ち走行動作しなから揺
動動作を行うことも可能である。また減速機２８．２９
により走行速度と揺動速度の速度を任意に設定すること
が可能である。

上記のような駆動系を構成すれば通常の平坦地の走行時
でも太陽歯車駆動用モータ４１とリング歯車駆動用モー
タ３４の双方が駆動し、推進力を分担して負荷している
ため、１クローラに２つ、計８つのモータすべてを移動
に使用でき、出力重量比を向上させる大きな利点を持つ
。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる対地適応形クロー
ラ走行車は、ボディ下部の４つのクローラがそれぞれそ
の長さ方向中央部を支点として揺動可能になり、該各ク
ローラに複数個ずつ配されたモータが機構的に干渉し合
うことにより、全てのモータを常時稼動状態に保つこと
を可能にしているものであり、推進動作にもクローラの
揺動動作にも全てのモータの出力が用いられるため、駆
動系が推進用、揺動用に分離されて装備されていた従来
のクローラ走行車に比較して２倍以上の大出力を可能に
するもので゛ある。

−Ｉ＋ｒ−七七−一り人拭止１１≠苅１小プ・　土Ｃ噛
度と振り上げ速度の速度を独立に設定できる。

また、クローラには側面にモータを付けていないので突
起部が無くなり、クローラの回転角度に制限を受けず、
また、クローラも軽量となるので応答速度も早くなる。

従って、あらゆる不整地に対して迅速かつ能動的に適応
し、安定的な走行が可能となるもので、極めて優れた機
能性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の対地適応形クローラ走行車の実施例
を示す斜視図、 第２図は、同じくクローラの内部構造を示す断面図、 第３図は、同じく干渉駆動の構成例を示す斜視図、 第４図は、従来のクローラ走行車の第５の例を示す斜視
図、 第５図は、同じくクローラの内部構造を示す断面図、 ある。 第７図は、従来のクローラ走行車の第１の例における障
害物を乗り越えるときの概略的な姿勢説明図、 第８図は、従来のクローラ走行車の第２の例を示す斜視
図、 第９図は、同じく姿勢説明図、 第１０図は、従来のクローラ走行車の第３の例を示す斜
視図、 第１１図は、従来のクローラ走行車の第４の例を示す斜
視図、 第１２図および第１３図はそれぞれ同タローラ走行車の
姿勢説明図。 図において １はキャリア ３は固定脚 ５はクローラ ８は走行系出力軸 ２２は揺動系出力軸 ３０．３１は遊星歯車 ３４はリング歯車駆動用モータ ３９゜ ４０はプーリ ４１は太陽歯車駆動用モータ である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボディ下部の固定脚に２対、計４つのクローラを
   それぞれの長さ方向中央部を支点として回転揺動可能な
   状態で取り付け、該各クローラの駆動系はその長さ方向
   中央にある走行系出力軸と該中央から一方に片寄った位
   置にある揺動系出力軸と本体側に固定され走行系出力軸
   を回転させるモータと、揺動系出力軸を回転させる他の
   モータを有し、これら複数のモータを互いに干渉させて
   なることを特徴とする対地適応形クローラ走行車。
2. （２）前記複数のモータの干渉が、前記両出力軸に軸着
   された遊星歯車とプーリを直接あるいは間接的に咬合さ
   せることによってなされることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の対地適応形クローラ走行車。