JPH0891004A - 自在動輪 - Google Patents

自在動輪

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JPH0891004A
JPH0891004A JP22843394A JP22843394A JPH0891004A JP H0891004 A JPH0891004 A JP H0891004A JP 22843394 A JP22843394 A JP 22843394A JP 22843394 A JP22843394 A JP 22843394A JP H0891004 A JPH0891004 A JP H0891004A
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JP
Japan
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wheel
moving wheel
drive mechanism
rotary drive
moving
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JP22843394A
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English (en)
Inventor
Hidetoshi Kinoshita
秀俊 木下
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH0891004A publication Critical patent/JPH0891004A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の方向変換、急角度方向転換の可能な自
在動輪を提供する。 【構成】 この発明の自在動輪は、球体からなる動輪1
と、この動輪1を回転可能に支持する球受機構2と、前
記動輪1に圧接し動輪1に回転力を与える回転駆動機構
7とを有し、前記球受機構2を支持する支持枠体3に前
記回転駆動機構7とこの回転駆動機構7を動輪1に圧接
させる方向を変化させる機構6とを保持する保持枠体4
を垂設させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、運搬車、搬送装置、
アミューズメント機器さらには移動架台のための動輪と
して利用できる自在動輪に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりこの種の車両、搬送機器などに
使用されている動輪としてはタイヤが利用され、また特
に重量運搬の場合はより剛性の大きい動輪ないし円筒形
動輪が使用されている。そしてこれら動輪に原動機から
の回転を伝える回転駆動軸が連結され、回転力が伝動さ
れて車体等を走行ないし移動させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の動輪では急角度の方向転換ができないという
問題がある。タイヤの場合でも厳密には地面や床面には
一定の幅を有する円筒状の形で接触しており、特に直角
に方向転換することは困難である。また駆動軸との連結
機構からくる制約もあって、急角度の方向転換ができる
ものはすくないしあるいは急角度の方向転換には困難を
伴うものである。この発明は、車両、搬送機器などの走
行ないし移動方向を自在に変更でき、特に急角度で方向
転換できる動輪を提供せんとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明が提供する自在
動輪は、球体からなる動輪と、この動輪を回転可能に支
持する球受機構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力を与
える回転駆動機構とを具備したものである。
【0005】
【作用】この発明が提供する自在動輪の回転方向は、回
転駆動機構が球体に接し回転力を伝動している方向によ
り決定されるので、方向を自在に転換できる。また、回
転駆動機構を半球体とした場合動輪と回転駆動機構との
接点(動輪と走行面との接点と点対称の位置)を中心と
して動輪と回転駆動機構の回転軸のなす角の大きさを変
えることにより、動輪の回転速度を変化させることがで
き、球受機構との位置関係から回転力の伝動地点により
回転数を変更でき、走行ないし移動速度を変更できる。
【0006】
【実施例】以下、この発明の自在動輪を図面に示す実施
例にしたがって説明する。図1はこの発明が提供する自
在動輪の構成を示す図であり、図2は図1の構成を右方
から見た図である。これらの図において、1は中空の金
属球または合成樹脂製の球またはセラミック製の球体
で、外表面にはゴムまたは合成樹脂あるいはセラミック
がコーティングされている動輪である。2は球体1を支
持枠3に対して回転自在に支持するための球受たとえば
ベアリングリテーナである。この場合支持枠3は、動輪
1全体を周囲ないし4方位から抱持するものであり、全
体の重量を支える支持体として機能する。4は支持枠3
に垂設された架台であり、この架台4に動輪1を回転駆
動する機構が架設されている。すなわち、7はその外周
面が球体1に圧接される回転駆動機構たとえば軸固定で
外周が回転駆動される油圧モータあるいは電動機で、こ
の回転駆動機構7は保持腕6によってその軸方向が回動
可能に保持されており、この保持腕6は架台4に回転自
在に支持された操舵軸5に連結されている。この操舵軸
5は中空に構成されていて、回転駆動機構7へのエネル
ギー供給手段たとえば油圧配管あるいは電力供給電線8
が挿入されている。さらにこの供給手段は保持腕6の内
方に挿入されている。操舵軸5の上端には歯車10が固
定されており、この歯車10には、架台4に架設された
操舵用電動機9の回転出力軸に固定された歯車Pが噛み
合っている。この操舵用電動機9が回転すると回転駆動
機構7が動輪1に接する水平面内での角度すなわち方向
が変わり、これによって動輪1の回転方向が変更されて
舵取りができる。この場合、回転駆動機構7と動輪1は
点接触しているので、迅速に舵取りをすることができ
る。
【0007】図3は図1とは異なる機能を具備した実施
例を示すもので、回転駆動機構17の先端を半球体26
とし、動輪11と半球体26との接点(動輪と走行面と
の接点と点対称の位置)を中心として動輪11と半球体
26回転駆動軸のなす角の大きさを変えることにより、
動輪の回転速度を変化させることができるようにした自
在動輪である。図4はこの変則機構を別の角度から示す
ものである。これらの図において、11は中空の金属球
または合成樹脂製の球またはセラミック製の球体で、外
表面にはゴムまたは合成樹脂あるいはセラミックがコー
ティングされている動輪である。12は球体11を支持
枠13に対して回転自在に支持するための球受たとえば
ベアリングリテーナである。この場合支持枠13は、動
輪11全体を周囲ないし4方位から抱持するものであ
り、全体の重量を支える支持体として機能する。18は
支持枠13に垂設された架台であり、この架台18の内
方には動輪11を回転駆動する機構が設置されている。
【0008】すなわち14は動輪11の回転駆動機構1
7を架設する架台で、円弧状をなしその両端は支持枠1
3上に周設されたガイドレール16に案内されていて、
鉛直方向には外れないように支持されている。また、こ
の架台16にはその一端に操舵用電動機19が固設され
ていて、その出力軸には支持枠13上に周設されたラッ
クLに噛み合うピニオン歯車20が固定されている。ラ
ックLは環状枠21上に付設されている。
【0009】この架台14は図4に示すように2本の枠
からなり、支持台15を介して回転駆動機構17が架設
されている。すなわち、回転駆動機構17は支持台15
に設置されているが、この支持台15はT字形をなし架
台14を挟持する形で配置された案内用回転体22が保
有されており、架台14上を移動可能にして架台14に
保持される。そしてこの支持台15に回転駆動機構17
が吊架されているのである。回転駆動機構17は回転駆
動する油圧モータあるいは電動機であり、その出力軸に
は半球体26が取付けられている。この半球体26は常
時動輪11に対して圧接するよう架台14に架設されて
いる。Rは動輪11の半径である。
【0010】他方、支持台15には変速用電動機25が
設置されていて、その出力軸24には架台14のラック
に噛み合うピニオン歯車23が固定されている。したが
って、変速用電動機25が回転するとラックとピニオン
歯車23の関係で、支持台15は架台14の円弧上を変
位する。この変位は案内用回転体22により適確に行わ
れる。すると、この変位によって回転駆動機構17およ
び半球体26も架台14の円弧の中心を中心として変位
する。この円弧の中心は動輪11と半球体26との接点
(動輪と走行面との接点と点対称の位置)と一致させて
ある。このことにより、この接点を中心として動輪11
と半球体26の回転駆動機構のなす角が変化する。例え
ば図7(A)に示すように半球体26が、走行面に対し
垂直に動輪11と接する場合は、動力は伝わらず回転速
度は0となる。また、図7(B)に示すように垂直から
θ1 だけ傾斜した場合、半球体26の動力伝達に寄与す
る回転半径は0からr1 となり、それに応じた回転速度
で動輪11が回転する。さらに図7(C)に示すように
垂直からθ2 (>θ1 )だけ傾斜した場合、半球体26
の動力伝達に寄与する回転半径はr2 (>r1 )とな
り、動輪11の回転速度は更に高速となる。したがって
半球体26の回転数が同一であっても動輪11の回転は
変速(減速)されることになる。動輪11と半球体26
の回転軸のなす角が走行面に対し水平になった時、最高
速度になる。この変速機構が付設されている点が図1の
構成と異なる点である。
【0011】図5(A)(B)は、搬送車30のボディ
にこの発明の自在動輪31を設置した場合の走行機能を
説明するための図面である。(A)は動輪の回転方向が
全て同一の場合であり、(B)は正五角形が内接する円
の接線方向に同じ向きの場合である。(A)の場合は搬
送車30が直進し、(B)の場合は搬送車30は同一地
点で回転し車体の方向を変更することができる。
【0012】図6は、これら各電動機等の駆動を制御す
るための制御回路を示すブロック図である。まず、スイ
ッチ42で車両30を移動させるか、回転させて方向変
換するかを選択する。移動を選択した場合は、入力装置
としてスプリング・センターリターン形のジョイスティ
ック40が選択される。ジョイスティック40はレバー
を倒す方向で移動方向が決められ、倒す角度で走行速度
が決められるよう構成されている。スイッチ42で車両
30の回転を選択すると、入力装置としてロータリエン
コーダ41が選択され、そのつまみを回転させる角度に
応じて車両30を回転させる。その具体的な処理は制御
部43で制御され、動輪各1こについてそれぞれ操舵用
指令49、走行速度指令50が出力される。操舵用指令
49は、ドライバー44を通じて操舵用電動機46(図
1の9、図3の19)に出力される。操舵用電動機46
の出力は位置検出器45例えばポテンショメータが接続
されており、その出力がフィードバックされる。すなわ
ち、ドライバー44、操舵用電動機46、位置検出器4
5でサーボ系を構成しており、操舵用指令49の方向に
動輪の回転方向を向けることができる。
【0013】走行速度指令50は、ドライバー51を通
じて動輪駆動用電動機48(図1の7)に出力される。
動輪駆動用電動機48の出力は速度検出器47例えばタ
コジェネが接続されており、その出力がフィードバック
される。すなわち、ドライバー51、動輪駆動用電動機
48、速度検出器75でサーボ系を構成しており、走行
速度用指令50の速度で動輪を回転させることができ
る。動輪が図3の構成のものを用いる場合は、走行速度
の制御部分が変速用電動機48(図3の25)、位置検
出器47、ドライバー51という構成となり、速度指令
50に応じた角度に駆動機構を位置決めし、変速するこ
とになる。この場合駆動機構の電動機(図3の17)は
一定速度で回転している。
【0014】この発明が提供する自在動輪は、以上説明
したとおりであるが、上記ならびに図示例に示す以外に
もいくつかの変形例を包含するものである。即ち、まず
動輪の球受機構は図示例に限定されず、例えばこの発明
の自在動輪が利用される車両の種類により適当な機構が
適用される。動輪の材質も上記以外金属材料でもよく、
コーティングは必ずしも必要でない。動輪に圧接されて
回転駆動する回転駆動機構についてもその外形や内部構
成については種々の変形例が挙げられる。例えば油圧モ
ータとする場合でもギヤモータやピストンモータなどが
あり、ピストンモータの場合でも更にラジアル形とアキ
シャル形があり、また空圧方式でもよく各種のモータを
採用できるのである。操舵用の回転源としては電動機と
し制御が容易になるようになっているが、油圧(空圧)
機器を採用することも可能である。図3の構成について
も例えば架台の回転による方向変換機構はピニオン歯車
とラックの噛み合い方式だけに限定されず、ウォーム機
構などの採用も可能である。移動台の支柱の下方部にこ
の発明の自在動輪を付設することも可能であり、この場
合は縦細長の筒状体に図1や図3の機構を内蔵するよう
にすることもできる。この場合はそれなりに外径を小さ
くする必要から各部の構成を変更する必要がある。回転
駆動機構を動輪に圧接させる機構は図示していないが、
その機構としては、例えば図1の場合、支持枠3と架台
4との関係を相対的に変位可能とし、架台4を支持枠3
にバネを介在させて架設し、動輪に回転体を弾接させる
ようにするのが一般的である。もちろんそれ以外の弾接
機構例えば回転体だけを保持枠に弾設して行う機構等も
採用できる。この発明の動輪の用途は上記に限定され
ず、たとえばこの自在動輪の動輪を上方に向けて固定的
に設置し、その上に載置される板材などを水平方向に移
送する移送装置の一部としても利用可能である。この発
明はこれらすべてを包含するものである。
【0015】この発明は以上説明したとおりであるが、
これをまとめてみるとつぎのとおりである。
【0016】付記1 球体からなる動輪と、この動輪を回転可能に支持する球
受機構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力を与える回転
駆動機構とを具備したことを特徴とする自在動輪。
【0017】付記2 球体からなる動輪と、この動輪を回転可能に支持する球
受機構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力を与える先端
に半球体を具備した回転駆動機構と、この回転駆動機構
の半球体を動輪に圧接させる角度を変化させる機構とを
具備したことを特徴とする自在動輪。
【0018】付記3 球体からなる動輪と、この動輪を回転可能に支持する球
受機構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力を与える回転
駆動機構とを有し、前記球受機構を支持する支持枠体に
前記回転駆動機構を保持する保持枠体を垂設させたこと
を特徴とする自在動輪。
【0019】付記4 球体からなる動輪と、この動輪を回転可能に支持する球
受機構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力を与える先端
に半球体を具備した回転駆動機構とを有し、前記球受機
構を支持する支持枠体に前記回転駆動機構と前記回転駆
動機構の半球体を動輪に圧接させる角度を変化させる機
構とを保持する保持枠体を垂設させたことを特徴とする
自在動輪。
【0020】
【発明の効果】この発明が提供する自在動輪は以上説明
したとおりであるから、動輪が球体であり、かつ任意の
方向に回転できるので、この自在動輪を付した車両等を
任意の方向に移動でき、特に急角度の方向変換が可能で
ある。また、回転駆動源の回転速度制御を不要とし構成
を簡略にすることができる。さらに搬送車輌などにおい
て動輪を正五角形の各頂点に配置することにより、3輪
あるいは4輪に比較して転倒しにくくすることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による自在動輪の構成を示す図であ
る。
【図2】この発明による自在動輪の構成を示す図であ
る。
【図3】この発明による自在動輪の構成を示す図であ
る。
【図4】この発明による自在動輪の構成を示す図であ
る。
【図5】この発明による自在動輪を付した車両の作動を
説明するための図である。
【図6】この発明による自在動輪の作動を制御するため
の回路図である。
【図7】この発明による自在動輪の作動を説明するため
の図である。
【符号の説明】
1、11…動輪 2、12…球受 3、13…支持枠 4、14…架台 5…操舵軸 6…保持腕 7、17…回転駆動機構 9、19…操舵用電動機 15…支持台 16…ガイドレール 25…変速用電動機 26…半球体 30…搬送車

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】球体からなる動輪と、この動輪を回転可能
    に支持する球受機構と、前記動輪に圧接し動輪に回転力
    を与える回転駆動機構とを具備したことを特徴とする自
    在動輪。
JP22843394A 1994-09-22 1994-09-22 自在動輪 Pending JPH0891004A (ja)

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JP22843394A JPH0891004A (ja) 1994-09-22 1994-09-22 自在動輪

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JP22843394A JPH0891004A (ja) 1994-09-22 1994-09-22 自在動輪

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JPH0891004A true JPH0891004A (ja) 1996-04-09

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