走行台車
【課題】操舵時の位置ズレを防止または抑制しつつ走行および操舵することが可能であり、比較的安価でかつノイズが発生する懸念のない走行台車を提供する。
【解決手段】この走行台車は、ベース１０に回動自在に支持される操舵軸６と、その操舵軸６の下部に設けられた操舵ブロック３と、その操舵ブロック３に進退方向に沿って並設された一対の車輪１，２と、一対の車輪１，２を別個に正逆回転させる駆動機構２６と、一対の車輪１，２の回転で操舵軸６が回動されることで操舵ブロック３とともに一対の車輪１，２の向きを同時に変える操舵機構２５と、を有する移動装置２４を備えている。
【解決手段】この走行台車は、ベース１０に回動自在に支持される操舵軸６と、その操舵軸６の下部に設けられた操舵ブロック３と、その操舵ブロック３に進退方向に沿って並設された一対の車輪１，２と、一対の車輪１，２を別個に正逆回転させる駆動機構２６と、一対の車輪１，２の回転で操舵軸６が回動されることで操舵ブロック３とともに一対の車輪１，２の向きを同時に変える操舵機構２５と、を有する移動装置２４を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビカメラを載置する台車として好適な走行台車に係り、特にこの種の走行台車の駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の走行台車の駆動機構としては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。同文献に記載の駆動機構は、例えば図５に示すように、操舵軸１０６と、その操舵軸１０６に直交する車輪軸１１５とを有している。そして、車輪１０１の幅中心は、操舵軸の延長線ＣＬ上に位置しており、走行車輪側には、車輪軸１１５と同軸に車輪１０１を回転させるためのモータ１２１が配置され、操舵軸１０６には操舵用のモータ若しくはモータに動力を伝達するための伝達機構１３０を備えている。そして、同文献に記載の技術では、車輪１０１を回転させるモータの電源線やエンコーダの信号線は、操舵軸１０６に備えられたスリップリング１４０を介して本体の任意の場所に設置された不図示のモータドライバに接続されている。
【０００３】
また、走行台車の他の駆動機構としては、例えば特許文献２に記載の技術がある。同文献に記載の駆動機構は、例えば図６に示すように、操舵軸２０６と、これに同軸に設けられて車輪２０１を回転させるための走行駆動軸２０４と、この走行駆動軸２０４の下端に設けられた傘歯車２５６とを有し、この傘歯車２５６によって、操舵軸２０６の中心から一定距離オフセットした位置でかつ、回転中心が操舵軸心ＣＬと直交する車輪２０１に動力を伝達するようになっている。そして、走行駆動軸２０４の上端は車輪２０１を回転させる走行用のモータ２４０に連結されており、一方、操舵軸２０６は、操舵用のモータ２３０によって駆動可能としている。この駆動機構は、車輪２０１を回転させる走行用のモータ２４０を止めて、操舵用のモータ２３０を回転させた場合に、走行駆動軸２０４下端の傘歯車２５６上を転がる車輪軸側傘歯車２１５の回転数と、操舵軸２０６を中心とした円弧上を車輪２０１が転がるのに必要な車輪２０１の回転数とが、一致するように車輪径及びオフセット長が設定されている。
【特許文献１】特開２００４−１４２４９４号公報
【特許文献２】特開昭４９−１１６７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スリップリングが高価である上、スリップリングは電気接点を摺動させる機構なので、ノイズの原因になったり、挨による接触不良を起こす原因となるという問題点がある。また、この駆動機構で操舵をする際には、車輪接地面を滑らせつつ据え切り操舵を行うことになる。そのため、操舵の度に位置ズレが生じて位置精度が低下する原因にもなる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の技術では、スリップリングは不要でありその分安価ではあるものの、車輪は、ゴムタイヤ等、台車の荷重によってたわみが生じるのが一般的であり、この際の車輪回転数と走行距離とは、車輪に生じるたわみの大きさによって相関関係が変わってしまう。そのため、台車を止めた状態で操舵軸のみを回転させる様な車輪径とオフセット長とを設定することが困難であり、据え切り操舵時においては、走行台車が小さな円を描く様に動いてしまうという位置ズレの問題点がある。
【０００６】
特に、テレビカメラで撮影を行う場合には、走行方向に操舵をしてから走行を開始する。そのため、走行方向を決める際に走行台車が小さく動いてしまうと、画像の揺れの原因になる。したがって、特許文献１に記載の技術と同様に、操舵の際の走行台車本体の動きが位置精度を低下させる原因になっていた。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、操舵時の位置ズレを防止または抑制しつつ走行および操舵することが可能であり、比較的安価でかつノイズが発生する懸念のない走行台車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る走行台車は、ベースに回動自在に支持される操舵軸と、その操舵軸の下部に設けられた操舵ブロックと、その操舵ブロックに進退方向に沿って並設された一対の車輪と、その一対の車輪を別個に正逆回転させる駆動機構と、前記一対の車輪の回転で前記操舵軸が回動されることで前記操舵ブロックとともに前記一対の車輪の向きを同時に変える操舵機構と、を有する移動装置を備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る走行台車によれば、移動装置が、駆動機構および操舵機構を有するので、走行および操舵が可能である。そして、一つの操舵軸に対して一対の車輪が配置され、駆動機構は、一対の車輪を別個に正逆回転させることができるので、一対の車輪のうちの第一の車輪と第二の車輪とを個別に駆動し、走行台車を止めた位置で操舵を行う場合であっても、第一の車輪及び第二の車輪をそれぞれ適宜に正転ないし逆転させることができる。そして、操舵機構は、一対の車輪の回転で前記操舵軸が回動されることで前記操舵ブロックとともに前記一対の車輪の向きを同時に変えるので、操舵の際にも車輪が転がりつつ方向を変えることができるため、床面に対する滑りが抑えられる。また、操舵に際する微妙な回転中心のズレは、駆動機構での第一の車輪または第二の車輪の速度調整により補正することができる。これにより、本発明に係る走行台車によれば、操舵時の位置ズレが発生しにくいため、位置精度の低下を防止または抑制可能であり、また、スリップリングを用いなくとも構成することができるため、比較的安価に構成可能であり、また、ノイズが発生する懸念をなくすことができる。
【０００９】
ここで、本発明に係る走行台車において、前記駆動機構は、前記操舵軸にこれと同軸に内嵌する筒状の第一の駆動軸と、その第一の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第一のモータと、前記第一の駆動軸にこれと同軸に内嵌する第二の駆動軸と、その第二の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第二のモータと、前記操舵ブロック内に設けられて鉛直方向にのみ摺動可能なギアブロックとを有し、前記一対の車輪のうちの第一の車輪は、前記第一の駆動軸に、その下部に歯を下向きに固定される軸側第一ベベルギア、およびその軸側第一ベベルギアと噛合されて前記操舵ブロックで回転自在に支持された車輪側第一ベベルギアを介して、その車輪側第一ベベルギアに連結されるとともに前記操舵ブロックで回転自在に支持されており、前記一対の車輪のうちの第二の車輪は、前記第二の駆動軸に、その下部に歯を上向きに固定される軸側第二ベベルギア、およびその軸側第二ベベルギアと噛合されて前記ギアブロックで回転自在に支持された車輪側第二ベベルギアを介して、その車輪側第二ベベルギアに連結されるとともに前記ギアブロックで回転自在に支持されていることは好ましい。
【００１０】
このような構成であれば、駆動機構を構成する二つの駆動軸と、操舵機構を構成する操舵軸とが、同軸上に配置された三重軸構造となっているので、一対の車輪の向きを同時に変える操舵機構、および一対の車輪を個別に駆動する駆動機構を同軸上に配置する上で好適であり、コンパクトな構成とすることができる。
また、本発明に係る走行台車において、前記一対の車輪相互の高さを変えて車輪の接地状態を安定させる接地状態安定機構を更に備え、当該接地状態安定機構は、前記軸側第一ベベルギアと前記軸側第二ベベルギアとの間に、前記第二の駆動軸に外嵌するとともに第一および第二の駆動軸相互を軸方向にスライド移動させるように配置された円筒コイルばねを有し、当該円筒コイルばねと前記ギアブロックとの協働によって前記第二の車輪の高さを前記第一の車輪に対して変えて相互の車輪の接地状態を安定させることは好ましい。
【００１１】
このような構成であれば、第二の車輪が、第一の車輪に対してギアブロックとともに鉛直方向に摺動し且つ円筒コイルばねにより床面に押付けられるため、床面の凹凸に対する追従性を良好とする上でより好適である。つまり、上述した特許文献１ないし２に記載の技術では、操舵軸１つに対して車輪は１個であるが、本発明に係る走行台車では、操舵軸１つに対して車輪が２つになる。そのため、仮に床面に凹凸がある場合、第一の車輪と第二の車輪のどちらかが浮いてしまう可能性があるが、このような構成とすれば、第一の車輪に対して第二の車輪の高さが可変なため、床面の凹凸に対しても良好に追従することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように、本発明によれば、操舵時の位置ズレを防止または抑制しつつ走行および操舵することが可能であり、比較的安価でかつノイズが発生する懸念のない走行台車を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る走行台車の移動装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。ここで、この走行台車は、一つのベースに対して３つの移動装置を有する例であるが、この走行台車の３つの移動装置の構成はいずれも同様なので、以下、一箇所の移動装置について説明し、他の移動装置の図示およびその説明については省略する。
【００１４】
図１は、その移動装置の一実施形態の説明図であり、同図では、走行台車の３つの移動装置のうちの一つの移動装置を、軸線を含む断面図にて示している。
図１に示すように、この走行台車の移動装置２４は、ベース１０に回動自在に支持される略筒状をなす操舵軸６を有し、この操舵軸６の下部には、略箱形の操舵ブロック３が設けられている。そして、この略箱形の操舵ブロック３の両側には、進退方向に沿って一対の車輪１，２が並設されており、これら一対の車輪１，２は、駆動機構２６で一対の車輪１，２を別個に正逆回転可能であり、さらに、一対の車輪１，２の回転で操舵軸６が回動されることで一対の車輪１，２の向きを同時に変える操舵機構２５を有して構成されている。
【００１５】
より詳しくは、上記操舵機構２５は、エンコーダ２３と、上述した操舵軸６の上部に且つベース１０よりも上方の位置に固定された操舵スプロケット７と、その操舵スプロケット７およびエンコーダ２３を掛け回す操舵連動チェーン１２とを有して構成されており、駆動機構２６で一対の車輪１，２の回転がなされると、これに応じて操舵軸６が回動することで操舵ブロック３とともに一対の車輪１，２の向きを同時に変えることができるようになっている。なお、本実施形態の例では、３つの移動装置相互の３つの操舵軸６の各操舵スプロケット７に対して一本の操舵連動チェーン１２が掛け回されており、３つの移動装置が連動して同時に同じ進行方向に向けて回動される。そして、操舵スプロケット７の回動に応じて操舵連動チェーン１２がエンコーダ２３を回動させることで舵角を検出できるようになっている。
【００１６】
また、上記駆動機構２６は、第一の駆動軸４、第二の駆動軸５、第一のモータ２１および第二のモータ２２を備えている。
第一の駆動軸４は、略筒状をなす軸部材であり、その軸線を上下にして、上記操舵軸６にこれと同軸に内嵌している。また、第二の駆動軸５は中実の軸部材であり、第一の駆動軸４にこれと同軸に内嵌しており、これら操舵軸６、第一の駆動軸４および第二の駆動軸５によって、三重軸構造が構成されている。
【００１７】
また、この駆動機構２６は、ベース１０と並行に且つその上方に離間した位置に、モータ取付フレーム１１を有し、このモータ取付フレーム１１は、第二の駆動軸５の上部を回転自在に支持している。そして、このモータ取付フレーム１１には、第一のモータ２１および第二のモータ２２が取り付けられている。そして、第一の駆動軸４は、その上端部のモータ取付フレーム１１よりも下方の位置に第一の駆動プーリ８が固定され、この第一の駆動プーリ８および第一の駆動ベルト１３を介して第一のモータ２１に連結されている。一方、第二の駆動軸５は、その上端部のモータ取付フレーム１１よりも上方の位置に第二の駆動プーリ９が固定され、この第二の駆動プーリ９および第二の駆動ベルト１４を介して第二のモータ２２に連結されている。
【００１８】
そして、上記略箱形の操舵ブロック３内には、ギアブロック１９が配置されている。このギアブロック１９は、横断面が略「Ｌ」字状をなすブロック部材であり、操舵ブロック３内で鉛直方向にのみ摺動できるように支持されている。そして、第一の駆動軸４には、その操舵ブロック３内に位置する下部に、歯を下向きに軸側第一ベベルギア１６が固定されている。さらに、この軸側第一ベベルギア１６には、操舵ブロック３で回転自在に支持された車輪側第一ベベルギア１５が噛合されている。そして、一対の車輪１，２のうちの第一の車輪１は、車輪側第一ベベルギア１５に連結されるとともに操舵ブロック３で回転自在に支持されている。
【００１９】
これにより、第一のモータ２１を適宜に正逆転駆動することによって、第一の駆動軸４が正逆回転され、これに応じて第一の車輪１が正逆回転するようになっている。例えば、第一のモータ２１を図１の上から見て時計周りに回転させると、第一の駆動ベルト１３により第一の駆動プーリ８が図１の上から見て時計周りに回転する。そして、その回転は、第一の駆動軸４により、軸側第一ベベルギア１６、車輪側第一ベベルギア１５を介して第一の車輪１に伝達され、第一の車輪１は図１の右方向から見て反時計周りに回転させることができる。
【００２０】
一方、第二の駆動軸５は、第一の駆動軸４の下部よりも更に下方に張出しており、その操舵ブロック３内に位置する下部には、歯を上向きに軸側第二ベベルギア１７が固定されている。さらに、この軸側第一ベベルギア１６には、ギアブロック１９で回転自在に支持された車輪側第二ベベルギア１８が噛合されている。そして、一対の車輪１，２のうちの第二の車輪２は、車輪側第二ベベルギア１８に連結されるとともにギアブロック１９で回転自在に支持されている。
【００２１】
これにより、第二のモータ２２を適宜に正逆転駆動することによって、第二の駆動軸５が正逆回転され、これに応じて第二の車輪２が正逆回転するようになっている。例えば第二のモータ２２を図１の上から見て時計周りに回転させると、第二の駆動ベルト１４により第二の駆動プーリ９が図１の上から見て時計周りに回転する。そして、その回転は、第二の駆動軸５により、軸側第二ベベルギア１７、車輪側第二ベベルギア１８を介して第二の車輪２に伝達され、第二の車輪２は図１の左方向から見て時計周りに回転させることができる。
【００２２】
また、第一のモータ２１及び第二のモータ２２を図１の上から見て時計周りに、同速度で回転させた場合、第一の車輪１、第二の車輪２は、ともに同速度で図１での手前側に直進走行し、第一のモータ２１及び第二のモータ２２を図１の上から見て反時計周りに、同速度で回転させた場合、第一の車輪１、第二の車輪２はともに同速度で図１での奥側に直進走行するように駆動することができる。なお、本実施形態において、軸側第一ベベルギア１６と車輪側第一ベベルギア１５及び軸側第二ベベルギア１７及び車輪側第二ベベルギア１８は、それぞれギア比が１：１である。
さらに、この走行台車の移動装置２４は、一対の車輪１，２相互の高さを変えて車輪１，２の接地状態を安定させる接地状態安定機構を備えている。
【００２３】
次に、この走行台車の移動装置２４の作用・効果について説明する。
この走行台車は３つの移動装置２４を備えており、各移動装置２４が、駆動機構２６および操舵機構２５を有するので、走行および操舵が可能である。そして、各移動装置２４には、上述のように、一つの操舵軸６に対して一対の車輪１，２が配置されており、これら一対の車輪１，２は、駆動機構２６で一対の車輪１，２を別個に正逆回転可能であり、操舵機構２５は、一対の車輪１，２の回転で操舵軸６が回動されることで３つの移動装置２４の一対の車輪１，２の向きを同時に変えるので、操舵の際にも車輪１，２が転がり、床面に対する滑りを抑えることができる。
【００２４】
すなわち、図２に示すように、この走行台車の移動装置２４で、図２（ｂ）に示すように上から見て反時計回り（正転とする）に操舵角θの操舵をする場合に、今、第一の車輪１、第二の車輪２間の対向距離をＡ、車輪径をｄ、第一の車輪１の転がり角をθａ′（図２（ａ）で右側面から見て時計周りが正転）、第二の車輪２の転がり角をθｂ′（図２（ａ）で左側面から見て反時計周りが正転）、第一の駆動プーリ８の回転角をθａ（図２（ｂ）での反時計周りが正転）、第二の駆動プーリ９の回転角をθｂ（図２（ｂ）での反時計周りが正転）とすると、ベベルギアのギア比が１：１なので、θａ及びθｂの回転角を、操舵ブロック３を基準として見たときの角度がθａ′及びθｂ′と同じになる。つまり、
θａ−θ＝θａ′ （式１）
θｂ−θ＝θｂ′ （式２）
が成り立つ。
【００２５】
次に、操舵角θだけ回転させた場合の車輪１，２の軌跡が、車輪１，２の回転角θａ′及びθｂ′から求まる車輪の走行距離と一致し、且つ上述した構造上、操舵角θが正転するときθａ，θａ′は正転し、θｂ，θｂ′は逆転となることから、
（θ／２π）×πＡ＝（θａ′／２π）×πｄ（ｒａｄ）
∴ θａ′＝Ａθ／ｄ（ｒａｄ） （式３）
同じく
（θ／２π）×πＡ＝（θｂ′／２π）×πｄ（ｒａｄ）
∴ θｂ′＝Ａθ／ｄ（ｒａｄ） （式４）
（式３）、（式４）を（式１）、（式２）に代入すると、
θａ＝Ａθ／ｄ＋θ＝（Ａ／ｄ＋１）θ （式５）
θｂ＝−Ａθ／ｄ＋θ＝−（Ａ／ｄ−１）θ （式６）となる。
つまり、この走行台車の移動装置２４は、第一のモータ２１で第一の駆動プーリ８をθａ回転させ、第二のモータ２２で第二の駆動プーリ９をθｂ回転させると操舵角θの操舵をすることができる。
【００２６】
次に、速度Ｖで走行中に操舵軸６を角速度ωで操舵する場合の、第一の駆動プーリ８の角速度をωａ１、単に操舵軸６を操舵角速度ωで駆動する場合の第一の駆動プーリ８の角速度をωａとし、同じく速度Ｖで走行中に操舵軸６を角速度ωで操舵した場合の、第二の駆動プーリ９の角速度をωｂ１、単に操舵軸６を操舵角速度ωで駆動する場合の第二の駆動プーリ９の角速度をωｂとする。また、速度Ｖを第一の車輪１、第二の車輪２の角速度ωｖに換算すると、ωｖ×（ｄ／２）＝Ｖであるから、
ωａ１＝ωｖ＋ωａ （式７）
ωｂ１＝ωｖ＋ωｂ （式８）
（式５）、（式６）より、
ωａ＝（Ａ／ｄ＋１）ω （式９）
ωｂ＝−（Ａ／ｄ−１）ω （式１０）
これを（式７）、（式８）に代入すると、
ωａ１＝２Ｖ／ｄ＋（Ａ／ｄ＋１）ω （式１１）
ωｂ１＝２Ｖ／ｄ−（Ａ／ｄ−１）ω （式１２）となる。
つまり、この走行台車の移動装置２４は、第一のモータ２１で第一の駆動プーリ８をωａ１の角速度で回転させ、第二のモータ２２で第二の駆動プーリ９をωｂ１の角速度で回転させると走行速度Ｖで角速度ωの操舵を切ることができる。
【００２７】
上記の方法で操舵を切ると、３つの操舵軸６がベース１０に対して一つの操舵連動チェーン１２で操舵スプロケット７を介して掛け回されているため同時に回転し、また、操舵連動チェーン１２によりエンコーダ２３が回転するが、このとき、例えば走行中に操舵角θまで角速度ωでの操舵を切りたい場合には、第一のモータ２１、第二のモータ２２を上記の角速度ωａ１、ωｂ１でそれぞれ回転させて、エンコーダ２３の回転角が操舵角θまで回転した後はモータ角速度をどちらもωｖにすれば良い。また、Ａ／ｄ＝ｋとして（式９）、（式１０）の角速度の式を書き換えると、
ωａ＝（ｋ＋１）ω （式１３）
ωｂ＝−（ｋ−１）ω （式１４）
となるので、車輪１，２間の対向距離Ａ、及び車輪径ｄの値に誤差が生じて、据え切り操舵時に走行台車が動いてしまう場合は、このｋを調整することで、操舵時に、走行台車を静止状態に保つことができるようになるのである。
【００２８】
したがって、この走行台車によれば、第一のモータ２１で一対の車輪１，２のうちの第一の車輪１を駆動し、また、第二のモータ２２で一対の車輪１，２のうちの第二の車輪２を駆動するようにしているので、走行台車を止めた状態で操舵を行う場合であっても、第一のモータ２１と第二のモータ２２により、第一の車輪１及び第二の車輪２をそれぞれ適宜駆動して、微妙な回転中心のズレを補正することができる。
【００２９】
また、車輪１，２は各操舵軸６に対して一対配置されており、３つの移動装置２４は、操舵の際にも一対の車輪１，２がそれぞれ転がるため、床面に対する滑りが発生せず、位置精度も低下しない。さらに、この駆動機構２６は、上述のようにスリップリングを用いなくとも構成することができるので、比較的安価に構成可能であり、また、ノイズが発生する懸念をなくすことができる。
そして、この走行台車の移動装置２４は、駆動機構２６を構成する二つの駆動軸４，５と、操舵機構２５を構成する操舵軸６とが、同軸上に配置された三重軸構造となっているので、一対の車輪１，２の向きを同時に変える操舵機構、および一対の車輪１，２を個別に駆動する駆動機構を同軸上に配置する上で好適であり、コンパクトな構成とすることができる。
【００３０】
また、この走行台車の移動装置２４によれば、接地状態安定機構を更に備えており、この接地状態安定機構は、図３に示すように、一対の車輪１，２相互の高さを変えて車輪１，２の接地状態を安定させることができる。つまり、仮に床面に凹凸がある場合、第一の車輪１と第二の車輪２のどちらかが浮いてしまう可能性があるが、第一の車輪１に対して第二の車輪２の高さを可変にすることで、床面の凹凸に対する追従性を一層良好とすることができる。
【００３１】
詳しくは、図３において、第一の車輪１が、床面の凸部に乗り上げた場合には、ベース１０およびモータ取付フレーム１１は第一の車輪１と共に上方に移動する。一方、第二の車輪２、軸側第二ベベルギア１７、車輪側第二ベベルギア１８、ギアブロック１９および第二の駆動軸５は、円筒コイルばね２０の力で下方に付勢されており、ギアブロック１９は鉛直方向にスライド移動可能に支持されているため、第二の車輪２が、第一の車輪１に対してギアブロック１９とともに鉛直方向に摺動して床面に押付けられる。したがって、床面の凹凸に対して追従し、床面から離れることなく走行することができる。
【００３２】
また、第二の車輪２が床面の凸部に乗り上げた場合には、第二の車輪２、軸側第二ベベルギア１７、車輪側第二ベベルギア１８、ギアブロック１９および第二の駆動軸５は、上方に移動するが、円筒コイルばね２０の力は走行台車を持ち上げるほど強い力では無いように設定してあるため、第一の車輪１、ベース１０およびモータ取付フレーム１１は持ち上がらず、床面から第一の車輪１が離れることなく走行することができる。
【００３３】
以上説明したように、この走行台車の移動装置２４によれば、３つの移動装置２４の各操舵軸６に対して２つの駆動軸４，５をそれぞれ別のモータ２１，２２で駆動して、一対の車輪１，２を個別に駆動することにより、位置ズレの発生を防止または抑制しつつ走行、操舵が可能であり、かつ第一の車輪１に対して第二の車輪２の高さを可変にすることで、床面の凹凸に対して追従することができる。さらに、スリップリングを使用しないで構成できるため、比較的安価でかつノイズが発生する心配がない。
【００３４】
なお、本発明に係る走行台車の移動装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、一対の車輪相互の高さを変えて車輪の接地状態を安定させる接地状態安定機構を備える例で説明したが、これに限定されず、このような接地状態安定機構を有しない構成としてもよい。しかし、床面の凹凸に対しても良好に追従可能とする上では、接地状態安定機構を有することは好ましい。
【００３５】
また、例えば上記実施形態では、本発明に係る移動装置を３つ備える走行台車を例に説明したが、これに限定されず、例えば本発明に係る移動装置を４つまたはそれ以上備える構成としてもよい。なお、１ないし２つ装備する構成とすることもできるが、この場合には、操舵機構により連結された２ないし１つの補助輪が必要となる。
なおまた、上記実施形態での、３つの移動装置相互間の駆動ないし操舵のための構成（もしくは、一または複数の移動装置の相互の駆動ないし操舵のための構成）についても、種々の構成とすることができる。
【００３６】
例えば図４に、一または複数の移動装置の相互の駆動ないし操舵のための具体的な構成例を示す。
なお、同図（ａ）に示す第一の例は、ｎ個の移動装置が、上記実施形態同様に、ｎ＝３のときの具体的な構成例を示している。ここで、同図において符号Ｋは移動装置の本体部のイメージを示し、符号Ｍはモータのイメージを示し、符号Ｅはエンコーダのイメージを示している。また、同図において破線は操舵連動チェーンのイメージを示し、一点鎖線は駆動ベルトのイメージを示している。なお、同図では、図の複雑を避けるために、一対の車輪を別個に正逆回転させる駆動機構のうち、一方のモータと駆動ベルトのイメージのみを図示し、他方については省略している（以下、同図（ｂ）および（ｃ）に示す他の例において同じ）。
【００３７】
同図（ａ）に示すように、第一の例では、一台の走行台車について、３個以上ｎ個の移動装置を有する場合において、ｎ個の移動装置のｎ個の操舵軸に対し、１つの操舵連動チェーンを掛け回しそれに１つのエンコーダを装備する構成とし、さらに、各操舵軸に内嵌するｎ個の第一の駆動軸については、ｎ個の第一の駆動プーリを設け、これらｎ個の第一の駆動プーリに１つの第一の駆動ベルトを掛け回し、その１つの第一の駆動ベルトを１つの第一のモータによって同時に駆動するとともに、同様に、各第一の駆動軸に内嵌するｎ個の第二の駆動軸については、ｎ個の第二の駆動プーリを設け、これらｎ個の第二の駆動プーリに１つの第二の駆動ベルトを掛け回し、その１つの第二の駆動ベルトを１つの第二のモータによって同時に駆動する構成とすることができる。
【００３８】
また、同図（ｂ）に示すように、具体的な他の例（第二の例という）としては、一台の走行台車について、３個以上ｎ個の移動装置を有する場合において、ｎ個の移動装置のｎ個の操舵軸に対し、１つの操舵連動チェーンを掛け回しそれに１つのエンコーダを装備する構成とし、さらに、各操舵軸に内嵌するｎ個の第一の駆動軸については、ｎ個の第一の駆動プーリを設け、これらｎ個の第一の駆動プーリ毎にｎ個の第一の駆動ベルトを掛け回し、そのｎ個の第一の駆動ベルトをｎ個の第一のモータによって個別に駆動するとともに、同様に、各第一の駆動軸に内嵌するｎ個の第二の駆動軸については、ｎ個の第二の駆動プーリを設け、これらｎ個の第二の駆動プーリ毎にｎ個の第二の駆動ベルトを掛け回し、そのｎ個の第二の駆動ベルトをｎ個の第二のモータによって個別に駆動する構成とすることができる。
【００３９】
さらに、他の例（第三の例という）としては、同図（ｃ）に示すように、上記第一および第二の例を相互に組み合わせて構成してもよい。
つまり、例えば上記第一および第二の例において、ｎ＝３としたときに、移動装置の３個の操舵軸に対し、１つの操舵連動チェーンを掛け回しそれに１つのエンコーダを装備する構成とし、さらに、各操舵軸に内嵌する３個の第一の駆動軸については、３個の第一の駆動プーリを設け、これら３個の第一の駆動プーリのうちの２個の第一の駆動プーリについて、１個の第一の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第一の駆動ベルトを１個の第一のモータによって同時に駆動し、且つ他の２個の第一の駆動プーリについて、他の１個の第一の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第一の駆動ベルトを他の１個の第一のモータによって同時に駆動するとともに、各第一の駆動軸に内嵌する３個の第二の駆動軸については、３個の第二の駆動プーリを設け、これら３個の第二の駆動プーリのうちの２個の第二の駆動プーリについて、１個の第二の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第二の駆動ベルトを１個の第二のモータによって同時に駆動し、且つ他の２個の第二の駆動プーリについて、他の１個の第二の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第二の駆動ベルトを他の１個の第二のモータによって同時に駆動する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る走行台車の移動装置の一実施形態の説明図であり、同図では、走行台車の３つの移動装置のうちの一つの移動装置を、その軸線を含む断面図にて示している。
【図２】本発明に係る走行台車の移動装置における操舵時の角速度計算の説明図であり、同図（ａ）は図１の要部に対応する図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部平面図である。
【図３】本発明に係る走行台車の移動装置において、床面に凹凸がある場合の挙動を説明するための図１に対応する図である。
【図４】一または複数の移動装置の相互の駆動ないし操舵のための構成例の説明図である。
【図５】従来技術の一例を説明するための断面図である。
【図６】従来技術の一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 第一の車輪
２ 第二の車輪
３ 操舵ブロック
４ 第一の駆動軸
５ 第二の駆動軸
６ 操舵軸
７ 操舵スプロケット
８ 第一の駆動プーリ
９ 第二の駆動プーリ
１０ ベース
１１ モータ取付フレーム
１２ 操舵連動チェーン
１３ 第一の駆動ベルト
１４ 第二の駆動ベルト
１５ 車輪側第一ベベルギア
１６ 軸側第一ベベルギア
１７ 軸側第二ベベルギア
１８ 車輪側第二ベベルギア
１９ ギアブロック
２０ 円筒コイルばね
２１ 第一のモータ
２２ 第二のモータ
２３ エンコーダ
２４ 移動装置
２５ 操舵機構
２６ 駆動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビカメラを載置する台車として好適な走行台車に係り、特にこの種の走行台車の駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の走行台車の駆動機構としては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。同文献に記載の駆動機構は、例えば図５に示すように、操舵軸１０６と、その操舵軸１０６に直交する車輪軸１１５とを有している。そして、車輪１０１の幅中心は、操舵軸の延長線ＣＬ上に位置しており、走行車輪側には、車輪軸１１５と同軸に車輪１０１を回転させるためのモータ１２１が配置され、操舵軸１０６には操舵用のモータ若しくはモータに動力を伝達するための伝達機構１３０を備えている。そして、同文献に記載の技術では、車輪１０１を回転させるモータの電源線やエンコーダの信号線は、操舵軸１０６に備えられたスリップリング１４０を介して本体の任意の場所に設置された不図示のモータドライバに接続されている。
【０００３】
また、走行台車の他の駆動機構としては、例えば特許文献２に記載の技術がある。同文献に記載の駆動機構は、例えば図６に示すように、操舵軸２０６と、これに同軸に設けられて車輪２０１を回転させるための走行駆動軸２０４と、この走行駆動軸２０４の下端に設けられた傘歯車２５６とを有し、この傘歯車２５６によって、操舵軸２０６の中心から一定距離オフセットした位置でかつ、回転中心が操舵軸心ＣＬと直交する車輪２０１に動力を伝達するようになっている。そして、走行駆動軸２０４の上端は車輪２０１を回転させる走行用のモータ２４０に連結されており、一方、操舵軸２０６は、操舵用のモータ２３０によって駆動可能としている。この駆動機構は、車輪２０１を回転させる走行用のモータ２４０を止めて、操舵用のモータ２３０を回転させた場合に、走行駆動軸２０４下端の傘歯車２５６上を転がる車輪軸側傘歯車２１５の回転数と、操舵軸２０６を中心とした円弧上を車輪２０１が転がるのに必要な車輪２０１の回転数とが、一致するように車輪径及びオフセット長が設定されている。
【特許文献１】特開２００４−１４２４９４号公報
【特許文献２】特開昭４９−１１６７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スリップリングが高価である上、スリップリングは電気接点を摺動させる機構なので、ノイズの原因になったり、挨による接触不良を起こす原因となるという問題点がある。また、この駆動機構で操舵をする際には、車輪接地面を滑らせつつ据え切り操舵を行うことになる。そのため、操舵の度に位置ズレが生じて位置精度が低下する原因にもなる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の技術では、スリップリングは不要でありその分安価ではあるものの、車輪は、ゴムタイヤ等、台車の荷重によってたわみが生じるのが一般的であり、この際の車輪回転数と走行距離とは、車輪に生じるたわみの大きさによって相関関係が変わってしまう。そのため、台車を止めた状態で操舵軸のみを回転させる様な車輪径とオフセット長とを設定することが困難であり、据え切り操舵時においては、走行台車が小さな円を描く様に動いてしまうという位置ズレの問題点がある。
【０００６】
特に、テレビカメラで撮影を行う場合には、走行方向に操舵をしてから走行を開始する。そのため、走行方向を決める際に走行台車が小さく動いてしまうと、画像の揺れの原因になる。したがって、特許文献１に記載の技術と同様に、操舵の際の走行台車本体の動きが位置精度を低下させる原因になっていた。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、操舵時の位置ズレを防止または抑制しつつ走行および操舵することが可能であり、比較的安価でかつノイズが発生する懸念のない走行台車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る走行台車は、ベースに回動自在に支持される操舵軸と、その操舵軸の下部に設けられた操舵ブロックと、その操舵ブロックに進退方向に沿って並設された一対の車輪と、その一対の車輪を別個に正逆回転させる駆動機構と、前記一対の車輪の回転で前記操舵軸が回動されることで前記操舵ブロックとともに前記一対の車輪の向きを同時に変える操舵機構と、を有する移動装置を備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る走行台車によれば、移動装置が、駆動機構および操舵機構を有するので、走行および操舵が可能である。そして、一つの操舵軸に対して一対の車輪が配置され、駆動機構は、一対の車輪を別個に正逆回転させることができるので、一対の車輪のうちの第一の車輪と第二の車輪とを個別に駆動し、走行台車を止めた位置で操舵を行う場合であっても、第一の車輪及び第二の車輪をそれぞれ適宜に正転ないし逆転させることができる。そして、操舵機構は、一対の車輪の回転で前記操舵軸が回動されることで前記操舵ブロックとともに前記一対の車輪の向きを同時に変えるので、操舵の際にも車輪が転がりつつ方向を変えることができるため、床面に対する滑りが抑えられる。また、操舵に際する微妙な回転中心のズレは、駆動機構での第一の車輪または第二の車輪の速度調整により補正することができる。これにより、本発明に係る走行台車によれば、操舵時の位置ズレが発生しにくいため、位置精度の低下を防止または抑制可能であり、また、スリップリングを用いなくとも構成することができるため、比較的安価に構成可能であり、また、ノイズが発生する懸念をなくすことができる。
【０００９】
ここで、本発明に係る走行台車において、前記駆動機構は、前記操舵軸にこれと同軸に内嵌する筒状の第一の駆動軸と、その第一の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第一のモータと、前記第一の駆動軸にこれと同軸に内嵌する第二の駆動軸と、その第二の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第二のモータと、前記操舵ブロック内に設けられて鉛直方向にのみ摺動可能なギアブロックとを有し、前記一対の車輪のうちの第一の車輪は、前記第一の駆動軸に、その下部に歯を下向きに固定される軸側第一ベベルギア、およびその軸側第一ベベルギアと噛合されて前記操舵ブロックで回転自在に支持された車輪側第一ベベルギアを介して、その車輪側第一ベベルギアに連結されるとともに前記操舵ブロックで回転自在に支持されており、前記一対の車輪のうちの第二の車輪は、前記第二の駆動軸に、その下部に歯を上向きに固定される軸側第二ベベルギア、およびその軸側第二ベベルギアと噛合されて前記ギアブロックで回転自在に支持された車輪側第二ベベルギアを介して、その車輪側第二ベベルギアに連結されるとともに前記ギアブロックで回転自在に支持されていることは好ましい。
【００１０】
このような構成であれば、駆動機構を構成する二つの駆動軸と、操舵機構を構成する操舵軸とが、同軸上に配置された三重軸構造となっているので、一対の車輪の向きを同時に変える操舵機構、および一対の車輪を個別に駆動する駆動機構を同軸上に配置する上で好適であり、コンパクトな構成とすることができる。
また、本発明に係る走行台車において、前記一対の車輪相互の高さを変えて車輪の接地状態を安定させる接地状態安定機構を更に備え、当該接地状態安定機構は、前記軸側第一ベベルギアと前記軸側第二ベベルギアとの間に、前記第二の駆動軸に外嵌するとともに第一および第二の駆動軸相互を軸方向にスライド移動させるように配置された円筒コイルばねを有し、当該円筒コイルばねと前記ギアブロックとの協働によって前記第二の車輪の高さを前記第一の車輪に対して変えて相互の車輪の接地状態を安定させることは好ましい。
【００１１】
このような構成であれば、第二の車輪が、第一の車輪に対してギアブロックとともに鉛直方向に摺動し且つ円筒コイルばねにより床面に押付けられるため、床面の凹凸に対する追従性を良好とする上でより好適である。つまり、上述した特許文献１ないし２に記載の技術では、操舵軸１つに対して車輪は１個であるが、本発明に係る走行台車では、操舵軸１つに対して車輪が２つになる。そのため、仮に床面に凹凸がある場合、第一の車輪と第二の車輪のどちらかが浮いてしまう可能性があるが、このような構成とすれば、第一の車輪に対して第二の車輪の高さが可変なため、床面の凹凸に対しても良好に追従することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように、本発明によれば、操舵時の位置ズレを防止または抑制しつつ走行および操舵することが可能であり、比較的安価でかつノイズが発生する懸念のない走行台車を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る走行台車の移動装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。ここで、この走行台車は、一つのベースに対して３つの移動装置を有する例であるが、この走行台車の３つの移動装置の構成はいずれも同様なので、以下、一箇所の移動装置について説明し、他の移動装置の図示およびその説明については省略する。
【００１４】
図１は、その移動装置の一実施形態の説明図であり、同図では、走行台車の３つの移動装置のうちの一つの移動装置を、軸線を含む断面図にて示している。
図１に示すように、この走行台車の移動装置２４は、ベース１０に回動自在に支持される略筒状をなす操舵軸６を有し、この操舵軸６の下部には、略箱形の操舵ブロック３が設けられている。そして、この略箱形の操舵ブロック３の両側には、進退方向に沿って一対の車輪１，２が並設されており、これら一対の車輪１，２は、駆動機構２６で一対の車輪１，２を別個に正逆回転可能であり、さらに、一対の車輪１，２の回転で操舵軸６が回動されることで一対の車輪１，２の向きを同時に変える操舵機構２５を有して構成されている。
【００１５】
より詳しくは、上記操舵機構２５は、エンコーダ２３と、上述した操舵軸６の上部に且つベース１０よりも上方の位置に固定された操舵スプロケット７と、その操舵スプロケット７およびエンコーダ２３を掛け回す操舵連動チェーン１２とを有して構成されており、駆動機構２６で一対の車輪１，２の回転がなされると、これに応じて操舵軸６が回動することで操舵ブロック３とともに一対の車輪１，２の向きを同時に変えることができるようになっている。なお、本実施形態の例では、３つの移動装置相互の３つの操舵軸６の各操舵スプロケット７に対して一本の操舵連動チェーン１２が掛け回されており、３つの移動装置が連動して同時に同じ進行方向に向けて回動される。そして、操舵スプロケット７の回動に応じて操舵連動チェーン１２がエンコーダ２３を回動させることで舵角を検出できるようになっている。
【００１６】
また、上記駆動機構２６は、第一の駆動軸４、第二の駆動軸５、第一のモータ２１および第二のモータ２２を備えている。
第一の駆動軸４は、略筒状をなす軸部材であり、その軸線を上下にして、上記操舵軸６にこれと同軸に内嵌している。また、第二の駆動軸５は中実の軸部材であり、第一の駆動軸４にこれと同軸に内嵌しており、これら操舵軸６、第一の駆動軸４および第二の駆動軸５によって、三重軸構造が構成されている。
【００１７】
また、この駆動機構２６は、ベース１０と並行に且つその上方に離間した位置に、モータ取付フレーム１１を有し、このモータ取付フレーム１１は、第二の駆動軸５の上部を回転自在に支持している。そして、このモータ取付フレーム１１には、第一のモータ２１および第二のモータ２２が取り付けられている。そして、第一の駆動軸４は、その上端部のモータ取付フレーム１１よりも下方の位置に第一の駆動プーリ８が固定され、この第一の駆動プーリ８および第一の駆動ベルト１３を介して第一のモータ２１に連結されている。一方、第二の駆動軸５は、その上端部のモータ取付フレーム１１よりも上方の位置に第二の駆動プーリ９が固定され、この第二の駆動プーリ９および第二の駆動ベルト１４を介して第二のモータ２２に連結されている。
【００１８】
そして、上記略箱形の操舵ブロック３内には、ギアブロック１９が配置されている。このギアブロック１９は、横断面が略「Ｌ」字状をなすブロック部材であり、操舵ブロック３内で鉛直方向にのみ摺動できるように支持されている。そして、第一の駆動軸４には、その操舵ブロック３内に位置する下部に、歯を下向きに軸側第一ベベルギア１６が固定されている。さらに、この軸側第一ベベルギア１６には、操舵ブロック３で回転自在に支持された車輪側第一ベベルギア１５が噛合されている。そして、一対の車輪１，２のうちの第一の車輪１は、車輪側第一ベベルギア１５に連結されるとともに操舵ブロック３で回転自在に支持されている。
【００１９】
これにより、第一のモータ２１を適宜に正逆転駆動することによって、第一の駆動軸４が正逆回転され、これに応じて第一の車輪１が正逆回転するようになっている。例えば、第一のモータ２１を図１の上から見て時計周りに回転させると、第一の駆動ベルト１３により第一の駆動プーリ８が図１の上から見て時計周りに回転する。そして、その回転は、第一の駆動軸４により、軸側第一ベベルギア１６、車輪側第一ベベルギア１５を介して第一の車輪１に伝達され、第一の車輪１は図１の右方向から見て反時計周りに回転させることができる。
【００２０】
一方、第二の駆動軸５は、第一の駆動軸４の下部よりも更に下方に張出しており、その操舵ブロック３内に位置する下部には、歯を上向きに軸側第二ベベルギア１７が固定されている。さらに、この軸側第一ベベルギア１６には、ギアブロック１９で回転自在に支持された車輪側第二ベベルギア１８が噛合されている。そして、一対の車輪１，２のうちの第二の車輪２は、車輪側第二ベベルギア１８に連結されるとともにギアブロック１９で回転自在に支持されている。
【００２１】
これにより、第二のモータ２２を適宜に正逆転駆動することによって、第二の駆動軸５が正逆回転され、これに応じて第二の車輪２が正逆回転するようになっている。例えば第二のモータ２２を図１の上から見て時計周りに回転させると、第二の駆動ベルト１４により第二の駆動プーリ９が図１の上から見て時計周りに回転する。そして、その回転は、第二の駆動軸５により、軸側第二ベベルギア１７、車輪側第二ベベルギア１８を介して第二の車輪２に伝達され、第二の車輪２は図１の左方向から見て時計周りに回転させることができる。
【００２２】
また、第一のモータ２１及び第二のモータ２２を図１の上から見て時計周りに、同速度で回転させた場合、第一の車輪１、第二の車輪２は、ともに同速度で図１での手前側に直進走行し、第一のモータ２１及び第二のモータ２２を図１の上から見て反時計周りに、同速度で回転させた場合、第一の車輪１、第二の車輪２はともに同速度で図１での奥側に直進走行するように駆動することができる。なお、本実施形態において、軸側第一ベベルギア１６と車輪側第一ベベルギア１５及び軸側第二ベベルギア１７及び車輪側第二ベベルギア１８は、それぞれギア比が１：１である。
さらに、この走行台車の移動装置２４は、一対の車輪１，２相互の高さを変えて車輪１，２の接地状態を安定させる接地状態安定機構を備えている。
【００２３】
次に、この走行台車の移動装置２４の作用・効果について説明する。
この走行台車は３つの移動装置２４を備えており、各移動装置２４が、駆動機構２６および操舵機構２５を有するので、走行および操舵が可能である。そして、各移動装置２４には、上述のように、一つの操舵軸６に対して一対の車輪１，２が配置されており、これら一対の車輪１，２は、駆動機構２６で一対の車輪１，２を別個に正逆回転可能であり、操舵機構２５は、一対の車輪１，２の回転で操舵軸６が回動されることで３つの移動装置２４の一対の車輪１，２の向きを同時に変えるので、操舵の際にも車輪１，２が転がり、床面に対する滑りを抑えることができる。
【００２４】
すなわち、図２に示すように、この走行台車の移動装置２４で、図２（ｂ）に示すように上から見て反時計回り（正転とする）に操舵角θの操舵をする場合に、今、第一の車輪１、第二の車輪２間の対向距離をＡ、車輪径をｄ、第一の車輪１の転がり角をθａ′（図２（ａ）で右側面から見て時計周りが正転）、第二の車輪２の転がり角をθｂ′（図２（ａ）で左側面から見て反時計周りが正転）、第一の駆動プーリ８の回転角をθａ（図２（ｂ）での反時計周りが正転）、第二の駆動プーリ９の回転角をθｂ（図２（ｂ）での反時計周りが正転）とすると、ベベルギアのギア比が１：１なので、θａ及びθｂの回転角を、操舵ブロック３を基準として見たときの角度がθａ′及びθｂ′と同じになる。つまり、
θａ−θ＝θａ′ （式１）
θｂ−θ＝θｂ′ （式２）
が成り立つ。
【００２５】
次に、操舵角θだけ回転させた場合の車輪１，２の軌跡が、車輪１，２の回転角θａ′及びθｂ′から求まる車輪の走行距離と一致し、且つ上述した構造上、操舵角θが正転するときθａ，θａ′は正転し、θｂ，θｂ′は逆転となることから、
（θ／２π）×πＡ＝（θａ′／２π）×πｄ（ｒａｄ）
∴ θａ′＝Ａθ／ｄ（ｒａｄ） （式３）
同じく
（θ／２π）×πＡ＝（θｂ′／２π）×πｄ（ｒａｄ）
∴ θｂ′＝Ａθ／ｄ（ｒａｄ） （式４）
（式３）、（式４）を（式１）、（式２）に代入すると、
θａ＝Ａθ／ｄ＋θ＝（Ａ／ｄ＋１）θ （式５）
θｂ＝−Ａθ／ｄ＋θ＝−（Ａ／ｄ−１）θ （式６）となる。
つまり、この走行台車の移動装置２４は、第一のモータ２１で第一の駆動プーリ８をθａ回転させ、第二のモータ２２で第二の駆動プーリ９をθｂ回転させると操舵角θの操舵をすることができる。
【００２６】
次に、速度Ｖで走行中に操舵軸６を角速度ωで操舵する場合の、第一の駆動プーリ８の角速度をωａ１、単に操舵軸６を操舵角速度ωで駆動する場合の第一の駆動プーリ８の角速度をωａとし、同じく速度Ｖで走行中に操舵軸６を角速度ωで操舵した場合の、第二の駆動プーリ９の角速度をωｂ１、単に操舵軸６を操舵角速度ωで駆動する場合の第二の駆動プーリ９の角速度をωｂとする。また、速度Ｖを第一の車輪１、第二の車輪２の角速度ωｖに換算すると、ωｖ×（ｄ／２）＝Ｖであるから、
ωａ１＝ωｖ＋ωａ （式７）
ωｂ１＝ωｖ＋ωｂ （式８）
（式５）、（式６）より、
ωａ＝（Ａ／ｄ＋１）ω （式９）
ωｂ＝−（Ａ／ｄ−１）ω （式１０）
これを（式７）、（式８）に代入すると、
ωａ１＝２Ｖ／ｄ＋（Ａ／ｄ＋１）ω （式１１）
ωｂ１＝２Ｖ／ｄ−（Ａ／ｄ−１）ω （式１２）となる。
つまり、この走行台車の移動装置２４は、第一のモータ２１で第一の駆動プーリ８をωａ１の角速度で回転させ、第二のモータ２２で第二の駆動プーリ９をωｂ１の角速度で回転させると走行速度Ｖで角速度ωの操舵を切ることができる。
【００２７】
上記の方法で操舵を切ると、３つの操舵軸６がベース１０に対して一つの操舵連動チェーン１２で操舵スプロケット７を介して掛け回されているため同時に回転し、また、操舵連動チェーン１２によりエンコーダ２３が回転するが、このとき、例えば走行中に操舵角θまで角速度ωでの操舵を切りたい場合には、第一のモータ２１、第二のモータ２２を上記の角速度ωａ１、ωｂ１でそれぞれ回転させて、エンコーダ２３の回転角が操舵角θまで回転した後はモータ角速度をどちらもωｖにすれば良い。また、Ａ／ｄ＝ｋとして（式９）、（式１０）の角速度の式を書き換えると、
ωａ＝（ｋ＋１）ω （式１３）
ωｂ＝−（ｋ−１）ω （式１４）
となるので、車輪１，２間の対向距離Ａ、及び車輪径ｄの値に誤差が生じて、据え切り操舵時に走行台車が動いてしまう場合は、このｋを調整することで、操舵時に、走行台車を静止状態に保つことができるようになるのである。
【００２８】
したがって、この走行台車によれば、第一のモータ２１で一対の車輪１，２のうちの第一の車輪１を駆動し、また、第二のモータ２２で一対の車輪１，２のうちの第二の車輪２を駆動するようにしているので、走行台車を止めた状態で操舵を行う場合であっても、第一のモータ２１と第二のモータ２２により、第一の車輪１及び第二の車輪２をそれぞれ適宜駆動して、微妙な回転中心のズレを補正することができる。
【００２９】
また、車輪１，２は各操舵軸６に対して一対配置されており、３つの移動装置２４は、操舵の際にも一対の車輪１，２がそれぞれ転がるため、床面に対する滑りが発生せず、位置精度も低下しない。さらに、この駆動機構２６は、上述のようにスリップリングを用いなくとも構成することができるので、比較的安価に構成可能であり、また、ノイズが発生する懸念をなくすことができる。
そして、この走行台車の移動装置２４は、駆動機構２６を構成する二つの駆動軸４，５と、操舵機構２５を構成する操舵軸６とが、同軸上に配置された三重軸構造となっているので、一対の車輪１，２の向きを同時に変える操舵機構、および一対の車輪１，２を個別に駆動する駆動機構を同軸上に配置する上で好適であり、コンパクトな構成とすることができる。
【００３０】
また、この走行台車の移動装置２４によれば、接地状態安定機構を更に備えており、この接地状態安定機構は、図３に示すように、一対の車輪１，２相互の高さを変えて車輪１，２の接地状態を安定させることができる。つまり、仮に床面に凹凸がある場合、第一の車輪１と第二の車輪２のどちらかが浮いてしまう可能性があるが、第一の車輪１に対して第二の車輪２の高さを可変にすることで、床面の凹凸に対する追従性を一層良好とすることができる。
【００３１】
詳しくは、図３において、第一の車輪１が、床面の凸部に乗り上げた場合には、ベース１０およびモータ取付フレーム１１は第一の車輪１と共に上方に移動する。一方、第二の車輪２、軸側第二ベベルギア１７、車輪側第二ベベルギア１８、ギアブロック１９および第二の駆動軸５は、円筒コイルばね２０の力で下方に付勢されており、ギアブロック１９は鉛直方向にスライド移動可能に支持されているため、第二の車輪２が、第一の車輪１に対してギアブロック１９とともに鉛直方向に摺動して床面に押付けられる。したがって、床面の凹凸に対して追従し、床面から離れることなく走行することができる。
【００３２】
また、第二の車輪２が床面の凸部に乗り上げた場合には、第二の車輪２、軸側第二ベベルギア１７、車輪側第二ベベルギア１８、ギアブロック１９および第二の駆動軸５は、上方に移動するが、円筒コイルばね２０の力は走行台車を持ち上げるほど強い力では無いように設定してあるため、第一の車輪１、ベース１０およびモータ取付フレーム１１は持ち上がらず、床面から第一の車輪１が離れることなく走行することができる。
【００３３】
以上説明したように、この走行台車の移動装置２４によれば、３つの移動装置２４の各操舵軸６に対して２つの駆動軸４，５をそれぞれ別のモータ２１，２２で駆動して、一対の車輪１，２を個別に駆動することにより、位置ズレの発生を防止または抑制しつつ走行、操舵が可能であり、かつ第一の車輪１に対して第二の車輪２の高さを可変にすることで、床面の凹凸に対して追従することができる。さらに、スリップリングを使用しないで構成できるため、比較的安価でかつノイズが発生する心配がない。
【００３４】
なお、本発明に係る走行台車の移動装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、一対の車輪相互の高さを変えて車輪の接地状態を安定させる接地状態安定機構を備える例で説明したが、これに限定されず、このような接地状態安定機構を有しない構成としてもよい。しかし、床面の凹凸に対しても良好に追従可能とする上では、接地状態安定機構を有することは好ましい。
【００３５】
また、例えば上記実施形態では、本発明に係る移動装置を３つ備える走行台車を例に説明したが、これに限定されず、例えば本発明に係る移動装置を４つまたはそれ以上備える構成としてもよい。なお、１ないし２つ装備する構成とすることもできるが、この場合には、操舵機構により連結された２ないし１つの補助輪が必要となる。
なおまた、上記実施形態での、３つの移動装置相互間の駆動ないし操舵のための構成（もしくは、一または複数の移動装置の相互の駆動ないし操舵のための構成）についても、種々の構成とすることができる。
【００３６】
例えば図４に、一または複数の移動装置の相互の駆動ないし操舵のための具体的な構成例を示す。
なお、同図（ａ）に示す第一の例は、ｎ個の移動装置が、上記実施形態同様に、ｎ＝３のときの具体的な構成例を示している。ここで、同図において符号Ｋは移動装置の本体部のイメージを示し、符号Ｍはモータのイメージを示し、符号Ｅはエンコーダのイメージを示している。また、同図において破線は操舵連動チェーンのイメージを示し、一点鎖線は駆動ベルトのイメージを示している。なお、同図では、図の複雑を避けるために、一対の車輪を別個に正逆回転させる駆動機構のうち、一方のモータと駆動ベルトのイメージのみを図示し、他方については省略している（以下、同図（ｂ）および（ｃ）に示す他の例において同じ）。
【００３７】
同図（ａ）に示すように、第一の例では、一台の走行台車について、３個以上ｎ個の移動装置を有する場合において、ｎ個の移動装置のｎ個の操舵軸に対し、１つの操舵連動チェーンを掛け回しそれに１つのエンコーダを装備する構成とし、さらに、各操舵軸に内嵌するｎ個の第一の駆動軸については、ｎ個の第一の駆動プーリを設け、これらｎ個の第一の駆動プーリに１つの第一の駆動ベルトを掛け回し、その１つの第一の駆動ベルトを１つの第一のモータによって同時に駆動するとともに、同様に、各第一の駆動軸に内嵌するｎ個の第二の駆動軸については、ｎ個の第二の駆動プーリを設け、これらｎ個の第二の駆動プーリに１つの第二の駆動ベルトを掛け回し、その１つの第二の駆動ベルトを１つの第二のモータによって同時に駆動する構成とすることができる。
【００３８】
また、同図（ｂ）に示すように、具体的な他の例（第二の例という）としては、一台の走行台車について、３個以上ｎ個の移動装置を有する場合において、ｎ個の移動装置のｎ個の操舵軸に対し、１つの操舵連動チェーンを掛け回しそれに１つのエンコーダを装備する構成とし、さらに、各操舵軸に内嵌するｎ個の第一の駆動軸については、ｎ個の第一の駆動プーリを設け、これらｎ個の第一の駆動プーリ毎にｎ個の第一の駆動ベルトを掛け回し、そのｎ個の第一の駆動ベルトをｎ個の第一のモータによって個別に駆動するとともに、同様に、各第一の駆動軸に内嵌するｎ個の第二の駆動軸については、ｎ個の第二の駆動プーリを設け、これらｎ個の第二の駆動プーリ毎にｎ個の第二の駆動ベルトを掛け回し、そのｎ個の第二の駆動ベルトをｎ個の第二のモータによって個別に駆動する構成とすることができる。
【００３９】
さらに、他の例（第三の例という）としては、同図（ｃ）に示すように、上記第一および第二の例を相互に組み合わせて構成してもよい。
つまり、例えば上記第一および第二の例において、ｎ＝３としたときに、移動装置の３個の操舵軸に対し、１つの操舵連動チェーンを掛け回しそれに１つのエンコーダを装備する構成とし、さらに、各操舵軸に内嵌する３個の第一の駆動軸については、３個の第一の駆動プーリを設け、これら３個の第一の駆動プーリのうちの２個の第一の駆動プーリについて、１個の第一の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第一の駆動ベルトを１個の第一のモータによって同時に駆動し、且つ他の２個の第一の駆動プーリについて、他の１個の第一の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第一の駆動ベルトを他の１個の第一のモータによって同時に駆動するとともに、各第一の駆動軸に内嵌する３個の第二の駆動軸については、３個の第二の駆動プーリを設け、これら３個の第二の駆動プーリのうちの２個の第二の駆動プーリについて、１個の第二の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第二の駆動ベルトを１個の第二のモータによって同時に駆動し、且つ他の２個の第二の駆動プーリについて、他の１個の第二の駆動ベルトを掛け回し、その１個の第二の駆動ベルトを他の１個の第二のモータによって同時に駆動する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る走行台車の移動装置の一実施形態の説明図であり、同図では、走行台車の３つの移動装置のうちの一つの移動装置を、その軸線を含む断面図にて示している。
【図２】本発明に係る走行台車の移動装置における操舵時の角速度計算の説明図であり、同図（ａ）は図１の要部に対応する図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部平面図である。
【図３】本発明に係る走行台車の移動装置において、床面に凹凸がある場合の挙動を説明するための図１に対応する図である。
【図４】一または複数の移動装置の相互の駆動ないし操舵のための構成例の説明図である。
【図５】従来技術の一例を説明するための断面図である。
【図６】従来技術の一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 第一の車輪
２ 第二の車輪
３ 操舵ブロック
４ 第一の駆動軸
５ 第二の駆動軸
６ 操舵軸
７ 操舵スプロケット
８ 第一の駆動プーリ
９ 第二の駆動プーリ
１０ ベース
１１ モータ取付フレーム
１２ 操舵連動チェーン
１３ 第一の駆動ベルト
１４ 第二の駆動ベルト
１５ 車輪側第一ベベルギア
１６ 軸側第一ベベルギア
１７ 軸側第二ベベルギア
１８ 車輪側第二ベベルギア
１９ ギアブロック
２０ 円筒コイルばね
２１ 第一のモータ
２２ 第二のモータ
２３ エンコーダ
２４ 移動装置
２５ 操舵機構
２６ 駆動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに回動自在に支持される操舵軸と、その操舵軸の下部に設けられた操舵ブロックと、その操舵ブロックに進退方向に沿って並設された一対の車輪と、その一対の車輪を別個に正逆回転させる駆動機構と、前記一対の車輪の回転で前記操舵軸が回動されることで前記操舵ブロックとともに前記一対の車輪の向きを同時に変える操舵機構と、を有する移動装置を備えていることを特徴とする走行台車。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記操舵軸にこれと同軸に内嵌する筒状の第一の駆動軸と、その第一の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第一のモータと、前記第一の駆動軸にこれと同軸に内嵌する第二の駆動軸と、その第二の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第二のモータと、前記操舵ブロック内に設けられて鉛直方向にのみ摺動可能なギアブロックとを有し、
前記一対の車輪のうちの第一の車輪は、前記第一の駆動軸に、その下部に歯を下向きに固定される軸側第一ベベルギア、およびその軸側第一ベベルギアと噛合されて前記操舵ブロックで回転自在に支持された車輪側第一ベベルギアを介して、その車輪側第一ベベルギアに連結されるとともに前記操舵ブロックで回転自在に支持されており、
前記一対の車輪のうちの第二の車輪は、前記第二の駆動軸に、その下部に歯を上向きに固定される軸側第二ベベルギア、およびその軸側第二ベベルギアと噛合されて前記ギアブロックで回転自在に支持された車輪側第二ベベルギアを介して、その車輪側第二ベベルギアに連結されるとともに前記ギアブロックで回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の走行台車。
【請求項３】
前記一対の車輪相互の高さを変えて車輪の接地状態を安定させる接地状態安定機構を更に備え、
当該接地状態安定機構は、前記軸側第一ベベルギアと前記軸側第二ベベルギアとの間に、前記第二の駆動軸に外嵌するとともに第一および第二の駆動軸相互を軸方向にスライド移動させるように配置された円筒コイルばねを有し、当該円筒コイルばねと前記ギアブロックとの協働によって前記第二の車輪の高さを前記第一の車輪に対して変えて相互の車輪の接地状態を安定させることを特徴とする請求項２に記載の走行台車。
【請求項４】
前記ベースには、前記移動装置が少なくとも３つ以上配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走行台車。
【請求項１】
ベースに回動自在に支持される操舵軸と、その操舵軸の下部に設けられた操舵ブロックと、その操舵ブロックに進退方向に沿って並設された一対の車輪と、その一対の車輪を別個に正逆回転させる駆動機構と、前記一対の車輪の回転で前記操舵軸が回動されることで前記操舵ブロックとともに前記一対の車輪の向きを同時に変える操舵機構と、を有する移動装置を備えていることを特徴とする走行台車。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記操舵軸にこれと同軸に内嵌する筒状の第一の駆動軸と、その第一の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第一のモータと、前記第一の駆動軸にこれと同軸に内嵌する第二の駆動軸と、その第二の駆動軸を駆動プーリおよび駆動ベルトを介して正逆回転させる第二のモータと、前記操舵ブロック内に設けられて鉛直方向にのみ摺動可能なギアブロックとを有し、
前記一対の車輪のうちの第一の車輪は、前記第一の駆動軸に、その下部に歯を下向きに固定される軸側第一ベベルギア、およびその軸側第一ベベルギアと噛合されて前記操舵ブロックで回転自在に支持された車輪側第一ベベルギアを介して、その車輪側第一ベベルギアに連結されるとともに前記操舵ブロックで回転自在に支持されており、
前記一対の車輪のうちの第二の車輪は、前記第二の駆動軸に、その下部に歯を上向きに固定される軸側第二ベベルギア、およびその軸側第二ベベルギアと噛合されて前記ギアブロックで回転自在に支持された車輪側第二ベベルギアを介して、その車輪側第二ベベルギアに連結されるとともに前記ギアブロックで回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の走行台車。
【請求項３】
前記一対の車輪相互の高さを変えて車輪の接地状態を安定させる接地状態安定機構を更に備え、
当該接地状態安定機構は、前記軸側第一ベベルギアと前記軸側第二ベベルギアとの間に、前記第二の駆動軸に外嵌するとともに第一および第二の駆動軸相互を軸方向にスライド移動させるように配置された円筒コイルばねを有し、当該円筒コイルばねと前記ギアブロックとの協働によって前記第二の車輪の高さを前記第一の車輪に対して変えて相互の車輪の接地状態を安定させることを特徴とする請求項２に記載の走行台車。
【請求項４】
前記ベースには、前記移動装置が少なくとも３つ以上配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走行台車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−８３６６０（Ｐ２００９−８３６６０Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５５９８１（Ｐ２００７−２５５９８１）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００１６５９７４）古河機械金属株式会社 (211)
【出願人】（５９１２４７７６５）株式会社昭特製作所 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００１６５９７４）古河機械金属株式会社 (211)
【出願人】（５９１２４７７６５）株式会社昭特製作所 (4)
【Ｆターム（参考）】
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