| 【発明の名称】 |
走行装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】和田 耕一
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| 【要約】 |
【課題】カーブ走行を安定化でき、走行体の走行系に無理な力が加えられても、互いに噛合するギャーを含む伝動系の破損を防止可能にする。
【解決手段】伝動系からの回転力を受けて回転しながら走行面上を走行する各一の走行系を、各ギャー８，９の出力軸に取り付けられた各一の駆動プーリ１１と、走行体１の左右に設けられた各一の従動プーリ１２と、従動プーリ１２および駆動プーリ１１間に張設されて、走行面上を走行する各一の無端状の走行ベルト１３とから構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行体に設置されて、回転方向が独自に制御される一対の駆動モータと、これらの駆動モータの回転を伝達する互いに噛合された複数のギャーからなる各一の伝動系と、これらの伝動系からの回転力を受けて回転しながら走行面上を走行する各一の走行系とを備え、該走行系が、前記各ギャーの出力軸に取り付けられた各一の駆動プーリと、前記走行体の左右に設けられた各一の従動プーリと、該従動プーリおよび前記駆動プーリ間に張設されて、前記走行面上を走行する各一の無端状の走行ベルトとから構成されていることを特徴とする走行装置。
【請求項２】 前記走行体の底部に設けられて、前記走行面上に光を照射する発光部および前記走行面からの反射光を受光する受光部と、該受光部での受光出力に従って、前記走行系を前記走行面上の経路に沿って走行させるように、前記駆動モータの回転および回転方向をコントロールするマイクロプロセッサとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の走行装置。
【請求項３】前記経路が、前記走行面上に着色して描かれたループ状のラインまたは開放端を有するラインであることを特徴とする請求項２に記載の走行装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば床上に黒色等で描いた軌道に沿って自動走行する走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、走行体にモータを内蔵させて、これを軌条に沿って自動走行させる自動車玩具が、種々提案されている。かかる自動車玩具は、１つのモータを動力源として、走行体に取り付けられた２〜４個の車輪を同時に駆動するように構成され、前記モータの駆動力は、直列に噛合するウォームおよびウォーム歯車などを介して直接前記車輪に伝達される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の自動車玩具においては、走行体の左右の車輪が１つのモータによって駆動されるため、直進走行する場合には問題が生じないものの、カーブ走行する場合には、左右の車輪の一方である外車輪側が、他方である内車輪に対して長い経路を走行するため、これらのいずれかが走行面に対してスリップする走行モードとなり、走行が不安定になる外、軌条から簡単に脱落してしまうという課題があった。
【０００４】また、前記モータの駆動力を伝達するウォームおよびウォーム歯車は、これの回転を車輪に直接伝える構成となっており、例えば小児が走行体を手で摘んで車輪を走行面などの床面上に押し付けるようにして走行させた場合には、車輪に無理に加わる力が、ウォーム歯車からモータ軸に連結されて自由回転しにくいウォームに伝えられることとなり、これらのウォーム歯車またはウォームの歯を折損するなどの事故を招くという課題があった。
【０００５】さらに、従来の走行体は予め加工されて連結された所定形態の軌条に沿って走行するだけであり、走行経路を使用者が自由かつ簡単に設定して、種々の方向，経路に沿って走行させることができないという不都合があった。
【０００６】この発明は前記のような課題を解決するものであり、カーブ走行を安定化でき、走行体の走行系に無理な力が加えられても、互いに噛合するギャーを含む伝動系の破損を防止でき、しかも、任意に走行面上に描いたラインに沿って走行体を走行可能にした走行装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる走行装置は、走行体に設置されて、回転方向が独自に制御される一対の駆動モータと、これらの駆動モータの回転を伝達する互いに噛合された複数のギャーからなる各一の伝動系と、これらの伝動系からの回転力を受けて回転しながら走行面上を走行する各一の走行系とを備え、該走行系を、前記各ギャーの出力軸に取り付けられた各一の駆動プーリと、前記走行体の左右に設けられた各一の従動プーリと、該従動プーリおよび前記駆動プーリ間に張設されて、前記走行面上を走行する各一の無端状の走行ベルトとから構成したものである。
【０００８】また、請求項２の発明にかかる走行装置は、前記走行体の底部に設けられて、前記走行面上に光を照射する発光部および前記走行面からの反射光を受光する受光部を設けて、該受光部での受光出力に従って、前記走行系が前記走行面上の経路に沿って走行するように、マイクロプロセッサに前記駆動モータの回転および回転方向をコントロールさせるようにしたものである。
【０００９】また、請求項３の発明にかかる走行装置は、前記経路を、前記走行面上に着色して描かれたループ状のラインまたは開放端を有するラインとしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を図について説明する。図１はこの発明の走行装置の構成を具体的に示す斜視図、図２は同じくその走行装置の下面斜視図、図３は図２に示す走行装置を方向を変えて見た下面斜視図である。同図において、１は走行体で、この走行体１の上部には、コ字状の隔壁２によって電池室３が形成されている。
【００１１】また、この電池室３内には乾電池４が収容されており、これらの乾電池４は電気的に直列接続されている。さらに、この電池室３の上部には、音声出力用の放音器５が配置され、これが図示しない音声出力回路にリード線６を介して接続されている。
【００１２】前記電池室３の下部には、これを一体に支承する略Ｈ字形断面の走行フレーム７が設けられており、この走行フレーム７内には、独自に駆動回転する２つのモータ（図示しない）が設けられている。そして、これらのモータのモータ軸（図示しない）端にそれぞれウォーム８が固定されている。
【００１３】また、これらのウォーム８には、走行フレーム７内に回転自在に軸支された各一のウォーム歯車９が噛合されており、これらのウォーム歯車９を取り付けたそれぞれの回転軸１０端が走行フレーム７の左右の側面に突出している。そして、この突出している回転軸１０端に駆動プーリ１１が取り付けられている。なお、このウォーム８およびウォーム歯車９は伝動系を構成している。
【００１４】さらに、走行フレーム７の左右の側面には、これらより前後方向に所定間隔をおいて、大径の各一の従動プーリ１２が、支軸１２ａを中心に回転自在に支持されている。そして、左右の各従動プーリ１２および駆動プーリ１１間には、無端状の走行ベルト１３が架設されている。
【００１５】この場合において、従動プーリ１２は、前記のように架設された走行ベルト１３が、従動プーリ１２付近で床などの走行面に十分に摩擦接触する位置の走行フレーム７側面に、取り付けられる。
【００１６】１４は走行フレーム７の下面に取り付けられた回路基板であり、この回路基板１４上には、後述するマイクロプロセッサ１５，発光部としての発光素子１６および受光部としての受光素子１７などが設けられている。
【００１７】また、１８は回路基板１４に装着して、回路切換を行うソケット、１９はソケット１８から離された位置の走行フレーム７下面に突設されたねじなどの支持ピンであり、これの先端は円滑面とされて、走行フレーム７を、各走行ベルト１３を介した一対の従動プーリ１２とともに、走行面上に支承するように機能する。
【００１８】さらに、２０は隔壁２及び走行フレーム７の全体を覆うようにこれらに取り付けられた例えば動物形状からなるおもちゃカバーで、これには目２０ａや口２０ｂが形成されている。
【００１９】図４は前記回路基板１４上に設けられて、前記した２つのモータ２１，２２およびこれらのモータ２１，２２を駆動する制御回路を示す。この制御回路は、前記発光部１６および受光部１７と、この受光部１７の受光出力に応じて、駆動プーリ１１，従動プーリ１２および走行ベルト１３からなる走行系を、走行面上の経路に沿って走行させるように、前記モータドライバ２３，２４をコントロールする１個のマイクロプロセッサ１５とを有する。
【００２０】なお、各モータ２１，２２は、マイクロプロセッサ１５の制御下で、モータドライバ２３，２４の出力によって所定速度および方向に駆動される。
【００２１】次に動作について説明する。まず、走行装置の左右の各走行ベルト１３が走行面上に描かれた、例えば図５に示すようなループ状のラインＬを跨ぐように、その走行面上に走行装置を載せ、続いて、図示しない電源スイッチを投入する。
【００２２】これにより、マイクロプロセッサ１５の制御動作が開始され、前記各モータ２１，２２は、一定のプログラムに従って、マイクロプロセッサ１５の制御下で、所定の速度および方向に駆動される。なお、モータ２１，２２は回転の立上り時定数が比較的大きく、停止は略急速停止するように制御される。このため、これらの各モータ２１，２２の回転が伝動系を構成するウォーム８およびウォーム歯車９を介して、各々の駆動プーリ１２に伝えられ、この駆動プーリ１１に走行ベルト１３を介して連繋された従動プーリ１１が駆動される。
【００２３】このとき、走行ベルト１３は従動プーリ１２付近で走行面に摩擦接触しているため、走行ベルト１３の走行方向（移動方向）に従って、走行体１は同方向に走行を開始する。
【００２４】この場合において、各モータ２１，２２はマイクロプロセッサ１５の制御のもとで、走行体１の直線走行時には両方とも同方向に同速度で駆動されるが、カーブに差しかかると、走行体１に作用する遠心力等の検出によって、一方（内輪側）のモータ２１の回転速度を他方（外輪側）のモータ２２の回転速度より幾分遅らせる。こうすることで、片方の走行ベルト１３がスリップすることなく、走行装置が滑らかにカーブを描いて安定走行することとなる。
【００２５】また、かかる走行装置の走行中においては、前記発光素子１６から照射された、例えば赤外線などの光の、走行面からの反射光量の変化を受光素子１７が常時監視する。そして、この受光素子１７にて受光される受光量から、走行体１が図３に示すような着色（例えば黒色）により描かれたループ状のラインＬに沿って走行しているか否かを、マイクロプロセッサ１５にて判定し、受光量が低下した場合には、その受光量を増加する方向に走行体１の走行の向きを自動追従させる。
【００２６】こうすることで、走行体１は前記ラインＬから大きく外れることなく、そのラインＬに正確に沿って走行を続けることができる。
【００２７】この場合において、この走行装置を使用している者が、走行体１の走行ベルト１３を走行面上に手で押えて走行させるような無理な取扱いをした場合でも、つまりその走行体１の無理な走行操作にも拘らず、走行ベルト１３と各プーリ１１，１２とのスリップにより、無理な力が弾性体の走行ベルト１３を介して駆動プーリ１１に直接伝わることがない。このため、駆動プーリ１１と一体回転するウォーム歯車９には無理な回転力が作用せず、モータ２１，２２の駆動軸に一体で、停止トルクの大きいウォーム８にも無理な力が加わることはない。従って、ウォーム８やウォーム歯車９の歯が折損したり、損傷したりする事故の発生を未然に回避できる。
【００２８】また、前記走行体１のラインＬに沿ったライントレース制御は、前記マイクロプロセッサ１５により、図６に示すフロー図に従って実行される。このライントレース制御では、まず、走行をスタートするに当って、ターン方向保存変数ＴＲＮおよびサーチ回数Ｎの初期化を行った上で（ステップＳ１）、走行体１を走行させるように前記モータ２１，２２を駆動させる。
【００２９】この走行体１の走行によって、受光素子１７は発光素子１６からの赤外光の、走行面による反射光を受光し、その受光量に応じて、走行体１が前記着色したライン（ここでは黒線）Ｌに沿って走行しているか否かを判定し（ステップＳ２）、ライン上にある場合には受光量が少ないため、そのままモータ２１，２２を駆動して走行体１の前進を継続させる（ステップＳ３）。
【００３０】一方、走行体１がラインから外れた場合には（ステップＳ２）、前記受光素子１７による受光量が増加するため、最後に設定された方向に応じてターン方向を決定し、このターン方向をメモリに一時保存する。このとき、前記サーチ回数ＮをＮ＝４０に設定し（ステップＳ４）、引き続き走行体１の走行を継続する。
【００３１】そして、この走行中に、前記同様にして発光素子１６および受光素子１７により、ラインＬに沿って走行体１が走行しているか否かを判定し（ステップＳ５）、ラインＬに沿って走行している場合には、ステップＳ２，ステップＳ３以下の処理を実行して、走行体１をそのままラインに沿って確実に走行させる。一方、例えばカーブなどの経路で、ラインＬから外れた場合には、サーチ回数Ｎを１ずつ減らし（Ｎ＝Ｎ−１）、サーチ回数が０となった場合には（ステップＳ６）、所定のプログラムに従ってターン方向保存変数に応じたターン方向を決定する（ステップＳ７）。
【００３２】そこで、このターン方向を、前回実行したターン方向とは逆にセットし、さらに、新たにサーチ回数ＮをＮ＝６０に設定する（ステップＳ８）。かかる設定後、走行体１がさらにラインＬに沿って走行しているか否かを調べ（ステップＳ９）、未だラインＬ上にない場合には、サーチ回数Ｎを１ずつ減らし、サーチ回数が０となった場合には（ステップＳ１０）、前回実行したターン方向とは逆の方向に、走行体１のターン方向をセットし、ここでサーチ回数ＮをＮ＝９０に増加設定する（ステップＳ１１）。
【００３３】このようにして、走行体１がラインＬに沿って走行していない場合には、ターン方向とサーチ回数Ｎを変えながら、前記と同様の手順を、ステップＳ１２〜ステップＳ１９まで繰り返し、それでもラインＬに追従しない場合には最後に前記受光量に関係なく走行体１を前進させて（ステップＳ２０）、以下、ステップＳ２以下の手順を実行させる。なお、ステップＳ１２，ステップＳ１５，ステップＳ１８で走行体１がラインＬ上にあると判定された場合には、そのまま走行体１を前進させる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれば、走行体に設置されて、回転方向が独自に制御される一対の駆動モータと、これらの駆動モータの回転を伝達する互いに噛合された複数のギャーからなる各一の伝動系と、これらの伝動系からの回転力を受けて回転しながら走行面上を走行する各一の走行系とを備え、該走行系を、前記各ギャーの出力軸に取り付けられた各一の駆動プーリと、前記走行体の左右に設けられた各一の従動プーリと、該従動プーリおよび前記駆動プーリ間に張設されて、前記走行面上を走行する各一の無端状の走行ベルトとから構成したので、カーブ走行を安定化でき、走行体の走行系に無理な力が加えられても、互いに噛合するギャーを含む伝動系の破損を確実に防止できるという効果が得られる。
【００３５】また、請求項２の発明によれば、前記走行体の底部に設けられて、前記走行面上に光を照射する発光部および前記走行面からの反射光を受光する受光部を設けて、該受光部での受光出力に従って、前記走行系が前記走行面上の経路に沿って走行するように、マイクロプロセッサに前記駆動モータの回転および回転方向をコントロールさせるように構成したので、走行面からの反射光量にもとづいて、走行体を所定経路に沿って走行させることができるという効果が得られる。
【００３６】また、請求項３の発明によれば、前記経路を、前記走行面上に着色して描かれたループ状のまたは開放端を有するラインとするように構成したので、走行体がガイドされて走行すべき経路を任意のパターンにて極めて簡単に設定でき、自動車玩具への利用上、面白さが一段と向上するという効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９３０１４０６０
【氏名又は名称】和田 耕一
【識別番号】３９２０１８８６１
【氏名又は名称】森 栄之
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 彰司
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１２３２８５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月１１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３０８０２８ |
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