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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023048963
(43)【公開日】2023-04-07
(54)【発明の名称】キャスタ、及び走行体
(51)【国際特許分類】
B60B 33/00 20060101AFI20230331BHJP
【ＦＩ】
B60B33/00 502D
B60B33/00 V
B60B33/00 502B
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022034438
(22)【出願日】2022-03-07
(31)【優先権主張番号】P 2021158525
(32)【優先日】2021-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】504134759
【氏名又は名称】ＳＫマシナリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000198
【氏名又は名称】弁理士法人湘洋特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菅原 純雄
(57)【要約】 （修正有）
【課題】前進後進方向転換時の横振れを抑制できるキャスタを提供する。
【解決手段】走行体に固定される固定部２と、前記固定部の下側に前記固定部に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部３と、前記可動部の下側に取り付けられる車輪部４と、を備える、キャスタ。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】走行体に固定される固定部２と、前記固定部の下側に前記固定部に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部３と、前記可動部の下側に取り付けられる車輪部４と、を備える、キャスタ。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行体に固定される固定部と、
前記固定部の下側に前記固定部に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部と、
前記可動部の下側に取り付けられる車輪部と、を備える
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部の下側に前記固定部に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部と、
前記可動部の下側に取り付けられる車輪部と、を備える
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項2】
請求項１に記載のキャスタであって、
対向配置される外周面と内周面を備え、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記外周面を有し、他方が前記内周面を有する
ことを特徴とするキャスタ。
対向配置される外周面と内周面を備え、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記外周面を有し、他方が前記内周面を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項3】
請求項２に記載のキャスタであって、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記外周面を有する円柱部を備え、他方が前記内周面を有する孔部を備える
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記外周面を有する円柱部を備え、他方が前記内周面を有する孔部を備える
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項4】
請求項３に記載のキャスタであって、
前記固定部は、前記円柱部を有する縦断面視Ｔ字形状の固定部材を備え、
前記可動部は、頂壁に前記円柱部の下端が挿通する前記孔部を有する
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部は、前記円柱部を有する縦断面視Ｔ字形状の固定部材を備え、
前記可動部は、頂壁に前記円柱部の下端が挿通する前記孔部を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項5】
請求項４に記載のキャスタであって、
前記固定部は、前記円柱部の下端面に固定される補助部材であって前記孔部より幅または直径が大きい補助部材を備え、
前記可動部は、周壁により囲まれる内部空間であって前記補助部材を平行移動可能に収容する内部空間を有する
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部は、前記円柱部の下端面に固定される補助部材であって前記孔部より幅または直径が大きい補助部材を備え、
前記可動部は、周壁により囲まれる内部空間であって前記補助部材を平行移動可能に収容する内部空間を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項6】
請求項３に記載のキャスタであって、
前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、
前記固定部は、底壁に前記円柱部の上端が挿通する前記孔部を有する
ことを特徴とするキャスタ。
前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、
前記固定部は、底壁に前記円柱部の上端が挿通する前記孔部を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項7】
請求項６に記載のキャスタであって、
前記可動部は、前記円柱部の上端面に固定される補助部材であって前記孔部より幅または直径が大きい補助部材を備え、
前記固定部は、周壁により囲まれる内部空間であって前記補助部材を平行移動可能に収容する内部空間を有する
ことを特徴とするキャスタ。
前記可動部は、前記円柱部の上端面に固定される補助部材であって前記孔部より幅または直径が大きい補助部材を備え、
前記固定部は、周壁により囲まれる内部空間であって前記補助部材を平行移動可能に収容する内部空間を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項8】
請求項２に記載のキャスタであって、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記内周面を有する筒部を備え、他方が前記外周面を有する円盤部を備える
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記内周面を有する筒部を備え、他方が前記外周面を有する円盤部を備える
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項9】
請求項８に記載のキャスタであって、
前記可動部は、前記円盤部を有し、
前記固定部は、前記円盤部を平行移動可能に収容する前記筒部を有し、底壁に前記円盤部より直径が小さい開口を有する
ことを特徴とするキャスタ。
前記可動部は、前記円盤部を有し、
前記固定部は、前記円盤部を平行移動可能に収容する前記筒部を有し、底壁に前記円盤部より直径が小さい開口を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項10】
請求項１に記載のキャスタであって、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が円柱部を備え、他方が孔部と当該孔部内に配置される芯部材とを備えてリング部が形成され、
前記円柱部は、一部が前記リング部を挿通している
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部及び前記可動部のうちの一方が円柱部を備え、他方が孔部と当該孔部内に配置される芯部材とを備えてリング部が形成され、
前記円柱部は、一部が前記リング部を挿通している
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項11】
請求項１０に記載のキャスタであって、
前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、
前記固定部は、底壁に前記孔部を有する固定部材と、前記芯部材とを備える
ことを特徴とするキャスタ。
前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、
前記固定部は、底壁に前記孔部を有する固定部材と、前記芯部材とを備える
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項12】
請求項１１に記載のキャスタであって、
一端が前記円柱部に直接的にまたは間接的に取付けられ、他端が前記固定部材の前記孔部より外方であって相対する位置にそれぞれ取り付けられる、一対の引張コイルばねを備える
ことを特徴とするキャスタ。
一端が前記円柱部に直接的にまたは間接的に取付けられ、他端が前記固定部材の前記孔部より外方であって相対する位置にそれぞれ取り付けられる、一対の引張コイルばねを備える
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項13】
請求項１０～１２のいずれか一項に記載のキャスタであって、
前記孔部の内周面の相対する位置に一対の凹み部を有する
ことを特徴とするキャスタ。
前記孔部の内周面の相対する位置に一対の凹み部を有する
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のキャスタであって、
前記車輪部は、車輪と、車軸と、ボディとを備え、前記ボディにおける、前記車軸を支える部材と前記可動部に取り付けるための部材とが旋回軸部材により回転自在に結合され、前記旋回軸部材の軸心に対して前記車軸の軸心が偏心している
ことを特徴とするキャスタ。
前記車輪部は、車輪と、車軸と、ボディとを備え、前記ボディにおける、前記車軸を支える部材と前記可動部に取り付けるための部材とが旋回軸部材により回転自在に結合され、前記旋回軸部材の軸心に対して前記車軸の軸心が偏心している
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項15】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のキャスタであって、
前記車輪部は、車輪と、車軸と、ボディとを備え、前記ボディにおける、前記車軸を支える部材と前記可動部に取り付けるための部材とが回転不能に結合されている
ことを特徴とするキャスタ。
前記車輪部は、車輪と、車軸と、ボディとを備え、前記ボディにおける、前記車軸を支える部材と前記可動部に取り付けるための部材とが回転不能に結合されている
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項16】
請求項１～１５のいずれか一項に記載のキャスタであって、
前記固定部と前記可動部の間に、所定の距離を維持すると共に摩擦係数を低減するための介在部が配置される
ことを特徴とするキャスタ。
前記固定部と前記可動部の間に、所定の距離を維持すると共に摩擦係数を低減するための介在部が配置される
ことを特徴とするキャスタ。
【請求項17】
請求項１～１６のいずれか一項に記載のキャスタを備える
ことを特徴とする走行体。
ことを特徴とする走行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、キャスタ、及び走行体に関する。
【背景技術】
【0002】
キャスタは、手押し台車、自動走行台車等に多用されている。キャスタが使用される手押し台車の例として、荷物運搬用の台車、買い物かごを乗せて人が押す軽量台車等がある。キャスタが使用される自動走行台車としては、最近脚光を浴びている無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等がある。以下では、キャスタが使用される台車、搬送車等を総じて「走行体」と言う。キャスタは、車輪の大小及び走行体への取付方法の相違はあるものの、固定式と自在式の２種に大別される。
【0003】
固定式キャスタ（以下「固定キャスタ」とも言う）は、車輪と車軸とボディの３つの主要部分で構成されている。車輪は、ゴム、ナイロン、金属（鉄等）等の材質で作製されており、中心の回転部には通常ベアリングが組み込まれているが、廉価なキャスタではベアリングを省いたものもある。車軸は、一般的に金属製であり、走行体の荷重を受けながら車輪の回転動作を支えている。ボディは、正面視略Ｕ字形となっており、車軸を支えると同時に走行体にキャスタを持たせる役目を果たしている。固定式キャスタは、ボディに回転部分を有せず固定的に走行体本体に接合されるので、走行体に４つの固定式キャスタを取り付けた場合、前後方向には自由に走行できるが、走行体を左右に操舵することは不可である。
【0004】
一方、自在式キャスタ（以下「自在キャスタ」とも言う）は、車輪と車軸とボディの３つの主要部分で構成されている点は固定式キャスタと同様であるが、ボディの車軸を支えるＵ字状部材と走行体本体に取り付ける取付部材が垂直の旋回軸部材を経由して結合されている点が固定式キャスタと異なる。すなわち、自在式キャスタは、旋回軸部材を中心として車輪を支えるＵ字状部材が回転自在になっており、なおかつ車輪を支える車軸と旋回軸間にある一定の偏心量をなしている。自動車の操舵輪がキャスタ角を有している事により直進性を確保しているのと同様に、自在式キャスタは旋回軸部材による水平方向の回転により走行体の操舵を可能にすると同時に、操舵した方向へ自在に方向変換が可能になる。
【0005】
手押し台車でも四輪のうち２つの前輪を自在式キャスタ、２つの後輪を固定式キャスタとしたものや、四輪すべてを自在式キャスタとしたものが実用化されている。自動走行台車では、例えば、後輪の２つの固定式キャスタを走行動力を伝える左右の動輪として使用し、操舵の場合は左右の動輪に回転速度差を与えて走行体の方向転換を行うが、２つの前輪を自在キャスタとすることにより自在な方向転換を行うことができる。
【0006】
自在式キャスタは、方向転換を行うためには必要な要素部品であるが、走行体が前進後進の方向転換を行う際には前述した旋回軸の偏心量に起因する横振れ現象が発生する。人力で押す手押し台車の場合でも前後に作動した場合に横振れ現象を経験するが、手動し台車の場合は問題にならない場合が多い。しかしながら、正確な直進性を必要とする自動走行台車の場合は、前後の方向転換の場合の横振れに起因する軌道からの逸脱は大きな欠点となる。
【0007】
自在式キャスタの横振れ現象を改善するものとして、例えば、「少なくとも、下面の一端側に自在キャスター（４）を取付ける下プレート（１）と、該下プレート（１）の他端側上面に回転自在に軸支する上プレート（２）と、前記下プレート（１）と前記上プレート（２）との間に装着する転動部材（３）とから構成するものであり、前記下プレート（１）に自在キャスター（４）を取付けた際、該自在キャスター（４）の車輪（４１）の偏心量（ｅ）に対して、前記上プレート（２）の中心軸（２１）が、前記自在キャスター（４）の旋回部（４３）の中心線から偏心量（Ｅ）になるように前記上プレート（２）が前記下プレート（１）に軸支されたことを特徴とする自在キャスターの偏心補正部材」（特許文献１の請求項１を参照）、「上下二段の枢動部を備え、下段枢動部は上段枢動部の枢軸に取り付けられることにより前記上段枢動部に対して旋回自在にされ、前記下段枢動部は、前記下段枢動部の枢軸に取り付けられることにより自在に旋回する、ホイールを軸支するための自在金具を有していることを特徴とする自在キャスター」（特許文献２の請求項１を参照）、「上下二段の回動部を備え、前記上段の回動部の上段支持軸と前記下段の回動部の下段支持軸のそれぞれの軸支部分が１つの軸受ブロック内に水平方向にずらして組み込まれ、前記上段回動部の上段支持軸が走行体の底面に固定され、前記下段回動部の下段支持軸にホイールを軸支する自在金具が設置されていることを特徴とする自在キャスター」（特許文献３の請求項１を参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１３－１１２２３２号公報
【特許文献2】特開２０１３－１５１２８７号公報
【特許文献3】実用新案登録第３２０８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記特許文献１、特許文献２及び特許文献３の基本原理は同じである。すなわち、自在キャスタ自身の偏心量（旋回軸に対する車輪の偏心量）をｅ（又はＤ１）、上プレートの偏心量（旋回軸に対する上プレートの偏心量）をＥ（又はＤ２）として、ｅ＝Ｅ（Ｄ１＝Ｄ２）であるから、自在キャスタの偏心量ｅ（又はＤ１）により自在キャスタが前進から後進へ方向転換する際の横振れ量を自在キャスタの上部に位置する上プレートの偏心量Ｅ（又はＤ２）による旋回動作で相殺しようとするものである。ｅ＝Ｅであれば一見相殺して横振れが解消できるようにも見えるが、以下の理由により相殺による横振れの解消は難しい。
【0010】
特許文献２を例に説明すると、車輪８と走行面の抵抗をＦとした場合、自在キャスタＢ（下段駆動部Ｂ）の回転中心６に作用するモーメントはＴ１＝Ｆ×Ｄ１で、上プレートＡ（上段駆動部Ａ）の回転中心３に作用するモーメントはＴ２＝Ｆ×（Ｄ１＋Ｄ２）である。よって、明らかにＴ２＞Ｔ１となる。自在キャスタＢの軸受と上プレートＡの軸受の転がり抵抗はほぼ同じなので、車輪の走行抵抗で回転する軸受はほぼ上プレートＡの軸受となる。これは、自在キャスタＢの偏心量Ｄ１による横振れを相殺する目的であるにもかかわらず、前進から後進へ方向転換時に回転するのは上プレートＡの軸受の方であるということになる。結果として偏心量（Ｄ１＋Ｄ２）分の自在キャスタＢの動きとなり、自在キャスタＢの旋回時の偏心量は、却って自在キャスタＢ単独の場合よりも大きくなってしまい、目的を達成することができない。
【0011】
なお、自在式キャスタによる横振れの防止のために、「オムニホイール」、「メカナムホイール」と呼ばれる特殊な車輪が実用化されている。特徴は、複数の太鼓型の小車輪が車輪の外周部に車輪の車軸と直交する位置に配置されている点である。これらの特殊車輪は、それぞれの小車輪が回転自在に取り付けられているので、走行体の車輪に利用した場合、前後方向転換の際に太鼓型の小車輪が自在に回転し、走行体の横振れをある程度減少できる。
【0012】
しかしながら、これらの特殊車輪は、複数の太鼓型ローラとそれを支持するための軸を含んで構成されているため、構造が複雑であり、部品点数が多く、コストアップになる。また、隙間が多い構造となるので走行面の異物を噛み込む可能性が高い、車輪が１回転する毎に複数の小車輪が走行面と接触するので間欠的な打撃音が発生する等の問題は避けられない。
【0013】
本願発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するためのものであり、前進後進方向転換時の横振れを抑制できるキャスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下の通りである。上記課題の少なくとも一部を解決すべく、本発明の一態様に係るキャスタは、走行体に固定される固定部と、前記固定部の下側に前記固定部に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部と、前記可動部の下側に取り付けられる車輪部と、を備える。
【0015】
上記キャスタにおいて、対向配置される外周面と内周面を備え、前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記外周面を有し、他方が前記内周面を有する。
【0016】
上記キャスタにおいて、前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記外周面を有する円柱部を備え、他方が前記内周面を有する孔部を備える。
【0017】
上記キャスタにおいて、前記固定部は、前記円柱部を有する縦断面視Ｔ字形状の固定部材を備え、前記可動部は、頂壁に前記円柱部の下端が挿通する前記孔部を有する。
【0018】
上記キャスタにおいて、前記固定部は、前記円柱部の下端面に固定される補助部材であって前記孔部より幅または直径が大きい補助部材を備え、前記可動部は、周壁により囲まれる内部空間であって前記補助部材を平行移動可能に収容する内部空間を有する。
【0019】
上記キャスタにおいて、前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、前記固定部は、底壁に前記円柱部の上端が挿通する前記孔部を有する。
【0020】
上記キャスタにおいて、前記可動部は、前記円柱部の上端面に固定される補助部材であって前記孔部より幅または直径が大きい補助部材を備え、前記固定部は、周壁により囲まれる内部空間であって前記補助部材を平行移動可能に収容する内部空間を有する。
【0021】
上記キャスタにおいて、前記固定部及び前記可動部のうちの一方が前記内周面を有する筒部を備え、他方が前記外周面を有する円盤部を備える。
【0022】
上記キャスタにおいて、前記可動部は、前記円盤部を有し、前記固定部は、前記円盤部を平行移動可能に収容する前記筒部を有し、底壁に前記円盤部より直径が小さい開口を有する。
上記キャスタにおいて、前記固定部及び前記可動部のうちの一方が円柱部を備え、他方が孔部と当該孔部内に配置される芯部材とを備えてリング部が形成され、前記円柱部は、一部が前記リング部を挿通している。
上記キャスタにおいて、前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、前記固定部は、底壁に前記孔部を有する固定部材と、前記芯部材とを備える。
上記キャスタにおいて、一端が前記円柱部に直接的にまたは間接的に取付けられ、他端が前記固定部材の前記孔部より外方であって相対する位置にそれぞれ取り付けられる、一対の引張コイルばねを備える。
上記キャスタにおいて、前記孔部の内周面の相対する位置に一対の凹み部を有する。
上記キャスタにおいて、前記固定部及び前記可動部のうちの一方が円柱部を備え、他方が孔部と当該孔部内に配置される芯部材とを備えてリング部が形成され、前記円柱部は、一部が前記リング部を挿通している。
上記キャスタにおいて、前記可動部は、前記円柱部を有する縦断面視⊥字形状の可動部材を備え、前記固定部は、底壁に前記孔部を有する固定部材と、前記芯部材とを備える。
上記キャスタにおいて、一端が前記円柱部に直接的にまたは間接的に取付けられ、他端が前記固定部材の前記孔部より外方であって相対する位置にそれぞれ取り付けられる、一対の引張コイルばねを備える。
上記キャスタにおいて、前記孔部の内周面の相対する位置に一対の凹み部を有する。
【0023】
上記キャスタにおいて、前記車輪部は、車輪と、車軸と、ボディとを備え、前記ボディにおける、前記車軸を支える部材と前記可動部に取り付けるための部材とが旋回軸部材により回転自在に結合され、前記旋回軸部材の軸心に対して前記車軸の軸心が偏心している。
【0024】
上記キャスタにおいて、前記車輪部は、車輪と、車軸と、ボディとを備え、前記ボディにおける、前記車軸を支える部材と前記可動部に取り付けるための部材とが回転不能に結合されている。
【0025】
上記キャスタにおいて、前記固定部と前記可動部の間に、所定の距離を維持すると共に摩擦係数を低減するための介在部が配置される。
【0026】
上記課題の少なくとも一部を解決すべく、本発明の他の一態様に係る走行体は、上記キャスタを備える。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、前進後進方向転換時の横振れを抑制できるキャスタを提供することができる。
【0028】
本発明に係るキャスタは、従来の自在式キャスタを用いた走行体に於ける前進後進方向転換時に発生する横振れを大幅に減少できる。これにより、特に直進性が要求される自動走行台車（例えば、ＡＧＶ）において、より正確な直進運動が行えるようになる。
【0029】
また、従来の自在式キャスタは方向転換の際の横振れ時に不要な偶力が発生し、その分走行動力のエネルギーが増加してしまうが、本発明に係るキャスタは、これを低減することにより、無駄なエネルギーを省いて省エネ化でき、二酸化炭素の排出削減にも貢献できる。
【0030】
また、本発明に係るキャスタは、上記特殊車輪（オムニホイール、メカナムホイール）より構造が簡単で、部品点数が少なく、コストを削減できる。また、上記特殊車輪に存在する問題点を回避できる。
【0031】
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1A】実施形態１に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図1B】実施形態１に係るキャスタの一例を示す正面図である。
【図2】実施形態１に係るキャスタの一例の動作を説明する図である。
【図3】従来の自在式キャスタによる走行体の前後方向転換を示す図である。
【図4】実施形態１に係るキャスタの一例による走行体の前後方向転換を示す図である。
【図5】実施形態１に係るキャスタの他の一例の動作を説明する図である。
【図6A】実施形態１の変形例１に係るキャスタを示す側面図である。
【図6B】実施形態１の変形例１に係るキャスタを示す正面図である。
【図7A】実施形態１の変形例２に係るキャスタを示す側面図である。
【図7B】実施形態１の変形例２に係るキャスタを示す正面図である。
【図8A】実施形態２に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図8B】実施形態２に係るキャスタの一例を示す正面図である。
【図9A】実施形態２の変形例１に係るキャスタを示す側面図である。
【図9B】実施形態２の変形例１に係るキャスタを示す正面図である。
【図10A】実施形態２の変形例２に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図10B】実施形態２の変形例２に係るキャスタの一例を示す正面図である。
【図11A】実施形態３に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図11B】実施形態３に係るキャスタの一例を示す正面図である。
【図12A】実施形態４に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図12B】実施形態４に係るキャスタの一例を示す正面図である。
【図13A】実施形態５に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図13B】実施形態５に係るキャスタの一例を示す正面図である。
【図14】実施形態５に係るキャスタの芯部材の一例を説明するための図である。
【図15】実施形態５に係るキャスタの動作を説明するための模式図である。
【図16】実施形態５に係るキャスタの固定部材の他の例を説明するための図である。
【図17A】実施形態５の変形例１に係るキャスタの一例を示す側面図である。
【図17B】実施形態５の変形例１に係るキャスタの引張コイルばねの一例を示す平面図である。
【図18】実施形態５に係るキャスタの他の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明の実施形態の例について、図面を参照して説明する。なお、下記実施形態（変形例）において共通する構成要素については、前出の符号と同様な符号を付し説明を省略することがある。また、構成要素等の形状、位置関係等に言及する場合は、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。
【0034】
＜実施形態１＞
図１Ａは実施形態１に係るキャスタの一例を示す側面図で、図１Ｂはその正面図である。各図において一部は断面で示している（以下、各側面図及び正面図において同じ）。各図において、Ｘは前後方向（水平方向）、Ｙは上下方向（鉛直方向）、Ｚは横方向（奥行方向）を示している（以下、各図において同じ）。
図１Ａは実施形態１に係るキャスタの一例を示す側面図で、図１Ｂはその正面図である。各図において一部は断面で示している（以下、各側面図及び正面図において同じ）。各図において、Ｘは前後方向（水平方向）、Ｙは上下方向（鉛直方向）、Ｚは横方向（奥行方向）を示している（以下、各図において同じ）。
【0035】
本実施形態のキャスタ１は、走行体に固定される固定部２と、固定部２の下側に固定部２に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部３と、可動部３の下側に取り付けられる車輪部４と、を備える。キャスタ１は、好ましくは、さらに介在部５を備える。
【0036】
固定部２と可動部３は、対向配置される外周面と内周面を備え、固定部２及び可動部３のうちの一方が外周面を有し、他方が内周面を有する。具体的には、一例として、固定部２及び可動部３のうちの一方が外周面を有する円柱部を有し、他方が内周面を有する孔部を有する。
【0037】
本実施形態では、固定部２は、走行体本体（不図示）に固定される固定部材２１と、補助部材２２とを備え、固定部材２１が円柱部２１１を有し、円柱部２１１の下端面に補助部材２２が固定される。
【0038】
固定部材２１は、本体部が平板状で、本体部の下端面に円柱部２１１が設けられる。円柱部２１１は、円柱状（直径ｄ）で、本体部の下端面の中央から下方に垂直に延びている。すなわち、固定部材２１は縦断面（ＸＹ断面及びＹＺ断面）視Ｔ字形状の部材である。
【0039】
補助部材２２は、平板状部材で、固定部材２１の円柱部２１１と直交するように円柱部２１１の下端面に固定される。補助部材２２は、例えばボルト等の締結部材でカシメにより円柱部２１１の下端面に固定される。補助部材２２は、好ましくは円形で、直径（円形以外の形状では幅）が固定部材の本体部より小さく、円柱部２１１より大きい。固定部２は、全体として、縦断面視士の字形状を成している。
【0040】
本実施形態では、可動部３は、頂壁を構成する孔部材３１と、周壁及び底壁を構成する収容部材３２とを備え、孔部材３１と収容部材３２とが互いに固定される。固定方法は、特に限定されず、接着や締結部材による締結等の手法が用いられる。なお、収容部材３２は、底壁を有せず、後述の取付部材４３２が底壁を兼ねてもよい。
【0041】
孔部材３１は、平板状部材で、中央に円柱部２１１の下端が挿通する孔部３１１を有する。孔部３１１は、孔部材３１を厚み方向に貫通する貫通孔である。孔部３１１は、一例として、図２に示すように平面視正円形状（直径Ｄ）である。直径Ｄは、円柱部２１１の直径ｄより大きい。なお、孔部３１１は、平面視楕円形状（長径Ｄ）であってもよく、この場合は長径Ｄが円柱部２１１の直径ｄより大きく、短径が円柱部２１１が挿通できるように直径ｄより大きい。
【0042】
収容部材３２は、孔部材３１の下側に配置される凹状部材である。収容部材３２は、周壁により囲まれる内部空間Ｓを有し、補助部材２２が平行移動可能に収容される。好ましくは、内部空間Ｓは、横断面（ＸＺ断面）視円形の空間で、直径が孔部３１１の直径（長径）Ｄより大きい。言い換えれば、孔部材３１は、上方から内部空間Ｓの一部を覆う。
【0043】
固定部材２１、孔部材３１、収容部材３２の平面形状（外周形状）は特に限定されないが、一例として円形で、例えば外周径が同大の円形である。なお、孔部材３１が収容部材３２より大きく収容部材３２の外周より外側にはみ出す等、同大でなくてもよいことは言うまでもない。固定部２及び可動部３は、例えば、金属製である。なお、所定の動作を可能とし、所定の強度が確保できれば、他の材料が用いられてもよい。一例として、当接の際の騒音を抑制するために、固定部材２１の円柱部２１１の外周面及び孔部材３１の孔部３１１の内周面の一方又は双方にゴムや樹脂等によるコーティング層が設けられる。固定部材２１及び孔部材３１の一方又は双方がゴムや樹脂等の材料で形成されてもよい。
【0044】
可動部３は、ＸＺ平面において並進運動及び回転運動が可能に固定部２と係り合っている。言い換えれば、可動部３は、固定部２に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する。
【0045】
詳細に説明すると、ここでは、固定部材２１の円柱部（直径ｄ）２１１が孔部材３１の孔部（直径または長径Ｄ）３１１を挿通し孔部３１１内で平行移動可能になっている。言い換えれば、固定部２及び可動部３は、互いに相手方に対して、最大ストローク量Δｄ＝Ｄ－ｄの範囲内で平行移動自在である。なお、Δｄは、通常の遊び以上の値であることは言うまでもない。Δｄは、例えば１／２ｄ以上の値である。また、円柱部２１１の下端に固定される補助部材２２の幅（直径）が孔部３１１の直径（長径）Ｄより大きく、固定部２と可動部３が係り合う状態から離脱することはない。円柱部２１１の下端が収容部材３２の内部空間Ｓに進入し、補助部材２２が内部空間Ｓに収容されるが、内部空間Ｓの直径が補助部材２２の直径よりも少なくともΔｄだけ大きく、深さが補助部材２２の厚み（締結部材が下端面から突出する場合はその突出分を含む）より大きいため、円柱部２１１の平行移動に伴って平行移動する補助部材２２が収容部材３２と干渉することはない。
【0046】
走行する際は、楕円形（又は後述の図５の例のように長円形）又は円形の孔部３１１にガイドされる円柱部２１１が、孔部３１１の内周面の進行方向端面に密接し、車輪部４を進行方向に引く作用となり、走行体が直進するときは直線状に牽引する。また、走行体を曲線状に円弧を描いて走行させる場合も、曲線状に牽引するので、走行体がスムーズにカーブを走行できる。
【0047】
可動部３と固定部２が相対的に移動する際に、孔部材３１の上端面及び下端面と固定部材２１の下端面及び補助部材２２の上端面とが滑り移動することになるが、好ましくは固定部２と可動部３の間に所定の距離を維持すると共に摩擦係数を低減するための介在部５が配置される。
【0048】
介在部５は、一例として介在部材として３つ以上（図２に示す例では６つ）のフリーボールベアリング５１により構成される。これらのフリーボールベアリング５１は、固定部材２１の下端面と孔部材３１の上端面の間に円柱部２１１を囲うように配置される。具体的な配置位置は、特に限定されないが、一例としてフリーボールベアリング５１同士がほぼ等間隔になるように配置される。フリーボールベアリング５１は、外周取付部により固定部材２１の下端面に圧入、接着またはボルト締めにより取り付けられる。固定部２又は可動部３が動くと、フリーボールベアリング５１は外周取付部から突出しているメインボールが孔部材３１の上端面において各々自在に転がる。フリーボールベアリング５１は、メインボール（金属球）が図示しない内部の多数の小さなボール（金属球）により支えられ低摩擦で回転するので、転がり抵抗が、後述の鋼球４３４の転がり抵抗より小さい。
【0049】
介在部５の高さ（または固定部材２１の下端面からの突出高さ）は、補助部材２２が孔部材３１の下端面と接触しないようになる値である。言い換えれば、介在部５により可動部３を固定部２から所定距離突き放し、補助部材２２の上端面と孔部材３１の下端面が直接接触しないように隙間を設けることで、両者間の摩擦を回避できる。
【0050】
車輪部４は、車輪４１と、車輪４１の回転を支える車軸４２と、ボディ４３とを備える。ボディ４３は、車軸４２を支える正面視Ｕ字形状のＵ字状部材４３１と、車輪部４を取り付けるための取付部材４３２とを有し、Ｕ字状部材４３１と取付部材４３２とが垂直の旋回軸部材４３３を介して回転自在に結合される。言い換えれば、車輪部４には従来の自在キャスタが用いられ、車輪部４は、ボルト等の締結部材により取付部材４３２が収容部材３２の下端面に締結されることで、可動部３に取り付けられる。車輪部４における旋回軸部材４３３の軸心に対する車軸４２の軸心の偏心量（以下「車輪部偏心量」と言う）はｅである。初期状態において、固定部２の円柱部２１１の中心は、旋回軸部材４３３の軸心と一致する位置にある。
【0051】
車輪部４は、公知技術が適宜用いられ、詳細な説明は省略するが、旋回軸部材４３３は、例えばピン部材であり、Ｕ字状部材４３１と取付部材４３２とが離脱しないように両者をカシメにより結合する。Ｕ字状部材４３１と取付部材４３２の間には、複数の鋼球４３４が配置される。
【0052】
図２は、実施形態１に係るキャスタの一例の動作を説明する図である。図２において、上図は観察者が横方向から観察した図で、下図はそのＡＡ線断面図である。なお、以下では前進後進方向転換（前後方向転換）は、後方へ走行し、その後停止し、反対方向の前方へ方向転換する例を説明するが、前方から後方への方向転換は、以下の説明と逆方向への動作となる。
【0053】
キャスタ１は、当初は、（１）の状態、すなわち、円柱部２１１が孔部３１１の中心にあり、孔部３１１と同心円状となる状態にある。（１）の状態から走行体本体（不図示）が後方（図中の＋Ｘ方向）へ移動すると、走行体本体に固定されている固定部２が後方へ移動し、フリーボールベアリング５１が可動部３の上端面において同じく後方へ移動し、円柱部２１１の後端（即ち外周面の後端面）が孔部３１１の後端（即ち内周面の後端面）に当接する。更に、走行体本体が後方へ移動すると、（２）の状態となり、結果的にキャスタ１全体が後方へ移動する。
【0054】
キャスタ１は、（２）の状態から反対方向、ここでは前方（図中の－Ｘ方向）へ方向転換する場合、車輪部４が（２）の状態から１８０度旋回する。本実施形態のキャスタ１は、車輪部４の旋回軸に対して、固定部２の偏心量が０～１／２Δｄの間で自由に変化し、車輪部４の旋回角度に対して自由に支点が移動できるので、車輪部偏心量ｅを相殺することにより走行体の軌道を直線上に保ち、走行体の横振れを抑制できる。
【0055】
言い換えれば、走行体本体が元の走行方向の反対方向である前方へ移動すると、走行体本体に固定されている固定部２が前方へ移動し、車輪部４の旋回前または旋回時に、可動部３が前方へ移動し、ストローク量（０～Δｄ）が増大する。これにより、車輪部４の旋回中の横方向に増大する偏心量を低減できる。一例として、キャスタ１は、車輪部４が９０度旋回した時点で（３）の状態になり、車輪部４が１８０度旋回した時点で（４）の状態になる。
【0056】
図３は従来の自在キャスタによる走行体の前後方向転換を示す図である。図４は実施形態１に係るキャスタの一例による走行体の前後方向転換を示す図である。以下では、従来例と対比して、走行体全体の前進後進方向転換を説明する。
【0057】
図３に示すように、従来の自在キャスタ９は、走行体本体１０に取り付けられ、偏心量ｅを有する。走行体が後方（＋Ｘ方向）へ走行する場合は、（１）のように、偏心量ｅは自在キャスタ９の旋回軸の走行方向の反対方向に存在するため、走行体は問題なく後方へ移動する。
【0058】
一方、走行体が（１）の状態から前方（－Ｘ方向）へ移動する場合は、（２）のように自在キャスタ９が旋回する。その際に、自在キャスタ９は、車輪の中心が直進軌道上に残ろうとするため、偏心量ｅにより走行体が引っ張られて傾きが生じる。これは、走行体に元の軌道から偏心量ｅだけずれる力が作用するためである。走行体がさらに前方へ移動すると、（３）のように自在キャスタ９の偏心量ｅは旋回軸より後方に存在するようになり、前方へ直進する。
【0059】
従来の自在キャスタ９は、とりわけ、高精度が要求されるＡＧＶ等では、この前後方向転換時の偏心量ｅに起因する走行体の横振れが問題とされている。より具体的には、横振れにより、狭所では他の物体に衝突したり、走行路（磁気テープなど）から外れて停止したり所望の作業ができなかったり、画像認識で自律走行している場合は視野がずれて誤動作したりする問題が生じる。
【0060】
本実施形態のキャスタ１は、このような偏心量ｅによる走行体の横振れを抑制できる。図４に示すように、キャスタ１は、走行体本体１０に取り付けられ、従来例と同様に偏心量ｅを有する。走行体には、一例として、キャスタ１が２つ、固定キャスタ８（ＡＧＶの場合は固定キャスタ８の代わりにモータ付駆動輪が用いられる）が２つ取り付けられる。走行体が後方（＋Ｘ方向）へ移動する場合は、（１）のように偏心量ｅはキャスタ１の旋回軸に対して走行方向の反対方向に存在するため、走行体は問題なく後方へ移動する。
【0061】
走行体が後方から前方（－Ｘ方向）へ方向転換する場合は、（２）のように車輪部４が旋回する。従来例と同様に車輪部偏心量ｅだけ走行体に軌道からずれる力が作用するが、Δｄの範囲内で可動部３が移動して、偏心量ｅにより走行体を引っ張ろうとする力が打ち消される。キャスタ１は、この打消し作用により、走行体の横振れを抑制できる。偏心量ｅ＝Δｄであれば、方向転換時のずれを０に近づけられる。これにより、例えば高精度ＡＧＶにおける方向転換時の横振れを抑制できる。最大ストローク量Δｄは、一例として、偏心量ｅに等しい値である。最大ストローク量Δｄは、偏心量ｅより大きい又は小さい値であってもよい。
【0062】
図５は、実施形態１に係るキャスタの他の一例の動作を説明する図である。図５において、上図は観察者が横方向から観察した図で、下図はそのＡＡ線断面図である。本例では、キャスタ１は、孔部３１１が長円形（２つの半円形の辺を有する角丸長方形）である。孔部３１１の両半円辺間最大距離である最大幅Ｄは、円柱部２１１の直径ｄより大きい。なお、孔部３１１の両半円辺の直径は、円柱部２１１が挿通できるように直径ｄよりやや大きい。キャスタ１は、孔部３１１をこのような長円形とすることで、直進性がさらによくなることが期待できる。
【0063】
【0064】
可動部３は、ここでは、箱状の可動部材３０に構成される。可動部材３０は、頂壁の中央に孔部３１１を有し、横断面（ＸＺ断面）視円形である。可動部材３０は、底壁と周壁を有し、周壁により囲まれる内部空間Ｓを有する。言い換えれば、上記孔部材３１及び収容部材３２が一体に形成されて可動部材３０のようになってよい。
【0065】
車輪部４は、ここでは、ダブル車輪構造を有する。具体的には、車輪部４は、並列に配置される２つの車輪４１と、両車輪４１の回転をそれぞれ支える２つの車軸４２と、両車軸４２を支えるボディ４４とを備える。ボディ４４は、両車軸をそれぞれ支える２つのＵ字状部分を有する部材４４１と、取付部材４３２と、旋回軸部材４３３と、鋼球４３４とを有する。取付部材４３２は、下端に補助部４４５が設けられ、この補助部４４５により旋回軸部材４３３を介して部材４４１と回転自在に結合される。車輪部４は、このようにダブル車輪構造を備えるため、耐荷重が増加する。
【0066】
＜実施形態１の変形例２＞
図７Ａは実施形態１の変形例２に係るキャスタを示す側面図で、図７Ｂはその正面図である。本例は、介在部５の各フリーボールベアリング５１が、孔部材３１の上端面に取り付けられる点が上記と異なる。
図７Ａは実施形態１の変形例２に係るキャスタを示す側面図で、図７Ｂはその正面図である。本例は、介在部５の各フリーボールベアリング５１が、孔部材３１の上端面に取り付けられる点が上記と異なる。
【0067】
すなわち、３つ以上のフリーボールベアリング５１は、孔部材３１の上端面に孔部３１１を囲うように配置される。具体的な配置位置は、特に限定されないが、一例として、フリーボールベアリング５１同士がほぼ等間隔になるように配置される。各フリーボールベアリング５１は、外周取付部により孔部材３１の上端面に圧入、接着またはボルト締めにより取り付けられる。このように構成しても、可動部３と固定部２の間の摺動を転動に変えて摩擦係数を低減でき、フリーボールベアリング５１の孔部材３１上端面からの突出高さを補助部材２２が孔部材３１の下端面と接触しないようになる値に設定することで両者間の摩擦を回避できる。
【0068】
＜実施形態２＞
図８Ａは実施形態２に係るキャスタの一例を示す側面図で、図８Ｂはその正面図である。本実施形態のキャスタ１は、主に固定部２及び可動部３が上記実施形態１ないし変形例と異なる。本実施形態では、固定部２が孔部２３１を有し、可動部３が円柱部３３１を有する。
図８Ａは実施形態２に係るキャスタの一例を示す側面図で、図８Ｂはその正面図である。本実施形態のキャスタ１は、主に固定部２及び可動部３が上記実施形態１ないし変形例と異なる。本実施形態では、固定部２が孔部２３１を有し、可動部３が円柱部３３１を有する。
【0069】
固定部２は、ここでは、固定部材２３により構成される。固定部材２３は、例えばボルト等の締結部材により走行体本体１０に固定される。固定部材２３は、凹状部材で、底壁と周壁を有し、周壁により囲まれる横断面（ＸＺ断面）視円形の内部空間Ｓを有する。固定部材２３は、底壁の中央に後述の円柱部３３１の上端が挿通する孔部２３１を有する。孔部２３１は、底壁を厚み方向に貫通する貫通孔である。孔部２３１は、一例として、平面視正円形（直径Ｄ）である。孔部２３１は、上記孔部３１１のように、楕円形（長径Ｄ）であってもよいし、長円形（最大幅Ｄ）であってもよい。直径（または長径、最大幅。以下同じ。）Ｄは、円柱部３３１の直径ｄより大きい。また、内部空間Ｓの直径が孔部２３１の直径Ｄより大きい。初期状態において、固定部２の孔部２３１の中心は、旋回軸部材４３３の軸心と一致する位置にある。
【0070】
可動部３は、ここでは、可動部材３３と、補助部材３４とを備える。可動部材３３は、本体部が平板状で、本体部の上端面に円柱部３３１が設けられる。円柱部３３１は、図示のように本体部と別部材で構成され、例えばボルト等の締結部材により本体部に固定されてもよいし、本体部と一体に一部材で構成されてもよい。円柱部３３１は、円柱状（直径ｄ）で、本体部の上端面の中央から上方に垂直に延びている。すなわち、可動部材３３は縦断面（ＸＹ断面及びＹＺ断面）視⊥字形状の部材である。補助部材３４は、平板状部材で、可動部材３３の円柱部３３１と直交するように、円柱部３３１の上端面に例えばボルト等の締結部材で固定される。補助部材３４は、好ましくは円形で、直径が可動部材３３の本体部より小さく、円柱部３３１より大きい。可動部３は、全体として、縦断面視工の字形状を成している。
【0071】
可動部３は、並進運動及び回転運動が可能に固定部２と係り合っている。言い換えれば、可動部３は、固定部２に相対的に移動自在に取り付けられる。具体的には、ここでは、可動部材３３の円柱部３３１が固定部材２３の孔部２３１を挿通し孔部２３１内で平行移動可能になっている。言い換えれば、固定部２及び可動部３は、互いに相手方に対して、最大ストローク量Δｄ＝Ｄ－ｄの範囲内で移動自在である。また、円柱部３３１の上端に固定された補助部材３４の直径が孔部２３１の直径Ｄより大きく、固定部２と可動部３が係り合う状態から離脱することはない。円柱部３３１の上端が固定部材２３の内部空間Ｓに進入し、補助部材３４が内部空間Ｓに収容されるが、内部空間Ｓの直径が補助部材３４の直径よりも少なくともΔｄだけ大きく、深さが補助部材３４の厚み（締結部材が下端面から突出する場合はその突出分を含む）より大きいため、円柱部３３１の移動に伴って移動する補助部材３４が固定部材２３と干渉することはない。
【0072】
このように、上記実施形態１とは逆に、本実施形態では固定部２に孔部２３１が設けられる、可動部３に円柱部３３１が設けられるが、上記実施形態と同様に可動部３と固定部２が相対的に移動自在で可動部３が走行面に平行に移動自在であり、同様な効果を奏する。固定部２及び可動部３は、例えば、金属製である。なお、所定の動作を可能とし、所定の強度が確保できれば、他の材料が用いられてもよい。一例として、当接の際の騒音を抑制するために、固定部材２３の孔部２３１の外周面及び可動部材３３の円柱部３３１の内周面の一方又は双方にゴムや樹脂等によるコーティング層が設けられる。固定部材２３及び可動部材３３の一方又は双方がゴムや樹脂等の材料で形成されてもよい。
【0073】
介在部５は、ここでは、３つ以上のフリーボールベアリング５１が、可動部材３３の上端面に円柱部３３１を囲うように配置される。具体的な配置位置は、特に限定されないが、一例として、フリーボールベアリング５１同士がほぼ等間隔になるように配置され、外周取付部により可動部材３３の上端面に圧入、接着またはボルト締めにより取り付けられる。介在部５は、可動部３と固定部２の間の摺動を転動に変えて摩擦係数を低減でき、フリーボールベアリング５１の可動部材３３の上端面からの突出高さを補助部材３４の下端面が固定部材２３の底壁の上端面と接触しないようになる値に設定することで両者間の摩擦を回避できる。なお、フリーボールベアリング５１は、固定部材２３の下端面に取り付けられてもよい。
【0074】
【0075】
介在部５は、ドーナツ状のケージに複数列（図示では３列）のボールを植え込んで形成される介在部材５２により構成される。介在部材５２は、固定部材２３の底壁の下端面と可動部材３３の上端面の間に配置される。好ましくは、介在部材５２の転がり抵抗は、鋼球４３４の転がり抵抗より小さい。可動部材３３には、介在部材５２の高さより低く、１／２高さより高い周壁３３２が設けられ、介在部材５２が可動部材３３からはみ出したり、抜け落ちたりしないようになっている。
【0076】
介在部材５２は、固定部材２３の底壁の下端面に取り付けられてもよい。介在部材５２は、可動部材３３の上端面に取り付けられてもよい。このような場合は、周壁３３２は設けなくてよい。介在部材５２のケージの平面形状は特に限定されない。介在部材５２は、複数に分割されてもよい。言い換えれば、介在部５は、ケージに複数のボールを植え込んで形成される介在部材５２を複数（例えば３つ以上）含み、複数の介在部材５２が孔部２３１ないし円柱部３３１を囲うように構成されてもよい。各介在部材５２の平面形状は特に限定されない。
【0077】
介在部５の高さは、補助部材３４の下端面が固定部材２３の底壁の上端面と接触しないようになる値である。介在部材５２はフリーボールベアリング５１のメインボールよりも小さな複数のボールを転動させる構成であるため、フリーボールベアリング５１よりも高さを低くすることができるので、省スペース化が期待できる。
【0078】
＜実施形態２の変形例２＞
図１０Ａは実施形態２の変形例１に係るキャスタを示す側面図で、図１０Ｂはその正面図である。本例は、介在部５が上記と異なる。より具体的には、上記変形例１では、フリーボールベアリング５１の代わりに、介在部材５２が用いられたが、本例では、介在部材５３が用いられる。
図１０Ａは実施形態２の変形例１に係るキャスタを示す側面図で、図１０Ｂはその正面図である。本例は、介在部５が上記と異なる。より具体的には、上記変形例１では、フリーボールベアリング５１の代わりに、介在部材５２が用いられたが、本例では、介在部材５３が用いられる。
【0079】
介在部材５３は、対向配置される２つの摩擦係数の低い低摩擦板５３１と低摩擦板５３２とを有する。低摩擦板５３１及び低摩擦板５３２は、平板状で、例えば樹脂製や金属製等である。低摩擦板５３１及び低摩擦板５３２は、好ましくは、平面視ドーナツ状で、同心円状となるように、一方が固定部材２３の底壁の下端面に固定され、他方が可動部材３３の上端面に固定される。固定部２又は可動部３が動くと、両低摩擦板が滑り移動する。好ましくは、両低摩擦板間の滑り摩擦は、鋼球４３４の転がり摩擦より小さい。なお、低摩擦板５３１及び低摩擦板５３２の平面形状は特に限定されない。また、介在部材５３は、複数に分割されてもよい。言い換えれば、介在部５は、１対の低摩擦板５３１と低摩擦板５３２とを有する介在部材５３を複数対（例えば３対以上）含み、固定部材２３及び可動部材３３の一方に固定される低摩擦板５３１と、他方に固定される相手方の低摩擦板５３２とが対向配置されるように構成されてもよい。各低摩擦板５３１、各低摩擦板５３２の平面形状は特に限定されない。
【0080】
介在部５の高さは、補助部材３４の下端面が固定部材２３の底壁の上端面と接触しないようになる値である。介在部材５３は平板状であるため、フリーボールベアリング５１よりも高さを低くすることができるので、省スペース化が期待できる。
【0081】
【0082】
キャスタ１は、対向配置される外周面と内周面を備え、固定部２及び可動部３のうちの一方が外周面を有し、他方が内周面を有する。本実施形態では、キャスタ１は、固定部２及び可動部３のうちの一方が内周面を有する筒部（内周直径Ｄ）を有し、他方が外周面を有する円盤部（直径ｄ）を有する。一例として、ここでは、固定部２が筒部２４１を有し、可動部３が円盤部である可動部材３５により構成される。
【0083】
固定部２は、ここでは、筒部２４１が頂壁と底壁２４２を連結する平面視円形の箱状部材である。固定部材２４は、頂壁により走行体本体（不図示）に取り付けられ、底壁２４２の中央に開口Ｐを有する。開口Ｐは、直径が筒部２４１の内周直径Ｄより小さい。初期状態において、固定部２の筒部２４１の中心は、旋回軸部材４３３の軸心と一致する位置にある。固定部２は、筒部２４１が平面視楕円形（長径Ｄ）または長円形（最大幅Ｄ）の箱状部材であってもよい。
【0084】
可動部３は、円盤状の可動部材３５により構成される。円盤部をなす可動部材３５は、直径ｄが、固定部材２４の筒部２４１の直径（または長径、最大幅）Ｄより小さく、開口Ｐより大きい。
【0085】
可動部３は、並進運動及び回転運動可能に固定部２と係り合っている。言い換えれば、可動部３は、固定部２に相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する。具体的には、ここでは、可動部材３５は、筒部２４１の内周に収容され、筒部２４１に規制される範囲内で平行移動可能になっている。言い換えれば、固定部２及び可動部３は、互いに相手方に対して、最大ストローク量Δｄ＝Ｄ－ｄの範囲内で移動自在である。また、可動部材３５の直径ｄが開口Ｐの直径より大きく、固定部２と可動部３が係り合う状態から離脱することはない。筒部２４１の高さは、少なくとも可動部材３５の厚みより大きいことは言うまでもない。
【0086】
介在部５の３つ以上のフリーボールベアリング５１は、ここでは、固定部材２４の頂壁の下端面に取り付けられる。具体的な配置位置は、特に限定されないが、一例としてフリーボールベアリング５１同士がほぼ等間隔になるように円周上に配置される。固定部２又は可動部３が動くと、各フリーボールベアリング５１のメインボールが可動部材３５の上端面において各々自在に転がる。フリーボールベアリング５１の転がり抵抗は、鋼球４３４の転がり抵抗より小さい。介在部５の高さ（または固定部材２１の下端面からの突出高さ）は、可動部材３５の下端面が底壁２４２の上端面と接触しないようになる値で、両者間に摩擦を回避するための隙間が形成される。
【0087】
キャスタ１は、ここでは、当初は、円盤部である可動部材３５が筒部２４１の中心にあり、筒部２４１と同心円状となる状態にある。走行体本体（不図示）が後方へ移動すると、走行体本体に固定されている固定部２が後方へ移動し、筒部２４１前端（即ち内周面の前端面）が可動部材３５の前端（即ち外周面の前端面）に当接し、更に移動すると、結果的にキャスタ１全体が後方へ移動する。この状態から、反対方向である前方へ方向転換する場合、車輪部４の旋回軸に対して、固定部２の偏心量が０～１／２Δｄ（Δｄ＝Ｄ―ｄ）の間で自由に変化し、車輪部４の旋回角度に対して自由に支点が移動できるので、車輪部偏心量ｅを相殺することにより走行体の軌道を直線上に保ち、走行体の横振れを抑制できる。
【0088】
このように、本実施形態のキャスタ１は、上記実施形態と同様に可動部３と固定部２が相対的に移動自在で可動部３が走行面に平行に移動自在であり、同様な効果を奏する。固定部２及び可動部３は、例えば、金属製である。なお、所定の動作を可能とし、所定の強度が確保できれば、他の材料が用いられてもよい。一例として、当接の際の騒音を抑制するために、固定部材２４の筒部２４１の内周面及び可動部材３５の内周面の一方又は双方にゴムや樹脂等によるコーティング層が設けられる。固定部材２４及び可動部材３５の一方又は双方がゴムや樹脂等の材料で形成されてもよい。
【0089】
本実施形態のキャスタ１も上記実施形態と同様に、介在部５のフリーボールベアリング５１が可動部材３５の上端面に取り付けられてもよいし、介在部５に介在部材５２または介在部材５３が用いられてもよい。
【0090】
【0091】
車輪部４は、ここでは、車輪４１と、車輪４１の回転を支える車軸４２と、ボディ４３とを備える。ボディ４３は、車軸４２を支える正面視Ｕ字形状のＵ字状部材４３１と、車輪部４を取り付けるための取付部材４３２とを有する。車輪部４は、ここでは、旋回軸部材４３３を有せず、Ｕ字状部材４３１と取付部材４３２とが回転不能に結合されている。言い換えれば、車輪部４には従来の固定キャスタが用いられる。
【0092】
本実施形態のキャスタ１は、回転機能を有しない車輪部４（従来の固定キャスタ）に固定部２及び可動部３を設けることで、方向転換運動ができるようにする。好ましくは、本実施形態のキャスタ１は、孔部３１１が長円形であり、特に直進走行に適している。本実施形態のキャスタ１は、上記実施形態ないし変形例に比べてコストを低減できるため、とりわけ前進後進方向転換のみを必要とする場合好適である。
【0093】
なお、本実施形態のキャスタ１における固定部２及び可動部３は、図示以外の上記実施形態ないし変形例の構成が用いられてもよい。上記実施形態２の構成が用いられる場合は好ましくは孔部２３１が長円形であり、上記実施形態３の構成が適用される場合は好ましくは筒部２４１が平面視長円形である。
【0094】
＜実施形態５＞
図１３Ａは実施形態５に係るキャスタの一例を示す側面図で、図１３Ｂはその正面図である。図１４は、実施形態５に係る芯部材の一例を説明するための図で、図１３ＡのＢＢ線横断面の一部を示すものである。本実施形態のキャスタ１は、さらに芯部材を備える。
図１３Ａは実施形態５に係るキャスタの一例を示す側面図で、図１３Ｂはその正面図である。図１４は、実施形態５に係る芯部材の一例を説明するための図で、図１３ＡのＢＢ線横断面の一部を示すものである。本実施形態のキャスタ１は、さらに芯部材を備える。
【0095】
芯部材は、上記孔部内に配置される。言い換えれば、上記キャスタ１は、固定部２及び可動部３のうちの一方が円柱部を備え、他方が孔部を備えるが、芯部材は、その孔部内に配置される。以下では、固定部２に芯部材を設ける例、すなわち、上記実施形態２に芯部材を組み合わせる例を図示し、説明するが、他の実施形態に組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【0096】
図示のキャスタ１は、走行体本体１０に固定される固定部２と、固定部２の下側に固定部２に対して相対的に移動自在に取り付けられ、走行面に平行に移動する可動部３と、可動部３の下側に取り付けられる車輪部４と、を備える。キャスタ１は、好ましくは、さらに介在部５を備える。可動部３、車輪部４及び介在部５は、上記実施形態２ないしその変形例と同様であり、詳細な説明を省略する。
【0097】
固定部２は、固定部材２３と、芯部材２５とを備える。固定部材２３は、上記実施形態２と同様に、凹状部材で、底壁に孔部２３１を有する（詳細は上記実施形態２を参照）。
【0098】
芯部材２５は、少なくとも円柱部分を有し、好ましくは更に円柱部分の下方に円柱部分より直径が大きい大径部分を有する。言い換えれば、芯部材２５は、好ましくは、縦断面視⊥字形状である。芯部材２５は、円柱部分と大径部分が別体に形成された後一体化されてもよいし、図示のように一体に一部材で構成されてもよい。芯部材２５は、例えばボルト等の締結部材により走行体本体１０に固定される。
【0099】
芯部材２５は、固定部材２３の孔部２３１の中央に配置される。芯部材２５は、縦断面視⊥字形状である場合は、下方の大径部分が孔部２３１内にその中央に配置される。芯部材２５が孔部２３１内に配置されることで、芯部材２５と孔部２３１で横断面視リング状の貫通部分であるリング部Ｋが形成される。また、芯部材２５の円柱部分により、固定部材２３の周壁により囲まれる内部空間Ｓも横断面視リング状になる。
【0100】
可動部３は、円柱部３３１を有する縦断面視⊥字形状の可動部材３３を備え、好ましくは、さらに、直径が円柱部３３１の直径より大きい補助部材３４を備える。可動部３は、円柱部３３１の一部がリング部Ｋを挿通し、並進運動及び回転運動が可能に固定部２と係り合っている。より具体的には、円柱部３３１が直径がリング部Ｋの幅よりやや小さく、リング部Ｋに沿って芯部材２５の周りを相対移動でき、補助部材３４が直径がリング状の内部空間Ｓの幅より小さく、内部空間Ｓにおいて芯部材２５の周りを相対移動できる。また、可動部３は、円柱部３３１を軸心に回転することができる。
【0101】
図１４に示すように、本実施形態では、可動部３は、芯部材２５の周りをリング部Ｋに沿って右回転（時計方向）または左回転（反時計方向）する。なお、以下では、円柱部３３１の中心と芯部材２５の中心との間の距離をｒとする。
【0102】
本実施形態のキャスタ１の前進後進方向転換を、後方（＋Ｘ方向）へ走行し、その後停止し、反対方向の前方（－Ｘ）へ走行する例で説明する。図１３Ａに示すように、走行体本体１０が後方へ移動すると、走行体本体１０に固定されている固定部２が後方へ移動し、可動部３の円柱部３３１が固定部材２３の孔部２３１の前端（即ち内周面の前端面）であるＭ部にぶつかり可動部３が後方へ移動し、車輪部４も後方へ移動する。
【0103】
方向転換の際は、走行体本体１０が前方へ移動すると、円柱部３３１が孔部２３１、より具体的にはリング部Ｋにおいて右回転又は左回転して、孔部２３１の後端（即ち内周面の後端面）であるＮ部にぶつかり、可動部３が前方へ移動し、車輪部４も前方へ移動する。
【0104】
図１５は、キャスタ１の動作を説明するための模式図で、上方から観察したものである。図示のように、例えば、後進から前進（－Ｘ方向）へ方向転換する際、本実施形態のキャスタ１は、車輪４１が、芯部材２５の周りを矢印方向に９０度回った段階で、ほぼ１８０度反転できるので、偏心量ｅを相殺し、横振れを減少することができる。
【0105】
このように、本実施形態のキャスタ１は、芯部材２５が存在することにより、円柱部３３１が半径ｒで必ず回転するので、車輪４１の偏心量ｅにより生ずる横振れを減少することができる。
【0106】
図１６は、固定部材２３の他の例を説明するための図で、上方から観察したものである。図示のように、本例では、固定部材２３は、孔部２３１の内周面の相対する位置に一対の凹み部２３１１を有する。固定部材２３は、一対の凹み部２３１１が前方及び後方にそれぞれ配置されるように走行体本体１０に固定される。言い換えれば、本例では、一対の凹み部２３１１に上記前端のＭ部及び後端のＮ部がそれぞれ包含されている。キャスタ１は、直進時に凹み部２３１１に円柱部３３１の外周面の一部が当接し収まるため、直進性が向上する。
【0107】
【0108】
一対の引張コイルばね６は、一端６１が可動部材３３の円柱部３３１に直接的にまたは間接的に取付けられ、他端６２が固定部材２３の孔部２３１より外方であって相対する位置にそれぞれ取り付けられる。一対の引張コイルばね６は、一方が前方に、他方が後方に配置される。
【0109】
図示例では、両引張コイルばね６は、補助部材３４の頂面に設けられる共用のピン部材に一端６１を掛けて円柱部３３１に間接的取り付けられ、孔部２３１の外方であって前後相対する位置に設けられる一対のピン部材に他端６２をそれぞれ掛けて固定部材２３に取り付けられる。両引張コイルばね６の他端を掛ける一対のピン部材は、横方向においてＭ部及びＮ部と同位置となるように配置され、芯部材２５の中心を通る直線上に配置される。
【0110】
キャスタ１が後方（＋Ｘ方向）に移動しているときは、前方の引張コイルばね６が円柱部３３１を前方へ引いて安定状態を保っている。このとき、円柱部３３１は孔部２３１のＭ部に当たっている。
【0111】
一方、この状態からキャスタ１が前方（－Ｘ方向）へ移動するときは、円柱部３３１が速やかに回転してＮ部に当たるようにする必要がある。後方の引張コイルばね６は、伸びが前方の引張コイルばね６より長く弾性力が大きいため、円柱部３３１を速やかにＮ部に近づくようにアシストすることができる。なお、次に、反対方向へ方向転換する際は、今度は、前方の引張コイルばね６の伸びが長くなっているので、同様にアシストすることができる。
【0112】
このように、本例の一対の引張コイルばね６は、円柱部３３１が回転することをアシストしてキャスタ１の横振れ防止のサポートの役目を果たすことができる。
【0113】
以上、本実施形態及びその変形例について説明したが、前述のように、芯部材は、上記実施形態１ないしその変形例と組み合わせることもできる。すなわち、芯部材が可動部３の孔部内に配置され、可動部３にリング部Ｋが形成されてもよい。一例として、図１８に示すように、芯部材３６は、例えばＴ字形状に構成され、大径部分が可動部３の可動部材３０の孔部３１１の中央に配置される。また、固定部２は、円柱部２１１の直径がリング部Ｋの幅よりやや小さく、補助部材２２の直径がリング状の内部空間Ｓの幅より小さく形成される。
【0114】
本実施形態及びその変形例は、実施形態４と組み合わせることもでき、車輪部４に従来の固定キャスタが用いられてもよい。
【0115】
以上、本発明に係るキャスタの実施形態について説明したが、これらは本発明の一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されない。本発明には、以上の各実施形態やその変形例を組み合わせた形態や、さらに様々な変形例が含まれる。請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【0116】
１…キャスタ、２…固定部、２１，２３，２４…固定部材、２２…補助部材、２１１…円柱部、２３１…孔部、２３１１…凹み部、２５…芯部材、３…可動部、３０，３３，３５…可動部材、３１…孔部材、３２…収容部材、３４…補助部材、３６…芯部材、３１１…孔部、３３１…円柱部、４…車輪部、４１…車輪、４２…車軸、４３…ボディ、４３１…Ｕ字状部材、４３２…取付部材、４３３…旋回軸部材、４３４…鋼球、５…介在部、５１…フリーボールベアリング、５２，５３…介在部材、６…引張コイルばね、１０…走行体本体、Ｋ…リング部。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】