【手続補正書】
【提出日】平成16年4月20日(2004.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】浮遊移動システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】ケース内で可動体を浮遊移動させる浮遊移動システムであって、磁石１を下部に、その上部に前記可動体を装着した磁石２をそれぞれ配置し、前記磁石１及び２のうち少なくとも一方の磁力の強度をタイミング信号に同期した周期的な制御信号で制御して前記磁力の反発力を変化させ前記可動体を浮遊移動させることを特徴とする浮遊移動システム。
【請求項２】前記磁石１が空間を挟み逆極性で対向する少なくとも１対の磁石から構成され、前記磁石２が前記空間の上部に前記磁石１と同極性で対向していることを特徴とする請求項１記載の浮遊移動システム。
【請求項３】前記制御信号を記憶する手段と、その記憶内容を外部から書き換える手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の浮遊移動システム。
【請求項４】前記制御信号を制御パターンから成る組制御パターンで形成して、その組制御パターンを記憶する手段を具備することを特徴とする請求項１記載の浮遊移動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁石を利用して可動体を浮遊移動させる浮遊移動システムに関し、特に前記磁石の磁力強度を、タイミング信号に同期した周期的な制御信号で制御する浮遊移動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁石の反発力を利用して物体を浮遊させる玩具等は従来から見受けられるが浮遊させるだけの事例が多くそれを移動させる事例は少ない。物体を浮遊移動させる従来例の１つとして、反発力を発生させる磁石を機械的に移動させるものがある。
【０００３】
また高低差を利用した事例がある。前者の場合磁石を機械的に移動させる構造が大掛かりになる欠点があるし、後者の場合は繰り返して連続的に動作させることが出来ないという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような欠点を取り除くもので、浮遊移動システムを電気的な制御を行うことによって周期的に連続して組制御パターンで移動動作を行わせることができる手段を提供することにある。また組制御パターンは簡易なものから複雑なものまで設定できるので本浮遊移動システムは玩具からインテリアまで幅広く適用できる。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
以上の課題を解決するためになされた本発明は、ケース内で可動体を浮遊移動させる浮遊移動システムであって、磁石１を下部に、その上部に前記可動体を装着した磁石２をそれぞれ配置し、前記磁石１及び２のうち少なくとも一方の磁力の強度をタイミング信号に同期した周期的な制御信号で制御して前記磁力の反発力を変化させ前記可動体を浮遊移動させることを特徴とする浮遊移動システムである。
【０００６】
また、前記磁石１が空間を挟み逆極性で対向する少なくとも１対の磁石から構成され、前記磁石２が前記空間の上部に前記磁石１と同極性で対向していることを特徴とする浮遊移動システムである。
【０００７】
また、前記制御信号を記憶する手段と、その記憶内容を外部から書き換える手段とを具備することを特徴とする浮遊移動システムである。
【０００８】
また、前記制御信号を制御パターンから成る組制御パターンで形成して、その組制御パターンを記憶する手段を具備することを特徴とする浮遊移動システムである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１に示す。ケース１の上部は透明となっており可動体の動きを外側から観察できる、又下部には制御回路２０が内蔵されている。可動体２の下部には磁石３が取り付けられており、磁石３が受ける反発力によって可動体２が浮遊する。
【００１０】
磁石３が受ける反発力は磁石３と磁石３の下部に設置されている電磁石群Ａ９及び電磁石Ｂ９−１との間で発生する。反発力の制御は電磁石群Ａ、Ｂの磁力の制御によって行われケース１の下部に内蔵されている制御回路２０が担当する。
【００１１】
電磁石群Ａ、Ｂの詳細配置を図２に示す。電磁石群Ａ９は電磁石１０〜１９で、電磁石Ｂ９−１は電磁石１０’〜１９’でそれぞれ構成されており、同じ番号が付されているＡ群とＢ群の電磁石は位置的に対向して且つ逆極性で空間（スペース）を挟み対向するように配置されている。各電磁石の極性は図中に記載されているように配置され、磁石３とは同極性で対向しており互いに反発力が発生し、その反発力で可動体２が空中に浮かぶことができる。
【００１２】
電磁石群ＡとＢの間には永久磁石３の大きさ程度のスペースを設けてありこれにより前後からの反発力がバランスして前後の移動に関しての不安定さは無い。左右の移動に関しては今電磁石群Ａ，Ｂにおいてそれぞれの左右の磁石の磁力が等しくなっていると左右の反発力は等しくはなるが永久磁石３の位置がどこであっても反発力が等しいという所謂無定位的になっており何処にいても良いことになる。
【００１３】
即ちちょっとした外乱によって左右にふらふら移動することになる。しかし電磁石群Ａ及びＢを適切に制御すれば左右への移動を可能にすることが出来る。それに加えて制御の選択により上下の移動、あるいはひねりの動作を行わせることも出来る。
【００１４】
図３は基本動作を説明する説明図である。ａ）及びｂ）との間にはある時間間隔（タイムスロット）のずれがあり、ａ）は１タイムスロット前の状態、ｂ）は現在のタイムスロットを示している。ａ）及びｂ）図の下部に示されている制御電圧の数字は各電磁石に与えられる電圧（相対値で表示）であり電磁石の磁力強度はこの値に比例する。
【００１５】
ａ）において可動体２の磁石３の示されている位置は左右の磁石１１＆１１’及び１３＆１３’から受ける左右の反発力が等しく且つ直下の磁石１２＆１２‘’から受ける直下の反発力が一番弱く制御された位置で、この位置から磁石３が移動しようとしたとき左右からの反発力が元に戻そうと働くため位置としては一番安定した位置であり磁石３はここに安定してとどまる。
【００１６】
図示された反発力の図からもちょうど谷間にいるようになっており理解がし易い。この状態で、ｂ）のように磁石の磁力を変化させたとき磁石３が受ける左右からの反発力のバランスはくずれて磁石１１＆１１’からの左からの反発力が強くなり磁石３は右に移動する力を受け磁石３’の位置に移動する。
【００１７】
磁石３’の位置はａ）の場合と同じ様に反発力の谷間にあり安定する。このように電磁石群を制御すれば可動体２を左から右に移動させることができる。上下への移動させるためには電磁石群の磁力を相対値は変えずに全体を変化させれば良い。
【００１８】
ひねりの動作をさせるためには、今までは対向する電磁石の制御を対で制御していたがこれを片方のみの制御にすれば良い。例えば先ほどの図３での左から右に移動させる場合ではA側Ｂ側対で動作させたがＡ側のみあるいはＢ側のみ動作させればひねりの動作をさせることが出来る。
【００１９】
尚動作の説明には単純なモデルを用いているが実際には、可動体の動抵抗が非常に小さく制動がかかり難い為、可動体の動きにオーバーシュート、振動等が加わる。それらは可動体の形状質量、反発力の強さの選択、制御スピード等の条件によって、変化するので個別に制御過程を修正する必要がある。
【００２０】
次に図1の実施例において可動体2を左→右→左→右に繰り返し連続して移動させる制御方法について説明する。図４は制御回路２０のブロック図である。クロック発生器４は単一周波数の信号を発生するものでその出力は正弦波或いは矩形波である。クロック発生器４出力は分周回路とカウンターから成るカウンター５に入力される。分周回路はタイミング信号を作成するもので４出力を分周する。今４の周波数を１０Ｋｈｚとして分周値を１万分の１と設定するとタイミング信号は１Ｈｚで時間間隔即ち１タイムスロットは１秒となる。尚分周回路を使用せず4で直接１Ｈｚを出力しても良い。これから説明する制御信号はこのタイミング信号に基づいて動作する事になる。
【００２１】
分周回路出力のタイミング信号はカウンターにてカウントされその値を２値データ列で出力する。カウント数が予め指定した値になると出力をリセットして再び０からカウントしその値を出力する。今その指定値を９とすると、０から９の値を繰り返し出力する。次にこの０〜９のカウント番号に対応した１０個の制御パターンを作成する。この制御パターンは、電磁石群Ａ，Ｂを制御する複数の制御信号の間に関連性を持たせたもので、電磁石群Ａ，Ｂにある特定の磁力強度分布パターンを形成させることが出来る。これら１０個の制御パターンで1組とする組制御パターンを形成する。
【００２２】
カウンター５出力はＲＯＭ６に入力されここでアナログスイッチ８を制御する係数信号が作成される。制御電圧発生器７は電磁石群Ａ、Ｂを制御する電圧を発生する。
【００２３】
ここでは１から１０までの１ステップ刻みの電圧（ここでは絶対値ではなく相対値で表現する）を並列で出力する。アナログスイッチ８はＲＯＭ６より係数信号をうけて制御電圧発生器７の出力を対応する電磁石群Ａ、Ｂに供給してそれらの磁力を制御する。図５は電磁石群Ａ、Ｂを制御する制御条件表で、パターン番号はカウンター５出力の０〜９のカウント番号に対応、また磁石番号は電磁石群Ａ，Ｂの番号に対応している。
【００２４】
カウンター５からのカウンター番号（パターン番号）をＲＯＭ６が受けたとき、その番号に従ってアナログスイッチが各電磁石に送出する電圧値（相対値表示）を表している。ＲＯＭ６にはアナログスイッチ８が図５に応じた制御電圧を送出できるような内容が書き込まれている。
【００２５】
図6は電磁石群Ａ、Ｂを制御する制御信号のタイムチャートを示している。図中横軸は時刻を表しており、制御信号は１Ｈｚのタイミング信号に同期しており、１タイムスロットは１秒である。各タイムスロットに記入されている番号は図５におけるパターン番号に対応しており、縦軸に沿って読んだ各電磁石の電圧値が先のパターン番号に対応する制御パターンである。パターン番号０〜５までの制御で可動体２は左から右に移動し、パターン番号5〜9までの制御で可動体２は右から左に移動する。パターン番号０〜９で１周期を形成し１０秒で動作する。
【００２６】
このように図５及び図６のようなパターン番号０〜９の１０個の制御パターンからなる１組の組制御パターンから構成される制御信号で電磁石群Ａ、Ｂを周期的に制御すれば可動体２を左右に繰り返し連続して移動させることが出来る。 更に先に説明したような上下の移動、ひねり動作を加えれば更に複雑な動きが出来るように制御することも可能であるし、また単独で使用して簡便な制御とすることも出来る。
【００２７】
このように本発明による浮遊移動システムは組制御パターンに簡易なものから複雑なものまで自由に選択できるのでその応用分野として幼児、子供を対象とした玩具からインテリジェントな大人を対象としたインテリアまで幅広く考えられる。
【００２８】
ＲＯＭ６には複数種類の組制御パターンを書き込むことも可能である。本システムの前面等に切替スイッチを設けてそれらのうちのいずれかを選択できるようにすればバリエーションに富んだ浮遊移動パターンを楽しむことが出来る。更に本浮遊移動システムが顧客に渡った後でも、新しい組制御パターンが書き込まれたＲＯＭ６を顧客に供給することも出来、顧客は新しい組制御パターンを楽しむことが出来る。
【００２９】
組制御パターンを書き換える手段としてＲＯＭに限定されるものではなく、顧客の利便性を高めるためにインターネット回線よりパソコンを介して本システムに直接ダウンロードさせることも出来る。この場合本システムに書き込み可能なＲＡＭのようなものを設けてそこにダウンロードデータを格納すれば良い。
【００３０】
可動体に装着する磁石は永久磁石だけではなく電磁石で構成しても良い、その場合電源あるいは制御信号を供給する供給線が制動機能を果たすことが出来、動作の振動現象を減少させる効果がある。
【００３１】
固定磁石はすべて電磁石ですべて制御することで説明したが、制御パターンの内容によってはそのうちの１部で良い場合がある。そのとき制御しない磁石は永久磁石に置換することが出来る。また電磁石の磁力補助として永久磁石を併用することも出来る。
【００３２】
可動体に装着した磁石及び固定磁石の極性を含めた配置方法は図1及び２に限定されない。反発力が得られる配置であれば良く、たとえその配置に若干の不安定さがあったとしても可動体の移動範囲に制限を加える等で解消することが出来る。
【００３３】
実施例では複雑な制御例を挙げたが、先に述べたように諸条件によってはオーバーシュート、振動等の動作が厳しく加わる場合があり、複雑な制御の効果がそのまま得られない場合がある。その場合は見方を変えると簡易な制御で複雑な動きをすることであり、簡易な制御を採用すれば大きな効果を得られる場合がある。具体例としては上下方向に移動させる場合上方向へのみの制御、又左右方向への移動の場合両端のみの制御が有効となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば可動体が組制御パターンに従って浮遊移動し、且つ周期的に連続して動作をさせることが出来るので、物の動き（変化）に敏感な人の関心を常に集めることが出来る。また組制御パターンは複雑にも簡易にも自由に設定できるので対象者のレベルによって最適に設定できる。例えば幼児を対象にした玩具の場合は簡易な組制御パターンを選択し、またインテリジェントな大人を対象としたインテリアの場合は複雑な組制御パターンを選択することができる。
【００３５】
複数の組制御パターンを持つことが出来るのでそれを時々変更すれば新鮮に感じられ永く見飽きることはない。さらにずっと後になっても新しい組制御パターンを簡単にダウンロードして入手することが出来るので末永く使用できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す図である。
【図２】電磁石群Ａ、Ｂの詳細配置図である。
【図３】基本動作を説明する説明図である。
【図４】制御回路２０のブロック図である。
【図５】電磁石群Ａ、Ｂを制御する制御条件表である。
【図６】電磁石群Ａ，Ｂを制御するタイムチャートである。
【符号の説明】
１            ケース
２            可動体、
３            永久磁石、
４            クロック発生器、
５            カウンター、
６            ＲＯＭ、
７            制御電圧発生器、
８            アナログスイッチ
９            電磁石群Ａ、
９−１        電磁石群Ｂ、
１０〜１９    電磁石群Ａの電磁石、
１０’〜１９’電磁石群Ｂの電磁石
２０          制御回路