(57)【要約】【課題】脚部を移動面に吸着させる手段として電磁石を用いることなく構成された新規な移動装置の提供。【解決手段】第１フレーム１１と、第１脚部１２ａ，１２ｂと、を有する第１部材１０と、第１フレーム１１と平面視で重なる第２フレーム２１と、第２脚部１２ｃ，１２ｄと、を有する第２部材２０と、第１脚部１２ａ，１２ｂに配置された磁石と、第１脚部１２ａ，１２ｂと、第２脚部１２ｃ，１２ｄと、を連結し、伸縮可能に設けられた第１駆動部材３０と、平面視で第１フレーム１１と第２フレーム２１とが重なる位置において、第１フレーム１１と第２フレーム２１とを連結する第２駆動部材４０と、を有し、第２駆動部材４０は、平面視方向に第１フレーム１１と第２フレーム２１との離間距離を変更可能であるとともに、移動面方向に第１フレーム１１との接続位置と、第２フレーム２１との接続位置と、の相対位置を変更可能に設けられている移動装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フレームと、前記第１フレームに連結され移動面側に延在する複数の第１脚部と、を有する第１部材と、
前記第１フレームと平面視で重なる第２フレームと、前記第２フレームに連結され前記移動面側に延在する複数の第２脚部と、を有する第２部材と、
少なくとも前記複数の第１脚部に配置された永久磁石と、
前記複数の第１脚部のうち一の第１脚部と、前記複数の第２脚部のうち前記一の第１脚部と隣り合う一の第２脚部と、を連結し、伸縮可能に設けられた第１駆動部材と、
平面視で前記第１フレームと前記第２フレームとが重なる位置において、前記第１フレームと前記第２フレームとを連結する第２駆動部材と、を有し、
前記第２駆動部材は、平面視方向に前記第１フレームと前記第２フレームとの離間距離を変更可能であるとともに、移動面方向に前記第１フレームとの接続位置と、前記第２フレームとの接続位置と、の相対位置を変更可能に設けられている移動装置。
【請求項２】
前記第１フレームと前記第２フレームとが平面視において重なる複数の箇所に、複数の前記第２駆動部材を有する請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
前記第１フレームと前記第２フレームとが平面視において重なる３箇所に、３つの前記第２駆動部材が設けられている請求項２に記載の移動装置。
【請求項４】
前記第１部材は、前記第１フレームと、３つの前記第１脚部と、を有し、
前記第２部材は、前記第２フレームと、３つの前記第２脚部と、を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項５】
前記第１駆動部材と前記第１脚部、および前記第１駆動部材と前記第２脚部を接続する板バネ部材を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の移動装置。
【請求項６】
前記第２駆動部材は、ソレノイドアクチュエータである請求項１から５のいずれか１項に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器や半導体デバイス等の製品の小型化が進んでおり、これら小型製品の量産を支える基盤技術として、微小な移動を制御できる小型の移動装置の需要が高まっている。
【０００３】
従来、電磁石として機能する複数のフレームを交差するように配置し、複数のフレームの間に圧電素子を挟んだ小型の移動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示す移動装置では、フレームは磁性材料からなる正面視略Ｕ字形状の部材であり、脚部を有している。この移動装置は、圧電素子に印加する電圧を制御して、圧電素子を伸縮させることにより、複数のフレームを相対移動させることができる。また、この移動装置は、脚部に設けられたコイルに流す電流を制御して、コイルを励磁または消磁させることにより、磁性材料で形成された移動面に脚部を吸着または離脱させることができる。このフレームの相対移動と、脚部の吸着または離脱動作とを適宜組み合わせることにより、移動装置は移動面上を移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５４３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示した移動装置では、脚部を移動面に吸着させるために、移動面が磁性材料で形成されている必要がある。さらには、脚部が吸着していた移動面に強い残留磁力が生じると、移動装置の移動を妨げることから、移動面の形成材料としては、残留磁力が少ない磁性材料を用いることが好ましい等、移動装置を使用可能な移動面には種々の制限がある。
【０００６】
そのため、上記特許文献１に示した移動装置においては、移動装置を好適に使用可能な移動面自体が高コストとなりやすく、移動装置を適用しにくくしていた。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、脚部を移動面に吸着させる手段として電磁石を用いることなく構成された新規な移動装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、第１フレームと、前記第１フレームに連結され移動面側に延在する複数の第１脚部と、を有する第１部材と、前記第１フレームと平面視で重なる第２フレームと、前記第２フレームに連結され前記移動面側に延在する複数の第２脚部と、を有する第２部材と、少なくとも前記複数の第１脚部に配置された永久磁石と、前記複数の第１脚部のうち一の第１脚部と、前記複数の第２脚部のうち前記一の第１脚部と隣り合う一の第２脚部と、を連結し、伸縮可能に設けられた第１駆動部材と、平面視で前記第１フレームと前記第２フレームとが重なる位置において、前記第１フレームと前記第２フレームとを連結する第２駆動部材と、を有し、前記第２駆動部材は、平面視方向に前記第１フレームと前記第２フレームとの離間距離を変更可能であるとともに、移動面方向に前記第１フレームとの接続位置と、前記第２フレームとの接続位置と、の相対位置を変更可能に設けられている移動装置を提供する。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記第１フレームと前記第２フレームとが平面視において重なる複数の箇所に、複数の前記第２駆動部材を有することが望ましい。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記第１フレームと前記第２フレームとが平面視において重なる３箇所に、３つの前記第２駆動部材が設けられていることが望ましい。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記第１部材は、前記第１フレームと、３つの前記第１脚部と、を有し、前記第２部材は、前記第２フレームと、３つの前記第２脚部と、を有することが望ましい。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記第１駆動部材と前記第１脚部、および前記第１駆動部材と前記第２脚部を接続する板バネ部材を有することが望ましい。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記第２駆動部材は、ソレノイドアクチュエータであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、脚部を移動面に吸着させる手段として電磁石を用いることなく構成された新規な移動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の移動装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態の移動装置の説明図である。
【図３】第１部材の断面図である。
【図４】第２部材の断面図である。
【図５】第２駆動部材の断面図である。
【図６】第１実施形態の移動装置の動作を説明する説明図である。
【図７】第１実施形態の移動装置の動作を説明する説明図である。
【図８】第１実施形態の移動装置の動作を説明する説明図である。
【図９】第１実施形態の移動装置の動作を説明する説明図である。
【図１０】第２実施形態に係る移動装置を示す概略斜視図である。
【図１１】第２駆動部材の変形例を示す模式図である。
【図１２】第２駆動部材の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の一態様に係る移動装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１７】
図１は、本実施形態の移動装置１の斜視図である。本実施形態の移動装置１は、例えば、８０ｍｍ（幅）×８０ｍｍ（奥行）×３０ｍｍ（高さ）に収まる程度の大きさを有している。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の移動装置１は、第１部材１０と、第２部材２０と、第１駆動部材３０と、第２駆動部材４０と、を有している。
【００１９】
なお、脚部１２は各脚部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの総称であり、各図中では、適宜符号１２および符号１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのいずれかを用いて表現している。第１駆動部材３０、および後述する板バネ部材５、カバー１４についても同様としている。
【００２０】
図２は移動装置の説明図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は正面図である。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、移動装置１は、第１部材１０と第２部材２０とが平面視で交差するように配置されている。また、第１部材１０と第２部材２０とが平面視で重なる位置には、第２駆動部材４０が設けられている。第１部材１０と第２部材２０とは、板バネ部材５および第１駆動部材３０によって連結している。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、移動装置１が移動する移動面９０は、樹脂材料やガラスなどの非磁性体材料により形成された上層９１と、鉄等の磁性体材料により形成された下層９２と、を有している。移動装置１は、脚部１２の接地部材１５に形成された接地部１５１で移動面９０と接している。
以下、移動装置１の各構成について詳述する。
【００２３】
（第１部材）
図３は第１部材１０の断面図である。図に示すように、第１部材１０は、第１フレーム１１と、第１フレーム１１の両端に連結された複数（図では２つ）の第１脚部（脚部）１２ａ，１２ｂと、を有している。第１部材１０は、第１フレーム１１および脚部１２が一体に成形されていることとしてもよく、第１フレーム１１および脚部１２がそれぞれ別々に成形されており、適宜各部材が結合することとしてもよい。
【００２４】
第１フレーム１１および脚部１２は、例えば金属材料や樹脂材料を用いて形成される。第１フレーム１１および脚部１２の形成材料として金属材料を用いる場合、第１部材１０は、プレス、鋳造、鍛造、機械加工等により形成することができる。また、樹脂材料を用いる場合、第１部材１０は、射出成型、機械加工等により形成することができる。本実施形態においては、形成材料として金属材料であるアルミニウム−マグネシウム合金を選択している。
【００２５】
また、第１フレーム１１および脚部１２の表面には、例えばニッケル等によりめっきが施されることとしてもよい。これにより、腐食による錆等の発生を防止することができる。
【００２６】
第１フレーム１１の端部には、脚部１２の延在方向に貫通する取付孔１１１が形成されている。取付孔１１１は、第１フレーム１１の両端部に複数（図では端部ごとに２箇所ずつ、合計４箇所）箇所形成されている。取付孔１１１の内周面には雌ネジが形成されている。この取付孔１１１にボルトを締結して、後述する板バネ部材を固定する。
【００２７】
脚部１２は、第１フレーム１１の両端に設けられた柱状の部材であり、本実施形態においては円柱状を呈している。脚部１２の形状は、円柱状に限らず、角柱状、錘状など種々の形状を採用することができる。脚部１２ａ，１２ｂは、一端１２ｘにおいて第１フレーム１１と結合しており、本実施形態の移動装置１として組み立てた際には、他端１２ｙの側を移動面側として駆動する。
以下の説明において、移動装置１の脚部１２の一端１２ｘに向かう方向を「上方」、脚部１２の他端１２ｙに向かう方向を「下方」と称することがある。
【００２８】
脚部１２の他端１２ｙには、上方に向けて有底筒状の孔部１２１が設けられており、孔部１２１には棒状の接地部材１５が挿入されている。接地部材１５において外部に露出する先端は、曲面状の接地部１５１が形成されている。これにより、接地部１５１が移動面と接する接地面積が減少し、移動装置１が移動する際に発生する接地部１５１と移動面との摩擦力を軽減することができる。
【００２９】
（磁石）
脚部１２ａ，１２ｂのそれぞれの下方側には、磁石１３が設けられている。磁石１３は、例えば脚部１２の形状に合わせた円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔に脚部１２が挿通する構成とするとよい。磁石１３は、移動装置１の移動時に第１部材１０を移動面に吸着させるために用いる。また、磁石１３の下側は、図２に示す移動面９０と離間している。移動装置１の移動時における磁石１３の機能について、詳しくは後述する。
【００３０】
磁石１３が脚部１２ａ，１２ｂのそれぞれの下方側に配置されることで、移動装置１の低重心化を図ることができる。これにより、移動装置１の加速および停止時における慣性モーメントの影響を低減することができ、より良好な移動性能を確保することができる。
【００３１】
また、磁石１３の周囲には、磁石１３を覆うカバー１４が設けられている。カバー１４は、一端に開口部１４１を有する有底筒状の部材である。カバー１４は、開口部１４１が下方を向くように脚部１２に取り付けられる。これにより、開口部１４１から磁石１３が露出し、磁石１３が移動面に面するように配置される。
【００３２】
カバー１４は、例えば３％ケイ素鋼を用いて形成されている。３％ケイ素鋼は、例えば、脚部１２の形成材料であるアルミニウム−マグネシウム合金と比べると透磁率が高い材料である。そのため、カバー１４で覆われた磁石１３の磁力は、開口部１４１側に強く働くこととなる。
【００３３】
カバー１４には、後述する板バネ部材を固定する取付部１６が形成されている。取付部１６は、カバー１４の外周面であって下方の端部に、カバー１４の外周面の法線方向にカバー１４の外周面から遠ざかる方向に延在して設けられている。取付部１６は、カバー１４を脚部１２に取り付けたときに、カバー１４ａとカバー１４ｂとの各取付部１６が互いに対向するように配置される。
【００３４】
取付部１６には、厚み方向（カバー１４の高さ方向）に貫通する取付孔１６１が複数（図では２つ）形成されている。取付孔１６１の内周面には雌ネジが形成されている。この取付孔１６１にボルトを締結して、後述する板バネ部材を固定する。
【００３５】
（第２部材）
図４は、第２部材２０の断面図である。図に示すように、第２部材２０は、第２フレーム２１と、第２フレーム２１の両端に連結された複数（図では２つ）の第２脚部（脚部）１２ｃ，１２ｄと、を有している。第２部材２０は、第２フレーム２１および脚部１２が一体に成形されていることとしてもよく、第２フレーム２１および脚部１２がそれぞれ別々に成形されており、適宜各部材が結合することとしてもよい。
なお、以下の説明においては、第１部材と同様の構成については説明を省略する。
【００３６】
第２フレーム２１の長手方向における略中央付近は、下方にくぼむ凹部２２が形成されている。凹部２２は、移動装置１を組み立てたときに第１部材１０と第２部材２０とが平面的に重なる位置に設けられている。凹部２２と平面的に重なるように第１部材１０を配置することにより、第１部材１０および第２部材２０を干渉することなく交差して配置することができる。また、凹部２２には、後述する第２駆動部材４０が配置される。
【００３７】
脚部１２ｃ，１２ｄは、一端１２ｘにおいて第２フレーム２１と結合しており、下方の側面に、後述する板バネ部材を固定する取付部１７が形成されている。取付部１７は、取付部１７側面から遠ざかる方向に、且つ脚部１２ｃと脚部１２ｄとの各取付部１７が互いに対向するように形成されている。
【００３８】
取付部１７には、厚み方向（脚部１２の延在方向）に貫通する取付孔１７１が複数（図では２つ）形成されている。取付孔１７１の内周面には雌ネジが形成されている。この取付孔１７１にボルトを締結して、後述する板バネ部材を固定する。
【００３９】
（第１駆動部材）
図１および図２に示すように、第１部材１０と第２部材２０との間には、第１脚部１２ａ，１２ｂと、第２脚部１２ｃ，１２ｄと、を連結し、伸縮可能に設けられた複数の第１駆動部材３０が配置されている。
【００４０】
本実施形態の第１駆動部材３０は、圧電素子と、圧電素子の変位量を拡大させる変位拡大機構と、を有している。本実施形態の第１駆動部材３０では、圧電体を複数重ねた積層型の圧電素子を採用している。また、変位拡大機構は、てこの原理により圧電素子の変位量を拡大させる公知の構成を採用することができる。圧電素子の変位量は、例えば約６μｍ／１００Ｖ程度であるが、変位拡大機構により、約５０μｍ／１００Ｖ程度まで変位量を拡大している。第１駆動部材３０は、不図示の電源に接続されている。電源の電圧を制御して圧電素子を伸縮させることにより、第１駆動部材３０を伸縮することができる。このような第１駆動部材３０としては、例えばＣＥＤＲＡＴ社製のＡＰＡ５０ＸＳを用いることができる。
【００４１】
このような特性を有する第１駆動部材３０を、第１部材１０の脚部１２ａ，１２ｂと第２部材２０の脚部１２ｃ，１２ｄとの間に配置する。具体的には、第１駆動部材３０ａを、脚部１２ａと脚部１２ｃとの間であって、且つ移動面の法線方向においては後述する第１板バネ部材５ａと第２板バネ部材５ｂとの間に配置し、第１駆動部材３０ａの伸縮方向の両端で脚部１２ａと脚部１２ｃとを連結する。これにより、第１駆動部材３０ａが伸長すると、脚部１２ａと脚部１２ｃとの離間距離が広がり、第１駆動部材３０ａが収縮すると、脚部１２ａと脚部１２ｃとの離間距離が縮む構成となっている。
【００４２】
同様に、脚部１２ａと脚部１２ｄとの間に第１駆動部材３０ｂを配置し、脚部１２ｂと脚部１２ｄとの間に第１駆動部材３０ｃを配置し、脚部１２ｂと脚部１２ｃとの間に第１駆動部材３０ｄを配置する。
【００４３】
このとき、第１駆動部材３０の伸縮方向に、２個の第１駆動部材３０を直列接続した状態で配置する。これにより、第１駆動部材３０が１個の場合と比較して、２倍の変位量を確保することができる。したがって、移動装置１の１ステップ動作の移動距離を長く確保でき、かつ移動装置１の移動スピードを向上させることができる。
なお、１ステップ動作とは、移動装置１が移動する際に、第１部材１０または第２部材２０が、移動面方向に一度移動する動作のことをいう。
【００４４】
（板バネ部材）
図１および図２に示すように、上述した脚部１２および第１駆動部材３０は、固定具３１を介して板バネ部材５により接続されている。
板バネ部材５は、りん青銅やステンレス、樹脂等の非磁性材料からなる、平面視略Ｌ字形状の平板部材であり、可撓性を有している。板バネ部材５は、プレスや機械加工、樹脂インジェクション等により成型される。板バネ部材５の中央部および両端部には、取付孔７が複数個所形成されている。本実施形態の板バネ部材５の板厚は約０．８ｍｍ程度であるが、移動装置１の重量や板バネ部材の材料等により適宜変更することができる。
【００４５】
本実施形態では、板バネ部材５として、図３に示す脚部１２の下方側に第１板バネ部材５ａが設けられ、脚部１２の上方側に第２板バネ部材５ｂが設けられている。なお、第１板バネ部材５ａおよび第２板バネ部材５ｂは同一の部材としてもよい。第１板バネ部材５ａおよび第２板バネ部材５ｂを同一の部材とすることで、部品の共用化ができ、移動装置１の低コスト化ができる。
【００４６】
図１および図２に示すように、第１板バネ部材５ａは、カバー１４に形成された取付部１６、または脚部１２ｃ，１２ｄに形成された取付部１７の下方側に固定される。具体的には、第１板バネ部材５ａに設けられた取付孔７に下方側からボルトを挿通し、第１板バネ部材５ａの下方側からボルトを締め付けることにより、第１板バネ部材５ａを取付部１６または取付部１７に固定する。第１板バネ部材５ａは、取付部１６，１７ボルトで固定されているため、容易に交換可能である。
【００４７】
また、図１および図２に示すように、第２板バネ部材５ｂは、第１部材１０第１フレーム１１および第２部材２０の第２フレーム２１の上方側に固定される。具体的には、第２板バネ部材５ｂの中央部の取付孔７にボルトを挿通し、第１フレーム１１，第２フレーム２１の上方側からボルトを締め付けることにより、第２板バネ部材５ｂを第１フレーム１１，第２フレーム２１の両端に固定する。
【００４８】
このように第１板バネ部材５ａおよび第２板バネ部材５ｂは、ボルトで固定されているため、容易に交換可能である。
【００４９】
第１板バネ部材５ａと第２板バネ部材５ｂとの間には、固定具３１が挟持されている。固定具３１は、第１板バネ部材５ａの両端部の取付孔７、および第２板バネ部材５ｂの両端部の取付孔７に挿通されたボルトを用いて、第１板バネ部材５ａおよび第２板バネ部材５ｂに固定されている。
【００５０】
板バネ部材５は、可撓性を有することにより、移動装置１の移動時に、移動面の凹凸による衝撃を安定して吸収することができる。また、移動装置１の移動時に脚部１２が傾倒することを抑制し、第１駆動部材３０の変位の伝達効率を向上させることができる。また、伝達効率が向上することで、移動装置１の移動距離を長く確保できるため、移動装置１の移動スピードを向上させることができる。
【００５１】
（第２駆動部材）
第２駆動部材４０は、平面視で第１フレーム１１と第２フレーム２１とが重なる位置において、第１フレーム１１と第２フレーム２１とを連結し、上下方向に第１フレーム１１と第２フレーム２１との離間距離を拡大または縮小するように変更可能に設けられている。
【００５２】
図５は第２駆動部材４０の断面図である。図に示すように、第２駆動部材４０は、上部部材４１と下部部材４２とを有している。本実施形態の第２駆動部材４０は、いわゆるソレノイドアクチュエータを採用している。
【００５３】
上部部材４１は、有底筒状のカバー４１１と、カバー４１１内に固定された鉄芯４１２と、磁性体で形成され、カバー４１１と鉄芯４１２との間に挟持されて鉄芯４１２と接続した永久磁石（磁石）４１３と、を有している。上部部材４１は、第１部材１０の第１フレーム１１に設けられている。
【００５４】
下部部材４２は、非磁性体製のボビン４２１と、ボビン４２１の外周に巻かれた導線で形成されたコイル４２２と、コイル４２２を封止する絶縁性の樹脂材料である封止剤４２３と、を有する。下部部材４２は、第２部材２０の第２フレーム２１の凹部２２に設けられている。
【００５５】
磁石４１３と接続した鉄芯４１２は、ボビン４２１が有する貫通孔４２１ａに挿入されている。また、下部部材４２は、カバー４１１内に収容されている。鉄芯４１２と貫通孔４２１ａとの間、およびカバー４１１と下部部材４２との間には隙間が形成されている。第２駆動部材４０においては、コイル４２２と、磁石４１３と接続した鉄芯４１２と、がリニアソレノイドを形成している。
【００５６】
このような第２駆動部材４０では、コイル４２２に直流電流を通電すると磁界が生じ、上部部材４１と下部部材４２とが相対的に離れる方向、または上部部材４１と下部部材４２とが相対的に近づく方向に駆動する。駆動の方向は、コイル４２２に通電する直流電流の向きによって制御できる。
【００５７】
一方、コイル４２２への通電を停止すると、上部部材４１または下部部材４２は重力によって降下し、元の位置に移動する。
以上のようにして、第２駆動部材４０が駆動する。
【００５８】
図６，７は、本実施形態の移動装置１の移動動作の説明図である。図６（ａ）および図７（ａ）は、図２（ａ）の線分Ａ−Ａにおける概略矢視断面図であり、図６（ｂ）および図７（ｂ）は、移動装置１の概略平面図である。図６（ｂ）および図７（ｂ）においては、各構成部品の表記を簡略化または省略している。移動動作の一例として、直進動作を以下に説明する。
【００５９】
まず、図６（ａ）に示すように、移動面９０の上に配置された移動装置１は、脚部１２ａ，１２ｂに設けられた磁石１３の磁力ｍｆによって下層９２と引き合うことにより、移動面９０に吸着し移動面上に固定される。
【００６０】
次いで、移動装置１の移動時には、移動装置１の第２駆動部材４０に直流電流を通電し、上部部材４１と下部部材４２とが相対的に離れる方向に第２駆動部材４０を駆動させる。これにより、第２駆動部材４０は、上部部材４１を介して第１部材１０に加わる垂直抗力と同等以上の力を第１部材１０に加え、第１部材１０を持ち上げる。「第１部材１０に加わる垂直抗力」には、主として第１部材１０や磁石１３等の構成部材の自重および磁石１３の磁力ｍｆが挙げられる。このような第２駆動部材４０の駆動により、磁石１３の磁力ｍｆによって移動面９０に吸着していた第１部材１０は、移動面９０から引きはがされる。
【００６１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、第１部材１０の脚部１２ｃと第２部材２０の脚部１２ｂとを連結する第１駆動部材３０ｂを圧縮させる。同時に、第１部材１０の脚部１２ａと第２部材２０の脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｄを伸長させる。これにより、第１部材１０を図中白矢印で示す方向に移動させることができる。
【００６２】
ここで、例えば、ソレノイドアクチュエータである第２駆動部材４０の代わりに、第１部材１０と第２部材２０とが結合した状態で機械的に第１部材１０を持ち上げる構成を採用した場合には、移動面方向においては当該構成を介して第１部材１０と第２部材２０とが固定されることとなる。そのため、図６（ｂ）に示す第１駆動部材３０の駆動時に、移動面方向へ第１部材１０を移動させることができない。
【００６３】
しかし、第１部材１０と第２部材２０とに接続されている第２駆動部材４０は、上部部材４１と下部部材４２とが離間している。そのため、第２駆動部材４０では、上部部材４１と下部部材４２との隙間分は第１部材１０を移動させ、第２駆動部材４０と第１部材１０とが接続する接続位置と、第２駆動部材４０と第２部材２０とが接続する接続位置と、の相対位置を移動面方向に変更することが可能である。これにより、上述したように第１部材１０を移動させることができる。
【００６４】
また、第２駆動部材４０により上部部材４１が持ち上げられているため、第１部材１０が有する接地部材１５の先端と移動面９０との摩擦が減少し、接地部材１５の摩耗を抑制することができる。
【００６５】
次に、図７（ａ）に示すように、移動装置１の第２駆動部材４０に、図６における通電方向とは逆方向の直流電流を通電し、上部部材４１と下部部材４２とが相対的に近づく方向に第２駆動部材４０を駆動させる。これにより、第２駆動部材４０は、下部部材４２を介して第２部材２０に加わる垂直抗力より大きい力を第２部材２０に加え、第２部材２０を持ち上げる。「第２部材２０に加わる垂直抗力」には、主として第２部材２０等の構成部材の自重が挙げられる。
【００６６】
次いで、図７（ｂ）に示すように、第１部材１０の脚部１２ｃと第２部材２０の脚部１２ｂとを連結する第１駆動部材３０ｂを伸長させる。同時に、第１部材１０の脚部１２ａと第２部材２０の脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｄを圧縮させる。これにより、第２部材２０を図中白矢印で示す方向に移動させることができる。図６で示した第１部材１０の移動と同様に、第２駆動部材４０が有する隙間分は下部部材４２を移動させることが可能である。また、下部部材４２により第２部材２０が持ち上げられているため、第２部材２０が有する接地部材の摩耗を抑制することができる。
以上の動作を繰り返すことで、移動装置１は直進移動を行うことができる。
【００６７】
上述したように、第１部材１０の脚部１２ａ，１２ｂに設けられた磁石１３は、移動面９０の上に移動装置１を固定するために機能しているが、そのほか、移動装置１の移動速度の向上にも寄与している。
【００６８】
具体的には、移動装置１の質量をｍ、磁石１３による磁力をＦａｄ、移動面９０の静止摩擦係数をμとすると、静止した移動装置１が移動する時の加速度ａは、以下の式（１）（２）の運動方程式で表される。
【００６９】
【数１】
2014184493.tif 000003
【００７０】
【数２】
2014184493.tif 000004
【００７１】
すなわち、本実施形態の移動装置１は、移動装置１が磁石１３による移動面９０への吸着機能を有さない場合と比べて、加速度ａがμＦａｄ／ｍだけ大きくなり、移動速度を向上させることが可能となる。
【００７２】
なお、上記動作による直進移動の方向を前方としたとき、移動装置１の後退は、第１駆動部材３０の伸縮を逆に動作させることで実現可能である。また、平面視で左方向および右方向への移動も、第２駆動部材４０の駆動後に第１駆動部材３０を適宜伸縮させるという同じ動作原理で可能である。
【００７３】
次に、図８を用いて、移動装置１の斜行動作について説明する。図８（ａ）は、図６（ｂ）に対応した図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）に対応した図である。
【００７４】
まず、上述の直線移動時と同様に、第２駆動部材４０を駆動させ、第１部材１０を持ち上げる。次いで、図８（ａ）に示すように、脚部１２ａと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｂ、および脚部１２ｂと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｃを圧縮させる。同時に、脚部１２ａと脚部１２ｃとを連結する第１駆動部材３０ａ、および脚部１２ａと脚部１２ｂとを連結する第１駆動部材３０ｄを伸長させる。これにより、第１部材１０を図中白矢印で示す方向（第２部材２０の脚部１２ｄ側の延在方向）に移動させることができる。
【００７５】
次に、上述の直線移動時と同様に、第２駆動部材４０を駆動させ、第２部材２０を持ち上げる。次いで、図８（ｂ）に示すように、脚部１２ａと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｂ、および脚部１２ｂと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｃを伸長させる。同時に、脚部１２ａと脚部１２ｃとを連結する第１駆動部材３０ａ、および脚部１２ａと脚部１２ｂとを連結する第１駆動部材３０ｄを圧縮させる。これにより、第２部材２０を図中白矢印で示す方向（第２部材２０の脚部１２ｄ側の延在方向）に移動させることができる。
【００７６】
なお、上記斜行動作による移動方向と逆方向（第２部材２０の脚部１２ｃ側の延在方向）への移動は、第１駆動部材３０の伸縮を逆に動作させることで実現可能である。また、第１部材１０の延在方向への移動も、第２駆動部材４０の駆動後に第１駆動部材３０を適宜伸縮させるという同じ動作原理で可能である。
【００７７】
次に、図９を用いて、移動装置１の回転動作について説明する。図９は、図８に対応した図である。
【００７８】
まず、上述の直線移動時と同様に、第２駆動部材４０を駆動させ、第１部材１０を持ち上げる。次いで、図９（ａ）に示すように、脚部１２ａと脚部１２ｃとを連結する第１駆動部材３０ａ、および脚部１２ｂと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｃを圧縮させる。同時に、脚部１２ａと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｂ、および脚部１２ａと脚部１２ｂとを連結する第１駆動部材３０ｄを伸長させる。これにより、第１部材１０を図中白矢印で示す方向（時計回りの回転方向）に移動させることができる。
【００７９】
次に、上述の直線移動時と同様に、第２駆動部材４０を駆動させ、第２部材２０を持ち上げる。次いで、図９（ｂ）に示すように、脚部１２ａと脚部１２ｃとを連結する第１駆動部材３０ａ、および脚部１２ｂと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｃを伸長させる。同時に、脚部１２ａと脚部１２ｄとを連結する第１駆動部材３０ｂ、および脚部１２ａと脚部１２ｂとを連結する第１駆動部材３０ｄを圧縮させる。これにより、第２部材２０を図中白矢印で示す方向（時計回りの回転方向）に移動させることができる。
【００８０】
なお、上記回転動作による回転方向とは逆方向（反時計回りの回転方向）へは、第１駆動部材３０の伸縮を逆に動作させることで実現可能である。
【００８１】
以上、本実施形態の移動装置１によれば、脚部を移動面に吸着させる手段として電磁石を用いることなく構成された新規な構成の移動装置を提供することができる。そのため、移動面の構成の自由度が高まり、汎用性が高い移動装置とすることができる。
【００８２】
なお、本実施形態の移動装置１においては、第１部材１０が有する脚部１２ａ，１２ｂに磁石１３を設けることとしたが、第２部材２０が有する脚部１２ｃ、１２ｄに磁石１３を設けることとしてもよい。この場合でも、上述した動作原理により駆動する移動装置を提供することができる。この場合、第２部材２０が有する脚部１２ｃ、１２ｄが、本発明における第１脚部に該当し、第１部材１０が有する脚部１２ａ，１２ｂが、本発明における第２脚部に該当する。
【００８３】
また、第１部材１０が有する脚部１２ａ，１２ｂと、第２部材２０が有する脚部１２ｃ，１２ｄと、に磁石１３を設ける構成としても構わない。このような構成の移動装置は、移動動作を行う第１部材１０および第２部材２０のいずれか一方は必ず移動面９０に吸着しているため、駆動時に発生する振動に起因した装置全体の位置ずれを抑制することができ、高い位置精度で移動可能な移動装置とすることができる。
【００８４】
［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係る移動装置２を示す概略斜視図である。以下の説明においては、第１実施形態と共通する構成については、共通する符号を付し、説明を省略する。
【００８５】
図に示すように、本実施形態の移動装置２は、第１部材５０と、第１部材５０に対して平面視で重なって配置される第２部材６０と、第１部材５０と第２部材６０との間に配置された複数（図では６つ）の第１駆動部材３０と、複数（図では３つ）の第２駆動部材７０と、を有している。
【００８６】
第１部材５０は、平面視で三つ又に分岐した第１フレーム５１と、第１フレーム５１の３つの端部にそれぞれ設けられた３つの脚部５２と、脚部５２の下方側に設けられた磁石５３と、を有している。
【００８７】
第２部材６０は、平面視で三つ又に分岐した第２フレーム６１と、第２フレーム６１の３つの端部にそれぞれ設けられた３つの脚部６２と、を有している。第２フレーム６１は、平面視で三つ又に分岐した主部材６１１と、主部材６１１と脚部６２との間に設けられ、主部材６１１と脚部６２とを連結する鉤型の連結部材６１２と、を有している。主部材６１１において第１部材５０と重なる位置には、下方にくぼむ凹部６４が形成されており、第１部材５０と第２部材６０との干渉を防いでいる。
【００８８】
脚部６２は、平面視で隣り合う２つの脚部５２の間に配置されている。すなわち、平面視において脚部５２と脚部６２とが周方向に交互に配置されている。
【００８９】
３つの第２駆動部材７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）は、脚部６２と平面的に重なって設けられている。第２駆動部材７０が有する上部部材７１は、第１部材５０の第１フレーム５１から延びる接続部５４を介して第１部材５０に接続されている。また、第２駆動部材７０が有する下部部材７２は、脚部６２の上に設けられている。
【００９０】
複数の第１駆動部材３０は、板バネ部材５を介して平面視で六角形状に連結しており、第１フレーム５１および第２フレーム６１よりも低い高さ位置に配置されている。また、第１駆動部材３０は、固定具３１、板バネ部材５および第１フレーム５１を介して脚部５２と接続されており、固定具３１、板バネ部材５および第２フレーム６１を介して脚部６２と接続されている。
【００９１】
このような構成の移動装置２においては、第１実施形態の移動装置１と同様に、駆動時には、３つの第２駆動部材７０をそれぞれ独立に駆動させ、第１部材５０を持ち上げる。次いで、複数の第１駆動部材３０を伸縮させることにより、第１部材５０を所望の方向に移動させる。
次いで、３つの第２駆動部材７０をそれぞれ独立に駆動させ、第２部材６０を持ち上げる。次いで、複数の第１駆動部材３０を伸縮させることにより、第２部材６０を所望の方向に移動させる。
以上の動作を繰り返すことで、移動装置２は移動することができる。
【００９２】
以上、本実施形態の移動装置２によれば、脚部を移動面に吸着させる手段として電磁石を用いることなく構成された新規な構成の移動装置を提供することができる。
【００９３】
また、移動装置２の上にさらに架台を設け、物体を積載して搬送する用途に移動装置２を使用する場合、搬送する物体の荷重によって持ち上げた第１部材５０が傾き、脚部に対して均一に荷重がかからない結果、駆動が不安定となるおそれがある。しかし、移動装置２においては、複数の第２駆動部材７０を有しているため、複数の第２駆動部材７０の駆動条件（電流値）を制御することにより、上記第１部材５０の傾きを解消することができ、安定な移動動作を実現することができる。
【００９４】
なお、本発明の移動装置においては、複数の第２駆動部材を有する構成を採用することができ、本実施形態の移動装置２のように第２駆動部材を３つ有する構成の他、２つの第２駆動部材を有する構成や、４以上の第２駆動部材を有する構成も採用可能である。しかし、３つの第２駆動部材を有する本実施形態の移動装置２であれば、第２駆動部材を４以上とする構成と比べて構成が簡略化され、また、第１部材５０を３点で安定に支持することが可能であることから、移動装置が有する第２駆動部材は３つであるとよい。
【００９５】
また、本発明の移動装置においては、第１部材が有する脚部、および第２部材が有する脚部を、それぞれ４以上とすることも可能である。しかし、移動時の振動が少なく、第１部材および第２部材は、それぞれ３つの脚部で安定に支持することが可能であることから、移動装置が有する脚部は、第１部材および第２部材のそれぞれに３つずつ、計６つであるとよい。
【００９６】
また、本発明の移動装置においては、第１駆動部材３０と脚部１２が板バネ部材５で接続されていることとしたが、板バネ部材５を有さない移動装置であっても機能する。
【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００９８】
上記実施形態においては、第１部材と第２部材とを連結し、第１部材と第２部材とを上下方向に進退可能とする第２駆動部材として、ソレノイドアクチュエータを用いることとした。図５に示した第２駆動部材４０は、上下方向の進退移動とともに、上部部材４１と下部部材４２との隙間分だけ移動面方向に位置変更が可能な構成であるが、同様の位置変更が可能であれば、他の構成を採用することもできる。
【００９９】
図１１，１２は、第２駆動部材の変形例を示す模式図であり、図５に対応する視野方向における一部断面図である。
【０１００】
図１１（ａ）に示す第２駆動部材８１は、上下方向に進退可能なアクチュエータ８１１と、移動面方向に位置変更が可能な位置変更部材８１２とを有している。
【０１０１】
アクチュエータ８１１は、通常知られたものを用いることができ、例えば、圧電アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、超音波モータ、静電アクチュエータ、電磁モータ、形状記憶合金を利用したアクチュエータ等を挙げることができる。図では、アクチュエータ８１１として、図１の第１駆動部材３０と同様の構成の圧電素子（圧電アクチュエータ）を用いることとして示している。
【０１０２】
位置変更部材８１２は、一対の平板８１３，８１４と、平板８１３，８１４に挟持された複数本（例えば、平面視で四角形の頂点の位置に４本。図では２本のみ図示）の支持部材８１５と、を有している。支持部材８１５は、例えば、高分子材料や金属材料を形成材料とし、可撓性を有する棒状の部材である。支持部材８１５は、上下方向に延在して設けられており、両端で平板８１３，８１４に接続している。
【０１０３】
このような構成の第２駆動部材８１においては、アクチュエータ８１１が上下方向の進退移動を行うことで、第２駆動部材８１を介して接続されている第１部材１０または第２部材２０を持ち上げる。また、第２駆動部材８１においては、位置変更部材８１２の支持部材８１５が移動面方向に撓むことで、第２駆動部材８１と第１部材１０とが接続する接続位置と、第２駆動部材８１と第２部材２０とが接続する接続位置と、の相対位置を移動面方向に変更することが可能となっている。そのため、第１部材１０と第２部材２０とを接続する不図示の駆動部材の駆動により、移動面方向における第１部材１０と第２部材２０との相対位置を変更することが可能となり、移動装置が移動可能となる。
したがって、第２駆動部材８１を用いる移動装置においても、上述したような新規な構成の移動装置を実現することができる。
【０１０４】
図１１（ｂ）に示す第２駆動部材８２は、上下方向に進退可能なアクチュエータ８２１と、移動面方向に位置変更が可能な位置変更部材８２２とを有している。アクチュエータ８２１は、アクチュエータ８１１と同様の構成を採用することができる。
【０１０５】
位置変更部材８２２は、一対の平板８２３，８２４と、平板８２３，８２４に挟持された支持部材８２５と、を有している。支持部材８２５は、移動面方向にせん断変形可能な部材であり、図ではコイルばねを例示している。
【０１０６】
このような構成の第２駆動部材８２においても、アクチュエータ８２１が上下方向の進退移動を行うことで、第２駆動部材８２を介して接続されている第１部材１０または第２部材２０を持ち上げる。また、第２駆動部材８２においては、位置変更部材８２２の支持部材８２５が移動面方向に変形することで、第２駆動部材８２と第１部材１０とが接続する接続位置と、第２駆動部材８２と第２部材２０とが接続する接続位置と、の相対位置を移動面方向に変更することが可能となっている。そのため、第１部材１０と第２部材２０とを接続する不図示の駆動部材の駆動により、移動面方向における第１部材１０と第２部材２０との相対位置を変更することが可能となり、移動装置が移動可能となる。
したがって、第２駆動部材８２を用いる移動装置においても、上述したような新規な構成の移動装置を実現することができる。
【０１０７】
図１２に示す第２駆動部材８３は、第２駆動部材８３ａと第２駆動部材８３ｂとを有している。第２駆動部材８３ａは、上下方向に進退可能なアクチュエータ８３１ａと、移動面方向に位置変更が可能な位置変更部材８３２ａとを有している。第２駆動部材８３ｂは、アクチュエータ８３１ｂと、移動面方向に位置変更が可能な位置変更部材８３２ｂとを有している。アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂは、アクチュエータ８１１と同様の構成を採用することができる。
【０１０８】
位置変更部材８３２ａは、一対の永久磁石８３３ａ，８３４ａを有している。一対の永久磁石８３３ａ，８３４ａは、Ｎ極とＮ極、またはＳ極とＳ極のように同じ磁極が対向するように配置している。そのため、一対の永久磁石８３３ａ，８３４ａの間には斥力が生じている。
【０１０９】
位置変更部材８３２ｂは、一対の永久磁石８３３ｂ，８３４ｂを有している。一対の永久磁石８３３ｂ，８３４ｂは、Ｎ極とＳ極のように異なる磁極が対向するように配置している。そのため、一対の永久磁石８３３ｂ，８３４ｂの間には引力が生じている。
【０１１０】
このとき、位置変更部材８３２ａに生じている斥力が、第１部材１０および第１部材１０に接続される構成に働く重力と、位置変更部材８３２ｂの引力と、の合力よりも強い場合に、一対の永久磁石８３３ａ，８３４ａおよび一対の永久磁石８３３ｂ，８３４ｂの間には空隙８３５が形成される。本変形例における第２駆動部材８３は、静止状態において空隙８３５が形成されるように、位置変更部材８３２ａ，８３２ｂの永久磁石が選択されている。
【０１１１】
このような構成の第２駆動部材８３においては、アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂが永久磁石８３３ａ，８３３ｂを持ち上げる方向に駆動したとしても、位置変更部材８３２ａの斥力により空隙８３５が維持される。そのため、第２駆動部材８３は、アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂの駆動により、空隙８３５を介して永久磁石８３４ａ，８３４ｂを持ち上げ、その結果、第１部材１０を持ち上げる。
【０１１２】
また、第２駆動部材８３において、アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂが永久磁石８３３ａ，８３３ｂを引き付ける方向に駆動した場合、第２部材２０および第２部材２０に接続される構成に働く重力と、位置変更部材８３２ａの斥力と、の合力が位置変更部材８３２ｂの引力に逆らう結果、空隙８３５が維持される。またこの時、第２駆動部材８３は、アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂの駆動により、第２部材２０を持ち上げる。
【０１１３】
また、第２駆動部材８３においては、空隙８３５を介して一対の永久磁石８３３ａ，８３４ａの相対位置、および一対の永久磁石８３３ｂ，８３４ｂの相対位置を変更可能である。そのため、第２駆動部材８３においては、第２駆動部材８３と第１部材１０とが接続する接続位置と、第２駆動部材８３と第２部材２０とが接続する接続位置と、の相対位置を移動面方向に変更することが可能である。
【０１１４】
これらのことから、第１部材１０と第２部材２０とを接続する不図示の駆動部材の駆動により、移動面方向における第１部材１０と第２部材２０との相対位置を変更することが可能となり、移動装置が移動可能となる。
したがって、第２駆動部材８３を用いる移動装置においても、上述したような新規な構成の移動装置を実現することができる。
【０１１５】
なお、図１２の第２駆動部材８３においては、第２駆動部材８３ａと第２駆動部材８３ｂとをそれぞれ１つずつ示したが、第２駆動部材８３ａと第２駆動部材８３ｂとの数をそれぞれ適宜変更してもよい。
【０１１６】
また、第２駆動部材８３の駆動時には、アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂによる変位量や変位方向が同じであってもよく、それぞれ異なるように独立に制御してもよい。位置変更部材８３２ａの斥力や、位置変更部材８３２ｂの引力は、それぞれ一対の永久磁石間の距離の関数であるため、アクチュエータ８３１ａ，８３１ｂの変位量や変位方向をそれぞれ独立に制御すると、位置変更部材８３２ａの斥力や、位置変更部材８３２ｂの引力を独立に制御することができ、安定した駆動条件を設定しやすい。
【０１１７】
また、第２駆動部材８３においては、第２駆動部材８３ａと第２駆動部材８３ｂとを備えることとしたが、第２駆動部材８３ａの構成のみ備えることとしてもよい。この場合、第１部材１０が有する脚部が移動面に吸着する永久磁石を有することとする。このような構成の移動装置では、第２部材２０を移動面方向に移動させる場合、第２部材２０が有する脚部と移動面との摩擦が生じるが、本発明の移動装置は実現可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１，２…移動装置、５…板バネ部材、１０，５０…第１部材、１１，５１…第１フレーム、１２ａ，１２ｂ，５２…第１脚部、１２ｃ，１２ｄ，６２…第２脚部、１３，５３…永久磁石（磁石）、２０，６０…第２部材、２１，６１…第２フレーム、３０，３０ａ〜３０ｄ…第１駆動部材、４０，７０，７０ａ〜７０ｃ，８１，８２，８３…第２駆動部材、９０…移動面
【図１】
2014184493.tif 000005
【図２】
2014184493.tif 000006
【図３】
2014184493.tif 000007
【図４】
2014184493.tif 000008
【図５】
2014184493.tif 000009
【図６】
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【図７】
2014184493.tif 000011
【図８】
2014184493.tif 000012
【図９】
2014184493.tif 000013
【図１０】
2014184493.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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