(57)【要約】【課題】  装置の構造が簡単であり、二次元面上を自由に移動できるとともに、高精度な位置の制御が可能な移動システムを提供する。【解決手段】  テーブル１は、二次元面上に格子状に形成される突起物を複数備える。また、移動装置２は、テーブル１に形成された突起物と噛み合わせが可能な歯を有する歯車車輪３ａ、３ｂを備える。【選択図】図１
2006308525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルと移動装置を有する移動システムであって、
前記テーブルは、二次元面上に格子状に形成される突起物を複数備え、
前記移動装置は、前記テーブルに形成された突起物と噛み合わせが可能な歯を有する第１及び第２の車輪を備えることを特徴とする移動システム。
【請求項２】
前記移動装置は更に、
前記テーブル上で前記移動装置を移動させる位置についての位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段が取得した位置情報に基づいて、前記第１又は第２の車輪を回転させることにより、前記移動装置を前記テーブル上で移動させる制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の移動システム。
【請求項３】
前記第１の車輪の回転軸と、前記第２の車輪の回転軸は、直交することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動システム。
【請求項４】
前記突起物は、角錐状又は円錐状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の移動システム。
【請求項５】
前記駆動手段は、オープン制御用ステッピングモータ又はエンコーダ付モータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の移動システム。
【請求項６】
前記位置情報取得手段は、無線通信により前記位置情報を受信することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の移動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の位置を制御するための技術、特に、二次元面上での物体の位置を高精度に制御するための移動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動装置の位置を制御するための移動システムとして、その移動装置の移動可能な範囲を制限するガイドに沿って移動装置の位置を制御するリニアモータの技術が知られていた（非特許文献１）。しかし、この技術では、ガイドにより、移動装置の移動範囲が制限されるため、複数台の移動装置の位置を同時に制御しようとすると、他の移動装置が邪魔になり、移動装置の位置を自由に制御することができないという問題があった。
また、そのようなガイドを用いずに、移動装置の位置を制御する技術として、二次元平面上を自由に動き回れる移動装置を用いる技術も知られていた。しかし、この技術では、二次元平面上における移動装置の位置をデジタルカメラなどによって検出することにより、移動装置の位置を特定していたため、移動装置の位置を正確に特定することは困難であるとともに、デジタルカメラなどによって移動装置の位置を検出できる範囲でしか使用できないという問題があった。
上述した問題点を解決するために、リニアモータを二次元に拡張した平面リニアモータを利用した移動システムが知られている（非特許文献２、３）。
【非特許文献１】［平成１７年４月８日検索］、インターネット〈URL：http://www.thk.co.jp/technical/seihin.html〉
【非特許文献２】陳欣、小谷潔、高増潔 著、「作業者配慮型生産システム（第４報）−平面リニアモータを用いた駆動機構の開発−」、２００３年度精密工学会秋季大会学術講演会講  演論文集（富山大、１０月）、２００３、Ｎ６３。
【非特許文献３】陳欣，小谷潔、高増潔 著、「平面リニアモータシステムの開発」、２００４年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集（東大、３月）、２００４、Ｅ８４。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、非特許文献２、３に記載の平面リニアモータでは、移動装置の推進力を得るために磁力を発生させていたが、この磁力により移動装置と、二次元平面とがくっついてしまい、移動装置の移動が困難になるという問題があった。この問題を解決するために、移動装置と二次元平面との間に空気を送り込むことにより、二次元平面から移動装置を浮上させるようにしていた。しかし、このような構成では、空気を送り込むためのチューブが必要となり、それにより、移動装置の移動可能な範囲が制限されるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、装置の構造が簡単であり、二次元面上を自由に移動できるとともに、高精度な位置の制御が可能な移動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、テーブルと移動装置を有する移動システムであって、前記テーブルは、二次元面上に格子状に形成される突起物を複数備え、前記移動装置は、前記テーブルに形成された突起物と噛み合わせが可能な歯を有する第１及び第２の車輪を備えることを特徴とする移動システムである。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、前記移動装置は更に、前記テーブル上で前記移動装置を移動させる位置についての位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段が取得した位置情報に基づいて、前記第１又は第２の車輪を回転させることにより、前記移動装置を前記テーブル上で移動させる制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の移動システムである。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、前記第１の車輪の回転軸と、前記第２の車輪の回転軸は、直交することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動システムである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、前記突起物は、角錐状又は円錐状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の移動システムである。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、前記駆動手段は、オープン制御用ステッピングモータ又はエンコーダ付モータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の移動システムである。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は、前記位置情報取得手段は、無線通信により前記位置情報を受信することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の移動システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、テーブルに形成する突起物と、移動装置の車輪に形成される歯車とが噛み合うように構成し、位置情報取得手段が取得する位置情報に基づいて、その車輪を回転させるようにした。
これにより、構造が簡単で低価格化が実現できるとともに、テーブル上を移動装置が自由に移動することができ、更に、テーブル上に複数の移動装置を配置してそれらの位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態による移動システムの構成を示す平面図である。この移動システムは、テーブル1、移動装置２を有する。
図２（a）は、本実施形態によるテーブル１の構造を示す斜視図である。ここでは、テーブル１の平面に沿って図に示すようにＸ軸及びＹ軸を設定する場合について説明する。図２（ｂ）は、テーブル１の表面の一部の領域Ａ１（図２（ａ）参照）を拡大した斜視図である。図に示すようにテーブル１の二次元面（Ｘ−Ｙ平面）上には、頭部を裁断した四角錐状の構造を有する突起物１１が複数格子状に形成されている。なお、「二次元面」とは、二次元の平面や緩やかな曲面などをいうものとする。
【００１３】
図１に戻り、移動装置２には、２本の回転軸１４ａ、１４ｂが軸の円周方向に回転可能にそれぞれ取り付けられている。回転軸１４ａと、回転軸１４ｂとは直交するように移動装置２に取り付けられている。ここでは、回転軸１４ｂがＸ軸と平行に設置されており、回転軸１４ａがＹ軸と平行に設置されている場合について示している。
回転軸１４ａの両端には、歯車車輪３ａ及び３ｂがそれぞれ取り付けられている。また、回転軸１４ｂの両端には、歯車車輪４ａ及び４ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００１４】
また、移動装置２には、モータ５、６が取り付けられている。モータ５の回転軸１２ａの先端には、歯車１３ａが取り付けられており、歯車１３ａと歯車車輪３ａとが、噛み合っている。よって、モータ５の回転軸１２ａが回転することにより歯車１３ａが回転すると、歯車車輪３ａ、回転軸１４ａ、歯車車輪３ｂも回転し、移動装置２は、Ｘ軸方向に移動する。
また、モータ６の回転軸１２ｂの先端には、歯車１３ｂが取り付けられており、歯車１３ｂと歯車車輪４ａとが、噛み合っている。よって、モータ６の回転軸１２ｂが回転することにより歯車１３ｂが回転すると、歯車車輪４ａ、回転軸１４ｂ、歯車車輪４ｂも回転し、移動装置２は、Ｙ軸方向に移動する。
【００１５】
図３は、本実施形態による移動システムの構造を示す正面図である。図３は、図１の移動システムをＹ軸の負の方向から見ている場合について示している。図に示すように歯車車輪３ａは、円板状の車輪の外周に、等間隔に複数の歯が形成された構造をしている。なお、歯車車輪３ｂ、４ａ、４ｂの構造も歯車車輪３ａの構造と同じである。
この歯車車輪３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの歯は、それぞれテーブル１の突起物１１と噛み合うように設計されている。よって、例えば、図３において回転軸１４ａが反時計回りｄ１の方向に回転すると、それに伴って、歯車車輪３ａも反時計回りｄ１の方向に回転するため、移動装置２は、Ｘ軸の負の方向に向かって移動することになる。
【００１６】
なお、このように移動装置２がＸ軸方向に移動する際、歯車車輪４ａ及び４ｂの歯は、テーブル１の突起物１１に対してガイドの役割を果たし、移動装置２がＹ軸方向に移動するのを防止することができる。よって、移動装置２は、Ｘ軸方向に直進する。
また、例えば、回転軸１４ｂを回転させると、それに伴って、歯車車輪４ａ、４ｂも回転するため、移動装置２は、Ｙ軸方向に向かって移動することになる。なお、このように移動装置２がＹ軸方向に移動する際、歯車車輪３ａ及び３ｂの歯は、テーブル１の突起物１１に対してガイドの役割を果たし、移動装置２がＸ軸方向に移動するのを防止することができる。よって、移動装置２は、Ｙ軸方向に直進することができる。
【００１７】
なお、上述した説明では、モータ５（又はモータ６）が歯車１３ａ（又は１３ｂ）、歯車車輪３ａ（又は歯車車輪４ａ）を介して、回転軸１４ａ（又は１４ｂ）を回転させる場合について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、モータ５（又はモータ６）が、直接、回転軸１４ａ（又は１４ｂ）を回転させるようにしてもよい。
【００１８】
図４は、本実施形態による移動装置２の構成を示すブロック図である。この移動装置２は、制御用ＣＰＵ（Central Processing Unit）・７、バッテリ８、モータドライバ９、無線通信部１０、アンテナ１５を有する。
アンテナ１５は、移動装置２の外部に設けられている無線通信装置（図示省略）との間で無線通信を行う。アンテナ１５は、無線通信装置から移動装置２を、テーブル１の二次元面上で、どの位置に移動させるかについての位置情報を含む電波を受信し、無線通信部１０へ出力する。
【００１９】
無線通信部１０は、アンテナ１５によって受信された電波に対して、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換や復調などの処理を行い、その結果得られた信号を制御用ＣＰＵ・７に出力する。制御用ＣＰＵ・７は、無線通信部１０から出力される信号に含まれる位置情報に基づいて、モータ５とモータ６をそれぞれ何回転させればよいのかについての回転情報を算出し、モータドライバ９に出力する。
モータドライバ９は、制御用ＣＰＵ・７から出力される回転情報に基づいて、モータ５、６をそれぞれ所定回数だけ回転させる。バッテリ８は、制御用ＣＰＵ・７やモータドライバ９などに対して移動装置２を駆動するための電力を供給する。
【００２０】
次に、本実施形態の移動システムを使用する際の動作について説明する。
図５は、本実施形態の移動システムの処理の流れを示すフローチャートである。始めに、本実施形態の移動システムを使用する利用者は、無線通信装置により移動装置２をテーブル１上のどの位置に移動させるのかについての位置情報を、無線により移動装置２に送信する（ステップＳ１）。
移動装置２のアンテナ１５は、無線通信装置から送信された電波を受信し（ステップＳ２）、受信した電波に応じた信号を無線通信部１０へ出力する。無線通信部１０では、アンテナ１５から出力された信号に対して、Ａ／Ｄ変換や復調などの処理を行い、制御用ＣＰＵ・７に出力する。
【００２１】
制御用ＣＰＵ・７では、無線通信部１０から出力された信号に基づいて、モータ５、モータ６をそれぞれ何回転させるかについての回転情報を算出し（ステップＳ３）、モータドライバ９に出力する。モータドライバ９は、制御用ＣＰＵ・７が出力した回転情報に基づいて、モータ５を回転させる（ステップＳ４）。これにより、移動装置２は、Ｘ軸方向に移動する。
また、モータドライバ９は、制御用ＣＰＵ・７が出力した回転情報に基づいて、モータ６を回転させる（ステップＳ５）。これにより、移動装置２は、Ｙ軸方向に移動する。
【００２２】
なお、ステップＳ４、Ｓ５の説明では、モータドライバ９が、モータ５を回転させた後に、モータ６を回転させる場合について説明したが、このような動作に限定されるものではない。例えば、モータ６を回転させた後に、モータ５を回転させるようにしてもよいし、モータ５とモータ６を同時に回転させるようにしてもよい。モータ５とモータ６を同時に駆動したとしても、移動装置２はテーブル１上をＸ軸やＹ軸に対して斜めの方向に滑らかに移動することが確認された。
【００２３】
図６は、実際に製作した本実施形態の移動システムを撮影した写真である。ここで、移動装置２として移動装置２ａ、２ｂの合計２台をテーブル１上に配置する場合について示している。
本実施形態の移動システムの使用方法としては、移動装置２ａ、２ｂの上面に平面板などを取り付けて使用することなどができる。その平面板の上に、運搬する物品を載せることにより、移動装置２ａ、２ｂによって、テーブル１上の特定の場所に物品を運搬することができる。
【００２４】
なお、ここでは、テーブル１のＸ−Ｙ平面の大きさとして、４００ｍｍ×４００ｍｍのものを使用した。図６では、テーブル１を１台使用する場合について示しているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、テーブル１をＸ軸方向又はＹ軸方向に複数台連結することにより、移動装置２ａ、２ｂが移動できる二次元面の範囲を拡大することができる。
また、移動装置２ａの１台だけでは運搬できない重い物品又は大きな物品であっても、テーブル１上に移動装置２ａ、２ｂを配置することにより、２台の移動装置２ａ、２ｂが共同してその物品を運搬することもできる。
また、ここでは、テーブル１上に２台の移動装置２（２ａ、２ｂ）を配置する場合について示しているが、このような構成に限定されるものではなく、テーブル１上に３台以上の移動装置２を配置することもできる。
【００２５】
上述した移動システムによれば、従来の移動システムのように、移動装置を移動させる際に磁力を発生させる必要がなく、また、移動装置の位置を監視するためのデジタルカメラ等を用いる必要がなくなる。よって、移動システムをより低価格で実現することができる。
また、従来の移動システムのように、移動装置の移動範囲を制限するガイドが設けられていないため、移動装置はテーブル上を自由に動き回ることができる。
また、従来の移動システムのように、リニアモータにより移動システムを構成していないとともに、無線通信により、移動装置に対して指示を与えるようにしたため、テーブル上に複数台の移動装置を配置した場合であっても、それぞれの移動装置が自由にテーブル上を移動することができる。
【００２６】
また、上述した実施形態では、テーブル１に形成する突起物１１の形状を四角錐状とする場合について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、突起物１１の形状を四角錐状ではなく、突起物１１の先端がやや丸みを帯びた形状としてもよい。このようにすれば、歯車車輪３ａ及び３ｂ、４ａ及び４ｂと、テーブル１の突起物１１とが接触する際の摩擦をより小さくすることができる。
また、上述した実施形態において、モータ５、６としては、オープン制御用ステッピングモータ又はエンコーダ付モータなどを使用することが望ましい。オープン制御用ステッピングモータとは、デジタル信号を用いることにより、通常のオープンループでも高精度にモータの回転数を制御できるモータである。また、エンコーダ付モータとは、センサを取り付けることにより正確なモータの回転数を検出することができるモータである。
このようなモータを使用することにより、テーブル１上で移動装置２をより正確な位置へ移動させることが可能になる。
【００２７】
なお、以上説明した実施形態において、図４における制御用ＣＰＵ・７、モータドライバ９、無線通信部１０などの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより移動システムの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００２８】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００２９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本実施形態の移動システムは、組み立てラインなどにおいて、部品供給を柔軟に行うための平面移動テーブルとしての応用が考えられる。この応用では、無線化した多数のテーブルを制御することで効率よく、部品などを供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態による移動システムの構成を示す平面図である。
【図２】本実施形態によるテーブル１の構造を示す斜視図である。
【図３】本実施形態による移動システムの構造を示す正面図である。
【図４】本実施形態による移動装置２の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態の移動システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実際に製作した本実施形態の移動システムを撮影した写真である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・テーブル、
２・・・移動装置、
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ・・・歯車車輪、
５、６・・・モータ、
７・・・制御用ＣＰＵ、
８・・・バッテリ、
９・・・モータドライバ、
１０・・・無線通信部、
１１・・・突起物、
１２ａ、１２ｂ・・・回転軸、
１３ａ、１３ｂ・・・歯車、
１４ａ、１４ｂ・・・回転軸、
１５・・・アンテナ
【図１】
2006308525.tif 000003
【図２】
2006308525.tif 000004
【図３】
2006308525.tif 000005
【図４】
2006308525.tif 000006
【図５】
2006308525.tif 000007
【図６】
2006308525.tif 000008