(57)【要約】【課題】  機構構成ユニット等の固定対象物を基材に対して容易かつ強力に固定する。【解決手段】  基材３６の所定の位置に対して基盤４１を有する機構構成ユニットを固定するに当たり、内部に着脱機構を有する固定具４０を用い、着脱機構の永久磁石の磁力線が固定具４０内を透過する非吸着状態でこの固定具４０を基盤４１の切り欠き４１ａに配置し、この状態で回転ケーシング３７を図示の状態から９０°回転させてロック状態とし、内部の永久磁石の磁力が基材３６側に透過するようにして固定ケーシング３８を基材３６に強固に吸着させ、これにより対象物である基盤４１を固定ケーシング３８の圧接部３８Ａと基材３６とにより強力に挟持し、基盤４１を基材３６の所定の位置に強固に固定する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的機能要素、光学的機能要素、検出・測定機能要素或いは駆動機能要素等の機能要素を有する個々のユニットの複数個を接続、連動又は相互連結することにより全体として特定の機能を有する装置たるユニット構成体を形成し、かつこのユニット構成体の機能等について実験・教育をするシステムにおいて、少なくとも２個以上のユニットは磁性体たる基材の任意の位置に適宜配置されるよう構成され、各ユニットは磁力を用いた固定具により当該任意の位置において基材に対して着脱可能に固定されることにより、当該各ユニットは相互に位置調整可能に基材に対して固定されて前記ユニット構成体を形成するようにしたことを特徴とする複数のユニットを用いた実験・教育システム。    
【請求項２】
固定具には圧接部が設けられ、基材に対する自己の吸着力によりユニットを基材と圧接部とにより挟持固定するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項３】
圧接部には弾性体から成る防滑部材が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項４】
前記圧接部は、ユニットの固定用部材の圧接対象部寸法の変動に対して圧接方向に移動調節可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項５】
少なくとも２個以上のユニットには固定具に対応する固定用部材が設けられ、当該固定用部材は固定具の圧接部に対応するよう板厚等の圧接対象寸法を一定に形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項６】
少なくとも１個以上のユニットの固定用部材は当該ユニットの基盤を兼ねるもとし、当該基盤上にユニットの機能要素である機構構成部品が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項７】
少なくとも１個以上のユニットの固定用部材には孔、切り欠き等からなる固定具配置用の部分を形成し、固定具は固定具配置用の部分に少なくとも一部が収納配置されることにより当該固定具が他のユニットの固定の邪魔にならないよう構成したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項８】
少なくとも１個以上のユニットの固定用部材には、固定具に形成された突起、凹部等の係合手段と係合する係合部が設けられ、ユニットの固定作業の際に固定具の移動、回転等の位置ズレを防止するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項９】
前記防滑部材は固定具を基材に対して吸着固定し、かつユニットの固定用部材を防滑部材を介して圧接固定した際、ユニットの固定用部材から受ける防滑部材の弾性変形の反力による固定具自体の基材に対する吸着力の減殺効果と、当該弾性変形圧力によるユニットの固定具用部材に対する圧接力の、何れも弱すぎないよう力配分を設定したことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項１０】
前記防滑部材の弾性係数は、ユニットの固定用部材の圧接対象寸法のバラツキに対しても固定具自体の基材に対する吸着力の減殺効果と、固定具用部材に対する圧接力との何れも弱すぎることの無いよう条件設定されていることを特徴とする請求項９記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項１１】
固定具には永久磁石の操作による着脱機構が設けられ、この着脱機構を介して永久磁石の磁力線の経路を制御することにより基材に対する固定具の着脱を行うよう構成したことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項１２】
永久磁石の両磁極にはそれぞれ磁気伝達部材が取り付けられて１組のブロックを形成し、この磁気伝達部材は同様の構成の他の１組のブロックに対して接触摺動可能に構成することにより、ブロックの駆動によって永久磁石の磁力線の経路を制御可能に設定されていることを特徴とする請求項１１記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項１３】
固定具には固定具を基材に対して吸着する永久磁石と、この永久磁石の吸着力に抗して当該固定具を基材から離間する離間手段とが設けられ、離間手段により基材に対する固定具の吸着又は取り外しを行うよう構成したことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【請求項１４】
離間手段として、梃子、ネジ等の離間力の増力機能を有する機構が設けられていることを特徴とする請求項１３記載の複数のユニットを用いた実験・教育システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対象物を所定の基材に対して着脱自在に固定する固定具を用いたシステムに係り、特に各種メカニズム要素やセンサ等の装置構成要素（以下実施例も含めて「ユニット」と称する）を適宜組み合わせて、ユニット構成体を構成しかつこのユニット構成体の機能等の実験、研究及び教育等を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化装置を例にとって考察すると、自動化装置は対象物に対して目的の動作を与える出力端部を成すメカニズム部、このメカニズム部を駆動するための作動（運動）変換メカニズム、この作動変換用メカニズムを駆動させるための駆動機構とを必要とする。さらにこの駆動源に対して動作指令を与える制御系、及び制御系に対して対象物の作動状態や位置等の情報を与えるセンサが必要となる。
【０００３】
自動化装置の設計に当たっては高度の専門的知識を必要とすることは当然であるが、このような知識があっても実機を構成する前に各種ユニットを組み合わせて実際の作動状態の試験ができれば、机上の段階では予測できなかった問題点が見つかったり、ユニットの組み合わせを変更することによって、より効率の高い構成に設計変更する等、適正な設計が可能となる。またこのような柔軟性のあるユニットの組み合わせは、上記のような専門知識を有する者以外に、学生等が設計技術を磨くための教育装置としても好適である。
【０００４】
発明者等は、上記の点に鑑み下記特許文献１に示す「自動化機構研究教育装置」を提案して各種研究機関や、大学、工業高校等の教育機関において幅広く利用され好評を博している。
【特許文献１】特公平０６−８９８０
【０００５】
上記特許文献１に記載の発明は自動化装置を構成する各種ユニットを多数用意し、設計者や学生等の装置利用者（以下単に「利用者」とする）は自己の設計に見合ったユニットを適宜選択し、選択したユニットを組み立てることにより全体として一つの機構を構成するようになっている。
【０００６】
図１２は上記文献１で提案している装置の構成例を示している。
図示の構成の装置は、Ｙ方向に配置されたレール１０Ｙに対し、このレール１０Ｙに直交するＸ方向に配置された多数のレール１０Ｘが配置され、このレール１０Ｘが各ユニットの直接の取付対象となっている。つまり各ユニットは所定のレール１０Ｘを選択してＹ方向における取付位置を決定し、かつ特定されたレール１０Ｘにおいてこのレール１０Ｘの長手方向における所定の位置を特定してＸ方向の位置決めを行う。これにより、各ユニットはＸ方向、Ｙ方向の位置が決められかつそれぞれのユニットが結合されて全体として特定の装置（機構）が構成される。
【０００７】
以下、本発明の有用性を説明するため、やや冗長になるが図９に示された機構の構成、作動状態等を説明する。
図１２において構成されているシステムは、ベルトコンベアのタイミングをモータ駆動の送りねじに合わせる同期駆動システムの一種である。ベルトコンベヤ本体１６ａはユニットの基盤１６ｂに固定されており、この基盤１６ｂがボルト１６ｃによりレール１０Ｘの長手方向の任意の位置に固定される。なお以下、他のユニットを固定するボルトは全て符号Ｂで示す。つまり、前述のとおり各ユニットにより構成される機構全体の配置状態に対応して、それぞれのユニットを取り付けるべきレール１０Ｘを選定し、かつこの選定されたレール１０Ｘの長手方向の適切な位置にそれぞれのユニットをボルトＢを用いて固定する。なお基材のボルト挿通部を長穴としてＹ方向に対する位置の微調整を行うよう構成する。
【０００８】
このようにしてそれぞれレール１０Ｘ上に固定された各ユニットについて説明すると、１７はアクチュエータユニットの一つである減速機構付きのリバーシブルモータユニット、１８は作動変換用のメカニズムユニットの一種である直交変換送りネジユニットであって、カップリング２９を介して減速機構付きリバーシブルモータユニット１７と接続している。
【０００９】
１９は出力端ユニット又は作動変換用メカニズムユニットの一種に分類される直進テーブル型ユニットであり、ロッド２０を介して直交変換送りネジユニット１８と接続している。２１はセンサユニットの一種である反射型光電センサユニットであり、直進テーブル型ユニット１９に近接して配置することによりこの直進テーブル型ユニットの直進テーブルの動きを検出し、その位置信号をコンピュータの表示画面（図示しない）に表示する。
【００１０】
２２はアクチュエータの一種である油空変換シリンダユニット、２３は作動変換用メカニズムであるワンウエイクラッチユニットであって、ロッド２４を介して前記油空変換シリンダユニット２２に接続している。前記のベルトコンベヤユニット１６はこのワンウエイクラッチユニット２３に接続する。このようにして各ユニットはそれぞれ他のユニットと機構的、信号的に接続して全体としてベルトコンベヤの同期駆動システムという一体的な機械システムを構成している。このような構成とした結果、当該システムは空油変換シリンダユニット２２の空油変換シリンダが光電センサユニット２１の光電センサの信号により駆動されると、ベルトコンベヤユニット１６のベルトコンベヤはその片道分だけ毎回駆動される。
【００１１】
次に各構成ユニットに対して所定の動作を行わせるようこれら各ユニットを制御盤１１の所定の制御回路に接続する。例えば複数個配置したリレー端子の所定部分を結線することにより利用者が所望の制御系を構成したり、また組み立て済みリレー回路に接続することにより予め定めた制御順序に基づいて機構を制御するよう構成する。
【００１２】
以上のように構成された制御系の作動信号により減速機付きリバーシブルモータユニット１７は作動し、その駆動力は直交変換送りネジユニット１８において直進運動になり、この場合減速機付きリバーシブルモータユニット１７をタイマ２５と接続することにより、予め設定しておいた時間でのモータユニット１７のリバーシブルモータを反転させ、同ユニット１８の送りネジを前進・後退させる。この送りネジの作動はロッド２０を介して直進テーブル型ユニット１９の直進テーブルに伝達され、このテーブルを前進・後退させる。このテーブルの作動状態は反射光電センサユニット２１により検出され、その位置信号がコンピュータ等に出力され、ベルトコンベヤユニットを駆動するタイミング信号として用いられる。またタイマ２５を前記リレー回路に追加組み込みしてこの回路のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う等の方法により制御を変更する等も可能である。
【００１３】
一方、空油変換シリンダーユニット２２の駆動力はロッド２２を介してワンウェイクラッチユニット２３に伝達されて間欠動作とし、この間欠動作によりベルトコンベヤユニット１６のベルトコンベヤを間欠的に作動させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上に構成例とその作動状態を具体的に示したように、本発明者等が先に提案しているシステムでは複数の装置構成用のユニットを所望の位置にそれぞれ配置固定することにより所定の目的に応じたシステムを自由に構成することが可能である。
【００１５】
以上の装置において所望の機構を適正に組み立てかつ作動させる上において、以下の要件を満足させれば装置の有用性はより向上する。
（１）各ユニットの配置が適正に行えるること。
各ユニットの配置が適正でないと、例えば駆動ユニットから他のユニットに対する駆動力の伝達にロスが生じたり、直線駆動であれば駆動方向にずれが生じる等の問題が生じてしまう。またセンサユニットの場合は、センシング位置が不適切であれば他のユニットの作動状態を正確に計測できず、信号のタイミングが不適切になる等である。
【００１６】
（２）各機構構成ユニットの配置を強固に行えること。
駆動ユニット及びこの駆動ユニットからの駆動力を受けて所定の動作を行うユニットはその駆動力に対する反力によりユニット全体が駆動方向と反対の方向に移動しようとする応力が発生する。即ち、各ユニットが強固に固定されていないと各ユニットは駆動力の反力に応じて位置が変位したり、カム等回転軸が偏心している駆動体の繰り返し動作による振動等により機構全体が所謂ガタガタの状態となって作動不良を生じ、最終的には一体的な機構としての動作が不可能となってしまう。
【００１７】
（３）各ユニットの配置位置の変更を容易に行えること。
例えば、所定のユニットの配置を前後逆にしたり、場合によっては別のユニットと交換したり、更にはユニットの配置位置を何回か微調整したりする場合にはレール１０Ｘ等の取付対象に対するユニットの着脱が容易である必要がある。なお、ここで着脱が容易であるとは着脱の操作が簡単であること、操作に特別の器具を必要としないこと、大きな力を必要としないことなど、要するに操作において特別な技能や器具や、特別に大きな力を必要とせずに短時間でユニットの着脱・移動ができることを意味する。
この点は上記要請（２）とは相反する点があり、固定を強固に行えば着脱の容易性は低下し、着脱の容易性が増せば固定の強固さは犠牲になるという二律背反的な関係に通常なりがちであるが、両者が両立できれば装置としての利便性は飛躍的に向上する。
【００１８】
以上の点を考慮して前記先行技術を考察すると、所望の機構をほぼ全て構成可能であるという点からは装置としてほぼ完璧であるが、図１２に示されるとおり、各機構はボルトＢにより所定のレール１０Ｘに固定される構成となっているため、ボルトＢをきつく締めることにより、前記要請（２）の各ユニットの強固な固定という点は容易にクリアできるが、ボルトの固定のためにドライバ、レンチ等の螺子回し用の工具を必要とし、かつ微妙な位置調整の度にボルトＢを緩めかつ締めなおす動作を繰り返す必要があって、（３）のユニットの配置の微調整を容易に行えるという点では、その達成が困難である。また微調整には各ユニットのボルト挿通穴をＹ方向に延びた長穴とすることによりＹ方向への微調整を行う等の点も微調整の容易性からはやや遠いものがある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は発明者等が先に提案している上記先行技術の利点、効果を損なうことなく当該先行技術が未達成な技術目的を達成することを可能とする研究・教育システムを提供することにある。
即ち、本発明は機械的要素、光学的要素、センサをはじめとする測定要素等である個々のユニットの複数個を組み合わせることにより全体として特定の機能を有する装置たるユニット構成体を形成し、かつこのユニット構成体の機能について実験・教育をするシステムであって、各ユニットは磁性体たる基材の任意の位置に適宜配置されるよう構成され、各ユニットは磁力を用いた固定具により当該任意の位置において基材に対して着脱可能に固定されることにより、当該各ユニットは相互に位置調整可能に基材に対して固定されて前記ユニット構成体を形成するようした複数のユニットを用いた実験・教育システムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るシステムは、特定の目的を達成する装置であるユニット構成体を形成するための各ユニットを、磁力を用いた固定具により基材に対して容易に着脱可能に固定可能であるため、これら各ユニットを基材の所望の位置に対して位置調整可能で然も容易かつ強固に固定することができ、ユニット構成体としての装置の構成の調整、実験、教育等を容易に行うことができる。
【００２１】
また固定具に装着された強力な磁力を有する磁石の磁力線を例えばレバー操作、回動部の回転操作或いは電磁石の場合には電源のＯＮ・ＯＦＦ操作によって制御し、或いは磁力線の制御に代えて梃子の原理、ネジの回動動作等により、固定具を基材から強制的に離間させることにより、特別の工具を用いること無く然も強い力も必要とせずに容易に固定具の着脱を行うことができ、固定対象の位置の微調整等も容易に行うことができる。
【００２２】
更に、固定具の圧接部に対してゴム等の摩擦抵抗が高くかつ弾性変形する弾性素材を介在配置させることにより、固定具の圧接部と固定具本体が磁力により吸着している基材とにより固定対象物を強力に挟持し、これにより固定対象物を基材の所定の位置に対して強力に固定し、各ユニットは駆動力の反力や振動等に十分に対抗して所定の機構を所謂ガタツキ無く長時間維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
鉄系金属からなり磁性体である平板をユニット配置用の基材とし、この基材に対して所定の機能を有するユニットをそれぞれ配置し、全体として特定の目的を有する装置としてのユニット構成体を形成する。この場合各ユニットは、磁力により基材に対して着脱可能に吸着する固定具を用いて所定の位置で基材に対して固定され、これにより各ユニットを位置調整可能に固定して所望の装置であるユニット構成体を形成し、このユニット構成体の機能を試験、研究すると共に、例えば所定のユニットを他のユニットに変更することによりユニット構成体全体の機能、性能の変化等も研究する。
【実施例１】
【００２４】
以下本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
図１乃至図４は本発明の第１の実施例たるユニットの固定具の構成を示す
このうち図１及び図２は第１の実施例たる固定具に収納される固定具の着脱機構の構成を原理的に示している図である。
【００２５】
この着脱機構は永久磁石を用いた着脱機構であり、後述するようこの永久磁石の磁力線の透過状態を制御することにより吸着対象である基材に対する着脱を行うようになっている。着脱機構は図からも明らかなように二つのブロック３０と３１から構成されており、両ブロック３０、３１はその軸心を中心として相対的に回動可能に構成されている。なお、以下の説明ではブロック３０が回動する場合を例に説明する。なお、図示の構成では各ブロック３０、３１共に円筒形に形成されている。
【００２６】
最初にブロック３０の構成から説明すると、符号３２は板状に成形された永久磁石であり、固定具全体を基材に対して強力に吸着固定できる程度の強力な磁石として構成されている。この永久磁石３２に対して、永久磁石３２を挟持するように透磁性材料から成るブロック構成体３３ａ、３３ｂが配置固定され、全体として円筒状の第１ブロック３０を構成する。なお、この円筒状の第１ブロック３０の両端面にそれぞれの極が位置するよう永久磁石３２はこのブロック３０内に配置されている。
【００２７】
次に第２ブロック３１は上記第１ブロック３０と同様の透磁性を有するブロック構成体３４ａ、３４ｂとこれらブロック構成体３４ａ、３４ｂにより挟持されたスペーサ３５とから構成され、外形的には前記第１ブロック３０とほぼ同様の構成の円筒状に構成されている。但しスペーサ３５は前記永久磁石３２とは相違して非磁性体である。従って以下当該スペーサは非磁性スペーサと称する。
【００２８】
上述の第１ブロック３０の一方の端面と第２ブロック３１の一方の端面とは第１ブロック３０がその軸心を中心として回動可能な状態で密着配置されている。これにより図１（Ａ）に示すように第１ブロックの各ブロック構成体３３ａ、３３ｂの端面と第２ブロックの各ブロック構成体３４ａ、３４ｂの端面とが一体的密着する状態のときは、これら各ブロック構成体は一体となって一つの透磁経路を構成し、図２に示すように永久磁石３２の磁力線は矢印で示すとおり固着対象である基材３６を透過することになる。つまり各ブロック３０、３１が図１（Ａ）の状態にある時は各ブロック３０、３１から成る着脱機構は基材３６に対して強力に吸着することになる。
【００２９】
一方、図１（Ｂ）に示すように、図１（Ａ）の状態の第１ブロック３０を９０°回転させると、各ブロック３０、３１におけるそれぞれのブロック構成体の一体化は無くなる。この結果永久磁石３２の磁力線は第１ブロックのブロック構成体３３ａ、３３ｂ及び第２ブロックの構成体３４ａ、３４ｂ内でのみ透過し、吸着面である第２ブロック３１の下端には到達しない。この結果第２ブロックの端面である着脱機構の吸着面（図１の構成では図示された側の第２ブロックの端面）には基材３６に対する吸着力が発生しない。つまり第１ブロック３０と第２ブロック３１とをその軸心を中心として９０°回転変位させるだけで、永久磁石３２の磁力線の透過を制御でき、その結果として着脱機構を内蔵した固定具本体の基材に対する着脱を極めて容易に行うことができる。  因みに、第１ブロック３０と第２ブロック３１とを相対的に９０°回転変位させれば永久磁石３２の磁力線を制御できるが、基材３６に対して強力に吸着している第２ブロック３１を回転させることは実現性に乏しく、従って第１ブロック３０を回転させて第２ブロックの吸着面における磁力線を制御することが現実的である。
【００３０】
図３及び図４は上記図１及び図２に示す吸着機構を内蔵して構成された固定具を示す。  符号４０はこの固定具を示し、符号３７は回転ケーシング、３８は固定ケーシングであり回転ケーシング３７はこの固定ケーシング３８に対して回動可能に構成されている。固定ケーシング３８の上部外周はフランジ状に突出した圧接部３８Ａが形成されている。圧接部３８Ａには後述する固定対象に向かって、ゴム等の可撓性材料からなる滑り止め用の部材（以下「防滑部材」と称する）３９が圧接部３８Ａの下面の円周方向に複数植設されている。
【００３１】
回転ケーシング３７の内部には図１および図２に示すものと同様の板状の永久磁石３２とこの永久磁石３２を挟持するように配置されているブロック構成体３３ａ及び３３ｂが配置固定されている。つまり回転ケーシング３７内に図１及び図２で示す第１ブロック３０が固定されており、この第１ブロック３０が回転ケーシング３７と共に回動するように構成されている。      
【００３２】
一方固定ケーシング３８内には図１及び図２で示すブロック構成体３４ａ、３４ｂ及びこれらブロック構成体３４ａ、３４ｂに挟持された非磁性スペーサ３５から成る第２ブロック３１が形成されこの当該ケーシング内に配置固定されている。なお、図３においては回転ケーシング３７の頂部に当該回転ケーシング回動用の摘まみとしてピン４２が突設されているが、図４ではこのピン４２は省略されている。
【００３３】
以上の構成において、図４の（Ａ）では第１ブロック３０の永久磁石３２と第２ブロック３１の非磁性スペーサ３５とは直交する状態となっており、図示の如く第１ブロックのブロック構成体３３ａ及び３３ｂと、固定ケーシング３８内の第２ブロックのブロック構成体３４ａ及び３４ｂとは一体化されておらず、従って永久磁石３２の磁力線は固定ブロック３１側の下端に至らず、この結果固定具は基材３６には吸着しておらず自由に移動可能な状態となっている。
【００３４】
図３において符号４１は機構構成ユニットの基盤であり、この基盤４１に対してそれぞれの機構が固設されている。各ユニットの基盤４１にはそれぞれ固定具４０を装着するための切り欠き４１ａが形成され、当該機構構成ユニットの基盤４１を基材３６の所定の位置に配置したならば、固定具４０の固定ケーシング３８をこの切り欠きに位置させる。この状態で固定ケーシング３８の外周に突設された圧接部３８Ａに設けた防滑部材３９が基盤４１の表面に当接した状態となる。
【００３５】
基盤４１が基材３６において正しい位置に配置されているならば、切り欠き４１ａに配置されている固定具４０の回転ケーシング３７をロック方向に９０°回転させる。これにより固定具４０は図４（Ｂ）に示されるように第１ブロック３０のブロック構成部材３３ａ、３３ｂと第２ブロック３１のブロック構成部材３４ａ、３４ｂとが一体化し、永久磁石３２の磁力は基材３６を透過し、固定具４０は基材３６に対して強力に吸着する。この場合固定具４０の防滑部材３９の下端部と基材３６との間のクリアランスＷ１は基盤４０の厚みＷ２よりも小さく設定してあるため、固定具４０が基材３６に強力に吸着することにより図４（Ｂ）の如く防滑部材３９はこの差を解消するよう変形して基盤４１に圧接する。つまり、固定具４０自体は基材３６に対して強力に固着し、かつ基盤４１は前記防滑部材３９を介して固定具４０により所定の位置に強力に固定される。なお、基盤４１の位置を微調整する場合には、一旦回転ケーシング３７をアンロック側に９０°回転させれば、固定状態は完全に解除されるので、この状態で基盤４１の配置位置を微調整し、調整終了後再度ロック側に回転ケーシング３７を回動させて基盤を強力に固定する。
【００３６】
図３の構成においては、固定具４０にはピン４３が突設され、かつ基盤４１にはこのピン４３が挿通位置するピン挿通孔４１ｂが形成されている。固定具４０の配置時にピン４３をこのピン挿通孔４１ｂに挿通することにより固定具４０の操作を容易にしている。
基盤４１を固定具４０が固定している状態では固定ケーシング３８側が基材３６に対して強力に固着しているため上部の回転ケーシング３７は容易に回転できアンロックの状態にすることができる。しかし、固定具４０を切り欠きに配置しかつアンロック状態からロックの状態に回転ケーシング３７を回転させる場合には回転ケーシング３７の回転開始時には固定ケーシング３８は基材３６に吸着していないため、回転ケーシング３７に同調して固定ケーシング３８が回動したり或いは固定具４０全体の位置が変化してしまう可能性がある。このため利用者は一方の手で固定ケーシング３８をしっかり固定し、かつこの状態で回転ケーシング３７を慎重に回動させる等の配慮が必要となる。この場合前記ピン４３がピン挿通孔４１ｂに係合していればロック状態、アンロック状態を問わず片手で回転ケーシング３７を回動することにより固定具４０を容易に着脱することができる。
【実施例２】
【００３７】
図５および図６は本発明の第２の実施例たる固定具４３を示す。
図５はこの固定具４３に収納される着脱機構の構成状態を示し、符号４４ａ、４４ｂは透磁性材料から成るブロック構成体であり、４５ａ、４５ｂはこれらブロック構成体４４ａ、４４ｂにより挟持された非磁性スペーサである。４６は永久磁石であって、図の奥行き方向に軸心を有する円筒形に形成され、かつこの円筒形の直径方向に対してそれぞの極が形成された構成となっており、かつこのブロック内で軸心を中心として回動可能に構成されている。
【００３８】
図５の状態では永久磁石４６の極はそれぞれのブロック構成体４４ａ、４４ｂと向き合った状態に位置し、この結果永久磁石４６の磁力線は基材３６を介してブロック構成体４４ａと４４ｂとを透過する。つまり各永久磁石４６の極が図示の如く水平に位置する時は着脱機構は基材３６に強力に吸着固定する。また永久磁石４６をこの状態から９０°回転させて各極が非磁性スペーサ側に位置するときは磁力線はブロック構成体４４ａ、４４ｂから出ず、従って着脱機構の吸着力は失われる。
【００３９】
図６の（Ａ）、（Ｂ）の固定具４３は上記の構成に基づいて構成された固定具を示す。符号４７はこの固定具４３の一部を成す永久磁石４６を回動させるためのレバーであり、このレバー４７を操作することにより、永久磁石４６の極を９０°変位させ、図５に示すように基材３６に対する固定具４３の着脱を行う。
【００４０】
符号４３Ａは略方形に形成された固定具本体４３の側壁部に突設された圧接部である。この圧接部４３Ａは、ネジ４３Ａａにより鉛直方向に対する位置調整が可能なようにして固定具本体４３に対して固設されている。この圧接部４３Ａａに対しては前記固定具４０と同様固定対象に向かって防滑部材３９が突設されている。
【００４１】
ここで防滑部材３９の機能（性能）を図７を用いてより詳細に説明すれば次のとおりである。なお、図７は固定具の構成を概念的に示している。
即ち、固定具４３の磁力による吸着力Ｆ１を１５ｋｇとする。非吸着時の防滑部材３９と基材３６との間隔Ｗ１を９ｍｍとし、ユニットの基盤４１の厚さＷ２を１０ｍｍとした場合、理想的な条件では加圧反力Ｆ２＝７．５ｋｇで、固定対象物である基盤４１に対する圧着力Ｆ３＝７．５ｋｇと設定するのが正しい。
【００４２】
即ち、上記の場合防滑部材３９のばね定数はＫ＝７．５ｋｇ／１ｍｍとなる。この状態で、もし固定対象物たる基盤４１の厚さＷ２に±０．１ｍｍの偏差があったとすると、前記加圧反力Ｆ２＝７．５ｋｇ±０．７５ｋｇとなり、同じく圧着力Ｆ３も７．５ｋｇ±０．７５ｋｇとなる。〔同図（Ｂ）参照〕
従って、何れの場合も６．７５ｋｇで固定具４３か、固定対象である基盤４１かが浮く可能性があるが、一般の実験におけるユニットの固定はこれで十分な場合が多い。以上は一つの固定具の吸着力の説明であるが、ユニット構成体を形成する際には個々のユニットに対して１個又は複数個の固定具を用いることにより所望の固定強度を容易に得ることができる。
【実施例３】
【００４３】
図８は、第３の実施例たる固定具を示す。
前記各実施例は何れも、磁石の磁力線を制御することにより基材３６に対する固定具の着脱を行うよう構成しているが、この実施例及び後述の第４の実施例は何れも磁石の吸着力に抗して物理的力により強制的に固定具を基材３６から引き離すよう構成してある。
【００４４】
固定具４３内には永久磁石（図示の場合は馬蹄形磁石）６０が収納され、この永久磁石６０により固定具４３が基材３６に吸着するよう構成されている。符号６１はレバーであって、このレバー６１の回動軸心Ｌを中心として回動するよう構成され、かつレバー６１の下端６１ａから回動軸心Ｌまでの距離は、当該回動軸心Ｌから基材３６までの距離よりも長く設定されている。この結果、固定具４３が永久磁石６０の磁力により基材３６に吸着している時は同図（Ａ）の如くレバー６１は斜めに位置している。
【００４５】
この状態でレバー６０をＸ方向に回動させると、当該回動軸心Ｌに対して基材３６までの距離よりも回動アーム長さが長く設定されているレバー６１の下端の回動により、固定具４３全体が永久磁石６０の吸着力に抗して浮き上がり基盤４１の固定状態は解除される。因みに磁力による吸着力は距離の二乗に反比例するため、固定具４３を基盤３６から僅かに離すだけで固定具４３全体の吸着力は急激に減少する。例えば永久磁石６０の吸着力Ｆ１を前記例と同じ１５ｋｇとすると、固定具４３全体を基材３６から１〜２ｍｍ程度離間させれば固定具４３を基材３６から容易に取り外すことができる。
【実施例４】
【００４６】
この実施例は前記第３の実施例の変形例とも言える実施例である。
即ち、第４の実施例では基材３６に対する固定具４３の離間手段がレバー６１に代えて圧接部４３Ａに対して直接に形成し、或いはこの圧接部４３Ａに突設した雌ねじ部６２（図示の構成）に螺合したねじ（雄ねじ）を回動させることにより固定具３６を固着〔同図（Ａ）の状態〕或いは離間〔同図（Ｂ）の状態〕させ得るものである。
【００４７】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の固定具４３を用いて複数の機構構成ユニットを接続する状態を示している。
このうち符号Ｕ１で示すものは他のユニットに対して駆動力を供給するアクチュエータユニットであり、基盤４１Ａ上には駆動力を発生するギヤードモータＭが固定されかつこのギヤードモータＭにはカップリング機構５０の一部を成すカップリング部材５０Ａが設けられている。
【００４８】
符号Ｕ２はメカニズムユニットを示し、アクチュエータユニットＵ１から供給される駆動力を用いて所定の動作を行うよう構成されている。図示の構成ではカップリング部材５０Ｂ、このカップリング部材５０Ｂに接続するネジ棒４８、このネジ棒４８に螺合するスライダ４９を有した構成となっている。
【００４９】
次にこれらユニットの設定について説明する。先ずアクチュエータユニットＵ１を基材３６の所定の位置に配置する。配置した位置が適正であれば第１の固定具４３（以下符号４３−１で示す）をアンロックの状態〔図６（Ａ）においてレバー４７がＹ側に位置している状態〕で、圧接部４３ｂをアクチュエータユニットＵ１の基盤４１Ａの端縁部に位置させ、この状態でレバー４７をＸ方向に回動させる。これにより固定具４３−１を基材３６側に強力に吸着固定することによりアクチュエータユニットＵ１の基盤４１Ａを基材３６に固定する。この場合、固定具４３−１のみではギヤードモータＮの回転力の反力によりアクチュエータユニットＵ１自体が変位する可能性があれば、次の固定具４３−２を基盤４１Ａの別の位置に配置して当該基盤４１Ａをより強固に固定する。この間、アクチュエータユニットＵ１の位置を微調整する必要が生じたならば各固定具のレバー操作により固定具のロック・アンロックを操作して極めて容易に微調整が可能であることは前記実施例の場合と同様である。
【００５０】
アクチュエータユニットＵ１の設定が完了したならば、メカニズムユニットＵ２のカップリング部材５０Ｂが、アクチュエータユニットＵ１のカップリング部材５０Ａと正確に接続するようメカニズムユニットＵ２を適正な位置に配置し、この状態で前記アクチュエータユニットＵ１の固定の場合と同様の操作で、固定具４３−３によりメカニズムユニットＵ２の基盤４１Ｂを基材３６に固定する。また前記アクチュエータユニットＵ２と同様、より一層強固な固定が必要な場合にはその必要に応じて次の固定具４３−４等を用いて固定を行う。
【００５１】
アクチュエータユニットＵ１とメカニズムユニットＵ２の接続構成が完了したならば、メカニズムユニットＵ２のスライダ４９にコネクティングロッド５１を接続する。この構成においてアクチュエータユニットＵ１からの回転駆動力はカップリンング機構５０を介してメカニズムユニットＵ２のネジ棒４８に伝達され、このネジ棒４８の回転により、ネジ棒４８に螺合するスライダ４９はネジ棒４８の軸心方向に変位する。この変位はコネクティングロッド５１を介して例えば他のメカニズムユニットに対して直線運動として伝達される。この場合、アクチュエータユニットＵ１のギヤードモータＭの回転トルクに対する反力（カウンタートルク）、コネクティングロッド１５を介して他のユニットに対する直線運動の反力等が、各ユニットＵ１、Ｕ２に加わり、これらユニットはこの反力と逆方向に変位しようとする。特に、ネジ棒４８のピッチを小さくしてネジ棒４８の回転数に対してスライダ４９の移動量を小さく設定すると、コネクティングロッド５１を介してメカニズムユニットＵ２側に強力な押す力或いは引く力が作用することになる。この様な場合においても、前述のとおり各固定具４３は各ユニットの基盤４１を基材３６に対して強力に固定するため、構成された機構は長時間にわたって正確に作動する。
【００５２】
図１１は他の機構構成ユニットの例を示している。
同図（Ａ）の矢印Ｕ３でで示すユニットはメカニズムユニットの一種であって、往復運動を行うアクチュエータユニットからのＸ１−Ｙ１方向の直線運動がジョイント５１ａを介してラック５１ｂに伝達され、この直線運動はラック５１ｂに係合するピニオン５１ｃに対して回転運動として伝達され、ピニオン５１ｃと接続する出力ギヤ５１ｄを経て他のユニットに対して回転運動として伝達される。この場合、Ｘ１−Ｙ１方向の直線運動の反力、出力ギヤ５１ｄの回転トルクに対するカウンタートルク等が基盤４１を変位させる力として作用することになる。
【００５３】
（Ｂ）において符号Ｕ４で示すユニットはメカニズムユニットの一種であって他のユニットから出力された駆動力を入力ギヤ５２ａで受け、かつこの入力ギヤ５２ａの回転力を例えば傘歯歯車等の回転軸変更機構でターンテーブル５２ｂに伝達される。この場合ターンテーブル５２ｂの偏心位置に対象物が載置されている場合には当該ターンテーブル５２ｂがＸ２又はＹ２方向に回転するときにこのターンテーブル５２ｂの軸心を揺らす振動がユニットＵ4 に発生し、当該ユニットＵ４の基盤４１を変位させる力として作用する。
【００５４】
（Ｃ）において符号Ｕ５で示すユニットはアクチュエータユニットの一種であって、５３ａはエアシリンダであり、ヒンジ５３ｂを中心としてＸ４−Ｙ４方向に回動可能に構成されている。エアシリンダ５３ａ自体はロッド５３ｃがＸ３−Ｙ３方向に伸縮するため、エアシリンダ５３ａを作動させるとＸ４−Ｙ４方向の間のいずれかの方向において、Ｘ３−Ｙ３方向のシリンダロッド５３ｃの伸縮動作の反力が基盤４１を変位させる力として作用することになる。特にこのユニットＵ５の場合にはエアシリンダ５３ａの作動方向をＸ４−Ｙ４の間で自由に変更できるため、機構動作時の反力の方向も不特定となる。このためユニットの固定は特定方向に対する固定ではなくあらゆる方向において反力に対抗できるだけの強固さをもって固定することが必要となる。
【００５５】
上記図１１に示したユニットの作動状態からも明らかなとおり、各ユニットはその動作特性に対応した独特の反力がユニット全体に発生し、この反力がユニットを構成する基盤を基材上の特定の位置から変位させる力として作用することになるが、前記説明から明らかなとおり、本発明に係る固定具ではあらゆる方向に対して等しく強固にユニットの基盤を固定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る固定具を自動化機構研究教育装置における機構構成ユニットの配置固定を例に説明したが、基材３６に対応する透磁性を有する配置面に対して所望の部材や装置を所定の位置に強固に配置する必要性があるもの全てにおいて利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】着脱機構の斜視図であって（Ａ）は対象物に対する吸着可能状態を示し、（Ｂ）は対象物から離脱可能な状態を示す図である。
【図２】図１に示す着脱機構が基材に対して吸着している状態の磁力線の透過状態を示す着脱機構の断面図である。
【図３】第１の実施例の固定具を基材に対して固定する状態を示す固定具の斜視図てある。
【図４】図３に示す固定具の断面を示し、（Ａ）は図３のＡ−Ａ線による断面図、（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ線による断面図である。
【図５】第２の実施例を示す着脱機構の断面図である。
【図６】図５に示す着脱機構を収納した固定具であって、（Ａ）は同固定具の側面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は固定具によるユニットの基盤を固定する状態を概念的に示す図である。
【図８】第３の実施例を示す固定具の斜視図であり（Ａ）は基材に対して吸着した状態を示し、（Ｂ）はレバーを用いて基材から離間した状態を示す。
【図９】第４の実施例を示す固定具の斜視図であり（Ａ）は基材に対して吸着した状態を示し、（Ｂ）はねじ用いて基材から離間した状態を示す。
【図１０】図６に示す固定具を用いて機構構成ユニットを固定する状態を示し、（Ａ）はユニットの固定を行っている段階のユニット側面図、（Ｂ）は各ユニットの固定が完了した状態のユニット側面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は固定対象の一例を示す各ユニットの斜視図である。
【図１２】本発明者等が先に提案している自動化機構研究教育装置の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
３０  第１ブロック                                                              ３１  第２ブロック
３２  永久磁石
３３ａ、３３ｂ  ブロック構成体
３４ａ、３４ｂ  ブロック構成体
３５  非磁性スペーサ
３６  基材
３７  回転ケーシング
３８  固定ケーシング
３８Ａ  圧接部
３９  防滑部材
４０  固定具
４１  基盤
４１ａ  （基盤の）切り欠き
４１ｂ  （基盤の）ピン挿通孔
４２  （回転ケーシング回動用）ピン
４３  固定具
４３Ａ  圧接部
４３Ａａ  （圧接部の）位置調整用ねじ
４４ａ、４４ｂ  ブロック構成体
４５ａ、４５ｂ  非磁性スペーサ
４６  （円筒形）永久磁石
４７  （磁石回動用）レバー
６０  永久磁石（馬蹄形磁石）
６１  （固定具離間用）レバー
６１ａ  レバー６１の下端部（基材当接部）
６２  雌ねじ部
６３  ねじ（雄ねじ）
Ｌ  レバー６１の回動軸心
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５  機構構成ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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