(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁心（１４１）にコイルを巻きつけて形成したコイルブロック（１４２）、前記磁心に積層されたステータ板（１４３）、およびロータ（１４４）を有するステッピングモータ（１４）と、
前記ステッピングモータよって駆動される輪列（１５）と、
平面形状が略矩形であり外周部の１辺に切り欠き部（１２１）が形成された輪列受け（１３）および地板（１２）と、
前記コイルとの電気導通を行うために前記磁心に載置されたコイルリード基板（１１０ａ）と、
前記コイルリード基板上に積層された回路ブロック（１１０）と、
を具備するマイクロ駆動ユニット（１０）であって、
前記輪列受けおよび地板の間に挟まれて、前記輪列は前記切り欠き部の反対側の１辺に平面配置され、前記ステータ板と前記ロータは前記切り欠き部側の１辺に平面配置され、
前記コイルブロックは前記切り欠き部に平面配置され、
前記輪列の最終段の歯車の回転軸が出力軸として、前記輪列受けおよび地板のいずれかを貫通して突出し、
前記輪列受けおよび地板で構成する厚みと前記コイルブロックの厚みとが略同一であり、
前記回路ブロックと前記コイルリード基板の電気導通および前記磁心とステータ板の磁気導通は、前記輪列受けの厚み方向に対して弾性変形されたコイル押さえばね（１７ａ）を押圧することによって確保され、
前記コイル押さえばねは、前記厚み方向に対して、Ｗ状に折れ曲がった断面形状をしており、その中央部分には台形状をした平坦面（１７１）が形成され、この両側にＶ状撓み部分（１７２、１７３）が形成されており、
前記コイル押さえばねが組みこまれると、前記Ｖ状撓み部分の先端２箇所（１７２ｂ、１７３ｂ）が前記輪列受けに支持されながら、前記Ｖ状撓み部分が変形され、
前記Ｖ状撓み部分の頂点２箇所（１７２ａ，１７３ａ）で、前記回路ブロックと前記コイルリード基板の接触位置２点の各々を押圧するとともに前記磁心と前記ステータ板が押圧され、
前記台形状をした平坦面により、前記厚み方向の位置が規制される
ことを特徴とするマイクロ駆動ユニット。
【請求項２】
請求項１において、前記出力軸は前記輪列受けおよび地板の平面の中心位置から外側にずれていることを特徴とするマイクロ駆動ユニット。
【請求項３】
請求項１または２において、前記輪列受けおよび地板は金属板であることを特徴とするマイクロ駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光、磁気、音等に反応して誘導されるマイクロロボット等に使用するのに適したマイクロ駆動ユニットに関するものである。また、本発明は、マイクロ駆動ユニットが搭載されたマイクロロボットに関するものである。さらに、本発明は、マイクロ駆動ユニットを多数連結することにより構成されるマイクロ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者は、光、磁気、音等の物理量の変化に応答して誘導される約１立方センチメートル以下のマイクロロボットを提案している（ＷＯ９３／０９０１８号公報）。このマイクロロボットは、操作者がそこに搭載されている光センサに向けて光を照射して誘導する構成となっている。
【０００３】
このようなマイクロロボットは、ホビー用としても利用できることは勿論のこと、通常の産業用ロボット等が入ることのできない極めて小さな空間内での作業を行なわせるために利用することも可能である。例えば、電子機器の回路基板上等においての部品の組み込み、接着、配線、異物の除去作業等に利用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、このようなマイクロロボットの寸法を更に一段と小さくするためには、その内蔵部品の小型化を図る必要がある。内蔵部品として主要な部分は、駆動系であり、駆動系は一般的にはモータとここからの回転を負荷側（車輪側）に向けて伝達する伝達機構から構成されている。この駆動系を小型、コンパクトにすることにより、一層小さなマイクロロボットを実現することが可能になる。
【０００５】
本発明の課題は、この点に鑑みて、マイクロロボット等に搭載するのに適した小型でコンパクトなマイクロ駆動ユニットを提案することにある。
【０００６】
また、本発明の課題は、この新規なマイクロ駆動ユニットを搭載することによって一段と小型になったマイクロロボットを提案することにある。
【０００７】
さらに、本発明の課題は、この新規なマイクロ駆動ユニットを多段に連結した構成を備えたマイクロ駆動装置を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明のマイクロ駆動ユニットは、磁心（１４１）にコイルを巻きつけて形成したコイルブロック（１４２）、前記磁心に積層されたステータ板（１４３）、およびロータ（１４４）を有するステッピングモータ（１４）と、
前記ステッピングモータよって駆動される輪列（１５）と、
平面形状が略矩形であり外周部の１辺に切り欠き部（１２１）が形成された輪列受け（１３）および地板（１２）と、
前記コイルとの電気導通を行うために前記磁心に載置されたコイルリード基板（１１０ａ）と、
前記コイルリード基板上に積層された回路ブロック（１１０）と、
を具備するマイクロ駆動ユニット（１０）であって、
前記輪列受けおよび地板の間に挟まれて、前記輪列は前記切り欠き部の反対側の１辺に平面配置され、前記ステータ板と前記ロータは前記切り欠き部側の１辺に平面配置され、
前記コイルブロックは前記切り欠き部に平面配置され、
前記輪列の最終段の歯車の回転軸が出力軸として、前記輪列受けおよび地板のいずれかを貫通して突出し、
前記輪列受けおよび地板で構成する厚みと前記コイルブロックの厚みとが略同一であり、
前記回路ブロックと前記コイルリード基板の電気導通および前記磁心とステータ板の磁気導通は、前記輪列受けの厚み方向に対して弾性変形されたコイル押さえばね（１７ａ）を押圧することによって確保され、
前記コイル押さえばねは、前記厚み方向に対して、Ｗ状に折れ曲がった断面形状をしており、その中央部分には台形状をした平坦面（１７１）が形成され、この両側にＶ状撓み部分（１７２、１７３）が形成されており、
前記コイル押さえばねが組みこまれると、前記Ｖ状撓み部分の先端２箇所（１７２ｂ、１７３ｂ）が前記輪列受けに支持されながら、前記Ｖ状撓み部分が変形され、
前記Ｖ状撓み部分の頂点２箇所（１７２ａ，１７３ａ）で、前記回路ブロックと前記コイルリード基板の接触位置２点の各々を押圧するとともに前記磁心と前記ステータ板が押圧され、前記台形状をした平坦面により、前記厚み方向の位置が規制されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、前記切り欠きに装着した前記コイルブロックの側面によって矩形輪郭形状の一辺を規定することができる。また、この構成を採用すれば、コイル押さえばねによって、輪列受けおよび地板を相互に締め付けることにより、磁心とステータ板の接続を確保でき、この接続のために別個の部材が不要となるので、その分、ユニットの小型、コンパクト化を実現できる。
【００１１】
また、本発明のマイクロ駆動ユニットは、前記出力軸は前記輪列受け及び地板の平面の中心位置から外側にずれていることを特徴とする。
更に、本発明のマイクロ駆動ユニットは、前記輪列受け及び地板は金属板であることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明のマイクロ駆動ユニットにおいては、分散型ステッピングモータを用いると共に、第１および第２の枠板の間において、モータの構成部品、および動力伝達用の歯車列が横並びに配列されているので、極めて薄いユニットが実現される。また、出力軸はユニット厚さ方向に貫通しているので、いずれの側からでも回転出力を取り出すことができる。
【００１５】
この薄いマイクロ駆動ユニットを搭載したマイクロロボットは、その寸法、特に幅寸法を薄くすることができる。また、２台の同一構成のマイクロ駆動ユニットを同一方向に向いた状態で配列しても、それらの出力軸が各ユニットの厚さ方向に貫通しているので、各出力軸を左右の異なる方向に延ばし、そこに左右の車輪を取付ければよい。よって、簡単にマイクロロボットの駆動系を構成することができる。
【００１６】
さらに、複数台のマイクロ駆動ユニットの出力軸を直列に連結し、あるいは、歯車等を介して出力軸を並列に連結することによりマイクロ駆動装置を構成した場合には、同一のユニットを用いて、簡単に、必要とされるトルクを得ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１８】
図１および図２は、本発明を適用したマイクロロボットの外観を示すための右側側面図および平面図である。本例のマイクロロボット１は、ロボット本体ケース２の大きさが約１立法センチメートル未満であり、その前面部分２ａには、左右一対の光センサ３Ｌ、３Ｒが設けられている。また、ロボット本体ケース２の前側下端からは、一対の触覚状リード端子４Ｌ、４Ｒが延びている。本体ケース２の後側下端からは、１本の尾状リード端子５が延びている。これらのリード端子を電極端子として利用して、内蔵のバッテリ電源への充電が可能となっている。さらに、本体ケース２の下側からは左右一対の車輪６Ｌ、６Ｒの下側部分が露出している。
【００１９】
本例のセンサは、ホトダイオード、ホトトランジスタ等を用いている。センサ３Ｌはその検出領域として視野Ａ１を有し、センサ３Ｒはその検出領域として視野Ａ２を有する。また、センサ３Ｌ、３Ｒは、視野Ａ１、Ａ２が相互に重複した視野Ａ３を有する。したがって、光源からの光が正面、すなわち、視野Ａ３にあるときには、センサ３Ｌ、３Ｒの双方によって光が検出される。
【００２０】
図３、図４および図５を参照して、本例のマイクロロボット１の内部構造を説明する。図３は正面側から見た場合の内蔵部品の配置関係を示してあり、図４は、下面側から裏板７を取り外して見た場合の内蔵部品の配置関係を示してあり、図５は右側面側から見た場合の内蔵部品の配置関係を示してある。
【００２１】
これらの図から分かるように、マイクロロボットの本体ケース２は、その上半部分が全体として半球状をしており、下半部分は上半部分に滑らかに連続していると共に、下端開口２ｂが全体として四角形となっている。この下端開口２ｂには、長方形の裏板７が位置している。この裏板７の上面には、その左右両側に垂直フレーム８Ｌ、８Ｒが固定されており、これらの左右の垂直フレームの上端外側面が本体ケース２に固定されている。各垂直フレーム８Ｌ、８Ｒの内側面にはマイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒが、それぞれフレーム固定ねじ１０１Ｌ、１０１Ｒによってねじ止め固定されている。
【００２２】
これらのマイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒの間には、バッテリ電源であるキャパシタ１０２が配置されている。さらに、このキャパシタ１０２と左側マイクロ駆動ユニット１０Ｌとの間には、回路ブロックを構成している回路基板１１０の垂直部分１１１が配置されており、この垂直部分１１１のキャパシタ側の面には、マイクロロボットの駆動制御の中心をなすＣＰＵ等が搭載されたＭＯＳ−ＩＣチップ１２０が実装されている。図４および図５から分かるように、ＣＰＵの動作基準クロック信号を発生する水晶発振子１３０が右側マイクロ駆動ユニット１０Ｒの前方側に隣接した位置において起立した状態に配置されている。
【００２３】
回路基板１１０は、図３に示すように、その垂直部分１１１の上端から各マイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒの側に延びてこれらに接続されている部分１１２、１１３等を備えている。前側の一対の触覚状リード端子４Ｌ、４Ｒ、および尾状リード端子５は、回路基板１１０に配線した給電ラインに対して電気的に接続されており、これらを介して、キャパシタ１０２の充電が行われる。
【００２４】
ここで、各マイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒは全体として同一構成であり、異なる点は、それらの出力軸１１Ｌ、１１Ｒが反対側に向けて突出していることである。これらの出力軸１１Ｌ、１１Ｒの突出部分には、左右の車輪６Ｌ、６Ｒが固着されている。なお、各マイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒは偏平な直方体形状をしており、出力軸１１Ｌ、１１Ｒはそれらの正方形側面の中心に対して偏心した位置に配置されている。
【００２５】
次に、各マイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒの構成を説明する。これらのユニットは同一構造であるので、右側のマイクロ駆動ユニット１０Ｒの構造を説明する。なお、説明の都合上、左右のユニットの対応する部分を区別する場合には、対応する部分に付した同一番号にＬおよびＲを付して区別するものとする。
【００２６】
マイクロ駆動ユニット１０Ｒは、偏平な直方体形状をしており、その厚さが約１．７ｍｍであり、幅および長さが約６．１ｍｍである。このユニット１０Ｒの内側面は金属製の地板１２によって規定され、外側面は金属製の輪列受け板１３によって規定されている。これらの板１２、１３は微小間隔を開けて平行に配列されており、これらの間の微小空間内に、ユニット構成部品が組み込まれている。まず、ユニット構成部品の平面的な配置関係、すなわち、これらの板１２、１３の平面方向における配置関係を説明する。
【００２７】
図６には、輪列受け板１３を取り外してユニット１０Ｒの構成部品の配置関係を示してある。また、図７にはユニット１０Ｒを輪列受け板１３の表面側からみた状態を示してある。ユニット構成部品としては主要なものは、分散型ステッピングモータ１４と、ここからの出力回転を減速して、出力軸１１Ｒに伝達するための輪列１５である。分散型ステッピングモータ１４は、磁心１４１にコイルを巻き付けて形成したコイルブロック１４２と、ステータ板１４３と、このステータ板１４３に開けたロータ装着孔１４３ｃに装着されているロータ１４４とを有している。図から分かるように、ステータ板１４３はユニット１０Ｒの中央位置に上下方向に向けて配置されている。ロータ１４４は、ユニット上下方向の中心よりも高い位置に配置されている。このステータ板１４３の上下の端部はユニット後方側に向けて延びて、磁心１４１との重ね合わせ部１４３ａ、１４３ｂが形成されている。
【００２８】
このステータ板１４３に対してユニット後側に隣接した位置には、上下方向に向けてコイルブロック１４２が配置されている。このコイルブロック１４２の磁心１４１の上下の端部はユニット前方側に向けて延びて、ステータ板１４１との重ね合わせ部１４１ａ、１４１ｂが形成されている。これらの重ね合わせ部１４１ａ、１４１ｂは、対応するステータ板１４３の重ね合わせ部１４３ａ、１４３ｂに重ね合わされて、相互の電気的な接続が確保されている。すなわち、上側の重ね合わせ部１４１ａ、１４３ａは、コイル押さえばね１７ａと共に、地板１２、輪列受け板１３の間に挟まれて、コイルブロック案内ピン１８ａによって相互に締結されている。同様に、下側の重ね合わせ部１４１ｂ、１４３ｂは、コイル押さえばね１７ｂと共に、地板１２、輪列受け板１３の間に挟まれて、コイルブロック案内ピン１８ｂによって相互に締結されている。なお、上側の重ね合わせ部１４１ａ、１４３ａの位置においては、コイルリード基板１１０ａおよび回路基板１１０も介挿されている（図８参照）。
【００２９】
ステータ板１４３に対してユニット前側に隣接した位置には、輪列１５を構成している３個の歯車１５１、１５２、１５３がほぼ上下方向に向けて配列されている。すなわち、ロータ１４４に対応する高さ位置に隣接した位置には４番車１５１が配列され、その外周に形成した大径歯車１５１ａがロータ１４４に噛み合っている。４番車１５１よりも下側には３番車１５２が配列され、その外周に形成した歯車１５２ａが、上記の４番車１５１の小径歯車１５１ｂに噛み合っている。さらに、この３番車の下側には２番車１５３が配列されており、その大径歯車１５３ａが、上記の３番車１５２の小径歯車１５２ｂに噛み合っている。そして、この２番車１５３の回転軸が出力軸１１Ｒとされている。
【００３０】
ここで、厚みのあるコイルブロック１４２は、地板１２および輪列受け板１３の間には収まらない。したがって、図６および図７に示すように、これらの地板１２および輪列受け板１３におけるユニット後側の縁には、前方に向けて、コイルブロック１４２が丁度嵌まりこむ大きさの長方形の切り欠き１２１、１３１が形成されている。コイルブロック１４２は、これらの切り欠き１２１、１３１に後ろ側から嵌めこまれた状態となっている。
【００３１】
次に、図６、７と共に、図８、９、１０を参照して、ユニット構成部品の断面方向の配置関係を説明する。図８は、図６におけるＡ−Ａ線に沿って切断した部分の断面構成であり、図９はＢ−Ｂ線に沿って切断した部分の断面構成であり、図１０はＣ−Ｃ線に沿って切断した部分の断面構成である。
【００３２】
これらの断面構成から分かるように、地板１２と輪列受け板１３とは、基本的には、１本の輪列受けねじ１９と、２本のコイルブロック案内ピン１８ａ、１８ｂとによって微小間隔を保持した状態で相互に平行となるように固定されている。輪列受けねじ１９は、ユニット中央よりも僅かに下側に位置しており、地板１２の側から装着した輪列受足１９ａに対して輪列受け板１３の側からねじ込み固定されている。上下のコイルブロック案内ピン１８ａ、１８ｂは、図８、図９に示すように、地板１２の側から装着されて双方の板１２、１３に対してねじ込み固定されている。
【００３３】
一方、図６、８、１０に示すように、輪列１５が配列されている部分には、地板１２の側に輪列下座２１が配置されている。この下座２１の上端側の部分は、輪列受け板１３の内面にも当接しており、この接触位置に、フレーム固定ねじ１０１Ｒがねじ込み固定されている。すなわち、この位置で、マイクロ駆動ユニット１０Ｒがフレーム８Ｒの側に固定されている。本例では、このフレーム固定ねじ１０１Ｒのねじ孔２２が地板１２の側にも形成されている。図１０において想像線で示すように、右側マイクロ駆動ユニット１０Ｒを左側マイクロ駆動ユニット１０Ｌとして利用する場合には、地板１２の側のねじ孔２２を利用して、左側フレーム８Ｌの側にマイクロ駆動ユニットが固定されることになる。
【００３４】
図８から良く分かるように、輪列１５を構成している各車１５１、１５２、１５３は、地板１２の側において、受座１５１ｄ、１５２ｄ、１５３ｄを介して、地板１２の側に回転自在に支持されている。同様に、輪列受け板１３の側においても、受座１５１ｃ、１５２ｃ、１５３ｃを介して、輪列受け板１３の側に回転自在に支持されている。ロータ１４４も、その両端が、それぞれ受座１４４ｃ、１４４ｄを介して、地板１２および輪列受け板１３の側に回転自在に支持されている。そして、前述したように、２番車１５３の回転軸が右側出力軸１１Ｒであり、この出力軸１１Ｒは、輪列受け板１３から側方外側に向けて所定の長さだけ突出しており、この突出部分の先端に、右側車輪６Ｒが固着されている。
【００３５】
なお、マイクロ駆動ユニットを左側に使用する場合には、図８において想像線で示すように、出力軸は、地板１２の側から同一の距離だけ突出させ、この突出部分の先端に左側車輪６Ｌが固着されることになる。
【００３６】
ここで、前述したコイル押さえばね１７ａ、１７ｂについて説明する。これらのばねは同一形状である。図６に示すようにコイル押さえばね１７ｂは、中央においてコイルブロック案内ピン１８ｂを通すための溝１７１が形成されている。
【００３７】
そして、図９に示すように、この溝１７１の両側部分は、平面形状および断面形状ともに左右対称な形状となっており、全体として、ユニット厚さ方向に向けてＷ状に折れ曲がっている。図９（ａ）において想像線で示す形状が初期形状であり、組み付けられた状態においては、磁心１４１と輪列受け板１３の間においてピン１８ｂによって押しつぶされて実線で示す状態に弾性変形している。したがって、このばね１７ｂの弾性復帰力によって、磁板１４１とステータ板１４３は常に押しつけられた状態にあり、確実に接触した状態が保持される。上側に配置されているばね１７ａも同一の作用効果を奏している。
【００３８】
さらに詳しく、これらコイル押さえばね１７ａ、１７ｂについて説明する。まず、本例の駆動ユニットにおいては、コイル押さえばねが発生する押圧力としては平均して約数百グラムが必要である。この理由は、ばね１７ａが装着されている側においては、回路基板１１０とコイルリード基板１１０ａとの間を２点で確実に導通させるようにするために、これらを充分な押圧力で接触させる必要があるからである。また、コイルブロック１４２とステータ板１４３とを上下の２箇所の位置で確実に接触させて導通を取る必要があるからである。
【００３９】
したがって、コイル押さえばね１７ａ、１７ｂが装着される位置においては、これらが位置する部分を、別個に、しかも小型でコンパクトな構造の押さえ機構を用いて、確実に接触させる必要がある。特に、上側のコイル押さえばね１７ａが位置している部分においては、回路基板１１０とコイルリード基板１１０ａとを、２か所で確実に接触させる必要がある。一方、これらのコイル押さえばね１７ａ、１７ｂは、輪列受け板１３の厚さ方向の位置も規定する必要がある。
【００４０】
これらの点に鑑みて、本例のコイル押さえばね１７ａ、１７ｂは、図９（ｂ）に示すようなＷ状の断面形状をしている。すなわち、中央部分には台形状をした平坦面１７１が形成されており、この両側にＶ状の撓み部分１７２、１７３が連続している。撓み部分１７２、１７３が図において想像線で示すように弾性変形して、それらの頂点１７２ａ、１７３ａによって、回路基板１１０とコイルリード基板１１０ａの間の２箇所の接触位置が充分な押圧力で押しつけられる。
【００４１】
しかるに、中央の平坦面１７１の部分は変形せず、したがって、この部分がスペーサとして機能して、輪列受け板１３の厚さ方向の位置を規制する。さらに、頂点１７２ａ、１７３ａは左右に移動しないので、回路基板などのような軟らかな材質のものでも確実に押圧することができる。
【００４２】
なお、撓み部分１７２、１７３の先端１７２ｂ、１７３ｂは、弾性変形時に輪列受け板１３の表面を擦ることになる。そこで、これらの先端に丸みを付けておけば、輪列受け板の側が削れることを防止できるので好ましい。
【００４３】
このように、本例の駆動ユニットにおいては、上下の位置にコイル押さえばね１７ａ、１７ｂを配置して、これらを用いて、導通を図る必要のある部材間を確実に押しつけるようにしているので、駆動ユニット全体としては、ほぼ中央に位置する１本のねじ１９を用いるのみで全体が組み付けられた状態とされている。
【００４４】
また、本例のばね１７ａ、１７ｂは、平面的に見た場合に全体として三角形状をしているので、位置決めが容易となっている。さらに、その断面的な形状は、図９（ｃ）に示すように、先端側がくさび状となっているので、側方から装着部分に簡単に押し込むことが可能である。
【００４５】
以上説明したように、本例の駆動ユニット１０Ｒは、分散型ステッピングモータ１４を用いると共に、ユニット１０Ｒの中心に上下方向にステータ板１４３が配列され、これを挟み前後側に、それぞれ輪列１５およびコイルブロック１４２が平面方向にずれた状態に配列されている。したがって、駆動ユニット１０Ｒを極めて薄くすることができる。基本的には、図８、９に示すように、その厚さをコイルブロック１４２の厚さまで薄くすることができる。よって、このように薄いマイクロ駆動ユニットを利用することにより、本例のマイクロロボット１を従来のものよりも更に小型にすることが可能である。
【００４６】
また、本例においては、分散型ステッピングモータ１４の磁心１４１とステータ板１４３の重なり部分にコイル押さえばね１７ａ、１７ｂを介在させて、これらによる弾性復帰力を利用して常に、双方の部材を押しつけ状態に保持している。したがって、本例によれば、これらの接触部分の接触圧を常に十分に確保することができる。
【００４７】
さらには、本例のマイクロ駆動ユニットはその両面が地板１２および輪列受け板１３によって規定されている。これらの板を金属製のものとすれば、例えば、回路基板上に、半田付け等によって、実装することができるという利点も得られる。
【００４８】
さらにまた、本例においては、左右のマイクロ駆動ユニット１０Ｒ、１０Ｌは同一構成であり、本体ケース２内において同一方向に向けて平行に配列されている。そして、フレーム固定ねじ１０１Ｌ、１０１Ｒの取付け位置を、何方の側にするのかという点と、出力軸１１Ｌ、１１Ｒを何方の側に突出するのかという点を変更するのみでよい。したがって、ユニット自体の共通化を図ることができ、また、組立作業も簡単に行うことが可能になる。
【００４９】
次に、図１１を参照して、本例のマイクロロボット１の制御系の概要を説明する。図において、ＣＰＵコア１２１は、ＡＬＵおよび各種のレジスタ等で構成され、それには、プログラムが格納されたＲＯＭ１２２、ＲＯＭのアドレスデコータ１２３が接続されている。ＣＰＵ１２１には、水晶振動子１３０に接続された発振器１２４からクロック信号が入力される。入出力制御回路１２５には、センサ３Ｌ、３Ｒから、それらの検出信号が入力されるようになっている。電圧調整器１２６は、バッテリ電源であるキャパシタ１０２の電圧を低電圧かつ安定化させて出力する。モータ駆動制御回路１２７は、ＣＰＵコア１２１の制御の下に、モータ駆動制御回路１２８、１２９を介して、左右のマイクロ駆動ユニット１０Ｌ、１０Ｒにそれぞれ搭載されている分散型ステッピングモータ１４Ｒ、１４Ｌを制御する。
【００５０】
図１２には、本例のマイクロロボット１の基本動作を説明するためのタイミングチャートである。図１２（ａ）において、期間Ｓ０では、双方のセンサ３Ｌ、３Ｒに光が入射しない状態であり、これらの出力はオフ状態にある。これに対して、センサに光が入射すると、その入射光量に応じた電圧が出力される。出力電圧は、入出力制御回路１２５において予め設定されている閾値電圧に基づき、図１２（ｂ）に示すように波形整形され、ＣＰＵコア１２１に入力される。モータ駆動制御回路１２７は、図１２（ｆ）、（ｇ）に示すように、モータ駆動回路１２８、１２９を介してステッピングモータ１４Ｌ、１４Ｒに対して、正、逆に交互に駆動パルスを供給する。したがって、センサ３Ｌが受光している期間Ｓ１は、右側マイクロ駆動ユニット１０Ｒに搭載されているモータ１４Ｒが作動して、右側車輪６Ｒが回転する。これに対して、図１２（ｃ）に示すように、右側センサ３Ｒが受光している期間Ｓ２は、図１２（ｇ）に示すように、左側マイクロ駆動ユニット１０Ｌに搭載されているモータ１４Ｌが作動して、左側車輪６Ｌが回転する。なお、双方のセンサが受光している期間Ｗにおいては、双方のモータ１４Ｒ、１４Ｌが駆動して、両車輪６Ｒ、６Ｌが回転する。
【００５１】
したがって、図２において、光源からの光が視野Ａ１のうち、視野Ａ３を除く部分にあると、左側センサ３Ｌは、それを検知して、右側モータ１４Ｒがその受光出力に応じて右側車輪６Ｒを回転する。このとき、左側車輪６Ｌは停止しているので、ロボット１は左側に向けて旋回走行する。逆の場合には、ロボット１は右側に向けて旋回走行する。一方、双方のセンサで受光された場合には、双方の車輪が駆動されるので、ロボット１は光の方向に向けて直進する。このように、ロボット１は光源に向けて走行する。
【００５２】
（他の実施形態）
図１３には、上記の駆動ユニット１０Ｒ、１０Ｌ（以下の説明では、マイクロ駆動ユニット１０としてして説明する。）を多段に連結して構成したマイクロ駆動装置を示してある。図１３（ａ）に示すマイクロ駆動装置２００は、各ユニット１０を、それらの出力軸１１が同軸状態となるように、連結機構２０１を介して直列に連結した構成となっている。ユニット１０をこのように多段に連結することにより、１台のユニットの発生トルクでは不足するような負荷に対しても、その仕様を変更することなく、単に、多段に連結するのみで対応できる。
【００５３】
図１３（ｂ）には、多数のユニット１０を並列に配置して、それらの出力軸１１を平行となるようにし、これらの出力軸に取り付けたピニオン２１１を、それらの中心に配置した１個の歯車２１２に噛み合わせた構成となっている。この構成のマイクロ駆動装置を用いても、大きな負荷トルクが必要とされる場合に適用することができる。
【００５４】
さらに、本例のマイクロ駆動ユニット１０は、その側面から突出している出力軸１１は、側面の中心に対して偏心した位置にある。このために、図１３（ｂ）の代わりに、図１３（ｃ）に示すように各ユニット１０を並列配置すると、大きな径の歯車２２１に対して各ユニットの出力軸を並列に連結することができる。
【００５５】
したがって、必要とされる駆動トルクに応じて、図１３（ｂ）、（ｃ）の何れかの並列配置を採用することができるという利点がある。
【００５６】
次に、図１４には、本例のマイクロ駆動ユニット１０を、マイクロステージの昇降機構あるいは平坦度調整機構として利用した例を示してある。図において、２３１はマイクロステージ本体であり、この裏面側の四隅には、マイクロ駆動ユニット１０の出力軸１１が取付けられている。出力軸１１は例えばリードスクリューとしてあり、四隅のユニット１０を別個に駆動することにより、各部分の高さを調整することができる。勿論、ステージ本体２３１の裏面四隅に、マイクロ駆動ユニット１０の本体を取付けてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマイクロ駆動ユニットは、分散型ステッピングモータを用いると共に、その各構成要素であるステータ板を挟み一方の側にコイルブロックを配置し、他方の側にロータ出力を減速して出力軸に伝達するための輪列を配置した構成を採用している。したがって、本発明によれば、極めて薄型のユニットを実現することができる。
【００５８】
また、分散型ステッピングモータの構成要素であるステータ板と磁心との接触部分には板ばねを配置し、これらを厚さ方向に締め付け固定した構成を採用している。したがって、これらの接触部分には常にばねの弾性復帰力が作用するので、双方の部材を確実な接触状態に保持できる。
【００５９】
さらに、マイクロ駆動ユニットの両側は、地板および輪列受け板によって規定されており、これらを金属製とすれば、半田付け等によって、簡単に基板上等に実装できるという利点も得られる。
【００６０】
さらにまた、マイクロ駆動ユニットは、その両側に出力軸を突出可能な構成を採用している。したがって、例えば、マイクロロボットのような左右の車輪を駆動する必要のある場合には、２台のユニットを配置して、左右に配置するユニットの出力軸の突出方向のみを変えるだけでよいので、簡単に、このような装置に組付けることができる。
【００６１】
次に、本発明においては、このような小型で特に薄いマイクロ駆動ユニットを２台組み込むことによりマイクロロボットを構成するようにしている。したがって、従来に比べて一段と小さなマイクロロボットを実現することができる。
【００６２】
また、本発明においては、マイクロ駆動ユニットを、直列あるいは並列に多段に接続して、大きさ駆動トルクが必要される場合の駆動源として利用するようにしているので、マイクロ駆動ユニット自体の仕様などを変更することなく、各種の駆動源として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるマイクロロボットを示す右側側面図である。
【図２】図１のマイクロロボットの平面図である。
【図３】図１のマイクロロボットの内蔵部品の配置関係を示すために、その内部構造を正面側から見た場合を示す概略構成図である。
【図４】図１のマイクロロボットの内蔵部品の配置関係を示すために、その内部構造を下面側から見た場合を示す概略構成図である。
【図５】図１のマイクロロボットの内蔵部品の配置関係を示すために、その内部構造を側面側から見た場合を示す概略構成図である。
【図６】図１のマイクロロボットに内蔵されている右側のマイクロ駆動ユニットの構成を示すために、その輪列受け板を取り外して側方から見た状態を示す概略構成図である。
【図７】右側のマイクロ駆動ユニットの輪列受け板の側を示す側面図である。
【図８】図６のＡ−Ａ線で切断した部分の概略断面図である。
【図９】（ａ）は図６のＢ−Ｂ線で切断した部分の概略断面図、（ｂ）はコイル押さえばねの撓み状態を示すための正面図、（ｃ）はコイル押さえばねの側面図である。
【図１０】図６のＣ−Ｃ線で切断した部分の概略断面図である。
【図１１】図１のマイクロロボットの制御系の概略ブロック図である。
【図１２】図１１の制御系の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１のマイクロロボットに使用したマイクロ駆動ユニットを利用した別の例を示す説明図であり、（ａ）はユニットを直列に連結した構成のマイクロ駆動装置を示す説明図であり、（ｂ）はユニットを並列に連結した構成のマイクロ駆動装置を示す説明図である。
【図１４】図１のマイクロロボットに使用したマイクロ駆動ユニットを利用した更に別の例であるマイクロステージを示す説明図である。
【符号の説明】
１    マイクロロボット
２    本体ケース
３Ｒ、３Ｌ      光センサ
４Ｒ、４Ｌ      触覚状リード端子
５      尾状リード端子
６Ｒ、６Ｌ      車輪
７    裏板
８Ｒ、８Ｌ      フレーム
１０、１０Ｒ、１０Ｌ      マイクロ駆動ユニット
１０１Ｒ、１０１Ｌ      フレーム固定ねじ
１１Ｒ、１１Ｌ    出力軸
１４      分散型ステッピングモータ
１４１    磁心
１４２    コイルブロック
１４３    ステータ板
１４４    ロータ
１５      輪列
１５１、１５２、１５３  歯車
１７ａ，１７ｂ    コイル押さえばね
１８ａ、１８ｂ    コイルブロック案内ピン
１０２    キャパシタ
１１０    回路ブロック
１２０    ＩＣチップ
【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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【図１３】
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【図１４】
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