JP2007279494A - 複数のユニットを用いた実験・教育システム - Google Patents
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Abstract
【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
Description
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (14)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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JP2006107468A JP2007279494A (ja) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | 複数のユニットを用いた実験・教育システム |
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CN109523860A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-26 | 佛山犀灵机器人技术服务有限公司 | 一种配合机器人教学的平带线运输设备 |
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