JP2018105413A - 回転駆動装置及び回転駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全体構成を簡素化して製作コストの低減を図るとともに、被作動体に多様な動作をさせて躍動感のある演出を行うことが可能な回転駆動装置及び回転駆動方法を提供する。【解決手段】互いに間隔をおいて配置された複数の平面部材２と、各平面部材２の面の一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）へそれぞれ配置された凹凸部５と、複数ある各平面部材２に設けられて、一の方向（矢印Ａ方向）へ並ぶ凹凸部５と噛み合って一の方向（矢印Ａ方向）へ平面部材２を移動させる一方向駆動機構６、及び他の方向（矢印Ｂ方向）へ並ぶ凹凸部５を噛み合って他の方向（矢印Ｂ方向）へ平面部材２を移動させる他方向駆動機構７からなる駆動部３と、連結部材を介して平面部材２にそれぞれ接続される被作動体４とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、サイネージ、ゲーム等に使用されるディスプレイ又は表示媒体を被作動体として、該被作動体の位置及び又は向きを自在に調整することができる回転駆動装置及び回転駆動方法に関する。

カメラ、ロボットアーム等の被作動体を被駆動体となるＸＹステージにより回転制御する技術が知られている。
例えば、特許文献１に示される多方向駆動装置では、ＸＹステージを有する被駆動体と、該被駆動体の表面に接触して該被駆動体を第１の方向に駆動する第１駆動力伝達部と、該被駆動体の他の部分に接触して該被駆動体を第１の方向とは異なる第２の方向に駆動する第２駆動力伝達部と、を具備する。
また、上記多方向駆動装置では、被駆動体と第１駆動力伝達部とが歯車の歯筋方向に相互変位であり、該被駆動体と第２駆動力伝達部とが歯車の歯筋方向に相互変位可能となっており、これにより該被駆動体に設置される被作動体の角度を自在に調整できる。

特開２０１１−１９６４８７号公報

特許文献１に示される多方向駆動装置は、Ｘ方向又はＹ方向に被駆動体を動かすだけの単純な構造であり、この被駆動体に、ディスプレイ又は表示媒体を被作動体として装着しても、躍動感のある多様な演出を行うことはできない。
また、特許文献１に関連した技術として、２組のラック＆ピニオン機構によりＸ方向又はＹ方向に被駆動体を動かす構成も提案されてはいるが、複数のラック＆ピニオン機構を使用することで全体構成が複雑化し、かつ製作コストもアップするという問題も生じていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、全体構成を簡素化して製作コストの低減を図るとともに、被作動体に多様な動作をさせて躍動感のある演出を行うことが可能な回転駆動装置及び回転駆動方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、互いに間隔をおいて配置されてその面上に一の方向及びこれと交差する他の方向へそれぞれ配置された凹凸部をそれぞれ有する複数の平面部材と、これら複数ある各平面部材にそれぞれ設けられて、前記一の方向へ並ぶ凹凸部と噛み合って一の方向へ該平面部材を移動させる一の駆動機構、及び前記他の方向へ並ぶ凹凸部を噛み合って他の方向へ該平面部材を移動させる他の駆動機構からなる駆動部と、前記複数の平面部材と略並行に設けられて、該平面部材を貫通する方向に向けられた連結部材を介して該平面部材にそれぞれ接続される被作動体と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、全体構成を簡素化して製作コストの低減を図るとともに、被作動体に多様な動作をさせて躍動感のある演出を行うことが可能である。

本発明に係る回転駆動装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る回転駆動装置の平面図である。 平面部材となる平面ギヤを示す図であって、（Ａ）は平面ギヤ全体を示す平面図、（Ｂ）平面ギヤの山歯を一部拡大した斜視図である。 平面ギヤと駆動機構の歯車との噛み合わせを示す正面図である。 駆動機構と平面ギヤとの位置関係を示す斜視図である。 図２の回転駆動装置を正面から視た図である。 （Ａ）ベース部材Ｍにおける緩衝材の位置を示す断面図、（Ｂ）図７（Ａ）とは異なる態様の緩衝材を示す断面図である。 平面ギヤの回転とそれに伴う被作動体の動作を示す平面図であって、（Ａ）は平面ギヤが初期位置にある場合の図、（Ｂ）は右側の平面ギヤが上方移動した場合の図である。 平面ギヤの回転に伴う被作動体の動作１を示す平面図である。 平面ギヤの回転に伴う被作動体の動作２を示す平面図である。 平面ギヤの回転に伴う被作動体の動作３を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る回転駆動装置の平面図である。

本発明の構成について図１を参照して説明する。
図１は本発明に係る回転駆動装置１の全体構成を示す図であって、互いに間隔をおいて配置されかつ全体が板状に形成された複数の平面部材２と、該平面部材２にそれぞれ設けられた駆動部３と、該平面部材２に設けられた被作動体４とを有する。
なお、図１には、２つの平面部材２が設置され、これら２つの平面部材２に個別に独立した駆動部３が設置された例が示されている。

平面部材２はその面上に沿いかつ一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）へ延びる凹凸部５を有している。
本例では、互いに間隔をおいて２つの平面部材２が設けられているが、その平面部材２のそれぞれに凹凸部５が形成されている。

駆動部３は、一の方向（矢印Ａ方向）へ並ぶ凹凸部５と噛み合って同方向（矢印Ａ方向）へ該平面部材２を移動させる一方向駆動機構６、及び他の方向（矢印Ｂ方向）へ並ぶ凹凸部５を噛み合って同方向（矢印Ｂ方向）へ該平面部材２を移動させる他方向駆動機構７を有している。
本例では、２つの平面部材２のそれぞれに、一方向駆動機構６及び他方向駆動機構７を有する駆動部３が設けられている。
また、これら一方向駆動機構６及び他方向駆動機構７はベース部材Ｍ上に固定されている。

被作動体４は、複数の平面部材２と略並行に設けられたものであって、該平面部材２を貫通する方向に向けられた連結部材８を介して該平面部材２にそれぞれ回動自在に接続されている。
なお、この被作動体４には、サイネージ、ゲーム等に使用されるディスプレイ又は表示媒体などが装着される。

そして、以上詳細に説明した回転駆動装置１によれば、駆動部３となる一方向駆動機構６及び／又は他方向駆動機構７の駆動により、凹凸部５を介して、それぞれの平面部材２が一の方向（矢印Ａ方向）及び／又はこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）に移動される。
その結果、各平面部材２に連結部材８を介して接続された被作動体４では、一方向駆動機構６及び／又は他方向駆動機構７の選択的駆動に基づき、矢印（イ）〜（ホ）に示されるような、上下動、左斜め動、右斜め動、左右動、回転及び揺動という動作を行うことができる。これにより被作動体４に多様な動作をさせて躍動感のある演出を行うことが可能である。

また、本発明の回転駆動装置１では、平面部材２の面上に一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）へ延びる凹凸部５を有する部材として、例えば平面ギヤ等が使用可能であるので、これまでの２組のラック＆ピニオンを使用して二方向に駆動する方式と比較して、全体構成が簡素化され、製作コストを低く抑えることができる効果も得られる。
また、本発明の回転駆動装置１では、複数の平面部材２毎に駆動部３が設置されているので、動力を分散することができ、これにより駆動機構６，７にトルクの比較的小さい駆動モータを使用することが可能となり、コスト削減、省スペース化を図ることができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る構成について図２〜図１１を参照して説明する。
図２は本発明の第１実施形態に係る回転駆動装置１００の全体構成を示す図であって、互いに間隔をおいて配置されかつ全体が板状に形成された複数の平面部材１０と、平面部材１０にそれぞれ設けられた駆動部１１と、平面部材１０に設けられた被作動体１２とを有する。
なお、図２には、２つの平面部材１０が設置され、これら２つの平面部材１０に個別に独立して駆動部１１が設置された例が示されている。

平面部材１０は、図２及び図３に示されるように、その面上に一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）へ延びるマトリックス状の山歯１３を有する平面ギヤＧであって、その上面の山歯１３により凹凸部が形成されている。
この平面ギヤＧは全体形状が略正方形状又は長方形状に形成されており、その一辺が略４５°傾いた状態で配置されている。
また、平面ギヤＧ上の一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）は、該平面ギヤＧの表面に沿う方向でもある。
また、この平面ギヤＧは、基台となるベース部材Ｍに設けられたスライド機構２０を介して、該ベース部材Ｍに対して、一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）にスライド可能としているが、これについては後述する。

駆動部１１は、一の方向（矢印Ａ方向）へ並ぶ山歯１３と噛み合って同方向（矢印Ａ方向）へ平面ギヤＧを移動させる一方向駆動機構１４、及び他の方向（矢印Ｂ方向）へ並ぶ山歯１３を噛み合って同方向（矢印Ｂ方向）へ平面ギヤＧを移動させる他方向駆動機構１５を有している。
本例では、２つの平面ギヤＧが設けられており、その平面ギヤＧのそれぞれに、一方向駆動機構１４及び他方向駆動機構１５を有する駆動部１１が設けられている。

これら駆動機構１４，１５は、図２〜図４に示されるように、駆動源となる駆動モータ１６，１７と、これら駆動モータ１６，１７の駆動軸に連結された歯車１８，１９とを有する構成であって、駆動モータ１６，１７は共にベース部材Ｍ上に固定されている。
また、これら駆動モータ１６，１７の駆動軸は、平面ギヤＧにおけるマトリックス状の山歯１３の配列に対応して互いに直交する位置関係に設けられている。

ベース部材Ｍと平面ギヤＧとの間には、図５及び図６に示されるように、平面ギヤＧを矢印Ａ方向及びこれと交差する矢印Ｂ方向にスライド自在とするためのスライド機構２０が設けられている。
スライド機構２０は、中央に開口２１Ａを有するスライド板２１を具備している。このスライド板２１の上下面には、ベース部材Ｍに対してスライド板２１を矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向に相対移動させるための凸部２２及び凹状溝２３、凸部２４及び凹状溝２５が設けられている。
また、スライド板２１の中央に位置する開口２１Ａには、駆動機構１４，１５の歯車１８，１９が位置している。

なお、これら凸部２２及び凹状溝２３、凸部２４及び凹状溝２５は、互いに嵌合し合いかついずれかがスライドすることで、ベース部材Ｍに対して平面ギヤＧを矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向にスライド可能とする。
そして、以上の構成に基づき、一方向駆動機構１４の歯車１８が駆動されて、平面ギヤＧがベース部材Ｍに対して矢印Ａ方向にスライドされた場合には、他方向駆動機構１５の歯車１９が平面ギヤＧ上を滑る、すなわち平面ギヤＧ上の山歯１３が他方向駆動機構１５の歯車１９間を相対移動する。
同様に、他方向駆動機構１５の歯車１９が駆動されて、平面ギヤＧがベース部材Ｍに対して矢印Ｂ方向にスライドされた場合には、一方向駆動機構１４の歯車１８が平面ギヤＧ上を滑る、すなわち平面ギヤＧ上の山歯１３が一方向駆動機構１４の歯車１８間を相対移動する。
以上のような一方向駆動機構１４及び他方向駆動機構１５の動作により、ベース部材Ｍに対して平面ギヤＧを矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向にスライド可能とする。

平面ギヤＧには、図２及び図６に示すように被作動体１２が設けられている。
被作動体１２は、複数の平面ギヤＧと略並行に設けられたものであって、平面ギヤＧを貫通する方向に向けられた受動軸としての連結部材３０を介して平面ギヤＧにそれぞれ接続されている。この被作動体１２には、サイネージ、ゲーム等に使用されるディスプレイ又は表示媒体などが設置される受け部材３１（図６参照）が設置されている。なお、この受け部材３１は連結部材３０の先端部に位置している。
また、連結部材３０には、平面ギヤＧ又は被作動体１２との間にベアリング（図示略）が介在されている。このベアリングは、連結部材３０を介して、平面ギヤＧに対して被作動体１２を回動自在に支持するものであって、平面ギヤＧが駆動された場合に、その駆動力を被作動体１２に円滑に伝達するために使用される。

一方向駆動機構１４及び／又は他方向駆動機構１５を支持するベース部材Ｍは、図６〜図８に示されるように、駆動機構１４，１５毎に設けられている。
本例では、２つの駆動機構１４，１５が設けられているので、これらを支持するベース部材Ｍも２枚設けられている。
これらベース部材Ｍは、枠材４０により支持されかつ全体として平面をなす位置関係に配置されているものであって、これらベース部材Ｍの枠材４０の間には、平面ギヤＧが回転又は移動した際に生じる歪を吸収する緩衝材４１が設置されている。

そして、このような緩衝材４１は弾性を有する材料により形成されているものであって、該緩衝材４１の設置によって、平面ギヤＧが回転又は移動した際に生じる歪を吸収して、該平面ギヤＧの回転又は移動に伴う被作動体１２の変位を支障なく行うことを可能とする。
また、緩衝材４１は、複数ある連結部材３０に設置されたベアリング（図示略）間の微妙な距離変化を吸収し、これにより該ベアリングに負荷が掛かり、平面ギヤＧに破損が生じることを防止する役目もある。
なお、緩衝材４１は、図７（Ａ）に示されるようにベース部材Ｍの端部を包むように枠材４０の間に配置されているが、これに限定されず、図７（Ｂ）に示されるようにベース部材Ｍの端部端面のみに配置しても良い。

以上説明した第１実施形態に係る回転駆動装置１００によれば、駆動部１１となる一方向駆動機構１４及び／又は他方向駆動機構１５を選択的に駆動することにより、山歯１３を介して、それぞれの平面ギヤＧが一の方向（矢印Ａ方向）及び／又はこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）に移動する。
その結果、各平面ギヤＧに連結部材３０を介して接続された被作動体１２では、一方向駆動機構１４及び／又は他方向駆動機構１５の選択的駆動に基づき、矢印（イ）〜（ヘ）に示されるような、上下動、左斜め動、右斜め動、左右動、回転及び揺動という動作を行うことができる。また平面ギアＧが鉛直方向に対して４５°傾いて配置されているので、全部の重力を受ける上下方向への移動に伴う負荷を一方駆動機構１４と他方駆動機構１５とに均等に分散させて、片方への負荷の集中を避けることができる。例えば、これらの駆動機構として定格トルクが同一のモータを使用することができる。
なお、ここで言う選択的駆動とは、左右両側に位置する駆動機構１４，１５の駆動モータ１６，１７のいずれかの駆動（いずれか１つ駆動、組み合わせて駆動）するケースとともに、全てが同時に駆動するケースも含むものとする。

例えば、第１実施形態の回転駆動装置１００では、図９に示されるように、２つの平面ギヤＧを矢印Ａ方向及び／又は矢印Ｂ方向に選択的に移動させることにより、該平面ギヤＧに連結される被作動体１２を、矢印（イ）に示される上下動、矢印（ロ）に示される左斜め動、矢印（ハ）に示される右斜め動、矢印（ニ）に示される左右動という動作を行うことができる。
また、第１実施形態の回転駆動装置１００では、図１０に示されるように、２つの平面ギヤＧを上下方向となる矢印（イ）方向に選択的に移動することにより、該平面ギヤＧに連結される被作動体１２を矢印（ホ）方向に回転させることができる。
さらに、第１実施形態の回転駆動装置１００では、図１１に示すように、矢印（イ）方向への平面ギヤＧの上下動を連続して行うことにより、該平面ギヤＧに連結される被作動体１２を矢印（ヘ）で示すように回転、揺動させることができる。

すなわち、第１実施形態に係る回転駆動装置１００によれば、少なくとも２つの平面ギヤＧを有し、各平面ギヤＧに一方向駆動機構１４及び他方向駆動機構１５からなる駆動部１１を設けた構成とすることにより、平面ギヤＧに連結される被作動体１２に多様な動作をさせることができ、様々な演出を行うことができる。
例えば、第１実施形態に係る回転駆動装置１００では、平面ギヤＧと、平面ギヤＧの面上一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと直交する他の方向（矢印Ｂ方向）へそれぞれ配置された山歯１３とからなる平面ギヤＧを使用することで、被作動体１２として設置された液晶ディスプレイを色々な方向に動作させることができる。被作動体１２として設置された液晶ディスプレイを立てた状態で、パネル面と略平行な方向に、上下、左右、斜め、円を描く動作、さらには液晶ディスプレイの中心を中心に液晶ディスプレイの左右が交互に上下に動く動作をさせることができ、これにより多様な演出を行うことができる。

そして、第１実施形態に係る回転駆動装置１００では、液晶ディスプレイを動かすことで、液晶ディスプレイの映像を見ている人々にインパクトを与え、印象に残る演出を行い、また、映像に合わせて、液晶ディスプレイを動作させることにより、より高い躍動感を出すことが可能となる。
また、第１実施形態に係る回転駆動装置１００では、歩行者がこの装置を持った状態で、地図ナビとの連携で、右の道に行くときは被作動体１２を右に移動する動作させ、また、斜め右上のときには、被作動体１２を斜めに移動する動作を行わせることができる。これにより目が不自由な歩行者であっても、動く被作動体１２に直接に触れることで、より分かり易い誘導が可能となる。

また、第１実施形態に係る回転駆動装置１００では、平面部材１０として、平面ギヤＧの面上に一の方向（矢印Ａ方向）及びこれと交差する他の方向（矢印Ｂ方向）へ延びる山歯１３を有する部材、例えば平面ギヤＧ等が使用可能であるので、これまでの２組のラック＆ピニオンを使用して二方向に駆動する方式と比較して、全体構成が簡素化され、製作コストを低く抑えることができる効果も得られる。
また、第１実施形態に係る回転駆動装置１００によれば、複数の平面ギヤＧ毎に駆動部１１が設置されているので、動力を分散することができ、これによりトルクの比較的小さい駆動モータを使用することが可能となり、コスト削減、省スペース化を図ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る構成について図１２を参照して説明する。
第２実施形態に係る回転駆動装置１０１が、第１実施形態に係る回転駆動装置１００と構成を異にする点は、平面部材１０として設けられた平面ギヤＧが設置される角度である。すなわち、本実施形態では、平面ギヤＧは略正方形状又は長方形状に形成されており、その一辺が水平又は垂直に配置されている。

そして、第２実施形態に係る回転駆動装置１０１によれば、駆動部１１となる一方向駆動機構１４及び／又は他方向駆動機構１５を駆動することにより、山歯１３を介して、それぞれの平面ギヤＧが垂直方向である一の方向（矢印Ａ方向）及び／又はこれと交差する水平方向である他の方向（矢印Ｂ方向）に移動する。
その結果、各平面ギヤＧに連結部材３０を介して接続された被作動体１２では、一方向駆動機構１４及び他方向駆動機構１５を同時に同じ方向に駆動することにより、矢印（イ）方向、矢印（ニ）方向、に示される上下動／水平動という動作を行うことができる。これにより平面ギヤＧに連結される被作動体１２に多様な動作をさせることができ、様々な演出を行うことができる。

なお、第１実施形態では平面ギヤＧの一辺が４５°傾くように配置し、第２実施形態では平面ギヤＧの一辺が水平又は垂直となるように配置したが、これに限定されず、平面ギヤＧの設置角度は、被作動体１２の多様な動作内容、演出内容により適宜定めると良い。
また、平面ギヤＧの全体形状は四角形状であることに限定されず、三角形状、五角形状であっても良く、特定形状に限定されるものではない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、サイネージ、ゲーム等に使用されるディスプレイ又は表示媒体を被被作動体として、該被作動体の位置及び又は向きを自在に調整することができる回転駆動装置及び回転駆動方法に関する。

１ 回転駆動機構
２ 平面部材
３ 駆動部
４ 被作動体
５ 凹凸部
６ 一方向駆動機構
７ 多方向駆動機構
８ 連結部材
１０ 平面部材
１１ 駆動部
１２ 被作動体
１３ 山歯
１４ 一方向駆動機構
１５ 多方向駆動機構
１８ 歯車
１９ 歯車
２０ スライド機構
３０ 連結部材
４１ 緩衝材
１００ 回転駆動機構
１０１ 回転駆動機構
Ｇ 平面ギヤ
Ｍ ベース部材

Claims (10)

1. 互いに間隔をおいて配置されてその面上に一の方向及びこれと交差する他の方向へそれぞれ配置された凹凸部をそれぞれ有する複数の平面部材と、
   これら複数ある各平面部材にそれぞれ設けられて、前記一の方向へ並ぶ凹凸部と噛み合って一の方向へ該平面部材を移動させる一の駆動機構、及び前記他の方向へ並ぶ凹凸部を噛み合って他の方向へ該平面部材を移動させる他の駆動機構からなる駆動部と、
   前記複数の平面部材と略並行に設けられて、該平面部材を貫通する方向に向けられた連結部材を介して該平面部材にそれぞれ接続される被作動体と、を具備することを特徴とする回転駆動装置。
2. 前記平面部材は、上面の一の方向及びこれと直交する他の方向へそれぞれ延びるマトリックス状の凹凸部を有する平面ギヤであり、
   前記駆動部となる一の駆動機構及び他の駆動機構では、該平面ギヤに噛合されかつ互いに直交する回転軸を中心に駆動回転される駆動歯車が具備されることを特徴とする請求項１に記載の回転駆動装置。
3. 前記平面ギヤ上に形成された一の方向及びこれと直交する他の方向へそれぞれ配置された凹凸部は、マトリックス状に配置された山歯により形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転駆動装置。
4. 前記平面ギヤに設けられて該平面ギヤを一の方向及び他の方向へ駆動する駆動部は、各平面ギヤに対応して設けられたベース部材上にそれぞれ支持されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
5. 前記各平面ギヤの駆動部を支持するベース部材間には、該平面ギヤが移動した際の歪を吸収する緩衝材が設置されていることを特徴とする請求項４に記載の回転駆動装置。
6. 前記ベース部材と前記平面部材との間には、該平面部材を一の方向及び他の方向へ移動自在とするスライド機構が設置されていることを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
7. 前記連結部材は、前記平面部材を貫通する方向に向けられかつその先端部にて被作動体を支持する受動軸であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
8. 前記平面ギヤは略正方形状又は長方形状に形成され、水平又は垂直に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
9. 前記平面ギヤの一辺が水平又は垂直に対して４５°傾いて配置されていることを特徴とする請求項８に記載の回転駆動装置。
10. 面上の一の方向及びこれと交差する他の方向へそれぞれ配置された凹凸部を有する第１平面部材を、該凹凸部を介して駆動される第１駆動部により一の方向及び他の方向に移動させる工程と、
    前記第１平面部材と間隔をおいて配置されかつ面上の一の方向及びこれと交差する他の方向へそれぞれ配置された凹凸部を有する第２平面部材を、該凹凸部を介して駆動される第２駆動部により一の方向及び他の方向に移動させる工程と、
    前記工程を選択的に実行することにより、前記第１及び第２平面部材を貫通する方向に向けられた連結部材を介してこれら平面部材に接続された被作動体を回転又は揺動させる工程と、を有することを特徴とする回転駆動方法。

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