JPH07115398A

JPH07115398A - ３次元移動機械用光空間通信装置

Info

Publication number: JPH07115398A
Application number: JP5258798A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hiraoka; 和志平岡; Takayoshi Oka; 隆義岡; Masazumi Takashima; 正純高島
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JP3022711B2

Abstract

(57)【要約】【目的】可動体との距離が離れても通信が可能であ
り、また可動体の追尾を容易に安価に行える３次元移動
機械用光空間通信装置を提供する。【構成】両光空間通信装置１，６間の通信に光ビーム
Ａを使用し、第１移動体３に、光ビームＡをｘ方向とｙ
方向に沿って反射する第１反射鏡７を設け、第２移動体
４に、光ビームＡをｙ方向とｚ方向に沿って反射する第
２反射鏡８を設けて構成する。【効果】反射鏡７，８を設けたことにより、移動体３
〜５が移動中でも光空間通信装置１，６間で通信を行う
ことができる。また、拡散しない光ビームＡを使用する
ことにより距離が長くなっても通信でき、さらに電磁ノ
イズに強い通信系を構成することができる。また反射鏡
７，８を設けるだけであることから、配線工事が不要と
なり、安価に容易に構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元に移動する可動
体を備えた工作機械やロボットにおいて、前記可動体と
の通信に使用される３次元移動機械用光空間通信装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動する可動体に対して通信を行
う光空間通信装置としては、たとえば家庭用電気機器に
使用される光リモコン装置のように、光ビームを広げる
ことにより、３次元空間の任意の位置で通信を行うも
の、特公平１−33792 号公報に開示されているように、
移動体を追尾しながら通信を行うものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記光ビーム
を広げることにより通信を行う装置では、可動体との距
離が離れると、急激に光量が低下するため、狭い空間で
しか使用できないという問題があった。

【０００４】また、移動体を追尾しながら通信を行う装
置では、高価な追尾装置が必要であり、また移動体が遮
光物に隠れ、その状態で移動してしまうと、追尾できな
くなり、通信不良になるという問題があった。

【０００５】また、上記従来の装置ではいずれも３次元
空間の任意の場所に光路を確保する必要があった。本発
明は上記問題を解決するものであり、可動体との距離が
離れても通信が可能であり、また可動体の移動に際して
確実に通信が行え、しかも安価な３次元移動機械用光空
間通信装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１発明の３次元移動機械用光空間通信装置は、架
台と、この架台上を一定方向に移動自在な第１移動体
と、前記第１移動体上を一定方向に移動自在な第２移動
体と、前記第２移動体に沿ってこの第２移動体の移動方
向とは垂直な一定方向に移動自在な第３移動体から３次
元移動機械を構成し、前記架台上に前記第１移動体の移
動方向に対向して設けた第１光空間通信装置と前記第３
移動体に設けた第２光空間通信装置間で光通信を行う３
次元移動機械用光空間通信装置であって、前記両光空間
通信装置間の通信に光ビームを使用し、前記第１移動体
に、前記光ビームを第１移動体の移動方向と前記第２移
動体の移動方向に沿って反射する第１反射鏡を設け、前
記第２移動体に、前記光ビームを第２移動体の移動方向
と前記第３移動体の移動方向に沿って反射する第２反射
鏡を設けたことを特徴とするものである。

【０００７】また第２発明の３次元移動機械用光空間通
信装置は、架台と、この架台上を一定方向に移動自在な
移動体と、前記移動体上に垂直に支持された第１回動体
と、前記第１回動体の先端に支持され、この第１回動体
の先端を支点として回転する第２回動体から３次元移動
機械を構成し、前記架台上に前記移動体の移動方向に対
向して設けた第１光空間通信装置と前記第２回動体の先
端に設けた第２光空間通信装置間で光通信を行う３次元
移動機械用光空間通信装置であって、前記両光空間通信
装置間の通信に光ビームを使用し、前記移動体に、前記
光ビームを移動体の移動方向と前記第１回動体の回転軸
方向に沿って反射する第１反射鏡を設け、前記第２回動
体の支点回転部に、第２回動体の回動角度の２分の１の
角度で回動し、前記光ビームを前記第１回動体の回転軸
方向と前記第２回動体先端方向へ反射する第２反射鏡を
設けたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記第１発明の構成によると、第１光空間通信
装置から出射された光ビームは、第１移動体に設けた第
１反射鏡により第２移動体の移動方向に反射され、さら
にこの第１反射鏡により導かれた光ビームは、第２移動
体に設けた第２反射鏡により第３移動体の移動方向に反
射され、第３移動体の第２光空間通信装置へ入射され
る。また、第２光空間通信装置から出射された光ビーム
は、第２移動体に設けた第２反射鏡により第２移動体の
移動方向に反射され、さらにこの第２反射鏡により導か
れた光ビームは、第１移動体に設けた第１反射鏡により
第１移動体の移動方向に反射され、第１光空間通信装置
へ入射される。

【０００９】また、上記第２発明の構成によると、第１
光空間通信装置から出射された光ビームは、移動体に設
けた第１反射鏡により第１回動体の回転軸方向に反射さ
れ、さらにこの第１反射鏡により導かれた光ビームは、
第２回動体の支点回転部に設けた第２反射鏡により第２
回動体の先端方向に反射され、第２回動体の第２光空間
通信装置へ入射される。また、第２光空間通信装置から
出射された光ビームは、第２回動体の支点回転部に設け
た第２反射鏡により第１回動体の回転軸方向に反射さ
れ、さらにこの第２反射鏡により導かれた光ビームは、
移動体に設けた第１反射鏡により移動体の水平方向に反
射され、第１光空間通信装置へ入射される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の第１の実施例における３次元移
動機械用光空間通信装置の構成図である。

【００１１】図１において、１は架台２上に設けた地上
側の第１光空間通信装置であり、架台２上に、この光空
間通信装置１から出射し、また光空間通信装置１へ入射
される光ビームＡの方向（以下、ｘ方向とする）に沿っ
て移動自在な第１移動体３を設け、この第１移動体３に
沿ってｙ方向に移動自在な第２移動体４を設け、第２移
動体４に沿ってｚ方向に移動自在な第３移動体５を設け
て３次元移動機械Ｎを構成している。また、第３移動体
５に地上側の第１光空間通信装置１と光ビームＡにより
通信を行う可動側の第２光空間通信装置６を設けてい
る。上記移動体３〜５は、たとえばリニアモータにより
駆動されて移動する。

【００１２】また、第１移動体３上に、上記光ビームＡ
を第１移動体３の移動方向（ｘ方向）と第２移動体４の
移動方向（ｙ方向）に沿って反射する、すなわち光ビー
ムＡを４５度の角度で入射し、４５度の角度で出射する
第１反射鏡７を設け、第２移動体４に光ビームＡを第２
移動体４の移動方向（ｙ方向）と第３移動体５の移動方
向（ｚ方向）に沿って反射する、すなわち光ビームＡを
４５度の角度で入射し、４５度の角度で出射する第２反
射鏡８を設けている。

【００１３】上記構成による作用を説明する。第１光空
間通信装置１から出射された光ビームＡは第１移動体３
に設けた第１反射鏡７により第２移動体４方向に反射し
て曲げられ、またこの第１反射鏡７により導かれた光ビ
ームＡは第２反射鏡８により第３移動体５方向に反射し
て曲げられ、第３移動体５の第２光空間通信装置６へ入
射される。

【００１４】また、第２光空間通信装置６から出射され
た光ビームＡは逆方向へ第２反射鏡８と第１反射鏡７を
介して第１光空間通信装置１へ入射される。このよう
に、反射鏡７，８を設けたことにより、移動体３〜５が
移動中でも光空間通信装置１，６間で通信を行うことが
できる。また、拡散しない光ビームＡを使用することに
より距離が長くなっても通信でき、さらに電磁ノイズに
強い通信系を構成することができる。また反射鏡７，８
を設けるだけであることから、配線工事が不要となり、
安価に容易に構成することができ、また配線がないこと
により、移動体３〜５の移動に伴う疲労破壊がなく、長
寿命で高い信頼性を得ることができ、さらに移動体３〜
５の高速移動に対応することができる。また、光ビーム
Ａの光路の変更を容易に行うことができる。さらに、光
路が一定であり、従来のように可動体を見失い、通信不
良となる不具合を解消することができる。

【００１５】本発明の第２の実施例を図２〜図５に基づ
いて説明する。図２において、11は架台12上に設けた地
上側の第１光空間通信装置であり、架台12上に、この光
空間通信装置11から出射し、あるいは光空間通信装置11
へ入射される光ビームＡの方向に沿って移動自在な移動
体13を設け、この移動体13上に光ビームＡの光路を開口
した筒状の支持体14を設け、この支持体14に前記開口部
14Ａより上方に支持され、その回転軸15Ａを移動体13に
垂直とした筒状の第１回動体15を設け、第１回動体15の
先端に、この第１回動体15の先端を固定部とし、この固
定部の水平軸を支点として上下方向に回転する筒状の第
２回動体16とを設け、第２回動体16の先端にフィンガー
17を設けて３次元移動機械Ｐを構成している。また、第
２回動体16の先端に地上側の第１光空間通信装置11と通
信を行う可動側の第２光空間通信装置18を設けている。
移動体13は、たとえばリニアモータにより駆動されて移
動し、また第１回動体15は、たとえばモータに連結され
て駆動されて回転する。

【００１６】また、移動体13上で前記回転軸15Ａの中心
位置に、地上側の第１光空間通信装置11から出射し、あ
るいは第１光空間通信装置11へ入射される光ビームＡ
を、移動体13の移動方向と第１回動体15の回転軸15Ａ方
向に沿って反射する、すなわち光ビームＡを４５度の角
度で入射し、４５度の角度で出射する第１反射鏡19を設
け、第２回動体16の支点回転部にこの第２回動体16の回
動角度の２分の１の角度で回動し、第１反射鏡19により
導かれた光ビームＡを第２回動体16の先端へ反射し、第
２光空間通信装置18から出射された光ビームＡを第１反
射鏡19へ反射する第２反射鏡20を設けている。この第２
反射鏡20は両面に反射面を有している。

【００１７】第２反射鏡20を第２回動体16の回動角度の
２分の１の角度で回動する駆動機構の一例を図３に示
す。21Ａ，22Ａは回転中心を同じくしたウォーム・ホイ
ールであり、第１ウォーム・ホイール21Ａに第２回動体
16の端部が同一軸上に固定され、また第２ウォーム・ホ
イール22Ａの回転軸を中心として第２反射鏡20が固定さ
れている。また、第１ウォーム・ホイール21Ａのウォー
ム21Ｂの回転軸と、第２ウォーム・ホイール22Ａのウォ
ーム22Ｂの回転軸は、それぞれ回転モータ23の回転軸
に、無端回動体、たとえばベルト24により連結されてい
る。また、第２ウォーム・ホイール22Ａとウォーム22Ｂ
の減速比は、第１ウォーム・ホイール21Ａとウォーム21
Ｂの減速比の２倍としている。

【００１８】上記構成により、回転モータ23の駆動によ
る第１ウォーム・ホイール21Ａの１回転時に、第２ウォ
ーム・ホイール22Ａは１／２回転し、よって第２反射鏡
20の回転角度Θ_mを第２回動体16の回転角度Θの１／２
とすることができる。

【００１９】第２反射鏡20を第２回動体16の回動角度の
２分の１の角度で回動する駆動機構の他の例を図４に示
す。31は中心を第１回動体15の固定部の中心に固定した
歯数Ｚ_aの太陽歯車であり、その回りに第２回動体16に
軸支された歯数Ｚ_gの３個の遊星歯車32が設けられ、こ
の遊星歯車32の外周に遊星歯車32により回動される歯数
Ｚ_bの内歯車33が設けられている。この内歯車33に回転
軸を中心として第２反射鏡20が固定されている。また、
歯数Ｚ_a＝Ｚ_b／２としている。また第２回動体16に
は外周に、回転モータ34の回転軸に連結された歯車35に
噛み合う歯36が設けられている。

【００２０】上記構成により、回転モータ34の駆動によ
る第２回動体16の１回転時に、内歯車33は１／２回転
し、よって第２反射鏡20の回転角度Θ_mを第２回動体16
の回転角度Θの１／２とすることができる。

【００２１】上記構成による作用を説明する。第１光空
間通信装置11から出射された光ビームＡは移動体13に設
けた第１反射鏡19により第１回動体15の回転軸15Ａ方向
に反射して曲げられ、またこの第１反射鏡19により導か
れた光ビームＡは第２反射鏡20により第２回動体16の先
端方向に反射して曲げられ、第２回動体16の第２光空間
通信装置18へ入射される。このとき、図５に示すよう
に、第２反射鏡20の回転角度Θ_mを第２回動体16の回転
角度Θの１／２としていることにより、第２回動体16が
回転しても常に光ビームＡは第２光空間通信装置18へ入
射される。なお、第２回動体16の回転角度Θが零の場合
は、第２反射鏡20に光ビームＡは入射しないが、第２反
射鏡20は薄く、光ビームＡは一定の太さを有しているた
め、光ビームＡは第１反射鏡19より直接第２光空間通信
装置18へ入射される。

【００２２】また、第２光空間通信装置18から出射され
た光ビームＡも同様に第２反射鏡20と第１反射鏡19を介
して第１光空間通信装置11へ入射される。このように、
反射鏡19，20を設け、常に第２反射鏡20の回転角度Θ_m
を第２回動体16の回転角度Θの１／２とすることによ
り、移動体13、回動体14，16が移動、あるいは回動中で
も光空間通信装置11，18間で通信を行うことができる。
また、拡散しない光ビームＡを使用することにより距離
が長くなっても通信でき、さらに電磁ノイズに強い通信
系を構成することができる。また配線工事が不要とな
り、従来の追尾式と比較して安価に容易に構成すること
ができ、また配線がないことにより、移動体13、回動体
14，16の移動、あるいは回動に伴う疲労破壊がなく、長
寿命で高い信頼性を得ることができ、さらに移動体13、
回動体14，16の高速稼動に対応することができる。ま
た、光ビームＡの光路の変更を容易に行うことができ
る。さらに、光路が一定であり、従来のように可動体を
見失い、通信不良となる不具合を解消することができ
る。

【００２３】なお、本実施例では、光空間通信装置を備
えた可動体を１台とした場合について説明しているが、
可動体が複数台の場合、反射鏡を増すことで対処するこ
とができる。その一例を図６に示す。図６では、第２移
動体４に沿ってｚ方向に移動する移動体５’を増設し、
この移動体５’に光空間通信装置６’を設けて、第１光
空間通信装置１と通信を行う場合の例であり、第１移動
体３に同様の反射鏡７’、第２移動体４に同様の反射鏡
８’を増設することにより、通信を行うことができる。

【００２４】また、本実施例では、ｘｙｚ方向に移動す
る移動体を備えた３次元移動機械について説明している
が、このように移動方向を水平・垂直な方向に限ること
なく、所定の方向へ移動する移動体を備えた３次元移動
機械に同様に適用することができる。たとえば、第１移
動体３、あるいは移動体13の移動方向を地面に対して垂
直な方向とした３次元移動機械に適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように第１発明によれば、第１，
第２反射鏡を設けたことにより、移動体が移動中でも第
１，第２光空間通信装置間で通信を行うことができる。
また、拡散しない光ビームを使用することにより距離が
長くなっても通信でき、さらに電磁ノイズに強い通信系
を構成することができる。また反射鏡を設けるだけであ
ることから、配線工事が不要となり、安価に容易に構成
することができ、また配線がないことにより、移動体の
移動に伴う疲労破壊がなく、長寿命で高い信頼性を得る
ことができ、さらに移動体の高速移動に対応することが
できる。また、光ビームの光路の変更を容易に行うこと
ができる。さらに、光路が一定であり、従来のように可
動体を見失い、通信不良となる不具合を解消することが
できる。

【００２６】また、第２発明によれば、第１，第２反射
鏡を設け、常に第２反射鏡の回転角度を第２回動体の回
転角度の１／２とすることにより、移動体、第１，第２
回動体が移動、あるいは回動中でも第１，第２光空間通
信装置間で通信を行うことができる。また、拡散しない
光ビームを使用することにより距離が長くなっても通信
でき、さらに電磁ノイズに強い通信系を構成することが
できる。また配線工事が不要となり、従来の追尾式と比
較して安価に容易に構成することができ、また配線がな
いことにより、移動体、第１，第２回動体の移動、ある
いは回動に伴う疲労破壊がなく、長寿命で高い信頼性を
得ることができ、さらに移動体、第１，第２回動体の高
速稼動に対応することができる。また、光ビームの光路
の変更を容易に行うことができる。さらに、光路が一定
であり、従来のように可動体を見失い、通信不良となる
不具合を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における３次元移動機械用光
空間通信装置の概略斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例における３次元移動機械用
光空間通信装置の概略斜視図である。

【図３】同３次元移動機械用光空間通信装置の第２反射
鏡と第２回動体の駆動機構の構成図である。

【図４】同３次元移動機械用光空間通信装置の第２反射
鏡と第２回動体の駆動機構の構成図である。

【図５】同３次元移動機械用光空間通信装置の第２反射
鏡と第２回動体の動作説明図である。

【図６】本発明の他の実施例における３次元移動機械用
光空間通信装置の概略斜視図である。

【符号の説明】１，11 第１光空間通信装置２，12 架台３第１移動体４第２移動体５，５’ 第３移動体６，６’，18 第２光空間通信装置７，７’，19 第１反射鏡８，８’，20 第２反射鏡 13 移動体 14 支持体 15 第１回動体 16 第２回動体 17 フィンガー 21Ａ，22Ａウォーム・ホイール 21Ｂ，22Ｂウォーム 23 回転モータ 24 無端回動体 31 太陽歯車 32 遊星歯車 33 内歯車 34 回転モータ 35 歯車Ａ光ビームＮ，Ｐ３次元移動機械

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架台と、この架台上を一定方向に移動自
在な第１移動体と、前記第１移動体上を一定方向に移動
自在な第２移動体と、前記第２移動体に沿ってこの第２
移動体の移動方向とは垂直な一定方向に移動自在な第３
移動体から３次元移動機械を構成し、前記架台上に前記
第１移動体の移動方向に対向して設けた第１光空間通信
装置と前記第３移動体に設けた第２光空間通信装置間で
光通信を行う３次元移動機械用光空間通信装置であっ
て、前記両光空間通信装置間の通信に光ビームを使用し、前
記第１移動体に、前記光ビームを第１移動体の移動方向
と前記第２移動体の移動方向に沿って反射する第１反射
鏡を設け、前記第２移動体に、前記光ビームを第２移動
体の移動方向と前記第３移動体の移動方向に沿って反射
する第２反射鏡を設けたことを特徴とする３次元移動機
械用光空間通信装置。
【請求項２】架台と、この架台上を一定方向に移動自
在な移動体と、前記移動体上に垂直に支持された第１回
動体と、前記第１回動体の先端に支持され、この第１回
動体の先端を支点として回転する第２回動体から３次元
移動機械を構成し、前記架台上に前記移動体の移動方向
に対向して設けた第１光空間通信装置と前記第２回動体
の先端に設けた第２光空間通信装置間で光通信を行う３
次元移動機械用光空間通信装置であって、前記両光空間通信装置間の通信に光ビームを使用し、前
記移動体に、前記光ビームを移動体の移動方向と前記第
１回動体の回転軸方向に沿って反射する第１反射鏡を設
け、前記第２回動体の支点回転部に、第２回動体の回動
角度の２分の１の角度で回動し、前記光ビームを前記第
１回動体の回転軸方向と前記第２回動体先端方向へ反射
する第２反射鏡を設けたことを特徴とする３次元移動機
械用光空間通信装置。