JP2004020425A

JP2004020425A - 傾動台

Info

Publication number: JP2004020425A
Application number: JP2002177002A
Authority: JP
Inventors: Seiji Murakami; 村上　誠治; Atsushi Oda; 小田　淳志
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】差動ギアを用いてテーブルを傾斜させる構造とすることにより、小型化及び省スペース化を達成できる傾動台を提供する。
【解決手段】物品が載置されるテーブルと、該テーブルを駆動するテーブル駆動手段と、該テーブル駆動手段を支持する基台と、を具えた傾動台であって、テーブル駆動手段とテーブルを、差動ギアを介して連繋したものである。望ましくは、テーブル駆動手段は、互いに対向して配置された一対の駆動用傘歯車と、両駆動用傘歯車に噛合する従動用傘歯車を具え、駆動用傘歯車は、基台に配置された駆動モータに動力伝達可能に連繋され、夫々独立して正逆回転可能であり、従動用傘歯車は、テーブルの下面から下向きに突設された支柱の先端に固定される。
【選択図】　　　図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品を載置するテーブルを傾動させることができる傾動台に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物品を載置するテーブルを水平面に対して傾動可能に支持し、作業性の向上や載置された物品の落下を防止する傾動台がある。テーブルの傾動をモータの駆動によって制御する傾動台として、所謂「ゴニオステージ」がある。
ゴニオステージ（９０）は、図１３に示すように、基台（９１）に対して垂直な面内（Ｘ−Ｚ平面）で揺動可能な下側揺動ステージ（９２）と、該下側揺動ステージ（９２）に対してＹ−Ｚ平面で揺動可能な上側揺動ステージ（９３）が重ねて配置され、上側揺動ステージ（９３）にテーブル（９４）を載置して構成される。各ステージ（９２）（９３）は、図示のとおり、基台（９１）及びステージ（９３）の上面の円弧面を揺動可能であり、夫々モータ（９５）（９６）を駆動することによって、ステージ（９２）（９３）が各面内で揺動する。即ち、基台（９１）に配備されたモータ（９５）を回転すると、下側揺動ステージ（９２）がＸ−Ｚ平面内で揺動して、テーブル（９４）がＸ−Ｚ平面内で傾動する。また、下側揺動ステージ（９２）に配備されたモータ（９６）を回転すると、上側揺動ステージ（９３）がＹ−Ｚ平面内で揺動して、テーブル（９４）がＹ−Ｚ平面内で傾動する。これらの両モータ（９５）（９６）の制御により、テーブルを所定範囲内で所望する角度に傾斜させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ゴニオステージ（９０）は、図示のとおり、各ステージ（９２）（９３）が、夫々基台（９１）又はステージ（９２）の上面に形成された円弧面に載せられているため、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面の両方に対して揺動させるには３層の積層構造とする必要がある。また、各ステージには円弧状面を形成する必要がある。従って、装置高さが高くなる問題があった。
また、各ステージ（９２）（９３）を駆動するモータ（９５）（９６）は、一般に減速機構と共に、図１３に示すように、装置外側に突出した状態で取り付けられている。従って、省スペース化が困難であった。
さらに、各モータ（９５）（９６）は、上述のように、テーブル（９４）をＸ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面方向に夫々単独で揺動させるため、大きな駆動力が要求される。従って、モータ（９５）（９６）も大型化する問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、差動ギアを用いてテーブルを傾斜させる構造とすることにより、小型化及び省スペース化を達成できる傾動台を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の傾動台は、
物品が載置されるテーブルと、
該テーブルを駆動するテーブル駆動手段と、
該テーブル駆動手段を支持する基台と、を具えた傾動台であって、
テーブル駆動手段とテーブルを、差動ギアを介して連繋したものである。
【０００６】
望ましくは、テーブル駆動手段は、互いに対向して配置された一対の駆動用傘歯車と、両駆動用傘歯車に噛合する従動用傘歯車を具え、
駆動用傘歯車は、基台に配置された駆動モータに動力伝達可能に連繋され、夫々独立して正逆回転可能であり、
従動用傘歯車は、テーブルの下面から下向きに突設された支柱の先端に固定される。
【０００７】
【作用及び効果】
テーブルは、差動ギアを介してテーブル駆動手段と連繋されており、差動ギアを正転又は逆転させることによって、テーブルを所定範囲内で所望の角度に傾動させることができる。また、差動ギアを駆動するモータ等は、テーブルの下にすべて配置することができ、また、従来のゴニオステージのように積層構造とする必要がないので、装置の小型化、薄型化、省スペース化を達成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の傾動台（１０）の縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視断面図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視断面図である。また、図４は、傾動台（１０）の要部を拡大して示す斜視図である。
図１乃至図３に示すように、本発明の傾動台（１０）は、物品を載置するテーブル（２０）を、テーブル駆動手段（５１）によって基台（４０）に対して傾動可能に接続して構成される。
【０００９】
基台（４０）には、テーブル駆動手段（５１）が載置される。テーブル駆動手段（５１）は、図１乃至図３に示すように、２基の駆動モータ（５２）（５３）と、該駆動モータ（５２）（５３）に減速機構（５４）（５４）（なお、図示ではベルトとプーリ）と、該減速機構（５４）（５４）に連繋された差動ギア（傘歯車（５５）（５６）（２４）から構成される）を具える。駆動モータ（５２）（５３）は、夫々取付具（４１）（４１）によって基台（４０）に固定されている。また、駆動傘歯車（５５）（５６）は、図示のように、回転軸（５７）（５７）の軸心が一直線上となり、駆動傘歯車（５５）（５６）どうしが対向するように配置されている。回転軸（５７）（５７）は、略中央位置で基台（４０）に突設された支持ブラケット（５８）（５８）の軸受（５９）（５９）に夫々支持される。
【００１０】
駆動傘歯車（５５）（５６）の回転軸（５７）（５７）の先端は、図３及び図４に示すように、駆動傘歯車（５５）（５６）を貫通して延びている。回転軸（５７）（５７）の各先端は、軸径が小さくなっており、後述する支持筒（３１）の軸受（３３）（３３）に夫々嵌まる。
【００１１】
テーブル（２０）には、テーブル（２０）の下面から下方に向けて支柱（２２）と補助支柱（２３）が突設されている。支柱（２２）の下端には、従動傘歯車（２４）を嵌めて固定する有底の歯車固定孔（２５）が開設されており、該歯車固定孔（２５）の中央には、さらに、後述の支持軸（３０）を軸承する軸支持孔（２６）が開設されている。軸支持孔（２６）には、軸受（２７）が配備されている。
従動傘歯車（２４）は、支柱（２２）の歯車固定孔（２５）に回転不能に固定されており、中央にて、支持軸（３０）が軸受（２８）を介して軸承される。従動傘歯車（２４）は、駆動モータ（５２）（５３）に連繋された駆動傘歯車（５５）（５６）の両方と噛合している。
【００１２】
支柱（２２）の軸支持孔（２６）及び従動傘歯車（２４）に軸承される支持軸（３０）は、図４に示すように、駆動傘歯車（５５）（５６）の回転軸（５７）（５７）の軸心と直交して延び、略中央にて支持筒（３１）の側面を貫通し、他端が補助支柱（２３）に開設された軸支持孔（２６）に軸受（２９）を介して軸承されている。支持筒（３１）は、図３及び図４に示すように、両端面に軸受（３３）（３３）を具え、該軸受（３３）（３３）の孔（３２）（３２）に駆動傘歯車（５５）（５６）の回転軸（５７）（５７）の先端が軸承されている。
【００１３】
支柱（２２）及び補助支柱（２３）は、支持軸（３０）の両端を挟んで支持し、かつ、支持軸（３０）に固定された支持筒（３１）は、回転軸（５７）（５７）に回転自由に支持されている。従って、駆動傘歯車（５５）（５６）の回転軸（５７）（５７）と従動傘歯車（２４）との間の距離は不変であり、従動傘歯車（２４）は、駆動傘歯車（５５）（５６）と噛合した状態で維持される。
駆動モータ（５２）（５３）を駆動すると、駆動傘歯車（５５）（５６）が回転し、従動傘歯車（２４）が駆動傘歯車（５５）（５６）上で相対的に移動して、テーブル（２０）が傾動する。これらについては、次に詳しく説明する。
【００１４】
テーブル（２０）の傾動及び傾動台（１０）の制御について説明する。なお、説明をわかりやすくするために、図４に示すように、駆動傘歯車（５５）（５６）の回転軸（５７）（５７）と平行な軸（以下「ロール軸」という）周りの回転角をロール角θ１、該ロール軸と直交する軸（以下「ピッチ軸」という）周りの回転角をピッチ角θ２とする。また、図３において、紙面左側の駆動モータ（５２）を第１駆動モータ、第１駆動モータ（５２）の動力を受ける駆動傘歯車（５５）を第１駆動傘歯車と称し、紙面右側の駆動モータ（５３）を第２駆動モータ、第２駆動モータ（５３）の動力を受ける駆動傘歯車（５６）を第２駆動傘歯車と称する。
【００１５】
第１駆動モータ（５２）及び第２駆動モータ（５３）の回転と、テーブル（２０）の傾動方向との関係について説明する。
【００１６】
テーブル（２０）が基台（４０）に対して平行な状態から、第１駆動モータ（５２）のみを回転させると、図５に示すように、第１駆動傘歯車（５５）のみが回転する。第１駆動傘歯車（５５）の回転によって、テーブル（２０）は、図５の矢印方向に傾斜する。
同様に、第２駆動モータ（５３）のみを回転させると、テーブル（２０）が図６の矢印方向に傾斜する。
【００１７】
さらに、図７に示すように、第１駆動モータ（５２）及び第２駆動モータ（５３）の両方を駆動し、第１駆動傘歯車（５５）及び第２駆動傘歯車（５６）を同方向に回転させると、テーブル（２０）がロール軸に垂直かつピッチ軸に平行な面内で傾斜する。具体的には、実線矢印方向に駆動傘歯車（５５）（５６）を回転させたときには、実線矢印方向にテーブル（２０）が傾斜し、一点鎖線矢印方向に駆動傘歯車（５５）（５６）を回転させたときには、一点鎖線矢印方向にテーブル（２０）が傾斜する。
図８に示すように、第１駆動傘歯車（５５）に対して、第２駆動傘歯車（５６）を逆方向に回転させると、テーブル（２０）がロール軸に平行かつピッチ軸に垂直な面内で傾斜する。具体的には、実線矢印方向に駆動傘歯車（５５）（５６）を回転させたときには、実線矢印方向にテーブル（２０）が傾斜し、一点鎖線矢印方向に駆動傘歯車（５５）（５６）を回転させたときには、一点鎖線矢印方向にテーブル（２０）が傾斜する。
【００１８】
上記の動作を組み合わせることによって、図９に示すように、テーブル（２０）を任意の角度に傾斜させることができる。
【００１９】
以下、本発明の傾動台（１０）の制御について説明する。
制御に際して、テーブル（２０）の裏面には、図１、図２及び図４に示すように、ロール軸上及びピッチ軸上に夫々テーブル（２０）の傾斜角度を検知するために、ロール角傾斜センサ（７１）、ロール角ジャイロ（７３）（ロール角速度センサ）、ピッチ角傾斜センサ（７２）及びピッチ角ジャイロ（７４）（ピッチ角速度センサ）を取り付けておく。
【００２０】
図１０は、傾動台（１０）の制御系の構成及び制御信号の流れを示すブロック図である。
傾動台（１０）の制御系は、図１０に示すように、制御器（７０）を中心に構成される。制御器（７０）には、ロール角θ１及びピッチ角θ２の目標値が外部から入力され、前記傾斜センサ（７１）（７２）及びジャイロ（７３）（７４）から得られる角度及び角速度に基づいて、モータドライバ（７５）（７６）を介して駆動モータ（５２）（５３）の回転を制御する。なお、図示はしていないが、駆動モータ（５２）（５３）の回転角、角速度及び電流はセンサによって計測され、モータドライバ（７５）（７６）へフィードバックすることにより、速度制御が行なわれている。
【００２１】
図１１は、制御器（７０）の詳細な制御ブロック図、図１２は制御器（７０）における制御フローを示している。
角度制御は、ロール角方向の制御と、ピッチ角方向の制御を分けて考える。
制御器（７０）は、予め設定された制御周期毎に傾斜センサ（７１）（７２）の観測値を読み込む（図１２のステップ１及びステップ２）。
まず、ロール角方向の制御について説明すると、制御器（７０）では、入力されるロール角の目標値と、ロール角傾斜センサ（７１）で得られたテーブル（２０）の現在のロール角との差分にゲインＧ１１を掛けて、その差分が減少する方向の角速度リファレンスを決定する（ステップ３）。得られたリファレンスに対して、２台の駆動モータ（５２）（５３）を同方向に回転させることにより（図７参照）、ロール角方向のテーブル（２０）の傾斜が行われるため、モータドライバ（７５）（７６）には、リファレンスをプラス入力する（ステップ４）。なお、ゲインＧには駆動モータ（５２）（５３）とテーブル（２０）の回転角との間の減速比も考慮しておく（以下同様である）。
ピッチ角方向では、同様に、ピッチ角の目標値と、ピッチ角傾斜センサ（７２）で得られた現在のテーブル（２０）のピッチ角の差分にゲインＧ１２を掛けて、その差分が減少する方向の角速度リファレンスを決定する（ステップ３）。ピッチ角方向にテーブル（２０）を傾斜させる場合、両駆動モータ（５２）（５３）を逆回転させるべく、得られたリファレンスに対して、図８に示すように、モータドライバ（７５）にリファレンスをプラス入力し、モータドライバ（７６）にはリファレンスをマイナス入力する。
【００２２】
上記により、両駆動モータ（５２）（５３）への速度指令が決定され（ステップ４）、モータドライバ（７５）（７６）を介して所定の電流値が駆動モータ（５２）（５３）に印加される。
【００２３】
なお、上記説明では、ロール角及びピッチ角の目標値を入力として、傾斜センサ（７１）（７２）からの角度観測値に基づいて、駆動モータ（５２）（５３）の速度指令を決定したが、さらに、ロール角速度及びピッチ角速度の目標値も入力として、ジャイロ（７３）（７４）からの角速度観測値を考慮した制御を行なうこともできる。この場合、角速度の目標値と観測値との差分にゲインＧ１３及びＧ１４を掛けて（図１１及び図１２参照）、前記リファレンスに夫々加えればよい。
【００２４】
本発明の傾動台（１０）は、作業台として用いることもできるし、自走式の搬送ロボットの上部に取り付けて、物品の落下、荷崩れ等を防止することもできる。
【００２５】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００２６】
例えば、傾動台（１０）の制御方法は、上記実施例に限定されるものではない。
また、上記実施例では、駆動モータ（５２）（５３）を２基使用したが、クラッチ機構等を用いることにより、１基の駆動モータとすることもできる。
さらに、実施例では、従動傘歯車（２４）を駆動傘歯車（５５）（５６）に噛合させるために、支持筒（３１）を用いたが、従動傘歯車（２４）に対向する傘歯車を補助支柱（２３）に配備し、該傘歯車と従動傘歯車（２４）の両方を駆動傘歯車（５５）（５６）に噛合させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の傾動台の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視断面図である。
【図４】本発明の傾動台の要部を拡大して示す分解斜視図である。
【図５】第１駆動モータのみを駆動したときのテーブルの傾動状態を示す斜視図である。
【図６】第２駆動モータのみを駆動したときのテーブルの傾動状態を示す斜視図である。
【図７】両駆動モータを同方向に駆動したときのテーブルのロール軸周りの傾動状態を示す斜視図である。
【図８】両駆動モータを逆方向に駆動したときのテーブルのピッチ軸周りの傾動状態を示す斜視図である。
【図９】テーブルの全傾動範囲を示す斜視図である。
【図１０】制御系の構成及び制御信号の流れを示すブロック図である。
【図１１】制御器の詳細な制御ブロック図である。
【図１２】制御器における制御フローを示している。
【図１３】従来のゴニオステージの斜視図である。
【符号の説明】
（１０）　傾動台
（２０）　テーブル
（２４）　従動傘歯車
（５２）　第１駆動モータ
（５３）　第２駆動モータ
（５５）　第１駆動傘歯車
（５６）　第２駆動傘歯車

Claims

物品が載置されるテーブルと、
該テーブルを駆動するテーブル駆動手段と、
該テーブル駆動手段を支持する基台と、を具えた傾動台であって、
テーブル駆動手段とテーブルは、差動ギアを介して連繋されていることを特徴とする傾動台。
テーブル駆動手段は、互いに対向して配置された一対の駆動用傘歯車と、両駆動用傘歯車に噛合する従動用傘歯車を具え、
駆動用傘歯車は、基台に配置された駆動モータに動力伝達可能に連繋され、夫々独立して正逆回転可能であり、
従動用傘歯車は、テーブルの下面から下向きに突設された支柱の先端に固定されている請求項１に記載の傾動台。