球体駆動モジュール及びそれを用いた搬送装置
【課題】シンプルな構造を有し、短時間で搬送物の方向転換、位置決めを行う球体駆動モジュール及びそれを用いた搬送装置を提供する。
【解決手段】搬送物下面に当接して回転可能な球体１１と、球体１１を回転する駆動機構１２と、球体１１を回転可能に保持する球体保持部材１３と、球体保持部材１３及び駆動機構１２の基台１４と、支持部材１５を介して基台１４に取付けられ、球体保持部材１３及び駆動機構１２を覆い上面の開口部１６から球体１１の上部を露出させるカバー部材１７とを有する球体駆動モジュール１０であって、駆動機構１２は、平面視して球体１１の中心に向けて直交する方向から球体１１に当接する第１、第２の駆動輪１８、１９と、第１、第２の駆動輪１８、１９の第１、第２の回転駆動源２０、２１と、球体１１を挟んで第１、第２の駆動輪１８、１９と対向する第１、第２の補助受け部材２２、２３とを備え、球体１１の表層部はゴム又は樹脂からなる。
【解決手段】搬送物下面に当接して回転可能な球体１１と、球体１１を回転する駆動機構１２と、球体１１を回転可能に保持する球体保持部材１３と、球体保持部材１３及び駆動機構１２の基台１４と、支持部材１５を介して基台１４に取付けられ、球体保持部材１３及び駆動機構１２を覆い上面の開口部１６から球体１１の上部を露出させるカバー部材１７とを有する球体駆動モジュール１０であって、駆動機構１２は、平面視して球体１１の中心に向けて直交する方向から球体１１に当接する第１、第２の駆動輪１８、１９と、第１、第２の駆動輪１８、１９の第１、第２の回転駆動源２０、２１と、球体１１を挟んで第１、第２の駆動輪１８、１９と対向する第１、第２の補助受け部材２２、２３とを備え、球体１１の表層部はゴム又は樹脂からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底が平坦な搬送物の下面に当接して回転可能な球体を備えた球体駆動モジュール及びそれを用いた搬送物の位置決め及び／又は搬送を行う搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生産現場において、限られたスペース内で直進移動してくる搬送物（例えば、製品や半製品）を別の方向に向けて直進移動させようとする場合、搬送物に方向性がない場合は、例えば、方向転換場所に対して上流側搬送装置と下流側搬送装置を段違いに設置し、方向転換場所に搬送物の昇降装置を設けて、上流側搬送装置から受入れた搬送物を昇降して下流側搬送装置に載せ換えている。また、搬送物に方向性がある場合は、方向転換場所に対して上流側搬送装置と下流側搬送装置を同一高さ位置に設置し、方向転換場所に搬送物の旋回装置を設けて、上流側搬送装置から受入れた搬送物の方向を下流側搬送装置の搬送方向に対して調整してから下流側搬送装置に載せ換えている。このため、上流側搬送装置から下流側搬送装置に搬送物を受け渡すのに時間を要するという問題が生じる。そして、搬送物が大きくなる程、また搬送物が重くなる程、昇降装置や旋回装置が大型化して搬送設備コストが上昇すると共に、搬送物の受け渡し時間が長くなるという問題が生じる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に示すように、方向転換場所に、円盤状の回転体の上に当接配置されて回転する球体を備えた装置を複数並べて設置し、上流側搬送装置から送出された搬送物が方向転換場所に払出されて複数の装置により支持された際、各装置の円盤状の回転体を球体に対して移動し、球体との接触位置を変えることで球体の回転方向を変化させて搬送物の方向を変え、次いで、円盤状の回転体を球体に対して再度移動して、球体の回転方向を下流側搬送装置の受入れ側に向けることにより、搬送物を下流側搬送装置に載せ換えることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、球体と、球体の径より小さい開口を有し、少なくとも開口部に弾性効果を有して球体を収納するハウジングと、圧電素子を三角トラス状に組合わせてその頂点部に摩擦面を有し、摩擦面がハウジングに収納された球体の表面に開口に対向する方向から接触するように配設され、球体の接線方向に運動することにより球体を２次元に駆動する駆動体とを備え、開口部で球体を駆動体に押し付けて摩擦力を増大させて一部が開口から露出した球体を任意の方向に回転させる２自由度球体駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４００８号公報
【特許文献２】特許第２９９３４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、上流側搬送装置から受入れた搬送物の方向転換を行う際及び方向転換が終了してから搬送物を下流側搬送装置に送出す際に、それぞれ円盤状の回転体を移動しなければならないので、搬送物の受入れ、搬送物の方向転換、及び搬送物の送出しの各動作が不連続となって、上流側搬送装置から下流側搬送装置に搬送物を受け渡すのに時間を要するという問題がある。また、円盤状の回転体上での球体の高精度の位置決めと、円盤状の回転体上での球体のスリップを防止した回転が達成されないと、球体の回転方向を高精度に制御して搬送物を駆動することができず、高精度で搬送物の位置決めを行う場合、円盤状の回転体の駆動制御系が複雑になって設備コストが上昇するという問題がある。更に、球体上に搬送物が載置された状態で、球体に当接している円盤状の回転体を移動させるため、球体及び円盤状の回転体がそれぞれ磨耗し易く、メンテナンス負担が大きくなるという問題が生じる。また、球体及び円盤状の回転体が磨耗すると、球体が円盤状の回転体上で一様に回転することが困難になって、搬送物を所定方向に安定して送出すこと及び搬送物の方向転換を円滑かつ精度よく行うことが困難になる。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の２自由度球体駆動装置においては、開口から露出した球体の上端に接触する搬送物を、球体の回転方向を制御することにより所定の方向に向けて駆動することができるが、球体に接触する搬送物の重量が重くなると、圧電素子を三角トラス状に組合わせ形成した摩擦面が押圧されて変形し、球体を所定の方向に回転させることが困難になるという問題が生じる。また、摩擦面の変形を抑制するため圧電素子を剛性の高い部材で支持すると、圧電素子の振動を球体に伝達することが困難になって、球体を効率的に回転させることができないという問題が生じる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、シンプルな構造を有し、低コストでかつ短時間で搬送物の方向転換、位置決めを精度よく行うことが可能な球体駆動モジュール及びそれを用いた搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う第１の発明に係る球体駆動モジュールは、底が平坦な搬送物の下面に当接して回転可能な球体と、該球体を回転駆動する駆動機構と、前記球体を回転可能に保持する球体保持部材と、前記球体保持部材及び前記駆動機構を載置する基台と、複数の支持部材を介して前記基台に取付けられて、前記球体保持部材及び前記駆動機構を覆うと共に、上面に形成された開口部から前記球体の上部を露出させるカバー部材とを有する球体駆動モジュールであって、
前記駆動機構は、平面視して前記球体（前記球体の中心を通る水平面と該球体の表面とが交わって形成される大円）の中心に向けて直交する方向から該球体（該大円の円周）に当接する第１、第２の駆動輪と、前記第１、第２の駆動輪をそれぞれ回転駆動する第１、第２の回転駆動源と、前記球体（前記大円）を挟んで前記第１、第２の駆動輪とそれぞれ対向して設けられ、回転自由に保持された第１、第２の補助受け部材とを備え、しかも、前記球体の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなっている。
ここで、前記第１、第２の補助受け部材としては、補助輪の他、自在回転ボール、滑り軸受け等がある。
【００１０】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、凸断面円弧状となっていることが好ましい。
また、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、ゴム、樹脂、金属、又はこれらの２以上から構成することができる。
【００１１】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の補助受け部材は、第１、第２の補助輪であって、該第１、第２の補助輪が前記球体に当接する部分は、金属からなることが好ましい。
ここで、前記第１、第２の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第１、第２の補助輪が移動可能な第１、第２のスライド機構をそれぞれ備え、更に、前記第１、第２の補助輪はそれぞれ弾性部材によって、前記球体の中心方向に押圧されていることが好ましい。
【００１２】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、前記球体に対して直交方向から当接する前記第１、第２の補助輪の中央位置に、前記球体に当接する第３の補助輪を設けることができる。
ここで、前記第３の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第３の補助輪が移動可能な第３のスライド機構を備え、更に、前記第３の補助輪は、弾性部材によって前記球体の中心方向に押圧され、しかも、前記球体に当接する部分は金属からなっていることが好ましい。
【００１３】
前記目的に沿う第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置は、第１の発明に係る球体駆動モジュールを、前記カバー部材の前記開口部から突出する前記球体の上端を上方に向け、該球体の上端の高さ位置を同一平面上に合わせて少なくとも３つ、取付けベースに設けている。
なお、ここで、本発明に係る搬送装置は、搬送物を移動（直線移動、方向転換）させる場合の他、搬送物の位置決めを行う場合も含まれる。
【００１４】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記各球体駆動モジュールの前記球体の上端は、平面視して前記取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置されていることが好ましい。
【００１５】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記第１、第２の回転駆動源には減速機を設けることができる。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明に係る球体駆動モジュール及び第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置においては、平面視して球体の中心に向けて直交する方向から球体に当接する第１、第２の駆動輪を有するので、第１、第２の駆動輪を同時に又は交互にそれぞれ回転させることで、球体を任意の方向に応答性よく回転することができる。なお、第１、第２の駆動輪を交互に微小回転すると、球体と第１、第２の駆動輪との間に滑りを生じることなく駆動させることができる。また、第１、第２の駆動輪を同時に回転させると、第１、第２の駆動輪の合成ベクトル方向に球体を駆動することができる。
ここで、球体が、第１、第２の駆動輪と第１、第２の補助受け部材より挟まれているので、球体の中心位置を一定に保って球体を回転することができ、球体の回転方向を安定化することができる。また、球体の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなるため、搬送物との間でスリップが生じ難く、搬送物に駆動力を確実に伝達することができる。その結果、下面が球体の上端に当接している搬送物を、球体の上端の回転方向に向けて駆動（押し出す）ことができ、短時間で搬送物の方向転換や位置決めを精度よく行うことができる。
また、第１、第２の駆動輪は、平面視して球体（球体の中心を通る水平面と球体の表面とが交わって形成される大円）の中心に向けて直交する方向から球体（球体の大円）に当接し、第１、第２の補助受け部材は球体（球体の大円）を挟んで第１、第２の駆動輪とそれぞれ対向しているので、基台からカバー部材を取外して球体を露出させると、この球体を上方に向けて取外すことができ、球体の交換を容易に行うことができる。
更に、駆動機構は、第１、第２の駆動輪と、第１、第２の回転駆動源と、第１、第２の補助受け部材とを備えたシンプルな構造のため、低コストで製作することができる。
【００１７】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分が、凸断面円弧状となっている場合、球体の表面に現れる第１、第２の駆動輪の当接部の軌跡が線状となって、球体を円滑に回転することができる。
【００１８】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分が、１）ゴム、２）樹脂、又は３）ゴム、樹脂、及び金属の２以上からなる場合、球体と第１、第２の駆動輪との間でスリップが生じ難く、球体に駆動力を確実に伝達することができる。
また、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分が、金属からなる場合、第１、第２の駆動輪の磨耗を防止できる。
【００１９】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の補助受け部材が、第１、第２の補助輪であって、第１、第２の補助輪が球体に当接する部分が、金属からなる場合、第１、第２の補助輪と球体との間でスリップが生じやすくなって、球体を円滑に回転することができる。
【００２０】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の補助輪が、球体の中心に向けて第１、第２の補助輪が移動可能な第１、第２のスライド機構をそれぞれ備え、更に、第１、第２の補助輪がそれぞれ弾性部材によって、球体の中心方向に押圧されている場合、第１、第２の補助輪を球体に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪との間で球体を安定して保持することができる。また、第１、第２の補助輪の直径が変化しても球体に当接させることができ、第１、第２の補助輪の寸法許容範囲を大きく確保でき、第１、第２の補助輪の製作コストを低減することができる。
【００２１】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、球体に対して直交方向から当接する第１、第２の補助輪の中央位置に、球体に当接する第３の補助輪を設けた場合、球体の中心位置のずれを更に防止して球体を回転することができる。このため、搬送物の重量が増しても、球体を任意の方向に安定して回転することができる。
【００２２】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第３の補助輪が、球体の中心に向けて第３の補助輪が移動可能な第３のスライド機構を備え、更に、第３の補助輪が、弾性部材によって球体の中心方向に押圧されている場合、第３の補助輪を球体に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪及び第１、第２の補助輪との間で球体を安定して保持することができる。また、第３の補助輪の直径が変化しても球体に当接させることができ、第３の補助輪の寸法許容範囲を大きく確保でき、第３の補助輪の製作コストを低減することができる。
また、球体に当接する部分が金属からなっている場合、第３の補助輪と球体との間でスリップが生じやすくなって、球体を円滑に回転することができる。
【００２３】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、各球体駆動モジュールの球体の上端が、平面視して取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置されている場合、搬送物の直進又はその場回転においては、各球体駆動モジュールの操作条件を同一にすることができ、制御が容易になる。
【００２４】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、第１、第２の回転駆動源に減速機が設けられている場合、第１、第２の駆動輪の回転角度を精度よく制御することができ、球体の回転角度の制御が容易になる。その結果、搬送物を所定の駆動方向に向けて駆動することができ、搬送物の高精度位置決めが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る球体駆動モジュールの平面図である。
【図２】同球体駆動モジュールの一部省略正面図である。
【図３】同球体駆動モジュールの一部省略左側面図である。
【図４】同球体駆動モジュールの一部省略右側面図である。
【図５】第１の駆動輪の説明図である。
【図６】第２の駆動輪の説明図である。
【図７】第１の補助輪の説明図である。
【図８】第２の補助輪の説明図である。
【図９】第３の補助輪の説明図である。
【図１０】本発明の球体駆動モジュールを用いた第１、第２の実施の形態に係る搬送装置から形成された搬送設備の平面図である。
【図１１】同搬送設備の一部省略正面図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る搬送装置の側面図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る搬送装置の一部省略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る球体駆動モジュール１０は、図１、図２に示すように、底が平坦な搬送物（図示せず）の下面に当接して回転可能な球体１１と、球体１１を回転駆動する駆動機構１２と、球体１１を回転可能に保持する球体保持部材の一例である玉軸受け（ボールベアリング）１３と、玉軸受け１３及び駆動機構１２を載置する平板状の基台１４と、複数（本実施の形態では３つ）の支持部材１５を介して基台１４に取付けられて、玉軸受け１３及び駆動機構１２を覆うと共に、上面に形成された開口部１６から球体１１の上部を露出させるカバー部材１７とを有している。
【００２７】
ここで、駆動機構１２は、平面視して球体１１の中心に向けて直交する方向から球体１１に当接する第１、第２の駆動輪１８、１９と、第１、第２の駆動輪１８、１９をそれぞれ回転駆動する第１、第２の回転駆動源２０、２１とを備えている。更に、駆動機構１２は、球体１１を挟んで第１、第２の駆動輪１８、１９とそれぞれ対向して設けられ、回転自由に保持された第１、第２の補助輪（第１、第２の補助受け部材の一例）２２、２３を備えている。以下、詳細に説明する。
【００２８】
球体１１は、例えば、球状の芯材と、芯材を被覆して、搬送物の下面に当接する表層部とを有している。ここで、芯材は、例えば、金属で形成され、表層部は、ゴム（例えばウレタン）又は樹脂（例えばポリアセタール）から形成することができる。また、球体１１の直径は５０〜１５０ｍｍの範囲であって、例えば７６ｍｍｍである。ここで、球体１１の表層部がゴム又は樹脂から形成されているので、搬送物との間でスリップが生じ難く、球体１１の回転力を物体に確実に伝達することができる。なお、搬送物の下面が平坦でない場合は、例えば、搬送物を下面が平坦なパレットを介して球体１１に当接させればよい。
【００２９】
図１、図３、図５、図６に示すように、第１、第２の駆動輪１８、１９はそれぞれ、環状で球体１１に当接する外周側が凸断面円弧状となってゴム（例えばウレタン）又は樹脂（例えばポリアセタール）から形成されたタイヤ部材２４、２５と、タイヤ部材２４、２５の内側に嵌入される軸部と軸部の一方側に連接して設けられ、タイヤ部材２４、２５の一方の側部に当接して締結部材２６（例えばボルト）を介して固定されるつば部を備えた環状のホイール２７、２８と、ホイール２７、２８の軸部を貫通し、掛止部材２９（例えば平行キー）を介して固定された車軸３０、３１とを有している。
【００３０】
そして、車軸３０、３１の両側は、基台１４上に締結部材の一例であるボルト３２を介して固定された取付け台３３、３４を介して立設された対となる車軸支持部材３５、３６に軸受け３７を介して回転可能に支持されている。ここで、車軸３０、３１の軸心は、球体１１の上下方向中心を通る水平面上にあって、球体１１の上下方向中心を通る水平面と球体１１の表面とが交わって形成される大円の外側で直交している。このため、第１、第２の駆動輪１８、１９は、平面視して球体１１の大円の中心に向けて直交する方向から球体１１の大円に当接している。なお、符号３８は、軸受け３７を車軸支持部材３５、３６にそれぞれ取付けている締結部材（例えばボルト）である。
【００３１】
第１、第２の回転駆動源２０、２１は、例えば、エンコーダ付きのパルスモータ３９、４０を有し、パルスモータ３９、４０の出力軸４１、４２が、第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の一端側とカップリング４３を介して接続している。なお、符号４４，４５はパルスモータ３９、４０のドライバ、符号４６、４７はパルスモータ３９、４０を基台１４にそれぞれ取付けるモータ取付け部材、符号４８はモータ取付け部材４６、４７を基台１４に取付けるボルト（締結部材の一例）である。なお、エンコーダ付きのパルスモータ３９、４０の代わりに、エンコーダ付きのサーボモータを使用してもよい。
【００３２】
図１、図２、図４、図７、図８に示すように、第１、第２の補助輪２２、２３は、球体１１に当接する金属製の円筒体４９、５０と、円筒体４９、５０の中央部を軸心方向に貫通し、円筒体４９、５０の内周面に軸心方向に並べて取付けられた対となる軸受け５１、５２を介して設けられた支持軸５３、５４とを有している。更に、第１、第２の補助輪２２、２３は、支持軸５３、５４の一側を固定して支持軸５３、５４を水平に保持する支持部材５５、５６と、支持部材５５、５６を介して円筒体４９、５０を、球体１１を挟んでタイヤ部材２４、２５とそれぞれ対向させながら球体１１の中心に向けて移動する第１、第２のスライド機構５７、５８とを備えている。
【００３３】
第１、第２のスライド機構５７、５８は、円筒体４９、５０の支持軸５３、５４の一方側を保持する支持部材５５、５６が連結部材５９、６０を介して取付けられたスライド台車６１、６２と、基台１４上に取付けられてスライド台車６１、６２の移動方向を定めるレール部材６３、６４とを有している。これによって、スライド台車６１、６２の移動に伴って、スライド台車６１、６２に取付けられた支持部材５５、５６に保持された支持軸５３、５４で支持された円筒体４９、５０を、球体１１を挟んでタイヤ部材２４、２５とそれぞれ対向しながら球体１１の中心に向けて進退することができる。
【００３４】
更に、スライド台車６１、６２に取付けられた連結部材５９、６０の他方側（球体１１に対向しない側）には、基台１４に取付けられた固定金具６５、６６が設けられている。そして、連結部材５９、６０と固定金具６５、６６の間に圧縮状態でバネ６７、６８（弾性部材の一例）を配置することで、連結部材５９、６０を介して、支持部材５５、５６に保持された円筒体４９、５０（第１、第２の補助輪２２、２３）をそれぞれ球体１１の中心方向に押圧する付勢手段６９、７０を構成している。なお、連結部材５９、６０には、バネ６７、６８の一端側が嵌入する穴６９ａ、７０ａが設けられている。
【００３５】
ここで、固定金具６５、６６は、断面視してＬ字状となって、水平部７１が基台１４に固定され、垂直部７２が立設状態で連結部材５９、６０に対向している。また、水平部７１には、平面視して球体１１の中心と円筒体４９、５０の長手方向（軸心方向）中心とを通過する直線に平行な複数（例えば２つ）の長孔７３、７４が形成されている。これにより、長孔７３、７４にボルト７５をそれぞれ挿通して基台１４に形成された雌ネジ部（図示せず）に締め込むことにより、固定金具６５、６６を基台１４に固定している。なお、雌ネジ部の位置に対して水平部７１をスライドさせることにより、基台１４上における垂直部７２の立設位置を変化させて、平面視した際の球体１１の中心と垂直部７２との間の距離を調整することができ、球体１１に押圧される第１、第２の補助輪２２、２３の加圧力を調整することができる。
【００３６】
更に、球体駆動モジュール１０には、図１、図９に示すように、球体１１に対して直交方向から当接する第１、第２の補助輪２２、２３の中央位置（球体１１の大円の円周に沿った周方向中央位置）に、球体１１の大円に当接する第３の補助輪７６が設けられている。ここで、第３の補助輪７６は、球体１１に当接する金属製の円筒体７７と、円筒体７７の中央部を軸心方向に貫通し、円筒体７７の内周面に軸心方向に並べて取付けられた対となる軸受け（図示せず）を介して設けられた支持軸７８とを有している。更に、第３の補助輪７６は、支持軸７８の一側を固定して支持軸７８を水平に保持する支持部材７９と、支持部材７９を介して円筒体７７を球体１１の中心に向けて移動する第３のスライド機構８０とを備えている。
【００３７】
第３のスライド機構８０は、円筒体７７の支持軸７８の一方側を保持する支持部材７９が連結部材８１を介して取付けられたスライド台車８２と、基台１４上に取付けられてスライド台車８２の移動方向を定めるレール部材８３とを有している。これによって、スライド台車８２の移動に伴って、スライド台車８２に取付けられた支持部材７９に保持された支持軸７８で支持された円筒体７７を、球体１１の中心に向けて進退することができる。
【００３８】
更に、スライド台車８２に取付けられた連結部材８１の他方側（球体１１に対向しない側）には、基台１４に取付けられた固定金具８４が設けられている。そして、連結部材８１と固定金具８４の間に圧縮状態でバネ８５（弾性部材の一例）を配置することで、連結部材８１を介して、支持部材７９に保持された円筒体７７（第３の補助輪７６）を球体１１の中心方向に押圧する付勢手段８６を構成している。なお、連結部材８１には、バネ８５の一端側が嵌入する穴８６ａが設けられている。
【００３９】
ここで、固定金具８４は、断面視してＬ字状となって、水平部８７が基台１４に固定され、垂直部８８が立設状態で連結部材８１に対向している。また、水平部８７には、平面視して球体１１の中心と円筒体７７の長手方向（軸心方向）中心とを通過する直線に平行な複数（例えば２つ）の長孔８９、９０が形成されている。これにより、長孔８９、９０にボルト９１をそれぞれ挿通して基台１４に形成された雌ネジ部（図示せず）に締め込むことにより、固定金具８４を基台１４に固定している。なお、雌ネジ部の位置に対して水平部８７をスライドさせることにより、基台１４上における垂直部８８の立設位置を変化させて、平面視した際の球体１１の中心と垂直部８８との間の距離を調整することができ、球体１１に押圧される第３の補助輪７６の加圧力を調整することができる。
【００４０】
カバー部材１７は、平面視して基台１４と同一形状であって、下方に開口し、天井部に開口部１６が形成された箱状物である。また、カバー部材１７を基台１４に取付ける複数（本実施の形態では３つ）の支持部材１５は、例えば、基台１４上に立設された同一高さの支柱であって、支柱上端部の中央部には、雌ネジ部（図示せず）がそれぞれ形成されている。ここで、支持部材１５の高さは、基台１４に玉軸受け１３を介して保持された球体１１の上端の高さより低い。このため、支持部材１５の上方から開口側を基台１４に向けてカバー部材１７を下降すると、カバー部材１７の天井部の下面が支持部材１５の上端面で支えられ、天井部の開口部１６から球体１１の上部が露出した状態になる。そして、天井部に形成された貫通孔（図示せず）に締結部材の一例である雄ネジ部材（ビス）９２を挿通して雌ネジ部にねじ込むことにより、カバー部材１７が支持部材１５を介して基台１４に取付けられる。
なお、符号９３は玉軸受け１３を取付ける支持台、符号９４は支持台９３を基台１４に取付ける締結部材の一例であるボルトである。
【００４１】
続いて、本発明の一実施の形態に係る球体駆動モジュール１０の作用について説明する。球体駆動モジュール１０では、平面視して球体１１の中心に向けて直交する方向から球体１１に当接する第１、第２の駆動輪１８、１９を有するので、第１、第２の駆動輪１８、１９を同時に又は交互にそれぞれ回転させることで、球体１１を任意の方向に応答性よく回転することができる。ここで、球体１１が、第１、第２の駆動輪１８、１９と第１、第２の補助輪（第１、第２の補助受け部材の一例）２２、２３により挟まれているので、球体１１の中心位置を一定に保って球体１１を回転することができ、球体１１の回転方向を安定化することができる。また、球体１１の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなるため、搬送物との間でスリップが生じ難く、搬送物に駆動力を確実に伝達することができる。その結果、下面が球体１１の上端に当接している搬送物を、球体１１の上端の回転方向に向けて駆動（押し出す）ことができる。
【００４２】
第１、第２の駆動輪１８、１９は、平面視して球体１１（球体１１の中心を通る水平面と球体１１の表面とが交わって形成される大円）の中心に向けて直交する方向から球体１１（大円の円周）に当接し、第１、第２の補助輪２２、２３は球体１１（大円）を挟んで第１、第２の駆動輪１８、１９とそれぞれ対向しているので、基台１４からカバー部材１７を取外して球体１１を露出させると、この球体１１を上方に向けて移動させることができ、球体１１を取外すことができ、球体１１の交換を容易に行うことができる。
【００４３】
第１、第２の駆動輪１８、１９の球体１１に当接する部分が、凸断面円弧状となっているので、球体１１の表面に現れる第１、第２の駆動輪１８、１９の当接部の軌跡が線状となって、球体１１を円滑に回転することができる。ここで、第１、第２の駆動輪１８、１９が球体１１に当接する部分が、ゴム又は樹脂からなっているので、球体１１と第１、第２の駆動輪１８、１９との間でスリップが生じ難く、球体１１に駆動力を確実に伝達することができる。また、第１、第２の補助輪２２、２３が球体１１に当接する部分が、金属からなるので、第１、第２の補助輪２２、２３と球体１１との間でスリップが生じやすくなって、球体１１を円滑に回転することができる。
【００４４】
ここで、第１、第２の補助輪２２、２３が、球体１１の中心に向けて第１、第２の補助輪２２、２３が移動可能な第１、第２のスライド機構５７、５８をそれぞれ備え、更に、第１、第２の補助輪５７、５８がバネ８７、６８によって、球体１１の中心方向に押圧されているので、第１、第２の補助輪２２、２３を球体１１に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪１８、１９との間で球体１１を安定して保持することができる。また、第１、第２の補助輪２２、２３の直径が変化しても球体１１に当接させることができ、第１、第２の補助輪２２、２３の寸法許容範囲を大きく確保できる。
【００４５】
そして、球体１１に対して直交方向から当接する第１、第２の補助輪２２、２３の中央位置に、球体１１に当接する第３の補助輪７６が設けられているので、球体１１の中心位置のずれを更に防止して球体１１を回転することができる。このため、搬送物の重量が増しても、球体１１を任意の方向に安定して回転することができる。ここで、第３の補助輪７６が、球体１１の中心に向けて第３の補助輪７６が移動可能な第３のスライド機構８０を有し、更に、第３の補助輪７６が、バネ８５によって球体１１の中心方向に押圧されているので、第３の補助輪７６を球体１１に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪１８、１９及び第１、第２の補助輪２２、２３と連携して球体１１を安定して保持することができる。また、第３の補助輪７６の直径が変化しても球体１１に当接させることができ、第３の補助輪７６の寸法許容範囲を大きく確保できる。そして、球体１１に当接する部分が金属からなっているので、第３の補助輪７６と球体１１との間でスリップが生じやすくなって、球体１１を円滑に回転することができる。
【００４６】
続いて、図１０、図１１に示すように、球体駆動モジュール１０を用いた搬送設備９６について説明する。この搬送設備９６は、４個（即ち、少なくとも３個以上）の球体駆動モジュール１０を用いた第１の実施の形態に係る搬送装置９７、９８（第１、第２の搬送装置という）と、４個（即ち、少なくとも３個以上）の球体駆動モジュール１０ａを用いた第２の実施の形態に係る搬送装置９９（第３の搬送装置という）を有している。
【００４７】
第１の搬送装置９７の上流側には、ベルトコンベア、ローラコンベア、又はチェーンコンベアからなる第１の搬送手段１００を備え、第１の搬送装置９７と第３の搬送装置９９の間には第２の搬送手段の一例であるローラコンベア１０１を、第３の搬送装置９９と第２の搬送装置９８の間には第３の搬送手段の一例であるローラコンベア１０２を有し、更に、第２の搬送装置９８の下流側には、ベルトコンベア、ローラコンベア又はチェーンコンベアからなる第４の搬送手段１０３を備えている。
【００４８】
なお、第１、第２の搬送装置９７、９８と第３の搬送装置９９に用いている球体駆動モジュール１０、１０ａの主な相違点は、球体駆動モジュール１０ａにおいては、球体駆動モジュール１０に使用した球体１１の直径より大きい（例えば、１．２〜１．５倍）球体１１ａが使用されていること、球体駆動モジュール１０ａの基台１４ａが球体駆動モジュール１０の基台１４より大きくなっていること、球体駆動モジュール１０では第１、第２の回転駆動源２０、２１に減速機がなく、球体駆動モジュール１０ａでは第１、第２の回転駆動源に減速機が設けられていることである。これによって、第３の搬送装置９９の方が第１、第２の搬送装置９７、９８に比較して、球体１１ａの細密な回転制御ができることになる。
【００４９】
底が平坦な搬送物の一例である平面視して矩形形状の板状物１０５を、１）第１の搬送手段１００によって第１の搬送装置９７に搬送し（即ち、Ｙ方向に搬送）、２）第１の搬送装置９７で直角方向に方向を変えて、ローラコンベア１０１から第３の搬送装置９９に搬送し（即ち、Ｘ方向に搬送）、ここで、第３の搬送装置９９を用いてこの板状物１０５のＸＹ方向の位置合わせ（位置決め）を行い、３）更にローラコンベア１０２を用いて、第２の搬送装置９８に移載して方向転換（即ち、Ｙ方向に搬送）を行い、第４の搬送手段１０３で払い出すようにしている。
【００５０】
以下、これらを用いた、第１〜第３の搬送装置９７〜９９及びこれに付帯する装置について詳細に説明する。なお、平面視した第１、第２の搬送装置９７、９８、第３の搬送装置９９の中心位置をそれぞれ１０７〜１０９とする。
【００５１】
第１の搬送装置９７は、図１０〜図１２に示すように、４つの球体駆動モジュール１０を、カバー部材１７の開口部１６から突出する球体１１の上端を上方に向けて、平面視した際の中心位置が第１の搬送装置９７の中心位置１０７に一致するように搬送設備９６を設置する床面１１１上に取付け架台１１２を介して配置された取付けベース１０６に取付けることにより形成されている。なお、図１に示す符号１１０は、球体駆動モジュール１０の基台１４を取付けベース１０６に固定する締結部材の一例であるボルトである。
【００５２】
ここで、取付けベース１０６は、取付け架台１１２に配置する際に、床面１１１に対する高さ位置と、第１の搬送手段１００及びローラコンベア１０１に対する水平位置が調整されて、取付けベース１０６に取付けられた各球体駆動モジュール１０の球体１１の上端の高さ位置を、第１の搬送手段１００及びローラコンベア１０１の搬送面、即ち、搬送中の板状物１０５の底面が移動する面（同一平面の一例）上に合わせると共に、取付けベース１０６の中心位置を、第１の搬送手段１００の搬送方向中心線（第１の搬送手段１００の搬送方向に沿って第１の搬送手段１００の幅方向（搬送方向に直交する方向）中心を通過する直線）と、ローラコンベア１０１の搬送方向中心線（ローラコンベア１０１の搬送方向に沿ってローラコンベア１０１の幅方向（搬送方向に直交する方向）中心を通過する直線）との交点位置に合わせている。更に、球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１のいずれか一方を、第１の搬送手段１００の搬送方向に沿って配置する。したがって、取付けベース１０６にそれぞれ取付けられた球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の他方は、ローラコンベア１０１の搬送方向に沿って（即ち、第１の搬送手段１００の搬送方向に直交する方向に）配置される。
【００５３】
また、各球体駆動モジュール１０は、球体駆動モジュール１０の球体１１の上端が、取付けベース１０６の中心から一定距離の円周（ただし、平面視した板状物１０５より小さな円周）上に等間隔、例えば、取付けベース１０６の中心から一定距離の円周と取付けベース１０６の２本の対角線との交点位置（円周を４等分する位置）に合わせてそれぞれ配置することが好ましい。これによって、第１の搬送手段１００によって、板状物１０５が、板状物１０５の中心が第１の搬送装置９７の中心に略一致するように送出されると、板状物１０５を各球体駆動モジュール１０で均等に支えることができる。その結果、第１の搬送装置９７により、板状物１０５を精度よく直角方向に方向を変えて移動させることができ、板状物１０５をローラコンベア１０１の搬送方向中心線に沿って押し出すことができる。
【００５４】
第２の搬送装置９８は、図１０〜図１２に示すように、４つの球体駆動モジュール１０を、カバー部材１７の開口部１６から突出する球体１１の上端を上方に向けて、平面視した際の中心位置が第２の搬送装置９８の中心位置１０８に一致するように搬送設備９６を設置する床面１１１上に取付け架台１１３を介して配置された取付けベース１１４に、ボルト１１０を介して取付けることにより形成されている。
【００５５】
ここで、取付けベース１１４は、取付け架台１１３に配置する際に、床面１１１に対する高さ位置と、ローラコンベア１０２及び第４の搬送手段１０３に対する水平位置が調整されて、取付けベース１１４に取付けられた各球体駆動モジュール１０の球体１１の上端の高さ位置を、ローラコンベア１０２及び第４の搬送手段１０３の搬送面、即ち、搬送中の板状物１０５の底面が移動する面（同一平面の一例）上に合わせると共に、取付けベース１１４の中心位置を、ローラコンベア１０２の搬送方向中心線（ローラコンベア１０２の搬送方向に沿ってローラコンベア１０２の幅方向中心を通過する直線）と、第４の搬送手段１０３の搬送方向中心線（第４の搬送手段１０３の搬送方向に沿って第４の搬送手段１０３の幅方向中心を通過する直線）との交点位置に合わせている。更に、球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１のいずれか一方を、ローラコンベア１０２の搬送方向に沿って配置する。したがって、取付けベース１１４にそれぞれ取付けられた球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の他方は、第４の搬送手段１０３の搬送方向に沿って（即ち、ローラコンベア１０２の搬送方向に直交する方向に）配置される。
なお、ローラコンベア１０２は、ローラコンベア１０２の搬送方向中心線が、ローラコンベア１０１の搬送方向中心線と一致するように配置されている。
【００５６】
また、各球体駆動モジュール１０は、球体駆動モジュール１０の球体１１の上端が、取付けベース１１４の中心から一定距離の円周（ただし、平面視した板状物１０５より小さな円周）上に等間隔、例えば、取付けベース１１４の中心から一定距離の円周と取付けベース１１４の２本の対角線との交点位置（円周を４等分する位置）に合わせてそれぞれ配置することが好ましい。これによって、ローラコンベア１０２によって、板状物１０５が、板状物１０５の中心が第２の搬送装置９８の中心に略一致するように送出されると、板状物１０５を各球体駆動モジュール１０で均等に支えることができる。その結果、第２の搬送装置９８により、板状物１０５を精度よく直角方向に方向を変えて移動させることができ、板状物１０５を第４の搬送手段１０３の搬送方向中心線に沿って押し出すことができる。
【００５７】
第３の搬送装置９９は、図１０、図１１、図１３に示すように、４つの球体駆動モジュール１０ａを、カバー部材１７の開口部１６から突出する球体１１ａの上端を上方に向けて、平面視した際の中心位置が第３の搬送装置９９の中心位置１０９に一致するように搬送設備９６を設置する床面１１１上に取付け架台１１５を介して配置された取付けベース１１６に、ボルト１１０を介して取付けることにより形成されている。
【００５８】
ここで、取付けベース１１６は、取付け架台１１５に配置する際に、床面１１１に対する高さ位置と、ローラコンベア１０１、１０２に対する水平位置が調整されて、取付けベース１１６に取付けられた各球体駆動モジュール１０ａの球体１１ａの上端の高さ位置を、ローラコンベア１０１、１０２の搬送面、即ち、搬送中の板状物１０５の底面が移動する面（同一平面の一例）上に合わせると共に、取付けベース１１６の中心位置を、ローラコンベア１０１、１０２の搬送方向中心線上に合わせている。更に、球体駆動モジュール１０ａの第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１のいずれか一方を、ローラコンベア１０１、１０２の搬送方向に沿って（Ｘ方向に）配置する。したがって、取付けベース１１６にそれぞれ取付けられた球体駆動モジュール１０ａの第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の他方は、ローラコンベア１０１、１０２の搬送方向に直交する方向に沿って（Ｙ方向に）配置される。
【００５９】
また、各球体駆動モジュール１０ａは、球体駆動モジュール１０ａの球体１１ａの上端が、取付けベース１１６の中心から一定距離の円周（ただし、平面視した板状物１０５より小さな円周）上に等間隔、例えば、取付けベース１１６の中心から一定距離の円周と取付けベース１１６の２本の対角線との交点位置（円周を４等分する位置）に合わせてそれぞれ配置することが好ましい。
これによって、ローラコンベア１０１によって、板状物１０５が、板状物１０５の中心が第３の搬送装置９９の中心に略一致するように送出されると、板状物１０５を各球体駆動モジュール１０ａで均等に支えることができる。
【００６０】
ここで、図１１，図１３に示すように、第３の搬送装置９９上の板状物１０５の複数箇所を、取付けベース１１６の上方に保持部材１１７を介して設けた撮像手段１１８、１１９（カメラ）で撮影し、得られた画像と予め取得しておいた基準画像（板状物１０５が第３の搬送装置９９上の設定した位置に載置された状態を撮影した画像）と比較することにより、ローラコンベア１０１から第３の搬送装置９９上に送出された板状物１０５の位置ずれ量を把握することができる。
【００６１】
したがって、第３の搬送装置９９上での板状物１０５の位置ずれ量から、Ｘ方向のずれ成分Ａと、Ｙ方向のずれ成分Ｂをそれぞれ求めて、各球体駆動モジュール１０ａの一方の（Ｘ方向に沿った）車軸３０、３１の同期回転操作と、他方の（Ｙ方向に沿った）車軸３０、３１の同期回転操作を組合わせて、ずれ成分Ａ、Ｂが消失するように板状物１０５を移動させることにより、第３の搬送装置９９上での板状物１０５の位置を設定した位置に修正する（位置決めする）ことができる。これにより、第３の搬送装置９９上の板状物１０５に対して種々の処理を行うことができ、板状物１０５に対する処理が終了すると、板状物１０５をローラコンベア１０２の搬送方向中心線に沿って押し出すことができる。
【００６２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分を、ゴム又は樹脂から構成したが、金属から構成することも、ゴム、樹脂、及び金属の２以上を組合わせて構成することもできる。
また、４つの球体駆動モジュールを、球体駆動モジュールの球体の上端が、取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置した搬送装置を構成して、底が平坦な搬送物（板状物）を搬送する場合について説明したが、３つ以上（即ち、３個又は５個以上）の球体駆動モジュールを、搬送物の重心位置が各球体駆動モジュールの球体の上端を結んで形成される多角形の内側にあるように取付けベースに配置して、搬送装置を構成してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１０ａ：球体駆動モジュール、１１、１１ａ：球体、１２：駆動機構、１３：玉軸受け、１４、１４ａ：基台、１５：支持部材、１６：開口部、１７：カバー部材、１８：第１の駆動輪、１９：第２の駆動輪、２０：第１の回転駆動源、２１：第２の回転駆動源、２２：第１の補助輪、２３：第２の補助輪、２４、２５：タイヤ部材、２６：締結部材、２７、２８：ホイール、２９：掛止部材、３０、３１：車軸、３２：ボルト、３３、３４：取付け台、３５、３６：車軸支持部材、３７：軸受け、３８：締結部材、３９、４０：パルスモータ、４１、４２：出力軸、４３：カップリング、４４、４５：ドライバ、４６、４７：モータ取付け部材、４８：ボルト、４９、５０：円筒体、５１、５２：軸受け、５３、５４：支持軸、５５、５６：支持部材、５７：第１のスライド機構、５８：第２のスライド機構、５９、６０：連結部材、６１、６２：スライド台車、６３、６４：レール部材、６５、６６：固定金具、６７、６８：バネ、６９：付勢手段、６９ａ：穴、７０：付勢手段、７０ａ：穴、７１：水平部、７２：垂直部、７３、７４：長孔、７５：ボルト、７６：第３の補助輪、７７：円筒体、７８：支持軸、７９：支持部材、８０：第３のスライド機構、８１：連結部材、８２：スライド台車、８３：レール部材、８４：固定金具、８５：バネ、８６：付勢手段、８６ａ：穴、８７：水平部、８８：垂直部、８９、９０：長孔、９１：ボルト、９２：雄ネジ部材、９３：支持台、９４：ボルト、９６：搬送設備、９７：搬送装置（第１の搬送装置）、９８：搬送装置（第２の搬送装置）、９９：搬送装置（第３の搬送装置）、１００：第１の搬送手段、１０１、１０２：ローラコンベア、１０３：第４の搬送手段、１０５：板状物、１０６：取付けベース、１０７、１０８、１０９：中心位置、１１０：ボルト、１１１：床面、１１２、１１３：取付け架台、１１４：取付けベース、１１５：取付け架台、１１６：取付けベース、１１７：保持部材、１１８、１１９：撮像手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底が平坦な搬送物の下面に当接して回転可能な球体を備えた球体駆動モジュール及びそれを用いた搬送物の位置決め及び／又は搬送を行う搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生産現場において、限られたスペース内で直進移動してくる搬送物（例えば、製品や半製品）を別の方向に向けて直進移動させようとする場合、搬送物に方向性がない場合は、例えば、方向転換場所に対して上流側搬送装置と下流側搬送装置を段違いに設置し、方向転換場所に搬送物の昇降装置を設けて、上流側搬送装置から受入れた搬送物を昇降して下流側搬送装置に載せ換えている。また、搬送物に方向性がある場合は、方向転換場所に対して上流側搬送装置と下流側搬送装置を同一高さ位置に設置し、方向転換場所に搬送物の旋回装置を設けて、上流側搬送装置から受入れた搬送物の方向を下流側搬送装置の搬送方向に対して調整してから下流側搬送装置に載せ換えている。このため、上流側搬送装置から下流側搬送装置に搬送物を受け渡すのに時間を要するという問題が生じる。そして、搬送物が大きくなる程、また搬送物が重くなる程、昇降装置や旋回装置が大型化して搬送設備コストが上昇すると共に、搬送物の受け渡し時間が長くなるという問題が生じる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に示すように、方向転換場所に、円盤状の回転体の上に当接配置されて回転する球体を備えた装置を複数並べて設置し、上流側搬送装置から送出された搬送物が方向転換場所に払出されて複数の装置により支持された際、各装置の円盤状の回転体を球体に対して移動し、球体との接触位置を変えることで球体の回転方向を変化させて搬送物の方向を変え、次いで、円盤状の回転体を球体に対して再度移動して、球体の回転方向を下流側搬送装置の受入れ側に向けることにより、搬送物を下流側搬送装置に載せ換えることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、球体と、球体の径より小さい開口を有し、少なくとも開口部に弾性効果を有して球体を収納するハウジングと、圧電素子を三角トラス状に組合わせてその頂点部に摩擦面を有し、摩擦面がハウジングに収納された球体の表面に開口に対向する方向から接触するように配設され、球体の接線方向に運動することにより球体を２次元に駆動する駆動体とを備え、開口部で球体を駆動体に押し付けて摩擦力を増大させて一部が開口から露出した球体を任意の方向に回転させる２自由度球体駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４００８号公報
【特許文献２】特許第２９９３４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、上流側搬送装置から受入れた搬送物の方向転換を行う際及び方向転換が終了してから搬送物を下流側搬送装置に送出す際に、それぞれ円盤状の回転体を移動しなければならないので、搬送物の受入れ、搬送物の方向転換、及び搬送物の送出しの各動作が不連続となって、上流側搬送装置から下流側搬送装置に搬送物を受け渡すのに時間を要するという問題がある。また、円盤状の回転体上での球体の高精度の位置決めと、円盤状の回転体上での球体のスリップを防止した回転が達成されないと、球体の回転方向を高精度に制御して搬送物を駆動することができず、高精度で搬送物の位置決めを行う場合、円盤状の回転体の駆動制御系が複雑になって設備コストが上昇するという問題がある。更に、球体上に搬送物が載置された状態で、球体に当接している円盤状の回転体を移動させるため、球体及び円盤状の回転体がそれぞれ磨耗し易く、メンテナンス負担が大きくなるという問題が生じる。また、球体及び円盤状の回転体が磨耗すると、球体が円盤状の回転体上で一様に回転することが困難になって、搬送物を所定方向に安定して送出すこと及び搬送物の方向転換を円滑かつ精度よく行うことが困難になる。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の２自由度球体駆動装置においては、開口から露出した球体の上端に接触する搬送物を、球体の回転方向を制御することにより所定の方向に向けて駆動することができるが、球体に接触する搬送物の重量が重くなると、圧電素子を三角トラス状に組合わせ形成した摩擦面が押圧されて変形し、球体を所定の方向に回転させることが困難になるという問題が生じる。また、摩擦面の変形を抑制するため圧電素子を剛性の高い部材で支持すると、圧電素子の振動を球体に伝達することが困難になって、球体を効率的に回転させることができないという問題が生じる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、シンプルな構造を有し、低コストでかつ短時間で搬送物の方向転換、位置決めを精度よく行うことが可能な球体駆動モジュール及びそれを用いた搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う第１の発明に係る球体駆動モジュールは、底が平坦な搬送物の下面に当接して回転可能な球体と、該球体を回転駆動する駆動機構と、前記球体を回転可能に保持する球体保持部材と、前記球体保持部材及び前記駆動機構を載置する基台と、複数の支持部材を介して前記基台に取付けられて、前記球体保持部材及び前記駆動機構を覆うと共に、上面に形成された開口部から前記球体の上部を露出させるカバー部材とを有する球体駆動モジュールであって、
前記駆動機構は、平面視して前記球体（前記球体の中心を通る水平面と該球体の表面とが交わって形成される大円）の中心に向けて直交する方向から該球体（該大円の円周）に当接する第１、第２の駆動輪と、前記第１、第２の駆動輪をそれぞれ回転駆動する第１、第２の回転駆動源と、前記球体（前記大円）を挟んで前記第１、第２の駆動輪とそれぞれ対向して設けられ、回転自由に保持された第１、第２の補助受け部材とを備え、しかも、前記球体の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなっている。
ここで、前記第１、第２の補助受け部材としては、補助輪の他、自在回転ボール、滑り軸受け等がある。
【００１０】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、凸断面円弧状となっていることが好ましい。
また、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、ゴム、樹脂、金属、又はこれらの２以上から構成することができる。
【００１１】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の補助受け部材は、第１、第２の補助輪であって、該第１、第２の補助輪が前記球体に当接する部分は、金属からなることが好ましい。
ここで、前記第１、第２の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第１、第２の補助輪が移動可能な第１、第２のスライド機構をそれぞれ備え、更に、前記第１、第２の補助輪はそれぞれ弾性部材によって、前記球体の中心方向に押圧されていることが好ましい。
【００１２】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、前記球体に対して直交方向から当接する前記第１、第２の補助輪の中央位置に、前記球体に当接する第３の補助輪を設けることができる。
ここで、前記第３の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第３の補助輪が移動可能な第３のスライド機構を備え、更に、前記第３の補助輪は、弾性部材によって前記球体の中心方向に押圧され、しかも、前記球体に当接する部分は金属からなっていることが好ましい。
【００１３】
前記目的に沿う第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置は、第１の発明に係る球体駆動モジュールを、前記カバー部材の前記開口部から突出する前記球体の上端を上方に向け、該球体の上端の高さ位置を同一平面上に合わせて少なくとも３つ、取付けベースに設けている。
なお、ここで、本発明に係る搬送装置は、搬送物を移動（直線移動、方向転換）させる場合の他、搬送物の位置決めを行う場合も含まれる。
【００１４】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記各球体駆動モジュールの前記球体の上端は、平面視して前記取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置されていることが好ましい。
【００１５】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記第１、第２の回転駆動源には減速機を設けることができる。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明に係る球体駆動モジュール及び第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置においては、平面視して球体の中心に向けて直交する方向から球体に当接する第１、第２の駆動輪を有するので、第１、第２の駆動輪を同時に又は交互にそれぞれ回転させることで、球体を任意の方向に応答性よく回転することができる。なお、第１、第２の駆動輪を交互に微小回転すると、球体と第１、第２の駆動輪との間に滑りを生じることなく駆動させることができる。また、第１、第２の駆動輪を同時に回転させると、第１、第２の駆動輪の合成ベクトル方向に球体を駆動することができる。
ここで、球体が、第１、第２の駆動輪と第１、第２の補助受け部材より挟まれているので、球体の中心位置を一定に保って球体を回転することができ、球体の回転方向を安定化することができる。また、球体の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなるため、搬送物との間でスリップが生じ難く、搬送物に駆動力を確実に伝達することができる。その結果、下面が球体の上端に当接している搬送物を、球体の上端の回転方向に向けて駆動（押し出す）ことができ、短時間で搬送物の方向転換や位置決めを精度よく行うことができる。
また、第１、第２の駆動輪は、平面視して球体（球体の中心を通る水平面と球体の表面とが交わって形成される大円）の中心に向けて直交する方向から球体（球体の大円）に当接し、第１、第２の補助受け部材は球体（球体の大円）を挟んで第１、第２の駆動輪とそれぞれ対向しているので、基台からカバー部材を取外して球体を露出させると、この球体を上方に向けて取外すことができ、球体の交換を容易に行うことができる。
更に、駆動機構は、第１、第２の駆動輪と、第１、第２の回転駆動源と、第１、第２の補助受け部材とを備えたシンプルな構造のため、低コストで製作することができる。
【００１７】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分が、凸断面円弧状となっている場合、球体の表面に現れる第１、第２の駆動輪の当接部の軌跡が線状となって、球体を円滑に回転することができる。
【００１８】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分が、１）ゴム、２）樹脂、又は３）ゴム、樹脂、及び金属の２以上からなる場合、球体と第１、第２の駆動輪との間でスリップが生じ難く、球体に駆動力を確実に伝達することができる。
また、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分が、金属からなる場合、第１、第２の駆動輪の磨耗を防止できる。
【００１９】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の補助受け部材が、第１、第２の補助輪であって、第１、第２の補助輪が球体に当接する部分が、金属からなる場合、第１、第２の補助輪と球体との間でスリップが生じやすくなって、球体を円滑に回転することができる。
【００２０】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第１、第２の補助輪が、球体の中心に向けて第１、第２の補助輪が移動可能な第１、第２のスライド機構をそれぞれ備え、更に、第１、第２の補助輪がそれぞれ弾性部材によって、球体の中心方向に押圧されている場合、第１、第２の補助輪を球体に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪との間で球体を安定して保持することができる。また、第１、第２の補助輪の直径が変化しても球体に当接させることができ、第１、第２の補助輪の寸法許容範囲を大きく確保でき、第１、第２の補助輪の製作コストを低減することができる。
【００２１】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、球体に対して直交方向から当接する第１、第２の補助輪の中央位置に、球体に当接する第３の補助輪を設けた場合、球体の中心位置のずれを更に防止して球体を回転することができる。このため、搬送物の重量が増しても、球体を任意の方向に安定して回転することができる。
【００２２】
第１の発明に係る球体駆動モジュールにおいて、第３の補助輪が、球体の中心に向けて第３の補助輪が移動可能な第３のスライド機構を備え、更に、第３の補助輪が、弾性部材によって球体の中心方向に押圧されている場合、第３の補助輪を球体に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪及び第１、第２の補助輪との間で球体を安定して保持することができる。また、第３の補助輪の直径が変化しても球体に当接させることができ、第３の補助輪の寸法許容範囲を大きく確保でき、第３の補助輪の製作コストを低減することができる。
また、球体に当接する部分が金属からなっている場合、第３の補助輪と球体との間でスリップが生じやすくなって、球体を円滑に回転することができる。
【００２３】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、各球体駆動モジュールの球体の上端が、平面視して取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置されている場合、搬送物の直進又はその場回転においては、各球体駆動モジュールの操作条件を同一にすることができ、制御が容易になる。
【００２４】
第２の発明に係る球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、第１、第２の回転駆動源に減速機が設けられている場合、第１、第２の駆動輪の回転角度を精度よく制御することができ、球体の回転角度の制御が容易になる。その結果、搬送物を所定の駆動方向に向けて駆動することができ、搬送物の高精度位置決めが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る球体駆動モジュールの平面図である。
【図２】同球体駆動モジュールの一部省略正面図である。
【図３】同球体駆動モジュールの一部省略左側面図である。
【図４】同球体駆動モジュールの一部省略右側面図である。
【図５】第１の駆動輪の説明図である。
【図６】第２の駆動輪の説明図である。
【図７】第１の補助輪の説明図である。
【図８】第２の補助輪の説明図である。
【図９】第３の補助輪の説明図である。
【図１０】本発明の球体駆動モジュールを用いた第１、第２の実施の形態に係る搬送装置から形成された搬送設備の平面図である。
【図１１】同搬送設備の一部省略正面図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る搬送装置の側面図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る搬送装置の一部省略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る球体駆動モジュール１０は、図１、図２に示すように、底が平坦な搬送物（図示せず）の下面に当接して回転可能な球体１１と、球体１１を回転駆動する駆動機構１２と、球体１１を回転可能に保持する球体保持部材の一例である玉軸受け（ボールベアリング）１３と、玉軸受け１３及び駆動機構１２を載置する平板状の基台１４と、複数（本実施の形態では３つ）の支持部材１５を介して基台１４に取付けられて、玉軸受け１３及び駆動機構１２を覆うと共に、上面に形成された開口部１６から球体１１の上部を露出させるカバー部材１７とを有している。
【００２７】
ここで、駆動機構１２は、平面視して球体１１の中心に向けて直交する方向から球体１１に当接する第１、第２の駆動輪１８、１９と、第１、第２の駆動輪１８、１９をそれぞれ回転駆動する第１、第２の回転駆動源２０、２１とを備えている。更に、駆動機構１２は、球体１１を挟んで第１、第２の駆動輪１８、１９とそれぞれ対向して設けられ、回転自由に保持された第１、第２の補助輪（第１、第２の補助受け部材の一例）２２、２３を備えている。以下、詳細に説明する。
【００２８】
球体１１は、例えば、球状の芯材と、芯材を被覆して、搬送物の下面に当接する表層部とを有している。ここで、芯材は、例えば、金属で形成され、表層部は、ゴム（例えばウレタン）又は樹脂（例えばポリアセタール）から形成することができる。また、球体１１の直径は５０〜１５０ｍｍの範囲であって、例えば７６ｍｍｍである。ここで、球体１１の表層部がゴム又は樹脂から形成されているので、搬送物との間でスリップが生じ難く、球体１１の回転力を物体に確実に伝達することができる。なお、搬送物の下面が平坦でない場合は、例えば、搬送物を下面が平坦なパレットを介して球体１１に当接させればよい。
【００２９】
図１、図３、図５、図６に示すように、第１、第２の駆動輪１８、１９はそれぞれ、環状で球体１１に当接する外周側が凸断面円弧状となってゴム（例えばウレタン）又は樹脂（例えばポリアセタール）から形成されたタイヤ部材２４、２５と、タイヤ部材２４、２５の内側に嵌入される軸部と軸部の一方側に連接して設けられ、タイヤ部材２４、２５の一方の側部に当接して締結部材２６（例えばボルト）を介して固定されるつば部を備えた環状のホイール２７、２８と、ホイール２７、２８の軸部を貫通し、掛止部材２９（例えば平行キー）を介して固定された車軸３０、３１とを有している。
【００３０】
そして、車軸３０、３１の両側は、基台１４上に締結部材の一例であるボルト３２を介して固定された取付け台３３、３４を介して立設された対となる車軸支持部材３５、３６に軸受け３７を介して回転可能に支持されている。ここで、車軸３０、３１の軸心は、球体１１の上下方向中心を通る水平面上にあって、球体１１の上下方向中心を通る水平面と球体１１の表面とが交わって形成される大円の外側で直交している。このため、第１、第２の駆動輪１８、１９は、平面視して球体１１の大円の中心に向けて直交する方向から球体１１の大円に当接している。なお、符号３８は、軸受け３７を車軸支持部材３５、３６にそれぞれ取付けている締結部材（例えばボルト）である。
【００３１】
第１、第２の回転駆動源２０、２１は、例えば、エンコーダ付きのパルスモータ３９、４０を有し、パルスモータ３９、４０の出力軸４１、４２が、第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の一端側とカップリング４３を介して接続している。なお、符号４４，４５はパルスモータ３９、４０のドライバ、符号４６、４７はパルスモータ３９、４０を基台１４にそれぞれ取付けるモータ取付け部材、符号４８はモータ取付け部材４６、４７を基台１４に取付けるボルト（締結部材の一例）である。なお、エンコーダ付きのパルスモータ３９、４０の代わりに、エンコーダ付きのサーボモータを使用してもよい。
【００３２】
図１、図２、図４、図７、図８に示すように、第１、第２の補助輪２２、２３は、球体１１に当接する金属製の円筒体４９、５０と、円筒体４９、５０の中央部を軸心方向に貫通し、円筒体４９、５０の内周面に軸心方向に並べて取付けられた対となる軸受け５１、５２を介して設けられた支持軸５３、５４とを有している。更に、第１、第２の補助輪２２、２３は、支持軸５３、５４の一側を固定して支持軸５３、５４を水平に保持する支持部材５５、５６と、支持部材５５、５６を介して円筒体４９、５０を、球体１１を挟んでタイヤ部材２４、２５とそれぞれ対向させながら球体１１の中心に向けて移動する第１、第２のスライド機構５７、５８とを備えている。
【００３３】
第１、第２のスライド機構５７、５８は、円筒体４９、５０の支持軸５３、５４の一方側を保持する支持部材５５、５６が連結部材５９、６０を介して取付けられたスライド台車６１、６２と、基台１４上に取付けられてスライド台車６１、６２の移動方向を定めるレール部材６３、６４とを有している。これによって、スライド台車６１、６２の移動に伴って、スライド台車６１、６２に取付けられた支持部材５５、５６に保持された支持軸５３、５４で支持された円筒体４９、５０を、球体１１を挟んでタイヤ部材２４、２５とそれぞれ対向しながら球体１１の中心に向けて進退することができる。
【００３４】
更に、スライド台車６１、６２に取付けられた連結部材５９、６０の他方側（球体１１に対向しない側）には、基台１４に取付けられた固定金具６５、６６が設けられている。そして、連結部材５９、６０と固定金具６５、６６の間に圧縮状態でバネ６７、６８（弾性部材の一例）を配置することで、連結部材５９、６０を介して、支持部材５５、５６に保持された円筒体４９、５０（第１、第２の補助輪２２、２３）をそれぞれ球体１１の中心方向に押圧する付勢手段６９、７０を構成している。なお、連結部材５９、６０には、バネ６７、６８の一端側が嵌入する穴６９ａ、７０ａが設けられている。
【００３５】
ここで、固定金具６５、６６は、断面視してＬ字状となって、水平部７１が基台１４に固定され、垂直部７２が立設状態で連結部材５９、６０に対向している。また、水平部７１には、平面視して球体１１の中心と円筒体４９、５０の長手方向（軸心方向）中心とを通過する直線に平行な複数（例えば２つ）の長孔７３、７４が形成されている。これにより、長孔７３、７４にボルト７５をそれぞれ挿通して基台１４に形成された雌ネジ部（図示せず）に締め込むことにより、固定金具６５、６６を基台１４に固定している。なお、雌ネジ部の位置に対して水平部７１をスライドさせることにより、基台１４上における垂直部７２の立設位置を変化させて、平面視した際の球体１１の中心と垂直部７２との間の距離を調整することができ、球体１１に押圧される第１、第２の補助輪２２、２３の加圧力を調整することができる。
【００３６】
更に、球体駆動モジュール１０には、図１、図９に示すように、球体１１に対して直交方向から当接する第１、第２の補助輪２２、２３の中央位置（球体１１の大円の円周に沿った周方向中央位置）に、球体１１の大円に当接する第３の補助輪７６が設けられている。ここで、第３の補助輪７６は、球体１１に当接する金属製の円筒体７７と、円筒体７７の中央部を軸心方向に貫通し、円筒体７７の内周面に軸心方向に並べて取付けられた対となる軸受け（図示せず）を介して設けられた支持軸７８とを有している。更に、第３の補助輪７６は、支持軸７８の一側を固定して支持軸７８を水平に保持する支持部材７９と、支持部材７９を介して円筒体７７を球体１１の中心に向けて移動する第３のスライド機構８０とを備えている。
【００３７】
第３のスライド機構８０は、円筒体７７の支持軸７８の一方側を保持する支持部材７９が連結部材８１を介して取付けられたスライド台車８２と、基台１４上に取付けられてスライド台車８２の移動方向を定めるレール部材８３とを有している。これによって、スライド台車８２の移動に伴って、スライド台車８２に取付けられた支持部材７９に保持された支持軸７８で支持された円筒体７７を、球体１１の中心に向けて進退することができる。
【００３８】
更に、スライド台車８２に取付けられた連結部材８１の他方側（球体１１に対向しない側）には、基台１４に取付けられた固定金具８４が設けられている。そして、連結部材８１と固定金具８４の間に圧縮状態でバネ８５（弾性部材の一例）を配置することで、連結部材８１を介して、支持部材７９に保持された円筒体７７（第３の補助輪７６）を球体１１の中心方向に押圧する付勢手段８６を構成している。なお、連結部材８１には、バネ８５の一端側が嵌入する穴８６ａが設けられている。
【００３９】
ここで、固定金具８４は、断面視してＬ字状となって、水平部８７が基台１４に固定され、垂直部８８が立設状態で連結部材８１に対向している。また、水平部８７には、平面視して球体１１の中心と円筒体７７の長手方向（軸心方向）中心とを通過する直線に平行な複数（例えば２つ）の長孔８９、９０が形成されている。これにより、長孔８９、９０にボルト９１をそれぞれ挿通して基台１４に形成された雌ネジ部（図示せず）に締め込むことにより、固定金具８４を基台１４に固定している。なお、雌ネジ部の位置に対して水平部８７をスライドさせることにより、基台１４上における垂直部８８の立設位置を変化させて、平面視した際の球体１１の中心と垂直部８８との間の距離を調整することができ、球体１１に押圧される第３の補助輪７６の加圧力を調整することができる。
【００４０】
カバー部材１７は、平面視して基台１４と同一形状であって、下方に開口し、天井部に開口部１６が形成された箱状物である。また、カバー部材１７を基台１４に取付ける複数（本実施の形態では３つ）の支持部材１５は、例えば、基台１４上に立設された同一高さの支柱であって、支柱上端部の中央部には、雌ネジ部（図示せず）がそれぞれ形成されている。ここで、支持部材１５の高さは、基台１４に玉軸受け１３を介して保持された球体１１の上端の高さより低い。このため、支持部材１５の上方から開口側を基台１４に向けてカバー部材１７を下降すると、カバー部材１７の天井部の下面が支持部材１５の上端面で支えられ、天井部の開口部１６から球体１１の上部が露出した状態になる。そして、天井部に形成された貫通孔（図示せず）に締結部材の一例である雄ネジ部材（ビス）９２を挿通して雌ネジ部にねじ込むことにより、カバー部材１７が支持部材１５を介して基台１４に取付けられる。
なお、符号９３は玉軸受け１３を取付ける支持台、符号９４は支持台９３を基台１４に取付ける締結部材の一例であるボルトである。
【００４１】
続いて、本発明の一実施の形態に係る球体駆動モジュール１０の作用について説明する。球体駆動モジュール１０では、平面視して球体１１の中心に向けて直交する方向から球体１１に当接する第１、第２の駆動輪１８、１９を有するので、第１、第２の駆動輪１８、１９を同時に又は交互にそれぞれ回転させることで、球体１１を任意の方向に応答性よく回転することができる。ここで、球体１１が、第１、第２の駆動輪１８、１９と第１、第２の補助輪（第１、第２の補助受け部材の一例）２２、２３により挟まれているので、球体１１の中心位置を一定に保って球体１１を回転することができ、球体１１の回転方向を安定化することができる。また、球体１１の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなるため、搬送物との間でスリップが生じ難く、搬送物に駆動力を確実に伝達することができる。その結果、下面が球体１１の上端に当接している搬送物を、球体１１の上端の回転方向に向けて駆動（押し出す）ことができる。
【００４２】
第１、第２の駆動輪１８、１９は、平面視して球体１１（球体１１の中心を通る水平面と球体１１の表面とが交わって形成される大円）の中心に向けて直交する方向から球体１１（大円の円周）に当接し、第１、第２の補助輪２２、２３は球体１１（大円）を挟んで第１、第２の駆動輪１８、１９とそれぞれ対向しているので、基台１４からカバー部材１７を取外して球体１１を露出させると、この球体１１を上方に向けて移動させることができ、球体１１を取外すことができ、球体１１の交換を容易に行うことができる。
【００４３】
第１、第２の駆動輪１８、１９の球体１１に当接する部分が、凸断面円弧状となっているので、球体１１の表面に現れる第１、第２の駆動輪１８、１９の当接部の軌跡が線状となって、球体１１を円滑に回転することができる。ここで、第１、第２の駆動輪１８、１９が球体１１に当接する部分が、ゴム又は樹脂からなっているので、球体１１と第１、第２の駆動輪１８、１９との間でスリップが生じ難く、球体１１に駆動力を確実に伝達することができる。また、第１、第２の補助輪２２、２３が球体１１に当接する部分が、金属からなるので、第１、第２の補助輪２２、２３と球体１１との間でスリップが生じやすくなって、球体１１を円滑に回転することができる。
【００４４】
ここで、第１、第２の補助輪２２、２３が、球体１１の中心に向けて第１、第２の補助輪２２、２３が移動可能な第１、第２のスライド機構５７、５８をそれぞれ備え、更に、第１、第２の補助輪５７、５８がバネ８７、６８によって、球体１１の中心方向に押圧されているので、第１、第２の補助輪２２、２３を球体１１に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪１８、１９との間で球体１１を安定して保持することができる。また、第１、第２の補助輪２２、２３の直径が変化しても球体１１に当接させることができ、第１、第２の補助輪２２、２３の寸法許容範囲を大きく確保できる。
【００４５】
そして、球体１１に対して直交方向から当接する第１、第２の補助輪２２、２３の中央位置に、球体１１に当接する第３の補助輪７６が設けられているので、球体１１の中心位置のずれを更に防止して球体１１を回転することができる。このため、搬送物の重量が増しても、球体１１を任意の方向に安定して回転することができる。ここで、第３の補助輪７６が、球体１１の中心に向けて第３の補助輪７６が移動可能な第３のスライド機構８０を有し、更に、第３の補助輪７６が、バネ８５によって球体１１の中心方向に押圧されているので、第３の補助輪７６を球体１１に常に当接させることができ、第１、第２の駆動輪１８、１９及び第１、第２の補助輪２２、２３と連携して球体１１を安定して保持することができる。また、第３の補助輪７６の直径が変化しても球体１１に当接させることができ、第３の補助輪７６の寸法許容範囲を大きく確保できる。そして、球体１１に当接する部分が金属からなっているので、第３の補助輪７６と球体１１との間でスリップが生じやすくなって、球体１１を円滑に回転することができる。
【００４６】
続いて、図１０、図１１に示すように、球体駆動モジュール１０を用いた搬送設備９６について説明する。この搬送設備９６は、４個（即ち、少なくとも３個以上）の球体駆動モジュール１０を用いた第１の実施の形態に係る搬送装置９７、９８（第１、第２の搬送装置という）と、４個（即ち、少なくとも３個以上）の球体駆動モジュール１０ａを用いた第２の実施の形態に係る搬送装置９９（第３の搬送装置という）を有している。
【００４７】
第１の搬送装置９７の上流側には、ベルトコンベア、ローラコンベア、又はチェーンコンベアからなる第１の搬送手段１００を備え、第１の搬送装置９７と第３の搬送装置９９の間には第２の搬送手段の一例であるローラコンベア１０１を、第３の搬送装置９９と第２の搬送装置９８の間には第３の搬送手段の一例であるローラコンベア１０２を有し、更に、第２の搬送装置９８の下流側には、ベルトコンベア、ローラコンベア又はチェーンコンベアからなる第４の搬送手段１０３を備えている。
【００４８】
なお、第１、第２の搬送装置９７、９８と第３の搬送装置９９に用いている球体駆動モジュール１０、１０ａの主な相違点は、球体駆動モジュール１０ａにおいては、球体駆動モジュール１０に使用した球体１１の直径より大きい（例えば、１．２〜１．５倍）球体１１ａが使用されていること、球体駆動モジュール１０ａの基台１４ａが球体駆動モジュール１０の基台１４より大きくなっていること、球体駆動モジュール１０では第１、第２の回転駆動源２０、２１に減速機がなく、球体駆動モジュール１０ａでは第１、第２の回転駆動源に減速機が設けられていることである。これによって、第３の搬送装置９９の方が第１、第２の搬送装置９７、９８に比較して、球体１１ａの細密な回転制御ができることになる。
【００４９】
底が平坦な搬送物の一例である平面視して矩形形状の板状物１０５を、１）第１の搬送手段１００によって第１の搬送装置９７に搬送し（即ち、Ｙ方向に搬送）、２）第１の搬送装置９７で直角方向に方向を変えて、ローラコンベア１０１から第３の搬送装置９９に搬送し（即ち、Ｘ方向に搬送）、ここで、第３の搬送装置９９を用いてこの板状物１０５のＸＹ方向の位置合わせ（位置決め）を行い、３）更にローラコンベア１０２を用いて、第２の搬送装置９８に移載して方向転換（即ち、Ｙ方向に搬送）を行い、第４の搬送手段１０３で払い出すようにしている。
【００５０】
以下、これらを用いた、第１〜第３の搬送装置９７〜９９及びこれに付帯する装置について詳細に説明する。なお、平面視した第１、第２の搬送装置９７、９８、第３の搬送装置９９の中心位置をそれぞれ１０７〜１０９とする。
【００５１】
第１の搬送装置９７は、図１０〜図１２に示すように、４つの球体駆動モジュール１０を、カバー部材１７の開口部１６から突出する球体１１の上端を上方に向けて、平面視した際の中心位置が第１の搬送装置９７の中心位置１０７に一致するように搬送設備９６を設置する床面１１１上に取付け架台１１２を介して配置された取付けベース１０６に取付けることにより形成されている。なお、図１に示す符号１１０は、球体駆動モジュール１０の基台１４を取付けベース１０６に固定する締結部材の一例であるボルトである。
【００５２】
ここで、取付けベース１０６は、取付け架台１１２に配置する際に、床面１１１に対する高さ位置と、第１の搬送手段１００及びローラコンベア１０１に対する水平位置が調整されて、取付けベース１０６に取付けられた各球体駆動モジュール１０の球体１１の上端の高さ位置を、第１の搬送手段１００及びローラコンベア１０１の搬送面、即ち、搬送中の板状物１０５の底面が移動する面（同一平面の一例）上に合わせると共に、取付けベース１０６の中心位置を、第１の搬送手段１００の搬送方向中心線（第１の搬送手段１００の搬送方向に沿って第１の搬送手段１００の幅方向（搬送方向に直交する方向）中心を通過する直線）と、ローラコンベア１０１の搬送方向中心線（ローラコンベア１０１の搬送方向に沿ってローラコンベア１０１の幅方向（搬送方向に直交する方向）中心を通過する直線）との交点位置に合わせている。更に、球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１のいずれか一方を、第１の搬送手段１００の搬送方向に沿って配置する。したがって、取付けベース１０６にそれぞれ取付けられた球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の他方は、ローラコンベア１０１の搬送方向に沿って（即ち、第１の搬送手段１００の搬送方向に直交する方向に）配置される。
【００５３】
また、各球体駆動モジュール１０は、球体駆動モジュール１０の球体１１の上端が、取付けベース１０６の中心から一定距離の円周（ただし、平面視した板状物１０５より小さな円周）上に等間隔、例えば、取付けベース１０６の中心から一定距離の円周と取付けベース１０６の２本の対角線との交点位置（円周を４等分する位置）に合わせてそれぞれ配置することが好ましい。これによって、第１の搬送手段１００によって、板状物１０５が、板状物１０５の中心が第１の搬送装置９７の中心に略一致するように送出されると、板状物１０５を各球体駆動モジュール１０で均等に支えることができる。その結果、第１の搬送装置９７により、板状物１０５を精度よく直角方向に方向を変えて移動させることができ、板状物１０５をローラコンベア１０１の搬送方向中心線に沿って押し出すことができる。
【００５４】
第２の搬送装置９８は、図１０〜図１２に示すように、４つの球体駆動モジュール１０を、カバー部材１７の開口部１６から突出する球体１１の上端を上方に向けて、平面視した際の中心位置が第２の搬送装置９８の中心位置１０８に一致するように搬送設備９６を設置する床面１１１上に取付け架台１１３を介して配置された取付けベース１１４に、ボルト１１０を介して取付けることにより形成されている。
【００５５】
ここで、取付けベース１１４は、取付け架台１１３に配置する際に、床面１１１に対する高さ位置と、ローラコンベア１０２及び第４の搬送手段１０３に対する水平位置が調整されて、取付けベース１１４に取付けられた各球体駆動モジュール１０の球体１１の上端の高さ位置を、ローラコンベア１０２及び第４の搬送手段１０３の搬送面、即ち、搬送中の板状物１０５の底面が移動する面（同一平面の一例）上に合わせると共に、取付けベース１１４の中心位置を、ローラコンベア１０２の搬送方向中心線（ローラコンベア１０２の搬送方向に沿ってローラコンベア１０２の幅方向中心を通過する直線）と、第４の搬送手段１０３の搬送方向中心線（第４の搬送手段１０３の搬送方向に沿って第４の搬送手段１０３の幅方向中心を通過する直線）との交点位置に合わせている。更に、球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１のいずれか一方を、ローラコンベア１０２の搬送方向に沿って配置する。したがって、取付けベース１１４にそれぞれ取付けられた球体駆動モジュール１０の第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の他方は、第４の搬送手段１０３の搬送方向に沿って（即ち、ローラコンベア１０２の搬送方向に直交する方向に）配置される。
なお、ローラコンベア１０２は、ローラコンベア１０２の搬送方向中心線が、ローラコンベア１０１の搬送方向中心線と一致するように配置されている。
【００５６】
また、各球体駆動モジュール１０は、球体駆動モジュール１０の球体１１の上端が、取付けベース１１４の中心から一定距離の円周（ただし、平面視した板状物１０５より小さな円周）上に等間隔、例えば、取付けベース１１４の中心から一定距離の円周と取付けベース１１４の２本の対角線との交点位置（円周を４等分する位置）に合わせてそれぞれ配置することが好ましい。これによって、ローラコンベア１０２によって、板状物１０５が、板状物１０５の中心が第２の搬送装置９８の中心に略一致するように送出されると、板状物１０５を各球体駆動モジュール１０で均等に支えることができる。その結果、第２の搬送装置９８により、板状物１０５を精度よく直角方向に方向を変えて移動させることができ、板状物１０５を第４の搬送手段１０３の搬送方向中心線に沿って押し出すことができる。
【００５７】
第３の搬送装置９９は、図１０、図１１、図１３に示すように、４つの球体駆動モジュール１０ａを、カバー部材１７の開口部１６から突出する球体１１ａの上端を上方に向けて、平面視した際の中心位置が第３の搬送装置９９の中心位置１０９に一致するように搬送設備９６を設置する床面１１１上に取付け架台１１５を介して配置された取付けベース１１６に、ボルト１１０を介して取付けることにより形成されている。
【００５８】
ここで、取付けベース１１６は、取付け架台１１５に配置する際に、床面１１１に対する高さ位置と、ローラコンベア１０１、１０２に対する水平位置が調整されて、取付けベース１１６に取付けられた各球体駆動モジュール１０ａの球体１１ａの上端の高さ位置を、ローラコンベア１０１、１０２の搬送面、即ち、搬送中の板状物１０５の底面が移動する面（同一平面の一例）上に合わせると共に、取付けベース１１６の中心位置を、ローラコンベア１０１、１０２の搬送方向中心線上に合わせている。更に、球体駆動モジュール１０ａの第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１のいずれか一方を、ローラコンベア１０１、１０２の搬送方向に沿って（Ｘ方向に）配置する。したがって、取付けベース１１６にそれぞれ取付けられた球体駆動モジュール１０ａの第１、第２の駆動輪１８、１９の車軸３０、３１の他方は、ローラコンベア１０１、１０２の搬送方向に直交する方向に沿って（Ｙ方向に）配置される。
【００５９】
また、各球体駆動モジュール１０ａは、球体駆動モジュール１０ａの球体１１ａの上端が、取付けベース１１６の中心から一定距離の円周（ただし、平面視した板状物１０５より小さな円周）上に等間隔、例えば、取付けベース１１６の中心から一定距離の円周と取付けベース１１６の２本の対角線との交点位置（円周を４等分する位置）に合わせてそれぞれ配置することが好ましい。
これによって、ローラコンベア１０１によって、板状物１０５が、板状物１０５の中心が第３の搬送装置９９の中心に略一致するように送出されると、板状物１０５を各球体駆動モジュール１０ａで均等に支えることができる。
【００６０】
ここで、図１１，図１３に示すように、第３の搬送装置９９上の板状物１０５の複数箇所を、取付けベース１１６の上方に保持部材１１７を介して設けた撮像手段１１８、１１９（カメラ）で撮影し、得られた画像と予め取得しておいた基準画像（板状物１０５が第３の搬送装置９９上の設定した位置に載置された状態を撮影した画像）と比較することにより、ローラコンベア１０１から第３の搬送装置９９上に送出された板状物１０５の位置ずれ量を把握することができる。
【００６１】
したがって、第３の搬送装置９９上での板状物１０５の位置ずれ量から、Ｘ方向のずれ成分Ａと、Ｙ方向のずれ成分Ｂをそれぞれ求めて、各球体駆動モジュール１０ａの一方の（Ｘ方向に沿った）車軸３０、３１の同期回転操作と、他方の（Ｙ方向に沿った）車軸３０、３１の同期回転操作を組合わせて、ずれ成分Ａ、Ｂが消失するように板状物１０５を移動させることにより、第３の搬送装置９９上での板状物１０５の位置を設定した位置に修正する（位置決めする）ことができる。これにより、第３の搬送装置９９上の板状物１０５に対して種々の処理を行うことができ、板状物１０５に対する処理が終了すると、板状物１０５をローラコンベア１０２の搬送方向中心線に沿って押し出すことができる。
【００６２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第１、第２の駆動輪が球体に当接する部分を、ゴム又は樹脂から構成したが、金属から構成することも、ゴム、樹脂、及び金属の２以上を組合わせて構成することもできる。
また、４つの球体駆動モジュールを、球体駆動モジュールの球体の上端が、取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置した搬送装置を構成して、底が平坦な搬送物（板状物）を搬送する場合について説明したが、３つ以上（即ち、３個又は５個以上）の球体駆動モジュールを、搬送物の重心位置が各球体駆動モジュールの球体の上端を結んで形成される多角形の内側にあるように取付けベースに配置して、搬送装置を構成してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１０ａ：球体駆動モジュール、１１、１１ａ：球体、１２：駆動機構、１３：玉軸受け、１４、１４ａ：基台、１５：支持部材、１６：開口部、１７：カバー部材、１８：第１の駆動輪、１９：第２の駆動輪、２０：第１の回転駆動源、２１：第２の回転駆動源、２２：第１の補助輪、２３：第２の補助輪、２４、２５：タイヤ部材、２６：締結部材、２７、２８：ホイール、２９：掛止部材、３０、３１：車軸、３２：ボルト、３３、３４：取付け台、３５、３６：車軸支持部材、３７：軸受け、３８：締結部材、３９、４０：パルスモータ、４１、４２：出力軸、４３：カップリング、４４、４５：ドライバ、４６、４７：モータ取付け部材、４８：ボルト、４９、５０：円筒体、５１、５２：軸受け、５３、５４：支持軸、５５、５６：支持部材、５７：第１のスライド機構、５８：第２のスライド機構、５９、６０：連結部材、６１、６２：スライド台車、６３、６４：レール部材、６５、６６：固定金具、６７、６８：バネ、６９：付勢手段、６９ａ：穴、７０：付勢手段、７０ａ：穴、７１：水平部、７２：垂直部、７３、７４：長孔、７５：ボルト、７６：第３の補助輪、７７：円筒体、７８：支持軸、７９：支持部材、８０：第３のスライド機構、８１：連結部材、８２：スライド台車、８３：レール部材、８４：固定金具、８５：バネ、８６：付勢手段、８６ａ：穴、８７：水平部、８８：垂直部、８９、９０：長孔、９１：ボルト、９２：雄ネジ部材、９３：支持台、９４：ボルト、９６：搬送設備、９７：搬送装置（第１の搬送装置）、９８：搬送装置（第２の搬送装置）、９９：搬送装置（第３の搬送装置）、１００：第１の搬送手段、１０１、１０２：ローラコンベア、１０３：第４の搬送手段、１０５：板状物、１０６：取付けベース、１０７、１０８、１０９：中心位置、１１０：ボルト、１１１：床面、１１２、１１３：取付け架台、１１４：取付けベース、１１５：取付け架台、１１６：取付けベース、１１７：保持部材、１１８、１１９：撮像手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底が平坦な搬送物の下面に当接して回転可能な球体と、該球体を回転駆動する駆動機構と、前記球体を回転可能に保持する球体保持部材と、前記球体保持部材及び前記駆動機構を載置する基台と、複数の支持部材を介して前記基台に取付けられて、前記球体保持部材及び前記駆動機構を覆うと共に、上面に形成された開口部から前記球体の上部を露出させるカバー部材とを有する球体駆動モジュールであって、
前記駆動機構は、平面視して前記球体の中心に向けて直交する方向から該球体に当接する第１、第２の駆動輪と、前記第１、第２の駆動輪をそれぞれ回転駆動する第１、第２の回転駆動源と、前記球体を挟んで前記第１、第２の駆動輪とそれぞれ対向して設けられ、回転自由に保持された第１、第２の補助受け部材とを備え、しかも、前記球体の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、凸断面円弧状となっていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、ゴム、樹脂、金属、又はこれらの２以上からなっていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の補助受け部材は、第１、第２の補助輪であって、該第１、第２の補助輪が前記球体に当接する部分は、金属からなることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第１、第２の補助輪が移動可能な第１、第２のスライド機構をそれぞれ備え、更に、前記第１、第２の補助輪はそれぞれ弾性部材によって、前記球体の中心方向に押圧されていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項６】
請求項４又は５記載の球体駆動モジュールにおいて、前記球体に対して直交方向から当接する前記第１、第２の補助輪の中央位置に、前記球体に当接する第３の補助輪を設けたことを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第３の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第３の補助輪が移動可能な第３のスライド機構を備え、更に、前記第３の補助輪は、弾性部材によって前記球体の中心方向に押圧され、しかも、前記球体に当接する部分は金属からなっていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の球体駆動モジュールを、前記カバー部材の前記開口部から突出する前記球体の上端を上方に向け、該球体の上端の高さ位置を同一平面上に合わせて少なくとも３つ、取付けベースに設けたことを特徴とする球体駆動モジュールを用いた搬送装置。
【請求項９】
請求項９記載の球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記各球体駆動モジュールの前記球体の上端は、平面視して前記取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置されていることを特徴とする球体駆動モジュールを用いた搬送装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記第１、第２の回転駆動源には減速機が設けられていることを特徴とする球体駆動モジュールを用いた搬送装置。
【請求項１】
底が平坦な搬送物の下面に当接して回転可能な球体と、該球体を回転駆動する駆動機構と、前記球体を回転可能に保持する球体保持部材と、前記球体保持部材及び前記駆動機構を載置する基台と、複数の支持部材を介して前記基台に取付けられて、前記球体保持部材及び前記駆動機構を覆うと共に、上面に形成された開口部から前記球体の上部を露出させるカバー部材とを有する球体駆動モジュールであって、
前記駆動機構は、平面視して前記球体の中心に向けて直交する方向から該球体に当接する第１、第２の駆動輪と、前記第１、第２の駆動輪をそれぞれ回転駆動する第１、第２の回転駆動源と、前記球体を挟んで前記第１、第２の駆動輪とそれぞれ対向して設けられ、回転自由に保持された第１、第２の補助受け部材とを備え、しかも、前記球体の少なくとも表層部はゴム又は樹脂からなることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、凸断面円弧状となっていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の駆動輪が前記球体に当接する部分は、ゴム、樹脂、金属、又はこれらの２以上からなっていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の補助受け部材は、第１、第２の補助輪であって、該第１、第２の補助輪が前記球体に当接する部分は、金属からなることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第１、第２の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第１、第２の補助輪が移動可能な第１、第２のスライド機構をそれぞれ備え、更に、前記第１、第２の補助輪はそれぞれ弾性部材によって、前記球体の中心方向に押圧されていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項６】
請求項４又は５記載の球体駆動モジュールにおいて、前記球体に対して直交方向から当接する前記第１、第２の補助輪の中央位置に、前記球体に当接する第３の補助輪を設けたことを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の球体駆動モジュールにおいて、前記第３の補助輪は、前記球体の中心に向けて該第３の補助輪が移動可能な第３のスライド機構を備え、更に、前記第３の補助輪は、弾性部材によって前記球体の中心方向に押圧され、しかも、前記球体に当接する部分は金属からなっていることを特徴とする球体駆動モジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の球体駆動モジュールを、前記カバー部材の前記開口部から突出する前記球体の上端を上方に向け、該球体の上端の高さ位置を同一平面上に合わせて少なくとも３つ、取付けベースに設けたことを特徴とする球体駆動モジュールを用いた搬送装置。
【請求項９】
請求項９記載の球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記各球体駆動モジュールの前記球体の上端は、平面視して前記取付けベースの中心から一定距離の円周上に等間隔に配置されていることを特徴とする球体駆動モジュールを用いた搬送装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の球体駆動モジュールを用いた搬送装置において、前記第１、第２の回転駆動源には減速機が設けられていることを特徴とする球体駆動モジュールを用いた搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３６３０２（Ｐ２０１２−１３６３０２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８２６１（Ｐ２０１０−２８８２６１）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０４１７４１３５）国立大学法人九州工業大学 (489)
【出願人】（５０８０９０３７６）リーフ株式会社 (3)
【出願人】（５９７０２３１８９）株式会社タイヨウ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０４１７４１３５）国立大学法人九州工業大学 (489)
【出願人】（５０８０９０３７６）リーフ株式会社 (3)
【出願人】（５９７０２３１８９）株式会社タイヨウ (1)
【Ｆターム（参考）】
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