JP5167976B2

JP5167976B2 - Exhibition equipment

Info

Publication number: JP5167976B2
Application number: JP2008157729A
Authority: JP
Inventors: 康浩岩崎; 澄雄杉田; 大輔郡司
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-06-17
Also published as: JP2009122635A

Description

本発明は、所定の軌道に沿って球体を転動させる展示装置に係り、特に、高い展示効果を実現するのに好適な展示装置に関する。 The present invention relates to an exhibition apparatus that rolls a sphere along a predetermined trajectory, and more particularly, to an exhibition apparatus suitable for realizing a high exhibition effect.

従来、展示物を展示するにあたっては、展示物の外観を美しく造形して美的効果を高めたり、斬新なレイアウトや意外な演出を採用したりするなどして、展示物への注目を集めて展示効果を高める様々な工夫がなされている。展示装置としては、例えば、特許文献１記載の展示装置が知られている。
特許文献１記載の展示装置は、水平面に対して一定の角度で傾斜する受皿を、内部に収納した展示物としての球体が外部にこぼれ出ないようにして、水平面に垂直な軸線を中心として一定の傾斜角度を維持させつつ、受皿の自転運動を規制するとともに旋回運動をさせて、球体を受皿内で転動させるものである。これにより、展示物を複雑に転がして動かすことができ、消費者に対して商品を好適に目立たせることができる。
特開平１０−２０８２３号公報 Traditionally, when exhibiting exhibits, the appearance of the exhibits has been beautifully shaped to enhance the aesthetic effect, and novel layouts and unexpected effects have been adopted to attract attention to the exhibits. Various ingenuity has been made to enhance the effect. For example, an exhibition apparatus described in Patent Document 1 is known as an exhibition apparatus.
The display device described in Patent Document 1 is fixed around an axis perpendicular to the horizontal plane so that a sphere as an exhibit housed in a tray that is inclined at a certain angle with respect to the horizontal plane does not spill outside. While maintaining the inclination angle, the rotating motion of the saucer is restricted and the turning motion is caused to roll the sphere in the saucer. Thereby, an exhibit can be rolled in a complicated manner and the product can be made conspicuous suitably for consumers.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-20823

しかしながら、特許文献１記載の展示装置にあっては、受皿を一定の傾斜角度を維持させつつ旋回運動をさせて球体を受皿内で転動させるため、球体は、受皿の旋回運動に応じて受皿の内周面との衝突を繰り返しながら受皿内で不規則に転動するだけあり、展示効果が不十分であるという問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、高い展示効果を実現するのに好適な展示装置を提供することを目的としている。 However, in the display device described in Patent Document 1, the sphere is caused to rotate in the saucer while maintaining a constant inclination angle, so that the sphere rolls in the saucer. There was a problem that the display effect was insufficient because it rolled only irregularly in the tray while repeatedly colliding with the inner peripheral surface of the.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and an object of the present invention is to provide a display device suitable for realizing a high display effect.

〔発明１〕上記目的を達成するために、発明１の展示装置は、所定の軌道に沿って球体を転動させる展示装置であって、前記球体を転動させる平面を有する平板と、基準面に対する前記平板の傾斜を調整する傾斜調整手段と、前記平板上の前記球体の位置を検出する位置センサと、前記位置センサの検出結果に基づいて、あらかじめ設定された軌道に沿って前記平板上で前記球体が転動するように前記傾斜調整手段を制御する傾斜制御手段とを備える。 [Invention 1] In order to achieve the above object, an exhibition apparatus according to Invention 1 is an exhibition apparatus that rolls a sphere along a predetermined trajectory, a flat plate having a plane for rolling the sphere, and a reference plane. An inclination adjusting means for adjusting the inclination of the flat plate with respect to the plate, a position sensor for detecting the position of the sphere on the flat plate, and on the flat plate along a predetermined trajectory based on a detection result of the position sensor. Inclination control means for controlling the inclination adjustment means so that the sphere rolls.

このような構成であれば、位置センサにより、平板上の球体の位置が検出され、傾斜制御手段により、位置センサの検出結果に基づいて、あらかじめ設定された軌道に沿って平板上で球体が転動するように傾斜調整手段が制御される。その結果、傾斜調整手段により、基準面に対する平板の傾斜が調整されるので、球体は、あらかじめ設定された軌道に沿って平板上で転動する。
ここで、基準面とは、水平面、垂直面その他平板の傾斜の基準となる面をいう。 With such a configuration, the position of the sphere on the flat plate is detected by the position sensor, and the sphere is rotated on the flat plate along a predetermined trajectory based on the detection result of the position sensor by the inclination control means. The tilt adjusting means is controlled to move. As a result, since the inclination of the flat plate with respect to the reference plane is adjusted by the inclination adjusting means, the sphere rolls on the flat plate along a preset trajectory.
Here, the reference plane refers to a horizontal plane, a vertical plane, or other plane that serves as a reference for the inclination of the flat plate.

〔発明２〕さらに、発明２の展示装置は、発明１の展示装置において、前記傾斜調整手段は、前記平板および固定面の間に設置され前記平板の下面の一点を支持する支持軸と、前記平板および前記固定面の間に設置され前記平板の下面の他点を上下動させる可動軸とを有する。
このような構成であれば、平板の下面の一点が支持軸により支持され、平板の下面の他点が可動軸により上下動するので、平板の傾斜を調整することができる。 [Invention 2] Further, the display device of Invention 2 is the display device of Invention 1, wherein the inclination adjusting means is installed between the flat plate and the fixed surface and supports a point on the lower surface of the flat plate; A movable shaft that is installed between the flat plate and the fixed surface and moves the other point of the lower surface of the flat plate up and down.
With such a configuration, one point on the lower surface of the flat plate is supported by the support shaft, and the other point on the lower surface of the flat plate moves up and down by the movable shaft, so that the inclination of the flat plate can be adjusted.

〔発明３〕さらに、発明３の展示装置は、発明１および２のいずれか１の展示装置において、さらに、前記平板に固定されたセンサ取付部材を備え、前記位置センサは、前記センサ取付部材に設けられている。
このような構成であれば、平板に固定されたセンサ取付部材に位置センサが設けられているので、平板と一体に位置センサが傾斜する。そのため、平板の平面に対する位置センサの相対位置が固定されるので、平板の傾斜の度合いにかかわらず、平板上の球体の位置を精度よく検出することができる。 [Invention 3] The display device of Invention 3 is the display device of any one of Inventions 1 and 2, further comprising a sensor mounting member fixed to the flat plate, wherein the position sensor is attached to the sensor mounting member. Is provided.
With such a configuration, since the position sensor is provided on the sensor mounting member fixed to the flat plate, the position sensor is inclined integrally with the flat plate. Therefore, since the relative position of the position sensor with respect to the plane of the flat plate is fixed, the position of the sphere on the flat plate can be accurately detected regardless of the degree of inclination of the flat plate.

〔発明４〕さらに、発明４の展示装置は、発明３の展示装置において、さらに、前記平板の面方向と直交する方向の軸回りに前記位置センサを回転させるセンサ回転手段と、前記位置センサの検出結果に基づいて、前記平板上の前記球体が前記位置センサの測定領域に属するように前記センサ回転手段を制御する回転制御手段とを備える。 [Invention 4] The display device of Invention 4 is the display device of Invention 3, further comprising: a sensor rotating means for rotating the position sensor about an axis in a direction orthogonal to the plane direction of the flat plate; Rotation control means for controlling the sensor rotation means so that the sphere on the flat plate belongs to the measurement region of the position sensor based on the detection result.

このような構成であれば、回転制御手段により、位置センサの検出結果に基づいて、平板上の球体が位置センサの測定領域に属するようにセンサ回転手段が制御される。その結果、センサ回転手段により、平板の面方向と直交する方向の軸回りに位置センサが回転するので、平板上の球体の位置にかかわらず、平板上の球体が位置センサの測定領域に属することとなる。したがって、平板上の球体の位置を精度よく検出することができる。 If it is such a structure, a sensor rotation means will be controlled by a rotation control means so that the spherical body on a flat plate may belong to the measurement area | region of a position sensor based on the detection result of a position sensor. As a result, since the position sensor rotates around the axis in the direction orthogonal to the plane direction of the flat plate by the sensor rotating means, the sphere on the flat plate belongs to the measurement area of the position sensor regardless of the position of the sphere on the flat plate. It becomes. Therefore, the position of the sphere on the flat plate can be detected with high accuracy.

〔発明５〕一方、上記目的を達成するために、発明５の展示装置の水平位置決め方法は、平面を有する平板と、前記平板および固定面の間に設置され前記平板の下面の一点を支持する支持軸と、前記平板および前記固定面の間に設置され前記平板の下面の他点を上下動させる可動軸と、前記可動軸を上下動させるための力を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータを制御して前記平板の傾斜を制御する傾斜制御手段と、前記アクチュエータの位置を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、前記可動軸の移動と共に同方向に移動するセンサ検出子と、前記平板の平面が水平となった位置で前記センサ検出子を検出するセンサとを有した展示装置における、前記平板の水平位置決め行う方法であって、前記傾斜制御手段に、動作開始点から前記平板が水平となる方向に前記可動軸を移動させ、前記エンコーダのＺ相を検出したときに、その検出位置で前記可動軸を停止するように制御させる第１の移動ステップと、前記第１の移動ステップにおいて前記可動軸が停止されたときに、前記エンコーダに、パルスのカウント値をリセットさせるカウントリセットステップと、前記傾斜制御手段に、前記第１の移動ステップにおける停止位置から前記センサが前記センサ検出子を検出するまで前記可動軸を移動させ、検出位置において前記可動軸を停止するように制御させる第２の移動ステップと、前記傾斜制御手段に、前記第２の移動ステップにおいて前記可動軸が停止されたときに、前記第２の移動ステップにおける移動方向とは逆方向に、且つ前記エンコーダのＺ相が検出されるまで前記可動軸を移動するように制御させる第３の移動ステップと、前記傾斜制御手段に、前記第３の移動ステップにおいて前記Ｚ相が検出されたときに、該検出位置から、予め設定された該検出位置から前記平板が水平となるまでの移動量を前記可動軸を移動するように制御させる第４の移動ステップとを含む。 [Invention 5] On the other hand, in order to achieve the above object, the horizontal positioning method of the exhibition apparatus of Invention 5 is provided between a flat plate having a flat surface and a lower surface of the flat plate that is installed between the flat plate and the fixed surface. A support shaft, a movable shaft that is installed between the flat plate and the fixed surface and moves the other point of the lower surface of the flat plate up and down, an actuator that applies a force to move the movable shaft up and down, and controls the actuator An inclination control means for controlling the inclination of the flat plate, an incremental encoder for detecting the position of the actuator, a sensor detector that moves in the same direction as the movable shaft, and the flat surface of the flat plate is horizontal. In the display device having a sensor for detecting the sensor detector at a position, the method for horizontally positioning the flat plate, wherein the tilt control means operates A first moving step for controlling the movable shaft to stop at the detection position when the movable shaft is moved in a direction in which the flat plate is horizontal from a starting point and the Z phase of the encoder is detected; A count reset step for causing the encoder to reset a count value of a pulse when the movable shaft is stopped in the first movement step; and the tilt control means for detecting the sensor from the stop position in the first movement step. Moving the movable shaft until the sensor detector is detected and controlling the movable shaft to stop at the detection position, and causing the tilt control means to move the movable shaft in the second moving step. When the movable shaft is stopped, the Z phase of the encoder is detected in the direction opposite to the moving direction in the second moving step. A third movement step for controlling the movable shaft to move until it is released, and when the Z phase is detected in the third movement step by the tilt control means, the detection position is set in advance. And a fourth moving step for controlling the amount of movement from the detected position until the flat plate becomes horizontal to move the movable shaft.

このような構成であれば、動作開始位置から可動軸を移動し、Ｚ相が検出された位置でエンコーダのパルスカウント値をリセットし、更にセンサがセンサ検出子を検出する位置まで可動軸を移動し、センサ検出子が検出されると、その検出位置から最も近い位置のＺ相が検出されるまで可動軸をこれまでとは逆方向に移動し、更に、Ｚ相の検出位置から、予め水準器などで測定された正確な水平位置まで可動軸を移動させることができる。 In such a configuration, the movable shaft is moved from the operation start position, the encoder pulse count value is reset at the position where the Z phase is detected, and the movable shaft is further moved to a position where the sensor detects the sensor detector. When the sensor detector is detected, the movable shaft is moved in the opposite direction until the Z phase closest to the detection position is detected, and the level is previously determined from the Z phase detection position. The movable shaft can be moved to an accurate horizontal position measured with a measuring instrument.

これにより、可動軸の動作開始位置によらずに、センサの検出位置を基準にエンコーダの位置検出精度で展示装置の平板の水平位置決めを行うことができるので、センサ検出子で水平位置を検出したときの検出位置と、水準器などを用いて測定された正確な水平位置との誤差を低減することができる。
ここで、上記エンコーダは、アクチュエータの種類に応じてリニアエンコーダ、ロータリエンコーダなどが該当する。 As a result, the horizontal position of the flat plate of the display device can be determined with the position detection accuracy of the encoder based on the detection position of the sensor, regardless of the operation start position of the movable shaft, so the horizontal position is detected by the sensor detector. It is possible to reduce the error between the time detection position and the accurate horizontal position measured using a level or the like.
Here, the encoder corresponds to a linear encoder, a rotary encoder, or the like depending on the type of actuator.

また、上記センサ検出子は、ドグなどの可動軸に直接取り付ける（または一体形成する）もの、可動軸と共に移動する他の構成部に取り付けるもの、可動軸の一部を検出子とするもの、可動軸と共に移動する他の構成部又はその一部を検出子とするものなどが該当する。
また、上記センサは、センサ検出子を検出できるものであればどのようなセンサでもよく、例えば、フォトセンサ、超音波センサなどが該当する。 The sensor detector may be directly attached to (or integrally formed with) a movable shaft such as a dog, attached to another component that moves together with the movable shaft, or a portion of the movable shaft as a detector. Other constituent parts that move with the shaft or parts thereof that are detectors are applicable.
The sensor may be any sensor as long as it can detect a sensor detector. For example, a photo sensor, an ultrasonic sensor, or the like is applicable.

以上説明したように、発明１の展示装置によれば、あらかじめ設定された軌道に沿って平板上で球体が転動するので、球体が不規則な軌跡ではなく所定の軌跡を描くこととなり、従来に比して、高い展示効果を実現することができるという効果が得られる。
さらに、発明３の展示装置によれば、平板の平面に対する位置センサの相対位置が固定されるので、平板の傾斜の度合いにかかわらず、平板上の球体の位置を精度よく検出することができるという効果が得られる。 As described above, according to the display device of the first aspect, since the sphere rolls on the flat plate along the preset trajectory, the sphere draws a predetermined trajectory instead of an irregular trajectory. Compared to the above, an effect that a high display effect can be realized is obtained.
Furthermore, according to the display device of the invention 3, since the relative position of the position sensor with respect to the plane of the flat plate is fixed, it is possible to accurately detect the position of the sphere on the flat plate regardless of the degree of inclination of the flat plate. An effect is obtained.

さらに、発明４の展示装置によれば、平板上の球体の位置にかかわらず、平板上の球体が位置センサの測定領域に属することとなるので、平板上の球体の位置を精度よく検出することができるという効果が得られる。
また、発明５の展示装置の水平位置決め方法によれば、可動軸の動作開始位置によらずに、センサの検出位置を基準にしてエンコーダの位置検出精度で展示装置の平板の水平位置決めを行うことができるので、高精度な平板の水平位置決めを行うことができるという効果が得られる。 Furthermore, according to the display device of the invention 4, since the sphere on the flat plate belongs to the measurement area of the position sensor regardless of the position of the sphere on the flat plate, the position of the sphere on the flat plate can be accurately detected. The effect of being able to be obtained.
Further, according to the horizontal positioning method of the display device of the invention 5, the flat positioning of the flat plate of the display device is performed with the position detection accuracy of the encoder on the basis of the detection position of the sensor, regardless of the operation start position of the movable shaft. Therefore, it is possible to obtain an effect that a highly accurate flat plate can be horizontally positioned.

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図４は、本発明に係る展示装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用する展示装置１００の構成を説明する。
図１は、展示装置１００の設置状態を示す図である。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are diagrams showing a first embodiment of an exhibition apparatus according to the present invention.
First, the configuration of the exhibition apparatus 100 to which the present invention is applied will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an installation state of the exhibition apparatus 100.

展示装置１００は、図１に示すように、水平面に対する平板１２の傾斜を変化させながら、あらかじめ設定された所定の円軌道に沿って平板１２上で球体１０を転動させ、そのような演出によって展示を行うことを目的とした装置である。
図１においては、架台１１０の上に２台の展示装置１００が隣接して配置されている。２台の展示装置１００は、同一機能を有して構成されており、同一の円軌道に沿って同一または所定の位相で球体１０がそれぞれ転動するように同期制御される。同期制御は、例えば、２つの球体１０に対してシンクロ、ミラー等の動作をさせることにより行う。 As shown in FIG. 1, the display apparatus 100 rolls the sphere 10 on the flat plate 12 along a predetermined circular orbit while changing the inclination of the flat plate 12 with respect to the horizontal plane. It is a device aimed at exhibiting.
In FIG. 1, two display apparatuses 100 are arranged adjacent to each other on a gantry 110. The two exhibition apparatuses 100 are configured to have the same function, and are synchronously controlled so that the spheres 10 roll in the same or predetermined phase along the same circular orbit. For example, the synchronization control is performed by causing the two spheres 10 to perform operations such as synchronization and mirroring.

図２は、展示装置１００の外観構造を示す図である。
展示装置１００は、図２に示すように、球体１０を転動させる平面を有する平板１２と、ベース１４と、平板１２およびベース１４の間に設置され平板１２の下面の一点を支持する支持軸１６と、平板１２およびベース１４の間に設置され平板１２の下面の２点をそれぞれ独立に上下動させる２つの可動軸１８とを有して構成されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating an external structure of the display device 100.
As shown in FIG. 2, the display device 100 has a flat plate 12 having a plane on which the sphere 10 rolls, a base 14, a support shaft that is installed between the flat plate 12 and the base 14 and supports one point on the lower surface of the flat plate 12. 16 and two movable shafts 18 that are installed between the flat plate 12 and the base 14 and vertically move two points on the lower surface of the flat plate 12 respectively.

支持軸１６および可動軸１８は、ボールジョイントを介して平板１２の下面にその一端が固定されている。これにより、平板１２の傾斜角の変化に追従して平板１２を支持することができる。平面の傾斜角が変化した場合に、支持軸１６と可動軸１８の距離の変化は、半径方向に移動可能なボールジョイントによって吸収する。
平板１２には、平板１２の一の側面から平板１２の面方向に突出するセンサ取付板２０ａと、平板１２の他の側面から平板１２の面方向に突出するセンサ取付板２０ｂとが設けられている。 One end of the support shaft 16 and the movable shaft 18 is fixed to the lower surface of the flat plate 12 through a ball joint. Thereby, the flat plate 12 can be supported following the change in the inclination angle of the flat plate 12. When the inclination angle of the plane changes, the change in the distance between the support shaft 16 and the movable shaft 18 is absorbed by a ball joint that can move in the radial direction.
The flat plate 12 is provided with a sensor mounting plate 20 a that protrudes from one side surface of the flat plate 12 in the surface direction of the flat plate 12 and a sensor mounting plate 20 b that protrudes from the other side surface of the flat plate 12 in the surface direction of the flat plate 12. Yes.

センサ取付板２０ａ、２０ｂの上面には、ダイレクトドライブモータ等からなるセンサモータ２２ａ、２２ｂがそれぞれ設けられている。センサモータ２２ａ、２２ｂは、１周あたり１００万分割程度の高精度角度センサを有し、角度センサによりモータ角度を出力する。センサモータ２２ａ、２２ｂの回転軸は、平板１２の面方向と直交する方向に向けられており、それらの回転軸には、平板１２上の球体１０の位置を検出するレーザ変位計等からなる位置センサ２４ａ、２４ｂがそれぞれ取り付けられている。したがって、位置センサ２４ａ、２４ｂは、センサ取付板２０ａ、２０ｂを介して平板１２と一体に傾斜するので、平板１２の平面に対する位置センサ２４ａ、２４ｂの相対位置が固定される。また、平板１２の面方向と直交する方向の軸回りに回転するので、平板１２上の球体１０が位置センサ２４ａ、２４ｂの測定領域に常に属するように、転動する球体１０を追尾することができる。これにより、平板１２上の球体１０の位置を精度よく検出することができる。 Sensor motors 22a and 22b made of a direct drive motor or the like are provided on the upper surfaces of the sensor mounting plates 20a and 20b, respectively. The sensor motors 22a and 22b have high-precision angle sensors of about 1 million divisions per round, and the motor angle is output by the angle sensor. The rotational axes of the sensor motors 22a and 22b are oriented in a direction orthogonal to the surface direction of the flat plate 12, and the rotational axes are positions including a laser displacement meter that detects the position of the sphere 10 on the flat plate 12. Sensors 24a and 24b are respectively attached. Therefore, since the position sensors 24a and 24b are integrally inclined with the flat plate 12 via the sensor mounting plates 20a and 20b, the relative positions of the position sensors 24a and 24b with respect to the plane of the flat plate 12 are fixed. Further, since it rotates around an axis in a direction orthogonal to the plane direction of the flat plate 12, the rolling sphere 10 can be tracked so that the sphere 10 on the flat plate 12 always belongs to the measurement region of the position sensors 24a, 24b. it can. Thereby, the position of the sphere 10 on the flat plate 12 can be detected with high accuracy.

次に、可動軸１８の構成を説明する。
図３は、可動軸１８の外観構造を示す図である。
可動軸１８は、図３に示すように、ボールねじモータ３０と、ベース１４に固定されボールねじモータ３０を収容する台座３２と、台座３２の背面に取り付けられ、台座３２から垂直方向に突出する背板３４と、ボールねじモータ３０の回転軸に連結するボールねじ３６と、ボールねじ３６とボールを介して螺合するボールナット３８と、背板３４に取り付けられ、ボールナット３８を上下方向にガイドするリニアガイド４０とを有して構成されている。 Next, the configuration of the movable shaft 18 will be described.
FIG. 3 is a diagram showing an external structure of the movable shaft 18.
As shown in FIG. 3, the movable shaft 18 is attached to the ball screw motor 30, a base 32 that is fixed to the base 14 and accommodates the ball screw motor 30, is attached to the back surface of the base 32, and protrudes vertically from the base 32. A back plate 34, a ball screw 36 connected to the rotating shaft of the ball screw motor 30, a ball nut 38 screwed to the ball screw 36 via the ball, and a back plate 34 are attached to the ball nut 38 in the vertical direction. And a linear guide 40 for guiding.

可動軸１８は、さらに、ボールナット３８に固定され、ボールねじ３６を挿通する筒状部材４２と、筒状部材４２の上端に一端を連結するボールジョイント４４と、ボールジョイント４４の他端に連結する平板取付ヘッド４６とを有して構成されている。そして、平板取付ヘッド４６の上面は、平板１２の下面に接着されている。
ボールナット３８は、ボールねじモータ３０の回転駆動によりボールねじ３６が回転することに伴ってリニアガイド４０に沿って上下動する。そして、筒状部材４２、ボールジョイント４４および平板取付ヘッド４６がボールナット３８と一体に上下動するので、平板取付ヘッド４６との接合点において平板１２が上下動する。 The movable shaft 18 is further fixed to the ball nut 38 and is connected to the cylindrical member 42 through which the ball screw 36 is inserted, the ball joint 44 having one end connected to the upper end of the cylindrical member 42, and the other end of the ball joint 44. And a flat plate mounting head 46. The upper surface of the flat plate mounting head 46 is bonded to the lower surface of the flat plate 12.
The ball nut 38 moves up and down along the linear guide 40 as the ball screw 36 rotates as the ball screw motor 30 rotates. Since the cylindrical member 42, the ball joint 44 and the flat plate mounting head 46 move up and down integrally with the ball nut 38, the flat plate 12 moves up and down at the joint point with the flat plate mounting head 46.

したがって、平板１２は、平板１２の下面の一点が支持軸１６により支持され、平板１２の下面の２点が可動軸１８により独立に上下動するので、水平面に対して任意の傾斜角で傾斜することができる。 Accordingly, the flat plate 12 is supported at one point on the lower surface of the flat plate 12 by the support shaft 16, and the two points on the lower surface of the flat plate 12 are moved up and down independently by the movable shaft 18. be able to.

次に、展示装置１００の制御部を説明する。
図４は、展示装置１００の制御ブロック図である。
展示装置１００の制御部は、図４に示すように、あらかじめ設定された目標軌道から目標とする平板１２の目標傾斜角を生成する目標傾斜角生成部６０と、目標軌道から目標とする球体１０の目標速度を生成する目標速度生成部６２とを有して構成されている。
目標軌道は、平板１２の平面の左右方向をｘ軸、前後方向をｙ軸とし、平板１２上の球体１０のｘ座標をｘ、ｙ座標をｙ、時間をｔとすると、下式（１）、（２）により表すことができる。

ｘ＝Ｘo(ｔ) …（１）
ｙ＝Ｙo(ｔ) …（２）
Next, the control unit of the exhibition apparatus 100 will be described.
FIG. 4 is a control block diagram of the exhibition apparatus 100.
As shown in FIG. 4, the control unit of the exhibition apparatus 100 includes a target inclination angle generation unit 60 that generates a target inclination angle of the target flat plate 12 from a preset target trajectory, and a target sphere 10 from the target trajectory. And a target speed generation unit 62 for generating the target speed.
The target trajectory is expressed by the following equation (1), where the left-right direction of the plane of the flat plate 12 is the x-axis, the front-rear direction is the y-axis, the x coordinate of the sphere 10 on the flat plate 12 is x, y , (2).

x = Xo (t) (1)
y = Yo (t) (2)

目標軌道としては、少なくとも３段階微分可能な軌道を用意する。例えば、円軌道の場合、初期位置（ｘ，ｙ）＝（０，０）から速度および加速度ゼロで球体１０の転動を開始するとすると、目標軌道は、下式（３）、（４）により表すことができる。

ｘ＝Ｒ・cos(ｔ／ｃ)・Ｋ …（３）
ｙ＝Ｒ・sin(ｔ／ｃ)・Ｋ …（４）
Ｋ＝tanh(ｔ・Ａ³)

上式（３）、（４）において、Ｒは回転半径、Ｃは回転周期、Ａは立ち上がり定数である。 As a target trajectory, a trajectory capable of differentiating at least three stages is prepared. For example, in the case of a circular orbit, if the rolling of the sphere 10 is started from the initial position (x, y) = (0, 0) with zero speed and acceleration, the target trajectory is expressed by the following equations (3) and (4). Can be represented.

x = R · cos (t / c) · K (3)
y = R · sin (t / c) · K (4)
K = tanh (t · A ³ )

In the above equations (3) and (4), R is a radius of rotation, C is a rotation period, and A is a rising constant.

目標傾斜角生成部６０は、目標軌道ｘ、ｙから目標傾斜角θxo、θyoを算出する。平板１２の平面を球体１０が転動する運動方程式は、下式（５）により近似することができる。

ｘ′′＝５／７・ｇ・θ …（５）

上式（５）において、「′」の記号は時間微分を意味する。 The target inclination angle generator 60 calculates target inclination angles θxo and θyo from the target trajectories x and y. The equation of motion in which the sphere 10 rolls on the plane of the flat plate 12 can be approximated by the following equation (5).

x ″ = 5/7 · g · θ (5)

In the above equation (5), the symbol “′” means time differentiation.

そして、上式（５）をもとに摩擦の補正を考慮すると、目標傾斜角度θxo、θyoは、目標軌道ｘ、ｙから下式（６）、（７）により算出することができる。

θxo＝Ｘo′′(ｔ)・Ｋ＋ｆx …（６）
θyo＝Ｙo′′(ｔ)・Ｋ＋ｆy …（７）
Then, considering the friction correction based on the above equation (5), the target inclination angles θxo and θyo can be calculated from the target trajectories x and y by the following equations (6) and (7).

θxo = Xo ″ (t) · K + fx (6)
θyo = Yo ″ (t) · K + fy (7)

目標速度生成部６２は、目標軌道ｘ、ｙから目標速度Ｖxo、Ｖyoを下式（８）、（９）により算出する。

Ｖxo＝ｘ′(ｔ) …（８）
Ｖyo＝ｙ′(ｔ) …（９）
The target speed generator 62 calculates the target speeds Vxo and Vyo from the target trajectories x and y by the following equations (8) and (9).

Vxo = x ′ (t) (8)
Vyo = y '(t) (9)

展示装置１００の制御部は、さらに、位置センサ２４ａ、２４ｂの検出結果に基づいて平板１２上の球体１０の中心位置を算出する玉中心位置算出部６４と、玉中心位置算出部６４で算出した球体１０の中心位置に基づいて平板１２上の球体１０の中心位置および速度を算出する玉位置オブザーバ部６６と、玉位置オブザーバ部６６で算出した球体１０の中心位置に基づいてセンサモータ２２ａ、２２ｂの回転角を生成するセンサモータ回転角生成部６８とを有して構成されている。 The control unit of the exhibition apparatus 100 further calculates the ball center position calculation unit 64 that calculates the center position of the sphere 10 on the flat plate 12 based on the detection results of the position sensors 24a and 24b, and the ball center position calculation unit 64. A ball position observer 66 that calculates the center position and speed of the sphere 10 on the flat plate 12 based on the center position of the sphere 10, and sensor motors 22 a and 22 b based on the center position of the sphere 10 calculated by the ball position observer 66. And a sensor motor rotation angle generation unit 68 for generating the rotation angle of the motor.

玉中心位置算出部６４は、センサモータ２２ａ、２２ｂの回転軸の回転角度を示すモータ角度ＭＳ１、ＭＳ２をセンサモータ２２ａ、２２ｂから入力し、位置センサ２４ａ、２４ｂで測定した球体１０までの距離Ｌ１、Ｌ２を位置センサ２４ａ、２４ｂから入力し、入力したモータ角度ＭＳ１、ＭＳ２および距離Ｌ１、Ｌ２に基づいて、平板１２上の球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcを算出する。センサモータ２２ａ、２２ｂと位置センサ２４ａ、２４ｂの配置関係、および球体１０の径が既知であるので、センサモータ２２ａ、２２ｂおよび位置センサ２４ａ、２４ｂからの入力値およびそれら既知の値から幾何学計算により球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcを算出することができる。 The ball center position calculation unit 64 inputs motor angles MS1 and MS2 indicating rotation angles of the rotation shafts of the sensor motors 22a and 22b from the sensor motors 22a and 22b, and the distance L1 to the sphere 10 measured by the position sensors 24a and 24b. , L2 are input from the position sensors 24a, 24b, and the center positions Xc, Yc of the sphere 10 on the flat plate 12 are calculated based on the input motor angles MS1, MS2 and distances L1, L2. Since the arrangement relationship between the sensor motors 22a and 22b and the position sensors 24a and 24b and the diameter of the sphere 10 are known, the geometric calculation is performed from the input values from the sensor motors 22a and 22b and the position sensors 24a and 24b and the known values. Thus, the center positions Xc and Yc of the sphere 10 can be calculated.

玉位置オブザーバ部６６は、球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcを玉中心位置算出部６４から入力し、ボールねじモータ３０の回転軸の回転角度を示すモータ角度Ｚ１、Ｚ２を各可動軸１８のボールねじモータ３０から入力し、入力した球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcおよびモータ角度Ｚ１、Ｚ２に基づいて、平板１２上の球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eおよび速度ＶＸc_e、ＶＹc_eを算出する。 The ball position observer unit 66 inputs the center positions Xc and Yc of the sphere 10 from the ball center position calculation unit 64 and uses the motor angles Z1 and Z2 indicating the rotation angle of the rotation axis of the ball screw motor 30 as the ball of each movable shaft 18. Based on the input center position Xc and Yc of the sphere 10 and motor angles Z1 and Z2, the center positions Xc_e and Yc_e and the speeds VXc_e and VYc_e of the sphere 10 on the flat plate 12 are calculated.

光沢のある曲面を有する球体１０を位置センサ２４ａ、２４ｂで測定すると、ノイズや大きな誤差が出やすい。すなわち、距離Ｌ１、Ｌ２から直接的に算出される球体１０の位置および速度は、制御には使えない。モータ角度Ｚ１、Ｚ２から算出される平板１２の傾斜および上式（５）の運動方程式により、目標とする球体１０の目標位置を算出することができる。そして、球体１０の目標位置と中心位置Ｘc、Ｙcを比較してオブザーバを組み、位置センサ２４ａ、２４ｂの高周波のノイズや大きな測定誤差を取り除くことで制御に使える中心位置Ｘc_e、Ｙc_eおよび速度ＶＸc_e、ＶＹc_eを算出する。 When the sphere 10 having a glossy curved surface is measured by the position sensors 24a and 24b, noise and large errors are likely to occur. That is, the position and speed of the sphere 10 directly calculated from the distances L1 and L2 cannot be used for control. The target position of the target sphere 10 can be calculated from the inclination of the flat plate 12 calculated from the motor angles Z1 and Z2 and the equation of motion of the above equation (5). Then, the target position of the sphere 10 and the center positions Xc, Yc are compared to form an observer, and the center positions Xc_e, Yc_e and velocity VXc_e, which can be used for control by removing high-frequency noise and large measurement errors of the position sensors 24a, 24b, VYc_e is calculated.

センサモータ回転角生成部６８は、球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eを玉位置オブザーバ部６６から入力し、遅れ補正用速度信号である目標速度Ｖxo、Ｖyoを目標速度生成部６２から入力し、入力した球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eおよび目標速度Ｖxo、Ｖyoに基づいて、センサモータ２２ａ、２２ｂの回転軸の回転角度を指示するモータ角度指令ＭＳ１ｒ、ＭＳ２ｒを生成し、生成したモータ角度指令ＭＳ１ｒ、ＭＳ２ｒをセンサモータ２２ａ、２２ｂに出力する。 The sensor motor rotation angle generation unit 68 inputs the center positions Xc_e and Yc_e of the sphere 10 from the ball position observer unit 66, and inputs target speeds Vxo and Vyo that are delay correction speed signals from the target speed generation unit 62, and inputs them. Based on the center positions Xc_e and Yc_e of the sphere 10 and the target speeds Vxo and Vyo, motor angle commands MS1r and MS2r for instructing the rotation angles of the rotation axes of the sensor motors 22a and 22b are generated, and the generated motor angle commands MS1r, MS2r is output to sensor motors 22a and 22b.

センサモータ回転角生成部６８は、位置センサ２４ａ、２４ｂのレーザを、平板１２上を転動する球体１０の中心に向けるためセンサモータ２２ａ、２２ｂを駆動する。しかし、球体１０の中心にレーザを向けると、レーザ光源が球体１０に正反射し測定が乱れるため、球体１０の中心から少しオフセットした位置を狙うことが好ましい。さらに、センサモータ２２ａ、２２ｂの応答の遅れを見込み、目標速度Ｖxo、Ｖyoをもとに、センサモータ２２ａ、２２ｂの狙い角を少し球体１０の進行方向前方に定める。つまり、球体１０の速度が速ければ速いほど、遅れ補正のゲインが大きくなるので、遅いときの行き過ぎを無くすために進行方向前方に定める。これにより、トラッキング性能を向上することができる。 The sensor motor rotation angle generator 68 drives the sensor motors 22a and 22b to direct the lasers of the position sensors 24a and 24b toward the center of the sphere 10 rolling on the flat plate 12. However, when the laser is directed to the center of the sphere 10, the laser light source is regularly reflected on the sphere 10 and the measurement is disturbed. Therefore, it is preferable to aim at a position slightly offset from the center of the sphere 10. Further, expecting a delay in response of the sensor motors 22a and 22b, the target angles of the sensor motors 22a and 22b are set slightly forward in the traveling direction of the sphere 10 based on the target speeds Vxo and Vyo. In other words, the higher the speed of the sphere 10 is, the larger the delay correction gain becomes. Therefore, in order to eliminate overshooting at a slow time, it is determined forward in the traveling direction. Thereby, tracking performance can be improved.

展示装置１００の制御部は、さらに、目標速度生成部６２から入力した目標速度Ｖxo、Ｖyoと玉位置オブザーバ部６６から入力した球体１０の速度ＶＸc_e、ＶＹc_eの差分を演算する減算部７０と、減算部７０の演算結果に所定の速度ゲインＫｖを乗算するゲイン部７２と、目標傾斜角生成部６０から入力した目標傾斜角度θxo、θyoとゲイン部７２の演算結果を加算する加算部７４とを有して構成されている。 The control unit of the exhibition apparatus 100 further includes a subtraction unit 70 that calculates a difference between the target speeds Vxo and Vyo input from the target speed generation unit 62 and the speeds VXc_e and VYc_e of the sphere 10 input from the ball position observer unit 66. A gain unit 72 that multiplies the calculation result of the unit 70 by a predetermined speed gain Kv; and an addition unit 74 that adds the target inclination angles θxo and θyo input from the target inclination angle generation unit 60 and the calculation result of the gain unit 72. Configured.

展示装置１００の制御部は、さらに、目標軌道ｘ、ｙと玉位置オブザーバ部６６から入力した球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eの差分を演算する減算部７６と、減算部７６の演算結果に所定の位置ゲインＫｐを乗算するゲイン部７８と、加算部７４の演算結果とゲイン部７８の演算結果を加算してその演算結果を傾斜角度指令θx、θyとして出力する加算部８０とを有して構成されている。 The control unit of the exhibition apparatus 100 further calculates a difference between the target trajectory x, y and the center position Xc_e, Yc_e of the sphere 10 input from the ball position observer unit 66, and the calculation result of the subtraction unit 76 is predetermined. A gain unit 78 for multiplying the position gain Kp, and an addition unit 80 for adding the calculation result of the addition unit 74 and the calculation result of the gain unit 78 and outputting the calculation result as tilt angle commands θx and θy. It is configured.

展示装置１００の制御部は、さらに、加算部８０の演算結果に基づいてボールねじモータ３０の回転軸の回転角度を指示するモータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒを生成するボールねじモータ回転角生成部８２を有して構成されている。
ボールねじモータ回転角生成部８２は、傾斜角度指令θx、θyを加算部８０から入力し、支持軸１６および２つの可動軸１８の３点支持の位置関係および傾き微小とした線形近似により、入力した傾斜角度指令θx、θyからボールねじ３６の高さ（回転角）をモータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒとして算出する。モータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒは、下式（10）、（11）により算出することができる。

Ｚ１ｒ＝Ａ11・θx＋Ａ12・θy …（10）
Ｚ２ｒ＝Ａ21・θx＋Ａ22・θy …（11）

上式（10）、（11）において、Ａ11〜Ａ22は定数である。 The control unit of the exhibition apparatus 100 further includes a ball screw motor rotation angle generation unit 82 that generates motor angle commands Z1r and Z2r for instructing the rotation angle of the rotation axis of the ball screw motor 30 based on the calculation result of the addition unit 80. It is configured.
The ball screw motor rotation angle generation unit 82 inputs the tilt angle commands θx and θy from the addition unit 80, and inputs them by a linear approximation with a three-point support positional relationship between the support shaft 16 and the two movable shafts 18 and a small tilt. The height (rotation angle) of the ball screw 36 is calculated as the motor angle commands Z1r and Z2r from the tilt angle commands θx and θy. The motor angle commands Z1r and Z2r can be calculated by the following equations (10) and (11).

Z1r = A11 · θx + A12 · θy (10)
Z2r = A21 · θx + A22 · θy (11)

In the above formulas (10) and (11), A11 to A22 are constants.

そして、ボールねじモータ回転角生成部８２は、モータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒを各可動軸１８のボールねじモータ３０に出力する。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
目標軌道ｘ、ｙを上式（３）、（４）として定義し、初期位置（ｘ，ｙ）＝（０，０）から速度および加速度ゼロで球体１０の転動を開始すると、目標傾斜角生成部６０により、目標軌道ｘ、ｙから目標傾斜角度θxo、θyoが算出され、目標速度生成部６２により、目標軌道ｘ、ｙから目標速度Ｖxo、Ｖyoが算出される。 Then, the ball screw motor rotation angle generator 82 outputs motor angle commands Z1r and Z2r to the ball screw motor 30 of each movable shaft 18.
Next, the operation of the present embodiment will be described.
When the target trajectories x and y are defined as the above formulas (3) and (4) and the rolling of the sphere 10 is started from the initial position (x, y) = (0, 0) with zero speed and acceleration, the target inclination angle The generation unit 60 calculates target inclination angles θxo and θyo from the target trajectories x and y, and the target speed generation unit 62 calculates target speeds Vxo and Vyo from the target trajectories x and y.

次いで、位置センサ２４ａ、２４ｂにより、平板１２上の球体１０の位置が検出される。そして、玉中心位置算出部６４により、位置センサ２４ａ、２４ｂの検出結果に基づいて平板１２上の球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcが算出され、玉位置オブザーバ部６６により、算出された球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcに基づいて平板１２上の球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eおよび速度ＶＸc_e、ＶＹc_eが算出される。 Next, the position of the sphere 10 on the flat plate 12 is detected by the position sensors 24a and 24b. Then, the ball center position calculation unit 64 calculates the center positions Xc and Yc of the sphere 10 on the flat plate 12 based on the detection results of the position sensors 24a and 24b, and the ball position observer unit 66 calculates the calculated sphere 10 Based on the center positions Xc and Yc, the center positions Xc_e and Yc_e and the velocities VXc_e and VYc_e of the sphere 10 on the flat plate 12 are calculated.

次いで、減算部７０により、目標速度Ｖxo、Ｖyoと球体１０の速度ＶＸc_e、ＶＹc_eの差分が演算され、ゲイン部７２により、その差分値に速度ゲインＫｖが乗算され、加算部７４により、目標傾斜角度θxo、θyoとゲイン部７２の演算結果が加算される。また、減算部７６により、目標軌道ｘ、ｙと球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eの差分が演算され、ゲイン部７８により、その差分値に位置ゲインＫｐが乗算され、加算部８０により、加算部７４の演算結果とゲイン部７８の演算結果が加算される。 Next, the difference between the target speeds Vxo and Vyo and the speeds VXc_e and VYc_e of the sphere 10 is calculated by the subtracting unit 70, the difference value is multiplied by the speed gain Kv by the gain unit 72, and the target inclination angle is calculated by the adding unit 74. The calculation results of θxo and θyo and the gain unit 72 are added. Further, the subtractor 76 calculates the difference between the target trajectory x, y and the center position Xc_e, Yc_e of the sphere 10, the gain unit 78 multiplies the difference value by the position gain Kp, and the adder 80 adds the adder The calculation result of 74 and the calculation result of the gain unit 78 are added.

そして、ボールねじモータ回転角生成部８２により、加算部８０からの傾斜角度指令θx、θyからモータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒが生成され、生成されたモータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒが各可動軸１８のボールねじモータ３０に出力される。その結果、ボールねじモータ３０の回転駆動により可動軸１８が上下動し、目標軌道ｘ、ｙに沿って平板１２上で球体１０が転動するように平板１２の傾斜が調整される。したがって、球体１０は、目標軌道ｘ、ｙに沿って平板１２上で転動する。 Then, the ball screw motor rotation angle generation unit 82 generates motor angle commands Z1r and Z2r from the tilt angle commands θx and θy from the addition unit 80, and the generated motor angle commands Z1r and Z2r are the balls of the movable shafts 18. It is output to the screw motor 30. As a result, the rotation of the ball screw motor 30 causes the movable shaft 18 to move up and down, and the inclination of the flat plate 12 is adjusted so that the sphere 10 rolls on the flat plate 12 along the target trajectories x and y. Accordingly, the sphere 10 rolls on the flat plate 12 along the target trajectories x and y.

一方、センサモータ回転角生成部６８により、球体１０の中心位置Ｘc_e、Ｙc_eおよび目標速度Ｖxo、Ｖyoからモータ角度指令ＭＳ１ｒ、ＭＳ２ｒが生成され、生成されたモータ角度指令ＭＳ１ｒ、ＭＳ２ｒがセンサモータ２２ａ、２２ｂに出力される。その結果、センサモータ２２ａ、２２ｂにより、平板１２上の球体１０が位置センサ２４ａ、２４ｂの測定領域に属するように位置センサ２４ａ、２４ｂが回転する。 On the other hand, the sensor motor rotation angle generation unit 68 generates motor angle commands MS1r and MS2r from the center positions Xc_e and Yc_e of the sphere 10 and the target speeds Vxo and Vyo, and the generated motor angle commands MS1r and MS2r are converted into the sensor motor 22a, To 22b. As a result, the position sensors 24a and 24b are rotated by the sensor motors 22a and 22b so that the sphere 10 on the flat plate 12 belongs to the measurement region of the position sensors 24a and 24b.

このようにして、本実施の形態では、球体１０を転動させる平面を有する平板１２と、ベース１４と、平板１２およびベース１４の間に設置され平板１２の下面の一点を支持する支持軸１６と、平板１２およびベース１４の間に設置され平板１２の下面の２点をそれぞれ独立に上下動させる２つの可動軸１８と、平板１２上の球体１０の位置を検出する位置センサ２４ａ、２４ｂと、位置センサ２４ａ、２４ｂの検出結果に基づいて、目標軌道ｘ、ｙに沿って平板１２上で球体１０が転動するように可動軸１８を制御する制御部とを備える。 In this manner, in the present embodiment, the flat plate 12 having a plane on which the sphere 10 rolls, the base 14, the support shaft 16 that is installed between the flat plate 12 and the base 14 and supports one point on the lower surface of the flat plate 12. Two movable shafts 18 that are installed between the flat plate 12 and the base 14 and independently move up and down two points on the lower surface of the flat plate 12, and position sensors 24a and 24b that detect the position of the sphere 10 on the flat plate 12. And a control unit that controls the movable shaft 18 so that the sphere 10 rolls on the flat plate 12 along the target trajectories x and y based on the detection results of the position sensors 24a and 24b.

これにより、目標軌道ｘ、ｙに沿って平板１２上で球体１０が転動するので、球体１０が不規則な軌跡ではなく所定の軌跡を描くこととなり、従来に比して、高い展示効果を実現することができる。
さらに、本実施の形態では、平板１２に固定されたセンサ取付板２０ａ、２０ｂを備え、位置センサ２４ａ、２４ｂは、センサ取付板２０ａ、２０ｂに設けられている。 Thereby, since the sphere 10 rolls on the flat plate 12 along the target trajectories x and y, the sphere 10 draws a predetermined trajectory instead of an irregular trajectory, and a higher display effect than in the past. Can be realized.
Further, in the present embodiment, sensor mounting plates 20a and 20b fixed to the flat plate 12 are provided, and the position sensors 24a and 24b are provided on the sensor mounting plates 20a and 20b.

これにより、平板１２の平面に対する位置センサ２４ａ、２４ｂの相対位置が固定されるので、平板１２の傾斜角にかかわらず、平板１２上の球体１０の位置を精度よく検出することができる。
さらに、本実施の形態では、平板１２の面方向と直交する方向の軸回りに位置センサ２４ａ、２４ｂを回転させるセンサモータ２２ａ、２２ｂと、位置センサ２４ａ、２４ｂの検出結果に基づいて、平板１２上の球体１０が位置センサ２４ａ、２４ｂの測定領域に属するようにセンサモータ２２ａ、２２ｂを制御する制御部とを備える。 Thereby, since the relative position of the position sensors 24a and 24b with respect to the plane of the flat plate 12 is fixed, the position of the sphere 10 on the flat plate 12 can be accurately detected regardless of the inclination angle of the flat plate 12.
Furthermore, in this embodiment, the flat plate 12 is based on the detection results of the sensor motors 22a and 22b that rotate the position sensors 24a and 24b around the axis in the direction orthogonal to the surface direction of the flat plate 12 and the position sensors 24a and 24b. And a controller that controls the sensor motors 22a and 22b so that the upper sphere 10 belongs to the measurement region of the position sensors 24a and 24b.

これにより、平板１２上の球体１０の位置にかかわらず、平板１２上の球体１０が位置センサ２４ａ、２４ｂの測定領域に属することとなるので、平板１２上の球体１０の位置を精度よく検出することができる。
さらに、本実施の形態では、平板１２の下面と支持軸１６および可動軸１８をボールジョイントを介して接続した。 Accordingly, the sphere 10 on the flat plate 12 belongs to the measurement area of the position sensors 24a and 24b regardless of the position of the sphere 10 on the flat plate 12, and thus the position of the sphere 10 on the flat plate 12 is detected with high accuracy. be able to.
Furthermore, in the present embodiment, the lower surface of the flat plate 12 is connected to the support shaft 16 and the movable shaft 18 via a ball joint.

これにより、平板１２の傾斜角の変化に追従して平板１２を支持することができる。
上記第１の実施の形態において、支持軸１６および可動軸１８は、発明１または２の傾斜調整手段に対応し、展示装置１００の制御部は、発明１の傾斜制御手段、または発明４の回転制御手段に対応し、センサ取付板２０ａ、２０ｂは、発明３のセンサ取付部材に対応している。また、センサモータ２２ａ、２２ｂは、発明４のセンサ回転手段に対応している。 Thereby, the flat plate 12 can be supported following the change in the inclination angle of the flat plate 12.
In the first embodiment, the support shaft 16 and the movable shaft 18 correspond to the tilt adjusting means of the invention 1 or 2, and the control unit of the display apparatus 100 is the tilt control means of the invention 1 or the rotation of the invention 4. Corresponding to the control means, the sensor mounting plates 20a, 20b correspond to the sensor mounting member of the third aspect. The sensor motors 22a and 22b correspond to the sensor rotating means of the fourth aspect.

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図５ないし図６は、本発明に係る展示装置の水平位置決め方法の第２の実施の形態を示す図である。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 to 6 are views showing a second embodiment of the horizontal positioning method of the display device according to the present invention.

上記第１の実施の形態における展示装置１００の制御部において、平板１２の初期位置を特に考慮せずに、球体１０を目標軌道ｘ、ｙに沿って移動させているのに対して、本実施の形態では、球体１０を移動させる前に、平板１２を水平位置に位置決めする制御を行う。 In the control unit of the exhibition apparatus 100 in the first embodiment, the sphere 10 is moved along the target trajectories x and y without considering the initial position of the flat plate 12 in particular. In this embodiment, before the sphere 10 is moved, control for positioning the flat plate 12 in the horizontal position is performed.

まず、本実施の形態の展示装置１００の構成を説明する。
本実施の形態の展示装置１００は、図示しないが、上記第１の実施の形態の展示装置１００に追加する形で、各可動軸１８のボールねじ３６の移動と共に同方向に移動するセンサ検出子２００（例えば、ドグなど）と、ボールねじ３６が平板１２を水平とする位置に移動したときに、各センサ検出子２００を検出するフォトセンサ２６（例えば、フォトリフレクタ、フォトインタラプタなど）とを備えた構成となっている。 First, the structure of the exhibition apparatus 100 of this Embodiment is demonstrated.
Although not shown, the display device 100 of the present embodiment is a sensor detector that moves in the same direction as the ball screw 36 of each movable shaft 18 moves in addition to the display device 100 of the first embodiment. 200 (for example, a dog) and a photo sensor 26 (for example, a photo reflector, a photo interrupter, etc.) for detecting each sensor detector 200 when the ball screw 36 moves to a position where the flat plate 12 is horizontal. It becomes the composition.

次に、図５に基づき、本実施の形態の展示装置１００の制御部の構成を説明する。
ここで、図５は、本実施の形態の展示装置１００の制御部の構成を示すブロック図である。
図５に示すように、本実施の形態の展示装置１００の制御部は、ボールねじモータ３０の回転角度位置を検出する位置検出器として、各ボールねじモータ３０がインクリメンタル型のロータリエンコーダを有する。 Next, based on FIG. 5, the structure of the control part of the exhibition apparatus 100 of this Embodiment is demonstrated.
Here, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the exhibition apparatus 100 of the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the control unit of the exhibition apparatus 100 according to the present embodiment has each ball screw motor 30 having an incremental rotary encoder as a position detector that detects the rotational angle position of the ball screw motor 30.

本実施の形態の制御部は、更に、上記第１の実施の形態の展示装置１００の制御部に追加する形で、平板１２の水平位置決めを行う水平位置決め部８４を含んだ構成となっている。本実施の形態では、この水平位置決め部８４によって、球体１０を目標軌道ｘ、ｙに沿って移動させる前に（展示を行う前に）、平板１２の水平位置決めを行うことが可能である。 The control unit according to the present embodiment further includes a horizontal positioning unit 84 that performs horizontal positioning of the flat plate 12 in addition to the control unit of the display device 100 according to the first embodiment. . In the present embodiment, the horizontal positioning unit 84 can perform the horizontal positioning of the flat plate 12 before moving the sphere 10 along the target trajectories x and y (before exhibiting).

水平位置決め部８４は、ユーザの操作部の操作や展示装置１００の電源オンなどを契機に発せられる水平位置決め指令に応じて動作を開始し、フォトセンサ２６の検出結果及びボールねじモータ３０のロータリエンコーダの検出結果などに基づき、予め決められた手順でボールねじ３６を上下動させる制御を行い、平板１２の水平位置決めを行う。
より具体的に、水平位置決め部８４は、水平位置決め指令を受けると、ボールねじ回転角生成部８２に対して、以下の（１）〜（４）の手順でモータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒを出力し、ボールねじ３６を上下動させて、平板１２の水平位置決め処理を行う。なお、以下の（１）〜（４）の処理は、各可動軸１８のボールねじ３６に対して行われる。 The horizontal positioning unit 84 starts to operate in response to a horizontal positioning command issued when the user operates the operation unit or the display device 100 is turned on. The detection result of the photosensor 26 and the rotary encoder of the ball screw motor 30 are started. Based on the detection result, the ball screw 36 is controlled to move up and down in a predetermined procedure, and the flat plate 12 is positioned horizontally.
More specifically, when receiving a horizontal positioning command, the horizontal positioning unit 84 outputs motor angle commands Z1r and Z2r to the ball screw rotation angle generating unit 82 in the following procedures (1) to (4). Then, the ball screw 36 is moved up and down to perform horizontal positioning processing of the flat plate 12. The following processes (1) to (4) are performed on the ball screw 36 of each movable shaft 18.

ここで、図６は、水平位置決め部８４において実行される平板１２の水平位置決め処理の手順を示す図である。
（１）図６に示すように、動作開始点から、平板１２が水平になる方向にボールねじ３６が所定速度で移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。更に、ボールねじ３６が移動後に、最初にロータリエンコーダでＺ相が検出されると、その検出位置でボールねじ３６が停止するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。このとき、ボールねじモータ３０のロータリエンコーダに対して、位置検出用パルスのカウント値をリセットさせるリセット指令を与える。これにより、Ｚ相が検出された位置でロータリエンコーダの位置検出用パルスのカウント値がリセットされる。 Here, FIG. 6 is a diagram illustrating a procedure of the horizontal positioning process of the flat plate 12 executed in the horizontal positioning unit 84.
(1) As shown in FIG. 6, a motor angle command is generated from the operation start point so that the ball screw 36 moves at a predetermined speed in a direction in which the flat plate 12 becomes horizontal, and is output to the ball screw motor 30. Further, when the Z-phase is first detected by the rotary encoder after the ball screw 36 has moved, a motor angle command is generated so that the ball screw 36 stops at the detected position and is output to the ball screw motor 30. At this time, a reset command for resetting the count value of the position detection pulse is given to the rotary encoder of the ball screw motor 30. Thereby, the count value of the position detecting pulse of the rotary encoder is reset at the position where the Z phase is detected.

（２）上記（１）の停止位置（Ｚ相の検出位置）から、平板１２の平面が水平方向となる方向にボールねじ３６が所定速度で移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。更に、ボールねじ３６が移動後に、フォトセンサ２６でセンサ検出子２００が検出されたると、その検出位置でボールねじ３６が停止するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。 (2) A motor angle command is generated so that the ball screw 36 moves at a predetermined speed in the direction in which the flat surface of the flat plate 12 is in the horizontal direction from the stop position (Z-phase detection position) in (1) above. Output to the screw motor 30. Further, when the sensor detector 200 is detected by the photosensor 26 after the ball screw 36 has moved, a motor angle command is generated so that the ball screw 36 stops at the detected position and is output to the ball screw motor 30.

（３）上記（２）の停止位置から今度は上記（２）の移動方向とは逆方向にボールねじ３６が所定速度で移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。更に、ボールねじ３６が移動後に、最初にロータリエンコーダでＺ相が検出されると、その検出位置でボールねじ３６が停止するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。 (3) A motor angle command is generated from the stop position in (2) above so that the ball screw 36 moves at a predetermined speed in the direction opposite to the moving direction in (2), and is output to the ball screw motor 30. To do. Further, when the Z-phase is first detected by the rotary encoder after the ball screw 36 has moved, a motor angle command is generated so that the ball screw 36 stops at the detected position and is output to the ball screw motor 30.

（４）上記（３）の停止位置（Ｚ相の検出位置）から、上記（３）と同じ移動方向に、予め水準器などを用いて設定された、上記（３）の停止位置から平板１２が水平位置となる移動距離ｄ₀だけボールねじ３６が移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじ３６は、エンコーダの分解能と同じ位置精度で水平位置に向かって移動し、水平位置として検出された位置において停止する（水平位置決めされる）。 (4) From the stop position of (3) set in advance in the same movement direction as that of (3) from the stop position of (3) (Z-phase detection position) using a level or the like in advance, the flat plate 12 A motor angle command is generated so as to move the ball screw 36 by a moving distance d _{0 where} becomes a horizontal position, and is output to the ball screw motor 30. Thereby, the ball screw 36 moves toward the horizontal position with the same position accuracy as the resolution of the encoder, and stops (positioned horizontally) at the position detected as the horizontal position.

次に、本実施の形態の動作を説明する。
ユーザによる操作部の操作によって、水平位置決め指令が水平位置決め部８４に出力されると、水平位置決め部８４において、平板１２の水平位置決め処理が開始される。
水平位置決め部８４は、各可動軸１８のボールねじ３６を、その初期位置からボールねじ３６の位置が平板１２を水平方向に近づける方向に移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじモータ３０が駆動し、ボールねじ３６が平板１２を水平方向に近づける方向に移動する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
When the horizontal positioning command is output to the horizontal positioning unit 84 by the operation of the operation unit by the user, the horizontal positioning unit 84 starts the horizontal positioning process of the flat plate 12.
The horizontal positioning unit 84 generates a motor angle command so that the ball screw 36 of each movable shaft 18 moves from its initial position in a direction in which the position of the ball screw 36 approaches the flat plate 12 in the horizontal direction, and the ball screw motor Output to 30. Thereby, the ball screw motor 30 is driven, and the ball screw 36 moves in a direction to bring the flat plate 12 closer to the horizontal direction.

一方、ボールねじモータ３０が駆動すると、ボールねじモータ３０のロータリエンコーダは、内部のフォトセンサと、スリット機構とによってモータの回転に伴って発生するパルスをカウントし、ボールねじモータ３０の（ボールねじ３６）の回転角度位置の検出を行う。そして、ボールねじモータ３０の駆動に伴って、ロータリエンコーダの回転子が回転すると、やがてロータリエンコーダにおいてＺ相が検出される。 On the other hand, when the ball screw motor 30 is driven, the rotary encoder of the ball screw motor 30 counts pulses generated as the motor rotates by the internal photo sensor and the slit mechanism, and the ball screw motor 30 (ball screw motor 30 The rotation angle position of 36) is detected. When the rotor of the rotary encoder rotates as the ball screw motor 30 is driven, the Z phase is detected in the rotary encoder.

水平位置決め部８４は、ロータリエンコーダにおいてＺ相が検出されると、その検出位置においてボールねじ３６が停止するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。更に、Ｚ相の検出位置において、ロータリエンコーダにパルスのカウント値をリセットするようにリセット指令を与える。これによって、リセット指令を受けたボールねじモータ３０のロータリエンコーダは、パルスのカウント値をリセットする。 When the Z phase is detected by the rotary encoder, the horizontal positioning unit 84 generates a motor angle command so that the ball screw 36 stops at the detected position, and outputs the motor angle command to the ball screw motor 30. Further, at the Z-phase detection position, a reset command is given to the rotary encoder so as to reset the pulse count value. Accordingly, the rotary encoder of the ball screw motor 30 that has received the reset command resets the pulse count value.

水平位置決め部８４は、ロータリエンコーダにおいて、パルスのカウント値がリセットされると、これまでの移動方向と同じ方向に、可動軸１８のボールねじ３６が移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじモータ３０が駆動し、ボールねじ３６が平板１２を水平方向に近づける方向に更に移動する。このとき、ボールねじ３６の移動に伴ってセンサ検出子２００も移動し、やがてフォトセンサ２６において、センサ検出子２００が検出される。 When the pulse count value is reset in the rotary encoder, the horizontal positioning unit 84 generates a motor angle command so that the ball screw 36 of the movable shaft 18 moves in the same direction as the previous movement direction, Output to the ball screw motor 30. As a result, the ball screw motor 30 is driven, and the ball screw 36 further moves in a direction to bring the flat plate 12 closer to the horizontal direction. At this time, the sensor detector 200 also moves with the movement of the ball screw 36, and eventually the sensor detector 200 is detected by the photosensor 26.

水平位置決め部８４は、フォトセンサ２６において、センサ検出子２００が検出されると、その検出位置において、ボールねじ３６が停止するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじモータ３０が停止し（またはブレーキをかけた状態になり）、ボールねじ３６がセンサ検出子２００の検出位置において停止する。 When the sensor detector 200 is detected in the photosensor 26, the horizontal positioning unit 84 generates a motor angle command so that the ball screw 36 stops at the detection position, and outputs the motor angle command to the ball screw motor 30. As a result, the ball screw motor 30 stops (or enters a braked state), and the ball screw 36 stops at the detection position of the sensor detector 200.

水平位置決め部８４は、ボールねじ３６がセンサ検出子２００の検出位置において停止すると、今度は、これまでの移動方向とは逆方向にボールねじ３６が移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじモータ３０が逆回転に駆動し、ボールねじ３６がこれまでとは逆方向に移動する。例えば、これまで上方向に移動していた場合は、下方向に移動する。 When the ball screw 36 stops at the detection position of the sensor detector 200, the horizontal positioning unit 84 generates a motor angle command so that the ball screw 36 moves in a direction opposite to the moving direction so far. Output to the ball screw motor 30. As a result, the ball screw motor 30 is driven in the reverse rotation, and the ball screw 36 moves in the reverse direction. For example, if it has been moved upward, it moves downward.

この移動によって、ロータリエンコーダにおいてＺ相が検出されると、水平位置決め部８４は、この最初に検出されたＺ相の検出位置において、ボールねじ３６が停止するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじ３６が逆方向に移動後に最初にＺ相が検出された位置で停止する。
水平位置決め部８４は、更に、ボールねじ３６が最初にＺ相が検出された位置で停止すると、このＺ相を検出したときと同じ移動方向に、予め水準器などで測定されたこの停止位置から平板１２の平面を水平とする位置までの移動距離ｄ₀だけボールねじ３６が移動するようにモータ角度指令を生成して、ボールねじモータ３０に出力する。これによって、ボールねじモータ３０が駆動し、ボールねじ３６は、ボールねじモータ３０のロータリエンコーダによって検出される位置に基づき停止位置から距離ｄ₀だけ平板１２が水平となる方向に移動して停止する。これにより、平板１２の水平位置決めが完了する。 When the Z phase is detected in the rotary encoder by this movement, the horizontal positioning unit 84 generates a motor angle command so that the ball screw 36 stops at the first detected Z phase position, Output to the ball screw motor 30. As a result, the ball screw 36 stops at the position where the Z phase is first detected after moving in the reverse direction.
Further, when the ball screw 36 stops at the position where the Z phase is first detected, the horizontal positioning unit 84 starts from the stop position measured in advance with a level or the like in the same movement direction as when the Z phase was detected. A motor angle command is generated so that the ball screw 36 moves by a moving distance d ₀ to a position where the flat surface of the flat plate 12 is horizontal, and is output to the ball screw motor 30. As a result, the ball screw motor 30 is driven, and the ball screw 36 is moved and stopped in the direction in which the flat plate 12 is horizontal by a distance d ₀ from the stop position based on the position detected by the rotary encoder of the ball screw motor 30. . Thereby, the horizontal positioning of the flat plate 12 is completed.

以降は、平板１２上に球体１０を乗せて、上記第１の実施の形態と同様に、目標軌道ｘ、ｙに沿って球体１０を移動させる制御が行われる。
このようにして、本実施の形態では、水平位置決め部８４において、上記（１）〜（４）の手順でボールねじ３６を移動させ、且つロータリエンコーダのパルスカウント値のリセットを行わせる制御を行って、平板１２の水平位置決めを行うことがが可能である。 Thereafter, the control is performed such that the sphere 10 is placed on the flat plate 12 and the sphere 10 is moved along the target trajectories x and y as in the first embodiment.
In this manner, in the present embodiment, the horizontal positioning unit 84 performs control to move the ball screw 36 according to the procedures (1) to (4) and reset the pulse count value of the rotary encoder. Thus, the horizontal positioning of the flat plate 12 can be performed.

これにより、ボールねじ３６の初期位置（動作開始点）によらずに、ボールねじモータ３０の有するロータリエンコーダの位置検出精度で、平板１２の水平位置決めを行うことができる。
上記第２の実施の形態において、支持軸１６および可動軸１８は、発明５の支持軸および可動軸に対応し、展示装置１００の制御部は、発明５の傾斜制御手段に対応し、ボールねじモータ３０は、発明５のアクチュエータおよびエンコーダに対応する。 Thereby, the horizontal positioning of the flat plate 12 can be performed with the position detection accuracy of the rotary encoder of the ball screw motor 30 regardless of the initial position (operation start point) of the ball screw 36.
In the second embodiment, the support shaft 16 and the movable shaft 18 correspond to the support shaft and the movable shaft of the invention 5, and the control unit of the display apparatus 100 corresponds to the inclination control means of the invention 5, and the ball screw. The motor 30 corresponds to the actuator and encoder of the fifth aspect.

なお、上記第１及び第２の実施の形態においては、平板１２の平面の形状を矩形としたが、これに限らず、円形、楕円形その他の形状とすることもできる。
また、上記第１及び第２の実施の形態において、展示装置１００は、１つの球体１０を平板１２上で転動させるように構成したが、これに限らず、２以上の球体１０を平板１２上で転動させるように構成することもできる。 In the first and second embodiments, the flat shape of the flat plate 12 is rectangular. However, the shape is not limited to this, and may be circular, elliptical, or other shapes.
Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, although the display apparatus 100 was comprised so that the one spherical body 10 might roll on the flat plate 12, it is not restricted to this, Two or more spherical bodies 10 are made into the flat plate 12. FIG. It can also be configured to roll above.

また、上記第１及び第２の実施の形態において、あらかじめ設定された所定の円軌道に沿って平板１２上で球体１０を転動させる構成としたが、これに限らず、数式で表現可能な任意の軌道の組み合わせよりなる軌道に沿って平板１２上で球体１０を転動させる構成としてもよい。但し、この構成の場合は、各軌道を表す数式同士が３階微分まで連続である必要がある。 Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, it was set as the structure which rolls the spherical body 10 on the flat plate 12 along the predetermined circular orbit set beforehand, but it is not restricted to this, It can express with numerical formula. It is good also as a structure which rolls the spherical body 10 on the flat plate 12 along the track | orbit which consists of arbitrary track | orbit combinations. However, in the case of this configuration, the mathematical expressions representing the respective trajectories need to be continuous up to the third order differentiation.

また、上記第１及び第２の実施の形態において、センサモータ２２ａ、２２ｂの位置を既知として、これらの取付け誤差を特に考慮せずに幾何学計算を行う構成としたが、幾何学計算を行う前に、取付け誤差を考慮したキャリブレーションを行う構成としてもよい。
このキャリブレーションは、例えば、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の手順で行う。 In the first and second embodiments, the positions of the sensor motors 22a and 22b are known, and the geometric calculation is performed without particularly considering these mounting errors. However, the geometric calculation is performed. It is good also as a structure which performs the calibration which considered the attachment error before.
This calibration is performed by, for example, the following procedures (A) to (D).

（Ａ）エッジのあるブロックを平板１２上に置き、エッジに２つのレーザを当て、そのときのセンサモータ２２ａ、２２ｂの高精度角度センサの値と距離とを記録する。
（Ｂ）ブロックの位置を、６箇所以上（パラメータ数以上）変更して、それぞれの箇所における上記（Ａ）の記録処理を行う。
（Ｃ）幾何パラメータを設計値と仮定し、センサモータ２２ａ、２２ｂのそれぞれの記録値からエッジの位置を計算する。
（Ｄ）上記（Ｃ）の２つの計算値は、取付け誤差が無い場合に一致するので、両者の差分をとり（例えば、差分の２乗を計算し）、すべての上記記録箇所について、差分が最小となる幾何パラメータの値を数値的に求める。 (A) A block with an edge is placed on the flat plate 12, two lasers are applied to the edge, and the values and distances of the high-precision angle sensors of the sensor motors 22a and 22b at that time are recorded.
(B) The block position is changed by 6 or more (the number of parameters or more), and the recording process (A) is performed at each location.
(C) Assuming that the geometric parameter is a design value, the position of the edge is calculated from the recorded values of the sensor motors 22a and 22b.
(D) The two calculated values in (C) above match when there is no attachment error. Therefore, the difference between the two is taken (for example, the square of the difference is calculated), and the difference is found for all the above-mentioned recording locations. Find the minimum geometric parameter value numerically.

上記（Ａ）〜（Ｄ）の手順で求めた幾何パラメータを用いて、幾何学計算を行うことによって、取付け誤差により生じる誤差を低減する。
なお、上記（Ａ）〜（Ｄ）の手順で幾何パラメータをキャリブレートしても、計測距離が長ければ長いほど誤差が大きくなるので、更に、中心からのレーザ光のオフセット値を補正するようにしてもよい。例えば、現状（発生誤差の大きさ）に応じて、オフセット値を、誤差が低減する値にずらす。 By performing geometric calculation using the geometric parameters obtained in the procedures (A) to (D), errors caused by mounting errors are reduced.
Even if the geometric parameters are calibrated in the above procedures (A) to (D), the error becomes larger as the measurement distance is longer. Therefore, the offset value of the laser beam from the center is further corrected. Also good. For example, the offset value is shifted to a value that reduces the error according to the current state (the magnitude of the generated error).

また、上記第１及び第２の実施の形態において、展示装置１００を、ノイズによる位置センサ２４ａ、２４ｂの測定距離の誤差を考慮せずに、平板１２上の球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcを計算する構成としたが、これに限らず、球体１０の中心位置Ｘc、Ｙcを計算する前に、測定距離のフィルタリング処理を行って、ノイズによって生じる誤差を低減する構成としてもよい。 Further, in the first and second embodiments, the display apparatus 100 determines the center positions Xc and Yc of the sphere 10 on the flat plate 12 without considering the measurement distance error of the position sensors 24a and 24b due to noise. However, the present invention is not limited to this, and a configuration may be adopted in which the measurement distance is filtered before the center positions Xc and Yc of the sphere 10 are calculated to reduce errors caused by noise.

例えば、図７に示すように、展示装置１００の制御部を、上記実施の形態における図４の展示装置１００の制御部に、玉位置オブザーバ部６６からの玉中心位置に基づき位置センサ２４ａ、２４ｂで測定される距離を逆算する距離逆算部９０と、位置センサ２４ａ、２４ｂで測定した距離と、距離逆算部９０で逆算した距離とに基づき、測定距離のフィルタリング処理を行うフィルタリング処理部９２、９４とを追加した構成とする。 For example, as shown in FIG. 7, the control unit of the display device 100 is replaced with the control unit of the display device 100 of FIG. 4 in the above embodiment based on the ball center position from the ball position observer unit 66. The distance processing unit 90 for performing the filtering process of the measured distance based on the distance measured by the position sensors 24a and 24b and the distance calculated by the distance back calculating unit 90. And added.

このような構成であれば、制御部は、玉中心位置算出部６４において、平板１２上の球体１０の中心位置を算出する際に、まず、距離逆算部９０において、玉位置オブザーバ部６６において推定された球体１０の推定位置から、位置センサ２４ａ、２４ｂにおいて測定されるべき距離を幾何学的に逆算する。
次に、フィルタリング処理部９２において、位置センサ２４ａに対して逆算された距離Ｌe（以下、逆算距離Ｌe１と称す）と位置センサ２４ａで測定された距離Ｌ（Ｌ１）との差分の絶対値を算出し、該算出した差分の絶対値と予め設定された閾値Ｌthとを比較する。 With this configuration, when the ball center position calculation unit 64 calculates the center position of the sphere 10 on the flat plate 12, the control unit first estimates the ball position observer unit 66 in the distance back calculation unit 90. The distance to be measured by the position sensors 24a and 24b is geometrically calculated from the estimated position of the sphere 10 thus obtained.
Next, the filtering processing unit 92 calculates the absolute value of the difference between the distance Le calculated backward with respect to the position sensor 24a (hereinafter referred to as the reverse calculation distance Le1) and the distance L (L1) measured by the position sensor 24a. Then, the absolute value of the calculated difference is compared with a preset threshold value Lth.

そして、下式（12）に示すように、差分の絶対値が閾値Ｌth以下の場合に、位置センサ２４ａの距離測定が正しく行われたと判定する。一方、下式（13）に示すように、差分の絶対値が閾値Ｌthよりも大きい場合に、位置センサ２４ａの距離測定が正しく行われなかったと判定する。

｜Ｌ^t−Ｌe^t｜≦Ｌth …（12）
｜Ｌ^t−Ｌe^t｜＞Ｌth …（13）

但し、上式（12）、（13）において、ｔは時刻である。 Then, as shown in the following equation (12), when the absolute value of the difference is equal to or less than the threshold value Lth, it is determined that the distance measurement of the position sensor 24a has been correctly performed. On the other hand, as shown in the following equation (13), when the absolute value of the difference is larger than the threshold value Lth, it is determined that the distance measurement of the position sensor 24a has not been performed correctly.

^{^{| L t -Le t | ≦ Lth}} ... (12)
^{^{| L t -Le t |> Lth}} ... (13)

However, in the above formulas (12) and (13), t is time.

同様に、フィルタリング処理部９２において、位置センサ２４ｂに対する逆算距離Ｌe（以下、逆算距離Ｌe２と称す）と位置センサ２４ｂで測定された測定距離Ｌ（Ｌ２）との差分の絶対値を算出し、この絶対値と閾値Ｌthとを比較する。そして、上式（12）に示すように、差分の絶対値が閾値Ｌth以下の場合に、位置センサ２４ｂの距離測定が正しく行われたと判定する。一方、上式（13）に示すように、差分の絶対値が閾値Ｌthよりも大きい場合に、位置センサ２４ｂの距離測定が正しく行われなかったと判定する。 Similarly, the filtering processing unit 92 calculates the absolute value of the difference between the reverse calculation distance Le (hereinafter referred to as reverse calculation distance Le2) for the position sensor 24b and the measurement distance L (L2) measured by the position sensor 24b. The absolute value is compared with the threshold value Lth. Then, as shown in the above equation (12), when the absolute value of the difference is equal to or smaller than the threshold value Lth, it is determined that the distance measurement of the position sensor 24b has been performed correctly. On the other hand, as shown in the above equation (13), when the absolute value of the difference is larger than the threshold value Lth, it is determined that the distance measurement of the position sensor 24b has not been performed correctly.

次に、フィルタリング処理部９２、９４において、距離測定が正しく行われたと判定された場合は、下式(14）に示すように、玉中心位置算出部６４に出力する距離Ｌ_out ^t（以下、出力距離Ｌ_out ^tと称す）をＬ^tとする。
一方、フィルタリング処理部９２、９４において、距離測定が正しく行われなかったと判定された場合は、下式(15）に示すように、前回の（１サイクル前の）測定距離Ｌ^t-1に、逆算距離Ｌeの微分Ｌe´に１サイクル時間ｔを乗算した「Ｌe´×ｔ」を加算した値を出力距離Ｌ_out ^tとする。

Ｌ_out ^t＝Ｌ^t …（14）
Ｌ_out ^t＝Ｌ^t-1+Ｌe´×ｔ …（15）

このように、位置センサ２４ａ、２４ｂの測定距離に対してフィルタリング処理を行うことで、ノイズによる大きな測定誤差や、短時間の測定エラーに対してもトラッキングを続行することができる。 Next, when it is determined in the filtering processing units 92 and 94 that the distance measurement has been performed correctly, as shown in the following equation (14), the distance L _out ^t (hereinafter, referred to as “ball center position calculation unit 64”) to be output to the ball center position calculation unit 64 The output distance L _out ^t ) is defined as L ^t .
On the other hand, when the filtering processing units 92 and 94 determine that the distance measurement has not been performed correctly, as shown in the following equation (15), the previous measurement distance L ^t-1 (one cycle before) is A value obtained by adding “Le ′ × t” obtained by multiplying the differential Le ′ of the reverse calculation distance Le by one cycle time t is defined as an output distance L _out ^t .

L _out ^t = L ^t (14)
L _out ^t = L ^t−1 + Le ′ × t (15)

In this way, by performing the filtering process on the measurement distances of the position sensors 24a and 24b, tracking can be continued even for a large measurement error due to noise or a short-time measurement error.

また、上記第１及び第２の実施の形態において、展示装置１００の制御部は、加算部７４において、目標傾斜角生成部６０から入力された目標傾斜角度θxo、θyoとゲイン部７２の演算結果とを加算し、加算部８０において、加算部７４の演算結果とゲイン部７８の演算結果を加算してその演算結果を傾斜角度指令θx、θyとして出力する構成とした。この構成において、レーザで計測した距離の誤差を考慮して（オブザーバを用いたとしてもレーザの誤差を考慮する）、傾斜角度指令θx、θyの算出時に、目標軌道から生成されるθxo、θyoの寄与を大きくし、フィードバックのゲインはなるべく小さくするようにしてもよい。これによって、制御の安定性を向上することが可能である。 In the first and second embodiments, the control unit of the exhibition apparatus 100 uses the addition unit 74 to calculate the target inclination angles θxo and θyo input from the target inclination angle generation unit 60 and the calculation result of the gain unit 72. And the addition unit 80 adds the calculation result of the addition unit 74 and the calculation result of the gain unit 78 and outputs the calculation result as tilt angle commands θx and θy. In this configuration, the error of the distance measured by the laser is taken into consideration (even if the observer is used, the error of the laser is taken into consideration), and θxo and θyo generated from the target trajectory are calculated when the tilt angle commands θx and θy are calculated. The contribution may be increased and the feedback gain may be reduced as much as possible. As a result, the stability of control can be improved.

また、上記第１及び第２の実施の形態において、ゲイン部７２により、球体１０の速度ＶＸc_e、ＶＹc_eの差分値に速度ゲインＫｖを乗算するようにしたが、速度ゲインＫｖは、目標速度のノルムＶo（＝（ＶＸc_e²＋ＶＹc_e²）^1/2）に依存するため、図８に示すように、低速時において（又は停止時において）は、ゲインＫｖが小さくなるように制御する構成にしてもよい。これによって、球体１０が停止、又は低速移動時に制御を安定させることが可能となる。ここで、図８は、速度ゲインＫｖと目標速度のノルムＶoとの関係を示す図である。 In the first and second embodiments, the gain unit 72 multiplies the difference value between the speeds VXc_e and VYc_e of the sphere 10 by the speed gain Kv. The speed gain Kv is the norm of the target speed. Since it depends on Vo (= (VXc_e ² + VYc_e ² ) ^1/2 ), as shown in FIG. 8, the gain Kv may be controlled to be small at low speed (or at stop). . This makes it possible to stabilize the control when the sphere 10 stops or moves at a low speed. Here, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the speed gain Kv and the norm Vo of the target speed.

また、上記第１及び第２の実施の形態において、ボールねじモータ回転角生成部８２により、モータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒを生成し、生成されたモータ角度指令Ｚ１ｒ、Ｚ２ｒを各可動軸１８のボールねじモータ３０に出力して、目標軌道ｘ、ｙに沿って平板１２上で球体１０が転動するように平板１２の傾斜を調整する制御を行うようにしたが、この制御ループにおいて、バックラッシュを除去する制御を組み込むようにしてもよい。これによって、制御の精度を向上することが可能となる。 In the first and second embodiments, the ball screw motor rotation angle generator 82 generates the motor angle commands Z1r and Z2r, and the generated motor angle commands Z1r and Z2r are used for the balls of the movable shafts 18. The control is performed so that the inclination of the flat plate 12 is adjusted so that the sphere 10 rolls on the flat plate 12 along the target trajectories x and y. You may make it incorporate the control which removes. As a result, the accuracy of control can be improved.

展示装置１００の設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of the display apparatus. 展示装置１００の外観構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an external structure of the exhibition apparatus 100. 可動軸１８の外観構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an external structure of a movable shaft 18. 第１の実施の形態の展示装置１００の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the exhibition apparatus 100 of 1st Embodiment. 第２の実施の形態の展示装置１００の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the exhibition apparatus 100 of 2nd Embodiment. 水平位置決め処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of a horizontal positioning process. 測定距離のフィルタリング処理を行う場合の展示装置１００の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the exhibition apparatus 100 in the case of performing the measurement distance filtering process. 速度ゲインＫｖと目標速度のノルムＶoとの関係を示す図である。}It is a figure which shows the relationship between speed gain Kv and norm Vo of target speed. }

Explanation of symbols

１００展示装置
１２平板
１０球体
１４ベース
１６支持軸
１８可動軸
２０ａ、２０ｂセンサ取付板
２２ａ、２２ｂセンサモータ
２４ａ、２４ｂ位置センサ
２６フォトセンサ
３０ボールねじモータ
３２台座
３４背板
３８ボールナット
４０リニアガイド
４２筒状部材
４４ボールジョイント
４６平板取付ヘッド
６０目標傾斜角生成部
６２目標速度生成部
６４玉中心位置算出部
６６玉位置オブザーバ部
６８センサモータ回転角生成部
７０、７６減算部
７２、７８ゲイン部
７４、８０加算部
８２ボールねじモータ回転角生成部
８４水平位置決め部
９０距離逆算部
９２、９４フィルタリング処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Exhibition apparatus 12 Flat plate 10 Sphere 14 Base 16 Support shaft 18 Movable shaft 20a, 20b Sensor mounting plate 22a, 22b Sensor motor 24a, 24b Position sensor 26 Photo sensor 30 Ball screw motor 32 Base 34 Back plate 38 Ball nut 40 Linear guide 42 Cylindrical member 44 Ball joint 46 Flat plate mounting head 60 Target inclination angle generation unit 62 Target speed generation unit 64 Ball center position calculation unit 66 Ball position observer unit 68 Sensor motor rotation angle generation unit 70, 76 Subtraction unit 72, 78 Gain unit 74 80 Adding unit 82 Ball screw motor rotation angle generating unit 84 Horizontal positioning unit 90 Distance back calculation unit 92, 94 Filtering processing unit

Claims

A display device for rolling the ball body,
Based on a flat plate having a flat surface for rolling the sphere, an inclination adjusting means for adjusting an inclination of the flat plate with respect to a reference plane, a position sensor for detecting the position of the sphere on the flat plate, and a detection result of the position sensor. Te, exhibition device the spheres before SL on a flat plate is characterized in that it comprises a tilt control means for controlling said inclination adjustment means to roll.

In claim 1,
The inclination adjusting means is installed between the flat plate and the fixed surface and supports a point on the lower surface of the flat plate, and is installed between the flat plate and the fixed surface to move the other point of the lower surface of the flat plate up and down. An exhibition apparatus comprising a movable shaft.

In any one of Claim 1 and 2,
In addition, a sensor mounting member fixed to the flat plate,
The exhibition apparatus, wherein the position sensor is provided on the sensor mounting member.

In claim 3,
Further, sensor rotation means for rotating the position sensor about an axis in a direction orthogonal to the plane direction of the flat plate, and the sphere on the flat plate in the measurement region of the position sensor based on the detection result of the position sensor. An exhibition apparatus comprising rotation control means for controlling the sensor rotation means so as to belong.

A flat plate having a flat surface, a support shaft installed between the flat plate and the fixed surface and supporting one point on the lower surface of the flat plate, and another point on the lower surface of the flat plate installed between the flat plate and the fixed surface moved up and down A movable shaft to be moved, an actuator for applying a force for moving the movable shaft up and down, a tilt control means for controlling the tilt of the flat plate by controlling the actuator, and an incremental encoder for detecting the position of the actuator Positioning of the flat plate in an exhibition apparatus comprising: a sensor detector that moves in the same direction as the movable shaft; and a sensor that detects the sensor detector at a position where the flat surface of the flat plate is horizontal. A way to do,
The tilt control means moves the movable shaft in a direction in which the flat plate is horizontal from an operation start point, and controls the movable shaft to stop at the detection position when the Z phase of the encoder is detected. A first moving step;
A count reset step for causing the encoder to reset a pulse count value when the movable shaft is stopped in the first movement step;
A second control unit that controls the tilt control unit to move the movable shaft from the stop position in the first movement step until the sensor detects the sensor detector, and to stop the movable shaft at the detection position; A moving step;
When the movable shaft is stopped in the second movement step, the tilt control means is in a direction opposite to the movement direction in the second movement step and until the Z phase of the encoder is detected. A third movement step for controlling the movable axis to move;
When the Z phase is detected in the third movement step, the tilt control means determines the amount of movement from the detection position until the flat plate becomes horizontal from the preset detection position. And a fourth moving step for controlling the display device to move.