DE102009045782A1 - Getriebe und Messinstrument - Google Patents

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DE102009045782A1
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DE102009045782A
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Yasunori Nishimura
Augusto Minagawa
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Mitutoyo Corp
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Mitutoyo Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H13/00Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members
    • F16H13/06Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion
    • F16H13/08Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion with balls or with rollers acting in a similar manner
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/18568Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
    • Y10T74/18832Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including flexible drive connector [e.g., belt, chain, strand, etc.]

Abstract

Ein Getriebe 7 weist drei Kugellager 81A, 81B, 81C, eine Eingangswelle 74, ein Ausgangshaltebauteil 83 und eine Ausgangswelle 72 auf. Jedes der Kugellager 81A, 81B, 81C hat einen inneren Laufring, einen äußeren Laufring und eine Vielzahl von Wälzelementen. Die Eingangswelle 74 hat einen Einführungsabschnitt, eingeführt in den inneren Laufring, und wird um die Drehachse des Kugellagers 81A gedreht, wodurch der innere Laufring gedreht wird. Wenn der innere Laufring gedreht wird, rollen die Wälzelemente entsprechend der Drehung des inneren Laufrings. Das Ausgangshaltebauteil 83 weist einen Halteabschnitt 831 auf, welcher durch die Wälzelemente gehalten wird, und wird um die Drehachse des Kugellagers 81C entsprechend dem Rollen der Wälzelemente gedreht, wodurch die Ausgangswelle 72 um die Drehachse des Kugellagers 81C gedreht wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe und ein Messinstrument, welches das Getriebe aufweist.
  • Beschreibung des betreffenden Standes der Technik
  • Es ist ein Messinstrument bekannt, welches aufweist: Ein Messelement zum Messen eines zu messenden Gegenstandes und einen Bewegungsmechanismus, welcher eine Vielzahl von Bewegungsachsen hat und das Messelement in den Richtungen der Bewegungsachsen bewegt (z. B. ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2005-300318 ).
  • In einem solchen Messinstrument hat der Bewegungsmechanismus einen Mikrobewegungsmechanismus zum Feinbewegen des Messelementes in den Bewegungsachsenrichtungen. Der Mikrobewegungsmechanismus weist ein Getriebe auf welches die Eingangsdrehgeschwindigkeit reduziert und die reduzierte Drehgeschwindigkeit ausgibt, und das Messelement wird durch den Ausgang des Getriebes feinbewegt.
  • In einem Oberflächeneigenschaft-Messinstrument, offenbart in der JP-A-2005-300318 , weist der Bewegungsmechanismus insbesondere eine Säule auf, welche in einer bestimmten Bewegungsachse gleitbar ist. Das Messelement ist mit der Säule verbunden und wird entsprechend der Gleitbewegung der Säule bewegt. Der Mikrobewegungsmechanismus weist auf: Einen Handgriff, welcher von dem Benutzer gedreht wird, um das Messelement feinzubewegen; eine Förderschnecke, welche sich längs der Bewegungsrichtung der Säule erstreckt und mit dem Handgriff verbunden ist; und eine Mutter, welche mit der Förderschnecke verschraubt ist. Die Säule ist mit der Mutter verbunden.
  • Wenn der Handgriff gedreht wird, wird die Förderschnecke entsprechend der Drehung des Handgriffs gedreht, um die Mutter zu bewegen. Wenn die Mutter bewegt wird, wird das Messelement durch die Säule bewegt. Der Mikrobewegungsmechanismus des Oberflächeneigenschaft-Messinstruments, offenbart in der JP-A-2005-300318 , reduziert die Geschwindigkeit durch Umwandeln der Drehgeschwindigkeit des Handgriffs in die Bewegungsgeschwindigkeit der Mutter, um hierdurch das Messelement feinzubewegen. In dem Mikrobewegungsmechanismus des Oberflächeneigenschaft-Messinstruments, offenbart in der JP-A-2005-300318 , weist ein Getriebe die Förderschnecke und die Mutter auf, und sein Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis wird durch die Ganghöhe der Förderschnecke bestimmt.
  • Als anderer Typ des Mikrobewegungsmechanismus ist ein Lineargetriebetyp bekannt, bei welchem eine Antriebswelle, verbunden mit einem Handgriff, axial bewegt wird und ein Messelement entsprechend der Bewegung der Antriebswelle feinbewegt wird.
  • Darüber hinaus ist ein Schneckengetriebetyp bekannt, bei welchem ein Zahnrad durch ein Schneckenzahnrad, verbunden mit einem Handgriff, gedreht wird, und ein Messelement entsprechend der Drehung des Zahnrads feinbewegt wird.
  • 14 ist eine schematische Darstellung, welche einen Mikrobewegungsmechanismus des Lineargetriebetyps zeigt.
  • Wie in 14 gezeigt, weist der Mikrobewegungsmechanismus 100 des Lineargetriebetyps auf: Einen Handgriff 101, welcher durch den Benutzer gedreht wird, um ein Messelement feinzubewegen; eine säulenförmige Antriebswelle 103, welche mit dem Handgriff 101 über einen Draht 102 verbunden ist; eine Vielzahl von Lagern 104, welche derart angeordnet sind, dass sie die Antriebswelle 103 umgeben; und zwei Tragebauteile 105, welche in 14 jeweils in der unteren und oberen Seite angeordnet sind und die Lager 104 tragen. Das Messelement wird entsprechend der Bewegung der Antriebswelle 103 bewegt.
  • Die Lager 104 sind so angeordnet, dass sie gegen die Oberfläche der Antriebswelle 103 stoßen in einem Zustand, in welchem die Lager um einen bestimmten Winkel im Verhältnis zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Antriebswelle 103 geneigt sind.
  • Wenn der Handgriff 101 gedreht wird, wird die Antriebswelle 103 entsprechend der Drehung des Drahtes 102 gedreht und axial um eine bestimmte Strecke bewegt, welche den Neigungen der Lager 104 entspricht. Der Mikrobewegungsmechanismus 100 reduziert die Geschwindigkeit durch Umwandeln der Drehgeschwindigkeit des Handgriffs 101 in die Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebswelle 103, um das Messelement feinzubewegen. In dem Mikrobewegungsmechanismus 100 wird ein Getriebe von der Antriebswelle 103 und den Lager 104 gebildet, und sein Reduktionsverhältnis wird durch den Durchmesser der Antriebswelle 103 und die Neigungen der Lager 104 bestimmt.
  • 15 ist eine schematische Darstellung, welche einen Mikrobewegungsmechanismus des Schneckengetriebetyps zeigt.
  • Wie in 15 gezeigt, weist der Mikrobewegungsmechanismus 110 des Schneckengetriebetyps auf: Einen Handgriff 111, welcher durch den Benutzer gedreht wird, um ein Messelement feinzubewegen; ein Schneckenzahnrad 113, welches mit dem Handgriff 111 über einen Draht 112 verbunden ist; und ein Zahnrad 114, welches mit dem Schneckenzahnrad 113 kämmt. Ein säulenartiger Wellenabschnitt 114A, welcher eine Drehachse hat, welche die gleiche ist wie die Drehachse des Zahnrades 114, ist auf dem Zahnrad 114 geformt.
  • Der Mikrobewegungsmechanismus 110 enthält weiter: Ein Lager 115, welches dem Wellenabschnitt 114A des Zahnrades 114 gegenüberliegt; ein Tragebauteil 116, welches das Lager 115 trägt; ein Antriebsbauteil 118, welches mit dem Tragebauteil 116 und einem befestigenden Abschnitt 117 verbunden ist; und eine säulenförmige Führungsschiene 119, welche zwischen dem Wellenabschnitt 114A des Zahnrads 114 und dem Lager 115 angeordnet ist und sich längs einer bestimmten Bewegungsachsenrichtung erstreckt. Das Messelement wird entsprechend der Bewegung des Mikrobewegungsmechanismus 110 bewegt.
  • Das Tragebauteil 116 ist ein plattenförmiges Bauteil, welches in eine im wesentlichen T-förmige Form im Grundriss geformt ist. Das Lager 115 ist an einem Endabschnitt des Bauteils befestigt, welches auf der rechten Seite in 15 angeordnet ist, und das Antriebsbauteil 118 ist mit einem Endabschnitt des Bauteils verbunden, welcher sich auf der unteren Seite in 15 befindet. In dem Tragebauteil 116 ist ein im Wesentlichen mittlerer Abschnitt durch einen Stift 116A befestigt, so dass das Tragebauteil um den Stift 116A drehbar ist.
  • Das Antriebsbauteil 118 spannt den unteren Endabschnitt des Tragebauteils 116 gegen den befestigenden Abschnitt 117 vor. Eine Drehkraft, welche im Gegenuhrzeigersinn in 15 um den Stift 116A wirkt, wird auf das Tragebauteil 116 aufgebracht. Die Führungsschiene 119 wird durch den Wellenabschnitt 114A des Zahnrades 114 und das Lager 115 eingeklemmt.
  • Wenn der Handgriff 111 gedreht wird, wird das Schneckenzahnrad entsprechend der Drehung des Drahtes 112 gedreht, und das Zahnrad 114 wird entsprechend der Drehung des Schneckenzahnrads 113 gedreht. Wenn das Zahnrad 114 gedreht wird, werden der Wellenabschnitt 114A und das Lager 115 gedreht, und der Mik robewegungsmechanismus 110 wird längs der axialen Richtung der Führungsschiene 119 bewegt. In dem Mikrobewegungsmechanismus 110 wird die Drehgeschwindigkeit des Handgriffes 111 reduziert durch Umwandeln in die Bewegungsgeschwindigkeit des Mikrobewegungsmechanismus 110, um das Messelement feinzubewegen. In dem Mikrobewegungsmechanismus 110 wird ein Getriebe durch das Schneckenzahnrad 113 und das Zahnrad 114 gebildet, und sein Reduktionsverhältnis wird bestimmt durch die Anzahl der Zähne des Schneckenzahnrads 113 und des Zahnrads 114.
  • In dem Getriebe des Mikrobewegungsmechanismus des Oberflächeneigenschaft-Messinstruments, offenbart in der JP-A-2005-300318 , oder in dem des Mikrobewegungsmechanismus 100, muss jedoch die axiale Länge der Förderschnecke oder der Antriebswelle 103 entsprechend der bewegbaren Strecke eingestellt werden. In dem Falle, in welchem das Getriebe für ein Messinstrument vorgesehen ist, welches einen Bewegungsmechanismus einer langen bewegbaren Strecke hat, entsteht ein Problem dahingehend, dass die Größe des Getriebes vergrößert wird.
  • Darüber hinaus muss in dem Getriebe des Mikrobewegungsmechanismus des Oberflächeneigenschaft-Messinstruments, offenbart in der JP-A-2005-300318 , oder in dem Getriebe des Mikrobewegungsmechanismus 110 eine Förderschnecke eine hohe Geradlinigkeit haben oder das Schneckenzahnrad 113 und das Getriebe 114 müssen sehr genau sein, und demzufolge entsteht das Problem, dass die Herstellungskosten erhöht werden.
  • Da der Aufbau des Getriebes des Mikrobewegungsmechanismus 110 kompliziert ist, erfordern Prozesse wie der Zusammenbau und die Einstellung einen verlängerten Zeitabschnitt. Daher entsteht ein Problem dahingehend, dass die Produktionskosten weiter erhöht werden. Wenn ein Getriebe unter Verwendung der Zahnräder wie in dem Mikrobewegungsmechanismus 110 ausgebildet ist, entsteht ein weiteres Problem dahingehend, dass Spiel auftritt.
  • Wenn ein Getriebe unter Verwendung eines Drahtes wie in den Mikrobewegungsmechanismen 100, 110 ausgebildet ist, wird weiterhin Spiel verursacht entsprechend der Länge und Elastizität des Drahtes.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf die obigen Probleme ist es ein Ziel der Erfindung, ein Getriebe und ein Messinstrument zu schaffen, bei welchem die Größe entsprechend der bewegbaren Strecke nicht erhöht ist und die Produktionskosten reduziert werden können.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Getriebe geschaffen, aufweisend:
    Ein Lager mit einem inneren Laufring, einem äußeren Laufring und einer Vielzahl von Wälzelementen, welche zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet sind;
    eine Eingangswelle, welche einen Einführungsabschnitt hat, welcher in den inneren Laufring eingeführt ist und um eine Drehachse des Wälzlagers gedreht wird und den inneren Laufring dreht;
    ein Haltebauteil, welches einen Halteabschnitt aufweist, welcher durch die Wälzelemente gehalten wird und um die Drehachse entsprechend dem Rollen der Wälzelemente gedreht wird; und
    eine Ausgangswelle, welche mit dem Haltebauteil verbunden ist und um die Drehachse entsprechend der Drehung des Haltebauteils gedreht wird.
  • Gemäß der Konfiguration, wenn die Eingangswelle gedreht wird, wird der innere Laufring entsprechend der Drehung der Eingangswelle gedreht, und die Wälzelemente rollen zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring entsprechend der Drehung des inneren Laufrings. Das heißt, die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle wird in die Wälzgeschwindigkeit der Wälzelemente umgewan delt. Hierbei wird die Wälzgeschwindigkeit der Wälzelemente kleiner gemacht als die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle.
  • Die Wälzelemente drehen sich dann, das Haltebauteil wird um die Drehachse des Wälzlagers gedreht entsprechend dem Rollen der Wälzelemente und die Ausgangswelle wird um die Drehachse des Wälzlagers entsprechend der Drehung des Haltebauteils gedreht. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle wird daher kleiner als diejenige der Eingangswelle gemacht.
  • Das Reduktionsverhältnis wird bestimmt durch die Durchmesser des inneren Laufrings, des äußeren Laufrings und der Wälzelemente.
  • Da das Getriebe dieses Aspekts der Erfindung Drehbewegung ausgibt, kann das Getriebe dieses Aspekts der Erfindung anstelle des Schneckenzahnrads in den Mikrobewegungsmechanismus 110 des Schneckengetriebetyps einverleibt werden. Da es nicht notwendig ist, eine solch lange Antriebswelle des Mikrobewegungsmechanismus 100 des Lineargetriebetyps zu verwenden, wird der Mikrobewegungsmechanismus, welcher das Getriebe dieses Aspekts der Erfindung verwendet, nicht groß, selbst wenn die geforderte bewegbare Länge groß ist.
  • Weiterhin kann das Getriebe dieses Aspekts der Erfindung ausgebildet werden durch Verwenden eines Allzweckwälzlagers, und die Produktionskosten können daher reduziert werden. Darüber hinaus werden in dem Getriebe keine Drähte oder Zahnräder verwendet, und daher tritt niemals Spiel auf.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass
    eine Vielzahl der Wälzlager vorgesehen ist, welche in der Drehachse zueinander gegenüberliegen,
    wobei das Haltebauteil aufweist:
    ein Ausgangshaltebauteil, mit welchem die Ausgangswelle verbunden ist; und
    Verbindungsglied-Haltebauteile, welche unter den Wälzlagern vorgesehen sind, und
    jedes der Verbindungsglied-Haltebauteile aufweisend:
    einen Halteabschnitt, welcher die Wälzelemente eines der gegenüberliegenden Wälzlager hält; und
    einen Einführungsabschnitt, welcher in den inneren Laufring des anderen der gegenüberliegenden Wälzlager eingeführt ist,
    wobei das Verbindungsglied-Haltebauteil um die Drehachse gedreht wird und den inneren Laufring des anderen der gegenüberliegenden Wälzlager dreht.
  • Gemäß diesem Aspekt wird die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle durch jedes der Wälzlager reduziert. Das heißt, das Reduktionsverhältnis kann durch die Anzahl der Wälzlager eingestellt werden. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, in welchem das Reduktionsverhältnis eingestellt wird durch die Durchmesser des inneren Laufrings, des äußeren Laufrings und der Wälzelemente gemäß diesem Aspekt der Erfindung das Reduktionsverhältnis in großem Umfang verändert werden.
  • Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass
    ein äußerer Durchmesser des Einführungsabschnittes geringfügig größer als der innere Durchmesser des inneren Laufrings ist und
    der Einführungsabschnitt einen Presssitz in dem inneren Laufring hat.
  • In einem Wälzlager besteht ein Spalt, welcher radialer Spalt genannt wird, zwischen dem inneren Laufring, dem äußeren Laufring und den Wälzelementen. Daher gibt es den Fall, in welchem, selbst wenn der innere Laufring gedreht wird entsprechend der Drehung der Eingangswelle, die Wälzelemente rutschen und die Ausgangswelle nicht mit dem erwarteten Reduktionsverhältnis gedreht werden kann.
  • Gemäß dem Aspekt der Erfindung, in welchem der Einführungsabschnitt in den inneren Laufring eingeführt ist, wird der innere Laufring geringfügig ausgedehnt und die Wälzelemente können durch den inneren Laufring gepresst werden. Wenn der innere Laufring entsprechend der Drehung der Eingangswelle gedreht wird, ist es daher möglich, das Rutschen der Wälzelemente zu unterdrücken, und die Ausgangswelle kann mit dem erwarteten Reduktionsverhältnis gedreht werden.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass das Getriebe weiter aufweist
    ein Abdeckbauteil, welches im Wesentlichen eine zylindrische Form hat, um den äußeren Laufring abzudecken, und welches mit dem äußeren Laufring integriert ist.
  • In dem Getriebe des Aspektes der Erfindung, wenn der äußere Laufring gedreht wird, rollen die Wälzelemente zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring gemäß der Drehung des äußeren Laufrings. Die Drehgeschwindigkeit des äußeren Laufrings wird demzufolge in die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente umgewandelt. Die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente ist gleich der Drehgeschwindigkeit des äußeren Laufrings. Wenn die Wälzelemente rollen, wird das Haltebauteil um die Drehachse des Wälzlagers gemäß dem Rollen der Wälzelemente gedreht, und die Ausgangswelle wird um die Drehachse des Wälzlagers gemäß der Drehung des Haltebauteils gedreht. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle ist daher gleich derjenigen des äußeren Laufrings.
  • Gemäß der Erfindung ist das Abdeckbauteil mit dem äußeren Laufring integriert, und der äußere Laufring kann daher durch Drehen des Abdeckbauteils gedreht werden. Selbst in dem Fall, in welchem das Getriebe durch eine Vielzahl von Wälzlagern gebildet wird, wenn das Abdeckbauteil gedreht wird, können alle äußeren Laufringe gleichzeitig gedreht werden. Wenn die Eingangswelle gedreht wird, kann die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle daher kleiner gemacht werden als diejenige der Eingangswelle, und wenn das Abdeckbauteil gedreht wird, kann die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle gleich derjenigen des äußeren Laufrings gemacht werden. Mit anderen Worten kann die Ausgangswelle in dem Getriebe feinbewegt werden durch Drehen der Eingangswelle, und die Ausgangswelle kann grobbewegt werden durch Drehen des Abdeckbauteils.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Messinstrument vorgesehen, aufweisend:
    Ein Messelement zum Messen eines zu messenden Gegenstandes;
    einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Messelementes; und
    ein Getriebe, welches das Messelement gemäß der Drehung der Ausgangswelle bewegt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtheit eines dreidimensionalen Messinstrumentes einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht eines Y-Achsenfödermechanismus der Ausführungsform, gesehen von der Seite der –X-Achsenrichtung;
  • 3 ist eine Ansicht des Y-Achsenfördermechanismus der Ausführungsform, gesehen von der Seite der +Y-Achsenrichtung;
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Verbindungszustand eines Förderbandes und eines Getriebes der Ausführungsform zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht eines Z-Achsenfördermechanismus der Ausführungsform, gesehen von der Seite der +Y-Achsenrichtung;
  • 6 ist eine Ansicht des Z-Achsenfördermechanismus der Ausführungsform, gesehen von der Seite der –X-Achsenrichtung;
  • 7 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Verbindungszustand einer Förderwelle und des Getriebes der Ausführungsform zeigt;
  • 8 ist eine Schnittansicht, welche einen detaillierten Aufbau des Getriebes der Ausführungsform zeigt;
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, welche Verbindungszustände einer Eingangswelle, eines Kugellagers und eines Verbindungsglied-Haltebauteils der Ausführungsform zeigt;
  • 10A und 10B sind Schnittansichten eines Verbindungszustandes der Eingangswelle und des Kugellagers der Ausführungsform;
  • 11A bis 11D sind schematische Darstellungen, welche ein Beispiel der Beziehungen zwischen der Drehung eines inneren Laufrings und dem Rollen der Wälzelemente zeigen;
  • 12 ist eine Schnittansicht, welche einen detaillierten Aufbau des Getriebes in einem Zustand zeigt, in welchem Luft in eine Luftkammer eingeführt ist;
  • 13 ist eine grafische Darstellung, welche die Positionierungsempfindlichkeit zeigt, wenn ein Feinbewegungshandgriff gedreht wird;
  • 14 ist eine schematische Darstellung, welche einen Mikrobewegungsmechanismus des Lineargetriebetyps zeigt; und
  • 15 ist eine schematische Darstellung, welche einen Mikrobewegungsmechanismus des Schneckengetriebetyps zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Hiernach wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Grundstruktur des dreidimensionalen Messinstrumentes
  • 1 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtheit eines dreidimensionalen Messinstrumentes 1 zeigt, welches eine Ausführungsform der Erfindung ist. In 1 ist die obere Richtung als eine +Z-Achsenrichtung gezeigt und zwei Achsen senkrecht zu der Z-Achse sind jeweils als X- und Y-Achse gezeigt. Das Gleiche gilt für die nachfolgenden Figuren.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist das dreidimensionale Messinstrument 1 auf: Einen Messfühler 2, welcher ein Messelement 2A auf der Spitzenendseite (der Seite der –Z-Achsenrichtung) hat; einen Bewegungsmechanismus 3, welcher die Basisendseite (die Seite der +Z-Achsenrichtung) des Messfühlers 2 hält und den Messfühler 2 bewegt; und eine Oberflächenplatte 4, auf welcher der Bewegungsmechanismus 3 steht. Das Messelement 2A stößt gegen eine Oberfläche des gemessenen Gegenstandes.
  • Der Bewegungsmechanismus 3 weist auf: Einen Gleitmechanismus 5, welcher die Basisendseite des Messfühlers 2 hält und den Messfühler 2 in die Lage versetzt, gleitend bewegt zu werden; und einen Antriebsmechanismus 6, welcher den Gleitmechanismus 5 bewegt, um den Messfühler 2 zu bewegen.
  • Der Gleitmechanismus 5 weist auf: Zwei Balkentragebauteile 51, welche sich in der +Z-Achsenrichtung von den beiden Enden der Oberflächenplatte 4 in der X-Achsenrichtung erstrecken und in der Y-Achsenrichtung gleitbar angeordnet sind; einen Balken 52, welcher durch die Balkentragebauteile 51 getragen wird und sich in der X-Achsenrichtung erstreckt; eine Säule 53, welche in einer rechteckigen rohrförmigen Form ausgebildet ist, welche sich in der Z-Achsenrichtung erstreckt, und welche gleitbar auf dem Balken 52 in der X-Achsenrichtung angeordnet ist; und eine rechteckige rohrförmige Spindel 54, welche in die Säule 53 eingeführt ist und gleitbar in der Säule 53 in der Z-Achsenrichtung angeordnet ist.
  • Der Bewegungsmechanismus 3 hat eine Vielzahl von Bewegungsachsen, in welchen der Messfühler 2 in der X-, Y- und Z-Achsenrichtung bewegt wird. Die Spindel 54 hält die Basisendseite des Messfühlers 2 in einem Endabschnitt auf der Seite der Z-Achsenrichtung. Vielzählige Arten von Messfühlern werden als Messfühler 2 vorgehalten, und einer der Messfühler kann ausgewählt werden, um von der Spindel 54 gehalten zu werden.
  • Der Antriebsmechanismus 6 weist auf: Einen Y-Achsenantriebsabschnitt 61Y, welcher das –X-Achsenrichtung-Balkentragebauteil 51 der Balkentragebauteile 51 trägt und das Tragebauteil in der Y-Achsenrichtung gleitend bewegt; einen X-Achsenantriebsabschnitt 61X, welcher auf den Balken 52 geschoben wird, um die Säule 53 in der X-Achsenrichtung zu bewegen; einen Z-Achsenantriebsabschnitt 61Z, welcher in der Säule 53 verschoben wird, um die Spindel 54 in der Z-Achsenrichtung zu bewegen. Entsprechend den Instruktionen eines Host-Computers, welcher mit dem dreidimensionalen Messinstrument 1 verbunden ist, treiben z. B. die Antriebsabschnitte 61X, 61Y, 61Z die Balkentragebauteile 51, die Säule 53 und die Spindel 54 an.
  • Die Antriebsabschnitte 61X, 61Y, 61Z weisen einen X-Achsenfördermechanismus 62X, Y-Achsenfördermechanismus 62Y und Z-Achsenfördermechanismus 62Z auf, welche eine Feinförderung oder Grobförderung auf den Balkentragebauteilen 51, der Säule 53 und der Spindel 54 durchführen. In der nachfolgenden Beschreibung werden der Y-Achsenfördermechanismus 62Y und der Z-Achsenfördermechanismus 62Z beschrieben, und die Beschreibung des X-Achsenfördermechanismus 62X wird unterlassen.
  • Grundaufbau des Fördermechanismus
  • 2 ist eine Ansicht des Y-Achsenfördermechanismus 62Y, gesehen von der Seite der –X-Achsenrichtung, und 3 ist eine Ansicht des Y-Achsenfördermechanismus 62Y, gesehen von der Seite der +Y-Achsenrichtung.
  • Der Y-Achsenantriebsabschnitt 61Y führt eine Feinförderung oder Grobförderung auf dem Balkentragebauteil 51 durch. Wie in den 2 und 3, gezeigt weist der Y-Achsenantriebsabschnitt 61Y auf: Einen konvexen Abschnitt 41, welcher auf der Oberflächenplatte 4 in der Y-Achsenrichtung ausgebildet ist und eine rechteckige Querschnittform hat; und Klemmabschnitte 511, welche in einem Endabschnitt des Balkentragebauteils 51 in der –Z-Achsenrichtung und in beiden Enden in der X-Achsenrichtung angeordnet sind und den konvexen Abschnitt 41 klemmen.
  • Jeder der Klemmabschnitte 511 weist drei Luftpolster 511A auf, welche den Seitenflächen des konvexen Abschnittes 41 jeweils auf den Seiten der –X-, +X- und +Z-Achsenrichtung gegenüberliegen. Die Luftkissen 511A blasen Luft gegen den konvexen Abschnitt 41, um die geforderte Antriebskraft des Y-Achsenantriebsabschnittes 61Y, welche ausgeübt wird zum Bewegen des Balkentragebauteils 51, zu reduzieren.
  • Der Y-Achsenfördermechanismus 62Y weist auf: Ein Förderband 621, welches zwischen dem konvexen Abschnitt 41 und dem Balkentragebauteil 51 angeordnet ist und sich längs der Y-Achsenrichtung erstreckt; Förderband-Trageabschnitte 622, 623, welche in beiden Enden des konvexen Abschnittes 41 in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind; und ein Getriebe 7.
  • Der Förderband-Trageabschnitt 622 ist an einem Endabschnitt des konvexen Abschnittes 41 in der –Y-Achsenrichtung befestigt und trägt das Förderband 621. Der Förderband-Trageabschnitt 623 ist an dem Endabschnitt des konvexen Abschnittes 41 in der +Y-Achsenrichtung befestigt, trägt das Förderband 621 und beaufschlagt das Förderband 621 durch eine Feder 623A mit einer Spannung.
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Verbindungszustand des Förderbandes 621 und des Getriebes 7 zeigt.
  • Wie in den 2 bis 4 gezeigt, weist das Getriebe 7 auf: Einen Handgriff 71, welcher auf dem Balkentragebauteil 51 angeordnet ist; eine Ausgangswelle 72, welche gemäß der Drehung des Handgriffes 71 gedreht wird und eine im Wesentlichen säulenförmige Form hat; und ein Kugellager 73, welches der Ausgangswelle 72 in einer radialen Richtung gegenüberliegt und eine Drehachse hat, welche im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Ausgangswelle 72 ist. In dem Getriebe 7 klemmen die Ausgangswelle 72 und das Kugellager 73 das Förderband 621, wodurch das Getriebe mit dem Förderband 621 verbunden wird. Wenn die Ausgangswelle 72 entsprechend der Drehung des Handgriffes 71 gedreht wird, wird auch das Kugellager 73 entsprechend der Drehung der Ausgangswelle 72 gedreht und das Balkentragebauteil 51 wird längs der Y-Achsenrichtung bewegt.
  • 5 ist eine Ansicht des Z-Achsenfördermechanismus 62Z, gesehen von der Seite der +Y-Achsenrichtung, und 6 ist eine Ansicht des Z-Achsenfördermechanismus 62Z, gesehen von der Seite der –X-Achsenrichtung.
  • Der Z-Achsenantriebsabschnitt 61Z führt eine Feinförderung oder Grobförderung auf der Spindel 54 aus. Wie in 5 und 6 gezeigt, weist der Z-Achsenantriebsabschnitt 61Z Klemmabschnitte 531 auf, welche an zwei Stellen in der Säule 53 angeordnet sind und die Spindel 54 klemmen.
  • Jeder der Klemmabschnitte 531 weist eine Vielzahl von Luftkissen 531A auf, welche den vier Seitenflächen der Spindel 54 gegenüberliegen. Die Luftkissen 531A blasen Luft gegen die Spindel 54, um die geforderte Antriebskraft des Z-Achsenantriebsabschnittes 61Z, welche ausgeübt wird zum Bewegen der Spindel 54, zu reduzieren.
  • Der Z-Achsenfördermechanismus 62Z weist auf: Eine säulenförmige Förderwelle 624, welche zwischen der Säule 53 und der Spindel 54 angeordnet ist und sich längs der Z-Achsenrichtung erstreckt; einen Förderwelle-Trageabschnitt 625, wel cher auf der Spindel 54 angeordnet ist und einen Endabschnitt der Förderwelle 624 in der +Z-Achsenrichtung trägt; und ein Getriebe 7A.
  • Der Förderwelle-Trageabschnitt 625 weist auf Eine Trageabschnitt-Haupteinheit 626, welche an der Spindel 54 befestigt ist; eine Unterlegscheibe 627, welche an dem Endabschnitt der Förderwelle 624 in der +–Z-Achsenrichtung befestigt ist; eine Unterlegscheibe 628, welche an einer Position befestigt ist, in welcher sie von der Unterlegscheibe 627 durch einen bestimmten Abstand in der –Z-Achsenrichtung getrennt ist; und eine Feder 629, welche auf der Förderwelle 624 angeordnet ist und zwischen der Trageabschnitt-Haupteinheit 626 und der Unterlegscheibe 628 platziert ist.
  • Ein Durchgangsloch (nicht gezeigt) ist in der Trageabschnitt-Haupteinheit 626 vorgesehen. Das Durchgangsloch passiert die Haupteinheit längs der Z-Achsenrichtung und passiert auch die Förderwelle 624. Das Durchgangsloch ist ausgebildet, um in der X-Achsenrichtung breiter zu sein. Die Förderwelle 624 wird daher getragen durch den Förderwelle-Trageabschnitt 625, um in der X-Achsenrichtung schwingbar zu sein.
  • 7 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Verbindungszustand der Förderwelle 624 und des Getriebes 7A zeigt.
  • Wie in den 5 bis 7 gezeigt, weist das Getriebe 7A auf: Eine Ausgangswelle 72A, welche entsprechend der Drehung des Handgriffes 71 gedreht wird und eine im Wesentlichen säulenförmige Form hat; und ein Kugellager 73A, welches der Ausgangswelle 72A in einer radialen Richtung gegenüberliegt und eine Drehachse hat, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Ausgangswelle 72A ist. Eine Aussparung, welche zu der Oberfläche der Förderwelle 624 gehalten ist und eine halbkreisförmige Querschnittform hat, ist in der Ausgangswelle 72A und dem Kugellager 73A ausgebildet. In dem Getriebe 7A klemmen die Ausgangswelle 72A und das Kugellager 73A die Förderwelle 624, wodurch das Getriebe mit der Förderwelle 624 verbunden wird. Wenn die Ausgangswelle 72A entsprechend der Drehung des Handgriffes 71 gedreht wird, wird auch das Kugellager 73A entsprechend der Drehung der Ausgangswelle 72A gedreht, und die Spindel 54 wird längs der Z-Achsenrichtung bewegt.
  • Das Getriebe 7A ist in der gleichen Art ausgebildet wie das Getriebe 7, ausgenommen die Formen der Ausgangswelle 72A und des Kugellagers 73A. Im Nachfolgenden werden die Aufbauten der Getriebe 7, 7A im Einzelnen unter Bezugnahme auf das Getriebe 7 beschrieben.
  • Detaillierter Aufbau des Getriebes
  • 8 ist eine Querschnittansicht, welche den detaillierten Aufbau des Getriebes 7 zeigt.
  • Wie oben beschrieben, weist das Getriebe 7 den Handgriff 71 auf. Wie in 8 gezeigt, wird der Handgriff 71 gebildet durch einen Feinbewegungshandgriff 711 zum Feinbewegen der Ausgangswelle 72 und einen Grobbewegungshandgriff 712 zum Grobbewegen der Ausgangswelle 72.
  • Zusätzlich zum Handgriff 71, der Ausgangswelle 72 und dem Kugellager 73 weist das Getriebe 7 weiter auf: Eine Eingangswelle 74, welche mit dem Feinbewegungshandgriff 711 verbunden ist; eine Geschwindigkeitsvariationseinheit 8, welche zwischen der Ausgangswelle 72 und der Eingangswelle 74 angeordnet ist; und ein äußeres Gehäuse 9.
  • Die Geschwindigkeitsvariationseinheit 8 weist auf: Drei Kugellager 81A, 81B, 81C, welche gegenüberliegend in der Drehachsenrichtung angeordnet sind und als Kugellager arbeiten; zwei Verbindungsglied-Haltebauteile 82, welche zwischen den Kugellagern 81A, 81B, 81C angeordnet sind; ein Ausgangshaltebauteil 83, mit welchem die Ausgangswelle 72 verbunden ist; und ein Abdeckbauteil 84, welches die Kugellager 81A, 81B, 81C abdeckt.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, welche Verbindungszustände der Eingangswelle 74, des Kugellagers 81A und des Verbindungsglied-Haltebauteils 82 zeigt.
  • Wie in 9 gezeigt, hat das Kugellager 81A einen inneren Laufring 811, einen äußeren Laufring 812 und eine Vielzahl von Wälzelementen 813, welche zwischen dem inneren Laufring 811 und dem äußeren Laufring 812 angeordnet sind. Die anderen Kugellager 73, 81B, 81C sind in der gleichen Weise wie das Kugellager 81A ausgebildet.
  • Die Eingangswelle 74 hat einen Einführungsabschnitt 741, welcher in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form ausgebildet ist und in den inneren Laufring 811 eingeführt ist. Die Eingangswelle 74 wird um die Drehachse des Kugellagers 81A gedreht, wodurch der innere Laufring 811 gedreht wird. Der Einführungsabschnitt 741 hat einen äußeren Durchmesser, welcher geringfügig größer als der innere Durchmesser des inneren Laufrings 811 ist, und hat einen Presssitz im inneren Laufring 811.
  • 10A und 10B sind Querschnittansichten des Verbindungszustandes der Eingangswelle 74 und des Kugellagers 81A. 10A ist eine Ansicht, welche das Kugellager 81A in einem Zustand zeigt, in welchem die Eingangswelle 74 nicht eingeführt ist. 10B ist eine Ansicht, welche das Kugellager 81A in einem Zustand zeigt, in welchem die Eingangswelle 74 eingeführt ist.
  • In dem Kugellager 81A, gezeigt in 10A, besteht ein Spalt, welcher radialer Spalt genannt wird, zwischen dem inneren Laufring 811, dem äußeren Laufring 812 und den Wälzelementen 813. Wenn der Einführungsabschnitt 741 im Press sitz in dem inneren Laufring 811 angeordnet ist, werden die Wälzelemente 813 durch den inneren Laufring 811, wie in 10B gezeigt, gepresst.
  • 11A bis 11D sind schematische Darstellungen, welche ein Beispiel der Beziehungen zwischen der Drehung des inneren Laufrings 811 und dem Rollen der Wälzelemente 813 zeigen. 11A ist eine Ansicht, welche den Anfangszustand zeigt. 11B ist eine Ansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem der innere Laufring 811 eine Drehung macht. 11C ist eine Ansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem der innere Laufring 811 zwei Drehungen macht. 11D ist eine Ansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem der innere Laufring 811 drei Drehungen macht.
  • Wie in den 11A bis 11D gezeigt, rollen die Wälzelemente 813 zwischen dem inneren Laufring 811 und dem äußeren Laufring 812 entsprechend der Drehung des inneren Laufrings 811, wenn der innere Laufring 811 gedreht wird. In diesem Falle wird die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 kleiner als die Drehgeschwindigkeit des inneren Laufrings 811 gemacht. In dem in den 11A bis 11D gezeigten Beispiel machen die Wälzelemente 813 im Wesentlichen eine Umdrehung, wenn der innere Laufring 811 drei Drehungen macht. Das Reduktionsverhältnis ist daher 1/3.
  • Das Reduktionsverhältnis wird bestimmt durch die Durchmesser des inneren Laufrings 811, des äußeren Laufrings 812 und der Wälzelemente 813. In der Ausführungsform werden Kugellager als Kugellager 81A, 81B, 81C verwendet, in welchen die Durchmesser des inneren Laufrings 811, des äußeren Laufrings 812 und der Wälzelemente 813 so eingestellt werden können, dass, wenn der innere Laufring 811 ungefähr 2,63 Drehungen macht, die Wälzelemente 813 eine Umdrehung machen.
  • Wie in den 8 und 9 gezeigt, weist jedes der Verbindungsglied-Haltebauteile 82 auf: Einen Halteabschnitt 821, welcher die Wälzelemente 813 der Kugellager 81A oder 81B trägt; und einen Einführungsabschnitt 822, welcher in den inneren Laufring 811 des anderen Kugellagers 81B oder 81C eingeführt ist. Jedes der Verbindungsglied-Haltebauteile 82 wird um die Drehachse des einen Kugellagers 81A oder 81B entsprechend dem Rollen der Wälzelemente 813 gedreht, wodurch der innere Laufring 811 des anderen Kugellagers 81B oder 81C gedreht wird.
  • Der Halteabschnitt 821 weist eine zylindrische Form auf, und halbkreisförmige Ausschnittsabschnitte 821A sind an Positionen ausgebildet, welche jeweils den Wälzelementen 813 gegenüberliegen.
  • In einer ähnlichen Weise wie der Einführungsabschnitt 741 der Eingangswelle 74 hat der Einführungsabschnitt 822 einen äußeren Durchmesser, welcher geringfügig größer als der innere Durchmesser des inneren Laufrings 811 ist, und einen Presssitz im inneren Laufring 811.
  • Das Ausgangshaltebauteil 83 weist auf: Einen Halteabschnitt 831, welcher in der gleichen Weise wie die Halteabschnitte 821 des Verbindungsglied-Haltebauteils 82 ausgebildet ist und durch die Wälzelemente 813 des Kugellagers 81C gehalten wird; und einen Befestigungsabschnitt 832, in welchem die Ausgangswelle 72 aufgenommen und in einem Zustand befestigt ist, in welchem die Drehachse des Kugellagers 81C im Wesentlichen koinzident mit der Mittelachse der Ausgangswelle 72 ist. Das Ausgangshaltebauteil 83 wird um die Drehachse des einen Kugellagers 81C entsprechend dem Rollen der Wälzelemente 813 gedreht, wodurch die Ausgangswelle 72 um die Drehachse des Kugellagers 81C gedreht wird.
  • Das Abdeckbauteil 84 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, welche den äußeren Laufring 812 abdeckt und mit dem äußeren Laufring 812 durch ein Klebemittel integriert ist. Zwei Schraubenlöcher 841, welche längs der Z-Achsenrichtung ausgebildet sind, sind in einem Endabschnitt des Abdeckbauteils 84 in der +–Z-Achsenrichtung angeordnet. In dem Grobbewegungshandgriff 712 sind Durchgangslöcher 712A an Positionen ausgebildet, welche jeweils den Schraubenlöchern 841 gegenüberliegen. Schrauben 85 werden zu den Schraubenlöchern 841 durch die Durchgangslöcher 712A geschraubt, wodurch der Grobbewegungshandgriff 712 und das Abdeckbauteil 84 miteinander integriert werden.
  • Das äußere Gehäuse 9 weist einen äußeren Gehäusekörper 91 auf, welcher eine zylindrische Form hat, welche teilweise die Geschwindigkeitsvariationseinheit 8 und die Ausgangswelle 72 abdeckt, und ein Lagertragebauteil 92, welches das Kugellager 73 drehbar trägt.
  • Der äußere Gehäusekörper 91 weist einen Großdurchmesser-Abschnitt 911 auf, welcher in einem Endabschnitt in der +Z-Achsenrichtung ausgebildet ist, und einen rechteckigen parallelepipedischen Befestigungsabschnitt 912, welcher in einem Endabschnitt des Großdurchmesser-Abschnitts 911 in der +X-Achsenrichtung angeordnet ist, an welchem das Lagertragebauteil 92 befestigt ist.
  • Das Lagertragebauteil 92 hat eine säulenförmige Form, in welcher die Höhenrichtung mit der Y-Achsenrichtung zusammenfällt, und hat eine im wesentlichen L-förmige Querschnittform. Das Lagertragebauteil 92 weist auf: Ein Paar von langgestreckten Abschnitten 921, welche eine plattenförmige Form haben, die sich derart erstreckt, um den Befestigungsabschnitt 912 des äußeren Gehäusekörpers 91 zu klemmen, und drehbar durch einen Stift 93 getragen wird; einen Klemmmechanismus 94, welcher zum Klemmen des Förderbandes 621 durch die Ausgangswelle 72 und das Kugellager 73 benutzt wird; ein Durchgangsloch 922 zum Tragen des Kugellagers 73; und ein Durchgangsloch 923, welches längs der Z-Achsenrichtung ausgebildet ist und zum Passieren durch den äußeren Gehäusekörper 91 verwendet wird.
  • Das Durchgangsloch 922 ist längs der Z-Achsenrichtung in einem Endabschnitt in der –Z-Achsenrichtung ausgebildet. Der innere Laufring des Kugellagers 73 ist an dem Durchgangsloch über einen Stift 95 befestigt. Entsprechend dieser Konfiguration wird das Kugellager 73 durch das Lagerhaltebauteil 92 drehbar gelagert.
  • Der Klemmmechanismus 94 weist auf: Eine Luftkammer 941, welche in dem Lagertragebauteil 92 auf der Seite der +Z-Achsenrichtung angeordnet ist; ein Druckbauteil 942, welches in der Luftkammer 941 angeordnet ist und den äußeren Gehäusekörper drückt; einen Hohlraum 943, welcher in einem Endabschnitt des Lagertragebauteils 92 in der –X-Achsenrichtung angeordnet ist; ein Vorspannbauteil 944, welches in dem Hohlraum 943 aufgenommen ist und den äußeren Gehäusekörper 91 vorspannt. Ein Luftloch 941A, durch welches die Luft von außerhalb eingeführt oder nach außerhalb abgegeben wird, ist in der Luftkammer 941 ausgebildet.
  • In einem Zustand, in welchem die Luft in der Luftkammer 941 durch das Luftloch 941A abgegeben wird, wird das Druckbauteil 942 zu der Seite der +X-Achsenrichtung bewegt, wie in 8 gezeigt. In diesem Falle wird das Lagertragebauteil 92 in Bezug zu dem äußeren Gehäusekörper 91 durch die Vorspannkraft des Vorspannbauteils 944 um den Stift 93 in einem Gegenuhrzeigersinn geschwungen, und das Kugellager 73 wird in eine Richtung bewegt, längs welcher das Kugellager sich der Ausgangswelle 72 nähert (Pfeil C in 8).
  • 12 ist eine Querschnittansicht, welche einen detaillierten Aufbau des Getriebes 7 in einem Zustand zeigt, in welchem die Luft in die Luftkammer 941 eingeführt wird.
  • In einem Zustand, in welchem die Luft in die Luftkammer 941 durch das Luftloch 941A eingeführt wird, wird das Druckbauteil 942 zu der Seite der –X-Achsenrichtung bewegt, wie in 12 gezeigt. In diesem Falle wird das Lagertragebauteil 92 in Bezug zu dem äußeren Gehäusekörper 91 durch die Presskraft des Druckbauteils 942 um den Stift 93 im Uhrzeigersinn geschwungen, und das Kugellager 73 wird in eine Richtung bewegt, längs welcher das Kugellager von der Ausgangswelle 72 getrennt wird (Pfeil UC in 8).
  • Verfahren zum Betreiben des Fördermechanismus
  • Im Nachfolgenden wird das Verfahren zum Betreiben des Y-Achsenfördermechanismus 62Y beschrieben. Die Verfahren des Betreibens der anderen Fördermechanismen 62X, 62Z sind identisch mit dem Verfahren des Betreibens des Y-Achsenfördermechanismus 62Y.
  • Wenn der Y-Achsenfördermechanismus 62Y betrieben wird, wird die Luft der Luftkammer 941 unter Verwendung eines Luftkompressors oder dergleichen abgegeben, und das Förderband 621 wird durch die Ausgangswelle 72 und das Kugellager 73 geklemmt (siehe 8).
  • Wenn das Förderband 621 durch die Ausgangswelle 72 und das Kugellager 73 geklemmt ist, wird der Feinbewegungshandgriff 711 oder der Grobbewegungshandgriff 712 gedreht.
  • Wenn der Y-Achsenfördermechanismus 62Y nicht betrieben wird, oder die Balkentragebauteile 51, die Säule 53 und die Spindel 54 durch die Antriebsabschnitte 61X, 61Y, 61Z entsprechend den Instruktionen vom Host-Computer, welcher mit dem dreidimensionalen Messinstrument 1 verbunden ist, angetrieben werden, wird die Luft in die Luftkammer 941 eingeführt, und die Ausgangswelle 72 und das Kugellager 73 werden voneinander getrennt (siehe 12). Die auf die Antriebsabschnitte 61X, 61Y, 61Z aufgebrachten Belastungen können daher reduziert werden.
  • Wenn die Balkentragebauteile 51 feinbewegt werden sollen, wird der Feinbewegungshandgriff 711 gedreht. Wenn die Eingangswelle 74 durch Drehen des Feinbewegungshandgriffes 711 gedreht wird, wird der innere Laufring 811 des Kugellagers 81A entsprechend der Drehung der Eingangswelle 74 gedreht, und die Wälzelemente 813 rollen zwischen dem inneren Laufring 811 und dem äußeren Laufring 812 entsprechend der Drehung des inneren Laufrings 811. Die Drehge schwindigkeit der Eingangswelle 74 wird in die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 umgewandelt.
  • Die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 wird kleiner gemacht als die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 74. Ein Kugellager, in welchem die Durchmesser des inneren Laufrings 811, des äußeren Laufrings 812 und der Wälzelemente 813 derart eingestellt sind, dass, wenn der innere Laufring 811 ungefähr 2,63 Drehungen macht, die Wälzelemente 813 eine Umdrehung machen, wird als Kugellager 81A verwendet, und die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 ist ungefähr 1/2,63 der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 74.
  • Wenn die Wälzelemente 813 des Kugellagers 81A rollen, wird das Verbindungsglied-Haltebauteil 82 um die Drehachse des Kugellagers 81A entsprechend dem Rollen der Wälzelemente 813 gedreht, und der innere Laufring 811 des Kugellagers 81B wird entsprechend der Drehung des Verbindungsglied-Haltebauteils 82 gedreht. Die Drehgeschwindigkeit des inneren Laufrings 811 des Kugellagers 81B ist ungefähr 1/2,63 der Drehgeschwindigkeit des inneren Laufrings 811 des Kugellagers 81A (die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 74).
  • Wenn der innere Laufring 811 des Kugellagers 81B gedreht wird, wird der innere Laufring 811 des Kugellagers 81C durch das Verbindungsglied-Haltebauteil 82 gedreht. Die Drehgeschwindigkeit des inneren Laufrings 811 des Kugellagers 81C ist ungefähr 1/2,63 der Drehgeschwindigkeit des inneren Laufrings 811 des Kugellagers 81B.
  • Wenn der innere Laufring 811 des Kugellagers 81C gedreht wird, wird die Ausgangswelle 72 um die Drehachse des Kugellagers 81C entsprechend der Drehung des Ausgangshaltebauteils 83 gedreht. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 72 ist ungefähr 1/18,2 der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 74.
  • Wenn der Durchmesser der Ausgangswelle 72 z. B. 6 mm beträgt, hat die Ausgangswelle 72 einen Umfang von ungefähr 18,85 mm. Wenn der Feinbewegungshandgriff 711 eine Drehung macht, können die Balkentragebauteile 51 um ungefähr 1,036 mm feinbewegt werden.
  • 13 ist eine grafische Darstellung, welche die Positionierungsempfindlichkeit zeigt, wenn der Feinbewegungshandgriff 711 gedreht wird. In 13 zeigt die Abszisse die Anzahl der Drehungen des Feinbewegungshandgriffs 711 an, und die Ordinate zeigt eine Abweichung von einem erwarteten Wert bei einer bestimmten Anzahl von Drehungen an. Die grafische Darstellung G1 ist eine grafische Darstellung, welche den Fall zeigt, in welchem der Feinbewegungshandgriff 711 in Vorwärtsrichtung gedreht wird, und die grafische Darstellung G2 ist eine grafische Darstellung, welche den Fall zeigt, in welchem der Feinbewegungshandgriff 711 in umgekehrter Richtung gedreht wird.
  • Wie in 13 gezeigt, ist die Positionierungsempfindlichkeit, wenn der Feinbewegungshandgriff 711 gedreht wird, innerhalb eines Abweichungsbereichs von ungefähr 1,5 μm. Wenn der Feinbewegungshandgriff 711 in Vorwärtsrichtung gedreht wird und dann in Rückwärtsrichtung gedreht wird, tritt kein Spiel auf.
  • Wenn die Balkentragebauteile 51 grobbewegt werden, wird der Grobbewegungshandgriff 712 gedreht. Wenn das Abdeckbauteil 84 durch Drehen des Grobbewegungshandgriffs 712 gedreht wird, werden die äußeren Laufringe 812 der Kugellager 81A, 81B, 81C gleichzeitig entsprechend der Drehung des Abdeckbauteils 84 gedreht, und die Wälzelemente 813 rollen zwischen den inneren Laufringen 811 und den äußeren Laufringen 812 entsprechend der Drehung der äußeren Laufringe 812. Die Drehgeschwindigkeit des Abdeckbauteils 84 wird in die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 umgewandelt.
  • In dem Falle ist die Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 der Kugellager 81A, 81B, 81C gleich der Drehgeschwindigkeit des Abdeckbauteils 84. Wenn die Wälzelemente 813 rollen, wird die Ausgangswelle 72 um die Drehachse des Kugellagers 81C entsprechend der Drehung des Ausgangshaltebauteils 83 gedreht. Zu dieser Zeit ist die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 72 gleich der Rollgeschwindigkeit der Wälzelemente 813 der Kugellager 81A, 81B, 81C. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 82 ist daher gleich derjenigen des Abdeckbauteils 84.
  • Wenn der Durchmesser der Ausgangswelle 72 z. B. 6 mm beträgt, hat die Ausgangswelle 72 einen Umfang von ungefähr 18,86 mm. Wenn der Grobbewegungshandgriff 712 eine Drehung macht, können daher die Balkentragebauteile 51 um ungefähr 18,85 mm grobbewegt werden.
  • Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel erzielt folgende Effekte.
    • (1) Der Ausgang des Getriebes 7 oder 7A ist der Drehausgang der Ausgangswelle 72 oder 72A, und es ist möglich, die Fördermechanismen 62X, 62Y, 62Z auszubilden, welche längs der axialen Richtung des Förderbandes 621 oder des Förderbandes 624 bewegt werden. Die Größe wird daher entsprechend der bewegbaren Strecke nicht erhöht. Das Getriebe 7 oder 7A kann ausgebildet werden unter Verwendung der Allzweckkugellager 81A, 81B, 81C und die Produktionskosten können daher reduziert. In dem Getriebe 7 oder 7A wird kein Draht und kein Zahnrad verwendet, und es tritt daher kein Spiel auf.
    • (2) Die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 74 wird reduziert durch jedes der Kugellager 81A, 81B, 81C, verglichen mit dem Fall, in welchem das Reduktionsverhältnis durch die Durchmesser des inneren Laufrings 811, des äußeren Laufrings 812 und der Wälzelemente 813 eingestellt wird. Das Reduktionsverhältnis kann daher in großem Umfang verändert werden.
    • (3) Wenn der Einführungsabschnitt 741 oder 822 in den inneren Laufring 811 eingeführt wird, können die Wälzelemente 813 durch den inneren Laufring 811 gepresst werden. Wenn der innere Laufring 811 oder der äußere Laufring 812 entsprechend der Drehung der Eingangswelle 74 oder des Abdeckbauteils 84 gedreht wird, ist es möglich, ein Rutschen der Wälzelemente 813 zu unterdrücken, und die Ausgangswelle 72 oder 72A kann im erwarten Reduktionsverhältnis gedreht werden.
    • (4) Das Abdeckbauteil 84 ist mit dem äußeren Laufring 812 der Kugellager 81A, 81B, 81C integriert, und die äußeren Laufringe 812 der Kugellager 81A, 81B, 81C können gleichzeitig gedreht werden durch Drehen des Abdeckbauteils 84. In dem Getriebe 7 oder 7A kann die Ausgangswelle 72 oder 72A feinbewegt werden durch Drehen der Eingangswelle 74, und die Ausgangswelle 72 oder 72A kann grobbewegt werden durch Drehen des Abdeckbauteils 84.
  • Modifikationen der Ausführungsformen
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen innerhalb des Bereichs, in welchem das Ziel der Erfindung erreicht werden kann, sind in der Erfindung eingeschlossen.
  • In dem obigen Ausführungsbeispiel hat z. B. das Getriebe 7 oder 7A drei Kugellager 81A, 81B, 81C, welche gegenüberliegend in der Drehachsenrichtung angeordnet sind.
  • Alternativ kann das Getriebe durch eine Wälzlager ausgebildet sein oder durch vier oder mehr Wälzlager. Wenn das Getriebe durch ein Wälzlager ausgebildet ist, sind keine Verbindungsglied-Haltebauteile erforderlich.
  • In der obigen Ausführungsform sind die Ausgangswelle 72 oder 72A und das Ausgangshaltebauteil 83 getrennt ausgebildet. Alternativ können die Ausgangs welle und das Ausgangshaltebauteil miteinander integriert sein. Kurz gesagt muss die Ausgangswelle mit dem Haltebauteil verbunden sein.
  • In der obigen Ausführungsform werden Kugellager 81A, 81B, 81C als Wälzlager verwendet. Alternativ kann ein Rollenlager oder dergleichen verwendet werden. Kurz, das Wälzlager muss einen inneren Laufring, einen äußeren Laufring und eine Vielzahl von Wälzelementen aufweisen.
  • In der obigen Ausführungsform ist der Einführungsabschnitt 741 oder 822 im Presssitz im inneren Laufring 811 aufgenommen.
  • Alternativ kann der Einführungsabschnitt einen äußeren Durchmesser haben, welcher im Wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser des inneren Laufrings ist. In einem Wälzlager ist normalerweise ein radialer Spalt gegeben. Daher wird die Ausbildung der Erfindung, in welcher der Einführungsabschnitt in dem inneren Laufring im Presssitz aufgenommen ist, bevorzugt.
  • In der obigen Ausführungsform hat das Getriebe 7 oder 7A das Abdeckbauteil 84, welches mit den äußeren Laufringen 812 der Kugellager 81A, 81B, 81C integriert ist. Alternativ kann das Abdeckbauteil mit einem der Kugellager integriert sein. Das Getriebe kann auch kein Abdeckbauteil aufweisen.
  • In der obigen Ausführungsform ist das Getriebe 7 oder 7A auf dem dreidimensionalen Messinstrument 1 montiert, welches das Messelement 2A und den Bewegungsmechanismus 3 aufweist. Alternativ kann das Getriebe auf einem anderen Messinstrument, einem Maschinenwerkzeug oder dergleichen montiert sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2005-300318 A [0002, 0004, 0005, 0005, 0018, 0019]

Claims (5)

  1. Ein Getriebe, aufweisend: ein Lager, aufweisend einen inneren Laufring, einen äußeren Laufring und eine Vielzahl von Wälzelementen, welche zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet sind; eine Eingangswelle, welche einen Einführungsabschnitt hat, welcher in den inneren Laufring eingeführt ist und um eine Drehachse des Wälzlagers gedreht wird und den inneren Laufring dreht; ein Haltebauteil, welches einen Halteabschnitt aufweist, welcher durch die Wälzelemente gehalten und um die Drehachse entsprechend dem Rollen der Wälzelemente gedreht wird; und einen Ausgangswelle, welche mit dem Haltebauteil verbunden ist und um die Drehachse gemäß der Drehung des Haltebauteils gedreht wird.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, bei welchem eine Vielzahl der Wälzlager vorgesehen ist, welche in der Drehachse zueinander gegenüberliegen, wobei das Haltebauteil aufweist: ein Ausgangshaltebauteil, mit welchem die Ausgangswelle verbunden ist; und Verbindungsglied-Haltebauteile, welche unter den Wälzlagern vorgesehen sind, und jedes der Verbindungsglied-Haltebauteile aufweisend: einen Halteabschnitt, welcher die Wälzelemente eines der gegenüberliegenden Wälzlager hält; und einen Einführungsabschnitt, welcher in den inneren Laufring des anderen der gegenüberliegenden Wälzlager eingeführt ist, wobei das Verbindungsglied-Haltebauteil um die Drehachse gedreht wird und den inneren Laufring des anderen der gegenüberlegenden Wälzlager dreht.
  3. Getriebe nach Anspruch 1, bei welchem ein äußerer Durchmesser des Einführungsabschnittes geringfügig größer als der innere Durchmesser des inneren Laufrings ist und der Einführungsabschnitt einen Presssitz in dem inneren Laufring hat.
  4. Getriebe nach Anspruch 1, welches weiter aufweist ein Abdeckbauteil, welches im Wesentlichen eine zylindrische Form hat, um den äußeren Laufring abzudecken, und welches mit dem äußeren Laufring integriert ist.
  5. Messinstrument, aufweisend: ein Messelement zum Messen eines zu messenden Gegenstandes; einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Messelementes; und ein Getriebe nach Anspruch 1, welches das Messelement gemäß der Drehung der Ausgangswelle bewegt.
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