DE112017005508B4

DE112017005508B4 - Linsenbewegungsmechanismus

Info

Publication number: DE112017005508B4
Application number: DE112017005508.3T
Authority: DE
Inventors: Jun Hirota; Marie Shimamura; Hirokazu Tatsuzuki; Hajime Fukushima
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: US10718927B2; TWI679486B; CN109891293B; DE112017005508T5; JP2018072632A; WO2018079667A1; US20190339483A1; TW201820016A; JP6364687B2; CN109891293A

Abstract

Linsenbewegungsmechanismus (1), der umfasst:eine Linsenhalterungseinheit (2), an der eine Linse zum Projizieren von Licht montiert ist;eine Linsenführungseinheit (30), die die Linsenhalterungseinheit (2) trägt und die Linsenhalterungseinheit (2) in wenigstens einer Achsrichtung unter drei orthogonalen Achsrichtungen, einschließlich einer optischen Achsrichtung des Lichts, führt; undeine Linsenführungsbefestigungseinheit (20), an der die Linsenführungseinheit (30) befestigt ist,wobei die Linsenführungseinheit (30) eine Vielzahl von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen (60) umfasst, die jeweils einen an der Linsenführungsbefestigungseinheit (20) befestigten Führungskörper (61) und einen sich entlang des Führungskörpers (61) bewegenden beweglichen Körper (62) umfassen,eine Vielzahl von Führungskörpern (61), die koaxial in der Linsenführungsbefestigungseinheit (20) angeordnet sind, undwobei der Linsenbewegungsmechanismus (1) des Weiteren einen Verstärkungsabschnitt (27), der zwischen den Führungskörpern (61) koaxial neben diesen angeordnet ist, umfasst.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Linsenbewegungsmechanismus.
Die Priorität wird auf die am 31. Oktober 2016 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2016-213674 beansprucht, deren Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen wird.
[Hintergrund]
Herkömmlich ist ein Projektor mit einer optischen Vorrichtung bekannt, die drei lichtmodulierende Vorrichtungen (Flüssigkristallpaneele), die jede der drei Lichtfarben R, G und B gemäß Bildinformationen modulieren, und eine optische Farbsynthesevorrichtung (ein dichroitisches Kreuzprisma), dem diese lichtmodulierenden Vorrichtungen zugeordnet sind und das die drei modulierten Lichtflüsse zu Bildlicht kombiniert, und eine optische Projektionsvorrichtung (eine Projektionslinse), die das so gebildete Bildlicht vergrößert und projiziert.
Dieser Projektor umfasst einen Linsenbewegungsmechanismus, der ein projiziertes Bild vertikal und horizontal bewegt und eine Fokussierung oder dergleichen durchführt, ohne den Hauptkörper des Projektors zu bewegen. Die nachstehende Patentliteratur 1 offenbart einen Projektor mit einer Positionseinstelleinheit, die eine Position in den drei orthogonalen Richtungen X, Y und Z einstellt. Diese Positionseinstelleinheit umfasst einen Basisabschnitt, der sich in Richtung der Z-Achse relativ zu einem Sockel bewegt, einen Beinabschnitt, der sich in Richtung der X-Achse relativ zu dem Basisabschnitt bewegt, und einen Verbindungsabschnitt, der sich in Richtung der Y-Achse relativ zu dem Beinabschnitt bewegt (siehe 5 der Patentliteratur 1). DE103 36 817 A1 offenbart einen Linsenbewegungsmechanismus und Flüssigkeitskristallprojektionseinrichtung. EP 1 084 816 A2 offenbart ein Verbundbauteil.
[Zitierliste]
[Patentliteratur]
[Patentliteratur 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung JP 2007-286121 A
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
In den letzten Jahren hat sich das Gewicht einer Linse in großen Projektoren erhöht, und ein Mechanismus zur Bewegung der Linse musste ein geringes Gewicht und eine hohe Steifigkeit aufweisen. Aus diesem Grund ist es beispielsweise denkbar, aus einem leichten Aluminiumguss-Produkt einen Rahmen zu bilden, der den Glasbewegungsmechanismus bildet, und eine hochsteife Linearbewegungs-Führungsvorrichtung zu montieren, die aus einem Schienenkörper und einem beweglichen Körper besteht. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass aufgrund der unterschiedlichen Steifigkeit zwischen dem Rahmen und der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung eine Biegung auftritt, auch wenn eine Linearbewegungs-Führungsvorrichtung einer geeigneten Größe gewählt wird.
Die vorliegende Erfindung bietet einen Linsenbewegungsmechanismus, der das Auftreten von Biegung verhindern kann, der leicht und hochsteif ist.
[Lösung des Problems]
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Linsenbewegungsmechanismus eine Linsenhalterungseinheit, an der eine Linse zum Projizieren von Licht montiert ist, eine Linsenführungseinheit, die die Linsenhalterungseinheit trägt und die Linsenhalterungseinheit in wenigstens einer Achsrichtung unter drei orthogonalen Achsrichtungen einschließlich einer optischen Achsrichtung des Lichts führt, und eine Linsenführungsbefestigungseinheit, an der die Linsenführungseinheit befestigt ist. Die Linsenführungseinheit umfasst eine Vielzahl von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen, die jeweils einen an der Linsenführungsbefestigungseinheit befestigten Führungskörper und einen sich entlang des Führungskörpers bewegenden beweglichen Körper umfassen. Eine Vielzahl von Führungskörpern ist koaxial in der Linsenführungsbefestigungseinheit angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Linsenbewegungsmechanismus des Weiteren einen Verstärkungsabschnitt, der zwischen den Führungskörpern koaxial neben diesen angeordnet ist.
Stirnflächen der Führungskörper, die koaxial nebeneinander liegen, können an den Verstärkungsabschnitt angrenzen.
Eine Breite des Verstärkungsabschnitts kann größer als eine Breite des Führungskörpers und kleiner als eine Breite des beweglichen Körpers sein.
Der Verstärkungsabschnitt kann ganzheitlich mit der Linsenführungsbefestigungseinheit ausgebildet werden.
Die Linsenführungsbefestigungseinheit kann einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der größer ist als der des Führungskörpers.
Die Einachsrichtung kann eine vertikale Richtung sein.
Gemäß den oben beschriebenen Aspekten kann ein Auftreten von Biegung verhindert und ein leichter und hochsteifer Linsenbewegungsmechanismus erreicht werden.
Figurenliste

1 ist eine Vorderansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht, die den Mechanismus der Linsenbewegung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Linearbewegungs-Führungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen in einer ersten Linsenführungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die ein Basiselement zeigt, an dem eine erste Linearbewegungs-Führungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
6 ist eine Draufsicht, die ein Sattelteil zeigt, an dem eine zweite Linearbewegungs-Führungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A, die in 6 dargestellt ist.
8 ist eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen einem beweglichen Bereich eines ersten Gleitblocks und einem beweglichen Bereich eines zweiten Gleitblocks gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist eine Vorderansicht, die eine Anordnung der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung in einer zweiten Linsenführungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen einem beweglichen Bereich eines ersten Gleitblocks und einem beweglichen Bereich eines zweiten Gleitblocks gemäß einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer Linearbewegungs-Führungsvorrichtung in einer ersten Linsenführungseinheit gemäß einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Draufsicht, die ein Basiselement nach einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu verstehen, dass zum besseren Verständnis des Kerns der Erfindung die folgenden Ausführungsformen beispielhaft erläutert werden und die vorliegende Erfindung nicht einschränken, sofern nicht anders angegeben. In den für die folgende Beschreibung verwendeten Zeichnungen können zur besseren Verständlichkeit der Merkmale der vorliegenden Erfindung die Hauptteile aus Gründen der Übersichtlichkeit vergrößert werden und die Maßstabverhältnisse zwischen den einzelnen Komponenten müssen nicht unbedingt mit den tatsächlichen übereinstimmen. Darüber hinaus können die für die folgende Beschreibung verwendeten Zeichnungen zum besseren Verständnis der Merkmale der vorliegenden Erfindung aus Gründen der Übersichtlichkeit Teile weggelassen haben.
1 ist eine Vorderansicht, die einen Linsenbewegungsmechanismus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Seitenansicht, die den Linsenbewegungsmechanismus 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 2 dargestellt, umfasst der Linsenbewegungsmechanismus 1 eine Linsenhalterung 2 (einen Linsenmontageabschnitt), an der eine Linse 100 zum Projizieren von Licht montiert ist, eine Linsenverschiebungseinheit 3, die die Linsenhalterung 2 trägt und die Linsenhalterung 2 in drei orthogonalen Achsenrichtungen führt, einschließlich einer optischen Achsenrichtung, in der sich eine optische Achse 101 des Lichts erstreckt.
Außerdem wird in der folgenden Beschreibung ein orthogonales Koordinatensystem XYZ eingestellt, und die Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Elementen kann mit Bezug auf das orthogonale Koordinatensystem XYZ beschrieben werden. Die Y-Achsenrichtung ist die optische Achsenrichtung, die X-Achsenrichtung ist eine orthogonal-zu-optische Achsenrichtung (eine horizontale Richtung) orthogonal zur optischen Achsenrichtung, und die Z-Achsenrichtung ist eine vertikale Richtung (eine Achsenrichtung) orthogonal zur X- und Y-Achsenrichtung.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Linsenhalterung 2 einen Hauptkörperabschnitt 10, der in ringförmiger Form ausgebildet ist, einen Kantenabschnitt 11, der entlang einer äußeren Umfangskante des Hauptkörperabschnitts 10 vorgesehen ist, und einen Rückflächenabschnitt 12, der auf einer Rückseitenseite des Hauptkörperabschnitts 10 vorgesehen ist, wie in 2 dargestellt. Wie in 1 dargestellt, ist der Hauptkörperabschnitt 10 ein Scheibenelement mit einer Montagebohrung, die in einem zentralen Abschnitt davon ausgebildet ist. Wie in 2 dargestellt, ist der Kantenabschnitt 11 ein zylindrisches Element, das auf einer Vorderflächenseite des Hauptkörperabschnitts 10 vorgesehen ist und von der äußeren Umfangskante des Hauptkörperabschnitts 10 in einer vorbestimmten Höhe nach vorne ragt.
Wie in 2 dargestellt, ist die Linse 100 in einer Montagebohrung 10a montiert. Die Linse 100 ist beispielsweise ein Linsentubus, der eine Projektionslinse und dergleichen aufnimmt und mit Passstücken (nicht dargestellt), Bolzen oder dergleichen am Hauptkörperabschnitt 10 befestigt ist. Der Rückseitenabschnitt 12 ist ein rahmenförmiges Element, das auf der Rückseitenseite des Hauptkörperabschnitts 10 vorgesehen ist und mit einer Befestigungsführungseinheit 33 der Linsenverschiebungseinheit 3 verbunden ist. Ein vorstehender Abschnitt 12a, der in Richtung der hinteren Oberflächenseite des Hauptkörperabschnitts 10 vorsteht, ist auf dem hinteren Oberflächenabschnitt 12 vorgesehen. Der vorstehende Abschnitt 12a ist mit einer Montageantriebseinheit 43 der Linsenverschiebungseinheit 3 verbunden.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Linsenverschiebungseinheit 3 eine erste Linsenführungseinheit 3A, die die Linsenhalterung 2 in zwei orthogonalen Achsrichtungen der X- und Y-Achse zwischen den drei orthogonalen Achsrichtungen führt, und eine zweite Linsenführungseinheit 3B, die die Linsenhalterung 2 in Richtung Z-Achse führt. Diese Linsenverschiebungseinheit 3 ist durch einen Rahmenabschnitt 20 (eine Linsenführungsbefestigungseinheit), einen Führungsabschnitt 30 (eine Linsenführungseinheit) und einen Antriebsabschnitt 40 konfiguriert.
Der Rahmenabschnitt 20 umfasst ein Basiselement 21 (ein Befestigungselement), das an einem Montageobjekt befestigt ist, ein Sattelelement 22 (ein Zwischenelement), das über dem Basiselement 21 angeordnet ist, und ein Tischelement 23 (ein Tragelement), das über dem Sattelelement 22 angeordnet ist. Der Rahmenabschnitt 20 der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem im Aluminiumguss hergestellten Druckgussteil.
Der Führungsabschnitt 30 umfasst eine Sattelführungseinheit 31, die das Sattelelement 22 in orthogonal-zu-optischer Achsrichtung (X-Achsrichtung) relativ zum Basiselement 21 führt, eine Tischführungseinheit 32, die das Tischelement 23 in optischer Achsrichtung (Y-Achsrichtung) relativ zum Sattelelement 22 führt, und eine Montageführungseinheit 33, die die Linsenhalterung 2 in vertikaler Richtung (Z-Achsrichtung) relativ zum Tischelement 23 führt. Der Führungsabschnitt 30 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 aus Edelstahl, die mit einer Führungsschiene 61 (einem Führungskörper) und einem Gleitblock 62 (einem beweglichen Körper) versehen ist. Die Größe der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 in jeder Führungseinheit ist gleich (gleiches Produkt).
Der Antriebsabschnitt 40 umfasst eine Sattelantriebseinheit 41 (siehe 2), die das Sattelelement 22 in orthogonal-zu-optischer Achsrichtung (X-Achsrichtung) relativ zum Basiselement 21 bewegt, eine Tischantriebseinheit 42 (siehe 1), die das Tischelement 23 in optischer Achsrichtung (Y-Achsrichtung) relativ zum Sattelelement 22 bewegt, und eine Montageantriebseinheit 43, die die Linsenhalterung 2 in vertikaler Richtung (Z-Achsrichtung) relativ zum Tischelement 23 bewegt. Der Antriebsabschnitt 40 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Linearstellglied, bei dem sich eine Welle 51 in Bezug auf einen Hauptkörperabschnitt 50 hin und her bewegt.
Das Basiselement 21 ist ein Bodenplattenelement, das an einem unteren Abschnitt der Linsenverschiebungseinheit 3 angeordnet ist. Das Basiselement 21 trägt das Sattelelement 22, das Tischelement 23, den Führungsabschnitt 30, den Antriebsabschnitt 40, die Linsenhalterung 2 und die Linse 100. Das Sattelelement 22 ist ein Zwischenelement, das zwischen dem Basiselement 21 und dem Tischelement 23 angeordnet ist. Das Sattelelement 22 trägt das Tischelement 23, die Tischführungseinheit 32, die Tischantriebseinheit 42, die Linsenhalterung 2, die Montageführungseinheit 33, die Montageantriebseinheit 43 und die Linse 100. Das Tischelement 23 ist ein Element, das mit der Linsenhalterung 2 verbunden ist, die über der Linsenverschiebungseinheit 3 angeordnet ist. Das Tischelement 23 trägt die Linsenhalterung 2, die Befestigungsführungseinheit 33, die Befestigungsantriebseinheit 43 und die Linse 100.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Tischelement 23 einen unteren Abschnitt 24, der von der Tischführungseinheit 32 getragen wird, ein Paar erster Wandabschnitte 25, die von beiden Seiten in einer Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) des unteren Abschnitts 24 nach oben stehen, und einen zweiten Wandabschnitt 26, der zwischen dem Paar der ersten Wandabschnitte 25 angeordnet ist. Der untere Abschnitt 24 ist in einer flachen Plattenform entlang der XY-Ebene ausgebildet. Wie in 2 dargestellt, ist der erste Wandabschnitt 25 im Wesentlichen in L-Form (im Wesentlichen eine rechte Dreiecksform) ausgebildet, die so angeordnet ist, dass sie gegenüber der XY-Ebene nach oben steht. Eine Vorderfläche 25a des ersten Wandabschnitts 25 ist eine vertikale Fläche (die XZ-Ebene) in Bezug auf die XY-Ebene, und die Montageführungseinheit 33 ist darauf montiert. Die Linsenhalterung 2 wird über die Montageführungseinheit 33 am Tischelement 23 freitragend befestigt.
Der zweite Wandabschnitt 26 ist hinter der Vorderfläche 25a des ersten Wandabschnitts 25 angeordnet. Wie in 1 dargestellt, verbindet der zweite Wandabschnitt 26 den unteren Abschnitt 24 mit dem Paar der ersten Wandabschnitte 25, um die Steifigkeit des Tischelements 23 zu erhöhen. In einem zentralen Abschnitt des zweiten Wandabschnitts 26 ist ein Durchgangsloch 26a ausgebildet. Die Durchgangsbohrung 26a ist elliptisch geformt und größer als die Montagebohrung 10a der Linsenhalterung 2. Die Hauptachse der elliptischen Form der Durchgangsbohrung 26a ist in vertikaler Richtung (Z-Achsenrichtung) eingestellt und so ausgebildet, dass eine Interferenz mit der in der Montagebohrung 10a montierten Linse 100 vermieden wird, auch wenn sich die Linsenhalterung 2 in vertikaler Richtung relativ zum Tischelement 23 bewegt.
Wie in 1 dargestellt, ist ein Stützelement 23b mit einer Seitenfläche des Paares der ersten Wandabschnitte 25 verbunden. Das Stützelement 23b trägt die Befestigungsantriebseinheit 43. Der Hauptkörperabschnitt 50 der Montageantriebseinheit 43 ist am Stützelement 23b befestigt, so dass sich die Welle 51 in vertikaler Richtung (Z-Achsenrichtung) hin und her bewegt. Eine Spitze der Welle 51 ist am vorstehenden Abschnitt 12a der Linsenhalterung 2 befestigt. Wenn sich die Welle 51 in Bezug auf den Hauptkörperabschnitt 50 hin und her bewegt, bewegt sich die Linsenhalterung 2 in vertikaler Richtung in Bezug auf das Tischelement 23.
Der Hauptkörperabschnitt 50 der Tischantriebseinheit 42 ist am Sattelelement 22 befestigt. Der Hauptkörperabschnitt 50 der Tischantriebseinheit 42 ist an einer Oberseite des Sattelelements 22 befestigt, so dass sich die Welle 51 in optischer Achsenrichtung (Y-Achsenrichtung) hin und her bewegt. Eine Spitze der Welle 51 ist an einem vorstehenden Abschnitt 23a befestigt, der von einer Unterseite des Tischelements 23 vorsteht. Wenn sich die Welle 51 in Bezug auf den Hauptkörperabschnitt 50 hin und her bewegt, bewegt sich das Tischelement 23 in Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Sattelelement 22.
Wie in 2 dargestellt, ist der Hauptkörperabschnitt 50 der Sattelantriebseinheit 41 am Basiselement 21 befestigt. Der Hauptkörperabschnitt 50 der Sattelantriebseinheit 41 ist am Basiselement 21 befestigt, so dass sich die Welle 51 in orthogonal-zu-optischer Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) hin und her bewegt. Eine Spitze der Welle 51 ist an einem vorstehenden Abschnitt 22a befestigt, der von einer Unterseite des Sattelelements 22 vorsteht. Wenn sich die Welle 51 in Bezug auf den Hauptkörperabschnitt 50 hin und her bewegt, bewegt sich das Sattelelement 22 in der orthogonal-zu-optischen Achsrichtung in Bezug auf das Basiselement 21.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 umfasst die Führungsschiene 61, die mit Rollkörper-Rollnuten 63 entlang einer Längsrichtung derselben versehen ist, einen Gleitblock 62, der mit Rollkörper-Lastrollnuten 64 versehen ist, die den Rollkörper-Rollnuten 63 zugewandt sind, und eine Vielzahl von Kugeln 65 (Rollkörper), die zwischen den Rollkörper-Rollnuten 63 und den Rollkörper-Lastrollnuten 64 angeordnet sind.
Die Führungsschiene 61 ist ein längliches Element mit einer im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigen Form. Die Rollkörper-Rollnut 63 ist auf einer Außenfläche 61b der Führungsschiene 61 in Breitenrichtung (die horizontale Richtung auf der Seite von 3) entlang der Längsrichtung der Führungsschiene 61 (die Richtung senkrecht zur Seite von 3) ausgebildet. Die Rollkörper-Rollnut 63 ist im Wesentlichen in Bogenform in Bezug auf die Außenfläche 61b vertieft. Ein Paar Rollkörper-Rollnuten 63 sind auf der linken und rechten Seite der Führungsschiene 61 ausgebildet.
Die Befestigungslöcher 66 (ein Führungskörper-Befestigungsloch), die am Objekt (das Basiselement 21, das Sattelelement 22 oder das Tischelement 23) zu befestigen sind, sind in der Führungsschiene 61 ausgebildet. Die Befestigungslöcher 66 sind so ausgebildet, dass sie die Führungsschiene 61 in einer Dickenrichtung derselben (die vertikale Richtung auf der Seite von 3) durchdringen. In den Befestigungslöchern 66 ist eine Senkbohrung 66a ausgebildet, die das Positionieren eines Bolzens 80 (siehe 4, die später beschrieben wird) zur Befestigung der Führungsschienen 61 an einer Position unterhalb einer Oberseite 61a der in 3 dargestellten Führungsschienen 61 ermöglicht.
Der Gleitblock 62 umfasst einen Blockhauptkörper 67 und einen Deckelkörper 68, der am Blockhauptkörper 67 befestigt ist. Der Blockhauptkörper 67 weist eine Schienenaufnahmerille 69 zur Aufnahme der Führungsschiene 61 auf. Die Schienenaufnahmerille 69 öffnet sich in einer Unterseite des Blockhauptkörpers 67. Die Befestigungslöcher 70 (Befestigungsloch des beweglichen Körpers) zur Befestigung des Objekts (das Sattelelement 22, das Tischelement 23 oder die Linsenhalterung 2) sind in einer Montagefläche 67a ausgebildet, die eine Oberseite des Blockhauptkörpers 67 ist. Die Befestigungslöcher 70 sind in einer vorbestimmten Tiefe in einer Dickenrichtung des Blockhauptkörpers 67 ausgebildet. Das Befestigungsloch 70 ist ein Bolzenloch, und ein Bolzen 81 (siehe 7, der später beschrieben wird) zur Befestigung des Objekts wird darin verschraubt.
Die der Rollkörper-Rollnut 63 der Führungsschiene 61 zugewandte Rollkörper-Lastrollnut 64 ist in der Schienenaufnahmerille 69 ausgebildet. Die Rollkörper-Lastrollnut 64 ist bogenförmig in Bezug auf eine Innenfläche der Schienenaufnahmerille 69 vertieft. Ein Paar Rollkörper-Lastrollnuten 64 sind links und rechts vom Gleitblock 62 ausgebildet, um die Führungsschiene 61 dazwischen zu verbinden. Die Rollkörper-Lastrollnut 64 weist der Rollkörper-Rollnut 63 der Laufschiene 61 zu, um einen Last-Rollelementpfad L1 zum Rollen der Kugeln 65 in einem belasteten Zustand zu bilden.
Leerlast-Rollelementpfade L2 werden im Blockgrundkörper 67 gebildet. Der Leerlast-Rollelementpfad L2 ist so ausgebildet, dass er den Blockgrundkörper 67 in Längsrichtung durchläuft. Ein Innendurchmesser des Leerlast-Rollelementpfades L2 ist größer als ein Kugeldurchmesser der Kugel 65 und auf die Kugel 65 wird keine Last aufgebracht. Ein Paar von Leerlast-Rollelementpfaden L2 sind auf der linken und rechten Seite des Gleitblocks 62 entsprechend der Rollkörper-Lastrollnut 64 (der Last-Rollelementpfad L1) gebildet.
Der Deckelkörper 68 ist an beiden Stirnseiten des Blockhauptkörpers 67 befestigt (siehe 4, die später beschrieben wird).
Wie der Blockhauptkörper 67 weist der Deckelkörper 68 eine Schienenaufnahmerille 71 zur Aufnahme der Führungsschiene 61 auf. Im Deckelkörper 68 werden auf gegenüberliegenden Oberflächen, die beiden Stirnseiten des Blockhauptkörpers 67 zugewandt sind, Rollelement-Richtungswechselpfade L3 gebildet. Jeder von einem Paar von Rollelement-Richtungswechselpfaden L3 verbindet beide Enden des Last-Rollelementpfads L1 und des Leerlast-Rollelementpfads L2 zu einem endlosen Umlaufpfad L für die Kugeln 65.
Der endlose Umlaufpfad L ist durch ein Paar linearer Abschnitte (der Last-Rollelementpfad L1 und der Leerlast-Rollelementpfad L2), die sich in Längsrichtung der Führungsschiene 61 erstrecken, und ein Paar halbkreisförmiger bogenförmiger Kurvenabschnitte (die Rollelement-Richtungswechselpfade L3), die Endabschnitte des Paares linearer Abschnitte verbinden, konfiguriert. In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei geschlungene endlose Umläufe L gebildet, die sich parallel in Längsrichtung der Führungsschiene 61 in Abständen in Breitenrichtung der Führungsschiene 61 erstrecken. Außerdem kann die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 verwendet werden, in der insgesamt vier endlose Umlaufbahnen L, jeweils zwei auf der linken und rechten Seite, gebildet sind. Eine Linearbewegungs-Führungsvorrichtung mit endlichem Hub, bei der der endlose Umlaufpfad L nicht gebildet ist, kann für die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 verwendet werden. In dieser Linearbewegungs-Führungsvorrichtung mit endlichem Hub ist ein Käfig (ein Rollkörperhalteelement) zwischen der Rollkörper-Rollnut 63 und der Rollkörper-Lastrollnut 64 angeordnet, und die Kugeln 65 werden durch im Käfig vorgesehene Kugelhalterungen drehbar gehalten.
Die Kugel 65 greift zwischen der Laufschiene 61 und dem Gleitblock 62 ein, um den Gleitblock 62 sanft in Bezug auf die Laufschiene 61 zu bewegen. Die Kugel 65 der vorliegenden Ausführungsform ist im endlosen Umlaufpfad L im Wesentlichen lückenlos angeordnet und zirkuliert im endlosen Umlaufpfad L.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung der Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60 in der ersten Linsenführungseinheit 3A gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die erste Linsenführungseinheit 3A eine Vielzahl von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60. Die erste Linsenführungseinheit 3A umfasst eine erste Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A, die in orthogonal-zu-optischer Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) angeordnet ist, und eine zweite Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60B, die entlang der optischen Achsenrichtung (Y-Achsenrichtung) angeordnet ist.
Die erste Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A umfasst eine erste Führungsschiene 61A (einen ersten Führungskörper), die am Basiselement 21 befestigt ist, und einen ersten Gleitblock 62A (einen ersten beweglichen Körper), der das Sattelelement 22 trägt und entlang der ersten Führungsschiene 61A relativ beweglich vorgesehen ist. Eine Vielzahl von ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60A sind koaxial in der orthogonal-zu-optischen Achsrichtung (X-Achsrichtung) vorgesehen, und wenigstens ein Paar (insgesamt vier in dieser Ausführungsform) von ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60A sind in Abständen in der optischen Achsrichtung (Y-Achsrichtung) vorgesehen.
Die zweite Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60B umfasst eine zweite Führungsschiene 61B (einen zweiten Führungskörper), die am Sattelelement 22 befestigt ist, und einen zweiten Gleitblock 62B (einen zweiten beweglichen Körper), der das Tischelement 23 trägt und entlang der zweiten Führungsschiene 61B relativ beweglich vorgesehen ist. Eine Vielzahl von zweiten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60B ist koaxial in der optischen Achsenrichtung (Y-Achsenrichtung) vorgesehen, und wenigstens ein Paar (insgesamt vier in dieser Ausführungsform) der zweiten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60B ist in Intervallen in der orthogonal-zu-optischen Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) vorgesehen.
Die erste Führungsschiene 61A und die zweite Führungsschiene 61B sind so angeordnet, dass sie sich entlang der beiden orthogonalen Achsenrichtungen der X- und Y-Achse kreuzen. Eine Vielzahl von ersten Führungsschienen 61A, die am Basiselement 21 befestigt sind, und eine Vielzahl von zweiten Führungsschienen 61B, die am Sattelelement 22 befestigt sind, sind angeordnet, um eine Gesamtform zu bilden, die parallele Linien kreuzt. Außerdem können die koaxial zueinander angeordneten Führungsschienen 61 miteinander in Kontakt stehen oder in Abständen angeordnet sein.
5 ist eine Draufsicht, die das Basiselement 21 zeigt, an dem die erste Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
Wie in 5 dargestellt, ist die erste Führungsschiene 61A der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A am Basiselement 21 in orthogonal-zu-optischer Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) befestigt. Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 66 sind auf der Tragschiene 61 in Abständen in Längsrichtung vorgesehen. Die Befestigungslöcher 66 der vorliegenden Ausführungsform sind an insgesamt drei Positionen in beiden Längsendabschnitten und einem Mittelabschnitt der Führungsschiene 61 ausgebildet. Die Bolzen 80 sind in den Befestigungslöchern 66 der ersten Führungsschiene 61A angeordnet, und die erste Führungsschiene 61A ist an drei Positionen am Basiselement 21 (Befestigungslöcher 21b in 7, die später beschrieben werden) befestigt.
Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 70 sind in dem Gleitblock 62 (dem ersten Gleitblock 62A) in Abständen in Breitenrichtung (Y-Achsenrichtung) vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind in den linken und rechten Endabschnitten des Gleitblocks 62 in Breitenrichtung an insgesamt zwei Positionen ein Paar Befestigungslöcher 70 ausgebildet. Diese Befestigungslöcher 70 sind in einem zentralen Abschnitt des Gleitblocks 62 in Längsrichtung (Richtung orthogonal zur Breitenrichtung) angeordnet. Die Bolzen 81 (siehe 7, die später beschrieben werden) werden in die Befestigungslöcher 70 des ersten Gleitblocks 62A eingeschraubt, und der erste Gleitblock 62A wird an zwei Positionen am Sattelteil 22 befestigt.
Wenn die Linse 100 in einer Ausgangsposition positioniert ist, wird der erste Gleitblock 62A an einem zentralen Abschnitt der ersten Führungsschiene 61A in Längsrichtung positioniert, wie in 5 dargestellt. Die Ausgangsposition der Linse 100 bedeutet hier eine Position, in der der Linsenbewegungsmechanismus 1 die Linse 100 in einem stationären Zustand (eine Ausgangsposition der Linse 100) trägt. Zu diesem Zeitpunkt stimmen die Position des Befestigungslochs 70, das im ersten Gleitblock 62A ausgebildet ist, und die Position des Befestigungslochs 66, das im mittleren Abschnitt der ersten Führungsschiene 61A in Längsrichtung ausgebildet ist, in Längsrichtung mit der Längsrichtung der ersten Führungsschiene 61A überein.
Der erste Gleitblock 62A ist in einem beweglichen Bereich R1 entlang der ersten Führungsschiene 61A relativ beweglich. Der bewegliche Bereich R1 des ersten Gleitblocks 62A wird durch einen beweglichen Hub der Sattelantriebseinheit 41 (siehe 2) oder einen Anschlag (nicht dargestellt) eingestellt. Die Rollkörper-Rollnut 63 (siehe 3) ist in der ersten Führungsschiene 61A entlang der orthogonal-zu-optischen Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) ausgebildet. Das heißt, im endlosen Umlaufpfad L in der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A sind zwei Last-Rollelementpfade L1 vorgesehen, die sich parallel in orthogonal-zu-optischer Achsrichtung (X-Achsrichtung) in Abständen in optischer Achsrichtung (Y-Achsrichtung) erstrecken.
6 ist eine Draufsicht, die das Sattelelement 22 zeigt, an dem die zweite Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60B gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
Wie in 6 dargestellt, ist die zweite Führungsschiene 61B der zweiten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60B am Sattelelement 22 in optischer Achsrichtung (Y-Achsrichtung) befestigt. Die Bolzen 80 sind in den Befestigungslöchern 66 der zweiten Führungsschiene 61B angeordnet, und die zweite Führungsschiene 61B ist an drei Positionen am Sattelteil 22 befestigt. Das Befestigungsloch 66 an einem Mittelabschnitt der zweiten Führungsschiene 61B in Längsrichtung ist in Z-Achsenrichtung (eine Achsrichtung) angeordnet, um das Befestigungsloch 66 am Mittelabschnitt der ersten Führungsschiene 61A in Längsrichtung zu überlappen.
Bolzen (nicht dargestellt) werden in die Befestigungslöcher 70 des zweiten Gleitblocks 62B eingeschraubt und der zweite Gleitblock 62B wird an zwei Positionen am Tischelement 23 befestigt. Wenn die Linse 100 in der Ausgangsposition positioniert ist, ist der zweite Gleitblock 62B am mittleren Abschnitt der zweiten Führungsschiene 61B in Längsrichtung angeordnet, wie in 6 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt stimmen die Position des im zweiten Gleitblock 62B gebildeten Befestigungslochs 70 und die Position des im Mittelabschnitt der zweiten Führungsschiene 61B in Längsrichtung gebildeten Befestigungslochs 66 in Längsrichtung überein.
Wenn die Linse 100 in der Ausgangsposition positioniert ist, ist der zweite Gleitblock 62B so angeordnet, dass er den ersten Gleitblock 62A im Wesentlichen vollständig in Richtung Z-Achse (eine Achsenrichtung) überlappt. Wie in 6 dargestellt, sind die Vielzahl der Befestigungslöcher 70 des ersten Gleitblocks 62A abwechselnd mit der Vielzahl der Befestigungslöcher 66 der zweiten Führungsschiene 61B entlang der zweiten Führungsschiene 61B in Richtung Z-Achse angeordnet.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A, die in 6 dargestellt ist.
Wie in 7 dargestellt, sind in dem Sattelelement 22 eine Vielzahl von ersten Befestigungslöchern 22b zum Verbinden des Sattelelements 22 und des ersten Gleitblocks 62A und eine Vielzahl von zweiten Befestigungslöchern 22c zum Verbinden des Sattelelements 22 und der zweiten Führungsschiene 61B ausgebildet. Die Bolzen 81 werden in die ersten Befestigungslöcher 22b eingesetzt. Andererseits sind die zweiten Befestigungslöcher 22c Bolzenlöcher und die Bolzen 80 sind darin verschraubt. Die ersten Befestigungslöcher 22b und die zweiten Befestigungslöcher 22c werden abwechselnd in Abständen in Richtung der Y-Achse gebildet. Mit anderen Worten, das erste Befestigungsloch 22b ist in Abständen zwischen den zweiten Befestigungslöchern 22c angeordnet.
In einem Montageverfahren wird zunächst das Sattelelement 22 über die Bolzen 81 an den ersten Gleitblöcken 62A befestigt. Anschließend werden die zweiten Führungsschienen 61B über die Bolzen 80 am Sattelelement 22 befestigt, um die ersten Befestigungslöcher 22b zu schließen, die über die Bolzen 81 mit den ersten Gleitblöcken 62A verbunden sind. Das heißt, das Sattelelement 22 wird an den ersten Gleitblöcken 62A unmittelbar unter den zweiten Führungsschienen 61B befestigt.
Zurück zu 6, ist der zweite Gleitblock 62B innerhalb eines beweglichen Bereichs R2 entlang der zweiten Führungsschiene 61B relativ beweglich. Der bewegliche Bereich R2 des zweiten Gleitblocks 62B wird durch einen beweglichen Hub der Tischantriebseinheit 42 (siehe 1) oder einen Anschlag (nicht dargestellt) eingestellt. Der bewegliche Bereich R1 des ersten Gleitblocks 62A und der bewegliche Bereich R2 des zweiten Gleitblocks 62B sind in einem Bereich eingestellt, in dem sich wenigstens ein Teil des ersten Gleitblocks 62A und des zweiten Gleitblocks 62B in Richtung Z-Achse überlappen.
8 ist eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen dem beweglichen Bereich R1 des ersten Gleitblocks 62A und dem beweglichen Bereich R2 des zweiten Gleitblocks 62B gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 8 dargestellt, überlappt der zweite Gleitblock 62B den ersten Gleitblock 62A in einem Bereich S, wenn der erste Gleitblock 62A an ein Ende des beweglichen Bereichs R1 und der zweite Gleitblock 62B an ein Ende des beweglichen Bereichs R2 bewegt wird. Der in 8 dargestellte Bereich S ist der Mindestbereich, in dem sich der erste Gleitblock 62A und der zweite Gleitblock 62B überlappen, und in dieser Ausführungsform ist wenigstens ein Teil eines sich kreuzenden Abschnitts der ersten Führungsschiene 61A und der zweiten Führungsschiene 61B enthalten.
Zurück zu 5, weist das Basiselement 21 Befestigungslöcher 21a zum Befestigen des Basiselements 21 am Montageobjekt (ein in 7 dargestellter Projektor-Hauptkörper 102) an einer Position auf, die der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A entspricht. Hier umfasst die Position, die der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A entspricht, die Position, an der die erste Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A befestigt ist, und einen umgebenden Abschnitt davon. Die Position, an der die erste Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A befestigt ist, ist ein Bereich, der unmittelbar unter der ersten Führungsschiene 61A und unmittelbar unter dem ersten Gleitblock 62A liegt. Der umgebende Abschnitt der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60A ist ein Bereich, der die erste Führungsschiene 61A und den ersten Gleitblock 62A nicht überlappt, und ist ein Bereich mit einem vorbestimmten Abstand von der ersten Führungsschiene 61A und dem ersten Gleitblock 62A. Der Bereich des umgebenden Abschnitts in orthogonal-zu-optischer Achsrichtung kann durch den beweglichen Bereich R1 des ersten Gleitblocks 62A definiert werden. Der Bereich des umgebenden Abschnitts in Richtung der optischen Achse kann durch den beweglichen Bereich R2 des zweiten Gleitblocks 62B definiert werden.
Wie in 5 dargestellt, sind die Befestigungslöcher 21a der vorliegenden Ausführungsform am umgebenden Abschnitt der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60A angeordnet. Insbesondere werden die Befestigungslöcher 21a in der Nähe (einer Seite) der ersten Gleitblöcke 62A positioniert, die die ersten Gleitblöcke 62A nicht überlappen, und an den zentralen Abschnitten der ersten Führungsschienen 61A in Längsrichtung. Entsprechende Befestigungslöcher 21a, die an Positionen gebildet sind, die den jeweiligen ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60A entsprechen, sind außerhalb des Paares der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60A angeordnet, die in Abständen in Richtung der optischen Achse angeordnet sind. Die Bolzen 82 sind in den Befestigungslöchern 21a angeordnet, und wie in 7 dargestellt, ist das Basiselement 21 am Projektor-Hauptkörper 102 befestigt. Die Befestigungslöcher 102a, in die die Bolzen 82 eingeschraubt sind, sind im Projektor-Hauptkörper 102 ausgebildet.
9 ist eine Vorderansicht, die eine Anordnung der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 in der zweiten Linsenführungseinheit 3B gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 9 dargestellt, umfasst die zweite Linsenführungseinheit 3B eine Vielzahl von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60. Die zweite Linsenführungseinheit 3B umfasst eine Vielzahl von dritten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60C, die entlang der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) angeordnet sind.
Eine dritte Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60C umfasst eine dritte Führungsschiene 61C, die am Tischelement 23 befestigt ist, und einen dritten Gleitblock 62C, der die Linsenhalterung 2 trägt und entlang der dritten Führungsschiene 61C relativ beweglich montiert ist. Die Vielzahl der dritten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60C ist koaxial in vertikaler Richtung (Z-Achsenrichtung) vorgesehen, und wenigstens ein Paar (insgesamt vier in dieser Ausführungsform) der dritten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60C ist in Intervallen in orthogonal-zu-optischer Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) vorgesehen.
Eine Vielzahl von dritten Führungsschienen 61C sind koaxial in Abständen auf dem Tischelement 23 angeordnet. Zwischen den dritten Laufschienen 61C sind Verstärkungsabschnitte 27 koaxial nebeneinander vorgesehen. Der Verstärkungsabschnitt 27 weist Anschlagflächen 27a auf, mit denen Stirnflächen 61c der dritten, koaxial aneinander angrenzenden Führungsschienen 61C in Kontakt gebracht werden. Die Anlagefläche 27a ist planparallel zur XY-Ebene ausgebildet. Der Verstärkungsabschnitt 27 liegt in Kontakt mit den Stirnflächen 61c der dritten Führungsschiene 61C und sichert die Steifigkeit zwischen den koaxial benachbarten dritten Führungsschiene 61C.
Wie in 2 dargestellt, ist der Verstärkungsabschnitt 27 ganzheitlich mit dem Tischelement 23 ausgebildet. Das heißt, der Verstärkungsabschnitt 27 ist ein vorstehender Abschnitt, der ganzheitlich mit dem Tischelement 23 durch Aluminiumguss hergestellt ist. Der Verstärkungsabschnitt 27 ragt von der Vorderfläche 25a des ersten Wandabschnitts 25 zur Vorderseite heraus. Der Verstärkungsabschnitt 27 ist so ausgebildet, dass er eine Höhe H1 in Bezug auf die Vorderfläche 25a aufweist. Die Höhe H1 ist kleiner als eine Höhe H2 von der Vorderfläche 25a bis zur Oberseite 61a der dritten Führungsschiene 61C. Die Höhe H2 ist kleiner als eine Höhe H3 von der Vorderfläche 25a bis zur Montagefläche 67a des dritten Gleitblocks 62C.
Der Verstärkungsabschnitt 27 ist in einer in 9 dargestellten Vorderansicht in rechteckiger Blockform ausgebildet. Eine Breite W1 des Verstärkungsabschnitts 27 ist größer als eine Breite W2 der dritten Führungsschiene 61C und kleiner als eine Breite W3 des dritten Gleitblocks 62C. Eine Außenfläche 61b der dritten Führungsschiene 61C ist in Kontakt mit einer angrenzenden Wand 23c, die sich in vertikaler Richtung erstreckt. Die angrenzende Wand 23c ist in einer Höhe ausgebildet, die den dritten Gleitblock 62C nicht stört. Die dritte Führungsschiene 61C wird durch zwei Flächen des Verstärkungsabschnitts 27 und der angrenzenden Wand 23c positioniert und am Tischelement 23 befestigt.
Anschließend werden die Vorgänge des wie oben beschrieben konfigurierten Linsenbewegungsmechanismus 1 beschrieben.
Der Linsenbewegungsmechanismus 1 trägt die Linse 100 auf der Linsenhalterung 2, wie in 2 dargestellt. Die Linsenverschiebungseinheit 3 trägt die Linsenfassung 2 freitragend und nimmt die Last der Linse 100 über die Linsenfassung 2 auf. Dadurch wird ein Moment um den unteren Abschnitt (Basiselement 21) der Linsenverschiebungseinheit 3 erzeugt, so dass die Linsenverschiebungseinheit 3 dazu neigt, sich zur Vorderseite hin zu drehen (neigen). Das heißt, eine Auszugslast, die dazu neigt, die Bolzen 82 (siehe 7) zur Befestigung des Basiselements 21 am Projektor-Hauptkörper 102 herauszuziehen, wirkt darauf ein.
Die Linse 100 für große Projektoren ist schwer und der Rahmenabschnitt 20 der Linsenverschiebeeinheit 3 lässt sich leicht biegen. Wenn das Basiselement 21, das Sattelelement 22 und das Tischelement 23 aus Druckgussteilen aus Aluminiumguss wie in der vorliegenden Ausführungsform zum Zwecke der Gewichtsreduzierung bestehen, wird diese Biegung größer. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 (die Führungsschiene 61, der Blockhauptkörper 67 und die Kugeln 65) aus Edelstahl mit einem größeren Young-Modul als das Basiselement 21, das Sattelelement 22 und das Tischelement 23 zur Erhöhung der Steifigkeit der Linsenverschiebungseinheit 3 eingesetzt.
Im Linsenbewegungsmechanismus 1 wird jedoch der größte Teil der Last der Linse 100 von der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 aufgenommen. In diesem Fall kann durch Vergrößerung einer Spannweite (Breite) der Führungsschiene 61 und des Gleitblocks 62 die Steifigkeit der Linsenverschiebeeinheit 3 gegen Kippen erhöht werden, aber auch die Führungsschiene 61 wird länger. Aus diesem Grund ist es auch denkbar, zwei Gleitblöcke 62 auf einer Führungsschiene 61 zu montieren. Wird die Führungsschiene 61 jedoch wie vorstehend beschrieben verlängert, tritt stattdessen leicht eine Biegung auf, die die Neigung der Linsenverschiebeeinheit 3 beeinflussen kann. Denn die Biegung der Führungsschiene 61 entspricht in etwa der Biegung eines Trägers, und die Biegung des Trägers (insbesondere die Biegung eines beidseitig gelagerten Trägers und die Biegung eines freitragenden Trägers) wird aus der dritten Kraft der Länge berechnet.
Daher sind im Führungsabschnitt 30 der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Linearbewegungsführungsmitteln 60 vorgesehen, und eine Vielzahl von Führungsschienen 61 sind koaxial im Rahmenabschnitt 20 angeordnet. Da die Führungsschienen 61 koaxial geteilt und angeordnet sind, wird gemäß dieser Konfiguration die Länge jeder Führungsschiene 61 verkürzt und die Biegung der Führungsschiene 61 reduziert. Auf diese Weise wird auch die Biegung des Rahmenabschnitts 20 reduziert und das Kippen der Linsenverschiebeeinheit 3 unterdrückt. Wie in der vorliegenden Ausführungsform ist es durch die Multiplikation mit der Linearbewegungsführung 60, die mit den Führungsschienen 61 mit gleicher Länge für die Sattelführungseinheit 31, die Tischführungseinheit 32 und die Montageführungseinheit 33 versehen ist, möglich, viele identische Produkte zu verwenden. Aus diesem Grund ist es möglich, die Kosten im Vergleich zum Einsatz einer großen Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 zu reduzieren.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verstärkungsabschnitt 27, wie in den 2 und 9 dargestellt, zwischen den dritten Laufschienen 61C koaxial nebeneinander auf der am Tischelement 23 befestigten Montageführungseinheit 33 angeordnet. Da die Montageführungseinheit 33 die Linsenhalterung 2 in Richtung Z-Achse (vertikale Richtung) führt und die Linsenhalterung 2 freitragend trägt, nimmt sie eine hohe Last auf. Wenn geteilte Führungsschienen 61 für die Montageführungseinheit 33 verwendet werden, kann die Steifigkeit verringert werden, wenn ein Raum zwischen den Schienen entsteht. Aus diesem Grund ist in der vorliegenden Ausführungsform der Verstärkungsabschnitt 27 zwischen den dritten Führungsschienen 61C koaxial nebeneinander angeordnet. Durch die Verwendung des Verstärkungsabschnitts 27 ist es möglich, im Wesentlichen die gleiche Steifigkeit wie bei der Verwendung einer Führungsschiene 61 zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, ist der Verstärkungsabschnitt 27 ganzheitlich mit dem Tischelement 23 ausgebildet. Gemäß dieser Konfiguration wird im Vergleich zu der Konfiguration, in der der Verstärkungsabschnitt 27 separat vorgesehen ist, beispielsweise die Konfiguration, in der der blockförmige Verstärkungsabschnitt 27 mit Bolzen am Tischelement 23 befestigt wird, die Anzahl der Komponenten reduziert und die Montagearbeitsfähigkeit verbessert. Durch die Integration des Verstärkungsabschnitts 27 mit dem Tischelement 23 wird auch die Steifigkeit des Verstärkungsabschnitts 27 selbst verbessert.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 9 dargestellt, treffen die Stirnflächen 61c der dritten, koaxial aneinander angrenzenden Führungsschienen 61C auf den Verstärkungsabschnitt 27. Gemäß dieser Konfiguration wird die Steifigkeit zwischen den dritten Führungsschienen 61C koaxial nebeneinander mit einem Abstand dazwischen gesichert und die Positionierung bei der Befestigung der dritten Führungsschienen 61C erleichtert.
Die Breite W1 des Verstärkungsabschnitts 27 ist größer als die Breite W2 der dritten Führungsschiene 61C und kleiner als die Breite W3 des dritten Gleitblocks 62C. Aus diesem Grund stützt sich die volle Breite der Stirnseite 61c der dritten Führungsschiene 61C auf den Verstärkungsabschnitt 27, und die Positioniergenauigkeit bei der Befestigung der dritten Führungsschiene 61C wird weiter erhöht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rahmenabschnitt 20 eine aus Aluminiumguss hergestellte Druckguss-Komponente zur Gewichtsreduzierung und weist einen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der größer ist als der der Edelstahlschiene 61. Weiterhin wird der Antriebsabschnitt 40 durch den Rahmenabschnitt 20 getragen, an dem die Führungsschiene 61 so befestigt ist, dass durch den Einfluss der Antriebswärme aus dem Hauptkörperabschnitt 50 eine Differenz in der thermischen Dehnung erzeugt wird. Bei der Teilung der Führungsschiene 61 wie in der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch der Einfluss (Verformung) der Differenz der thermischen Dehnung reduziert, so dass die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 leichtgängig bewegt werden kann. Wie in 9 dargestellt, liegt der dem Verstärkungsabschnitt 27 gegenüberliegende Endabschnitt der dritten Führungsschiene 61C nicht am Tischelement 23 an und die dritte Führungsschiene 61C ist thermisch frei gestreckt, wodurch der Einfluss der Differenz der thermischen Dehnung reduziert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der vorgenannte Linsenbewegungsmechanismus 1 der vorliegenden Ausführungsform die Linsenhalterung 2, auf der die Linse 100 zum Projizieren von Licht montiert ist, den Führungsabschnitt, der die Linsenhalterung 2 trägt, und einen Führungsabschnitt 30, der die Linsenhalterung 2 in den drei orthogonalen Achsenrichtungen einschließlich der optischen Achsenrichtung des Lichts führt, und den Rahmenabschnitt 20, an dem der Führungsabschnitt 30 befestigt ist. Der Führungsabschnitt 30 umfasst die Vielzahl von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60, die jeweils die am Rahmenabschnitt 20 befestigte Führungsschiene 61 und den sich entlang der Führungsschiene 61 bewegenden Gleitblock 62 umfassen. Die Vielzahl der Führungsschienen 61 ist koaxial auf dem Rahmenabschnitt 20 angeordnet. Durch diese Konfiguration kann das Auftreten der Biegung verhindert und ein leichter und hochsteifer Linsenbewegungsmechanismus 1 erreicht werden.
Wie vorstehend beschrieben, wurde zwar eine geeignete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt. Es ist zu verstehen, dass die Formen, Kombinationen und dergleichen der in der oben beschriebenen Ausführungsform dargestellten konstituierenden Elemente nur Beispiele sind und verschiedene Änderungen aufgrund von Gestaltungsanforderungen und dergleichen vorgenommen werden können, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
So kann beispielsweise die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung modifizierte Beispiele verwenden, die in den folgenden 10 bis 12 dargestellt sind. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen oder gleichwertigen Komponenten wie oder zu denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird vereinfacht oder weggelassen.
10 ist eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen dem beweglichen Bereich R1 des ersten Gleitblocks 62A und dem beweglichen Bereich R2 des zweiten Gleitblocks 62B gemäß einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Der in 10 dargestellte erste Gleitblock 62A hat eine rechteckige Form, die in Längsrichtung der ersten Führungsschiene 61A verlängert ist. Der zweite Gleitblock 62B hat eine rechteckige Form, die in Längsrichtung der zweiten Führungsschiene 61B verlängert ist. Darüber hinaus sind der erste Gleitblock 62A und der zweite Gleitblock 62B relativ beweglich innerhalb eines Bereichs, in dem sich der Überlappungsbereich S in Richtung Z-Achse (eine Achsrichtung) nicht ändert. Gemäß dieser Konfiguration sind der erste Gleitblock 62A und der zweite Gleitblock 62B so angeordnet, dass sie sich bei Betrachtung der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60, die die erste Linsenführungseinheit 3A bildet, immer im gleichen Bereich S an jeder Position im beweglichen Bereich R1 und im beweglichen Bereich R2 überlappen. Aus diesem Grund gibt es keine Änderung in der Biegung des Rahmenabschnitts 20 zwischen dem ersten Gleitblock 62A und dem zweiten Gleitblock 62B, und es ist auch möglich, eine Änderung in der Biegung der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 zu verhindern.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung der Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60 in der ersten Linsenführungseinheit 3A gemäß einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine in 11 dargestellte Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60D umfasst einen Gleitblock 62D, der sowohl auf der ersten Führungsschiene 61A als auch auf der zweiten Führungsschiene 61B relativ beweglich montiert ist. Der Gleitblock 62D weist eine Konfiguration auf, in der der erste Gleitblock 62A und der vorstehend beschriebene zweite Gleitblock 62B kombiniert sind, und umfasst Schienenaufnahmerillen 69 oben und unten. Gemäß dieser Konfiguration ist der Gleitblock 62D immer am Schnittpunkt der ersten Führungsschiene 61A und der zweiten Führungsschiene 61B in Richtung Z-Achse angeordnet. Außerdem hat es den Vorteil, dass das Sattelelement 22 nicht benötigt wird.
Andererseits umfasst die erste Linsenführungseinheit 3A der oben beschriebenen Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, das Tischelement 23, das die Linsenhalterung 2 trägt, das Sattelelement 22, an dem die zweite Führungsschiene 61B befestigt ist und das das Tischelement 23 über den zweiten Gleitblock 62B trägt, und das Basiselement 21, an dem die erste Führungsschiene 61A befestigt ist und das das Sattelelement 22 über den ersten Gleitblock 62A trägt und am Projektorkörper 102 befestigt ist. Gemäß dieser Konfiguration kann die Linsenfassung 2 in den beiden orthogonalen Achsrichtungen geführt werden, ohne dass die Linearbewegungs-Führungsvorrichtung 60D mit einer komplizierten Konfiguration, wie in 11 dargestellt, verwendet wird. Auch in dieser Konfiguration ist die Konfiguration trotz der Erhöhung der Anzahl der installierten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60 einfach, was entsprechend kosteneffizient ist.
12 ist eine Draufsicht, die ein Basiselement 21 gemäß einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die in 12 dargestellten Befestigungslöcher 21a des Basiselements 21 sind innerhalb des Paares der ersten Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen 60A angeordnet, die in Abständen in Richtung der optischen Achse angeordnet sind. Gemäß dieser Konfiguration ist der Abstand zwischen den Befestigungslöchern 21a kleiner (näher) als der in 5 dargestellte Abstand zwischen den Befestigungslöchern 21a, und damit wird die Biegung des Basiselements 21 kleiner. Wenn beispielsweise der Linsenbewegungsmechanismus 1 an einer Decke aufgehängt ist, wird durch die Reduzierung des Abstands zwischen den Befestigungslöchern 21a die Biegung des Basiselements 21 zwischen den Befestigungslöchern 21a kleiner.
In der obigen Ausführungsform sind die Befestigungslöcher 21a des Basiselements 21 in der Nähe des ersten Gleitblocks 62A angeordnet. Die Befestigungslöcher 21a des Basiselements 21 können jedoch z.B. unmittelbar unter der ersten Führungsschiene 61A oder dem ersten Gleitblock 62A angeordnet und von der Rückseite des Basiselements 21 verschraubt werden. Die Befestigungslöcher 21a können unmittelbar unter den Befestigungslöchern 66 der ersten Führungsschiene 61A angeordnet werden, und sowohl die erste Führungsschiene 61A als auch das Basiselement 21 können mit den Bolzen 80 am Projektor-Hauptkörper 102 befestigt werden.
In der obigen Ausführungsform wurde die Konfiguration übernommen, in der der Verstärkungsabschnitt 27 auf dem Tischelement 23 vorgesehen ist. Wenn jedoch beispielsweise die im Basiselement 21 koaxial befestigten Führungsschienen 61 und das Sattelelement 22 in Abständen angeordnet sind, kann der Verstärkungsabschnitt 27 im Abstand vorgesehen werden.
Obwohl in der oben genannten Ausführungsform der Rahmenabschnitt 20, der ein geführtes Objekt trägt, als Befestigungseinheit für die Glasführung dargestellt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Bestandteil beschränkt. So kann beispielsweise die Linsenführungsbefestigungseinheit das geführte Objekt sein. Das heißt, die Führungsschienen 61 können an der Linsenfassung 2 (dem geführten Objekt) befestigt werden und der Verstärkungsabschnitt 27 kann dazwischen vorgesehen werden.
In der obigen Ausführungsform können, obwohl Kugeln als Rollkörper verwendet werden, andere Rollkörper, wie z.B. Rollen, verwendet werden.
(Industrielle Anwendbarkeit)
Das Auftreten von Biegung kann verhindert werden, und es kann ein leichter und hochsteifer Linsenbewegungsmechanismus erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Linsenbewegungsmechanismus
2: Linsenhalterung (Linsenhalterungseinheit)
20: Rahmenabschnitt (Linsenführungsbefestigungseinheit)
21: Basiselement (Befestigungselement)
22: Sattelelement (Zwischenelement)
23: Tischelement (Stützelement)
27: Verstärkungsabschnitt
27a: Anlagefläche
30: Führungseinheit (Linsenführungseinheit)
31: Sattelführungseinheit
32: Tischführungseinheit
33: Montageführungseinheit
60: Linearbewegungs-Führungsvorrichtung
61: Führungsschiene (Führungskörper)
62: Gleitblock (beweglicher Körper)
W1: Breite
W2: Breite
W3: Breite

Claims

Linsenbewegungsmechanismus (1), der umfasst: eine Linsenhalterungseinheit (2), an der eine Linse zum Projizieren von Licht montiert ist; eine Linsenführungseinheit (30), die die Linsenhalterungseinheit (2) trägt und die Linsenhalterungseinheit (2) in wenigstens einer Achsrichtung unter drei orthogonalen Achsrichtungen, einschließlich einer optischen Achsrichtung des Lichts, führt; und eine Linsenführungsbefestigungseinheit (20), an der die Linsenführungseinheit (30) befestigt ist, wobei die Linsenführungseinheit (30) eine Vielzahl von Linearbewegungs-Führungsvorrichtungen (60) umfasst, die jeweils einen an der Linsenführungsbefestigungseinheit (20) befestigten Führungskörper (61) und einen sich entlang des Führungskörpers (61) bewegenden beweglichen Körper (62) umfassen, eine Vielzahl von Führungskörpern (61), die koaxial in der Linsenführungsbefestigungseinheit (20) angeordnet sind, und wobei der Linsenbewegungsmechanismus (1) des Weiteren einen Verstärkungsabschnitt (27), der zwischen den Führungskörpern (61) koaxial neben diesen angeordnet ist, umfasst.
Linsenbewegungsmechanismus (1) nach Anspruch 1, wobei die Stirnflächen der Führungskörper (61), die koaxial aneinander angrenzen, an den Verstärkungsabschnitt (27) angrenzen.
Linsenbewegungsmechanismus (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite des Verstärkungsabschnitts (27) größer als eine Breite des Führungskörpers (61) und kleiner als eine Breite des beweglichen Körpers (62) ist.
Linsenbewegungsmechanismus (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verstärkungsabschnitt (27) ganzheitlich mit der Linsenführungsbefestigungseinheit (20) ausgebildet ist.
Linsenbewegungsmechanismus (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Linsenführungsbefestigungseinheit (20) einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als der des Führungskörpers (61).
Linsenbewegungsmechanismus (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Richtung einer Achse eine vertikale Richtung ist.