JP2003329096A - 角度調整装置 - Google Patents

角度調整装置

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JP2003329096A
JP2003329096A JP2002300036A JP2002300036A JP2003329096A JP 2003329096 A JP2003329096 A JP 2003329096A JP 2002300036 A JP2002300036 A JP 2002300036A JP 2002300036 A JP2002300036 A JP 2002300036A JP 2003329096 A JP2003329096 A JP 2003329096A
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    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/32Relative movement obtained by co-operating spherical surfaces, e.g. ball-and-socket joints
    • 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/18Mechanical movements
    • Y10T74/18568Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小の角度調整を高精度で実行できる装置を
提供する。 【解決手段】 角度調整装置は、台座10と、円弧形状
の軌道を有して台座10に固定される一対の案内部材2
0と、案内部材20の軌道に沿って移動する揺動体30
と、上記揺動体30を移動させることにより、揺動軸O
xを中心とした揺動体30の角度位置を調整する移動手
段40とを備えている。移動手段40は、台座10に設
けられたモータ42と、揺動体31に設けられた連結シ
ャフト43と、両者の間に介在される連結機構45とを
有している。連結機構45の主連結部材46は、出力シ
ャフト42aの先端部に揺動軸Oxと平行な軸を中心と
して回動可能に連結されるとともに、連結シャフト43
にその軸方向に直線移動可能に連結されている。案内部
材20は2つの平坦な基準面を有し、この基準面を台座
10の2つの平坦な設置面に当てた状態で固定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴニオステージま
たはスイベルステージ等と称される角度調整装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】本発明の角度調整装置に係わる先行技術
文献として、最初に特開2000−230548号公報
を挙げる。この公報は、2軸の角度調整装置を開示して
いる。この装置の第1実施形態では、下段構造と上段構
造がほぼ同様の構造をなしている。各段において、底壁
と両側壁とを有する断面コ字形の台座を有している。こ
の台座の両側壁の上縁は円弧形状をなしており、その垂
直で平坦な外面(設置面)には上縁に沿って円弧形状の
案内部材が固定されている。この案内部材は外側からね
じによって側壁に固定されている。案内部材の上下面に
は円弧形状の溝(軌道)が形成されている。
【0003】さらに上記装置は各段において揺動体を備
えている。この揺動体は上壁と両側壁とを有して断面コ
字形をなす揺動テーブルと、この揺動テーブルの両側壁
の内面に固定された走行ブロックとを有している。各走
行ブロックには上下に無限循環路が形成され、この無限
循環路にはボールが配列されている。この無限循環路の
一部が上記案内部材の軌道に対峙し、この間に位置する
ボールは、走行ブロッが軌道に沿って移動するのに伴っ
て転動するようになっている。
【0004】上記装置はさらに移動手段を備えている。
この移動手段は、揺動体を円弧軌道に沿って移動し、揺
動軸(軌道の曲率半径中心を通る軸)を中心とする揺動
体の角度位置を調節する。この移動手段は、上記公報の
第1実施形態では図1に示すように、揺動テーブルに設
けられたモータと、このモータによって回転されるピニ
オンと、ピニオンと噛み合う円弧形状のラックとを有し
ている。このラックは上記台座の両側壁の内面の上縁近
傍に固定されている。上記モータの回転に伴い、ピニオ
ンとラックの噛み合いを介して、揺動体が軌道に沿って
移動する。
【0005】上記公報の図10に示す第4実施形態で
は、下段の移動手段が第1実施形態と異なっている。こ
の下段の移動手段は、台座に設けられたモータと、この
モータに連結されたボールねじ機構と、ボールねじ機構
により水平に直線移動される第1移動体と、この第1移
動体に垂直にスライド可能に設けられた第2移動体とを
有している。第2移動体には揺動テーブルが回動可能に
連結されている。この実施形態では、モータの回転に伴
いボールねじ機構を介して第1移動体が水平移動し、こ
の水平移動が第2移動体を介して、軌道に沿う揺動テー
ブルの移動に変換されるようになっている。
【0006】特開2001−99150号公報の装置
も、上記公報と同様に、台座と、この台座に固定された
円弧形状の一対の案内部材と、この案内部材の軌道に沿
って移動する揺動体と、この揺動体を移動させて揺動軸
(円弧軌道の曲率半径中心を通る軸)を中心とする揺動
体の角度位置を調節する移動手段とを備えている。上記
台座の中央には凸部が形成されており、この凸部の両側
面が垂直をなす第1設置面となっている。また凸部に隣
接する上面が円弧面をなしていて第2設置面となってい
る。他方、案内部材の一方の側面は平坦な第1基準面と
なり、他方の側面に軌道となる円弧形状の溝が形成され
ている。さらに、案内部材の下側の面が円弧面をなす第
2基準面となっている。案内部材の平坦な第1基準面を
台座の第1設置面に当て、円弧面をなす第2基準面を第
2設置面に当てた状態で、ねじにより案内部材を第2設
置面に引き付けるようにして台座に固定する。
【0007】特開2001−99150号公報の装置の
移動手段は、台座に設けられたモータと、このモータに
よって回転されるウォームと、揺動体に形成されウォー
ムにかみ合うギア部によって構成されている。モータの
回転に伴い、ウォームとギア部の噛み合いを介して、揺
動体が回動される。
【0008】
【特許文献1】特開2000−230548号公報(図
1,図10)
【特許文献2】特開2001−99150号公報(図
2,図4)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】近年、微細な角度調整
を高精度に行うことが要求されているが、上述した公報
の装置を含む従来の角度調整装置では、この要求に答え
ることができなかった。以下、その理由について詳述す
る。
【0010】特開2000−230548号公報の装置
では、台座の平坦な設置面に円弧形状の平坦な基準面を
当ててねじで固定するため、このねじ締めつけの際に、
円弧形状の案内部材が歪み、案内部材の軌道の真円度が
低下してしまう。また、特開2001−99150号公
報の装置では、台座の第2設置面の円弧面を案内部材の
第2基準面を合わせるため、第2設置面の円弧の真円度
が低い場合や、第2設置面と第2基準面の円弧の曲率半
径が僅かに相違している場合に、案内部材が歪み、案内
部材の軌道の真円度が低下してしまう。その結果、角度
位置調整の精度が低下する。
【0011】特開2000−230548号公報の第1
実施形態では、ラックとピニオンを揺動体と台座にそれ
ぞれ設けており、第4の実施形態では、台座にオーダー
メイドのボールねじ機構を組み込んでいる。また、特開
2001−99150公報の装置では、台座と揺動体に
ウォームとギア部を設けている。このような構造では、
外部に露出した噛み合い部のガタにより角度位置調整の
精度を高めることができなかった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は微小角度位置調
整を高精度に行うという課題を解決するためになされた
ものであり、(a)台座と、(b)円弧形状の軌道を有
して上記台座に固定される案内部材と、(c)上記案内
部材の軌道に沿って移動する揺動体と、(d)上記揺動
体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を
通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移
動手段と、を備えた角度調整装置において、上記台座は
互いに交差する平坦な第1,第2の設置面を有し、上記
案内部材は、上記軌道を有する軌道形成部と、互いに交
差する平坦な第1,第2の基準面を有するベース部とを
一体形成してなり、これら第1,第2の基準面が上記台
座の第1,第2の設置面にそれぞれ当てられた状態で台
座に固定されることを特徴とする。
【0013】上記構成によれば、案内部材のベース部の
平坦な第1,第2基準面を、台座の平坦な第1,第2設
置面に合わせ、案内部材を台座に固定するため、この固
定に際して、円弧形状の軌道が歪まず、軌道の真円度の
低下を回避できる。そのため、揺動体の角度調整を高精
度に行うことができる。
【0014】好ましくは、上記案内部材は、上記第1設
置面と第1基準面とを貫通する第1ねじにより第1基準
面が第1設置面に押し付けられるようにして上記台座に
固定されるとともに、上記第2設置面と第2基準面とを
貫通する第2ねじにより第2基準面が第2設置面に押し
付けられるようにして上記台座に固定される。これによ
り、案内部材の位置決めをより一層確実に行うことがで
きる。
【0015】好ましくは、上記台座は、上記揺動軸と平
行な方向に離れた一対の設置部を有し、各設置部に上記
第1,第2設置面が形成され、これら一対の設置部に一
対の上記案内部材が互いに対峙するようにして固定さ
れ、これら一対の案内部材の軌道形成部は上記ベース部
から外側に突出し、上記揺動体は、一対の案内部材を跨
ぐようにして配置され、各軌道形成部には曲率の異なる
一対の上記軌道が形成され、これら一対の軌道は上記一
対の案内部材の対峙方向と直交する方向に離れており、
上記移動手段の少なくとも一部が上記台座と揺動体と一
対の案内部材で囲われた空間に収容されている。これに
より、移動手段の配置スペースを大きくとらずに済み、
装置の小型化を図ることができる。しかも、合計4つの
軌道で揺動体を安定して案内することができる。
【0016】好ましくは、上記軌道は転動体転走面を有
し、上記揺動体には上記転動体転送面に対峙する転動体
転走面を含む無限循環路が形成され、この無限循環路に
は、上記揺動体の移動に伴って循環する多数の転動体が
配列されており、軌道の転動体転走面と無限循環路の転
動体転走面との間において転動体が予圧を付与された状
態で配置されている。これにより、揺動体の案内部材へ
の剛性を高めることができる。ここで剛性とは、構成要
素または構成要素間に力またはモーメント荷重が作用し
たときに、それによる変位・変形を起こしにくい程度を
表す係数であり、静剛性及び動剛性がある。
【0017】本発明の他の態様として、上記課題を解決
するため、(a)台座と、(b)円弧形状の軌道を有し
て上記台座に固定される案内部材と、(c)上記案内部
材の軌道に沿って移動する揺動体と、(d)上記揺動体
を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を通
る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移動
手段と、を備えた角度調整装置において、上記移動手段
は、(i)上記揺動軸と直交する方向に延びるとともに
突出量を調節可能な出力シャフトを有し、上記台座と揺
動体の一方に設けられた駆動部と、(ii)上記台座と揺
動体の他方に設けられた連結シャフトと、(iii)上記
出力シャフトの先端部と連結シャフトとの間に介在さ
れ、上記出力シャフトの軸方向移動を、上記軌道に沿う
揺動体の移動に変換する連結機構とを備え、上記連結機
構は主連結部材を含み、この主連結部材は、出力シャフ
トの先端部に上記揺動軸と平行な回転軸を中心として回
動可能に連結されるとともに、上記連結シャフトにその
軸方向に直線移動可能に連結されていることを特徴とす
る。
【0018】上記構成によれば、連結機構はねじ等の噛
み合い部分を持たないので、そのガタに起因した角度調
整精度の低下を回避することができる。また、このガタ
を解消するための引張りばね等も不要であり、耐久性に
富む。
【0019】好ましくは、上記主連結部材はボールスプ
ラインを介して上記連結シャフトに直線移動可能に連結
されている。これにより、主連結部材は安定して連結シ
ャフトに沿う移動を行うことができる。
【0020】上記出力シャフトが回転を伴って前進,後
退する場合には、上記連結機構は、さらに上記出力シャ
フトの先端部と主連結部材との間に介在された補助連結
部材を含み、この補助連結部材は、上記出力シャフトの
先端部にその軸芯を中心として相対回転可能に連結さ
れ、上記主連結部材と上記補助連結部材が上記揺動軸と
平行な上記回転軸を中心として回動可能に連結されてい
る。
【0021】好ましくは、一対の案内部材が上記揺動軸
と平行な方向に離れて上記台座に設けられ、これら一対
の案内部材を跨ぐようにして揺動体が配置され、上記出
力シャフトの先端部と連結シャフトと連結機構が、上記
台座と揺動体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置さ
れている。これにより、出力シャフトの前進,後退に伴
い揺動体の左右部が同期して移動するので、左右の軌道
に対してこじりが生じるのを防止できる。
【0022】好ましくは、さらに角度位置検出手段を備
え、この角度位置検出手段は、上記台座と揺動体の一方
に設けられた目盛記録部材と、台座と揺動体の他方に設
けられ目盛記録部材の目盛を検出する検出手段とを有す
る。これにより、検出出力と揺動体の角度位置との関係
をリニアにすることができ、しかも角度位置を直接検出
することができるので、高精度な角度位置検出を行うこ
とができる。
【0023】上記課題を解決するため、本発明のさらに
他の態様は、(a)台座と、(b)円弧形状の軌道を有
して上記台座に固定される案内部材と、(c)上記案内
部材の軌道に沿って移動する揺動体と、(d)上記揺動
体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を
通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移
動手段と、を備えた角度調整装置において、上記移動手
段は、(i)上記揺動軸と直交する方向に延びるととも
に突出量を調節可能な出力シャフトを有し、上記台座に
設けられた駆動部と、(ii)上記駆動部の出力シャフト
の先端部と上記揺動体との間に介在され、上記出力シャ
フトの軸方向移動を、上記軌道に沿う揺動体の移動に変
換する連結機構とを備え、上記連結機構は板ばねとを含
み、上記揺動体が軌道に沿って移動する際、揺動体への
板ばねの固定箇所と出力シャフトの軸芯との間の距離が
変わるのに伴い、板ばねの湾曲の度合が変化するように
なっていることを特徴とする。
【0024】上記構成によれば、連結機構は板ばねを含
み、この板ばねを介して、出力シャフトの軸方向移動を
上記軌道に沿う揺動体の移動に変換するようになってお
り、ねじ等の噛み合い部分を持たないので、そのガタに
起因した角度調整精度の低下を回避することができる。
また、板ばねを用いたことにより構造を簡単かつ安価に
することができる。
【0025】上記出力シャフトが回転を伴って前進,後
退する場合には、上記連結機構は、さらに連結部材を有
し、この連結部材が上記出力シャフトの先端部にその軸
芯を中心として相対回転可能に連結され、上記板ばねの
一端部がこの連結部材に固定されている。
【0026】 好ましくは、一対の上記案内部材が上記
揺動軸と平行な方向に離れて上記台座に設けられ、これ
ら一対の案内部材を跨ぐようにして上記揺動体が配置さ
れ、上記出力シャフトの先端部と上記連結機構が、上記
台座と揺動体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置さ
れている。これにより、出力シャフトの前進,後退に伴
い揺動体の左右部が同期して移動するので、左右の軌道
に対してこじりが生じるのを防止できる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の角度調節装置の第
1実施形態について、図1〜図9を参照しながら説明す
る。図1〜図4に示すように、角度調整装置は、台座1
0と、この台座10に固定された一対の案内部材20
と、これら案内部材20に沿って案内される揺動体30
と、揺動体30を動かす移動手段40と、揺動体30の
角度位置を検出する検出手段50とを備えている。
【0028】揺動体30は後述するように円弧軌跡を描
きながら移動するが、その円弧軌跡の中心となる軸を揺
動軸Oxとして図1、図4に示す。揺動軸Oxは、図1
において紙面と直交して、図4では左右に水平に延びて
いる。以下、各構成要素について詳細に説明するが、そ
の配置については上記揺動軸Oxを基準として説明す
る。
【0029】上記台座10は、水平な板形状をなすベー
ス部11と、このベース部11の上面から突出する突条
12とを有している。この突条12は揺動軸Oxと直交
する方向に水平に延びており、その上面には突条12の
長手方向に延びる凹部13が形成されている。ベース部
11の四隅には貫通孔14が形成されており、この貫通
孔14を通るねじ(図示しない)により、設置テーブル
(図示しない)に固定されている。なお、特許請求の範
囲における台座はこの設置テーブルを含む。
【0030】図3〜図7に示すように、上記台座10の
突条12の両側面は、平坦で垂直をなし後述の作用をな
す一対の第1設置面15として提供される。また、上記
台座10のベース部11において突条12の近傍部の上
面は、平坦で水平をなす一対の第2設置面16として提
供される。第1設置面15と第2設置面16は直角に交
差しており、第1設置面15の法線は揺動軸Oxと平行
で水平をなし、第2設置面16の法線は揺動軸Oxと直
交し垂直をなす。設置面15,16を有する一対の設置
部(突条12の両側近傍部)は、揺動軸Oxと平行な方
向に離れている。
【0031】図4〜図7に示すように、上記一対の案内
部材20は、上記一対の設置部にそれぞれ固定され、揺
動軸Oxと平行な方向に離間し対峙している。各案内部
材20は、ベース部21と軌道形成部22とを有してい
る。ベース部21は、一方の側面が平坦で垂直をなし第
1基準面25として提供され、下面が平坦で水平をなし
第2基準面26として提供される。第1基準面25が上
記台座10の第1設置面15に当てられ、第2基準面2
6が第2設置面16に当たられることにより、案内部材
20は位置決めされ、この位置決め状態で台座10に固
定されている。
【0032】詳述すると、案内部材20には一端が第1
基準面25に開口する水平な貫通孔25aが形成されて
おり、台座10には一端が設置面15に開口するねじ孔
15aが形成されている。ねじ61(第1ねじ)を外側
からこの貫通孔25aに通し、ねじ孔15aにねじ込む
ことにより、案内部材20はその第1基準面25が第1
設置面15に押し付けられるようにして固定される。ま
た、台座10には一端が第2設置面16に開口する垂直
な貫通孔16aが形成されており、案内部材20には一
端が第2基準面26に開口するねじ孔26aが形成され
ている。ねじ62(第2ねじ)を下側からこの貫通孔1
6aに通し、ねじ孔26aにねじ込むことにより、案内
部材20はその第2基準面26が第2設置面16に押し
付けられるようにして固定される。なお、各案内部材2
0は2本(複数)のねじ61と、2本のねじ62により
固定される。
【0033】上記案内部材20の軌道形成部22は円弧
形状をなし、ベース部21の上端部から外側(台座10
の突起12の反対側、一対の案内部材20の対峙方向と
は反対側)に突出している。この軌道形成部22の上下
面には円弧形状の溝からなる軌道23a,23bが形成
されている。これら軌道23a,23bの溝面が転動体
転走面を形成する。これら一対の軌道23a,23bの
曲率半径は異なるが曲率半径中心は等しい。これら一対
の軌道23a,23bは、一対の案内部材20の対峙方
向と直交する方向に離れて配置されている。
【0034】図1,図2,図4〜図6に示すように、上
記揺動体30は、揺動テーブル31と走行ブロック35
(走行体)とを有している。揺動テーブル31は、平面
正方形の上壁32と、この上壁32の両側縁から下方に
垂直に延びる一対の側壁33とを有している。この上壁
32の上面の中央における法線を図1においてLxで示
す。この法線Lxは、揺動軸Oxと交わる。各側壁33
の内側面には上記走行ブロック35が2つずつボルトに
よって固定されている。各走行ブロック35は、上下に
無限循環路36(上記案内部材20の軌道23a,23
bに対峙する転動体転走面を含む)を有している。
【0035】上記無限循環路36には、ボール37(転
動体)が多数配列されており、上記走行ブロック35の
移動に伴って無限循環路36を循環するとともに、案内
部材20および走行ブロック35の転動体転走面間を転
動するようになっている。なお、これら転動体転走面間
の間隔に対し、ボール37の直径は若干大きくなってい
て、転動体転走面間にボール37が入り込むことで両者
が弾性変形し、これによってボール37に予圧が付与さ
れている。
【0036】次に、移動手段40について説明する。図
1,図3に示すように、移動手段40は、台座10にブ
ラケット41を介して固定された駆動ユニット42(駆
動部)を備えている。この駆動ユニット42の出力シャ
フト42aは、上記揺動軸Oxと直交する方向に水平に
延び、その先端部が台座10と揺動テーブル31と一対
の案内部材20で囲われた空間に入り込んでいる。なお
本実施形態では、出力シャフト42aの基端部がボール
ねじとなっており、駆動ユニット42のケーシング42
x内において、ナット(図示しない)に螺合されてい
る。駆動ユニット42のケーシング42xに内蔵された
パルスモータ(図示しない)を駆動して、ナットを回転
させることにより、出力シャフト42aが前進,後退
し、その突出量を調整されるようになっている。
【0037】さらに移動手段40は、揺動体30に設け
られた連結シャフト43を備えている。この連結シャフ
ト43は、揺動テーブル31の上壁32と直交してその
中央に固定され、下方に延びている。この連結シャフト
43は、台座10と揺動テーブル31と一対の案内部材
20で囲われた空間に収容され、その先端部は台座10
の凹部13内に入り込んでいる。
【0038】図1,図3に示すように、上記駆動ユニッ
ト42の出力シャフト42aと連結シャフト43との間
には、連結機構45が介在されている。この連結機構4
5は、2つの連結部材45,46を有している。連結部
材45の基端部は、上記出力シャフト42aの先端部に
固定されている。
【0039】上記連結部材45の先端部は一対の板状片
を有しており、ここにベアリング47を介して回動シャ
フト48(回動軸)が回動可能に支持されている。上記
連結部材46(主連結部材)には貫通孔45xが形成さ
れており、上記回動シャフト48はこの貫通孔45xに
挿入固定されている。その結果、連結部材46は、回動
シャフト48を中心として(揺動軸Oxと平行な回転軸
を中心として)、出力シャフト42aの先端部に回動可
能に連結されている。さらに上記連結部材46は、連結
シャフト43を囲む筒形状のボールスプライン49を介
して、連結シャフト43にその軸方向に移動可能に連結
されている。
【0040】上記駆動ユニット42のパルスモータが駆
動すると、出力シャフト42aが軸方向に移動し、その
突出量が変わる。連結部材46は連結部材45を介して
出力シャフト42aに相対回転可能かつ軸方向の相対移
動不能に連結されているので、出力シャフト42aの軸
方向移動に伴って同方向に移動し、連結シャフト43を
押す。その結果、連結シャフト43が傾く。この連結シ
ャフト43の傾動に伴い、上記走行ブロック35が案内
部材20の軌道23a,23bに沿って走行し、揺動テ
ーブル31が傾いて、揺動軸Oxを中心とする角度位置
を変える。なお、連結部材46が出力シャフト42aに
対して回動可能であるとともに連結シャフト43に対し
て軸方向に移動可能であるため、上記出力シャフト42
aの軸方向移動に伴う連結シャフト43の傾動が許容さ
れる。
【0041】上述したように走行ブロック35は、ボー
ル37の転動,循環を伴って軌道23に案内され円弧軌
跡を描きながら移動し、揺動テーブル31も円弧軌跡を
描きながら傾動する。この円弧軌跡の中心が揺動軸Ox
として定義される。
【0042】図2,図4に示すように、上記揺動テーブ
ル31の角度位置を検出する角度位置検出手段50は、
上記台座10にブラケット51を介して設けられた発光
部52および受光部53(目盛検出手段)と、揺動テー
ブル31の側壁33にブラケット55を介して設けられ
たガラス板56(目盛記録部材)とを有している。上記
発光器52と受光器53は揺動軸Oxと平行な方向に離
れている。図8に示すように、発光器52は上下左右に
分かれた4つの発光部52aを有しており、これに対応
して受光器53も上下左右に分かれた4つの受光部(図
示しない)を有している。
【0043】上記ガラス板56は上記発光器52と受光
器53との間に配置される円弧形状のスケール部56a
を有している。このスケール部56aには、目盛格子が
付されている。上記揺動テーブル31の角度位置の変化
に伴い、上記受光部53から微小の角度単位毎(目盛
毎)に検出信号が出力されるようになっている。その原
理については周知であるので詳細な説明は省略する。こ
の角度位置検出信号はマイクロコンピュータ(図示しな
い)にフィードバックされ、マイクロコンピュータでは
この検出信号に基づき駆動ユニット42のパルスモータ
を制御し、揺動テーブル31の角度調整を行う。
【0044】上記構成の装置では、案内部材20のベー
ス部21の平坦な第1基準面25を、台座10の平坦な
第1設置面15に合わせ、第1ねじ61により案内部材
20を第1設置面15に押し付けるようにして固定し、
平坦な第2基準面26を第2設置面16に合わせ、第2
ねじ62により案内部材20を第2設置面16に押し付
けるようにして固定している。そのため、円弧形状の軌
道23a,23bが歪まず、軌道23の真円度の低下を
回避でき、ひいては上記揺動体30の角度調整を高精度
に行うことができる。また、移動手段40はモータとボ
ールねじ機構をケーシング42x内にビルドインした市
販の駆動ユニット42を用いることができ、台座10や
揺動体30にねじ部等を形成せずに済むので、そのガタ
による角度調整精度の低下を回避することができる。
【0045】上記移動手段30の出力シャフト42aの
先端部と連結シャフト43と連結機構45は、台座10
と一対の案内部材20と揺動体30で囲まれた空間に収
容されるため、移動手段30の配置スペースを大きくと
らずに済み、装置の小型化を図ることができる。しか
も、中央に位置する出力シャフト42aの前進,後退に
伴い揺動体30の左右部が左右の軌道23a,23bに
案内されて同期して移動するので、左右の軌道23a,
23bに対してこじりが生じるのを防止できる。さら
に、合計4つの軌道23で揺動体30を安定して案内す
ることができる。また、ボール37が予圧を付与されて
いるので、揺動体30の案内部材20への剛性を高める
ことができる。
【0046】また、揺動体30の角度位置検出は、揺動
体30に設けたガラス板56の目盛を台座10に設けた
受光器53で検出するので、検出出力と揺動体30の角
度位置との関係をリニアにすることができ、しかも角度
位置を直接検出することができるので(すなわち駆動ユ
ニット42のパルスモータの出力パルス数から演算して
間接的に角度位置を求めるものではないので)、高精度
な角度位置検出を行うことができる。しかも、ゼロ点調
整が可能である。
【0047】次に、本発明の他の実施形態について図1
0〜図12を参照しながら説明する。これら実施形態は
第1実施形態と同様の基本構成を有しており、第1実施
形態と異なる部位のみ説明する。また、第1実施形態に
対応する構成部には図において同番号を付してその詳細
な説明を省略する。
【0048】図10には、本発明の第2実施形態を示
す。この実施形態では、台座10の突条12に形成され
た凹部13は、駆動ユニット42側に抜けている。駆動
ユニット42の出力軸42aの先端部と揺動テーブル3
1との間には、第1実施形態と異なる連結機構80が介
在されている。
【0049】上記連結機構80について詳述する。出力
シャフト42aの先端部には、連結部材81が固定され
ており、この連結部材81にはブラケット82が固定さ
れている。このブラケット82の上面は、水平をなし出
力シャフト42aの軸芯と平行をなす取付面82aとな
っている。この取付面82aには、出力シャフト42a
の長手方向に延びる幅広な板ばね83の一端が固定され
ている。他方、揺動テーブル31の上壁32の下面に
は、凸部84が形成されている。この凸部84の下面は
傾斜した取付面84aとなっており、この取付面84a
には上記板ばね83の他端が固定されている。板ばね8
3の一対の板面は、板ばね83の上下に位置する揺動テ
ーブル31と台座10にそれぞれ対峙している。
【0050】上記板ばね83は、図10(A)に示すよ
うに、揺動テーブル31が台座10と平行をなした状態
(水平状態)で、湾曲形状をなしている。駆動ユニット
42のパルスモータの駆動により、出力シャフト42a
が軸方向に移動すると、板ばね83を介して、円弧軌道
に沿う揺動ユニット30の移動に変換される。板ばね8
3は、SUS鋼板からなり幅広をなしているので、充分
な剛性を有しており、上記移動の変換が可能となってい
る。
【0051】図10(B)に示すように、出力シャフト
42aが前進して突出量が大きくなると、揺動テーブル
31は右側に傾くように移動し、これに伴い板ばね83
の揺動テーブル31側の固定箇所が上方へ変位する(出
力シャフト42aの軸芯の延長線との距離が増大する方
向に変位する)。この板ばね83の固定端部の上方への
変位は、板ばね83の湾曲度の増大により許容される。
【0052】図10(C)に示すように、出力シャフト
42aが後退して突出量が小さくなると、揺動テーブル
31は左側に傾くように移動し、これに伴い板ばね83
の揺動テーブル31側の固定箇所が下方へ変位する(出
力シャフト42aの軸芯の延長線との距離が減少する方
向に変位する)。この板ばね83の固定箇所の下方への
変位は、板ばね83の湾曲度の減少により許容する。な
お、本実施形態では、揺動テーブル31の角度調整範囲
内では、板ばね83は湾曲状態を維持されている。すな
わち、出力シャフト42aの突出量が最も小さい状態で
も、板ばね83は僅かではあるが湾曲している。
【0053】上記第2実施形態でも、台座10や揺動体
30にねじ部等を形成せずに済むので、そのガタによる
角度調整精度の低下を回避することができる。また、板
ばね83を用いることにより、第1実施形態のベアリン
グ47,ボールスプライン49等を省くことができ、構
造が簡単で安価となる。
【0054】図11に示す第3の実施形態では、駆動部
として手動のマイクロねじ70が用いられる。マイクロ
ねじ70の出力シャフト70aには、連結部材45aが
出力シャフト70aと同軸をなして固定されている。こ
の連結部材45aの小径の先端部には、基端部が円筒形
状をなす連結部材45b(補助連結部材)がベアリング
90を介して回転可能に連結されている。この連結部材
45bの回転中心は上記出力シャフト70aの軸芯と一
致している。連結部材45a,45bは出力シャフト7
0aの軸方向には相対移動不能である。連結部材45b
の先端部には、第1実施形態と同様にベアリング47,
回転シャフト48を介して連結部材46が連結されてい
る。
【0055】連結部材45bは連結部材45aを介して
出力シャフト70aに相対回転可能かつ軸方向の相対移
動不能に連結されているので、出力シャフト70aの回
転を伴う軸方向移動に追随して、軸方向に移動し、連結
部材46,連結シャフト43を介して揺動テーブル31
を傾動させることができる。
【0056】図12に示す第4実施形態では、第2実施
形態と同様に板ばね83を用いるとともに、手動のマイ
クロねじ70を用いている。マイクロねじ70の出力シ
ャフト70aの先端部は連結部材45a,45b,ベア
リング90を介して、ブラケット82に連結される。他
の構成,作用は第3実施形態と同様である。
【0057】なお、板ばね83のシャフト42a側の固
定箇所は、上記第2,第4実施形態のように、ほぼシャ
フト42a70aの軸芯の延長線上に位置させるか、こ
れより上に位置させる(揺動テーブル31に近づける)
のが好ましい。このようにすれば、板ばね83の弾性変
形量が少なくて済み、駆動部で受ける板ばねの弾性復元
力が小さくて済む。
【0058】本発明は上記実施形態に制約されず、種々
の形態を採用可能である。例えば上記出力シャフトが回
転を伴って進退するモータ駆動の駆動部を用いてもよい
し、出力シャフトが回転を伴わずに進退する手動のマイ
クロねじを用いてもよい。また、上記実施形態とは逆に
駆動部を揺動テーブルに設け、連結シャフト等を台座に
設けてもよい。角度位置検出手段は、光学的検出手段に
限らず磁気的検出手段でもよい。
【0059】本発明を2軸の角度調整装置に適用するこ
ともできる。この場合には、例えば上段と下段をそれぞ
れ上記実施形態と同様の構成とし、下段の揺動テーブル
31の上に上段の台座10を固定する。なお、下段の揺
動テーブルと上段の台座は一体をなして形成してもよ
い。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば微
小の角度位置調整を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わる角度調整装置の
縦断面図である。
【図2】同装置の平面図である。
【図3】同装置の台座と移動手段を一部断面にして示す
平面図である。
【図4】同装置を図1の右方向から見た図である。
【図5】同装置の台座と案内部材と走行ブロックと揺動
テーブルを分解し、図5と同方向から見た図。
【図6】同装置の台座と案内部材と走行ブロックの組み
立て状態を示す側面図である。
【図7】台座と案内部材を分解して示す側面図である。
【図8】同装置の角度位置検出手段の要部を示す側面図
である。
【図9】同角度位置検出手段のガラス板を示す側面図で
ある。
【図10】本発明の第2実施形態に係わる角度調整装置
の要部縦断面図であり、(A)〜(B)はそれぞれ異な
る姿勢を示す。
【図11】本発明の第3実施形態に係わる角度調整装置
の要部横断面図である。
【図12】本発明の第4実施形態に係わる角度調整装置
の要部横断面図である。
【符号の説明】
10 台座 15 第1設置面 16 第2設置面 20 案内部材 21 ベース部 22 軌道形成部 23a,23b 軌道 25 第1基準面 26 第2基準面 30 揺動体 31 揺動テーブル 35 走行ブロック 37 ボール(転動体) 40 移動手段 42 駆動ユニット(駆動部) 42a 出力シャフト 43 連結シャフト 45 連結機構 45a 主連結部材 45b 補助連結部材 46 主連結部材 49 ボールスプライン 50 角度位置検出手段 53 受光器(目盛検出手段) 56 目盛記録部材 61 第1ねじ 62 第2ねじ 70 マイクロねじ(駆動部) 70a 出力シャフト 83 板ばね 90 ベアリング Ox 揺動軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中里 洋一 東京都豊島区北大塚1丁目12番15号 株式 会社ベルデックス内 Fターム(参考) 3J062 AB31 AC07 AC08 CC01 CD02 CD22 3J101 AA02 BA23 FA41 GA60 3J104 AA02 AA23 AA43 AA65 AA78 EA02

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)台座と、(b)円弧形状の軌道を有
    して上記台座に固定される案内部材と、(c)上記案内
    部材の軌道に沿って移動する揺動体と、(d)上記揺動
    体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を
    通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移
    動手段と、 を備えた角度調整装置において、 上記台座は互いに交差する平坦な第1,第2の設置面を
    有し、上記案内部材は、上記軌道を有する軌道形成部
    と、互いに交差する平坦な第1,第2の基準面を有する
    ベース部とを一体形成してなり、これら第1,第2の基
    準面が上記台座の第1,第2の設置面にそれぞれ当てら
    れた状態で台座に固定されることを特徴とする角度調整
    装置。
  2. 【請求項2】 上記案内部材は、上記第1設置面と第1
    基準面とを貫通する第1ねじにより第1基準面が第1設
    置面に押し付けられるようにして上記台座に固定される
    とともに、上記第2設置面と第2基準面とを貫通する第
    2ねじにより第2基準面が第2設置面に押し付けられる
    ようにして上記台座に固定されることを特徴とする請求
    項1に記載の角度調整装置。
  3. 【請求項3】 上記台座は、上記揺動軸と平行な方向に
    離れた一対の設置部を有し、各設置部に上記第1,第2
    設置面が形成され、これら一対の設置部に一対の上記案
    内部材が互いに対峙するようにして固定され、これら一
    対の案内部材の軌道形成部は上記ベース部から外側に突
    出し、上記揺動体は、一対の案内部材を跨ぐようにして
    配置され、各軌道形成部には曲率の異なる一対の上記軌
    道が形成され、これら一対の軌道は上記一対の案内部材
    の対峙方向と直交する方向に離れており、上記移動手段
    の少なくとも一部が上記台座と揺動体と一対の案内部材
    で囲われた空間に収容されていることを特徴とする請求
    項1に記載の角度調整装置。
  4. 【請求項4】 上記軌道は転動体転走面を有し、上記揺
    動体には上記転動体転送面に対峙する転動体転走面を含
    む無限循環路が形成され、この無限循環路には、上記揺
    動体の移動に伴って循環する多数の転動体が配列されて
    おり、軌道の転動体転走面と無限循環路の転動体転走面
    との間において転動体が予圧を付与された状態で配置さ
    れていることを特徴とする請求項1に記載の角度調整装
    置。
  5. 【請求項5】(a)台座と、(b)円弧形状の軌道を有
    して上記台座に固定される案内部材と、(c)上記案内
    部材の軌道に沿って移動する揺動体と、(d)上記揺動
    体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を
    通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移
    動手段と、 を備えた角度調整装置において、 上記移動手段は、(i)上記揺動軸と直交する方向に延
    びるとともに突出量を調節可能な出力シャフトを有し、
    上記台座と揺動体の一方に設けられた駆動部と、(ii)
    上記台座と揺動体の他方に設けられた連結シャフトと、
    (iii)上記出力シャフトの先端部と連結シャフトとの
    間に介在され、上記出力シャフトの軸方向移動を、上記
    軌道に沿う揺動体の移動に変換する連結機構とを備え、 上記連結機構は主連結部材を含み、この主連結部材は、
    出力シャフトの先端部に上記揺動軸と平行な回転軸を中
    心として回動可能に連結されるとともに、上記連結シャ
    フトにその軸方向に直線移動可能に連結されていること
    を特徴とする角度調整装置。
  6. 【請求項6】 上記主連結部材はボールスプラインを介
    して上記連結シャフトに直線移動可能に連結されている
    ことを特徴とする請求項5に記載の角度調整装置。
  7. 【請求項7】 上記出力シャフトが回転を伴って前進,
    後退し、上記連結機構は、さらに上記出力シャフトの先
    端部と主連結部材との間に介在された補助連結部材を含
    み、この補助連結部材は、上記出力シャフトの先端部に
    その軸芯を中心として相対回転可能に連結され、上記主
    連結部材と上記補助連結部材が上記揺動軸と平行な上記
    回転軸を中心として回動可能に連結されていることを特
    徴とする請求項5に記載の角度調整装置。
  8. 【請求項8】 一対の上記案内部材が上記揺動軸と平行
    な方向に離れて上記台座に設けられ、これら一対の案内
    部材を跨ぐようにして上記揺動体が配置され、上記出力
    シャフトの先端部と連結シャフトと連結機構が、上記台
    座と揺動体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置され
    ていることを特徴とする請求項5に記載の角度調整装
    置。
  9. 【請求項9】 さらに角度位置検出手段を備え、この角
    度位置検出手段は、上記台座と揺動体の一方に設けられ
    た目盛記録部材と、台座と揺動体の他方に設けられ目盛
    記録部材の目盛を検出する検出手段とを有することを特
    徴とする請求項5に記載の角度調整装置。
  10. 【請求項10】(a)台座と、(b)円弧形状の軌道を
    有して上記台座に固定される案内部材と、(c)上記案
    内部材の軌道に沿って移動する揺動体と、(d)上記揺
    動体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心
    を通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する
    移動手段と、 を備えた角度調整装置において、 上記移動手段は、(i)上記揺動軸と直交する方向に延
    びるとともに突出量を調節可能な出力シャフトを有し、
    上記台座に設けられた駆動部と、(ii)上記駆動部の出
    力シャフトの先端部と上記揺動体との間に介在され、上
    記出力シャフトの軸方向移動を、上記軌道に沿う揺動体
    の移動に変換する連結機構とを備え、 上記連結機構は板ばねとを含み、上記揺動体が軌道に沿
    って移動する際、揺動体への板ばねの固定箇所と出力シ
    ャフトの軸芯との間の距離が変わるのに伴い、板ばねの
    湾曲の度合が変化するようになっていることを特徴とす
    る角度調整装置。
  11. 【請求項11】上記出力シャフトが回転を伴って前進,
    後退し、上記連結機構は、さらに連結部材を有し、この
    連結部材が上記出力シャフトの先端部にその軸芯を中心
    として相対回転可能に連結され、上記板ばねの一端部が
    この連結部材に固定されていることを特徴とする請求項
    10に記載の角度調整装置。
  12. 【請求項12】 一対の上記案内部材が上記揺動軸と平
    行な方向に離れて上記台座に設けられ、これら一対の案
    内部材を跨ぐようにして上記揺動体が配置され、上記出
    力シャフトの先端部と上記連結機構が、上記台座と揺動
    体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置されているこ
    とを特徴とする請求項10に記載の角度調整装置。
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