JP2007071746A - テーブル姿勢調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 格別に高度な加工を行わなくても部品同士のガタツキやバックラッシュを解消できるテーブル姿勢調整装置を提供すること。
【解決手段】 走行子１４の一面２７に雌ネジ部２８を形成して送りネジ１３を螺合すると共に、他方の面２９には送りネジ１３に螺合した雌ネジ部材３０を挿入するための貫通孔３１と固定手段３２（ネジ穴３２ａ，セットスクリュー３２ｂ）を設け、走行子１４の一方の面２７と雌ネジ部材３０とによって姿勢変化許容部１５（部分円弧部材４５，４５）と距離変化許容部１６を予圧した状態で雌ネジ部材３０を貫通孔３１に固定することで部品のガタツキを解消する。
【選択図】図６

Description

本発明は、光ピックアップの角度調整等に利用されるテーブル姿勢調整装置の改良に関する。

テーブルの姿勢を変化させる姿勢調整装置としては、ウォーム＆ホイール等を利用してテーブルを一定範囲内の角度で回転させるようにしたものが一般的であったが、歯車のバックラッシュによる位置決め誤差や動力伝達機構における動力の損失等の点で問題があった。

このような問題に鑑み、本出願人らは、ワークを載置するテーブルを円弧軌跡に沿って規制するガイド手段を設け、送りネジで駆動される走行子によりプーリに巻回されたタイミングベルトを回転させてテーブルに送りを掛けるようにした微動位置決め機構を特許文献１として提案した。

これにより、歯車列に固有のバックラッシュの問題が改善されたが、小型化した微動位置決め機構に設けられた小径のプーリに巻回されたタイミングベルトの屈曲で生じる経年変化による部品の劣化等の問題が新たに浮上した。

そこで、本出願人らは、更に、走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部と、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化を許容する距離変化許容部を共に剛体によって形成し、これらの部品を走行子の周りに重合して配備し、部品の回転動作と摺動動作のみによってテーブルの位置変化や姿勢変化を許容するようにしたテーブル姿勢調整装置を特許文献２として提案することで、耐久性と小型化の問題を改善した。

しかしながら、特許文献２として提案されたテーブル姿勢調整装置は、部品同士のガタツキを防止する必要上、走行子と姿勢変化許容部との間、および、姿勢変化許容部と距離変化許容部との間の嵌め合いや摺り合わせを極めてタイトに仕上げる必要があり、高度な加工技術が要求されるため、加工コストが高騰したり部品の歩留まりが悪くなったりする問題を残していた。

また、ネジ加工用のタップやダイスは規格が決まっており、雄ネジと雌ネジとの間に一定のクリアランスが形成されるようになっているので、送りネジと走行子との螺合部に生じる遊び、つまり、バックラッシュを完全に解消することは困難であった。

特願平１１−５８１７７号公報 特開２００５−３０９２号公報

そこで、本発明の課題は、前記従来技術の不都合を改善し、耐久性が高く且つ小型化が容易であって、格別に高度な加工を行わなくても部品同士のガタツキやバックラッシュを解消できるテーブル姿勢調整装置を提供することにある。

本発明のテーブル姿勢調整装置は、ワークを載置するテーブルと、テーブルの移動方向を円弧軌跡に沿って規制するガイド手段と、テーブルを円弧軌跡に沿って移動させることでテーブルの姿勢を変化させるテーブル送り機構とからなり、
前記テーブル送り機構が、円弧軌跡から径方向にオフセットして配備された回転自在かつ軸方向移動不能の送りネジと、前記送りネジに螺合する走行子と、前記走行子に回転自在に内嵌されて該走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部と、前記姿勢変化許容部に摺動自在に内嵌されて前記走行子と前記テーブルとの間の離間距離の変化を許容して前記テーブルに接続する距離変化許容部とを備え、
前記走行子と姿勢変化許容部と距離変化許容部が剛体から形成されているテーブル姿勢調整装置であって、前記課題を達成するため、特に、
前記走行子において前記送りネジと直交して互いに対向する二つの面のうちの一方に雌ネジ部を形成して前記送りネジを螺合すると共に、此れに対向する他方の面には前記送りネジに螺合した雌ネジ部材を挿入するための貫通孔と該貫通孔の深さ方向の任意位置に前記雌ネジ部材を固定するための固定手段とを設け、
前記雌ネジ部を形成した一方の面と前記雌ネジ部材とによって前記姿勢変化許容部と距離変化許容部を予圧して前記雌ネジ部と前記雌ネジ部材との間の前記送りネジの部分にテンションを与えた状態で、前記雌ネジ部材が前記貫通孔に固定されていることを特徴とした構成を有する。

以上の構成によれば、走行子に内嵌された姿勢変化許容部と姿勢変化許容部に内嵌された距離変化許容部が、雌ネジ部を形成した走行子の一方の面と雌ネジ部材との間で定常的に予圧された状態となるので、走行子と姿勢変化許容部との間の嵌合部および姿勢変化許容部と距離変化許容部との間の嵌合部の加工精度を高めなくても、走行子と姿勢変化許容部、更には、姿勢変化許容部と距離変化許容部を確実に密着させて部品同士のガタツキを防止することができる。
従って、部品の製作に際して格別に高度な加工技術は必要なく、加工コストの低減化と部品の歩留まりの向上が実現される。
また、走行子の雌ネジ部と雌ネジ部材との間に位置する送りネジの部分が、雌ネジ部と雌ネジ部材によって常に両端を引かれた状態となるので、送りネジと走行子との螺合部に生じる軸方向の遊びを確実に取り除くことができる。
更に、姿勢変化許容部や距離変化許容部における回転部や摺動部に磨耗が生じたとしても、雌ネジ部材を増し締めすることによって回転部や摺動部のガタツキおよび走行子と送りネジとの間の螺合部の遊びを取り除くことができるので、部品の交換を行う場合に比べて装置の使用に関わるランニングコストを軽減化することができる。
そして、送りネジを回転させると、この送りネジに螺合した走行子が直線移動軌跡に沿って移動する。
テーブルは距離変化許容部と姿勢変化許容部を介して走行子に接続されているので、走行子の直線移動に伴ってガイド手段による規制を受けつつ円弧軌跡に沿って移動し、その姿勢を様々に変化させる。
走行子の移動軌跡が直線移動軌跡であるのに対してテーブルの移動軌跡は円弧軌跡となっているため、走行子やテーブルの移動に伴って走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢が様々に変化し、また、走行子とテーブルとの間の離間距離も様々に変化することになるが、走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化は姿勢変化許容部の回転によって許容され、同時に、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化は距離変化許容部の摺動によって許容されるので、直線移動する走行子によってテーブルを円弧軌跡に沿わせて正確に移動させることが可能となる。
前述した通り、走行子の雌ネジ部と雌ネジ部材との間に位置する送りネジの部分は、雌ネジ部と雌ネジ部材によって常に両端を引かれた状態となっており、送りネジに対する走行子の螺合位置が変化しても、送りネジのピッチに変動が生じることはないので、この送りネジの部分からテンションが失われることはない。従って、送りネジに対する走行子の螺合位置とは関わりなく、送りネジと走行子の螺合部における軸方向の遊びが常に取り除かれた状態となり、走行子を同じ方向に継続して移動させる場合、あるいは、移動方向を反転させる場合の何れにおいても、バックラッシュのない正確な位置決めが実現され得る。
しかも、走行子と姿勢変化許容部と距離変化許容部は共に剛体によって形成されているので、経年変化による劣化や損傷が発生せず、装置を長期間に亘って安定的に使用することができる。
更に、姿勢変化許容部は走行子に内嵌され、距離変化許容部は姿勢変化許容部に内嵌されているので、装置の小型化も容易である。

より具体的には、前記円弧軌跡を含む平面に平行して互いに対向する二つの面の各々に真円状の孔を穿設し、少なくとも、前記テーブルに近接する側の面を開放して形成した走行子と、
前記走行子における真円状の孔に内接する円弧面と該円弧面の弦に相当する平面を外形輪郭として備え、前記弦に相当する平面の中央部から前記円弧面を貫通して少なくとも前記弦の長さ方向において前記送りネジの直径よりも長く形成されたネジ通し用の孔を有する二つの部分円弧部材の弦に相当する平面を互いに平行な状態として各部分円弧部材の円弧面が前記真円状の孔に内接するようにして前記走行子に内嵌された姿勢変化許容部と、
対向する平行面を備えた柱状体からなり、この平行面を貫通して少なくとも前記柱状体の長さ方向において前記送りネジの直径よりも長く形成されたネジ通し用の孔を有して前記二つの部分円弧部材の弦に相当する平面の間に内嵌され、其の先端部をテーブルに接続された距離変化許容部とによってテーブル送り機構の主要部を構成することができる。

このような構成を適用した場合には、柱状体からなる距離変化許容部に形成された平行面を両側から挟む二つの部分円弧部材によって構成される姿勢変化許容部が、距離変化許容部と一体となって走行子における真円状の孔の内部で回転することによって走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化を許容し、同時に、柱状体からなる距離変化許容部が、姿勢変化許容部を構成する二つの部分円弧部材の弦に相当する平面に沿って摺動することによって、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化を許容することになる。

更に、より具体的な実施態様としては、走行子の直線移動軌跡を円弧軌跡に対して径方向の外側にオフセットした構成が望ましい。

走行子の直線移動軌跡を円弧軌跡に対して径方向の外側にオフセットすることにより、テーブルを走行子に接近させてテーブルの姿勢を中立位置とした際にテーブルと走行子との間の離間距離を最短として、距離変化許容部を最も短縮した状態とすることができる。このため、姿勢変化許容部に対して直線移動する距離変化許容部のブレによって生じる機械的な誤差を、テーブルの姿勢の中立位置、つまり、最も頻繁に使用されると考えられる位置において最小とすることができる。

また、具体的な実施態様として、円弧軌跡を垂直面内に形成した構成を提案する。

このような構成を適用した場合、テーブルは水平面に対して姿勢を変化させることになるので、テーブルの上面をワーク載置面として利用する竪型の測定装置等のための姿勢調整装置として好適である。

あるいは、水平面内に円弧軌跡を形成した構成を適用することも可能である。

このような構成を適用した場合、テーブルは水平面内で姿勢を変化させることになる。

本発明のテーブル姿勢調整装置は、走行子において送りネジと直交して互いに対向する二つの面のうちの一方に雌ネジ部を形成して送りネジを螺合すると共に、此れに対向する他方の面には送りネジに螺合した雌ネジ部材を挿入するための貫通孔と固定手段とを設け、雌ネジ部を形成した一方の面と雌ネジ部材とによって姿勢変化許容部と距離変化許容部を予圧し、雌ネジ部と雌ネジ部材との間の送りネジの部分にテンションを与えた状態で雌ネジ部材を貫通孔に固定するようにしたので、走行子と姿勢変化許容部との間の嵌合部および姿勢変化許容部と距離変化許容部との間の嵌合部の加工精度を高めなくても、走行子と姿勢変化許容部、更には、姿勢変化許容部と距離変化許容部を確実に密着させて部品同士のガタツキを防止することができる。

従って、部品の製作に際して格別に高度な加工技術は必要なく、加工コストの低減化と部品の歩留まりの向上が実現される。

また、走行子の雌ネジ部と雌ネジ部材との間に位置する送りネジの部分が雌ネジ部と雌ネジ部材によって定常的に両端を引かれた状態となるので、送りネジと走行子との螺合部に生じる軸方向の遊びを確実に取り除くことができ、走行子を同じ方向に継続して移動させる場合、あるいは、移動方向を反転させる場合の何れにおいても、バックラッシュのない正確な位置決めが実現される。

更に、姿勢変化許容部や距離変化許容部における回転部や摺動部に磨耗が生じたとしても、雌ネジ部材を増し締めすることによって回転部や摺動部のガタツキおよび走行子と送りネジとの間の螺合部の遊びを取り除くことができるので、部品の交換を行う場合に比べて装置の使用に関わるランニングコストを軽減化することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は本発明を適用した一実施形態のテーブル姿勢調整装置１の構成を全体的に示した平面図、図１（ｂ）は其の正断面図、図１（ｃ）は其の右側断面図であり、図１（ａ）では、テーブル姿勢調整装置１の内部構造を明確に示すために、テーブルの片側を切除して内部構造を示している。

このテーブル姿勢調整装置１は、図１（ｂ）に示されるように、ワークを載置するテーブル２と、テーブル２を支えるベース３、および、テーブル２の移動方向を円弧軌跡に沿って規制するガイド手段４と、ベース３に主要部を内蔵されたテーブル送り機構５によって構成される。

ガイド手段４は、図１（ａ）および図１（ｃ）に示されるように、ベース３の長手方向に沿ってベース３上に平行に配備され、ベース３の下面側から通された複数のボルト６でベース３に固着された固定側ガイドブロック７，７と、これらの固定側ガイドブロック７，７を両側から挟むようにしてテーブル２の下面側に複数のボルト８で固着された可動側ガイドブロック９，９、および、固定側ガイドブロック７，７と可動側ガイドブロック９，９の対向面の各々に形成されたＶ溝に圧入された多数の鋼球１０によって構成され、固定側ガイドブロック７，７と可動側ガイドブロック９，９の長手方向の両端部には、Ｖ溝の端部から鋼球１０が脱落するのを防止するための止めネジ１１が螺合されている。

固定側ガイドブロック７，７と可動側ガイドブロック９，９の対向面の各々に形成されたＶ溝の形状を図１（ｂ）中に二点鎖線で示す。つまり、この二点鎖線で示される円弧軌跡１２がガイド手段４で規制されるテーブル２の移動軌跡であり、この円弧軌跡１２は、図１（ｂ）に示されるようにしてテーブル姿勢調整装置１を正置した状態で、垂直面内に形成されていることになる。

また、テーブル２を円弧軌跡１２に沿って移動させるテーブル送り機構５は、図１（ｂ）に示されるように、円弧軌跡１２から径方向の外側にオフセットしてベース３に配備された回転自在かつ軸方向移動不能の送りネジ１３と、送りネジ１３に螺合する走行子１４と、走行子１４に回転自在に内嵌されて走行子１４の直線移動軌跡に対するテーブル２の姿勢変化を許容する姿勢変化許容部１５と、姿勢変化許容部１５に摺動自在に内嵌されて走行子１４とテーブル２との間の離間距離の変化を許容した状態でテーブル２に接続する距離変化許容部１６によって構成される。

送りネジ１３は、図１（ｂ）に示されるベース３の左右両端部に埋設されたボールベアリング１７，１７を介してベース３に対して回転自在に取り付けられ、更に、ボールベアリング１７，１７の外輪に外側から圧接するスリーブ１８，１８と、該スリーブ１８，１８の位置ズレを防止するセットスクリュー１９，１９によって、ベース３に対し軸方向移動不能に保持されている。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、ベース３の長手方向の中央部にはポケット加工部２０がベース３の表裏を貫通して形成されており、送りネジ１３に螺合した走行子１４は、送りネジ１３の回転によって送りを掛けられながらポケット加工部２０の内部を直線的に移動する。

ベース３の長手方向の一端部には、図１（ａ）に示されるステー２１を介してステッピングモータ２２が固設され、ステッピングモータ２２のスピンドル２３の回転が図１（ｂ）に示されるようなジョイント２４を介して送りネジ１３に伝達されるようになっている。スピンドル２３には手動操作ツマミ２５が併設されているので、この手動操作ツマミ２５を手動で動かして送りネジ１３を回転させることも可能である。

図１（ａ）に示されるセンサ２６は公知の原点復帰センサ及びリミットセンサであり、このテーブル姿勢調整装置１を数値制御装置と独立して使用した場合や数値制御装置の電源をＯＦＦとして手動操作ツマミ２５を操作したような場合、つまり、数値制御装置の現在位置記憶レジスタに適切な現在位置が記憶されなくなったり、あるいは、何らかの理由で脱調が生じたような場合に、テーブル２をベース３上の機械原点に復帰させて現在値記憶レジスタをリセットする際に使用される。

この実施形態においては、図１（ｂ）に示されるように、テーブル２と走行子１４との間の離間距離が最短となってテーブル２の姿勢が水平な中立位置となるときの走行子１４の位置が機械原点である。

次に、テーブル送り機構５の主要な構成要素である走行子１４と姿勢変化許容部１５および距離変化許容部１６の構造について具体的に説明する。

図２（ａ）は金属材料やエンジニアリングプラスチック等の剛体からなる走行子１４を示した平面図、図２（ｂ）は其の正断面図、図２（ｃ）は其の左側断面図である。

走行子１４は全体として矩形の枠体形状を呈し、走行子１４を図１（ｂ）に示されるようにして送りネジ１３に取り付けた状態で送りネジ１３と直交して互いに対向する走行子１４の二つの面、つまり、図２（ｂ）に示される走行子１４の左右の二つの面２７，２９のうちの一方の面２７の中央部には、送りネジ１３と螺合する雄ネジ部２８が形成され、また、此れに対向する他方の面２９には、送りネジ１３と螺合する雌ネジ部材３０（後述）を挿入するための貫通孔３１と、この貫通孔３１の深さ方向の任意位置に雌ネジ部材３０を固定するための固定手段３２、つまり、ネジ穴３２ａとセットスクリュー３２ｂが設けられている。

なお、ネジ穴３２ａとセットスクリュー３２ｂの数は、図２（ａ）に示される通り、上面側に２箇所、下面側の中央部に１箇所の都合３箇所である。

図３（ａ）は雌ネジ部材３０を示した左側面図、図３（ｂ）は其の正断面図である。

雌ネジ部材３０は貫通孔３１に圧入可能な外径を有する環状体によって形成され、その内周面には、送りネジ１３と螺合する雄ネジ部３３が刻設され、雌ネジ部材３０の一端面には、この雌ネジ部材３０を回転させて送りネジ１３に螺合させる際に工具を係合するための摺り割り部３４が形成されている。

更に、走行子１４を図１（ｂ）に示されるようにして送りネジ１３に取り付けた状態で円弧軌跡１２を含む平面に平行して互いに対向する走行子１４の二つの面、つまり、図２（ｃ）に示される走行子１４の左右の二つの面３５，３６の各々には真円状の孔３７，３８が穿設され、また、走行子１４を図１（ｂ）に示されるようにして送りネジ１３に取り付けた状態でテーブル２に近接する側の面３９と其の対向面４０は、図２（ａ）に示されるような長穴状の貫通孔４１によって上下に開放されている。

図４（ａ）は金属材料やエンジニアリングプラスチック等の剛体からなる姿勢変化許容部１５を示した平面図、図４（ｂ）は其の正面図、図４（ｃ）は其の左側面図である。

姿勢変化許容部１５を構成する二つの部分円弧部材４５，４５は、図４（ｂ）に示されるように、走行子１４における真円状の孔３７，３８に内接する円弧面４２と此の円弧面４２の弦に相当する平面４３を外形輪郭として備える。そして、部分円弧部材４５，４５の各々には、弦に相当する平面４３の中央部から円弧面４２を貫通して少なくとも弦の長さ方向（図４（ｃ）の上下方向）において送りネジ１３の直径よりも長く形成されたネジ通し用の孔４４が穿設されている。

なお、部分円弧部材４５，４５は、単一の柱状体の中央部を一定の厚みを有する砥石または一定の直径を有するエンドミル等で切除して形成したものであり、対をなす部分円弧部材４５，４５は、仕上げ精度や機械的な特性の面において完全に同一の条件を有する。

図５（ａ）は金属材料やエンジニアリングプラスチック等の剛体からなる距離変化許容部１６を示した平面図、図５（ｂ）は其の右側断面図である。

距離変化許容部１６は、対向する平行面４６，４７を備えた柱状体からなり、この平行面４６，４７を貫通するネジ通し用の孔４８を備える。ネジ通し用の孔４８は柱状体の長さ方向（図５（ｂ）の左右方向）において送りネジ１３の直径よりも長く形成されている。

また、距離変化許容部１６の先端部には、テーブル２を取り付けるためのネジ穴４９が刻設され、更に此れと並行して、テーブル２と距離変化許容部１６との間の位置ズレを防止するノックピンを埋設するための盲穴５０が穿設されている。

送りネジ１３に走行子１４と姿勢変化許容部１５および距離変化許容部１６を取り付けてテーブル送り機構５として組み立てた状態を図６に示す。図６（ａ）は各部品の取り付け状態を示した平面図、図６（ｂ）は其の正断面図、図６（ｃ）は其の左側面図、また、図６（ｄ）は其の右側断面図である。

これらの部品の組み立てに際しては、まず、姿勢変化許容部１５を構成する一対の部分円弧部材４５，４５の弦に相当する平面４３，４３が互いに平行となり、かつ、各部分円弧部材４５，４５の円弧面４２，４２が走行子１４における真円状の孔３７，３８に内接するようにして真円状の孔３７，３８に部分円弧部材４５，４５を内嵌する。

そして、これらの部分円弧部材４５，４５の弦に相当する平面４３，４３に距離変化許容部１６の対向する平行面４６，４７を摺接させ、部分円弧部材４５，４５の間に距離変化許容部１６を内嵌する。

距離変化許容部１６の厚み、つまり、平行面４６，４７の間の離間距離は、部分円弧部材４５，４５の間に距離変化許容部１６を内嵌した状態で、２つの部分円弧部材４５，４５の円弧面４２，４２が同心円上に位置し、其の外形輪郭が真円状の孔３７，３８と略一致するように決められている。

これらの部品を組み合わせて真円状の孔３７，３８に納める必要上、距離変化許容部１６と部分円弧部材４５，４５の厚みに関する加工上の公差は、各々プラス方向にゼロ、また、マイナス方向に５／１０００ｍｍ程度であるが、本実施形態においては、これらの部品を組み立ての段階で予圧してマイナス方向の加工誤差を吸収することが可能であるので、マイナス方向の加工誤差に関しては特に神経質になる必要はない。

次いで、走行子１４の一方の面２７に刻設された雌ネジ部２８に送りネジ１３を螺合した状態で送りネジ１３を回転させ、この送りネジ１３を部分円弧部材４５の孔４４および距離変化許容部１６の孔４８を介して走行子１４の他方の面２９の貫通孔３１から外側に突出させる。

そして、この突出した送りネジ１３の部分に雌ネジ部材３０を螺合させ、走行子１４と送りネジ１３の螺合状態を一定の状態に保持したまま、つまり、走行子１４に対して送りネジ１３を回転させることなく、雌ネジ部材３０のみを回転させて送りネジ１３に雌ネジ部材３０を捻じ込んでいき、最終的に、雌ネジ部材３０の端面が図６（ｂ）に示されるようにして左側の部分円弧部材４５の円弧面４２に当接した段階で、雌ネジ部材３０の捻じ込み操作を終了する。

これにより、走行子１４に内嵌された部分円弧部材４５，４５と該部分円弧部材４５，４５に内嵌された距離変化許容部１６が、走行子１４における一方の面２７と雌ネジ部材３０との間で予圧される。この際、雌ネジ部２８を有する一方の面２７と雌ネジ部材３０との間に位置する送りネジ１３の部分が実質的なタイバーとして機能し、この部分に、前述の予圧力に匹敵するテンションが与えられることになる。

従って、仮に、距離変化許容部１６や部分円弧部材４５，４５の厚みに関する加工上の誤差が当初に想定した以上のもの、例えば、マイナス５／１０００ｍｍを上回るものとなった場合であっても、走行子１４の面２７と右側に位置する部分円弧部材４５の円弧面４２との間、右側に位置する部分円弧部材４５の弦に相当する平面４３と距離変化許容部１６の平行面４７との間、距離変化許容部１６の平行面４６と左側に位置する部分円弧部材４５の弦に相当する平面４３との間、左側に位置する部分円弧部材４５の円弧面４２と雌ネジ部材３０との間に不用意なガタツキが生じるといった問題は発生しない。

言い換えれば、これらの部品の加工精度は相当にラフであってもよく、格別に高度な加工技術は不要である。

最終的に、走行子１４の他方の面２９に設けられた３つのネジ穴３２ａにセットスクリュー３２ｂを螺合し、固定手段３２として機能するセットスクリュー３２ｂの先端で雌ネジ部材３０の外周面を三方から押さえ付けることにより、この雌ネジ部材３０を走行子１４の面２９に対して軸方向移動不能かつ回転不能な状態として実質的に一体に固定する。

このようにして組み立てられたテーブル送り機構５は、図１（ｂ）に示されるように、走行子１４の部分をベース３のポケット加工部２０に位置させた状態で、送りネジ１３の両端部をベース３の左右両端部のボールベアリング１７，１７の内輪に突入させ、ボールベアリング１７，１７の外輪に外側から圧接するスリーブ１８，１８と此れを固定するセットスクリュー１９，１９によってベース３に取り付けられ、更に、距離変化許容部１６の先端部が図１（ａ）および図１（ｃ）に示されるボルト５１を介してテーブル２の下面側に接続される。

送りネジ１３の両端部に環装されたボールベアリング１７，１７の内輪は、送りネジ１３の小径部１３ａ，１３ａと送りネジ１３の有効ネジ部との間に形成される段差部によって内側から支えられ、更に、このボールベアリング１７，１７の外輪の端面がスリーブ１８，１８によって外側から押圧されることになるので、送りネジ１３には其の全長に亘って常に圧縮方向の外力が作用することになり、この外力があるため、ベース３に対する送りネジ１３の軸方向の位置ズレが確実に防止される。

そして、ステッピングモータ２２もしくは手動操作ツマミ２５を操作して送りネジ１３を回転駆動すると、雄ネジ部２８および雌ネジ部材３０を介して送りネジ１３に螺合した走行子１４が直線移動軌跡である送りネジ１３の中心軸に沿って移動する。

前述した通り、走行子１４の雌ネジ部２８と雌ネジ部材３０との間に位置する送りネジ１３の部分は、部分円弧部材４５，４５と距離変化許容部１６を予圧するためのタイバーとして機能しており、この結果、図７に示されるように、雌ネジ部２８の周辺においては雌ネジ部２８のネジ山の右側の斜面が送りネジ１３のネジ山の左側の斜面に摺接し、また、これとは逆に、雌ネジ部材３０の周辺においては、雌ネジ部材３０のネジ山の左側の斜面が送りネジ１３のネジ山の右側の斜面に摺接する。

従って、送りネジ１３を回転させない限り、走行子１４は何れの方向にも全く移動することができず、走行子１４と送りネジ１３との間のバックラッシュが実質的にゼロの状態に規制されることになる。

また、雌ネジ部材３０はセットスクリュー３２ｂによって走行子１４の面２９に強固に固定され、雌ネジ部２８を形成した走行子１４の面２７に対して回転の位相および離間距離とも常に一定の状態に保たれており、送りネジ１３のピッチはどの部分をとっても一定であるから、送りネジ１３に対する走行子１４の螺合位置がどのように変化しようとも、図７に示されるようなネジ山の係合関係に変化が生じることはない。

従って、走行子１４と送りネジ１３との間のバックラッシュは走行子１４の移動位置とは関わりなく常に実質的にゼロの状態に保持されることになる。

よって、走行子１４を同じ方向に継続して移動させる場合、あるいは、移動方向を反転させる場合の何れにおいても、バックラッシュのない正確な位置決めが実現される。

走行子１４が直線移動軌跡に沿って移動すると、距離変化許容部１６および姿勢変化許容部１５を介して走行子１４に接続されたテーブル２がガイド手段４による規制を受けつつ円弧軌跡１２に沿って移動し、その姿勢を様々に変化させる。

走行子１４の移動軌跡が直線移動軌跡であるのに対してテーブル２の移動軌跡は円弧軌跡となっているため、走行子１４やテーブル２の移動に伴って走行子１４の直線移動軌跡に対するテーブル２の姿勢が様々に変化し、また、走行子１４とテーブル２との間の離間距離も様々に変化する。

この際、走行子１４の直線移動軌跡に対するテーブル２の姿勢変化は、走行子１４に内嵌された部分円弧部材４５，４５が距離変化許容部１６と一体となって走行子１４における真円状の孔３７，３８の内部で回転することによって許容し、また、走行子１４とテーブル２との間の離間距離の変化は、部分円弧部材４５，４５の弦に相当する平面４３，４３で挟まれた距離変化許容部１６が上下方向に摺動して移動することで許容する。

ここでは一例として送りネジ１３として台形ネジを採用しているが、ボールスクリュー其の他の送りネジを利用してもよい。

また、この実施形態では、走行子１４，姿勢変化許容部１５，距離変化許容部１６の全てを金属材料やエンジニアリングプラスチック等の剛体によって形成しており、しかも、これらの部材の動作は摺動および回転のみであって曲げ伸ばしのように疲労を伴う運動は全く行なわれないので、経年変化による劣化や損傷は発生せず、長期間に亘って安定的に使用することができる。

また、仮に、回転部や摺動部に磨耗が生じるようなことがあったとしても、セットスクリュー３２ｂを緩めて雌ネジ部材３０を増し締めすることによって回転部や摺動部のガタツキおよび走行子１４と送りネジ１３との間の螺合部の遊びを取り除くことができるので、部品の交換を行う場合に比べて装置の使用に関わるランニングコストを軽減化することができるといったメリットがある。

更に、姿勢変化許容部１５と距離変化許容部１６は共に走行子１４に内嵌して取り付けられる構成であるから、タイミングベルトやプーリを併用して走行子の動きをテーブルに伝達する従来例と比べ、装置の小型化も容易である。

また、走行子１４の直線移動軌跡を円弧軌跡１２に対して径方向の外側にオフセットしているので、走行子１４を図１（ｂ）に示されるような原点位置に位置させてテーブル２のワーク載置面を水平としてテーブル２の姿勢を中立位置とした状態でテーブル２と走行子１４との間の離間距離が最短となり、距離変化許容部１６が最も短縮された状態となるので、実際に精密測定等で利用される傾き角度の範囲で、距離変化許容部１６のブレ等によって生じる機械的な誤差を最小とすることができる。

次に、水平面内でテーブルの姿勢を変化させるようにしたテーブル姿勢調整装置の一実施形態について図８の平面図を参照して簡単に説明する。

図８に示されるテーブル姿勢調整装置５２は、ワークを載置するテーブル５３と、テーブル５３を支えるベース５４、および、ベース５４上に設けられたテーブル送り機構５５によって構成される。

円弧軌跡５６はベース５４上の水平面内に断面凸状に形成され、ドーブテールやアリ溝等からなる公知のガイド手段５７を介して、該円弧軌跡５６上にテーブル５３がサドル状に設置されている。テーブル５３は円弧軌跡５６に沿って移動自在である。つまり、ガイド手段５７はテーブル５３の移動方向を円弧軌跡５６に沿って規制するためのガイド手段であり、円弧軌跡５６は水平面内に形成されていることになる。

この実施形態では、テーブル送り機構５５の一部を構成する送りネジ５８が、ベース５４上に一体成形された軸受け部５９，５９によって回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられており、送りネジ５８の両端部に手動操作ツマミ６０が取り付けられている。

テーブル送り機構５５の一部である走行子６１は、送りネジ５８と共に円弧軌跡５６の径方向外側にオフセットして配備され、走行子６１の内部には前述した実施形態と同様にして姿勢変化許容部６２と距離変化許容部６３が内嵌され、距離変化許容部６３の先端部がテーブル５３の一側に固定して接続されている。

走行子６１，姿勢変化許容部６２，距離変化許容部６３としては、図６に示した走行子１４，姿勢変化許容部１５，距離変化許容部１６を其のまま転用することができる。

この実施形態のテーブル姿勢調整装置５２は、テーブル５３の姿勢を水平面内で変化させる点が前述の実施形態と相違するが、その作用原理や効果に関しては、前述した実施形態と実質的に同様である。

以上に述べた２つの実施形態では、何れも、走行子の直線移動軌跡を円弧軌跡に対して径方向の外側にオフセットし、円弧軌跡の内側（凹面）に沿ってテーブルの姿勢を変化させるものについて説明したが、これとは逆に、走行子の直線移動軌跡を円弧軌跡に対して径方向の内側にオフセットし、円弧軌跡の外側（凸面）に沿ってテーブルの姿勢を変化させるように構成することも、前述した各実施形態を参照すれば、技術的に容易に実施し得る。

本発明を適用した一実施形態のテーブル姿勢調整装置の構成を全体的に示した図であり、このうち、図１（ａ）はテーブル姿勢調整装置の内部構造を明確に示すためにテーブルの片側半分を切除して内部構造を示した平面図、図１（ｂ）は其の正断面図、図１（ｃ）は其の右側断面図である。 同実施形態のテーブル姿勢調整装置の走行子を示した図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は其の正断面図、図２（ｃ）は其の左側断面図である。 同実施形態のテーブル姿勢調整装置の雌ネジ部材を示した図であり、図３（ａ）は左側面図、図３（ｂ）は其の正断面図である。 同実施形態のテーブル姿勢調整装置の姿勢変化許容部を示した図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は其の正面図、図４（ｃ）は其の左側面図である。 同実施形態のテーブル姿勢調整装置の距離変化許容部を示した図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は其の右側断面図である。 同実施形態のテーブル姿勢調整装置の送りネジに走行子と姿勢変化許容部および距離変化許容部を取り付けた状態を示した図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は其の正断面図、図６（ｃ）は其の左側面図、図６（ｄ）は其の右側断面図である。 同実施形態のテーブル姿勢調整装置の送りネジに対する走行子の螺合状態を拡大して示した作用原理図である。 水平面内でテーブルの姿勢を変化させるようにしたテーブル姿勢調整装置の一実施形態について示した平面図である。

符号の説明

１ テーブル姿勢調整装置
２ テーブル
３ ベース
４ ガイド手段
５ テーブル送り機構
６ ボルト
７ 固定側ガイドブロック
８ ボルト
９ 可動側ガイドブロック
１０ 鋼球
１１ 止めネジ
１２ 円弧軌跡
１３ 送りネジ
１３ａ 送りネジの小径部
１４ 走行子
１５ 姿勢変化許容部
１６ 距離変化許容部
１７ ボールベアリング
１８ スリーブ
１９ セットスクリュー
２０ ポケット加工部
２１ ステー
２２ ステッピングモータ
２３ スピンドル
２４ ジョイント
２５ 手動操作ツマミ
２６ 原点復帰センサ及びリミットセンサ
２７ 走行子において送りネジと直交する一方の面
２８ 雌ネジ部
２９ 走行子において送りネジと直交する他方の面
３０ 雌ネジ部材
３１ 貫通孔
３２ 固定手段
３２ａ ネジ穴
３２ｂ セットスクリュー
３３ 雄ネジ部
３４ 摺り割り部
３５ 走行子において円弧軌跡を含む平面に平行する面
３６ 走行子において円弧軌跡を含む平面に平行する面
３７ 真円状の孔
３８ 真円状の孔
３９ 走行子においてテーブルに近接する側の面
４０ 走行子においてテーブルに近接する側の面と対向する面
４１ 長穴状の貫通孔
４２ 円弧面
４３ 弦に相当する平面
４４ ネジ通し用の孔
４５ 部分円弧部材
４６ 対向する平行面
４７ 対向する平行面
４８ ネジ通し用の孔
４９ ネジ穴
５０ 盲穴
５１ ボルト
５２ テーブル姿勢調整装置
５３ テーブル
５４ ベース
５５ テーブル送り機構
５６ 円弧軌跡
５７ ガイド手段
５８ 送りネジ
５９ 軸受け部
６０ 手動操作ツマミ
６１ 走行子
６２ 姿勢変化許容部
６３ 距離変化許容部

Claims (5)

1. ワークを載置するテーブルと、前記テーブルの移動方向を円弧軌跡に沿って規制するガイド手段と、前記テーブルを前記円弧軌跡に沿って移動させることでテーブルの姿勢を変化させるテーブル送り機構とからなり、
   前記テーブル送り機構が、前記円弧軌跡から径方向にオフセットして配備された回転自在かつ軸方向移動不能の送りネジと、前記送りネジに螺合する走行子と、前記走行子に回転自在に内嵌されて該走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部と、前記姿勢変化許容部に摺動自在に内嵌されて前記走行子と前記テーブルとの間の離間距離の変化を許容して前記テーブルに接続する距離変化許容部とを備え、
   前記走行子と姿勢変化許容部と距離変化許容部が剛体から形成されているテーブル姿勢調整装置であって、
   前記走行子において前記送りネジと直交して互いに対向する二つの面のうちの一方に雌ネジ部を形成して前記送りネジを螺合すると共に、此れに対向する他方の面には前記送りネジに螺合した雌ネジ部材を挿入するための貫通孔と該貫通孔の深さ方向の任意位置に前記雌ネジ部材を固定するための固定手段とを設け、
   前記雌ネジ部を形成した一方の面と前記雌ネジ部材とによって前記姿勢変化許容部と距離変化許容部を予圧して前記雌ネジ部と前記雌ネジ部材との間の前記送りネジの部分にテンションを与えた状態で、前記雌ネジ部材が前記貫通孔に固定されていることを特徴としたテーブル姿勢調整装置。
2. 前記走行子は、前記円弧軌跡を含む平面に平行して互いに対向する二つの面の各々に真円状の孔が穿設され、少なくとも、前記テーブルに近接する側の面が開放して形成されると共に、
   前記姿勢変化許容部は、前記走行子における真円状の孔に内接する円弧面と該円弧面の弦に相当する平面を外形輪郭として備え、前記弦に相当する平面の中央部から前記円弧面を貫通して少なくとも前記弦の長さ方向において前記送りネジの直径よりも長く形成されたネジ通し用の孔を有する二つの部分円弧部材によって構成され、前記弦に相当する平面が互いに平行となり、かつ、各部分円弧部材の円弧面が前記真円状の孔に内接するようにして前記走行子に内嵌され、
   前記距離変化許容部は、対向する平行面を備えた柱状体からなり、この平行面を貫通して少なくとも前記柱状体の長さ方向において前記送りネジの直径よりも長く形成されたネジ通し用の孔を有して前記二つの部分円弧部材の弦に相当する平面の間に内嵌され、其の先端部が前記テーブルに接続されていることを特徴とした請求項１記載のテーブル姿勢調整装置。
3. 前記走行子の直線移動軌跡が前記円弧軌跡に対して径方向の外側にオフセットして配備されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のテーブル姿勢調整装置。
4. 前記円弧軌跡が垂直面内に形成されていることを特徴とする請求項１，請求項２または請求項３の何れか一項に記載のテーブル姿勢調整装置。
5. 前記円弧軌跡が水平面内に形成されていることを特徴とする請求項１，請求項２または請求項３の何れか一項に記載のテーブル姿勢調整装置。

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