JP2010223611A

JP2010223611A - 手動ステージ

Info

Publication number: JP2010223611A
Application number: JP2009068403A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Muramatsu; 洋明村松
Original assignee: Miruc Optical Co Ltd
Current assignee: Miruc Optical Co Ltd
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: JP4505535B1

Abstract

【課題】
固定部品に対する摺動部品のストッパ機構及び摺動の程度の調整機構を容易にして精度よく調整でき、目盛の読取りを容易にする高機能な手動ステージを提供すること。
【解決手段】
樹脂からなる固定部品５の両側の壁部に逆三角形の突出部３１と溝３２とを設け、摺動固定ネジ１０を、摺動固定ネジ用孔１６を貫通させて突出部３１に突き当てて摺動部品４を押さえ込ませ、固定部品５に対する摺動部品４の位置を固定し、複数の摺動調節ネジを、摺動調節ネジ用孔１５を貫通させて突出部３１に突き当てて摺動部品４を押し、固定部品５と摺動部品４との摺動の程度を微調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動ステージに係り、特に、締付具により精密機器が取付けられる摺動部品と、締結具により土台に接続される固定部品とが摺動機構を介して連結され、ハンドル操作により摺動部品を摺動させ、取り付けられた精密機器の位置調整を行う手動ステージに関する。

ＣＣＤカメラやセンサなどの電機・電子機器、レンズや顕微鏡等の光学機器、ＬＥＤなどの照明機器といった精密機器は、取り付けに際し、位置決めやピント合わせのために位置調整しなければならない。また、取り付け後において、さらにその位置を微調整する場合も発生する。

これらの精密機器に用いられる手動ステージは様々な環境で使用され、特殊な機能や性能が要求される場合がある。例えば、手動ステージから発する僅かな磁性が、精密機器の性能に支障をきたすため非磁性が要求される場合がある。また、手動ステージ自体に絶縁性を要求される場合がある。また、食料品、医療機器などを扱う現場では、手動ステージから漏れるグリス、オイルなどが問題となりオイルレスが要求される場合がある。また、真空装置内で使用される場合には、手動ステージの防錆処理素材から発する僅かなガスが問題となる場合がある。さらに、環境条件の悪い屋外での使用や水中での使用もあり、軽量化、防錆性、耐候性、耐熱性、耐衝撃性、耐摩耗性などが要求される場合がある。

これらの精密機器は、一般的に「ステージ」と称される機械要素上に設置されて位置調整される。手動ステージとは、これらのステージのうち、ハンドル操作により部品を手動で摺動させるステージをいう。この手動ステージは、機器が取付けられる摺動部品と、土台に接続される固定部品とが摺動機構を介して連結され、ハンドル操作により摺動部品を固定部品に対して手動で摺動させるのが一般的である。この手動ステージには、その摺動機構により、例えば、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージ、アリ溝スライドレール式ステージなどが含まれる。また、それぞれのステージには、使用目的に応じて多様な形式があり、例えば、アリ溝式ステージの場合には、１方向に摺動するＸ軸アリ溝式ステージ、略直交する２方向に摺動するＸＹ軸アリ溝式ステージ、上下方向に摺動するＺ軸アリ溝ステージ、回転して摺動する回転ステージなどがある。

図２２に、従来の一般的なＸ軸アリ溝式ステージを示す。Ｘ軸アリ溝式ステージ１００は、台形状に窪んだアリ溝１０３を有する固定部品１０５に対し、台形状に突出したアリ１０２を有する摺動部品１０４が移動可能に嵌合される。この固定部品１０５は、土台固定用締結孔１０６を有するベース板１０８を介して締結具（図示せず）を介して土台（図示せず）に固定される。また、摺動部品１０４は、精密機器取付け用孔１０７に挿入される締付具（図示せず）を介して精密機器（図示せず）に接続される。摺動部品１０４は、ハンドル１０９を回転させることにより図中の矢印の方向に移動する。これは、Ｘ軸アリ溝式ステージ１００の内部に、ラック及びピニオンギア（図示せず）、或いは送りねじ（図示せず）などの駆動機構が組み込まれていることによる。これらの駆動機構により、ハンドル１０９の回転が、摺動部品１０４の水平方向への移動に変換される。そして、この移動量は、対となるバーニア目盛（図２２のＸ軸アリ溝式ステージ１００の裏面）により測定される。

Ｘ軸アリ溝式ステージ１００には、固定部品１０５に対して摺動部品１０４を任意の位置に固定するストッパ機能が設けられている。このストッパ機能は、固定部品１０５の側面に止めネジ１１７により締結された押さえ板１１１と、摺動部品１０４に明けられたネジ孔（図示せず）にねじ込まれるワッシャ１１８付き摺動固定ネジ１１０から構成される。この摺動固定ネジ１１０は、押さえ板１１１に明けられた開口１１６に挿入される。そして、摺動固定ネジ１１０を締め込むとワッシャ１１８を介して押さえ板１１１が摺動部品１０４に押し付けられ、摩擦力により固定部品１０５に対して摺動部品１０４をその位置に固定する。

図２３に、図２２のＸ軸アリ溝式ステージの側面及び分解した平面を示す。図２３（ａ）は、図２２のＬ方向からみたＸ軸アリ溝式ステージ１００の側面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＭ−Ｍ方向からみた平面図であり、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）のＮ−Ｎ方向からみた平面図である。本アリ溝式ステージ１００は、摺動部品１０４にアリ１０２が取付けられ、さらにラック取付けピン１１５によりラック１１３がアリ１０２に固定される。また、固定部品１０５内に挿入されたピニオンギア１１４はハンドル１０９に連結される。すなわち、ハンドル１０９を回転させることでハンドル１０９に連結されたピニオンギア１１４を回転させ、ピニオンギア１１４に係合するラック１１３を並進移動させる。

また、摺動固定ネジ１１０は、固定部品１０５に取付けられた押さえ板１１１の開口１１６内を摺動部品１０４の移動と共に移動する。この摺動固定ネジ１１０のネジを締め込むことで、摺動部品１０４はその位置に固定される。また、固定部品１０５内に挿入されたピニオンギア１１４は、一端がハンドル１０９に連結されるが、他端は、与圧調整ネジ１１２に接触する。この与圧調整ネジ１１２は、ピニオンギア１１４を押さえつけることで、ラック１１３及びピニオンギア１１４による摺動を接触摩擦により微調整する。すなわち、与圧調整ネジ１１２を締め込むとハンドル１０９による回転操作が重くなり、与圧調整ネジ１１２を緩めるとハンドル１０９による回転操作が軽くなる。

図２４に、従来の一般的な送りネジ式ステージを示す。図２４（ａ）は、送りネジ式ステージ３００の側面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＰ−Ｐ方向からみた平面図であり、図２４（ｃ）は、図２４（ａ）のＱ−Ｑ方向からみた平面図である。送りネジ式ステージ３００は、アリ３０２を有する摺動部品３０４、アリ溝３０３を有する固定部品３０５、摺動機構である雄ネジ棒３０７、雌ネジ筒３０６、ハンドル３０９、及びストッパ３１６から構成される。そして、摺動部品３０４側には目盛板３１０ｂが取り付き、固定部品３０５側には、目盛板３１０ａが取り付く。この雄ネジ棒３０７を雌ネジ筒３０６に係合させ、ハンドル３０９を回転させることで摺動部品３０４が固定部品３０５に対して摺動する。ストッパ３１６は、任意の位置で摺動部品３０４を固定部品３０５に対して固定する。

図２５に、従来の一般的なアリ溝スライドレール式ステージを示す。図２５（ａ）は、アリ溝スライドレール式ステージ４００の平面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＲ−Ｒ断面を示す。アリ溝スライドレール式ステージ４００は、アリ溝４０３を有する摺動部品４０４、アリ４０２を有する固定部品４０５、ハンドル４０９、及び摺動部品４０４に取付けられた脚部４０１から構成される。そして、摺動部品４０４側には目盛板４１０ｂが取り付き、固定部品４０５側には、目盛板４１０ａが取り付く。また、固定部品４０５には土台固定用締結孔４０６が設けられ、摺動部品４０４には精密機器取付け用孔４０７が設けられる。この摺動部品４０４と固定部品４０５とは、摺動部品４０４に取付けられた複数の脚部４０８により接触する。すなわち、この脚部４０８が固定部品４０５のレール状のアリ４０２に接触しながらスライドする。ハンドル４０９は先端にネジが切られ、緩めると摺動部品４０４を固定部品４０５に対して摺動させることができ、締め付けると摺動部品４０４を固定部品４０５に対して固定させることができる。

簡易ボール式ステージは、摺動部品に設けられた溝及び固定部品に設けられた溝が、互いに対向する略半円筒状の溝であり、これらが組み合わされると略円筒状となる。この略円筒状の溝内に複数のボールが嵌め込まれて配置される。そして、このボールの回転により摺動部品と固定部品とが滑らかにスライドする機構である。この摺動部品を固定部品に対して摺動させるために、スプリングが組み込まれたワイヤがリング状に張られている。そして、ワイヤの一部がハンドルに巻き取られ、ハンドルを回転させることでワイヤが移動し、ワイヤが接続された摺動部品が固定部品に対して摺動する。

リニアボール式ステージは、固定部品と摺動部品とが擬円筒の摺動面であるゴシックアーク溝を形成し、ボールがそのゴシックアーク溝に挟まれるように配置されることで固定部品に対して摺動部品を摺動させる機構である。

クロスローラ式ステージは、固定部品と摺動部品とにＶ字型の溝であるローラレースが形成され、円筒コロがこの２本のローラレースに挟まれた空間に互い違いに配置されることで固定部品に対して摺動部品を摺動させる機構である。

従来の手動ステージのうち、アリ溝式ステージでは、摺動部品及び固定部品はアルミニウム製であり、そのアルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させる黒色のアルマイト処理が施されるのが一般的である。また、手動ステージに取付けられるハンドルは真鍮製であり、メッキ処理が施されている。また、摺動機構のうちラックは真鍮に防錆処理としてメッキが施されたものが用いられ、ピニオンギアは快削鋼（ＳＵＭ）に防錆処理としてメッキが施されたものが用いられている。

従来の手動ステージのうち、リニアボール式ステージやクロスローラ式ステージでも、摺動部品及び固定部品には、例えば、アルミニウムにアルマイト処理したもの、真鍮に黒フッ素樹脂塗装したもの、ステンレスに無電解ニッケルメッキしたものなどが用いられている。このように、従来の手動ステージには、アルミニウム、真鍮、鋼、ステンレスなどの素材が選択されて用いられている。

一方、特許文献１には、ＸＹ軸アリ溝式ステージである汎用アリ溝摺動ユニットが開示されている。ここでは、複数のアリ溝摺動ユニットを、締結具により着脱自在である連結部品により組合せることで、精密機器を平面状の２軸方向に位置調整でき、また、複数のアリ溝摺動ユニットが着脱自在であることで、例えば、ハンドルの方向などを容易に変更できるアリ溝摺動ユニットが記載されている。

また、特許文献２には、ＸＹ軸アリ溝式ステージである複合アリ溝摺動ユニットが開示されている。ここでは、更に複数のアリ溝摺動ユニットを、連結部品を用いずに連結させる技術が記載されている。また、複数のアリ溝摺動ユニットのそれぞれのハンドルの回転軸を共有させ、２つのハンドル操作を１箇所で行うことができるアリ溝摺動ユニットが記載されている。

特許第３９２３９９７号特開２００８−８４４６号公報

従来の手動ステージは、摺動部品にねじ込まれる摺動固定ネジと固定部品に取付けられた押さえ板とにより固定部品に対する摺動部品の位置を固定するストッパ機構を有するが、摺動部品と固定部品とは、押さえ板を介して間接的に固定される。すなわち、摺動固定ネジを締め込むことで、押さえ板と摺動部品とを摩擦力により固定するストッパ機構である。従って、固定度が十分ではないという問題があった。また、従来の手動ステージでは、ストッパ機能を固定部品の一方の側からしか操作できず、操作性が悪かった。

また、従来の手動ステージは、防錆処理のためにアルマイト処理やメッキ処理を施していたが、防錆処理の厚みにむらがあり、組立て時に固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整するのは難しかった。

また、従来の手動ステージは、目盛板が手動ステージの一方の側面にしか取付いていなかったため、ハンドル操作や摺動固定ネジを操作する場合に操作性が悪かった。

また、手動ステージは、固定部品に接続するベース板がネジの締め付けにより土台に固定されるが、従来の手動ステージでは、その使用中に取付けられる精密機器、或いは周囲の駆動装置などの繰り返しの機械振動を受ける場合があり、この場合に、締め込まれたネジが緩み手動ステージの位置がずれてしまうという問題があった。同様に、摺動部品にはネジの締め付けにより精密機器が取付けられるが、従来の手動ステージでは、締め込まれたネジが繰り返し振動を受けると緩み精密機器の位置がずれてしまうという問題があった。

また、従来の手動ステージは、セット用のネジも含めると部品点数が多く、部品製作や部品の組み立てに手間がかかるという問題があった。

さらに、従来の手動ステージは、構成する部品を要求される機能を満たすために選択しているため、多様な材質からなる部品により構成され、使用環境によってはその材質の一部が障害となる場合があるという問題があった。

本願の目的は、かかる課題を解決し、固定部品に対する摺動部品のストッパ機構及び摺動の程度の調整機構を容易にして精度よく調整でき、目盛の読取りを容易にする高機能な手動ステージを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る手動ステージは、締付具により精密機器が取付けられる摺動部品と、締結具により土台に接続される固定部品とが摺動機構を介して連結され、ハンドル操作により摺動部品を摺動させ、取り付けられた精密機器の位置調整を行う手動ステージであって、固定部品は樹脂からなり、固定部品の両側の壁部に逆三角形の突出部を形成するようにそれぞれ縦方向に溝が設けられ、摺動固定ネジを、壁部に設けられた摺動固定ネジ用孔を貫通させて突出部に突き当て、突出部を内側に傾斜させて摺動部品を押さえ込ませ、固定部品に対する摺動部品の位置を固定し、複数の摺動調節ネジを、固定部品の両側の壁部に設けられた複数の摺動調節ネジ用孔を貫通させて突出部に突き当て、突出部を内側に傾斜させて摺動部品を押し、固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整することを特徴とする。

上記構成により、手動ステージは、複雑な形状を容易に形成できる樹脂の特性を生かし、従来、摺動部品にねじ込まれる摺動固定ネジと固定部品に取付けられた押さえ板とにより固定部品に対する摺動部品の位置を固定していたストッパ機構が、摺動固定ネジを壁部に設けられた摺動固定ネジ用孔を貫通させて突出部に突き当て、突出部を内側に傾斜させて摺動部品を押さえ込ませ、固定部品に対する摺動部品の位置を固定するストッパ機構にすることができる。すなわち、固定部品と摺動部品とを押さえ板を介して間接的に固定するストッパ機構が、固定部品の突出部を直接的に摺動部品に突き当てて摩擦力により固定するストッパ機構となる。これにより、ストッパ機構を容易にして精度よく調整できる。
さらに、押さえ板が省略できることから、部品点数の削減による高機能化が達成できる。

また、このストッパ機構の突出部を用いて、複数の摺動調節ネジを、固定部品の両側の壁部に設けられた複数の摺動調節ネジ用孔を貫通させて突出部に突き当て、突出部を内側に傾斜させて摺動部品を押し、固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整することが容易にして精度よく調整できる。従来、組立て時に固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整するのは難しかったが、本発明により微調整の手段が得られた。

また、この縦方向の溝と突出部とを固定部品の両側の壁部に設けることで、両側にストッパ機構及び微調整機構を設けることができ、操作者は、手動ステージの何れの側からも固定部品に対する摺動部品の位置を固定したり、固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整したりすることができる。或いは、操作者は、手動ステージの両側から左右の摺動固定ネジ、或いは摺動調節ネジを調整しながら固定部品に対する摺動部品の位置を固定したり、固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整したりすることができる。

また、手動ステージは、固定部品及び摺動部品の両側の外壁には、目盛が印字された目盛板を取り付ける目盛板取付け用孔が明けられることが好ましい。これにより、固定部品及び摺動部品の両側面に目盛を設けることができる。摺動固定ネジ或いは摺動調整ネジが両側面に取付けられることから、操作者は、手動ステージの何れの側からも摺動固定或いは摺動調整の操作ができ、或いは両側から同時に摺動固定或いは摺動調整の操作ができる。その際に、操作者は、何れの側にも目盛がついていることで、摺動固定或いは摺動調整の操作をより効率的に行うことができる。

また、手動ステージは、固定部品に接続され、締結具が挿入される土台固定用孔を有するベース板が樹脂からなり、固定部品が、ベース板と一体成型されることが好ましい。これにより、従来、共にアルミニウムからなる固定部品とベース板とを複雑な形状を容易に形成できる樹脂の特性を生かして一体化でき、部品点数の削減による高機能化が達成できる。

また、手動ステージは、ベース板の土台固定用孔の周辺には、ベース板の側面において締結具の軸と交差する方向に、板の断面方向からみて突出する突出部を形成するように横方向に溝が設けられ、突出部の復元力により締め付けられた締結具に張力を導入することが好ましい。これにより、従来、繰り返しの機械振動を受けると、締め込まれた土台固定用のネジが緩む場合があったが、板部の復元力により締め付けられたネジに張力を導入することで、ネジの緩みを防止できる。

また、手動ステージは、摺動部品が樹脂からなり、固定部品及び摺動部品の両側面には、目盛が直接印字されることが好ましい。これにより、摺動固定ネジ或いは摺動調整ネジが両側面に取付けられることから、操作者は、手動ステージの何れの側からも摺動固定或いは摺動調整の操作ができ、或いは両側から同時に摺動固定或いは摺動調整の操作ができる。その際に、操作者は、何れの側にも目盛がついていることで、摺動固定或いは摺動調整の操作をより効率的に行うことができる。また、樹脂の表面に目盛を直接印字することで部品点数を削減できる。

また、手動ステージは、摺動部品に設けられた、精密機器を取付ける機器取付け用孔の周辺には、摺動部品の両側面において締付具の軸と交差する方向に、板の断面方向からみて突出する突出部を形成するように横方向に溝が設けられ、突出部の復元力により締め付けられた締付具に張力を導入することが好ましい。これにより、従来、繰り返しの機械振動を受けると、締め込まれた精密機器取付け用のネジが緩む場合があったが、板部の復元力により締め付けられたネジに張力を導入することで、ネジの緩みを防止ことができる。

また、手動ステージは、摺動機構が、摺動部品のアリに設けられたラックと、固定部品に設けられ、その一端がハンドルに連結されたピニオンギアから構成されるアリ溝式の摺動機構であり、摺動部品に取付けられるアリは樹脂からなり、摺動部品は、アリと一体成形されることが好ましい。これにより、アリ溝式の摺動機構の場合に、共に樹脂からなる摺動部品とアリとを一体成形することが可能となり、部品点数の削減による高機能化が達成できる。

また、手動ステージは、摺動部品に取付けられるラックが樹脂からなり、摺動部品が、更にラックと一体成形されることが好ましい。これにより、ラックを樹脂製とすることで、これまで個別に製作されて接合されていたアリとラックとが一体成型により製作でき、部品点数の削減による高機能化が達成できる。

また、手動ステージは、ピニオンギアが、樹脂からなり、ラックを含む摺動部品と、ピニオンギアを含む固定部品とのそれぞれの摺動面には、グリス又はオイルを塗布しないことが好ましい。これにより、磁性を有する鋼製のピニオンギアが磁性を有さない樹脂製に置換され、手動ステージが磁性を有することが障害となる精密機器への使用が可能となる。また、摺動面を構成する固定部品、摺動部品、ラックを樹脂製とし、ピニオンギアを鋼製から樹脂製とすることで摺動を滑らかにするためのグリスやオイルの塗布が不要となり、摺動面に塵埃が混入しても部品の表面に粘着せずに摺動と共に外部へ掃き出され、いわゆる「かじり」の発生を抑え、高機能化することができる。

また、手動ステージは，ピニオンギアに対してハンドルと反対側に接続され、ネジによりハンドルの与圧調整を行う与圧調整ネジが、つまみネジ式であることが好ましい。これにより、従来、与圧調整ネジにはピニオンメタルが使用され、ドライバなどの工具を使用しなければネジを回すことができなかった。しかし、つまみネジ式とすることでドライバなどの工具を使用せずにつまみネジを指で回すだけでハンドルの与圧調整を簡易に行うことができる。

また、手動ステージは，摺動機構が、固定部品に設けられてハンドルと連結された雄ネジ棒と、摺動部品に設けられた雌ネジ筒から構成される送りネジ式の摺動機構であり、雄ネジ棒と雌ネジ筒とハンドルとは、樹脂からなることが好ましい。これにより、手動ステージが送りネジ式の摺動機構を採用している場合に、手動ステージをさらに軽量化し操作性を向上させることができる。

さらに、手動ステージは，摺動機構が、摺動部品のアリ溝内に設けられ、固定部品のアリ面をレールとしてスライドする複数の脚から構成されるアリ溝スライドレール式の摺動機構であり、固定部品に対して摺動部品を摺動させて任意の位置で固定するハンドルは、樹脂からなることが好ましい。これにより、手動ステージがアリ溝スライドレール式の摺動機構を採用している場合に、手動ステージをさらに軽量化し操作性を向上させることができる。

以上のように、本発明に係る手動ステージによれば、固定部品に対する摺動部品のストッパ機構及び摺動の程度の調整機構を容易にして精度よく調整でき、目盛の読取りを容易にする高機能な手動ステージを提供することができる。

本発明に係る手動ステージの１つの実施形態の概略構成を示す斜視図である。手動ステージの側面図、及び分解した手動ステージの平面図である。固定ユニットの摺動固定機構及び摺動調整機構を示す断面図である。摺動ユニット及び固定ユニットの側面におけるハンドル、摺動固定ネジ、摺動調節ネジ用孔、摺動固定ネジ用孔、与圧調整ネジなどの配置を示す側面図である。固定ユニットのベース板における張力導入機構を示す断面図である。摺動ユニットにおける張力導入機構を示す断面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージの平面図及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージ（ハンドル延長タイプ）の平面図及び側面図である。本発明の対象となるＸＹ軸ステージの平面図及び側面図である。本発明の対象となるＺ軸ステージの平面図及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＺ軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＸステージ（アリ溝送りネジタイプ）の平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージ（アリ溝スリム送りネジタイプ）の平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージ（アリ溝スリム送りネジタイプ）の平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となる回転ステージの平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＸ軸粗微動ステージの平面図、底面図、及び側面図である。本発明の対象となるＺ軸支柱取付けステージの平面図及び側面図である。本発明の対象となるＺ軸支柱取付けステージの平面図及び側面図である。従来の一般的なＸ軸アリ溝式ステージを示す斜視図である。従来の一般的なＸ軸アリ溝式ステージの側面図、及び分解した平面図である。従来の一般的な送りネジ式ステージを示す側面図、及び分解した平面図である。従来の一般的なアリ溝スライドレール式ステージを示す平面図及び断面図である。

以下に、図面を用いて本発明に係る手動ステージの実施形態につき、詳細に説明する。本実施形態では、手動ステージ１の一つの実施例としてＸ軸アリ溝式ステージについて説明するが、それに限らずＸＹ軸アリ溝式ステージ、Ｚ軸アリ溝式ステージ、回転ステージなどにも適用される。また、アリ溝式ステージ以外の図２４に示す送りネジ式ステージ、図２５に示すアリ溝スライドレール式ステージにも適用される。さらにその他の手動ステージ、例えば、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージなどにも適用可能である。

図１に、アリ溝式ステージの１つの実施形態の構成を斜視図で示す。アリ溝式の手動ステージ１は、台形状に窪んだアリ溝３を含む固定部品５に対して台形状に突出したアリ２を含む摺動部品４が摺動可能に嵌合される。この固定部品５は、土台固定用締結孔６を有するベース板８を介して土台（図示せず）に固定される。また、摺動部品４は、精密機器取付け用孔７に挿入される締付具（図示せず）を介して精密機器（図示せず）に接続される。摺動部品４は、ハンドル９を回転させることにより固定部品５に対して図中の矢印の方向に相対的に移動する。

図２に、アリ溝式の手動ステージ１の側面図、及び分解したアリ溝式の手動ステージ１の平面図を示す。図２（ａ）は、図１のＡ方向からみたアリ溝式の手動ステージ１の側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ方向からみた平面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ方向からみた平面図である。本実施形態のアリ溝式の手動ステージ１の摺動機構では、摺動部品４及びアリ２はそれぞれ樹脂からなり、一体成型されて摺動ユニット２０を構成する。さらに、ラック１３も樹脂からなり、一体成型されて摺動ユニット２０を構成しても良い。また、固定部品５及びベース板８は、それぞれ樹脂からなり、一体成型されて固定ユニット３０を構成する。そして、アリ溝式の手動ステージ１の摺動機構は、摺動ユニット２０のラック１３、及び固定ユニット３０内に挿入されたピニオンギア１４から構成される。すなわち、ハンドル９を回転させることでハンドル９に連結されたピニオンギア１４を回転させ、ピニオンギア１４に係合するラック１３を並進移動させる。

また、固定部品５内に挿入されたピニオンギア１４は、一端がハンドル９に連結されるが、他端は、与圧調整ネジ１２に接触する。この与圧調整ネジ１２は、ピニオンギア１４を押さえつけることで、ラック１３及びピニオンギア１４による摺動を接触摩擦により微調整する。すなわち、与圧調整ネジ１２を締め込むとハンドル９による回転操作が重くなり、与圧調整ネジ１２を緩めるとハンドル９による回転操作が軽くなる。この与圧調整を行う与圧調整ネジはつまみネジ式であることが好ましい。従来、与圧調整ネジにはピニオンメタルが使用されていたが、ドライバなどの工具を使用しなければネジを回すことができなかった。このつまみネジ式とすることで、ハンドル９の与圧調整は、ドライバなどの工具を使用せずに指でつまみを回すだけで簡易に行える。

図３（ａ）に、アリ溝式の手動ステージ１のストッパ機構を図２のＤ−Ｄ断面で示す。また、図４に、摺動ユニット２０及び固定ユニット３０の側面におけるハンドル９、摺動固定ネジ１０、摺動調節ネジ用孔１５、摺動固定ネジ用孔１６、与圧調整ネジ１２などの配置を示す。固定部品５の側面には摺動固定ネジ１０が取付けられる。そして、固定部品５のアリ溝３の側部に逆三角形の突出部３１を形成するように溝部３２が設けられ、摺動固定ネジ１０の先端部である摺動固定ネジ先端部３３を溝部３２から突出部３１に突き当てて突出部３１を図３（ｂ）の矢印で示すように内側に傾斜させる。そして、固定部品５のアリ溝３と嵌合する摺動部品４のアリ２を押さえ込ませる。このようにして、固定ユニット３０に対する摺動ユニット２０の位置を固定する。

この溝部３２は、固定ユニット全体が樹脂からなるため容易に加工される。この突出部３１は、固定部品５に接続する箇所の厚みが小さくなっているため、摺動固定ネジ１０の摺動固定ネジ先端部３３により容易に弾性変形する。そして、摺動固定ネジ１０に突き当てて内側に傾斜した突出部３１の復元力により摺動固定ネジ１０を外側に向かって押す圧縮力が発生する。この圧縮力により摺動固定ネジ１０の雄ネジとネジ孔の雌ネジの嵌合に摩擦力が発生する。従って、この繰り返しの機械振動を受ける場合であっても、締め込まれた摺動固定ネジ１０の緩みを防止することができる。すなわち、この突出部３１は摺動固定ネジ１０に対するスプリングの機能を発揮する。

この突出部３１と溝部３２は、固定ユニット３０の両側の壁部に設けられ、摺動固定ネジ１０は、左右いずれからも装着して使用できる。或いは、摺動固定ネジ１０を左右両方に装着して同時に使用できる。すなわち、本手動ステージ１におけるストッパ機能は、手動ステージ１の何れの側からも固定部品５に対する摺動部品４の位置を固定でき、更には両側から強固に固定できる。また、図４に示すように摺動固定ネジ用孔１６は、本実施形態では片側に２箇所ずつ配置され、何れの位置でもストッパ機能を発揮させることができる。

図３（ｂ）に、アリ溝式の手動ステージ１の調整機構を図２のＥ−Ｅ断面で示す。上述したストッパ機能が使用する突出部３１及び溝部３２を活用し、摺動調節ネジ用孔１５に摺動調節ネジ１１を挿入し、図中の矢印に示す方向に突出部３１を内側に傾斜させて摺動部品４を押し、固定部品５と摺動部品４との摺動の程度を微調整する。この摺動調節ネジ用孔１５は、図１に示すように、固定ユニット３０の両側に設けられ、本実施形態では、片側に３箇所ずつ設けられる。すなわち、本手動ステージ１における調整機能は、手動ステージ１の何れの側からも調整でき、更には両側からも左右のバランスをとりながら調整できる。また、図４に示すように、摺動調整ネジ用孔１５は、本実施形態では、片側に３箇所ずつ配置され、何れの位置でも調整機能を発揮させることができる。

さらに、図４に示すように、固定部品５及び摺動部品４の両側の外壁には、目盛が印字された目盛板１７ａ，１７ｂを取り付ける目盛板取付け用孔１８が設けられる。すなわち、固定ユニット３０及び摺動ユニット２０の両側の外壁には、目盛が印字された目盛板１７ａ，１７ｂが取り付けられても良い。これにより、固定部品５及び摺動部品４の両側面に目盛板１７ａ，１７ｂを設けることができ、両側面に取付けられる摺動固定ネジ１０或いは摺動調整ネジ１１の操作をより効率的に行うことができる。

この固定部品５及び摺動部品４は樹脂からなるために、固定部品５及び摺動部品４の両側面には、目盛が直接印字されても良い。このように、樹脂の表面に目盛を直接印字することで部品点数が削減できる。

従来のＸ軸アリ溝式ステージ１００は、防錆処理のためにアルマイト処理やメッキ処理を施していたが、防錆処理の厚みにむらがあり、組立て時に固定部品１０５と摺動部品１０４との摺動の程度を微調整するのは難しかった。本手動ステージ１の固定ユニット３０は、樹脂製であるために防錆処理のためのアルマイト処理やメッキ処理が省略できる。従って、組立て時において、この摺動の程度の微調整は、従来と比較すると軽減される。しかし、固定部品５と摺動部品４との製作誤差もあるため上述した簡易な調整機構が必要となる。

図２２に示す従来の一般的なＸ軸アリ溝式ステージ１００によると、図１,２に示す固定部品５及び摺動部品４は表面をアルマイト処理したアルミニウムからなる。また、図１，２に示すハンドル９は真鍮製であり、メッキ処理が施されている。また、図２に示す摺動機構のうちラック１５は真鍮に防錆処理としてメッキが施されたものが用いられ、ピニオンギア１４は快削鋼（ＳＵＭ）に防錆処理としてメッキが施されたものが用いられている。

上述したように、本実施形態のアリ溝式の手動ステージ１では、固定ユニット３０及び摺動ユニット２０は樹脂からなる。ここで、樹脂とは、例えば、テフロン（登録商標）樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂などである。これらの樹脂は、透明な樹脂、すなわちその部品の素材を通じてその部品の裏側にあるものが透けて見える程度の透明度を有していても良い。

上述した樹脂は、必要に応じて着色されても良い。例えば、従来の手動ステージ１のように黒色であっても良い。また、例えば、赤色、黄色、緑色に着色した手動ステージ１を用意し、手動ステージ１の取り付け個所の危険度や重要度により使い分けをする。また、特定の手動ステージ１について注意を喚起すべき場合に黄色に着色された手動ステージ１を用いる。また、手動ステージ１の使用目的や使用個所による分類に従ってそれぞれの着色を使い分けることもできる。

他の実施形態を図５に示す。図５（ａ）は、固定ユニット３０のベース板８が締結具３５により土台３４に締結される部分を断面で示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ断面である。ベース板８を土台３４に固定する土台固定用締結孔６の周辺に、ベース板８の断面方向からみて突出するベース板突出部３７を形成するように締結具用溝３６が設けられる。図５（ｂ）に示すように、この締結具用溝３６は、ベース板８の側面において締結具３５の軸と交差する方向に設けられ、ベース板８の角部に設けられる。

この締結具用溝３６は、固定ユニット３０全体が樹脂からなるため容易に加工される。また、このベース板突出部３７は２辺が固定された薄い板であるため、締結具３５が締め込まれると土台３４の方向に向かって容易に弾性変形する。そして、その復元力により締結具３５に張力が導入される。繰り返しの機械振動を受けると、締め込まれた土台固定用締結孔６が緩む場合があったが、このベース板突出部３７の復元力による張力で、締結具３５の緩みを防止できる。すなわち、このベース板突出部３７は締結具３５に対するスプリングの機能を発揮する。

他の実施形態を図６に示す。図６（ａ）は、摺動ユニット２０において、摺動部品４を精密機器の取付け板２４に固定する部分の断面を示す。図６（ｂ）は図６（ａ）のＧ−Ｇ断面である。摺動ユニット２０を精密機器の取付け板２４に固定する締付具２５の周辺に、板の断面方向からみて突出する摺動板突出部２３を形成するように締付具用溝部２２が設けられる。図４（ａ）に示すように、この締付具用溝部２２は、摺動部品４の側面において締付具２５の軸と交差する方向に設けられる。

この締付具用溝部２２は、摺動ユニット２０全体が樹脂からなるため容易に加工される。また、この摺動板突出部２３は３辺が固定された薄い板であるため、締付具２５が締め込まれると固定ユニット３０の方向に向かって容易に弾性変形する。そして、その復元力により締付具２５に張力が導入される。繰り返しの機械振動を受けると、締め込まれた締付具２５が緩む場合があったが、この摺動板突出部２３の復元力による張力で、締付具２５の緩みを防止できる。すなわち、この摺動板突出部２３は締付具２５に対するスプリングの機能を発揮する。

摺動機構であるラック１３及びピニオンギア１４が樹脂からなる場合には、ラック１３を含む摺動ユニット２０と、ピニオンギア１４を含む固定ユニット３０とのそれぞれの摺動面には、グリス又はオイルを塗布しないとすることができる。これにより、摺動面を構成する固定部品５、摺動部品４、ラック１３を樹脂製とし、ピニオンギア１４を鋼製から樹脂製とすることで摺動を滑らかにするためのグリスやオイルの塗布が不要となり、摺動面に塵埃が混入しても部品の表面に粘着せずに摺動と共に外部へ掃き出され、いわゆる「かじり」の発生を抑え、高機能化することができる。

図７〜図２１には、本発明の対象となるアリ溝式の手動ステージ１の一部を例示する。これらの図は、平面図、底面図、側面図などにより記載されるが、各図面の表示は省略する。これらの従来のアリ溝式の手動ステージ１は、本発明の請求項１〜１０の特徴事項を備えることで、本発明に係るアリ溝式の手動ステージ１とすることができるが、これらの例に限らず、従来の全てのアリ溝式の手動ステージ１である、例えば、Ｘ軸アリ溝式ステージ、ＸＹ軸アリ溝式ステージ、Ｚ軸アリ溝式ステージ、回転ステージなどに適用される。

また、本発明に係る手動ステージ１は、上述したアリ溝式の手動ステージ１に限らず、図２４に示す送りネジ式ステージ３００についても同様に適用可能である。例えば、送りネジ式ステージ３００の摺動機構は、雌ネジ筒３０６及び雄ネジ棒３０７により構成されるが、その他の摺動部品３０４、固定部品３０５、ハンドル３０９、目盛３１０ａ，３１０ｂなどについては、上述したアリ溝式ステージと同様である。

図２５に示すアリ溝スライドレール式ステージ４００についても同様に適用可能である。例えば、アリ溝スライドレール式ステージ４００の摺動機構は、脚部４０８から構成されるが、その他の摺動部品４０４、固定部品４０５、ハンドル４０９、目盛４１０ａ，４１０ｂなどについては、上述したアリ溝式の手動ステージ１と同様である。

さらに、上述した手動ステージ１に限らず、他の摺動機構を備えた、例えば、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージなどでも、本発明の請求項１〜６の特徴事項を備えることで、本発明に係る手動ステージ１とすることができる。

１手動ステージ、２，１０２，３０２，４０２アリ、３，１０３，３０３，４０３アリ溝、４，１０４，３０４，４０４摺動部品、５，１０５，３０５，４０５固定部品、６，１０６，４０６土台固定用締結孔、７，１０７，４０７精密機器取付け用孔、８，１０８ベース板、９，１０９，３０９，４０９ハンドル、１０，１１０摺動固定ネジ、１１摺動調節ネジ、１２,１１２与圧調整ネジ、１３，１１３ラック、１４，１１４ピニオンギア、１５摺動調節ネジ用孔、１６摺動固定ネジ用孔、１７ａ，１７ｂ，３１０ａ，３１０ｂ，４１０ａ，４１０ｂ目盛板、１８目盛板取付け用孔、２０摺動ユニット、２２締付具用溝部、２３摺動板突出部、２４取付け板、２５締付具、３７ベース板突出部、３０固定用ユニット、３１突出部、３２溝部、３３摺動固定ネジ先端部、３４土台、３５締結具、３６締結具用溝、３７ベース板突出部、１００Ｘ軸アリ溝式ステージ、１１１押さえ板、１１５ラック取付けピン、１１６開口、１１７止めネジ、１１８ワッシャ、３００送りネジ式ステージ、３０６雌ネジ筒、３０７雄ネジ棒、３１６ストッパ、４００ストッパアリ溝スライドレール式ステージ、４０８脚。

Claims

締付具により精密機器が取付けられる摺動部品と、締結具により土台に接続される固定部品とが摺動機構を介して連結され、ハンドル操作により摺動部品を摺動させ、取り付けられた精密機器の位置調整を行う手動ステージであって、
固定部品は樹脂からなり、固定部品の両側の壁部に逆三角形の突出部を形成するようにそれぞれ縦方向に溝が設けられ、摺動固定ネジを、壁部に設けられた摺動固定ネジ用孔を貫通させて突出部に突き当て、突出部を内側に傾斜させて摺動部品を押さえ込ませ、固定部品に対する摺動部品の位置を固定し、
複数の摺動調節ネジを、固定部品の両側の壁部に設けられた複数の摺動調節ネジ用孔を貫通させて突出部に突き当て、突出部を内側に傾斜させて摺動部品を押し、固定部品と摺動部品との摺動の程度を微調整することを特徴とする手動ステージ。
請求項１に記載の手動ステージであって、固定部品及び摺動部品の両側の外壁には、目盛が印字された目盛板を取り付ける目盛板取付け用孔が明けられることを特徴とする手動ステージ。
請求項１又は２に記載の手動ステージであって、固定部品に接続され、締結具が挿入される土台固定用孔を有するベース板は樹脂からなり、固定部品は、ベース板と一体成型されることを特徴とする手動ステージ。
請求項３に記載の手動ステージであって、ベース板の土台固定用孔の周辺には、ベース板の側面において締結具の軸と交差する方向に、板の断面方向からみて突出する突出部を形成するように横方向に溝が設けられ、突出部の復元力により締め付けられた締結具に張力を導入することを特徴とする手動ステージ。
請求項１乃至４のいずれか１に記載の手動ステージであって、摺動部品は樹脂からなり、固定部品及び摺動部品の両側面には、目盛が直接印字されることを特徴とする手動ステージ。
請求項５に記載の手動ステージであって、摺動部品に設けられた、精密機器を取付ける機器取付け用孔の周辺には、摺動部品の両側面において締付具の軸と交差する方向に、板の断面方向からみて突出する突出部を形成するように横方向に溝が設けられ、突出部の復元力により締め付けられた締付具に張力を導入することを特徴とする手動ステージ。
請求項１乃至６のいずれか１に記載の手動ステージであって、摺動機構は、摺動部品のアリに設けられたラックと、固定部品に設けられ、その一端がハンドルに連結されたピニオンギアから構成されるアリ溝式の摺動機構であり、摺動部品に取付けられるアリは樹脂からなり、摺動部品は、アリと一体成形されることを特徴とする手動ステージ。
請求項７に記載の手動ステージであって、摺動部品に取付けられるラックは樹脂からなり、摺動部品は、更にラックと一体成形されることを特徴とする手動ステージ。
請求項８に記載の手動ステージであって、ピニオンギアは、樹脂からなり、ラックを含む摺動部品と、ピニオンギアを含む固定部品とのそれぞれの摺動面には、グリス又はオイルを塗布しないことを特徴とする手動ステージ。
請求項１乃至６のいずれか１に記載の手動ステージであって、ピニオンギアに対してハンドルと反対側に接続され、ネジによりハンドルの与圧調整を行う与圧調整ネジは、つまみネジ式であることを特徴とする手動ステージ。
請求項１乃至６のいずれか１に記載の手動ステージであって、摺動機構は、固定部品に設けられてハンドルと連結された雄ネジ棒と、摺動部品に設けられた雌ネジ筒から構成される送りネジ式の摺動機構であり、雄ネジ棒と雌ネジ筒とハンドルとは、樹脂からなることを特徴とする手動ステージ。
請求項１乃至６のいずれか１に記載の手動ステージであって、摺動機構は、摺動部品のアリ溝内に設けられ、固定部品のアリ面をレールとしてスライドする複数の脚から構成されるアリ溝スライドレール式の摺動機構であり、固定部品に対して摺動部品を摺動させて任意の位置で固定するハンドルは、樹脂からなることを特徴とする手動ステージ。