JP2018163002A

JP2018163002A - 表面測定機用手動送り機構

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Publication number: JP2018163002A
Application number: JP2017059442A
Authority: JP
Inventors: 裕明上村; Hiroaki Kamimura
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2021099357A; JP6846670B2; JP7065427B2

Abstract

【課題】被移動体の高精度の位置決めを実現しうる表面測定機用手動送り機構を提供する。【解決手段】操作部（１２）、操作部と連結されるノンバックラッシュ減速機（１４）、直線移動機構（２００）、ギア動作伝達部（２２）と、を備え、操作部の操作軸は、ノンバックラッシュ減速機の入力軸と連結され、かつ、操作軸、及び入力軸は同一の直線上に配置され、ノンバックラッシュ減速機の出力軸（１４Ａ）は、摩擦板（１６）と連結され、かつ、回転軸、及び出力軸は同一の直線上に配置され、ギア動作伝達部は、摩擦板の位置を回転軸の側へ移動させることにより、摩擦板と回転軸とを接触させて、ノンバックラッシュ減速機と回転軸とを連結させ、かつ、ギア動作伝達部は、摩擦板の位置を回転軸の反対の側へ移動させることにより、摩擦板と回転軸とを離間させて、ノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結を解除させる。【選択図】図１

Description

本発明は、被測定物の表面を測定する表面測定機に適用される表面測定機用手動送り機構に関する。

被測定物の表面を測定する表面測定機において、手動操作によって測定子の位置を微調整する手動送り機構を備えた構成が知られている。手動送り機構の例として、測定子の位置を移動させる直線移動機構に操作部を連結させる構成が挙げられる。

特許文献１は、手動操作によって、リニアモータの回転軸の位置決めを行う手動送り機構が記載されている。特許文献１に記載の手動送り機構は、手動つまみとリニアモータの回転軸とを連結する機構にウオームギアを採用している。これにより、手動操作による手動送り機構、及び電力遮断の際の落下防止機構の両立がなされている。

特許第５３５４３２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手動送り機構は、ウオームギアを採用したことに起因して、以下の課題が存在している。

ウオームギアは組立調整によって、バックラッシュに起因する位置ずれの発生を抑制可能であるものの、ウオームギアを採用した手動送り機構は、バックラッシュに起因する位置ずれを解消することは困難である。

また、バックラッシュに起因する位置ずれが発生するので、被移動体の微小距離の移動を実行するためには、作業者の高度な技能が必要となる。

更に、特許文献１に記載の手動送り機構は、二つの平歯車を嵌合させて、手動つまみとウオームギアとを連結させている。一方、二つの平歯車を分離させて、手動つまみとウオームギアとの連結を解除している。そうすると、二つの平歯車を噛み合わせる際、及び二つの平歯車の噛み合わせを分離する際に、二つの平歯車の噛み合わせに起因して、二つの平歯車の間のバックラッシュの範囲で被移動体の位置ずれが発生してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被移動体の高精度の位置決めを実現しうる表面測定機用手動送り機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。

第１態様に係る表面測定機用手動送り機構は、操作部と、操作部と連結されるノンバックラッシュ減速機と、被移動体を任意の一方向に沿って移動させる直線移動機構と、ノンバックラッシュ減速機の回転動作を直線移動機構に備えられる回転軸へ伝達するギア動作伝達部と、を備え、操作部は、操作に応じて回転する操作軸を備え、操作軸は、ノンバックラッシュ減速機の入力軸と連結され、かつ、操作軸、及び入力軸は同一の直線上に配置され、ノンバックラッシュ減速機の出力軸は、ギア動作伝達部に備えられる摩擦板と連結され、かつ、回転軸、及び出力軸は同一の直線上に配置され、ギア動作伝達部は、摩擦板の位置を回転軸の側へ移動させることにより、摩擦板と回転軸とを押圧当接させて、ノンバックラッシュ減速機と回転軸とを連結させ、かつ、ギア動作伝達部は、摩擦板の位置を回転軸の反対の側へ移動させることにより、摩擦板と回転軸とを離間させて、ノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結を解除させる表面測定機用手動送り機構である。

第１態様によれば、ノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸との間において摩擦板を移動させて、ノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸との連結、及び連結の解除を切り替える。これにより、ノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸とを連結させる場合、及びノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸との連結を解除させる場合のバックラッシュの発生が抑制される。

また、操作部の操作軸、ノンバックラッシュ減速機の入力軸を同一の直線上に配置し、ノンバックラッシュ減速機の出力軸、及び直線移動機構の回転軸を同一の直線上に配置する。これにより、手動送り機構の省スペース化が可能である。同一の直線上の配置には、各軸にずれが存在するものの、各軸のずれが無視できる程度である、実質的に同一の直線上に配置されている場合が含まれる。

操作部は操作つまみ等の回転操作部材を適用してもよい。かかる態様における操作軸は、回転操作部材の回転動作をノンバックラッシュ減速機の入力軸に伝達する。

ノンバックラッシュは、ノンバックラッシュ減速機の入力軸を回転させた際に、ノンバックラッシュ減速機の出力軸の遊びが発生しない場合、及びノンバックラッシュ減速機の入力軸を回転させた際に、ノンバックラッシュ減速機の出力軸の遊びが発生するものの、ノンバックラッシュ減速機の出力軸の遊びが手動送りの結果に影響しない実質的なノンバックラッシュの両者が含まれる。

第２態様は、第１態様の表面測定機用手動送り機構において、ノンバックラッシュ減速機は、入力軸、及び出力軸が同一の直線上に配置される構成としてもよい。

第２態様によれば、ノンバックラッシュ減速機自体の省スペース化が可能となる。

第３態様は、第１態様又は第２態様の表面測定機用手動送り機構において、ノンバックラッシュ減速機の減速比は、４００分の１以上２０分の１以下である構成としてもよい。

第３態様によれば、これにより、直線移動機構を用いた被移動体の移動における、被移動体の位置の微調整が可能である。また、直線移動機構の動作を停止させた状態を維持するブレーキ機能の実現が可能である。

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか一態様の表面測定機用手動送り機構において、ノンバックラッシュ減速機は、リング状の第一歯車と、第一歯車に内挿される第二歯車と、を備え、第一歯車は内周に第一歯を有し、第二歯車は第一歯と噛み合わせる第二歯を外周に有し、第二歯の歯数は、第一歯の歯数未満であり、入力軸は第二歯車に取り付けられ、出力軸は第一歯車に取り付けられる構成としてもよい。

第４態様にかかるノンバックラッシュ減速機の例として、波動歯車減速機、及び遊星歯車減速機が挙げられる。

第４態様において、第二歯車は、同一の種類の複数の歯車を用いて構成されてもよい。第二歯車は、複数の種類の歯車を用いて構成されてもよい。例えば、第二歯車は、入力軸が取り付けられる内歯車、及び第一歯車と内歯車との中間に配置される中間歯車から構成されてもよい。

第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか一態様の表面測定機用手動送り機構において、ギア動作伝達部は、摩擦板を回転軸に付勢させる摩擦板付勢機構と、摩擦板が連結されたノンバックラッシュ減速機を移動させる減速機移動機構と、ノンバックラッシュ減速機の移動方向を切り替える移動方向切替機構と、を備えた構成としてもよい。

第５態様によれば、ノンバックラッシュ減速機に連結された摩擦板の移動方向の切り替えが可能となる。

ギア動作伝達部は、電磁クラッチ、又は電磁ブレーキを適応してもよい。電磁クラッチ、又は電磁ブレーキは、制御信号に基づいて、ノンバックラッシュ減速機に連結された第一摩擦板と、回転軸に連結された第二摩擦板との押圧当接、及び離間が制御される。

第６態様は、第５態様の表面測定機用手動送り機構において、移動方向切替機構は、制御信号に基づいて摩擦板の移動方向の切り替えを行い、制御信号が非入力の場合に、摩擦板を回転軸の側へ移動させる構成としてもよい。

第６態様によれば、制御信号が非入力の場合に、操作部と直線移動機構とが連結され、手動送りが可能となる。これにより、移動方向切替機構の省電力化が可能である。

第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか一態様の表面測定機用手動送り機構において、直線移動機構は、磁力を駆動源として被移動体を移動させるリニアモータと、被移動体と連結される無端状のベルトと、無端状のベルトが巻き掛けられる複数のローラと、を備え、回転軸は、複数のローラのいずれか、又は複数のローラのいずれかと連結されるローラである構成としてもよい。

第７態様によれば、直線移動機構にリニアモータを採用することによって、高精度、及び高速の直線移動機構の動作が可能である。

第８態様は、第１態様から第６態様のいずれか一態様の表面測定機用手動送り機構において、直線移動機構は、回転軸の回転を被移動体の任意の一方向への直線移動に変換するねじ部を備え、回転軸は、ねじ部の端に連結される構成としてもよい。

第８態様によれば、直線移動機構にねじ部を採用することによって、高精度、及び高速の直線移動機構の動作が可能である。

第８態様において、ねじ部の一方の端にモータ等の駆動源が連結され、ねじ部の他方の端に回転軸が連結されてもよい。

本発明によれば、ノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸との間において摩擦板を移動させて、ノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸との連結、及び離間を切り替える。これにより、ノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸とを連結させる場合、及びノンバックラッシュ減速機と直線移動機構の回転軸とを離間させる場合のバックラッシュの発生が抑制される。

また、操作部の操作軸、ノンバックラッシュ減速機の入力軸を同一の直線上に配置し、ノンバックラッシュ減速機の出力軸、及び直線移動機構の回転軸を同一の直線上に配置する。これにより、手動送り機構の省スペース化が可能である。

図１は第一実施形態に係る手動送り機構の全体構成図である。図２はノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結状態を示す模式図である。図３はノンバックラッシュ減速機と回転軸との非連結状態を示す模式図である。図４は第二実施形態に係る手動送り機構の全体構成図である。図５はノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結状態を示す模式図である。図６はノンバックラッシュ減速機と回転軸との非連結状態を示す模式図である。図７は第三実施形態に係る手動送り機構の全体構成図である。図８はノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結状態を示す模式図である。図９はノンバックラッシュ減速機の構成例を示す波動歯車減速機の内部構造図である。図１０はノンバックラッシュ減速機の他の構成例を示す遊星歯車減速機の構造図である。図１１は直線移動機構の構成例を示す直線移動機構の概略構成図である。図１２は直線移動機構の他の構成例を示す直線移動機構の概略構成図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。本明細書では、先に説明した構成と同一の構成には同一の符号を付し、説明を適宜省略することとする。

［第一実施形態に係る手動送り機構］
＜構成＞
図１は第一実施形態に係る手動送り機構の全体構成図である。図１に示した手動送り機構１０は、手動つまみ１２、ノンバックラッシュ減速機１４、摩擦板１６、回転軸１８、摩擦板付勢機構２０、減速機移動機構２２、エアシリンダ２４、及びソレノイドバルブ２６を備えている。

手動つまみ１２は、シャフト１２Ｂの先端につまみ１２Ａが取り付けられる。シャフト１２Ｂの基端は、ノンバックラッシュ減速機１４の入力軸が連結される。ノンバックラッシュ減速機１４の入力軸の図示は省略する。ノンバックラッシュ減速機１４の出力軸１４Ａは、摩擦板１６、及び減速機移動機構２２が連結される。

ノンバックラッシュ減速機１４は、バックラッシュレスの減速機である。ノンバックラッシュ減速機１４は、高い減速比を有するギアである。ノンバックラッシュ減速機１４の減速比の例として、４００分の１以上２０分の１以下の範囲の減速比が挙げられる。ノンバックラッシュ減速機１４の詳細は後述する。

手動つまみ１２、ノンバックラッシュ減速機１４、及び摩擦板１６は、手動つまみ１２の回転軸、ノンバックラッシュ減速機１４の入力軸、ノンバックラッシュ減速機１４の出力軸１４Ａ、及び摩擦板１６の回転軸が同一の直線上に並ぶ配置を有している。本明細書における同一とは、実際には相違しているものの同一と同様の作用効果を奏する実質的な同一が含まれる。なお、手動つまみ１２の回転軸、ノンバックラッシュ減速機１４の入力軸の図示は省略する。

符号３８を付した一点鎖線は、手動つまみ１２の回転軸、ノンバックラッシュ減速機１４の入力軸、ノンバックラッシュ減速機１４の出力軸、及び摩擦板１６の回転軸のそれぞれの軸芯が並ぶ直線を示している。

摩擦板付勢機構２０は、二枚の板ばね２０Ａの間に板ばね支持部材２０Ｂが取り付けられる構造を有している。二枚の板ばね２０Ａの基端は、ノンバックラッシュ減速機１４が取り付けられる。二枚の板ばね２０Ａの先端は、板ばね支持部材２０Ｂを用いて支持される。ノンバックラッシュ減速機１４は、摩擦板付勢機構２０を用いて、直線３８に沿って往復移動が可能である。

減速機移動機構２２の摩擦板連結部材２２Ａは、摩擦板１６が連結される。減速機移動機構２２のエアシリンダ連結部材２２Ｂは、エアシリンダ２４のピストン２４Ａが連結される。摩擦板連結部材２２Ａ、及びエアシリンダ連結部材２２Ｂは、二つのアーム部材２２Ｃを用いて支持される。二つのアーム部材２２Ｃの基端は、アーム連結部材２２Ｄを用いて支持される。

エアシリンダ２４は、第一配管２８を介してソレノイドバルブ２６が連結される。ソレノイドバルブ２６は、第二配管３０、及び第三配管３２が連結される。ソレノイドバルブ２６は、制御信号を用いて第一配管２８と第二配管３０との接続状態と、第一配管２８と第三配管３２との接続状態との切り替えが可能である。

例えば、第二配管３０を吸気管とし、第三配管３２を排気管としてもよい。かかる態様では、第二配管３０は、図示しないエア供給部と接続される。第三配管３２は、図示しない排気部と接続される。

回転軸１８は、無端状のベルト３４が巻き掛けられる。ベルト３４は、移動ステージ３６が取り付けられる。図１では、ベルト３４が巻き掛けられる複数のローラのうち、回転軸１８のみを図示する。

回転軸１８は、第一面１８Ａが摩擦板１６と対向する位置に配置される。回転軸１８の第一面１８Ａは、エアシリンダ２４の付勢力を用いて摩擦板１６を押圧当接させた場合に、摩擦板１６との間に摩擦力が発生する。回転軸１８の第一面１８Ａは、回転軸１８の摩擦板１６の側の面である。

図１では、直線移動機構の全体の図示を省略する。直線移動機構の構成例は、図１１、及び図１２に図示する。図１１、及び図１２に示した直線移動機構における被移動体の移動方向は、任意の一方向に相当する。

手動つまみ１２は操作部の構成要素の一例である。シャフト１２Ｂは操作に応じて回転する操作軸の一例である。摩擦板１６は、ノンバックラッシュ減速機の回転動作を直線移動機構へ伝達するギア動作伝達部の構成要素の一例である。

エアシリンダ２４は、移動方向切替機構の構成要素の一例である。ソレノイドバルブ２６は、移動方向切替機構の構成要素の一例である。移動ステージ３６は被移動体に相当する。

＜手動送り機構を用いた移動ステージの手動調整＞
図２はノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結状態を示す模式図である。図２に示すように、ソレノイドバルブ２６の排気側を開放した場合、エアシリンダ２４のピストン２４Ａはエアシリンダ２４から突出する方向へ動作する。ソレノイドバルブ２６の排気側の開放の例として、図１に示した第一配管２８と第三配管３２との連通状態が挙げられる。

図２に示したソレノイドバルブ２６の排気側を開放した場合、減速機移動機構２２のアーム部材２２Ｃは、アーム連結部材２２Ｄを支点として、エアシリンダ２４と反対の側へ揺動する。アーム部材２２Ｃの揺動に応じて、摩擦板連結部材２２Ａは、エアシリンダ２４と反対の側へ移動する。図２に示したばね２４Ｂは、ピストン２４Ａに作用する付勢力を表している。

摩擦板連結部材２２Ａのエアシリンダ２４と反対の側への移動に応じて、摩擦板１６は、回転軸１８の側へ移動し、かつ、摩擦板１６は、ばね２４Ｂの付勢力が作用して、回転軸１８の第一面１８Ａに押圧当接する。摩擦板１６と回転軸１８の第一面１８Ａとの間に作用する摩擦力を用いて、摩擦板１６の回転力は回転軸１８の第一面１８Ａに伝達される。

摩擦板１６と回転軸１８の第一面１８Ａとの連結に起因して、回転軸１８は、ノンバックラッシュ減速機１４と連結される。そして、手動つまみ１２は、ノンバックラッシュ減速機１４、及び摩擦板１６を介して回転軸１８と連結される。

手動つまみ１２と回転軸１８とが連結された状態において、手動つまみ１２を操作すると、手動つまみ１２の操作量に応じて回転軸１８が回転する。ベルト３４は、回転軸１８の回転に応じて走行する。

移動ステージ３６は、ベルト３４の走行に応じて、ベルト３４の走行方向に沿って移動する。回転軸１８の回転角度は、手動つまみ１２の回転角度に、ノンバックラッシュ減速機１４のギア比を乗算した値である。移動ステージ３６の移動量は、回転軸１８の回転角度に回転軸１８の半径を乗算した値である。

すなわち、手動つまみ１２と回転軸１８を連結させた場合、手動つまみ１２を用いて、移動ステージ３６の位置の微調整が可能となる。また、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とを連結させることに起因して、移動ステージ３６の位置の保持が可能である。

ソレノイドバルブ２６の制御信号がオフの場合に、ソレノイドバルブ２６の排気側を開放する態様が好ましい。制御信号のオフは、制御信号の入力端子の無通電と同様の状態である。

停電等によってソレノイドバルブ２６の制御信号入力端子が無通電となった場合に、ノンバックラッシュ減速機１４が直線移動機構のブレーキとして機能する。そうすると、ソレノイドバルブ２６の制御信号入力端子が無通電となった場合の、移動ステージ３６の位置ずれが抑制される。

図３はノンバックラッシュ減速機と回転軸との非連結状態を示す模式図である。図３に示すように、ソレノイドバルブ２６の吸気側を開放した場合、エアシリンダ２４のピストン２４Ａは、エアシリンダ２４の内部へ向かう方向へ移動する。ソレノイドバルブ２６の排気側の開放の例として、図１に示した第一配管２８と第二配管３０との連通状態が挙げられる。

図３に示したソレノイドバルブ２６の吸気側を開放した場合、減速機移動機構２２のアーム部材２２Ｃは、アーム連結部材２２Ｄを支点として、エアシリンダ２４の側へ揺動する。アーム部材２２Ｃの揺動に応じて、摩擦板連結部材２２Ａは、エアシリンダ２４の側へ移動する。

摩擦板連結部材２２Ａのエアシリンダ２４の側への移動に応じて、摩擦板１６は、回転軸１８と反対の側へ移動し、かつ、摩擦板１６は、回転軸１８の第一面１８Ａから離間する。

摩擦板１６と回転軸１８との離間させた場合、回転軸１８は、ノンバックラッシュ減速機１４との連結が解除される。回転軸１８とノンバックラッシュ減速機１４との連結が解除された状態では、図示しないコントローラからの指令信号に基づき、直線移動機構を用いて移動ステージ３６の移動が可能となる。

＜作用効果＞
第一実施形態に係る手動送り機構１０によれば、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８との連結は、摩擦板１６と回転軸１８との間に作用する摩擦力が用いられる。これにより、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８との連結、及び離間の際に歯車の噛み合わせによるバックラッシュが発生せず、移動ステージ３６の高精度の位置決めが可能である。

手動つまみ１２、ノンバックラッシュ減速機１４は、手動つまみ１２の回転軸、及びノンバックラッシュ減速機１４の入力軸が同一の直線上に並ぶ配置を有している。ノンバックラッシュ減速機１４、及び摩擦板１６は、ノンバックラッシュ減速機１４の出力軸１４Ａ、及び摩擦板１６の中心が同一の直線上に並ぶ配置を有している。これにより、手動送り機構１０の省スペース化が可能となる。

手動つまみ１２と回転軸１８との連結に、高い減速比を有するノンバックラッシュ減速機１４が用いられる。これにより、手動つまみ１２の遊びが抑制され、移動ステージ３６の高精度の位置決めが可能である。また、手動つまみ１２が操作されない場合の移動ステージ３６の位置を保持するブレーキ機能の実現が可能である。

更に、手動送り機構１０を用いた移動ステージ３６の微調整の際に、無励磁作動型ブレーキ等の通電される部品が不要であり、発熱、及び省電力の観点で有利である。

図２に示したエアシリンダ２４、及びソレノイドバルブ２６は、制御信号に基づいて摩擦板の移動方向の切り替えを行い、制御信号が非入力の場合に、摩擦板を回転軸の側へ移動させる移動方向切替機構の構成要素の一例である。

［第二実施形態に係る手動送り機構］
＜構成＞
図４は第二実施形態に係る手動送り機構の全体構成図である。以下、主として、第一実施形態と第二実施形態との相違点について説明する。

図４に示した手動送り機構１０Ａは、図１に示した減速機移動機構２２に代わり、図４に示した摩擦板付勢板４０を備えている。摩擦板付勢板４０は、エアシリンダ２４のピストン２４Ａが連結される。

摩擦板付勢板４０の先端は、ノンバックラッシュ減速機１４の出力軸１４Ａ、及び摩擦板１６が連結される。摩擦板付勢板４０は、摩擦板付勢機構の構成要素の一例である。

＜手動送り機構を用いた移動ステージの手動調整＞
図５はノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結状態を示す模式図である。ソレノイドバルブ２６の排気側を開放した場合、エアシリンダ２４のピストン２４Ａはエアシリンダ２４から突出する方向へ動作する。ソレノイドバルブ２６の排気側を開放した場合、摩擦板付勢板４０は、エアシリンダ２４のピストン２４Ａの移動方向に沿って、エアシリンダ２４と反対の側へ移動する。

摩擦板付勢板４０のエアシリンダ２４と反対の側への移動に応じて、摩擦板１６は、回転軸１８の側へ移動し、かつ、摩擦板１６は、回転軸１８の第一面１８Ａに押圧当接する。摩擦板１６と回転軸１８の第一面１８Ａとの間に作用する摩擦力を用いて、摩擦板１６は回転軸１８の第一面１８Ａに連結される。

手動つまみ１２と回転軸１８とを連結させた場合、第一実施形態に係る手動送り機構１０と同様に、手動つまみ１２を用いて、移動ステージ３６の位置の微調整が可能となる。また、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とを連結させることに起因して、移動ステージ３６の位置の保持が可能である。

図６はノンバックラッシュ減速機と回転軸との非連結状態を示す模式図である。ソレノイドバルブ２６の吸気側を開放した場合、エアシリンダ２４のピストン２４Ａはエアシリンダ２４の内部へ向かう方向へ動作する。ソレノイドバルブ２６の吸気側を開放した場合、摩擦板付勢板４０は、エアシリンダ２４のピストン２４Ａの移動方向に沿って、エアシリンダ２４の側へ移動する。

摩擦板付勢板４０のエアシリンダ２４の側への移動に応じて、摩擦板１６は、回転軸１８と反対の側へ移動し、かつ、摩擦板１６は、回転軸１８の第一面１８Ａから離間する。摩擦板１６と回転軸１８との離間した状態では、図示しないコントローラからの指令信号に基づき、直線移動機構を用いて移動ステージ３６の移動が可能となる。

図５、及び図６に示したエアシリンダ２４、及びソレノイドバルブ２６は、制御信号に基づいて摩擦板の移動方向の切り替えを行い、制御信号が非入力の場合に、摩擦板を回転軸の側へ移動させる移動方向切替機構の一例である。

＜作用効果＞
第二実施形態に係る手動送り機構１０Ａによれば、第一実施形態に係る手動送り機構１０と同様の作用効果を得ることが可能となる。また、第一実施形態に係る手動送り機構１０と比較して、摩擦板１６を移動させる構成の簡素化が可能である。

［第三実施形態に係る手動送り機構］
＜構成＞
図７は第三実施形態に係る手動送り機構の全体構成図である。以下、主として、第一実施形態、及び第二実施形態と第三実施形態との相違点について説明する。

図７に示した手動送り機構１０Ｂは、図１に示した手動送り機構１０における、摩擦板１６、摩擦板付勢機構２０、減速機移動機構２２、エアシリンダ２４、及びソレノイドバルブ２６に代わり、電磁クラッチ５０を備えている。

図７に示したノンバックラッシュ減速機１４の出力軸１４Ａは、電磁クラッチ５０の入力部５０Ａと連結される。また、回転軸１８は、電磁クラッチ５０の出力部と連結される。電磁クラッチ５０の出力部の図示は省略する。なお、電磁クラッチ５０は、電磁ブレーキと呼ばれることがある。

電磁クラッチ５０は、公知の電磁クラッチを適用可能である。例えば、二枚の摩擦板の間に生じる摩擦力を利用する構造が挙げられる。電磁クラッチ５０は、図示しないコントローラから送信される制御信号に基づいて動作が制御される。電磁クラッチ５０は、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８との離間を表す制御信号が入力されると、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とを離間させる。

電磁クラッチ５０は、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８との連結を表す制御信号が入力されると、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とを連結させる。電磁クラッチ５０は、摩擦板付勢機構、減速機移動機構、及び移動方向切替機構を一体に構成した態様の一例である。

＜手動送り機構を用いた移動ステージの手動調整＞
図８はノンバックラッシュ減速機と回転軸との連結状態を示す模式図である。図８に示した電磁クラッチ５０は、無励磁作動型とする。無励磁作動型の電磁クラッチ５０は、制御信号が非入力の場合にノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とを連結させる。また、制御信号が入力された場合に、ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とを離間させる。

手動送り機構１０Ｂを用いた移動ステージ３６の位置の微調整を行う場合は、電磁クラッチ５０への制御信号を入力する。ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とが連結され、手動つまみ１２を用いて、移動ステージ３６の位置の微調整が可能となる。

直線移動機構を用いて移動ステージ３６を移動させる場合は、電磁クラッチ５０への制御信号を入力する。ノンバックラッシュ減速機１４と回転軸１８とが離間して、直線移動機構を用いて、移動ステージ３６の移動が可能となる。

図８に示した電磁クラッチ５０は、制御信号に基づいて摩擦板の移動方向の切り替えを行い、制御信号が非入力の場合に、摩擦板を回転軸の側へ移動させる移動方向切替機構の一例である。

＜作用効果＞
第三実施形態に係る手動送り機構１０Ｂによれば、第一実施形態に係る手動送り機構１０と同様の作用効果を得ることが可能となる。また、第一実施形態に係る手動送り機構１０と比較して構造が簡素化され、手動送り機構１０Ｂの省スペース化が可能である。

［ノンバックラッシュ減速機の構成例］
＜波動歯車減速機の構造＞
図９はノンバックラッシュ減速機の構成例を示す波動歯車減速機の内部構造図である。図９に示した波動歯車減速機１４Ｂは、固定歯車１００、回転歯車１０２、及びカム１０４を備えている。

固定歯車１００は、金属製の剛体であり、リング形状を有している。固定歯車１００は、内周に歯１００Ａが形成されている。固定歯車１００は、図示しないケースに固定される。

回転歯車１０２は、金属製の弾性体であり、カップ形状を有している。回転歯車１０２は、固定歯車１００の中空部分に内挿される。

回転歯車１０２は、中空部分の外周に歯１０２Ａが形成されている。回転歯車１０２の歯１０２Ａの歯数は、固定歯車１００の歯１００Ａの歯数未満である。回転歯車１０２の底部は、出力軸１０２Ｄが取り付けられる。図９では、破線を用いて出力軸１０２Ｄを図示する。

カム１０４は、金属製であり、平面形状が楕円である。カム１０４は、外周にボールベアリング１０４Ａが嵌められている。ボールベアリング１０４Ａの外周は、ボールベアリング１０４Ａのボール１０４Ｂを介して弾性変形する。カム１０４は、入力軸１０４Ｃが取り付けられる。図９に示した波動歯車減速機１４Ｂは、入力軸１０４Ｃ、及び出力軸１０２Ｄが同一の直線上に配置される。

固定歯車１００は、リング状の第一歯車の一例である。回転歯車１０２は、第一歯車に内挿される第二歯車の一例である。固定歯車１００の歯１００Ａは第一歯の一例である。回転歯車１０２の歯１０２Ａは、第二歯の一例である。

＜波動歯車減速機の動作＞
図９に示した入力軸１０４Ｃを回転させると、カム１０４の形状に応じて回転歯車１０２は楕円状に弾性変形する。そうすると、回転歯車１０２の歯１０２Ａと固定歯車１００の歯１００Ａとが噛み合う位置は、固定歯車１００の内周に沿って移動する。

カム１０４を一周させた場合、固定歯車１００の歯１００Ａの歯数から回転歯車１０２の歯１０２Ａの歯数を減算した歯数分だけ、回転歯車１０２が移動する。符号１０４Ｄを付した矢印付き曲線は、入力軸１０４Ｃの回転方向を表している。符号１０２Ｅを付した矢印付きの曲線は、出力軸１０２Ｄの回転方向を表している。なお、入力軸１０４Ｃの回転方向が逆転した場合、出力軸１０２Ｄの回転方向も逆転する。

例えば、固定歯車１００の歯１００Ａの歯数をｚ_１、回転歯車１０２の歯１０２Ａの歯数をｚ_２とした場合、入力軸を一周させた場合の出力軸の回転角度ｄｓは、以下の式１を用いて表される。

（ｚ_１−ｚ_２）×２×π／ｚ_１ …式１
なお、ｄｓの単位はラジアンである。

波動歯車減速機１４Ｂは、４００分の１以上２０分の１以下の高減速比を適用可能である。波動歯車減速機１４Ｂの減速比は、以下の式２を用いて表される。

（ｚ_１−ｚ_２）／ｚ_１ …式２
図９に示した波動歯車減速機１４Ｂは、固定歯車１００の複数の歯１００Ａと、回転歯車１０２の複数の歯１０２Ａとが同時に噛み合わせられる。また、波動歯車減速機１４Ｂは、１８０度対称の二か所において、固定歯車１００の複数の歯１００Ａと、回転歯車１０２の複数の歯１０２Ａとが噛み合わせられる。

これにより、歯のピッチ誤差、累積ピッチ誤差の回転精度への影響が平均化される。すなわち、ノンバックラッシュを実現し、高い位置決め精度が得られる。ここでいうノンバックラッシュには、図１に示した移動ステージ３６の位置決め精度に影響しない程度の微小なバックラッシュが発生する、実質的なノンバックラッシュが含まれる。

更に、図９に示した波動歯車減速機１４Ｂは、入力軸１０４Ｃと出力軸１０２Ｄとが同一の直線の上に配置される。これにより、波動歯車減速機１４Ｂの入力軸１０４Ｃ、及び出力軸１０２Ｄと直交する方向における、波動歯車減速機１４Ｂの省スペース化が可能である。

図９に示した波動歯車減速機１４Ｂの例として、株式会社ハーモニックドライブシステムズ社製、ハーモニックドライブが挙げられる。なお、ハーモニックドライブは、同社の登録商標である。

＜遊星歯車減速機の構造＞
図１０はノンバックラッシュ減速機の他の構成例を示す遊星歯車減速機の構造図である。図１０に示した遊星歯車減速機１４Ｃは、外歯車１２０、中間歯車１２２、及び内歯車１２４を備えている。

外歯車１２０は、リング形状を有している。外歯車１２０は、内周に歯１２０Ａが形成されている。外歯車１２０は、図示しないケースに回転可能に支持される。外歯車１２０は、破線を用いて図示した出力軸１２０Ｄが取り付けられる。

図１０に示した中間歯車１２２は、外周に歯１２２Ａが形成されている。遊星歯車減速機１４Ｃは、複数の中間歯車１２２を備えている。また、遊星歯車減速機１４Ｃは、固定リング１２２Ｂを用いて、複数の中間歯車１２２の中心の位置が固定支持されている。

複数の中間歯車１２２は、それぞれ一か所の位置において、外歯車１２０と噛み合わせられている。図１０には、二つの中間歯車１２２を備える遊星歯車減速機１４Ｃを示す。

内歯車１２４は、外周に歯１２４Ａが形成されている。内歯車１２４の歯１２４Ａは、複数の中間歯車１２２の歯１２２Ａと噛み合わせられる。換言すると、内歯車１２４は、複数の中間歯車１２２との噛み合わせ位置が、中間歯車１２２の数と同数となっている。
各中間歯車１２２は、それぞれ一か所の噛み合わせ位置において、内歯車１２４と噛み合わせられる。内歯車１２４は入力軸１２４Ｃが取り付けられる。

図１０に示した遊星歯車減速機１４Ｃは、入力軸１２４Ｃ、及び出力軸１２０Ｄが同一の直線上に配置されている。

外歯車１２０は、リング状の第一歯車の一例である。複数の中間歯車１２２は、第一歯車に内挿される第二歯車の構成要素の一例である。内歯車１２４は、第一歯車に内挿される第二歯車の構成要素の一例である。

外歯車１２０の歯１２０Ａは第一歯の一例である。中間歯車１２２の歯１２２Ａは、第二歯の構成要素の一例である。

＜遊星歯車減速機の動作＞
図１０に示した入力軸１２４Ｃを回転させると、内歯車１２４が回転する。内歯車１２４が回転すると、複数の中間歯車１２２が回転する。複数の中間歯車１２２が回転すると、外歯車１２０が回転し、外歯車１２０に取り付けられた出力軸１２０Ｄが回転する。

遊星歯車減速機１４Ｃの減速比は、４００分の１以上２０分の１以下の高減速比を適用可能である。外歯車１２０の歯１２０Ａの歯数をｚ_１１とし、内歯車１２４の歯１２４Ａの歯数をｚ_１２とした場合、遊星歯車減速機１４Ｃの減速比は、以下の式３を用いて表される。

ｚ_１２／ｚ_１１ …式３
図１０に符号１２４Ｄを付した矢印付き曲線は、入力軸１２４Ｃの回転方向を表している。符号１２０Ｅを付した矢印付き曲線は、出力軸１２０Ｄの回転方向を表している。なお、入力軸１２４Ｃの回転方向が逆転した場合、出力軸１２０Ｄの回転方向も逆転する。

図１０に示した遊星歯車減速機１４Ｃは、外歯車１２０を固定して、固定リング１２２Ｂに出力軸を取り付けてもよい。また、内歯車１２４を固定して、外歯車１２０に入力軸を取り付け、かつ、固定リング１２２Ｂに出力軸を取り付けてもよい。

遊星歯車減速機１４Ｃは、外歯車１２０の歯１２０Ａと、中間歯車１２２の複数の歯１２２Ａとが同時に噛み合わせられる。また、遊星歯車減速機１４Ｃは、１８０度対称の二か所の位置において、外歯車１２０の歯１２０Ａと、中間歯車１２２の複数の歯１２２Ａとが噛み合わせられる。

これにより、歯のピッチ誤差、累積ピッチ誤差の回転精度への影響が平均化される。すなわち、ノンバックラッシュを実現している。また、高い位置決め精度が得られる。ここでいうノンバックラッシュには、図１に示した移動ステージ３６の位置決め精度に影響しない程度の微小なバックラッシュが発生する、実質的なノンバックラッシュが含まれる。

更に、図１０に示した遊星歯車減速機１４Ｃは、入力軸１２４Ｃと出力軸１２０Ｄとが同一の直線の上に配置される。これにより、遊星歯車減速機１４Ｃの入力軸１２４Ｃ、及び出力軸１２０Ｄと直交する方向における、遊星歯車減速機１４Ｃの省スペース化が可能である。

［直線移動機構の構成例］
＜リニアモータを用いた直線移動機構＞
図１１は直線移動機構の構成例を示す直線移動機構の概略構成図である。図１１には、リニアモータ２００を用いた直線移動機構を示す。図１１に示したリニアモータ２００は、本体ベース２０２、ガイドレール２０４、コイルベース２０６、スライダー２０８、マグネット２１０、及び移動ステージ２１２を備えている。

ガイドレール２０４は、本体ベース２０２の上に配置される。リニアモータ２００は、リニアモータ２００の短手方向について、二本のガイドレール２０４が配置される。図１１では、二本のガイドレール２０４のうち一本を図示する。なお、リニアモータ２００の短手方向は、図１１の紙面を貫く方向である。

コイルベース２０６は、二本のガイドレール２０４の間の位置に配置される。コイルベース２０６は、リニアモータ２００の長手方向について、移動ステージ２１２の移動範囲の全長に対応する長さを有している。コイルベース２０６は、電磁石が適用される。

スライダー２０８は、ガイドレール２０４の上に取り付けられる。スライダー２０８は、ガイドレール２０４の反対側の面に移動ステージ２１２が取り付けられる。スライダー２０８は、移動ステージ２１２をガイドレール２０４に沿って移動可能に支持する。

移動ステージ２１２は、コイルベース２０６の側の面にマグネット２１０が取り付けられる。マグネット２１０とコイルベース２０６との間には、一定の間隔が空けられる。一定の間隔は、マグネット２１０とコイルベース２０６との間に生じる磁力に応じて決められる。

リニアモータ２００は、指令信号に基づいてコイルベース２０６を励磁する。コイルベース２０６の励磁に起因して、マグネット２１０に駆動力が発生し、これにより移動ステージ２１２がガイドレール２０４の上を移動する。

図１１に示した移動ステージ２１２は、無端状のベルト２２０が取り付けられる。図１１に示した移動ステージ２１２は、図１に示した移動ステージ３６に相当する。図１１に示したベルト２２０は、図１に示したベルト３４に相当する。

図１１に示したベルト２２０は、第一ローラ２２２、第二ローラ２２４、第三ローラ２２６、及び第四ローラ２２８に巻き掛けられる。図１１に示した第一ローラ２２２は、図１に示した回転軸１８に相当する。図１１に示した第一ローラ２２２は、図１に示した回転軸１８が連結されてもよい。

図１１に示した移動ステージ２１２は、リニアモータ２００の励磁が解除された場合に、図１に示した手動送り機構１０を用いて手動送りが可能である。図１に示したノンバックラッシュ減速機１４は、図１１に示したリニアモータ２００の励磁が解除された場合の移動ステージ２１２のブレーキとして機能する。

図１１に示した移動ステージ２１２は、移動ステージ２１２を昇降動作させるＺ軸方向移動機構に適用される場合に、バランスウエイト、及びバランスウエイトのガイド部材を備える態様が好ましい。バランスウエイトの配置例として、第二ローラ２２４と第三ローラ２２６との間のベルト２２０に取り付ける例が挙げられる。

リニアモータ２００は、コイルベース２０６に代わり永久磁石を備え、マグネット２１０に代わり電磁石を備えてもよい。図１１に示したリニアモータ２００は、磁力を駆動源として被移動体を移動させるリニアモータの一例である。

＜ボールねじを用いた直線移動機構＞
図１２は直線移動機構の他の構成例を示す直線移動機構の概略構成図である。図１２は、ボールねじ２４０を用いた直線移動機構を示す。図１２に示したボールねじ２４０は、ねじ２４２、ナット２４４、移動ステージ２４６、ねじ支持部材２４８を備えている。

ねじ２４２の一方の端は、連結部材２５０を介してモータ２５２が取り付けられる。ねじ２４２の他方の端は、回転軸２５４が取り付けられる。図１２に示した回転軸２５４は、図１に示した回転軸１８に相当する。図１２に示した回転軸２５４は、図１に示した回転軸１８が連結されてもよい。

図１２に示した移動ステージ２４６は、モータ２５２の励磁が解除された場合に、図１に示した手動送り機構１０を用いて手動送りが可能である。図１に示したノンバックラッシュ減速機１４は、図１２に示したモータ２５２の励磁が解除された場合の移動ステージ２４６のブレーキとして機能する。

直線移動機構は、リニアモータ２００を用いた直線移動機構、及びボールねじ２４０を用いた直線移動機構に限定されない。例えば、ベルトを用いた直線移動機構、及びコンベアを用いた直線移動機構など、他の駆動方式を用いた直線移動機構を採用してもよい。

図１２に示したボールねじ２４０は、回転軸の回転を被移動体の任意の一方向への直線移動に変換するねじ部の一例である。

［手動送り機構の装置適用例］
本明細書に示した手動送り機構は、表面形状測定機用手動送り機構として適用可能である。また、粗さ測定機、輪郭測定機、及び真円度測定機などの表面測定機用手動送り機構として適用可能である。

＜手動送り機構を用いた手動調整＞
図１に示した手動送り機構１０を用いて、表面形状測定機に具備されるスタイラスのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向における位置の微調整が可能である。スタイラス３１８は、移動ステージ３６に取り付けられている。

Ｘ軸方向におけるスタイラスの位置の微調整を実行する場合は、まず、摩擦板１６と回転軸１８とを連結させる。次に、Ｘ軸方向移動部のモータの励磁を解除する。手動つまみ１２が操作されると、手動つまみ１２の操作方向、及び操作量に応じて、Ｘ軸方向におけるスタイラスの位置の微調整が可能である。

以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により、多くの変形が可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…手動送り機構、１２…手動つまみ、１２Ｂ…シャフト、１４…ノンバックラッシュ減速機、１６…摩擦板、１８…回転軸、２０…摩擦板付勢機構、２２…減速機移動機構、２４…エアシリンダ、２６…ソレノイドバルブ、４０…摩擦板付勢板、５０…電磁クラッチ、２００…リニアモータ、２４０…ボールねじ部

Claims

操作部と、
前記操作部と連結されるノンバックラッシュ減速機と、
被移動体を任意の一方向に沿って移動させる直線移動機構と、
前記ノンバックラッシュ減速機の回転動作を前記直線移動機構に備えられる回転軸へ伝達するギア動作伝達部と、
を備え、
前記操作部は、操作に応じて回転する操作軸を備え、
前記操作軸は、前記ノンバックラッシュ減速機の入力軸と連結され、かつ、前記操作軸、及び前記入力軸は同一の直線上に配置され、
前記ノンバックラッシュ減速機の出力軸は、前記ギア動作伝達部に備えられる摩擦板と連結され、かつ、前記回転軸、及び前記出力軸は同一の直線上に配置され、
前記ギア動作伝達部は、前記摩擦板の位置を前記回転軸の側へ移動させることにより、前記摩擦板と前記回転軸とを押圧当接させて、前記ノンバックラッシュ減速機と前記回転軸とを連結させ、かつ、前記ギア動作伝達部は、前記摩擦板の位置を前記回転軸の反対の側へ移動させることにより、前記摩擦板と前記回転軸とを離間させて、前記ノンバックラッシュ減速機と前記回転軸との連結を解除させる表面測定機用手動送り機構。
前記ノンバックラッシュ減速機は、前記入力軸、及び前記出力軸が同一の直線上に配置される請求項１に記載の表面測定機用手動送り機構。
前記ノンバックラッシュ減速機の減速比は、４００分の１以上２０分の１以下である請求項１又は２に記載の表面測定機用手動送り機構。
前記ノンバックラッシュ減速機は、リング状の第一歯車と、
前記第一歯車に内挿される第二歯車と、
を備え、
前記第一歯車は内周に第一歯を有し、
前記第二歯車は前記第一歯と噛み合わせる第二歯を外周に有し、前記第二歯の歯数は、前記第一歯の歯数未満であり、
前記入力軸は前記第二歯車に取り付けられ、前記出力軸は前記第一歯車に取り付けられる請求項１から３のいずれか一項に記載の表面測定機用手動送り機構。
前記ギア動作伝達部は、
前記摩擦板を前記回転軸に付勢させる摩擦板付勢機構と、
前記摩擦板が連結された前記ノンバックラッシュ減速機を移動させる減速機移動機構と、
前記ノンバックラッシュ減速機の移動方向を切り替える移動方向切替機構と、
を備えた請求項１から４のいずれか一項に記載の表面測定機用手動送り機構。
前記移動方向切替機構は、制御信号に基づいて前記摩擦板の移動方向の切り替えを行い、前記制御信号が非入力の場合に、前記摩擦板を前記回転軸の側へ移動させる請求項５に記載の表面測定機用手動送り機構。
前記直線移動機構は、磁力を駆動源として被移動体を移動させるリニアモータと、
前記被移動体と連結される無端状のベルトと、
前記無端状のベルトが巻き掛けられる複数のローラと、
を備え、
前記回転軸は、前記複数のローラのいずれか、又は前記複数のローラのいずれかと連結されるローラである請求項１から６のいずれか一項に記載の表面測定機用手動送り機構。
前記直線移動機構は、回転軸の回転を前記被移動体の任意の一方向への直線移動に変換するねじ部を備え、
前記回転軸は、ねじ部の端に連結される請求項１から６のいずれか一項に記載の表面測定機用手動送り機構。