JP2773862B2 - 往復動体の駆動案内方法 - Google Patents

往復動体の駆動案内方法

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JP2773862B2
JP2773862B2 JP62006154A JP615487A JP2773862B2 JP 2773862 B2 JP2773862 B2 JP 2773862B2 JP 62006154 A JP62006154 A JP 62006154A JP 615487 A JP615487 A JP 615487A JP 2773862 B2 JP2773862 B2 JP 2773862B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は往復動可能に支持される移動体を駆動案内す
る往復動体の駆動案内方法に関する。 (従来の技術) 往復動可能に支持される移動体としては例えば、出力
1メガワット級の大電力を必要とする原子力核融合装置
のプラズマを加熱するための高周波電力の位相を制御す
る大電力移相器に使用される導波管の可動部がある。第
6図はこのような大電力移相器の導波管を示し、導波管
1は図示しない前記移相器の筐体の前面に上下方向に配
置され、略半円形状に屈曲形成されたUベルト導波管
(以下導管という)2と、当該導管2の各開口端の上方
に配置される伸縮自在なベロー形可撓管(以下単に可撓
管という)3、3とにより構成され、各可撓管3、3の
各下方の開口端は夫々プレート4を介して導管2の各開
口端に接続され、各上方の開口端は夫々移相器の筐体に
設けられたフランジ5に固定され、プレート4は両端に
固定されたリニアベアリング6、6を介して前記筐体の
前面両側に上下方向に平行に配設された案内軸7、7に
軸方向に摺動可能に外嵌されると共に図示しない駆動装
置により上下方向に駆動可能とされる。 この導波管1はプレート4即ち、導管2の上、下動に
応じて各可撓管3、3を短縮、伸長されてその長さを変
化され、前記移相器の高周波出力電力の位相を制御する
ように構成されている。 (発明が解決しようとする問題点) ところで、上記構造の導波管1は、2本の案内軸7、
7により可撓管3、3を支持案内する所謂2軸支持が行
われているために自由度が制限され、これらの2軸即
ち、案内軸7、7を完全に平行に配設することが工作精
度上及び組付精度上極めて困難である。そこで普通、軸
位置の微調整、慣らし運転、或いは摺動部分全体の剛性
を上げ、同時加工を行い、2軸(案内軸7、7)の平行
度を上げる等の種々の対策がなされている。 しかしながら、かかる対策は、軽量構造で、無調整且
つ慣らし運転を必要としない構造で、大量の製品を安価
に且つ短期間に作製することは極めて困難であるという
問題がある。 また、前記軸方向移動の駆動方法として、移動動作に
干渉を与えないようにクリアランスを与え又は、ゴム等
の緩衝部材を設けたネジ機構による方法が採られてい
る。しかしながら、かかる駆動機構では位置決め精度を
高くすることが困難であるという問題がある。 或いはまた、導管2の平行移動性がクリアランスをあ
る程度大きくしても高められるように可動部即ち、プレ
ート4の両端近傍に夫々ねじ機構を設け、これらを同期
回転させる方法もあるが、かかる方法は高速回転する部
分の質量が大きくなり、慣性力の増大を来たして高速に
位置決めを行うことが困難であるという問題がある。 更に、これらの技術的なもの以外に、温度変化等の装
置の組立後に発生する各部の位置変移により、高速駆動
が困難となったり、移動範囲が限定されたりする。ま
た、機構部分に故障が発生した際に代替部品の交換が困
難である等の多くの問題がある。 本発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、往復動体の駆動案内機構における移動体の自由度の
制限を最低にして組立精度の低い状態でも円滑な動作を
可能とした往復動体の駆動案内方法を提供することを目
的とする。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明によれば、案内機構
に沿って往復動可能に移動体を支持すると共に回り止機
構により当該移動体の前記案内機構回りの回転を禁止
し、前記移動体に移動方向と略垂直な面内での回転を禁
止させて設けた球面軸受に駆動用送りねじの一端を螺合
させ、当該駆動用送りねじの他端をユニバーサルジョイ
ントを介して駆動用モータに接続し、前記駆動用送りね
じを前記ユニバーサルジョイントと前記球面軸受との間
の適宜箇所においてピローブロック軸受により当該ピロ
ーブロック軸受を中心として揺動回転可能に軸支するよ
うにしたものである。 (作用) 移動体は案内機構により往復動可能に案内され、且つ
当該案内機構回りの回転を禁止されることにより直線的
に往復動可能となる。また前記移動体は駆動用モータに
揺動回転可能に接続且つ支持される駆動用送りねじによ
り駆動され、更に、当該送りねじは球面軸受を介して前
記移動体を駆動する。これにより前記移動体は円滑に往
復動可能とされる。 (実施例) 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。 第1図は本発明を適用した大電力用の移相器を示し、
移相器10の前面パネル11には上下方向に沿って導波管20
と、当該導波管の後述する可動部分の両側を上下方向に
往復動可能に支持する案内機構30と、回り止機構35と、
当該導波管20の可動部分を上下方向に移動させてその長
さを可変させるための駆動機構40とが配置されている。 導波管20は前述の第6図に示す導波管1と同様に半円
形状の導管21と、後述するように当該導管21の各開口端
に上方に延設して接続される2本の可撓管22、22(2点
鎖線で示す)とにより構成される。導管21はその両側の
各開口端をパネル23の両側に穿設された孔(図示せず)
に合致して下面に配置され、当該パネル23の上面には前
記各孔と合致して可撓管22、22の各開口端が配置され、
これらの導管21と各可撓管22、22はパネル23に一体的に
螺着固定されて連通される。 各可撓管22、22は上方に向かって平行に延設され、各
上方開口端は移相器10の前面パネル11の上部に前方に突
設されたフランジ12に螺着固定される。これらの各可撓
管22、22はベロー形の可撓管で軸方向(上下方向)に沿
って伸縮可能に形成されている。更にこれらの各可撓管
22、22は前面パネル11に所定の間隔で取付られた枠体13
により軸方向に伸縮可能且つ前後左右方向に揺動不能に
支持されている。 パネル23の一側端には側方に突出して且つ上下方向に
沿ってリニアベアリング31が固設され、他端には板状の
スライダ36が側方に突出して且つ上下方向に沿って固設
されている。リニアベアリング31は、前面パネル11の一
側下部位置に上下方向に所定の間隔で対峙して配設され
たブラケット32、32にその両端を固定された案内軸33に
軸方向に摺動可能且つ当該案内軸33に対して回動可能に
外嵌される。この案内軸33は可撓管22の軸と平行に配置
される。これらのリニアベアリング31、ブラケット32、
32及び案内軸33により案内機構30が構成される。この案
内機構30は、またプレート23の一端を強固に支持する。 また、スライダ36の自由端は前面パネル11の他側下部
位置に案内機構30と対応して上下方向に所定の間隔で対
峙して配置された各ブラケット37、37に上、下端を固定
された係止板38の一側面に上下方向に沿って開口形成さ
れた係止溝39(第3図)に上下方向に摺動可能に嵌挿さ
れる。これらのスライダ36、ブラケット37、37及び係止
板38により回り止機構35が形成される。この回り止機構
35はプレート23の案内軸33を中心とする回動を規制し、
上下方向にのみ移動可能とする。 駆動機構40は第1図及び第2図に示すように前面パネ
ル11の略中央即ち、可撓管22、22の中間位置に配置され
る。駆動用モータ41は前面パネル11に突設されたブラケ
ット14に載置されて螺着固定され、当該モータ41の軸に
はユニバーサルジョイント例えば、フレキシブルカップ
リング42を介して駆動用送りねじ43の一端が接続され
る。この駆動用ネジ43の上部43aは前面パネル11に突設
されたブラケット15に設けられた軸受44により軸支され
る。この軸受44はピローブロック軸受で、外輪44aは支
持部材45を介してブラケット15に回転且つ軸方向に対し
て所定の角度揺動回転可能に支持され、内輪44bはネジ4
3の上部43aに外嵌して当該ネジ43の上部を軸支する。ま
た、フレキシブルカップリング42、軸受44は2点鎖線で
示すカバー55により保護される。 駆動用送りねじ43のねじ部43bはプレート23の中央位
置に装着された球面軸受46に螺合される。この球面軸受
46は外輪46aと、当該外輪46aに回転及び軸方向に対して
所定角度で揺動回動可能に内嵌される内輪46bと、当該
内輪46bに内嵌されるナット部46cとにより構成され、外
輪46aは支持部材47を介して前記プレート23に固定され
る。内輪46bに内嵌されるナット部46cには前述したよう
に駆動用送りねじ43のねじ部43bが螺合される。 球面軸受46のナット部46cの上部には第2図及び第3
図に示すように2つ割りカラー48aと48bとからなるカラ
ー48が装着固定され、一方のカラー48aの周面所定位置
には回り止ブロック49が螺着固定されている。この回り
止ブロック49の略中央位置には前記ナット部46cに平行
に且つ一端面に開口するスリット49aが刻設されてい
る。回り止ピン50はその先端のねじ部を支持部材47の上
面所定位置に穿設されたねじ孔47aに螺合されて垂直に
植設され、軸部は前記回転止ブロック49のスリット49a
内に摺動可能に嵌挿される。これらのカラー48、回り止
ブロック49及び回り止ピン50により回り止機構51を構成
される。この回り止機構51により球面軸受46のナット部
46cは外輪46aの軸方向に垂直な面内での回転を防止され
る。 駆動用送りねじ43は上端をフレキシブルカップリング
42を介してモータ41の回転軸に接続され、上部43aをピ
ローブロック軸受44により支持され、下部のねじ部43b
を球面軸受46を介してプレート23に軸支されることによ
り、モータ41により回転されながら前記フレキシブルカ
ップリング42を中心として揺動回転運動(所謂味噌磨り
運動)を可能とされる。この結果、モータ41の回転軸と
駆動用ネジ43との軸芯のずれ、プレート23の一側端に固
設されるリニヤベアリング31と案内軸33等の加工精度及
び取付誤差に起因する寸法誤差等が吸収される。 前記駆動用モータ41は例えば、ステッピングモータを
使用され、移相器10の筐体内に内蔵される制御装置によ
り正転又は逆転制御される。モータ41は例えば、正回転
時には球面軸受46を介してプレート23を上方に移動さ
せ、逆回転時には当該プレート23を下方に移動させる。 以下に作用を説明する。 モータ41が正回転すると駆動用送りねじ43及び球面軸
受46を介してプレート23が上方に移動され、導波管20の
各可撓管22、22が軸方向に短縮してその長さを変化され
る。この際、プレート23は一側端のリニヤベアリング31
により案内軸33に沿って直線的に上方に摺動し、且つ他
側端に固設され係止板38の係止溝39内を摺動するスライ
ダ36によりその回転を防止される。この結果、スライダ
23は円滑に移動可能とされる。 また、モータ41が逆回転すると上述とは反対にプレー
ト23が下動し、これに伴い2本の可撓管22、22が伸長し
て導波管20の長さが長くなる。かかる作動により導波管
20の長さを所定の長さに制御して移相器10の高周波出力
電力の位相を変化させる。 さて、第4図に示すようにプレート23に装着した球面
軸受46のナット部46cの中心がモータ41の回転軸の軸芯
とずれている場合でも、駆動用送りねじ43はその上部43
aを軸支されるピローブロック軸受44を中心として揺動
回転可能とされ、プレート23の移動時に何の拘束力も受
けることなく当該プレート23を円滑に上下動させること
ができる。これにより、プレート23を高速に移動させる
ことが可能となり、これに応じて移相器10の出力電力の
位相を高速で変化させることが可能となる。 また、第5図に示すようにプレート23、案内機構30、
回り止機構35の製造及び組立時に生じる誤差により、理
想組付位置からのずれが生じた場合でも、駆動用送りね
じ43の前記揺動回転運動、及び回り止機構35の摺動構造
により前記誤差を吸収され、この結果、前述と同様にプ
レート23の移動時に何の拘束力も受けることなく当該プ
レート23を円滑に上下動させることができ、上述と同様
にプレート23を高速に移動可能され、移相器10の出力電
力の位相を高速で変化させることができる。 上述のように、高速回転し、慣性力の大きくなる部分
の質量が極力低くなるようにモータ41に駆動用送りねじ
43を直結しているために100kg程度の力を制御する場
合、移動体はその移動時の立上り時間、立下り時間を夫
々0.1sec以下と大幅に高速化を可能とされる。更に、プ
レート23の中心即ち、荷重の中心において駆動力を付与
することにより位置決め精度も0.1mm程度の範囲に抑え
ることが可能となり、極めて高精度の位置決めを行うこ
とができる。 尚、本実施例においては、移相器に使用する導波管に
適用して当該導波管の可動部を往復動させてその長さを
変化させる場合について記述したが、これに限るもので
はなく、他の移動体の往復動にも適用し得ることは勿論
である。 (発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、案内機構に沿っ
て往復動可能に移動体を支持すると共に回り止機構によ
り当該移動体の前記案内機構回りの回転を禁止し、前記
移動体に移動方向と略垂直な面内での回転を禁止させて
設けた球面軸受に駆動用送りねじの一端を螺合させ、当
該駆動用送りねじの他端をユニバーサルジョイントを介
して駆動用モータに接続し、前記駆動用送りねじを前記
ユニバーサルジョイントと前記球面軸受との間の適宜箇
所においてピローブロック軸受により当該ピローブロッ
ク軸受を中心として揺動回転可能に軸支するようにした
ことにより、移動部及び当該移動部を支持する各部の製
作及び組立精度を低くすることが可能となり、また、前
記移動体の剛性が低く、且つ組付時に各部分の相対位置
がずれた場合でも、当該移動部の移動を円滑に行うこと
が可能となる。更に、前記移動体の自由度の制限を最低
にすることが可能となり、製作及び組立を容易とするこ
とができ、しかも、慣らし運転も不要である等の優れた
効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る往復動体の駆動案内方法を適用し
た移相器の一実施例を示す正面図、第2図は第1図の矢
線II−II断面図、第3図は第2図の矢線III−III断面
図、第4図及び第5図は夫々組付け誤差等に起因する取
付位置のずれを有する場合の導波管の移動部分及び駆動
機構の作動を示す骨子図、第6図は従来の導波管の可動
部の案内機構を示す概略図である。 10……移相器、11……前面パネル、20……導波管、21…
…導管、22……可撓管、23……プレート、30……案内機
構、35、51……回り止機構、31……リニアベアリング、
33……案内軸、40……駆動機構、41……モータ、42……
フレキシブルカップリング、43……駆動用送りねじ、44
……ピローブロック軸受、46……球面軸受。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 25/20 F16H 25/22 F16H 25/24 H05H 1/18

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.案内機構に沿って往復動可能に移動体を支持すると
    共に回り止機構により当該移動体の前記案内機構回りの
    回転を禁止し、前記移動体に移動方向と略垂直な面内で
    の回転を禁止させて設けた球面軸受に駆動用送りねじの
    一端を螺合させ、当該駆動用送りねじの他端をユニバー
    サルジョイントを介して駆動用モータに接続し、前記駆
    動用送りねじを前記ユニバーサルジョイントと前記球面
    軸受との間の適宜箇所においてピローブロック軸受によ
    り当該ピローブロック軸受を中心として揺動回転可能に
    軸支することを特徴とする往復動体の駆動案内方法。
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