JP3616176B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転するθ方向に対して位置決めを行う位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例１．
図２８は、従来のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の３次元方向に対して位置決めを行うＸＹθテーブルを示す図である。図２８（ａ）は、ＸＹθテーブルの平面図、図２８（ｂ）は、その側面図である。
図において、２００はベース、ＰＸはＸ方向に移動するプレート、ＰＹはＹ方向に移動するプレート、Ｐθはθ方向に移動するプレートである。また、ＭＸはプレートＰＸをＸ方向に動かすためのモータ、ＭＹはプレートＰＹをＹ方向に動かすためのモータ、ＭθはプレートＰθをθ方向に動かすためのモータである。また、３ａ，３ｂはモータの軸に取付けられたカップリングである。４はモータＭＸに取付けられたボールネジである。２はモータＭθに取付けられたウオーム、１はプレートＰθの胴部に設けられたホイール、７はプレートＰθとプレートＰＹを回転可能に保持するクロスローラベアリングである。
【０００３】
図２８に示すように、図においてＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を上下方向とし、θ方向を回転方向とする。
モータＭＸは、モータの軸を回転させることにより、ボールネジ４をＸ方向に移動させる。ボールネジ４とプレートＰＸは、固定されている。従って、モータＭＸの回転によりプレートＰＸは、Ｘ方向に移動する。
モータＭＹは、プレートＰＸに固定されている。モータＭＹとプレートＰＹも、モータＭＸとプレートＰＸと同様な関係を有しており、モータＭＹの回転によりプレートＰＹをＹ方向に移動させる。
モータＭθは、プレートＰＹに固定されている。モータＭθの回転により、ウオーム２が回転する。ウオーム２が回転することにより、プレートＰθにあるホイール１が係合することにより、プレートＰθが回転移動する。プレートＰθは、クロスローラベアリング７により、プレートＰＹに回転可能に取り付けられている。従って、モータＭθの回転により、プレートＰθがθ方向に回転する。
【０００４】
このように、従来のＸＹθテーブルは、モータＭＸによりプレートＰＸをＸ方向に移動させ、モータＭＹによりプレートＰＹをＹ方向に移動させ、モータＭθによりプレートＰθをθ方向に移動させる。従って、プレートＰθにワークを乗せた場合には、これら３つのモータの回転を制御することにより、プレートＰθ上に乗ったワークの位置決めを行うことができる。
【０００５】
従来のＸＹθテーブルは、図２８に示されるように、３つのモータが３つのプレートを移動させることにより位置決めを行うが、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向がそれぞれ異なる３次元の方向をもっているため、モータの取り付け位置及び取り付け方向がそれぞれ異なる。従って、ＸＹθテーブルが大きくなってしまうという問題点があった。また、モータの取付けによりＸＹθテーブル側面に凹凸が生じてしまうという問題点があった。
【０００６】
また、各種プレートは階層的に積み重ねられており、その階層的に積み重ねられたプレートを動かすためにモータも階層的に配置され、ＸＹθテーブルの高さが高くなってしまうという問題点があった。
また、各プレートを動かすためモータの取り付け高さも、まちまちになってしまうという問題点があった。
【０００７】
また、従来のＸＹθテーブルにおいては、例えば、プレートＰθをθ方向に移動させるため、ウオームやホイールを用いているが、このウオームやホイールを用いることによりバックラッシュが存在し、θ方向への移動が正しく行われないという問題点があった。
【０００８】
従来例２．
上記問題点を解決した従来例として、本願発明と同一出願人により、平成５年１２月１日に出願されたＸＹθテーブルがある。
図２９，図３０を用いて説明する。
図２９は、このＸＹθテーブルの原理を説明するための概念説明図である。
図２９は、このＸＹθテーブルを説明するための概念図であるため、実際の構成とは異なっている。ここでは、図２９を用いてこのＸＹθテーブルの原理について説明する。
図において、４ａ，４ｂ，４ｃはモータの軸に取り付けられたボールネジ、５ａ，５ｂはボールネジに取り付けられ、ＳＵＳ−ＣＳＰという規格で定められたバネ鋼、６ａ，６ｂ，６ｃはコイルバネ、７ａ，７ｃはプレートＰＸ，ＰＹをＸ方向、Ｙ方向にスライドさせるための直動クロスローラガイド、７ｂは、プレートＰθをθ方向にスライドさせるクロスローラベアリングである。
【０００９】
この図の特徴は、モータＭＹ，ＭＸ，Ｍθが３つとも同じ方向一列に配列されている点である。ここでは、説明をわかりやすくするため、モータＭＸ，ＭＹ，Ｍθは、ベース２００に一列になって固定されているものとする。このように、モータが１次元方向に配列されている場合に、３つのプレートＰＸ，ＰＹ，Ｐθを、それぞれ異なる３次元の方向に動かす場合について以下に説明する。
【００１０】
まず、Ｘ方向にプレートＰＸを動かす場合について説明する。
モータＭＸが回転すると、ボールネジ４ｃがＸ方向に移動する。ボールネジ４ｃは、プレートＰＸに固定されている。また、プレートＰＸは、直動クロスローラガイド７ｃによりＸ方向に移動可能に取り付けられている。従って、モータＭＸが回転することにより、ボールネジがＸ方向に直進運動する。従って、モータの駆動力がプレートＰＸのＸ方向への駆動力として伝達され、プレートＰＸは、Ｘ方向に移動する。また、モータの回転軸とボールネジの間にバックラッシュが生じないように、コイルバネ６ｃにより常にプレートＰＸを一定方向に付勢している。
【００１１】
プレートＰＹをＹ方向に移動する場合について説明する。
モータＭＹが回転すると、ボールネジ４ａがその回転にともないＸ方向に移動する。ボールネジ４ａとバネ鋼５ａの一端部は固定されている。バネ鋼５ａは、カムフォロア８により直角方向に曲げられており、他端部がスタンド９に固定されている。即ち、バネ鋼５ａの一端は、ボールネジ４ａと固定されており、他端は、スタンド９と固定され間の延在部は湾曲している。スタンド９は、ベース２００に固定されている。また、カムフォロアは、プレートＰＹに回転可能に取り付けられている。また、プレートＰＹは、直動クロスローラガイド７ａによりＹ方向に移動可能に取り付けられている。更に、コイルバネ６ａは、プレートＰＹを一定方向に付勢している。
このような構成の状態で、モータＭＹが回転すると、ボールネジの直進運動による駆動力がバネ鋼５ａを介してプレートＰＹに伝えられ、プレートＰＹはＹ方向に移動する。コイルバネ６ａは、バネ鋼５ａの湾曲にたるみが生じないように、プレートＰＹを常に一定方向に付勢し続ける。また、コイルバネ６ａは、モータＭＹの軸とボールネジ４ａのバックラッシュを除去するために、コイルバネ６ａは、プレートＰＹを常に一方向に付勢し続ける。
【００１２】
モータＭθが回転する場合には、ボールネジ４ｂがＸ方向に直進運動をする。バネ鋼５ｂの一端は、ボールネジ４ｂに固定されており、他端は固定片１０によりプレートＰθに固定されている。プレートＰθは、軸１１を中心に回転できるように、クロスローラベアリング７ｂにより取り付けられている。従って、モータＭθが回転することにより、ボールネジ４ｂの直進運動は、駆動力バネ鋼５ｂを介してプレートＰθへ伝えられ、プレートＰθがθ方向へ移動する。バネ鋼５ｂは、プレートＰθのθ方向への回転により湾曲する。従って、ボールネジの直進運動は、プレートＰθの回転が生じている最中にも、θ方向の駆動力として正しく伝えられる。コイルバネ６ｂは、プレートＰθを常に一方向に付勢しており、バネ鋼５ｂのたるみを防止するとともに、モータＭθとボールネジ４ｂの間に生じるバックラッシュを除去している。
【００１３】
このように、バネ鋼５ａを用いることにより、ボールネジ４ａのＸ方向への移動をプレートＰＹのＹ方向への移動へと変換することができる。また、バネ鋼５ｂを用いることにより、ボールネジ４ｂのＸ方向への移動をプレートＰθのθ方向への移動へと変換することができる。従って、３つのモータを同じ方向に一列に配置することができる。このように、モータが同一方向に存在することにより、モータを配置したことによる凸部が装置の一方向側にまとまって存在することになり、装置の凹凸を少なくすることができる。
【００１４】
図３０は、ＸＹθテーブルの平面透視図であり、ＸＹθテーブルを上から見た場合の各部の配置を示している。
図において、ＭＸ，ＭＹ，Ｍθはサーボモータ（以下、モータという）、１８ａ，１８ｂ，１８ｃはサーボユニット、１４ａ，１４ｂはボールネジ４ａ，４ｂのＸ方向への直進運動をガイドするガイド棒である。１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはプレートＰθが位置決めされたときにプレートＰθを吸着して固定する電磁石である。図３０は、３つのプレートと３つのモータとそれぞれの構成要素を透視して、１つの図で示しているものである。
【００１５】
上から順にプレートＰθ、プレートＰＹ、プレートＰＸが順に配置されている。プレートＰＸは、ベースに対して直動クロスローラガイド７ｃを介してＸ方向に移動可能に取り付けられている。また、プレートＰθは、プレートＰＹに対してクロスローラベアリングにより回転可能に取り付けられている。また、バネ鋼５ａは、プレートＰＹをプレートＰＸに対してＹ方向に移動するためのものである。従って、プレートＰＹとプレートＰθの間にあって、プレートＰＹ側に設けられている。一方、バネ鋼５ｂは、プレートＰθをプレートＰＹに対してθ方向に動かすためのものである。従って、プレートＰθとプレートＰＹの間にあって、プレートＰθ側に設けられている。
【００１６】
モータＭＹからの回転は、カップリング３ａ及びサーボユニット１８ａを介して、ボールネジ４ａに伝えられる。ボールネジ４ａは、モータＭＹの回転によりＸ方向に直進運動をする。バネ鋼５ａの一端は、ボールネジ４ａに固定されており、他端は、プレートＰＸに固定されたスタンドに固定されている。カムフォロア８は、プレートＰＹに回転可能に固定されており、バネ鋼５ａは、ボールネジ４ａの直進運動をカムフォロア８によりプレートＰＹに伝える。従って、ボールネジ４ａがＸ方向に動くことにより、カムフォロア８がＹ方向に移動する。このため、プレートＰＹがＹ方向に移動する。
【００１７】
モータＭＸは、ベースに固定されている。モータＭＸが回転すると、カップリング３ｃ及びサーボユニット１８ｃを介して、モータ軸の回転がボールネジ４ｃに伝えられる。ボールネジ４ｃがＸ方向に直進運動をすることにより、ボールネジ４ｃが固定されているプレートＰＸがＸ方向に移動する。バネ６ｃは、プレートＰＸに固定されたピンとベースに固定されたピンにより設置されている。従って、モータＭＸの軸とボールネジの間に生じるバックラッシュを除去するような働きをもっている。
【００１８】
モータＭθは、プレートＰＹに固定されている。モータＭＹも、プレートＰＹに固定されている。モータＭθの回転は、カップリング３ｂ及びサーボユニット１８ｂを介して、ボールネジ４ｂに伝えられる。ボールネジ４ｂは、Ｘ方向に直進運動を行う。バネ鋼５ｂは、ボールネジ４ｂの直進運動をクロスローラベアリング７ｂの外環部に伝える。クロスローラベアリングの外環部は、プレートＰθと固定されている。内環部は、プレートＰＹに固定されている。従って、ボールネジ４ｂの直進運動による駆動力は、プレートＰθのθ方向への駆動力へと変換される。コイルバネ６ｂは、ピン２４とピン２５に固定されている。ピン２４は、プレートＰθに固定され、ピン２５は、プレートＰＹに固定されている。従って、コイルバネ６ｂは、バネ鋼５ｂのたるみを防止するとともに、モータＭθとボールネジ４ｂのバックラッシュを除去するように働く。
【００１９】
以上のように、従来例２においては、固定片でプレートＰθに固定されたバネ鋼５ｂを用いてボールネジの直進運動をプレートＰθに伝えることにより、θ方向に移動し、位置決めを行っている。これにより、従来例１のように、ウオームやホイールを用いてプレートＰθをθ方向に移動させる場合に、バックラッシュが発生するという問題点を改善している。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来例２で用いているバネ鋼は、薄く軟らかい。また、バネ鋼は、温度変化により長さが変化する。一方、プレートＰθは大きく重いので、精確な位置決めをバネ鋼を用いた移動手段により行うには不向きであり、実現できる精確さに限界があるという問題点があった。
また、バネ鋼とプレートＰθが面で接しているため、正方向及び逆方向に連続して移動した場合には、正確さを欠くという問題点があった。
【００２１】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、θ方向に精確な位置決めを行うことができる位置決め装置を得ることを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置決め装置は、以下の要素を有する。
（ａ）回転軸を有する基台、
（ｂ）上記基台の回転軸に対して回転可能に取り付けられるとともに、半径方向に沿って当接面を有するテーブル、
（ｃ）上記テーブルの当接面と当接するカムフォロアを有するカムフォロアユニット、
（ｄ）上記基台に取り付けられ、上記カムフォロアユニットを当接面と直交する方向に移動させる移動手段。
【００２３】
上記カムフォロアは、偏心カムフォロアであることを特徴とする。
【００２４】
上記移動手段は、上記カムフォロアユニットを正方向と逆方向に移動させるとともに、上記テーブルは、正方向を向いた第１の当接面と逆方向を向いた第２の当接面とを備え、上記カムフォロアユニットは、上記第１の当接面と当接する第１のカムフォロアと、上記第２の当接面と当接する第２のカムフォロアとを備えたことを特徴とする。
【００２５】
上記第１の当接面と第２の当接面は、同一平面上に存在し、上記第１のカムフォロアと第２のカムフォロアは、上記回転軸から等しい距離に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
上記カムフォロアユニットは、上記第１のカムフォロアと第２のカムフォロアをそれぞれ固定する段違いの第１の座と第２の座を備え、上記テーブルは、上記第１と第２の座に固定された第１と第２のカムフォロアに対応して上記第１の当接面と第２の当接面を提供する段違いの第１と第２の押し板を備えたことを特徴とする。
【００２７】
上記位置決め装置は、更に、基台をＸ方向に位置決めする手段とＹ方向に位置決めする手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は、この発明の位置決め装置の斜視図である。
図において、３００は回転軸を有しθ方向に移動するテーブル、Ｍθはテーブル３００をθ方向に動かすためのモータである。また、３はモータＭθの軸に取り付けられたカップリング、４はモータＭθに取り付けられたボールネジである。１３はボールネジ４のサポートをしているサポートユニット（軸受）、４０はボールネジ４に固定されたスライドベースである。１１１，１１２はスライドベース４０に固定された座、８ａは座１１１に取り付けられたカムフォロアである。また、７１はテーブル３００に固定され、カムフォロア８ａの外周部と当接して、テーブル３００を移動させる押し板である。７２は同じくテーブル３００に固定され、他のカムフォロアの外周部と当接して、テーブル３００を押し板７１とは逆方向に移動させる押し板である。また、１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃはベース２００に固定されたセンサである。４２はモータＭθの回転に伴って、直線移動するスライドベース４０に固定された測定片であり、切り欠き部を備えている。センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは測定片に設けられた切り欠き部を検査することで、スライドベース４０の移動距離を測定する。スライドベース４０には座が固定されている。スライドベース４０に固定されている座に、カムフォロアが取り付けられている。そのため、スライドベース４０の移動距離を測定することは、カムフォロアの移動距離を測定することになる。また、カムフォロアと当接する押し板の移動距離を測定することにもなる。
【００２９】
図２は、この発明の位置決め装置の正面図である。
図において、６１は押し板７１がカムフォロア８ａと当接する当接面である。また、６２は押し板７２がカムフォロア８ｂと当接する当接面である。図２に示すように、カムフォロア８ａ，８ｂは、段違いの座１１１，１１２にそれぞれ取り付けられ、カムフォロアユニット１００を構成している。カムフォロア８ａ，８ｂが段違いの座に取り付けられていることにより、また、押し板７１，７２が高さを変えて取り付けられていることにより、２つの当接面６１，６２が同一平面上に存在するよう形成されている。また、上記同一平面は、テーブル３００の回転軸を通る平面である。
また、９０はスライドベース４０に固定されたガイド部ａ及びベース２００に固定されたガイド部ｂからなるガイドである。ボールネジ４は、モータＭθの回転に伴い、Ｘ方向（図２において左右方向）に直進運動する。ガイド部９０は、このＸ方向への直進運動をガイドする。
また、モータＭθの中心をＸ軸とすると、Ｘ軸とテーブル３００が回転する際に、押し板とカムフォロアが接する点が描く弧との接点は、１点である。上記同一平面は、この接点を通る平面であり、Ｘ軸と垂直に交わる。
【００３０】
図３は、この発明の位置決め装置の平面図である。
図において、前述した図に示した符号と同一の符号については、説明を省略する。
図３に示すように、押し板７１及び７２はＬ字形をしている。そのため、押し板７１及び７２をテーブル３００に幅広く安定して固定することができる。
【００３１】
図４は、この発明の位置決め装置の側面図である。
押し板７１，７２は、カムフォロアと当接しなければならないので、同じ高さに並べて配置することは不可能である。この発明においては、図４に示すように、カムフォロアと当接してテーブル３００を移動させる２枚の押し板７１，７２が高さを変えて、段違いにテーブル３００に固定されているので、カムフォロアとの当接面をスライドベースの移動方向（Ｘ軸）と直交する同一平面にすることができる。
【００３２】
図５は、この発明の位置決め装置に用いられるスライドベースの正面図である。
図６は、スライドベースの平面図、図７は、側面図である。
スライドベースは、ボールネジに取り付けられ、カムフォロアユニットをモータＭθの回転に伴って直進方向に移動させる。
【００３３】
図８は、押し板７１の平面図である。
図９は、押し板７１の側面図である。
図１０は、押し板７２の平面図である。
図１１は、押し板７２の側面図である。
図８〜図１１に示すように、押し板７１，７２は、Ｌ字形をしているので、テーブル３００に安定して固定することができる。また、図９及び図１１の側面図に示すように、テーブル３００と当接する部分に切り欠き部を備えており、この切り欠き部がテーブルと係合することにより、押し板がカムフォロアと当接して移動することによりテーブルを移動させる際に、移動に伴う微妙なずれ、くるいなどが発生しないよう形成されている。
【００３４】
図１２は、カムフォロアユニットを取り付けたスライドベースの移動を測定するセンサの正面図である。
また、図１３は、センサの平面図である。
図１４は、センサの側面図である。
また、図１４は、前述した図２のＡ−Ａ端面図となっている。
４２は測定片であり、ネジ４４によりスライドベース４０に取り付けられている。１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃはセンサであり、それぞれネジ１２４によりベース２００に取り付けられている。測定片４２は、切り欠き部を備えており、切り欠き部の一端４２ａを基準とし、３つのセンサ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃで検査することにより、測定片４２を取り付けたスライドベースの正方向及び逆方向への移動をチェックする。
【００３５】
図１５は、カムフォロアユニットに取り付けられているカムフォロアの斜視図である。
図１６は、カムフォロアの断面図、図１７は、カムフォロアの透視平面図である。
図において、１８０はコロ１８３により滑らかに回転する頭部であり、１８５はホルダ部、１９０はネジ部である。このカムフォロアは、上部に取り付けられた六角ネジ１８２を回転させることによってネジ部１９０が挿入され、取り付けを行うことができる。また、この実施の形態で使用するカムフォロアは、偏心カムフォロアである。
図１７において、ホルダ部１８５の外周はＵで示され、その中心は点ｊである。また、ネジ部１９０の外周はＳ、頭部１８０の外周はＴであり、Ｓ及びＴの中心は点ｉである。このように、各部の外周が同心円でないことから、このカムフォロアを偏心カムフォロアという。
図１７においては、点ｉと点ｊは、長さｅだけ間隔があいている。これを偏心量と言う。図１５から図１７は、説明のために拡大図を用いているが、実際の偏心量ｅは、例えば、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍなど、非常に小さな数値である。
図１８は、カムフォロアを座に取り付けた状態を示す断面図である。
図において、１９５はネジ部１９０と係合してカムフォロアを固定するナットである。
【００３６】
次に、図１９を用いてカムフォロアの動作について説明する。
図において、ｚは回転軸である。カムフォロア８がＸ軸上を直線方向に移動すると、カムフォロアと当接する面も回転軸ｚを中心に角度θ分移動する。その時、カムフォロアと当接する点Ｏ及びＰは、角度の変化によって回転軸ｚからの距離が異なる。図において、ΔＬで示している通りである。このように、移動する場合、当接面とカムフォロア８の頭部との間で摩擦が生じるが、コロを内蔵したカムフォロアを用いているために、カムフォロアの外周部が回転し、摩擦を軽減することができる。それにより、Ｘ軸方向の移動から、回転するθ方向への角度の移動への変換が円滑に行われる。
【００３７】
次に、この実施の形態に偏心カムフォロアを用いた理由について説明する。
図２０は、偏心カムフォロアの機能を説明する図である。
偏心カムフォロアを取り付ける際には、ホルダ部１８５がはめ込み可能な径を持つホールを用意する。用意するホールは、外周部Ｕに沿った大きさとなる。図１７及び図２０に示すように、Ｕの中心点はｊである。ネジ部１９０の外周は、Ｓである。また、頭部１８０の外周は、Ｔである。Ｓ及びＴの中心点は、ｉである。この時、ｉとｊの偏心量をｅとする。ＳとＴは同心円であるが、Ｕは偏心しているので、ＳとＵの間隔及びＴとＵの間隔は、中心点ｊから見た方向、即ち、角度により異なる。外周Ｕに沿ったホールにカムフォロアをはめ込み、カムフォロアの頭部の六角ネジを操作することにより、点ｊを中心にして、点ｉの位置を回転させることができる。偏心量ｅを例えば、０．４ｍｍとすると、中心点ｉの位置が３６０度変化することにより、カムフォロアの取り付け位置を最大０．８ｍｍ微調整することが可能である。それに伴って、ｉを中心点とする円Ｔは、やはり０．８ｍｍの範囲内で外周部の位置が変化する。それにより、当接面との間隔の微調整が可能となる。
図２１は、偏心カムフォロアの取り付けの微調整を説明する図である。
図２１（ａ）は、調整前であり、図２１（ｂ）は、調整後である。微調整が終了し、位置が確定した時点で、六角ネジ１８２を用いてネジ部１９０をナットに係合させ、カムフォロアを固定する。この時、ネジ部の中心点はｉであり、外周部Ｔの中心もｉであるので、取り付け終了後、頭部１８０が回転する時に当接面との距離は、一定である。
図２１（ｂ）に示すように、調整後は、Ｘ軸からΔＹだけずれた位置で当接することになるが、調整前の状態よりは、調整後の状態の方が好ましい状態となる。
【００３８】
この実施の形態においては、カムフォロア８ａ，８ｂ及び押し板７１，７２をそれぞれ段違いに配置することにより、カムフォロア８ａと押し板７１の当接面及びカムフォロア８ｂと押し板７２の当接面が、同一平面となるように取り付けを行っている。更に、カムフォロア８ａと押し板７１の当接する点及びカムフォロア８ｂと押し板７２の当接する点は、共に回転軸ｚから等しい距離に配置されている。このように、配置することにより、２つのカムフォロア８ａ，８ｂがＸ軸に沿って正方向に移動する場合にも、また、逆方向に移動する場合にも、同一条件で移動を制御することができる。
【００３９】
図２２及び図２３，図２４は、図３に示した平面図から２つのカムフォロア及び当接面だけを示した図である。
図２２は、カムフォロアと押し板の当接面の位置の変化を示す図である。
図において、８ａ，８ｂはカムフォロアであり、Ｚは回転軸ｚを通る半径方向の平面であり、カムフォロアと押し板の当接面のある平面である。カムフォロア８ｂが正方向に移動し、８ｂｒの位置をとると、ＺはＺｒの位置になる。それに伴い、カムフォロア８ａも８ａｒの位置に移動する。
カムフォロア８ａもカムフォロア８ｂと同一のカムフォロアユニットに固定されているので、Ｘ軸上をカムフォロア８ｂと同じ距離だけ移動する。この時、カムフォロア８ａは、当接している押し板７２から離れる方向に移動するが、押し板７２は、テーブル３００に固定されているため、カムフォロア８ｂに押されて移動する押し板７１と同じ角度だけ移動するので、カムフォロア８ａｒと接触したままである。
【００４０】
逆方向に移動する場合を図２３を用いて説明する。
図２２と同様、８ａ，８ｂはカムフォロア、Ｚは押し板とカムフォロアの当接面のある平面である。カムフォロア８ａがモータＭθの回転に伴い、８ａｌの位置に移動すると、カムフォロア８ａに当接している押し板７１も、ＺからＺｌの位置に移動する。この時、カムフォロア８ａと同一のカムフォロアユニットに固定されているカムフォロア８ｂは、カムフォロア８ａと同一距離だけ逆方向に移動し、カムフォロア８ｂｌの位置に移動する。この時、カムフォロア８ｂ自体は、当接している押し板７２から離れる方向に移動していく。だが、押し板７２は、押し板７１によって回転するテーブル３００に固定されているので、押し板７２は、カムフォロア８ｂに接触したまま、カムフォロア８ａに押されて押し板７１が移動するのと同じ距離だけ移動する。
【００４１】
なお、図２２，図２３の場合、Ｚｒ又はＺｌの位置では、当接する部分がＸ軸上からずれることになるが、ここでは、そのずれを無視している。
【００４２】
図２４は、カムフォロア８ａが他のカムフォロア８ｂよりも回転軸に近い位置に配置されている場合の動きを説明する図である。
まず、正方向に移動する場合には、カムフォロア８ｂが８ｂｒの位置に移動すると、カムフォロア８ａも同じ距離移動するので、８ａｒの位置となる。この時、押し板とカムフォロア８ａｒの間に矢印Ｑで示す隙間があいてしまう。
また、逆にカムフォロア８ａが逆方向に移動し、押し板を押していく場合には、カムフォロア８ａが８ａｒの位置になる時、カムフォロア８ｂは、８ｂｌの位置となるが、矢印Ｖで示すように、当接面がカムフォロアにかかってしまい、矛盾が生じる。実際の装置においては、カムフォロア８ａに押された押し板７１は、図２４に示す位置まで移動しようとするが、同じテーブルに固定されている他の押し板７２がカムフォロア８ｂｌを圧迫するので、カムフォロアと押し板の当接面に無理がかかる。また、押し板とテーブルとの固定面に無理がかかることになる。
以上のように、２つのカムフォロアを回転軸から異なる距離に配置することは、この位置決め装置には不適切であることが分かる。
【００４３】
その原理を、図２５を用いて説明する。
図２５は、カムフォロアと当接面の接点の関係を説明する原理図である。
まず、Ｘ軸に回転軸ｚから垂線を下ろす。次に、垂線を基準に角度θ１の直線を回転軸ｚからＸ軸に下ろす。同様に、角度θ２，θ３，θ４についても行う。この時、角度θ１，θ２，θ３，θ４は、全て等しいものとする。また、Ｘ軸上の各交点の間を、それぞれ長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とする。
また、Ｘ軸と平行で回転軸ｚにより近い直線Ｘ１を引き、直線Ｘ１上の各交点の間を長さｌ１，ｌ２，ｌ３，ｌ４とする。
この時、図２５に示すように、
ｌ１＜Ｌ１，ｌ２＜Ｌ２，ｌ３＜Ｌ３，ｌ４＜Ｌ４
となる。
この位置決め装置においては、Ｘ軸上の移動距離を制御することにより、回転角θを制御する。このことから図２４に示したように、カムフォロア８ａとカムフォロア８ｂを回転軸から異なる距離に配置すると、正方向の移動と逆方向の移動が同一の距離と角度で制御できず、不都合があることが分かる。即ち、正方向に移動するカムフォロアと逆方向に移動するカムフォロアは、同一のＸ軸上に配置しなければならない。
【００４４】
また、図２５において、
Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４
の関係が成り立っている。
図２６を用いて、カムフォロア８ａ，８ｂがＸ軸上に離れて配置されている場合を例にとって説明する。
カムフォロア８ａが点Ｐ２で押し板７１と当接し、カムフォロア８ｂが点Ｐ４で押し板７２と当接しているとする。テーブルを角度θだけ回転させるためには、カムフォロア８ａは、点Ｐ２から点Ｐ１（長さＬ２）に移動し、カムフォロア８ｂは、点Ｐ４から点Ｐ３（長さＬ１）に移動しなければならないが、Ｌ１＜Ｌ２のため、この移動は不可能である。
【００４５】
更に、図２６から正方向及び逆方向ともに、同一の距離の移動で回転角の制御を行うためには、当接面はともにＰ３でなければならないことが分かる。点Ｐ３は、円と直線（Ｘ軸）の接点である。また、点Ｐ３と円の中心ｚ（この実施の形態では、回転軸）を通る直線は、Ｘ軸と垂直に交わる。
このことから、カムフォロア８ａと押し板７１の当接面とカムフォロア８ｂと押し板７２の当接面は、点Ｐ３と回転軸ｚを通る同一平面上に存在しなければならないことが分かる。
【００４６】
以上のように、この実施の形態においては、移動手段に固定されたカムフォロアと当接する当接面を移動させることにより、当接面と回転軸を有するテーブルを回転させ、移動手段の移動距離及び移動方向を制御することにより、回転方向及び回転角を制御できる位置決め装置について説明した。
この位置決め装置においては、カムフォロアを取り付ける座を段違いにするとともに、カムフォロアと当接する当接面を提供する押し板を段違いに配置することにより、正方向，逆方向の当接面を同一平面上に存在させている。また、その同一平面は、回転軸を通るとともに、移動手段と回転する円が接する接点を通る平面である。これにより、一点で円の回転を制御できる位置決め装置を実現している。
そのため、従来のウオームとホイールを用いた場合に生じるバックラッシュによる誤差のない位置決め装置となっている。
また、バネ鋼を固定片で円周に固定する場合には、面で接してテーブルを回転する力を伝達しているが、この位置決め装置においては、回転方向に対して点で接しているので、より精確な位置決めを行うことができる。
また、図８から図１１に示すように、押し板の当接面には焼き入れをしているので、より強度のある当接面を提供でき、くるいのない装置を実現できる。
また、カムフォロアに偏心カムフォロアを用いることにより、取り付ける際の１ｍｍ以下の微調整も可能であり、精密機械にも適用できる位置決め装置となっている。
【００４７】
実施の形態２．
また、他の実施の形態として、カムフォロアと押し板を片側に配置する構成をとってもよい。
図２７は、この発明の他の実施の形態の原理を説明する図である。図中の符号については、前述した実施の形態及び従来例と同一であるので、説明は省略する。
図に示すように、押し板７１は、プレートＰθに固定されている。また、カムフォロア８ａは、ボールネジ４ｂに取り付けられたスライドベース４０に、図示しない座を用いて固定されている。
次に、動作について説明する。
モータＭθの回転に伴い、ボールネジ４ｂは、Ｘ方向（図２７においては、左右方向）に移動する。それに伴い、ボールネジ４ｂに固定されたスライドベース４０もＸ方向に移動する。スライドベース４０に押し板７１を押し、プレートＰθを回転させる。また、カムフォロア８ａが図２７の右方向に移動する際、押し板７１から離れようとするが、プレートＰθは、コイルバネ６ｂにより右方向に付勢されているので、押し板７１は、カムフォロア８ａに当接しながら、右方向に移動する。
【００４８】
以上のように、この実施の形態においては、片側に移動手段を用い、片側にコイルバネを用いた位置決め装置について説明した。
【００４９】
実施の形態３．
前述した実施の形態においては、カムフォロアに偏心カムフォロアを用いていたが、偏心でないカムフォロアを用いてもよい。その場合も、カムフォロアを固定する際の微調整を除いて、前述した実施の形態と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の位置決め装置の斜視図である。
【図２】この発明の位置決め装置の正面図である。
【図３】この発明の位置決め装置の平面図である。
【図４】この発明の位置決め装置の側面図である。
【図５】この発明の位置決め装置のスライドベース４０の正面図である。
【図６】この発明の位置決め装置のスライドベース４０の平面図である。
【図７】この発明の位置決め装置のスライドベース４０の側面図である。
【図８】この発明の位置決め装置の押し板７１の平面図である。
【図９】この発明の位置決め装置の押し板７１の側面図である。
【図１０】この発明の位置決め装置の押し板７２の平面図である。
【図１１】この発明の位置決め装置の押し板７２の側面図である。
【図１２】この発明の位置決め装置のセンサの正面図である。
【図１３】この発明の位置決め装置のセンサの平面図である。
【図１４】この発明の位置決め装置のセンサの側面図である。
【図１５】この発明の位置決め装置のカムフォロアの斜視図である。
【図１６】この発明の位置決め装置のカムフォロアの断面図である。
【図１７】この発明の位置決め装置のカムフォロアの透視平面図である。
【図１８】この発明の位置決め装置のカムフォロアを取り付けた状態を示す断面図である。
【図１９】この発明の位置決め装置のカムフォロアの動作を説明する図である。
【図２０】この発明の位置決め装置の偏心カムフォロアの機能を説明する図である。
【図２１】この発明の位置決め装置の偏心カムフォロアの機能を説明する図である。
【図２２】この発明の位置決め装置のカムフォロアと押し板の当接面の位置を示す図である。
【図２３】この発明の位置決め装置のカムフォロアと押し板の当接面の位置を示す図である。
【図２４】この発明の位置決め装置のカムフォロアと押し板の当接面の位置を示す図である。
【図２５】この発明の位置決め装置のカムフォロアと当接面の接点の関係を説明する原理図である。
【図２６】この発明の位置決め装置のカムフォロアと当接面の接点の関係を説明する原理図である。
【図２７】この発明の位置決め装置の他の実施の形態を示す図である。
【図２８】従来のＸＹθテーブルを示す図である。
【図２９】従来のＸＹθテーブルを示す図である。
【図３０】従来のＸＹθテーブルを示す図である。
【符号の説明】
１ ホイール、２ ウオーム、３，３ａ，３ｂ カップリング、４，４ａ，４ｂ，４ｃ ボールネジ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ バネ鋼、６，６ａ，６ｂ，６ｃコイルバネ、７，７ａ，７ｃ 直動クロスローラガイド、７ｂ クロスローラベアリング、８，８ａ，８ｂ カムフォロア、９ スタンド、１０ 固定片、１３ サポートユニット、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ サーボユニット、４０ スライドベース、４２ 測定片、４２ａ 基準点、６１，６２ 当接面、７１，７２押し板、９０ ガイド、９１ ガイド部ａ、９２ ガイド部ｂ、１００ カムフォロアユニット、１１１，１１２ 座、１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ センサ、１２４ ネジ、２００ ベース、３００ テーブル、５００ 移動手段、ＭＸ，ＭＹ，Ｍθ モータ、ＰＸ，ＰＹ，Ｐθ プレート。

Claims (5)

1. 以下の要素を有する位置決め装置
   （ａ）回転軸を有する基台、
   （ｂ）上記基台の回転軸に対して回転可能に取り付けられるとともに、半径方向に沿って、第１の当接面と上記第１の当接面と同一平面上に存在する上記第１の当接面に対し逆方向を向いた第２の当接面とを有するテーブル、
   （ｃ）上記テーブルが有する上記第１の当接面と当接する第１のカムフォロアと、上記テーブルが有する上記第２の当接面と当接する第２のカムフォロアとを有するカムフォロアユニット、
   （ｄ）上記基台に取り付けられ、上記カムフォロアユニットを直進移動させることにより上記テーブルを上記回転軸に対して回転させる移動手段。
2. 上記カムフォロアは、偏心カムフォロアであることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
3. 上記第１のカムフォロアが上記第１の当接面と当接する個所と第２のカムフォロアが上記第２の当接面と当接する個所とが、上記回転軸から等しい距離になるように上記第１のカムフォロアと第２のカムフォロアが、配置されていることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
4. 上記カムフォロアユニットは、上記第１のカムフォロアと第２のカムフォロアをそれぞれ固定する段違いの第１の座と第２の座を備え、上記テーブルは、上記第１と第２の座に固定された第１と第２のカムフォロアに対応して上記第１の当接面と第２の当接面を提供する段違いの第１と第２の押し板を備えたことを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
5. 上記位置決め装置は、更に、基台をＸ方向に位置決めする手段とＹ方向に位置決めする手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の位置決め装置。

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