JP3848304B2 - テーブル姿勢調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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、更には、動力伝達機構における機械的な減速比の設計変更が容易でない等の点で問題があった。
【０００３】
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当該テーブルの姿勢を変化させるテーブル送り機構とを備えた微動位置決め機構を既に特許文献１として提案している。
【０００４】
特許文献１として提案した微動位置決め機構の主要部の構成を図１０の断面図に示す。
【０００５】
この微動位置決め機構は、図１０に示されるように、ワークを載置するテーブル１００と、テーブル１００を支えるベース１０１、および、ベース１０１に主要部を内蔵されたテーブル送り機構１０２によって構成される。
【０００６】
このうち、下面を円弧状に形成されたテーブル１００は、ドーブテールやアリ溝等からなる公知のガイド手段１０３を介してベース１０１上に取り付けられ、ベース１０１上の円弧軌跡１０４に沿って移動自在とされている。
【０００７】
一方、テーブル送り機構１０２は、テーブル１００の下面に沿って配備された２つのプーリ１０６，１０６と、該プーリ１０６，１０６に巻回されたタイミングベルト等の巻き掛けベルト１０５、および、送りネジ機構１０７によって構成される。
【０００８】
このうち、送りネジ機構１０７の主要部を構成するリードネジ１０８は、円弧軌跡１０４に対して径方向の外側、つまり、図１０で言えば円弧軌跡１０４の下方にオフセットして配備され、リードネジ１０８に螺合されたナットからなる走行子１０９が、リードネジ１０８の回転に応じて図１０中の左右方向に直線移動するようになっている。
【０００９】
そして、走行子１０９の直線移動に伴って、この走行子１０９にボルト等の係止手段１１０を介して固定された巻き掛けベルト１０５が回転駆動され、この巻き掛けベルト１０５の他部にボルト等の係止手段１１１を介して固定されたテーブル１００が円弧軌跡１０４に沿って移動することによって、該テーブル１００の姿勢、つまり、水平面を基準としたワーク載置面１００ａの傾き角度が変化するようになっている。テーブル１００の姿勢変化の一例を図１０中に二点鎖線で示す。
【００１０】
このように、送りネジ機構や巻き掛けベルト等をテーブル送り機構として利用すること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。
また、様々なリードを有する送りネジ機構が規格化して市販されていることから、送りネジ機構のみを換装する簡単な作業で微動位置決め機構における機械的な減速比の変更も容易に実施できるようになり、更には、送りネジ機構としてボールスクリュー＆ソケット等を利用すれば、機械系の摩擦抵抗を大幅に軽減して動力の損失を抑制することも可能となった。
【００１１】
【特許文献１】
特願平１１−５８１７７号（段落番号０１０９〜０１３３，図５）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可撓性の巻き掛けベルトには、機械要素それ自体の問題として、曲げ伸ばしの繰り返しによる経年変化の問題がつきまとう。
【００１３】
また、巻き掛けベルトを動力伝達手段として利用している関係上、送りネジ機構とテーブルの下面との間にプーリを配備しなければならず、更に、このプーリを極端に小径化するとベルトの曲げ伸ばしによる素材の劣化が問題になるといった事情もあり、装置の小型化に限界があった。
【００１４】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、巻き掛けベルトやプーリを使用せずにテーブルの姿勢を変化させることが可能であって、しかも、耐久性が高く且つ小型化の容易なテーブル姿勢調整装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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を備えたテーブル姿勢調整装置であり、前記目的を達成するため、特に、
送りネジ機構で駆動される走行子と、この走行子とテーブルとを接続するジョイント機構とによってテーブル送り機構を構成し、
前記走行子の直線移動軌跡を前記円弧軌跡から径方向にオフセットして配備すると共に、
前記ジョイント機構に、走行子の直線移動方向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とを設け、これらの姿勢変化許容部および距離変化許容部を共に剛体によって形成し、
前記姿勢変化許容部が、前記円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して前記走行子の周りに回転自在に接続された回転部材によって構成される一方、
前記距離変化許容部が、前記回転軸の径方向に直線移動を許容されて前記回転部材に嵌合された移動部材によって構成され、
該移動部材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する構成を有する。
【００１６】
以上の構成において送りネジ機構を作動させると、この送りネジ機構に装着された走行子が直線移動軌跡に沿って移動する。
テーブルはジョイント機構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ジョイント機構の姿勢変化許容部によって許容され、同時に、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化はジョイント機構の距離変化許容部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。
この際、走行子の周りに回転自在に接続された回転部材が円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を中心として回転することにより、走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化、より具体的には、テーブルに接続された移動部材の走行子に対する傾き角度の変化を許容し、同時に、回転部材に嵌合された移動部材が回転部材に対して回転軸の径方向に直線移動することにより、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。
しかも、ジョイント機構を構成する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、可撓性の巻き掛けベルトを使用した従来の微動位置決め機構とは違い、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、姿勢変化許容部および距離変化許容部からなる一組のジョイント部材によって走行子とテーブルとを接続して走行子の動きをテーブルに伝達するようにしているので、巻き掛けベルトと複数の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の微動位置決め機構と比べて装置の小型化も容易である。
【００１９】
あるいは、円弧軌跡を含む平面内で走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて走行子に接続された移動部材によって距離変化許容部を構成する一方、
円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材によって姿勢変化許容部を構成し、
この回転部材の先端部をテーブルに接続した構成としてもよい。
【００２０】
このような構成を適用した場合には、走行子に接続された移動部材が走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動することにより、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化を許容する。
同時に、移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材が円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を中心として回転することにより、走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化、より具体的には、走行子に接続された移動部材に対するテーブルの傾き角度の変化を許容することになる。
【００２１】
ここで、走行子の周りに回転部材および移動部材を内外に重合して配備するように構成することも可能である。
【００２２】
このような構成を適用すれば、送りネジ機構における送りネジの外周部に走行子と回転部材および移動部材を纏めて取り付けることができるので、ジョイント機構の一層の小型化が可能であり、装置全体の小型化は更に容易となる。
【００２３】
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。
【００２４】
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、移動部材を最も短縮した状態とすることができる。このため、回転部材に対して直線移動する移動部材のブレ（請求項１の構成を適用した場合）、あるいは、走行子に対して直線移動する移動部材のブレ（請求項２の構成を適用した場合）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姿勢において最小とすることができる。
また、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た構成も適用可能であるが、その場合は、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が最大となる一方、テーブルの姿勢を限界まで変化させた際に移動部材が最も短縮された状態となる。従って、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た場合では、移動部材のブレによって生じる機械的な誤差は、テーブルの姿勢変化の限界位置で最小となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を適用したテーブル姿勢調整装置の幾つかの例について具体的に説明する。
【００３０】
図１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の主要部の構成を示した断面図である。
【００３１】
本実施形態のテーブル姿勢調整装置１は、図１に示されるように、ワークを載置するワーク載置面２ａを有するテーブル２と、テーブル２を支えるベース３、および、ベース３に主要部を内蔵されたテーブル送り機構４によって構成される。
【００３２】
テーブル２の下面は図１に示される通り円弧状に形成され、ドーブテールやアリ溝等からなる公知のガイド手段５を介してベース３上に取り付けられ、ベース３上の円弧軌跡６に沿って移動自在とされている。つまり、ガイド手段５はテーブル２の移動方向を円弧軌跡６に沿って規制するためのガイド手段であり、円弧軌跡６は垂直面内に形成されていることになる。
【００３３】
また、テーブル２を円弧軌跡６に沿って移動させるテーブル送り機構４は、送りネジ機構７の一部を構成するリードネジ１０で駆動される走行子８と、テーブル２の下面と走行子８とを接続するジョイント機構９により構成される。
【００３４】
リードネジ１０は両端のベアリング１５，１５とスリーブ１６，１６とを介してベース３に対し回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられ、リードネジ１０の一端に装着された手動操作ハンドル１７に対する回転操作、もしくは、手動操作ハンドル１７に代えて取り付けられる図示しないステッピングモータ等の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。
【００３５】
走行子８の直線移動軌跡はリードネジ１０の中心軸と同一であり、リードネジ１０、すなわち、走行子８の直線移動軌跡は、図１に示される通り、ベース３上の円弧軌跡６から径方向の外側にオフセットして配備されていることになる。
なお、ここでいう径方向とは円弧軌跡６の曲率半径の方向性のことであり、「径方向の外側にオフセットして配備する」というのは、具体的には、円弧軌跡６の凸側に所定の間隔をあけてリードネジ１０を配備するといった意味合いである。
【００３６】
送りネジ機構は、本来、送りネジとして機能するリードネジあるいはボールスクリュー等と、これに螺合するナットあるいはソケット等によって構成されるものであるが、本実施形態においては、ネジ穴を設けた走行子８をリードネジ１０と直に螺合させているので、走行子８それ自体が送りネジ機構７の一部を構成するナットあるいはソケット等として機能していることになる。
ここでは一例としてリードネジ１０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。
【００３７】
走行子８の外観を図２（ａ）に、また、ジョイント機構９の一部を構成する回転部材１１と移動部材１２の外観を各々図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す。
【００３８】
走行子８は、図２（ａ）に示されるように、円柱状の本体１３に直径方向のネジ穴１４を形成した部材であり、ネジ穴１４に螺合されたリードネジ１０の回転によって図１中で左右方向の直線移動軌跡に沿って送りを掛けられる。
【００３９】
また、ジョイント機構９の一部を構成する回転部材１１は本実施形態における姿勢変化許容部を構成するもので、図２（ｂ）に示されるように、円柱状の本体１８を直径方向に貫通する孔１９と、この孔１９に直交して本体１８を直径方向に貫通する他の孔２０を備える。
【００４０】
このうち、孔１９は、走行子８を内嵌して回転自在に軸支するためのもので、走行子８の本体１３の外径に匹敵する内径を備えた完全な円孔である。
孔１９と走行子８とのハメアイに関しては、走行子８を回転軸として回転する回転部材１１の回転を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００４１】
また、本体１８の孔２０は、走行子８に螺合するリードネジ１０を挿通するためのものである。
孔２０の寸法および形状は、回転部材１１が走行子８を回転軸として回転する際に、走行子８に螺合されたリードネジ１０が孔２０と干渉するのを防止する必要性を満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００４２】
一方、ジョイント機構９の一部を構成する移動部材１２は本実施形態における距離変化許容部を構成するもので、図２（ｃ）に示されるように、円筒状の本体２１と其の上部に形成された矩形状のフランジ部２２とで一体に構成されている。
【００４３】
円筒状の本体２１の内周面は、回転部材１１を摺動自在に内嵌するための部分であり、回転部材１１の外径に匹敵する内径を備えた完全な円周面である。
本体２１の内周面と回転部材１１とのハメアイに関しては、回転部材１１の中心軸の方向に沿った移動部材１２の直線移動を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００４４】
更に、本体２１には、回転部材１１に内嵌された走行子８に螺合するリードネジ１０を挿通するための孔２３が直径方向に貫通して設けられている。
孔２３の寸法および形状は、移動部材１２が回転部材１１と共に走行子８を回転軸として回転する際に、リードネジ１０が孔２３と干渉するのを防止する必要性と、リードネジ１０を螺合した走行子８を内嵌した回転部材１１の中心軸の方向に沿って移動部材１２が直線移動する際に、リードネジ１０が孔２３と干渉するのを防止する必要性とを共に満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００４５】
これらの走行子８，回転部材１１，移動部材１２およびリードネジ１０を的確に組み立てるためには、まず、走行子８を回転部材１１の孔１９に内嵌して走行子８のネジ穴１４の位置を回転部材１１の孔２０の位置に合わせた後、更に、走行子８を内嵌した回転部材１１を移動部材１２の本体２１の内周面に内嵌して回転部材１１の孔２０の位置を移動部材１２の孔２３の位置に合わせ、最終的に、図１に示されるように孔２３，孔２０，ネジ穴１４の中心軸が一直線上に位置するようにして、走行子８のネジ穴１４にリードネジ１０を螺合させるようにする。
【００４６】
本実施形態におけるジョイント機構９は、姿勢変化許容部である回転部材１１と距離変化許容部である移動部材１２とによって構成され、移動部材１２のフランジ部２２の四隅に位置するネジ通し穴２４に通されたネジによって、移動部材１２の先端部がテーブル２の下面に固定して接続される。
【００４７】
つまり、姿勢変化許容部である回転部材１１は、円弧軌跡６を含む平面すなわち図１の紙面に直交する回転軸を有して走行子８の周りに回転自在に接続された部材であり、この場合の回転軸は、円柱状の走行子８それ自体によって構成されている。
【００４８】
また、距離変化許容部である移動部材１２は、回転部材１１の中心軸の方向に沿った直線移動を許容されて回転部材１１に嵌合された部材であり、しかも、回転部材１１は前述した通り走行子８を回転軸として回転自在であって、回転部材１１の中心軸は常に走行子８の中心軸を通るので、結局のところ、移動部材１２は前述の回転軸すなわち走行子８の径方向に直線移動を許容されて回転部材１１に嵌合された部材ということになる。
【００４９】
姿勢変化許容部である回転部材１１と距離変化許容部である移動部材１２は、共に、容易に変形したり磨耗したりしない剛体、例えば、金属材料やエンジニアリングプラスチック等で構成されている。
【００５０】
既に述べた通り、移動部材１２の先端部であるフランジ部２２はテーブル２の下面に固定して接続されている。
【００５１】
次に、手動操作ハンドル１７あるいは図示しないステッピングモータ等の駆動手段を作動させて送りネジ機構７のリードネジ１０を回転させた場合の各部の動作について図３の作用原理図に基いて具体的に説明する。
【００５２】
図３の作用原理図は、図１のテーブル姿勢調整装置１の各部を模式化して示したもので、図３中の直線Ｘは走行子８の直線移動軌跡すなわちリードネジ１０の中心軸であり、また、点Ｏと点Ｐは直線移動軌跡に沿って移動する走行子８と回転部材１１とを表している。
より具体的に言えば、図１の状態に対応する走行子８と回転部材１１の位置は図３中の点Ｏの位置であり、点Ｐは、原点となる点Ｏから直線移動軌跡に沿って走行子８と回転部材１１を任意の移動量ｘだけ移動させたときの状態である。
また、円弧Ｒは円弧軌跡６と其の延長部分であり、点Ｑは円弧軌跡６の曲率中心であって、線分ｒは円弧軌跡６の曲率中心からテーブル２の底面までの離間距離を表している。
そして、線分Ｓは、テーブル２の底面と走行子８との離間距離、つまり、移動部材１２の実質的な有効長であるフランジ部２２の先端面から走行子８までの距離を表している。移動部材１２はフランジ部２２を介してテーブル２の底面に対して垂直に固定されているので、線分ｒと線分Ｓは、例えば、図３中の線分Ｑ−Ｐに示されるように常に同一直線上に位置することになる。
【００５３】
この実施形態では、回転部材１１が走行子８に対して回転自在とされ、また、走行子８の径方向に対する移動部材１２の直線移動が許容されている。従って、直線Ｘに沿った走行子８および回転部材１１の直線移動により走行子８の直線移動方向に対するテーブル２の姿勢が変化することで図３中の角度βが変わっても、走行子８に対する回転部材１１の回転によって角度βの変化に対処することができる。同時に、直線Ｘに沿った走行子８および回転部材１１の直線移動により走行子８とテーブル２との間の離間距離が変化することで図３中の線分Ｓの長さが変わっても、走行子８の径方向に対する移動部材１２の直線移動すなわち移動部材１２の実質的な有効長の変化によって線分Ｓの長さ変化に対処することができる。
【００５４】
よって、原点となる点Ｏからの走行子８の移動量をｘ、また、これに対応するテーブル２の傾き角度をαとすれば、テーブル２の傾き角度αは移動量ｘの値に応じて、
ｘ＝ｒ・ｔａｎα
の式に従って変化することになる。
【００５５】
図３では鉛直線を基準としてワーク載置面２ａの法線の傾き角度αを記載しているが、この傾き角度αは、水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度と同一である。
【００５６】
ここでは、一例として、ｒ＝１００ｍｍとした場合を例にとって、走行子８の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度αとの関係を図４の図表に示す。
【００５７】
図４の図表に示される誤差の値は、原点Ｏからの移動量を１ｍｍとした時の傾き角度αを基準として移動量１ｍｍに対する傾き角度αの変化量を算出し、この変化量に比例して傾き角度αが変化することを理想とした場合の誤差である。従って、誤差はタンジェントカーブに従って非線形的に増大することになるが、実際に精密測定等で利用される傾き角度αはワーク載置面２ａが水平となる０度を基準として±数度前後の範囲であるから、このような誤差の増大は実質的な問題とはならない。
【００５８】
また、数値制御のもとで駆動制御されるステッピングモータを利用してリードネジ１０を回転させるような場合には、アブソリュート制御、つまり、現在位置と目標位置との間の偏差によらず、常に絶対位置を指定してステッピングモータに駆動パルスを出力する方式を適用することで誤差による問題は解消され得る。
【００５９】
また、この実施形態では、ジョイント機構９を構成する回転部材１１と移動部材１２が共に剛体によって形成され、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。
【００６０】
更に、回転部材１１と移動部材１２とからなる一組のジョイント部材によって走行子８とテーブル２を接続して走行子８の動きをテーブル２に伝達するようにしているので、巻き掛け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場合と比べ、装置の小型化も容易である。
特に、本実施形態においては、走行子８と回転部材１１および移動部材１２をリードネジ１０と同軸上に位置させて内外に重合して配備しているので、装置の大幅な小型化が実現されている。
【００６１】
また、走行子８の直線移動軌跡を円弧軌跡６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８を図３の原点Ｏに位置させてテーブル２のワーク載置面２ａ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８との間の離間距離が最短となり、移動部材１２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、移動部材１２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。
【００６２】
次に、図５を参照して、本発明を適用したテーブル姿勢調整装置の他の実施形態について具体的に説明する。
【００６３】
図５は本発明を適用した他の一実施形態のテーブル姿勢調整装置２５の主要部の構成を示した断面図である。
【００６４】
図１のものと同様な構成を有する部分については図１で用いたものと同様の符号を付すにとどめ、図１のものと異なるテーブル送り機構２６の構造について詳細に説明する。
【００６５】
テーブル送り機構２６は、送りネジ機構２７の一部を構成するリードネジ１０で駆動される走行子２８と、テーブル２の下面と走行子２８とを接続するジョイント機構２９により構成される。
【００６６】
走行子２８の直線移動軌跡はリードネジ１０の中心軸と同一であり、リードネジ１０、すなわち、走行子２８の直線移動軌跡は、図５に示される通り、ベース３上の円弧軌跡６から径方向の外側にオフセットして配備されていることになる。
【００６７】
送りネジ機構は、本来、送りネジとして機能するリードネジあるいはボールスクリュー等と、これに螺合するナットあるいはソケット等によって構成されるものであるが、本実施形態においては、ネジ穴を設けた走行子２８をリードネジ１０と直に螺合させているので、走行子２８それ自体が送りネジ機構２７の一部を構成するナットあるいはソケット等として機能していることになる。
【００６８】
走行子２８の外観を図６（ａ）に、また、ジョイント機構２９の一部を構成する移動部材３０と回転部材３１の外観を各々図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す。
【００６９】
走行子２８は、図６（ａ）に示されるように、円柱状の本体３２に直径方向のネジ穴３３を形成した部材であり、ネジ穴３３に螺合されたリードネジ１０の回転によって図５中で左右方向の直線移動軌跡に沿って送りを掛けられる。
【００７０】
また、ジョイント機構２９の一部を構成する移動部材３０は本実施形態における距離変化許容部を構成するもので、図６（ｂ）に示されるように、円柱状の本体３４を直径方向に貫通する孔３５と、この孔３５に直交して本体３４を直径方向に貫通する他の孔３６を備える。
【００７１】
このうち、孔３５は、走行子２８を摺動自在に内嵌するための部分であり、走行子２８の外径に匹敵する内径を備えた完全な円孔である。
孔３５と走行子２８とのハメアイに関しては、走行子２８の中心軸の方向に沿った移動部材３０の直線移動を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００７２】
また、本体３４の孔３６は、走行子２８に螺合するリードネジ１０を挿通するためのものである。
孔３６の寸法および形状は、移動部材３０が走行子２８の中心軸に沿って直線移動する際に、走行子２８に螺合されたリードネジ１０が孔３６と干渉するのを防止する必要性を満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００７３】
一方、ジョイント機構２９の一部を構成する回転部材３１は本実施形態における姿勢変化許容部を構成するもので、図６（ｃ）に示されるように、円柱状の本体３７と其の上部に形成された矩形状のフランジ部３８とで一体に構成されている。
【００７４】
円柱状の本体３７には、該本体３７を直径方向に貫通する孔３９と、この孔３９に直交して本体３７を直径方向に貫通する他の孔４０が設けられている。
【００７５】
このうち、孔３９は、移動部材３０を回転自在に内嵌するための部分であり、移動部材３０の外径に匹敵する内径を備えた完全な円孔である。
孔３９と移動部材３０とのハメアイに関しては、移動部材３０を回転軸として回転する回転部材３１の回転を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００７６】
また、本体３７の孔４０は、移動部材３０に内嵌された走行子２８に螺合するリードネジ１０を挿通するための孔である。
孔４０の寸法および形状は、回転部材３１が移動部材３０と共に走行子２８の中心軸に沿って直線移動する際に、リードネジ１０が孔４０と干渉するのを防止する必要性と、リードネジ１０を螺合した走行子２８を内嵌した移動部材３０を回転軸として回転部材３１が回転する際に、リードネジ１０が孔４０と干渉するのを防止する必要性とを共に満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００７７】
これらの走行子２８，移動部材３０，回転部材３１およびリードネジ１０を的確に組み立てるためには、まず、走行子２８を移動部材３０の孔３５に内嵌して走行子２８のネジ穴３３の位置を移動部材３０の孔３６の位置に合わせた後、更に、走行子２８を内嵌した移動部材３０を回転部材３１の孔３９に内嵌して移動部材３０の孔３６の位置を回転部材３１の孔４０の位置に合わせ、最終的に、図５に示されるように孔４０，孔３６，ネジ穴３３の中心軸が一直線上に位置するようにして、走行子２８のネジ穴３３にリードネジ１０を螺合させるようにする。
【００７８】
本実施形態におけるジョイント機構２９は、距離変化許容部である移動部材３０と姿勢変化許容部である回転部材３１とによって構成され、回転部材３１のフランジ部３８の四隅に位置するネジ通し穴４１に通されたネジによって、回転部材３１の先端部がテーブル２の下面に固定して接続される。
【００７９】
つまり、距離変化許容部である移動部材３０は、円弧軌跡６を含む平面すなわち図５の紙面内で走行子２８の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて走行子２８接続された部材である。
【００８０】
また、姿勢変化許容部である回転部材３１は、円弧軌跡６を含む平面すなわち図５の紙面に直交する回転軸を有して移動部材３０の周りに回転自在に嵌合された部材であり、この場合の回転軸は、円柱状の移動部材３０それ自体によって構成されている。
【００８１】
前記と同様、距離変化許容部である移動部材３０と姿勢変化許容部である回転部材３１は、共に、容易に変形したり磨耗したりしない剛体、例えば、金属材料やエンジニアリングプラスチック等で構成されている。
【００８２】
既に述べた通り、回転部材３１の先端部であるフランジ部３８はテーブル２の下面に固定して接続されている。
【００８３】
次に、手動操作ハンドル１７あるいは図示しないステッピングモータ等の駆動手段を作動させて送りネジ機構２７のリードネジ１０を回転させた場合の各部の動作について図７の作用原理図に基いて具体的に説明する。
【００８４】
図７の作用原理図は、図５のテーブル姿勢調整装置２５の各部を模式化して示したもので、図７中の直線Ｘは走行子２８の直線移動軌跡すなわちリードネジ１０の中心軸であり、また、点Ｏと点Ｐは直線移動軌跡に沿って移動する走行子２８を表している。
より具体的に言えば、図５の状態に対応する走行子２８の位置は図７中の点Ｏの位置であり、点Ｐは、原点となる点Ｏから直線移動軌跡に沿って走行子２８を任意の移動量ｘだけ移動させたときの状態である。
また、円弧Ｒは円弧軌跡６と其の延長部分であり、点Ｑは円弧軌跡６の曲率中心であって、線分ｒは円弧軌跡６の曲率中心からテーブル２の底面に固着された回転部材３１の孔３９の中心軸までの離間距離を表している。
そして、線分Ｓは、回転部材３１の孔３９の中心軸と走行子２８との離間距離、つまり、移動部材３０の実質的な有効長である直線Ｘから移動部材３０の中心軸までの離間距離を表している。移動部材３０は回転部材３１を介してテーブル２の底面に対して回転自在に取り付けられているので、線分ｒと線分Ｓの成す角βは、走行子２８の移動量ｘの変化に応じて変動する。
【００８５】
この実施形態では、回転部材３１が移動部材３０に対して回転自在とされ、また、移動部材３０は走行子２８の直線移動軌跡に直交する方向の直線移動を許容されている。従って、直線Ｘに沿った走行子２８の直線移動により走行子２８の直線移動方向に対するテーブル２の姿勢が変化することで図７中の角度βが変わっても、移動部材３０に対する回転部材３１の回転によって角度βの変化に対処することができる。同時に、直線Ｘに沿った走行子２８の直線移動により走行子２８とテーブル２との間の離間距離が変化することで図７中の線分Ｓの長さが変わっても、直線移動軌跡に直交する移動部材３０の直線移動すなわち移動部材３０の実質的な有効長の変化によって線分Ｓの長さ変化に対処することができる。
【００８６】
よって、原点となる点Ｏからの走行子２８の移動量をｘ、また、これに対応するテーブル２の傾き角度をαとすれば、テーブル２の傾き角度αは移動量ｘの値に応じて、
ｘ／ｒ＝ｓｉｎα、即ち、ｘ＝ｒ・ｓｉｎα
の式に従って変化することになる。
【００８７】
図７では鉛直線を基準としてワーク載置面２ａの法線の傾き角度αを記載しているが、この傾き角度αは、水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度と同一である。
【００８８】
ここでは、一例として、ｒ＝１００ｍｍとした場合を例にとって、走行子２８の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度αとの関係を図８の図表に示す。
【００８９】
図８の図表に示される誤差の値は、原点Ｏからの移動量を１ｍｍとした時の傾き角度αを基準として移動量１ｍｍに対する傾き角度αの変化量を算出し、この変化量に比例して傾き角度αが変化することを理想とした場合の誤差である。従って、誤差はサインカーブに従って非線形的に増大することになるが、実際に精密測定等で利用される傾き角度αはワーク載置面２ａが水平となる０度を基準として±数度前後の範囲であるから、このような誤差の増大は実質的な問題とはならない。
【００９０】
また、図８の図表と図４の図表との比較、あるいは、サインカーブとタンジェントカーブとの比較からも明らかなように、サインカーブに従って誤差量を変化させる図５の実施形態は、タンジェントカーブに従って誤差量を変化させる図１の実施形態と比べて線形的な精度が高い。
【００９１】
前記と同様、数値制御のもとで駆動制御されるステッピングモータを利用してリードネジ１０を回転させるような場合には、アブソリュート制御、つまり、現在位置と目標位置との間の偏差によらず、常に絶対位置を指定してステッピングモータに駆動パルスを出力する方式を適用することで誤差による問題は解消され得る。
【００９２】
また、この実施形態では、ジョイント機構２９を構成する移動部材３０と回転部材３１が共に剛体によって形成され、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。
【００９３】
更に、移動部材３０と回転部材３１とからなる一組のジョイント部材によって走行子２８とテーブル２を接続して走行子２８の動きをテーブル２に伝達するようにしているので、巻き掛け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場合と比べ、装置の小型化も容易である。
特に、本実施形態においては、走行子２８と移動部材３０および回転部材３１をリードネジ１０と同軸上に位置させて内外に重合して配備しているので、装置の大幅な小型化が実現されている。
【００９４】
また、走行子２８の直線移動軌跡を円弧軌跡６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２８を図７の原点Ｏに位置させてテーブル２のワーク載置面２ａ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２８との間の離間距離が最短となり、移動部材３０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、移動部材３０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。
【００９５】
図１および図５に示した実施形態とも、円弧軌跡６を垂直面内に形成したものであるから、テーブル２は水平面に対して姿勢を変化させることになり、特に、テーブル２の上面をワーク載置面２ａ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。
【００９６】
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９の平面図を参照して簡単に説明する。
【００９７】
図９に示されるテーブル姿勢調整装置４２は、ワークを載置するワーク載置面４３ａを有するテーブル４３と、テーブル４３を支えるベース４４、および、ベース４４上に設けられたテーブル送り機構４５によって構成される。
【００９８】
円弧軌跡４６はベース４４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４７を介して、該円弧軌跡４６上にテーブル４３がサドル状に設置されている。テーブル４３は円弧軌跡４６に沿って移動自在である。つまり、ガイド手段４７はテーブル４３の移動方向を円弧軌跡４６に沿って規制するためのガイド手段であり、円弧軌跡４６は水平面内に形成されていることになる。
【００９９】
この実施形態では、送りネジ機構の一部を構成するリードネジ１０は、ベース４４上に一体成形された軸受け部４８，４８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、リードネジ１０の両端部に手動操作ハンドル１７が取り付けられている。
【０１００】
テーブル送り機構４５の一部であるジョイント機構４９は、リードネジ１０と共に円弧軌跡４６の径方向外側にオフセットして配備され、該ジョイント機構４９の先端部がテーブル４３の一側に固定して接続されると共に、ジョイント機構４９の他方の端部は、リードネジ１０に螺合された図示しない走行子に接続されている。
【０１０１】
ジョイント機構４９としては、図１に示したジョイント機構９、あるいは、図５に示したジョイント機構２９の何れかを選択的に利用する。
【０１０２】
走行子やジョイント機構４９の各部の構造については、図１および図５に示した実施形態から明らかであるから、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
この実施形態のテーブル姿勢調整装置４２は、テーブル４３の姿勢を水平面内で変化させる点が前述の図１および図５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、図１および図３あるいは図５および図７で示した実施形態と実質的に同様である。
【０１０４】
以上に述べた３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。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明のテーブル姿勢調整装置は、テーブルの移動方向を規制する円弧軌跡からオフセットして送りネジ機構で駆動される走行子を配備すると共に、走行子とテーブルとを接続するジョイント機構にテーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部とテーブルの離間距離の変化を許容する距離変化許容部とを設けたので、走行子の直線移動により円弧軌跡に沿ってテーブルを正確に移動させてテーブルの姿勢を自由に調整することができる。
しかも、ジョイント機構を構成する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、可撓性の巻き掛けベルトを使用した従来の微動位置決め機構とは違って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、姿勢変化許容部および距離変化許容部からなる一組のジョイント部材によって走行子とテーブルを接続して走行子の動きをテーブルに伝達するようにしているので、巻き掛けベルトと複数の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の微動位置決め機構と比べて装置の小型化も容易である。
【０１０６】
特に、円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して走行子の周りに回転自在に接続された回転部材によって姿勢変化許容部を構成すると共に、この回転軸の径方向に直線移動を許容されて回転部材に嵌合された移動部材によって距離変化許容部を構成しているので、姿勢変化許容部および距離変化許容部は単に摺動もしくは回転の運動をするのみであって、巻き掛けベルトを使用した従来の微動位置決め機構とは違って曲げ伸ばしのように疲労を伴う運動は全く行なわないので、経年変化による劣化や損傷を確実に防止して、装置を極めて長期間に亘って安定的に使用することができる。
【０１０７】
また、円弧軌跡を含む平面内で走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて走行子に接続された移動部材によって距離変化許容部を構成する一方、円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材によって姿勢変化許容部を構成した場合では、走行子の移動量に応じてテーブルの傾き角度を略線形的に変化させることが可能となるので、テーブルの姿勢調整を更に精密に行なうことができる。
【０１０８】
しかも、走行子の周りに回転部材および移動部材を内外に重合して配備するように構成しているので、ジョイント機構の一層の小型化が可能であり、装置全体の小型化が更に容易となった。
【０１０９】
更に、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配置を適用しているので、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移動部材を最も短縮した状態とすることができる。
このため、移動部材のブレ等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姿勢において最小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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主要部の構成を示した断面図である。
【図２】図２（ａ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備える走行子の外観について示した斜視図、図２（ｂ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備えるジョイント機構の一部を構成する回転部材の外観について示した斜視図、また、図２（ｃ）は同ジョイント機構の一部を構成する移動部材の外観について示した斜視図である。
【図３】同実施形態のテーブル姿勢調整装置の動作原理を示した作用原理図である。
【図４】ｒ＝１００ｍｍとして同実施形態の走行子の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面の傾き角度αとの関係を示した図表である。
【図５】本発明を適用した他の一実施形態のテーブル姿勢調整装置の主要部の構成を示した断面図である。
【図６】図６（ａ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備える走行子の外観について示した斜視図、図６（ｂ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備えるジョイント機構の一部を構成する移動部材の外観について示した斜視図、また、図６（ｃ）は同ジョイント機構の一部を構成する回転部材の外観について示した斜視図である。
【図７】同実施形態のテーブル姿勢調整装置の動作原理を示した作用原理図である。
【図８】ｒ＝１００ｍｍとして同実施形態の走行子の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面の傾き角度αとの関係を示した図表である。
【図９】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。
【図１０】従来の微動位置決め機構の概要について示した断面図である。
【符号の説明】
１ テーブル姿勢調整装置
２ テーブル
２ａ ワーク載置面
３ ベース
４ テーブル送り機構
５ ガイド手段
６ 円弧軌跡
７ 送りネジ機構
８ 走行子（送りネジ機構の他部）
９ ジョイント機構
１０ リードネジ（送りネジ機構の一部）
１１ 回転部材（姿勢変化許容部）
１２ 移動部材（距離変化許容部）
１３ 本体
１４ ネジ穴
１５ ベアリング
１６ スリーブ
１７ 手動操作ハンドル
１８ 本体
１９ 孔（円孔）
２０ 孔（長穴）
２１ 本体
２２ フランジ部
２３ 孔（長穴）
２４ ネジ通し穴
２５ テーブル姿勢調整装置
２６ テーブル送り機構
２７ 送りネジ機構
２８ 走行子
２９ ジョイント機構
３０ 移動部材（距離変化許容部）
３１ 回転部材（姿勢変化許容部）
３２ 本体
３３ ネジ穴
３４ 本体
３５ 孔（円孔）
３６ 孔（長穴）
３７ 本体
３８ フランジ部
３９ 孔（円孔）
４０ 孔（長穴）
４１ ネジ通し穴
４２ テーブル姿勢調整装置
４３ テーブル
４３ａ ワーク載置面
４４ ベース
４５ テーブル送り機構
４６ 円弧軌跡
４７ ガイド手段
４８ 軸受け部
４９ ジョイント機構
１００ テーブル
１００ａ ワーク載置面
１０１ ベース
１０２ テーブル送り機構
１０３ ガイド機構
１０４ 円弧軌跡
１０５ 巻き掛けベルト
１０６ プーリ
１０７ 送りネジ機構
１０８ リードネジ
１０９ 走行子
１１０ 係止手段
１１１ 係止手段
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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、更には、動力伝達機構における機械的な減速比の設計変更が容易でない等の点で問題があった。
【０００３】
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当該テーブルの姿勢を変化させるテーブル送り機構とを備えた微動位置決め機構を既に特許文献１として提案している。
【０００４】
特許文献１として提案した微動位置決め機構の主要部の構成を図１０の断面図に示す。
【０００５】
この微動位置決め機構は、図１０に示されるように、ワークを載置するテーブル１００と、テーブル１００を支えるベース１０１、および、ベース１０１に主要部を内蔵されたテーブル送り機構１０２によって構成される。
【０００６】
このうち、下面を円弧状に形成されたテーブル１００は、ドーブテールやアリ溝等からなる公知のガイド手段１０３を介してベース１０１上に取り付けられ、ベース１０１上の円弧軌跡１０４に沿って移動自在とされている。
【０００７】
一方、テーブル送り機構１０２は、テーブル１００の下面に沿って配備された２つのプーリ１０６，１０６と、該プーリ１０６，１０６に巻回されたタイミングベルト等の巻き掛けベルト１０５、および、送りネジ機構１０７によって構成される。
【０００８】
このうち、送りネジ機構１０７の主要部を構成するリードネジ１０８は、円弧軌跡１０４に対して径方向の外側、つまり、図１０で言えば円弧軌跡１０４の下方にオフセットして配備され、リードネジ１０８に螺合されたナットからなる走行子１０９が、リードネジ１０８の回転に応じて図１０中の左右方向に直線移動するようになっている。
【０００９】
そして、走行子１０９の直線移動に伴って、この走行子１０９にボルト等の係止手段１１０を介して固定された巻き掛けベルト１０５が回転駆動され、この巻き掛けベルト１０５の他部にボルト等の係止手段１１１を介して固定されたテーブル１００が円弧軌跡１０４に沿って移動することによって、該テーブル１００の姿勢、つまり、水平面を基準としたワーク載置面１００ａの傾き角度が変化するようになっている。テーブル１００の姿勢変化の一例を図１０中に二点鎖線で示す。
【００１０】
このように、送りネジ機構や巻き掛けベルト等をテーブル送り機構として利用すること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。
また、様々なリードを有する送りネジ機構が規格化して市販されていることから、送りネジ機構のみを換装する簡単な作業で微動位置決め機構における機械的な減速比の変更も容易に実施できるようになり、更には、送りネジ機構としてボールスクリュー＆ソケット等を利用すれば、機械系の摩擦抵抗を大幅に軽減して動力の損失を抑制することも可能となった。
【００１１】
【特許文献１】
特願平１１−５８１７７号（段落番号０１０９〜０１３３，図５）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可撓性の巻き掛けベルトには、機械要素それ自体の問題として、曲げ伸ばしの繰り返しによる経年変化の問題がつきまとう。
【００１３】
また、巻き掛けベルトを動力伝達手段として利用している関係上、送りネジ機構とテーブルの下面との間にプーリを配備しなければならず、更に、このプーリを極端に小径化するとベルトの曲げ伸ばしによる素材の劣化が問題になるといった事情もあり、装置の小型化に限界があった。
【００１４】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、巻き掛けベルトやプーリを使用せずにテーブルの姿勢を変化させることが可能であって、しかも、耐久性が高く且つ小型化の容易なテーブル姿勢調整装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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を備えたテーブル姿勢調整装置であり、前記目的を達成するため、特に、
送りネジ機構で駆動される走行子と、この走行子とテーブルとを接続するジョイント機構とによってテーブル送り機構を構成し、
前記走行子の直線移動軌跡を前記円弧軌跡から径方向にオフセットして配備すると共に、
前記ジョイント機構に、走行子の直線移動方向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とを設け、これらの姿勢変化許容部および距離変化許容部を共に剛体によって形成し、
前記姿勢変化許容部が、前記円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して前記走行子の周りに回転自在に接続された回転部材によって構成される一方、
前記距離変化許容部が、前記回転軸の径方向に直線移動を許容されて前記回転部材に嵌合された移動部材によって構成され、
該移動部材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する構成を有する。
【００１６】
以上の構成において送りネジ機構を作動させると、この送りネジ機構に装着された走行子が直線移動軌跡に沿って移動する。
テーブルはジョイント機構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ジョイント機構の姿勢変化許容部によって許容され、同時に、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化はジョイント機構の距離変化許容部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。
この際、走行子の周りに回転自在に接続された回転部材が円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を中心として回転することにより、走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化、より具体的には、テーブルに接続された移動部材の走行子に対する傾き角度の変化を許容し、同時に、回転部材に嵌合された移動部材が回転部材に対して回転軸の径方向に直線移動することにより、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。
しかも、ジョイント機構を構成する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、可撓性の巻き掛けベルトを使用した従来の微動位置決め機構とは違い、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、姿勢変化許容部および距離変化許容部からなる一組のジョイント部材によって走行子とテーブルとを接続して走行子の動きをテーブルに伝達するようにしているので、巻き掛けベルトと複数の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の微動位置決め機構と比べて装置の小型化も容易である。
【００１９】
あるいは、円弧軌跡を含む平面内で走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて走行子に接続された移動部材によって距離変化許容部を構成する一方、
円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材によって姿勢変化許容部を構成し、
この回転部材の先端部をテーブルに接続した構成としてもよい。
【００２０】
このような構成を適用した場合には、走行子に接続された移動部材が走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動することにより、走行子とテーブルとの間の離間距離の変化を許容する。
同時に、移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材が円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を中心として回転することにより、走行子の直線移動軌跡に対するテーブルの姿勢変化、より具体的には、走行子に接続された移動部材に対するテーブルの傾き角度の変化を許容することになる。
【００２１】
ここで、走行子の周りに回転部材および移動部材を内外に重合して配備するように構成することも可能である。
【００２２】
このような構成を適用すれば、送りネジ機構における送りネジの外周部に走行子と回転部材および移動部材を纏めて取り付けることができるので、ジョイント機構の一層の小型化が可能であり、装置全体の小型化は更に容易となる。
【００２３】
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。
【００２４】
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、移動部材を最も短縮した状態とすることができる。このため、回転部材に対して直線移動する移動部材のブレ（請求項１の構成を適用した場合）、あるいは、走行子に対して直線移動する移動部材のブレ（請求項２の構成を適用した場合）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姿勢において最小とすることができる。
また、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た構成も適用可能であるが、その場合は、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が最大となる一方、テーブルの姿勢を限界まで変化させた際に移動部材が最も短縮された状態となる。従って、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た場合では、移動部材のブレによって生じる機械的な誤差は、テーブルの姿勢変化の限界位置で最小となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を適用したテーブル姿勢調整装置の幾つかの例について具体的に説明する。
【００３０】
図１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の主要部の構成を示した断面図である。
【００３１】
本実施形態のテーブル姿勢調整装置１は、図１に示されるように、ワークを載置するワーク載置面２ａを有するテーブル２と、テーブル２を支えるベース３、および、ベース３に主要部を内蔵されたテーブル送り機構４によって構成される。
【００３２】
テーブル２の下面は図１に示される通り円弧状に形成され、ドーブテールやアリ溝等からなる公知のガイド手段５を介してベース３上に取り付けられ、ベース３上の円弧軌跡６に沿って移動自在とされている。つまり、ガイド手段５はテーブル２の移動方向を円弧軌跡６に沿って規制するためのガイド手段であり、円弧軌跡６は垂直面内に形成されていることになる。
【００３３】
また、テーブル２を円弧軌跡６に沿って移動させるテーブル送り機構４は、送りネジ機構７の一部を構成するリードネジ１０で駆動される走行子８と、テーブル２の下面と走行子８とを接続するジョイント機構９により構成される。
【００３４】
リードネジ１０は両端のベアリング１５，１５とスリーブ１６，１６とを介してベース３に対し回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられ、リードネジ１０の一端に装着された手動操作ハンドル１７に対する回転操作、もしくは、手動操作ハンドル１７に代えて取り付けられる図示しないステッピングモータ等の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。
【００３５】
走行子８の直線移動軌跡はリードネジ１０の中心軸と同一であり、リードネジ１０、すなわち、走行子８の直線移動軌跡は、図１に示される通り、ベース３上の円弧軌跡６から径方向の外側にオフセットして配備されていることになる。
なお、ここでいう径方向とは円弧軌跡６の曲率半径の方向性のことであり、「径方向の外側にオフセットして配備する」というのは、具体的には、円弧軌跡６の凸側に所定の間隔をあけてリードネジ１０を配備するといった意味合いである。
【００３６】
送りネジ機構は、本来、送りネジとして機能するリードネジあるいはボールスクリュー等と、これに螺合するナットあるいはソケット等によって構成されるものであるが、本実施形態においては、ネジ穴を設けた走行子８をリードネジ１０と直に螺合させているので、走行子８それ自体が送りネジ機構７の一部を構成するナットあるいはソケット等として機能していることになる。
ここでは一例としてリードネジ１０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。
【００３７】
走行子８の外観を図２（ａ）に、また、ジョイント機構９の一部を構成する回転部材１１と移動部材１２の外観を各々図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す。
【００３８】
走行子８は、図２（ａ）に示されるように、円柱状の本体１３に直径方向のネジ穴１４を形成した部材であり、ネジ穴１４に螺合されたリードネジ１０の回転によって図１中で左右方向の直線移動軌跡に沿って送りを掛けられる。
【００３９】
また、ジョイント機構９の一部を構成する回転部材１１は本実施形態における姿勢変化許容部を構成するもので、図２（ｂ）に示されるように、円柱状の本体１８を直径方向に貫通する孔１９と、この孔１９に直交して本体１８を直径方向に貫通する他の孔２０を備える。
【００４０】
このうち、孔１９は、走行子８を内嵌して回転自在に軸支するためのもので、走行子８の本体１３の外径に匹敵する内径を備えた完全な円孔である。
孔１９と走行子８とのハメアイに関しては、走行子８を回転軸として回転する回転部材１１の回転を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００４１】
また、本体１８の孔２０は、走行子８に螺合するリードネジ１０を挿通するためのものである。
孔２０の寸法および形状は、回転部材１１が走行子８を回転軸として回転する際に、走行子８に螺合されたリードネジ１０が孔２０と干渉するのを防止する必要性を満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００４２】
一方、ジョイント機構９の一部を構成する移動部材１２は本実施形態における距離変化許容部を構成するもので、図２（ｃ）に示されるように、円筒状の本体２１と其の上部に形成された矩形状のフランジ部２２とで一体に構成されている。
【００４３】
円筒状の本体２１の内周面は、回転部材１１を摺動自在に内嵌するための部分であり、回転部材１１の外径に匹敵する内径を備えた完全な円周面である。
本体２１の内周面と回転部材１１とのハメアイに関しては、回転部材１１の中心軸の方向に沿った移動部材１２の直線移動を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００４４】
更に、本体２１には、回転部材１１に内嵌された走行子８に螺合するリードネジ１０を挿通するための孔２３が直径方向に貫通して設けられている。
孔２３の寸法および形状は、移動部材１２が回転部材１１と共に走行子８を回転軸として回転する際に、リードネジ１０が孔２３と干渉するのを防止する必要性と、リードネジ１０を螺合した走行子８を内嵌した回転部材１１の中心軸の方向に沿って移動部材１２が直線移動する際に、リードネジ１０が孔２３と干渉するのを防止する必要性とを共に満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００４５】
これらの走行子８，回転部材１１，移動部材１２およびリードネジ１０を的確に組み立てるためには、まず、走行子８を回転部材１１の孔１９に内嵌して走行子８のネジ穴１４の位置を回転部材１１の孔２０の位置に合わせた後、更に、走行子８を内嵌した回転部材１１を移動部材１２の本体２１の内周面に内嵌して回転部材１１の孔２０の位置を移動部材１２の孔２３の位置に合わせ、最終的に、図１に示されるように孔２３，孔２０，ネジ穴１４の中心軸が一直線上に位置するようにして、走行子８のネジ穴１４にリードネジ１０を螺合させるようにする。
【００４６】
本実施形態におけるジョイント機構９は、姿勢変化許容部である回転部材１１と距離変化許容部である移動部材１２とによって構成され、移動部材１２のフランジ部２２の四隅に位置するネジ通し穴２４に通されたネジによって、移動部材１２の先端部がテーブル２の下面に固定して接続される。
【００４７】
つまり、姿勢変化許容部である回転部材１１は、円弧軌跡６を含む平面すなわち図１の紙面に直交する回転軸を有して走行子８の周りに回転自在に接続された部材であり、この場合の回転軸は、円柱状の走行子８それ自体によって構成されている。
【００４８】
また、距離変化許容部である移動部材１２は、回転部材１１の中心軸の方向に沿った直線移動を許容されて回転部材１１に嵌合された部材であり、しかも、回転部材１１は前述した通り走行子８を回転軸として回転自在であって、回転部材１１の中心軸は常に走行子８の中心軸を通るので、結局のところ、移動部材１２は前述の回転軸すなわち走行子８の径方向に直線移動を許容されて回転部材１１に嵌合された部材ということになる。
【００４９】
姿勢変化許容部である回転部材１１と距離変化許容部である移動部材１２は、共に、容易に変形したり磨耗したりしない剛体、例えば、金属材料やエンジニアリングプラスチック等で構成されている。
【００５０】
既に述べた通り、移動部材１２の先端部であるフランジ部２２はテーブル２の下面に固定して接続されている。
【００５１】
次に、手動操作ハンドル１７あるいは図示しないステッピングモータ等の駆動手段を作動させて送りネジ機構７のリードネジ１０を回転させた場合の各部の動作について図３の作用原理図に基いて具体的に説明する。
【００５２】
図３の作用原理図は、図１のテーブル姿勢調整装置１の各部を模式化して示したもので、図３中の直線Ｘは走行子８の直線移動軌跡すなわちリードネジ１０の中心軸であり、また、点Ｏと点Ｐは直線移動軌跡に沿って移動する走行子８と回転部材１１とを表している。
より具体的に言えば、図１の状態に対応する走行子８と回転部材１１の位置は図３中の点Ｏの位置であり、点Ｐは、原点となる点Ｏから直線移動軌跡に沿って走行子８と回転部材１１を任意の移動量ｘだけ移動させたときの状態である。
また、円弧Ｒは円弧軌跡６と其の延長部分であり、点Ｑは円弧軌跡６の曲率中心であって、線分ｒは円弧軌跡６の曲率中心からテーブル２の底面までの離間距離を表している。
そして、線分Ｓは、テーブル２の底面と走行子８との離間距離、つまり、移動部材１２の実質的な有効長であるフランジ部２２の先端面から走行子８までの距離を表している。移動部材１２はフランジ部２２を介してテーブル２の底面に対して垂直に固定されているので、線分ｒと線分Ｓは、例えば、図３中の線分Ｑ−Ｐに示されるように常に同一直線上に位置することになる。
【００５３】
この実施形態では、回転部材１１が走行子８に対して回転自在とされ、また、走行子８の径方向に対する移動部材１２の直線移動が許容されている。従って、直線Ｘに沿った走行子８および回転部材１１の直線移動により走行子８の直線移動方向に対するテーブル２の姿勢が変化することで図３中の角度βが変わっても、走行子８に対する回転部材１１の回転によって角度βの変化に対処することができる。同時に、直線Ｘに沿った走行子８および回転部材１１の直線移動により走行子８とテーブル２との間の離間距離が変化することで図３中の線分Ｓの長さが変わっても、走行子８の径方向に対する移動部材１２の直線移動すなわち移動部材１２の実質的な有効長の変化によって線分Ｓの長さ変化に対処することができる。
【００５４】
よって、原点となる点Ｏからの走行子８の移動量をｘ、また、これに対応するテーブル２の傾き角度をαとすれば、テーブル２の傾き角度αは移動量ｘの値に応じて、
ｘ＝ｒ・ｔａｎα
の式に従って変化することになる。
【００５５】
図３では鉛直線を基準としてワーク載置面２ａの法線の傾き角度αを記載しているが、この傾き角度αは、水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度と同一である。
【００５６】
ここでは、一例として、ｒ＝１００ｍｍとした場合を例にとって、走行子８の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度αとの関係を図４の図表に示す。
【００５７】
図４の図表に示される誤差の値は、原点Ｏからの移動量を１ｍｍとした時の傾き角度αを基準として移動量１ｍｍに対する傾き角度αの変化量を算出し、この変化量に比例して傾き角度αが変化することを理想とした場合の誤差である。従って、誤差はタンジェントカーブに従って非線形的に増大することになるが、実際に精密測定等で利用される傾き角度αはワーク載置面２ａが水平となる０度を基準として±数度前後の範囲であるから、このような誤差の増大は実質的な問題とはならない。
【００５８】
また、数値制御のもとで駆動制御されるステッピングモータを利用してリードネジ１０を回転させるような場合には、アブソリュート制御、つまり、現在位置と目標位置との間の偏差によらず、常に絶対位置を指定してステッピングモータに駆動パルスを出力する方式を適用することで誤差による問題は解消され得る。
【００５９】
また、この実施形態では、ジョイント機構９を構成する回転部材１１と移動部材１２が共に剛体によって形成され、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。
【００６０】
更に、回転部材１１と移動部材１２とからなる一組のジョイント部材によって走行子８とテーブル２を接続して走行子８の動きをテーブル２に伝達するようにしているので、巻き掛け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場合と比べ、装置の小型化も容易である。
特に、本実施形態においては、走行子８と回転部材１１および移動部材１２をリードネジ１０と同軸上に位置させて内外に重合して配備しているので、装置の大幅な小型化が実現されている。
【００６１】
また、走行子８の直線移動軌跡を円弧軌跡６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８を図３の原点Ｏに位置させてテーブル２のワーク載置面２ａ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８との間の離間距離が最短となり、移動部材１２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、移動部材１２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。
【００６２】
次に、図５を参照して、本発明を適用したテーブル姿勢調整装置の他の実施形態について具体的に説明する。
【００６３】
図５は本発明を適用した他の一実施形態のテーブル姿勢調整装置２５の主要部の構成を示した断面図である。
【００６４】
図１のものと同様な構成を有する部分については図１で用いたものと同様の符号を付すにとどめ、図１のものと異なるテーブル送り機構２６の構造について詳細に説明する。
【００６５】
テーブル送り機構２６は、送りネジ機構２７の一部を構成するリードネジ１０で駆動される走行子２８と、テーブル２の下面と走行子２８とを接続するジョイント機構２９により構成される。
【００６６】
走行子２８の直線移動軌跡はリードネジ１０の中心軸と同一であり、リードネジ１０、すなわち、走行子２８の直線移動軌跡は、図５に示される通り、ベース３上の円弧軌跡６から径方向の外側にオフセットして配備されていることになる。
【００６７】
送りネジ機構は、本来、送りネジとして機能するリードネジあるいはボールスクリュー等と、これに螺合するナットあるいはソケット等によって構成されるものであるが、本実施形態においては、ネジ穴を設けた走行子２８をリードネジ１０と直に螺合させているので、走行子２８それ自体が送りネジ機構２７の一部を構成するナットあるいはソケット等として機能していることになる。
【００６８】
走行子２８の外観を図６（ａ）に、また、ジョイント機構２９の一部を構成する移動部材３０と回転部材３１の外観を各々図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す。
【００６９】
走行子２８は、図６（ａ）に示されるように、円柱状の本体３２に直径方向のネジ穴３３を形成した部材であり、ネジ穴３３に螺合されたリードネジ１０の回転によって図５中で左右方向の直線移動軌跡に沿って送りを掛けられる。
【００７０】
また、ジョイント機構２９の一部を構成する移動部材３０は本実施形態における距離変化許容部を構成するもので、図６（ｂ）に示されるように、円柱状の本体３４を直径方向に貫通する孔３５と、この孔３５に直交して本体３４を直径方向に貫通する他の孔３６を備える。
【００７１】
このうち、孔３５は、走行子２８を摺動自在に内嵌するための部分であり、走行子２８の外径に匹敵する内径を備えた完全な円孔である。
孔３５と走行子２８とのハメアイに関しては、走行子２８の中心軸の方向に沿った移動部材３０の直線移動を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００７２】
また、本体３４の孔３６は、走行子２８に螺合するリードネジ１０を挿通するためのものである。
孔３６の寸法および形状は、移動部材３０が走行子２８の中心軸に沿って直線移動する際に、走行子２８に螺合されたリードネジ１０が孔３６と干渉するのを防止する必要性を満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００７３】
一方、ジョイント機構２９の一部を構成する回転部材３１は本実施形態における姿勢変化許容部を構成するもので、図６（ｃ）に示されるように、円柱状の本体３７と其の上部に形成された矩形状のフランジ部３８とで一体に構成されている。
【００７４】
円柱状の本体３７には、該本体３７を直径方向に貫通する孔３９と、この孔３９に直交して本体３７を直径方向に貫通する他の孔４０が設けられている。
【００７５】
このうち、孔３９は、移動部材３０を回転自在に内嵌するための部分であり、移動部材３０の外径に匹敵する内径を備えた完全な円孔である。
孔３９と移動部材３０とのハメアイに関しては、移動部材３０を回転軸として回転する回転部材３１の回転を妨げない範囲でタイトなものとすることが望ましい。
【００７６】
また、本体３７の孔４０は、移動部材３０に内嵌された走行子２８に螺合するリードネジ１０を挿通するための孔である。
孔４０の寸法および形状は、回転部材３１が移動部材３０と共に走行子２８の中心軸に沿って直線移動する際に、リードネジ１０が孔４０と干渉するのを防止する必要性と、リードネジ１０を螺合した走行子２８を内嵌した移動部材３０を回転軸として回転部材３１が回転する際に、リードネジ１０が孔４０と干渉するのを防止する必要性とを共に満たすため、上下方向の長穴とするか、あるいは、リードネジ１０の外径よりも相当度に大きな円孔等とする。
【００７７】
これらの走行子２８，移動部材３０，回転部材３１およびリードネジ１０を的確に組み立てるためには、まず、走行子２８を移動部材３０の孔３５に内嵌して走行子２８のネジ穴３３の位置を移動部材３０の孔３６の位置に合わせた後、更に、走行子２８を内嵌した移動部材３０を回転部材３１の孔３９に内嵌して移動部材３０の孔３６の位置を回転部材３１の孔４０の位置に合わせ、最終的に、図５に示されるように孔４０，孔３６，ネジ穴３３の中心軸が一直線上に位置するようにして、走行子２８のネジ穴３３にリードネジ１０を螺合させるようにする。
【００７８】
本実施形態におけるジョイント機構２９は、距離変化許容部である移動部材３０と姿勢変化許容部である回転部材３１とによって構成され、回転部材３１のフランジ部３８の四隅に位置するネジ通し穴４１に通されたネジによって、回転部材３１の先端部がテーブル２の下面に固定して接続される。
【００７９】
つまり、距離変化許容部である移動部材３０は、円弧軌跡６を含む平面すなわち図５の紙面内で走行子２８の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて走行子２８接続された部材である。
【００８０】
また、姿勢変化許容部である回転部材３１は、円弧軌跡６を含む平面すなわち図５の紙面に直交する回転軸を有して移動部材３０の周りに回転自在に嵌合された部材であり、この場合の回転軸は、円柱状の移動部材３０それ自体によって構成されている。
【００８１】
前記と同様、距離変化許容部である移動部材３０と姿勢変化許容部である回転部材３１は、共に、容易に変形したり磨耗したりしない剛体、例えば、金属材料やエンジニアリングプラスチック等で構成されている。
【００８２】
既に述べた通り、回転部材３１の先端部であるフランジ部３８はテーブル２の下面に固定して接続されている。
【００８３】
次に、手動操作ハンドル１７あるいは図示しないステッピングモータ等の駆動手段を作動させて送りネジ機構２７のリードネジ１０を回転させた場合の各部の動作について図７の作用原理図に基いて具体的に説明する。
【００８４】
図７の作用原理図は、図５のテーブル姿勢調整装置２５の各部を模式化して示したもので、図７中の直線Ｘは走行子２８の直線移動軌跡すなわちリードネジ１０の中心軸であり、また、点Ｏと点Ｐは直線移動軌跡に沿って移動する走行子２８を表している。
より具体的に言えば、図５の状態に対応する走行子２８の位置は図７中の点Ｏの位置であり、点Ｐは、原点となる点Ｏから直線移動軌跡に沿って走行子２８を任意の移動量ｘだけ移動させたときの状態である。
また、円弧Ｒは円弧軌跡６と其の延長部分であり、点Ｑは円弧軌跡６の曲率中心であって、線分ｒは円弧軌跡６の曲率中心からテーブル２の底面に固着された回転部材３１の孔３９の中心軸までの離間距離を表している。
そして、線分Ｓは、回転部材３１の孔３９の中心軸と走行子２８との離間距離、つまり、移動部材３０の実質的な有効長である直線Ｘから移動部材３０の中心軸までの離間距離を表している。移動部材３０は回転部材３１を介してテーブル２の底面に対して回転自在に取り付けられているので、線分ｒと線分Ｓの成す角βは、走行子２８の移動量ｘの変化に応じて変動する。
【００８５】
この実施形態では、回転部材３１が移動部材３０に対して回転自在とされ、また、移動部材３０は走行子２８の直線移動軌跡に直交する方向の直線移動を許容されている。従って、直線Ｘに沿った走行子２８の直線移動により走行子２８の直線移動方向に対するテーブル２の姿勢が変化することで図７中の角度βが変わっても、移動部材３０に対する回転部材３１の回転によって角度βの変化に対処することができる。同時に、直線Ｘに沿った走行子２８の直線移動により走行子２８とテーブル２との間の離間距離が変化することで図７中の線分Ｓの長さが変わっても、直線移動軌跡に直交する移動部材３０の直線移動すなわち移動部材３０の実質的な有効長の変化によって線分Ｓの長さ変化に対処することができる。
【００８６】
よって、原点となる点Ｏからの走行子２８の移動量をｘ、また、これに対応するテーブル２の傾き角度をαとすれば、テーブル２の傾き角度αは移動量ｘの値に応じて、
ｘ／ｒ＝ｓｉｎα、即ち、ｘ＝ｒ・ｓｉｎα
の式に従って変化することになる。
【００８７】
図７では鉛直線を基準としてワーク載置面２ａの法線の傾き角度αを記載しているが、この傾き角度αは、水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度と同一である。
【００８８】
ここでは、一例として、ｒ＝１００ｍｍとした場合を例にとって、走行子２８の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面２ａの傾き角度αとの関係を図８の図表に示す。
【００８９】
図８の図表に示される誤差の値は、原点Ｏからの移動量を１ｍｍとした時の傾き角度αを基準として移動量１ｍｍに対する傾き角度αの変化量を算出し、この変化量に比例して傾き角度αが変化することを理想とした場合の誤差である。従って、誤差はサインカーブに従って非線形的に増大することになるが、実際に精密測定等で利用される傾き角度αはワーク載置面２ａが水平となる０度を基準として±数度前後の範囲であるから、このような誤差の増大は実質的な問題とはならない。
【００９０】
また、図８の図表と図４の図表との比較、あるいは、サインカーブとタンジェントカーブとの比較からも明らかなように、サインカーブに従って誤差量を変化させる図５の実施形態は、タンジェントカーブに従って誤差量を変化させる図１の実施形態と比べて線形的な精度が高い。
【００９１】
前記と同様、数値制御のもとで駆動制御されるステッピングモータを利用してリードネジ１０を回転させるような場合には、アブソリュート制御、つまり、現在位置と目標位置との間の偏差によらず、常に絶対位置を指定してステッピングモータに駆動パルスを出力する方式を適用することで誤差による問題は解消され得る。
【００９２】
また、この実施形態では、ジョイント機構２９を構成する移動部材３０と回転部材３１が共に剛体によって形成され、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。
【００９３】
更に、移動部材３０と回転部材３１とからなる一組のジョイント部材によって走行子２８とテーブル２を接続して走行子２８の動きをテーブル２に伝達するようにしているので、巻き掛け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場合と比べ、装置の小型化も容易である。
特に、本実施形態においては、走行子２８と移動部材３０および回転部材３１をリードネジ１０と同軸上に位置させて内外に重合して配備しているので、装置の大幅な小型化が実現されている。
【００９４】
また、走行子２８の直線移動軌跡を円弧軌跡６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２８を図７の原点Ｏに位置させてテーブル２のワーク載置面２ａ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２８との間の離間距離が最短となり、移動部材３０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、移動部材３０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。
【００９５】
図１および図５に示した実施形態とも、円弧軌跡６を垂直面内に形成したものであるから、テーブル２は水平面に対して姿勢を変化させることになり、特に、テーブル２の上面をワーク載置面２ａ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。
【００９６】
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９の平面図を参照して簡単に説明する。
【００９７】
図９に示されるテーブル姿勢調整装置４２は、ワークを載置するワーク載置面４３ａを有するテーブル４３と、テーブル４３を支えるベース４４、および、ベース４４上に設けられたテーブル送り機構４５によって構成される。
【００９８】
円弧軌跡４６はベース４４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４７を介して、該円弧軌跡４６上にテーブル４３がサドル状に設置されている。テーブル４３は円弧軌跡４６に沿って移動自在である。つまり、ガイド手段４７はテーブル４３の移動方向を円弧軌跡４６に沿って規制するためのガイド手段であり、円弧軌跡４６は水平面内に形成されていることになる。
【００９９】
この実施形態では、送りネジ機構の一部を構成するリードネジ１０は、ベース４４上に一体成形された軸受け部４８，４８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、リードネジ１０の両端部に手動操作ハンドル１７が取り付けられている。
【０１００】
テーブル送り機構４５の一部であるジョイント機構４９は、リードネジ１０と共に円弧軌跡４６の径方向外側にオフセットして配備され、該ジョイント機構４９の先端部がテーブル４３の一側に固定して接続されると共に、ジョイント機構４９の他方の端部は、リードネジ１０に螺合された図示しない走行子に接続されている。
【０１０１】
ジョイント機構４９としては、図１に示したジョイント機構９、あるいは、図５に示したジョイント機構２９の何れかを選択的に利用する。
【０１０２】
走行子やジョイント機構４９の各部の構造については、図１および図５に示した実施形態から明らかであるから、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
この実施形態のテーブル姿勢調整装置４２は、テーブル４３の姿勢を水平面内で変化させる点が前述の図１および図５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、図１および図３あるいは図５および図７で示した実施形態と実質的に同様である。
【０１０４】
以上に述べた３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。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明のテーブル姿勢調整装置は、テーブルの移動方向を規制する円弧軌跡からオフセットして送りネジ機構で駆動される走行子を配備すると共に、走行子とテーブルとを接続するジョイント機構にテーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部とテーブルの離間距離の変化を許容する距離変化許容部とを設けたので、走行子の直線移動により円弧軌跡に沿ってテーブルを正確に移動させてテーブルの姿勢を自由に調整することができる。
しかも、ジョイント機構を構成する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、可撓性の巻き掛けベルトを使用した従来の微動位置決め機構とは違って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、姿勢変化許容部および距離変化許容部からなる一組のジョイント部材によって走行子とテーブルを接続して走行子の動きをテーブルに伝達するようにしているので、巻き掛けベルトと複数の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の微動位置決め機構と比べて装置の小型化も容易である。
【０１０６】
特に、円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して走行子の周りに回転自在に接続された回転部材によって姿勢変化許容部を構成すると共に、この回転軸の径方向に直線移動を許容されて回転部材に嵌合された移動部材によって距離変化許容部を構成しているので、姿勢変化許容部および距離変化許容部は単に摺動もしくは回転の運動をするのみであって、巻き掛けベルトを使用した従来の微動位置決め機構とは違って曲げ伸ばしのように疲労を伴う運動は全く行なわないので、経年変化による劣化や損傷を確実に防止して、装置を極めて長期間に亘って安定的に使用することができる。
【０１０７】
また、円弧軌跡を含む平面内で走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて走行子に接続された移動部材によって距離変化許容部を構成する一方、円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材によって姿勢変化許容部を構成した場合では、走行子の移動量に応じてテーブルの傾き角度を略線形的に変化させることが可能となるので、テーブルの姿勢調整を更に精密に行なうことができる。
【０１０８】
しかも、走行子の周りに回転部材および移動部材を内外に重合して配備するように構成しているので、ジョイント機構の一層の小型化が可能であり、装置全体の小型化が更に容易となった。
【０１０９】
更に、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配置を適用しているので、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移動部材を最も短縮した状態とすることができる。
このため、移動部材のブレ等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姿勢において最小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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主要部の構成を示した断面図である。
【図２】図２（ａ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備える走行子の外観について示した斜視図、図２（ｂ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備えるジョイント機構の一部を構成する回転部材の外観について示した斜視図、また、図２（ｃ）は同ジョイント機構の一部を構成する移動部材の外観について示した斜視図である。
【図３】同実施形態のテーブル姿勢調整装置の動作原理を示した作用原理図である。
【図４】ｒ＝１００ｍｍとして同実施形態の走行子の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面の傾き角度αとの関係を示した図表である。
【図５】本発明を適用した他の一実施形態のテーブル姿勢調整装置の主要部の構成を示した断面図である。
【図６】図６（ａ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備える走行子の外観について示した斜視図、図６（ｂ）は同実施形態のテーブル姿勢調整装置が備えるジョイント機構の一部を構成する移動部材の外観について示した斜視図、また、図６（ｃ）は同ジョイント機構の一部を構成する回転部材の外観について示した斜視図である。
【図７】同実施形態のテーブル姿勢調整装置の動作原理を示した作用原理図である。
【図８】ｒ＝１００ｍｍとして同実施形態の走行子の移動量ｘと水平面を基準とするワーク載置面の傾き角度αとの関係を示した図表である。
【図９】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。
【図１０】従来の微動位置決め機構の概要について示した断面図である。
【符号の説明】
１ テーブル姿勢調整装置
２ テーブル
２ａ ワーク載置面
３ ベース
４ テーブル送り機構
５ ガイド手段
６ 円弧軌跡
７ 送りネジ機構
８ 走行子（送りネジ機構の他部）
９ ジョイント機構
１０ リードネジ（送りネジ機構の一部）
１１ 回転部材（姿勢変化許容部）
１２ 移動部材（距離変化許容部）
１３ 本体
１４ ネジ穴
１５ ベアリング
１６ スリーブ
１７ 手動操作ハンドル
１８ 本体
１９ 孔（円孔）
２０ 孔（長穴）
２１ 本体
２２ フランジ部
２３ 孔（長穴）
２４ ネジ通し穴
２５ テーブル姿勢調整装置
２６ テーブル送り機構
２７ 送りネジ機構
２８ 走行子
２９ ジョイント機構
３０ 移動部材（距離変化許容部）
３１ 回転部材（姿勢変化許容部）
３２ 本体
３３ ネジ穴
３４ 本体
３５ 孔（円孔）
３６ 孔（長穴）
３７ 本体
３８ フランジ部
３９ 孔（円孔）
４０ 孔（長穴）
４１ ネジ通し穴
４２ テーブル姿勢調整装置
４３ テーブル
４３ａ ワーク載置面
４４ ベース
４５ テーブル送り機構
４６ 円弧軌跡
４７ ガイド手段
４８ 軸受け部
４９ ジョイント機構
１００ テーブル
１００ａ ワーク載置面
１０１ ベース
１０２ テーブル送り機構
１０３ ガイド機構
１０４ 円弧軌跡
１０５ 巻き掛けベルト
１０６ プーリ
１０７ 送りネジ機構
１０８ リードネジ
１０９ 走行子
１１０ 係止手段
１１１ 係止手段
Claims (4)
- 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を備えたテーブル姿勢調整装置であって、
前記テーブル送り機構が、送りネジ機構で駆動される走行子と、該走行子と前記テーブルとを接続するジョイント機構とによって構成され、
前記走行子の直線移動軌跡が前記円弧軌跡から径方向にオフセットして配備されると共に、
前記ジョイント機構が、前記走行子の直線移動方向に対する前記テーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部と、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する距離変化許容部とを備え、該姿勢変化許容部および距離変化許容部が共に剛体によって形成され、
前記姿勢変化許容部が、前記円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して前記走行子の周りに回転自在に接続された回転部材によって構成される一方、
前記距離変化許容部が、前記回転軸の径方向に直線移動を許容されて前記回転部材に嵌合された移動部材によって構成され、
該移動部材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するテーブル姿勢調整装置。 - 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を備えたテーブル姿勢調整装置であって、
前記テーブル送り機構が、送りネジ機構で駆動される走行子と、該走行子と前記テーブルとを接続するジョイント機構とによって構成され、
前記走行子の直線移動軌跡が前記円弧軌跡から径方向にオフセットして配備されると共に、
前記ジョイント機構が、前記走行子の直線移動方向に対する前記テーブルの姿勢変化を許容する姿勢変化許容部と、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する距離変化許容部とを備え、該姿勢変化許容部および距離変化許容部が共に剛体によって形成され、
前記距離変化許容部が、前記円弧軌跡を含む平面内で前記走行子の直線移動軌跡に直交する方向に直線移動を許容されて前記走行子に接続された移動部材によって構成される一方、
前記姿勢変化許容部が、前記円弧軌跡を含む平面に直交する回転軸を有して前記移動部材の周りに回転自在に嵌合された回転部材によって構成され、
該回転部材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するテーブル姿勢調整装置。 - 前記走行子の周りに前記回転部材および前記移動部材が内外に重合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。
- 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，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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