JP4418637B2 - ネジ送り機構及び光空間伝送装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的なネジ送り機構のナットと被駆動側のステージとの結合の改良に関し、特に、遠隔地に対し光無線で情報伝達を行う光空間伝送装置のトラッキング機構に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
一般にネジ送り機構を使用する場合、駆動方向の基準となる軸と、雄ネジを固定側に、雄ネジと係合するナットを被駆動側のステージに取り付ける事が多い。また、ナットはステージに対して固定される。この場合、駆動方向の基準となる軸と雄ネジの平行出しや、ナットと雄ネジの位置合わせなどの作業が必要である。
【0003】
また、ナットを樹脂等の弾性材で成型し、ナットがたわむことによって位置合わせ作業を省いている場合もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなネジ送り機構の場合、平行出しや位置合わせ作業に時間がかかるだけでなく、位置合わせが不完全な場合には偏荷重やこじれが発生する。このような偏荷重やこじれはネジ送り機構の精度の悪化や、寿命に大きく影響する。
【0005】
また、ナットを弾性材で成型した場合には、ナットがステージの駆動方向にもたわんでしまうためにステージ上で駆動される物の質量が小さい場合以外は使用することができない。
【0006】
また、光空間伝送装置のトラッキング機構にネジ送り機構を使用する場合には、長期間の屋外での使用による部材の劣化や、温度変化などによる部材の変形により定期的なメンテナンスが必要で、大きな負担になっている。
【0007】
また、ネジ送り機構に使用されるナットの駆動軸の振れや偏芯が原因で偏荷重やこじれが発生し、ネジ送り機構の精度の悪化が問題となっている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題を解決するために、本発明のネジ送り機構は、ステージをガイドする駆動軸と、前記駆動軸と平行に配置された第1のネジと、前記第1のネジの回転により、前記第1のネジと平行に移動する第2のネジとを有し、前記第2のネジと前記ステージが連動するネジ送り機構において、前記第2のネジは第1の連結部材と第2の連結部材とベース部材を介して前記ステージに連結されており、前記第2のネジは前記第1の連結部材に固定され、前記第1の連結部材は、前記第2の連結部材に設けられた嵌合穴に係合された第1の軸を有し、前記第2の連結部材に対して前記第1の軸を中心とした回転と該第1の軸と平行な方向への移動が可能であって、前記第2の連結部材は、前記ベース部に設けられた嵌合穴に係合され、前記第1の軸と直交する方向に伸びた第2の軸を有し、前記ベース部材に対して第2の軸を中心とした回転と該第2の軸と平行な方向への移動が可能であることを特徴としている。
【0009】
つまり、本発明では、第二のネジ(=ナット)を第一のネジ(=雄ネジ)の回転方向と、ステージの駆動方向には高剛性で保ち、他の全ての方向には自由度のあるネジ送り機構を提供している。
【0010】
【発明の実施の形態】
(実施例)
図1に本発明の実施例のネジ送り機構の構成を示す。雄ネジ8が回転するとナット1から第一の環状部材2、軸3、第二の環状部材4、軸5、ベース部6を経てステージ7に伝えられ、ステージ7は駆動軸9に沿って図中左右方向に駆動する。
【0011】
図2に本発明の実施例のナット部の正面の断面図を示す。ナット1は第一の環状部材(連結部材)2に一体に固定されている。第一の環状部材の外周部には軸3が同軸上に固定される。軸3は第二の環状部材(連結部材)4に設けられた嵌合穴4aにガタ無くスムーズな回転と摺動が可能なように係合している。第二の環状部材4の外周部には嵌合穴4aと直交する軸上に軸5が同軸上に固定される。軸5はベース部6に設けられた嵌合穴6aにガタ無くスムーズな回転と摺動が可能なように係合している。ベース部6はステージに固定される。
【0012】
以上ような構成により、雄ネジ8が回転してナット1に駆動力が発生した時に、ナット1はステージ7の駆動方向と雄ネジ8の回転方向には高剛性で保持されるため、ナット1はステージ7に対して一定の位置に保たれ、雄ネジ8の回転はそのままステージ7の駆動に変換される。
【0013】
図3には駆動軸9に対して雄ネジ8が偏芯した時のナット1の様子を示す。図3(a)では軸3の軸方向に雄ネジ8が偏芯している。また、図3(b)では軸5の軸方向に雄ネジ8が偏芯している。さらに、図3(c)では、軸3と軸5の両方の軸方向に雄ネジ8が偏芯しているが、いずれの場合も軸は嵌合穴に対して軸方向のスムーズな摺動が可能であるため、ナット1は雄ネジの偏芯に合わせて自動で調芯する。
【0014】
図4には図2のB−B断面を示す。この時に雄ネジ8が駆動軸9に対し、軸3の周りに傾いて取り付いたときの様子を図4(a)に示す。この時、軸3は嵌合穴4aとスムーズな回転が可能であるためにナットは雄ネジの傾きに対して追従することができる。
【0015】
図5には図2のA−A断面を示す。この時、雄ネジ8が駆動軸9に対し、軸5の周りに傾いて取り付いたときの様子を図5(a)に示す。この時、軸5は嵌合穴6aとスムーズな回転が可能であるためにナット1は雄ネジ8の傾きに対して追従することができる。
【0016】
また、本実施例のネジ送り機構のナット1は、上記のような偏芯や軸の傾きが同時に起こった場合でも自動で雄ネジ8に調芯し、角度を合わせることが可能である。
【0017】
図6には本実施例のネジ送り機構を光空間伝送装置のトラッキング機構に使用する時の構成を示す。光軸を合わせるためにレンズ素子を例えば鉛直方向と水平方向に駆動する時には、それぞれの方向に少なくとも一組のネジ送り機構を構成し駆動する(図示は鉛直方向のみ)。相手側装置との光軸のずれを検出すると、制御回路からトラッキングの駆動回路に信号が送られ、駆動回路はモータを駆動させる。モータは雄ネジを回転させ、ステージを駆動させる。この時、雄ネジ8とナット1との間にネジガタが発生する場合には、ガタ取りのための付勢手段を設けてナット1が雄ネジ8に対して常に一定の方向に押し付けられるように構成する。
【0018】
以上説明したように、本実施例のネジ送り機構では、ナット1が雄ネジ8に対して自動で調芯と角度合わせを行うために、組立時の調整作業が不要になり、ネジ送り機構の寿命も飛躍的に向上する。また、駆動方向と雄ネジ8の回転方向の剛性が高く、ガタも少ないため、重量物の駆動も高精度で行うことが可能になる。さらに、雄ネジ8との干渉を起こさない限り、取り付け角度等の制約がなくなるため、ナット1を取り付けるために角度を決めた座などを設ける必要が無く、作りやすい形状の部品にナットを取り付けるだけで良くなる。
【0019】
また、本実施例のネジ送り機構を光空間伝送装置の光軸合わせに使用することにより、無調整化による製品の組立の簡易化や組立時間の短縮が可能になり、ネジ送り機構の長寿命化により製品出荷後の定期補修の回数を減らすことが可能になる。また、ネジガタに対する付勢手段を設けている時には、一層高精度な制御が可能になる。
【0020】
[本発明の実施態様]
本発明の様々な例と実施形態が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【0021】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【0022】
[実施態様1]
ステージ77の駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジの回転を第二のネジで受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、
第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも1軸設けることを特徴とするネジ送り機構。
【0023】
[実施態様2]
第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸が、第二のネジを中心に直交する2軸有する実施態様2記載のネジ送り機構。
【0024】
[実施態様3]
第二のネジの周りに前記ステージに固定するためのベース部と、2つの連結部材が設けられ、第二のネジは第一の連結部材に一体固定され、第二のネジの付いた第一の連結部材に第一の軸が設けられており、第一の軸は第二の連結部材に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の摺動が可能に係合され、第二の連結部材に前記嵌合穴と直交する位置に第二の軸を設け、第二の軸は前記ベース部に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の摺動が可能に係合されることを特徴とした実施態様2記載のネジ送り機構。
【0025】
[実施態様4]
第二のネジの周りにはステージに固定するためのベース部と、2つの連結部材が設けられ、第二のネジは第一の連結部材に一体固定され、第二のネジの付いた第一の連結部材には第一の軸が設けられており、第一の軸は第二の連結部材に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の移動が可能な軸受を介して係合され、第二の連結部材に前記嵌合穴と直交する位置に第二の軸を設け、第二の軸は前記ベース部に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の移動が可能な軸受を介して係合されることを特徴とした実施態様2に記載のネジ送り機構。
【0026】
[実施態様5]
第一のネジの送り方向にバネなどの付勢手段を設けたことを特徴とする実施態様1〜4のいづれか一項記載のネジ送り機構。
【0027】
[実施態様6]
実施態様1〜5のいづれか一項記載のネジ送り機構を光学素子を駆動して相手側装置との光軸合わせを自動で行うトラッキング機構の駆動部に搭載したことを特徴とする光空間伝送装置。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ステージの駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジ(=雄ネジ)の回転を第二のネジ(=ナット)で受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも1軸設け、第二のネジ(=ナット)が駆動軸の振れや偏芯にスムーズに追従する効果を得ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のネジ送り機構の代表的な構成
【図2】 本発明のネジ送り機構のナット部の正面の断面図
【図3】 (a)雄ネジが軸3の軸方向に偏芯した時のナットの調芯の様子
(b)雄ネジが軸5の軸方向に偏芯した時のナットの調芯の様子
(c)雄ネジが軸3と軸5の軸方向に偏芯した時のナットの調芯の様子
【図4】 図2のB−B断面図
(a)雄ネジが軸3周りに傾いた時のナットの角度合わせの様子
【図5】 図2のA−A断面図 (a)雄ネジが軸5周りに傾いた時のナットの角度合わせの様子
【図6】 本発明のネジ送り機構を使用した光空間伝送装置の構成
【符号の説明】
1 ナット
2 第一の環状部材
3 軸
4 第二の環状部材
4a 嵌合穴
5 軸
6 ベース部
6a 嵌合穴
7 ステージ
8 雄ネジ
9 駆動軸
Claims (3)
- ステージをガイドする駆動軸と、前記駆動軸と平行に配置された第1のネジと、前記第1のネジの回転により、前記第1のネジと平行に移動する第2のネジとを有し、前記第2のネジと前記ステージが連動するネジ送り機構において、
前記第2のネジは第1の連結部材と第2の連結部材とベース部材を介して前記ステージに連結されており、
前記第2のネジは前記第1の連結部材に固定され、
前記第1の連結部材は、前記第2の連結部材に設けられた嵌合穴に係合された第1の軸を有し、前記第2の連結部材に対して前記第1の軸を中心とした回転と該第1の軸と平行な方向への移動が可能であって、
前記第2の連結部材は、前記ベース部に設けられた嵌合穴に係合され、前記第1の軸と直交する方向に伸びた第2の軸を有し、前記ベース部材に対して第2の軸を中心とした回転と該第2の軸と平行な方向への移動が可能である、
ことを特徴とするネジ送り機構。 - 前記第2のネジを前記第1のネジに対して付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項1に記載のネジ送り機構。
- 請求項1又は2に記載のネジ送り機構を用いて光学素子を移動することを特徴とする光空間伝送装置。
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