JP5097920B2

JP5097920B2 - 二次元型テーブル微小角度駆動機構

Info

Publication number: JP5097920B2
Application number: JP2007262854A
Authority: JP
Inventors: 龍雄塩沢
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-10-09
Also published as: JP2009090407A

Description

本発明は、二次元型テーブル微小角度駆動機構に関し、４個の断面十字型をなすヒンジを用いて二軸テーブルを二軸方向に傾動させ、円滑で高精度な駆動を行うための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の二次元型テーブル微小角度駆動機構としては、例えば、非特許文献１に開示されている構成を挙げることができる。
すなわち、図示は省略しているが、回転型トルカを用いたジンバルを用いて二軸テーブルを二軸方向に駆動していた。

２００２年１月２０日工業調査会発行のジャイロ活用技術入門、３３頁に記載のノーススレーブ方式慣性航法装置。

従来の二次元型テーブル微小角度駆動機構は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ジンバルの駆動手段としては、回転型トルカを用い、軸受にはボールベアリングが用いられていたため、微小角変化時に、機構上のひっかかりの発生、あるいは、軸受における摩擦トルクによる角度分解能の低下となり、高精度で円滑な微小角度駆動を得ることは困難であった。

本発明による二次元型テーブル微小角度駆動機構は、固定側であるベース上に植設されたシャフトと、前記シャフト上に設けられその外周に断面十字型をなすと共にねじり自在な第１〜第４ヒンジを９０度毎に有する本体部と、前記第１〜第４ヒンジの外端に接続され弧状をなす第１〜第４接続体と、前記第１〜第４接続体のうちの互いに対向する第１、第３接続体又は第２、第４接続体に筒体を介し前記筒体の上部に設けられた二軸テーブルと、前記筒体の外周に９０度毎に設けられた第１〜第４磁石と、前記ベース上の周縁位置に９０度毎に設けられ前記各磁石と対応すると共にその外側に位置する直動型の第１〜第４トルカと、を備え、前記第１トルカ、第１磁石、第１接続体及び第１ヒンジと、前記第３トルカ、第３磁石、第３接続体及び第３ヒンジとを結ぶＸ軸方向Ｘと前記第２トルカ、第２磁石、第２接続体及び第２ヒンジと前記第４トルカ、第４磁石、第４接続体及び第４ヒンジとを結ぶ、Ｙ軸方向Ｙとは互いに直交し、前記二軸テーブルが前記第１、第３接続体に接続された場合、前記第１トルカ又は第３トルカの何れかを駆動させることにより、対応する前記第１磁石及び第３磁石がその磁気作用により、前記二軸テーブルと共に上下方向に直動され、前記二軸テーブルは前記Ｘ軸方向Ｘに沿って傾動し、前記二軸テーブルが前記第２、第４接続体に接続された場合、前記第２トルカ又は第４トルカの何れかを駆動させることにより、対応する前記第２磁石及び第４磁石がその磁気作用により前記二軸テーブルと共に上下方向に直動され、前記二軸テーブルは前記Ｙ軸方向Ｙに沿って傾動するようにした構成であり、また、前記ベース上に設けられ前記二軸テーブルの傾斜角を検出するための複数のテーブル角検出器と、前記ベース上に設けられ前記二軸テーブルの傾斜速度を検出するための複数の速度検出器と、を備えた構成である。

本発明による二次元型テーブル微小角度駆動機構は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、二軸テーブルを支持するフレクチャヒンジ体の各ヒンジを、断面十字型でかつねじり自在な構成としたため、各トルカを用いて二軸テーブルを二軸方向に傾動させる場合、従来の回転型トルカと軸受を用いる構成と異なり、摩擦部分が全くないため、ひっかかり等のない円滑で高精度の二軸微小角度駆動を達成することができる。

本発明は、４個の断面十字型をなすヒンジを用いて二軸テーブルを二軸方向に傾動させ、円滑で高精度な駆動を行うようにした二次元型テーブル微小角度駆動機構を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による二次元型テーブル微小角度駆動機構の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは固定側のベースであり、このベース１上の中央位置には、ボルト２を介して棒状のシャフト３が植設されている。
尚、この図１は、中心線Ｆを境として第１半断面図と第２半断面図で互いに異なる角度位置からの断面状態を示している。

前記シャフト３上には、フレクチャヒンジ体４が配設され、このフレクチャヒンジ体４には全体形状がほぼカップ型をなす二軸テーブル５が設けられている。
前記二軸テーブル５の下部から垂下して設けられた筒体６の外周面には９０度間隔で４個の第１〜第４磁石７、８、９、１０（第２、第４磁石８、１０は図示せず）が設けられている。すなわち、前記二軸テーブル５は筒体６の上部に設けられている。

前記ベース１上には、前記二軸テーブル５の傾動時の傾斜角度を検出するための周知のピックアップコイル等からなる少なくとも第１、第２テーブル角検出器１１、１２が設けられていると共に、この二軸テーブル５の傾動時の傾動速度を検出するための周知の第１〜第４速度検出器１３〜１６（第２、第４速度検出器１４、１６は図示せず）が設けられている。

前記ベース１上の周縁位置には、前記各磁石７〜１０に対応しその外側に位置すると共に励磁コイルからなる第１〜第４トルカ２０〜２３が９０度間隔で配設されている。
従って、前記各トルカ２０〜２３が選択的に励磁されることにより、対応する各磁石７〜１０との磁気作用により各磁石７〜１０が二軸テーブル５と共に上下方向に直動することができるように構成されている。

前記フレクチャヒンジ体４は、図２に示されるように構成されている。すなわち、図２において、全体形状がほぼ四角形をなす本体部３０の外周に９０度間隔で断面十字型をなす第１〜第４ヒンジ３１〜３４が設けられている。
前記各ヒンジ３１〜３４においては、第１、第３ヒンジ３１、３３が互いに対向配置され、第２、第４ヒンジ３２、３４が互いに対向配置されている。

前記第１、第２ヒンジ３１、３２の外端には、弧状をなす第１、第２接続体４０、４１が接続され、前記第３、第４ヒンジ３３、３４の外端には、弧状をなす第３、第４接続体４２、４３が接続されている。
互いに対向する前記第１、第３接続体４０、４２（又は前記第２、第４接続体４１、４３）には、前記二軸テーブル５が前記筒体６を介して接続されて可動側Ａとなり、前記第２、第４接続体４１、４３（又は前記第１、第３接続体４０、４２）が前記シャフト３に接続されて固定側Ｂが形成されている。

従って、図１の中心線Ｆから右側は、第１接続体４０に二軸テーブル５が接続されて可動する可動側Ａを示す第１半断面図であり、図１の中心線Ｆから左側は、第２接続体４１がシャフト３に接続されて固定される固定側Ｂを示す第２半断面図である。
尚、前述の各ヒンジ３１〜３４は、何れも図２の矢印Ｃの方向に回転するようにねじることができる材質で構成されている。

次に、前述の構成において、実際に二軸テーブル５を二軸方向に微小角度駆動する場合について述べる。
まず、図１及び図２の状態において、前記二軸テーブル５が第１、第３接続体４０,４２に接続された場合、前記第１、第３トルカ２０、２２の何れかを駆動させることにより第１、第３磁石７、９の磁気作用を介して前記二軸テーブル５は、図２のＸ軸方向に沿って傾動する。尚、この場合は、前記第２、第４ヒンジ３２、３４が矢印Ｃ方向にねじれる。

また、前述と逆に、前記二軸テーブル５が第２、第４接続体４１,４３に接続された場合、前記第２、第４トルカ２１、２３の何れかを駆動させることにより第２、第４磁石８、１０を介して前記二軸テーブル５は、図２のＹ軸方向Ｙに沿って傾動する。尚、この場合は、前記第１、第３ヒンジ３１、３３が矢印Ｃ方向にねじれる。
従って、各駆動トルカ２０〜２３の駆動を選択的に行うことにより、前記フレクチャヒンジ体４を介して前記二軸テーブル５をＸ軸方向Ｘ又はＹ軸方向Ｙに沿う微小角度の傾動を自在に行うことができる。
尚、図２に示されるように、前記第１トルカ２０、第１磁石７、第１接続体４０及び第１ヒンジ３１と前記第３トルカ２２、第３磁石９、第３接続体４２及び第３ヒンジ３３とを結ぶＸ軸方向Ｘと前記第２トルカ２１、第２磁石８、第２接続体４１及び第２ヒンジ３２と前記第４トルカ２３、第４磁石１０、第４接続体４３及び第４ヒンジ３４とを結ぶＹ軸方向Ｙとは互いに直交している。

本発明による二次元型テーブル微小角度駆動機構を示す断面図である。図１の異なる角度からの半断面図を一体とした断面図である。図２の側面図である。

１ベース
２ボルト
３シャフト
４フレクチャヒンジ体
５二軸テーブル
６筒体
７第１磁石
８第２磁石
９第３磁石
１０第４磁石
１１第１テーブル角検出器
１２第２テーブル角検出器
１３第１速度検出器
１５第３速度検出器
２０第１トルカ
２１第２トルカ
２２第３トルカ
２３第４トルカ
３０本体部
３１第１ヒンジ
３２第２ヒンジ
３３第３ヒンジ
３４第４ヒンジ
４０第１接続体
４１第２接続体
４２第３接続体
４３第４接続体
ＸＸ軸方向
ＹＹ軸方向

Claims

固定側であるベース(1)上に植設されたシャフト(3)と、前記シャフト(3)上に設けられその外周に断面十字型をなすと共にねじり自在な第１〜第４ヒンジ(31〜34)を９０度毎に有する本体部(30)と、前記第１〜第４ヒンジ(31〜34)の外端に接続され弧状をなす第１〜第４接続体(40〜43)と、前記第１〜第４接続体(40〜43)のうちの互いに対向する第１、第３接続体(40,42)又は第２、第４接続体(41,43)に筒体(6)を介し前記筒体(6)の上部に設けられた二軸テーブル(5)と、前記筒体(6)の外周に９０度毎に設けられた第１〜第４磁石(7〜10)と、前記ベース(1)上の周縁位置に９０度毎に設けられ前記各磁石(7〜10)と対応すると共にその外側に位置する直動型の第１〜第４トルカ(20〜23)と、を備え、
前記第１トルカ(20)、第１磁石(7)、第１接続体(40)及び第１ヒンジ(31)と、前記第３トルカ(22)、第３磁石(9)、第３接続体(42)及び第３ヒンジ(33)とを結ぶＸ軸方向Ｘと前記第２トルカ(21)、第２磁石(8)、第２接続体(41)及び第２ヒンジ(32)と前記第４トルカ(23)、第４磁石(10)、第４接続体(43)及び第４ヒンジ(34)とを結ぶ、Ｙ軸方向Ｙとは互いに直交し、
前記二軸テーブル(5)が前記第１、第３接続体(40,42)に接続された場合、前記第１トルカ(20)又は第３トルカ(22)の何れかを駆動させることにより、対応する前記第１磁石(7)及び第３磁石(9)がその磁気作用により、前記二軸テーブル(5)と共に上下方向に直動され、前記二軸テーブル(5)は前記Ｘ軸方向Ｘに沿って傾動し、
前記二軸テーブル(5)が前記第２、第４接続体(41,43)に接続された場合、前記第２トルカ(21)又は第４トルカ(23)の何れかを駆動させることにより、対応する前記第２磁石(8)及び第４磁石(10)がその磁気作用により前記二軸テーブル(5)と共に上下方向に直動され、前記二軸テーブル(5)は前記Ｙ軸方向Ｙに沿って傾動するように構成したことを特徴とする二次元型テーブル微小角度駆動機構。
前記ベース(1)上に設けられ前記二軸テーブル(5)の傾斜角を検出するための複数のテーブル角検出器(11,12)と、前記ベース(1)上に設けられ前記二軸テーブル(5)の傾斜速度を検出するための複数の速度検出器(13,15)と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の二次元型テーブル微小角度駆動機構。