JP5570886B2 - 位置決め機構 - Google Patents

Description

本発明は、固定体とその固定体に対して移動する可動体とからなる装置において、可動体を固定体に対して位置決めできる位置決め機構に関する。

従来、固定体とその固定体に対して移動する可動体とからなる装置において、可動体を固定体に対して位置決めするために、可動体の駆動源にステッピングモータを使用した特許文献１に示すものや、サーボモータを使用した特許文献２に示すものがある。

これらの装置では、ステッピングモータやサーボモータは制御装置によって制御され、可動体を所定の位置で位置決めできるようになっている。

特開２００２−２８４３４１ 特開２００３−７７９８５

しかしながら、ステッピングモータやサーボモータを使用した位置決めでは、可動体に載せられる物体の重さが変わると、可動体を止める際に生じる慣性力も変わるため、所定の位置で位置決めできないという問題がある。

上記点より本発明は、可動体に載せられる物体の重さの影響を排除できる位置決め機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１の位置決め機構は、固定体とその固定体に対して移動する可動体とからなる装置において、
前記固定体又は前記可動体の一方に設けられ、前記固定体又は前記可動体の他方に向って延出する係止具を有する凸部材と、前記固定体又は前記可動体の他方に設けられ、少なくとも二箇所の突出部を有し、位置決めの際に前記突出部と前記突出部との間に前記係止具が嵌入することによって前記可動体を前記固定部に対して位置決めすることができる凹部材と前記係止具を前記突出部と前記突出部との間から離脱させる変位手段とを備え、前記凸部材は、その長軸方向が前記固定体又は前記可動体の他方に向って延出する方向となっている前記係止具と、前記係止具の基端を中心に回動自在に支持する係止具保持部とを有し、前記変位手段は、前記係止具の先端を前記突出部の突出方向に前記係止具を回動させることを特徴とる。

請求項１に示す位置決め機構は、位置決めの際に突出部と突出部との間に係止具が嵌入することによって可動体を固定部に対して位置決めする。突出部と突出部との間は所定の位置にあるので、可動体に載せられる物体の重さの影響を受けることなく位置決めすることができる。

また、位置決め機構は、位置決めするためのモータの制御が必要ないので、制御のために演算装置等で消費されるエネルギーを削減することができ、その分のＣＯ２の排出を削減できる。

位置決め機構は、係止具の先端を突出部の突出方向に係止具を回動させる変位手段を有することによって、突出部と突出部との間に係止具がある位置決め状態から、突出部と突出部との間から係止具を離脱させて可動体の移動が可能な状態となる。

請求項２の位置決め機構は、前記突出部が傾斜面又は湾曲面を有する。

請求項２に示す位置決め機構は、請求項１に記載の位置決め機構と同様に作用する上、係止具が突出部と突出部との間に嵌入する際に、係止具が傾斜面又は湾曲面に接触しつつ傾斜面又は湾曲面に沿って動いていき、突出部と突出部との間へと案内されるようになっている。これにより、可動体の移動によって係止具が突出部に当接する際の衝撃を和らげることができ、係止具が突出部と突出部との間にスムーズに嵌入する。

請求項３の位置決め機構は、前記凹部材が少なくとも二つの孔を有するピン保持部と、それぞれ前記孔から一部が突出する部分が前記突出部となっているピンと、前記ピンを前記孔から一部が突出する方向に付勢する付勢部材とを有する。

請求項３に示す位置決め機構は、請求項１又は２のいずれかに記載の位置決め機構と同様に作用する上、可動体の移動によって係止具が突出部であるピンに当接すると、ピンが付勢手段の付勢に逆らって押し込まれ、係止具がピンとピンとの間に入り込むと押込まれていたピンが付勢手段によって再度押し出されるようになっている。これにより、係止具がピンとピンとの間にスムーズに嵌入する。

請求項４の位置決め機構は、前記凹部材は、付勢力に逆らって前記ピンのピン保持部からの突出を小さくする突出変位手段を、前記変位手段に代えて又は前記変位手段とともに有する。

請求項４に示す位置決め機構は、請求項３に記載の位置決め機構と同様に作用する上、付勢力に逆らってピンの突出を小さくする変位手段を有することによって、ピン保持部にピンが収容され、ピンとピンとの間から係止具を離脱して可動体の移動が可能な状態となる。

請求項５の位置決め機構は、前記凹部材は、前記突出部が直接形成されている基部と、この基部を前記突出部の突出方向に付勢する付勢手段を有する。

請求項５に示す位置決め機構は、請求項１又は２のいずれかに記載の位置決め機構と同様に作用する上、可動体の移動によって係止具が突出部に当接すると、基部が付勢手段の付勢に逆らって押し込まれ、係止具が突出部と突出部との間に入り込むと基部が付勢手段によって再度押し出されるようになっている。これにより、係止具が突出部と突出部との間にスムーズに嵌入する。

請求項６の位置決め機構は、前記凹部材は、前記付勢手段の付勢力に逆らって前記突出部と前記突出部との間から前記係止具を離脱させるように前記基部を変位させる突出変位手段を、前記変位手段に代えて又は前記変位手段とともに有する。

請求項６に示す位置決め機構は、請求項５に記載の位置決め機構と同様に作用する上、基部を変位させる変位手段を有することによって、突出部と突出部との間に係止具がある位置決め状態から、突出部と突出部との間から係止具を離脱して可動体の移動が可能な状態となる。

請求項１から６のいずれかの発明によれば、可動体に載せられる物体の重さの影響を排除でき、固定部に対して可動部を正確に位置決めすることができる。

本発明の一実施形態の位置決め機構を示す斜視図である。 凸部材及び凹部材の正面図であり、突出部と突出部との間に係止具が嵌入する様子と突出部と突出部との間から係止具を離脱する様子を示す。 凸部材及び凹部材の側面図であり、突出部と突出部との間から係止具を離脱させる際に、係止具を変位させた状態を示す。

本発明の位置決め機構は、固定体とその固定体に対して移動する可動体とからなる装置に設けられる。そのような装置としては、直動装置、回転装置、昇降装置等がある。例えば、転車台では、転車台の土台が固定体となり、その土台に旋回自在に支持されているターンテーブルが可動体となる。従来のように、旋回中心にステッピングモータやサーボモータを使用した場合、可動体に載せられる車の重さが変わると、可動体を止める際に生じる慣性力も変わるため、位置決めの誤差が生じやすい。本発明では、可動体であるターンテーブルを直接位置決めするので、可動体に載せられる物体の重さの影響を排除することができるようになっている。

以下、図１から図３に基づいて、本発明の一実施形態の位置決め機構１について説明する。位置決め機構１は、可動体２に設けられ、固定体３に向って延出する係止具４１を有する凸部材４と、固定体３に設けられ、二箇所の突出部であるピン５２，５２を有する凹部材５と、前記係止具を前記突出部と前記突出部との間から離脱させる変位手段（図示せず）とを備える。位置決め機構１は、図１に示すように、位置決めの際にピン５２とピン５２との間に係止具４１が嵌入することによって可動体２を固定部３に対して位置決めすることができる。

凸部材４は、係止具４１の長軸方向が固定体３に向って延出する方向となっており、係止具４１の基端４１ａ側を中心に回動自在に支持する係止具保持部４２とを有する。

係止具保持部４２は可動体２に固定されている。係止具４１と係止具保持部４２とには、中心軸４３が貫通していることによって、係止具４１が係止具保持部４２に回動自在に保持されている。係止具４１が回動することによって係止具４１の先端４１ｂ側を変位させることができる。尚、係止具４１は、図１の矢印Ｘ方向に付勢されている。

変位手段は、係止具４１が付勢されている方向と逆方向に回動させる。例えば、係止具４１の先端から係止具４１の長軸方向に延長板が延出しており、変位手段は、その延長板に当接して、係止具が付勢されている方向と逆方向に回動させる当接片と、例えば、その当接片を磁石の磁力によって駆動させる駆動部（電磁バルブ）とを有する。

凹部材５は、少なくとも二つの孔を有するピン保持部５１と、それぞれ孔から一部が突出する部分が突出部となっているピン５２，５２と、ピン５２，５２を孔から一部が突出する方向に付勢しピン保持部５１の内部に設けられている付勢部材（図示せず）とを有する。突出部であるピン５２，５２は、先端に傾斜面５２ａを有する。

以下、図２及び図３を用いて、ピン５２とピン５２との間に係止具４１が嵌入する様子とピン５２とピン５２との間から係止具４１を離脱する様子について説明する。

可動体２（図１参照）が移動することによって、凸部材４は、図２（ａ）中の矢印Ｙ方向に動く。凸部材４をさらに矢印Ｙ方向に動くと、図２（ｂ）に示すように、凸部材４の係止具４１がピン５２の傾斜面５２ａに当接しつつさらに矢印Ｙ方向に動くことによって、ピン５２が凹部材５の付勢手段の付勢に逆らって押し込まれる。

凸部材４がさらに矢印Ｙ方向に動くと、図２（ｃ）に示すように、係止具４１がピン５２とピン５２との間に入り込む。この時、係止具４１がピン５２と当接しなくなるため、押込まれていたピン５２が付勢手段によって再度押し出されるようになっている。これにより、ピン５２とピン５２との間に係止具４１が嵌入した状態となり、可動体２（図１参照）が位置決めされる。

ピン５２とピン５２との間から係止具４１を離脱させるには、図２（ｄ）及び図３に示すように、係止具４１の先端４１ｂ側がピン５２の上方に位置するように、変位手段によって基端４１ａ側を中心に係止具４１を回動させる。

係止具４１の先端４１ｂ側がピン５２の上方に位置した状態を維持しながら、凸部材４がさらに矢印Ｙ方向に動くと、図２（ｅ）に示すように、係止具４１はピン５２を越えることができるようになっている。

図２（ｆ）に示すように、係止具４１がピン５２を越えきった後で、変位手段によって係止具４１が回動する前の状態に戻される。このようにして、ピン５２とピン５２との間から係止具４１が離脱する。

上記実施形態では、凸部材４が可動体２に設けられ、凹部材５が固定体３に設けられている場合について説明したがこれに限定されることなく、凹部材が可動体に設けられ、凸部材が固定体に設けられていてもよい。

上記実施形態では、ピン５２，５２が二箇所の突出部として設けられている場合について説明したが、これに限定されることなく、三箇所、四箇所等の複数の突出部を設けてもよい。

上記実施形態では変位手段は、係止具の延長板に当接して、係止具が付勢されている方向と逆方向に回動させる当接片と、その当接片を例えば、電磁石の磁力によって駆動させる駆動部とを有する場合について説明したが、これに限定されることなく、例えばカム機構等の各種機構を利用して係止具を変位させるものであってもよい。

上記実施形態では、凸部材において、係止具４１が基端４１ａ側を中心に回動自在に支持されている場合について説明したが、これに限定されることなく、凸部材は、その長軸方向が固定体又は可動体の他方に向って延出する方向となっている係止具と、凹部材の突出部の突出方向に係止具の長軸が平行移動できるように係止具を支持する係止具保持部とを有し、変位手段は、凹部材の突出部の突出方向に係止具を平行移動させるようになっていてもよい。

また、凸部材は、その長軸方向が固定体又は可動体の他方に向って延出する方向となっている係止具と係止具の長軸方向にスライドできるように係止具を支持する係止具保持部とを有し、
変位手段は、前記係止具の長軸方向に前記係止具をスライドさせるようになっていてもよい。

上記実施形態では、突出部としてのピンが傾斜面を有する場合について説明したが、これに限定されることなく、突出部が湾曲面を有していてもよい。この場合、係止具がピンとピンとの間に嵌入する際に、係止具が湾曲面に当接するようになっている。

上記実施形態では、ピン５２とピン５２との間から係止具４１を離脱させるために、係止具４１の先端４１ｂ側がピン５２の上方に位置するように、変位手段によって基端４１ａ側を中心に係止具４１を回動させる場合について説明したが、これに限定されることなく、凹部材が付勢力に逆らってピンの突出を小さくする突出変位手段を有することによって、ピンとピンとの間から係止具を離脱して可動体の移動が可能な状態となる。凹部材は突出変位手段を、変位手段に代えて又は変位手段とともに有していてもよい。

上記実施形態では、凹部材は、少なくとも二つの孔を有するピン保持部と、それぞれ孔から一部が突出する部分が突出部となっているピンと、ピンを孔から一部が突出する方向に付勢する付勢部材とを有する場合について説明したが、これに限定されることなく、凹部材は、突出部が直接形成されている基部と、この基部を突出部の突出方向に付勢する付勢手段を有していてもよい。位置決め機構は、この凹部材と上記凸部材とを組み合わせることによっても位置決めを行うことができる。

前記凹部材は、突出部が直接形成されている基部と、この基部を突出部の突出方向に付勢する付勢手段に加えて、付勢手段の付勢力に逆らって突出部と突出部との間から係止具を離脱させるように前記基部を変位させる突出変位手段をさらに有していてもよい。基部が変位してピンとピンとの間から係止具が離脱して、可動体の移動が可能な状態となる。本発明は、凹部材が突出変位手段を変位手段に代えて又は変位手段とともに有していてもよい。

１ 位置決め機構
２ 可動体
３ 固定体
４ 凸部材
５ 凹部材
４１ 係止具
４１ａ 基端
４１ｂ 先端
４２ 係止具保持体
４３ 中心軸
５１ ピン保持部
５２ ピン
５２ａ 傾斜面

Claims (6)

1. 固定体とその固定体に対して移動する可動体とからなる装置において、
   前記固定体又は前記可動体の一方に設けられ、前記固定体又は前記可動体の他方に向って延出する係止具を有する凸部材と、
   前記固定体又は前記可動体の他方に設けられ、少なくとも二箇所の突出部を有し、位置決めの際に前記突出部と前記突出部との間に前記係止具が嵌入することによって前記可動体を前記固定部に対して位置決めすることができる凹部材と、
   前記係止具を前記突出部と前記突出部との間から離脱させる変位手段とを備え、
   前記凸部材は、その長軸方向が前記固定体又は前記可動体の他方に向って延出する方向となっている前記係止具と、前記係止具の基端を中心に回動自在に支持する係止具保持部とを有し、
   前記変位手段は、前記係止具の先端を前記突出部の突出方向に前記係止具を回動させることを特徴とする位置決め機構。
2. 前記突出部が傾斜面又は湾曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の位置決め機構。
3. 前記凹部材は、少なくとも二つの孔を有するピン保持部と、
   それぞれ前記孔から一部が突出する部分が前記突出部となっているピンと、
   前記ピンを前記孔から一部が突出する方向に付勢する付勢部材とを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の位置決め機構。
4. 前記凹部材は、付勢力に逆らって前記ピンのピン保持部からの突出を小さくする突出変位手段を、前記変位手段に代えて又は前記変位手段とともに有することを特徴とする請求項３に記載の位置決め機構。
5. 前記凹部材は、前記突出部が直接形成されている基部と、この基部を前記突出部の突出方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の位置決め機構。
6. 前記凹部材は、前記付勢手段の付勢力に逆らって前記突出部と前記突出部との間から前記係止具を離脱させるように前記基部を変位させる突出変位手段を、前記変位手段に代えて又は前記変位手段とともに有することを特徴とする請求項５に記載の位置決め機構。

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