JP6847903B2 - 回転機構 - Google Patents

Description

本発明は、保持部材に対して回転部材を回転可能に保持する回転機構に関する。

従来、保持部材に対して回転可能に保持する回転機構として、ボールベアリング機構や、調芯溶接装置に用いられるエアスイベル機構等が知られている。

ボールベアリング機構は、球面テーブル（回転部材）と、これを支持するための凹球面が形成された保持部材と、球面テーブルと保持部材との間に介在されたボールベアリングと、を備えている。そして、ボールベアリングに設けられた各ボールが回転することで、保持部材に対して球面テーブルを回転させることが可能となっている。

エアスイベル機構は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）を固定する球面テーブル（回転部材）と、これを支持する凹球面が形成された保持部材と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、球面テーブルと保持部材の凹球面との間にエアを供給して球面テーブルを浮上させた状態で、球面テーブルに固定したＬＤに光ファイバ固定用のスリーブを押し当てることで、スリーブの切望面の向きに応じて球面テーブルが傾き、ＬＤとスリーブとの面合せを行うことができる。一方、球面テーブルと保持部材の凹球面との間に供給したエアを吸引することで、球面テーブルと保持部材の凹球面とを密着させて球面テーブルを固定することができる。

特開平０８−２８１４６４号公報

しかしながら、ボールベアリング機構は、全てのボールがリテーナに保持されているため、全てのボールは、同一方向に同一速度でしか回転することができない。これに対し、球面テーブルに当接されたボールは、場所によって回転方向及び回転速度が異なってしまう。つまり、球面テーブルの回転軸に対して垂直となる同一面上に配置される各ボールは回転方向及び回転速度が同一となるが、球面テーブルの回転軸に対して垂直となる異なる面上に配置される各ボールは回転方向及び回転速度が異なる。このため、球面テーブルからボールベアリングに荷重が掛かっていると、ボールと球面テーブルとの摩擦抵抗が過大となって、球面テーブルを回転させることが不可能となる。

エアスイベル機構では、球面テーブルと保持部材の凹球面との間にエアを供給するための装置及び機構と、球面テーブルと保持部材の凹球面との間に供給したエアを吸引するための装置及び機構と、が必要になる。このため、装置全体の規模が大きくなる。また、エアスイベル機構では、球面テーブルを固定する際に、球面テーブルと保持部材の凹球面との間に供給したエアを吸引するため、球面テーブルの位置がずれてしまう。

そこで、本発明は、装置の大型化を抑制しつつ、荷重が掛かっても回転体を回転させることができる回転機構を提供することを目的とする。

本発明に係る回転機構は、回転部材と、回転部材を保持する保持部材と、回転部材と保持部材との間に介在されて回転部材を保持部材に対して回転可能に支持する複数の独立した軸受機構と、を有する。

本発明に係る回転機構によれば、回転部材と保持部材とが複数の独立した軸受機構により回転可能に支持されているため、各軸受機構は、他の軸受機構から独立して動作することができる。これにより、各軸受機構が保持部材に対して回転部材を異なる方向に異なる速度で回転させることができるため、各軸受機構が擦れることなく転がる。このため、保持部材から回転部材に荷重が掛かっても、保持部材に対して回転部材を回転させることができる。しかも、エアスイベル機構のようにエアの供給および吸引を行う装置が不要であるため、装置の大型化を抑制することができる。

この場合、軸受機構は、円筒状に形成された円筒部と、円筒部に挿入されて直線状に延びるロッド部と、円筒部とロッド部との間に介在されるボールベアリングと、を備えることが好ましい。このように軸受機構を構成すれば、ロッド部の軸線方向に円筒部を摺動可能に支持することができるとともに、ロッド部の軸線周り方向に円筒部を回転可能に支持することができる。これにより、保持部材に対して回転部材を容易に回転可能に支持することができる。例えば、ロッド部を保持部材及び回転部材の何れか一方に固定し、円筒部を保持部材及び回転部材の何れか他方に当接させることで、保持部材に対して回転部材を容易に回転可能に支持することができる。

更に、回転部材及び保持部材の何れか一方にロッド部が固定され、回転部材及び保持部材の何れか他方に形成された円弧状断面の支持面に円筒部が当接されていることが好ましい。このように構成すれば、支持面の円弧中心を回転中心として回転部材を回転させることができる。

また、回転部材は、上面に座面が形成されて、座面よりも上方を中心とした凸球面状の支持面が形成されており、保持部材にロッド部が固定されて、支持面に円筒部が当接されているものとすることができる。このように構成すれば、座面よりも上方を回転中心として回転部材を回転させることができる。このため、例えば、調芯溶接装置等において部品間の面合せを行って溶接する場合に、溶接面が回転中心に配置されるように一方の部品を座面に設置すれば、溶接面の中心がずれることなく溶接面の面合せを行うことができる。

この場合、ロッド部の軸線が、座面と平行な方向に向けられていてもよい。このように構成すれば、座面を任意の方向に揺動させることができる。これにより、保持部材から回転部材に荷重が掛かっても、回転部材を適切に回転させることができる。一方、ロッド部の軸線が、支持面の円弧中心と座面の中心とを通る基準直線と交わる方向に向けられていてもよい。このように構成すれば、座面を任意の方向に揺動させつつ、座面を基準線周りに無制限に回転させることができる。

これらの場合、回転部材と保持部材との間に３つの軸受機構が介在されていることが好ましい。このように構成すれば、回転機構の複雑化を最小限に抑えつつ、保持部材に対して回転部材を安定して支持することができる。

また、回転部材は、上面に座面が形成されて一対の対向する側面を有する板状に形成されて、当該一対の側面に座面よりも上方を中心とした凸円弧状の支持面が形成されており、軸受機構は、回転部材と支持面との間に介在されて、ロッド部が固定されて、支持面に円筒部が当接されているものとすることができる。また、回転部材は、上面に座面が形成された板状に形成されており、保持部材は、回転部材が収容される回転部材収容空間が形成されて、当該回転部材収容空間の一対の対向する内側面に座面よりも上方を中心とした凹円弧状の支持面が形成されており、軸受機構は、回転部材と支持面との間に介在されて、回転部材にロッド部が固定されて、支持面に円筒部が当接されているものとすることができる。このように構成すれば、座面よりも上方を中心軸として回転部材を揺動させることができるとともに、支持面が形成される側面の延在方向に沿って回転部材を摺動させることができる。

これらの場合、ロッド部の軸線が、支持面の延在方向に向けられていることが好ましい。このように構成すれば、回転部材の回転及び摺動を円滑に行わせることができる。

また、保持部材は、回転部材を収容する第一保持部材と、第一保持部材を収容する第二保持部材と、を備えており、軸受機構は、回転部材と第一保持部材との間に介在されて回転部材を第一保持部材に対して回転可能に支持する一対の対向する第一軸受機構と、第一保持部材と第二保持部材との間に介在されて第一保持部材を第二保持部材に対して回転可能に支持し、第一軸受機構の対向方向と直交する方向に対向する一対の第二軸受機構と、を備えるものとすることができる。このように構成すれば、回転部材の形状にかかわらず、回転部材を任意の方向に回転させることができる。

この場合、回転部材及び第一保持部材の何れか一方に第一軸受機構のロッド部が固定され、回転部材及び第一保持部材の何れか他方に形成された円弧状断面の第一支持面に第一軸受機構の円筒部が当接され、第一保持部材及び第二保持部材の何れか一方に第二軸受機構のロッド部が固定され、第一保持部材及び第二保持部材の何れか他方に形成された円弧状断面の第二支持面に第二軸受機構の円筒部が当接されていることが好ましい。このように構成すれば、第一支持面の円弧中心及び第二支持面の円弧中心を回転中心として回転部材を回転させることができる。

更に、回転部材は、上面に座面が形成されており、第一保持部材は、矩形環状に形成されて、対向する一対の外側面に座面よりも上方を中心とした凸円弧状の第一支持面が形成されており、第二軸受機構は、第一保持部材と第二支持面との間に介在されて、第二保持部材にロッド部が固定されて、第一支持面に円筒部が当接されているものとすることができる。また、回転部材は、上面に座面が形成されており、第二保持部材は、矩形環状に形成されて、一対の第一支持面の対向方向に直交する方向において対向する一対の内側面に座面よりも上方を中心とした凹円弧状の第二支持面が形成されており、第二軸受機構は、第一保持部材と第二支持面との間に介在されて、第一保持部材にロッド部が固定されて、第二支持面に円筒部が当接されているものとすることができる。このように構成すれば、座面を任意の方向に揺動させることができる。これにより、保持部材から回転部材に荷重が掛かっても、回転部材を適切に回転させることができる。

これらの場合、第一軸受機構のロッド部の軸線が、第一支持面の延在方向に向けられており、第二軸受機構のロッド部の軸線が、第二支持面の延在方向に向けられていることが好ましい。このように構成すれば、回転部材の回転及び摺動を円滑に行わせることができる。

また、回転部材は、球状に形成されており、保持部材にロッド部が固定されて、回転部材の球状表面に円筒部が当接されているものとすることができる。このように構成すれば、回転部材の中心を回転中心として回転部材を回転させることができる。このため、例えば、回転部材にアーム等の部材を取り付けることで、球面軸受に荷重が掛かっても回転する球面軸受とすることができる。

この場合、保持部材と回転部材との間に４以上の軸受機構が介在されていることが好ましい。このように構成すれば、保持部材から回転部材が脱落するのを防止することができる。

また、保持部材に対して回転部材を回転させる調節機構を更に有するものとすることができる。このように構成すれば、回転部材を回転させる作業性を向上させることができる。

この場合、調節機構は、円筒状に形成されて回転部材に当接される回転駆動用円筒部と、回転駆動用円筒部に挿入されて直線状に延びる回転駆動用ロッド部と、回転駆動用円筒部を回転駆動用ロッド部の延在方向にのみ摺動可能とする直動機構と、を有する直動転がり機構と、回転駆動用ロッド部を回転駆動する駆動部と、を備えることが好ましい。このように調節機構を構成すれば、回転駆動用ロッド部の軸線方向への回転部材の摺動を許容しつつ、駆動部により回転駆動用ロッド部を回転駆動することで、回転駆動用ロッド部の軸線周り方向に回転部材を回転させることができる。

また、回転部材の回転角度及び回転方向の少なくとも一方を検出するセンサを更に有するものとすることができる。回転部材は、測定対象物の測定対象面に押し当てることで測定対象面と合わさる方向に回転するため、センサにより回転部材の回転角度及び回転方向の少なくとも一方を検出することで、測定対象面の傾斜角度及び傾斜方向の少なくとも一方を容易に検出することができる。

また、複数の軸受機構を互いに近接及び離間する方向に移動可能に支持する移動支持部材を更に有するものとすることができる。これにより、各軸受機構を互いに近接又は離間させることで、各軸受機構に対して回転部材を浮き上がらせたり沈み込ませたりすることができる。

また、保持部材に回転部材を押し付ける押付部材を更に有するものとすることができる。これにより、軸受機構と回転部材又は保持部材とが離れるのを防止することができる。

本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、荷重が掛かっても回転体を回転させることができる回転機構を提供することができる。

第１の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 ボールブッシュの破断斜視図である。 図３に示すＩＶ−ＩＶ線における部分断面図である。 図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 座面にＬＤを取り付けた状態を示したステージ機構の平面図である。 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。 第２の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。 第３の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。 第４の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。 図１２に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。 第５の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図である。 図１５に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線における断面図である。 第６の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図１８に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。 図１８に示すＸＸ−ＸＸ線における断面図である。 第７の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図２１に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線における断面図である。 第８の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。 第９の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。 第１０の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。 第１１の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。 第１２の実施形態に係る球面軸受の概略正面図である。 回転機構の原理を説明するための概念図である。 図２８に示す平面軸受の断面図である。 第１３の実施形態に係る変位センサの概略正面図である。 変位センサによる測定方法を説明するための図である。 第１４の実施形態に係るステージ機構の平面図である。 図３２に示すＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線における断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る回転機構の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

まず、本発明に係る回転機構の実施形態を説明する前に、図２８及び図２９を参照して実施形態の原理について簡単に説明する。

図２８は、回転機構の原理を説明するための概念図である。図２９は、図２８に示す平面軸受の断面図である。図２８及び図２９に示すように、実施形態の回転機構は、複数の平面軸受βを介して回転部材αが保持部材（不図示）に保持され、回転部材αの円弧状断面が平面軸受βと点接触され、又は、保持部材の円弧状断面が平面軸受βと点接触されたものと考えることができる。平面軸受βは、ボールベアリングβ１を介して一対の平面板部β２及び平面板部β３が平行に対向配置されたものであり、平面板部β２に対して平面板部β３が任意の方向に摺動しても、ボールベアリングβ１の全てのボールが同一方向に同一速度で移動することが可能となっている。これにより、各平面軸受βの平面板部β２と平面板部β３とが他の平面軸受βから独立して移動することができるとともに、ボールベアリングβ１におけるボール同士の干渉が無いため、各ボールベアリングβ１が擦れることなく転がる。このため、保持部材から回転部材αに荷重が掛かっても、保持部材に対して回転部材αを回転させることができるものである。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本発明に係る回転機構を、一対の光学部品の面合せと溶接とを行う調芯溶接装置のステージ機構に適用したものである。

図１は、第１の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るステージ機構１は、光学部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材３と、ステージ２と保持部材３との間に介在される３つの独立したボールブッシュ４と、を備えている。

ステージ２は、円板状に形成された回転部材であり、その上面に、光学部品が設置される略平面状の座面２１が形成されている。なお、以下の説明では、座面２１が向いている方向を上方とする。ステージ２の側面は、ボールブッシュ４に支持される支持面２２となっている。支持面２２は、座面２１よりも上方の点Ｏ_１を中心とした凸球面状であって、点Ｏ_１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されている。なお、支持面２２は、ステージ２の側面全体であるが、ステージ２の側面の一部にのみ形成されるものであってもよい。また、ステージ２の底面は、ステージ２の肉厚を薄くする観点から、座面１１と平行な平面状に形成されているが、ステージ２の側面から続く球面状に形成されていてもよい。

保持部材３は、所定厚さの円環状に形成されており、その中空部が、ステージ２を収容するためのステージ収容空間３１となっている。また、保持部材３は、内周面が保持部材３の半径方向外側に向けて窪んでおり、この窪みが、ボールブッシュ４を収容するためのボールブッシュ用収容空間３２となっている。ボールブッシュ用収容空間３２は、保持部材３の内周面に沿って等間隔に３箇所形成されている。

ボールブッシュ４は、保持部材３に対してステージ２を回転可能に支持する軸受機構である。図３〜図５を参照して、ボールブッシュ４の構成について詳しく説明する。

図３は、ボールブッシュの破断斜視図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。図５は、図３に示すＶ−Ｖ線における部分断面図である。図３〜図５に示すように、ボールブッシュ４は、円筒状に形成された円筒部４１と、円筒部４１に挿入されて直線状に延びるロッド部４２と、円筒部４１とロッド部４２との間に介在されるボールベアリング４３と、を備えている。なお、円筒部４１の両端部には、ボールベアリング４３が脱落しないように一対のシール部４４が取り付けられている。

ボールベアリング４３は、円筒部４１の内周面とロッド部４２の外周面とに当接される複数のボール４５と、各ボール４５を離間させた状態で回転自在に保持するリテーナ４６と、を備えている。リテーナ４６は、ボール４５よりも径の大きい貫通孔が複数箇所に形成されており、各貫通孔にボール４５を収容することで、全てのボール４５を保持しつつボール４５同士が衝突するのを防止している。

これにより、ボールブッシュ４は、ロッド部４２の軸線方向に円筒部４１を摺動自在に支持するとともに、ロッド部４２の軸線周り方向に円筒部を回転可能に支持することが可能となっている。

そして、図１及び図２に示すように、全てのボールブッシュ４は、ロッド部４２の軸線が同一平面上に配置されるとともに座面２１と平行な方向を向くように、配置されている。そして、各ボールブッシュ４は、保持部材３のボールブッシュ用収容空間３２に収容された状態で、ロッド部４２の両端部が保持部材３に固定されるとともに、円筒部４１がステージ２の支持面２２に当接されている。

次に、ＬＤ（レーザーダイオード）の上面と光ファイバ用スリーブの下面との面合せを行う場合を例として、ステージ機構１の動作について説明する。

図６は、座面にＬＤを取り付けた状態を示したステージ機構の平面図である。図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。図６及び図７に示すように、まず、ステージ２の座面２１の中央に、冶具５を用いてＬＤ６を設置する。このとき、面合せを行うＬＤ６の上面７の中心が、支持面２２の円弧中心である点Ｏ_１に位置するように、ＬＤ６の設置高さを調整する。

ここで、ステージ２の座面２１が水平に保持されている状態、つまり、ＬＤ６の上面７が水平に保持されている状態を初期状態とする。このとき、ステージ２は、ボールブッシュ４の円筒部４１が支持面２２に当接されることで、保持部材３に保持された状態となっている。

そして、ＬＤ６の上面７に光ファイバ用スリーブ（不図示）の下面を押し当てると、ＬＤ６が設置されているステージ２には、ＬＤ６の上面７が光ファイバ用スリーブ（不図示）の下面に合わさる方向への荷重が作用する。すると、各ボールブッシュ４において、円筒部４１がロッド部４２の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部４１がロッド部４２の軸線方向に摺動する。

このとき、ステージ２が独立した３つのボールブッシュ４により回転可能に支持されているため、各ボールブッシュ４は、他のボールブッシュ４から独立して動作することができる。これにより、各ボールブッシュ４は、保持部材３に対してステージ２を異なる方向に異なる速度で動かすことができるため、各ボールブッシュ４が擦れることなく転がる。このため、光ファイバ用スリーブをＬＤ６に押し当てることによってステージ２から保持部材３に荷重が掛けられても、保持部材３に対してステージ２を回転させることができる。

しかも、エアスイベル機構のようにエアの供給および吸引を行う装置が不要であるため、ステージ機構１の大型化を抑制することができる。

また、ステージ２は点Ｏ_１を回転中心として回転するため、ＬＤ６の上面７の中心を点Ｏ_１に保持した状態で、ＬＤ６の上面７と光ファイバ用スリーブの下面との面合わせを行うことができる。

また、全てのボールブッシュ４のロッド部４２の軸線が座面２１と平行な方向を向くように配置されているため、ステージ２を任意の方向に揺動回転させることができる。これにより、ＬＤ６に対して光ファイバ用スリーブを如何なる方向から押し当てても、ＬＤ６の上面７と光ファイバ用スリーブの下面とを適切に面合わせすることができる。

また、ステージ２と保持部材３との間に３つのボールブッシュ４を介在させることで、ステージ機構１の複雑化を最小限に抑えつつ、保持部材３に対してステージ２を安定して支持することができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、ボールブッシュの配置のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図８は、第２の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。図８及び図９に示すように、本実施形態に係るステージ機構１Ａは、光学部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材３Ａと、ステージ２と保持部材３Ａとの間に介在される３つの独立したボールブッシュ４と、を備えている。なお、ステージ２及びボールブッシュ４は、第１の実施形態のものと同一構成である。

保持部材３Ａは、所定厚さの円環状に形成されており、その中空部が、ステージ２を収容するためのステージ収容空間３１Ａとなっている。また、保持部材３Ａは、内周面が保持部材３Ａの半径方向外側に向けて窪んでおり、この窪みが、ボールブッシュ４を収容するためのボールブッシュ用収容空間３２Ａとなっている。ボールブッシュ用収容空間３２Ａは、保持部材３Ａの内周面に沿って等間隔に３箇所形成されている。

そして、全てのボールブッシュ４は、ロッド部４２の軸線Ｌ_１が、支持面２２の円弧中心Ｏ_１とステージ２（座面２１）の半径方向中心Ｏ_２とを通る基準直線Ｌ_２と、ステージ２よりも下方の点Ｏ_３において交わる方向を向くように、保持部材３Ａに取り付けられている。つまり、各ボールブッシュ４は、保持部材３Ａのボールブッシュ用収容空間３２Ａに収容された状態で、ロッド部４２の両端部が保持部材３Ａに固定されるとともに、円筒部４１がステージ２の支持面２２に当接されている。

このように、本実施形態に係るステージ機構１Ａによれば、第１の実施形態に係るステージ機構１Ａの作用効果に加え、以下の効果を奏する。

つまり、ボールブッシュ４は、その構成上、ロッド部４２の軸線方向における円筒部４１の摺動域が限定される。しかしながら、全てのボールブッシュ４のロッド部４２の軸線Ｌ_１が基準直線Ｌ_２と点Ｏ_３において交わる方向を向くように配置されているため、ステージ２を任意の方向に揺動回転させることができるとともに、ステージ２を基準直線Ｌ_２周りに無制限に回転させることができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、本発明に係る回転機構を、ステージを回転及び摺動させるステージ機構に適用したものである。

図１０は、第３の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図１１は、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係るステージ機構５１は、部品が設置されるステージ５２と、ステージ５２を保持する保持部材５３と、ステージ５２と保持部材５３との間に介在される一対の独立したボールブッシュ５４と、を備えている。

ステージ５２は、矩形板状に形成された回転部材であり、その上面に、様々な部品が設置される略平面状の座面５５が形成されている。ステージ５２の対向する一対の側面は、ボールブッシュ５４に支持される支持面５６となっている。なお、以下の説明では、座面５５が向いている方向を上方とする。支持面５６は、座面５５よりも上方の点Ｏ_１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されている。このため、支持面５６全体の円弧中心は、点Ｏ_１を通り支持面５６の延在方向と平行な線分となる。なお、支持面５６が形成されている一対の側面に隣接するもう一方の一対の側面は、保持部材５３と干渉しなければ、特にその形状が限定されるものではない。また、支持面５６は、ステージ５２の一対の側面全体であるが、ステージ５２の一対の側面の一部にのみ形成されるものであってもよい。

保持部材５３は、所定厚さの矩形環状に形成されており、その中空部が、ステージ５２を収容するためのステージ収容空間５７となっている。

ボールブッシュ５４は、保持部材５３に対してステージ５２を回転可能かつ摺動可能に支持する軸受機構である。ボールブッシュ５４は、基本的に第１の実施形態のボールブッシュ４と同様であるが、１本のロッド部に２つの円筒部が取り付けられる点のみ第１の実施形態のボールブッシュ４と相違する。つまり、ボールブッシュ５４は、円筒状に形成された一対の円筒部５８と、直列配置された一対の円筒部５８に挿入されて直線状に延びるロッド部５９と、円筒部５８とロッド部５９との間に介在されるボールベアリング（不図示）と、円筒部５８の両端部に取り付けられる一対のシール部（不図示）と、を備えている。円筒部５８、ロッド部５９、ボールベアリング及びシール部は、第１の実施形態のボールブッシュ４の円筒部４１、ロッド部４２、ボールベアリング４３及びシール部４４と同一構成である。

また、ボールブッシュ５４は、ロッド部５９の軸線が、支持面５６の延在方向と平行な方向に向くように配置されている。そして、各ボールブッシュ５４は、保持部材５３のステージ収容空間５７に収容された状態で、ロッド部５９の両端部が保持部材５３に固定されるとともに、円筒部５８がステージ５２の支持面５６に当接されている。

次に、ステージ機構５１の動作について説明する。

まず、ステージ５２の座面５５が水平に保持されている状態を初期状態とする。このとき、ステージ５２は、ボールブッシュ５４の円筒部５８が支持面５６に当接されることで、保持部材５３に保持された状態となっている。

そして、ステージ５２に任意の方向の荷重を掛けると、各ボールブッシュ５４において、円筒部５８がロッド部５９の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部５８がロッド部５９の軸線方向に摺動する。

このとき、支持面５６が点Ｏ_１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されているため、ステージ５２は、点Ｏ_１を通り支持面５６の延在方向（ロッド部５９の軸線）と平行な線を回転軸線として回転するとともに、この回転軸線方向に摺動する。つまり、ステージ５２は、点Ｏ_１を通り支持面５６の延在方向（ロッド部５９の軸線）と平行なＸ軸方向に摺動するとともに、このＸ軸周りのθ_ｘ軸方向に回転する。

このため、座面５５に設置する部品（不図示）の基準点を支持面５６の円弧中心である点Ｏ_１に位置するように配置することで、部品の基準点をＸ軸に保持した状態で、部品を回転及び摺動させることができる。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、基本的に第３の実施形態と同様であり、ボールブッシュがステージに固定されている点のみ第３の実施形態と相違する。このため、以下では、第３の実施形態と相違する事項のみ説明し、第３の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図１２は、第４の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。図１４は、図１２に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。図１２〜図１４に示すように、本実施形態に係るステージ機構５１Ａは、部品が設置されるステージ５２Ａと、ステージ５２Ａを保持する保持部材５３Ａと、ステージ５２と保持部材５３との間に介在される一対の独立したボールブッシュ５４と、を備えている。

ステージ５２Ａは、矩形板状に形成された回転部材であり、その上面に、様々な部品が設置される略平面状の座面５５Ａが形成されている。なお、以下の説明では、座面５５Ａが向いている方向を上方とする。また、ステージ５２Ａは、対向する一対の側面の一部が内側に向けて窪んでおり、この窪みが、ボールブッシュ５４を収容するためのボールブッシュ用収容空間６０Ａとなっている。

保持部材５３Ａは、所定厚さの矩形環状に形成されており、その中空部が、ステージ５２Ａを収容するためのステージ収容空間５７Ａとなっている。ステージ収容空間５７Ａの対向する一対の内側面は、ボールブッシュ５４を支持する支持面５６Ａとなっている。支持面５６Ａは、保持部材５３Ａに保持されたステージ５２Ａの座面５５Ａよりも上方の点Ｏ_１を円弧中心とした断面凹円弧状に形成されている。このため、支持面５６Ａ全体の円弧中心は、点Ｏ_１を通り支持面５６Ａの延在方向と平行な線分となる。なお、支持面５６Ａが形成されている一対の内側面に隣接するもう一方の一対の内側面は、ステージ５２Ａと干渉しなければ、特にその形状が限定されるものではない。また、支持面５６Ａは、保持部材５３Ａの一対の内側面全体であるが、保持部材５３Ａの一対の内側面の一部にのみ形成されるものであってもよい。

ボールブッシュ５４は、第３の実施形態のものと同一構成である。このボールブッシュ５４は、ロッド部５９の軸線が、一対の支持面５６Ａの延在方向と平行な方向に向くように配置されている。そして、各ボールブッシュ５４は、ステージ５２Ａのボールブッシュ用収容空間６０Ａに収容された状態で、ロッド部５９の両端部がステージ５２Ａに固定されるとともに、円筒部５８が保持部材５３Ａの支持面５６に当接されている。

次に、ステージ機構５１Ａの動作について説明する。

まず、ステージ５２Ａの座面５５Ａが水平に保持されている状態を初期状態とする。このとき、ステージ５２Ａは、ボールブッシュ５４の円筒部５８が支持面５６Ａに当接されることで、保持部材５３Ａに保持された状態となっている。

そして、ステージ５２Ａに任意の方向の荷重を掛けると、各ボールブッシュ５４において、円筒部５８がロッド部５９の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部５８がロッド部５９の軸線方向に摺動する。

このとき、支持面５６Ａが点Ｏ_１を円弧中心とした断面凹円弧状に形成されているため、ステージ５２Ａは、点Ｏ_１を通り支持面５６Ａの延在方向（ロッド部５９の軸線）と平行な線を回転軸線として回転するとともに、この回転軸線方向に摺動する。つまり、ステージ５２Ａは、点Ｏ_１を通り支持面５６Ａの延在方向（ロッド部５９の軸線）と平行なＹ軸方向に摺動するとともに、このＹ軸周りのθ_ｙ軸方向に回転する。

このため、座面５５Ａに設置する部品（不図示）の基準点を支持面５６Ａの円弧中心である点Ｏ_１に位置するように配置することで、部品の基準点をＹ軸に保持した状態で、部品を回転及び摺動させることができる。

［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、ステージを任意の方向に回転及び移動させるステージ機構に適用したものである。

図１５は、第５の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図１６は、図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図である。図１７は、図１５に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線における断面図である。図１５〜図１７に示すように、本実施形態に係るステージ機構７１は、部品が設置されるステージ７２と、ステージ７２を保持する第一保持部材７３と、ステージ７２と第一保持部材７３との間に介在される一対の独立した第一ボールブッシュ７４と、第一保持部材７３を保持する第二保持部材７５と、第一保持部材７３と第二保持部材７５との間に介在される一対の独立した第二ボールブッシュ７６と、を備えている。

ステージ７２は、矩形板状に形成された回転部材であり、その上面に、様々な部品が設置される略平面状の座面７７が形成されている。なお、以下の説明では、座面７７が向いている方向を上方とする。ステージ７２の対向する一対の側面は、第一ボールブッシュ７４に支持される第一支持面７８となっている。第一支持面７８は、座面７７よりも上方の点Ｏ_１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されている。このため、第一支持面７８全体の円弧中心は、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向と平行な線分となる。なお、第一支持面７８が形成されている一対の側面に隣接するもう一方の一対の側面は、第一保持部材７３と干渉しなければ、特にその形状が限定されるものではない。また、第一支持面７８は、ステージ７２の一対の側面全体であるが、ステージ７２の一対の側面の一部にのみ形成されるものであってもよい。

第一保持部材７３は、所定厚さの矩形環状に形成されており、その中空部が、ステージ７２を収容するためのステージ収容空間７９となっている。

第一ボールブッシュ７４は、第一保持部材７３に対してステージ７２を回転可能かつ摺動可能に支持する軸受機構である。第一ボールブッシュ７４は、第３の実施形態のボールブッシュ５４と同一構成である。つまり、第一ボールブッシュ７４は、円筒状に形成された一対の円筒部８０と、直列配置された一対の円筒部８０に挿入されて直線状に延びるロッド部８１と、円筒部８０とロッド部８１との間に介在されるボールベアリング（不図示）と、円筒部８０の両端部に取り付けられる一対のシール部（不図示）と、を備えている。円筒部８０、ロッド部８１、ボールベアリング及びシール部は、第１の実施形態のボールブッシュ４の円筒部４１、ロッド部４２、ボールベアリング４３及びシール部４４と同一構成である。

また、第一ボールブッシュ７４は、ロッド部８１の軸線が、第一支持面７８の延在方向と平行な方向に向くように配置されている。そして、各第一ボールブッシュ７４は、第一保持部材７３のステージ収容空間７９に収容された状態で、ロッド部８１の両端部が第一保持部材７３に固定されるとともに、円筒部８０がステージ７２の第一支持面７８に当接されている。

また、第一保持部材７３は、一対の第一支持面７８の対向方向に直交する方向（第一ボールブッシュ７４におけるロッド部８１の軸線方向）において対向する一対の外側面が、第二ボールブッシュ７６に支持される第二支持面８３となっている。第二支持面８３は、第一保持部材７３に保持されたステージ７２の座面７７よりも上方の点Ｏ_１１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されている。

ここで、第一支持面７８全体の円弧中心は、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向と平行な線分となる。また、ステージ７２は、第一保持部材７３に対して第一支持面７８の延在方向（第一ボールブッシュ７４のロッド部８１の軸線方向）に摺動するため、第一支持面７８全体の円弧中心は、第一支持面７８の延在方向と平行な線上において変動する。そこで、第二支持面８３の円弧中心Ｏ_１１は、ステージ７２が第一保持部材７３の中心に位置しているときの、第一支持面７８における延在方向中心の円弧中心Ｏ_１を通るようにする。このため、第二支持面８３全体の円弧中心は、点Ｏ_１１を通り第二支持面８３の延在方向と平行な線分となる。

なお、第二支持面８３が形成されている一対の側面に隣接するもう一方の一対の側面は、第二保持部材７５と干渉しなければ、特にその形状が限定されるものではない。また、第二支持面８３は、第一保持部材７３の一対の外側面全体であるが、第一保持部材７３の一対の外側面の一部にのみ形成されるものであってもよい。

第二保持部材７５は、所定厚さの矩形環状に形成されており、その中空部が、第一保持部材７３を収容するための第二保持部材収容空間８２となっている。

第二ボールブッシュ７６は、第二保持部材７５に対して第一保持部材７３を回転可能かつ摺動可能に支持する軸受機構である。第二ボールブッシュ７６は、第３の実施形態のボールブッシュ５４と同一構成である。つまり、第二ボールブッシュ７６は、円筒状に形成された一対の円筒部８４と、直列配置された一対の円筒部８４に挿入されて直線状に延びるロッド部８５と、円筒部８４とロッド部８５との間に介在されるボールベアリング（不図示）と、円筒部８４の両端部に取り付けられる一対のシール部（不図示）と、を備えている。円筒部８４、ロッド部８５、ボールベアリング及びシール部は、第１の実施形態のボールブッシュ４の円筒部４１、ロッド部４２、ボールベアリング４３及びシール部４４と同一構成である。

また、第二ボールブッシュ７６は、ロッド部８５の軸線が、第二支持面８３の延在方向と平行な方向に向くように配置されている。そして、各第二ボールブッシュ７６は、第二保持部材７５の第二保持部材収容空間８２に収容された状態で、ロッド部８５の両端部が第二保持部材７５に固定されるとともに、円筒部８４が第一保持部材７３の第二支持面８３に当接されている。

次に、ステージ機構７１の動作について説明する。

まず、ステージ７２の座面７７が水平に保持されている状態を初期状態とする。このとき、ステージ７２は、第一ボールブッシュ７４の円筒部８０が第一支持面７８に当接されることで、第一保持部材７３に保持された状態となっている。また、第一保持部材７３は、第二ボールブッシュ７６の円筒部８４が第二支持面８３に当接されることで、第二保持部材７５に保持された状態となっている。

そして、ステージ７２に任意の方向の荷重を掛けると、各第一ボールブッシュ７４において、円筒部８０がロッド部８１の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部８０がロッド部８１の軸線方向に摺動する。また、各第二ボールブッシュ７６において、円筒部８４がロッド部８５の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部８４がロッド部８５の軸線方向に摺動する。

このとき、第二支持面８３が点Ｏ_１１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されているため、第一保持部材７３は、点Ｏ_１１を通り第二支持面８３の延在方向（ロッド部８５の軸線）と平行な線を回転軸線として回転するとともに、この回転軸線方向に摺動する。また、第一支持面７８が点Ｏ_１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されているため、ステージ７２は、第一保持部材７３に対して、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向（ロッド部８１の軸線）と平行な線を回転軸線として回転するとともに、この回転軸線方向に摺動する。その結果、ステージ７２は、第二保持部材７５に対して、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向（ロッド部８１の軸線）と平行なＸ軸方向と点Ｏ_１１を通り第二支持面８３の延在方向（ロッド部８５の軸線）と平行なＹ軸方向とに摺動し、Ｘ軸周りのθ_ｘ軸方向とＹ軸周りのθ_ｙ軸方向とに回転する。

このため、ステージ７２が矩形板状に形成されていても、ステージ７２を任意の方向に回転及び摺動させることができる。

また、第一ボールブッシュ７４のロッド部８１の軸線を第一支持面７８の延在方向に向けるとともに、第二ボールブッシュ７６のロッド部８５の軸線を第二支持面８３の延在方向に向けることで、ステージ７２の回転及び摺動を円滑に行わせることができる。

［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、基本的に第５の実施形態と同様であり、第２ボールブッシュが第一保持部材に固定されている点のみ第５の実施形態と相違する。このため、以下では、第５の実施形態と相違する事項のみ説明し、第５の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図１８は、第６の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図１９は、図１８に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。図２０は、図１８に示すＸＸ−ＸＸ線における断面図である。図１８〜図２０に示すように、本実施形態に係るステージ機構７１Ａは、部品が設置されるステージ７２と、ステージ７２を保持する第一保持部材７３Ａと、ステージ７２と第一保持部材７３Ａとの間に介在される一対の独立した第一ボールブッシュ７４と、第一保持部材７３Ａを保持する第二保持部材７５Ａと、第一保持部材７３Ａと第二保持部材７５Ａとの間に介在される一対の独立した第二ボールブッシュ７６と、を備えている。

第一保持部材７３Ａは、所定厚さの矩形環状に形成されており、その中空部が、ステージ７２を収容するためのステージ収容空間７９Ａとなっている。

第一ボールブッシュ７４は、ロッド部８１の軸線が、第一支持面７８の延在方向と平行な方向に向くように配置されている。そして、各第一ボールブッシュ７４は、第一保持部材７３Ａのステージ収容空間７９Ａに収容された状態で、ロッド部８１の両端部が第一保持部材７３Ａに固定されるとともに、円筒部８０がステージ７２の第一支持面７８に当接されている。

また、第一保持部材７３Ａは、一対の第一支持面７８の対向方向に直交する方向（第一ボールブッシュ７４におけるロッド部８１の軸線方向）において対向する一対の外側面の一部が窪んでおり、この窪みが、第二ボールブッシュ７６を収容するためのボールブッシュ用収容空間８６Ａとなっている。なお、ボールブッシュ用収容空間８６Ａが形成されている一対の外側面に隣接するもう一方の一対の外側面は、第二保持部材７５Ａと干渉しなければ、特にその形状が限定されるものではない。

第二保持部材７５Ａは、所定厚さの矩形環状に形成されており、その中空部が、第一保持部材７３Ａを収容するための第一保持部材収容空間８２Ａとなっている。第一保持部材収容空間８２Ａの対向する一対の内側面は、第二ボールブッシュ７６を支持する第二支持面８３Ａとなっている。第二支持面８３Ａは、第一保持部材７３Ａに保持されたステージ７２の座面７７よりも上方の点Ｏ_１１を円弧中心とした断面凹円弧状に形成されている。

ここで、第一支持面７８全体の円弧中心は、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向と平行な線分となる。また、ステージ７２は、第一保持部材７３Ａに対して第一支持面７８の延在方向（第一ボールブッシュ７４のロッド部８１の軸線方向）に摺動するため、第一支持面７８全体の円弧中心は、第一支持面７８の延在方向と平行な線上において変動する。そこで、第二支持面８３Ａの円弧中心Ｏ_１１は、ステージ７２が第一保持部材７３Ａの中心に位置しているときの、第一支持面７８における延在方向中心の円弧中心Ｏ_１を通るようにする。このため、第二支持面８３全体の円弧中心は、点Ｏ_１１を通り第二支持面８３Ａの延在方向と平行な線分となる。

なお、第二支持面８３Ａが形成されている一対の内側面に隣接するもう一方の一対の内側面は、第一保持部材７３Ａと干渉しなければ、特にその形状が限定されるものではない。また、第二支持面８３Ａは、第一保持部材収容空間８２Ａの一対の内側面全体であるが、第一保持部材収容空間８２Ａの一対の内側面の一部にのみ形成されるものであってもよい。

第二ボールブッシュ７６は、ロッド部８５の軸線が、第二支持面８３Ａの延在方向と平行な方向に向くように配置されている。そして、各第二ボールブッシュ７６は、第一保持部材７３Ａのボールブッシュ用収容空間８６Ａに収容された状態で、ロッド部８５の両端部が第一保持部材７３Ａに固定されるとともに、円筒部８４が第二保持部材７５Ａの第二支持面８３Ａに当接されている。

次に、ステージ機構７１Ａの動作について説明する。

まず、ステージ７２の座面７７が水平に保持されている状態を初期状態とする。このとき、ステージ７２は、第一ボールブッシュ７４の円筒部８０が第一支持面７８に当接されることで、第一保持部材７３Ａに保持された状態となっている。また、第一保持部材７３Ａは、第二ボールブッシュ７６の円筒部８４が第二支持面８３Ａに当接されることで、第二保持部材７５Ａに保持された状態となっている。

そして、ステージ７２に任意の方向の荷重を掛けると、各第一ボールブッシュ７４において、円筒部８０がロッド部８１の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部８０がロッド部８１の軸線方向に摺動する。また、各第二ボールブッシュ７６において、円筒部８４がロッド部８５の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部８４がロッド部８５の軸線方向に摺動する。

このとき、第二支持面８３Ａが点Ｏ_１１を円弧中心とした断面凹円弧状に形成されているため、第一保持部材７３Ａは、点Ｏ_１１を通り第二支持面８３Ａの延在方向（ロッド部８５の軸線）と平行な線を回転軸線として回転するとともに、この回転軸線方向に摺動する。また、第一支持面７８が点Ｏ_１を円弧中心とした断面凸円弧状に形成されているため、ステージ７２は、第一保持部材７３Ａに対して、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向（ロッド部８１の軸線）と平行な線を回転軸線として回転するとともに、この回転軸線方向に摺動する。その結果、ステージ７２は、第二保持部材７５Ａに対して、点Ｏ_１を通り第一支持面７８の延在方向（ロッド部８１の軸線）と平行なＸ軸方向と点Ｏ_１１を通り第二支持面８３の延在方向（ロッド部８５の軸線）と平行なＹ軸方向とに摺動し、Ｘ軸周りのθ_ｘ軸方向とＹ軸周りのθ_ｙ軸方向とに回転する。

このため、ステージ７２が矩形板状に形成されていても、ステージ７２を任意の方向に回転及び摺動させることができる。

また、第一ボールブッシュ７４のロッド部８１の軸線を第一支持面７８の延在方向に向けるとともに、第二ボールブッシュ７６のロッド部８５の軸線を第二支持面８３Ａの延在方向に向けることで、ステージ７２の回転及び摺動を円滑に行わせることができる。

［第７の実施形態］
次に、第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、ステージを固定する固定部材が設けられている点のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図２１は、第７の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図２２は、図２１に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線における断面図である。図２１及び図２２に示すように、本実施形態に係るステージ機構９１は、部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材３と、ステージ２と保持部材３との間に介在される３つの独立したボールブッシュ４と、保持部材３にステージ２を固定するための固定部材９２と、を備えている。

固定部材９２は、座面２１の周縁に沿って等間隔に３箇所に設けられている。各固定部材９２は、保持部材３に固定されてステージ２の上方に向けて延びるアーム部材９３と、アーム部材９３に螺合されて保持部材３にステージ２を固定するためのネジ部材９４と、を備えている。なお、固定部材９２の設置数は３に限定されるものではなく、４以上であってもよい。

このように構成すれば、各固定部材９２において、ネジ部材９４を回してステージ２の座面２１に当接させることで、ステージ２を固定することができる。一方、各固定部材９２において、ネジ部材９４を回してステージ２の座面２１から離間させることで、ステージ２の固定を解除することができる。これにより、座面２１に設置した部材（不図示）が揺れ動くのを防止することができる。

［第８の実施形態］
次に、第８の実施形態について説明する。第８の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、保持部材に対してステージを回転させる調節機構が設けられている点のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図２３は、第８の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。図２３に示すように、本実施形態に係るステージ機構１０１は、部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材（不図示）と、ステージ２と保持部材との間に介在される３つの独立したボールブッシュ４と、保持部材に対してステージ２を回転させる調節機構１０２と、を備えている。

調節機構１０２は、ステージ２の座面２１を付勢する付勢機構１０３と、ステージ２の座面２１に当接されてステージ２の回転位置を調節するネジ機構１０４と、を備えている。

付勢機構１０３は、コイルばね等の弾性部材により構成されている。なお、付勢機構１０３は、保持部材に固定されてステージ２の上方に向けて延びるアーム部材（不図示）とステージ２の座面２１との間に圧縮された状態で取り付けられている。

ネジ機構１０４は、保持部材に固定されてステージ２の上方に向けて延びるアーム部材１０５と、アーム部材１０５に螺合されてステージ２の座面２１に当接されるネジ部材１０６と、により構成されている。

このように構成すれば、ステージ２の座面２１が付勢機構１０３により常に付勢された状態となる。このため、ネジ部材１０６を締めつけることで、付勢機構１０３が圧縮する方向にステージ２を回転させるとともに、この回転位置でステージ２を保持することができる。一方、ネジ部材１０６を緩めることで、付勢機構１０３が伸長する方向にステージ２を回転させるとともに、この回転位置でステージ２を保持することができる。これにより、ステージ２の回転位置を容易に調節することができる。

［第９の実施形態］
次に、第９の実施形態について説明する。第９の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、保持部材に対してステージを回転させる調節機構が設けられている点のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図２４は、第９の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。図２４に示すように、本実施形態に係るステージ機構１１１は、部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材（不図示）と、ステージ２と保持部材との間に介在される３つの独立したボールブッシュ４と、保持部材に対してステージ２を回転させる調節機構１１２と、を備えている。

調節機構１１２は、ステージ２の底面から下方に延びるアーム部１１３と、アーム部１１３をアーム部１１３の延在方向に直交する方向に付勢する付勢機構１１４と、付勢機構１１４の付勢方向と反対の方向からアーム部１１３に当接されてアーム部１１３の傾きを調節するネジ機構１１５と、を備えている。

付勢機構１１４は、コイルばね等の弾性部材により構成されている。なお、付勢機構１１４は、保持部材に固定されてアーム部１１３と平行に延びるアーム部材（不図示）とアーム部１１３との間に圧縮された状態で取り付けられている。

ネジ機構１１５は、保持部材に固定されてアーム部１１３と平行に延びるアーム部材１１６と、アーム部材１１６に螺合されてアーム部材１１６に当接されるネジ部材１１７と、により構成されている。

このように構成すれば、アーム部１１３が付勢機構１１４により常に付勢された状態となる。このため、ネジ部材１１７を回してアーム部１１３を付勢機構１１４側に傾動させることで、付勢機構１１４が圧縮する方向にステージ２を回転させるとともに、この回転位置でステージ２を保持することができる。一方、ネジ部材１１７を回してアーム部１１３をネジ部材１１７側に傾動させることで、付勢機構１１４が伸長する方向にステージ２を回転させるとともに、この回転位置でステージ２を保持することができる。これにより、ステージ２の回転位置を容易に調節することができる。

［第１０の実施形態］
次に、第１０の実施形態について説明する。第１０の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、ボールブッシュの一部が、保持部材に対してステージを回転させる調節機構に置き換えられている点のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図２５は、第１０の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。図２５に示すように、本実施形態に係るステージ機構１２１は、部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材（不図示）と、ステージ２と保持部材との間に介在される３つの独立したボールブッシュ４と、保持部材に対してステージ２を回転させる調節機構１２２と、を備えている。

調節機構１２２は、ボールスプライン軸受等の直動転がり機構１２３と、直動転がり機構１２３を回転駆動する駆動部１２４と、を備えている。

直動転がり機構１２３は、円筒状に形成されてステージ２の支持面２２に当接される回転駆動用円筒部１２５と、回転駆動用円筒部１２５に挿入されて直線状に延びる回転駆動用ロッド部１２６と、回転駆動用円筒部１２５を回転駆動用ロッド部１２６の延在方向にのみ摺動可能とする直動機構（不図示）と、を備えている。直動機構は、公知のボールスプライン機構に用いられる機構であり、例えば、回転駆動用ロッド部１２６に回転駆動用ロッド部１２６の延在方向に延びる溝を形成し、この溝に複数のボールを回転可能に取り付けた機構とすることができる。

駆動部１２４は、モータ等で構成されており、駆動軸が回転駆動用ロッド部１２６と直接的又は間接的に噛み合わされて、回転駆動用ロッド部１２６を軸線周り方向に回転駆動するものである。

このように構成すれば、回転駆動用ロッド部１２７の軸線方向へのステージ２の摺動を許容しつつ、駆動部１２４により回転駆動用ロッド部１２７を回転駆動することで、回転駆動用ロッド部１２７の軸線周り方向にステージ２を回転させることができる。

［第１１の実施形態］
次に、第１１の実施形態について説明する。第１１の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、ボールブッシュが上下方向にずれている点のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図２６は、第１１の実施形態に係るステージ機構の概略正面図である。図２６に示すように、本実施形態に係るステージ機構１３１は、部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材（不図示）と、ステージ２と保持部材との間に介在される複数個の独立したボールブッシュ４Ａ及びボールブッシュ４Ｂと、を備えている。

ボールブッシュ４Ａ及びボールブッシュ４Ｂは、第１の実施形態のボールブッシュ４と同一構成である。そして、ボールブッシュ４Ａのロッド部４２とボールブッシュ４Ｂのロッド部４２とが上下にずれた位置となるように、ボールブッシュ４Ａとボールブッシュ４Ｂとが配置されている。

このように構成すれば、ボールブッシュ４Ａ及びボールブッシュ４Ｂにおいて、ロッド部４２に対する円筒部４１の摺動幅を広くとることができるため、ロッド部４２の軸線を座面２１と平行な方向に向けた場合にも、ステージ２の回転可能域を広くとることができる。

［第１２の実施形態］
次に、第１２の実施形態について説明する。第１２の実施形態は、本発明に係る回転機構を球面軸受に適用したものである。

図２７は、第１２の実施形態に係る球面軸受の概略正面図である。図２７に示すように、本実施形態に係る球面軸受１４１は、部品が設置される球状体１４２に棒状に形成されたアーム部１４３が接続された揺動部材１４４と、球状体１４２を保持する保持部材１４５と、球状体１４２と保持部材１４５との間に介在される４以上の独立したボールブッシュ１４６と、を備えている。

保持部材１４５には、球状体１４２が収容される凹状の球状体収容空間１４７が形成されている。

ボールブッシュ１４６は、球状体１４２を保持部材１４５に対して回転可能に支持する軸受機構である。ボールブッシュ１４６は、第１の実施形態のボールブッシュ４と同一構成である。つまり、ボールブッシュ１４６は、円筒状に形成された円筒部１４８と、円筒部１４８に挿入されて直線状に延びるロッド部１４９と、円筒部１４８とロッド部１４９との間に介在されるボールベアリング（不図示）と、円筒部１４８の両端部に取り付けられる一対のシール部（不図示）と、を備えている。円筒部１４８、ロッド部１４９、ボールベアリング及びシール部は、第１の実施形態のボールブッシュ４の円筒部４１、ロッド部４２、ボールベアリング４３及びシール部４４と同一構成である。

そして、各ボールブッシュ１４６は、保持部材１４５の球状体収容空間１４７に収容された状態で、ロッド部１４９の両端部が保持部材１４５に固定されるとともに、円筒部４１が球状体１４２の表面に当接されている。

このように構成すれば、球状体１４２の中心を回転中心として球状体１４２を回転させることができるとともに、各ボールブッシュ１４６が他のボールブッシュ１４６から独立して動作することができるため、各ボールブッシュ１４６が擦れることなく転がる。このため、例えば、アーム部１４３から球状体１４２に荷重が掛っても、保持部材１４５に対して球状体１４２を球状体１４２の中心を回転中心として回転させることができる。

また、球状体１４２と保持部材１４５との間に４つ以上のボールブッシュ１４６を介在させることで、保持部材１４５から球状体１４２が脱落するのを防止することができる。なお、ボールブッシュ１４６の数は、球状体１４２が受ける荷重に応じて適宜設定することができる。

［第１３の実施形態］
次に、第１３の実施形態について説明する。第１３の実施形態は、本発明に係る回転機構を変位センサに適用したものである。

図３０は、第１３の実施形態に係る変位センサの概略正面図である。図３０に示すように、本実施形態に係る変位センサ１５１は、回転子１５２と、回転子１５２を保持する保持部材（不図示）と、回転子１５２と保持部材との間に介在される複数個の独立したボールブッシュ１５３と、回転子１５２の回転を検出するセンサ１５４と、を備えている。

回転子１５２は、略半球状に形成された回転部材である。回転子１５２は、球の一部が平面状に切り取られた略半球状に形成された半球部１５５と、半球部１５５の平面部に立設された柱状部１５６と、を備えている。そして、半球部１５５の球面状に形成された面が、ボールブッシュ１５３に支持される支持面１５７となっており、半球部１５５の平面状に形成された面の中央部に、柱状部１５６が立設されている。柱状部１５６の先端面は、平面状に形成されており、支持面１５７は、柱状部１５６の先端面の中心を中心Ｏ_１とした凸球面状に形成されている。

ボールブッシュ１５３は、第１の実施形態のボールブッシュ４と同一構成であり、円筒状に形成された円筒部１５８と、円筒部１５８に挿入されて直線状に延びるロッド部１５９と、円筒部１５８とロッド部１５９との間に介挿されるボールベアリング（不図示）と、を備えている。そして、ボールブッシュ１５３は、ロッド部１５９の両端部が保持部材に固定されるとともに、円筒部１５８が回転子１５２の支持面１５７に当接されている。

センサ１５４は、回転子１５２の支持面１５７の回転角度及び回転方向を検出するセンサである。センサ１５４の具体的な構成は、特に限定されるものではないが、例えば、支持面１５７に当接される接触センサにより支持面１５７の回転角度及び回転方向を検出するものや、光学センサにより支持面１５７の回転角度及び回転方向を検出するものを採用することができる。なお、センサ１５４は、必ずしも回転角度及び回転方向の双方を検出する必要はなく、回転角度及び回転方向の少なくとも一方を検出するものであればよい。

保持部材は、柱状部１５６が下方を向くように回転子１５２を保持するとともに、回転子１５２がボールブッシュ１５３から離れないように付勢手段（不図示）により回転子１５２をボールブッシュ１５３側に付勢している。

次に、変位センサ１５１を用いて、測定対象面の傾斜角度及び傾斜方向を測定する方法について説明する。

図３１は、変位センサによる測定方法を説明するための図である。図３１に示すように、測定対象物１６１の上面を測定対象面１６２とし、この測定対象面１６２の傾斜角度及び傾斜方向を変位センサ１５１で測定する場合について説明する。

まず、回転子１５２の柱状部１５６が鉛直方向下方に向いている状態を初期状態とし、このときのセンサ１５４の測定値を０に設定しておく。次に、測定対象物１６１を変位センサ１５１の下方の水平面上に配置して、測定対象面１６２を上に向ける。次に、回転子１５２を下降させて、柱状部１５６の先端面を測定対象面１６２に押し当てる。

すると、柱状部１５６の先端面が測定対象面１６２に合わさる方向への荷重が作用するため、各ボールブッシュ１５３において、円筒部１５８がロッド部１５９の軸線周り方向に回転するとともに、円筒部１５８がロッド部１５９の軸線方向に摺動して、回転子１５２が回転する。これにより、柱状部１５６の先端面が測定対象面１６２に合わせられる。

このようにして柱状部１５６の先端面が測定対象面１６２に合わせられると、支持面１５７の回転角度θ及び回転方向が、測定対象面１６２の傾斜角度θ及び傾斜方向と一致する。このため、センサ１５４により回転子１５２の支持面１５７の回転角度θ及び回転方向を検出することで、測定対象面１６２の傾斜角度θ及び傾斜方向を測定することができる。

このように構成すれば、センサ１５４により回転子１５２の回転角度及び回転方向を検出することで、測定対象面１６２の傾斜角度及び傾斜方向を容易に測定することができる。

しかも、支持面１５７の中心Ｏ_１が柱状部１５６の先端面の中心となっているため、柱状部１５６の先端面の中心がずれることなく、柱状部１５６の先端面を測定対象面１６２に合わせることができる。これにより、回転子１５２の回転を円滑に行うことができるため、柱状部１５６の先端面を測定対象面１６２に当接させる押圧力が小さくても、測定対象面１６２の傾斜角度及び傾斜方向を測定することができる。

なお、第１３の実施形態では、柱状部１５６が下方を向くように回転子１５２を保持するものとして説明したが、柱状部１５６の向きは特に限定されるものではない。この場合、保持部材は、柱状部１５６の向く方向に、回転子１５２及びボールブッシュ１５３を移動可能に保持すればよい。

［第１４の実施形態］
次に、第１４の実施形態について説明する。第１４の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、ボールブッシュが、ステージの半径方向に移動可能になっている点のみ第１の実施形態と相違する。このため、以下では、第１の実施形態と相違する事項のみ説明し、第１の実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図３２は、第１４の実施形態に係るステージ機構の平面図である。図３３は、図３２に示すＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線における断面図である。図３２及び図３３に示すように、本実施形態に係るステージ機構１７１は、部品が設置されるステージ２と、ステージ２を保持する保持部材（不図示）と、ステージ２と保持部材との間に介在される複数個の独立したボールブッシュ４と、これらの各ボールブッシュ４を互いに及び離間する方向に移動可能に支持する移動支持部材１７２と、を備えている。

移動支持部材１７２は、ボールブッシュ４のロッド部４２の両端部を固定する一対の固定部１７３と、各固定部１７３を移動可能に支持する一対のレール部１７４と、レール部１７４に沿って固定部１７３を移動させる駆動部（不図示）と、を備えている。一対のレール部１７４は、各ボールブッシュ４を互いに近接及び離間する方向に延びている。

このように構成すれば、駆動部により各固定部１７３を移動させて、各ボールブッシュ４を互いに近接又は離間させることで、各ボールブッシュ４に対してステージ２を浮き上がらせたり沈み込ませたりすることができる。例えば、各ボールブッシュ４のロッド部４２が水平方向に配置されている場合は、駆動部により各固定部１７３を移動させて、各ボールブッシュ４を互いに近接又は離間させることで、ステージ２を鉛直方向に上昇又は下降させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、第１〜第１４の実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第７の実施形態の固定部材９２や第８〜第１０の実施形態の調節機構を、第１〜第６の実施形態に適用してもよい。また、第２の実施形態におけるボールブッシュの配置を、第３〜第１１の実施形態に適用してもよい。また、第１１の実施形態におけるボールブッシュの配置を、第１〜第１０の実施形態に適用してもよい。また、第１３の実施形態におけるセンサを、第１〜第１２の実施形態に適用してもよい。また、第１４の実施形態における移動支持部材を、第１〜第１３の実施形態に適用してもよい。

また、上記実施形態では、軸受機構がボールブッシュであるものとして説明したが、軸受機構は、回転部材と保持部材との間に介在されて回転部材を保持部材に対して回転可能に支持するものであれば如何なる部材であってもよい。

また、上記実施形態のボールブッシュは、円筒部にばね等の弾性部材を取り付け、この弾性部材の弾性力を利用して、無負荷状態では円筒部がロッド部の軸線方向中央部に位置するようにしてもよい。これにより、円筒部の摺動域を有効に活用することができる。この場合、弾性部材の弾性力を利用する代わりに磁石等の磁力を利用して、円筒部をロッド部の軸線方向中央部に位置させるようにしてもよい。

また、保持部材に回転部材を押し付ける押付部材として、第７の実施形態では固定部材を用い、第８の実施形態では調節機構を用いたが、押付部材はこれらに限定されるものではない。例えば、ばね等で構成される弾性部材の弾性力を利用したり、磁石等の磁力を利用したりしても、ボールブッシュと回転部材又は保持部材とが離れないように保持部材に回転部材を押し付けることができる。

１…ステージ機構（回転機構）、１Ａ…ステージ機構（回転機構）、２…ステージ、３…保持部材、３Ａ…保持部材、４…ボールブッシュ（軸受機構）、４Ａ…ボールブッシュ（軸受機構）、４Ｂ…ボールブッシュ（軸受機構）、５…冶具、６…ＬＤ、７…上面、１１…座面、２１…座面、２２…支持面、３１…ステージ収容空間（回転部材収容空間）、３１Ａ…ステージ収容空間（回転部材収容空間）、３２…ボールブッシュ用収容空間、３２Ａ…ボールブッシュ用収容空間、４１…円筒部、４２…ロッド部、４３…ボールベアリング、４４…シール部、４５…ボール、４６…リテーナ、５１…ステージ機構（回転機構）、５１Ａ…ステージ機構（回転機構）、５２…ステージ、５２Ａ…ステージ、５３…保持部材、５３Ａ…保持部材、５４…ボールブッシュ（軸受機構）、５５…座面、５５Ａ…座面、５６…支持面、５６Ａ…支持面、５７…ステージ収容空間（回転部材収容空間）、５７Ａ…ステージ収容空間（回転部材収容空間）、５８…円筒部、５９…ロッド部、６０Ａ…ボールブッシュ用収容空間、７１…ステージ機構（回転機構）、７１Ａ…ステージ機構（回転機構）、７２…ステージ、７３…第一保持部材、７３Ａ…第一保持部材、７４…第一ボールブッシュ（第一軸受機構）、７５…第二保持部材、７５Ａ…第二保持部材、７６…第二ボールブッシュ（第二軸受機構）、７７…座面、７８…第一支持面、７９…ステージ収容空間（回転部材収容空間）、７９Ａ…ステージ収容空間（回転部材収容空間）、８０…円筒部、８１…ロッド部、８２…第二保持部材収容空間、８２Ａ…第一保持部材収容空間、８３…第二支持面、８３Ａ…第二支持面、８４…円筒部、８５…ロッド部、８６Ａ…ボールブッシュ用収容空間、９１…ステージ機構（回転機構）、９２…固定部材（押付部材）、９３…アーム部材、９４…ネジ部材、１０１…ステージ機構（回転機構）、１０２…調節機構（押付部材）、１０３…付勢機構、１０４…ネジ機構、１０５…アーム部材、１０６…ネジ部材、１１１…ステージ機構（回転機構）、１１２…調節機構、１１３…アーム部、１１４…付勢機構、１１５…ネジ機構、１１６…アーム部材、１１７…ネジ部材、１２１…ステージ機構（回転機構）、１２２…調節機構、１２３…直動転がり機構、１２４…駆動部、１２５…回転駆動用円筒部、１２６…回転駆動用ロッド部、１２７…回転駆動用ロッド部、１３１…ステージ機構（回転機構）、１４１…球面軸受（回転機構）、１４２…球状体、１４３…アーム部、１４４…揺動部材、１４５…保持部材、１４６…ボールブッシュ（軸受機構）、１４７…球状体収容空間、１４８…円筒部、１４９…ロッド部、１５１…変位センサ（回転機構）、１５２…回転子、１５３…ボールブッシュ（軸受機構）、１５４…センサ、１５５…半球部、１５６…柱状部、１５７…支持面、１５８…円筒部、１５９…ロッド部、１６１…測定対象物、１６２…測定対象面、１７１…ステージ機構、１７２…移動支持部材、１７３…固定部、１７４…レール部、α…回転部材、β…平面軸受、β１…ボールベアリング、β２…平面板部、β３…平面板部。

Claims (14)

1. 回転部材と、
   前記回転部材を保持する保持部材と、
   複数の独立した軸受機構と、を備え、
   前記軸受機構は、前記回転部材と前記保持部材との間に介在されて前記回転部材を前記保持部材に対して回転可能かつ摺動可能に支持する一対の対向する第一軸受機構を備え、
   前記軸受機構は、
   円筒状に形成された円筒部と、
   前記円筒部に挿入されて直線状に延びるロッド部と、
   前記円筒部と前記ロッド部との間に介在されるボールベアリングと、を備え、
   前記保持部材は、
   前記回転部材を収容する第一保持部材と、
   前記第一保持部材を収容する第二保持部材と、を備え、
   前記第一軸受機構は、前記回転部材と前記第一保持部材との間に介在されて前記回転部材を前記第一保持部材に対して回転可能かつ前記ロッド部の軸線方向に摺動可能に支持し、
   前記軸受機構は、前記第一保持部材と前記第二保持部材との間に介在されて前記第一保持部材を前記第二保持部材に対して回転可能かつ前記ロッド部の軸線方向に摺動可能に支持し、前記第一軸受機構の対向方向と直交する方向に対向する一対の第二軸受機構を更に備える、
   回転機構。
2. 前記第一軸受機構は、前記回転部材及び前記保持部材の何れか一方に前記ロッド部が固定されて、前記回転部材及び前記保持部材の何れか他方に形成された円弧状断面の支持面に前記円筒部が当接されている、
   請求項１に記載の回転機構。
3. 前記回転部材は、上面に座面が形成された板状に形成されており、
   前記第一軸受機構は、前記回転部材に前記ロッド部が固定されて、前記支持面に前記円筒部が当接されており、
   前記第一軸受機構は、前記支持面の円弧中心を通り前記ロッド部の軸線と平行な線を回転軸線として前記保持部材に対して前記回転部材を回転可能に支持するとともに、前記保持部材に対して前記回転部材を前記ロッド部の軸線方向に摺動可能に支持する、
   請求項２に記載の回転機構。
4. 前記第一軸受機構は、前記ロッド部の軸線が前記支持面の延在方向に向けられている、
   請求項３に記載の回転機構。
5. 前記回転部材は、矩形板状に形成されている、
   請求項３又は４に記載の回転機構。
6. 前記第一軸受機構は、前記回転部材及び前記第一保持部材の何れか一方に前記ロッド部が固定されて、前記回転部材及び前記第一保持部材の何れか他方に形成された円弧状断面の第一支持面に前記円筒部が当接されており、
   前記第二軸受機構は、前記第一保持部材及び前記第二保持部材の何れか一方に前記ロッド部が固定されて、前記第一保持部材及び前記第二保持部材の何れか他方に形成された円弧状断面の第二支持面に前記円筒部が当接されている、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の回転機構。
7. 前記回転部材は、上面に座面が形成されており、
   前記第一保持部材は、矩形環状に形成されて、対向する一対の外側面に前記座面よりも上方を中心とした凸円弧状の第一支持面が形成されており、
   前記第二軸受機構は、前記第二保持部材に前記ロッド部が固定されて、前記第一支持面に前記円筒部が当接されている、
   請求項６に記載の回転機構。
8. 前記回転部材は、上面に座面が形成されており、
   前記第二保持部材は、矩形環状に形成されて、前記一対の第一支持面の対向方向に直交する方向において対向する一対の内側面に前記座面よりも上方を中心とした凹円弧状の第二支持面が形成されており、
   前記第二軸受機構は、前記第一保持部材と前記第二支持面との間に介在されて、前記第一保持部材に前記ロッド部が固定されて、前記第二支持面に前記円筒部が当接されている、
   請求項６に記載の回転機構。
9. 前記第一軸受機構は、前記ロッド部の軸線が前記第一支持面の延在方向に向けられており、
   前記第二軸受機構は、前記ロッド部の軸線が前記第二支持面の延在方向に向けられている、
   請求項７又は８に記載の回転機構。
10. 前記保持部材に対して前記回転部材を回転させる調節機構を更に有する、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の回転機構。
11. 前記調節機構は、
    円筒状に形成されて前記回転部材に当接される回転駆動用円筒部と、前記回転駆動用円筒部に挿入されて直線状に延びる回転駆動用ロッド部と、前記回転駆動用円筒部を前記回転駆動用ロッド部の延在方向にのみ摺動可能とする直動機構と、を有する直動転がり機構と、
    前記回転駆動用ロッド部を回転駆動する駆動部と、
    を備える、
    請求項１０に記載の回転機構。
12. 前記回転部材の回転角度及び回転方向の少なくとも一方を検出するセンサを更に有する、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の回転機構。
13. 複数の前記軸受機構を互いに近接及び離間する方向に移動可能に支持する移動支持部材を更に有する、
    請求項１〜１２の何れか一項に記載の回転機構。
14. 前記保持部材に前記回転部材を押し付ける押付部材を更に有する、
    請求項１〜１３の何れか一項に記載の回転機構。

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