JPH0220867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、精密駆動Ｘ−Ｙテーブル等に用いら
れる回転・直線運動変換装置に関する。

（従来の技術） 一般に、精密駆動Ｘ−ＹテーブルはICのワイ
ヤボンデイング或はチツプ部品の装着のような位
置精度を要する作業に使用されている。このよう
な精密駆動Ｘ−Ｙテーブルに用いられる回転・直
線運動変換装置としては、従来、チエーン或は歯
車によつて駆動モータの回転運動を直線運動に変
換するものが供せられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成では、チエーン或は歯
車を使用しているので、所謂バツクラツシユが発
生することから精度を向上させることができない
という欠点があつた。

このような欠点を解決するものとして、バツク
ラツシユの非常に少ない部品である例えばボール
ネジ或はハーモニツクドライブ方式の減速装置に
よつて駆動モータの回転運動を直線運動に変換す
るものがある。ところが、このものでは、上記部
品が高価なものであることから、コストが非常に
高くなるという問題がある。また、上記部品を使
用して組立てる場合には、高精度が要求されるこ
とから、特殊な機械及び高度な技術が必要になる
という問題もある。

そこで、本発明の目的は、バツクラツシユのな
い高精度のものを低コストになし得ると共に、組
立時に特殊な機械及び高度な技術を不要にでき、
またワイヤの緩みをなくしてワイヤが各輪に対し
て滑ることを防止できる等の効果を奏する回転・
直線運動変換装置を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の回転・直線運動変換装置は、夫々自由
輪が回転自在に支持された２本の固定軸を互に所
定距離を有するように設け、自由輪が回転自在に
支持された可動軸を前記固定軸間に位置して両固
定軸方向へ往復直線移動可能な可動部材に設け、
駆動モータにより往復回転される駆動輪を前記２
本の固定軸の何れかの近傍に位置して設け、加え
て、両端部が固定された１条のワイヤを、その１
端部側部分を前記一方の固定軸の自由輪と可動軸
の自由輪との間を複数回往復するように掛け渡
し、その他端部側部分を前記他方の固定軸の自由
輪と可動軸の自由輪との間を複数回往復するよう
に掛け渡し、更に、その中間部分を前記駆動輪と
これの近傍に位置した前記固定軸の自由輪との間
に掛け渡すように構成し、そして、前記ワイヤの
端部と固定箇所との間にワイヤに張力を与える張
力付与部材を設けたところに特徴を有する。

（作用） 駆動モータにより駆動輪が一方向に回転する
と、この駆動輪にワイヤの一端部側部分が巻取ら
れ同時にその駆動輪からワイヤの他端部側部分が
巻戻されるからこれに応じて可動軸及び一方の固
定軸に支持された各自由輪間に掛け渡されたワイ
ヤの長さが減少し、且つ可動軸及び他方の固定軸
に支持された各自由輪間に掛け渡されたワイヤの
長さが増加する。このときワイヤの両端が固定さ
れているので、自由端を支持する可動軸が一方の
固定軸方向に直線移動する。また、駆動輪がその
反対方向に回転すると、これに応じて上述と逆方
向に上記ワイヤが巻取及び巻戻されるので、可動
軸が他方の固定軸方向に直線移動する。従つて、
駆動モータの回転運動が可動軸即ち可動部材の直
線運動に変換されるが、この場合、駆動輪によつ
て巻取られるワイヤの長さと巻戻されるワイヤの
長さが一致しているので、駆動輪の回転が反転し
たときにバツクラツシユが発生することがなくな
り、回転・直線運動変換の精度が向上する。しか
も、安価な駆動輪、自由輪及びワイヤを使用する
と共に、駆動輪及び自由輪にワイヤを掛け渡すと
いう簡単な構成により上記変換の精度を得ること
ができる。また、経時的変化によりワイヤに延び
が生じた場合においても、張力付与部材によつて
ワイヤに張力が与えられるから、一方の固定軸の
自由輪と可動軸の自由輪との間、他方の固定軸の
自由輪と可動軸の自由輪との間、並びに駆動輪と
これの近傍に位置した固定軸の自由輪との間にそ
れぞれ掛け渡されたワイヤが緩むことがなく、ワ
イヤが各輪に対して滑ることを防止できる。ま
た、可動軸の直線移動距離と駆動輪の回転角度と
の関係は、ワイヤの両端部を固定しているから、
動滑車の原理により、一方の固定軸の自由輪及び
他方の固定軸の自由輪と可動輪の自由輪との各間
に掛け渡されたワイヤの往復回数によつて決定さ
れる。このワイヤの往復回数を適宜設定すること
により、例えば往復回数を多くすれば、駆動輪の
１回転に対する可動軸の直線移動距離の変位を小
さくすることができ、これにより、分解能を高く
できる。しかも、この場合、駆動輪を回転させる
力が小さくても、可動軸を直線移動させる力とし
ては大きな力を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の第１の実施例につき第１図乃至
第３図を参照しながら説明する。

第１図において、１及び２は互に所定距離を有
するように基台３の上面に上方に向けて突設され
た固定軸であり、これら固定軸１及び２には上下
３段に自由輪たる例えばプーリー４，５，６及び
７，８，９が各々回転自在に支持されている。１
０は可動部材たる例えば可動テーブルで、これ
は、上記２本の固定軸１及び２間に位置すると共
に、図示しない案内レール或は案内溝等によつて
案内されて、両固定軸１及び２方向へ往復直線移
動可能に構成されている。１１は可動テーブルの
下面に下方に向けて突設された可動軸であり、こ
れには上下３段に自由輪たる例えばプーリー１
２，１３，１４が夫々回転自在に支持されてい
る。１５は固定軸２の近傍に位置して設けられた
駆動輪で、これは基台３に固定された駆動モータ
１６の駆動軸１７に直結されて往復回転可能とさ
れるようになつている。

さて、１８は例えば金属線からなる１条のワイ
ヤであり、これはその一端部が固定箇所である固
定点Ａに固定されると共に、他端部が張力付与部
材である引張りコイルばね１９を介して固定箇所
である固定点Ｂに固定されている。ここで、ワイ
ヤ１８を上記各プーリー４〜９，１２〜１４及び
駆動輪１５に掛け渡す場合の掛け渡し方につい
て、第２図及び第３図も参照して述べる。まず、
固定点Ａに固定されたワイヤ１８の一端部側部分
は、可動軸１１のプーリー１２に巻回されてから
一方の固定軸１のプーリー４に巻回され、以下順
次可動軸１１のプーリー１３、固定軸１のプーリ
ー５、可動軸１１のプーリー１４、固定軸１のプ
ーリー６に巻回されるように掛け渡されている。
これにより、ワイヤ１８は、プーリー４，５，６
とプーリー１２，１３，１４との間を複数回往復
するように掛け渡されている。また、固定点Ｂに
固定されたワイヤ１８の他端部側部分は、可動軸
１１のプーリー１２に巻回されてから他方の固定
軸２のプーリー７に巻回され、以下順次可動軸１
１のプーリー１３、固定軸２のプーリー８、可動
軸１１のプーリー１４、固定軸２のプーリー９に
巻回されるように掛け渡されている。これによ
り、ワイヤ１８は、プーリー７，８，９とプーリ
ー１２，１３，１４との間を複数回往復するよう
に掛け渡されている。そして、ワイヤ１８の中間
部分は、その一端部側部分から延びる部分が固定
軸１のプーリー６からまず他方の固定軸２のプー
リー９に約1/8周程度巻回され、続いて第２図及
び第３図に示すように、駆動輪１５に巻回され、
以下順次固定軸２のプーリー９と駆動輪１５との
間に例えば８の字状に２回巻回されてから、他端
部側部分に延びるように可動軸１１のプーリー１
４に巻回されるように掛け渡されている。尚、引
張りコイルばね１９は、ワイヤ１８が各プーリー
４〜９，１２〜１４及び駆動輪１５との間で弛ま
ず且つ夫々に対して滑らないように該ワイヤ１８
に適度な張力を与えるように設定されている。ま
た、第１図において、ワイヤ１８を各プーリー４
〜９，１２〜１４及び駆動輪１５に巻回させたと
き、例えばプーリー６においてワイヤ１８が角度
θをなすように図示されているが、これはワイヤ
１８の掛け渡し方を明確にするために強調して図
示したものであり、実際には、この角度θはほと
んど0゜に設定されている。これにより、各プーリ
ー４〜９，１２〜１４及び駆動輪１５が夫々回転
したときにワイヤ１８が各プーリー４〜９，１２
〜１４及び駆動輪１５上で第１図中上下方向に移
動することがほとんどないようになつている。

次に上記構成の作用について説明する。第１図
において、まず、駆動輪１５が一方向たる矢印２
０方向へ回転すると、ワイヤ１８はその各部分が
複数の矢印２１にて示す各方向へ夫々移動され、
一方の固定軸１及び可動軸１１に夫々支持された
プーリー４〜６及び１２〜１４に掛け渡されたワ
イヤ１８の一端部側が駆動輪１５に巻取られて長
さが減少し、同時に他方の固定軸２及び可動軸１
１に夫々支持されたプーリー７〜９及び１２〜１
４に掛け渡されたワイヤ１８の他端部側が巻戻さ
れて長さが増加する。この結果、固定軸１と可動
軸１１との間の距離が小さくなると共に、固定軸
２と可動軸１１との間の距離が大きくなるように
なり、以て、可動軸１１が矢印２２方向へ移動す
る。即ち、駆動輪１５の矢印２０方向の回転運動
が可動軸１１の矢印２２方向への直線移動に変換
される。また、駆動モータ１６が反転することに
より、駆動輪１５が他方向たる反矢印２０方向へ
回転すると、ワイヤ１８は複数の矢印２１にて示
す方向と反対方向へ移動され、ワイヤ１８の他端
部側が駆動輪１５に巻取られて長さが減少し、同
時にワイヤ１８の一端部側が駆動輪１５から巻戻
されて長さが増加する。この結果、固定軸１と可
動軸１１との間の距離が大きくなると共に、固定
軸２と可動軸１１との間の距離が小さくなるよう
になり、以て、可動軸１１が反矢印２２方向へ移
動する。即ち、駆動輪１５の反矢印２０方向の回
転運動が可動軸１１の反矢印２２方向への直線移
動に変換される。このような状態において、可動
軸１１は、固定点Ａ及び固定軸１に対して６本の
ワイヤ部分１８ａ〜１８ｆにより支えられると共
に、固定点Ｂ及び固定軸２に対して６本のワイヤ
部分１８ｇ〜１８ｌにより支えられることから、
両固定軸１及び２方向（矢印２２及び反矢印２２
方向）についての各張力が等しく釣合う。従つ
て、駆動輪１５が矢印２０方向から反矢印２０方
向へ反転する場合においても、ワイヤ１８が駆動
輪１５及びプーリー４〜９，１２〜１４に対して
滑ることがなくなり、バツクラツシユの発生が防
止され、以て、駆動輪１５の回転運動を可動軸１
１即ち可動テーブル１０の直線移動に変換する精
度を向上できる。

また、上記構成によれば、ワイヤ１８を各プー
リー４〜９，１２〜１４及び駆動輪１５間に掛け
渡す構成により、駆動輪１５の回転運動を可動テ
ーブル１０の直線移動に変換するようにしたの
で、構成が簡単であるにもかかわらずバツクラツ
シユのない高精度のものが得られ、従来とは異な
り特殊な機械或は高度な技術が不要になり、コス
トを安くし得る。しかも、この場合、構成を簡単
且つ軽量化できるので、可動テーブル１０が直線
移動する際に発生する雑音及び振動の発生を抑止
でき、運動変換精度をより一層向上し得る。ま
た、経時的変化によりワイヤ１８に延びが生じた
場合においても、引張りコイルばね１９によつて
ワイヤ１８が引張られて該ワイヤ１８に張力が与
えられるから、一方の固定軸１のプーリー４，
５，６と可動軸１１のプーリー１２，１３，１４
との間、他方の固定軸２のプーリー７，８，９と
可動軸１１のプーリー１２，１３，１４との間、
並びに駆動輪１５とこれの近傍に位置した固定軸
２のプーリー９との間にそれぞれ掛け渡されたワ
イヤ１８が緩むことがなく、ワイヤ１８が各プー
リー、駆動輪１５に対して滑ることを防止でき
る。

更に、本実施例では、ワイヤ１８を各プーリー
４〜９，１２〜１４及び駆動輪１５間に掛け渡す
回数を適宜設定することにより、駆動輪１５の回
転角度と可動テーブル１０の直線移動距離と間の
関係を任意に設定できるので、駆動輪１５の１回
転に対する可動テーブル１０の直線移動距離の変
位を小さくすることにより分解能を高くできる。
しかもこの場合、駆動輪１５を回転させる力が小
さくても、可動テーブル１０を直線移動させる力
としては大きな力を得ることができ、可動テーブ
ル１０の移動をスムーズにし得る。

第４図は本発明の第２の実施例を示すもので、
第１の実施例と異なるところは、ワイヤ１８の中
間部分を、固定軸２のプーリー９と駆動輪１５と
の間に８の字状に巻回する代わりに、長円形状に
巻回して構成した点にある。この第２の実施例に
おいては、プーリー９及び駆動輪１５に対するワ
イヤ１８の接触長さが若干減少するが、第１の実
施例と略同様な作用効果を得ることができる。

尚、上記各実施例では、ワイヤ１８として、金
属線を用いるようにしたが、代わりに繊維質のワ
イヤを用いるようにしても良い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、夫々
自由輪が回転自在に支持された２本の固定軸を互
に所定距離を有するように設け、自由輪が回転自
在に支持された可動軸を前記固定軸間に位置して
両固定軸方向へ往復直線移動可能な可動部材に設
け、駆動モータにより往復回転される駆動輪を前
記２本の固定軸の何れかの近傍に位置して設け、
加えて、両端部が固定された１条のワイヤを、そ
の一端部側部分を前記一方の固定軸の自由輪と可
動軸の自由輪との間ばを複数回往復するように掛
け渡し、その他端部側部分を前記他方の固定軸の
自由輪と可動軸の自由輪との間を複数回往復する
ように掛け渡し、更に、その中間部分を前記駆動
輪とこれの近傍に位置した前記固定軸の自由輪と
の間に掛け渡すように構成し、そして、前記ワイ
ヤの端部と固定箇所との間にワイヤに張力を与え
る張力付与部材を設けたので、バツクラツシユの
ない高精度のものを低コストになし得ると共に、
組立時に特殊な機械及び高度な技術を不要にで
き、またワイヤの緩みをなくしてワイヤが各輪に
対して滑ることを防止でき、しかも分解能を高く
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示
すもので、第１図は一部破断側面図、第２図は第
１図中−線に沿う断面図、第３図は第１図中
−線に沿う断面図である。また、第４図は本
発明の第２の実施例を示す第３図相当図である。 図面中、１，２は固定軸、４〜９、１２〜１４
はプーリー（自由輪）、１０は可動テーブル（可
動部材）、１１は可動軸、１５は駆動輪、１６は
駆動モータ、１７は駆動軸、１８はワイヤ、１９
は引張りコイルばね（張力付与部材）を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互に所定距離を有し且つ夫々自由輪が回転自
   在に支持された２本の固定軸と、これら固定軸間
   に位置して両固定軸方向へ往復直線移動可能な可
   動部材に設けられ自由輪が回転自在に支持された
   可動軸と、前記２本の固定軸の何れかの近傍に位
   置して設けられ駆動モータにより往復回転される
   駆動輪と、両端部が固定された１条のワイヤとを
   備え、前記ワイヤを、その一端部側部分を前記一
   方の固定軸の自由輪と前記可動軸の自由輪との間
   を複数回往復するように掛け渡すと共に、他端部
   側部分を前記他方の固定軸の自由輪と前記可動軸
   の自由輪との間を複数回往復するように掛け渡
   し、更に、中間部分を前記駆動輪とこれの近傍に
   位置した前記固定軸の自由輪との間に掛け渡すよ
   うに構成し、前記ワイヤの端部と固定箇所との間
   に前記ワイヤに張力を与える張力付与部材を設け
   たことを特徴とする回転・直線運動変換装置。