JPH10193235A - Angular positioning device - Google Patents

Angular positioning device

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Publication number
JPH10193235A
JPH10193235A JP306497A JP306497A JPH10193235A JP H10193235 A JPH10193235 A JP H10193235A JP 306497 A JP306497 A JP 306497A JP 306497 A JP306497 A JP 306497A JP H10193235 A JPH10193235 A JP H10193235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
gear
worm gear
helical gear
rotary table
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP306497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Soji Ichikawa
宗次 市川
Tomio Masuda
富雄 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sigma Tech Co Ltd
Original Assignee
Sigma Tech Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sigma Tech Co Ltd filed Critical Sigma Tech Co Ltd
Priority to JP306497A priority Critical patent/JPH10193235A/en
Publication of JPH10193235A publication Critical patent/JPH10193235A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Gear Transmission (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To markedly improve angular positioning accuracy while attaining lightening of weight in small size and capability of stable operation over a long period. SOLUTION: A device comprises a rough angle adjusting means 30 mounting a helical gear 15 in a rotary table 20 and including a worm gear 33 meshed with the helical gear 15, backlash removing means 80 including a driven gear 82 and an energizing means and a fine angle adjusting means 40 including a piezoelectric actuator 41 and a responding movement displacement permitting means 35. The worm gear 33 is rotated with an X axial line serving as the center, through the helical gear 15, the rotary table 20 is rough angle adjusted with a Z axial line serving as the center, also displacement of X axial line direction of the piezoelectric actuator 41 is utilized, and through the worm gear 33 and the helical gear 15, the rotary table 20 is fine angle adjusted. In this way, the rotary table 20 is formed to be capable of executing its angle positioning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転テーブルの回
転角度の位置決めを高精度で行う角度位置決め装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle positioning device for positioning a rotation angle of a rotary table with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】軸線を中心に回転可能な回転テーブルの
回転角度の位置決めを行う角度位置決め装置が、あらゆ
る産業分野で広く利用されている。
2. Description of the Related Art An angle positioning device for positioning a rotation angle of a rotary table rotatable about an axis is widely used in various industrial fields.

【0003】従来の角度位置決め装置は、例えば図13
に示す如く、回転テーブル20Pをその軸部20PS
(Zp軸線)を中心にベアリング15Pを介して回転可
能に装着し、この軸部20PSに角度調整手段30Pを
形成する減速歯車構造32Pおよびモータ31Pを連結
した構成とされている。したがって、モータ31Pを所
定回転数(角度)だけ回転させれば、その回転角度の減
速比分の1の回転角度として回転テーブル20Pの角度
位置決めを行える。
A conventional angle positioning device is, for example, shown in FIG.
As shown in FIG.
It is mounted rotatably around a bearing (Zp axis) via a bearing 15P, and a reduction gear structure 32P forming an angle adjusting means 30P and a motor 31P are connected to the shaft portion 20PS. Therefore, if the motor 31P is rotated by a predetermined number of rotations (angle), the rotation table 20P can be angularly positioned at a rotation angle of 1 / reduction ratio of the rotation angle.

【0004】ここに、モータ31Pにおける制御可能な
最小角度を例えば1度としかつ減速比を1/10とすれ
ば、回転テーブル20Pを理論的には0.1度の精度で
角度位置決めすることができる。しかし、実際には、ギ
ヤトレインからなる減速歯車構造32Pに大きなバック
ラッシュ(ガタ)があるので、角度位置決めの精度は例
えば0.5〜0.2度がせいぜいである。
If the minimum controllable angle of the motor 31P is, for example, 1 degree and the reduction ratio is 1/10, the rotary table 20P can be theoretically positioned at an accuracy of 0.1 degree. it can. However, in practice, the reduction gear structure 32P composed of a gear train has a large backlash (play), so that the accuracy of the angular positioning is, for example, at most 0.5 to 0.2 degrees.

【0005】なお、角度位置決め精度は、回転テーブル
20Pの実際に角度位置決めされた場合の回転角度の値
が、設定や指令した回転角度の値(モータ31Pの回転
角度に対応する値)と同じになることを意味するもので
ある。つまり、回転テーブル20Pの角度位置決めされ
た結果(角度検出値)が偶然に例えば0.1度であった
としても意味がない。なぜならば、角度検出値は、角度
検出手段の信号分割数を増大させる等によって分解能を
高めれば、例えば0.01度以下でも表示できるからで
ある。すなわち、従来装置の角度位置決め精度が0.1
度程度であることは、少なくとも角度位置決め装置に採
用可能な角度検出手段の多くが0.1度程度の分解能
(精度)とされていることからも、うかがい知ることが
できる。
The angular positioning accuracy is such that the value of the rotation angle when the rotary table 20P is actually angularly positioned is the same as the value of the set or instructed rotation angle (a value corresponding to the rotation angle of the motor 31P). It means to become. In other words, it is meaningless if the result of the angular positioning of the rotary table 20P (the detected angle value) happens to be, for example, 0.1 degrees. This is because the angle detection value can be displayed, for example, at 0.01 degrees or less by increasing the resolution by increasing the number of signal divisions of the angle detection means. That is, the angle positioning accuracy of the conventional device is 0.1
The fact that the angle is on the order of degrees can be confirmed from the fact that at least most of the angle detecting means that can be employed in the angle positioning device have a resolution (accuracy) of about 0.1 degrees.

【0006】また、従来装置(図13)は、特に背高が
大きく、例えば水平軸線に直動する位置決め装置のテー
ブル上に2段積として配設することが至難であるという
欠点がある。したがって、例えば遠視野像の計測や半導
体パターンの検査等々に使用される場合に求められる一
層の小型軽量に応じられない。
Further, the conventional apparatus (FIG. 13) has a drawback that it is particularly large in height, and it is extremely difficult to dispose the apparatus as a two-stage product on, for example, a table of a positioning apparatus that moves directly on a horizontal axis. Therefore, it cannot meet the demand for smaller and lighter devices that are required for use in, for example, measurement of a far-field image and inspection of a semiconductor pattern.

【0007】かくして、本出願人は、図14に示す如
く、ベース10Tに回転テーブル20TをZt(垂直)
軸線を中心に回転可能に取付けるとともに回転テーブル
20Tに例えば平歯車15T(歯15TG)を一体的に
取付け、さらにこの平歯車15T(15TG)にウォー
ムギヤ33T(歯33TG)を噛合せかつカップリング
32Tを介したモータ31Tを回転させることにより、
回転テーブル20Tの角度位置決めができるように形成
してみた。
Thus, as shown in FIG. 14, the present applicant attaches the turntable 20T to the base 10T by Zt (vertical).
The spur gear 15T (tooth 15TG) is integrally attached to the turntable 20T, for example, so as to be rotatable about the axis, and the worm gear 33T (teeth 33TG) is meshed with the spur gear 15T (15TG) and the coupling 32T is connected. By rotating the motor 31T via
The rotary table 20T was formed so as to be able to be positioned at an angle.

【0008】これによれば、角度調整手段30T(モー
タ31T,カップリング32T,ウォームギヤ33T)
を回転テーブル20Tの回転中心たるZt(垂直)軸線
と直交するXt(水平)軸線上にそれぞれ配設できるの
で、大幅な小型軽量化を図れる。しかし、この試作機に
おけるウォームギヤ33T(33TG)と平歯車15T
(15TG)との噛合せでも、従来減速歯車構造32P
の場合と同様にバックラッシュがあるので、角度位置決
め精度の向上は難しい。
According to this, the angle adjusting means 30T (motor 31T, coupling 32T, worm gear 33T).
Can be arranged on the Xt (horizontal) axis orthogonal to the Zt (vertical) axis, which is the rotation center of the turntable 20T, so that a significant reduction in size and weight can be achieved. However, the worm gear 33T (33TG) and the spur gear 15T
(15TG) and the conventional reduction gear structure 32P
Since there is backlash as in the case of (1), it is difficult to improve the angular positioning accuracy.

【0009】ここに、締付けネジ89Tを用いて、ウォ
ームギヤ33T(軸部33TS)の回転支持用ベアリン
グ39TBを平歯車15T側へ押圧可能に形成してみ
た。つまり、締付けネジ89Tを緊締することにより、
ウォームギヤ33T(33TG)と平歯車15T(15
TG)とを強く押付けてその隙間(バックラッシュ)が
ないように噛合せた。
Here, a rotation supporting bearing 39TB of the worm gear 33T (shaft portion 33TS) was formed to be able to be pressed toward the spur gear 15T by using a tightening screw 89T. That is, by tightening the tightening screw 89T,
Worm gear 33T (33TG) and spur gear 15T (15
TG) and pressed together so that there was no gap (backlash).

【0010】このバックラッシュ除去により、モータ3
1Tの制御可能な最小角度が一定のまま、回転テーブル
20Tの角度位置決め精度を例えば、0.08〜0.0
5度まで向上させることができた。
By removing the backlash, the motor 3
While the minimum controllable angle of 1T is constant, the angle positioning accuracy of the rotary table 20T is set to, for example, 0.08 to 0.0.
It could be improved up to 5 degrees.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウォー
ムギヤ33T(33TG)と平歯車15T(15TG)
とを強く締付けることによりバックラッシュを除去する
構成では、各歯33TG,15TGのピッチを高精度か
つ均一に仕上げなければならないので大幅なコスト高を
招くばかりか、摩耗が激しいので長期に亘る安定運転が
できない。特に、摩擦熱の発生は、角度位置決め精度の
劣悪化を招く。つまり、高精度化策に精度劣悪化要因を
取入れた如く矛盾する結果を招来した。
However, the worm gear 33T (33TG) and the spur gear 15T (15TG)
In the configuration in which the backlash is removed by strongly tightening the gears, the pitch of each tooth 33TG and 15TG must be finished with high precision and uniformity, which not only causes a great cost increase but also causes a severe operation due to severe wear. Can not. In particular, generation of frictional heat causes deterioration of the angular positioning accuracy. In other words, contradictory results have been brought about as if factors for inferiority of accuracy were included in the high-accuracy measure.

【0012】本発明の目的は、小型軽量化および長期に
亘る安定運転可能化を図りつつ角度位置決め精度を大幅
に向上させることのできる角度位置決め装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an angle positioning device capable of greatly improving the angle positioning accuracy while reducing the size and weight and enabling stable operation for a long period of time.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】水平軸線方向に摺動可能
な直動テーブルを水平軸線方向に直線位置決めする装置
では、ベース側のねじ軸に対して直動テーブル側のナッ
ト部材をスプリングを用いて水平軸線の一方向(係合方
向)に付勢(例えば、引張力)しておけば、ねじ軸とナ
ット部材との隙間(バックラッシュ)を除去することが
でき得る。しかし、角度位置決め装置では、ベース側の
ウォームギヤと,ベースに回転可能に保持された回転テ
ーブル側の例えば平歯車との間のバックラッシュを除去
するために、直動テーブルの場合と同様な手法は導入で
きない。ウォームギヤ等がそれぞれに何十〜何百回転も
するからである。
In a device for linearly positioning a linear motion table slidable in the horizontal axis direction in a horizontal axis direction, a nut member on the linear motion table side is spring-mounted with respect to a screw shaft on the base side. If a bias (for example, a tensile force) is applied in one direction (engaging direction) of the horizontal axis, a gap (backlash) between the screw shaft and the nut member can be removed. However, in order to eliminate backlash between the worm gear on the base side and, for example, a spur gear on the rotary table side rotatably held on the base, the angle positioning device employs a method similar to that of the linear motion table. Cannot be introduced. This is because the worm gear and the like make tens to hundreds of rotations each.

【0014】また、ウォームギヤおよびテーブル側の平
歯車等を、上記締付けねじを用いて機械的かつ一体的に
強く摩擦係合させることは、上記試作機の結果からも実
用的高精度化は無理である。
In addition, the fact that the worm gear and the table-side spur gear and the like are mechanically and integrally strongly frictionally engaged with each other by using the above-mentioned tightening screws cannot be practically increased in precision from the results of the prototype. is there.

【0015】ここに、幾多の試作研究の結果、ベース側
のウォームギヤと回転テーブル側の歯車とを、相対運動
(回転)に対しては低摩擦係合でかつ常に両者をバック
ラッシュ除去可能な接触状態に保持することの機構を創
成した。
Here, as a result of a number of trial production studies, the worm gear on the base side and the gear on the rotary table side have a low frictional engagement with respect to relative movement (rotation) and can always backlash the two. The mechanism of holding in state was created.

【0016】すなわち、ベース側に回転自在に装着され
た回転テーブル側の歯車は、自由状態では、軽微な外力
で回転させることができる。そこで、上記試作機をベー
スとしつつ回転テーブル側の歯車をハスバ歯車としかつ
このハスバ歯車の歯傾斜(面)に回転方向の分力を発生
可能に所定の方向に付勢されるとともにハスバ歯車の回
転に従動回転可能な従動歯車をハスバ歯車に噛合せ、ハ
スバ歯車とウォームギヤとのバックラッシュを除去可能
に形成した。さらに、バックラッシュ除去可能であるこ
とを前提に、ウォームギヤをその軸線方向に微小距離だ
け変位可能としかつこの変位を利用してウォームギヤで
ハスバ歯車をその接線方向に変位可能つまり微小角度だ
け回転可能に形成したものである。
That is, the gear on the rotary table side rotatably mounted on the base side can be rotated by a small external force in a free state. In view of this, the rotary table side gears are helical gears based on the prototype, and the helical gears are biased in a predetermined direction so as to generate a component force in the rotational direction on the tooth inclination (surface) of the helical gears. A driven gear rotatable and rotatable is meshed with the helical gear so that backlash between the helical gear and the worm gear can be removed. Furthermore, assuming that backlash can be removed, the worm gear can be displaced by a small distance in the axial direction, and by using this displacement, the helical gear can be displaced in the tangential direction by the worm gear, that is, it can be rotated by a small angle. It is formed.

【0017】すなわち、請求項1の発明は、Z軸線を中
心に回転可能な回転テーブルに同芯としてかつ同期回転
可能にハスバ歯車を取付け、このハスバ歯車にX軸線を
中心に回転可能なウォームギヤと,Z1軸線を中心にハ
スバ歯車の回転に従動回転可能かつZ1軸線の一方向ま
たはZ軸線と直交する方向に付勢された従動歯車とを噛
合せ、ウォームギヤを回転させて回転テーブルの粗角度
を調整可能かつウォームギヤをX軸方向に微小変位させ
て回転テーブルの微角度を調整可能に形成し、粗角度調
整および微角度調整により回転テーブルの角度位置決め
を実行可能に形成した、ことを特徴とする。
That is, according to the first aspect of the present invention, a helical gear is attached to a rotary table rotatable about the Z axis so as to be concentric and synchronously rotatable, and a worm gear rotatable about the X axis is attached to the helical gear. , A driven gear rotatable about the rotation of the helical gear about the Z1 axis and meshed with a driven gear urged in one direction of the Z1 axis or in a direction perpendicular to the Z axis to rotate the worm gear to reduce the coarse angle of the rotary table. The rotary table is formed to be adjustable and the fine angle of the rotary table can be adjusted by slightly displacing the worm gear in the X-axis direction, and the rotary table can be angularly positioned by coarse angle adjustment and fine angle adjustment. .

【0018】かかる発明では、例えば垂直方向に伸びる
Z1軸線の一方向またはZ軸線と直交する方向に付勢さ
れた従動歯車がハスバ歯車の歯傾斜(面)を押すので、
これにより発生された回転方向分力により、ハスバ歯車
は例えば垂直方向に伸びるZ軸線を中心に一方回転方向
に付勢されてウォームギヤに常に接触している。したが
って、ウォームギヤを例えば水平方向に伸びるX軸線を
中心に回転させれば、ハスバ歯車との間のバックラッシ
ュが除去されているので、回転テーブルをウォームギヤ
の回転相当だけ正確に回転させて角度位置決めすること
ができる。この粗角度調整でも従来例の場合(例えば、
0.5〜0.2度)に比較して高精度(例えば、0.0
5〜0.03度)である。しかも、バックラッシュ除去
用の従動歯車はハスバ歯車の回転に従動回転するので、
低摩擦で低騒音である。
In this invention, for example, the driven gear urged in one direction of the Z1 axis extending in the vertical direction or in a direction perpendicular to the Z axis pushes the tooth inclination (surface) of the helical gear.
The helical gear is urged in one rotational direction around the Z-axis extending vertically, for example, by the component force in the rotational direction generated thereby, and is constantly in contact with the worm gear. Therefore, if the worm gear is rotated, for example, about the X-axis extending in the horizontal direction, the backlash between the helical gear and the helical gear is removed, so that the rotary table is rotated exactly by the rotation of the worm gear for angular positioning. be able to. Even in the case of the conventional example (for example,
0.5-0.2 degrees) and higher precision (for example, 0.0-0.2 degrees).
5 to 0.03 degrees). Moreover, the driven gear for backlash removal is driven by the rotation of the helical gear,
Low friction and low noise.

【0019】引続き、ウォームギヤを例えばピエゾアク
チュエータを用いてX軸線方向に微小変位(例えば1μ
m)させる。すると、ウォームギヤが噛合うハスバ歯車
をその接線方向に微小変位させるので、結果としてハス
バ歯車はZ軸線を中心に微小角度(例えば、0.002
度)だけ回転する。つまり、回転テーブルの微角度調整
を行える。
Subsequently, the worm gear is slightly displaced (for example, 1 μm) in the X-axis direction using, for example, a piezo actuator.
m). Then, the helical gear meshing with the worm gear is slightly displaced in the tangential direction thereof. As a result, the helical gear has a small angle (for example, 0.002) about the Z axis.
Rotation). That is, fine angle adjustment of the rotary table can be performed.

【0020】したがって、回転テーブルを粗角度調整量
と微角度調整量との和(または差)として角度位置決め
できるので、角度位置決めの精度を大幅に向上できると
ともに小型軽量化および長期に亘る安定運転可能化を図
れる。
Accordingly, since the rotary table can be angularly positioned as the sum (or difference) of the coarse angle adjustment amount and the fine angle adjustment amount, the accuracy of the angle positioning can be greatly improved, and the size and weight can be reduced and stable operation can be performed for a long period of time. Can be achieved.

【0021】また、請求項2の発明は、Z軸線を中心に
回転可能な回転テーブルと、この回転テーブルに同芯と
してかつ同期回転可能に取付けられたハスバ歯車と、X
軸線を中心に回転可能でハスバ歯車に噛合可能なウォー
ムギヤを回転させて回転テーブルの粗角度調整を行う粗
角度調整手段と、ハスバ歯車に噛合可能かつZ1軸線を
中心に従動回転可能な従動歯車およびこの従動歯車をZ
1軸線の一方向またはZ軸線と直交する方向に付勢可能
な付勢手段を含みハスバ歯車の歯傾斜を利用してハスバ
歯車とウォームギヤとの間のバックラシュを除去可能に
形成されたバックラッシュ除去手段と、X軸線方向に変
位可能かつウォームギヤにX軸線を中心に相対回転可能
に連結されたピエゾアクチュエータおよびこのピエゾア
クチュエータの変位に応動してウォームギヤのX軸線方
向の変位を許容する応動変位許容手段を含みピエゾアク
チュエータの変位を利用してウォームギヤをX軸線方向
に変位させることによりハスバ歯車を介して回転テーブ
ルの微角度調整を行う微角度調整手段と、を具備してな
る角度位置決め装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotary table rotatable about the Z axis, a helical gear mounted concentrically and synchronously rotatable on the rotary table,
Coarse angle adjustment means for rotating a worm gear rotatable about an axis and meshable with a helical gear to adjust a coarse angle of the rotary table; a driven gear meshable with the helical gear and capable of being driven and rotated around the Z1 axis; This driven gear is Z
Backlash removal formed including biasing means capable of biasing in one direction of one axis or in a direction orthogonal to the Z axis, and capable of removing a backlash between the helical gear and the worm gear using the tooth inclination of the helical gear. Means, a piezo actuator displaceable in the X-axis direction and connected to the worm gear so as to be relatively rotatable about the X-axis, and a reaction displacement permitting means for permitting displacement of the worm gear in the X-axis direction in response to the displacement of the piezo actuator. And a fine angle adjusting means for finely adjusting the rotation table via a helical gear by displacing the worm gear in the X-axis direction using the displacement of the piezo actuator.

【0022】かかる発明では、粗角度調整手段によりウ
ォームギヤを例えば水平方向に伸びるX軸線を中心に回
転させると、これに噛合うハスバ歯車つまり回転テーブ
ルを例えば垂直方向に伸びるZ軸線を中心とした回転方
向に粗角度だけ調整することができる。この場合、バッ
クラッシュ除去手段によってウォームギヤとハスバ歯車
とのバックラッシュが除去されているので、粗角度調整
とはいうものの従来例の場合(例えば、0.5〜0.2
度)に比較して高精度(例えば、0.05〜0.03
度)である。しかも、バックラッシュ手段の一部を形成
する従動歯車は例えば垂直方向に伸びるZ1軸線を中心
にハスバ歯車の回転に従動回転するので、問題となる摩
擦熱は生じない。
In this invention, when the worm gear is rotated about, for example, the X-axis extending in the horizontal direction by the coarse angle adjusting means, the helical gear meshing with the worm gear, that is, the rotary table, is rotated, for example, about the Z-axis extending in the vertical direction. The direction can be adjusted by the coarse angle. In this case, since the backlash between the worm gear and the helical gear is removed by the backlash removing means, the coarse angle adjustment is performed in the conventional case (for example, 0.5 to 0.2).
Degree) compared to high accuracy (for example, 0.05 to 0.03).
Degree). In addition, the driven gear forming a part of the backlash means is driven by the rotation of the helical gear, for example, about the Z1 axis extending in the vertical direction, so that there is no problematic frictional heat.

【0023】この粗角度調整が終了した時点でも、従動
歯車は付勢手段によってZ1軸線の一方向またはZ軸線
と直交する方向に付勢されているので、ハスバ歯車の歯
傾斜(面)を押す。つまり、ハスバ歯車の歯が常にウォ
ームギヤの歯に接触されているので、バックラッシュは
除去されている。
Even when the coarse angle adjustment is completed, the driven gear is urged by the urging means in one direction of the Z1 axis or in a direction orthogonal to the Z axis, so that the toothed inclination (surface) of the helical gear is pushed. . That is, since the teeth of the helical gear are always in contact with the teeth of the worm gear, the backlash is eliminated.

【0024】ここに、微角度調整手段を形成するピエゾ
アクチュエータをX軸線方向に微小変位(例えば、0.
1μm)させると、ウォームギヤが応動変位許容手段の
働きにより同じ(0.1μm)だけX軸線方向に微小変
位する。この微小な変位は、ハスバ歯車をその接線方向
に押すことになる。この際、ウォームギヤがX軸線方向
のどちらの方向に変位しても、ハスバ歯車はバックラッ
シュ除去手段によってウォーム歯車と接触されている。
したがって、ハスバ歯車つまり回転テーブルをZ軸線を
中心に微小角度(例えば、0.0002度)だけ回転さ
せることができる。
Here, the piezo actuator forming the fine angle adjusting means is slightly displaced in the X-axis direction (for example, 0.
1 μm), the worm gear is slightly displaced in the X-axis direction by the same amount (0.1 μm) by the function of the response displacement permitting means. This minute displacement pushes the helical gear in its tangential direction. At this time, the helical gear is in contact with the worm gear by the backlash removing means, regardless of which direction the worm gear is displaced in the X-axis direction.
Therefore, the helical gear, that is, the rotary table, can be rotated by a small angle (for example, 0.0002 degrees) about the Z axis.

【0025】したがって、回転テーブルを粗角度調整量
と微角度調整量との和(または差)として角度位置決め
することができるので、角度位置決め精度を大幅に向上
できるとともに小型軽量化および長期に亘る安定運転可
能化を図れる。しかも、ピエゾアクチュエータとウォー
ムギヤとがX軸線を中心に相対回転可能とされているの
で、粗角度調整と微角度調整とを同時的に行えるから、
角度調整をより迅速に行え得る。
Therefore, since the rotary table can be angularly positioned as the sum (or difference) of the coarse angle adjustment amount and the fine angle adjustment amount, the angle positioning accuracy can be greatly improved, and the rotary table can be reduced in size and weight and stable for a long period of time. Driving can be achieved. In addition, since the piezo actuator and the worm gear are relatively rotatable about the X axis, coarse angle adjustment and fine angle adjustment can be performed simultaneously.
Angle adjustment can be performed more quickly.

【0026】また、請求項3の発明は、前記Z軸線が垂
直方向に伸びかつ前記X軸線が水平方向に伸びるととも
に前記Z1軸線が前記Z軸線に平行として垂直方向に伸
びるものとされている角度位置決め装置である。
The invention according to claim 3 is characterized in that the Z axis extends in the vertical direction and the X axis extends in the horizontal direction, and the Z1 axis extends in the vertical direction in parallel with the Z axis. It is a positioning device.

【0027】かかる発明では、ハスバ歯車が取付けられ
た回転テーブルは垂直方向のZ軸線を中心に回転可能と
されかつハスバ歯車に噛合うウォームギヤは水平方向の
X軸線を中心に回転可能に装着されるとともに、従動歯
車はZ軸線と平行なZ1軸線を中心に従動回転可能に装
着されている。したがって、請求項2の発明の場合と同
様な作用効果を奏し得る他、さらに特に背低とした大幅
な小型軽量化を図れかつ構造簡単である。
In this invention, the rotary table to which the helical gear is mounted is rotatable about the vertical Z axis, and the worm gear meshing with the helical gear is mounted rotatably about the horizontal X axis. At the same time, the driven gear is mounted so as to be driven to rotate about a Z1 axis parallel to the Z axis. Therefore, in addition to providing the same operation and effect as the case of the second aspect of the present invention, it is possible to achieve a significant reduction in size and weight, particularly the height, and the structure is simple.

【0028】さらに、請求項4の発明は、前記応動変位
許容手段が、前記ウォームギヤに回転力を付与するモー
タの軸とウォームギヤの軸との間に装着されるとともに
X軸線方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた複数
の切欠溝を有する筒体を含み回転力を伝達可能で前記ピ
エゾアクチュエータから発生された伸縮力でX軸線方向
に伸縮可能な切欠溝付筒体型のカップリングから形成さ
れている角度位置決め装置である。
Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the reaction displacement permitting means is mounted between a shaft of a motor for applying a rotational force to the worm gear and a shaft of the worm gear, and is separated in the X-axis direction and circumferentially. It is formed from a cylindrical coupling with a notched groove that includes a cylindrical body that has a plurality of notched grooves that are displaced in the direction and that can transmit rotational force and that can be expanded and contracted in the X-axis direction by the expansion and contraction force generated by the piezo actuator. Angle positioning device.

【0029】かかる発明では、ピエゾアクチュエータを
伸縮させると、ウォームギヤ軸とモータ軸との間に装着
された応動変位許容手段が応動伸縮する。したがって、
ウォームギヤはモータを固定点としてX軸線方向にピエ
ゾアクチュエータの伸縮量に相応する距離だけ微小変位
する。したがって、請求項2および請求項3の発明の場
合と同様な作用効果を奏し得る他、さらに構造が一段と
簡単でかつ一層の小型軽量化およびコスト低減を図れ
る。
In this invention, when the piezo actuator is extended and contracted, the responsive displacement permitting means mounted between the worm gear shaft and the motor shaft responsively expands and contracts. Therefore,
The worm gear is slightly displaced by a distance corresponding to the amount of expansion and contraction of the piezo actuator in the X-axis direction with the motor as a fixed point. Therefore, the same operation and effect as those of the inventions of the second and third aspects can be obtained, and further, the structure can be further simplified, the size and weight can be further reduced, and the cost can be reduced.

【0030】さらにまた、請求項5の発明は、前記ハス
バ歯車が円筒体の外周面に歯を設けた構造とされかつこ
の円筒体内に前記回転テーブルに連結されたロータリー
エンコーダが配設されている角度位置決め装置である。
Further, according to a fifth aspect of the present invention, the helical gear has a structure in which teeth are provided on an outer peripheral surface of a cylindrical body, and a rotary encoder connected to the rotary table is disposed in the cylindrical body. It is an angle positioning device.

【0031】かかる発明では、ロータリーエンコーダは
ハスバ歯車(円筒体)内で回転テーブルの回転角度位置
を検出する。したがって、請求項2から請求項4までの
発明の場合と同様な作用効果を奏し得る他、さらにロー
タリーエンコーダを回転テーブルに直結できるので一段
と高精度検出できるとともに一層の平面的小型化を図れ
る。
In this invention, the rotary encoder detects the rotation angle position of the rotary table in the helical gear (cylindrical body). Therefore, the same effects as those of the inventions of claims 2 to 4 can be obtained. In addition, since the rotary encoder can be directly connected to the rotary table, the detection can be performed with higher precision and the planar size can be further reduced.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 (第1の実施形態)本角度位置決め装置は,図1〜図6
に示す如く、回転テーブル20にハスバ歯車15を取付
け、かつハスバ歯車15と噛合うウォームギヤ33等を
含む粗角度調整手段30と,従動歯車82および付勢手
段(84)を含むバックラッシュ除去手段80と,ピエ
ゾアクチュエータ41および応動変位許容手段(35)
を含む微角度調整手段40とを設け、ウォームギヤ33
をX軸線を中心に回転させかつハスバ歯車15を介して
Z軸線を中心に回転させて回転テーブル20の粗角度調
整を行うとともに、ピエゾアクチュエータ41のX軸線
方向の変位を利用しかつウォームギヤ33およびハスバ
歯車15を介して回転テーブル20の微角度調整を行う
ことにより、回転テーブル20を高精度で角度位置決め
可能に形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS.
As shown in FIG. 6, the helical gear 15 is attached to the rotary table 20 and the coarse angle adjusting means 30 including the worm gear 33 and the like engaged with the helical gear 15 and the backlash removing means 80 including the driven gear 82 and the urging means (84). And the piezo actuator 41 and the responsive displacement permitting means (35)
And the worm gear 33
Is rotated about the X-axis and about the Z-axis via the helical gear 15 to adjust the coarse angle of the rotary table 20, and utilizing the displacement of the piezo actuator 41 in the X-axis direction and using the worm gear 33 and By performing fine angle adjustment of the rotary table 20 via the helical gear 15, the rotary table 20 is formed so that the angle of the rotary table 20 can be accurately determined.

【0033】図1〜図6において、ベース10の図2に
示す中空部11には円筒体13が嵌装されかつこの円筒
体13の外周面側にはベアリング14を介してハスバ歯
車15が垂直方向に伸びるZ軸線を中心に回転可能に装
着されている。また、このハスバ歯車15には、回転テ
ーブル20が図2に示す複数のボルト22を用いて固定
されている。つまり、ハスバ歯車15は、Z軸線を中心
に回転可能な回転テーブル20に同芯としてかつ同期回
転可能に取付けられている。
1 to 6, a cylindrical body 13 is fitted in a hollow portion 11 of the base 10 shown in FIG. 2, and a helical gear 15 is vertically mounted on the outer peripheral surface side of the cylindrical body 13 via a bearing 14. It is mounted so as to be rotatable about a Z-axis extending in the direction. A rotary table 20 is fixed to the helical gear 15 using a plurality of bolts 22 shown in FIG. That is, the helical gear 15 is mounted concentrically and synchronously rotatable on a rotary table 20 that can rotate about the Z axis.

【0034】ハスバ歯車15は、円筒体の外周面に図1
〜図3に示す歯15Gを設けた構造とされ、この円筒体
(詳しくは、円筒体13)内には回転テーブル20(嵌
装穴21)と連結されたロータリーエンコーダ60(検
出軸61)がボルト19により固定配設されている。
The helical gear 15 is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical body as shown in FIG.
3 is provided, and a rotary encoder 60 (detection shaft 61) connected to the rotary table 20 (fitting hole 21) is provided in the cylindrical body (specifically, the cylindrical body 13). It is fixedly provided by bolts 19.

【0035】このロータリーエンコーダ60は、発光
器,光学スリット円板,受光器等を含み、図1に示す増
幅器,分割回路等を含む検出回路65およびケーブル6
9を介して図7に示すコントローラ70に接続されてい
る。ロータリーエンコーダ60自体の検出精度(分割
能)は、0.1度であるがこの実施形態では0.1度の
検出信号を400分割した0.00025度の図7に示
す2次検出信号θiを出力可能としてある。
The rotary encoder 60 includes a light emitting device, an optical slit disk, a light receiving device, and the like, and includes a detection circuit 65 including an amplifier, a division circuit, and the like shown in FIG.
9 is connected to the controller 70 shown in FIG. The detection accuracy (division ability) of the rotary encoder 60 itself is 0.1 degree, but in this embodiment, the secondary detection signal θi shown in FIG. Available for output.

【0036】粗角度調整手段30は、図1に示す如く、
水平方向に伸びるX軸線を中心に回転可能でかつハスバ
歯車15に噛合可能なウォームギヤ33(軸33S)
と,カップリング35を介して連結されたモータ31
(モータ軸31S,手動回転用つまみ36)とからな
る。
The coarse angle adjusting means 30 is, as shown in FIG.
Worm gear 33 (shaft 33S) rotatable about the X-axis extending in the horizontal direction and meshable with helical gear 15
And a motor 31 connected via a coupling 35
(Motor shaft 31S, knob 36 for manual rotation).

【0037】このモータ31は、ステッピングモータ
(SP・M)とされ、図1に示すコネクター39,図7
に示すケーブル38Cおよびモータドライバ38を介し
て、コントローラ70に接続されている。
This motor 31 is a stepping motor (SP · M), and has a connector 39 shown in FIG.
Are connected to the controller 70 via a cable 38C and a motor driver 38 shown in FIG.

【0038】したがって、モータ31でウォームギヤ3
3(33G)をX軸線を中心に回転させて、ハスバ歯車
15(15G)をZ軸線を中心に回転させることによ
り、回転テーブル20の粗角度調整を行える。
Therefore, the worm gear 3 is
By rotating 3 (33G) about the X axis and rotating the helical gear 15 (15G) about the Z axis, the coarse angle of the turntable 20 can be adjusted.

【0039】バックラッシュ除去手段80は、図1,図
3に示す如く、ハスバ歯車15と噛合可能でかつZ軸線
に平行として垂直方向に伸びるZ1軸線を中心にハスバ
歯車15の回転に従動して回転可能な従動歯車82と,
この従動歯車82をZ1軸線の一方向(この第1の実施
形態では、図3に示す下方→上方)に付勢する付勢手段
(バネ84)とを含み、ハスバ歯車15(歯15G)の
図6に示すねじれ角θgの歯傾斜(面)を利用してハス
バ歯車15(15G)とウォームギヤ33(33G)と
の間のバックラッシュを除去可能に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the backlash removing means 80 is driven by the rotation of the helical gear 15 about a Z1 axis which is meshable with the helical gear 15 and extends in a vertical direction in parallel with the Z axis. A rotatable driven gear 82,
An urging means (spring 84) for urging the driven gear 82 in one direction of the Z1 axis (in the first embodiment, downward → upward shown in FIG. 3) is included, and the helical gear 15 (tooth 15G) The backlash between the helical gear 15 (15G) and the worm gear 33 (33G) can be removed by using the tooth inclination (surface) of the torsion angle θg shown in FIG.

【0040】図3において、従動歯車82(歯82G)
は、ベアリング83を介して支軸81に回転可能かつ図
3で上下方向に摺動可能に装着されかつバネ84の付勢
力で歯82Gがハスバ歯車15の歯15G(歯傾斜)に
接触されている。すなわち、ハスバ歯車15をZ軸線を
中心に図6に示す1点鎖線で示す方向(図1で時計回転
方向)に回転させることができる。バネ84の付勢力に
基く両者82G,15Gの接触点において発生された水
平回転方向分力の働きによる。
In FIG. 3, the driven gear 82 (teeth 82G)
3 is rotatably mounted on the support shaft 81 via the bearing 83 and slidable in the vertical direction in FIG. 3, and the teeth 82G are brought into contact with the teeth 15G (tooth inclination) of the helical gear 15 by the urging force of the spring 84. I have. That is, the helical gear 15 can be rotated about the Z-axis in the direction indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6 (clockwise direction in FIG. 1). Due to the action of the horizontal rotation component component generated at the contact point between the two 82G and 15G based on the urging force of the spring 84.

【0041】したがって、ハスバ歯車15のウォームギ
ヤ33と噛合う歯15Gが当該ウォームギヤ33の歯3
3Gに図1で右方向から左方向に常に押付けられるの
で、両者33(33G),15(15G)間のバックラ
ッシュ(ガタ)を確実に除去することができる。これ
は、ウォームギヤ33が、X軸線を中心にいずれの方向
(図2,図6で時計回転方向と同じ方向または反対の方
向)に回転している場合でも同じである。
Therefore, the teeth 15G meshing with the worm gear 33 of the helical gear 15 are the teeth 3G of the worm gear 33.
Since it is constantly pressed against the 3G from the right to the left in FIG. 1, backlash (play) between the two 33 (33G) and 15 (15G) can be reliably removed. This is the same even when the worm gear 33 is rotating in any direction (the same direction as the clockwise direction in FIGS. 2 and 6 or the opposite direction) about the X axis.

【0042】微角度調整手段40は、図1に示すピエゾ
アクチュエータ41と応動変位許容手段(カップリング
35)とからなり、ピエゾアクチュエータ41をX軸線
方向に変位させることによて、ハスバ歯車15を介して
回転テーブル20の微角度調整を行えるように形成され
ている。
The fine angle adjusting means 40 is composed of a piezo actuator 41 shown in FIG. 1 and a responsive displacement permitting means (coupling 35). By displacing the piezo actuator 41 in the X-axis direction, the helical gear 15 is moved. The rotary table 20 is formed so that fine angle adjustment can be performed through the rotary table 20.

【0043】モータ31(軸31S)とウォームギヤ3
3(軸33S)との間に装着されたカップリング35
は、複数の切欠溝35Sを有する筒体(円筒体35P)
を含み,モータ31(31S)からの回転力をウォーム
ギヤ33(33S)側へ伝達可能でかつX軸線方向の強
制外力によってその軸線(X)方向に伸縮可能である。
Motor 31 (shaft 31S) and worm gear 3
3 (axis 33S) and coupling 35
Is a cylindrical body (cylindrical body 35P) having a plurality of notched grooves 35S.
, And can transmit the rotational force from the motor 31 (31S) to the worm gear 33 (33S) side, and can expand and contract in the axis (X) direction by a forced external force in the X-axis direction.

【0044】このカップリング35は、断面円形状の中
空の円筒体35PにX軸線方向に離隔されかつ図1に示
す如く周方向に位置ずれされた複数の切欠溝35Sを有
する切欠溝付筒体型とされ、モータ軸31Sの回転をウ
ォームギヤ軸33Sに伝達できかつ回転伝達中はX軸線
方向の強制外力が加わらない限りにおいてX軸線方向の
寸法は一定であるが、回転停止中か回転伝達中であるか
否かに拘わらず、ある一定以上の強制外力を加えればX
軸線方向の寸法を微小量だけ変化させることができる。
The coupling 35 has a notched grooved cylindrical body having a plurality of notched grooves 35S spaced apart in the X-axis direction and circumferentially displaced as shown in FIG. 1 from a hollow cylindrical body 35P having a circular cross section. The rotation of the motor shaft 31S can be transmitted to the worm gear shaft 33S, and during rotation transmission, the dimension in the X axis direction is constant as long as no forced external force in the X axis direction is applied, but during rotation stop or during rotation transmission. Regardless of whether or not there is a certain external force applied X
The axial dimension can be changed by a very small amount.

【0045】すなわち、駆動軸(31S)と従動軸(3
3S)との芯ずれや芯振れを吸収する一般的な切欠溝付
カップリング(35)の形態・機能に着目し、応動変位
許容手段として導入したものである。この切欠溝付筒体
型カップリング35は、この第1の実施形態の場合、
(株)ミスミのミニチュアカップリング〔セットスクリ
ュータイプ(CPLS)…ステンレス製〕で、直径が1
2mm,長さが18.5mm,常用トルクが0.3N・
m,最高回転数が32000rpm,静的捩りばね定数
が64N・m/radおよび許容偏心が0.10であ
る。
That is, the drive shaft (31S) and the driven shaft (3
Focusing on the form and function of a general notched grooved coupling (35) that absorbs misalignment and runout with 3S), it is introduced as a response displacement permitting means. In the case of the first embodiment, the notched grooved cylindrical coupling 35 is
MISUMI's miniature coupling [set screw type (CPLS) ... made of stainless steel] with a diameter of 1
2mm, length 18.5mm, normal torque 0.3N
m, the maximum number of revolutions is 32000 rpm, the static torsional spring constant is 64 Nm / rad, and the allowable eccentricity is 0.10.

【0046】また、切欠溝35Sは、各組が周方向に位
置ずれされた4本からなり、2組の総計8本である。出
願人の測定によれば、静止状態において両端から強制外
力(ピエゾアクチュエータ41からの伸長力相当)を加
えたところ、寸法(長さ)を最大で0.8mm程度短縮
できかつ強制外力を除去すれば弾性復帰により元の寸法
(18.5mm)に戻ることを確認している。したがっ
て、初期状態を例えば10μmだけ短縮した状態として
おけば、その状態を基準として軸線(X)方向に例えば
±8μmを伸縮させることは容易である。この実施形態
では、大幅な高精度化のために±5μmを伸縮させるも
のと設定してある。
The number of the notched grooves 35S is four, each set being displaced in the circumferential direction, for a total of eight of the two sets. According to the measurement by the applicant, when a forced external force (corresponding to the extension force from the piezo actuator 41) is applied from both ends in the stationary state, the dimension (length) can be reduced by about 0.8 mm at the maximum and the forced external force can be removed. For example, it has been confirmed that the original size (18.5 mm) is restored by elastic return. Therefore, if the initial state is shortened by, for example, 10 μm, it is easy to expand and contract, for example, ± 8 μm in the axis (X) direction based on the state. In this embodiment, it is set to expand and contract by ± 5 μm in order to greatly improve the accuracy.

【0047】なお、応動変位許容手段は、中間に捩りば
ねやベローを介装したカップリング(35)から形成し
てもよい。また、この応動変位許容手段(35)はウォ
ームギヤ軸33Sの途中に装着してもよい。
The responsive displacement permitting means may be formed by a coupling (35) with a torsion spring or bellows interposed in the middle. Further, the responsive displacement permitting means (35) may be mounted in the middle of the worm gear shaft 33S.

【0048】ピエゾアクチュエータ41は、図1に示す
ように、基端部41Bが位置規制部材18を介してベー
ス10にX軸線方向に相対変位不能に固定されている。
したがって、先端部41Fは、X軸線方向に伸縮可能で
ある。
As shown in FIG. 1, the piezo actuator 41 has a base end 41B fixed to the base 10 via the position restricting member 18 so as not to be relatively displaceable in the X-axis direction.
Therefore, the distal end portion 41F can expand and contract in the X-axis direction.

【0049】この第1の実施形態におけるピエゾアクチ
ュエータ41は、積層圧電アクチュエータ素子(日本電
気製)から形成され、電圧(0〜150V)で変位(0
〜10μm)を得ることができる。また、図7に示すピ
エゾドライバ48を用いて常時に75Vを印加(バイア
ス)しておき、回転テーブル20の粗角度調整終了位置
を中心(基準)としてX軸線方向に±5μmだけウォー
ムギヤ33を微小変位可能に形成してある。なお、ピエ
ゾアクチュエータ用ケーブル49は、図1に示す如く、
ベース10側から外部へ引出される。
The piezo actuator 41 according to the first embodiment is formed from a laminated piezoelectric actuator element (manufactured by NEC) and is displaced (0 to 150 V) by a voltage (0 to 150 V).
To 10 μm). Also, 75 V is constantly applied (biased) using the piezo driver 48 shown in FIG. 7, and the worm gear 33 is minutely moved by ± 5 μm in the X-axis direction around the coarse angle adjustment end position of the rotary table 20 (reference). It is formed to be displaceable. The piezo actuator cable 49 is, as shown in FIG.
It is pulled out from the base 10 side.

【0050】また、ピエゾアクチュエータ41の先端部
41Fには図1に示す段付の軸部が固定され、この段付
軸部はウォームギヤ33の中空部33H内に設けられた
ミニチュアベアリング33Bを介してウォームギヤ33
とX軸線方向に変位不能かつX軸線を中心に相対回転可
能に装着されている。
Further, a stepped shaft portion shown in FIG. 1 is fixed to the tip portion 41F of the piezo actuator 41, and this stepped shaft portion is connected via a miniature bearing 33B provided in a hollow portion 33H of the worm gear 33. Worm gear 33
Are mounted so as not to be displaceable in the X-axis direction and relatively rotatable about the X-axis.

【0051】ここにおいて、ハスバ歯車15は、モジュ
ールが0.75,ピッチ円直径が54.1mm,歯数が
72枚,ねじれ角(θg)が3.6度,歯先円直径が5
5.6mm,リードが2701.777mmで、ピッチ
(ts)は2.356mmである。なお、ねじれ角θg
(3.6度)は、図6に示す如く右ねじれ方向である
が、左ねじれ方向としてもよい。
The helical gear 15 has a module of 0.75, a pitch circle diameter of 54.1 mm, a number of teeth of 72, a twist angle (θg) of 3.6 degrees, and a tooth tip circle diameter of 5.
5.6 mm, the lead is 2701.777 mm, and the pitch (ts) is 2.356 mm. The twist angle θg
(3.6 degrees) is a right twist direction as shown in FIG. 6, but may be a left twist direction.

【0052】また、ウォームギヤ33は、モジュールが
0.75,ピッチ円直径が13.53mm,歯先円直径
が15.03mm,条数が1で右ねじれ方向(ハスバ歯
車15に対応させるものとして左ねじれ方向としてもよ
い。)である。
The worm gear 33 has a module of 0.75, a pitch circle diameter of 13.53 mm, a tooth tip circle diameter of 15.03 mm, a number of threads of 1 and a right-hand twisting direction (the left worm gear corresponds to the helical gear 15). The direction may be twisted.).

【0053】従動歯車82は、モジュールが0.75,
ピッチ円直径が13.53mm,歯数が18,ねじれ角
が3.6度,歯先円直径が15.03mm,リードが6
75.11mmで、ピッチ(ts)が2.356mmの
ハスバ歯車構造とされている。
The driven gear 82 has a module of 0.75
The pitch circle diameter is 13.53 mm, the number of teeth is 18, the helix angle is 3.6 degrees, the tip circle diameter is 15.03 mm, and the lead is 6.
The helical gear structure has a pitch of 75.11 mm and a pitch (ts) of 2.356 mm.

【0054】すなわち、従動歯車82としては、ハスバ
歯車15(歯15G)の歯傾斜に接触しかつバネ84の
付勢力でハスバ歯車15を軸線Zを中心に回転させるこ
とのできる分力を発生可能に噛合うことができれば例え
ば平歯車等でもよいが、この実施形態では大幅な低摩
擦,低騒音化を図りつつハスバ歯車15との噛合いをよ
り円滑としかつバネ84の付勢力の強化を可能とするた
めに、ハスバ歯車15と同じねじれ角θgのハスバ歯車
構造としてある。但し、歯幅は、ハスバ歯車15の歯幅
(10.5mm)よりも、小さく(例えば、2mm)す
る必要がある。回転方向分力発生のためである。
That is, the driven gear 82 can generate a component force that comes into contact with the tooth inclination of the helical gear 15 (tooth 15G) and can rotate the helical gear 15 about the axis Z by the urging force of the spring 84. For example, a spur gear or the like may be used as long as it can mesh with the helical gear 15. In this embodiment, the meshing with the helical gear 15 can be made smoother and the urging force of the spring 84 can be strengthened while significantly reducing friction and noise. In this case, a helical gear structure having the same torsion angle θg as the helical gear 15 is used. However, the tooth width needs to be smaller (for example, 2 mm) than the tooth width (10.5 mm) of the helical gear 15. This is for generating a component in the rotation direction.

【0055】かくして、ウォームギヤ33をX軸線を中
心に1回転させると、歯(条)33GがX軸線方向へハ
スバ歯車15のピッチ(ts=2.356mm)だけ移
動し、ハスバ歯車15の歯15Gは1歯分だけZ軸線を
中心に回転する。このハスバ歯車15の歯数は72枚で
あるから、ハスバ歯車15つまり回転テーブル20は5
度(=360度×1/72)だけ回転する。すなわち、
粗角度調整することができる。
Thus, when the worm gear 33 makes one rotation about the X axis, the teeth (strips) 33G move in the X axis direction by the pitch of the helical gear 15 (ts = 2.356 mm), and the teeth 15G of the helical gear 15 Rotates about the Z axis by one tooth. Since the number of teeth of the helical gear 15 is 72, the helical gear 15, that is,
Rotate by degrees (= 360 degrees × 1/72). That is,
The coarse angle can be adjusted.

【0056】一方、ウォームギヤ33(歯33G)が、
説明便宜のために回転していないものとして、X軸線方
向に例えば1μmだけ微小変位されると、バックラッシ
ュ除去されたハスバ歯車15の歯15Gも同方向に1μ
mだけ変位される。そして、微小であるからその変位
(1μm)がそのままZ軸線を中心とする回転角度に変
換されるので、ハスバ歯車15は0.002度(=5度
×0.001mm/2.356mm)だけ回転する。ウ
ォームギヤ33の微小変位を0.1μmとした場合に
は、回転テーブル20をZ軸線を中心に0.0002度
だけ回転させることができる。一方、5μm(0.00
5mm)だけ変位させれば、約0.01度だけ回転させ
ることができる。
On the other hand, the worm gear 33 (teeth 33G)
Assuming that the tooth 15G of the helical gear 15 from which the backlash has been removed is 1 μm in the same direction when it is minutely displaced by, for example, 1 μm in the X-axis direction assuming that it is not rotating for the sake of convenience.
m. Since the displacement is small, the displacement (1 μm) is directly converted into a rotation angle about the Z axis, so that the helical gear 15 rotates by 0.002 degrees (= 5 degrees × 0.001 mm / 2.356 mm). I do. When the minute displacement of the worm gear 33 is set to 0.1 μm, the turntable 20 can be rotated by 0.0002 degrees about the Z axis. On the other hand, 5 μm (0.00
If it is displaced by 5 mm), it can be rotated by about 0.01 degrees.

【0057】この実施形態では、ピエゾアクチュエータ
41をX軸線方向に上記した±5μmだけ伸縮可能に設
定してあるので、最大的な微角度調整量は±0.01度
内である。なお、最小的微角度調整量を±0.0003
以下とすることも可能である。
In this embodiment, the piezo actuator 41 is set so as to be able to expand and contract by ± 5 μm in the X-axis direction, so that the maximum fine angle adjustment is within ± 0.01 degrees. Note that the minimum fine angle adjustment amount is ± 0.0003.
The following is also possible.

【0058】しかし、モータ31でコントロールできる
微角度調整以上に見掛けの角度位置決めを行うように設
定しても、上記の通り実質的に意味がない。そこで、こ
の実施形態では、ステッピングモータ(31)でコント
ロール可能でかつ上記したロータリーエンコーダ60の
検出精度(0.00025度)以下の高精度(0.01
度)で回転テーブル20の角度位置決めをできるように
構築したわけである。もとより、例えば0.001度で
角度位置決め可能に構築することも可能である。
However, even if it is set to perform apparent angle positioning beyond fine angle adjustment that can be controlled by the motor 31, there is substantially no meaning as described above. Therefore, in this embodiment, a high accuracy (0.01) that can be controlled by the stepping motor (31) and is equal to or less than the detection accuracy (0.00025 degrees) of the rotary encoder 60 described above.
That is, the rotary table 20 is constructed so as to be able to position the angle in degrees. Of course, it is also possible to construct such that the angle can be positioned at, for example, 0.001 degrees.

【0059】図7において、コントローラ70は、CP
U71,ROM72,RAM73,操作パネル(PN
L)74,出力ポート75,インターフェイス(I/
F)76を含み、ROM72に格納されたプログラムに
基き、モータドライバ38へ粗角度調整量相当信号θl
を出力して粗角度調整を実行し、またロータリーエンコ
ーダ60からの第2検出信号θiをフィードバック信号
(θi)としてピエゾドライバ48へ微角度調整量相当
信号θsを出力しつつ微角度調整を実行可能に形成され
ている。
In FIG. 7, the controller 70 has a CP
U71, ROM72, RAM73, operation panel (PN
L) 74, output port 75, interface (I /
F) includes a coarse angle adjustment amount corresponding signal θl to the motor driver 38 based on a program stored in the ROM 72.
Is output to perform the coarse angle adjustment, and the fine angle adjustment can be performed while outputting the fine angle adjustment amount equivalent signal θs to the piezo driver 48 using the second detection signal θi from the rotary encoder 60 as a feedback signal (θi). Is formed.

【0060】操作パネル74には、角度位置決め設定量
(θls=θl+θs)を設定する位置決め設定器74
Pと,粗角度調整のみに用いかつ粗角度調整量(θl)
を設定する粗角度調整設定器74Lと,微角度調整のみ
に用いかつ微角度調整量(θs)を設定する微角度調整
設定器74Sと,粗・微角度調整方向を設定する方向設
定器74Dおよび粗(微)角度調整時の移動速度を設定
する速度設定器74Vとが設けられている。
The operation panel 74 has a positioning setter 74 for setting an angle positioning set amount (θls = θl + θs).
P and coarse angle adjustment amount (θl) used only for coarse angle adjustment
, A fine angle adjustment setting device 74S that is used only for fine angle adjustment and sets the fine angle adjustment amount (θs), a direction setting device 74D that sets coarse / fine angle adjustment directions, and A speed setting device 74V for setting a moving speed at the time of coarse (fine) angle adjustment is provided.

【0061】したがって、基準位置に対して角度位置決
め量(θls)を設定して行う角度位置決め設定(図8
のST10のYES)の場合には、粗角度調整(ST1
1〜ST14)と微角度調整(ST15〜ST17)と
が連続的に行われる。また、粗角度調整設定の場合(S
T18のYES)には粗角度調整(ST19〜ST2
2)のみが可能でかつ微角度調整設定の場合(ST23
のYES)には微角度調整(ST24〜ST27)のみ
が可能である。
Therefore, the angle positioning setting (.theta.ls) with respect to the reference position is set (FIG. 8).
(YES in ST10), coarse angle adjustment (ST1)
1 to ST14) and fine angle adjustment (ST15 to ST17) are continuously performed. In the case of coarse angle adjustment setting (S
In T18 (YES), coarse angle adjustment (ST19 to ST2)
When only 2) is possible and fine angle adjustment is set (ST23)
YES), only the fine angle adjustment (ST24 to ST27) is possible.

【0062】なお、コントローラ70(71〜73,7
5,76)を例えばハードロジックから形成し、また各
設定器74P,74L,74S,74D,74Vを例え
ばデジタルスイッチから形成してもよい。さらに、各設
定器74P,74L,74S,74D,74Vを用いて
設定する各設定信号相当信号を、各設定器を用いないで
図7に2点鎖線で示す例えばパソコン79からインター
フェイス77を介してコントローラ70へ入力可能に形
成してもよい。この場合には、コントローラ70内から
操作パネル74を除外しても差支えない。
The controller 70 (71 to 73, 7)
5, 76) may be formed from, for example, hard logic, and the setting units 74P, 74L, 74S, 74D, 74V may be formed from, for example, digital switches. Further, signals corresponding to the respective setting signals to be set by using the setting devices 74P, 74L, 74S, 74D, and 74V are output from, for example, a personal computer 79 shown by a two-dot chain line in FIG. You may form so that input to the controller 70 is possible. In this case, the operation panel 74 may be excluded from the controller 70.

【0063】次に、この第1の実施形態の作用を説明す
る。まず、バックラッシュ除去手段80を形成する付勢
手段(バネ84)は、ハスバ歯車15と噛合った従動歯
車82を図3で上方に向けて付勢する。この従動歯車8
2は歯幅(2mm)が小さいので、歯幅(10.5m
m)が大きいハスバ歯車15の歯15Gに図6で2点鎖
線で示す方向に回転分力を発生させる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. First, the urging means (spring 84) forming the backlash removing means 80 urges the driven gear 82 meshed with the helical gear 15 upward in FIG. This driven gear 8
2 has a small tooth width (2 mm), so the tooth width (10.5 m
m) generates a rotational component in the direction indicated by the two-dot chain line in FIG. 6 on the teeth 15G of the helical gear 15 having a large value.

【0064】したがって、ハスバ歯車15は、図1でZ
軸線を中心に時計回転方向に回転されるから、ウォーム
ギヤ33の条(歯33G)の当該部位に常に接触してい
る。つまり、両者15(15G),33(33G)間の
バックラッシュを除去できる。もとより、ハスバ歯車1
5側の回転で、ウォームギヤ33がX軸線を中心に回転
されることはない。
Therefore, the helical gear 15 is formed as shown in FIG.
Since the worm gear 33 is rotated in the clockwise direction about the axis, it is always in contact with the corresponding portion of the worm gear 33 (teeth 33G). That is, the backlash between both 15 (15G) and 33 (33G) can be removed. Of course, helical gear 1
With the rotation on the fifth side, the worm gear 33 is not rotated about the X axis.

【0065】ここに、図7に示すコントローラ70の出
力ポート75からピエゾドライバ48にバイアス信号
(θs)を出力し、ピエゾアクチュエータ41に75V
の電圧を印加する。すると、図1に示す基端部41Bが
ベース10(位置規制部材18)にX軸線方向に変位不
能として固定されているので、ピエゾアクチュエータ4
1の先端部41Fが図1で右方向に5μmだけ伸長す
る。
Here, a bias signal (θs) is output to the piezo driver 48 from the output port 75 of the controller 70 shown in FIG.
Is applied. Then, since the base end portion 41B shown in FIG. 1 is fixed to the base 10 (position regulating member 18) so as not to be displaceable in the X-axis direction, the piezo actuator 4
1 extends rightward in FIG. 1 by 5 μm.

【0066】したがって、ウォームギヤ33の軸33S
とX軸線方向に変位不能なモータ軸31Sとの間に設け
られた切欠溝付筒体型カップリング35の寸法(18.
5mm)が5μmだけ収縮する。よって、この状態を基
準として、このカップリング35に強制外力を加え(減
ず)ればX軸線方向に±5μmだけ伸縮させることは、
極めて容易である。
Therefore, the shaft 33S of the worm gear 33
Of the cylindrical coupling 35 with the notch groove provided between the motor shaft 31S and the motor shaft 31S that cannot be displaced in the X-axis direction (18.
5 mm) shrinks by 5 μm. Therefore, based on this state, if a forced external force is applied to the coupling 35 (reduced), the coupling 35 can be expanded and contracted by ± 5 μm in the X-axis direction.
Extremely easy.

【0067】次いで、例えばつまみ36を用いてモータ
軸31Sおよびウォームギヤ33をX軸線を中心に手動
回転させ、基準角度位置(初期状態)に回転テーブル2
0を角度位置付けする。また、この状態において、ロー
タリーエンコーダ60の一部を形成するカウンタ(図示
省略)を零クリアしておく。
Next, the motor shaft 31S and the worm gear 33 are manually rotated about the X-axis by using, for example, the knob 36, and the rotary table 2 is moved to the reference angular position (initial state).
0 is angularly positioned. In this state, a counter (not shown) forming a part of the rotary encoder 60 is cleared to zero.

【0068】ここに、回転テーブル20を基準角度位置
から図1で時計回転方向に例えば+10.00度だけ進
めた角度に位置決めすることを考える。すなわち、図7
に示す操作パネル74上の角度位置決め設定器74Pを
用いて角度位置決め量(+10.00度=θls)を設
定する。速度設定器74Vを用いて移動速度も設定す
る。さらに、要すれば方向設定器74Dを用いて移動方
向を設定する。但し、角度位置決め量を±0.01度と
して設定する場合は、モータ31を回転させなくともよ
いから移動速度や移動方向を設定しなくともよい場合が
ある。
Here, it is assumed that the rotary table 20 is positioned at an angle advanced by, for example, +10.00 degrees in the clockwise direction in FIG. 1 from the reference angular position. That is, FIG.
The angle positioning amount (+10.00 degrees = θls) is set using the angle positioning setting device 74P on the operation panel 74 shown in FIG. The moving speed is also set using the speed setting device 74V. Further, if necessary, the moving direction is set using the direction setting device 74D. However, when the angle positioning amount is set to ± 0.01 degrees, there is a case where the moving speed and the moving direction do not need to be set because the motor 31 does not need to be rotated.

【0069】角度位置決めの指令を発すると、CPU7
1はROM72に格納されたプログラムに基き、角度位
置決め設定であることを確認(図8のST10のYE
S)し、角度位置決め設定量θls(+10.00度)
を読み込み、これに対応する信号θl(θls)〔パル
ス数〕を図7に示すモータドライバ38へ出力する(S
T12)。
When an angle positioning command is issued, the CPU 7
1 confirms that it is an angle positioning setting based on a program stored in the ROM 72 (YE in ST10 of FIG. 8).
S) Then, the angle positioning set amount θls (+10.00 degrees)
And outputs a corresponding signal θl (θls) [number of pulses] to the motor driver 38 shown in FIG. 7 (S
T12).

【0070】すなわち、ケーブル38Cおよびコネクタ
ー39を介して駆動電源(電流)が供給されるので、図
1に示すステッピングモータ(31)が所定方向(時計
回転方向)に回転する(ST12)。この場合は、2回
転(720度)される。カップリング35はカップリン
グ機能として回転力をウォームギヤ33に伝達する。
That is, since the drive power (current) is supplied via the cable 38C and the connector 39, the stepping motor (31) shown in FIG. 1 rotates in a predetermined direction (clockwise direction) (ST12). In this case, two rotations (720 degrees) are made. The coupling 35 transmits a rotational force to the worm gear 33 as a coupling function.

【0071】したがって、ウォームギヤ33が2回転し
て条(歯33G)を4.712(=2.356×2)m
mだけ図1で左方向に移動させるので、ハスバ歯車15
つまりこれと一体的な回転テーブル20がZ軸線を中心
に時計回転方向に理論的に10.00度だけ回転する。
すなわち、粗角度調整が実行される。この際、ウォーム
ギヤ33の回転は、ミニチュアベアリング33Bの作用
によりピエゾアクチュエータ41には伝達されないの
で、支障はない。
Accordingly, the worm gear 33 makes two rotations to move the streak (teeth 33G) to 4.7712 (= 2.356 × 2) m.
1 is moved to the left in FIG.
That is, the turntable 20 integrated therewith theoretically rotates clockwise about the Z-axis by 10.00 degrees.
That is, coarse angle adjustment is performed. At this time, since the rotation of the worm gear 33 is not transmitted to the piezo actuator 41 by the action of the miniature bearing 33B, there is no problem.

【0072】すると、回転テーブル20と連結された図
1,図7に示すロータリーエンコーダ60から、時々刻
々と変化する回転角度の検出信号を400分割した第2
検出信号θiが出力される。但し、この段階(粗動角度
調整)では、フィードバック信号(θi)としては働か
ない。CPU71は、角度位置決め設定量(θls=+
10.00度)と等しい信号θls(θl)を出力終了
したところで切替ポイントと判別(ST14のYES)
し、モータ31の回転を停止する。
Then, from the rotary encoder 60 shown in FIGS. 1 and 7 connected to the rotary table 20, the detection signal of the momentarily changing rotation angle is divided into 400 second signals.
The detection signal θi is output. However, at this stage (coarse movement angle adjustment), it does not work as the feedback signal (θi). The CPU 71 sets the angle positioning set amount (θls = +
When the output of the signal θls (θ1) equal to 10.00 degrees) is completed, the switching point is determined (YES in ST14).
Then, the rotation of the motor 31 is stopped.

【0073】ここに、モータ31のコントロール可能な
最小ステップ角度等との関係から、ロータリーエンコー
ダ60で検出された回転テーブル20の基準位置(角
度)からの回転角度量(粗角度調整量θl)が例えば+
10.05度であったとする。換言すれば、粗角度調整
手段30では、0.05(〜0.03)度単位での精度
でしか角度位置決めできない。この場合は、+0.05
度(=10.05−10.00)の誤差がある。
Here, the rotation angle amount (coarse angle adjustment amount θl) from the reference position (angle) of the rotary table 20 detected by the rotary encoder 60 is determined from the relationship with the minimum controllable step angle of the motor 31 and the like. For example +
Assume that it was 10.05 degrees. In other words, the coarse angle adjusting means 30 can perform angle positioning only with an accuracy of 0.05 (.about.0.03) degrees. In this case, +0.05
There is an error of degree (= 10.05-10.00).

【0074】すると、CPU71は、この誤差(+0.
05度)を解消すべく、ピエゾアクチュエータ41に印
加されていた電圧(75V)をロータリーエンコーダ6
0からのフィードバック信号(θi)を打消すべく、例
えば0.49V(0.05度相当)だけ昇圧(75.4
9V=75+0.49)する(ST15、ST16)。
したがって、ピエゾアクチュエータ41は、基端部41
Bを固定端としその先端部41Fが図1で右方向に0.
0327μmだけ伸長する。この際、ピエゾアクチュエ
ータ41の先端部41Fとウォームギヤ33とは、ベア
リング33Bを介してX軸線方向に変位不能つまり相対
位置が一定である。
Then, the CPU 71 determines that this error (+0.
05 degrees), the voltage (75 V) applied to the piezo actuator 41 is
In order to cancel the feedback signal (θi) from 0, for example, the voltage is boosted by 0.49 V (corresponding to 0.05 degrees) (75.4
9V = 75 + 0.49) (ST15, ST16).
Therefore, the piezo actuator 41 is
B is a fixed end, and its tip 41F is 0.
Extend by 0327 μm. At this time, the tip 41F of the piezo actuator 41 and the worm gear 33 cannot be displaced in the X-axis direction via the bearing 33B, that is, the relative position is constant.

【0075】かくして、ピエゾアクチュエータ41の伸
長力はウォームギヤ33を介して応動変位許容手段(切
欠溝付筒体型カップリング35)に強制外力として加わ
る。これにより、カップリング35は、ステッピングモ
ータ(31)側を固定端として、0.0327μmだけ
X軸線方向に収縮(短縮)する。つまり、ウォームギヤ
33全体を図1で右方向に移動(変位)させる。これに
より、ウォームギヤ33がハスバ歯車15をX軸線方向
に微小変位(0.0327μm)させる。したがって、
回転テーブル20はZ軸線を中心として図1で時計回転
方向と反対の方向に理論的に0.05度だけ回転され
る。
Thus, the extension force of the piezo actuator 41 is applied via the worm gear 33 to the responsive displacement permitting means (the cylindrical coupling 35 with the notch groove) as a forced external force. Thus, the coupling 35 contracts (shortens) by 0.0327 μm in the X-axis direction with the stepping motor (31) side as a fixed end. That is, the entire worm gear 33 is moved (displaced) rightward in FIG. As a result, the worm gear 33 causes the helical gear 15 to slightly displace (0.0327 μm) in the X-axis direction. Therefore,
The turntable 20 is theoretically rotated by 0.05 degrees about the Z axis in a direction opposite to the clockwise direction in FIG.

【0076】そして、ロータリーエンコーダ60からの
第2検出信号(θi)が今度は例えば+9.999度で
あったとすると、CPU12は誤差(−0.001度)
を打消すようにピエゾアクチュエータ41への電圧を
0.001度相当の0.0975Vだけ降圧〔74.5
4V=75.49−0.957〕する。
Then, assuming that the second detection signal (θi) from the rotary encoder 60 is, for example, +9.999 degrees, the CPU 12 determines the error (−0.001 degrees).
To reduce the voltage to the piezo actuator 41 by 0.0975 V corresponding to 0.001 degrees [74.5
4V = 75.49-0.957].

【0077】今度は、ピエゾアクチュエータ41の先端
部41Fが、図1で左方向に0.0065μmだけ収縮
する。したがって、応動変位許容手段(35)は、ウォ
ームギヤ33のX軸線方向の微小変位(0.0065μ
m)を許容する。これにより、回転テーブル20は時計
回転方向に理論的に0.001度だけ回転する。この
際、ロータリーエンコーダ60からの第2検出信号(θ
i)つまり実際の角度調整量が(10.00±0.00
9)度以下となれば、微角度調整を終了(ST17のY
ES)する。この実際検出角度(10.00度)は、図
示しない表示器に表示される。つまり、設定された角度
位置(10.00度)に対し、±0.01度以下での高
精度角度位置決めを行える。したがって、設定角度(+
10.00)と同じ角度で正確に位置決めできる。
This time, the tip 41F of the piezo actuator 41 contracts 0.0065 μm leftward in FIG. Accordingly, the reaction displacement permitting means (35) is capable of providing a small displacement (0.0065 μm) of the worm gear 33 in the X-axis direction.
m) is allowed. As a result, the turntable 20 theoretically rotates clockwise by 0.001 degrees. At this time, the second detection signal (θ
i) That is, the actual angle adjustment amount is (10.00 ± 0.00)
9) When the angle is less than or equal to the degree, the fine angle adjustment ends (Y in ST17).
ES). This actual detection angle (10.00 degrees) is displayed on a display (not shown). That is, high-precision angle positioning within ± 0.01 degrees or less with respect to the set angle position (10.00 degrees) can be performed. Therefore, the set angle (+
10.00) can be accurately positioned at the same angle.

【0078】なお、図8のST18〜ST22に示す粗
角度調整およびST23〜ST27に示す微角度調整の
いずれも、独立的に実行できる。
Note that both the coarse angle adjustment shown in ST18 to ST22 and the fine angle adjustment shown in ST23 to ST27 in FIG. 8 can be executed independently.

【0079】しかして、この第1の実施形態によれば、
回転テーブル20にハスバ歯車15を取付け、かつハス
バ歯車15と噛合うウォームギヤ33を含む粗角度調整
手段30と,従動歯車82および付勢手段(84)を含
むバックラッシュ除去手段80と,ピエゾアクチュエー
タ41および応動変位許容手段35を含む微角度調整手
段40とを設け、ウォームギヤ33をX軸線を中心に回
転させかつハスバ歯車15を介してZ軸線を中心として
回転テーブル20の粗角度調整を行うとともにピエゾア
クチュエータ41のX軸線の変位を利用しかつウォーム
ギヤ33およびハスバ歯車15を介して回転テーブル2
0の微角度調整を行えるように形成されているので、回
転テーブル20を粗角度調整量と微角度調整量との和
(差)として高精度(例えば±0.01度)で角度位置
決めすることができるとともに小型軽量で取扱いも容易
であり、かつバックラッシュ除去用の従動歯車28はハ
スバ歯車15の回転に従動回転するので、低摩擦で低騒
音である。
According to the first embodiment,
The helical gear 15 is attached to the rotary table 20, and the coarse angle adjusting means 30 includes a worm gear 33 that meshes with the helical gear 15, the backlash removing means 80 including the driven gear 82 and the urging means (84), and the piezo actuator 41. And a fine angle adjusting means 40 including a reaction displacement permitting means 35. The worm gear 33 is rotated about the X axis, and the coarse angle of the rotary table 20 is adjusted about the Z axis via the helical gear 15, and the piezo is adjusted. Using the displacement of the X axis of the actuator 41 and the rotation table 2 via the worm gear 33 and the helical gear 15
Since it is formed so that the fine angle adjustment of 0 can be performed, the rotary table 20 can be angularly positioned with high accuracy (for example, ± 0.01 degrees) as the sum (difference) of the coarse angle adjustment amount and the fine angle adjustment amount. Since the driven gear 28 for removing backlash is driven by the rotation of the helical gear 15, the friction is low and the noise is low.

【0080】また、ハスバ歯車15と回転テーブル20
とが同芯かつZ軸線を中心に同期回転可能に一体的に形
成されているので、この点からも高精度角度位置決めを
行えかつ一段と小型化を図れる。
The helical gear 15 and the rotary table 20
Are integrally formed so as to be concentric and rotatable synchronously about the Z-axis, so that high-precision angle positioning can be performed and further downsizing can be achieved.

【0081】また、バックラッシュ除去手段80が、ハ
スバ歯車15に噛合可能かつZ1軸線を中心にハスバ歯
車15の回転に従動回転可能な従動歯車82およびこの
従動歯車82をZ1軸線の一方向に付勢可能な付勢手段
(バネ84)を含み,ハスバ歯車15の歯傾斜(面)を
利用してハスバ歯車15(15G)とウォームギヤ33
(33G)との間のバックラッシュを除去可能に形成さ
れているので、回転テーブル20の回転方向や回転速度
の高低等に拘わらずかつ問題となるような摩擦熱も生じ
させず常にバックラッシュを除去できるとともに、構造
簡単で低騒音であり、しかも低コストで具現化できる。
Further, the backlash removing means 80 attaches the driven gear 82 which can mesh with the helical gear 15 and can be driven to rotate about the Z1 axis by rotation of the helical gear 15 and the driven gear 82 in one direction of the Z1 axis. The helical gear 15 (15G) and the worm gear 33 are provided by using the tooth inclination (surface) of the helical gear 15 including a biasing means (spring 84) that can be urged.
(33G), so that the backlash is always generated regardless of the rotation direction and the rotation speed of the rotary table 20 and without generating frictional heat which may cause a problem. It can be removed, is simple in structure, has low noise, and can be realized at low cost.

【0082】また、従動歯車82が、ハスバ歯車15と
同じねじれ角とされたハスバ歯車構造とされているの
で、より確実に噛合せできかつバックラッシュ除去を保
障しつつ相対回転をより円滑化できる。
Further, since the driven gear 82 has a helical gear structure having the same helix angle as that of the helical gear 15, meshing can be performed more reliably, and relative rotation can be more smoothly performed while ensuring removal of backlash. .

【0083】また、粗角度調整手段30を形成するウォ
ームギヤ33と微角度調整手段40を形成するピエゾア
クチュエータ41とがX軸線を中心に相対回転可能とさ
れているので、粗角度調整と微角度調整とを同時的に行
えるから、角度調整をより迅速に行え得る。
Since the worm gear 33 forming the coarse angle adjusting means 30 and the piezo actuator 41 forming the fine angle adjusting means 40 are relatively rotatable about the X axis, the coarse angle adjustment and the fine angle adjustment are performed. Can be performed simultaneously, so that the angle adjustment can be performed more quickly.

【0084】また、Z軸線が垂直方向に伸びかつX軸線
が水平方向に伸びるとともにZ1軸線がZ軸線に平行と
して垂直方向に伸びるものとされているので、特に背低
とした小型軽量化を図れかつ構造簡単である。したがっ
て、本装置を例えば直線動テーブルの上に2段積重ねす
ることも容易となる。
Further, since the Z-axis extends in the vertical direction, the X-axis extends in the horizontal direction, and the Z1-axis extends in the vertical direction in parallel with the Z-axis, it is particularly possible to reduce the height and size and reduce the weight. The structure is simple. Therefore, it becomes easy to stack the present apparatus in two stages on a linear motion table, for example.

【0085】また、応動変位許容手段がウォームギヤ3
3に回転力を付与するモータ31の軸31Sとウォーム
ギヤ33の軸33Sとの間に装着されるとともにX軸線
方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた複数の切欠
溝35Sを有する筒体(円筒体35P)を含み回転力を
伝達可能でピエゾアクチュエータ41から発生された伸
縮力でX軸線方向に伸縮可能な切欠溝付筒体型のカップ
リング35から形成されているので、構造が一段と簡単
でかつ一層の小型軽量化およびコスト低減を図れる。さ
らに、従来例の芯ずれや芯振れを吸収するための一般的
なカップリング(35)を流用するだけでよい。したが
って、レイアウトやスペース的にも負担とならない。
Further, the responsively movable displacement allowing means is a worm gear 3.
3 has a plurality of cutout grooves 35S mounted between a shaft 31S of a motor 31 for applying a rotational force to the shaft 31S of the worm gear 33 and spaced apart in the X-axis direction and displaced in the circumferential direction. Since it is formed from a cylindrical coupling 35 with a notched groove that can transmit a rotational force and that can expand and contract in the X-axis direction by the expansion and contraction force generated by the piezo actuator 41, the structure is simpler. Further, the size and weight can be further reduced and the cost can be reduced. Further, it is only necessary to divert the conventional coupling (35) for absorbing misalignment and runout of the conventional example. Therefore, no burden is imposed on the layout and space.

【0086】また、ハスバ歯車15が円筒体の外周面に
歯15Gを設けた構造とされかつこの円筒体内に回転テ
ーブル20に連結されたロータリーエンコーダ60が配
設されているので、回転テーブル20に直結できる。し
たがって、一段と高精度検出できるとともに一層の平面
的小型化を図れる。
Further, the helical gear 15 has a structure in which teeth 15G are provided on the outer peripheral surface of the cylindrical body, and the rotary encoder 60 connected to the rotary table 20 is disposed in the cylindrical body. Can be directly connected. Therefore, the detection can be performed with higher accuracy, and the planar size can be further reduced.

【0087】また、微角度調整手段40を構成するピエ
ゾアクチュエータ41および応動変位許容手段(切欠溝
付筒体型カップリング35)が、粗角度調整手段30を
形成するウォームギヤ33と同一の軸線(X)上に直列
配設されているので、高レスポンスとともに位置決め精
度をより大幅に向上できる。
The piezo actuator 41 and the responsive displacement permitting means (the cylindrical coupling 35 with the notch groove) constituting the fine angle adjusting means 40 are the same as the worm gear 33 forming the coarse angle adjusting means 30 (X). Since they are arranged in series on the top, positioning accuracy can be greatly improved with high response.

【0088】(第2の実施形態)この第2の実施形態
は、基本的構成(10,20,30,40,60,7
0,80等)が第1の実施形態の場合と同様とされてい
るが、応動変位許容手段50を図9に示す構造としてあ
る。
(Second Embodiment) The second embodiment has a basic configuration (10, 20, 30, 40, 60, 7).
0, 80, etc.) are the same as in the first embodiment, except that the responsive displacement permitting means 50 has the structure shown in FIG.

【0089】図9において、モータ31は、モータ軸3
1SがX軸線方向に一定範囲内で変位可能とされた構造
とされている。このステッピングモータ(31)の軸受
ハウジング51にはモータ軸31Sに固定されたベアリ
ング53が内装され、このモータ軸31Sはスプリング
54の付勢力FsでX軸線方向でピエゾアクチュエータ
41の方向(図9で左方向)に付勢されてストッパー5
2に当接可能である。図9は、図1に示すピエゾアクチ
ュエータ41からの伸長力(強制外力Fp)によって、
△X(=5μm)だけバイアスを掛けた状態を示す。な
お、図1に示すカップリング35は、切欠溝35Sを有
しない、一般的なものとしてもよい。
In FIG. 9, the motor 31 has a motor shaft 3
1S is configured to be displaceable within a certain range in the X-axis direction. A bearing 53 fixed to a motor shaft 31S is provided in a bearing housing 51 of the stepping motor (31), and the motor shaft 31S is biased by a spring 54 in the direction of the piezo actuator 41 in the X-axis direction (FIG. 9). Stopper 5 urged to the left)
2 can be abutted. FIG. 9 is a graph showing the expansion force (forced external force Fp) from the piezo actuator 41 shown in FIG.
This shows a state where a bias is applied by ΔX (= 5 μm). The coupling 35 shown in FIG. 1 may be a general coupling having no notch groove 35S.

【0090】すなわち、ウォームギヤ33とモータ軸3
1Sとは、X軸線方向に相対変位不能つまり相対位置が
一定とされる。したがって、応動変位許容手段50は、
ピエゾアクチュエータ41の伸縮に応動して、モータ軸
31Sと一体的なウォームギヤ33全体をX軸線方向に
移動させる、つまり伸縮することを許容する。
That is, the worm gear 33 and the motor shaft 3
1S means that relative displacement is impossible in the X-axis direction, that is, the relative position is constant. Therefore, the response displacement permitting means 50
In response to the expansion and contraction of the piezo actuator 41, the entire worm gear 33 integrated with the motor shaft 31S is allowed to move in the X-axis direction, that is, expand and contract.

【0091】しかして、この第2の実施形態によれば、
第1の実施形態の場合と同様な作用効果を奏し得る他、
さらに応動変位許容手段50をモータ31と一体的に形
成できるので、一層の小型化と低コスト化とを図れる。
さらに、ステッピングモータ(31)の構造上、予めモ
ータ軸31SがX軸線方向に所定量だけ変位可能に構築
されたステッピングモータ31を応動変位許容手段とし
て流用できるので、より大幅なコスト低減を図れる。
Thus, according to the second embodiment,
In addition to achieving the same operation and effect as in the case of the first embodiment,
Furthermore, since the reaction displacement permitting means 50 can be formed integrally with the motor 31, further downsizing and cost reduction can be achieved.
Further, due to the structure of the stepping motor (31), the stepping motor 31 constructed in advance so that the motor shaft 31S can be displaced by a predetermined amount in the X-axis direction can be used as a response displacement permitting means, so that a greater cost reduction can be achieved.

【0092】(第3の実施形態)この実施形態は、基本
的構成が第1の実施形態(図1〜図8)の場合と同じと
されているが、バックラッシュ除去手段80が図10に
示す如く従動歯車82をZ軸線と直交する方向(X1)
に付勢させてZ軸線を中心とする回転テーブル20を回
転させることのできる分力を発生可能に形成されてい
る。なお、図10は、図3と対応させた図である。
(Third Embodiment) In this embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 to 8). As shown, the driven gear 82 is moved in a direction orthogonal to the Z axis (X1).
To generate a component force capable of rotating the turntable 20 about the Z axis. FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG.

【0093】すなわち、付勢手段を応動変位許容手段を
形成する切欠溝付筒体型カップリング35と同様な切欠
溝付筒体型カップリング85から形成し、Z1軸線をX
1方向に強制的に位置ずれさせて固定ネジ86で止めて
ある。したがって、切欠溝付筒体型カップリング85の
下端部を固定端と考えれば、その上端部は図10でX1
方向と反対の方向に弾性変位(変形)される。
That is, the urging means is formed by a notched grooved cylindrical coupling 85 similar to the notched grooved cylindrical coupling 35 forming the responsive displacement permitting means, and the Z1 axis is defined by X.
It is forcibly displaced in one direction and is fixed with a fixing screw 86. Therefore, assuming that the lower end of the notched grooved cylindrical coupling 85 is a fixed end, its upper end is X1 in FIG.
It is elastically displaced (deformed) in the opposite direction.

【0094】かくして、この弾性変位による復元力を利
用して、従動歯車82の歯82Gをハスバ歯車15の歯
15Gに第1の実施形態の場合よりも強く押付けること
が可能となる。つまり、バックラッシュをより確実に除
去できる。しかも、第1の実施形態の場合に比較してバ
ネ84がないので、作業中に従動歯車82がベアリング
83ごと支軸81から飛出す虞れがないから組立がより
簡単となるばかりか、軸線Z1のZ軸線に対する接近離
反によって従動歯車82(82G)のハスバ歯車15
(15G)に対する押付力(回転方向分力)の強弱調整
が容易となり適用性が広い。
Thus, utilizing the restoring force due to the elastic displacement, the teeth 82G of the driven gear 82 can be pressed more strongly against the teeth 15G of the helical gear 15 than in the first embodiment. That is, backlash can be more reliably removed. In addition, since there is no spring 84 as compared with the first embodiment, there is no danger that the driven gear 82 jumps out of the support shaft 81 together with the bearing 83 during the operation, so that not only the assembly becomes simpler, but also the axial line The helical gear 15 of the driven gear 82 (82G) is caused by approaching and separating the Z1 with respect to the Z axis.
The strength of the pressing force (component force in the rotation direction) with respect to (15G) can be easily adjusted, and the applicability is wide.

【0095】(第4の実施形態)この実施形態は、図1
1,図12に示される。すなわち、基本的構成は、第3
の実施形態の場合と同様とされているが、さらに直線動
ガイド手段90を設け、バックラッシュ除去の一層の完
壁化と角度位置決めの高精度化とを図っている。
(Fourth Embodiment) This embodiment is similar to FIG.
1, shown in FIG. That is, the basic configuration is the third
In this embodiment, the linear motion guide means 90 is further provided to achieve more complete backlash removal and higher accuracy of angle positioning.

【0096】この直線動ガイド手段90は、ピエゾアク
チュエータ41およびウォームギヤ33(軸33S)を
図11(図1に対応)に示すX軸線方向に直線動可能で
Y方向に変位不能にガイドするもので、図12に示す如
き構造とされている。
The linear motion guide means 90 guides the piezo actuator 41 and the worm gear 33 (shaft 33S) linearly in the X-axis direction shown in FIG. 11 (corresponding to FIG. 1) and is not displaceable in the Y direction. And the structure as shown in FIG.

【0097】すなわち、図12(C)に示す穴91H付
の2枚の板バネ91を、同(A)に示す2枚のリテーナ
93,94を用いてX軸線方向に所定間隔をもって組合
せ、平行板バネ構造を構成している。ウォームギヤ33
の軸33Sは、図11および図12(A),(B)に示
すベアリング92を介して回転可能に嵌挿されている。
なお、2枚の板バネ91,91の下端部は、図12
(A)に示すリテーナ96,97を介し固定ねじ95で
ベース10に固定されている。
That is, two leaf springs 91 with holes 91H shown in FIG. 12C are combined at predetermined intervals in the X-axis direction using two retainers 93 and 94 shown in FIG. It constitutes a leaf spring structure. Worm gear 33
The shaft 33S is rotatably fitted via a bearing 92 shown in FIGS. 11 and 12A and 12B.
The lower ends of the two leaf springs 91, 91 are shown in FIG.
It is fixed to the base 10 with fixing screws 95 via retainers 96 and 97 shown in FIG.

【0098】かくして、平行板バネ構造(91,91)
は、ピエゾアクチュエータ41のX軸線方向の変位に関
する軸33Sの応動を許容するが、図11に示すY方向
には変位不変である。したがって、バックラッシュ除去
手段80(切欠溝付カップリング85)〔第1の実施形
態の場合はバネ84〕による従動歯車82のウォームギ
ヤ33(33G)を押す力(つまりバックラッシュ除去
力)を大きくすることができる。
Thus, the parallel leaf spring structure (91, 91)
Allows the axis 33S to respond to the displacement of the piezo actuator 41 in the X axis direction, but does not change its displacement in the Y direction shown in FIG. Therefore, the force (that is, the backlash removing force) of the backlash removing means 80 (coupling 85 with a notch groove) (the spring 84 in the first embodiment) pushing the worm gear 33 (33G) of the driven gear 82 is increased. be able to.

【0099】しかして、この第4の実施形態によれば、
第3(および第1)の実施形態の場合と同様な作用効果
を奏し得る他、さらにバックラッシュ除去をより確実に
行えるので、より高精度の角度位置決めを行えるととも
にピエゾアクチュエータ41や軸33Sの構造簡素化お
よび小型化を図れる。
Thus, according to the fourth embodiment,
In addition to providing the same operation and effect as in the third (and first) embodiment, the backlash can be more reliably removed, so that more accurate angular positioning can be performed, and the structure of the piezo actuator 41 and the shaft 33S. Simplification and downsizing can be achieved.

【0100】さらにこの第4の実施形態では図11に示
すストッパーねじ98を設け、故障発生時に対する安全
策を施してある。つまり、常態ではストッパーねじ98
の先端をウォームギヤ33(歯33G)と例えば0.1
mmだけ隔てておき、調整時等におけるバックラッシュ
除去力の過大化の際のウォームギヤ33(軸33S)の
Y方向変位量を小さく規制可能に形成してある。したが
って、ピエゾアクチュエータ41の保護にも有益であ
る。
Further, in the fourth embodiment, a stopper screw 98 shown in FIG. 11 is provided to provide a safety measure against a failure. That is, the stopper screw 98 is normally used.
Of the worm gear 33 (tooth 33G), for example, 0.1
mm, the displacement of the worm gear 33 (shaft 33S) in the Y direction when the backlash removing force becomes excessive during adjustment or the like is regulated to be small. Therefore, it is also useful for protecting the piezo actuator 41.

【0101】なお、モータ(31)は、以上の各実施形
態で開示したステッピングモータに限定されない。例え
ば、ACサーボモータ,DCサーボモータ等から構成し
ても、実施することができる。
The motor (31) is not limited to the stepping motor disclosed in each of the above embodiments. For example, the present invention can be implemented by using an AC servomotor, a DC servomotor, or the like.

【0102】[0102]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、Z軸線を中心
に回転可能な回転テーブルに同芯としてかつ同期回転可
能にハスバ歯車を取付け、このハスバ歯車にX軸線を中
心に回転可能なウォームギヤと,Z1軸線を中心にハス
バ歯車の回転に従動回転可能かつZ1軸線の一方向また
はZ軸線と直交する方向に付勢された従動歯車とを噛合
せ、ウォームギヤを回転させて回転テーブルの粗角度を
調整可能かつウォームギヤをX軸方向に微小変位させて
回転テーブルの微角度を調整可能に形成し、粗角度調整
および微角度調整により回転テーブルの角度位置決めを
実行可能に形成されているので、次のような優れた効果
を奏する。
According to the first aspect of the present invention, a helical gear is mounted concentrically and synchronously rotatable on a rotary table rotatable about the Z axis, and the helical gear is rotatable about the X axis. The worm gear meshes with a driven gear rotatable about the Z1 axis and driven by the rotation of the helical gear and urged in one direction of the Z1 axis or in a direction perpendicular to the Z axis, and rotates the worm gear to roughly rotate the rotary table. Since the angle can be adjusted and the worm gear is displaced minutely in the X-axis direction to form a fine angle of the rotary table, the angle of the rotary table can be adjusted by coarse angle adjustment and fine angle adjustment. It has the following excellent effects.

【0103】 小型軽量化および長期に亘る安定運転
を保障しつつ角度位置決め精度を大幅に向上(例えば
0.01度以下)できる。 ハスバ歯車の回転に従動回転する従動歯車を用いて
バックラッシュを除去できるので、回転テーブルの回転
方向や回転速度の高低に拘わらず常にバックラッシュレ
スにすることができるとともに、ハスバ歯車および従動
歯車を過度に高精度かつ均一に仕上げなくともよいから
低コストが図れ、しかも摩擦熱および騒音を大幅に低減
できる。 摩擦によるハスバ歯車の摩耗がないのでより長期に
安定運転を行えることはもとよりモータの消費電力も軽
減できる。 ハスバ歯車の歯傾斜を利用してウォームギヤとハス
バ歯車との間のバックラッシュを除去した状態でかつ粗
角度調整と微角度調整との組合せにより回転テーブルの
角度位置決めを行えるので、高精度角度位置決めを保障
しつつ角度位置決めの高速化を図れる。 微角度調整がウォームギヤのX軸方向の直線変位を
ハスバ歯車の回転角度に変換することにより実行される
ので、例えば0.001度以下の高精度化も可能であ
る。 ハスバ歯車とウォームギヤとの組合せであるから、
特に背低化による小型軽量化を図れる。したがって、例
えば直動テーブル上に2段積重ね配設することも容易と
なる。 粗角度調整がウォームギヤをX軸線を中心に回転さ
せ、微角度調整がウォームギヤをX軸線方向に変位させ
ることにより行われるので、構造が簡単で低コストで具
現化できる。しかも、ウォームギヤの回転と変位とを同
時に行えるように形成することが可能となるので、角度
位置決めをより高速に行え得る。
The angle positioning accuracy can be greatly improved (for example, 0.01 degrees or less) while miniaturization and weight reduction and long-term stable operation are guaranteed. Since backlash can be removed by using a driven gear that rotates following the rotation of the helical gear, the backlash can always be reduced irrespective of the rotation direction and the rotation speed of the rotary table, and the helical gear and the driven gear can be used. Since it is not necessary to finish the work with excessively high precision and uniformity, the cost can be reduced, and the frictional heat and noise can be significantly reduced. Since there is no wear of the helical gear due to friction, stable operation can be performed for a longer period, and also the power consumption of the motor can be reduced. With the backlash between the worm gear and the helical gear removed by using the tooth inclination of the helical gear, the angle of the rotary table can be positioned by a combination of coarse angle adjustment and fine angle adjustment. The speed of angle positioning can be increased while guaranteeing. Since the fine angle adjustment is performed by converting the linear displacement of the worm gear in the X-axis direction into the rotation angle of the helical gear, it is possible to achieve a high precision of, for example, 0.001 degrees or less. Because it is a combination of a helical gear and a worm gear,
In particular, the size and weight can be reduced by reducing the height. Therefore, for example, it is easy to stack and arrange two stages on a linear motion table. Since the coarse angle adjustment is performed by rotating the worm gear about the X-axis and the fine angle adjustment is performed by displacing the worm gear in the X-axis direction, the structure is simple and can be realized at low cost. In addition, since the worm gear can be formed so that rotation and displacement of the worm gear can be performed simultaneously, angular positioning can be performed at higher speed.

【0104】また、請求項2の発明によれば、Z軸線を
中心に回転可能な回転テーブルと、この回転テーブルに
同芯としてかつ同期回転可能に取付けられたハスバ歯車
と、X軸線を中心に回転可能なウォームギヤを回転させ
て回転テーブルの粗角度調整を行う粗角度調整手段と、
ハスバ歯車に噛合可能かつZ1軸線を中心に従動回転可
能な従動歯車および付勢手段を含みハスバ歯車の歯傾斜
を利用してハスバ歯車とウォームギヤとの間のバックラ
シュを除去可能なバックラッシュ除去手段と、ピエゾア
クチュエータおよび応動変位許容手段を含みピエゾアク
チュエータの変位を利用してウォームギヤをX軸線方向
に変位させることによりハスバ歯車を介して回転テーブ
ルの微角度調整を行う微角度調整手段とを具備し、回転
テーブルを粗角度調整量と微角度調整量との和(または
差)として角度位置決め可能に形成されているので、角
度位置決め精度を大幅に向上できるとともに小型軽量化
および長期に亘る安定運転可能化を図れる。しかも、ピ
エゾアクチュエータとウォームギヤとがX軸線を中心に
相対回転可能とされているので、粗角度調整と微角度調
整とを同時的に行えるから角度調整をより迅速に行え得
る。
According to the second aspect of the present invention, a rotary table rotatable about the Z axis, a helical gear mounted concentrically and synchronously rotatable on the rotary table, and a rotary table about the X axis are provided. Coarse angle adjusting means for rotating the rotatable worm gear to adjust the coarse angle of the rotary table,
Backlash removing means including a driven gear meshing with the helical gear and being rotatable about the Z1 axis and a biasing means and capable of removing a backlash between the helical gear and the worm gear using the tooth inclination of the helical gear; A fine angle adjustment means for fine angle adjustment of the rotary table via a helical gear by displacing the worm gear in the X-axis direction using the displacement of the piezo actuator and a response displacement permitting means, The rotary table is formed so that angle positioning can be performed as the sum (or difference) of the coarse angle adjustment amount and the fine angle adjustment amount, so that the angle positioning accuracy can be greatly improved, and the size and weight can be reduced and stable operation can be performed for a long period of time. Can be achieved. In addition, since the piezo actuator and the worm gear are relatively rotatable about the X-axis, the coarse angle adjustment and the fine angle adjustment can be performed simultaneously, so that the angle adjustment can be performed more quickly.

【0105】また、請求項3の発明によれば、Z軸線が
垂直方向に伸びかつX軸線が水平方向に伸びるとともに
Z1軸線がZ軸線に平行として垂直方向に伸びるものと
されているので、請求項2の発明の場合と同様な効果を
奏し得る他、さらに特に背低とした小型軽量化を図れか
つ構造簡単である。
According to the third aspect of the present invention, the Z-axis extends in the vertical direction, the X-axis extends in the horizontal direction, and the Z1-axis extends in the vertical direction in parallel with the Z-axis. In addition to achieving the same effects as the case of the invention of Item 2, it is possible to achieve a particularly compact and lightweight design with a short height and a simple structure.

【0106】さらに、請求項4の発明によれば、応動変
位許容手段が、ウォームギヤに回転力を付与するモータ
の軸とウォームギヤの軸との間に装着されるとともにX
軸線方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた複数の
切欠溝を有する筒体を含み回転力を伝達可能でピエゾア
クチュエータから発生された伸縮力でX軸線方向に伸縮
可能な切欠溝付筒体型のカップリングから形成されてい
るので、請求項2および請求項3の発明の場合と同様な
効果を奏し得る他、さらに構造が一段と簡単でかつ一層
の小型軽量化およびコスト低減を図れる。
Further, according to the fourth aspect of the present invention, the reaction displacement permitting means is mounted between the shaft of the motor for applying a rotational force to the worm gear and the shaft of the worm gear, and
A cylindrical body with a notched groove including a cylindrical body having a plurality of notched grooves separated in the axial direction and displaced in the circumferential direction, capable of transmitting rotational force, and capable of expanding and contracting in the X-axis direction by an expanding and contracting force generated by a piezo actuator. In addition to providing the same effects as those of the second and third aspects of the present invention, the structure is further simplified, the size and weight can be further reduced, and the cost can be reduced.

【0107】さらにまた、請求項5の発明は、ハスバ歯
車が円筒体の外周面に歯を設けた構造とされかつこの円
筒体内に回転テーブルに連結されたロータリーエンコー
ダが配設されているので、請求項2から請求項4までの
発明の場合と同様な効果を奏し得る他、さらに回転テー
ブルに直結できるので一段と高精度検出できるとともに
一層の平面的小型化を図れる。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the helical gear has a structure in which teeth are provided on an outer peripheral surface of a cylindrical body, and a rotary encoder connected to a rotary table is disposed in the cylindrical body. In addition to the effects similar to those of the inventions according to the second to fourth aspects of the present invention, the present invention can be directly connected to the rotary table, so that the detection can be performed with higher accuracy and the planar size can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】同じく、図1の矢視線−に基く縦側面図で
ある。
FIG. 2 is a vertical side view based on an arrow of FIG. 1;

【図3】同じく、図1の矢視線−に基く一部を断面
した図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of FIG.

【図4】同じく、図1の矢視線−から見た側面図で
ある。
FIG. 4 is a side view of the same as viewed from an arrow of FIG. 1;

【図5】同じく、図1の矢視線−から見た正面図で
ある。
FIG. 5 is a front view similarly seen from an arrow of FIG. 1;

【図6】同じく、ハスバ歯車とウォームギヤとの噛合状
態を説明するための図である。
FIG. 6 is a view for explaining a meshing state between a helical gear and a worm gear.

【図7】同じく、ブロック図である。FIG. 7 is also a block diagram.

【図8】同じく、動作を説明するためのフローチャート
である。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation.

【図9】本発明の第2の実施形態を説明するための側断
面図である。
FIG. 9 is a side sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施形態を説明するための図
である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施形態を示す一部を断面し
た平面図である。
FIG. 11 is a partially sectional plan view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図12】同じく、直線動ガイド手段を説明するための
図である。
FIG. 12 is also a view for explaining a linear motion guide means.

【図13】従来例(1)とその問題点を説明するための
側面図である。
FIG. 13 is a side view for explaining a conventional example (1) and its problems.

【図14】試作機とその問題点を説明するための一部を
断面した平面図である。
FIG. 14 is a partially sectional plan view for explaining a prototype and its problems.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ベース 11 中空部 13 円筒体 14 ベアリング 15 ハスバ歯車 15G 歯 20 回転テーブル 30 粗角度調整手段 31 モータ 31S モータ軸 33 ウォームギヤ 33B ベアリング 33G 歯 33S 軸 35 切欠溝付カップリング(応動変位許容手段) 35P 円筒体(筒体) 35S 切欠溝 40 微角度調整手段 41 ピエゾアクチュエータ 41F 先端部 41B 基端部 50 応動変位許容手段 52 ストッパー 53 ベアリング 54 バネ 60 ロータリーエンコーダ 65 検出回路 70 コントローラ 74 操作パネル 79 パソコン 80 バックラッシュ除去手段 81 支軸 82 従動歯車 82G 歯 83 ベアリング 84 バネ(付勢手段) 85 切欠溝付カップリング 86 固定ねじ 90 直線動ガイド手段 91 板バネ 92 ベアリング Reference Signs List 10 base 11 hollow portion 13 cylindrical body 14 bearing 15 helical gear 15G tooth 20 rotary table 30 coarse angle adjusting means 31 motor 31S motor shaft 33 worm gear 33B bearing 33G tooth 33S shaft 35 Coupling with notched groove (responsive displacement permitting means) 35P cylinder Body (cylindrical body) 35S Notched groove 40 Fine angle adjusting means 41 Piezo actuator 41F Tip 41B Base end 50 Responsive displacement permitting means 52 Stopper 53 Bearing 54 Spring 60 Rotary encoder 65 Detection circuit 70 Controller 74 Operation panel 79 Personal computer 80 Backlash Removal means 81 Support shaft 82 Follower gear 82G Teeth 83 Bearing 84 Spring (biasing means) 85 Coupling with notch groove 86 Fixing screw 90 Linear movement guide means 91 Leaf spring 92 Bear Grayed

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Z軸線を中心に回転可能な回転テーブル
に同芯としてかつ同期回転可能にハスバ歯車を取付け、
このハスバ歯車にX軸線を中心に回転可能なウォームギ
ヤと,Z1軸線を中心にハスバ歯車の回転に従動回転可
能かつZ1軸線の一方向またはZ軸線と直交する方向に
付勢された従動歯車とを噛合せ、ウォームギヤを回転さ
せて回転テーブルの粗角度を調整可能かつウォームギヤ
をX軸方向に微小変位させて回転テーブルの微角度を調
整可能に形成し、粗角度調整および微角度調整により回
転テーブルの角度位置決めを実行可能に形成した、こと
を特徴とする角度位置決め装置。
1. A helical gear is attached to a rotary table rotatable about a Z-axis so as to be concentric and synchronously rotatable.
A worm gear rotatable about the X axis and a driven gear rotatable about the Z1 axis and driven by the rotation of the helical gear and urged in one direction of the Z1 axis or in a direction perpendicular to the Z axis are provided on the helical gear. The coarse angle of the rotary table can be adjusted by meshing and rotating the worm gear, and the fine angle of the rotary table can be adjusted by minutely displacing the worm gear in the X-axis direction. An angle positioning device formed so that angle positioning can be performed.
【請求項2】 Z軸線を中心に回転可能な回転テーブル
と、この回転テーブルに同芯としてかつ同期回転可能に
取付けられたハスバ歯車と、X軸線を中心に回転可能で
ハスバ歯車に噛合可能なウォームギヤを回転させて回転
テーブルの粗角度調整を行う粗角度調整手段と、ハスバ
歯車に噛合可能かつZ1軸線を中心に従動回転可能な従
動歯車およびこの従動歯車をZ1軸線の一方向またはZ
軸線と直交する方向に付勢可能な付勢手段を含みハスバ
歯車の歯傾斜を利用してハスバ歯車とウォームギヤとの
間のバックラシュを除去可能に形成されたバックラッシ
ュ除去手段と、X軸線方向に変位可能かつウォームギヤ
にX軸線を中心に相対回転可能に連結されたピエゾアク
チュエータおよびこのピエゾアクチュエータの変位に応
動してウォームギヤのX軸線方向の変位を許容する応動
変位許容手段を含みピエゾアクチュエータの変位を利用
してウォームギヤをX軸線方向に変位させることにより
ハスバ歯車を介して回転テーブルの微角度調整を行う微
角度調整手段と、を具備してなる角度位置決め装置。
2. A rotary table rotatable about a Z-axis, a helical gear mounted concentrically and synchronously on the rotary table, and rotatable about an X-axis and meshable with the helical gear. Coarse angle adjusting means for rotating the worm gear to adjust the coarse angle of the rotary table, a driven gear meshable with the helical gear and driven to rotate around the Z1 axis, and the driven gear in one direction or the Z1 axis.
Backlash removing means including biasing means capable of biasing in a direction perpendicular to the axis and using a tooth inclination of the helical gear to remove a backlash between the helical gear and the worm gear; and A piezo actuator coupled to the worm gear so as to be displaceable and relatively rotatable about the X axis, and a reaction displacement permitting means for allowing displacement of the worm gear in the X axis direction in response to the displacement of the piezo actuator; A fine angle adjusting means for adjusting the fine angle of the rotary table via the helical gear by displacing the worm gear in the X-axis direction using the worm gear.
【請求項3】 前記Z軸線が垂直方向に伸びかつ前記X
軸線が水平方向に伸びるとともに前記Z1軸線が前記Z
軸線に平行として垂直方向に伸びるものとされている請
求項1または請求項2記載の角度位置決め装置。
3. The apparatus according to claim 3, wherein said Z axis extends in a vertical direction and said X axis extends.
The axis extends in the horizontal direction and the Z1 axis is
3. The angle positioning device according to claim 1, wherein the angle positioning device extends in a vertical direction parallel to the axis.
【請求項4】 前記応動変位許容手段が、前記ウォーム
ギヤに回転力を付与するモータの軸とウォームギヤの軸
との間に装着されるとともにX軸線方向に離隔されかつ
周方向に位置ずれされた複数の切欠溝を有する筒体を含
み回転力を伝達可能で前記ピエゾアクチュエータから発
生された伸縮力でX軸線方向に伸縮可能な切欠溝付筒体
型のカップリングから形成されている請求項2または請
求項3記載の角度位置決め装置。
4. A plurality of said reaction displacement permitting means are mounted between a shaft of a motor for applying a rotational force to the worm gear and a shaft of the worm gear, and are separated in the X-axis direction and displaced in the circumferential direction. 3. A cylindrical coupling having a notched groove, which includes a cylindrical body having a notched groove, is capable of transmitting rotational force, and is expandable and contractible in the X-axis direction by an expanding and contracting force generated by the piezo actuator. Item 3. The angle positioning device according to Item 3.
【請求項5】 前記ハスバ歯車が円筒体の外周面に歯を
設けた構造とされかつこの円筒体内に前記回転テーブル
に連結されたロータリーエンコーダが配設されている請
求項2から請求項4までのいずれか1項に記載された角
度位置決め装置。
5. The helical gear has a structure in which teeth are provided on an outer peripheral surface of a cylindrical body, and a rotary encoder connected to the rotary table is provided in the cylindrical body. An angle positioning device described in any one of the above.
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