JPS5828163Y2 - ジャイロ機構を備えた回転装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はジャイロ機構を備えた回転装置に関するもので
ある。

通常回転装置の駆動源に用いるモータの出力は次式によ
って負荷トルクＴを求めて決定している。

Ｊ：慣性モーメント、ω：角速度 ｔ：立上り時定数、Ｔ２：摩擦トルク ＴＬ：風圧トルク 上式において摩擦トルクＴｆは軸受の種類によって決ま
るが、軸受として一般に使用されているすべり軸受、こ
ろがり軸受等においては、この値は正確に算出され難く
、実際には実験的に求めている。

すなわちこの種軸受においては、摩擦トルクＴｖを考慮
して、その分だけモータの出力を大きくする必要がある
。

これに対し軸受として気体軸受を採用する回転装置では
、上式において摩擦トルクＴｆをほとんど零とすること
ができるから、負荷トルクＴを負荷の形状による慣性モ
ーメントＪと風圧トルクＴＬとによって計算することが
できると共に１．駆動源のモータの出力を小さくするこ
とができる。

一方、ジンバルとこれに軸支されたロータとをそれぞれ
回転させるジャイロ機構を備えた従来の回転装置では、
上記気体軸受は使用されていない。

このためかかる装置では、ロータおよびジンバルを回転
駆動するモータは高出力のものを必要とし、またジンバ
ル軸受上の負荷容量の差異による力学的アンバランスが
ある場合には高精度の制御を行なうことができない。

渣たかかるジャイロ機構にかいて、ジンバルは連続回転
するように構成され、これをステップ連動させる提案は
伺らなされていない。

しかしジャイロ機構の回転装置を使用する測定装置等に
おいては、ジンバルをステップ運動させることにより高
精度の測定が行なえる場合もある。

本考案の目的は上述したジャイロ機構における種々の欠
点を除去し、駆動源のモータ出力を小さくでき、かつジ
ンバルを正逆方向にステップ回動可能とすると共にその
力学的アンバランスを解消し、したがって高精度の回転
制御を行ない得るよう適切に構成配置したジャイロ機構
を備えた回転装置を提供せんとするにある。

以下図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第１図は本考案ジャイロ機構を備えた回転装置を適用す
る非球面測定機の要部の一例の構成を示す線図である。

被測定レンズ１はレンズ保持台２によって保持されてい
る。

この保持台２はロータ３に取り付けられ、ロータ３はジ
ンバル４に取り付ケたエンコーダー付きり、Ｃサーボモ
ータ５にカップリング６で連結されている。

本例では前記ロータ３をジンバル４との間で気体軸受す
るため、ジンバル４の軸受部に給気穴７を有する供給圧
力室８を形成し、この供給圧力室８にパイプ９を経て圧
縮気体を供給可能にする。

ロータ３はり、Ｃサーボモータ５によってθ軸１０を中
心に回転するが、ここではり、Ｃサーボモータ５の回転
をエンコーダーにより検出し、この検出信号なり、Ｃサ
ーボモータ５のドライブ回路にフィードバックさせるこ
とにより約２０Ｏｒ、ｐ、ｍの定速回転させる。

ジンバル４の両側にはそれぞれジンバル軸１１ａ。

１１ｂを取り付ける。

本例ではこれらジンバル軸１１ａ、１１ｂを、ベット１
２に取り付けた固定部材１３との間でそれぞれ気体軸受
する。

このため固定部材１３の軸受部にそれぞれ給気穴１４ａ
。

１４ｂを有する供給圧力室１５ａ、１５ｂを形成し、こ
れら供給圧力室１５ａ、１５ｂにそれぞれパイプ１６ｇ
、１６ｂを経て圧縮気体を供給可能にする。

また一方のジンバル軸（本例では１１ｂ）は固定部材１
３に取り付けたエンコーダー付きり、Ｃサーボモータ１
７にカップリング１８で連結してジンバル４をα軸１９
を中心に回動可能にすると共に、他方のジンバル軸１１
ａにはバランス重り２０を取付ける。

なおこのバランス重り２０はジンバル４を回動させたと
きにα軸１９に作用するモーメントとは反対方向のモー
メントが作用するように取り付ける。

この場合ジンバル軸１１ａの気体軸受に対する負荷容量
はジンバル軸１１ｂの気体軸受に対する負荷容量よりも
大きくなり力学的にアンバランスとなる。

このため本例ではジンバル軸１１ａの気体軸受における
圧縮気体の供給圧をジンバル軸１１ｂにかけるよりも高
くしてその力学的アンバランスを解消し、α軸１９とベ
ット１２の高さとの平行度を０．５μｍ以下に押える。

前記ジンバル軸１１ａ、１１ｂおよびロータ３を気体軸
受するための圧縮気体の供給は、第２図に一例を示すよ
うに圧縮気体供給源としてエアーコンプレッサ２１を用
い、このエアーコンプレッサ２１にそれぞれエアーフィ
ルタ２２ａ、２２ｂ。

２２ｃおよびマイクロエアーフィルタ２３ａ。

２３ｂ 、２３ｅを経て圧力調整弁２４ａ 、２４ｂ。

２４ｅを連結し、これら圧力調整弁２４ａ、２４ｂ。

２４ｃにそれぞれ第１図に示したパイプ１６ａ。

１６ｂ、９を連結することによって行なう。

したがって上述したようにジンバル軸１１ａの気体軸受
１１−ける圧縮気体の供給圧をジンバル軸１１ｂにおけ
るよりも高くしてα軸１９上での力学的アンバランスを
解消するには、圧力調整弁２４ａおよび２４ｂを適切に
調整することによって容易に行なうことができる。

またエアーコンプレッサ２１の出力側には圧力スイッチ
２５を設ける。

この圧力スイッチ２５は、各気体軸受が設計上の供給圧
になったとき作動し、これにより各り、Ｃサーボモータ
５，１７等の駆動回路電源をＯＮとして、ロータ３、ジ
ンバル４を回動可能とする。

したがって各気体軸受は設計圧力にならない状態で回転
動作を行なうことがないから、これに伴なう軸受の破損
を有効に防止することができる。

第１図にかいてジンバル４はり、Ｃサーボモータ１Ｔに
よってα軸１９を中心に±５０°の回転角内でステップ
回動させる。

本例では１ステツプ角を１°とし、エンコーダーからの
信号を検出してり、Ｃサーボモータ１７の駆動回路にフ
ィードバックを行なうことにより位置精度を４“以内に
押えている。

捷た、Ｄ、Ｃサーボモータ５，１７の動作命令は図示し
ないマイクロコンピュータ−で行ない、α軸１９の１ス
テツプごとにθ軸１０上で図示しない例えば触針式干渉
計により被測定レンズ１の円周方向の変位を順次に読み
取る。

上述した本考案ジャイロ機構を備えた回転装置では、ロ
ータ３釦よびジンバル軸１１ａ、１１ｂを気体軸受によ
って軸支したから、軸受部に訃ける摩擦トルクをほとん
ど零とすることができ、したがってり、Ｃサーボモータ
５，１Ｔの出力もその分だけ小さくすることができる。

またジンバル軸１１ａ、１１ｂの気体軸受への圧縮気体
をそれぞれ独立の圧力調整弁２４ａ 、２４ｂを経て供
給するよう構成したから、これら圧力調整弁２４ａ。

２４ｂを適切に調整することにより、α軸１９上での力
学的アンバランスを有効に解消し、α軸１９を正確に水
平に維持することができ、したがって高精度の回動制御
を行なうことができる。

更に上述した非球面測定際に訃いては、ジンバル４をあ
る回転角の範囲内でステップ回路させて、その１ステツ
プととい被測定レンズ１０円周方向の変位量を読み取る
ものであるから極めて高精度の測定を容易に行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案ジャイロ機構を備えた回転装置を用いる
非球面測定機の要部の一例の構成を示す断面図、第２図
は第１図に示した各気体軸受に圧縮気体を供給するエア
ーラインの一例を示す線図である。 ３・・・・・・ロータ、４・・・・・・ジンバル、５・
・・・・・Ｄ、Ｃ？−ボモータ、７・・・・・・給気穴
、８・・・・・・供給圧力室、９・・・・・・パイプ、
１０・・・・・・θ軸−，１１ａ＊１１ｂ・・・・・・
ジンバル軸、１３・・・・・・固定部材、１４ａ、１４
ｂ・・・・・・給気穴、１５ａ、１５ｂ・・・・・・供
給圧力室、１６ａ、１６ｂ・・・・・・パイプ、１７・
・・・・・Ｄ、Ｃサーボモータ、１９・・・・・・α軸
、２１・・・・・・エアーコンプレッサ、２４ａ 、２
４ｂ 、２４ｃ・・・・・・圧力調整弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ジンバルと、これに軸支されたロータとを相対的に回動
   させるジャイロ機構を備えた回転装置において、ジンバ
   ルをロータ軸の両側で固定部材に軸支すると共に、この
   ２つのジンバル軸およびロータ軸を気体軸受とし、かつ
   ２つのジンバル気体軸受と圧縮気体供給源との間に、ジ
   ンバル回動軸上での負荷の差違に基く力学的アンバラン
   スを解消するために各ジンバル気体軸受への供給気体圧
   力を独立に設定する圧力調整弁をそれぞれ設けたことを
   特徴とするジャイロ機構を備えた回転装置。