WO2014054188A1 - 手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージ - Google Patents

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WO2014054188A1
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handle
stage
manual
manual stage
sliding
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PCT/JP2012/076559
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Inventor
洋明 村松
Original Assignee
株式会社ミラック光学
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Priority to JP2014544401A priority patent/JP5913624B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G12INSTRUMENT DETAILS
    • G12BCONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B5/00Adjusting position or attitude, e.g. level, of instruments or other apparatus, or of parts thereof; Compensating for the effects of tilting or acceleration, e.g. for optical apparatus
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a motorized unit for a manual stage and a manual stage with a motorized unit, and in particular, is attached to a manual stage for manually moving a sliding part or a fixed part, and automatically moves the sliding part or the fixed part.
  • the present invention relates to a motorized unit to be operated and a manual stage equipped with the motorized unit.
  • electrical and electronic devices such as CCD cameras and sensors, optical devices such as lenses and microscopes, and lighting devices such as LEDs may need to be adjusted for positioning and focusing. is there. In addition, there is a case where the positions of these must be further finely adjusted after they are attached.
  • the above-described electrical / electronic devices, optical devices, lighting devices, and the like are generally installed on a machine element called a “stage” to perform position adjustment and fine adjustment.
  • stages devices that require position adjustment and fine adjustment for positioning and focusing are collectively referred to as “precision devices”.
  • a stage in which a user moves a precision device by operating a handle is referred to as a “manual stage” and includes a sliding part, a fixed part, and a handle.
  • This manual stage includes, for example, a dovetail stage, a feed screw stage, a linear ball stage, a cross roller stage, a simple ball stage, a dovetail slide rail stage, etc., depending on the sliding mechanism.
  • Each stage has various types according to the purpose of use. For example, in the case of a dovetail stage, an X-axis dovetail stage that slides in one direction, or slides in two directions that are substantially orthogonal.
  • FIGS. 6 to 16 show various types of embodiments described above.
  • FIG. 6 shows an embodiment of the X-axis stage.
  • FIG. 7 shows an embodiment of an X-axis stage (handle extension type).
  • FIG. 8 shows an embodiment of an XY axis stage.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the Z-axis stage.
  • FIG. 10 shows an embodiment of the X-axis stage.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the Z-axis stage.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the X-axis stage.
  • FIG. 13 shows an example of an X-axis stage (dovetail feed screw type).
  • FIG. 14 shows an example of an X-axis stage (a dovetail slim feed screw type).
  • FIG. 15 shows an embodiment of an X-axis stage (a dovetail slim feed screw type).
  • FIG. 16 shows an embodiment of the X-axis stage.
  • the manual stage adjusts the position of the precision instrument by moving the sliding part with respect to the fixed part by the drive mechanism.
  • the drive mechanism include a rack and pinion mainly used for a dovetail stage and a male screw rod and a female screw cylinder mainly used for a feed screw type stage.
  • the precision instrument is attached by a fastener to a precision instrument mounting hole provided on the upper side of the sliding component in the stage.
  • the fixing component of the stage is fixed to the base by screwing the fastener into the base fixing hole.
  • This manual stage is fixed at any position on the fixed part by tightening the sliding fixing screw provided on the sliding part, and can be moved on the fixed part by loosening this sliding fixing screw. It becomes.
  • the drive mechanism of the rack and pinion type manual stage will be described with reference to FIG.
  • the drive mechanism by the rack and pinion is supported by a fixed part or a sliding part connected to a rack fixed to the sliding part or the fixed part (Patent Document 1, FIG. 2, reference numeral 13) so that the handle and the rotary shaft are in common.
  • the feed screw type drive mechanism passes through a female screw cylinder (reference numeral 306 in Patent Document 1 and reference numeral 306) connected to the back surface of a sliding part to which a precision device is attached, and a block fixed to a fixed part connected to a base.
  • This is a drive mechanism that engages with a male threaded rod (same reference numeral 307) and rotates the male threaded rod by operating a handle (same numeral 309) to move the sliding part relative to the fixed part. That is, it is a drive mechanism in which the male screw rod and the female screw cylinder operate by rotating the handle.
  • This feed screw type manual stage is combined with a sliding mechanism called dovetail type stage, which will be described later, and moves about 4.2 mm by one rotation of the handle, making it suitable for cases where load resistance is required and fine adjustment is required. It is a drive mechanism.
  • a sliding mechanism using dovetail grooves will be described with reference to FIG.
  • the dovetail type manual stage is generally used as a sliding mechanism for smoothly sliding the sliding part with respect to the fixed part.
  • a fixed part having a dovetail groove recessed in a trapezoidal shape reference numeral 3 in FIG.
  • FIG. 11 of Patent Document 2 discloses a system that controls the rotation of a handle by an electric motor.
  • a clamp member reference numeral 409 in FIG.
  • an electric motor reference numeral 32 in FIG. 11
  • a control device reference numeral 33 in FIG. 11
  • the electric motor is connected to the end portion of the rotation operation unit via the coupler, and the male screw rod is rotated by the rotation operation of the electric motor to move the sliding component relative to the fixed component.
  • Patent Document 3 discloses a high-performance manual stage unit and a manual stage configuration system that can select components to be attached to the manual stage main body according to ease of use, required functions, and use applications. . Then, it is disclosed that the “handle part (group) (reference numerals 5a to 5e in FIG. 9)” is selected and attached to the “manual stage body (reference numeral 2 in FIG. 6)” shown in FIG. 6 as shown in FIG. Has been.
  • FIG. 9 (e) shows an electric handle part (reference numeral in FIG. 9) for connecting the handle part connected to the handle connecting means to the electric motor and the control device by a coupler that further encloses the handle part and controlling the rotation of the handle by the electric motor. 5e). All of these handle parts are configured to be engaged with the tip screw portion of the handle connecting means of the manual stage main body, and the manual stage can be expanded to the electric stage by selecting this electric handle part.
  • manual adjustment is more desirable, and it is difficult to substitute manual delicate handle operation by automatic operation.
  • manual fine adjustment is to be realized by automation (or motorization), there is a problem that a more expensive control mechanism or control software is required.
  • a complicated control mechanism and control software for operating the same are required, which is not economical.
  • the purpose of the present application is to solve such a problem, and it is possible to select automatic and manual by attaching and detaching a simple mechanism to a conventional manual stage that moves a sliding part or a fixed part by manual rotation of the handle, Another object is to provide a motorized unit for a manual stage that can be finely adjusted manually, and a manual stage with a motorized unit.
  • the motorized unit for a manual stage includes a sliding part to which a precision device is attached and a fixed part to be fixed to a base connected via a drive mechanism.
  • An anti-rotation jig that is attached to a manual stage that adjusts the position of a precision instrument by moving the sliding part by rotating the position of the manual stage and prevents the co-rotation by sandwiching the sliding part or fixed part of the manual stage, and a handle shaft
  • a handle driving coupling portion that is coupled to the handle while maintaining substantially the same axis, a handle gripping portion that grips the handle knob portion of the handle, and a motor that rotates the handle driving coupling portion, and can be manually operated by attaching or detaching Any one of automatic operations is selected.
  • the motorized unit is detachably attached to the manual stage. Then, either manual operation or automatic operation is selected by attaching or detaching the motorized unit. Thereby, the user can set the automatic operation mode (or the electric operation mode) by attaching the newly purchased motorized unit to the already purchased manual stage. Moreover, it can return to manual operation mode by removing the attached motorized unit, and the usability of the stage is improved. As described above, the user can use the advantages of manual operation and the advantages of automatic operation or electric operation.
  • the electrification unit includes a rotation prevention jig, a handle driving connecting portion, a handle gripping portion, and a motor.
  • the anti-rotation jig can reliably pinch the variation in the dimensional accuracy of the sliding component or the fixed component.
  • the handle driving connecting portion can be coupled to the handle while being substantially coaxial with the handle shaft. Further, the handle gripping portion can reliably grip the handle knob portion having variations in dimensional accuracy.
  • the manual stage electrification unit performs fine adjustment of the position of the precision instrument by rotating the handle knob portion gripped by the handle gripping portion by manually rotating the handle driving connecting portion. It is preferable.
  • the handle gripping portion detachably grips the handle knob portion with a claw-shaped chuck device.
  • the knob part of the handle can be reliably gripped with a simple mechanism.
  • the manual stage according to the present invention is configured such that a sliding part to which a precision instrument is attached and a fixed part fixed to a base are connected via a driving mechanism, and a rotating operation around the axis of the handle is performed.
  • the anti-rotation jig that prevents the co-rotation by sandwiching the sliding parts or the fixed parts, and the handle while maintaining the same axis as the handle.
  • Automatic operation can be selected by attaching a motorized unit comprising a handle driving connecting portion, a handle gripping portion for gripping a handle knob portion, and a motor for rotating the handle driving connecting portion.
  • the manual stage on which the motorized unit is detachably attached can be selected either manually or automatically by detaching the motorized unit. Thereby, the user can set the automatic operation mode (or the electric operation mode) for the already purchased manual stage.
  • the electrification unit includes a rotation prevention jig, a handle driving connecting portion, a handle gripping portion, and a motor. And it can prevent co-rotation with the anti-rotation jig which pinches
  • the handle gripping portion can reliably grip the handle knob portion having variations in dimensional accuracy.
  • the manual stage rotates the handle knob gripped by the handle gripping part by manually rotating the handle driving connecting part of the attached electrified unit, and finely adjusts the position of the precision instrument. Preferably it is done. Accordingly, in addition to the manual operation and the automatic operation described above, the automatic operation is stopped, so that the handle can be finely adjusted manually by the handle driving connecting portion.
  • the motorized unit for a manual stage according to the present invention includes a sliding part to which a precision device is attached and a fixed part to be fixed to a base connected via a drive mechanism.
  • the sliding part is moved by rotating the part, and it is attached to the manual stage that adjusts the position of the precision instrument.
  • a motorized unit main body connected to a handle of a moving part or a fixed part and a motor for rotating the handle are provided, and either manual operation or automatic operation is selected by attaching or detaching.
  • the motorized unit is detachably attached to the manual stage.
  • either manual operation or automatic operation is selected by attaching or detaching the motorized unit.
  • the user can set the automatic operation mode (or the electric operation mode) by attaching the newly purchased motorized unit to the already purchased manual stage.
  • it can return to manual operation mode by removing the attached motorization unit, and the usability of the stage is improved.
  • This motorized unit has a pinch fixing part for pinching and fixing a sliding part or a fixed part, a motorized unit main body that is connected to the handle of the sliding part or the fixed part while maintaining a substantially coaxial axis with the handle shaft, and the handle is rotated. It is composed of a motor to be made. And it can prevent co-rotation by the pinch
  • the motorized unit main body can be coupled to the handle while being substantially coaxial with the handle shaft. Furthermore, the handle portion of the handle having a variation in dimensional accuracy can be reliably gripped by the motorized unit main body.
  • the motorized unit for manual stages is a frame in which the pinch fixing part is composed of a pinch plate with a bolt hole and a through bolt.
  • the sliding part or the fixed part is pinched by the frame from both sides and the nut is tightened.
  • the sliding component or the fixed component is tightened. Thereby, it is possible to reliably prevent co-rotation with a simple mechanism.
  • the frame can be inserted into sliding parts or fixed parts having different sizes.
  • the motorized unit for manual stage preferably has a fine adjustment knob in which the motorized unit main body manually rotates the handle while maintaining substantially the same axis as the handle shaft of the sliding component or the fixed component.
  • the handle can be finely adjusted manually by the handle driving connecting portion by stopping the automatic operation mode.
  • a handle shaft from which a knob portion is removed is connected to the motorized unit main body.
  • the handle can be rotated by a simple mechanism.
  • the manual stage according to the present invention is configured such that a sliding part to which a precision instrument is attached and a fixed part fixed to a base are connected via a driving mechanism, and a rotating operation around the axis of the handle is performed.
  • the clamping part that clamps the sliding parts or the fixed parts and fixes the sliding parts or the fixed parts while holding the handle shaft substantially coaxially.
  • An automatic operation can be selected by attaching an electrification unit including an electrification unit main body connected to the handle and a motor for rotating the handle.
  • the manual stage preferably has a fine adjustment knob for manually rotating the handle while the attached motorized unit main body is substantially coaxial with the handle shaft of the sliding component or the fixed component.
  • the automatic operation can be stopped and the handle can be finely adjusted manually with the fine adjustment knob.
  • the motorized unit for a manual stage and the manual stage with the motorized unit according to the present invention a simple mechanism is provided with respect to the conventional manual stage that moves the sliding component by manual rotation of the handle.
  • attaching and detaching it is possible to select between automatic and manual, and it is possible to provide a motorized unit for a manual stage that can be finely adjusted manually, and a manual stage with a motorized unit.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of one embodiment of a manual stage motorized unit according to the present invention, and is an exploded perspective view showing a schematic configuration of one embodiment of a manual stage with a motorized unit. It is.
  • FIG. 2 is a side view of the manual stage motorized unit of FIG. 1 and the manual stage with the motorized unit.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of another embodiment of the manual stage motorized unit and the manual stage with the motorized unit according to the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the motorized unit for the manual stage and the manual stage with the motorized unit of FIG.
  • FIG. 5 is a side view seen from the AA direction in FIG. 3 and a side view seen from the BB direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of one embodiment of a manual stage motorized unit according to the present invention, and is an exploded perspective view showing a schematic configuration of one embodiment of a manual stage with a motorized unit. It
  • FIG. 6 is a plan view and a side view of an X-axis stage that is a subject of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view and a side view of an X-axis stage (handle extension type) that is an object of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view and a side view of an XY axis stage that is a subject of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view and a side view of a Z-axis stage that is an object of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view, a bottom view, and a side view of an X-axis stage that is an object of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view, a bottom view, and a side view of a Z-axis stage that is an object of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view, a bottom view, and a side view of an X-axis stage that is an object of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view, a bottom view, and a side view of an X-axis stage (dovetail feed screw type) that is an object of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view, a bottom view, and a side view of an X-axis stage (a dovetail groove slim feed screw type) that is an object of the present invention.
  • FIG. 15 is a plan view, a bottom view, and a side view of an X-axis stage (a dovetail groove slim feed screw type) that is an object of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view, a bottom view, and a side view of an X-axis stage that is an object of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the first embodiment of the manual stage electrification unit 1.
  • the manual stage motorization unit 1 is attached to the manual stage 10, and the manual stage 10 exhibits the function of an automatic stage.
  • FIG. 2 shows a side view of the manual stage motorization unit 1 of FIG.
  • the sliding component 12 and the fixed component 11 are connected via a drive mechanism such as a rack and pinion type or a feed screw type.
  • FIG. 1 shows the case of a rack and pinion type manual stage in which the rack 15 and the pinion gear 16 (see FIG.
  • the manual stage 10 fixes the sliding component 12 at an arbitrary position on the fixing component 11 by tightening the sliding fixing screw 5 shown in FIG. Then, the sliding component 12 can be moved by loosening the sliding fixing screw 5.
  • a precision instrument (not shown) is attached to the precision instrument mounting hole 14 with a fastener.
  • the fixing component 11 is fixed to a base (not shown) by screwing a fastener into the base fixing hole 17.
  • the motorized unit for manual stage 1 is a unit that is attached to the manual stage 10 and that motorizes the movement of the sliding component 12 of the manual stage 10. As shown in FIG.
  • the electrification unit 1 includes a clamp 3 as an anti-rotation jig, a coupling 9 as a handle driving connecting portion, a coupling claw 7 as a handle gripping portion, and an electrification unit main body 2. It is composed of a built-in motor (not shown). In addition, a wire harness 4 in which wiring is bundled is attached to the electrification unit main body 2.
  • the manual stage 10 includes, for example, a dovetail stage, a feed screw stage, a linear ball stage, a cross roller stage, a simple ball stage, a dovetail slide rail stage, etc., depending on the sliding mechanism.
  • the electrification unit 1 of the present invention is applied to the manual stage 10 to which the electrification unit 1 is attached in the above-described manual stage 10 other than the dovetail stage and the feed screw stage.
  • the clamp 3 sandwiches the sliding component 12 or the fixed component 11 of the manual stage 10 from both sides, generates a reaction force against the torque generated by the rotation of the motor, and prevents the motorized unit 1 from rotating together.
  • the coupling 9 is coupled to the handle 13 while being substantially coaxial with the handle shaft.
  • the coupling 9 is rotated by a motor (not shown).
  • the coupling claw 7 holds the knob portion 19 of the handle 13 and transmits the rotation of the coupling 9 to the handle 13.
  • the coupling claw 7 is provided with a “claw” -shaped chuck device, which sandwiches and holds the knob portion 19 of the handle 13 so as to be detachable.
  • the clamp 3 serves as an opening / closing mechanism that sandwiches the sliding component 12 or the fixing component 11 so that the distal end portions are opened or closed with respect to each other and detachable.
  • This opening / closing mechanism rotates the wheel 23 to be connected by rotating the gear 21 around the axis by the clamp opening / closing screw 8 to open / close the tip of one clamp 3.
  • the spur gear 22 that meshes with the wheel 23 is rotated in conjunction with the rotation of the wheel 23 to open and close the tip of the other clamp 3.
  • the direction of opening and closing and the degree of opening and closing of the distal ends of the pair of clamps 3 are adjusted by the rotation direction and amount of rotation of the clamp opening / closing screw 8 provided in the motorized unit body 2.
  • the sliding component 12 or the fixed component 11 can be easily sandwiched by opening or closing the distal ends of the pair of clamps 3 with each other.
  • the opening / closing mechanism can be inserted into the sliding component 12 or the fixed component 11 having different sizes.
  • the opening / closing mechanism can reliably pinch the variation in the dimensional accuracy of the sliding component 12 or the fixed component 11.
  • the coupling 9 is a mechanism that is coupled to the handle 13 and includes a knurling 6 that is a knob on the outer periphery of the circle.
  • the manual stage motorization unit 1 is detachable from the manual stage 10. Then, the motorized unit 1 is attached to the manual stage 10 to switch to the automatic operation mode (or the electric operation mode). Further, the motorized unit 1 is removed from the manual stage 10 to switch to the manual operation mode. That is, either manual operation or automatic operation is selected by the manual stage motorization unit 1 according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the second embodiment of the manual stage electrification unit 30.
  • the manual stage electrification unit 30 is attached to the manual stage 10 so that the manual stage 10 exhibits the function of an automatic stage.
  • FIG. 4 is a plan view of the manual stage motorization unit 30 of FIG.
  • FIG. 5 shows a side view of the manual stage motorization unit 30 of FIG.
  • the sliding component 31 and the fixed component 44 are connected via a drive mechanism such as a rack and pinion or a feed screw.
  • FIG. 3 shows a case of a rack and pinion type manual stage in which a rack 41 and a pinion gear (not shown) are engaged and slide.
  • the motorized unit 30 for manual stage is a unit that is attached to the manual stage 10 and that motorizes the movement of the sliding component 31 or the fixed component 44 of the manual stage 10.
  • the manual stage 10 includes, for example, a dovetail stage, a feed screw stage, a linear ball stage, a cross roller stage, a simple ball stage, a dovetail slide rail stage, etc., depending on the sliding mechanism.
  • the manual stage 10 of the present invention can be applied to the manual stage 10 to which the motorized unit 30 can be attached in the manual stage 10 described above in addition to the dovetail type stage and the feed screw type stage.
  • the electrification unit 30 includes a slidable component 31 while holding the slidable component 31 or the fixed component 44 and the handle shaft 45 substantially coaxially.
  • the motorized unit main body 40 connected to the handle of the fixed component 44 and a motor (not shown) for rotating the handle are configured.
  • the pinch fixing portion 24 includes a pinch plate 36 a provided between the sliding component 31 or the fixed component 44 and the motorized unit main body 40, a pinching plate 36 b provided on the rear surface of the slide component 31 or the fixed component 44,
  • the frame is constituted by through bolts 34a and 34b for connecting the plates 36a and 36b and cap nuts 35a and 35b connected to the through bolts 34a and 34b.
  • the motorized unit main body 40 is connected to the sandwiching plate 36a by the mounting bolts 42.
  • the motorized unit main body 40 By tightening the cap nut 35 of this frame and the through bolt fastening screw 39 provided on the motorized unit main body 40, the motorized unit main body 40 is closely connected to the sliding component 31 or the fixed component 44. .
  • the frame can reliably prevent co-rotation with a simple mechanism. Further, it is possible to sandwich the sliding parts or the fixed parts having different sizes.
  • a handle shaft 45 from which a knob portion is removed from the handle is connected to the motorized unit main body 40.
  • the handle shaft 45 is connected to a gear 46 interlocked with a motor (not shown) provided in the electrification unit main body 40 and is electrically rotated.
  • the gear 46 is fixed to the handle shaft 45 by a set screw 47.
  • the motorized unit main body 40 has a fine adjustment knob 37 for manually rotating the handle while maintaining substantially the same axis as the handle shaft 45 of the sliding component 31 or the fixed component 44.
  • the fine adjustment knob 37 is manually rotated, the handle shaft 45 of the sliding component 31 or the fixed component 44 is rotated in conjunction with it.
  • the electrification unit main body 40 rotates the handle shaft 45 by the gear 46.
  • the motorized unit main body 40 can be coupled to the handle while being substantially coaxial with the handle shaft 45.
  • the motorized unit main body 40 can reliably transmit the rotation of the motor to the manual stage 10 by directly gripping the handle shaft 45 instead of the handle knob portion having a variation in dimensional accuracy.
  • the manual stage motorization unit 30 is detachable from the manual stage 10.
  • the motorized unit 30 is attached to the manual stage 10 to switch to the automatic operation mode (or the electric operation mode). Further, the motorized unit 30 is removed from the manual stage 10 to switch to the manual operation mode. That is, either manual operation or automatic operation is selected by the manual stage motorization unit 30 according to the present invention. Further, even in the automatic operation mode (or the electric operation mode) in which the motorized unit 30 is attached to the manual stage 10, the position of the precision instrument can be finely adjusted by manually rotating the fine adjustment knob 37. Thereby, the advantages of the manual operation mode can be implemented in the automatic operation mode.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a first embodiment of a manual stage 20 with an electrification unit.
  • the manual stage 20 with the motorized unit is a stage in which the motorized unit for manual stage 1 is coupled to the manual stage 10 in the direction of the one-dot chain line in FIG.
  • FIG. 2 shows a side view of the manual stage 20 with the motorized unit of FIG.
  • the manual stage 10 includes, for example, a dovetail stage, a feed screw stage, a linear ball stage, a cross roller stage, a simple ball stage, a dovetail slide rail stage, etc., depending on the sliding mechanism.
  • the manual stage 10 of the present invention can be applied to the manual stage 10 to which the motorized unit 1 can be attached in the above-described manual stage 10 in addition to the dovetail type stage and the feed screw type stage.
  • the manual stage 20 with the motorized unit is a device in which the motorized unit 1 is incorporated in the manual stage 10.
  • the electrification unit 1 includes a clamp 3 that is a rotation prevention jig, a coupling 9 that is a handle driving connecting portion, a coupling claw 7 that is a handle gripping portion, and a motor (see FIG. (Not shown).
  • the coupling 9 includes a knurl 6 that is a knob portion on a circular outer periphery. If the coupling claw 7 is gripping the knob portion 19 of the handle 13, the knob portion 19 of the handle 13 is rotated by manually rotating the knurl 6 to finely adjust the position of the precision instrument. Can be done.
  • the manual stage 20 with the motorized unit is in the automatic operation mode when the motorized unit 1 is attached to the manual stage 10.
  • the motorized unit 1 is removed from the manual stage 10 to switch to the manual operation mode. That is, for the manual stage 20 with the electrification unit according to the present invention, either manual operation or automatic operation (or electric operation mode) is selected. Further, even in the “automatic operation” mode in which the electrification unit 1 is attached to the manual stage 10, the position of the precision instrument can be finely adjusted by manually rotating the knurl 6. Thereby, the advantages of the manual operation mode can be implemented in the automatic operation (or electric operation mode) mode.
  • Configuration of Second Embodiment of Manual Stage with Motorized Unit below, it demonstrates in detail about 2nd Embodiment of the manual stage 50 with an electrification unit which concerns on this invention using drawing.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the manual stage 50 with the motorized unit.
  • the manual stage 50 with the motorized unit is a stage in which the manual stage motorized unit 30 is coupled to the manual stage 10.
  • FIG. 4 is a front view of the manual stage 50 with the motorized unit shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a side view of the manual stage 50 with the motorized unit of FIG.
  • the electrification unit 30 includes a pinch fixing portion 24 that pinches and fixes the sliding component 31 or the fixing component 44, and an electrification unit that is connected to the handle of the sliding component 31 or the fixing component 44 while being substantially coaxial with the handle shaft. It is comprised from the main body 40 and the motor (not shown) which rotates a handle
  • the manual stage 10 includes, for example, a dovetail stage, a feed screw stage, a linear ball stage, a cross roller stage, a simple ball stage, a dovetail slide rail stage, etc., depending on the sliding mechanism.
  • the manual stage 10 of the present invention can be applied to the manual stage 10 to which the motorized unit 30 can be attached in the manual stage 10 described above in addition to the dovetail type stage and the feed screw type stage.
  • the attached motorized unit main body 40 has a fine adjustment knob 37 for manually rotating the handle while maintaining substantially the same axis as the handle shaft of the sliding component 31 or the fixed component 44.
  • Control method for electrified unit The above-described control method of the electrification units 1 and 30 is performed by a control panel (not shown), and not only a simple ON / OFF switch operation but also an operation capable of a multi-step (stepless) speed command using a joystick
  • the operation can be performed by designating the movement amount using the keypad, and the operation method may be designated by the user.

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Abstract

 ハンドルの手動回転により摺動部品を移動させる従来のステージに対して、簡易な機構を着脱させることで自動と手動とが選択自在となり、さらに手動により微調整も可能な手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージを提供する。 手動ステージ用電動化ユニット1は、手動ステージ10の摺動部品12又は固定部品11を挟み込んで共回りを防止するクランプ3と、ハンドル軸18と略同軸を保持しながらハンドル13と結合するカプリング9と、つまみ部19を把持するカプリング用爪7と、カプリング9を回転させるモーターとを備え、手動ステージ10に着脱することで手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択され、手動ステージ10に装備されることで電動化ユニット付き手動ステージ20を構成する。

Description

手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージ
 本発明は、手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージに係り、特に、摺動部品又は固定部品を手動で移動させる手動ステージに取り付けられ、自動で摺動部品又は固定部品を移動させる電動化ユニット、及びこの電動化ユニットが装備された手動ステージに関する。
 例えばCCDカメラやセンサなどの電機・電子機器、例えばレンズや顕微鏡などの光学機器、例えばLEDなどの照明機器などは、その取付けに際し、位置決めやピント合わせのために位置調整をしなければならない場合がある。また、それらの取付け後において、更にそれらの位置を微調整しなければならない場合がある。上述した電機・電子機器、光学機器、照明機器などは、一般に「ステージ」と呼ばれる機械要素上に設置されて位置調整や微調整が行われる。なお、本明細書では、位置決めやピント合わせのための位置調整や微調整を必要とする機器を「精密機器」と総称する。
 これらのステージのうち、利用者がハンドル操作により精密機器を移動させるものを「手動ステージ」といい、摺動部品、固定部品及びハンドルから構成される。この手動ステージは、摺動部品と固定部品とが摺動機構を介して連結され、摺動部品又は固定部品に設けられたハンドルを軸回りに回転操作させ、固定部品に対して摺動部品を移動させて精密機器の位置調整を行う機器である。この手動ステージには、その摺動機構により、例えば、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージ、アリ溝スライドレール式ステージなどが含まれる。また、それぞれのステージには、使用目的に応じて多様な形式があり、例えば、アリ溝式ステージの場合には、1方向に摺動するX軸アリ溝式ステージ、略直交する2方向に摺動するXY軸アリ溝式ステージ、上下方向に摺動するZ軸アリ溝ステージなどがある。
 図6から図16に、上述した多様な形式の実施例を図面に示す。図6はX軸ステージの実施例である。図7はX軸ステージ(ハンドル延長タイプ)の実施例である。図8はXY軸ステージの実施例である。図9はZ軸ステージの実施例である。図10はX軸ステージの実施例である。図11はZ軸ステージの実施例である。図12はX軸ステージの実施例である。図13はX軸ステージ(アリ溝送りネジタイプ)の実施例である。図14はX軸ステージ(アリ溝スリム送りネジタイプ)の実施例である。図15はX軸ステージ(アリ溝スリム送りネジタイプ)の実施例である。そして、図16はX軸ステージの実施例である。
 手動ステージは、駆動機構により摺動部品を固定部品に対して移動させて精密機器の位置調整を行う。この駆動機構には、例えば、主としてアリ溝式ステージに用いられるラックアンドピニオン、主として送りネジ式ステージに用いられる雄ネジ棒及び雌ネジ筒などがある。さらに、駆動機構として手動ではなく自動又は電動で操作する自動ステージ又は電動ステージがある。
 精密機器は、ステージのうち摺動部品の上側に設けられた精密機器取付け孔に締結具により取り付けられる。また、ステージの固定部品は、締結具を土台固定孔にねじ込むことにより土台に固定される。この手動ステージは、摺動部品に設けられた摺動固定ネジを締め込むことにより固定部品上の任意の位置において固定され、この摺動固定ネジを緩めることにより固定部品上を移動することが可能となる。
 特許文献1の図2を参照してラックアンドピニオン式手動ステージの駆動機構を説明する。ラックアンドピニオンによる駆動機構は、摺動部品又は固定部品に固定されたラック(特許文献1図2符号13)と、ハンドルと回転軸が共通するように接続されて固定部品又は摺動部品により支持されたピニオンギア(同符号14)とが係合され、ハンドル(同符号9)を回転するとピニオンギアが連動して回転してラック上を移動し、摺動部品が固定部品に対して摺動する駆動機構である。つまり、ハンドルを回転駆動することでラック及びピニオンギアが動作する駆動機構である。このラックアンドピニオン式による手動ステージは、後述するアリ溝式ステージという摺動機構と組み合わされ、ハンドル1回転により約18mm移動し、素早く大きい動きが必要な場合に適した駆動機構である。
 特許文献1の図22を参照して送りネジ式手動ステージの駆動機構を説明する。送りネジ式による駆動機構は、精密機器が取付けられる摺動部品の裏面に接続される雌ネジ筒(特許文献1図22符号306)と、土台に接続される固定部品に固定されたブロックを貫通する雄ネジ棒(同符号307)とが係合され、ハンドル(同符号309)の操作により雄ネジ棒を回転させて固定部品に対して摺動部品を移動させる駆動機構である。つまり、ハンドルを回転駆動することで雄ネジ棒及び雌ネジ筒が動作する駆動機構である。この送りネジ式による手動ステージは、後述するアリ溝式ステージという摺動機構と組み合わされ、ハンドル1回転により約4.2mm移動し、耐荷重性が要求され微細な調整が必要な場合に適した駆動機構である。
 特許文献1の図1を参照してアリ溝による摺動機構を説明する。ラックアンドピニオン式手動ステージ、及び送りネジ式手動ステージでは、固定部品に対して摺動部品を滑らかに摺動させる摺動機構としてアリ溝式手動ステージを用いられるのが一般的である。アリ溝式手動ステージとは、台形状に窪んだアリ溝(特許文献1図1符号3)を有する固定部品と、台形状に突出したアリ(同符号2)を有する摺動部品が嵌合され、摺動部品が固定部品に対して滑らかに摺動する手動ステージである。
 このようなステージには、手動ステージのほかに、ステージとモーターなどの回転駆動機構とが一体化された自動ステージ(或いは電動ステージ)が開発されている。すなわち、ステージ内部にモーター、制御装置などが組み込まれているステージである。そして、この自動ステージ(或いは電動ステージ)は、その機構により自動操作(或いは電動操作)のみが可能であり、手動により操作することはできない。
 また、特許文献2の図11には、電動機によりハンドルの回転制御を行うシステムが開示されている。ここでは、第1ブロックに第1ワッシャを介してクランプ部材(図11の符号409)が接続し、クランプ部材に第2ワッシャを介して回転操作部(図11の符号406)が接続する。さらに、回転操作部には、カプラ(図11の符号31)により電動機(図11の符号32)及び制御装置(図11の符号33)が連結される。すなわち、電動機がカプラを介して回転操作部の端部に連結され、電動機の回転操作により雄ネジ棒を回転させ、固定部品に対して摺動部品を移動させる。
 さらに、特許文献3には、手動ステージ本体に取付けられる部品を、使い勝手、要求される機能、及び使用される用途に合わせて選択できる高機能な手動ステージユニット及び手動ステージ構成システムが開示されている。そして、図6に示す「手動ステージ本体(図6中符号2)」に図9に示すように「ハンドル部品(群)(図9中符号5a~5e)」が選択されて取り付けられることが開示されている。このうち、図9(e)には、ハンドル連結手段に連結するハンドル部品を更に包み込むカプラにより電動機及び制御装置に接続し、電動機によりハンドルの回転制御を行うための電動ハンドル部品(図9中符号5e)を示す。これらのハンドル部品は、全て手動ステージ本体のハンドル連結手段の先端ネジ部に係合するように構成され、この電動ハンドル部品を選択することで、手動ステージを電動ステージに拡張することができる。
特許第4606501号公報 特許第4890652号公報 特許第4574716号公報
 上述した、ステージとモーターなどの回転駆動機構とが一体化された自動ステージ、或いは電動ステージは、ステージにモーターなどの自動化装置が組み込まれているため、摺動部品の移動は自動操作に限られる。このため、手動ステージを使い慣れたユーザーにとっては使い勝手が悪くなる場合がある。例えば、位置の調整をする際に微妙な移動が必要となる場合である。この場合には、手動による調整のほうが望ましく、自動操作では手動による微妙なハンドル操作を代替することは難しい。また、手動による微妙な調整を自動化(或いは電動化)により実現しようとすると、より高価な制御機構や制御ソフトウエアが必要となってしまうという問題がある。また、ステージの利用者は、一体化された自動ステージを既存の手動ステージに取り付けられないため、新たに自動ステージを購入しなければならないという問題がある。
 また、特許文献2に示す、電動機によりハンドルの回転制御を行うシステム、及び特許文献3に示す電動ステージについて、これらを実用化して着脱自在なユニットとするには、下記の3つの技術的な課題を解決しなければならない。
 第1に、モーターの回転により電動化ユニット自体が共回りするのを防止する機構が必要となる点である。すなわち、電動化ユニットをモーターの回転の影響を受けない固定物に取付ければならない。そして、この共回りを防止する機構は手動ステージに対して容易に着脱できる機構でなければならないという問題がある。
 第2に、既存の手動ステージの摺動部品又は固定部品に取り付け可能とするためには、多様なサイズの摺動部品又は固定部品に汎用的に取り付けられる機構が必要となる。また、手動ステージのハンドルを回転させるためには多様なサイズのハンドルを汎用的に掴むことが可能な機構が必要になる。さらに、摺動部品、固定部品、ハンドルなどには製作誤差があるため、製作誤差に対応して確実に取付けられる機構や確実に掴む機構が要求されるという問題がある。
 第3に、ステージを自動化或いは電動化した場合であってもステージの位置の微調整を容易に行える機構が必要となる。つまり、手動ステージの利点である微調整が可能な点は自動ステージ(或いは電動式ステージ)においても要求される。この点に関し、自動ステージ(或いは電動式ステージ)おいてこの微調整を行うためには、複雑な制御機構とそれを動作させる制御ソフトウエアが必要となり、経済的ではないという問題がある。
 本願の目的は、かかる課題を解決し、ハンドルの手動回転により摺動部品又は固定部品を移動させる従来の手動ステージに対して、簡易な機構を着脱させることで自動と手動とが選択自在となり、さらに手動により微調整も可能な手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージを提供することである。
 上記目的を達成するため、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニットは、精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージに取り付けられ、手動ステージの摺動部品又は固定部品を挟み込んで共回りを防止する回転防止用冶具と、ハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合するハンドル駆動用連結部と、ハンドルのつまみ部を把持するハンドル把持部と、ハンドル駆動用連結部を回転させるモーターと、を備え、着脱することで手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択されることを特徴とする。
 上記構成により、手動ステージに電動化ユニットが着脱自在に取り付けられる。そして、電動化ユニットの着脱により手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択される。これにより、ユーザーは、すでに購入した手動ステージについて新たに購入した電動化ユニットを取り付けることで自動操作モード(或いは電動操作モード)とすることができる。また、取り付けられた電動化ユニットを取り外すことで手動操作モードに戻すことができ、ステージの使い勝手が良くなる。このように、ユーザーは、手動操作の利点及び自動操作或いは電動操作のそれぞれの利点を生かして使い分けることができる。
 この電動化ユニットは、回転防止用冶具、ハンドル駆動用連結部、ハンドル把持部、及びモーターから構成される。そして、手動ステージの摺動部品又は固定部品を挟み込む回転防止用冶具により共回りを防止することができる。また、回転防止用冶具によりサイズが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。また、回転防止用冶具により摺動部品又は固定部品の寸法精度のばらつきに対しても確実に挟み込むことができる。また、ハンドル駆動用連結部によりハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合させることができる。さらに、ハンドル把持部により、寸法精度にばらつきのあるハンドルのつまみ部を確実に把持することができる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、ハンドル駆動用連結部が、手動で回転操作されることにより、ハンドル把持部により把持されたハンドルのつまみ部を回転させ、精密機器の位置の微調整を行うことが好ましい。これにより、上述した手動操作及び自動操作に加えて、自動操作を止めることで、ハンドル駆動用連結部により手動でハンドルの微調整をすることができる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、回転防止用冶具が、一対のクランプであり、クランプの先端部を相互に開くか、又は閉じて着脱自在に摺動部品又は固定部品を挟み込む開閉機構を備えることが好ましい。これにより、簡単な機構により確実に共回りを防止することができる。また、回転防止用冶具によりサイズが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。さらに、回転防止用冶具により摺動部品又は固定部品の寸法精度のばらつきに対しても確実に挟み込むことができる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、開閉機構が、ギアを軸回りに回転させることで連結するホイールを回転させて一方のクランプの先端部の開閉を行い、ホイールに噛み合うスパーギアをホイールの回転に連動して回転させて他方のクランプの先端部の開閉を行い、一対のクランプの先端部を相互に開くか、又は閉じることが好ましい。この開閉機構により、簡単な機構で確実に共回りを防止することができる。また、回転防止用冶具によりサイズが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。さらに、回転防止用冶具により摺動部品又は固定部品の寸法精度のばらつきに対しても確実に挟み込むことができる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、ハンドル把持部が、爪状のチャック装置によりハンドルのつまみ部を着脱自在に把持することが好ましい。これにより、簡単な機構でハンドルのつまみ部を確実に把持することができる。また、このチャック機構を大きさの異なる他のチャック機構に取り換えることで多様な大きさのつまみ部に対応可能である。さらに、寸法精度にばらつきのあるハンドルのつまみ部を確実に把持することができる。
 上記目的を達成するため、本発明に係る手動ステージは、精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージにおいて、摺動部品又は固定部品を挟み込んで共回りを防止する回転防止用冶具と、ハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合するハンドル駆動用連結部と、ハンドルのつまみ部を把持するハンドル把持部と、ハンドル駆動用連結部を回転させるモーターと、を備える電動化ユニットを取付けることで自動操作が選択可能となることを特徴とする。
 上記構成により、電動化ユニットが着脱自在に取り付けられた手動ステージは、電動化ユニットの着脱により手動操作又は自動操作のいずれか一方が自在に選択される。これにより、ユーザーは、すでに購入した手動ステージについて自動操作モード(或いは電動操作モード)にすることができる。また、取り付けられた電動化ユニットを外すことで手動操作モードに切り替えることができ、ステージの使い勝手が良くなる。このように、ユーザーは、手動操作の利点及び自動操作或いは電動操作のそれぞれの利点を生かして使い分けることができる。
 この電動化ユニットは、回転防止用冶具、ハンドル駆動用連結部、ハンドル把持部、及びモーターから構成される。そして、手動ステージの摺動部品又は固定部品を挟み込む回転防止用冶具により共回りを防止することができる。また、回転防止用冶具により大きさが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。また、ハンドル駆動用連結部によりハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合させることができる。さらに、ハンドル把持部により、寸法精度にばらつきのあるハンドルのつまみ部を確実に把持することができる。
 また、手動ステージは、取り付けられた電動化ユニットのハンドル駆動用連結部を手動で回転操作することにより、ハンドル把持部により把持されたハンドルのつまみ部を回転させ、精密機器の位置の微調整を行うことが好ましい。これにより、上述した手動操作及び自動操作に加えて、自動操作を止めることで、ハンドル駆動用連結部により手動でハンドルの微調整をすることができる。
 上記目的を達成するため、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニットは、精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージに取り付けられ、摺動部品又は固定部品を挟み込んで固定させる挟み固定部と、ハンドル軸と略同軸を保持しながら摺動部品又は固定部品のハンドルと連結する電動化ユニット本体と、ハンドルを回転させるモーターと、を備え、着脱することで手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択されることを特徴とする。
 上記構成により、手動ステージに電動化ユニットが着脱自在に取り付けられる。そして、電動化ユニットの着脱により手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択される。これにより、ユーザーは、すでに購入した手動ステージについて新たに購入した電動化ユニットを取り付けることで自動操作モード(或いは電動操作モード)とすることができる。また、取り付けられた電動化ユニットを外すことで手動操作モードに戻すことができ、ステージの使い勝手が良くなる。このように、ユーザーは、手動操作の利点及び自動操作或いは電動操作のそれぞれの利点を生かして使い分けることができる。
 この電動化ユニットは、摺動部品又は固定部品を挟み込んで固定させる挟み固定部、ハンドル軸と略同軸を保持しながら摺動部品又は固定部品のハンドルと連結する電動化ユニット本体、及びハンドルを回転させるモーターから構成される。そして、手動ステージの摺動部品又は固定部品を固定させる挟み固定部により共回りを防止することができる。また、挟み固定部によりサイズが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。また、挟み固定部により摺動部品又は固定部品の寸法精度のばらつきに対しても確実に挟み込むことができる。また、電動化ユニット本体によりハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合させることができる。さらに、電動化ユニット本体により、寸法精度にばらつきのあるハンドルのつまみ部を確実に把持することができる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、挟み固定部が、ボルト孔が明いた挟みプレートと通しボルトにより構成されたフレームであり、摺動部品又は固定部品を両側からフレームで挟み込み、ナットを締め込むことにより摺動部品又は固定部品が締め付けられることが好ましい。これにより、簡単な機構で確実に共回りを防止することができる。また、このフレームにより大きさが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、電動化ユニット本体が、摺動部品又は固定部品のハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルを手動で回転させる微調整つまみを有することが好ましい。これにより、上述した手動操作及び自動操作に加えて、自動操作モードをやめることで、ハンドル駆動用連結部により手動でハンドルの微調整をすることができる。
 また、手動ステージ用電動化ユニットは、電動化ユニット本体には、ハンドルからつまみ部が除去されたハンドル軸が連結されることが好ましい。これにより、簡易な機構によりハンドルを回転させることができる。また、寸法精度が比較的悪いハンドルのつまみ部ではなく、寸法精度が比較的良いハンドル軸を把持することができる。
 上記目的を達成するため、本発明に係る手動ステージは、精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージにおいて、摺動部品又は固定部品を挟み込んで固定させる挟み固定部と、ハンドル軸と略同軸を保持しながら摺動部品又は固定部品のハンドルと連結する電動化ユニット本体と、ハンドルを回転させるモーターと、を備える電動化ユニットを取付けることで自動操作が選択可能となることを特徴とする。
 上記構成により、手動ステージは、手動ステージに着脱自在に取り付けられ、着脱により手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択される。これにより、ユーザーは、すでに購入した手動ステージについて新たに購入した電動化ユニットを取り付けることで電動ステージとすることができる。また、取り付けられた電動化ユニットを取り除くことで手動ステージに戻すことができ、使い勝手が良くなる。また、ユーザーは、手動操作の利点及び電動操作の利点を生かして使い分けることができる。
 また、手動ステージは、取り付けられた電動化ユニット本体が、摺動部品又は固定部品のハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルを手動で回転させる微調整つまみを有することが好ましい。これにより、上述した手動操作及び自動操作に加えて、自動操作を止めて、微調整つまみにより手動でハンドルの微調整をすることができる。
 以上のように、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージによれば、ハンドルの手動回転により摺動部品を移動させる従来の手動ステージに対して、簡易な機構を着脱させることで自動と手動とが選択自在となり、さらに手動により微調整も可能な手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージを提供することができる。
 図1は、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニットの1つの実施形態の概略構成を示す斜視図であり、電動化ユニット付き手動ステージの1つの実施形態の概略構成を示す分解された斜視図である。
 図2は、図1の手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージの側面図である。
 図3は、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージの他の実施形態の概略構成を示す斜視図である。
 図4は、図3の手動ステージ用電動化ユニット、及び電動化ユニット付き手動ステージの平面図である。
 図5は、図3のA−A方向から見た側面図、及びB−B方向から見た側面図である。
 図6は、本発明の対象となるX軸ステージの平面図及び側面図である。
 図7は、本発明の対象となるX軸ステージ(ハンドル延長タイプ)の平面図及び側面図である。
 図8は、本発明の対象となるXY軸ステージの平面図及び側面図である。
 図9は、本発明の対象となるZ軸ステージの平面図及び側面図である。
 図10は、本発明の対象となるX軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。  図11は、本発明の対象となるZ軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。
 図12は、本発明の対象となるX軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。
 図13は、本発明の対象となるX軸ステージ(アリ溝送りネジタイプ)の平面図、底面図、及び側面図である。
 図14は、本発明の対象となるX軸ステージ(アリ溝スリム送りネジタイプ)の平面図、底面図、及び側面図である。
 図15は、本発明の対象となるX軸ステージ(アリ溝スリム送りネジタイプ)の平面図、底面図、及び側面図である。
 図16は、本発明の対象となるX軸ステージの平面図、底面図、及び側面図である。
(手動ステージ用電動化ユニットの第1実施形態の構成)
 以下に、図面を用いて本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット1の第1実施形態につき、詳細に説明する。図1に手動ステージ用電動化ユニット1の第1実施形態の概略構成を斜視図で示す。手動ステージ用電動化ユニット1は、手動ステージ10に取り付けられ、手動ステージ10に自動ステージの機能が発揮される。また、図2に、図1の手動ステージ用電動化ユニット1の側面図を示す。
 手動ステージ10は、摺動部品12と固定部品11とが、例えば、ラックアンドピニオン式、送りネジ式などの駆動機構を介して連結される。図1には、ラック15及びピニオンギア16(図2参照)が噛み合って摺動するラックアンドピニオン式の手動ステージの場合を示すが、例えば、送りネジ式の手動ステージなど他の手動ステージであっても良い。そして、図1に示す手動ステージ10の場合にはハンドル13及びハンドルつまみ部19が摺動部品12には取り付けられる。そして、ハンドル13の回転により摺動部品12に連結されたピニオンギア16が回転し、固定部品に取り付けられたラック15上を移動する。なお、ハンドル13が固定部品11に取り付けられている場合には、ハンドル13の回転により固定部品11に連結されたピニオンギア16が回転し、摺動部品12に取り付けられたラック15上を移動する。手動ステージ10の利用者は、ハンドルつまみ部19を軸回りに回転操作させ、固定部品11に対して摺動部品12を移動させて精密機器の位置調整を行う。また、手動ステージ10は、図2に示す摺動固定ネジ5が締め込まれることで摺動部品12を固定部品11上の任意の位置において固定する。そして、摺動固定ネジ5を緩めることにより摺動部品12を移動可能にする。また、精密機器(図示せず)が精密機器取付け孔14に締結具により取り付けられる。さらに、固定部品11は、締結具を土台固定孔17にねじ込むことにより土台(図示せず)に固定される。
 本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット1は、この手動ステージ10に取り付けられ、手動ステージ10の摺動部品12の移動を電動化させるユニットである。図1に示すように、この電動化ユニット1は、回転防止用冶具であるクランプ3、ハンドル駆動用連結部であるカプリング9、ハンドル把持部であるカプリング用爪7、及び電動化ユニット本体2に内蔵されるモーター(図示せず)から構成される。また、電動化ユニット本体2には配線が束ねられたワイヤーハーネス4が取り付けられる。なお、手動ステージ10には、その摺動機構により、例えば、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージ、アリ溝スライドレール式ステージなどが含まれるが、本発明の電動化ユニット1は、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ以外にも上述した手動ステージ10の中で電動化ユニット1が取り付く手動ステージ10には適用される。
 クランプ3は、手動ステージ10の摺動部品12又は固定部品11を両側から挟み込み、モーターの回転により生じるトルクに対して反力を発生させ、電動化ユニット1の共回りを防止する。また、カプリング9は、ハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドル13と結合する。そして、このカプリング9はモーター(図示せず)により回転される。また、カプリング用爪7は、ハンドル13のつまみ部19を把持し、カプリング9の回転をハンドル13に伝達する。このカプリング用爪7には、「爪」状のチャック装置が設けられ、ハンドル13のつまみ部19を挟み込み着脱自在に把持する。
 図2に示すように、このクランプ3は、先端部を相互に開くか又は閉じて着脱自在に摺動部品12又は固定部品11を挟み込む開閉機構となる。この開閉機構は、クランプ開閉用ネジ8によりギア21を軸回りに回転させることで連結するホイール23を回転させ、一方のクランプ3の先端部の開閉を行う。また、ホイール23に噛み合うスパーギア22をホイール23の回転に連動して回転させて他方のクランプ3の先端部を開閉させる。そして、この一対のクランプ3の先端部の開閉の方向および開閉の度合いは、電動化ユニット本体2に設けられたクランプ開閉用ネジ8の回転方向及び回転量により調整される。このように、一対のクランプ3の先端部を相互に開くか、又は閉じることで簡易に摺動部品12又は固定部品11を挟み込むことが可能となる。また、この開閉機構によりサイズが異なる摺動部品12又は固定部品11に対しても挟み込むことが可能となる。また、この開閉機構により摺動部品12又は固定部品11の寸法精度のばらつきに対しても確実に挟み込むことができる。
 カプリング9は、ハンドル13と結合する機構であり、その円形の外周につまみ部であるローレット6を備える。カプリング用爪7がハンドル13のつまみ部19を把持している状態であれば、手動でローレット6を回転操作することにより、ハンドル13のつまみ部19を回転させ、精密機器の位置の微調整を行うことが可能となる。
 このように、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット1は手動ステージ10に対して着脱自在である。そして、電動化ユニット1を手動ステージ10に取り付けることで自動操作モード(或いは電動操作モード)に切り替わる。また、電動化ユニット1を手動ステージ10から除去することで手動操作モードに切り替わる。つまり、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット1により手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択される。さらに、電動化ユニット1を手動ステージ10に取り付けた自動操作モード(或いは電動操作モード)であってもローレット6を手動で回転させることで精密機器の位置を微調整することができる。これにより、自動操作モード(或いは電動操作モード)の際に手動操作モードの利点を実施できる。
(手動ステージ用電動化ユニットの第2実施形態の構成)
 以下に、図面を用いて本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット30の第2実施形態につき、詳細に説明する。図3に、手動ステージ用電動化ユニット30の第2実施形態の概略構成を斜視図で示す。手動ステージ用電動化ユニット30は、手動ステージ10に取り付けられ、手動ステージ10に自動ステージの機能が発揮される。また、図4に、図3の手動ステージ用電動化ユニット30の平面図を示す。さらに、図5に、図4の手動ステージ用電動化ユニット30の側面図を示す。
 手動ステージ10は、摺動部品31と固定部品44とが、例えば、ラックアンドピニオン、送りネジなどの駆動機構を介して連結される。図3には、ラック41及びピニオンギア(図示せず)が噛み合って摺動するラックアンドピニオン式の手動ステージの場合を示す。本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット30は、この手動ステージ10に取り付けられ、手動ステージ10の摺動部品31又は固定部品44の移動を電動化させるユニットである。なお、手動ステージ10には、その摺動機構により、例えば、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージ、アリ溝スライドレール式ステージなどが含まれるが、本発明の手動ステージ10は、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ以外にも上述した手動ステージ10の中で電動化ユニット30の取り付けが可能な手動ステージ10にも適用される。
 図3及び図4に示すように、この電動化ユニット30は、摺動部品31又は固定部品44を挟み込んで固定させる挟み固定部24と、ハンドル軸45と略同軸を保持しながら摺動部品31又は固定部品44のハンドルと連結する電動化ユニット本体40と、ハンドルを回転させるモーター(図示せず)とから構成される。また、電動化ユニット本体40には配線が束ねられたワイヤーハーネス43が取り付けられる。
 挟み固定部24は、摺動部品31又は固定部品44の前面で電動化ユニット本体40との間に設けられる挟みプレート36a、摺動部品31又は固定部品44の後面に設けられる挟みプレート36b、挟みプレート36a及び36bを連結する通しボルト34a,34b、及び通しボルト34a,34bに接続する袋ナット35a,35bからなり、フレームが構成される。電動化ユニット本体40は、取付けボルト42により挟みプレート36aに接続される。このフレームの袋ナット35、及び電動化ユニット本体40に設けられた通しボルト締付けネジ39を締め込むことで、電動化ユニット本体40は、摺動部品31又は固定部品44に密着して接続される。そして、このフレームにより簡単な機構で確実に共回りを防止することができる。また、大きさが異なる摺動部品又は固定部品に対しても挟み込むことが可能となる。
 図4に示すように、電動化ユニット本体40には、ハンドルからつまみ部が除去されたハンドル軸45が連結される。このハンドル軸45は、電動化ユニット本体40内に設けられたモーター(図示せず)に連動したギア46に連結されて電動により回転する。このギア46は止めネジ47によりハンドル軸45に固定される。さらに、電動化ユニット本体40は、摺動部品31又は固定部品44のハンドル軸45と略同軸を保持しながらハンドルを手動で回転させる微調整つまみ37を有する。この微調整つまみ37を手動で回転させると摺動部品31又は固定部品44のハンドル軸45が連動して回転する。
 このように、電動化ユニット本体40は、ギア46によりハンドル軸45を回転させる。これにより、電動化ユニット本体40はハンドル軸45と略同軸を保持しながらハンドルと結合させることができる。さらに、電動化ユニット本体40は、寸法精度にばらつきのあるハンドルのつまみ部ではなくハンドル軸45を直接把持することで確実にモーターの回転を手動ステージ10に伝達できる。
 このように、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット30は手動ステージ10に対して着脱自在である。そして、電動化ユニット30を手動ステージ10に取り付けることで自動操作モード(或いは電動操作モード)に切り替わる。また、電動化ユニット30を手動ステージ10から除去することで手動操作モードに切り替わる。つまり、本発明に係る手動ステージ用電動化ユニット30により手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択される。さらに、電動化ユニット30を手動ステージ10に取り付けた自動操作モード(或いは電動操作モード)であっても微調整つまみ37を手動で回転させることで精密機器の位置を微調整することができる。これにより、自動操作モードの際に手動操作モードの利点を実施できる。
(電動化ユニット付き手動ステージの第1実施形態の構成)
 以下に、図面を用いて本発明に係る電動化ユニット付き手動ステージ20の第1実施形態につき、詳細に説明する。図1に、電動化ユニット付き手動ステージ20の第1実施形態を分解した斜視図で示す。電動化ユニット付き手動ステージ20は、手動ステージ用電動化ユニット1が図1中の一点鎖線の方向に手動ステージ10に結合されたステージである。また、図2に、図1の電動化ユニット付き手動ステージ20の側面図を示す。
 なお、手動ステージ10には、その摺動機構により、例えば、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージ、アリ溝スライドレール式ステージなどが含まれるが、本発明の手動ステージ10は、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ以外にも上述した手動ステージ10の中で電動化ユニット1の取り付けが可能な手動ステージ10にも適用される。
 本電動化ユニット付き手動ステージ20は、手動ステージ10に電動化ユニット1が組み込まれたた機器である。そして、電動化ユニット1は、回転防止用冶具であるクランプ3、ハンドル駆動用連結部であるカプリング9、ハンドル把持部であるカプリング用爪7、及び電動化ユニット本体2に内蔵されるモーター(図示せず)から構成される。
 図2に示すように、カプリング9は、円形の外周につまみ部であるローレット6を備える。カプリング用爪7がハンドル13のつまみ部19を把持している状態であれば、手動でローレット6を回転操作することにより、ハンドル13のつまみ部19を回転させ、精密機器の位置の微調整を行うことが可能となる。
 このように、電動化ユニット付き手動ステージ20は、電動化ユニット1が手動ステージ10に取り付けられていることで自動操作モードとなる。また、電動化ユニット1を手動ステージ10から除去することで手動操作モードに切り替わる。つまり、本発明に係る電動化ユニット付き手動ステージ20は、手動操作又は自動操作(或いは電動操作モード)のいずれか一方が選択される。さらに、電動化ユニット1が手動ステージ10に取り付けられた「自動操作」モードであってもローレット6を手動で回転させることで精密機器の位置を微調整することができる。これにより、自動操作(或いは電動操作モード)モードの際に手動操作モードの利点を実施できる。
(電動化ユニット付き手動ステージの第2実施形態の構成)
 以下に、図面を用いて本発明に係る電動化ユニット付き手動ステージ50の第2実施形態につき、詳細に説明する。図3に、電動化ユニット付き手動ステージ50の第2実施形態を斜視図で示す。電動化ユニット付き手動ステージ50は、手動ステージ用電動化ユニット30が手動ステージ10に結合されたステージである。また、図4に、図3の電動化ユニット付き手動ステージ50の正面図を示す。また、図5に、図3の電動化ユニット付き手動ステージ50の側面図を示す。
 電動化ユニット30は、摺動部品31又は固定部品44を挟み込んで固定させる挟み固定部24と、ハンドル軸と略同軸を保持しながら摺動部品31又は固定部品44のハンドルと連結する電動化ユニット本体40と、ハンドルを回転させるモーター(図示せず)とから構成される。
 なお、手動ステージ10には、その摺動機構により、例えば、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ、リニアボール式ステージ、クロスローラ式ステージ、簡易ボール式ステージ、アリ溝スライドレール式ステージなどが含まれるが、本発明の手動ステージ10は、アリ溝式ステージ、送りネジ式ステージ以外にも上述した手動ステージ10の中で電動化ユニット30の取り付けが可能な手動ステージ10にも適用される。
 取り付けられた電動化ユニット本体40は、摺動部品31又は固定部品44のハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルを手動で回転させる微調整つまみ37を有する。
(電動化ユニットの制御方法)
 上述した電動化ユニット1,30の制御方法は、制御盤(図示せず)により行われ、単純なON/OFFスイッチによる操作だけではなく、ジョイスティックによる多段階(無段階)速度指令が可能な操作、キーパッドによる移動量指定による操作が可能であり、利用者により操作方法が指定されても良い。
1,30 (手動ステージ用)電動化ユニット
2,40  電動化ユニット本体
3     クランプ(回転防止用冶具)
4,43  ワイヤーハーネス
5     摺動固定ネジ
6     ローレット
7     カプリング用爪(ハンドル把持部)
8     クランプ開閉用ネジ
9     カプリング(ハンドル駆動用連結部)
10    手動ステージ
11,44 固定部品
12,31 摺動部品
13    ハンドル
14,32 精密機器取付け孔
15,41 ラック
16    ピニオンギア
17,38 土台固定孔
18,45 ハンドル軸
19    (ハンドル)つまみ部
20,50 電動化ユニット付き手動ステージ
21    平歯車
22    スパーギア
23    ホイール
24    挟み固定部
33    調整孔、34,34a,34b 通しボルト(六角ボルト)
35,35a,35b 袋ナット
36,36a,36b 挟みプレート
37    微調整つまみ、39 通しボルト締付けネジ
42    取付けボルト
46    ギア
47    止めネジ

Claims (13)

  1.  精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージに取り付けられ、
     手動ステージの摺動部品又は固定部品を挟み込んで共回りを防止する回転防止用冶具と、
     ハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合するハンドル駆動用連結部と、
     ハンドルのつまみ部を把持するハンドル把持部と、
     ハンドル駆動用連結部を回転させるモーターと、
    を備え、着脱することで手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択されることを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  2.  請求項1に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、ハンドル駆動用連結部は、手動で回転操作されることにより、ハンドル把持部により把持されたハンドルのつまみ部を回転させ、精密機器の位置の微調整を行うことを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  3.  請求項1又は2に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、回転防止用冶具は、一対のクランプであり、クランプの先端部を相互に開くか、又は閉じて着脱自在に摺動部品又は固定部品を挟み込む開閉機構を備えることを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  4.  請求項3に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、前記開閉機構は、ギアを軸回りに回転させることで連結するホイールを回転させて一方のクランプの先端部の開閉を行い、ホイールに噛み合うスパーギアをホイールの回転に連動して回転させて他方のクランプの先端部の開閉を行い、一対のクランプの先端部を相互に開くか、又は閉じることを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  5.  請求項1乃至4のいずれか1に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、ハンドル把持部は、爪状のチャック装置によりハンドルのつまみ部を着脱自在に把持することを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  6.  精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージにおいて、
     摺動部品又は固定部品を挟み込んで共回りを防止する回転防止用冶具と、
     ハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルと結合するハンドル駆動用連結部と、
     ハンドルのつまみ部を把持するハンドル把持部と、
     ハンドル駆動用連結部を回転させるモーターと、
    を備える電動化ユニットを取付けることで自動操作が選択可能となることを特徴とする手動ステージ。
  7.  請求項6に記載の手動ステージであって、取り付けられた電動化ユニットのハンドル駆動用連結部を手動で回転操作することにより、ハンドル把持部により把持されたハンドルのつまみ部を回転させ、精密機器の位置の微調整を行うことを特徴とする手動ステージ。
  8.  精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージに取り付けられ、
     摺動部品又は固定部品を挟み込んで固定させる挟み固定部と、
     ハンドル軸と略同軸を保持しながら摺動部品又は固定部品のハンドルと連結する電動化ユニット本体と、
     ハンドルを回転させるモーターと、
    を備え、着脱することで手動操作又は自動操作のいずれか一方が選択されることを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  9.  請求項8に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、挟み固定部は、ボルト孔が明いた挟みプレートと通しボルトにより構成されたフレームであり、摺動部品又は固定部品を両側からフレームで挟み込み、ナットを締め込むことにより摺動部品又は固定部品が締め付けられることを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  10.  請求項8又は9に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、電動化ユニット本体は、摺動部品又は固定部品のハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルを手動で回転させる微調整つまみを有することを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  11.  請求項8乃至10のいずれか1項に記載の手動ステージ用電動化ユニットであって、電動化ユニット本体には、ハンドルからつまみ部が除去されたハンドル軸が連結されることを特徴とする手動ステージ用電動化ユニット。
  12.  精密機器が取り付けられる摺動部品と、土台に固定される固定部品とが駆動機構を介して連結され、ハンドルの軸回りの回転操作により摺動部品を移動させ、精密機器の位置調整を行う手動ステージにおいて、
     摺動部品又は固定部品を挟み込んで固定させる挟み固定部と、
     ハンドル軸と略同軸を保持しながら摺動部品又は固定部品のハンドルと連結する電動化ユニット本体と、
     ハンドルを回転させるモーターと、
    を備える電動化ユニットを取付けることで自動操作が選択可能となることを特徴とする手動ステージ。
  13.  請求項12に記載の手動ステージであって、取り付けられた電動化ユニット本体は、摺動部品又は固定部品のハンドル軸と略同軸を保持しながらハンドルを手動で回転させる微調整つまみを有することを特徴とする手動ステージ。
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