JP4180875B2 - 角度調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴニオステージまたはスイベルステージ等と称される角度調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の角度調整装置に係わる先行技術文献として、最初に特開２０００−２３０５４８号公報を挙げる。この公報は、２軸の角度調整装置を開示している。この装置の第１実施形態では、下段構造と上段構造がほぼ同様の構造をなしている。各段において、底壁と両側壁とを有する断面コ字形の台座を有している。この台座の両側壁の上縁は円弧形状をなしており、その垂直で平坦な外面（設置面）には上縁に沿って円弧形状の案内部材が固定されている。この案内部材は外側からねじによって側壁に固定されている。案内部材の上下面には円弧形状の溝（軌道）が形成されている。
【０００３】
さらに上記装置は各段において揺動体を備えている。この揺動体は上壁と両側壁とを有して断面コ字形をなす揺動テーブルと、この揺動テーブルの両側壁の内面に固定された走行ブロックとを有している。各走行ブロックには上下に無限循環路が形成され、この無限循環路にはボールが配列されている。この無限循環路の一部が上記案内部材の軌道に対峙し、この間に位置するボールは、走行ブロッが軌道に沿って移動するのに伴って転動するようになっている。
【０００４】
上記装置はさらに移動手段を備えている。この移動手段は、揺動体を円弧軌道に沿って移動し、揺動軸（軌道の曲率半径中心を通る軸）を中心とする揺動体の角度位置を調節する。この移動手段は、上記公報の第１実施形態では図１に示すように、揺動テーブルに設けられたモータと、このモータによって回転されるピニオンと、ピニオンと噛み合う円弧形状のラックとを有している。このラックは上記台座の両側壁の内面の上縁近傍に固定されている。上記モータの回転に伴い、ピニオンとラックの噛み合いを介して、揺動体が軌道に沿って移動する。
【０００５】
上記公報の図１０に示す第４実施形態では、下段の移動手段が第１実施形態と異なっている。この下段の移動手段は、台座に設けられたモータと、このモータに連結されたボールねじ機構と、ボールねじ機構により水平に直線移動される第１移動体と、この第１移動体に垂直にスライド可能に設けられた第２移動体とを有している。第２移動体には揺動テーブルが回動可能に連結されている。この実施形態では、モータの回転に伴いボールねじ機構を介して第１移動体が水平移動し、この水平移動が第２移動体を介して、軌道に沿う揺動テーブルの移動に変換されるようになっている。
【０００６】
特開２００１−９９１５０号公報の装置も、上記公報と同様に、台座と、この台座に固定された円弧形状の一対の案内部材と、この案内部材の軌道に沿って移動する揺動体と、この揺動体を移動させて揺動軸（円弧軌道の曲率半径中心を通る軸）を中心とする揺動体の角度位置を調節する移動手段とを備えている。上記台座の中央には凸部が形成されており、この凸部の両側面が垂直をなす第１設置面となっている。また凸部に隣接する上面が円弧面をなしていて第２設置面となっている。他方、案内部材の一方の側面は平坦な第１基準面となり、他方の側面に軌道となる円弧形状の溝が形成されている。さらに、案内部材の下側の面が円弧面をなす第２基準面となっている。案内部材の平坦な第１基準面を台座の第１設置面に当て、円弧面をなす第２基準面を第２設置面に当てた状態で、ねじにより案内部材を第２設置面に引き付けるようにして台座に固定する。
【０００７】
特開２００１−９９１５０号公報の装置の移動手段は、台座に設けられたモータと、このモータによって回転されるウォームと、揺動体に形成されウォームにかみ合うギア部によって構成されている。モータの回転に伴い、ウォームとギア部の噛み合いを介して、揺動体が回動される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２３０５４８号公報（図１，図１０）
【特許文献２】
特開２００１−９９１５０号公報（図２，図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、微細な角度調整を高精度に行うことが要求されているが、上述した公報の装置を含む従来の角度調整装置では、この要求に答えることができなかった。以下、その理由について詳述する。
【００１０】
特開２０００−２３０５４８号公報の装置では、台座の平坦な設置面に円弧形状の平坦な基準面を当ててねじで固定するため、このねじ締めつけの際に、円弧形状の案内部材が歪み、案内部材の軌道の真円度が低下してしまう。また、特開２００１−９９１５０号公報の装置では、台座の第２設置面の円弧面を案内部材の第２基準面を合わせるため、第２設置面の円弧の真円度が低い場合や、第２設置面と第２基準面の円弧の曲率半径が僅かに相違している場合に、案内部材が歪み、案内部材の軌道の真円度が低下してしまう。その結果、角度位置調整の精度が低下する。
【００１１】
特開２０００−２３０５４８号公報の第１実施形態では、ラックとピニオンを揺動体と台座にそれぞれ設けており、第４の実施形態では、台座にオーダーメイドのボールねじ機構を組み込んでいる。また、特開２００１−９９１５０公報の装置では、台座と揺動体にウォームとギア部を設けている。このような構造では、外部に露出した噛み合い部のガタにより角度位置調整の精度を高めることができなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は微小角度位置調整を高精度に行うという課題を解決するためになされたものであり、台座と、円弧形状の軌道を有するとともに互いに離れて上記台座に固定される一対の案内部材と、上記一対の案内部材を跨ぐようにして配置されるとともに案内部材の軌道に沿って移動する揺動体と、上記揺動体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移動手段と、を備えた角度調整装置において、上記移動手段は、（i）上記揺動軸と直交する方向に延びるとともに突出量を調節可能な出力シャフトを有し、上記台座に設けられた駆動部と、（ ii ）上記駆動部の出力シャフトの先端部と上記揺動体との間に介在され、上記出力シャフトの軸方向移動を、上記軌道に沿う揺動体の移動に変換する連結機構とを備え、上記連結機構は、上記台座と揺動体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置されるとともに、板ばねを含み、上記板ばねは、その両板面を上記台座と揺動体にそれぞれ対峙させた状態で配置され、上記出力シャフトの長手方向に対峙する板ばねの両端部のうちの一方が上記出力シャフトの先端部に固定され、他方が上記揺動体に固定され、上記揺動体が軌道に沿って移動する際、揺動体への板ばねの固定箇所と出力シャフトの軸芯との間の距離が変わるのに伴い、板ばねの湾曲の度合が変化するようになっており、上記板ばねは、揺動体の角度調整範囲内では、湾曲状態を維持されていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、連結機構は板ばねを含み、この板ばねを介して、出力シャフトの軸方向移動を上記軌道に沿う揺動体の移動に変換するようになっており、ねじ等の噛み合い部分を持たないので、そのガタに起因した角度調整精度の低下を回避することができる。
また、板ばねを用いたことにより構造を簡単かつ安価にすることができる。
移動手段の配置スペースを大きくとらずに済み、装置の小型化を図ることができる。 出力シャフトの前進，後退に伴い揺動体の左右部が同期して移動するので、左右の軌道に対してこじりが生じるのを防止できる。
【００２５】
上記出力シャフトが回転を伴って前進，後退する場合には、上記連結機構は、さらに連結部材を有し、この連結部材が上記出力シャフトの先端部にその軸芯を中心として相対回転可能に連結され、上記板ばねの一端部がこの連結部材に固定されている。
【００２６】
好ましくは、上記板ばねは、揺動体の角度調整範囲内では、湾曲状態を維持されている。さらに好ましくは、上記板ばねの上記出力シャフト側の一方の端部は水平をなす取付面に固定され、揺動体側の他方の端部は、出力シャフトの先端部に向かって下方に進むように傾斜した取付面に固定されている。
好ましくは、上記台座は、上記揺動軸と平行な方向に離れた一対の設置部を有し、これら一対の設置部に上記一対の上記案内部材が互いに対峙するようにして固定され、各設置部は互いに交差する平坦な第１，第２の設置面を有し、各案内部材は、上記軌道を有する軌道形成部と、互いに交差する平坦な第１，第２の基準面を有するベース部とを一体形成してなり、これら第１，第２の基準面が上記台座の第１，第２の設置面にそれぞれ当てられた状態で台座に固定される。この構成によれば、案内部材のベース部の平坦な第１，第２基準面を、台座の平坦な第１，第２設置面に合わせ、案内部材を台座に固定するため、この固定に際して、円弧形状の軌道が歪まず、軌道の真円度の低下を回避できる。そのため、揺動体の角度調整を高精度に行うことができる。
好ましくは、上記案内部材は、上記第１設置面と第１基準面とを貫通する第１ねじにより第１基準面が第１設置面に押し付けられるようにして上記台座に固定されるとともに、上記第２設置面と第２基準面とを貫通する第２ねじにより第２基準面が第２設置面に押し付けられるようにして上記台座に固定される。これにより、案内部材の位置決めをより一層確実に行うことができる。
好ましくは、各軌道形成部には、曲率が異なるとともに曲率半径中心が等しい一対の上記軌道が形成され、これら一対の軌道は上記一対の案内部材の対峙方向と直交する方向に離れている。これにより、合計４つの軌道で揺動体を安定して案内することができる。
好ましくは、上記軌道は転動体転走面を有し、上記揺動体には上記転動体転送面に対峙する転動体転走面を含む無限循環路が形成され、この無限循環路には、上記揺動体の移動に伴って循環する多数の転動体が配列されており、軌道の転動体転走面と無限循環路の転動体転走面との間において転動体が予圧を付与された状態で配置されている。これにより、揺動体の案内部材への剛性を高めることができる。ここで剛性とは、構成要素または構成要素間に力またはモーメント荷重が作用したときに、それによる変位・変形を起こしにくい程度を表す係数であり、静剛性及び動剛性がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の角度調節装置の第１実施形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。図１〜図４に示すように、角度調整装置は、台座１０と、この台座１０に固定された一対の案内部材２０と、これら案内部材２０に沿って案内される揺動体３０と、揺動体３０を動かす移動手段４０と、揺動体３０の角度位置を検出する検出手段５０とを備えている。
【００２８】
揺動体３０は後述するように円弧軌跡を描きながら移動するが、その円弧軌跡の中心となる軸を揺動軸Ｏｘとして図１、図４に示す。揺動軸Ｏｘは、図１において紙面と直交して、図４では左右に水平に延びている。以下、各構成要素について詳細に説明するが、その配置については上記揺動軸Ｏｘを基準として説明する。
【００２９】
上記台座１０は、水平な板形状をなすベース部１１と、このベース部１１の上面から突出する突条１２とを有している。この突条１２は揺動軸Ｏｘと直交する方向に水平に延びており、その上面には突条１２の長手方向に延びる凹部１３が形成されている。ベース部１１の四隅には貫通孔１４が形成されており、この貫通孔１４を通るねじ（図示しない）により、設置テーブル（図示しない）に固定されている。なお、特許請求の範囲における台座はこの設置テーブルを含む。
【００３０】
図３〜図７に示すように、上記台座１０の突条１２の両側面は、平坦で垂直をなし後述の作用をなす一対の第１設置面１５として提供される。また、上記台座１０のベース部１１において突条１２の近傍部の上面は、平坦で水平をなす一対の第２設置面１６として提供される。第１設置面１５と第２設置面１６は直角に交差しており、第１設置面１５の法線は揺動軸Ｏｘと平行で水平をなし、第２設置面１６の法線は揺動軸Ｏｘと直交し垂直をなす。設置面１５，１６を有する一対の設置部（突条１２の両側近傍部）は、揺動軸Ｏｘと平行な方向に離れている。
【００３１】
図４〜図７に示すように、上記一対の案内部材２０は、上記一対の設置部にそれぞれ固定され、揺動軸Ｏｘと平行な方向に離間し対峙している。各案内部材２０は、ベース部２１と軌道形成部２２とを有している。ベース部２１は、一方の側面が平坦で垂直をなし第１基準面２５として提供され、下面が平坦で水平をなし第２基準面２６として提供される。第１基準面２５が上記台座１０の第１設置面１５に当てられ、第２基準面２６が第２設置面１６に当たられることにより、案内部材２０は位置決めされ、この位置決め状態で台座１０に固定されている。
【００３２】
詳述すると、案内部材２０には一端が第１基準面２５に開口する水平な貫通孔２５ａが形成されており、台座１０には一端が設置面１５に開口するねじ孔１５ａが形成されている。ねじ６１（第１ねじ）を外側からこの貫通孔２５ａに通し、ねじ孔１５ａにねじ込むことにより、案内部材２０はその第１基準面２５が第１設置面１５に押し付けられるようにして固定される。また、台座１０には一端が第２設置面１６に開口する垂直な貫通孔１６ａが形成されており、案内部材２０には一端が第２基準面２６に開口するねじ孔２６ａが形成されている。ねじ６２（第２ねじ）を下側からこの貫通孔１６ａに通し、ねじ孔２６ａにねじ込むことにより、案内部材２０はその第２基準面２６が第２設置面１６に押し付けられるようにして固定される。なお、各案内部材２０は２本（複数）のねじ６１と、２本のねじ６２により固定される。
【００３３】
上記案内部材２０の軌道形成部２２は円弧形状をなし、ベース部２１の上端部から外側（台座１０の突起１２の反対側、一対の案内部材２０の対峙方向とは反対側）に突出している。この軌道形成部２２の上下面には円弧形状の溝からなる軌道２３ａ，２３ｂが形成されている。これら軌道２３ａ，２３ｂの溝面が転動体転走面を形成する。これら一対の軌道２３ａ，２３ｂの曲率半径は異なるが曲率半径中心は等しい。これら一対の軌道２３ａ，２３ｂは、一対の案内部材２０の対峙方向と直交する方向に離れて配置されている。
【００３４】
図１，図２，図４〜図６に示すように、上記揺動体３０は、揺動テーブル３１と走行ブロック３５（走行体）とを有している。揺動テーブル３１は、平面正方形の上壁３２と、この上壁３２の両側縁から下方に垂直に延びる一対の側壁３３とを有している。この上壁３２の上面の中央における法線を図１においてＬｘで示す。この法線Ｌｘは、揺動軸Ｏｘと交わる。各側壁３３の内側面には上記走行ブロック３５が２つずつボルトによって固定されている。各走行ブロック３５は、上下に無限循環路３６（上記案内部材２０の軌道２３ａ，２３ｂに対峙する転動体転走面を含む）を有している。
【００３５】
上記無限循環路３６には、ボール３７（転動体）が多数配列されており、上記走行ブロック３５の移動に伴って無限循環路３６を循環するとともに、案内部材２０および走行ブロック３５の転動体転走面間を転動するようになっている。なお、これら転動体転走面間の間隔に対し、ボール３７の直径は若干大きくなっていて、転動体転走面間にボール３７が入り込むことで両者が弾性変形し、これによってボール３７に予圧が付与されている。
【００３６】
次に、移動手段４０について説明する。図１，図３に示すように、移動手段４０は、台座１０にブラケット４１を介して固定された駆動ユニット４２（駆動部）を備えている。この駆動ユニット４２の出力シャフト４２ａは、上記揺動軸Ｏｘと直交する方向に水平に延び、その先端部が台座１０と揺動テーブル３１と一対の案内部材２０で囲われた空間に入り込んでいる。なお本実施形態では、出力シャフト４２ａの基端部がボールねじとなっており、駆動ユニット４２のケーシング４２ｘ内において、ナット（図示しない）に螺合されている。駆動ユニット４２のケーシング４２ｘに内蔵されたパルスモータ（図示しない）を駆動して、ナットを回転させることにより、出力シャフト４２ａが前進，後退し、その突出量を調整されるようになっている。
【００３７】
さらに移動手段４０は、揺動体３０に設けられた連結シャフト４３を備えている。この連結シャフト４３は、揺動テーブル３１の上壁３２と直交してその中央に固定され、下方に延びている。この連結シャフト４３は、台座１０と揺動テーブル３１と一対の案内部材２０で囲われた空間に収容され、その先端部は台座１０の凹部１３内に入り込んでいる。
【００３８】
図１，図３に示すように、上記駆動ユニット４２の出力シャフト４２ａと連結シャフト４３との間には、連結機構４５が介在されている。この連結機構４５は、２つの連結部材４６，４６’を有している。連結部材４６’の基端部は、上記出力シャフト４２ａの先端部に固定されている。
【００３９】
上記連結部材４６’の先端部は一対の板状片を有しており、ここにベアリング４７を介して回動シャフト４８（回動軸）が回動可能に支持されている。上記連結部材４６（主連結部材）には貫通孔４５ｘが形成されており、上記回動シャフト４８はこの貫通孔４５ｘに挿入固定されている。その結果、連結部材４６は、回動シャフト４８を中心として（揺動軸Ｏｘと平行な回転軸を中心として）、出力シャフト４２ａの先端部に回動可能に連結されている。さらに上記連結部材４６は、連結シャフト４３を囲む筒形状のボールスプライン４９を介して、連結シャフト４３にその軸方向に移動可能に連結されている。
【００４０】
上記駆動ユニット４２のパルスモータが駆動すると、出力シャフト４２ａが軸方向に移動し、その突出量が変わる。連結部材４６は連結部材４５を介して出力シャフト４２ａに相対回転可能かつ軸方向の相対移動不能に連結されているので、出力シャフト４２ａの軸方向移動に伴って同方向に移動し、連結シャフト４３を押す。その結果、連結シャフト４３が傾く。この連結シャフト４３の傾動に伴い、上記走行ブロック３５が案内部材２０の軌道２３ａ，２３ｂに沿って走行し、揺動テーブル３１が傾いて、揺動軸Ｏｘを中心とする角度位置を変える。なお、連結部材４６が出力シャフト４２ａに対して回動可能であるとともに連結シャフト４３に対して軸方向に移動可能であるため、上記出力シャフト４２ａの軸方向移動に伴う連結シャフト４３の傾動が許容される。
【００４１】
上述したように走行ブロック３５は、ボール３７の転動，循環を伴って軌道２３に案内され円弧軌跡を描きながら移動し、揺動テーブル３１も円弧軌跡を描きながら傾動する。この円弧軌跡の中心が揺動軸Ｏｘとして定義される。
【００４２】
図２，図４に示すように、上記揺動テーブル３１の角度位置を検出する角度位置検出手段５０は、上記台座１０にブラケット５１を介して設けられた発光部５２および受光部５３（目盛検出手段）と、揺動テーブル３１の側壁３３にブラケット５５を介して設けられたガラス板５６（目盛記録部材）とを有している。上記発光器５２と受光器５３は揺動軸Ｏｘと平行な方向に離れている。図８に示すように、発光器５２は上下左右に分かれた４つの発光部５２ａを有しており、これに対応して受光器５３も上下左右に分かれた４つの受光部（図示しない）を有している。
【００４３】
上記ガラス板５６は上記発光器５２と受光器５３との間に配置される円弧形状のスケール部５６ａを有している。このスケール部５６ａには、目盛格子が付されている。上記揺動テーブル３１の角度位置の変化に伴い、上記受光部５３から微小の角度単位毎（目盛毎）に検出信号が出力されるようになっている。その原理については周知であるので詳細な説明は省略する。この角度位置検出信号はマイクロコンピュータ（図示しない）にフィードバックされ、マイクロコンピュータではこの検出信号に基づき駆動ユニット４２のパルスモータを制御し、揺動テーブル３１の角度調整を行う。
【００４４】
上記構成の装置では、案内部材２０のベース部２１の平坦な第１基準面２５を、台座１０の平坦な第１設置面１５に合わせ、第１ねじ６１により案内部材２０を第１設置面１５に押し付けるようにして固定し、平坦な第２基準面２６を第２設置面１６に合わせ、第２ねじ６２により案内部材２０を第２設置面１６に押し付けるようにして固定している。そのため、円弧形状の軌道２３ａ，２３ｂが歪まず、軌道２３の真円度の低下を回避でき、ひいては上記揺動体３０の角度調整を高精度に行うことができる。
また、移動手段４０はモータとボールねじ機構をケーシング４２ｘ内にビルドインした市販の駆動ユニット４２を用いることができ、台座１０や揺動体３０にねじ部等を形成せずに済むので、そのガタによる角度調整精度の低下を回避することができる。
【００４５】
上記移動手段３０の出力シャフト４２ａの先端部と連結シャフト４３と連結機構４５は、台座１０と一対の案内部材２０と揺動体３０で囲まれた空間に収容されるため、移動手段３０の配置スペースを大きくとらずに済み、装置の小型化を図ることができる。しかも、中央に位置する出力シャフト４２ａの前進，後退に伴い揺動体３０の左右部が左右の軌道２３ａ，２３ｂに案内されて同期して移動するので、左右の軌道２３ａ，２３ｂに対してこじりが生じるのを防止できる。さらに、合計４つの軌道２３で揺動体３０を安定して案内することができる。また、ボール３７が予圧を付与されているので、揺動体３０の案内部材２０への剛性を高めることができる。
【００４６】
また、揺動体３０の角度位置検出は、揺動体３０に設けたガラス板５６の目盛を台座１０に設けた受光器５３で検出するので、検出出力と揺動体３０の角度位置との関係をリニアにすることができ、しかも角度位置を直接検出することができるので（すなわち駆動ユニット４２のパルスモータの出力パルス数から演算して間接的に角度位置を求めるものではないので）、高精度な角度位置検出を行うことができる。しかも、ゼロ点調整が可能である。
【００４７】
次に、本発明の他の実施形態について図１０〜図１２を参照しながら説明する。これら実施形態は第１実施形態と同様の基本構成を有しており、第１実施形態と異なる部位のみ説明する。また、第１実施形態に対応する構成部には図において同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４８】
図１０には、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、台座１０の突条１２に形成された凹部１３は、駆動ユニット４２側に抜けている。駆動ユニット４２の出力軸４２ａの先端部と揺動テーブル３１との間には、第１実施形態と異なる連結機構８０が介在されている。
【００４９】
上記連結機構８０について詳述する。出力シャフト４２ａの先端部には、連結部材８１が固定されており、この連結部材８１にはブラケット８２が固定されている。このブラケット８２の上面は、水平をなし出力シャフト４２ａの軸芯と平行をなす取付面８２ａとなっている。この取付面８２ａには、出力シャフト４２ａの長手方向に延びる幅広な板ばね８３の一端が固定されている。他方、揺動テーブル３１の上壁３２の下面には、凸部８４が形成されている。この凸部８４の下面は傾斜した取付面８４ａとなっており、この取付面８４ａには上記板ばね８３の他端が固定されている。板ばね８３の一対の板面は、板ばね８３の上下に位置する揺動テーブル３１と台座１０にそれぞれ対峙している。
【００５０】
上記板ばね８３は、図１０（Ａ）に示すように、揺動テーブル３１が台座１０と平行をなした状態（水平状態）で、湾曲形状をなしている。駆動ユニット４２のパルスモータの駆動により、出力シャフト４２ａが軸方向に移動すると、板ばね８３を介して、円弧軌道に沿う揺動ユニット３０の移動に変換される。板ばね８３は、ＳＵＳ鋼板からなり幅広をなしているので、充分な剛性を有しており、上記移動の変換が可能となっている。
【００５１】
図１０（Ｂ）に示すように、出力シャフト４２ａが前進して突出量が大きくなると、揺動テーブル３１は右側に傾くように移動し、これに伴い板ばね８３の揺動テーブル３１側の固定箇所が上方へ変位する（出力シャフト４２ａの軸芯の延長線との距離が増大する方向に変位する）。この板ばね８３の固定端部の上方への変位は、板ばね８３の湾曲度の増大により許容される。
【００５２】
図１０（Ｃ）に示すように、出力シャフト４２ａが後退して突出量が小さくなると、揺動テーブル３１は左側に傾くように移動し、これに伴い板ばね８３の揺動テーブル３１側の固定箇所が下方へ変位する（出力シャフト４２ａの軸芯の延長線との距離が減少する方向に変位する）。この板ばね８３の固定箇所の下方への変位は、板ばね８３の湾曲度の減少により許容する。なお、本実施形態では、揺動テーブル３１の角度調整範囲内では、板ばね８３は湾曲状態を維持されている。すなわち、出力シャフト４２ａの突出量が最も小さい状態でも、板ばね８３は僅かではあるが湾曲している。
【００５３】
上記第２実施形態でも、台座１０や揺動体３０にねじ部等を形成せずに済むので、そのガタによる角度調整精度の低下を回避することができる。また、板ばね８３を用いることにより、第１実施形態のベアリング４７，ボールスプライン４９等を省くことができ、構造が簡単で安価となる。
【００５４】
図１１に示す第３の実施形態では、駆動部として手動のマイクロねじ７０が用いられる。マイクロねじ７０の出力シャフト７０ａには、連結部材４５ａが出力シャフト７０ａと同軸をなして固定されている。この連結部材４５ａの小径の先端部には、基端部が円筒形状をなす連結部材４５ｂ（補助連結部材）がベアリング９０を介して回転可能に連結されている。この連結部材４５ｂの回転中心は上記出力シャフト７０ａの軸芯と一致している。連結部材４５ａ，４５ｂは出力シャフト７０ａの軸方向には相対移動不能である。連結部材４５ｂの先端部には、第１実施形態と同様にベアリング４７，回転シャフト４８を介して連結部材４６が連結されている。
【００５５】
連結部材４５ｂは連結部材４５ａを介して出力シャフト７０ａに相対回転可能かつ軸方向の相対移動不能に連結されているので、出力シャフト７０ａの回転を伴う軸方向移動に追随して、軸方向に移動し、連結部材４６，連結シャフト４３を介して揺動テーブル３１を傾動させることができる。
【００５６】
図１２に示す第４実施形態では、第２実施形態と同様に板ばね８３を用いるとともに、手動のマイクロねじ７０を用いている。マイクロねじ７０の出力シャフト７０ａの先端部は連結部材４５ａ，４５ｂ，ベアリング９０を介して、ブラケット８２に連結される。他の構成，作用は第３実施形態と同様である。
【００５７】
なお、板ばね８３のシャフト４２ａ側の固定箇所は、上記第２，第４実施形態のように、ほぼシャフト４２ａ７０ａの軸芯の延長線上に位置させるか、これより上に位置させる（揺動テーブル３１に近づける）のが好ましい。このようにすれば、板ばね８３の弾性変形量が少なくて済み、駆動部で受ける板ばねの弾性復元力が小さくて済む。
【００５８】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば上記出力シャフトが回転を伴って進退するモータ駆動の駆動部を用いてもよいし、出力シャフトが回転を伴わずに進退する手動のマイクロねじを用いてもよい。また、上記実施形態とは逆に駆動部を揺動テーブルに設け、連結シャフト等を台座に設けてもよい。
角度位置検出手段は、光学的検出手段に限らず磁気的検出手段でもよい。
【００５９】
本発明を２軸の角度調整装置に適用することもできる。この場合には、例えば上段と下段をそれぞれ上記実施形態と同様の構成とし、下段の揺動テーブル３１の上に上段の台座１０を固定する。なお、下段の揺動テーブルと上段の台座は一体をなして形成してもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば微小の角度位置調整を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる角度調整装置の縦断面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】同装置の台座と移動手段を一部断面にして示す平面図である。
【図４】同装置を図１の右方向から見た図である。
【図５】同装置の台座と案内部材と走行ブロックと揺動テーブルを分解し、図５と同方向から見た図。
【図６】同装置の台座と案内部材と走行ブロックの組み立て状態を示す側面図である。
【図７】台座と案内部材を分解して示す側面図である。
【図８】同装置の角度位置検出手段の要部を示す側面図である。
【図９】同角度位置検出手段のガラス板を示す側面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係わる角度調整装置の要部縦断面図であり、（Ａ）〜（Ｂ）はそれぞれ異なる姿勢を示す。
【図１１】本発明の第３実施形態に係わる角度調整装置の要部横断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係わる角度調整装置の要部横断面図である。
【符号の説明】
１０ 台座
１５ 第１設置面
１６ 第２設置面
２０ 案内部材
２１ ベース部
２２ 軌道形成部
２３ａ，２３ｂ 軌道
２５ 第１基準面
２６ 第２基準面
３０ 揺動体
３１ 揺動テーブル
３５ 走行ブロック
３７ ボール（転動体）
４０ 移動手段
４２ 駆動ユニット（駆動部）
４２ａ 出力シャフト
４３ 連結シャフト
４５ 連結機構
４５ａ 主連結部材
４５ｂ 補助連結部材
４６ 主連結部材
４９ ボールスプライン
５０ 角度位置検出手段
５３ 受光器（目盛検出手段）
５６ 目盛記録部材
６１ 第１ねじ
６２ 第２ねじ
７０ マイクロねじ（駆動部）
７０ａ 出力シャフト
８３ 板ばね
９０ ベアリング
Ｏｘ 揺動軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴニオステージまたはスイベルステージ等と称される角度調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の角度調整装置に係わる先行技術文献として、最初に特開２０００−２３０５４８号公報を挙げる。この公報は、２軸の角度調整装置を開示している。この装置の第１実施形態では、下段構造と上段構造がほぼ同様の構造をなしている。各段において、底壁と両側壁とを有する断面コ字形の台座を有している。この台座の両側壁の上縁は円弧形状をなしており、その垂直で平坦な外面（設置面）には上縁に沿って円弧形状の案内部材が固定されている。この案内部材は外側からねじによって側壁に固定されている。案内部材の上下面には円弧形状の溝（軌道）が形成されている。
【０００３】
さらに上記装置は各段において揺動体を備えている。この揺動体は上壁と両側壁とを有して断面コ字形をなす揺動テーブルと、この揺動テーブルの両側壁の内面に固定された走行ブロックとを有している。各走行ブロックには上下に無限循環路が形成され、この無限循環路にはボールが配列されている。この無限循環路の一部が上記案内部材の軌道に対峙し、この間に位置するボールは、走行ブロッが軌道に沿って移動するのに伴って転動するようになっている。
【０００４】
上記装置はさらに移動手段を備えている。この移動手段は、揺動体を円弧軌道に沿って移動し、揺動軸（軌道の曲率半径中心を通る軸）を中心とする揺動体の角度位置を調節する。この移動手段は、上記公報の第１実施形態では図１に示すように、揺動テーブルに設けられたモータと、このモータによって回転されるピニオンと、ピニオンと噛み合う円弧形状のラックとを有している。このラックは上記台座の両側壁の内面の上縁近傍に固定されている。上記モータの回転に伴い、ピニオンとラックの噛み合いを介して、揺動体が軌道に沿って移動する。
【０００５】
上記公報の図１０に示す第４実施形態では、下段の移動手段が第１実施形態と異なっている。この下段の移動手段は、台座に設けられたモータと、このモータに連結されたボールねじ機構と、ボールねじ機構により水平に直線移動される第１移動体と、この第１移動体に垂直にスライド可能に設けられた第２移動体とを有している。第２移動体には揺動テーブルが回動可能に連結されている。この実施形態では、モータの回転に伴いボールねじ機構を介して第１移動体が水平移動し、この水平移動が第２移動体を介して、軌道に沿う揺動テーブルの移動に変換されるようになっている。
【０００６】
特開２００１−９９１５０号公報の装置も、上記公報と同様に、台座と、この台座に固定された円弧形状の一対の案内部材と、この案内部材の軌道に沿って移動する揺動体と、この揺動体を移動させて揺動軸（円弧軌道の曲率半径中心を通る軸）を中心とする揺動体の角度位置を調節する移動手段とを備えている。上記台座の中央には凸部が形成されており、この凸部の両側面が垂直をなす第１設置面となっている。また凸部に隣接する上面が円弧面をなしていて第２設置面となっている。他方、案内部材の一方の側面は平坦な第１基準面となり、他方の側面に軌道となる円弧形状の溝が形成されている。さらに、案内部材の下側の面が円弧面をなす第２基準面となっている。案内部材の平坦な第１基準面を台座の第１設置面に当て、円弧面をなす第２基準面を第２設置面に当てた状態で、ねじにより案内部材を第２設置面に引き付けるようにして台座に固定する。
【０００７】
特開２００１−９９１５０号公報の装置の移動手段は、台座に設けられたモータと、このモータによって回転されるウォームと、揺動体に形成されウォームにかみ合うギア部によって構成されている。モータの回転に伴い、ウォームとギア部の噛み合いを介して、揺動体が回動される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２３０５４８号公報（図１，図１０）
【特許文献２】
特開２００１−９９１５０号公報（図２，図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、微細な角度調整を高精度に行うことが要求されているが、上述した公報の装置を含む従来の角度調整装置では、この要求に答えることができなかった。以下、その理由について詳述する。
【００１０】
特開２０００−２３０５４８号公報の装置では、台座の平坦な設置面に円弧形状の平坦な基準面を当ててねじで固定するため、このねじ締めつけの際に、円弧形状の案内部材が歪み、案内部材の軌道の真円度が低下してしまう。また、特開２００１−９９１５０号公報の装置では、台座の第２設置面の円弧面を案内部材の第２基準面を合わせるため、第２設置面の円弧の真円度が低い場合や、第２設置面と第２基準面の円弧の曲率半径が僅かに相違している場合に、案内部材が歪み、案内部材の軌道の真円度が低下してしまう。その結果、角度位置調整の精度が低下する。
【００１１】
特開２０００−２３０５４８号公報の第１実施形態では、ラックとピニオンを揺動体と台座にそれぞれ設けており、第４の実施形態では、台座にオーダーメイドのボールねじ機構を組み込んでいる。また、特開２００１−９９１５０公報の装置では、台座と揺動体にウォームとギア部を設けている。このような構造では、外部に露出した噛み合い部のガタにより角度位置調整の精度を高めることができなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は微小角度位置調整を高精度に行うという課題を解決するためになされたものであり、台座と、円弧形状の軌道を有するとともに互いに離れて上記台座に固定される一対の案内部材と、上記一対の案内部材を跨ぐようにして配置されるとともに案内部材の軌道に沿って移動する揺動体と、上記揺動体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移動手段と、を備えた角度調整装置において、上記移動手段は、（i）上記揺動軸と直交する方向に延びるとともに突出量を調節可能な出力シャフトを有し、上記台座に設けられた駆動部と、（ ii ）上記駆動部の出力シャフトの先端部と上記揺動体との間に介在され、上記出力シャフトの軸方向移動を、上記軌道に沿う揺動体の移動に変換する連結機構とを備え、上記連結機構は、上記台座と揺動体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置されるとともに、板ばねを含み、上記板ばねは、その両板面を上記台座と揺動体にそれぞれ対峙させた状態で配置され、上記出力シャフトの長手方向に対峙する板ばねの両端部のうちの一方が上記出力シャフトの先端部に固定され、他方が上記揺動体に固定され、上記揺動体が軌道に沿って移動する際、揺動体への板ばねの固定箇所と出力シャフトの軸芯との間の距離が変わるのに伴い、板ばねの湾曲の度合が変化するようになっており、上記板ばねは、揺動体の角度調整範囲内では、湾曲状態を維持されていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、連結機構は板ばねを含み、この板ばねを介して、出力シャフトの軸方向移動を上記軌道に沿う揺動体の移動に変換するようになっており、ねじ等の噛み合い部分を持たないので、そのガタに起因した角度調整精度の低下を回避することができる。
また、板ばねを用いたことにより構造を簡単かつ安価にすることができる。
移動手段の配置スペースを大きくとらずに済み、装置の小型化を図ることができる。 出力シャフトの前進，後退に伴い揺動体の左右部が同期して移動するので、左右の軌道に対してこじりが生じるのを防止できる。
【００２５】
上記出力シャフトが回転を伴って前進，後退する場合には、上記連結機構は、さらに連結部材を有し、この連結部材が上記出力シャフトの先端部にその軸芯を中心として相対回転可能に連結され、上記板ばねの一端部がこの連結部材に固定されている。
【００２６】
好ましくは、上記板ばねは、揺動体の角度調整範囲内では、湾曲状態を維持されている。さらに好ましくは、上記板ばねの上記出力シャフト側の一方の端部は水平をなす取付面に固定され、揺動体側の他方の端部は、出力シャフトの先端部に向かって下方に進むように傾斜した取付面に固定されている。
好ましくは、上記台座は、上記揺動軸と平行な方向に離れた一対の設置部を有し、これら一対の設置部に上記一対の上記案内部材が互いに対峙するようにして固定され、各設置部は互いに交差する平坦な第１，第２の設置面を有し、各案内部材は、上記軌道を有する軌道形成部と、互いに交差する平坦な第１，第２の基準面を有するベース部とを一体形成してなり、これら第１，第２の基準面が上記台座の第１，第２の設置面にそれぞれ当てられた状態で台座に固定される。この構成によれば、案内部材のベース部の平坦な第１，第２基準面を、台座の平坦な第１，第２設置面に合わせ、案内部材を台座に固定するため、この固定に際して、円弧形状の軌道が歪まず、軌道の真円度の低下を回避できる。そのため、揺動体の角度調整を高精度に行うことができる。
好ましくは、上記案内部材は、上記第１設置面と第１基準面とを貫通する第１ねじにより第１基準面が第１設置面に押し付けられるようにして上記台座に固定されるとともに、上記第２設置面と第２基準面とを貫通する第２ねじにより第２基準面が第２設置面に押し付けられるようにして上記台座に固定される。これにより、案内部材の位置決めをより一層確実に行うことができる。
好ましくは、各軌道形成部には、曲率が異なるとともに曲率半径中心が等しい一対の上記軌道が形成され、これら一対の軌道は上記一対の案内部材の対峙方向と直交する方向に離れている。これにより、合計４つの軌道で揺動体を安定して案内することができる。
好ましくは、上記軌道は転動体転走面を有し、上記揺動体には上記転動体転送面に対峙する転動体転走面を含む無限循環路が形成され、この無限循環路には、上記揺動体の移動に伴って循環する多数の転動体が配列されており、軌道の転動体転走面と無限循環路の転動体転走面との間において転動体が予圧を付与された状態で配置されている。これにより、揺動体の案内部材への剛性を高めることができる。ここで剛性とは、構成要素または構成要素間に力またはモーメント荷重が作用したときに、それによる変位・変形を起こしにくい程度を表す係数であり、静剛性及び動剛性がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の角度調節装置の第１実施形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。図１〜図４に示すように、角度調整装置は、台座１０と、この台座１０に固定された一対の案内部材２０と、これら案内部材２０に沿って案内される揺動体３０と、揺動体３０を動かす移動手段４０と、揺動体３０の角度位置を検出する検出手段５０とを備えている。
【００２８】
揺動体３０は後述するように円弧軌跡を描きながら移動するが、その円弧軌跡の中心となる軸を揺動軸Ｏｘとして図１、図４に示す。揺動軸Ｏｘは、図１において紙面と直交して、図４では左右に水平に延びている。以下、各構成要素について詳細に説明するが、その配置については上記揺動軸Ｏｘを基準として説明する。
【００２９】
上記台座１０は、水平な板形状をなすベース部１１と、このベース部１１の上面から突出する突条１２とを有している。この突条１２は揺動軸Ｏｘと直交する方向に水平に延びており、その上面には突条１２の長手方向に延びる凹部１３が形成されている。ベース部１１の四隅には貫通孔１４が形成されており、この貫通孔１４を通るねじ（図示しない）により、設置テーブル（図示しない）に固定されている。なお、特許請求の範囲における台座はこの設置テーブルを含む。
【００３０】
図３〜図７に示すように、上記台座１０の突条１２の両側面は、平坦で垂直をなし後述の作用をなす一対の第１設置面１５として提供される。また、上記台座１０のベース部１１において突条１２の近傍部の上面は、平坦で水平をなす一対の第２設置面１６として提供される。第１設置面１５と第２設置面１６は直角に交差しており、第１設置面１５の法線は揺動軸Ｏｘと平行で水平をなし、第２設置面１６の法線は揺動軸Ｏｘと直交し垂直をなす。設置面１５，１６を有する一対の設置部（突条１２の両側近傍部）は、揺動軸Ｏｘと平行な方向に離れている。
【００３１】
図４〜図７に示すように、上記一対の案内部材２０は、上記一対の設置部にそれぞれ固定され、揺動軸Ｏｘと平行な方向に離間し対峙している。各案内部材２０は、ベース部２１と軌道形成部２２とを有している。ベース部２１は、一方の側面が平坦で垂直をなし第１基準面２５として提供され、下面が平坦で水平をなし第２基準面２６として提供される。第１基準面２５が上記台座１０の第１設置面１５に当てられ、第２基準面２６が第２設置面１６に当たられることにより、案内部材２０は位置決めされ、この位置決め状態で台座１０に固定されている。
【００３２】
詳述すると、案内部材２０には一端が第１基準面２５に開口する水平な貫通孔２５ａが形成されており、台座１０には一端が設置面１５に開口するねじ孔１５ａが形成されている。ねじ６１（第１ねじ）を外側からこの貫通孔２５ａに通し、ねじ孔１５ａにねじ込むことにより、案内部材２０はその第１基準面２５が第１設置面１５に押し付けられるようにして固定される。また、台座１０には一端が第２設置面１６に開口する垂直な貫通孔１６ａが形成されており、案内部材２０には一端が第２基準面２６に開口するねじ孔２６ａが形成されている。ねじ６２（第２ねじ）を下側からこの貫通孔１６ａに通し、ねじ孔２６ａにねじ込むことにより、案内部材２０はその第２基準面２６が第２設置面１６に押し付けられるようにして固定される。なお、各案内部材２０は２本（複数）のねじ６１と、２本のねじ６２により固定される。
【００３３】
上記案内部材２０の軌道形成部２２は円弧形状をなし、ベース部２１の上端部から外側（台座１０の突起１２の反対側、一対の案内部材２０の対峙方向とは反対側）に突出している。この軌道形成部２２の上下面には円弧形状の溝からなる軌道２３ａ，２３ｂが形成されている。これら軌道２３ａ，２３ｂの溝面が転動体転走面を形成する。これら一対の軌道２３ａ，２３ｂの曲率半径は異なるが曲率半径中心は等しい。これら一対の軌道２３ａ，２３ｂは、一対の案内部材２０の対峙方向と直交する方向に離れて配置されている。
【００３４】
図１，図２，図４〜図６に示すように、上記揺動体３０は、揺動テーブル３１と走行ブロック３５（走行体）とを有している。揺動テーブル３１は、平面正方形の上壁３２と、この上壁３２の両側縁から下方に垂直に延びる一対の側壁３３とを有している。この上壁３２の上面の中央における法線を図１においてＬｘで示す。この法線Ｌｘは、揺動軸Ｏｘと交わる。各側壁３３の内側面には上記走行ブロック３５が２つずつボルトによって固定されている。各走行ブロック３５は、上下に無限循環路３６（上記案内部材２０の軌道２３ａ，２３ｂに対峙する転動体転走面を含む）を有している。
【００３５】
上記無限循環路３６には、ボール３７（転動体）が多数配列されており、上記走行ブロック３５の移動に伴って無限循環路３６を循環するとともに、案内部材２０および走行ブロック３５の転動体転走面間を転動するようになっている。なお、これら転動体転走面間の間隔に対し、ボール３７の直径は若干大きくなっていて、転動体転走面間にボール３７が入り込むことで両者が弾性変形し、これによってボール３７に予圧が付与されている。
【００３６】
次に、移動手段４０について説明する。図１，図３に示すように、移動手段４０は、台座１０にブラケット４１を介して固定された駆動ユニット４２（駆動部）を備えている。この駆動ユニット４２の出力シャフト４２ａは、上記揺動軸Ｏｘと直交する方向に水平に延び、その先端部が台座１０と揺動テーブル３１と一対の案内部材２０で囲われた空間に入り込んでいる。なお本実施形態では、出力シャフト４２ａの基端部がボールねじとなっており、駆動ユニット４２のケーシング４２ｘ内において、ナット（図示しない）に螺合されている。駆動ユニット４２のケーシング４２ｘに内蔵されたパルスモータ（図示しない）を駆動して、ナットを回転させることにより、出力シャフト４２ａが前進，後退し、その突出量を調整されるようになっている。
【００３７】
さらに移動手段４０は、揺動体３０に設けられた連結シャフト４３を備えている。この連結シャフト４３は、揺動テーブル３１の上壁３２と直交してその中央に固定され、下方に延びている。この連結シャフト４３は、台座１０と揺動テーブル３１と一対の案内部材２０で囲われた空間に収容され、その先端部は台座１０の凹部１３内に入り込んでいる。
【００３８】
図１，図３に示すように、上記駆動ユニット４２の出力シャフト４２ａと連結シャフト４３との間には、連結機構４５が介在されている。この連結機構４５は、２つの連結部材４６，４６’を有している。連結部材４６’の基端部は、上記出力シャフト４２ａの先端部に固定されている。
【００３９】
上記連結部材４６’の先端部は一対の板状片を有しており、ここにベアリング４７を介して回動シャフト４８（回動軸）が回動可能に支持されている。上記連結部材４６（主連結部材）には貫通孔４５ｘが形成されており、上記回動シャフト４８はこの貫通孔４５ｘに挿入固定されている。その結果、連結部材４６は、回動シャフト４８を中心として（揺動軸Ｏｘと平行な回転軸を中心として）、出力シャフト４２ａの先端部に回動可能に連結されている。さらに上記連結部材４６は、連結シャフト４３を囲む筒形状のボールスプライン４９を介して、連結シャフト４３にその軸方向に移動可能に連結されている。
【００４０】
上記駆動ユニット４２のパルスモータが駆動すると、出力シャフト４２ａが軸方向に移動し、その突出量が変わる。連結部材４６は連結部材４５を介して出力シャフト４２ａに相対回転可能かつ軸方向の相対移動不能に連結されているので、出力シャフト４２ａの軸方向移動に伴って同方向に移動し、連結シャフト４３を押す。その結果、連結シャフト４３が傾く。この連結シャフト４３の傾動に伴い、上記走行ブロック３５が案内部材２０の軌道２３ａ，２３ｂに沿って走行し、揺動テーブル３１が傾いて、揺動軸Ｏｘを中心とする角度位置を変える。なお、連結部材４６が出力シャフト４２ａに対して回動可能であるとともに連結シャフト４３に対して軸方向に移動可能であるため、上記出力シャフト４２ａの軸方向移動に伴う連結シャフト４３の傾動が許容される。
【００４１】
上述したように走行ブロック３５は、ボール３７の転動，循環を伴って軌道２３に案内され円弧軌跡を描きながら移動し、揺動テーブル３１も円弧軌跡を描きながら傾動する。この円弧軌跡の中心が揺動軸Ｏｘとして定義される。
【００４２】
図２，図４に示すように、上記揺動テーブル３１の角度位置を検出する角度位置検出手段５０は、上記台座１０にブラケット５１を介して設けられた発光部５２および受光部５３（目盛検出手段）と、揺動テーブル３１の側壁３３にブラケット５５を介して設けられたガラス板５６（目盛記録部材）とを有している。上記発光器５２と受光器５３は揺動軸Ｏｘと平行な方向に離れている。図８に示すように、発光器５２は上下左右に分かれた４つの発光部５２ａを有しており、これに対応して受光器５３も上下左右に分かれた４つの受光部（図示しない）を有している。
【００４３】
上記ガラス板５６は上記発光器５２と受光器５３との間に配置される円弧形状のスケール部５６ａを有している。このスケール部５６ａには、目盛格子が付されている。上記揺動テーブル３１の角度位置の変化に伴い、上記受光部５３から微小の角度単位毎（目盛毎）に検出信号が出力されるようになっている。その原理については周知であるので詳細な説明は省略する。この角度位置検出信号はマイクロコンピュータ（図示しない）にフィードバックされ、マイクロコンピュータではこの検出信号に基づき駆動ユニット４２のパルスモータを制御し、揺動テーブル３１の角度調整を行う。
【００４４】
上記構成の装置では、案内部材２０のベース部２１の平坦な第１基準面２５を、台座１０の平坦な第１設置面１５に合わせ、第１ねじ６１により案内部材２０を第１設置面１５に押し付けるようにして固定し、平坦な第２基準面２６を第２設置面１６に合わせ、第２ねじ６２により案内部材２０を第２設置面１６に押し付けるようにして固定している。そのため、円弧形状の軌道２３ａ，２３ｂが歪まず、軌道２３の真円度の低下を回避でき、ひいては上記揺動体３０の角度調整を高精度に行うことができる。
また、移動手段４０はモータとボールねじ機構をケーシング４２ｘ内にビルドインした市販の駆動ユニット４２を用いることができ、台座１０や揺動体３０にねじ部等を形成せずに済むので、そのガタによる角度調整精度の低下を回避することができる。
【００４５】
上記移動手段３０の出力シャフト４２ａの先端部と連結シャフト４３と連結機構４５は、台座１０と一対の案内部材２０と揺動体３０で囲まれた空間に収容されるため、移動手段３０の配置スペースを大きくとらずに済み、装置の小型化を図ることができる。しかも、中央に位置する出力シャフト４２ａの前進，後退に伴い揺動体３０の左右部が左右の軌道２３ａ，２３ｂに案内されて同期して移動するので、左右の軌道２３ａ，２３ｂに対してこじりが生じるのを防止できる。さらに、合計４つの軌道２３で揺動体３０を安定して案内することができる。また、ボール３７が予圧を付与されているので、揺動体３０の案内部材２０への剛性を高めることができる。
【００４６】
また、揺動体３０の角度位置検出は、揺動体３０に設けたガラス板５６の目盛を台座１０に設けた受光器５３で検出するので、検出出力と揺動体３０の角度位置との関係をリニアにすることができ、しかも角度位置を直接検出することができるので（すなわち駆動ユニット４２のパルスモータの出力パルス数から演算して間接的に角度位置を求めるものではないので）、高精度な角度位置検出を行うことができる。しかも、ゼロ点調整が可能である。
【００４７】
次に、本発明の他の実施形態について図１０〜図１２を参照しながら説明する。これら実施形態は第１実施形態と同様の基本構成を有しており、第１実施形態と異なる部位のみ説明する。また、第１実施形態に対応する構成部には図において同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４８】
図１０には、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、台座１０の突条１２に形成された凹部１３は、駆動ユニット４２側に抜けている。駆動ユニット４２の出力軸４２ａの先端部と揺動テーブル３１との間には、第１実施形態と異なる連結機構８０が介在されている。
【００４９】
上記連結機構８０について詳述する。出力シャフト４２ａの先端部には、連結部材８１が固定されており、この連結部材８１にはブラケット８２が固定されている。このブラケット８２の上面は、水平をなし出力シャフト４２ａの軸芯と平行をなす取付面８２ａとなっている。この取付面８２ａには、出力シャフト４２ａの長手方向に延びる幅広な板ばね８３の一端が固定されている。他方、揺動テーブル３１の上壁３２の下面には、凸部８４が形成されている。この凸部８４の下面は傾斜した取付面８４ａとなっており、この取付面８４ａには上記板ばね８３の他端が固定されている。板ばね８３の一対の板面は、板ばね８３の上下に位置する揺動テーブル３１と台座１０にそれぞれ対峙している。
【００５０】
上記板ばね８３は、図１０（Ａ）に示すように、揺動テーブル３１が台座１０と平行をなした状態（水平状態）で、湾曲形状をなしている。駆動ユニット４２のパルスモータの駆動により、出力シャフト４２ａが軸方向に移動すると、板ばね８３を介して、円弧軌道に沿う揺動ユニット３０の移動に変換される。板ばね８３は、ＳＵＳ鋼板からなり幅広をなしているので、充分な剛性を有しており、上記移動の変換が可能となっている。
【００５１】
図１０（Ｂ）に示すように、出力シャフト４２ａが前進して突出量が大きくなると、揺動テーブル３１は右側に傾くように移動し、これに伴い板ばね８３の揺動テーブル３１側の固定箇所が上方へ変位する（出力シャフト４２ａの軸芯の延長線との距離が増大する方向に変位する）。この板ばね８３の固定端部の上方への変位は、板ばね８３の湾曲度の増大により許容される。
【００５２】
図１０（Ｃ）に示すように、出力シャフト４２ａが後退して突出量が小さくなると、揺動テーブル３１は左側に傾くように移動し、これに伴い板ばね８３の揺動テーブル３１側の固定箇所が下方へ変位する（出力シャフト４２ａの軸芯の延長線との距離が減少する方向に変位する）。この板ばね８３の固定箇所の下方への変位は、板ばね８３の湾曲度の減少により許容する。なお、本実施形態では、揺動テーブル３１の角度調整範囲内では、板ばね８３は湾曲状態を維持されている。すなわち、出力シャフト４２ａの突出量が最も小さい状態でも、板ばね８３は僅かではあるが湾曲している。
【００５３】
上記第２実施形態でも、台座１０や揺動体３０にねじ部等を形成せずに済むので、そのガタによる角度調整精度の低下を回避することができる。また、板ばね８３を用いることにより、第１実施形態のベアリング４７，ボールスプライン４９等を省くことができ、構造が簡単で安価となる。
【００５４】
図１１に示す第３の実施形態では、駆動部として手動のマイクロねじ７０が用いられる。マイクロねじ７０の出力シャフト７０ａには、連結部材４５ａが出力シャフト７０ａと同軸をなして固定されている。この連結部材４５ａの小径の先端部には、基端部が円筒形状をなす連結部材４５ｂ（補助連結部材）がベアリング９０を介して回転可能に連結されている。この連結部材４５ｂの回転中心は上記出力シャフト７０ａの軸芯と一致している。連結部材４５ａ，４５ｂは出力シャフト７０ａの軸方向には相対移動不能である。連結部材４５ｂの先端部には、第１実施形態と同様にベアリング４７，回転シャフト４８を介して連結部材４６が連結されている。
【００５５】
連結部材４５ｂは連結部材４５ａを介して出力シャフト７０ａに相対回転可能かつ軸方向の相対移動不能に連結されているので、出力シャフト７０ａの回転を伴う軸方向移動に追随して、軸方向に移動し、連結部材４６，連結シャフト４３を介して揺動テーブル３１を傾動させることができる。
【００５６】
図１２に示す第４実施形態では、第２実施形態と同様に板ばね８３を用いるとともに、手動のマイクロねじ７０を用いている。マイクロねじ７０の出力シャフト７０ａの先端部は連結部材４５ａ，４５ｂ，ベアリング９０を介して、ブラケット８２に連結される。他の構成，作用は第３実施形態と同様である。
【００５７】
なお、板ばね８３のシャフト４２ａ側の固定箇所は、上記第２，第４実施形態のように、ほぼシャフト４２ａ７０ａの軸芯の延長線上に位置させるか、これより上に位置させる（揺動テーブル３１に近づける）のが好ましい。このようにすれば、板ばね８３の弾性変形量が少なくて済み、駆動部で受ける板ばねの弾性復元力が小さくて済む。
【００５８】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば上記出力シャフトが回転を伴って進退するモータ駆動の駆動部を用いてもよいし、出力シャフトが回転を伴わずに進退する手動のマイクロねじを用いてもよい。また、上記実施形態とは逆に駆動部を揺動テーブルに設け、連結シャフト等を台座に設けてもよい。
角度位置検出手段は、光学的検出手段に限らず磁気的検出手段でもよい。
【００５９】
本発明を２軸の角度調整装置に適用することもできる。この場合には、例えば上段と下段をそれぞれ上記実施形態と同様の構成とし、下段の揺動テーブル３１の上に上段の台座１０を固定する。なお、下段の揺動テーブルと上段の台座は一体をなして形成してもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば微小の角度位置調整を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる角度調整装置の縦断面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】同装置の台座と移動手段を一部断面にして示す平面図である。
【図４】同装置を図１の右方向から見た図である。
【図５】同装置の台座と案内部材と走行ブロックと揺動テーブルを分解し、図５と同方向から見た図。
【図６】同装置の台座と案内部材と走行ブロックの組み立て状態を示す側面図である。
【図７】台座と案内部材を分解して示す側面図である。
【図８】同装置の角度位置検出手段の要部を示す側面図である。
【図９】同角度位置検出手段のガラス板を示す側面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係わる角度調整装置の要部縦断面図であり、（Ａ）〜（Ｂ）はそれぞれ異なる姿勢を示す。
【図１１】本発明の第３実施形態に係わる角度調整装置の要部横断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係わる角度調整装置の要部横断面図である。
【符号の説明】
１０ 台座
１５ 第１設置面
１６ 第２設置面
２０ 案内部材
２１ ベース部
２２ 軌道形成部
２３ａ，２３ｂ 軌道
２５ 第１基準面
２６ 第２基準面
３０ 揺動体
３１ 揺動テーブル
３５ 走行ブロック
３７ ボール（転動体）
４０ 移動手段
４２ 駆動ユニット（駆動部）
４２ａ 出力シャフト
４３ 連結シャフト
４５ 連結機構
４５ａ 主連結部材
４５ｂ 補助連結部材
４６ 主連結部材
４９ ボールスプライン
５０ 角度位置検出手段
５３ 受光器（目盛検出手段）
５６ 目盛記録部材
６１ 第１ねじ
６２ 第２ねじ
７０ マイクロねじ（駆動部）
７０ａ 出力シャフト
８３ 板ばね
９０ ベアリング
Ｏｘ 揺動軸
Claims (7)
- 台座と、円弧形状の軌道を有するとともに互いに離れて上記台座に固定される一対の案内部材と、上記一対の案内部材を跨ぐようにして配置されるとともに案内部材の軌道に沿って移動する揺動体と、上記揺動体を移動させることにより、上記軌道の曲率半径中心を通る揺動軸を中心とした揺動体の角度位置を調整する移動手段と、を備えた角度調整装置において、
上記移動手段は、
（i）上記揺動軸と直交する方向に延びるとともに突出量を調節可能な出力シャフトを有し、上記台座に設けられた駆動部と、
（ii）上記駆動部の出力シャフトの先端部と上記揺動体との間に介在され、上記出力シャフトの軸方向移動を、上記軌道に沿う揺動体の移動に変換する連結機構とを備え、
上記連結機構は、上記台座と揺動体と一対の案内部材で囲まれた空間に配置されるとともに、板ばねを含み、
上記板ばねは、その両板面を上記台座と揺動体にそれぞれ対峙させた状態で配置され、上記出力シャフトの長手方向に対峙する板ばねの両端部のうちの一方が上記出力シャフトの先端部に固定され、他方が上記揺動体に固定され、
上記揺動体が軌道に沿って移動する際、揺動体への板ばねの固定箇所と出力シャフトの軸芯との間の距離が変わるのに伴い、板ばねの湾曲の度合が変化するようになっており、
上記板ばねは、揺動体の角度調整範囲内では、湾曲状態を維持されていることを特徴とする角度調整装置。 - 上記板ばねの上記出力シャフト側の一方の端部は水平をなす取付面に固定され、揺動体側の他方の端部は、出力シャフトの先端部に向かって下方に進むように傾斜した取付面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の角度調整装置。
- 上記出力シャフトが回転を伴って前進，後退し、上記連結機構は、さらに連結部材を有し、この連結部材が上記出力シャフトの先端部にその軸芯を中心として相対回転可能に連結され、上記板ばねの一端部がこの連結部材に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の角度調整装置。
- 上記台座は、上記揺動軸と平行な方向に離れた一対の設置部を有し、これら一対の設置部に上記一対の上記案内部材が互いに対峙するようにして固定され、
各設置部は互いに交差する平坦な第１，第２の設置面を有し、各案内部材は、上記軌道を有する軌道形成部と、互いに交差する平坦な第１，第２の基準面を有するベース部とを一体形成してなり、これら第１，第２の基準面が上記台座の第１，第２の設置面にそれぞれ当てられた状態で台座に固定されることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の角度調整装置。 - 上記案内部材は、上記第１設置面と第１基準面とを貫通する第１ねじにより第１基準面が第１設置面に押し付けられるようにして上記台座に固定されるとともに、上記第２設置面と第２基準面とを貫通する第２ねじにより第２基準面が第２設置面に押し付けられるようにして上記台座に固定されることを特徴とする請求項４に記載の角度調整装置。
- 各軌道形成部には、曲率が異なるとともに曲率半径中心が等しい一対の上記軌道が形成され、これら一対の軌道は上記一対の案内部材の対峙方向と直交する方向に離れていることを特徴とする請求項４または５に記載の角度調整装置。
- 上記軌道は転動体転走面を有し、上記揺動体には上記転動体転送面に対峙する転動体転走面を含む無限循環路が形成され、この無限循環路には、上記揺動体の移動に伴って循環する多数の転動体が配列されており、軌道の転動体転走面と無限循環路の転動体転走面との間において転動体が予圧を付与された状態で配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の角度調整装置。
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