JPH0751962A - 回転運動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構造で、移動体を高速で正確に旋回さ
せることができる回転運動機構を提供する。 【構成】 第１軸ガイド１２ａ、１２ｂと第２軸ガイド
１４ａ、１４ｂは、各１対設けられている。第１軸移動
ガイド１６は、各端部がそれぞれ第２軸ガイド１４ａ、
１４ｂへスライド可能に嵌着され、第２軸ガイド１４
ａ、１４ｂに沿って第２軸方向Ｙへ移動可能である。第
２軸移動ガイド２０は、各端部がそれぞれ第１軸ガイド
１２ａ、１２ｂへスライド可能に嵌着され、第１軸ガイ
ド１２ａ、１２ｂに沿って第１軸方向Ｘへ移動可能であ
る。移動体２４は、第１軸移動ガイド１６および第２軸
移動ガイド２０上を移動可能である。回転軸３０は、軸
線を中心に回転可能である。回転駆動手段３２は、回転
軸３０を軸線を中心として回転させる。レバー４０は、
一部分が回転軸３０と一体に回転可能に固定され、他の
部分が連結軸４６を介して移動体２４へ軸着されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転運動機構に関し、一
層詳細には平面姿勢を変えることなく移動体を平面内で
回転させるための回転運動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば同時に複数のレンズを研磨する場
合、全てのレンズを同程度に研磨するために研磨するレ
ンズを搭載した移動体を平面姿勢を変えることなく移動
体を平面内で回転（以下、旋回と記すことがある）させ
るための運動機構が提案されている（特開平３−１１５
０６５号公報参照）。特開平３−１１５０６５号公報に
開示される運動機構は、４辺に配されたボールネジを駆
動することにより、そのボールネジに囲繞されて成る矩
形平面内を移動体が移動する構成になっている。移動体
の移動は、ボールネジによるＸ軸方向およびＹ軸方向の
移動が合成されたものである。従って、移動体を円を描
くように旋回させるには、移動体のＸ軸方向およびＹ軸
方向の移動を細かく組み合わせて実現している。そのた
め、各ボールネジの回転制御はコンピュータで制御して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の運動機構には次のような課題がある。移動体を円
を描くように旋回させるには、Ｘ軸方向およびＹ軸方向
のボールネジを細かく制御し、移動体のＸ軸方向および
Ｙ軸方向の移動量を組み合わせるため、コンピュータ制
御が不可欠となり、運動機構が高価になる。加えてコン
ピュータ制御用のプログラムの開発も必要となる。ま
た、コンピュータで精密に制御しても移動体の軌跡は正
確な円にはならない。しかも、ボールネジや、ボールネ
ジを駆動するモータの精度には限界があり、移動体を高
速で正確に旋回させるのは困難である。さらに、移動体
の旋回半径を変更する場合、プログラムに変更を加える
必要があり、簡単に行うことができない。従って、本発
明は簡易な構造で、移動体を高速で正確に旋回させるこ
とができ、さらには旋回半径の変更も容易に行い得る回
転運動機構を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、第１軸方向
へ平行に配された１対の第１軸ガイドと、前記第１軸方
向と直角な第２軸方向へ平行に配された１対の第２軸ガ
イドと、前記第１軸方向へ配され、各端部がそれぞれ前
記第２軸ガイドへスライド可能に嵌着され、第２軸ガイ
ドに沿って前記第２軸方向へ移動可能な第１軸移動ガイ
ドと、前記第２軸方向へ配され、各端部がそれぞれ前記
第１軸ガイドへスライド可能に嵌着され、第１軸ガイド
に沿って前記第１軸方向へ移動可能な第２軸移動ガイド
と、前記第１軸移動ガイドおよび前記第２軸移動ガイド
上を移動可能であり、第１軸移動ガイドおよび第２軸移
動ガイドと一体となって前記第１軸ガイドと前記第２軸
ガイドに囲繞されて成る矩形平面内を移動可能な移動体
と、前記矩形平面と直角にに配され、軸線を中心に回転
可能な回転軸と、該回転軸を軸線を中心として回転させ
るための回転駆動手段と、一部分が前記回転軸と一体に
回転可能に固定され、他の部分が前記矩形平面と直角に
配された連結軸を介して前記移動体へ軸着されたレバー
とを具備することを特徴とする。また、上記回転運動機
構において、前記移動体と前記レバーとの軸着位置を調
整可能にする調整機構を設けてもよい。

【０００５】

【作用】作用について説明する。レバーは、一部分が回
転軸と一体に回転可能に固定され、他の部分が矩形平面
と直角に配された連結軸を介して移動体へ軸着されてい
る。そこで、回転駆動手段を介して回転軸を回転させる
と、レバーは、矩形平面と平行な平面内で、回転軸と共
に回転する。すると、移動体はレバーの一部分と、連結
軸を介して軸着された部分との間を半径とする旋回を行
う。その際、移動体は第１軸移動ガイドと第２軸移動ガ
イドに平面姿勢が保持される。なお、調整機構を設ける
と、移動体とレバーとの軸着位置を調整できるので、移
動体の旋回半径を調整可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。 （第１実施例）第１実施例について図１〜図３と共に説
明する。まず構成について説明する。１０は基台であ
り、矩形に形成されている。基台１０は、不図示の支持
脚により床面上に支持されている。１２ａ、１２ｂは第
１軸ガイドの一例であるＸ軸ガイドであり、直動ガイド
から成る。Ｘ軸ガイド１２ａ、１２ｂは、互いに所定距
離離間すると共に、第１軸方向の一例であるＸ軸方向へ
平行に配されている。Ｘ軸ガイド１２ａ、１２ｂは、基
台１０上に固定されている。なお、第１軸ガイドとして
は、直動ガイドに限らず、例えばシャフトを用いること
も可能である。

【０００７】１４ａ、１４ｂは第２軸ガイドの一例であ
るＹ軸ガイドであり、直動ガイドから成る。Ｙ軸ガイド
１４ａ、１４ｂは、互いに所定距離離間すると共に、第
２軸方向の一例であるＹ軸方向へ平行に配されている。
Ｙ軸ガイド１４ａ、１４ｂも基台１０上に固定されてい
る。なお、第２軸ガイドも直動ガイドに限らず、例えば
シャフトを用いることが可能である。１６は第１軸移動
ガイドの一例であるＸ軸ロッドであり、金属棒で形成さ
れている。Ｘ軸ロッド１６は、Ｘ軸方向へ配され、各端
部がそれぞれＹ軸スライダ１８ａ、１８ｂに固定されて
いる。Ｙ軸スライダ１８ａ、１８ｂは、下端部がそれぞ
れＹ軸ガイド１４ａ、１４ｂへスライド可能に嵌着さ
れ、Ｙ軸ガイド１４ａ、１４ｂに沿ってＹ軸方向へ移動
可能になっている。従って、Ｘ軸ロッド１６は、Ｙ軸ス
ライダ１８ａ、１８ｂを介して、Ｘ軸方向の姿勢を維持
しつつＹ軸ガイド１４ａ、１４ｂに沿ってＹ軸方向へ移
動可能になっている。なお、第１軸移動ガイドとして
は、金属棒に限らず、例えば直動ガイドを用いることも
可能である。

【０００８】２０は第２軸移動ガイドの一例であるＹ軸
ロッドであり、金属棒で形成されている。Ｙ軸ロッド２
０は、Ｙ軸方向へ配され、各端部がそれぞれＸ軸スライ
ダ２２ａ、２２ｂに固定されている。Ｘ軸スライダ２２
ａ、２２ｂは、下端部がそれぞれＸ軸ガイド１２ａ、１
２ｂへスライド可能に嵌着され、Ｘ軸ガイド１２ａ、１
２ｂに沿ってＸ軸方向へ移動可能になっている。従っ
て、Ｙ軸ロッド２０は、Ｘ軸スライダ２２ａ、２２ｂを
介して、Ｙ軸方向の姿勢を維持しつつＸ軸ガイド１２
ａ、１２ｂに沿ってＸ軸方向へ移動可能になっている。
なお、第２軸移動ガイドも金属棒に限らず、例えば直動
ガイドを用いることも可能である。

【０００９】２４は移動体であり、Ｘ軸ロッド１６およ
びＹ軸ロッド２０が、軸受を介して挿通されている。移
動体２４はＸ軸ロッド１６およびＹ軸ロッド２０上を移
動可能になっている。従って、移動体２４はＸ軸ロッド
１６およびＹ軸ロッド２０と一体となり、Ｘ軸ガイド１
２ａ、１２ｂとＹ軸ガイド１４ａ、１４ｂに囲繞されて
成る矩形平面２６内を移動可能である。Ｘ軸ロッド１６
およびＹ軸ロッド２０が挿通されているため、移動体２
４は常時平面姿勢、すなわちＸ軸方向およびＹ軸方向の
姿勢を変えることなく移動可能である。移動体２４には
例えば研磨するレンズを載置するための旋回テーブル２
８を取り付けることが可能になっている。３０は回転軸
であり、基台１０へ垂直に取り付けられている。回転軸
３０は、ボールベアリングを介して軸線を中心に回転可
能になっている。回転軸３０の上部は基台１０から上方
へ突出し、下部は基台１０から下方へ突出している。

【００１０】３２は回転駆動手段の一例であるサーボモ
ータであり、取付フレーム３４を介して基台１０の下面
側に固定されている。モータ３２の出力軸３６は、カプ
ラ３８を介して回転軸３０の下端部へ連結されている。
従って、モータ３２は、回転軸３０を矩形平面２６に対
して直角な軸線を中心に回転させることができる。４０
はレバーであり、後端部がキー４２を介して回転軸へ固
定されている。従って、レバー４０は回転軸３０の回転
に伴い、矩形平面２６と平行な平面内で回転軸３０と一
体となって回転する。本実施例では精密回転を想定して
回転駆動手段としてサーボモータ３２を用いたが、単に
回転駆動を行う手段であれば油圧モータや内燃機関を用
いることもできる。４４は連結部材であり、逆Ｕ字状に
形成されている。連結部材４４は、上面に連結軸４６が
立設されている。連結軸４６は、回転軸３０と平行に立
設されている。連結部材４４は、連結軸４６を介して移
動体２４の下部に軸着されている。レバー４０は連結部
材４４の逆Ｕ字の間を挿通されている。

【００１１】４８は調整機構の一例である調整ボルトで
あり、連結部材４４の側面に螺着されている。調整ボル
ト４８を締め込むと、調整ボルト４８の内端がレバー４
０の側面に当接し、連結部材４４のレバー４０に対する
位置、換言すると移動体２４とレバー４０との軸着位置
が固定される。一方、調整ボルト４８を緩めると、連結
部材４４はレバー４０に対して位置が可変となるので、
移動体２４とレバー４０との軸着位置を調整可能にな
る。なお、調整機構としては調整ボルト４８に限らず、
例えばレバー４０を螺竿で形成し、連結部材４４に当該
螺竿へ螺合する回転ナットを設け、回転ナットを回転さ
せて移動体２４とレバー４０との軸着位置を調整可能に
してもよい。

【００１２】次に、このように構成された回転運動機構
の動作について説明する。まず、調整ボルト４８を緩め
た状態で、移動体２４の旋回半径となる回転軸３０と連
結軸４６との間の距離を設定する。回転軸３０と連結軸
４６との間の距離が決まったら調整ボルト４８を締め込
んで移動体２４とレバー４０との軸着位置を固定する。
この状態でモータ３２を回転駆動すると、回転軸３０は
軸線を中心に回転する（矢印Ａ）。すると、レバー４０
も回転軸３０と一体に同方向へ回転する。レバー４０の
回転力は連結部材４４を介して移動体２４へ伝達され
る。その結果、移動体２４はレバー４０と一体となって
矢印Ｂ方向（矢印Ａと同方向である）へ回転する。

【００１３】移動体２４が矢印Ｂ方向へ回転する際、移
動体２４にはＸ軸ロッド１６およびＹ軸ロッド２０が挿
通されているので移動体２４のＸ軸方向およびＹ軸方向
の平面姿勢が常時保持される。さらには連結軸４６を介
して移動体２４とレバー４０が軸着されているので移動
体２４は回転軸３０を中心に矢印Ｂ方向へ旋回する。従
って、例えば旋回テーブル２８上に複数のレンズを載置
した状態で移動体２４を旋回させると、複数のレンズは
全部が同じ条件で回転させることが可能となる。

【００１４】（第２実施例）第２実施例について図４〜
図６と共に説明する。なお、第１実施例と同一の構成部
材については第１実施例と同一の符号を付し、説明は省
略する。第１実施例の場合、移動体２４がＸ軸ロッド１
６に対してＹ軸スライダ１８ａまたは１８ｂのいずれか
へ接近した状態でレバー４０が回転すると、移動体２４
が接近した側のＹ軸スライダ１８ａまたは１８ｂが反対
側のＹ軸スライダ１８ｂまたは１８ａより先に移動す
る。その結果、Ｘ軸ロッド１６がＸ軸方向に対して傾斜
してしまい、振動や騒音等が発生する。同じく移動体２
４がＹ軸ロッド２０に対してＸ軸スライダ２２ａまたは
２２ｂのいずれかへ接近した場合も同様な状態が発生す
る。そこで、第２実施例の回転運動機構では第１軸移動
ガイド（Ｘ軸ロッド１６）および第２軸移動ガイド（Ｙ
軸ロッド２０）の傾斜を防止するための傾斜防止機構が
設けられている。

【００１５】まず、Ｘ軸ロッド１６のＸ軸に対する傾斜
を防止するための第１の傾斜防止機構について説明す
る。５０ａ、５０ｂはＹ軸ラックであり、Ｙ軸ガイド１
４ａ、１４ｂの外側に、Ｙ軸ガイド１４ａ、１４ｂと平
行に配設されている。Ｙ軸ラック５０ａ、５０ｂも基台
１０上に固定されている。５２ａ、５２ｂはＹ軸ピニオ
ンであり、Ｘ軸ロッド１６の各端部にそれぞれ固定され
ている。第２実施例のＸ軸ロッド１６は、移動体２４お
よびＹ軸スライダ１８ａ、１８ｂを回転可能に挿通さ
れ、両端はＹ軸スライダ１８ａ、１８ｂから外側へ突出
されている。従って、Ｙ軸ピニオン５２ａ、５２ｂは、
Ｘ軸ロッド１６と一体に回転可能であり、Ｙ軸ラック５
０ａ、５０ｂと噛合しつつＹ軸ラック５０ａ、５０ｂ上
をＹ軸方向へ転動可能になっている。

【００１６】この構成により、移動体２４がＸ軸ロッド
１６に対してＹ軸スライダ１８ａまたは１８ｂのいずれ
かへ接近した状態でレバー４０が回転した場合、移動体
２４が接近した側のＹ軸スライダ１８ａまたは１８ｂが
反対側のＹ軸スライダ１８ｂまたは１８ａより先に移動
しようとするため、Ｘ軸ロッド１６をＸ軸に対して傾斜
させようとする。しかし、Ｘ軸ロッド１６の両端に固定
されたＹ軸ピニオン５２ａ、５２ｂが、Ｙ軸ラック５０
ａ、５０ｂと噛合しているのでＸ軸ロッド１６の傾斜を
阻止する。その結果、Ｘ軸ロッド１６のＸ軸方向に対す
る傾斜が防止され、Ｘ軸ロッド１６を常時Ｘ軸方向と平
行な状態に保持可能となる。

【００１７】次に、Ｙ軸ロッド２０のＹ軸に対する傾斜
を防止するための第２の傾斜防止機構について説明す
る。５４ａ、５４ｂはＸ軸ラックであり、Ｘ軸ガイド１
２ａ、１２ｂの外側に、Ｘ軸ガイド１２ａ、１２ｂと平
行に配設されている。Ｘ軸ラック５４ａ、５４ｂも基台
１０上に固定されている。５６ａ、５６ｂはＸ軸ピニオ
ンであり、Ｙ軸ロッド２０の各端部にそれぞれ固定され
ている。第２実施例のＹ軸ロッド２０も、移動体２４お
よびＸ軸スライダ２２ａ、２２ｂを回転可能に挿通さ
れ、両端はＸ軸スライダ２２ａ、２２ｂから外側へ突出
されている。従って、Ｘ軸ピニオン５６ａ、５６ｂは、
Ｙ軸ロッド２０と一体に回転可能であり、Ｘ軸ラック５
４ａ、５４ｂと噛合しつつＸ軸ラック５４ａ、５４ｂ上
をＸ軸方向へ転動可能になっている。

【００１８】この構成により、移動体２４がＹ軸ロッド
２０に対してＸ軸スライダ２２ａまたは２２ｂのいずれ
かへ接近した状態でレバー４０が回転した場合、移動体
２４が接近した側のＸ軸スライダ２２ａまたは２２ｂが
反対側のＸ軸スライダ２２ｂまたは２２ａより先に移動
しようとするため、Ｙ軸ロッド２０をＹ軸に対して傾斜
させようとする。しかし、Ｙ軸ロッド２０の両端に固定
されたＸ軸ピニオン５６ａ、５６ｂが、Ｘ軸ラック５４
ａ、５４ｂと噛合しているのでＹ軸ロッド２０の傾斜を
阻止する。その結果、Ｙ軸ロッド２０のＹ軸方向に対す
る傾斜が防止され、Ｙ軸ロッド２０を常時Ｙ軸方向と平
行な状態に保持可能となる。

【００１９】上記の第１および第２の傾斜防止機構を設
けることにより、第２実施例の回転運動機構では、Ｘ軸
ロッド１６およびＹ軸ロッド２０の傾斜が防止されるの
で、移動体２４がＸ軸ロッド１６およびＹ軸ロッド２０
一端部方向へ移動しても振動や騒音の発生がなく、安定
かつ精密な運転が可能になっている。なお、第１および
第２の傾斜防止機構としては上記のラック、ピニオン方
式に限らず、例えばピニオンに代えてタイミングプーリ
やスプロケットを設け、ラックに代えてタイミングベル
トやチェーンを張設し、噛合させてもよい。

【００２０】（第３実施例）第３実施例について図７と
共に説明する。なお、先行実施例と同一の構成部材につ
いては先行実施例と同一の符号を付し、説明は省略す
る。先行実施例では１個のモータ３２で移動体２４を旋
回させたが、移動体２４の旋回半径が長い場合や、移動
体２４へ搭載されたワークや工具の重量が大きい場合は
移動体２４をより大きなトルクで旋回させる必要があ
る。第３実施例では、２個（３個以上でもよい）のモー
タ３２ａ、３２ｂで２本の回転軸３０ａ、３０ｂおよび
２本のレバー４０ａ、４０ｂを回転させる。２本のレバ
ー４０ａ、４０ｂは、連結軸４６ａ、４６ｂを介して１
個の移動体２４へ軸着されている。両レバー４０ａ、４
０ｂの回転軸３０ａ、３０ｂと連結軸４６ａ、４６ｂと
の間の距離は等しく設定されている。両モータ３２ａ、
３２ｂは同方向へ回転すると共に、両モータ３２ａ、３
２ｂの回転速度は略等しくなるよう回転させる。

【００２１】この構成によると、２個のモータ３２ａ、
３２ｂの出力を同時に１個の移動体２４へ伝達すること
ができる。従って、先行実施例と比べて２倍のトルクで
移動体２４を旋回させることができるので、移動体２４
の旋回半径が長い場合や、移動体２４へ搭載されたワー
クや工具の重量が大きい場合であっても、移動体２４を
高速、安定旋回をさせることができる。以上、本発明の
好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述
の実施例に限定されるのではなく、例えば矩形平面２６
は水平面ではなく、垂直面や傾斜面であってもよい等、
発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施し
得るのはもちろんである。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る回転運動機構を用いると、
レバーは、一部分が回転軸と一体に回転可能に固定さ
れ、他の部分が矩形平面と直角に配された連結軸を介し
て移動体へ軸着されている。そこで、回転駆動手段を介
して回転軸を回転させると、レバーは、矩形平面と平行
な平面内で、回転軸と共に回転する。すると、移動体は
レバーの一部分と、連結軸を介して軸着された部分との
間を半径とする旋回を行う。その際、移動体は第１軸移
動ガイドと第２軸移動ガイドに平面姿勢が保持されるの
で、正確な円軌跡を描きつつ旋回可能となる。従って、
移動体の旋回のみについてみると、コンピュータの付設
はもちろんプログラム開発も不要となるので、移動体を
正確な円軌跡で旋回させることができ、かつ安価な回転
運動機構を実現可能となる。

【００２３】また、従来のようにコンピュータ制御する
ことなく、回転駆動手段の出力だけで移動体を旋回させ
ることができるので、移動体の位置に応じてボールネジ
の駆動量を演算で求める作業が不要となり、簡単に高速
運転も可能となる。さらに、請求項２の構成を採用する
と、移動体とレバーとの軸着位置を調整できるので、移
動体の旋回半径を簡単に調整可能となる等の著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転運動機構の第１実施例を示し
た平面図。

【図２】第１実施例の回転運動機構の一部破断平面図。

【図３】第１実施例の回転運動機構の正面断面図。

【図４】本発明に係る回転運動機構の第２実施例を示し
た平面図。

【図５】第２実施例の回転運動機構の一部破断平面図。

【図６】第２実施例の回転運動機構の正面断面図。

【図７】第３実施例の回転運動機構の正面断面図。

【符号の説明】

１２ａ、１２ｂ Ｘ軸ガイド １４ａ、１４ｂ Ｙ軸ガイド １６ Ｘ軸ロッド ２０ Ｙ軸ロッド ２４ 移動体 ２６ 矩形平面 ３０、３０ａ、３０ｂ 回転軸 ３２、３２ａ、３２ｂ サーボモータ ４０、４０ａ、４０ｂ レバー ４６、４６ａ、４６ｂ 連結軸 ４８ 調整ボルト ５０ａ、５０ｂ Ｙ軸ラック ５２ａ、５２ｂ Ｙ軸ピニオン ５４ａ、５４ｂ Ｘ軸ラック ５６ａ、５６ｂ Ｘ軸ピニオン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 25/20 Ａ 9242−3Ｊ Ｚ 9242−3Ｊ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１軸方向へ平行に配された１対の第１
   軸ガイドと、 前記第１軸方向と直角な第２軸方向へ平行に配された１
   対の第２軸ガイドと、 前記第１軸方向へ配され、各端部がそれぞれ前記第２軸
   ガイドへスライド可能に嵌着され、第２軸ガイドに沿っ
   て前記第２軸方向へ移動可能な第１軸移動ガイドと、 前記第２軸方向へ配され、各端部がそれぞれ前記第１軸
   ガイドへスライド可能に嵌着され、第１軸ガイドに沿っ
   て前記第１軸方向へ移動可能な第２軸移動ガイドと、 前記第１軸移動ガイドおよび前記第２軸移動ガイド上を
   移動可能であり、第１軸移動ガイドおよび第２軸移動ガ
   イドと一体となって前記第１軸ガイドと前記第２軸ガイ
   ドに囲繞されて成る矩形平面内を移動可能な移動体と、 前記矩形平面と直角にに配され、軸線を中心に回転可能
   な回転軸と、 該回転軸を軸線を中心として回転させるための回転駆動
   手段と、 一部分が前記回転軸と一体に回転可能に固定され、他の
   部分が前記矩形平面と直角に配された連結軸を介して前
   記移動体へ軸着されたレバーとを具備することを特徴と
   する回転運動機構。
2. 【請求項２】 前記移動体と前記レバーとの軸着位置を
   調整可能にする調整機構が設けられていることを特徴と
   する請求項１記載の回転運動機構。