JP2004306225A

JP2004306225A - 回転位置決め機構

Info

Publication number: JP2004306225A
Application number: JP2003105701A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hirose; 和也廣瀬; Jukan An; 重桓安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】簡単な機構で、多面に亘る精密な位置決め調節動作が可能で、汎用性の高い、回転位置決め機構を提供する。
【解決手段】基台上に付設した案内部材２に沿って、リニアアクチュエータに連なる移動子３を移動自在に配設すると共に、基台上に垂設した基柱４の上端側に、回動部材５の一端側を回動自在に取り付ける一方、この回動部材５の他端側を、連結杆６を介して前記移動子３と連結し、前記回動部材５を基柱４と回動部材５の一端との取付箇所ａを中心として回動させる構成とする。
前記連結杆６の寸法は、前記回動部材５の長さと、基柱４における回動部材５の取付箇所ａと移動子３における連結箇所ｃが通過する移動路との間隔に応じて設定することができ、例えば、回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂが辿る回動軌跡である円弧の直径と略同一寸法（望ましくは若干短い寸法）とする。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡単な機構で、多面に亘る精密な位置決め調節動作が可能で、汎用性の高い、回転位置決め機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転角度を決める機構としては、（１）回動部材の回転中心に減速機付モータを配置したもの、（２）ラックとピニオンを用いたもの、（３）ベルトまたはギアドライブを用いたものが知られている。
これら機構のうち、（１）減速機付モータを配置したものでは、外力に対する安定性に欠け、一方（２）ラックとピニオンを用いたものや、（３）ベルトまたはギアドライブを用いたものでは、精度上の問題がある。
そこで、本出願人は、回動部材に連結杆を介して駆動機構を連結して前記回動部材を回動させる機構に注目した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ただし、このような機構においては、連結杆の両連結端部を結ぶ線上、またはその延長線上に回動部材の中心が一致する位置はこの機構の特異点であり、回動部材の回動範囲が限定されたものとならざるを得ない。
従って、前記回動部材の中心と、駆動機構によって作動する連結杆の両連結端部との位置関係、さらには連結杆長を考慮すれば、前記回動部材の回動範囲を拡大することができると共に、外力に対して安定した動きが得られると考えられる。
本発明は以上のような観点から提案されたものであって、簡単な機構で、多面に亘る精密な位置決め調節動作が可能で、汎用性の高い、回転位置決め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】
前記した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、案内部材に沿って、駆動機構によって往復動させる構成とした移動子と、一端側を基柱に回動自在に取り付けた回動部材の他端側とを、連結杆を介して連結して、前記移動子の往復動により前記回動部材の他端側を基柱における回動部材の一端側を中心として回動させる構成とし、前記案内部材上の移動子の移動路と、前記基柱における回動部材の一端側との間を、所定間隔設ける設定とした回転位置決め機構を提案する。
また本発明では、請求項２において、前記連結杆と移動子との連結箇所は、前記回動部材の他端側の回動によって描く円弧の接線上に沿って、往復動する設定とした回転位置決め機構を提案する。
また本発明では、請求項３において、前記連結杆を、前記案内部材上の移動子の移動路と、前記基柱における回動部材の一端側との間の間隔に応じて寸法を設定するようにした回転位置決め機構を提案する。
また本発明では、請求項４において、前記駆動機構は、前記案内部材に沿って、案内部材に近接した位置において案内部材に平行に配設したねじ軸と、このねじ軸に移動可能に螺合すると共に前記移動子と連結する構成の雌ねじ部材とを備えた回転位置決め機構を提案する。
また本発明では、請求項５において、前記駆動機構は、前記移動子に直接結合してなるリニアモータで構成した回転位置決め機構を提案する。
また本発明では、請求項６において、前記基柱の回動部材との取付箇所において、前記回動部材一端部には、工具類や、監視機器類を設置するためのテーブルを固定支持する構成とした回転位置決め機構を提案する。
さらに本発明では、請求項７において、前記案内部材および基柱を支える基台を、基台鉛直方向に貫く軸廻りに回動可能な回動テーブル上に配置した回転位置決め機構を提案する。
【０００５】
請求項１によれば、案内部材に沿って、駆動機構によって移動子を往復動させると、回動部材は、連結杆を介して基柱における回動部材の一端側を中心として回動する。この際、前記案内部材上の移動子の移動路と、回動中心である前記基柱における回動部材の一端側の位置とに、所定間隔設けることで、回動部材の回動範囲は拡大する。
【０００６】
請求項２によれば、回動部材の他端側と連動杆との連結箇所は、回動部材の一端側から他端側までの寸法を半径とする円弧を描き、１８０度以上回動させることができる。
【０００７】
請求項３によれば、案内部材上の移動子による連結杆の動作ストロークに応じて回動部材を外力の影響に対して安定して回動させることができる。
【０００８】
請求項４によれば、案内部材に平行に配設したねじ軸を回転駆動させることで、雌ねじ部材がねじ軸上を移動し、これと共に移動子を案内部材に沿って移動させることができる。
【０００９】
請求項５によれば、機構を一層簡敏化することができ、重量も軽くすることができ、広範囲な応用が可能となる。
【００１０】
請求項６によれば、駆動機構によって連結杆を介して回動部材を回動させることで、前記回動部材一端部に固定支持したテーブルを自在に変位させることができ、テーブルに設置した工具類や、監視機器類を所望の角度範囲で回動調節することができる。
【００１１】
請求項７によれば、基台鉛直方向に貫く軸廻りに回動テーブルを回動させ、さらに回動部材一端部のテーブルを前記軸廻りに調節することで、回動テーブル上面に位置する半球部分の所望の位置に位置決めできる。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下、本発明にかかる回転位置決め機構につき、一つの実施の態様を示し、添付の図面に基づいて説明する。
図１に回転位置決め機構１を示す。この回転位置決め機構１は、基台（図示省略）上に付設した案内部材２に沿って、リニアアクチュエータ（図示省略）に連なる移動子３を移動自在に配設すると共に、基台上に垂設した基柱４の上端側に、回動部材５の一端側を回動自在に取り付ける一方、この回動部材５の他端側を、連結杆６を介して前記移動子３と連結し、前記回動部材５を基柱４と回動部材５の一端との取付箇所ａを中心として回動させる構成としている。
前記回動部材５の他端側と連結杆６との連結箇所ｂは、所定角度範囲の円弧を描く構成であり、前記連結杆６の他端と移動子３との連結箇所ｃは、前記円弧の接線に沿って（ここでは、基柱４の軸線と前記円弧との交点を通過する接線上に沿って）、往復動する設定としている。
【００１３】
前記リニアアクチュエータは、周知の構成のものであり、図示および詳細な説明は省略するが、例えば前記基台上の案内部材２に沿って、案内部材２に近接した位置において案内部材２に平行にねじ軸を配設しており、このねじ軸上に螺合した雌ねじ部材と前記移動子３とを連結する構成としている。また前記ねじ軸には、端部側に駆動用モータ（図示省略）を接続している。なお、この駆動用モータは、設定されたソフトウェアに基づき、コントローラにより給電して作動させるようにしている。
【００１４】
また、前記基柱４は基台上に、回動部材５の一端部との取付箇所ａまでの高さ寸法を、（移動子３における連結箇所ｃの高さ）＋（回動部材５の長さ）としている。
【００１５】
前記連結杆６の寸法は、前記回動部材５の長さと、基柱４における回動部材５の取付箇所ａと移動子３における連結箇所ｃが通過する移動路との間隔に応じて設定することができ、例えば、回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂが辿る回動軌跡である円弧の直径と略同一寸法（望ましくは若干短い寸法、後述）としている。
【００１６】
以上のような回転位置決め機構１において、リニアアクチュエータを起動して、移動子３を基台上の案内部材２に沿って移動させることで、前記移動子３を介して連結杆６を連動させ、回動部材５は基柱４との取付箇所ａ中心に変位していく。この際、リニアアクチュエータにおける、案内部材２に平行に配設したねじ軸を回転駆動させることで、雌ねじ部材がねじ軸上を移動し、これと共に移動子３を案内部材２に沿って移動させることができる。
前記移動子３が案内部材２に沿って移動することで、前記回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂは、所定角度範囲で円弧を描くように回動することができる。
【００１７】
この場合、前記基柱４の軸線と前記円弧との交点を通過する接線上に沿って、前記連結杆６の他端と移動子３との連結箇所ｃが前記案内部材２に沿って往復動する設定であり、回動部材５の一端との取付箇所ａまでの高さ寸法を、（移動子３における連結箇所ｃの高さ）＋（回動部材５の長さ）とし、さらには、連結杆６は、回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂが辿る回動軌跡である円弧の直径と略同一寸法としているので、可動範囲は以下のように最大限、略２５０度に達するものとなる。
【００１８】
例えば、前記回転位置決め機構１では、図２中、回動部材５と連結杆６とが一直線状態となるまで、移動子３を右に移動させて、動作の限界位置（特異点Ａ）であるＰ点に達することができる。
一方、図３に示すように、前記移動子３を左に移動させて、回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂが基柱４の軸線上方、延長線上に達すると、前記回動部材５と連結杆６とが前記基柱４の軸線上に重なった状態となる、動作のもう一つの限界位置（特異点Ｂ）であるＱ点に達することができる。
【００１９】
本発明にかかる回転位置決め機構１は、以下のように構成することもできる。
この場合、図４に示すように、連結杆６の寸法は、回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂが辿る回動軌跡である円弧の直径に比較して、若干短くしている。
なお、この回転位置決め機構１においても、回動部材５の長さと、基柱４における回動部材５の取付箇所ａと移動子３における連結箇所ｃが通過する移動路との間隔を、等しく設定した例を図示している。
また、その他、機構要素は、前述の回転位置決め機構１と同一であるので、同符号で示して、説明は省略する。
【００２０】
このような回転位置決め機構１においては、連動杆６の長さを、回動部材５と連結杆６との連結箇所ｂが辿る回動軌跡である円弧の直径より、若干短い寸法としたため、前記連結箇所ｂは、移動子３を左に移動させても、基柱４の軸線上方、延長線上に達せず、その手前で停止することになる。こうすることで、力の伝達効率の低い特異点Ｂを避けることができ、外力に対する安定性を確保することができる。
すなわち、連動杆６の長さを前記円弧の直径より短く設定することで、回動部材５と連結杆６とのなす角度θを力の伝達効率が低下して動作の不安定を来す、限度角度以上とすることができる。
例えば、図４において、回動部材５の取付箇所ａと連結箇所ｂ間の距離をＲとし、連結杆６の長さを１．７０７Ｒとすれば、回動部材５の可動範囲βが４２〜２２２゜，４３〜２２３゜，４４〜２２４゜，４５〜２２５゜で、回動部材５と連動杆６とのなす角度θは３０度以上となり、外力に対して安定した動作をもたらすことができる。
【００２１】
以上のように、上述の回転位置決め機構１によって、外力に対して安定した動作をもたらすことができることができるので、様々な工具類や、監視機器類に用いることができる。
すなわち、前記回動部材５の基柱４との取付箇所ａにおいて、前記回動部材５頂点側に、工具類や、監視機器類を設置することで、これら工具類や、監視機器類を広範囲に角度調節することが可能となる。
【００２２】
そこで、前記回動部材５頂点側に設置する各種工具類や、監視装置等について説明する。
工具類としては、例えば、回動部材５頂点側に配置したテーブル７上にスピンドル８を介し６面加工機９を取り付けることができる（図５参照）。
この場合、テーブル７上に、前記スピンドル８を適宜な駆動装置により進退可能に支持すれば、先端の工具を被加工面に進退作動させて加工し、しかも、回動部材５の基柱４との取付箇所ａを中心として、前記工具を広範囲に亘って回動調節して被加工面を加工することができる。
なお、この機構では、安定稼働範囲が１８０度あれば充分なので、さらに、基台鉛直方向に貫く軸廻りに回動させれば、それぞれ要求される加工範囲に充分、工具をもたらして使用することができるものとなる。
【００２３】
また、本発明にかかる回転位置決め機構１は、次のような構成として、工具類や、監視装置等に用いることもできる。
すなわち図６に示す６面加工機９に用いた回転位置決め機構１では、案内部材２を配置した基台１０を、回動テーブル１１上に配置する構成としている。
かかる回動テーブル１１には、周知の機構を用いることができる。この回動テーブル１１は、基台１０の適所に設けることができるが、回動軸Ｌが基柱４の軸線に一致させる位置に配置することが望ましい。
但し、実際上は、機構の荷重バランス上、図示しているように前記案内部材２端部側の基柱４に近接した位置に回動軸Ｌがくるように設けている。
【００２４】
さらに、本発明にかかる回転位置決め機構１は、前記スピンドル８の代りに、ＣＣＤカメラ１２を取り付けた製品表面の検査器１３や、防犯カメラとして利用することができる（図７参照）。
さらに、テーブル７上にパラボラアンテナ１４を取り付けた、追尾装置１５の回転位置決め機構１として用いることも可能である（図８参照）。
【００２５】
以上のような回転位置決め機構１によれば、基柱４に近接した回動テーブル７の回動軸Ｌ廻りに、前記回動テーブル７を回動させることで、回動部材５頂点のテーブル７を回動軸Ｌを貫く軸廻りに調節すると共に、リニアアクチュエータによって、前記テーブル７を所望角度に調節することができ、高い精度で、広範囲な位置決めが自在となり、一層、高性能な工具類や、監視機器類として提供することができる。
【００２６】
さらに本発明にかかる回転位置決め機構１として、案内部材２上の移動子３の作動用として、図示はしないが例えばリニアモータを用いることも可能である。
なお、リニアモータとしては、例えば超音波モータ、ピエゾアクチュエータ等を挙げることができる。
【００２７】
かかる回転位置決め機構１によれば、機構を一層簡敏化することができ、重量も軽くすることができ、広範囲な応用が可能となる。
【００２８】
以上、本発明にかかる回転位置決め機構について、基柱４における回動部材５の取付箇所ａと移動子３における連結箇所ｃが通過する移動路との間隔Ｓを回動部材５の長さと等しい寸法に設定した例を挙げて説明したが、前記間隔Ｓは、回動部材の長さより短い寸法に設定することができる。この場合においても、連動杆６の長さを適宜設定することで、安定した動作範囲で稼働させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、シンプルな構造で、可動範囲を拡張することができ、様々な精密作動を要する装置に応用が可能である。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる回転位置決め機構の原理的、省略的、且つ模式的な側面図である。
【図２】図１に示す回転位置決め機構の動作の限界点である、一つの特異点に至った状態を示す、側面説明図である。
【図３】図１に示す回転位置決め機構の動作の限界点である、もう一つの特異点に至った状態を示す、側面説明図である。
【図４】本発明にかかる回転位置決め機構のもう一つの原理的、省略的、且つ模式的な側面図である。
【図５】本発明にかかる回転位置決め機構を用いた工具の一例を示す、模式的側面図である。
【図６】本発明にかかる回転位置決め機構を用いた工具の別例を示す、模式的側面図である。
【図７】本発明にかかる回転位置決め機構を用いた検査装置の別例を示す、模式的側面図である。
【図８】本発明にかかる回転位置決め機構を用いた監視装置の別例を示す、模式的側面図である。
【符号の説明】
１回転位置決め機構
２案内部材
３移動子
４基柱
５回動部材
６連結杆
７テーブル
８スピンドル
９６面加工機
１０基台
１１回動テーブル
１２ＣＣＤカメラ
１３検査器
１４パラボラアンテナ
１５追尾装置
ａ取付箇所
ｂ，ｃ連結箇所
Ｌ回動軸

Claims

案内部材に沿って、駆動機構によって往復動させる構成とした移動子と、一端側を基柱に回動自在に取り付けた回動部材の他端側とを、連結杆を介して連結して、前記移動子の往復動により前記回動部材の他端側を基柱における回動部材の一端側を中心として回動させる構成とし、前記案内部材上の移動子の移動路と、前記基柱における回動部材の一端側との間を、所定間隔設ける設定としたことを特徴とする回転位置決め機構。
前記連結杆と移動子との連結箇所は、前記回動部材の他端側の回動によって描く円弧の接線上に沿って、往復動する設定としたことを特徴とする請求項１記載の回転位置決め機構。
前記連結杆を、前記案内部材上の移動子の移動路と、前記基柱における回動部材の一端側との間の間隔に応じて寸法を設定するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の回転位置決め機構。
前記駆動機構は、前記案内部材に沿って、案内部材に近接した位置において案内部材に平行に配設したねじ軸と、このねじ軸に移動可能に螺合すると共に前記移動子と連結する構成の雌ねじ部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載の回転位置決め機構。
前記駆動機構は、前記移動子に直接結合してなるリニアモータで構成したことを特徴とする請求項１記載の回転位置決め機構。
前記基柱の回動部材との取付箇所において、前記回動部材一端部には、工具類や、監視機器類を設置するためのテーブルを固定支持する構成としたことを特徴とする請求項１記載の回転位置決め機構。
前記案内部材および基柱を支える基台を、基台鉛直方向に貫く軸廻りに回動可能な回動テーブル上に配置したことを特徴とする請求項１ないし６記載のうち、いずれか１記載の回転位置決め機構。