JP2020173406A - Groove cam mechanism capable of controlling backlash and moving device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溝カム機構におけるカム溝とフォロアピンとの間に生じるバックラッシの大きさを制御する事のできる溝カム機構、及びこれを用いた移動装置に関し、特に当該カム機構による機械要素又は部材同士の上下、左右、前後方向への移動を正確に行う事のできるようにした、バックラッシを制御可能な溝カム機構及び移動装置に関する。 The present invention relates to a groove cam mechanism capable of controlling the size of a backlash generated between a cam groove and a follower pin in a groove cam mechanism, and a moving device using the same, and particularly to mechanical elements or members of the cam mechanism. The present invention relates to a groove cam mechanism and a moving device capable of controlling backlash, which enables accurate movement in the up / down, left / right, and front / rear directions.
機械要素や部材同士を特定の方向に相対的に移動させる機構として、アリ溝機構、レール機構、及び溝カムが存在する。このうち溝カム機構は、溝又は長孔からなるカム溝内を、フォロアピンが相対移動（スライド移動）させることで、両者の移動方向をカム溝の延伸方向に規制するものとなっており、カム溝とフォロアピンとの相対的な移動が必要となっていた。そしてこの相対的な移動を実現する為に、当該カム溝とフォロアピンとの間には、当該スライド移動を実現する為のバックラッシが必要不可欠となっていた。 As a mechanism for relatively moving mechanical elements and members in a specific direction, there are a dovetail mechanism, a rail mechanism, and a groove cam. Of these, the groove cam mechanism regulates the movement direction of both in the extension direction of the cam groove by allowing the follower pin to move (slide) relative to the inside of the cam groove composed of the groove or the elongated hole. Relative movement between the groove and the follower pin was required. Then, in order to realize this relative movement, a backlash for realizing the slide movement was indispensable between the cam groove and the follower pin.
一方、従前においてはこのバックラッシ無しのカム駆動装置も提案されている。例えば、特許文献１（特開平８−５０２２４号公報）では、両側に案内軌道面を有するピッチ曲線と、２つの圧力ローラを有する駆動部とを伴う特にレンズ系のためのバックラッシのないカム駆動装置が提案されており、当該カム駆動装置は、圧力ローラが互いにばね作用を及ぼし合うようにそれぞれ１つの案内軌道面に圧接され、駆動部は追加の部品、特に弾性リングを伴うロール又はボールを具備しており、この弾性リングは通常は案内軌道面と接触しないが、案内軌道面に対し垂直な衝撃を受けたときには一方の案内軌道面と接触し変形するものとして形成されている。 On the other hand, conventionally, this cam drive device without backlash has also been proposed. For example, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-50224), a cam drive device without backlash, particularly for a lens system, includes a pitch curve having guide track surfaces on both sides and a drive unit having two pressure rollers. Is proposed, the cam drive is pressure-welded to one guide track surface so that the pressure rollers spring against each other, and the drive is equipped with additional components, especially a roll or ball with an elastic ring. This elastic ring normally does not come into contact with the guide track surface, but is formed so as to come into contact with one of the guide track surfaces and deform when an impact perpendicular to the guide track surface is received.
また特許文献２（米国特許第４，３２２，１５１号公報）は、この種のバックラッシュ無しカム駆動装置を開示している。当該バックラッシなしカム駆動装置について、衝撃の結果、案内面の変形を生じるという問題が知られており、バックラッシなし案内機能は弾性の本体又はばねの装荷によるものと想定される。そして衝撃に対抗するために、付加的な対を成すピン／案内部材を結合し、それらの追加案内部材の衝撃による変形は入念な計画の下に受け入れられることから、衝撃が好ましい方向に起こるのであれば、カム駆動装置の実際の案内面は保護されるのとなっている。 Further, Patent Document 2 (US Pat. No. 4,322,151) discloses this kind of backlash-free cam drive device. The cam drive device without backlash is known to have a problem that the guide surface is deformed as a result of impact, and it is assumed that the guide function without backlash is due to the loading of an elastic body or a spring. Then, in order to counter the impact, additional pairs of pins / guide members are joined, and the deformation of these additional guide members due to the impact is accepted under careful planning, so that the impact occurs in a preferable direction. If so, the actual guide surface of the cam drive is protected.
上述の通り、既存の溝カム機構では、カム溝とフォロアピンとが相対的に移動する為に、両者間には、当該スライド移動を実現する為のバックラッシが必要不可欠となっていた。そしてこのバックラッシ（即ち、カム溝とフォロアピンとの間の間隙）は、当該溝カム機構におけるガタ付きを生じさせるものとなっていた。そこで、かかるガタ付きを無くすために、加工精度を上げて、カム溝の幅とフォロアピンの直径の寸法差を少なくすることも考えられるが、加工精度の上昇に伴って、加工コストも増加してしまう。 As described above, in the existing groove cam mechanism, since the cam groove and the follower pin move relatively, a backlash for realizing the slide movement is indispensable between the two. The backlash (that is, the gap between the cam groove and the follower pin) causes rattling in the groove cam mechanism. Therefore, in order to eliminate such rattling, it is conceivable to increase the processing accuracy and reduce the dimensional difference between the width of the cam groove and the diameter of the follower pin, but as the processing accuracy increases, the processing cost also increases. It ends up.
一方、前記特許文献１に示されるように弾性リングを伴うロール又はボールを設けたり、或いは特許文献２に示されているように弾性の本体又はばねの装荷を行った場合には、これら部材の追加や加工が必要となってしまい製造コストが上昇し、更にこれら部材を設置する為に、製品の小型化に支障を来すことになる。 On the other hand, when a roll or ball with an elastic ring is provided as shown in Patent Document 1, or an elastic main body or spring is loaded as shown in Patent Document 2, these members are used. Additions and processing are required, which increases the manufacturing cost, and the installation of these members hinders the miniaturization of the product.
そこで、本発明は、加工精度を必要とせず、さらにガタ防止の為の特別な機構や構造を別途設ける必要を無くして、溝カム機構におけるカム溝とフォロアピンとの間に生じるバックラッシの大きさを制御する事のできる溝カム機構及びこれを用いた移動装置を提供することを第１の課題とする。 Therefore, the present invention does not require machining accuracy, and further eliminates the need to separately provide a special mechanism or structure for preventing backlash, and determines the size of the backlash generated between the cam groove and the follower pin in the groove cam mechanism. The first object is to provide a groove cam mechanism that can be controlled and a moving device using the groove cam mechanism.
また本発明では、前記バックラッシの大きさを制御し、更には当該バックラッシを除去することを可能として、当該カム機構による機械要素又は部材同士の上下、左右、前後方向への移動を正確に行う事のできるようにした、バックラッシを制御可能な溝カム機構及び移動装置を提供することを第２の課題とする。 Further, in the present invention, the size of the backlash can be controlled, and the backlash can be removed, and the mechanical elements or members can be accurately moved up and down, left and right, and front and back by the cam mechanism. A second object is to provide a groove cam mechanism and a moving device capable of controlling the backlash.
上記課題の少なくとも何れかを解決する為に、本発明ではバックラッシとして形成される隙間に、変形自在なパイプ部材を設置し、当該パイプ部材を変形させることで当該バックラッシの大きさを制御できるようにした溝カム機構と、此れを用いたスタンドを提供する。 In order to solve at least one of the above problems, in the present invention, a deformable pipe member is installed in a gap formed as a backlash, and the size of the backlash can be controlled by deforming the pipe member. A groove cam mechanism and a stand using the groove cam mechanism are provided.
即ち本発明では、カム溝とフォロアピンとからなる溝カム機構であって、カム溝とフォロアピンとの間に確保されているバックラッシには、フォロアピンに外装されて、厚さ方向に変形自在なパイプ部材が設けられている溝カム機構を提供する。 That is, in the present invention, the groove cam mechanism is composed of a cam groove and a follower pin, and the backlash secured between the cam groove and the follower pin is covered with the follower pin and is a pipe member that can be deformed in the thickness direction. Provide a groove cam mechanism provided with.
上記本発明の溝カム機構において、前記フォロアピンは、ネジ又はビスによって構成することができる。また前記カム溝は、底部を有する溝として形成する他、厚さ方向に貫通した孔として形成することもできる。よって、本発明においてカム溝は貫通孔として形成されていても良い。そして、前記パイプ部材は、前記フォロアピンを構成するネジ又はビスによって軸心方向に収縮されることにより径方向の厚さが増大されて、前記バックラッシを閉塞可能に形成することができる。 In the groove cam mechanism of the present invention, the follower pin can be configured by a screw or a screw. Further, the cam groove can be formed as a groove having a bottom portion or as a hole penetrating in the thickness direction. Therefore, in the present invention, the cam groove may be formed as a through hole. Then, the pipe member is contracted in the axial direction by the screws or screws constituting the follower pin to increase the thickness in the radial direction, and the backlash can be formed so as to be occluded.
また本発明では、前記課題の何れかを解決する為に、製品または部品を保持するスタンドであって、保持する製品または部品の移動方向を前記溝カム機構によって規制するように構成したスタンドを提供する。 Further, in order to solve any of the above problems, the present invention provides a stand for holding a product or a component, which is configured to regulate the moving direction of the product or the component to be held by the groove cam mechanism. To do.
即ち、光学機器を含む製品または部品を保持する為のスタンドであって、当該スタンドは、光学機器を含む製品または部品を保持する保持部材と、当該保持部材と所定の高さに保持する脚部材とからなり、当該保持部材と脚部材とは、前記本発明にかかる溝カム機構で接続されているスタンドを提供する。 That is, it is a stand for holding a product or part including an optical device, and the stand is a holding member for holding the product or part including the optical device, and a leg member for holding the holding member and a predetermined height. Provided is a stand in which the holding member and the leg member are connected by the groove cam mechanism according to the present invention.
かかるスタンドが保持する製品や部品は特に限定されるものではなく、光学機器などの様に焦点を合わせる為に移動が必要となるものや、他の製品や部品との関係で位置決めが必要なものを含む。特に望ましくは、バックラッシに起因するガタが不都合となる製品や部品である。 The products and parts held by such a stand are not particularly limited, and those that need to be moved to focus, such as optical instruments, and those that need to be positioned in relation to other products and parts. including. Particularly desirable are products and parts in which backlash caused by backlash is inconvenient.
上記本発明にかかるスタンドでは、前記保持部材と脚部材の何れか一方にはカム溝が形成されると共に、他方には当該カム溝を貫通して前記フォロアピンが螺着または挿入される穴部（又は孔部）が形成されており、カム溝が形成された保持部材又は脚部材は、当該フォロアピンによって他方の部材と連結することができる。 In the stand according to the present invention, a cam groove is formed in either one of the holding member and the leg member, and the other is a hole portion through which the cam groove is screwed or inserted. Or a hole) is formed, and the holding member or the leg member in which the cam groove is formed can be connected to the other member by the follower pin.
更に上記本発明にかかるスタンドでは、前記フォロアピンの頭部には径方向に広がったフランジ部が設けられており、当該フランジ部が前記パイプ部材を軸心方向に押圧し、前記カム溝は、底面を備えるか、又は前記穴部（又は孔部）が形成された保持部材又は脚部におけるカム溝との対向面によって閉塞されているものとして形成することができる。前記底部または対向面とフランジ部との間で、前記パイプ部材を押し潰し、これにより当該パイプ部材の厚さを増大させて、前記バックラッシを塞ぐことができる。 Further, in the stand according to the present invention, the head of the follower pin is provided with a flange portion extending in the radial direction, the flange portion presses the pipe member in the axial direction, and the cam groove is formed on the bottom surface. Or can be formed as if the hole (or hole) is closed by a facing surface of the holding member or leg on which the hole is formed. The pipe member can be crushed between the bottom portion or the facing surface and the flange portion, thereby increasing the thickness of the pipe member and closing the backlash.
更に本発明では、前記課題を解決する為に、カムとピンとからなり、いずれも精密な公差を必要としないカム溝を有するカム溝部品と、プラスチックなどで加工されたパイプ状の部品（以降「フォロアピン」と呼ぶ）と、フォロアピンのパイプ内部に入るネジ（以降「ねじピン」と呼ぶ）を有し、ねじピンを締め込むことによりフォロアピンが変形し、フォロアピンの外径がカム溝内壁へ密着し、フォロアピンの内径がピンネジの外径に密着することにより、ガタの原因となる隙間（即ち「バックラッシ」）を埋める構造を有しているネジ・ピン構造を提供する。 Further, in the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a cam groove part composed of a cam and a pin and having a cam groove which does not require a precise tolerance, and a pipe-shaped part processed with plastic or the like (hereinafter, "" It has a "follower pin") and a screw that goes inside the pipe of the follower pin (hereinafter referred to as "screw pin"). By tightening the screw pin, the follower pin is deformed and the outer diameter of the follower pin comes into close contact with the inner wall of the cam groove. Provided is a screw / pin structure having a structure in which an inner diameter of a follower pin is brought into close contact with an outer diameter of a pin screw to fill a gap (that is, “backlash”) that causes backlash.
上記本発明にかかる溝カム機構は、カム溝とフォロアピンとの間に確保されているバックラッシには、フォロアピンに外装されて、厚さ方向に変形自在なパイプ部材が設けられていることから、溝カム機構におけるカム溝とフォロアピンとの間に生じるバックラッシの大きさは、当該パイプ部材によって調整することができる。よって、カム溝やフォロアピンの加工精度を必要とせず、さらにガタ防止の為の特別な機構や構造を別途設ける必要を無くして、溝カム機構におけるカム溝とフォロアピンとの間に生じるバックラッシの大きさを制御する事のできる溝カム機構及びこれを用いた移動装置を提供することができる。 In the groove cam mechanism according to the present invention, the backlash secured between the cam groove and the follower pin is covered with the follower pin and is provided with a pipe member that can be deformed in the thickness direction. The size of the backlash generated between the cam groove and the follower pin in the cam mechanism can be adjusted by the pipe member. Therefore, the processing accuracy of the cam groove and the follower pin is not required, and it is not necessary to separately provide a special mechanism or structure for preventing backlash, and the size of the backlash generated between the cam groove and the follower pin in the groove cam mechanism. It is possible to provide a groove cam mechanism capable of controlling the above and a moving device using the groove cam mechanism.
そして、前記バックラッシは、パイプ部材によってその大きさを制御できることから、当該パイプ部材の肉厚によっては、当該バックラッシを除去することも可能となり、当該溝カム機構による機械要素又は部材同士の上下、左右、前後方向への移動を正確に行う事のできるようにした、バックラッシを制御可能な溝カム機構及び移動装置を提供することができる。 Since the size of the backlash can be controlled by the pipe member, the backlash can be removed depending on the wall thickness of the pipe member, and the mechanical element or the members can be moved up and down, left and right by the groove cam mechanism. , It is possible to provide a groove cam mechanism and a moving device capable of controlling backlash, which enable accurate movement in the front-rear direction.
以下、図面を参照しながら、本実施の形態にかかる溝カム機構と、此れを利用したスタンドを具体的に説明する。特に本実施の形態に係る溝カム機構は、直線方向に移動を規制するように構成した溝カム機構を示している。ただし、当該溝カム機構における移動方向は、湾曲乃至は曲折させるなど、任意の方向に規制することができ、これはカム溝3の形状によって制御することができる。 Hereinafter, the groove cam mechanism according to the present embodiment and the stand using the groove cam mechanism will be specifically described with reference to the drawings. In particular, the groove cam mechanism according to the present embodiment shows a groove cam mechanism configured to restrict movement in the linear direction. However, the moving direction in the groove cam mechanism can be regulated in any direction such as bending or bending, and this can be controlled by the shape of the cam groove 3.
先ず、第１の実施の形態に係る溝カム機構を、図１〜３を参照しながら説明する。この実施の形態に係る溝カム機構は、フォロアピン4が螺着されるネジ穴からなる穴部18（貫通していても、貫通していなくても良い）を備えた板状のベース部材1と、当該ベース部材1に対向配置されると共に、図面における上下方向（X方向）に上下移動可能なステージ部材2とで構成されており、当該ステージ部材2にはその移動方向に沿う向きに延伸するカム溝3が形成されている。かかるカム溝は底部を有する溝として形成する他、厚さ方向に貫通する溝として形成することができる。そしてこのカム溝3内には、フォロアピン4と、このフォロアピン4に外装されるパイプ部材5が設けられている。本実施の形態において、当該フォロアピン4はネジを用いて形成されており、当該ネジからなるフォロアピン4は、前記ベース部材1に設けられた穴部18に螺着されている。これにより当該フォロアピン4はベース部材1に固定され、前記ステージ部材2をカム溝3の延伸方向に、スライド移動を規制することができる。 First, the groove cam mechanism according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The groove cam mechanism according to this embodiment includes a plate-shaped base member 1 having a hole portion 18 (which may or may not penetrate) including a screw hole into which the follower pin 4 is screwed. , It is composed of a stage member 2 which is arranged to face the base member 1 and can move up and down in the vertical direction (X direction) in the drawing, and the stage member 2 extends in a direction along the moving direction. The cam groove 3 is formed. Such a cam groove can be formed as a groove having a bottom or as a groove penetrating in the thickness direction. A follower pin 4 and a pipe member 5 exteriorized by the follower pin 4 are provided in the cam groove 3. In the present embodiment, the follower pin 4 is formed by using a screw, and the follower pin 4 made of the screw is screwed into a hole 18 provided in the base member 1. As a result, the follower pin 4 is fixed to the base member 1, and the slide movement of the stage member 2 in the extending direction of the cam groove 3 can be restricted.
かかる構成部材の各寸法の一例を示せば、例えばカム溝3の幅寸法を４．１ｍｍ〜４.３ｍｍとした場合には、パイプ部材5の外径（Φ）は３．８ｍｍ〜４．０ｍｍとすることができる。かかるパイプ部材は、カム溝の幅の８０％以上、１２０％以下、特に８０％以上、９８％以下の外径となるように形成するのが望ましい。パイプ部材の外径がカム溝の幅以上に形成した場合には、当該カム溝内にパイプ部材を挿入する際に、当該パイプ部材はカム溝の長さ方向に楕円上に変形することができる。また、当該パイプ部材5の長さ（軸心長）は、少なくとも前記カム溝3の深さ以上であって、カム溝3の高さに収縮された状態において、カム溝3の内壁とフォロアピン4の外周面との間に生じるバックラッシを閉塞する幅になるように規制して形成される。かかるネジからなるパイプ部材5は、スペーサとして一般に入手可能なプラスチック製の部品などでも良い。かかるスペーサは、一般に寸法も細かく分類されており、材質も多種多様のものが提供されていることから、必要な大きさ及び材質のパイプ部材5を困難なく入手可能である。また、仮に当該パイプ部材5をオーダーして製造したとしても、容易且つ低コストで製造できる。 To give an example of each dimension of the constituent member, for example, when the width dimension of the cam groove 3 is 4.1 mm to 4.3 mm, the outer diameter (Φ) of the pipe member 5 is 3.8 mm to 4.0 mm. Can be. It is desirable that the pipe member has an outer diameter of 80% or more and 120% or less, particularly 80% or more and 98% or less of the width of the cam groove. When the outer diameter of the pipe member is formed to be equal to or larger than the width of the cam groove, the pipe member can be deformed in an elliptical shape in the length direction of the cam groove when the pipe member is inserted into the cam groove. .. Further, the length (axial center length) of the pipe member 5 is at least the depth of the cam groove 3 or more, and in a state of being contracted to the height of the cam groove 3, the inner wall of the cam groove 3 and the follower pin 4 It is formed so as to have a width that closes the backlash generated between the outer peripheral surface and the outer peripheral surface of the. The pipe member 5 made of such a screw may be a plastic part generally available as a spacer. Since such spacers are generally finely classified in size and provided in a wide variety of materials, a pipe member 5 having a required size and material can be obtained without difficulty. Further, even if the pipe member 5 is ordered and manufactured, it can be manufactured easily and at low cost.
かかるパイプ部材5は、後述するフォロアピン4をベース部材1の穴部18に螺着することによって、軸心方向に収縮される程度の変形容易性（変形自在性）を有し、且つ当該収縮によって肉厚方向に広がった後においては、ガタを生じさせない程度の固さを有する材料で形成されることが望ましい。更に当該パイプ部材5はカム溝3内をスライド移動することから、カム溝3との間で摩擦抵抗が小さいものを使用することが望ましい。よって、かかるパイプ部材5は、テフロン（登録商標）樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂などの各種プラスチックを用いて形成する他、アルミニウム、錫、鉛等の塑性変形しやすい金属を用いて形成することもできる。 The pipe member 5 has a degree of deformability (deformability) to the extent that it is contracted in the axial direction by screwing the follower pin 4 described later into the hole 18 of the base member 1, and the contraction causes the pipe member 5. After spreading in the wall thickness direction, it is desirable that the material is formed of a material having a hardness that does not cause rattling. Further, since the pipe member 5 slides in the cam groove 3, it is desirable to use a pipe member 5 having a small frictional resistance with the cam groove 3. Therefore, the pipe member 5 is formed by using various plastics such as Teflon (registered trademark) resin, ABS resin, polyacetal resin, and polycarbonate resin, and also by using a metal that is easily plastically deformed such as aluminum, tin, and lead. You can also do it.
また、本実施の形態に係る溝カム機構を製造する際には、フォロアピン4も市販のネジを用いて形成することができ、これは多種多様の大きさ及び材質のものが提供されていることから、容易に入手することができる。かかるフォロアピン4もプラスチックや金属からなるネジを使用することができる。なお、当該フォロアピン4は必ずしもネジで構成される必要はなく、前記穴部18に嵌入されるピン等であっても良い。 Further, when manufacturing the groove cam mechanism according to the present embodiment, the follower pin 4 can also be formed by using a commercially available screw, which is provided in a wide variety of sizes and materials. It can be easily obtained from. Such follower pins 4 can also use screws made of plastic or metal. The follower pin 4 does not necessarily have to be composed of a screw, and may be a pin or the like to be fitted into the hole 18.
以上のような部材からなる溝カム機構は、前記パイプ部材5の外径は、カム溝3の幅よりも小さいことから、そのまま組み合わせただけでは、カム溝3とパイプ部材5の間およびフォロアピン4とパイプ部材5の間には隙間が存在するため、ガタが発生することになる。 In the groove cam mechanism composed of the above members, the outer diameter of the pipe member 5 is smaller than the width of the cam groove 3. Therefore, if they are combined as they are, they are between the cam groove 3 and the pipe member 5 and the follower pin 4. Since there is a gap between the pipe member 5 and the pipe member 5, backlash will occur.
そこで本実施の形態では、図３に示す様に、フォロアピン4の締め込みによって、プラスチック等からなるパイプ部材5を軸心方向（即ち、図３の垂直方向）に潰して変形させ、それによりパイプ部材5の外径は外側へ、内径は内側に膨張させて、バックラッシを無くしてガタの発生を抑えている。即ち、図３（A）に示す様に、カム溝3内に円筒状乃至は円盤状のパイプ部材5を設け、当該パイプ部材5の中心孔にネジからなるフォロアピン4を挿入する。この時、当該カム溝3とパイプ部材5との間、及びパイプ部材5とフォロアピン4との間には隙間が存在する。そして図３（C）に示す様にネジからなるフォロアピン4をベース部材1の穴部18内にねじ込むことにより、当該パイプ部材5はベース部材におけるカム溝の対向面との間に挟まれて、径方向に肉厚が厚くなるように変形する。その結果、当該パイプ部材5によって、前記カム溝3とパイプ部材5との間、及びパイプ部材5とフォロアピン4との間には隙間を閉塞する。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, by tightening the follower pin 4, the pipe member 5 made of plastic or the like is crushed and deformed in the axial direction (that is, the vertical direction in FIG. 3), thereby deforming the pipe. The outer diameter of the member 5 is expanded outward and the inner diameter is expanded inward to eliminate backlash and suppress the occurrence of backlash. That is, as shown in FIG. 3A, a cylindrical or disk-shaped pipe member 5 is provided in the cam groove 3, and a follower pin 4 made of a screw is inserted into the center hole of the pipe member 5. At this time, there is a gap between the cam groove 3 and the pipe member 5 and between the pipe member 5 and the follower pin 4. Then, as shown in FIG. 3C, by screwing the follower pin 4 made of a screw into the hole 18 of the base member 1, the pipe member 5 is sandwiched between the facing surface of the cam groove in the base member. It is deformed so that the wall thickness becomes thicker in the radial direction. As a result, the pipe member 5 closes a gap between the cam groove 3 and the pipe member 5 and between the pipe member 5 and the follower pin 4.
これにより、パイプ部材5の外径がカム溝3の内壁へ密着し、パイプ部材5の内径がフォロアピン4の外径に密着するため、カム溝3とパイプ部材5（さらにはフォロアピン4）の間のガタつきはなくなる。その結果、ステージ部材2はカム溝3に沿って、ガタ付きが生じることなく正確に直線移動することができる。 As a result, the outer diameter of the pipe member 5 is in close contact with the inner wall of the cam groove 3, and the inner diameter of the pipe member 5 is in close contact with the outer diameter of the follower pin 4. Therefore, between the cam groove 3 and the pipe member 5 (further, the follower pin 4). There is no rattling. As a result, the stage member 2 can accurately move linearly along the cam groove 3 without rattling.
次に図４及び５を参照しながら、第２の実施の形態にかかる溝カム機構を具体的に説明する。特に本実施の形態に係る溝カム機構は、前記ステージ部材2の脱落（即ち、当該ステージ部材2の厚さ方向への抜け出し）を阻止できるように構成している。 Next, the groove cam mechanism according to the second embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 4 and 5. In particular, the groove cam mechanism according to the present embodiment is configured to prevent the stage member 2 from falling off (that is, coming out of the stage member 2 in the thickness direction).
即ち、前記図１〜３に示した第１の実施の形態に係る溝カム機構は、フォロアピン4がカム溝3内に収容されていることから、ステージ部材2はその厚さ方向（Z方向）に抜けることか考えられる。そこで本実施の形態では、図４及び５に示す様に、ステージ部材2に形成したカム溝3の周りに、抜け防止用段部6を設け、フォロアピン4に抜け防止ワッシャー7を設けることで、ステージ部材2が抜けることを防止している。即ち、ステージ部材2のカム溝3の周りには、段状に凹ませた抜け防止用段部6を形成し、フォロアピン4に抜け防止ワッシャー7が、当該抜け防止用段部6まで延出するように構成している。その結果、当該ステージ部材2は、抜け止め防止ワッシャーによって押さえられ、前記ベース部材1から離れる事態を無くすことができる。なお、当該抜け止め防止ワッシャーは、ステージ部材2におけるカム溝3の周囲を支持していればよく、当該カム溝3の周囲は必ずしも段状に形成されていなくともよい。また当該抜け止めワッシャ7は、フォロアピン4の頭部に、径方向に広がったフランジ部として機能することができ、当該ワッシャはフォロアピン4と一体化しても良い。 That is, in the groove cam mechanism according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, since the follower pin 4 is housed in the cam groove 3, the stage member 2 is in the thickness direction (Z direction). It is conceivable that it will come out. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, a step portion 6 for preventing disconnection is provided around the cam groove 3 formed in the stage member 2, and a washer 7 for preventing disconnection is provided on the follower pin 4. It prevents the stage member 2 from coming off. That is, a stepped portion 6 for preventing pulling out is formed around the cam groove 3 of the stage member 2, and a slipping prevention washer 7 extends to the follower pin 4 to the stepped portion 6 for preventing pulling out. It is configured as follows. As a result, the stage member 2 is pressed by the retaining washer, and the situation where the stage member 2 is separated from the base member 1 can be eliminated. The retaining washer may support the periphery of the cam groove 3 in the stage member 2, and the periphery of the cam groove 3 does not necessarily have to be formed in a stepped shape. Further, the retaining washer 7 can function as a flange portion extending in the radial direction on the head of the follower pin 4, and the washer may be integrated with the follower pin 4.
また、フォロアピン4と抜け防止ワッシャー7は、一般に販売されているもので良く、ねじとワッシャーが一体になったワッシャー付きねじも一般に提供されているため、これを利用してもよい。 Further, the follower pin 4 and the pull-out prevention washer 7 may be those sold to the general public, and a screw with a washer in which a screw and a washer are integrated is also generally provided, and this may be used.
抜け防止ワッシャー7を利用するか、又はワッシャー付きねじを利用して、ステージ部材2の抜け防止をする際は、パイプ部材5は、その軸心長が、カム溝3の深さより若干長いもの、望ましくはカム溝3の深さの１０５％以上、２００％以下の軸心長のもの、特に望ましくはカム溝3の深さの１１５％以上、１８０％以下の軸心長のものを使用する、例えばカム溝3の高さが１．５ｍｍの場合には、軸心方向への収縮前におけるパイプ部材5の軸心長は２．０〜２．５ｍｍ程度のものを使用するのが望ましい。かかる長さのパイプ部材5をフォロアピン4と抜け防止ワッシャー7で押していくことで、パイプ部材5は、カム溝3の高さと同じ１．５ｍｍまで潰れ、同時にパイプ部材5の外径と内径は、それぞれカム溝3の内壁と、フォロアピン4の外径に密着することができる。 When using a pull-out prevention washer 7 or using a screw with a washer to prevent the stage member 2 from coming off, the pipe member 5 has an axial center length slightly longer than the depth of the cam groove 3. It is desirable to use one having an axial length of 105% or more and 200% or less of the depth of the cam groove 3, and particularly preferably one having an axial center length of 115% or more and 180% or less of the depth of the cam groove 3. For example, when the height of the cam groove 3 is 1.5 mm, it is desirable to use a pipe member 5 having an axial length of about 2.0 to 2.5 mm before contraction in the axial direction. By pushing the pipe member 5 having such a length with the follower pin 4 and the pull-out prevention washer 7, the pipe member 5 is crushed to 1.5 mm, which is the same as the height of the cam groove 3, and at the same time, the outer diameter and inner diameter of the pipe member 5 are reduced. The inner wall of the cam groove 3 and the outer diameter of the follower pin 4 can be brought into close contact with each other.
このとき、カム溝3の深さ（又は高さ）よりも長すぎるパイプ部材5（例えば、カム溝3の深さの２００％を超える軸心長のパイプ部材5）を用いた場合には、当該パイプ部材5をフォロアピン4と抜け防止ワッシャー7で潰した際に、パイプ部材5の外径とカム溝3の内壁が密着しすぎて、カム溝3内のフォロアピン4のスライド移動に支障が生じることも考えられる。そこで上記のように、軸心方向に押圧する前のパイプ部材5の軸心長は、カム溝3の高さより若干長いものを使用すれば、パイプ部材5の外径とカム溝3の内壁が密着し、更にパイプ部材5の内径とフォロアピン4が密着した際には、パイプ部材5はカム溝3の延伸方向、即ち図４における上下方向を長径とした楕円形に変形しながら膨張することができる。この為、当該パイプ部材5がバックラッシ領域に存在しても、フォロアピン4はカム溝3内を円滑にスライド移動することができる。そして前述の通り、パイプ部材5は、スペーサとして市販されているものを使用することができ、これは多種多様な寸法及び材質のものを入手可能なため、上記の条件を満たすパイプ部材5であっても容易に入手できる。 At this time, when a pipe member 5 having a length (or height) longer than the depth (or height) of the cam groove 3 (for example, a pipe member 5 having an axial length exceeding 200% of the depth of the cam groove 3) is used, When the pipe member 5 is crushed by the follower pin 4 and the pull-out prevention washer 7, the outer diameter of the pipe member 5 and the inner wall of the cam groove 3 are in close contact with each other, which hinders the sliding movement of the follower pin 4 in the cam groove 3. It is also possible. Therefore, as described above, if the axial length of the pipe member 5 before pressing in the axial direction is slightly longer than the height of the cam groove 3, the outer diameter of the pipe member 5 and the inner wall of the cam groove 3 can be reduced. When the inner diameter of the pipe member 5 and the follower pin 4 are in close contact with each other, the pipe member 5 can expand while being deformed into an elliptical shape having a major axis in the extending direction of the cam groove 3, that is, the vertical direction in FIG. it can. Therefore, even if the pipe member 5 exists in the backlash region, the follower pin 4 can smoothly slide and move in the cam groove 3. As described above, as the pipe member 5, a commercially available spacer can be used, and since a wide variety of sizes and materials are available, the pipe member 5 satisfies the above conditions. Is easily available.
また、フォロアピン4を締めすぎた場合は、抜け防止ワッシャー7と抜け防止溝段が密着しすぎて、動きに問題が発生することも考えられる。この場合には、わずかにフォロアピン4を緩めれば、密着が解消されるため問題も解消される。そのためには、当該パイプ部材5は弾性変形可能なプラスチックを用いるのが望ましく、またパイプ部材5の軸心長は、カム溝3の高さより若干長いもの使用することが望ましい。かかるパイプ部材5も市販のスペーサを使用できることから、容易に入手可能である。また、本実施の形態に係る溝カム機構においては、フォロアピン4を締め加減、即ちパイプ部材5の潰し加減によって、当該パイプ部材5の肉厚の変化量を調整することができる為、当該バックラッシュの大きさを、当該パイプ部材5の潰し加減で調整可能な溝カム機構が実現する。 Further, if the follower pin 4 is tightened too much, the pull-out prevent washer 7 and the pull-out prevention groove step may be in close contact with each other, causing a problem in movement. In this case, if the follower pin 4 is loosened slightly, the adhesion is eliminated and the problem is also solved. For that purpose, it is desirable to use elastically deformable plastic for the pipe member 5, and it is desirable to use a pipe member 5 having an axial length slightly longer than the height of the cam groove 3. Such a pipe member 5 can also be easily obtained because a commercially available spacer can be used. Further, in the groove cam mechanism according to the present embodiment, the amount of change in the wall thickness of the pipe member 5 can be adjusted by tightening the follower pin 4, that is, by crushing the pipe member 5, so that the backlash A groove cam mechanism is realized in which the size of the pipe member 5 can be adjusted by crushing the pipe member 5.
特に本実施の形態に示す様に、カム溝3の深さによってネジからなるフォロアピン4の締め込み深さを調整することにより、当該パイプ部材5の変形程度を制御することができることから、パイプ部材5の変形し過ぎによるカム溝3内のスライド移動の障害の問題を解消することができる。 In particular, as shown in the present embodiment, the degree of deformation of the pipe member 5 can be controlled by adjusting the tightening depth of the follower pin 4 made of the screw according to the depth of the cam groove 3. Therefore, the pipe member It is possible to solve the problem of obstacles to slide movement in the cam groove 3 due to excessive deformation of 5.
次に図６〜８を参照しながら、第３の実施形態に係る溝カム機構を具体的に説明する。特にこの第３の実施形態に係る溝カム機構は、ステージ部材2の上層に、前記ステージ部材2（以下「第１ステージ部材2」とする）のスライド方向と交差する向きにスライド移動する第２ステージ部材8を設けている。かかる第２ステージ部材8も、前記第１ステージ部材2と同様に板状であって、２つの直線状のカム溝3を２本形成しており、各カム溝3内には、前記パイプ部材5を外装したフォロアピン4を挿入している。 Next, the groove cam mechanism according to the third embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 6 to 8. In particular, the groove cam mechanism according to the third embodiment slides to the upper layer of the stage member 2 in a direction intersecting the sliding direction of the stage member 2 (hereinafter referred to as “first stage member 2”). A stage member 8 is provided. The second stage member 8 is also plate-shaped like the first stage member 2 and forms two linear cam grooves 3, and the pipe member is contained in each cam groove 3. The follower pin 4 which is the exterior of 5 is inserted.
かかる溝カム機構においては、第１ベース部材1とステージ部材2との相対的なスライド移動と、第１ステージ部材2と第２ステージ部材8との相対的なスライド移動とを行うことができる。そして、両者はその移動方向が異なっていることから、当該第２ステージ部材8は、前記ベース部材1に対して２次元方向にスライド移動することができる。 In such a groove cam mechanism, the relative slide movement of the first base member 1 and the stage member 2 and the relative slide movement of the first stage member 2 and the second stage member 8 can be performed. Since the two have different moving directions, the second stage member 8 can slide and move in the two-dimensional direction with respect to the base member 1.
なお、第１ステージ部材2に設けたカム溝3の延伸方向と第２ステージ部材8に設けたカム溝3の延伸方向を直交させた場合には、図面中高さ方向に存在する２次元の平面空間内を自在にスライド移動させることができる。ただし両ステージ部材2におけるカム溝3の延伸方向は特に制限されるものではなく、相互に交差するか、或いは同じ方向に延伸するように形成しても良い。特に両ステージ部材2におけるカム溝3の延伸方向を同じ方向に揃えた場合には、２段階でスライド移動可能な溝カム機構が実現する。 When the stretching direction of the cam groove 3 provided in the first stage member 2 and the stretching direction of the cam groove 3 provided in the second stage member 8 are orthogonal to each other, a two-dimensional plane existing in the height direction in the drawing. It can be slid freely in the space. However, the extending direction of the cam groove 3 in both stage members 2 is not particularly limited, and may be formed so as to intersect each other or extend in the same direction. In particular, when the extension directions of the cam grooves 3 in both stage members 2 are aligned in the same direction, a groove cam mechanism that can slide and move in two stages is realized.
更に、前記ベース部材1又は第１スライド部材に交差する向きに延伸する壁部を設け、当該壁部と前記第２ステージ部材8とを前記した溝カム機構で連結することにより、奥行き方向、即ち第１ステージ部材2の厚さ方向にもスライド移動可能な溝カム機構とすることもできる。即ち、本実施の形態に係る溝カム機構は、任意の方向に組み合わせることにより、上下、左右、奥行き方向からなる三次元方向にベース部材1と第２スライド部材とをスライド移動させる事のできる溝カム機構を実現することもできる。 Further, a wall portion extending in a direction intersecting the base member 1 or the first slide member is provided, and the wall portion and the second stage member 8 are connected by the groove cam mechanism described above, whereby the depth direction, that is, A groove cam mechanism that can slide and move in the thickness direction of the first stage member 2 can also be used. That is, the groove cam mechanism according to the present embodiment is a groove capable of sliding the base member 1 and the second slide member in three-dimensional directions including up and down, left and right, and depth directions by combining them in any direction. A cam mechanism can also be realized.
図９は上記各実施の形態に示した溝カム機構を採用したスタンド10を示す側面図である。上記の各溝カム機構は、本実施の形態に示すスタンド10に限ることなく、相対的な移動を必要とする様々な製品や部品同士の連結部に採用することができる。本実施の形態に係るスタンド10は、特に顕微鏡やカメラなどの光学機器17を保持し、且つ焦点調整などの正確な移動が必要となる製品に使用する事のできるスタンド10として具体化している。かかるスタンド10は、卓上などに安定して載置可能な脚部材11と、この脚部材に対して相対的なスライド移動が可能であって、且つ光学機器を保持する保持部材12とで構成している。即ち、脚部材11における立ち上がり部分13をベース部材1として、これに第１ステージ部材2を上記溝カム機構で連結している。 FIG. 9 is a side view showing the stand 10 adopting the groove cam mechanism shown in each of the above embodiments. Each of the above groove cam mechanisms is not limited to the stand 10 shown in the present embodiment, and can be adopted for various products and connecting portions between parts that require relative movement. The stand 10 according to the present embodiment is embodied as a stand 10 that can be used for a product that holds an optical device 17 such as a microscope or a camera and requires accurate movement such as focus adjustment. The stand 10 is composed of a leg member 11 that can be stably placed on a tabletop or the like, and a holding member 12 that can slide and move relative to the leg member and holds an optical device. ing. That is, the rising portion 13 of the leg member 11 is used as the base member 1, and the first stage member 2 is connected to the base member 1 by the groove cam mechanism.
特に本実施の形態において、当該第１ステージ部材2は、当該スタンド10の左右方向（図９の奥行き方向）にスライド移動できるように構成しており、当該スライド移動は上部ダイヤル14によって調整できるように構成している。また当該第１ステージ部材2に対しては、当該スタンド10の高さ方向にスライド移動可能な第２ステージ部材8を、前記溝カム機構によって設けている。これにより、当該第２ステージ部材8は、前記脚部材における立ち上がり部分（ベース部材1）に対して、スタンド10の高さ方向に存在する平面内を自在に移動することができる。そして本実施の形態では、この第２ステージ部材8に対して、スタンド10の正面側に突出する壁部16を設け、当該壁部16に対して、前記第２ステージ部材8と同様に形成した第３ステージ部材9を、前記溝カム機構によって連結している。そしてこの第３ステージ部材9には、スタンド正面から見て奥行き方向（図９の左右方向）に延伸するカム溝3を形成していることから、当該第３ステージ部材9は、脚部材11における立ち上がり部分13（ベース部材1）に対して奥行き方向にスライド移動することができる。即ち、前記脚部材11における立ち上がり部分13（ベース部材1）、第１〜３ステージ部材の各連結部に溝カム機構を使用する事で、第３ステージ部材9に設けた光学機器17を三次元方向に自在に移動でき、しかも各溝カム機構ではバックラッシが解消されていることから、各方向に正確にスライド移動させる事のできるスタンド10が実現する。 In particular, in the present embodiment, the first stage member 2 is configured to be slidable in the left-right direction (depth direction in FIG. 9) of the stand 10, and the slide movement can be adjusted by the upper dial 14. It is configured in. Further, the first stage member 2 is provided with a second stage member 8 that can slide and move in the height direction of the stand 10 by the groove cam mechanism. As a result, the second stage member 8 can freely move in the plane existing in the height direction of the stand 10 with respect to the rising portion (base member 1) of the leg member. Then, in the present embodiment, the second stage member 8 is provided with a wall portion 16 projecting from the front side of the stand 10, and the wall portion 16 is formed in the same manner as the second stage member 8. The third stage member 9 is connected by the groove cam mechanism. Since the third stage member 9 is formed with a cam groove 3 extending in the depth direction (left-right direction in FIG. 9) when viewed from the front of the stand, the third stage member 9 is a leg member 11. It can slide and move in the depth direction with respect to the rising portion 13 (base member 1). That is, by using a groove cam mechanism for each connecting portion of the rising portion 13 (base member 1) and the first to third stage members of the leg member 11, the optical device 17 provided in the third stage member 9 is three-dimensional. Since the backlash is eliminated in each groove cam mechanism that can move freely in each direction, a stand 10 that can be accurately slid and moved in each direction is realized.
更に、前記溝カム機構は、スタンド10に限ることなく、レンズのピント・ズーム調整のような円筒カムなどにも利用することもできる。当該溝カム機構をレンズの前後移動などの円筒状の鏡筒レンズユニットに用いれば、加工精度は一般的な範囲であるものの、ガタの少ない鏡筒ユニットを有するレンズの移動機構を実現することができる。その他にも本実施の形態にかかる溝カム機構を、水平なステージ装置に用いれば、ガタの少ない前後左右方向への移動機構を実現することができ、更に垂直な支柱装置に用いれば、ガタの少ない上下の移動機構が実現する。 Further, the groove cam mechanism is not limited to the stand 10, but can also be used for a cylindrical cam or the like for adjusting the focus / zoom of a lens. If the groove cam mechanism is used for a cylindrical lens barrel lens unit for moving the lens back and forth, it is possible to realize a lens moving mechanism having a lens barrel unit with less play, although the processing accuracy is in the general range. it can. In addition, if the groove cam mechanism according to the present embodiment is used for a horizontal stage device, a moving mechanism in the front-back and left-right directions with less backlash can be realized, and if it is used for a vertical support device, there is no backlash. A small number of vertical movement mechanisms are realized.
本発明の溝カム機構、及びこれを用いた移動装置は、製品や部品を移動する為の装置や器具において利用することができ、特にガタを生じさせることなく、正確かつ円滑に移動させる事のできる溝カム機構、及びこれを用いた移動装置として利用することができる。また、その利用範囲も実験器具や日常製品に限ることなく、自動車や建設機械などの大型の装置におけるスライド部分に使用することもできる。 The groove cam mechanism of the present invention and the moving device using the groove cam mechanism can be used in devices and instruments for moving products and parts, and can move accurately and smoothly without causing any particular backlash. It can be used as a groove cam mechanism that can be formed and a moving device using the groove cam mechanism. In addition, the range of use is not limited to laboratory equipment and daily products, and it can also be used for slide parts in large-scale equipment such as automobiles and construction machinery.
１ ベース部材
２ ステージ部材
３ カム溝
４ フォロアピン
５ パイプ部材
６ 抜け防止用段部
７ 抜け防止ワッシャー
８ 第２ステージ部材
９ 第３ステージ部材
1 Base member 2 Stage member 3 Cam groove 4 Follower pin 5 Pipe member 6 Detachment prevention step 7 Detachment washer 8 Second stage member 9 Third stage member
Claims (5)
カム溝とフォロアピンとの間に確保されているバックラッシには、フォロアピンに外装されて、厚さ方向に変形自在なパイプ部材が設けられていることを特徴とする、溝カム機構。
A groove cam mechanism consisting of a cam groove and a follower pin.
A groove cam mechanism characterized in that the backlash secured between the cam groove and the follower pin is provided with a pipe member that is exteriorized by the follower pin and is deformable in the thickness direction.
前記パイプ部材は、当該ネジ又はビスによって軸心方向に収縮されることにより径方向の厚さが増大されて、前記バックラッシを閉塞可能である、請求項１に記載の溝カム機構。
The follower pin is composed of screws or screws.
The groove cam mechanism according to claim 1, wherein the pipe member is contracted in the axial direction by the screw or screw to increase the thickness in the radial direction and can close the backlash.
当該スタンドは、光学機器を含む製品または部品を保持する保持部材と、当該保持部材と所定の高さに保持する脚部材とからなり、
当該保持部材と脚部材とは、前記請求項１又は２に記載の溝カム機構で接続されていることを特徴とする、スタンド。
A stand for holding products or parts, including optical instruments.
The stand comprises a holding member that holds a product or component including an optical device, and a leg member that holds the holding member and a predetermined height.
A stand, characterized in that the holding member and the leg member are connected by the groove cam mechanism according to claim 1 or 2.
カム溝が形成された保持部材又は脚部材は、当該フォロアピンによって他方の部材と連結されている、請求項３に記載のスタンド。
A cam groove is formed in either one of the holding member and the leg member, and a hole through which the follower pin is screwed or inserted is formed in the other.
The stand according to claim 3, wherein the holding member or leg member on which the cam groove is formed is connected to the other member by the follower pin.
前記カム溝は、底面を備えるか、又は前記穴部が形成された保持部材又は脚部におけるカム溝との対向面によって閉塞されている、請求項４に記載のスタンド。 The head of the follower pin is provided with a flange portion extending in the radial direction, and the flange portion presses the pipe member in the axial direction.
The stand according to claim 4, wherein the cam groove is provided with a bottom surface or is closed by a holding member or a leg having a hole facing the cam groove.
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