JPH01220716A

JPH01220716A - 微小回転装置

Info

Publication number: JPH01220716A
Application number: JP4669188A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamaguchi; 利明山口; Masaki Ikeda; 正樹池田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-04
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2570672B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、位置合わせ精度が要求される半導体製造工程
や宇宙空間のような真空環境下での使用に好適な微小回
転装置に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕一般に回
転機器では、その回転軸の支持に転がり軸受とかすべり
軸受等の軸受が用いられる。しかし１回転未満の微小な
回転角で高速揺動運転を行うと、回転軸と軸受との接触
面に十分な潤滑剤がゆきわたりにくくなり、潤滑不良に
よる摩耗や焼付きが発生する。又、高真空下で使用する
と、軸受に通常用いられる潤滑剤からは、内臓物質がガ
スとして放出されて環境を汚染するので好ましくない。

そのため、高真空用の特殊なグリスや固体潤滑剤等のガ
ス放出の少ない潤滑剤を使用せざるを得ないが、高価で
あり、しかも使用中軸受摩耗が発生して、回動精度等の
性能が劣化することは避は難い。

本発明は、このような従来の問題点を解消するものであ
り、潤滑剤を必要とせずに微小角度の揺動回転を長期間
繰り返すことが可能で、且つ回転中心の狂いが生じない
微小回転装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成する本発明は、回転中心とその円周位
置にある固定部との間で、回転方向にのみ撓み得るよう
に張設された弾性部材により、前記回転中心において微
小回転可能に支持された回転部と、この回転部に回転ト
ルクのみを伝達するように連結された回転駆動手段とを
備えたものである。

上記弾性部材は、一端側が固定部に、他端側か回転部に
固着された複数の薄板を放射状に配して構成すると効果
的である。

そして上記薄板には、張力付与手段により張力を付与す
るとよい。

また、回転駆動手段の出力軸と回転部とを、回転中心を
中心とする円弧面を有する減速機構を介して、回転トル
クのみを伝達するように連結することもできる。

〔作用〕

上記のように構成された微小回転装置は、転がり軸受、
すべり軸受のような軸受を用いないのでグリース等の潤
滑剤を全く必要とせず、高真空中でも環境汚染が発生し
ない。その駆動手段を回転駆動させると、回転トルクの
みが回転部に伝達されて、その回転トルクが弾性部材の
回転方向の弾性力と均衡するまで、回転部が微小角度回
転する。

その場合、弾性部材の厚みが薄い程、回ＩＥ中心の位置
が正確に保たれる。厚いとその厚みのバラツキや取付は
位置のずれ等が重なって大きくなり、位置精度が悪くな
る。

また、弾性部材に張力を付与することで、厚さが薄いに
もかかわらず大きな剛性が得られるから、回転中心の位
置が一層安定する。

減速機構を組み込む場合も、その減速機構の重量が回転
部材に加わらないように支持して、回転中心の偏移を防
止し、精密な回動が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は、本発明の一実施例を示すものであ
り、回転駆動手段である電動機１の出力軸２に、微小回
転機構３が直結されている。

この微小回転機構３は、回転中心０の位置にある回転部
４と、その円周位置にある固定部５との間に、弾性部材
６を張設して形成されており、その回転中心０が電動機
の出力軸２と同心とされ両者は固定されている。したが
って回転部４には電動機１の回転トルクのみが加えられ
るものである。

この場合の弾性部材６は、例えば厚さの薄い鋼板４枚で
構成されている。各薄鋼板は長さ方向（矢符量ａ方向）
及び幅方向（矢符号す方向）の作用力に対しては強いが
、回転方向（矢符号Ｃ及びｄ方向）には最も弱いばね常
数となるように幅方向を回転軸方向に合わせて、一端は
回転部４に他端は固定部５にそれぞれ固定されている。

微小回転装置の回転精度の精密化を図るには、この鋼板
からなる弾性部材６の板厚が薄い方が望ましい。

一方、薄いと剛性が小さいから、弱い力が作用しただけ
で容易に変形し易く、回転部４に対する支持力が不安定
になる。これに対処するため、この実施例では弾性部材
６に張力付与手段により張力を付与して、剛性を高めて
いる。

その張力付与手段としては、例えば加熱手段や機械的引
っ張り手段等が利用できる。前者の場合は、弾性部材６
を加熱し、その温度が使用温度の上限より高い膨張状態
で固着する。その後、使用温度になれば、収縮により高
い張力が与えられる。

又、後者の場合であれば、図示しないが、例えば固定部
５は、フレームにねじを介して取付け、回転中心Ｏに対
して直径方向に幾らか位置調整ができるように形成する
。そして、回転部４と固定部５の間隔を最小に調整して
両者４．５に弾性部材６の端部をそれぞれ固着した後、
ねじを利用して固定部５を外方に移動させれば、各弾性
部材６には高い張力が与えられる。

次に作用をのべる。

電動機１を起動して、その出力軸２を第１図の矢符号Ｃ
方向に微小回転させると、同心の回転部４には回転トル
クのみが伝達される。したがって・回転中心Ｏが径方向
に偏って移動することはなく、極めて精密な回動が得ら
れる。また、たとえ出力軸２に対し横方向力が作用した
としても、回転部４は回転中心０に向は弾性部材６で予
圧されており、回転中心０の位置は径方向に殆ど変化し
ない。

更にまた、各薄鋼板製の弾性部材６は幅方向に強い抵抗
力を有しているため、これに支えられた回転部４は回転
の軸方向には全く移動しない。

これに対してばね定数の弱い電動機１の回転方向には、
弾性部材６が第２図のように容易に湾曲するから、微小
回転機構３の回転部４が電動機ｌの出力軸２と共に微小
回転する。

このようにして、出力軸２の先端おいて、軸方向の移動
や、回転中心０の偏移の無い、精密な回転出力が取り出
される。

しかも、微小回転機構の回転部４は、摩擦面が全くない
構造で支持されるから摩耗がなく、潤滑剤も不要であっ
て、矢符量ｃ、　　ｄ方向への微小角度の高速揺動運転
や高真空下での長期運転にも支障がない。

第３図、第４図は第二の実施例を示す。

これは、電動機１０のケースＩＯＡ内の軸受位置に、一
体型の微小回転機構３を組み込んだものである。

すなわち、この微小回転機構３は、中心の回転部１４と
、電動機のケースＩＯＡの内面に嵌めこまれるリング状
の固定部１５と、薄板状の弾性部１６とが一体に形成さ
れている。そして、通常は電動機１０の出力軸２の軸受
（潤滑剤を使用する例えば転がり軸受等の軸受）が取付
けられるべき個所に配設固定されている。

図中、１１はステータ、１２はロータであり、いま、ス
テータ１１の励磁力でロータ１２が回転力ｅを受けると
、出力軸２に嵌着された微小回転機構３の回転部１４が
回転力を受けて微小回転し、弾性部１６が第２図の場合
と同様に湾曲変形することにより、上記第一の実施例の
ものと同様の機能を果たす。

第５図、第６図は第三の実施例を示す。

このものは、第１図に示すものと略同様の微小回転機構
３．３を前後１組に配設するとともに、その回転部４．
４を回転板２０で一体的に結合したものを、電動機１と
共にフレーム２１に取りつけて、その電動機１の出力軸
２と回転板２０とを、減速機構２２を介して連結したも
のである。

上記の減速機構２２は、回転中心０を中心とする円弧面
２３を有する円弧板２４と、この円弧板２４と電動機の
出力軸２とを結合するスチールベルト２５．２６を備え
ている。

その円弧板２４は、回転板２０の上面で且つ両支持部の
中央位置に一体に固着され、回転板２０とともに回転中
心Ｏを中心として矢符量ｆ１及びｇ＋力方向回動可能で
ある。スチールベルト２５の一端は円弧板２４の円弧面
２３の上端側に、ねじ２７で固定され、他端は電動機の
出力軸２に半回転分程巻きつけた後ねじ２８で出力軸２
に固定されている。また、他方のスチールベルト２６の
一端は円弧板２４の円弧面２３の下端側に、ねじ２９で
固定されている。他端は電動機の出力軸２に、上記スチ
ールベルト２５とは反対方向で半回転分程巻きつけた後
、ねじ３０で出力軸２に固定されている。

このように構成することにより、回転板２０の重量は、
スチールベルト２５．２６を介して電動機の出力軸２に
より支えられ、回転部４への円弧板２４による偏荷重は
除かれる。そのため、回転部４には電動機１による回転
トルクのみが加えられることとなり、偏荷重による回転
モーメントはなく、回転中心Ｏの偏移は発生しない。

いま、電動機ｌを起動して、その出力軸２を第５図の矢
符号ｆ方向に微小回転させると、スチールベルト２６は
出力軸２に巻きつ（。一方、スチールベルト２５は出力
軸２から離れる。その結果、円弧板２４は円弧面２３沿
いに矢符号ｆ、方向への移動力を受け、回転部４９回転
板２０と共に回転中心０を軸に微小回転する。出力軸２
をｇ方向に逆回転させると、スチールベルト２５が出力
軸２に巻キつき、一方、スチールベルト２６は出力軸２
から離れる。その結果、円弧板２４は円弧面２３沿いに
矢符号ｇ＋方向への移動力を受け、回転部４１回転板２
０と共に回転中心０を軸に、上記とは逆方向に微小回転
する。

したがって、円弧板２４０半径をＲ１出力軸２の半径を
ｒとすると、出力軸２の回転は減速比ｒ　／　Ｒに減速
され、回転板２０ひいては回転部４を回転させることが
できる。

なお、この実施例における弾性部材６も、前記と同様に
所定の張力を付与して張設されている。

また、上記各実施例では、回転部４を４枚の弾性部材６
で支持する場合を述べたが、これに限定されるものでは
なく、２枚以上であればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、上記の如く構成
したため、次のような種々の効果が得られる。

回転部を回転方向にのみ撓み易い弾性部材で支持し、こ
の回転部に駆動手段の回転トルクのみを伝達するものと
したため、潤滑剤が不要であり、且つ高速揺動運動であ
っても摩耗なしに長期間の作動が可能である。

また、高真空下でも潤滑不良の問題は全（発生せず、又
潤滑剤で環境を汚染することもない。

また、回転部を支持する弾性部材に張力を付与すること
により剛性を高め、厚さを薄くすることができて、回転
中心の位置精度を極めて精密にすることが可能である。

また、減速機構は、その重量を駆動手段の出力軸で支承
するものとしたため、回転部に重量のアンバランスはな
く、回転中心の偏移が防止できて、長期の運転でも回転
精度の劣化がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の要部斜視図、第２図は
作用を説明するためのその正面図、第３図は第二の実施
例の縦断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面図、
第５図は第三の実施例の正面図、第６図は第５図のＶｌ
−Ｖｌ線断面図である。１は電動機（回転駆動手段）、２は出力軸、３は微小回
転機構、４は回転部、５は固定部、６は弾性部材、２２
は減速機構、２３は円弧面。第１図第３図第２図第４囚刈寸　　　　　の

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転中心とその円周位置にある固定部との間で、
回転方向にのみ撓み得るように張設された弾性部材によ
り、前記回転中心において微小回転可能に支持された回
転部と、この回転部に回転トルクのみを伝達するように
連結された回転駆動手段とを備えた微小回転装置。
（２）弾性部材は、一端側が固定部に、他端側が回転部
に固着された複数の薄板からなる請求項１記載の微小回
転装置。
（３）薄板には、張力付与手段により張力を付与してあ
る請求項２記載の微小回転装置。
（４）回転駆動手段の出力軸と回転部とが、回転中心を
中心とする円弧面を有する減速機構を介して連結された
請求項１、２又は３記載の微小回転装置。