JPH07139601A - 運動伝達機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スティックスリップやロストモーションの発
生を抑えることにより、直線運動と回転運動との間の変
換を確実かつ高精度に行う運動伝達機構を提供する。 【構成】 継手２６が矢印Ｐ方向に直線運動を行うと、
カムフォロワ３０と押圧ツメ３２との接触面又はカムフ
ォロワ３０とクロスローラテーブル３４との接触面が、
所定の方向に押圧され、この押圧力により回転体１４が
矢印Ｑ方向に回転する。この過程で、回転体１４の軸１
４ａとカムフォロワ３０の軸３０ａとの距離が接近又は
離間するため、その接近又は離間した距離に応じて、カ
ムフォロワ３０は押圧ツメ３２の面上をころがり運動
し、クロスローラテーブル３４を移動させる。このクロ
スローラテーブル３４はころがり運動により移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線運動を行う直線運
動体と回転運動を行う回転運動体とを連結し、一方の運
動を他方に伝達する運動伝達機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転運動に関して高精度の位置決
めをする装置としては、例えば図９に示すような、主に
光学系で使用される位置決め装置がある。この装置は、
固定体１１２に回転可能に支持された回転体１１４、こ
の回転体１１４の外周面に対して垂直に突設されたピン
１３０、固定体１１２に設けた通孔１１２ａに摺動可能
に挿通されたマイクロメータヘッド１３６、同じく固定
体１１２に設けた通孔１１２ｂに挿通されたスプリング
１３８、及びこのスプリング１３８の一端に固着された
スライドピン１３２から構成されている。回転体１１４
の外周面に突設されたピン１３０は、マイクロメータヘ
ッド１３６の先端とスライドピン１３２の先端との間に
挟まれて位置決めされている。即ち、スプリング１３８
の付勢力によりスライドピン１３２の先端がピン１３０
をマイクロメータヘッド１３６の先端に押圧することに
より、回転体１１４をその位置で固定している。

【０００３】回転体１１４を図９にて時計まわりに回転
させる場合には、マイクロメータヘッド１３６の先端を
スプリング１３８の付勢力に抗して左側に摺動させ、ピ
ン１３０を時計周りに回転させる。一方、回転体１１４
を反時計まわりに回転させる場合には、マイクロメータ
ヘッド１３６の先端を右側に動かし、スプリング１３８
の付勢力によりピン１３０を反時計まわりに回転させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術ではマイクロメータヘッド１３６とピン１３０の
接触面、およびスライドピン１３２とピン１３０の接触
面ですべり摩擦力が生じる。即ち、マイクロメータヘッ
ド１３６及びスライドピン１３２は直線運動を行うのに
対して、ピン１３０は回転体１１４の回転軸を中心とし
た円運動を行うため、上記接触面には回転体１１４の半
径方向にすべり摩擦力が発生する。

【０００５】マイクロメータヘッド１３６の先端をごく
わずか動かした場合、このすべり摩擦力の影響でマイク
ロメータヘッド１３６の変位が回転体１１４の回転運動
に変わらず、各部品のひずみとして吸収されてしまうこ
とがある。このとき、さらにマイクロメータヘッド１３
６を動かすと、ひずみによって蓄えられた力がすべり摩
擦力を越えたときに突然回転体１１４が回転する。この
現象はスティックスリップと呼ばれる。また、マイクロ
メータヘッド１３６の先端をある程度大きく動かした場
合、すべり摩擦力の影響で各部品にひずみが生じるた
め、回転体１１４が回転する角度が理論的な値よりも小
さくなる。この理論的な回転角と本来の回転角の差はロ
ストモーションと呼ばれる。これらは、高精度の位置決
めを妨げる要因である。

【０００６】このように、従来の装置では、直線運動と
回転運動との間の変換を行うときに、常に誤差が発生す
る可能性を持っていた。本発明は、上述した問題点を解
決するためになされたものであり、スティックスリップ
やロストモーションの発生を抑えることにより、直線運
動と回転運動との間の変換を確実かつ高精度に行う運動
伝達機構を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、直線運動を行う直線運動
体と回転運動を行う回転運動体とを連結し、一方の運動
を他方に伝達する運動伝達機構において、上記直線運動
体及び上記回転運動体の一方にて、自身の軸を中心に回
転可能に支持された円筒部材と、上記直線運動体及び上
記回転運動体の他方に設けられ、上記円筒部材を挟持す
る挟持手段と、を備え、上記挟持手段は、上記直線運動
体の運動方向と交差する方向にころがり運動可能な可動
テーブルと、上記円筒部材を上記可動テーブル側に押圧
し、上記可動テーブルと協働して上記円筒部材を挟持す
る押圧部材とを備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、直線運動を行う直
線運動体と回転運動を行う回転運動体とを連結し、一方
の運動を他方に伝達する運動伝達機構において、上記直
線運動体及び上記回転運動体の一方に設けられたスライ
ド部材と、上記直線運動体及び上記回転運動体の他方に
設けられ、上記スライド部材を上記直線運動体の運動方
向と交差する方向にころがり運動可能に支持するガイド
部材とを備え、上記スライド部材及び上記ガイド部材の
一方は固設され、上記スライド部材及び上記ガイド部材
の他方は揺動可能に支持されていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１記載の運動伝達機構は、直線運動体と
回転運動体とを連結し、一方の運動を他方に伝達する。
以下には、直線運動体の運動を回転運動体に伝達する場
合の作用について説明する。直線運動体が直線運動を行
うと、円筒部材と押圧部材との接触面又は円筒部材と可
動テーブルとの接触面が、所定の方向に押圧され、この
押圧力により回転運動体が回転する。この過程で、一方
の運動体における任意の一点と他方の運動体における任
意の一点との距離が接近又は離間するため、その接近又
は離間した距離に応じて、円筒部材は押圧ツメの面上を
ころがり運動し、可動テーブルを移動させる。この可動
テーブルはころがり運動により移動する。尚、回転運動
体の運動を直線運動体に伝達する場合の作用も同様であ
る。

【００１０】請求項２記載の運動伝達機構も、直線運動
体と回転運動体とを連結し、一方の運動を他方に伝達す
る。以下には、直線運動体の運動を回転運動体に伝達す
る場合の作用について説明する。直線運動体が直線運動
を行うと、スライド部材とガイド部材との接触面が所定
の方向に押圧され、この押圧力により回転運動体が回転
する。この過程で、スライド部材及びガイド部材の一方
は固設され、他方は揺動可能に支持されているため、固
設された部材の姿勢に追随して、揺動可能な部材は揺動
する。また、この過程で、直線運動体における任意の一
点と回転運動体における任意の一点との距離が接近又は
離間するため、その接近又は離間した距離に応じて、ス
ライド部材はガイド部材の接触面上をころがり運動す
る。尚、回転運動体の運動を直線運動体に伝達する場合
の作用も同様である。

【００１１】以上のように、一方の運動体の運動は、す
べり摩擦を生じることなく、すべてころがり運動を介す
ることにより他方の運動体に伝達される。

【００１２】

【実施例】本発明の好適な実施例について図面に基づい
て以下に説明する。第１実施例は、回転体の位置決め装
置に本発明を適用したものであり、図１はその概略構成
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断
面図である。また、図４は運動伝達機構の斜視図、図５
は運動伝達機構の動作を表す説明図である。

【００１３】第１実施例の回転体の位置決め装置は、図
１に示すように、主として、固定体１２、回転体１４、
パルスモータ１８、ボールネジ２０、継手２６及び運動
伝達機構１０から構成される。回転体１４は、図２に示
すように、固定体１２の略中央に設けた穿孔１２ａにク
ロスローラベアリング１６を介して、軸１４ａを中心と
して矢印Ｑ方向に回転可能に嵌め込まれている。クロス
ローラベアリング１６は、外輪である固定体１２側と内
輪である回転体１４側の各摺動面に図示しないＶ型の溝
を設け、その間に図示しない円筒ころを配置した構造か
らなるもので、スラスト荷重とラジアル荷重を受けるこ
とができる。

【００１４】パルスモータ１８は、固定体１２に固定さ
れており、カップリング２２を介してボールネジ２０と
結合されている。ボールネジ２０は、固定体１２に固定
された軸受１９により回転可能に支持されている。ボー
ルナット２４は、ボールネジ２０に螺合され、ボールネ
ジ２０の回転に伴って矢印Ｐ方向に直線運動を行う。継
手２６は、その一端がボールナット２４に結合されてい
る。

【００１５】運動伝達機構１０は、図３及び図４に示す
ように、第１クロスローラテーブル２８、円筒部材とし
てのカムフォロワ３０、挟持手段としての第２クロスロ
ーラテーブル３４及び押圧ツメ３２から構成される。第
１クロスローラテーブル２８は、固定部２８ａと可動部
２８ｂとからなり、両者の摺動部分にＶ型溝と円筒ころ
からなるクロスローラガイドを用いたスライドテーブル
である。固定部２８ａは、固定体１２に固着されてい
る。可動部２８ｂは、継手２６の他端が結合され、継手
２６が矢印Ｐ方向に直線運動するのに伴って同様に直線
運動を行う。

【００１６】カムフォロワ３０は、可動部２８ｂの上面
に図示しないニードルベアリングを介して垂直に設けら
れ、その軸３０ａを中心として回転自在に支持されてい
る。第２クロスローラテーブル３４は、固定部３４ａと
可動部３４ｂとからなり、固定部３４ａは、回転体１４
に固定された略Ｌ字状の固定ツメ３６に固着されてい
る。第２クロスローラテーブル３４は、第１クロスロー
ラテーブル２８と同様の構成からなるスライドテーブル
である。従って、本発明の可動テーブルに相当する可動
部３４ｂは、回転体１４が軸１４ａを中心として円運動
したときその軌道の半径方向即ち矢印Ｒ方向（図４参
照）にころがり運動する。即ち、可動部３４ｂの移動方
向は、第１クロスローラテーブルの可動部２８ｂの移動
方向と交差する。

【００１７】本発明の押圧部材に相当する押圧ツメ３２
は、略Ｌ字状に形成され、固定ツメ３６と対向する位置
にて、図示しない摺動機構により矢印Ｓ方向（図４参
照）に摺動可能に取り付けられている。押圧ツメ３２
は、背面側に押圧用ネジ３８が取り付けられ、この押圧
用ネジ３８の操作により矢印Ｓ方向に移動させることが
できる。本実施例の回転体の位置決め装置の組み付け時
に、カムフォロワ３０を第２クロスローラテーブル３４
の可動部３４ｂと押圧ツメ３２との間にセットし、その
後押圧用ネジ３８をねじ込むことにより押圧ツメ３２を
固定ツメ３６側に移動させ、カムフォロワ３０を第２ク
ロスローラテーブル３４の可動部３４ｂに押し付ける。
その後、図示しないボルトにより、押圧ツメ３２と回転
体１４とを完全に固定する。従って、組み付け後の状態
では、押圧ツメ３２、カムフォロワ３０、可動部３４ｂ
の各接触部位で隙間はない。

【００１８】次に本実施例の動作を図５に従って説明す
る。図５（ｂ）は回転体１４の軸１４ａ（図１参照）と
カムフォロワ３０の軸３０ａの軸間距離が最小になった
場合の説明図である。この状態から反時計まわりに回転
体１４を回転させる場合には、まず、図１に示すパルス
モータ１８を所定の方向に回転させる。すると、その回
転がカップリング２２を介してボールネジ２０に伝わ
り、ボールナット２４及び継手２６、第１クロスローラ
テーブル２８の可動部２８ｂが上方に直線運動をする。

【００１９】このときカムフォロワ３０は、図５（ａ）
に示すように、押圧ツメ３２を押圧するため、回転体１
４は反時計まわりに回転する。また、この過程で、回転
体１４の軸１４ａとカムフォロワ３０の軸３０ａとの軸
間距離は増加するため、その増加分に応じて、カムフォ
ロワ３０は押圧ツメ３２の面上を反時計方向にころがり
運動をする。押圧ツメ３２と共にカムフォロワ３０を挟
み込んでいる第２クロスローラテーブル３４の可動部３
４ｂは、このころがり運動に伴って右方向に直線運動を
する。

【００２０】図５（ｂ）の状態から時計まわりに回転体
１４を回転させる場合には、まず、図１に示すパルスモ
ータ１８を上記と逆方向に回転させる。すると、その回
転がカップリング２２を介してボールネジ２０に伝わ
り、ボールナット２４及び継手２６、第１クロスローラ
テーブル２８の可動部２８ｂが下方に直線運動をする。

【００２１】このときカムフォロワ３０は、図５（ｃ）
に示すように、第２クロスローラテーブル３４の可動部
３４ｂを介して固定ツメ３６を押圧するため、回転体１
４は時計まわりに回転する。また、この過程で、回転体
１４の軸１４ａとカムフォロワ３０の軸３０ａとの軸間
距離は増加するため、その増加分に応じて、カムフォロ
ワ３０は押圧ツメ３２の面上を反時計方向にころがり運
動をする。押圧ツメ３２と共にカムフォロワ３０を挟み
込んでいる第２クロスローラテーブル３４の可動部３４
ｂは、このころがり運動に伴って右方向に直線運動をす
る。

【００２２】また、図５（ａ）の状態から可動部２８ｂ
を下方に直線運動させるか、又は、図５（ｃ）の状態か
ら可動部２８ｂを上方に直線運動させれば、上記と逆の
動作によって図５（ｂ）の状態に至る。第１実施例の効
果を以下に述べる。 (1) 運動伝達機構１０の一連の動作は、すべり摩擦を生
じることなく、すべてがころがり運動によって行われ
る。このため、スティックスリップの発生が抑えられ、
ロストモーションも小さくなり高精度の位置決めができ
る。 (2) 運動伝達機構１０の押圧ツメ３２は、カムフォロワ
３０を可動部３４ｂに押圧した状態で固定されているた
め、各接触部位で隙間はない。従って、回転体１４の回
転方向が変わるとき、接触部位の遊び即ちバックラッシ
ュによって誤差が生じるおそれがなく、高精度の位置決
めができる。 (3) 運動伝達機構１０では、バネ等の弾性部材により位
置決めさせる装置に比べて、回転に大きな力がかかる場
合でも確実に回転運動を行うことができる。即ち、弾性
部材で位置決めした場合には、付勢方向と逆方向に付勢
力よりも大きな力が負荷されると位置が変化してしまう
とか、あるいは回転体１４に大荷重が負荷された場合に
は弾性部材の付勢力により回転させることができない等
の問題があった。これに対して、機械的に位置決めを行
うためこのような不具合が発生しない。

【００２３】上記実施例においては、直線運動を行う第
１クロスローラテーブル２８の可動部２８ｂ側にカムフ
ォロワ３０を、回転運動を行う回転体１４側に挟持手段
としての押圧ツメ３２及び第２クロスローラテーブル３
４を配置したが、図６に示すように直線運動を行う第１
クロスローラテーブル２８の可動部２８ｂ側に押圧ツメ
３２及び第２クロスローラテーブル３４を、回転体１４
側にカムフォロワ３０を配置してもよい。

【００２４】次に、第２実施例について説明する。第２
実施例は請求項２記載の発明の一例である。図７は第２
実施例の運動伝達機構７０の斜視図、図８は第２実施例
の運動伝達機構７０の動作を表す説明図である。運動伝
達機構７０は、第１実施例と同じく、可動部２８ｂと回
転体１４とを連結している。第１実施例のカムフォロワ
３０、第２クロスローラテーブル３４に替えて、スライ
ド部材７１、ガイド部材７２、７３を用いて連結してい
る以外は、第１実施例と同様の部材から構成される。従
って、第１実施例と同様の部材には同様の符号を付し、
その説明を省略する。

【００２５】図７に示すように、スライド部材７１は、
可動部２８ｂの上面に立設された揺動軸７４に、図示し
ないニードルベアリングを介して揺動可能に支持されて
いる。ガイド部材７３は、回転体１４に固定された略Ｌ
字状の固定ツメ３６に固着されている。一方、ガイド部
材７２は略Ｌ字状の押圧ツメ３２に固着されている。こ
のガイド部材７２は、押圧用ネジ３８により押圧ツメ３
２を介して固定ツメ３６側にスライド部材７１を押し付
けている。従って、スライド部材７１と両ガイド部材７
２，７３との間には隙間はない。スライド部材７１と両
ガイド部材７２，７３との摺動部分には、図示しないＶ
型溝と円筒ころが設けられている。従って、スライド部
材７１は、回転体１４が軸１４ａを中心として円運動し
たときその軌道の半径方向にころがり運動する。

【００２６】次に第２実施例の動作を図８に従って説明
する。図８（ｂ）は回転体１４の軸１４ａ（図１参照）
と揺動軸７４との軸間距離が最小になったときの配置図
である。この状態から反時計まわりに回転体１４を回転
させる場合には、図１に示すパルスモータ１８を所定の
方向に回転させる。すると、第１実施例と同様に第１ク
ロスローラテーブル２８の可動部２８ｂが上方に直線運
動をする。このとき、図８（ａ）に示すように、スライ
ド部材７１がガイド部材７２を押圧するため、回転体１
４は反時計まわりに回転する。また、この過程で、回転
体１４の軸１４ａと揺動軸７４との軸間距離が増加する
ため、その増加分に応じて、スライド部材７１は両ガイ
ド部材７２，７３に沿って右方向にころがり運動をす
る。同時に、回転体１４の回転に伴ってガイド部材７
２，７３も反時計まわりに回転するため、これに追随し
てスライド部材７１は揺動軸７４を中心として反時計ま
わりに揺動する。

【００２７】図８（ｂ）の状態から時計まわりに回転体
１４を回転させる場合には、まず、図１に示すパルスモ
ータ１８を上記と逆方向に回転させる。すると、第１実
施例と同様に第１クロスローラテーブル２８の可動部２
８ｂが下方に直線運動をする。このとき、図８（ｃ）に
示すように、スライド部材７１がガイド部材７３を押圧
するため、回転体１４は時計まわりに回転する。この過
程で、上述したようにスライド部材７１は両ガイド部材
７２，７３に沿って右方向にころがり運動をする。同時
に、回転体１４の回転に伴ってガイド部材７２，７３も
時計まわりに回転するため、これに追随してスライド部
材７１は揺動軸７４を中心として時計まわりに揺動す
る。

【００２８】また、図８（ａ）の状態から可動部２８ｂ
を下方に直線運動させるか、又は、図８（ｃ）の状態か
ら可動部２８ｂを上方に直線運動回転させれば、上記と
逆方向の動作によって図８（ｂ）の状態に至る。第２実
施例の効果は、第１実施例と同様である。

【００２９】また、上記実施例においては、第１クロス
ローラテーブル２８の可動部２８ｂ側にスライド部材７
１を揺動可能に支持し、回転体１４側に両ガイド部材７
２，７３を固設したが、スライド部材７１を固設し、両
ガイド部材７２，７３を揺動可能としてもよい。更に、
可動部２８ｂ側に両ガイド部材７２，７３を固設又は揺
動可能に支持し、回転体１４側にスライド部材７１を揺
動可能に支持又は固設してもよい。

【００３０】尚、本発明は、上記実施例に何ら限定され
ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々の態様で実施できることはいうまでもない。例えば、
第１及び第２実施例においては、直線運動を回転運動に
変換したが、同じ機構を使って、回転運動を直線運動に
変換してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の運動伝達機構によれば、スティックスリップやロ
ストモーションの発生を抑えることにより、直線運動と
回転運動との間の変換を確実かつ高精度に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の位置決め装置の概略構成図であ
る。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】 図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】 第１実施例の運動伝達機構の斜視図である。

【図５】 第１実施例の運動伝達機構の動作を表す説明
図である。

【図６】 第１実施例の変形例の運動伝達機構の斜視図
である。

【図７】 第２実施例の運動伝達機構の斜視図である。

【図８】 第２実施例の運動伝達機構の動作を表す説明
図である。

【図９】 従来の回転体の位置決め装置の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０，７０・・・運動伝達機構、 １４・・・
回転体、 ２８・・・第１クロスローラテーブル、 ２８ａ・・
・固定部、 ２８ｂ・・・可動部、 ３０・・・
カムフォロワ、 ３０ａ・・・軸、 ３２・・・
押圧ツメ、 ３４・・・第２クロスローラテーブル、 ３４ａ・・
・固定部、 ３４ｂ・・・可動部、 ３６・・・
固定ツメ、 ３８・・・押圧用ネジ、 ７１・・・
スライド部材、 ７２，７３・・・ガイド部材、 ７４・・・
揺動軸、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線運動を行う直線運動体と回転運動を
   行う回転運動体とを連結し、一方の運動を他方に伝達す
   る運動伝達機構において、 上記直線運動体及び上記回転運動体の一方にて、自身の
   軸を中心に回転可能に支持された円筒部材と、 上記直線運動体及び上記回転運動体の他方に設けられ、
   上記円筒部材を挟持する挟持手段と、を備え、 上記挟持手段は、上記直線運動体の運動方向と交差する
   方向にころがり運動可能な可動テーブルと、上記円筒部
   材を上記可動テーブル側に押圧し、上記可動テーブルと
   協働して上記円筒部材を挟持する押圧部材とを備えたこ
   とを特徴とする運動伝達機構。
2. 【請求項２】 直線運動を行う直線運動体と回転運動を
   行う回転運動体とを連結し、一方の運動を他方に伝達す
   る運動伝達機構において、 上記直線運動体及び上記回転運動体の一方に設けられた
   スライド部材と、 上記直線運動体及び上記回転運動体の他方に設けられ、
   上記スライド部材を上記直線運動体の運動方向と交差す
   る方向にころがり運動可能に支持するガイド部材とを備
   え、 上記スライド部材及び上記ガイド部材の一方は固設さ
   れ、上記スライド部材及び上記ガイド部材の他方は揺動
   可能に支持されていることを特徴とする運動伝達機構。