JPH1151690A - 傾動体の傾斜角制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾動体の傾斜角制御装置において、格別高精
度の制御技術や精密加工技術を要しないで製造すること
ができるようにし、また傾動体の傾斜角の精度を確実に
維持することができるようにし、構成が複雑にならず、
装置全体が大形化しないで済むようにし、低コストで製
造することができるようにする。 【解決手段】 傾動体の傾斜角制御装置は、枢支部３５
の周りに回動する傾動体３４と、傾動体３４に回動のた
めの外力を作用させる外力付与部材３０と、制御器２６
により制御されたモータ２４の駆動力を受けて運動伝達
レバー２８の駆動部に円弧運動を与えるモータ軸２５
と、同駆動部の円弧運動を、別に設定された軌道に沿う
運動に変換し変換後の運動を外力付与部材３０に伝達す
る運動変換機構２８，２９，２９ａと、モータ２４およ
び運動変換機構２８，２９，２９ａを、枢支部３５に対
して接近、離隔させる可動台２１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば傾斜角度計
の性能試験用試験装置等に適用することができる、傾動
体の傾斜角制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４（１）は従来の傾動体の傾斜角制御
装置の概念構成図、図４（２）は別の従来の傾動体の傾
斜角制御装置の概念構成図である。

【０００３】まず図４（１）において、テーブル等の傾
動体１は、回動軸７と一体に同回動軸７の中心線周りに
回動して、自体の傾斜角を変更することができるように
構成されている。この回動軸７は、自由端側において軸
受４により軸支されており、サーボモータ２により、サ
ーボモータ２の出力軸９および減速機５を介して回転駆
動される。サーボモータ２の回転数と回転方向とは、制
御器３により、信号ケーブル６を介して制御される。こ
のサーボモータ２の出力軸９の回転数と回転方向とは、
それぞれ減速機５を介して回動軸７の回転角と回転方向
とに変換され、回動軸７に取付けられているテーブル等
の傾動体１の傾き角度を決定する。

【０００４】次いで図４（２）において、制御器３によ
り信号ケーブル６を介して回転数と回転方向とが制御さ
れるサーボモータ２の出力は、出力軸９および減速機５
を介して送りねじ軸８へ伝えられる。モータ２の出力軸
９の回転数と回転方向とは、減速機５を介して送りねじ
軸８の回転数と回転方向とに変換される。送りねじ軸８
は、一端側において支持台１０により揺動自在に支持さ
れたテーブル等の傾動体１の他端側に形成された雌ネジ
孔に螺合されており、サーボモータ２が駆動されて送り
ねじ軸８が回転すると、傾動体１は送りねじ軸８の送り
作用により支持台１０の支持点の周りに回動して、自体
の傾斜角を変える。すなわち、テーブル等の傾動体１の
傾き角度は、傾動体１が送りねじ軸８の回転数と回転方
向とに従って、支持台１０を支点として上下動すること
により決定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来の傾動体の傾斜角制御装置は、以下のような課題
を抱えている。 （１）テーブル等の傾動体の傾斜角の精度は、モータの
回転制御の精度、減速機、テーブルの回動軸および軸受
等の加工精度および組立精度に支配されるため、傾動体
の傾斜角制御装置の製作に当たっては、高精度の制御技
術および精密加工技術が要求される。 （２）テーブル等の傾動体の回動あるいは揺動が、モー
タの正逆転動作により行なわれるため、減速機のバック
ラッシュや軸系のガタ等が生じ易く、傾動体の傾斜角の
精度の維持が困難である。 （３）傾動体の微少な角度の制御を行なうためには、モ
ータの回転数の微量制御を行なったり、減速機の減速比
を大きくしたりすることが必要であり、その結果傾動体
の傾斜角制御装置の構成が複雑となり、装置全体が大形
化せざるをえない。 （４）傾動体の傾斜角制御装置の構成品が超精密化し、
高度制御が要求されることにより、装置全体が高価とな
る。

【０００６】そこで本発明は、製造に当たって格別に高
精度の制御技術や精密加工技術を要することなく製造す
ることができるようにし、また傾動体の傾斜角の精度を
容易に維持することができるようにし、さらに構成が複
雑にならず、装置全体が大形化しないで済むようにし、
しかも低コストで製造をすることができるような、傾動
体の傾斜角制御装置を提供しようとするものである。

【０００７】また本発明は、傾動体の傾斜角を任意に簡
便に設定することができるような、傾動体の傾斜角制御
装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の傾動体の傾斜角制御装置は、枢支部の周り
に回動することにより自体の傾斜角を変える傾動体と、
同傾動体を上記枢支部の周りに回動させる外力を同傾動
体に作用させる外力付与部材と、制御された駆動力を受
けて円弧軌道上を移動する駆動部の円弧運動を、上記円
弧軌道とは別に設定された軌道に沿う運動に変換し変換
後の運動を上記外力付与部材に伝達する運動変換機構と
を備えている。

【０００９】また、本発明の傾動体の傾斜角制御装置に
おいて、上記駆動部および上記運動変換機構が、上記枢
支部との間の距離の変更が可能な可動台上に配設され、
上記外力付与部材が、上記可動台の移動に伴って上記傾
動体の傾斜角の変更範囲を移動させるように構成されて
いる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明の１実施の形態に
係る傾動体の傾斜角制御装置の概念側面図、図２は図１
の実施の形態に係る傾動体の傾斜角制御装置の作動説明
図、図３は図１の実施の形態に係る傾動体の傾斜角制御
装置の要部拡大図である。

【００１１】まず図１において、例えば傾斜角度計等の
性能試験を行なう際に使用される試験装置の試験台や、
その他傾斜角を制御する必要のあるテーブル等の傾動体
３４は、その一端側において、台板等よりなる床部２０
上に固定された支点軸受等の枢支部３５に枢支されてい
る。傾動体３４は、枢支部３５の周りに回動することに
より自体の傾斜角を変えることができる。この傾動体３
４には、同傾動体３４の傾斜角を計測するための角度セ
ンサ３６を取り付けておくことができる。

【００１２】傾動体３４の他端側の自在軸受等の枢支部
３１には、傾動体３４を枢支部３５の周りに回動させる
外力を傾動体３４に作用させる運動伝達レバー等の外力
付与部材３０の一端側が枢支されている。運動伝達レバ
ー等の外力付与部材３０の他端側は、床部２０上を床部
２０上に配設されたレール等の案内軌道に沿って移動す
ることができる可動台２１上に配設されたガイド２９に
より、枢支部３５に対して接近および離隔する方向に往
復動するように規制された往復動レバー２９ａの一端側
の自在軸受等の枢支部３３に枢支されている。

【００１３】往復動レバー２９ａの他端側は、可動台２
１上に配設され制御器２６から信号電線２７を介して制
御されるモータ２４のモータ軸２５から、制御された駆
動力を受けて円弧軌道上を移動する例えば接続ピン等よ
りなる駆動部に一端側が枢支された運動伝達レバー２８
の他端側に枢支されている。したがって、制御された駆
動力を受けて円弧軌道上を移動する接続ピン等の駆動部
の円弧運動は、運動伝達レバー２８、往復動レバー２９
ａ等よりなる運動変換機構により、円弧軌道とは別に設
定されガイド２９により規定される軌道に沿う運動に変
換され、変換後の運動が、外力付与部材３０に伝達され
る。

【００１４】上述のように、上記接続ピン等の駆動部の
円弧運動が、運動伝達レバー２８、往復動レバー２９ａ
等よりなる運動変換機構により、円弧軌道とは別に設定
されガイド２９により規定される軌道に沿う運動、すな
わち枢支部３３の往復運動に変換されると、枢支部３３
に枢支された運動伝達レバー等の外力付与部材３０が、
枢支部３３の運動を方向転換させながら枢支部３１を介
して傾動体３４に伝える。その結果、傾動体３４が枢支
部３５の周りに回動して自体の傾斜角を変える。すなわ
ち、傾動体３４の傾斜角は、制御器２６の制御によりモ
ータ２４の回転数および回転の向きを制御することによ
り、自在に変えることができる。

【００１５】可動台２１は、床部２０に突設された送り
ねじ支持体２０ａにより回転自在に支持されハンドル２
３により回転することができる送りねじ杆２２の送り作
用により、枢支部３５に対して、接近移動あるいは離隔
移動をすることができる。可動台２１が、枢支部３５に
接近移動をすると、その分枢支部３３が枢支部３５に接
近するため、運動伝達レバー等の外力付与部材３０の押
し上げ作用により傾動体３４の傾斜角がより大きくな
る。また、これとは逆に、可動台２１が、枢支部３５か
ら離隔する向きに離隔移動をすると、その分枢支部３３
が枢支部３５から一層離隔するので、運動伝達レバー等
の外力付与部材３０の引き戻し作用により傾動体３４の
傾斜角はより小さくなる。すなわち、傾動体３４の傾斜
角の変更範囲が、可動台２１の移動に伴って移動するよ
うに構成されている。

【００１６】図２において、枢支点Ｃは図１の枢支部３
５を表し、枢支点Ｔは図１の枢支部３１を表している。
したがって枢支点Ｃと枢支点Ｔとの間の長さＬ_A は、図
１におけるテーブル等の傾動体３４の枢支部３５と枢支
部３１との間の長さを表している。モータ軸２５により
回転駆動される駆動部が、図２において最上部の位置Ｓ
_O′にあるときには、図１の枢支部３３が図２のストロ
ーク点Ｓ_O の位置にあって、そのときの傾動体３４の傾
斜角基準線３７に対する傾斜角がθ_O であり、また、同
駆動部が、図２において最左端の位置Ｓ_M′にあるとき
には、図１の枢支部３３が図２のストローク点Ｓ_M の位
置にあって、そのときの傾動体３４の傾斜角基準線３７
に対する傾斜角がθ_M であり、さらに同駆動部が、図２
において最下部の位置Ｓ_O″にあるときには、図１の枢
支部３３が図２のストローク点Ｓ_Oの位置にあって、そ
のときの傾動体３４の傾斜角基準線３７に対する傾斜角
がθ_O であり、また同駆動部が、図２において最右端の
位置Ｓ_N′にあるときには、図１の枢支部３３が図２の
ストローク点Ｓ_N の位置にあって、そのときの傾動体３
４の傾斜角基準線３７に対する傾斜角がθ_N である。

【００１７】図２において、仮に、長さＬａ＝長さＬｂ
とすれば、三角形を構成する枢支点Ｃおよび枢支点Ｔの
２点と第３の点である各ストローク点Ｓ_O 、Ｓ_M および
Ｓ_Nとは、二等辺三角形を形成する。ここで、枢支点Ｃ
およびストローク点Ｓ_O 間の長さをＬｓ_O 、枢支点Ｃと
ストローク点Ｓ_M 間の長さをＬｓ_M 、さらに枢支点Ｃお
よびストローク点Ｓ_N 間の長さをＬｓ_N とすれば、傾動
体３４の傾き角は［数１］式で求まる。

【数１】θ_O＝ｃｏｓ^-1｛（Ｌｓ_O／２）／Ｌ_A｝ θ_M＝ｃｏｓ^-1｛（Ｌｓ_M／２）／Ｌ_A｝ θ_N＝ｃｏｓ^-1｛（Ｌｓ_N／２）／Ｌ_A｝

【００１８】したがって、傾動体３４の傾斜角は、可動
台２１を移動させて枢支部３５と枢支部３３との間の距
離を変えることにより、任意に設定することができる。
可動台２１の移動は、上述のようにハンドル２３を操作
して送りねじ杆２２を所望の回転方向に所望の回転数だ
け回転することにより、簡便に行なうことができる。ま
た、傾動体３４の設定角度は、枢支部３５と可動台２１
との間の距離に応じて、例えば上述のように計算により
簡単に求めることができる外、実測により経験値として
求めることもできる。このようにして、傾動体３４の傾
斜角の設定に当たっては、簡単な操作で、微小角度から
大角度に至るまでの広い角度範囲にわたって必要とする
傾斜角を設定することができる。

【００１９】次に、例えば傾動体３４自体あるいは傾動
体３４に設置された被試験体について行なわれる或る種
の特性試験の場合のように、傾動体３４を或る基準の傾
斜角の位置を中心にして枢支部３５の周りに揺動させた
い場合について説明する。この場合、まず傾動体３４の
基準の傾斜角は、上述したように可動台２１の移動量を
調整することによって所望の角度に設定する。

【００２０】図３において、モータ軸２５には、着脱可
能に取付けることができる回転円板５０が、モータ軸２
５と同心に一体的に回転するようにして取付けられてい
る。回転円板５０上には、半径方向に相互に間隔をおい
て複数個の、例えば図３に示したように３個の接続ピン
係合孔５１ａが形成されている。複数個の接続ピン係合
孔５１ａのうちの任意の１つに駆動部を構成する接続ピ
ン５１を選択的に係合することができる。図３において
は、３個の接続ピン係合孔５１ａのうち例示的に最も半
径の大きな接続ピン係合孔５１ａに係合ピン５１が係合
されており、その係合ピン５１に、運動伝達レバー２８
の駆動部側の端部が枢支されている。このようにして、
接続ピン係合孔５１ａを選択して係合ピン５１の回転直
径を変えることにより、運動伝達レバー２８の枢支部３
２におけるストローク量を変えることができる。

【００２１】傾動体３４の揺動は、モータ２４を回転さ
せ、モータ軸２５に駆動側の端部が枢支された運動伝達
レバー２８の他端側の枢支部３２を往復運動させること
により実現することができる。傾動体３４の揺動角度
は、モータ軸２５の直径を変えて運動伝達レバー２８の
駆動部側のモータ軸２５に対する枢支部の半径を変える
か、あるいは図３のようにモータ軸２５の軸端に回転円
板５０を着脱可能に取付けて運動伝達レバー２８の駆動
部側の端部を枢支する接続ピン５１の位置を選択的に変
えるかして、運動伝達レバー２８の他端側における枢支
部３２のストローク量を調整することにより、任意に設
定することができる。

【００２２】傾動体３４を枢支部３５の周りに揺動させ
る際の基準の傾斜角、および同基準の傾斜角における傾
動体３４の位置を中心とする同傾動体３４の枢支部３５
の周りの揺動の角度範囲である揺動角の設定をした後、
制御器２６による制御の下で、モータ２４を任意の回転
数で一方向に回転させると、傾動体３４は、上記基準角
度の位置を中心とする正、負の揺動角度で、モータ軸２
５の回転数に見合った揺動周波数の下で揺動運動をす
る。

【００２３】モータ２４の回転数の変更や、可動台２１
の枢支部３５に対する相対位置の変更は、傾動体３４の
揺動運動中であっても、連続的に行なうことができる。
また、必ずしも傾動体３４の枢支部３５および枢支部３
１間の長さと、運動伝達レバー等の外力付与部材３０の
枢支部３１および枢支部３３間の長さとを、同一長さに
する必要はなく、傾動体３４に要求される傾斜角や揺動
角に応じて、上記両者の長さの比を任意に選択すること
ができる。さらに、本発明の傾動体の傾斜角制御装置の
使用態様としては、上述のような傾動体３４自体あるい
は傾動体３４に設置された被試験体について行なわれる
或る種の特性試験の場合の外に、その他のさまざまな用
途に応じて、その使用態様を自在に変更することができ
る。

【００２４】図１および図２に示した実施の形態におい
ては、外力付与部材３０の一端側が傾動体３４の揺動端
側の枢支部３１に枢支され、他端側が往復動レバー２９
ａの枢支部３３に枢支されているが、これに代えて、往
復動レバー２９ａの先端に任意に設定された半径を有す
る押圧ローラあるいは押圧輪を回転自在に軸支させ、こ
の押圧ローラあるいは押圧輪の外周面を傾動体３４の背
面側に転接させるか、あるいは往復動レバー２９ａの先
端に摺動ローラを軸支させ、この摺動ローラを傾動体３
４と一体のガイドレールに沿って摺動させるようにして
も良い。この場合には、外力付与部材３０としての押圧
ローラや押圧輪、あるいは摺動ローラによる傾動体３４
に対する外力の着力点は、傾動体３４の傾斜角の変化と
ともに傾動体３４に対して相対的に移動する。

【００２５】

【発明の効果】本発明の傾動体の傾斜角制御装置によれ
ば、以下のような効果が得られる。 （１）枢支部の周りに回動することにより自体の傾斜角
を変える傾動体と、同傾動体を上記枢支部の周りに回動
させる外力を同傾動体に作用させる外力付与部材と、制
御された駆動力を受けて円弧軌道上を移動する駆動部の
円弧運動を、上記円弧軌道とは別に設定された軌道に沿
う運動に変換し変換後の運動を上記外力付与部材に伝達
する運動変換機構とを備えているので、製造に当たって
格別に高精度の制御技術や精密加工技術を必要とする部
材がないため、製造の際には格別に高精度の制御技術や
精密加工技術を要することなく製造をすることが可能で
あり、また傾動体が枢支部の周りに回動することにより
自体の傾斜角を変えるように支持される一方、制御され
た駆動力を受けて円弧軌道上を移動する駆動部の円弧運
動を、上記円弧軌道とは別に設定された軌道に沿う運動
に変換し変換後の運動を上記外力付与部材に伝達する運
動変換機構を有することにより、傾動体の傾斜角の精度
を確実に維持することができ、全体として構成が複雑に
ならずに済むとともに、大形化しないで済み、低コスト
で製造することが可能となる（請求項１）。 （２）上記駆動部および上記運動変換機構が、上記枢支
部との間の距離の変更が可能な可動台上に配設され、上
記外力付与部材が、上記可動台の移動に伴って上記傾動
体の傾斜角の変更範囲を移動させるように構成されてい
るので、可動台を移動させることによって、傾動体の傾
斜角を任意に簡便に設定することができる（請求項
２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態に係る傾動体の傾斜角制
御装置の概念側面図である。

【図２】図１の実施の形態に係る傾動体の傾斜角制御装
置の作動説明図である。

【図３】図１の実施の形態に係る傾動体の傾斜角制御装
置の要部拡大図である。

【図４】（１）図は従来の傾動体の傾斜角制御装置の概
念構成図であり、（２）図は別の従来の傾動体の傾斜角
制御装置の概念構成図である。

【符号の説明】

１ テーブル等の傾動体 ２ サーボモータ ３ 制御器 ４ 軸受 ５ 減速機 ６ 信号ケーブル ７ 回動軸 ８ 送りねじ軸 ９ 出力軸 １０ 支持台 ２０ 台板等の床部 ２０ａ 送りねじ支持体 ２１ 可動台 ２２ 送りねじ部 ２３ ハンドル ２４ モータ ２５ モータ軸 ２６ 制御器 ２７ 信号電線 ２８ 運動伝達レバー ２９ａ 往復動レバー ２９ ガイド ３０ 運動伝達レバー等の外力付与部材 ３１，３２，３３ 自在軸受等の枢支部 ３４ テーブル等の傾動体 ３５ 支点軸受等よりなる枢支部 ３６ 角度センサ ３７ 角度の基準線 ５０ 回転円板 ５１ 接続ピン等の駆動部 ５１ａ 枢支ピン係合孔 Ｃ，Ｔ 枢支点 Ｌ_A 傾動体の枢支部間の長さ Ｌ_B 運動伝達レバー等の外力付与部材の枢支部間の
長さ Ｓ_O ，Ｓ_M ，Ｓ_N 枢支部３３のストローク位置 Ｓ_O′，Ｓ_O″，Ｓ_M′，Ｓ_N′ 接続ピン等の駆動部５１
の回転位置 θ_O ，θ_M ，θ_N 傾動体３４の傾斜角

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枢支部の周りに回動することにより自体
   の傾斜角を変える傾動体と、同傾動体を上記枢支部の周
   りに回動させる外力を同傾動体に作用させる外力付与部
   材と、制御された駆動力を受けて円弧軌道上を移動する
   駆動部の円弧運動を、上記円弧軌道とは別に設定された
   軌道に沿う運動に変換し変換後の運動を上記外力付与部
   材に伝達する運動変換機構とを備えたことを特徴とす
   る、傾動体の傾斜角制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の傾動体の傾斜角制御装
   置において、上記駆動部および上記運動変換機構が、上
   記枢支部との間の距離の変更が可能な可動台上に配設さ
   れ、上記外力付与部材が、上記可動台の移動に伴って上
   記傾動体の傾斜角の変更範囲を移動させるように構成さ
   れていることを特徴とする、傾動体の傾斜角制御装置。