(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しながら上昇または下降するねじ軸とこのねじ軸の押圧力を受けて枢支点を中心に回転してその位置を変位させるてことからなる位置変位機構において、前記ねじ軸の先端部と前記てこの力点部との間に、リング体を当該力点部近傍において自在に移動できるように介装し、前記ねじ軸による押圧力を前記力点部に伝えるようにしたことを特徴とする位置変位機構。
【請求項２】
てこの力点部近傍にリング体の移動制限部材が設けられている請求項１に記載の位置変位機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、粒径分布測定装置に組み込まれる光検出器など各種の光学部材の位置を調整する機構などに組み込まれる位置変位機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転しながら上昇または下降するねじ軸とこのねじ軸の押圧力を受けて枢支点を中心に回転して出力点の位置を変位させるてことからなる位置変位機構として、図６に示すようなものがある。すなわち、図６において、６１はステップモータ（図示していない）の出力軸（図示していない）に軸方向の変位を吸収することができるカップリング（図示していない）を介して接続されるねじ軸で、図中の符号Ｒで示す方向の回転に伴って符号Ｄで示す方向に下降し、逆に、図中の符号Ｌで示す方向の回転に伴って符号Ｕで示す方向に上昇する。そして、６２は前記ねじ軸６１の下降または上昇に伴う押圧を受けて枢支点６３を中心に符号ＡまたはＢで示す方向に回転するてこである。
【０００３】
上記位置変位機構においては、ねじ軸６１の回転に伴っててこ６２の出力点の位置を簡単に変えることができ、各種の位置調整機構における位置変位機構として組み込まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記位置変位機構においては、てこ６２の振れ角θが大きくなると、てこ６２における力点部６２Ａが傾くため、ねじ軸６１の先端部の中心からずれた位置で前記力点部６２ａと接触押圧することになる。そのため、ねじ軸６１の回転に伴って、前記力点部６２ａには図中において紙面に垂直な方向の力が働き、この力はてこ６２を歪ませ、ひいては位置調整機構をもひずませることになる。つまり、ねじ軸６１とてこ６２のように、ねじ軸６１の回転に伴う上下方向の変位を平板な部材に伝達する場合、前記ねじ軸６１の押圧力を受ける受圧面の角度によっては余分な力が受圧面に働き、精度よくを位置変位を行うことができないことがある。
【０００５】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、力点部の角度が変化してもねじ軸の回転に伴う上下動を確実にてこに印加することのできる位置変位機構を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、回転しながら上昇または下降するねじ軸とこのねじ軸の押圧力を受けて枢支点を中心に回転してその位置を変位させるてことからなる位置変位機構において、前記ねじ軸の先端部と前記てこの力点部との間に、リング体を当該力点部近傍において自在に移動できるように介装し、前記ねじ軸による押圧力を前記力点部に伝えるようにしたことを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
請求項１に記載の位置変位機構において、てこの力点部近傍にリング体の脱落防止機構が設けられていてもよい（請求項２）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１〜図５は、この発明の一つの実施の形態を示している。まず、図１は、この発明の位置変位機構（後述する）を組み込んだ粒径分布測定装置の全体構成を概略的に示すものである。この図において、１はレーザ光２を発する光源、３はレーザ光２を適宜拡大するビームエクスパンダ、４は試料５が矢印６で示すように供給される流通型のセル、７はセル４の後方に設けられる集光レンズである。８は集光レンズ７からの散乱光や透過光を検出する光検出器で、例えば薄いディテクタステージ９の表面に、透過光受光素子１０を中心にして複数の円弧状の散乱光受光素子１１が適宜の間隔をおいて設けられてなるもので、各受光素子１０，１１はフォトダイオードよりなる。１２は光検出器８からの信号を取り込むマルチプレクサ、１３はマルチプレクサ１２からの信号が入力され、散乱光強度パターンに基づいて演算を行って粒子径分布を求めるＣＰＵ、１４は装置全体を制御するパソコンで、演算結果などを表示するカラーディスプレイなどの表示装置１５を備えている。ここまでの構成は、従来の粒径分布測定装置のそれと変わるところはない。
【０００９】
前記図１に示した粒径分布測定装置においては、前記光検出器８の透過光受光素子１０の中心を、レーザ光２の光軸中心と合致させるための位置調整機構１６として、図２および図３に示すように構成されるものを用いている。
【００１０】
すなわち、図２および図３において、１７は例えば平板状のベースステージで、レーザ光２の光軸と直交するように立設されるものである。このベースステージ１７の一方の平面側に、光学部材としての光検出器８を着脱自在に保持する平板状の二軸ステージ１８がベースステージ１７の平面に沿うように変形かつ変位する３つの適宜の幅を有する板ばね１９，２０，２１で支持される。この実施の形態における二軸ステージ１８は、その平面視形状がほぼ正方形で、その一つの対角線が上下方向に、他の対角線が水平方向になるように、つまり、４辺１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが４５°の状態で傾いた状態で設けられる。そして、この二軸ステージ１８の一つの角部（辺１８ａと辺１８ｂが挟む部分）には平面視左右対称形の膨出部１８Ａが形成される一方、これと対角線の角部（辺１８ｃと辺１８ｄが挟む部分）には、平面視矩形状の膨出部１８Ｂが形成されている。そして、光検出器８は、前記平板状の二軸ステージ１８の一方の面側に設けられ、板ばね１９〜２１は、二軸ステージ１８の他方の面側、ベースステージ１７と二軸ステージ１８との間に設けられる。なお、以下、辺１８ａと平行な方向をＸ方向、辺１８ｂと平行な方向をＹ方向といい、二軸とは、Ｘ方向、Ｙ方向のことをいう。
【００１１】
前記板ばね１９〜２１のうちの第１の板ばね１９および第２の板ばね２０は、それらの板厚方向から見てＬ字形を呈して、それぞれ、互いに直交した面部１９ａ，１９ｂ、２０ａ，２０ｂよりなる。また、第３の板ばね２１は、一つのフラットな面部を有する板ばねよりなる。
【００１２】
そして、第１の板ばね１９は、その一つの面部１９ａがＸ方向と平行になり、面部１９ａの端部が二軸ステージ１８の膨出部１８Ａの縁に固定され、他の面部１９ｂの端部がベースステージ１７の平面１７ａに突設された固定部材２２に固定され、その幅面が前記平面１７ａと垂直となっている。また、第２の板ばね２０は、その一つの面部２０ａがＹ方向と平行になり、面部２０ａの端部が前記平面１７ａに突設された固定部材２３に固定され、その幅面が前記平面１７ａと垂直になっている。さらに、第３の板ばね２１、その一端が前記膨出部１８Ａとは対角線上の反対側に位置する膨出部１８Ｂの水平な縁に固定され、他端が前記平面１７ａに突設された固定部材２４に固定され、その幅面が前記平面１７ａと垂直かつＸ方向、Ｙ方向と４５°の状態（水平状態）になるように設けられている。
【００１３】
上述のように構成された板ばね１９〜２１は、ベースステージ１７の平面１７ａに沿った方向、すなわち、第１の板ばね１９はＸ方向に、第２の板ばね２０は前記Ｘ方向と直交するＹ方向に、第３のばね２１はＡ方向（ベースステージ１７の上下方向）にのみ変形および／または移動することができ、その結果、二軸ステージ１８は、ベースステージ１７の平面１７ａに沿って、Ｘ方向およびＹ方においてのみ移動することができる。特に、二軸ステージ１８は、その上端側が第３のばね２１によって支持されているので、平面１７ａに平行かつ上下方向以外の無用な動きを行うことはない。
【００１４】
そして、前記二軸ステージ１８は、以下に述べるような位置変位機構の働きにより、ｘ1 方向（Ｘ方向において上向きの方向）、ｘ2 方向（Ｘ方向において下向きの方向）、ｙ1 方向（Ｙ方向において上向きの方向）、ｙ2 方向（Ｙ方向において下向きの方向）に移動できるように構成されている。
【００１５】
すなわち、第１の板ばね１９および第２の板ばね２０のそれぞれ屈曲部の内側には、ベースステージ１７に設けられるアクチュエータ部３０Ｘ，３０Ｙ（後述する）の押圧力を受けて、二軸ステージ１８をｘ1 方向およびｙ1 方向に移動させる駆動部材２５，２６が設けられている。また、前記膨出部１８Ａにおける点（第１の板ばね１９の面部１９ａを延長した線と第２の板ばね２０の面部２０ａを延長した線との交点）２７にそれぞれ一端が結合され、それぞれの他端がベースステージ１７上の固定点２８，２９にそれぞれ結合され、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ沿うように引きばね３０，３１が張設されている。
【００１６】
前記駆動部材２５，２６に所定の押圧力を印加する位置変位機構３２Ｘ，３２Ｙの構成を説明する。位置変位機構３２Ｘは、駆動部材２５をＸ方向に押圧するものであり、位置変位機構３２Ｙは駆動部材２６をＹ方向に押圧するものである。そして、両位置変位機構３２Ｘ，３２Ｙは互いに同じ構成であるので、一方のＸ方向位置変位機構３２Ｘの構成を説明し、図２および図３において、Ｙ方向位置変位機構３２Ｙ側の対応する部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００１７】
すなわち、図２および図３において、３３はモータで、例えば正、逆いずれの方向にも回転することのできるステップモータ（パルスモータともいう）で、ベースステージ１７の平面１７ａにブラケットを介して取り付けられている。このモータ３３の出力軸３３ａは、上下方向の変位を吸収するカップリング３４を介して、押圧部材としてのねじ軸３５と結合されている。そして、前記平面１７ａのモータ３３の下方位置には、ブラケットを介してナット部材３６が取り付けられており、ねじ軸３５は、ナット部材３６と螺合し、その先端（下端）部３５ａは球面または適宜の曲面に形成されており、この先端部側がナット部材３６から適宜長さだけ下方に突出している。したがって、前記ねじ軸３５は、モータ３３の正方向の回転または逆方向の回転により、それぞれ、図２中の符号Ｄ方向またはＵ方向に下降または上昇し、後述するてこ３７を駆動する。
【００１８】
３７は前記ねじ軸３５の下方向の移動量または上方向の移動量および押圧力を適宜変倍して伝達するてこで、ねじ軸３５の下端部３５ａの押圧力が作用する水平な第１てこ部３７Ａと、第１の板ばね１９の面部１９ｂ（第２の板ばね２０の面部２０ｂ）と平行になるように第１てこ部３７Ａから４５°の角度で斜め方向に立ち上がる第２てこ部３７Ｂとからなり、ベースステージ１７に立設される支点３７Ｃによって回転自在に枢支されている。そして、このてこ３７と前記ねじ軸３５の先端部３５ａとの間には、図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、ねじ軸３５の押圧力が作用する第１てこ部３７Ａの力点部３７ａに、リング体３８がねじ軸３５および第１てこ部３７Ａのいずれによっても拘束されない状態で介装されている。また、前記てこ３７の第２てこ部３７Ｂの出力側には、駆動部材２５（２６）を押圧する押圧部３７ｂが形成されている。
【００１９】
上記構成の位置調整機構１６においては、光検出器８は、その透過光受光素子１０が第１の板ばね１９の面部１９ａを延長した線と第２の板ばね２０の面部２０ａを延長した線との交点２７に一致するようにして、二軸ステージ１８に取り付けられる。この状態で、位置変位機構３２Ｘ，３２Ｙのモータ３３を正転させると、このモータ３３の出力軸３３ａと上下方向の変位を吸収するカップリング３４を介して接続されたねじ軸３５が下方向（Ｄ方向）に動き、その押圧力がてこ３７の第１てこ部３７Ａの力点部３７ａに配置されているリング体３８を介して第１てこ部３７ＡをＤ方向に変位させる。この第１てこ部３７Ａの下方向への変位に伴って第２てこ部３７Ｂが図２および図３において符号ｗ1 で示す方向に回転し、この回転による押圧力が駆動部材２５，２６に印加される。その結果、第１の板ばね１９は引きばね３０の引っ張り力に抗して、また、第２の板ばね２０は引きばね３１の引っ張り力に抗して、それぞれ、符号ｘ1 ，ｙ1 で示す方向に移動し、この移動に伴って、二軸ステージ１８が同様に移動し、二軸ステージ１８に保持されている光検出器８が同様に移動する。したがって、前記モータ３３に対してそれぞれ最適の回転量を得るための指令を与えることにより、光検出器８を保持した二軸ステージ１８を移動させることができ、光検出器８の中心である透過光受光素子１０の位置をレーザ光２の光軸に合致させることができるのである。
【００２０】
この場合、前記位置変位機構３２Ｘ，３２Ｙにおいては、モータ３３の駆動力により所定の方向に回転しながら降下するねじ軸３５の先端部３５ａが、図４（Ａ）に示すように、前記リング体３８のリング孔３８ａ内に嵌まり、リング体３８が、図５（Ｂ）において矢印３９や４０で示す水平方向に移動するのが抑制される。そして、てこ３７における力点部３７ａがねじ軸３５に対して若干傾いても、ねじ軸３５の先端部３５ａが球面または曲面形状であるため、リング体３８は力点部３７ａの傾きに合わせて自在に傾きを変える。その結果、てこ３７における力点部３７ａが傾いても、ねじ軸３５の先端部３５ａの上下の変位はリング体３８を介して力点部３７ａに確実に伝わり、しかも、ねじ軸３５の回転に伴う前記水平方向移動に伴う不要な力は生じない。
【００２１】
したがって、この実施の形態における位置変位機構３２Ｘ，３２Ｙにおいては、力点部３７の角度が変化してもねじ軸３５の回転に伴う上下動がてこ３７に確実に伝わり、無用な力が生ずることがないので、位置調整機構１６を歪ませたり所望の動作を行わせることができ、高度に正確性が要求される光検出器８の光軸調整を高精度に行うことができる。
【００２２】
なお、前記モータ３３を逆転させたときには、二軸ステージ１８を符号ｘ2 ，ｙ2 で示す方向に移動させることができることはいうまでもない。
【００２３】
上述の実施の形態においては、ねじ軸３５の先端部３５ａとてこ３７の第１てこ部３７Ａの上面の力点部３７ａとの間に、当該力点部３７ａ近傍において自在に移動できるように、リング体３８を載置していたが、このように構成されたものにおいては、輸送時などにおいて装置が大きな衝撃を受けたような場合、リング体３８が前記載置された位置から大きく位置ズレを起こすなど、所定の状態から逸脱するおそれがある。そこで、前記てこ３７の力点部３７ａ近傍に第１てこ部３７Ａの上面にリング体３８が必要以上に移動するのを制限する機構を設けるようにしてもよい。以下、このリング体３８の移動制限部材を設けた実施態様について、図６（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。
【００２４】
図６（Ａ），（Ｂ）において、４１はリング体３８の移動制限部材で、中央に孔４２ａ，４３ａを開設した二枚の板部材４２，４３（以下、上板４２、下板４３という）を前記孔４２ａ，４３ａが互いに同心状になるように、第１てこ部３７Ａの力点部３７ａに、ねじ止めされている。より具体的には、上板４２および下板４３は、その平面視における形状（外形寸法）は例えば矩形で、同寸であるが、上板４２は適宜の厚みを有し、その中央に形成される孔４２ａの内径は、ねじ軸３５の外径よりやや大きく、リング体３８の外径より小さい内径に設定されている。一方、下板４３は、リング体３８の厚みよりやや大きい厚みを有し、その中央に形成される孔４３ａの内径は、ねじ軸３５の外形および孔４２の内径より大きく、リング体３８がその内径の半分以下の範囲内で移動するのを許容する程度に形成されている。そして、上板４２および下板４３の対応する四隅には、第１てこ部３７Ａの上面の力点部３７ａを中心にして形成される取付け用のねじ孔３７ｂに対応するようにして、ねじ４４を挿通させる孔４２ｂ，４３ｂが開設されている。
【００２５】
上記図６（Ａ），（Ｂ）に示した構成によれば、外的衝撃力などによってリング体３８が第１てこ部３７Ａの上面の力点部３７ａの中心位置から位置ズレすることがあっても、ねじ軸３５を回転させることにより、リング体３８は、図４（Ａ）や（Ｂ）に示すように、ねじ軸３５の押圧力をてこ３７に対して確実に伝達できる位置に復帰する。そして、上記実施態様においては、移動制限部材４１が所定径の孔４２ａ，４３ａを形成した二枚の板部材４２，４３よりなり、これらを第１てこ部３７Ａの上面の力点部３７ａにねじ止めするものであるので、構成が簡単であり、取付け、取り外しなどの作業も容易に行うことができる。
【００２６】
なお、上記図６（Ａ），（Ｂ）に示した移動制限部材４１は、二枚の板部材４２，４３で形成されていたが、これに限られるものではなく、一体物で形成してあってもよい。そして、孔４２ａ，４３ａは、必ずしも互いに同心円状でなくてもよく、また、長孔や角孔など任意の形状の孔であってもよい。要するに、移動制限部材４１は、リング体３８が第１てこ部３７Ａの上面の力点部３７ａの所定の位置に載置された状態から位置ズレを起こしたような場合、元の所定の位置に復帰できるように形成されていればよい。
【００２７】
そして、上述の実施の形態においては、二軸ステージ１８に保持される光学部材が光検出器８であったが、この発明はこれに限られるものではなく、光学部材がガス分析計など各種の分析装置や測定装置などに設けられるレンズ、光源、光学フィルタ、ミラー、ピンホール、回折格子などであっても、同様に位置調整を行うことができる。この場合、レンズ、光学フィルタ、ピンホールなど、光を通過させるものにおいては、ベースステージ１７に光通過用孔など光通過部を開設したり、ベースステージ１７の形状を適宜工夫する必要がある。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、回転しながら上昇または下降するねじ軸とこのねじ軸の押圧力を受けて枢支点を中心に回転してその位置を変位させるてことからなる位置変位機構において、前記ねじ軸の先端部と前記てこの力点部との間に、リング体を当該力点部近傍において自在に移動できるように介装し、前記ねじ軸による押圧力を前記力点部に伝えるようにしているので、力点部の角度が変化してもねじ軸の回転に伴う上下動を確実にてこに印加することのでき、このような位置変位機構を用いた位置調整機構の歪みが防止され、位置の調整精度や位置安定性が大いに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の位置変位機構を用いた位置調整機構を組み込んだ粒径分布測定装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】この発明の位置変位機構を組み込んだ位置調整機構の平面構成を概略的に示す図である。
【図３】前記位置調整機構の要部を拡大して示す図である。
【図４】前記位置変位機構の構成および動作を示す部分拡大断面図で、（Ａ）はねじ軸とてこの力点面とが垂直な状態を、（Ｂ）はねじ軸とてこの力点面とが垂直でない状態をそれぞれ示す。
【図５】（Ａ）は前記位置変位機構の構成を示す分解斜視図、（Ｂ）は前記位置変位機構の動作を示す斜視図である。
【図６】位置変位機構の他の実施態様を示し、（Ａ）は要部の分解斜視図、（Ａ）は要部の縦断面図である。
【図７】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
３２Ｘ，３２Ｙ…位置変位機構、３５…ねじ軸、３５ａ…ねじ軸の先端部、３７…てこ、３７Ｃ…枢支点、３７ａ…てこの力点部、３８…リング体、４１…移動制限部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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