(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ヒステリシスが小さく、かつ安価なケーブル配線を備えた垂直直動装置を提供することにある。【解決手段】固定部１２に対し垂直方向に往復直線移動をする移動部１４と、該移動部１４へ配線されるケーブル２４の移動部側端部２４ａを垂直方向に駆動し、該移動部１４の移動と該ケーブル移動部側端部２４ａの移動とを同期させる同期手段２６と、を備え、該同期手段２６は、該移動部１４とケーブル移動部側端部２４ａ間を連結し、該移動部１４の移動に同期して垂直方向に往復直線移動する、該移動部１４と同じ重さのウエイト２８を備え、該移動部１４の移動により該ウエイト２８が該移動部１４と逆向きに同じ移動量の移動をし、該ウエイト２８の移動により該ケーブル移動部側端部２４ａが該移動部１４と同じ向きに同じ移動量の移動をすることを特徴とする垂直直動装置１０。【選択図】図１
2008230802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、該固定部に対して垂直方向に往復直線移動をする移動部と、を備えた垂直直動装置において、
前記移動部へ配線されるケーブルの移動部側端部を垂直方向に駆動し、該移動部の往復直線移動と該ケーブル移動部側端部の往復直線移動とを同期させる同期手段を備え、
前記同期手段は、前記移動部とケーブル移動部側端部間を連結し、該移動部の往復直線移動に同期して垂直方向に往復直線移動する、該移動部と同じ重さのウエイトを備え、
前記移動部の移動により前記ウエイトが該移動部の移動方向と逆向きに該移動部と同じ移動量の移動をし、該ウエイトの移動により前記ケーブル移動部側端部が該移動部の移動方向と同じ向きに該移動部と同じ移動量の移動をすることを特徴とする垂直直動装置。
【請求項２】
請求項１記載の垂直直動装置において、
前記同期手段は、前記移動部の移動方向と前記ウエイトの移動方向とが逆向きとなるように、前記移動部と前記ウエイト間を連結し、該移動部の移動とウエイトの移動とを同期する移動部側伝達部と、
前記ウエイトの移動方向と前記ケーブル移動部側端部の移動方向とが逆向きとなるように、前記ウエイトと前記ケーブル移動部側端部間を連結し、該ウエイトの移動とケーブル移動部側端部の移動とを同期するケーブル側伝達部と、
を備えたことを特徴とする垂直直動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の垂直直動装置において、
前記移動部を駆動する駆動手段を備え、
前記駆動手段による前記移動部の駆動により前記ウエイトが該移動部と逆向きに該移動部と同じ移動量の移動をし、該ウエイトの移動により前記ケーブル移動部側端部が該移動部と同じ向きに該移動部の移動量と同じ移動量の移動をすることを特徴とする垂直直動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の垂直直動装置において、
前記移動部の往復直線移動の向きと平行に、前記ウエイトの往復直線移動を案内するガイドを備えたことを特徴とする垂直直動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の垂直直動装置において、
前記同期手段は、前記移動部側伝達部のウエイト側端部に前記ウエイトを揺動自在に設けるシーソーを備えたことを特徴とする垂直直動装置。
【請求項６】
請求項５記載の垂直直動装置において、
前記シーソーは、軸部材と、揺動部材と、を備え、
前記軸部材は、前記ウエイトと前記揺動部材間を揺動自在に軸支し、
前記揺動部材は、前記移動部側伝達部のウエイト側端部が接続され、かつ前記ウエイトに前記軸部材を介して揺動自在に設けられたことを特徴とする垂直直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直直動装置、特にその移動部へのケーブル配線機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密直動装置は各種精密測定装置や精密工作機械などに使用され、固定部と、固定部に対し往復直線運動をする移動部（テーブル）とを含む。該移動部には、例えばセンサ等が設けられる。該移動部上のセンサとの信号の送受信を行うため、精密直動装置の固定部と移動部間にはケーブル配線を行う必要がある。
水平直動装置へケーブル配線を行う場合、ケーブルの支持及び案内を行うためのキャタピラ構造をもつケーブルベア（登録商標）が一般に用いられている（例えば特許文献１，２参照）。
また、垂直直動装置へケーブル配線を行う場合も、該ケーブルベアを用いることが考えられる。
【特許文献１】特開２００１−２２４１５９号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記水平直動装置のケーブル配線機構をそのまま垂直直動装置に用いたのでは、移動部の垂直駆動の高精度化が困難となる。
すなわち、垂直直動装置へケーブル配線を行う場合、空間を効率的に使用するため、ケーブルベアを駆動中心からずらした位置に配置する必要がある。このため、ケーブルベアとケーブルからの反力により、移動部の姿勢変動が起こり、往復の真直度にヒステリシスが発生する。このケーブル配線による真直度のヒステリシスは、高精度機になると、より深刻な問題となる。
【０００４】
また、水平に長い距離を移動する移動部の場合は、ケーブルを安定に動かすため、ケーブルベアを使用する方法が望ましいが、垂直に短い距離を移動する場合、ケーブルベアを使用することは、コストアップにつながる。
【０００５】
このため、垂直直動装置においても、ヒステリシスが小さく、かつ安価なケーブル配線をすることのできる技術の開発が強く望まれていたが、従来は、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、ヒステリシスが小さく、かつ安価なケーブル配線を備えた垂直直動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために本発明にかかる垂直直動装置は、固定部と、該固定部に対して垂直方向に往復直線移動をする移動部と、を備えた垂直直動装置において、同期手段を備えることを特徴とする。
ここで、前記同期手段は、前記移動部へ配線されるケーブルの移動部側端部を駆動し、該移動部の往復直線移動と該ケーブル移動部側端部の往復直線移動とを同期させる。該同期手段は、該移動部と同じ重さのウエイトを備える。該ウエイトは、該移動部と該ケーブル移動部側端部間を連結し、該移動部の往復直線移動に同期して垂直方向に往復直線移動する。
そして、本発明においては、前記移動部の移動により前記ウエイトが該移動部と逆向きに該移動部と同じ移動量の移動をし、かつ該ウエイトの移動により前記ケーブル移動部側端部が該移動部と同じ向きに該移動部の移動量と同じ移動量の移動をする。
【０００７】
なお、本発明においては、前記同期手段が、移動部側伝達部材と、ケーブル側伝達部材と、を備えることが好適である。
ここで、前記移動部側伝達部材は、前記移動部の移動方向と前記ウエイトの移動方向とが逆向きとなるように、前記移動部と前記ウエイト間を連結し、該移動部の移動とウエイトの移動とを同期する。
また、前記ケーブル側伝達部材は、前記ウエイトの移動方向と前記ケーブル移動部側端部の移動方向とが逆向きとなるように、前記ウエイトと前記ケーブル移動部側端部間を連結し、該ウエイトの移動と該ケーブル移動部側端部の移動とを同期する。
【０００８】
また、本発明においては、駆動手段を備えることが好適である。
ここで、前記駆動手段は、前記移動部を駆動する。
そして、本発明においては、前記駆動手段による前記移動部の駆動により前記ウエイトが該移動部と逆向きに該移動部と同じ移動量の移動をし、かつ該ウエイトの移動により前記ケーブルの移動部側端部が該移動部と同じ向きに該移動部と同じ移動量の移動をする。
【０００９】
本発明においては、ガイドを備えることが好適である。
ここで、前記ガイドは、前記移動部の往復直線移動の向きと平行に、前記ウエイトの往復直線移動を案内する
【００１０】
本発明においては、前記同期手段が、シーソーを備えることが好適である。
ここで、前記シーソーは、前記移動部側伝達部材に前記ウエイトを揺動自在に設けるものとする。
また、前記シーソーは、軸部材と、揺動部材と、を備えることが好適である。
ここで、前記軸部材は、前記ウエイトと前記揺動部材間を揺動自在に軸支する。
また、前記揺動部材は、前記移動部側伝達部のウエイト側端部が接続され、かつ前記ウエイトに前記軸部材を介して揺動自在に設けられるものとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる垂直直動装置によれば、前記ウエイトを含む同期手段を備えることとしたので、ヒステリシスが小さく、かつ安価なケーブル配線の垂直直動装置を提供することができる。
また、本発明においては、前記同期手段が、前記移動部側伝達部及びケーブル側伝達部を備えることにより、更に、ヒステリシスが小さく且つ安価なケーブル配線の垂直直動装置を提供することができる。
【００１２】
本発明においては、前記移動部を駆動する駆動手段によりウエイト及びケーブルも移動することにより、更に、ヒステリシスが小さく且つ安価なケーブル配線を備えた垂直直動装置を提供することができる。
本発明においては、前記ウエイトのガイドを備えることにより、特に前記ヒステリシスを小さくすることができる。
本発明においては、前記シーソーを介して前記ウエイトに前記ウエイト側伝達部を設けることにより、特に前記ヒステリシスを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施形態にかかる垂直直動装置の概略構成が外観斜視図で示されている。本実施形態では、垂直直動装置を精密測定装置に用いた例について説明する。
同図に示す垂直直動装置１０は、固定部１２と、テーブル（移動部）１４と、駆動手段１６とを備える。
ここで、固定部１２は、測定装置本体ベース１８に垂直方向に立設される。
また、テーブル１４は、固定部１２に対し垂直方向に移動する。
駆動手段１６は、固定部１２に対しテーブル１４を垂直方向に駆動する。
【００１４】
本実施形態においては、測定装置本体ベース１８に試料２０が載置される。テーブル１４上にセンサー２２が設けられる。テーブル１４上のセンサー２２にケーブル２４が配線されている。ケーブル２４は、ケーブルベアを使用せずに、テーブル１４の側面から垂らしている。そして、テーブル１４上のセンサー２２で試料情報を検出し、その出力がケーブル２４を通して送られる。
【００１５】
このようにテーブル１４上にセンサー２２を設ける場合、テーブル１４へのケーブル配線が必要となるが、テーブル１４を動かすと、ケーブル２４からの反力によりテーブル１４が引っ張られ、テーブル１４の姿勢変動が起こるので、往復の真直度にヒステリシスが発生することがある。
【００１６】
本実施形態において特徴的なことは、このような問題を解決するため、同期手段２６を設けたことである。そして、同期手段２６により、テーブル１４へ配線されるケーブル２４の移動部側端部２４ａを駆動し、ケーブル移動部側端部２４ａの往復直線移動とテーブル１４の往復直線移動とを同期させている。
これを実現するために本実施形態においては、同期手段２６が、テーブル１４と同じ重さのバランスウエイト（ウエイト）２８と、例えば巻き掛け装置等よりなる、テーブル側伝達部３０と、ケーブル側伝達部３２と、を含む。
同期手段２６によって、テーブル１４の移動方向及び移動量とケーブル移動部側端部２４ａの移動方向及び移動量とが同じになるように、テーブル側伝達部３０、バランスウエイト２８及びケーブル側伝達部３２を介して、テーブル１４とケーブル移動部側端部２４ａとが連結されている。
このために、テーブル側伝達部３０は、テーブル側ワイヤー３４と、テーブル側滑車３６とを含む。
また、ケーブル側伝達部３２は、ケーブル側ワイヤー３８と、ケーブル側滑車４０とを含む。
そして、テーブル側伝達部２６は、テーブル１４の移動方向とバランスウエイト２８の移動方向とが逆向きとなるように、テーブル１４とバランスウエイト２８間を連結し、テーブル１４の移動とバランスウエイト２８の移動とを同期する。このためにテーブル側ワイヤー３４はテーブル１４とバランスウエイト２８間を連結し、駆動手段１６によるテーブル１４への駆動力をバランスウエイト２８へ伝達する。テーブル側滑車３６は、測定装置本体に回転自在に設けられ、テーブル側ワイヤー３４をピンと張った状態で移動自在に支持する。
また、ワイヤー側伝達部３２は、バランスウエイト２８の移動方向とケーブル移動部側端部２４ａの移動方向とが逆向きとなるように、バランスウエイト２８とケーブル２４間を連結し、バランスウエイト２８の移動とケーブル２４の移動とを同期する。このためにケーブル側ワイヤー３８はバランスウエイト２８とケーブル２４間を連結し、バランスウエイト２８の動きをケーブル２４へ伝達する。ケーブル側滑車４０は、測定装置本体に回転自在に設けられ、ケーブル側ワイヤー３８をピンと張った状態で移動自在に支持する。
【００１７】
図２には該垂直直動装置を側方より見た図が示されている。
同図に示すバランスウエイト２８は、シーソー４２を備えたものである。シーソー４２は、一つの軸部材４４と、揺動部材４６と、を備える。
ここで、軸部材４４は、バランスウエイト２８と揺動部材４６間を揺動自在に軸支する。
また、揺動部材４６は、テーブル側ワイヤー３４の端部が接続され、かつバランスウエイト２８に軸部材４４を介して揺動自在に設けられるものとする。
このようなシーソー４２を介してテーブル側ワイヤー３４にバランスウエイト２８を揺動自在に設けている。
【００１８】
また、バランスウエイト２８には、固定部材４８を介して、ケーブル側ワイヤー３８が接続されている。
【００１９】
このバランスウエイト２８は、ガイド５０を備えることも好適である。
ここで、ガイド５０は、テーブル１４の往復直線移動の向きと平行に、バランスウエイト２８の往復直線移動を案内する。
【００２０】
本実施形態にかかる垂直直動装置１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
テーブル１４上にセンサ２２を設ける場合、テーブル１４へのケーブル２４の配線が必要となるが、テーブル１４を動かすと、ケーブル２４からの反力によりテーブル１４が引っ張られ、テーブル１４の姿勢変動が起こるので、往復の真直度にヒステリシスが発生することがある。
本実施形態は、これを低減するため、同期手段２６により、テーブル１４の移動とケーブル２４の移動とを同期している。
すなわち、テーブル１４とバランスウエイト２８間はテーブル側ワイヤー３４を介して接続されているため、駆動手段１６によりテーブル１４を駆動すると、バランスウエイト２８が、テーブル１４の移動方向と逆向きに、テーブル１４と同じ移動量の移動をする。
また、バランスウエイト２８とケーブル２４間はケーブル側ワイヤー３８を介して接続されているため、バランスウエイト２８の移動により、ケーブル移動部側端部２４ａがテーブル１４の移動方向と同じ向きに、テーブル１４の移動量と同じ移動量の移動をする。
【００２１】
図３（Ａ）に示されるように、駆動手段によりテーブル１４を上方に駆動すると、バランスウエイト２８が下方へ、テーブル１４と同じ移動量の移動をする。また、該ウエイト２８の下降により、ケーブル２４が上方へ、テーブル１４と同じ移動量の移動をする。
一方、図３（Ｂ）に示されるように、駆動手段によりテーブル１４を下方に駆動すると、バランスウエイト２８が、上方へ、テーブル１４と同じ移動量の移動をする。該バランスウエイト２８の上昇により、ケーブル２４が下方へ、テーブル１４と同じ移動量の移動をする。
【００２２】
このようにしてテーブル１４の動きに対してケーブル２４の動きを完全に同期させることができる。これにより、テーブル１４の移動時にテーブル１４が受けるケーブル２４からの反力を小さくすることができるので、テーブル１４の姿勢変動を小さくすることができる。これにより、往復の真直度のヒステリシスを小さくすることができるので、テーブル１４の垂直駆動の高精度化が図られる。これにより、垂直直動装置１０の高精度化が図られる。
特にケーブル２４は垂直方向に移動するため、水平直動装置において一般的なケーブル
ベアを使用しなくても、ケーブル２４は安定して動く。また、ケーブル２４はテーブル１４の側面から垂らすことによって、ケーブル１４の反力を一定にすることができる。これにより、テーブル１４の動きに対してケーブル２４の動きを同期させることが、より容易となる。
しかも、ケーブル２４は一般的なケーブルベアを使用せずに垂らすことができるので、ケーブル２４の配線を安価にできる。
【００２３】
＜更なる高精度及び低コスト化＞
本実施形態においては、更なる垂直駆動の高精度化及び低コスト化を図ることも重要であり、このために以下の構成を用いることが非常に好ましい。
＜ウエイト＞
テーブル１４は、バランスウエイト２８によって重力による影響を除いているので、テーブル１４の垂直駆動を高精度に行うことができる。
また、バランスウエイト２８でケーブル２４を駆動することにより、テーブル１４とケーブル２４との同期を良好に行うことができるとともに、コストを抑えられる。
すなわち、別動力源を用いて、ケーブル２４を駆動する方法も考えられるが、コントロール基板などの部品点数が増加する、コントロールが複雑になる、コストアップになる。これに対し、本実施形態は、ケーブル２４の駆動に、テーブル１４の駆動手段１６によるバランスウエイト２８の移動を用いることで、別動力源を用いたものに比較し、構成が簡略化され、同期を確実に行える、コストの低減を図ることができる。
【００２４】
＜ガイド＞
図４に示されるようにバランスウエイト２８はガイド５０に沿って移動することにより、バランスウエイト２８の走りに傾きが生じても、その傾きを、ヒステリシスに影響のない範囲内に規制することができる。これにより、バランスウエイト２８の走りを高精度化することができるので、重力によるテーブル１４の走りへの影響を大幅に低減することができる。また、バランスウエイト２８の走りを高精度化することで、テーブル１４とケーブル２４との同期もより高精度に行うことができる。この結果、テーブル１４の垂直駆動を、より高精度に行うことができる。
【００２５】
＜シーソー＞
前記同期のため、バランスウエイト２８に、二本のテーブル側ワイヤー３４を接続し、また、固定部材４８を介してケーブル側ワイヤー３８も接続しているが、二本のテーブル側ワイヤー３４に均等に張力を与えることができなければ、テーブル１４の走りに影響を与えることがある。
そこで、本実施形態は、バランスウエイト２８の走りの影響をテーブル１４に与えるのを防ぐため、バランスウエイト２８は、シーソー４２及びテーブル側ワイヤー３４を介してテーブル１４に接続されている。バランスウエイト２８の重量をシーソー４２の軸部材４４で受けているので、バランスウエイト２８の走りに傾きが生じても、これはシーソー４２でキャンセルされる。これにより二本のテーブル側ワイヤー３４に均等に張力を与えることができるので、テーブル１４に不要な力を与えない。この結果、垂直直動装置へケーブル配線を行う場合、空間を効率的に使用するため、ケーブル２４を駆動中心からずらした位置に配置しても、シーソー４２を備えたバランスウエイト２８によって、駆動中心（テーブル１４の重心）に接続されたと同じ効果を得ることができる。すなわち、シーソー４２によって駆動中心からケーブル２４を出している状態と同等に、バランスウエイト２８の走りの、テーブル１４の走りへの影響をうまく除くことができるので、テーブル１４の垂直駆動のヒステリシスを大幅に低減し、精密直動装置１０の高精度化が図られる。
また、シーソー４２を用いることで、ガイド５０の精度が多少ラフであっても、これがテーブル１４のＺ軸駆動に影響を及ぼすのを大幅に低減することができるので、往復の真直度のヒステリシスを大幅に低減することができる。しかも、シーソー４２を用いることで、ガイド５０の精度を高めることなくテーブル１４のＺ軸駆動の高精度化が行えるので、ガイド５０の精度を高めることによるコストアップを防ぐこともできる。
【００２６】
本実施形態にかかる垂直駆動装置１０によれば、垂直に短いストロークで移動するテーブル１４において、反力によってテーブル１４の姿勢に影響を及ぼすケーブル２４を、安価で安定して支持することができる。これにより、本実施形態においては、ヒステリシスが小さく、かつ安価な配線ケーブル２４を備えた垂直直動装置１０を提供することができる。
【００２７】
なお、前記構成では本発明の垂直直動装置を測定装置の垂直直動装置に用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、垂直直動装置の必要なものであれば任意のもの、例えば工作機械の垂直直動装置等に適用することも好ましい。
また、前記構成では、ケーブル２４を、テーブル１４上のセンサ２２に接続した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、配線が必要なものであれば、テーブル１４上の任意のものに接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる垂直直動装置の概略構成の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる垂直直動装置を側方より見た図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる垂直直動装置の同期手段の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる垂直直動装置のシーソーの説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  垂直直動装置
１２  固定部
１４  テーブル（移動部）
１６  駆動手段
２６  同期手段
２８  バランスウエイト（ウエイト）
４２  シーソー
３４  テーブル側ワイヤー（テーブル側伝達部）
３８  ケーブル側ワイヤー（ケーブル側伝達部）
５０  ガイド
【図１】
2008230802.tif 000003
【図２】
2008230802.tif 000004
【図３】
2008230802.tif 000005
【図４】
2008230802.tif 000006