(57)【要約】【課題】ウォームホイールの一部を切り出す作業工程を削除することができると共に、装置の組付性を向上することができるスイベルステージ装置を提供する。【解決手段】スイベルステージ装置１０は、凹円弧面１１ａを有する本体１１と、凹円弧面１１ａに対応する凸円弧面１２ａを有し、凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って回動可能に配置されるステージ１２と、ねじ軸２１及びねじ軸２１に螺合されるナット２２を有し、ナット２２がステージ１２に連結される送りねじ装置２０と、本体１１側に設けられ、ねじ軸２１の端部をねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持すると共に、ねじ軸２１の径方向に揺動可能に支持する軸受部３０と、を備える。【選択図】図１
2008149426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹円弧面を有する本体と、
前記凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、前記凸円弧面の曲率中心を中心として前記凹円弧面に沿って回動可能に配置されるステージと、
ねじ軸及び前記ねじ軸に螺合されるナットを有し、前記ナットが前記ステージに連結される送りねじ装置と、
前記本体側に設けられ、前記ねじ軸の端部を前記ねじ軸の軸線回りに回転可能に支持すると共に、前記ねじ軸の径方向に揺動可能に支持する軸受部と、を備えることを特徴とするスイベルステージ装置。
【請求項２】
前記軸受部は、前記ねじ軸の端部に内輪が外嵌される自動調心軸受を有することを特徴とする請求項１に記載のスイベルステージ装置。
【請求項３】
前記軸受部は、前記自動調心軸受を前記自動調心軸受の径方向にスライド可能に支持する軸受ハウジングを有することを特徴とする請求項２に記載のスイベルステージ装置。
【請求項４】
凹円弧面を有する本体と、
前記凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、前記凸円弧面の曲率中心を中心として前記凹円弧面に沿って回動可能に配置されるステージと、
ねじ軸及び前記ねじ軸に螺合されるナットを有する送りねじ装置と、
前記本体側に設けられ、前記ねじ軸の端部を前記ねじ軸の軸線回りに回転可能に支持する軸受部と、
前記ナットと前記ステージとを連結する弾性部材と、を備えることを特徴とするスイベルステージ装置。
【請求項５】
前記弾性部材は、板ばねであることを特徴とする請求項４に記載のスイベルステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、工作機械や集光形分光器等に用いられるスイベルステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイベルステージ装置としては、凹円弧面を有する本体と、凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、この凸円弧面の曲率中心を中心として凹円弧面に沿って回動可能に配置されたステージと、このステージを駆動するウォームホイール式の駆動機構と、を備えるものがある。
【０００３】
このウォームホイール式の駆動機構は、ウォームホイールの一部を切り出した形状のギヤ部をステージに取り付け、このギヤ部にウォームを噛合させた状態でウォームを回転駆動することによって、ステージを回動動作させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５８５７２号公報（第４−５頁、第１３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のスイベルステージ装置では、ウォームホイールの一部を切り出す作業工程が必要であると共に、組付時に、ギヤ部にウォームを噛合させ、トルクゲージでトルクを確認しながら、バックラッシュやロストモーションが発生しないように、高精度にギヤ部のラップ処理を行う必要があり、装置の組付作業が煩瑣であった。
【０００６】
本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、ウォームホイールの一部を切り出す作業工程を削除することができると共に、装置の組付性を向上することができるスイベルステージ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  凹円弧面を有する本体と、凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、凸円弧面の曲率中心を中心として凹円弧面に沿って回動可能に配置されるステージと、ねじ軸及びねじ軸に螺合されるナットを有し、ナットがステージに連結される送りねじ装置と、本体側に設けられ、ねじ軸の端部をねじ軸の軸線回りに回転可能に支持すると共に、ねじ軸の径方向に揺動可能に支持する軸受部と、を備えることを特徴とするスイベルステージ装置。
（２）  軸受部は、ねじ軸の端部に内輪が外嵌される自動調心軸受を有することを特徴とする（１）に記載のスイベルステージ装置。
（３）  軸受部は、自動調心軸受を自動調心軸受の径方向にスライド可能に支持する軸受ハウジングを有することを特徴とする（２）に記載のスイベルステージ装置。
（４）  凹円弧面を有する本体と、凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、凸円弧面の曲率中心を中心として凹円弧面に沿って回動可能に配置されるステージと、ねじ軸及びねじ軸に螺合されるナットを有する送りねじ装置と、本体側に設けられ、ねじ軸の端部をねじ軸の軸線回りに回転可能に支持する軸受部と、ナットとステージとを連結する弾性部材と、を備えることを特徴とするスイベルステージ装置。
（５）  弾性部材は、板ばねであることを特徴とする（４）に記載のスイベルステージ装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスイベルステージ装置によれば、凹円弧面を有する本体と、凹円弧面に対応する凸円弧面を有し、凸円弧面の曲率中心を中心として凹円弧面に沿って回動可能に配置されるステージと、ねじ軸及びねじ軸に螺合されるナットを有し、ナットがステージに連結される送りねじ装置と、本体側に設けられ、ねじ軸の端部をねじ軸の軸線回りに回転可能に支持すると共に、ねじ軸の径方向に揺動可能に支持する軸受部と、を備えるため、ねじ軸を回転してナットを軸方向に移動させることにより、ステージを回動動作させることができる。これにより、ウォームホイールの一部を切り出す作業工程を削除することができると共に、装置の組付性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係るスイベルステージ装置の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、図１〜図５を参照して、本発明に係るスイベルステージ装置の第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係るスイベルステージ装置の第１実施形態を説明するための一部切欠正面図、図２は図１に示すスイベルステージ装置を左側から見た一部切欠側面図、図３は図１に示す自動調心ころ軸受を説明するための要部断面図、図４は図１に示す軸受ハウジングを説明するための図、図５は図１に示す蓋部を説明するための図である。
【００１１】
本実施形態のスイベルステージ装置１０は、図１及び図２に示すように、凹円弧面１１ａを有する本体１１と、凹円弧面１１ａに対応する凸円弧面１２ａを有し、凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って回動可能に配置されるステージ１２と、ねじ軸２１及びこのねじ軸２１に不図示の複数の転動体を介して螺合されるナット２２を有し、このナット２２がステージ１２に連結される送りねじ装置としてのボールねじ装置２０と、本体１１に設けられ、ねじ軸２１の端部を、ねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持すると共に、ねじ軸２１の径方向に揺動可能に支持する軸受部３０と、を備える。なお、本実施形態では、スイベルステージ装置１０の上側に、同様のスイベルステージ装置１０が９０°位相をずらして配置されているが、共に同一構成であるため、下側のスイベルステージ装置１０についてのみ説明する。
【００１２】
本体１１の凹円弧面１１ａは、図２に示すように、アリ溝形状であって、凹円弧面１１ａにステージ１２の凸円弧面１２ａが直接、或いはＲ型ボールガイドやＲ型クロスローラガイド等を介して摺動可能とされる。また、凸円弧面１２ａの幅方向の両側に形成される傾斜面１３の一方側には、予圧を付与するためのくさび部１４が接合しており、このくさび部１４をボルト１５を回転させて図の上下方向に移動させることにより、凹円弧面１１ａと凸円弧面１２ａとの間の予圧を調整可能としている。
【００１３】
ボールねじ装置２０のナット２２は、図１に示すように、ステージ１２の凸円弧面１２ａの円周方向の略中央部にブラケット２３を介してボルト２４により取り付けられる。また、ボールねじ装置２０のねじ軸２１は、一方の端部が軸受部３０に支持され、他方の端部は自由端とされる。また、ねじ軸２１の一方の端部には手動ハンドル２５が取り付けられる。
【００１４】
軸受部３０は、ねじ軸２１の一方の端部をねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持すると共に、ねじ軸２１の径方向に揺動可能に支持する自動調心ころ軸受３１と、この自動調心ころ軸受３１をスライド可能に収容する軸受ハウジング３２と、この軸受ハウジング３２内に自動調心ころ軸受３１を保持する蓋部３３と、を備える。
【００１５】
自動調心ころ軸受３１は、図３に示すように、外周面に複列軌道３４ａを有する内輪３４と、内周面に複列一体の球面軌道３５ａを有する外輪３５と、複列軌道３４ａと球面軌道３５ａとの間に転動自在に配設される複列の球面ころ３６と、球面ころ３６を円周方向に等間隔に保持する保持器３７と、を備える。また、内輪３４は、ねじ軸２１に外嵌されると共に、内輪固定ナット３８によりねじ軸２１に固定される（図１参照）。
【００１６】
軸受ハウジング３２は、図４に示すように、自動調心ころ軸受３１を外輪３５の径方向（図１の上下方向）にすき間なくスムースにスライド可能に収容する長孔３２ａと、この長孔３２ａの内周面の軸方向端部（図１の右端部）に全周に亘って設けられる段部３２ｂと、を有する。また、蓋部３３は、図５に示すように、軸受ハウジング３２の段部３２ｂの内周面と対応する長孔３３ａを有する。これにより、自動調心ころ軸受３１は、軸受ハウジング３２の長孔３２ａに、上下方向にスライド可能、且つ軸方向への移動が規制されて収容される。なお、自動調心ころ軸受３１の軸方向のガタつきを調整するため、自動調心ころ軸受３１の軸方向長さ幅Ｌ１（図３参照）、及び軸受ハウジング３２の長孔３２ａの軸方向長さＬ２（図４参照）を管理し、自動調心ころ軸受３１の組付時のガタつきを不図示のシムにより調整するようにしてもよい。
【００１７】
このように構成されたスイベルステージ装置１０では、ボールねじ装置２０のねじ軸２１を手動ハンドル２５で回転させることにより、ナット２２がねじ軸２１に沿って軸方向に移動する。これにより、ナット２２と共にステージ１２が凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って所定角度回動する。このとき、ねじ軸２１は、図１の上下方向に変位するが、この変位は、自動調心ころ軸受３１の調心機能、及び自動調心ころ軸受３１が軸受ハウジング３２内で上下方向にスライドすることにより吸収される。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態のスイベルステージ装置１０によれば、凹円弧面１１ａを有する本体１１と、凹円弧面１１ａに対応する凸円弧面１２ａを有し、凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って回動可能に配置されるステージ１２と、ねじ軸２１及びねじ軸２１に複数の転動体を介して螺合されるナット２２を有し、ナット２２がステージ１２に連結されるボールねじ装置２０と、本体１１側に設けられ、ねじ軸２１の端部をねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持すると共に、ねじ軸２１の径方向に揺動可能に支持する軸受部３０と、を備えるため、ねじ軸２１を回転してナット２２を軸方向に移動させることにより、ステージ１２を回動動作させることができる。これにより、ウォームホイールの一部を切り出す作業工程を削除することができると共に、装置１０の組付性を向上することができる。
【００１９】
（第２実施形態）
次に、図６〜図７を参照して、本発明に係るスイベルステージ装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図６は本発明に係るスイベルステージ装置の第２実施形態を説明するための一部切欠正面図、図７は図６に示すスイベルステージ装置を左側から見た一部切欠側面図である。
【００２０】
本実施形態のスイベルステージ装置５０は、図６及び図７に示すように、凹円弧面１１ａを有する本体１１と、凹円弧面１１ａに対応する凸円弧面１２ａを有し、凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って回動可能に配置されるステージ１２と、ねじ軸２１及びねじ軸２１に不図示の複数の転動体を介して螺合されるナット２２を有するボールねじ装置２０と、本体１１に設けられ、ねじ軸２１の端部をねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持する軸受部６０と、ナット２２とステージ１２とを連結する板ばね５１（弾性部材）と、を備える。
【００２１】
ボールねじ装置２０のナット２２は、ステージ１２の凸円弧面１２ａの円周方向の略中央部に板ばね５１を介して取り付けられる。この板ばね５１は、平面部５２と、この平面部５２の幅方向の両側から起立する側面部５３と、この側面部５３の先端から平面部５２の幅方向外方に平行に延びるフランジ部５４と、を有する。これにより、板ばね５１は、ナット２２の軸方向に比較的剛性を有し、この軸方向と直交する上下方向（図１の上下方向）に弾性を有するように構成される。そして、平面部５２がボルト２４によりナット２２に固定され、フランジ部５４がボルト２４によりステージ１２に固定される。
【００２２】
軸受部６０は、ねじ軸２１の一方の端部をこのねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持する自動調心機能のない転がり軸受６１と、この転がり軸受６１を拘束した状態で収容する軸受ハウジング６２と、この軸受ハウジング６２内に転がり軸受６１を保持する蓋部６３と、を備える。
【００２３】
このように構成されたスイベルステージ装置５０では、ボールねじ装置２０のねじ軸２１を手動ハンドル２５で回転させることにより、ナット２２がねじ軸２１に沿って軸方向に移動する。これにより、ナット２２と共にステージ１２が凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って所定角度回動する。このとき、ねじ軸２１は、図１の上下方向に変位しようとするが、この変位は、板ばね５１の弾性変形により吸収されるので、ねじ軸２１が変位することはない。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態のスイベルステージ装置５０によれば、凹円弧面１１ａを有する本体１１と、凹円弧面１１ａに対応する凸円弧面１２ａを有し、凸円弧面１２ａの曲率中心を中心として凹円弧面１１ａに沿って回動可能に配置されるステージ１２と、ねじ軸２１及びねじ軸２１に複数の転動体を介して螺合されるナット２２を有するボールねじ装置２０と、本体１１側に設けられ、ねじ軸２１の端部をねじ軸２１の軸線回りに回転可能に支持する軸受部６０と、ナット２２とステージ１２とを連結する板ばね５１と、を備えるため、ねじ軸２１を回転してナット２２を軸方向に移動させることにより、ステージ１２を回動動作させることができる。これにより、ウォームホイールの一部を切り出す作業工程を削除することができると共に、装置５０の組付性を向上することができる。
【００２５】
また、本実施形態のスイベルステージ装置５０によれば、ステージ１２の回動時のねじ軸２１の変位分を板ばね５１の弾性変形により吸収して、ねじ軸２１が変位しないようにしているため、上記第１実施形態のように、転がり軸受に自動調心ころ軸受を用いなくてもよいと共に、軸受ハウジング及び蓋部に長孔加工をしなくてもよい。これにより、装置１０の製造コストを更に削減することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００２６】
なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、ねじ軸２１は、手動ハンドル２５により回転されているが、これに限定されず、モータにより回転されていてもよい。この場合、第１実施形態の場合は、例えば、ベローズを介して軸受部３０にモータ本体を固定して、第２実施形態の場合は、直接、軸受部６０にモータ本体を固定して、モータの回転軸とボールねじ装置２０のねじ軸２１を継手を介して接続するようにすればよい（モータの回転軸にボールねじ装置のねじ軸を兼ねさせる場合は継手は不要となる。）。
また、上記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。例えば、ナット２２を板ばね５１を介して凸円弧面に取り付けると共に、軸受部として、自動調心機能を有しない転がり軸受６１と、これを上下方向にスライド自在に保持する軸受ハウジング３２と蓋部３３とからなるものとしてもよい。
さらに、送りねじ装置として、ボールねじ装置に代えて、ローラねじ、各種すべりねじ、磁気ねじ、静圧ねじ等を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るスイベルステージ装置の第１実施形態を説明するための一部切欠正面図である。
【図２】図１に示すスイベルステージ装置を左側から見た一部切欠側面図である。
【図３】図１に示す自動調心ころ軸受を説明するための要部断面図である。
【図４】図１に示す軸受ハウジングを説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】図１に示す蓋部を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】本発明に係るスイベルステージ装置の第２実施形態を説明するための一部切欠正面図である。
【図７】図６に示すスイベルステージ装置を左側から見た一部切欠側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０，５０    スイベルステージ装置
１１          本体
１１ａ        凹円弧面
１２          ステージ
１２ａ        凸円弧面
１３          傾斜面
１４          くさび部
１５          ボルト
２０          ボールねじ装置（送りねじ装置）
２１          ねじ軸
２２          ナット
２３          ブラケット
２４          ボルト
２５          手動ハンドル
３０，６０    軸受部
３１          自動調心ころ軸受
３２，６２    軸受ハウジング
３３，６３    蓋部
３４          内輪
３５          外輪
３６          球面ころ
３７          保持器
３８          内輪固定ナット
５１          板ばね（弾性部材）
６１          転がり軸受
【図１】
2008149426.tif 000003
【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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