(57)【要約】【課題】ネジ送り機構に使用されるナットの駆動軸の振れや偏芯が原因で起こるネジ送り機構の精度の悪化を問題としている。【解決手段】その問題を解決するために、本発明では、ステージの駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジ（＝雄ネジ）の回転を第二のネジ（＝ナット）で受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも１軸設け、第二のネジ（＝ナット）が駆動軸の振れや偏芯にスムーズに追従する効果を得ている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージの駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジの回転を第二のネジで受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、
第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも１軸設けることを特徴とするネジ送り機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的なネジ送り機構のナットと被駆動側のステージとの結合の改良に関し、特に、遠隔地に対し光無線で情報伝達を行う光空間伝送装置のトラッキング機構に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にネジ送り機構を使用する場合、駆動方向の基準となる軸と、雄ネジを固定側に、雄ネジと係合するナットを被駆動側のステージに取り付ける事が多い。また、ナットはステージに対して固定される。この場合、駆動方向の基準となる軸と雄ネジの平行出しや、ナットと雄ネジの位置合わせなどの作業が必要である。
【０００３】
また、ナットを樹脂等の弾性材で成型し、ナットがたわむことによって位置合わせ作業を省いている場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなネジ送り機構の場合、平行出しや位置合わせ作業に時間がかかるだけでなく、位置合わせが不完全な場合には偏荷重やこじれが発生する。このような偏荷重やこじれはネジ送り機構の精度の悪化や、寿命に大きく影響する。
【０００５】
また、ナットを弾性材で成型した場合には、ナットがステージの駆動方向にもたわんでしまうためにステージ上で駆動される物の質量が小さい場合以外は使用することができない。
【０００６】
また、光空間伝送装置のトラッキング機構にネジ送り機構を使用する場合には、長期間の屋外での使用による部材の劣化や、温度変化などによる部材の変形により定期的なメンテナンスが必要で、大きな負担になっている。
【０００７】
また、ネジ送り機構に使用されるナットの駆動軸の振れや偏芯が原因で偏荷重やこじれが発生し、ネジ送り機構の精度の悪化が問題となっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題を解決するために、本発明では、ステージの駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジの回転を第二のネジで受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも１軸設けている。
【０００９】
つまり、本発明では、第二のネジ（＝ナット）を第一のネジ（＝雄ネジ）の回転方向と、ステージの駆動方向には高剛性で保ち、他の全ての方向には自由度のあるネジ送り機構を提供している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
図１に本発明の実施例のネジ送り機構の構成を示す。雄ネジ８が回転するとナット１から第一の環状部材２、軸３、第二の環状部材４、軸５、ベース部６を経てステージ７に伝えられ、ステージ７は駆動軸９に沿って図中左右方向に駆動する。
【００１１】
図２に本発明の実施例のナット部の正面の断面図を示す。ナット１は第一の連結部材２に一体に固定されている。第一の連結部材の外周部には軸３が同軸上に固定される。軸３は第二の環状部材４に設けられた嵌合穴４ａにガタ無くスムーズな回転と摺動が可能なように係合している。第二の環状部材４の外周部には嵌合穴４ａと直交する軸上に軸５が同軸上に固定される。軸５はベース部６に設けられた嵌合穴６ａにガタ無くスムーズな回転と摺動が可能なように係合している。ベース部６はステージに固定される。
【００１２】
以上ような構成により、雄ネジ８が回転してナット１に駆動力が発生した時に、ナット１はステージ７の駆動方向と雄ネジ８の回転方向には高剛性で保持されるため、ナット１はステージ７に対して一定の位置に保たれ、雄ネジ８の回転はそのままステージ７の駆動に変換される。
【００１３】
図３には駆動軸９に対して雄ネジ８が偏芯した時のナット１の様子を示す。図３（ａ）では軸３の軸方向に雄ネジ８が偏芯している。また、図３（ｂ）では軸５の軸方向に雄ネジ８が偏芯している。さらに、図３（ｃ）では、軸３と軸５の両方の軸方向に雄ネジ８が偏芯しているが、いずれの場合も軸は嵌合穴に対して軸方向のスムーズな摺動が可能であるため、ナット１は雄ネジの偏芯に合わせて自動で調芯する。
【００１４】
図４には図１のＡ−Ａ断面を示す。この時に雄ネジ８が駆動軸９に対し、軸３の周りに傾いて取り付いたときの様子を図４（ａ）に示す。この時、軸３は嵌合穴４ａとスムーズな回転が可能であるためにナットは雄ネジの傾きに対して追従することができる。
【００１５】
図５には図１のＢ−Ｂ断面を示す。この時、雄ネジ８が駆動軸９に対し、軸５の周りに傾いて取り付いたときの様子を図５（ａ）に示す。この時、軸５は嵌合穴６ａとスムーズな回転が可能であるためにナット１は雄ネジ８の傾きに対して追従することができる。
【００１６】
また、本実施例のネジ送り機構のナット１は、上記のような偏芯や軸の傾きが同時に起こった場合でも自動で雄ネジ８に調芯し、角度を合わせることが可能である。
【００１７】
図６には本実施例のネジ送り機構を光空間伝送装置のトラッキング機構に使用する時の構成を示す。光軸を合わせるためにレンズ素子を例えば鉛直方向と水平方向に駆動する時には、それぞれの方向に少なくとも一組のネジ送り機構を構成し駆動する（図示は鉛直方向のみ）。相手側装置との光軸のずれを検出すると、制御回路からトラッキングの駆動回路に信号が送られ、駆動回路はモータを駆動させる。モータは雄ネジを回転させ、ステージを駆動させる。この時、雄ネジ８とナット１との間にネジガタが発生する場合には、ガタ取りのための付勢手段を設けてナット１が雄ネジ８に対して常に一定の方向に押し付けられるように構成する。
【００１８】
以上説明したように、本実施例のネジ送り機構では、ナット１が雄ネジ８に対して自動で調芯と角度合わせを行うために、組立時の調整作業が不要になり、ネジ送り機構の寿命も飛躍的に向上する。また、駆動方向と雄ネジ８の回転方向の剛性が高く、ガタも少ないため、重量物の駆動も高精度で行うことが可能になる。さらに、雄ネジ８との干渉を起こさない限り、取り付け角度等の制約がなくなるため、ナット１を取り付けるために角度を決めた座などを設ける必要が無く、作りやすい形状の部品にナットを取り付けるだけで良くなる。
【００１９】
また、本実施例のネジ送り機構を光空間伝送装置の光軸合わせに使用することにより、無調整化による製品の組立の簡易化や組立時間の短縮が可能になり、ネジ送り機構の長寿命化により製品出荷後の定期補修の回数を減らすことが可能になる。また、ネジガタに対する付勢手段を設けている時には、一層高精度な制御が可能になる。
【００２０】
［本発明の実施態様］
本発明の様々な例と実施形態が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００２１】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００２２】
［実施態様１］
ステージ７７の駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジの回転を第二のネジで受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、
第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも１軸設けることを特徴とするネジ送り機構。
【００２３】
［実施態様２］
第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸が、第二のネジを中心に直交する２軸有する実施態様２記載のネジ送り機構。
【００２４】
［実施態様３］
第二のネジの周りに前記ステージに固定するためのベース部と、２つの連結部材が設けられ、第二のネジは第一の連結部材に一体固定され、第二のネジの付いた第一の連結部材に第一の軸が設けられており、第一の軸は第二の連結部材に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の摺動が可能に係合され、第二の連結部材に前記嵌合穴と直交する位置に第二の軸を設け、第二の軸は前記ベース部に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の摺動が可能に係合されることを特徴とした実施態様２記載のネジ送り機構。
【００２５】
［実施態様４］
第二のネジの周りにはステージに固定するためのベース部と、２つの連結部材が設けられ、第二のネジは第一の連結部材に一体固定され、第二のネジの付いた第一の連結部材には第一の軸が設けられており、第一の軸は第二の連結部材に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の移動が可能な軸受を介して係合され、第二の連結部材に前記嵌合穴と直交する位置に第二の軸を設け、第二の軸は前記ベース部に設けられた嵌合穴に回転と軸方向の移動が可能な軸受を介して係合されることを特徴とした実施態様２に記載のネジ送り機構。
【００２６】
［実施態様５］
第一のネジの送り方向にバネなどの付勢手段を設けたことを特徴とする実施態様１〜４のいづれか一項記載のネジ送り機構。
【００２７】
［実施態様６］
実施態様１〜５のいづれか一項記載のネジ送り機構を光学素子を駆動して相手側装置との光軸合わせを自動で行うトラッキング機構の駆動部に搭載したことを特徴とする光空間伝送装置。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ステージの駆動方向の基準となる駆動軸と、前記駆動軸とほぼ平行に設置された第一のネジ（＝雄ネジ）の回転を第二のネジ（＝ナット）で受けて前記ステージを駆動するネジ送り機構において、第二のネジの周りに回転と摺動が可能な軸を少なくとも１軸設け、第二のネジ（＝ナット）が駆動軸の振れや偏芯にスムーズに追従する効果を得ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のネジ送り機構の代表的な構成
【図２】本発明のネジ送り機構のナット部の正面の断面図
【図３】（ａ）雄ネジが軸３の軸方向に偏芯した時のナットの調芯の様子
（ｂ）雄ネジが軸５の軸方向に偏芯した時のナットの調芯の様子
（ｃ）雄ネジが軸３と軸５の軸方向に偏芯した時のナットの調芯の様子
【図４】図１のＡ−Ａ断面図
（ａ）雄ネジが軸３周りに傾いた時のナットの角度合わせの様子
【図５】図１のＢ−Ｂ断面図
（ａ）雄ネジが軸５周りに傾いた時のナットの角度合わせの様子
【図６】本発明のネジ送り機構を使用した光空間伝送装置の構成
【符号の説明】
１  ナット
２  第一の環状部材
３  軸
４  第二の環状部材
４ａ  嵌合穴
５  軸
６  ベース部
６ａ  嵌合穴
７  ステージ
８  雄ネジ
９  駆動軸
【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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