(57)【要約】【課題】バックラッシュを生じさせることなく変位を伝達することができる変位伝達機構を提供する。【解決手段】フレーム１１にマイクロメータヘッド１２と回転軸１３及びアーム状の可動部１６を有する機構とを取付ける。マイクロメータヘッド１２側に設定した第１の位置Ｐ1と回転軸１３及び可動部１６を有する機構側に設定した第２の位置Ｐ2との間を伸びる溝２１からなるガイド部Ｇをフレーム１１内に設け、ガイド部Ｇを構成する溝内に列をなして並ぶ球Ｂ1ないしＢnを収容する。球Ｂ1ないしＢnの列の一端側の最端部の球Ｂ1をマイクロメータヘッドの可動部１２ｂに当接させ、球の列の他端側の最端部の球Ｂnを可動部１６に当接させる。球Ｂ1ないしＢnの列内で隣り合う球どうしを接触させた状態に保つため回転軸１３の回りに設けたコイルバネ２５により可動部１６を球の列側に付勢する。【選択図】    図２
2007285314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有する第１の機構と、直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有して前記第１の機構から離れた位置に配置された第２の機構との間に設けられて、前記第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位を伝達する変位伝達機構において、
前記第１の機構側に設定された第１の位置と前記第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、前記案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつ前記ガイド部により案内されて前記案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、前記球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように前記球の列を付勢するバネとを具備し、前記球の列の一端及び他端がそれぞれ前記第１の機構の可動部及び第２の機構の可動部に当接されていることを特徴とする変位伝達機構。
【請求項２】
外部から操作されたときにのみ直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有する第１の機構と、外力に応動して直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有して前記第１の機構から離れた位置に配置された第２の機構との間に設けられて、前記第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位を伝達する変位伝達機構において、
前記第１の機構側に設定された第１の位置と前記第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、
前記案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつ前記ガイド部により案内されて前記案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、
前記球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように前記球の列を前記第２の機構の可動部側から付勢するバネとを具備し、
前記ガイド部の前記第１の位置側の端部は前記第１の機構の可動部を受け入れ得るように構成されて、前記複数の球の列の一端側の最端部の球が前記第１の機構の可動部に当接され、
前記ガイド部の前記第２の機構の近傍に位置する部分が前記第２の機構の可動部の一部を受け入れ得るように構成されて、前記複数の球の列の他端側の最端部の球が前記第２の機構の可動部に当接されていること、
を特徴とする変位伝達機構。
【請求項３】
外部から操作されたときにのみ直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有する第１の機構と、回転軸と該回転軸に固定されて外力が与えられたときに前記回転軸を中心に回動運動を行うアーム状の可動部とを有して前記第１の機構から離れた位置に配置された第２の機構との間に設けられて、前記第１の機構の可動部の変位を第２の機構の可動部に伝達する変位伝達機構において、
前記第１の機構側に設定された第１の位置と前記第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、
前記案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつ前記ガイド部により案内されて前記案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、
前記球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように前記第２の機構の可動部側から前記球の列を付勢するバネとを具備し、
前記ガイド部の前記第１の位置側の端部は前記第１の機構の可動部を受け入れ得るように構成されて、前記複数の球の列の一端側の最端部の球が前記第１の機構の可動部に当接され、
前記ガイド部の前記第２の機構の近傍に位置する部分が前記第２の機構の可動部の一部を受け入れ得るように構成されて、前記複数の球の列の他端側の最端部の球が前記ガイド部内に受け入れられた前記第２の機構の可動部に当接されていること、
を特徴とする変位伝達機構。
【請求項４】
つまみが回転操作されたときにのみ直線変位を生じる可動部を備えたマイクロメータヘッドからなる第１の機構と、前記マイクロメータヘッドから離れた位置に支持された回転軸及び該回転軸に固定されたアームを含む第２の機構との間に設けられて、前記マイクロメータヘッドの可動部の直線変位を回転変位に変換して前記回転軸に伝達するべく前記マイクロメータヘッドの可動部の変位を前記アームに伝達する変位伝達機構において、
前記第１の機構側に設定された第１の位置と前記第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、
前記案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつ前記ガイド部により案内されて前記案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、
前記球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように前記第２の機構のアーム側から前記球の列を付勢するバネとを具備し、
前記ガイド部の前記第１の位置側の端部は前記マイクロメータヘッドの可動部を受け入れ得るように構成されていて、前記複数の球の列の一端側の最端部の球が前記マイクロメータヘッドの可動部に当接され、
前記ガイド部の前記第２の機構の近傍に位置する部分は前記第２の機構のアームの一部を受け入れ得るように構成されて、前記複数の球の列の他端側に位置する最端部の球が前記アームに当接されていること、
を特徴とする変位伝達機構。
【請求項５】
前記ガイド部は溝または孔からなっている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の変位伝達機構。
【請求項６】
前記ガイド部の一部は孔により構成され、他の部分は溝により構成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の変位伝達機構。
【請求項７】
前記第１の機構及び第２の機構は共通のフレームに支持され、
前記ガイド部は、前記フレームの内部を前記第１の位置から第２の位置まで伸びる孔または溝からなっている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の変位伝達機構。
【請求項８】
前記フレームは、前記案内経路に沿う面を分割面として分割し得るように構成されて、該フレームを分割することにより前記孔または溝が分割されるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の変位伝達機構。
【請求項９】
前記ガイド部は、前記第１の位置と第２の位置との間を延びるパイプからなっている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の変位伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の機構と第２の機構との間に設けられて、第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位を伝達する変位伝達機構に関し、特に第１の機構の可動部から第２の機構の可動部にバックラッシュを伴うことなく変位を伝達することが必要とされる場合に好適な変位伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
変位伝達機構としては、歯車を用いたもの、ネジ機構を用いたもの、リンクやレバーを用いたものなど、種々のものが用いられているが、この種の変位伝達機構では、バックラッシュが生じるのを避けられない。変位の伝達量の精度が比較的低くてもよい機械装置の場合には、変位伝達機構で多少のバックラッシュが生じても差し支えないが、２つの機構の間で変位量を正確に伝達する必要がある場合には、変位伝達機構で生じるバックラッシュを極力少なくすることが必要である。例えば、回転変位量を微調整することが必要な回転軸を有する調整部を備えた各種の電子機器において、回転操作されるつまみの変位を減速機構を介して回転軸に伝達する場合、変位伝達機構としてはバックラッシュができるだけ少ないものを用いる必要がある。微調整を必要とする場合に用いられる変位伝達機構としては、ウォームギアとウォームとからなる減速機構に、バックラッシュを除去するための機構を付加したものが多く用いられている。
【０００３】
図６及び図７は、つまみの回転操作により電子機器等の調節部の回転軸を微調整する場合に用いられている変位伝達機構の一例を示したもので、これらの図において１はフレーム、２はフレーム１に取り付けられた第１の機構としての操作ヘッドである。操作ヘッド２は、つまみ２ａが操作されたときに該つまみの回転に応じて出力軸２ｂを微少角度ずつ回転させる減速機構を備えたものである。フレーム１にはまた第２の機構の一部を構成する回転軸３が支持され、回転軸３にウォームギア４が取り付けられている。フレーム１に回転自在に支持されたウォーム軸５に取り付けられたウォーム６がウォームギア４に噛み合わされ、ウォーム軸５が操作ヘッド２の出力軸２ｂに連結されている。ウォームギア４とウォーム軸５とウォーム６とにより、操作ヘッド２（第１の機構）から回転軸３（第２の機構）に変位を伝達する変位伝達機構７が構成されている。このような変位伝達機構では、ある程度のバックラッシュを許容しておかないと可動部を動かすことができないため、部品の加工精度をいかに高くしてもバックラッシュを完全になくすことはできない。
【０００４】
バックラッシュをなくすには、特別のバックラッシュ除去機構を必要とする。バックラッシュ除去機構としては、例えば、ウォーム軸５を軸線方向にバネで付勢することにより、ウォーム６の歯をウォームギア４の歯に押しつける機構が用いられる。図７に示したような変位伝達機構に用いるバックラッシュ除去機構は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平９−２９１９８２号公報
【特許文献２】特開２００５−５４８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来の変位伝達機構では、部品の加工精度をいかに高くしても、バックラッシュを完全になくすことはできなかった。またバックラッシュ除去機構が種々提案されているが、バックラッシュ除去機構を付加すると、変位伝達機構が複雑になり、そのコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
更に、従来の変位伝達機構では、歯車、ネジ、リンクなどの構成要素の構造上、変位を伝達する方向が規制され、変位の伝達方向を自由に設定することが難しいため、第１の機構と第２の機構との位置関係を自由に設定することが困難であった。そのため、歯車機構やリンク機構などからなる従来の変位伝達機構を用いた場合には、第１の機構及び第２の機構が組み込まれる装置の設計の自由度が低くなるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構造で、第１の機構と第２の機構との間でバックラッシュを生じさせることなく変位を伝達することができる変位伝達機構を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、第１の機構と第２の機構との間の位置関係を容易に変更し得るようにして、第１の機構及び第２の機構が組み込まれる装置の設計の自由度を高めることができるようにした変位伝達機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有する第１の機構と、直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有して第１の機構から離れた位置に配置された第２の機構との間に設けられて、第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位を伝達する変位伝達機構に係わるものである。
なお「曲線に沿った運動を行う可動部」の中には、回動運動を行うアームや、曲線に沿って伸びるガイド溝により案内されつつ変位する可動部材等が含まれる。
【００１０】
本発明に係わる変位伝達機構は、第１の機構側に設定された第１の位置と第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部により案内されて案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球の列を付勢するバネとを備え、球の列の一端及び他端がそれぞれ第１の機構の可動部及び第２の機構の可動部に当接されている。
【００１１】
上記のように、第１の機構と第２の機構との間を定められた案内経路に沿って延びるガイド部と、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部により案内されて案内経路に沿って移動し得る複数の球と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球の列を第２の機構の可動部側から付勢するバネとを設けて、複数の球の列の一端及び他端を第１の機構及び第２の機構の可動部に当接させるようにすると、第１の機構の可動部の変位の方向の如何にかかわりなく、常に接触した状態を保持している複数の球を通して第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位が伝達されるため、第１の機構の可動部から第２の機構の可動部にバックラッシュを生じさせることなく変位を伝達することができる。
【００１２】
また上記のように構成すると、ガイド部がたどる経路を変えるだけで、第１の機構と第２の機構との間の位置関係を変えることができるため、第１の機構及び第２の機構が組み込まれる装置の設計の自由度を高めることができる。
【００１３】
本発明に係わる変位伝達機構において、第１の機構の可動部の位置と第２の機構の可動部の位置との対応関係を厳密に一定に保つためには、外部から加えられる振動等によりガイド部の内部で球が動いて複数の球の位置関係が変化するのを防いで、変位が伝達される過程で球の列の長さを常に一定不変に保つようにする必要がある。そのためには、ガイド部の加工精度を高くして、ガイド部を構成する溝の幅または孔の内径と、案内する球の直径との差をできるだけ小さく設定する（溝または孔の内面と球の外面との間のクリアランスをできるだけ小さくする）必要があるが、バックラッシュを除去するだけの目的であれば、ガイド部は、複数の球を、その列のアライメントを大きく崩すことなく案内することができる程度の加工精度を有していればよい。その場合、ガイド部を構成する溝または孔の加工精度は、精密機械の製作の際に要求される精度である必要はなく、一般精度でよい。ガイド部の加工精度を一般精度としても、通常の用途、例えば、マイクロメータヘッドを用いて特定の機器の被操作部を微調整する用途等において要求される精度を十分に満足することができる。
【００１４】
本発明の好ましい態様では、外部から操作されたときにのみ直線または曲線に沿った運動を行う（操作されない状態では動かない）可動部を有する第１の機構と、外力に応動して直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有して第１の機構から離れた位置に配置された第２の機構との間に設けられて、第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位を伝達する変位伝達機構に本発明が適用される。
【００１５】
この場合、本発明に係わる変位伝達機構は、第１の機構側に設定された第１の位置と第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部により案内されて案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように第２の機構の可動部側から球の列を案内経路に沿って付勢するバネとを備えた構成とする。そして、ガイド部の第１の位置側の端部が第１の機構の可動部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の一端側の最端部の球が第１の機構の可動部に当接され、ガイド部の第２の機構の近傍に位置する部分が第２の機構の可動部の一部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の他端側の最端部の球が第２の機構の可動部に当接される。
【００１６】
本発明の一態様では、第１の機構が、外部から操作されたときにのみ直線運動を行う可動部を有する機構であり、第２の機構は、回転軸と該回転軸に固定されて該回転軸を中心に回動運動を行うアーム状の可動部を有する機構である。
【００１７】
この場合、本発明に係わる変位伝達機構は、第１の機構側に設定された第１の位置と第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられていて、球を保持して案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部により案内されて案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球の列を第２の機構の可動部側から付勢するバネとを備えている。そして、ガイド部の第１の位置側の端部が第１の機構の可動部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の一端側の最端部の球が第１の機構の可動部に当接される。またガイド部の第２の機構の近傍に位置する部分が第２の機構の可動部の一部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の他端側の最端部の球がガイド部内に受け入れられた第２の機構の可動部に当接される。
【００１８】
本発明の他の好ましい態様では、第１の機構が、回転操作されるつまみと該つまみが回転操作されたときにのみ直線変位を生じる可動部とを備えたマイクロメータヘッド、第２の機構は、マイクロメータヘッドから離れた位置に支持された回転軸と該回転軸に固定されたアームとを含む機構であり、本発明に係わる変位伝達機構は、マイクロメータヘッドの可動部の直線変位を回転変位に変換して回転軸に伝達するべくマイクロメータヘッドの可動部の変位をアームに伝達する。
【００１９】
この場合、本発明に係わる変位伝達機構は、第１の機構（マイクロメータヘッド）側に設定された第１の位置と第２の機構側に設定された第２の位置との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられて、球を保持して前記案内経路に沿ってガイドし得るように構成されたガイド部と、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部により案内されて案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球の列を第２の機構のアーム側から付勢するバネとを備えた構成とする。そして、ガイド部の第１の位置側の端部がマイクロメータヘッドの可動部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の一端側の最端部の球がマイクロメータヘッドの可動部に当接され、ガイド部の第２の機構の近傍に位置する部分が第２の機構のアームの一部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の他端側に位置する最端部の球がアームに当接される。
【００２０】
上記のように構成された変位伝達機構を用いると、つまみの操作により所定の機構の回転軸の回転角度を微調整する装置を簡単な構造で実現できる。
【００２１】
ガイド部は、溝からなっていてもよく、孔からなっていてもよい。またガイド部の一部が孔からなり、他の部分が溝からなっていてもよい。
【００２２】
第１の機構及び第２の機構は共通のフレームに支持されていてもよく、別々のフレームに支持されていてもよいが、両機構が共通のフレームに支持される場合、ガイド部は、フレームの内部を第１の位置から第２の位置まで伸びる孔または溝により構成するのが好ましい。
【００２３】
上記のように第１の機構と第２の機構とを共通のフレームに支持する場合、その共通のフレームは、案内経路に沿う面を分割面として分割し得るように構成されて、該フレームを分割することにより孔または溝が分割されるように構成されるのが好ましい。
【００２４】
上記のようにフレームを分割し得るように構成しておくと、ガイド部を構成する孔または溝の加工を容易にすることができる。
【００２５】
上記ガイド部は、その内部を球が列を崩さずに移動し得るものであればよいので、第１の位置と第２の位置との間を延びるパイプにより上記ガイド部を構成することもできる。
【００２６】
第１の機構の可動部及び（または）第２の機構の可動部が回動運動を行うアーム状の部材からなる場合に、パイプからなるガイド部内に各機構の可動部を受け入れるには、例えばガイド部を構成するパイプの所定部分（可動部を導入する部分）の周壁部を貫通させて、可動部の可動範囲にわたって延びる長孔または切り欠き形成して、該長孔または切り欠き内を通して可動部をパイプ内に導入するようにすればよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、第１の機構と第２の機構との間を定められた案内経路に沿って延びるガイド部と、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部により案内されて案内経路に沿って移動し得る複数の球と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球の列を案内経路に沿って付勢するバネとを設けて、複数の球の列の一端及び他端を第１の機構の可動部及び第２の機構の可動部に当接させるようにしたので、第１の機構の可動部の変位の方向の如何にかかわりなく、常に接触した状態を保持している複数の球を通して第１の機構の可動部から第２の機構の可動部に変位が伝達されるため、第１の機構の可動部から第２の機構の可動部にバックラッシュを生じさせることなく変位を伝達することができる。
【００２８】
また本発明によれば、歯車やネジ等の複雑な加工を必要とする部材を用いることなく、複数の球と、複数の球をガイドする孔または溝からなるガイド部と、複数の球の列を付勢するバネとにより構成することができるため、簡単な構造でバックラッシュがない変位伝達機構を実現することができる。
【００２９】
更に本発明によれば、ガイド部がたどる経路を変更するだけで、第１の機構と第２の機構との間の位置関係を適宜に変更することができるため、第１の機構及び第２の機構が組み込まれる装置の設計の自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明の好ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２は、マイクロメータヘッドを利用して回転軸の回転角度を微調整する装置に本発明を適用した本発明の第１の実施形態の構成を示したもので、図１は図２のＩ−Ｉ線に沿って断面して示した縦断面図、図２は図１のII−II線断面図である。
【００３１】
図１及び図２において、１１は金属からなるフレーム、１２はフレーム１１に取りつけられた第１の機構としてのマイクロメータヘッド、１３はマイクロメータヘッド１２から離れた位置に配置されてフレーム１１に軸受け１４及び１５を介して回転自在に支持された回転軸、１６は回転軸１３に一端が固定されたアーム状の可動部であり、この例では、回転軸１３と可動部１６とにより第２の機構が構成されている。
【００３２】
フレーム１１は、厚み寸法が大きいフレーム本体１１Ａと、厚み寸法が小さい蓋部材１１Ｂとからなっている。フレーム１１は、その横断面が、ほぼ２７０°の円弧角を有する円弧状の部分Ｃ1とこの円弧状部分の両端から接線方向に伸びて先端が直角に交差した直線部分Ｃ2,Ｃ3とを有するほぼ水滴状の輪郭形状を呈するように形成されており、フレームの輪郭線の直線部分Ｃ2,Ｃ3の交点にフレーム１１の１つの角部Ｃ4が形成されている。
【００３３】
フレーム本体１１Ａ及び蓋部材１１Ｂは、それぞれの厚み方向に対して直角をなす合わせ面１１Aa及び１１Baを有していて、それぞれの合わせ面を突き合わせた状態で図示しないボルトにより締結される。
【００３４】
マイクロメータヘッド１２は、作業者の手で回転操作されるつまみ１２ａと、つまみ１２ａが回転操作された時にのみつまみ１２ａの回転に応動して直線変位を生じる可動部１２ｂとを備えた公知のものである。マイクロメータヘッド１２は、その可動部１２ｂを後記するガイド部内に挿入し、つまみ１２ａをフレーム１１の外部に位置させた状態で、フレームの角部Ｃ4の近傍の側面に取り付けられる。
【００３５】
フレーム本体１１Ａのほぼ中心部には、横断面の輪郭形状が円形を呈する穴２０が、フレーム本体１１Ａの合わせ面１１Aaに開口した状態で形成されている。回転軸１３は、その中心軸線を穴２０の中心軸線に一致させた状態で配置されて、フレーム本体１１Ａに取りつけられた軸受け１４と、蓋部材１１Ｂに保持された軸受け１５とによりフレーム１１に回転自在に支持されている。アーム状の可動部１６は、回転軸１３の径方向に延びるように配置されて、その一端が回転軸１３の軸受け１５寄りの部分に固定されている。
【００３６】
フレーム本体１１Ａには、マイクロメータヘッド１２（第１の機構）側に設定された第１の位置Ｐ1と、回転軸１３及び可動部１６を含む第２の機構側に設定された第２の位置Ｐ2との間を定められた案内経路に沿って連続的に延びる溝２１が、フレーム本体１１Ａの合わせ面１１Aaに開口した状態で形成されている。図示の溝２１は、第１の位置Ｐ1から直線的に延びるように形成されて、一端が第１の位置Ｐ1に位置し、他端が第１の位置から所定の距離を隔てた位置に達している第１の部分２１Ａと、穴２０と中心軸線を共有した円弧に沿って穴２０を外側から囲むように設けられて一端が第１の部分２１Ａの他端に連続し、他端が第２の機構の可動部１６の回動範囲を越えた位置に設定された第２の位置Ｐ2で終端している円弧状の第２の部分２１ＢとによりほぼＪ字形を呈するように形成されている。
【００３７】
フレーム本体１１Ａの合わせ面１１Aa寄りの部分の一部の領域の肉を除去することにより、溝２１の第２の機構の近傍に位置する部分（第２の部分２１Ｂの一部）を穴２０内に連通させる扇形の凹部２２が形成されている。
【００３８】
蓋部材１１Ｂの合わせ面１１Baには、フレーム本体に設けられた扇形の凹部２２内に浅く嵌合して、扇形の凹部２２とともに、第２の機構の可動部１６を溝２１内に受け入れるための可動部導入窓Ｗを形成する扇形の突出部２３が形成されている。
【００３９】
フレーム本体１１Ａの合わせ面と蓋部材１１Ｂの合わせ面とを突き合わせて両者を締結した状態で、溝２１と蓋部材１１Ｂの合わせ面１１Baとにより、第１の機構側に設定された第１の位置Ｐ1と第２の機構側に設定された第２の位置Ｐ2との間を定められた案内経路に沿って伸びるガイド部Ｇが構成されるようになっている。
【００４０】
第１の機構を構成するマイクロメータヘッド１２は、その中心軸線を回転軸１３の中心軸線に対して直角な方向に向け、かつその可動部１２ｂをガイド部Ｇの第１の位置Ｐ1側の端部からガイド部Ｇ内に挿入した状態でフレーム１１に取りつけられている。
【００４１】
ガイド部Ｇを構成する溝内には、複数の球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂn （ｎは２以上の整数）が、ガイド部Ｇが沿う案内経路に沿って列をなして並ぶ状態で収容され、これらの球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂnの列の一端側に配置された最端部の球Ｂ1がマイクロメータヘッド１２の可動部１２ｂに当接されている。また球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂn の列の他端側に位置する最端部の球Ｂnが可動部導入窓Ｗを通してガイド部Ｇ内に導入された第２の機構のアーム状の可動部１６に当接されている。
【００４２】
本発明においては、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂnの列を案内経路に沿って付勢するバネが設けられる。図示の例では、回転軸１３の穴２０内に配置された部分を取り囲むようにコイルバネ２５が配置されていて、このコイルバネ２５の一端がフレーム本体１１Ａに固定され、他端が回転軸１３または可動部１６の基部に固定されている。コイルバネ２５により、図２において可動部１６が反時計方向に付勢され、このコイルバネの付勢力により、球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂn の列内で隣り合う球どうしが互いに接触した状態に保持されるようになっている。
【００４３】
本実施形態では、マイクロメータヘッド１２側（第１の機構側）に設定された第１の位置Ｐ1と回転軸１３側（第２の機構側）に設定された第２の位置Ｐ2との間を定められた案内経路に沿って伸びるように設けられた溝からなるガイド部Ｇと、案内経路に沿って列をなして並ぶ状態を保ちつつガイド部Ｇにより案内されて案内経路に沿って移動し得るように設けられた複数の球Ｂ1，Ｂ2，…と、球の列内で隣り合う球どうしを相互に接触させた状態に保つように球の列を案内経路に沿って付勢するバネ２５とにより、変位伝達機構が構成されている。そして、ガイド部Ｇの第１の位置Ｐ1側の端部が、マイクロメータヘッド１２の可動部１２ｂを受け入れ得るように構成されていて、複数の球の列の一端側の最端部の球Ｂ1がマイクロメータヘッドの可動部に当接されている。またガイド部Ｇの、第２の機構の近傍に位置する部分が第２の機構のアームの一部を受け入れ得るように構成されて、複数の球の列の他端側に位置する最端部の球Ｂnが可動部（アーム）１６に当接されている。
【００４４】
上記の実施形態において、マイクロメータヘッド１２のつまみ１２ａを一方向に回転させて、可動部１２ｂを図２において左方向に直線変位させると、この変位は互いに接触した状態に保持されている球Ｂ1，Ｂ2，…を通して可動部１６に伝達される。これにより可動部１２ｂがバネ２５の付勢力に抗して図２において時計方向に回動させられ、回転軸１３が時計方向に回転させられる。
【００４５】
またマイクロメータヘッド１２のつまみ１２ａを反対方向に回転させて可動部１２ｂを図２において右方向に変位させると、球Ｂ1，Ｂ2，…がバネ２５の付勢力により互いに接触した状態を保ちつつ右方向に移動して、可動部１６を反時計方向に回動させる。球Ｂ1，Ｂ2，…は常にバネ２５により付勢されて、隣り合うものどうしが互いに接触した状態に保たれているため、つまみ１２ａの回転方向を反転させた際には、バックラッシュを全く生じることなく、第２の機構の可動部１６の回動方向を反転させることができる。
【００４６】
上記の実施形態において、バックラッシュを無くすだけであれば、案内経路に沿った球の列のアライメントを崩すことなく、一連の球Ｂ1，Ｂ2，…を案内経路に沿って移動させ得るようにガイド部が構成されていればよく、球の加工精度や、ガイド部を構成する溝の加工精度はそれほど高くする必要はないので、ガイド部を構成する溝の幅を球の径に対して大きめに設定して、ガイド部を構成する溝の内面と球の外面との間のクリアランスをある程度大きく設定しても差し支えがない。
【００４７】
しかし上記の実施形態において、マイクロメータヘッド１２による回転軸１３の回転角の微調整を高精度で行わせるためには、外部から加えられる振動等により、球Ｂ1，Ｂ2，…の列の長さが変わらないようにすることが好ましい。そのためには、外部から加えられる振動等により、ガイド部内で各球が動いて球相互間の位置関係が変化することがないように、ガイド部Ｇを構成する溝の加工精度をある程度高くするとともに、バネ２５による球の列の付勢を十分に強くしておくのが好ましい。
【００４８】
上記のように、本発明に係わる変位伝達機構は、歯車やネジ等の複雑な加工を要する部品を用いることなく、複数の球と、複数の球をガイドするガイド部と、複数の球の列を付勢するバネとにより構成することができるため、本発明によれば、簡単な構造でバックラッシュがない変位伝達機構を実現することができる。
【００４９】
また本発明に係わる変位伝達機構においては、ガイド部Ｇがたどる経路を三次元空間内で自由に変更することができるため、変位の伝達方向の設定の自由度を高めて、第１の機構及び第２の機構が組み込まれる装置の設計の自由度を高めることができる。
【００５０】
図３及び図４は、マイクロメータヘッド１２を利用して回転軸１３の回転角度を微調整する装置に本発明を適用した本発明の第２の実施形態の構成を示したもので、図３は図４のIII−III線に沿って断面して示した断面図、図４は図３のIV−IV線に沿って断面して示した断面図である。
【００５１】
この実施形態では、フレーム本体１１Ａが、第１の本体部分１１A1と、第２の本体部分１１A2とからなっている。第１の本体部分１１A1は、図１及び図２に示した実施形態で用いられた、横断面の輪郭が水滴状の形状を呈するフレーム本体と同様な形状を有する部材の角部付近の片側の側面の一部の肉を除去して凹み１１A3を形成した部材からなっている。第１の本体部分１１A1は、その厚み方向を上下方向に向けた状態で配置されていて、第１の本体部分の凹み１１A3内に、矩形板状に形成された第２の本体部分１１A2が嵌合されている。第２の本体部分１１A2は、第１の本体部分１１A1の上面より上方に突出した状態で配置されて、ネジ等の適宜の手段により第１の本体部分１１A1に固定されている。
【００５２】
フレーム本体１１Ａの第１の本体部分１１A1の上面は合わせ面１１A1aとなっていて、この合わせ面に第１の蓋部材１１B1の合わせ面１１B1aが突き合わされている。また第２の本体部分１１A2の側面が合わせ面１１A2aとなっていて、この合わせ面に第２の蓋部材１１B2に形成された合わせ面１１B2aが突き合わされている。互いに突き合わされた第１の蓋部材１１B1と第１の本体部分１１A1、及び第２の蓋部材１１B2と第２の本体部分１１A2は、図示しないボルトにより締結されて一体化されている。
【００５３】
第１の本体部分１１A1の中央部には、合わせ面１１A1a側に開口部を有する断面が円形の穴２０が形成され、この穴２０と中心軸線と共有した状態で配置された回転軸１３が、第１の本体部分１１A1の穴２０の底部及び第１の蓋部材１１B1にそれぞれ保持された軸受けにより回転自在に支持されている。回転軸１３は、第１の蓋部材１１B1側から上方に突出した状態で設けられている。
【００５４】
回転軸１３にはアーム状の可動部１６の一端が固定され、回転軸１３の回りには、可動部１６を図３において反時計方向に付勢するコイルバネ２５が設けられている。
【００５５】
この例では、フレーム１１の第２の本体部１１A2の上端にマイクロメータヘッド１２が取り付けられる。フレーム１１には、マイクロメータヘッド１２（第１の機構）側に設定された第１の位置Ｐ1（図４参照）と、回転軸１３及び可動部１６を含む第２の機構側に設定された第２の位置Ｐ2（図３参照）との間を定められた案内経路に沿って連続的に延びる溝２１′が、第１の本体部分１１A1及び第２の本体部分１１A2の合わせ面１１A1a及び１１A2aに開口した状態で形成されている。
【００５６】
図示の溝２１′は、図４に示したように第１の位置Ｐ1から第２の本体部分１１A2の合わせ面１１A2aに沿って下方に直線的に伸びた後第１の本体部分１１A1側に湾曲するように形成された溝２１A′と、穴２０を同心的に取り囲むようにして第１の本体部分１１A1の合わせ面１１A1aに形成された円弧状の溝２１B′とからなっていて、溝２１A′の第１の本体部分１１A1側の端部が、溝２１B′の第２の本体部分１１A2側の端部に突き合わされることにより両溝２１A′及び２１B′が相互に接続され、溝２１A′及び２１B′により、第１の位置Ｐ1から第２の位置Ｐ2まで伸びる溝２１′が形成されている。
【００５７】
第１の本体部分１１A1の合わせ面１１A1a側の部分の一部の領域を切り取ることにより、溝２１A′の第２の機構の近傍に位置する部分を穴２０内に連通させる扇形の凹部２２が形成されている。
【００５８】
図示してないが、図１及び図２に示した実施形態と同様に、蓋部材１１B1の合わせ面１１B1aには、フレーム本体に設けられた扇形の凹部２２内に浅く嵌合して、扇形の凹部２２との間に、第２の機構の可動部１６を溝２１′内に受け入れるための可動部導入窓を形成する扇形の突出部が形成されている。
【００５９】
第１の本体部分１１A1の合わせ面と蓋部材１１B1の合わせ面とを突き合わせて両者を締結し、第２の本体部分１１A2の合わせ面と蓋部材１１B2の合わせ面１１B2aとを突き合わせて両者を締結した状態で、溝２１′と蓋部材１１B1，１１B2の合わせ面との間に形成された孔により、第１の機構側に設定された第１の位置Ｐ1と第２の機構側に設定された第２の位置Ｐ2との間を定められた案内経路に沿って伸びるガイド部Ｇが構成されるようになっている。
【００６０】
第１の機構を構成するマイクロメータヘッド１２は、その中心軸線を回転軸１３の中心軸線と平行な方向に向けた状態で配置されて、その可動部１２ｂをガイド部Ｇの第１の位置Ｐ1側の端部からガイド部Ｇ内に挿入した状態でフレーム１１に取りつけられている。
【００６１】
ガイド部Ｇを構成する溝内には、複数の球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂn （ｎは２以上の整数）が、ガイド部が沿う案内経路に沿って列をなして並ぶ状態で収容され、これらの球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂnの列の一端側に配置された最端部の球Ｂ1がマイクロメータヘッド１２の可動部１２ｂに当接されている。また球Ｂ1，Ｂ2，…，Ｂn の列の他端側に位置する最端部の球Ｂnがガイド部Ｇ内に導入された第２の機構の可動部１６に当接されている。可動部１６はコイルバネ２５により球の列側に付勢され、これにより、球の列内で隣り合う球どうしが常時接触した状態を保つように付勢されている。
【００６２】
図３及び図４に示した変位伝達機構の動作は図１及び図２に示した実施形態の変位伝達機構の動作と同様である。図３及び図４に示した実施形態から明らかなように、本発明に係わる変位伝達機構では、変位の伝達経路を三次元空間において任意に変更することができるため、第１の機構と第２の機構との間の位置関係を適宜変更することができ、変位伝達機構が組み込まれる装置の設計の自由度を高めることができる。
【００６３】
本発明において設けるガイド部Ｇは、その内部に球の一部を収容して球の列を案内することができるように構成されればよく、その構成には多くの変形を考えることができる。例えば、図５（Ａ）に示すように、フレームに固定された４本のガイドレールＲ1ないしＲ4により断面がコの字形を呈する溝ｇ1及びｇ2を形成して、これらの溝によりガイド部を構成するようにしてもよい。この場合溝ｇ1及びｇ2は、フレームに切削加工を施すことにより形成してもよい。
【００６４】
また図５（Ｂ）に示したように、球Ｂの外周にフィットする断面円弧状の溝ｆ1及びｆ2を有する部材Ｆ１及びＦ2を対向させることによりガイド部Ｇを構成してもよい。
【００６５】
更に、ガイド部は必ずしも溝により形成する必要はなく、図５（Ｃ）に示すように、孔ｈ1により形成することもできる。図５（Ｃ）に示すように孔ｈ1によりガイド部を構成する場合、孔を有する部材としてはパイプを用いることができる。
【００６６】
ガイド部を構成する溝または孔は連続的に設けられていてもよく、複数の部材にそれぞれ形成された溝または孔を突き合わせ接続することによりガイド部を構成することもできる。またガイド部は、溝と孔との組み合わせにより構成されていてもよい。例えば、ガイド部の一部を溝により構成し、他の部分を孔により構成するようにしてもよい。
【００６７】
上記の各実施形態のように、第１の機構と第２の機構とを共通のフレームに支持する場合、その共通のフレームは、案内経路に沿う面（上記の実施形態では、フレーム本体及び蓋部材の合わせ面）を分割面として分割し得るように構成して、フレームを分割することによりガイド部を構成する孔または溝が分割されるようにしておくのが好ましい。このようにフレームを分割し得るように構成しておくと、ガイド部を構成する孔または溝の加工を容易にすることができる。
【００６８】
上記の実施形態では、第１の機構がマイクロメータヘッドからなっているが、第１の機構は外部から操作された際にのみ直線または曲線に沿った運動を行う可動部を有するものであればよく、マイクロメータヘッドに限らない。第１の機構の可動部が回動変位を生じるものである場合には、該第１の機構の可動部を第２の機構の可動部と同様にしてガイド部内に導入して球の列の一端側の最端部の球Ｂ1に当接させる。第１の機構の操作部は、人為的に操作されるものに限らず、電動機などの駆動源により自動的に操作されるものであってもよい。
【００６９】
第２の機構は、外力が与えられたときに与えられた外力に応じて、直線または曲線に沿った運動を行う可動部を備えたものであればよい。従って、第２の機構は上記の各例のように回動変位を生じる可動部を備えたものに限定されるものではなく、例えばガイド部Ｇを構成する溝または孔によりガイドされて直線または曲線に沿った運動を行う可動部を備えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる変位伝達機構を図２のI−I線に沿って断面して示した縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係わる変位伝達機構を図４のIII−III線に沿って断面して示した縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれガイド部の異なる構成例を説明するための断面図である。
【図６】従来の変位伝達機構の一例を示した断面図である。
【図７】図６に示した従来の変位伝達機構のフレームの底部に設けられた蓋を外してその内部を示した底面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１１  フレーム
１１Ａ  フレーム本体
１１Ｂ  蓋部材
１１A1  第１の本体部分
１１A2  第２の本体部分
１１B1  第１の蓋部材
１１B2  第２の蓋部材
１２  マイクロメータヘッド
１２ａ  つまみ
１２ｂ  可動部
１３  回転軸
１６  第２の機構のアーム状可動部
２０  穴
２１  溝
２１′溝
Ｂ1〜Ｂn  球
【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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