(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央プレート（７）と、
この中央プレート（７）の表面側である第１の側、裏面側である第２の側にそれぞれ配置された第１、第２の外側プレート（８ａ、８ｂ）であって、中央プレート（７）にある穴を貫通した結合具によって前記第１、第２の外側プレートが一体結合されているとともに、前記中央プレート（７）に対して一体となって第１の方向に移動することができるよう構成された第１、第２の外側プレート（８ａ、８ｂ）と、
前記中央プレートの第１の側に設けられた、互いに平行でかつ所定距離離れた２つのガイド溝（１８ａ、１９ａ）と、
前記中央プレートの第２の側に設けられた、互いに平行でかつ所定距離離れた２つのガイド溝（２０ａ、２１ａ）と、
前記中央プレートの第１の側の２つのガイド溝（１８ａ、１９ａ）にそれぞれ対向するよう互いに平行でかつ該ガイド溝（１８ａ、１９ａ）と同じ間隔だけ離れた、前記第１の外側プレート（８ａ）に設けられた２つのガイド溝（１８ｂ、１９ｂ）と、
前記中央プレートの第２の側の２つのガイド溝（２０ａ、２１ａ）にそれぞれ対向するよう互いに平行でかつ該ガイド溝（２０ａ、２１ａ）と同じ間隔だけ離れた、前記第２の外側プレート（８ｂ）に設けられた２つのガイド溝（２０ｂ、２１ｂ）と、
前記８つのガイド溝（１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ、１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）の内の所定のガイド溝内に回転可能に位置づけられる面取り丸棒（１８ｄ−ｅ、１９ｄ、２０ｄ、２１ｄ−ｅ）と、
前記対向するそれぞれのガイド溝間に設けられるころがり部材（１８ｃ、１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ）と
を備え、前記第１、第２の外側プレートが前記中央プレート（７）に対して一体となって移動する際に、前記面取り丸棒が前記ころがり部材のガイド面となることを特徴とする直線案内機構。
【請求項２】
ころがり部材はローラ（１８ｃ、１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ）である請求項１記載の直線案内機構。
【請求項３】
前記互いに対向するガイド溝の一方（１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ）はＶ字形、他方（１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）は矩形であり、面取り丸棒（１８ｄ〜ｅ、１９ｄ、２０ｄ、２１ｄ〜ｅ）は前記矩形の溝（１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）の角に挿入されている請求項１から２のいずれか１項に記載の直線案内機構。
【請求項４】
全てのガイド溝（２７ａ〜ｄ、２８ａ〜ｂ、２９ａ〜ｂ）が矩形である請求項１から２のいずれか１項に記載の直線案内機構。
【請求項５】
第１または第２の外側プレート（８ａまたは８ｂ）の２つのガイド溝（１８ｂ、１９ｂ；２０ｂ、２１ｂ）はそれぞれ矩形の横断面を有し且つこれらの内の一方のガイド溝（１８ｂ、２１ｂ）の中に２つの面取り丸棒（１８ｄ〜ｅ、２１ｄ〜ｅ）が挿入され、他方のガイド溝（１９ｂ、２０ｂ）の中に１つの面取り丸棒（１９ｄ、２０ｄ）が挿入されている請求項１記載の直線案内機構。
【請求項６】
中央プレート（７）の第１または第２の側の少なくとも一つのガイド溝（２７ａまたは２７ｃ）は矩形の横断面を有し、このガイド溝に対向する第１または第２の外側プレート（８ａ、８ｂ）のガイド溝（２８ａまたは２９ａ）の全ての角に面取り丸棒（３０ａ、３０ｂ）が挿入されている請求項１記載の直線案内機構。
【請求項７】
前記結合具がねじである請求項１から４のいずれか１項に記載の直線案内機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止している装置に対して他の装置を移動させるための装置の直線案内部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ実用新案公報第７７３１１６０号には、両側二重案内部を有する顕微鏡の可動部品の直線案内部が記載されている。すなわち、この両側二重案内部においては、案内される部材は互いに対向する２つの面で、互いに離間する２本の案内軌道に沿ってそれぞれ案内される。案内部の遊び、すなわち、動きやすさを調整するために、２つの互いに対向する面では案内はそれぞれ一方向にのみ行われ、他の２つの互いに対向する面では案内はそれぞれ２つの互いにほぼ垂直な方向に行われる。そのような両側二重案内部は、１本しか案内軌道をもたない直線案内部と比較して、それぞれの側で著しく小さな傾斜モーメントしか発生させず、従って、剛性は向上する。
【０００３】
一般に、両側二重案内部は一方の側の２つのほぼＶ字形の案内軌道と、他方の側の２つの平坦な案内軌道とによって過剰に固定されてしまう。すなわち、案内される部材と案内する部材とが成す楔角度を補正することはできないのである。従って、動きにくくしないようにするには、非常に小さな案内遊びを補正することしかできない。そのため、動きやすさが得られるように、案内軌道の平行度と、その間隔の双方に関して案内軌道の精度に対して高い要求が課される。
【０００４】
案内される部材が３つの平行な丸棒を有し、それらの丸棒が案内する側の部材の２つのローラの間でそれぞれ案内されるような英国特許第１０１２９７４号に記載の案内部においても、類似の状況が起こる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、案内軌道の間隔に関して維持すべき製造許容差が従来の技術の場合と比べて明らかに小さい案内部を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、案内面と、互いに対して案内される部材の互いに対応する溝とを有する２つの互いに対して案内される部材の間の直線案内部であって、前記案内面の一部が、溝の中に回転自在に挿入される面取り丸棒の平坦な面により形成させたことによって達成される。本発明の有利な構成は、特許請求の範囲第２項から第１０項の特徴により明白である。以下さらに詳述する。
【０００７】
本発明による直線案内部においては、案内面の一部は、互いに対して案内される部材の案内溝の中に回転自在に挿入される面取り丸棒の平坦な面により形成されている。この場合、面取り丸棒は丸いほうの面で矩形の案内溝の面に当接しており、楔角度の補正のために当接面に沿って回転することができるので、案内溝の間隔が互いに厳密に適合していない場合に発生する案内される部分間の楔角度が補正される。互いに対応する案内溝と、それらの溝の中に回転自在に挿入された面取り丸棒とにより形成される直線案内部に、ローラの形態又は球の形態のいずれかをとるころがり部材を挿入することができる。
【０００８】
ころがり部材と面取り丸棒の双方を挿入するためには、２つの互いに案内される部材の一方にある溝は、通常、案内方向に対して垂直な矩形の横断面を有し且つ他方の案内される部材の溝は案内方向に対して垂直なほぼＶ字形の横断面を有しているべきであろう。その場合、面取り丸棒は矩形の溝の角に挿入される。その結果、案内軌道ごとに、２つの互いに対して案内される部材の各々にそれぞれ２つの案内面が形成されることになり、一方の部材の２つの互いにＶ字形を成す案内面はＶ字形の溝によって形成され、他方の部材の２つの同様に互いにＶ字形を成す案内面は面取り丸棒の平坦な面により形成される。丸棒の面取り面による案内面は必要に応じて、矩形の案内面に対して丸棒をアライメントすることによって、楔角度の補正のためにアライメントできる。
【０００９】
あるいは、２つの互いに対して案内される部材の溝を双方とも案内方向に対して垂直な矩形の横断面とすることも可能である。その場合、２つの互いに対向する溝のそれぞれ２つの角に、すなわち、合わせて４つの角に、それぞれ１つの面取り丸棒が挿入される。
【００１０】
本発明の特に有利な実施形態では、直線案内部は二重案内部として構成されている。このために、直線案内部を外側の２つの互いに結合された部材と、それら２つの外側の部材に対して案内される中央の部材とから成るサンドイッチ構造として構成できる。さらに、中央の部材は互いに対向する面に、それぞれ、互いに平行である２つの案内溝を有し、外側の部材はその中央の部材に向いた面に、中央の部材の溝に対応する２つの平行な溝をそれぞれ有する。この場合、中央の部材又は外側の部材の溝は案内方向に対して垂直な方形の横断面を有し、互いに対向する溝のうち、２つの矩形の溝には２つの丸棒が挿入されており、残る２つの矩形の溝にはそれぞれ１つの面取り丸棒のみが挿入されている。このようにして形成された、それぞれ２つの面取り丸棒を伴う２つの案内溝には、ころがり部材として、球又は交差方向に差し込まれるローラが挿入される。丸棒を１つしかもたない残る２つの案内溝には、ローラを使用する場合、逆に同一の方向を向くようにローラがそれぞれ挿入される。この場合、面取り丸棒を１つしかもたない溝は他の２つの矩形の溝に対して同じ側面に設けられており、この面における２つの案内軌道の案内面は互いにほぼ垂直に位置している。
【００１１】
両側二重案内部の別の実施形態においては、全ての溝が案内方向に対して垂直な矩形の案内方向をもって構成されている。すなわち、対となっている２つの溝が双方ともその断面が矩形である。その場合、２つの外側の部材と中央の部材の双方とも一方の溝の対の双方の溝に面取り丸棒が挿入されている。それにより形成される、４つの丸棒を伴う案内溝に、球又は交差方向に差し込まれたローラがころがり部材として挿入される。他の２つの案内溝には、ローラが常に同じ向きで挿入されている。
【００１２】
中央の部材を貫通するねじによって、外側の２つの部材を互いにねじ結合できる。そのようにねじ留めする際には、案内溝に挿入されたローラは、自ら、外側の板の各々と中央の板とが成す楔角度が補正されるように整列される。これにより、構造が単純で、維持すべき製造許容差に課される要求が相対的に緩和された非常に堅牢な両側二重案内部が得られる。さらに、互いに対して案内される部材の不都合な残留応力も回避される。
【００１３】
本発明の直線案内部では、案内部の剛性が高いために、被検体載置台に伝わる傾斜モーメントが全くないか又はごくわずかであるので、特に直線案内部を両側二重案内部として構成した場合に、顕微鏡において顕微鏡支持スタンドに対して移動自在である被検体載置台を受け入れるのにとりわけ適している。
【００１４】
直線案内部と、駆動モータの回転運動を被検体載置台の直線運動に伝達するためのベルト駆動装置とを組合わせて使用すると特に有利である。そのようなベルト駆動装置における逆転損失は非常に少なく、両側二重案内部それ自体がきわめて精密で、動きのなめらかな案内を保証するので、駆動モータの動きに伴う逆転損失はほとんどなく、発生した傾斜モーメントが被検体載置台の動きに伝わることはありえない。そのようなベルト駆動装置を過荷重に起因する損傷から保護するために、ピニオンとラックから成る伝動系をベルト駆動装置と同期してさらに作動することができる。ベルト駆動装置を駆動するモータと、ベルト駆動装置の駆動ローラとの間に調和駆動伝動装置を設けることにより、さらに有利な組合わせが得られる。調和駆動伝動装置は運動される部品の数を極力少なくしたという点ですぐれているので、この種の伝動装置自体の逆転損失は最小限に抑えられ、そのため、駆動モータから被検体載置台に至るまでの運動伝達を逆転損失をわずかに抑え且つ互い精度をもって行うことができる。このような組合わせ構造のモータ制御部は被検体載置台のあらかじめ記憶されている位置への自動再位置決め又は対物レンズ交換に従った自動再焦点合わせを可能にするので、この構造は特に顕微鏡に適している。
以下、添付の図面に示されている実施例に基づいて本発明の個々の点をさらに詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、１は顕微鏡支持スタンドの下部を示す。顕微鏡支持スタンド１の垂直支柱５の内部に配設された駆動モジュール６に被検体載置台２が取り付けられている。焦点合わせに際して、この駆動モジュール６により被検体載置台２を対物レンズタレット３に装着された対物レンズ４に対して垂直方向に調整することができる。
【００１６】
被検体載置台２を垂直方向に精密に案内するために、以下に図２を参照してさらに詳細に説明するように、駆動モジュール６は固定案内板７と、垂直方向に案内される板（８ａ、８ｂ）とを備えた両側二重直線案内手段を有する。被検体載置台２は案内される側の板８ａ、８ｂと結合している。
【００１７】
焦点合わせのための動きを発生させるモータ９はモータ制御部（図示せず）を介して、モータ９の軸がモータ制御部により規定される回転角だけ回転運動を行うように制御可能である。この目的を達成するため、モータ９は角度エンコーダを有する。そのようなモータとそれに付随するモータ制御部は広く知られているように、ここでは詳細に説明する必要はない。
【００１８】
モータ９の回転運動はモータの後に接続された調和駆動伝動装置によって減速される。この調和駆動伝動装置は、中心にボスを有し且つそこから隆起し、モータ９の軸と結合する楕円形に変形自在の薄型リング玉軸受を有する楕円形スチール板から成る周知の構造を有し、外側構成要素として内側に歯を有する円筒形リングと、楕円形スチール板と円筒形リングとの間の外側歯部を有する円筒形スチールブシュとが設けられている。楕円形スチール板が回転運動すると、楕円形に変形自在の玉軸受を介して、外側歯部が楕円の長軸の方向に円筒形リングの内側歯部と係合している円筒形スチールブシュが変形する。この変形のため、円筒形スチールブシュの楕円の長軸は変位する。円筒形スチールブシュは円筒形リングより少ない２つの歯を備えているので、楕円形スチール板が１回転した後、円筒形スチールブシュと円筒形リングとは歯２つ分だけ相対的に動く。従って、円筒形スチールブシュは大きく減速された運動を生じさせ、伝動装置の従動要素として働く。
【００１９】
調和駆動伝送装置１０の従動軸１１には、ベルト駆動装置の駆動ローラ１２とピニオン１３が互いに同軸に装着されており、そのピニオン１３の直径は駆動ローラ１２の直径の半分である。ピニオン１３は、直線案内部の案内される側の板８ｂに固定されたラック１４と遊隙をもって係合する。
【００２０】
ラック１４の下部の、直線案内部の案内される側の板８ｂには、詳細には図示されていない玉軸受を介して、別のローラ１６が回転自在に固定されている。図４からわかる通り、直線案内部でこのローラ１６は駆動ローラ１２に固定された平坦なスチールベルト１５のＵ字形ループに掛かっている。スチールベルト１５の第２の端部は駆動ローラ１２とほぼ同じ高さで、焦点合わせモジュール６の固定軸１７に固定されている。
【００２１】
固定軸１７と、静止部分にある回転自在のローラ１２と、移動する部分にある同様に回転自在のローラ１６から成るベルト駆動部は、ルーズローラの原理に従って作用する。駆動ローラ１２が時計回り方向に回転すると、ルーズローラ１６は駆動ローラ１２の周囲運動の二分の一に相当する距離だけ持ち上がる。ピニオン１３の直径は駆動ローラ１２の直径の二分の一であるので、ピニオン１３とラック１４から成る運動系は、駆動ベルト１５の厚さを無視すれば、ベルト駆動部の動きと同期して、従って、駆動される板８ｂの動きと同期して共に動く。従って、この運動の間も、ピニオン１３の歯とラック１４の歯との間にあらかじめ設定されている遊びは維持されたままである。ピニオンとラックから成る系の荷重は、被検体載置台２（図１）が許容されているより大きな荷重を受け、そのためにベルト１５が相応して大きく伸張したときにのみ起こる。従って、特に遊び及び方向逆転損失に関する伝動の精度は、ベルト駆動装置によってのみ決定されている。ピニオン１３とラック１４から成る系は、荷重が大きすぎるときにベルト駆動装置を保護する働きしかしない。この場合、互いに係合し合う歯要素の精度、特にその表面品質、位置決めの精度が共に決定的には定められないこと及び同時にベルト駆動装置の保護によって駆動装置の長い寿命が保証されることは重大な意味をもっている。
【００２２】
図１及び図４に示す実施形態の場合、ベルト駆動装置は被検体載置台２及び直線案内部の固有重量によってのみ張力を受けている。被検体載置台２の質量がベルト駆動装置を張った状態にするのには不十分であれば、直線案内部の可動部材（８ａ、８ｂ）をベルト１５の引張り方向に対して引張るか又は押圧する引張りばねをさらに設けることができる。
【００２３】
図２及び図３の断面図には、直線案内部の詳細を拡大して示す。直線案内部は３枚の板（８ａ、７、８ｂ）のサンドイッチ構造から構成されている。中央の板７は焦点合せモジュール６とねじで結合されている。被検体載置台側の外側の板８ａには被検体載置台２が取り付けられ、駆動装置側の板８ｂにはラック１４とルーズローラ１６が取り付けられている。図１に示すように、中央の板７の細長い穴を貫通するねじが外側の２枚の板８ａ、８ｂを結合している。
【００２４】
中央の板７は、両側の面に運動方向に沿って、それぞれ２つの平行な、図２の図示方向に対し垂直に延びている断面Ｖ字形の溝（１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ）を有する。外側の２枚の板（８、８ｂ）の、それぞれ中央の板７に向いた面には、矩形の横断面を有する２本の平行な溝（１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）があり、それらの溝は中央の板７のＶ字形の溝（１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ）に対して平行であり、溝の間隔はＶ字形の溝の間隔に適合されている。従って、この両側の二重案内構造には合わせて４本の案内軌道があり、各々の案内軌道は中央の板７の４本のＶ字形の溝と、それに対向する外側の板（８ａ、８ｂ）の矩形の溝とから構成される。それらの案内軌道にはローラ（１８ｃ、１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ）又は球の形態をとるころがり部材が挿入されている。さらに、矩形の溝（１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）の角には、ころがり部材（１８ｃ〜２１ｃ）に平坦な面を向けた面取り丸棒（１８ｄ、１８ｅ、１９ｄ、２０ｄ、２１ｄ、２１ｅ）が回転自在に挿入されている。それらの面取り丸棒の平坦な面取り面はころがり部材の案内軌道を形成する。
【００２５】
２つの互いに対向する矩形の溝（１８ｄ、２１ｄ）の中には２つの面取り丸棒が挿入されており、ローラ（１８ｃ、２１ｃ）は残る案内溝に交差方向に挿入されている。そこから離間した他方の側にある互いに対向する矩形の溝の中には、それぞれ１つしか丸棒（１９ｄ、２０ｄ）が挿入されておらず、ローラは全て同じ方向に整列されている。このように、ローラを一方の案内溝（１９ａ、１９ｂ）に同じ方向に向けて挿入し且つ他方の案内溝（１８ａ、１８ｂ）にはローラを交差方向に挿入することにより、図３の拡大図で示唆するように、ころがり部材の回転軸は鎖線で指示する通りとなる。
【００２６】
面取り丸棒は矩形の溝の角により形成される当接面に沿って回転自在であるので、板（８ａ及び７又は７及び８ｂ）の間の楔角度は補正される。これにより、この構造でなければ両側案内部で起こる過剰固定は回避される。従って、製造技術の面からいえば、３枚の板（８ａ、７、８ｂ）における溝（１８ａ〜２１ａ、１８ｂ〜２１ｂ）の相互の平行性を確保することのみが重要である。これに対し、溝（１８ａ〜２１ａ、１８ｂ〜２１ｂ）の間隔については、万一、誤差が生じても、丸棒の回転によって補正されるので、高い精度が要求されることはない。面取り丸棒の当接面に当接した適切な向きは、外側の２枚の板（８ａ、８ｂ）を結合するねじの締合わせと締付けによって自ら設定される。
【００２７】
両側二重案内部を伴うこのような直線案内部は、安定性と剛性にすぐれていることを顕著な特徴としているので、被検体載置台に伝わってしまうおそれのある傾斜モーメントはほとんど発生しない。同時に、過剰固定が締め付けすぎによるロックを招くこともありえないので、動きの容易さは著しく保証されている。従って、ベルト駆動装置によって高い精度を保ちつつ被検体載置台２を移動させることも可能である。案内部を支持スタンドハウジングの各部にねじで取り付けるときに、残留する力が支持スタンドハウジングにさらに伝わることはないので、支持スタンドハウジングに応力が加わることもない。案内部の中央の部材が固定されているため、中央の部材の強度に応じて、支持スタンドハウジングのねじれ強さの向上が得られる。
【００２８】
図示されている実施形態の場合、ベルト駆動装置はルーズローラの原理に従って構成されている。このベルト駆動装置は、駆動される側の部材８ｂの動きと、駆動する側のローラ１２の周囲運動との間に１：２の減速比を与える。あるいは、別の滑車装置に似たベルト駆動装置を使用することも可能である。たとえば、軸１７を回転自在に支承し、ベルト１５を第２のローラを介して従動部材へ導き、軸１７の高さで再び焦点合わせモジュールに固定することが可能であろう。そのような滑車装置は１：４の減速比を与えることになる。この場合、ピニオン１３は駆動ローラ１２の直径の四分の一に相当する直径を有するように構成されるべきである。
さらに、図示した実施形態とは逆に、案内される側の板７の溝を矩形に形成し、案内する側の板（８ａ、８ｂ）の溝をＶ字形に形成することも可能である。
【００２９】
図５には、別の両側二重案内部の実施形態を示すが、この場合、外側の２つの部材（２８、２９）の案内溝（２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ）と、中央の部材２７の案内溝（２７ａ〜２７ｄ）とは共に矩形の横断面を有するように構成されている。一方の側では、外側の部材と中央の部材のそれぞれ２つの互いに対向する溝（２７ａ、２８ａ）及び（２７ｃ、２９ａ）により構成されている案内溝にそれぞれ４つの面取り丸棒（３０ａ、３０ｂ）、従って、合わせて８つの面取り丸棒が挿入されている。それら２つの互いに対向する案内溝には、ローラ（３１ａ、３１ｂ）が交差方向に挿入されている。他方の側では、互いに対向する溝（２７ｃ、２８ｂ）及び（２７ｄ、２９ｂ）により形成される案内溝にも同様にローラ（３１ｃ、３１ｄ）が常に同じ軸方向となるように挿入されている。
【００３０】
この実施形態においても、案内部に予荷重を与えたとき、すなわち、外側の２つの部材（２８、２９）をねじにより互いに締付けたときに、丸棒（３０ａ、３０ｂ）は最適の向きをとる。このため、案内部は図２及び図３に示した案内部に匹敵する動きやすさと安定性を有する。しかし、外側の２つの部材（２８、２９）と、中央の部材２７を共に、たとえば、アルミニウム製などの圧力鋳造部品として製造でき、案内溝の後加工は最小限に抑えられるので、製造コストは低下する。材料としてアルミニウムを使用した場合でも、案内溝で丸棒なしでローラ（３１ｃ、３１ｄ）に対して十分に硬い走行面を確保するために、それらの案内溝に硬化スチールばねベルトをそれぞれ挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による被検体載置台の直線案内部を備えた顕微鏡の下部の縦断面図。
【図２】  図１の線II−IIに沿った水平方向断面で示す図１の直線案内部の拡大図。
【図３】  図２の直線案内部をさらに拡大した図。
【図４】  図２の線IV−IVに沿った縦断面図。
【図５】  直線案内部の別の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
２…被検体載置台、７…中央の板、８ａ、８ｂ…案内される側の板、９…モータ、１２…駆動ローラ、１５…スチールベルト、１６…ローラ、１７…固定軸、１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ…案内溝、１８ｃ、１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ…ころがり部材、１８ｄ、１８ｅ、１９ｄ、２０ｄ、２１ｄ、２１ｅ…面取り丸棒、２７…中央の部材、２８、２９…外側の部材、２７ａ〜２７ｄ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ…案内溝、３０ａ、３０ｂ…丸棒、３１ａ〜３１ｄ…ローラ。
【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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