(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック(５)と、該ラックに沿って移動自在な少なくとも一基のキャリッジ(２)とを有し、該キャリッジ（２）が、駆動装置(６)を備え、該駆動装置(６)が、ラック(５)とほぼ直交する駆動軸芯を有する駆動ギヤの形での駆動輪(１０)と、押圧装置と、内面と外面とに歯溝を備え、前記駆動輪(１０)と該駆動輪から隔てた折返し輪との間に懸架した無端歯付きベルト(１２)とで構成されており、該無端ベルト(１２)の内面と外面とにおける歯溝は前記駆動輪(１０)と前記ラック(５)とにそれぞれ係合しており、前記押圧装置は、前記ラックに対して移動自在な押圧部(１３、１３’)からなり、該押圧部(１３、１３’)が、ラック(５)と係合する無端ベルト(１２)の部分の内側にラック(５)への押圧力を作用させるようにした構成の位置決め装置において、
前記歯付きベルト(１２)が弾性的に伸縮自在であり弾性的に伸張された状態で取り付けられ、前記弾性的に伸張された歯付きベルトが、押圧部(１３、１３’)の押圧面(１４、１４’)とその反対側の上面(１５、１５’)と相互作用して、ラック(５)とは隔てた歯付きベルト(１２)の部分が前記上面(１５、１５’)を介して押圧面(１３、１３’)に弾性押圧力を作用させることにより、前記押圧部(１３、１３’)の押圧面(１４、１４’)が、ラック(５)と係合する無端ベルト(１２)の下走行部の中央部に、無端ベルト（１２）のこの部分をラック（５）に押し付けるラック(５)へと付勢する力を作用することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものであって、前記押圧装置が前記駆動輪(１０)と折返し輪との間に配置されていることを特徴とする位置決め装置。
【請求項３】
請求項１に記載のものであって、前記折返し輪が、前記駆動装置(６)においてその軸芯が駆動輪(１０)と平行になっていると共に、ラック(５)の方向へ隔離され、無端ベルト(１２)の内面における歯溝と係合する被駆動ギヤの形での被駆動輪(１１)からなることを特徴とする位置決め装置。
【請求項４】
請求項１に記載のものであって、押圧部(１３、１３’)の押圧面(１４、１４’)における、ラック(５)に向かっていて、該ラックに対峙する無端ベルト(１２)の部分の内側と少なくとも部分的に接触する部分が、少なくとも一部の断面において凸状であることを特徴とする位置決め装置。
【請求項５】
請求項４に記載のものであって、前記押圧部が非回転自在押圧ブロック(１３)からなり、その押圧面(１４)が二つの凸状部を有しており、両者間に直線部が臨んでいることよりなる位置決め装置。
【請求項６】
請求項５に記載のものであって、前記押圧面の直線部が無端ベルト(１２)の複数の歯山と係合していることを特徴とする位置決め装置。
【請求項７】
請求項４に記載のものであって、押圧部(１３)の上面(１５)における、ラック(５)とは隔てており、無端ベルト(１２)の上走行部の内面における歯山と少なくとも部分的に接触する部分が、押圧面(１４)と同様に対称的に形成されていることを特徴とする位置決め装置。
【請求項８】
請求項４に記載のものであって、前記押圧部が回転自在押圧輪(１３’)であることよりなる位置決め装置。
【請求項９】
請求項８に記載のものであって、前記押圧輪(１３’)がピニオンからなり、このピニオンが押圧面(１４’)の部分で無端ベルト(１２)の内面の歯溝と係合していることを特徴とする位置決め装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のものであって、押圧輪(１３’)がピニオンからなり、上面(１５’)の部分において無端ベルトの内面の歯溝と係合していることを特徴とする位置決め装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のものであって、押圧輪(１３’)は押圧面(１４’)と上面(１５’)を介して、ラックに対峙する無端ベルト(１２)の部分とラックから隔てた無端ベルト(１２)の部分とにそれぞれ絶えず係合しており、従って、支えられていない状態、軸なしに支えられていない状態、あるいは軸がない状態で、取り付けられていることを特徴とする位置決め装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のものであって、ラック(５)と平行に延在する、断面が円形の案内棒(３)の形で実現したガイドレールを備え、摺動体(４)を有するキャリッジ(２)がその摺動体(４)を介して前記ガイドレールに装着されていることを特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め装置に関し、詳述すれば、例えば化学分析などで利用される分注装置の如くの研究室機器など多方面で利用し得る位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来の位置決め装置では、歯車がラックと直接係合して位置決めを行うものが知られている。この場合では、ラックが相当の長さを有するものであれば、ラックと歯車の回転軸心との間の距離や角度が変動して、騒音や噛み付きが発生したり、位置決めの精度やキャリッジの移動にムラが発生しやすいと言った問題がある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無騒音にして、故障なく稼働し、キャリッジの移動にがたつきもなく、正確に制御しうると同時に、構造も簡単な位置決め装置を提供するのを目的としたものである。
【０００４】
本発明によれは、ラックと、該ラックに沿って移動自在な少なくとも一基のキャリッジと駆動装置とを備え、該駆動装置が、ラックとほぼ直交する駆動軸芯を有する駆動ギヤの形での駆動輪と、押圧装置と、内面と外面とに歯溝を備え、前記駆動輪と折返し輪との間に懸架した無端ベルトとで構成されており、該無端ベルトの内面と外面とにおける歯溝は前記駆動輪と前記ラックとにそれぞれ係合しており、前記押圧装置は、前記ラックに対して移動自在な押圧部からなり、ラックと係合する無端ベルトの部分の内側にラックへの押圧力を作用させるようにした構成の位置決め装置において、該位置決め装置を、前記無端ベルトが弾性的に懸張された状態で懸架されていると共に、押圧部の押圧面とその反対側の上面と相互作用して、ラックとは隔てた無端ベルトの部分が前記上面を介して押圧面に弾性押圧力を作用させることにより、前記押圧面が、ラックと係合する無端ベルトの下走行部の中央部に、ラックへと付勢する弾性力が作用するように構成している。
【０００５】
本発明の位置決め装置による利点などは、前述の如くの特性が特に臨まれている研究室用実験機器類に影響がある。特に研究室用実験機器類において、動力伝達系は品雑な保守維持は不要である。従って、本発明の位置決め装置は、例えば分注装置(ピペット装置)のアームの上昇下降、或いはロボットアームによる試験管、マイクロ滴定プレートなどの取扱いに特に適しているものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を詳述する。先ず図１において、本発明による位置決め装置はガイド１を備え、このガイド１の長手方向に沿って位置決めすべき複数のキャリッジ２が移動自在に搭載されている。ガイド１は、例えば円形断面の案内棒３からなるガイドレールからなり、各キャリッジ２は摺動体４を介してガイドレールに装着されている。案内棒３の側方には、歯溝が上方に向いたラック５が前記案内棒３と平行に延在している。各キャリッジ２には駆動装置６とモーター７とが備わっており、駆動装置６は摺動体４に、またモーター７は駆動装置６にそれぞれ隣接していて、モーター７の回転により駆動装置６を介して当該キャリッジ２が案内棒３に沿って移動するように構成されている。尚、キャリッジ２の数については、図示のように複数でなくとも、少なくとも一つあればよい。
【０００７】
図２から図６において、駆動装置６は、ベース板８と該ベース板８とは隔離した平行カバー板９とを備えたハウジングと、駆動輪１０とからなる。図示の実施の形態ではこの駆動輪１０は、これらの板の間に臨む駆動ギヤからなり、その軸芯はラック５の長手方向とは直交していると共に、ラック５と直交するモーター７の軸に取り付けられていて、該モーターにより駆動されるようになっている。被駆動輪ないし折返し輪１１は、駆動輪１０と同一構成で、被駆動ギヤからなり、ラック５の長手方向に沿って駆動輪１０とは隔てた箇所において、当該ラック５と直交する軸芯を中心に回転するようにベース板８とカバー板９との間に配置されている。駆動輪１０と被駆動輪１１とは両方ともハウジング内で回転自在であり、それぞれの軸芯間距離は一定に設定されている。この配置において、駆動輪１０と被駆動輪１１との間には、例えばポリウレタンの如くの弾性プラスチック材からなる両面歯溝付き無端駆動ベルト１２が、その内面に形成されている歯溝が駆動輪１０と被駆動輪１０の歯溝に係合した状態で、また、その外面に形成されている歯溝が図７に示すようにラック５の歯溝に係合した状態で懸架されている。
【０００８】
駆動輪１０と被駆動輪１１との間には、両輪間を結ぶ線に対して直交する方向に移動自在で、捻り不能押圧ブロック１３として実現している駆動部を有する押圧装置が介在しており、前記押圧ブロック１３は、ラック５と平行で、しかも、両輪の軸芯と平行な方向への位置決め性を制限するストップ以外は駆動ベルト１２の内面と接触している。例えば超高分子量高密度ポリエチレンとかの適当なプラスチック材の如くの良好な摺動特性を有する材料からなる押圧ブロック１３は押圧面１４を有しており、この押圧面１４がラック５に対峙する駆動ベルト１２の下走行部をラック５の方へと押勢している。この押圧面１４は、例えば駆動ベルト１２の３ないし４個の歯山と摺動自在に係合し得るほどで、ラック５の長手方向に緩やかに凸状に湾曲した直線状中心部を有している。押圧ブロック１３における押圧面１４とは反対側の上面１５は、駆動ベルト１２の上走行部を案内すべく面取りされており、これも押圧面１４と同様に仕上げられていて駆動ベルト１２の上走行部と摺動接触している。
【０００９】
中央部においては、押圧面１４と上面１５との間の距離は、換言すれば、押圧ブロック１３の中心部の厚みは、駆動輪１０と被駆動輪１１の歯を含まない内径(歯底円直径)よりも幾らか大きくしている。また、両輪１０、１１間の距離は、両者間に懸架した駆動ベルト１２が僅かだけ弾性的に引張される程度に選ばれている。このようにして、駆動ベルト１２の上走行部が上面１５を介して押圧ブロック１３に弾性力を作用させることになり、それに伴って押圧面１４が当該駆動ベルト１２の下走行部における中央部に対応する弾性力を作用させることになって、駆動ベルト１２の下走行部がラック５に確実に係合させられるのである。駆動装置６、特に駆動輪１０、被駆動輪１１、駆動ベルト１２、押圧ブロック１３とからなる部分は、図３に明確に示すように両輪の間の中心に対して、左右対称には位置されている。
【００１０】
動作について説明すれば、キャリッジ２は、対応するモーター７を制御することにより互いに独立して駆動され、これによりガイド１に沿って位置決めされる。同時に、移動方向に関わらず、駆動ベルト１２の下走行部が押圧面１４の凸部と摺動接触するようになると、ラック５の方へと押勢されるから、当該駆動ベルトにおける外面歯溝がラック歯溝と確実に係合し、この確固たる係合状態が駆動装置６の中心へと連続して強化されると共に、短区間にわたり均一となり、最後には連続してなくなるようになる。歯溝間の摩擦やそれに伴う騒音、更には移動の不規則性がこれにより避けられるのである。押圧面１４が駆動ベルト１２に対して付与するラック５への押勢力により、たとえ駆動輪１０とラック５との間の垂直距離が変動しても、駆動ベルト１２とラック５との間での信頼性のある確かな係合を保証することができるのである。駆動ベルト１２は弾性材で構成されているから、これによっても騒音吸収、補償効果が得られる。また、駆動ベルトは、円滑な押圧面１４と、同様に形成されている上面１５とに接触するのみであるから、駆動ベルト１２それ自体が摩耗するようなことは殆どない。
【００１１】
図９から図１１までは、本発明の別実施の形態を示す。前述の実施の形態では押圧ブロック１３を利用していたが、この別実施の形態においては、押圧ホィール１３’を利用している。この押圧ホィール１３’はピニオンからなり、前述した駆動ベルト１２の上走行部と下走行部との間に配置されて、歯溝が駆動ベルト１２の内面及び外面における歯溝と係合している。この他、押圧ホィール１３’の、回転軸方向の変動は、ベース板８とカバー板９によりそれぞれ形成されている係止部により制限されている。この押圧ホィール１３’の直径は、駆動輪１０や被駆動輪１１のそれよりも幾らか大きいものと選ばれているので、また、駆動ベルト１２は多少、弾性的に懸張されているから、駆動ベルト１２の上走行部から、該駆動ベルト１２の上走行部が押圧ホィール１３’と接触する部分である上面１５’(図１１を参照のこと)に弾性力が作用する一方、押圧ホィール１３’の回転中心を隔ててそれとは反対側の押圧面１４’にも駆動ベルト１２からの弾性力が作用し、その結果、駆動ベルト１２の下走行部の中央部がラック５に対して押勢されることになる。この場合でさえ、押圧面１４’と上面１５’とは歯の部分を省いても実質的に凸状になっているから、駆動ベルト１２の外面の歯溝とラック５の歯溝との係合が、駆動ベルト１２の走行方向に対して漸次、確実に係合するようになる。尚、駆動装置６における押圧ホィール１３’は、駆動ベルト１２の歯溝がラック１２と係合しながら当該駆動ベルト１２が走行しても、押圧ホィール１３’自体がラック５と平行な方向に移動できないように位置決めされている。従って、この方法に沿っては係止部は不必要である。
【００１２】
ここまで本発明の実施の形態を詳述したが、この他に種々の改変や変形が考えられる。本発明を実施するに当っては、構成を大型化することなく、駆動装置とラックとが信頼性よく、無故障で係合できるようにすることが必要である。このことは、駆動装置とラックとの係合が外れてしまいかねないラックに至るまでの距離が何らかの形で変動しても、係合を確実にする一方、補償も行う押圧装置を利用することにより達成でき、その点で駆動ホィールを簡単に、しかも回転軸を固定した状態で装着するだけで充分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における、複数の位置決めユニットからなる位置決め装置の斜視図。
【図２】  図１に示した位置決め装置における一基の位置決めユニットの、ハウジングを省いた状態での斜視図。
【図３】  図２に示した位置決めユニットの正面断面図。
【図４】  図３にける線Ｂ−Ｂに沿う横断面図。
【図５】  図３における線Ｃ−Ｃに沿う横断面図。
【図６】  図３における線Ｄ−Ｄに沿う横断面図。
【図７】  ラックと協働状態にあるところを示す図２の位置決めユニットの正面断面図。
【図８】  本発明の別実施の形態による位置決めユニットの上面図。
【図９】  図８における線Ｂ−Ｂに沿う、図８の位置決めユニットの横断面図。
【図１０】  図８における線Ｃ−Ｃに沿う横断面図。
【図１１】  ラックと協働状態にあるところを示す図８の位置決めユニットの正面断面図。
【符号の説明】
１…ガイド                  ２…キャリッジ
３…案内棒                  ４…摺動体
５…ラック                  ６…駆動装置
７…モーター                ８…ベース板
９…カバー板                １０…駆動輪
１１…被駆動輪              １２…駆動ベルト
１３…押圧ブロック          １３’…押圧ホィール
１４、１４’…押圧面        １５、１５’…上面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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