特許 7309403 回転載物台

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-07

(45)【発行日】2023-07-18

(54)【発明の名称】回転載物台

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/00 20060101AFI20230710BHJP

   G01B 5/00 20060101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

G01B21/00 L

G01B5/00 L

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019059513

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020159864

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100143720

【弁理士】

【氏名又は名称】米田 耕一郎

(74)【代理人】

【氏名又は名称】鈴木 征四郎

(72)【発明者】

【氏名】安野 順介

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開平６－６６５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２０１３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４８２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２７７３６２１（ＣＮ，Ｙ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ２１／００－２１／３２

Ｇ０１Ｂ ５／００－ ５／３０

Ｇ１２Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

載置面の傾斜を調整するための送り装置を有する回転載物台であって、
前記送り装置は、送り機構に連動して移動する第１の接触部と、ばねにより与圧される第２の接触部と、を有し、
前記第２の接触部は、前記ばねを介して前記送り機構に連結されており、
前記移動方向に対向して配置された前記第１の接触部と前記第２の接触部とが、前記載置面に連動する抱込部を挟み込んでいる
ことを特徴とする回転載物台。

【請求項2】

請求項１に記載の回転載物台において、
前記第１の接触部及び前記第２の接触部の少なくとも一方に自動調心玉軸受が設けられており、
前記自動調心玉軸受が前記抱込部に接触している
ことを特徴とする回転載物台。

【請求項3】

載置面の傾斜を調整するための送り装置を有する回転載物台であって、
前記送り装置は、送り機構に連動して移動する第１の接触部と、ばねにより与圧される第２の接触部と、を有し、前記第１の接触部と前記第２の接触部とは前記載置面にそれぞれ接触し、
前記第１の接触部及び前記第２の接触部の少なくとも一方に自動調心玉軸受が設けられている
ことを特徴とする回転載物台。

【請求項4】

載置面の傾斜を調整するための送り装置を有する回転載物台であって、
前記送り装置は、送り機構に連動して移動し前記載置面に接触する接触部と、ばねにより与圧され一端が前記載置面に連結された引張部と、を有し、
前記引張部は前記送り機構に連結されていて、前記接触部が前記載置面に加える外力と前記引張部が前記載置面に加える外力とは互いに反対向きであって平衡している
ことを特徴とする回転載物台。

【請求項5】

載置面の傾斜を調整するための送り装置を有する回転載物台であって、
前記送り装置は、送り機構に連動して移動し前記載置面に接触する接触部と、ばねにより与圧され一端が前記載置面に連結された引張部と、を有し、
前記接触部が前記載置面に加える外力と前記引張部が前記載置面に加える外力とは互いに反対向きであって平衡し、
前記接触部に自動調心玉軸受が設けられている
ことを特徴とする回転載物台。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回転載物台に関し、特に回転載物台の傾斜機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、物を載せて回転させるための回転載物台を備えた装置、特に円柱や円筒等の測定対象物の真円度、同心度又は同軸度等を測定するための真円度測定機が広く利用されている。真円度測定機は、測定対象物が載置された回転載物台を回転させつつ、測定対象物の表面位置データをプローブ等で検出及び集積し、真円度を算出する。真円度の測定にあたっては、回転載物台の回転軸と測定対象物の中心軸を一致させるレベリング作業が必要となる。そのため回転載物台は、レベリング作業を行うための傾斜調整手段を有していることが一般的である。

【0003】

特許文献１乃至３には、従来の回転載物台を備えた真円度測定機の一例が開示されている。図１０は、回転テーブル１２（回転載物台に相当）を備えた真円度測定機の外観図である。回転テーブル１２は、載置面１４のＸ方向傾き量を調整する傾斜調整手段２０及びＹ方向傾き量を調整する傾斜調整手段２２を有している。図１１は、回転テーブル１２の詳細構造を示す断面図である。回転テーブル１２は、駆動モータの回転軸４９により回転可能に支持された回転ベース５０、回転ベース５０上にＸ，Ｙ方向に移動及び揺動可能に支持された載置面１４、Ｘ方向傾斜調整手段２０を有する。

【0004】

Ｘ方向傾斜調整手段２０は、スピンドル８０を図中左右方向に送り可能な回転ノブ８２を備え、回転ノブ８２の基部８４は連結部材８６を介して回転ベース５０に固定されている。またスピンドル８０の先端は、連動部材８８を介して載置面１４の支持部９０の側面に接している。連動部材８８はその保持部材９２に摺動自在に保持され、保持部材９２は回転ベース５０に固定されている。ノブ８２を操作すると、スピンドル８０及び連接部材８６を介して支持部９０が図１１の左右方向に移動する。すると傾斜リング７０と載置面１４との相対接触位置が変化し、例えば載置面１４が図中右方向（押し方向とする）に移動した場合には、引張ばね９４により時計回り方向の付勢力に抗して載置面が反時計周り方向に回動・傾斜する。反対に載置面１４が図中左方向（引き方向とする）に移動した場合には、引張ばね９４により時計回り方向の付勢力により載置面が反時計周り方向に回動・傾斜する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許２８６３０７０号

【文献】特許２５６９３９０号

【文献】特開２００１－２０１３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図１１における引張ばね９４は、その付勢力により、スピンドル８０が引き方向に送られた場合にも、載置面１４をスピンドル８０の動きに追従させる働きをする。すなわち引張ばね９４は、載置面１４に予圧を与えることにより、スピンドル８０に連動する連接部材８６と支持部９０とが常に接触するよう保持している。この保持力は、載置面１４に載置される測定対象物の重量や回転テーブル１２が回転運動する際に発生する慣性力等の外力に対して十分高く設定する必要がある。仮に外力に対して保持力が十分でないと、載置面１４が意図せず傾斜したり振動したりする要因となる。特に振動は測定精度を悪化させる要因となる。また、慣性が大きい測定対象物について高精度の測定及び回転テーブルの高速高精度の位置決めを行うためには、保持力を高くすることが望ましい。

【0007】

しかしながら、従来の構造のまま載置面に対する予圧量を高くし保持力を高めることは、送り装置の負荷を高くすることになる。送り装置とは、例えば図１１においてはノブ８２、スピンドル８０及び連接部材８６等により構成されるねじ式の送り機構である。ここで例えばボールねじなどの高効率のねじを使用する場合には、予圧量の増加は、ねじの逆起動など好ましくない現象を引き起こす恐れがある。また、送り装置としてはモータ駆動機構も採用され得るが、予圧量の増加は、モータの大型化を招くことがある。また、予圧量の増加は、載置面の変形を引き起こす可能性があり、これにより、測定対象物の安定的な載置が損なわれ、高精度測定に悪影響を及ぼす恐れもある。さらには、従来の構造では、傾斜量によってばねが伸縮し弾性力が変化するため、保持に最低限必要な力より高い弾性力を発生させざるを得ず、上述した好ましくない現象が起こりやすい構造となっている。ばね定数を低くすれば問題を回避できる可能性があるが、そうすると一般にばねが大型化するため、配置上の問題が生じる。

【0008】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、送り装置に対する負荷や載置面の変形を抑制できる回転載物台を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明にかかる回転載物台は、載置面の傾斜を調整するための送り装置を有する回転載物台であって、前記送り装置は、送り機構に連動して移動する第１の接触部と、ばねにより与圧される第２の接触部と、を有し、前記移動方向に対向して配置された前記第１の接触部及び前記第２の接触部とが、前記載置面に連動する抱込部を挟み込んでいることを特徴とする。
本発明にかかる他の回転載物台は、前記第１の接触部及び前記第２の接触部の少なくとも一方に自動調心玉軸受が設けられており、前記自動調心玉軸受が前記抱込部に接触していることを特徴とする。
本発明にかかる他の回転載物台は、載置面の傾斜を調整するための送り装置を有する回転載物台であって、前記送り装置は、送り機構に連動して移動し前記載置面に接触する接触部と、ばねにより与圧され一端が前記載置面に連結された引張部とを有し、前記接触部が前記載置面に加える外力と、前記引張部が前記載置面に加える外力と、が平衡することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、送り装置に対する負荷や載置面の変形を抑制できる回転載物台を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態１の回転載物台１００の全体的な構成を示す断面図である。

【図2】本発明の実施の形態１の回転載物台１００の構成を示す斜視図（分解図）である。

【図3】本発明の実施の形態１の回転載物台１００の構成を示す斜視図（分解図）である。

【図4】本発明の実施の形態１の回転載物台１００の構成を示す断面図（拡大図）である。

【図5】本発明の実施の形態２の回転載物台２００の全体的な構成を示す断面図である。

【図6】本発明の実施の形態２の回転載物台２００の全体的な構成を示す断面図である。

【図7】本発明の実施の形態３の回転載物台３００の全体的な構成を示す断面図である。

【図8】本発明の実施の形態３の回転載物台３００の構成を示す断面図（拡大図）である。

【図9】本発明の実施の形態３の回転載物台３００の全体的な構成を示す断面図である。

【図10】従来の真円度測定機の構成を示す図である。

【図11】従来の回転載物台の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１の断面図、図２及び図３の斜視図（分解図）、図４の断面図（拡大図）を用いて、本発明の実施の形態１にかかる回転載物台１００の構成について説明する。回転載物台１００は、駆動モータの回転軸３１により回転可能に支持された回転ベース３０、回転ベース３０上に揺動可能に支持された載置面２１、Ｘ軸に対する載置面２１の傾斜を調整するための送り装置１０を有する。

【0013】

送り装置１０は、駆動歯車６２を介してモータ６１の動力を受ける従動歯車１１、従動歯車１１の回転に伴って回転する送りねじ（ボールねじ）１２１、送りねじ（ボールねじ）１２１の回転によりＸ軸方向に移動する送りねじ（ナット）１２２、送りねじ（ナット）１２２に組み合わされたスライダ１２３及び１２４を備える。これらスライダ１２４を移動させるための機構を送り機構１２という。与圧部材１３は、スライダ１２４を貫通してＸ軸方向に一定幅だけ摺動可能に組み合わされる。スライダ１２４と、与圧部材１３と、はばね１５を介して連結されている。

【0014】

載置面２１の支持部である突起部２２から延長した抱込部２３は、Ｘ方向（Ｘ軸の正の方向）は接触部１４と、－Ｘ方向（Ｘ軸の負の方向）は接触部１６とそれぞれ接触している。接触部１４及び接触部１６は、例えば先端が球面状に加工された金属部材である。接触部１４は与圧部材１３に固定されている。接触部１６はスライダ１２４に固定されている。すなわち抱込部２３は、ばね１５によって与圧された与圧部材１３の接触部１４と、スライダ１２４に固定された接触部１６と、によって挟み込まれている。

【0015】

モータ６１の駆動によりスライダ１２４がＸ方向に移動すると、接触部１６が抱込部２３に接触する。これにより載置面２１をＸ方向に押す力が加わる。一方、モータ６１の駆動によりスライダ１２４が－Ｘ方向に移動すると、与圧部材１３も干渉して－Ｘ方向に移動し、接触部１４が抱込部２３に接触する。これにより載置面２１を－Ｘ方向に押す力が加わる。

【0016】

載置面２１と傾斜リング４１との間には鋼球が配置されており、鋼球は保持器４２により傾斜リング４１から脱落しないように保持されている。これにより載置面２１と傾斜リング４１とは転動可能である。載置面２１がＸ方向に押されると、載置面２１は傾斜リング４１に沿って反時計周り方向に回動・傾斜する。載置面２１が－Ｘ方向に押されると、載置面２１は傾斜リング４１に沿って時計周り方向に回動・傾斜する。

【0017】

本実施の形態では、送り装置１０が抱込部２３を抱き込む構造とし、載置面２１に予圧するばね１５をこの抱込み構造の中に配置した。これにより、送り装置１０の負荷の増加や載置面２１の変形を避けることができる。したがって、従来よりも予圧量を高めて保持力を増加させることも可能である。

【0018】

＜実施の形態２＞
一般に、回転載物台はＸ軸方向傾斜を調整するための送り装置と、Ｙ軸方向傾斜を調整するための送り装置とをそれぞれ有している。例えば、実施の形態１の回転載物台１００が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の傾斜を調整するための抱込部２３及び送り装置１０をそれぞれ有しているものとすると、Ｙ軸方向の送り装置１０が駆動する際には、Ｘ軸方向の送り装置１０の抱込み構造内において、抱込部２３が接触部１４及び１６に沿ってＹ軸方向に摺動することとなる。またＸ軸方向の送り装置１０が駆動する際には、Ｙ軸方向の送り装置１０の抱込み構造内において、抱込部２３が接触部１４及び１６に沿ってＸ軸方向に摺動することとなる。このとき、予圧量を高めて保持力を増加させようとすると、抱込部２３と、接触部１４及び１６との間に生じる摩擦力も高くなるため、ロストモーションが発生しレベリングの精度が悪化する可能性がある。例えば、所望の精度で傾斜調整ができなかったり、傾斜調整を複数回行わなければならなかったりするという問題が生じ得る。本実施の形態は、このような問題を解決するため、実施の形態１において抱込部２３と、接触部１４及び１６との間に生じていた摩擦力を低減するための機構を備えるものである。

【0019】

図５、及び図５のＡ－Ａ断面図である図６を用いて、本発明の実施の形態２にかかる回転載物台２００の構成について説明する。なお、実施の形態１と共通する構造については説明を省略する。本実施の形態では、回転載物台２００は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の傾斜を調整するための機構として、送り装置１０や抱込部２３等をそれぞれ独立に有している。また本実施の形態では、抱込部２３は、実施の形態１における接触部１４及び接触部１６に代えて、自動調心玉軸受１４１及び自動調心玉軸受１６１と接触している。

【0020】

図６に示すように、自動調心玉軸受１４１は与圧部材１３に固定されている。また自動調心玉軸受１６１は、スライダ１２４に固定されている。したがって、モータ６１の駆動によりスライダ１２４が移動すると、自動調心玉軸受１４１及び自動調心玉軸受１６１が抱込部２３に作用して、載置面２１が移動する。

【0021】

例えばＹ軸方向の送り装置１０を操作すると、Ｘ軸方向の送り装置１０においては、抱込部２３と自動調心玉軸受１４１及び自動調心玉軸受１６１とがＹ軸方向に相対的に動く。このとき自動調心玉軸受１４１及び自動調心玉軸受１６１が回転することで、摩擦力を低減することができる。またＸ軸方向の送り装置１０を操作すると、Ｙ軸方向の送り装置１０においては、抱込部２３と自動調心玉軸受１４１及び自動調心玉軸受１６１とがＸ軸方向に相対的に動く。このとき自動調心玉軸受１４１及び自動調心玉軸受１６１が回転することで、摩擦力を低減することができる。

【0022】

＜実施の形態３＞
実施の形態３は、送り装置１０において生じる摩擦力を低減可能な他の構成例である。
図７、図８、及び図７のＡ－Ａ断面図である図９を用いて、本発明の実施の形態３にかかる回転載物台３００の構成について説明する。回転載物台３００は、駆動モータの回転軸３１により回転可能に支持された回転ベース３０、回転ベース３０上にＸ軸方向及びＹ軸方向に揺動可能に支持された載置面２１、載置面２１の傾斜を調整するための送り装置１０を有する。なお、本図ではＸ軸方向の傾斜を調整可能な送り装置１０を図示しているが、回転載物台３００は、実施の形態２で示したようにＸ軸方向及びＹ軸方向の傾斜を調整するための送り装置１０をそれぞれ有していて良い。

【0023】

送り装置１０は、駆動歯車６２を介してモータ６１の動力を受ける従動歯車１８１、従動歯車１８１の回転に伴って回転する送りねじ（ボールねじ）１８２、送りねじ（ボールねじ）１８２の回転によりＸ軸方向に移動する送りねじ（ナット）１８３、送りねじ（ナット）１８３に組み合わされたスライダ１８４を備える。スライダ１８４は、自動調心玉軸受１６２を介して、突起部２２に接している。

【0024】

突起部２２をＸ方向に移動させたときに－Ｘ方向に押し戻す力を発生させる機構を引張部と称する。例えば図７の例では、ばね（圧縮コイルばね）１５、ワイヤ５１、ばね保持部材２４１，２４２が引張部を構成する。突起部２２の内部には空間が設けられており、ばね１５と、ばね１５の両端に接続されたばね保持部材２４１及び２４２と、が空間内に配置される。ばね保持部材２４１は突起部２２に固定される。ばね保持部材２４２はばね１５の伸縮に応じＸ軸方向に摺動可能である。ばね保持部材２４２にはワイヤ５１が固定されており、ワイヤ固定部材１９とばね保持部材２４２とがワイヤ５１により結ばれる。つまりばね１５は、一端がワイヤ５１を介してワイヤ固定部材１９に連結されることにより、Ｘ方向には動きが固定される。そしてばね１５の他端にばね保持部材２４１を介して連結された突起部２２は、緊張したワイヤ５１を介してばね１５により与圧される。
あるいは、固定部材１９と保持部材２４１とを引張コイルばねにより連結することで引張部を構成しても良い。

【0025】

モータ６１の駆動によりスライダ１８４がＸ方向に移動すると、自動調心玉軸受１６２が突起部２２に接触する。これら自動調心玉軸受１６２を移動させるための機構を送り機構１８という。これにより載置面２１をＸ方向に押す力が加わる。載置面２１がＸ方向に押されると、載置面２１は傾斜リング４１に沿って反時計周り方向に回動・傾斜する。このとき突起部２２がＸ方向に移動し、自動調心玉軸受１６２とばね保持部材２４２との距離が短縮すると、ばね１５も圧縮される。

【0026】

一方、モータ６１の駆動によりスライダ１８４、自動調心玉軸受１６２が－Ｘ方向に移動すると、圧縮されたばね１５の復元力により突起部２２及び載置面２１が－Ｘ方向に押し戻される。載置面２１が－Ｘ方向に押されると、載置面２１は傾斜リング４１に沿って時計周り方向に回動・傾斜する。

【0027】

本実施の形態においても、自動調心玉軸受１６２を使用することにより、摩擦力を低減することが可能である。特に実施の形態３においては、実施の形態２に比べ、与圧側の自動調心玉軸受（実施の形態２では自動調心玉軸受１４１）を削除することによって摩擦力を半減させている。自動調心玉軸受は内輪と外輪との軸心が傾くことが特徴であり、この特徴を利用して、傾斜する突起部２２（実施の形態２では抱込部２３）に追従している。内輪と外輪との軸心の傾きは、転がりではなく滑りに起因するので、大きな摩擦力が発生する。そこで実施の形態３では、予圧側の機構を自動調心玉軸受からワイヤ５１に変更することで予圧側の摩擦力をほぼゼロとし、より安定的な動きを実現した。

【0028】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0029】

１００、２００、３００ 回転載物台
１０ 送り装置
１１ 従動歯車
１２ 送り機構
１２１ 送りねじ（ボールねじ）
１２２ 送りねじ（ナット）
１２３、１２４ スライダ
１３ 与圧部材
１４ 接触部
１４１ 自動調心玉軸受
１５ ばね
１６ 接触部
１６１、１６２ 自動調心玉軸受
１７ ばね支持部材
１８ 送り機構
１８１ 従動歯車
１８２ 送りねじ（ボールねじ）
１８３ 送りねじ（ナット）
１８４ スライダ
１９ ワイヤ固定部材
２１ 載置面
２２ 突起部
２３ 抱込部
２４１、２４２ ばね保持部材
３０ 回転ベース
３１ 回転軸
３２ 連結部材
４１ 傾斜リング
４２ 保持器
５１ ワイヤ
６１ モータ
６２ 駆動歯車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】