多自由度球面軸受
【課題】保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、かつ、充分な剛性が得られる多自由度球面軸受を提供する。
【解決手段】内部に凹状の球面が形成された外筒１１と、外筒１１の凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体１２とを有し、中心球体１２は、中心球体１２の中央に貫通孔１２ｂが形成されると共に、貫通孔の両端部に対応する中心球体１２の部分には、貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面１２ｃが形成され、中心球体の貫通孔に遊嵌される中心軸１５の両端に形成されたフランジ面１５ａによって中心軸１５は中心球体の摺動面１２ｃに沿って移動可能である。
【解決手段】内部に凹状の球面が形成された外筒１１と、外筒１１の凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体１２とを有し、中心球体１２は、中心球体１２の中央に貫通孔１２ｂが形成されると共に、貫通孔の両端部に対応する中心球体１２の部分には、貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面１２ｃが形成され、中心球体の貫通孔に遊嵌される中心軸１５の両端に形成されたフランジ面１５ａによって中心軸１５は中心球体の摺動面１２ｃに沿って移動可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多自由度球面軸受に関し、特に中心球体の中央に貫通孔を設け、この貫通孔に中心軸を挿通して、この中心軸を中心球体において貫通孔に直交する方向にも移動可能な多自由度球面軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保持しようとする対象物を保持して対象物の角度を調整できるようにするために、球面軸受が用いられる。この球面軸受は、外周部材と、保持器と、複数の鋼球と、ロッドの先端部を有している。ロッドの先端部は球体状であり、保持器は外周部材の凹部内に配置されている。ロッドの先端部と保持器との間には、複数の鋼球が配置されていて、ロッドの先端部が外周部材に対して複数の鋼球を介して揺動できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
ところで保持しようとする対象物として多数のパネルの集合体、例えば大型のパラポラアンテナは、個々の反射面を構成するパネルをそれぞれ異なった所定の角度に調整して固定し、全体としてパラボラ状のアンテナ面を形成するように構成されている。
【０００３】
しかしながら、このようなパラボラアンテナは、個々の反射面を構成するパネルを取り付けるためにパネルの角度調整装置が用いられている。パネルの角度調整装置は、基体を有しており、この基体が大型の溶接構造のフレームとなっているので、この基体において反射面を取り付ける取付け位置が高い精度で仕上げられていることは期待できない。このため、個々の反射面となるパネルを取り付けた後で、各パネルの反射面の角度をそれぞれ調整する必要が生じる。
【０００４】
そして、このような大型のパラボラアンテナは山頂に近い屋外に設置されるものなので、一旦設置されたパラボラアンテナは、その後、長期間にわたって屋外で外気温度の大きな変化と風雪にさらされた状態で設置されることになる。このため、パラボラアンテナは、長期間にわたって、調整された反射面の角度が変わることがないように、強風にも耐えられるようにしっかりと固定されなければならない。さらに外気温度が大きく変化してパネル自体が伸び縮みしてもパネルにその応力が加わらないよう支持部はパネルの伸縮方向に対し拘束があってはならない。
【０００５】
このようなパネルの角度調整装置の一例を図８及び図９に示す。
ここで、図８は角度が調整されるパネル５０の平面図である。図８に示すパネル５０の背面に設けられた３個所の調整位置５１ａ、５１ｂ、５１ｃの高さを調整して、パネル５０の角度を調整する。図９は図８のＤ−Ｄ断面図であり、例えば、図９に示す構造の角度調整装置５２は、パネル５０の角度を調整するように構成されている。
【０００６】
図９に示す角度調整装置５２は、パネル５０の３個所の調整位置５１ａ、５１ｂ、５１ｃにおいて基台５３からの高さを調整することによってパネル５０の傾き方向と角度を調整する。パネル５０に取り付けられた球面軸受５４ａ、５４ｂ、５４ｂをそれぞれ調整ねじ５５で昇降させることによってパネル５０の傾きの方向と角度を任意に調整する。そして、調整ねじ５５の下端には、調整ねじ５５を回転させるための最も簡便な駆動源として、つまみ５６が設けられている。
【特許文献１】特開２００２−３３９９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このような構造の角度調整装置５２では、パネル５０を傾斜させることによって、図８に示す調整位置５１ａから調整位置５１ｂ、５１ｃまでの距離Ｌ１と、図９に示す球面軸受５４ａ、５４ｂ間の距離Ｌ２との間に距離との差が生じる。この距離の差（Ｌ２−Ｌ１）を吸収するために、パネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂの間には何らかの距離の差の吸収装置を設けるか、あるいは角度の調整後にパネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂとを固定しなければならない。
【０００８】
しかし、パネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂの間に距離の差の吸収装置を設けると、通常の吸収装置ではどうしても剛性が低くなり、長期間にわたって風雪にさらされ、強風に耐えることが困難になる。一方、角度の調整後にパネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂとを固定すれば、充分な剛性は得られるが、パネル５０の取付作業に手間が掛かり、特に、現地で角度の調整をしなければならないときには、高所などの危険個所で、手間の掛かるパネル５０の取付け作業をしなければならない。
そこで、本発明は、上記のような従来技術の課題を解消するために、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、充分な剛性が得られる多自由度球面軸受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】
上記課題を解消するために、本発明の多自由度球面軸受は、内部に凹状の球面が形成された外筒と、前記外筒の前記凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体と、を有する球面軸受において、
前記中心球体は、前記中心球体の中央に貫通孔が形成されると共に、前記貫通孔の両端部に対応する前記中心球体の部分には、前記貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面がそれぞれ形成され、
前記中心球体の前記貫通孔に遊嵌される中心軸であって、前記中心軸の両端に形成されたフランジ面によって前記中心球体の前記摺動面に沿って移動可能な前記中心軸を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の多自由度球面軸受は、好ましくは前記外筒の前記凹状の球面と前記中心球体の前記外周との間に複数の小球を配置して玉軸受とし、前記中心球体の前記摺動面と前記中心軸の前記フランジ面との間に多数の小球を配置して別の玉軸受とすることを特徴とする。
本発明の多自由度球面軸受は、好ましくは前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の少なくとも一方の面に、前記小球を転動するための複数条の転動溝が相互に平行に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の多自由度球面軸受は、好ましくは前記複数条の転動溝が、前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の片側のみに形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多自由度球面軸受によれば、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、充分な剛性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の多自由度球面軸受の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の多自由度球面軸受の第１の実施例を示す断面図であり、図２は、第２の実施例を示す断面図である。
図３（ａ）は、第２の実施例の中心軸のフランジのフランジ面２３ａを示し、図２におけるＡ−Ａ線における断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００１４】
図４は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置により角度が調整されるパネルの第１の実施例を示す平面図であり、図５は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第１の実施例の構造を示す図４のＣ−Ｃ線における断面図である。
図６は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置により角度が調整されるパネルの第２の実施例を示す平面図である。図７は本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第２の実施例の構造を示す断面図である。
【００１５】
図１を参照して、第１の実施例の多自由度球面軸受１０を説明する。
図１の多自由度球面軸受１０は、外筒１１と中心球体１２を有している球面軸受である。外筒１１の内部には、凹状の球面１１ａが形成されている。中心球体１２の外周面１２ａは球面状であり、外周面１２ａは外筒１１の凹状の球面１１ａによって揺動可能に支持されている。
【００１６】
多自由度球面軸受１０では、外筒１１の凹状の球面１１ａと中心球体１２の外周１２ａとの間に、リテーナ１３によって相互に離間された多数の小球１４が配置されている。リテーナ１３と多数の小球１４は玉軸受１６１を構成している。これにより、中心球体１２は、外筒１１に対して玉軸受１６１の多数の小球１４を介して、Ｒ方向に沿って揺動可能である。
【００１７】
中心球体１２には、その中央に貫通孔１２ｂが形成されており、この貫通孔１２ｂの両端部（一方の端部と他方の端部）には、貫通孔１２ｂに直交し且つ相互に平行な摺動面１２ｃ、１２ｃが形成されている。上側の摺動面１２ｃと下側の摺動面１２ｃは平行な面である。
中心球体１２の貫通孔１２ｂには、中心軸１５が遊嵌されている。すなわち、中心軸１５の直径は貫通孔１２ｂの内径よりも小さく形成されていることにより、中心軸１５は、貫通孔１２ｂ内において、中心軸１５の軸方向Ｚに対して直交する方向に形成される面内（図１のＸ―Ｙ面内）において移動可能である。
【００１８】
この中心軸１５の両端部１５Ｆ、１５Ｇには、フランジ１５０，１５１がねじ１５２を用いてそれぞれ固定されている。フランジ１５０，１５１の内面側には、中心軸１５に直交し且つ相互に平行なフランジ面１５ａがそれぞれ形成されている。フランジ１５０，１５１は中心軸１５の組立体の一部である。
多自由度球面軸受１０は、中心球体１２の摺動面１２ｃとフランジ１５０のフランジ面１５ａとの間と、そして中心球体１２の摺動面１２ｃとフランジ１５１のフランジ面１５ａとの間に、それぞれリテーナ１６を備えている。各リテーナ１６には、相互に離間された多数の小球１７が配置されている。リテーナ１６と多数の小球１７は、玉軸受１６０を構成している。
これにより、中心軸１５とフランジ１５０，１５１の組立体は、第１のフランジ１５０，のフランジ面１５ａと第２のフランジ１５１のフランジ面１５ａと、中心球体１２の摺動面１２ｃ、１２ｃに沿って、玉軸受１６０、１６０を介して、Ｘ―Ｙ面において移動可能となっている。
【００１９】
この多自由度球面軸受１０では、玉軸受１６０，１６１が示されているが、玉軸受である必然性はない。例えば、この小球１４、１７は含油焼結金属やプラスチックのような軸受材料としてもよい。
あるいは、この玉軸受１６０，１６１または軸受材料自体も無くして、外筒１１の凹状の球面１１ａが中心球体１２の外周１２ａを支持して、中心球体１２の摺動面１２ｃが中心軸１５のフランジ面１５ａを支持するようにしてもよい。このように構成することによって、多自由度球面軸受１０における滑らかな調整はやや行いにくくなるが、構造を単純化でき、より高い剛性を得ることができる。
【００２０】
多自由度球面軸受１０は、上記のように構成されているので、中心球体１２が外筒１１の内部をＲ方向に沿って自由に揺動可能であり、中心軸１５は、中心軸１５に直交する面内では、中心球体１２に対して任意の方向に移動可能となっている。
【００２１】
次に、図２と図３を参照して、第２の実施例の多自由度球面軸受１８を説明する。
図２の多自由度球面軸受１８は、外筒１９と中心球体２０を有している球面軸受である。外筒１９の内部には、凹状の球面１９ａが形成されている。中心球体２０の外周面２０ａは球面状であり、外周面２０ａは外筒１９の凹状の球面１９ａによって、Ｒ方向に沿って揺動可能に支持されている。
【００２２】
多自由度球面軸受１８では、外筒１９の凹状の球面１９ａと中心球体２０の外周２０ａとの間に、リテーナ２１によって相互に離間された多数の小球２２が配置されている。リテーナ２１と多数の小球２２は、玉軸受１６１を構成している。これにより、中心球体２０は、外筒１９に対して玉軸受１６１の多数の小球２２を介して、Ｒ方向に揺動可能である。
【００２３】
中心球体２０には、その中央に貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂの両端部には、貫通孔２０ｂに直交し且つ相互に平行な摺動面２０ｃ、２０ｃが形成されている。上側の摺動面２０ｃと下側の摺動面２０ｃは、平行である。
中心球体２０の貫通孔２０ｂには、中心軸２３が遊嵌されている。すなわち、中心軸２３の直径は貫通孔２０ｂの内径よりも小さく形成されていることにより、中心軸２３は、貫通孔２０ｂ内において、中心軸２３の軸方向Ｚに対して直交する方向に形成される面内（図２のＸ―Ｙ面内）において移動可能である。
【００２４】
この中心軸２３の両端部２３Ｆ、２３Ｇには、フランジ２５０，２５１がねじ１５２を用いてそれぞれ固定されている。フランジ２５０，２５１の内面側には、中心軸２３に直交し且つ相互に平行なフランジ面２３ａがそれぞれ形成されている。
多自由度球面軸受１８は、中心球体２０の摺動面２０ｃとフランジ２５０のフランジ面１５ａとの間と中心球体２０の摺動面２０ｃと、フランジ２５１のフランジ面１５ａとの間に、それぞれリテーナ２４を備えている。各リテーナ２４には、相互に離間された多数の小球２５が配置されている。リテーナ２４と多数の小球２５は、玉軸受１６０を構成している。
これにより、中心軸２３とフランジ２５０，２５１の組立体は、第１のフランジ２５０，のフランジ面２３ａと第２のフランジ２５１のフランジ面２３ａと、中心球体１２の摺動面２０ｃ、２０ｃに沿って、玉軸受１６０、１６０を介してＸ―Ｙ面内のＸ方向において移動可能となっている。このように、中心軸２３とフランジ２５０，２５１の組立体がＸ方向にだけ移動可能になっているのは、多自由度球面軸受１８が、次に図３と図２を参照して説明する移動方向規制部９９を備えているからである。この移動方向規制部９９は、中心軸２３とフランジ２５０，２５１の組立体がＸ―Ｙ面内においてＸ方向のみに沿って移動できるように移動方向を規制する。
【００２５】
図３（ａ）は、第２の実施例の中心軸２３のフランジ２５０，２５１のフランジ面２３ａを示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面構造を示している。
図３（ａ）と図３（ｂ）を参照すると、中心軸２のフランジ２５０，２５１のフランジ面２３ａの形状例が詳細に示されている。
図３（ａ）と図３（ｂ）に示すように、中心軸２３のフランジ面２３ａには、複数条の転動溝２３ｂが互いに平行に形成されている。
【００２６】
これに対して、図２に示すように、中心球体２０の摺動面２０ｃには、複数条の転動溝２０ｄが互いに平行に形成されている。複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄはそれぞれ対面した位置に形成されており、複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄは、共に図２の紙面垂直方向（Ｘ方向）に沿って形成されており、対応する位置の転動溝２３ｂと転動溝２０ｄの間には、複数の小球２５が配置されている。複数の小球２５はリテーナ２４で離間されている。この複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄと複数の小球２５は、上述した移動方向規制部９９を構成している。
【００２７】
これにより、複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄは、複数の小球２５を転動する役割を果たす。この転動溝２０ｄ、２３ｂを設けることによって、中心軸２３の移動は、中心球体２３の貫通孔２３ｂの軸方向Ｚに直交するＸ―Ｙ平面においてＸ方向（図２の紙面垂直方向）のみに制限することができる。
【００２８】
また、図２と図３に示す実施例では、中心球体２０の両端面に形成された摺動面２０ｃと中心軸２３の上下のフランジ面２３ａには、それぞれ転動溝２０ｄ、２３ｂが形成されている。
しかしこれに限らず、本発明の他の実施例として、中心球体２０の上側の摺動面２０ｃと中心軸２０の上側のフランジ面２３ａとにそれぞれ転動溝２０ｄ、２３ｂを形成するが、中心球体２０の下側の摺動面２０ｃと中心軸２０の下側のフランジ面２３ａはそれぞれ溝のない平面のままの形状としても同様の効果が得られる。これにより、多自由度球面軸受の構造が単純化できる。
【００２９】
本発明のさらに他の実施例として、中心軸２３の上下のフランジ面２３ａ、２３ａのみに転動溝２３ｂを形成して、中心球体２０の上側と下側の摺動面２０ｃ、２０ｃでは転動溝２０ｄを形成しないようにすることもできる。このときには、もちろん上下のフランジ面２３ａに形成される転動溝２３ｂが、相互に平行でなければならない。このように構成すると、中心球体２０の摺動面２０ｃ、２０ｃには転動溝２０ｄが形成されていないので、中心球体２０は中心軸２３に対して回転可能となるが、中心球体２０の摺動面２０ｃは相互に平行に形成されているので、中心球体２０が回転したとしても何の支障も生じない。
【００３０】
本発明のさらに他の実施例として、この転動溝２３ｂが設けられる位置を、中心軸２３の上側のフランジ２５０のフランジ面２３ａのみにすることも可能である。また、小球の代わりに含油焼結金属やプラスチックのような軸受材料を使用したスベリ軸受を使用する場合には、中心球体２０の摺動面２０ｃと中心軸２３のフランジ面２３ａには、転動溝と同様の嵌合溝を形成して、小球の代わりの軸受材料に対してこの嵌合溝に嵌まるような形状の突起を形成してすることによって、全く同様に構成することができる。
【００３１】
以上説明したように、図２と図３に示す多自由度球面軸受１８では、転動溝２０ｄが上側の摺動面２０ｃと下側の摺動面２０ｃの両方に設けられ、転動溝２３ｂが上側のフランジ面２３ａと下側のフランジ面２３ａの両方に設けられている。あるいは、中心球体２０の上側の摺動面２０ｃと中心軸２０の上側のフランジ面２３ａとにそれぞれ転動溝２０ｄ、２３ｂを形成はするが、中心球体２０の下側の摺動面２０ｃと中心軸２０の下側のフランジ面２３ａはそれぞれ溝のない平面のままの形状とする。さらに、中心軸２３の上下のフランジ面２３ａ、２３ａのみに転動溝２３ｂを形成して、中心球体２０の上側と下側の摺動面２０ｃ、２０ｃでは転動溝２０ｄを形成しないようにすることもできる。
このように、転動溝２０ｄ、２３ｂは、摺動面２０ｃとフランジ面２３ａに対して、任意に選択して形成することができる。いずれにしても、図２に示す多自由度球面軸受１８では、中心球体２０が外筒１９の内部において自由にＲ方向に沿って揺動可能であり、かつ中心軸２３が、中心球体２０に対して転動溝２０ｄ又は転動溝２３ｂに沿った一定の方向（Ｘ方向）のみに移動可能となっている。
【００３２】
次に、図１に示す多自由度球面軸受１０、あるいは図２と図３に示す多自由度球面軸受１８が、平板の角度調整装置に採用された場合における角度調整のための構造を、図４と図５を参照して説明する。
図４は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置により角度が調整される平板の第１の実施例を示す平面図である。図５は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第１の実施例の構造を示す図４のＣ−Ｃ線における断面図である。
【００３３】
図４と図５に示すパネルの角度調整装置３００は、例えばパラボラアンテナの反射板のような平板３０の向きと角度を調整するように構成されている。パネル３０は、このパネル３０の背面に設けられた３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃで高さを調整して、パネル３０の向きと角度が任意に調整できる。
【００３４】
図５に示すように、３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、高さの調整機構３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが配置されている。高さの調整機構３１Ａは、球面軸受３２ａを有している。高さの調整機構３１Ｂは、図１に示す多自由度球面軸受１８を有している。高さの調整機構３１Ｃは、図２に示す多自由度球面軸受１０を有している。
この球面軸受３２ａは通常の構造の球面軸受を採用しており、球面軸受３２ａは支持体３８Ａに固定されている。多自由度球面軸受１８は、支持体３８Ｂに固定され、多自由度球面軸受１０は、支持体３８Ｃに固定されている。
【００３５】
支持体３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、それぞれ調整ねじ３３により基板３４に対して保持されている。調整ねじ３３の下端には、調整ねじ３３を回転させるためのつまみ３５が設けられている。つまみ３５を操作して調整ねじ３３を回転することで、支持体３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは昇降されて、支持体３８Ａ、３８Ｂ、３８ＣのＺ方向の高さをそれぞれ調整することができる。
【００３６】
上述したように、図４と図５に示す例では、調整位置３０ａに取り付けられる球面軸受３２ａは、従来技術の球面軸受と同様の回転して揺動するのみの球面軸受である。これに対して、図４と図５に示す調整位置３０ｂに取り付けられる球面軸受は、図２の多自由度球面軸受１８であり、図２と図３に示す多自由度球面軸受１８の転動溝２０ｄ、２３ｂの形成方向が、矢印調整位置３０ａと調整位置３０ｃとを結ぶラインＬに沿うように、多自由度球面軸受１８が支持体３８Ｂに取り付けられている。
図４と図５に示す調整位置３０ｃに取り付けられる球面軸受は、図１の多自由度球面軸受１０である。
【００３７】
このようにそれぞれの調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃに球面軸受３２ａ、１８，１０をそれぞれ配置することによって、パネル３０は次のように移動可能である。すなわち、調整位置３０ａでは、平板３０は揺動するのみで球面軸受３２ａとパネル３０との位置関係は変わることない。しかし、調整位置３０ｂでは、図４に矢印Ｐで示すように、パネル３０は調整位置３０ａと調整位置３０ｂとを結ぶラインＬに沿って移動可能となり、調整位置３０ｃでは、図４に十字の矢印Ｐ１，Ｐ２で示すように、パネル３０は任意の方向に移動可能である。このため、パネルの角度調整装置３００は、調整位置３０ａを基準位置とした距離の差の吸収装置を構成できる。
【００３８】
多自由度球面軸受１８，１０は、適切なプリロードをかけることによって、滑らかに移動することができると共に、充分な剛性を得ることができるので、パネルの角度調整装置３００は、多自由度球面軸受１８，１０を採用することによって、長期間にわたって風雪にさらされても、強風に耐えることができる。しかも、パネルの角度調整装置３００は、パネル３０の角度の調整が容易であり、パネル３０における距離の差が吸収できる距離差の吸収装置として機能する。
【００３９】
図６は、パネルの角度調整パネル装置４００に対して、３つの多自由度球面軸受１８を採用したときの第２の実施例を示す平面図である。図７は本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第２の実施例の構造を示す断面図である。
図６を参照すると、角度調整装置４００は、一定の方向のみに移動する３つの多自由度球面軸受１８，１８，１８を有している。多自由度球面軸受１８，１８，１８が、調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ配置されており、各移動方向は矢印ＰＴで示している。各多自由度球面軸受１８，１８，１８の移動方向ＰＴがパネル３０の中心位置Ｏに向かうように各多自由度球面軸受１８，１８，１８が配置されれば、３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおいてパネル３０の高さを調整しても、パネル３０の中心位置Ｏが移動することなくパネル３０の角度の調整を行うことができる。
【００４０】
図６に示す角度調整装置４００は、第１の実施例と同様に、パネル３０を、背面に設けられた３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃで高さを調整して、平板３０の向きと角度を任意に調整する。３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおける高さの調整機構３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、パネル３０に取り付けられた多自由度球面軸受１８，１８，１８をそれぞれ調整ねじ３３で昇降させて、基板３４からの高さを変えることによって、パネル３０の傾きの方向と角度を任意に調整する。調整ねじ３３の下端には、調整ねじ３３を回転させるためのつまみ３５が設けられている。
【００４１】
調整ねじ３３は、基板３４に固定された軸受ハウジング３６に設けられた玉軸受３７によって回転可能に支持されている。調整ねじ３３のねじ込まれた球面軸受の支持体３８は、回り止め３９によって軸受ハウジング３６に対して回転不能となっているので、調整ねじ３３の回転によって支持体３８が回転することはない。
【００４２】
このように構成することによって、パネル３０の高さを調整してもつまみ３５の位置が移動しないようにすることができ、つまみ３５を歯車に代えて、任意のモータのような駆動手段によって、パネル３０の高さを自動的に調整することも可能になる。このような、調整ねじ３３の回転によって支持体３８が回転しない構造は、図５の角度調整装置３００においても採用することができる。
【００４３】
以上説明したように、図４と図５の実施例においては、角度調整装置３００の調整位置３０ａに取り付けられる球面軸受３２ａは、従来技術の球面軸受と同様の球面軸受とし、調整位置３０ｂに取り付けられる球面軸受は、図２の多自由度球面軸受１８を採用し、調整位置３０ｃに取り付けられる球面軸受は、図１の多自由度球面軸受１０を採用している。図２の多自由度球面軸受１８の転動溝２０ｄ、２３ｂが、調整位置３０ａと調整位置３０ｂとを結ぶラインＬに沿うように、多自由度球面軸受１８が取り付けられている。
【００４４】
これにより、調整位置３０ａ〜３０ｃに球面軸受を配置することによって、調整位置３０ａでは揺動するのみで球面軸受３２ａとパネル３０との位置は変わらず、調整位置３０ｂでは調整位置３０ａと調整位置３０ｂとを結ぶラインＬに沿って移動可能となり、調整位置３０ｃでは任意の方向Ｐ１，Ｐ２に移動可能である。このため、角度調整装置３００は、調整位置３０ａを基準位置とした距離の差の吸収装置を構成することができる。
【００４５】
一方、図６と図７の実施例においては、全部の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対して、一定の方向のみに移動する多自由度球面軸受１８が、移動方向を矢印ＰＴで示すようにパネル３０の中心位置Ｏに向かうように配置されている。各多自由度球面軸受１８，１８，１８の移動方向がパネル３０の中心位置Ｏに向かうように配置すれば、３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃでパネル３０の高さを調整しても、パネル３０の中心位置Ｏが移動することなくパネル３０の角度の調整を行うことができる。
【００４６】
本発明の実施例の多自由度球面軸受１０，１８は、以上に述べたように構成されているので、保持しようとする対象物として、平板、例えば大型のパラボラアンテナのように屋外に設置され、長期間にわたって屋外で風雪にさらされるパネルの角度を調整するための角度調整装置に採用できる。多自由度球面軸受１０，１８を採用することで、調整された反射面の角度が変わることなく、多自由度球面軸受１０，１８は強風にも耐えられるように充分な剛性を有する。パネルの角度調整装置の多自由度球面軸受１０，１８は、角度の変化による距離の差及び気温の高低によるパネル自体の伸び縮みの吸収装置としても使用することができる。
【００４７】
本発明の実施例の多自由度球面軸受は、内部に凹状の球面が形成された外筒１１，１９と、外筒１１，１９の凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体１２，２０と、を有する。中心球体１２，２０は、中心球体１２，２０の中央に貫通孔１２ｂ、２０ｂが形成されると共に、貫通孔の両端部に対応する中心球体１２，２０の部分には、貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面１２ｃ、２０ｃが形成され、中心球体の貫通孔に遊嵌される中心軸１５，２３の両端に形成されたフランジ面１５ａ，２３ａによって中心軸１５，２３は中心球体の摺動面１２ｃ、２０ｃに沿って移動可能である。これにより、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、かつ、充分な剛性が得られる。
【００４８】
本発明の多自由度球面軸受は、外筒の凹状の球面と中心球体の外周との間に複数の小球を配置して玉軸受とし、中心球体の摺動面と中心軸のフランジ面との間に多数の小球を配置して別の玉軸受とする。これにより、多自由度球面軸受の中心球体は、外筒に対して玉軸受を用いてＲ方向にスムーズに揺動でき、中心軸は中心球体に対してスムーズに移動して、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができる。
【００４９】
本発明の多自由度球面軸受は、中心球体の摺動面及び中心軸のフランジ面の少なくとも一方の面に、小球を転動するための複数条の転動溝が相互に平行に形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
本発明の多自由度球面軸受は、複数条の転動溝が、中心球体の摺動面及び中心軸のフランジ面の片側のみに形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
【００５０】
本発明の多自由度球面軸受は、複数条の転動溝が、中心軸の前記フランジ面に形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
本発明の多自由度球面軸受は、複数条の転動溝が、中心軸の片側のフランジ面のみに形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
【００５１】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
外筒１１，１９は本体とも呼ぶことができ、例えば円柱形や角柱形を有することができる。また、保持しようとする対象物であるパネル３０は、図４と図６に示す均一な厚みを有する板形状に限らず、他の形状、例えば長方形や円形であっても良い。保持しようとする対象物は、パネルに限らず装置や部品の水平だしを行うためのベース等厚みのある物体であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の多自由度球面軸受の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の多自由度球面軸受の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は第２の実施例の中心軸のフランジ面を示す図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】角度を調整されるパネルの第１の実施例を示す平面図である。
【図５】角度調整装置の第１の実施例の構造を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】角度を調整されるパネルの第２の実施例を示す平面図である。
【図７】角度調整装置の第２の実施例の構造を示す断面図である。
【図８】従来技術を示す角度を調整されるパネルの平面図である。
【図９】従来技術を示す角度調整装置の実施例の構造を示す図８のＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，１８ 多自由度球面軸受
１１，１９ 外筒
１１ａ，１９ａ 凹状の球面
１２，２０ 中心球体
１２ａ，２０ａ 外周
１２ｂ，２０ｂ 貫通孔
１２ｃ，２０ｃ 摺動面
１３，２１ リテーナ
１４，２２ 小球
１５，２３ 中心軸
１５ａ，２３ａ フランジ面
１６，２４ リテーナ
１７，２５ 小球
２０ｄ，２３ｂ 転動溝
３０ パネル（保持しようとする対象物の一例）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 調整位置
３１ 調整機構
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 球面軸受
３３ 調整ねじ
３４ 基板
３５ つまみ
３６ 軸受ハウジング
３７ 玉軸受
３８ 支持体
３９ 回り止め
１５０，１５１ フランジ
２５０，２５１ フランジ
３００，４００ パネルの角度調整装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多自由度球面軸受に関し、特に中心球体の中央に貫通孔を設け、この貫通孔に中心軸を挿通して、この中心軸を中心球体において貫通孔に直交する方向にも移動可能な多自由度球面軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保持しようとする対象物を保持して対象物の角度を調整できるようにするために、球面軸受が用いられる。この球面軸受は、外周部材と、保持器と、複数の鋼球と、ロッドの先端部を有している。ロッドの先端部は球体状であり、保持器は外周部材の凹部内に配置されている。ロッドの先端部と保持器との間には、複数の鋼球が配置されていて、ロッドの先端部が外周部材に対して複数の鋼球を介して揺動できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
ところで保持しようとする対象物として多数のパネルの集合体、例えば大型のパラポラアンテナは、個々の反射面を構成するパネルをそれぞれ異なった所定の角度に調整して固定し、全体としてパラボラ状のアンテナ面を形成するように構成されている。
【０００３】
しかしながら、このようなパラボラアンテナは、個々の反射面を構成するパネルを取り付けるためにパネルの角度調整装置が用いられている。パネルの角度調整装置は、基体を有しており、この基体が大型の溶接構造のフレームとなっているので、この基体において反射面を取り付ける取付け位置が高い精度で仕上げられていることは期待できない。このため、個々の反射面となるパネルを取り付けた後で、各パネルの反射面の角度をそれぞれ調整する必要が生じる。
【０００４】
そして、このような大型のパラボラアンテナは山頂に近い屋外に設置されるものなので、一旦設置されたパラボラアンテナは、その後、長期間にわたって屋外で外気温度の大きな変化と風雪にさらされた状態で設置されることになる。このため、パラボラアンテナは、長期間にわたって、調整された反射面の角度が変わることがないように、強風にも耐えられるようにしっかりと固定されなければならない。さらに外気温度が大きく変化してパネル自体が伸び縮みしてもパネルにその応力が加わらないよう支持部はパネルの伸縮方向に対し拘束があってはならない。
【０００５】
このようなパネルの角度調整装置の一例を図８及び図９に示す。
ここで、図８は角度が調整されるパネル５０の平面図である。図８に示すパネル５０の背面に設けられた３個所の調整位置５１ａ、５１ｂ、５１ｃの高さを調整して、パネル５０の角度を調整する。図９は図８のＤ−Ｄ断面図であり、例えば、図９に示す構造の角度調整装置５２は、パネル５０の角度を調整するように構成されている。
【０００６】
図９に示す角度調整装置５２は、パネル５０の３個所の調整位置５１ａ、５１ｂ、５１ｃにおいて基台５３からの高さを調整することによってパネル５０の傾き方向と角度を調整する。パネル５０に取り付けられた球面軸受５４ａ、５４ｂ、５４ｂをそれぞれ調整ねじ５５で昇降させることによってパネル５０の傾きの方向と角度を任意に調整する。そして、調整ねじ５５の下端には、調整ねじ５５を回転させるための最も簡便な駆動源として、つまみ５６が設けられている。
【特許文献１】特開２００２−３３９９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このような構造の角度調整装置５２では、パネル５０を傾斜させることによって、図８に示す調整位置５１ａから調整位置５１ｂ、５１ｃまでの距離Ｌ１と、図９に示す球面軸受５４ａ、５４ｂ間の距離Ｌ２との間に距離との差が生じる。この距離の差（Ｌ２−Ｌ１）を吸収するために、パネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂの間には何らかの距離の差の吸収装置を設けるか、あるいは角度の調整後にパネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂとを固定しなければならない。
【０００８】
しかし、パネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂの間に距離の差の吸収装置を設けると、通常の吸収装置ではどうしても剛性が低くなり、長期間にわたって風雪にさらされ、強風に耐えることが困難になる。一方、角度の調整後にパネル５０と球面軸受５４ａ、５４ｂとを固定すれば、充分な剛性は得られるが、パネル５０の取付作業に手間が掛かり、特に、現地で角度の調整をしなければならないときには、高所などの危険個所で、手間の掛かるパネル５０の取付け作業をしなければならない。
そこで、本発明は、上記のような従来技術の課題を解消するために、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、充分な剛性が得られる多自由度球面軸受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】
上記課題を解消するために、本発明の多自由度球面軸受は、内部に凹状の球面が形成された外筒と、前記外筒の前記凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体と、を有する球面軸受において、
前記中心球体は、前記中心球体の中央に貫通孔が形成されると共に、前記貫通孔の両端部に対応する前記中心球体の部分には、前記貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面がそれぞれ形成され、
前記中心球体の前記貫通孔に遊嵌される中心軸であって、前記中心軸の両端に形成されたフランジ面によって前記中心球体の前記摺動面に沿って移動可能な前記中心軸を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の多自由度球面軸受は、好ましくは前記外筒の前記凹状の球面と前記中心球体の前記外周との間に複数の小球を配置して玉軸受とし、前記中心球体の前記摺動面と前記中心軸の前記フランジ面との間に多数の小球を配置して別の玉軸受とすることを特徴とする。
本発明の多自由度球面軸受は、好ましくは前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の少なくとも一方の面に、前記小球を転動するための複数条の転動溝が相互に平行に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の多自由度球面軸受は、好ましくは前記複数条の転動溝が、前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の片側のみに形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多自由度球面軸受によれば、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、充分な剛性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の多自由度球面軸受の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の多自由度球面軸受の第１の実施例を示す断面図であり、図２は、第２の実施例を示す断面図である。
図３（ａ）は、第２の実施例の中心軸のフランジのフランジ面２３ａを示し、図２におけるＡ−Ａ線における断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００１４】
図４は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置により角度が調整されるパネルの第１の実施例を示す平面図であり、図５は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第１の実施例の構造を示す図４のＣ−Ｃ線における断面図である。
図６は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置により角度が調整されるパネルの第２の実施例を示す平面図である。図７は本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第２の実施例の構造を示す断面図である。
【００１５】
図１を参照して、第１の実施例の多自由度球面軸受１０を説明する。
図１の多自由度球面軸受１０は、外筒１１と中心球体１２を有している球面軸受である。外筒１１の内部には、凹状の球面１１ａが形成されている。中心球体１２の外周面１２ａは球面状であり、外周面１２ａは外筒１１の凹状の球面１１ａによって揺動可能に支持されている。
【００１６】
多自由度球面軸受１０では、外筒１１の凹状の球面１１ａと中心球体１２の外周１２ａとの間に、リテーナ１３によって相互に離間された多数の小球１４が配置されている。リテーナ１３と多数の小球１４は玉軸受１６１を構成している。これにより、中心球体１２は、外筒１１に対して玉軸受１６１の多数の小球１４を介して、Ｒ方向に沿って揺動可能である。
【００１７】
中心球体１２には、その中央に貫通孔１２ｂが形成されており、この貫通孔１２ｂの両端部（一方の端部と他方の端部）には、貫通孔１２ｂに直交し且つ相互に平行な摺動面１２ｃ、１２ｃが形成されている。上側の摺動面１２ｃと下側の摺動面１２ｃは平行な面である。
中心球体１２の貫通孔１２ｂには、中心軸１５が遊嵌されている。すなわち、中心軸１５の直径は貫通孔１２ｂの内径よりも小さく形成されていることにより、中心軸１５は、貫通孔１２ｂ内において、中心軸１５の軸方向Ｚに対して直交する方向に形成される面内（図１のＸ―Ｙ面内）において移動可能である。
【００１８】
この中心軸１５の両端部１５Ｆ、１５Ｇには、フランジ１５０，１５１がねじ１５２を用いてそれぞれ固定されている。フランジ１５０，１５１の内面側には、中心軸１５に直交し且つ相互に平行なフランジ面１５ａがそれぞれ形成されている。フランジ１５０，１５１は中心軸１５の組立体の一部である。
多自由度球面軸受１０は、中心球体１２の摺動面１２ｃとフランジ１５０のフランジ面１５ａとの間と、そして中心球体１２の摺動面１２ｃとフランジ１５１のフランジ面１５ａとの間に、それぞれリテーナ１６を備えている。各リテーナ１６には、相互に離間された多数の小球１７が配置されている。リテーナ１６と多数の小球１７は、玉軸受１６０を構成している。
これにより、中心軸１５とフランジ１５０，１５１の組立体は、第１のフランジ１５０，のフランジ面１５ａと第２のフランジ１５１のフランジ面１５ａと、中心球体１２の摺動面１２ｃ、１２ｃに沿って、玉軸受１６０、１６０を介して、Ｘ―Ｙ面において移動可能となっている。
【００１９】
この多自由度球面軸受１０では、玉軸受１６０，１６１が示されているが、玉軸受である必然性はない。例えば、この小球１４、１７は含油焼結金属やプラスチックのような軸受材料としてもよい。
あるいは、この玉軸受１６０，１６１または軸受材料自体も無くして、外筒１１の凹状の球面１１ａが中心球体１２の外周１２ａを支持して、中心球体１２の摺動面１２ｃが中心軸１５のフランジ面１５ａを支持するようにしてもよい。このように構成することによって、多自由度球面軸受１０における滑らかな調整はやや行いにくくなるが、構造を単純化でき、より高い剛性を得ることができる。
【００２０】
多自由度球面軸受１０は、上記のように構成されているので、中心球体１２が外筒１１の内部をＲ方向に沿って自由に揺動可能であり、中心軸１５は、中心軸１５に直交する面内では、中心球体１２に対して任意の方向に移動可能となっている。
【００２１】
次に、図２と図３を参照して、第２の実施例の多自由度球面軸受１８を説明する。
図２の多自由度球面軸受１８は、外筒１９と中心球体２０を有している球面軸受である。外筒１９の内部には、凹状の球面１９ａが形成されている。中心球体２０の外周面２０ａは球面状であり、外周面２０ａは外筒１９の凹状の球面１９ａによって、Ｒ方向に沿って揺動可能に支持されている。
【００２２】
多自由度球面軸受１８では、外筒１９の凹状の球面１９ａと中心球体２０の外周２０ａとの間に、リテーナ２１によって相互に離間された多数の小球２２が配置されている。リテーナ２１と多数の小球２２は、玉軸受１６１を構成している。これにより、中心球体２０は、外筒１９に対して玉軸受１６１の多数の小球２２を介して、Ｒ方向に揺動可能である。
【００２３】
中心球体２０には、その中央に貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂの両端部には、貫通孔２０ｂに直交し且つ相互に平行な摺動面２０ｃ、２０ｃが形成されている。上側の摺動面２０ｃと下側の摺動面２０ｃは、平行である。
中心球体２０の貫通孔２０ｂには、中心軸２３が遊嵌されている。すなわち、中心軸２３の直径は貫通孔２０ｂの内径よりも小さく形成されていることにより、中心軸２３は、貫通孔２０ｂ内において、中心軸２３の軸方向Ｚに対して直交する方向に形成される面内（図２のＸ―Ｙ面内）において移動可能である。
【００２４】
この中心軸２３の両端部２３Ｆ、２３Ｇには、フランジ２５０，２５１がねじ１５２を用いてそれぞれ固定されている。フランジ２５０，２５１の内面側には、中心軸２３に直交し且つ相互に平行なフランジ面２３ａがそれぞれ形成されている。
多自由度球面軸受１８は、中心球体２０の摺動面２０ｃとフランジ２５０のフランジ面１５ａとの間と中心球体２０の摺動面２０ｃと、フランジ２５１のフランジ面１５ａとの間に、それぞれリテーナ２４を備えている。各リテーナ２４には、相互に離間された多数の小球２５が配置されている。リテーナ２４と多数の小球２５は、玉軸受１６０を構成している。
これにより、中心軸２３とフランジ２５０，２５１の組立体は、第１のフランジ２５０，のフランジ面２３ａと第２のフランジ２５１のフランジ面２３ａと、中心球体１２の摺動面２０ｃ、２０ｃに沿って、玉軸受１６０、１６０を介してＸ―Ｙ面内のＸ方向において移動可能となっている。このように、中心軸２３とフランジ２５０，２５１の組立体がＸ方向にだけ移動可能になっているのは、多自由度球面軸受１８が、次に図３と図２を参照して説明する移動方向規制部９９を備えているからである。この移動方向規制部９９は、中心軸２３とフランジ２５０，２５１の組立体がＸ―Ｙ面内においてＸ方向のみに沿って移動できるように移動方向を規制する。
【００２５】
図３（ａ）は、第２の実施例の中心軸２３のフランジ２５０，２５１のフランジ面２３ａを示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面構造を示している。
図３（ａ）と図３（ｂ）を参照すると、中心軸２のフランジ２５０，２５１のフランジ面２３ａの形状例が詳細に示されている。
図３（ａ）と図３（ｂ）に示すように、中心軸２３のフランジ面２３ａには、複数条の転動溝２３ｂが互いに平行に形成されている。
【００２６】
これに対して、図２に示すように、中心球体２０の摺動面２０ｃには、複数条の転動溝２０ｄが互いに平行に形成されている。複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄはそれぞれ対面した位置に形成されており、複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄは、共に図２の紙面垂直方向（Ｘ方向）に沿って形成されており、対応する位置の転動溝２３ｂと転動溝２０ｄの間には、複数の小球２５が配置されている。複数の小球２５はリテーナ２４で離間されている。この複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄと複数の小球２５は、上述した移動方向規制部９９を構成している。
【００２７】
これにより、複数条の転動溝２３ｂと複数条の転動溝２０ｄは、複数の小球２５を転動する役割を果たす。この転動溝２０ｄ、２３ｂを設けることによって、中心軸２３の移動は、中心球体２３の貫通孔２３ｂの軸方向Ｚに直交するＸ―Ｙ平面においてＸ方向（図２の紙面垂直方向）のみに制限することができる。
【００２８】
また、図２と図３に示す実施例では、中心球体２０の両端面に形成された摺動面２０ｃと中心軸２３の上下のフランジ面２３ａには、それぞれ転動溝２０ｄ、２３ｂが形成されている。
しかしこれに限らず、本発明の他の実施例として、中心球体２０の上側の摺動面２０ｃと中心軸２０の上側のフランジ面２３ａとにそれぞれ転動溝２０ｄ、２３ｂを形成するが、中心球体２０の下側の摺動面２０ｃと中心軸２０の下側のフランジ面２３ａはそれぞれ溝のない平面のままの形状としても同様の効果が得られる。これにより、多自由度球面軸受の構造が単純化できる。
【００２９】
本発明のさらに他の実施例として、中心軸２３の上下のフランジ面２３ａ、２３ａのみに転動溝２３ｂを形成して、中心球体２０の上側と下側の摺動面２０ｃ、２０ｃでは転動溝２０ｄを形成しないようにすることもできる。このときには、もちろん上下のフランジ面２３ａに形成される転動溝２３ｂが、相互に平行でなければならない。このように構成すると、中心球体２０の摺動面２０ｃ、２０ｃには転動溝２０ｄが形成されていないので、中心球体２０は中心軸２３に対して回転可能となるが、中心球体２０の摺動面２０ｃは相互に平行に形成されているので、中心球体２０が回転したとしても何の支障も生じない。
【００３０】
本発明のさらに他の実施例として、この転動溝２３ｂが設けられる位置を、中心軸２３の上側のフランジ２５０のフランジ面２３ａのみにすることも可能である。また、小球の代わりに含油焼結金属やプラスチックのような軸受材料を使用したスベリ軸受を使用する場合には、中心球体２０の摺動面２０ｃと中心軸２３のフランジ面２３ａには、転動溝と同様の嵌合溝を形成して、小球の代わりの軸受材料に対してこの嵌合溝に嵌まるような形状の突起を形成してすることによって、全く同様に構成することができる。
【００３１】
以上説明したように、図２と図３に示す多自由度球面軸受１８では、転動溝２０ｄが上側の摺動面２０ｃと下側の摺動面２０ｃの両方に設けられ、転動溝２３ｂが上側のフランジ面２３ａと下側のフランジ面２３ａの両方に設けられている。あるいは、中心球体２０の上側の摺動面２０ｃと中心軸２０の上側のフランジ面２３ａとにそれぞれ転動溝２０ｄ、２３ｂを形成はするが、中心球体２０の下側の摺動面２０ｃと中心軸２０の下側のフランジ面２３ａはそれぞれ溝のない平面のままの形状とする。さらに、中心軸２３の上下のフランジ面２３ａ、２３ａのみに転動溝２３ｂを形成して、中心球体２０の上側と下側の摺動面２０ｃ、２０ｃでは転動溝２０ｄを形成しないようにすることもできる。
このように、転動溝２０ｄ、２３ｂは、摺動面２０ｃとフランジ面２３ａに対して、任意に選択して形成することができる。いずれにしても、図２に示す多自由度球面軸受１８では、中心球体２０が外筒１９の内部において自由にＲ方向に沿って揺動可能であり、かつ中心軸２３が、中心球体２０に対して転動溝２０ｄ又は転動溝２３ｂに沿った一定の方向（Ｘ方向）のみに移動可能となっている。
【００３２】
次に、図１に示す多自由度球面軸受１０、あるいは図２と図３に示す多自由度球面軸受１８が、平板の角度調整装置に採用された場合における角度調整のための構造を、図４と図５を参照して説明する。
図４は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置により角度が調整される平板の第１の実施例を示す平面図である。図５は、本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第１の実施例の構造を示す図４のＣ−Ｃ線における断面図である。
【００３３】
図４と図５に示すパネルの角度調整装置３００は、例えばパラボラアンテナの反射板のような平板３０の向きと角度を調整するように構成されている。パネル３０は、このパネル３０の背面に設けられた３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃで高さを調整して、パネル３０の向きと角度が任意に調整できる。
【００３４】
図５に示すように、３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、高さの調整機構３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが配置されている。高さの調整機構３１Ａは、球面軸受３２ａを有している。高さの調整機構３１Ｂは、図１に示す多自由度球面軸受１８を有している。高さの調整機構３１Ｃは、図２に示す多自由度球面軸受１０を有している。
この球面軸受３２ａは通常の構造の球面軸受を採用しており、球面軸受３２ａは支持体３８Ａに固定されている。多自由度球面軸受１８は、支持体３８Ｂに固定され、多自由度球面軸受１０は、支持体３８Ｃに固定されている。
【００３５】
支持体３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、それぞれ調整ねじ３３により基板３４に対して保持されている。調整ねじ３３の下端には、調整ねじ３３を回転させるためのつまみ３５が設けられている。つまみ３５を操作して調整ねじ３３を回転することで、支持体３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは昇降されて、支持体３８Ａ、３８Ｂ、３８ＣのＺ方向の高さをそれぞれ調整することができる。
【００３６】
上述したように、図４と図５に示す例では、調整位置３０ａに取り付けられる球面軸受３２ａは、従来技術の球面軸受と同様の回転して揺動するのみの球面軸受である。これに対して、図４と図５に示す調整位置３０ｂに取り付けられる球面軸受は、図２の多自由度球面軸受１８であり、図２と図３に示す多自由度球面軸受１８の転動溝２０ｄ、２３ｂの形成方向が、矢印調整位置３０ａと調整位置３０ｃとを結ぶラインＬに沿うように、多自由度球面軸受１８が支持体３８Ｂに取り付けられている。
図４と図５に示す調整位置３０ｃに取り付けられる球面軸受は、図１の多自由度球面軸受１０である。
【００３７】
このようにそれぞれの調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃに球面軸受３２ａ、１８，１０をそれぞれ配置することによって、パネル３０は次のように移動可能である。すなわち、調整位置３０ａでは、平板３０は揺動するのみで球面軸受３２ａとパネル３０との位置関係は変わることない。しかし、調整位置３０ｂでは、図４に矢印Ｐで示すように、パネル３０は調整位置３０ａと調整位置３０ｂとを結ぶラインＬに沿って移動可能となり、調整位置３０ｃでは、図４に十字の矢印Ｐ１，Ｐ２で示すように、パネル３０は任意の方向に移動可能である。このため、パネルの角度調整装置３００は、調整位置３０ａを基準位置とした距離の差の吸収装置を構成できる。
【００３８】
多自由度球面軸受１８，１０は、適切なプリロードをかけることによって、滑らかに移動することができると共に、充分な剛性を得ることができるので、パネルの角度調整装置３００は、多自由度球面軸受１８，１０を採用することによって、長期間にわたって風雪にさらされても、強風に耐えることができる。しかも、パネルの角度調整装置３００は、パネル３０の角度の調整が容易であり、パネル３０における距離の差が吸収できる距離差の吸収装置として機能する。
【００３９】
図６は、パネルの角度調整パネル装置４００に対して、３つの多自由度球面軸受１８を採用したときの第２の実施例を示す平面図である。図７は本発明の多自由度球面軸受の実施例が用いられている角度調整装置の第２の実施例の構造を示す断面図である。
図６を参照すると、角度調整装置４００は、一定の方向のみに移動する３つの多自由度球面軸受１８，１８，１８を有している。多自由度球面軸受１８，１８，１８が、調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ配置されており、各移動方向は矢印ＰＴで示している。各多自由度球面軸受１８，１８，１８の移動方向ＰＴがパネル３０の中心位置Ｏに向かうように各多自由度球面軸受１８，１８，１８が配置されれば、３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおいてパネル３０の高さを調整しても、パネル３０の中心位置Ｏが移動することなくパネル３０の角度の調整を行うことができる。
【００４０】
図６に示す角度調整装置４００は、第１の実施例と同様に、パネル３０を、背面に設けられた３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃで高さを調整して、平板３０の向きと角度を任意に調整する。３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおける高さの調整機構３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、パネル３０に取り付けられた多自由度球面軸受１８，１８，１８をそれぞれ調整ねじ３３で昇降させて、基板３４からの高さを変えることによって、パネル３０の傾きの方向と角度を任意に調整する。調整ねじ３３の下端には、調整ねじ３３を回転させるためのつまみ３５が設けられている。
【００４１】
調整ねじ３３は、基板３４に固定された軸受ハウジング３６に設けられた玉軸受３７によって回転可能に支持されている。調整ねじ３３のねじ込まれた球面軸受の支持体３８は、回り止め３９によって軸受ハウジング３６に対して回転不能となっているので、調整ねじ３３の回転によって支持体３８が回転することはない。
【００４２】
このように構成することによって、パネル３０の高さを調整してもつまみ３５の位置が移動しないようにすることができ、つまみ３５を歯車に代えて、任意のモータのような駆動手段によって、パネル３０の高さを自動的に調整することも可能になる。このような、調整ねじ３３の回転によって支持体３８が回転しない構造は、図５の角度調整装置３００においても採用することができる。
【００４３】
以上説明したように、図４と図５の実施例においては、角度調整装置３００の調整位置３０ａに取り付けられる球面軸受３２ａは、従来技術の球面軸受と同様の球面軸受とし、調整位置３０ｂに取り付けられる球面軸受は、図２の多自由度球面軸受１８を採用し、調整位置３０ｃに取り付けられる球面軸受は、図１の多自由度球面軸受１０を採用している。図２の多自由度球面軸受１８の転動溝２０ｄ、２３ｂが、調整位置３０ａと調整位置３０ｂとを結ぶラインＬに沿うように、多自由度球面軸受１８が取り付けられている。
【００４４】
これにより、調整位置３０ａ〜３０ｃに球面軸受を配置することによって、調整位置３０ａでは揺動するのみで球面軸受３２ａとパネル３０との位置は変わらず、調整位置３０ｂでは調整位置３０ａと調整位置３０ｂとを結ぶラインＬに沿って移動可能となり、調整位置３０ｃでは任意の方向Ｐ１，Ｐ２に移動可能である。このため、角度調整装置３００は、調整位置３０ａを基準位置とした距離の差の吸収装置を構成することができる。
【００４５】
一方、図６と図７の実施例においては、全部の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対して、一定の方向のみに移動する多自由度球面軸受１８が、移動方向を矢印ＰＴで示すようにパネル３０の中心位置Ｏに向かうように配置されている。各多自由度球面軸受１８，１８，１８の移動方向がパネル３０の中心位置Ｏに向かうように配置すれば、３個所の調整位置３０ａ、３０ｂ、３０ｃでパネル３０の高さを調整しても、パネル３０の中心位置Ｏが移動することなくパネル３０の角度の調整を行うことができる。
【００４６】
本発明の実施例の多自由度球面軸受１０，１８は、以上に述べたように構成されているので、保持しようとする対象物として、平板、例えば大型のパラボラアンテナのように屋外に設置され、長期間にわたって屋外で風雪にさらされるパネルの角度を調整するための角度調整装置に採用できる。多自由度球面軸受１０，１８を採用することで、調整された反射面の角度が変わることなく、多自由度球面軸受１０，１８は強風にも耐えられるように充分な剛性を有する。パネルの角度調整装置の多自由度球面軸受１０，１８は、角度の変化による距離の差及び気温の高低によるパネル自体の伸び縮みの吸収装置としても使用することができる。
【００４７】
本発明の実施例の多自由度球面軸受は、内部に凹状の球面が形成された外筒１１，１９と、外筒１１，１９の凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体１２，２０と、を有する。中心球体１２，２０は、中心球体１２，２０の中央に貫通孔１２ｂ、２０ｂが形成されると共に、貫通孔の両端部に対応する中心球体１２，２０の部分には、貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面１２ｃ、２０ｃが形成され、中心球体の貫通孔に遊嵌される中心軸１５，２３の両端に形成されたフランジ面１５ａ，２３ａによって中心軸１５，２３は中心球体の摺動面１２ｃ、２０ｃに沿って移動可能である。これにより、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができ、かつ、充分な剛性が得られる。
【００４８】
本発明の多自由度球面軸受は、外筒の凹状の球面と中心球体の外周との間に複数の小球を配置して玉軸受とし、中心球体の摺動面と中心軸のフランジ面との間に多数の小球を配置して別の玉軸受とする。これにより、多自由度球面軸受の中心球体は、外筒に対して玉軸受を用いてＲ方向にスムーズに揺動でき、中心軸は中心球体に対してスムーズに移動して、保持しようとする対象物の角度の調整が可能であると共に距離の差も吸収することができる。
【００４９】
本発明の多自由度球面軸受は、中心球体の摺動面及び中心軸のフランジ面の少なくとも一方の面に、小球を転動するための複数条の転動溝が相互に平行に形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
本発明の多自由度球面軸受は、複数条の転動溝が、中心球体の摺動面及び中心軸のフランジ面の片側のみに形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
【００５０】
本発明の多自由度球面軸受は、複数条の転動溝が、中心軸の前記フランジ面に形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
本発明の多自由度球面軸受は、複数条の転動溝が、中心軸の片側のフランジ面のみに形成されている。これにより、保持しようとする対象物の距離の差を吸収する方向は、転動溝に沿って一定の方向に規制することができる。
【００５１】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
外筒１１，１９は本体とも呼ぶことができ、例えば円柱形や角柱形を有することができる。また、保持しようとする対象物であるパネル３０は、図４と図６に示す均一な厚みを有する板形状に限らず、他の形状、例えば長方形や円形であっても良い。保持しようとする対象物は、パネルに限らず装置や部品の水平だしを行うためのベース等厚みのある物体であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の多自由度球面軸受の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の多自由度球面軸受の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は第２の実施例の中心軸のフランジ面を示す図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】角度を調整されるパネルの第１の実施例を示す平面図である。
【図５】角度調整装置の第１の実施例の構造を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】角度を調整されるパネルの第２の実施例を示す平面図である。
【図７】角度調整装置の第２の実施例の構造を示す断面図である。
【図８】従来技術を示す角度を調整されるパネルの平面図である。
【図９】従来技術を示す角度調整装置の実施例の構造を示す図８のＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，１８ 多自由度球面軸受
１１，１９ 外筒
１１ａ，１９ａ 凹状の球面
１２，２０ 中心球体
１２ａ，２０ａ 外周
１２ｂ，２０ｂ 貫通孔
１２ｃ，２０ｃ 摺動面
１３，２１ リテーナ
１４，２２ 小球
１５，２３ 中心軸
１５ａ，２３ａ フランジ面
１６，２４ リテーナ
１７，２５ 小球
２０ｄ，２３ｂ 転動溝
３０ パネル（保持しようとする対象物の一例）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 調整位置
３１ 調整機構
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 球面軸受
３３ 調整ねじ
３４ 基板
３５ つまみ
３６ 軸受ハウジング
３７ 玉軸受
３８ 支持体
３９ 回り止め
１５０，１５１ フランジ
２５０，２５１ フランジ
３００，４００ パネルの角度調整装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に凹状の球面が形成された外筒と、前記外筒の前記凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体と、を有する球面軸受において、
前記中心球体は、前記中心球体の中央に貫通孔が形成されると共に、前記貫通孔の両端部に対応する前記中心球体の部分には、前記貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面がそれぞれ形成され、
前記中心球体の前記貫通孔に遊嵌される中心軸であって、前記中心軸の両端に形成されたフランジ面によって前記中心球体の前記摺動面に沿って移動可能な前記中心軸を有することを特徴とする多自由度球面軸受。
【請求項２】
前記外筒の前記凹状の球面と前記中心球体の前記外周との間に複数の小球を配置して玉軸受とし、前記中心球体の前記摺動面と前記中心軸の前記フランジ面との間に多数の小球を配置して別の玉軸受とすることを特徴とする請求項１に記載の多自由度球面軸受。
【請求項３】
前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の少なくとも一方の面に、前記小球を転動するための複数条の転動溝が相互に平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多自由度球面軸受。
【請求項４】
前記複数条の転動溝が、前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の片側のみに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の多自由度球面軸受。
【請求項１】
内部に凹状の球面が形成された外筒と、前記外筒の前記凹状の球面によって外周を揺動可能に支持された中心球体と、を有する球面軸受において、
前記中心球体は、前記中心球体の中央に貫通孔が形成されると共に、前記貫通孔の両端部に対応する前記中心球体の部分には、前記貫通孔に直交し且つ相互に平行な摺動面がそれぞれ形成され、
前記中心球体の前記貫通孔に遊嵌される中心軸であって、前記中心軸の両端に形成されたフランジ面によって前記中心球体の前記摺動面に沿って移動可能な前記中心軸を有することを特徴とする多自由度球面軸受。
【請求項２】
前記外筒の前記凹状の球面と前記中心球体の前記外周との間に複数の小球を配置して玉軸受とし、前記中心球体の前記摺動面と前記中心軸の前記フランジ面との間に多数の小球を配置して別の玉軸受とすることを特徴とする請求項１に記載の多自由度球面軸受。
【請求項３】
前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の少なくとも一方の面に、前記小球を転動するための複数条の転動溝が相互に平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多自由度球面軸受。
【請求項４】
前記複数条の転動溝が、前記中心球体の前記摺動面及び前記中心軸の前記フランジ面の片側のみに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の多自由度球面軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１２８３５７（Ｐ２００８−１２８３５７Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１３８３３（Ｐ２００６−３１３８３３）
【出願日】平成１８年１１月２１日（２００６．１１．２１）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２１日（２００６．１１．２１）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
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