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弾性ヒンジ装置 コモンズ

国内特許コード P04A005618
整理番号 ShIP‐Y901
掲載日 2005年1月18日
出願番号 特願平11-027211
公開番号 特開2000-220629
登録番号 特許第3488908号
出願日 平成11年2月4日(1999.2.4)
公開日 平成12年8月8日(2000.8.8)
登録日 平成15年11月7日(2003.11.7)
発明者
  • 大岩 孝彰
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 弾性ヒンジ装置 コモンズ
発明の概要 【課題】2つの部材間の移動量が多くなっても極めて正確に位置決めすることのできる3自由度弾性ヒンジ装置
【解決手段】ベース12に第1トーションバー14を介して連結された第1中間フレーム16と、この第1中間フレームに第2トーションバー18を介して連結された第2中間フレーム20と、この第2中間フレームに第3トーションバー22を介して連結された回転部材24と、この回転部材から延設されるレバー26とを備え、これらの第1,第2,第3トーションバーは、それぞれの軸線を互いに直交させて配置され、ベースとレバーとを介して2つの部材を連結する弾性ヒンジ装置。
従来技術、競合技術の概要


一般に、軸部の先端部に設けたボールを相手方部材のソケットに収容し、ボールの中心を通る全ての平面内で回転自在としたボールジョイントは周知である。このようなボールジョイントは、ボールとソケットとが互いに球面に沿ってすべり運動するため、ボールとソケットとの間に間隙が形成され、球面間に摩擦力が発生する。このため、すべり運動部の潤滑を必要とし、また、スティックスリップ、摩耗あるいは発熱等の摩擦の影響を避けることはできず、2つの部材間に高精度の位置決めを必要とする用途には用いることができない。
このため、例えば半導体製造装置あるいは走査型プローブ顕微鏡等のサブミクロン以下の高精度で位置決めあるいは再現性を必要とする用途には、弾性ヒンジが用いられることが多い。この弾性ヒンジは、1のビーム状部材の周面あるいは対向面を断面円弧状に切欠き、このような切欠きで形成された小断面積部を中心として回転させるものである。このような弾性ヒンジは、ビームのたわみによる弾性変形を利用したもので、ボールジョイントのような間隙および摩擦がなく、潤滑油も不要であるため、高精度の位置決めあるいは位置再現が可能である。
しかし、このようなビームのたわみを利用した弾性ヒンジの場合は、曲げあるいは回転角度が大きくなると、回転する部分の回転中心が移動し、回転誤差が生じる。更に、円弧状の切欠きをビームの周部あるいは対向面に形成するため、この円弧の頂点部に対応する最もくびれた個所では、断面積が極めて小さくなる。このため、剛性が極めて低くなる。また、回転角度も、極めて狭い範囲に制限されてしまう。
本発明は、上述に鑑みてなされたもので、2つの部材間の移動量が多くなっても極めて正確に位置決めすることのできる3自由度弾性ヒンジ装置を提供することを目的とする。

産業上の利用分野


本発明は、互いに直交する3つの軸線を中心として回動自在に2つの部材を連結する3自由度弾性ヒンジ装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
2つの部材を連結し、これらの2つの部材間における互いに直交する3つの軸のそれぞれの軸方向に沿う並進移動を阻止しかつ3つの軸のそれぞれの軸を中心とする回転方向の移動を可能とする弾性ヒンジ装置であって、
前記2つの部材の一方に固定されるベースと、
このベースに、その両側から外方に向けて同軸状に延びる一対の第1トーションバーを介して連結された第1中間フレームと、
この第1中間フレームに、その両側から外方に向けて同軸状に延びる一対の第2トーションバーを介して連結された第2中間フレームと、
この第2中間フレームに、その両側から外方に向けて同軸状に延びる一対の第3トーションバーを介して連結された回転部材と、
この回転部材から、前記第1,第2,第3トーションバーのそれぞれに対して斜め方向に延設され、前記2つの部材の他方に結合されるレバーとを備え、
これらの第1,第2,第3トーションバーは、それぞれの軸線を互いに直交させて配置される、弾性ヒンジ装置。

【請求項2】
前記レバーの中心軸と各トーションバーの中心軸とが、回転部材内の同一の点を通る、請求項1に記載の弾性ヒンジ装置。

【請求項3】
前記ベースと、第1,第2中間フレームと、回転部材と、第1,第2,第3トーションバーとは、一体構造に形成される請求項1または2に記載の弾性ヒンジ装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999027211thum.jpg
出願権利状態 登録
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