CN108026996B - 弹性机构 - Google Patents

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Abstract

在弹簧机构(11)中，将载荷板(15)向z方向正侧施力的负弹簧机构(17D)具有：弹簧轴(27D)和中间弹簧(29D)。弹簧轴(27D)能旋转地连结于固定部(13)，弹簧轴(27D)经由滑块(25D)以能够旋转且能够在x方向移动的方式连结于载荷板(15)，弹簧轴(27D)与载荷板(15)的连接部相对于与固定部(13)的连结部位于z方向正侧且位于x方向正侧，产生对抗压缩的弹性力。中间弹簧(29D)连结于载荷板(15)并且经由滑块(25D)连结于弹簧轴(27D)，产生对抗弹簧轴(27D)与载荷板(15)的连结部向x方向正侧的变位的弹性力。

Description

弹性机构
技术领域
本发明涉及一种包括弹簧或橡胶等的弹性机构。
背景技术
作为弹性机构，例如已知有恒力弹簧机构(例如专利文献1)。在专利文献1的恒力弹簧机构中，将具有正的弹簧常数的弹簧与具有负的弹簧常数的弹簧以其弹性力均朝向垂直向上的方式组合。因此，若具有正的弹簧常数的弹簧的弹簧力增加或减少，则相反地，具有负的弹簧常数的弹簧的弹簧力会减少或增加。其结果是，无论垂直方向的变位如何，都能够产生一定大小的、向上方的弹性力。此外，专利文献1的具有负的弹簧常数的弹簧机构包括：具有正的弹簧常数的弹簧(与上述具有正的弹簧常数的弹簧不同的弹簧)；以及与上述弹簧连结的连杆机构，根据弹簧和连杆的朝向的变化，使弹性力的垂直方向的分量增减，藉此来实现负的弹簧常数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006－55494号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述那样的恒力弹簧机构或具有负的弹簧常数的弹簧机构会产生各种不良情况。例如，能够例举出允许变位小、难以对弹簧常数进行适当地改变等不良情况。因此，较为理想的是，能够提供一种可以消除至少一个上述不良情况的、基于新的原理的弹性机构。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明一实施方式的弹簧机构包括：固定部；可动部，上述可动部能够相对于上述固定部在规定的主方向上移动；以及负弹性机构，上述负弹性机构产生相对于上述固定部将上述可动部向上述主方向的第一侧施力的弹性力，且随着上述可动部向上述主方向的上述第一侧变位而使弹性力增加，上述负弹性机构包括：负侧主弹性部，上述负侧主弹性部产生相对于上述固定部对上述可动部施力的弹性力；以及负侧副弹性部，上述负侧副弹性部在与上述主方向交叉的第一副方向上，产生相对于上述可动部对上述负侧主弹性部施力的弹性力，上述负侧主弹性部与上述固定部连结成，能够绕与上述主方向和上述第一副方向正交的第一旋转轴方向平行的轴旋转，上述负侧主弹性部以能够在上述第一副方向上移动且能够绕与上述第一旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于上述可动部，上述负侧主弹性部与上述可动部的连结部相对于与上述固定部的连结部位于上述主方向的上述第一侧且位于上述第一副方向的第二侧，上述负侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗与上述固定部的连结部和与上述可动部的连结部之间的压缩的弹性力，上述负侧副弹性部与上述可动部连结，连结到上述负侧主弹性部与上述可动部的连结部，上述负侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述负侧主弹性部与上述可动部的连结部向上述第一副方向的上述第二侧变位的弹性力。
较为理想地，上述弹簧机构还具有正弹性机构，上述正弹性机构相对于上述固定部将上述可动部向上述主方向的上述第一侧施力，且随着上述可动部向上述主方向的上述第一侧变位而使弹性力减少，上述正弹性机构包括：正侧主弹性部，上述正侧主弹性部产生相对于上述固定部对上述可动部进行施力的弹性力；以及正侧副弹性部，上述正侧副弹性部在与上述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于上述可动部对上述正侧主弹性部进行施力的弹性力，上述正侧主弹性部连结于上述固定部，具有从上述固定部的规定位置至上述可动部的部分，上述正侧主弹性部以能够在上述第二副方向上移动且能够绕平行于上述第二旋转轴方向的轴旋转的方式连结于上述可动部，上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部相对于上述固定部的上述规定位置位于上述主方向的上述第一侧的相反侧且位于上述第二副方向的第三侧，上述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述固定部的上述规定位置和与上述可动部的连结部之间的张力的弹性力，上述正侧副弹性部与上述可动部连结，连结到上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部，上述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部向上述第二副方向的上述第三侧的相反侧的变位的弹性力。
较为理想地，上述弹簧机构还具有负侧主弹性部位置调节机构，上述负侧主弹性部位置调节机构能够在上述主方向上对上述负侧主弹性部与上述固定部的连结部在上述固定部的位置进行调节。
较为理想地，上述弹簧机构还具有负侧副弹性部位置调节机构，上述负侧副弹性部位置调节机构能够在上述负侧副弹性部的弹性力方向上对上述负侧副弹性部与上述可动部的连结部在上述可动部的位置进行调节。
较为理想地，上述第一副方向与上述主方向正交，将上述负侧主弹性部的弹簧常数设为kS，上述负侧副弹性部的弹簧常数设为KI，在上述负侧主弹性部的上述第一副方向的弹性力与上述负侧副弹性部的上述第一副方向的弹性力处于平衡的状态下，上述负侧主弹性部的、与上述固定部的连结部至与上述可动部的连结部的长度设为lc，从没有产生弹性力的状态开始的压缩设为ΔlO，从与上述固定部的连结部向与上述可动部的连结部的方向相对于上述第一副方向的倾斜角设为θc，上述负侧副弹性部的、从没有产生弹性力的状态开始的变形量设为ΔlI时，KI＝kS×ΔlO/lc以及ΔlI＝lc×cosθc成立。
较为理想地，上述第二副方向与上述主方向正交，将上述正侧主弹性部的弹簧常数设为kPS，上述正侧副弹性部的弹簧常数设为KPI，在上述正侧主弹性部的上述第二副方向的弹性力与上述正侧副弹性部的上述第二副方向的弹性力处于平衡的状态下，上述正侧主弹性部的、从上述固定部的上述规定位置至与上述可动部的连结部的长度设为lPc，从没有产生弹性力的状态开始的延伸设为ΔlPO，从与上述固定部的连结部向与上述可动部的连结部的方向相对于上述第二副方向的倾斜角设为θPc，上述正侧副弹性部的、从没有产生弹性力的状态开始的变形量设为ΔlPI时，KPI＝kPS×ΔlPO/lPc、ΔlPI＝lPc×cosθPc以及kPS×ΔlPO/lPc＝kS×ΔlO/lc成立。
较为理想地，上述第二副方向与上述主方向正交，将上述正侧主弹性部的弹簧常数设为kPS，上述正侧副弹性部的弹簧常数设为KPI，在上述正侧主弹性部的上述第二副方向的弹性力与上述正侧副弹性部的上述第二副方向的弹性力处于平衡的状态下，上述正侧主弹性部的、从上述固定部的上述规定位置至与上述可动部的连结部的长度设为lPc，从没有产生弹性力的状态开始的延伸为ΔlPO，从与上述固定部的连结部向与上述可动部的连结部的方向相对于上述第二副方向的倾斜角设为θPc，上述正侧副弹性部的、从没有产生弹性力的状态开始的变形量设为ΔlPI时，KPI＝kPS×ΔlPO/lPc、ΔlPI＝lPc×cosθPc以及kPS×ΔlPO/lPc≠kS×ΔlO/lc成立。
较为理想地，上述弹簧机构还具有正弹性机构，上述正弹性机构相对于上述固定部将上述可动部向上述主方向的上述第一侧的相反侧施力，且随着上述可动部向上述主方向的上述第一侧的相反侧变位而使弹性力减少，上述正弹性机构包括：正侧主弹性部，上述正侧主弹性部产生弹性力，上述弹性力相对于上述固定部对上述可动部进行施力；以及正侧副弹性部，上述正侧副弹性部在与上述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于上述可动部对上述正侧主弹性部进行施力的弹性力，上述正侧主弹性部连结于上述固定部，具有从上述固定部的规定位置至上述可动部的部分，上述正侧主弹性部以能够在上述第二副方向上移动且能够绕与上述第二旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于上述可动部，上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部相对于上述固定部的上述规定位置位于上述主方向的上述第一侧且位于上述第二副方向侧的第三侧，上述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述固定部的上述规定位置和与上述可动部的连结部之间的张力的弹性力，上述正侧副弹性部与上述可动部连结，连结到上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部，上述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部向上述第二副方向的上述第三侧的相反侧变位的弹性力。
本发明一实施方式的弹簧机构包括：固定部；可动部，上述可动部能相对于上述固定部在规定的主方向上移动；以及正弹性机构，上述正弹性机构产生相对于上述固定部将上述可动部向上述主方向的第一侧施力的弹性力，且随着上述可动部向上述主方向的上述第一侧变位而使弹性力减少，上述正弹性机构包括：正侧主弹性部，上述正侧主弹性部产生相对于上述固定部对上述可动部进行施力的弹性力；以及正侧副弹性部，上述正侧副弹性部在与上述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于上述可动部对上述正侧主弹性部进行施力的弹性力，上述正侧主弹性部连结于上述固定部，具有从上述固定部的规定位置至上述可动部的部分，上述正侧主弹性部以能够在上述第二副方向上移动且能够绕与上述第二旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于上述可动部，上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部相对于上述固定部的上述规定位置位于上述主方向的上述第一侧的相反侧且位于上述第二副方向的第三侧，上述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述固定部的上述规定位置和与上述可动部的连结部之间的张力的弹性力，上述正侧副弹性部与上述可动部连结，连结到上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部，上述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗上述正侧主弹性部与上述可动部的连结部向上述第二副方向的上述第三侧的相反侧变位的弹性力。
较为理想地，上述正侧主弹性部与上述固定部的上述规定位置连结，设置有正侧主弹性部位置调节机构，上述正侧主弹性部位置调节机构能在上述主方向上，对供上述正侧主弹性部连结的上述规定位置在上述固定部的位置进行调节。
较为理想地，上述弹簧机构还具有正侧副弹性部位置调节机构，上述正侧副弹性部位置调节机构能在上述负侧副弹性部的弹性力的方向上，对上述正侧副弹性部与上述可动部的连结部在上述可动部的位置进行调节。
较为理想地，上述弹簧机构还具有旋转构件，上述旋转构件能够绕与上述主方向正交的第三旋转轴旋转，且能够在远离上述第三旋转轴的位置传递上述可动部的上述主方向上的变位。
发明效果
根据上述结构，例如能够增大允许变位或者改变弹簧常数。
附图说明
图1是用于对本发明实施方式的弹簧机构的原理进行说明的示意图。
图2的(a)和图2的(b)是表示第一实施方式的恒力弹簧机构的结构的俯视图和侧视图。
图3的(a)和图3的(b)是表示与图2的恒力弹簧机构相关的符号的定义的图。
图4是表示图2的恒力弹簧机构的特性的图。
图5的(a)和图5的(b)是表示图2的恒力弹簧的可变特性的图。
图6是表示第二实施方式的弹簧机构的特性的图。
图7是表示第三实施方式的弹簧机构的侧视图。
图8是表示图7的弹簧机构的特性的图。
图9是表示第四实施方式的弹簧机构的主要部分的俯视图。
图10的(a)和图10的(b)是表示正弹簧机构的弹簧轴的变形例的示意图。
具体实施方式
(实施方式的弹簧机构的原理)
图1是用于对本实施方式的弹簧机构的原理进行说明的示意图。
图示的弹簧机构1具有：在z方向倾斜的主弹簧3；以及与x方向平行的副弹簧5。主弹簧3和副弹簧5例如都是压缩弹簧，在中央侧(点P1)彼此连接，并且在主弹簧3和副弹簧5被压缩的状态下两端(点P2和P3)的x方向的移动被限制。此时，主弹簧3和副弹簧5的弹性力在x方向处于平衡。
具体而言，首先，主弹簧3相对于z方向倾斜地配置，产生与其长度方向平行的力F1。能够想到将上述力F1分为与x方向平行的成分(分力)即力F1x和与z方向平行的成分(分力)即力F1z。此外，副弹簧5与x方向平行地配置，产生与副弹簧5的长度方向(即x方向)平行的力F2。并且力F1x的大小与力F2的大小相同。
另一方面，对于主弹簧3的力F1z，与其平衡的力不是由弹簧机构1产生的，而是对点P1向z方向正侧施加的力。上述力F1z也就是使主弹簧3与副弹簧5不平衡的力。在本发明中，提出对上述不平衡力进行利用的弹簧机构。
如后详述，在对上述不平衡力进行利用的弹簧机构1中，例如能够得到较为理想的负弹簧机构。此外，例如，通过对点P2的z方向的位置等进行调节，从而能够对不平衡力F1z的大小进行调节进而改变弹簧机构1的弹簧常数。
另外，虽然在图1中将主弹簧3和副弹簧5两方是压缩弹簧的情况作为示例进行了说明，但是从后述的实施方式可知，若主弹簧3与副弹簧5配置并连接成在x方向上产生互为反向的弹性力，则主弹簧3与副弹簧5中的一方或两方也可以是拉伸弹簧。
＜第一实施方式＞
(示意结构)
图2的(a)是表示第一实施方式的弹簧机构11的结构的俯视图。图2的(b)是表示弹簧机构11的侧视图。
另外，可以取任意方向作为弹簧机构11的上下方向或水平方向，但是为了方便，取z方向正侧作为上方以进行说明。在其它实施方式中也是如此。
弹簧机构11例如具有：固定部13；以及相对于固定部13能够在z方向移动的载荷板15，弹簧机构11作为对载荷板15向上方进行施力的恒力弹簧机构而构成。此外，由于弹簧机构11包括：具有负的弹簧特性的负弹簧机构17D；以及具有正的弹簧特性的正弹簧机构17U，因此弹簧机构11是恒力弹簧机构。
另外，在以下说明中，对与负弹簧机构17D相关的结构标注有D，对与正弹簧机构17U相关的结构标注有U，此外，对D或U进行适当地省略以表示不区分属于哪种弹簧机构17。
固定部13例如具有：底座19，上述底座19作为其基础；垂直导向件21，上述垂直导向件21用于在z方向对载荷板15进行引导；以及柱23D、23U，上述柱23D、23U用于负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的安装。
底座19例如为面向z方向的板状。垂直导向件21例如是固定于底座19的、与z方向平行地延伸的轴状构件。载荷板15例如是板状构件，以与底座19相对的方式配置，供垂直导向件21插通。藉此，能够限制载荷板15相对于固定部13沿xy平面移动，但是允许载荷板15在z方向上移动。另外，可以对垂直导向件21的配置和数量等进行适当设定。在图示示例中，垂直导向件21配置于载荷板15的x方向两侧。
柱23D、23U固定于底座19，沿z方向延伸。柱23D、23U例如相对于载荷板15配置于x方向的同一侧。柱23D、23U的高度也可以为相同高度，但是在图示示例中，柱23D比柱23U短。如后所述，是应对负弹簧机构17D与柱23D的连结位置比正弹簧机构17U与柱23U的连结位置低的情况。
负弹簧机构17D产生对载荷板15向z方向正侧进行施力的弹性力，载荷板15越向z方向正侧变位，上述弹性力变得越大。这样，在负的弹簧特性中，弹性力的方向与弹性力增加时的变位方向相同。
正弹簧机构17U产生对载荷板15向z方向正侧进行施力的弹性力，载荷板15越向z方向负侧变位，上述弹性力变得越大。这样，在正的弹簧特性中，弹性力的方向与弹性力增加时的变位方向相反。
若将上述的负弹簧机构17D与正弹簧机构17U组合，则当载荷板15向z方向的正侧或负侧移动时，负弹簧机构17D的弹性力的增减量与正弹簧机构17U的弹性力的增减量互相抵消。其结果是，整体而言，在载荷板15施加有恒定的弹性力。
(负弹簧机构的结构)
负弹簧机构17D具有：相当于图1的点P1的滑块25D；相当于图1的主弹簧3的弹簧轴27D；以及相当于图1的副弹簧5的中间弹簧29D。弹簧轴27D与中间弹簧29D产生在x方向上平衡但朝向z方向正侧的不平衡的力。利用上述不平衡力，负弹簧机构17D对载荷板15向z方向正侧进行施力。具体而言，如下所述。
例如，能够限制滑块25D相对于载荷板15在yz平面上移动，但是允许滑块25D在x方向上移动。例如，滑块25D由固定于载荷板15并沿x方向延伸的滑块导向件31D(线性导向件)在x方向上进行引导。可以对滑块25D的形状等适当地进行设定。
弹簧轴27D例如包括：两个轴状构件，上述轴状构件没有特别标注符号，仅允许在轴向相对移动；以及压缩弹簧(在图2的(b)中用虚线表示)，上述压缩弹簧通过使上述两个轴状构件的整体长度缩短的两个轴状构件的相对移动而被压缩。压缩弹簧具有正的弹簧常数。因此，弹簧轴27D起到压缩弹簧的作用，该压缩弹簧产生弹性力，该弹性力根据其两端之间的压缩应变而增加并克服压缩应变(即，正的弹簧常数)。另外，两个轴状构件例如有助于抑制压缩弹簧的弯曲变形。
弹簧轴27D的一端与滑块25D连结，另一端与柱23D连结。上述连结例如使弹簧轴27D平行于xz平面。弹簧轴27D倾斜，使得滑块25D侧的端部相对于柱23D侧的端部位于z方向正侧且位于x方向正侧。如后所述，上述倾斜会影响与中间弹簧29D的平衡。另外，为了不使弹簧轴27D在z方向或x方向上朝与图示的倾斜相反侧倾斜，也可以对滑块25D和/或载荷板15的移动范围进行限制。
弹簧轴27D与滑块25D连结成能够绕平行于y方向的轴相对旋转。同样地，弹簧轴27D与柱23D连结成能够绕平行于y方向的轴相对旋转。因此，例如，能够允许弹簧轴27D随着滑块25D的x方向的移动和/或载荷板15(滑块25D)的z方向的移动进行缩短或拉伸(但是，在本实施方式中，也会对不伸缩的方式进行说明)，并且使相对于x方向(从其他观点来看是z方向)的倾斜发生变化。
柱23D上的弹簧轴27D与柱23D的连结部的位置能够在z方向上改变。例如，在柱23D形成有沿z方向排列的多个孔部23h(图2的(b))。然后，能够从多个孔部23h中选择对弹簧轴27D进行轴支承的轴构件(符号省略)插入柱23D的插入位置，从而改变弹簧轴27D的连结位置。另外，上述柱23D等的结构构成位置调节机构33D(图2的(b))。
中间弹簧29D例如是具有正的弹簧常数的压缩弹簧。例如，中间弹簧29D是螺旋弹簧，产生根据其两端之间的压缩应变而增加的、对抗压缩应变的弹性力。另外，为了抑制中间弹簧29D的折曲，也可以设置如弹簧轴27D那样伸缩的多个轴状构件。
中间弹簧29D的一端与滑块25D连结，另一端与载荷板15连结。例如连结成在x方向上中间弹簧29D隔着滑块25D位于弹簧轴27D的相反一侧，此外，中间弹簧29D平行于x方向(滑块25D的移动方向)。
因此，在图示示例中，会有弹簧轴27D的向x方向正侧的分力与中间弹簧29D的向x方向负侧的力作用于滑块25D。即，上述力彼此反向地作用于滑块25D。然后，滑块25D在使上述力平衡的x方向的位置停止。此外，弹簧轴27D的向z方向正侧的分力是对载荷板15向z方向正侧进行施力的弹性力。
载荷板15上的中间弹簧29D与载荷板15的连结部的位置能够在x方向上进行改变。例如，在载荷板15形成有沿x方向排列的多个孔部15h(图2的(a))。然后，能够从多个孔部15h中选择固定于中间弹簧29D的端部的夹具(符号省略)插入载荷板15的插入位置，从而改变中间弹簧29D的连结位置。另外，上述结构构成位置调节机构35D(图2的(a))。
(正弹簧机构的结构)
正弹簧机构17U与负弹簧机构17D相同，是利用图1的不平衡力的构件，其构成要素与负弹簧机构17D大致相同。但是，正弹簧机构17U利用拉伸弹簧，此外，正弹簧机构17U的各要素的朝向和位置与负弹簧机构17D不同。具体而言，如下所述。
正弹簧机构17U具有：相当于图1的点P1的滑块25U(图2的(a))；相当于图1的主弹簧3的弹簧轴27U；以及相当于图1的副弹簧5的中间弹簧29U。弹簧轴27U与中间弹簧29U产生在x方向上平衡但朝向z方向正侧的不平衡的力。利用上述不平衡力，正弹簧机构17U对载荷板15向z方向正侧进行施力。
滑块25U与滑块25D相同，通过滑块导向件31U，能够限制滑块25U相对于载荷板15沿yz平面平行地移动，但是允许滑块25U在x方向上移动。另外，滑块导向件31U例如与滑块导向件31D并列地配置。
弹簧轴27U例如与弹簧轴27D相同，包括：两个轴构件；以及弹簧(在图2的(b)中用虚线表示)，上述弹簧具有根据上述两个轴构件整体的伸缩而产生弹性力的、正的弹簧常数。但是，用于弹簧轴27U的弹簧与用于弹簧轴27D的弹簧不同，是拉伸弹簧。即，拉伸弹簧通过使两个轴状构件整体伸长的、两个轴状构件的相对移动而被拉伸从而产生弹性力。因此，弹簧轴27U起到拉伸弹簧的作用，该拉伸弹簧产生弹性力，该弹性力根据其两端之间的拉伸应变而增加并与拉伸应变进行对抗(即，正的弹簧常数)。
弹簧轴27U与弹簧轴27D相同，例如，以与xz平面平行的方式，弹簧轴27U的一端与滑块25U连结，另一端与柱23U连结。但是,弹簧轴27U与弹簧轴27D相反，其倾斜成滑块25U侧的端部相对于柱23U侧的端部位于z方向负侧且位于x方向正侧。即，在z方向上，弹簧轴27U的、从与柱23U的连结部到与滑块25U的连结部的方向与弹簧轴27D相反。藉此，弹簧轴27U的拉伸力与弹簧轴27D的压缩力在z方向上是朝向同一侧(图示示例中的正侧)的。另外，与负弹簧机构17D相同，弹簧轴27U的倾斜会影响与中间弹簧29U的平衡，此外，为了不在z方向或x方向上朝与图示的倾斜相反一侧倾斜，也可以适当地对各种构件的移动进行限制。
弹簧轴27U与滑块25U的连结和弹簧轴27U与柱23U的连结同负弹簧机构17D中的连结相同。即，连结成能够绕平行于y方向的轴相对旋转，此外，能够改变柱23U上的弹簧轴27U与柱23U的连结部在z方向上的位置(设有位置调节机构33U(图2的(b)))。
中间弹簧29U例如与中间弹簧29D相同，是具有正的弹簧常数的压缩弹簧，以与x方向平行的方式和滑块25U及载荷板15连结。但是，中间弹簧29U与中间弹簧29D不同，相对于滑块25U与弹簧轴27U同侧地配置。这是因为弹簧轴27U与弹簧轴27D不同，起到拉伸弹簧的作用。
即，通过如上所述地配置，在图示示例中，弹簧轴27U的向x方向负侧的分力与弹簧轴29U的向x方向正侧的分力彼此反向地作用于滑块25U。然后，滑块25U在使上述力平衡的x方向上的位置停止。此外，弹簧轴27D的向z方向正侧的分力是对载荷板15向z方向正侧进行施力的弹性力。
另外，能够改变载荷板15上的中间弹簧29U与载荷板15的连结部在x方向上的位置(设有位置调节机构35U(图2的(a)))，这与中间弹簧29D相同。
(负弹簧机构的特性)
负弹簧机构17D是基于参照图1而说明的、利用不平衡力的新原理的机构。但是，在此，采用现有技术的考虑方法，对负弹簧机构17D的特性进行说明。
首先，假设在负弹簧机构17D中没有设置滑块25D和中间弹簧29D。即，假设弹簧轴27D的载荷板15侧的端部以能够绕y轴旋转但不能在x方向上移动的方式连结于载荷板15。
在这种情况下，若载荷板15向z方向正侧移动，则弹簧轴27D伸长，长度方向的弹性力(图1的F1)减少。另一方面，由于弹簧轴27D相对于z方向的倾斜变小，因此弹簧轴27D的长度方向的弹性力中的z方向分力(图1的F1z)的比例增加。因此，若因倾斜变化导致的分力的增加程度大于因伸长导致的弹性力的减少程度，则向z方向正侧的弹性力随着向z方向正侧的变位而增加。即，实现负的弹簧特性。上述是现有的负弹簧机构的基本原理。
若载荷板15向z方向正侧移动而使弹簧轴27D相对于z方向的倾斜变小(相对于x方向的倾斜变大)，则弹簧轴27D的x方向分力(图1的F1x)在弹性力(F1)中的比例减少。因此，由于弹簧轴27D的长度方向的弹性力(F1)自身减少和因倾斜变化导致的分力比例减少的协同作用，使得x方向分力(F1x)减少。
接着，对如本实施方式这样设置有滑块25D和中间弹簧29D的情况进行说明。
若载荷板15(滑块25D)向z方向正侧移动，则如上所述，弹簧轴27D的x方向分力(F1x)减少。藉此，由中间弹簧29D向x方向负侧施力的滑块25D向x方向负侧移动。
利用滑块25D的向x方向负侧的移动，能抑制弹簧轴27D的伸长，或者使弹簧轴27D缩短。因此，能抑制弹簧轴27D的长度方向的弹性力(F1)的减少，或者使弹簧轴27D的长度方向的弹性力(F1)增加。此外，弹簧轴27D相对于z方向的倾斜变小。其结果是，与没有设置中间弹簧29D的情况相比，z方向分力(F1z)增加。
这样，通过设置中间弹簧29D，能抑制弹簧轴27D的长度方向的弹性力的减少，促进相对于z方向的倾斜的减少。其结果是，例如，在弹簧轴27D相对于z方向的倾斜较小的情况下，当载荷板15向z方向正侧移动时，能抑制因弹簧轴27D伸长导致的弹性力的减少量变得相对变大，进而，防止失去负弹簧的作用。也就是说，增加作为负的弹簧特性起作用的范围。
另外，从其他观点来看，在本实施方式的负弹簧机构17D中，载荷板15的端部不仅能够在z方向上，也能够在与其相交的方向(x方向)上进行移动，能够进行两个自由度的运动。藉此，不是仅通过弹簧轴27D的倾斜来控制弹簧轴27D的伸缩，能够起到上述那样的效果。
(正弹簧机构的特性)
与负弹簧机构17D相同，为了便于说明，采用现有技术的考虑方法，对正弹簧机构17U的弹簧特性进行说明。
首先，假设在正弹簧机构17D中没有设置滑块25U和中间弹簧29U。即，假设弹簧轴27U的载荷板15侧的端部以能够绕y轴旋转但不能在x方向上移动的方式连结于载荷板15。
在这种情况下，若载荷板15向z方向负侧移动，则弹簧轴27U伸长，长度方向的弹性力增加。另一方面，由于弹簧轴27U相对于z方向的倾斜变小，因此弹簧轴27U的长度方向的弹性力中的z方向分力的比例增加。因此，由伸长导致的弹性力增加与由倾斜变化导致的分力增加协同作用，使得向z方向正侧的弹性力增加。即，维持正的弹簧特性。
若载荷板15向z方向负侧移动而使弹簧轴27U相对于z方向的倾斜变小(相对于x方向的倾斜变大)，则弹簧轴27U的x方向分力在弹性力中的比例减少。因此，若弹簧轴27U的长度方向的弹性力的增加程度比由倾斜变化导致的x方向分力的比例的减少程度相对较大，则弹簧轴27U的x方向分力增加，反之，若前者比后者相对较小，则弹簧轴27U的x方向分力减少。
接着，对如本实施方式这样设置有滑块25U和中间弹簧29U的情况进行考虑。
首先，考虑当载荷板15(滑块25U)向z方向负侧移动时，弹簧轴27U的长度方向的弹性力的增加程度比由倾斜变化导致的x方向分力的比例的减少程度相对较大的情况，即向x方向负侧的分力最终增加的情况。在这种情况下，从其他观点来看，由倾斜变化导致的z方向分力的比例的增加程度相对较大。如果最终是向x方向负侧的分力增加而使滑块25U向x方向负侧移动，则会抑制弹簧轴27U的延伸并且促进弹簧轴27U相对于z方向的倾斜的减少。其结果是，在z方向分力中，因伸长的增加而导致的z方向分力的增加被抑制，促进因向z方向的倾斜的减少而导致的z方向分力的增加。
然后，考虑当载荷板15向z方向负侧移动时，弹簧轴27U的长度方向的弹性力的增加程度比由倾斜变化导致的x方向分力的比例的减少程度相对较小的情况，即向x方向负侧的分力最终减少的情况。在这种情况下，从其他观点来看，由倾斜变化导致的z方向分力的比例的增加程度相对较小。如果最终向x方向负侧的分力减少而使滑块25U向x方向正侧移动，则会促进弹簧轴27U的延伸并且抑制弹簧轴27U相对于z方向的倾斜的减少。其结果是，在z方向分力中，促进因延伸增加而导致的z方向分力的增加，抑制因向z方向的倾斜减少而导致的z方向分力的增加。
总结如下，对于z方向分力，当因延伸增加导致的z方向分力的增加程度相对较大且因倾斜变化导致的z方向分力的比例的增加程度相对较大时，抑制因延伸增加而导致的z方向分力的增加，并且促进因向z方向的倾斜减少而导致的z方向分力的增加，当因延伸增加导致的z方向分力的增加程度相对较小且因倾斜变化导致的z方向分力的比例的增加程度相对较小时，促进因延伸增加而导致的z方向分力的增加，并且抑制因向z方向的倾斜减少而导致的z方向分力的增加。因此，z方向分力在整体上受到延伸增加的影响相对较小，受到向z方向的倾斜减少的影响相对较大。其结果是，例如相对于弹簧轴27U的变位，能够使正弹簧机构17U整体的弹簧常数相对变大。
(负弹簧机构的优选设定例)
在负弹簧机构17D中，存在有无数个用于利用上述不平衡力以实现负的弹簧常数的、弹簧轴27D和中间弹簧29D的弹簧常数和初始状态。以下，对优选的设定例进行说明。
图3的(a)是表示在以下说明中使用的各种参数的符号的定义的示意图。
图3的(a)中记载的符号等表示的内容如下所述。
v：穿过弹簧轴27D与柱23D的连结部且与z轴平行的坐标轴。
O：v轴上的原点。以下，将弹簧轴27D与滑块25D的连结部位于原点O的高度时的状态作为初始状态。
H/2：原点和弹簧轴27D与柱23D的连结部之间的距离。
θc：上述初始状态时的弹簧轴27D相对于x方向的角度。初始角度。逆时针旋转为正。
lc：初始角度θc时的弹簧轴27D的长度。初始长度。
ΔlO(未图示)：初始长度lc时的弹簧轴27D的轴向的变形量(压缩)。有时称为初始变形量。压缩为正。
θ：弹簧轴27D相对于x方向的角度。逆时针旋转为正。
lc′：角度θ时的弹簧轴27D的长度。
首先，对图3的(a)中的几何关系进行整理，如下所示，
H/2＝lcsinθ (1)
lc′ ＝lc+Δlc (2)
其中，Δlc是从角度θc变为角度θ时的弹簧轴27D的变位增量(与弹簧的变位增量意思相同)。
lc′sinθ＝H/2+v (3)
接着，对力的作用进行研究。
若弹簧轴27D的弹簧常数为ks，则弹簧轴27D产生的作用力fc(朝向外为正)由下式表示。
fc(θ)＝ks(ΔlO－Δlc) (4)
另外，由于弹簧轴27D的延伸导致初始变形量(压缩)减少，因而采用了上述符号。
中间弹簧29D的弹簧常数为KI，上述初始状态的变形量(初始变形量。压缩为正。)为ΔlI。角度θ下的x方向的力的平衡式如下式。
ks(ΔlO－Δlc)cosθ－KI(ΔlI+lc′cosθ－lccosθc)＝0 (5)
另一方面，对初始变形量和弹簧常数进行调节，以使角度θc时弹簧轴27D的变位增量为零，因此以下的水平方向的力的平衡式成立。
ksΔlOcosθc－KIΔlI＝0 (6)
使用上述式(6)而从式(5)中将初始变形量ΔlI消去，并对弹簧常数KI进行求解，得到下式。
KI＝ks(ΔlOcosθ－Δlccosθ－ΔlOcosθc)/(lccosθ+Δlccosθ－lccosθc) (7)
在此，对弹簧轴27D的变位增量Δlc进行如下假设。
Δlc＝0 (8)
若将上述式(8)代入式(7)并进行整理，则得到下式。
KI＝ks×ΔlO/lc (9)
也就是说，假设弹簧轴27D即使旋转也不会发生伸缩，则可以确定中间弹簧29D的弹簧常数KI。将式(9)代入式(7)并对弹簧轴27D的变位增量Δlc进行求解，能够推导出式(8)，这已经另行得到验证。也就是说，若将由式(9)求出的弹簧常数应用于中间弹簧29D，则弹簧轴27D不发生伸缩就能够实现水平力的平衡。
此时，将式(9)代入式(6)，从而施加于中间弹簧的初始变形量如下式所示。
ΔlI＝lccosθc (10)
此外，垂直方向的不平衡力如下式所示。
Fv(θ)＝ks(ΔlO－Δlc)sinθ (11)
将上述式(3)和式(8)代入式(11)从而得到下式。
Fv(v)＝ks×ΔlO/lc×(H/2+v) (12)
根据上述式(12)，在垂直方向产生有与垂直坐标v成比例的正的不平衡力Fv(v)。
(正弹簧机构的优选设定例)
与负弹簧机构相同，在正弹簧机构17U中，存在有无数个弹簧轴27U和中间弹簧29U的弹簧常数和初始状态。以下，对优选的设定例进行说明。
图3的(b)是表示以下说明中使用的各种参数的符号的定义的示意图。如图3的(b)所示，与图3的(a)相同地设定原点O和v轴，并在负弹簧机构17D中使用过的符号上加上P。
即，图3的(b)中记载的符号等表示的内容如下所述。
v：穿过弹簧轴27U与柱23U的连结部且与z轴平行的坐标轴。
O：v轴上的原点。将弹簧轴27U与滑块25U的连结部位于原点O的高度时的状态作为初始状态。
HP/2：原点和弹簧轴27U与柱23U的连结部之间的距离。
θPc：上述初始状态时的弹簧轴27U相对于x方向的角度。初始角度。顺时针旋转为正。
lPc：初始角度θPc时的弹簧轴27U的长度。初始长度。
ΔlPO(未图示)：初始长度lPc时的弹簧轴27U的轴向的变形量(延伸)。有时称为初始变形量。拉伸为正。
θP：弹簧轴27U相对于x方向的角度。顺时针旋转为正。
lPc′：角度θP时的弹簧轴27U的长度。
另外，θPc和θP将顺时针旋转设为正这一点以及ΔlPO将拉伸设为正这一点与负弹簧机构17D中的定义不同。
首先，对图3的(b)中的几何关系进行整理，如下所示。
HP/2＝lPcsinθP (13)
lPc′ ＝lPc+ΔlPc (14)
其中，ΔlPc是从角度θPc变为角度θP时的弹簧轴27U的变位增量(与弹簧的变位增量意思相同)。
lPc′sinθP＝HP/2－v (15)
接着，对力的作用进行研究。
若弹簧轴27U的弹簧常数为kPs，则弹簧轴27U产生的作用力fPc(朝向外为正)由下式表示。
fPc(θP)＝-kPs(ΔlPO+ΔlPc) (16)
另外，由于弹簧轴27U的延伸导致初始变形量(延伸)增加，因而采用上述符号。
中间弹簧29U的弹簧常数为KPI，上述初始状态下的变形量(初始变形量。压缩为正。)为ΔlPI。角度θP时的x方向的力的平衡式如下式。
kPs(ΔlPO+ΔlPc)cosθP－KPI(ΔlPI－lPc′cosθP+lPccosθPc)＝0 (17)
另一方面，对初始变形量和弹簧常数进行调节，以使角度θPc时弹簧轴27U的变位增量为零，因此以下的水平方向的力的平衡式成立。
kPsΔlPOcosθPc－KPIΔlPI＝0 (18)
使用上述式(18)以从式(17)中将初始变形量ΔlPI消去，并对弹簧常数KPI进行求解，得到下式。
KPI＝-kPs(ΔlPOcosθP+ΔlPccosθP－ΔlPOcosθPc)/(lPccosθP+ΔlPccosθP－lPccosθPc)(19)
在此，对弹簧轴27U的变位增量ΔlPc进行如下假设。
ΔlPc＝0 (20)
若将上述式(20)代入式(19)并进行整理，则得到下式。
KPI＝-kPs×ΔlPO/lPc (21)
事实上，难以设置具有式(21)所示的负的弹簧常数的弹簧。因此，以下，将ΔlPc作为变量进行研究。
虽然负弹簧机构17D中的θ＝θc时的水平力的平衡式(式(6))的力的朝向与正弹簧机构17U中的θP＝θPc时的平衡式(式(18))的力的朝向不同，但是表示相同的平衡状态。因此，假设中间弹簧29U的弹簧常数和初始变形量分别是KPI＝KI、ΔlPI＝ΔlI(其中，正负的定义不同)，对ΔlPc的变动量以及垂直方向的不平衡力的特性进行评价。
弹簧轴27U的变位增量ΔlPc可以通过将式(9)和式(10)代入式(17)从而对ΔlPc进行求解。由于导出的解极其烦杂，因此如下所示。
ΔlPc＝ΔlPc(lPc，HP，v，kPs，ΔlPO) (22)
垂直方向的不平衡力由下式所表示。
FPv(θP)＝kPs(ΔlPO+ΔlPc)sinθP (23)
将式(15)代入而进行整理，得到下式。
FPv(v)＝kPs×(ΔlPO+ΔlPc)/(lPc+ΔlPc)×(HP/2－v) (24)
垂直坐标v与不平衡力是关于弹簧轴27U的伸缩量ΔlPc的非线性关系。弹簧轴27U的伸缩量在非常小的范围内，以下近似式成立。
FPv(v)＝kPs×ΔlPO/lPc×(HP/2-v) (25)
此时，弹簧常数表示为定值，产生有与垂直坐标v成比例的负的不平衡力。
另外，虽然在上述中假设KPI＝KI、ΔlPI＝ΔlI，但不是一定要满足该假设。能够从关于负弹簧机构17D的式(9)和式(10)中类推，只要满足KPI＝kPs×ΔlPO/lPc、ΔlPI＝lPc×cosθPc，就能够推导出式(24)和式(25)。
(恒力弹簧机构的优选设定例)
对于负弹簧机构17D和正弹簧机构17U，分别存在有无数个弹簧常数和初始状态，即使在上述组合的恒力弹簧机构11中，其弹簧常数和初始状态也存在有无数个。以下，对优选的设定例进行说明。
弹簧机构11中的优选设定例例如为上述的负弹簧机构17D的优选设定例与正弹簧机构17U的优选设定例的组合。此时的弹簧特性如下所述。
对于上述的负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的优选设定例，将不平衡力相加，得到下式。
fv(v)＝Fv(v)+FPv(v)＝ks×ΔlO/lc×(H/2－v)+kPs×ΔlPO/lPc(HP/2-v) (26)
在此，
设Ks＝ks×ΔlO/lc、
KPs＝kPs×ΔlPO/lPc。
Ks和KPs相当于负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的z方向上的弹性力的弹簧常数。
使用上述弹簧常数Ks和KPs对式(26)进出整理，得到下式。
fv(v)＝(KsH+KPsHP)/2+(Ks－KPs)v (27)
因此，若Ks＝KPs，就能够实现将式(27)的右边第一项作为弹性力的恒力弹簧特性。
满足Ks＝KPs的lc、ks、ΔlO、lPc、kPs及ΔlPO的组合存在无数个。例如，为了简便，设lc＝lPc、ks＝kPs以及ΔlO＝ΔlPO。此外，也可以使H＝HP。在这种情况下，由式(27)得到下式。
fv(v)＝ks×ΔlO/lc×H＝const. (28)
(弹簧特性的示例)
将上述优选的设定例(式(28))作为前提，计算并求出弹簧特性。计算条件如下所述。
lc＝300mm
ks＝0.102N/mm
ΔlO＝117.7mm
H＝150mm
另外，fv的目标值为6.0N。
图4表示计算结果。横轴“垂直坐标”(Vertical Disp)表示载荷板15(图1的点P1)的坐标v。纵轴“力”(Force)表示从各种弹簧机构对载荷板15向z方向正侧施加的力。
“理论值”(Analytical Solution)表示理论解。“多体计算”(Multi-BodyComputation)表示由动力学模型的数值分析结果。“总计”(Total)表示弹簧机构11的力，“U弹簧”(U-Spring)表示正弹簧机构17U的力，“D弹簧”(D-Spring)表示负弹簧机构17D的力。
理论解与动力学模型的数值分析结果良好地一致。此外，弹簧机构11整体的力一定且与目标大小一致。
(弹簧特性的调节)
从上述式(27)中，可知只要对lc、ks、ΔlO、H、lPc、kPs、ΔlPO及HP中的任意一项进行改变，就能够改变恒力值fv。更简便地，在式(28)成立的设定中，可以对ks、ΔlO、lc及H中任一项进行改变。
不过，对于任意的参数，均要求同时改变中间弹簧29的弹簧常数或初始变形量。为了简便地改变恒力值fv，实际上是对弹簧轴27的高度H和/或HP(从其它观点来看，是弹簧轴27D相对于柱23D的连结位置与弹簧轴27U相对于柱23U的连结位置之间的z方向的距离)进行改变。在上述情况下，需要随着高度H和/或HP的变化而对中间弹簧29的初始变形量ΔlI进行调节。一般而言，若中间弹簧29的初始变形量较大，则随着高度H和/或HP的变化而产生的初始变形量ΔlI的变化小得几乎能忽略。因此，为了改变恒力值fv，大多数情况下仅对高度H和/或HP进行改变即可。此外，在式(28)那样的情况下，由于恒力值fv与高度H成正比例，因此能够容易地进行机械的处理。
因此，改变高度H并进行与图4的计算相同的计算。另外，计算条件除了高度H(＝HP)以外，与图4相同。
图5表示其计算结果。横轴“垂直坐标”(Vertical Disp)、纵轴“力”(Force)、“理论值”(Analyical Solution)以及“多体计算”(Multi-Body Computation)的意思与图4相同。另外，如图5所示，对H＝150mm、H＝100mm以及H＝50mm这三个案例进行计算。另外，任意一个的计算结果均是表示弹簧机构11整体的弹性力。
如图5所示，能够通过改变高度H从而改变恒力值fv，此外，理论解与动力学模型的数值分析结果一致。
此外，对改变高度H时、中间弹簧29的初始变形量ΔlI经过调节的情况与没有调节的情况，进行动力学模型的数值分析。另外，计算条件除了高度H(＝HP)和ΔlI之外，与图4相同。
横轴“垂直坐标”(Vertical Disp)和纵轴“力”(Force)的意思与图4相同。“ΔlI调节”是对初始变形量ΔlI进行调节的情况的计算结果，“ΔlI未调节”是没有对初始变形量ΔlI进行调节的情况的计算结果。如图所示，对H＝100mm和H＝50mm这两个案例进行计算。
如图5所示，当高度H改变时，初始变形量ΔlI经过调节的情况与没有调节的情况之间几乎没有差别。
如上所述，在本实施方式的弹簧机构11中，将载荷板15向z方向正侧施力的负弹簧机构17D具有弹簧轴27D和中间弹簧29D。弹簧轴27D能够旋转地连结于固定部13，(隔着滑块25D)以能够旋转且能够在x方向移动的方式与载荷板15连结，与载荷板15的连接部相对于与固定部13的连结部位于z方向正侧且位于x方向正侧(处于倾斜)，产生对抗压缩的弹性力。中间弹簧29D连结于载荷板15并且(隔着滑块25D)连结于弹簧轴27D，产生弹性力，该弹性力对抗弹簧轴27D与载荷板15的连结部向x方向正侧的变位。
因此，例如，能够通过对不平衡力进行利用的原理，实现较为理想的负的弹簧常数。上述负弹簧机构17例如与仅利用弹簧的朝向变化的现有技术相比，能够扩大实现负的弹簧常数的变位范围。另外，负弹簧机构17D例如能够通过使弹簧轴27D与固定部13的连结部的z方向的位置或中间弹簧29D与载荷板15的连结部的x方向的位置改变，从而改变弹簧常数。以往，没有提出过具有上述那样的负的弹簧常数的可变性的机构。
此外，在本实施方式的弹簧机构11中，将载荷板15向z方向正侧施力的正弹簧机构17U具有弹簧轴27U和中间弹簧29U。弹簧轴27U能够旋转地连结于固定部13，(隔着滑块25U)以能够旋转且能够在x方向移动的方式与载荷板15连结，与载荷板15的连接部相对于与固定部13的连结部位于z方向负侧且位于x方向正侧(处于倾斜)，产生抵抗拉伸的弹性力。中间弹簧29U连结于载荷板15并且(隔着滑块25U)连结于弹簧轴27U，从而产生弹性力，该弹性力对抗弹簧轴27U与载荷板15的连结部向x方向负侧的变位。
因此，例如，能够通过对不平衡力进行利用的原理，实现较为理想的正的弹簧常数。上述正弹簧机构17U例如能够通过使弹簧轴27U与固定部13的连结部的z方向的位置或中间弹簧29U与载荷板15的连结部的x方向的位置改变，从而改变弹簧常数。
此外，在本实施方式中，将上述那样的负弹簧机构17D和正弹簧机构17U组合而构成恒力弹簧机构11。因此，例如能够在相对较大的变位的情况下实现恒力。此外，例如，能够通过改变弹簧轴27D和/或27U与固定部13的连结部的z方向的位置，或者改变中间弹簧29D和/或29U与载荷板15的连结部的x方向的位置，从而改变恒力的大小。
＜第二实施方式＞
(概要)
第二实施方式的弹簧机构的结构本身与第一实施方式的弹簧机构11相同。即，第二实施方式的弹簧机构具有图2的(a)和图2的(b)所示的结构。因此，在第二实施方式的说明中，使用第一实施方式的符号。
不过，第二实施方式的弹簧机构11的弹簧常数等的设定与第一实施方式不同，能够发挥将一定的弹簧特性施加于恒力弹簧机构这样的功能。具体而言，如下所述。
在上述式(27)中，若Ks≠KPs，则能够得到特殊的弹簧机构11，上述特殊的弹簧机构11具有规定的弹簧常数(右边第二项)，还具有规定的恒力项(右边第一项)。上述那样的弹簧机构11是本实施方式的弹簧机构。
(弹簧常数的设定)
第二实施方式的弹簧机构11的弹簧常数由式(27)的右边第二项可知，如下式所示。
km＝Ks－KPs (29)
即，根据期望的弹簧常数km，对lc、ks、ΔlO、lPc、kPs及ΔlPO进行适当设定即可。
(恒力项的设定)
由上述式(27)的恒力项(右边第一项)可知，例如如果改变高度H和/或HP，就能够改变恒力的值。
另外，高度H和HP的关系如下所述。由式(29)，下式成立。
KPs＝km－Ks (30)
另一方面，在将原点位置作为上述弹簧特性的中立位置的情况下，规定的恒力值为fO，下式成立。
fO＝(KsH+KPsHP)/2 (31)
将式(30)代入上述式(31)而对弹簧轴27U的铰链高度HP进行求解，最终得到下式。
HP＝-(1－αf)/(1－αm)×H (32)
在此，
αf＝2fO/(KsH)
αm＝km/Ks
考虑使弹簧常数一定并使恒力的大小变化一定的比例αc。在这种情况下，由式(27)或式(31)得到下式。
αcfO＝(KsαcH+KPsαcHP)/2 (33)
由上式可知，将αcH和αcHP设为新的H和HP即可。
(弹簧特性的示例)
基于上式，计算弹簧特性的理论解。计算条件如下所述。
lc＝300mm
ks＝0.102N/mm
ΔlO＝117.7mm
H＝100mm
恒力fO：4.0N(αf＝2)
图6表示其计算结果。横轴“垂直坐标”(Vertical Disp)、纵轴“力”(Force)以及“理论值”(Analyical Solution)的意思与图4相同。此外，如图6所示，使αm从-0.6至0.6变化。具体而言，改变弹簧常数kPs以使km改变(参照式(29))。此外，与此同时，根据式(32)，HP发生改变。
如图6所示，能够保持恒力并且能够发挥一定的弹簧特性。此外，上述弹簧特性能够根据αm的正负来再现正的弹簧特性和负的弹簧特性中的任一个。另外，αm＝0时，相当于第一实施方式的恒力弹簧机构11。
如上所述，在本实施方式中，将负弹簧机构17D与正弹簧机构17U组合且使ks≠kPs，从而能够得到特殊的弹簧机构，上述特殊的弹簧机构将一定的弹簧特性施加于恒力弹簧机构。上述弹簧机构例如对于垂直避震装置等是有用的。此外，由于是根据对不平衡力进行利用的原理，因此，与第一实施方式相同，能够改变恒力，进一步也能够改变弹簧常数。
＜第三实施方式＞
(概要)
图7是表示第三实施方式的弹簧机构311的结构的侧视图，是与第一实施方式的图2的(b)对应的图。另外，弹簧机构311的俯视图与图2的(a)相同。在图7中，对于与第一实施方式相同或类似的机构标注相同的符号，此外，有时省略说明。
弹簧机构311与第一实施方式相同，具有固定部13、载荷板15、负弹簧机构17D以及正弹簧机构17U。不过，与第一实施方式不同，负弹簧机构17D和正弹簧机构17U配置于z方向的同一侧。
另外，在图7中，正弹簧机构17U的弹簧轴27U、滑块25U及柱23U被负弹簧机构17D的弹簧轴27D、滑块25D及柱23D遮住，因而未图示。在图7中，柱23D设置得较高，在第一实施方式中也已经对这样设置得较高的情况进行了说明。此外，在图7中，虽然省略了用于调节弹簧轴27与柱23的连结位置的孔部23h的图示，但是与第一实施方式相同，能够对连结位置进行调节。
上述那样的弹簧机构311能够用于各种用途，例如，如下所述，能够用作在较大的正负范围对弹簧常数进行改变的弹簧机构。
由于负弹簧机构17D和正弹簧机构17U配置于同一侧，因此负弹簧机构17D的弹性力与正弹簧机构17U的弹性力相互抵消。此外，若载荷板15在z方向发生变位，则两方的弹性力减少或两方的弹性力增加。
因此，例如，在负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的各种参数满足第一实施方式中说明的式(28)的情况下，即，在负弹簧机构17和正弹簧机构17U的各种参数的设定相同的情况下，无论载荷板15是否发生变位，弹簧机构311作为整体不对载荷板15施加弹性力。
另一方面，例如，在负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的各种参数不同、一方的弹性力比另一方的弹簧力大的情况下，作为弹簧机构311整体的弹簧特性，容易表现出弹性力较大的一方的弹簧机构17的特性。利用上述原理，能够在较大的正负范围对弹簧常数进行改变。
(弹簧常数的调节方法的具体例)
可以考虑各种使负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的弹性力的大小不相同的方法。例如，可以强制增加一方的弹簧轴27的初始变形量。具体而言，如下所述。另外，以下，将强制增加负弹簧机构17D和正弹簧机构17U中的正弹簧机构17U的初始变形量的情况作为示例，进行说明。
在此，根据式(12)和式(24)，对负弹簧机构17D和正弹簧机构17U的弹簧常数Ks和KPs进行以下的考虑。
Ks＝-ks×ΔlO/lc (34)
KPs＝kPs×(ΔlPO+ΔlPc)/(lPc+ΔlPc) (35)
现在，使lc＝lPc、ks＝kPs、ΔlO＝ΔlPO以及H＝HP。将上述作为初始条件，进行以下调节。
使弹簧轴27U的初始变形量ΔlO增加，强制增加变形量ΔlO *。作为具体的机构，例如改变限位件的相对于轴状构件的位置，上述限位件设于两个轴状构件，对拉伸弹簧的两端进行保持。上述限位件的位置例如由滑块导向件与滚珠丝杠的组合而驱动。滚珠丝杠的驱动例如由手动(人力)或电动来进行。
若强制增加变形量ΔlO *，则在变形量中产生ΔdlO的变形量，初始变形量lO变为lFO，长度lc变为lFc。此外，中间弹簧29D产生ΔdlI的变化，初始变形量lI变为lFI，再次处于以下的关于水平方向的平衡状态。
ksΔlFOcosθFc－KIlFI＝0 (36)
在此，
ΔlFO＝ΔlO－ΔdlO (37)
ΔlFI＝ΔlI－ΔdlI (38)
ΔdlI＝lccosθc－lFccosθFc (39)
在此，
sinθFc＝H/2(lFc) (40)
将式(37)至式(40)代入上述式(36)，得到关于ΔdlO的方程式，从而能够解出ΔdlO。此时，式(34)的正弹簧的值具有关于ΔlFc的非线性，在垂直坐标原点(v＝0)至高度H/2之间，弹簧常数变化。
根据上述式，将强制变形量的增加量ΔlO *(不是再次平衡时收敛的增加量)与初始变形量ΔlO之比作为参数，进行理论解和基于动力学模型的数值分析的计算。
图8表示其计算结果。横轴“垂直坐标”(Vertical Disp)、纵轴“力”(Force)、“理论值”(Analyical Solution)以及“多体计算”(Multi-Body Computation)的意思与图4相同。此外，如图8所示，使ΔlO */ΔlO在0.125至1.8之间变化。
如图8所示，能够使弹簧常数从正的弹簧常数变化至负的弹簧常数。此外，理论解与根据动力学模型的分析结果一致。
如上所述，在本实施方式中，将利用不平衡力的负弹簧机构17D和正弹簧机构17U组合且使两者的施力方向相反，从而能够实现特殊的弹簧机构，上述特殊的弹簧机构能够使弹簧常数从正变化至负。
另外，虽未特别图示，但是若将载荷板15移动至比高度H/2更上方的位置，则与图7相反，正弹簧机构17U和负弹簧机构17D两方会位于z方向负侧，从而弹簧机构311的特性成为力的大小与上述特性相同但方向相反的特性。因此，若构成弹簧机构311，使得垂直导向件21构成得较高等从而使载荷板15移动至比高度H/2更上方的位置，则以高度H/2的位置为基准，能够得到正负的移动量和力。即，能够得到与普通的弹簧相同的特性。
＜第四实施方式＞
图9是表示第四实施方式的弹簧机构441的主要部分的图。
弹簧机构441是对第一～第三实施方式的产生弹性力的弹簧机构进行应用的机构。另外，在图9中，虽然标注有第一实施方式的弹簧机构11的符号，但是也可以与其它实施方式的弹簧机构进行组合。弹簧机构441在弹簧机构11的基础上追加了将上述弹簧机构11的弹性力转变为力矩的机构。
具体而言，例如，弹簧机构441具有追加轴443，该追加轴443能够绕与z方向正交的旋转轴A1旋转，弹簧机构441向与其追加轴443交差的方向施加弹性力。另外，旋转轴A1的延伸方向只要与z方向正交即可，相对于x方向和y方向的朝向不限。
更具体而言，例如，弹簧机构441具有滑块导向件445以及滑块447，上述滑块导向件445固定于弹簧机构11的载荷板15，或者相当于载荷板15，上述滑块447利用滑块导向件445保持成能够沿与旋转轴A1和z方向正交的方向(纸面的左右方向)移动。此外，滑块447以不能在追加轴443的轴向上移动但能绕平行于旋转轴A1的旋转轴旋转的方式连结于追加轴443。
在上述结构中，弹簧机构11的弹性力Fv在从旋转轴A1起距离la的位置处向追加轴443施加。在上述情况下，弹簧机构441产生大约Fv×la的力矩。上述力矩例如与在从旋转轴A1起距离lt的位置处向追加轴443施加Ft的力时的力矩Ft×lt平衡。
另外，在以上的实施方式中，第一实施方式是关于技术方案1～6和9～11的技术方案的一个示例。第二实施方式是关于技术方案1～5、7和9～11的技术方案的一个示例。第三实施方式是关于技术方案1、8和9～11(以及没有引用技术方案2的技术方案3～5)的技术方案的一个示例。第四实施方式是关于技术方案12的技术方案的一个示例。
z方向是主方向的一个示例。在第一和第二实施方式中，z方向正侧是主方向的第一侧的一个示例，在第三实施方式中，z方向负侧是主方向的第一侧的一个示例。x方向是第一副方向和第二副方向的一个示例。x方向正侧是第一副方向的第二侧和第二副方向的第三侧的一个示例。y方向是第一旋转轴方向和第二旋转轴方向的一个示例。旋转轴A1是第三旋转轴的一个示例。
弹簧机构1、11、311和411是弹簧机构的一个示例。载荷板15是可动部的一个示例。负弹簧机构17D是负弹性机构的一个示例。正弹簧机构17U是正弹性机构的一个示例。弹簧轴27D是负侧主弹性部的一个示例。弹簧轴27U是正侧主弹性部的一个示例。中间弹簧轴29D是负侧副弹性部的一个示例。中间弹簧轴29U是正侧副弹性部的一个示例。位置调节机构33D是负侧主弹性部位置调节机构的一个示例。位置调节机构33U是正侧主弹性部位置调节机构的一个示例。位置调节机构35D是负侧副弹性部位置调节机构的一个示例。位置调节机构35U是正侧副弹性部位置调节机构的一个示例。追加轴443是旋转构件的一个示例。
弹簧轴27U与固定部13的连结位置是固定部的规定位置的一个示例。弹簧轴27U整体是正侧主弹性部的、从固定部的规定位置至可动部的部分的一个示例。
本发明并不限定于上述实施方式，也可以以各种方式来实施。
在实施方式中，示出了具有负弹性机构(负弹簧机构17D)和正弹性机构(正弹簧机构17U)两方的弹性机构。但是，弹性机构也可以仅具有负弹性机构或仅具有正弹性机构。此外，在将负弹性机构和正弹性机构组合的情况下，也可以仅一方具有本发明的特征，另一方是通常的弹性机构。例如，若正弹性机构不需要具有弹簧常数的可变性，则采用通常的机械式弹簧即可。
在实施方式中，作为副弹性部(中间弹簧29)，示出了产生对抗压缩的弹性力的构件。但是，上述副弹性部的一方或两方也可以是产生对抗拉伸的弹性力的构件。不过，在上述情况下，副弹性部的相对于主弹性部(弹簧轴27)的副方向(x方向)的位置与实施方式相反。
主弹性部(弹簧轴27)和副弹性部(中间弹簧29)并不限定于具有螺旋弹簧的构件。例如，代替螺旋弹簧，也可以是具有板簧、空气弹簧或橡胶的构件。
此外，弹性部利用其内部的弹性体的压缩从而产生对抗拉伸的弹性力，相反地，也可以利用其内部的弹性体的拉伸从而产生对抗压缩的弹性力。例如，如下所述。
图10的(a)和图10的(b)是表示弹簧轴27U的变形例的示意图。弹簧轴27U具有轴状构件51、53以及压缩弹簧55，上述轴状构件51、53能够在轴向上彼此相对移动，上述压缩弹簧55固定于上述轴状构件51、53。若两个轴状构件51、53伸长，则压缩弹簧55压缩而产生对抗压缩的弹性力。另一方面，从弹簧轴27U整体来看，产生对抗拉伸的弹性力。
这样，弹性部(弹簧轴27U)与其内部的弹性体(压缩弹簧55)的压缩、拉伸也可以是相反的。一般而言，拉伸弹簧的容许载荷、弹簧常数范围具有比压缩弹簧更窄的倾向。因此，较为理想的是，如上述变形例那样，使用压缩弹簧来实现拉伸弹簧特性，从而能够使容许载荷、弹簧常数范围增大。
主弹性部和副弹性部的整体形状也可以不是长条状。例如，对于负侧主弹性部(弹簧轴27D)来说，根据与固定部的连结部和与可动部(载荷板15)的连结部之间的靠近或背离，从而在连结上述连结部之间的方向上，产生与靠近或背离进行对抗的弹性力即可，形状不一定是连结上述连结部之间的轴状。对于其它弹性部，也是相同的。
此外，例如，对于正侧主弹性部(弹簧轴27U)，也可以包括线材和螺旋弹簧而构成，上述线材与滑块25U连结，上述螺旋弹簧与线材连结并且与固定部13连结。在上述情况下，在线材延伸设置至柱23U之后，利用销或滚子来改变线材的方向，从而使螺旋弹簧本身的朝向任意。即，正侧主弹性部与固定部的连结位置可以和固定部的规定位置(技术方案2等)不相同。另外，在上述情况下，可以分别对初始变形量(ΔlPO)和高度(HP)进行设定。
对于副弹性部(中间弹簧29)，若利用对抗拉伸的弹性力，则通过含有线材等的构成，从而能够将弹簧本身配置于任意的方向。另外，上述情况中通过副弹性部位置调节机构对位置进行调节的弹性力的方向(技术方案4等)并不限定于副方向(x方向)，此外，是相对于可动部的连结位置周边的弹性力的方向。
另外，从上述说明中也可知，在正侧主弹性部以能绕与第二旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于可动部这样的情况下，可以利用正侧主弹性部所包含的、固定于可动部的可挠性构件(线材)的弯曲，从而允许发生旋转(线材的倾斜的增减)。
由于相对于可动部(载荷板15)能够在副方向(x方向)移动，因此设于主弹性部(弹簧轴27)与副弹性部(中间弹簧29)之间的滑块25(副可动部)不是必须的条件。例如，在实施方式中，弹簧轴27的端部可以以能够绕y轴旋转且能够在x方向移动的方式直接与载荷板15连结，并且中间弹簧29以能够绕y轴旋转的方式直接与上述弹簧轴27的端部连结。
另外，在上述情况下，也能够将弹簧轴27的端部与滑块(副可动部)抓牢。此外，虽然在本申请中，表现为主弹性部(弹簧轴27)与可动部(载荷板15)连结，副弹性部(中间弹簧29)连结于主弹性部与可动部的连结部，但是相反地，也可以表现为副弹性部的主弹性部侧的连结部以能够在副方向(x方向)移动的方式与可动部连结且主弹性部以能够绕平行于旋转轴方向(y方向)的轴旋转的方式连结于副弹性部的能够移动的连结部，实质上是相同的。
在实施方式中，弹簧轴27U、27D相对于载荷板15配置于x方向的同一侧，此外，相对于z方向朝x方向的同一侧倾斜。但是，上述构件也可以在x方向上相对于载荷板15彼此相反侧地配置，也可以相对于z方向朝x方向的彼此相反一侧倾斜。换言之，负侧主弹性部(弹簧轴27D)与可动部(载荷板15)的连结部相对于与固定部的连结部所处的副方向的第二侧(在实施方式中是x方向正侧)和正侧主弹性部(弹簧轴27U)与可动部的连结部相对于与固定部的连结部所处的副方向的第三侧(在实施方式中是x方向正侧)不需要相同。
在实施方式中，弹簧轴27U相对于弹簧轴27D位于z方向正侧。但是，例如，也可以代替载荷板15而设置z方向较长的构件，并且使弹簧轴27U相对于弹簧轴27D位于z方向负侧。但是，实施方式那样的上下关系有利于小型化。
主弹性部(弹簧轴27)与可动部(载荷板15)的连结部的移动方向(x方向)也可以不与可动部的移动方向(z方向)正交。即，第一、第二副方向(x方向)也可以不与主方向(z方向)正交。但是，副方向与主方向正交能够使各种计算容易。
负侧主弹性部(弹簧轴27D)与可动部(载荷板15)的连结部的移动方向(x方向)也可以和正侧主弹性部(弹簧轴27U)与可动部的连结部的移动方向(x方向)不同。即，第一副方向和第二副方向也可以互不相同。
例如，在实施方式中，弹簧轴27D与载荷板15的连结部能够在x方向上移动，与此相对，也可以是弹簧轴27U与载荷板15的连结部能够在y方向上移动。即，第一副方向和第二副方向也可以是都在与主方向正交的平面内平行且互不相同的方向。
但是，若第一副方向和第二副方向彼此相同，则整体上容易使弹簧机构小型化。此外，负侧主弹性部和正侧主弹性部的副方向的倾斜也可以与主方向的倾斜相同。
由上述的第一副方向和第二副方向的说明可知，第一旋转轴方向和第二旋转轴方向也可以互不相同。
在实施方式中，作为对主弹性部(弹簧轴27)相对于固定部在主方向上的位置进行调节的位置调节机构，例示有将设于固定部的多个孔部23h与轴构件组合的机构，其中，上述轴构件选择性地插通于上述多个孔部而对主弹性部进行支承。不过，位置调节机构并不限定于上述那样的手动且非连续性的机构。例如，位置调节机构也可以具有滑块导向件以及滚珠丝杠，上述滑块导向件在主方向(z方向)上对主弹性部与固定部的连结部进行引导，上述滚珠丝杠使上述连结部在主方向上移动，另外，通过手动(人力)或自动(例如电动机等)且连续地对主弹性部与固定部的连结部的位置进行调节。同样地，对副弹性部(中间弹簧29)相对于可动部(载荷板15)在副方向上的位置进行调节的位置调节机构也同样可以包括滑块导向件以及滚珠丝杠，另外，通过手动或自动且连续地对位置进行调节。
符号说明
11 弹簧机构(弹性机构)
13 固定部
15 载荷板(可动部)
17U 负弹簧机构(负弹性机构)
27D 弹簧轴(负侧主弹性部)
29D 中间弹簧(负侧副弹性部)。

Claims (12)

1.一种弹性机构，其特征在于，包括：
固定部；
可动部，所述可动部能相对于所述固定部在规定的主方向上移动；以及
负弹性机构，所述负弹性机构产生相对于所述固定部将所述可动部向所述主方向的第一侧施力的弹性力，且随着所述可动部向所述主方向的所述第一侧变位而使弹性力增加，
所述负弹性机构包括：
负侧主弹性部，所述负侧主弹性部产生相对于所述固定部对所述可动部进行施力的弹性力；以及
负侧副弹性部，所述负侧副弹性部在与所述主方向交叉的第一副方向上，产生相对于所述可动部对所述负侧主弹性部进行施力的弹性力，
所述负侧主弹性部与所述固定部连结成，能绕与所述主方向和所述第一副方向正交的第一旋转轴方向平行的轴旋转，所述负侧主弹性部以能在所述第一副方向上移动且能绕与所述第一旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于所述可动部，所述负侧主弹性部与所述可动部的连结部相对于与所述固定部的连结部位于所述主方向的所述第一侧且位于所述第一副方向的第二侧，所述负侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗与所述固定部的连结部和与所述可动部的连结部之间的压缩的弹性力，
所述负侧副弹性部与所述可动部连结，连结到所述负侧主弹性部与所述可动部的连结部，所述负侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述负侧主弹性部与所述可动部的连结部向所述第一副方向的所述第二侧变位的弹性力。
2.如权利要求1所述的弹性机构，其特征在于，
还具有正弹性机构，所述正弹性机构相对于所述固定部将所述可动部向所述主方向的所述第一侧施力，且随着所述可动部向所述主方向的所述第一侧变位而使弹性力减少，
所述正弹性机构包括：
正侧主弹性部，所述正侧主弹性部产生相对于所述固定部对所述可动部进行施力的弹性力；以及
正侧副弹性部，所述正侧副弹性部在与所述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于所述可动部对所述正侧主弹性部进行施力的弹性力，
所述正侧主弹性部连结于所述固定部，具有从所述固定部的规定位置至所述可动部的部分，所述正侧主弹性部以能够在所述第二副方向上移动且能够绕平行于第二旋转轴方向的轴旋转的方式连结于所述可动部，所述第二旋转轴方向与所述主方向及所述第二副方向正交，所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部相对于所述固定部的所述规定位置，位于所述主方向的所述第一侧的相反侧且位于所述第二副方向的第三侧，所述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述固定部的所述规定位置和与所述可动部的连结部之间的张力的弹性力，
所述正侧副弹性部与所述可动部连结，连结到所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部，所述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部向所述第二副方向的所述第三侧的相反侧变位的弹性力。
3.如权利要求1所述的弹性机构，其特征在于，
还具有负侧主弹性部位置调节机构，所述负侧主弹性部位置调节机构能在所述主方向上对所述负侧主弹性部与所述固定部的连结部在所述固定部的位置进行调节。
4.如权利要求1所述的弹性机构，其特征在于，
还具有负侧副弹性部位置调节机构，所述负侧副弹性部位置调节机构能在所述负侧副弹性部的弹性力方向上对所述负侧副弹性部与所述可动部的连结部在所述可动部的位置进行调节。
5.如权利要求1所述的弹性机构，其特征在于，
所述第一副方向与所述主方向正交，
将所述负侧主弹性部的弹簧常数设为kS，所述负侧副弹性部的弹簧常数设为KI，在所述负侧主弹性部的所述第一副方向的弹性力与所述负侧副弹性部的所述第一副方向的弹性力处于平衡的状态下，所述负侧主弹性部的、从与所述固定部的连结部至与所述可动部的连结部的长度设为lc，从没有产生弹性力的状态开始的压缩设为ΔlO，从与所述固定部的连结部向与所述可动部的连结部的方向相对于所述第一副方向的倾斜角设为θc，所述负侧副弹性部的、从没有产生弹性力的状态开始的变形量设为ΔlI时，KI＝kS×ΔlO/lc以及ΔlI＝lc×cosθc成立。
6.如权利要求5所述的弹性机构，其特征在于，
还具有正弹性机构，所述正弹性机构相对于所述固定部将所述可动部向所述主方向的所述第一侧施力，且随着所述可动部向所述主方向的所述第一侧变位而使弹性力减少，
所述正弹性机构包括：
正侧主弹性部，所述正侧主弹性部产生相对于所述固定部对所述可动部进行施力的弹性力；以及
正侧副弹性部，所述正侧副弹性部在与所述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于所述可动部对所述正侧主弹性部进行施力的弹性力，
所述正侧主弹性部连结于所述固定部，具有从所述固定部的规定位置至所述可动部的部分，所述正侧主弹性部以能够在所述第二副方向上移动且能够绕平行于第二旋转轴方向的轴旋转的方式连结于所述可动部，所述第二旋转轴方向与所述主方向及所述第二副方向正交，所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部相对于所述固定部的所述规定位置，位于所述主方向的所述第一侧的相反侧且位于所述第二副方向的第三侧，所述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述固定部的所述规定位置和与所述可动部的连结部之间的张力的弹性力，
所述正侧副弹性部与所述可动部连结，连结到所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部，所述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部向所述第二副方向的所述第三侧的相反侧变位的弹性力，
所述第二副方向与所述主方向正交，
将所述正侧主弹性部的弹簧常数设为kPS，所述正侧副弹性部的弹簧常数设为KPI，在所述正侧主弹性部的所述第二副方向的弹性力与所述正侧副弹性部的所述第二副方向的弹性力处于平衡的状态下，所述正侧主弹性部的、从所述固定部的所述规定位置至与所述可动部的连结部的长度设为lPc，从没有产生弹性力的状态开始的延伸设为ΔlPO，从与所述固定部的连结部向与所述可动部的连结部的方向相对于所述第二副方向的倾斜角设为θPc，所述正侧副弹性部的、从没有产生弹性力的状态开始的变形量设为ΔlPI时，KPI＝kPS×ΔlPO/lPc、ΔlPI＝lPc×cosθPc以及kPS×ΔlPO/lPc＝kS×ΔlO/lc成立。
7.如权利要求5所述的弹性机构，其特征在于，
还具有正弹性机构，所述正弹性机构相对于所述固定部将所述可动部向所述主方向的所述第一侧施力，且随着所述可动部向所述主方向的所述第一侧变位而使弹性力减少，
所述正弹性机构包括：
正侧主弹性部，所述正侧主弹性部产生相对于所述固定部对所述可动部进行施力的弹性力；以及
正侧副弹性部，所述正侧副弹性部在与所述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于所述可动部对所述正侧主弹性部进行施力的弹性力，
所述正侧主弹性部连结于所述固定部，具有从所述固定部的规定位置至所述可动部的部分，所述正侧主弹性部以能够在所述第二副方向上移动且能够绕平行于第二旋转轴方向的轴旋转的方式连结于所述可动部，所述第二旋转轴方向与所述主方向及所述第二副方向正交，所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部相对于所述固定部的所述规定位置，位于所述主方向的所述第一侧的相反侧且位于所述第二副方向的第三侧，所述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述固定部的所述规定位置和与所述可动部的连结部之间的张力的弹性力，
所述正侧副弹性部与所述可动部连结，连结到所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部，所述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部向所述第二副方向的所述第三侧的相反侧变位的弹性力，
所述第二副方向与所述主方向正交，
将所述正侧主弹性部的弹簧常数设为kPS，所述正侧副弹性部的弹簧常数设为KPI，在所述正侧主弹性部的所述第二副方向的弹性力与所述正侧副弹性部的所述第二副方向的弹性力处于平衡的状态下，所述正侧主弹性部的、从所述固定部的所述规定位置至与所述可动部的连结部的长度设为lPc，从没有产生弹性力的状态开始的延伸设为ΔlPO，从与所述固定部的连结部向与所述可动部的连结部的方向相对于所述第二副方向的倾斜角设为θPc，所述正侧副弹性部的、从没有产生弹性力的状态开始的变形量设为ΔlPI时，KPI＝kPS×ΔlPO/lPc、ΔlPI＝lPc×cosθPc以及kPS×ΔlPO/lPc≠kS×ΔlO/lc成立。
8.如权利要求1所述的弹性机构，其特征在于，
还具有正弹性机构，所述正弹性机构相对于所述固定部将所述可动部向所述主方向的所述第一侧的相反侧施力，且随着所述可动部向所述主方向的所述第一侧的相反侧变位而使弹性力减少，
所述正弹性机构包括：
正侧主弹性部，所述正侧主弹性部产生相对于所述固定部对所述可动部进行施力的弹性力；以及
正侧副弹性部，所述正侧副弹性部在与所述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于所述可动部对所述正侧主弹性部进行施力的弹性力，
所述正侧主弹性部连结于所述固定部，具有从所述固定部的规定位置至所述可动部的部分，所述正侧主弹性部以能在所述第二副方向上移动且能绕与第二旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于所述可动部，所述第二旋转轴方向与所述主方向及所述第二副方向正交，所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部相对于所述固定部的所述规定位置，位于所述主方向的所述第一侧且位于所述第二副方向的第三侧，所述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述固定部的所述规定位置和与所述可动部的连结部之间的张力的弹性力，
所述正侧副弹性部与所述可动部连结，连结到所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部，所述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部向所述第二副方向的所述第三侧的相反侧变位的弹性力。
9.一种弹性机构，其特征在于，包括：
固定部；
可动部，所述可动部能相对于所述固定部在规定的主方向上移动；以及
正弹性机构，所述正弹性机构产生相对于所述固定部将所述可动部向所述主方向的第一侧施力的弹性力，且随着所述可动部向所述主方向的所述第一侧变位而使弹性力减少，
所述正弹性机构包括：
正侧主弹性部，所述正侧主弹性部产生相对于所述固定部对所述可动部进行施力的弹性力；以及
正侧副弹性部，所述正侧副弹性部在与所述主方向交叉的第二副方向上，产生相对于所述可动部对所述正侧主弹性部进行施力的弹性力，
所述正侧主弹性部连结于所述固定部，具有从所述固定部的规定位置至所述可动部的部分，所述正侧主弹性部以能在所述第二副方向上移动且能够绕与第二旋转轴方向平行的轴旋转的方式连结于所述可动部，所述第二旋转轴方向与所述主方向及所述第二副方向正交，所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部相对于所述固定部的所述规定位置，位于所述主方向的所述第一侧的相反侧且位于所述第二副方向侧的第三侧，所述正侧主弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述固定部的所述规定位置和与所述可动部的连结部之间的张力的弹性力，
所述正侧副弹性部与所述可动部连结，连结到所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部，所述正侧副弹性部具有正的弹簧特性，产生对抗所述正侧主弹性部与所述可动部的连结部向所述第二副方向的所述第三侧的相反侧的变位的弹性力。
10.如权利要求9所述的弹性机构，其特征在于，
所述正侧主弹性部与所述固定部的所述规定位置连结，
设置有正侧主弹性部位置调节机构，所述正侧主弹性部位置调节机构能在所述主方向上，对供所述正侧主弹性部连结的所述规定位置在所述固定部的位置进行调节。
11.如权利要求9所述的弹性机构，其特征在于，
还具有正侧副弹性部位置调节机构，所述正侧副弹性部位置调节机构能在所述正侧副弹性部的弹性力的方向上，对所述正侧副弹性部与所述可动部的连结部在所述可动部的位置进行调节。
12.如权利要求1所述的弹性机构，其特征在于，
还具有旋转构件，所述旋转构件能够绕与所述主方向正交的第三旋转轴旋转，且能够在远离所述第三旋转轴的位置传递所述可动部的所述主方向上的变位。
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