JP3075208B2 - Kinematic mount - Google Patents

Kinematic mount

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JP3075208B2
JP3075208B2 JP09082632A JP8263297A JP3075208B2 JP 3075208 B2 JP3075208 B2 JP 3075208B2 JP 09082632 A JP09082632 A JP 09082632A JP 8263297 A JP8263297 A JP 8263297A JP 3075208 B2 JP3075208 B2 JP 3075208B2
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kinematic mount
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spherical
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、キネマティック
・マウントに係り、特に、機器を固定する際の構造歪や
運用中の熱歪が機器に悪影響を及ぼす不具合を回避する
ために機器と固定物との間に介在させる場合に好適なキ
ネマティック・マウントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a kinematic mount and, more particularly, to a device and a fixing object for avoiding a problem that structural distortion when fixing the device and thermal distortion during operation adversely affect the device. The present invention relates to a kinematic mount suitable for being interposed between the mount.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、機器を固定する際の構造歪等
を回避する機構として、キネマティック・マウントが広
範に使用されている。キネマティック・マウントは、マ
ウント上下で生じた構造歪や熱歪等を吸収する機能を持
つマウントである。従来のキネマティック・マウント
は、スペリカルベアリングを使用することで、平面内に
生ずる歪を回避するという特徴を持っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a kinematic mount has been widely used as a mechanism for avoiding structural distortion or the like when fixing a device. The kinematic mount is a mount having a function of absorbing structural distortion, thermal distortion, and the like generated above and below the mount. Conventional kinematic mounts have the characteristic of avoiding in-plane distortion by using a spherical bearing.

【0003】図8は、従来のキネマティック・マウント
構造を示す図であり、(a)は外観図、(b)は側面
図、(c)は(b)の断面図である。台座110には、
上下に配置された2つのスペリカルベアリング114の
シャフト113が貫通した状態で垂設されており、シャ
フト113の軸方向上端部には、スプリング押えプレー
ト116がスプリング押えネジ117を介して固定され
ている。また、シャフト113におけるスプリング押え
プレート116固定箇所より軸方向下方側には、人工衛
星搭載機器取付プレート118が固定されている。さら
に、シャフト113の軸方向下端部には、スプリング押
えプレート116がスプリング押えネジ117を介して
固定されている。
FIGS. 8A and 8B show a conventional kinematic mount structure, wherein FIG. 8A is an external view, FIG. 8B is a side view, and FIG. 8C is a sectional view of FIG. The pedestal 110
Shafts 113 of two upper and lower spatial bearings 114 penetrate and extend vertically. A spring holding plate 116 is fixed to the upper end of the shaft 113 in the axial direction via a spring holding screw 117. I have. Further, a satellite mounting device mounting plate 118 is fixed to the shaft 113 on the axially lower side of the spring holding plate 116 fixing portion. Further, a spring holding plate 116 is fixed to a lower end of the shaft 113 in the axial direction via a spring holding screw 117.

【0004】シャフト113の軸方向下方側の外周部に
は、スペリカルベアリング114が配設されており、ス
ペリカルベアリング114は、ベアリング固定プレート
111及びネジ112を介して台座110内部に固定さ
れている。このスペリカルベアリング114の下部と、
スプリング押えプレート116との間には、スプリング
115が張設されている。同様に、シャフトの軸方向上
方側の外周部には、スペリカルベアリング114が配設
されており、このスペリカルベアリング114とスプリ
ング押えプレート116との間には、スプリング115
が張設されている。すなわち、図8に示すキネティック
・マウントにおいては、上下に配置された2つのスペリ
カルベアリング114のシャフト113同士を連結し、
上下の面内変形をこれら2つのスペリカルベアリング1
14の動きにより、5自由度の歪を吸収する構造となっ
ている。
[0004] A peripheral bearing 114 is provided on an outer peripheral portion of the shaft 113 on the lower side in the axial direction. The spatial bearing 114 is fixed inside the pedestal 110 via a bearing fixing plate 111 and a screw 112. I have. The lower part of this bearing 114,
A spring 115 is stretched between the spring holding plate 116 and the spring 115. Similarly, a peripheral bearing 114 is provided on the outer peripheral portion of the shaft on the upper side in the axial direction, and a spring 115 is provided between the peripheral bearing 114 and the spring holding plate 116.
Is stretched. That is, in the kinetic mount shown in FIG. 8, the shafts 113 of the two upper and lower spatial bearings 114 are connected to each other,
The two in-plane deformations of these two bearings 1
By the movement of 14, a structure in which the distortion of five degrees of freedom is absorbed.

【0005】また、図9は、従来における別のキネマテ
ィック・マウント構造を示す図であり、(a)は平面
図、(b)は(a)の矢視B−Bに沿う断面図、(c)
は(a)の矢視A−Aに沿う断面図である。この図にお
いて、構体208上に固定されたハウジング201の上
部には、ベアリング固定プレート204がネジ205を
介して固定されており、ハウジング201の内部には、
スペリカルベアリング202が固定されている。スペリ
カルベアリング202には、人工衛星搭載機器固定用イ
ンサート203が支持されており、人工衛星搭載機器固
定用インサート203には、人工衛星搭載機器209が
固定されている。図中206、207は、板ばね構造部
を示している。
FIGS. 9A and 9B are views showing another conventional kinematic mount structure, wherein FIG. 9A is a plan view, FIG. 9B is a sectional view taken along the line BB of FIG. c)
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In this drawing, a bearing fixing plate 204 is fixed to a top of a housing 201 fixed on a structure 208 via a screw 205, and inside the housing 201,
The spherical bearing 202 is fixed. The artificial bearing-mounted device fixing insert 203 is supported by the spherical bearing 202, and the satellite-mounted device 209 is fixed to the artificial satellite-mounted device fixing insert 203. In the drawings, reference numerals 206 and 207 indicate leaf spring structures.

【0006】すなわち、図9に示すキネティック・マウ
ントにおいては、板ばね構造部206、207により歪
の吸収を行い、1つのスペリカルベアリング202によ
り上下の回転成分の歪の除去を行っている。
[0009] That is, in the kinetic mount shown in FIG. 9, distortion is absorbed by the leaf spring structures 206, 207, and distortion of the upper and lower rotational components is removed by one spherical bearing 202.

【0007】図10は、上記従来の構造のキネマティッ
ク・マウントにより歪を吸収する動きを示す断面図であ
る。この図に示すように、構体208とハウジング20
1との間に、これらを図中左右方向にずらすような荷重
(外力)が矢印方向から加わった場合、板ばね構造部2
06が上述の荷重を吸収して歪を生ずる。これに伴いハ
ウジング201が回転するが、このハウジング201の
回転の動きはスペリカルベアリング202により吸収さ
れるため、人工衛星搭載機器209には歪は伝達されな
い。これにより、構体208と人工衛星搭載機器209
とは互いに歪を生ずることなく左右に動くことができ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operation of absorbing distortion by the above-described conventional kinematic mount. As shown in this figure, the structure 208 and the housing 20
When a load (external force) is applied from the direction indicated by the arrow in FIG.
No. 06 absorbs the above-mentioned load and causes distortion. The housing 201 rotates with this. However, since the rotational movement of the housing 201 is absorbed by the spatial bearing 202, no distortion is transmitted to the satellite-mounted device 209. As a result, the structure 208 and the satellite-mounted device 209 are
Can move left and right without distortion.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては下記(1),(2)のような問題が
あった。 (1) 従来のキネマティック・マウントは、歪を吸収
する際の剛性が歪の大小に関わらず一定である(図6参
照)。その理由としては、図8に示した2つのスペリカ
ルベアリングを使用した例では、歪を吸収する際の剛性
が2つのスペリカルベアリングの与圧(ベアリングの剛
性を増すため等の目的で予め転動体に付与する荷重)に
伴う摩擦抵抗により決定され、また、図9に示した1つ
のスペリカルベアリングを使用した例では、歪を吸収す
る際の剛性が板ばね構造部のばね剛性により決定される
ためである。
However, the above-mentioned prior art has the following problems (1) and (2). (1) In a conventional kinematic mount, rigidity when absorbing strain is constant regardless of the magnitude of strain (see FIG. 6). The reason for this is that in the example in which the two spherical bearings shown in FIG. 8 are used, the rigidity at the time of absorbing the strain is reduced in advance by the pressurization of the two spherical bearings (for the purpose of increasing the rigidity of the bearings). The load applied to the moving body is determined by the frictional resistance, and in the example using one of the spatial bearings shown in FIG. 9, the rigidity at the time of absorbing the strain is determined by the spring rigidity of the leaf spring structure. That's because.

【0009】上述の理由から、キネマティック・マウン
トに対して外部から大きな荷重が加わったような場合に
は、キネマティック・マウントは大変形を生ずるために
強度不足に陥り、最悪の場合は破損してしまう。特に、
人工衛星に搭載される精密機器にはこの種のキネマティ
ック・マウントが使用されており、人工衛星が軌道上に
ある場合は熱歪を回避するためにキネマティック・マウ
ントのばね剛性を低くする方が性能上から有利である
が、その反面、ロケット打ち上げ時における荷重に対し
ては不利である。
For the above reasons, when a large external load is applied to the kinematic mount, the kinematic mount suffers from insufficient strength due to large deformation, and in the worst case breaks. Would. In particular,
This kind of kinematic mount is used for the precision equipment mounted on the satellite, and when the satellite is in orbit, the spring stiffness of the kinematic mount should be reduced to avoid thermal distortion. Is advantageous in terms of performance, but on the other hand, it is disadvantageous with respect to the load when launching a rocket.

【0010】したがって、キネマティック・マウントに
加わる荷重に対して耐久性を持たせるために、キネマテ
ィック・マウントの剛性を高めると、キネマティック・
マウント本来の目的である歪逃げが充分に機能しなくな
るという不具合があった。
Therefore, if the rigidity of the kinematic mount is increased in order to make it durable against the load applied to the kinematic mount, the kinematic
There is a problem that the strain relief, which is the original purpose of the mount, does not function sufficiently.

【0011】(2) また、従来のキネマティック・マ
ウントは、面内の歪を全て吸収することはできるが、面
外への歪は吸収することができない。このため、人工衛
星搭載機器の例えば4箇所以上に対してキネマティック
・マウントを使用した場合には、人工衛星搭載機器とキ
ネティック・マウントとにおける固定点の面外方向への
変形が人工衛星搭載機器に直接伝達され歪を生じさせ
る、という不具合があった。
(2) The conventional kinematic mount can absorb all in-plane distortions, but cannot absorb out-of-plane distortions. For this reason, when kinematic mounts are used for, for example, four or more of the artificial satellite-mounted devices, the deformation of the fixed point between the artificial satellite-mounted device and the kinematic mount in the out-of-plane direction may be reduced. To be transmitted directly to the device, causing distortion.

【0012】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、微小な歪は低い剛性で吸収し大荷重に対しては
高い剛性で変形を抑制することで、充分な強度を確保し
大変形による破損を回避できるキネマティック・マウン
トを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and absorbs minute strain with low rigidity and suppresses deformation with high rigidity against a large load, thereby securing sufficient strength and ensuring large strength. It is an object of the present invention to provide a kinematic mount that can avoid damage due to deformation.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、機器を基部に固定するため
のキネマティック・マウントに係り、略球状の中空部を
持ち、高い剛性を有する機器固定部材と、該機器固定部
材の上記中空部に収納配置される球体部と上記基部に固
定される基部固定部とからなり、高い剛性を有する内部
部材と、該内部部材の上記球体部の外周面と上記機器固
定部材の中空部の内周面とに当接された状態で、上記球
体部の外周面と上記中空部の内周面との間に、互いに距
離を隔てて、介挿される複数の緩衝部材とを備えてなる
と共に、上記各緩衝部材は、ばね性を有し、かつ、上記
内部部材よりも剛性の低い素材からなり、上記複数の緩
衝部材が、互いに隔てて配設される一対のOリング状部
材からなると共に、各Oリング状部材は、上記内部部材
の上記球体部の直径よりも小さな直径を有するものであ
ることを特徴としている。
According to one aspect of the present invention, there is provided a kinematic mount for fixing a device to a base, which has a substantially spherical hollow portion and a high rigidity. An internal member having high rigidity, comprising a device fixing member having: a sphere portion housed and disposed in the hollow portion of the device fixing member, and a base fixing portion fixed to the base portion; and the sphere of the internal member In a state of being in contact with the outer peripheral surface of the portion and the inner peripheral surface of the hollow portion of the device fixing member, between the outer peripheral surface of the spherical portion and the inner peripheral surface of the hollow portion, at a distance from each other, together comprising a plurality of buffer member interposed, each cushioning member has a spring property, and made from a low material stiffness than the inner member, the plurality of loose
A pair of O-ring-shaped portions in which the opposing members are arranged at a distance from each other
And each O-ring shaped member is
Having a diameter smaller than the diameter of the sphere
It is characterized by that.

【0014】また、請求項記載の発明は、請求項1記
載のキネマティック・マウントに係り、上記複数の緩衝
部材が、互いに隔てて配設される複数の小球状部材から
なることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the kinematic mount according to the first aspect, wherein the plurality of shock-absorbing members comprise a plurality of small spherical members arranged apart from each other. I have.

【0015】また、請求項記載の発明は、請求項1又
は2記載のキネマティック・マウントに係り、上記各緩
衝部材は、上記球体部の外周面に設けられた凹部に挿着
された状態で、上記凹部から一部がはみ出して、上記機
器固定部材の中空部内周面に当接状態とされることを特
徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the kinematic mount according to the first or second aspect, wherein each of the cushioning members is inserted into a concave portion provided on an outer peripheral surface of the spherical portion. Thus, a part thereof protrudes from the concave portion and is brought into contact with the inner peripheral surface of the hollow portion of the device fixing member.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【作用】この発明の構成によれば、キネマティック・マ
ウントに対して大荷重が入力された場合、剛性の高い機
器固定部材の中空部内周面と内部部材の球体部外周面と
の間に介挿された状態の、ばね性を有し、かつ、剛性の
低い緩衝部材は、弾性変形内で完全につぶされ、歪を吸
収する。その後、剛性の高い機器固定部材と内部部材と
の間で荷重伝達が行われる。すなわち、荷重が入力され
た際には、緩衝部材の低い剛性により荷重を吸収し、一
定量の歪が発生した時点で、剛性の低い緩衝部材に代わ
って剛性の高い機器固定部材及び内部部材が荷重伝達を
受け持つ。この場合、キネマティック・マウントの機器
固定部材及び内部部材は、アルミニウム合金、ステンレ
ス合金等の金属から形成されているため、外部から加わ
る大荷重に対して剛性を高く設定することができる。
According to the structure of the present invention, when a large load is applied to the kinematic mount, an intermediate member is provided between the inner peripheral surface of the hollow portion of the highly rigid device fixing member and the outer peripheral surface of the spherical portion of the internal member. The cushioning member having a spring property and low rigidity in the inserted state is completely crushed in the elastic deformation and absorbs the strain. Thereafter, a load is transmitted between the highly rigid device fixing member and the internal member. In other words, when a load is input, the load is absorbed by the low rigidity of the cushioning member, and when a certain amount of distortion occurs, the rigid rigid device fixing member and the internal member are replaced with the rigidity low cushioning member. Responsible for load transmission. In this case, since the device fixing member and the internal member of the kinematic mount are formed of a metal such as an aluminum alloy or a stainless alloy, the rigidity can be set high with respect to a large load applied from the outside.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図6は、入力荷重と歪(破壊歪)との
相対関係を示す説明図である。図中1点鎖線で示す直線
は剛性が低い場合、2点鎖線で示す直線は剛性が高い場
合を示している。機器を固定する際の構造歪や熱歪を吸
収するためには、入力荷重と歪との相対関係を示す直線
の勾配が急である方が良く、大荷重に対する耐久性を持
たせるためには、上述の勾配が緩やかである方が良い。
そこで、構造歪や熱歪の吸収性並びに大荷重に対する耐
久性の両機能を兼ね合わせた特徴を有する非線形な勾配
を実現するキネマティック・マウントの実施例につい
て、以下詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be specifically made using an embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relative relationship between an input load and a strain (fracture strain). In the figure, a straight line indicated by a one-dot chain line indicates a case where rigidity is low, and a straight line indicated by a two-dot chain line indicates a case where rigidity is high. In order to absorb structural strain and thermal strain when fixing the equipment, it is better that the slope of the straight line indicating the relative relationship between the input load and the strain is steep, in order to have durability against large loads It is better that the above-mentioned gradient is gentle.
Therefore, an embodiment of a kinematic mount that realizes a nonlinear gradient having a function of absorbing both structural strain and thermal strain and durability against a large load will be described in detail below.

【0019】◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例であるキネマティック・
マウントの構成を示す断面図、図2は、同キネマティッ
ク・マウントを構成する内部球体及びOリングの外観
図、また、図3は、上述のキネマティック・マウントを
構成する外部ハウジングを2分割した状態を示す断面図
である。第1実施例のキネマティック・マウントは、外
部ハウジング1と、内部球体2と、一対のOリング3、
3とを備える構成となっている。キネマティック・マウ
ントは、ベース4と被拘束体5との間に固定されて使用
される。
First Embodiment FIG. 1 shows a kinematic system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the mount, FIG. 2 is an external view of an inner sphere and an O-ring constituting the kinematic mount, and FIG. It is sectional drawing which shows a state. The kinematic mount of the first embodiment includes an outer housing 1, an inner sphere 2, a pair of O-rings 3,
3 is provided. The kinematic mount is used by being fixed between the base 4 and the restrained body 5.

【0020】この例のキネマティック・マウントの構成
を詳述すると、外部ハウジング1は、例えばアルミニウ
ム合金あるいはステンレス合金等の金属から形成されて
おり、その内部は内部球体2の球体部6(後述)の直径
よりも大きい直径を有する球形状の空間として構成され
ると共に、同一形状を有する2つのハウジング部材に分
割可能な構造となっている。これについては、図3の説
明で詳述する。また、内部球体2は、例えばアルミニウ
ム合金あるいはステンレス合金等の金属から形成されて
おり、球体部6と、この球体部6に一体に連設されたベ
ース固定部7とから構成されている。外部ハウジング1
は、内部球体2の球体部6を一対のOリング3、3を介
して包み込む状態で配置されている。
The structure of the kinematic mount of this embodiment will be described in detail. The outer housing 1 is formed of a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy, and the inside thereof has a sphere portion 6 of the inner sphere 2 (described later). And has a structure that can be divided into two housing members having the same shape, as well as a spherical space having a diameter larger than the diameter of the housing member. This will be described in detail with reference to FIG. The internal sphere 2 is formed of a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy, for example, and includes a sphere portion 6 and a base fixing portion 7 integrally connected to the sphere portion 6. External housing 1
Are arranged so as to wrap the sphere portion 6 of the inner sphere 2 via the pair of O-rings 3.

【0021】内部球体2の球体部6の外周面には、図2
に示すように、球体部6の直径よりも小さい直径を有す
る一対の環状の溝8、8が形成されている。内部球体2
の球体部6の溝8、8は、球体部6の中心に対して対称
に配置されており、これらの溝8、8には、一対のOリ
ング3、3がそれぞれ装着される。Oリング3は、ばね
性を有する例えばフッ素系あるいはシリコン系のゴムか
ら形成されている。内部球体2のベース固定部7は、複
数のボルト9を介してベース4の上面に固定されてい
る。また、外部ハウジング1の上面には、被拘束体5が
ボルト(図示略)を介して固定されている。
The outer peripheral surface of the sphere 6 of the inner sphere 2 is
As shown in FIG. 3, a pair of annular grooves 8 having a diameter smaller than the diameter of the spherical body 6 are formed. Internal sphere 2
Are arranged symmetrically with respect to the center of the spherical portion 6, and a pair of O-rings 3, 3 are mounted in these grooves 8, 8, respectively. The O-ring 3 is formed of, for example, a fluorine-based or silicon-based rubber having a spring property. The base fixing portion 7 of the internal sphere 2 is fixed to the upper surface of the base 4 via a plurality of bolts 9. Further, on the upper surface of the outer housing 1, a constrained body 5 is fixed via bolts (not shown).

【0022】外部ハウジング1の構造をさらに詳述する
と、外部ハウジング1は、図3に示すように、同一形状
を有する一対のハウジング部材10、11に分割可能に
構成されている。ハウジング部材10は、その内部が内
部球体2の球体部6の直径よりも大きい直径を有する半
球形状の空間として構成されている。同様に、ハウジン
グ部材11は、その内部が内部球体2の球体部6の直径
よりも大きい直径を有する半球形状の空間として構成さ
れている。
The structure of the outer housing 1 will be described in more detail. As shown in FIG. 3, the outer housing 1 can be divided into a pair of housing members 10 and 11 having the same shape. The housing member 10 is configured as a hemispherical space having a diameter larger than the diameter of the sphere portion 6 of the inner sphere 2. Similarly, the housing member 11 is configured as a hemispherical space whose inside has a diameter larger than the diameter of the sphere portion 6 of the internal sphere 2.

【0023】また、外部ハウジング1を構成するハウジ
ング部材10、11は、位置合わせ用のピン及びピン穴
(図示略)を備えている。このピンにより、ハウジング
部材10、11の結合時における位置の再現性が確保さ
れる。外部ハウジング1は、一対のハウジング部材1
0、11により内部球体2の球体部6を両側から内部に
包み込んだ後、ボルト(図示略)により結合される。
The housing members 10 and 11 constituting the outer housing 1 are provided with positioning pins and pin holes (not shown). These pins ensure reproducibility of the position when the housing members 10 and 11 are connected. The outer housing 1 includes a pair of housing members 1.
After the sphere 6 of the inner sphere 2 is wrapped inside from both sides by 0 and 11, it is joined by bolts (not shown).

【0024】次に、この例のキネマティック・マウント
の作用について説明する。ベース4と被拘束体5との間
に固定されたキネマティック・マウントに対して、例え
ば、図4に示すように、矢印方向から大荷重が入力され
た場合、外部ハウジング1と内部球体2の球体部6との
間に介在しているばね性のOリング3は、弾性変形内で
完全につぶされ、歪を吸収する。その後、外部ハウジン
グ1と内部球体2との間で荷重伝達が行われる。この場
合、外部ハウジング1及び内部球体2は、上述のように
アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属から形成さ
れているため、外部から加わる大荷重に対して剛性を高
く設定することができる。
Next, the operation of the kinematic mount of this embodiment will be described. For example, as shown in FIG. 4, when a large load is input from the direction of the arrow to the kinematic mount fixed between the base 4 and the restrained body 5, the outer housing 1 and the inner sphere 2 The springy O-ring 3 interposed between the spherical body 6 is completely crushed in the elastic deformation and absorbs the strain. Thereafter, a load is transmitted between the outer housing 1 and the inner sphere 2. In this case, since the outer housing 1 and the inner sphere 2 are made of a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy as described above, the rigidity can be set high with respect to a large load applied from the outside.

【0025】このように、この例の構成によれば、キネ
マティック・マウントの外部ハウジング1及び内部球体
2をアルミニウム合金、ステンレス合金等の金属から形
成すると共に、外部ハウジング1と内部球体2の球体部
6との間にばね性を有するフッ素系あるいはシリコン系
のゴムからなるOリング3を介在させているため、荷重
が入力された際には、ばね性を有するOリング3の剛性
により荷重を吸収し、一定量の歪が発生した時点で、O
リング3に代わって剛性の高い外部ハウジング1及び内
部球体2が荷重伝達を受け持つことができる。
As described above, according to the structure of this embodiment, the outer housing 1 and the inner sphere 2 of the kinematic mount are formed from a metal such as an aluminum alloy or a stainless alloy, and the sphere of the outer housing 1 and the inner sphere 2 is formed. Since the O-ring 3 made of a fluorine-based or silicon-based rubber having a spring property is interposed between the O-ring 3 and the portion 6, when a load is input, the load is applied due to the rigidity of the O-ring 3 having the spring property. At the point when a certain amount of strain is absorbed, O
Instead of the ring 3, the rigid outer housing 1 and the inner sphere 2 can bear the load transmission.

【0026】したがって、入力荷重に対してキネマティ
ック・マウントの剛性を非線形とすることが可能とな
り、この結果、微小な変形に対しては低い剛性で歪が吸
収しやすくなり、大荷重に対しては変形が大きくなると
共に剛性が高くなる。これにより、キネマティック・マ
ウントの強度を充分に確保することができると共に、大
変形による破損を回避することができる。また、面外方
向の歪に対しても同様である。したがって、面内の歪及
び面外の歪の何れの歪に対してもこれを的確に吸収する
ことができる。
Therefore, it is possible to make the stiffness of the kinematic mount non-linear with respect to the input load. As a result, the strain is easily absorbed with a low stiffness with respect to a minute deformation, and the kinematic mount is easily affected with a large load. The deformation increases and the rigidity increases. As a result, the strength of the kinematic mount can be sufficiently ensured, and breakage due to large deformation can be avoided. The same applies to out-of-plane strain. Therefore, it is possible to accurately absorb both in-plane distortion and out-of-plane distortion.

【0027】なお、第1実施例の変形例として、内部球
体2の球体部6の外周面に溝8、9を形成する代わり
に、例えば、図5に示すように、内部球体12の球体部
16の外周面に複数の穴13を形成し、これらの穴13
にばね性を有する例えばフッ素系あるいはシリコン系か
らなるゴムボール14を装着しても良い。この変形例に
おいても、上述の第1実施例と同様の効果を奏する。
As a modification of the first embodiment, instead of forming the grooves 8 and 9 on the outer peripheral surface of the sphere 6 of the inner sphere 2, for example, as shown in FIG. A plurality of holes 13 are formed on the outer peripheral surface of the
A rubber ball 14 made of, for example, a fluorine-based or silicon-based material having spring properties may be attached to the rubber ball 14. Also in this modified example, the same effect as in the first embodiment described above can be obtained.

【0028】◇第2実施例 図7は、この発明の第2実施例であるキネマティック・
マウントの構成を示す断面図である。第2実施例のキネ
マティック・マウントは、上述の第1実施例と同一構造
を有する外部ハウジング21と、内部球体22と、ばね
23と、外殻球体24とを備える構成となっている。第
2実施例のキネマティック・マウントは、上述の第1実
施例と同様に、入力荷重に対して剛性が非線形となるこ
とで、構造歪や熱歪の吸収性並びに大荷重に対する耐久
性の両機能を兼ね合わせた特徴を有している。なお、図
7では、被拘束体及びベースの図示は省略している。
Second Embodiment FIG. 7 shows a kinematic circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mount. The kinematic mount of the second embodiment includes an outer housing 21, an inner sphere 22, a spring 23, and an outer sphere 24 having the same structure as the first embodiment. The kinematic mount of the second embodiment has a non-linear stiffness with respect to an input load, as in the first embodiment described above. It has features that combine functions. In FIG. 7, illustration of the restrained body and the base is omitted.

【0029】キネマティック・マウントの構成を詳述す
ると、外部ハウジング21は、例えばアルミニウム合金
あるいはステンレス合金等の金属から形成されており、
その内部は内部球体22の球体部26の直径よりも大き
い直径を有する球形状の空間として構成されると共に、
同一形状を有する2つのハウジング部材30、31に分
割可能な構造となっている。また、内部球体22は、例
えばアルミニウム合金あるいはステンレス合金等の金属
から形成されており、球体部26と、この球体部26に
一体に連設されたベース固定部27とから構成されてい
る。ベース固定部27はベース(図示略)に固定され
る。
The structure of the kinematic mount will be described in detail. The outer housing 21 is formed of a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy.
The inside thereof is configured as a spherical space having a diameter larger than the diameter of the spherical body portion 26 of the internal spherical body 22,
It has a structure that can be divided into two housing members 30 and 31 having the same shape. The internal sphere 22 is formed of a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy, for example, and includes a sphere portion 26 and a base fixing portion 27 integrally connected to the sphere portion 26. The base fixing portion 27 is fixed to a base (not shown).

【0030】また、外殻球体24は、例えばアルミニウ
ム合金あるいはステンレス合金等の金属から形成されて
おり、その外径は外部ハウジング21の内径と同一の寸
法に構成されると共に、複数の部材に分割されている。
外殻球体24は、外部ハウジング21の内壁に緊密に接
した状態で固定されている。また、外殻球体24と内部
球体22の球体部26との間には、複数のばね23が固
定されている。外部ハウジング21は、内部球体22の
球体部26をばね23及び外殻球体24を介して内部に
包み込む状態で配置され、被拘束体(図示略)に固定さ
れる。
The outer shell sphere 24 is made of, for example, a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy, and has an outer diameter equal to the inner diameter of the outer housing 21 and is divided into a plurality of members. Have been.
The outer shell sphere 24 is fixed in close contact with the inner wall of the outer housing 21. Further, a plurality of springs 23 are fixed between the outer shell sphere 24 and the sphere portion 26 of the inner sphere 22. The outer housing 21 is arranged so as to wrap the sphere portion 26 of the inner sphere 22 through the spring 23 and the outer sphere 24 and is fixed to a constrained body (not shown).

【0031】次に、この例のキネマティック・マウント
の作用について説明する。キネマティック・マウントに
対して大荷重が入力された場合、外部ハウジング21と
内部球体22の球体部26との間に介在しているばね2
3は、弾性変形内で完全につぶされ、歪を吸収する。こ
の後、外部ハウジング21と内部球体22との間で荷重
伝達が行われる。この場合、外部ハウジング21及び内
部球体22は、上述のようにアルミニウム合金、ステン
レス合金等の金属から形成されているため、外部から加
わる大荷重に対して剛性を高く設定することができる。
Next, the operation of the kinematic mount of this embodiment will be described. When a large load is applied to the kinematic mount, the spring 2 interposed between the outer housing 21 and the sphere portion 26 of the inner sphere 22
3 is completely crushed within the elastic deformation and absorbs the strain. Thereafter, a load is transmitted between the outer housing 21 and the inner sphere 22. In this case, since the outer housing 21 and the inner sphere 22 are formed of a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy as described above, the rigidity can be set high against a large load applied from the outside.

【0032】この第2実施例の構成によれば、キネマテ
ィック・マウントの外部ハウジング21及び内部球体2
2をアルミニウム合金あるいはステンレス合金等の金属
から形成すると共に、外部ハウジング21と内部球体2
2の球体部26との間にばね23を介在させているた
め、荷重が入力された際には、ばね23の剛性により荷
重を吸収し、一定量の歪が発生した時点で、ばね23に
代わって剛性の高い外部ハウジング21及び内部球体2
2が荷重伝達を受け持つことができる。
According to the structure of the second embodiment, the outer housing 21 and the inner sphere 2 of the kinematic mount are mounted.
2 is formed from a metal such as an aluminum alloy or a stainless steel alloy, and the outer housing 21 and the inner sphere 2 are formed.
Since the spring 23 is interposed between the spring 23 and the second spherical portion 26, when a load is input, the load is absorbed by the rigidity of the spring 23, and when a certain amount of distortion occurs, the spring 23 Instead, the rigid outer housing 21 and inner sphere 2
2 can handle load transmission.

【0033】したがって、入力荷重に対してキネマティ
ック・マウントの剛性を非線形とすることが可能とな
り、この結果、微小な変形に対しては低い剛性で歪が吸
収しやすくなり、大荷重に対しては変形が大きくなると
共に剛性が高くなる。これにより、キネマティック・マ
ウントの強度を充分に確保することができると共に、大
変形による破損を回避することができる。また、面外方
向の歪に対しても同様である。したがって、面内の歪及
び面外の歪の何れの歪に対しても的確に吸収することが
できる。
Accordingly, it is possible to make the stiffness of the kinematic mount non-linear with respect to the input load. As a result, the strain is easily absorbed with a low stiffness with respect to a small deformation, and the stiffness can be easily absorbed with a large load. The deformation increases and the rigidity increases. As a result, the strength of the kinematic mount can be sufficiently secured, and breakage due to large deformation can be avoided. The same applies to out-of-plane strain. Therefore, it is possible to accurately absorb both in-plane distortion and out-of-plane distortion.

【0034】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、第1及び
第2実施例のキネマティック・マウントの外部ハウジン
グ及び内部球体の材質は、アルミニウム合金あるいはス
テンレス合金等に限定されない。また、第1実施例のO
リングの材質は、フッ素系あるいはシリコン系のゴムに
限定されない。また、第1実施例の変形例に係るゴムボ
ールは球形としているが、楕円形等の他の形状でも良
い。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like that do not depart from the gist of the present invention. Is also included in the present invention. For example, the materials of the outer housing and the inner sphere of the kinematic mount of the first and second embodiments are not limited to aluminum alloy or stainless alloy. Further, the O of the first embodiment
The material of the ring is not limited to fluorine-based or silicon-based rubber. Further, the rubber ball according to the modification of the first embodiment is spherical, but may be another shape such as an ellipse.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、この発明のキネマ
ティック・マウントによれば、高い剛性を有する球状中
空の機器固定部材と、該機器固定部材の中空内部に配置
されると共に基部に固定される高い剛性を有する内部部
材と、該内部部材の球体部外周面と上記機器固定部材の
中空部内周面との間に介挿された、ばね性を有し、か
つ、剛性の低い緩衝部材とを備えているため、キネティ
ック・マウントに荷重が入力された際には、ばね性の緩
衝部材の低い剛性により荷重を吸収し、一定量の歪が発
生した時点で、剛性の低い緩衝部材に代わって剛性の高
い機器固定部材及び内部部材が荷重伝達を受け持つこと
が可能となり、換言すれば、入力荷重に対してキネマテ
ィック・マウントの剛性を非線形とすることが可能とな
り、この結果、微小な変形に対しては低い剛性で歪が吸
収しやすくなり、大荷重に対しては変形が大きくなると
共に剛性が高くなる。これにより、キネマティック・マ
ウントの強度を充分に確保することができると共に、大
変形による破損を回避することができる。また、面外方
向の歪に対しても同様である。したがって、面内の歪及
び面外の歪の何れの歪に対しても的確に吸収することが
できる。
As described above, according to the kinematic mount of the present invention, a spherical hollow device fixing member having a high rigidity, and the device fixing member is disposed inside the hollow of the device fixing member and fixed to the base. An internal member having high rigidity, and a cushioning member having a spring property and low rigidity inserted between the outer peripheral surface of the sphere portion of the internal member and the inner peripheral surface of the hollow portion of the device fixing member. When a load is applied to the kinetic mount, the load is absorbed by the low stiffness of the springy cushioning member, and when a certain amount of strain occurs, the cushioning member is replaced with a low rigidity cushioning member. It is possible for the rigid and highly rigid device fixing member and the internal member to bear the load transmission, in other words, it is possible to make the rigidity of the kinematic mount nonlinear with respect to the input load. Tends to absorb the strain at a low stiffness against deformation, rigidity increases with deformation increases to the large load. As a result, the strength of the kinematic mount can be sufficiently ensured, and breakage due to large deformation can be avoided. The same applies to out-of-plane strain. Therefore, it is possible to accurately absorb both in-plane distortion and out-of-plane distortion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1実施例であるキネマティック・
マウントの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mount.

【図2】同キネマティック・マウントを構成する内部球
体及びOリングの外観を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the appearance of an internal sphere and an O-ring constituting the kinematic mount.

【図3】同キネマティック・マウントを構成する外部ハ
ウジングを2分割した状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a state in which an outer housing constituting the kinematic mount is divided into two parts.

【図4】同キネマティック・マウントに大荷重が入力さ
れた状態を示す要部の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a state where a large load is input to the kinematic mount.

【図5】第1実施例の変形例に係る内部球体及びゴムボ
ールの外観を示す図である。
FIG. 5 is a view showing the appearance of an internal sphere and a rubber ball according to a modification of the first embodiment.

【図6】入力荷重と歪との相対関係を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relative relationship between an input load and a strain.

【図7】この発明の第2実施例であるキネマティック・
マウントの構成を示す断面図である。
FIG. 7 shows a kinematic device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mount.

【図8】従来におけるキネマティック・マウントの構成
を示す図であり、(a)は外観図、(b)は側面図、
(c)は(b)の断面図である。
8A and 8B are diagrams showing a configuration of a conventional kinematic mount, where FIG. 8A is an external view, FIG. 8B is a side view,
(C) is a sectional view of (b).

【図9】従来における他のキネマティック・マウントの
構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)
の矢視B−Bに沿う断面図、(c)は(a)の矢視A−
Aに沿う断面図である。
9A and 9B are diagrams showing a configuration of another conventional kinematic mount, wherein FIG. 9A is a plan view and FIG.
(C) is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
It is sectional drawing which follows A.

【図10】同キネマティック・マウントにより歪を吸収
する動きを説明するための断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a movement of absorbing the distortion by the kinematic mount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 外部ハウジング(機器固定部材) 2,12,22 内部球体(内部部材) 3 Oリング 4 ベース(基部) 5 被拘束体(機器) 6,16,26 球体部 7,27 ベース固定部(基部固定部) 8 溝(凹部) 10,11,30,31 ハウジング部材 13 穴(凹部) 14 ゴムボール 23 ばね 24 外殻球体 1, 21 outer housing (equipment fixing member) 2, 12, 22 inner sphere (internal member) 3 O-ring 4 base (base) 5 restrained body (equipment) 6, 16, 26 sphere 7, 7, base fixing part ( Base fixing portion) 8 Groove (recess) 10, 11, 30, 31 Housing member 13 Hole (recess) 14 Rubber ball 23 Spring 24 Shell sphere

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 機器を基部に固定するためのキネマティ
ック・マウントであって、 略球状の中空部を持ち、高い剛性を有する機器固定部材
と、 該機器固定部材の前記中空部に収納配置される球体部と
前記基部に固定される基部固定部とからなり、高い剛性
を有する内部部材と、 該内部部材の前記球体部の外周面と前記機器固定部材の
中空部の内周面とに当接された状態で、前記球体部の外
周面と前記中空部の内周面との間に、互いに距離を隔て
て、介挿される複数の緩衝部材とを備えてなると共に、 前記各緩衝部材は、ばね性を有し、かつ、前記内部部材
よりも剛性の低い素材からなり、前記複数の緩衝部材が、互いに隔てて配設される一対の
Oリング状部材からなると共に、各Oリング状部材は、
前記内部部材の前記球体部の直径よりも小さな直径を有
するものである ことを特徴とするキネマティック・マウ
ント。
1. A kinematic mount for fixing a device to a base, comprising a substantially spherical hollow portion, a device fixing member having high rigidity, and being housed and arranged in the hollow portion of the device fixing member. An inner member having high rigidity, comprising a sphere portion and a base fixing portion fixed to the base portion; and an outer peripheral surface of the sphere portion of the inner member and an inner peripheral surface of a hollow portion of the device fixing member. In the contacted state, between the outer peripheral surface of the spherical body portion and the inner peripheral surface of the hollow portion, a plurality of buffer members are provided at a distance from each other, and each of the buffer members is , Having a spring property, and made of a material having a lower rigidity than the internal member, the plurality of cushioning members, a pair of
Each of the O-ring members is composed of an O-ring member,
The inner member has a diameter smaller than the diameter of the spherical portion.
A kinematic mount characterized by
【請求項2】 前記複数の緩衝部材が、互いに隔てて配
設される複数の小球状部材からなることを特徴とする請
求項1記載のキネマティック・マウント。
2. The kinematic mount according to claim 1, wherein said plurality of cushioning members comprise a plurality of small spherical members disposed apart from each other.
【請求項3】 前記各緩衝部材は、前記球体部の外周面
に設けられた凹部に挿着された状態で、前記凹部から一
部がはみ出して、前記機器固定部材の中空部内周面に当
接状態とされることを特徴とする請求項1又は2記載の
キネマティック・マウント。
3. When each of the cushioning members is inserted into a concave portion provided on an outer peripheral surface of the spherical portion, a part of the buffer member protrudes from the concave portion and contacts the inner peripheral surface of the hollow portion of the device fixing member. 3. The kinematic mount according to claim 1 , wherein the kinematic mount is in a contact state.
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