JPH0252233B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直線調整装置、特に、真空条件のもと
で低温で使用される直線調整装置であつて、調整
通路に沿つて支持体上で調整可能な調整体を有
し、該調整体が複数個の細片状曲げばねによつて
支持体上に支持され、該曲げばねが少なくともほ
ぼＵ字状に延びていて前記支持体と前記調整体と
の間に配置され、該曲げばねの２つのＵ字状脚部
のうちの１つがその自由端で該支持体に取り付け
られ、他方の脚部がその自由端で該調整体に取り
付けられ、該曲げばねが少なくとも２つの曲げば
ね群内に配置され、少なくとも２つの曲げばねの
各々が前記調整通路に沿つて一定距離だけ隔てら
れている直線調整装置に関する。

〔背景技術及びその問題点〕

大きな調整通路用の公知の直線調整装置におい
ては、調整体と支持体との間の支持要素はロール
体として形成されている。しかしながら、この種
のローラベアリングは数ミクロンの範囲内の非常
に小さなステツプの調整を行なうには十分でな
い。なぜなら、それらの間に生ずる摩擦によつて
調整が不正確になるとともに動きにむらが生じる
結果となるからである。

しかも、直線調整装置に使用されるローラベア
リングは塵埃や他の汚染物の影響を受け易く、摩
耗し易いので幾種かの潤滑を必要とする。これら
の特徴により、特に非常に高い若しくは低い温
度、真空条件及び活性雰囲気等のような特殊な周
囲環境のもとでは困難に遭遇する。

しかしながら、本発明と同様の形式の直線調整
装置も知られている（DEレビユー「VDI―Zeit
―schrift」，Vol.83，1939年，No.45，第1194，
1195頁）。この直線調整装置において、曲げばね
はそれらのＵ字状脚部の長手方向が調整通路に対
して垂直をなすように配置されており、且つ、調
整移動がばね力に抗して行われるように配置され
ている。このようにして、調整体の簡単な平行な
案内が可能であるが、短い調整通路の場合にのみ
適している。しかも、調整体は曲げばねのバラン
ス位置以外の全ての位置において曲げばねのばね
力に抗して保持されねばならない。

更に、テーブルが知られている（DE―
AS2440088）。このテーブルは４つの曲げばね群
によつてミクロン領域の範囲内で２次元的に調整
され得る。各曲げばね群はＵ字状に曲げられた２
つの板ばねを具備しており、２つの板ばねは一対
でテーブルの両側面に配置されていて、板ばねの
Ｕ字状脚部がテーブルの平面に対して垂直をな
し、また、板ばねのＵ字状脚部の長手方向が個々
のテーブル側面に沿つて延びている。２つの隣接
するテーブル側面の各々には電磁石が駆動体とし
て配置されており、電磁石はその磁力によつて調
整され得る。これにより、テーブルは90゜ずらさ
れた電磁石の調整された磁力により磁力と板ばね
のばね力とが釣り合うまでテーブルの平面内で
個々の方向に変位され得る。

本発明の主目的は冒頭で述べた形式の直線調整
装置であつて、特に過激な周囲環境、例えば低温
や真空条件のもとでも使用でき、また、殆ど摩擦
のない調整を可能にし、しかも、長い調整通路上
での高い案内精度を有し、且つ、長い調整通路に
もかかわらず原則的にミクロンの範囲内のステツ
プで非常に低速且つ非常に滑らかに調整移動させ
ることができる直線調整装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段及び作用効果〕

本発明の改良によれば、各曲げばねのＵ字状脚
部は調整通路に沿つて長手方向に延び、少なくと
も１つの曲げばね群の曲げばねは、それら曲げば
ねのＵ字状曲がり部の頂上線が前記調整通路に垂
直な横断面を見た場合に他の曲げばね群の曲げば
ねのＵ字状曲がり部の頂上線に対して鋭角をなす
ように配置される。

本発明による直線調整装置においては、Ｕ字形
態に固定された細片状曲げばねのＵ字状曲がり部
は調整装置の調整運動中にチエーントラツク若し
くはキヤタピラバンドとしてその長手方向に変位
されるであろう。

曲げばねのＵ字状脚部のうちの１つは変位によ
つて短くなり、他方の１つは長くなるであろう。
このようにして、調整体の調整により曲げばねの
弾性変形のみが生じ、変位中にＵ字状曲がり部に
摩擦が生じることはない。更に、調整体の調整運
動は曲げばねのばね方向に対し垂直な方向とな
る。従つて、曲げばねのばね力は調整運動に対し
て作用しない。

曲げばねの曲げ撓みが過剰にならない限り曲げ
ばねの内側の内部摩擦は生じないであろうから、
本発明によれば、ばねの適切な曲げ撓みにより非
常に簡単な且つ滑らかな走行を行なう直線調整装
置を提供することができる。このことは、調整装
置が低温で作動される場合にも当てはまる。低温
下では実際に弾性係数が一般に大きくなるが、支
持剛性の点では低温の方が都合がよい。

すでに述べたように、調整体の調整は曲げばね
のＵ字状曲がり部のチエーントラツク状の変位に
より生じ、その調整体の調整は非常に小さな調整
ステツプで実現され得る。それ故、本発明による
直線調整装置は特に例えば数ミクロンの範囲内の
非常に小さな調整ステツプ用として適用できる。
同時に、数デシメートルの範囲内の調整ステツプ
も可能である。更に、直線調整装置は非常に低速
で安定した調整速度、例えば本発明において達成
される曲げばねの変形機構に基づいて毎秒数ミク
ロンの速度の調整に適している。

更に、本発明による直線調整装置は潤滑を必要
とせず、それ故、直線調整装置は最低温度のみな
らず高真空或いは高温のような異常な他の過激な
条件のもとでも使用することができる。しかも、
本発明による調整装置は熱膨脹とは無関係に安定
状態で作動する。また、曲げばねの変形は汚濁物
の影響を受けないので、調整装置は汚染の影響を
受けない。

本発明により配置される曲げばねは調整体の支
持及び案内を行ない、案内力はばねの曲がり方向
即ちばねの端部が互いに向かい合つてＵ字状形態
になる方向に対して垂直な断面方向に伝えられ
る。この断面方向において、ばねは曲がり方向に
対して大きな剛性を有する。なぜなら、厚みに比
べて大きな幅を有しているからである。更に、案
内力は同一の寸法を有するばねの下に均一に分散
される。

実施形態として、３つの曲げばね群が設けられ
得る。そのうちの２つはこれら２つの曲げばね群
の曲げばねのＵ字状曲がり部の頂上線が垂直にな
るように調整通路の両側に配置される。３番目の
曲げばね群はそれら曲げばねのＵ字状曲がり部の
頂上線が水平になるように２つの曲げばね群の中
間に配置される。

しかしながら、好ましくは、曲げばね群は調整
通路に対し垂直な調整体及び支持体の横断面中に
見える仮想の多角形の側部に配置されるように調
整体と支持体との間に分散される。曲げばねを調
整体の周りにこのように配置すると、調整体の支
持のねじれ剛性が高まつて安定した案内が達成さ
れるであろう。

調整体に対し垂直な断面中に見える長方形の側
部に沿つて調整体及び支持体の間に４つの曲げば
ね群を配置してこれら４つの曲げばね群が同断面
中に見える垂線に対して45゜をなすように位置す
ることが好ましい。このようにして、同一寸法を
有する曲げばねは協働して調整体を案内するとと
もに支持する。

帯状の曲げばねには、小さな曲げ半径のために
小さな曲げ抵抗及びコンパクトな構造が要求され
るとともに、高い案内及び支持荷重を伝えるため
の横断方向の剛性が要求される。曲げばねの材料
として好ましい金属構造物により、可能な限り小
さいばね厚で小さな曲げ抵抗を得ることができ
る。しかしながら、これにより、曲げばねのねじ
り剛性もまた小さくなつて曲げばねの横断方向の
剛性が小さくなる。この曲げばねの横断方向の剛
性を大きくするために、調整通路に対して垂直な
十字リブが帯状の曲げばねの全自由長にわたり該
曲げばね上に等間隔に配置されている。このよう
にして、曲げばねのねじれは十字リブ間の補強の
ない領域においてのみ生じ得ることなり、それ
故、横断方向の剛性は十字リブの配置及び個数に
より決定されるであろ。

十字リブは固体リブからなり、十字リブは半円
形、三角形或いは特に矩形の形状を有し得る。こ
れにより、十字リブを曲げばねの一側、特に曲げ
ばねのＵ字状曲がり部の内側のみに形成すること
ができる。より大きな剛性を得るために、帯状曲
げばねの両側面上に多数の十字リブを設けること
が好ましく、この場合、曲げばねの一側の十字リ
ブは曲げばねの他側の十字リブと合致するか若し
くは曲げばねの一側の十字リブが他側の十字リブ
に対して小さな間隔を開けて千鳥状をなす。

曲げばねのＵ字状曲がり部の曲げ半径は曲げば
ねの弾性変形のみ許容するように選択され、それ
故、曲げばねの塑性変形に基づく内側摩擦は生じ
ないであろう。

最良の実施形態において、曲げばねは矩形の板
ばねとして形成され得る。しかしながら、曲げば
ねを幾らか離して並べて例えば十字リブにより互
いに接続して梯子状に形成することもできる。

本発明による調整装置において、２つ以上の曲
げばねを並べて配置することもできる。更に、曲
げばね群の相対位置は互いに実質的に自由であ
る。調整体の所定の要求に従つて曲げばね群間に
小さい距離或いは大きい距離をもたせることがで
きる。調整体は測定装置の指針や、ソレノイドの
コアや或いは他の調整部材とすることができる。
更に、調整体は棒状若しくは板状或いは他の形状
を有する支持手段であつてもよい。

全ての曲げばね群は本発明に従つて配置される
少なくとも２つの曲げばねを具備する。曲げばね
群内の曲げばねのＵ字状曲がり部は同一方向に向
いていてもよく、或いは、Ｕ字状曲がり部は互い
に離れるように曲げられていてもよい。しかしな
がら、曲げばね群が互いに向かい合うように曲げ
られて調整体及び支持体に対する曲げばね群の固
定箇所間の距離が大きくなることが好ましい。

調整体と支持体との間の曲げばねはＵ字状曲が
り部の頂上線が調整体の全ての調整位置において
調整通路に対し直角に整列するように配置され
る。更に、本発明による調整装置においては曲げ
ばねの端部以外が調整体及び支持体に接触しない
ように曲げばねを調整体と支持体との間に配置す
ることも可能であり、曲げばねの端部では曲げば
ねは調整体及び支持体に固定される。しかしなが
ら、曲げばねのＵ字状脚部のための敷設軌道を調
整通路に沿つて調整体上及び支持体上に設けるこ
とができる。この場合、調整体の敷設軌道は支持
体の敷設軌道と協働して一対の敷設軌道を構成す
る。この一対の敷設軌道の敷設軌道間に１つの曲
げばね群が配置され、その曲げばね群のＵ字状脚
部は各敷設軌道上に寄りかかる。この実施におい
て、この配置構造により、調整中に曲げばねのＵ
字状曲がり部から出ることによつて長くなるＵ字
状脚部は関連の敷設軌道上に敷設され、曲げばね
のＵ字状曲がり部内に入ることによつて短くなる
Ｕ字状脚部は関連の敷設軌道から持ち上げられ
る。敷設軌道に対して曲げばねのＵ字状脚部が寄
りかかることにより、案内精度が更に改善され
る。

各敷設軌道の調整通路に対し垂直に平面方向に
延びる表面線は互いに平行な直線である。しかし
ながら、敷設軌道は直線的で且つ調整通路に対し
て平行である必要はなく、単に、敷設軌道上に展
開される曲げばねが常時調整通路に対して垂直に
配置されることが要求されるだけである。しかし
ながら、敷設軌道は調整通路に対して平行に延び
ていることが好ましく、また、敷設軌道の各対に
おける敷設軌道は互いに平行であることが好まし
い。

上述したように、本発明における調整装置は特
に小さな調整ステツプを達成するようになつてお
り、その目的は適正に制御された調整駆動を行な
うためである。しかしながら、本発明による調整
装置では特に低速調整運動の場合に長手方向振動
が生じることが判つた。こき振動発生について、
本発明による他の実施例においては、積極的な振
動吸収状態で制御される調整駆動体としての電気
機械的リニアモータを使用することが提案されて
いる。このような制御方式の主たる着想は例えば
電磁式ベアリング用としてそれ自体公知である。
この電磁式ベアリングにおいて、リニアモータは
制御中に振動を吸収する反力を発生することによ
り振動に対する積極的な反作用を受ける。特に、
リニアモータの積極的な振動吸収作用により、本
発明による調整装置の数ミクロンの範囲内の調整
精度や、極めて低速且つ安定した調整速度を達成
することができる。これにより、調整体に固定さ
れ或いは取り付けられたリニアモータの摺動子を
摩擦を生じさせることなく案内し、それ故、摩擦
の無い調整体の案内に対するリニアモータの摺動
子の案内若しくは支持の影響を避けることも重要
である。

以下に添付図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。

〔実施例〕

第１図及び第２図に詳細に示されているよう
に、直線調整装置はこの実施例においては支持体
２を有しており、この支持体２上に板状形態の４
つの直線状レール１１が設けられている。横断面
（第２図）から判るように、レール１１は正方形
の側部に沿つて互いに対称に配置されていて支持
板１０により支持体２に固定されている。レール
１１間の中間には横断面正方形で長手方向断面が
長方形を有する調整体１が配置されており、調整
体１はその長手方向軸線に沿つて直線方向に調整
可能となつている。レール１１の内側と調整体１
の外側とによつてレール１１と調整体１との間に
配置された曲げばね５の脚部のための敷設軌道
３，４が形成されている。

調整体１の各敷設軌道３は支持体２の隣接敷設
軌道４と協働して一対の敷設軌道を形成してい
る。その両敷設軌道３，４は調整体１の長手方向
軸線に対し平行に延びていて互いにやや間隔を隔
てた平行な表面を介して互いに合致している。第
２図によれば、それら敷設軌道３，４は横断面を
見たときに垂直線に対して45゜の角度をなしてい
る。

各一対の敷設軌道の敷設軌道３，４間に敷設軌
道３，４の長手方向に間隔を隔てて２つの曲げば
ね５が配置されている。曲げばね５は長方形帯体
状に形成されていて各一対の敷設軌道の敷設軌道
３，４間に配置されたときにＵ字状に曲がる。そ
れ故、それらのＵ字状脚部は敷設軌道３，４に平
行であつて関連する敷設軌道３，４に対して寄り
かかつている。細片状曲げばね５のＵ字状脚部は
その全幅にわたつて敷設軌道３，４にそれぞれ固
定されている。第１図に示す実施例において、各
敷設軌道の敷設軌道３，４間の両曲げばね５は互
いに遠ざかるＵ字状曲がり部を有するように配置
されており、そのＵ字状曲がり部の各々に続く長
手方向端部は敷設軌道３，４の長手方向に離間し
ている。この実施例では調整体１に固定された曲
げばね５のＵ字状脚部の長手方向端部と調整体１
の中央との間の距離は全ての曲げばねについて同
じであり、全ての曲げばねは同一に作られてい
る。

第１図には調整体１の中央位置が示されてい
る。この中央位置の外部に調整体１はその長手方
向軸線に沿つて両方向（図示する矢印方向）に移
動し得る。その移動長さは曲げばね５の自由長に
より決定される寸法により制限される。この調整
中に曲げばね５のＵ字状曲がり部はその長さ方向
に離間しており、それ故、１つのＵ字状脚部は長
くなつてＵ字状曲がり部から延出する部分は関連
の敷設軌道３又は４上に垂直に横たわることとな
る。曲げばね５の他方のＵ字状脚部は短くなつて
その部分は関連する敷設軌道３又は４から持ち上
げられることなる。

第３図ないし第５図から明らかなように、曲げ
ばね５にはその表面側の両側に十字リブが設けら
れていて剛性が高められている。十字リブ６は曲
げばね５の長手方向軸線に対し垂直である。これ
ら十字リブ６は曲げばね５の長手方向に小さな等
しい間隔を隔てて配列されており、曲げばね５の
一側の十字リブ６は曲げばね５の他側の十字リブ
６が配置されている位置に配置されている。これ
ら十字リブ６は正方形横断面を有している。図示
実施例においては、これら十字リブ６の厚さ及び
幅はそれらの間の空間の幅に対応している。これ
ら十字リブ６の長手方向端部において、曲げばね
５にはそれらを関連の敷設軌道３又は４に心合わ
せ固定するための心合わせ突起１２及び留め穴１
３が設けられている。それ故、固定された曲げば
ね５の十字リブ６は調整体１の長手方向軸線に対
し垂直に延びる。固定された曲げばね５の全自由
長は十字リブ６によつて占められている。

第３図ないし第５図に示されている曲げばね５
は例えば0.05mmの厚みを有する硬化Cu Be製帯材
から作られていて電気メツキされた0.5mmの厚さ
及び幅を有するCu製十字リブ６を備えている。
この実施例における曲げばね５は91.5mmの自由曲
げ長及び35mmの幅を有している。

第２図に示す実施例において、調整駆動体は電
磁リニアモータ７であり、そのリニアモータの摺
動子としてのコイル９は調整体１の１つの角部に
固定されている。コイル９は支持体２に固定され
た２つの永久磁石８間に適度の隙間を介して接触
や摩擦を起こすことのないように配置されてい
る。コイル９の作用中に、振動の吸収が積極的に
行われている状態でリニアモータ７が制御され
る。これにより、調整体１を数ミクロンの範囲内
の小さな調整ステツプで非常に低速且つ安定した
調整スピードでしかも調整体１の長手方向振動を
起こすことなく微妙に調整することができるよう
になる。

図示実施例において、調整体１は支持体２のレ
ール１１の中間にある。しかしながら、調整体１
及び支持体２が機能的に相互交換可能であること
は容易に判るであろう。換言すれば、実施例で示
したものとは反対にレールル１１が内方から支持
体によつて支持及び案内される調整体としての役
割を果たすような調整装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直線調整装置の長手方向
断面図、第２図は第１図の―線に沿う断面
図、第３図は直線調整装置における曲げばねの断
片的平面図、第４図は第３図に示す曲げばねの側
面図、第５図は第４図中部分の詳細拡大図であ
る。 １…調整体、２…支持体、３，４…敷設軌道、
５…曲げばね、６…十字リブ、７…リニアモー
タ、８…永久磁石、９…コイル、１０…支持板、
１１…レール、１２…心合わせ突起、１３…留め
穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持体上で直線調整通路に沿つて調整可能な
   調整体を有し、該調整体が２つ以上の曲げばねに
   よつて支持体上に支持されており、各曲げばねは
   少なくともほぼＵ字状に曲げられていて前記支持
   体と前記調整体との間に配置されており、前記Ｕ
   字状の曲げばねのＵ字状脚部は前記調整通路に沿
   つて長手方向に延びており、また、それらの自由
   端において、各曲げばねの脚部の１つは前記支持
   体に固定されており、他方の脚部は前記調整体に
   固定されており、前記曲げばねは前記調整通路に
   沿つて一定距離隔てた少なくとも２つの曲げばね
   群内に配置されており、前記曲げばね群の少なく
   とも１つの曲げばねはそのＵ字状曲がり部の頂上
   線が前記調整通路に垂直な横断面を見た場合に他
   方の曲げばね群の前記曲げばねの頂上線と鋭角を
   なすように配置されてなる直線調整装置。 ２ 前記曲げばね群は前記調整通路に垂直な前記
   調整体及び前記支持体の横断面中に見える仮想の
   長方形の側部に位置している特許請求の範囲第１
   項に記載の直線調整装置。 ３ ４つの曲げばね群が前記調整体と前記支持体
   との間に配置されており、前記曲げばね群は前記
   調整通路に垂直な横断面中に見える正方形の側部
   上に配置されており、前記曲げばね群の各々は垂
   直線に対して45゜の角度をなす特許請求の範囲第
   ２項に記載の直線調整装置。 ４ 前記細片状曲げばねは前記調整通路に対して
   垂直な十字リブを有している特許請求の範囲第１
   項に記載の直線調整装置。 ５ 前記十字リブは前記曲げばねの両側に設けら
   れており、前記曲げばねの一側の十字リブは曲げ
   ばねの他側の十字リブと同一位置若しくは千鳥状
   に配置されている特許請求の範囲第３項に記載の
   直線調整装置。 ６ 前記各曲げばね群は２つの帯体状曲げばねか
   らなつており、そのＵ字状曲がり部は互いの方向
   に向けて曲げられている特許請求の範囲第１項に
   記載の直線調整装置。 ７ 前記曲げばねの各Ｕ状脚部は前記調整通路に
   沿つて設けられた敷設軌道に対して寄りかかつて
   おり、前記敷設軌道は前記支持体上及び前記調整
   体上にそれぞれ形成されている特許請求の範囲第
   １項に記載の直線調整装置。 ８ 前記調整体のための調整駆動体を備えてお
   り、前記調整駆動体は電磁リニアモータとして形
   成されており、該電磁リニアモータは前記調整体
   に取り付けられた摺動子を有しており、該摺動子
   は摩擦のない状態で案内されて積極的に振動を吸
   収する状態で制御されるようになつている特許請
   求の範囲第１項に記載の直線調整装置。