JPH1123749A - リンク装置及びリンク式チルトスタンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リンク装置に関し、滑り対偶を使用することな
く複数の部材間の回転変位を可能にすることを目的とす
る。 【解決手段】一端が点Ａで固定リンク１０に回転可能に
連結される第１リンク１１と、第１リンク１１上の点Ｂ
で第１リンク１１に回転可能に連結される第２リンク１
２と、第１リンク１１上の、線分ＡＢを点ＡからＰ：Ｐ
−Ｑで内分する点Ｃで第１リンク１１に回転可能に連結
される第３リンク１３と、第２、第３リンク１２、１３
に回転可能に連結され、第１、第２、および第３リンク
１１、１２、１３と共働して平行クランク機構を構成す
る第４リンク１４とを有し、前記第３リンク１３上の任
意の点Ｄにクランクリンク１５を連結して該点Ｄの軌跡
を規制し、線分ＣＤ：線分ＢＧ＝Ｑ：Ｐとなる第２リン
ク１２上の点Ｇに円弧軌跡Ｔを描かせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリンク装置、および
このリンク装置を使用したリンク式チルトスタンドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】仮想中心回りに微細加工機、あるいは光
学機器等を回転させる機構としては、曲率面同士を互い
に摺接させるものが多用されている。図９はかかる機構
を利用したチルトスタンドを示すもので、表面に第１円
筒面５０を備えた基台５１と、第１円筒面５０と第２円
筒面５２を上下に備えた中継台５３と、底面に第２円筒
面５２を備えた機器支持台３とから構成される。第１円
筒面５０と第２円筒面５２は曲率中心Ｈが一致してお
り、中心軸同士が直交する関係にある。

【０００３】したがってこの従来例において、機器支持
台３上に載せられた光学機器５４等は、第１円筒面５０
に沿って中継台５３を摺動させることにより第１円筒面
５０の曲率方向に傾けることができ、第２円筒面５２に
沿って支持台を摺動させることにより第２円筒面５２の
曲率方向に傾けることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例は、基台５１と機器支持第３を相対移動させるために
基台５１、中継台５３、および機器支持第３間に滑り対
偶を形成するものであるから、チルトスタンドの駆動機
構として使用した場合には、以下の欠点がある。

【０００５】すなわち、チルトスタンドの製造に当たっ
ては、基台５１、中継台５３、および機器支持台３に正
確な曲率を有する円筒面５０、５２を形成する必要があ
るために、製造コストが高くなる上に、機器支持台３の
回転中心Ｈは第１、および第２の円筒面の曲率半径Ｒ、
Ｒ’により一義的に決定されるために、仕様変更等をす
る場合には再度、基台５１、機器支持台３、および中継
台５３を製造し直す必要が生じ、融通性に欠けるという
欠点を有する。

【０００６】また、部材間の摺動面積が大きなために、
潤滑材の使用が必須であり、例えば潤滑剤が蒸発してし
まう真空中での使用には向かないという欠点を有する。
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたもので、滑
り対偶を使用することなく複数の部材間の回転変位を可
能にするリンク装置の提供を目的とする。

【０００７】さらに、本発明の他の目的は、製造が容易
で、仕様変更にも簡単に対応することができ、かつ、真
空環境下でも使用可能なリンク式チルトスタンドの提供
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、一端が点Ａで固定リンク１０に回転可能に連結され
る第１リンク１１と、第１リンク１１上の点Ｂで第１リ
ンク１１に回転可能に連結される第２リンク１２と、第
１リンク１１上の、線分ＡＢを点ＡからＰ：Ｐ−Ｑで内
分する点Ｃで第１リンク１１に回転可能に連結される第
３リンク１３と、第２、第３リンク１２、１３に回転可
能に連結され、第１、第２、および第３リンク１１、１
２、１３と共働して平行クランク機構を構成する第４リ
ンク１４とを有し、前記第３リンク１３上の任意の点Ｄ
にクランクリンク１５を連結して該点Ｄの軌跡を規制
し、線分ＣＤ：線分ＢＧ＝Ｑ：Ｐとなる第２リンク１２
上の点Ｇに円弧軌跡Ｔを描かせるリンク装置を提供する
ことにより達成される。

【０００９】図２に本発明に係るリンク装置１のスケル
トンを示す。リンク装置１は、点Ｂで相互に回転可能に
連結される第１、第２リンク１１、１２と、点Ｃで第１
リンク１１に回転可能に連結される第３リンク１３と、
第２、第３リンク１２、１３に連結される第４リンク１
４とを有する。上記第１リンク１１は点Ａで固定リンク
１０に連結され、第４リンク１４は第１リンク１１に平
行になるように連結されて、第１、第２、第３、および
第４リンク１１、１２、１３、１４により平行クランク
機構が構成される。

【００１０】また、点Ｃは線分ＡＢをＰ：Ｐ−Ｑで内分
する点であり、ＡＢ：ＡＣ＝Ｐ：Ｑの関係が成立する。
一方、第２リンク１２上の点Ｇは、線分ＣＤ：線分ＢＧ
＝Ｑ：Ｐとなるように決定されており、点Ａ、点Ｄ、点
Ｇは１直線上に配置され、第１リンク１１ないし第４リ
ンク１４はパンタグラフを構成する。

【００１１】さらに、第３リンク１３上の点Ｄは点Ｅに
より固定リンク１０に回転可能に連結されるクランクリ
ンク１５に連結されており、点Ｄは円弧状軌跡を描くよ
うにガイドされる。

【００１２】したがって、点Ｇにおける軌跡は、点Ａ、
および点Ｅを通る直線上に位置する点Ｈを中心とし、曲
率半径Ｒが点Ｄの半径が線分ＡＧ／線分ＡＤ＝線分ＡＢ
／線分ＡＣ＝Ｐ／Ｑ＝ｋ（定数）倍された円弧軌跡を描
くこととなり、滑り対偶を使用することなく固定リンク
１０に対して点Ｇを回転変位させることができる。

【００１３】また、第１ないし第４リンク１１、１２、
１３、１４をそのままにしておき、クランクリンク１５
の長さ、および固定リンク１０への枢支位置を変更する
だけで、円弧軌跡Ｔの曲率半径Ｒ、および曲率中心Ｈを
容易に変更することが可能となる。

【００１４】なお、図２は請求項２に記載されるよう
に、点Ｄがリンク３とリンク４との連結点に一致してい
る場合を示しているが、例えば図３に示すように、点Ｄ
はリンク３上の任意の位置に設定可能である。

【００１５】また、リンク間の連結はピン等を利用して
いわゆる回転対偶を構成するものでもよいが、請求項３
に記載されるように、弾性ヒンジにより形成することも
可能であり、この場合には、潤滑剤等が全く必要のない
機構が得られる。ここで、弾性ヒンジとは、リンク同士
の連結点が弾性変形して相対的に回転方向の変位をする
連結状態をいうもので、例えば図５に示すように、一対
のリンクを合成樹脂材により一体形成し、回転中心とな
る部位を薄肉とすることにより形成可能である。

【００１６】請求項４以下において、上述したリンク装
置１を使用したチルトスタンドが提供される。すなわ
ち、請求項４記載の発明において、チルトスタンドは、
図１に示すように、対称姿勢で配置される一対のリンク
装置１、１からなるリンク装置対２を備える。各リンク
装置１、１は上述したように第１ないし第４のリンクと
クランクリンク１５とから構成され、第１リンク１１と
クランクリンク１５が基台５１に回転可能に連結され
る。

【００１７】一対のリンク装置１、１から円弧軌跡Ｔの
曲率中心Ｈと曲率半径Ｒとが一致したリンク装置対２を
構成するには、図１に示すように、全く同一のリンク装
置１、１を左右反転して対称位置に配置することにより
達成可能であるが、この他に、各リンクの長さ等の異な
ったリンク装置１を使用することによっても達成可能で
ある。

【００１８】すなわち、対称姿勢で配置された一対のリ
ンク装置１、１の曲率中心Ｈを合致させるに、双方のリ
ンク装置１を点Ａ、Ｅを通る直線同士が交差するように
リンク装置１を配置すればよく、これらの曲率半径Ｒを
一致させるには、線分ＥＤをＰ／Ｑ倍した値を一致させ
ればよい。

【００１９】したがってこの発明において、リンク装置
対２の各点Ｇ、Ｇは曲率中心Ｈを中心とした円弧軌跡Ｔ
を有しており、各点Ｇに機器支持台３を連結することに
より、機器支持台３に点Ｈを中心とする回転運動をさせ
ることが可能となり、機器支持台３上に光学機器等を保
持するチルトスタンドが得られる。

【００２０】また、上述したチルトスタンドにおいて機
器支持台３はクランクリンク１５の回転面に沿って回転
移動するもので、自由度は１であるが、請求項５におい
て、自由度が２のチルトスタンドが提供される。すなわ
ち、請求項５記載のチルトスタンドは、円弧軌跡Ｔの曲
率中心Ｈが一致し、かつ、前記円弧軌跡Ｔの属する面が
互いに相違する複数のリンク装置対２、２を積層して構
成される。

【００２１】さらに、チルトスタンドの機器支持台３上
に保持される機器を傾ける際には、機器自体を操作する
ことも可能であるが、請求項６に記載されるように、ア
クチュエータ４により操作することも可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１に示すように、リンク式チル
トスタンドは、一対のリンク装置１、１からなるリンク
装置対２を備える。各リンク装置１は、図２に示すよう
に、第１ないし第４リンク１１、１２、１３、１４と、
クランクリンク１５とからなり、第１リンク１１の一端
（点Ａ）は基台５１に回転可能に連結され、他端（点
Ｂ）に第２リンク１２が連結される。また、線分ＡＢを
Ｐ：Ｐ−Ｑで内分する点Ｃには第３リンク１３の一端が
連結され、この第３リンク１３の他端（点Ｄ）には第４
リンク１４が連結される。第４リンク１４のリンク長は
線分ＢＣと同一長とされており、該第４リンク１４の他
端は第１リンク１１と平行になるように第２リンク１２
に点Ｆで連結される。さらに、上記第２リンク１２のリ
ンク長は線分ＢＦ×（Ｐ／Ｑ）とされており、第２リン
ク１２の先端（点Ｇ）との間には、線分ＡＢ：線分ＡＣ
＝線分ＢＧ：線分ＢＦ＝Ｐ：Ｑの関係が成立する。

【００２３】上記第３、および第４リンク１４の連結点
（点Ｄ）にはクランクリンク１５が連結される。したが
ってこの実施の形態において、点Ｄはクランクリンク１
５により円弧状軌跡Ｔ’を描くようにガイドされるため
に、第２リンク１２の先端の点Ｇは点Ａ、および点Ｅを
通る直線上に位置する曲率中心Ｈを中心とする円弧軌跡
Ｔを描くこととなる。

【００２４】リンク装置対２は、上述したリンク装置１
を対称位置に２個配置することにより構成される。各々
のリンク装置１の点Ｇにおける回転中心Ｈと曲率半径Ｒ
とは一致しており、該点Ｇに機器支持台３が連結され
る。なお、リンク装置対２は各リンク装置１の強度を考
慮して複数組使用することが可能であり、この場合、図
１の紙面に対して垂直方向に２組、あるいはそれ以上の
リンク装置対２を並設することによりリンクへの応力負
担を軽減することができる。

【００２５】したがってこの実施の形態において、機器
支持台３上に保持される機器５４はリンク装置対２によ
り点Ｈを曲率中心とする円弧軌道Ｔに沿って傾斜可能と
なる。

【００２６】なお、以上の説明において、リンク間の連
結はリンク間を貫通するピン等により行われているが、
図５に示すように、弾性ヒンジを利用することも可能で
ある。

【００２７】すなわち、リンク装置１は合成樹脂材によ
り一体成型される。このリンク装置１の厚さｔは捩り応
力に対して十分な剛性を有するように合成樹脂材の材質
により決定される。この実施の形態において一のリンク
に連結される他のリンクは該一のリンクから分岐するよ
うに形成されており、各分岐点には切欠６が形成されて
薄肉とされる。したがってこの変形例において、切欠６
形成部が弾性ヒンジとなり、該弾性ヒンジが撓むことに
よってリンク同士は回転方向に相対移動する。

【００２８】なお、弾性ヒンジを利用してリンク装置対
２を構成する場合には、図５に示すように、各リンク装
置１、１を別体に形成し、各リンク装置１の固定部１６
を基台５１、および機器支持台３に形成した凹部７内に
嵌合、固定することも可能であり、さらには、図７に示
すように、固定部１６において相互に連結されたリンク
装置対２を一体に形成し、該固定部１６を基台５１、お
よび機器支持台３に形成した凹部７内に嵌合、固定して
もよい。

【００２９】また、上記リンク式チルトスタンドは、機
器支持台３、あるいは機器５４を直接操作するものであ
るが、適宜のアクチュエータ４により操作することも可
能である。アクチュエータ４としては、例えば圧電アク
チュエータ４が使用可能であり、図４（ａ）に示すよう
に、第１リンク１１と基台５１との間に介装されて伸縮
操作される。この場合、アクチュエータ４としては伸縮
操作可能なものに限られず、図４（ｂ）に示すように、
モータ等の回転操作可能なものを使用することができ、
さらには、駆動対称のリンクも第１リンク１１に限られ
ず、他のリンクを操作するものであってもよい。

【００３０】図７に本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態において、自由度が２のリンク式チルト
スタンドが示されている。チルトスタンドは、２組のリ
ンク装置対２、２’から構成され、下段に配置されるリ
ンク装置対２における各リンク装置１の第１リンク１１
とクランクリンク１５が基台５１に連結され、第２リン
ク１２の先端に中継台５３が回転可能に連結される。一
方、他のリンク装置対２’の第１リンク１１とクランク
リンク１５の一端は中継台５３に連結されるとともに、
第２リンク１２の先端に機器支持台３が連結される。

【００３１】これら上下段のリンク装置対２、２’は、
各第２リンク１２の点Ｇにおける円弧軌跡Ｔの曲率中心
Ｈを共有するようにリンク長、および点Ａ、点Ｅの位置
が決定される。また、上下段のリンク装置対２、２’は
各円弧軌跡Ｔを含む面が９０°で交差するように配置さ
れる。

【００３２】したがってこの実施の形態によれば、下
段、および上段のリンク装置対２、２’を操作すること
により、機器支持台３上の機器５４を適宜の方向、およ
び角度に回転させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明により明らかなとおり、本発
明におけるリンク装置によれば、滑り対偶を使用するこ
となく部材間を回転変位させることができるために、製
造が容易になり、かつ、クランクリンクの長さ、および
回転支持部位を変更するだけで簡単に円弧軌跡の曲率中
心、および曲率半径を変更することができる。

【００３４】また、リンクの結節点を弾性ヒンジにより
形成した場合には、潤滑剤の使用が一切不要となり、メ
ンテナンスが容易となるうえに、潤滑剤の蒸発等が生じ
る真空環境下での使用も可能なる。

【００３５】さらに、上述したリンク装置によりリンク
式チルトスタンドを形成した場合には、製造コストを低
減することができる。また、リンク装置対を上下に積層
した場合には、機器支持台の自由度を高めることがで
き、任意の方向に機器を傾斜させることが可能になる。

【００３６】さらに、リンクをアクチュエータで操作す
るように構成することにより、使い勝手を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す図である。

【図２】本発明のリンク装置のスケルトンを示す図であ
る。

【図３】他のリンク装置を示す図である。

【図４】アクチュエータを示す図で、（ａ）は伸縮駆動
式アクチュエータを、（ｂ）は回転駆動式アクチュエー
タを示す図である。

【図５】本発明の変形例を示す図で、（ａ）は正面図、
（ｂ）は右側面図である。

【図６】図５の変形例を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図である。

【図８】図７の側面図である。

【図９】従来例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は
右側面図である。

【符号の説明】

１ リンク装置 １０ 固定リンク １１ 第１リンク １２ 第２リンク １３ 第３リンク １４ 第４リンク １５ クランクリンク ２ リンク装置対 ３ 機器支持台 ４ アクチュエータ Ｈ 曲率中心 Ｒ 曲率半径

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が点Ａで固定リンクに回転可能に連結
   される第１リンクと、 第１リンク上の点Ｂで第１リンクに回転可能に連結され
   る第２リンクと、 第１リンク上の、線分ＡＢを点ＡからＰ：Ｐ−Ｑで内分
   する点Ｃで第１リンクに回転可能に連結される第３リン
   クと、 第２、第３リンクに回転可能に連結され、第１、第２、
   および第３リンクと共働して平行クランク機構を構成す
   る第４リンクとを有し、 前記第３リンク上の任意の点Ｄにクランクリンクを連結
   して該点Ｄの軌跡を規制し、 線分ＣＤ：線分ＢＧ＝Ｑ：Ｐとなる第２リンク上の点Ｇ
   に円弧軌跡Ｔを描かせるリンク装置。
2. 【請求項２】前記点Ｄは第３リンクと第４リンクとの連
   結点に一致する請求項１記載のリンク装置。
3. 【請求項３】前記各結節点は弾性ヒンジよりなる請求項
   １または２記載のリンク装置。
4. 【請求項４】対称姿勢で配置され、円弧軌跡Ｔの曲率中
   心と曲率半径とが一致する請求項１、２または３記載の
   リンク装置の一対からなるリンク装置対と、 各リンク装置の点Ｇに回転可能に支持される機器支持台
   とを有するリンク式チルトスタンド。
5. 【請求項５】円弧軌跡Ｔの曲率中心が一致し、かつ、前
   記円弧軌跡Ｔの属する面が互いに相違する複数のリンク
   装置対を積層し、最上段のリンク装置対に機器支持台を
   連結した請求項４記載のリンク式チルトスタンド。
6. 【請求項６】前記各リンク装置対には適宜のリンクを駆
   動するアクチュエータが設けられる請求項４または５記
   載のリンク式チルトスタンド。