JPH1123750A

JPH1123750A - 支持装置

Info

Publication number: JPH1123750A
Application number: JP18353197A
Authority: JP
Inventors: Manabu Sawa; 学澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】温度などの環境条件が変化した場合でも、被
支持物を同一の位置に、また同一の支持力で支持する。【解決手段】被支持物（反射鏡）１０を、内部に作動
流体が封入された支持ベローズ１６および背圧ベローズ
１８により支持する。ベローズ１６，１８は各々２重ベ
ローズ３６，３７のアウタ３６ａ，３７ａと配管により
連通され、内部に作動流体が封入され、支持系および背
圧系を形成している。２重ベローズのインナ３６ｂ，３
７ｂは体積調整タンク４０，４１と連通しており、内部
に作動流体が封入され、体積補償系を形成している。環
境温度が上昇した場合、温度補償系の作動流体の熱膨張
により２重ベローズのアウタ３６ａ，３７ａの容積を増
加させる。この容積の増加によって、支持系および背圧
系の作動流体の熱膨張を吸収し、被支持物を同一の位置
に、また同一の力で支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、伸縮可能な支持
体を有し、内部に液体が封入された支持系によって被支
持物を支持する支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】伸縮可能な支持体を有し、内部に作動流
体が封入された支持系によって被支持物を支持する支持
装置が知られている。たとえば、望遠鏡の反射鏡などを
支持する装置には、前述のような構造を有する支持装置
が用いられ、特に前記伸縮可能な支持体が複数個用いら
れ、複数の点で被支持物を支持している。これらの支持
体は、連結管で連通されており、支持体の間で、それら
の内部の作動流体が互いに行き来することが可能となっ
ている。複数の点で支持することにより、ひとつの支持
点あたりの支持力を小さくし、支持力によって発生する
支持点付近での被支持物の変形を抑えている。また、複
数点で支持する場合、支持体が被支持物の形状に倣って
いないと、被支持物にひずみが生じる場合があるが、各
支持体を連結管で連通した前記の構造によれば、各支持
点の支持力を適切に分散させることができる。これによ
って、応力が集中することを押さえ、被支持物の変形量
が小さくなるようにしている。前記の反射鏡の場合、特
に大型のものにおいては、反射鏡を支持することによっ
てこれが変形したのでは像がぼけてしまうので、前記の
ような支持装置によって支持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような支持装置
においては、環境、たとえば温度や気圧などが変化した
場合、支持系内部に封入された作動流体の体積が変化し
て、支持力や支持点の位置が変化するという問題があっ
た。また、重力の大きさまたは向きの変化によっても、
支持力や支持点の位置が変化するという場合があった。
さらに、支持点位置の変更および被支持物の向きの変更
を行うことができることが望まれていた。

【０００４】この発明は、前述のような課題を解決する
ためになされたもので、温度変化や気圧変化、さらに重
力の変化などの環境が変化した場合であっても、支持力
や支持点の変化による位置の狂いが少ない支持装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る支持装置
は、内部に作動流体が封入され、閉じた系を形成する支
持系を少なくともひとつ有し、前記支持系は、一端が固
定され他端が被支持物に結合され、前記作動流体の出入
りによって伸縮可能な支持部を少なくともひとつ含むと
いう基本的な構成を有している。そして、前述の課題を
解決するために、この発明に係る支持装置は、前記支持
系が前記作動流体の出入りによって伸縮する第１の体積
補償用伸縮部を有し、さらに、前記第１の体積補償用伸
縮部の伸縮と一意の関係をもって伸縮する第２の体積補
償用伸縮部を有する第１の体積補償系を有している。こ
の第１の体積補償系は、その内部に作動流体が封入さ
れ、閉じた系を形成している。

【０００６】前記支持系の作動流体の体積が温度や気圧
により変化した場合、同時に前記第１の体積補償系の作
動流体の体積も変化する。これらの体積変化が相殺する
ように、前記第１および第２の体積補償用伸縮部および
体積補償系の他の部分の体積の諸元が決定されている。
すなわち、支持系の作動流体の体積変化に相当する量だ
け第１の体積補償用伸縮部が伸縮するように、第２の体
積補償用伸縮部が伸縮し、結果として、支持系の作動流
体の体積変化が、第１の体積補償用の伸縮部に吸収さ
れ、支持点の位置の変化が抑制される。

【０００７】さらに、第１の体積補償系が前記のように
作用するためには、前記第１と第２の体積補償用伸縮部
の伸縮量を等しく、前記支持系と前記第１の体積補償系
間の力の授受に関与するそれぞれの系の受圧面積の比
と、前記支持系と前記第１の体積補償系の基準時の体積
比を等しく設定することが好適である。

【０００８】さらに、前記第２の体積補償用伸縮部内の
作動流体の量を調整する第１の位置調整機構を設けるこ
とにより、被支持物の位置調整を可能とすることもでき
る。

【０００９】また、この発明に係る他の支持装置は、前
述の基本的な構成に加えて、支持系には前記第１の体積
補償用伸縮部を、またさらに前記第１の体積補償系を有
し、さらに、前記被支持物に対して前記支持部の反対側
に設けられ前記支持部と共に前記被支持物を挟持する伸
縮可能な背面支持部を少なくともひとつ含む背面支持系
を有している。この背面支持系は、前記作動流体の出入
りによって伸縮する第３の体積補償用伸縮部を有し、当
該背面支持系の内部には作動流体が封入され、閉じた系
を形成している。この支持装置は、前記第３の体積補償
用伸縮部の伸縮と一意の関係をもって伸縮する第４の体
積補償用伸縮部を有する第２の体積補償系を有してい
る。この第２の体積補償系は、その内部には作動流体が
封入され、閉じた系を形成している。

【００１０】前記支持系の作動流体の体積が温度や気圧
により変化した場合、同時に前記第１の体積補償系の作
動流体の体積も変化する。これらの体積変化が相殺する
ように、前記第１および第２の体積補償用伸縮部の諸元
が決定されている。すなわち、支持系の作動流体の体積
変化に相当する量だけ第１の体積補償用伸縮部が伸縮す
るように、第２の体積補償用伸縮部が伸縮し、結果とし
て、支持系の作動流体の体積変化が、第１の体積補償用
の伸縮部に吸収され、支持点の位置の変化が抑制され
る。同様に、前記背面支持系の作動流体の体積が温度や
気圧により変化した場合においても、第２の体積補償系
および第３の体積補償用伸縮部が、前記第１の体積補償
系と第１の体積補償用伸縮部と同様に機能し、支持点の
位置の変化が抑制される。

【００１１】また、さらに、前記第１および第２の体積
補償系が作用するためには、前記第１と第２の体積補償
用伸縮部の伸縮量を等しくし、前記支持系と前記第１の
体積補償系間の力の授受に関与するそれぞれの系の受圧
面積の比と、前記支持系と前記第１の体積補償系の基準
時の体積比を等しくし、一方、前記第３と第４の体積補
償用伸縮部の伸縮量を等しくし、前記支持系と前記第２
の体積補償系間の力の授受に関与するそれぞれの系の受
圧面積の比と、前記支持系と前記体積補償系の基準時の
体積比を等しくすることが好適である。

【００１２】さらに、背面支持系は、前記作動流体の出
入りによって前記背面支持部の伸縮方向と平行に伸縮可
能で、一端が固定された重力補償用伸縮部と、前記重力
補償用伸縮部の他端に結合された重力補償用おもりとを
有するものとすることができる。支持装置全体が傾いた
場合など、重力の、前記支持部の伸縮方向成分が変化す
るが、前記の構成により、重力の変化に応じて背面支持
部の支持力を変化させて、前記支持部に一定の力が作用
するようにしている。このようにすれば支持系のみかけ
の弾性変形、すなわち配管・作動流体などの弾性変形に
よる体積変化が補償される。よって、支持力が一定とな
り、被支持物の局部変形を防止することができる。

【００１３】前述の作用を実現するために、前記背面支
持部と前記重力補償用伸縮部間の力の授受に関与するそ
れぞれの系の受圧面積の比と、前記被支持物と重力補償
用おもりの質量比とを等しくすることが好適である。

【００１４】さらに、前記第２および第４の体積補償用
伸縮部内の作動流体の量を各々調整する第１の調整機構
を設け、前記被支持物の位置調整を可能とすることもで
きる。

【００１５】また、前記支持系内と前記背面支持系内の
各々の作動流体の量を調整する第２の位置調整機構を設
け、前記被支持物の位置調整を可能とすることもでき
る。

【００１６】また、前記支持部または前記支持部と前記
背面支持部を複数組に分け、前記組ごとに前記支持部ま
たは前記支持部と前記背面支持部の伸縮量を調整可能な
伸縮量調整機構を有し、前記伸縮量の調整によって被支
持物の向きを変更可能とすることができる。特に、伸縮
量調整機構は、前記の第１または第２の位置調整機構と
することが好適である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。後述する各実施の形態は望遠鏡の
反射鏡を支持する機構にこの発明を適用したものであ
る。

【００１８】実施の形態１．この発明の実施の形態１に
ついて説明する。図１から図３には、反射鏡１０を１５
個の支持機構１２で支持する支持装置が示されており、
図１は平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線における断面
図である。反射鏡１０は、支持機構１２を介してベース
１４に支持されている。各々の支持機構１２は、上下方
向（以下Ｚ方向）と、これに直交し、かつ互いに直交す
るＸ方向、Ｙ方向において、ベース１４と反射鏡１０の
間にそれぞれ１対のベローズが介在している。これによ
って反射鏡１０の位置決めが行われている。Ｚ方向にお
いては、Ｚ方向支持ベローズ１６とＺ方向背圧ベローズ
１８とにより、挟持されこの方向における位置決めがな
されている。Ｘ方向においては、Ｘ方向支持ベローズ２
０とＸ方向背圧ベローズ２２とにより、挟持されこの方
向における位置決めがなされている。Ｙ方向も、Ｘ方向
と同様の構成、すなわちＹ方向支持ベローズ２４とＹ方
向背圧ベローズ２６とにより、挟持、支持されている。
これらのベローズの内部は作動流体で満たされており、
さらに同種のベローズは配管によって連通されている。

【００１９】図３には、この実施の形態の配管系の概念
が示されている。反射鏡１０は、各ベローズによって、
ベース１４に対し支持されている。図３においては、反
射鏡１０の端部において、支持されているように描かれ
ているが、実際には図１などに示したように、反射鏡１
０の平面投影面においてほぼ均等な配置となっている。
各支持機構１２のＺ方向支持ベローズ１６は、Ｚ方向支
持配管２８で連通されており、Ｚ方向背圧ベローズ１８
は、Ｚ方向背圧配管３０で連通されている。また、Ｘ方
向支持ベローズ２０はＸ方向支持配管３２によって、Ｘ
方向背圧ベローズ２２はＸ方向背圧配管３４によって連
通されている。図３においては省略されているがＹ方向
についてもＸ方向と同様、支持ベローズ２４およびＹ方
向背圧ベローズ２６が各々連通されており、以降の説明
において特に必要がない限りＸ方向と同様であるとして
説明を省略する。なお、Ｙ方向の背圧配管は、Ｘ方向背
圧配管３０と共用されている。

【００２０】さらに、各支持配管は、各々２重ベローズ
３６のアウタ３６ａに接続されている。２重ベローズ３
６のインナ３６ｂは、端末バルブ３８と体積調整タンク
４０に接続されており、さらに体積調整タンク４０は端
末バルブ４２に接続されている。また、各背圧配管は、
各々、前述の２重ベローズ３６と同一の構成を有する２
重ベローズ３７のアウタ３７ａに接続されている。２重
ベローズ３７のインナ３７ｂは、端末バルブ３８と体積
調整タンク４１に接続されており、さらに体積調整タン
ク４１は端末バルブ４２に接続されている。２重ベロー
ズのインナ３６ｂ，３７ｂと体積調整タンク４０，４１
は体積補償系を構成しており、その詳細な作用は後述す
る。

【００２１】Ｚ方向支持配管２８には、位置調整ベロー
ズ４４が、さらに端末バルブ４６が接続されている。一
方、Ｚ方向背圧配管３０には、位置調整ベローズ４８
が、さらに端末バルブ５０が接続されている。これらの
位置調整ベローズ４４，４８によって、反射鏡１０の位
置調整が可能であるが、これについては後に詳述する。
また、Ｘ方向、Ｙ方向においても同様の位置調整機構が
設けられている。

【００２２】Ｚ方向背圧配管３０には、さらに重力補償
機構が設けられている。この重力補償機構は、Ｚ方向背
圧配管３０にバルブ５４を介して接続される重力補償用
伸縮部であって、この実施の形態においては重力補償ベ
ローズ５６と、重力補償ベローズ５６に取り付けられた
重力補償用おもりであって、この実施の形態においては
おもり５８と、おもり５８を支持するばね６０を含んで
いる。

【００２３】また、各配管には、端末バルブ６２が各々
設けられ、配管系に作動流体を導く際にここから空気を
抜き、配管系内を真空にする。作動流体は、端末バルブ
４６，５０から配管系に導入される。なお、体積補償系
についても、端末バルブ３８，４２により同様に作動流
体が導入される。

【００２４】図４は、Ｚ方向に係る支持系、体積補償
系、位置調整系および重力補償系の原理説明図である。
Ｘ方向およびＹ方向については重力補償系がないのみ
で、他の構成は同様であるので特に示すことはしない。

【００２５】まず、体積補償系について説明する。前記
作動流体の体積変化は反射鏡１０の支持位置を変化させ
るが、体積補償系はこの作動流体の体積変化の補償を行
うものである。なお、作動流体の体積変化は、主にこの
支持装置が置かれている環境温度の変化によって生じ
る。

【００２６】被支持物であって、この実施の形態では反
射鏡１０は、Ｚ方向において、支持部であって、この実
施の形態ではＺ方向支持ベローズ１６と、背面支持部で
あって、この実施の形態ではＺ方向背圧ベローズ１８と
により、ベース１４に対し支持されている。Ｘ方向につ
いても、Ｘ方向支持ベローズ２０とＸ方向背圧ベローズ
２２により支持されており、Ｙ方向（紙面を貫く方向）
についても同様である。Ｚ方向支持ベローズ１６は、Ｚ
方向支持配管２８によって、第１体積補償用伸縮部であ
って、この実施の形態においては２重ベローズ３６のア
ウタ３６ａと接続されている。また、Ｚ方向支持ベロー
ズ１６は、Ｚ方向支持配管２８によって位置調整ベロー
ズ４４にも接続されているが、これはセッティングに反
射鏡１０の位置調整に用いられる機構であるので、体積
補償系が作用する際には、体積変化を起こさないと考え
られる。よって、位置調整ベローズについては、ここで
は特に言及しないで説明する。Ｚ方向支持配管２８によ
り連通されたＺ方向支持ベローズ１６と２重ベローズの
アウタ３６ａを含む支持系は、内部に作動流体、この実
施の形態ではエタノールが封入され、閉じた系を形成し
ている。２重ベローズ３６は、内部に筒状のベローズ
（インナ３６ｂ）と、その外側を取り囲むように円環状
のベローズ（アウタ３６ａ）を有しており、これらふた
つのベローズ３６ａ，３６ｂの伸縮量は等しくなってい
る。第２体積補償用伸縮部であって、この実施の形態に
おいては２重ベローズのインナ３６ａは、体積調整タン
ク４０と配管６４によって連通されており、内部には支
持系と同じ作動流体が封入され、これらが体積補償系を
形成している。また、この体積補償系に封入された作動
流体は、この系からの出入りが無い、すなわちこの体積
補償系は閉じた系となっている。２重ベローズ３６に
は、支持系または体積補償系の内圧が極端に低下して作
動流体が気化しないように、与圧ばね６６によりあらか
じめ圧力がかけられている。

【００２７】Ｚ方向背圧ベローズ１８も、Ｚ方向支持ベ
ローズ１６と同様に、第３体積補償用伸縮部であって、
この実施の形態においては２重ベローズのアウタ３７ａ
に、さらに位置調整ベローズ４８に接続され、背圧系を
構成している。背圧系には、さらに重力補償用ベローズ
５６、おもり５８およびばね６０からなる重力補償系も
接続されている。また、この背圧系に係る第４体積補償
用伸縮部であって、この実施の形態においては２重ベロ
ーズのインナ３７ｂも、支持系と同様に配管を介して体
積調整タンク４１に接続されている。

【００２８】環境温度が変化、たとえば上昇すると、支
持系および背圧系内の作動流体が熱膨張を起こす。一
方、体積補償系の作動流体も熱膨張を起こし、これによ
って２重ベローズのインナ３６ｂ，３７ｂが伸張する。
これにより２重ベローズのアウタ３６ａ，３７ａも伸張
し、この伸張によって支持系内の作動流体の膨張分を吸
収する。言い換えれば、支持系内の作動流体の熱膨張分
を吸収するように、体積補償系の体積および２重ベロー
ズのアウタ３６ａ，３７ａとインナ３６ｂ，３７ｂの受
圧面積の比が決定されている。このようにして、支持ベ
ローズ１６の反射鏡１０を支持する力が一定に維持され
る。

【００２９】以下に、この体積補償作用について詳細に
説明する。図５には、体積補償系の作用を説明するため
の、背圧系およびこれに係る体積補償系、重力補償系の
モデルが示されている。なお、支持系については、図５
より重力補償系を除いたもの、すなわち、図５のおもり
５８が移動しないものとして取り扱えば良い。以降の説
明において、Ｐは外気圧、Ｔは外気温、Ｅは体積補償系
の系内圧力、Ｑは背圧系の系内圧力、Ｓは体積補償系の
系内体積、Ｖは背圧系の系内体積、Ａ₁〜Ａ₄はピストン
の受圧面積、Ｘ，Ｙはピストンの変位、Ｗはおもり５８
が重力Ｇによって発生する力、Ｆは反射鏡１０を支持す
る力、ｋ₁，ｋ₃はばね定数を表す。また、小文字は、前
記の大文字の変数の変動量を示すものとする。

【００３０】ピストンに係る力の釣り合いの式、状態方
程式および体積の関係式により、

【数１】ＱＡ₁＝ＰＡ₁−Ｗ＋ｋ₁Ｘ …（１−１）ＱＡ₂＝ＰＡ₂−ＰＡ₃＋ＥＡ₃＋ｋ₃Ｙ …（１−２）ＱＶ＝Ｒ₁Ｔ …（１−３）ＥＳ＝Ｒ₂Ｔ …（１−４）ｖ＝Ａ₁ｘ＋Ａ₂ｙ …（１−５）ｓ＝Ａ₃ｙ …（１−６）と表せる。

【００３１】基準状態からの変動量として上式を表せ
ば、

【数２】ｑＡ₁＝ｐＡ₁＋ｋ₁ｘ …（２−１）ｑＡ₂＝ｐＡ₂−ｐＡ₃＋ｅＡ₃＋ｋ₃ｙ …（２−２）Ｑ₀ｖ＋ｑＶ₀＋ｑｖ＝Ｒ₁ｔ …（２−３）Ｅ₀ｓ＋ｅＳ₀＋ｅｓ＝Ｒ₂ｔ …（２−４）ｖ＝Ａ₁ｘ＋Ａ₂ｙ …（２−５）ｓ＝Ａ₃ｙ …（２−６）と表せる。ここで、反射鏡１０を支持する力Ｆを作動流
体の体積変化によらず一定にしたいのであるから、

【数３】Ｆ＝Ａ₄（Ｑ−Ｐ） …（３−１）より、ｑ＝ｐとすれば前記の条件を満足することにな
る。この条件を満足するために上式は、

【数４】ｘ＝０ …（４−１）ｐ＝ｑ＝ｅ＋（ｋ₃ｙ／Ａ₃） …（４−２）ＱＶ＝Ｒ₁Ｔ …（４−３）ＥＳ＝Ｒ₂Ｔ …（４−４）ｖ＝Ａ₂ｙ …（４−５）ｓ＝Ａ₃ｙ …（４−６）となる。これらのうち（４−３）から（４−６）式は常
に成立する式であるから、（４−１）と（４−２）式が
満たされれば力Ｆが一定となる。

【００３２】（２−３），（２−４），（４−５），
（４−６）式より、

【数５】さらに、

【数６】を得ることができる。

【００３３】上式を変動が小さいものとしてテーラ展開
し、２次以上の項を無視すれば、（６−１）式は、

【数７】となる。（７−１）で、左辺が０となるように各値を設
定するならば、誤差である右辺は、ｑ／Ｑ₀とｅ／Ｅ₀が
ほぼ等しいことから少値となる。よって、

【数８】Ｖ₀／Ａ₂＝Ｓ_O／Ａ₃ …（８−１）となるように設定すれば、温度などの環境条件が変化し
ても、反射鏡１０の支持力Ｆの変化が無くなる。なお、
このときの誤差は、

【数９】である。

【００３４】次に、（６−２）式において、（６−１）
式の条件を代入すれば、

【数１０】となる。上式の誤差Δｖ_Pを求めれば、

【数１１】であり、これはΔｖ_tに対してＴ₀／ｔ倍であり、Δｖ_t
に比べて大きい誤差であり詳細に検討する。

【００３５】

【数１２】から、

【数１３】さらに、右辺第２項の分母の第２項以降を小さいものと
して、テーラ展開を行えば、

【数１４】を得ることができ、誤差Δｖ_Pを小さくするためには、・（ｋ₃／Ａ₃）が少値、好ましくはΔｖ_Pとの釣り合い
よりｋ₃ｙ／ＱＡ₃が０．０５程度であること・Ａ₃＝Ａ₂であること・Ｙ₀＝０であることが必要となる。後のふたつは、設計的に設定可能であ
る。

【００３６】以上のような、設定とすることでこの実施
の形態の装置は、温度が変化するなど、作業流体の体積
変化が生じるような場合であっても、一定の力で反射鏡
を支持することができる。したがって、反射鏡１０の変
形を抑えることができる。

【００３７】上記は、２次以上の項を無視した近似計算
であるので、精度を上げるため２重ベローズの系のばね
性の影響について補正することを検討する。図６には、
支持系と体積補償系のモデルが示されており、各符号は
図５で用いたものと同一である。また、以下の説明にお
いて、ｋ_Bはベローズのばね定数、ｋ_fは流体の見かけの
圧縮性によるばね定数（面積はＡ₁とする）、Ｙ_Sはばね
の自然長、Ｙ_Bはベローズの自然長およびδは流体の圧
縮性による変位とする。力の釣り合いおよび温度変化に
対するベローズ変化量から、

【数１５】が得られ、これらから、

【数１６】が得られる。また、（１５−２）式より、

【数１７】となり、これと（１６−１）式とにより、

【数１８】を得る。支持系と体積補償系の体積Ｓ，Ｖおよび２重ベ
ローズの断面積の比が（１８−１）式に示す関係を満た
せば、作動流体が圧縮性を有していても温度変化などに
よる作動流体の体積変化に対応することができる。な
お、作動流体の見かけの圧縮性は、次のように求めるこ
とができる。見かけの作動流体の圧縮性（ばね定数の逆
数１／ｋ_f）は、流体を封入したときのベローズの圧縮
性と、作動流体自体の圧縮性との合計である。すなわ
ち、

【数１９】であり、一方、作動流体の剛性をκ（ｄｖ＝κｖｄｐ）
とすれば、作動流体自体のばね定数ｋ_ffは、

【数２０】と求められる。

【００３８】次に、重力補償系について説明する。この
重力補償系は、重力が変化しても常に支持ベローズ１６
に加わる力が一定となるようにするものである。支持ベ
ローズ１６に加わる力Ｈは、背圧ベローズ１８の背圧力
Ｆと、反射鏡１０の当該支持ベローズ１６が負担してい
る重量Ｗ_Mの和であるから、（３−１）式より、

【数２１】Ｈ＝Ｆ＋Ｗ_M＝Ａ₄（Ｑ−Ｐ）＋Ｗ_M …（２１−１）となり、この式と（１−１）式とから、

【数２２】Ｈ＝Ａ₄（ｋ₁Ｘ−Ｗ）／Ａ₁＋Ｗ_M …（２２−１）となる。基準状態において、ばね６０の力のみが支持ベ
ローズに係るよう設定しておけば、すなわち、

【数２３】Ｈ＝ｋ₁Ｘ（Ａ₄／Ａ₁） …（２３−１）としておけば、

【数２４】ＷＡ₄＝Ｗ_MＡ₁ …（２４−１）とすることにより、重力が変化しても支持ベローズ１６
に加わる力を一定することができる。したがって、反射
鏡１０の変形を抑えることができる。

【００３９】次に、位置調整系の作用を説明する。位置
調整系は、反射鏡１０の設置の際に微調整を行うもので
あって、具体的には支持系に接続された位置調整ベロー
ズ４４と背圧系に接続された位置調整ベローズ４８を伸
縮させて調整を行う。ふたつの位置調整ベローズ４４，
４８は、調整アーム６８を挟持して連結されており、一
方の伸び量と他方の縮み量が一致するようになってる。
調整アーム６８を図４において上方に移動させると、位
置調整ベローズ４８が縮み、ここから作動流体がＺ方向
背圧ベローズ１８に送り込まれる。同時に、位置調整ベ
ローズ４４は伸び、Ｚ方向支持ベローズ１６から作動流
体を受け入れる。これによって、反射鏡１０に加わる力
を変えることなしに、その位置を図中下方に移動させる
ことができる。反射鏡１０を上方に移動させる場合に
は、調整アーム６８を先の場合と逆に下方に移動させ
る。

【００４０】以上のように、この実施の形態によれば、
被支持物である反射鏡１０を設置時に、設置位置の微調
整を行うことができ、設置後は環境の変化があっても、
反射鏡１０を支持する力が変化せず、また位置も変化し
ない反射鏡の支持装置を提供することができる。

【００４１】実施の形態２．図７には、この発明の実施
の形態２の支持装置の構成が示されている。これは、前
述の実施の形態１の図４に相当するものであり、これと
同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省
略する。実施の形態１と実施の形態２の相違する点は、
位置調整系の位置調整ベローズ４４，４８がない点と、
体積調整タンク４０，４１の代わりに、第１の位置調整
機構であって、この実施の形態では位置調整ベローズ７
０，７２および調整アーム７４が設けられている点にあ
る。位置調整ベローズ７０，７２は、実施の形態１の体
積調整タンク４０，４１と同様に体積補償系を形成し、
その体積の基準値は、体積調整タンク４０、４１と同様
に設定されている。そして、ふたつの位置調整ベローズ
７０，７２は、調整アーム７４を挟持して連結されてお
り、一方の伸び量と他方の縮み量が一致するようになっ
ている。なお、不一致がある場合には、不一致分は重力
補償ベローズ５６とばね６０で吸収する。

【００４２】調整アーム７４を図７において上方に移動
させると、位置調整ベローズ７２が縮み、ここから作動
流体が２重ベローズのインナ３６ｂに送られる。これに
よって、インナ３６ｂさらにはアウタ３６ａが伸び、背
圧ベローズ１８内から作動流体を引き込む。一方、位置
調整ベローズ７０は伸び、作動流体が２重ベローズのイ
ンナ３６ｂから引き込まれる。これによって、インナ３
６ｂさらにはアウタ３６ａが縮み、支持ベローズ１６内
へ作動流体を送り込む。これによって、反射鏡１０に加
わる力を変えることなしに、その位置を図中上方に移動
させることができる。反射鏡１０を下方に移動させる場
合には、調整アーム７４を先の場合と逆に下方に移動さ
せる。

【００４３】この実施の形態の場合は、重力の変化につ
いては、前述の実施の形態１と全く同様に補償可能であ
る。温度変化などによる体積補償は、実施の形態１の体
積調整タンク４０に代わる位置調整ベローズ７０，７２
の体積が変化している場合、誤差が大きくなる場合が考
えられる。したがって、反射鏡１０の位置調整可能な幅
は狭くなる。一方、構成部品が少なくなるという点から
は、この実施の形態２の方が有利となる。

【００４４】実施の形態３．図８には、この発明の実施
の形態３の支持装置の構成が示されている。この実施の
形態３は、３組に組分けされた支持機構８０，８２，８
４を有している。これらの支持機構は、組ごとに独立し
て前述の実施の形態１の構成を有しており、よって反射
鏡１０の位置調整を独立して行うことができる。すなわ
ち、実施の形態１の位置調整ベローズ４４，４８を含む
位置調整機構が、支持ベローズ１６および背圧ベローズ
１８の伸縮量を調整する伸縮量調整機構として作用す
る。これによって反射鏡１０の向きを変えることができ
る。体積補償および重量補償については、実施の形態１
と同様に作用する。

【００４５】その他の実施の形態以上説明した実施の形
態は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向の自由度を有する支持装置に
関するものであったが、２方向または１方向の自由度を
有する支持装置にこの発明を適用することも可能であ
る。

【００４６】また、前述の各実施の形態においては、支
持系と背圧系により被支持物を挟持するよう構成した
が、支持系のみにより一方から支持することも可能であ
る。この場合は、たとえば、図４または図７のＺ方向支
持ベローズに連なる配管系、２重ベローズ位置調整およ
び体積補償系を用いることができる。

【００４７】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００４８】前記支持系の作動流体の体積が温度や気圧
により変化した場合に生じる作動流体の体積変化を、体
積補償系により吸収することで、被支持物の支持位置の
変化および支持力の変化を抑えることができる。

【００４９】また、これを達成するためには、前記第１
と第２の体積補償用伸縮部の伸縮量を等しく、前記支持
系と前記第１の体積補償系間の力の授受に関与するそれ
ぞれの系の受圧面積の比と、前記支持系と前記第１の体
積補償系の基準時の体積比を等しく設定することが好適
である。

【００５０】さらに、体積補償系の作動流体の量を調整
することにより、被支持物の位置調整を可能とすること
もできる。

【００５１】さらに、被支持物を支持系と、前述の支持
系と略同一の構成を有する背面支持系により挟持するよ
うに構成し、被支持物を位置決めすることも可能であ
る。この場合には、環境条件による支持系と背面支持系
の体積の変化は等しいので被支持物の支持位置は変化せ
ず、さらに支持系および背面支持系に設けられた体積補
償系により支持力の変化も生じない。

【００５２】さらに、背面支持系に、重力補償系を設け
ることで、重力変化によって被支持物の位置が変化する
ことがない。

【００５３】さらに、支持系および背面支持系にかかる
体積補償系の作動流体の量を調整することにより、被支
持物の位置調整を可能とすることもできる。

【００５４】さらに、支持系と背面支持系の作動流体量
を調整する位置調整機構を設けることにより、被支持物
の位置調整を行うことができる。

【００５５】また、前記支持部または前記支持部と前記
背面支持部を複数組に分け、前記組ごとに前記支持部ま
たは前記支持部と前記背面支持部の伸縮量を独立して調
整可能としたことにより、被支持物の向きの変更を可能
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の支持装置の全体構
成を示す平面図である。

【図２】実施の形態１の支持装置の全体構成を示す断
面図である。

【図３】実施の形態１の配管系の構成を示す図であ
る。

【図４】実施の形態１のモデル化された支持機構の構
成図である。

【図５】体積補償作用を説明するためのモデルを示す
図である。

【図６】作動流体の圧縮性を考慮した体積補償作用を
説明するためのモデルを示す図である。

【図７】この発明の実施の形態２のモデル化された支
持機構の構成図である。

【図８】この発明の実施の形態３の全体構成を示す平
面図である。

【符号の説明】

１０反射鏡（被支持物）、１２，８０，８２，８４
支持機構、１６Ｚ方向支持ベローズ（支持部）、１８
Ｚ方向背圧ベローズ（背面支持部）、２０Ｘ方向支持
ベローズ（支持部）、２２Ｘ方向背圧ベローズ（背面
支持部）、２４Ｙ方向支持ベローズ（支持部）、２６
Ｙ方向背圧ベローズ（背面支持部）、２８Ｚ方向支
持配管、３０Ｚ方向背圧配管、３２Ｘ方向支持配
管、３４Ｘ方向背圧配管、３６２重ベローズ、３６ａ
２重ベローズアウタ（第１体積補償用伸縮部）、３６
ｂ２重ベローズインナ（第２体積補償用伸縮部）、３
７２重ベローズ、３７ａ２重ベローズアウタ（第３
体積補償用伸縮部）、３７ｂ２重ベローズインナ（第
４体積補償用伸縮部）、４０体積調整タンク、４４，
４８位置調整ベローズ（第２位置調整機構）、５２
重力補償機構、５６重力補償用ベローズ（重力補償用
伸縮部）、５８おもり（重力補償用おもり）、７０，
７２位置調整ベローズ（第１位置調整機構）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に作動流体が封入され、閉じた系を
形成する支持系を少なくともひとつ有し、前記支持系
は、一端が固定され他端が被支持物に結合され、前記作
動流体の出入りによって伸縮可能な支持部を少なくとも
ひとつ含む、支持装置であって、前記支持系は、さらに前記作動流体の出入りによって伸
縮する第１の体積補償用伸縮部を有し、さらに、前記第１の体積補償用伸縮部の伸縮と一意の関
係をもって伸縮する第２の体積補償用伸縮部を有し、内
部に作動流体が封入され、閉じた系を形成する第１の体
積補償系を有し、前記第１の体積補償系の作動流体の体積変化によって前
記支持系の作動流体の体積変化を前記第１の体積補償用
伸縮部において吸収し、被支持物の位置の補償を行う、
支持装置。
【請求項２】前記第１と第２の体積補償用伸縮部の伸
縮量が等しく、前記支持系と前記第１の体積補償系間の
力の授受に関与するそれぞれの系の受圧面積の比と、前
記支持系と前記第１の体積補償系の基準時の体積比が等
しい、請求項１に記載の支持装置。
【請求項３】前記第２の体積補償用伸縮部内の作動流
体の量を調整する第１の位置調整機構を有し、被支持物
の位置調整を可能とした、請求項１または２に記載の支
持装置。
【請求項４】前記被支持物に対して前記支持部の反対
側に設けられ前記支持部と共に前記被支持物を挟持する
伸縮可能な背面支持部を少なくともひとつ含む、内部に
作動流体が封入され、閉じた系を形成する背面支持系を
有し、前記背面支持系は、さらに前記作動流体の出入りによっ
て伸縮する第３の体積補償用伸縮部を有し、さらに、前記第３の体積補償用伸縮部の伸縮と一意の関
係をもって伸縮する第４の体積補償用伸縮部を有し、内
部に作動流体が封入され、閉じた系を形成する第２の体
積補償系を有し、前記第２の体積補償系の作動流体の体積変化によって前
記支持系の作動流体の体積変化を前記第３の体積補償用
伸縮部において吸収し、被支持物の位置の補償を行う、
請求項１に記載の支持装置。
【請求項５】前記第１と第２の体積補償用伸縮部の伸
縮量が等しく、前記支持系と前記第１の体積補償系間の
力の授受に関与するそれぞれの系の受圧面積の比と、前
記支持系と前記第１の体積補償系の基準時の体積比が等
しく、前記第３と第４の体積補償用伸縮部の伸縮量が等しく、
前記支持系と前記第２の体積補償系間の力の授受に関与
するそれぞれの系の受圧面積の比と、前記支持系と前記
体積補償系の基準時の体積比が等しい、請求項４に記載
の支持装置。
【請求項６】前記背面支持系は、さらに前記作動流体
の出入りによって前記背面支持部の伸縮方向と平行に伸
縮可能で、一端が固定された重力補償用伸縮部と、前記
重力補償用伸縮部の他端に結合された重力補償用おもり
と、を有し、重力の、前記支持部の伸縮方向成分の変化に応じて前記
背面支持部の支持力を増減させて、前記支持部に一定の
力が作用するようにした、請求項４または５に記載の支
持装置。
【請求項７】前記背面支持部と前記重力補償用伸縮部
間の力の授受に関与するそれぞれの系の受圧面積の比
と、前記被支持物と重力補償用おもりの質量比とが等し
い、請求項６に記載の支持装置。
【請求項８】前記第２および第４の体積補償用伸縮部
内の作動流体の量を各々調整する第１の調整機構を有
し、前記被支持物の位置調整を可能とした、請求項４か
ら７のいずれかに記載の支持装置。
【請求項９】前記支持系内と前記背面支持系内の各々
の作動流体の量を調整する第２の位置調整機構を有し、
前記被支持物の位置調整を可能とした、請求項４から７
のいずれかに記載の支持装置。
【請求項１０】前記支持部または前記支持部と前記背
面支持部を複数組に分け、前記組ごとに前記支持部また
は前記支持部と前記背面支持部の伸縮量を調整可能な伸
縮量調整機構を有し、前記伸縮量の調整によって被支持
物の向きを変更可能な、請求項１から２および４から７
のいずれかに記載の支持装置。
【請求項１１】前記伸縮量調整機構は、請求項３また
は８に記載の第１の位置調整機構か、または請求項９に
記載の第２の位置調整機構である請求項１０に記載の支
持装置。