多自由度調整機構

本発明は、過酷な環境下で使用可能な多自由度調整機構に関する。

精密技術に対する市場需要の増大に伴い、多自由度変位機構、マイクロマニピュレータ等の精密な変位を必要とする機械のための高精度の直線移動アクチュエータが重要となっている。ほとんどの場合、このような直線移動アクチュエータは、電気機械的あるいは電気流体的装置を用い、通常、6自由度機構(いわゆる、ヘクサポッド)の各ロッドに設けられる(特許文献1および2を参照)。ヘクサポッドシステムにおいて、6ロッドの各々は、3次元空間において対象を正確に位置づけるように調整可能である。

支持される装置の位置を6自由度で修正可能な載置組立体が特許文献3に開示されている。載置組立体は3つの載置装置を有し、各載置装置は2辺と長さを変更可能な腕とからなる変形可能な三角形構造を有する。各辺は、互いに直交する2つの平面に位置する一対の可撓性ストリップからなる無摩擦ヒンジを含む。

特開2013—096574号公報

米国特許第8978480B2号公報

米国特許第6402329B1号公報

しかしながら、上述した電気機械的アクチュエータは複数の電気的および機械的部品を必要とし、複雑な組立工程および複雑な調整操作を要する。ヘクサポッドの6つのロッドがピエゾ電気変換器を用いる場合、高精度の調整を達成するには高解像度のピエゾ電気装置が必要である。さらに、ピエゾ電気変換器を用いる場合、パワーダウン時にヘクサポッドの位置を維持することができず、その結果、重大なシステム障害を招く可能性がある。さらに、ピエゾ電気変換器は高電圧を必要とするために重電源が必要となり、小型化および軽量化が困難になる可能性がある。したがって、既存の技術では、軽量で小型かつ製造が容易な高精度のヘクサポッドを達成することができない。

本発明の目的は、構造的に堅牢であり、重量および大きさを容易に縮小でき、製造が簡易で操作が容易な新規な多自由度調整機構を提供することである。

本発明によれば、多自由度調整機構は、少なくとも1つの支持組立体と、前記少なくとも1つの支持組立体によって支持される板と、を含み、前記少なくとも1つの支持組立体が、第1のロッドおよび第2のロッドを有し、各ロッドの一端が上側で相互に固定されてそこに支持部が設けられたバイポッドと、前記第1のロッドおよび前記第2のロッドの他端にそれぞれ固定され、直線移動方向に独立に移動する第1の可動部材および第2の可動部材を有する直線移動装置と、を有する。

図1は、本発明の第1の例示的実施形態による多自由度調整機構において使用される直線移動機構の第1例を例示する斜視図である。

図2は、図1に示す直線移動機構を例示する平面図である。

図3は、図1に示す直線移動機構の動作を示す図である。

図4は、図1に示す直線移動機構の製造工程の一例を示す模式図である。

図5は、本発明の例示的実施形態による多自由度調整機構に使用される直線移動機構の第2例を示す斜視図である。

図6は、図5に示す直線移動機構を例示する平面図である。

図7は、図5に示す直線移動機構の動作を示す図である。

図8は、本発明の第1の実施形態による多自由度調整機構を例示する斜視図である。

図9は、図8に示す多自由度調整機構で使用されるバイポッドの斜視図である。

図10は、図9に示すバイポッドの側面図である。

図11は、図9に示すバイポッドの平面図である。

図12は、図9に示すバイポッドの制限変位可撓性ジョイントの拡大側面図である。

図13は、一方の方向に湾曲した場合の図12に示す制限変位可撓性ジョイントの拡大側面図である。

図14は、他方の方向に湾曲した場合の図12に示す制限変位可撓性ジョイントの拡大側面図である。

図15は、図8に示す多自由度調整機構の側面図である。

図16Aは、多自由度調整機構の動作を説明するための、図8に示す多自由度調整機構の模式的側面構造図である。

図16Bは、多自由度調整機構の動作を説明するための、図8に示す多自由度調整機構の模式的側面構造図である。

図16Cは、多自由度調整機構の動作を説明するための、図8に示す多自由度調整機構の模式的側面構造図である。

図16Dは、多自由度調整機構の動作を説明するための、図8に示す多自由度調整機構の模式的側面構造図である。

図17は、本発明の第2の実施形態によるヘクサポッド機構を例示する側面図である。

図18は、図17に示すヘクサポッド機構を例示する斜視図である。

図19は、図17に示すヘクサポッド機構を例示する平面図である。

図20は、載置台を取り外した状態における、図17に示すヘクサポッド機構を例示する平面図である。

図21は、載置台およびすべてのバイポッドを取り外した状態における、図17に示すヘクサポッド機構を例示する平面図である。

多自由度調整機構は、底板、上板、および少なくとも一つの支持組立体を含み、各支持組立体はバイポット(二脚台)と直線移動機構とを含む。バイポットは2つのロッドを有し、これらロッドの一方の端が上側で互いに固定され、そこに支持部が設けられている。支持部は、直線移動機構のそれぞれの直線移動に応じて、2つのロッドにより張られる平面上を所定範囲内で移動する。好ましくは、上板は3つの支持組立体により支持され、3つの支持組立体の3つの支持部が上板上の正三角形の3つの頂点に対応して配置される。したがって、上板は、直線移動機構のそれぞれの移動方向および移動変位の組み合わせによって、6つの方向に自由に移動可能である。

直線移動機構は、入力方向および入力変位を、入力方向に直交する出力方向および入力変位よりも小さい出力変位に変換するように構成される。直線移動機構は、入力方向および出力方向が一平面上にある2次元構造を有する。出力変位と入力変位の比は、直線移動機構を構成する弾性部材のばね定数によって決定されてもよい。

より具体的には、直線移動機構は、弾性材料からなり一体形成された楕円リング部、操作部、可動部および支持部を有してもよい。楕円リング部は、その長軸の一端が固定され長軸の他端が可動な状態で、操作方向を直交方向に変換する機能を有する。操作部は、楕円リング部をその短軸の方向に押圧するように配置される。したがって、操作部が楕円リング部を押圧または引張することにより、楕円リング部は弾性変形し、楕円リング部の長軸に沿って可動部を直線移動させる。

可動部の両側に弾性支持部を設けることで、楕円リング部の長軸に沿った可動部の直線移動を確実にするのが好ましい。弾性支持部は、可動部を両側で固定部に接続する複数の板ばねから構成されてもよい。楕円リング部、操作部および弾性支持部は、さまざまな減速比を提供するように、相異なるばね定数を有してもよい。所望の減速比を得るため、操作部および弾性支持部はそれぞれ、小さいばね定数(軟質ばね(ソフトスプリング))および大きいばね定数(硬質ばね(ハードスプリング))を備えてもよい。以下、本発明のさまざまな実施形態について図面を参照して説明する。

1.直線移動機構の第1例 図1および図2を参照すると、多自由度調整機構に使用される直線移動機構10は、固定部103に接続された固定点102および可動部105に接続された可動点104を有する楕円リング101を有する。固定点102および可動点104は、楕円リング101の長軸の両端である。

楕円リング101は、楕円リング101の短軸の方向の両側にそれぞれ固定された軟質ばね部106aおよび106bを有する。これにより楕円リング101は、軟質ばね部106aと106bの間に挟持される。軟質ばね部106aおよび106bはそれぞれの端に操作板107aおよび107bを備える。軟質ばね部106aおよび106bは、等しく楕円リング101を押圧または引張するように、同じばね定数を有することが好ましい。図1では、軟質ばね部106aおよび106bは蛇腹(ベローズ)状のばねであるが、これは単なる一例である。

軟質ばね部106aおよび106bのそれぞれは、互いに平行に配置された2個の軟質ばねから構成されるのが好ましい。より具体的には、図2に示すように、軟質ばね部106aは2個の軟質ばね106a1および106a2から構成され、これらは平行に配置され、楕円リング101の短軸に関して対称であってもよい。軟質ばね部106bは、軟質ばね部106aと同じ配置の2個の軟質ばね106b1および106b2から構成される。この2平行ばね配置により、位置ずれの効果を除去した自己位置合わせ機能を実現し、操作板107aおよび107bをそれぞれの表面に垂直に押圧または引張することを必要とせずに、可動部105を意図通りに直線移動させることが可能となる。

可動部105は、その両側で第1および第2の弾性支持部によって支持されることにより、楕円リング101の長軸に沿った直線移動を確実にする。可動部105の一方の側は第1の弾性支持部に接続される。より具体的には、可動部105は、2個の板ばね108aおよび109aを介して可動部110aに接続される。可動部110aはさらに、板ばね111aおよび112aをそれぞれ介して固定部113aおよび114aに接続される。換言すれば、可動部105の前記一方の側は、第1のペアの板ばね108aおよび109aならびに第2のペアの板ばね111aおよび112aを介して固定部113aおよび114aに接続される。同様に、可動部105の他方の側は、第2の弾性支持部に接続される。これにより可動部105は、第1のペアの板ばね108bおよび109b、可動部110bおよび第2のペアの板ばね111bおよび112bを介して固定部113bおよび114bに接続されるようになっている。

このようにして、可動部105の両側がそれぞれ第1および第2の弾性支持部によって支持されることで、可動部105は揺動せずに楕円リング101の長軸に沿って安定的に移動する。

また、可動部105の前記一方の側の2つの隅が切り取られ、固定部113aおよび114aがそれぞれ切り取り部分に部分的に収まるようになっている。同様に、可動部105の他方の側の2つの隅が切り取られ、固定部113bおよび114bがそれぞれ切り取り部分に部分的に収まるようになっている。したがって、可動部105は、固定部113aと113bとの間および固定部114aと114bとの間に可動挟持されることで、可動部105の移動が左右に過剰に揺動したり楕円リング101の長軸の方向に過剰に変位したりすることが防止されるので、可動部105の移動が所定範囲内に限定される。

既に説明したように、1対の軟質ばね部106aおよび106bならびに2対の板ばね108aおよび109aならびに板ばね111aおよび112aのばね定数は、所望の減速比を得るように適切に選択することができる。次に直線移動機構10の動作について説明する。

図3を参照すると、軟質ばね部106aおよび106bが相互に逆の入力方向201aおよび201bに押圧または引張されると、楕円リング101は矢印202a、202bおよび203で示されるように変形することで、短軸の長さが減少または増大し、長軸の長さが増大または減少する。固定点102は移動が妨げられているので、可動点104が方向203の方向に移動することにより、可動部105は出力方向205にわずかに移動する一方、可動部110aおよび110bも同じ方向204aおよび204bにそれぞれわずかに移動する。

このようにして、軟質ばね部106aおよび106bが楕円リング101を押圧または引張することにより、楕円リング101は弾性変形し、楕円リング101の長軸に沿って可動部105を直線移動させる。押圧/引張の入力方向は、可動部105の直線移動の出力方向に直交する。軟質ばね部106aおよび106bのばね定数が楕円リング101および板ばね108a、109a、111a、112a、108b、109b、111bおよび112bのばね定数よりも小さい場合、軟質ばね部106aおよび106bに加わる入力変位量を、可動部105の所望の直線移動量に変換することができる。

上記のように、直線移動機構10は、同じ平面上で動作することが可能であるため、微細化および構造強度が向上するとともに動作が容易になる。

図4に例示するように、直線移動機構10のすべての部分101〜114は、所定厚さの均質材料からなる単一の弾性板120から平面構造形状を切り取ることによって一体形成されてもよい。これにより、直線移動機構10は、すべての部分101〜114が同じ厚さである2次元構造を有するので、重量および大きさを小さくすることが容易となり、製造が簡単になる。直線移動機構10の製造には、射出成形、3次元プリンタあるいはMEMS(Microelectromechanical Systems)のような他の技術を用いてもよい。

本発明の第1の実施形態によれば、軟質ばね部の大きい入力変位が、ばね定数比に従って、可動部の小さい直線移動に変換される。これにより、入力変位が低精度で軟質ばね部に加えられても、直線移動機構は高精度の直線移動を提供することができる。ばね定数比が既知の場合、可動部の変位量は、可動部の変位を正確に測定することなく、軟質ばねの入力変位を正確に測定することによって高精度で計算することができる。したがって、本発明の第1の実施形態は、可動部のナノ分解能の移動を達成することができる。

また、上記のように、直線移動機構10の各部は、均質材料のモノコック設計により、運動法則に従って運動し、滑り機構による推移を必要としないため、運動損失の可能性がなく、以下のことが達成される。 i.確実に予測可能かつ反復可能な移動。 ii.複雑な位置センサや閉ループサーボ制御なしの正確な移動であるため、開ループ制御が可能。 iii.極低温から400℃以上までの広い温度範囲で完全に動作。 iv.押圧/引張機構(入力機構)を考慮する必要のない半永久的な寿命。 v.粒子汚染なし、交差汚染なし。 vi.腐食性の気体や液体中のような腐食条件に対する高い耐性。

2.直線移動機構の第2例 図5および図6に示すように、多自由度調整機構に使用される直線移動機構20は、第1の直線移動部300および第2の直線移動部400の組合せによって形成される。それぞれの直線移動部は、図1および図2に示した直線移動機構10とほぼ同じ機能的構造を有する。第1の直線移動部300および第2の直線移動部400は、楕円リング301および401の長軸が互いに一致するように配置される。第1の直線移動部300および第2の直線移動部400は、第1の実施形態の固定部103に対応する共通の固定部303/403を有する。したがって、直線移動機構20は、その両側にそれぞれ可動部305および405を備える。

より具体的には、第1の直線移動部300は、固定部303に接続された固定点302および可動部305に接続された可動点304を有する楕円リング301を有する。固定点302および可動点304は、楕円リング301の長軸の両端である。

楕円リング301は、楕円リング301の短軸の方向の両側にそれぞれ接続された軟質ばね部306aおよび306bを有する。軟質ばね部306aおよび306bはそれぞれの端に操作板307aおよび307bを備える。軟質ばね部306aおよび306bは、等しく楕円リング301を押圧または引張するように、同じばね定数を有するのが好ましい。図5では、軟質ばね部306aおよび306bはベローズ形のばねであるが、これは単なる一例である。軟質ばね部306aおよび306bのそれぞれは、第1の実施形態の軟質ばね部106aおよび106bと同様の2平行ばね配置を有する。

可動部305は、その両側で弾性支持部によって支持されることにより、楕円リング301の長軸に沿った直線移動を確実にする。弾性支持部は第1の実施形態の第1および第2の弾性支持部と同様であるので、詳細な説明は省略する。可動部105の両側がそれぞれ弾性支持部によって支持されることで、可動部305は揺動せずに楕円リング301の長軸に沿って安定的に移動する。

既に説明したように、1対の軟質ばね部306aおよび306bならびに弾性支持部のばね定数は、所望の減速比を得るように適切に選択することができる。

第2の直線移動部400の構造は第1の直線移動部300と同様である。略言すれば、第2の直線移動部400は、固定部403に接続された固定点402と可動部405に接続された可動点404とを有する楕円リング401を有する。固定点402および可動点404は、楕円リング401の長軸の両端である。楕円リング401は、楕円リング401の短軸の方向の両側にそれぞれ接続された軟質ばね部406aおよび406bを有する。軟質ばね部406aおよび406bはそれぞれの端に操作板407aおよび407bを備える。可動部405は、その両側で弾性支持部によって支持されることにより、楕円リング401の長軸に沿った直線移動を確実にする。

図7を参照すると、操作板307aおよび307bが逆方向に動作することにより、軟質ばね306aおよび306bは、第1の実施形態で述べたように同時に押圧または引張される。同様に、操作板407aおよび407bが操作板307aおよび307bと同様に、しかし操作板307aおよび307bとは独立に動作する。これにより、軟質ばね部306aおよび306bならびに軟質ばね部406aおよび406bが押圧または引張されると、楕円リング301および401が変形し、それによって可動部305および405がそれぞれ方向309および409の方向に移動する。

このようにして、操作板307aおよび307bならびに操作板407aおよび407bがそれぞれ楕円リング301および401を弾性変形させることにより、可動部305および405は楕円リング301および401の長軸に沿って直線移動する。

軟質ばね部を押圧/引張する方向は、可動部305および405の直線移動の方向に直交する。軟質ばね部306a、306b、406aおよび406bのばね定数が楕円リング301および401ならびに弾性支持部のばね定数よりも小さい場合、軟質ばね306a、306b、406aおよび406bに加わる入力変位量を、可動部305および405の所望の直線移動量に変換することができる。これにより、直線移動機構20は、第1の実施形態と同様の効果を達成することができる。

図4に示した第1の実施形態と同様に、直線移動機構20のすべての部分も、例えば、所定厚さの単一の弾性板から平面構造形状を切り取ることによって一体形成されてもよい。これにより、すべての部分が同じ厚さである2次元構造を有する直線移動機構20を製造することができるので、重量および大きさの低減が容易となり、製造が簡単になる。直線移動機構10の製造には、射出成形、3次元プリンタあるいはMEMSのような他の技術を用いてもよい。

3.第1の実施形態 3.1)構造 図8を参照すると、本発明の第1実施形態による多自由度調整機構としての支持組立体は、バイポッド(二脚台)600および第2の実施形態で説明した直線移動機構20から構成される。バイポッド600は、2本の支持ロッド601および602を有し、それらの一端は上側で接続され、そこに支持部603が設けられて逆V字形のバイポッドを形成する。支持ロッド601および602の他端は、第1の直線移動部300の可動部305および第2の直線移動部400の可動部405にそれぞれ固定される。支持ロッド601および602は同じ構造を有する。以下、図9〜図11に示す支持ロッド601の構造を例として説明する。

3.2)バイポッド 図9〜図11を参照すると、支持ロッド601は、固定部610、2個の制限変位可撓性ジョイント611および612、相対的な剛性を有するロッド613、ならびに2個の制限変位可撓性ジョイント614および615を含む脚のような形状を有する。制限変位可撓性ジョイント611、612、614および615の各々は、支持ロッド601の長手軸に対して直交する可撓性方向D1とD2が交互に、制限された可撓性を提供する。可撓性方向D1は、支持ロッド601および602によって形成される平面内で支持ロッド601に直交する方向であり、一般的に図10に例示されている。可撓性方向D2は、支持ロッド601および602によって形成される平面に直交する方向であり、一般的に図11に例示されている。この例では、制限変位可撓性ジョイント611および614は方向D2の方向に湾曲可能である一方、制限変位可撓性ジョイント612および615は方向D1の方向に湾曲可能である。これにより、支持ロッド601は、方向D1およびD2の方向に自由に湾曲可能である。同様に、支持ロッド602は、固定部分620、2個の制限変位可撓性ジョイント621および622、相対的な剛性を有する剛体のロッド623、ならびに2個の制限変位可撓性ジョイント624および625を含む脚のような形状を有し、支持ロッド602の長手軸に対して直交する可撓性方向D1およびD2に自由に湾曲可能である。

ただし、制限変位可撓性ジョイント611、612、614、615、621、622、624および625のそれぞれは、屈曲の角度を制限してジョイントの破断を防ぐように設計される。制限変位可撓性ジョイントの詳細な構造について、図12〜図14を参照して説明する。

図12を参照すると、制限変位可撓性ジョイントは、可撓性ブレード630と、可撓性ブレード630の両側に平行に設けられた1対の屈曲制限部640L1および640L2から構成されて単一のジョイントを形成する。可撓性ブレード630は、上記のような可撓性を提供する。屈曲制限部640L1および640L2のそれぞれは、隙間を空けて係合した2個の別体の部品から構成されることで、紙面に垂直な軸の周りに回転する(Dで示す)。より具体的には、屈曲制限部640L1の部品の一方(上側部品)は、上側部品から突出した1対の外側ストッパL11および内側ストッパL12と、上側部品の縁に設けられた円筒状凸部L13とから構成される。屈曲制限部640L1の部品の他方(下側部品)は、円筒状凸部L13と回転自在に係合した円筒状凹部L14から構成される。屈曲制限部640L2は、屈曲制限部640L1と同じ構造を有する。より具体的には、屈曲制限部640L2の部品の一方(上側部品)は、上側部品から突出した1対の外側ストッパL21および内側ストッパL22と、上側部品の縁に設けられた円筒状凸部L23とから構成される。屈曲制限部640L2の部品の他方(下側部品)は、円筒状凸部L23と回転自在に係合した円筒状凹部L24から構成される。

図13に示すように、支持ロッドが方向650の方向に屈曲すると、ブレード630も同じ方向650に湾曲し、屈曲制限部640L1および640L2の上側部品をそれらの下側部品に対してそれぞれ回転させる。それぞれの回転により、ストッパL11およびL22は、参照符号651および652で示すように、円筒状凹部L14およびL24の一方の上縁に当接する。これにより、方向650の方向における上側部品の回転がしっかり停止され、ブレード630の破断を防ぐ。

図14に示すように、支持ロッドが逆方向660に屈曲すると、ブレード630も同じ方向660に湾曲し、屈曲制限部640L1および640L2の上側部品を下側部品に対してそれぞれ回転させる。それぞれの回転により、ストッパL12およびL21は、参照符号661および662で示すように、円筒状凹部L14およびL24の他方の上縁に当接する。これにより、方向660の方向における上側部品の回転もしっかり停止され、ブレード630の破断を防ぐ。

3.3)動作 図15を参照すると、支持組立体は、バイポッド600および直線移動機構20から組み立てられる。支持ロッド601および602は、第1の直線移動部300の可動部305および第2の直線移動部400の可動部405にそれぞれ固定される。これにより、バイポッド600の支持部603は、可動部305および405の直線移動のそれぞれの方向および変位に応じて、支持ロッド601および602によって形成される平面上の制限された範囲内で任意の位置に移動することができる。

図16Aに示すように、操作板307aおよび307bならびに操作板407aおよび407bがそれぞれ楕円リング301および401を押圧して、直線移動機構20が可動部305と405の間の距離を拡大するように相互に逆方向に同じ変位だけ可動部305および405を移動すると、直線移動機構20の主面に対するバイポッド600の高さは、直線移動機構20の主面に垂直な変位605で示すように、可動部305および405の変位に応じて減少する。

図16Bに示すように、操作板307aおよび307bならびに操作板407aおよび407bがそれぞれ楕円リング301および401を引張して、直線移動機構20が可動部305と405の間の距離を縮小するように相互に逆方向に同じ変位だけ可動部305および405を移動すると、直線移動機構20の主面に対するバイポッド600の高さは、直線移動機構20の表面に垂直な変位605で示すように、可動部305および405の変位に応じて増大する。

図16Cおよび図16Dに示すように、操作板307aおよび307bが楕円リング301を押圧/引張し、操作板407aおよび407bが楕円リング401を引張/押圧して、直線移動機構20が可動部305および405を同じ変位だけ同じ方向に移動すると、バイポッド600は、直線移動機構20の主面に平行な変位604で示すように、そのまま同じ変位だけ同じ方向に移動する。

3.4)製造 上記のような構造のバイポッド600は、十分な強度の弾性材料からなり、射出成形、3次元プリンタあるいはMEMSのような任意の技術を用いて一体形成してもよい。

4.第2の実施形態 4.1)構造 図17〜図21を参照すると、6自由度を有するヘクサポッド(六脚台)構成は、底板701、上板702ならびに3個の支持組立体A、BおよびCを有する。支持組立体A、BおよびCのそれぞれは、図8に示すようなバイポッド(600A,600B,600C)および直線移動機構(20A,20B,20C)から構成される。支持組立体A、BおよびCは、一般的に図20に示すように、正三角形構成で底板701上に固定配置される。上板702は、バイポッド600A、600Bおよび600Cの支持部に固定される。これにより、上板702は、3個の位置調整可能な点によって支持される。

一例として、底板701は円形であり、上板702は星形である。上板702は、3個の脚部702A、702Bおよび702Cから形成され、隣り合う2個の脚部の間の角が120度となるように中心点で接合されてもよい。3個の脚部702A、702Bおよび702Cは、一般的に図18に示すように、それぞれ支持組立体A、BおよびCによって支持される。言うまでもなく、上板702は円形でもよい。また、上板702は、光学系(例えば鏡、プリズムあるいはレンズ)のような精密調整を必要とする載置物でもよい。

既に説明したように、直線移動機構20Aは第1および第2の直線移動部300Aおよび400Aを有し、これらはそれぞれ可動部305Aおよび405Aを移動可能である。これにより、図16A〜図16Dに示したように、直線移動機構20Aに固定されたバイポッド600Aの支持部603Aは、可動部305Aおよび405Aの直線移動のそれぞれの方向および変位に応じて、バイポッド600Aの支持ロッド601Aおよび602Aによって形成される平面上の制限された範囲内で任意の位置に移動することができる。直線移動機構20Bおよび20Cについても同様である。

4.2)動作 上板702は支持組立体A、BおよびCによって支持されているので、上板702の位置および/または傾きは、直線移動機構20A、20Bおよび20Cの少なくとも1つの直線移動の拡大、縮小または平行移動を独立に制御することによって変化させることができる。以下、ヘクサポッドの一般的動作について、一例として図16A〜図16Dおよび図18を参照して説明する。

図16Aに示すように、操作板307aおよび307bならびに操作板407aおよび407bがそれぞれ楕円リング301および401を押圧して、直線移動機構20が可動部305および405を拡大方向に移動すると、バイポッド600の高さは減少する。図16Bに示すように、操作板307aおよび307bならびに操作板407aおよび407bがそれぞれ楕円リング301および401を引張して、直線移動機構20が可動部305および405を縮小方向に移動すると、バイポッド600の高さは増大する。図16Cおよび図16Dに示すように、操作板307aおよび307bが楕円リング301を押圧/引張し、操作板407aおよび407bが楕円リング401を引張/押圧して、直線移動機構20が可動部305および405を同じ変位だけ同じ方向に移動すると、バイポッド600は平行移動する。これにより、上板702は、それぞれの直線移動機構20A、20Bおよび20Cによって提供される移動の方向および変位の組合せによって6方向に自由に移動可能である。

直線移動機構20Bおよび20Cを作動させず、直線移動機構20Aのみが可動部305Aと405Aの間の距離を拡大するように相互に逆方向に同じ変位だけ可動部305Aおよび405Aを移動すると仮定する。この場合、直線移動機構20Aの主面に対するバイポッド600Aの高さは減少し、上板702は脚部702Aの方に傾く。逆に、直線移動機構20Aのみが可動部305Aと405Aの間の距離を縮小するように相互に逆方向に同じ変位だけ可動部305Aおよび405Aを移動すると、直線移動機構20Aの主面に対するバイポッド600Aの高さは増大し、上板702は脚部702Bと702Cの間の中心線の方に傾く。

直線移動機構20Cのみを作動させず、直線移動機構20Aおよび20Bが、対応する可動部の間の距離を拡大するように相互に逆方向に同じ変位だけ対応する可動部を移動するように作動すると仮定する。この場合、バイポッド600Aおよび600Bの高さは両方とも低くなり、上板702は脚部702Aと702Bの間の中心線の方に傾く。逆に、直線移動機構20Aおよび20Bが、対応する可動部の間の距離を縮小するように相互に逆方向に同じ変位だけ対応する可動部を移動するように作動すると、バイポッド600Aおよび600Bの高さは両方とも高くなり、上板702は脚部702Cの方に傾く。

直線移動機構20Cのみを作動させず、直線移動機構20Aおよび20Bが、対応する可動部を同じ方向に同じ変位だけ移動するように作動すると仮定する。この場合、上板702は移動し、脚部702Aと702Bの間の中心線の方に傾く。

すべての直線移動機構20A、20Bおよび20Cが、対応する可動部を同じ方向に同じ変位だけ移動するように作動すると仮定すると、バイポッド600A、600Bおよび600Cは回転し、上板702は同じ変位だけ同じ方向に回転する。

ヘクサポッド配置は、直線移動機構20A、20Bおよび20Cを独立に制御することによって、上記の動作以外の上板702の精密調整を実行することができる。

4.3)効果 既に説明したように、第1または第2の実施形態による多自由度調整機構に使用される直線移動機構によれば、軟質ばね部の大きい入力変位が、ばね定数比に従って、可動部の小さい直線移動に変換される。これにより、入力変位が低精度で軟質ばね部に加えられても、直線移動機構を用いたヘクサポッドシステムは高精度で上板を移動することができる。ばね定数比が既知の場合、上板の変位量は、上板の変位を正確に測定することなく、入力変位を正確に測定することによって高精度で計算することができる。

5.他の適用例 本発明は、航空機、宇宙船等のさまざまな過酷環境にさらされ得る6自由度調整装置のような高精度測定装置に適用可能である。

本発明は、その技術思想や本質的特性から逸脱することなく他の具体的形態で実施されてもよい。したがって、上記の実施形態および具体例はすべての点において例示的であって限定的でないとみなすべきであり、本発明の技術的範囲は上記の明細書によってではなく添付の特許請求の範囲によって示される。したがって、特許請求の範囲の意味および均等の範囲内に入るすべての変更は、特許請求の範囲内に包含されるものとする。