JPH09287603A - 可撓性取付手段による動結合及びその方法 - Google Patents

可撓性取付手段による動結合及びその方法

Info

Publication number
JPH09287603A
JPH09287603A JP8328721A JP32872196A JPH09287603A JP H09287603 A JPH09287603 A JP H09287603A JP 8328721 A JP8328721 A JP 8328721A JP 32872196 A JP32872196 A JP 32872196A JP H09287603 A JPH09287603 A JP H09287603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dynamic coupling
kind code
coupling device
contact
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8328721A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander H Slocum
スロカム，アレキサンダー，エイチ
Luis Muller
マラー，ルイス
Daniel Braunstein
ブラウンスティーン，ダニエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AESOP Inc
Original Assignee
AESOP Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AESOP Inc filed Critical AESOP Inc
Publication of JPH09287603A publication Critical patent/JPH09287603A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G12—INSTRUMENT DETAILS
    • G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B5/00—Adjusting position or attitude, e.g. level, of instruments or other apparatus, or of parts thereof; Compensating for the effects of tilting or acceleration, e.g. for optical apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/16—Joints and connections with adjunctive protector, broken parts retainer, repair, assembly or disassembly feature
    • Y10T403/1616—Position or guide means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/54—Flexible member is joint component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの構成要素、本体、部品、又は表面を互
いに対して一平面内で確定的に及び極めて高い繰り返し
性をもって配置すると共にそれら表面を所定距離を置い
て保持する動結合装置及び方法であって、クランプ力が
加えられた際にそれら表面が互いに接触状態となること
を可能にする一方、それら表面相互間での精確な相対的
平面配置を維持する、動結合装置及び方法を提供するこ
と。 【解決手段】 一対の表面を互いに対して及びそれら表
面間の中間平面に対して繰り返し可能な位置決め精度を
もって確定的に動結合させる新規の可撓取付式動結合装
置であって、前記表面間の位置上の誤差運動を伴うこと
なく前記表面同士が接触するように前記平面と直交する
方向における並進的なクランプを可能とする可撓支持要
素、回転支持要素、又は滑動支持要素によって与えられ
る案内用の従動性を有しているもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】請求項に記載の動結合装置。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、精確な繰り返し性
をもって部品又は表面の相互の案内された係合を行うこ
とに関し、特に、確定的な動結合(kinematic coupling:
運動学的な結合)機構及び技法を提供すること、及び部
品又は表面の一平面に沿った結合により、案内に従って
前記結合平面と直交する方向で前記部品又は表面が互い
に接触することを可能にする、前記結合機構及び技法を
改善したものに関する。
【０００３】
【従来の技術】２つの部品又は表面が高度の平面繰り返
し性(planar repeatability)をもって係合する必要があ
る一方、それらの部品の表面が緊密に接触することを可
能にする、多数のシステムが存在する。これは、円形の
幹部及びスロットとそれぞれ係合する２つのピンを用い
て従来達成されてきた。かかる技法は、広範に用いられ
てはきたが、ピンとそのピンが挿入される部分との間に
幾分かのクリアランスが存在しなければならないという
問題を有するものであった。かかる技法を用いた場合、
繰り返し性の実際値は約20μmというオーダーとなる。
【０００４】動結合は、他方の部品又は表面における中
央が尖った(centrally pointing)溝と係合するように一
方の部品又は表面に結合された球面（例えば半球体）を
用いるため、数μmの繰り返し性を提供できるものとし
て長期にわたり知られてきた。これは、一方の部品又は
表面に対する他方の部品又は表面の位置及び向きを決定
するのに必要な６つの自由度を数学的、実際的、及び確
定的に規定する、６つの接触点を提供するものである。
【０００５】動結合の新規の使用に関する特許は幾つか
存在する。動結合は、６つの自由度で精確に及び繰り返
し性をもって２つの構成要素の互いに対する位置決めを
行うために、多くの用途でこれまで広範に使用されてき
た。我々は、ボールが溝中に着座されて一方の本体の他
方の本体に対する位置が最初に確定された後、動結合機
構がその機構自体と一体的なものとして各々の動脚部の
１つの軸に沿った位置の調節能力を提供する、といった
従来技術は（特に結合及び光学マウントの分野では）見
い出せなかった。本発明のかかる能力は、如何なる従来
技術とも完全に異なるものである。
【０００６】従来技術の一例として、鋳型フラスコ(mol
der's flask)のための３脚式支持体に関するTabor及びL
ewisによる米国特許出願第849514号が挙げられる。かか
る特許出願では、下側構造体の３つの支持面が上側構造
体の球状構成要素を受容し、位置合わせされた状態で保
持している。しかしながら、上側構造体の球状構成要素
が下側構造体の受容面上に載置される実際の方法は、完
全に別個の装置部分（バネ付勢された中央の柱部分）に
基づくものである。一方の物体を他方の物体に対して配
置するために運動学を用いる上記に続く発明は、１つの
軸に沿って移動して球体（又は溝部）及びそれに固定さ
れた構造体を溝（又は球体）に向かって引っ張る能力を
結合部がそれ自体で有さないという点で、上記Tabor等
の発明と類似したものである。これは本発明の特徴によ
り可能となる。
【０００７】一層最近の従来技術として、ホルダに測定
プローブを取り付けるために用いられる動結合であっ
て、磁石を使用してその結合の予備負荷及び保持を行う
ものを開示した、Federal Products Corp.に譲渡された
米国特許第4574625号がある。これは、高い堅固性を提
供するが、プローブに打撃が加えられた際には結合部は
プローブを解放する。これによりプローブに対する損傷
が防止される。しかしながら、この発明は、結合部にお
けるプローブの柔軟な係合を考慮したものではなく、ま
た、１つの本体を運動学的に係合させた後にその本体の
一方向への移動を続行することができるものでもない。
【０００８】かかる球体及び溝を用いた動結合は、例え
ば、共同出願人であるA.H.Slocum著の「Precision Mach
ine Design」(Prentice Hall,Englewood Cliffs,NJ,199
2)及び「Design of Three-Groove Kinematic Coupling
s」(Precision Eng.,Vol.14,No.2,April 1992,pp67-76)
に記載されているように、２つの機械要素が高い精度及
び繰り返し性をもって結合されなければならない無数の
用途で使用されてきた。これらの結合は、拘束された自
由度と等しい幾つかの点で係合部品が接触するという点
で、確定的なものである。２つの係合する部品又は表面
を３次元空間で拘束するために、例えば、３つの並進自
由度と３つの回転自由度とを拘束するために６つの接触
点が必要となる。３つの溝に各々載置された３つの球体
はこの義務を達成するものとなる。なぜなら、各球体及
び溝毎に２つの接触点が存在するからである。しかしな
がら、かかる設計は、部品又は表面が互いに向かって移
動すること、及び、例えばチャンバと平らに係合すべき
真空チャンバシール等の用途や半田ペースト供給装置と
係合するステンシルフレーム(stencil frame)等の場合
に要求されるような緊密な接触を部品又は表面が行うこ
とを可能にするものではない、という点に留意された
い。従って、動結合により例えば３つの自由度Ｘ,Ｙ,及
び偏揺(yaw)の確立を可能にすると共に拘束されない３
つの自由度Ｚ、ピッチ、及びロール（即ちこれらの自由
度の変形例）を可能にする、新規の方法が必要とされて
いる。従って、本発明の目的はかかる問題を解決するこ
とにある。
【０００９】実際に、本発明は、平坦な位置決めの繰り
返し性を高いレベルで提供する一方、結合平面と直交す
る方向に案内された従動性を有する確定的な動結合を用
いて繰り返し性の平面と直交する動きを可能にするもの
である。これは、１つの機械部品又は表面の一組をなす
３つの球形状によって達成される。この場合、その各々
の球形状は、もう一つの機械部品又は表面の溝と２点で
係合し、その溝又は球状構成要素又はそれらの組み合わ
せが、可撓性(flexural)を有する支持部に取り付けられ
る。この支持部によって、隣接する部品又は表面が結合
平面と直交する方向へ移動することが可能になる。キー
となる設計要素は、寄生的な誤差動作を伴わない純粋な
並進を生成する態様で結合作用による力が可撓体に働く
ように案内用可撓体を配置することにある。本発明の類
似の実施態様では、動結合部の溝が固定され、球形状が
可動式押圧係合ダイセットブッシュ(motion press-fit
die-set bushing)の限られた範囲に配置され、この場合
も、結合平面と直交する方向への動きが可能となる一
方、一層大きな範囲の動き及び一層高い横方向への負荷
が可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、２つの構成要素、本体、部品、又は表面（以下、総
称的に「表面」と称す）を互いに対して一平面内で確定
的に及び極めて高い繰り返し性をもって配置すると共に
それら表面を所定距離を置いて保持する動結合装置及び
方法であって、並進的に案内されたクランプ力が加えら
れた際に、それら表面が互いに接触状態となることを可
能にする一方、それら表面相互間での精確な相対的平面
配置を維持する、動結合装置及び方法を提供することに
ある。
【００１１】本発明の別の目的は、先ず２つの表面をそ
れら表面相互とそれら表面間の平面とに対して配置し、
次いでそれら表面が緊密な接触状態になることを可能に
するように、横方向の又は傾斜方向の誤差のない精確な
並進的なクランプ又は動きを提供することにある。
【００１２】本発明の更に別の目的は、２つの表面を互
いに対して中間平面に沿って精確に配置し、それら表面
を共に緊密な接触状態にする一方、（本発明以外の場合
には構成要素の位置ずれを生じさせるものとなる）クラ
ンプ力が構成要素に生じた場合であっても前記表面を依
然として精確な場所に保持することを可能にすることに
ある。
【００１３】本発明の更に別の目的は、撓み又は回転又
は滑動が可能な支持要素を用いて、一方の表面を他方の
表面に対して配置する１組のかかる精密動結合要素の並
進運動を可能にし、これにより、それら２つの表面間で
誤差運動を生じさせることなくそれら表面の配置及び緊
密な接触が行われるようにすることにある。
【００１４】本発明の上述その他の目的については、以
下で詳述すると共に特許請求の範囲に一層完全に示すこ
ととする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】要するに、本発明は、一
対の表面を、互いに対して及びそれら表面を分離する中
間の結合平面に対して精確に繰り返し性をもって隣接し
て配置する動結合装置を包含するものであり、かかる動
結合装置は、前記表面によりそれぞれ支持された互いに
係合する球体及び溝の組み合わせを有しており、かかる
球体及び溝は、前記平面内のＸ方向及びＹ方向において
前記表面を拘束するのに十分な前記球体と前記溝との間
の接触点を介して前記平面に沿って所定の相対位置で高
い精度及び繰り返し性をもって前記の隣接する表面の動
結合を行うと共に、それら表面をＺ方向で互いに隔置さ
れた状態とするものであり、前記一対の表面のうちの一
方が純粋にＺ方向に並進的及び案内的に移動可能となっ
ており、それら表面をクランプして互いに緊密に接触さ
せることを可能にするよう形成された、可撓支持要素、
回転支持要素、及び滑動支持要素のうちの１つが設けら
れており、前記のクランプが、前記支持体により制御さ
れたＺ方向の並進運動に応じて行われ、これと同時に、
前記表面間での位置上の寄生的な誤差運動を伴うことな
く前記表面のＸ,Ｙ位置が維持される。
【００１６】従って、本発明は、動結合を用いて、一方
の構成要素の表面を他方の構成要素の表面に対して高い
精度及び繰り返し性をもって位置決めすることに関する
ものである。この場合、それら表面は短距離だけ隔置さ
れ、事前負荷力が加えられた際に純粋な直線運動で１組
の動結合要素（例えば、溝又はその溝と係合する球体）
が圧縮されて前記構成要素の表面が互いに緊密に接触す
ることが可能になり、一方、前記２つの構成要素の表面
間における上記以外の５つの自由度での位置は依然とし
て精確に保持される。
【００１７】本発明の好適な最適態様の実施例を以下で
説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】上述のように、本発明は、２つの
隣接する係合表面の相対位置を動結合を用いて確定する
一方、１組の動結合要素を例えば可撓性を有する支持体
又は線形支持体(linear bearing)を用いて並進的に案内
することにより、その目的を達成するものである。固有
の又は付加的なバネ要素を有する可撓要素、回転要素、
又は滑動要素を用いた支持体を適当に設計することによ
り、必要とされる純粋な並進運動が可能となり、それ以
外の運動が生じてほしくない５つの自由度では高度の堅
固性が維持される。次いで、外部的から加えられる事前
負荷力によってバネ要素が圧縮されて、係合部品の２つ
の表面が互いに接触するまで前記バネ要素の事前負荷が
行われ、それら表面が接触した際には、事前負荷力が表
面の界面に伝達され、一方、それら２つの表面の相対位
置が依然として極めて精確に維持される。
【００１９】図１は、球状要素22が係合することになる
可撓性取付溝要素1を示すものであり、かかる対を３つ
用いて、２つの構成要素の互いに対する相対位置を唯一
に画定する動結合を形成することになる。しかしなが
ら、この場合には、最初に表面間の平面位置(Ｘ,Ｙ)及
び偏揺（垂直軸Ｚを中心とした回転）を確立し、次いで
それら表面を緊密に接触させてシールその他の面接触を
形成するのが望ましい。この一例を図５に示す。同図に
おいて、リッド31は、かかる３つの球状動結合要素20d,
20e,20fを有しており、それら動結合要素20は、基部30
に取り付けられた可撓性取付溝要素1a,1b,1cと係合す
る。球状動結合要素20d,20e,20fが溝要素1a,1b,1cに接
触することによりリッド31が基部30に対して配置された
後には、符号Ｃで示す当業界で周知のクランプ手段を用
いてリッド31が下方へ押圧されて基部30のシール99と接
触することになる。これにより、チャンバ内を真空にす
ることが可能となる。基部に対するリッドの位置をこの
ように精確に制御する主な理由は、リッド上に精密機器
及びセンサが設けられており、そのリッドを開放した後
には繰り返し性をもって所定位置に戻して再び閉鎖しな
ければならないことにある。
【００２０】図１において、可撓性取付溝要素は、縁部
から見た場合に三角形状要素5a,6a,7a,8a及び三角形状
要素5b,6b,7b,8bという形のものであることに留意され
たい。砂時計のような形状や単純な平坦な形状等、他の
形状もまた利用可能であるが、同図に示す三角形状は、
可撓方向に最も多くの動作を提供する一方、横方向には
高度の軸方向の堅固性を提供するものとなる。
【００２１】図６は、同じ要求に対する別の一適用例を
示したものであり、同図において、フレーム130に取り
付けられたステンシル131は、回路基板の保持に使用さ
れるようなプラテン(platten)132に対して精確に配置さ
れ、次いでそのプラテン（又は回路基板）に対して緊密
に接触するように事前負荷が加えられることになる。こ
れは、図３に冠状円錐体22bとして示す３つの球状接触
点101a,101b,101cをフレーム130に取り付けることによ
り達成される。プラテン132は、可撓性要素を取り付け
るための３つのＶ字型の溝要素120d,120e,120fを有して
いる。これらの溝要素は、典型的には、それら３つのＶ
字型の全てを結ぶ仮想三角形によって形成される角度を
２等分する線に沿ってそれらのＶ字形状が延在するよう
に角度付けされる。次いでフレーム130がプラテン132上
に配置されて冠状円錐体101a,101b,101cが溝要素120d,1
20e,120fとそれぞれ係合する。この状態でフレーム及び
プラテンの表面が互いに触れることはないが、それらの
相対位置は精確に繰り返し性をもって画定される。トグ
ル式クランプ又はピストンその他の当業界で現在使用さ
れている手段を用いてクランプ力Ｃを加えることによ
り、可撓性取付溝要素120d,120e,120fが純粋な垂直モー
ドで変形し、ステンシル131の表面が回路基板133の表面
と緊密に接触するようになり、一方、それらの位置合わ
せは依然として完全に維持される。これはステンシルか
ら部品へのパターン転写操作を行う際に重要なことであ
る。
【００２２】ここで図１を再び参照する。同図におい
て、球状の座部22は周知の多数の方法で作成可能なもの
である。球状要素22は、部品の精密孔に押圧係合するこ
とになるステム21を有している。球状の座部20は、真球
とすることが可能であり、又、負荷容量を高めるため、
部分的に球状に形成された冠状円錐体形状としてヘルツ
応力を最小限にすることも可能である。この種のヘルツ
応力の計算については、上述のSlocumの著書で論じられ
ている。各構成要素を精確に配置する結合を可能にする
ために、球状要素22が、側部3a,3bを有するＶ字型の溝
で溝要素1と接触することになる。ここで図示する溝要
素1は、構成要素の重量を支えるためのバネ力を提供す
る可撓性要素を有しているが、この可撓性要素は事前負
荷力が加えられた際にかかる構成要素の下降を許容する
ものである。これは、二重の可撓性(double flexure)を
用いることにより達成されるが、可撓性支持体設計に係
る当業者であれば別の可撓性設計を用いることも可能で
ある。可撓性要素は取付面9a,9bを有しており、それら
取付面9a,9bはピンホール対10d,10f及び10a,10cをそれ
ぞれ有している。これらのピンホールは、可撓性要素が
取り付けられるべき表面にその可撓性要素を（例えば螺
旋ピンを用いて）ピン止めするために使用され、これに
より、ボルトがホール10eに挿入されて締め付けられた
際にそのトルクが可撓性要素に伝わらないようになる
（かかるトルクの伝達は可撓性要素をねじらせるものと
なる）。
【００２３】図１に示すように、取付ブロック9a,9bに
は、組をなす可撓性ビーム要素6a,7a及び6b,7bがそれぞ
れ設けられている。これらの可撓性ビーム要素は、外側
フローティングブロック4a,4bにそれぞれ接続されてい
る。かかる４つのバーを並列に連結させる構成の場合、
外側ブロック4a,4bは、それぞれ、可撓性ビーム要素6a,
7a及び6b,7bによるカンチレバー式の曲げ制限手段によ
ってのみ制限されて、Ｚ方向に移動することができる。
この外側ブロック4a,4bは、可撓性ビーム要素5a,8a及び
5b,8bによってＶ字型の溝要素2に接続される。この複合
式可撓性支持構成により、可撓性要素により支持された
段の比較的大きな純粋な並進運動が可能となる。この場
合の新規の用途は、球状要素22を所定位置に精確に案内
し配置して溝要素2と接触させるように動結合溝要素を
支持し、次いで、その結合系が誤差運動を伴うことなく
並進できるようにすることである。
【００２４】この場合、Ｖ字型の溝要素2の側部3b,3a
は、係合する要素が接触することになる点が取付孔9a,9
bと同一線上にくるようにように形成されている。この
対称的な負荷構成では、（要求されるものではないが望
ましい）位置決めに関して一層大きな繰り返し性が得ら
れる。これは、かかる構成の場合に、横方向（Ｘ方向）
の力が全ての可撓性ビーム要素に均等に分担されるた
め、可撓性要素に与えるねじりモーメントが一層小さく
なる傾向となるからである。
【００２５】図２(a)〜(g)に示すように、純粋な垂直運
動を達成可能な多数の異なるタイプの可撓性支持体が存
在する。可撓性支持体の設計にかかる当業者であれば、
前記Slocum著の「Precision Machine Design」に詳述さ
れているように、それ以外の可撓性支持体を実施して、
寄生的な誤差運動を最小限に抑えた精確な運動を達成す
ることが可能である。
【００２６】図３は、溝要素と係合させるために使用す
ることが可能な３つの異なるタイプの実質的に球状の要
素を示すものである。図３(a)に示す球状要素22aの基部
21aは、その球状要素22aの取付対象となる本体の孔に押
し込まれる円柱体である。球状端部20aは、典型的に
は、例えば約25mmの半径を有し、この場合、Rc62鋼の溝
要素中にRc62鋼の要素を配設すると2.4kNの荷重容量が
得られる。
【００２７】荷重容量を一層大きくするためには、図３
(b)の冠状及び球状の要素22bが有用である。この球状要
素22bの基部21bは、その球状要素22bの取付対象となる
本体の孔に押し込まれる円柱体である。また、その冠状
円錐体20bは、例えば約25mm及び250mmといった半径を有
し、この場合には、Rc62鋼の溝要素中にRc62鋼の要素を
配設すると16.5kNの荷重容量が得られる。
【００２８】更に荷重容量を大きくするためには、図３
(c)の冠状要素22cが有用である。この冠状要素22cの基
部21cは、その冠状要素22cの取付対象となる本体の孔に
押し込まれる円柱体である。また、その二重冠状表面20
cは、例えば約250mmといった半径を有し、この場合、Rc
62鋼の溝要素中にRc62鋼の要素を配設すると241kNの荷
重容量が得られる。
【００２９】従って、可撓性要素に適当なバネ強さを与
えれば、ダイスタンプ業界に見られるような最も重い荷
重さえも支持することが可能となる。可撓性系が実施不
能なものとなりそうな場合に対処するための設計を図４
に示す。同図では、図３（ｃ）に示した高荷重容量を有
する球状要素等の球状要素８６が可動要素となってお
り、溝要素85が部品84に固定された不動要素となってい
る。ここで、球状要素86は、シャフト90の一端に形成さ
れており、ダイセット支持体87により精密ボア89内に配
置されている。前記ダイセット支持体87は、符号88等の
多数の回転ボール要素と共に装填された円筒状の保持ス
リーブ81からなる。ダイセットブッシュ86からシャフト
90に最初に荷重が加えられて部品83のボア89内へ押し込
まれる際に、ボールによってボア中に溝が冷間形成され
るため、壁部分のスコーリングが生じるが、これは、機
能を害するものではなく、実際に、特に図３(c)に示し
た二重冠状要素等が使用される場合には、装置の適当な
回転方向の配向を維持するよう働く。シャフト90は、止
めリング82と接触するフランジ91を有している。前記止
めリング82は、コイル、ワッシャを積層したもの(washe
r-stack)、又はガス式のバネユニット等の事前負荷バネ
81によってボア外方に向かって押圧されているシャフト
90等からなるユニットを保持するものである。これは、
動結合によってＸＹ平面内に最初に精確に配置された
後、その結合部がクランプされた際に圧縮されて、結合
された表面要素83,85に緊密な面接触を行わせる、バネ
要素として働く。
【００３０】ダイセット支持体87は、回転要素支持体と
して働き、シャフト90に対する案内を提供するものとな
る。丸い端部86は、溝が形成された部品85と係合する。
更に、低コスト化が最重要であって精度は大して重要で
ない用途では、滑動接触支持体を使用する（例えば精密
加工されたシャフトを緊密に係合するボア内で滑動させ
る）ことができる。収容シリンダ83は、図５のリッド31
のような部品のボア内に押し込むことが可能なものであ
る。接触面85a,85bを有するＶ字ブロック85は、上述の
図５に示す真空チャンバの基部30等の係合する構造体中
へと押し込まれる。界面85d,85cで押圧係合が行われ、
これにより安定した剛性のある接続が提供される。ここ
で、リッド31がチャンバ30上に下降される場合、Ｖ字型
の溝要素は剛性を有するが、冠状円錐部は垂直方向には
従動性を有している。どの部材に従動性を持たせるべき
かについての決定は、典型的には、ユーザの設計及び製
造能力に応じ、製造コストに基づいて行われる。
【００３１】本発明のその他の用途としては、精確な位
置合わせと適度な大きさの力の保持とを必要とするが大
きな荷重を受けた際に解放しなければならないシステム
での使用が挙げられる。かかる用途にはスノーボードの
ビンディングが含まれる。この場合には、動結合によっ
てブーツの位置が画定され、バネ又はレバータイプのク
ランプが、ボードに取り付けられたボールの球面をビン
ディングに取り付けられた溝要素内に保持して事前負荷
を加え、又は、ビンディングに取り付けられたボールの
球面をボードに取り付けられた溝要素内に保持して事前
負荷を加える。バネによって可撓性要素を支持し、人の
脚部に過度のストレスが加わった際にそのバネが圧縮さ
れて結合が解放されるようにすることも可能である。
【００３２】当業者であれば本発明を更に修正すること
が可能であり、かかるものは特許請求の範囲に記載の本
発明の思想及び範囲内に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】精確な並進運動を可能にする本発明に従って構
成されたモノリシック型の可撓動結合用溝要素をそれと
係合する冠状円錐体と共に示す斜視図である。
【図２】図１の可撓動結合作用を得るために使用できる
幾つかの異なるタイプの可撓支持体を示す斜視図であ
る。
【図３】(a)は球体型の動結合要素、(b)は冠状円錐型の
動結合要素、(c)は曲率半径複合型の動結合要素を示す
斜視図である。
【図４】精密ボア内に配置された球形型の動結合要素を
示す断面図であり、この場合、前記動結合要素はダイセ
ットブッシュにより案内されると共にバネにより事前負
荷が加えられている。
【図５】本発明の典型的な実施例を示す斜視図であり、
これは例示のため真空チャンバで使用されるものとして
示されている。同図は、事前負荷力が加えられた際に真
空チャンバの表面のリッドがチャンバ本体に対して精確
に配置されると共に前記リッドが真空シールと緊密に接
触することが可能となり、真空状態となる際に前記チャ
ンバに対する前記リッドの配置が維持されるように、可
撓支持体によって支持されたチャンバの溝が前記リッド
と係合してその配置を行うように位置決めされる態様を
示すものである。
【図６】本発明のもう１つの例示としての、回路基板上
への半田ペーストの印刷のための上述のステンシルフレ
ームにおける用途又は使用を示す斜視図である。ここ
で、前記ステンシルフレームには３つの半球状の球体要
素が取り付けられており、かかる球体要素は、基部に対
してステンシルを精確に配置できるように前記基部にお
ける３つの可撓要素が取り付けられた動結合用溝要素と
運動学的に係合し、次いで、マシンの基部とステンシル
フレームの周辺部分全体で接触するように所定位置でク
ランプされる。
【符号の説明】
1 可撓性取付溝要素 2 溝要素 3b,3a 側部 4a,4b 外側フローティングブロック 5a,8a及び5b,8b 可撓性ビーム要素 6a,7a及び6b,7b 可撓性ビーム要素 9a,9b 取付ブロック 10d,10f及び10a,10c ピンホール対 10e ボルト孔 22 球状要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラウンスティーン，ダニエル アメリカ合衆国マサチューセッツ州ソマー ビル，マウンテン・ロード・10

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一対の表面を互いに対して及びそれら表面
    を分離する中間の結合平面に対して精確に繰り返し性を
    もって隣接して配置するための動結合装置であって、隣
    接する前記表面によりそれぞれ支持された互いに係合す
    る球体及び溝要素の組み合わせを有しており、かかる球
    体及び溝要素が、前記平面内のＸ方向及びＹ方向におい
    て前記表面を拘束するのに十分な前記球体と前記溝要素
    との間の接触点を介して前記平面に沿った所定の相対位
    置で高い精度及び繰り返し性をもって前記の隣接する表
    面の動結合を行うと共に、それら表面をＺ方向で互いに
    隔置状態に保持するものであり、前記一対の表面のうち
    の一方が純粋にＺ方向に並進的及び案内的に移動可能と
    なっており、それら表面をクランプして互いに緊密に接
    触させることを可能にするよう形成された、可撓支持要
    素、回転支持要素、及び滑動支持要素のうちの１つが設
    けられており、前記のクランプが前記支持要素により制
    御されたＺ方向の並進運動に応じて行われ、これと同時
    に、前記表面間での位置上の寄生的な誤差運動を伴うこ
    となく前記表面のＸ,Ｙ位置が維持されることを特徴と
    する、動結合装置。
  2. 【請求項２】前記表面のクランプ時に圧縮して前記の緊
    密な接触を行わせるバネ手段が設けられている、請求項
    １に記載の動結合装置。
  3. 【請求項３】前記バネ手段に事前負荷が加えられてい
    る、請求項２に記載の動結合装置。
  4. 【請求項４】３つの実質的に球状の球体要素が、一方の
    前記表面と他方の前記表面の溝要素とに配設され、前記
    各球体要素が前記各溝要素内にそれぞれ２点で係合する
    ようになっている、請求項１に記載の動結合装置。
  5. 【請求項５】前記球体要素及び前記溝要素の一方に前記
    支持要素が配設されている、請求項４に記載の動結合装
    置。
  6. 【請求項６】固定状態に保持された前記動結合装置の一
    方の表面に前記溝要素が配設され、他方の表面の球体要
    素が、前記結合平面と直交するＺ方向における動作を可
    能にする制限された動作範囲を有する押圧係合式のダイ
    セットブッシュに配置されている、請求項１に記載の動
    結合装置。
  7. 【請求項７】可撓性動結合用溝要素が配設された表面
    が、冠状円錐型球体要素、球状要素、及び曲率半径複合
    型の結合要素のうちの１つと係合する、請求項１に記載
    の動結合装置。
  8. 【請求項８】一方の表面が、基部表面と係合するリッド
    として働き、そのリッドの表面に、前記基部に配設され
    た可撓性の溝要素と係合する３つの球状動結合要素が配
    設されており、前記リッドを前記基部とシール状態で接
    触させるように前記基部に対する前記リッドの配置後に
    動作可能となるが前記球状要素が前記溝要素に接触する
    まで接触しないクランプ手段が配設されている、請求項
    １に記載の動結合装置。
  9. 【請求項９】一方の前記表面がプラテン又は基板と係合
    するためのフレームからなり、このフレームの表面に、
    前記プラテン又は基板上に設けられた可撓性の溝要素と
    係合するための３つの球状接触点が設けられており、前
    記フレームを前記プラテン又は基板とシール状態で接触
    させるように前記プラテン又は基板に対する前記フレー
    ムの配置後に動作可能となるが前記球状接触点が前記溝
    要素に接触するまで接触しないクランプ手段が配設され
    ている、請求項１に記載の動結合装置。
  10. 【請求項１０】前記フレームの孔内に押し込まれると共
    に球状の端部が設けられたシリンダによって前記接触点
    が形成されている、請求項９に記載の動結合装置。
  11. 【請求項１１】前記溝要素がＶ字形状を有している、請
    求項９に記載の動結合装置。
  12. 【請求項１２】一対の表面を互いに対して及びそれら表
    面を分離する中間の結合平面に対して精確に繰り返し性
    をもって隣接して配置するための動結合装置であって、
    前記表面同士を接触させることなく前記平面の対向側で
    互いに結合するよう前記表面に設けられた係合手段と、
    前記表面を緊密に接触させるように前記結合表面と直交
    する方向に案内用の従動性を与え、位置上の寄生的な誤
    差動作を伴うことなく前記直交方向における純粋な並進
    を生じさせる結合動作により前記の緊密な接触を行う、
    前記可撓性案内手段との組み合わせを備えていることを
    特徴とする、動結合装置。
  13. 【請求項１３】隣接する表面を有する物体の動結合方法
    であって、対応する係合要素を前記表面に設け、前記表
    面を互いに接触させることなく前記係合要素を共に係合
    させることにより１つの結合平面の対向側で前記表面を
    結合させ、位置上の寄生的な誤差運動を伴うことなく前
    記平面と直交する方向へのみ前記表面の純粋な相対的並
    進運動を提供する可撓性による案内用結合力を作用させ
    ることにより前記の互いに係合した表面をクランプして
    緊密な接触状態にする、という各ステップを有すること
    を特徴とする、動結合方法。
  14. 【請求項１４】一方の前記表面に設けた球状要素を他方
    の表面に設けた対応する溝要素とそれぞれ２点で係合さ
    せることにより前記の係合による結合を行う、請求項１
    ３に記載の動結合方法。
  15. 【請求項１５】前記表面の一方と位置決めされた可撓性
    支持体、回転支持体、及び滑動支持体のうちの１つによ
    り前記のクランプが制御される、請求項１４に記載の動
    結合方法。
JP8328721A 1995-12-07 1996-12-09 可撓性取付手段による動結合及びその方法 Pending JPH09287603A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US568612 1995-12-07
US08/568,612 US5678944A (en) 1995-12-07 1995-12-07 Flexural mount kinematic couplings and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09287603A true JPH09287603A (ja) 1997-11-04

Family

ID=24272008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8328721A Pending JPH09287603A (ja) 1995-12-07 1996-12-09 可撓性取付手段による動結合及びその方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5678944A (ja)
EP (1) EP0778586A1 (ja)
JP (1) JPH09287603A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007321893A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Tamagawa Seiki Co Ltd 他部材固定構造
JP2023503172A (ja) * 2019-11-26 2023-01-26 メドス・インターナショナル・エスエイアールエル 器具カップリングインターフェース及び関連する方法

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6193430B1 (en) 1999-03-18 2001-02-27 Aesop, Inc. Quasi-kinematic coupling and method for use in assembling and locating mechanical components and the like
US6408526B1 (en) 1999-04-12 2002-06-25 The Regents Of The University Of California Ultra-precision positioning assembly
WO2000062971A1 (en) 1999-04-16 2000-10-26 Aesop, Inc. Kinematic couplings
US6214057B1 (en) * 1999-05-07 2001-04-10 Process Equipment Co. Of Tipp City Overload protection device for robotic tooling
US6325351B1 (en) * 2000-01-05 2001-12-04 The Regents Of The University Of California Highly damped kinematic coupling for precision instruments
TW469901U (en) * 2000-03-24 2001-12-21 Mosel Vitelic Inc Covering conducting device for upper cover of semi-lifting type reaction cabin
US6965226B2 (en) * 2000-09-05 2005-11-15 Cascade Microtech, Inc. Chuck for holding a device under test
CN1280635C (zh) * 2001-07-16 2006-10-18 因泰斯特Ip公司 测试头对接系统及方法
WO2003040780A2 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Massachusetts Institute Of Technology Multiple degree of freedom compliant mechanism
US7093827B2 (en) 2001-11-08 2006-08-22 Massachusetts Institute Of Technology Multiple degree of freedom compliant mechanism
US6850675B1 (en) * 2002-02-04 2005-02-01 Siwave, Inc. Base, payload and connecting structure and methods of making the same
US6674585B1 (en) 2002-02-04 2004-01-06 Siwave, Inc. Flexure assemblies and methods of making the same
US6661955B1 (en) 2002-02-04 2003-12-09 Siwave, Inc. Kinematic and non-kinematic passive alignment assemblies and methods of making the same
US7813634B2 (en) 2005-02-28 2010-10-12 Tessera MEMS Technologies, Inc. Autofocus camera
US6940298B2 (en) * 2002-09-30 2005-09-06 Teradyne, Inc. High fidelity electrical probe
US6900952B2 (en) * 2002-10-04 2005-05-31 Sandia National Laboratories System and method for reproducibly mounting an optical element
US7278335B2 (en) * 2003-07-10 2007-10-09 She Shun Zhang Adjustable threaded bearing and bearing assembly for a window operator and feature
DK2322278T3 (en) 2003-10-24 2017-04-10 Aushon Biosystems Inc Apparatus and method for dispensing liquid, semi-solid and solid samples
EP1543915B1 (de) * 2003-12-16 2008-03-26 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Kollisionsschutzeinrichtung eines Laserbearbeitungskopfes
US20060016061A1 (en) * 2004-07-22 2006-01-26 Gad Shelef Kinematic mounting system
US7451596B2 (en) * 2005-01-18 2008-11-18 Massachusetts Institute Of Technology Multiple degree of freedom micro electro-mechanical system positioner and actuator
US20080006641A1 (en) 2005-02-22 2008-01-10 Pratt & Whitney Canada Corp. Positioning arrangement for components of a pressure vessel and method
US7173779B2 (en) * 2005-04-19 2007-02-06 Gizmonies, Inc. Kinematic mount having connectors with beveled edges
US20060232837A1 (en) * 2005-04-19 2006-10-19 Gad Shelef Reduced error kinematic mount
US7422107B2 (en) * 2006-01-25 2008-09-09 Entegris, Inc. Kinematic coupling with textured contact surfaces
US7601071B2 (en) * 2006-04-21 2009-10-13 Costain Paul D Cue stick joint
US7540809B2 (en) 2006-04-21 2009-06-02 Costain Paul D Cue stick joint
US9371855B2 (en) * 2007-05-21 2016-06-21 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Flexure based linear and rotary bearings
US7849762B2 (en) 2007-12-19 2010-12-14 Robert J Viola Constrained tri-sphere kinematic positioning system
US7964998B2 (en) * 2008-01-11 2011-06-21 Ati Industrial Automation, Inc. Linearly actuated switch for robot crash protector device
DE102008002756A1 (de) * 2008-01-24 2009-08-06 Vistec Semiconductor Systems Gmbh Vorrichtung zum Vermessen oder Inspizieren von Substraten der Halbleiterindustrie
US20120301067A1 (en) * 2008-08-26 2012-11-29 Morgan Christopher J Apparatus and methods for forming kinematic coupling components
WO2010027790A2 (en) 2008-08-26 2010-03-11 Advanced Machine Technologies, Llc Apparatus for forming a kinematic coupling and related methods
DE102008047597A1 (de) * 2008-09-17 2010-07-22 Siltronic Ag Pins zur kinematischen Kopplung von Waferbehältern an Be- und Entladestationen von Waferbearbeitungsanlagen sowie Loadport-Hordenzentriersystem
EP2443357A2 (en) * 2009-06-19 2012-04-25 AMT Nano, LLC Apparatus and methods for forming kinematic coupling components
EP2732298A1 (en) 2011-07-12 2014-05-21 Intest Corporation Method and apparatus for docking a test head with a peripheral
US9259931B2 (en) 2012-12-19 2016-02-16 Cimpress Schweiz Gmbh System and method for print head alignment using alignment adapter
US9132660B2 (en) 2012-12-19 2015-09-15 Cimpress Schweiz Gmbh System and method for offline print head alignment
US8851616B2 (en) 2012-12-19 2014-10-07 Vistaprint Schweiz Gmbh Print head pre-alignment systems and methods
US9289946B2 (en) * 2013-02-01 2016-03-22 Massachusetts Institute Of Technology Automated three-dimensional printer part removal
DE102013015767A1 (de) * 2013-09-17 2015-03-19 Oesterle + Partner GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Hermann Oesterle, 72202 Nagold, Harald Öschger, 79183 Waldkirch Ausrichtsystem
US10712364B2 (en) * 2015-11-03 2020-07-14 Board Of Regents, The University Of Texas Systems Metrology devices for rapid specimen setup
JP6584990B2 (ja) * 2016-03-29 2019-10-02 住友重機械工業株式会社 ステージ装置
DE102017209796A1 (de) 2017-06-09 2017-08-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Lagervorrichtung und messmaschine oder lithographieanlage
EP3614096B1 (de) * 2018-08-22 2021-06-30 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Tastsystem
WO2021154370A1 (en) * 2020-01-29 2021-08-05 Massachusetts Institute Of Technology Adjustable alignment mount
CN120083582B (zh) * 2025-04-29 2025-08-19 神通科技集团股份有限公司 一种油气分离器及汽车

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3420582A (en) * 1964-07-22 1969-01-07 Toroid Corp Universal flexure type joint
NL155080B (nl) * 1970-02-11 1977-11-15 Hollandse Signaalapparaten Bv Mechanisme voor het koppelen van twee voorwerpen.
US3957316A (en) * 1973-10-24 1976-05-18 Armitage Harry J Flexible pivot
US4027841A (en) * 1976-04-12 1977-06-07 Varian Associates Reproducible mounting of prealigned optical assemblies
JPS5940581B2 (ja) * 1979-09-07 1984-10-01 株式会社日立製作所 はめあい装置
DE3743894A1 (de) * 1987-12-23 1989-07-06 Bhs Hoefler Maschbau Positioniermodul zur reproduzierbaren fixierung von bauteilen
US5069413A (en) * 1988-04-11 1991-12-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Centrifuge motor mount having two slotted members
US4987526A (en) * 1989-02-02 1991-01-22 Massachusetts Institute Of Technology System to provide high speed, high accuracy motion
GB8923947D0 (en) * 1989-10-24 1989-12-13 Lk Ltd Determination of spacial relationships
DE4024494A1 (de) * 1990-08-02 1992-02-06 Anschuetz & Co Gmbh Federgelenk zur schwenkbaren verbindung zweier koerper
US5259710A (en) * 1991-08-26 1993-11-09 Ingersoll Milling Machine Company Octahedral machine tool frame
US5505422A (en) * 1994-06-02 1996-04-09 Bio-Rad Laboratories Top adjustable kinematic mount

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007321893A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Tamagawa Seiki Co Ltd 他部材固定構造
JP2023503172A (ja) * 2019-11-26 2023-01-26 メドス・インターナショナル・エスエイアールエル 器具カップリングインターフェース及び関連する方法
US12060908B2 (en) 2019-11-26 2024-08-13 Medos International Sarl Instrument coupling interfaces and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
US5678944A (en) 1997-10-21
EP0778586A1 (en) 1997-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09287603A (ja) 可撓性取付手段による動結合及びその方法
JP2834291B2 (ja) 試験片特にセラミックス試験片に対する曲げモーメント無しの締付け装置
KR100293298B1 (ko) 작업물을가공장치의작업대에소정위치에서고정하는장치
US5945607A (en) Test specimen holder
CN1113404C (zh) 自动检测仪的装置
US10151423B2 (en) Kinematic mount
JPH10509788A (ja) 可動機構構造に関する改良
JP5546842B2 (ja) 座標測定機械
WO2013009817A1 (en) Method and apparatus for docking a test head with a peripheral
JP2005513362A (ja) 軸線方向剛性が高いスイベル継手
TW202228891A (zh) 旋轉工具、接合裝置以及接合方法
CN103267642B (zh) 一种适用于测量1n至300n推力的发动机推力架
US20060016061A1 (en) Kinematic mounting system
CN114602570A (zh) 带有自适应夹紧面的平行夹具
JP2008183651A (ja) 段替えプレートのクランプ装置
US20200240576A1 (en) Orthogonal two axis kinematic translation stage
US20060245088A1 (en) Kinematic mount having connectors with beveled edges
US4803786A (en) Precision parallel mechanical float
JP2003057151A (ja) 転がり軸受用保持器の疲労試験装置
JP2002326183A (ja) コンプライアンスユニット
JPH0747199Y2 (ja) 加圧装置
JPS63109925A (ja) 自動調芯装置
US20060000306A1 (en) Device for positioning a component part in an inclined position and impact test stand having such a device
JP2002172582A (ja) コンプライアンスユニット
JPH03178725A (ja) フローティングホルダ