(57)【要約】【課題】長ストロークに対応しつつ、良好な直線性を確保できる直線案内機構および測定装置を提供する。【解決手段】直線案内機構は、固定部材１と、移動部材２と、固定部材１と移動部材２との間に配置され移動部材２を移動可能に支持する第１の２重平行板ばね機構１１Ａおよび第２の２重平行板ばね機構１２Ａとを備える。第１の２重平行板ばね機構１１Ａおよび第２の２重平行板ばね機構１２Ａは、移動部材２の移動軸線を中心として１８０度以外の角度（例えば９０度）で配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、
移動部材と、
前記固定部材と前記移動部材との間に配置され前記移動部材を移動可能に支持する第１の２重平行ばね機構および第２の２重平行ばね機構とを備え、
前記第１の２重平行ばね機構および前記第２の２重平行ばね機構は、前記移動部材の移動軸線を中心として１８０度以外の角度で配置されている、
ことを特徴とする直線案内機構。
【請求項２】
請求項１に記載の直線案内機構において、
前記第１の２重平行ばね機構および前記第２の２重平行ばね機構は、中間部材と、前記固定部材と前記中間部材とを連結するとともに前記移動部材の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第１板ばねと、前記中間部材と前記移動部材とを連結するとともに前記移動部材の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第２板ばねとを有し、前記第１板ばねおよび前記第２板ばねの厚み方向が前記移動部材の移動方向に一致して配置された２重平行板ばね機構により構成されている、ことを特徴とする直線案内機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の直線案内機構において、
前記第１の２重平行ばね機構および前記第２の２重平行板ばね機構は、前記移動部材の移動軸線を中心として９０度の角度で配置されている、ことを特徴とする直線案内機構。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の直線案内機構と、
この直線案内機構によって直線移動される可動部材とを備えた、ことを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線案内機構および測定装置に関する。詳しくは、２重平行ばね機構を用いた直線案内機構およびこの直線案内機構を備えた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動部材を直線的に案内する機構として、２重平行ばね機構を用いた直線案内機構が知られている。
例えば、固定部材と移動部材とを、２組（第１，第２）の２重平行ばね機構を用いて連結し、移動部材を直線案内する機構が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。これは、第１の２重平行ばね機構と第２の２重平行ばね機構とが、移動部材の移動軸線を中心として１８０度の角度で配置された構成である。
【０００３】
また、図７に示すように、固定部材１と移動部材２とを、単一の２重平行板ばね機構１１Ａで連結した直線案内機構も知られている。この２重平行板ばね機構１１Ａは、固定部材１と移動部材２との間に配置される中間部材２１と、固定部材１と中間部材２１の両端とを連結するとともに移動部材２の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第１板ばね２２と、中間部材２１の中間部と移動部材２の両端部とを連結するとともに移動部材２の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第２板ばね２３とを備える構造である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８１３７４号
【特許文献２】特開２０００−１９４１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した直線案内機構において、移動部材２の直線性を確保するためには、全ての板ばね２２，２３の復元力が同じであることが必要とされる。つまり、全ての板ばね２２，２３の復元力が同じでないと、良好な直線性が得られない。全ての板ばね２２，２３の復元力を同じくするためには、全ての板ばね２２，２３の厚みや長さなどを同じに管理することが要求される。
しかし、現実的には、加工精度のばらつきなどによって全ての板ばね２２，２３の厚みや長さなどを同じにすることは困難である。すると、図８に示すように、移動部材２が直線運動をする際に、板ばねの曲げ方向（板ばねの曲がりやすい方向）へ回転運動を起こし良好な直線性が得られない。また、加工精度のばらつきの影響は、移動部材２の移動ストロークが長くなるほど顕著になるため、長ストロークに対応できない。
【０００６】
なお、２組の２重平行ばね機構を用いた直線案内機構でも、第１の２重平行ばね機構と第２の２重平行ばね機構とが、移動部材の移動軸線を中心として１８０度の角度で配置された構成であるため、つまり、板ばねの曲がりやすい方向が各２重平行ばね機構において一致するため、復元力のばらつきを補い合う効果が小さく、良好な直線性が得られない。
【０００７】
本発明の目的は、長ストロークに対応しつつ、良好な直線性を確保できる直線案内機構および測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の直線案内機構は、固定部材と、移動部材と、前記固定部材と前記移動部材との間に配置され前記移動部材を移動可能に支持する第１の２重平行ばね機構および第２の２重平行ばね機構とを備え、前記第１の２重平行ばね機構および前記第２の２重平行ばね機構は、前記移動部材の移動軸線を中心として１８０度以外の角度で配置されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、第１の２重平行ばね機構と第２の２重平行ばね機構とが、移動部材の移動軸線を中心として１８０度以外の角度で配置されているから、例えば、一方の２重平行ばね機構がばね機構の曲がり方向へ回転運動しようとすると、他方の２重平行ばね機構には捻り力が作用する。２重平行ばね機構は、曲がり方向の剛性に対して捻り方向の剛性が高いため、他方の２重平行ばね機構によって一方の２重平行ばね機構の曲がりが抑制される。そのため、良好な直線性を確保できる。このことは、加工精度のばらつきにも影響されることが少なくなるから、長ストロークにも対応できる。
【０００９】
本発明の直線案内機構において、前記第１の２重平行ばね機構および前記第２の２重平行ばね機構は、中間部材と、前記固定部材と前記中間部材とを連結するとともに前記移動部材の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第１板ばねと、前記中間部材と前記移動部材とを連結するとともに前記移動部材の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第２板ばねとを有し、前記第１板ばねおよび前記第２板ばねの厚み方向が前記移動部材の移動方向に一致して配置された２重平行板ばね機構により構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、２重平行ばね機構が、板ばねを含んで構成されているから、安価に製造できるうえ、長ストローク化にも容易に対応できる。
【００１０】
本発明の直線案内機構において、前記第１の２重平行ばね機構および前記第２の２重平行板ばね機構は、前記移動部材の移動軸線を中心として９０度の角度で配置されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、第１の２重平行ばね機構および第２の２重平行板ばね機構が、移動部材の移動軸線を中心として９０度の角度で配置されているから、互いの曲がり方向が互いの捻り方向に相当する。つまり、第１の２重平行ばね機構の曲がり方向が、第２の２重平行ばね機構の捻り方向に相当し、逆に、第２の２重平行ばね機構の曲がり方向が、第１の２重平行ばね機構の捻り方向に相当する。そのため、板ばねの復元力のばらつきから生じる回転運動が互いに抑制される結果、良好な直線性が得られる。
【００１１】
本発明の測定装置は、上述した直線案内機構と、この直線案内機構によって直線移動される可動部材とを備えた、ことを特徴とする。
ここで、直線案内機構によって直線移動される可動部材とは、測定装置を構成する部材のうち、移動可能な部材であればどのような部材でも適用可能であるが、直線性が要求される部材、例えば、被測定物に当接されるスピンドルや、被測定物を載置するステージなどが好適である。
このような構成によれば、可動部材の移動に関して、良好な直線性が確保されるから、高精度な測定装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜直線案内機構の説明（図１および図２参照）＞
図１は本実施形態の直線案内機構を示す斜視図である。
本実施形態の直線案内機構は、固定部材１と、移動部材２と、固定部材１と移動部材２との間に配置され移動部材２を移動可能に支持する第１の２重平行ばね機構１１および第２の２重平行ばね機構１２とを備える。
固定部材１は、正面から見てＣ字形状の部材によって形成され、開口部側に２つの接続端１Ａ，１Ｂが対向して配置されている。
移動部材２は、固定部材１の２つの接続端１Ａ，１Ｂの間に配置された角柱状の部材によって構成されている。
【００１３】
第１の２重平行ばね機構１１および第２の２重平行ばね機構１２は、移動部材２の移動軸線を中心として１８０度以外の角度で配置されている。この例では、第１の２重平行ばね機構１１および第２の２重平行ばね機構１２が、移動部材２の移動軸線を中心として９０度の角度で配置されている。
２重平行ばね機構１１，１２は、固定部材１と移動部材２との間に配置された中間部材２１と、固定部材１と中間部材２１とを連結するとともに移動部材２の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第１板ばね２２と、中間部材２１と移動部材２とを連結するとともに移動部材２の移動方向に対して直交しかつ互いに平行に配置された一対の第２板ばね２３とを有し、第１板ばね２２および第２板ばね２３の厚み方向が移動部材２の移動方向に一致して配置された２重平行板ばね機構１１Ａ，１２Ａによって構成されている。
【００１４】
中間部材２１は、固定部材１の２つの接続端１Ａ，１Ｂの間に略相当する長さを有する角柱状の部材によって構成されている。
一対の第１板ばね２２は、固定部材１の接続端１Ａ，１Ｂと中間部材２１の両端とを連結するとともに、厚さおよび長さ寸法が略等しく形成されている。
一対の第２板ばね２３は、中間部材２１の中間部と移動部材２の両端とを連結するとともに、厚さおよび長さ寸法が略等しく形成されている。なお、図１では、一対の第２板ばね２３と移動部材２との間に連結部材２４を介在させたが、連結部材２４を省略し、一対の第２板ばね２３を移動部材２に直接連結させてもよい。
【００１５】
一般に、板ばね２２，２３は、捻り方向の剛性が曲がり方向の剛性よりも高い。第１の２重平行板ばね機構１１Ａと第２の２重平行板ばね機構１２Ａとが、移動部材２の移動軸線を中心として９０度の角度で配置されると、互いの曲がり方向が互いの捻り方向に相当する。
つまり、図２に示すように、第１の２重平行板ばね機構１１Ａの曲がり方向Ｂ１が、第２の２重平行板ばね機構１２Ａの捻り方向Ｔ２に相当し、逆に、第２の２重平行板ばね機構１２Ａの曲がり方向Ｂ２が、第１の２重平行板ばね機構１１Ａの捻り方向Ｔ１に相当する。そのため、板ばねの復元力のばらつきから生じる回転運動が互いに抑制される結果、良好な直線性が得られる。
【００１６】
＜測定装置の説明（図３および図４参照）＞
測定装置３０は、上述した直線案内機構と、この直線案内機構によって直線移動される可動部材とを備えている。
可動部材としては、測定装置３０を構成する部材のうち、移動可能な部材であればどのような部材でも適用可能であるが、直線性が要求される部材、例えば、被測定物の当接されるスピンドルや、被測定物を載置するステージなどが好適である。
【００１７】
図３に示す測定装置３０では、移動部材２に、その移動部材２の移動方向に沿って伸びるスピンドル３１が取り付けられている。移動部材２を移動させると、スピンドル３１も同方向へ移動され被測定物に当接される。スピンドル３１が被測定物に当接したときの移動部材２の変位量を変位検出器（図示省略）から読み取れば、被測定物の寸法（例えば、厚み寸法など）を測定することができる。
つまり、スピンドル３１は、第１の２重平行板ばね機構１１Ａおよび第２の２重平行板ばね機構１２Ａによって良好な直線性が確保された状態で移動されるから、高精度な測定装置が得られる。
【００１８】
図４に示す測定装置３０では、移動部材２に、被測定物を載置するステージ３２が取り付けられている。移動部材２を移動させると、ステージ３２も同方向へ移動されるから、このステージ３２あるいは移動部材２の変位量を変位検出器（図示省略）で検出するように構成すれば、同様に、高精度な測定装置として構成することができる。
なお、図３および図４の測定装置において、移動部材２を移動させるには、手動操作でもよいが、駆動機構を設けて自動で移動させるようにしてもよい。
【００１９】
＜変形例（図５および図６参照）＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、第１の２重平行板ばね機構１１Ａと第２の２重平行板ばね機構１２Ａとを移動部材２の移動軸線を中心として９０度の角度で配置したが、１８０度以外の角度なら９０度の角度に限られない。例えば、図５に示すように、第１の２重平行板ばね機構１１Ａ（第１の２重平行ばね機構１１）と第２の２重平行板ばね機構１２Ａ（第２の２重平行ばね機構１２）とを１３５度の角度で配置してもよい。
このような構成でも、例えば、第１の２重平行板ばね機構１１Ａが曲がり方向へ曲がろうとすると、第２の２重平行板ばね機構１２Ａには捻り力が作用する。すると、第２の２重平行板ばね機構１２Ａによって第１の２重平行板ばね機構１１Ａの曲がりが抑制されるから、前記実施形態と略同様な効果が期待できる。
【００２０】
更に、図６に示すように、４つの２重平行板ばね機構１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａを、移動部材２の移動軸線を中心にして９０度角度間隔で配置してもよい。つまり、移動部材２の移動軸線を中心にして、４つの２重平行板ばね機構１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（２重平行ばね機構１１，１２，１３，１４）を十字状に配置してもよい。
このように構成すれば、剛性をより高めることができる。従って、比較的重量物の移動部材２を直線案内する機構に適する。
【００２１】
前記実施形態では、平行板ばねを用いた２重平行板ばね機構１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａで構成したが、必ずしも板ばねに限られない。例えば、板状の両端を薄肉状に切り欠いてヒンジ部を形成し、これを平行に配置した２重平行ヒンジ機構であってもよい。
【００２２】
前記実施形態では、直線案内装置を測定装置の可動部材に適用した例を説明したが、測定装置に限られない。例えば、工作機械を含む産業機械などの直線案内機構にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、測定装置のほか、加工機械など可動部材の直線性が要求される直線案内機構に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る直線案内機構の一実施形態を示す斜視図。
【図２】同上実施形態の作用を説明するための図。
【図３】本発明に係る測定装置（スピンドル直線案内機構）を示す斜視図。
【図４】本発明に係る測定装置（ステージ直線案内機構）を示す斜視図。
【図５】本発明に係る直線案内機構の変形例を示す斜視図。
【図６】本発明に係る直線案内機構の他の変形例を示す斜視図。
【図７】従来の２重平行板ばね機構を示す図。
【図８】従来の２重平行板ばね機構の問題点を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１…固定部材、
２…移動部材、
１１…第１の２重平行ばね機構、
１１Ａ…第１の２重平行板ばね機構、
１２…第２の２重平行ばね機構、
１２Ａ…第２の２重平行板ばね機構、
１３…第３の２重平行ばね機構、
１３Ａ…第３の２重平行板ばね機構、
１４…第４の２重平行ばね機構、
１４Ａ…第４の２重平行板ばね機構、
２１…中間部材、
２２…第１板ばね、
２３…第２板ばね、
３０…測定装置、
３１…スピンドル（可動部材）、
３２…ステージ（可動部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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