(57)【要約】【課題】３次元空間における空中位置及び姿勢を正確に自在に決めること、及び位置及び姿勢を固定化し又は用済み後には固定を解除する操作を自在に無駄なく迅速に行うことができて使い勝手の良い空中位置決めスタンドを提供する。【解決手段】先端側部材４に少なくとも４Ｋｇ前後の重量がある「使用目的物」Ｗを取り付けても垂れ落ちを生ずることなく「使用目的物」Ｗの位置及び姿勢を保つ強度、剛性を発揮する螺旋構造のフレキシブルチューブ２を用いて構成されている。先端側部材４は、接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａを備え、貫通孔４ａへ嵌め通したフレキシブルチューブアーム２の先端部の接続具２１の軸部２１ａを固定化又は自由化する手段を備えている。多関節アーム１の先端部の球継手型関節５の取付用軸５ｅは、先端側部材４へ、フレキシブルチューブアーム２の接続具２１の軸部２１ａと平行な配置で接合されている。【選択図】図１
2014235242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節アームとフレキシブルチューブアームとを並列配置に併用し、前記多関節アームの根元側端部における球継手型関節を構成する球体の取付用軸部材、およびフレキシブルチューブアームの根元側端部がそれぞれ共通の根元部材と平行な配置に結合され、
前記多関節アームの先側端部における球継手型関節を構成する球体の取付用軸及びフレキシブルチューブアームの先側端部がそれぞれ共通の先端側部材と平行な配置に結合されており、
前記多関節アームは、複数本のアームを中央部関節で屈折・回転が可能に一連に連結すると共に、ハンドルの締め、緩め操作により前記アームの中間連結位置を締め付け又は緩めて固定化と自由化を操作して、各アームの長手方向に内蔵された内蔵ロッドを同アームの長手方向へ出入り運動させ、各内蔵ロッドの先端部が球継手型関節の球体を押し付けて固定し又は同押付け力が解消される構成であり、
前記先端側部材にデジタルカメラ、ダイヤルゲージ、非接触温度計等の「使用目的物」を取り付けて、その使用位置と姿勢を決める空中位置決めスタンドにおいて、
上記フレキシブルチューブアームとして、先端側部材４に少なくとも４Ｋｇ前後の重量がある「使用目的物」Ｗを取り付けても垂れ落ちを生ずることなく「使用目的物」の位置及び姿勢を保つ強度、及び剛性を発揮する螺旋構造のフレキシブルチューブを用いて構成され、
上記先端側部材は、フレキシブルチューブアームの先端部に取り付けた接続具の軸部を通す貫通孔を備え、同貫通孔へ嵌め通したフレキシブルチューブアームの先端部の前記接続具の軸部を固定化又は自由化する手段を備えており、
多関節アームの先端部の球継手型関節の取付用軸は、上記先端側部材へ、フレキシブルチューブアームの前記接続具の軸部と平行な配置で接合されており
先端側部材及びこれに取り付けた「使用目的物」の位置及び姿勢の調整は、上記フレキシブルチューブアームの先端部の接続具の軸部を固定化又は自由化する手段を緩めて自由状態にしたまま行い、使用目的物の位置及び姿勢が定まった時点で再び同固定化手段を働かせて固定状態にすることを特徴とする、多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンド。
【請求項２】
フレキシブルチューブアームの先端部に取り付けた接続具の軸部を固定化又は自由化する手段として、上記先端側部材に、フレキシブルチューブアームの接続具の軸部を通す貫通孔が多関節アームの先端部の球継手型関節軸と平行な配置に設けられ、同貫通孔の円周の一部を切り欠き状態に形成するスリットが設けられ、該スリットにより貫通孔の一部に可撓性を発揮させる可撓変形部が形成されており、
フレキシブルチューブアームの先端分の前記接続具の軸部は、前記前記貫通孔の軸方向長さに比して調整幅を加えて長く形成され、同軸部は先端側部材の前記貫通孔へ通し、先端側から止めネジをねじ込んで抜け止めが行われ、更に先端側部材の前記可撓変形部の外面側から前記スリットを直交方向に横断する配置に設けたボルト孔及び同ボルト孔と中心線を共有するねじ穴を設けて、同ねじ穴へ調整ボルトがその手動回転用ハンドルでねじ込まれ固定化と自由化が行われること、   
先端側部材及びこれに取り付けた「使用目的物」Ｗの使用の位置及び姿勢を調整するに際して、上記手動回転用ハンドルで調整ボルトを緩める方向へ回転してフレキシブルチューブアームの先端部の前記接続具の軸部をルーズな状態に自由化し、使用目的物の位置及び姿勢が定まった時点で再び前記手動回転用ハンドルにより調整ボルトを締め付け方向へ回転して固定化する構成であることを特徴とする、請求項１に記載した多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンド。
【請求項３】
先端側部材は平面的に見るとＨ形状を呈し、その手前側の平面部であって中央のウエブの両側相当位置の一方にフレキシブルチューブアームの先側端部の接続具の軸部を通す貫通孔が設けられ、他方には多関節アームの先端部の球継手型関節軸を取り付ける取付用ボルトを通すボルト孔が各々平行な配置に設けられ、
当該手前側の平面部と相対峙する先側の平面部に複数の取付用孔が設けられ、この取付用孔を利用して、「使用目的物」が取り付けられ使用される構成であることを特徴とする、請求項１又は２に記載した多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンド。
【請求項４】
前記多関節アームの根元側端部の球継手型関節を構成する球体の取付用軸部材、およびフレキシブルチューブアームの根元側端部を共通に結合する根元部材は平板状に形成され、この平板状の根元側部材は、「使用目的物」の使用に適切な場所及び位置の作業台などへ直接ネジ止め等の手段により取り付けられ、又は同平板状根元部材はスイッチの回転操作により磁気吸着力をオン、オフ制御できる磁石式定着具へ取付けて、良磁性の作業台などの上面へ固定して使用される構成であることを特徴とする、請求項１又は２に記載した多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタルカメラ、光学乃至電子顕微鏡、ＵＳＢ顕微鏡  双眼鏡などの光学機器、或いはダイヤルゲージ、ＣＣＤ顕微鏡レンズのような精密測定機器類、更にはハンディ型レーザー溶接トーチ、レーザーポインター、医療機器、超微細加工機など（以下、これらの適用対象物品を使用目的物と総称する。）を支持させ使用に供する支持具であって、３次元空間における空中位置及び姿勢を正確に自在に決めること、及び同位置及び姿勢を固定化し又は用済み後には前記固定を解除する操作を自在に無駄なく迅速に行うことができて使い勝手の良い空中位置決めスタンドの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタルカメラ等の精密な「使用目的物」を、３次元空間において自在に高精度に位置及び姿勢を決めて、その位置及び姿勢を固定化して使用可能にする手段としては、本出願人による下記特許文献１記載の空中位置決めスタンドが知られ、各方面で重宝に実用されている。
【０００３】
下記特許文献１に開示された空中位置決めスタンドは、図１以下に基本構造を示した通り、２本のアーム、即ち多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２を並列配置に併用した構成である。両アーム１、２の根元側は共通の固定プレート３へ結合し固定して支持させている。両アーム１、２の先端側は、それぞれ共通の先端側部材４と結合した構成とされている。前記固定プレート３は、スイッチ２２ａの回転操作により磁気吸着力をオン、オフ制御できる磁石式定着具２２へ取付けネジ２３により結合して、良磁性の作業台２４などの上面に固定して使用できる構成とされている。
多関節アーム１は、図３に例示したように中空管状で鋼製の２本のアーム材１１、１２を中継部として繋いだ中間節１５を構成するハンドル１４のねじ回し操作により、アーム材１１、１２の各内蔵ロッド１１ａ、１２ａが押し出され、球体５ｂ、６ｂを強く押して固定する。又は内蔵ロッド１１ａ、１２ａの押し出しを緩めて前記固定が解除される。前記の操作で先端側部材４の位置及び姿勢、ひいては同部材４へ取り付けた「使用目的物」の使用に求められる空中位置及び姿勢が、使用者の望み通りに決められ、固定して使用に供される。或いは前記の使用後には前記固定が解除される。
一方、フレキシブルチューブアーム２は、例えば図７に例示した螺旋構造のものが適度な剛性（半剛性）による支持力と自立性を発揮する材として好適に使用される。即ち、多関節アーム１は、ハンドル１４の回転操作で固定状態を解除されると、自立姿勢を保てず、支持力を発揮しない。その不都合をフレキシブルチューブアーム２の支持力と自立性が補完して、空中位置決めスタンドの使用上の利便性に寄与する。
即ち、フレキシブルチューブアーム２が固有の変形自在性と支持機能を発揮し、その限度に先端側部材４及びこれに取り付けた「使用目的物」の使用位置及び使用姿勢を調整して特定する操作の自在性と支持機能（形態保持機能）を担保し、所望の空中位置決め及び姿勢を固定化するまでの間の仮決め使用を容易に可能ならしめる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０７３９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のとおり、多関節アーム１は、２本のアーム１１と１２を繋ぐ中間節１５のハンドル１４を緩めると、中関節１５が緩むだけでなく、２本のアーム１１、１２を根本側の固定プレート３及び先端側部材４と結合した双方の球継手型関節５、６まで自由な状態（いわゆるグニャグニャ状態）になって、自立性と姿勢保持作用を期待できない。しかし、このときフレキシブルチューブアーム２が、図７或いは図８に断面構造を例示した螺旋構造であるが故に、いわゆる半剛性の姿勢又は形態の保持力（自立性）を発揮して、先端側部材４の位置及び姿勢を一定状態に保持する。よって、当該スタンドの使用者は、上記「使用目的物」を取り付けた先端側部材４の位置及び姿勢を、同「使用目的物」の使用に最適な位置及び姿勢に調整し確定する微妙な操作を、ゆっくりと落ち着いて確実に実行できるので、使い勝手が良いと高く評価されている。
しかし、最近では「使用目的物」の範囲が大きく広がって、例えばダイヤルゲージ、ＣＣＤ顕微鏡レンズなどの高精度な測定機器や超微細加工機など、或いはレーザーポインター、医療機器など、重量が４Ｋｇ前後に及ぶ機種も珍しくはない。その結果、こうした重量物の使用に好適な構成、機能に改良、改善することが各使用の現場で要望されている。
上記多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２を併用した空中位置決めスタンドについて、上記の要望に応じる対案としては、第一義的に、フレキシブルチューブアーム２の上記半剛性の姿勢又は形態の保持力（自立性）を、先端側部材４へ取り付けた「使用目的物Ｗ」の重量が４Ｋｇを超えても、所謂「垂れ落ち」現象を生じない程度に半剛性の自立性を発揮する仕様のフレキシブルチューブアームを採用して構成することが検討される。
【０００６】
しかし、フレキシブルチューブアーム２の自立性と形態保持力が、４Ｋｇ前後の「使用目的物」を取り付けても、所謂「垂れ落ち」現象を生じない仕様のフレキシブルチューブアームに置換してグレードアップすると、今度はフレキシブルチューブアーム２に本来望まれている変形自在性能を損なうことになり、「使用目的物」の使用に最適な位置及び姿勢の調整の自在性と微妙な操作性に問題が生ずる。
即ち、フレキシブルチューブアーム２として、上記半剛性の形態・姿勢の保持力（支持力）が大きい仕様にグレードアップした材を選択し使用すると、必然、フレキシブルチューブアーム２に期待している変形の自在性が阻害されるからである。
阻害内容を具体的に言えば、先端側部材４を「使用目的物」の使用に最適な位置及び姿勢に調整する回転操作の際、例えば図１の姿勢において先端側部材４を左回り方向又は右回り方向へ周回させる調整・操作（位置の移動）を行うとき、フレキシブルチューブアーム２の根本側は固定プレート３へ固定され、先端側は先端側部材４に固定されている関係上、前記両端の間で、螺旋構造のフレキシブルチューブアーム２は、螺旋を巻き締める方向へ、又は逆に螺旋を緩める方向への操作を行うことになる。
【０００７】
その結果、上記したように半剛性で形態保持力が強い螺旋構造のフレキシブルチューブアームを使用していることと相俟って、フレキシブルチューブアームを螺旋方向へ巻き締める操作時には、それなりに大きな変形抵抗が生じて使いにくく、微妙な位置及び姿勢の調整を行い難い。しかも螺旋を巻き締める方向への変形と変位を進める程に、前記の抵抗力が漸増して、自在な操作性を阻害され、微妙な位置及び姿勢の調整と確定が難しくなる。逆に、前記螺旋を緩める方向への変位、変形の操作に際しては、前記の変形抵抗は小さいが、それだけに両方向への変位、変形の操作時に生ずる抵抗の大小差が、使用者の手応え（手応え感）の偏差として感得され、「使用目的物」の使用に最適な位置及び姿勢の微妙な調整・操作を難しくする問題点が生じ、これが解決すべき課題になっている。
因みに、フレキシブルチューブアーム２としては、現在、上記した螺旋構造チューブのほかに、単純な蛇腹構造チューブも使用に供されている。しかし、当該空中位置決めスタンドへの適用材として、螺旋構造フレキシブルチューブアームに求める上記の性能や機能を超える蛇腹構造フレキシブルチューブアームは見当たらない。
その他の課題として、空中位置決めスタンドの利用範囲を更に一層拡大する工夫、とりわけ根元部材３の機能と使い勝手の良さの獲得、及び先端側部材４へ様々な構成、機能の「使用目的物」を取り付けて使用することに一層至便で有用な形状と構造で利便性の高い構成に改良することも求められている。
【０００８】
従って、本発明の第一の目的は、多関節アーム１が有する位置決め固定操作の自在性と確実さ及び精度の良さ、利便性を確保しつつ、「使用目的物」として４Ｋｇ前後の重量物を先端側部材へ取り付けて使用することに適する構成とすることである。その手段として多関節アーム１の中間節１５のハンドル１４を緩めた際に、フレキシブルチューブアームが先端側部材へ取り付けた「使用目的物」の重量に負けて垂れ落ちする懸念のない構成として、多関節アームの自立性の無さを補完するのに必要十分な自立性と支持力を発揮する高強度、高剛性の螺旋構造フレキシブルチューブアームを用いた構成として、少なくとも４Ｋｇ前後と重量が大きい「使用目的物」の使用を容易に可能とし、もって適用範囲を大きく拡張した空中位置決めスタンドを提供することである。
本発明の次の目的は、上記の通り４Ｋｇ前後の重量がある「使用目的物」を適用可能な構成にグレードアップしてもなお、上記螺旋構造のフレキシブルチューブアームの機械的性状に起因する、自在な変形性能を補償し、前記の欠陥が原因で使いづらさを来すことのない構成に改良した空中位置決めスタンドを提供することである。
要するに、本願発明は、先端側部材へ４Ｋｇ前後と重い「使用目的物」を取り付けて使用する際に、「使用目的物」の空中位置及び姿勢を決める調整、操作の性能に優れ、使い勝手が良い構成に改良した、多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載した発明に係る多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドは、
多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２とを並列配置に併用し、前記多関節アーム１の根元側端部における球継手型関節６を構成する球体６ｂの取付用軸部材６ｅ、およびフレキシブルチューブアーム２の根元側端部２０がそれぞれ共通の根元部材３と平行な配置に結合され、
前記多関節アーム１の先側端部における球継手型関節５を構成する球体５ｂの取付用軸５ｅ及びフレキシブルチューブアーム２の先側端部２１がそれぞれ共通の先端側部材４と平行な配置に結合されており、
前記多関節アーム１は、複数本のアーム１１、１２を中央部関節１５で屈折・回転が可能に一連に連結すると共に、ハンドル１４の締め、緩め操作により前記アーム１１、１２の中間連結位置を締め付け又は緩めて固定化と自由化の操作をして、各アーム１１、１２の長手方向に内蔵された内蔵ロッド１１ａ、１２ａを同アーム１１、１２の長手方向へ出入り運動させ、各内蔵ロッド１１ａ、１２ａの先端部が球継手型関節５、６の球体５ｂ、６ｂを押し付けて固定し又は同押付け力が解消される構成であり、
前記先端側部材４にデジタルカメラ、ダイヤルゲージ、非接触温度計などの「使用目的物」を取り付けて、その使用位置及び姿勢を決める空中位置決めスタンドにおいて、
上記フレキシブルチューブアーム２として、先端側部材４に少なくとも４Ｋｇ前後の重量がある「使用目的物」Ｗを取り付けても垂れ落ちを生ずることなく「使用目的物」Ｗの位置及び姿勢を保つ強度、剛性を発揮する螺旋構造のフレキシブルチューブを用いて構成され、
上記先端側部材４は、フレキシブルチューブアーム２の先端部に取り付けた接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａを備え、同貫通孔４ａへ嵌め通したフレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａを固定化又は自由化する手段を備えており、
多関節アーム１の先端部の球継手型関節５の取付用軸５ｅは、上記先端側部材４へ、フレキシブルチューブアーム２の前記接続具２１の軸部２１ａと平行な配置で接合されており
先端側部材４及びこれに取り付けた「使用目的物」Ｗの位置及び姿勢の調整は、上記フレキシブルチューブアーム２の先端部の接続具２１の軸部２１ａを固定化又は自由化する手段を緩めて自由状態にしたまま行い、使用目的物Ｗの位置及び姿勢が定まった時点で再び同固定化手段を働かせて固定状態にすることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドにおいて、
フレキシブルチューブアーム２の先端部に取り付けた接続具２１の軸部２１ａを固定化又は自由化する手段として、上記先端側部材４に、フレキシブルチューブアーム２の接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａが多関節アーム１の先端部の球継手型関節軸５ｅと平行な配置に設けられ、同貫通孔４ａの円周の一部を切り欠き状態に形成するスリット４ｂが設けられ、該スリット４ｂにより貫通孔４ａの一部に可撓性を発揮させる可撓変形部４ｃが形成されており、
フレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａは、前記貫通孔４ａの軸方向長さに比して調整幅分を加えて長く形成され、同軸部２１ａは先端側部材４の前記貫通孔４ａへ通し、先端側から座金２２ａを備えた止めネジ２２をねじ込んで抜け止めが行われ、更に先端側部材４の前記可撓変形部４ｃの外面側から前記スリット４ｂを直交方向に横断する配置に設けたボルト孔４ｄ及び同ボルト孔４ｄと中心線を共有するねじ穴４ｅを設けて、同ねじ穴４ｅへ調整ボルト２５ａがその手動回転用ハンドル２５でねじ込まれ、同手動回転用ハンドル２５で固定化と自由化が行われること、   
先端側部材４及びこれに取り付けた「使用目的物」Ｗの使用の位置及び姿勢を調整するに際しては、前記手動回転用ハンドル２５でボルト２５ａを緩める方向へ回転してフレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａをルーズな状態に自由化させ、使用目的物Ｗの位置及び姿勢が定まった時点で再び前記手動回転用ハンドル２５により前記ボルト２５ａを締め付け方向へ回転して固定化する構成であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドにおいて、
先端側部材４は平面的に見るとＨ形状を呈し、その手前側の平面部４ｈであって中央のウエブ４ｆの両側位置の一方にフレキシブルチューブアーム２の先側端部の先端部の接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａが設けられ、他方には多関節アーム１の先端部の球継手型関節軸５ｅを取り付ける取付用ボルト２６を通すボルト孔４ｇが各々平行な配置に設けられており、
当該手前側の平面部４ｈと相対峙する先側の平面部４ｊに複数の取付用孔２７が設けられ、この取付用孔２７を利用して「使用目的物」Ｗが取り付けられ使用される構成であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、請求項１又は２に記載した多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドにおいて、
前記多関節アーム１の根元側端部の球継手型関節６を構成する球体６ｂの取付用軸部材６ｃ、およびフレキシブルチューブアーム２の根元側端部２０を共通に結合する根元部材３’は平板状に形成され、この平板状の根元側部材３’は、「使用目的物」の使用に適切な場所及び位置の作業台へ直接ネジ止め等の手段により取り付けられ、又は同平板状根元部材３’はスイッチ２２ａの回転操作により磁気吸着力をオン、オフ制御できる磁石式定着具２２へ取付けて良磁性の作業台２４などの上面へ固定して使用される構成であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドは、多関節アーム１のハンドル１４を緩めると、フレキシブルチューブアーム２の自立性能（支持機能）及び自在な変形性の良さを利用して、先端側部材４へ取り付けた「使用目的物」Ｗを、その使用上に必要な位置及び姿勢を、３次元空間内で自由自在に調整、操作して、空中移動として位置決めを行うことができる。そして、前記のようにして「使用目的物」Ｗの使用上に必要な位置及び姿勢を定めた段階で、多関節アーム１の中央部関節１５のハンドル１４を締めると、即座にピタリと強固な位置決め固定を行えるので、「使用目的物」Ｗの使用に最適な位置及び姿勢の条件を短時間に正確に整えることができる。
【００１４】
とりわけ先端側部材４へ取り付ける「使用目的物」Ｗの重量が４Ｋｇ前後に重い場合でも、それ用に強度、剛性をグレードアップした螺旋構造のフレキシブルチューブアーム２を採用した構成なので、前記重量による不都合の問題もなく、「使用目的物」Ｗの使用を適切に便利に行える。
また、強度、剛性をグレードアップしたフレキシブルチューブアーム２を採用した構成であるが故に「使用目的物」Ｗの使用上に必要な位置及び姿勢を決める調整、操作（空中移動）に際し、フレキシブルチューブアーム２の変形、変位の応答性が悪い（手強い）場合には前記調整操作を開始する準備として予め、フレキシブルチューブアーム２の先端部の接続具２１の軸部２１ａを固定した手動回転用ハンドル２５でボルト２５ａを緩める方向へ回転すると、フレキシブルチューブアーム２の接続具２１の軸部２１ａは前記貫通孔４ａの中でルーズな状態に自由化できる。よって、前記の自由度を利用して「使用目的物」Ｗの位置及び姿勢の調整、操作を無理なく自在に行うことができる。こうして「使用目的物」Ｗの使用位置及び姿勢が定まった時点で、再び前記手動回転用ハンドル２５でボルト２５ａを締め付ける方向へ回転すると、フレキシブルチューブアーム２の先端部の接続具２１の軸部２１ａを再び固定化できる。よって、「使用目的物」Ｗを好ましい位置及び姿勢に固定化して何の問題もなく使用できる。
【００１５】
図示した先端側部材４は、一例として平面的に見た形態がＨ形状を呈し、その手前側の平面部４ｈにフレキシブルチューブアーム２の先側端部、及び多関節アーム１の先端部５を結合し、この手前側平面部４ｈと相対峙する先側の平面部４ｊに、その全面を活用して「使用目的物」Ｗを取り付けて使用できる。よって、種々な形態、大きさ、重さの「使用目的物」Ｗを多様に取り付けて使用でき、応用範囲が広く便利で使い勝手が良い。
しかも多関節アーム１の根元側端部６、及びフレキシブルチューブアーム２の根元側端部２０を共通に結合した根元部材３’が平板形状であると、この根元部材３’は、現場で当該空中位置決めスタンドの設置が要請される機械設備や作業台などへ直接、ネジ止め等の手段により無理なく取り付け固定し使用できる。或いは同平板形状の根元部材３’を、スイッチ２２ａの回転操作により磁気吸着力をオン、オフ制御できる磁石式定着具２２へ取付けると、良磁性の作業台２４などへ固定して使用することもできる使い勝手の良さが得られ至便である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による空中位置決めスタンドの実施例１を使用状態として示した斜視図である。
【図２】同上の空中位置決めスタンドの使用状態を示した側面図である。
【図３】多関節アームの構成例を詳示した断面図である。
【図４】本発明による空中位置決めスタンドの異なる実施例２の使用状態を示した斜視図である。
【図５】Ａ図は本発明による空中位置決めスタンドの多関節アーム及びフレキシブルチューブアームと先端側部材との接合構造を一部破断して示した平面図、Ｂ図は先端側部材の右側面図である。
【図６】フレキシブルチューブアーム及び多関節アームと先端側部材との結合構造を分解状態で示した斜視図である。
【図７】フレキシブルチューブアームの両端と根元側部材及び先端側部材との結合構造を示した断面図である。
【図８】フレキシブルチューブアームの両端と根元側部材及び先端側部材との結合構造の異なる実施例を上記図７に倣って示した断面図である。
【図９】根元側部材の異なる使用例を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドは、多関節アーム１と、フレキシブルチューブアーム２とを並列配置に併用した構成である。前記多関節アーム１の根元側端部（球継手型関節６）、およびフレキシブルチューブアーム２の根元側端部２０はそれぞれ、共通の根元部材３又は３’へ平行な配置に結合されている。
前記多関節アーム１の先側端部に設けた継手型関節５を構成する球体５ｂの取付用軸５ｅと、及びフレキシブルチューブアーム２の先側端部の接続具２１はそれぞれ、共通の先端側部材４と平行な配置に結合されている。
前記多関節アーム１は、複数本のアーム１１、１２を中央部関節１５で屈折・回転が可能に一連に連結している。ハンドル１４を締め、緩め操作すると、前記アーム１１、１２の中間連結位置を締め付けて固定化し又は緩めて自由状態に操作できる。と同時に各アーム１１、１２の長手方向に内蔵された内蔵ロッド１１ａ、１２ａが同アーム１１、１２の長手方向へ出入り運動され、各内蔵ロッド１１ａ、１２ａの先端部が球継手型関節５、６の球体５ｂ、６ｂを押し付けて固定し、又は同押付け力を解消する構成である。
前記先端側部材４へデジタルカメラ、ダイヤルゲージ、光学ないし電子顕微鏡等の「使用目的物」Ｗ、とりわけ４Ｋｇ前後の重量物を取り付けても、その使用位置と姿勢を自在に決めて使用できる。
【００１８】
上記の先端側部材４は、フレキシブルチューブアーム２の先端部に設けた接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａを備え、同貫通孔４ａへ嵌めたフレキシブルチューブアーム２の前記接続具２１の軸部２１ａを固定化又は自由化する手段を下記する構成で備えている。
先端側部材４に、フレキシブルチューブアーム２の接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａが、多関節アーム１の先端部の球継手型関節軸５ｅとほぼ平行な配置に設けられている。更に、同貫通孔４ａの円周の一部を切り欠き状態に形成するスリット４ｂが設けられ、前記スリット４ｂにより貫通孔４ａの一部が可撓性を発揮する可撓変形部４ｃに形成されている。  
フレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａは、前記貫通孔4ａへ通し、先端側から止めネジ２２をねじ込んで抜け止めが図られている。その上で、先端側部材４の前記可撓変形部４ｃの外面側から前記スリット４ｂを直交方向に横断する配置に設けたボルト孔４ｄ及び同ボルト孔４ｄと中心線を共有するねじ穴４ｅへ、ボルト２５ａをその手動回転用ハンドル２５でねじ込み締め込んで前記軸部２１ａの固定化が行われる。   
先端側部材４及びこれに取り付けた「使用目的物」Ｗの使用の位置及び姿勢を調整するに際しては、上記手動回転用ハンドル２５でボルト２５ａを緩める方向へ回転してフレキシブルチューブアーム２の先端部の前記軸部２１ａをルーズな状態に自由化する。その上で使用目的物Ｗの位置及び姿勢の調整、操作を自由に行い、位置及び姿勢が定まった時点で、再び前記手動回転用ハンドル２５でそのボルト２５ａを締め付ける方向へ回転して固定化する。
【実施例１】
【００１９】
以下、図示した実施例に基づいて、本発明の多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の空中位置決めスタンドの実施例を説明する。
図１〜図３は、空中位置決めスタンドの構成と使用状態を示している。
この空中位置決めスタンドは、多関節アーム１およびフレキシブルチューブアーム２の根元側端部６と２０をそれぞれ共通の根元部材たる根元固定プレート３へ結合し、同多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２の先側端部５と２１も、それぞれ共通の先端側部材たる先側連結プレート４と結合して並列的関係に併用した構成を特徴としている。但し、図１は多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２をほぼ平行状態に配置した構成であるが、図４のように多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２が交差状態に配置された構成で同様に実施することもできる。いずれも本発明の多関節アームとフレキシブルチューブアーム併用構造の実施例である。
多関節アーム１の構成については、既に上記の特許文献１に開示した先行技術と大差ないので、その技術情報を下地にして以下の説明を簡単に進める。
図３に詳細構造を示したとおり、多関節アーム１の構成は、鋼管製である２本のアーム１１と１２の一端を、共通な軸ボルト１０に滑り軸受メタル１３を介在させて屈折回転が可能に重ね合わせて連結している。前記軸ボルト１０は回転しない構成とされ、その先端側のネジ部１０ａへねじ込まれた雌ネジハンドル１４の回転により、前記２本のアーム１１、１２の連結部を締め付けて固定化し、又は緩めて自由化できる中央部関節１５が構成されている。
【００２０】
上記中央部関節１５のほか、２本のアーム１１、１２それぞれの先端部に設けられた球継手型関節５、６との組み合わせで、多関節アーム１（実質的に３関節アーム）が構成されている。
球継手型関節５、６の構成も、図３に詳細を示した通り、２本のアーム１１、１２の先端部にボールホルダ５ａ、６ａがストップリング７により抜け外れ不能に、且つ回転自在な状態に取り付けられている。各ボールホルダ５ａ、６ａの中に収納された球体５ｂ、６ｂは、ボールホルダ５ａ、６ａの外側開口の位置をストップリング８により抜け外れ不能に、且つ球体５ｂ、６ｂは回転自在状態に支持されている。各球体５ｂ、６ｂと一体的構造に設けられたネック部材５ｃ、６ｃは、各ボールホルダ５ａ、６ａの口部から外方へ広角の旋回動作が自在に突き出されている。各ネック部材５ｃ、６ｃの座部５ｄ、６ｄより先方位置に取付け用ネジ軸５ｅ、６ｅが突き出されている。
なお、図１と図４及び図６には、先端側のボールホルダ５ａに、その開口側から軸線方向に少なくとも１個のＵ字形切り欠き溝５ｆが、前記ネック部材５ｃを進入可能な溝幅で設けられている。根元側のボールホルダ６にも同様のＵ字形切り欠き溝が設けられているが、図示の都合上見えないので類推されたい。
ボールホルダ５、６の上記したＵ字形切り欠き溝は、ネック部材５ｃ、６ｃの回転時にネック部材５ｃ、６ｃを進入させることにより、球体５ｂ、６ｂの回転自在性に加えて、ネック部材５ｃ、６ｃの屈折角度を拡大でき、その分だけ取付用ネジ５ｅ、６ｅに連なるアーム１１、１２の回転変位角を例えば約９０度程度まで（但し、前記回転角度の設定は自由。）させることを可能にする。よって多関節アーム１の変形可能範囲を拡大できる効果を奏する。
【００２１】
上記２本のアーム１１、１２には、その中心部の軸線方向に、上記雌ネジハンドル１４を締め、緩めする回転操作によって出入り動作されるロッド１１ａ、１２ａが、２本のアーム１１、１２の長手方向の全長に及ぶ長さで内蔵されている。
図３に詳細構造を示したように、上記軸ボルト１０の頭部側（図３の左端側）には、アーム１２のロッド１２ａの基端部とは傾斜角が約３０度程度のゆるい傾斜面Ａで接触するテーパースリーブ１６が嵌められている。また、同軸ボルト１０の先端側（図３の右端寄り側）には、アーム１１のロッド１１ａの基端部と傾斜角が約３０度程度の傾斜面Ｂで接触するテーパースリーブ１７が嵌められている。前記二つの傾斜面ＡおよびＢは同一の向きに配置されている。
したがって、雌ネジハンドル１４を締め込み方向へ回転すると、図３中右側のテーパースリーブ１７はねじ込み量に等しい量だけ左方へ押し込まれ、傾斜面Ｂの迫り効果によってロッド１１ａを押し出す。よって、同ロッド１１ａの先端は球継手型関節５の球体５ｂへ強く押し付けられ、同球体５ｂをボールホルダ５ａへ強固に固定する。
同時に図３中左側のテーパースリーブ１６は、前記雌ネジハンドル１４のねじ込み量に等しく右方へ引き寄せられ、傾斜面Ａの迫り効果によってロッド１２ａを押し出す。よって、同ロッド１２ａの先端は球継手型関節６の球体６ｂへ強く押し付けられ、同球体６ｂをボールホルダ６ａへ強固に固定する。
上記のようにして多関節アーム１の強固な位置決め固定の機能が奏される。勿論、上記雌ネジハンドル１４を逆に緩める回転操作をすると、テーパースリーブ１６、１７の迫り作用は解消され、内蔵のロッド１１ａ、１２ａによる球体５ｂ、６ｂの押圧力が解消されて、前記の位置決め固定の機能も瞬時に解消される。
【００２２】
次に、上記フレキシブルチューブアーム２には、周知のたわみ金属管（アルモンドたわみ金属管を含む。）が好適に使用される。とりわけ本願発明の上記目的に照らし、先端側部材４に少なくとも４Ｋｇ前後の重量がある「使用目的物」Ｗを取り付けても、フレキシブルチューブアーム２が垂れ落ちを生ずることなく、同フレキシブルチューブ２が半剛性の姿勢保持力と自立性を発揮して「使用目的物」Ｗの位置及び姿勢を保つ（支持する）仕様として選択した螺旋構造のフレキシブルチューブを用いて構成されている。
具体的に言えば、図７、８から類推できるように、線径がφ３．５ｍｍ程度のコイル材を、コイル外径φ１６ｍｍの螺旋形状に巻いたフレキシブルチューブアーム２が好適に使用される。前記フレキシブルチューブの構造詳細は、図７が分かりやすいように、前記コイルの外周側の各隙間位置に、断面が前記コイルの外周側隙間に密接する略三角形状の補強コイル（三角線）２ａがくさび状の配置で、全長にわたり巻き付けられ、変形の自在性を毀損しない二重巻き構造で、剛性、強度の向上が図られている。
或いはまた、図８に例示したように、上記寸法例の主コイルチューブ２の内径部に同心配置で、フレキシブルチューブアームの剛性と強度を補助する従たるコイルチューブ２ｂが、その根元側の片端のみを根元側部材３’へ固定した片持ち状態で設置された二重コイル構造のフレキシブルチューブアーム２’も同様に採用して実施される。前記従たるコイルチューブ２ｂの先端部は接続具２１の手前側位置で自由端とされている。
上記構造のフレキシブルチューブアーム２又は２’は、その両端部に、例えば図１で確認できるように、金属製の接続具２０と２１がそれぞれカシメ加工により一体的に接合して設けられている。因みに、上述の図８に示す二重コイル構造のフレキシブルチューブアーム２’の場合には、根元側の接続具２０をカシメ加工する際に、内部の従たるフレキシブルチューブ２ｂの根元側端部も主コイルチューブ２と合一に接続具２０へ固定化される。しかし、同内部のフレキシブルチューブアーム２’の長さは、先端側の接続具２１の手前側までとされ、同先端側の接続具２１のカシメ加工の位置には至らず、自由端として構成され、自由端の構成で先端側部材４の位置及び姿勢の調整、操作の自由を確保している。
上記した先端側部材４は、図６に見るとおり、上記フレキシブルチューブアーム２の先端部に取り付けた接続具２１の軸部２１ａを通す貫通孔４ａを備え、この貫通孔４ａへ嵌め通した前記軸部２１ａを固定化し、又はその固定を解いて自由化する手段を備えているが、その構成の詳細は別途下記の段落で説明する。
【００２３】
本発明の空中位置決めスタンドは、上記構成の多関節アーム１及びフレキシブルチューブアーム２をほぼ同じような長さ（但し、図示例のようにフレキシブルチューブアーム２は円弧状に湾曲した形状として若干短い構成で使用するのが操作上好ましい。）で用意し、図１の実施例１では多関節アーム１およびフレキシブルチューブアーム２それぞれの根元側端部を共に、共通の根元固定プレート３へそれぞれ平行配置に結合されている。
具体的にいえば、図１と図２に示したように、根元固定プレート３は約４５度に傾斜させた傾斜面３ａを有し、同傾斜面３ａに予め通孔を用意しておく。そして、前記多関節アーム１の根元側端部を形成する球継手型関節６の球体６ｂの取付用ネジ６ｅ（詳細な構造は図３を参照）を、図２に示したように根元固定プレート３の前記通孔へ通し、裏側からナット９を締め込んで結合される。このときネック部材６ｃの座部６ｄ（図３を参照）の存在が安定性の高い結合状態に寄与する。
一方、上記のフレキシブルチューブアーム２は、その根元側端部へ取付けた接続具２０の先端部を、図７に示したように、前記根元固定プレート３の傾斜面３ａの通孔へ通し、裏側から座金２７ａを持つボルト２７をねじ込み強固に結合される。こうして多関節アーム１及びフレキシブルチューブアーム２の根元側端部は、共通の根元固定プレート３の傾斜面３ａに対し垂直な向きに平行する配置で結合される。
図１と図２では、上記の根元固定プレート３は、その底面が、スイッチ２２ａの回転操作により磁気吸着力をオン、オフ制御できる磁石式定着具２２の上面へ重ね、ボルト２３により一体化して、磁石式定着具２２を金属製の定盤等その他の良磁性の作業台２４などの上面へ磁気吸着力により固定して使用する例を示している。
【００２４】
一方、図４に示す実施例２では、上記のフレキシブルチューブアーム２の根元側端部へ取付けた接続具２０、及び上記多関節アーム１の根元側端部を形成する球継手型関節６の球体６ｂの取付用ネジ６ｅはそれぞれ、平板状をなす共通の台プレート３’の上面へ、上記同様に平行な配置で結合した構成で実施する場合を示している。
この実施例２のように平板状の台プレート３’を使用する場合は、当然、図８に示したように、フレキシブルチューブアーム２の根元側端部の一部を、台プレート３’の通孔へ通し（嵌め込み）、裏側から座金２７ａを持つボルト２７をねじ込んで結合するが、その結合構造部は、多関節アーム１の根元側端部を形成する球継手型関節６の取付用ネジ６ｅとナット９による結合構造部と共に、それぞれ台プレート３’の厚さの範囲内に納まって底面にはみださない（突き出ないで全部板厚内に隠れる又は埋まる構成）が可能な厚さの台プレート３’を使用する。
こうして多関節アーム１及びフレキシブルチューブアーム２の根元側端部は、上記の通り、共通の根元固定プレート３の傾斜面３ａ又は３’に対し垂直な向きで並列配置に強固に結合される。
その上で、図４に示す平板状の台プレート３’の使用法としては、図４に例示したように、例えば四隅の位置にボルト孔３０を貫通状態に設けておく（但し、ボルト孔３０の位置及び個数はこの限りではない。）。そして、各貫通孔３０へ取付ネジ３１を通し、「使用目的物」Ｗの使用に求められる最適な設置場所の例えば機械の台座や剛強なテーブル等へ直接ネジ止め固定して安定状態に使用することに好適である。
或いは図９に例示したように、上記の台プレート３’を、上述したスイッチ２２ａの回転操作により磁気吸着力をオン、オフ制御できる磁石式定着具２２の上面へ、取付ネジ３１により取付けて、良磁性の作業台２４などの上面へ磁気吸着力で固定して使用する構成を実施することも好ましい。
【００２５】
次に、上記フレキシブルチューブアーム２及び上記多関節アーム１の先端側を、先端側部材４と結合する構成の詳細について説明する。
上述したとおり、フレキシブルチューブアーム２には、先端側部材４へ少なくとも４Ｋｇ程度に重い「使用目的物」Ｗを取り付けて、多関節アーム１を自由状態に解除した使用時に、垂れ落ち等の不具合を生ずることがない高剛性、高強度のフレキシブルチューブアーム２を採用したことは上述した。そして、前記のフレキシブルチューブアーム２が単独で、上記した重量の「使用目的物」Ｗを支持して垂れ落ち等の不具合現象を生じない剛性と支持機能を発揮し、しかも「使用目的物」Ｗの使用に必要な位置及び姿勢を定める調整と操作に全く支障ない変形、変位の自在性と操作性を発揮させる工夫として、本発明では以下に説明する構成を採用した。
図６を見ると分かりやすいように、フレキシブルチューブアーム２の先側端部の接続具２１を結合する先端側部材４は、これを平面的に見るとＨ形状を呈しており（但し、Ｈ形状に限らない。）、その手前側のフランジ相当の面部４ｈであって、中央のウエブ４ｆの両側に分かれた二位置の一方に、フレキシブルチューブアーム２の先側端部の接続具２１を通す貫通孔４ａが設けられている。他方の位置には、多関節アーム１の先端部の球継手型関節軸５ｅを結合する取付用ボルト２６を通すボルト孔４ｇが、各々平行な配置に設けられている。
【００２６】
上記手前側のフランジ相当の平面部４ｈと相対峙する先側の平面部４ｊには複数の取付用孔２７が設けられ、この取付用孔２７を利用して平面部４ｊの前面に「使用目的物」Ｗを取り付けて使用する構成である。
手前側の平面部４ｈには、フレキシブルチューブアーム２の先端部に取り付けた接続具２１の軸部２１ａを通す上記貫通孔４ａの円周の一部を切り欠き状態に形成するスリット４ｂが設けられ、前記スリット４ｂにより貫通孔４ａの一部に可撓性を発揮させる可撓変形部４ｃが形成されている。そして、前記可撓変形部４ｃの外面側から、前記スリット４ｂと直交する方向に横断する配置でボルト孔４ｄ及び同ボルト孔４ｄと中心線を共有するねじ穴４ｅが設けられている。
つまり、フレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａは、前記平面部４ｈの貫通孔４ａへ通し、その先端側から座金２２ａを備えた止めネジ２２をねじ込んで抜け止めが行われる。更に、先端側部材４の上記ボルト孔４ｄ及び該ボルト孔４ｄと中心線を共有するねじ穴４ｅへ、ボルト２５ａを手動回転用ハンドル２５でねじ込み締め込んで固定化の目的がきっちり達成される。   
したがって、先端側部材４及びこれに取り付けた「使用目的物」Ｗの使用の位置及び姿勢を調整、操作するに際しては、上記手動回転用ハンドル２５でボルト２５ａを緩める方向へ回転して、フレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａを貫通孔４ａの中でルーズな状態に自由化する。そうすると、使用目的物Ｗの位置及び姿勢を同使用目的物Ｗの使用に必要な条件に定める調整、操作に際して、上記のように強度、剛性が大きいフレキシブルチューブアーム２自体が手強くても、その先端部の軸部２１ａが先端側部材４との取り合い部にルーズな自由があるので、比較的に楽に自在に「使用目的物」Ｗの使用に必要な姿勢と位置を調整、操作することを容易に行える。こうして「使用目的物」Ｗの使用に必要な姿勢と位置を定めた時点で、再び上記手動回転用ハンドル２５でボルト２５ａを締め付け方向へ回転すると固定化の目的が迅速に的確に達成される。その上で、上記多関節アーム１の雌ネジハンドル２５を締める方向へ回転操作をすると、貫通孔４ａの一部をなす可撓変形部４ｃが締め付けられて、前記接続具２１の軸部２１ａを強固に固定する目的が達成される。
上記操作を前提として、フレキシブルチューブアーム２の先端部の前記接続具２１の軸部２１ａは軸方向へ必要十分に長い構成として、先端側部材４を前後方向（軸線方向）へ位置を移動させる調整が可能とされている。
【００２７】
上記したように、多関節アーム１とフレキシブルチューブアーム２は、若干の間隔を空けた並列的配置で、各々の根元側端部を共通な根元固定プレート３又は３’と結合し、先側端部も共通な先側連結プレート４と結合して一体的な関係とされている。その故に、フレキシブルチューブアーム２が有する形態保持機能（剛性）が多関節アーム１に対しても等しく働き、多関節アーム１の中央部関節１５のハンドル１４を緩めた場合にも、多関節アーム１の形態保持能力の喪失に対して、一定のスタンド形態を維持することが可能となる。因みに、フレキシブルチューブアーム２に要求される形態保持機能（剛性）は、使用目的物Ｗ及び多関節アーム１それぞれの重量の８０％〜９０％を支持（自己保持）可能な大きさであれば足りる。
なお、上記空中位置決めスタンドにおける先端側部材４の形状は、できるかぎりデジタルカメラ、ダイヤルゲージ、顕微鏡等々の「使用目的物」Ｗを取り付けて使用する目的に適合する形態を採用することが基本的思想で、図示した平面視がＨ形状の部材は一例に過ぎない。取り付けるべき「使用目的物」Ｗの形態や取り付け態様、使用態様、使用方法などに応じて最適形状、最適構造の先側連結プレート４が使用される。「使用目的物」Ｗの形態や取り付け態様、使用態様の便利によっては、更に補助的なＸＹＺステージ等の取り付け治具類を用いることも実施される。
【００２８】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もちろん、本発明の技術的思想は上記実施例の限りではない。本発明の要旨、技術的思想、目的を逸脱しない範囲で、当業者が通常行う設計変更ないし応用変形を含めて、多様に実施することができるものであることをここに念のため付言する。
【符号の説明】
【００２９】
１              多関節アーム
２              フレキシブルチューブアーム
Ｗ              「使用目的物」
３              根元側部材
３’            平板状根元部材
４              先端側部材
４ａ            貫通孔
４ｂ            スリット
４ｇ            ボルト孔
５、６          球継手型関節
５ｂ、６ｂ      球体
５ｅ、６ｅ      取付用軸部材
２１            アームの先側接続具
２１ａ          接続具の軸部
１１、１２      アーム
１４            ハンドル
１５            中央部関節
１１ａ、１２ａ  内蔵ロッド
２２ａ          スイッチ
２２            磁石式定着具
２４            作業台
２５            手動回転用ハンドル
２５ａ          調整ボルト
【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】
2014235242.tif 000008
【図７】
2014235242.tif 000009
【図８】
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【図９】
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