(57)【要約】本発明は、少なくとも２つの構造部品を結合又は接続する弾性のインタフェース機器を与える。前出の弾性のインタフェース機器は、望ましくは２つの構造部品の間の相対移動又は相対運動を可能にし、少なくとも１つの拘束層減衰構造は、前出の弾性のインタフェース機器へと組み込まれるか、あるいは一体化される。望ましくは、拘束層減衰構造は、弾性のインタフェース機器の可撓性の部分に対して、特には固定的に取り付けられる。
2007520676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの構造部品を結合又は接続する弾性のインタフェース機器であって、
望ましくは前記２つの構造部品の間の相対移動又は相対運動を可能にし、
少なくとも１つの拘束層減衰構造は、前記弾性のインタフェース機器へと組み込まれるか、あるいは一体化される、ことを特徴とする、
弾性のインタフェース機器。
【請求項２】
前記拘束層減衰構造は、前記弾性のインタフェース機器に対して取り付けられ、望ましくは固定的に取り付けられる、ことを特徴とする、
請求項１記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項３】
前記拘束層減衰構造は、前記弾性のインタフェース機器の少なくとも１つの可撓性の部分に対して取り付けられ、望ましくは固定的に取り付けられる、ことを特徴とする、
請求項１記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項４】
前記拘束層減衰構造は、前記弾性のインタフェース機器の前記可撓性の部分と比較して同一の規模のオーダであるか、あるいは少なくとも僅かではない剛性を有する、ことを特徴とする、
請求項３記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項５】
前記拘束層減衰構造は、第１の粘性又は粘弾性の層、及び第２の抑制層である、少なくとも２つの層を有する、ことを特徴とする、
請求項３又は４記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項６】
前記第１の粘性又粘弾性の層は、前記弾性のインタフェース機器の可撓性の部分と前記第２の抑制層との間に挟まれる、ことを特徴とする、
請求項５記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項７】
前記第１の粘性又は粘弾性の層は、粘性又は粘弾性材料で作られる、ことを特徴とする、
請求項５又は６記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項８】
前記第２の抑制層は、前記弾性のインタフェース機器の前記可撓性の部分が作られる材料に類似する材料で作られる、ことを特徴とする、
請求項５又は６記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項９】
モノリシック構造へと形成される、ことを特徴とし、
前記モノリシック構造を少なくとも２つの構造部品へと分離し、
前記２つの構造部品は、前記弾性のインタフェース機器によって結合又は接続される、
請求項１記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１０】
リーフスプリングとして設計される、ことを特徴とし、
前記リーフスプリングの少なくとも一部は、可撓性であり、
前記拘束層減衰構造は、前記可撓性の部分に対して取り付けられ、望ましくは固定的に取り付けられる、
請求項１記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１１】
前記リーフスプリングは、硬化された中央部と少なくとも１つの可撓性の端部とを有する、ことを特徴とし、
前記拘束層減衰構造は、前記可撓性の端部に対して固定的に取り付けられる、
請求項１０記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１２】
２つの拘束層減衰構造は、各可撓性の端部に対して左右対称に取り付けられ、各端部の両側上に１つの拘束層減衰構造が取り付けられるようにする、ことを特徴とする、
請求項１１記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１３】
少なくとも１つの拘束層減衰構造は、前記リーフスプリングの可撓性の中央部に対して固定的に取り付けられる、ことを特徴とする、
請求項１０記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１４】
２つの拘束層減衰構造は、前記可撓性の中央部に対して左右対称に取り付けられ、前記中央部の両側上に１つの拘束層減衰構造が取り付けられるようにする、ことを特徴とする、
請求項１３記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１５】
各拘束層減衰構造は、第１の粘性又は粘弾性の層、及び第２の抑制層である２つの層を有する、ことを特徴とし、
第１の層は、前記可撓性の部分と前記第２の層との間に挟まれる、
請求項１１又は１３記載の弾性のインタフェース機器。
【請求項１６】
前記第２の抑制層は、前記構造部品に対して直接の接触を有するが、前記リーフスプリングに対しては有さず、前記第２の抑制層は、前記硬化された中央部に対して直接の接触を有するが、前記構造部品に対しては有さない、ことを特徴とする、
請求項１１記載の弾性のインタフェース機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性のインタフェース機器に係る。
【背景技術】
【０００２】
しばしば湾曲部とも称される弾性のインタフェース機器は、少なくとも２つの構造部品を共に結合させるか又はあわせるよう、及び、僅かな実質上の遊び（ｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅ  ｖｉｒｔｕａｌ  ｐｌａｙ）を有する前出の２つの構造部品の間の比較的小さな移動又は動きを可能にするよう、高精度機構において頻繁に使用される。運動学的な部分固定において、かかる弾性のインタフェース機器は、部分接続における重複決定（ｏｖｅｒ−ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）を避けるよう、また、高精度構成部品に対する熱機械的に安定した固定を作るよう、使用される。
【０００３】
弾性のインタフェース機器は、比較的低コストで高精度及び優れた決定動作を可能にする。例えば熱的安定性及び再現性に関する最適化された要求を満たすよう、弾性のインタフェース機器は、望ましくはモノリシック構造を作られる、又は組み立てられる。しかしながら、モノリシック構造を作られたかかる弾性のインタフェース機器は、一般的には、十分な減衰の欠如に特徴付けられ、それによって共鳴条件において大幅な増幅がもたらされる。そのため、モノリシック構造を作られた弾性のインタフェース機器は、振動、特には共鳴周波数における振動が存在し続ける、あるいは減衰するどころか更に拡大されるという事実により、動荷重には適切ではない。かかる弾性のインタフェース機器は、減衰処置が無くては、特定の場合において機能しない。
【０００４】
従来技術より、減衰手段を与えることは既知である。該減衰手段は、かかる弾性のインタフェース機器によって共に結合又は接続された構造部品間に取り付けられた追加的な減衰器を介して適用される。該追加的な減衰器は、構造部品間で弾性のインタフェース機器に対して平行に接続される。しかしながら、構成部品間で弾性のインタフェース機器に対して平行に位置付けられたかかる追加的減衰器は、平行である追加的な減衰器によって引き起こされる弾性のインタフェース機器の重複決定によって精度及び決定動作を妨害する。
【０００５】
米国特許第６，３２５，３５１  Ｂ１号明細書（特許文献１）は、２つの脚部を有する精密器具に対する運動学的結合を開示する。前出の２つの脚部は、筐体に対して固定された第１の端部にある。第２の対向する端部では、該脚部は、ボールコーン接合を用いて共に接合される。各脚部は、スリットを定義付ける湾曲部材を有し、該湾曲部材に加えて追加的な減衰手段を有する。該減衰手段は、粘弾性の層及び抑制層（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）を備えられる、湾曲ブレードの外側に脚部の一部分として剛性な構造要素を有する。該湾曲部材は及び減衰手段は、いずれも個別に及び単独で脚部へと取り付けられる独立した手段として平行して設計される。
【特許文献１】米国特許第６，３２５，３５１  Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、改善された弾性のインタフェース機器を与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも２つの構造部品を結合又は接続する弾性のインタフェース機器を与える。当該弾性のインタフェース機器は、前出の少なくとも２つの構造部品の間で望ましくは相対移動又は相対運動を可能にし、少なくとも１つの拘束層（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ−ｌａｙｅｒ）減衰構造は、前出の弾性のインタフェース機器へと組み込まれるか、あるいは一体化される。望ましくは、拘束層減衰構造は、弾性のインタフェース機器の可撓性の部分に対して特には固定的に取り付けられる。
【０００８】
本発明の望ましい一実施例によれば、拘束層減衰構造は、前出の弾性のインタフェース機器の少なくとも１つの可撓性の部分に対して特には固定的に取り付けられる。最適な減衰に対して、該拘束層減衰構造は、前出の弾性のインタフェース機器の可撓性部分と比較して同一の規模のオーダであるか、あるいは少なくとも僅かではない剛性を有する。該可撓性の部分に対して、拘束層減衰構造は取り付けられる。
【０００９】
望ましくは拘束層減衰構造は、第１の粘性又は粘弾性の層及び第２の抑制層である、少なくとも２つの層を有する。第１の粘性又は粘弾性の層は、前出の弾性のインタフェース機器の可撓性の部分と前出の第２の抑制層との間で挟まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、リーフスプリングとして設計された、弾性のインタフェース機器１０の第１の実施例を示す。弾性のインタフェース機器１０又はリーフスプリングは、モノリシック構造１１へと形成される。リーフスプリングは、少なくとも２つの構造部品においてモノリシック構造１１を分け、該２つの構造部品は、弾性のインタフェース機器１０、即ち前出のリーフスプリングによって接続又は結合される。
【００１１】
図１中、前出の２つの構造部品のうち一方のみ、即ち下方構造部品１２が図示される。図１の全体的な位置は、図１中に示される座標のｘ軸と平行している左右対称の軸に対して左右対称に設計される、ことが留意されるべきである。図１を単純化するよう、上方構造部品は、図示されない。該上方構造部品は、弾性のインタフェース機器１０によって下方構造部品１２に対して接続又は結合される。
【００１２】
図１に従った弾性のインタフェース機器１０、即ちリーフスプリングは、硬化された中央部１３及び可撓性の端部１４を有する。硬化された中央部１３は、厚さＴ及び２つの可撓性の端部１４を有する。図１は、これらの２つの可撓性の端部１４のうち一方のみを示す。図示された可撓性の端部１４は、下方構造部品１２に対してリーフスプリング１０全体を接続する。
【００１３】
本発明によれば、少なくとも１つの拘束層減衰構造は、弾性のインタフェース機器１０、即ちリーフスプリングへと組み込まれるか、あるいは一体化される。拘束層減衰構造は、リーフスプリング１０の可撓性の部分に対して固定的に取り付けられる。図１に従った実施例では、リーフスプリングは、ｘ軸と平行する左右対称の軸に対して、加えてｚ軸と平行する左右対称の軸に対して左右対称に設計される。このため、図１に従った実施例では、２つの拘束層減衰構造１５及び１６は、割り当てられ、即ちリーフスプリング１０の各可撓性の端部１４に対して取り付けられる。
【００１４】
２つの拘束層減衰構造１５，１６の各々は、２つの層、即ち第１の粘性又は粘弾性の層１７及び第２の抑制層１８を有する。図１から、第１の粘性又は粘弾性の層１７がリーフスプリング１０の可撓性の端部１４と第２の抑制層１８との間に挟まれる、ことが判り得る。粘性又は粘弾性の層１７は、可撓性の端部１４に対して取り付けられる剪断層を与える。第２の抑制層１８は、粘性又は粘弾性の層１７を介して間接的に搭載された板状の要素又は追加的なビームである。最適な減衰に対して、拘束層減衰構造１５，１６は、弾性のインタフェース機器１０の可撓性の端部１４と比較して同一の規模のオーダであるか、あるいは少なくとも僅かではない剛性を与える。
【００１５】
図１中に示される通り、第１の粘性又は粘弾性の層１７は、厚さｔｖ及び長さｌ２によって特徴付けられる。第２の抑制層１８は、厚さｔ２及び長さｌ２によって特徴付けられる。第２の抑制層１８は、可撓性の端部１４の両側上に追加的な小さなリーフスプリングを与える。
【００１６】
図１に従った全体的な配置は、ワイヤＥＤＭ工程によってモノリシック構造１１へと組み立てられる。スロット又はキャビティは、前出のモノリシック構造１１において備えられる。該キャビティ又はスロットは、第１の粘性又は粘弾性の層１７を与えるよう粘性又は粘弾性の材料で充填される。硬化された中央部１３、可撓性の端部１４、第２の抑制層１８、及び構造部品１２は、全て同一の材料で作られる。第２の抑制層１８は、下方構造部品１２に対して直接接続を有するが、弾性のインタフェース機器１０、即ちリーフスプリング１０に対しては有さない。あるいは、第２の抑制層１８は、硬化された中央部１３に対して直接接続を有するが、構造部品１２に対しては有さない。そのため、抑制層１８は、粘性又は粘弾性の減衰層１７を介して間接的に搭載される。抑制層１８は、剪断層としての役割を果たす粘性又は粘弾性の層１７を介入させるリーフスプリング１０の可撓性の端部１４に対して結合又は取り付けされる。
【００１７】
図１に従った実施例は、ｚ軸に沿った軸方向の自由度又はｙ軸に沿った横断方向の自由度における振動を第一に減衰するよう最も有利であるが、ｘ軸に沿った横方向の自由度等の他の自由度を減衰することもできる。図１中の実施例の拘束減衰構造１５及び１６の第２の抑制層１８は、追加的な小さなリーフスプリングとしての役割を果たし、対応する方向において剛性を与えることができる。
【００１８】
図２は、弾性のインタフェース機器１９の第２の実施例を示す。該実施例は、ｚ軸の周囲での回転に対応するねじれ自由度、又はｙ軸の周囲での回転に対応する曲げ自由度における振動を第一に減衰するよう最も有利であるが、他の自由度を減衰することもできる。図２中の実施例が図１中の実施例に類似するため、同様の参照符号は同様の部分に対して使用される。
【００１９】
図２に従った実施例では、追加的なリーフスプリングとして作用する第２の抑制層１８は、折り畳まれたリーフスプリングとして設計される。これは、ｚ軸方向においてのみではなくｙ軸方向においてもモノリシック構造１１から材料を取り除くことによって達成される。折畳みリーフスプリングの形状において与えられた第２の抑制層１８は、それ故に、ｚ方向において延在する第１の部分及びｘ軸方向において延在する第２の部分を有する。ｚ方向において延在する第１の部分は、厚さｔ２及び長さｌ２によって特徴付けられ、ｘ軸において延在する第２の部分はｔ３及び長さｌ３によって特徴付けられる。図２の実施例において、折畳みリーフスプリングの形状において与えられた第２の抑制層１８は、弾性のインタフェース機器１９、即ち意図的に柔軟な方向において減衰されるべきリーフスプリングの剛性を大きく高めるものではない。
【００２０】
図１及び図２中の実施例では、弾性のインタフェース機器１０，１９に組み込まれるあるいは一体化される弾性のインタフェース機器１０，１９及び拘束層減衰構造１５，１６は、モノリシック構造１１に形成又は組み立てされる。
【００２１】
図３は、本発明の更なる実施例、即ちリーフスプリングとして設計された弾性のインタフェース機器２０を示す。弾性のインタフェース機器２０は、その全長にわたって均一な厚さｔ１によって特徴付けられる。弾性のインタフェース機器２０は、２つの構造部品２１及び２２、即ち下方構造部品２１及び上方構造部品２２をモノリシックに結合又は接続する。
【００２２】
本発明によれば、少なくとも１つの拘束層減衰構造は、弾性のインタフェース機器２０へと一体化される。図３によれば、２つの拘束層減衰構造２３及び２４は、弾性のインタフェース機器２０、即ち可撓性の端部２８を原型にとどめるリーフスプリングの可撓性の中央部２５に対して固定的に取り付けられる。拘束層減衰構造２３及び２４の各々は、２つの層、即ち第１の粘性又は粘弾性の層２６及び第２の抑制層２７を有する。可撓性の中央部２５の両側上に、拘束層減衰構造２３及び２４のうち一方が可撓性の中央部２５に対して取り付けられる。各拘束層減衰構造２３及び２４内で、第１の粘性又は粘弾性の層２６は、第２の抑制層２７と可撓性の中央部２５との間に挟まれる。図３中に示す通り、可撓性の中央部２５、粘性又は粘弾性の層２６及び抑制層２７は、長さｌ２によって特徴付けられる。更には、粘性又は粘弾性の層２６は、厚さｔｖによって特徴付けられ、抑制層２７は、厚さｔ２によって特徴付けられる。リーフスプリングの可撓性の中央部２５並びに２つの拘束層減衰構造２３及び２４を有する中央部の全体の厚さは、図３中に示される厚さＴである。
【００２３】
抑制層２７は、粘性又は粘弾性の層２６を介入する可撓性の中央部２５に対して取り付けられる。最適な減衰に対して、拘束層減衰構造２３，２４は、弾性のインタフェース機器２０の可撓性の中央部２５と比較して同一の規模のオーダであるか、あるいは少なくとも僅かではない剛性を与える。抑制層２７は、構造部品２１，２２に対して直接接触を有さず、従って、粘性又は粘弾性の層２６を介してのみ搭載される。抑制層２７は、弾性のインタフェース機器２０と同一又は同様の材料から作られ得る。
【００２４】
本発明によれば、拘束層減衰構造は、弾性のインタフェース機器自体、即ち弾性のインタフェース機器の変形が集中される部分又は場所に一体化されるかあるいは組み込まれる。このため、大量の受動減衰が取り込まれ、更には、弾性のインタフェース機器によって接続された構造部品間の追加的な過度の制約（ｏｖｅｒ−ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ）が避けられる。これは、特に粘性の減衰層に対して、運動学的取付けにおける熱的安定性及び弾性の機構における再現性等の、弾性のインタフェース機器の決定動作を保つよう非常に有利である。
【００２５】
弾性のインタフェース機器は、図１乃至図３に示されるリーフスプリング、又は折畳みリーフスプリング、ヒンジリーフスプリング、弾性ロッド、ユニバーサル構造又は球構造の弾性接合、単一又はカスケード式、硬化された中央区分を全て有する又は有さない、等のいかなる形状も有し得る。
【００２６】
図１乃至図３中に示される実施例は、レンズ又は鏡、静電クランプ及び静的空気ジャーナルベアリング等の高精度構成部品に対して運動学的部品固定において使用され得る。本発明が有用である他の適用は、静的空気ベアリングパッド又は同等のもの等に対する、トルク結合、スプリング固定の群、自己整合支持であり得る。あるいは、本発明は、弾性の機構において使用され得る。典型的な例は、例えば高速ツールサーボ又はワイヤボンダ、及び圧電ステッパ等に対する弾性の高精度座標測定機、弾性のマニピュレータ、線形弾性軌道及びピボットである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施例に従った弾性のインタフェース機器を示す。
【図２】本発明の第２の実施例に従った弾性のインタフェース機器を示す。
【図３】本発明の第３の実施例に従った弾性のインタフェース機器を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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