(57)【要約】【解決手段】ディスプレイデバイスのような負荷のための支持アームシステムに関する。このシステムは、基端において、中間ジョイントのＸ’’軸周りに回転可能な支持アーム（４）と、支持アーム（４）の先端に設けられたモニター支持ヘッド（５）とを含む。支持アーム（４）は、内側のスライダ要素と圧縮ばねとを含む。また、このシステムは、リンク構造と、回転軸とを含み、これらは、ヘッド（５）に取り付けられた負荷により付加されるトルクを打ち消すようなトルクを付加し、アーム（４）が移動可能な範囲を移動したとき、モニター板（５）の視認される面を鉛直線に対して同じ向きのまま保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイデバイスのような負荷を回転可能に支持するための支持システムであって、
湾曲部材と、
前記湾曲部材に沿ってスライド可能で、かつ、前記湾曲部材周りに回転可能なモーションジョイントとを備える支持システム。
【請求項２】
支持システムであって、
内側軸受面を有するモーションジョイントと、
少なくとも軸方向に延びて設けられ、前記モーションジョイントの前記内側軸受面と係合する円筒状の作動面（operating surface）が少なくとも部分的に設けられた湾曲部材とを備え、
前記モーションジョイントの前記内側軸受面は、少なくとも部分的に円筒状であり、前記モーションジョイントに対して前記湾曲部材の長手方向の所定位置において、前記湾曲部材に対して固定される負荷が支持されるように、前記湾曲部材の前記作動面に対して摩擦を介して係合され、
前記湾曲部材は、前記モーションジョイントに対する前記負荷の位置及び／又は向きを調整するため、前記内側軸受面内で前記作動面の軸周りに回転可能である支持システム。
【請求項３】
前記湾曲部材は、前記湾曲部材に対して負荷を固定するための取付部材を有する請求項１または２に記載の支持システム。
【請求項４】
前記湾曲部材は、円の周部から構成され、
前記モーションジョイントは、前記湾曲部材の軸に沿ってスライド可能で、かつ、前記湾曲部材の軸周りに回転可能に支持アームが取り付けられる支持アームマウントを更に有する請求項１ないし３のいずれかに記載の支持システム。
【請求項５】
前記支持アームは、前記モーションジョイントに対して回転可能に連結される請求項４に記載の支持システム。
【請求項６】
前記湾曲部材は、ディスプレイデバイスのような負荷が取り付けられる負荷取付部材に対して連結され、又は、前記負荷取付部材の一部となるとともに、円の周部から構成されており、
前記湾曲部材の円は、前記負荷取付部材に取付けられるディスプレイデバイスの重心に、又はその近傍に、その中心を有する請求項４または５に記載の支持システム。
【請求項７】
前記湾曲部材の作動面は、前記モーションジョイントの軸受面と対応（match）している請求項１ないし６のいずれかに記載の支持システム。
【請求項８】
前記湾曲部材は、略円形断面を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の支持システム。
【請求項９】
前記モーションジョイントは、使用時において壁又は面を通して前記湾曲部材が伸びるように、前記壁又は面に形成された貫通孔内に前記モーションジョイントを固定するための手段を有する請求項２に記載の支持システム。
【請求項１０】
前記湾曲部材の少なくとも一端に設けられ、前記モーションジョイントから前記湾曲部材が完全に抜け出るのを防止するストッパ手段を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の支持システム。
【請求項１１】
ディスプレイデバイスのような負荷を支持するための支持システムであって、
負荷のための取付部材と、
ベース要素と、
前記取付部材及び前記ベース要素の間に設けられ、前記取付部材及び前記ベース要素のそれぞれに対して先端部及び基端部が回転可能に連結された支持アームとを備え、
前記支持アームは、
前記支持アームの基端部を前記ベース要素に対して連結する支持アームの基端回転軸と、
前記支持アームの先端部を前記取付部材に対して連結する支持アームの先端回転軸と、
前記支持アームの長手方向軸に沿って移動可能なスライダ要素と、
前記スライダ要素の基端部と前記ベース要素との間に設けられ、前記スライダ要素の基端部と前記ベース要素に回転可能に連結された基端側スライダリンクであって、前記基端側スライダリンクを前記ベース要素に対して連結する基端回転軸と、前記基端側スライダリンクを前記スライダ要素に対して連結する先端回転軸とを含む基端側スライダリンクと、
前記スライダ要素の先端部と前記取付部材との間に設けられ、前記スライダ要素の先端部と前記取付部材に回転可能に連結された先端側スライダリンクであって、前記スライダ要素の先端部を前記取付部材に対して連結する先端側スライダ回転軸と、前記先端側スライダリンクを前記スライダ要素に対して連結する基端側リンクとを含む先端側スライダリンクとを有する支持システム。
【請求項１２】
前記スライダ要素は、前記支持アーム内に配置されている請求項１１に記載の支持システム。
【請求項１３】
前記スライダ要素は、前記支持アームと隣接して、又は前記支持アームと平行に配置されている請求項１１に記載の支持システム。
【請求項１４】
前記スライダ要素は、前記支持アームの周りに配置されている請求項１３に記載の支持システム。
【請求項１５】
前記基端側スライダリンクの基端回転軸と、前記先端側スライダリンクの先端回転軸とは、前記支持アームの回転軸より下方に設けられている請求項１１ないし１４のいずれかに記載の支持システム
【請求項１６】
前記スライダ要素内に設けられ、前記スライダ要素の一端に対して偏った力（biasing force）を付加する力付加部材を更に有する請求項１１ないし１５のいずれかに記載の支持システム。
【請求項１７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の取付構造を更に有する請求項１１ないし１６のいずれか記載の支持システム。
【請求項１８】
ディスプレイデバイスのような負荷を支持するための支持システムであって、
負荷のための取付部材と、
ベース要素と、
前記取付部材及び前記ベース要素のそれぞれに対して先端部及び基端部が連結され、少なくとも前記ベース要素に対して回転可能に連結された支持アームとを備え、
前記支持アームは、
前記支持アームの基端部を前記ベース要素に対して連結する支持アームの基端回転軸と、
前記取付部材に取り付けられた負荷により生じる前記支持アームの基端回転軸周りのトルクを打ち消すような、前記基端回転軸周りのトルクを発生させる力伝達リンクとを有し、
前記力伝達リンクは、
前記支持アーム内又は前記支持アームと平行に設けられた力付加部材と、ベース要素との間に設けられ、前記力付加部材と前記ベース要素とのそれぞれに対して前記力伝達リンクの先端部及び基端部が回転可能に連結され、
前記力伝達リンクの基端部を前記ベース要素に対して連結する力伝達リンクの基端回転軸と、前記支持アームの先端部及び基端部の間に設けられた力付加部材に対して前記力伝達リンクの先端部を連結する力伝達リンクの先端回転軸とを含み、
前記力伝達リンクの基端回転軸は、前記支持アームの基端回転軸を通る鉛直線からずれて配置されている支持システム。
【請求項１９】
前記支持アームは、前記取付部材及び前記ベース要素に対して回転可能に連結されている請求項１８に記載の支持システム。
【請求項２０】
前記支持アームの長手方向軸は、前記支持アームの移動範囲の中間点において略水平となり、
前記力伝達リンクの基端回転軸は、前記支持アームの基端回転軸を通る鉛直軸から前記支持アームの先端に向かう方向にずれて配置されている請求項１８または１９に記載の支持システム。
【請求項２１】
前記力付加部材は、スライダ要素内に保持され、前記スライダ要素の基端に対して作用し、
前記力伝達リンクの先端回転軸は、前記スライダ要素及び前記力伝達リンクを連結している請求項１８に記載の支持システム。
【請求項２２】
前記力付加部材は、前記力伝達リンクの先端に力を付加するためのばねである請求項１８ないし請求項２１のいずれかに記載の支持システム。
【請求項２３】
前記ばねは、圧縮ばねである請求項２２に記載の支持システム。
【請求項２４】
前記支持アーム内において、前記支持アームの長手方向軸に沿って移動可能に配置され、前記ばねを収容するスライダ要素を含み、
前記ばねは、前記力伝達リンクの先端に連結された前記スライダ要素の基端に対して力を付加する請求項２２または２３に記載の支持システム。
【請求項２５】
請求項１８ないし２４のいずれかに記載され、請求項１１ないし１７のいずれかに記載の支持システム。
【請求項２６】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の取付構造を有する請求項１１ないし２５のいずれかに記載の支持システム。
【請求項２７】
負荷のための支持システムの設計方法であって、
前記支持システムは、
負荷のための取付部材と、
ベース要素と、
前記取付部材及び前記ベース要素のそれぞれに対して先端部及び基端部が連結され、少なくとも前記ベース要素に対して回転可能に連結された支持アームとを備え、
前記支持アームは、
前記支持アームの基端部を前記ベース要素に対して連結する支持アームの基端回転軸と、
前記取付部材に取付けられた負荷により生じる前記支持アームの基端回転軸周りのトルクを打ち消すような、前記基端回転軸周りのトルクを発生させる力伝達リンクとを有し、
前記力伝達リンクは、
前記支持アーム内又は前記支持アームと平行に設けられた力付加部材と、ベース要素との間に設けられ、前記力付加部材と前記ベース要素とのそれぞれに対して先端部及び基端部が回転可能に連結され、
前記力伝達リンクの基端部を前記ベース要素に対して連結する力伝達リンクの基端回転軸と、前記支持アームの先端部及び基端部の間に設けられた力付加部材に対して前記力伝達リンクの先端部を連結する力伝達リンクの先端回転軸とを含み、
前記力伝達リンクの基端回転軸は、前記支持アームの基端回転軸を通る鉛直線からずれて配置され、
１）前記支持アームの基端回転軸と前記力伝達リンクの基端回転軸との間の距離と、前記支持アームの基端回転軸と前記力伝達リンクの基端回転軸とを通る直線の鉛直線に対する角度と、前記力伝達リンクの先端回転軸と基端回転軸との間の長さと、負荷のための取付部材と支持アームの基端回転軸との間の距離と、前記力付加部材により付加される力とについて、取り得る値のセットを選択するステップと、
２）前記支持アームが移動可能な範囲内において、前記力付加部材により付加される前記支持アームの基端回転軸周りのトルクに関して、ステップ１の前記取り得る値と対応する一組の値を算出するステップと、
３）前記支持アームが移動可能な範囲内において、前記取付部材に取り付けられた所定の負荷により付加される前記支持アームの基端回転軸周りのトルクに関して、一組の値を算出するステップと、
４）ステップ２の前記一組の値と、ステップ３の前記一組の値とを比較するステップと、
５）ステップ２の前記一組の値とステップ３の前記一組の値とが互いに十分に近くなるまで、取り得る値のセットを修正してステップ１を繰り返すステップと、
６）ステップ２の前記一組の値と、ステップ３の前記一組の値との間で十分合致するようなステップ１の値のセットの何れかから、前記支持システムの寸法を選択するステップとを含む支持システムの設計方法。
【請求項２８】
ステップ２を連続して繰り返すことにより得られた複数組の値のセットは、前記支持アームの移動角度に対するトルクのグラフ上の線としてプロットされ、ステップ３の前記一組の値に対して対応している同等の線と比較され、ステップ２の前記一組の値とステップ３の前記一組の値とが十分合致するような、ステップ１から得られた線のパラメータ及び寸法を選択するステップを含む請求項２７に記載の支持システムの設計方法。
【請求項２９】
前記支持システムは、
前記支持アームの先端部を前記取付部材に対して連結する支持アームの先端回転軸と、
前記支持アームの長手方向軸に沿って移動可能なスライダ要素と、
前記スライダ要素の基端部に作用する力付加部材とを更に備え、
前記力伝達リンクの先端回転軸は、前記力伝達リンクを前記スライダ要素に対して連結し、
前記スライダ要素の先端部と前記取付部材との間に設けられ、前記スライダ要素の先端部と前記取付部材に回転可能に連結された先端側スライダリンクであって、前記スライダ要素の先端部を前記取付部材に対して連結する先端側スライダリンク回転軸と、前記先端側スライダリンクを前記スライダ要素に対して連結する基端側リンクとを含む先端側スライダリンクを更に備え、
ａ）前記スライダリンクの先端回転軸と前記支持アームの先端回転軸との間の距離と、前記スライダリンクの先端回転軸と前記支持アームの先端回転軸とを通る直線の鉛直線に対する角度と、前記スライダリンクの先端回転軸と基端回転軸との間の長さと、支持アームの先端回転軸と基端回転軸との間の間隔とについて、取り得る値のセットを選択するステップと、
ｂ）前記支持アームが移動可能な範囲内において、前記取付部材に取り付けられる負荷の位置の鉛直線に対する角度に関して、ステップａの前記取り得る値と対応する一組の値を算出するステップと、
ｃ）前記支持アームが移動可能な範囲内において、前記角度がほぼ一定となるまでステップａ及びステップｂを繰り返すステップとをさらに含む請求項２７または請求項２８に記載の支持システムの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持システムに関する。本発明のある実施形態は、モニターデバイスやディスプレイデバイス用の移動可能な支持アームを有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のスクリーンを基礎にしたディスプレイデバイスとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、プラズマディスプレイ（plasma screen display）等のフラットスクリーンのモニターを有するものが典型である。このようなディスプレイデバイスは、支持アームのような高位置に配置される支持装置に対して取り付けることができる。この支持アームは、ある面の上側又は前方に対して、フラットスクリーンのモニターが保持されるように、その面に対して固定することができる。
【０００３】
モニター用支持システムとしては、モニターの取り付けられるヘッド、取付部材（mount）又はブラケットが三次元的に移動可能なものが知られている。これは、モニターを全方位に調整可能とするためである。ＧＢ２４３８５８１や、ＵＳ７，４３８，２６９には、いずれにも、略水平な仮想回転軸周りにモニターを回転させることのできる弧状コネクタを含む取付部材やブラケットが開示されている。ＵＳ７，４３８，２６９には、弧状コネクタに設けられた取付部材を所定位置に保持するうえで必要な力を減らすため、モニターやディスプレイの重心を仮想回転軸が通るようにしたものが開示されている。
【０００４】
略鉛直軸（または弧状コネクタの軸と直交する軸）周りの調整を可能とするため、ＧＢ２４３８５８１、ＵＳ７，４３８，２６９に開示された公知の構造は、第１の回転機構とは全く異なる第２の回転機構を有している。第２の回転軸は、鉛直軸として設けられる鉛直の棒状要素である。この第２の回転軸は、弧状コネクタの回転軸とは別個に離れて設けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これら従来技術に係る構造は、二つの回転軸が別個に離れて設けられることを必要とする。このため、比較的構造が複雑となり、製造コストが増大するうえ、二つの回転軸（更には他の可動部品）が落下する可能性があり、更には比較的見栄えが良くない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第一の態様において、これから言及される請求項１に記載されている支持システムを提供する。好適な特徴は、従属する請求項２から請求項１０に記載されている。
【０００７】
本発明は、第一の態様によると、直交する三方向の全方位（すなわち直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周り）に負荷を調整可能とする一つの簡単な機構を提供する。この機構は、公知の構造よりも簡単かつ安価に実現することができ、美的にもより優れている。
【０００８】
モニターを上下動させるため、関節付きアームを有するモニター用支持システムが知られている。この支持システムは、アームを上下動させたときにモニターが同じ面を向いたまま保持されるように、取付部材又はブラケットに傾き機構が設けられている。ＵＳ２００４／０２４５４１９には、公知の構造として、四つのリンクからなるリンク構造、すなわち、平行四辺形状の構造が開示されている。この装置は、支持アームの下側（又は上側）に平行に設けられた第二リンク又は第二アームを有し、第二リンク又は第二アームは、モニターが取り付けられる傾き可能な取付部材又はブラケットに対して回転可能に連結される。第二リンク又は第二アームは、支持アームと取付部材との間に設けられた回転軸の下側（又は上側）において、取付部材又はブラケットに回転可能に連結される。また、第二リンク又は第二アームは、ベース要素又は支持要素に対して回転可能に連結される。このベース要素又は支持要素に対しては、支持アームと、ベース要素又は支持要素との間に設けられた回転軸より下側（又は上側）において、その支持アームの他端が回転可能に連結される。支持アーム及び第二リンク又は第二アームは、互いに平行に設けられる。ベース要素及び取付部材それぞれの一対の回転軸の間に引かれた線としてとらえられるリンクも、互いに平行に設けられる。
【０００９】
この平行四辺形状の四本のリンクからなるリンク構造は、支持アームが上下動したとき、ベース要素に設けられた二つの回転軸間のリンクに対して、傾いた取付部材に設けられた二つの回転軸間のリンクを平行に保持することができる。
【００１０】
平行四辺形状の四本のリンクからなる公知のリンク構造は、支持アームに対して平行、かつ、離れた第二リンクを設ける必要があるという欠点がある。このため、この構造は、支持アームに対して平行で、かつ、視認できる（これゆえ美的に劣る）第二リンク又は第二アームを設ける必要がある。また、この平行四辺形状の構造は、支持アーム、第二リンク及びこれらの間のスペースを収容できるような、大きく底の深いケースを有する必要がある。これは過度に大きいうえ、美観の低下を招く。
【００１１】
本発明は、第二の態様において、これから言及される請求項１１に記載されている支持システムを提供する。好適な特徴は、従属する請求項１２から請求項１７に記載されている。
【００１２】
第二の態様に係る本発明の支持システムは、第一リンクから離れた第二リンクとともに、これら平行な二つのリンク間の隙間を不要とする。これにより、第二の態様に係る本発明は、支持アームを上下動させたときに、負荷取付部材が同じ面を向いたままに保持するアームについて、より小型化しつつ美的に優れたものとすることができる。
【００１３】
支持アームの長手方向軸に沿って移動可能な（長手方向軸に対して直交する又は垂直な移動がない）スライダ要素を利用することによって、支持アームと平行かつ垂直な方向の移動を伴う視認可能な第二アームが不要となり、美的に優れた構造が得られる。
【００１４】
モニターデバイスやディスプレイデバイス等の負荷のために用いられ、水平軸周りに回転することにより上下動できる関節付きアームは、モニターの定荷重によりその水平軸周りに作用するトルクが変化するという問題がある。アームが上下動したとき、支持アームの一端に設けられた負荷から、支持アームの他端までの距離や、支持アームとそのベース要素との間の回転軸までの距離は変化する。この距離及びトルクは、アームが水平なときに最大となり（図１２ｂ、図１４ｂ参照）、アームが最大高さ位置（図１２ａ及び図１４ａ参照）及び最小高さ位置（図１２ｃ及び図１４ｃ参照）にあるときに最小となる。
【００１５】
このトルクの変化に抵抗するため、圧縮ばねを設けたものが提案されている（例えば、ＵＳ２００４／０２４５４１９参照）。この圧縮ばねは、負荷の重量により作用するトルクに合致して打ち消し合うトルクを付与する可変の力を発生させる。このばねは、ばねの圧縮度を調整し、これにより付与されるばね力を調整するカム機構を前提としている。
【００１６】
ＵＳ２００４／０２４５４１９に開示された種類のカム機構は、比較的複雑であり、それゆえ製造コストが高い。
【００１７】
本発明は、第三の態様において、これから言及される請求項１８に記載されている支持システムを提供する。好適な特徴は、従属する請求項１９から請求項２６に記載されている。
【００１８】
本発明は、第三の態様によると、支持アームが水平軸周りに回転することによりトルクが変化しても、そのトルクを打ち消すために用いられるトルクを変化させることのできる構造を提供する。
【００１９】
本発明は、第三の態様によると、支持アームが回転したときに、力付加部材により付加されるトルクを変化させることができる機構を提供する。この機構は、支持アームが回転したとき、支持アームに取り付けられた負荷の重量により付与されるトルクの変化とよく合致し（match）、その負荷の重量と打ち消し合う。本出願の発明者は、力伝達リンクの基端回転軸について、支持アームの基端回転軸を通る鉛直線上の従来の位置から、支持アームが基端回転軸周りの移動範囲の中間点にあるときに、支持アームの長手方向軸に対して略直交する位置に移動させることが重要であると認識している。これにより、負荷の重量によるトルクと支持するトルク（supporting torque）とについて、支持アームの移動に伴う変化を示すグラフの形をより合致させることができ、支持アームに取り付けられた負荷をより良好に支持することができる。発明者は、支持アームの基端回転軸と、力を伝達する基端回転軸とについて、従来技術の対称な位置から移動させるという反直感的な手段が重要であると認識している。これにより、支持するトルクについて、負荷の重量によるトルクとよく合致するような対称的な変化を示すようにすることができる。
【００２０】
本発明は、第四の態様において、請求項２７に記載されている支持システムの設計方法を提供する。発明者は、支持システムの寸法及び幾何学的関係を注意して選択することによって、支持システムがある範囲を移動したときに、そのシステムに対して負荷により作用するトルクの変化と合致させるための複雑な構造を必要とせず、美的に優れた支持システムを提供できることを認識している。第四の態様に係る実施形態の好適な特徴は、従属する請求項２８、請求項２９に記載されている。
【００２１】
以下、添付の図面を参照し、本発明を限定しない実施例に基づき、本発明の好適な実施形態を説明する。図面は、本発明の好適な実施形態を説明及び図示するためにのみ用いられ、請求項を限定するものとして用いられない。当業者であれば、様々な態様により本発明の他の実施形態を容易に想到することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る支持装置の斜視図である。
【図２】図１の支持装置の側面図である。
【図３】図１の支持装置の平面図である。
【図４】図１から図３の支持装置の部分分解図である。
【図５】図１から図４の支持装置の上部アームの分解図である。
【図６】図１から図５の支持装置の取付移動ヘッド（mounting and movement head）の斜視図である。
【図７】図６の取付移動ヘッドの各部位の部分分解図である。
【図８】図１から図６の上部アームの上端部と取付移動ヘッドの分解図である。
【図９】図２の切断線ＩＸ−ＩＸに沿った取付移動ヘッドの断面図である。
【図１０】第一の面内での取付移動ヘッドの位置調整方法を図示する図３の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図１１】図１０ａ及び図１０ｂの断面に直交する第二の面内での取付移動ヘッドの位置調整方法を図示する取付移動ヘッドの平面図である。
【図１２】本発明の第二の態様を図示する上部支持アームが回転したときの図３の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図１３】図１の支持装置の異なる要素間の幾何学的関係を示す概要図であり、（ａ）はアームの分解側面図であり、（ｂ）は取付ヘッドの側面断面図であり、（ｃ）は中間ジョイントの側面断面図であり、（ｄ）は支持アームの幾何学的関係（geometry）を示す図であり、（ｅ）は支持アーム及びその回転軸の幾何学的関係を示す図であり、（ｇ）は支持アームの先端の幾何学的関係を示す図である。
【図１４】例えば、上部アームがその下端に設けられた回転軸周りに回転したときに、上部アームの上端に取り付けられたモニターの重量により、その回転軸周りに作用するトルクの変化を示す図である。
【図１５】例えば、上部アームがその下端に設けられた回転軸周りに回転したときに、上部アームの上端に取り付けられたモニターの重量により、その回転軸周りに作用するトルクの変化を示す図である。
【図１６】公知の支持装置の構造により図１３及び図１４のトルクがどのように打ち消されるかを示す図である。
【図１７】公知の支持装置の構造により図１３及び図１４のトルクがどのように打ち消されるかを示す図である。
【図１８】公知の支持装置の構造により図１３及び図１４のトルクがどのように打ち消されるかを示す図である。
【図１９】本発明の第三の態様を図示する図１２ａから図１２ｃに示すものと同様の断面図である。
【図２０】図１から図１２と図１８とに示す態様により、負荷の重量により上部支持アームの下端の回転軸に作用するトルクがどのように打ち消されるかを示す図である。
【図２１】図１から図１２と図１８とに示す態様により、負荷の重量により上部支持アームの下端の回転軸に作用するトルクがどのように打ち消されるかを示す図である。
【図２２】本発明に対応する支持システムの他の実施形態の概略側面図である。
【図２３】図２２の支持システムの正面図である。
【図２４】図２２及び図２３の支持システムの概略側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１から図３に示すように、支持装置１は、テーブル固定要素２と、下部アーム３と、上部アーム４と、モニター取付ヘッド５と、モニター板６とを含む。モニター板６は、支持すべきモニター（図示しない）の後部が固定される。テーブル固定要素２は、テーブルや他の面に対して、そのテーブル固定要素２を着脱可能に固定するため、ねじ、すなわち、クランプ構造を有する。テーブル固定要素２は、下部アーム３がテーブル固定要素２に対して鉛直軸Ｙ’（図１参照）周りに回転できるように、下部アーム３の一端に設けられた対応する穴８内に導入される起立ピン７を有する。下部アーム３は、上部アーム４の下端に設けられたピン、すなわち、雄側カップリング１０を受けるため、その上端に穴、すなわち、雌側カップリング９を有する。上部アーム４は、このピンと穴との係合により、下部アーム３に対して、鉛直軸Ｙ’’（図１参照）周りに回転することができる。
【００２４】
図１に示すように、下部アーム３は、テーブル固定要素２に対して、鉛直軸Ｙ’周りに回転することができる。上部アーム４は、下部アーム３に対して、鉛直軸Ｙ’’周りおよび水平軸Ｘ’’周りに回転することができる。取付ヘッド５は、（後述するように）上部アーム４の先端に対して、直交する二つの方向軸（略水平軸Ｘ’’’と略鉛直軸Ｙ’’’）周りに回転することができる。モニター支持ヘッド５は、軸Ｘ’’’および軸Ｙ’’’に対して直交する軸Ｚ’’’周りにも回転することができる。
【００２５】
図５から図８に示すように、取付ヘッド５は、可動ジョイント環状部材１１（movement joint hoop）を含む。可動ジョイント環状部材１１は、モニター支持板６に対してスライド可能に係合される固定部１２と、略円形断面の長く伸びる湾曲部材、弧状部材又は環状部材１３とを有する。モーションジョイント１４（motion joint）は、湾曲部材１３の周部に対応して設けられた、円形の内側軸受面１５を有する。モーションジョイント１４は、湾曲部材１３に取り付けられ、環状部材又は湾曲部材１３に沿って移動することができ、環状部材周りを回転することができる。モーションジョイント１４は、二つの部分からなる樹脂成型体である。この樹脂成型体は、上部支持アーム４の先端に設けられた二つの突出部１６の間に保持される。溝付きねじ１７は、モーションジョイントが環状部材に対して摩擦により係合されるように、矩形状ナット及び皿ばね１８を介して、それぞれの成型体の外側から圧力を付与する。
【００２６】
突出アーム１６は、支持アームが水平軸Ｘ’’’周りに回転することができるように、モーションジョイント１４に対して回転することができる。突出部６０は、上部アームの突出部１６の内側に設けられ、モーションジョイント１４の溝６１に係合され、支持アームが軸Ｘ’’’周りに相対回転可能となる。
【００２７】
図５に示すように、支持装置１は、可動ジョイント環状部材１１と、フロントリンクの先端回転軸ピン１９と、フロントリンクの基端回転軸ピン４２と、モーションジョイントの左半分の成型体２０と、モーションジョイント調整ねじ１７と、皿ばね１８と、フロントリンク２１と、六角低ナット２２と、中間ジョイントのボタンねじ２３と、上部アームの左半分の鋳造体２４と、ばねスライダの左半分の成型体２５と、摩擦パッド２６と、アンチフィンガートラップ（anti-finger trap）の成型体２７と、パワーリンク２８と、中間ジョイントの回転軸ピン２９と、力調整ねじ３０と、中間ジョイント３１と、鋼製ワッシャ３２と、ばねスライダの右半分の成型体３４と、圧縮ばね３５と、頭付きねじ３６と、上部アームの右半分の鋳造体３７と、矩形状ナット３８と、モーションジョイントの右半分の成型体３９と、ばね板ナット４０と、ケーブル管理クリップ４１（cable management clip）とを含む。
【００２８】
図１０ａ及び図１０ｂに示すように、モーションジョイント１４は、湾曲部材１３に対して移動することができる。本出願においては、環状部材又は環状部に沿ったモーションジョイントの移動について言及する。ここでいう移動とは、湾曲部材１３の曲率に沿う方向の相対移動を意味しており、環状部材を静止させたままモーションジョイントを移動させることと、モーションジョイントを静止させたまま環状部材を移動させることと、モーションジョイントと環状部材の両方を移動させることとを含む。
【００２９】
本発明の特に好ましい実施形態において、湾曲部材１３は、円の周部に沿って設けられている。この円の中心は、取付ヘッドにより支持すべきモニターや他の要素の重心又はその近傍に設けられている。これにより、環状部材の位置を保持するため、モーションジョイントの軸受面１５が、湾曲部材１３の表面に対して付加すべき摩擦力の大きさを減らすことができる。図１１ａから図１１ｃに示すように、モーションジョイント１４は、湾曲部材１３に対して回転することができる。湾曲部材１３に沿う移動と湾曲部材１３周りの移動との組み合わせにより、たとえば、取付ヘッド５に取り付けられたモニター（図示せず）は、互いに直交する軸Ｘ’’’及び軸Ｙ’’’周りに回転することができる。本出願においては、この環状部材周りのモーションジョイントの回転について言及する。ここでいう回転とは、湾曲部材１３の中心を通る湾曲軸周りの相対回転を意味しており、環状部材を静止させたままモーションジョイントを回転させることと、モーションジョイントを静止させたまま環状部材を回転させることと、モーションジョイントと環状部材の両方を回転させることとを含む。
【００３０】
取付固定部１２は、取付固定部１２に対してモニター支持板６がＺ’’’軸（図１参照）周りに回転できるように、モニター支持板６のターンテーブル状部（turntable like portion）に保持される。
【００３１】
上部支持アーム４は、二つの部分からなる金属鋳造品である。これら二つの半割体２４、３７は、上部支持アームの先端に設けられたねじ３６及びナット２２と、基端側の中間ジョイントに設けられた複数のボタンねじ２３により保持される。複数のボタンねじ２３は、中間ジョイントの回転軸ピン２９周りに上部支持アーム４が回転でき、ひいては水平軸Ｘ’’（図１参照）周りに回転できるように、中間ジョイント３１の上端に設けられた一対の穴にそれぞれ挿通され、中間ジョイントの回転軸ピン２９の相対する端にそれぞれ係合される。上部支持アームの外側ケース（end casing）の各半割体は、鋳造体の各半割体を一体にしたときに、上述のように（図８、９参照）、モーションジョイント１４を保持できるように、その先端に、Ｕ字状のモーションジョイント固定部を半分にした部分１６が形成される。上部支持アームのフロントリンク２１は、その先端が、フロントリンクの先端回転軸１９に取り付けられる。先端回転軸１９は、モーションジョイント１４を構成する二つの半割体２０、３９の間に保持される。フロントリンク２１は、その基端が、フロントリンクの回転軸ピン４２に取り付けられる。回転軸ピン４２は、上部アームのケース内に支持されたスライダ通路（sliding carriageway）、すなわち、ばねスライダ４３の先端に回転可能に取り付けられる。ばねスライダ４３は、二つの部分の成型体２５、３４からなる。フロントリンクの基端回転軸ピン４２は、フロントリンク２１を支持するため、その二つの半割体の先端の間で保持される。この装置が組み立てられるとき、スライダ４３は、支持アーム４の長手方向軸Ｌに直交する方向の移動をすることなく、その長手方向軸Ｌに沿って移動する。詳述した実施形態においては、支持アームの内側にばねスライダ４３が設けられている。ばねスライダ４３は、上部支持アーム４の長手方向軸Ｌに直交する方向の移動量が大きくなく、長手方向軸Ｌに沿っている、又は、長手方向軸Ｌに平行であれば、上部支持アーム４の周り又は上部支持アーム４と平行に設けられてもよい。
【００３２】
ばねスライダ４３は、その内側に圧縮ばね３５（図１２ａ〜図１２ｃに図示せず）を有する。圧縮ばね３５は、その先端がばね板ナット４０に係合する。ばね板ナット４０は、力調整ねじ３０の先端に取り付けられる。支持装置の最初の準備工程又は最終工程において、力調整ねじは、ばね板ナット４０と、ばねスライダ４３の基端との間に特定の間隔が設けられるように配置される。この間隔は、圧縮ばね３５のために必要なスペースの長さを定めるものであり、この間隔によって圧縮ばね３５により付加される力が決定される。
力調整ねじ３０は、ばねスライダの成型体内に設けられたばね板ナット４０の位置を調整することができる。これにより、圧縮ばねの長さを増加又は減少させることができ、これに伴い、ばねスライダ、ばね板ナット、ひいては、リアパワーリンク２８に対して作用する力を減少又は増加させることができる。リアパワーリンク２８は、ばねスライダ４３の基端に対して回転可能に連結され、ばねスライダ４３の基端に対しては、ばね３５の基端が作用する。
【００３３】
リアパワーリンク２８は、圧縮ばね３５から中間ジョイント３１に対して力が伝達されるように、ばねスライダ４３の基端と、中間ジョイント３１との間に配置される。リアパワーリンク２８は、その先端が、先端回転軸ピン４４によって、ばねスライダ４３に対して連結されている。先端回転軸ピン４４は、ばねスライダ４３を構成する二つの半割体２５、３４の間に保持される。リアパワーリンク２８は、基端回転軸ピン４５によって、中間ジョイント３１に対して連結される。基端回転軸ピン４５は、Ｕ字状中間ジョイント３１の二つの起立部４６の間に保持される。リアパワーリンクの基端回転軸４５は、上部アームの回転軸（pivot point）２９の下方であって、回転軸２９を通る鉛直軸の前側又は先端側において、中間ジョイントに取り付けられる。
【００３４】
後に詳述するように、支持アームの外側ケース４７は、組み合わせることにより、その基端が中間ジョイント３１に対して回転可能に連結され、その先端がモーションジョイント１４に対して回転可能に連結される。外側ケース４７は、組み合わせることにより、内側スライダ４３の先端がフロントリンク２１を介して連結され、内側スライダ４３の基端がリアパワーリンク２８を介して連結される。これにより、図１２ａ〜図１２ｃに示すような態様により、上部支持アーム４が中間ジョイント３１周りに回転したとき、取付ヘッドに支持されるモニターが、ほぼ同じ面を向いたままになる。
【００３５】
図１２ａ〜図１２ｃに示すように、上部支持アームは、例えば、方向Ａに向けて、中間ジョイントの回転軸ピン周りに回転することができる。この方向Ａは、図１２ａに示すような位置から、図１２ｂに示す位置（または、例えば、図１２ｂに示す位置から、図１２ｃに示す位置）にかけての方向である。このとき、リアパワーリンク２８は、モーションジョイント１４に向けて、支持アームのケース４７内のスライダ４３を押しつける。この結果、フロントリンク２１は、その回転軸をモーションジョイントの前方に向けて押しつける。フロントリンクの先端回転軸ピン１９は、回転軸Ｘ’’’の下方において、モーションジョイント１４と、支持アームの外側ケース４７との間でモーションジョイント１４に取り付けられている。このため、モーションジョイント１４は、支持アームのケース４７に対して方向Ｂに回転することができ、初期位置にあるときの面に対するモニターの傾きを減少又は防止することができる。支持ケースに対するモーションジョイントの方向Ｂの移動がないと、支持アームが方向Ａに回転したとき、取付ヘッドにより保持されているモニターは、方向Ｃに傾いてしまう。
【００３６】
スライダ４３は、支持アームのケース４７に沿って、又は、バー若しくは力調整ねじ３０の中心軸に沿って、又は、バー若しくは力調整ねじ３０の長手方向軸Ｌに沿ってスライド自在に設けられる。図示の実施形態において、スライダ４３は、支持アームのケース４７内に設けられているが、ケース４７の外側又は周りにおいて、関連するリンクや回転軸とともに配置されていてもよい。上部支持アームがある範囲を移動したとき（例えば、図１２ａに示すように、水平面に対して上側にほぼ４０°の角度から、図１２ｃに示すように、水平面に対して下側にほぼ４０°の角度までの範囲）、スライダ４３は、アームのケース４７に沿い、かつ、アームのケース４７に対して一定の割合（すなわち、回転角度毎にアームのケースに沿った距離）でスライドする。このスライドの割合は、リアパワーリンク２８と、中間ジョイントの回転軸ピン２９に対するリアリンクの基端回転軸ピン４５の位置と、バー３０の中心の長手方向軸に対するリアリンクの先端回転軸４４の位置との幾何学的関係（geometory）により定義される。方向Ｂに向けては、定義された割合（すなわち、アームの中心軸に沿ってスライダ４３が移動した距離毎の回転角度）で回転する。この回転の割合は、フロントリンク２１と、フロントリンクの先端回転軸１９と、回転軸Ｘ’’’（図１参照）と、フロントリンクの基端回転軸４２との中心軸Ｌに対する幾何学的関係により定義される。
【００３７】
図１３ａ〜図１３ｇに示すように、距離、値として、ｄ、ｚ、ｅ、ｇ、ｌ、ｎ、ｏ、ｏｆｆｓｅｔ、ｍ、ｊ、ｉｎ  ｌｅｎｇｔｈ、ｋがある。ｄは、中間ジョイントの回転軸２９と、力伝達リンクの基端回転軸４５との間の距離である。ｚは、中間ジョイントの回転軸２９と、力伝達リンクの基端回転軸４５との間を通る直線の鉛直線に対する角度である。ｅは、支持アームの長手方向軸から基端側リンク２８の先端回転軸４４までの垂線の距離である。ｇは、基端側の力伝達リンク２８の各回転軸間の長さである。ｌは、支持アームの基端回転軸２９と先端回転軸Ｘ’’’との間の距離である。ｎは、先端側リンク２１の基端回転軸４２と、基端側リンク２８の先端回転軸４４との間の支持アームの長手方向に沿った長さである。ｏは、支持アームの長手方向軸から先端側リンク２１の基端回転軸４２までの垂線の距離である。ｏｆｆｓｅｔは、長手方向軸からモーションヘッド（motion head）の回転中心（pivot point）までの垂線の距離である。ｍは、モーションヘッドの回転中心と回転中心１９との間の距離である。ｊは、先端側リンク２１の各回転軸１９、４２間の長さである。ｉｎ  ｌｅｎｇｔｈは、ばねの自由長（すなわち、負荷がないばねの長さ）である。Ｋはばね定数である。上部支持アーム４が回転軸ピン２９周りに回転するとき、これらは定数となる。他の値として、ｘ、ｙ、ａ、ｓｐｒｉｎｇＤ、ｐ、ｆ、Ｂ１、Ｂ２、角度Ｃ及びばね力Ｗ（図１３ａから図１３ｇに図示しない）がある。ｘは、アームの長手方向軸と鉛直線との間の角度である。ｙは、アームの長手方向軸と力伝達リンク２８の各回転軸間を通る直線との間の角度である。ａは、先端回転軸４４と中間ジョイントの回転軸２９との間のアームの長手方向軸に沿った距離である。ＳｐｒｉｎｇＤは、圧縮されたばねの長さである。ｐは、先端側リンクの基端回転軸４２と、取付ヘッドの回転軸Ｘ’’’との間のアームの長手方向軸に沿った距離である。ｆは、モーションジョイントの面１５の中心線と、モーションヘッドの鉛直線とを通る断面と、回転軸４２との間の距離である。Ｂ１は、取付ヘッドの回転軸Ｘ’’’と先端側リンクの基端回転軸４２とを通る直線と、アームの長手方向軸との間の角度である。Ｂ２は、取付ヘッドの回転軸Ｘ’’’と先端側リンクの先端回転軸１９とを通る直線と、取付ヘッドの回転軸Ｘ’’’と先端側リンクの基端側回転軸４２とを通る直線との間の角度である。Ｔは、取付ヘッドの回転軸Ｘ’’’と先端側リンクの先端回転軸１９とを通る直線と、鉛直線との間の角度である。Ｃは、取付ヘッドの回転軸Ｘ’’’と先端側リンクの先端回転軸１９とを通る直線と、先端側リンク２１の各回転軸１９、４２を通る直線との間の角度である。これらはアーム４７が回転軸２９周りに回転したとき角度ｘを通じて変化する。
【００３８】
スライダ４３は、リアリンクの先端回転軸４４と、フロントリンクの基端回転軸４２とを、所定の距離を空けて又は離して保持しているため、回転軸４２及び４４は、同じ割合で移動する。この割合とは、上述したように、リアパワーリンク２８、リアリンクの基端回転軸４５、中間ジョイントの回転軸２９、リアリンクの先端回転軸４４と、スライダ４３、支持アームのケース４７の中心線と、バー３０（これら３つは互いに沿って移動する）の長手方向軸Ｌとの幾何学的関係により定義される。
【００３９】
回転軸４２は、スライダ４３の基端と支持アームのケース４７に関する複数要素の幾何学的関係により定義される割合で前方に移動するとき、フロントリンク２１は、このスライド動作を軸Ｘ’’’周りの方向Ｂ（図１及び図１２ａから図１２ｃ参照）に向けての回転に変換する。
【００４０】
アーム４が回転したとき、例えば、取付ヘッドに取り付けられるモニターが同じ角度のままとなるように、アーム４の向きが角度Ｔ（図１３ｅ及び図１３ｆ参照）で一定又はほぼ一定に保持される。実際には、角度Ｔは、モニターが上側に５°傾くように設定される。これにより、支持アームの組み立て時におけるあらゆる誤差、変動が許容される。モニターアームの市場の認識として、スクリーンが下向きであるより上向きの方がよいということが経験的に示唆されている（下向きであると消沈させる印象を与えるため）。
【００４１】
図１３ａから図１３ｇに示す各パラメータ間の相互関係は、下記の等式により定義される。
【００４２】
【数１】
2013534644.tif 000003
【００４３】
【数２】
2013534644.tif 000004
【００４４】
【数３】
2013534644.tif 000005
【００４５】
【数４】
2013534644.tif 000006
【００４６】
【数５】
2013534644.tif 000007
【００４７】
【数６】
2013534644.tif 000008
【００４８】
図１、図１２ａ、図１２ｂ、図１２ｃに示すように、例えば、取付ヘッド１４に取り付けられたモニター（図示せず）を、下部アーム３に対して、ひいては支持装置１が取り付けられるテーブル面に対して、上昇及び＼又は下降させるため、上部支持アーム４は、水平面に対して上側に約４５°の角度をなす最大高さの位置（図１２ａに示す）から、水平面に対して下側に約４５°の角度をなす最小高さの位置（図１１ｃに示す）まで、回転することができる。支持アーム４内のばね３５は、リアリンク２８を介して中間ジョイント３１に対してトルクを付加するように作用する。このトルクは、モニターの重量により付加されるトルクにより打ち消される。
【００４９】
図１４に示すように、モニターの重心から中間ジョイントの回転軸Ｐまでの距離は、上部支持アームが水平となるときに最大となり（図１４ｂ）、上部支持アームが最大高さに位置するとき（図１４ａ）又は最小高さに位置するとき（図１４ｃ）に最小となる。
【００５０】
これは、（図１５に示すように）中間ジョイントの回転軸２９（図１４及び図１６のＰ）に対してモニターの重量により付加されるトルクが、水平面に対するアームの角度が０°のときに最大となり、アームの移動範囲の端にあるときに最小となることを意味する。このアームの移動範囲の端とは、図示の例において、水平面に対するアームの角度が＋４５°及び−４５°になるときをいう。図１５のグラフは、モニターの重量によりＰ（すなわち回転中心２９）に付加されるトルクの大きさを示す。このグラフでは、モニターの重さが４０Ｎ、アームの長さが２６５ｍｍ、移動範囲が水平面に対して±４５°であるとしている。
【００５１】
支持アームの先端に設けられた負荷（load）により回転中心２９に対して付加されるトルクを打ち消すための公知の構造として、上部支持アーム４内に設けられた機械ばね又は空気ばねのいずれかにより付加されるばね力Ｇを用いるものがある。このばね力Ｇは、長さｆのリアパワーリンク５１を介して伝達され、支持アームの回転中心Ｐ（又は２９）より鉛直下方に距離ｄを空けて設けられたリアリンクの基端回転軸５２に作用する。ばね力ＧによりＰに付加されたトルクＴは、リアリンク５１の内力Ｓと距離ｄとに基づき生じる。内力Ｓは、リアパワーリンクの方向に沿ったばね力Ｇの力成分と等しくなる。
【００５２】
図１７に示すように、ばね力Ｇが一定であり、支持アームの移動範囲が水平面に対して±４５°である場合、トルクＴの変化は、図１７に一定の力と記載の線６５により示すようになる。支持アームが回転したときにトルクＴが変化するのは、上部支持アーム及びばね力Ｇの向きに対してリアパワーリンク５１が回転したとき、リアパワーリンク５１の向きに沿ったばね力Ｇの力成分が変化するためである。図１７に示すように、図１６の公知の構造において、一定のばね力により付加されるトルクは、負荷Ｗの重量により付加されるトルク（グラフの線６６）と同じようには変化しない。特に、打ち消すトルク６２（すなわち、ばね力Ｇにより付加されるトルク）のピークは、負荷の重量により付加されるトルクのピークと同じ位置とならない。さらには、ばね力が圧縮ばねのような機械ばねにより付加された場合、この差はより大きくなる（図１８において圧縮ばねによるトルクの変化は線６７により示す）。これは、上部支持アームが回転したとき、ばねが様々な角度に圧縮してばね力Ｇの大きさが変化するためである。
【００５３】
図１から図１１及び図１８に示す本発明の実施形態において、モニターの重量により付加されるトルク（図１９及び図２０参照）は、圧縮ばね３５によりリアパワーリンク２８に付加されるばね力と、そのばね力の力線とパワーリンクの基端回転軸４５とを通る垂線の距離ｅとに基づき生じるトルクにより打ち消される。
【００５４】
図１３ａ〜図１３ｇ及び図２０ａから図２０ｃを参照する。
【００５５】
【数７】
2013534644.tif 000009
【００５６】
【数８】
2013534644.tif 000010
【００５７】
【数９】
2013534644.tif 000011
【００５８】
【数１０】
2013534644.tif 000012
【００５９】
ここで、ｉｎ  ｌｅｎｇｔｈは、負荷がないばねの長さ（すなわち、ばねの自由長さ／初期長さ）である。ＳｐｒｉｎｇＤは、圧縮されたばねの長さである（これは、移動中のあらゆる点で取り得る瞬間的な値である）。Ｋはばね定数である。ばね力に基づく回転軸２９のトルクωは以下の式により与えられる。
【００６０】
【数１１】
2013534644.tif 000013
【００６１】
支持アーム及びこれに関連する要素の寸法としては次のようなものがある。すなわち、ｄは、中間ジョイントの回転軸２９と力伝達リンクの基端回転軸４５との間の距離である。ｚは、中間ジョイントの回転軸２９と力伝達リンクの基端回転軸４５とを通る直線の鉛直線に対する角度である。ｅは、支持アームの長手方向軸から基端側リンク２８の先端回転軸４４までの垂線の距離である。ｇは、基端側の力伝達リンク２８の各回転軸間の長さである。ｌは、支持アームの基端回転軸２９と先端回転軸Ｘ’’’との距離である。ｎは、先端側リンク２１の基端回転軸４２と基端側リンク２８の先端回転軸４４との間の、支持アームの長手方向軸に沿った長さである。ｏは、支持アームの長手方向軸から先端側リンク２１の基端回転軸４２までの垂線の距離である。ｏｆｆｓｅｔは、長手方向軸からモーションヘッドの回転中心までの垂線の距離である。ｍは、モーションヘッドの回転中心と回転中心１９との間の距離である。ｊは、先端側リンク２１の各回転軸１９、４２間の長さである。ｉｎ  ｌｅｎｇｔｈは、ばねの自由長（すなわち、負荷がないばねの長さ）である。Ｋはばね定数である。これらは、二つの目的を達成及び合致するように設定される。この目的とは、支持アームの移動範囲内で角度Ｔをほぼ一定に保持することをいう。また、もう一つの目的とは、回転軸４９周りのトルクのうち、取付ヘッド１４に取り付けられたモニターのような負荷の重量により作用するトルクと、支持アームの移動範囲内でばね力により作用するトルクとがほぼ合致する（match）ようにすることをいう。摩擦は主に二点において作用し、スライダ４３と外側ケース４７との間や、中間ジョイント２９において作用する。ばね荷重が増大すると摩擦が増大するが、正確な摩擦の大きさを明確に決定する必要はない。装置に対して生じるわずかな誤差を補うものとして摩擦が作用するからである。
【００６２】
本発明の発明者は、次のようなことを認識している。アームの幾何学的関係を慎重に選択することにより、従来技術で用いられているようなカムを用いることなく、支持アーム内のばねのばね力により付加されるトルクを、負荷の重量により付加されるトルクに合致させることが可能である。また、支持アームは、その中心軸に沿って移動可能なスライダとともに、リアリンクの基端回転軸４５が支持アームの基端回転軸２９の鉛直下方以外の点に配置されるように連結されたリアリンクの回転軸と、フロントリンクの回転軸とを有する。このため、十分に近く合致するように、その幾何学的関係を選択できる。また、摩擦力を完全に合致させることは必要でなく、支持アームの基端回転軸の鉛直下方にリアパワーリンクの回転軸が設けられた通常の構造とするのは最善ではないことを本発明者は認識している。
【００６３】
支持アームの幾何学的関係の選択は、所定の図解法（grapdhic method）により行われる。活荷重による回転軸２９周りのトルクは、支持アームの位置により決定され、図１５のグラフに近いようにプロットされる。
【００６４】
釣り合いをとるトルクは、等式１１により与えられる。関連する各定数（すなわち、アームが回転するときに定数となるもの）の値は、アームの機能及び美観のために制限された取り得る範囲内で、かつ、適切な範囲内から繰り返し選択される。
【００６５】
ここで選択された値のセットは、角度ｘ、ひいてはアームが回転したときに変化する様々な角度及び長さに関する異なる値の組み合わせから、図２１のグラフに近いグラフを生成するため、等式７から等式１１に入力される。ここで固定値や定数としては、次のようなものがある。ｄは、中間ジョイントの回転軸２９と、力伝達リンクの基端回転軸４５との間の距離である。ｚは、中間ジョイントの回転軸２９と、力伝達リンクの基端回転軸４５との間を通る直線の鉛直線に対する角度である。ｅは、支持アームの長手方向軸から基端側リンク２８の先端回転軸４４までの垂線の距離である。ｇは、基端側の力伝達リンク２８の各回転軸間の長さである。ｌは、支持アームの基端回転軸２９と先端回転軸Ｘ’’’との間の距離である。ｎは、先端側リンク２１の基端回転軸４２と、基端側リンク２８の先端回転軸４４との間の支持アームの長手方向に沿った長さである。ｏは、支持アームの長手方向軸から先端側リンク２１の基端回転軸４２までの垂線の距離である。ｏｆｆｓｅｔは、長手方向軸からモーションヘッドの回転中心までの垂線の距離である。ｍは、モーションヘッドの回転中心と回転中心１９との間の距離である。ｊは、先端側リンク２１の各回転軸１９、４２間の長さである。ｉｎ  ｌｅｎｔｇｈは、ばねの自由長（すなわち、負荷がないばねの長さ）である。Ｋはばね定数である。これらは、図２１のばね力により付加されるトルクのグラフの線が、図１５の負荷により付加されるトルクのグラフの線にぴったり合致するまで繰り返し変化させられる。
【００６６】
本発明の図示の実施形態においては、力調整ねじ３０が設けられている。力調整ねじ３０は、ばね３５に対して異なる応力を予め付与する（pre-stress）ことができ、これにより、ばね力に基づく回転軸２９周りのトルクに影響を及ぼすことができる。よって、上述した合致させる工程（matching exercise）は、異なるモニターの重量や負荷に対応できるように、異なるプレストレスの数（例えば４）だけ繰り返される。この繰り返しは、選択された幾何学的関係が、異なる負荷や、ばね３５により予め適切な応力を付与したときにも合致するかどうかの確認として行われる。
【００６７】
トルクがぴったり合致するような幾何学的関係がいったん得られた場合、等式１から等式６がＴのグラフをプロットするのに用いられる。また、同じ繰り返し処理が、アームの移動範囲内でＴがほぼ一定となる幾何学的関係の値を探索するために用いられる。このとき、繰り返し処理の最初の段階において決定された値のある程度の修正が必要となることもある。なぜなら、一定のＴとトルクωの合致という二つの要求に最も合うような幾何学関係が得られるまで、トルクの線やグラフを合致させる最初のプロセスを繰り返す必要があり得るからである。
【００６８】
図１９ａから図１９ｃに示すように、詳述した実施形態において、本発明の実施形態に係るリアパワーリンクの基端回転軸ピン４４は、中間ジョイントの回転軸２９を通る軸Ｗ（図１９ｂ参照）に対して前側（又は先端側）に設けられる。この回転軸２９は、上部支持アームの長手方向軸がその移動範囲の中間位置にあるとき、上部支持アームの長手方向軸と直交する。すなわち、上部支持アームが水平面に対して±４５°の範囲を移動できるとき、リアリンクの基端回転軸４４は、中間ジョイントの回転軸２９を通る鉛直軸の前側にある。発明者は、支持アームがその移動範囲を移動するとき、中間ジョイントの回転軸２９を通る鉛直線に対して前側又は後側にリアパワーリンクの回転軸ピン４４が位置すると、回転軸２９周りのばね力により作用するトルクと、取付ヘッド１４に取り付けられた負荷の重量により作用するトルクとが良好に合致することを見出した。
【００６９】
図２０及び図２１に示すように、線６８は、リアパワーリンク２８を介して圧縮ばね３５により付加される回転軸ピン２９周りのトルクの変化を示す。リアパワーリンクの基端回転軸ピン４５がこの位置にあるとき、リアパワーリンク２８を介してばね３５により作用する中間ジョイントの回転軸２９周りのトルクのピークも移動する。上部支持アーム４の基端（リアリンク２８、回転軸２９、４４、４５を含む）を構成する各要素の幾何学的関係及び／又は寸法（更にはこれらに関係する幾何学的関係及び寸法）、ばね特性及び負荷の重量を慎重に選択することによって、打ち消し合うトルク６４のピークの位置（図２１参照）を、負荷の重量によるトルク６６のピークの位置に近づけることができる。
【００７０】
支持アームの基端回転軸２９を通る鉛直線から前側又は先端側（すなわち、重力が作用する線又は軸から前側又は先端側）に、リアリンクの基端回転軸４５を位置させることは、垂線の長さｅが変化することを意味する。この長さｅの変化は、支持アームの基端回転軸を通る鉛直線上にリアリンクの回転中心を有する公知の構造より、モニターの重量により作用するトルクの変化に近い態様となる。
【００７１】
図１９ａから図１９ｃに示すように、支持アーム４が、その最大高さ位置（図１９ａ参照）から、中間位置（図１９ｂ参照）を通り最小高さ位置（図１９ｃ参照）まで回転するとき、リアパワーリンク２８は、固定されたばね板ナット４０に対して、ばね３５を押しつけることにより、そのばね３５を徐々に圧縮する。これは、図１８に関して上述したものと近い態様により支持アーム４が下降したときに、ばね３５により付加される力が徐々に増大することを意味する。
【００７２】
図面の図２２から図２４において更なる実施形態を示す。
【００７３】
通常、支持アームにはディスプレイデバイスを取り付けたままとなる。しかし、ディスプレイデバイスを使用しないとき、壁面やテーブル表面のような面に対して、ディスプレイデバイスを平行に置いたり、その面と同一平面をなすように凹部内に置いておき、使用するときに、その面から、見るうえでより適した位置に移動できるようにすることが好ましい場合がある。このような状況を想定した本発明を利用した支持システムを図２２から図２４に概略的に示す。
【００７４】
図２２から図２４の実施形態は、支持アーム及び環状部材（hoop element）が単独の湾曲アーム１００により代替されている点で、上述したものから相異している。湾曲アーム１００は、全長に亘り円形断面となっている。湾曲アーム１００は、上述したモーションジョイント１４とよく似たモーションジョイント１０２と協同して用いられる。
【００７５】
モーションジョイント１０２、特に、湾曲アーム１００の外面に係合する内側軸受面の主要な特徴は、モーションジョイント１４の特徴と同じである。しかし、モーションジョイント１０２の外側ケース１０４は、図面に示すように、テーブル表面１０６のような略水平面に形成された貫通孔内に強固に取り付けることができるように構成される。外側ケース１０４は、たとえば、二つの部分から形成されていてもよい。各部分は、外周側に突出する環状フランジが設られ、外側ケース１０４の二つの部分を互いに組み付けたとき、貫通孔内にケース１０４が固定されるように、テーブルトップ１０６の貫通孔周りの縁が各フランジの間に挟み込まれる。この他にも、ケース１０４は、接着剤のような他の手段により固定されてもよい。
【００７６】
図２２から図２４においては、略水平面に対してディスプレイデバイス１０１を取り付けるように支持システムを用いている。しかし、壁面のような略鉛直面や、実際には傾斜面に対しても、似たような構造により用いられることが理解される。
【００７７】
ディスプレイデバイス１０１は、湾曲アーム１００に対して適した取付プレート１０８を用いて固定される。取付プレート１０８は、湾曲アーム１００の一端においてディスプレイデバイス１０１を所定位置に単に保持するものである。しかし、取付プレート１０８は、円形断面の湾曲アーム１００の一端周りにディスプレイデバイス１０１を自由に回転させることができるように、軸受け１１０を含むことが好ましい。これによりディスプレイデバイス１０１の使用中に視認する位置を良好に調整できる。また、ディスプレイデバイス１０１が必要なくなったときに、テーブルトップ１０６や、ディスプレイデバイスが入っていた凹部内に、ディスプレイデバイス１０１をきちんとしまうことができる。
【００７８】
ディスプレイデバイス１０１から離れた位置にある湾曲アーム１００の一端には、湾曲アーム１００より大きい直径のエンドキャップ１１２が設けられている。エンドキャップ１１２は、モーションジョイント１０２から湾曲アーム１００がすべて抜け出て、取り外れてしまうのを防止するストッパとして機能する。
【００７９】
湾曲アーム１００は、使用中において、内側軸受面により作用する摩擦があっても、ディスプレイデバイス１０１がテーブルトップ１０６の面から適切な距離となるまで、モーションジョイント１０２を通して移動させることができる。湾曲アーム１００の円筒状面との間での内側軸受面の摩擦による係合があることによって、モーションジョイント１０２を通してアーム１００が滑り出るのを防止できる。ディスプレイデバイスの位置及び向きは、モーションジョイント１０２の内側軸受面内に設けられた湾曲アーム１００を軸周りに回転させたり、湾曲アーム１００の一端の中心軸周りにディスプレイデバイス１０１の取付プレート１０８を回転させたり、これら両方を用いることによって、更に調整することができる。
【００８０】
ディスプレイデバイスが必要なくなったときは、テーブルトップ１０６や、そこに形成された凹部内の元の位置に簡単に戻すことができる。湾曲アーム１００は、ケーブルをその内側に収容するため、中空に設けられていてもよい。
【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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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３ａ．１３ｃ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｄ】
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【図１３ｅ】
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【図１３ｆ】
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【図１３ｇ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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