(57)【要約】  本発明の倣い装置は、第１支点周りに回動し、目的物を保持する保持部と、前記第１支点と異なる第２支点周りに回動するバランサ部と、前記保持部および前記バランサ部それぞれに連結され、連結方向に沿って伸縮し、前記連結方向の直交方向に曲がる中間部とを備え、前記第１支点の第１支点位置、目的物を保持している場合における目的物および保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置およびバランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、この順で並んで位置する。
2019155845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる倣い装置であって、
第１支点周りに回動し、前記目的物を保持する保持部と、
前記保持部に一方端で連結され、連結方向を除いて自由度を持つ中間部と、
前記中間部の他方端に連結され、前記第１支点と異なる第２支点周りに回動するバランサ部とを備え、
前記第１支点の第１支点位置、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、前記中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置および前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、この順で並んで位置する、
倣い装置。
【請求項２】
前記第１支点の第１支点位置、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、前記中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置および前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、それぞれバランスのとれる位置関係に設定されている、
請求項１に記載の倣い装置。
【請求項３】
前記第１重心位置に作用する負荷をＦ１とし、前記第１支点位置から前記第１重心位置までの第１距離をＬ１とし、前記第１重心位置から前記屈曲位置までの第２距離をＬ２とし、前記屈曲位置から前記第２支点位置までの第３距離をＬ３とし、前記第２支点位置から前記第２重心位置までの第４距離をＬ４とし、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの第１支点周りに回動する部分の質量をｍ１とした場合に、前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の質量ｍ２は、次式１を満たす、
請求項２に記載の倣い装置。
式１；ｍ２＝｛（Ｌ１・Ｌ３）／（Ｌ２・Ｌ４）｝・ｍ１
【請求項４】
前記第１および第２支点は、それぞれ、第１軸回りの回動および第２軸回りの回動を行うための線形独立な２方向の２軸である、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の倣い装置。
【請求項５】
前記中間部は、屈曲姿勢から元の姿勢に復帰させる復帰部をさらに備える、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の倣い装置。
【請求項６】
前記対象面と前記目的面とを離接する離接方向に前記保持部を移動させる移動機構をさらに備える、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の倣い装置。
【請求項７】
前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部、前記中間部ならびに前記バランサ部における姿勢に応じて重力によって生じる負荷を一定にするための第２バランサ部をさらに備える、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の倣い装置。
【請求項８】
前記目的物をさらに備え、
前記目的物は、所定の光学特性を測定する光学特性測定器である、
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の倣い装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる倣い装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、加工、計測および検査等において、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる、好ましくは前記対象面と前記目的面とが互いに平行となるように前記対象面に対し前記目的面を位置させる、倣い装置が用いられている。このような倣い装置は、例えば、特許文献１に開示されている。【０００３】
この特許文献１に開示された倣い機構は、球面状曲面を有する摺動保持部と、この摺動保持部の前記球面状曲面に相対する球面状曲面を有する可動部との間に、磁力による吸着力と、加圧エアの静圧及び前記可動部の自重との均衡による静圧空気軸受を形成する倣い機構において、前記可動部は、前記球面状曲面を有する摺動部と、倣い基準物に自身の下面を倣わせる倣い部を有し、前記球面状曲面の曲率中心は前記下面上に存在し、前記倣い部を構成する物質より比重の軽い物質で前記摺動部を構成することによって、前記可動部の重心を前記曲率中心側に近づける倣い機構である。【０００４】
前記特許文献１に開示された倣い機構では、この倣い機構が鉛直方向で使用される場合、可動部における球面状曲面の曲率中心の位置と前記可動部における重心の位置とは、鉛直線上に位置するため、摺動保持部に対し可動部は、自重で自然に回転しないが、前記倣い機構が水平方向で使用された場合、可動部における球面状曲面の曲率中心の位置と前記可動部における重心の位置とは、一致していないため、摺動保持部に対し可動部が自重で自然に回転してしまう。この点、前記特許文献１では、可動部における対象物に倣わせる面側にカウンターウェイトを取り付けることで、前記曲率中心の位置と前記重心の位置とは、互いに一致させることができる。しかしながら、前記加工、計測および検査等において、対象物に倣わせる際に、例えば前記対象物に前記カウンターウェイトが当接してしまう等、前記対象物と前記カウンターウェイトとが干渉する場合には、前記カウンターウェイトを取り付けることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７４３５９号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、鉛直方向だけでなく他の方向、特に水平方向にも使用できる倣い装置を提供することである。
【０００７】
上述した目的を実現するために、本発明の一側面を反映した倣い装置は、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる装置であって、第１支点周りに回動し、目的物を保持する保持部と、前記第１支点と異なる第２支点周りに回動するバランサ部と、前記保持部および前記バランサ部それぞれに連結され、連結方向に沿って伸縮し、前記連結方向の直交方向に曲がる中間部とを備え、前記第１支点の第１支点位置、目的物を保持している場合における目的物および保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置およびバランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、この順で並んで位置する。
【０００８】
発明の１または複数の実施形態により与えられる利点および特徴は、以下に与えられる詳細な説明および添付図面から十分に理解される。これら詳細な説明及び添付図面は、例としてのみ与えられるものであり本発明の限定の定義として意図されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における倣い装置の正面図である。
【図２】図１に示す前記倣い装置の側面図である。
【図３】図１に示す前記倣い装置の後面図である。
【図４】図１に示す前記倣い装置の上面図である。
【図５】図１に示す前記倣い装置の斜視図である。
【図６】図１に示す前記倣い装置における中間部の構造を示す図である。
【図７】図１に示す前記倣い装置におけるバランス部の構造を示す図である。
【図８】図１に示す前記倣い装置における第１台板より下部の構成を示す斜視図である。
【図９】図略の対象物の対象面に目的面を倣わせた状態にある前記倣い装置の斜視図である。
【図１０】図９に示す前記倣い装置の上面図である。
【図１１】図９に示す前記倣い装置の側面図である。
【図１２】図１に示す前記倣い装置の動作を説明するための図である。
【図１３】図１に示す前記倣い装置において、全体が角度θで傾いた場合での動作を説明するための図である。
【図１４】図１に示す前記倣い装置において、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる場合での動作を説明するための図である。
【図１５】図１４に示す場合での伸縮部に作用する力を説明するための図である。
【図１６】前記対象物の対象面から前記目的物の目的面が離脱した場合での動作を説明するための図である。
【図１７】第１変形形態の倣い装置を説明するための図である。
【図１８】第２変形形態の倣い装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００１１】
実施形態における倣い装置は、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる装置であって、第１支点周りに回動し、前記目的物を保持する保持部と、前記保持部に一方端で連結され、連結方向を除いて自由度を持つ中間部と、前記中間部の他方端に連結され、前記第１支点と異なる第２支点周りに回動するバランサ部とを備える。そして、本実施形態では、前記第１支点の第１支点位置、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、前記中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置および前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、この順で並んで位置する。このように第１支点位置と第１重心位置とが不一致で前記第１支点周りに保持部が回動してしまう場合でも、前記保持部に中間部を介してバランサ部が連結されているので、目的面が対象面に倣う位置で前記回動を停止することが可能となる。したがって、実施形態における倣い装置は、鉛直方向だけでなく他の方向、特に水平方向にも使用できる。以下、このような倣う装置について、より具体的に説明する。
【００１２】
図１は、実施形態における倣い装置の正面図である。図２は、図１に示す前記倣い装置の側面図である。図３は、図１に示す前記倣い装置の後面図である。図４は、図１に示す前記倣い装置の上面図である。図５は、図１に示す前記倣い装置の斜視図である。図６は、図１に示す前記倣い装置における中間部の構造を示す図である。図６Ａは、中間部の分解斜視図を示し、図６Ｂは、中間部の斜視図を示す。図７は、図１に示す前記倣い装置におけるバランス部の構造を示す図である。図７Ａは、中間部の分解斜視図を示し、図７Ｂは、中間部の斜視図を示す。図８は、図１に示す前記倣い装置における第１台板より下部の構成を示す斜視図である。図８には、第１台板４および第１台板４上の各部材を取り除いた状態で倣い装置Ｄが図示されている。
【００１３】
実施形態における倣い装置Ｄは、例えば、図１ないし図８に示すように、図略の対象物の対象面に、目的物Ｓの目的面ＳＡを倣わせる、好ましくは前記対象面と目的面ＳＡとが互いに平行となるように前記対象面に対し目的面ＳＡを位置させる、装置であり、保持部１と、中間部２と、バランサ部３とを備える。そして、図１ないし図８に示す例では、倣い装置Ｄは、第１台板４と、第２台板５と、オプション部６とをさらに備える。
【００１４】
第１台板４は、板状の部材、例えば図１ないし図５に示すＸＹＺ直交座標系を設定すると、ＸＹ平面に平行な面広がりを持つ板状の部材である。第１台板４は、保持部１、中間部２およびバランサ部３を載せ、これを支持する。
【００１５】
保持部１は、第１支点周りに回動し、目的物Ｓを保持する部材である。前記第１支点は、本実施形態では、第１軸回りの回動および第２軸回りの回動を行うための線形独立な２方向の２軸である。より具体的には、図１ないし図８に示す例では、前記第１支点における第１および第２軸それぞれは、互いに直交するＹ軸およびＺ軸である。これにより、本実施形態では、保持部１は、第１台板４に立脚する第１脚部１１（１１ａ、１１ｂ）と、第１脚部１１に対し第１支点の第１軸回り（Ｙ軸回り）に回動する第１環状部１２と、第１環状部１２に対し前記第１支点の第２軸回り（Ｚ軸回り）に回動する第２環状部１３と、これら第１または第２環状部１２、１３、図１ないし図８に示す例では第２環状部１３に連結し、前記第１および第２軸それぞれに直交する連結方向（Ｘ軸方向）に延び、目的物Ｓを載せる載置部１４と、載置部１４と中間部２とを連結する連結部１５とを備える。
【００１６】
第１脚部１１は、第１環状部１２を片持ちで支持しても良いが、本実施形態では、より安定的に、より位置精度良く支持するために、前記第１軸の延びる方向（Ｙ軸方向）に互いに離間して第１台板４に立脚する一対の第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂを備え、第１環状部１２を両側から支持する。第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂは、それぞれ、板状の部材であり、第１台板４の一方端（−Ｘ軸方向の端）から外側に出て斜め上方（斜め＋Ｚ軸方向）に延びるように、第１台板４の一方端側の上面部分に立脚して固定的に配設される。これら第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂは、第１環状部１２をその間に配設可能な間隔で、前記第１支点の第１軸（Ｙ軸）に沿った方向で互いに離間している。第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂは、それぞれ、上端側の部分に、前記第１支点の第１軸（Ｙ軸）となる円柱状の第１軸部材１１１ａ、１１１ｂを回動可能に軸受けする、例えば貫通開口やボールベアリング等の軸受け部が設けられている。このように第１脚部１１（１１ａ、１１ｂ）を構成することで、載置部１４で保持された目的物Ｓの目的面ＳＡを外側に突出させることができる。
【００１７】
第１環状部１２は、その内部に第２環状部１３を介して目的物Ｓを配置可能な第１内サイズを持つ環状（リング状）の部材であり、第１脚部１１（１１ａ、１１ｂ）に対し前記第１支点の第１軸回りに回動する。より具体的には、第１環状部１２は、本実施形態では、前記第１軸の延びる方向（Ｙ軸方向）に長尺な断面八角形の短長筒状の部材である。前記第２軸の延びる方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる第１環状部１２の両側面には、それぞれ、それら各略中央位置に一対の第１軸部材１１１ａ、１１１ｂが第１軸（Ｙ軸）方向に延びるように立設して固定的に取り付けられている。これら一対の第１軸部材１１１ａ、１１１ｂは、それぞれ、前記一対の第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂに設けられた各軸受け部に、第１軸回りに回動可能に軸受けされるように、取り付けられる。前記第１軸の延びる方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる第１環状部１２の上下面には、それぞれ、それら各略中央位置に、前記第１支点の第２軸（Ｚ軸）となる円柱状の第２軸部材１２１ａ、１２１ｂを回動可能に軸受けする、例えば貫通開口やボールベアリング等の軸受け部が設けられている。
【００１８】
第２環状部１３は、第１環状部１２より一回り小さく、その内部に目的物Ｓを配置可能な第２内サイズを持つ環状（リング状）の部材であり（目的物Ｓの外サイズ＜第２環状部１３の第２内サイズ＜第１環状部１２の第１内サイズ）、第１環状部１２に対し前記第１支点の第２軸回りに回動する。より具体的には、第２環状部１３は、第１環状部１２と同様に、本実施形態では、Ｙ軸方向に長尺な断面八角形の短長筒状の部材である。Ｙ軸方向に沿って延びる第２環状部１３の上下面には、それぞれ、それら各略中央位置に一対の第２軸部材１２１ａ、１２１ｂが第２軸（Ｚ軸）方向に延びるように立設して固定的に取り付けられている。これら一対の第２軸部材１２１ａ、１２１ｂは、それぞれ、第１環状部１２に設けられた各軸受け部に、第２軸回りに回動可能に軸受けされるように、取り付けられる。
【００１９】
載置部１４は、目的物Ｓを載せる薄板状の部材であり、本実施形態では、第２環状部１３に連結され、前記第１および第２軸（Ｙ軸およびＺ軸）それぞれに直交する連結方向（Ｘ軸）に延びる。より具体的には、板状の載置部１４は、その一方端（−Ｘ軸方向の端）の部分が第２環状部１３の内下面に固定的に取り付けられ、目的物Ｓの目的面ＳＡが前記第１および第２軸で形成される平面（ＹＺ平面）と平行となるように、その上面に目的物Ｓが取り付けられる。
【００２０】
連結部１５は、保持部１に中間部２を取り付けるための部材であり、載置部１４の他方端（＋Ｘ軸方向の端）の部分上に固定的に取り付けられる。本実施形態では、連結部１５は、前記連結方向（Ｘ軸方向）に離間して第２軸方向（＋Ｚ軸方向）に立設するような一対の側壁を持つＺＸ平面の断面で略コ字（Ｃ字）形状の部材であり、一方の側壁には、載置部１４で保持された目的物Ｓの他方側面（＋Ｘ軸方向の側面）が当接して前記目的物Ｓがネジ等で固定的に取り付けられ、他方の側壁には、中間部２の後述の自在継手２１が取り付けられる。
【００２１】
なお、上述では、第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂに各軸受け部が設けられ、第１環状部１２に各第１軸部材１１１ａ、１１１ｂが取り付けられたが、逆に、各第１軸部材１１１ａ、１１１ｂが第１および第２サブ脚部１１ａ、１１ｂそれぞれに取り付けられ、各軸受け部が第１環状部１２に設けられても良い。また、上述では、第１環状部１２に各軸受け部が設けられ、第２環状部１３に各第２軸部材１２１ａ、１２１ｂが取り付けられたが、逆に、各第２軸部材１２１ａ、１２１ｂが第１環状部１２に取り付けられ、各軸受け部が第２環状部１３に設けられても良い。また、上述では、第２環状部１３が第１環状部１２内に配置され、第２環状部１３に載置部１４が取り付けられたが、逆に、第１環状部１２が第２環状部１３内に配置され、第１環状部１２に載置部１４が取り付けられても良い。
【００２２】
目的物Ｓは、鉛直方向の他の方向で少なくとも使用され得、その目的面ＳＡを対象物の対象面に倣わせる必要がある装置である。好ましくは、目的物Ｓは、前記対象面と前記目的面ＳＡとが互いに平行となるように前記対象面に対し前記目的面ＳＡを位置させる必要がある装置である。例えば、目的物Ｓは、所定の光学特性を測定する光学特性測定器であり、測定対象物の測定面に臨み前記測定面からの測定光を取り入れる測定開口の開口面が目的面ＳＡとされる。このような光学特性測定器は、例えば、輝度を測定する輝度計、色を測定する測色計、色彩および輝度を測定する色彩輝度計等である。
【００２３】
本実施形態では、図１ないし図８に示すように、目的物Ｓは、直方体形状の箱形筐体を備える光学特性測定器であり、前記箱形筐体の一方端面（−Ｘ軸方向の端面）ＳＦは、外方向に突出する曲面ＳＦを持ち、前記曲面ＳＦの頂部には、目的面ＳＡとして開口面を持つ測定開口ＳＡが形成されている。この例では、測定開口ＳＡの周囲には、図１に示すように、周方向に等間隔（９０度ごと）に点接触するための４個の突部ＣＰが設けられている。光学特性測定器では、一般に、例えば規格等で予め規定されたジオメトリで光学特性を測定する必要がある。本実施形態における倣い装置Ｄは、後述するように、目的面（光学特性測定器における測定開口の開口面）ＳＡを対象面に倣わせることができるので、前記ジオメトリで光学特性を測定でき、より高精度に光学特性を測定できるから、目的物Ｓは、光学特性測定器であることが好ましい。特に、前記曲面ＳＦの頂部に目的面ＳＡとして測定開口ＳＡを形成することで、他の部材に干渉されずに好適に測定開口の開口面ＳＡを測定対象物の測定面に倣わせることができる。このため、例えば、光学特性測定器を目的物Ｓとして用いた倣い装置Ｄをロボットアームに取り付けて自動車の生産ラインに利用することで、自動車における所定の各所（各パーツ）で自動車の曲面に倣わせながら外装塗装を精度良く測色でき、自動車の各所の色が自動的に管理できる。
【００２４】
中間部２は、保持部１に一方端で連結され、連結方向を除いて自由度を持つ部材である。本実施形態では、中間部２は、保持部１に一方端で連結され、前記連結方向に沿って伸縮し、前記連結方向に直交する任意の方向に曲がる部材である。このような中間部２は、例えば、柱状または筒状に形成されたゴム製の弾性ゴム体であって良いが、本実施形態では、中間部２は、自在継手２１と、伸縮部（伸縮機構）２２とを備える。
【００２５】
自在継手（ユニバーサルジョイント、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｊｏｉｎｔ）２１は、保持部１に一方端で連結され、前記連結方向に直交する任意の方向に曲がる継手である。より具体的には、自在継手２１の一方端（−Ｘ軸方向の端）が、保持部１の連結部１５に固定的に取り付けられる。
【００２６】
伸縮部（伸縮機構）２２は、自在継手２１の他方端（＋Ｘ軸方向の端）に連結され、前記連結方向に沿って伸縮する部材である。より具体的には、本実施形態では、伸縮部２２は、例えば、図６等に示すように、第１移動部２２１と、取付部２２２と、第２移動部２２３と、復帰部２２４と、押さえ部２２５とを備える。
【００２７】
第１移動部２２１は、前記連結方向に延びる筒状の部材であり、その内部には、前記連結方向に延びるように第２移動部２２３が移動可能に収容される。第１移動部２２１の一方端（−Ｘ軸方向の端）は、自在継手２１の他方端に離接可能に係合する。
【００２８】
取付部２２２は、第２移動部２２３をその内部に移動可能に収容した状態で第１移動部２２１を、バランサ部３における後述のアーム部３４（３４ａ、３４ｂ）に取り付けるための部材である。アーム部３４は、片持ちでバランサ部３が支持されても良いが、本実施形態では、バランサ部３を両側で支持するために、アーム部３４は、例えば、図７等に示すように、後述の第２支点の第１軸（Ｙ軸）に沿った方向で所定の間隔で互いに離間した一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂを備える。このため、より具体的には、取付部２２２は、前記一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂにおける前記所定の間隔に応じた幅を持つ板状の部材であり、前記一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂにおける一方端（−Ｘ軸方向の端）で、前記一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂで狭持されるように、固定的に取り付けられている。この板状の取付部２２２には、第１移動部２２１における他方端（＋Ｘ軸方向の端）の外形に応じた形状の貫通開口が形成されており、第１移動部２２１の他方端は、前記貫通開口に嵌め込まれて固定されることで、取付部２２２に固定的に取り付けられている。
【００２９】
第２移動部２２３は、前記連結方向に延びる柱状または筒状の部材であり、筒状の第１移動部２２１内に前記連結方向に沿って移動可能に収容される。このため、第２移動部２２３の外形の大きさは、第１移動部２２１の内形の大きさより小さい。例えば、第１移動部２２１が円筒形であって第２移動部が円柱状である場合、第２移動部２２３の直径は、第１移動部２２１の内直径より小さい。第２移動部２２３は、前記連結方向に沿った長さが第１移動部２２１より長い。第２移動部２２３の一方端（−Ｘ軸方向の端）は、自在継手２１の他方端に固定的に取り付けられている。第２移動部２２３の他方端（＋Ｘ軸方向の端）は、円板状の部材である押さえ部２２５に例えばネジ（ビス）２２５１によって固定的に取り付けられている。
【００３０】
復帰部２２４は、屈曲姿勢から元の姿勢に復帰させる部材である。復帰部２２４は、例えば、圧縮コイルばね（復帰ばね）２２４であり、その内部に第２移動部２２３の他方端側の一部が挿通され、取付部２２２と押さえ部２２５との間に配設される。すなわち、復帰ばね２２４は、取付部２２２と押さえ部２２５とで押さえられている。このため、コイルばねの復帰ばね２２４は、その内形の大きさが第２移動部２２３の他方端側における外形の大きさより大きく、その外形の大きさが取付部２２２および押さえ部２２５それぞれの各大きさより小さい（言い換えれば、取付部２２２および押さえ部２２５それぞれの各大きさは、復帰ばね２２４の外形の大きさより大きい）。復帰ばね２２４のばね定数は、例えば目的面ＳＡが対象面に押し当てられる押当力や復帰に必要な復帰力等を考慮することによって、仕様に応じて適宜に設定される。
【００３１】
このような構成の伸縮部（伸縮機構）２２は、後述するように目的物Ｓが対象物に接触して外力が働き、この外力によって自在継手２１が屈曲すると、自在継手２１の屈曲に応じて第２移動部２２３が第１移動部２２１に対して相対的に前記連結方向に沿って移動し、これによって伸びる。この際に、取付部２２２と押さえ部２２５との間隔が移動前に較べて狭くなり、復帰ばね２２４が圧縮される。一方、前記外力が解消されると、前記圧縮された復帰ばね２２４によって取付部２２２と押さえ部２２５との間隔を広げるように付勢力が働き、これによって第２移動部２２３と第１移動部２２１とが相対的に前記連結方向に沿って移動し、伸縮部２２は、元の状態に復帰する。復帰ばね２２４によって、中間部２が伸縮した場合に、伸縮前の元の長さに中間部２が復帰される。
【００３２】
バランサ部３は、中間部２の他方端に連結され、保持部１の前記第１支点と異なる第２支点周りに回動する部材である。前記第２支点は、本実施形態では、２軸の第１支点に応じて、第１軸回りの回動および第２軸回りの回動を行うための線形独立な２方向の２軸である。より具体的には、図１ないし図８に示す例では、前記第２支点における第１および第２軸それぞれは、前記第１支点における第１および第２軸それぞれと同様に、互いに直交するＹ軸およびＺ軸である。これに応じて、本実施形態では、バランサ部３は、前記第１台板４に立脚する第２脚部３２と、第２脚部３２に対し前記第２支点の第２軸回り（Ｚ軸回り）に回動する回動部３３と、回動部３３に対し前記第２支点の第１軸回り（Ｙ軸回り）に回動し前記連結方向に沿って延びるアーム部３４（３４ａ、３４ｂ）と、アーム部３４に連結するウェイト３１とを備える。
【００３３】
第２脚部３２は、所定の高さを持つ直方体形状の部材であり、第１台板４の他方端側の上面部分に立脚して固定的に配設される。目的物Ｓの目的面ＳＡを対象面に当接させていない待機状態で保持部１、中間部２およびバランサ部３が必ずしも水平姿勢で無くても良いが、本実施形態では、これらが前記待機状態で水平姿勢となるように、前記所定の高さが設定されている。第２脚部３２における上面には、回動部３３が前記第２支点の第２軸（Ｚ軸）周りに回動可能に取り付けられる。より具体的には、第２脚部３２は、底板部が第１台板４で兼用されており、一対の第１および第２側壁部３２１ａ、３２１ｂと、天板部３２２と、軸受け部３２３とを備える。第１および第２側壁部３２１ａ、３２１ｂは、それぞれ、板状の部材であり、上方（＋Ｚ軸方向）に延びるように、第１台板４の他方端側の上面部分に立脚して固定的に配設される。これら第１および第２側壁部３２１ａ、３２１ｂは、所定の間隔で、前記第２支点の第１軸（Ｙ軸）に沿った方向で互いに離間している。天板部３２２は、板状の部材であり、前記一対の第１および第２側壁部３２１ａ、３２１ｂにおける上端（＋Ｚ軸方向の端）で、前記一対の第１および第２側壁部３２１ａ、３２１ｂで狭持されるように、固定的に取り付けられている。天板部３２２には、図７に示すように、その略中央位置に、前記第２支点の第２軸（Ｚ軸）となる円柱状の第２軸部材３３３を回動可能に軸受けする、例えば貫通開口やボールベアリング等の軸受け部３２３が設けられている。
【００３４】
回動部３３は、第２脚部３２に対し前記第２支点の第２軸回り（Ｚ軸回り）に回動し、アーム部３４を前記第２支点の第１軸回り（Ｙ軸回り）に回動可能に支持する部材である。より具体的には、回動部３３は、例えば、図７等に示すように、曲面の上面を持つ直方体形状の部材である。回動部３３の底面には、その各略中央位置に円柱状の第２軸部材３３３が第２軸（Ｚ軸）方向に延びるように立設して固定的に取り付けられている。この第２軸部材３３３は、第２脚部３２の天板部３２２に設けられた軸受け部３２３に、第２軸回りに回動可能に軸受けされるように、取り付けられる。この第２軸部材３３３の先端には、当該第２軸部材３３３が軸受け部３２３から外れないように、軸受け部３２３、および、ネジ３２２２ａ、３２２２ｂで天板部３２２に取り付けられた板状のスペーサ部３２２１を介してワッシャ３３３１がネジ３３３２でネジ止めされる。回動部３３の両側面には、それぞれ、それら各略中央位置に円柱状の一対の第１軸部材３３２ａ、３３２ｂが第１軸（Ｙ軸）方向に延びるように立設して固定的に取り付けられている。
【００３５】
アーム部３４は、回動部３３に対し前記第２支点の第１軸回り（Ｙ軸回り）に回動し前記連結方向に沿って延びる部材である。アーム部３４は、本実施形態では、上述したように、一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂを備える。これら一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂは、前記連結方向に長尺な板状の部材である。これら一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂにおける前記連結方向の所定の各位置には、それぞれ、回動部３３における一対の第１軸部材３３２ａ、３３２ｂを回動可能に軸受けする、例えば貫通開口やボールベアリング等の各軸受け部３４１ａ、３４１ｂが設けられている。前記所定の位置は、前記第２支点の第１軸位置となり、例えば、伸縮部２２における前記連結方向に沿った長さ等を勘案して適宜に設定される。図１ないし図８に示す例では、前記所定の位置は、一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂにおける前記連結方向の中央位置より、一方端（−Ｘ軸方向の端）側へ寄った位置に設定されている。これら各軸受け部３４１ａ、３４１ｂそれぞれに、回動部３３における前記一対の第１軸部材３３２ａ、３３２ｂが第１軸回りに回動可能に軸受けされるように、取り付けられる。この第１軸部材３３２ａの各先端には、当該第１軸部材３３２ａが軸受け部３４１ａから外れないように、軸受け部３４１ａを介してワッシャ３３２１ａがネジ３３２２ａでネジ止めされる。同様に、前記第１軸部材３３２ｂの各先端には、当該第１軸部材３３２ｂが軸受け部３４１ｂから外れないように、軸受け部３４１ｂを介してワッシャ３３２１ｂがネジ３３２２ｂでネジ止めされる。これによってアーム部３４（３４ａ、３４ｂ）が回動部３３に対し第１軸回りに回動可能に回動部３３に取り付けられる。
【００３６】
ウェイト３１は、アーム部３４に連結され、前記第２支点周りにモーメントを付与するための部材であり、後述のようにその重量が設定される。ウェイト３１は、比較的扁平な直方体形状であり、前記一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂにおける他方端（＋Ｘ軸方向の端）で、前記一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂで狭持されるように、固定的に取り付けられている。なお、図７では、ウェイト３１は、その図示が省略されている。
【００３７】
なお、上述では、第２サブ脚部３２に軸受け部３２３が設けられ、回動部３３に第２軸部材３３３が取り付けられたが、逆に、第２軸部材３３３が第２脚部３２に取り付けられ、軸受け部３２３が第２脚部３２に設けられても良い。また、上述では、一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂに各軸受け部３４１ａ、３４１ｂが設けられ、回動部３３に一対の第１軸部材３３２ａ、３３２ｂが取り付けられたが、逆に、一対の第１軸部材３３２ａ、３３２ｂが一対の第１および第２サブアーム部３４ａ、３４ｂに取り付けられ、各軸受け部３４１ａ、３４１ｂが回動部３３に設けられても良い。
【００３８】
第２台板５は、第１台板４と同様に、ＸＹ平面に平行な面広がりを持つ板状の部材であり、第１台板４と平行となるように、オプション部６を介して第１台板４に取り付けられる。
【００３９】
オプション部６は、第１台板４に支持された、目的物Ｓの目的面ＳＡを対象物の対象面に倣わせる保持部１、中間部２およびバランサ部３に、所定の機能を付加する機構である。本実施形態では、オプション部６は、対象物の対象面と目的物Ｓの目的面ＳＡとを離接する離接方向に保持部１を移動させる移動機構と、当該倣い装置Ｄを水平方向ではない他の方向、特に鉛直方向で好適に使用可能とするために、当該倣い装置Ｄを水平方向ではない他の方向で使用する場合に、第１台板４および第１台板４上で支持される各部材と釣り合いをとるバランサ機構とを備える。これら各機能を実現するために、オプション部６は、例えば、図８等に示すように、ガイドレール６１と、摺動部６２（６２ａ、６２ｂ）と、係合部６３（６３ａ、６３ｂ）と、第２ウェイト部６４（６４ａ、６４ｂ）と、付勢部６５（６５ａ、６５ｂ）とを備える。
【００４０】
ガイドレール６１は、前記離接方向に延び、第２台板５に配設される、摺動部６２を案内するための突条の部材である。本実施形態では、例えば、前記離接方向は、前記連結方向（Ｘ軸方向）であり、ガイドレール６１は、長尺な角柱状の部材であり、前記長尺な方向を前記離接方向（前記連結方向、Ｘ軸方向）に沿わせて、略中央で第２台板５上に取り付けられている。
【００４１】
摺動部６２は、ガイドレール６１に摺動可能に取り付けられ、第１台板４に取り付けられる部材である。本実施形態では、摺動部６２は、第１台板４を２箇所で支持するために、２個の第１および第２サブ摺動部６２ａ、６２ｂを備える。第１および第２サブ摺動部６２ａ、６２ｂは、それぞれ、ガイドレール６１に摺動可能に取り付けるために、突条のガイドレール６１の外形状に応じた形状を持ち前記離接方向に延びる溝部を底面に持つ直方体形状の部材である。第１サブ摺動部６２ａは、ガイドレール６１における一方端（−Ｘ軸方向の端）の部分に前記溝部で摺動可能に取り付けられ、その上面には第１台板４の裏面が当接し、第１台板４が固定的に取り付けられる。第２サブ摺動部６２ｂは、ガイドレール６１における他方端（＋Ｘ軸方向の端）の部分に前記溝部で摺動可能に取り付けられ、その上面には第１台板４の裏面が当接し、第１台板４が固定的に取り付けられる。
【００４２】
これらガイドレール６１および摺動部６２は、前記移動機構の一例に相当する。このようなガイドレール６１および摺動部６２を備える移動機構では、第１台板４に取り付けられた摺動部６２が、前記離接方向に延びるガイドレール６１に案内されることで、前記離接方向に保持部１を移動できる。
【００４３】
第２ウェイト部６４は、当該倣い装置Ｄを水平方向ではない他の方向で使用する場合に、第１台板４および第１台板４上で支持される各部材による自重によって、目的物Ｓの目的面ＳＡが対象物の対象面に接近する方向に力が、第１台板４に働く際に、これに対向する力（対抗力）を生じさて第１台板４に作用させ、第１台板４および第１台板４上で支持される各部材と釣り合いをとるための部材である。第２ウェイト部６４は、本実施形態では、ガイドレール６１の両側から前記対抗力を生じさせるために、互いに同構造の、一対の第１および第２サブウェイト部６４ａ、６４ｂを備える。これら一対の第１および第２サブウェイト部６４ａ、６４ｂは、それぞれ、所定の重量を持ち、扁平な略直方体形状のサブウェイト本体部６４１ａ、６４１ｂと、前記サブウェイト本体部６４１ａ、６４１ｂの一側面から延設される略台形板状の第１延設部６４２ａ、６４２ｂと、前記第１延設部６４２ａ、６４２ｂの一側面からさらに延設される矩形板状の第２延設部６４３ａ、６４３ｂと、前記第１延設部６４３ａ、６４３ｂに設けられた、例えば貫通開口やボールベアリング等の軸受け部６４４ａ、６４４ｂと、前記離接方向に直交する方向（本実施形態では前記第１および第２支点の第２軸方向、Ｚ軸方向）に立設するように前記第２延設部６４３ａ、６４３ｂに設けられた円柱状の係合突部（係合ピン）６４５ａ、６４５ｂとを備える。
【００４４】
第２台板５における他方端（＋Ｘ軸方向の端）の部分の上面両側には、それぞれ、前記離接方向に直交する方向（本実施形態では前記第１および第２支点の第２軸方向、Ｚ軸方向）に立設するように円柱状の一対の第１および第２支持軸５１ａ、５１ｂが設けられている。第１サブウェイト部６４ａは、その前記第１延設部６４２ａに設けられた前記軸受け部６４４ａが前記第１支持軸５１ａにその軸回りに回動可能に取り付けられることで、第２台板５に取り付けられる。同様に、第２サブウェイト部６４ｂは、その前記第１延設部６４２ｂに設けられた前記軸受け部６４４ｂが前記第２支持軸５１ｂにその軸回りに回動可能に取り付けられることで、第２台板５に取り付けられる。
【００４５】
係合部６３は、第２ウェイト部６４を第１台板４に係合するための部材である。本実施形態では、第２ウェイト部６４が一対の第１および第２サブウェイト部６４ａ、６４ｂを備えることから、これに対応して一対の第１および第２サブ係合部６３ａ、６３ｂを備える。これら一対の第１および第２サブ係合部６３ａ、６３ｂは、それぞれ、板状の部材であり、その略中央位置には、前記離接方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に長尺な長円形の開口部６３１ａ、６３１ｂが設けられている。なお、前記開口部６３１ａ、６３１ｂは、凹部（凹溝）であっても良い。第１サブ係合部６３ａは、その開口部６３１ａに、第１サブウェイト部６４ａにおける係合突部６４５ａの先端部分を入れ込むことで、第１サブウェイト部６４ａに取り付けられ、さらに、その上面で第１台板４の裏面に当接して第１台板４に取り付けられる。同様に、第２サブ係合部６３ｂは、その開口部６３１ｂに、第２サブウェイト部６４ｂにおける係合突部６４５ｂの先端部分を入れ込むことで、第２サブウェイト部６４ｂに取り付けられ、さらに、その上面で第１台板４の裏面に当接して第１台板４に取り付けられる。
【００４６】
付勢部６５は、第１台板４に所定の付勢力を与えるための部材である。付勢部６５は、当該倣い装置Ｄを水平方向ではない他の方向に位置させた後に再び当該倣い装置Ｄを水平方向に位置させた場合に、第２ウェイト部６４（６４ａ、６４ｂ）を、当該倣い装置Ｄを水平方向に位置させた場合の初期位置に復帰させる。付勢部６５は、第２ウェイト部６４と同様に、本実施形態では、ガイドレール６１の両側から前記付勢力を生じさせるために、互いに同構造の、一対の第１および第２サブ付勢部６５ａ、６５ｂを備える。これら一対の第１および第２サブ付勢部６５ａ、６５ｂは、それぞれ、第１引張りコイルばね６５１ａ、６５１ｂと、第１取付部材６５２ａ、６５２ｂと、第２取付部材６５３ａ、６５３ｂとを備える。第１引張りばね６５１ａは、その一方端が第１取付部材６５２ａに取り付けられ、その他方端が第２取付部材６５３ａに取り付けられる。第２取付部材６５３ａは、第２台板５における前記離接方向（前記連結方向、Ｘ軸方向）の一方端側に設けられた、例えば第２台板５から突設する突片等の取付部５２ａに取り付けられ、これによって第１引張りばね６５１ａは、第２台板５に連結される。第１取付部材６５２ａは、第１台板４における前記連結方向（前記離接方向、Ｘ軸方向）の所定の位置（例えば略中央位置）に設けられた、例えば開口部等の取付部に取り付けられ、これによって第１引張りばね６５１ａは、第１台板４に連結される。同様に、第２引張りばね６５１ｂは、その一方端が第１取付部材６５２ｂに取り付けられ、その他方端が第２取付部材６５３ｂに取り付けられる。第２取付部材６５３ｂは、第２台板５における前記離接方向（前記連結方向、Ｘ軸方向）の一方端側に設けられた、例えば第２台板５から突設する突片等の取付部５２ｂに取り付けられ、これによって第２引張りばね６５１ｂは、第２台板５に連結される。第１取付部材６５２ｂは、第１台板４における前記連結方向（前記離接方向、Ｘ軸方向）の所定の位置（例えば略中央位置）に設けられた、例えば開口部等の取付部に取り付けられ、これによって第２引張りばね６５１ｂは、第１台板４に連結される。第１および第２引張りばね６５１ａ、６５１ｂの各ばね定数は、それぞれ、例えば第１台板４、第１台板状の各部材および第２ウェイト部６４等の重量等を考慮することによって、仕様に応じて適宜に設定される。
【００４７】
これら係合部６３、第２ウェイト部６４および付勢部６５は、前記バランサ機構の一例に相当する。当該倣い装置Ｄが水平方向ではない他の方向、特に鉛直方向で使用されると、第１台板４および第１台板４上で支持される各部材による自重によって、目的物Ｓの目的面ＳＡが対象物の対象面に接近する方向に力が、第１台板４に働く。ここで、上述の係合部６３、第２ウェイト部６４および付勢部６５を備えるバランサ機構では、第２ウェイト部６４による自重によって、第２ウェイト部６４には、前記支持軸周りに回動する力が作用し、この回動方向の力は、係合部６３に設けられた長円形の開口部にその係合突部が案内されることで、目的物Ｓの目的面ＳＡが対象物の対象面から離間する方向の力（対抗力）に変換される。すなわち、係合部６３に設けられた長円形の開口部は、いわゆるカム溝のように機能し、第２ウェイト部６４に設けられた係合突部は、いわゆるカムフロワのように機能する。これによって第１台板４および第１台板４上で支持される各部材と第２ウェイト部６４とは、釣り合いをとることができ、姿勢に応じて重力によって生じる負荷を一定にでき、倣い装置Ｄが水平方向ではない他の方向、特に鉛直方向でも使用できる。すなわち、倣い装置Ｄは、任意の姿勢で使用できる。この際に第２ウェイト部６４が自重により前記支持軸回りに回動すると、引張りばね６５１が伸長し、付勢力が生じる。そして、倣い装置Ｄが前記他の方向から水平方向にされると、前記付勢力によって、第２ウェイト部６４を、その初期位置に復帰させる。
【００４８】
次に、本実施形態の動作について説明する。図９は、図略の対象物の対象面に目的面を倣わせた状態にある前記倣い装置の斜視図である。図１０は、図９に示す前記倣い装置の上面図である。図１１は、図９に示す前記倣い装置の側面図である。図１２は、図１に示す前記倣い装置の動作を説明するための図である。図１３は、図１に示す前記倣い装置において、全体が角度θで傾いた場合での動作を説明するための図である。図１４は、図１に示す前記倣い装置において、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる場合での動作を説明するための図である。図１５は、図１４に示す場合での伸縮部に作用する力を説明するための図である。図１６は、前記対象物の対象面から前記目的物の目的面が離脱した場合での動作を説明するための図である。
【００４９】
このような構成の倣い装置Ｄでは、第１支点位置および第１重心位置がこの順で並ぶから、前記第１支点位置と前記第１重心位置とが互いに一致していない。すなわち、第１支点の第１軸の位置と第１重心位置とは、不一致であり、第１支点の第２軸の位置と第１重心位置とは、不一致である。特に、例えば光学特性測定器のように目的物Ｓの用途によっては、目的面ＳＡを対象面に対し安定的に位置させるために、目的面ＳＡに近い位置で目的物Ｓを支持したい要求があり、このような場合、前記第１支点位置と前記第１重心位置とが互いに一致しない。第１重心位置は、目的物Ｓを保持している場合における目的物Ｓおよび保持部１のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の位置である。図１ないし図８に示す例では、第１重心位置は、第１脚部１１（１１ａ、１１ｂ）を除く保持部１および目的物Ｓの重心の位置である。このように不一致であるため、倣い装置Ｄが、これら前記第１支点位置と前記第１重心位置とが鉛直線上に並ばない方向、例えば水平方向で使用されると、目的物Ｓと保持部１（上述の例では第１脚部１１を除く）とは、これらの自重で前記第１支点周りに回動する。ここで、上記倣い装置Ｄは、前記第１支点位置、前記第１重心位置、前記屈曲位置、前記第２支点位置および前記第２重心位置がこの順で並び、保持部１には、中間部２を介して、第２支点周りで回動するバランサ部３が連結されている。このため、目的物Ｓと保持部１とがこれらの自重で前記第１支点周りに回動しても、目的面ＳＡが対象面に倣う位置で前記回動を停止することが可能となる。例えば、図９ないし図１１に示すように、図略の対象物の対象面に目的物Ｓの目的面ＳＡを倣わせると、中間部２の自在継手２１が屈曲して目的物Ｓおよび保持部１とバランサ部３とがバランスし、この結果、目的面ＳＡが対象面に倣う位置で前記回動が停止する。したがって、上記倣い装置Ｄは、鉛直方向だけでなく他の方向、特に水平方向にも使用できる。
【００５０】
以下、このような倣い装置Ｄの動作について、一例として、説明の簡単化のために、目的物Ｓの目的面を対象物の対象面に当接させていない待機状態において、第１支点位置、第１重心位置、屈曲位置、第２支点位置および第２重心位置の各位置が同一直線上に位置するケースについて、力学的により具体的に説明する。前記第１および第２支点の各第１軸回り（Ｙ軸回り）と前記第１および第２支点の各第２軸回り（Ｚ軸回り）とは、同様に説明できるので、以下では、これらを区別せずに、第１および第２支点周りで説明する。
【００５１】
まず、バランサ部の重量について考える。図１２において、目的物を保持している場合における目的物および保持部のうちの第１支点周りに回動する部分の第１重心位置Ｐ２に作用する負荷をＦ１とし、バランサ部のうちの第２支点周りに回動する部分の第２重心位置Ｐ５に作用する負荷をＦ２とし、中間部の屈曲位置Ｐ３に作用する負荷をＦ３とし、第１支点位置Ｐ１から第１重心位置Ｐ２までの第１距離をＬ１とし、第１重心位置Ｐ２から屈曲位置Ｐ３までの第２距離をＬ２とし、屈曲位置Ｐ３から第２支点位置Ｐ４までの第３距離をＬ３とし、第２支点位置Ｐ４から第２重心位置Ｐ５までの第４距離をＬ４とした場合、第２支点位置Ｐ２で次式ｆｏｒｍ−１が成り立ち、次式ｆｏｒｍ−２で系が釣り合う。このため、負荷Ｆ２は、次式ｆｏｒｍ−３で表される。
【００５２】
式ｆｏｒｍ−１；Ｌ３・Ｆ３＝Ｌ４・Ｆ２
式ｆｏｒｍ−２；Ｌ１・Ｆ１＝Ｌ２・Ｆ３
式ｆｏｒｍ−３；Ｆ２＝｛（Ｌ１・Ｌ３）／（Ｌ２・Ｌ４）｝・Ｆ１
【００５３】
したがって、各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５がそれぞれバランスのとれる位置関係に設定するために、目的物を保持している場合における目的物および保持部のうちの第１支点周りに回動する部分の質量をｍ１とした場合、バランサ部のうちの第２支点周りに回動する部分の質量ｍ２は、次式１を満たせば良い。
【００５４】
式１；ｍ２＝｛（Ｌ１・Ｌ３）／（Ｌ２・Ｌ４）｝・ｍ１
【００５５】
なお、重力加速度をｇとした場合、Ｆ１＝ｍ１・ｇ、Ｆ２＝ｍ２・ｇである。
【００５６】
このようにバランサ部の重さが設定されると、図１３に示すように、系全体が傾きθで傾いた場合でも、第１および第２支点位置Ｐ２、Ｐ５に作用するｃｏｓ成分が等しくなり（Ｆ１・ｃｏｓθ＝Ｆ２・ｃｏｓθ）、系全体の釣り合いが維持される。
【００５７】
一方、目的物を対象物に接触させると、図１４に示すように、目的物と対象物との接触点Ｐ６で力Ｆ４が働くことで中間部２の屈曲位置Ｐ３（図１ないし図８に示す例では自在継手２１）に、図１４に示す紙面上方向Ａの力が作用する。このため、図１５に示すように、目的物の目的面が対象物の対象面に対して倣う。このとき、中間部が伸びる（図１ないし図８に示す例では伸縮部（伸縮機構）２２が伸びる）。
【００５８】
中間部が、伸縮した場合に伸縮前の元の長さに復帰させる復帰部をさらに備える場合、例えば図１ないし図８に示す例では中間部２が復帰ばね２２４を備える場合、目的物が対象物から離間すると、図１６に示すように、復帰部（復帰ばね２２４）により、中間部の屈曲位置Ｐ３（図１ないし図８に示す例では自在継手２１）に、図１６に示す紙面上方向Ｂの復元力が作用する。このため、系全体が釣り合う方向に動作し、倣い装置Ｄは、図１２に示す待機状態の姿勢に復帰する。
【００５９】
本実施形態における倣い装置Ｄは、このように動作するから、鉛直方向だけでなく他の方向、特に水平方向にも使用できる。
【００６０】
上記倣い装置Ｄは、上記式１を満たすので、上述のように、目的物Ｓを保持している場合であって目的面ＳＡを対象面に当接させていない待機状態である場合に、第１支点位置Ｐ１、第１重心位置Ｐ２、屈曲位置Ｐ３、第２支点位置Ｐ４および第２重心位置Ｐ５を同一直線上に位置させ、目的物Ｓおよび保持部１とバランサ部３とをバランスさせることができる。
【００６１】
上記倣い装置Ｄは、復帰部（上述の例では復帰ばね２２４）を備えるので、目的面ＳＡが対象面から離脱した場合に、保持部１、中間部２およびバランサ部３の姿勢を元の状態に復帰させることができる。さらに、上述の式１を完全に満たさない場合でも、前記復帰部に作用する復元力によって、前記保持部と前記バランサ部とをバランス（均衡）させることができる。
【００６２】
上記倣い装置Ｄは、前記第１および第２支点がそれぞれ第１軸回りの回動および第２軸回りの回動を行うための線形独立な２方向の２軸、上述の例では、Ｙ軸およびＺ軸であるので、２自由度で目的面ＳＡを対象面に倣わせることができる。
【００６３】
上記倣い装置Ｄは、対象面と目的面ＳＡとを離接する離接方向に保持部１を移動させる移動機構６１、６２（６２ａ，６２ｂ）をさらに備えている。このため、上記倣い装置Ｄは、さらに１自由度を加えた３自由度で目的面ＳＡを対象面に倣わせることができる。上記倣い装置Ｄは、目的面ＳＡを対象面に倣わせた場合に、目的面ＳＡを対象面から離間する方向に逃がすことができるので、目的面ＳＡによって対象面に衝撃や過荷重を与えることを回避することが可能となる。
【００６４】
なお、上述の倣い装置Ｄでは、載置部１４は、いわゆる２軸のジンバルで２軸それぞれで回動自在に支持されたが、図１７に示すように、球面軸受で回転自在に支持されても良い。図１７は、第１変形形態の倣い装置を説明するための図である。この場合では、載置部１４ａは、例えば、目的物Ｓを収容する箱形筐体であり、前記箱形筐体の他方側面が球面軸受１６の球面形状に対応する球面形状を有し、載置部１４ａおよび球面軸受１６それぞれに、互いに吸引する磁力が作用するように、各磁石（不図示）が配設される。これによって載置部１４ａは、球面軸受１６に摺動可能に保持される。球面軸受１６は、第１台板４に固定的に取り付けられることで第１台板４上に配設され、中間部２の自在継手２１は、球面軸受１６に固定的に取り付けられる。
【００６５】
また、上述の倣い装置Ｄでは、中間部２に伸縮部（伸縮機構）２２を設けたが、図１８に示すように、第２支点位置Ｐ４がＸ軸方向に摺動する機構でも良い。図１８は、第２変形形態の倣い装置を説明するための図である。この場合、第２支点位置Ｐ４がＸ軸方向に摺動するように、ガイドレール（不図示）が配設される。これによって保持部１が第１支点周りに回動すると、第２支点に−Ｘ軸方向（紙面左方向）の力が作用し、第２支点位置Ｐ４が前記ガイドレールに案内されて摺動する。前記ガイドレールは、第１台板４に固定的に取り付けられ、第２脚部３２は、前記ガイドレールにＸ軸方向に摺動可能に保持される。
【００６６】
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【００６７】
一態様にかかる倣い装置は、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる倣い装置であって、第１支点周りに回動し、前記目的物を保持する保持部と、前記保持部に一方端で連結され、連結方向を除いて自由度を持つ中間部と、前記中間部の他方端に連結され、前記第１支点と異なる第２支点周りに回動するバランサ部とを備え、前記第１支点の第１支点位置、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、前記中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置および前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、この順で並んで位置する。好ましくは、上述の倣い装置において、前記中間部は、柱状または筒状に形成された弾性ゴム体である。好ましくは、上述の倣い装置において、前記中間部は、前記保持部に一方端で連結され、前記連結方向に直交する任意の方向に曲がる自在継手（ユニバーサルジョイント、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｊｏｉｎｔ）と、前記自在継手の他方端に連結され、前記連結方向に沿って伸縮する伸縮部（伸縮機構）とを備える。
【００６８】
このような倣い装置では、第１支点位置および第１重心位置がこの順で並ぶから、前記第１支点位置と前記第１重心位置とが互いに一致しないため、倣い装置が、これら前記第１支点位置と前記第１重心位置とが鉛直線上に並ばない方向、例えば水平方向で使用されると、前記目的物と前記保持部とは、これらの自重で前記第１支点周りに回動する。ここで、上記倣い装置は、前記第１支点位置、前記第１重心位置、前記屈曲位置、前記第２支点位置および前記第２重心位置がこの順で並び、前記保持部には、前記中間部を介して、第２支点周りで回動するバランサ部が連結されているため、前記目的物と前記保持部とがこれらの自重で前記第１支点周りに回動しても、目的面が対象面に倣う位置で前記回動を停止することが可能となる。したがって、上記倣い装置は、鉛直方向だけでなく他の方向、特に水平方向にも使用できる。
【００６９】
他の一態様では、上述の倣い装置において、前記第１支点の第１支点位置、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの前記第１支点周りに回動する部分の重心の第１重心位置、前記中間部の屈曲点の屈曲位置、第２支点位置および前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の重心の第２重心位置は、それぞれバランスのとれる位置関係に設定されている。
【００７０】
他の一態様では、上述の倣い装置において、前記第１重心位置に作用する負荷をＦ１とし、前記第１支点位置から前記第１重心位置までの第１距離をＬ１とし、前記第１重心位置から前記屈曲位置までの第２距離をＬ２とし、前記屈曲位置から前記第２支点位置までの第３距離をＬ３とし、前記第２支点位置から前記第２重心位置までの第４距離をＬ４とし、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部のうちの第１支点周りに回動する部分の質量をｍ１とした場合に、前記バランサ部のうちの前記第２支点周りに回動する部分の質量ｍ２は、次式１を満たす。
【００７１】
式１；ｍ２＝｛（Ｌ１・Ｌ３）／（Ｌ２・Ｌ４）｝・ｍ１
【００７２】
このような倣い装置は、上記式１を満たすので、目的物を保持している場合であって前記目的面を対象面に当接させていない待機状態である場合に、第１支点位置、第１重心位置、屈曲位置、第２支点位置および第２重心位置を同一直線上に位置させ、前記目的物および前記保持部と前記バランサ部とをバランス（均衡）させることができる。
【００７３】
他の一態様では、これら上述の倣い装置において、前記第１および第２支点は、それぞれ、第１軸回りの回動および第２軸回りの回動を行うための線形独立な２方向の２軸である。好ましくは、上述の倣い装置において、板状の台板をさらに備え、前記保持部は、前記台板に立脚する第１脚部と、前記第１脚部に対し前記第１支点の第１軸回りに回動する第１環状部と、前記第１環状部に対し前記第１支点の第２軸回りに回動する第２環状部と、前記第１または第２環状部に連結し、前記第１および第２軸それぞれに直交する連結方向に延び、前記目的物を載せる載置部とを備える。好ましくは、前記第１脚部は、離間して前記台板に立脚する一対の第１および第２サブ脚部を備え、前記載置部は、前記第１および第２サブ脚部間に配置される。好ましくは、上述の倣い装置において、板状の台板をさらに備え、前記バランサ部は、前記台板に立脚する第２脚部と、前記第２脚部に対し前記第２支点の第２軸回りに回動する回動部と、前記回動部に対し前記第２支点の第１軸回りに回動し前記連結方向に沿って延びるアーム部と、前記アーム部に連結するウェイトとを備える。
【００７４】
このような倣い装置は、２自由度で目的面を対象面に倣わせることができる。
【００７５】
他の一態様では、これら上述の倣い装置において、前記中間部は、屈曲姿勢から元の姿勢に復帰させる復帰部をさらに備える。好ましくは、上述の倣い装置において、前記復帰部は、コイルばね（復帰ばね）である。
【００７６】
このような倣い装置は、目的面が対象面から離脱した場合に、保持部、中間部およびバランサ部の姿勢を元の状態に復帰させることができる。さらに、上述の式１を完全に満たさない場合でも、前記復帰部に作用する復元力によって、前記保持部と前記バランサ部とをバランス（均衡）させることができる。
【００７７】
他の一態様では、これら上述の倣い装置において、前記対象面と前記目的面とを離接する離接方向に前記保持部を移動させる移動機構をさらに備える。好ましくは、上述の倣い装置において、前記保持部、前記中間部および前記バランサ部を載せる板状の第１台板と、板状の第２台板とをさらに備え、前記移動機構は、前記離接方向に延び、前記第２台板に配設されるガイドレールと、前記ガイドレールに摺動可能に取り付けられ、前記第１台板に取り付けられる摺動部とを備える。
【００７８】
このような倣い装置は、３自由度で目的面を対象面に倣わせることができる。上記倣い装置は、目的面を対象面に倣わせた場合に、目的面を対象面から離間する方向に逃がすことができるので、目的面によって対象面に衝撃や過荷重を与えることを回避することが可能となる。
【００７９】
他の一態様では、これら上述の倣い装置において、前記目的物を保持している場合における前記目的物および前記保持部、前記中間部ならびに前記バランサ部における姿勢に応じて重力によって生じる負荷を一定にするための第２バランサ部をさらに備える。
【００８０】
このような倣い装置は、第２バランサ部をさらに備えるので、任意の姿勢で使用できる。
【００８１】
他の一態様では、これら上述の倣い装置において、前記目的物をさらに備え、前記目的物は、所定の光学特性を測定する光学特性測定器である。好ましくは、上述の倣い装置において、前記光学特性測定器は、輝度を測定する輝度計、色を測定する測色計、または、色彩および輝度を測定する色彩輝度計である。好ましくは、前記光学特性測定器は、直方体形状の箱形筐体を備え、前記箱形筐体の一方端面は、外方向に突出する曲面を持ち、前記曲面の頂部には、測定対象物の測定面に臨み前記測定面からの測定光を取り入れる測定開口が形成され、前記目的面は、前記測定開口の開口面である。
【００８２】
これによれば、目的物を搭載した倣い装置が提供できる。特に、前記目的物が光学特性測定器である場合、一般に、例えば規格等で予め規定されたジオメトリで光学特性を測定する必要があるが、目的面（光学特性測定器における測定開口の開口面）を対象面（測定面）に倣わせることができるので、前記ジオメトリで光学特性を測定でき、より高精度に光学特性を測定できる。
【００８３】
この出願は、２０１８年２月９日に出願された日本国特許出願特願２０１８−２１５８５を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【００８４】
本発明の実施形態が詳細に図示され、かつ、説明されたが、それは単なる図例及び実例であって限定ではない。本発明の範囲は、添付されたクレームの文言によって解釈されるべきである。
【００８５】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明によれば、対象物の対象面に、目的物の目的面を倣わせる倣い装置が提供できる。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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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【国際調査報告】
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