JP3042467B2 - 熱応力吸収保持機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光学機器を
機器台（光学台）に保持する場合に使用して好適な熱応
力吸収保持機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱応力吸収保持機構は、
種々のものが採用されており、例えば図８（ａ）および
（ｂ）に示すように構成されている。これを同図に基づ
いて説明すると、同図において、符号１００で示す熱応
力吸収保持機構は、基台取付部１０１および熱応力吸収
部１０２を備えている。これにより、台座１０３に対し
て光学機器等の精密機器（図示せず）を載置可能な基台
１０４が保持される。

【０００３】基台取付部１０１は、各外径が互いに異な
る大小二つの保持軸１０１ａ，１０１ｂからなり、熱応
力吸収部１０２上に軸受１０５によって回動可能に保持
されている。基台取付部１０１の大径の保持軸１０１ａ
は熱応力吸収部１０２の上方に位置付けられ、小径の保
持軸１０１ｂは基台１０４の下方に位置付けられてい
る。

【０００４】熱応力吸収部１０２は、同一平面内でそれ
ぞれが互いに直交する水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）
に開口する貫通孔１０２ａ，１０２ｂを有し、台座１０
３上に取り付けられている。

【０００５】このように構成された熱応力吸収保持機構
において、環境温度が変化すると、線膨張係数や断面形
状の相異によって台座１０３および基台１０４に熱歪が
発生し、台座１０３に対して基台１０４が変位（相対変
位）する。すなわち、台座１０３および基台１０４に熱
歪が発生すると、この熱歪が基台取付部１０１を介して
熱応力吸収部１０２に作用する。このとき、熱応力吸収
部１０２が図９に示すように弾性変形してＸ軸およびＺ
軸の二軸（あるいはＹ軸およびＺ軸の二軸）で形成する
面内で傾動し、台座１０３および基台１０４において発
生する熱応力が吸収される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の熱応力
吸収保持機構においては、熱応力吸収部１０２に同一平
面内でそれぞれが互いに直交する方向に開口する貫通孔
１０２ａ，１０２ｂが設けられており、このため台座１
０３および基台１０４に熱歪が発生すると、基台１０４
が台座１０３に対して三軸（Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸）方
向に移動していた。この結果、基台１０４が水平方向に
移動するばかりか、垂直方向にも移動し、すなわち高さ
方向にも変位が生じ、高精度のアライメントを必要とす
る例えばレーザ機器等の光学機器（図示せず）を保持す
る場合には適用することができないという問題があっ
た。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、環境温度の変化によって台座および基台に熱歪
が発生しても、基台の高さ方向変位の発生を防止するこ
とができ、もって高精度のアライメントを必要とする光
学機器を保持する場合に適用することができる熱応力吸
収保持機構の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の熱応力吸収保持機構は、機
器載置用の基台を台座に対して保持する脚部材であっ
て、この脚部材が、垂直方向に移動規制され水平方向に
移動可能な基台取付部と、この基台取付部の水平方向移
動に応動して弾性変形する熱応力吸収部とを有する構成
としてある。したがって、台座および基台に熱歪が発生
すると、基台取付部の垂直方向移動を規制するととも
に、水平方向移動を許容しながら、この水平方向移動に
応動して熱応力吸収部が弾性変形し、台座および基台の
熱応力が吸収される。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱
応力吸収保持機構において、基台取付部が一直線方向に
移動可能である構成としてある。したがって、台座およ
び基台に熱歪が発生すると、基台取付部の垂直方向移動
を規制するとともに、水平一直線方向移動を許容しなが
ら、この水平方向移動に応動して熱応力吸収部が弾性変
形し、台座および基台に発生する熱応力が吸収される。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の熱
応力吸収保持機構において、基台取付部が水平面内で移
動可能である構成としてある。したがって、台座および
基台に熱歪が発生すると、基台取付部の垂直方向移動を
規制するとともに、水平方向移動を許容しながら、これ
ら水平方向移動に応動して熱応力吸収部が弾性変形し、
台座および基台に発生する熱応力が吸収される。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１，２また
は３記載の熱応力吸収保持機構において、熱応力吸収部
の全体および基台取付部の一部を収納するケースを台座
に配設した構成としてある。したがって、ケースによっ
て収納される熱応力吸収部の全体および基台取付部の一
部が保護される。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項４記載の熱
応力吸収保持機構において、ケースに基台取付部の一直
線移動方向に延在する長孔を設け、この長孔を挿通する
ピンを基台取付部に設けた構成としてある。したがっ
て、ピンが基台取付部と共に長孔の延在方向に移動し、
この移動に応動して熱応力吸収部が弾性変形する。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項４記載の熱
応力吸収保持機構において、基台取付部に水平方向に突
出するピンを設け、このピンを基台取付部の一直線移動
方向に案内するスライド機構をケースに取り付けた構成
としてある。したがって、ピンがスライド機構による案
内方向に基台取付部と共に移動し、この移動に応動して
熱応力吸収部が弾性変形する。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項５または６
記載の熱応力吸収保持機構において、基台取付部とケー
スとの間にピンが挿通するスペーサを介在させた構成と
してある。したがって、基台取付部とケースとの間に介
在するスペーサによって基台取付部の一直線方向移動を
除く水平方向移動が規制される。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項７記載の熱
応力吸収保持機構において、スペーサを基台取付部およ
びケースのうちいずれか一方の部位に取り付けた構成と
してある。したがって、基台取付部あるいはケースに取
り付けられたスペーサによって基台取付部の一直線方向
移動を除く水平方向移動が規制される。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項７または８
記載の熱応力吸収保持機構において、スペーサと基台取
付部間およびケースとスペーサ間のうち少なくとも一方
の部位間に低摩擦処理が施されている構成としてある。
したがって、スペーサと基台取付部間およびケースとス
ペーサ間のうち少なくとも一方の部位間に施された低摩
擦処理によってケースに対する基台取付部の移動が円滑
に行われる。

【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項５〜９の
うちいずれか一記載の熱応力吸収保持機構において、ピ
ンが単一のピンからなり、このピンを断面矩形状のピン
によって形成した構成としてある。したがって、単一の
ピンによって基台取付部の回動がピン軸線回りに規制さ
れる。

【００１８】請求項１１記載の発明は、請求項５〜９の
うちいずれか一記載の熱応力吸収保持機構において、ピ
ンが基台取付部の一直線移動方向に並列する複数のピン
からなり、これら各ピンを断面円形状のピンによって形
成した構成としてある。したがって、複数のピンによっ
て基台取付部の垂直面内での回動が規制される。

【００１９】請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１
のうちいずれか一記載の熱応力吸収保持機構において、
熱応力吸収部がゴムからなる構成としてある。したがっ
て、台座および基台に熱歪が発生すると、基台取付部の
垂直方向移動を規制するとともに、水平方向移動を許容
しながら、この水平方向移動に応動してゴムが弾性変形
し、台座および基台に発生する熱応力が吸収される。

【００２０】請求項１３記載の発明は、請求項１〜１１
のうちいずれか一記載の熱応力吸収保持機構において、
熱応力吸収部がスプリングからなる構成としてある。し
たがって、台座および基台に熱歪が発生すると、基台取
付部の垂直方向移動を規制するとともに、水平方向移動
を許容しながら、この水平方向移動に応動してスプリン
グが弾性変形し、台座および基台に発生する熱応力が吸
収される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図１（ａ）および（ｂ）は本
発明の第一実施形態に係る熱応力吸収保持機構を示す正
面図とそのＡ−Ａ断面図、図２は図１（ｂ）のＢ−Ｂ断
面図である。同図において、符号１で示す機器台は、台
座２と熱応力吸収保持機構３と熱応力非吸収保持機構４
と基台５とを備えている。台座２は、偏平な保持面２ａ
を有し、水平面上に配置されている。

【００２２】熱応力吸収保持機構３は、基台取付部６と
熱応力吸収部７とケース８とスペーサ９とを有する可動
用の脚部材からなり、台座２と基台５との間に配設され
ている。

【００２３】基台取付部６は、垂直方向に移動規制さ
れ、水平方向に移動可能な基台取付部からなり、基台５
の下方端面に接着剤等によって取り付けられている。基
台取付部６の両側面には、それぞれが互いに反対の側に
水平方向に沿って突出する断面矩形状のピン１０，１１
が取り付けられている。これら各ピン１０，１１の表面
には、例えばフッ素樹脂を塗布することにより低摩擦処
理が施されている。これにより、後述する長孔内におけ
る各ピン１０，１１の移動が円滑に行われる。

【００２４】熱応力吸収部７は、基台取付部６の水平方
向移動に応動して弾性変形する例えばゴムからなり、基
台取付部６の下方端面とケース８の底部内面との間に接
着剤等によって介装されている。これにより、台座２お
よび基台５に発生する熱応力が吸収される。

【００２５】ケース８は、上方に開口し熱応力吸収部７
の全体および基台取付部６の一部を収納する角形筒から
なり、台座２の保持面２ａと熱応力吸収部７の下方端面
との間に接着剤等によって介装されている。これによ
り、熱応力吸収部７の全体および基台取付部６の一部が
保護される。

【００２６】ケース８には、基台取付部６の一直線移動
方向に延在し、かつ各ピン１０，１１が挿通する長孔１
２，１３が設けられている。これにより、基台取付部６
の移動時に各ピン１０，１１が各長孔１２，１３の延在
方向に移動する。すなわち、基台取付部６の垂直方向移
動が規制（拘束）されるとともに、水平方向移動が許容
される。

【００２７】スペーサ９は、各ピン１０，１１が挿通す
る二つの角形筒からなり、基台取付部６のピン取付面と
各長孔１２，１３の開口周縁との間に着脱自在に配設さ
れている。これにより、基台取付部６の水平一直線方向
（±Ｙ方向）移動が規制される。また、スペーサ９を着
脱することにより、二方向（±Ｙ方向と±Ｚ方向）移動
規制と一方向（±Ｚ方向）移動規制の各機構を互いに簡
単に変更することが可能である。

【００２８】スペーサ９の一方側開口端面とケース８の
内面間および基台取付部６のピン取付面とスペーサ９の
他方側端面間には、フッ素樹脂を塗布することにより低
摩擦処理が施されている。これにより、ケース８に対す
る基台取付部６の移動が円滑に行われる。

【００２９】熱応力非吸収保持機構４は、熱応力吸収保
持機構３に並列する固定用の脚部材からなり、台座２と
基台５との間に配設されている。基台５は、台座２に熱
応力保持機構３および熱応力非保持機構４を介して保持
されており、上面には光学機器等の精密機器（図示せ
ず）が載置される。

【００３０】このように構成された熱応力吸収保持機構
の動作につき、図３（ａ）および（ｂ）を用いて説明す
る。図３（ａ）および（ｂ）は本発明の第一実施形態に
係る熱応力吸収保持機構の動作を説明するために示す局
部断面図とそのＡ−Ａ断面図である。同図（ａ）におい
て、台座２および基台５に熱歪が発生すると、線膨張係
数および断面形状の相異によって基台５が台座２に対し
変位（相対変位）する。すなわち、熱応力非吸収保持機
構４を動作固定点（原点）として基台５が±Ｘ方向に変
位する。

【００３１】このとき、スペーサ９および長孔１２，１
３を挿通する各ピン１０，１１が＋Ｘ方向に移動するた
め、基台取付部６の垂直方向（±Ｚ方向）移動および水
平一直線方向（＋Ｙ方向）移動を規制するとともに、こ
の水平移動規制方向と直角な水平一直線方向（＋Ｘ方
向）移動を許容しながら、この水平方向移動に応動して
熱応力吸収部７が弾性変形（曲げ変形）し、台座２およ
び基台５に発生する熱応力が吸収（低減）される。ま
た、各ピン１０，１１の断面形状が矩形であるため、基
台取付部６のピン軸線回りの回動が規制される。

【００３２】一方、熱応力非吸収保持機構４を動作固定
点（原点）として基台５が−Ｘ方向に変位（相対変位）
する場合には、各ピン１０，１１が−Ｘ方向に移動する
ため、基台取付部６の±Ｚ方向移動および±Ｙ方向移動
を規制するとともに、基台取付部６の−Ｘ方向移動を許
容しながら、熱応力吸収部７が弾性変形（曲げ変形）
し、台座２および基台５に発生する熱応力が吸収され
る。

【００３３】したがって、本実施形態においては、台座
２および基台５に熱歪が発生しても、基台２の高さ方向
変位の発生を防止することができる。

【００３４】次に、本発明の第二実施形態につき、図４
（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）およ
び（ｂ）は本発明の第二実施形態に係る熱応力吸収保持
機構の動作を説明するために示す断面図で、同図におい
て図１〜図３とはスペーサの有無のみの相異であるた
め、動作についてのみ説明し、その構成の説明について
は省略する。ずなわち、台座２および基台５に熱歪が発
生すると、線膨張係数および断面形状の相異によって基
台５が熱応力非吸収保持機構４を動作固定点（原点）と
して±Ｘ方向および±Ｙ方向に台座２に対し変位（相対
変位）する。

【００３５】このとき、第一実施形態と同様に、各ピン
１０，１１が±Ｘ方向に移動するため、基台取付部６の
垂直方向（±Ｚ方向）移動を規制するとともに、±Ｘ方
向移動を許容しながら、この水平方向移動に応動して熱
応力吸収部７が弾性変形（曲げ変形）し、台座２および
基台５に発生する熱応力が吸収される。

【００３６】また、基台取付部６とケース８との間にス
ペーサ９が介在しないため、基台取付部６の±Ｙ方向移
動（長孔１２，１３の開口方向移動）を許容しながら、
この水平方向移動に応動して熱応力吸収部７が弾性変形
（曲げ変形）し、台座２および基台５に発生する熱応力
が吸収される。

【００３７】さらに、基台取付部６とケース８との間に
スペーサ９が介在しないことは、基台５が熱応力吸収保
持機構３の回りに台座２に対して水平面内で回動するよ
うに変位（相対変位）することがあり、この場合には基
台取付部６が水平面内で垂直線（Ｚ軸）回りに回動し、
この回動動作に応動して熱応力吸収部７が弾性変形（ね
じり変形）し、台座２および基台５に発生する熱応力が
吸収される。

【００３８】なお、各ピン１０，１１の断面形状が矩形
であるため、基台取付部６のピン軸線回りの回動が規制
されることは、第一実施形態と同様である。したがっ
て、本実施形態においては、第一実施形態と同様に、台
座２および基台５に熱歪が発生しても、基台５の高さ方
向変位の発生を防止することができる。

【００３９】なお、第一実施形態および第二実施形態に
おいては、各ピン１０，１１の断面形状が矩形である場
合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第
三実施形態として図５に示すようにピン２１，２２の断
面形状を円形としても差し支えない。この場合、ピン２
１，２２が長孔１２の延在方向（基部取付部６の移動方
向）に並列して基部取付部６に取り付けられている。こ
れにより、基台取付部６の垂直面内での回動が規制され
る。

【００４０】また、第一実施形態および第二実施形態に
おいては、熱応力吸収部７がゴムからなる場合について
説明したが、本発明はこれに限定されず、第四実施形態
として図６に示すように圧縮コイルスプリングからなる
ものでも第一実施形態および第二実施形態と同様の効果
を奏する。

【００４１】さらに、第一実施形態および第二実施形態
においては、各ピン１０，１１が長孔１２、１３の延在
方向に移動する構造である場合について説明したが、本
発明はこれに限定されず、第五実施形態として図７に示
すようにピン１０，１１（ピン１０のみ図示）を基台取
付部６の移動方向に案内するスライド機構４１をケース
８に取り付けてもよい。この場合、ピン１０がスライド
機構４１による案内方向に基台取付部６と共に移動し、
この移動に応動して熱応力吸収部７が弾性変形する。

【００４２】この他、第一実施形態においては、基台取
付部５とケース８との間にピン１０，１１が挿通するス
ペーサ９を単に介在させる場合について説明したが、本
発明はこれに限定されず、スペーサ９を基台取付部５お
よびケース８のうちいずれか一方の部位に取り付けても
勿論よい。この場合、スペーサ９と基台取付部５間およ
びケース８とスペーサ９間のうち少なくとも一方の部位
間に例えばフッ素樹脂を塗布して低摩擦処理を施すこと
により、ケース８に対する基台取付部６の移動が円滑に
行われる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
器載置用の基台を台座に対して保持する脚部材が、垂直
方向に移動規制され水平方向に移動可能な基台取付部
と、この基台取付部の水平方向移動に応動して弾性変形
する熱応力吸収部とを有するので、台座および基台に熱
歪が発生すると、基台取付部の垂直方向移動を規制する
とともに、水平方向移動を許容しながら、この水平方向
移動に応動して熱応力吸収部が弾性変形し、台座および
基台に発生する熱応力が吸収される。

【００４４】したがって、環境温度の変化によって台座
および基台に熱歪が発生しても、基台の高さ方向変位の
発生を防止することができるから、高精度のアライメン
トを必要とするレーザ機器等の光学機器を保持する場合
に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第一実施形態に
係る熱応力吸収保持機構を示す正面図とそのＡ−Ａ断面
図である。

【図２】図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明の第一実施形態に
係る熱応力吸収保持機構の動作を説明するために示す局
部断面図とそのＡ−Ａ断面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の第二実施形態に
係る熱応力吸収保持機構の動作を説明するために示す断
面図である。

【図５】本発明の第三実施形態に係る熱応力吸収保持機
構を示す正面図である。

【図６】本発明の第四実施形態に係る熱応力吸収保持機
構を示す断面図である。

【図７】本発明の第五実施形態に係る熱応力吸収保持機
構を示す正面図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は従来の熱応力吸収保持機
構を示す正面図とそのＡ−Ａ断面図である。

【図９】従来の熱応力吸収保持機構の動作を説明するた
めに示す正面図である。

【符号の説明】

１ 機器台 ２ 台座 ３ 熱応力吸収保持機構 ５ 基台 ６ 基台取付部 ７ 熱応力吸収部 ８ ケース ９ スペーサ １０，１１ ピン １２，１３ 長孔

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器載置用の基台を台座に対して保持す
   る脚部材であって、 この脚部材が、 垂直方向に移動規制され、水平方向に移動可能な基台取
   付部と、 この基台取付部の水平方向移動に応動して弾性変形する
   熱応力吸収部とを有することを特徴とする熱応力吸収保
   持機構。
2. 【請求項２】 前記基台取付部が一直線方向に移動可能
   であることを特徴とする請求項１記載の熱応力吸収保持
   機構。
3. 【請求項３】 前記基台取付部が水平面内で移動可能で
   あることを特徴とする請求項１記載の熱応力吸収保持機
   構。
4. 【請求項４】 前記熱応力吸収部の全体および前記基台
   取付部の一部を収納するケースを前記台座に配設したこ
   とを特徴とする請求項１，２または３記載の熱応力吸収
   保持機構。
5. 【請求項５】 前記ケースに前記基台取付部の一直線移
   動方向に延在する長孔を設け、この長孔を挿通するピン
   を前記基台取付部に設けたことを特徴とする請求項４記
   載の熱応力吸収保持機構。
6. 【請求項６】 前記基台取付部に水平方向に突出するピ
   ンを設け、このピンを前記基台取付部の一直線移動方向
   に案内するスライド機構を前記ケースに配設したことを
   特徴とする請求項４記載の熱応力吸収保持機構。
7. 【請求項７】 前記基台取付部と前記ケースとの間に前
   記ピンが挿通するスペーサを介在させたことを特徴とす
   る請求項５または６記載の熱応力吸収保持機構。
8. 【請求項８】 前記スペーサを前記基台取付部および前
   記ケースのうちいずれか一方の部位に取り付けたことを
   特徴とする請求項７記載の熱応力吸収保持機構。
9. 【請求項９】 前記スペーサと前記基台取付部間および
   前記ケースと前記スペーサ間のうち少なくとも一方の部
   位間に低摩擦処理が施されている請求項７または８記載
   の熱応力吸収機構。
10. 【請求項１０】 前記ピンが単一のピンからなり、この
    ピンを断面矩形状のピンによって形成したことを特徴と
    する請求項５〜９のうちいずれか一記載の熱応力吸収保
    持機構。
11. 【請求項１１】 前記ピンが前記基台取付部の一直線移
    動方向に並列する複数のピンからなり、これら各ピンを
    断面円形状のピンによって形成したことを特徴とする請
    求項５〜９のうちいずれか一記載の熱応力吸収保持機
    構。
12. 【請求項１２】 前記熱応力吸収部がゴムからなること
    を特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか一記載の熱
    応力吸収保持機構。
13. 【請求項１３】 前記熱応力吸収部がスプリングからな
    ることを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか一記
    載の熱応力吸収保持機構。