JP4500801B2 - 本体部が平行六面体の形状をなす部品とアクチュエータとを含んで構成される変形システム - Google Patents

Description

本発明は、本体部が平行六面体形状をなす部品であって、長手方向に湾曲を生じさせるように当該部品を変形させることが可能なアクチュエータに連結された部品を含んで構成される変形システムに関する。

鏡は、シンクロトロンの周辺分野において、湾曲率を変更させることでＸ線のビームの焦点を変更可能なように用いられることがよく知られている。

本発明は、そのような部品を変形させることが可能なシステムに関し、例えば鏡のような部品を支持構造として用いるという考えを基礎とするものである。そのために、その部品は、平行六面体の形状どころか、それを変形させる力を伝えることが可能な突出部を端部において有することで、より複雑な形状となっている。

そこで、本発明は、アクチュエータが連結されてそのアクチュエータにより長手方向に湾曲させられることによって変形させられる部品を含んで構成される変形システムであって、前記部品が、平行六面体形状をなして変形させられる本体部を有し、その本体部が、部品の形状が縦断面において伸ばされたＵ字形状となるように、両端部に突出部を保持していることを特徴とし、かつ、前記アクチュエータが、前記突出部の各々に部品を変形させる力を伝達するためにその突出部に作用する少なくとも１つの支点を有する２つのレバーを備え、さらに、それら２つのレバーの少なくとも一方が、前記部品の外側に配置された第１の支点（Ａ１，Ａ２）と、その第１の支点から前記突出部の端部（１３，１４）に向かって離れて前記突出部の内側の部分（１１’，１２’）に配置された第２の支点（Ｂ１，Ｂ２）とを有することを特徴とするところの、変形システムを提供する。

そのデバイスは、第１の支点と第２の支点との少なくとも一方が、少なくとも１つの剛性のある平坦な部材を含んで構成され、前記平坦な部材が、加えられる力を伝えるために少なくとも１つのボールと協同すること、詳しく言えば、前記アクチュエータから少なくとも１つのボールを介して力を受けて、その力を分散させることを特徴としてもよい。

前記少なくとも１つのボールは、それの周囲に配設された板ばねによって調心されてもよい。

そのデバイスは、第１の支点が、部品の外側に、有効的には中央部と一列に並び望ましくは本体部の前記突出部とは反対側の表面の近くに配置されたことを特徴としてもよい。

第１の支点と第２の支点との少なくとも一方が、２つの前記剛性のある平坦な部材を含んで構成されてもよい。その場合、第１の支点と第２の支点との少なくとも一方が、前記２つの剛性のある平坦な部材を覆う揺動体を含んで構成されてもよい。

本発明のその他の特徴や利点は、添付した図面を参照して、以下の説明で明らかにする。

図１に示す変形させられる部品Ｐは、２つの主要な概ね平らな面１５，１６の間に及んで変形させられる平行六面体の形状の中央部１０と、それの両端の各々にその中央部１０の平面から望ましくは垂直に延び出す突出部１１，１２とを有している。それら突出部１１，１２によって、部品Ｐは、軸方向の断面で見れば、伸ばされたＵ字形状とされている。それら突出部は、中央部１０を変形させるために突出部１１，１２に力が加えられる場合において、極僅かにしか変形しないように、比較的堅固なものとされている。

部品Ｐは、特には鏡であるが、例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ₂，ＳｉＣ，ゼロデュア（ショット社のトレードマーク），ＵＬＥ（コーニング社のトレードマーク）のような材料、あるいは、ガラス製やクリスタルガラス製のその他の材料からなる単一のブロックから加工されることが望ましい。

部品Ｐは、突出部１１についての支点Ａ１，Ｂ１と突出部１２についての支点Ａ２，Ｂ２とを介してそれら突出部１１，１２に作用するレバーによって、変形させられる（図１参照）。支点Ａ１，Ａ２は、突出部１１，１２の内側部１１’，１２’に位置させられており、突出部１１，１２の各々の固定されていない端１３，１４のすぐそばであることが望ましい。支点Ｂ１，Ｂ２は、部品Ｐの外側に配設されており、中央部１０と一列であると有効であり、部品Ｐにおける突出部１１，１２の反対側の面１５のできる限り近くであることが望ましい。

部品Ｐの本体部１０を曲げるために、モーメントが働くような力が、その部品の２つの端部に伝えられる。このため、それら端部の各々に、レバーが固定されることが望ましい。シリンダ２５とロッド２６とを備えた油圧シリンダ（図２参照）のようなアクチュエータ２０は、それらレバーに押付力を及ぼす役割を果たしている。

後述する組立体は、２つのレバーが部品Ｐに連結されてもよい。この形態の特徴の１つは、一般的にこわれやすい材料からなる平行六面体１０によって鏡が構成される場合に、力が加えられる点における圧力を良好に管理することによって、大きな力を鏡に伝えることが可能なことであり、また、非常に精密な加工を必要とはしないことである。

さらに、温度変化によって生じる動きを、スリップや力の増加なくして生じさせることが可能である（機械の作動環境によっては潤滑剤を適用することが可能ではない場合に重要である）。それは以下の理由からである。
ａ）平行六面体の支点は、中心に押し付けられたボール５を介して力を受ける硬質金属製の平坦なパレット１によって構成されており、そのパレット１は、それゆえに、ボール５によって伝えられる圧力を分散するのに役立つものとされている。
ｂ）ボール５の周りに分配されることで円筒形に配置された板ばね７が、ボール５を、パレット１にセンタリングするとともに、支持平面に平行な少しの変位を許容している。

板ばね７によって支点を固定させるマウント機構は、アクチュエータ２０からの圧力や力を伝えるとともにその圧力や力を支持領域に分配すべく、一定の支持力を維持しつつ、揺動可能とされている。

支点Ａ１，Ａ２，Ｂ１，およびＢ２の各々に、１対のボールシステム１，５を用いることが望ましい。この配置は、図３ａおよび図３ｂの断面図に示している。

さらに、内側の支点Ａ１，Ａ２（図３ａ参照）には、板ばねによって構成されたハウジング７，７’を介して２つのボール５を覆うとともに、球形の外郭を持つ領域８を有してその領域とレバー４０の平面４２との協同によって揺れ動くことが可能な補助部品６を使用することが有効である。このロッカーバーのように働く補助揺動部品６は、２つのボール５によって構成される２つの支点の間に均等に圧力を分配し、それにより、曲げられる本体部１０の幅にわたって一様な変形を生じさせる役割を果たしている。その他の支点Ｂ１，Ｂ２は、突出部１１，１２の変形を生じさせるものではないが、とりわけ、例えば前記本体部１０の端部（特に、その本体部の中立線と同じ高さにある）に位置するところのレバーに対する基準点としての役割を果たしている。それゆえに、揺動する連結部６なしに構成することが可能である。

レバー３０，４０に対する部品１０の横移動は、レバー３０から部品Ｐの軸方向に平行に延び出して本体部１０の側面のエッジを単に支える２つの部品４によって、防止されている（図３ｂ，図４ａ参照）。

レバー３０，４０の各々は、部品Ｐの軸方向の端面に沿って延びるとともに外側の支点Ｂ１，Ｂ２を保持するメインアーム（３１，４１）と、内側の支点Ａ１，Ａ２を保持するプレート（３２，４２）とを含んで構成されている。

それらレバーは、まずメインアーム４１に固定されてレバー４０をパレット１に押し付けた状態で保持するスプリング２と、レバー４０のプレート４２に固定されてアーム４１（および、あるいは３１）の端部タブ４５（および、あるいは３５）に部品Ｐを押し付けた状態で保持するスプリング３とによって、部品Ｐに押し付けられた状態で保持されている。

２１と２２において２つのレバー３０と４０との間に嵌め込まれたアクチュエータ２０が、２つのレバー３０と４０とを離間させるように動作し、組立体は、構成要素が３次元において適切に配置させられたものであることがわかる。

部品Ｐ，アクチュエータ２０，およびレバー３０，４０を含んで構成される組立体を支持することが望まれる場合において部品Ｐの変形をできる限り小さくするための平衡支持手段は、部品Ｐの中央部１０の中立線ＦＮＥの平面に位置させられている。

これは、図において、
・１つのレバー（例えば、図４ｄに示す４０）に対して２つの、
・もう一方のレバー（例えば、図４ａに示す３０）に対して１つの
計３つの支持点５０によって表されている。

図に示されたデバイスは、突出部１１，１２が上方に向かう姿勢で組立体が支持されることを可能とされているが、これは単なる一例であり、その構成は、突出部１１，１２が、下方に向かうものにも同様に適用できる。

支点（あるいは、球形のビーズ５０を使用した場合においては、その球形の中心である支点に相当する中心）によって定まる接点は、部品Ｐの本体部１０においてその領域１０の中間を通過している中立線ＦＮＥを含む平面上に位置させられている。

その望ましい位置として、２つのボール５０は、それゆえに、１つのレバー（例えば、図４ｄに示す４０）のサイドアーム５２の上に設けられている。もう１つのボール５０と結びつく穴５１が、もう１つのレバー（例えば、図４ａに示す３０）に形成されている。

本体部１０の長さに沿ったボール５０の中心Ｏの位置は、本体部１０の長手方向に垂直で、かつ、アクチュエータ２０がレバー３０，４０を支持する点２１，２２を通過するＺＺ’平面を通過する位置であることが有効であり、そのことにより、アクチュエータの質量がレバー３０，４０にモーメントを与えず、湾曲変動を生じないことを、確実に可能ならしめている。

重量による変形を制限するために、支点を介在させた補償手段（あるいは、部品の配向に基づく形状維持手段）を、アクチュエータ２０と部品Ｐとの間に設けることができ、それによって重量による部品の撓みが最小限に調整される。適用例では、この機能を果たすためのスプリングを用いて構成されており、図２および図４ｃに示したように、補償スプリング２７’，２８’，２９’を備えて部品Ｐの中央部１０とアクチュエータ２０のシリンダ２５あるいはロッド２６との間に設けられた補償装置２７，２８，２９とすることができる。

本発明の変形例（図６参照）は、本体部１０の厚さが、モーメントが加えられる場合に、鏡の長さの中央に対して対称的な円筒形の輪郭を持つ形状とは異なる他の形状、例えば、長円形状、放射線形状、あるいは、対称軸がなくて断面が多項式的な形状となるように変化するようにしてもよい。

本発明の他の変形例（図７ａ，図７ｂ参照）においては、上述の効果が、直線的な関係あるいは高次の多項式をもつ関係を利用して、部品の幅をその長さに沿って変更すること（図７ａ参照，曲線的な平行六面体）によって得られる。そのような場合、鏡の長さに対する２つの側面の外形１０₁，１０₂は対称とされている。

本発明の他の変形例においては、上述の効果が、レバー３０と４０との長さを変えることによって得られる（図８参照）。

それらの変形例の組み合わせも、また、可能である。

図１は、本発明の基本原理を示す。 図２は、本発明のデバイスの側面図である。 図３ａおよび図３ｂは、下方から眺めた図であり、それぞれ、内側の支点および外側の支点の構成を示すＡＡ，ＢＢの部分断面図である。 図４ａおよび図４ｂは、図２に示すデバイスの軸方向の端部を拡大して示す図であり、図４ｃは、図２の中央部を拡大して示す図であり、図４ｄは、図２の端部から眺めた図である。 図５は、ボールセンタリングデバイスの望ましい態様を示す。 図６は、本発明の他の態様を示す。 図７ａおよび図７ｂは、本発明の他の態様を示す。 図８は、本発明の他の態様を示す。

Claims (8)

1. アクチュエータ（２０）が連結されてそのアクチュエータにより長手方向に湾曲させられることによって変形させられる部品（Ｐ）を含んで構成される変形システムであって、
   前記部品が、平行六面体形状をなして変形させられる本体部（１０）を有し、その本体部が、部品の形状が縦断面において伸ばされたＵ字形状となるように、両端部に突出部（１１，１２）を保持していることと、
   前記アクチュエータが、前記突出部の各々に前記部品を変形させるための力を伝達するために、それら突出部の各々に作用する２つのレバー（３０，４０）を備えることと、
   それら２つのレバーの少なくとも一方が、
   前記部品の外側に配置された第１の支点（Ａ１，Ａ２）と、その第１の支点から前記突出部の端部（１３，１４）に向かって離れて前記突出部の内側の部分（１１’，１２’）に配置された第２の支点（Ｂ１，Ｂ２）とを有することと
   を特徴とする変形システム。
2. 前記第１の支点と前記第２の支点との少なくとも一方が、少なくとも１つの剛性のある平坦な部材（１）を含んで構成され、
   その少なくとも１つの剛性のある平坦な部材が、前記アクチュエータから少なくとも１つのボールを介して力を受けて、その力を分散させることを特徴とする請求項１に記載の変形システム。
3. 前記少なくとも１つのボール（５）が、それの周囲に配設された板ばね（７）によって調心されることを特徴とする請求項２に記載の変形システム。
4. 前記第１の支点と前記第２の支点との少なくとも一方が、２つの前記剛性のある平坦な部材を含んで構成されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の変形システム。
5. 前記第１の支点と前記第２の支点との少なくとも一方が、前記２つの剛性のある平坦な部材を覆う揺動体（６）を含んで構成されたことを特徴とする請求項４に記載の変形システム。
6. 前記第１の支点が、部品（Ｐ）の前記本体部（１０）における前記突出部（１１，１２）の反対側の面（１５）の近くに配置されたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の変形システム。
7. 当該変形システムが、部品（Ｐ）の中央部（１０）の中立線（ＦＮＥ）の平面に位置させられた平衡支持手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の変形システム。
8. 前記部品が、鏡である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の変形システム。

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