少なくとも１つのヒンジを備えるモノリシック構造
従来技術から既知の弾性ヒンジは、モノリシック構造（１８）を回転構造部分（２１）と固定構造部分（２２）とに分離し、弾性ヒンジは、固定構造部分に対する回転構造部分の回転を可能にする。弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子をモノリシック構造内に形成することによって形成され、そこでは、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、弾性ヒンジ、よって、弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める。従来技術から既知のそのような弾性ヒンジの主要な欠点は、特に回転軸の周りの傾斜剛性に関して、軸方向剛性に比較して低い横方向剛性である。増大した横方向剛性を備える弾性ヒンジをもたらすために、少なくとも１つの第二スロット状素子をモノリシック構造（１８）内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子（２７）がモノリシック構造内に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性ヒンジ、並びに、少なくとも１つの弾性ヒンジを含む装置に関する。さらに、本発明は、弾性ヒンジの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒンジは、固定構造部分に対して移動又は回転する構造部分の変位又は回転を可能にするために用いられる。転がり軸受又はすべり継手のような広範囲なヒンジが従来技術から既知である。遊び、摩擦、及び、ヒシテリシス効果は、転がり軸受及びすべり継手の位置決め性能を制限する。
【０００３】
高精度機構及び固着では、弾性ヒンジがしばしば用いられる。弾性ヒンジは、正確で、再現性があり、且つ、コスト効率の良い、転がり軸受及びすべり継手に関する代替手段を提供する。従来技術によれば、可能であれば穴との組み合わせで、モノリシック構造内に間隙又はスロットを形成することによって、弾性ヒンジはモノリシック構造に形成され、それによって、弾性ヒンジを除き、モノリシック構造を固定構造部分及び回転構造部分に分離する。穿孔プロセスによって或いはワイヤＥＤＭ（放電加工）によって、間隙又はスロットを形成し得る。
【０００４】
米国特許第６，５３８，７４７号は、固定端支持部及び可動端支持部を含む位相シフトアダプタを開示しており、固定端支持部及び可動端支持部は、弾性機構を形成するためにカスケード状に取り付けられた一体形成の屈曲ヒンジによって接続されている。２つの支持部は、ワイヤＥＤＭによって位相シフトアダプタのモノリシック構造に形成されたスロットによって分離されている。
【０００５】
従来技術から既知の弾性ヒンジの欠点は、軸方向剛性に比べて低い横方向剛性であり、それはヒンジ部の方向である。従来技術によれば低いダム高さ対穴直径比によって実現される極めて低い傾斜剛性が特に求められるとき、横方向剛性は極めて低い。このために、負荷方向又は力方向が弾性ヒンジの軸方向と一致する用途のために、弾性ヒンジを主として用い得る。負荷方向又は力方向が弾性ヒンジの軸方向と一致しない用途のためには、従来技術に従った弾性ヒンジは機能しない。
【０００６】
その問題を解決するために、そのような用途に関しては、所謂横バネ弾性ヒンジを形成するために、第一弾性ヒンジに対して直交する第二弾性ヒンジを加えることが従来技術から既知である。しかしながら、第二弾性ヒンジを加えることは、追加的な組立プロセスを必要とし、その結果、複雑で高価な設計になる。単純性、コンパクト性、及び、再現性のような弾性ヒンジの主要な利点が、そのような横バネ弾性ヒンジを形成することによって失われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
改良された横方向剛性を備えた新規な弾性ヒンジを提供することが本発明の１つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モノリシック構造に形成された弾性ヒンジであり、弾性ヒンジは、モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、弾性ヒンジは、固定構造部分に対する回転構造部分の回転を許容し、弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子をモノリシック構造内に形成し、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、弾性ヒンジ、よって、弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める弾性ヒンジであって、少なくとも１つの第二スロット状素子をモノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子がモノリシック構造内に形成される弾性ヒンジを提供する。
【０００９】
本発明の好適実施態様によれば、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、平面を定める少なくとも２つのセグメントを含み、それによって、第二スロット状素子及び各第二スロット状素子は、対応する第一スロット状素子の１つのセグメントとほぼ平行に走り、それによって、ロッド状又はプレート状素子を定める。弾性ヒンジの回転軸は、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子のセグメントによって定められる平面に対してほぼ直交して走る。
【００１０】
第一スロット状素子及び第二スロット状素子又は各第一スロット状素子及び各第二スロット状素子は、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）プロセスによって前記モノリシック構造内に形成されるのが好ましい。他の製造プロセス、例えば、マイクロＥＤＭプロセス、電界加工（ＥＣＭ）プロセス、レーザ加工（ＬＢＭ）プロセス、銅蒸気レーザ（ＣＶＬ）加工プロセス、又は、所謂ＬＩＧＡプロセスも用い得る。
【００１１】
第二スロット状素子又は各スロット状素子を、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子をモノリシック構造内に形成するために用いられるものと同一のワイヤ放電加工プロセスによってモノリシック構造内に形成するのが最も好ましい。
【００１２】
さらに、本発明は、少なくとも１つの弾性ヒンジを含む装置を提供する。加えて、本発明は、弾性ヒンジを製造するための方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、プレート状素子１０の形態のモノリシック構造を２つの異なる図面で示している。図１の左手側には、プレート状素子１０の正面図が示され、右手側には、プレート状素子１０の側面図が示されている。図１の左手側に示される座標系はプレート状素子１０の正面図に関し、図１の右手側に示される座標系はプレート状素子１０の側面図に関する。図１に示されるように、プレート状素子１０は厚さｔによって特徴付けられる。
【００１４】
図１に従ったプレート状素子１０において、弾性ヒンジ１１は２つのスロット状素子１２によって形成されている。従来技術によれば、スロット状素子１２は、モノリシックプレート状素子１０を、固定構造部分１３と回転構造部分１４とに分割している。２つのスロット状素子１２は、プレート状素子１０の材料を、プレート状素子１０の中央に形成された弾性ヒンジ１１を除き、水平Ｘ軸方向にプレート状素子の厚さ全体に亘って除去している。弾性ヒンジ１１は、２つのスロット状素子１２の間に残存する材料によって定められ、よって、水平方向における２つのスロット状素子１２の間の距離は、図１において、参照符号ｈによって特徴付けられている。
【００１５】
図１に従った弾性ヒンジ１１の双方のスロット状素子１２は、従来技術に従って形成され、２つのセグメントを含む。２つのスロット状素子１２の第一セグメント１５は、プレート状素子１０の隣接する外部側壁１６で開始し、弾性ヒンジ１１が形成されたプレート状素子１０の中央又は中心部分に向けられている。スロット状素子１２のこれらの第一セグメント１５は、水平Ｘ軸方向に走っている。各スロット状素子１２の第一セグメント１５は、プレート状素子１０の中心又は中央部分で横断して、スロット状素子１２の第二セグメント１７になっている。第一セグメント１５は主としてプレート状素子１０を下方の固定構造部分１３と上方の回転構造部分１４に分離し、第二セグメント１７は主として弾性ヒンジ１１を定めることを図１から理解し得る。図１において、第二セグメント１７は、円弧の形態に設計され、よって、この円弧が指す或いは走る方向は、主として水平Ｘ軸に対して直交する垂直Ｚ軸方向である。スロット状素子１２の各第二セグメント１７によって定められる円弧の直径は、図１において、参照符号Ｄによって特徴付けられている。スロット状素子１２の２つのセグメント１５，１７は平面Ｘ−Ｚを定める。
【００１６】
２つのスロット状素子１２によって形成される弾性ヒンジ１１は、スロット状素子１２によって定められる平面Ｘ−Ｚに対してほぼ直交して走る回転軸を含む。図１において、弾性ヒンジ１１の回転軸は、水平Ｙ軸の方向に走り、この水平Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸に対して直交している。モノリシックプレート状素子１０に形成された上述の弾性ヒンジ１１は、Ｙ軸の周りでの、下方の構造部分１３に対する上方の構造部分１４の回転を許容している。図１を参照して記載された従来技術に従った弾性ヒンジ１１の主な欠点は、Ｚ軸方向における軸方向剛性に比べて比較的低いＸ軸方向における横方向剛性である。このために、従来技術に従った弾性ヒンジ１１は、力方向がＺ軸と一致する用途のために主に有用である。しかしながら、力方向がこの方向と一致しないとき、及び、Ｘ軸方向における力が発生する場合、本発明に従った弾性ヒンジ１１は、その低い横方向剛性の故に、機能しない。
【００１７】
本発明は、弾性ヒンジ１８が、改良された横方向剛性を有するモノリシック構造内に形成された新規な種類の弾性ヒンジ１１を提供する。図２乃至６は、本発明に従った弾性ヒンジの異なる実施態様を示している。
【００１８】
図２は本発明の第一実施態様を示している。弾性ヒンジ１８がモノリシック構造内に形成され、それによって、モノリシック構造はプレート状素子１９として設計されている。図１と同様に、図２は、プレート状素子１９を２つの異なる図面で示しており、正面図が図２の左手部分に示され、側面図が図２の右手部分に示されている。図２の左手部分に示された座標系はプレート状素子１９の正面図に関係し、図２の右手部分に示された座標系はプレート状素子１９の側面図に関係している。
【００１９】
弾性ヒンジ１８は、プレート状素子１９を、下方の固定構造部分２０と上方の回転構造部分２１とに分離している。弾性ヒンジ１８はスロット状素子によって形成され、それは以下により詳細に記載される。弾性ヒンジ１８の回転軸は、図２中のＹ軸方向に走っている。
【００２０】
図２に示されるような本発明に従った弾性ヒンジ１８は、合計４つのスロット状素子、即ち、一組の第一スロット状素子２２及び一組の第二スロット状素子２３によって形成されている。第一スロット状素子２２は、２つのセグメントを含み、前記第一スロット状素子２２の第一セグメント２４は水平Ｘ軸方向に走り、第一スロット状素子２２の第二セグメント２５は主として垂直Ｚ軸方向に走り、それは水平Ｘ軸に対して直交している。第一セグメント２４は、長さｌによって特徴付けられ、図２の左手部分状の正面図において直線形状を有している。第二セグメント２５は、直径Ｄを有する円弧として設計され、円弧は主として垂直Ｚ軸方向に向けられている。プレート状素子１２の中心部分における２つの第一スロット状素子２２の２つの第二セグメント２５の間の距離は、図２において参照符号ｈによって特徴付けられ、プレート状素子１９の中心部分において弾性ヒンジを定めている。第一スロット状素子２２がＸ軸及びＺ軸方向においてモノリシック構造によって完全に取り囲まれるよう、各第一スロット状素子２２がプレート状素子１９のモノリシック構造内に形成されていることを図２から理解し得る。これは、第一スロット状素子２２の第一セグメント２４が、プレート状素子１９の外部側壁２６を通じて延在しないことを意味する。回転軸（Ｙ軸）方向においてのみ、第一スロット状素子２２がプレート状素子１９の外部に延びている。
【００２１】
本発明によれば、第二スロット状素子２３が、第一スロット状素子２２の各第一セグメント２４に隣接して、プレート状素子１９内に形成されている。第二スロット状素子２３は、図２の左手部分にある正面図において直線形状を有している。第二スロット状素子２３は、第一スロット状素子２２の第一セグメント２４とほぼ平行に延び、第二スロット状素子２３と、対応する第一スロット状素子２２の対応する第一セグメント２４との間の距離は、図２において参照符号ｂによって特徴付けられている。第二スロット状素子２３をプレート状素子１９内に形成することによって、ロッド状素子２７が形成される。第二スロット状素子２３が、水平Ｘ軸方向にのみ延びること、並びに、第二スロット状素子２３が側壁２６を貫通してプレート状素子１９の外部にＸ軸方向に延びていることを図２から理解し得よう。側壁２６における第二スロット状素子２３の開口２８が、図２の右手部分に示されている。
【００２２】
本発明によれば、プレート状素子１９の中心又は中央部分における弾性ヒンジ１８のヒンジ部分に加えて、ロッド状素子２７がＸ軸方向に加えられている。これらのロッド状素子２７は、Ｘ軸方向における弾性ヒンジ１８の横方向剛性を増大する。従って、本発明に従った弾性ヒンジ１８は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向における十分な剛性をもたらす。
【００２３】
図３は、本発明の第二実施態様を示している。図３の実施態様は、図２の実施態様と類似して設計されている。このために、繰り返しを避けるために、同一の構造的及び機能的素子のために、同一の参照番号が用いられている。
【００２４】
図３の実施態様は、第一スロット状素子２２の第二セグメント２５の形状によって、図２における実施態様と異なる。図３に従った実施態様において、第二セグメント２５は、円弧ではなく直線形態に設計されている。このために、第一スロット状素子２２の第一セグメント２４と第二スロット状素子２３によって形成されるロッド状素子２７に加え、追加的なロッド状素子２９が、２つの第一スロット状素子２２の第二セグメント２５の間に形成されている。追加的なロッド状素子２９は、垂直Ｚ軸方向に延び、従って、水平Ｘ軸方向に延びるロッド状素子２７の方向に対してほぼ直交している。ロッド状素子２７の長さは参照符号ｌ２によって特徴付けられ、幅は参照符号ｂ２によって特徴付けられている。追加的なロッド状素子２９の長さは参照符号ｌ１によって特徴付けられ、幅は参照符号ｂ２によって特徴付けられている。図２に従った実施態様と比較すると、Ｚ軸方向における軸方向剛性が均等であるならば、垂直Ｚ軸方向に走る追加的なロッド状素子２９は、Ｙ軸周りで弾性ヒンジ１８の傾斜剛性を減少する。図３に従った実施態様は、従来技術から既知のモノリシックな解決方法と異なる、従って、コンパクトであり且つヒシテリシスのない新規な種類の弾性ヒンジをもたらす。
【００２５】
図２及び図３を参照して記載される本発明の実施態様は、１つの軸の周りでの、固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジの双方をもたらす。しかしながら、本発明は、２つの軸の周りでの、その結果として、前記２つの軸によって定められる平面内の任意の軸の周りでの、固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための三次元弾性ヒンジをもたらす実施態様もカバーする。図４乃至６は、そのような三次元弾性ヒンジの実施態様を例証している。
【００２６】
図４は、三次元弾性ヒンジをもたらす本発明の実施態様を示している。図４の実施態様において、弾性ヒンジは、キューブ状素子３０の形態のモノリシック構造内に形成され、よって、図４は、キューブ状素子３０の３つの異なる図面を示している。図４の下部には、２つの異なる側面図（Ｘ−Ｚ図及びＹ−Ｚ図）が示され、図４の上部には、Ａ−Ａ方向においてキューブ状素子３０を通じる断面図（Ｘ−Ｙ図）が示されている。それぞれの異なる図面の傍らに、対応する座標系が示されている。
【００２７】
図４に従ったキューブ状素子３０は、４つの側壁３１，３２，３３，３４を含む。それぞれの側壁３１，３２，３３，３４内に、２つのスロット状素子、即ち、第一スロット状素子３５及び第二スロット状素子３６が形成されている。それぞれの第一スロット状素子３５は、２つのセグメント、即ち、水平方向、即ち、水平Ｘ軸又はＹ軸の方向に走る第一セグメント３７と、垂直Ｚ軸方向に走る第二セグメント３８とを含む。第二セグメント３８がキューブ状素子３０の第一隅部４２／４４から隣接する第二隅部４３／４５に延びていることを断面図（Ｘ−Ｙ図）から理解し得る。第一セグメント３７は、２つの隣接する側壁３３１及び３３又は３２及び３４の間に延びている。第二スロット状素子３６は、前記第一スロット状素子３５の第一セグメント３７とほぼ平行に走り、よって、ロッド状又はプレート状素子３９が、第一スロット状素子３５の第一セグメント３７と第二スロット状素子３６との間に形成されている。ロッド状又はプレート状素子３９は、断面図において長方形の形状を有し、弾性ヒンジの回転構造部分及び固定構造部分を水平方向においてのみ接続している。他のロッド状素子４０が、隣接する第一スロット状素子３５の第二セグメント３８の間の中心に形成されている。ロッド状素子４０は、断面図において正方形の形状を有し、垂直方向において弾性ヒンジの回転構造部分及び固定構造部分を接続している。
【００２８】
水平方向に走るロッド状素子３９は、それらの長さｌ２又はｌ４及び幅ｂ２又はｂ４によって特徴付けられている。垂直方向に走るロッド状素子４０は、その長さｌ１及びｌ３並びにその幅ｂ１及びｂ３によって特徴付けられている。
【００２９】
図５及び６に示される三次元弾性ヒンジの実施態様は、図４の実施態様と類似して設計されている。このために、繰り返しを避けるために、同一の構造的及び機能的素子のために同一の参照番号が用いられている。
【００３０】
図５の実施態様は、スロット状素子３５及び３６の向きによって、図４に従った実施態様と異なる。図５に従った実施態様では、図４に従った実施態様と比較すると、スロット状素子３５及び３６は、（Ｘ−Ｚ図ではなく図Ｙ−Ｚ図において）Ｙ軸方向に鏡映されている。図４の実施態様において、４つのロッド状素子３９及びロッド状素子４０のみが上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に相互接続しているという事実の故に、下方の固定構造部分に対する上方の回転構造部分のＺ軸周りでのねじれ剛性は比較的低い。図５の実施態様において、４つの三角形のプレート状素子４１も、上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続し、それによって、より高いねじれ剛性をＺ軸周りにもたらしている。図５の実施態様において、４つのロッド状素子３９及び４つの三角形状のプレート状素子４１が、水平方向において、上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続している。中心にあるロッド状素子４０は、垂直方向において、上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続している。
【００３１】
図４及び５に示される三次元ヒンジの実施態様は、（スロット素子の形状の観点において）図３に示される三次元ヒンジに対応している。図６に従った三次元弾性ヒンジは、（スロット状素子の形状の観点において）図２に示される二次元弾性ヒンジに対応している。図６に従った実施態様の第一スロット状素子３５の形状は、図２における実施態様の第一スロット状素子２２の形状に対応し、よって、これらの第一スロット状素子３５の第二セグメント３８は、直線形状ではなく円弧形状を有する。機能の観点からすると、図６の実施態様は、図５の実施態様に類似し、水平方向において上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続する４つのロッド状素子３９及び４つの三角形状のプレート状素子４１、及び、垂直方向において上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続する中心部の１つのロッド状素子４０を有する。
【００３２】
図４乃至６に従った実施態様によってもたらされる三次元弾性ヒンジは、２つの水平軸、即ち、Ｘ軸及びＹ軸の周りでの、下方の固定構造部分に対する上方の回転構造部分の全ての回転をもたらす。
【００３３】
本発明によれば、全てのスロット状素子は、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）プロセスによって、プレート状素子１９又はキューブ状素子３０によってもたらされるモノリシック構造に形成される。これは、本発明に従った弾性ヒンジを含む装置の極めてコンパクトな設計を可能にする。同一のＥＤＭプロセス期間中に全てのスロット状素子を形成し得る。このために、製造は簡単であり、本発明に従った弾性ヒンジを含む装置を低コストで提供し得る。他の製造プロセス、例えば、マイクロＥＤＭプロセス、電界加工（ＥＣＭ）プロセス、レーザ加工（ＬＢＭ）プロセス、銅蒸気レーザ（ＣＶＬ）加工プロセス、又は、所謂ＬＩＧＡプロセスも用い得る。
【００３４】
横方向剛性の向上又は増大が必要とされる如何なる種類の弾性機構又は弾性固着に本発明に従った弾性ヒンジを用い得る。弾性ヒンジを高精度光学構成部品のための運動学的固着に用い得ることが一例である。本発明のための他の分野の用途は、小型製品を測定するための高精度座標測定器、すべり継手又は転がり継手と比較してより正確な代替手段としての無ヒステリシス弾性継手、及び、自動調心支持体、例えば、空気静力学的軸受システムである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す正面図及び側面図であり、モノリシック構造は固定構造部分及び回転構造部分に分離している。
【図２】本発明の第一実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す正面図及び側面図であり、１つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図３】本発明の第二実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す正面図及び側面図であり、１つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図４】本発明の第三実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す断面図及び２つの側面図であり、２つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図５】本発明の他の実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す断面図及び２つの側面図であり、２つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図６】本発明の他の実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す断面図及び２つの側面図であり、２つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【符号の説明】
【００３６】
１０ プレート状素子
１１ 弾性ヒンジ
１２ スロット状素子
１３ 固定構造部分
１４ 回転構造部分
１５ 第一セグメント
１６ 第二セグメント
１７ 側壁
１８ 弾性ヒンジ
１９ プレート状素子
２０ 固定構造部分
２１ 回転構造部分
２２ 第一スロット状素子
２３ 第二スロット状素子
２４ 第一セグメント
２５ 第二セグメント
２６ 側壁
２７ ロッド状素子
２８ 開口
２９ ロッド状素子
３０ キューブ状素子
３１ 側壁
３２ 側壁
３３ 側壁
３４ 側壁
３５ 第一スロット状素子
３６ 第二スロット状素子
３７ 第一セグメント
３８ 第二セグメント
３９ ロッド状素子
４０ ロッド状素子
４１ 三角形のプレート状素子
４２ 隅部
４３ 隅部
４４ 隅部
４５ 隅部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性ヒンジ、並びに、少なくとも１つの弾性ヒンジを含む装置に関する。さらに、本発明は、弾性ヒンジの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒンジは、固定構造部分に対して移動又は回転する構造部分の変位又は回転を可能にするために用いられる。転がり軸受又はすべり継手のような広範囲なヒンジが従来技術から既知である。遊び、摩擦、及び、ヒシテリシス効果は、転がり軸受及びすべり継手の位置決め性能を制限する。
【０００３】
高精度機構及び固着では、弾性ヒンジがしばしば用いられる。弾性ヒンジは、正確で、再現性があり、且つ、コスト効率の良い、転がり軸受及びすべり継手に関する代替手段を提供する。従来技術によれば、可能であれば穴との組み合わせで、モノリシック構造内に間隙又はスロットを形成することによって、弾性ヒンジはモノリシック構造に形成され、それによって、弾性ヒンジを除き、モノリシック構造を固定構造部分及び回転構造部分に分離する。穿孔プロセスによって或いはワイヤＥＤＭ（放電加工）によって、間隙又はスロットを形成し得る。
【０００４】
米国特許第６，５３８，７４７号は、固定端支持部及び可動端支持部を含む位相シフトアダプタを開示しており、固定端支持部及び可動端支持部は、弾性機構を形成するためにカスケード状に取り付けられた一体形成の屈曲ヒンジによって接続されている。２つの支持部は、ワイヤＥＤＭによって位相シフトアダプタのモノリシック構造に形成されたスロットによって分離されている。
【０００５】
従来技術から既知の弾性ヒンジの欠点は、軸方向剛性に比べて低い横方向剛性であり、それはヒンジ部の方向である。従来技術によれば低いダム高さ対穴直径比によって実現される極めて低い傾斜剛性が特に求められるとき、横方向剛性は極めて低い。このために、負荷方向又は力方向が弾性ヒンジの軸方向と一致する用途のために、弾性ヒンジを主として用い得る。負荷方向又は力方向が弾性ヒンジの軸方向と一致しない用途のためには、従来技術に従った弾性ヒンジは機能しない。
【０００６】
その問題を解決するために、そのような用途に関しては、所謂横バネ弾性ヒンジを形成するために、第一弾性ヒンジに対して直交する第二弾性ヒンジを加えることが従来技術から既知である。しかしながら、第二弾性ヒンジを加えることは、追加的な組立プロセスを必要とし、その結果、複雑で高価な設計になる。単純性、コンパクト性、及び、再現性のような弾性ヒンジの主要な利点が、そのような横バネ弾性ヒンジを形成することによって失われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
改良された横方向剛性を備えた新規な弾性ヒンジを提供することが本発明の１つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モノリシック構造に形成された弾性ヒンジであり、弾性ヒンジは、モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、弾性ヒンジは、固定構造部分に対する回転構造部分の回転を許容し、弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子をモノリシック構造内に形成し、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、弾性ヒンジ、よって、弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める弾性ヒンジであって、少なくとも１つの第二スロット状素子をモノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子がモノリシック構造内に形成される弾性ヒンジを提供する。
【０００９】
本発明の好適実施態様によれば、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、平面を定める少なくとも２つのセグメントを含み、それによって、第二スロット状素子及び各第二スロット状素子は、対応する第一スロット状素子の１つのセグメントとほぼ平行に走り、それによって、ロッド状又はプレート状素子を定める。弾性ヒンジの回転軸は、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子のセグメントによって定められる平面に対してほぼ直交して走る。
【００１０】
第一スロット状素子及び第二スロット状素子又は各第一スロット状素子及び各第二スロット状素子は、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）プロセスによって前記モノリシック構造内に形成されるのが好ましい。他の製造プロセス、例えば、マイクロＥＤＭプロセス、電界加工（ＥＣＭ）プロセス、レーザ加工（ＬＢＭ）プロセス、銅蒸気レーザ（ＣＶＬ）加工プロセス、又は、所謂ＬＩＧＡプロセスも用い得る。
【００１１】
第二スロット状素子又は各スロット状素子を、第一スロット状素子又は各第一スロット状素子をモノリシック構造内に形成するために用いられるものと同一のワイヤ放電加工プロセスによってモノリシック構造内に形成するのが最も好ましい。
【００１２】
さらに、本発明は、少なくとも１つの弾性ヒンジを含む装置を提供する。加えて、本発明は、弾性ヒンジを製造するための方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、プレート状素子１０の形態のモノリシック構造を２つの異なる図面で示している。図１の左手側には、プレート状素子１０の正面図が示され、右手側には、プレート状素子１０の側面図が示されている。図１の左手側に示される座標系はプレート状素子１０の正面図に関し、図１の右手側に示される座標系はプレート状素子１０の側面図に関する。図１に示されるように、プレート状素子１０は厚さｔによって特徴付けられる。
【００１４】
図１に従ったプレート状素子１０において、弾性ヒンジ１１は２つのスロット状素子１２によって形成されている。従来技術によれば、スロット状素子１２は、モノリシックプレート状素子１０を、固定構造部分１３と回転構造部分１４とに分割している。２つのスロット状素子１２は、プレート状素子１０の材料を、プレート状素子１０の中央に形成された弾性ヒンジ１１を除き、水平Ｘ軸方向にプレート状素子の厚さ全体に亘って除去している。弾性ヒンジ１１は、２つのスロット状素子１２の間に残存する材料によって定められ、よって、水平方向における２つのスロット状素子１２の間の距離は、図１において、参照符号ｈによって特徴付けられている。
【００１５】
図１に従った弾性ヒンジ１１の双方のスロット状素子１２は、従来技術に従って形成され、２つのセグメントを含む。２つのスロット状素子１２の第一セグメント１５は、プレート状素子１０の隣接する外部側壁１６で開始し、弾性ヒンジ１１が形成されたプレート状素子１０の中央又は中心部分に向けられている。スロット状素子１２のこれらの第一セグメント１５は、水平Ｘ軸方向に走っている。各スロット状素子１２の第一セグメント１５は、プレート状素子１０の中心又は中央部分で横断して、スロット状素子１２の第二セグメント１７になっている。第一セグメント１５は主としてプレート状素子１０を下方の固定構造部分１３と上方の回転構造部分１４に分離し、第二セグメント１７は主として弾性ヒンジ１１を定めることを図１から理解し得る。図１において、第二セグメント１７は、円弧の形態に設計され、よって、この円弧が指す或いは走る方向は、主として水平Ｘ軸に対して直交する垂直Ｚ軸方向である。スロット状素子１２の各第二セグメント１７によって定められる円弧の直径は、図１において、参照符号Ｄによって特徴付けられている。スロット状素子１２の２つのセグメント１５，１７は平面Ｘ−Ｚを定める。
【００１６】
２つのスロット状素子１２によって形成される弾性ヒンジ１１は、スロット状素子１２によって定められる平面Ｘ−Ｚに対してほぼ直交して走る回転軸を含む。図１において、弾性ヒンジ１１の回転軸は、水平Ｙ軸の方向に走り、この水平Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸に対して直交している。モノリシックプレート状素子１０に形成された上述の弾性ヒンジ１１は、Ｙ軸の周りでの、下方の構造部分１３に対する上方の構造部分１４の回転を許容している。図１を参照して記載された従来技術に従った弾性ヒンジ１１の主な欠点は、Ｚ軸方向における軸方向剛性に比べて比較的低いＸ軸方向における横方向剛性である。このために、従来技術に従った弾性ヒンジ１１は、力方向がＺ軸と一致する用途のために主に有用である。しかしながら、力方向がこの方向と一致しないとき、及び、Ｘ軸方向における力が発生する場合、本発明に従った弾性ヒンジ１１は、その低い横方向剛性の故に、機能しない。
【００１７】
本発明は、弾性ヒンジ１８が、改良された横方向剛性を有するモノリシック構造内に形成された新規な種類の弾性ヒンジ１１を提供する。図２乃至６は、本発明に従った弾性ヒンジの異なる実施態様を示している。
【００１８】
図２は本発明の第一実施態様を示している。弾性ヒンジ１８がモノリシック構造内に形成され、それによって、モノリシック構造はプレート状素子１９として設計されている。図１と同様に、図２は、プレート状素子１９を２つの異なる図面で示しており、正面図が図２の左手部分に示され、側面図が図２の右手部分に示されている。図２の左手部分に示された座標系はプレート状素子１９の正面図に関係し、図２の右手部分に示された座標系はプレート状素子１９の側面図に関係している。
【００１９】
弾性ヒンジ１８は、プレート状素子１９を、下方の固定構造部分２０と上方の回転構造部分２１とに分離している。弾性ヒンジ１８はスロット状素子によって形成され、それは以下により詳細に記載される。弾性ヒンジ１８の回転軸は、図２中のＹ軸方向に走っている。
【００２０】
図２に示されるような本発明に従った弾性ヒンジ１８は、合計４つのスロット状素子、即ち、一組の第一スロット状素子２２及び一組の第二スロット状素子２３によって形成されている。第一スロット状素子２２は、２つのセグメントを含み、前記第一スロット状素子２２の第一セグメント２４は水平Ｘ軸方向に走り、第一スロット状素子２２の第二セグメント２５は主として垂直Ｚ軸方向に走り、それは水平Ｘ軸に対して直交している。第一セグメント２４は、長さｌによって特徴付けられ、図２の左手部分状の正面図において直線形状を有している。第二セグメント２５は、直径Ｄを有する円弧として設計され、円弧は主として垂直Ｚ軸方向に向けられている。プレート状素子１２の中心部分における２つの第一スロット状素子２２の２つの第二セグメント２５の間の距離は、図２において参照符号ｈによって特徴付けられ、プレート状素子１９の中心部分において弾性ヒンジを定めている。第一スロット状素子２２がＸ軸及びＺ軸方向においてモノリシック構造によって完全に取り囲まれるよう、各第一スロット状素子２２がプレート状素子１９のモノリシック構造内に形成されていることを図２から理解し得る。これは、第一スロット状素子２２の第一セグメント２４が、プレート状素子１９の外部側壁２６を通じて延在しないことを意味する。回転軸（Ｙ軸）方向においてのみ、第一スロット状素子２２がプレート状素子１９の外部に延びている。
【００２１】
本発明によれば、第二スロット状素子２３が、第一スロット状素子２２の各第一セグメント２４に隣接して、プレート状素子１９内に形成されている。第二スロット状素子２３は、図２の左手部分にある正面図において直線形状を有している。第二スロット状素子２３は、第一スロット状素子２２の第一セグメント２４とほぼ平行に延び、第二スロット状素子２３と、対応する第一スロット状素子２２の対応する第一セグメント２４との間の距離は、図２において参照符号ｂによって特徴付けられている。第二スロット状素子２３をプレート状素子１９内に形成することによって、ロッド状素子２７が形成される。第二スロット状素子２３が、水平Ｘ軸方向にのみ延びること、並びに、第二スロット状素子２３が側壁２６を貫通してプレート状素子１９の外部にＸ軸方向に延びていることを図２から理解し得よう。側壁２６における第二スロット状素子２３の開口２８が、図２の右手部分に示されている。
【００２２】
本発明によれば、プレート状素子１９の中心又は中央部分における弾性ヒンジ１８のヒンジ部分に加えて、ロッド状素子２７がＸ軸方向に加えられている。これらのロッド状素子２７は、Ｘ軸方向における弾性ヒンジ１８の横方向剛性を増大する。従って、本発明に従った弾性ヒンジ１８は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向における十分な剛性をもたらす。
【００２３】
図３は、本発明の第二実施態様を示している。図３の実施態様は、図２の実施態様と類似して設計されている。このために、繰り返しを避けるために、同一の構造的及び機能的素子のために、同一の参照番号が用いられている。
【００２４】
図３の実施態様は、第一スロット状素子２２の第二セグメント２５の形状によって、図２における実施態様と異なる。図３に従った実施態様において、第二セグメント２５は、円弧ではなく直線形態に設計されている。このために、第一スロット状素子２２の第一セグメント２４と第二スロット状素子２３によって形成されるロッド状素子２７に加え、追加的なロッド状素子２９が、２つの第一スロット状素子２２の第二セグメント２５の間に形成されている。追加的なロッド状素子２９は、垂直Ｚ軸方向に延び、従って、水平Ｘ軸方向に延びるロッド状素子２７の方向に対してほぼ直交している。ロッド状素子２７の長さは参照符号ｌ２によって特徴付けられ、幅は参照符号ｂ２によって特徴付けられている。追加的なロッド状素子２９の長さは参照符号ｌ１によって特徴付けられ、幅は参照符号ｂ２によって特徴付けられている。図２に従った実施態様と比較すると、Ｚ軸方向における軸方向剛性が均等であるならば、垂直Ｚ軸方向に走る追加的なロッド状素子２９は、Ｙ軸周りで弾性ヒンジ１８の傾斜剛性を減少する。図３に従った実施態様は、従来技術から既知のモノリシックな解決方法と異なる、従って、コンパクトであり且つヒシテリシスのない新規な種類の弾性ヒンジをもたらす。
【００２５】
図２及び図３を参照して記載される本発明の実施態様は、１つの軸の周りでの、固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジの双方をもたらす。しかしながら、本発明は、２つの軸の周りでの、その結果として、前記２つの軸によって定められる平面内の任意の軸の周りでの、固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための三次元弾性ヒンジをもたらす実施態様もカバーする。図４乃至６は、そのような三次元弾性ヒンジの実施態様を例証している。
【００２６】
図４は、三次元弾性ヒンジをもたらす本発明の実施態様を示している。図４の実施態様において、弾性ヒンジは、キューブ状素子３０の形態のモノリシック構造内に形成され、よって、図４は、キューブ状素子３０の３つの異なる図面を示している。図４の下部には、２つの異なる側面図（Ｘ−Ｚ図及びＹ−Ｚ図）が示され、図４の上部には、Ａ−Ａ方向においてキューブ状素子３０を通じる断面図（Ｘ−Ｙ図）が示されている。それぞれの異なる図面の傍らに、対応する座標系が示されている。
【００２７】
図４に従ったキューブ状素子３０は、４つの側壁３１，３２，３３，３４を含む。それぞれの側壁３１，３２，３３，３４内に、２つのスロット状素子、即ち、第一スロット状素子３５及び第二スロット状素子３６が形成されている。それぞれの第一スロット状素子３５は、２つのセグメント、即ち、水平方向、即ち、水平Ｘ軸又はＹ軸の方向に走る第一セグメント３７と、垂直Ｚ軸方向に走る第二セグメント３８とを含む。第二セグメント３８がキューブ状素子３０の第一隅部４２／４４から隣接する第二隅部４３／４５に延びていることを断面図（Ｘ−Ｙ図）から理解し得る。第一セグメント３７は、２つの隣接する側壁３３１及び３３又は３２及び３４の間に延びている。第二スロット状素子３６は、前記第一スロット状素子３５の第一セグメント３７とほぼ平行に走り、よって、ロッド状又はプレート状素子３９が、第一スロット状素子３５の第一セグメント３７と第二スロット状素子３６との間に形成されている。ロッド状又はプレート状素子３９は、断面図において長方形の形状を有し、弾性ヒンジの回転構造部分及び固定構造部分を水平方向においてのみ接続している。他のロッド状素子４０が、隣接する第一スロット状素子３５の第二セグメント３８の間の中心に形成されている。ロッド状素子４０は、断面図において正方形の形状を有し、垂直方向において弾性ヒンジの回転構造部分及び固定構造部分を接続している。
【００２８】
水平方向に走るロッド状素子３９は、それらの長さｌ２又はｌ４及び幅ｂ２又はｂ４によって特徴付けられている。垂直方向に走るロッド状素子４０は、その長さｌ１及びｌ３並びにその幅ｂ１及びｂ３によって特徴付けられている。
【００２９】
図５及び６に示される三次元弾性ヒンジの実施態様は、図４の実施態様と類似して設計されている。このために、繰り返しを避けるために、同一の構造的及び機能的素子のために同一の参照番号が用いられている。
【００３０】
図５の実施態様は、スロット状素子３５及び３６の向きによって、図４に従った実施態様と異なる。図５に従った実施態様では、図４に従った実施態様と比較すると、スロット状素子３５及び３６は、（Ｘ−Ｚ図ではなく図Ｙ−Ｚ図において）Ｙ軸方向に鏡映されている。図４の実施態様において、４つのロッド状素子３９及びロッド状素子４０のみが上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に相互接続しているという事実の故に、下方の固定構造部分に対する上方の回転構造部分のＺ軸周りでのねじれ剛性は比較的低い。図５の実施態様において、４つの三角形のプレート状素子４１も、上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続し、それによって、より高いねじれ剛性をＺ軸周りにもたらしている。図５の実施態様において、４つのロッド状素子３９及び４つの三角形状のプレート状素子４１が、水平方向において、上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続している。中心にあるロッド状素子４０は、垂直方向において、上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続している。
【００３１】
図４及び５に示される三次元ヒンジの実施態様は、（スロット素子の形状の観点において）図３に示される三次元ヒンジに対応している。図６に従った三次元弾性ヒンジは、（スロット状素子の形状の観点において）図２に示される二次元弾性ヒンジに対応している。図６に従った実施態様の第一スロット状素子３５の形状は、図２における実施態様の第一スロット状素子２２の形状に対応し、よって、これらの第一スロット状素子３５の第二セグメント３８は、直線形状ではなく円弧形状を有する。機能の観点からすると、図６の実施態様は、図５の実施態様に類似し、水平方向において上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続する４つのロッド状素子３９及び４つの三角形状のプレート状素子４１、及び、垂直方向において上方の回転構造部分を下方の固定構造部分に接続する中心部の１つのロッド状素子４０を有する。
【００３２】
図４乃至６に従った実施態様によってもたらされる三次元弾性ヒンジは、２つの水平軸、即ち、Ｘ軸及びＹ軸の周りでの、下方の固定構造部分に対する上方の回転構造部分の全ての回転をもたらす。
【００３３】
本発明によれば、全てのスロット状素子は、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）プロセスによって、プレート状素子１９又はキューブ状素子３０によってもたらされるモノリシック構造に形成される。これは、本発明に従った弾性ヒンジを含む装置の極めてコンパクトな設計を可能にする。同一のＥＤＭプロセス期間中に全てのスロット状素子を形成し得る。このために、製造は簡単であり、本発明に従った弾性ヒンジを含む装置を低コストで提供し得る。他の製造プロセス、例えば、マイクロＥＤＭプロセス、電界加工（ＥＣＭ）プロセス、レーザ加工（ＬＢＭ）プロセス、銅蒸気レーザ（ＣＶＬ）加工プロセス、又は、所謂ＬＩＧＡプロセスも用い得る。
【００３４】
横方向剛性の向上又は増大が必要とされる如何なる種類の弾性機構又は弾性固着に本発明に従った弾性ヒンジを用い得る。弾性ヒンジを高精度光学構成部品のための運動学的固着に用い得ることが一例である。本発明のための他の分野の用途は、小型製品を測定するための高精度座標測定器、すべり継手又は転がり継手と比較してより正確な代替手段としての無ヒステリシス弾性継手、及び、自動調心支持体、例えば、空気静力学的軸受システムである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す正面図及び側面図であり、モノリシック構造は固定構造部分及び回転構造部分に分離している。
【図２】本発明の第一実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す正面図及び側面図であり、１つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図３】本発明の第二実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す正面図及び側面図であり、１つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図４】本発明の第三実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す断面図及び２つの側面図であり、２つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図５】本発明の他の実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す断面図及び２つの側面図であり、２つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【図６】本発明の他の実施態様に従ってモノリシック構造内に形成された弾性ヒンジを示す断面図及び２つの側面図であり、２つの軸の周りでの固定構造部分に対する回転構造部分の回転のための二次元弾性ヒンジを提供している。
【符号の説明】
【００３６】
１０ プレート状素子
１１ 弾性ヒンジ
１２ スロット状素子
１３ 固定構造部分
１４ 回転構造部分
１５ 第一セグメント
１６ 第二セグメント
１７ 側壁
１８ 弾性ヒンジ
１９ プレート状素子
２０ 固定構造部分
２１ 回転構造部分
２２ 第一スロット状素子
２３ 第二スロット状素子
２４ 第一セグメント
２５ 第二セグメント
２６ 側壁
２７ ロッド状素子
２８ 開口
２９ ロッド状素子
３０ キューブ状素子
３１ 側壁
３２ 側壁
３３ 側壁
３４ 側壁
３５ 第一スロット状素子
３６ 第二スロット状素子
３７ 第一セグメント
３８ 第二セグメント
３９ ロッド状素子
４０ ロッド状素子
４１ 三角形のプレート状素子
４２ 隅部
４３ 隅部
４４ 隅部
４５ 隅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノリシック構造に形成された弾性ヒンジであり、当該弾性ヒンジは、前記モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、当該弾性ヒンジは、前記固定構造部分に対する前記回転構造部分の回転を許容し、当該弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成し、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、当該弾性ヒンジ、よって、当該弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める弾性ヒンジであって、
少なくとも１つの第二スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子が前記モノリシック構造内に形成されていることを特徴とする、
弾性ヒンジ。
【請求項２】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、平面を定める少なくとも２つのセグメントを含み、よって、前記第二スロット状素子及び各第二スロット状素子は、対応する前記第一スロット状素子の１つのセグメントとほぼ平行に走り、よって、ロッド状又はプレート状素子を定めることを特徴とする、請求項１に記載の弾性ヒンジ。
【請求項３】
当該弾性ヒンジの変位又は回転軸が前記平面に対してほぼ直交して走ることを特徴とする、請求項２に記載の弾性ヒンジ。
【請求項４】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、少なくとも２つのセグメントを含み、第一セグメントは、第一軸の方向に走り、第二セグメントは、前記第一軸に対して直交する第二軸の方向に主として走り、よって、当該弾性ヒンジの前記回転軸は、前記第一軸及び前記第二軸によって定められる前記平面に対して直交する方向に走ることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項５】
前記第一スロット状素子及び各第一スロット状素子が、当該弾性ヒンジの前記回転軸方向において前記モノリシック構造の外部にのみ延びるよう、前記第一スロット状素子及び各第一スロット状素子は、前記モノリシック構造に形成され、よって、前記第一スロット状素子は、前記平面を定める前記軸の方向において前記モノリシック構造によって完全に取り囲まれていることを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項６】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、当該弾性ヒンジの前記回転軸において並びに前記平面を定める１つの軸の方向において前記モノリシック構造の外部に延びるよう、前記第二スロット状素子又は各スロット状素子は、前記モノリシック構造に形成されることを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項７】
前記第一スロット状素子及び第二スロット状素子又は各第一スロット状素子又は各第二スロット状素子が、ワイヤ放電加工プロセスによって前記モノリシック構造に形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項８】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子を前記モノリシック構造に形成するために用いられるのと同一のワイヤ放電加工プロセスによって前記モノリシック構造に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の弾性ヒンジ。
【請求項９】
当該装置のモノリシック構造内に形成される少なくとも１つの弾性ヒンジを含む装置であり、前記弾性ヒンジ又は各弾性ヒンジは、前記モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、前記弾性ヒンジは、前記固定構造部分に対する前記回転構造部分の回転を可能にし、前記弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって形成され、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、前記弾性ヒンジ、よって、前記弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める装置であって、
少なくとも１つの第二スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子が前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、
装置。
【請求項１０】
前記弾性ヒンジ又は各弾性ヒンジが、請求項２乃至８のうちいずれか１項に従って形成されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
弾性ヒンジをモノリシック構造内に形成する製造する方法であって、
ａ） モノリシック構造を提供するステップと、
ｂ） 少なくとも１つの第一スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって弾性ヒンジを形成し、それによって、前記弾性ヒンジは、前記弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定めるステップと、
ｃ） 少なくとも１つの第二スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子を前記モノリシック構造内に形成するステップとを遂行することによって、
前記弾性ヒンジは、前記モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、前記弾性ヒンジは、前記固定構造部分に対する前記回転構造部分の回転を可能にする、
方法。
【請求項１２】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、前記第一スロット状素子又は各スロット状素子が、少なくとも２つのセグメントを含み、第一セグメントが、第一軸の方向に走り、第二セグメントが、前記第一軸に対して直交する第二軸の方向に主として走り、前記弾性ヒンジの前記回転軸が、前記第一軸及び前記第二軸によって定められる前記平面に対して直交する方向に走るよう形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子は、前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、対応する第一スロット状素子の１つのセグメントとほぼ平行に走ることによって、ロッド状又はプレート状素子を定めるよう形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子が、前記弾性ヒンジの前記回転軸の方向において前記モノリシック構造の外部にのみ延び、それによって、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子が、前記平面を定める前記軸の方向において、前記モノリシック構造によって完全に取り囲まれるよう前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、請求項１１乃至１３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子は、前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、前記弾性ヒンジの前記回転軸の方向において並びに前記平面を定める１つの軸の方向において、前記モノリシック構造の外部に延びるよう前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、請求項１１乃至１４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第一スロット状素子及び前記第二スロット状素子又は各第一スロット状素子及び各第二スロット状素子は、ワイヤ放電加工プロセスによって前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、請求項１１乃至１５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
モノリシック構造に形成された弾性ヒンジであり、当該弾性ヒンジは、前記モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、当該弾性ヒンジは、前記固定構造部分に対する前記回転構造部分の回転を許容し、当該弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成し、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、当該弾性ヒンジ、よって、当該弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める弾性ヒンジであって、
少なくとも１つの第二スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子が前記モノリシック構造内に形成されていることを特徴とする、
弾性ヒンジ。
【請求項２】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、平面を定める少なくとも２つのセグメントを含み、よって、前記第二スロット状素子及び各第二スロット状素子は、対応する前記第一スロット状素子の１つのセグメントとほぼ平行に走り、よって、ロッド状又はプレート状素子を定めることを特徴とする、請求項１に記載の弾性ヒンジ。
【請求項３】
当該弾性ヒンジの変位又は回転軸が前記平面に対してほぼ直交して走ることを特徴とする、請求項２に記載の弾性ヒンジ。
【請求項４】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、少なくとも２つのセグメントを含み、第一セグメントは、第一軸の方向に走り、第二セグメントは、前記第一軸に対して直交する第二軸の方向に主として走り、よって、当該弾性ヒンジの前記回転軸は、前記第一軸及び前記第二軸によって定められる前記平面に対して直交する方向に走ることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項５】
前記第一スロット状素子及び各第一スロット状素子が、当該弾性ヒンジの前記回転軸方向において前記モノリシック構造の外部にのみ延びるよう、前記第一スロット状素子及び各第一スロット状素子は、前記モノリシック構造に形成され、よって、前記第一スロット状素子は、前記平面を定める前記軸の方向において前記モノリシック構造によって完全に取り囲まれていることを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項６】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、当該弾性ヒンジの前記回転軸において並びに前記平面を定める１つの軸の方向において前記モノリシック構造の外部に延びるよう、前記第二スロット状素子又は各スロット状素子は、前記モノリシック構造に形成されることを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項７】
前記第一スロット状素子及び第二スロット状素子又は各第一スロット状素子又は各第二スロット状素子が、ワイヤ放電加工プロセスによって前記モノリシック構造に形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の弾性ヒンジ。
【請求項８】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子を前記モノリシック構造に形成するために用いられるのと同一のワイヤ放電加工プロセスによって前記モノリシック構造に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の弾性ヒンジ。
【請求項９】
当該装置のモノリシック構造内に形成される少なくとも１つの弾性ヒンジを含む装置であり、前記弾性ヒンジ又は各弾性ヒンジは、前記モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、前記弾性ヒンジは、前記固定構造部分に対する前記回転構造部分の回転を可能にし、前記弾性ヒンジは、少なくとも１つの第一スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって形成され、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、前記弾性ヒンジ、よって、前記弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定める装置であって、
少なくとも１つの第二スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子が前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、
装置。
【請求項１０】
前記弾性ヒンジ又は各弾性ヒンジが、請求項２乃至８のうちいずれか１項に従って形成されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
弾性ヒンジをモノリシック構造内に形成する製造する方法であって、
ａ） モノリシック構造を提供するステップと、
ｂ） 少なくとも１つの第一スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって弾性ヒンジを形成し、それによって、前記弾性ヒンジは、前記弾性ヒンジの少なくとも１つの回転軸を定めるステップと、
ｃ） 少なくとも１つの第二スロット状素子を前記モノリシック構造内に形成することによって、少なくとも１つのロッド状又はプレート状素子を前記モノリシック構造内に形成するステップとを遂行することによって、
前記弾性ヒンジは、前記モノリシック構造を回転構造部分と固定構造部分とに分離し、前記弾性ヒンジは、前記固定構造部分に対する前記回転構造部分の回転を可能にする、
方法。
【請求項１２】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、前記第一スロット状素子又は各スロット状素子が、少なくとも２つのセグメントを含み、第一セグメントが、第一軸の方向に走り、第二セグメントが、前記第一軸に対して直交する第二軸の方向に主として走り、前記弾性ヒンジの前記回転軸が、前記第一軸及び前記第二軸によって定められる前記平面に対して直交する方向に走るよう形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子は、前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、対応する第一スロット状素子の１つのセグメントとほぼ平行に走ることによって、ロッド状又はプレート状素子を定めるよう形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子は、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子が、前記弾性ヒンジの前記回転軸の方向において前記モノリシック構造の外部にのみ延び、それによって、前記第一スロット状素子又は各第一スロット状素子が、前記平面を定める前記軸の方向において、前記モノリシック構造によって完全に取り囲まれるよう前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、請求項１１乃至１３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子は、前記第二スロット状素子又は各第二スロット状素子が、前記弾性ヒンジの前記回転軸の方向において並びに前記平面を定める１つの軸の方向において、前記モノリシック構造の外部に延びるよう前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、請求項１１乃至１４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第一スロット状素子及び前記第二スロット状素子又は各第一スロット状素子及び各第二スロット状素子は、ワイヤ放電加工プロセスによって前記モノリシック構造内に形成されることを特徴とする、請求項１１乃至１５のうちいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００７−５２３２９５（Ｐ２００７−５２３２９５Ａ）
【公表日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３６２４２（Ｐ２００６−５３６２４２）
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００４／０５２１２６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８３９７
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００４／０５２１２６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３８３９７
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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