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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6017720
(24)【登録日】2016年10月7日
(45)【発行日】2016年11月2日
(54)【発明の名称】弾性装置
(51)【国際特許分類】
F16F 1/18 20060101AFI20161020BHJP
G01L 5/00 20060101ALI20161020BHJP
【ＦＩ】
F16F1/18 Z
G01L5/00 Z
【請求項の数】6
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2016-44858(P2016-44858)
(22)【出願日】2016年3月8日
【審査請求日】2016年3月30日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】511071234
【氏名又は名称】株式会社トライフォース・マネジメント
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100199255
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 大幸
(72)【発明者】
【氏名】岡 田 和 廣
(72)【発明者】
【氏名】岡 田 美 穂
【審査官】
岡田 卓弥
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００４−３５４０４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−３２５３６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平８−１２２１７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−２７４７１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平３−４８０２１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｌ ５／００− ５／２８
Ｇ０１Ｌ １／００− １／２６
Ｆ１６Ｆ １／００− ６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の構造体間に配置される弾性装置であって、
前記一対の構造体に固定される一対の支持部と、
前記一対の支持部間に延び、並列に配置された複数の波状板と、
を備え、
各波状板は、中央の平板部と、前記平板部を挟む一対の傾斜板とを有する所定の波形状を含み、
前記複数の波状板は、一の波状板の側方から見た形状の位相が他の波状板の側方から見た形状の位相と異なる、２つの波状板を含む
ことを特徴とする弾性装置。
前記一対の構造体に固定される一対の支持部と、
前記一対の支持部間に延び、並列に配置された複数の波状板と、
を備え、
各波状板は、中央の平板部と、前記平板部を挟む一対の傾斜板とを有する所定の波形状を含み、
前記複数の波状板は、一の波状板の側方から見た形状の位相が他の波状板の側方から見た形状の位相と異なる、２つの波状板を含む
ことを特徴とする弾性装置。
【請求項2】
前記複数の波状板は、２本の波状板である
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性装置。
【請求項3】
前記複数の波状板は、３本の波状板である
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性装置。
【請求項4】
前記３本の波状板のうち、中央の波状板を挟む２本の波状板は、側方から見た形状の位相が同じである
ことを特徴とする請求項３に記載の弾性装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の弾性装置。
【請求項5】
前記複数の波状板間は、互いに連結されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性装置。
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性装置。
【請求項6】
前記中央の波状板は、当該中央の波状板を挟む２本の波状板の一方に連結されている
ことを特徴とする請求項４に記載の弾性装置。
ことを特徴とする請求項４に記載の弾性装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ロボットや産業機械の動作制御を行うために、種々のタイプの力覚センサが利用されている。また、電子機器の入力装置のマン・マシンインターフェイスとしても、小型の力覚センサが組み込まれている。このような用途に用いる力覚センサには、小型化およびコストダウンを図るために、できるだけ構造を単純にするとともに、三次元空間内での各座標軸に関する力をそれぞれ独立して検出できるようにすることが要求される。
【0003】
現在、一般に利用されている多軸力覚センサは、機械的構造部に作用した力の特定の方向成分を、特定の部分に生じた変位として検出するタイプのものと、特定の部分に生じた機械的な歪みとして検出するタイプのものに分類される。前者の変位検出タイプの代表格は、静電容量素子式の力覚センサであり、一対の電極により容量素子を構成しておき、作用した力によって一方の電極に生じた変位を、容量素子の静電容量値に基づいて検出するものである。たとえば、下記の特許文献１（その英語版が特許文献２）や特許文献３（その英語版が特許文献４）には、この静電容量式の多軸力覚センサが開示されている。
【0004】
一方、後者の機械的な歪み検出タイプの代表格は、歪みゲージ式の力覚センサであり、作用した力によって生じた機械的な歪みを、ストレインゲージなどの電気抵抗の変化として検出するものである。たとえば、下記の特許文献５（その英語版が特許文献６）には、この歪みゲージ式の多軸力覚センサが開示されている。
【0005】
しかしながら、上述した各特許文献に開示されている多軸力覚センサは、いずれも機械的構造部の厚みが大きくならざるを得ず、装置全体を薄型化することが困難である。その一方で、ロボット、産業機械、電子機器用入力装置などの分野では、より薄型の力覚センサの登場が望まれている。そこで、特許文献７には、力の作用により環状部材の形状を変形させ、この変形に起因して生じる各部の変位を容量素子によって検出する力覚センサが提案されている。この特許文献７に開示されている力覚センサは、構造を単純化して薄型化するのに適した構造を有している。
【0006】
しかしながら、上述した静電容量素子式の力覚センサでは、環状部材の様々な変形態様を検出するために、様々な箇所に容量素子を配置する必要があるため、容量素子を構成する電極構成が複雑にならざるを得ない。しかも、容量素子を構成する一対の電極の相対位置は、検出精度に影響を与える重大な要因になるため、個々の電極の位置調整に多大な作業負担が必要になる。特に、複数の容量素子を対称性をもたせて配置し、これらを用いて差分検出を行う場合、個々の容量素子ごとに対向電極が平行になるようにするとともに、複数の容量素子についての電極間隔が互いに等しくなるような調整が必要になる。このため、商業的に利用する上では、生産効率が低下し、コストが高騰するという問題がある。
【0007】
このような問題を解決するため、本件発明者は、ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０５２７８４において、検出リングの４箇所に、弾性装置、具体的には、第１の変形部、第２の変形部及び変位部の３枚の板状片（板バネ）を組み合わせて構成された波形の弾性装置を等間隔で配置した力覚センサ（本願では、先願力覚センサと呼ぶ）を提案した。図１５は、先願力覚センサに採用されている検出リング６００の一例を示しており、図１６は、波形の弾性装置５００の一例を示している。この先願力覚センサによれば、構造が単純で、しかも検出素子の配置の自由度を向上させることにより、高い生産効率が実現可能な力覚センサを提供することができる。図１５の先願力覚センサの弾性装置５００（図１６参照）は、一例として、以下に説明される本発明による弾性装置に置き換えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００４−３２５３６７号公報
【特許文献2】米国特許第７２１９５６１号公報
【特許文献3】特開２００４−３５４０４９号公報
【特許文献4】米国特許第６９１５７０９号公報
【特許文献5】特開平８−１２２１７８号公報
【特許文献6】米国特許第５４９０４２７号公報
【特許文献7】国際公開第ＷＯ２０１３／０１４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
先願力覚センサは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標軸方向の力及び各座標軸まわりのモーメントをそれぞれ独立して検出するものであるが、前述した波形の弾性装置５００は、特定の座標軸方向の力ないし特定の座標軸まわりのモーメントを検出する際に、他の座標軸方向の力ないし他の座標軸まわりのモーメントの影響を受けやすい場合がある。この場合、特定の座標軸方向の力ないし特定の座標軸まわりのモーメントの検出精度が低下してしまうため、問題である。
【0010】
本件発明者は、鋭意検討を重ねた結果、このような検出精度の低下は、前述の波形の弾性装置５００の厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎと長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌとの比Ｅｌ／Ｅｎが小さいことに起因することを知見した。換言すれば、長手方向ｄｌの力により弾性変形しやすく、厚み方向ｄｎの力により弾性変形しにくい、という弾性特性を有する弾性装置が実現できれば、前述の検出精度を向上させ得ることを知見した。ここで、長手方向ｄｌとは波形の板状片が延びている方向を意味し、厚み方向ｄｎとは、長手方向ｄｌ及び検出部の底面に直交する方向を意味している。また、ヤング率Ｅｎ、Ｅｌとは、弾性装置を構成している材料それ自体のヤング率ではなく、３枚の板状片（板バネ）による構造物としての弾性装置のヤング率を意味している。
【0011】
本発明は、以上の知見に基づいている。本発明の目的は、厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎに対する長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌの比Ｅｌ／Ｅｎを従来よりも増大させた新たな弾性装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明による弾性装置は、一対の構造体間に配置されるものであり、前記一対の構造体に固定される一対の支持部と、
前記一対の支持部間に延び、並列に配置された複数の波状板と、を備え、
各波状板は、中央の平板部と、前記平板部を挟む一対の傾斜板とを有する所定の波形状を含み、
一の波状板の側方から見た形状の位相は、他の波状板の側方から見た形状の位相と異なる。
【0013】
本発明によれば、一の波状板の側方から見た形状の位相が他の波状板の側方から見た形状の位相と異なっていることにより、長手方向のヤング率と厚み方向のヤング率との比を従来よりも増大させた新たな弾性装置を提供することができる。
【0014】
好ましくは、前記複数の波状板は、２本の波状板である。この場合、厚み方向のヤング率を調整する自由度を高めることができる。
【0015】
あるいは、好ましくは、前記複数の波状板は、３本の波状板である。この場合、厚み方向のヤング率を調整する自由度を一層高めることができる。
【0016】
この場合、前記３本の波状板のうち、中央の波状板を挟む２本の波状板は、側方から見た形状の位相が同じであることが好ましい。このことにより、検出部を含む平面の法線方向のヤング率を調整するに当たり、３本の波状板の位相については中央の波状板のみを調整すれば良く、弾性装置の設計が容易となる。
【0017】
以上のような弾性装置において、前記複数の波状板間は、互いに連結されていることが好ましい。あるいは、３本の波状板を有する弾性装置においては、前記中央の波状板は、当該中央の波状板を挟む２本の波状板の一方に連結されていることが好ましい。
【0018】
この場合、長手方向のヤング率と厚み方向のヤング率との比を従来よりも一層増大させた新たな弾性装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、一の波状板の側方から見た形状の位相が他の波状板の側方から見た形状の位相と異なっていることにより、長手方向のヤング率と厚み方向のヤング率との比を従来よりも増大させた新たな弾性装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１の実施の形態による弾性装置を示す概略斜視図である。
【図5】本発明の第２の実施の形態による弾性装置を示す概略斜視図である。
【図8】本発明の第３の実施の形態による弾性装置を示す概略斜視図である。
【図12】本発明の第４の実施の形態による弾性装置を示す概略斜視図である。
【図15】先願力覚センサの検出リングを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に、添付の図面を参照して本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
【0023】
図１及び図２に示すように、本実施の形態による弾性装置１００は、一対の構造体（不図示）に固定される一対の支持部、すなわち一方の支持部１１及び他方の支持部１２と、一方の支持部１１と他方の支持部１２との間に延び、並列に配置された第１〜第３波状板２０、３０、４０とを備えている。以下に弾性装置１００の構造について説明するに当たり、図１及び図２に示すように、各波状板２０、３０、４０が延びている方向を長手方向ｄｌとし、当該長手方向と直交し各波状板２０、３０、４０が配列されている方向を幅方向ｄｗとし、これら長手方向ｄｌ及び幅方向ｄｗに直交する方向を厚み方向ｄｎとする。
【0024】
第１波状板２０は、中央の第１平板部２１と、この第１平板部２１を挟む第１下り傾斜板２２及び第１上り傾斜板２３とを有する波形状を有している。同様に、第２波状板３０は、中央の第２平板部３１と、この第２平板部３１を挟む第２下り傾斜板３２及び第２上り傾斜板３３とを有する波形状を有しており、第３波状板４０は、中央の第３平板部４１と、この第３平板部４１を挟む第３下り傾斜板４２及び第３上り傾斜板４３とを有する波形状を有している。すなわち、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２の外側端（図１及び図２における左端）はこれに隣接する一方の支持部１１に接続され、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２の内側端（図１及び図２における右端）は第１〜第３平板部２１、３１、４１に接続されている。また、第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３の外側端（図１及び図２における右端）はこれに隣接する他方の支持部１２に接続され、第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３の内側端（図１及び図２における左端）は第１〜第３平板部２１、３１、４１に接続されている。
【0025】
本実施の形態では、弾性装置１００に外力が加えられていない状態において、第１支持部１１と第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２とが成す角度は、いずれも１３５°である。更に、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３平板部２１、３１、４１とが成す角度、第１〜第３平板部２１、３１、４１と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが成す角度、及び、第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３と第２支持部１２とが成す角度も、共に１３５°である。もちろん、これらの角度は１３５°に限定されるものではなく、他の実施の形態においては、例えば１２０°など弾性装置１００に要求される物性値（ヤング率など）に応じて、９０°以上１８０°未満の任意の角度が採用され得る。
【0026】
本実施の形態において、第１〜第３波状板２０、３０、４０の各波形状は同一である。ただし、第１及び第３波状板２０、４０の側方（図１における左下方、図２における下方）から見た各波状板２０、４０の形状の位相は、第２波状板３０の側方から見た当該波状板３０の形状の位相と異なっている。具体的には、図１及び図２に示すように、第２波状板３０は、第１及び第３波状板２０、４０よりも長手方向ｄｌに沿って一方の支持部１１の側（図１における左上側、図２における左側）にずれて配置されている。
【0027】
弾性装置１００は、当該弾性装置１００が採用される前述の検出リング６００（図１５参照）と同一材料、すなわち、金属（ステンレス、アルミニウムなど）や合成樹脂（プラスチックなど）といった同一材料からなる構造体によって構成され得る。本実施の形態の第１〜第３平板部２１、３１、４１、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２及び第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３は、検出リングの本体部に比べて肉厚の薄い板状の部材であるため可撓性を有することになる。
【0028】
なお、ここに示す例の場合、第１〜第３平板部２１、３１、４１も肉厚の薄い板状の部材であるため可撓性を有しているが、当該第１〜第３平板部２１、３１、４１は必ずしも可撓性をもった部材である必要はない（もちろん、可撓性があってもよい）。第１〜第３平板部２１、３１、４１の役割は、外力が作用したときに変位を生じることであり、そのような変位を生じさせるには、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２及び第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３が可撓性を有していれば足りる。したがって、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、必ずしも肉厚の薄い板状の部材によって構成する必要はなく、より肉厚の厚い部材であってもかまわない。
【0030】
図３Ａは、図１の弾性装置１００を示す概略正面図であり、図３Ｂは、図３Ａの弾性装置１００の他方の支持部１２に下向きの力を作用させた際の当該弾性装置１００の変形状態を示す概略正面図であり、図３Ｃは、図３Ａの弾性装置１００の他方の支持部１２に上向きの力を作用させた際の当該弾性装置１００の変形状態を示す概略正面図であり、図３Ｄは、図３Ａの弾性装置１００の他方の支持部１２に左向きの力を作用させた際の当該弾性装置１００の変形状態を示す概略正面図であり、図３Ｅは、図３Ａの弾性装置１００の他方の支持部１２に左向きの力を作用させた際の当該弾性装置１００の変形状態を示す概略正面図である。
【0031】
図３Ａに示すように、本実施の形態における弾性装置１００に外力が作用していない場合、当該弾性装置１００は、初期の形状を維持する。すなわち、前述の通り、第１支持部１１と第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２とが成す角度、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３平板部２１、３１、４１とが成す角度、第１〜第３平板部２１、３１、４１と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが成す角度、及び、第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３と第２支持部１２とが成す角度が、いずれも１３５°である形状を維持する。もちろん、前述の如く、これらの角度は１３５°に限定されるものではなく、他の実施の形態においては９０°以上１８０°未満の任意の角度が採用され得る。 図３Ｂに示すように、このような初期状態の弾性装置１００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に下向きの力ＦＢを作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、第１〜第３平板部２１、３１、４１が右下がりに姿勢を変えつつ下方に変位する。なお、実際の構造では、第１〜第３平板部２１、３１、４１にも若干の弾性変形が生じるが、本明細書では、第１〜第３平板部２１、３１、４１には弾性変形が生じないものとして説明する。この変位が生じている時、図３Ｂに示すように、長手方向ｄｌの特定の位置ｐｌにおける第１及び第３平板部２１、４１の下方への変位と第２平板部３１の下方への変位とを比較すると、第２平板部３１の下方への変位の方が大きい。これは、第１及び第３波状板２０、４０の位相と第２波状板３０の位相とが異なっていることに起因している。
【0032】
具体的には、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、いずれも右下がりの姿勢となっているため、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２の右端（下端）から離れるほど（図３Ｂにおいて右方に向かうほど）下方への変位が大きくなる。本実施の形態においては、特定の位置ｐｌにて第１〜第３平板部２１、３１、４１を観察すると、第１及び第３下り傾斜板２２、４２の右端（下端）から当該特定の位置ｐｌまでの距離よりも、第２下り傾斜板３２の右端（下端）から当該特定の位置ｐｌまでの距離の方が大きい。このため、特定の位置ｐｌにおいては、第１及び第３平板部２１、４１よりも第２平板部３１の方が下方に位置する。
【0033】
一方、図３Ｃに示すように、初期状態の弾性装置１００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に上向きの力ＦＣを作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、第１〜第３平板部２１、３１、４１が右上がりに姿勢を変えつつ上方に変位する。この変位が生じている時、図３Ｃに示すように、長手方向ｄｌの特定の位置ｐｌにおける第１及び第３平板部２１、４１の上方への変位と第２平板部３１の上方への変位とを比較すると、第２平板部３１の上方への変位の方が大きい。これも、第１及び第３波状板２０、４０の位相と第２波状板３０の位相とが異なっていることに起因している。
【0034】
すなわち、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、いずれも右上がりの姿勢となっているため、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２の右端（下端）から離れるほど（図３Ｃにおいて右方に向かうほど）上方への変位が大きくなる。本実施の形態においては、特定の位置ｐｌにて第１〜第３平板部２１、３１、４１を観察すると、第１及び第３下り傾斜板２２、４２の右端（下端）から当該特定の位置ｐｌまでの距離よりも、第２下り傾斜板３２の右端（下端）から当該特定の位置ｐｌまでの距離の方が大きい。このため、特定の位置ｐｌにおいては、第１及び第３平板部２１、４１よりも第２平板部３１の方が上方に位置する。
【0035】
次に、図３Ｄに示すように、初期状態の弾性装置１００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に左向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが近接する向き）の力ＦＤを作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２、４２及び各上り傾斜板２３、３３、４３の姿勢が厚み方向ｄｎに立ち上がった状態に変化する。このことにより、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、下方に変位する。図３Ｄに示すように、各平板部２１、３１、４１は、変位がそれぞれ同一であり、長手方向ｄｌに対して傾斜することが無いため、厚み方向ｄｎにおいて同一の位置に存在する。
【0036】
次に、図３Ｅに示すように、初期状態の弾性装置１００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に右向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが離間する向き）の力ＦＥを作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２、４２及び各上り傾斜板２３、３３、４３の姿勢が長手方向ｄｌに寝た状態に変化する。このことにより、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、上方に変位する。図３Ｄに示すように、各平板部２１、３１、４１は、変位がそれぞれ同一であり、長手方向ｄｌに対して傾斜することが無いため、厚み方向ｄｎにおいて同一の位置に存在する。
【0037】
以上のような弾性装置１００において、他方の支持部１２に左向きの力を作用させた場合（図３Ｄ参照）、及び、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させた場合（図３Ｂ参照）に第２平板部３１に生じる変位を、形状を特定してＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ：有限要素法）解析（シミュレーション解析）した結果を図４に示す。以下に示す解析結果も同様である。図４には、比較のため、従来の弾性装置５００（図１６参照）に同様の力を作用させた際に平板部５２１に生じる変位を解析した結果も示してある。
【0038】
図４に示すように、弾性装置１００の他方の支持部１２に左向きの力を作用させると（図３Ｄ参照）、第２平板部３１は下方にΔｄｌ＝８．４μｍだけ変位した。一方、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させると（図３Ｂ参照）、第２平板部３１は下方にΔｄｎ＝１１０μｍだけ変位した。したがって、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ１（＝Δｄｌ／Δｄｎ）は、０．０７６であった。この比Ｒ１は、弾性装置１００の厚み方向ｄｎのヤング率に対する長手方向ｄｌのヤング率の比に相当する。すなわち、比Ｒ１が１に近づくほど、弾性装置１００は、長手方向ｄｌの力による変形のしやすさと同程度、厚み方向ｄｎの力により変形しやすいということを意味し、逆に、比Ｒ１が０に近づくほど、弾性装置１００は、長手方向ｄｌの力による変形のしやすさと比較して、厚み方向ｄｎの力により相対的に変形しにくいということを意味する。
【0039】
これに対し、従来の弾性装置５００の解析結果を検討すると、他方の支持部５１２に左向きの力を作用させると、平板部５２１は下方にΔｄｌ＝１．０μｍだけ変位した。一方、他方の支持部５１２に同じ大きさの下向きの力を作用させると、平板部５２１は下方にΔｄｎ＝２７μｍだけ変位した。したがって、長手方向ｄｌの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ０（＝Δｄｌ／Δｄｎ）は、０．０３７であった。前述のＲ１とこのＲ０との比は、２．０５（＝０．０７６／０．０３７）である。
【0040】
これらの解析結果より、本実施の形態による弾性装置１００は、従来の弾性装置５００と比較して、厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさに対する厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさが、半分程度になることが確認された。換言すれば、本実施の形態による弾性装置１００は、長手方向ｄｌの力の感度に対する厚み方向ｄｎの力の相対感度が従来の弾性装置５００の相対感度よりも低いことが確認された。
【0041】
なお、第２平板部の変位の絶対値は、第１〜第３上り傾斜板２２、３２、４２及び第１〜第３下り傾斜板２３、３３、４３の幅、厚み、材質などに依存する。図４において従来の弾性装置５００と本実施の形態による弾性装置１００との間で、長手方向ｄｌの力による変位に差が生じているのは、このためである。
【0042】
以上のような本実施の形態によれば、第１及び第３波状板２０、４０の側方から見た形状の位相が第２波状板３０の側方から見た形状の位相と異なることにより、長手方向ｄｌの力の感度に対する厚み方向ｄｎの力の相対感度を低下させた、すなわち、長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌと厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎとの比Ｅｌ／Ｅｎを従来よりも増大させた、新たな弾性装置１００を提供することができる。
【0043】
また、本実施の形態の弾性装置１００は、３つの波状板（第１〜第３波状板２０、３０、４０）を有していることにより、長手方向ｄｌ及び厚み方向ｄｎにおけるそれぞれのヤング率を調整する自由度を従来よりも高めることができる。
【0044】
また、第１〜第３波状板２０、３０、４０のうち、中央の第２波状板３０を挟む第１及び第３波状板２０、４０は、側方から見た形状の位相が同じである。このため、厚み方向ｄｎのヤング率を調整するに当たっては第２波状板３０の位相のみを調整すれば良く、第１〜第３波状板２０、３０、４０の全ての位相を個別に調整する場合と比較して、弾性装置１００の設計が容易となる。なお、図４の数値は絶対的なものではなく、形状、材質等に依存する数値である。このことは、以下の解析結果においても同様である。
【0046】
図５は、本発明の第２の実施の形態による弾性装置２００を示す概略斜視図であり、図６は、図５の弾性装置２００を示す概略上面図である。図５及び図６に示すように、弾性装置２００の全体的な外形は、第１の実施の形態による弾性装置１００と略同様である。図５及び図６において第１の実施の形態による弾性装置１００と同じ構成部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0047】
一方、本実施の形態による弾性装置２００は、第１の実施の形態とは異なり、第１波状板２０の第１平板部２１、第２波状板３０の第２平板部３１及び第３波状板４０の第３平板部４１が互いに連結されている。具体的には、図５及び図６に示すように、弾性装置２００には、第１平板部２１のうち第１下り傾斜板２２の近傍の領域２１ａと、第２平板部３１のうち第２上り傾斜板３３の近傍の領域３１ａと、第３平板部４１のうち第３下り傾斜板４２の近傍の領域４１ａと、が互いに連結された連結領域２５０が形成されている。この連結領域２５０は、上方から見ると、各領域２１ａ、３１ａ、４１ａを幅方向ｄｗに横断する矩形領域となっている。本実施の形態では、各領域２１ａ、３１ａ、４１ａ間は第１〜第３平板部２１、３１、４１と同一の材料によって連結されているが、第１〜第３平板部２１、３１、４１が独立して厚み方向ｄｎに変位することを禁止できれば、他の材料であっても良い。
【0048】
次に、本実施の形態による弾性装置２００の作用について説明する。
【0049】
本実施の形態における弾性装置２００に外力が作用していない場合には、当該弾性装置２００は、初期の形状を維持する。すなわち、第１支持部１１と第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２とが成す角度、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３平板部２１、３１、４１とが成す角度、第１〜第３平板部２１、３１、４１と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが成す角度、及び、第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３と第２支持部１２とが成す角度が、いずれも１３５°である形状を維持する（図３Ａ参照）。もちろん、前述の如く、これらの角度は１３５°に限定されるものではなく、他の実施の形態においては９０°以上１８０°未満の任意の角度が採用され得る。
【0050】
このような初期状態の弾性装置２００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に下向きの力を作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、第１〜第３平板部２１、３１、４１がやや右下がりに姿勢を変えつつ下方に変位する。この変位が生じる際、仮に連結領域２５０が存在せず第１〜第３平板部２１、３１、４１が独立して変位可能であるならば、第１の実施の形態において説明したように、第１及び第３平板部２１、４１よりも第２平板部３１の方が下方に位置するようになる（図３Ｂ参照）。しかしながら、弾性装置２００は、連結領域２５０の存在によって、第１〜第３平板部２１、３１、４１が独立して下方に変位することができない。このため、他方の支持部１２に下向きの力を作用させた際に生じる第２平板部３１の下方への変位が第１及び第３平板部２１、４１によって規制され、結果として、第１の実施の形態による弾性装置１００よりも、厚み方向ｄｎに変形しにくい、すなわち当該厚み方向ｄｎのヤング率が相対的に大きい弾性装置２００が実現される。
【0051】
弾性装置２００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に上向きの力を作用させた場合にも、同様の結果が実現される。すなわち、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、第１〜第３平板部２１、３１、４１が上方に変位する。この際、仮に連結領域２５０が存在せず第１〜第３平板部２１、３１、４１が独立して変位可能であるならば、第１の実施の形態において説明したように、第１及び第３平板部２１、４１よりも第２平板部３１の方が上方に位置するようになる（図３Ｃ参照）。しかしながら、弾性装置２００は、連結領域２５０の存在によって、他方の支持部１２に上向きの力を作用させた際に生じる第２平板部３１の上方への変位が第１及び第３平板部２１、４１によって規制される。この結果、第１の実施の形態による弾性装置１００よりも、厚み方向ｄｎに変形しにくい、すなわち当該厚み方向ｄｎのヤング率が大きい弾性装置２００が実現される。
【0052】
一方、初期状態の弾性装置２００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に長手方向ｄｌの力を作用させた場合は、第１の実施の形態による弾性装置１００に対するヤング率の実質的な変化は生じない。すなわち、例えば、初期状態の弾性装置２００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に左向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが近接する向き）の力を作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２、４２及び各上り傾斜板２３、３３、４３の姿勢が厚み方向ｄｎに立ち上がった状態に変化する。このことにより、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、下方に変位するが、共に厚み方向ｄｎにおいて同一の位置にあり、姿勢変化も生じない（図３Ｄ参照）。
【0053】
また、初期状態の弾性装置２００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に右向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが離間する向き）の力を作用させると、第１〜第３下り傾斜板２２、３２、４２と第１〜第３上り傾斜板２３、３３、４３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２、４２及び各上り傾斜板２３、３３、４３の姿勢が長手方向ｄｌに寝た状態に変化する。このことにより、第１〜第３平板部２１、３１、４１は、上方に変位するが、共に厚み方向ｄｎにおいて同一の位置にあり、姿勢変化も生じない（図３Ｅ参照）。
【0054】
このように、他方の支持部１２に長手方向ｄｌの力を作用させても、連結領域２５０の存在によって弾性装置２００の長手方向のヤング率が変化することは、実質的に無い。
【0055】
以上のような本実施の形態による弾性装置２００において、他方の支持部１２に左向きの力を作用させた場合（図３Ｄ参照）、及び、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させた場合（図３Ｂ参照）に第２平板部３１に生じる変位を解析した結果を図７に示す。図７には、比較のため、第１の実施の形態による弾性装置１００及び従来の弾性装置５００（図１６参照）に同様の力を作用させた場合に第２平板部３１及び平板部５２１に生じる変位を解析した結果も再掲してある。
【0056】
図７に示すように、弾性装置２００の他方の支持部１２に左向きの力を作用させると、第２平板部３１は下方に７．９μｍだけ変位した。一方、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させると、第２平板部３１は下方にΔｄｎ＝５０μｍだけ変位した。したがって、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ２（＝Δｄｌ／Δｄｎ）は、０．１５８である。これより、Ｒ２とＲ０（従来の弾性装置５００に関する、長手方向ｄｌの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｎとの比）との比は、４．２７（＝０．１５８／０．０３７）である。
【0057】
すなわち、これらの解析結果より、本実施の形態による弾性装置２００は、従来の弾性装置５００と比較して、厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさに対する厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさが、４分の１未満になることが確認された。更に、Ｒ２とＲ１（第１の実施の形態による弾性装置１００に関し、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比）との比は、２．０８（＝０．１５８／０．０７６）であるため、第１の実施の形態による弾性装置１００と比較して、厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさに対する厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさが、半分未満になることが確認された。以上の結果から、本実施の形態による弾性装置１００は、厚み方向ｄｎの力に対する感度が第１の実施の形態による弾性装置１００の厚み方向ｄｎの力に対する相対感度よりも低いことが確認された。
【0058】
以上のような本実施の形態によれば、第１及び第３波状板２０、４０の側方から見た形状の位相が第２波状板３０の側方１００から見た形状の位相と異なることにより、長手方向ｄｌの力の感度に対する厚み方向ｄｎの力の相対感度を低下させた、すなわち、長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌと厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎとの比Ｅｌ／Ｅｎを従来よりも増大させた、新たな弾性装置２００を提供することができる。
【0059】
更に、本実施の形態では、第１〜第３波状板２０、３０、４０が互いに連結されているため、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比（Ｒ２）を、第１の実施の形態による弾性装置１００における比Ｒ１よりも増大させることができる。すなわち、厚み方向ｄｎのヤング率に対する長手方向ｄｌのヤング率の比を第１の実施の形態による弾性装置１００よりも一層増大させた弾性装置２００を提供することができる。
【0060】
また、本実施の形態では、３つの波状板（第１〜第３波状板２０、３０、４０）が採用されていることにより、弾性装置２００の長手方向ｄｌ及び厚み方向ｄｎにおけるそれぞれのヤング率を調整する自由度を高めることができる。
【0061】
また、第１〜第３波状板２０、３０、４０のうち、中央の第２波状板３０を挟む第１及び第３波状板２０、４０は、側方から見た形状の位相が同じである。このため、厚み方向ｄｎのヤング率を調整するに当たっては第２波状板３０の位相のみを調整すれば良く、第１〜第３波状板２０、３０、４０の全ての位相を個別に調整する場合と比較して、弾性装置２００の設計が容易となる。
【0062】
なお、本実施の形態では、第１〜第３平板部２１、３１、４１が連結された連結領域２５０が形成されているが、例えば、第１及び第２平板部２１、３１のみが連結されていても良く、あるいは、第２及び第３平板部３１、４１のみが連結されていても良い。これらの場合、本実施の形態による弾性装置２００のように第１〜第３平板部２１、３１、４１の全てが連結された場合と比較して第２平板部３１の拘束の程度が低いため、弾性装置２００が有する前述の弾性特性にまでは至らない。しかしながら、これらのような態様にっても、厚み方向ｄｎのヤング率に対する長手方向ｄｌのヤング率の比を第１の実施の形態による弾性装置１００よりも増大させた弾性装置を提供することができる。
【0065】
図８及び図９に示すように、弾性装置３００は、第１の実施の形態による弾性装置１００から第３波状板３０を取り除いた外形を有している。すなわち、弾性装置３００は、一対の構造体（不図示）に固定される一方の支持部１１及び他方の支持部１２と、一方の支持部１１と他方の支持部１２との間に延び、並列に配置された第１及び第２波状板２０、３０とを備えている。各波状板２０、３０の構成は、第１の実施の形態による弾性装置１００と同様である。図８及び図９において第１の実施の形態による弾性装置１００と同じ構成部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0067】
図１０Ａに示すように、本実施の形態における弾性装置３００に外力が作用していない場合、当該弾性装置３００は、第１の実施の形態による弾性装置１００と同様に初期の形状を維持する。すなわち、第１支持部１１と第１及び第２下り傾斜板２２、３２とが成す角度、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２平板部２１、３１とが成す角度、第１及び第２平板部２１、３１と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが成す角度、及び、第１及び第２上り傾斜板２３、３３と第２支持部１２とが成す角度が、いずれも１３５°である形状を維持する。もちろん、前述の如く、これらの角度は１３５°に限定されるものではなく、他の実施の形態においては９０°以上１８０°未満の任意の角度が採用され得る。
【0068】
弾性装置３００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に力が作用している状態においては、当該弾性装置３００には、第１の実施の形態による弾性装置１００と略同様の変形が生じる。すなわち、図１０Ｂに示すように、前述の初期状態の弾性装置３００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に下向きの力ＦＢを作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、第１及び第２平板部２１、３１が右下がりに姿勢を変えつつ下方に変位する。図１０Ｂに示すように、長手方向ｄｌの特定の位置ｐｌにおける第１平板部２１の下方への変位と第２平板部３１の下方への変位とを比較すると、第２平板部３１の下方への変位の方が大きい。これは、第１の実施の形態において既に説明した通り、第１波状板２０の位相と第２波状板３０の位相とが異なっていることに起因している。
【0069】
図１０Ｃに示すように、初期状態の弾性装置３００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に上向きの力ＦＣを作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、第１及び第２平板部２１、３１が右上がりに姿勢を変えつつ上方に変位する。図１０Ｃに示すように、長手方向ｄｌの特定の位置ｐｌにおける第１平板部２１の上方への変位と第２平板部３１の上方への変位とを比較すると、第２平板部３１の上方への変位の方が大きい。これも、第１波状板２０の位相と第２波状板３０の位相とが異なっていることに起因している。
【0070】
次に、図１０Ｄに示すように、初期状態の弾性装置３００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に左向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが近接する向き）の力ＦＤを作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２及び各上り傾斜板２３、３３の姿勢が厚み方向ｄｎに立ち上がった状態に変化する。このことにより、第１及び第２平板部２１、３１は、下方に変位する。図１０Ｄに示すように、各平板部２１、３１は、変位がそれぞれ同一であり、長手方向ｄｌに対して傾斜することが無いため、厚み方向ｄｎにおいて同一の位置に存在する。
【0071】
次に、図１０Ｅに示すように、初期状態の弾性装置３００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に右向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが離間する向き）の力ＦＥを作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２及び各上り傾斜板２３、３３の姿勢が長手方向ｄｌに寝た状態に変化する。このことにより、第１及び第２平板部２１、３１は、上方に変位する。図１０Ｄに示すように、各平板部２１、３１は、変位がそれぞれ同一であり、長手方向ｄｌに対して傾斜することが無いため、厚み方向ｄｎにおいて同一の位置に存在する。
【0072】
以上のような弾性装置３００において、他方の支持部１２に左向きの力を作用させた場合（図１０Ｄ参照）、及び、他方の支持部１２に厚み方向ｄｎに沿って同じ大きさの力を下方に作用させた場合（図１０Ｂ参照）に第２平板部３１に生じる変位を解析した結果を図１１に示す。図１１には、比較のため、従来の弾性装置５００（図１６参照）に同様の力を作用させて平板部５２１に生じる変位を解析した結果も示してある。
【0073】
図１１に示すように、弾性装置３００の他方の支持部１２に左向きの力を作用させると（図１０Ｄ参照）、第２平板部３１は下方にΔｄｌ＝９．５μｍだけ変位した。一方、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させると（図１０Ｂ参照）、第２平板部３１は下方にΔｄｎ＝１３０μｍだけ変位した。したがって、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ３（＝Δｄｌ／Δｄｎ）は、０．０７３である。
【0074】
これに対し、従来の弾性装置５００の解析結果は、前述の通り、他方の支持部５１２に左向きの力を作用させると、平板部５２１が下方にΔｄｌ＝１．０μｍだけ変位し、他方の支持部５１２に同じ大きさの下向きの力を作用させると、平板部５１２が下方にΔｄｎ＝２７μｍだけ変位した。長手方向ｄｌの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ０（＝Δｄｌ／Δｄｎ）は、０．０３７である。前述のＲ３とこのＲ０との比は、１．９７（＝０．０７３／０．０３７）である。
【0075】
すなわち、これらの解析結果より、弾性装置３００は、従来の弾性装置５００と比較して、厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさに対する厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさが、半分程度になることが確認された。換言すれば、弾性装置３００は、長手方向ｄｌの力の感度に対する厚み方向ｄｎの力の相対感度が従来の弾性装置５００の相対感度よりも低いことが確認された。前述のＲ３とＲ０との比（１．９７）は、第１の実施の形態による弾性装置１００において評価したＲ１とＲ０との比（２．０５）と略同じ値であることから、本実施の形態による弾性装置３００によっても第１の実施の形態と同程度の弾性特性がもたらされると言える。
【0076】
以上のような本実施の形態によれば、第１波状板２０の側方から見た形状の位相が第２波状板３０の側方から見た形状の位相と異なることにより、長手方向ｄｌの力の感度に対する厚み方向ｄｎの力の相対感度を低下させた、すなわち、長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌと厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎとの比Ｅｌ／Ｅｎを従来よりも増大させた、新たな弾性装置３００を提供することができる。
【0077】
また、本実施の形態では、２つの波状板（第１及び第２波状板２０、３０）が採用されていることにより、弾性装置３００の長手方向ｄｌ及び厚み方向ｄｎにおけるそれぞれのヤング率を調整する自由度を従来よりも高めることができる。
【0079】
図１２は、本発明の第４の実施の形態による弾性装置４００を示す概略斜視図であり、図１３は、図１２の弾性装置４００を示す概略上面図である。図１２及び図１３に示すように、弾性装置４００の全体的な外形は、第３の実施の形態による弾性装置３００と略同様である。図１２及び図１３において第３の実施の形態による弾性装置３００と同じ構成部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0080】
一方、本実施の形態による弾性装置４００は、第３の実施の形態とは異なり、第１波状板２２０の第１平板部２２１及び第２波状板２３０の第２平板部２３１が互いに連結されている。具体的には、図１２及び図１３に示すように、弾性装置４００には、第１平板部２１のうち第１下り傾斜板２２の近傍の領域２１ａと、第２平板部３１のうち第２上り傾斜板３３の近傍の領域３１ａと、が互いに連結された連結領域４５０が形成されている。この連結領域４５０は、上方から見ると、各領域２１ａ、３１ａを幅方向ｄｗに横断する矩形領域となっている。本実施の形態では、各領域２１ａ、３１ａ間は第１及び第２平板部２１、３１と同一の材料によって連結されているが、第１及び第２平板部２１、３１が独立して厚み方向ｄｎに変位することを禁止できれば、他の材料であっても良い。
【0081】
次に、本実施の形態による弾性装置４００の作用について説明する。
【0082】
本実施の形態における弾性装置４００に外力が作用していない場合には、当該弾性装置４００は、第３の実施の形態による弾性装置３００と同様に、初期の形状を維持する。すなわち、第１支持部１１と第１及び第２下り傾斜板２２、３２とが成す角度、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２平板部２１、３１とが成す角度、第１及び第２平板部２１、３１と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが成す角度、及び、第１及び第２上り傾斜板２３、３３と第２支持部１２とが成す角度が、いずれも１３５°である形状を維持する（図１０Ａ参照）。もちろん、前述の如く、これらの角度は１３５°に限定されるものではなく、他の実施の形態においては９０°以上１８０°未満の任意の角度が採用され得る。
【0083】
このような初期状態の弾性装置４００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に下向きの力を作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、第１及び第２平板部２１、３１がやや右下がりに姿勢を変えつつ下方に変位する。この変位が生じる際、仮に連結領域４５０が存在せず第１及び第２平板部２１、３１が独立して変位可能であるならば、第３の実施の形態において説明したように、第１平板部２１よりも第２平板部３１の方が下方に位置するようになる（図１０Ｂ参照）。しかしながら、本実施の形態による弾性装置４００は、連結領域４５０の存在によって、第１及び第２平板部２１、３１が独立して下方に変位することができない。このため、他方の支持部１２に下向きの力を作用させた際に生じる第２平板部３１の下方への変位が第１平板部２１によって規制され、結果として、第３の実施の形態による弾性装置３００よりも、厚み方向ｄｎに変形しにくい、すなわち当該厚み方向ｄｎのヤング率が相対的に大きい弾性装置４００が実現される。
【0084】
弾性装置４００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に上向きの力を作用させた場合にも、同様の結果が実現される。すなわち、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、第１及び第２平板部２１、３１が上方に変位する。この際、仮に連結領域４５０が存在せず第１及び第２平板部２１、３１が独立して変位可能であるならば、第３の実施の形態において説明したように、第１平板部２１よりも第２平板部３１の方が上方に位置するようになる（図１０Ｃ参照）。しかしながら、本実施の形態による弾性装置４００は、連結領域４５０の存在によって、他方の支持部１２に上向きの力を作用させた際に生じる第２平板部３１の上方への変位が第１平板部２１によって規制される。この結果、第３の実施の形態による弾性装置３００よりも、厚み方向ｄｎに変形しにくい、すなわち当該厚み方向ｄｎのヤング率が大きい弾性装置４００が実現される。
【0085】
また、初期状態の弾性装置４００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に左向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが近接する向き）の力を作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２及び各上り傾斜板２３、３３の姿勢が厚み方向ｄｎに立ち上がった状態に変化する。このことにより、第１及び第２平板部２１、３１は、下方に変位するが、厚み方向ｄｎにおいて同一の位置にあり、姿勢変化も生じない（図１０Ｄ参照）。
【0086】
また、初期状態の弾性装置４００の一方の支持部１１を固定した状態で他方の支持部１２に右向き（一方の支持部１１と他方の支持部１２とが離間する向き）の力を作用させると、第１及び第２下り傾斜板２２、３２と第１及び第２上り傾斜板２３、３３とが弾性変形し、各下り傾斜板２２、３２及び各上り傾斜板２３、３３の姿勢が長手方向ｄｌに寝た状態に変化する。このことにより、第１及び第２平板部２１、３１は、上方に変位するが、厚み方向ｄｎにおいて同一の位置にあり、姿勢変化も生じない（図１０Ｅ参照）。
【0087】
このように、他方の支持部１２に長手方向ｄｌの力を作用させても、連結領域４５０の存在によって弾性装置４００の長手方向のヤング率が変化することは実質的に無い。このことは、第２の実施の形態による弾性装置２００と同様である。
【0088】
以上のような本実施の形態による弾性装置４００において、他方の支持部１２に左向きの力を作用させた場合（図１０Ｄ参照）、及び、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させた場合（図１０Ｂ参照）に第２平板部３１に生じる変位を解析した結果を図１４に示す。図１４には、比較のため、第３の実施の形態による弾性装置３００及び従来の弾性装置５００（図１６参照）に同様の力を作用させた場合に第２平板部３１及び平板部５２１に生じる変位を解析した結果も再掲してある。
【0089】
図１４に示すように、弾性装置４００の他方の支持部１２に左向きの力を作用させると、第２平板部３１は下方に９．６μｍだけ変位した。一方、他方の支持部１２に同じ大きさの下向きの力を作用させると、第２平板部３１は下方にΔｄｎ＝６５μｍだけ変位した。したがって、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ４（＝Δｄｌ／Δｄｎ）は、０．１４７である。これより、Ｒ４とＲ０（従来の弾性装置５００に関し、長手方向ｄｌの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により平板部５２１に生じる変位Δｄｎとの比）との比は、３．９７（＝０．１４７／０．０３７）である。
【0090】
これらの解析結果より、弾性装置４００は、従来の弾性装置５００と比較して、厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさに対する厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさが、４分の１程度になることが確認された。更に、Ｒ４とＲ３（第３の実施の形態による弾性装置３００に関し、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比）との比は、２．０２（＝０．１４７／０．０７３）であるため、第３の実施の形態による弾性装置３００と比較して、厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさに対する厚み方向ｄｎの力による変形のしやすさが、半分未満になることが確認された。すなわち、弾性装置４００は、厚み方向ｄｎの力に対する感度が第３の実施の形態による弾性装置３００の厚み方向ｄｎの力に対する感度よりも低いことが確認された。
【0091】
以上のような本実施の形態によれば、第１波状板２０の側方から見た形状の位相が第２波状板３０の側方１００から見た形状の位相と異なることにより、長手方向ｄｌの力の感度に対する厚み方向ｄｎの力の相対感度を低下させた、すなわち、長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌと厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎとの比Ｅｌ／Ｅｎを従来よりも増大させた、新たな弾性装置４００を提供することができる。
【0092】
更に、本実施の形態では、第１及び第２波状板２０、３０が互いに連結されているため、長手方向ｄｌの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｌと厚み方向ｄｎの力により第２平板部３１に生じる変位Δｄｎとの比Ｒ４を、第１の実施の形態による弾性装置１００における比Ｒ１よりも増大させることができる。すなわち、厚み方向ｄｎのヤング率に対する長手方向ｄｌのヤング率の比を第３の実施の形態による弾性装置１００よりも一層増大させた弾性装置４００を提供することができる。
【0093】
また、本実施の形態では、２つの波状板（第１及び第２波状板２０、３０）を有していることにより、弾性装置４００の長手方向ｄｌ及び厚み方向ｄｎにおけるそれぞれのヤング率を調整する自由度を従来よりも高めることができる。
【0094】
なお、これらの実施の形態に加え、一の波状板の側方から見た形状の位相が他の波状板の側方から見た形状の位相と異なる４本以上の波状板を有する弾性装置も本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【0095】
ｄｌ 長手方向ｄｎ 厚み方向
ｄｗ 幅方向
ｐｌ 長手方向の特定の位置
１１ 一方の支持部
１２ 他方の支持部
２０ 第１波状部
２１ 第１平板部
２１ａ 第１平板部のうち第１下り傾斜板の近傍の領域
２２ 第１下り傾斜板
２３ 第１上り傾斜板
３０ 第２波状板
３１ 第２平板部
３１ａ 第２平板部のうち第２下り傾斜板の近傍の領域
３２ 第２下り傾斜板
３３ 第２上り傾斜板
４０ 第３波状板
４１ 第３平板部
４１ａ 第３平板部のうち第３下り傾斜板の近傍の領域
４２ 第３下り傾斜板
４３ 第３上り傾斜板
１００ 第１の実施の形態による弾性装置
２００ 第２の実施の形態による弾性装置
２５０ 連結領域
３００ 弾性装置
４００ 弾性装置
４５０ 連結領域
【要約】
【課題】長手方向ｄｌのヤング率Ｅｌと厚み方向ｄｎのヤング率Ｅｎとの比Ｅｌ／Ｅｎを従来よりも増大させた新たな弾性装置を提供すること。【解決手段】本発明による弾性装置１００は、一対の構造体間に配置されるものであり、一対の構造体に固定される一対の支持部１１、１２と、一対の支持部１１、１２間に延び、並列に配置された複数の波状板２０、３０、４０と、を備え、各波状板２０、３０、４０は、中央の平板部２１、３１、４１と、平板部２１、３１、４１を挟む一対の傾斜板２２、２３、３２、３３、４２、４３とを有する所定の波形状を含み、一の波状板３０の側方から見た形状の位相は、他の波状板２０、４０の側方から見た形状の位相と異なる。
【選択図】図５