両てこ機構・使用例

November 12, 2025 教育

両てこ機構の使用例

両てこ機構とは？身近な製品から機械設計までわかりやすく解説

はじめに

両てこ機構とは、四節リンク機構の一種です。四節リンク機構とは、4本のリンクを回転できる軸でつないだ機構のことで、機械や道具の動きをつくる基本的な仕組みの一つです。

その中でも両てこ機構は、固定されたリンクを基準にしたとき、可動するリンクが360度ぐるりと回転せず、一定の角度の範囲で揺れ動くタイプの機構を指します。英語では double rocker mechanism、または double-rocker linkage と呼ばれることがあります。

「てこ」という言葉が入っているため、中学校で学ぶ単純なてこを思い浮かべるかもしれません。しかし、ここでいう両てこ機構は、単純な一本の棒のてこではなく、複数のリンクを組み合わせて複雑な動きを作る機構です。

身近な例では、平行リンク式のデスクライト、製図用の平行定規、自動車のトランクヒンジ、家具のリフトアップ扉、機械カバーの開閉装置などに、両てこ機構またはそれに近い四節リンク機構が使われています。

この記事では、両てこ機構の基本的な考え方、使われる理由、代表的な使用例、そして似ているが注意が必要な例について、できるだけわかりやすく整理して解説します。

両てこ機構を簡単にいうと

両てこ機構を簡単にいうと、「2つの揺れ動くリンクを使って、決まった範囲の中で物を動かす仕組み」です。

普通の蝶番では、扉やふたは1つの軸を中心に回転します。たとえば、家のドアは蝶番を中心に弧を描くように開きます。この場合、動きは比較的単純です。

一方、両てこ機構では、複数のリンクが連動して動きます。そのため、単純な回転ではなく、少し持ち上がりながら開く、手前に逃げながら開く、姿勢を保ったまま移動する、といった複雑な動きを作ることができます。

たとえば、自動車のトランクのふたは、単純な蝶番だけでは車体や後部ガラスにぶつかりやすくなることがあります。そこで四節リンク式のヒンジを使うと、ふたの回転中心が移動し、干渉を避けながら大きく開くことができます。

このように、両てこ機構は「ただ回す」のではなく、「動く軌跡を工夫する」ために使われる機構です。

両てこ機構と四節リンクの関係

両てこ機構を理解するには、まず四節リンクについて知っておくとわかりやすくなります。

四節リンクは、4本のリンクと4つの回転軸からなる機構です。一般的には、そのうち1本を固定リンクとして考えます。残りのリンクが回転したり揺動したりすることで、決まった動きを生み出します。

四節リンクには、代表的に次のような種類があります。

クランクロッカ機構：一方のリンクが360度回転し、もう一方が揺動する機構
ダブルクランク機構：複数のリンクが連続回転できる機構
両てこ機構：可動リンクが連続回転せず、一定範囲で揺動する機構

ここで大切なのは、両てこ機構は「リンクがどのように動くか」に注目した分類だという点です。

一方で、平行リンクは「向かい合うリンクが平行を保つ構造」に注目した呼び方です。そのため、「平行リンク」と「両てこ機構」は完全に同じ意味ではありません。

ただし、平行リンク式のデスクライトや製図用の平行定規のように、使用範囲の中で各リンクが一定角度だけ揺動する場合、両てこ機構に近い例として説明できることがあります。

両てこ機構が使われる理由

両てこ機構が使われる理由は、単純な回転では実現しにくい動きを作れるからです。特に、狭い場所で物を動かしたい場合や、姿勢を保ったまま移動させたい場合に役立ちます。

複雑な軌跡を作れる

両てこ機構では、リンクの長さや軸の位置を変えることで、動く部分の軌跡を調整できます。

単純な蝶番では、物はほぼ円弧状に動きます。しかし、四節リンクを使うと、持ち上がる、後ろへ逃げる、途中で動き方が変わる、といった複雑な動きが可能になります。

そのため、自動車のトランクヒンジや機械カバーの開閉装置などで使われます。

姿勢を保ったまま動かせる

平行リンクの形にすると、動く部分の姿勢を保ったまま移動させることができます。

たとえば、デスクライトのシェードや製図用の定規では、角度が大きく変わりすぎると使いにくくなります。そこで、リンクをうまく組み合わせることで、先端部分の姿勢を一定に近い状態で保ちながら移動できるようにしています。

狭い場所でも大きく動かせる

両てこ機構は、限られたスペースの中で大きな動きを作ることにも向いています。

家具の扉や機械のカバーでは、周囲の部品や壁にぶつからないように開閉する必要があります。四節リンクを使えば、単純な回転ではぶつかるような場所でも、物を逃がしながら開閉させることができます。

動きの速さを変えられる

四節リンク機構では、入力側の動きと出力側の動きが一定の割合で伝わるとは限りません。角度によって、速く動く部分とゆっくり動く部分を作ることができます。

この性質を利用すると、最初は大きく動かし、最後はゆっくり閉じる、といった動きが可能になります。カムのような働きを、リンクだけで実現できる場合もあります。

両てこ機構の代表的な使用例

ここからは、両てこ機構または両てこ機構に近い四節リンク機構の使用例を紹介します。

ただし、製品によって内部構造は異なります。同じ「モニターアーム」や「家具ヒンジ」と呼ばれるものでも、すべてが両てこ機構とは限りません。ここでは、両てこ機構を理解しやすい代表的な例を中心に説明します。

使用例1：平行リンク式デスクライト

平行リンク式のデスクライトは、両てこ機構を理解するうえで非常にわかりやすい例です。

アーム部分に複数のリンクが使われており、ライトの位置を上下や前後に動かしても、シェードの向きが大きく変わりにくい構造になっています。これは、リンクが平行四辺形に近い形を保ちながら動くためです。

デスクライトでは、単にライトを動かせればよいわけではありません。照らしたい場所に光を向けたまま、必要な位置に移動できることが重要です。

そのため、アームがただ折れ曲がるだけでなく、先端の姿勢をある程度保つように設計されています。さらに、ばねや摩擦機構を組み合わせることで、好きな位置で止められるようになっています。

このようなデスクライトは、両てこ機構そのもの、または両てこ機構に近い平行リンク機構の身近な例として紹介しやすいものです。

使用例2：製図用の平行定規

製図用の平行定規も、四節リンク機構の代表的な使用例です。

製図用の平行定規は、定規を上下に動かしても、常に同じ向きを保つように作られています。これは、リンクが平行を保ちながら動く構造になっているためです。

もし単純な回転だけで定規を動かすと、定規の角度が変わってしまいます。すると、平行な線を引くことが難しくなります。

しかし、平行リンクを使えば、定規の向きを保ったまま位置だけを変えることができます。これにより、図面上で平行な線を簡単に引くことができます。

この例では、「姿勢を保ったまま移動させる」という両てこ機構・平行リンク機構の利点がよく表れています。

使用例3：自動車のトランクヒンジ

自動車のトランクヒンジには、四節リンク式の構造が使われることがあります。

単純な蝶番でトランクを開けようとすると、ふたは1つの軸を中心に回転します。しかし、車の後部は形が複雑で、後部ガラス、ボディ外板、ウェザーストリップなどと干渉しないように開閉する必要があります。

そこで、四節リンク式のヒンジを使うと、トランクのふたを単純な円弧ではなく、少し持ち上げながら後方へ逃がすように動かすことができます。

このような構造では、リンクの一部が一定角度の範囲で揺動し、ふたの動きを制御します。製品や設計によって分類は異なりますが、両てこ機構の考え方を応用した例として説明できます。

トランクヒンジでは、次のような点が重要になります。

車体やガラスにぶつからないこと
開け始めが重すぎないこと
開いた状態で安定して止まること
閉じるときに急に落ちないこと

そのため、リンク機構に加えて、ガスダンパやばねが組み合わされることもあります。

使用例4：自動車のボンネットヒンジ

自動車のボンネットにも、四節リンク式のヒンジが使われることがあります。

ボンネットは、エンジンルームを点検するために大きく開く必要があります。しかし、単純な蝶番だけでは、ボンネットの後端や周囲の部品が車体と干渉することがあります。

四節リンク式のヒンジを使うと、ボンネットを持ち上げながら、一定の軌跡で開くことができます。これにより、開口部を大きく取りながら、周囲との干渉を避けやすくなります。

また、ボンネットは面積が大きく、重量もあります。そのため、開閉時の力のかかり方を考える必要があります。リンクの配置や支点の位置を工夫することで、開けやすさや安全性を高めることができます。

使用例5：家具のリフトアップ扉

キッチン収納や壁面収納などには、上に持ち上がるタイプの扉があります。こうした家具のリフトアップ扉にも、四節リンク式のヒンジが使われることがあります。

通常の蝶番では、扉は横方向や前方に大きく開きます。しかし、キッチンや収納棚では、周囲に壁や天井、照明、他の収納扉があるため、単純に回転させるだけでは使いにくいことがあります。

リフトアップ扉では、扉をいったん手前に逃がしながら上へ持ち上げるような動きをさせることがあります。このような複合的な動きに、四節リンク機構が役立ちます。

さらに、ばねやダンパを組み合わせることで、扉が急に落ちないようにしたり、軽い力で開閉できるようにしたりします。

この例は、「狭い空間で干渉を避けながら開閉する」という両てこ機構の利点を理解しやすい使用例です。

使用例6：機械カバーの開閉機構

工場の生産設備や工作機械には、安全カバーや点検カバーが取り付けられています。これらのカバーにも、四節リンク機構が使われることがあります。

機械カバーは、作業者を守るために重要です。しかし、点検や部品交換のときには大きく開く必要があります。さらに、周囲には配線、配管、フレーム、センサーなどがあるため、単純な蝶番では開けにくい場合があります。

そこで、リンク機構を使うと、カバーを手前に逃がしながら上へ開く、あるいは障害物を避けるように動かすことができます。

このような用途では、次のような条件が求められます。

作業者が安全に開閉できること
開いた状態で安定すること
周囲の部品にぶつからないこと
繰り返し使用してもガタが出にくいこと

両てこ機構や四節リンク機構は、このような条件を満たすために使われることがあります。

使用例7：折りたたみ式の台やスタンド

折りたたみ式の台、作業スタンド、簡易テーブルなどにも、リンク機構が使われることがあります。

折りたたみ式の製品では、使用時にはしっかりと広がり、収納時にはコンパクトにたためることが重要です。単純な蝶番だけでも折りたたみはできますが、複数の部品を連動させたい場合にはリンク機構が便利です。

たとえば、脚を開くと同時に天板の角度が決まる、支え部材が自動的に所定の位置へ移動する、といった動きは、四節リンクの考え方で説明できます。

ただし、折りたたみ椅子やベビーカーなどは構造が非常に多様です。すべてが両てこ機構であるとは限りません。そのため、記事で紹介する場合は「両てこ機構そのもの」というより、「両てこ機構に近いリンク機構が使われることがある例」として扱う方が正確です。

使用例8：包装機や自動機のフラップ開閉機構

包装機や自動組立機では、箱のフラップを折る、カバーを開閉する、部品を押さえるといった動作が必要になります。

このような機械では、動きのタイミングが重要です。速く動かしたい部分もあれば、最後だけゆっくり動かしたい部分もあります。また、部品にぶつからない軌跡を作る必要もあります。

四節リンク機構を使うと、モーターやシリンダーの単純な動きを、目的に合った複雑な動きに変換できます。

たとえば、短いシリンダーストロークを使って、フラップを大きく倒すような動きに変えることができます。リンクの長さや支点の位置を調整すれば、動作の速さや角度も変えられます。

このような用途では、両てこ機構やクランクロッカ機構など、さまざまな四節リンクが使われます。両てこ機構は、連続回転ではなく、一定範囲で往復動作する部分に適しています。

使用例9：医療・介護用ベッドの背上げ機構

医療用ベッドや介護用ベッドでは、背もたれ部分を持ち上げる機構が使われています。このようなベッドにも、リンク機構が使われることがあります。

背上げ機構では、単に背中の部分を持ち上げるだけでは不十分です。利用者の体がずれすぎないようにしたり、腰や背中に無理な力がかからないようにしたりする必要があります。

そのため、背中、腰、脚の部分を連動させる機構が使われることがあります。四節リンクや多節リンクを使うと、複数の部分を協調して動かすことができます。

ただし、介護ベッドの構造はメーカーや製品によって異なり、電動アクチュエータ、スライド機構、多節リンクなどが組み合わされています。したがって、「介護ベッドは両てこ機構である」と単純に断定するのではなく、「リンク機構の考え方が使われる例」として紹介するのが適切です。

両てこ機構に近いが、紹介時に注意が必要な例

両てこ機構の使用例を紹介するときには、注意が必要なものもあります。見た目にはリンク機構に見えても、実際には別の仕組みで動いている場合があるからです。

モニターアーム

モニターアームには、平行リンク構造を使ったものがあります。このタイプでは、モニターの姿勢を保ちながら高さを変えられるため、両てこ機構や平行リンク機構の例として説明できます。

ただし、すべてのモニターアームが両てこ機構というわけではありません。製品によっては、ガススプリング、摩擦ヒンジ、多関節アーム、スライド機構などが組み合わされています。

そのため、記事では「平行リンク式のモニターアームでは、両てこ機構に近い動きが見られる」と書くのが安全です。

折りたたみ椅子やベビーカー

折りたたみ椅子やベビーカーには、複数のリンクが使われることがあります。展開と収納を一連の動作で行うために、リンク機構は非常に有効です。

しかし、これらの製品は構造が複雑で、両てこ機構だけで説明できない場合が多くあります。スライド部品、ロック機構、回転軸、ばねなどが組み合わされていることもあります。

そのため、これらは「両てこ機構の代表例」というより、「四節リンクや多節リンクが使われることがある身近な例」として扱う方がよいでしょう。

ロボットのグリッパ

ロボットのグリッパにも、リンク機構が使われることがあります。リンクを使うことで、指先を広く開き、最後にゆっくり閉じるような動きを作ることができます。

ただし、グリッパにはラック・ピニオン、カム、ワイヤ、空気圧シリンダー、サーボモーターなど、さまざまな方式があります。四節リンク式のものもありますが、すべてが両てこ機構とは限りません。

そのため、グリッパを紹介する場合は、「リンク式グリッパの中には、両てこ機構に近い動きを利用するものがある」と表現すると正確です。

ドアチェックリンク

自動車のドアチェックリンクは、ドアを一定の角度で保持するための部品です。名前に「リンク」と入っていますが、必ずしも両てこ機構とは限りません。

ドアチェックは、摩擦、ばね、カム形状、段付きの保持機構などによって、ドアが途中で止まるように作られていることが多いです。

そのため、両てこ機構の使用例として紹介するよりも、「リンクという名前でも、四節リンクの両てこ機構とは異なる場合がある例」として説明した方がよいでしょう。

ロッカーボギー機構

ロッカーボギー機構は、惑星探査車などで知られる足回りの機構です。名前に「ロッカー」と入っているため、両ロッカ機構と混同されることがあります。

しかし、ロッカーボギーは車輪を持つサスペンション機構であり、四節リンクの分類でいう両てこ機構とは別の文脈で使われる言葉です。

したがって、「ロッカーボギー」という名前だけで両てこ機構の例に入れるのは避けた方がよいです。

両てこ機構を見分けるポイント

身近な製品の中から両てこ機構を見つけるには、いくつかのポイントがあります。

複数のリンクが4つの回転軸でつながっているか

まず、4本のリンクと4つの回転軸で構成されているかを見ます。四節リンクであることが、両てこ機構を考える前提になります。

ただし、実際の製品ではカバーに隠れていて、リンクが見えにくい場合もあります。

どこかのリンクが360度回転していないか

両てこ機構では、可動リンクが360度連続回転せず、一定の角度の範囲で揺動します。

もし1本のリンクがぐるぐる回転している場合は、クランクロッカ機構やダブルクランク機構の可能性があります。

動く部分が単純な円弧ではないか

単純な蝶番では、動く部分は1つの軸を中心に円弧を描きます。

一方、両てこ機構や四節リンク機構では、回転中心が移動するような動きになります。そのため、持ち上がりながら開く、後ろへ逃げながら開く、姿勢を保ちながら移動するといった動きが見られます。

姿勢保持や干渉回避のために使われているか

両てこ機構は、単に物を回転させるだけでなく、姿勢保持や干渉回避のために使われることが多いです。

たとえば、次のような動きがあれば、両てこ機構や四節リンク機構が使われている可能性があります。

先端の向きを保ったまま上下する
扉やふたが手前に逃げながら開く
途中で動きの速さが変わる
狭い場所で大きく開閉する

両てこ機構のメリット

両てこ機構には、いくつかのメリットがあります。

構造が比較的シンプル

両てこ機構は、基本的にはリンクと回転軸で構成されます。歯車や電子制御を使わなくても、リンクの長さや支点の位置を工夫することで、目的の動きを作ることができます。

このため、機械的に信頼性の高い構造にしやすいという利点があります。

動きの再現性が高い

リンク機構は、同じ入力を与えれば同じ軌跡で動きます。これは、機械装置にとって大きな利点です。

たとえば、工場の自動機では、毎回同じ動きを正確に繰り返す必要があります。リンク機構は、このような繰り返し動作に向いています。

狙った軌跡を作りやすい

リンクの長さや軸の位置を調整することで、動く部分の軌跡をある程度設計できます。

これにより、単純な回転では実現しにくい動きを作ることができます。トランクヒンジや家具のリフトアップ扉などでは、このメリットがよく表れています。

ばねやダンパと組み合わせやすい

両てこ機構は、ばね、ガスダンパ、摩擦部品などと組み合わせて使われることがあります。

これにより、重い部品を軽く動かしたり、開いた位置で保持したり、閉じるときの速度を抑えたりできます。

両てこ機構の注意点

両てこ機構には便利な点が多い一方で、設計上の注意点もあります。

死点に注意が必要

リンク機構では、ある姿勢になると力が伝わりにくくなることがあります。このような位置は、死点と呼ばれることがあります。

死点に近づくと、機構が動きにくくなったり、逆に急に動いたりする場合があります。そのため、実際の設計では、使用範囲の中で問題が起きないようにリンク長やストッパの位置を調整します。

ガタが出ることがある

リンク機構では、回転軸の部分にピンやブッシュが使われます。長く使うと、この部分に摩耗やすきまが生じることがあります。

ガタが大きくなると、動きが不安定になったり、位置精度が悪くなったりします。精密な機械では、軸受け、材料、潤滑、加工精度などに注意が必要です。

荷重のかかり方を考える必要がある

リンク機構では、角度によって力のかかり方が変わります。

同じ重さの部品を動かす場合でも、開き始めと中間位置、終端位置では必要な力が異なります。ばねやガスダンパを使う場合は、この力の変化に合わせて設計する必要があります。

見た目だけでは機構の種類を判断しにくい

外から見るとリンクが使われているように見えても、内部では別の機構が働いている場合があります。

そのため、使用例を紹介するときには、「この製品は必ず両てこ機構である」と断定しすぎないことも大切です。特に市販製品はメーカーごとに構造が違うため、慎重な表現が必要です。

簡単なイメージ図

両てこ機構や平行リンク機構は、次のような形で考えると理解しやすくなります。

固定側の軸　●──────●　動くリンク
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固定側の軸　●──────●　動くリンク

このように、4つの軸と4本のリンクで四角形を作ります。下側の2つの軸を固定側に置くと、左右のリンクが揺動し、上側のリンクが姿勢を保ちながら移動します。

実際の製品では、この形が斜めになっていたり、長さが少し違っていたり、ばねやダンパが加わっていたりします。

重要なのは、1つの軸だけで回転しているのではなく、複数のリンクが連動して動きを作っているという点です。

両てこ機構と普通の蝶番の違い

両てこ機構を理解するには、普通の蝶番との違いを考えるとわかりやすくなります。

普通の蝶番では、扉やふたは1つの固定された軸を中心に回転します。構造が簡単で、安価に作れるという利点があります。

しかし、動きは単純です。開くときの軌跡はほぼ円弧になり、回転中心も変わりません。

一方、両てこ機構では、複数のリンクが組み合わさっているため、動く部分の軌跡を工夫できます。回転中心が移動するような動きになり、物を持ち上げたり、逃がしたり、姿勢を保ったりできます。

つまり、普通の蝶番は「単純に開く」ための機構であり、両てこ機構は「開き方そのものを設計する」ための機構だといえます。

両てこ機構とカム機構の違い

両てこ機構と似た役割を持つものに、カム機構があります。

カム機構は、特殊な形をした部品を回転させ、その形に沿って別の部品を動かす仕組みです。複雑な動きを作ることができるため、自動機やエンジンなどで使われます。

一方、両てこ機構は、リンクの長さと支点の位置によって動きを作ります。カムのように自由な曲線を作ることは難しい場合もありますが、構造が比較的シンプルで、動きが見た目にわかりやすいという特徴があります。

両てこ機構は、カムほど複雑ではないけれど、単純な蝶番よりも工夫された動きを作りたい場合に向いています。

授業や資料で紹介するときのポイント

両てこ機構を授業や資料で説明する場合は、いきなり専門用語から入るよりも、身近な例から入る方が理解しやすくなります。

たとえば、次のような順番で説明するとわかりやすいです。

普通の蝶番で開く扉を例にする
次に、デスクライトや平行定規を見せる
複数のリンクが連動していることを説明する
姿勢を保ったまま動く点に注目する
最後に、自動車のトランクヒンジや機械カバーに話を広げる

厚紙と割ピンを使って簡単な四節リンクを作ると、動きが直感的に理解できます。リンクの長さを少し変えるだけで、動き方が変わることも確認できます。

このような工作を行うと、「リンクの長さや軸の位置によって動きが決まる」という機構学の基本が理解しやすくなります。

設計者向けの簡単な補足

実際に両てこ機構を設計する場合は、次のような点を確認する必要があります。

必要な開閉角度
動く部品の軌跡
周囲との干渉
死点の有無
荷重と必要な操作力
ピンや軸受けのガタ
ばねやダンパを使う場合の力のバランス

両てこ機構にしたい場合は、どれかのリンクが360度連続回転してしまわないように、リンクの長さの組み合わせを調整します。四節リンクの分類では、Grashof条件という考え方が関係します。

ただし、一般的な使用例を説明する記事では、数式を詳しく扱う必要はありません。重要なのは、「リンクの長さと軸の位置によって、回転するか、揺動するか、どのような軌跡になるかが変わる」という点です。

まとめ

両てこ機構は、四節リンク機構の一種で、可動するリンクが360度連続回転せず、一定範囲で揺動する機構です。

普通の蝶番のように単純に回転するだけでなく、複数のリンクを使って、持ち上がる、逃げる、姿勢を保つ、途中で動き方を変えるといった複雑な動きを作ることができます。

代表的な使用例としては、平行リンク式デスクライト、製図用の平行定規、自動車のトランクヒンジ、ボンネットヒンジ、家具のリフトアップ扉、機械カバーの開閉機構などがあります。

一方で、モニターアーム、折りたたみ椅子、ベビーカー、ロボットグリッパなどは、リンク機構を使うことがあるものの、すべてが両てこ機構とは限りません。記事や資料で紹介する場合は、「両てこ機構そのもの」なのか、「両てこ機構に近いリンク機構」なのかを分けて説明すると、より正確になります。

両てこ機構は、身近な製品から産業機械まで幅広く使われています。特に、狭い場所で複雑な軌跡を作りたい場合、姿勢を保ったまま動かしたい場合、干渉を避けながら開閉したい場合に有効な機構です。

単純なてこや蝶番から一歩進んで、物の動き方そのものを設計する仕組みとして見ると、両てこ機構の面白さがより理解しやすくなります。

両てこ機構 ・使用例