CN1208676A - 传动装置及其驱动方法,以及使用传动装置的小型机床 - Google Patents

Abstract

压电元件在垂直于导轨的位置上安装,或者压电元件平行于导轨的位置上安装,而且在可移动体上有一个步进的凹槽的部分。此凹槽部分基本上将可移动体分成两部分,当压电元件移位时,被分开的可移动件的其中一部分就固定在两导轨之间,在这种情况下,当压电元件移位时,可移动体的另外一部分就移动。然后,当压电元件返回到起始位置时,固定作用消失,下一步,当压电元件返回到原始位置时,另外部分也随之移动。

Description

传动装置及其驱动方法，以及使用传动装置的小型机床

本发明涉及一种既节能又省空间的传动装置，也涉及一种可在最优环境下驱动传动装置的传动装置驱动方法，同时涉及通过程序使计算机实现驱动方法的计算机可读的记录介质，程序记录在记录介质中，本发明还涉及一种使用此传动装置的小型机床。

目前，有多种传动装置广泛应用于各种工业领域。近年来，由于节约能源及节省空间的需要，迫切需要一种节能的小型传动装置。

节能的小型传动装置，即所谓的微型驱动器。这种微型传动装置是这样制造的：对冲压成形的外轨的内侧进行超精磨，以提供一个表面，在此表面上滚珠可移动及旋转，同时，对其内部的滑轮(block)进行混合加工的滚珠循环加工，并对滚珠螺母进行滚珠循环加工，按上述方法生产的微型传动装置的高度约为20mm。

采用普通类型的滚珠丝杠的传动装置包括上的微型传动装置，必需一个伺服电机，要减小传动装置，就必需减小伺服电机。目前，直径约为20mm的小型伺服电机是可以买到的。

另外，还有各种类型的微型传动装置，它们是微型机械从相关范围中得到高度关注的重要装置。驱动微型传动装置有多种原理，包括静电法、压电元件法，状态存储合金法以及热膨胀法。一般来说，一个微型传动装置的大小在10μm到大约1mm之间。

近年来，作为一种减小运动机构的装置，己提出了一种采用英制螺纹(inch-worm)的传动装置。图18表示基于英制螺纹的传动装置的上表面。此图中，参考数字802表示导轨。在两个导轨802,802之间一个H状的可移动部分803。此可移动部分803包括两个夹持器831和832，它们分别垂直于两个导轨802,802。并且夹持器的833部分与导轨802,802平行，压电元件834至836分别嵌入夹持器部分831至833。基于PIT的压电陶瓷片用作压电元件834至836。每个夹持器部分831至833的侧壁很薄，其原因是侧壁之间的空间能随压电元件的扩张而扩大，平台804附着在可移动体803的上部分。

当给压电元件835加上电压时，由于压电作用的原因，压电元件835扩张，当压电元件835扩张，夹持器部分832就扩大，并固定于导轨802,802之间。在此状态下，压电元件836就加上了电压，从而，压电元件836扩张，夹持器部分833扩大，当夹持器部分833扩大，则夹持器部分831就与压电元件834一起移动。然后，压电元件834就加上电压并使夹持器部分83扩大，由此特性，使夹持器部分831固定于导轨802,802之间。

随后，当停止给压件元件835加压时，压电元件835就缩小到原来的大小，这样，夹持器部分832产生的紧固就消失。接下来，停止给压电元件836加压，压电压元件836就收缩到原来的大小，并且夹持器部分833也缩小，随着夹持器部分833的收缩，夹持器部分832就移动。在此基于英制螺纹制的传动装置中，平台804就通过连续执行上述过程而移动。

上面描述了各种传动装置的例子，但是，每种传动装置都有下面描述的一些问题。首先，在基于滚球丝杠系统上的普通类型的传动装置，必需有滚球的循环，由于这种结构的要求，就使得其大小的减小有一个极限，并且由于使用了伺服电机，就使功率消耗很大，同时，这利微型传动装置太小以至装卸相当困难，实际上，就不能满足一般工业需求。

可见，与基于滚珠丝杠系统的传动装置相比，以英制螺纹制为基准的普通类型的传动装置800就更小些。然而，由于使用了三片压电元件，进一步缩小其大小就不可能了，并且驱动此传动装置800的方法也很复杂。

本发明的一个目的是获取一个小型、节能、操作简单的传动装置。另一个目的是给得一种传动装置驱动方法，此方法可以在最优状态下驱动上述传动装置，同时获取一种带有程序的计算机可读的记录介质，记录在介质中的程序可以使计算机执行传动装置驱动方法，还有一个目的是获取一个使用传动装置的小型机床。

要达到以上目的，根据本发明，传动装置包含一个第一移位单元，此单元可通过移位固定或改变其对于导轨的位置；还包含一个第二移位单元，此单元与第一移位单元相连，并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位；还包含一个夹持器，此夹持器以一个小于第一移位单元的固定力将第二移位单元支撑在导轨上，并随第二移位单元的移位而移动。

根据本发明，驱动器包括一个导块，在此导块上装有相距一定距离的两个导轨；一个第一移位单元，此单元装在这个直线导块的两个导轨之间并通过移位紧固其间；一个第二移位单元，此单元在与第一移位单元移位方向的垂直交叉方向上移位；一个夹持器，其夹持器将第一移位单元与第二移位单元相连接，以一个小于紧固第一移位单元的力将第二移位单元固定在两个导轨之间，并随第二移位单元的移位而移动。

根据本发明，上述传动装置中，还包含一个固定力调节器，通过调节所述直线导块的两个导轨之间的距离来调节夹持器的紧固力。

根据本发明，上述传动装置中，所说的固定力调节器是通过安装在至少一个导轨上的弹性物体给该导轨一个压力来调节夹持器的固定力的。

根据本发明，上述传动装置中，固定力调节器用一个安装在至少一个导轨上的移位单元通过此单元的移位而给该导轨一个压力从而调节夹持器的紧固力。

根据本发明，上述传动装置还包含了一个周期性移位指示单元，用于对第一移位单元给出一个周期性移位指示，并将与给第一移位单元的周期性移位指示有一个相位差的周期性移位指示给第二移位单元；还包含一个移位速率的分辨率变化单元，此单元通过改变相位差给移位速率改变分辨率。

根据本发明，上述传动装置包含一个用期性移位指示单元，此单元给第一移位单元一个周期性移位指示，并将与给第一移位单元的周期性移位指示有一个相位差的周期性移位指示给第二移位单元；还包含一个移动速度变化单元，此单元通过改变周期改变移动速度。

根据本发明，用于驱动上述传动装置的传动装置驱动方法包含以下步骤：通过移位第一移位单元，将其固定在导轨的某一位置上；移位第二移位单元并根据第二移位单元的位移量移动夹持器；将第一移位单元返回到原始位置；将第二移位单元返回到原始位置并根据第二移位单元的返回移动量移动第一移位单元。

根据本发明，用于驱动上述传动装置的传动装置驱动方法包含以下步骤：使第二移位单元移位，并根据位移量移动第一移位单元；使第一移位单元移位而使其固定在导轨的某一位置上；使第二移位单元返回到原始位置并根据第二移位单元的返回移动量移动夹持器；使第一移位单元返回到原始位置。

根据本发明，用于驱动上述传动装置的传动装置驱动方法包含以下步骤：向第一移位单元给一个周期位移量指示；向第二移位单元给一个周期位移量指示，此指示与给第一移动单元的周期位移量指示具有一个相位差。

根据本发明，用于驱动上述传动装置的传动装置驱动方法还包含此步骤：通过改变相位差，改变移动速率的分辨率。

根据本发明，用于驱动上述传动装置的传动装置驱动方法还包含此步骤：通过改变用期改变移动速度。

根据本发明，计算机可读记录介质中记录了一个程序，此程序可使计算机实现上述传动装置驱动方法。

根据本发明，小型机床使用上述传动装置作为移动单元。

根据本发明，小型机床使用上述传动装置作为一个移动单元，以至少使主轴端面随此移动单元移动而固定刀身端面。

本发明的其他目的及特征从下面的描述并参考附图就可以清楚理解。

图1是一个透视图，表示根据本发明的实施例1的传动装置。

图2A和2B是图1中传动装置的俯视图和侧视图；

图3是图1中的可移动体的结构俯视图；

图4A至4E是图1中可移动体的移动机构说明图；

图5是加在压电元件上的电压波形的函数图；

图6是在相位差变化时移位速率随之变化的函数图；

图7是表示频率和移动速度关系的函数图；

图8是表示图1所示的传动装置的一个驱动单元的框图；

图9表示驱动带有图8所示的驱动单元的传动装置的顺序流程图；

图10表示根据本发明的实施例2的传动装置的俯视图和侧视图；

图11表示根据本发明的实施例3的传动装置的俯视图和侧视图；

图12是图11所示传动装置的装配图；

图13是根据本发明的实施例4的小型车床的透视图；

图14A和14B是表示图13所示的小型车床的俯视图和侧视图；

图15是表示图13所示的主轴结构的剖视图；

图16表示图13所示小型车床的一个驱动单元的框图；

图17A和17B是比较由于车床部件的组装不同而导致底面积不同的说明图；

图18表示以英制螺纹制为基础的普通类型的传动装置的俯视图；

下文详细描述了根据本发明的传动装置的各实施例，以及驱动的方法，记录有可使计算机实现驱动方法的程序的计算机可读记录介质，和参照相关视图使用传动装置的小型机床。注意本发明并不仅局限于这些实施例。

图1是表示根据本发明的实施例1的传动装置的透视图。图2A和2B分别是表示图1所示的传动装置的平面和侧视图。该传动装置100包含一个基座1，平行安装于基座1上的导轨2a,2b，夹在两导轨2a,2b之间的可移动件3，以及调节导轨2a,2b的位置的位置调节螺4,4。上述传动装置100的外形尺寸大约为22mm(长)×25mm(宽)×8mm(高)。

在导轨2,2的反面是V形槽21,21，导轨2a安装在带有螺旋的基座1上，在用位置调节螺旋4,4调节导轨2a、2b之间的距离后，将导轨2b与一个螺旋固定起采，位置调节螺旋4,4从基座1的侧壁1a转动的，同样，直线标尺5安装在可移动件3的底部。

图3是一个平面图，表示图1所示的可移动件3的结构。这里的可移动件3是应用线切割对一个其整体尺寸为20mm×14mm×4mm的平板块进行加工而生产出来的。此可移动件3有一个步进凹槽3c，而且，此可移动件3一个夹持部分31，它在长度方向上垂直于导轨2a,2b，还有一个夹持部分32，其在水平方向上平行于导轨2a,2b，压电元件33,34就嵌在夹持部分31,32内。

这些夹持部分31,32的长度比压电元件33、34稍短，因而当压电元件33,34紧压其中时，会产生超过大约10V的压力，作为夹持部分31的侧壁的支撑部分35,35的宽度为0.2mm，序号36指示一个连接部分，此连接部分36的宽度为0.4mm。两个接触部分37之间的距离比两个接触部分38之间的距离小0.005mm。这里确定连接部分36,36的压电元件33的侧面是可移动件内的A3a部分，压电元件34的侧面是可移动件内的B3b部分。可移动件3的可移动范围大约为4mm。

以PZT为基础的压电陶瓷的层状型式用于压电元件33,34。以PZT为基础的压电陶片的层状型式的应用是因为它具有一个较大的移位率，良好的精度、响应速度和驱动力，压电元件的大小为3mm×3mm×8mm，应注意的是除压电元件外其他任何元件只要它同样可以移位就可以应用。序号39指示了连接两个可移动件的固定孔。

图4A至4E是说明图，表明了可移动件3的移动机构，如图4A所示，在初始状态下，由于接触部分38a,38b与导轨2a、2b之间的摩擦力而使可移动件3被夹住并保持静止状态。然后，如图4B所示，当给压电元件33加上一个电压，则压电元件33产生扩张，并且在可移动件内的部分A3a扩大。当在可移动件内的部分A3a扩大时，接触部分37a、37b就挤压导轨2a、2b。这样，在可移动件内的部分A3a就固定在导轨2a、2b之间。

然后，在可移动件内的部分A3a被固定的状态下加上电压时，压电元件34就产生扩张。由此压电元件34的扩张而产生的力大于接触部分38a,38b和导轨2a,2b之间的摩擦力，小于接触部分37a、37b和导轨2a、2b之间的摩擦力。由于这个原因，如图4C所示，可移动件内的部分B3b按如图所示的右向移动。

随后，当停止给压电元件33加电压时，如图4D所示，接触部分37a、37b就与导轨2a、2b分开。当停止给压电元件34加电压时，如图4E所示，压电元件34就收缩。当压电元件34收缩时，在可移动件内部分A3a就随压电元件34的收缩而按图示的向右移动，重复以上这些过程，可移动件3只向一个方向移动。

接下来，在加给压电元件33的电压与加给压电元件34的电压之间，使之有一个相位差，则可移动件3的位移速率就可测出。图5是加给压电元件33、34的电压的波形函数图，波形A(图中以点画线表示)表明加给压电元件33的电压。波形B(图中以实线表示)表明加给压电元件34的电压。注意加给压电元件33、34的电压都为60V。如图所示，当以一个相位差C给压电元件33、34加上电压时，可移动件3就移动。在此步中起作用的移动机构己在上文描述(参看图4A至4E)，测量结果表明，一个周期(1步)的位移率随相位差C的不同而不同，最大值大约为2.7μm，最小值大约为0.3μm。

图6是一个函数图，表示相位差变化时位移率变化的情况，测量结果表明：当相位差为90°时，位移率为2.7μm，为最大值。同样，当相位差为165°时，位移率为0.3μm，为最小值，而且还发现位移率随相位差的变化而不断变化，从这种情况中还可以发现可移动件3的瞬时位移可以通过改变相位差来控制。还可以发现，当相位差为边界值180°时可使移动件3的位移反向。

这样，对频率与移动速度之间的相互关系就可进行测定。图7是一个函数图，表示在相位差为101°且输入电压为60V时频率和移动速度之间的关系，测定结果发现，频率变化时，可移动件3的移动速度也随之变化，同时发现，可移动件3的移动速度可在大约1到35μm/秒的宽幅内调整。注意函数的斜率在频率的边界值大约10Hz上发生变化。这种现象是由于可移动件3在滑动时的平滑性引起的，可滑动件3的滑动平滑性可通过调整对可移动件3的夹持力(与导轨2的摩擦力)来确定。

图8是一个框图，表示这种传动装置的驱动单元150。此驱动单元150通过给压电元件33、34分别加上具有不同相位的特别频率来对传动装置100进行顺序控制从而移动可移动件3。此驱动单元150包含一个个人计算机160，它与直线标尺5形成一个闭环以进行反馈控制。此驱动单元还包含一个压电元件驱动部分170，它放大从个人计算机160传来的信号。

个人计算机160具有一个控制可移动件3的位置的位置控制部分和一个控制可移动件3的移动速度的速度控制部分162。位置控制部分161有一个设定加在压电元件33、34上的电压之间的相位差的相位差设定部分1611。速度控制部分162具有一个频率设定部分1621，以设定加在压电元件33、34上的电压的频率。

图9是一个流程图，表示使用如图8所示的驱动单元150的传动装置100的驱动顺序。在步骤S901中，个人计算机160发出一个位移指令。在步骤S902中，根据从个人计算机160中发出的位移指令设定可移动件3的移动速度。可移动件3的移动速度通过改变加在压电元件33,34上的电压的频率来设定的，设定频率是由频率设定部分1621来执行的。

在步骤S903中，可移动件3的移动方向要确定，其移动方向是将可移动件3的初始位置作为参考点来确定的。由于在相位差为界限值180°时，其移动方向反向，所以通过使相位差大于或小于180°来确定其移动方向(步骤S903至S905)。在图4A至4E所示的情形中，移动方向为右向的情形，是将相位差值设定为小于180°(步骤S904)，移动方向为左向的情形，是将相位差值设定为大于180°(步骤S905)。

在步骤S906中，反馈控制是由一个包含直线标尺5的闭环电路实现的。

在步骤S907中，对可移动件3的定位分辩率是否达到极限要作出判定。定位分辩率根据相位差来确定。由于这个原因，改变相位差就可进行更多的瞬时位置控制(步骤S908)。在传动装置100中，当相位差为165°时，在1步骤中位移率为0.3μm。设定相位差是由相位差设定部分1611来完成的。注意上述过程顺序记录在记录介质中，此介质可以被个人计算机160读取(如软盘或光盘)。

图10是表示根据本发明的实施例2的传动装置的俯视图和侧视图，本传动装置200其特征在于在传动装置100的位置调节螺旋4.4的地方使用了弹簧。此图的其他部分与实施例1相同。

弹簧201采用曲形板簧，此弹簧201连结于导轨2b和基座1的侧壁1a之间。导轨2a,2b与可移动件3之间的摩擦力可通过改变弹簧201的强度来改变。此簧201容易装卸。

当通过调整弹簧201得到期望的摩擦力后，导轨2b就用螺旋固定于基座1上，拧动此调整螺旋至期望的张度，就可以调节弹簧201的压力，而且，压电元件可放在弹簧201的位置上，通过对压电元件加压，可随时改变导轨2a、2b和可移动件3之间的摩擦力，如果压电元件保持能量，就不需要用螺旋固定。

图11表示依据本发明的实施例3的传动装置的俯视图和侧视图，将依据本发明的实施例1的传动装置100的结构变为旋转式，就得到传动装置300。

基底301为圆盘形，导轨302a、302b附着在基底301的表面。导轨302a、302b在V槽321a、321b的顶点处分开。用于此实施例中的可移动体303与用于本发明的实施例1中的基本相同。可移动件303的接触部分337a、337b的曲率与导轨302a、302b的曲率一致。同样，可移动件303的接触部分338a、338b的曲率与导轨302a、302b的曲率一致，压电元件333位于半径方向，压电元件334位于垂直于半径方向的方向上。

使用了三个可移动件303，可移动件303彼此之间以120°的角固定。参考序号360指示一个平台，此平台360的下部分360a与可移动件303的上部分相连。平台360的中心轴361由推力轴承362支承。

图12是表示图11所示的传动装置300的装配图。首先，可移动件303置于基底301上。然后，将导轨302a附于基底301上，同样，导轨302b也附于基底301上。在附着导轨302a、302b的同时，可移动件303由V形槽321a、321b支承，接下来，将推力轴承362嵌入基底301的轴承部分301a、下一步，将平台360的中心轴361嵌入此推力轴362。最后，将平台360的底面与各可移动件303的表面303a相连。

此传动装置300可通过与实施例1中相类似的驱动单元150驱动，注意可移动件的数目并不局限于3。

图13是表示依据本发明的实施例4的小型车床的透视图。图14A和14B分别表示图13所示的小型车床的俯视图和侧视图。在此小型车床1000中，依据实施例1的传动装置100以互相垂直的方向固定从而形成Z-X轴。通过其位移控制主轴端面，而不是刀具端面。

首先，在床身1001上，安装Z轴方向移动的传动装置100a。将导轨2a、2b以相互正对的位置附着在床身1001上。导轨2a用螺旋固定在床身1001上，导轨2b也同时固定。然后，可移动件3夹紧于导轨2a、2b之间。同时，从床身1001的侧壁1001a拧动位置调节螺旋4以加强导轨2b。导轨2a、2b之间的距离通过位置调节螺旋4来调节。当调整完毕后，就用螺旋将导轨2b固定在床身1001上，在可移动件3的下面安装直线标尺5。

然后，将X轴方向的移动传动装置100b垂直与传动装置100a相连。参考序号1002指示连接基底。此连接基底1002将传动装置100a的可移动件3与传动装置100b相连。此传动装置100b为单元的形式，导轨之间的距离(未表示)与前面调节的驱动单元相配合。线性标尺(未示)安装在此单元内，并且可移动件(未示)暴露于传动装置100b的顶面外。

接下来，将主轴单元附着于X轴向的移动传动装置100b的可移动件的上部分。在主轴单元1100中，微型马达1200和主轴1300平行安装并用支持块1101彼此固定。皮带轮1201安装在微型马达1200的旋转轴上，皮带轮1301安装在主轴上。

皮带1102横跨于安装在微型马达1200的皮带轮1201和安装于主轴1300上的皮带轮1301之间。主轴1300的旋转速度可以通过改变微型马达1200上的皮带轮的直径来增加或减少。

微型电机1200的旋转速度为150转每分钟，功率大约1.5W。

图15是表示主轴1300的结构的截面图，参考序号1302表示套爪盘，套爪卡盘1302包含4个拼合爪和一个夹紧螺旋1304，此套爪卡盘1302能夹住最大直径为2mm的工件W，主轴1300的套筒1305由微型球轴承1306支承。(微型球轴承1306的内径为4.0mm，外径为8.0mm)并且安装于箱体1307之内。为了消除工件长度的限制，皮带轮1301的端面伸到外面。

刀身支承板1400也安装在床身1001上。一个齿(bite)1401用螺旋固定在刀身支承板1400上。此齿1401用多种材料制成，如超硬合金、金刚石、或高速钢、齿1401的尖端与主轴1300的旋转中心等高。

图16是一个框图，表示用于小型车床1000的驱动单元1500，此驱动单元1500主要包含一个对小型车床1000提供NC控制和PC控制的个人计算机1501，一个压电单元驱动部分1502，和一个直流供给部分1503。传动装置100a和100b的驱动方法与实施例1中的相同。即个人机算机1501输出的信号通过压电元件驱动部分1502放大以驱动传动装置100a、100b个人机算机1501根据安装在Z-X轴上的线性标尺得到的反馈信号来提供位置控制。

直流供给部分1503向微型马达1200提供电源，个人机算机1501提供或切断电源，注意此方法中所使用的电源可以是4节单个的3V电池。

对具有上述轮廓的小型车床1000进行测量。尺寸为32mm×25mm(宽)×30.5mm(高)。重量大约为1009，与普通的多功能车床相比，尺寸大约为1/50，重量约为1/5000至1/10000。在重量上和尺寸上都得到了很大程度的缩减。

主轴1100的特别安装对尺寸缩减起了很大的作用。图17A是表明小型车床1000的部件(主轴单元1100,Z-X轴传动装置100，刀身支承板1400)的一般安装说明图。图17B表示一个基于刀身支承板为移动状态的系统的车床的一般安装说明图。在此小型车床1000中，主轴1100安装于Z-X轴传动装置100之上。因此，在每一部件具有相同尺寸的情况下，与图17B所示的情形相比，底面积可以得到相当大的缩减。

然后，将一块外径为2mm的黄铜料安装在此小型车床1000上，切削过程在主轴转速大约为1000rpm的状态下进行，进给速度大约为10μm/sec。切削速率为30μm，此时测量切削表面的粗糙度，可以发现最大表面粗糙度约为1.5μm。切削之后，没有大的凸起在约为1.8mm的范围内，对切削部分的圆柱度进行测量，可以发现其圆柱度为2.5μm左右，这些数值表明此小型车床的加工精度与通用多功能车床的精度相当。

在相同的加工条件下重复切削，就可以加工出一个直径为60μm的针，在切削率为200μm时其功率消耗为1.6W左右。相反，用于多功能车床的马达的进给功率消耗在735W至1470W的范围内。根据这种情况可知，依据本发明的小型车床1000的功率消耗约为普通多功率车床功率消耗的1/500至1/1000。

注意，尽管依据实施例1的传动装置100用于实施例4之中，但此实施例并不局限于这种情形，例如，实施例3中所描述的旋转传动装置300可用以形成分度台，而且依据本发明的这种小型车床不仅用于加工中心或机器人等工业机械中，还用于电子工具(house wares)中。

如上所述，依据本发明的传动装置包含下述部分：一个第一移位单元，它能通过移位固定或改变其对导轨的位置；一个第二移位单元，它与第一移位单元相连并且至少可以在不同于第一移位单元的移位方向上进行移位；一个夹持器，它可以用小于固定第一移位单元的力将第二移位单元固定在导轨上并且按照第二移位单元的位移量移动，从而在第一移位单元固定的情况下通过使第二移位单元移位，就可以移动夹持器。在夹持器移动之后，第一移位单元就可以返回到起始位置。然后第二移位单元也返回到起始位置。由此可见，可以通过两个移位单元产生位移，并且传动装置也易于安装，结果利于尺寸的缩减，驱动方法也简单，而且由于仅需要两个移位单元，所以移位所需要的能量就很小。

依据本发明的传动装置包含以下部分：一个导向槽，两个导轨相距一定距离安装其上；一个第一移位单元，安装于此直线导向槽的两个导轨之间并通过移位固定地两导轨之间；一个第二移位单元，它在第一移位单元的移位的交差垂直方向上移位；一个夹持器，它将第一移位单元与第二移位单元相连，并以小于固定第一移位单元的力将第二移位单元夹于两导轨之间并按第二移位单元的位移量移动，以使夹持器在第一移位单元固定的情况下通过使第二移位单元移位来移动夹持器。在夹持器移动之后，第一移位单元可以返回到起始位置，然后，第二移位单元也返回起始位置。由此可见，可以通过两个移位单元产生位移，并且传动装置也易于安装，有利于尺寸的缩短，驱动方法也简单，由于仅需要两个移位单元，所以移位所需的能量就很少。

在依据本发明的传动装置中，夹持器的夹持力是通过调节直线导槽上的导轨之间的距离来调节此夹持力对位移产生影响，结果传动装置的移动性能就可以自由调节。

在依据本发明的传动装置中，至少在一个导轨上安装一个弹性体以给导轨一个压力。在此情形下，夹持器的夹持力很容易调节。

在依据本发明的传动装置中，至少在一个导轨上安装一个移位单元以通过此移位单元的移位给导轨一个压力，由于此移位单元可以瞬时移位，所以夹持器的夹持力就瞬时变化。

依据本发明的传动装置，包括一个周期性移位指示单元，它对第一移位单元发出周期性移位指令，同时对第二移位单元发出一个与发给第一移位单元的周期性移位指令具有一个相位差的周期性移位指令；还包括一个位移速率分辨变化单元，以通过改变相位差来改变对位移速率的分辨率，从而随着任意的分辨率就可得到瞬时的移位控制。

依据本发明的传动装置，包含一个周期性移位指示单元，以给第一移位单元一个周期性移位指令，同时对第二移位单元发出一个与发给第一移位单元的周期性移位指令具有一个相位差的周期性移位指令；还包含一个移动速率变化单元，以通过改变周期来改变移动速度，这样，就可以得到任意移动速度。

依据本发明的传动装置驱动方法包含以下步骤：通过使第一移位单元移位，使其与导轨定位；使第二移位单元移位并按照第二移位单元的位移使夹持器移动；使第一移位单元返回到起始位置；使第二移位单元返回到起始位置并按第二移位单元的返回位移量移动第一移位单元。这种结构表明可以通过两个移位单元得到位移，并且驱动方法也很简单。

依据本发明的传动装置驱动方法包含以下步骤：使第二移位单元移位并按此位移量使第一移位单元移动；通过使第一移位单元移位使其与导轨定位；使第二移位单元返回到起始位置并按第二移位单元的返回移位量使夹持器移动；使第一移位单元返回到起始位置。这种结构就可以通过两个移位单元得到位移，并且其驱动方法也相当简单。

依据本发明的传动装置的驱动方法包含以下步骤：给第一移位单元一个周期性移位指令；对第二移位单元发出一个与发给第一移位单元的周期性移位指令具有一个相位差的周期性移动指令，在这种情形下，通过两个移位单元就可得到位移，并且驱动方法也很简单。

依据本发明的传动装置驱动方法包含这样一步：通过改变相位差，改变位移速率的分辨率，在这种情形下，就可以由任意的分辨率来进行瞬时移位控制。

依据本发明的传动装置驱动方法包含这样一步：通过改变周期改变移动速度，通过这样一步，就可以容易地获取任意的移动速度。

依据本发明的计算机可读记录介质，在其上记录有可使计算机执行上述传动装置驱动方法的程序，当传动装置按上述的程序进行驱动时，就可以通过两个移位单元得到位移，而且驱动方法也容易。另外，通过任意的分辨率就可得到瞬时移位控制，并且也很容易得到任意的移动速度。

依据本发明的小型机床使用上述的传动装置作为一个移动单元，因而机床的整体尺寸就可以减小。

依据本发明的小型机床使用上述的传动装置作为一个移动单元，以通过移动单元至少使主轴端面移动，刀具端面固定，在这种情形下，与刀身端面移动的机床比，其底面积就很小。

本申请基于日本专利申请No平8-267543和平9-161717，这两个申请分别在1996年10月10日和1997年6月18日向日本特许厅提交这里的全部内容通过参照而合并。

虽然本发明己完全清楚公开描述了有关的具体实施例，但附后的权利要求并不局限于此，而可以进行修改和结构变换，所有进行技术方面的修改和变换都完全落入前面所述的基本内容之内。

Claims (29)

1．一种传动装置包含：

第一移位单元，它通过移位使其在导轨上固定或改变位置；

一个第二移位单元，它与第一移位单元相连并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位；

一个夹持器，它以小于固定第一移位单元的力将第二移位单元支承在导轨上并随第二移位单元的移位而移动

2．根据权利要求1的传动装置，其特征在于还包含：

一个周期移位指示单元，向第一移位单元发送周期移位指令，并向第二移位单元发送一个与发给第一移位单元的周期性移位指令有一个相位差的周期性移位指令；

一个移位速率分辩率变化单元，以通过改变相位差改变移位速率的分辩率。

3．根据权利要求1的传动装置；其特征在于包含：

一个周期移位指示单元，以向第一移位单元发送周期移位指令，并向第二移位单元发送一个与发给第一移位单元的周期性指令有一个相位差的周期性移位指令；

一个移动速度变化单元，以通过改变用期来改变移动速度。

4．一种传动装置包含：

一个导向槽，在其内两个导轨以一定的距离安装；

一个第一移位单元，安装于此线性导向槽的两个导轨之间并通过移位使其固定于两导轨之间；

一个第二移位单元，它在第一移位单元的移位方向的交叉垂直方向上进行移位；

一个夹持器，它将第一移位单元与第二移位单元相连，以小于固定第一移位单元的力将第二移位单元支承于导轨之间，并随第一移位单元的移位而移动。

5．根据权利要求4的传动装置，其特征在于还包含：

一个周期性移位指示单元，向第一移位单元发送周期性移位指令，并向第二移位单元发送一个与发给第一移位单元的周期性移位指令有一个相位差的周期性移位指令；

一个移位速率分辩率变化单元，以通过改变相位差而改变移位速率的分辩率。

6．根据权利要求4的传动装置，其特征在于包含：

一个周期移位指示单元，向第一移位单元发送周期移位指令，并向第二移位单元发送一个与发给第一移位单元的周期性移位指令有一个相位差的周期性移位指令；

一个移动速度变化单元，以通过改变周期来改变移动速度。

7．根据权利要求4的传动装置，其特征在于包含一个夹紧力调节器，它通过调节线性导向槽上的两导轨之间的距离来调节夹持器的夹紧力。

8．根据权利要求7的传动装置，其特征在于夹紧力调节器调节带有弹性体的夹持器的夹紧力，弹性体安装于至少一个导轨上以给导轨一个压力

9．根据权利要求7的传动装置，其特征在于夹紧力调节器调节带有移位单元的夹持器的夹紧力，而移位单元安装于至少一个导轨上以通过此移位单元的移位而给导轨一个压力从而在其间产生一个力。

10．驱动传动装置的方法，该传动装置包含一个通过移位能固定或改变其对导向槽的位置的第一移位单元；与第一移位单元相连并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位的第二移位单元和一个夹持器，此夹持器用小于固定第一移位单元的力将第二移位单元支承在导向槽上，并随第二移位单元的移位而移动，所述方法包含以下步骤：

通过使第一移位单元移位，将其在导向槽上定位；

使第二移位单元移位并随第二移位单元的移位使夹持器移动；

使第一移位单元返回到起始位置；

使第二移位单元返回到起始位置，并随第二移位单元的返回位移量使第一移位单元移动。

11．一种带有程序的计算机可读记录介质，此程序可使计算机完成依据权利要求10的传动装置区动方法。

12．一种传动装置的驱动方法，该传动装置包含一个导向槽，其中两个导轨以一定的距离安装，一个第一移位单元，此移位单元安装于此线性导向槽的两个导轨之间并通过移位固定于两导轨之间，一个第二移位单元，此移位单元在第一移位单元的移位方向的交叉垂直方向上移位，一个夹持器，此夹持器使第一移位单元与第二移位单元相连，并以小于固定第一移位单元的力将第二移位单元夹在两导轨之间，所述方法包括以下步骤：

使第一移位单元移位，将其在导轨槽上定位；

使第二移位单元移位，并按第二移位单元的位移移动夹持器；

使第一移位单元返回到起始位置；

使第二移位单元返回到起始位置，并随第二移位单元的返回位移使第一移位单元移动。

13、一种带有程序的计算机可读记录介质，此程序使计算机执行依据权利要求12的传动装置驱动方法。

14、一种传动装置驱动方法，该传动装置包含一个第一移位单元，此单元通过移位可使其固定或改变对于导向槽的位置，一个第二移位单元，此单元与第一移动单元相连并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位，一个夹持器，此夹持器以一个小于固定第一移位单元的力将第二移位单元支承于导向槽上，并随第二移位单元的移动而移动，所述方法包括以下步骤：

使第二移位单元移位，并按此位移移动第一移位单元；

通过使第一移位单元移位，使其在导轨上定位；

使第二移位单元返回到起始位置并随第二移位单元的返回移动使夹持器移动；

将第一移位单元返回到起始位置。

15、一种带有程序的计算机可读记录介质，此程序可使计算机实现根据权利要求14的传动装置驱动方法。

16、一种传动装置驱动方法，该传动装置包含一个导向槽，其中两个导轨以一定的距离安装，一个第一移位单元，此单元安装于线性导向槽的两个导轨之间并通过移位固定于两个导轨之间，一个第二移位单元，此单元在第一移位单元的移位方向的交叉垂直方向移位，一个夹持器，它将第一移位单元与第二移位单元相连，并以一个小于固定第一移位单元的力将第二移位单元夹紧于两个导轨之间，所述方法包括以下步骤：

使第二移位单元移位，并按此位移移动第一移位单元；

通过使第一移位单元移位，使其在导轨上定位；

使第二移动单元返回到起始位置并按第二移位单元的返回位移移动夹持器；

使第一移位单元返回到起始位置。

17、一种带有程序的计算机可读记录介质，此程序可使计算机实现依据权利要求16的传动装置驱动方式。

18、一种传动装置驱动方法，该传动装置包含一个第一移位单元，此单元固通过移位可以固定或改变其在导向槽上的位置，一个第二移位单元，此单元与第一移位单元相连并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位，一个夹持器，它以一个比固定第一移位单元的力小的力将第二移位单元支承于导向槽上，并按第二移位单元的位移移动，所述方法包含以下步骤：

向第一移位单元发出一个周期性位移指令；

向第二移位单元发出一个与发给第一移位单元的周期性位移指令有一个相位差的周期性位移指令。

19、根据权利要求18的传动装置驱动方法，其特征在于还包含下列步骤：

通过改变相位差来改变位移速率的分辨率。

20、根据权利要求18的传动装置驱动方法，其特征在于还包含下列步骤：

通过改变周期来改变移动速度。

21、一种带有程序的计算机可读记录介质，此程序可使计算机执行依据权利要求18的传动装置驱动方法。

22、一种传动装置驱动方法，该传动装置包含一个导向槽，其中两个导轨以一定的距离安装，一个第一移位单元，安装于线性导向槽的两个导轨之间并通过移位固定于导轨之间，一个第二移位单元，它在第一移位单元称位方向的交叉垂直方向上移位，一个夹持器，它将第一移位单元与第二移位单元相连，并以比固定第一移位单元的力小的力将第二移位单元夹紧于两导轨之间，所述方法包括以下步骤：

向第一移位单元发送一个周期性移位指令；

向第二移位单元发送一个与发送给第一移位单元的周期性移位指令有相位差的周期性移动指令。

23、根据权利要求22的传动装置驱动方法，其特征在于还包含下列步骤：

通过改变相位差而改变位移速率的分辨率。

24、根据权利要求22的传动装置驱动方法，其特征在于还包含下列步骤：

通过改变周期改变移动速度。

25、一种带有程序的计算机可读记录介质，此程序可使计算机实现依据权利要求22的传动装置驱动方法。

26、一种使用传动装置的小型机床，包含一个第一移位单元，通过移位，此单元可以固定或改变在导向槽上的位置，一个第二移位单元，它与第一移位单元相连并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位，一个夹持器，它用比固定第一移位单元的力小的力将第二和多位单元支承于导向槽上，并按第二移位单元作为移动单元的位移进行移动。

27、一种使用传动装置的小型机床，包含一个导向槽，其中两个导轨以一定的距离安装，一个第一移位单元，安装于线性导向槽的两个导轨之间并通过移位固定于导轨之间，一个第二移位单元，它在第一移位单元移位方向的交叉垂直方向上移位，一个夹持器，它使第一移位单元与第二移位单元相连，并用一个比固定第一移动单元作为移动单元的力小的将第二移位单元夹紧于两导轨之间。

28、一种使用传动装置的小型机床，包含一个第一移动单元，通过移位可使其固定或改变在导向槽上的位置，一个第二移位单元，它与第一移位单元相连并至少含在不同于第一移位单元移位的方向上移位，一个夹持器，它以一个比固定第一移位单元的力小的力将第二移位单元支承于导向槽上，并按第二移位单元作为移动单元的位移进行移动，以至少使主轴端面随移动单元移动，使刀身端面固定。

29、一种使用传动装置的小型机床，包含一个导向槽，其中两个导轨以一定的距离安装，一个第一移位单元，它安装于此线性导向槽的两个导轨之间并通过移位固定地两导轨之间，一个第二移位单元，它在第一移位单元的移位方向的交叉垂直方向上移位，一个夹持器，它使第一移位单元与第二移位单元相连，并以比固定第一移位单元作为移动单元的力小的力将第二移动单元夹紧于两导轨之间，从而至少使主轴端面随移动单元移动，使刀身端面固定。

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