JP2500128B2 - 微小伸長装置 - Google Patents

微小伸長装置

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JP2500128B2 JP3248921A JP24892191A JP2500128B2 JP 2500128 B2 JP2500128 B2 JP 2500128B2 JP 3248921 A JP3248921 A JP 3248921A JP 24892191 A JP24892191 A JP 24892191A JP 2500128 B2 JP2500128 B2 JP 2500128B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は入力した大きな変位を縮
小する微調整機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】精密に加工する機器、顕微鏡視野操作、
ハンドリングなど、高精度に位置決めする場合には、μ
ｍからｎｍオーダーの精密さが必要である。このように
精密な位置決めをするには、位置決め精度に見合う微小
変位の装置が必要で、大きな入力変位を縮小する機構が
広く用いられている。
【０００３】実開昭６１ー１６７１６号公報において
は、図２に示すような微調整装置が開示され、部材２１
はくびれ部２３を有し、基盤２２上に固着している。部
材２１の間隙部２４に設けたメネジ２５には、先端部２
７が縮小したテーパ面を有するオネジ２６を設けてい
る。オネジ２６を回動し、オネジ２６の先端部２７を間
隙部２４内部の方向に変位させると、オネジ２６のテー
パによりオネジ２６の変位を縮小して間隙部２４は押し
広げられ、くびれ部２３はたわみ、部材２１の外表面に
設けた基準端面２８が微動する構成である。
【０００４】又、他の従来例としては図３に示した万力
がある。部材３１と部材３２を対向して側材３３に一体
に設け、部材３１の側材３３に対向した端部に設けたメ
ネジ３５にオネジ３４を対向間隔に貫通している。剛体
３６を部材３２の内表面に接触させ、オネジ３４を回動
し、オネジ３４により剛体３６を押圧すると、部材３１
と部材３２はオネジ３４の軸方向の力により弾性変形
し、部材３１と部材３２はそれぞれ前記対向間隔を広げ
る方向にたわみを生ずる。この万力と構成そのものが類
似しているものに高圧容器のマンホールとか、圧力釜の
蓋など、弾性反発力を利用した構成のものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実開昭６１ー１６７１
６号公報に開示されている微調整装置は、部材２１の外
表面に設けた基準端面２８が斜めに動き、基準端面２８
の角部でしか微小変位制御がでない。そのため角部には
摩耗が生じ、その摩耗により調整量が変化する。さら
に、オネジ２６のテーパー面が間隙部２４の角部に当接
することによりテーパー面に摩耗が生じ、その摩耗によ
りオネジ２６の押し込み量が変化するので、実質的な調
節量が変化する。間隙を弾性変形により拡張し傾きの微
調整を行う、即ち、テーパー面での摩擦移動と弾性変位
を利用した微調整である。
【０００６】又、万力については部材３２の角部でしか
微小変位制御がでない。そのため角部には摩耗が生じ、
その摩耗により調整量が変化してくる。
【０００７】本発明は、間隙を弾性変形により拡張し、
その弾性変形により生ずるひずみの差分を変位量として
取り出し、出力端部には摩耗がなく、高精度の微小変位
制御を行うことが可能な微小伸長装置を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、長さの微小変
位を作り出すための微小伸長装置において、第１の部材
と第２の部材とが、それらの厚みが互いに向き合うよう
にして配置されており、両部材は両端部において固定さ
れており、両部材を弾性変形させて両部材の間隔を変更
することができる変位調整部材を両部材間に設け、いず
れか一方の部材の弾性変形量を伸長量とすることを特徴
とする技術手段を有する。
【０００９】
【作用】これらの構成により、２つの部材を部材Ａと部
材Ｂとする。少なくとも部材Ａと部材Ｂ間に設けた、部
材Ａと部材Ｂとの対向間隔を変え得る変位調整部材によ
り、前記対向間隔間隔を拡張するような入力変位Δｈを
与えると、部材Ａと部材Ｂはそれぞれ弾性変形によるた
わみΔｈＡ、ΔｈＢが生じ、部材Ａは部材Ｂより薄いた
めに、部材ＢのたわみΔｈＢは部材ＡのたわみΔｈＡよ
り小さくなる。この部材Ｂの変位を出力変位として取り
出すことにより、入力変位をΔｈＢ／Δｈ（Δｈ＝Δｈ
Ａ＋ΔｈＢ）に縮小変換し、非常に簡単な構成で高精度
の微小変位制御を可能にするものである。
【００１０】
【実施例】本発明を実施例によって説明する。図１は本
発明を応用例の１つである高さ微調整に適用した実施例
の構成図である。図１において、固定盤１は高さ調整を
行う高さの基準となる面６を有する基盤であり、その一
部に切り欠き部７を設けている。固定盤１を挟んで、切
り欠き部７の両側には本発明の厚さの異なる２つの部材
である同質の金属材料から成る長方形の厚板２と薄板３
をそれぞれ下位置と上位置に、スパンＬの距離でボルト
８とナット９を用いて固定支持している。厚板２の中央
部下面１０には突起５を設け、基準面１１との接触部と
する。薄板３の中央部に設けたメネジ１２にオネジ４を
厚板２と薄板３との対向間隔に貫通させ、その先端部１
３は厚板２の中央部上面１４に当接している構成とす
る。
【００１１】尚、本実施例では、まず、厚さの異なる２
つの部材として長方形の平板を用いているが、これを台
形及び三角形等の平板、厚みの変化する板、円盤、丸棒
等に置き換えても良い。例えば、一方の部材に長方形の
平板、他方の部材に台形の平板を用いても良い。さら
に、縮小変換率を大きく取るためには厚さの異なる２つ
の部材を用いた方が良いが、２つの部材を同じ厚さにし
ても構わない。
【００１２】第２として、２つの部材の材質として同質
の金属材料を用いているが、２つの部材を異種金属材料
に置き換えても良い。例えば、一方の部材には銅をもう
一方の部材には鋼を用いても良い。
【００１３】第３として、２つの部材の固定方法として
ネジによる締結を用いているが、圧着、溶接等による締
結、あるいは２つの部材を側材と一体にする等に置き換
えても良い。
【００１４】第４として、２つの部材の対向間隔を変え
得る変位調整部材としてネジを用いているが、この他テ
ーパ状の部材を前記対向間隔に挿入し、対向間隔を変化
させる方法でも良いし、あるいは、圧電素子を前記対向
間隔に挟み込み、対向間隔を変化させる方法でも良い。
【００１５】第５として、変位調整部材の取付位置とし
て薄板３の中央部としているが、変位調整部材が２つの
部材の対向間隔に存在すればどこの位置でも良い。
【００１６】第６として、図１の厚板２の中央部下面１
０に突起５を設けているが、これは厚板２の対向間隔に
対向した外表面に基準となる面あるいは点を設けるため
のものであるため、突起５は厚板２の前記外表面上であ
れば、どこの位置でも良い。また、突起を省略して前記
外表面上そのもを基準面としても良い。さらに、薄板３
の対向間隔に対向した外表面に設けても構わない。
【００１７】本実施例の構成で、調整しようとする高さ
は基準面１１から固定盤１の基準となる面６までの距離
Ｈである。
【００１８】上述の構成により、高さＨの微調整を行う
には、まず、オネジ４を回動し、オネジ４の先端部１３
と薄板３の中央下面１５との距離をΔｈだけ変位させる
と、厚板２と薄板３はオネジの軸方向の力により、それ
ぞれ厚板２と薄板３との対向間隔を拡張する方向にΔｈ
１、Δｈ２だけ変位し、厚板２に設けた突起５もΔｈ１
だけ高さ方向に微動する。すなわち上述の構成は、オネ
ジ４による変位入力Δｈに対してΔｈ１／Δｈ（Δｈ＝
Δｈ１＋Δｈ２）の変位縮小率を備えていることにな
り、高さの微調整が可能となる。
【００１９】本実施例では、厚板２に鋼製の厚さ５ｍ
ｍ、幅２０ｍｍ、スパン７０ｍｍのものを、薄板３には
鋼製の厚さ２ｍｍ、幅２０ｍｍ、スパン７０ｍｍのもの
を用い、Ｍ８のボルト８とナット９を用いて、固定盤１
の切り欠き部７の両側に厚板２を下位置に、薄板３を上
位置に固定支持し、オネジ４にはＭ１０のピッチ１ｍｍ
のものを用い、オネジ４の先端部１３を厚板２の中央部
上面１４に当接させて、高さ微調整を行った。
【００２０】今、この状態でオネジ４を３．５ｋｇｆ・
ｍｍのトルクで３．６度回動し、オネジ４の先端部１３
をオネジ４の軸方向に薄板３の中央部下面１５を基準に
して厚板２と薄板３との対向間隔を拡張する方向に１０
μｍ変位させると、薄板３と厚板２は弾性変形し、薄板
３中央部は図１上で上方に９．４μｍのたわみ、厚板２
中央部は下方に０．６μｍのたわみが生じ、厚板２の中
央部下面１０に設けた突起５も下方に０．６μｍ変位す
る。このように、オネジ４による入力変位に対して、約
１／１７の出力変位となり高さ微調整が可能であった。
この縮小率で繰り返し精度±０．０５μｍでの高さ調整
が可能であった。
【００２１】又、外力に対する剛性に関しては、本実施
例では、１０ｋｇ／μｍの値が得られ、高剛性を有する
ものである。
【００２２】この微小伸長装置は、加工機、治具、マイ
クロロボットのハンド、顕微鏡の検体移動、マイクロシ
リンダー、超低速モーター、回転機等の微小移動部分に
応用できる。
【００２３】
【発明の効果】変位調整部材による入力変位の１／１０
ないし１／５０の縮小率で微小変位が可能であり、その
出力部の剛性も大きく、出力部の基準端面に耐摩耗性材
料を用いることにより長時間使用後でも摩耗せず、容易
に高精度の微小変位の制御が達成できる。さらに構造が
簡単なために容易に取り付けられ小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す微小伸長装置の概略図
である。
【図２】実開昭６１−１６７１６号公報で開示されてい
る傾き微調機構付光ヘッドの概略図である。
【図３】万力の概略図である。
【符号の説明】
１ 固定盤、２ 厚板、３ 薄板、４ オネジ、５ 突
起、６ 固定盤１の基準となる面、７ 切り欠き部、８
ボルト、９ ナット、１０ 厚板２の中央部下面、１
１ 基準面、１２ メネジ、１３ オネジ先端部、１４
厚板２の中央部上面、１５ 薄板３の中央部下面、２
１ 部材、２２ 基盤、２３ くびれ部、２４ 間隙
部、２５ メネジ、２６ オネジ、２７ オネジ２６の
先端部、２８ 基準部、３１ 部材、３２ 部材、３３
側板、３４ オネジ、３５ ネネジ、３６ 剛体

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長さの微小変位を作り出すための微小伸
    長装置において、 第１の部材と第２の部材とが、それらの厚みが互いに向
    き合うようにして配置されており、両部材は両端部にお
    いて固定されており、両部材を弾性変形させて両部材の
    間隔を変更することができる変位調整部材を両部材間に
    設け、いずれか一方の部材の弾性変形量を伸長量とする
    ことを特徴とする微小伸長装置。
JP3248921A 1991-09-27 1991-09-27 微小伸長装置 Expired - Lifetime JP2500128B2 (ja)

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JPH0593790A JPH0593790A (ja) 1993-04-16
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