JP2805164B2 - 一次元微小移動装置 - Google Patents
一次元微小移動装置Info
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- JP2805164B2 JP2805164B2 JP27241289A JP27241289A JP2805164B2 JP 2805164 B2 JP2805164 B2 JP 2805164B2 JP 27241289 A JP27241289 A JP 27241289A JP 27241289 A JP27241289 A JP 27241289A JP 2805164 B2 JP2805164 B2 JP 2805164B2
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- rectangular parallelepiped
- dimensional micro
- ball
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- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一次元微小移動装置に関するものであり、
詳しくは円弧弾性ヒンジよりなる平行バネ機構とアクチ
ュエータとを組み合せて構成した新規な機構の一次元微
小移動装置に関するものである。
詳しくは円弧弾性ヒンジよりなる平行バネ機構とアクチ
ュエータとを組み合せて構成した新規な機構の一次元微
小移動装置に関するものである。
精密な形状測定や高精度の加工・組立工程において
は、高精度の位置決め機構として微小移動装置が必要と
されている。
は、高精度の位置決め機構として微小移動装置が必要と
されている。
従来、多次元の微小移動装置については種々のものが
提案されているが、一次元の微小移動装置については、
意外にも、その例は見ない。
提案されているが、一次元の微小移動装置については、
意外にも、その例は見ない。
本発明は、比較的簡単な構造で高精度の一次元微小移
動装置を提供することを目的としたものであり、支持体
（１）の上部に円弧弾性ヒンジ（４）を設けて構成され
た直方体形移動台（２）と、前記支持体の中心部に該移
動台を鉛直方向に移動させるアクチュエータ（３）とを
備えてなる一次元微小移動装置であって、前記円弧弾性
ヒンジは、直方体形移動台（１）の重心を中心として４
分割された各領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）内
に、該領域の対角線上であってその交点を中心とする対
称位置に４個ごと設けられており、しかも、前記アクチ
ュエータは、可動方向の前後に設けられた２個のボール
ヒンジ（５）、（５′）により、前記直方体形移動台の
重心に一致して支持されていることを特徴とする、一次
元微小移動装置を提供するものである。
動装置を提供することを目的としたものであり、支持体
（１）の上部に円弧弾性ヒンジ（４）を設けて構成され
た直方体形移動台（２）と、前記支持体の中心部に該移
動台を鉛直方向に移動させるアクチュエータ（３）とを
備えてなる一次元微小移動装置であって、前記円弧弾性
ヒンジは、直方体形移動台（１）の重心を中心として４
分割された各領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）内
に、該領域の対角線上であってその交点を中心とする対
称位置に４個ごと設けられており、しかも、前記アクチ
ュエータは、可動方向の前後に設けられた２個のボール
ヒンジ（５）、（５′）により、前記直方体形移動台の
重心に一致して支持されていることを特徴とする、一次
元微小移動装置を提供するものである。
本発明においては、直方体型移動台を構成する円弧弾
性ヒンジで平行バネ機構が構成されるが、該平行バネ機
構は、アクチュエータの直進運動を鉛直方向のみに制限
するように作用する。その結果、直方体型移動台は、一
次元（鉛直方向）以外の並進移動が抑制される。また、
上記平行バネ機構は、アクチュエータの回転運動も抑制
する作用を有する。
性ヒンジで平行バネ機構が構成されるが、該平行バネ機
構は、アクチュエータの直進運動を鉛直方向のみに制限
するように作用する。その結果、直方体型移動台は、一
次元（鉛直方向）以外の並進移動が抑制される。また、
上記平行バネ機構は、アクチュエータの回転運動も抑制
する作用を有する。
また、本発明においては、アクチュエータを支持する
ボールヒンジは、アクチュエータ自身の駆動方向のバラ
ツキ及び直方体型移動台への取り付け精度が装置全体の
精度に与える影響を小さくするように作用する。
ボールヒンジは、アクチュエータ自身の駆動方向のバラ
ツキ及び直方体型移動台への取り付け精度が装置全体の
精度に与える影響を小さくするように作用する。
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
第１図は本発明に係る一次元微小移動装置の一例を示
す一部透視の正面図、第２図は同装置の組立図、第３〜
５図は円弧弾性ヒンジの動作原理の説明図である。
す一部透視の正面図、第２図は同装置の組立図、第３〜
５図は円弧弾性ヒンジの動作原理の説明図である。
本発明の一次元微小移動装置は、第１図に示すよう
に、支持体（１）の上部に円弧弾性ヒンジ（４）を設け
て構成された直方体形移動台（２）と、前記支持体の中
心部に該移動台を鉛直方向に移動させるアクチュエータ
（３）とを備えている（第１図では、１つの円弧弾性ヒ
ンジにのみ符号を付し、他には省略してある。） 支持体（１）と直方体形移動台（２）とは、第２図の
組立図では、便宜上、別部品のように図示しているが、
通常は、例えば、SKD11炭素鋼を切削加工して得られる
一体構造とされている。また、支持体（１）は、アクチ
ュエータ（３）の設置および調整を容易にするため、門
型形状とされている。
に、支持体（１）の上部に円弧弾性ヒンジ（４）を設け
て構成された直方体形移動台（２）と、前記支持体の中
心部に該移動台を鉛直方向に移動させるアクチュエータ
（３）とを備えている（第１図では、１つの円弧弾性ヒ
ンジにのみ符号を付し、他には省略してある。） 支持体（１）と直方体形移動台（２）とは、第２図の
組立図では、便宜上、別部品のように図示しているが、
通常は、例えば、SKD11炭素鋼を切削加工して得られる
一体構造とされている。また、支持体（１）は、アクチ
ュエータ（３）の設置および調整を容易にするため、門
型形状とされている。
直方体形移動台（２）は、支持体（１）上部の中実直
方体に、ワイヤーカット放電加工等の切削手段により、
円弧弾性ヒンジ（４）を設けることにより構成され、ア
クチュエータ（３）の駆動によって鉛直方向に移動し得
る。
方体に、ワイヤーカット放電加工等の切削手段により、
円弧弾性ヒンジ（４）を設けることにより構成され、ア
クチュエータ（３）の駆動によって鉛直方向に移動し得
る。
円弧弾性ヒンジ（４）は、４個を１組として４組設け
られており、各組の円弧弾性ヒンジは、便宜上、第２図
に模式的に図示したように（同図では によって第１図中の（４）を表現してある）、直方体形
移動台（１）の重心を中心として４分割された左右上下
の各各領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）内にそれぞ
れ設けられている。そして、いずれの組の円弧弾性ヒン
ジも、各領域の対角線上であってその交点を中心とする
対称位置に４個設けられている。
られており、各組の円弧弾性ヒンジは、便宜上、第２図
に模式的に図示したように（同図では によって第１図中の（４）を表現してある）、直方体形
移動台（１）の重心を中心として４分割された左右上下
の各各領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）内にそれぞ
れ設けられている。そして、いずれの組の円弧弾性ヒン
ジも、各領域の対角線上であってその交点を中心とする
対称位置に４個設けられている。
上記のように構成された円弧弾性ヒンジの持つ平行バ
ネ機構は、第３〜５図に示すように動作する。
ネ機構は、第３〜５図に示すように動作する。
第３図は、直方体型移動台（２）の上部（例えば第２
図中のＡ領域）に設けられた１組の円弧弾性ヒンジの動
作を示す説明図であり、第４図は、下部（例えば第２図
中のＢ領域）に設けられた１組の円弧弾性ヒンジの動作
を示す説明図である。
図中のＡ領域）に設けられた１組の円弧弾性ヒンジの動
作を示す説明図であり、第４図は、下部（例えば第２図
中のＢ領域）に設けられた１組の円弧弾性ヒンジの動作
を示す説明図である。
アクチュエータ（３）の上部方向への直進力は、垂直
方向、すなわち、座標（0,0,0）から（0,0,z）に変位す
るように作用することが望まれるが、通常は、（0,y,
z）のようになり、鉛直変位を保証することはできな
い。
方向、すなわち、座標（0,0,0）から（0,0,z）に変位す
るように作用することが望まれるが、通常は、（0,y,
z）のようになり、鉛直変位を保証することはできな
い。
これに対し、第４（ａ−１）図に示した１組の円弧弾
性ヒンジは、アクチュエータ（３）の直進外力（f0）に
より、第４（ｂ−１）図に示すように変位し、その結果
生じる復元力（f1）は、第４（ｂ−２）図に示すよう
に、アクチュエータ（３）の直進運動を押えるように作
用する。このような復元力の作用は、対称位置（第２図
中のＤ領域）に設けられた他の１組の円弧弾性ヒンジに
よっても生じるので左右バランスし平行に発揮される。
なお、第４（ａ−２）図および第４（ｂ−２）図は、各
々、第４（ａ−１）図および第４（ｂ−１）図に示した
円弧弾性ヒンジの動作を力学的な模式図で示したもので
ある。また、第３（ａ−１）図に示した１組の円弧弾性
ヒンジは、アクチュエータ（３）の直進外力（f0）によ
り、第３（ｂ−１）図に示すように変位し、その結果生
じる復元力（f1）は、第３（ｂ−２）図に示すように、
アクチュエータ（３）の直進運動を引き上げるように作
用する。このような復元力の作用は、対称位置（第２図
中のＣ領域）に設けられた他の１組の円弧弾性ヒンジに
よっても生じるので左右バランスし平行に発揮される。
なお、第３（ａ−２）図および第３（ｂ−２）図は、各
々、第３（ａ−１）図および第３（ｂ−１）図に示した
円弧弾性ヒンジの動作を力学的な模式図で示したもので
ある。
性ヒンジは、アクチュエータ（３）の直進外力（f0）に
より、第４（ｂ−１）図に示すように変位し、その結果
生じる復元力（f1）は、第４（ｂ−２）図に示すよう
に、アクチュエータ（３）の直進運動を押えるように作
用する。このような復元力の作用は、対称位置（第２図
中のＤ領域）に設けられた他の１組の円弧弾性ヒンジに
よっても生じるので左右バランスし平行に発揮される。
なお、第４（ａ−２）図および第４（ｂ−２）図は、各
々、第４（ａ−１）図および第４（ｂ−１）図に示した
円弧弾性ヒンジの動作を力学的な模式図で示したもので
ある。また、第３（ａ−１）図に示した１組の円弧弾性
ヒンジは、アクチュエータ（３）の直進外力（f0）によ
り、第３（ｂ−１）図に示すように変位し、その結果生
じる復元力（f1）は、第３（ｂ−２）図に示すように、
アクチュエータ（３）の直進運動を引き上げるように作
用する。このような復元力の作用は、対称位置（第２図
中のＣ領域）に設けられた他の１組の円弧弾性ヒンジに
よっても生じるので左右バランスし平行に発揮される。
なお、第３（ａ−２）図および第３（ｂ−２）図は、各
々、第３（ａ−１）図および第３（ｂ−１）図に示した
円弧弾性ヒンジの動作を力学的な模式図で示したもので
ある。
第５図は、４組全部の円弧弾性ヒンジの動作を示す説
明図であり、これに基く作用により、アクチュエータ
（３）の直進運動は制限され、その結果、（0,0,0）か
ら（0,0,z）の変位が保証され、鉛直移動が達成され
る。
明図であり、これに基く作用により、アクチュエータ
（３）の直進運動は制限され、その結果、（0,0,0）か
ら（0,0,z）の変位が保証され、鉛直移動が達成され
る。
なお、第３（ａ−１）図および第４（ａ−１）図中の
円弧弾性ヒンジ４（３）と４（７）とは、以上の説明か
らも明らかなように、相殺的に作用するのため、第３
（ａ−２）図および第４（ａ−２）図の力学的模式図で
は回転運動のみを行う固定点として図示してある。
円弧弾性ヒンジ４（３）と４（７）とは、以上の説明か
らも明らかなように、相殺的に作用するのため、第３
（ａ−２）図および第４（ａ−２）図の力学的模式図で
は回転運動のみを行う固定点として図示してある。
アクチュエータ（３）は、通常、積層型圧電素子が用
いられる。アクチュエータ（３）は、支持体（１）の下
部から直方体形移動台（２）の中心部に亘り、該移動台
の重心に一致して設けられた通し孔（６）内に設置され
る。そして、アクチュエータ（３）には、その前後にボ
ールヒンジ（５）、（５′）が設けられ、これによって
アクチュエータ（３）は支持されている。
いられる。アクチュエータ（３）は、支持体（１）の下
部から直方体形移動台（２）の中心部に亘り、該移動台
の重心に一致して設けられた通し孔（６）内に設置され
る。そして、アクチュエータ（３）には、その前後にボ
ールヒンジ（５）、（５′）が設けられ、これによって
アクチュエータ（３）は支持されている。
上部のボールヒンジ（５）は、第２図に示すように、
ボール受け座（７）、（８）及びボール（９）によって
構成され、下部のボールヒンジ（５′）は、ボール受け
座（10）、（11）及びボール（12）によって構成されて
いる。なお、ボール受け座（11）は、その周囲に雄ネジ
を有するアクチュエータ初期負荷設定治具（13）の頂部
に設けられている。
ボール受け座（７）、（８）及びボール（９）によって
構成され、下部のボールヒンジ（５′）は、ボール受け
座（10）、（11）及びボール（12）によって構成されて
いる。なお、ボール受け座（11）は、その周囲に雄ネジ
を有するアクチュエータ初期負荷設定治具（13）の頂部
に設けられている。
アクチュエータ（３）の設置は、通し孔（６）内に、
ボール受け座（７）、ボール（９）、ボール受け座
（８）、アクチュエータ（３）、ボール受け座（10）、
ボール（12）、アクチュエータ初期負荷設定治具（13）
の順に挿入し、雌ネジを有する保持具（14）及び固定具
（15）をアクチュエータ初期負荷設定治具に螺合して行
う。
ボール受け座（７）、ボール（９）、ボール受け座
（８）、アクチュエータ（３）、ボール受け座（10）、
ボール（12）、アクチュエータ初期負荷設定治具（13）
の順に挿入し、雌ネジを有する保持具（14）及び固定具
（15）をアクチュエータ初期負荷設定治具に螺合して行
う。
また、アクチュエータ（３）の駆動は、該アクチュエ
ータに積層された電極（図示せず）に導通する信号線
（16）、（16′）に制御信号（電圧信号）を印加するこ
とにより行われる。
ータに積層された電極（図示せず）に導通する信号線
（16）、（16′）に制御信号（電圧信号）を印加するこ
とにより行われる。
上記のように構成された本発明の装置においては、信
号線（16）、（16′）に印加される制御信号を調製する
と、該信号に比例した量だけアクチュエータ（３）が伸
長し、それに従って、直方体形移動台（２）が鉛直方向
に変位するので、所望の微小ストローク変位が可能とな
る。
号線（16）、（16′）に印加される制御信号を調製する
と、該信号に比例した量だけアクチュエータ（３）が伸
長し、それに従って、直方体形移動台（２）が鉛直方向
に変位するので、所望の微小ストローク変位が可能とな
る。
以上説明した本発明によれば、円弧弾性ヒンジによる
平行バネ機構とアクチュエータを組み合わせた比較的簡
単な構造にして高精度の一次元微小移動装置が提供され
る。
平行バネ機構とアクチュエータを組み合わせた比較的簡
単な構造にして高精度の一次元微小移動装置が提供され
る。
第１図は本発明に係る一次元微小移動装置の一例を示す
一部透視の正面図、第２図は同装置の組立図、第３〜５
図は円弧弾性ヒンジの動作原理の説明図である。 図中、（１）は支持体、（２）は直方体形移動台、
（３）はアクチュエータ、（４）は円弧弾性ヒンジ、
（５）、（５′）ボールヒンジである。
一部透視の正面図、第２図は同装置の組立図、第３〜５
図は円弧弾性ヒンジの動作原理の説明図である。 図中、（１）は支持体、（２）は直方体形移動台、
（３）はアクチュエータ、（４）は円弧弾性ヒンジ、
（５）、（５′）ボールヒンジである。
Claims (1)
- 【請求項１】支持体（１）の上部に円弧弾性ヒンジ
（４）を設けて構成された直方体形移動台（２）と、前
記支持体の中心部に該移動台を鉛直方向に移動させるア
クチュエータ（３）とを備えてなる一次元微小移動装置
であって、前記円弧弾性ヒンジは、直方体形移動台
（２）の重心を中心として４分割された各領域（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）内に、該領域の対角線上であっ
てその交点を中心とする対称位置に４個ごと設けられて
おり、しかも、前記アクチュエータは、可動方向の前後
に設けられた２個のボールヒンジ（５）、（５′）によ
り、前記直方体形移動台の重心に一致して支持されてい
ることを特徴とする、一次元微小移動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27241289A JP2805164B2 (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 一次元微小移動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27241289A JP2805164B2 (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 一次元微小移動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134589A JPH03134589A (ja) | 1991-06-07 |
| JP2805164B2 true JP2805164B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=17513546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27241289A Expired - Fee Related JP2805164B2 (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 一次元微小移動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805164B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11258158B2 (en) * | 2017-08-17 | 2022-02-22 | Raytheon Company | Apparatus and method for providing linear motion of a device |
-
1989
- 1989-10-19 JP JP27241289A patent/JP2805164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03134589A (ja) | 1991-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |