JP2937348B2 - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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- JP2937348B2 JP2937348B2 JP1189081A JP18908189A JP2937348B2 JP 2937348 B2 JP2937348 B2 JP 2937348B2 JP 1189081 A JP1189081 A JP 1189081A JP 18908189 A JP18908189 A JP 18908189A JP 2937348 B2 JP2937348 B2 JP 2937348B2
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- moving
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- movement
- piezoelectric element
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/50—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding step-by-step
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、精密機器に用いられる位置決め装置に関す
るものである。
るものである。
（従来の技術） 従来、圧電素子等のアクチュエータを用いた位置決め
装置としては、可動部を直接圧電素子により駆動する機
構や、第５図に示すように、ヒンジ16,17を支点として
てこの原理によりアーム20,19を動かして圧電素子11の
微小な変位を拡大する変位拡大機構を用いて駆動する装
置が知られている。また第６図のように、一対のクラン
プレバー24,24と、そのクランプレバー24,24を移動させ
る移動用圧電素子22を持ち、固定用圧電素子23によりク
ランプレバー24,24を動かしてクランプを交互に行な
い、移動用圧電素子22を伸縮させ移動する尺取り虫的な
方法により、一軸の位置決めをする機構も知られてい
る。第６図ではクランプレバー24,24をフレーム21に固
定し、24′,24′を離している状態を示している。また
図面は示していないが多軸の移動機構を構成する方法と
して、板ばねにより可動部を支持し、圧電素子によって
微動をさせる機構がある（特開昭62−214412号公報）。
また第７図に示すように尺取り虫的な方法を用い、平面
上に圧電素子（図示せず）により金具32を下方にひっぱ
り圧電素子31により伸縮する移動部をクランプするXY2
軸の移動機構がある（精密工学会昭和62年秋季論文集P2
47）。さらに、図８に示すように、尺取り虫的な方法に
より並進、回転を行なう機構もある（精密工学会昭和60
年春季論文集P305）。
装置としては、可動部を直接圧電素子により駆動する機
構や、第５図に示すように、ヒンジ16,17を支点として
てこの原理によりアーム20,19を動かして圧電素子11の
微小な変位を拡大する変位拡大機構を用いて駆動する装
置が知られている。また第６図のように、一対のクラン
プレバー24,24と、そのクランプレバー24,24を移動させ
る移動用圧電素子22を持ち、固定用圧電素子23によりク
ランプレバー24,24を動かしてクランプを交互に行な
い、移動用圧電素子22を伸縮させ移動する尺取り虫的な
方法により、一軸の位置決めをする機構も知られてい
る。第６図ではクランプレバー24,24をフレーム21に固
定し、24′,24′を離している状態を示している。また
図面は示していないが多軸の移動機構を構成する方法と
して、板ばねにより可動部を支持し、圧電素子によって
微動をさせる機構がある（特開昭62−214412号公報）。
また第７図に示すように尺取り虫的な方法を用い、平面
上に圧電素子（図示せず）により金具32を下方にひっぱ
り圧電素子31により伸縮する移動部をクランプするXY2
軸の移動機構がある（精密工学会昭和62年秋季論文集P2
47）。さらに、図８に示すように、尺取り虫的な方法に
より並進、回転を行なう機構もある（精密工学会昭和60
年春季論文集P305）。
（発明が解決しようとする課題） 可動部を直接圧電素子等のアクチュエータにより駆動
する方法では、アクチュエータの最大変位量により移動
範囲が制限される。圧電素子を用いた場合、変位の大き
い積層型圧電素子を用いても、数十μｍ程度の移動範囲
が限界である。変位拡大機構を用いた第５図の方法で
は、直接駆動する場合に比べて、最大数十倍の変位拡大
率が得られるが、変位拡大機構により剛性が低下して外
力により簡単に変位や振動してしまうという問題があ
る。板ばねを支持に用いた特公昭62−214412号の例で
は、板ばねの変位量が限られるため移動距離や回転角度
が制限され、多自由度の場合には、機構が複雑になり剛
性が低下する。第６図のように尺取り虫機構の場合、通
常一軸のみに移動するものが多いが、これを二軸以上組
み合わせた場合、構造が複雑になり、剛性が低下し、振
動、精度の点で問題となる。第６図の尺取り虫機構では
アクチュエータの故障等により、固定が解除される恐れ
がある。また固定機構部分の複雑さにより、固定時の剛
性が低下する。またクランプ動作により、微小な移動が
生じて誤差が発生することがある。第６図〜８図尺取り
虫機構のように移動時に面が摺動する場合、部材間の焼
き付き、スティックスリップの発生等の可能性があり、
また超高真空の装置内で用いる場合や空気のクリーン度
が要求される場合、塵埃の発生という問題がある。さら
に、上述のような様々の微動機構の場合、位置決め後、
微動の必要が無い場合、不要となる微動機構部の取り外
しができない。また従来の微動機構では、１回の動作で
XYθ３自由度の移動ができるものはなかった。
する方法では、アクチュエータの最大変位量により移動
範囲が制限される。圧電素子を用いた場合、変位の大き
い積層型圧電素子を用いても、数十μｍ程度の移動範囲
が限界である。変位拡大機構を用いた第５図の方法で
は、直接駆動する場合に比べて、最大数十倍の変位拡大
率が得られるが、変位拡大機構により剛性が低下して外
力により簡単に変位や振動してしまうという問題があ
る。板ばねを支持に用いた特公昭62−214412号の例で
は、板ばねの変位量が限られるため移動距離や回転角度
が制限され、多自由度の場合には、機構が複雑になり剛
性が低下する。第６図のように尺取り虫機構の場合、通
常一軸のみに移動するものが多いが、これを二軸以上組
み合わせた場合、構造が複雑になり、剛性が低下し、振
動、精度の点で問題となる。第６図の尺取り虫機構では
アクチュエータの故障等により、固定が解除される恐れ
がある。また固定機構部分の複雑さにより、固定時の剛
性が低下する。またクランプ動作により、微小な移動が
生じて誤差が発生することがある。第６図〜８図尺取り
虫機構のように移動時に面が摺動する場合、部材間の焼
き付き、スティックスリップの発生等の可能性があり、
また超高真空の装置内で用いる場合や空気のクリーン度
が要求される場合、塵埃の発生という問題がある。さら
に、上述のような様々の微動機構の場合、位置決め後、
微動の必要が無い場合、不要となる微動機構部の取り外
しができない。また従来の微動機構では、１回の動作で
XYθ３自由度の移動ができるものはなかった。
本発明の目的は、移動量の制限がなく大ストロークの
移動ができ、固定時の剛性が高く、アクチュエータの故
障による固定の解除、位置の狂いがなく、固定時にエネ
ルギーが不要で、摺動する部分がなく、１回の動作でXY
θ３自由度の移動ができる位置決め装置を提供すること
にある。
移動ができ、固定時の剛性が高く、アクチュエータの故
障による固定の解除、位置の狂いがなく、固定時にエネ
ルギーが不要で、摺動する部分がなく、１回の動作でXY
θ３自由度の移動ができる位置決め装置を提供すること
にある。
（課題を解決するための手段） 本発明の位置決め装置は、第一の部材に対し第二の部
材を移動させて位置決めを行う位置決め装置において、
第二の部材との接触部と伸縮するアクチュエータとによ
り構成され、前記アクチュエータにより第一の部材に対
し前記接触部を介して第二の部材を押し離す方向および
移動方向に変位可能とした駆動ユニットを第一の部材に
備え、第一の部材と第二の部材は固定時には、面で接触
しており、前記アクチュエータにより、駆動ユニットの
第二の部材との接触部を押し離す方向に変位させること
により第一の部材と第二の部材の接触面を離し、前記ア
クチュエータにより駆動ユニットの接触部を面内方向の
移動させる方向に変位させた後、前記接触部を押し離す
方向と逆に変位させることにより第一の部材と第二の部
材を接触、固定させる移動構成を備えたことを特徴とす
る。また、前記位置決め装置において、第一の部材と第
二の部材の間をバネの弾性力により押しつけて固定する
押し付け手段、あるいは第一の部材と第二の部材の間を
磁石の吸引力あるいは、斥力により押しつけて固定する
押し付け手段を設けてもよい。
材を移動させて位置決めを行う位置決め装置において、
第二の部材との接触部と伸縮するアクチュエータとによ
り構成され、前記アクチュエータにより第一の部材に対
し前記接触部を介して第二の部材を押し離す方向および
移動方向に変位可能とした駆動ユニットを第一の部材に
備え、第一の部材と第二の部材は固定時には、面で接触
しており、前記アクチュエータにより、駆動ユニットの
第二の部材との接触部を押し離す方向に変位させること
により第一の部材と第二の部材の接触面を離し、前記ア
クチュエータにより駆動ユニットの接触部を面内方向の
移動させる方向に変位させた後、前記接触部を押し離す
方向と逆に変位させることにより第一の部材と第二の部
材を接触、固定させる移動構成を備えたことを特徴とす
る。また、前記位置決め装置において、第一の部材と第
二の部材の間をバネの弾性力により押しつけて固定する
押し付け手段、あるいは第一の部材と第二の部材の間を
磁石の吸引力あるいは、斥力により押しつけて固定する
押し付け手段を設けてもよい。
（作用） 本発明においては、押し上げ機構により駆動ユニット
の接触部を第二の部材に押しつけて第二の部材を持ち上
げ、第一の部材と第二の部材の接触面を離し、前記接触
部のみで第二の部材が支えられるようにし、前記接触部
を駆動ユニットの移動機構によって、面内の任意の方向
に必要量移動させることにより、第二の部材を任意の方
向に必要量移動させた後、押し上げ機構を縮ませて２つ
の部材の面を接触、固定させ、第二の部材と離れた前記
接触部を移動機構により、初めの位置に戻すという行程
により位置決めを行う。また、行程内の順番を変えて、
接触部を予め必要量移動させた後、第２の部材を持ち上
げ、接触部と第２の部材をもとの位置に移動させ、２つ
の部材間の面を接触、固定するという行程による位置決
めも行える。ストロークが大きい場合には、前記行程を
繰り返すことにより必要量の移動が可能である。移動機
構を必要量だけ移動させることにより、任意の精密な位
置決めを行うことが可能となる。接触部をXYの２方向に
移動可能にすることにより、１回の移動動作でＸ軸、Ｙ
軸の２自由度の移動ができる。また、個々の駆動ユニッ
トで接触部を異なる方向に移動させることにより、θ軸
の回転移動ができる。また、個々の駆動ユニットの移動
量を変えることにより、回転移動時の回転中心を任意に
設定することもできる。この構成により、面内のXYθ３
自由度についての２つの部材の位置決めを同時に行うこ
とができる。押し上げ機構と移動機構に用いている圧電
素子等のアクチュエータは、移動時にのみ作動し、固定
時には、部材間が面接触し、摩擦力により固定される。
２個の部材間の広い面積で面接触し固定されるため、固
定時の剛性が高い。固定時には、アクチュエータは作動
していないため、アクチュエータに故障が生じても固定
が解除されたり、位置が狂う恐れがない。また、これに
より、固定時にエネルギーを消費しないので、発熱の心
配もない。また移動時においても各部材間の摺動はない
ため、真空中や空気のクリーン度を要求される所で問題
となる、塵埃の発生がない。また摺動がないので焼き付
き、スティックスリップがない。２平面間において、相
互の位置決めを行う場合、一方の平面の四隅等に、ユニ
ット化した駆動部を設けることにより、容易に微動装置
を構成でき、位置決め後、移動が不要であれば、駆動部
を取り外すことも容易である。これにより、精密機器製
造、調整時の部材の精密位置決め時に本装置を用い、位
置決め後駆動部を取り外すという治具的な使用も可能で
ある。
の接触部を第二の部材に押しつけて第二の部材を持ち上
げ、第一の部材と第二の部材の接触面を離し、前記接触
部のみで第二の部材が支えられるようにし、前記接触部
を駆動ユニットの移動機構によって、面内の任意の方向
に必要量移動させることにより、第二の部材を任意の方
向に必要量移動させた後、押し上げ機構を縮ませて２つ
の部材の面を接触、固定させ、第二の部材と離れた前記
接触部を移動機構により、初めの位置に戻すという行程
により位置決めを行う。また、行程内の順番を変えて、
接触部を予め必要量移動させた後、第２の部材を持ち上
げ、接触部と第２の部材をもとの位置に移動させ、２つ
の部材間の面を接触、固定するという行程による位置決
めも行える。ストロークが大きい場合には、前記行程を
繰り返すことにより必要量の移動が可能である。移動機
構を必要量だけ移動させることにより、任意の精密な位
置決めを行うことが可能となる。接触部をXYの２方向に
移動可能にすることにより、１回の移動動作でＸ軸、Ｙ
軸の２自由度の移動ができる。また、個々の駆動ユニッ
トで接触部を異なる方向に移動させることにより、θ軸
の回転移動ができる。また、個々の駆動ユニットの移動
量を変えることにより、回転移動時の回転中心を任意に
設定することもできる。この構成により、面内のXYθ３
自由度についての２つの部材の位置決めを同時に行うこ
とができる。押し上げ機構と移動機構に用いている圧電
素子等のアクチュエータは、移動時にのみ作動し、固定
時には、部材間が面接触し、摩擦力により固定される。
２個の部材間の広い面積で面接触し固定されるため、固
定時の剛性が高い。固定時には、アクチュエータは作動
していないため、アクチュエータに故障が生じても固定
が解除されたり、位置が狂う恐れがない。また、これに
より、固定時にエネルギーを消費しないので、発熱の心
配もない。また移動時においても各部材間の摺動はない
ため、真空中や空気のクリーン度を要求される所で問題
となる、塵埃の発生がない。また摺動がないので焼き付
き、スティックスリップがない。２平面間において、相
互の位置決めを行う場合、一方の平面の四隅等に、ユニ
ット化した駆動部を設けることにより、容易に微動装置
を構成でき、位置決め後、移動が不要であれば、駆動部
を取り外すことも容易である。これにより、精密機器製
造、調整時の部材の精密位置決め時に本装置を用い、位
置決め後駆動部を取り外すという治具的な使用も可能で
ある。
第一の部材と第二の部材の間にバネを設け、バネの弾
性力により移動部材間を加圧することにより、より強固
な固定が得られる。移動時の接触部と移動部材間の摩擦
も大きくなり、垂直面の移動や、第２の部材を第１の部
材の下方に配置した上下が逆さの状態での移動が可能と
なる。圧電素子による高速の押し上げ動作に対しても、
運動の慣性により移動部材が接触部と離れることがなく
安定した動作が可能となる。磁気的、電気的に周囲に影
響を与えないため、電子ビーム露光装置、電子ビームア
ニール装置にも使用できる。
性力により移動部材間を加圧することにより、より強固
な固定が得られる。移動時の接触部と移動部材間の摩擦
も大きくなり、垂直面の移動や、第２の部材を第１の部
材の下方に配置した上下が逆さの状態での移動が可能と
なる。圧電素子による高速の押し上げ動作に対しても、
運動の慣性により移動部材が接触部と離れることがなく
安定した動作が可能となる。磁気的、電気的に周囲に影
響を与えないため、電子ビーム露光装置、電子ビームア
ニール装置にも使用できる。
一方の移動部材に磁石を設け、もう一方の部材に磁石
に吸引される材料を用いたり、もう一方の部材に前記磁
石に吸引する磁石を設けて磁石の吸引力により加圧する
ことにより、バネによる加圧と同様、より強固な固定が
得られる。双方の移動部材に磁石を設け、それらの磁石
の斥力により、移動部材の接触面が加圧されるようにし
ても、吸引の場合と同様、より強固な固定が得られる。
移動時の押上部と移動部材間の摩擦も大きくなり、垂直
面の移動や、第２の部材を第１の部材の下方に配置した
上下が逆さの状態での移動が可能となる。圧電素子によ
る高速の押し上げ動作に対しても、運動の慣性により移
動部材が接触部と離れることがなく安定した動作が可能
となる。さらに、バネを使用したときに問題となる最大
移動ストロークの制限を無くすことができる。
に吸引される材料を用いたり、もう一方の部材に前記磁
石に吸引する磁石を設けて磁石の吸引力により加圧する
ことにより、バネによる加圧と同様、より強固な固定が
得られる。双方の移動部材に磁石を設け、それらの磁石
の斥力により、移動部材の接触面が加圧されるようにし
ても、吸引の場合と同様、より強固な固定が得られる。
移動時の押上部と移動部材間の摩擦も大きくなり、垂直
面の移動や、第２の部材を第１の部材の下方に配置した
上下が逆さの状態での移動が可能となる。圧電素子によ
る高速の押し上げ動作に対しても、運動の慣性により移
動部材が接触部と離れることがなく安定した動作が可能
となる。さらに、バネを使用したときに問題となる最大
移動ストロークの制限を無くすことができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は、本発明の一実施例を示す縦断面図で、第２図は本
発明の位置決め装置を接触部３と押し上げ用圧電素子４
と駆動用圧電素子５よりなる駆動ユニットを含むＡ−Ａ
断面で切断した横断面図である。第１図では、駆動ユニ
ットのある第一の部材１が固定されており、第二の部材
２を移動させ位置決めを行う。本実施例では、アクチュ
エータとして積層型圧電素子を使用している。接触部３
と押し上げ用圧電素子４と移動用圧電素子５よりなる駆
動ユニットは、駆動ユニットフレーム６に納められ、第
一の部材１に取り付けられる。駆動ユニットは、この実
施例では４個あり、４ヶ所の押し上げ用圧電素子により
駆動ユニットの接触部３を第二の部材２に押しつけて第
二の部材２を持ち上げ、第一の部材１と第二の部材２の
接触面を離し、前記接触部３のみで第二の部材２が支え
られるようにし、前記接触部３を駆動ユニットの移動用
圧電素子５によって、面内の任意の方向に必要量移動さ
せることにより、第二の部材２を任意の方向に必要量移
動させた後、押し上げ用圧電素子４を縮ませて２つの部
材の面を接触、固定させ、第二の部材２と離れた前記接
触部３を移動用圧電素子５により、初めの位置に戻すと
いう行程により位置決めを行う。また、行程内の順番を
変えて、接触部３を予め必要量移動させた後、第２の部
材２を持ち上げ、接触部３と第２の部材２をもとの位置
に戻し、２つの部材間の面を接触、固定するという行程
による位置決めも行える。
図は、本発明の一実施例を示す縦断面図で、第２図は本
発明の位置決め装置を接触部３と押し上げ用圧電素子４
と駆動用圧電素子５よりなる駆動ユニットを含むＡ−Ａ
断面で切断した横断面図である。第１図では、駆動ユニ
ットのある第一の部材１が固定されており、第二の部材
２を移動させ位置決めを行う。本実施例では、アクチュ
エータとして積層型圧電素子を使用している。接触部３
と押し上げ用圧電素子４と移動用圧電素子５よりなる駆
動ユニットは、駆動ユニットフレーム６に納められ、第
一の部材１に取り付けられる。駆動ユニットは、この実
施例では４個あり、４ヶ所の押し上げ用圧電素子により
駆動ユニットの接触部３を第二の部材２に押しつけて第
二の部材２を持ち上げ、第一の部材１と第二の部材２の
接触面を離し、前記接触部３のみで第二の部材２が支え
られるようにし、前記接触部３を駆動ユニットの移動用
圧電素子５によって、面内の任意の方向に必要量移動さ
せることにより、第二の部材２を任意の方向に必要量移
動させた後、押し上げ用圧電素子４を縮ませて２つの部
材の面を接触、固定させ、第二の部材２と離れた前記接
触部３を移動用圧電素子５により、初めの位置に戻すと
いう行程により位置決めを行う。また、行程内の順番を
変えて、接触部３を予め必要量移動させた後、第２の部
材２を持ち上げ、接触部３と第２の部材２をもとの位置
に戻し、２つの部材間の面を接触、固定するという行程
による位置決めも行える。
本実施例では、駆動ユニットは一組毎に駆動ユニット
フレーム６に納められているが、第一の部材１に直接納
められていても良い。本実施例のように、駆動ユニット
を第一の部材と別体とすることにより、位置決め機構が
不要なときには、駆動ユニットを取り外すことが可能と
なる。第２図は、第１図の切断線Ａ−Ａで切断し上方よ
り見た横断面図である。各駆動ユニットは、押し上げ用
圧電素子４と、XY2個の移動用圧電素子５を備えてお
り、XY平面内の任意の方向に移動可能になっている。四
箇所の接触部３が同じ動きをすれば、第二の部材２は、
その動きの通りに動く。四箇所の接触部３を第二の部材
２が回転するようにそれぞれを異なる方向に動かすこと
により、第二の部材２を回転移動させることができる。
このとき、それぞれの駆動ユニットの移動量を変えるこ
とにより、任意の回転中心位置を設定することが可能と
なる。
フレーム６に納められているが、第一の部材１に直接納
められていても良い。本実施例のように、駆動ユニット
を第一の部材と別体とすることにより、位置決め機構が
不要なときには、駆動ユニットを取り外すことが可能と
なる。第２図は、第１図の切断線Ａ−Ａで切断し上方よ
り見た横断面図である。各駆動ユニットは、押し上げ用
圧電素子４と、XY2個の移動用圧電素子５を備えてお
り、XY平面内の任意の方向に移動可能になっている。四
箇所の接触部３が同じ動きをすれば、第二の部材２は、
その動きの通りに動く。四箇所の接触部３を第二の部材
２が回転するようにそれぞれを異なる方向に動かすこと
により、第二の部材２を回転移動させることができる。
このとき、それぞれの駆動ユニットの移動量を変えるこ
とにより、任意の回転中心位置を設定することが可能と
なる。
第３図は、前記の位置決め装置で第一の部材１と第二
の部材２の間にバネ７を設け、バネ７の弾性力により移
動部材間を加圧することにより、より強固な固定を得る
位置決め装置である。バネ７の弾性力により加圧するこ
とによって、移動時の接触部と移動部材間の摩擦力も大
きくなる。
の部材２の間にバネ７を設け、バネ７の弾性力により移
動部材間を加圧することにより、より強固な固定を得る
位置決め装置である。バネ７の弾性力により加圧するこ
とによって、移動時の接触部と移動部材間の摩擦力も大
きくなる。
第４図は、前記の位置決め装置で、第二の部材２に磁
石８を設け、第一の部材１に磁石に吸引される材料を用
いて磁石の吸引力により加圧することにより、バネによ
る加圧と同様、より強固な固定が得る位置決め装置であ
る。磁石の吸引力による加圧によって、移動時の押上部
と移動部材間の摩擦力も大きくなる。
石８を設け、第一の部材１に磁石に吸引される材料を用
いて磁石の吸引力により加圧することにより、バネによ
る加圧と同様、より強固な固定が得る位置決め装置であ
る。磁石の吸引力による加圧によって、移動時の押上部
と移動部材間の摩擦力も大きくなる。
（発明の効果） 本発明の利点とするところは、次の通りである。すな
わち、移動量の制限がなく大ストロークの移動が可能で
あり、また、アクチュエータの分解能の限界までの任意
の精密な位置決めができる。１回の動作でXYθ３の自由
度の移動ができ、θ軸の回転中心を任意に設定でる。第
一の部材と第二の部材は、２個の部材間の広い面積で面
接触し固定されるため、固定時の剛性が高い。固定時に
はアクチュエータは作動していないため、アクチュエー
タに故障が生じても固定が解除されたり、位置が狂う恐
れがない。また、これにより、固定時にエネルギーを消
費せず、発熱の心配もない。移動時においても各部材間
の摺動はないため、精密機器や真空中で問題となる、塵
埃の発生や、焼き付きのような問題はない。２平面間に
おいて、相互の位置決めを行う場合、一方の平面の四隅
等に、ユニット化した駆動部を設けることにより、容易
に微動装置を構成でき、位置決め後、移動が不要であれ
ば、駆動部を取り外すことも容易である。これにより、
精密機器製造、調整時の部材間の精密位置決め時に本装
置を用い、位置決め後駆動部を取り外すという治具的な
使用も可能である。
わち、移動量の制限がなく大ストロークの移動が可能で
あり、また、アクチュエータの分解能の限界までの任意
の精密な位置決めができる。１回の動作でXYθ３の自由
度の移動ができ、θ軸の回転中心を任意に設定でる。第
一の部材と第二の部材は、２個の部材間の広い面積で面
接触し固定されるため、固定時の剛性が高い。固定時に
はアクチュエータは作動していないため、アクチュエー
タに故障が生じても固定が解除されたり、位置が狂う恐
れがない。また、これにより、固定時にエネルギーを消
費せず、発熱の心配もない。移動時においても各部材間
の摺動はないため、精密機器や真空中で問題となる、塵
埃の発生や、焼き付きのような問題はない。２平面間に
おいて、相互の位置決めを行う場合、一方の平面の四隅
等に、ユニット化した駆動部を設けることにより、容易
に微動装置を構成でき、位置決め後、移動が不要であれ
ば、駆動部を取り外すことも容易である。これにより、
精密機器製造、調整時の部材間の精密位置決め時に本装
置を用い、位置決め後駆動部を取り外すという治具的な
使用も可能である。
バネ等の弾性力により移動部材間を加圧することによ
り、より強固な固定が得られる。移動時の押上部と移動
部材間の摩擦も大きくなり、垂直面の移動や、第２の部
材を第１の部材の下方に配置した上下が逆さの状態での
移動が可能となる。圧電素子による高速の押し上げ動作
に対しても、運動の慣性により移動部材が接触部と離れ
ることがなく安定した動作が可能となる。磁気的、電気
的に周囲に影響を与えないため、電子線装置等にも使用
できる。
り、より強固な固定が得られる。移動時の押上部と移動
部材間の摩擦も大きくなり、垂直面の移動や、第２の部
材を第１の部材の下方に配置した上下が逆さの状態での
移動が可能となる。圧電素子による高速の押し上げ動作
に対しても、運動の慣性により移動部材が接触部と離れ
ることがなく安定した動作が可能となる。磁気的、電気
的に周囲に影響を与えないため、電子線装置等にも使用
できる。
磁石により加圧することにより、バネによる加圧と同
様、より強固な固定が得られる。移動時の押上部と移動
部材間の摩擦も大きくなり、垂直面の移動や、第２の部
材を第１の部材の下方に配置した上下が逆さの状態での
移動が可能となる。圧電素子による高速の押し上げ動作
に対しても、運動の慣性により移動部材が接触部と離れ
ることがなく安定した動作が可能となる。さらに、バネ
を使用したときに問題となる最大移動ストロークの制限
を無くすことができる。
様、より強固な固定が得られる。移動時の押上部と移動
部材間の摩擦も大きくなり、垂直面の移動や、第２の部
材を第１の部材の下方に配置した上下が逆さの状態での
移動が可能となる。圧電素子による高速の押し上げ動作
に対しても、運動の慣性により移動部材が接触部と離れ
ることがなく安定した動作が可能となる。さらに、バネ
を使用したときに問題となる最大移動ストロークの制限
を無くすことができる。
第１図は、本発明の実施例の断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ面における断面図、第３図は、バネの力により固
定した実施例の図、第４図は、磁石の力により固定した
実施例の図、第５図は、変位拡大機構を用いた移動装置
の従来例の図、第６図は、尺取り虫機構を用いた一軸の
微動装置の従来例の図、第７図は、尺取り虫機構を用い
た、XY2軸の微動装置従来例の図、第８図は、尺取り虫
機構を用いた並進、回転微動装置の従来例の図である。 １……第１の部材、２……第２の部材、３……接触部、 ４……押し上げ用圧電素子、５……移動用圧電素子、 ６……駆動ユニットフレーム、７……バネ、８……磁
石、 11……圧電素子、12,21……フレーム、 13,14,15,16,17……ヒンジ、18,19,20……アーム、 22……移動用圧電素子、23……固定用圧電素子、 24,24′……クランプレバー、31……圧電素子、 32……クランプ金具、41……ブロックＡ、 42……ブロックＢ、43……ブロックＣ、 44……ブロックＤ、45,46,47,48……圧電素子、 49……ヒンジ、50……位置センサ
Ａ−Ａ面における断面図、第３図は、バネの力により固
定した実施例の図、第４図は、磁石の力により固定した
実施例の図、第５図は、変位拡大機構を用いた移動装置
の従来例の図、第６図は、尺取り虫機構を用いた一軸の
微動装置の従来例の図、第７図は、尺取り虫機構を用い
た、XY2軸の微動装置従来例の図、第８図は、尺取り虫
機構を用いた並進、回転微動装置の従来例の図である。 １……第１の部材、２……第２の部材、３……接触部、 ４……押し上げ用圧電素子、５……移動用圧電素子、 ６……駆動ユニットフレーム、７……バネ、８……磁
石、 11……圧電素子、12,21……フレーム、 13,14,15,16,17……ヒンジ、18,19,20……アーム、 22……移動用圧電素子、23……固定用圧電素子、 24,24′……クランプレバー、31……圧電素子、 32……クランプ金具、41……ブロックＡ、 42……ブロックＢ、43……ブロックＣ、 44……ブロックＤ、45,46,47,48……圧電素子、 49……ヒンジ、50……位置センサ
Claims (3)
- 【請求項１】第一の部材に対し第二の部材を移動させて
位置決めを行う位置決め装置において、第二の部材との
接触部と伸縮するアクチュエータとにより構成され、前
記アクチュエータにより第一の部材に対し前記接触部を
介して第二の部材を押し離す方向および移動方向に変位
可能とした駆動ユニットを第一の部材に備え、第一の部
材と第二の部材は固定時には、面で接触しており、前記
アクチュエータにより、駆動ユニットの第二の部材との
接触部を押し離す方向に変位させることにより第一の部
材と第二の部材の接触面を離し、前記アクチュエータに
より駆動ユニットの接触部を面内方向の移動させる方向
に変位させた後、前記接触部を押し離す方向と逆に変位
させることにより第一の部材と第二の部材を接触、固定
させる移動構成を備えたことを特徴とする位置決め装
置。 - 【請求項２】第一の部材と第二の部材の間をバネの弾性
力により押しつけて固定する押し付け手段を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の位置決め装置。 - 【請求項３】第一の部材と第二の部材の間を磁石の吸引
力あるいは、斥力により押しつけて固定する押し付け手
段を備えたことを特徴とする請求項１記載の位置決め装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1189081A JP2937348B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1189081A JP2937348B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353192A JPH0353192A (ja) | 1991-03-07 |
| JP2937348B2 true JP2937348B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=16234995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1189081A Expired - Fee Related JP2937348B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937348B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5485437A (en) * | 1993-02-05 | 1996-01-16 | Discovision Associates | Shock-resistant, electrostatically actuated pick-up for optical recording and playback |
| JP5305380B2 (ja) * | 2008-01-08 | 2013-10-02 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | アクチュエータ、位置決め装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63274894A (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-11 | 魚住 清彦 | 送り装置 |
| JPH02234093A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Hitachi Ltd | 移動機構 |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1189081A patent/JP2937348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0353192A (ja) | 1991-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |