JP2952812B2 - 超精密位置決め装置 - Google Patents
超精密位置決め装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超精密位置決め装置
に係わり、特に移動体とクランプブロック間のクリアラ
ンスを小さく、かつ移動体の送り量及び挟持力を安定さ
せた超精密位置決め装置に関する。
に係わり、特に移動体とクランプブロック間のクリアラ
ンスを小さく、かつ移動体の送り量及び挟持力を安定さ
せた超精密位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、尺取り虫（Ｉｎｃｈ ｗｏｒｍ）
方式の送り装置の一種に圧電素子（ＰＺＴ）をアクチュ
エータとして利用したものがある。図８にこの方式を採
用した超精密位置決め装置の全体構成図を示す。図８に
おいて、移動体１を挟持する一対のクランプブロック２
ａ，２ｂが、移動体１を挟んで対峙している。クランプ
ブロック２ａ，２ｂの一端面には移動体１の移動方向と
垂直な方向に圧電素子を積層した一対のクランプ要素３
ａ，３ｂが固着されている。また、クランプブロック２
ａ，２ｂのもう一方の端面には移動体１の移動方向に圧
電素子を積層した一対の送り要素４ａ，４ｂが固着され
ている。そして、一対のクランプ要素３ａ，３ｂ及び一
対の送り要素４ａ，４ｂの他端面は一対の固定ブロック
５ａ，５ｂに固着されている。そして、この様に構成し
た送りユニットが複数個（図８の場合には４個）移動体
１の移動方向に配列されている。
方式の送り装置の一種に圧電素子（ＰＺＴ）をアクチュ
エータとして利用したものがある。図８にこの方式を採
用した超精密位置決め装置の全体構成図を示す。図８に
おいて、移動体１を挟持する一対のクランプブロック２
ａ，２ｂが、移動体１を挟んで対峙している。クランプ
ブロック２ａ，２ｂの一端面には移動体１の移動方向と
垂直な方向に圧電素子を積層した一対のクランプ要素３
ａ，３ｂが固着されている。また、クランプブロック２
ａ，２ｂのもう一方の端面には移動体１の移動方向に圧
電素子を積層した一対の送り要素４ａ，４ｂが固着され
ている。そして、一対のクランプ要素３ａ，３ｂ及び一
対の送り要素４ａ，４ｂの他端面は一対の固定ブロック
５ａ，５ｂに固着されている。そして、この様に構成し
た送りユニットが複数個（図８の場合には４個）移動体
１の移動方向に配列されている。
【０００３】次に尺取り虫方式の動作を説明する。図９
は動作の理解を容易にするため、送りユニットを３個使
用し、またクランプ要素３の一端は伸縮自在に開放され
ている場合の超精密位置決め装置の簡略構成図を示す。
また、図１０には移動体１の移動を行うための超精密位
置決め装置の一周期分の制御パターンを示す。図１０の
上部に記した数字はタイミングを示す。また横軸には位
相（尺取り虫方式の動作が一周期完了するまでを２πラ
ジアンとして表した。）を、縦軸には各圧電素子に印加
する電圧値を示す。図１０は上から順にクランプ要素３
ａ，３ｂ、送り要素４ａ，４ｂ、クランプ要素３ｃ，３
ｄ、送り要素４ｃ，４ｄ、クランプ要素３ｅ，３ｆ、送
り要素４ｅ，４ｆの各電圧パターンを示している。
は動作の理解を容易にするため、送りユニットを３個使
用し、またクランプ要素３の一端は伸縮自在に開放され
ている場合の超精密位置決め装置の簡略構成図を示す。
また、図１０には移動体１の移動を行うための超精密位
置決め装置の一周期分の制御パターンを示す。図１０の
上部に記した数字はタイミングを示す。また横軸には位
相（尺取り虫方式の動作が一周期完了するまでを２πラ
ジアンとして表した。）を、縦軸には各圧電素子に印加
する電圧値を示す。図１０は上から順にクランプ要素３
ａ，３ｂ、送り要素４ａ，４ｂ、クランプ要素３ｃ，３
ｄ、送り要素４ｃ，４ｄ、クランプ要素３ｅ，３ｆ、送
り要素４ｅ，４ｆの各電圧パターンを示している。
【０００４】タイミング１〜タイミング２間では、クラ
ンプ要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆは挟持状態にある。
クランプ要素３ｃ，３ｄは挟持を解除されている。この
状態を維持しつつ送り要素４ａ，４ｂ及び４ｅ，４ｆに
徐々に電圧を印加していく。その結果移動体１を移動す
ることが出来る。送り要素４ｃ，４ｄはこの間にその変
位を次第に小さくする。タイミング３（位相π）ではク
ランプ要素３ｃ，３ｄを挟持状態にし、クランプ要素３
ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆの挟持を解除する。タイミング
４〜タイミング５間では、クランプ要素３ｃ，３ｄは挟
持状態にあり、クランプ要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆ
は挟持を解除の状態にある。この状態を維持しつつ送り
要素４ｃ，４ｄに次第に電圧を印加していく。その結果
移動体１を更に移動することが出来る。送り要素４ａ，
４ｂ及び４ｅ，４ｆはこの間にその変位を次第に小さく
する。そして、タイミング５〜タイミング６（位相２
π）間では再びクランプ要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆ
を挟持状態にすることで位相０の状態に戻る。かかる一
周期の動作を繰り返し続けることで、超精密位置決め装
置は移動体１を長ストロークに渡って駆動出来る。
ンプ要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆは挟持状態にある。
クランプ要素３ｃ，３ｄは挟持を解除されている。この
状態を維持しつつ送り要素４ａ，４ｂ及び４ｅ，４ｆに
徐々に電圧を印加していく。その結果移動体１を移動す
ることが出来る。送り要素４ｃ，４ｄはこの間にその変
位を次第に小さくする。タイミング３（位相π）ではク
ランプ要素３ｃ，３ｄを挟持状態にし、クランプ要素３
ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆの挟持を解除する。タイミング
４〜タイミング５間では、クランプ要素３ｃ，３ｄは挟
持状態にあり、クランプ要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆ
は挟持を解除の状態にある。この状態を維持しつつ送り
要素４ｃ，４ｄに次第に電圧を印加していく。その結果
移動体１を更に移動することが出来る。送り要素４ａ，
４ｂ及び４ｅ，４ｆはこの間にその変位を次第に小さく
する。そして、タイミング５〜タイミング６（位相２
π）間では再びクランプ要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆ
を挟持状態にすることで位相０の状態に戻る。かかる一
周期の動作を繰り返し続けることで、超精密位置決め装
置は移動体１を長ストロークに渡って駆動出来る。
【０００５】なお、移動体１の戻り動作はクランプ要素
３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆを挟持状態とし、クランプ要
素３ｃ，３ｄの挟持を解除する。この状態を維持しつつ
送り要素４ｃ，４ｄにプラス電圧を印加しその変位を増
加させる（伸ばす）。この状態を維持しクランプ要素３
ｃ，３ｄを挟持状態とする。そして、クランプ要素３
ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆの挟持を解除する。次に、挟持
状態にある送り要素４ｃ，４ｄの電圧をプラス電圧の範
囲で低下させると送り要素４ｃ，４ｄの変位は減少し、
移動体１は後退する。次に挟持解除状態にあるクランプ
要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆに対して同様な指令を行
うことにより連続的に戻り動作を行うことが出来る。以
上は、クランプ要素３の一端を開放した場合の動作であ
るが、その一端を固定しクランプブロック２で移動体１
を挟持する様にしても基本的な動作は変わらない。この
場合の送りユニットの静止状態における構成図を図１１
に示す。
３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆを挟持状態とし、クランプ要
素３ｃ，３ｄの挟持を解除する。この状態を維持しつつ
送り要素４ｃ，４ｄにプラス電圧を印加しその変位を増
加させる（伸ばす）。この状態を維持しクランプ要素３
ｃ，３ｄを挟持状態とする。そして、クランプ要素３
ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆの挟持を解除する。次に、挟持
状態にある送り要素４ｃ，４ｄの電圧をプラス電圧の範
囲で低下させると送り要素４ｃ，４ｄの変位は減少し、
移動体１は後退する。次に挟持解除状態にあるクランプ
要素３ａ，３ｂ及び３ｅ，３ｆに対して同様な指令を行
うことにより連続的に戻り動作を行うことが出来る。以
上は、クランプ要素３の一端を開放した場合の動作であ
るが、その一端を固定しクランプブロック２で移動体１
を挟持する様にしても基本的な動作は変わらない。この
場合の送りユニットの静止状態における構成図を図１１
に示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の図１
１に示すクランプブロック２に送り要素４とクランプ要
素３を固着した超精密位置決め装置では、送り動作を行
うと、図１２に示した様に移動体１とクランプブロック
２との接触部の角度が変化して送り要素４の圧電素子の
伸び量がそのまま移動体１の送り量にならない恐れがあ
った。また、送り要素４の圧電素子の伸び位置により移
動体１とクランプブロック２間の接触面積が変化するた
め、クランプ要素３による挟持力が安定しない恐れもあ
った。更に、クランプブロック２が傾いたときを見込ん
でクランプブロック２と移動体１のクリアランスを調整
するため、クリアランスが大きくなりクランプ要素３の
伸び量が大きく必要となる恐れがあった。本発明はこの
ような従来の課題に鑑みてなされたもので、移動体とク
ランプブロック間のクリアランスを小さく、かつ移動体
の送り量及び挟持力を安定させた超精密位置決め装置を
提供することを目的とする。
１に示すクランプブロック２に送り要素４とクランプ要
素３を固着した超精密位置決め装置では、送り動作を行
うと、図１２に示した様に移動体１とクランプブロック
２との接触部の角度が変化して送り要素４の圧電素子の
伸び量がそのまま移動体１の送り量にならない恐れがあ
った。また、送り要素４の圧電素子の伸び位置により移
動体１とクランプブロック２間の接触面積が変化するた
め、クランプ要素３による挟持力が安定しない恐れもあ
った。更に、クランプブロック２が傾いたときを見込ん
でクランプブロック２と移動体１のクリアランスを調整
するため、クリアランスが大きくなりクランプ要素３の
伸び量が大きく必要となる恐れがあった。本発明はこの
ような従来の課題に鑑みてなされたもので、移動体とク
ランプブロック間のクリアランスを小さく、かつ移動体
の送り量及び挟持力を安定させた超精密位置決め装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため本発明（請求項
１）は、移動体の移動方向に配列した複数の送りユニッ
トで移動体を挟持しては移動方向に送るという一連の処
理を各送りユニット毎に交互に繰り返し行う超精密位置
決め装置において、前記送りユニットは一対の固定ブロ
ックと、該固定ブロックの第１の端部に一端部を固着し
前記移動体の移動方向に圧電素子を積層した一対の送り
要素と、該送り要素の他端部に固着し前記移動体を挟持
する一対のクランプブロックと、該クランプブロックの
別端部若しくは前記固定ブロックの第２の端部の何れか
一方と一端部を固着し前記移動体の移動方向と垂直な方
向に圧電素子を積層した一対のクランプ要素と、該クラ
ンプ要素の他端部と前記クランプブロックの別端部若し
くは前記固定ブロックの第２の端部の接する部位に前記
移動体の移動方向に前記クランプ要素の他端部若しくは
前記クランプブロックの別端部を滑動自在な一対の滑動
手段を備えて構成した。
１）は、移動体の移動方向に配列した複数の送りユニッ
トで移動体を挟持しては移動方向に送るという一連の処
理を各送りユニット毎に交互に繰り返し行う超精密位置
決め装置において、前記送りユニットは一対の固定ブロ
ックと、該固定ブロックの第１の端部に一端部を固着し
前記移動体の移動方向に圧電素子を積層した一対の送り
要素と、該送り要素の他端部に固着し前記移動体を挟持
する一対のクランプブロックと、該クランプブロックの
別端部若しくは前記固定ブロックの第２の端部の何れか
一方と一端部を固着し前記移動体の移動方向と垂直な方
向に圧電素子を積層した一対のクランプ要素と、該クラ
ンプ要素の他端部と前記クランプブロックの別端部若し
くは前記固定ブロックの第２の端部の接する部位に前記
移動体の移動方向に前記クランプ要素の他端部若しくは
前記クランプブロックの別端部を滑動自在な一対の滑動
手段を備えて構成した。
【０００８】また、本発明（請求項２）は、前記滑動手
段は、前記クランプブロックの別端部若しくは前記固定
ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他端部の両
端部とも接面が平面であるよう構成した。
段は、前記クランプブロックの別端部若しくは前記固定
ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他端部の両
端部とも接面が平面であるよう構成した。
【０００９】更に、本発明（請求項３）は、前記滑動手
段は、前記クランプブロックの別端部若しくは前記固定
ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他端部の何
れか一方の端部に前記移動体の移動方向に案内溝を刻設
し、他方の端部に該案内溝により案内される突設部を配
設して構成した。
段は、前記クランプブロックの別端部若しくは前記固定
ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他端部の何
れか一方の端部に前記移動体の移動方向に案内溝を刻設
し、他方の端部に該案内溝により案内される突設部を配
設して構成した。
【００１０】更に、本発明（請求項４）は、前記滑動手
段は、前記クランプブロックの別端部若しくは前記固定
ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他端部の何
れか一方の端部に転がり軸受けを備えて構成した。
段は、前記クランプブロックの別端部若しくは前記固定
ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他端部の何
れか一方の端部に転がり軸受けを備えて構成した。
【００１１】更に、本発明（請求項５）は、前記クラン
プブロックの別端部若しくは前記固定ブロックの第２の
端部と前記クランプ要素の他端部の何れか他方の端部に
前記移動体の移動方向に案内溝を刻設し、該案内溝によ
り前記転がり軸受けが案内されるよう構成した。
プブロックの別端部若しくは前記固定ブロックの第２の
端部と前記クランプ要素の他端部の何れか他方の端部に
前記移動体の移動方向に案内溝を刻設し、該案内溝によ
り前記転がり軸受けが案内されるよう構成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本発明の第１実施形態を示す図１に
おいて、固定ブロック５の一つの端部（第１の端部に相
当する）に移動体１の移動方向に圧電素子を積層した送
り要素４の一端部が固着されている。送り要素４の他端
部にはクランプブロック２が固着されている。そして、
クランプブロック２の別端部には移動体１の移動方向と
垂直な方向に圧電素子を積層したクランプ要素３の一端
部が固着されている。クランプ要素３の他端部と固定ブ
ロック５の別の端部（第２の端部に相当する）の接する
部位６ａは、両端部とも接面が平面であり固定ブロック
５の平面上をクランプ要素３の他端部が移動体１の移動
方向に滑動自在な様になっているもので、滑動手段に相
当する。
基づいて説明する。本発明の第１実施形態を示す図１に
おいて、固定ブロック５の一つの端部（第１の端部に相
当する）に移動体１の移動方向に圧電素子を積層した送
り要素４の一端部が固着されている。送り要素４の他端
部にはクランプブロック２が固着されている。そして、
クランプブロック２の別端部には移動体１の移動方向と
垂直な方向に圧電素子を積層したクランプ要素３の一端
部が固着されている。クランプ要素３の他端部と固定ブ
ロック５の別の端部（第２の端部に相当する）の接する
部位６ａは、両端部とも接面が平面であり固定ブロック
５の平面上をクランプ要素３の他端部が移動体１の移動
方向に滑動自在な様になっているもので、滑動手段に相
当する。
【００１３】次に動作を説明する。かかる構成によれ
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部は
移動体１の移動方向に固定ブロック５の平面上を滑動す
る。このことにより、移動体１とクランプブロック２と
の接触部の角度が変化することは無くなり、送り要素４
の圧電素子の伸び量をそのまま移動体１の送り量にする
ことが出来る。従って、移動体１の送り制御は移動体１
の位置検出をしながらのフィードバック制御によらずと
もオープンループでの正確な制御が可能となる。また、
クランプ要素３及び送り要素４の圧電素子が積層方向か
ら歪むことが無くなるため、圧電素子の寿命を延ばせ
る。更に、クランプブロック２と移動体１間のクリアラ
ンスを小さく出来るため、クランプ要素３の伸縮量は減
りクランプ要素３の寿命が延び、かつクランプ要素３の
剛性を高められる。更に、クランプ要素３が横滑りする
ためクランプブロック２と移動体１間の接触状態が送り
要素４の圧電素子の伸び量如何にかかわらず一定となり
クランプ要素３による挟持力が安定する。なお、本実施
形態では固定ブロック５等の材質をステンレスとした
が、クランプ要素３の他端部と固定ブロック５間の滑り
摩擦を考慮して別の材質に変えてもよい。更に、接触面
に潤滑油を供給する様にしてもよい。
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部は
移動体１の移動方向に固定ブロック５の平面上を滑動す
る。このことにより、移動体１とクランプブロック２と
の接触部の角度が変化することは無くなり、送り要素４
の圧電素子の伸び量をそのまま移動体１の送り量にする
ことが出来る。従って、移動体１の送り制御は移動体１
の位置検出をしながらのフィードバック制御によらずと
もオープンループでの正確な制御が可能となる。また、
クランプ要素３及び送り要素４の圧電素子が積層方向か
ら歪むことが無くなるため、圧電素子の寿命を延ばせ
る。更に、クランプブロック２と移動体１間のクリアラ
ンスを小さく出来るため、クランプ要素３の伸縮量は減
りクランプ要素３の寿命が延び、かつクランプ要素３の
剛性を高められる。更に、クランプ要素３が横滑りする
ためクランプブロック２と移動体１間の接触状態が送り
要素４の圧電素子の伸び量如何にかかわらず一定となり
クランプ要素３による挟持力が安定する。なお、本実施
形態では固定ブロック５等の材質をステンレスとした
が、クランプ要素３の他端部と固定ブロック５間の滑り
摩擦を考慮して別の材質に変えてもよい。更に、接触面
に潤滑油を供給する様にしてもよい。
【００１４】次に、第１実施形態の別構成図を図２に示
す。図１と同一要素のものについては同一符号を付して
説明は省略する。図２において、クランプ要素３の一端
部と固定ブロック５の一つの端部（第２の端部に相当す
る）は固着されている。そして、クランプ要素３の他端
部とクランプブロック２の別端部の接する部位６ｂは、
両端部とも接面が平面でありクランプ要素３の他端部の
平面上をクランプブロック２が移動体１の移動方向に滑
動自在な様になっているもので、滑動手段に相当する。
次に動作を説明する。かかる構成によれば、送り要素４
の伸縮によりクランプブロック２は移動体１の移動方向
にクランプ要素３の他端部の平面上を滑動する。このこ
とにより、前述した効果と同様の効果を得ることが出来
る。
す。図１と同一要素のものについては同一符号を付して
説明は省略する。図２において、クランプ要素３の一端
部と固定ブロック５の一つの端部（第２の端部に相当す
る）は固着されている。そして、クランプ要素３の他端
部とクランプブロック２の別端部の接する部位６ｂは、
両端部とも接面が平面でありクランプ要素３の他端部の
平面上をクランプブロック２が移動体１の移動方向に滑
動自在な様になっているもので、滑動手段に相当する。
次に動作を説明する。かかる構成によれば、送り要素４
の伸縮によりクランプブロック２は移動体１の移動方向
にクランプ要素３の他端部の平面上を滑動する。このこ
とにより、前述した効果と同様の効果を得ることが出来
る。
【００１５】次に、本発明の第２実施形態を図３に基づ
き説明する。尚、図１と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。図３において、クランプ
ブロック２の別端部とクランプ要素３の一端部は固着さ
れている。クランプ要素３の他端部と固定ブロック５の
別の端部（第２の端部に相当する）の接する部位には、
固定ブロック５の別の端部に移動体１の移動方向にＶ字
型に案内溝７ａが刻設されている。クランプ要素３の他
端部には、案内溝７ａにより案内される突設部８ａが設
けられている。突設部８ａと案内溝７ａとは、突設部８
ａが案内溝７ａの内面を移動体１の移動方向に滑動自在
な様になっているもので、滑動手段に相当する。
き説明する。尚、図１と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。図３において、クランプ
ブロック２の別端部とクランプ要素３の一端部は固着さ
れている。クランプ要素３の他端部と固定ブロック５の
別の端部（第２の端部に相当する）の接する部位には、
固定ブロック５の別の端部に移動体１の移動方向にＶ字
型に案内溝７ａが刻設されている。クランプ要素３の他
端部には、案内溝７ａにより案内される突設部８ａが設
けられている。突設部８ａと案内溝７ａとは、突設部８
ａが案内溝７ａの内面を移動体１の移動方向に滑動自在
な様になっているもので、滑動手段に相当する。
【００１６】次に動作を説明する。かかる構成によれ
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部に
設けられた突設部８ａは案内溝７ａの内面を移動体１の
移動方向に滑動する。このことにより、第１実施形態と
同様の効果を得ることが出来る他、案内溝７ａにより突
設部８ａが案内されるため第１実施形態より移動体１の
移動方向に正確に滑動出来る。また、第１実施形態では
クランプ要素３と送り要素４及びクランプブロック２
（挟持中の場合には移動体１の一部重量も含む）の重量
は、固定ブロック５の一つの端部（第１の端部）と送り
要素４の一端部との固着された部分のみで支持している
が、第２実施形態では突設部８ａが案内溝７ａの内面に
接する部分でも支持することになるため、移動体１の安
定した移動を確保出来る。なお、本実施形態では固定ブ
ロック５の別の端部（第２の端部）に案内溝７ａを配設
し、クランプ要素３の他端部には突設部８ａを設けて構
成したが、クランプ要素３の他端部に案内溝７ａを配設
し、固定ブロック５の別の端部に突設部８ａを設けて構
成してもよい。この場合でも同様の効果を得ることが出
来る。また、案内溝７ａの溝はＶ字型に刻設したが、Ｕ
字型や四角形等でもよい。
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部に
設けられた突設部８ａは案内溝７ａの内面を移動体１の
移動方向に滑動する。このことにより、第１実施形態と
同様の効果を得ることが出来る他、案内溝７ａにより突
設部８ａが案内されるため第１実施形態より移動体１の
移動方向に正確に滑動出来る。また、第１実施形態では
クランプ要素３と送り要素４及びクランプブロック２
（挟持中の場合には移動体１の一部重量も含む）の重量
は、固定ブロック５の一つの端部（第１の端部）と送り
要素４の一端部との固着された部分のみで支持している
が、第２実施形態では突設部８ａが案内溝７ａの内面に
接する部分でも支持することになるため、移動体１の安
定した移動を確保出来る。なお、本実施形態では固定ブ
ロック５の別の端部（第２の端部）に案内溝７ａを配設
し、クランプ要素３の他端部には突設部８ａを設けて構
成したが、クランプ要素３の他端部に案内溝７ａを配設
し、固定ブロック５の別の端部に突設部８ａを設けて構
成してもよい。この場合でも同様の効果を得ることが出
来る。また、案内溝７ａの溝はＶ字型に刻設したが、Ｕ
字型や四角形等でもよい。
【００１７】次に、第２実施形態の別構成図を図４に示
す。図１と同一要素のものについては同一符号を付して
説明は省略する。図４において、クランプ要素３の一端
部と固定ブロック５の一つの端部（第２の端部に相当す
る）は固着されている。そして、クランプ要素３の他端
部とクランプブロック２の別端部の接する部位には、ク
ランプブロック２の別端部に移動体１の移動方向にＶ字
型に案内溝７ｂが刻設されている。クランプ要素３の他
端部には、案内溝７ｂにより案内される突設部８ｂが設
けられている。突設部８ｂと案内溝７ｂとは、突設部８
ｂが案内溝７ｂの内面を移動体１の移動方向に滑動自在
な様になっているもので、滑動手段に相当する。
す。図１と同一要素のものについては同一符号を付して
説明は省略する。図４において、クランプ要素３の一端
部と固定ブロック５の一つの端部（第２の端部に相当す
る）は固着されている。そして、クランプ要素３の他端
部とクランプブロック２の別端部の接する部位には、ク
ランプブロック２の別端部に移動体１の移動方向にＶ字
型に案内溝７ｂが刻設されている。クランプ要素３の他
端部には、案内溝７ｂにより案内される突設部８ｂが設
けられている。突設部８ｂと案内溝７ｂとは、突設部８
ｂが案内溝７ｂの内面を移動体１の移動方向に滑動自在
な様になっているもので、滑動手段に相当する。
【００１８】次に動作を説明する。かかる構成によれ
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部に
設けられた突設部８ｂは案内溝７ｂの内面を移動体１の
移動方向に滑動する。このことにより、前述と同様の効
果を得ることが出来る。なお、この場合クランプ要素３
の他端部に設けられた突設部８ｂが、クランプブロック
２に刻設された案内溝７ｂの内面と接する部分で送り要
素４及びクランプブロック２（挟持中の場合には移動体
１の一部重量も含む）の重量を支持することになるた
め、移動体１の安定した移動を確保出来る。なお、本実
施形態ではクランプブロック２に案内溝７ｂを配設し、
クランプ要素３の他端部には突設部８ｂを設けて構成し
たが、クランプ要素３の他端部に案内溝７ｂを配設し、
クランプブロック２に突設部８ｂを設けて構成してもよ
い。この場合でも同様の効果を得ることが出来る。
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部に
設けられた突設部８ｂは案内溝７ｂの内面を移動体１の
移動方向に滑動する。このことにより、前述と同様の効
果を得ることが出来る。なお、この場合クランプ要素３
の他端部に設けられた突設部８ｂが、クランプブロック
２に刻設された案内溝７ｂの内面と接する部分で送り要
素４及びクランプブロック２（挟持中の場合には移動体
１の一部重量も含む）の重量を支持することになるた
め、移動体１の安定した移動を確保出来る。なお、本実
施形態ではクランプブロック２に案内溝７ｂを配設し、
クランプ要素３の他端部には突設部８ｂを設けて構成し
たが、クランプ要素３の他端部に案内溝７ｂを配設し、
クランプブロック２に突設部８ｂを設けて構成してもよ
い。この場合でも同様の効果を得ることが出来る。
【００１９】次に、本発明の第３実施形態を図５に基づ
き説明する。尚、図１と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。図５において、クランプ
ブロック２の別端部とクランプ要素３の一端部は固着さ
れている。クランプ要素３の他端部と固定ブロック５の
別の端部（第２の端部に相当する）の接する部位には、
クランプ要素３の他端部は平面とし、固定ブロック５の
別の端部に移動体１の移動方向に回動自在な針状軸受１
０ａが配設されている。針状軸受１０ａは、滑動手段に
相当する。
き説明する。尚、図１と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。図５において、クランプ
ブロック２の別端部とクランプ要素３の一端部は固着さ
れている。クランプ要素３の他端部と固定ブロック５の
別の端部（第２の端部に相当する）の接する部位には、
クランプ要素３の他端部は平面とし、固定ブロック５の
別の端部に移動体１の移動方向に回動自在な針状軸受１
０ａが配設されている。針状軸受１０ａは、滑動手段に
相当する。
【００２０】次に動作を説明する。かかる構成によれ
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部は
針状軸受１０ａの上を移動体１の移動方向に滑動する。
このことにより、第１実施形態と同様の効果を得ること
が出来る。なお、クランプ要素３の他端部にかかる摩擦
係数は、第１実施形態が滑り摩擦であるのに対し、第３
実施形態は転がり摩擦によるため摩擦による影響は小さ
くなる。また、本実施形態では固定ブロック５の別の端
部に針状軸受１０ａを配設したが、クランプ要素３の他
端部に配設してもよい。更に、固定ブロック５の別の端
部とクランプ要素３の一端部を固着した場合には、クラ
ンプブロック２の別端部若しくはクランプ要素３の他端
部に針状軸受を配設してもよい。この場合でも同様の効
果を得ることが出来る。
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部は
針状軸受１０ａの上を移動体１の移動方向に滑動する。
このことにより、第１実施形態と同様の効果を得ること
が出来る。なお、クランプ要素３の他端部にかかる摩擦
係数は、第１実施形態が滑り摩擦であるのに対し、第３
実施形態は転がり摩擦によるため摩擦による影響は小さ
くなる。また、本実施形態では固定ブロック５の別の端
部に針状軸受１０ａを配設したが、クランプ要素３の他
端部に配設してもよい。更に、固定ブロック５の別の端
部とクランプ要素３の一端部を固着した場合には、クラ
ンプブロック２の別端部若しくはクランプ要素３の他端
部に針状軸受を配設してもよい。この場合でも同様の効
果を得ることが出来る。
【００２１】次に、本発明の第４実施形態を図６に基づ
き説明する。図１と同一要素のものについては同一符号
を付して説明は省略する。図６において、クランプ要素
３の他端部と固定ブロック５の別の端部（第２の端部に
相当する）の接する部位には、クランプ要素３の他端部
は平面とし、固定ブロック５の別の端部に移動体１の移
動方向に回動自在な球軸受１１ａが配設されている。球
軸受１１ａは、滑動手段に相当する。また、球軸受及び
前述した針状軸受は転がり軸受けに相当する。
き説明する。図１と同一要素のものについては同一符号
を付して説明は省略する。図６において、クランプ要素
３の他端部と固定ブロック５の別の端部（第２の端部に
相当する）の接する部位には、クランプ要素３の他端部
は平面とし、固定ブロック５の別の端部に移動体１の移
動方向に回動自在な球軸受１１ａが配設されている。球
軸受１１ａは、滑動手段に相当する。また、球軸受及び
前述した針状軸受は転がり軸受けに相当する。
【００２２】次に動作を説明する。かかる構成によれ
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部は
球軸受１１ａの上を移動体１の移動方向に滑動する。こ
のことにより、前述と同様の効果を得ることが出来る。
なお、本実施形態では固定ブロック５の別の端部に球軸
受１１ａを配設したが、クランプ要素３の他端部に配設
してもよい。更に、固定ブロック５の別の端部とクラン
プ要素３の一端部を固着した場合には、クランプブロッ
ク２の別端部若しくはクランプ要素３の他端部に球軸受
を配設してもよい。この場合でも同様の効果を得ること
が出来る。
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部は
球軸受１１ａの上を移動体１の移動方向に滑動する。こ
のことにより、前述と同様の効果を得ることが出来る。
なお、本実施形態では固定ブロック５の別の端部に球軸
受１１ａを配設したが、クランプ要素３の他端部に配設
してもよい。更に、固定ブロック５の別の端部とクラン
プ要素３の一端部を固着した場合には、クランプブロッ
ク２の別端部若しくはクランプ要素３の他端部に球軸受
を配設してもよい。この場合でも同様の効果を得ること
が出来る。
【００２３】次に、本発明の第５実施形態を図７に基づ
き説明する。尚、図１と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。図７において、クランプ
ブロック２の別端部とクランプ要素３の一端部は固着さ
れている。クランプ要素３の他端部と固定ブロック５の
別の端部（第２の端部に相当する）の接する部位には、
固定ブロック５の別の端部に移動体１の移動方向に回動
自在な針状軸受１０ａが配設されている。クランプ要素
３の他端部には、移動体１の移動方向に案内溝９ａが四
角形状に刻設されている。針状軸受１０ａと案内溝９ａ
とは、案内溝９ａが針状軸受１０ａ上を移動体１の移動
方向に滑動自在に案内されるもので、滑動手段に相当す
る。
き説明する。尚、図１と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。図７において、クランプ
ブロック２の別端部とクランプ要素３の一端部は固着さ
れている。クランプ要素３の他端部と固定ブロック５の
別の端部（第２の端部に相当する）の接する部位には、
固定ブロック５の別の端部に移動体１の移動方向に回動
自在な針状軸受１０ａが配設されている。クランプ要素
３の他端部には、移動体１の移動方向に案内溝９ａが四
角形状に刻設されている。針状軸受１０ａと案内溝９ａ
とは、案内溝９ａが針状軸受１０ａ上を移動体１の移動
方向に滑動自在に案内されるもので、滑動手段に相当す
る。
【００２４】次に動作を説明する。かかる構成によれ
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部に
設けられた案内溝９ａは針状軸受１０ａ上を移動体１の
移動方向に滑動する。このことにより、第３実施形態と
同様の効果を得ることが出来る他、針状軸受１０ａによ
り案内溝９ａが案内されるため第３実施形態より移動体
１の移動方向に正確に滑動出来る。また、第３実施形態
ではクランプ要素３と送り要素４及びクランプブロック
２（挟持中の場合には移動体１の一部重量も含む）の重
量は、固定ブロック５の一つの端部（第１の端部）と送
り要素４の一端部との固着された部分のみで支持してい
るが、第５実施形態では針状軸受１０ａが案内溝９ａの
内面に接する部分でも支持することになるため、移動体
１の安定した移動を確保出来る。
ば、送り要素４の伸縮によりクランプ要素３の他端部に
設けられた案内溝９ａは針状軸受１０ａ上を移動体１の
移動方向に滑動する。このことにより、第３実施形態と
同様の効果を得ることが出来る他、針状軸受１０ａによ
り案内溝９ａが案内されるため第３実施形態より移動体
１の移動方向に正確に滑動出来る。また、第３実施形態
ではクランプ要素３と送り要素４及びクランプブロック
２（挟持中の場合には移動体１の一部重量も含む）の重
量は、固定ブロック５の一つの端部（第１の端部）と送
り要素４の一端部との固着された部分のみで支持してい
るが、第５実施形態では針状軸受１０ａが案内溝９ａの
内面に接する部分でも支持することになるため、移動体
１の安定した移動を確保出来る。
【００２５】なお、本実施形態では固定ブロック５の別
の端部（第２の端部）に針状軸受１０ａを配設し、クラ
ンプ要素３の他端部には案内溝９ａを設けて構成した
が、クランプ要素３の他端部に針状軸受１０ａを配設
し、固定ブロック５の別の端部に案内溝９ａを設けて構
成してもよい。この場合でも同様の効果を得ることが出
来る。更に、固定ブロック５の別の端部とクランプ要素
３の一端部を固着した場合には、クランプブロック２の
別端部若しくはクランプ要素３の他端部に針状軸受若し
くは案内溝を配設してもよい。この場合でも、前述と同
様の効果を得ることが出来る。なお、この場合クランプ
要素３の他端部に設けられた針状軸受（若しくは案内
溝）が、クランプブロック２に刻設された案内溝の内面
（若しくは針状軸受）と接する部分で送り要素４及びク
ランプブロック２（挟持中の場合には移動体１の一部重
量も含む）の重量を支持することになるため、移動体１
の安定した移動を確保出来る。また、摩擦係数も転がり
摩擦により小さい。以上の第５実施形態で述べた案内溝
を配設する点は、第４実施形態の球軸受にも適用出来る
（図示省略）。この場合にも第５実施形態と同様の効果
を得ることが出来る。
の端部（第２の端部）に針状軸受１０ａを配設し、クラ
ンプ要素３の他端部には案内溝９ａを設けて構成した
が、クランプ要素３の他端部に針状軸受１０ａを配設
し、固定ブロック５の別の端部に案内溝９ａを設けて構
成してもよい。この場合でも同様の効果を得ることが出
来る。更に、固定ブロック５の別の端部とクランプ要素
３の一端部を固着した場合には、クランプブロック２の
別端部若しくはクランプ要素３の他端部に針状軸受若し
くは案内溝を配設してもよい。この場合でも、前述と同
様の効果を得ることが出来る。なお、この場合クランプ
要素３の他端部に設けられた針状軸受（若しくは案内
溝）が、クランプブロック２に刻設された案内溝の内面
（若しくは針状軸受）と接する部分で送り要素４及びク
ランプブロック２（挟持中の場合には移動体１の一部重
量も含む）の重量を支持することになるため、移動体１
の安定した移動を確保出来る。また、摩擦係数も転がり
摩擦により小さい。以上の第５実施形態で述べた案内溝
を配設する点は、第４実施形態の球軸受にも適用出来る
（図示省略）。この場合にも第５実施形態と同様の効果
を得ることが出来る。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
ランプ要素の他端部とクランプブロックの別端部若しく
は固定ブロックの第２の端部の接する部位に滑動手段を
備えたので、送り要素の伸び量がそのまま移動体の送り
量になる。また、クリアランスを小さく出来るのでクラ
ンプ要素の伸び量が小さくなり圧電素子の寿命が延ば
せ、剛性も高めることが出来る。更に、圧電素子に積層
方向と直角な方向の力が働かない点でも圧電素子の寿命
が延ばせる。クランプ要素による挟持力も送り要素の伸
び量如何にかかわらず安定させることが出来る。
ランプ要素の他端部とクランプブロックの別端部若しく
は固定ブロックの第２の端部の接する部位に滑動手段を
備えたので、送り要素の伸び量がそのまま移動体の送り
量になる。また、クリアランスを小さく出来るのでクラ
ンプ要素の伸び量が小さくなり圧電素子の寿命が延ば
せ、剛性も高めることが出来る。更に、圧電素子に積層
方向と直角な方向の力が働かない点でも圧電素子の寿命
が延ばせる。クランプ要素による挟持力も送り要素の伸
び量如何にかかわらず安定させることが出来る。
【００２７】
【図１】 本発明の第１実施形態の構成図
【図２】 本発明の第１実施形態の別構成図
【図３】 本発明の第２実施形態の構成図
【図４】 本発明の第２実施形態の別構成図
【図５】 本発明の第３実施形態の構成図
【図６】 本発明の第４実施形態の構成図
【図７】 本発明の第５実施形態の構成図
【図８】 超精密位置決め装置の全体構成図
【図９】 超精密位置決め装置（送りユニット３個）の
簡略構成図
簡略構成図
【図１０】 超精密位置決め装置の一周期分の制御パタ
ーンを示す図
ーンを示す図
【図１１】 送りユニットの静止状態における構成図
【図１２】 送りユニットの送り動作時の状態を示す図
１ 移動体 ２ クランプブロック ３ クランプ要素 ４ 送り要素 ５ 固定ブロック ６ 接面 ７ 案内溝 ８ 突設部 ９ 案内溝 １０ 針状軸受 １１ 球軸受
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (5)
- 【請求項１】 移動体の移動方向に配列した複数の送り
ユニットで移動体を挟持しては移動方向に送るという一
連の処理を各送りユニット毎に交互に繰り返し行う超精
密位置決め装置において、前記送りユニットは一対の固
定ブロックと、該固定ブロックの第１の端部に一端部を
固着し前記移動体の移動方向に圧電素子を積層した一対
の送り要素と、該送り要素の他端部に固着し前記移動体
を挟持する一対のクランプブロックと、該クランプブロ
ックの別端部若しくは前記固定ブロックの第２の端部の
何れか一方と一端部を固着し前記移動体の移動方向と垂
直な方向に圧電素子を積層した一対のクランプ要素と、
該クランプ要素の他端部と前記クランプブロックの別端
部若しくは前記固定ブロックの第２の端部の接する部位
に前記移動体の移動方向に前記クランプ要素の他端部若
しくは前記クランプブロックの別端部を滑動自在な一対
の滑動手段を備えて構成したことを特徴とする超精密位
置決め装置。 - 【請求項２】 前記滑動手段は、前記クランプブロック
の別端部若しくは前記固定ブロックの第２の端部と前記
クランプ要素の他端部の両端部とも接面が平面であるこ
とを特徴とする請求項１記載の超精密位置決め装置。 - 【請求項３】 前記滑動手段は、前記クランプブロック
の別端部若しくは前記固定ブロックの第２の端部と前記
クランプ要素の他端部の何れか一方の端部に前記移動体
の移動方向に案内溝を刻設し、他方の端部に該案内溝に
より案内される突設部を配設したことを特徴とする請求
項１記載の超精密位置決め装置。 - 【請求項４】 前記滑動手段は、前記クランプブロック
の別端部若しくは前記固定ブロックの第２の端部と前記
クランプ要素の他端部の何れか一方の端部に転がり軸受
けを備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の超
精密位置決め装置。 - 【請求項５】 前記クランプブロックの別端部若しくは
前記固定ブロックの第２の端部と前記クランプ要素の他
端部の何れか他方の端部に前記移動体の移動方向に案内
溝を刻設し、該案内溝により前記転がり軸受けが案内さ
れることを特徴とする請求項４記載の超精密位置決め装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111095A JP2952812B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 超精密位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111095A JP2952812B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 超精密位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285145A JPH09285145A (ja) | 1997-10-31 |
| JP2952812B2 true JP2952812B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=14552267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8111095A Expired - Fee Related JP2952812B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 超精密位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952812B2 (ja) |
-
1996
- 1996-04-09 JP JP8111095A patent/JP2952812B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09285145A (ja) | 1997-10-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |