JP6062305B2 - アクチュエータユニット - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータユニットに関する。

ステージなどを移動させるアクチュエータには、ベルトやガイドなどを用いて、モータの回転運動を直進運動に変換するものがある。

特許文献１には、水平方向に移動可能なテーブルを備えるステージ装置（アクチュエータ）において、モータの回転駆動によって移動しているテーブルの位置又は移動速度を検出し、検出した位置又は移動速度に基づいてモータの回転駆動を制御することによって、移動しているテーブルを制振する技術を開示している。

特開２００９−７１１７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、２軸以上の方向に移動させるために２つ以上のアクチュエータを組み合わせる（ユニット化する）場合に、アクチュエータのサイズを小型化することができない場合がある。また、特許文献１に開示されている技術では、テーブル及びモータ等を支持する支持部材とテーブルの移動方向を案内するガイド部材とが必要なため、アクチュエータのサイズが大型化する場合がある。更に、特許文献１に開示されている技術では、テーブルの位置を検出する検出部及び検出部を制御する制御部を有するため、アクチュエータのサイズを小型化することができない場合がある。

本発明は、このような事情の下に為され、空気圧又は油圧を用いて移動ベースを移動させるアクチュエータユニットであって、移動ベースを支持する支持部材と移動ベースの移動方向を案内するガイド部材とを一体化することで小型化されるアクチュエータユニットを提供することを目的とする。

本発明の一の態様によれば、空気圧若しくは油圧によって駆動されるアクチュエータユニットであって、内部に供給された流体の圧力に応じて伸縮する第１の伸縮部材と、前記第１の伸縮部材と異なる方向に伸縮する第２の伸縮部材と、前記第１の伸縮部材の一端に取り付けられた基準ベースと、前記第１の伸縮部材の他端に取り付けられ、前記第２の伸縮部材の一端を固定する第１の移動ベースと、前記第２の伸縮部材の他端に取り付けられた第２の移動ベースと、一端を前記基準ベースに固定され、他端で前記第１の移動ベースを支持する第１の支持部材と、一端を前記第１の移動ベースに固定され、他端で前記第２の移動ベースを支持する第２の支持部材とを有し、前記第１の支持部材は、前記第１の伸縮部材の伸縮によって移動する前記第１の移動ベースの移動方向を案内し、前記第２の支持部材は、前記第２の伸縮部材の伸縮によって移動する前記第２の移動ベースの移動方向を案内し、前記第１の移動ベースは、前記第２の移動ベースより面積が大きく、該第１の移動ベースに前記第２の伸縮部材の一端と前記第２の支持部材とが取り付けられ、前記第２の伸縮部材の他端は、前記第２の移動ベースを取り付けられ、前記第２の移動ベースは、前記第２の伸縮部材の伸縮時に、前記第２の支持部材により伸縮方向に支持されて案内される、ことを特徴とするアクチュエータユニットが提供される。前記第１の移動ベースは、開口部を有し、前記第２の移動ベースの一部は、前記開口部に貫通して配置される、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。前記第１の伸縮部材と前記第２の伸縮部材とは、前記第１の移動ベースを挟んで、前記第１の伸縮部材の伸縮方向に直列に配置されている、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。前記第１の支持部材は、螺旋形状の第１の弾性体を含み、前記第２の支持部材は、螺旋形状の第２の弾性体を含む、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の伸縮部材又は前記第２の伸縮部材の伸縮によって前記第１の移動ベース又は前記第２の移動ベースを移動させた場合に変位し、元の定常形状に戻ろうとする力を伸縮方向とは逆向きに発生させながら、発生させた力と前記第１の伸縮部材若しくは前記第２の伸縮部材の伸縮力とのつり合いによって該第１の伸縮部材の他端若しくは該第２の伸縮部材の他端の位置決めをする、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。前記第１の伸縮部材及び前記第２の伸縮部材は、蛇腹形状の外形、且つ、円形の断面形状を有し、前記蛇腹形状の外形を前記円形の断面形状の中心軸方向に変形することによって、前記圧力に応じて伸縮する、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。前記第１の伸縮部材の内部に円筒形状の外形を有する第１の流体供給部を更に有し、前記第１の流体供給部は、該第１の流体供給部の内部に前記中心軸方向及び前記円形断面の半径方向に開口した第１の通路を有し、該第１の通路を用いて前記流体を前記第１の伸縮部材の内部に供給し、前記第２の伸縮部材の内部に円筒形状の外形を有する第２の流体供給部を更に有し、前記第２の流体供給部は、該第２の流体供給部の内部に前記中心軸方向及び前記円形断面の半径方向に開口した第２の通路を有し、該第２の通路を用いて前記流体を前記第２の伸縮部材の内部に供給する、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。前記第１の流体供給部は、前記第１の伸縮部材の縮小時に、該第１の流体供給部の表面と前記第１の移動ベースとを接触させ、該第１の伸縮部材の縮小を制限し、前記第２の伸縮部材は、一側端部が前記第２の移動ベースを保持する保持部と接触して配置され、前記第２の移動ベースは前記保持部を介して前記第２の伸縮部材の移動により変位する、ことを特徴とするアクチュエータユニットであってもよい。

本発明に係るアクチュエータユニットによれば、移動ベースを支持する支持部材と移動ベースの移動方向を案内するガイド部材とを一体化することで小型化することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニットの一例を説明する概略外観斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニットの一例を説明する概略平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニットの内部を説明する概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニットの他の例（ヒンジ）を説明する概略外観斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニットの一例を説明する概略外観斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニットの一例を説明する概略側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニットの内部を説明する概略断面図である。 本発明の実施例に係る移動テーブルの例を説明する説明図である。

添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

実施形態に係るアクチュエータユニットを用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、以下に説明するアクチュエータユニット以外でも、空気圧若しくは油圧を用いて２軸方向以上に駆動するアクチュエータユニットであって、移動させる部材（ベースなど）を支持する支持部材と移動方向を案内する案内部材（ガイドなど）とを有するものであれば、いずれのものにも用いることができる。

本発明の実施形態に係るアクチュエータユニットを用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。

１．第１の実施形態（２つのアクチュエータを並列配置したアクチュエータユニット）
２．第２の実施形態（２つのアクチュエータを直列配置したアクチュエータユニット）
３．実施例（移動テーブル）
［１．第１の実施形態］
第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０を用いて、本発明を説明する。

図１乃至図３を用いて、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０の概略構成を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０の一例を説明する概略外観斜視図である。図２は、アクチュエータユニット１１０の一例を説明する概略平面図である。図３（ａ）は、アクチュエータユニット１１０の内部を説明する概略断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。図３（ｂ）は、アクチュエータユニット１１０の内部を説明する概略断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。

図１に示すように、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、２つのアクチュエータをユニット化したものであって、２つの伸縮部（後述する図３（ａ）の第１の伸縮部材１３ｚ、図３（ｂ）の第２の伸縮部材１３ｘ）によって２軸方向（図中のＺ方向、Ｘ方向）に駆動するものである。また、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、内部（第１の伸縮部材１３ｚ、第２の伸縮部材１３ｘの内部）に流体を夫々供給され、供給された流体の空気圧若しくは油圧によって夫々駆動される。

図１及び図３に示すように、アクチュエータユニット１１０は、本実施形態では、内部に供給された流体の圧力に応じて伸縮する第１の伸縮部材１３ｚと、第１の伸縮部材１３ｚと異なる方向に伸縮する第２の伸縮部材１３ｘと、を備える。また、アクチュエータユニット１１０は、第１の伸縮部材１３ｚの一端を固定された基準ベース１１と、第２の伸縮部材１３ｘを固定される第１の移動ベース１２ｚと、第２の伸縮部材１３ｘに取り付けられた第２の移動ベース１２ｘと、を備える。更に、アクチュエータユニット１１０は、第１の移動ベース１２ｚを支持する第１の支持部材１４ｚと、第２の移動ベース１２ｘを支持する第２の支持部材１４ｘと、を備える。

なお、本発明に係るアクチュエータユニット１１０に用いることができる流体とは、空気若しくは油、又は、工場エア若しくは作動油などがある。また、本発明に係るアクチュエータユニット１１０は、例えば第１の移動ベース１２ｚと第２の支持部材１４ｘとを一体で形成（製造）されるものであってもよい。アクチュエータユニット１１０は、例えば削り加工で一体形成されるものであってもよい。各部材同士を組み合わせて設計する場合は部品の取り付け精度の影響が大きいが、一体で形成（製造）することによってその影響を受けないようにできる。

基準ベース１１は、基準位置に配置され、アクチュエータ（ユニット）の駆動位置の基準となるものである。基準ベース１１は、図３（ａ）に示すように第１の伸縮部材１３ｚの一端（以下、「基準部」という。）１３ｚｂを固定する。基準ベース１１には、本実施形態では、略矩形の平板を用いる。また、基準ベース１１には、ステンレス若しくはチタンなどの部材を用いることができる。なお、基準ベース１１の形状及び材質は上記に示すものに限定されるものではない。

第１の移動ベース１２ｚは、基準ベース１１に対面して配置され、アクチュエータユニット１１０のＺ方向の駆動距離の基準となるものである。すなわち、第１の移動ベース１２ｚは、基準ベース１１に対して相対的に移動（離間又は接近）することによって、アクチュエータのＺ方向の駆動を実現する。第１の移動ベース１２ｚは、図３（ａ）に示すように第１の伸縮部材１３ｚの他端（以下、「移動部」という。）１３ｚｍに取り付けられる。第１の移動ベース１２ｚには、本実施形態では、略矩形の平板を用いる。また、第１の移動ベース１２ｚには、ステンレス若しくはチタンなどの部材を用いることができる。なお、第１の移動ベース１２ｚの形状及び材質は上記に示すものに限定されるものではない。第１の移動ベース１２ｚは、例えばＬ字形状の平板であってもよい。

第２の移動ベース１２ｘは、アクチュエータユニット１１０のＸ方向の駆動距離の基準となるものである。すなわち、第２の移動ベース１２ｘは、第１の移動ベース１２ｚに対して相対的に移動することによって、アクチュエータのＸ方向の駆動を実現する。第２の移動ベース１２ｘは、本実施形態では、図１に示すように第１の移動ベース１２ｚの開口部１２ｘａに貫通して配置されている。また、第２の移動ベース１２ｘは、後述する第２の伸縮部材１３ｘによって、第１の移動ベース１２ｚの外形表面と同一平面上でＸ方向に案内される。

第２の移動ベース１２ｘの一部（貫通させる部分）には、本実施形態では、開口部１２ｘａの直径より小さい直径の略円形の平板を用いる。また、第２の移動ベース１２ｘには、ステンレス若しくはチタンなどの部材を用いることができる。なお、第２の移動ベース１２ｘの形状及び材質は上記に示すものに限定されるものではない。

本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、図１に示すように第１の伸縮部材１３ｚと第２の伸縮部材１３ｘとを第１の移動ベース１２ｚの下面１２ｚａ（一の表面）に、並んで配置する。これにより、アクチュエータユニット１１０は、Ｚ方向を鉛直方向とした場合にその重心を低くすることができ、且つ、Ｚ方向のサイズを小さくすることができる。また、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、第１の移動ベース１２ｚの開口部１２ｘａに第２の移動ベース１２ｘを配置することにより、後述する第１の伸縮部材１３ｚと近接した位置に第２の移動ベース１２ｘを配置することができる。

すなわち、第１の移動ベース１２ｚの面積を第２の移動ベース１２ｘの面積より大きくして、第１の移動ベース１２ｚの裏面に第２の伸縮部材１３ｘを取り付け、第１の移動ベース１２ｚの開部口１２ｘａから第２の移動ベース１３ｘの一部を貫通させる。これによって、互いの駆動ポイント（伸縮によって移動させる部位）が近くなる。

第１の移動ベース１２ｚをＬ字形状にして、Ｌ字の側面に第２の支持部材１４ｘを固定する選択肢も考えられる。しかし、この場合は、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０と比較して、二つのアクチュエータ（第１の伸縮部材１３ｚと第２の伸縮部材１３ｘと）が離れてしまう。遠くなるに従って、モーメントが大きくなる。すなわち、近くのほうが好ましい。

また、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、二つのアクチュエータ（第１の伸縮部材１３ｚ及び第２の伸縮部材１３ｘ）を第１の移動ベース１２ｚに両方固定している。この構成によって剛性確保が容易となり、取り付け精度も確保できる。

ちなみに、第２の実施形態に係るアクチュエータユニット１２０（図５）の場合は重心が高くなるので、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０の方が先端が振れる等の安定性について精度が向上する。

第１の伸縮部材１３ｚは、内部に供給された流体の圧力に応じて伸縮して、アクチュエータユニット１１０をＺ方向に駆動させる部材である。第１の伸縮部材１３ｚは、基準ベース１１に対して相対的に第１の移動ベース１２ｚを移動方向（図１のＺ方向）に移動することによって、流体の圧力を機械的な往復運動に変換する。

また、第１の伸縮部材１３ｚは、本実施形態では、蛇腹形状の外形、且つ、円形の断面形状を有する蛇腹部１３ｚＪ（図３（ａ））を備える。第１の伸縮部材１３ｚは、供給口１６ｚから流体を供給されたときに（図３（ａ）のＦｉｎｚ）、供給された流体の圧力を基準ベース１１と第１の移動ベース１２ｚとが離間する方向に作用させ、その結果、蛇腹部１３ｚＪを円形の断面形状の中心軸方向（Ｚ方向）に変形（伸縮）する。このとき、第１の伸縮部材１３ｚは、流体の圧力と後述する第１の支持部材１４ｚの弾性変形によって発生する力とがつり合う状態となるように、第１の伸縮部材１３ｚの伸縮量が決定される。これにより、アクチュエータユニット１１０は、内部に供給された流体の圧力に応じて駆動（伸縮）することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０（第１の伸縮部材１３ｚ）は、Ｚ方向に対して、例えば０ｍｍから１０ｍｍの範囲を駆動範囲（伸縮範囲）とすることができる。また、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０（第１の伸縮部材１３ｚ）は、供給する流体（の圧力）を制御することによって、Ｚ方向に対して、例えば０．１μｍの精度（分解能）で駆動（伸縮）することができる。

更に、第１の伸縮部材１３ｚは、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、その内部に円筒形状の外形を有する第１の流体供給部１３ｚＳを更に有する。第１の流体供給部１３ｚＳは、その内部に中心軸方向に開口した軸方向通路１３ｚＳｈ及び円形断面の半径方向に開口した半径方向通路１３ｚＳｒ（第１の通路）を有する。

第１の流体供給部１３ｚＳは、軸方向通路１３ｚＳｈ及び半径方向通路ｚ１３Ｓｒを用いて、アクチュエータユニット１１０の外部から流体をアクチュエータユニット１１０（第１の伸縮部材１３ｚ）の内部に供給する。ここで、流体供給部１３ｚＳは、複数の通路（軸方向通路１３ｚＳｈ及び半径方向通路ｚ１３Ｓｒ）を用いて第１の伸縮部材１３ｚの内部に一様に流体を供給することによって、流体の流入時の流体摩擦抵抗を低減することができる。また、第１の流体供給部１３ｚＳは、第１の伸縮部材１３ｚの縮小時に、第１の流体供給部１３ｚＳの上面と第１の伸縮部材１３ｚの上端１３ｚｃ（図３（ａ））とを接触させ、第１の伸縮部材１３ｚの縮小を制限する。すなわち、第１の流体供給部１３ｚＳは、第１の伸縮部材１３ｚの最小縮小時に、第１の伸縮部材１３ｚの縮小を制限するストッパとして機能する。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、第２の伸縮部材１３ｘを更に有する。すなわち、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、第１の伸縮部材１３ｚと第２の伸縮部材１３ｘとをユニット化し、２軸方向の駆動を可能としている。第２の伸縮部材１３ｘは、本実施形態では、第１の移動ベース１２ｚの下面１２ｚａに、第１の伸縮部材１３ｚと並んで配置されている。

図３（ｂ）に示すように、第２の伸縮部材１３ｘは、内部に供給された流体の圧力に応じて伸縮方向（Ｘ方向）に伸縮し、アクチュエータユニット１１０の第２の移動ベース１２ｘを移動方向（Ｘ方向）に移動させる。すなわち、第２の伸縮部材１３ｘは、第１の移動ベース１２ｚに対して第２の移動ベース１２ｘを相対的に移動する。

具体的には、第２の伸縮部材１３ｘは、図３（ｂ）に示すように、蛇腹形状の外形、且つ、円形の断面形状を有する蛇腹部１３ｘＪを備える。第２の伸縮部材１３ｘは、第１の伸縮部材１３ｚと同様に、その内部に円筒形状の外形を有する第２の流体供給部１３ｘＳを更に有する。

第２の流体供給部１３ｘＳは、その内部に中心軸方向に開口した軸方向通路１３ｘＳｈ及び円形断面の半径方向に開口した半径方向通路１３ｘＳｒ（第２の通路）を有する。第２の伸縮部材１３ｘは、供給口１６ｘから流体を供給されたときに（図３（ｂ）のＦｉｎｘ）、供給された流体の圧力をＸ方向に作用させ、その結果、第２の移動ベース１２ｘに接続されている蛇腹部１３ｘＪをその円形の断面形状の中心軸方向（Ｘ方向）に変形する。このとき、第２の伸縮部材１３ｘは、流体の圧力と後述する第２の支持部材１４ｘ（図３（ｂ））の弾性変形によって発生する力とがつり合う状態となるように、第２の伸縮部材１３ｘの伸縮量が決定される。これにより、アクチュエータユニット１１０は、内部に供給された流体の圧力に応じて、第２の移動ベース１２ｘと第１の移動ベース１２ｚ（の開口部１２ｘａ）との相対的な位置関係を変化させるように駆動（伸縮）することができる。

第１の支持部材１４ｚは、第１の移動ベース１２ｚを支持する部材である。第１の支持部材１４ｚは、本実施形態では、螺旋形状の部材で、弾性変形可能な４つの第１の弾性体（例えばバネ）を用いる。すなわち、第１の支持部材２４は、弾性体Ａ１（図１及び図３（ａ）の１４ｚａ）、弾性体Ａ２（図１の１４ｚｂ）、弾性体Ａ３（図１の１４ｚｃ）、弾性体Ａ４（図３（ａ）の１４ｚｄ）で構成される。ここで、第１の支持部材１４ｚ（弾性体Ａ１等）は、その剛性を第１の伸縮部材１３ｚの剛性より大きくすることで、アクチュエータの駆動範囲（伸縮範囲）において変形し、ガイド機能（案内機能）を実現することができる。

図１に示すように、弾性体Ａ１（１４ｚａ）、弾性体Ａ２（１４ｚｂ）、弾性体Ａ３（１４ｚｃ）、弾性体Ａ４（１４ｚｄ）は、その一端（以下、「弾性体Ａ１の基準端部１４ｚａａ、弾性体Ａ２の基準端部１４ｚｂａ、弾性体Ａ３の基準端部１４ｚｃａ、弾性体Ａ４の基準端部１４ｚｄａ」という。）を基準ベース１１（第１の移動ベース１２ｚ）の矩形平板の四隅に固定されている。また、弾性体Ａ１（１４ｚａ）、弾性体Ａ２（１４ｚｂ）、弾性体Ａ３（１４ｚｃ）、弾性体Ａ４（１４ｚｄ）は、その他端（以下、「弾性体Ａ１の移動端部１４ｚａｂ、弾性体Ａ２の移動端部１４ｚｂｂ、弾性体Ａ３の移動端部１４ｚｃｂ、弾性体Ａ４の移動端部１４ｚｄｂ」という。）で第１の移動ベース１２ｚの矩形平板の四隅を支持する。即ち、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、基準ベース１１の外縁部（矩形の平板の四隅）に第１の支持部材１４を配置するので、略円筒形の第１の伸縮部材１３ｚが取り付けられた略矩形平板の基準ベース１１において、第１の伸縮部材１３ｚが配置されていない基準ベース１１の四隅を活用してアクチュエータユニット１１０を小型化することができる。

また、第１の支持部材１４ｚ（弾性体Ａ１等）は、第１の伸縮部材１３ｚの伸縮によって移動する第１の移動ベース１２ｚの移動方向を案内する。すなわち、第１の支持部材１４ｚは、第１の移動ベース１２ｚを支持する支持部材として機能するとともに、第１の移動ベース１２ｚの移動方向を案内するガイド部材として機能し、それらの機能（支持する機能と案内する機能）が共用されている。

これにより、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、第１の支持部材１４ｚを用いて、第１の移動ベース１２ｚを支持するとともに、第１の移動ベース１２ｚの移動方向を案内（アクチュエータユニット１１０の駆動方向を制限）することができるので、ガイド部材を新たに設ける必要がない。ガイド部材を新たに設ける必要がないので、アクチュエータユニットを更に小型化することができる。

図３（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０は、第２の支持部材１４ｘを更に有する。なお、第２の支持部材１４ｘ及び前述の第２の伸縮部材１３ｘは、フレーム等を介して、第１の移動ベース１２ｚの裏面（図１の下面１２ｚａ）に取り付けられている。第２の伸縮部材１３ｘの一端は、当該フレーム等を介して第１の移動ベース１２ｚ取り付けられ、他端には第２移動ベースが設けられている。第２の移動ベース１２ｘは、第２の支持手段１４ｘにより伸縮方向に支持されて案内（ガイド）される。

第２の支持部材１４ｘは、本実施形態では、螺旋形状の部材で弾性変形可能な第２の弾性体（例えばバネ）を含む構成である。また、第２の弾性体（第２の支持部材１４ｘ）は、第２の伸縮部材１３ｘの伸縮方向（円形の断面形状の中心軸方向（Ｘ方向））に直列に配置されている。すなわち、第２の伸縮部材１３ｘの伸縮時に、第２の伸縮部材１３ｘの内部の流体の圧力と第２の弾性体（第２の支持部材１４ｘ）の弾性変形によって発生する力とがつり合う状態で伸縮量が決定される。

具体的には、第２の支持部材１４ｘは、図３（ｂ）に示すように、第２の弾性体として、第１バネ部１４ｘ−Ｓ１と第２バネ部１４ｘ−Ｓ２とを用いる。また、第２の支持部材１４ｘは、第１の移動ベース１２ｚに固定される第１固定部１４ｘ−ＳＰａ及び第２固定部１４ｘ−ＳＰｂと、第２の移動ベース１２ｘを保持する（に固定される）保持部１４ｘ−ＳＰｍと、を備える。

ここで、第２の移動ベース１２ｘを保持する（に固定される）保持部１４ｘ−ＳＰｍは、第２の伸縮部材１３ｘの可動部１３ｘｍと当接（接触して配置）されている。すなわち、保持部１４ｘ−ＳＰｍは、可動部１３ｘｍの移動（第２の伸縮部材１３ｘの蛇腹部１３ｘＪの伸縮）によって移動される。このとき、第２の移動ベース１２ｘは、保持部１４ｘ−ＳＰｍの移動により変位する。また、第１バネ部１４ｘ−Ｓ１と第２バネ部１４ｘ−Ｓ２とは、変位した方向とは逆の方向に力を発生し、発生した力を保持部１４ｘ−ＳＰｍに作用させて、発生した力と第２の伸縮部材１３ｘの伸縮力とがつり合った状態で停止する。なお、第２の支持部材１４ｘは第１固定部１４ｘ−ＳＰａ及び第２固定部１４ｘ−ＳＰｂによって第１の移動ベース１２ｚに固定されているため、第１の移動ベース１２ｚに対して保持部１４ｘ−ＳＰｍ（第２の移動ベース１２ｘ）のみを相対的に移動する。

これにより、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、第２の伸縮部材１３ｘの伸縮方向に第２の伸縮部材１３ｘと第２の支持部材１４ｘとを直列に配置することによって、第２の支持部材１４ｘの第２の弾性体（第１バネ部１４ｘ−Ｓ１及び第２バネ部１４ｘ−Ｓ２）の弾性変形によって発生する力を用いて第２の伸縮部材１３ｘの伸縮量を決定することができるとともに、保持部１４ｘ−ＳＰｍを用いて第２の移動ベース１２ｘを支持することができる。すなわち、アクチュエータユニット１１０によれば、第２の支持部材１４ｘによって、第２の移動ベース１２ｘの移動方向を案内（アクチュエータユニット１１０の駆動方向を制限）する機能と、第２の移動ベース１２ｘを支持する機能を兼用で発揮することができる。このため、アクチュエータユニット１１０によれば、第２の移動ベース１２ｘを案内する機能を発揮する部材と、第２の移動ベース１２ｘを支持する機能を発揮する部材とを一体化した第２の支持部材１４ｘを用いて、アクチュエータユニットを小型化することができる。

以上のとおり、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、第１の支持部材１４ｚを用いて、第１の移動ベース１２ｚを支持する部材と第１の移動ベース１２ｚの移動方向を案内する部材とを一体化しているので、アクチュエータユニットを小型化することができる。また、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、第２の支持部材１４ｘを用いて、第２の移動ベース１２ｘを支持する部材と第２の移動ベース１２ｘの移動方向を案内する部材とを一体化しているので、アクチュエータユニットを小型化することができる。すなわち、本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、第１の移動ベース１２ｚ及び第２の移動ベース１２ｘを案内するガイド部材を新たに設ける必要がなく、アクチュエータユニットを小型化することができる。また、アクチュエータユニット１１０によれば、第１の支持部材１４ｚ又は第２の支持部材１４ｘとして例えば複数のスプリングガイドのセットや複数の弾性ヒンジのセットを用いることによって、ヒステリシスのない伸縮性と、移動ベース１２の一方向への移動のみを許容するという機能を兼用で発揮することができる。

また、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、ベルトやガイドなどを用いてモータの回転運動を直進運動に変換するアクチュエータ（ユニット）と比較して、ベルト、ガイド及び駆動回路が必要でなく、アクチュエータユニットを容易に小型化することができる。本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、モータを用いたアクチュエータ（ユニット）と比較して、流体の圧力を用いるため発熱量が極端に少なく、高精度に駆動を制御することができる。本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、モータを用いたアクチュエータ（ユニット）と比較して、第１の支持部材１４ｚ及び第２の支持部材１４ｘの弾性変形を用いるため長時間の使用が可能であり、且つ、経年劣化の虞もない（寿命がない）。

更に、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、圧電素子を用いるアクチュエータ（ユニット）と比較して、駆動回路が必要でなく、アクチュエータユニットを容易に小型化することができる。本実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、圧電素子を用いるアクチュエータ（ユニット）と比較して、ヒステリシスが発生せず、アクチュエータユニットを容易に制御することができる。

すなわち、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、２軸以上の方向に移動させるために２つ以上のアクチュエータを組み合わせる（ユニット化する）場合に、アクチュエータユニットのサイズを小型化することができるという有利な効果を有する。また、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０によれば、小型化及び制御が容易のため、汎用性が高く、様々な用途に容易に適用することができる。

なお、アクチュエータユニット１１０は、第１の支持部材１４ｚとして、長手方向の外形が波形の円弧形状の部材（以下、「ヒンジ部材」という。）で、弾性変形可能な弾性体を用いてもよい。アクチュエータユニット１１０は、例えば図４に示すように、第１の支持部材１４ｚとして、第１のヒンジ部材１４ｈａ及び第２のヒンジ部材１４ｈｂを用いてもよい。ここで、第１のヒンジ部材１４ｈａ及び第２のヒンジ部材１４ｈｂは、基準ベース１１の対向する外縁に左右対称に取り付けられている。これにより、アクチュエータユニット１１０は、第１の伸縮部材１３ｚの伸縮時に、第１のヒンジ部材１４ｈａと第２のヒンジ部材１４ｈｂとを同等に変形させることができ、基準ベース１１に対する移動ベース１２ｚの移動の直進性を向上することができる。

また、アクチュエータユニット１１０は、伸縮部材の内部に、移動ベースの位置（駆動距離）を検出する検出部を更に有してもよい。検出部は、例えば移動ベースの移動に伴って移動される移動端子を備え、エンコーダを用いて移動端子の位置を検出することによって、移動ベースの位置（移動距離）を検出してもよい。なお、エンコーダの検出方法は、公知の技術を用いることができる。これにより、アクチュエータユニット１１０によれば、検出部（エンコーダ）を用いて移動ベースの位置（駆動距離）を検出することができるので、アクチュエータユニット１１０に供給する流体の流量（及び圧力）をフィードバック制御（ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｐ制御など）することによって、更に高精度にアクチュエータの駆動動作（駆動距離）を制御することができる。

また、アクチュエータユニット１１０は、移動ベースの最大離間距離（最大駆動距離）を制限する移動制限部材（ストッパ）を更に備えてもよい。移動制限部材は、基準ベース１１に一端を固定され、第１の移動ベース１２ｚが基準ベース１１から離間する方向に移動するときに、その他端で第１の移動ベース１２ｚの最大離間距離を制限する構成であってもよい。これにより、アクチュエータユニット１１０によれば、移動制限部材を用いて第１の移動ベース１２ｚの最大離間距離を設定（制限）することができる。なお、第１の移動ベース１２ｚの最小離間距離は、流体供給部（例えば図３の１３ｘＳ、１３ｚＳ）で設定（制限）される。

［２．第２の実施形態］
第２の実施形態に係るアクチュエータユニット１２０を用いて、本発明を説明する。

図５乃至図７を用いて、本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニット１２０の概略構成を説明する。ここで、図５は、本実施形態に係るアクチュエータユニット１２０の一例を説明する概略外観斜視図である。図６は、アクチュエータユニット１２０の一例を説明する概略側面図である。図７は、アクチュエータユニット１２０の内部を説明する概略断面図（図６のＡ−Ａ断面図）である。

なお、本実施形態に係るアクチュエータユニット１２０の構成は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０の構成と同様の部分があるため、異なる部分（第１の伸縮部材２３ｚの伸縮方向（Ｚ方向）に、第１の伸縮部材２３ｚと第２の伸縮部材２３ｘとが直列に配置されている部分）を主に説明する。

図５乃至図７に示すように、本実施形態に係るアクチュエータユニット１２０は、２つのアクチュエータをユニット化したものであって、２つの伸縮部（図中の第１の伸縮部材２３ｚ、第２の伸縮部材２３ｘ）によって２軸方向（図中のＺ方向とＸ方向）に駆動するものである。

具体的には、アクチュエータユニット１２０は、本実施形態では、図５乃至図７に示すように、内部に供給された流体の圧力に応じて（Ｚ方向に）伸縮する第１の伸縮部材２３ｚと、第１の伸縮部材２３ｚと異なる方向（Ｘ方向）に伸縮する第２の伸縮部材２３ｘと、を備える。また、アクチュエータユニット１２０は、第１の伸縮部材２３ｚの一端（以下、「基準部２３ｚｂ」という。）を固定された基準ベース２１と、第１の伸縮部材２３ｚの他端（以下、「移動部２３ｚｍ」という。）に取り付けられた第１の移動ベース２２ｚと、第２の伸縮部材２３ｘに取り付けられた第２の移動ベース２２ｘと、を備える。更に、アクチュエータユニット１２０は、第１の移動ベース２２ｚを支持する第１の支持部材２４ｚと、第２の移動ベース２２ｘを支持する第２の支持部材２４ｘと、を備える。

ここで、第１の伸縮部材２３ｚと第２の伸縮部材２３ｘとは、本実施形態では、第１の伸縮部材２３ｚの伸縮方向（Ｚ方向）に直列に配置されている。すなわち、アクチュエータユニット１２０は、２つの伸縮部（第１の伸縮部材２３ｚ、第２の伸縮部材２３ｘ）について、第２の伸縮部材２３ｘを第１の伸縮部材２３ｚの上方に搭載している。これにより、本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニット１２０によれば、アクチュエータユニットを配置するスペースを小さくすることができる。

なお、本実施形態に係るアクチュエータユニット１２０の各構成は、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０の各構成と基本的に同様のため、説明を省略する。

以上のとおり、本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニット１２０によれば、第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０と同様の効果を得ることができる。

また、本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータユニット１２０によれば、並列の場合（例えば第１の実施形態に係るアクチュエータユニット１１０）と比較して、アクチュエータユニットの幅方向のサイズをコンパクトにすることができる。

実施例に係る移動テーブル２００を用いて、本発明を説明する。なお、以下に説明する移動テーブル２００は実施形態に係るアクチュエータユニット（１１０又は１２０）を用いることができる適用例の一例であり、本発明に係るアクチュエータユニットは以下に示す適用例に限定されるものではない。

図８を用いて、本発明の実施例に係る移動テーブル２００の概略構成を説明する。ここで、図８は、本実施例に係る移動テーブル２００の概略平面図である。

図８に示すように、本実施例に係る移動テーブル２００は、基台Ｂｓ上に３つのアクチュエータユニット（１１０又は１２０）を配置されている。また、移動テーブル２００は、配置したアクチュエータユニット上にテーブルＴｂを搭載している。なお、本実施例に用いるアクチュエータユニットは、実施形態に係るアクチュエータユニットと同様のため、説明を省略する。

本実施例に係る移動テーブル２００は、３個のアクチュエータユニットを用いて、テーブルＴｂを移動することができる。すなわち、本実施例に係る移動テーブル２００は、３個のアクチュエータユニットの駆動の精度に応じて、テーブルＴｂの移動を高精度に制御することができる。なお、移動テーブル２００は、４個以上のアクチュエータユニットを用いる構成であってもよい。

本実施例に係る移動テーブル２００は、３個のアクチュエータユニットを用いて、例えばテーブルＴｂを鉛直方向（ｚ軸方向）に移動することができる。また、本実施例に係る移動テーブル２００は、３個のアクチュエータユニットを夫々異なる制御で駆動することで、例えばテーブルＴｂをθｘ、θｙ若しくはθｚ方向に回転し、その傾き、回転、チルトなどの姿勢を制御することができる。

以上のとおり、本発明の実施例に係る移動テーブル２００によれば、実施形態に係るアクチュエータユニット（１１０又は１２０）と同様の効果を得ることができる。

以上により、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態又は実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。

１１０，１２０ ： アクチュエータユニット
２００ ： 移動テーブル
１１，２１ ： 基準ベース
１２ｘ，１２ｚ，２２ｘ，２２ｚ ： 移動ベース
１２ｘａ ： 第２の移動ベースの開口部
１３ｘ，１３ｚ，２３ｘ，２３ｚ ： 伸縮部材
１３ｚｂ，２３ｚｂ ： 基準部（伸縮部材の一端）
１３ｚｍ，２３ｚｍ ： 移動部（伸縮部材の他端）
１３ｘＪ，１３ｚＪ，２３ｘＪ，２３ｚＪ ： 蛇腹変形部（ベローズなど）
１３ｘＳ，１３ｚＳ，２３ｘＳ，２３ｚＳ ： 流体供給部
１４ｘ，１４ｚ，２４ｘ，２４ｚ ： 支持部材（バネ、弾性ヒンジなど）
１４ｘ−Ｓ１ ： 第２の支持部材１４の第１バネ部
１４ｘ−Ｓ２ ： 第２の支持部材１４の第２バネ部
１４ｘ−ＳＰａ ： 第２の支持部材１４の第１固定部
１４ｘ−ＳＰｂ ： 第２の支持部材１４の第２固定部
１４ｘ−ＳＰｍ ： 第２の支持部材１４の保持部
１６ｘ，１６ｚ，２６ｘ，２６ｚ ： 供給口（供給プラグなど）

Claims (8)

1. 空気圧若しくは油圧によって駆動されるアクチュエータユニットであって、
   内部に供給された流体の圧力に応じて伸縮する第１の伸縮部材と、前記第１の伸縮部材と異なる方向に伸縮する第２の伸縮部材と、
   前記第１の伸縮部材の一端に取り付けられた基準ベースと、
   前記第１の伸縮部材の他端に取り付けられ、前記第２の伸縮部材の一端を固定する第１の移動ベースと、
   前記第２の伸縮部材の他端に取り付けられた第２の移動ベースと、
   一端を前記基準ベースに固定され、他端で前記第１の移動ベースを支持する第１の支持部材と、
   一端を前記第１の移動ベースに固定され、他端で前記第２の移動ベースを支持する第２の支持部材と
   を有し、
   前記第１の支持部材は、前記第１の伸縮部材の伸縮によって移動する前記第１の移動ベースの移動方向を案内し、
   前記第２の支持部材は、前記第２の伸縮部材の伸縮によって移動する前記第２の移動ベースの移動方向を案内し、
   前記第１の移動ベースは、前記第２の移動ベースより面積が大きく、該第１の移動ベースに前記第２の伸縮部材の一端と前記第２の支持部材とが取り付けられ、
   前記第２の伸縮部材の他端は、前記第２の移動ベースに取り付けられ、
   前記第２の移動ベースは、前記第２の伸縮部材の伸縮時に、前記第２の支持部材により伸縮方向に支持されて案内される、
   ことを特徴とするアクチュエータユニット。
2. 前記第１の移動ベースは、開口部を有し、
   前記第２の移動ベースの一部は、前記開口部に貫通して配置される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータユニット。
3. 前記第１の伸縮部材と前記第２の伸縮部材とは、前記第１の移動ベースを挟んで、前記第１の伸縮部材の伸縮方向に直列に配置されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータユニット。
4. 前記第１の支持部材は、螺旋形状の第１の弾性体を含み、
   前記第２の支持部材は、螺旋形状の第２の弾性体を含む、
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項のアクチュエータユニット。
5. 前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の伸縮部材又は前記第２の伸縮部材の伸縮によって前記第１の移動ベース又は前記第２の移動ベースを移動させた場合に変位し、元の定常形状に戻ろうとする力を伸縮方向とは逆向きに発生させながら、発生させた力と前記第１の伸縮部材、若しくは前記第２の伸縮部材の伸縮力とのつり合いによって該第１の伸縮部材の他端若しくは該第２の伸縮部材の他端の位置決めをする、
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
6. 前記第１の伸縮部材及び前記第２の伸縮部材は、蛇腹形状の外形、且つ、円形の断面形状を有し、前記蛇腹形状の外形を前記円形の断面形状の中心軸方向に変形することによって、前記圧力に応じて伸縮する、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
7. 前記第１の伸縮部材の内部に円筒形状の外形を有する第１の流体供給部を更に有し、
   前記第１の流体供給部は、該第１の流体供給部の内部に前記中心軸方向及び前記円形断面の半径方向に開口した第１の通路を有し、該第１の通路を用いて前記流体を前記第１の伸縮部材の内部に供給し、
   前記第２の伸縮部材の内部に円筒形状の外形を有する第２の流体供給部を更に有し、
   前記第２の流体供給部は、該第２の流体供給部の内部に前記中心軸方向及び前記円形断面の半径方向に開口した第２の通路を有し、該第２の通路を用いて前記流体を前記第２の伸縮部材の内部に供給する、
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
8. 前記第１の流体供給部は、前記第１の伸縮部材の縮小時に、該第１の流体供給部の表面と前記第１の移動ベースとを接触させ、該第１の伸縮部材の縮小を制限し、
   前記第２の伸縮部材は、一側端部が前記第２の移動ベースを保持する保持部と接触して配置され、前記第２の移動ベースは前記保持部を介して前記第２の伸縮部材の移動により変位する、
   ことを特徴とする、請求項７に記載のアクチュエータユニット。

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