JPH012845A - precision positioning device - Google Patents
precision positioning deviceInfo
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- JPH012845A JPH012845A JP62-159276A JP15927687A JPH012845A JP H012845 A JPH012845 A JP H012845A JP 15927687 A JP15927687 A JP 15927687A JP H012845 A JPH012845 A JP H012845A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、精密位置決め装置、さらに詳しくは、圧電
素子を使用した精密位置決め装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to precision positioning devices, and more particularly to precision positioning devices using piezoelectric elements.
従来の技術とその問題店
たとえば、半導体の製造装置や検査装置、磁気ディスク
装置や光デイスク装置または超精密鏡面加工装置などに
、圧電素子をアクチュエータとして使用した精密位置決
め装置が用いられている。これは、印加電圧の変化によ
る圧電素子の伸縮を利用したものであり、応答が早く、
印加電圧の制御のみで高い位置決め精度が得られるとい
う特徴を有する。ところが、圧電素子は引張方向の強度
が低く、圧電素子により移動テーブルなどの位置決め対
象部材を位置決めさせるには圧電素子に引張力が働かな
いように工夫する必要がある。このため、弾性ヒンジや
ばねなどを圧電素子と位置決め対象部材との間に介在さ
せ、圧電素子に引張力が作用しないようにして予圧をか
ける方法が広く用いられている。BACKGROUND OF THE INVENTION Precision positioning devices that use piezoelectric elements as actuators are used in, for example, semiconductor manufacturing equipment, inspection equipment, magnetic disk devices, optical disk devices, and ultra-precision mirror processing devices. This utilizes the expansion and contraction of a piezoelectric element due to changes in applied voltage, and has a fast response.
It has the characteristic that high positioning accuracy can be obtained only by controlling the applied voltage. However, the piezoelectric element has low strength in the tensile direction, and in order to use the piezoelectric element to position a member to be positioned, such as a moving table, it is necessary to take measures to prevent tensile force from acting on the piezoelectric element. For this reason, a method is widely used in which an elastic hinge, a spring, or the like is interposed between the piezoelectric element and the member to be positioned, and a preload is applied so that no tensile force is applied to the piezoelectric element.
しかしながら、このようにすると、装置の構造が複雑に
なるばかりでなく、圧電素子が圧縮方向で剛性大、その
逆方向では剛性小という傾向をもつため、全体の系とし
ての剛性が問題となることが多い。また、弾性ヒンジや
ばねにより一一度与えた予圧は、容品に調整することが
できない。However, this approach not only complicates the structure of the device, but also raises the issue of the rigidity of the entire system, as the piezoelectric element tends to have high rigidity in the compression direction and low rigidity in the opposite direction. There are many. Furthermore, the preload once applied by an elastic hinge or spring cannot be adjusted to suit the requirements.
この発明の目的は、上記の問題を解決した精密位置決め
装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a precision positioning device that solves the above problems.
問題点を解決するための手段
この発明による精密位置決め装置は、固定台の対向部分
に圧電素子が取付けられ、これらの圧電素子の間に位置
決め対象部材が直接取付けられていることを特徴とする
ものである。Means for Solving the Problems The precision positioning device according to the present invention is characterized in that piezoelectric elements are attached to opposing parts of a fixed base, and a member to be positioned is directly attached between these piezoelectric elements. It is.
作 用
固定台の対向部分に取付けられた圧電素子の間に位置決
め対象部材が挾まれているので、圧電素子の印加電圧を
制御することにより、圧電素子の予圧を簡単に調整する
ことができ、常に圧電素子に予圧を与えた状態で位置決
めを行なうことができる。このため、従来のような弾性
ヒンジやばねが不要であり、構造が簡単になる。Since the member to be positioned is sandwiched between the piezoelectric elements attached to the opposing parts of the fixing table, the preload of the piezoelectric element can be easily adjusted by controlling the voltage applied to the piezoelectric element. Positioning can be performed with a preload applied to the piezoelectric element at all times. This eliminates the need for conventional elastic hinges and springs, simplifying the structure.
また、位置決め対象部材を圧電素子により挾み込んで保
持するので、この位置決め対象部材を固定台に直接取付
けて摺動させるような必要がなくなり、機械的なスティ
ックスリップやバックラッシなどを考慮する必要がなく
、きわめて滑らかな精密位置決めが可能になる。また、
予圧の調整ができるので、位置決め対象部材や固定台の
熱膨脹などによる予圧変化にも敏速に対応した位置決め
も可能となる。さらに、予圧の調整により位置決め対象
部材の固有振動数を調整することができるので、振動や
音の対策にも効果を発揮する。In addition, since the object to be positioned is held between the piezoelectric elements, there is no need to attach the object to be positioned directly to a fixed base and allow it to slide, and there is no need to consider mechanical stick-slip or backlash. This enables extremely smooth and precise positioning. Also,
Since the preload can be adjusted, it is also possible to perform positioning that quickly responds to changes in preload due to thermal expansion of the member to be positioned or the fixing base. Furthermore, since the natural frequency of the member to be positioned can be adjusted by adjusting the preload, it is also effective as a countermeasure against vibration and noise.
実 施 例 第1図け、この発明の第1実施例を示す。Example FIG. 1 shows a first embodiment of the invention.
垂直断面路U形の固定台(lO)の垂直対向面(lOa
) (fob)に1対の圧電素子(11)(12)が対
向状に配置され、これらの圧電素子(11)(12)の
間に水平移動テーブル(13)が挾み止められている。The vertically opposing surface (lOa) of the fixed stand (lO) with a U-shaped vertical cross section
) (fob) A pair of piezoelectric elements (11) and (12) are arranged facing each other, and a horizontally moving table (13) is held between these piezoelectric elements (11 and 12).
テーブル(13)を圧電素子(11)(12)の間に組
込んだのち両方またはいずれか一方の圧電素子(11)
(12)に電圧を印加することにより、圧電素子(11
)(12)に予圧を与えてテーブル(13)を保持する
ようにする。または、最初からテーブル(13)を少し
圧入ぎみに圧電素子(11)(12)の間に組込んだの
ち、圧電素子oD(12)に電圧を印加して、さらに大
きな予圧が圧電素子(1t)(12)に作用するように
する。そして、各圧電素子(11)(12)に印加する
電圧を変えることにより、これらを伸縮させて、テーブ
ル(13)を移動させる。このとき、2つの圧電素子(
11)(12)の伸び量と縮み量がほぼ等しくなるよう
に印加電圧の調整を行ない、テーブル(13)の移動に
より予圧の大きさが変わらないようにする。After incorporating the table (13) between the piezoelectric elements (11) and (12), both or one of the piezoelectric elements (11)
By applying a voltage to (12), piezoelectric element (11
) (12) to hold the table (13) by applying preload. Alternatively, after inserting the table (13) slightly between the piezoelectric elements (11) and (12) from the beginning, applying a voltage to the piezoelectric element oD (12), an even larger preload can be applied to the piezoelectric element (1t). ) (12). By changing the voltage applied to each piezoelectric element (11) and (12), these elements are expanded and contracted to move the table (13). At this time, two piezoelectric elements (
11) Adjust the applied voltage so that the amount of expansion and the amount of contraction in (12) are approximately equal, so that the magnitude of the preload does not change due to movement of the table (13).
上記のような制御を行なう圧電素子駆動回路の原理的な
ものを1例として第2図に示す。この駆動回路は、電源
(14)、予圧調整゛用可変抵抗器(15)および精密
位置決め用可変抵抗器(16)を備えており、次のよう
に作動させられる。FIG. 2 shows an example of the principle of a piezoelectric element drive circuit that performs the above-described control. This drive circuit includes a power source (14), a preload adjustment variable resistor (15), and a precision positioning variable resistor (16), and is operated as follows.
まず、テーブル(13)を圧電素子(11)(12)の
間に組込んだのち、電源(14)を投入し、精密位置決
め用可変抵抗器(1B)を中立にした状態で予圧調整用
可変抵抗器(15)を操作する。これにより、2つの圧
電素子(11)(12)に等しい電圧EOが印加され、
これらに予圧が与えられる。このとき、2つの圧電素子
(11)(12)の発生力は等しく、その位置をテーブ
ル(13)の原点位置とする(第3図参照)。First, after assembling the table (13) between the piezoelectric elements (11) and (12), turn on the power (14) and set the variable resistor (1B) for precision positioning in the neutral position. Operate the resistor (15). As a result, an equal voltage EO is applied to the two piezoelectric elements (11) and (12),
A preload is applied to these. At this time, the forces generated by the two piezoelectric elements (11) and (12) are equal, and this position is taken as the origin position of the table (13) (see FIG. 3).
このような状態から可変抵抗器(1B)を操作して第1
の圧電素子(11)の印加電圧をEo+Eaにすると、
第2の圧電素子(12)の印加電圧はEo−Eaになる
。このとき、圧電素子m)(12)の伸び量および縮み
量は印加電圧の増加量および減少量にほぼ比例するので
、第1の圧電素子(11)の伸び量と第2の圧電素子(
12)の縮み量は等しい。このため、テーブル(13)
は+a移動し、しかも圧電素子(11)(12)に働く
予圧は変化しない。同様に、可変抵抗器(1B)を操作
して第1の圧電素子(11)の印加電圧をEo−Ebに
すると、第2の圧電素子(12)の印加電圧はEo+E
bになり、テーブル(13)は−b移動する。From this state, operate the variable resistor (1B) to
When the applied voltage of the piezoelectric element (11) is set to Eo+Ea,
The voltage applied to the second piezoelectric element (12) becomes Eo-Ea. At this time, since the amount of expansion and contraction of the piezoelectric element (m) (12) is approximately proportional to the amount of increase and decrease in the applied voltage, the amount of expansion and contraction of the first piezoelectric element (11) and the amount of contraction of the second piezoelectric element (
12) The amount of shrinkage is equal. For this reason, table (13)
moves by +a, and the preload acting on the piezoelectric elements (11) and (12) does not change. Similarly, when the variable resistor (1B) is operated to make the voltage applied to the first piezoelectric element (11) Eo-Eb, the voltage applied to the second piezoelectric element (12) becomes Eo+E.
b, and the table (13) moves by -b.
また、予圧を高める必要があるときには、第3図に破線
で示すように、可変抵抗器(15)を操作して2つの圧
電素子(11)(12)に印加する電圧をたとえばE、
となるように高めればよい。Furthermore, when it is necessary to increase the preload, the variable resistor (15) is operated to increase the voltage applied to the two piezoelectric elements (11) and (12), for example, E, as shown by the broken line in FIG.
All you have to do is raise it so that .
なお、予圧の大きさは、テーブル(13)またはその上
に搭載するものの重量、テーブル(13)および固定台
(10)の変形特性、予圧を受ける面の摩擦係数、予圧
の調整範囲、圧電素子(11)(12)の特性などを考
慮して適宜決定される。The magnitude of the preload depends on the weight of the table (13) or what is mounted on it, the deformation characteristics of the table (13) and the fixed base (10), the friction coefficient of the surface receiving the preload, the adjustment range of the preload, and the piezoelectric element. It is determined as appropriate in consideration of the characteristics of (11) and (12).
上記の精密位置決め装置では、2つの圧電素子(11)
(12)の印加電圧を制御することにより、圧電素子(
11)(12>の予圧を簡単に調整することができ、常
にこれらの圧電素子(11)(12)に予圧を与えた状
態でテーブル(13)の精密位置決めを行なうことがで
きる。このため、テーブル(13)の移動方向が逆にな
っても剛性を容易に等しくすることかで゛き、従来の弾
性ヒンジやばねなどのような特別な機構を必要としない
ため、構造が簡単である。また、テーブル(13)が固
定台(lO)と接触せずに移動するので、テーブル(1
3)の移動による機械的なスティックスリップやバック
ラッシなどを考慮する必要がなく、きわめて滑かな精密
位置決め操作が可能である。In the above precision positioning device, two piezoelectric elements (11)
(12) By controlling the applied voltage, the piezoelectric element (
11) The preload of (12>) can be easily adjusted, and the table (13) can be precisely positioned while always applying preload to these piezoelectric elements (11) and (12).For this reason, Even if the moving direction of the table (13) is reversed, the rigidity can be easily made equal, and the structure is simple because special mechanisms such as conventional elastic hinges and springs are not required. In addition, since the table (13) moves without contacting the fixed base (lO), the table (13)
3) There is no need to consider mechanical stick-slip or backlash caused by movement, and extremely smooth precision positioning operations are possible.
なお、各部材の形状精度や圧電素子の特性のため予圧が
変化すると位置決め対象部材に均一でない偏荷重がかか
る場合は、第4図の(a)または(b)などのように、
固定台(lO)と圧電素子(11)(12)の間または
圧電素子(11)(12)と位置決め対象部材であるテ
ーブル(13)の間にモーメントの発生を緩和させる機
構を設けることができる。第4図(a)の場合、固定台
(10)と圧電素子(12)の間に中間部材(17)が
挾まれ、この部材(17)に形成された凹条の球面に固
定台(10)の対向面(10b)に形成された半球状の
突起が押付けられている。また、第4図(b)の場合、
固定台(10)の対向面(tab)に圧電素子受は部(
toe)が薄肉部を介して一体に形成され、この受は部
(10c)の側面に圧電素子(12)が押付けられてい
る。Note that if the preload changes due to the shape accuracy of each member or the characteristics of the piezoelectric element, an uneven load will be applied to the member to be positioned, as shown in (a) or (b) in Figure 4.
A mechanism can be provided to reduce the generation of moment between the fixed base (lO) and the piezoelectric elements (11, 12) or between the piezoelectric elements (11, 12) and the table (13), which is the positioning target member. . In the case of FIG. 4(a), an intermediate member (17) is sandwiched between the fixing base (10) and the piezoelectric element (12), and the fixing base (10) is placed on the spherical surface of the groove formed on this member (17). ) is pressed against a hemispherical protrusion formed on the opposing surface (10b). In addition, in the case of FIG. 4(b),
The piezoelectric element receiver is located on the opposite surface (tab) of the fixed base (10).
A piezoelectric element (12) is pressed against the side surface of the receiver (10c).
剛性を重視せず、位置決め対象部材両端面に均一な保持
力を加えたい場合、このような機構を用いると有効であ
る。It is effective to use such a mechanism when it is desired to apply a uniform holding force to both end faces of the member to be positioned without placing emphasis on rigidity.
第5図は、この発明の第2実施例を示す。FIG. 5 shows a second embodiment of the invention.
精密位置決め装置の固定台(20)は1対の互いに平行
な対向部(20a) (20b)を備えており、これら
の対向部(20a) (20b)に、1直線上に位置す
る貫通段付穴(21) (22)が大径部(21a)
(22a)を向い合わせた状態にあけられている。各段
付穴(21)(22)の大径部(21a) (22a)
には、それぞれ、リング状の圧電素子(23)(24)
とアンギニラ玉軸受(25) (2B)の外輪(25a
) (28a>が小径部(21b) (26b)との環
状段部(21e) (22c)側から順にはめられてい
る。各段付穴(21) (22)の大径部(21a)
(22a)の端部に環状ストッパ(27) (28)が
固定され、このストッパ(27) (28)と軸受(2
5) (2B)の外輪(25a)(28a)の間にさら
にリング状の圧電素子(29) (30)がそれぞれ挾
まれて、段付穴(21) (22)の段部(21c)
(22c)とストッパ(27) (28)の間に、それ
ぞれ、外輪(25a) (28a)が両側の圧電素子(
23) (29)および(24) (30)を介して挾
みつけられている。The fixing base (20) of the precision positioning device is equipped with a pair of mutually parallel facing parts (20a) (20b), and these facing parts (20a) (20b) are provided with through-stepped holes located on one straight line. Holes (21) (22) are large diameter parts (21a)
(22a) are opened so that they face each other. Large diameter portions (21a) (22a) of each stepped hole (21) (22)
are ring-shaped piezoelectric elements (23) and (24), respectively.
and the outer ring (25a) of the anginilla ball bearing (25) (2B)
) (28a> is fitted in order from the annular step part (21e) (22c) side with the small diameter part (21b) (26b).The large diameter part (21a) of each stepped hole (21) (22)
An annular stopper (27) (28) is fixed to the end of (22a), and this stopper (27) (28) and a bearing (2
5) Ring-shaped piezoelectric elements (29) and (30) are further sandwiched between the outer rings (25a and 28a) of (2B), respectively, to form the stepped portions (21c) of the stepped holes (21) and (22).
(22c) and the stoppers (27) and (28), the outer rings (25a) and (28a) are connected to the piezoelectric elements (28a) on both sides, respectively.
23) (29) and (24) are sandwiched through (30).
各軸受(25) (2B)の内輪(25b) (26b
)は、1本のボールねじ(31)の両端寄りの部分に適
宜な手段により固定されている。ボールねじ(31)の
ねじ部(31a)には、1対のナツト(32)(33)
(ダブルナツト)が取付けられ、これらのナツト(32
) (33)の間に、リング状の圧電素子(34)がナ
ツト(32) (33)の予圧が可能となるように挾み
止められている。また、ナツト<32) (33)の適
当箇所に、移動テーブル(85)が固定されている。Inner ring (25b) (26b) of each bearing (25) (2B)
) are fixed to portions near both ends of one ball screw (31) by appropriate means. A pair of nuts (32) (33) are attached to the threaded portion (31a) of the ball screw (31).
(double nuts) are installed and these nuts (32
) (33), a ring-shaped piezoelectric element (34) is clamped in such a way that the nuts (32) and (33) can be preloaded. Further, a movable table (85) is fixed to an appropriate location of the nut <32) (33).
図示は省略したが、固定台対向部(20a) (20b
)のそれぞれの1対の圧電素子(23)(29)および
(24) (30)は、たとえば第1実施例の場合と同
様の駆動回路に接続されている。そして、これらの圧電
素子(23) (24) (29) (30)の印加電
圧を調整して、軸受(25) (2B)の予圧を調整す
る。また、圧電素子(21)(29)の一方を伸ばして
他方を同じ瓜だけ縮めることにより、軸受(25)が左
右に微小量移動し、圧電素子(24)(30)の一方を
伸ばして他方を同じ量だけ縮めることにより、軸受(2
G)が左右に微小量移動する。そして、左右の軸受(2
5)(26)を同じ方向に同じ量だけ微小移動させるこ
とにより、ボールねじ(31)すなわちテーブル(35
)が左右に微小量移動する。ナツト(32)(33)の
圧電素子(34)は、印加電圧を制御する適当な駆動回
路に接続されている。また、圧電素子(34)にはナツ
ト(32)(33)をばねなどで締付けることにより適
当な予圧が与えられており、印加電圧を上げて圧電素子
(34)を伸ばすことにより、ナツト(32) (33
)の間隔が広がって、ナツト(32)(33)の予圧が
高くなり、印加電圧を下げて圧電素子(34)を縮める
ことにより、ナツト(32) (33)の間隔が狭まっ
て、ナツト(32) (33)の予圧が低くなる。Although not shown, the fixing base opposing part (20a) (20b
) are connected to the same drive circuit as in the first embodiment, for example. Then, the preload of the bearing (25) (2B) is adjusted by adjusting the voltage applied to these piezoelectric elements (23), (24), (29), and (30). In addition, by stretching one of the piezoelectric elements (21) (29) and contracting the other by the same amount, the bearing (25) moves a minute amount to the left and right, stretching one of the piezoelectric elements (24) (30) and contracting the other by the same amount. By contracting the same amount, the bearing (2
G) moves a minute amount left and right. Then, install the left and right bearings (2
5) By slightly moving (26) by the same amount in the same direction, the ball screw (31), that is, the table (35
) moves a minute amount left and right. The piezoelectric elements (34) of the nuts (32, 33) are connected to a suitable drive circuit that controls the applied voltage. In addition, an appropriate preload is applied to the piezoelectric element (34) by tightening the nuts (32) and (33) with springs, etc., and by increasing the applied voltage and stretching the piezoelectric element (34), the nut (32) ) (33
) becomes wider, the preload on the nuts (32) and (33) increases, and by lowering the applied voltage and compressing the piezoelectric element (34), the space between the nuts (32) and (33) narrows, and the nuts (32) and (33) become more preloaded. 32) The preload in (33) becomes lower.
第2実施例の精密位置決め装置では、ボールねじ(31
)を回転させることにより、ナツト(32)(33)す
なわちテーブル(35)を左右に移動させて位置決めす
る。このとき、テーブル(35)の移動が円滑で、しか
も位置決め精度が高くなるように、圧電素子(23)
(24) (29) (30) (34)を次のように
制御する。In the precision positioning device of the second embodiment, the ball screw (31
), the nuts (32) and (33), that is, the table (35) are moved left and right to position them. At this time, the piezoelectric element (23) is used to ensure smooth movement of the table (35) and high positioning accuracy.
(24) (29) (30) (34) are controlled as follows.
すなわち、ボールねじ(31)を回転させるときには、
圧電素子(21) (24)の印加電圧を下げ、圧電素
子(29) (30)の印加電圧を上げて、軸受(25
)(26)の予圧を低くするとともに、圧電素子(34
)の印加電圧を下げてナツト(32) (33)の予圧
を低くする。このように軸受(25)(2B)およびナ
ツト(32) (33)の予圧を低くすることにより、
ボールねじ(31)を低トルクで滑らかに回転させるこ
とができる。また、ボールねじ(31)を停止させると
きには、圧電素子(23)(24)の印加電圧を上げ、
圧電素子(29) (30)の印加電圧を下げて、軸受
(25) (20)の予圧を高くするとともに、圧電素
子(34)の印加電圧を上げてナツト(32)(33)
の予圧を高くする。このように軸受(25) (2B)
およびナツト(12)($3)の予圧を高くすることに
より、精密位置決め装置全体の剛性を高める。そして、
この状態で、前述のように各1対の圧電素子(23)(
29)および(24)(30)を適当量伸縮させること
により、ボールねじ(31)全体を左右に微小量移動さ
せてテーブル(35)の超精密位置決めを行なうことが
できる。That is, when rotating the ball screw (31),
The voltage applied to the piezoelectric elements (21) (24) is lowered, and the voltage applied to the piezoelectric elements (29) (30) is increased.
) (26) and reduce the preload of the piezoelectric element (34).
) to lower the preload on the nuts (32) and (33). By lowering the preload of the bearings (25) (2B) and nuts (32) (33) in this way,
The ball screw (31) can be rotated smoothly with low torque. Furthermore, when stopping the ball screw (31), the voltage applied to the piezoelectric elements (23) and (24) is increased.
The voltage applied to the piezoelectric elements (29) (30) is lowered to increase the preload on the bearings (25) (20), and the voltage applied to the piezoelectric element (34) is increased to tighten the nuts (32) (33).
Increase the preload. Bearing like this (25) (2B)
By increasing the preload of the nut (12) ($3), the rigidity of the entire precision positioning device is increased. and,
In this state, each pair of piezoelectric elements (23) (
By expanding and contracting 29), (24), and (30) by an appropriate amount, the entire ball screw (31) can be moved by a minute amount left and right to perform ultra-precise positioning of the table (35).
なお、このような圧電素子(23) (24) (29
) (80)(34)の印加電圧の調整は、ボールねじ
(31)の駆動制御装置により、ボールねじ(31)を
駆動するサーボモータの入力電圧をもとにして行なわれ
る。Note that such piezoelectric elements (23) (24) (29
) The adjustment of the applied voltage in (80) and (34) is performed by the drive control device for the ball screw (31) based on the input voltage of the servo motor that drives the ball screw (31).
ボールねじを使用した位置決め装置では、剛性を高める
ため、ボールねじの支持軸受の予、圧を高めたり、ダブ
ルナツトに予圧をかけて使用される。ところが、この予
圧が高すぎると、ボールねじを駆動するモータのトルク
が大きくなり、ボールねじの寿命が短くなるというよう
な問題がある。また、逆に予圧を小さくすると、剛性が
低くなり、位置決め精度も悪くなる。このため、現在で
は、上記事項を考慮して予圧を適度な値にしているが、
一般的に、位置決め精度はpのオーダーであり、ボール
ねじ1本の操作で0.0171717程度の位置決め、
を行なうことはできない。In a positioning device using a ball screw, in order to increase the rigidity, the preload on the ball screw's support bearing is increased, or the double nut is preloaded. However, if this preload is too high, the torque of the motor that drives the ball screw becomes large, causing problems such as shortening the life of the ball screw. Conversely, if the preload is reduced, the rigidity will decrease and the positioning accuracy will also deteriorate. For this reason, at present, the preload is set to an appropriate value in consideration of the above matters.
Generally, the positioning accuracy is on the order of p, and the positioning accuracy is about 0.0171717 by operating one ball screw.
cannot be done.
位置決め精度を高めるため、ボールねじにより長いスト
ロークを移動する粗動テーブルの上に特種アクチュエー
タにより短いストロークを移動する微動テーブルを取付
け、まず、ボールねじを回転させて粗動テーブルをpの
オーダーで高速位置決めし、ボールねじを停止させて粗
動テーブルを案内面に固定したのち、特種アクチュエー
タにより微動テーブルを高精度に位置決めすることが考
えられる。ところが、このようにすると、粗動テーブル
のほかに微動テーブルが必要になり、装置が大型になる
。In order to improve positioning accuracy, a fine movement table that moves short strokes using a special actuator is installed on top of a coarse movement table that moves long strokes using a ball screw. First, the ball screw is rotated to move the coarse movement table at high speed on the order of p. After positioning, stopping the ball screw and fixing the coarse movement table to the guide surface, it is conceivable to position the fine movement table with high precision using a special actuator. However, in this case, a fine movement table is required in addition to the coarse movement table, which increases the size of the apparatus.
これに対し、第2実施例の場合、上記のように、ボール
ねじ(31)の回転と圧電素子(23) (24)(2
9) (30) (34)の制御を組合わせることによ
り、ボールねじ(31)の回転は低トルクで円滑に、か
つテーブル(35)の位置決めは0. 01/171!
のオーダーの高精度で行なわれる。そして、移動テーブ
ルを案内面に固定したり移動テーブルのほかに微動テー
ブルを設けることが不要になり、移動テーブルの軽量化
、小型化が可能である。On the other hand, in the case of the second embodiment, as described above, the rotation of the ball screw (31) and the piezoelectric elements (23) (24) (2
9) By combining the controls in (30) and (34), the ball screw (31) rotates smoothly with low torque, and the table (35) is positioned at zero. 01/171!
This is done with high accuracy on the order of . Further, it is not necessary to fix the moving table to the guide surface or to provide a fine movement table in addition to the moving table, and the moving table can be made lighter and smaller.
発明の効果
この発明の精密位置決め装置によれば、上述のように、
圧電素子の印加電圧を制御することにより、固定台と位
置決め対象部材との間に働く予圧を簡単に調整すること
ができ、常に圧電素子のみで位置決め対象部材に予圧を
与えた状態で位置決めができる。このため、従来のよう
な弾性ヒンジやばねが不要であり、構造が簡単になる。Effects of the Invention According to the precision positioning device of the present invention, as described above,
By controlling the voltage applied to the piezoelectric element, the preload acting between the fixing base and the positioning target member can be easily adjusted, and positioning can be performed with the piezoelectric element always applying preload to the positioning target member. . This eliminates the need for conventional elastic hinges and springs, simplifying the structure.
第1図はこの発明の第1実施例を示す精密位置決め装置
の側面図、第2図は第1図の装置の圧電素子の駆動制御
回路の1例を示す電気回路図、第3図は第2図の圧電素
子の印加電圧とテーブルの位置との関係を示すグラフ、
第4図は第1実施例の変形例を示す第1図相当の図面、
第5図はこの発明の第2実施例を示す精密位置決め装置
の縦断面図、第6図は第4図のナツトの部分を拡大して
示す縦断面図である。
(10)−・・固定台、(10a)(10b)−・・対
向面、(ll)(12)・・・圧電素子、(13)・・
・移動テーブル、(20)・・・固定台、(20a)
(20b)−・・対向部、(23) (24) (29
) (30)・・・圧電素子、(25) (28)・・
・軸受、(31)・・・ボールねじ、(35)・・・移
動テーブル。
以上
第1図
第2図FIG. 1 is a side view of a precision positioning device showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an example of a drive control circuit for a piezoelectric element of the device shown in FIG. 1, and FIG. A graph showing the relationship between the applied voltage of the piezoelectric element and the position of the table in Figure 2,
FIG. 4 is a drawing corresponding to FIG. 1 showing a modification of the first embodiment;
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a precision positioning device showing a second embodiment of the invention, and FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing an enlarged portion of the nut in FIG. 4. (10)--Fixing base, (10a) (10b)--Opposing surface, (ll) (12)...Piezoelectric element, (13)...
・Moving table, (20)...Fixed table, (20a)
(20b) - Opposing part, (23) (24) (29
) (30)...Piezoelectric element, (25) (28)...
・Bearing, (31)...Ball screw, (35)...Moving table. Above Figure 1 Figure 2
Claims (1)
圧電素子の間に位置決め対象部材が直接取付けられてい
ることを特徴とする精密位置決め装置。A precision positioning device characterized in that piezoelectric elements are attached to opposing portions of a fixed base, and a member to be positioned is directly attached between these piezoelectric elements.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62159276A JP2566415B2 (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Precision positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62159276A JP2566415B2 (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Precision positioning device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS642845A JPS642845A (en) | 1989-01-06 |
JPH012845A true JPH012845A (en) | 1989-01-06 |
JP2566415B2 JP2566415B2 (en) | 1996-12-25 |
Family
ID=15690245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62159276A Expired - Fee Related JP2566415B2 (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Precision positioning device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2566415B2 (en) |
Families Citing this family (4)
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1987
- 1987-06-25 JP JP62159276A patent/JP2566415B2/en not_active Expired - Fee Related
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