JPH0241668A - 尺取虫型アクチュエータ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体製造装置、光学機器等に用いられる精
密な尺取虫型のアクチュエータに関し、詳しくは、クラ
ンプ部分に噛合形状を設けることにより、１シーケンス
の動作で駆動する距離を一定化して開ループ制御で駆動
できるようにした尺取虫型のアクチュエータに関する。

［従来の技術］ 従来、半導体製造装置や光学機器等に用いられる精密な
アクチュエータとして、尺取虫型のアクチュエータが用
いられている。尺取虫型アクチュエータとは、例えば第
６図に示すように、電歪素子によって作動する２組のク
ランパ２ａおよび２ｂならひにこれらの間隔を伸縮する
１組のブツシャと呼ばれる電歪素子４を駆動源とした機
構を組み合わせた構成を有し、クランパ２ａおよび２ｂ
の電歪素子ならびにブツシャ用の電歪素子４に印加する
電圧を第７図に示すパターンで与えることにより被駆動
部材シャフト１を第６図に示す順で駆動するものである
。

すなわち、停止状態から、クランパ２ａをクランプし、
ブツシャ用電歪素子４を伸張し、クランパ２ｂをクラン
プし、クランパ２ａをアンクランプ（クランプを外すこ
と）し、ブツシャ用電歪素子４を収縮させ、クランパ２
ａをクランプし、そしてクランパ２ｂをアンクランプす
る、という動作を繰り返すことにより被駆動シャフト１
か移動される。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、上述従来例では、被駆動シャフト１のク
ランプ部分は摩擦力によってのみクランプされるため、
第７図に示すようなパターンの１シーケンスの印加電圧
による動作を多数回繰り返した場合の移動量か必ずしも
１回の動作による移動量に繰返し数を乗じたものとはな
らず、開ループ制御で位置決めをするのは困難である。

したかって、このような尺取虫型アクチュエータで位置
決めをするためには位置センサと組み合わせた閉ループ
制御とする必要かあり、複雑な制御系を組むため、コス
ト高となっている。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点に鑑み、尺
取虫型アクチュエータにおいて、開ループ制御が可能な
ように、動作回数に応じた正確な駆動が行なわれるよう
にすることにある。

［課題を解決するだめの手段］ 上記目的を達成するため本発明では、被駆動部と、これ
を異なる被クランプ部分においてクランプしおよび開放
する２つのクランパと、該被クランプ部分間またはクラ
ンパ間の位置関係を変位させる電歪素子とを備え、それ
ぞれのクランパおよび該電歪素子を所定のシーケンスで
作動することにより被駆動部を移動させる尺取虫型アク
チュエータにおいて、該クランパと被クランプ部分の双
方に、互いに噛み合う噛合形状を設けるようにしてる。

被駆動部としては、通常、軸方向に駆動される丸棒状や
角柱状の部材が用いられるか、これに限定されず、例え
ば、回転方向に相対移動可能に弾性案内を介して結合さ
れ、かつ相互の位置関係を変位させる電歪素子を介して
結合された、回転軸が共通の２つの回転可能な部月が用
いられることもある。

クランパとしては、例えは、積層形もしくはバイモルフ
形の電歪素子あるいは電磁石により駆動するものが使え
る。また、被クランプ部分と接触するクランプ部分の形
状は、平面状や円筒状のものなど、被クランプ部分の形
状に合わせたものが用いられる。また、被駆動部をクラ
ンプする一対のクランプ部分の片方は固定して被駆動部
のし動の案内を兼ねるようにしてもよい。

噛合形状としては、駆動部の移動方向と直交する溝から
なるいわゆるキヤ状の噛合溝なとが適用しつる。また、
その断面形状は例えは、三角形または台形を呈する。

［作用］ この構成において、駆動に際しては、各クランパおよび
電歪素子を所定の１シ一ケンス動作の繰り返しにより動
作させて被駆動部を移動させるか、ここて例えば、１シ
一ケンス動作毎に、一定ピツチで設けられた溝１個分ず
つか噛み合うように駆動させることにより、複数回の動
作による駆動量は正確に確定される。したがって、閉ル
ープ制御方式による必要はなく、完全な開ループ制御に
より正確な位置決め駆動が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る尺取虫型アクチュ
エータを示す側面図である。同図において、１は被駆動
部旧であるシャフト、２ａおよび２ｂはシャフト１をク
ランプするクランパ、３ａおよび３ｂはそれぞれクラン
パ２ａおよび２ｂを駆動するクランパ駆動用電歪素子、
４は伸縮することによりクランパ２ａまたは２ｂと協働
してシャフト１を軸方向に駆動するブツシャ用電歪素子
、５はハウジング、６はクランパ２ａ、２ｂおよび電歪
素子３ａ、３ｂ、４を含む駆動ユニットをハウジング５
に結合している結合部材である。

クランパ２ａ、２ｂおよびシャフト１にはクランプ時に
互いに噛み合うように所定ピッチて噛合溝が設けられて
いる。

第２図はこの装置の動作を説明する説明図である。次に
、同図（ａ）〜（ｇ）に沿ってこの装置の動作を説明す
る。

まず、同図（ａ）に示ずよう？ご、電歪素子３ｂに電圧
を印加すると、電歪素子３ｂは半径方向に収縮してクラ
ンパ２ｂがシャフト１をクランプし、シャフト１把よび
クランパ２ｂに設けられた噛合溝同士か噛み合う。

この状態で、ブツシャ用電歪素子４に電圧を印加すると
、同図（ｂ）に示すように、ブツシャ用電歪素子４は軸
方向に伸ひ、これによってシャフト１は軸方向に右方向
へ駆動されると同時にクランパ２ａおよびクランパ駆動
用電歪素子３ａは左方向へ駆動される。

次に、クランパ駆動用電歪素子３ａに電圧を印加すると
、同図（Ｃ）　に示すように、シャフト１とクランパ２
ａの噛合溝が噛み合う。そして、クランパ駆動用電歪素
子３ｂに印加していた電圧を除くと、同図（ｄ）に示す
ように、シャフト１とクランパ２ｂとの噛合は外れる。

次に、ブツシャ用電歪素子４に印加していた電圧を除く
と、同図（ｅ）　　に示すように、ブツシャ用電歪素子
４は軸方向に縮み、シャフト１は右方向に駆動される。

次に、再びクランパ駆動用電歪素子３ｂに電圧を印加し
て、同図（ｆ）　に示すように、シャフト１とクランパ
２ｂをかみ合わせ、さらにクランパ駆動用電歪素子３ａ
の電圧を除いて、同図（ｇ）に示すように、シャフト１
とクランパ２ａの噛合をはずすと元の同図（ａ）の状態
に戻る。

以上のシーケンスで噛合溝１個分シャフト１か右に送ら
れる。

したかつて、このシーケンスを繰り返すことにより確実
に溝１個分ずつ右へシャフト１か送られる。逆に左へ送
りたい場合には、上記とは逆のシーケンスを行なえば良
い。

第２図（ａ）〜（ｇ）に対応する印加電圧のシーケンス
パターンを第３図に示す。同図のステートａ〜ｇは、そ
れぞれ第２図（ａ）〜（ｇ）　における各電歪素子３ａ
、３ｂ、４に対する電圧の印加状態に対応する。

第４図は本発明の第２の実施例に係る尺取虫型アクチュ
エータを示す斜視図である。同図において、１ａおよび
１ｂは被駆動部材、２ａおよび２ｂはそれぞれ被駆動部
材１ａおよび１ｂをクランプするクランパ、３ａおよび
３ｂはそれぞれクランパ２ａおよび２ｂを駆動する電歪
素子、４′は被駆動部材１ａおよびＩｂ間の相対位置を
変化させるブツシャ用電歪素子である。クランパ２ａ、
２ｂおよび被駆動部材１ａ、ｌｂには、それぞれ互いに
噛み合うように所定ピッチの噛合イ苗が設けられている
。

本構成においては、被駆動部材を２分割しその間をブツ
シャ用電歪素子で連結する構成となっている点において
第１図の構成と異なるか、第３図と同様の駆動シーケン
スに従って各電歪素子３ａ、３ｂおよび４′を作動する
ことにより、被駆動部材１ａおよび１ｂを軸方向に駆動
することができる。

第５図は本発明の第３の実施例に係る尺取虫型アクチュ
エータを示す斜視図である。同図において、１ａおよび
１ｂは被駆動部材、２ａおよび２ｂはクランパ、３ａお
よび３ｂはそれぞれクランパ２ａおよび２ｂを駆動する
バイモルフ型電歪素子、４′は被駆動部材１ａおよび１
ｂ間の相対位置を変化させるブツシャ用積層型電歪素子
、７は被駆動部材１ａおよび１ｂのガイドである。

クランパ２ａ、２ｂおよび被駆動部４４’　Ｉ　ａｌｂ
には、それぞれ互いに噛み合うように所定ピッチの噛合
溝か設けられている。

本構成は、第４図のアクチュエータの構成をさらに変形
したものて、クランパ用の電歪素子として変位量の大き
くとれるバイモルフ型電歪素子を使用している。バイモ
ルフ型電歪素子は、変位量は大きくとれるが発生力か小
さいため、従来の摩擦力を利用したクランパとしては利
用しにくかったが、本発明においては、ギア状の噛合（
ｉｉｆにより軸方向の位置を規制するため、弱い発生力
でもクランパとして利用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれは、尺取虫型アクチ
ュエータにおいて、クランプ部分に所定ピッチの噛合溝
を設けたため、動作と移動距離との対応か一定し、開ル
ープ制御て使用することかてきる。

また、噛合溝によって駆動方向の位置か決められるので
、従来のような強い力によるクランプか不要となり、力
か弱い電歪素子例えはバイモルフ型電歪素子か使用でき
、安価な構成とすることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る尺取虫型アクチ
ュエータを示す側面図、 第２図は、第１図の装置の動作を説明する説明図、 第３図は、第２図に対応する印加電圧のシーケンスパタ
ーンを示すパターン図、 第４図は、本発明の第２の実施例に係る尺取虫型アクチ
ュエータを示す斜視図、 第５図は、本発明の第３の実施例に係る尺取虫型アクチ
ュエータを示す斜視図、 第６図は、従来例に係る尺取虫型アクチュエータの動作
を示す動作説明図、そして、 第７図は、第６図に対応する印加電圧シーケンスを示す
タイミングチャー１〜である。 ２ｂ・クランパ、 ３ｂ°クランパ用電歪素子、 ４′　・ブツシャ用電歪素子、 ：ハウシング、 ：接続部材、 ニガイト。 　ａ 　ａ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）被駆動部と、これを異なる被クランプ部分におい
   てクランプしおよび開放する２つのクランパと、該被ク
   ランプ部分間またはクランパ間の位置関係を変位させる
   電歪素子とを備え、それぞれのクランパおよび該電歪素
   子を所定のシーケンスで作動することにより被駆動部を
   移動させる尺取虫型アクチュエータにおいて、該クラン
   パと被クランプ部分の双方に、互いに噛み合う噛合形状
   を設けたことを特徴とする尺取虫型アクチュエータ。
2. （２）前記クランパは、積層形の電歪素子を備え、これ
   により駆動するものである、請求項１記載の尺取虫型ア
   クチュエータ。
3. （３）前記クランパは、バイモルフ形の電歪素子を備え
   、これにより駆動するものである、請求項１記載の尺取
   虫型アクチュエータ。
4. （４）前記クランパは、電磁石を備え、これにより駆動
   するものである、請求項１記載の尺取虫型アクチュエー
   タ。
5. （５）前記噛合形状は噛合溝であり、前記被駆動部は丸
   棒状の部材であってその外周の一部または全部に該噛合
   溝を有し、前記クランパは円筒状であってその内壁の一
   部または全部に該噛合溝を有する、請求項１記載の尺取
   虫型アクチュエータ。
6. （６）前記噛合形状は移動方向と直交する溝からなる噛
   合溝であり、前記被駆動部は角柱状の部材であってその
   １側面または対向する２側面に該噛合溝を有し、前記ク
   ランパは該角柱状部材の噛合溝に対応した部分に噛合溝
   を有する、請求項１記載の尺取虫型アクチュエータ。
7. （７）前記噛合形状は噛合溝であり、その断面形状が三
   角形または台形である、請求項１記載の尺取虫型アクチ
   ュエータ。
8. （８）前記クランパは固定部と可動部とを有し、この間
   に被駆動部をクランプするものであり、該固定部は被駆
   動部の移動の案内を兼ねる、請求項１記載の尺取虫型ア
   クチュエータ。