JPH0442132B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0442132B2 JPH0442132B2 JP60053448A JP5344885A JPH0442132B2 JP H0442132 B2 JPH0442132 B2 JP H0442132B2 JP 60053448 A JP60053448 A JP 60053448A JP 5344885 A JP5344885 A JP 5344885A JP H0442132 B2 JPH0442132 B2 JP H0442132B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nut
- feed screw
- movable body
- piezoelectric element
- feed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000036316 preload Effects 0.000 claims description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/60—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/601—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair followed parallelly by a single sliding pair
-
- 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
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、工作機械のベツドやXYテーブル
などの機台上を摺動する可動体を精密に位置決め
する直線運動装置の微小位置決め機構に関する。
などの機台上を摺動する可動体を精密に位置決め
する直線運動装置の微小位置決め機構に関する。
（従来の技術）
直線送り機構は一般的に送りねじとこれにねじ
込まれているナツトによつて構成され、送りねじ
に与えられる回転によつてナツトを直線移動させ
るものである。また、送りねじを回転させるモー
タの微小回転能力には限度があるから位置決め精
度はせいぜい１〜0.1μｍ程度に止まつていた。
込まれているナツトによつて構成され、送りねじ
に与えられる回転によつてナツトを直線移動させ
るものである。また、送りねじを回転させるモー
タの微小回転能力には限度があるから位置決め精
度はせいぜい１〜0.1μｍ程度に止まつていた。
そこで、送りねじとナツトによつてまず粗く位
置決め（１〜0.1μｍ）する粗動テーブルに、更に
微小位置決め（0.1〜0.01μｍ）を行うため圧電素
子アクチユエータを用いたもう一段別の微動テー
ブルを塔載したもの（昭和58年度精機学会春季大
会学術講演会論文集第813頁参照）、あるいは送り
ねじを回転させるためのモータ（パルスモータ）
の駆動方法を工夫することにより、送りねじの回
転角をさらに高精度化するものなどがあつた。
置決め（１〜0.1μｍ）する粗動テーブルに、更に
微小位置決め（0.1〜0.01μｍ）を行うため圧電素
子アクチユエータを用いたもう一段別の微動テー
ブルを塔載したもの（昭和58年度精機学会春季大
会学術講演会論文集第813頁参照）、あるいは送り
ねじを回転させるためのモータ（パルスモータ）
の駆動方法を工夫することにより、送りねじの回
転角をさらに高精度化するものなどがあつた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、前者ではテーブルが２段となり装置が
大型複雑化するし、後者では駆動系、制御系が共
に複雑化するという問題がある。そこで本発明で
は簡単な構造でありながら、きわめて精度の高い
装置を安価にかつ小型化したものを提供しようと
するものである。
大型複雑化するし、後者では駆動系、制御系が共
に複雑化するという問題がある。そこで本発明で
は簡単な構造でありながら、きわめて精度の高い
装置を安価にかつ小型化したものを提供しようと
するものである。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、上述の問題を解決すべくなされた
もので、駆動源に連結し、該駆動源により回転力
を付与される送りねじと、該送りねじにねじ込ま
れているナツトと、該ナツトを載置しかつ送りね
じの回転により基台上を摺動する可動体とからな
る直線運動装置において、可動体上で送り方向と
平行に予圧負荷部材を介してナツトを圧電素子に
押圧して挾持すると共に、圧電素子に電圧を印加
することにより微小送りをするようにし、簡単で
精度の高い位置決めを可能としたものである。
もので、駆動源に連結し、該駆動源により回転力
を付与される送りねじと、該送りねじにねじ込ま
れているナツトと、該ナツトを載置しかつ送りね
じの回転により基台上を摺動する可動体とからな
る直線運動装置において、可動体上で送り方向と
平行に予圧負荷部材を介してナツトを圧電素子に
押圧して挾持すると共に、圧電素子に電圧を印加
することにより微小送りをするようにし、簡単で
精度の高い位置決めを可能としたものである。
（実施例）
次に、本発明の実施例を図面について説明する
と、機台１には１対の送りねじ支持体２，２が立
設され、送りねじ３が回転自在に支承されてい
る。送りねじ３にはカツプリング４によりパルス
モータ５の軸１５が連結している。なお、７はパ
ルスモータを支持するフランジで機台に取付けら
れている。
と、機台１には１対の送りねじ支持体２，２が立
設され、送りねじ３が回転自在に支承されてい
る。送りねじ３にはカツプリング４によりパルス
モータ５の軸１５が連結している。なお、７はパ
ルスモータを支持するフランジで機台に取付けら
れている。
さらに、機台１には機台上を流体軸受１４を介
して摺動可能の可動体６が載置されると共に、可
動体には送りねじ３がねじ込まれたナツト８が予
圧負荷用板ばね９と圧電素子１６とに挾持された
状態で取付けられている。なお、予圧負荷用板ば
ね９には両端に２個の鋼球１０，１１が埋設され
ていて、２点でナツトを押圧しナツトの回り止め
をしている。またナツト８にも１個の鋼球１２が
埋設されていて、圧電素子１６を押圧している。
１３は圧電素子押えであつて、圧電素子１６を背
後からバツクアツプしている。このため可動体上
で送り方向と平行に予圧がかかることになる。
して摺動可能の可動体６が載置されると共に、可
動体には送りねじ３がねじ込まれたナツト８が予
圧負荷用板ばね９と圧電素子１６とに挾持された
状態で取付けられている。なお、予圧負荷用板ば
ね９には両端に２個の鋼球１０，１１が埋設され
ていて、２点でナツトを押圧しナツトの回り止め
をしている。またナツト８にも１個の鋼球１２が
埋設されていて、圧電素子１６を押圧している。
１３は圧電素子押えであつて、圧電素子１６を背
後からバツクアツプしている。このため可動体上
で送り方向と平行に予圧がかかることになる。
なお、可動体６と機台１を摺動させる軸受部１
４には、実施例の流体軸受の他、ローラを交叉し
て配列したクロスローラリニアウエイを用いた
り、固体摩擦摺動子を両部材間に介在したりなど
適宜の手段を用いることができる。またモータと
して実施例においてパルスモータを用いたが、必
ずしもパルスモータを必要としない場合もあるこ
とはもちろんである。
４には、実施例の流体軸受の他、ローラを交叉し
て配列したクロスローラリニアウエイを用いた
り、固体摩擦摺動子を両部材間に介在したりなど
適宜の手段を用いることができる。またモータと
して実施例においてパルスモータを用いたが、必
ずしもパルスモータを必要としない場合もあるこ
とはもちろんである。
（作用）
モータ５に電圧が加わると軸１５が回転し、カ
ツプリング４を介して送りねじ３が回転する。こ
れに伴つてナツトは図面上左右に移動し、可動体
６に左右方向の送りを与える。すると所定の位置
近傍にナツト８が達し、粗い送りが完了する。そ
こで圧電素子１６に電圧を加えると、圧電素子は
図面の左右方向に伸びる。ナツト８は送りねじ３
にねじ込まれて移動せず、また送り方向と平行に
予圧がかかるため可動体は右方向に送りを受け、
所望の位置にきわめて高い精度で停止する。な
お、本実施例において圧電素子に０〜600Vの電
圧を100Vきざみに印加した場合可動体は第３図
に示すように600V印加時2.5μｍ移動した。第４
図に示すように電圧を2.5Vごとに制御し０〜30V
までステツプ状に変化させると、0.09μｍの送り
に成功した。各ステツプの平均送りは0.0075μｍ
である。
ツプリング４を介して送りねじ３が回転する。こ
れに伴つてナツトは図面上左右に移動し、可動体
６に左右方向の送りを与える。すると所定の位置
近傍にナツト８が達し、粗い送りが完了する。そ
こで圧電素子１６に電圧を加えると、圧電素子は
図面の左右方向に伸びる。ナツト８は送りねじ３
にねじ込まれて移動せず、また送り方向と平行に
予圧がかかるため可動体は右方向に送りを受け、
所望の位置にきわめて高い精度で停止する。な
お、本実施例において圧電素子に０〜600Vの電
圧を100Vきざみに印加した場合可動体は第３図
に示すように600V印加時2.5μｍ移動した。第４
図に示すように電圧を2.5Vごとに制御し０〜30V
までステツプ状に変化させると、0.09μｍの送り
に成功した。各ステツプの平均送りは0.0075μｍ
である。
したがつて送りねじにピツチ１mmのものを用
い、モータにパルスモータ（マイクロステツプ駆
動時、１回転12800パルス）を用いた場合、最小
送り分解能は0.078μｍであるが、これに圧電素子
による送りを付加することによりさらに小さなオ
ーダで送ることが可能である。
い、モータにパルスモータ（マイクロステツプ駆
動時、１回転12800パルス）を用いた場合、最小
送り分解能は0.078μｍであるが、これに圧電素子
による送りを付加することによりさらに小さなオ
ーダで送ることが可能である。
（効果）
本発明は上述のように可動体上で送り方向と平
行に予圧負荷部材を介してナツトを予圧負荷部材
と圧電素子で挾んだ状態で可動体に取付けたか
ら、可動体を２段構造にする必要がないので、ハ
イブリツド送りであるにもかかわらず、装置を極
めてコンパクトにまとめることができ、小形で精
度の高い送り機構が可能となつた。
行に予圧負荷部材を介してナツトを予圧負荷部材
と圧電素子で挾んだ状態で可動体に取付けたか
ら、可動体を２段構造にする必要がないので、ハ
イブリツド送りであるにもかかわらず、装置を極
めてコンパクトにまとめることができ、小形で精
度の高い送り機構が可能となつた。
第１図は本発明の実施例の上面図、第２図は同
側面図、第３図は電圧を０〜600V100Vきざみで
印加した場合の経過時間と可動体移動量を示す関
係図、第４図は同じく電圧を０〜30Vを2.5Vきざ
みで印加した場合の関係図である。 １……基台、３……送りねじ、５……駆動源
（モータ）、６……可動体、８……ナツト、９……
予圧負荷部材（ばね）、１６……圧電素子。
側面図、第３図は電圧を０〜600V100Vきざみで
印加した場合の経過時間と可動体移動量を示す関
係図、第４図は同じく電圧を０〜30Vを2.5Vきざ
みで印加した場合の関係図である。 １……基台、３……送りねじ、５……駆動源
（モータ）、６……可動体、８……ナツト、９……
予圧負荷部材（ばね）、１６……圧電素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 駆動源に連結し該駆動源により回転力を付与
される送りねじと、該送りねじにねじ込まれてい
るナツトと、該ナツトを載置しかつ送りねじの回
転により基台上を摺動する可動体とからなる直線
運動装置において、可動体上で送り方向と平行に
予圧負荷部材を介してナツトを圧電素子に押圧し
て挾持すると共に、圧電素子に電圧を印加するこ
とにより微小送りをするようにしたことを特徴と
する直線運動装置の微小位置決め機構。 ２ 前記予圧負荷部材は２点でナツトを押圧する
板ばねである特許請求の範囲第１項記載の直線運
動装置の微小位置決め機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60053448A JPS61214941A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 直線運動装置の微小位置決め機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60053448A JPS61214941A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 直線運動装置の微小位置決め機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61214941A JPS61214941A (ja) | 1986-09-24 |
| JPH0442132B2 true JPH0442132B2 (ja) | 1992-07-10 |
Family
ID=12943134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60053448A Granted JPS61214941A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 直線運動装置の微小位置決め機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61214941A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274835A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-05 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | 精密に微動操作できる長ストロ−クの移動テ−ブル |
| JPS6434632A (en) * | 1987-07-29 | 1989-02-06 | Okuma Machinery Works Ltd | Positioning error compensator |
| EP0569595B1 (en) * | 1991-11-15 | 1999-10-13 | Yotaro Hatamura | Feed screw device and precisely positioning micromotion feed system |
| CN102152131B (zh) | 2011-02-28 | 2012-06-13 | 西安理工大学 | 滚珠丝杠副压电致动器串联宏微驱动及导轨装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5890442A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密切削加工装置 |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP60053448A patent/JPS61214941A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5890442A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密切削加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61214941A (ja) | 1986-09-24 |
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