JPH06102380A - 作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定手段の微小変位量を正確に測定可能にす
る。 【構成】 磁性体を吸着可能の第１の状態と磁性体を吸
着不能の第２の状態とに選択的に切換え可能の磁気的吸
着部を有する固定手段と、電気的または磁気的に伸縮さ
れる伸縮手段と、伸縮手段の伸縮量を測定する計測手段
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動機構用の駆動源、
位置決め機構用の駆動源等として用いられる作動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】精密機器における移動用または位置決め
用の作動装置の一つとして、複数の圧電素子を積層した
伸縮器と、該伸縮器にこれの伸縮方向に間隔をおいて連
結された一対の固定器とを含む作動装置がある。この作
動装置は、一方の固定器を移動基準部に変位不能に維持
させた状態で伸縮器を伸長させることにより他方の固定
器を一方の固定器に対して離し、他方の固定器を移動基
準部に変位不能に維持させた状態で伸縮器を収縮させる
ことにより一方の固定器を他方の固定器の側へ引き寄せ
ることにより、尺取虫状に移動される。

【０００３】この種の作動装置の移動量の測定は、一般
に、特殊なガイドメカニズムを作動装置に付加し、作動
装置の位置を作動装置から離れた箇所に配置された計測
装置により測定することにより行われている。このた
め、従来のこの種の作動装置では、固定器の相対的な微
小変位量を測定することができず、従って移動または位
置決めされる被移動部材の微小移動量および総移動量を
正確に測定することがなかった。

【０００４】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、固定手段の
相対的な微小変位量を正確に測定することができるよう
にすることにある。

【０００５】

【解決手段、作用、効果】本発明の作動装置は、少なく
とも一方向に伸縮する伸縮装置と、該伸縮装置の伸縮量
を測定する計測装置とを含む。前記伸縮装置は、電気的
または磁気的に伸縮される伸縮素子を備えかつ該伸縮素
子の伸縮にともなって伸縮する少なくとも１つの伸縮手
段と、該伸縮手段の伸縮方向に間隔をおいた箇所に連結
されかつ前記伸縮手段の伸縮によって相寄り相離れる方
向へ変位される第１および第２の固定手段であって前記
第１および第２の固定手段のそれぞれが移動基準部を磁
気的に吸着可能の第１の状態と前記移動基準部を吸着不
能の第２の状態とに選択的に切換え可能の磁気的な吸着
部を有する第１および第２の固定手段とを含む。

【０００６】前記伸縮素子としては、圧電素子、電歪素
子、磁歪素子のように、電圧、磁界等の電気力または磁
気力により伸縮される素子を用いることができる。各固
定手段は、その吸着部が第１の状態におかれることによ
り、磁性体から成る移動基準部に磁気的に吸着固定さ
れ、吸着部が第２の状態におかれることにより移動基準
部から解放される。伸縮手段が伸長されるとき、一方の
固定手段はこれの吸着部が第１の状態におかれることに
より移動基準部に磁気的に吸着固定され、他方の固定手
段はこれの吸着部が第２の状態におかれることにより移
動基準部から解放される。このため、他方の固定手段
は、伸縮手段の伸長により一方の固定手段から離され
る。これに対し、伸縮手段が収縮されるとき、一方の固
定手段はこれの吸着部が第２の状態におかれることによ
り移動基準部から解放され、他方の固定手段はこれの吸
着部が第１の状態におかれることにより移動基準部に磁
気的に吸着固定される。このため、一方の固定手段は、
伸縮手段の収縮により他方の固定手段の側に引き寄せら
れる。上記のように、両固定手段の吸着部を第１の状態
と第２の状態とに選択的に切り換え、これと同期して伸
縮手段を伸縮させることにより、作動装置が移動基準部
に対して、または移動基準部が作動装置に対して移動さ
れる。このため、移動させるべき部材、位置決めすべき
部材等の被移動部材を、第１の固定手段、第２の固定手
段、および磁性体から成る移動基準部のいずれかに取り
付けることにより、被移動部材を移動させることができ
る。

【０００７】本発明の作動装置で用いる計測装置は、導
電体から成る被測定部を備える、前記第１の固定手段に
取り付けられた被測定手段と、磁界発生用コイルおよび
電流検出用コイルを有する検出ヘッドを備える検出手段
とを含む。前記検出ヘッドは前記電流検出用コイルに誘
導された電流に対応した電気信号を出力するヘッドであ
り、また両コイルと前記被測定部との間の距離に応じた
渦電流を前記被測定部に生じさせかつ前記渦電流の影響
を前記誘導電流検出用コイルに受けるべく前記第２の固
定手段に取り付けられている。この計測装置の場合、伸
縮装置が伸縮すると、両コイルと被測定部とが相寄り相
離れる方向に相対的に変位するから、被測定部に生じる
渦電流が変化し、その結果電流検出用コイルに誘導され
る電流が変化する。このため、電流検出用コイルの誘導
電流を基に、伸縮手段の一回の伸縮量が微小であって
も、両固定手段の相対的な微小変位量を正確に測定する
ことができ、その結果被移動部材の微小移動量および総
移動量を正確に測定することができる。

【０００８】本発明の作動装置で用いる他の計測装置
は、導電体から成る被測定部を備える、前記第１の固定
手段に取り付けられた被測定手段と、導電体から成る測
定部を有する検出ヘッドを備える検出手段検出手段とを
含む。前記検出ヘッドは、前記被測定部と前記測定部と
の間の静電容量に対応した電気信号を出力するヘッドで
あり、また前記測定部を前記被測定部に対向させて前記
第２の固定手段に取り付けられている。この計測装置の
場合、伸縮装置の伸縮にともなって、被測定部と測定部
とが相寄り相離れる方向に相対的に変位するから、被測
定部と測定部との間の静電容量が変化し、その結果検出
ヘッドから出力される電気信号が変化する。このため、
検出ヘッドから出力される電気信号を基に、伸縮手段の
一回の伸縮量が微小であっても、両固定手段の相対的な
微小変位量を正確に測定することができ、その結果被移
動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定するこ
とができる。

【０００９】本発明の作動装置で用いる他の計測装置
は、被測定部を備える、前記第１の固定手段に取り付け
られた被測定手段と、変位可能の接触子および該接触子
の変位に応じて静電容量が変化するコンデンサを有する
検出ヘッドを備える検出手段とを含む。前記検出ヘッド
は、前記静電容量に対応した電気信号を出力するヘッド
であり、また前記接触子を前記被測定部と前記検出ヘッ
ドとの相対的な変位に応じて変位させるべく前記接触子
を前記被測定部に接触させて前記第２の固定手段に取り
付けられている。この計測装置の場合、伸縮装置の伸縮
にともなって、接触子とコンデンサとが相対的に変位す
るから、コンデンサの静電容量が変化し、その結果検出
ヘッドから出力される電気信号が変化する。このため、
検出ヘッドから出力される電気信号を基に、伸縮手段の
一回の伸縮量が微小であっても、両固定手段の相対的な
微小変位量を正確に測定することができ、その結果被移
動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定するこ
とができる。

【００１０】本発明の作動装置で用いる他の計測装置
は、ロードセルを含む。ロードセルは、その歪みの方向
における一端部および他端部がそれぞれ前記第１および
第２の固定手段に連結されている。この計測装置の場
合、伸縮装置の伸縮にともなって、ロードセルの歪みゲ
ージ部分に伸縮力が作用するから、ロードセルの歪み量
が変化し、その結果検出ヘッドから出力される電気信号
が変化する。このため、検出ヘッドから出力される電気
信号を基に、伸縮手段の一回の伸縮量が微小であって
も、両固定手段の相対的な微小変位量を正確に測定する
ことができ、その結果被移動部材の微小移動量および総
移動量を正確に測定することができる。

【００１１】本発明の作動装置で用いる他の計測装置
は、複数のコイルおよび該鉄心を有する差動変圧器を備
えた検出手段を含む。コイルおよび鉄心は、それぞれ、
相対的変位可能に前記第１および第２の固定手段に取り
付けられている。この計測装置の場合、伸縮装置の伸縮
にともなって、コイルと鉄心とが相寄り相離れる方向に
変位するから、２次側コイルの電圧が変化し、その結果
検出ヘッドから出力される電気信号が変化する。このた
め、検出ヘッドから出力される電気信号を基に、伸縮手
段の一回の伸縮量が微小であっても、両固定手段の相対
的な微小変位量を正確に測定することができ、その結果
被移動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定す
ることができる。

【００１２】本発明の作動装置で用いる他の計測装置
は、光反射性の被測定部を備える、前記第１の固定手段
に取り付けられた被測定手段と、送光部および受光部を
有する検出ヘッドを備える検出手段とを含む。検出ヘッ
ドは、前記受光部への光線入射位置または入射光量に対
応した電気信号を出力するヘッドであり、また、検出ヘ
ッドであって前記送光部からの光線を前記被測定部に指
向させかつ前記被測定部からの反射光線を前記受光部に
受けるべく前記第２の固定手段に取り付けられた検出ヘ
ッドを備える。この計測装置の場合、伸縮装置の伸縮に
ともなって、被測定部と受光部とが相寄り相離れる方向
に変位するから、受光部への光線入射位置または入射光
量が変化し、その結果検出ヘッドから出力される電気信
号が変化する。このため、検出ヘッドから出力される電
気信号を基に、伸縮手段の一回の伸縮量が微小であって
も、両固定手段の相対的な微小変位量を正確に測定する
ことができ、その結果被移動部材の微小移動量および総
移動量を正確に測定することができる。

【００１３】本発明の作動装置で用いる他の計測装置
は、ストレインゲージを含む。ストレインゲージは、そ
の歪みの方向における一端部および他端部においてそれ
ぞれ前記第１および第２の固定手段に連結されるか、伸
縮手段の伸縮方向に離れた箇所に連結される。この計測
装置の場合、伸縮装置に伸縮ともなって、ストレインゲ
ージに伸縮力が作用するから、ストレインゲージの歪み
量が変化し、その結果検出ヘッドから出力される電気信
号が変化する。このため、検出ヘッドから出力される電
気信号を基に、伸縮手段の一回の伸縮量が微小であって
も、両固定手段の相対的な微小変位量を正確に測定する
ことができ、その結果被移動部材の微小移動量および総
移動量を正確に測定することができる。

【００１４】

【実施例】図１および図２を参照するに、作動装置１０
は、少なくとも一方向（図１において、左右方向）に伸
縮する伸縮装置１２と、伸縮装置１２に配置されかつ伸
縮装置１２の伸縮に対応した電気信号を出力する計測装
置１４と、計測装置１４の出力信号を基に伸縮装置１２
の伸縮量を測定し、伸縮装置１２の伸縮を制御する演算
制御装置１６とを含む。

【００１５】図１に示すように、伸縮装置１２は、電
圧、磁気当の電気力または磁気力により伸縮される素子
を備えた一対の伸縮器１８と、該伸縮器の伸縮方向（図
１および２において、左右方向）における端部に連結さ
れた一対の固定器２０，２２とを備える。各伸縮器１８
は、圧電素子、電歪素子、および磁歪素子のように電気
的または磁気的に伸縮可能の複数の素子をその伸縮方向
に積層した積層体と、該積層体に電圧、磁場等を作用さ
せる電極またはコイルとを備える公知のものである。伸
縮器１８は、前後方向に隣り合って配置されており、ま
た固定器２０，２２に並列的に連結されている。

【００１６】固定器２０，２２は、磁気チャックのよう
に、電磁石、電磁石と永久磁石により、磁性体を吸着可
能の第１の状態と磁性体を吸着不能の第２の状態とに選
択的に切り換えられる磁気的な吸着部２４を有する磁気
固定器である。このような磁気固定器は、磁気吸着固定
装置、磁気吸着保持装置等と称されている磁気装置であ
り、例えば、特公昭５８−４３２１５号公報、特開昭６
０−１３０１０６号公報、特公平１−１３２０３号公
報、特開平２−２６１７９１号公報等に記載されてい
る。

【００１７】図示の例では、固定器２０，２２は、四角
柱状の形をしているが、他の多角柱状または円柱状の形
をしていてもよい。固定器２０，２２の吸着部２４は、
平坦面である。固定器２０，２２は、吸着部２４が同一
面内に位置するように、吸着部２４と直角の面において
伸縮器１８の伸縮方向の端面に接着、ビス止め等の手法
により連結されている。

【００１８】図２に示す例のように吸着部２４が平坦面
である場合、磁性体から成る基準部は平坦面である。し
かし、移動基準部の形状に応じて、吸着部２４は、図１
に２点鎖線２４ａで示すように、所定の曲率半径を有す
る蒲鉾状の凹面であってもよいし、これとは逆の蒲鉾状
の凸面であってもよく、さらには、球面状の凹面または
凸面であってもよい。

【００１９】固定器２０，２２は、対応する吸着部が第
１の状態におかれると、移動基準部に磁気的に吸着固定
されることにより、移動基準部に対し移動不能の状態に
おかれるが、対応する吸着部が第２の状態におかれる
と、移動基準部から解放されることにより、移動基準部
に対し移動可能の状態におかれる。

【００２０】一方の固定器２０の吸着部２４が第１の状
態におかれかつ他方の固定器２２の吸着部が第２の状態
におかれた状態で、伸縮器１８が伸長（または収縮）さ
れると、他方の固定器２２は一方の固定器２０に対して
離れる方向（または接近する方向）へ移動される。一方
の固定器２０の吸着部２４が第２の状態におかれかつ他
方の固定器２２の吸着部が第１の状態におかれた状態
で、伸縮器１８が収縮（または伸長）されると、一方の
固定器２０は他方の固定器２２に対して接近する方向
（または離れる方向）へ移動される。このような工程を
繰り返すことにより、伸縮装置１２は移動基準部に対し
尺取虫状に移動される。

【００２１】図１に示すように、固定器２０および２２
の吸着部２４と反対側の面には、それぞれ、プレート２
６および２８が接着剤、ボルト等により固定されてい
る。計測装置１４は、プレート２６，２８上に配置され
ている。

【００２２】図１および図２に示すように、計測装置１
４は、板状の部材から成る一対の被測定部材３０と、該
被測定部材に個々に対応されかつ対応する被測定部材を
利用して伸縮装置１２の伸縮に対応した電気信号を出力
する一対の検出ヘッド３２とを備える。被測定部材３０
は、厚さ方向が伸縮装置１２の伸縮方向となるように、
プレート２８上にあって伸縮装置１２の伸縮方向におけ
る同じ位置に前後方向に間隔をおいて取り付けられてい
る。検出ヘッド３２は、プレート２６上に固定された支
持板３４に被測定部材３０に対向するように取り付けら
れている。

【００２３】各検出ヘッド３２としては、市販されてい
る渦電流式の変位計の検出ヘッドを用いることができ
る。このような検出ヘッド３２は、磁界発生用コイルお
よび電流検出用コイルを有する検出ヘッドを備えてお
り、また前記電流検出用コイルに誘導された電流に対応
した電気信号を出力する。

【００２４】渦電流式変位計の検出ヘッドを用いた場
合、被測定部材３０は、導電性材料から成る。また、検
出ヘッド３２は、両コイルが被測定部材３０の一方の面
すなわち被測定面と対向すると共に対応する被測定部材
３０の近くとなるように、支持板３４に支持される。し
かし、被測定部材３０は、少なくとも検出ヘッド３２と
対向する部位すなわち被測定面が導電性を有するもので
あれば、いずれの材質であってもよい。

【００２５】検出ヘッド３２の磁界発生用コイルにより
交番磁界が発生されると、その磁界に応じた渦電流が被
測定部材３０に生じる。前記渦電流は、検出ヘッド３２
と被測定部材３０との間の距離に応じて異なる。従っ
て、伸縮装置が伸縮すると、両コイルと被測定部材３０
とが相寄り相離れる方向に相対的に変位するから、被測
定部材３０に生じる渦電流が変化し、電流検出用コイル
に誘導される電流が変化する。この誘導電流またはその
変化は、演算制御装置１６に供給される。

【００２６】図２に示すように、演算制御装置１６は、
伸縮装置１２を伸縮させるドライバー３６と、固定器２
０，２２の吸着部２４を第１の状態と第２の状態とに選
択的に切り換えるドライバー３８と、検出ヘッド３２か
ら出力される電気信号を基に伸縮装置１２の伸縮量を検
出し、増幅する検出回路４０と、該検出回路の出力信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ４２と、Ａ
／Ｄコンバータ４２の出力信号を基に伸縮装置１２の伸
縮量を算出すると共にドライバー３６，３８を制御する
ための第１および第２の制御信号を出力する演算制御回
路４４と、演算制御回路４４から出力される第１の制御
信号をアナログ信号に変換した後ドライバー３６に出力
するＤ／Ａコンバータ４６と、演算制御回路４４から出
力される第２の制御信号をドライバー３８に出力する出
力回路４８とを含む。

【００２７】検出回路４０は、市販されている渦電流式
変位計用増幅器を検出ヘッド３２毎に備えており、また
検出ヘッド３２の出力信号を検出ヘッド毎に処理し、検
出ヘッド毎の信号として出力する。検出回路４０の出力
信号は、Ａ／Ｄコンバータ４２において検出ヘッド毎の
デジタル信号に変換された後、演算制御回路４４に供給
される。

【００２８】演算制御回路４４は、入力する検出ヘッド
毎の信号を基に、伸縮器１０の伸縮量を伸縮器毎に算出
すると共に伸縮装置１２の総伸縮量を算出し、さらに固
定器２０，２２の相対的なヨーイング（横揺れ）の量を
算出し、算出した各値を基に第１および第２の制御信号
を発生する。第１の制御信号は固定器２０，２２の相対
的なヨーイングを修正すべく伸縮器１８の伸縮量を伸縮
器毎に指示する指令を含み、第２の制御信号は固定器２
０，２２の吸着部２４を伸縮器１８の伸縮と同期して第
１の状態と第２の状態とに選択的に切り換える固定器毎
の指令を含む。

【００２９】伸縮装置１２の伸縮量、固定器２０，２２
の相対的なヨーイング量は、両検出ヘッド３２の出力信
号が被測定部材３０と検出ヘッド３２との間の距離に応
じて異なり、検出ヘッド毎に得られた信号すなわち伸縮
器毎の伸縮量を基に算出することができる。

【００３０】ドライバー３６は、演算制御回路４４から
Ｄ／Ａコンバータ４６を介して供給される第１の制御信
号を基に、伸縮器を第１の制御信号に応じた値だけ伸縮
させる駆動信号を伸縮器毎に配置された線５０，５２を
介して伸縮器に個々に供給して伸縮器を駆動させる。ド
ライバー３８は、演算制御回路４４から出力回路４８を
介して供給される第２の制御信号を基に、両固定器の吸
着部を第１の状態と第２の状態に選択的に切り換える駆
動信号を固定器毎に配置された線５４，５６を介して固
定器に個々に供給して固定器を駆動させる。

【００３１】結果として、伸縮装置は、一方の固定器の
吸着部が第１の状態に切り換えられかつ他方の固定器の
吸着部が第２の状態に切り換えられた状態で、伸縮器が
伸長される工程と、一方の固定器の吸着部が第２の状態
におかれかつ他方の固定器の吸着部が第１の状態におか
れた状態で、伸縮器が収縮される工程とを繰り返すこと
により、移動基準部に対して移動される。

【００３２】移動させるべき部材および位置決めすべき
部材等の被移動部材は、固定器２０または２２に取り付
けられ、作動装置１０の移動にともなって作動装置１０
と共に移動基準部に対して移動される。

【００３３】しかし、被移動部材を移動基準部に取り付
けるか、被移動部材自体を移動基準部とし、移動基準部
自体を作動装置１０により移動させてもよい。この場合
には、例えば、一方の固定器が任意な支持手段に移動不
能に取り付けられた後、一方の固定器の吸着部が第２の
状態におかれ、他方の固定器が移動基準部を吸着した状
態で、伸縮器が伸長（または収縮）される工程と、他方
の固定器の吸着部が第２の状態におかれ、一方の固定器
が移動基準部を吸着した状態で、伸縮器が収縮（または
伸長）される工程とが繰り返される。

【００３４】被移動部材を伸縮装置１０により繰り返し
往復移動させるように、伸縮装置１０を利用してもよ
い。この場合、例えば、被移動部材が一方の固定器に取
り付けられているならば、一方の固定器の吸着部が第２
の状態におかれ、他方の固定器が移動基準部を吸着した
状態で、伸縮器が伸縮される工程を繰り返される。また
例えば、被移動部材が移動基準部に取り付けられている
か、またはそれ自体が移動基準部であるならば、一方の
固定器が任意な支持手段に移動不能に取り付けられた
後、一方の固定器の吸着部が第２の状態におかれ、他方
の固定器が移動基準部を吸着した状態で、伸縮器が伸縮
される工程が繰り返される。

【００３５】上記のように、作動装置１０によれば、被
測定部材を一方の固定器に配置し、検出ヘッドを他方の
固定器に配置したから、伸縮器の一回の伸縮量が微小で
あっても、両固定器の相対的な微小変位量を正確に得る
ことができ、その結果非移動部材の微小移動量および総
移動量を正確に測定することができる。

【００３６】渦電流式変位計の検出ヘッドの代わりに、
市販されている静電容量式変位計の検出ヘッドを検出ヘ
ッド３２として用いてもよい。この検出ヘッド３２は、
導電体から成る平板状の測定部材を有しており、また前
記測定部材を被測定部材３０に対向させて支持板３４に
取り付けられ、さらに被測定部材３０と前記測定部材と
の間の静電容量に対応した電気信号を出力する。

【００３７】静電容量式変位計の検出ヘッドを用いる場
合、被測定部材３０として導電性材料から成る被測定面
を有する部材が用いられる。また、演算制御装置１６の
検出回路４０は、市販されている静電容量式変位計用増
幅器を検出ヘッド３２毎に備えており、また検出ヘッド
３２の出力信号を検出ヘッド毎に処理する。

【００３８】静電容量式変位計の検出ヘッドを用いる場
合、伸縮装置の伸縮にともなって、被測定部材と測定部
材とが相寄り相離れる方向に相対的に変位するから、被
測定部材３０と測定部材との間の静電容量が変化し、そ
の結果検出ヘッドから出力される電気信号が変化する。
このため、検出ヘッドから出力される電気信号を基に、
伸縮手段の一回の伸縮量が微小であっても、両固定器の
相対的な微小変位量を正確に測定することができ、その
結果被移動部材の微小移動量および総移動量を正確に測
定することができる。

【００３９】検出ヘッド３２として、市販されているレ
ーザ反射形変位計の検出ヘッドを用いてもよい。この検
出ヘッド３２は、送光部と受光部とを有しており、また
受光部への光線入射位置または入射光量に対応した電気
信号を出力する。この検出ヘッドは、送光部からの光線
を被測定部材３０に指向させかつ被測定部材３０からの
反射光線を受光部に受けるべく支持板３４に取り付けら
れる。

【００４０】レーザ反射形変位計の検出ヘッドを用いる
場合、被測定部材３０として光反射性の被測定面を有す
る部材が用いられる。また、演算制御装置１６の検出回
路４０は、市販されているレーザ反射形変位計用コント
ローラを検出ヘッド３２毎に備えており、また検出ヘッ
ドの出力信号を検出ヘッド毎に処理する。

【００４１】レーザ反射形変位計の検出ヘッド３２を用
いる場合、伸縮装置の伸縮にともなって、被測定部材と
受光部とが相寄り相離れる方向に変位するから、受光部
への光線入射位置または入射光量が変化し、その結果検
出ヘッドから出力される電気信号が変化する。このた
め、検出ヘッドから出力される電気信号を基に、伸縮装
置の一回の伸縮量が微小であっても、両固定器の相対的
な微小変位量を正確に測定することができ、その結果被
移動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定する
ことができる。

【００４２】図３に示す計測装置６０のように、市販さ
れている電気マイクロメータの検出ヘッド６２を用いて
もよい。この検出ヘッド６２は、変位可能の接触子６４
と、該接触子の変位に応じて静電容量が変化するコンデ
ンサ（図示せず）とを有しており、コンデンサの静電容
量に対応した電気信号を出力する。接触子６４を被測定
部材３０と検出ヘッド６２との相対的な変位に応じて変
位させるべく接触子を被測定部材３０に接触させて支持
板３４に取り付けられる。演算制御装置１６の検出回路
４０は、市販されている電気マイクロメータ用増幅器を
検出ヘッド毎に備えており、また検出ヘッドの出力信号
を検出ヘッド毎に処理する。

【００４３】この計測装置６０の場合、伸縮装置の伸縮
にともなって、接触子６４とコンデンサとが相対的に変
位するから、コンデンサの静電容量が変化し、その結果
検出ヘッド６２から出力される電気信号が変化する。こ
のため、検出ヘッド６２から出力される電気信号を基
に、伸縮手段の一回の伸縮量が微小であっても、両固定
器の相対的な微小変位量を正確に測定することができ、
その結果被移動部材の微小移動量および総移動量を正確
に測定することができる。

【００４４】図４に示す計測装置６６のように、検出ヘ
ッド６８として、市販されているロードセルを用いても
よい。ロードセルは、その歪みの方向における一端部が
それぞれ被測定部材３０に、また他端部が支持板３４に
それぞれ連結されている。演算制御装置１６の検出回路
４０は、ロードセル用増幅器を検出ヘッド毎に備えてお
り、また検出ヘッドの出力信号を検出ヘッド毎に処理す
る。

【００４５】この計測装置６６の場合、伸縮装置の伸縮
にともなって、ロードセルの歪みゲージ部分に伸縮力が
作用するから、ロードセルの歪み量が変化し、その結果
検出ヘッドから出力される電気信号が変化する。このた
め、検出ヘッドから出力される電気信号を基に、伸縮手
段の一回の伸縮量が微小であっても、両固定器の相対的
な微小変位量を正確に測定することができ、その結果被
移動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定する
ことができる。

【００４６】図５に示す計測装置７０のように、検出ヘ
ッド７２として、市販されている差動変圧器を用いても
よい。差動変圧器は、１次コイルと、該１次コイルの両
側にあって１次コイルと同軸的に配置された一対の２次
コイルと、これらのコイルに移動可能に受け入れられた
鉄心とを有しており、また２次コイルに得られる信号を
検出信号として出力する。

【００４７】コイルおよび鉄心は、相対的変位可能にプ
レート２６，２８に取り付けられている。図示の例で
は、コイルがプレート２６に取り付けられており、また
鉄心が被測定部材３０に取り付けられている。演算制御
装置１６の検出回路４０は、差動変圧器用増幅器を検出
ヘッド毎に備えており、また検出ヘッドの出力信号を検
出ヘッド毎に処理する。

【００４８】この計測装置７０の場合、伸縮装置の伸縮
にともなって、コイルと鉄心とが相寄り相離れる方向に
変位するから、２次側コイルの電圧が変化し、その結果
検出ヘッドから出力される電気信号が変化する。このた
め、検出ヘッドから出力される電気信号を基に、伸縮手
段の一回の伸縮量が微小であっても、両固定器の相対的
な微小変位量を正確に測定することができ、その結果被
移動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定する
ことができる。

【００４９】図６に示す計測装置７４のように、検出ヘ
ッド７６として、市販されているストレインゲージを用
いてもよい。ストレインゲージは、その歪みの方向にお
ける一端部および他端部においてそれぞれプレート２６
および２８に連結される。演算制御装置１６の検出回路
４０は、ストレインゲージ用増幅器を検出ヘッド毎に備
えており、また検出ヘッドの出力信号を検出ヘッド毎に
処理する。

【００５０】この計測装置７４の場合、伸縮装置に伸縮
ともなって、ストレインゲージに伸縮力が作用するか
ら、ストレインゲージの歪み量が変化し、その結果検出
ヘッド７６から出力される電気信号が変化する。このた
め、検出ヘッド７６から出力される電気信号を基に、伸
縮手段の一回の伸縮量が微小であっても、両固定器の相
対的な微小変位量を正確に測定することができ、その結
果被移動部材の微小移動量および総移動量を正確に測定
することができる。

【００５１】図７に示す計測装置７８のように、検出ヘ
ッド８０としてストレインゲージを用い、各ストレイン
ゲージを、その歪みの方向における一端部および他端部
においてそれぞれ伸縮器１８の伸縮方向に離れた箇所に
連結してもよい。計測装置７８では、４つの伸縮器１８
を用いており、各伸縮器１８にストレインゲージが取り
付けられている。各伸縮器１８は、四角形の角部に対応
するように配置されている。

【００５２】計測装置７８によれば、両固定器の相対的
なピッチング（縦揺れ）の量をも検出し、それを修正す
ることができる。両固定器の相対的なピッチング量は、
上下方向に隣り合うストレインゲージの出力信号を用い
て得ることができる。

【００５３】なお、図７に示す計測装置７８と同様に、
他の計測装置の場合も、４つの伸縮器と４つの検出ヘッ
ドとを用いて、両固定器の相対的なピッチングをも検出
し、それを補正するようにしてもよい。また、両固定器
の相対的なヨーイングを検出する必要がない場合は、単
一の伸縮器を用いてもよい。

【００５４】図８に固定器の好ましい実施例を示す。し
かし、本発明は、他の構造を有する固定器を用いてもよ
い。

【００５５】図８に示す固定器１００は、磁性材料製の
ヨーク１０２と、該ヨーク内に収容された電磁石１０４
と、ヨーク１０２内に配置された永久磁石１０６とを含
む。ヨーク１０２は、筒部１０８と、該筒部の一端を閉
鎖する底部１１０とにより、平面形状が円形または角形
のキャップ状に形成されている。

【００５６】電磁石１０４の鉄心１１２は、主体部１１
４と、該主体部の一端に形成されたフランジ部１１６と
を備えており、またフランジ部１１６が底部１１０の側
にあって筒部１０８および底部１１０から間隔をおくよ
うに、ヨーク１０２内に配置されている。電磁石１０４
の励磁コイル１１８は、鉄心１１２の周りに配置されて
おり、また樹脂１２０に埋め込まれている。

【００５７】永久磁石１０６は、厚さ方向に磁化された
板状の磁石であり、また底部１１０とフランジ部１１６
との間に配置されて、底部１１０およびフランジ部１１
６に磁気的に接触されている。以下の説明では、永久磁
石１０６は、図示のように、底部１１０の側がＳ、鉄心
１１２の側がＮとなるように磁化されているものとする
が、これと逆に磁化されていてもよい。

【００５８】固定器１００の吸着部１２２は、ヨーク１
０２の筒部１０８と鉄心１１２の主体部１１４とにより
規定される。筒部１０８とフランジ部１１６との間の空
隙１２４は、永久磁石１０６からの磁束の漏洩磁路とし
て作用する。

【００５９】励磁電流が励磁コイル１１２に供給されて
いないとき、永久磁石１０６からの磁束が吸着部１２２
を経る磁束と漏洩磁路１２４を経る磁束とに分割される
から、吸着部１２２は吸着力が小さい状態におかれる。
励磁コイル１１８に励磁電流が供給されると、永久磁石
１０６の磁束成分と電磁石１０４の磁束成分とが吸着部
１２２と漏洩磁路１２４とを経ることになる。

【００６０】しかし、鉄心１１２を図示のように励磁さ
せる励磁電流が励磁コイル１１８に供給されていると、
吸着部１２２を経ようとする永久磁石１０６および電磁
石１０４の両磁束成分の向きが同じであるのに対し、漏
洩磁路１２４を経ようとする永久磁石１０６および電磁
石１０４の両磁束成分の向きが逆であるから、漏洩磁路
１２４を経ようとする両磁束成分は漏洩磁路１２４を経
ることを阻止し合う。その結果、吸着部１２２は、該吸
着部を経る電磁石１０４および永久磁石１０６の両磁束
成分により、大きい吸着力を有する第１の状態におかれ
る。

【００６１】また、鉄心１１２が図示と逆に励磁される
励磁電流が励磁コイル１１８に供給されていると、吸着
部１２２を経ようとする永久磁石１０６および電磁石１
０４の両磁束成分の向きが逆であるのに対し、漏洩磁路
１２４を経ようとする永久磁石１０６および電磁石１０
４の両磁束成分の向きが同じであるから、吸着部１２２
を経ようとする両磁束成分は吸着部１２２を経ることを
阻止し合う。その結果、吸着部１２２は第２の状態にお
かれる。

【００６２】固定器１００において、吸着部１２２を完
全な第２の状態におくためには、吸着部１２２を経よう
とする電磁石１０４および永久磁石１０６の両磁束成分
を同じにすればよい。また、残留磁気による残留吸着力
を減少させるべく、吸着部１２２に非磁性体を配置して
もよいし、鉄心を吸着部から後退させて、鉄心と吸着部
との間に磁気的間隙を形成してもよい。

【００６３】固定器１００によれば、励磁電流が励磁コ
イル１１８に供給されていないときも、吸着部１２２が
小さい吸着力を有する状態におかれるから、固定器１０
０は移動基準面に対して変位しない。また、吸着部１２
２を第１の状態におくときと第２の状態におくときのい
ずれも励磁電流を励磁コイル１１８に供給するから、吸
着部１２２を第１の状態におくときと第２の状態におく
ときのいずれか一方のみに励磁電流を励磁コイルに供給
する場合に比べ、励磁電流量が少なく、コイルによる発
熱が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作動装置における伸縮装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】本発明の作動装置の一実施例を示す図である。

【図３】本発明の作動装置の他の実施例を示す図であ
る。

【図４】本発明の作動装置の他の実施例を示す図であ
る。

【図５】本発明の作動装置の他の実施例を示す図であ
る。

【図６】本発明の作動装置の他の実施例を示す図であ
る。

【図７】本発明の作動装置の他の実施例を示す図であ
る。

【図８】本発明の作動装置における固定器の一実施例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 作動装置 １２ 伸縮装置 １４，６０，６６，７０，７４，７８ 計測装置 １６ 演算制御装置 １８ 伸縮器 ２０，２２，１００ 固定器 ２４，１２２ 吸着部 ３０ 被測定部材 ３２ 検出ヘッド ３４ 支持板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置は、導電体から成る被測定部を備える、前
   記第１の固定手段に取り付けられた被測定手段と、磁界
   発生用コイルおよび電流検出用コイルを有する検出ヘッ
   ドを備える検出手段とを含み、 前記検出ヘッドは前記電流検出用コイルに誘導された電
   流に対応した電気信号を出力するヘッドであり、また両
   コイルと前記被測定部との間の距離に応じた渦電流を前
   記被測定部に生じさせかつ前記渦電流の影響を前記誘導
   電流検出用コイルに受けるべく前記第２の固定手段に取
   り付けられている、作動装置。
2. 【請求項２】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置は、導電体から成る被測定部を備える、前
   記第１の固定手段に取り付けられた被測定手段と、導電
   体から成る測定部を有する検出ヘッドを備える検出手段
   とを含み、 前記検出ヘッドは、前記被測定部と前記測定部との間の
   静電容量に対応した電気信号を出力するヘッドであり、
   また前記測定部を前記被測定部に対向させて前記第２の
   固定手段に取り付けられている、作動装置。
3. 【請求項３】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置は、被測定部を備える、前記第１の固定手
   段に取り付けられた被測定手段と、変位可能の接触子お
   よび該接触子の変位に応じて静電容量が変化するコンデ
   ンサを有する検出ヘッドを備える検出手段とを含み、 前記検出ヘッドは、前記静電容量に対応した電気信号を
   出力するヘッドであり、また前記接触子を前記被測定部
   と前記検出ヘッドとの相対的な変位に応じて変位させる
   べく前記接触子を前記被測定部に接触させて前記第２の
   固定手段に取り付けられている、作動装置。
4. 【請求項４】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置はロードセルを含み、該ロードセルはその
   歪みの方向における一端部および他端部がそれぞれ前記
   第１および第２の固定手段に連結されている、作動装
   置。
5. 【請求項５】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置は、複数のコイルおよび該鉄心を有する差
   動変圧器を備えた検出手段を含み、前記コイルおよび前
   記鉄心は、それぞれ、相対的変位可能に前記第１および
   第２の固定手段に取り付けられいる、作動装置。
6. 【請求項６】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置は、光反射性の被測定部を備える、前記第
   １の固定手段に取り付けられた被測定手段と、送光部お
   よび受光部を有する検出ヘッドを備える検出手段とを含
   み、 前記検出ヘッドは、前記受光部への光線入射位置または
   入射光量に対応した電気信号を出力するヘッドであり、
   また前記送光部からの光線を前記被測定部に指向させか
   つ前記被測定部からの反射光線を前記受光部に受けるべ
   く前記第２の固定手段に取り付けられた検出ヘッドを備
   えている、作動装置。
7. 【請求項７】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置はストレインゲージを含み、該ストレイン
   ゲージはその歪みの方向における一端部および他端部に
   おいてそれぞれ前記第１および第２の固定手段に連結さ
   れている、作動装置。
8. 【請求項８】 少なくとも一方向に伸縮する伸縮装置
   と、該伸縮装置の伸縮量を測定する計測装置とを含む作
   動装置において、 前記伸縮装置は、電気的または磁気的に伸縮される伸縮
   素子を備えかつ該伸縮素子の伸縮にともなって伸縮する
   少なくとも１つの伸縮手段と、該伸縮手段の伸縮方向に
   間隔をおいた箇所に連結されかつ前記伸縮手段の伸縮に
   よって相寄り相離れる方向へ変位される第１および第２
   の固定手段であって前記第１および第２の固定手段のそ
   れぞれが移動基準部を磁気的に吸着可能の第１の状態と
   前記移動基準部を吸着不能の第２の状態とに選択的に切
   換え可能の磁気的な吸着部を有する第１および第２の固
   定手段とを含み、 前記計測装置はストレインゲージを含み、該ストレイン
   ゲージはその歪みの方向における一端部および他端部に
   おいて前記伸縮手段の伸縮方向に離れた箇所に連結され
   ている、作動装置。