JPH0681813A - 超精密変位アクチュエータ - Google Patents
超精密変位アクチュエータInfo
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- JPH0681813A JPH0681813A JP23664092A JP23664092A JPH0681813A JP H0681813 A JPH0681813 A JP H0681813A JP 23664092 A JP23664092 A JP 23664092A JP 23664092 A JP23664092 A JP 23664092A JP H0681813 A JPH0681813 A JP H0681813A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 いかなる条件下でも外力に抗してμｍ単位で
変位制御を行うことができる変位アクチュエータを提供
する。 【構成】 上部が移動体１５で蓋をされた伸縮筒１３を
圧力枠１７で囲む。そして、これにより形成された第１
の圧入室１９と第２の圧入室２１に均等に圧力を加える
ことにより伸縮筒１３の側壁を延伸させて、移動体１５
を上部に押し上げ、伸縮筒の延伸量だけ移動体１５を上
部に変位させる。この時に、伸縮筒１３の側壁の延伸量
がμｍ単位であるため、この超精密変位にアクチュエー
タはいかなる条件下でも外力に抗してμｍ単位で変位制
御を行うことができる。
変位制御を行うことができる変位アクチュエータを提供
する。 【構成】 上部が移動体１５で蓋をされた伸縮筒１３を
圧力枠１７で囲む。そして、これにより形成された第１
の圧入室１９と第２の圧入室２１に均等に圧力を加える
ことにより伸縮筒１３の側壁を延伸させて、移動体１５
を上部に押し上げ、伸縮筒の延伸量だけ移動体１５を上
部に変位させる。この時に、伸縮筒１３の側壁の延伸量
がμｍ単位であるため、この超精密変位にアクチュエー
タはいかなる条件下でも外力に抗してμｍ単位で変位制
御を行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超精密変位アクチュエー
タ、特に比較的大きな外力に抗して超微量の位置調整を
行える超精密変位アクチュエータに関する。
タ、特に比較的大きな外力に抗して超微量の位置調整を
行える超精密変位アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】アクチュエータとは、一般に入力として
電気、液圧などのエネルギーを受け、これを変換して機
械的な動力を出力させる変換機であり、エネルギーの量
によって機械的出力の速度や力の状態を変えることがで
きる機能を持っている。このようなアクチュエータは、
入力エネルギーの種類、出力としての機械的な動力の形
態、構造的な特徴などから種々のものに分類することが
できる。
電気、液圧などのエネルギーを受け、これを変換して機
械的な動力を出力させる変換機であり、エネルギーの量
によって機械的出力の速度や力の状態を変えることがで
きる機能を持っている。このようなアクチュエータは、
入力エネルギーの種類、出力としての機械的な動力の形
態、構造的な特徴などから種々のものに分類することが
できる。
【０００３】変位アクチュエータは、入力エネルギーを
所定の変位に変換する。このようなものには、例えば油
圧ピストンを用いた油圧ジャッキなどがあるが、これで
はμｍオーダの変位を制御することができないため、こ
れに対応するために従来は特定材料の熱膨張を利用した
変位アクチュエータが用いられていた。このような熱膨
張を利用した変位アクチュエータでは、熱膨張特性が良
く知られている材料を用い、この材料の温度を制御する
ことによってμｍ単位の制御変位を得ている。
所定の変位に変換する。このようなものには、例えば油
圧ピストンを用いた油圧ジャッキなどがあるが、これで
はμｍオーダの変位を制御することができないため、こ
れに対応するために従来は特定材料の熱膨張を利用した
変位アクチュエータが用いられていた。このような熱膨
張を利用した変位アクチュエータでは、熱膨張特性が良
く知られている材料を用い、この材料の温度を制御する
ことによってμｍ単位の制御変位を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような熱膨張を利用した変位アクチュエータは、熱膨張
をさせる材料を均一に加熱することや温度管理が困難で
あると共に、応答性が悪いなどの大きな外力（外圧）に
抗してμｍ単位の変位を制御するのが困難であるという
問題もあった。
ような熱膨張を利用した変位アクチュエータは、熱膨張
をさせる材料を均一に加熱することや温度管理が困難で
あると共に、応答性が悪いなどの大きな外力（外圧）に
抗してμｍ単位の変位を制御するのが困難であるという
問題もあった。
【０００５】本発明は以上のような問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、いかなる状況下でもμｍ単
位の変位制御を迅速、容易に行うことができる超精密変
位アクチュエータを提供することにある。
たものであり、その目的は、いかなる状況下でもμｍ単
位の変位制御を迅速、容易に行うことができる超精密変
位アクチュエータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために本発明に係る超精密アクチュエータにおいて
は、基台と、前記基台上に固定され内部に第一の圧入室
を有する伸縮筒と、伸縮筒の可動端に固定された移動体
と、前記基台に固定され前記移動体を摺動自在に密接状
態に囲い前記伸縮筒の側壁との間に第二の圧入室を形成
する圧力枠と、前記第一および第二の圧入室内を加圧す
る加圧手段とを含み、前記第一および第二の圧入室内を
加圧し、前記伸縮筒の側壁を延伸させることによって前
記移動体を移動させることを特徴とする。
するために本発明に係る超精密アクチュエータにおいて
は、基台と、前記基台上に固定され内部に第一の圧入室
を有する伸縮筒と、伸縮筒の可動端に固定された移動体
と、前記基台に固定され前記移動体を摺動自在に密接状
態に囲い前記伸縮筒の側壁との間に第二の圧入室を形成
する圧力枠と、前記第一および第二の圧入室内を加圧す
る加圧手段とを含み、前記第一および第二の圧入室内を
加圧し、前記伸縮筒の側壁を延伸させることによって前
記移動体を移動させることを特徴とする。
【０００７】なお、上記のような超精密変位アクチュエ
ータにおいて前記伸縮筒に設けられる前記第一の圧入室
と第二の圧入室を連通する連通穴を設ければ、前記第一
或いは第二の圧入室内を加圧することで、上記超精密変
位アクチュエータと同様の効果を得ることが可能であ
る。
ータにおいて前記伸縮筒に設けられる前記第一の圧入室
と第二の圧入室を連通する連通穴を設ければ、前記第一
或いは第二の圧入室内を加圧することで、上記超精密変
位アクチュエータと同様の効果を得ることが可能であ
る。
【０００８】
【作用】以上のような構成を有する本発明の超精密アク
チュエータにおいては、第一および第二の圧入室内が加
圧されこの内圧が上昇すると、伸縮筒の可動端が外部に
押され、この力によって伸縮筒の側壁が延伸する。そし
て、この伸縮筒の側壁が延伸した分だけ可動端が外部に
移動する。これは、伸縮筒の可動端に固定された移動体
の移動として現れるが、伸縮筒の側壁はμｍ単位で延伸
するので、μｍ単位の制御変位を得ることが可能にな
る。
チュエータにおいては、第一および第二の圧入室内が加
圧されこの内圧が上昇すると、伸縮筒の可動端が外部に
押され、この力によって伸縮筒の側壁が延伸する。そし
て、この伸縮筒の側壁が延伸した分だけ可動端が外部に
移動する。これは、伸縮筒の可動端に固定された移動体
の移動として現れるが、伸縮筒の側壁はμｍ単位で延伸
するので、μｍ単位の制御変位を得ることが可能にな
る。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の好適な一実施例に係る超精
密変位アクチュエータの原理を示す図である。
密変位アクチュエータの原理を示す図である。
【００１０】このアクチュエータは、基台１１に下部が
固定された伸縮筒１３と、この伸縮筒１３の上部に固定
された移動体１５と、下部が基台１１に固定され上部が
前記移動体１５と摺動可能に接触する圧力枠１７とから
構成されている。そして、気密状態にあった伸縮筒１３
の内部には第１の圧入室１９が形成され、伸縮筒１３と
圧力枠１７の間には第２の圧入室２１が仕切り形成され
ている。そして、第１の圧入室１９と第２の圧入室２１
内は同一の圧力源２３によって均等に加圧されるように
なっている。
固定された伸縮筒１３と、この伸縮筒１３の上部に固定
された移動体１５と、下部が基台１１に固定され上部が
前記移動体１５と摺動可能に接触する圧力枠１７とから
構成されている。そして、気密状態にあった伸縮筒１３
の内部には第１の圧入室１９が形成され、伸縮筒１３と
圧力枠１７の間には第２の圧入室２１が仕切り形成され
ている。そして、第１の圧入室１９と第２の圧入室２１
内は同一の圧力源２３によって均等に加圧されるように
なっている。
【００１１】このようなアクチュエータにおいては、ま
ず圧力源２３から圧力が加えられると、移動体１５が下
部から上部に押し上げられる。このときに、圧力枠１７
が設けられているために、伸縮筒１３の側壁内外での圧
力は等しく、この伸縮筒１３の側壁には上下方向の力の
みが働くことになる。そして、この上下方向の力によっ
て伸縮筒１３の側壁が延伸し、図中一点鎖線で示される
位置に移動体１５が移動することになる。そして、移動
体１５の実線で示された位置と一点鎖線で示された位置
の差、すなわち変位が数μｍの大きさとなる。すなわ
ち、伸縮筒１３の側壁の延伸量はあまり大きくなく、だ
いたいμｍオーダであるため、容易にμｍ単位の変位を
得ることが可能になっている。なお、伸縮筒１３はその
断面形状が円環であり、圧入室に圧力が加えられていな
い状態で移動体１５上に重量物が載置された場合でもこ
れに耐えられるような厚さの筒で形成されている。
ず圧力源２３から圧力が加えられると、移動体１５が下
部から上部に押し上げられる。このときに、圧力枠１７
が設けられているために、伸縮筒１３の側壁内外での圧
力は等しく、この伸縮筒１３の側壁には上下方向の力の
みが働くことになる。そして、この上下方向の力によっ
て伸縮筒１３の側壁が延伸し、図中一点鎖線で示される
位置に移動体１５が移動することになる。そして、移動
体１５の実線で示された位置と一点鎖線で示された位置
の差、すなわち変位が数μｍの大きさとなる。すなわ
ち、伸縮筒１３の側壁の延伸量はあまり大きくなく、だ
いたいμｍオーダであるため、容易にμｍ単位の変位を
得ることが可能になっている。なお、伸縮筒１３はその
断面形状が円環であり、圧入室に圧力が加えられていな
い状態で移動体１５上に重量物が載置された場合でもこ
れに耐えられるような厚さの筒で形成されている。
【００１２】なお、以下に、図１の原理を用いて作成さ
れた超精密変位アクチュエータについて説明していく。
本実施例に係る超精密変位アクチュエータは、粒子加速
器内に設置され、高速粒子の軌道を調整する大型電磁石
を支持してその高さを調節するものである。粒子加速器
内に設置される超精密変位アクチュエータにおいては、
搭載物２５の高さをμｍオーダで調整できることと、搭
載物２５の重量に耐えることができる強固な構造を有し
ていることが同時に要求される。しかしながら、本実施
例に係る超精密変位アクチュエータは、これらの困難な
要求を同時に満たすことが可能である。
れた超精密変位アクチュエータについて説明していく。
本実施例に係る超精密変位アクチュエータは、粒子加速
器内に設置され、高速粒子の軌道を調整する大型電磁石
を支持してその高さを調節するものである。粒子加速器
内に設置される超精密変位アクチュエータにおいては、
搭載物２５の高さをμｍオーダで調整できることと、搭
載物２５の重量に耐えることができる強固な構造を有し
ていることが同時に要求される。しかしながら、本実施
例に係る超精密変位アクチュエータは、これらの困難な
要求を同時に満たすことが可能である。
【００１３】ここで、図２は本実施例に係るアクチュエ
ータの斜視図であり、図３はその構成を示す縦断面図で
ある。図１と同一の構成部材及び構成要素には同一符号
が付されている。
ータの斜視図であり、図３はその構成を示す縦断面図で
ある。図１と同一の構成部材及び構成要素には同一符号
が付されている。
【００１４】これらの図に示されているように、移動体
１５の上には、高速粒子の軌道を調整する電磁石である
搭載物２５が載置される。この実施例においては、基台
１１と伸縮筒１３と移動体１５は一体形成され駆動体２
７を形成している。駆動体２７の側壁（伸縮筒１３以外
の個所）には連通穴２９が開けられており、これにより
第１の圧入室１９と第２の圧入室２１が連絡されこれら
の圧力が均等になるようになっている。なお、基台１１
と圧力枠１７はフランジ結合され、その接合部３９はオ
イルシールされることによって気密性が保たれている。
これに対して、移動体１５と圧力枠１７の接触部４１
は、これらの気密性が保たれつつもこれらが摺動可能な
ようにオイルシールされている。また、駆動体２７の内
部には圧入室内の油量を少なくしてアクチュエータの応
答性を高めるための調整材３１が配置されている。そし
て、実施例において、伸縮筒１３の内壁には延伸量を検
出する歪みゲージ３３が設置されている。歪みゲージ３
３からの信号は電線３４を介して歪み検出装置３５に入
力され、サーボ弁２６から前記両圧入室にかけられる圧
力は圧力センサ３６と圧力検出装置３７によって検出さ
れる。
１５の上には、高速粒子の軌道を調整する電磁石である
搭載物２５が載置される。この実施例においては、基台
１１と伸縮筒１３と移動体１５は一体形成され駆動体２
７を形成している。駆動体２７の側壁（伸縮筒１３以外
の個所）には連通穴２９が開けられており、これにより
第１の圧入室１９と第２の圧入室２１が連絡されこれら
の圧力が均等になるようになっている。なお、基台１１
と圧力枠１７はフランジ結合され、その接合部３９はオ
イルシールされることによって気密性が保たれている。
これに対して、移動体１５と圧力枠１７の接触部４１
は、これらの気密性が保たれつつもこれらが摺動可能な
ようにオイルシールされている。また、駆動体２７の内
部には圧入室内の油量を少なくしてアクチュエータの応
答性を高めるための調整材３１が配置されている。そし
て、実施例において、伸縮筒１３の内壁には延伸量を検
出する歪みゲージ３３が設置されている。歪みゲージ３
３からの信号は電線３４を介して歪み検出装置３５に入
力され、サーボ弁２６から前記両圧入室にかけられる圧
力は圧力センサ３６と圧力検出装置３７によって検出さ
れる。
【００１５】また、この実施例超精密変位アクチュエー
タにおいては、駆動体２７全体の高さが１４０〜１５０
ｍｍ程度で、伸縮筒部分１３の高さが５０〜６０ｍｍ程
度である。そして、伸縮筒１３の側壁の厚さは１ｍｍ
で、駆動体２７の素材は、実施例においては、クロムモ
リブデン鋼ＳＣＭ４３５が用いられている。このクロム
モリブデン鋼ＳＣＭ４３５は、３０ｋｇｆ／ｍｍ2 程度
の応力にも耐え（降伏点が８０ｋｇｆ／ｍｍ2 、引張り
強さが９５ｋｇｆ／ｍｍ2 である）、耐久性が高く繰り
返して使用することが可能なため、駆動体２７の素材と
して非常に好適である。なお、ＳＣＭ４３５のヤング率
は２×１０4 ｋｇｆ／ｍｍ2 である。このとき、伸縮筒
部分１３の高さが５０ｍｍ程度で、伸縮筒１３の側壁を
引き伸ばす応力が２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であった場合に
は、伸縮筒部分１３の側壁の伸び（延伸量）は、５０×
２０／（２×１０4 ）＝０．０５ｍｍとなる。従って、
本実施例に係る超精密変位アクチュエータにおいては、
伸縮筒１３の側壁に０〜２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張応力
を加えれば、０〜５０μｍのストロークが得られること
になる。
タにおいては、駆動体２７全体の高さが１４０〜１５０
ｍｍ程度で、伸縮筒部分１３の高さが５０〜６０ｍｍ程
度である。そして、伸縮筒１３の側壁の厚さは１ｍｍ
で、駆動体２７の素材は、実施例においては、クロムモ
リブデン鋼ＳＣＭ４３５が用いられている。このクロム
モリブデン鋼ＳＣＭ４３５は、３０ｋｇｆ／ｍｍ2 程度
の応力にも耐え（降伏点が８０ｋｇｆ／ｍｍ2 、引張り
強さが９５ｋｇｆ／ｍｍ2 である）、耐久性が高く繰り
返して使用することが可能なため、駆動体２７の素材と
して非常に好適である。なお、ＳＣＭ４３５のヤング率
は２×１０4 ｋｇｆ／ｍｍ2 である。このとき、伸縮筒
部分１３の高さが５０ｍｍ程度で、伸縮筒１３の側壁を
引き伸ばす応力が２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であった場合に
は、伸縮筒部分１３の側壁の伸び（延伸量）は、５０×
２０／（２×１０4 ）＝０．０５ｍｍとなる。従って、
本実施例に係る超精密変位アクチュエータにおいては、
伸縮筒１３の側壁に０〜２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張応力
を加えれば、０〜５０μｍのストロークが得られること
になる。
【００１６】ここで、伸縮筒１３の側壁の厚さを１ｍｍ
と、内径を１００ｍｍとすれば、２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の
応力を与えるための張力は約６３００ｋｇｆとなるが、
この応力は、駆動体２７の内面積にかかる圧力によって
発生する。そして、駆動体２７の内径が１００ｍｍであ
ったとすると、駆動体２７の内面積は約７８５０ｍｍ2
となるから、上記の張力を発生させるための圧入室内の
内圧は約０．８ｋｇｆ／ｃｍ2 （約０．８ａｔｍ）程度
で良いことになる。この圧力は、実施に適した値であ
る。従って、本実施例に係る超精密変位アクチュエータ
においては、適切な圧力でμｍ単位の変位を得ることが
できる。なお、このときの分解能は０．５μｍで、移動
体１５の移動速度は３００μｍ／ｓｅｃを目標としてい
る。搭載物２５として搭載できる物質の最大許容重量は
５００ｋｇである。なお、上記の説明では理想値の近似
を行っているが、実際の設計は、測定誤差などを考慮し
た厳密な計算に基づいて行われる。
と、内径を１００ｍｍとすれば、２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の
応力を与えるための張力は約６３００ｋｇｆとなるが、
この応力は、駆動体２７の内面積にかかる圧力によって
発生する。そして、駆動体２７の内径が１００ｍｍであ
ったとすると、駆動体２７の内面積は約７８５０ｍｍ2
となるから、上記の張力を発生させるための圧入室内の
内圧は約０．８ｋｇｆ／ｃｍ2 （約０．８ａｔｍ）程度
で良いことになる。この圧力は、実施に適した値であ
る。従って、本実施例に係る超精密変位アクチュエータ
においては、適切な圧力でμｍ単位の変位を得ることが
できる。なお、このときの分解能は０．５μｍで、移動
体１５の移動速度は３００μｍ／ｓｅｃを目標としてい
る。搭載物２５として搭載できる物質の最大許容重量は
５００ｋｇである。なお、上記の説明では理想値の近似
を行っているが、実際の設計は、測定誤差などを考慮し
た厳密な計算に基づいて行われる。
【００１７】このような超精密変位アクチュエータにお
いては、サーボ弁２３によって管２６を通じて圧力油が
供給されると、連通穴２９が設けられているために、第
１の圧入室１９及び第２の圧入室２１の内圧が等しく増
加する。このときに、第１の圧入室１９の内圧と第２の
圧入室２１の内圧が等しいために、伸縮筒１３の側壁の
横方向には力が働かず、移動体１５を上方に押し上げる
力、すなわち伸縮筒１３の側壁を上下方向に伸ばす力の
みが働くことになる。そして、伸縮筒１３の側壁はこの
力により上下方向に延伸し、この延伸量だけ移動体１５
が上部に変位することになる。
いては、サーボ弁２３によって管２６を通じて圧力油が
供給されると、連通穴２９が設けられているために、第
１の圧入室１９及び第２の圧入室２１の内圧が等しく増
加する。このときに、第１の圧入室１９の内圧と第２の
圧入室２１の内圧が等しいために、伸縮筒１３の側壁の
横方向には力が働かず、移動体１５を上方に押し上げる
力、すなわち伸縮筒１３の側壁を上下方向に伸ばす力の
みが働くことになる。そして、伸縮筒１３の側壁はこの
力により上下方向に延伸し、この延伸量だけ移動体１５
が上部に変位することになる。
【００１８】このときに、伸縮筒１３の側壁の延伸量は
あまり大きくないため、移動体１５上に載置された搭載
物２５の上下方向の変位をμｍ単位で制御することが可
能になっている。このときに、この高さ方向の変位量は
歪みゲージ３３により検出され、歪み検出装置３５で所
定の電気信号に変換された後、比較器４３に入力されて
指令信号と比較される。そして、比較器４３から出力さ
れた電気信号は、比較器４５の中で指令信号並びに圧力
検出装置３７から出力されてきた電気信号と比較をされ
る。比較器４５の出力は比較器４７に入力され、両者の
差が誤差信号としてサーボアンプ４９に入る。従って、
延伸量が少なかった場合には、比較器４３から出力され
る電気信号は延伸量が少ない分だけプラスとなり、比較
器４５を介して比較器４７に入力されることで、伸縮筒
１３の側壁を必要な分だけ延伸させるように、圧入室１
９，２１内の内圧を必要な分だけ加圧するような電気信
号が比較器４７からサーボアンプ４９に出力される。す
なわち、延伸量の不足分を補足するための正の信号がサ
ーボアンプ４９から出力され、この電気信号を入力した
サーボ弁２６が加圧を行うことにより、不足した延伸量
がアクチュエータに与えられることとなる。一方、伸縮
筒１３の側壁の延伸量が大きかった場合には、サーボア
ンプ４９から出力される電気信号は負の大きさになり、
延伸量が過剰な分だけ圧入室内が減圧されることにな
る。これにより、伸縮筒１３の側壁が縮んで移動体１５
の高さが低くなる。
あまり大きくないため、移動体１５上に載置された搭載
物２５の上下方向の変位をμｍ単位で制御することが可
能になっている。このときに、この高さ方向の変位量は
歪みゲージ３３により検出され、歪み検出装置３５で所
定の電気信号に変換された後、比較器４３に入力されて
指令信号と比較される。そして、比較器４３から出力さ
れた電気信号は、比較器４５の中で指令信号並びに圧力
検出装置３７から出力されてきた電気信号と比較をされ
る。比較器４５の出力は比較器４７に入力され、両者の
差が誤差信号としてサーボアンプ４９に入る。従って、
延伸量が少なかった場合には、比較器４３から出力され
る電気信号は延伸量が少ない分だけプラスとなり、比較
器４５を介して比較器４７に入力されることで、伸縮筒
１３の側壁を必要な分だけ延伸させるように、圧入室１
９，２１内の内圧を必要な分だけ加圧するような電気信
号が比較器４７からサーボアンプ４９に出力される。す
なわち、延伸量の不足分を補足するための正の信号がサ
ーボアンプ４９から出力され、この電気信号を入力した
サーボ弁２６が加圧を行うことにより、不足した延伸量
がアクチュエータに与えられることとなる。一方、伸縮
筒１３の側壁の延伸量が大きかった場合には、サーボア
ンプ４９から出力される電気信号は負の大きさになり、
延伸量が過剰な分だけ圧入室内が減圧されることにな
る。これにより、伸縮筒１３の側壁が縮んで移動体１５
の高さが低くなる。
【００１９】このようにして、本実施例に係る超精密変
位アクチュエータにおいては、容易にμｍ単位で変位を
制御することが可能になっている。
位アクチュエータにおいては、容易にμｍ単位で変位を
制御することが可能になっている。
【００２０】なお、このような超精密変位アクチュエー
タは、本実施例のような縦型のものだけでなく、横型に
することももちろん可能である。また、圧入室内に供給
される媒体は圧力油だけでなく、水や空気等の流体でも
使用可能である。
タは、本実施例のような縦型のものだけでなく、横型に
することももちろん可能である。また、圧入室内に供給
される媒体は圧力油だけでなく、水や空気等の流体でも
使用可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上のようにして、本発明に係る超精密
変位アクチュエータにおいては、いかなる状況でも大き
な外力に抗して容易にμｍ単位で制御変位を得ることが
できる。
変位アクチュエータにおいては、いかなる状況でも大き
な外力に抗して容易にμｍ単位で制御変位を得ることが
できる。
【図１】本発明の好適な一実施例に係る超精密変位アク
チュエータの原理を説明する原理図である。
チュエータの原理を説明する原理図である。
【図２】本発明の好適な一実施例に係る超精密変位アク
チュエータの斜視断面図である。
チュエータの斜視断面図である。
【図３】本実施例に係る超精密変位アクチュエータの構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
１１ 基台 １３ 伸縮筒 １５ 移動体 １７ 圧力枠 １９ 第１の圧入室 ２１ 第２の圧入室 ２３ 圧力源 ２４ 管 ２５ 搭載物 ２６ サーボ弁 ２７ 駆動体 ２９ 連通穴 ３３ 歪みゲージ ３４ 電線 ３５ 歪み検出装置 ３６ 圧力センサ ３７ 圧力検出装置 ３９ 接合部 ４１ 接触部 ４３、４５、４７ 比較器 ４９ サーボアンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】ここで、伸縮筒１３の側壁の厚さを１ｍｍ
と、内径を１００ｍｍとすれば、２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の
応力を与えるための張力は約６３００ｋｇｆとなるが、
この応力は、駆動体２７の内面積にかかる圧力によって
発生する。そして、駆動体２７の内径が１００ｍｍであ
ったとすると、駆動体２７の内面積は約７８５０ｍｍ2
となるから、上記の張力を発生させるための圧入室内の
内圧は約０．８ｋｇｆ／ｍｍ2 （約８０ａｔｍ）程度で
良いことになる。この圧力は、実施に適した値である。
従って、本実施例に係る超精密変位アクチュエータにお
いては、適切な圧力でμｍ単位の変位を得ることができ
る。なお、このときの分解能は０．５μｍで、移動体１
５の移動速度は３００μｍ／ｓｅｃを目標としている。
搭載物２５として搭載できる物質の最大許容重量は５０
０ｋｇである。なお、上記の説明では理想値の近似を行
っているが、実際の設計は、測定誤差などを考慮した厳
密な計算に基づいて行われる。
と、内径を１００ｍｍとすれば、２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の
応力を与えるための張力は約６３００ｋｇｆとなるが、
この応力は、駆動体２７の内面積にかかる圧力によって
発生する。そして、駆動体２７の内径が１００ｍｍであ
ったとすると、駆動体２７の内面積は約７８５０ｍｍ2
となるから、上記の張力を発生させるための圧入室内の
内圧は約０．８ｋｇｆ／ｍｍ2 （約８０ａｔｍ）程度で
良いことになる。この圧力は、実施に適した値である。
従って、本実施例に係る超精密変位アクチュエータにお
いては、適切な圧力でμｍ単位の変位を得ることができ
る。なお、このときの分解能は０．５μｍで、移動体１
５の移動速度は３００μｍ／ｓｅｃを目標としている。
搭載物２５として搭載できる物質の最大許容重量は５０
０ｋｇである。なお、上記の説明では理想値の近似を行
っているが、実際の設計は、測定誤差などを考慮した厳
密な計算に基づいて行われる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】このような超精密変位アクチュエータにお
いては、サーボ弁２６によって管２４を通じて圧力油が
供給されると、連通穴２９が設けられているために、第
１の圧入室１９及び第２の圧入室２１の内圧が等しく増
加する。このときに、第１の圧入室１９の内圧と第２の
圧入室２１の内圧が等しいために、伸縮筒１３の側壁の
横方向には力が働かず、移動体１５を上方に押し上げる
力、すなわち伸縮筒１３の側壁を上下方向に伸ばす力の
みが働くことになる。そして、伸縮筒１３の側壁はこの
力により上下方向に延伸し、この延伸量だけ移動体１５
が上部に変位することになる。
いては、サーボ弁２６によって管２４を通じて圧力油が
供給されると、連通穴２９が設けられているために、第
１の圧入室１９及び第２の圧入室２１の内圧が等しく増
加する。このときに、第１の圧入室１９の内圧と第２の
圧入室２１の内圧が等しいために、伸縮筒１３の側壁の
横方向には力が働かず、移動体１５を上方に押し上げる
力、すなわち伸縮筒１３の側壁を上下方向に伸ばす力の
みが働くことになる。そして、伸縮筒１３の側壁はこの
力により上下方向に延伸し、この延伸量だけ移動体１５
が上部に変位することになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (2)
- 【請求項１】 基台と、 前記基台上に固定され内部に第一の圧入室を有する伸縮
筒と、 伸縮筒の可動端に固定された移動体と、 前記基台に固定され、前記移動体を摺動自在に密接状態
に囲い、前記伸縮筒の側壁との間に第二の圧入室を形成
する圧力枠と、 前記第一および第二の圧入室内を加圧する加圧手段と、 を含み、 前記第一および第二の圧入室内を加圧し、前記伸縮筒の
側壁を延伸させることによって前記移動体を移動させる
ことを特徴とする超精密変位アクチュエータ。 - 【請求項２】 基台と、 前記基台上に固定され内部に第一の圧入室を有する伸縮
筒と、 伸縮筒の可動端に固定された移動体と、 前記基台に固定され、前記移動体を摺動自在に密接状態
に囲い、前記伸縮筒の側壁との間に第二の圧入室を形成
する圧力枠と、 前記伸縮筒に設けられる前記第一の圧入室と第二の圧入
室を連通する連通穴と、 前記第一或いは第二の圧入室
内を加圧する加圧手段と、 を含み、 前記第一或いは第二の圧入室内を加圧することで、前記
第一および第二の圧入室の両圧入室内を加圧し、前記伸
縮筒の側壁を延伸させることによって前記移動体を移動
させることを特徴とする超精密変位アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23664092A JPH0681813A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 超精密変位アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23664092A JPH0681813A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 超精密変位アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681813A true JPH0681813A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=17003623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23664092A Pending JPH0681813A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 超精密変位アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681813A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7164342B2 (en) | 2002-08-07 | 2007-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Load sensor and method of manufacturing the load sensor, paste used for the method, and method of manufacturing the paste |
-
1992
- 1992-09-04 JP JP23664092A patent/JPH0681813A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7164342B2 (en) | 2002-08-07 | 2007-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Load sensor and method of manufacturing the load sensor, paste used for the method, and method of manufacturing the paste |
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