JPH08267329A - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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- JPH08267329A JPH08267329A JP7223110A JP22311095A JPH08267329A JP H08267329 A JPH08267329 A JP H08267329A JP 7223110 A JP7223110 A JP 7223110A JP 22311095 A JP22311095 A JP 22311095A JP H08267329 A JPH08267329 A JP H08267329A
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- pressure
- piston
- pressure adjusting
- cylinder
- gas
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- 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
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/26—Fluid-pressure drives
- B23Q5/266—Fluid-pressure drives with means to control the feed rate by controlling the fluid flow
-
- 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
- B23Q1/38—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 using fluid bearings or fluid cushion supports
-
- 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
- B23Q1/58—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 a single sliding pair
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S92/00—Expansible chamber devices
- Y10S92/02—Fluid bearing
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の位置決め装置では、高い剛性を持ち、か
つ滑らかな位置決め特性が得られるものはなかった。 【解決手段】テーブル１ａを一体的に形成したピストン
１をシリンダ２内で保持し、上記ピストン１で隔壁され
るシリンダ２内の２つの加圧室３，４に圧力調整手段
６，７を備え、上記ピストン１とシリンダ２の隙間５に
気体を噴出してピストン１を静圧支持するとともに、こ
の噴出気体を上記２つの加圧室３，４に導入し、両加圧
室３，４の圧力差によってピストン１およびテーブル１
ａを駆動するようにした位置決め装置であって、上記２
つの加圧室３，４に備えた圧力調整手段６，７を、加圧
室３，４内の気体を放出するノズル６ａ，７ａと、該ノ
ズル６ａ，７ａの噴出口の開口度を可変にするための圧
力調整体から構成する。
つ滑らかな位置決め特性が得られるものはなかった。 【解決手段】テーブル１ａを一体的に形成したピストン
１をシリンダ２内で保持し、上記ピストン１で隔壁され
るシリンダ２内の２つの加圧室３，４に圧力調整手段
６，７を備え、上記ピストン１とシリンダ２の隙間５に
気体を噴出してピストン１を静圧支持するとともに、こ
の噴出気体を上記２つの加圧室３，４に導入し、両加圧
室３，４の圧力差によってピストン１およびテーブル１
ａを駆動するようにした位置決め装置であって、上記２
つの加圧室３，４に備えた圧力調整手段６，７を、加圧
室３，４内の気体を放出するノズル６ａ，７ａと、該ノ
ズル６ａ，７ａの噴出口の開口度を可変にするための圧
力調整体から構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定用や加工装置
用などに用いられる位置決め装置に関するものである。
用などに用いられる位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、各種工作装置や測定装置で用
いる比較的大きいストロークの位置決め装置としては、
図８に示すシリンダサーボ型や図９に示すネジ送りサー
ボ型、図１０に示すリニアモータサーボ型の位置決め装
置を用いている。
いる比較的大きいストロークの位置決め装置としては、
図８に示すシリンダサーボ型や図９に示すネジ送りサー
ボ型、図１０に示すリニアモータサーボ型の位置決め装
置を用いている。
【０００３】図８に示すものは、支持台５１上に直線方
向に移動可能に支持されたテーブル５２と、このテーブ
ル５２を駆動するためのエアーシリンダー５８からなっ
ている。そして、このエアーシリンダー５８は、シリン
ダー５９内に配置されたピストン５５によって隔壁され
る２つの加圧室の圧力差でピストン５５を駆動させ、こ
のピストン５５に連接棒５６で連接したテーブル５２を
駆動させるようになっていた。また、テーブル５２には
リニアスケール５３を供え、検出ヘッド５４でテーブル
５２の位置を検出してエアーシリンダー５８にフィード
バックすることで、所定の位置決めを可能としたもので
あった。
向に移動可能に支持されたテーブル５２と、このテーブ
ル５２を駆動するためのエアーシリンダー５８からなっ
ている。そして、このエアーシリンダー５８は、シリン
ダー５９内に配置されたピストン５５によって隔壁され
る２つの加圧室の圧力差でピストン５５を駆動させ、こ
のピストン５５に連接棒５６で連接したテーブル５２を
駆動させるようになっていた。また、テーブル５２には
リニアスケール５３を供え、検出ヘッド５４でテーブル
５２の位置を検出してエアーシリンダー５８にフィード
バックすることで、所定の位置決めを可能としたもので
あった。
【０００４】また、図９に示すネジ送りサーボ型は、支
持台５１上に支持したテーブル５２にボールねじのナッ
ト６０を取り付け、このナット６０と係合するネジ軸６
１をモータ６２で回転させることによってテーブル５２
を直線方向に駆動させるようにしたものであった。
持台５１上に支持したテーブル５２にボールねじのナッ
ト６０を取り付け、このナット６０と係合するネジ軸６
１をモータ６２で回転させることによってテーブル５２
を直線方向に駆動させるようにしたものであった。
【０００５】さらに図１０に示すリニアモータサーボ型
のものは、支持体５１とテーブル５２間でリニアモータ
を形成し、直接テーブル５２を駆動するようにしたもの
であった。
のものは、支持体５１とテーブル５２間でリニアモータ
を形成し、直接テーブル５２を駆動するようにしたもの
であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の位置決め装置では次の課題があった。
な従来の位置決め装置では次の課題があった。
【０００７】まず図８のシリンダサーボ型では、ピスト
ン５５がシリンダ５９の内部とシール部材５７を介して
摺動するため、動作抵抗または動作反力が加わり、この
抵抗や反力のバラツキにて位置決めの精度が悪かった。
例えば、樹脂性のシール部材５７を用いた直径４０ｍｍ
の直動シリンダの場合では、摺動抵抗は平均１．５２Ｎ
で２σ＝０．３５Ｎのバラツキを生じ、２ＭＰａの油圧
を用いたサーボ機構においては、繰り返し位置決め精度
（２σ）を１．２μｍ程度にしかすることができなかっ
た。
ン５５がシリンダ５９の内部とシール部材５７を介して
摺動するため、動作抵抗または動作反力が加わり、この
抵抗や反力のバラツキにて位置決めの精度が悪かった。
例えば、樹脂性のシール部材５７を用いた直径４０ｍｍ
の直動シリンダの場合では、摺動抵抗は平均１．５２Ｎ
で２σ＝０．３５Ｎのバラツキを生じ、２ＭＰａの油圧
を用いたサーボ機構においては、繰り返し位置決め精度
（２σ）を１．２μｍ程度にしかすることができなかっ
た。
【０００８】またこの動作抵抗または動作反力のバラツ
キは、動作スピードにも影響を与え、例えばレーザ加工
器のような滑らかな加工を必要とする場合の動的な位置
決め精度も大幅に劣化するという問題点もあった。例え
ば、上記の油圧サーボにおいて、速度３ｍ／分にて加工
したときの寸法のバラツキ（２σ）は４．５μｍと大き
かった。
キは、動作スピードにも影響を与え、例えばレーザ加工
器のような滑らかな加工を必要とする場合の動的な位置
決め精度も大幅に劣化するという問題点もあった。例え
ば、上記の油圧サーボにおいて、速度３ｍ／分にて加工
したときの寸法のバラツキ（２σ）は４．５μｍと大き
かった。
【０００９】さらに、動作抵抗や動作反力のバラツキは
動作軸方向剛性の変動をまねき、例えば旋盤やフライス
盤等の加工送りに用いた場合では、加工上がり面に波状
の模様が生じ加工精度が劣化するという問題点もあっ
た。
動作軸方向剛性の変動をまねき、例えば旋盤やフライス
盤等の加工送りに用いた場合では、加工上がり面に波状
の模様が生じ加工精度が劣化するという問題点もあっ
た。
【００１０】次に、図９のネジ送りサーボ型では、位置
決め精度は向上するものの、これに代わってナット６０
とネジ軸６１の接点が点または線となり、振動や剛性低
下が発生し、またボールネジを用いた場合ではボール径
のバラツキによる軸方向剛性の変動が発生することか
ら、加工精度が悪い等の問題点があった。
決め精度は向上するものの、これに代わってナット６０
とネジ軸６１の接点が点または線となり、振動や剛性低
下が発生し、またボールネジを用いた場合ではボール径
のバラツキによる軸方向剛性の変動が発生することか
ら、加工精度が悪い等の問題点があった。
【００１１】最後に、図１０に示すリニアサーボモータ
型で静圧スライドを用いる装置は、安定度が良好で位置
決め精度も良いが、テーブル５２を動作軸方向に保持す
る要素はリニアモータの保持力のみとなり、動作軸方向
の剛性が極端に低いという問題点があった。そのため、
計測用やレーザ加工装置には使用できるが、旋盤やフラ
イス盤での加工送りには不適合であるという不都合があ
った。
型で静圧スライドを用いる装置は、安定度が良好で位置
決め精度も良いが、テーブル５２を動作軸方向に保持す
る要素はリニアモータの保持力のみとなり、動作軸方向
の剛性が極端に低いという問題点があった。そのため、
計測用やレーザ加工装置には使用できるが、旋盤やフラ
イス盤での加工送りには不適合であるという不都合があ
った。
【００１２】したがって、従来の位置決め装置におい
て、シリンダサーボ型の如き高い剛性を持ち、かつリニ
アサーボモータ型のような滑らかな位置決め特性が得ら
れるものは全くないのが現状であった。
て、シリンダサーボ型の如き高い剛性を持ち、かつリニ
アサーボモータ型のような滑らかな位置決め特性が得ら
れるものは全くないのが現状であった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本発明は、
テーブルを一体的に形成したピストンをシリンダ内で保
持し、上記ピストンで隔壁されるシリンダ内の２つの加
圧室に圧力調整手段を備え、上記ピストンとシリンダの
隙間に気体を噴出してピストンを静圧支持するととも
に、この噴出気体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧
室の圧力差によってピストンおよびテーブルを駆動する
ようにした位置決め装置であって、上記２つの加圧室に
備えた圧力調整手段を、加圧室内の気体を放出するノズ
ルと、該ノズルの噴出口の開口度を可変にするための圧
力調整体から成ることを特徴とするものである。
テーブルを一体的に形成したピストンをシリンダ内で保
持し、上記ピストンで隔壁されるシリンダ内の２つの加
圧室に圧力調整手段を備え、上記ピストンとシリンダの
隙間に気体を噴出してピストンを静圧支持するととも
に、この噴出気体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧
室の圧力差によってピストンおよびテーブルを駆動する
ようにした位置決め装置であって、上記２つの加圧室に
備えた圧力調整手段を、加圧室内の気体を放出するノズ
ルと、該ノズルの噴出口の開口度を可変にするための圧
力調整体から成ることを特徴とするものである。
【００１４】また本発明は、テーブルを軸方向に移動可
能となるように軸上に支持し、上記テーブルの端面に直
線方向に伸縮可能な気密部材を備えて形成した２つの加
圧室にそれぞれ圧力調整手段を備え、上記テーブルと軸
の隙間に気体を噴出してテーブルを静圧支持するととも
に、この噴出気体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧
室の圧力差によってテーブルを駆動するようにした位置
決め装置であって、上記２つの加圧室に備えた圧力調整
手段が、加圧室内の気体を放出するノズルと、該ノズル
の噴出口の開口度を可変にするための圧力調整体から成
ることを特徴とするものである。
能となるように軸上に支持し、上記テーブルの端面に直
線方向に伸縮可能な気密部材を備えて形成した２つの加
圧室にそれぞれ圧力調整手段を備え、上記テーブルと軸
の隙間に気体を噴出してテーブルを静圧支持するととも
に、この噴出気体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧
室の圧力差によってテーブルを駆動するようにした位置
決め装置であって、上記２つの加圧室に備えた圧力調整
手段が、加圧室内の気体を放出するノズルと、該ノズル
の噴出口の開口度を可変にするための圧力調整体から成
ることを特徴とするものである。
【００１５】さらに本発明は、円柱状の回転軸部とほぼ
扇形の駆動部を一体的に形成した回転体を、シリンダの
内部空間に回転可能に保持し、上記回転体の駆動部とシ
リンダの内部空間の間に形成される２種類の加圧室にそ
れぞれ圧力調整手段を備え、上記回転体とシリンダの隙
間に気体を噴出して回転体を静圧支持するとともに、こ
の噴出気体を上記２種類の加圧室に導入し両加圧室の圧
力差によって回転体を回転方向に駆動するようにした位
置決め装置であって、上記２種類の加圧室に備えた圧力
調整手段が、加圧室内の気体を放出するノズルと、該ノ
ズルの噴出口の開口度を可変にするための圧力調整体か
ら成ることを特徴とするものである。
扇形の駆動部を一体的に形成した回転体を、シリンダの
内部空間に回転可能に保持し、上記回転体の駆動部とシ
リンダの内部空間の間に形成される２種類の加圧室にそ
れぞれ圧力調整手段を備え、上記回転体とシリンダの隙
間に気体を噴出して回転体を静圧支持するとともに、こ
の噴出気体を上記２種類の加圧室に導入し両加圧室の圧
力差によって回転体を回転方向に駆動するようにした位
置決め装置であって、上記２種類の加圧室に備えた圧力
調整手段が、加圧室内の気体を放出するノズルと、該ノ
ズルの噴出口の開口度を可変にするための圧力調整体か
ら成ることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】本発明の位置決め装置は、各加圧室の圧力を圧
力調整手段で調整することによって、ピストンや回転体
等を駆動させることができる。この時、シリンダサーボ
型の機構を持つため駆動方向の剛性を高くでき、またピ
ストンや回転体等を静圧支持するため動作抵抗や動作反
力が極めて小さく、しかも摺動や屈曲部分が無いため計
時変化が無く、長寿命で安定な繰返し位置決めが可能と
なる。
力調整手段で調整することによって、ピストンや回転体
等を駆動させることができる。この時、シリンダサーボ
型の機構を持つため駆動方向の剛性を高くでき、またピ
ストンや回転体等を静圧支持するため動作抵抗や動作反
力が極めて小さく、しかも摺動や屈曲部分が無いため計
時変化が無く、長寿命で安定な繰返し位置決めが可能と
なる。
【００１７】また、各加圧室の圧力調整手段は、圧力調
整板を微小駆動させてノズルの噴出孔の開口度を小さく
すれば加圧室内の圧力を高め、逆に開口度を大きくすれ
ば加圧室内の圧力を低くすることができる。即ち、圧力
調整板で開口度を調整するだけで容易に加圧室内の圧力
を調整することができる。
整板を微小駆動させてノズルの噴出孔の開口度を小さく
すれば加圧室内の圧力を高め、逆に開口度を大きくすれ
ば加圧室内の圧力を低くすることができる。即ち、圧力
調整板で開口度を調整するだけで容易に加圧室内の圧力
を調整することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施形態を図
によって説明する。
によって説明する。
【００１９】図１に概略斜視図を、図２に断面図をそれ
ぞれ示すように、本発明の位置決め装置は、テーブル１
ａを一体的に形成したピストン１をシリンダ２内に配置
して、上記テーブル１ａがシリンダ２の開口部２ａから
外部に露出した状態とし、このピストン１によって隔壁
されるシリンダ２内の２つの加圧室３、４にそれぞれ連
通する圧力調整部６、７を備えている。なお、ピストン
１は軽量化のために中空としてあり、テーブル１ａを備
えた面の両端部には、開口部２ａと各加圧室３、４間の
シールドと静圧軸受のために気体溝１ｂを備えている。
ぞれ示すように、本発明の位置決め装置は、テーブル１
ａを一体的に形成したピストン１をシリンダ２内に配置
して、上記テーブル１ａがシリンダ２の開口部２ａから
外部に露出した状態とし、このピストン１によって隔壁
されるシリンダ２内の２つの加圧室３、４にそれぞれ連
通する圧力調整部６、７を備えている。なお、ピストン
１は軽量化のために中空としてあり、テーブル１ａを備
えた面の両端部には、開口部２ａと各加圧室３、４間の
シールドと静圧軸受のために気体溝１ｂを備えている。
【００２０】また、シリンダ２内のピストン１側面に対
向する部分に圧力Ｐ0 で気体を供給する気体供給孔１０
を設け、さらにピストン１の他の側面にはリニアスケー
ル８を備え、これと対向するシリンダ２の内壁には検出
ヘッド９を備えて位置エンコーダを構成し、ピストン１
の位置を検出できるようになっている。
向する部分に圧力Ｐ0 で気体を供給する気体供給孔１０
を設け、さらにピストン１の他の側面にはリニアスケー
ル８を備え、これと対向するシリンダ２の内壁には検出
ヘッド９を備えて位置エンコーダを構成し、ピストン１
の位置を検出できるようになっている。
【００２１】上記圧力調整部６，７は、加圧室３，４に
連通するノズル６ａ，７ａと、該ノズル６ａ，７ａの噴
出側に配置した圧力調整体としての圧力調整板６ｂ，７
ｂと、該圧力調整板６ｂ，７ｂを駆動させてノズル６
ａ，７ａとの距離ｄ1 ，ｄ2 を可変にするための圧電ア
クチュエータ６ｃ，７ｃを備え、上記ノズル６ａ，７ａ
の周囲に圧力Ｐ1 で気体を供給する圧力供給孔６ｄ，７
ｄと、これらの供給された気体を逃がすための排出孔６
ｅ，７ｅを備えている。
連通するノズル６ａ，７ａと、該ノズル６ａ，７ａの噴
出側に配置した圧力調整体としての圧力調整板６ｂ，７
ｂと、該圧力調整板６ｂ，７ｂを駆動させてノズル６
ａ，７ａとの距離ｄ1 ，ｄ2 を可変にするための圧電ア
クチュエータ６ｃ，７ｃを備え、上記ノズル６ａ，７ａ
の周囲に圧力Ｐ1 で気体を供給する圧力供給孔６ｄ，７
ｄと、これらの供給された気体を逃がすための排出孔６
ｅ，７ｅを備えている。
【００２２】この圧力調整部６，７では、加圧室３，４
内の気体がノズル６ａ，７ａから噴出し、圧力供給孔６
ｄ，７ｄからの気体と合わさって圧力調整板６ｂ，７ｂ
により抵抗を受けながら排出孔６ｅ，７ｅより排出され
るようになっている。また、上記圧電アクチュエータ６
ｃ，７ｃは、多数の圧電素子を積層した構造のものであ
り、電圧を印加することによって積層方向（矢印方向）
に微小に伸縮駆動させることができる。
内の気体がノズル６ａ，７ａから噴出し、圧力供給孔６
ｄ，７ｄからの気体と合わさって圧力調整板６ｂ，７ｂ
により抵抗を受けながら排出孔６ｅ，７ｅより排出され
るようになっている。また、上記圧電アクチュエータ６
ｃ，７ｃは、多数の圧電素子を積層した構造のものであ
り、電圧を印加することによって積層方向（矢印方向）
に微小に伸縮駆動させることができる。
【００２３】そのため、圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃ
を伸ばしてノズル６ａ，７ａと圧力調整板６ｂ，７ｂと
の距離ｄ1 ，ｄ2 を小さくすると、ノズル６ａ，７ａの
開口度を小さくして気体噴出に対する抵抗が大きくな
り、その結果加圧室３，４の圧力を高くすることができ
る。逆に、圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃを縮めて上記
距離ｄ1 ，ｄ2 を大きくすると、ノズル６ａ，７ａの開
口度を大きくして気体噴出に対する抵抗が小さくなり、
加圧室３，４の圧力を低くすることができる。つまり、
圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃへの通電を制御し、伸縮
駆動させることによって、加圧室３，４内の圧力を調整
することができるのである。なお、図示していないが、
圧電アクチェータ６ｃ，７ｃの直線性を向上するため
に、バネ等を用いて圧電アクチェータ６ｃ，７ｃの収縮
方向に予圧を加えておくこともできる。
を伸ばしてノズル６ａ，７ａと圧力調整板６ｂ，７ｂと
の距離ｄ1 ，ｄ2 を小さくすると、ノズル６ａ，７ａの
開口度を小さくして気体噴出に対する抵抗が大きくな
り、その結果加圧室３，４の圧力を高くすることができ
る。逆に、圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃを縮めて上記
距離ｄ1 ，ｄ2 を大きくすると、ノズル６ａ，７ａの開
口度を大きくして気体噴出に対する抵抗が小さくなり、
加圧室３，４の圧力を低くすることができる。つまり、
圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃへの通電を制御し、伸縮
駆動させることによって、加圧室３，４内の圧力を調整
することができるのである。なお、図示していないが、
圧電アクチェータ６ｃ，７ｃの直線性を向上するため
に、バネ等を用いて圧電アクチェータ６ｃ，７ｃの収縮
方向に予圧を加えておくこともできる。
【００２４】次に本発明の位置決め装置の作動を説明す
る。
る。
【００２５】まず、気体供給孔１０よりピストン１とシ
リンダ２との隙間５に気体を噴出させ、ピストン１及び
テーブル１ａをシリンダ２内で静圧支持する。この噴出
気体は、２つの加圧室３，４内に流れ込み、両加圧室
３，４の圧力を高めるように作用するが、それぞれ圧力
調整部６，７によって一定圧となるように調整される。
そして、２つの圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃへの通電
を調整して、加圧室３，４に圧力差をつければ、この圧
力差に応じてピストン１及びテーブル１ａが移動するこ
とになるのである。
リンダ２との隙間５に気体を噴出させ、ピストン１及び
テーブル１ａをシリンダ２内で静圧支持する。この噴出
気体は、２つの加圧室３，４内に流れ込み、両加圧室
３，４の圧力を高めるように作用するが、それぞれ圧力
調整部６，７によって一定圧となるように調整される。
そして、２つの圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃへの通電
を調整して、加圧室３，４に圧力差をつければ、この圧
力差に応じてピストン１及びテーブル１ａが移動するこ
とになるのである。
【００２６】このとき、ピストン１の位置決めは、図３
に示すように、位置エンコーダを成す検出ヘッド９より
発生する信号を位置カウンタ１１により絶対位置情報と
し、予め入力した入力パルスカウンタ１３の位置決め情
報と比較して、サーボ増幅器１２により直流電源１４か
ら圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃへの通電を制御するよ
ういなっている。そして、位置カウンタ１１と入力パル
スカウンタ１３の位置決め情報が同一または両者の差が
ある範囲の中に入れば，圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃ
への通電を同一としてピストン１を固定することができ
る。
に示すように、位置エンコーダを成す検出ヘッド９より
発生する信号を位置カウンタ１１により絶対位置情報と
し、予め入力した入力パルスカウンタ１３の位置決め情
報と比較して、サーボ増幅器１２により直流電源１４か
ら圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃへの通電を制御するよ
ういなっている。そして、位置カウンタ１１と入力パル
スカウンタ１３の位置決め情報が同一または両者の差が
ある範囲の中に入れば，圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃ
への通電を同一としてピストン１を固定することができ
る。
【００２７】この状態で、何らかの要因でピストン１が
一方の加圧室３側に動き出すと、検出ヘッド９より信号
が送り出されて位置カウンタ１１の差分が負になり、加
圧室３側の圧力を高めるように各圧電アクチュエータ６
ｃ，７ｃが駆動され、ピストン１を加圧室４側に戻す方
向に作動することになる。逆にピストン１が加圧室４側
に動き出すと、加圧室４側が加圧されるように各圧電ア
クチュエータ６ｃ，７ｃが駆動され、ピストン１が常に
設定位置となるように自動追従（サーボ）することとな
る。なお、サーボ増幅器１２は追従応答要素（比例Ｐ、
積分Ｉ、微分Ｄ）を内包する増幅器で、位置カウンタ１
１の差分を電圧作動型の圧電アクチェータ６ｃ，７ｃ駆
動用に電圧を高めるためのものである。
一方の加圧室３側に動き出すと、検出ヘッド９より信号
が送り出されて位置カウンタ１１の差分が負になり、加
圧室３側の圧力を高めるように各圧電アクチュエータ６
ｃ，７ｃが駆動され、ピストン１を加圧室４側に戻す方
向に作動することになる。逆にピストン１が加圧室４側
に動き出すと、加圧室４側が加圧されるように各圧電ア
クチュエータ６ｃ，７ｃが駆動され、ピストン１が常に
設定位置となるように自動追従（サーボ）することとな
る。なお、サーボ増幅器１２は追従応答要素（比例Ｐ、
積分Ｉ、微分Ｄ）を内包する増幅器で、位置カウンタ１
１の差分を電圧作動型の圧電アクチェータ６ｃ，７ｃ駆
動用に電圧を高めるためのものである。
【００２８】このように、本発明の位置決め装置は、シ
リンダサーボ型の機構を持つため軸方向剛性を１０ｋｇ
／μｍ以上と高くできる。また、ピストン１をシリンダ
２内で静圧支持するため動作抵抗や動作反力が極めて小
さく、しかも摺動や屈曲部分が無いため計時変化が無
く、長寿命で安定な繰り返し位置決めが可能となる。さ
らに、テーブル１ａをピストン１と一体的に形成してあ
ることから小型とすることができる。
リンダサーボ型の機構を持つため軸方向剛性を１０ｋｇ
／μｍ以上と高くできる。また、ピストン１をシリンダ
２内で静圧支持するため動作抵抗や動作反力が極めて小
さく、しかも摺動や屈曲部分が無いため計時変化が無
く、長寿命で安定な繰り返し位置決めが可能となる。さ
らに、テーブル１ａをピストン１と一体的に形成してあ
ることから小型とすることができる。
【００２９】また、圧力調整部６，７をノズル６ａ，７
ａと圧力調整板６ｂ，７ｂで構成したことによって、圧
力調整弁等を用いた場合に比べて構造が簡単で小型化で
きる。さらにノズル６ａ、７ａの径を大きくして排出量
を多くすることが可能であるため、ピストン１の速度を
２ｍ／秒、加速度を１０Ｇ以上と作動速度を速くするこ
とができる。
ａと圧力調整板６ｂ，７ｂで構成したことによって、圧
力調整弁等を用いた場合に比べて構造が簡単で小型化で
きる。さらにノズル６ａ、７ａの径を大きくして排出量
を多くすることが可能であるため、ピストン１の速度を
２ｍ／秒、加速度を１０Ｇ以上と作動速度を速くするこ
とができる。
【００３０】また、本発明の位置決め装置を加工機に用
いた場合、静圧支持していることから衝撃吸収性が高
く、しかも負荷容量を測定しながら加工することができ
る。
いた場合、静圧支持していることから衝撃吸収性が高
く、しかも負荷容量を測定しながら加工することができ
る。
【００３１】なお、上記本発明の位置決め装置を構成す
るピストン１やシリンダ２の材質は、高剛性、軽量、低
熱膨張率等の点から、アルミナ、ジルコニア、炭化珪
素、窒化珪素等のセラミックスで形成することが好まし
い。
るピストン１やシリンダ２の材質は、高剛性、軽量、低
熱膨張率等の点から、アルミナ、ジルコニア、炭化珪
素、窒化珪素等のセラミックスで形成することが好まし
い。
【００３２】また、圧力調整部６，７の他の実施形態を
図４（Ａ）に示すように、ノズル６の内側に圧力調整板
６ｂ及び圧電アクチェエータ６ｃを配置し、ノズル６の
噴出口と圧力調整板６ｂとの距離ｄ1 を調整するように
しても良い。あるいは図４（Ｂ）に示すように、ノズル
６ａの先端側に配置した圧力調整板６ｂ自体を、電圧印
加により撓みを生じるような圧電素子で形成し、電圧を
印加して圧力調整板６ｂを撓ませることにより上記距離
ｄ1 を調整することもできる。さらに、上記圧電素子以
外に、ボイスコイルを用いたリニアモータ等の電磁力を
利用した移動手段を用いることも可能である。
図４（Ａ）に示すように、ノズル６の内側に圧力調整板
６ｂ及び圧電アクチェエータ６ｃを配置し、ノズル６の
噴出口と圧力調整板６ｂとの距離ｄ1 を調整するように
しても良い。あるいは図４（Ｂ）に示すように、ノズル
６ａの先端側に配置した圧力調整板６ｂ自体を、電圧印
加により撓みを生じるような圧電素子で形成し、電圧を
印加して圧力調整板６ｂを撓ませることにより上記距離
ｄ1 を調整することもできる。さらに、上記圧電素子以
外に、ボイスコイルを用いたリニアモータ等の電磁力を
利用した移動手段を用いることも可能である。
【００３３】また、圧力調整板６ｂ，７ｂをある一定周
波数で振動させるようにしても良い。さらに、上記実施
例では圧力調整体として板状の圧力調整板６ｂ，７ｂを
用いたが、必ずしも板状に鍵る必要はない。
波数で振動させるようにしても良い。さらに、上記実施
例では圧力調整体として板状の圧力調整板６ｂ，７ｂを
用いたが、必ずしも板状に鍵る必要はない。
【００３４】また、圧力供給孔６ｄ，７ｄはなくても作
動するが、圧力Ｐ1 を供給することによって加圧室３，
４の圧力を高めることができ、ノズル６ａ，７ａからの
噴出速度を加速することができる。
動するが、圧力Ｐ1 を供給することによって加圧室３，
４の圧力を高めることができ、ノズル６ａ，７ａからの
噴出速度を加速することができる。
【００３５】あるいは、圧力調整部６，７として、ロー
タリー型サーボバルブを用いることもできる。これは、
側面に孔を有する二つの円筒体を組み合わせ、一方の円
筒体を回転させることによって、両者の孔の開閉を行う
ようにしたものである。
タリー型サーボバルブを用いることもできる。これは、
側面に孔を有する二つの円筒体を組み合わせ、一方の円
筒体を回転させることによって、両者の孔の開閉を行う
ようにしたものである。
【００３６】次に、本発明の第２の実施形態を説明する
（前記の実施形態と同一部分は同一符号で表す）。
（前記の実施形態と同一部分は同一符号で表す）。
【００３７】図５に斜視図を、図６に断面図をそれぞれ
示すように、この位置決め装置は、テーブル２１に備え
た貫通孔に軸２０を挿通し、この軸２０によってテーブ
ル２１を直線方向に移動可能となるように支持したもの
である。また、テーブル２１の両端面には、金属ベロー
ズ等の軸方向に伸縮可能な気密部材２２を備えることに
よって加圧室３，４を形成し、各加圧室３，４に連通す
る圧力調整部６，７を備えている。
示すように、この位置決め装置は、テーブル２１に備え
た貫通孔に軸２０を挿通し、この軸２０によってテーブ
ル２１を直線方向に移動可能となるように支持したもの
である。また、テーブル２１の両端面には、金属ベロー
ズ等の軸方向に伸縮可能な気密部材２２を備えることに
よって加圧室３，４を形成し、各加圧室３，４に連通す
る圧力調整部６，７を備えている。
【００３８】また、テーブル２１には、軸２０との隙間
５に圧力Ｐ0 で気体を供給する気体供給孔１０を設け、
さらにテーブル２１の側面にはリニアスケール８を備
え、これと対向する部分には検出ヘッド９を備えて位置
エンコーダを構成し、テーブル２１の位置を検出できる
ようになっている。
５に圧力Ｐ0 で気体を供給する気体供給孔１０を設け、
さらにテーブル２１の側面にはリニアスケール８を備
え、これと対向する部分には検出ヘッド９を備えて位置
エンコーダを構成し、テーブル２１の位置を検出できる
ようになっている。
【００３９】上記圧力調整部６，７は前述した実施形態
と同様に圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃにより開口度を
調整することによって、加圧室３，４の圧力を調整でき
るようになっている。
と同様に圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃにより開口度を
調整することによって、加圧室３，４の圧力を調整でき
るようになっている。
【００４０】この位置決め装置を作動させる場合は、ま
ず気体供給孔１０よりテーブル２１と軸２０の隙間５に
気体を噴出させ、テーブル２１を軸２０上で静圧支持す
る。この噴出気体は２つの加圧室３，４に流れ込み、両
加圧室３，４の圧力を高めるように作用するが、それぞ
れ圧力調整部６，７によって一定圧となるように調整さ
れる。そして、２つの圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃへ
の通電を調整して、加圧室３，４に圧力差をつければ、
この圧力差に応じてテーブル２１が直線方向に移動する
ことになる。
ず気体供給孔１０よりテーブル２１と軸２０の隙間５に
気体を噴出させ、テーブル２１を軸２０上で静圧支持す
る。この噴出気体は２つの加圧室３，４に流れ込み、両
加圧室３，４の圧力を高めるように作用するが、それぞ
れ圧力調整部６，７によって一定圧となるように調整さ
れる。そして、２つの圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃへ
の通電を調整して、加圧室３，４に圧力差をつければ、
この圧力差に応じてテーブル２１が直線方向に移動する
ことになる。
【００４１】このとき、テーブル２１の移動に応じて気
密部材２２は軸方向に伸縮することになるが、金属ベロ
ーズ等で伸縮可能に形成しておけば良い。
密部材２２は軸方向に伸縮することになるが、金属ベロ
ーズ等で伸縮可能に形成しておけば良い。
【００４２】この実施形態では、気体供給孔１０より噴
出した気体が全て排出孔６ｅ，７ｅａから排出され、そ
の他の部分から漏れることはないため、特にクリーン度
の高い用途で使用したり、真空中や水中等の大気雰囲気
以外の環境で使用することが可能である。
出した気体が全て排出孔６ｅ，７ｅａから排出され、そ
の他の部分から漏れることはないため、特にクリーン度
の高い用途で使用したり、真空中や水中等の大気雰囲気
以外の環境で使用することが可能である。
【００４３】また、他の実施形態として、軸２０を円弧
状とし、この軸２０に沿ってテーブル２１を円弧状に移
動させることも可能である。
状とし、この軸２０に沿ってテーブル２１を円弧状に移
動させることも可能である。
【００４４】次に、さらに本発明の第３の実施形態を説
明する。
明する。
【００４５】図７（Ａ）に側面図を（Ｂ）に断面図をそ
れぞれ示すように、この位置決め装置は、シリンダ３２
の内部空間に回転体３１を配置した回転方向の位置決め
装置である。回転体３１は、円柱状の回転軸部３１ａの
側面に２つのほぼ扇形の駆動部３１ｂを一体的に備えた
形状となっており、一方シリンダ３２の内部空間は、上
記回転体３１の回転軸部３１ａをに対向する突出部３２
ａを二カ所に備え、かつ上記回転体３１の駆動部３１ｂ
が回転方向に移動可能な円筒部３２ｂを備えている。そ
して、この内部空間に回転体３１を挿入し、回転軸部３
１ａと突出部３２ａ間に微小な隙間を備え、駆動部３１
ｂの外周を円筒部３２ｂで保持することによって、回転
体３１を回転可能に支持してある。
れぞれ示すように、この位置決め装置は、シリンダ３２
の内部空間に回転体３１を配置した回転方向の位置決め
装置である。回転体３１は、円柱状の回転軸部３１ａの
側面に２つのほぼ扇形の駆動部３１ｂを一体的に備えた
形状となっており、一方シリンダ３２の内部空間は、上
記回転体３１の回転軸部３１ａをに対向する突出部３２
ａを二カ所に備え、かつ上記回転体３１の駆動部３１ｂ
が回転方向に移動可能な円筒部３２ｂを備えている。そ
して、この内部空間に回転体３１を挿入し、回転軸部３
１ａと突出部３２ａ間に微小な隙間を備え、駆動部３１
ｂの外周を円筒部３２ｂで保持することによって、回転
体３１を回転可能に支持してある。
【００４６】なお、回転体３１の駆動部３１ｂは２つに
限らず、３つ以上形成することも可能である。
限らず、３つ以上形成することも可能である。
【００４７】また、内部空間の円筒部３２ｂは回転体３
１の駆動部３１ｂよりも大きいことから、両者の間に合
計４カ所の加圧室３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが形成される
ことになる。このうち加圧室３ａ、４ａに連通するよう
に圧力調整部６，７が備えられ、一方回転体３１の内部
には加圧室３ａと加圧室３ｂとの間、及び加圧室４ａと
加圧室４ｂとの間をそれぞれ連通する連通孔３１ｃ、３
１ｃが備えられている。なお、図７（Ｂ）では中央断面
図であるため加圧室３ａと加圧室３ｂとの間の連通孔３
１ｃのみしか図示していないが、同様に加圧室４ａと加
圧室４ｂとの間にも連通孔３１ｃが形成されている。そ
のため、加圧室３ａ、３ｂは同じ圧力となり、同様に加
圧室４ａ、４ｂも同じ圧力となり、結局２種類の加圧室
が形成されることになる。
１の駆動部３１ｂよりも大きいことから、両者の間に合
計４カ所の加圧室３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが形成される
ことになる。このうち加圧室３ａ、４ａに連通するよう
に圧力調整部６，７が備えられ、一方回転体３１の内部
には加圧室３ａと加圧室３ｂとの間、及び加圧室４ａと
加圧室４ｂとの間をそれぞれ連通する連通孔３１ｃ、３
１ｃが備えられている。なお、図７（Ｂ）では中央断面
図であるため加圧室３ａと加圧室３ｂとの間の連通孔３
１ｃのみしか図示していないが、同様に加圧室４ａと加
圧室４ｂとの間にも連通孔３１ｃが形成されている。そ
のため、加圧室３ａ、３ｂは同じ圧力となり、同様に加
圧室４ａ、４ｂも同じ圧力となり、結局２種類の加圧室
が形成されることになる。
【００４８】なお、上記圧力調整部６，７は前記の実施
形態と同様のものであり、圧電アクチェータ６ｃ，７ｃ
に通電することによって、加圧室３ａ，４ａの圧力を調
整できるようになっている。
形態と同様のものであり、圧電アクチェータ６ｃ，７ｃ
に通電することによって、加圧室３ａ，４ａの圧力を調
整できるようになっている。
【００４９】さらに、回転体３１の駆動部３１ｂの外周
と、シリンダ３２の円筒部３２ｂの内周との間の隙間５
に気体を噴出するための気体供給孔１０がシリンダ３２
に備えられている。また、回転体３１には噴出された気
体を隙間５全体に供給するための気体溝３１ｄを表面に
有し、かつ気体供給孔１０と反対側の隙間５にも気体を
供給するための連通孔３１ｅを内部に備えている。
と、シリンダ３２の円筒部３２ｂの内周との間の隙間５
に気体を噴出するための気体供給孔１０がシリンダ３２
に備えられている。また、回転体３１には噴出された気
体を隙間５全体に供給するための気体溝３１ｄを表面に
有し、かつ気体供給孔１０と反対側の隙間５にも気体を
供給するための連通孔３１ｅを内部に備えている。
【００５０】また、回転体３１の回転軸部３１ａの一方
端は回転位置を検出するための回転エンコーダ３９が備
えられ、他方端は外部に導出してテーブル３１ｆとなっ
ている。
端は回転位置を検出するための回転エンコーダ３９が備
えられ、他方端は外部に導出してテーブル３１ｆとなっ
ている。
【００５１】この位置決め装置を作動させる場合は、ま
ず気体供給孔１０より回転体３１とシリンダ３２の隙間
５に気体を噴出させ、回転体３１をシリンダ３２内で静
圧支持する。この噴出気体は４つの加圧室３ａ，３ｂ，
４ａ，４ｂに流れ込み、各加圧室３ａ，３ｂ，４ａ，４
ｂの圧力を高めるように作用するが、それぞれ圧力調整
部６，７によって一定圧となるように調整される。そし
て、２つの圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃへの通電を調
整して、２種類の加圧室３ａ，３ｂと加圧室４ａ，４ｂ
との間に圧力差をつければ、この圧力差に応じて回転体
３１が回転方向に移動することになる。
ず気体供給孔１０より回転体３１とシリンダ３２の隙間
５に気体を噴出させ、回転体３１をシリンダ３２内で静
圧支持する。この噴出気体は４つの加圧室３ａ，３ｂ，
４ａ，４ｂに流れ込み、各加圧室３ａ，３ｂ，４ａ，４
ｂの圧力を高めるように作用するが、それぞれ圧力調整
部６，７によって一定圧となるように調整される。そし
て、２つの圧電アクチュエータ６ｃ，７ｃへの通電を調
整して、２種類の加圧室３ａ，３ｂと加圧室４ａ，４ｂ
との間に圧力差をつければ、この圧力差に応じて回転体
３１が回転方向に移動することになる。
【００５２】なお、図５〜図７に示した実施形態におい
て、テーブル２１、軸２０、回転体３１、シリンダ３２
等の材質としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、
窒化珪素等のセラミックスを用いることが好ましい。
て、テーブル２１、軸２０、回転体３１、シリンダ３２
等の材質としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、
窒化珪素等のセラミックスを用いることが好ましい。
【００５３】
【実施例】ここで図１、２に示す本発明の位置決め装置
を試作した。ピストン１やシリンダ２は軽量で温度上昇
しても形状が変化しにくいアルミナセラミックス（Ａｌ
2Ｏ3 ９９重量％以上）にて作製し、ピストン１は中空
にして慣性モーメントを小さく押さえた。大きさはピス
トン１を３２×８０ｍｍの角型として受圧面積を約２
５．６ｃｍ2 とし、ピストン１のストローク長は５２ｍ
ｍとした。
を試作した。ピストン１やシリンダ２は軽量で温度上昇
しても形状が変化しにくいアルミナセラミックス（Ａｌ
2Ｏ3 ９９重量％以上）にて作製し、ピストン１は中空
にして慣性モーメントを小さく押さえた。大きさはピス
トン１を３２×８０ｍｍの角型として受圧面積を約２
５．６ｃｍ2 とし、ピストン１のストローク長は５２ｍ
ｍとした。
【００５４】圧力調整部６，７は、ノズル６ａ，７ａの
内径を１６ｍｍとし、圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃは
ストローク長が２０μｍで、ノズル６ａ，７ａと圧力調
整板６ｂ，７ｂ間の距離ｄ1 ，ｄ2 が定常電圧で５〜１
０μｍの範囲となるように設定した。
内径を１６ｍｍとし、圧電アクチェエータ６ｃ，７ｃは
ストローク長が２０μｍで、ノズル６ａ，７ａと圧力調
整板６ｂ，７ｂ間の距離ｄ1 ，ｄ2 が定常電圧で５〜１
０μｍの範囲となるように設定した。
【００５５】いま、気体供給孔１０からの圧力Ｐ0 を４
ｋｇｆ／ｃｍ2 、圧力調整部６，７の圧力供給孔６ｄ，
７ｄの圧力Ｐ1 を２ｋｇｆ／ｃｍ2 としたところ、ピス
トン１はシリンダ２内で静圧支持され、入力パルスカウ
ンタ１３へ入力した位置決め情報に基づいて、自由にピ
ストン１を移動させることができた。
ｋｇｆ／ｃｍ2 、圧力調整部６，７の圧力供給孔６ｄ，
７ｄの圧力Ｐ1 を２ｋｇｆ／ｃｍ2 としたところ、ピス
トン１はシリンダ２内で静圧支持され、入力パルスカウ
ンタ１３へ入力した位置決め情報に基づいて、自由にピ
ストン１を移動させることができた。
【００５６】この時の位置決め装置の特性は表１に示す
通りである。このように、ピストン１の駆動速度は，
０．１μｍの分解能で２００ｍｍ／秒、１μｍの分解能
で２ｍ／秒まで対応することができ、いずれの場合も最
大加速度は１０Ｇ以上とすることができた。
通りである。このように、ピストン１の駆動速度は，
０．１μｍの分解能で２００ｍｍ／秒、１μｍの分解能
で２ｍ／秒まで対応することができ、いずれの場合も最
大加速度は１０Ｇ以上とすることができた。
【００５７】また、ピストン１の運動真直度は約０．４
μｍ／１００ｍｍ、ピッチングとヨーイングは共に±４
秒／１００ｍｍと極めて小さく、繰り返し位置決め精度
（２σ）は０．３μｍと高い精度の位置決めが可能であ
り、軸方向剛性も５２ｋｇ／μｍ2 と高いことが確認さ
れた。
μｍ／１００ｍｍ、ピッチングとヨーイングは共に±４
秒／１００ｍｍと極めて小さく、繰り返し位置決め精度
（２σ）は０．３μｍと高い精度の位置決めが可能であ
り、軸方向剛性も５２ｋｇ／μｍ2 と高いことが確認さ
れた。
【００５８】
【表１】
【００５９】同様に図５，６に示す位置決め装置を試作
して、その特性を測定したところ、気密部材２２の屈曲
抵抗が０．２ｇ／μｍであるのに対し、駆動力は１２ｋ
ｇｆ、保持剛性は７．５ｋｇｆ／μｍと充分大きな値を
有し、位置決め精度は±０．２μｍ以下（±２σ）とな
った。また、スライド特性（ピッチング、ヨーイング、
ローリング）についてはすべて０．５ａｒｃｓｅｃ／１
００ｍｍ以下であった。
して、その特性を測定したところ、気密部材２２の屈曲
抵抗が０．２ｇ／μｍであるのに対し、駆動力は１２ｋ
ｇｆ、保持剛性は７．５ｋｇｆ／μｍと充分大きな値を
有し、位置決め精度は±０．２μｍ以下（±２σ）とな
った。また、スライド特性（ピッチング、ヨーイング、
ローリング）についてはすべて０．５ａｒｃｓｅｃ／１
００ｍｍ以下であった。
【００６０】また、図７に示す位置決め装置を試作して
特性を測定したところ、位置決め精度が±１秒（角度）
以下、位置決め速度が０．０１秒／６０°以下とするこ
とができた。
特性を測定したところ、位置決め精度が±１秒（角度）
以下、位置決め速度が０．０１秒／６０°以下とするこ
とができた。
【００６１】
【発明の効果】このように本発明によれば、テーブルを
一体的に形成したピストンをシリンダ内で保持し、上記
ピストンで隔壁されるシリンダ内の２つの加圧室に圧力
調整手段を備え、上記ピストンとシリンダの隙間に気体
を噴出してピストンを静圧支持するとともに、この噴出
気体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧室の圧力差に
よってピストンおよびテーブルを駆動するようにした位
置決め装置であって、上記２つの加圧室に備えた圧力調
整手段が、加圧室内の気体を放出するノズルと、該ノズ
ルの噴出口の開口度を調整するための圧力調整体から構
成したことによって、軸方向剛性を高くでき、動作抵抗
や動作反力が極めて小さく、しかも摺動や屈曲部分が無
いため計時変化が無く、長寿命で安定な繰り返し位置決
めが可能となる。
一体的に形成したピストンをシリンダ内で保持し、上記
ピストンで隔壁されるシリンダ内の２つの加圧室に圧力
調整手段を備え、上記ピストンとシリンダの隙間に気体
を噴出してピストンを静圧支持するとともに、この噴出
気体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧室の圧力差に
よってピストンおよびテーブルを駆動するようにした位
置決め装置であって、上記２つの加圧室に備えた圧力調
整手段が、加圧室内の気体を放出するノズルと、該ノズ
ルの噴出口の開口度を調整するための圧力調整体から構
成したことによって、軸方向剛性を高くでき、動作抵抗
や動作反力が極めて小さく、しかも摺動や屈曲部分が無
いため計時変化が無く、長寿命で安定な繰り返し位置決
めが可能となる。
【００６２】また、圧力調整部をノズルと圧力調整板か
ら構成したため、小型で簡単な構造とできるとともに、
ピストンの作動速度を速くすることができるなど、多く
の特徴を持った位置決め装置を提供することができる。
ら構成したため、小型で簡単な構造とできるとともに、
ピストンの作動速度を速くすることができるなど、多く
の特徴を持った位置決め装置を提供することができる。
【００６３】さらに本発明によれば、テーブルを直線方
向に移動可能となるように軸上に支持し、上記テーブル
の端面に直線方向に伸縮可能な気密部材を備えて形成し
た２つの加圧室にそれぞれ上記と同じ圧力調整手段を備
え、上記テーブルと軸の隙間に気体を噴出してテーブル
を静圧支持するとともに、この噴出気体を上記２つの加
圧室に導入し、両加圧室の圧力差によってテーブルを駆
動するようにして位置決め装置を構成したことによっ
て、供給孔と排出孔以外の部分から気体が漏れることを
防止できるため、大気雰囲気以外の環境でも使用するこ
とができる。
向に移動可能となるように軸上に支持し、上記テーブル
の端面に直線方向に伸縮可能な気密部材を備えて形成し
た２つの加圧室にそれぞれ上記と同じ圧力調整手段を備
え、上記テーブルと軸の隙間に気体を噴出してテーブル
を静圧支持するとともに、この噴出気体を上記２つの加
圧室に導入し、両加圧室の圧力差によってテーブルを駆
動するようにして位置決め装置を構成したことによっ
て、供給孔と排出孔以外の部分から気体が漏れることを
防止できるため、大気雰囲気以外の環境でも使用するこ
とができる。
【００６４】また本発明によれば、円柱状の回転軸部と
ほぼ扇形の駆動部を一体的に形成した回転体を、シリン
ダの内部空間に回転可能に保持し、上記回転体の駆動部
とシリンダの内部空間の間に形成される２種類の加圧室
にそれぞれ上記と同じ圧力調整手段を備え、上記回転体
とシリンダの隙間に気体を噴出して回転体を静圧支持す
るとともに、この噴出気体を上記２種類の加圧室に導入
し両加圧室の圧力差によって回転体を回転方向に駆動す
るようにして位置決め装置を構成することによって、長
寿命で安定な繰り返し位置決めが可能となる回転方向の
位置決め装置を提供できる。
ほぼ扇形の駆動部を一体的に形成した回転体を、シリン
ダの内部空間に回転可能に保持し、上記回転体の駆動部
とシリンダの内部空間の間に形成される２種類の加圧室
にそれぞれ上記と同じ圧力調整手段を備え、上記回転体
とシリンダの隙間に気体を噴出して回転体を静圧支持す
るとともに、この噴出気体を上記２種類の加圧室に導入
し両加圧室の圧力差によって回転体を回転方向に駆動す
るようにして位置決め装置を構成することによって、長
寿命で安定な繰り返し位置決めが可能となる回転方向の
位置決め装置を提供できる。
【図１】本発明の位置決め装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の位置決め装置における制御方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は本発明の位置決め装置における
圧力調整部の他の実施例を示す断面図である。
圧力調整部の他の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５中のＹ−Ｙ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示し、（Ａ）は側面
図、（Ｂ）はＺ−Ｚ線断面図である。
図、（Ｂ）はＺ−Ｚ線断面図である。
【図８】従来の位置決め装置を示す平面図である。
【図９】従来の位置決め装置を示す平面図である。
【図１０】従来の位置決め装置を示す平面図である。
１：ピストン ２：シリンダ ３，４：加圧室 ５：隙間 ６，７：圧力調整部 ６ａ，７ａ：ノズル ６ｂ，７ｂ：圧力調整板 ６ｃ，７ｃ：圧電アクチュエータ ６ｄ，７ｄ：圧力供給口 ６ｅ，７ｅ：排出口 ８：リニアスケール ９：検出ヘッド １０：気体供給口 １１：位置カウンタ １２：サーボ増幅器 １３：入力パルスカウンタ １４：直流電源 ２０：軸 ２１：テーブル ２２：気密部材 ３１：回転体 ３２：シリンダ
Claims (3)
- 【請求項１】テーブルを一体的に形成したピストンをシ
リンダ内で保持し、上記ピストンで隔壁されるシリンダ
内の２つの加圧室にそれぞれ圧力調整手段を備え、上記
ピストンとシリンダの隙間に気体を噴出してピストンを
静圧支持するとともに、この噴出気体を上記２つの加圧
室に導入し、両加圧室の圧力差によってピストンおよび
テーブルを駆動するようにした位置決め装置であって、 上記２つの加圧室に備えた圧力調整手段が、加圧室内の
気体を放出するノズルと、該ノズルの噴出口の開口度を
可変にするための圧力調整体から成ることを特徴とする
位置決め装置。 - 【請求項２】テーブルを軸方向に移動可能となるように
軸上に支持し、上記テーブルの端面に直線方向に伸縮可
能な気密部材を備えて形成した２つの加圧室にそれぞれ
圧力調整手段を備え、上記テーブルと軸の隙間に気体を
噴出してテーブルを静圧支持するとともに、この噴出気
体を上記２つの加圧室に導入し、両加圧室の圧力差によ
ってテーブルを駆動するようにした位置決め装置であっ
て、 上記２つの加圧室に備えた圧力調整手段が、加圧室内の
気体を放出するノズルと、該ノズルの噴出口の開口度を
可変にするための圧力調整体から成ることを特徴とする
位置決め装置。 - 【請求項３】円柱状の回転軸部とほぼ扇形の駆動部を一
体的に形成した回転体を、シリンダの内部空間に回転可
能に保持し、上記回転体の駆動部とシリンダの内部空間
の間に形成される２種類の加圧室にそれぞれ圧力調整手
段を備え、上記回転体とシリンダの隙間に気体を噴出し
て回転体を静圧支持するとともに、この噴出気体を上記
２種類の加圧室に導入し両加圧室の圧力差によって回転
体を回転方向に駆動するようにした位置決め装置であっ
て、 上記２種類の加圧室に備えた圧力調整手段が、加圧室内
の気体を放出するノズルと、該ノズルの噴出口の開口度
を可変にするための圧力調整体から成ることを特徴とす
る位置決め装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7223110A JPH08267329A (ja) | 1995-01-31 | 1995-08-31 | 位置決め装置 |
| US08/593,837 US5718160A (en) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | Positioning device |
| DE19603446A DE19603446B4 (de) | 1995-01-31 | 1996-01-31 | Positioniervorrichtung |
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|---|---|---|---|
| JP7-14810 | 1995-01-31 | ||
| JP1481095 | 1995-01-31 | ||
| JP7223110A JPH08267329A (ja) | 1995-01-31 | 1995-08-31 | 位置決め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267329A true JPH08267329A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=26350836
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|---|---|---|---|
| JP7223110A Pending JPH08267329A (ja) | 1995-01-31 | 1995-08-31 | 位置決め装置 |
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|---|---|
| US5718160A (en) | 1998-02-17 |
| DE19603446B4 (de) | 2005-04-14 |
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