JPH09267236A - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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JPH09267236A
JPH09267236A JP7790396A JP7790396A JPH09267236A JP H09267236 A JPH09267236 A JP H09267236A JP 7790396 A JP7790396 A JP 7790396A JP 7790396 A JP7790396 A JP 7790396A JP H09267236 A JPH09267236 A JP H09267236A
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JP
Japan
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piston
pressure
cylinder
table
gas
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Application number
JP7790396A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuzaburo Osumi
雄三郎 大隅
Original Assignee
Kyocera Corp
京セラ株式会社
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly move a table, and secure reproducibility of stable positioning by defining a piston to move a table into two pressurizing chambers by loosely fitting it in a cylinder, and controlling pressure in both pressurizing chambers by pressure adjusting parts by introducing blowout gas here.
SOLUTION: In the case of positioning a table on which a workpiece or the like is placed, first of all, gas is blown out in a clearance between a piston 1 and a cylinder 2, and the piston 1 is supported in the cylinder 2 under static pressure. At this time, blowout gas is respectively flowed into two pressurizing chambers 3 and 4, and is adjusted by respective pressure adjusting parts 5 and 6 so as to become constant pressure, and the piston 1 is rested in a prescribed position. In this condition, when a pressure difference is applied to the pressurizing chambers 3 and 4 by controlling current-carrying to piezoelectric actuators 53 and 63, the piston 1 moves according to this, and the table fixed to rods 11 and 12 is moved up to a prescribed position. Positioning of the piston 1 is controlled on the basis of output of a detecting head 9.
COPYRIGHT: (C)1997,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、測定装置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。 The present invention relates to relates to a positioning apparatus for use in such a measurement apparatus or processing apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来、各種工作機械や測定装置で用いられている比較的大きなストロークの位置決め装置としては、図6に示すシリンダサーボ型や図7に示すネジ送りサーボ型の位置決め装置がある。 Conventionally, as the positioning device a relatively large stroke are used in various machine tools and measuring devices, there is a screw feed Servo positioning apparatus shown in the cylinder servo type or 7 shown in FIG.

【0003】図6に示す位置決め装置は、支持台76上に直線方向に移動可能に支持されたテーブル77と、このテーブル77を駆動するためのエアーシリンダ75とからなり、シリンダ72内に配置されたピストン71によって分割される2つの加圧室73の圧力差でピストン71を駆動させ、このピストン71に連接棒74で連結したテーブル77を駆動させるようになっていた。 [0003] positioning device shown in FIG. 6, a table 77 which is movably supported in a linear direction on a support base 76 consists of an air cylinder 75. for driving the table 77, is arranged in the cylinder 72 the piston 71 is driven by the pressure difference between the two pressure chambers 73 which are divided by the piston 71, it had become a table 77 which is connected by connecting rod 74 to the piston 71 so as to drive.

【0004】また、図7に示す位置決め装置は、支持台76上に支持したテーブル77にボールネジのナット8 [0004] The positioning device shown in FIG. 7, the ball screw table 77 which is supported on the support base 76 nut 8
2を取り付け、このナット82と係合するネジ軸81をモータ83で回転させることによってテーブル77を直線方向に駆動させるようにしたものであった。 2 mounting, were those so as to drive the table 77 in a linear direction by rotating the threaded shaft 81 that engages with the nut 82 by the motor 83.

【0005】そして、双方の位置決め装置のテーブル7 [0005] The table of both of the positioning device 7
7にはリニアスケール78を備え、検出ヘッド79でテーブル77の位置を検出してエアーシリンダ75やモータ83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。 It includes a linear scale 78 is 7, it is fed back to the air cylinder 75 and the motor 83 by detecting the position of the table 77 in the detection head 79, were those enabling predetermined positioning.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図6に示す位置決め装置では、エアーシリンダ75を構成するピストン71がシリンダ72の内部とシール部材80を介して摺動するために動作抵抗や動作反力が発生し、この動作抵抗や動作反力のバラツキにより位置決め精度を高めることができなかった。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, in the positioning device shown in FIG. 6, the dynamic resistance and the operation reaction force to the piston 71 constituting the air cylinder 75 slides through the inner seal member 80 of the cylinder 72 There occurred, it could not improve the positioning accuracy due to variations of the dynamic resistance and the operation reaction force. 例えば、樹脂製のシール部材8 For example, it made of a resin sealing member 8
0を備えた直径40mmの直動シリンダ71を用いたものでは、摺動抵抗の平均は1.52Nで2σ=0.35 0 which was used direct-acting cylinder 71 having a diameter of 40mm having a an average sliding resistance is 2 [sigma] = 0.35 with 1.52N
N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1.2 Resulting variations in N, in the servo mechanism using the hydraulic pressure of 2 MPa, repetitive positioning accuracy (2 [sigma]) 1.2
μm程度にしかすることができず位置決め再現性が悪かった。 It was bad positioning reproducibility can not be only in the order of μm.

【0007】また、この動作抵抗や動作反力のバラツキは、ピストン1の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、油圧サーボを用いたものでは、3m/分の速度にて加工した時の寸法のバラツキ(2σ)は4.5μmと大きいものであった。 [0007] The variation of the dynamic resistance and the operation reaction force also affects the operating speed of the piston 1, for example, it may require a smooth processing, such as a laser beam machine, one using a hydraulic servo in, dimensional variation when processed at 3m / min (2 [sigma]) was as large as 4.5 [mu] m.

【0008】さらに、動作抵抗や動作反力のバラツキはスラスト方向の剛性の変動をまねき、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るために加工精度を高めることができないといった課題があった。 Furthermore, variations in operating resistance or operation reaction force leads to a variation in the rigidity of the thrust direction, in case of using a lathe and machining feed of the milling machine or the like, the machining accuracy for the wavy pattern is generated in the processing up surface there is a problem can not be increased.

【0009】一方、図7に示す位置決め装置は、図6に示す位置決め装置に比べて位置決め精度は向上するものの、ナット82とネジ軸81の接点が点接触または線接触であるために振動や剛性低下を生じるとともに、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スラスト方向の剛性の変動等を抑えることが難しいことから、加工精度や測定精度に悪影響を与えるといった課題があった。 On the other hand, the positioning device shown in FIG. 7, although the positioning accuracy is improved in comparison with the positioning device shown in FIG. 6, vibration and rigid to contact the nut 82 and the screw shaft 81 is a point contact or line contact decreases with causing, in case of using the ball screw from it is difficult to suppress the fluctuation in the thrust direction of the stiffness due to variations in ball diameter, there is a problem adversely affect the machining accuracy and measurement accuracy.

【0010】このように、従来の位置決め装置では、シリンダサーボ型の如き高い剛性を持ちつつ、滑らかな位置決め再現性が得られるものは未だ得られていなかった。 [0010] Thus, in the conventional positioning apparatus, while maintaining a high rigidity such as a cylinder servo type, smooth positioning reproducibility is those obtained have not been obtained.

【0011】そこで、本件出願人は先に図8(a)、 [0011] Therefore, the applicant of the present invention Figure earlier 8 (a),
(b)に示すような位置決め装置を提案している。 It proposes a positioning device as shown in (b).

【0012】この位置決め装置は、テーブル87を一体的に形成したピストン81をシリンダ82内に配置して、上記テーブル87がシリンダ82の開口部82aから外部に露出した状態とし、このピストン81によって分割されるシリンダ82内の2つの加圧室83、84にそれぞれ連通する圧力調整弁85、86を設けたものである。 [0012] The positioning device of the piston 81 which is integrally formed a table 87 disposed in the cylinder 82, the table 87 is exposed to the outside from the opening 82a of the cylinder 82, divided by the piston 81 each of the two pressurizing chambers 83, 84 in the cylinder 82 which is is provided with a pressure regulating valve 85, 86 communicates. また、シリンダ82のピストン81側面に対向する部分には気体噴出孔91を設け、さらにピストン81 Moreover, the portion facing the piston 81 side of the cylinder 82 provided with a gas ejection hole 91, further the piston 81
の他の側面にはリニアスケール88を備え、これと対向するシリンダ82の壁面には検出ヘッド89を備えて位置エンコーダ90を構成し、ピストン81の位置を検出できるようにしてある。 To another aspect of has a linear scale 88, the wall surface of the cylinder 82 facing the Configure position encoder 90 comprises a detection head 89, are also available detect the position of the piston 81.

【0013】そして、上記気体噴出孔91よりピストン81とシリンダ82との間隙に気体を噴出してピストン81をシリダン82内で静圧支持させるとともに、上記噴出気体が加圧室83、84に流れ込み圧力が増大することを圧力調整弁85、86により一定圧力に調整するようになっている。 [0013] Then, the to hydrostatic support the piston 81 by ejecting the gas in the gap between the piston 81 and the cylinder 82 from the gas ejection holes 91 in Shiridan within 82, the jet gas flows into the compression chamber 83, 84 and adjusts the constant pressure by the pressure regulating valve 85 and 86 that the pressure increases. そして、上記圧力調整弁85、86 Then, the pressure regulating valve 85, 86
により加圧室83、84に圧力差をつければ、この圧力差に応じてピストン81が移動するため、ピストン81 The I mean a pressure differential pressure chamber 83, the piston 81 moves in response to this pressure difference, the piston 81
と一体的に形成されたテーブル87を所定位置まで移動させることができるようになっている。 And it is capable of moving the table 87 which is integrally formed to a predetermined position with.

【0014】このように、図8(a)、(b)に示すような位置決め装置は、シリンダサーボ型の機構を持つためにスラスト方向の剛性を高くすることができ、また、 [0014] Thus, FIG. 8 (a), the positioning device shown in (b) may increase the rigidity of the thrust direction in order to have a cylinder servo-type mechanism and,
ピストン81を静圧支持させてあるために動作抵抗や動作反力が小さく、さらに摺動や屈曲部分がないため経時変化がないことから長寿命で安定した位置決め再現性をもった位置決め装置とすることができる。 Dynamic resistance and the operation reaction force to the piston 81 are allowed to static pressure support is reduced, the positioning device having a stable positioning repeatability in long life because there is no change with time because more is no sliding or bent portion be able to.

【0015】しかしながら、図8(a)、(b)に示す位置決め装置では、テーブル87の有効ストロークが長くなると、シリンダ82の開口部82aからの気体の漏れを少なくするためにピストン81の長さを長くしなければならず、それ故、装置全体が大きなものになってしまうといった課題があった。 [0015] However, the positioning device shown in FIG. 8 (a), (b), when the effective stroke of the table 87 becomes longer, the length of the piston 81 in order to reduce the leakage of gas from the opening 82a of the cylinder 82 the must be lengthened, and therefore, there is a problem entire apparatus becomes large. 例えば、テーブル87の長さが100mmで、有効ストロークが100mmの場合、ピストン81の長さは200mm以上とする必要があり、さらに上記ピストン81がシリンダ82内で有効ストローク分だけ移動可能とするためにはシリンダ82 For example, the length of the table 87 is 100 mm, if the effective stroke is 100 mm, length of the piston 81 is required to be more than 200 mm, in order to further the piston 81 is movable only effective stroke in the cylinder 82 cylinder 82 to
の全長を300mm以上としなければならなかった。 The total length of had to do with more than 300mm.

【0016】また、シリンダ82の開口部82aはテーブル87の長さとその有効ストローク分だけ開口しなければならず、この開口部82aより多量の気体が排出されることから、位置決め装置を駆動させるのに必要な気体の消費量を低減することは難しいものであった。 [0016] The opening 82a of the cylinder 82 must be the length and the effective stroke opening table 87, since a large amount of gas is discharged from the opening 82a, for driving the positioner it was a difficult to reduce the consumption of gas required.

【0017】 [0017]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課題に鑑み、被加工物体や測定器を載置するテーブルをピストンより突出するロッドに連接するとともに、前記ピストンをシリンダ内に遊嵌して移動自在となし、上記ピストンにより分割されるシリンダ内の2つの加圧室にはそれぞれ圧力調整部を備え、上記ピストンとシリンダの間隙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、両加圧室内の圧力を上記圧力調整部でもって制御することによりピストンおよび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ものである。 Means for Solving the Problems] The present invention has been made in view of the above problems, as well as connected to a rod projecting from the piston a table for placing a workpiece object and measuring device, loosely fitted the piston into the cylinder No movable Te, each of the two pressurizing chambers in the cylinder divided by the piston provided with a pressure regulating unit, with the piston to the static pressure support by ejecting a gas into the gap of the piston and the cylinder, the the jet gas is introduced into the two pressure chambers, in which the pressure in both pressure chambers to constitute a positioning device so as to drive the piston and the table by controlling with the above pressure control unit.

【0018】また、本発明は、被加工物体や測定器を載置するテーブルをピストンより突出するロッドに連接するとともに、前記ピストンをシリンダ内に遊嵌して移動自在となし、上記ピストンにより分割されるシリンダ内の2つの加圧室にはそれぞれ圧力調整部を備え、上記ピストンのロッドとシリンダに形成するロッド軸受部の間隙に気体を噴出してロッド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、両加圧室内の圧力を上記圧力調整部でもって制御することによりピストンおよび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ものである。 Further, the present invention is to connected to a rod projecting from the piston a table for placing a workpiece object and measuring device, without a movable loosely fit the piston into the cylinder, divided by the piston together with two respective pressure regulator to the pressure chamber in the cylinder, to hydrostatic support the rod and ejecting the gas into the gap of the rod bearing portion formed on the piston rod and the cylinder to be, the ejected gas the in which is introduced into the two pressure chambers, the pressure in both pressure chambers to constitute a positioning device so as to drive the piston and the table by controlling with the above pressure control unit.

【0019】 [0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

【0020】図1は本発明に係る位置決め装置の一実施形態を示す斜視図で、図2は図1の横断面図であり、ピストン1はシリンダ2内に遊嵌して移動自在とし、該ピストン1により分割されるシリンダ2内の2つの加圧室3、4にはそれぞれ圧力調整部5、6を設けてある。 [0020] Figure 1 is a perspective view showing an embodiment of a positioning device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1, the piston 1 is movable loosely fitted in the cylinder 2, the the two pressurizing chambers 3, 4 in the cylinder 2 is divided by the piston 1 respectively is provided with a pressure adjustment unit 5, 6. また、上記ピストン1にはシリンダ2の壁面を貫通する1 Further, in the above piston 1 through the wall surface of the cylinder 2 1
対のロッド11、12を備え、該ロッド11、12にはシリンダ2の上部に配置するテーブル7を一体的に固定してある。 Includes a rod 11, 12 of the pair, the said rod 11 is fixed integrally to table 7 to place the upper portion of the cylinder 2. なお、ピストン1は軽量化のために中空としてある。 Incidentally, the piston 1 is a hollow for weight reduction.

【0021】また、シリンダ2のピストン1側面と対向する一方の壁面には、ピストン1とシリンダ2との間隙に気体を噴出するための気体噴出孔13を設けるとともに、シリンダ2の他方の壁面には検出ヘッド9を設置し、これと対向するピストン1側面にリニアスケール8 Further, the one wall surface that faces the piston 1 side of the cylinder 2, provided with a gas ejection holes 13 for ejecting a gas into the gap between the piston 1 and the cylinder 2, on the other wall surface of the cylinder 2 established the detection head 9, the linear scale 8 on the piston 1 side of facing the
を設けて位置エンコーダ10を構成し、ピストン1の位置を検出するようにしてある。 Configure the position encoder 10 provided, it is to detect the position of the piston 1.

【0022】上記圧力調整部5、6は、加圧室3、4に連通するノズル51、61と、該ノズル51、61の噴出側に配置した圧力調整体としての圧力調整板52、6 [0022] The pressure regulator 5 and 6, a nozzle 51, 61 communicating with the pressure chamber 3 and 4, the pressure adjusting plate as a pressure adjusting body arranged on the ejection side of the nozzle 51, 61 52,6
2と、該圧力調整板52、62を駆動させてノズル5 2, by driving the pressure adjusting plate 52, 62 nozzles 5
1、61との距離d 1 、d 2を可変にするための圧電アクチュエータ53、63を備えるとともに、上記ノズル51、61の周囲に気体を供給するための圧力供給孔5 The distance d 1, d 2 between 1 and 61 provided with a piezoelectric actuator 53, 63 for the variable pressure supply hole for supplying the gas around the nozzle 51, 61 5
4、64と、これらの供給された気体を逃がすための排出孔55、65を備えている。 And 4, 64, and a discharge hole 55, 65 for releasing these supplied gas. ただし、上記圧電アクチュエータ53、63は、多数の圧電素子を積層した構造をしたものであり、電圧を印加することで積層方向(矢印)に微小に伸縮駆動させるようにしてある。 However, the piezoelectric actuator 53 and 63 is obtained by a large number of piezoelectric elements are stacked structure, are so as to minutely stretch driven in the stacking direction (arrow) by applying a voltage.

【0023】その為、この圧力調整部5、6では、加圧室3、4内の気体がノズル51、61から噴出し、圧力供給孔54、64からの気体と合わさって圧力調整板5 [0023] Therefore, in the pressure regulator 5 and 6, the gas in the pressurizing chamber 3, 4 is ejected from the nozzle 51 and 61, pressure regulating plate together with the gas from the pressure supply holes 54 and 64 5
2、62により抵抗を受けながら排出孔55、65より排出されることになる。 And it is discharged from the discharge hole 55, 65 while receiving a resistance by 2,62. そして、圧電アクチュエータ5 The piezoelectric actuator 5
3、63を伸ばしてノズル51、61と圧力調整板5 Nozzles 51 and 61 extend the 3, 63 and the pressure adjusting plate 5
2、62との距離d 1 、d 2を小さくすると、ノズル5 The smaller the distance d 1, d 2 and 2,62, the nozzle 5
1、61の開口度が小さくなるために気体噴出に対する抵抗が大きくなり、加圧室3、4の圧力を高くすることができ、逆に、圧電アクチュエータ53、63を縮めて上記距離を大きくすると、ノズル51、61の開口度を大きくなるために気体噴出に対する抵抗が小さくなり、 Resistance increases for gas ejection to the opening degree of 1, 61 is reduced, it is possible to increase the pressure of the pressurizing chamber 3 and 4, on the contrary, the larger the distance is shortened piezoelectric actuator 53, 63 , resistance to the gas ejection becomes small to increase the opening degree of the nozzle 51 and 61,
加圧室3、4の圧力を低くすることができるというように、圧電アクチュエータ53、63への通電を制御して伸縮駆動させることにより、加圧室3、4内の圧力を制御することができる。 And so to adjust the pressure in the pressure chamber 3, 4 lower, by expanding and contracting the drive to control the energization of the piezoelectric actuator 53 and 63, to control the pressure in the pressure chamber 3 and 4 it can. なお、図示していないが、圧電アクチュエータ53、63の直線性を向上させるために、 Although not shown, in order to improve the linearity of the piezoelectric actuator 53, 63,
バネ等を用いて圧電アクチュエータ53、63の収縮方向に予圧を加えておいても良い。 Spring or the like may be previously added to preload the contraction direction of the piezoelectric actuator 53, 63 with.

【0024】次に、本発明の位置決め装置の作動を説明する。 [0024] Next, the operation of the positioning device of the present invention. まず、気体供給孔13よりピストン1とシリンダ2との間隙に気体を噴出させてピストン1をシリンダ2 First, the piston 1 by the gas is ejected to the gap between the piston 1 and the cylinder 2 from the gas supply hole 13 cylinders 2
内で静圧支持させる。 To static pressure support within. この噴出気体は2つの加圧室3、 The jet gas is two pressurizing chambers 3,
4内にそれぞれ流れ込み、両加圧室3、4の圧力を高めるように作用するが、それぞれ各圧力調整部5、6によって一定圧となるように調整される。 Each flow into 4, acts to increase the pressure of both the pressurizing chamber 3 and 4 is adjusted to be a constant pressure, respectively, by the pressure regulator 5 and 6. そして、各圧力調整部5、6の圧電アクチュエータ53、63への通電を制御して加圧室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が移動するため、ピストン1のロッド11、12に固定されたテーブル7を所定位置まで移動させることができる。 Then, it means a pressure differential pressure chamber 3, 4 by controlling the energization of the piezoelectric actuator 53 and 63 of the pressure regulator 5 and 6, the piston 1 moves in response to this pressure difference, the piston 1 table 7 fixed to the rod 11 and 12 can be moved to a predetermined position.

【0025】この時、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10を成す検出ヘッド9より発生する信号を位置カウンタ21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22の位置決め情報と比較して、サーボ増幅器23により直流電源24から圧電アクチュエータ53、63への通電を制御するようにしてある。 [0025] At this time, the positioning of the piston 1 is the absolute position information by the position encoder 10 signals the position counter 21 for generating from the detection head 9 forming the 3, the positioning information of the input pulse counter 22 inputted in advance in comparison, it is from the DC power source 24 by a servo amplifier 23 to control the energization of the piezoelectric actuator 53 and 63. そして、位置カウンタ21と入力パルスカウンタ22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53、63への通電と同一としてピストン1を静止させ位置決めすることができる。 Then, the positioning information of the input pulse counter 22 and the position counter 21 when placed in a range where a difference of the same, or both, can be positioned piston 1 is stationary as the same as the energization of the piezoelectric actuator 53 and 63.

【0026】また、この状態で、何らかの要因によりピストン1が一方の加圧室3側に動き出すと、検出ヘッド9より信号が送られて位置カウンタ21の差圧分が負になり、加圧室3側の圧力を高めるように圧力調整部5の圧電アクチュエータ53が駆動するため、ピストン1を設定位置に位置決めすることができ、逆に、ピストン1 Further, in this state, when the piston 1 for some reason starts to move one of the pressurizing chamber 3 side, the difference pressure of the position counter 21 with the signal from the detection head 9 is fed is negative, the pressure chamber since the piezoelectric actuator 53 of the pressure regulator 5 so as to increase the pressure of 3 side is driven, it is possible to position the piston 1 to the set position, conversely, the piston 1
が加圧室4側に動き出すと、加圧室4側の圧力を高めるように圧力調整部6の圧電アクチュエータ63が駆動し、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)することになる。 If There start moving the pressure chamber 4 side, driven piezoelectric actuator 63 of the pressure adjusting portion 6 to increase the pressure in the pressure chamber 4 side, that automatically follows (servo) as the piston 1 always becomes the set position become. なお、サーボ増幅器23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21の差分を電圧作動型の圧電アクチュエータ53、63駆動用に電圧を高めるためのものである。 Incidentally, for the purpose of increasing the servo amplifier 23 follow response element (proportional P, integral I, derivative D) an amplifier for encapsulating, a voltage difference of the position counter 21 in the piezoelectric actuator 53 and 63 drive the voltage-gated is there.

【0027】このように、本発明に係る位置決め装置は、シリンダサーボ型の機構を持つことから軸方向剛性を10kg/μm以上と高くすることができる。 [0027] Thus, the positioning device according to the present invention, the axial stiffness because of its cylinder servo-type mechanism can be as high as 10 kg / [mu] m or more. また、 Also,
ピストン1をシリンダ2内で静圧支持する構造としてあるために動作抵抗や動作反力が極めて小さく、また、摺動や屈曲部分がないことから経時変化がないために、テーブル7を滑らかに移動させることができるとともに、 The piston 1 dynamic resistance and operation reaction force is very small because of a structure for static pressure support in the cylinder 2, also due to the lack of change over time since there is no sliding or bending portion, smoothly move the table 7 as well as being able to,
長期間にわたって優れた位置決め再現性(繰り返し性) Excellent positioning reproducibility over a long period of time (repeatability)
が得られる。 It is obtained.

【0028】また、テーブル7はピストン1より突出するロッド11、12に設けてあるため、位置決め装置全体の長さはテーブル7の長さと有効ストロークの長さ分だけあれば良いというように装置そのものをコンパクトにまとめることができる。 Further, Table 7 because that is provided on the rod 11, 12 projecting from the piston 1, the positioning device overall length device such that it is sufficient by the length of the effective stroke and the length of the table 7 itself it can be summarized in a compact. しかも、図8(a)、(b) Moreover, FIG. 8 (a), (b)
に示す位置決め装置に比べてテーブル7の面積を大きくとることができるため、フライス盤などのテーブルを構成する位置決め装置として好適に使用することができる。 It is possible to increase the area of ​​the table 7 as compared to the positioning device shown in, it can be suitably used as a positioning device constituting a table, such as milling.

【0029】また、図8(a)、(b)に示す位置決め装置のような大きな開口部82aがないため、位置決め装置を駆動させるのに使用する気体の消費量を大幅に抑えることができるため非常に経済的である。 Further, FIG. 8 (a), the order is not large opening 82a, such as a positioning device shown in (b), it is possible to suppress significantly the consumption of gas used to drive the positioning device it is very economical.

【0030】さらに、本発明に係る位置決め装置では圧力調整部5、6をノズル51、61と圧力調整体として圧力調整板52、62と圧電アクチュエータ53、63 Furthermore, the pressure adjusting plate 52, 62 and the piezoelectric actuator 53, 63 a pressure regulator 5 and 6 the positioning device according to the present invention as a nozzle 51, 61 and the pressure adjusting body
により構成してあることから、従来より用いられているダイヤフラムを用いた圧力調整弁に比べて構造を簡単でかつ小型化することができる。 Since you have configured, it is possible to simple and compact structure compared to the pressure regulating valve with a diaphragm conventionally used. しかも、ノズル51、6 In addition, the nozzle 51,6
1の径を大きくして排出量を多くしたり、気体供給孔5 Or by increasing the amount of emissions by increasing the first diameter, the gas supply holes 5
4、64に供給する噴出気体の圧力を高めることによりピストン1の作動速度をさらに速くすることができるため、テーブル7の高速位置決めを可能とすることができる。 It is possible to further increase the operating speed of the piston 1 by increasing the pressure of the jet gas supplied to the 4, 64, it is possible to enable high-speed positioning table 7.

【0031】その為、本発明に係る位置決め装置を測定装置に用いれば、被測定物または測定器を滑らかに移動させることができるため、テーブル7のガタ付き等による誤測定を防いで正確な測定を可能とすることができ、 [0031] Therefore, the use of the positioning device according to the present invention the measuring device, it is possible to smoothly move the object to be measured or measuring instrument, accurate measurements prevent erroneous measurement due to backlash or the like of the table 7 it is possible to enable,
加工装置として用いれば、衝撃による振動を吸収して被加工物の加工上がり面に波状の模様ができることを防ぎ、滑らかな面に仕上げることができ、さらには負荷容量を測定しながら加工することもできる。 The use as a processing unit, to absorb the vibrations caused by the impact on the working up surface of the workpiece prevents the can wavy pattern, can be finished to a smooth surface, it is further processed while measuring the load capacitance it can.

【0032】なお、本発明の位置決め装置を構成するピストン1、シリンダ2、テーブル7、圧力調整板52、 [0032] Incidentally, the piston 1, cylinder 2, Table 7, the pressure adjusting plate 52 constituting the positioning device of the present invention,
62等の材質は、軽量で比較的高精度に加工可能なステンレスやアルマイト処理したアルミニウムを用いることができ、さらに好ましくは軽量で高精度に加工でき、かつ高剛性で低熱膨張係数等の特性を有する、アルミナ、 Material 62 or the like, can be used aluminum and workable stainless steel and anodized relatively high precision lightweight, more preferably be processed with high precision, lightweight, and the characteristics of the low thermal expansion coefficient such as a high rigidity has, alumina,
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良い。 Zirconia, silicon carbide, it is better to form a ceramic such as silicon nitride.

【0033】また、図1、2に示す位置決め装置ではピストン1の断面形状が四角形をしたものを示したが、ピストン1が移動する時にテーブル7が回転しないような形状であればどのような断面形状を有するものであっても構わない。 Further, although the positioning device shown in FIGS. 1 and 2 showed that the cross-sectional shape of the piston 1 has a square, any cross-section have a shape such as table 7 does not rotate when the piston 1 moves be one having a shape may be.

【0034】次に、本発明に係る位置決め装置の他の実施形態を図4および図5に説明する。 [0034] Next, a description will be given of another embodiment of a positioning device according to the present invention in FIGS.

【0035】図4に示す位置決め装置は、図1、2に示す位置決め装置のようにピストン1を静圧支持だけでなく、シリンダ2の壁面に形成するロッド軸受部211、 The positioning device shown in FIG. 4, not the piston 1 as the positioning device shown in FIGS. 1 and 2 only the static pressure support, rod bearing portion 211 formed on the wall surface of the cylinder 2,
212に静圧溝211a、212aを刻設するとともに、ロッド11、12側面へ気体を噴出するための気体供給孔14、15を設け、ピストン1とともにロッド1 212 to the static pressure grooves 211a, while engraved 212a, the gas supply holes 14, 15 for injecting a gas into the rod 11 side is provided, the rod 1 together with the piston 1
1、12を静圧支持するようにしたものである。 1,12 is obtained so as to hydrostatic support.

【0036】このようにピストン1だけでなくロッド1 The rod 1 not this so that only the piston 1
1、12も静圧支持するようにしたことによりスラスト方向およびラジアル方向の剛性をさらに向上させることができるため、テーブル7の中心位置よりずれた位置に重量の大きなものを配置したとしても移動時にピッチング等の不具合を生じることがない。 1,12 since the it is possible to further improve the rigidity of the thrust direction and the radial direction by the fact so that the static pressure support, at even move as placing the large weight of a position shifted from the center position of the table 7 It never caused a problem of pitching and the like.

【0037】なお、図3に示す位置決め装置では、図1、2に示す位置決め装置のようにシリンダ2の壁面に備える気体供給孔13からピストン1とシリンダ2との間隙に気体を噴出するかわりに、ピストン1の側面に気体噴出口1aを設けるとともに、上記気体噴出口1aに噴出気体を供給するための気体供給孔13をピストン1 [0037] In the positioning device shown in FIG. 3, instead of ejecting the gas from the gas supply hole 13 provided in the wall surface of the cylinder 2 in the gap between the piston 1 and the cylinder 2 as in the positioning device shown in FIG. 1 and 2 , provided with a gas outlet 1a to the side of the piston 1, a gas supply hole 13 for supplying the ejection gas to the gas outlet 1a piston 1
の一方のロッド11内に穿設してあり、上記気体供給孔13より圧縮気体を供給してピストン1内の空洞部1b Yes and it drilled into one of the rod 11 of the hollow portion 1b of the piston 1 by supplying the compressed gas from the gas supply holes 13
を介して気体噴出口1aよりピストン1とシリンダ2との間隙に気体を噴出させ、ピストン1をシリンダ2内で静圧支持させるようにしてある。 The gas is ejected into the gap between the piston 1 and the cylinder 2 from the gas outlet 1a through, it is so as to hydrostatic support the piston 1 in the cylinder 2.

【0038】図5(a)、(b)に示す位置決め装置は、ピストン1とシリンダ2との間隙に気体を噴出してピストン1を静圧支持する変わりに、シリンダ2の壁面に形成するロッド軸受部211、212に静圧溝211 [0038] FIG. 5 (a), the positioning device shown in (b), the piston 1 and the piston 1 by ejecting a gas into the gap between the cylinder 2 instead to hydrostatic support, rods forming the wall surface of the cylinder 2 static bearing portion 211 and 212 grooves 211
a、212aを刻設するとともに、ロッド11、12側面へ気体を噴出するための気体供給孔14、15を設けてロッド11、12のみを静圧支持するようにしたものである。 a, while engraved 212a, the gas supply holes 14, 15 for injecting a gas into the rod 11, 12 side is provided in which the only rods 11 and 12 so that hydrostatic support. この時、ピストン1はシリンダ2内を2つの加圧室3、4に分割し、シール部材としての作用のみ行うことになる。 At this time, the piston 1 divides the cylinder 2 into two pressure chambers 3 and 4, will be performed only acts as a sealing member. また、位置エンコーダ10はテーブル7の裏面にリニアスケール8を設け、これに対向するシリンダ2の表面に検出ヘッド9を設けて構成し、テーブル7 The position encoder 10 is a linear scale 8 is provided on the rear surface of the table 7, configured by providing the detection head 9 on the surface of the cylinder 2 facing thereto, the table 7
の位置を直接検出するようにしてある。 It is to detect the position directly.

【0039】この位置決め装置では、気体供給孔14、 [0039] In the positioning apparatus, the gas supply holes 14,
15よりロッド11、12の側面に気体を噴出することによりロッド11、12をそれぞれ静圧支持するとともに、この噴出気体をピストン1により分割されるシリンダ2内の加圧室3、4にそれぞれ取り込み各圧力調整部5、6によって一定圧となるように調整するようになっている。 With each static pressure support rods 11 and 12 by ejecting the gas to the side of the rod 11 than 15, respectively capture the ejection gas pressure chamber 3,4 in the cylinder 2 is divided by the piston 1 by the pressure adjustment unit 5, 6 is adapted to adjust so that a constant pressure. その為、各圧力調整部5、6に備える圧電アクチュエータ53、63への通電を制御することにより、 Therefore, by controlling the energization of the piezoelectric actuator 53 and 63 provided in the pressure regulator 5 and 6,
ピストン1と一体的に形成されたテーブル7を高精度に位置決めすることができる。 The piston 1 and the table 7 which is integrally formed can be positioned with high accuracy.

【0040】特に、この位置決め装置は、小さなテーブル7で大きなストロークを要するような位置決め装置として好適である。 [0040] In particular, the positioning device is suitable as a positioning device, such as requiring a large stroke with a small table 7.

【0041】 [0041]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被加工物体や測定器などを載置するテーブルをピストンより突出するロッドに連接するとともに、前記ピストンをシリンダ内に遊嵌して移動自在となし、上記ピストンにより分割されるシリンダ内の2つの加圧室にはそれぞれ圧力調整部を備え、上記ピストンとシリンダの間隙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、両加圧室内の圧力を上記圧力調整部でもって制御することによりピストンおよび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り、スラスト方向およびラジアル方向の剛性が高く、動作抵抗や動作反力が極めて小さく摺動や屈曲部分がないために経時劣化がなく、長期間にわたって優れた位置決め再現 As is evident from the foregoing description, according to the present invention, as well as connected to a rod projecting from the piston a table for placing the like to be processed object or instrument, move loosely fitted the piston into the cylinder None freely, each of the two pressurizing chambers in the cylinder divided by the piston provided with a pressure regulating unit, with the piston to the static pressure support by ejecting a gas into the gap of the piston and the cylinder, the ejection gas by was introduced into the two pressure chambers, the pressure in both pressure chambers to constitute a positioning device so as to drive the piston and the table by controlling with the above pressure control unit, the thrust direction and the radial direction high stiffness of, no deterioration over time for the dynamic resistance and the operation reaction force is not extremely small sliding or bending portion, positioning reproducibility excellent over a long period of time (繰り返し性)を得ることができる。 It can be obtained (repeatability).

【0042】また、テーブルはピストンより突出するロッドに設けてあるために位置決め装置そのものをコンパクトにまとめることができる。 [0042] The table may be combined into a compact positioning apparatus itself to is provided in a rod projecting from the piston. しかも、テーブル面積を大きくとることができるため、フライス盤などのテーブルを構成する位置決め装置として好適である。 Moreover, since it is possible to increase the table area, it is suitable as a positioning device constituting a table, such as milling.

【0043】その上、位置決め装置を駆動させるのに使用する気体の消費量が少なくて済むため非常に経済的である。 [0043] Moreover, it is very economical because fewer consumption of gas used to drive the positioning device.

【0044】その為、本発明に係る位置決め装置を測定装置に用いれば、被測定物または測定器を滑らかに移動させることができるため、テーブルのガタ付き等による誤測定を防いで正確な測定を可能とすることができ、加工装置として用いれば、衝撃による振動を吸収して被加工物の加工上がり面に波状の模様ができることを防ぎ、 [0044] Therefore, the use of the positioning device according to the present invention the measuring device, it is possible to smoothly move the object to be measured or measuring instrument, accurate measurements prevent erroneous measurement due to backlash or the like of the table can be made possible, be used as the processing apparatus prevents the can wavy pattern to absorb vibration caused by the impact on the working up surface of the workpiece,
滑らかな面に仕上げることができる。 It can be finished to a smooth surface.

【0045】また、本発明は、被加工物体や測定器などを載置するテーブルをピストンより突出するロッドに連接するとともに、前記ピストンをシリンダ内に遊嵌して移動自在となし、上記ピストンにより分割されるシリンダ内の2つの加圧室にはそれぞれ圧力調整部を備え、上記ピストンのロッドとシリンダに形成するロッド軸受部の間隙に気体を噴出してロッド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、両加圧室内の圧力を上記圧力調整部でもって制御することによりピストンおよび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り、小さなテーブルで大きなストロークを要するような位置決め装置として好適に使用することができる。 Further, the present invention is to connected to a rod projecting from the piston a table for placing the like to be processed object or instrument, without the movable loosely fit the piston into the cylinder, by the piston with two respective pressure regulator to the pressure chamber in the cylinder to be divided, as well as hydrostatic supporting rod by ejecting a gas into the gap of the rod bearing portion formed on the piston rod and the cylinder, the ejection the gas is introduced into the two pressure chambers, by the pressure in both pressure chambers to constitute a positioning device so as to drive the piston and the table by controlling with the above pressure control unit, large in small table it can be suitably used as a positioning device, such as requiring a stroke.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明に係る位置決め装置の一実施形態を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing an embodiment of a positioning device according to the present invention.

【図2】図1の横断面図である。 It is a cross-sectional view of FIG. 1. FIG.

【図3】本発明に係る位置決め装置の制御方法を説明するための図である。 Is a diagram for explaining a control method of a positioning apparatus according to the present invention; FIG.

【図4】本発明に係る位置決め装置の他の実施形態を示す横断面図である。 It is a cross-sectional view showing another embodiment of a positioning device according to the present invention; FIG.

【図5】本発明に係る位置決め装置の他の実施形態を示す図であり、(a)は横断面図、(b)は側面図である。 Figure 5 is a view showing another embodiment of a positioning device according to the present invention, (a) is a cross-sectional view, (b) is a side view.

【図6】従来の位置決め装置の一部を破断した平面図である。 6 is a cut away plan view a part of a conventional positioner.

【図7】従来の位置決め装置の一部を破断した平面図である。 7 is a cut away plan view a part of a conventional positioner.

【図8】先に提案した位置決め装置を示す図であり、 Figure 8 is a view showing a positioning apparatus proposed previously,
(a)は斜視図、(b)は横断面図である。 (A) is a perspective view, (b) is a cross-sectional view.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1・・・ピストン、 2・・・シリンダ、 3、4・・ 1 ... piston, 2 ... cylinder, 3,4 ...
・加圧室、5、6・・・圧力調整部、 7・・・テーブル、 8・・・リニアスケール、9・・・検出ヘッド、 · Pressurizing chamber, 5,6 ... pressure regulator, 7 ... table, 8 ... linear scale, 9 ... detection head,
10・・・位置エンコーダ、 11、12・・・ロッド、13 10 ... position encoder, 11, 12 ... rod, 13
・・・気体供給孔 ... gas supply hole

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】被加工物体や測定器などを載置するテーブルをピストンより突出するロッドに連接するとともに、 While connected to 1. A rod projecting from the piston a table for placing the like to be processed object or instrument,
    前記ピストンをシリンダ内に遊嵌して移動自在となし、 No movable loosely fit the piston into the cylinder,
    上記ピストンにより分割されるシリンダ内の2つの加圧室にはそれぞれ圧力調整部を備え、上記ピストンとシリンダの間隙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、両加圧室内の圧力を上記圧力調整部でもって制御することによりピストンおよびテーブルを駆動するようにしたことを特徴とする位置決め装置。 Each of the two pressurizing chambers in the cylinder divided by the piston provided with a pressure regulator, a piston spewing gas in the gap between the piston and the cylinder as well as hydrostatic support, the ejection gas of the two introduced into the compression chamber, the positioning device being characterized in that so as to drive the piston and the table by controlling with the above pressure regulator the pressure in both pressure chambers.
  2. 【請求項2】被加工物体や測定器などを載置するテーブルをピストンより突出するロッドに連接するとともに、 While connected to 2. A rod projecting from the piston a table for placing the like to be processed object or instrument,
    前記ピストンをシリンダ内に遊嵌して移動自在となし、 No movable loosely fit the piston into the cylinder,
    上記ピストンにより分割されるシリンダ内の2つの加圧室にはそれぞれ圧力調整部を備え、上記ピストンのロッドとシリンダに形成するロッド軸受部との間隙に気体を噴出してロッド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、両加圧室内の圧力を上記圧力調整部でもって制御することによりピストンおよびテーブルを駆動するようにしたことを特徴とする位置決め装置。 With two respective pressure regulator to the pressure chamber in the cylinder divided by the piston, to hydrostatic support the rod and ejecting the gas into the gap between the rod bearing portion to be formed on the piston rod and the cylinder together, the ejection gas is introduced into the two pressure chambers, the positioning device, characterized in that the pressure in both pressure chambers and to drive the piston and the table by controlling with the above pressure control unit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006309654A (en) * 2005-05-02 2006-11-09 Psc Kk Gas-controlled rotating and moving apparatus and gas-controlled actuator
JP2016042187A (en) * 2003-06-19 2016-03-31 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method, and method for manufacturing device

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