JPH1190867A - Micromanipulator - Google Patents
MicromanipulatorInfo
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- JPH1190867A JPH1190867A JP25192597A JP25192597A JPH1190867A JP H1190867 A JPH1190867 A JP H1190867A JP 25192597 A JP25192597 A JP 25192597A JP 25192597 A JP25192597 A JP 25192597A JP H1190867 A JPH1190867 A JP H1190867A
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- pipe
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン、
光通信構成部品、半導体等の微小部品の組立て、溶接、
微細加工、顕微鏡のステージ等の関連及び細胞操作のバ
イオテクノロジー関連において使用されるマイクロパラ
レルリンク機構によるマイクロマニピュレータに関す
る。[0001] The present invention relates to a micromachine,
Assembly, welding, etc. of micro components such as optical communication components and semiconductors
The present invention relates to a micromanipulator with a microparallel link mechanism used in the field of micromachining, a stage of a microscope, etc. and in the field of biotechnology for cell manipulation.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、光通信や半導体の関連分野では、
微小な光部品や半導体を組立てる微細組立て装置に、小
型で[mm(ミリメートル)]オーダーの可動範囲を持
つ、多自由度、高精度のマイクロマニピュレータの開発
が求められている。このようなマイクロマニピュレータ
では特に、(1)数十[nm(ナノメートル)]オーダ
ーの分解能を持ちつつ、1[mm]以上の長いストロー
クをとることができること(2)顕微鏡の下で組立て作
業を行なうために微小化できることの2点が強く要求さ
れている。2. Description of the Related Art At present, in optical communication and semiconductor related fields,
There is a demand for a micromanipulator with a high degree of freedom and high precision, which is small and has a movable range on the order of [mm (millimeter)] for a microassembly apparatus for assembling micro optical components and semiconductors. In particular, such a micromanipulator can (1) have a resolution of the order of several tens [nm (nanometers)] and can take a long stroke of 1 [mm] or more. (2) Assemble work under a microscope. There is a strong demand for two points that can be miniaturized in order to perform this.
【0003】すなわち、微細作業では、高精度、多自由
度の位置決めが必要であり、そのために、6本のリンク
それぞれに設けた圧電素子により伸縮可能に構成したパ
ラレルリンク型のマニピュレータが提案された。That is, in the fine work, high-precision, multi-degree-of-freedom positioning is required. For this reason, a parallel link type manipulator has been proposed which is configured to be expandable and contractible by piezoelectric elements provided on each of six links. .
【0004】特開平6−170761号に同種のマイク
ロパラレルリンク機構が開示されており、図7にこのよ
うなマイクロマニピュレータを例示する。ここでパラレ
ルリンク機構本体は、可動板11と、固定板12と、こ
れら両者を結合する6本のリンク13,13,…とによ
り構成されている。可動板11上にはハンド14が設け
られる。Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-170761 discloses a micro parallel link mechanism of the same type, and FIG. 7 illustrates such a micro manipulator. Here, the main body of the parallel link mechanism includes a movable plate 11, a fixed plate 12, and six links 13, 13,. A hand 14 is provided on the movable plate 11.
【0005】各リンク13,13,…には、積層型圧電
素子15及び歪みゲージ16とが組込まれており、積層
型圧電素子15の伸縮動作に伴ってそのストロークを変
化させるようになっている。A link type piezoelectric element 15 and a strain gauge 16 are incorporated in each of the links 13, 13,... So that the stroke of the link type piezoelectric element 15 changes with the expansion and contraction operation of the link type piezoelectric element 15. .
【0006】しかるに、そのストローク量を歪みゲージ
16により検出し、各リンク13,13,…のストロー
クを協調して制御することにより、可動板11が固定板
12に対して並進3自由度、回転3自由度の計6自由度
の相対運動を行なうことができるようになっている。However, the amount of stroke is detected by the strain gauge 16, and the stroke of each link 13, 13,... Relative motion of a total of six degrees of freedom (three degrees of freedom) can be performed.
【0007】このようなリンク接続方式によれば、アク
チュエータとしての積層型圧電素子15により各リンク
13,13,…のストローク量を調整することにより、
下方の固定板12に対する上方の可動板11の相対的な
位置及び姿勢を制御することができる。According to such a link connection system, the stroke amount of each link 13, 13,... Is adjusted by the laminated piezoelectric element 15 as an actuator,
The relative position and posture of the upper movable plate 11 with respect to the lower fixed plate 12 can be controlled.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記図7に
示したパラレルリンク機構では、積層型圧電素子15の
伸縮動作をそのままリンク13の伸縮として利用してい
るため、制御における分解能が非常に高い反面、最大動
作ストローク、すなわち変位量が8[μm]と非常に小
さく、結果としてパラレルリンク機構自体の可動範囲も
小さいものとなってしまうという不具合があった。However, in the parallel link mechanism shown in FIG. 7, since the expansion / contraction operation of the laminated piezoelectric element 15 is used as it is for the expansion / contraction of the link 13, the resolution in control is very high. On the other hand, the maximum operation stroke, that is, the displacement amount is as very small as 8 [μm], and as a result, the movable range of the parallel link mechanism itself is reduced.
【0009】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、高い分解能を持ち
ながら、充分大きな可動範囲をとることが可能な、6自
由度を有するパラレルリンク機構を用いたマイクロマニ
ピュレータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a parallel link having six degrees of freedom which can have a sufficiently large movable range while having high resolution. An object of the present invention is to provide a micromanipulator using a mechanism.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
6自由度を有するマイクロパラレルリンク機構を用いた
マイクロマニピュレータにおいて、各リンクは、パイ
プ、圧電素子、この圧電素子の一端に設けられたばね脚
を有する可動子と弾性材、及びスライダを有し、上記圧
電素子の急速変形により移動される上記可動子によって
上記スライダが駆動される直動アクチュエータを備える
ことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
In a micromanipulator using a micro parallel link mechanism having six degrees of freedom, each link has a pipe, a piezoelectric element, a movable element having a spring leg provided at one end of the piezoelectric element, an elastic material, and a slider. A linear motion actuator is provided in which the slider is driven by the mover moved by rapid deformation of the piezoelectric element.
【0011】このような構成とした結果、高い分解能を
持ちながら、可動範囲に制限を受けることがなく、且つ
可動板と固定板とを接続するリンクを構成する直動アク
チュエータが小型であるためにマニピュレータ全体を小
型化することができる。As a result of such a configuration, the linear motion actuator constituting the link connecting the movable plate and the fixed plate is small, while having a high resolution, without being restricted by the movable range. The entire manipulator can be reduced in size.
【0012】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の発明において、上記圧電素子の可動子を設けていない
他端側に慣性体を設けたことを特徴とする。このような
構成とした結果、上記請求項1記載の発明の作用に加え
て、上記可動子の移動量に直接関係する慣性量を可変設
定することができるため、結果として上記直動アクチュ
エータの伸縮ステップ量及び伸縮速度を任意に可変設定
することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an inertial body is provided at the other end of the piezoelectric element where no mover is provided. As a result of such a configuration, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the amount of inertia directly related to the amount of movement of the mover can be variably set. The step amount and the expansion / contraction speed can be arbitrarily variably set.
【0013】[0013]
(第1の実施の形態)以下本発明の第1の実施の形態に
係るパラレルリンク型のマイクロマニピュレータについ
て図面を参照して説明する。(First Embodiment) A parallel link type micromanipulator according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1はその全体の構成を示すもので、ハン
ド20を載置固定した可動板21と、固定板22と、こ
れら両者を結合する6本のリンク23,23,…とによ
り構成されている。FIG. 1 shows the overall configuration of the apparatus, which comprises a movable plate 21 on which a hand 20 is mounted and fixed, a fixed plate 22, and six links 23 connecting these two. ing.
【0015】各リンク23,23,…は、パイプ24内
に後述する積層型圧電素子25及び可動子26が組込ま
れており、積層型圧電素子25の急速な伸縮動作に伴っ
て移動される可動子26によってそのストロークを変化
させるようになっている。Each of the links 23, 23,... Has a laminated piezoelectric element 25 and a movable element 26 which will be described later incorporated in a pipe 24, and is movable with a rapid expansion and contraction operation of the laminated piezoelectric element 25. The stroke is changed by the child 26.
【0016】図2はリンク23の具体構成を例示する断
面図であり、パイプ24内で、積層型圧電素子25によ
り移動される可動子26に駆動されたスライダ27がパ
イプ24の軸方向に沿って滑動する構造となっており、
スライダ27は連結棒28及びボールジョイント29を
介してここでは図示しない可動板21と、またパイプ2
4は連結棒30及びボールジョイント31を介してここ
では図示しない固定板22と連結される。FIG. 2 is a sectional view exemplifying a specific structure of the link 23. In the pipe 24, a slider 27 driven by a movable element 26 moved by a laminated piezoelectric element 25 extends along the axial direction of the pipe 24. It has a sliding structure,
The slider 27 is connected to the movable plate 21 not shown here via a connecting rod 28 and a ball joint 29,
4 is connected to a fixing plate 22 not shown here via a connecting rod 30 and a ball joint 31.
【0017】ボールジョイント29は、与圧板32及び
与圧ばね33により可動板21に固定されたハウジング
34内で与圧され、円滑に可動板21との取付角度を可
変できるようになっている。同様に、ボールジョイント
31は、与圧板35及び与圧ばね36により固定板22
に固定されたハウジング37内で与圧され、円滑に固定
板22との取付角度を可変できるようになっている。The ball joint 29 is pressurized in a housing 34 fixed to the movable plate 21 by a pressurizing plate 32 and a pressurizing spring 33, so that the mounting angle with the movable plate 21 can be changed smoothly. Similarly, the ball joint 31 is fixed to the fixed plate 22 by the pressurized plate 35 and the pressurized spring 36.
Is pressurized in a housing 37 fixed to the fixing plate 22 so that the mounting angle with the fixing plate 22 can be changed smoothly.
【0018】上記スライダ27の一端面には、弾性材3
8を介して平板リング状の可動子26及びこの可動子2
6の中央の孔に一端を挿入した積層型圧電素子25が配
置され、この積層型圧電素子25を覆うようにして可動
子26に弾性ばね脚39を設け、パイプ24の内周面と
の間で弾性によって摩擦力を与える支点を構成してい
る。An elastic material 3 is provided on one end surface of the slider 27.
8 and a flat plate-like movable element 26 and this movable element 2
A laminated piezoelectric element 25 having one end inserted into the center hole of 6 is provided, and an elastic spring leg 39 is provided on the movable element 26 so as to cover the laminated piezoelectric element 25. Constitute a fulcrum that gives a frictional force by elasticity.
【0019】しかるに、上記パイプ24は、直径が例え
ば2[mm]であり、その内部に上述したスライダ2
7、弾性材38、可動子26、積層型圧電素子25、及
び弾性ばね脚39から構成される直動アクチュエータが
収納されるようになるもので、可動子26の外周面とパ
イプ24の内周面との静止摩擦力によって保持されてい
る。また、弾性材38、可動子26、積層型圧電素子2
5、及び弾性ばね脚39は一体化されている。However, the pipe 24 has a diameter of, for example, 2 [mm], and has the slider 2 therein.
7, a linear actuator composed of an elastic member 38, a movable element 26, a laminated piezoelectric element 25, and an elastic spring leg 39 is housed therein. It is held by static friction with the surface. In addition, the elastic member 38, the mover 26, the multilayer piezoelectric element 2
5 and the elastic spring leg 39 are integrated.
【0020】しかるに、積層型圧電素子25を急激に伸
長動作させると、衝撃的な慣性力が発生し、上記静止摩
擦力に打ち勝って可動子26がパイプ24内を滑動す
る。そこで積層型圧電素子25を緩やかに収縮させる
と、可動子26は滑動を停止し、上記静止摩擦力により
パイプ24内で位置を固定する。However, when the multilayer piezoelectric element 25 is rapidly extended, an impulsive inertial force is generated, and the movable element 26 slides in the pipe 24 overcoming the static friction force. Therefore, when the laminated piezoelectric element 25 is gently contracted, the movable element 26 stops sliding and the position is fixed in the pipe 24 by the static friction force.
【0021】これとは反対に、積層型圧電素子25を急
激に収縮動作させた後に緩やかに伸長させることによっ
て可動子26を逆方向に移動させることができる。以
下、上記直動アクチュエータの動作について詳細に説明
する。On the contrary, the movable element 26 can be moved in the opposite direction by causing the multilayer piezoelectric element 25 to contract rapidly after being rapidly contracted. Hereinafter, the operation of the linear motion actuator will be described in detail.
【0022】図4に示すように積層型圧電素子25に台
形波電圧を印加した場合、図中の電圧が立ち上がるI,
IIIのタイミングでは積層型圧電素子25が急激に伸
長する。このとき、可動子26と積層型圧電素子25が
互いに逆方向に急激に移動し、同時に積層型圧電素子2
5に応じて衝撃力が発生する。この積層型圧電素子25
によって発生した衝撃力は可動子26に伝達され、静止
摩擦力に打ち勝って可動子26を駆動する。これによ
り、可動子26は弾性材38を介してスライダ27を叩
くように押して移動させる。When a trapezoidal wave voltage is applied to the laminated piezoelectric element 25 as shown in FIG.
At the timing of III, the laminated piezoelectric element 25 rapidly expands. At this time, the movable element 26 and the multilayer piezoelectric element 25 rapidly move in opposite directions, and at the same time, the multilayer piezoelectric element 2
5 generates an impact force. This laminated piezoelectric element 25
The impact force generated by this is transmitted to the mover 26 to drive the mover 26 overcoming the static friction force. Thus, the mover 26 pushes and moves the slider 27 via the elastic member 38 so as to strike.
【0023】その後、図中のII,IVのタイミング区
間では、積層型圧電素子25に印加する電圧を徐々に低
下させており、積層型圧電素子25の長さが緩やかに収
縮するため、積層型圧電素子25外周面とパイプ24内
周面との摩擦力によって可動子26の動きが阻止される
と共に、積層型圧電素子25自身のみが引き戻される。Thereafter, in the timing sections II and IV in the figure, the voltage applied to the multilayer piezoelectric element 25 is gradually reduced, and the length of the multilayer piezoelectric element 25 gradually shrinks. The movement of the mover 26 is prevented by the frictional force between the outer peripheral surface of the piezoelectric element 25 and the inner peripheral surface of the pipe 24, and only the multilayer piezoelectric element 25 itself is pulled back.
【0024】このような過程を繰返すことにより、スラ
イダ27がパイプ24内で滑動し、リンク23の長さが
伸長されることとなる。すなわち、可動子26はパイプ
24内周面との摩擦によって保持され、慣性力が最大静
止摩擦力を越えた時点から移動を開始し、動摩擦力を下
回った時点で停止するようになる。By repeating such a process, the slider 27 slides in the pipe 24, and the length of the link 23 is extended. That is, the mover 26 is held by friction with the inner peripheral surface of the pipe 24, starts moving when the inertial force exceeds the maximum static friction force, and stops when the inertia force falls below the dynamic friction force.
【0025】このようなリンク23が可動板21と固定
板22との間にあって、且つ上記図2で示した如くスラ
イダ27は連結棒28を介してボールジョイント29に
よりハウジング34内で与圧板32及び与圧ばね33か
ら与圧をかけられ、同様にパイプ24は連結棒30を介
してボールジョイント31によりハウジング37内で与
圧板35及び与圧ばね36から与圧をかけられてそれぞ
れ回動自在に接続されているため、1本のリンク23で
6自由度を有する構造を実現することができるものであ
る。Such a link 23 is located between the movable plate 21 and the fixed plate 22, and as shown in FIG. 2, the slider 27 is connected to the pressurizing plate 32 The pipe 24 is pressurized by the pressurizing spring 33, and similarly, the pipe 24 is pressurized by the pressurizing plate 35 and the pressurizing spring 36 in the housing 37 by the ball joint 31 via the connecting rod 30 to be rotatable. Since they are connected, a structure having six degrees of freedom can be realized with one link 23.
【0026】また、上記図3で示したような台形波電圧
に代えて、図4に示すような全波整流波電圧を印加する
ことも可能である。この場合、出力、すなわちリンク2
3での伸縮の力をさらに増大させることができる。Further, instead of the trapezoidal wave voltage as shown in FIG. 3, a full-wave rectified wave voltage as shown in FIG. 4 can be applied. In this case, the output, link 2
The force of expansion and contraction at 3 can be further increased.
【0027】以上に示した如くこの第1の実施の形態に
係るリンク23の構造とすることにより、所望するリン
ク23の直動アクチュエータを駆動してそのリンク23
を伸縮させると、各リンク23,23,…の伸縮量に応
じて可動板21が位置及び姿勢の6自由度を制御されて
その位置、姿勢を変えるため、必要なリンク23の伸縮
が行なわれることとなる。With the structure of the link 23 according to the first embodiment as described above, the linear actuator of the desired link 23 is driven to drive the link 23
Is expanded or contracted, the movable plate 21 is controlled in six degrees of freedom in position and posture in accordance with the amount of expansion and contraction of each of the links 23, 23,. It will be.
【0028】上記直動アクチュエータは、可動範囲に制
限がなく、パイプ24の長さに合わせて充分長く設定す
ることができる。また、直動アクチュエータ自体の構成
がきわめて小型であるため、従来の圧電素子の伸縮によ
り駆動されるパラレルリンク機構のマニピュレータより
装置全体を小型化しながら、且つ作業範囲を大幅に広く
設定することができる。したがって、例えば顕微鏡の下
で微小物を微細組立てする作業やマニピュレーションを
行なうマイクロマニピュレータとして実現することが容
易となる。The linear motion actuator is not limited in its movable range, and can be set sufficiently long in accordance with the length of the pipe 24. In addition, since the configuration of the linear motion actuator itself is extremely small, it is possible to set the working range to be much wider while reducing the size of the entire device as compared with a conventional manipulator of a parallel link mechanism driven by expansion and contraction of a piezoelectric element. . Therefore, it can be easily realized as, for example, a micromanipulator that performs an operation of finely assembling a minute object under a microscope or a manipulation.
【0029】(第2の実施の形態)以下本発明の第2の
実施の形態に係るパラレルリンク型のマイクロマニピュ
レータについて図面を参照して説明する。(Second Embodiment) A parallel link type micromanipulator according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0030】なお、全体の構成については上記図1で説
明したものと同様であるので、同一部分は同一符号を付
してその図示及び説明を省略するものとする。さらに、
リンク23の具体構成についても、図5に示すように基
本的には同様であるので、同一部分は同一符号を付して
その説明は省略するものとする。Since the entire structure is the same as that described with reference to FIG. 1, the same portions are denoted by the same reference numerals, and their illustration and description are omitted. further,
The specific configuration of the link 23 is basically the same as shown in FIG. 5, and therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
【0031】しかして、積層型圧電素子25の可動子2
6を設けていない他端側に慣性体40を固定配設する。
この慣性体40は、積層型圧電素子25が印加された電
圧によって急激に伸長する際に生じる衝撃力を増加する
ために設けられたもので、これにより可動子26の移動
量に直接関係する慣性量を可変設定することができる。
そのため、直動アクチュエータの伸縮ステップ量及び伸
縮速度を任意に可変設定することができる。The movable element 2 of the laminated piezoelectric element 25
The inertial body 40 is fixedly arranged on the other end side where the 6 is not provided.
The inertial body 40 is provided to increase the impact force generated when the multilayer piezoelectric element 25 is rapidly expanded by the applied voltage, and thereby, the inertia directly related to the moving amount of the movable element 26 is provided. The amount can be set variably.
Therefore, the extension / contraction step amount and the extension / contraction speed of the linear motion actuator can be arbitrarily variably set.
【0032】以下、上記直動アクチュエータの動作につ
いて詳細に説明する。図6に示すように積層型圧電素子
25に台形波電圧を印加した場合、図中の電圧が立ち上
がるV,VIIのタイミングでは積層型圧電素子25が
急激に伸長する。このとき、可動子26と積層型圧電素
子25が互いに逆方向に急激に移動し、同時に慣性体4
0を設けた積層型圧電素子25に応じて衝撃力が発生す
る。この積層型圧電素子25によって発生した衝撃力は
慣性体40の質量が加味されたもので、可動子26に伝
達され、静止摩擦力に容易に打ち勝って可動子26を駆
動する。これにより、可動子26は弾性材38を介して
スライダ27を強く叩くように押して移動させる。Hereinafter, the operation of the linear motion actuator will be described in detail. As shown in FIG. 6, when a trapezoidal wave voltage is applied to the multilayer piezoelectric element 25, the multilayer piezoelectric element 25 rapidly expands at timings V and VII when the voltage in the figure rises. At this time, the mover 26 and the multilayer piezoelectric element 25 rapidly move in opposite directions, and at the same time, the inertia 4
An impact force is generated according to the laminated piezoelectric element 25 provided with 0. The impact force generated by the laminated piezoelectric element 25 is obtained by adding the mass of the inertial body 40 and transmitted to the mover 26, and easily drives the mover 26 by overcoming the static friction force. Thereby, the mover 26 pushes and moves the slider 27 via the elastic member 38 so as to hit the slider 27 strongly.
【0033】その後、図中のVI,VIIIのタイミン
グ区間では、積層型圧電素子25に印加する電圧を徐々
に低下させており、積層型圧電素子25の長さが緩やか
に収縮するため、積層型圧電素子25外周面とパイプ2
4内周面との摩擦力によって可動子26の動きが阻止さ
れると共に、積層型圧電素子25自身のみが引き戻され
る。Thereafter, in the timing sections VI and VIII in the figure, the voltage applied to the multilayer piezoelectric element 25 is gradually reduced, and the length of the multilayer piezoelectric element 25 contracts gradually. Piezoelectric element 25 outer peripheral surface and pipe 2
The movement of the mover 26 is prevented by the frictional force with the inner peripheral surface of the piezoelectric element 4, and only the multilayer piezoelectric element 25 itself is pulled back.
【0034】このような過程を繰返すことにより、スラ
イダ27がパイプ24内で滑動し、リンク23の長さが
伸長されることとなる。すなわち、可動子26はパイプ
24内周面との摩擦によって保持され、慣性力が最大静
止摩擦力を越えた時点から移動を開始し、動摩擦力を下
回った時点で停止するようになる。By repeating such a process, the slider 27 slides in the pipe 24, and the length of the link 23 is extended. That is, the mover 26 is held by friction with the inner peripheral surface of the pipe 24, starts moving when the inertial force exceeds the maximum static friction force, and stops when the inertia force falls below the dynamic friction force.
【0035】これとは反対に、積層型圧電素子25を急
激に収縮動作させた後に緩やかに伸長させることによっ
て可動子26を逆方向に移動させることができる。この
慣性力は上記慣性体40の質量が加味されたものとなっ
ているため、慣性体40を上記図2で示した構成のもの
の場合に比して、1回に滑動する量すなわち伸縮ステッ
プ量を増加させることができ、その結果、繰返し駆動し
た場合の伸縮速度を増加させることができる。On the contrary, the movable element 26 can be moved in the opposite direction by causing the multilayer piezoelectric element 25 to contract rapidly after being rapidly contracted. Since the inertial force takes into account the mass of the inertial body 40, the amount of sliding of the inertial body 40 at one time, that is, the amount of expansion / contraction step, compared to the case of the configuration shown in FIG. Can be increased, and as a result, the expansion / contraction speed when repeatedly driven can be increased.
【0036】したがって、慣性体40として使用するも
のの質量を可変することで、直動アクチュエータの伸縮
速度を任意に可変設定することができるようになる。な
お、本発明は上記第1及び第2の実施の形態に限るもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して
実施することが可能であるものとする。Therefore, by changing the mass of the inertial body 40, the expansion / contraction speed of the linear motion actuator can be arbitrarily variably set. It should be noted that the present invention is not limited to the first and second embodiments, but can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【0037】[0037]
【発明の効果】請求項1記載の発明のような構成とすれ
ば、高い分解能を持ちながら、可動範囲に制限を受ける
ことがなく、且つ可動板と固定板とを接続するリンクを
構成する直動アクチュエータが小型であるためにマニピ
ュレータ全体を小型化することができる。According to the structure of the first aspect of the present invention, while having a high resolution, there is no restriction on the movable range, and a direct link for connecting the movable plate and the fixed plate is formed. Since the dynamic actuator is small, the entire manipulator can be downsized.
【0038】請求項2記載の発明のような構成とすれ
ば、上記請求項1記載の発明の効果に加えて、上記可動
子の移動量に直接関係する慣性量を可変設定することが
できるため、結果として上記直動アクチュエータの伸縮
ステップ量及び伸縮速度を任意に可変設定することがで
きる。According to the structure of the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the amount of inertia directly related to the movement of the movable element can be variably set. As a result, the expansion / contraction step amount and the expansion / contraction speed of the linear motion actuator can be arbitrarily variably set.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る全体の構成を
示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施の形態に係るリンクの断面構造を示す
図。FIG. 2 is an exemplary view showing a cross-sectional structure of the link according to the embodiment;
【図3】同実施の形態に係る積層型圧電素子への印加電
圧波形と直動アクチュエータの動作を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a voltage waveform applied to the laminated piezoelectric element and the operation of the linear actuator according to the embodiment.
【図4】同実施の形態に係る積層型圧電素子への他の印
加電圧波形を例示する図。FIG. 4 is a view exemplifying another applied voltage waveform to the multilayer piezoelectric element according to the embodiment;
【図5】本発明の第2の実施の形態に係るリンクの断面
構造を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of a link according to a second embodiment of the present invention.
【図6】同実施の形態に係る積層型圧電素子への印加電
圧波形と直動アクチュエータの動作を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a voltage waveform applied to the laminated piezoelectric element and the operation of the linear actuator according to the embodiment.
【図7】一般的なパラレルリンク機構によるマイクロマ
ニピュレータの構成を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a micromanipulator using a general parallel link mechanism.
11…可動板 12…固定板 13…リンク 14…ハンド 15…積層型圧電素子 16…歪みゲージ 20…ハンド 21…可動板 22…固定板 23…リンク 24…パイプ 25…積層型圧電素子 26…可動子 27…スライダ 28,30…連結棒 29,31…ボールジョイント 32,35…与圧板 33,36…与圧ばね 34,37…ハウジング 38…弾性材 39…弾性ばね脚 40…慣性体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Movable plate 12 ... Fixed plate 13 ... Link 14 ... Hand 15 ... Laminated piezoelectric element 16 ... Strain gauge 20 ... Hand 21 ... Movable plate 22 ... Fixed plate 23 ... Link 24 ... Pipe 25 ... Laminated piezoelectric element 26 ... Movable Element 27 ... Slider 28,30 ... Connecting rod 29,31 ... Ball joint 32,35 ... Pressure plate 33,36 ... Pressure spring 34,37 ... Housing 38 ... Elastic material 39 ... Elastic spring leg 40 ... Inertial body
Claims (2)
ク機構を用いたマイクロマニピュレータにおいて、各リ
ンクは、パイプ、圧電素子、この圧電素子の一端に設け
られたばね脚を有する可動子と弾性材、及びスライダを
有し、上記圧電素子の急速変形により移動される上記可
動子によって上記スライダが駆動される直動アクチュエ
ータを備えることを特徴とするマイクロマニピュレー
タ。In a micromanipulator using a micro-parallel link mechanism having six degrees of freedom, each link includes a pipe, a piezoelectric element, a movable element having a spring leg provided at one end of the piezoelectric element, an elastic material, and a slider. A micromanipulator comprising: a linear motion actuator having the slider driven by the mover moved by rapid deformation of the piezoelectric element.
端側に慣性体を設けたことを特徴とする請求項1記載の
マイクロマニピュレータ。2. The micromanipulator according to claim 1, wherein an inertial body is provided at the other end of the piezoelectric element where no mover is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25192597A JPH1190867A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Micromanipulator |
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JP25192597A JPH1190867A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Micromanipulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1190867A true JPH1190867A (en) | 1999-04-06 |
Family
ID=17230019
Family Applications (1)
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JP25192597A Withdrawn JPH1190867A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Micromanipulator |
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Country | Link |
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