JPS5850315A - 高速高精度浮動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高速かつ高精度の直線運動を必要とする場合
に用いて好適な浮動装置に関するものである。

従来各種制御機器等において、基準部材に対して可動部
材を直線運動させる装置としては、例えばねじ軸の回転
を利用する装置があるが、高速高精度の運動には必ずし
も適当ではない。即ち、この場合、直線運動の送り量お
よび送シ速度は、ねじピッチとねじ軸の回転数とによっ
て定まるが、例えばねじピッチを１　ｍｍとして１ｍ／
８の送シ速度を得るためには、ねじ軸の回転数は６０．
００Ｏｒｐｍという極端に大きな値となる。仮に、この
ような回転数が得られたとしても、可動部材を高梢７ｆ
Ｋ位置決めすること、高速運動中の姿勢を安定に保つこ
とは殆んど不可能である。また、運動の繰返しによりね
じ軸が摩耗し、信頼性が低下するという本質的な欠点を
有している。

これに対し、基準部材と浮動ベース部材とを、静圧軸受
と軸とに対応はせた形式によれば、上述したような欠点
はほば解消することができるが、なお次のような欠点を
有している。即ち、高速運動中の姿勢の安定性は、基準
部制と浮動ベース部材の機械加工精度および直線駆動装
置等の他の装置との組立精度によシ大きな影響を受ける
。また、静圧空気の供給源が必要であると共に、特殊雰
囲気、例えば空気流れを極端に嫌う環境中では使用が不
可能である。

本発明は、このような従来技術の欠点を解消するために
なされたものであり、その目的は、高速高精度の直線運
動が可能であシかつ高精度の姿勢の安定性が得られる高
速面精度浮動装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、基準部材
と浮動ベース部材との間に、これらと微小間隙を介して
高周波振動子を配設し、この振動子の振動により当該微
小間隙に発生する空気圧力によって浮動ベース部材を浮
遊はせるものである。

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

図は、本発明の一実施例を示す断面図である。

同図において、円柱状の基準部材（１）の外局に、環状
の浮動ベース部材（２）が配置しである。この場合、こ
の浮動ベース部材（２）は、その内径を基準部材（１）
の外径に対して所定量だけ太きく形成してあシ、従って
、基準部材（１）Ｋ対してその外周面に接触することな
く軸方向に動かし得ると共に、それに直角な径方向にも
上記所定量だけ動かすことができる。まだ、この浮動ベ
ース部材（２）は、その径方向の断面がコ字状を呈して
おシ、このコ字状部に囲まれるように、高周波振動子部
材（３）が配置しである。この高周波振動子部材（３）
は、径方向の断面がＨ字状を呈し、基準部材（１）の外
周面に微小間隙（４）を介して対向すると共に浮動ベー
ス部材（２）の内側面に微小間隙（５）を介して対向す
る高周波振動子（３ａ）と、浮動ベース部材（２）の内
周面および内側面にそれぞれ微小間隙（６）および間隙
（７）を介して対向する高周波撮動子（３ｂ）と、これ
らを連結する連結部材（３Ｃ）とによって構成される。

両高周波振動子（３ａ）　、　（３ｂ）は、圧電材料に
よって構成し、図示しないが、例えば浮動ベース部材（
２）の内側面に対向する側面に電極を形成し、同じく図
示しない電源からリード線を介して高周波電圧を供給で
きるように構成しである。また、浮動ベース部材（２）
を基準部材（１）の軸方向に高速運動させるために、図
示しない駆動装置が設けである。

上記構成を有する高速高精度浮動装置において、浮動ベ
ース部材（２）は、高周波振動子部材（３）の高周波振
動に伴って生じる空気圧力により、基準部材（１）から
浮上する。即ち、今、浮動ベース部材（２）が基準部材
（１）の軸方向の任意の１点で静止している場合、高周
波振動子（３ａ）に高周波電圧を供給することによって
生ずる呼吸振動により、微小間隙（４）。

（５）において空気圧力が発生する。ここで呼吸振動と
は、基準部材（１）の軸方向に伸びたシ縮んだりする高
周波振動であシ、軸方向に伸びた時にはそれと垂直方向
に縮み、軸方向に縮んだ時には垂直方向には伸びる。従
って、微小間隙（４）と（５）とは交互に拡張と短縮を
繰返す。同様に、高周波振動子（３ｂ）の呼吸振動に応
じて微小間隙（６）においても空気圧力が発生する。こ
の結果、高周波振動子部材（３）を介して浮動ベース部
材（２）は基準部材（１）に対して浮上し、位置決めさ
れる。

この場合、高周波振動子（３ａ　）　、　（３ｂ　）の
呼吸振動は、連結部材（３ｃ）を通じて互いに他の高周
波振動子（３ｂ）、（ａｍ）に伝達される。従って、両
高周波振動子（３ｍ）、（３ｂ）の呼吸撮動の位相を適
尚に調整することにより、浮動ベース部材（２）に対す
る振動衝撃を緩和し、その姿勢を安定に保つことができ
る。

これに対し、浮動ベース部材（２）が基準部材（１）の
軸方向に高速で移動する場合には、高周波振動子（３ｂ
）を、直流電圧を印加することによって、図中破線で示
すように軸方向に延伸させ、浮動ベース部材（２）の内
側面と接触固定させる。この結果、浮動ベース部材（２
）と高周波振動子部材（３）とは一体となって移動する
ため、高速運動時における高周波振動子部材（３）と浮
動ベース部材（２）との衝突による＠撃を回避し、破損
を防止すると共に浮動ベース部材（２）の姿勢を安定に
保持することができる。この時、浮遊ベース部材（２）
およびこれと一体の高周波振動子部材（３）と基準部材
（１）との間の微小間隙（５）は、高周波振動子（３ａ
）の振動に伴う空気圧力によって適正に維持され、浮動
ベース部材（２）は基準部材（１）に対して浮上状態を
保持する。

なお、上述した実施例においては、高周波振動子部材（
３）を高周波振動子（３ａ）および（３ｂ）ならびにこ
れらを連結する連結部ｔｔ（３ｅ）によって構成し、か
つ高速運転時に高周波振動子（３ｂ）を浮動ベース部材
（２）に固定するように構成した場合についてのみ説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち
、基本的に、基準部材と浮動ベース部材との間に高周波
振動子部材を配置し、この高周波振動子部材の振動に伴
って発生する空気圧力により浮動ベース部材を基準部材
に対して浮遊させるものであれば、冒装置精度の直線運
動およびたような構成をとることによりこれらの効果を
一層高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、浮動ベース部材
が基準部材に対して微小間隙に生じる空気圧力によって
浮上するだめ、浮動ベース部材の姿勢が安定であり、か
つその安定性が機械加工精度によって大きく影響される
ことがないと共に、高速直線運動の繰返しにおける信頼
性が高く、長ストロークの直線運動にも適している。同
時に、従来の静圧軸受方式による場合と異なシ、静圧空
気の供給源のような外部設備が不要であると共に、空気
の流れは殆んど無視し便るため、空気の流れを嫌う環境
における使用が可能である。更に、微小間隙および高周
波振動子の振幅を調整することにより、姿勢の安定性を
調整することができる。

即ち、制御可能な装置である等の種々優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例を示す断面図である。 （１）・・・・基準部材、（２）・・・・浮動ベース部
材、（３）・・・・高周波振動子部材、（３ｍ）、（３
ｂ）・・・・高周波振動子、（３ｃ）・・・・連結部材
、（４）。 （５）　、　（６）・・・・微小間隙、（７）・・・・
間隙。 代理人　葛　野　信　−（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１基準部材と、この基準部材の軸方向およびこれと
   直角方向に運動可能な浮動ベース部材とを有し、これら
   基準部材と浮動ベース部材との間に、当該基準部材およ
   び浮動ベース部材との間にそれぞれ微小間隙を生ずるよ
   うに高周波振動子部材を配置し、この高周波振動子部材
   の振動に伴って前記微小間隙に生ずる空気圧力によって
   前記浮動ベース部材が基準部材に対して浮遊するように
   構成したことを特徴とする高速高精度浮動波ｆｉ。 （２）高周波振動子部材は、基準部材の局面および浮動
   ベース部材の内側面にそれぞれ微小間隙を介して対向す
   る第１の高周波振動子と、前記浮動ベース部材の内側面
   および内周面にそれぞれ微小間隙および間隙を介して対
   向する第２の高周波振動子と、これら第１および第２の
   高周波振動子を連結する連結部材とによって構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高速高精度
   浮動装置。 （３）第２の高周波振動子は、基準部材の軸方向に伸び
   変形して浮動ベース部材の内側面に固定されるように構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の高
   速高精度浮動装置。