JP2552240B2

JP2552240B2 - 走行・送り装置

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Publication number: JP2552240B2
Application number: JP5166154A
Authority: JP
Inventors: 村洋太郎畑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-06-12
Filing date: 1993-06-12
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPH071367A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、停止保持力の大きくと
り得る歩行タイプのアクチュエータを用いた走行・送り
装置、特に精密位置決めを適した走行・送り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から直線案内機構の駆動には、ステ
ッピングモータや，ＡＣおよびＤＣサーボモータが使用
されている。これらのアクチュエータは磁界の力を利用
しているため、電磁界の発生，熱の発生等があり、ま
た、高度な位置決めをするのに高価なエンコーダと高度
な制御技術が必要となる。

【０００３】また、駆動伝達装置としてボールねじやタ
イミングベルト等が必要であるために多くのスペースが
必要なことや重量が大きいこと等、回転を直線に変換す
ることは効率が悪い。これらを解消するには、ガイド一
体型つまりダイレクトドライブのアクチュエータが必要
であることはいうまでもない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現在のダイレクトドラ
イブ方式のアクチュエータとしては、直動ステッピング
モータを使用したものやリニアサーボモータがあるが、
電磁界発生，熱の発生，推力の問題点がある。

【０００５】一方、熱の発生が少なく、推力が大きくま
た低騒音のモータとして共振を利用した摩擦駆動である
超音波モータがあるが、超音波モータの駆動には高価な
高周波波電源が必要である。また、モータに接触予圧を
加えても駆動中には点接触となるため停止保持力が小さ
くなるため鉛直方向のアクチュエータとしては不向きで
ある。

【０００６】また、圧電素子を用いたアクチュエータと
して、インチワームがある

【０００７】しかし、インチワームは、保持力を圧電素
子の力で得ているために停止保持力の大きさには限界が
あるし、停電になると保持力が全くなくなるので、送り
位置が狂ってしまう。また、一定の隙間に介装して使用
するような場合に、隙間のばらつきで保持力が大きく変
動してしまうという問題があった。

【０００８】さらに、押さえ→伸び→解放→押さえと、
一連の流れがあるために動きがぎこちない面がある。

【０００９】本発明は上記した従来技術の問題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、保
持力を大きくとることができ、しかも取付箇所に多少の
ばらつきがあっても安定した走行性能および保持力を得
ることができる走行・送り装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、接触面に対して所定間隔離間さ
せて配置される本体と、該本体を接触面に対して所定間
隔保持した状態で接触面に平行に相対移動自在に支持さ
れる支持機構と、前記接触面に対して接触する複数の接
触子と、該複数の接触子と前記本体との間に設けられ、
前記複数の接触子を接触面に対して押付け、押付け力を
所定の荷重に保つ押付手段と、前記複数の前記接触子の
内少なくとも一部の接触子と接触面との間に設けられ、
前記少なくとも一部の接触子を接触面に対して押付およ
び離間する方向さらに接触面に対して平行方向に変位さ
せるアクチュエータと、を備えていることを特徴とす
る。

【００１１】前記接触子としての足部を有するアクチュ
エータを複数備え、一部のアクチュエータの足部を接触
面に接しさせ、押付手段による押付力を支えながら前進
動作を行い、他のアクチュエータの足部を接触面から離
間させて前進させ、前記一部のアクチュエータと他のア
クチュエータの動作を交互に入れ換えることにより駆動
を行うことを特徴とする。

【００１２】接触子としてのアクチュエータと非能動体
を有し、押付手段によりそれらを全体として所定の力で
接触面に対して押付け、非能動体によって支えながらア
クチュエータの足部を移動させる動作と、足部を接触面
に接しさせ、その接点を保持したままアクチュエータを
動かし、足部に対して相対的に非能動体を移動する動作
とを交互に行うことにより駆動することを特徴とする。

【００１３】アクチュエータと非能動体が別体構成であ
ってもよいし、一体構成としてもよい。

【００１４】前記押付手段による押付力は、機械的なば
ね力，流体力，磁力の反発力あるいは吸引力を利用する
ことができる。

【００１５】また、接触子の変位を検出する変位検出手
段を有していることを特徴とする。

【００１６】この変位検出手段によって検出された変位
情報に基づいてアクチュエータを制御して歩行位置の制
御を行うことが好適である。

【００１７】押付け力および推力を検出する力検出手段
を有していることを特徴とする。

【００１８】力検出手段によって検出された力情報に基
づいて押付力および推力を制御することを特徴とする。

【００１９】アクチュエータの変位発生手段は、圧電素
子または電歪素子，熱膨張によって変位する手段，流体
力を利用したもの，ボイスコイルを利用したもの，磁歪
素子を利用したもの等を用いることができる。

【００２０】接触面に接する接触子の底面は円弧形状
で、接触面に対し転がり接触させることが効果的であ
る。

【００２１】また、接触子は、接触面から所定距離だけ
離れた位置を支点にして回転可能に支持することが好ま
しい。

【００２２】接触子はばねによるヒンジ機構によって支
持されていることが効果的である。支持機構は、接触面
としてのレールに転動体を介して移動自在に支持される
本体としてのブロックによって構成されることを特徴と
する。

【００２３】

【作用】本発明にあっては、押付手段によって、接触面
に対して複数の接触子が全体として所定の押付力で押し
つけられている。

【００２４】そして、歩行時には、アクチュエータによ
って接触子の内少なくとも一部の接触子を、接触面に対
して押付て他の接触子を接触面から離間させ、さらに接
触面に対して水平方向に変位させて前進し、その後この
接触子を接触面に対して離間させて他の接触子を接触面
に対して接触させる。この動きを繰り返すことによって
駆動が実現される。また、押付手段によって、接触子を
全体として押付ていることにより、強い停止保持力が得
られる。

【００２５】複数の接触子としては、アクチュエータに
よって駆動される複数の足部を交互に動作させてもよい
し、アクチュエータによって駆動される足部と、アクチ
ュエータによっては駆動されないブレーキとの組み合わ
せによて駆動をさせてもよい。

【００２６】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００２７】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の走行・駆動
装置の第１の基本形を、図１（ｄ）〜（ｆ）が第２の基
本形を示している。

【００２８】まず、第１の基本形について説明すると、
この例は、接触面に接触する接触子としての足部１，２
を有する第１，第２アクチュエータ３，４を備えてい
る。これら第１，第２アクチュエータ３，４は中間体５
に取り付けられ、この中間体５は押付手段としてのばね
部材６を介して本体７に連結されている。この本体７は
直線運動案内装置等の図示しない支持機構によって、接
触面８に対して一定の隙間９を保持した状態で接触面８
に平行に相対移動自在に支持されている。

【００２９】第１，第２のアクチュエータ３，４の足部
１，２はばね部材６によって所定の荷重でもって接触面
８に押しつけられている。

【００３０】そして、第１のアクチュエータ３の足部１
を接触面８に接しさせ、ばね部材６による押付力を支え
ながら前進運動を行い、他方の第２のアクチュエータ４
の足部２を接触面８から離間させて前進させる。これら
動作は同時に行ってもよいし、時間差を設けてもよい。
そして、この第１，第２アクチュエータ３，４の動作を
交互に入れ換えることにより駆動がをなされる。

【００３１】この第１の基本形については、足部および
アクチュエータを３個以上設けてもよい。

【００３２】次に、第２の基本形について説明すると、
この例ではアクチュエータ１０と非能動体としてのブレ
ーキ手段１１が中間体１２に取り付けられ、この中間体
１２が第１の基本形と同様にばね部材１３を介して本体
１４に連結されている。

【００３３】そして、この押付手段としてのばね部材１
３のばね力により、アクチュエータ１０とブレーキ手段
１１が全体として所定の力でもって接触面８に対して押
しつけられている。この押付力をブレーキ手段１１によ
って支えながらアクチュエータ１０を移動させる動作
と、足部１５を接触面８に接しさせ、その接点を保持し
たままアクチュエータ１０を動かし、足部１５に対して
相対的にブレーキ手段１１を移動させて移動動作とを、
交互に行うことにより駆動を行うようになっている。

【００３４】図２は、第１の基本形の足部およびアクチ
ュエータの構成例を示している。

【００３５】このアクチュエータは、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、足部１６と、この足部１６を薄肉
の板ばね部１７を介して支持する支持部１８と、足部１
６を支持部１８間に介装されるＶ字配置の第１，第２変
位発生手段１９，２０と、から構成されている。而し
て、足部１６は、接触面８から所定距離だけ離れた位置
の前記板ばね部１７を支点にして回転可能に支持されて
いる。そして、第１，第２変位発生手段１９，２０に対
して、図２（ｅ），（ｆ）に示すような波形の駆動信号
を入力することにより、足部１６をその直立姿勢から進
行方向とは逆側に蹴り出すように足部１６を動作させる
ようになっている。

【００３６】このように構成されたアクチュエータＡ，
Ｂを、図２（ｇ）に示すように２つ並列に並べ、図２
（ｈ）に示すような信号を入力することにより、歩行運
動をさせる。

【００３７】上記図２（ａ），（ｂ）は足部１６が自由
状態で接触面８に常時離れている常時開タイプの構成で
あったが、図２（ｉ），（ｊ）に示すように、足部１６
が常時接触面８に接している常時閉タイプの構成をとる
こともできる。

【００３８】この走行・送り装置は、支持機構として、
図２（ｋ）に示すような隙間が一定の直線あるいは曲線
案内装置に取り付けることが好適である。

【００３９】図３（ａ），（ｂ）には足部１６の駆動を
示している。

【００４０】この実施例では、図３（ａ）に示すよう
に、直立姿勢から後方に蹴り出すような動作をさせる。
同図（ｂ）のように、かかと部１６ａから接触面８に接
触すると、かかと部１６ａおよび接触面８の摩耗が早い
ために好ましくない。

【００４１】さらに、足部１６の接触面の形状として、
図３（ｄ）に示すように円弧形状としておくことが好ま
しい。このようにすれば、図３（ｃ）に示す転動体２１
と同様に転がり接触させることが可能となり、摩耗が著
しく改善される。

【００４２】図４にはアクチュエータの他の構成例を示
している。

【００４３】図４（ａ），（ｂ）は、２つの変位発生手
段２２，２３を平行に並べて設けたものである。

【００４４】また、図４（ｃ）は、ばね部１７として平
行平板構造を用い、上下，左右に変形可能とし、それぞ
れの方向に変位を発生させる変位発生手段２２，２３，
２４を設けたものである。

【００４５】図４（ｄ）は、図４（ａ），（ｂ）のばね
部の構成として板ばね構造を用いたものである。

【００４６】変位発生手段としては、圧電素子または電
歪素子，熱膨張を利用した手段，流体圧を利用した手
段，ボイスコイルを利用したもの、磁歪素子等、種々の
ものを利用することができる。

【００４７】また、図１に示すた基本形のばね部材の他
に、押付手段としては、流体圧を利用するもの、磁力の
反発力，吸引力を利用するもの等を用いることができ
る。

【００４８】図５（ａ）は制御構成例を示している。

【００４９】すなわち、足部１６の変位を検出する変位
検出手段２５と、この変位検出手段２５によって検出さ
れた変位情報に基づいてアクチュエータ３，４を制御す
るコントローラ２６と、から構成されている。

【００５０】さらに、押付力を検出する力検出手段２７
を設け、この力検出手段２７からの力情報に基づいて押
付力を調整することも可能である。

【００５１】図５（ｂ）は、図２に示すタイプのアクチ
ュエータにおいて、変位検出手段として歪ゲージ２３を
用いた例を示している。

【００５２】図５（ｃ），（ｄ）は変位発生手段１９，
２０変位量に対して歪出力を検出し、その歪出力を変位
発生手段１９，２０にフィードバックすることで変位量
を制御するようにしたものである。

【００５３】このうち図５（ｃ）は、歪ゲージ２８のア
ナログ出力をそのままフィードバックしたもので、図５
（ｄ）は出力をデジタル変換してＣＰＵにフィードバッ
クしたものである。

【００５４】図６（ａ）は一枚の板を打ち抜いて構成し
たもので、基本的には足部２９と、この足部２を囲むＣ
字形の中間体３０と、さらにその外側を取り囲むＣ字形
の本体３１と、から構成されている。そして、足部２９
と中間体３０とはばねヒンジ部３２にて回転変形自在に
支持され、中間体３０と本体３１とは平行平板機構のば
ね部３３によって支持されている。このばね部３３材に
よって、Ｃ字形の中間体３０の両端から下方に伸びるブ
レーキ部３４と、足部２９とを接触面８に対して押しつ
けるように構成されている。

【００５５】図６（ｂ），（ｃ）は、非能動体としての
ブレーキ部３４とアクチュエータ３５を模式的に表した
もので、並列に配置するのが最も単純な構成である。こ
の点、上記した図６（ａ）に示した構成は、一平面にブ
レーキ部３４とアクチュエータ３５を製作可能としたも
のである。

【００５６】ブレーキ部３４および足部２９の接触面８
との接触面は、摩擦係数が大きいことが望ましい。摩擦
係数を大きくすることで、保持力が大きくなる。したが
って、接触面には摩擦係数の大きい物質（たとえばカー
ボンメタル等）をコーテイングしておくことが効果的で
ある。

【００５７】一方、足部２９の角部については摩耗しや
すいので丸みを付け、さらに摩擦係数の小さい物質（た
とえばＰＴＦＥ等）でコーテイングすることが効果的で
ある。

【００５８】図６（ｄ）は、図６（ａ）と変位発生手段
３６，３７の向きを異ならせたもので、ハの字形に配置
されている。この例では、中央がブレーキ部３４で、両
側が足部２９，２９となる。

【００５９】図７は、図６（ａ）のアクチュエータのば
ね部を別体として、アクチュエータ３５とブレーキ部３
４のみを一枚の平板で構成したものである。ばね部材３
８は、ブレーキ部３４およびアクチュエータ３５の両側
面を挟み付けるようにして組み付けられるコ字方のブロ
ック体で、左右の挟持片３９，３９と、これらを連結す
る連結片４０とから構成される。この挟持片３９，３９
にそれぞれ平行平板構造のばね部４１，４１が設けられ
ている。そして、連結片４０がアクチュエータ３５およ
びブレーキ部３４の上端面に当接し、挟持片３９，３９
の下端部がブレーキ部３４，３４の下端部に結合する。

【００６０】図８（ａ）は、図６（ａ）のアクチュエー
タの概念図であり、アクチュエータ３５およびブレーキ
部３４の押付力はばね部材３３のばね定数ｋを変えるこ
とによって自由に変えられる。図６（ａ）の平行平板構
造をとったものでは、ばね部３３の肉厚を変えること
で、ばね定数を変化させることができる。また、ばねと
しては、コイルばね，皿ばね等種々のばねを適用でき
る。

【００６１】ここで、歩行運動する際に、ばね部３３が
縮まったり伸びたりするが、どちらにしても押付力は大
して変化しない。歩行時の変位量は、たとえば数［μ
ｍ］程度と考えると、もともとのばねの自然長からする
と、通常圧縮量が２〜３［ｍｍ］程度に押さえている状
態になっているから、１０［μｍ］動いたとしても力の
変動分は千分の一程度しか変わらない。したがって、非
常に安定した保持力を確保できる。

【００６２】図８（ｂ）に示す例は、走行・送り装置を
並列に並べて推力および保持力を高めたものである。

【００６３】図９（ａ），（ｂ）は中心にばね部４３が
ある状態にして上下一体化したものである。このように
すれば、筒体内部またはコ字状体内周を移動可能とな
る。走行・送り装置は筒体直径よりも短くすることで押
付力をかける。

【００６４】図１０（ａ），（ｂ）は片側の軸受を組み
付けたもので、走行・送り装置のブレーキ部３４および
アクチュエータ３５の逆側に直道ころがり案内機構装４
４を設けたものである。走行・送り装置にばね部３３が
あるためミスアライメントを吸収でき、また転動体４５
に対して所定の予圧をかけることができる。

【００６５】図１１は走行・送り装置４６の取付方法を
示している。

【００６６】走行・送り装置４６は、保持力を得るため
に押付力としての予圧をかけなければならない。予圧を
かける方法として、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような
方法がある。

【００６７】図１１（ａ）に示す例は、調整ボルト４７
を使用したもので、案内部４８と走行・送り装置４６を
接合ボルト４９で接合すると共に、調整ボルト４７によ
って走行・送り装置４６を押さえる。

【００６８】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の調整ボル
ト４７の代わりにテーパギブ５０を用いたものであり、
１１（ｃ）は、偏心ピン５１を用いた例である。

【００６９】図１２は、直線または曲線案内内のブロッ
ク５４側に走行・送り装置４６を取り付けた例を示して
いる。

【００７０】図１２（ａ）はレール５２の側面を押さえ
て歩行する例である。

【００７１】図１２（ｂ）は走行・送り装置４６を２個
用い、レール５２の左右側面を押さえて歩行する例であ
る。

【００７２】図１２（ｃ）はレール５２の取付面を押さ
えて歩行する例である。

【００７３】図１２（ｄ）は、左右２個の走行・送り装
置４６で、レール５２の取付面５３を押さえて歩行する
例である。

【００７４】図１２（ｅ）は、一つもしくは２つ以上の
走行・送り装置４６を用い、レール５２の上面を押さえ
て歩行する例である。

【００７５】図１２（ｆ）は、走行・送り装置４６を２
個のブロック５４，５４の間に介装した例である。

【００７６】図１３は直線または曲線案内装置のブロッ
ク５４に、走行・送り装置４６を埋め込んだ例を示して
いる。

【００７７】同図（ａ），（ｂ）は、ブロック５４の中
心に入れる場合、同図（ｂ）は端に入れる場合、同図
（ｃ）は２つもしくは３つ以上入れる場合を、それぞれ
示している。

【００７８】図１４はレール５２を分割して、その間に
走行・送り装置４６を配置した例で、ブロック高さを低
く抑えることができる。

【００７９】図１５はアウタレール５２にブロック５４
を挟さみ込んだタイプの直道案内装置に走行・送り装置
４６を組み付けた例である。

【００８０】図１６はボールスプラインに走行・送り装
置４６を取り付けた例である。ボールスプラインは６条
で２条づつ１２０°の角度で等配されている。そこで、
走行・送り装置４６をボールスプラインナットに１２０
°の角度で等配することにより、３つを同期して片寄り
のない移動が可能となる。

【００８１】図１７はＸＹテーブルの駆動機構に適用し
たものである。

【００８２】テーブル５５に走行・送り装置４６を１つ
またはそれ以上平行に固定して足部２９を別の面に押し
当てることにより移動する。２つのテーブル５５，５６
を組み合わせることにより、非常に薄型のＸＹテーブル
を実現できる。

【００８３】Ｘ軸の走行・送り装置４６が停止している
ときは、Ｙ軸にもブレーキがかかる。Ｘ軸の走行・送り
装置４６が動作するときは、Ｙ軸の走行・送り装置４６
のブレーキは持ち上がり解放されＸ軸方向に動作する。

【００８４】図示例ではＸＹ各軸方向２個使いである
が、各軸４個使いでもよい。

【００８５】図１８は通常のテーブルに取り付けた例で
ある。

【００８６】走行・送り装置４６は、テーブル５７に固
定してベース５８に対して走行させてもよいし、また、
ベース５８に固定してテーブル５７を駆動しても、どち
らでもテーブル５７を動かすことができる。

【００８７】図１８（ａ）は１つもしくは２つ以上の走
行・送り装置４６をテーブル５７に付けた場合、図１８
（ｂ）は一つもしくは２つ以上の走行・送り装置４６を
中心および中心以外につけた場合を、それぞれ示してい
る。

【００８８】図１９は走行・送り装置４６を用いた自走
テーブルの他の実施例である。

【００８９】凹状のベース５９を用い、ベース５９の両
側のエッジ部６０，６０に走行・送り装置４６の足部２
８上およびブレーキ部３４を押し当てることによって予
圧および剛性をもたせて移動することができる。

【００９０】図２０はリニアスケール６１を用いたフィ
ードバック制御の構成例を示している。

【００９１】これはレール５２と平行にリニアスケール
６１を取付け、そのリニアスケール５２の出力を読みと
り、変位発生手段３６，３７にフィードバックすること
で、微小変位させるものである。

【００９２】図２０（ｂ）は、リニアスケール６１の出
力をＣＰＵに直接入力し、ソフトウエアによって位置制
御するものである。

【００９３】図２０（ｃ）は、リニアスケール６１の出
力をＦ／Ｖ変換して速度ループに使用し、リニアスケー
ル６１の出力を偏差カウンタに入力して位置サーボとす
る。また、速度ループと位置サーボを同時に使用するも
のである。

【００９４】図２１は、走行・送り装置４６を把持具と
して用いる例である。

【００９５】レール６２をＶ字状に配置し、それぞれ走
行・送り装置４６，４６を設けた２つ以上のブロック６
３，６３に指６４，６４を付けることにより、互いの指
６４，６４で対象物を挟むことができる。走行・送り装
置４６はばねになっているため、指先に滑らかな動作を
与えることができる。

【００９６】図２２は、走行・送り装置４６を用いた回
転筒６３である。

【００９７】中心にある円柱軸６４を回転しないように
固定し、回転ベアリング６５を介して回転筒６３を回転
自在に組み付ける。この回転筒６３内部に、一つまたは
それ以上の走行・送り装置４６を円柱軸６４に固定し、
回転筒６３の内側をに歩かせることにより回転筒６３が
回転する。

【００９８】図２３は走行・送り装置４６により円盤６
６を回転させる例である。

【００９９】回転軸６７付きの円盤６６に走行・送り装
置４６を付けることで円盤６と回転軸６７を回転運動さ
せることが可能である。また、円盤６６を円柱にして走
行・送り装置４６を２つ以上つけて回転させることも可
能である。

【０１００】図２４は自動調心タイプの走行・送り装置
ダイレクトドライブモータの例である。

【０１０１】図２４（ａ）は、２−走行・送り装置ダイ
レクトドライブモータ、図２４（ｂ）が３−走行・送り
装置ダイレクトドライブモータを示している。

【０１０２】基本的には円筒状の外壁部６８を走行・送
り装置４６が歩行することで回転する。圧縮ばね６８は
剛性を上げるために使用する。

【０１０３】図２５は走行・送り装置４６がロータ７０
の回りを歩くことにより回転する自動調心タイプのアク
チュエータモータの例である。走行・送り装置４６にば
ね部３３があるので、自動調心される。

【０１０４】同図（ａ）は２−走行・送り装置のタイプ
で、回転させるために必要な相は２相または４相であ
り、同図（ｂ）は３−走行・送り装置モータのタイプ
で、回転に必要な相は２相または６相である。

【０１０５】図２６は走行・送り装置４６をステッピン
グモータ，サーボモータ７２に適用したものである。

【０１０６】現在のステッピングモータおよびサーボモ
ータはエンコーダ７５の分能能の範囲までしか位置決め
ができない。しかし、走行・送り装置４６を組み合わせ
ることで、エンコーダ７５の分解能を越えて位置決めで
きる。走行・送り装置７２はステータ部７３とロータ部
７４の間に設けられる。

【０１０７】図２７はナット回転型のボールねじ駆動に
適用した例である。

【０１０８】ボールねじナット７６の周りに回転ベアリ
ング７７をつける。回転ベアリング７７の外輪を治具で
テーブル７８に固定する。走行・送り装置４６を回転ベ
アリング７７，７７の間に装着し、ボールねじ軸７９固
定の下で、ナット７６回転によってテーブル７８を移動
させる。

【０１０９】図２８は走行・送り装置４６のによりボー
ルねじ軸７９を駆動する例である。

【０１１０】ボールねじナット７６に取り付けられる走
行・送り装置４６のブレーキと足部がねじの山に当たる
ようにする。走行・送り装置４６は、図中矢印方向に歩
くことでナット７６が回転する。

【０１１１】図２８（ｃ）は走行・送り装置４６をナッ
ト７６に埋め込んだ例である。

【０１１２】図２９は、現在地より３６０°いずれの方
向にも３つの変位発生手段８０，８１，８２によって、
変位可能な円周内であれば自由に動くため、３６０°自
由に変位させることができる。

【０１１３】変位発生手段８０，８１，８２の配置は、
上から見て１２０゜，横から見たとき３つとも水平より
４５゜の角度である。

【０１１４】装置構成は、下方が開いた円筒状のケース
８３内に小サイズの皿ばね８４，大サイズの皿ばね８５
を介してハット形の円筒８６を挿入する。このハット型
円筒８６の端面にブレーキ足８６が設けられ、さらにハ
ット型円筒８６内に上記した変位発生手段８０，８１，
８２および足部２９が組み込まれる。

【０１１５】図３０は、図２９の逆構成で、変位発生手
段８０，８１，８２を上から見て１２０゜等配、水平方
向から４５°にすることで足部２９はいずれの方向にも
変位可能な円周内で自由に動く。よって、変位発生手段
８０，８１，８２と球８８は摩擦によっていずれの方向
にも回転する。この球８８の上に板を水平にのせると、
板はいずれの方向にも動くことになる。

【０１１６】図３１は走行・送り装置を使用した球体８
９による３６０゜移動させる例である。

【０１１７】球体８９に４つ走行・送り装置４６を図の
ように配置して加圧することにより、３６０°いずれの
方向にも移動するようになる。

【０１１８】図３２の走行・送り装置において、微動ま
たは保持力の必要の場合には静的に走行・送り装置４６
の原理を利用する。

【０１１９】一方、粗動または保持力が必要ない場合に
は、動的に超音波モータの原理を採用する。

【０１２０】超音波モータ使用の時は、足部３４が持ち
上がる電圧を予めかけておき、変位発生手段３６，３７
に高周波電圧をかける。このとき、ばね３３による初期
押付力を変化させることにより固有振動数が変化し、高
速走行も可能である。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の走行・送
り装置にあっては、電源が切れても押付手段によって接
触面に押し付けられているので接触面に自己保持され
る。

【０１２２】また、取付箇所に多少の寸法ばらつきがあ
っても保持力の変動をほとんどなくすことが可能であ
り、安定した運動性能を得ることができる。

【０１２３】さらに、非常に簡単な構造でありながら応
用範囲が極めて広い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の走行・送り装置の基本概念の説
明図である。

【図２】図２は本発明の第１のタイプの走行・送り装置
の足部のアクチュエータ部分の説明図である。

【図３】図３は足部の動作説明図である。

【図４】図４はアクチュエータ部分の他の構成例を示す
図である。

【図５】図５は走行・送り装置の制御構成を示す図であ
る。

【図６】図６は本発明の第２のタイプの走行・送り装置
の変形例の説明図である。

【図７】図７は図６の変形例を示す図である。

【図８】図８は図６の変形例を示す図である。

【図９】図９は図６の変形例を示す図である。

【図１０】図１０は片側転がり案内型の走行・送り装置
を示す図である。

【図１１】図１１は走行・送り装置の取付方法を示す図
である。

【図１２】図１２は転がり案内装置に取り付けた例を示
す図である。

【図１３】図１３も転がり案内装置に取付た例を示す図
である。

【図１４】図１４は転がり案内装置に取り付けた例を示
す図である。

【図１５】図１５は他の形式の転がり案内装置に取り付
けた例を示す図である。

【図１６】図１６はボールスプラインに取り付けた例を
示す図である。

【図１７】図１７はＸＹテーブルに適用した図である。

【図１８】図１８はテーブル移送装置に適用した図であ
る。

【図１９】図１９はＸＹテーブルの他の構成例を示す図
である。

【図２０】図２０はリニアスケールを用いた制御構成例
を示す図である。

【図２１】図２１は把持具に適用した図である。うｒ．

【図２２】図２２は回転筒を構成した図である。

【図２３】図２３は回転円盤を構成した図である。

【図２４】図２４はダイレクトドライブモータの構成例
を示す図である。

【図２５】図２５は他の形式のダイレクトドライブモー
タの構成例を示す図である。

【図２６】図２６はステッピングモータ等の分解能を高
めるための構成例を示す図である。

【図２７】図２７はボールねじ駆動の構成例を示す図で
ある。

【図２８】図２８は他のボールねじ駆動の構成例を示す
図である。

【図２９】図２９は３６０°の方向に変位可能な走行・
送り装置の構成例を示す図である。

【図３０】図３０は図２９のアクチュエータを用いて球
を３６０゜の方向に回転可能とする構成例を示す図であ
る。

【図３１】図３１は、走行・送り装置を用いて球体を回
転させる他の方式を示す図である。

【図３２】図３２は走行・送り装置を超音波モータとし
て用いる場合を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２足部３，４第１，第２アクチュエータ５中間体６ばね部材７本体８接触面９隙間１０アクチュエータ１１ブレーキ手段１２中間体１３ばね部材１４本体１５足部１６足部１７板ばね部１８支持部１９，２０第１，第２変位発生部２５変位検出手段２６コントローラ２７力検出手段２８歪ゲージ２９足部３０中間体３１本体３２ばねヒンジ部３３ばね部３４ブレーキ部３５アクチュエータ３６，３７変位発生手段３８ばね部材４６走行・送り装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】接触面に対して所定間隔離間させて配置さ
れる本体と、該本体を接触面に対して所定間隔保持した状態で接触面
に平行に相対移動自在に支持される支持機構と、前記接触面に対して接触する複数の接触子と、該複数の接触子と前記本体との間に設けられ、前記複数
の接触子を接触面に対して押付け、押付け力を所定の荷
重に保つ押付手段と、前記複数の前記接触子の内少なくとも一部の接触子と接
触面との間に設けられ、前記少なくとも一部の接触子を接触面に対して押付およ
び離間する方向さらに接触面に対して平行方向に変位さ
せるアクチュエータと、を備えていることを特徴とする走行・送り装置。
【請求項２】接触子としての足部を有するアクチュエ
ータを複数備え、一部のアクチュエータの足部を接触面
に接しさせ、押付手段による押付力を支えながら前進動
作を行い、他のアクチュエータの足部を接触面から離間
させて前進させ、前記一部のアクチュエータと他のアク
チュエータの動作を交互に入れ換えることにより駆動を
行う請求項１に記載の走行・送り装置。
【請求項３】接触子としての足部を有するアクチュエー
タと非能動体を有し、押付手段によりそれらを全体とし
て所定の力で接触面に対して押付け、非能動体によって
支えながらアクチュエータの足部を移動させる動作と、
足部を接触面に接しさせその接点を保持したままアクチ
ュエータを動かし、足部に対して相対的に非能動体を移
動させて移動する動作とを交互に行うことにより駆動を
行うことを特徴とする請求項１に記載の走行・送り装
置。
【請求項４】アクチュエータと非能動体が別体構成で
ある請求項３に記載の走行・送り装置。
【請求項５】アクチュエータと非能動体が一体構成で
ある請求項３に記載の走行・送り装置。
【請求項６】押付手段による押付力は機械的なばね
力，流体圧，磁力の反発力あるいは吸引力の群から選ば
れる一つである請求項１，２または３に記載の走行・送
り装置。
【請求項７】接触子の変位を検出する変位検出手段を
有している請求項１，２または３に記載の走行・送り装
置。
【請求項８】変位検出手段によって検出された変位情
報に基づいてアクチュエータを制御する請求項７に記載
の走行・送り装置。
【請求項９】押付け力および推力を検出する力検出手
段を有している請求項１，２または３に記載の走行・送
り装置。
【請求項１０】力検出手段によって検出された力情報
に基づいて押付力および推力を制御する請求項９に記載
の走行・送り装置。
【請求項１１】アクチュエータの変位発生手段は、圧
電素子または電歪素子，熱膨張によって変位する手段，
流体圧を利用した手段，ボイスコイル，磁歪素子を利用
した手段の群から選ばれる一つである請求項１，２また
は３に記載の走行・送り装置。
【請求項１２】接触面に接する接触子の底面は円弧形
状で、接触面に対し転がり接触する請求項１，２または
３に記載の走行・送り装置。
【請求項１３】接触子は、接触面から所定距離だけ離
れた位置を支点にして回転可能に支持されている請求項
１，２または３に記載の走行・送り装置。
【請求項１４】接触子はばねによるヒンジ機構によっ
て支持されている請求項１３に記載の走行・送り装置。
【請求項１５】支持機構は、接触面としてのレールに
転動体を介して移動自在に支持される本体としてのブロ
ックによって構成される請求項１，２または３に記載の
走行・送り装置。