JPH05316757A - Moving mechanism - Google Patents
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- 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
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- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、精密機器に用いられる
移動機構に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving mechanism used for precision equipment.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、圧電素子等のアクチュエータを用
いた移動機器としては、可動部を直接圧電素子により駆
動する機構や、図7に示すように、てこ等を組み合わせ
て圧電素子の微小な変位を拡大する変位拡大機構を用い
て駆動する位置が知られている。また、図8、図9のよ
うに、一対のクランプ部と、そのクランプ部を移動させ
る伸縮部を持ち、クランプを交互に行い、伸縮部を伸縮
させ移動する尺取り虫的な方法により、位置決めをする
機構も知られている(特開平2−95180号公報、特
開平2−84085号公報)。さらに、圧電素子により
振動させた振動体に移動体を加圧接触させて移動体を駆
動する機構として図10及び図11に示すものがある
(特開平2−60474号公報、特開平2−87981
号公報)。2. Description of the Related Art Conventionally, as a moving device using an actuator such as a piezoelectric element, a mechanism for directly driving a movable portion by a piezoelectric element, or as shown in FIG. It is known that the position is driven by using a displacement magnifying mechanism for magnifying. Further, as shown in FIGS. 8 and 9, a pair of clamps and a telescopic part for moving the clamps are provided, and the clamping is performed alternately, and the telescopic parts are telescopically moved for positioning by a scale-like method. Mechanisms are also known (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-95180 and 2-84085). Further, as a mechanism for driving a moving body by bringing the moving body into pressure contact with a vibrating body vibrated by a piezoelectric element, there are those shown in FIGS. 10 and 11 (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60474/1990 and 87981/1990).
Publication).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】可動部を直接圧電素子
等のアクチュエータにより駆動する方法では、アクチュ
エータの最大変位量により移動範囲が限定される。圧電
素子を用いた場合、変位の大きい積層型圧電素子を用い
ても、数十μm程度の移動範囲が限界である。図7に示
すように、変位拡大機構を用いた方法では、直接駆動す
る場合に比べて、最大で数十倍の変位拡大率が得られる
が、移動範囲が制限され、変位拡大機構により剛性が低
下するという問題がある。図8〜11に示すような尺取
り虫機構の場合、間欠動作となるため高速の移動が行え
ないという問題がある。図10に示すような機構では、
直角に組み合わされた圧電素子の一方を伸長させた場
合、他の一方の圧電素子に曲げモーメントが働き、圧電
素子が破壊する恐れがある。図11に示すような機構で
は、押し付け用圧電素子にせん断力が働き、高速駆動時
には曲げ振動も発生するため、圧電素子が破壊する恐れ
がある。また、押し付け力が移動用圧電素子にせん断力
として働くため強く押し付けられず、強固な固定ができ
ないという問題がある。また、図10及び図11のよう
に移動体を加圧移動した場合、圧電素子の発生力が大き
く、変位量が少ないため、移動体の撓みにより変位が吸
収され確実な駆動が行えないという問題がある。In the method of directly driving the movable part by an actuator such as a piezoelectric element, the moving range is limited by the maximum displacement of the actuator. When the piezoelectric element is used, the movement range of about several tens of μm is the limit even if the laminated piezoelectric element having large displacement is used. As shown in FIG. 7, in the method using the displacement magnifying mechanism, the displacement magnifying rate up to several tens of times can be obtained as compared with the case of directly driving, but the movement range is limited, and the displacement magnifying mechanism reduces the rigidity. There is a problem of decrease. In the case of the scale insect mechanism as shown in FIGS. 8 to 11, there is a problem that high speed movement cannot be performed because of intermittent operation. In the mechanism shown in FIG. 10,
When one of the piezoelectric elements combined at right angles is extended, a bending moment acts on the other piezoelectric element, and the piezoelectric element may be destroyed. In the mechanism as shown in FIG. 11, a shearing force acts on the pressing piezoelectric element, and bending vibration also occurs during high-speed driving, so the piezoelectric element may be destroyed. Further, since the pressing force acts as a shearing force on the moving piezoelectric element, it cannot be strongly pressed, and there is a problem that it cannot be firmly fixed. In addition, when the moving body is moved by pressure as shown in FIGS. 10 and 11, the generated force of the piezoelectric element is large and the displacement amount is small, so that the displacement is absorbed by the bending of the moving body and reliable driving cannot be performed. There is.
【0004】これらの従来例に対し、本発明の利点は、
次の通りである。すなわち、伸縮素子による直接駆動や
変位拡大機構などではないため、移動量の制限がない。
従来の尺取り虫機構のような間欠動作ではなく、連続し
たなめらかな駆動が可能であり、クランプ切り替え時に
位置ズレがなく、さらに伸縮素子の限界までの分解能で
の微小位置決めが可能である。一方向から押し付けて固
定するのではなく、移動体をクランプ機構により挟み込
むため、クランプが確実に行え、滑りが生じない。クラ
ンプ方向にも微小な位置決めが可能である。変位拡大機
構等の複雑な機構を用いないため、剛性が高く、高速駆
動が可能である。弾性ヒンジを用いているため、伸縮素
子に作用する曲げモーメント、せん断力を小さくでき
る。移動用伸縮素子がクランプ部を挟み込む形で配され
ているため、移動用伸縮素子に引張力が作用しない。The advantages of the present invention over these conventional examples are:
It is as follows. That is, there is no limitation on the amount of movement because it is not a direct drive by an expansion / contraction element or a displacement magnifying mechanism.
It is possible to drive continuously and smoothly, rather than the intermittent operation like the conventional scale insect mechanism, there is no position shift when switching clamps, and it is possible to perform fine positioning with the resolution up to the limit of the telescopic element. Since the moving body is sandwiched by the clamp mechanism instead of being pressed and fixed from one direction, the clamp can be reliably performed and no slippage occurs. Fine positioning is possible even in the clamping direction. Since a complicated mechanism such as a displacement magnifying mechanism is not used, the rigidity is high and high speed driving is possible. Since the elastic hinge is used, the bending moment and shearing force acting on the expansion element can be reduced. Since the moving telescopic element is arranged so as to sandwich the clamp portion, no tensile force acts on the moving telescopic element.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明においては、可動
部材を両側から挟み付けてクランプするため、クランプ
により可動部材が変位することがなく、クランプ力が対
称に加えられるため、確実なクランプが行える。一対の
クランプ機構を2組以上備え、各クランプ機構に該クラ
ンプ機構を個別に移動させる伸縮素子を備えているた
め、交互に動作させることが可能であり、一組のクラン
プ機構がクランプしている間に該クランプ機構を移動さ
せて可動部材を移動させ、かつ残りのクランプ機構を初
期位置に移動させる動作を行い、移動中もしくは移動後
に他のクランプ機構をクランプして当初クランプしてい
た前記一組のクランプ機構を解放し、他のクランプ機構
がクランプしている間に該クランプ機構を移動させて可
動部材を移動させ、かつ前記一組のクランプ機構を初期
位置に移動させる動作を行う。この時、移動用伸縮素子
の速度波形を三角波にすることによりクランプしている
間、クランプ機構の移動速度が一定となる。また可動部
材を移動する時間を長くし、クランプ部材を初期位置に
戻す時間を短くして、2組以上のクランプ機構が同時に
オーバーラップしてクランプすることにより、移動用伸
縮素子が戻り始める前に他の一組によって駆動すること
になり、連続的に可動部材を移動させることが可能とな
る。また、クランプ機構によりクランプした状態で、移
動用伸縮素子の伸び量を制御することにより、微小量の
高速移動、調整が可能になる。さらにクランプ機構によ
りクランプした状態で、クランプ用伸縮素子の伸び量を
制御することにより、クランプ方向での微小量の高速移
動、調整が可能になる。微小量の調整が可能であるため
本発明の移動機構は可動部材を位置決めすることができ
る。In the present invention, since the movable member is clamped by being sandwiched from both sides, the movable member is not displaced by the clamp, and the clamping force is applied symmetrically, so that the reliable clamping is performed. You can do it. Since two or more pairs of clamp mechanisms are provided, and each clamp mechanism is provided with a telescopic element for individually moving the clamp mechanism, it is possible to alternately operate, and one clamp mechanism clamps. In the meantime, the clamp mechanism is moved to move the movable member, and the remaining clamp mechanism is moved to the initial position. During the movement or after the movement, another clamp mechanism is clamped to perform the initial clamping. The operation of releasing the set of clamp mechanisms, moving the clamp mechanisms to move the movable member while the other clamp mechanisms are clamping, and moving the set of clamp mechanisms to the initial position is performed. At this time, by moving the speed waveform of the moving expansion / contraction element to a triangular wave, the moving speed of the clamping mechanism becomes constant during clamping. In addition, by increasing the time for moving the movable member, shortening the time for returning the clamp member to the initial position, and simultaneously clamping the two or more sets of clamp mechanisms by overlapping, before the telescopic element for movement begins to return. It is driven by another set, and the movable member can be continuously moved. In addition, by controlling the amount of expansion of the movable expansion / contraction element in a state of being clamped by the clamp mechanism, it becomes possible to perform a minute amount of high-speed movement and adjustment. Furthermore, by controlling the amount of expansion of the clamping expansion / contraction element in a state of being clamped by the clamping mechanism, it becomes possible to move and adjust a minute amount in the clamping direction at high speed. Since the minute amount can be adjusted, the moving mechanism of the present invention can position the movable member.
【0006】またクランプ用伸縮素子または駆動用伸縮
素子のどちらか一方、または両方を加速度が連続的に滑
らかに変化するように、伸縮または収縮駆動させると、
変位の遅れやオーバーシュートの防止、並びに振動の抑
制、及び慣性力、衝撃力による摩擦面での滑りを原因と
する位置決め誤差をなくすことができ、高精度な位置決
めを実現することができる。When one or both of the clamp telescopic element and the drive telescopic element are driven to expand or contract so that the acceleration continuously and smoothly changes,
It is possible to prevent delay in displacement and overshoot, suppress vibration, and eliminate a positioning error caused by slippage on a friction surface due to inertial force and impact force, thereby realizing highly accurate positioning.
【0007】またクランプ用伸縮素子、駆動用伸縮素子
のどちらか一方、または両方に変位拡大機構を取り付
け、伸縮素子のストロークを拡大させると、クランプま
たは駆動が確実に行われ、引きずりなどを原因とする位
置決め誤差をなくすことができる。If a displacement magnifying mechanism is attached to one or both of the clamp telescopic element and the drive telescopic element, and the stroke of the telescopic element is expanded, clamping or driving is performed reliably and dragging or the like is caused. It is possible to eliminate the positioning error that occurs.
【0008】クランプ用伸縮素子とクランプ部材の間及
びクランプ用伸縮部材と固定部との間に設けた移動方向
に剛性を弱くしたヒンジ部により、クランプ部が移動用
伸縮素子に駆動されて移動してもクランプ用伸縮素子に
せん断力や、曲げモーメントがかかることがない。同様
に移動用伸縮素子とクランプ部材の間及び移動用伸縮素
子と固定部との間にクランプ押し付け方向に剛性を弱く
したヒンジ部を設けたことによりクランプ用伸縮素子に
作用するせん断力や、曲げモーメントを小さくすること
ができる。The clamp portion is driven by the movable telescopic element to move by the hinge portion provided between the elastic element for clamping and the clamp member and between the elastic member for clamp and the fixed portion, the hinge portion having weakened rigidity in the moving direction. However, shearing force and bending moment are not applied to the clamp expansion element. Similarly, the shearing force acting on the elastic element for clamping and the bending force are provided between the movable elastic element and the clamp member and between the movable elastic element and the fixed portion by providing the hinge portion whose rigidity is weakened in the clamp pressing direction. The moment can be reduced.
【0009】クランプ部材の両側にクランプ押し付け方
向に剛性を弱くしたヒンジ部を両端部に取り付けた移動
用伸縮素子を取り付け、伸縮素子に圧縮力を付加するこ
とにより、高速移動時にクランプ部を高速で往復動させ
ても移動用伸縮素子に引っ張り力が働くことがない。By attaching a telescopic element for movement having hinge portions weakened in the clamp pressing direction to both ends of the clamp member and applying a compressive force to the telescopic element, the clamp portion can be moved at high speed during high speed movement. Even if it is reciprocally moved, no tensile force acts on the movable expansion / contraction element.
【0010】両端部に取り付けた前記移動用伸縮素子の
一方をバネ等の弾性体と置き換えることにより、高速駆
動時に引っ張り力が働かないようにして伸縮素子の使用
個数を減らすことが可能になる。By replacing one of the moving expansion / contraction elements attached to both ends with an elastic body such as a spring, it becomes possible to reduce the number of expansion / contraction elements to be used by preventing the pulling force from acting during high speed driving.
【0011】移動機構部の一組を軸状の可動部材の直径
上に対向するように配置し、他の一組の移動機構部を前
記一組に対し可動部材の中心軸方向にずらして配置する
ことにより、隣合う移動機構部を重ねることが可能にな
り、軸径を小さくし小型化が可能になる。One set of moving mechanism parts is arranged so as to face each other on the diameter of the shaft-shaped movable member, and another set of moving mechanism parts is arranged so as to be offset from the one set in the central axis direction of the movable member. By doing so, it is possible to stack the adjacent moving mechanism parts, and it is possible to reduce the shaft diameter and downsize.
【0012】移動機構部の対を2組以上用いた移動機構
において、さらに移動機構部の対を上記移動機構部とは
異なる方向もしくは、回転方向に2組以上配することに
より、2自由度の位置決め機構が容易に得られる。In a moving mechanism using two or more pairs of moving mechanism sections, by further arranging two or more pairs of moving mechanism sections in a direction different from the moving mechanism section or in a rotation direction, two degrees of freedom can be obtained. A positioning mechanism can be easily obtained.
【0013】[0013]
【実施例】図1は回転型の移動機構であり本発明の第一
の実施例である。またアクチュエータ部の詳細を図1
2、各伸縮素子の駆動波形を図2に示す。可動部材1は
この例では回転軸であり、90°の角度で対向する2組
のアクチュエータ8a、8c及び8b、8d内のクラン
プ部材2に互いに挟持力を交互に与え駆動する。本実施
例では、アクチュエータ8a〜dのクランプ用伸縮素子
3及び移動用伸縮素子4及び5として、積層型圧電素子
を用いている。クランプ用圧電素子3はクランプ部材2
の外側に放射状に配置する。また、移動用圧電素子4及
び5がクランプ部材2の両側面に可動部材1の接線方向
に配する。実際の回転動作は以下に示す順序となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a rotary type moving mechanism according to a first embodiment of the present invention. The details of the actuator are shown in Fig. 1.
2. The drive waveforms of each elastic element are shown in FIG. The movable member 1 is a rotary shaft in this example, and alternately applies a clamping force to the clamp members 2 in the two sets of actuators 8a, 8c and 8b, 8d facing each other at an angle of 90 ° to drive them. In this embodiment, a laminated piezoelectric element is used as the clamp elastic element 3 and the movable elastic elements 4 and 5 of the actuators 8a to 8d. The clamp piezoelectric element 3 is a clamp member 2
Radially arranged on the outside of. Further, the moving piezoelectric elements 4 and 5 are arranged on both side surfaces of the clamp member 2 in the tangential direction of the movable member 1. The actual rotation operation is in the following order.
【0014】2個のアクチュエータ8a、8cを一組と
し、残りの2個のアクチユエータ8b、8dを他の一組
とし、互いに半周期位相をずらせて以下の動作を行う。
すなわち、アクチュエータ8a及び8cのクランプ用圧
電素子3に電圧を印加し伸長させることによりクランプ
部材2に挟持力を付与し、可動部材1をクランプする。
このときに移動用圧電素子4は電圧が印加され伸長した
状態であり、移動用圧電素子5は電圧が印加されずに収
縮した状態であるためクランプ部材2は図12の右側に
寄った位置にある。次に、移動用圧電素子4の電圧を徐
々に減少させ収縮させると同時に、移動用圧電素子5の
電圧を徐々に増加させ伸長させていくと、クランプ部材
2は図12の左方へ移動する。また、対向するアクチュ
エータのクランプ部材は逆方向に移動しているため移動
部材1は偶力を与えられ反時計回りに回転する。次に、
この状態(移動用圧電素子4を収縮し、移動用圧電素子
5を伸長し、クランプ部材2が図12の左側に寄った状
態)を保ちながらクランプ用圧電素子3の電圧を零とす
ることによりクランプ部材2の挟持力が解除され可動部
材1のクランプを解放する。次に、移動用圧電素子4の
電圧を徐々に増加させ伸長させると同時に、移動用圧電
素子5の電圧を徐々に減少させ収縮させていくと、クラ
ンプ部材2は図12の右方向に移動する。これによりク
ランプ部材2は最初の位置に戻るが、クランプ用圧電素
子3は収縮しておりクランプ部材2が可動部材1と接触
していないため逆回転することはない。アクチュエータ
8a、8cのクランプ部材2を解放している時は、アク
チュエータ8b、8dのクランプ部材2で挟持力を発生
し回転動作を行っている。このように4個のアクチュエ
ータを2組の駆動ユニツトとして位相をずらして交互に
動作させることにより、連続して可動部材1を回転させ
ることができる。The two actuators 8a and 8c are set as one set, and the remaining two actuators 8b and 8d are set as another set, and the following operations are performed by shifting the half-cycle phase from each other.
That is, a clamping force is applied to the clamping member 2 by applying a voltage to the clamping piezoelectric element 3 of the actuators 8a and 8c to extend the clamping member 2, and the movable member 1 is clamped.
At this time, the moving piezoelectric element 4 is in a state of being expanded by applying a voltage, and the moving piezoelectric element 5 is in a state of contracting without being applied with a voltage, so that the clamp member 2 is located at a position closer to the right side in FIG. is there. Next, when the voltage of the moving piezoelectric element 4 is gradually decreased and contracted, and at the same time the voltage of the moving piezoelectric element 5 is gradually increased and expanded, the clamp member 2 moves to the left in FIG. .. Further, since the clamp members of the actuators facing each other are moving in the opposite directions, the moving member 1 is given a couple force and rotates counterclockwise. next,
By keeping the state (the state in which the moving piezoelectric element 4 is contracted, the moving piezoelectric element 5 is extended, and the clamp member 2 is closer to the left side in FIG. 12), the voltage of the clamping piezoelectric element 3 is set to zero. The clamping force of the clamp member 2 is released and the clamp of the movable member 1 is released. Next, when the voltage of the moving piezoelectric element 4 is gradually increased and expanded and at the same time the voltage of the moving piezoelectric element 5 is gradually decreased and contracted, the clamp member 2 moves to the right in FIG. .. As a result, the clamp member 2 returns to the initial position, but since the clamp piezoelectric element 3 is contracted and the clamp member 2 is not in contact with the movable member 1, it does not rotate in the reverse direction. When the clamp members 2 of the actuators 8a and 8c are released, a clamping force is generated by the clamp members 2 of the actuators 8b and 8d to perform a rotating operation. As described above, the four actuators are used as two sets of driving units and are alternately operated with the phases thereof shifted, whereby the movable member 1 can be continuously rotated.
【0015】なお、クランプ用圧電素子3及び伸縮用圧
電素子4、5と固定フレーム11との間には、ヒンジ部
材10a〜cを備え、また、クランプ用圧電素子3及び
移動用圧電素子4、5とクランプ部材2との間には、ヒ
ンジ部材9a〜cを備え、圧電素子に過大な曲げ応力
や、過大なせん断力が作用するのを防止している。Hinge members 10a to 10c are provided between the clamping piezoelectric element 3 and the expansion / contraction piezoelectric elements 4 and 5 and the fixed frame 11, and the clamping piezoelectric element 3 and the moving piezoelectric element 4, The hinge members 9a to 9c are provided between the clamp member 5 and the clamp member 2 to prevent an excessive bending stress or an excessive shearing force from acting on the piezoelectric element.
【0016】また、図2に各アクチュエータの電圧波形
を示している。最初に挟持力を付与する側のアクチュエ
ータ8a及び8cのクランプ用圧電素子3の駆動は、高
電圧、低電圧を繰り返す矩形波20を用いている。また
移動用圧電素子4及び5の駆動には三角波21、22を
用いている。Further, FIG. 2 shows a voltage waveform of each actuator. The rectangular wave 20 that repeats high voltage and low voltage is used to drive the clamping piezoelectric element 3 of the actuators 8a and 8c on the side that first applies the clamping force. Further, triangular waves 21 and 22 are used to drive the moving piezoelectric elements 4 and 5.
【0017】また、最初に挟持力を解放する側のアクチ
ュエータ8b及び8dのクランプ用圧電素子には、上記
20と同波形で位相が逆の矩形波23を用いている。移
動用圧電素子4及び5の駆動には同じ三角波21、22
を用いている。Further, for the clamping piezoelectric elements of the actuators 8b and 8d on the side that first releases the clamping force, a rectangular wave 23 having the same waveform as that of the above-mentioned 20 but opposite phase is used. The same triangular waves 21, 22 are used to drive the moving piezoelectric elements 4 and 5.
Is used.
【0018】図10に示す従来の機構では、圧電素子に
破壊強度に近い曲げ応力が発生するという問題がある。
例えば、圧電素子に5×5×18(mm)の大きさの物
を使い、その端部を圧電素子に対し横方向に15μm強
制変位させた場合、圧電セラミックのヤング率を560
00N/mm2 とすると圧電素子にかかる最大曲げモー
メントは、810Nmmとなり、曲げモーメントによる
最大応力は38.9N/mm2 であり、これは圧電素子
の抗折力にほぼ等しい値となり圧電素子の破壊の恐れが
ある。しかし圧電素子の両端部に幅5mm、長さ1m
m、厚さ0.8mmのステンレス材等で製作されたヒン
ジ部を設けることにより、圧電素子にかかる最大曲げモ
ーメントは、65.9Nmm、曲げモーメントによる最
大応力は3.2N/mm2 となり全く問題のない値にす
ることが可能となる。The conventional mechanism shown in FIG. 10 has a problem that a bending stress close to breaking strength is generated in the piezoelectric element.
For example, when a piezoelectric element having a size of 5 × 5 × 18 (mm) is used and its end portion is forcibly displaced by 15 μm in the lateral direction with respect to the piezoelectric element, the Young's modulus of the piezoelectric ceramic is 560.
When it is set to 00 N / mm 2 , the maximum bending moment applied to the piezoelectric element is 810 Nmm, and the maximum stress due to the bending moment is 38.9 N / mm 2 , which is almost equal to the transverse rupture force of the piezoelectric element. There is a fear of However, at both ends of the piezoelectric element, width 5 mm, length 1 m
By providing a hinge part made of stainless steel with a thickness of 0.8 mm and a thickness of 0.8 mm, the maximum bending moment applied to the piezoelectric element is 65.9 Nmm, and the maximum stress due to the bending moment is 3.2 N / mm 2, which poses a problem. It becomes possible to make it a value without.
【0019】図3には図2に示したものとは別の駆動方
法を示す波形図である。移動用伸縮素子の三角波状の入
力波形において、可動部材を移動する時間を長くし、ク
ランプ部材を初期位置に戻す時間を短くして、2組のク
ランプ機構がオーバーラップしてクランプして移動させ
ることにより、クランプ切り替え時の速度の変化、ズレ
等を防いで、一定速度で滑らかな回転が行える。この例
では、2組のクランプ機構が2ケ所で交互にクランプす
ることになるが、可動部材をより安定させて移動するた
めに3組以上のクランプ機構を用いてもよい。FIG. 3 is a waveform diagram showing a driving method different from that shown in FIG. In the triangular input waveform of the expansion / contraction element for movement, the time for moving the movable member is lengthened, the time for returning the clamp member to the initial position is shortened, and two sets of clamp mechanisms are overlapped and clamped to move. As a result, it is possible to prevent a speed change and a shift when the clamps are switched, and perform a smooth rotation at a constant speed. In this example, two sets of clamp mechanisms alternately clamp at two places, but three or more sets of clamp mechanisms may be used to move the movable member more stably.
【0020】また、一部もしくは全てのクランプ用圧電
素子を伸長して可動部材1をクランプし、移動用伸縮素
子によって、クランプ機構を移動させることにより可動
部材1の精密な位置決めや、振動制御のような高速、高
剛性の微小移動が行える。さらに、一部もしくは全ての
クランプ用圧電素子を伸長して可動部材1をクランプ
し、クランプ用伸縮素子によって、クランプ機構を移動
させることによりクランプ方向の位置決めが可能であ
り、可動部材1の精密な偏心位置決めや、振動制御のよ
うな高速、高剛性の微小移動が行える。Further, a part or all of the clamping piezoelectric elements are extended to clamp the movable member 1, and the movable expansion / contraction element moves the clamp mechanism to perform precise positioning of the movable member 1 and vibration control. Such high speed and high rigidity micro-movement can be performed. Further, some or all of the clamp piezoelectric elements are extended to clamp the movable member 1, and the clamp expansion / contraction element moves the clamp mechanism to perform positioning in the clamp direction. High-speed, high-rigidity minute movement such as eccentric positioning and vibration control can be performed.
【0021】図13は本発明の第三の実施例で用いた移
動機構の駆動方法での各アクチュエータの電圧波形を示
している。図13に示すように最初に挟持力を付与する
側のアクチュエータ8a及び8cのクランプ用圧電素子
3の駆動は、高電圧、低電圧を繰り返す矩形波の、立ち
上がり、立ち下がり部分を両停留曲線を用いて滑らかに
つないだ駆動波形20aを用いている。また移動用圧電
素子4及び5の駆動には三角波21a、22aを用いて
いる。FIG. 13 shows the voltage waveform of each actuator in the driving method of the moving mechanism used in the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, when driving the clamping piezoelectric element 3 of the actuators 8a and 8c on the side that first applies the clamping force, the rising and falling portions of a rectangular wave that repeats high voltage and low voltage are changed to both retention curves. The drive waveform 20a smoothly connected is used. Further, triangular waves 21a and 22a are used to drive the moving piezoelectric elements 4 and 5.
【0022】また、最初に挟持力を解放する側のアクチ
ュエータ8b及び8dのクランプ用圧電素子には、上記
20aと同波形で位相が逆の波形23aを用いている。
移動用圧電素子4及び5の駆動には同じ三角波21a、
22aを用いている。Further, for the clamping piezoelectric elements of the actuators 8b and 8d on the side that first releases the clamping force, the waveform 23a having the same waveform as the above 20a but the phase opposite thereto is used.
To drive the moving piezoelectric elements 4 and 5, the same triangular wave 21a,
22a is used.
【0023】このような駆動波形をそれぞれ付与するこ
とにより、クランプ動作時のクランプ部材2の変位の遅
れやオーバーシュート、振動や、クランプ部材と可動部
材1の激しい衝突を防止でき高精度な位置決めが可能と
なる。By providing each of these drive waveforms, it is possible to prevent delay of displacement, overshoot, vibration of the clamp member 2 during the clamp operation, violent collision between the clamp member and the movable member 1, and highly accurate positioning. It will be possible.
【0024】次に本発明の第四の実施例で用いた移動機
構の駆動方法の各アクチュエータの電圧波形を図14に
示す。第四の実施例では最初に挟持力を付与する側のア
クチュエータ8a、8cの移動用圧電素子4に対して三
角波21aの代わりに、両停留曲線21bを用いて駆動
し、移動用圧電素子5に対して、三角波22aの代わり
に両停留曲線21bと位相が逆である両停留曲線22b
を用いて駆動している。Next, FIG. 14 shows the voltage waveform of each actuator in the driving method of the moving mechanism used in the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the actuators 8a, 8c on the side that first applies the clamping force are driven by using the two stationary curves 21b instead of the triangular wave 21a to drive the piezoelectric elements 5 for movement. On the other hand, instead of the triangular wave 22a, the two stationary curves 22b whose phases are opposite to those of the stationary curves 21b.
It is driven by using.
【0025】同様に最初に挟持力を解放する側のアクチ
ュエータ8b及び8dの移動用圧電素子4、5に対して
それぞれ挟持力付与側と同じ両停留曲線21b、22b
を用いて駆動している。なお、この場合のクランプ用圧
電素子3の駆動には最初に挟持力を付与する側、解放す
る側それぞれに、互いに位相の反転している矩形波20
b、23bを用いている。Similarly, with respect to the moving piezoelectric elements 4 and 5 of the actuators 8b and 8d that first release the clamping force, the same two retention curves 21b and 22b as those on the clamping force applying side, respectively.
It is driven by using. In this case, in driving the clamping piezoelectric element 3, the rectangular waves 20 whose phases are mutually inverted on the side that first applies the clamping force and the side that releases the clamping force, respectively.
b and 23b are used.
【0026】このような駆動波形を用いることにより、
駆動動作時における、クランプ部材の駆動の遅れやオー
バーシュート、振動を防止することが可能となり、高精
度な位置決めが可能となる。By using such a driving waveform,
It is possible to prevent driving delay, overshoot, and vibration of the clamp member during the driving operation, thereby enabling highly accurate positioning.
【0027】本発明の第五の実施例で用いた移動機構の
駆動方法の各アクチュエータの電圧波形を図15に示
す。第五の実施例では移動用圧電素子4及び5に21b
と同じ両停留曲線21c及び位相が逆の22cを用いて
駆動し、クランプ用圧電素子3に矩形波を両停留曲線で
つないだ互いに位相の反転した、20a、23aと同じ
曲線20c、23cを用い、クランプ用圧電素子3及び
移動用圧電素子4、5の双方とも加速度が滑らかに変化
するようにした。FIG. 15 shows the voltage waveform of each actuator in the driving method of the moving mechanism used in the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the moving piezoelectric elements 4 and 5 are provided with 21b.
The same curves 20c and 23c as 20a and 23a are used, which are driven by using the same two stationary curves 21c and 22c having opposite phases, and have rectangular waves connected to the clamping piezoelectric element 3 by the two stationary curves and whose phases are inverted to each other. The accelerations of both the clamping piezoelectric element 3 and the moving piezoelectric elements 4 and 5 are changed smoothly.
【0028】このような駆動波形をそれぞれ付与するこ
とにより、クランプ動作時及び駆動動作時のクランプ部
材2の変位の遅れやオーバーシュート、振動や、クラン
プ部材と可動部材1の激しい衝突を防止することが可能
となり、高精度な位置決めが可能となる。By applying such driving waveforms respectively, it is possible to prevent delay of displacement, overshoot, vibration of the clamp member 2 during the clamp operation and the drive operation, and a violent collision between the clamp member and the movable member 1. It becomes possible to perform highly accurate positioning.
【0029】本発明の第六の実施例では、回転軸を一定
速度で駆動することを目的とし、図16のように最初に
挟持力を付与する側の移動素子4に、鋸歯状波の電圧波
形21dを、移動素子5に電圧波形21dと位相が逆の
波形22dをそれぞれ与え、駆動させる行程では電圧を
直線的に増加(減少)させることにより定速動作させて
いる。The sixth embodiment of the present invention is intended to drive the rotary shaft at a constant speed, and as shown in FIG. 16, a sawtooth wave voltage is applied to the moving element 4 on the side which first applies the clamping force. The waveform 21d is given to the moving element 5 by a waveform 22d having a phase opposite to that of the voltage waveform 21d, and the voltage is linearly increased (decreased) in the driving process to operate at a constant speed.
【0030】また、最初に挟持力を解放する側の移動用
圧電素子4は波形21dと位相が逆の鋸歯状波の電圧波
形24dを与え、移動用圧電素子5は波形22dと位相
が逆の鋸歯状波の電圧波形25dを与え、連続して定速
回転が行われるようにした。Further, the moving piezoelectric element 4 on the side that first releases the clamping force gives a voltage waveform 24d of a sawtooth wave whose phase is opposite to that of the waveform 21d, and the moving piezoelectric element 5 has a phase opposite to that of the waveform 22d. A sawtooth voltage waveform 25d is applied so that constant speed rotation is continuously performed.
【0031】また、クランプ用圧電素子3には実施例三
の矩形波形を両停留曲線でつないだ互いに位相の反転し
た曲線20a、23aと同じ両停留曲線20d、23d
を用い、クランプ部材の加速度、速度、変位が滑らかに
変化する入力波形を用いた。The clamp piezoelectric element 3 has the same stationary curves 20d and 23d as the curved curves 20a and 23a in which the rectangular waveforms of the third embodiment are connected to each other by the stationary curves.
Was used, and an input waveform with which the acceleration, velocity, and displacement of the clamp member smoothly changed was used.
【0032】このような駆動波形をそれぞれ付与するこ
とにより、クランプ動作時のクランプ部材2の変位の遅
れやオーバーシュート、振動や、クランプ部材と可動部
材1の激しい衝突を防止することが可能となり、可動部
材1は定速回転となり高精度な位置決めが可能となる。By imparting each of these driving waveforms, it becomes possible to prevent delay of displacement, overshoot, vibration of the clamp member 2 during the clamp operation, and violent collision between the clamp member and the movable member 1. The movable member 1 rotates at a constant speed, which enables highly accurate positioning.
【0033】本発明の第七の実施例では、図1及び図1
2に示す第1の実施例で回転型とした本発明の第1の移
動機構において、図12の代わりに図17及び図18に
示すクランプ部の拡大機構を取り付けたものである。可
動部材1はこの例では軸であり、90°の角度を持って
対向する2組のアクチュータ8a、8c及び8b、8d
内のクランプ部材2に互いに挟持力を交互に与え駆動さ
せる。本実施例では、アクチュエータ8a〜8dのクラ
ンプ用伸縮素子3及び移動用伸縮素子4及び5として、
積層型圧電素子を使用している。クランプ用圧電素子3
はクランプ部材2及びアーム13の外側に放射状に配置
され、アーム13はヒンジ12により固定部6及びクラ
ンプ用圧電素子3と接続されている。なお、本実施例の
ヒンジ部12は図18に示すようにアームの長手方向に
配置され、固定部とアームの間にヒンジ12aが支点、
クランプ用圧電素子とアームの間のヒンジ12bが力点
となり、てこの動きを行うことによって変位拡大機構を
構成している。また、アーム13はクランプ部材2と摺
動できるように接触しており、作用点となっている。移
動用圧電素子4及び5がクランプ部材2の両側面に可動
部材1の接線方向に配されている。クランプ用圧電素子
が伸長すると、ヒンジ部が存在するためアーム13はて
この動きをして、クランプ部材2を可動部材1の中心方
向に押す。摺動面で接触しているクランプ部材2はさら
に押されて可動部材1をクランプする。このときクラン
プ部材2のストロークはヒンジによる拡大機構のためス
トロークが大きくなっているため、クランプ動作が確実
に行える利点がある。In the seventh embodiment of the present invention, as shown in FIGS.
In the first moving mechanism of the present invention, which is a rotary type in the first embodiment shown in FIG. 2, the enlargement mechanism of the clamp portion shown in FIGS. 17 and 18 is attached instead of FIG. The movable member 1 is a shaft in this example, and two sets of actuators 8a, 8c and 8b, 8d facing each other at an angle of 90 ° are provided.
Clamping forces are alternately applied to the inner clamp members 2 to drive them. In this embodiment, as the clamp elastic element 3 and the movable elastic elements 4 and 5 of the actuators 8a to 8d,
A laminated piezoelectric element is used. Piezoelectric element for clamp 3
Are radially arranged outside the clamp member 2 and the arm 13, and the arm 13 is connected to the fixed portion 6 and the clamp piezoelectric element 3 by the hinge 12. The hinge portion 12 of this embodiment is arranged in the longitudinal direction of the arm as shown in FIG. 18, and the hinge 12a is a fulcrum between the fixed portion and the arm.
The hinge 12b between the clamp piezoelectric element and the arm serves as a force point, and the displacement magnifying mechanism is configured by performing the lever movement. Further, the arm 13 is in sliding contact with the clamp member 2 and is the point of action. The moving piezoelectric elements 4 and 5 are arranged on both sides of the clamp member 2 in the tangential direction of the movable member 1. When the clamp piezoelectric element is extended, the hinge portion exists, so that the arm 13 moves the lever and pushes the clamp member 2 toward the center of the movable member 1. The clamp member 2 in contact with the sliding surface is further pushed to clamp the movable member 1. At this time, since the stroke of the clamp member 2 is large due to the expansion mechanism by the hinge, there is an advantage that the clamp operation can be reliably performed.
【0034】また、クランプ用圧電素子3及び伸縮用圧
電素子4、5と固定フレーム11との間には、ヒンジ部
材10を備え、また、クランプ用圧電素子3及び移動用
圧電素子4、5とクランプ部材2との間には、ヒンジ部
材9を備え、圧電素子に曲げ応力や、せん断力が作用し
ないようにしている。A hinge member 10 is provided between the clamping piezoelectric element 3 and the expansion / contraction piezoelectric elements 4 and 5 and the fixed frame 11, and the clamping piezoelectric element 3 and the moving piezoelectric elements 4 and 5 are provided. A hinge member 9 is provided between the clamp member 2 and the clamp member 2 so that bending stress and shearing force do not act on the piezoelectric element.
【0035】変位拡大機構を用いてクランプ動作のスト
ロークを大きくしているため、クランプが確実に行わ
れ、引きずりなどを原因とする位置決め誤差をなくすこ
とができる。また、本実施例において回転軸と固定部の
間をベアリングで支持し、荷重を受けるようにすると、
従来のような剛性の低下の影響を避けることができる。Since the stroke of the clamp operation is increased by using the displacement magnifying mechanism, the clamp is reliably performed, and the positioning error caused by dragging or the like can be eliminated. Further, in the present embodiment, if the bearing is supported between the rotary shaft and the fixed portion to receive the load,
It is possible to avoid the influence of the decrease in rigidity as in the conventional case.
【0036】また、前述の移動機構でアーム13とクラ
ンプ部材2の間の摺動面の代わりにヒンジを取り付けて
もよい。Further, a hinge may be attached instead of the sliding surface between the arm 13 and the clamp member 2 by the above-mentioned moving mechanism.
【0037】また、移動用圧電素子4または5とクラン
プ部材2の間に、前記実施例七、八に見られるアーム1
3を備え、拡大機構としてもよい。このときクランプ部
材2のストロークはヒンジによる拡大機構のためストロ
ークが大きくなっているため、移動動作が迅速に行える
利点がある。Further, between the moving piezoelectric element 4 or 5 and the clamp member 2, the arm 1 shown in the above-mentioned Examples 7 and 8 is provided.
3 may be provided and it may be an expansion mechanism. At this time, since the stroke of the clamp member 2 is large due to the expansion mechanism by the hinge, there is an advantage that the moving operation can be performed quickly.
【0038】図1に示すように各クランプ部材2の両側
に移動用圧電素子4及び5を取り付け、圧電素子に圧縮
力を負荷することにより、高速移動時にクランプ部を高
速で従復動させても移動用圧電素子に引張り力が動かな
いようにすることが可能になる。As shown in FIG. 1, piezoelectric elements 4 and 5 for movement are attached to both sides of each clamp member 2, and a compressive force is applied to the piezoelectric elements so that the clamp portion can be driven back and forth at high speed during high speed movement. Also, it becomes possible to prevent the pulling force from moving on the moving piezoelectric element.
【0039】なお、図4に示すようにクランプ部材の両
側に取り付けられている移動用圧電素子の一方をバネ等
の弾性体12と置き換えることにより、高速駆動時に引
張り力が働かないようにして圧電素子の使用個数を減ら
すことが可能になる。As shown in FIG. 4, one of the moving piezoelectric elements mounted on both sides of the clamp member is replaced with an elastic body 12 such as a spring so that the tensile force does not work during high speed driving and the piezoelectric element is removed. It is possible to reduce the number of elements used.
【0040】また、図5のように移動機構部の一部を軸
状の可動部材の直径上に対向するように配置し、他の一
組の移動機構部を前記一組に対し可動部材の中心軸方向
にずらして配置することにより、隣合う移動機構部を重
ねることが可能になり、軸径を小さくでき小型化が可能
になる。Further, as shown in FIG. 5, a part of the moving mechanism part is arranged so as to face the diameter of the axial movable member, and another set of moving mechanism parts is provided to the one set of the movable member. By arranging them so as to shift in the direction of the central axis, it is possible to stack the adjacent moving mechanism parts, and it is possible to reduce the shaft diameter and reduce the size.
【0041】図6に本発明を一軸の直線移動機構に用い
た例を示す。この例では、2組のクランプ機構が2ケ所
で交互にクランプすることになるが、可動部材のより安
定した移動を行うために2組以上のクランプ機構を用い
てもよい。FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a uniaxial linear movement mechanism. In this example, two sets of clamping mechanisms are alternately clamped at two places, but two or more sets of clamping mechanisms may be used to perform more stable movement of the movable member.
【0042】また、図6の機構で可動部材を軸状の部材
とし、固定フレームに図1の機構も組み込むことによ
り、回転と軸方向の移動の2自由度の移動機構が実現で
きる。移動機構部の対を2組以上用いた移動機構におい
て、さらに移動機構部の対を上記移動機構部とは異なる
方向もしくは、回転方向に2組以上配することにより、
2自由度以上の位置決め機構が容易に得られる。移動機
構部の対を90度の角度をもたせて平面上に配置するこ
とにより、直交する2軸の移動も可能であり、移動機構
の配置により各種の移動の組み合わせが可能である。Further, by using the mechanism of FIG. 6 as the movable member in the form of a shaft and incorporating the mechanism of FIG. 1 in the fixed frame, a moving mechanism having two degrees of freedom of rotation and axial movement can be realized. In a moving mechanism using two or more pairs of moving mechanism sections, by further arranging two or more pairs of moving mechanism sections in a direction different from the moving mechanism section or in a rotation direction,
A positioning mechanism having two or more degrees of freedom can be easily obtained. By arranging the pair of moving mechanism units on a plane with an angle of 90 degrees, it is possible to move the two axes orthogonal to each other, and various moving combinations can be made by arranging the moving mechanism.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明の利点とするところは、次の通り
である。すなわち、伸縮素子による直接駆動や変位拡大
機構などではないため、移動量の制限がない。従来の尺
取り虫機構のような間欠動作でなく、連続した滑らかな
駆動が可能であり、さらに伸縮素子の限界までの分解能
での微小位置決めが可能である。一方向から押し付けて
固定するのではなく、移動体をクランプ機構により挟み
込むため、クランプが確実に行え、滑りが生じない。ク
ランプ方向にも微小な位置決めが可能である。変位拡大
機構等の複雑な機構を用いないため、剛性が高く、高速
駆動が可能である。弾性ヒンジを用いているため、伸縮
素子に作用する曲げモーメント、せん断力を小さくでき
る。移動用伸縮素子がクランプ部を挟み込む形で配され
ているため、移動用伸縮素子に引張力が作用しない。The advantages of the present invention are as follows. That is, there is no limitation on the amount of movement because it is not a direct drive by an expansion / contraction element or a displacement magnifying mechanism. It is possible to drive continuously and smoothly, rather than the intermittent operation like the conventional scale-insect mechanism, and it is also possible to perform fine positioning with a resolution up to the limit of the telescopic element. Since the moving body is sandwiched by the clamp mechanism instead of being pressed and fixed from one direction, the clamp can be reliably performed and no slippage occurs. Fine positioning is possible even in the clamping direction. Since a complicated mechanism such as a displacement magnifying mechanism is not used, the rigidity is high and high speed driving is possible. Since the elastic hinge is used, the bending moment and shearing force acting on the expansion element can be reduced. Since the moving telescopic element is arranged so as to sandwich the clamp portion, no tensile force acts on the moving telescopic element.
【0044】クランプ用及び駆動用伸縮素子を、加速度
が滑らかに変化するよう駆動することにより、クランプ
部材の変位の遅れやオーバーシュト、振動、衝突を防止
した。その結果、高精度な位置決めが可能となる。By driving the clamp and drive expansion / contraction elements so that the acceleration changes smoothly, delay in displacement of the clamp member, overshoot, vibration, and collision are prevented. As a result, highly accurate positioning is possible.
【0045】伸縮素子に拡大機構を付けることにより、
クランプ−解放の動作が確実となる。また、移動速度が
速くなる効果がある。By attaching an expansion mechanism to the expansion element,
A clamp-release action is ensured. Further, there is an effect that the moving speed becomes faster.
【図1】本発明の第一の実施例で回転移動機構である。FIG. 1 is a rotary movement mechanism according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第一の実施例の圧電素子の駆動波形を示した図
である。FIG. 2 is a diagram showing drive waveforms of the piezoelectric element of the first embodiment.
【図3】本発明の第二の実施例で図1の機構の圧電素子
の駆動波形を示した図で矩形波にオーバーラップ部を設
けた図である。FIG. 3 is a diagram showing a drive waveform of a piezoelectric element of the mechanism of FIG. 1 in a second embodiment of the present invention, and a diagram in which a rectangular wave is provided with an overlapping portion.
【図4】本発明の第十一の実施例で対向する圧電素子の
一方を弾性体に置き換えた図である。FIG. 4 is a diagram in which one of the opposing piezoelectric elements in the eleventh embodiment of the present invention is replaced with an elastic body.
【図5】本発明の第十二の実施例で移動機構部を軸方向
にずらして小型化した図である。FIG. 5 is a diagram in which a moving mechanism unit is axially displaced to reduce the size in a twelfth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第十三の実施例で1軸の並進の移動機
構の図である。FIG. 6 is a diagram of a uniaxial translation movement mechanism according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【図7】てこを用いた変位拡大機構の従来例の図であ
る。FIG. 7 is a diagram of a conventional example of a displacement magnifying mechanism using a lever.
【図8】尺取り虫機構を用いた回転位置決め装置の従来
例の図である。FIG. 8 is a diagram of a conventional example of a rotary positioning device using a scale insect mechanism.
【図9】尺取り虫機構を用いた回転位置決め装置の従来
例の図である。FIG. 9 is a view of a conventional example of a rotary positioning device using a scale insect mechanism.
【図10】尺取り虫機構を用いた並進位置決め装置の従
来例の図である。FIG. 10 is a diagram of a conventional example of a translational positioning device using a scale insect mechanism.
【図11】尺取り虫機構を用いた並進位置決め装置の従
来例の図である。FIG. 11 is a view of a conventional example of a translational positioning device using a scale insect mechanism.
【図12】本発明の第一の実施例で用いた移動機構のア
クチュエータ部を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an actuator section of a moving mechanism used in the first embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第三の実施例で用いた移動機構の駆
動方法の各アクチュエータの電圧波形図である。FIG. 13 is a voltage waveform diagram of each actuator in the driving method of the moving mechanism used in the third embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第四の実施例で用いた移動機構の駆
動方法の各アクチュエータの電圧波形図である。FIG. 14 is a voltage waveform chart of each actuator in the driving method of the moving mechanism used in the fourth example of the present invention.
【図15】本発明の第五の実施例で用いた移動機構の駆
動方法の各アクチュエータの電圧波形図である。FIG. 15 is a voltage waveform chart of each actuator in the driving method of the moving mechanism used in the fifth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第六の実施例で用いた移動機構の駆
動方法の各アクチユエータの電圧波形図である。FIG. 16 is a voltage waveform diagram of each actuator of the driving method of the moving mechanism used in the sixth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第七の実施例で用いた移動機構の変
位拡大機構部を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a displacement magnifying mechanism portion of a moving mechanism used in a seventh embodiment of the present invention.
【図18】ヒンジ部の側面図である。FIG. 18 is a side view of a hinge portion.
1 可動部材(軸) 2 クランプ部材 3 クランプ用圧電素子 4 移動用圧電素子 5 移動用圧電素子 6 固定フレーム 8a〜8d アクチュエータ 9、10 ヒンジ部 11 固定フレーム 12 ヒンジ部 13 アーム 12a ヒンジ(支点) 12b ヒンジ(力点) 20a〜d、21a〜d、22a〜d、23a〜d 本
発明の実施例で用いたクランプ用圧電素子3、移動用圧
電素子4、5の駆動電圧波形DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable member (axis) 2 Clamping member 3 Clamping piezoelectric element 4 Moving piezoelectric element 5 Moving piezoelectric element 6 Fixed frame 8a-8d Actuator 9, 10 Hinge part 11 Fixed frame 12 Hinge part 13 Arm 12a Hinge (fulcrum) 12b Hinge (force point) 20a-d, 21a-d, 22a-d, 23a-d Driving voltage waveforms of the clamping piezoelectric element 3 and the moving piezoelectric elements 4 and 5 used in the examples of the present invention.
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B23Q 5/28 8107−3C (72)発明者 大塚 泰弘 東京都港区芝五丁目7番1号日本電気株式 会社内 (72)発明者 吉田 憲一 東京都港区芝五丁目7番1号日本電気株式 会社内 (72)発明者 石田 寿則 東京都港区芝五丁目7番1号日本電気株式 会社内Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location // B23Q 5/28 8107-3C (72) Inventor Yasuhiro Otsuka 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Japan Electric stock company (72) Inventor Kenichi Yoshida 5-7-1, Shiba, Minato-ku, Tokyo Nippon Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toshinori Ishida 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC stock
Claims (13)
側から挟み付けてクランプする一対のクランプ機構を2
組以上備え、各一対のクランプ機構に1個以上該クラン
プ機構を移動させる移動用伸縮素子を具備することを特
徴とする移動機構。1. A pair of clamp mechanisms for clamping a movable member by clamping it from both sides by a clamp expansion / contraction element.
A moving mechanism comprising at least one set, and each pair of clamping mechanisms including one or more moving telescopic elements for moving the clamping mechanisms.
間に該クランプ機構を移動させることにより可動部材を
移動させながら、かつ他の一部のクランプ機構を初期位
置に移動させる動作を行い、移動中もしくは移動後に前
記他の一部のクランプ機構をクランプして当初クランプ
していた前記一部のクランプ機構を解放し、前記他の一
部のクランプ機構がクランプしている間に該クランプ機
構を移動させることにより可動部材を移動させながら、
かつ前記一部でのクランプ機構を初期位置に移動させる
動作を行うことにより連続的に可動部材を移動させるこ
とを特徴とする請求項1記載の移動機構。2. An operation of moving a movable member by moving the clamp mechanism while the clamp mechanism is clamped and moving another clamp mechanism to an initial position, During the movement or after the movement, the part of the other clamp mechanism is clamped to release the part of the clamp mechanism that was originally clamped, and the part of the clamp mechanism is clamped while the part of the other clamp mechanism is clamped. While moving the movable member by moving
The moving mechanism according to claim 1, wherein the movable member is continuously moved by performing an operation of moving the clamp mechanism in the part to the initial position.
動に矩形波状の入力波形を用い、クランプ機構の移動用
伸縮素子の駆動に三角波状の入力波形を用いることを特
徴とする請求項2記載の移動機構。3. A rectangular wave-shaped input waveform is used to drive the clamping elastic element of the clamping mechanism, and a triangular-wave input waveform is used to drive the movable elastic element of the clamping mechanism. Moving mechanism.
おいて、可動部材を移動する時間を長くし、クランプ部
材を初期位置に戻す時間を短くして、2組以上のクラン
プ機構がオーバーラップしてクランプすることを特徴と
する請求項3記載の移動機構。4. A triangular input waveform of a moving expansion / contraction element, wherein the time for moving the movable member is increased and the time for returning the clamp member to the initial position is shortened so that two or more sets of clamp mechanisms overlap each other. The moving mechanism according to claim 3, wherein the moving mechanism is clamped.
可動部材をクランプし、クランプ機構を移動させる移動
用伸縮素子によって、クランプ機構を移動させることに
より可動部材の位置決めを行う請求項2記載の移動機
構。5. The moving mechanism according to claim 2, wherein the movable member is clamped by a part or all of the clamp mechanism, and the movable member is positioned by moving the clamp mechanism by a moving telescopic element for moving the clamp mechanism. ..
可動部材をクランプし、一対の向かい合うクランプ用伸
縮素子の変位を制御することにより、可動部材の位置決
めを行う請求項2記載の移動機構。6. The moving mechanism according to claim 2, wherein the movable member is clamped by a part or all of the clamp mechanism, and the displacement of the pair of clamping elastic elements is controlled to position the movable member.
及びクランプ用伸縮素子と固定部との間に移動方向に剛
性を弱くしたヒンジ部を設け、移動用伸縮素子とクラン
プ部材の間及び移動用伸縮素子と固定部との間にクラン
プ押し付け方向に剛性に弱くしたヒンジ部を設けたこと
を特徴とする請求項2、3、4、5または6記載の移動
機構。7. A hinge portion having weakened rigidity in the moving direction is provided between the clamp telescopic element and the clamp member and between the clamp telescopic element and the fixed portion to provide a space between the telescopic element for movement and the clamp member and for movement. 7. The moving mechanism according to claim 2, wherein a hinge portion weakened in rigidity is provided in the clamp pressing direction between the expansion element and the fixed portion.
ランプ押し付け方向に剛性を弱くしたヒンジ部を両端部
に取り付けた移動用伸縮素子を取り付けたことを特徴と
する請求項2、3、4、5、6または7記載の移動機
構。8. A moving expansion / contraction element having hinge portions, whose rigidity is weakened in a clamp pressing direction, attached to both ends of the clamp member according to claim 1, respectively. The moving mechanism according to 5, 6, or 7.
の一方を弾性体と置き換えたことを特徴とする請求項8
記載の移動機構。9. The elastic member is used to replace one of the movable expansion / contraction elements attached to both ends.
The described moving mechanism.
動用伸縮素子、及び各伸縮素子両端部のヒンジ部より構
成される移動機構部の一組を軸状の可動部材の直径上に
対向するように配置し、他の一組の移動機構部を前記一
組に対し可動部材の中心軸方向にずらして配置したこと
を特徴とする請求項2、3、4、5、6、7、8または
9記載の移動機構。10. A set of a moving mechanism composed of a clamp portion, a clamp telescopic element, a moving telescopic element, and a hinge portion at both ends of each telescopic element is arranged so as to face each other on the diameter of a shaft-shaped movable member. And another set of moving mechanism parts are arranged so as to be displaced in the central axis direction of the movable member with respect to the one set. 9. The moving mechanism according to 9.
動用伸縮素子、及び各伸縮素子両端部のヒンジ部より構
成される移動機構部の対を2組以上用いて可動部材の位
置決めを行う請求項2記載の移動機構において、移動機
構部の対を上記移動機構部とは異なる方向もしくは、回
転方向に2組以上配したことを特徴とする請求項2、
3、4、5、6、7、8または9記載の移動機構。11. The positioning of the movable member is performed by using two or more pairs of a moving mechanism section composed of a clamp section, a clamp telescopic element, a moving telescopic element, and a hinge section at both ends of each telescopic element. 3. The moving mechanism according to claim 2, wherein two or more pairs of moving mechanism sections are arranged in a direction different from the moving mechanism section or in a rotating direction.
The moving mechanism according to 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
子または、クランプ用伸縮素子及び移動用素子双方を、
加速度が連続的に滑らかに変化するように、伸縮または
収縮駆動することを特徴とする請求項1、2、4、5、
6、7、8、9、10または11記載の移動機構。12. A clamp telescopic element, a moving element, or both a clamp telescopic element and a moving element,
Stretching or contracting driving is performed so that the acceleration continuously and smoothly changes.
The moving mechanism according to 6, 7, 8, 9, 10 or 11.
たは移動用伸縮素子と固定部との間及び固定部とクラン
プ部材の間にヒンジ部を設け拡大機構を構成することを
特徴とする請求項1、2、7、8、9、10、11また
は12記載の移動機構。13. A magnifying mechanism is provided by providing a hinge portion between the moving telescopic element and the clamp member, or between the moving telescopic element and the fixed portion, and between the fixed portion and the clamp member. The moving mechanism according to 1, 2, 7, 8, 9, 10, 11 or 12.
Applications Claiming Priority (2)
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JP5527291 | 1991-03-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |