JPS6060582A - 衝撃力を用いた微小移動方法及び装置 - Google Patents
衝撃力を用いた微小移動方法及び装置Info
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- JPS6060582A JPS6060582A JP58167512A JP16751283A JPS6060582A JP S6060582 A JPS6060582 A JP S6060582A JP 58167512 A JP58167512 A JP 58167512A JP 16751283 A JP16751283 A JP 16751283A JP S6060582 A JPS6060582 A JP S6060582A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は物体の微少距離移動装置、特に移動テーブル
等の高鞘寂位置決め機構に過した移動方法及び装置に関
する。
等の高鞘寂位置決め機構に過した移動方法及び装置に関
する。
（従来技術）
精密位置決めテーブルや顕微鏡Ｑ合焦機構等、高ａ度の
位置決めを行なうためには、位置決め精度に見合う微小
距離Ｖ）移動機構を必歎とする。
位置決めを行なうためには、位置決め精度に見合う微小
距離Ｖ）移動機構を必歎とする。
現在はモータ等のアクチュエータを駆動鯨として、いわ
ゆるサーボ機構によって位置決め機構を構成するのが普
通であるが、位置決め梢凹を高めるための障害として、
移動物の案内４幾持の摩擦の存在をあけることができる
。スティックスリップ現象によシ、移動可能な最小杉勤
址が制限され、ある匝以下θ値小距岨の移動が困難とな
るためである。
ゆるサーボ機構によって位置決め機構を構成するのが普
通であるが、位置決め梢凹を高めるための障害として、
移動物の案内４幾持の摩擦の存在をあけることができる
。スティックスリップ現象によシ、移動可能な最小杉勤
址が制限され、ある匝以下θ値小距岨の移動が困難とな
るためである。
このため、筒鞘ｌｆｖ位匝決め、微小距離の移動を必要
とする場合には、案内機構１７）￥捺を極力小さくする
方法がとられている。ｈえは、空気軸受を用いるなどす
れば、装置が高価、大型になってしまう。１だ、−ｖ位
置決めした位置を保持するために何らかの制御装置を用
いる等、別の手段を必要とするという欠点を生じる。
とする場合には、案内機構１７）￥捺を極力小さくする
方法がとられている。ｈえは、空気軸受を用いるなどす
れば、装置が高価、大型になってしまう。１だ、−ｖ位
置決めした位置を保持するために何らかの制御装置を用
いる等、別の手段を必要とするという欠点を生じる。
（発明の目的）
この発明は、従来技術と逆の発想によシ、摩擦の存在を
積餉的に利用し、摩擦によって静止している物体に微小
な衝撃を与えることによって微小な移動を生じさせ、上
記の欠点を含まぬ尚精度位置決め装置を得ようと１尤も
のである。
積餉的に利用し、摩擦によって静止している物体に微小
な衝撃を与えることによって微小な移動を生じさせ、上
記の欠点を含まぬ尚精度位置決め装置を得ようと１尤も
のである。
（発明の構成）
第１図に示すように、質量ＭＯ動物体、貿址ｍｏ物体が
速度Ｖで衝突すると、このとき作用する力Ｆ１作用時間
Ｔはよく知られているように ＦＴ＝ｍＶ である。
速度Ｖで衝突すると、このとき作用する力Ｆ１作用時間
Ｔはよく知られているように ＦＴ＝ｍＶ である。
一方、重力加運匪ｇ１摩擦係数をμとして、貿鉱Ｍの物
体には Ｍｇμ の摩擦力が作用している。
体には Ｍｇμ の摩擦力が作用している。
上記の衝撃力Ｆ中、摩擦力をこえる部分が買址Ｍを移動
させる部分となる。こ■ため、第２図に有効部分を斜線
で示すように、同じ力積ＦＴではあっても、作用時間Ｔ
が短い、っまシ、鋭い衝撃波形を持つ場合の方が、質ｉ
ｉＩ Ｍを効果的に移動させることが出来、かつ摩擦力
■影響を受けに＜＜、移動距離の７１）現性の良いもの
となる。
させる部分となる。こ■ため、第２図に有効部分を斜線
で示すように、同じ力積ＦＴではあっても、作用時間Ｔ
が短い、っまシ、鋭い衝撃波形を持つ場合の方が、質ｉ
ｉＩ Ｍを効果的に移動させることが出来、かつ摩擦力
■影響を受けに＜＜、移動距離の７１）現性の良いもの
となる。
衝撃力発生機構としては、上記のように、銑い波形の衝
撃力を発生するだけでなく、衝撃力の大きさは勿論、で
きれば波形を目標どお９に設定できるものであることが
望ましい。
撃力を発生するだけでなく、衝撃力の大きさは勿論、で
きれば波形を目標どお９に設定できるものであることが
望ましい。
実現可能な衝撃力発生方法としては、
ａ）ハンマーでたたく等０機区的な物体間の衝突現象に
よる衝撃力を利用する方法 ｂ）電磁的恒ｊ撃力を直接に物体に作用させる方法 が考えられる。
よる衝撃力を利用する方法 ｂ）電磁的恒ｊ撃力を直接に物体に作用させる方法 が考えられる。
ａｖ方力法、第１図示のものであシ、衝撃力は衝突体の
買置ｍ１速度Ｖあるいは弾性係し等を１整することによ
って制御することが可能であるロモして、衝突体の加速
には、ソレノイド等による電磁的加速、バネ、空気圧、
油圧、重力等、各穏■手段を広く利用することが可能で
ある。
買置ｍ１速度Ｖあるいは弾性係し等を１整することによ
って制御することが可能であるロモして、衝突体の加速
には、ソレノイド等による電磁的加速、バネ、空気圧、
油圧、重力等、各穏■手段を広く利用することが可能で
ある。
ｂの方法は、金囮の電磁陽形等に利用されている周知υ
ものである。ナなわら、第３図に示すように、移動対象
質量Ｍに導体板１を妓け、これに近接してコイル２を配
設する。このコイル２に偵ｊ撃電流を流すと導体板１に
は過電流が訪起され、この渦電６＋しによる磁場とコイ
ル２による低動との相互ｒ′Ｉ：川によって衝撃的な反
発力が発生する。衝撃屯匝は図示のように、高圧罵源３
によシコンデンサ４を充電し、その充電電荷をスイッチ
５によって故紙するのが尚早である。衝撃力の太ささと
波形は、コイルのインダクタンス、コンデンサ各社、光
也屯圧によって容易に制御ａ１１可能である。また、コ
ンデンサによらず、歯圧嶌源からＱ厄流を＠接にスイッ
チによって匍」呻してもよいことは云う迄もない。
ものである。ナなわら、第３図に示すように、移動対象
質量Ｍに導体板１を妓け、これに近接してコイル２を配
設する。このコイル２に偵ｊ撃電流を流すと導体板１に
は過電流が訪起され、この渦電６＋しによる磁場とコイ
ル２による低動との相互ｒ′Ｉ：川によって衝撃的な反
発力が発生する。衝撃屯匝は図示のように、高圧罵源３
によシコンデンサ４を充電し、その充電電荷をスイッチ
５によって故紙するのが尚早である。衝撃力の太ささと
波形は、コイルのインダクタンス、コンデンサ各社、光
也屯圧によって容易に制御ａ１１可能である。また、コ
ンデンサによらず、歯圧嶌源からＱ厄流を＠接にスイッ
チによって匍」呻してもよいことは云う迄もない。
上目己の方法による移動′４成構には、以下の２杉式が
考えられる。
考えられる。
Ｃ）第４図に示すように、移動対象賀ｉＭの外部に衝撃
力を加える装置７を配置するものｄ）第５図に示すよう
に、移動対象質量内に衝撃力発生装置７を組込むもの Ｃｖ）機構は、移動対象質量Ｍの両側に配置された固定
支持部６から適′Ｘ衝撃力を与える機構であシ、その移
動範囲が限定されると共に、移動対象質量Ｍと衝突体加
速装置或いは―磁力発生Ｈｊコイルとの距離によって衝
撃力が変化し、移動距離の制御が困離になシやすい。も
つとも、別の機構によって＠撃力発生機構が移動対象質
量を追尾するようにすれは、移動範囲の制限は緩和され
る。
力を加える装置７を配置するものｄ）第５図に示すよう
に、移動対象質量内に衝撃力発生装置７を組込むもの Ｃｖ）機構は、移動対象質量Ｍの両側に配置された固定
支持部６から適′Ｘ衝撃力を与える機構であシ、その移
動範囲が限定されると共に、移動対象質量Ｍと衝突体加
速装置或いは―磁力発生Ｈｊコイルとの距離によって衝
撃力が変化し、移動距離の制御が困離になシやすい。も
つとも、別の機構によって＠撃力発生機構が移動対象質
量を追尾するようにすれは、移動範囲の制限は緩和され
る。
ｄｆ７）機構においては、＃勧距離についての制限は生
じない。しかし、衝突体ｍの加減速、衝撃力は総て内力
となる。このため、衝突体ｍの加減速は緩やかに行い、
移動対象質量Ｍが受ける反力をその摩擦力Ｍゎ以下とす
ることが望ましい。図中８Ｆｉバネ等の緩衝材である。
じない。しかし、衝突体ｍの加減速、衝撃力は総て内力
となる。このため、衝突体ｍの加減速は緩やかに行い、
移動対象質量Ｍが受ける反力をその摩擦力Ｍゎ以下とす
ることが望ましい。図中８Ｆｉバネ等の緩衝材である。
第６図に、衝突体の加速に■力を利用した実飽向を示す
。移動対象質量Ｍに支柱９を植立し、衝突体ｍをアーム
１０で回動自在に支柱９の上端に軸支する。モータ、電
融石等、適宜の手段によってＩｂ１図（ａ）に示す初期
位置まで振シ上げ保持する。
。移動対象質量Ｍに支柱９を植立し、衝突体ｍをアーム
１０で回動自在に支柱９の上端に軸支する。モータ、電
融石等、適宜の手段によってＩｂ１図（ａ）に示す初期
位置まで振シ上げ保持する。
移動対象質量Δ（を駆動するとき、衝突体ｍの係止を解
いて重力によ多自由に回動させ、質量Ｍに衝突させる。
いて重力によ多自由に回動させ、質量Ｍに衝突させる。
（Ｉｏ、１図ｂ）この衝撃によシ、質量Ｍは同図矢印■
ように移動させられる。同時に衝突体ｍ Ｆｉｍ方向の
反力を受け、支柱９の上端を中心として反時計方向に回
動、振シ上げられる。（同図Ｃ） この間、買置Ｍが衝突体ｍから受ける力は、衝撃時を除
けば、回転軸の摩擦を無視すれは、支柱９の上端軸に作
用する遠心力Ｃの会である。
ように移動させられる。同時に衝突体ｍ Ｆｉｍ方向の
反力を受け、支柱９の上端を中心として反時計方向に回
動、振シ上げられる。（同図Ｃ） この間、買置Ｍが衝突体ｍから受ける力は、衝撃時を除
けば、回転軸の摩擦を無視すれは、支柱９の上端軸に作
用する遠心力Ｃの会である。
そのうち、賀ＩＭの移動方向の分力ＣＨは衝突体ｍの速
度が大きい範囲では角Ｏが小さいために、角θが大きい
範囲では速１ｉ’２／−が小さいために摩擦力ＩＶ１ｇ
ｘよりも小さくすることは容易である。（同図ｄ） 振り子に一？７１ｉ９Ｊ状態１で戻し、この一連の動作
を〈シ返すことによって、移動対象物中Ｍを微小距離ず
つ移動させることが可能となる。こ′の′時必貴とする
エネルギーは、振シ子の初期位置と衝突の反力による振
れ戻力位置との差に和尚するエネルギーを補充すれはよ
い。また、衝突体ｍの衝突は、振れ戻シ位値からの爪刃
による加速を用い、複数回の衝突を許してもよいことは
勿論である。もつとも、移動対象５に緻Ｍが受げる衝撃
は徐々に小さくなる。従っ°ｃ１質ｉ質量１Ｍ動量を衝
突回数の設定によっでＪ岬することも可能となる。
度が大きい範囲では角Ｏが小さいために、角θが大きい
範囲では速１ｉ’２／−が小さいために摩擦力ＩＶ１ｇ
ｘよりも小さくすることは容易である。（同図ｄ） 振り子に一？７１ｉ９Ｊ状態１で戻し、この一連の動作
を〈シ返すことによって、移動対象物中Ｍを微小距離ず
つ移動させることが可能となる。こ′の′時必貴とする
エネルギーは、振シ子の初期位置と衝突の反力による振
れ戻力位置との差に和尚するエネルギーを補充すれはよ
い。また、衝突体ｍの衝突は、振れ戻シ位値からの爪刃
による加速を用い、複数回の衝突を許してもよいことは
勿論である。もつとも、移動対象５に緻Ｍが受げる衝撃
は徐々に小さくなる。従っ°ｃ１質ｉ質量１Ｍ動量を衝
突回数の設定によっでＪ岬することも可能となる。
上記の実飽列ｉｔ振シ子による機械的衝突を利用してい
るが、前記の衝突電磁力を用いることも出来る。この場
合は、第７図に示すように１コイル２をバネ等の緩衝材
８で支持するか、逆にコイルを移動対象物中Ｍに固定し
、魯体板１をバネ８で支持する形となる。
るが、前記の衝突電磁力を用いることも出来る。この場
合は、第７図に示すように１コイル２をバネ等の緩衝材
８で支持するか、逆にコイルを移動対象物中Ｍに固定し
、魯体板１をバネ８で支持する形となる。
上記のような移動装置を用い、午面上に置かれた物体の
位置および姿勢制卸を行なう実施的を第８図に示す。
位置および姿勢制卸を行なう実施的を第８図に示す。
千面上に置かれた物体の運動の自由度は３であるので、
最低６１１がｃｌ衝撃力発生機構を必要とする。図に於
いて、Ｘ軸の正方向の移動にはＣ２仰、方向の移動にＶ
ｉＤを用いる。Ｙ軸止方向の移動にはＡとＡ′、負方向
の移動にはＢとＢ′を用いる。さらに、時＃ｒ回シの回
転にはＡとＢ′、反時計回りＯ回転にはＡ′とＢ−ｚ用
いることによって姿勢制卸を行なうことができる。
最低６１１がｃｌ衝撃力発生機構を必要とする。図に於
いて、Ｘ軸の正方向の移動にはＣ２仰、方向の移動にＶ
ｉＤを用いる。Ｙ軸止方向の移動にはＡとＡ′、負方向
の移動にはＢとＢ′を用いる。さらに、時＃ｒ回シの回
転にはＡとＢ′、反時計回りＯ回転にはＡ′とＢ−ｚ用
いることによって姿勢制卸を行なうことができる。
ｎ撃の強さ、衝撃波形と移動距離の関係を予め町べてお
くことによシ、開ルーズ制陣で成る住度の位置・姿勢制
御を行なうことが出来る口まだ、移動対象物中の位置を
検出し、目標位置との差を減するように制御することに
よシ、杉勤対象鴬灰の摩擦状態の変化等による影響を統
することが出来る。
くことによシ、開ルーズ制陣で成る住度の位置・姿勢制
御を行なうことが出来る口まだ、移動対象物中の位置を
検出し、目標位置との差を減するように制御することに
よシ、杉勤対象鴬灰の摩擦状態の変化等による影響を統
することが出来る。
良に、移動対象物中上に加速度から変位社を算出する周
知○変位計を設置することによシ移動址を侵出する等、
周知の６栓の映出装置、制御装置を利用しうろことも、
玩明する迄もなく明らかである。
知○変位計を設置することによシ移動址を侵出する等、
周知の６栓の映出装置、制御装置を利用しうろことも、
玩明する迄もなく明らかである。
これらの衝撃力発生機構は、１つのユニットとして構成
し、移動対象物中に着脱自在に固定することが出来る。
し、移動対象物中に着脱自在に固定することが出来る。
このようにすれば、移動の必要な場合にのへ適当な場ヴ
「に【１父付ければよく、少数の衝撃力発生機構で、必
要な重批物を必要な方向に移動させることができ、取付
、敗外しをロボット等によシ行うことも出来る。
「に【１父付ければよく、少数の衝撃力発生機構で、必
要な重批物を必要な方向に移動させることができ、取付
、敗外しをロボット等によシ行うことも出来る。
（発明の効果）
この発明は上記の構成からなシ、微少移ルυに＠撃力を
用いるって、駆動機構が険めて学純であり、低コスト、
小型に悔収出来る。摩擦力を利用しておシ、移動対象物
の１呆持に判別の装置。
用いるって、駆動機構が険めて学純であり、低コスト、
小型に悔収出来る。摩擦力を利用しておシ、移動対象物
の１呆持に判別の装置。
を心安としない。移動対象物中に駆動機病を組込むこと
が容易であｐ１真空中或いは隔離屋内での移動にも利用
出来また、床上におかＪした亀址物■位飯洒整を必要に
亀、してなしうる等、多くの効果を奏する。
が容易であｐ１真空中或いは隔離屋内での移動にも利用
出来また、床上におかＪした亀址物■位飯洒整を必要に
亀、してなしうる等、多くの効果を奏する。
第１図第２図はこの発明の移鉛方法の原理の説明図、第
３図はこの発明ｃＤ移１装置υ１実施例のｇ成概念図、
第４図、第５図、第７図は他の実施ＶＩｌｌＯ栴改概念
図、第６図は更に曲の実施し００作動説明図、第８図は
姿勢制向全含む実施例の構成概念図 １：導体板 ２：コイル ３：電源 ４：コンデンサ
５：スイッチ ６：同定案内 ８：バネ ９：支柱 特許出願人 新技術開発事柴団 出願人代理人 弁理士 佐 藤 文 男第 ６ ＩＩ ｔ’ａｌ 第 ７ 図 第 ８ 図
３図はこの発明ｃＤ移１装置υ１実施例のｇ成概念図、
第４図、第５図、第７図は他の実施ＶＩｌｌＯ栴改概念
図、第６図は更に曲の実施し００作動説明図、第８図は
姿勢制向全含む実施例の構成概念図 １：導体板 ２：コイル ３：電源 ４：コンデンサ
５：スイッチ ６：同定案内 ８：バネ ９：支柱 特許出願人 新技術開発事柴団 出願人代理人 弁理士 佐 藤 文 男第 ６ ＩＩ ｔ’ａｌ 第 ７ 図 第 ８ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）摩擦力の作用下にある移動対象質社に、該摩擦力よ
シも大さな９ＢＩ撃力を与えることによ）、並行移動或
は姿勢側のを行うことを％敵とする微少移動方法 ２）摩擦力の作用下におる移動対象質量、該移動対象質
址との相互作用によシ上記摩擦力よシも大きな制御され
た衝撃力を発生する衝撃力発生イ胸構よシなり、該衝撃
力によシ移動対象賀址に微少な並行移動或は回転運動を
与えることを特徴とする微小移動装置 ３）上記衝撃力発生機構は、上記移動対象買置にバネ吟
の緩衝材を介して１定された慣性体からなシ、上記ｙ動
対象践肚と慣性体との相互作用によシ衝撃を発生すると
共に、反力は上記緩衝材によシ減力さぜるこ七を特徴と
する特許餉求の屹四第２項の微少移動装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167512A JPS6060582A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 衝撃力を用いた微小移動方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167512A JPS6060582A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 衝撃力を用いた微小移動方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060582A true JPS6060582A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=15851052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58167512A Pending JPS6060582A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 衝撃力を用いた微小移動方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060582A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61246812A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-11-04 | Res Dev Corp Of Japan | 衝撃力を用いた微小移動装置 |
| JPS622304U (ja) * | 1985-06-19 | 1987-01-08 | ||
| JPS63299785A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-07 | Res Dev Corp Of Japan | 圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置 |
| WO2001068512A1 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-20 | Japan Science And Technology Corporation | Micro-actuator and method of manufacturing the actuator |
| JP2006211767A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | 慣性駆動型アクチュエータ |
| GB2426315A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-22 | David Mchale | Propulsion by inertia |
| JP2007061925A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Nano Control:Kk | 位置決めステージ及び回転ステージ |
| JP2007124817A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Univ Of Tokyo | 駆動アクチュエータ |
| WO2011102365A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | パナソニック電工株式会社 | 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構 |
| WO2011102366A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | パナソニック電工株式会社 | 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構 |
| JP2019152658A (ja) * | 2018-03-01 | 2019-09-12 | バランス システムズ エス．アール．エル． | 対象体、特に均衡装置の移動デバイス |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP58167512A patent/JPS6060582A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61246812A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-11-04 | Res Dev Corp Of Japan | 衝撃力を用いた微小移動装置 |
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| US7090781B2 (en) | 2000-03-17 | 2006-08-15 | Japan Science And Technology Agency | Micro-actuator and method making the same |
| US6774533B2 (en) | 2000-03-17 | 2004-08-10 | Japan Science And Technology Agency | Electrostatic impact driving microactuator |
| WO2001068512A1 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-20 | Japan Science And Technology Corporation | Micro-actuator and method of manufacturing the actuator |
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