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超音波ガイドユニット コモンズ

国内特許コード P06A008809
整理番号 ShIP-P04000
掲載日 2006年6月2日
出願番号 特願2005-099955
公開番号 特開2006-084018
登録番号 特許第4560626号
出願日 平成17年3月30日(2005.3.30)
公開日 平成18年3月30日(2006.3.30)
登録日 平成22年8月6日(2010.8.6)
優先権データ
  • 特願2004-241007 (2004.8.20) JP
発明者
  • 大岩 孝彰
出願人
  • 学校法人静岡大学
発明の名称 超音波ガイドユニット コモンズ
発明の概要

【課題】 スライダを浮上させるための空気膜を効率的に発生させることのでき、また、低廉簡易に案内剛性を高くすることのできる、超音波ガイドユニットを提供する。
【解決手段】 加振時の節位置に少なくとも1個の径拡大部を形成する共に水平設置されるロッド状のホーンと、該径拡大部を微小なクリアランスをもって囲繞して該径拡大部の周面をガイド面として該ホーンの軸線方向に移動可能で、該径拡大部の幅より広幅寸法を有するスライダと、該ホーンの少なくとも1端面に連結固定される超音波振動子とを有し、該径拡大部はその周面が加振時の腹位置となる外郭寸法を有し、ホーンとスライダとの間に空気膜を形成してスライダをホーンと非接触状態で浮上させることを特徴とする。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


機械の案内要素として、従来、滑りや転がり方式の案内要素が用いられてきたが、近年の超精密な加工機や測定機などでは、超高分解能の位置決めや高い運動精度が要求されるため、空気静圧案内が多く用いられるようになってきた。
この空気静圧案内は、運動精度が高く摩擦が無いなどの長所を有するが、反面、剛性や振動減衰性が低く、また、コンプレッサなどの空気源が必要であり、小型のポータブルな機器への適用は困難であるという問題があった。
空気源が不要な案内要素としては、動圧案内があるが、性能が移動速度や回転速度などに依存し易く、空気案内としてはあまり普及していない。
他方、相対する面を高周波振動させると、その間の空気圧力が高まり空気膜(スクイズ空気膜)が発生することが知られており、特開2003-83326号公報に見るような精密位置決め装置が提案されている。



しかし、従来公報に提案されているこの構造では、テーブルがレールに跨り乗るように載置されているだけなので、軸受としての剛性が低いという問題がある他、テーブルを浮上させるに最も貢献するのはレールにおける加振時の腹位置付近に生ずる空気膜であろうと考えられることから、レール上にテーブルを浮上させるための空気膜を効率的に発生させているとは言えないものであった。

【特許文献1】特開2003-83326号公報

産業上の利用分野


本発明は、機械の案内要素、その中でも、特には、直動案内に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
加振時の節位置に少なくとも1個の張出部を形成する共に水平設置されるロッド状のホーンと、該張出部の周面をガイド面として該ホーンの軸線方向に移動可能な物体であるスライダと、該ホーンの少なくとも1端面に連結固定される超音波振動子とを有し、該張出部はその周面が加振時の腹位置となる外郭寸法を有し、該超音波振動子の超音波振動を縦波としてホーンの端面からその軸線方向に加えると共に、該ホーンのポアソン効果現象により該超音波振動の伝播方向をホーンの軸線方向とは90度直角のホーンの張出部の周面方向へと伝播させて、前記張出部と前記スライダとの間に空気膜を形成して該スライダをホーンの張出部と非接触状態で浮上させることを特徴とする超音波ガイドユニット。

【請求項2】
棒状に形成されたホーンと、
前記ホーンの軸線方向両端にそれぞれ連結固定され互いに同期して該ホーンを軸線方向に加振する一対の超音波振動子と
前記ホーンにおける前記超音波振動子による加振振動の節位置に設けられ、該ホーンの軸線との直交面に沿って張り出した張出部と、
を有し、
前記ホーンが前記一対の超音波振動子にて加振されて生じるポアソン効果現象によって該張出部の周面側に超音波振動を伝播させ、該超音波振動によって前記張出部の周面と被支持体であるスライダとの間に空気膜を形成することで、該スライダを前記ホーンに対し非接触状態でかつ該ホーンの軸線方向に移動可能に支持するようにしたことを特徴とする超音波ガイドユニット。

【請求項3】
前記スライダは、前記張出部を微小なクリアランスをもって囲繞している請求項1又は請求項2記載の超音波ガイドユニット。

【請求項4】
前記張出部とスライダとを前記ホーンの軸線廻りの廻り止め形状としたことを特徴とする請求項3記載の超音波ガイドユニット。

【請求項5】
前記ホーンは、加振波長の1/2波長分程度の全長を有し、その中央に1個の前記張出部を形成したものであり、その軸線上又は軸線延長上の加振時の節位置に相当する部位近傍を支持して基台に連結固定し水平設置されることを特徴とする請求項1~請求項4の何れか1項記載の超音波ガイドユニット。

【請求項6】
前記ホーンは、加振波長の1波長分程度の全長を有し、2個の前記張出部を形成したものであり、その軸線上又は軸線延長上の加振時の節位置に相当する部位近傍を支持して基台に連結固定し水平設置されることを特徴とする請求項1~請求項4の何れか1項記載の超音波ガイドユニット。

【請求項7】
前記張出部は、その断面形状が四角形であり、その外郭寸法とは軸線からその角への距離で、加振波長の1/4波長分程度であることを特徴とする請求項1~請求項4の何れか1項記載の超音波ガイドユニット。

【請求項8】
前記張出部は、その断面形状が四角形であり、その外郭寸法とは軸線からその辺への距離で、加振波長の1/4波長分程度であることを特徴とする請求項1~請求項4の何れか1項記載の超音波ガイドユニット。

【請求項9】
前記スライダは、前記張出部の幅の2倍程度の幅を有することを特徴とする請求項5記載の超音波ガイドユニット。

【請求項10】
前記スライダは、前記張出部の幅+加振波長の1/2波長分程度の幅を少なくとも有することを特徴とする請求項6記載の超音波ガイドユニット。

【請求項11】
前記超音波振動子は、複数個取り付け、全同期して駆動されるものであることを特徴とする請求項1~請求項10の何れか1項記載の超音波ガイドユニット。

【請求項12】
前記超音波振動子は、前記ホーンの端面に連結固定された振動合成器の多分岐した各端面に連結固定されることを特徴とする請求項11記載の超音波ガイドユニット。
産業区分
  • 機械要素
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005099955thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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