JP2010196844A - Minute displacement output device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a minute displacement output device capable of accurately outputting displacement without doing sliding motion. <P>SOLUTION: A minute displacement output system 10 wherein feedback of the real displacement quantity to a target displacement quantity is performed includes: a minute displacement output device 20; a displacement output section 12; and a control device 18. The minute displacement output device 20 includes: a lid 30 forming a gas chamber 28 by covering a distal end side opening of a cylindrical casing 22 and to be elastically deformed in the surface thereof in response to the controlled gas pressure Ps supplied to the gas chamber 28; and a displacement detecting section 40 for detecting displacement of the lid 30. The lid 30 includes: a peripheral fitting part 32 to be fitted to a cylindrical outer peripheral part of the casing 22; an output shaft 34 provided in a central part to output displacement by elastic deformation outside; and a thin plate 36 formed between the peripheral fitting part 32 and the output shaft 34. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は微小変位出力装置に係り、特に気体圧によって面弾性変形する薄板部を有する微小変位出力装置に関する。   The present invention relates to a minute displacement output device, and more particularly to a minute displacement output device having a thin plate portion that is elastically deformed by gas pressure.

気体アクチュエータを用いる移動機構は、ピストン・シリンダ機構、小型ステッピングモータ等の他の機構に較べ、コンタミネーション発生が少ないほか、電磁的ノイズを発生せず、温度変化による影響、振動、騒音も少ない。そこで半導体装置等の位置決めアクチュエータの用途のほか、除振装置における振動を打ち消すためのアクチュエータの用途等に期待される。そこで、気体アクチュエータを用いて、応答性のよい微小移動機構を構成することが提案されている。   Compared to other mechanisms such as a piston / cylinder mechanism and a small stepping motor, the moving mechanism using a gas actuator generates less contamination, does not generate electromagnetic noise, and is less affected by temperature changes, vibration, and noise. Therefore, in addition to the use of a positioning actuator such as a semiconductor device, it is expected to be used as an actuator for canceling vibration in a vibration isolation device. In view of this, it has been proposed to configure a minute movement mechanism with good responsiveness using a gas actuator.

例えば、特許文献１には、微小変位出力装置として、筐体部と蓋部を含んで構成され、その内部空間には、支持軸に整列配置される複数の平板状可動子と、出力可動子とが含まれるものが開示されている。ここで、蓋部は、筐体部の筒部と一体化できるリング部と、中央に配置される伝達部と、リング部と伝達部との間を接続するメンブレム状の薄板とを含んで構成されている。また、平板状可動子は、筐体部の底部の底面と、出力可動子の底面との間に、支持軸の軸方向に沿って複数整列配置され、筐体部の気体供給口から複数の平板状可動子に向けて制御気体圧Ｐｓを有する気体が供給されると、気体は、隣接する平板状可動子の間の各隙間等を通って内径側から外径側に流れて排気され、このときに、気体軸受機構の作用によって、メンブレム状の薄板の押付力に抗して制御気体圧Ｐｓに応じて各隙間の間隔が変化し、微小変位することが述べられている。   For example, Patent Document 1 includes a case portion and a lid portion as a minute displacement output device, and a plurality of plate-like movers arranged in alignment with a support shaft and an output mover in its internal space. Are disclosed. Here, the lid portion includes a ring portion that can be integrated with the cylindrical portion of the housing portion, a transmission portion disposed in the center, and a membrane-like thin plate that connects the ring portion and the transmission portion. Has been. In addition, a plurality of flat plate-like movers are arranged in alignment along the axial direction of the support shaft between the bottom surface of the bottom portion of the housing portion and the bottom surface of the output mover, and a plurality of plate-like movers are arranged from the gas supply ports of the housing portion. When the gas having the control gas pressure Ps is supplied toward the flat plate-shaped movable element, the gas flows from the inner diameter side to the outer diameter side through each gap between adjacent flat plate-shaped movable elements, and is exhausted. At this time, it is described that due to the action of the gas bearing mechanism, the distance between the gaps changes according to the control gas pressure Ps against the pressing force of the membrane-like thin plate, and is slightly displaced.

この構成では、メンブレムの内側は、平板状可動子の外径から流れてきた気体の圧力で排気気体圧である大気圧で、メンブレムの外側と同じ気体圧となっている。そして、複数の平板可動子の隙間の間隔の変位、あるいは変位に相当する力、が出力可動子を介してメンブレムの中央の伝達部から取り出すことができる。   In this configuration, the inside of the membrane has the same gas pressure as the outside of the membrane at the atmospheric pressure that is the exhaust gas pressure due to the pressure of the gas flowing from the outer diameter of the flat plate-shaped movable element. And the displacement of the space | interval of the clearance gap between several flat plate needle | movers, or the force equivalent to a displacement can be taken out from the transmission part of the center of a membrane via an output needle | mover.

特許第４１０６３９２号公報Japanese Patent No. 4106392

一般的なアクチュエータは、対象物の変位または速度等を検出してアクチュエータの制御入力にフィードバックする技術を用いることで数μｍ程度の精度で変位を制御できる。しかしながら、気体圧制御を用いるピストン・シリンダ機構でも可動部が支持部に対し相対的な摺動運動をするので、制御系が複雑となる。   A general actuator can control the displacement with an accuracy of about several μm by using a technique of detecting the displacement or velocity of an object and feeding back to the control input of the actuator. However, even in the piston / cylinder mechanism using the gas pressure control, the movable part performs a relative sliding movement with respect to the support part, so that the control system becomes complicated.

特許文献１に記載される技術は、気体軸受機構の作用を用いて制御気体圧Ｐｓによって隣接する平板状可動子の間の隙間の間隔を変化させて変位または力を出力させるものであるので、可動部が支持部に対し相対的な摺動運動を行うわけではない。したがって、対象物の変位または速度等の検出によるフィードバック制御を行わなくても、オープンループの気体圧制御で１μｍ以下の精度で変位させることが可能である。対象物の変位または速度等の検出によるフィードバック制御を行えば、ｎｍのオーダーの精度で変位させることも可能となる。   Since the technique described in Patent Document 1 outputs the displacement or force by changing the gap between the adjacent flat plate-like movable elements by the control gas pressure Ps using the action of the gas bearing mechanism. The movable part does not slide relative to the support part. Therefore, it is possible to displace with an accuracy of 1 μm or less by open-loop gas pressure control without performing feedback control by detecting the displacement or speed of the object. If feedback control is performed by detecting the displacement or speed of the object, the object can be displaced with an accuracy of the order of nm.

しかしながら、摺動運動等によるコンタミネーションの発生、騒音の発生等が好ましくないが、特許文献１の技術の精度までは必要としない製造現場等では、適当な微小変位出力装置がない。   However, although generation of contamination due to sliding motion or the like, generation of noise, and the like are not preferable, there is no appropriate minute displacement output device in a manufacturing site where the accuracy of the technique of Patent Document 1 is not required.

本発明の目的は、摺動運動を行わず、適当な精度で変位を出力できる微小変位出力装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a minute displacement output device capable of outputting displacement with appropriate accuracy without performing a sliding motion.

本発明に係る微小変位出力装置は、先端側に制御された気体圧を有する気体が供給される気体室用の先端側開口を有する筒状の筐体部と、筐体部の先端側開口を覆って気体室を形成し、気体室に供給される気体圧に応じて面状弾性変形する蓋部であって、筐体部の筒状外周部に取付けられる外周取付部と、中央部に設けられ弾性変形による変位を外部に出力する出力軸部と、外周取付部と出力軸部との間の薄板部とを有する蓋部と、気体室に供給される気体の気体圧を制御するために用いられる出力軸部の変位を検出する変位検出部と、を備えることを特徴とする。   A minute displacement output device according to the present invention includes a cylindrical housing portion having a front end opening for a gas chamber to which a gas having a controlled gas pressure is supplied on the front end side, and a front end opening of the housing portion. A cover part that covers and forms a gas chamber and elastically deforms in a planar manner according to the gas pressure supplied to the gas chamber, and is provided at the outer peripheral mounting part that is attached to the cylindrical outer peripheral part of the housing part, and at the central part In order to control the gas pressure of the gas supplied to the gas chamber, an output shaft portion that outputs the displacement due to elastic deformation to the outside, a lid portion having a thin plate portion between the outer peripheral mounting portion and the output shaft portion And a displacement detector that detects the displacement of the output shaft used.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、蓋部の出力軸方向の変位を規制する変位規制手段を備えることが好ましい。   Moreover, the minute displacement output device according to the present invention preferably includes a displacement restricting means for restricting the displacement of the lid portion in the output shaft direction.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、変位規制手段は、蓋部と重ねられて筐体部の筒状外周部に取付けられる弾性部材であって、出力軸部に沿った軸方向の変位剛性が軸方向に垂直方向の変位剛性よりも小さく、蓋部の薄板部の軸方向変位剛性よりも大きい弾性部材であることが好ましい。   Further, in the minute displacement output device according to the present invention, the displacement restricting means is an elastic member that is attached to the cylindrical outer peripheral portion of the housing portion so as to overlap the lid portion, and is displaced in the axial direction along the output shaft portion. The elastic member is preferably an elastic member having a rigidity smaller than a displacement rigidity perpendicular to the axial direction and larger than an axial displacement rigidity of the thin plate portion of the lid portion.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、変位規制手段は、蓋部の出力軸部と接続手段によって接続されることが好ましい。   In the minute displacement output device according to the present invention, it is preferable that the displacement regulating means is connected to the output shaft portion of the lid portion by the connecting means.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、接続手段は、変位規制手段の中央部と蓋部の出力軸部との間の相対的曲げ変位を吸収するボールまたはピボットまたは軸方向に垂直方向の曲げ剛性の小さい部分を有するロッドであることが好ましい。   Further, in the minute displacement output device according to the present invention, the connecting means is a ball or pivot that absorbs a relative bending displacement between the center portion of the displacement restricting means and the output shaft portion of the lid portion or a direction perpendicular to the axial direction. A rod having a portion with low bending rigidity is preferred.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、蓋部は、出力軸部の底面と、これに対応する筐体部の中央部の受面との間に、予め定めたオフセット隙間が設けられるように配置されることが好ましい。   Further, in the minute displacement output device according to the present invention, the lid portion is provided with a predetermined offset gap between the bottom surface of the output shaft portion and the receiving surface of the central portion of the housing portion corresponding thereto. It is preferable to arrange | position.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、蓋部は、薄板部の外周側端部に設けられるスペーサを介して別の規制用薄板部が積層され、変位方向に平行移動可能であるが、変位方向に垂直な方向に移動が拘束される変位方向平行移動可能蓋部であることが好ましい。   Further, in the minute displacement output device according to the present invention, the lid portion is laminated with another restricting thin plate portion via a spacer provided on the outer peripheral side end portion of the thin plate portion, and can be translated in the displacement direction. It is preferably a displacement direction parallel movable lid portion whose movement is restricted in a direction perpendicular to the displacement direction.

また、本発明に係る微小変位出力装置において、蓋部は、気体室に供給される気体圧は正圧でも負圧でもよく、気体圧が負圧のときには、出力軸部の変位方向が、気体圧が正圧のときの変位方向と逆向きとなることが好ましい。   Further, in the minute displacement output device according to the present invention, the lid portion may have a positive or negative gas pressure supplied to the gas chamber. When the gas pressure is negative, the displacement direction of the output shaft portion is gas. It is preferable that the direction of displacement is opposite to that when the pressure is positive.

上記構成により、微小変位出力装置は、先端側に制御された気体圧を有する気体が供給される気体室用の先端側開口を有する筒状の筐体部の先端側開口を、面状弾性変形する薄板部を有する蓋部で覆って気体室を形成し、その気体室に供給される気体圧に応じて蓋部を面状弾性変形させる。そして、蓋部の中央部の出力軸部の変位を検出して、気体室に供給される気体圧を制御する。このように、薄板部を気体圧で面状弾性変形させてその変位を取り出すので、摺動運動を行うことなく、また検出された変位が制御気体圧にフィードバックされるので、適当な精度で変位を出力できる。   With the above-described configuration, the minute displacement output device is configured to elastically deform the distal end side opening of the cylindrical housing portion having the distal end side opening for the gas chamber to which the gas having the gas pressure controlled to the distal end side is supplied. A gas chamber is formed by covering with a lid portion having a thin plate portion to be formed, and the lid portion is elastically deformed in a sheet shape according to the gas pressure supplied to the gas chamber. And the displacement of the output shaft part of the center part of a cover part is detected, and the gas pressure supplied to a gas chamber is controlled. In this way, the thin plate portion is elastically deformed in a sheet shape with gas pressure, and the displacement is taken out. Therefore, the detected displacement is fed back to the control gas pressure without sliding movement. Can be output.

なお、特許文献１においても、メンブレム状の薄板を有する蓋部を用いているが、蓋部の内側の気体圧は制御気体圧ではなく、排気気体圧であって、一般的には大気圧である。つまり、特許文献１においては、蓋部の変位は、複数の平板可動子の隙間間隔を制御気体圧で制御し、その隙間間隔の変化が変位として出力される。メンブレム状の薄板は、気体軸受機構の作用を用いるために必要な押付力の発生に用いられていて、メンブレム状の薄板に制御気体圧を直接かけて変位を出力させているわけではない。上記構成では、気体軸受機構等を用いることなく、面状弾性変形する薄板部に制御気体圧を直接印加することで発生する変位が出力されている。   In Patent Document 1, a lid portion having a membrane-like thin plate is used, but the gas pressure inside the lid portion is not a control gas pressure but an exhaust gas pressure, and is generally an atmospheric pressure. is there. That is, in Patent Document 1, the displacement of the lid part is controlled by controlling the gap intervals of the plurality of flat plate movable elements with the control gas pressure, and the change in the gap interval is output as the displacement. The membrane-like thin plate is used for generating a pressing force necessary to use the action of the gas bearing mechanism, and the control gas pressure is not directly applied to the membrane-like thin plate to output the displacement. In the above configuration, the displacement generated by directly applying the control gas pressure to the thin plate portion that is elastically deformed in a planar manner is output without using a gas bearing mechanism or the like.

また、微小変位出力装置において、蓋部の出力軸方向の変位を規制する変位規制手段が備えられるので、蓋部の薄板部が制御気体圧の急変等で過度に変形し弾性限界を超えて損傷することを防止できる。   In addition, the minute displacement output device is equipped with a displacement restricting means for restricting the displacement of the lid in the output axis direction, so that the thin plate portion of the lid is excessively deformed due to a sudden change in the control gas pressure or the like, and is damaged beyond the elastic limit. Can be prevented.

また、微小変位出力装置において、変位規制手段は、蓋部と重ねられて筐体部の筒状外周部に取付けられる弾性部材であって、出力軸部に沿った軸方向の変位剛性が軸方向に垂直方向の変位剛性よりも小さく、蓋部の薄板部の軸方向変位剛性よりも大きい弾性部材である。この構成を有する弾性部材を用いることで、出力軸部に沿った軸方向の変位への影響を少なくして、微小変位を出力できる。   Further, in the minute displacement output device, the displacement restricting means is an elastic member that is attached to the cylindrical outer peripheral portion of the casing portion so as to overlap the lid portion, and the axial displacement rigidity along the output shaft portion is axial. This is an elastic member that is smaller than the displacement rigidity in the vertical direction and larger than the axial displacement rigidity of the thin plate portion of the lid portion. By using the elastic member having this configuration, the influence on the axial displacement along the output shaft portion can be reduced, and a minute displacement can be output.

また、微小変位出力装置において、変位規制手段は、蓋部の出力軸部と接続手段によって接続される。これにより、変位規制手段の中央部と蓋部の出力軸部との間に隙間を設ける場合に比較し、変位規制を効果的に行うことができる。   In the minute displacement output device, the displacement restricting means is connected to the output shaft portion of the lid portion by the connecting means. Thereby, compared with the case where a clearance gap is provided between the center part of a displacement control means and the output shaft part of a cover part, displacement control can be performed effectively.

また、微小変位出力装置において、接続手段は、変位規制手段の中央部と蓋部の出力軸部との間の相対的曲げ変位を吸収するボールまたはピボットまたは軸方向に垂直方向の曲げ剛性の小さい部分を有するロッドである。したがって、変位規制手段の中央部と蓋部の出力軸部との間の相対的曲げ変位の影響を少なくして変位規制を行うことができ、出力軸部に沿った軸方向の変位への影響を少なくして、微小変位を出力できる。   In the minute displacement output device, the connecting means is a ball or pivot that absorbs a relative bending displacement between the center portion of the displacement restricting means and the output shaft portion of the lid portion, or has a small bending rigidity in the direction perpendicular to the axial direction. A rod having a portion. Therefore, it is possible to control the displacement by reducing the influence of the relative bending displacement between the center portion of the displacement regulating means and the output shaft portion of the lid portion, and the influence on the axial displacement along the output shaft portion. Can be output with a small displacement.

また、微小変位出力装置において、蓋部は、出力軸部の底面と、これに対応する筐体部の中央部の受面との間に、予め定めたオフセット隙間が設けられるように配置される。オフセットを設けるときは、出力軸部に負荷が印加されたとき、オフセット分だけ薄板部が弾性変形して負荷を受け止めるので、その分、蓋部に掛る負荷が軽くなる。したがって、負荷を微小変位させるのに要する気体圧がその分低く済ませることができる。   Further, in the minute displacement output device, the lid portion is arranged so that a predetermined offset gap is provided between the bottom surface of the output shaft portion and the receiving surface of the central portion of the housing portion corresponding to the output shaft portion. . When the offset is provided, when a load is applied to the output shaft portion, the thin plate portion is elastically deformed by the offset amount to receive the load, so that the load on the lid portion is lightened accordingly. Therefore, the gas pressure required to slightly displace the load can be reduced accordingly.

また、微小変位出力装置において、蓋部は、薄板部の外周側端部に設けられるスペーサを介して別の規制用薄板部が積層され、変位方向に平行移動可能であるが、変位方向に垂直な方向に移動が拘束される。これにより、変位方向の微小変位を正確なものとすることができる。   In the minute displacement output device, the lid portion is laminated with another regulating thin plate portion via a spacer provided on the outer peripheral side end portion of the thin plate portion, and can be translated in the displacement direction, but is perpendicular to the displacement direction. Movement is restricted in any direction. Thereby, the minute displacement in the displacement direction can be made accurate.

また、微小変位出力装置において、気体室に供給される気体圧は正圧でも負圧でもよく、負圧のときには、出力軸部の変位方向が、正圧のときの変位方向と逆向きとなる。これによって、例えば、減圧下、あるいは真空中において微小変位出力装置を動作可能とすることができる。   Further, in the minute displacement output device, the gas pressure supplied to the gas chamber may be positive or negative pressure. When the pressure is negative, the displacement direction of the output shaft portion is opposite to the displacement direction when the pressure is positive. . Thereby, for example, the minute displacement output device can be operated under reduced pressure or in a vacuum.

本発明に係る実施の形態の微小変位出力装置を含む微小変位出力システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the micro displacement output system containing the micro displacement output device of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態において、複数部品を組み立てて蓋部とする例を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the example which assembles several components and makes it a cover part. 本発明に係る実施の形態において、薄板円板のみを蓋部として用いる例を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the example which uses only a thin disc as a cover part. 本発明に係る実施の形態において、微小変位出力装置に設けられる変位検出部と、変位出力部の構成を示す詳細図である。In embodiment which concerns on this invention, it is detail drawing which shows the structure of the displacement detection part provided in a micro displacement output apparatus, and a displacement output part. 本発明に係る実施の形態において、筐体部の受面と、蓋部の出力軸部の底面の間に設けられるオフセット隙間の作用を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the effect | action of the offset clearance gap provided between the receiving surface of a housing | casing part and the bottom face of the output-shaft part of a cover part. 図５と比較して、オフセット隙間の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of an offset clearance gap compared with FIG. 本発明に係る実施の形態において、蓋部の過度の変位を防止するために、ストッパ機構が設けられる微小変位出力装置の構成を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, in order to prevent the excessive displacement of a cover part, it is a figure which shows the structure of the micro displacement output apparatus provided with a stopper mechanism. 本発明に係る実施の形態において、薄板面に垂直な方向である軸方向の変位剛性が、その軸方向に垂直な方向の変位剛性よりも小さい薄板バネの例を示す平面図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a top view which shows the example of a thin-plate spring whose displacement rigidity of the axial direction which is a direction perpendicular | vertical to a thin plate surface is smaller than the displacement rigidity of the direction perpendicular | vertical to the axial direction. 本発明に係る実施の形態において、弾性部材と出力軸部との間の接続方法のいくつかの例を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows some examples of the connection method between an elastic member and an output shaft part. 本発明に係る実施の形態において、変位方向に平行移動可能な構成の例を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the example of the structure which can be translated in a displacement direction. 図１０の分解構成図である。FIG. 11 is an exploded configuration diagram of FIG. 10.

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下で述べる寸法、材質、個数、数値等は、説明のための例示であり、用途目的に応じて、それ以外の条件のものを用いることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The dimensions, materials, numbers, numerical values and the like described below are examples for explanation, and other conditions can be used according to the purpose of use.

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。   Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.

図１は、微小変位出力装置２０を含む微小変位出力システム１０の構成を示す図である。微小変位出力システム１０は、面状弾性変形を利用する微小変位出力装置２０の出力変位を面状弾性変形のための制御気体圧にフィードバックし、適当な精度で変位を出力することができるシステムである。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a minute displacement output system 10 including a minute displacement output device 20. The minute displacement output system 10 is a system that can feed back an output displacement of the minute displacement output device 20 that utilizes planar elastic deformation to a control gas pressure for planar elastic deformation and output the displacement with appropriate accuracy. is there.

微小変位出力システム１０は、微小変位出力装置２０において制御気体圧Ｐｓによって微小変位する量を変位出力部１２から出力し、その出力値を制御装置１８にフィードバックし、目標とする変位量と比較し、その偏差をゼロとするように制御気体圧Ｐｓを変更する機能を有する変位フィードバック制御システムである。   The minute displacement output system 10 outputs the amount of minute displacement caused by the control gas pressure Ps in the minute displacement output device 20 from the displacement output unit 12, feeds back the output value to the control device 18, and compares it with the target displacement amount. , A displacement feedback control system having a function of changing the control gas pressure Ps so that the deviation is zero.

微小変位出力装置２０は、制御気体圧Ｐｓによって面状弾性変形する蓋部３０を用いて、固定部と可動部との間の相対的摺動運動を行うことなく、制御気体圧Ｐｓに応じた変位を出力する機能を有する気体圧制御型アクチュエータである。   The minute displacement output device 20 uses the lid portion 30 that is elastically deformed in plane by the control gas pressure Ps, and performs the relative sliding movement between the fixed portion and the movable portion according to the control gas pressure Ps. This is a gas pressure control type actuator having a function of outputting displacement.

微小変位出力装置２０の筐体部２２は、先端側に制御された気体圧を有する気体が供給される気体室２８用の先端側開口を有する筒状の部材である。気体室２８のために、筒状の先端側の面において、外周部と中央部との間に環状のくぼみが設けられる。外周部は、蓋部３０の外周取付部３２に対応して、蓋部３０を取付けるためのネジ穴が複数設けられる。また、中央部は、蓋部３０の出力軸部３４に対応して、平坦な円形の受面２４を形成する。   The housing portion 22 of the minute displacement output device 20 is a cylindrical member having a front end side opening for the gas chamber 28 to which a gas having a controlled gas pressure is supplied. For the gas chamber 28, an annular recess is provided between the outer peripheral portion and the central portion on the surface on the cylindrical tip side. The outer peripheral portion is provided with a plurality of screw holes for mounting the lid portion 30 corresponding to the outer peripheral mounting portion 32 of the lid portion 30. Further, the center portion forms a flat circular receiving surface 24 corresponding to the output shaft portion 34 of the lid portion 30.

かかる筐体部２２としては、適当な金属材料を加工して所望の形状としたものを用いることができる。筐体部２２の寸法を１例として述べると、筒状の外径を約３０ｍｍ程度とすることができる。勿論、使用目的に応じ、適当な寸法とすることができ、例えば直径を数１００ｍｍの大きさに設定することもできる。   As the casing portion 22, an appropriate metal material processed into a desired shape can be used. If the dimension of the housing | casing part 22 is described as an example, a cylindrical outer diameter can be about 30 mm. Of course, it can be set to an appropriate size according to the purpose of use. For example, the diameter can be set to a size of several hundred mm.

蓋部３０は、外周取付部３２と中央部の円形部分である出力軸部３４との間が環状に薄くされて薄板部３６となっている円板状部材である。外周取付部３２には、複数の固定用穴が配置され、これらの固定用穴は、上記の筐体部２２の先端面、つまり上面の外周部に設けられる複数のネジ穴に対応する。この複数の固定用穴と、筐体部２２の複数のネジ穴とを合わせて、複数のボルト３８がねじ込まれて、蓋部３０と筐体部２２が気密に固定される。   The lid portion 30 is a disk-like member that is formed into a thin plate portion 36 that is annularly thinned between the outer peripheral attachment portion 32 and the output shaft portion 34 that is a circular portion at the center portion. A plurality of fixing holes are disposed in the outer peripheral mounting portion 32, and these fixing holes correspond to a plurality of screw holes provided on the distal end surface of the housing portion 22, that is, the outer peripheral portion of the upper surface. The plurality of fixing holes and the plurality of screw holes of the housing portion 22 are combined, and a plurality of bolts 38 are screwed to fix the lid portion 30 and the housing portion 22 in an airtight manner.

気体室２８は、筐体部２２と蓋部３０の間の気密固定によって、筐体部２２の環状くぼみと、蓋部３０の環状の薄板部３６の薄くなったくぼみとが合わさって形成された環状の空間である。気体室２８には、筐体部２２の気体供給口２６を介して、制御装置１８において生成された制御気体圧Ｐｓを有する気体が供給される。   The gas chamber 28 is formed by hermetically fixing the housing portion 22 and the lid portion 30 so that the annular recess of the housing portion 22 and the thin recess of the annular thin plate portion 36 of the lid portion 30 are combined. An annular space. A gas having a control gas pressure Ps generated in the control device 18 is supplied to the gas chamber 28 via the gas supply port 26 of the housing unit 22.

蓋部３０の薄板部３６は、気体室２８に供給される制御気体圧Ｐｓに応じて面状弾性変形する機能を有する部分である。蓋部３０は、筐体部２２の先端部開口を覆って気体室２８を形成する機能を有するが、本質的な機能は、筐体部２２と蓋部３０との間に気密とされる気体室２８の制御気体圧Ｐｓと、外部の大気圧との気圧差に応じて面弾性変形を生じさせ、その変形による変位、あるいはその変位に対応する力を外部に出力する変位発生機能である。   The thin plate portion 36 of the lid portion 30 is a portion having a function of undergoing planar elastic deformation according to the control gas pressure Ps supplied to the gas chamber 28. The lid portion 30 has a function of forming the gas chamber 28 so as to cover the opening of the tip portion of the housing portion 22, but the essential function is a gas that is airtight between the housing portion 22 and the lid portion 30. This is a displacement generating function that generates surface elastic deformation in accordance with the pressure difference between the control gas pressure Ps of the chamber 28 and the external atmospheric pressure, and outputs a displacement due to the deformation or a force corresponding to the displacement to the outside.

したがって、蓋部３０の本質的部分はこの薄板部３６であって、外周取付部３２と中央の出力軸部３４は、取付に容易なように、外部の負荷との接触等に容易なように、肉厚としたものである。   Therefore, the essential part of the lid part 30 is the thin plate part 36, and the outer peripheral attachment part 32 and the central output shaft part 34 are made easy to contact with an external load, etc. so as to be easy to attach. , That is thick.

出力軸部３４は、上記のように、蓋部３０の中央部に設けられた円形の肉厚部分である。出力軸部３４の底面側は、筐体部２２の受面２４に対応して、平坦な円形形状を有する。そして、大気側に面する上面側は、図示されていない負荷、つまり変位または変位に相当する力を与える対象物が接触する平坦な円形形状を有する。なお、上面側は、負荷との接触、あるいは接続の態様に応じて、円形形状以外の形状であってもよい。場合によっては、負荷を取り付ける取付穴、取付ネジ等を設けることもできる。   The output shaft portion 34 is a circular thick portion provided at the center portion of the lid portion 30 as described above. The bottom surface side of the output shaft portion 34 has a flat circular shape corresponding to the receiving surface 24 of the housing portion 22. The upper surface side facing the atmosphere side has a flat circular shape in contact with a load (not shown), that is, a displacement or an object that applies a force corresponding to the displacement. The upper surface side may have a shape other than a circular shape, depending on the contact with the load or the manner of connection. In some cases, a mounting hole for mounting a load, a mounting screw, or the like can be provided.

なお、制御気体圧ＰSは、大気圧に対し正圧、つまり大気圧を超える気体圧であってもよく、大気圧に対し負圧、つまり大気圧未満の気体圧であってもよい。制御気体圧ＰSが負圧の場合は、微小変位出力装置２０の周囲環境が減圧下、あるいは真空中であっても動作可能である。なお、制御気体圧ＰSが負圧の場合には、面状弾性変形の変位方向が、気体圧が正圧のときの変位方向と逆向きとなる。したがって、出力軸部３４の変位方向も、制御気体圧ＰSが正圧か負圧かで、互いに逆方向となる。 The control gas pressure P S is a positive pressure relative to atmospheric pressure, i.e. may be a gas pressure above atmospheric pressure, a negative pressure relative to atmospheric pressure, that is, may be a gas pressure below atmospheric pressure. If the control gas pressure P S is negative pressure, the surrounding environment of the small displacement output device 20 is operable even under reduced pressure or in vacuum. The control gas pressure P S is the case of negative pressure, the displacement direction of the planar elastic deformation, the displacement opposite to the direction when the gas pressure is a positive pressure. Accordingly, the displacement direction of the output shaft portion 34 also controls the gas pressure P S is in either a positive pressure or negative pressure, an opposite direction to each other.

かかる蓋部３０は、金属円板を外周部と中央部とを肉厚のままとして、その間を両面について環状に薄く加工して得られるものを用いることができる。寸法の一例を述べると、上記の筐体部２２の外径を約３０ｍｍとして、蓋部３０の外径も約３０ｍｍとできる。薄板部３６の肉厚は、約０．５ｍｍ程度とすることができる。薄板部３６の肉厚は、弾性限界および変形強度等を考慮して、外径寸法が大きくなれば厚くするように、外径寸法に応じて変更することがよい。   Such a lid 30 can be obtained by processing a metal disc with the outer peripheral portion and the central portion being thick, and processing between them in a thin ring shape on both sides. As an example of the dimensions, the outer diameter of the casing portion 22 is about 30 mm, and the outer diameter of the lid portion 30 is also about 30 mm. The thickness of the thin plate portion 36 can be about 0.5 mm. The thickness of the thin plate portion 36 is preferably changed in accordance with the outer diameter dimension so as to increase as the outer diameter dimension increases in consideration of the elastic limit and deformation strength.

蓋部３０は、上記のように一体成形して得られるものを用いる他に、薄板円板を用いることもできる。図２は、複数部品を組み立てて蓋部３１とする例を示す図で、薄板円板３３の両側面のそれぞれに、外周取付部に相当する円環状部材３５と、出力軸部に相当する円板部材３７とを貼付、接着等で固定して組み立てたものである。また、図３は、薄板円板３３のみを蓋部として用いる例を示す図である。この場合は、筐体部２３にはめ込み溝２５を設け、そこに薄板円板３３をはめ込み、はめ込み溝２５において接着等で気密固定して用いられる。   The lid 30 may be a thin disk, in addition to the one obtained by integrally molding as described above. FIG. 2 is a diagram showing an example in which a plurality of parts are assembled to form a lid portion 31. An annular member 35 corresponding to an outer peripheral attachment portion and a circle corresponding to an output shaft portion are provided on both side surfaces of the thin disc 33. The plate member 37 is assembled by being fixed by sticking, bonding or the like. FIG. 3 is a diagram showing an example in which only the thin disc 33 is used as the lid. In this case, the housing portion 23 is provided with a fitting groove 25, and a thin disk 33 is fitted therein, and the fitting groove 25 is hermetically fixed by bonding or the like.

再び図１に戻り、筐体部２２の中央部の受面２４のところに設けられる変位検出部４０は、蓋部３０の出力軸部３４の変位を検出する機能を有する変位センサ部である。変位検出部４０は、変位出力部１２と協働して、蓋部３０の出力軸部３４の中心部、すなわち、負荷に対し、荷重中心となる位置における変位を制御装置１８に出力する機能を有する。制御装置１８では、この出力されたデータを用いて、気体室２８に供給される気体の気体圧である制御気体圧Ｐｓを制御する。   Returning to FIG. 1 again, the displacement detector 40 provided at the receiving surface 24 at the center of the housing 22 is a displacement sensor having a function of detecting the displacement of the output shaft 34 of the lid 30. The displacement detection unit 40 cooperates with the displacement output unit 12 to output the displacement at the center of the output shaft 34 of the lid 30, that is, the position at the load center to the control device 18 with respect to the load. Have. The control device 18 controls the control gas pressure Ps that is the gas pressure of the gas supplied to the gas chamber 28 using the output data.

図４は、微小変位出力装置２０に設けられる変位検出部４０と、変位出力部１２の構成を示す詳細図である。変位検出部４０は、差動変圧器（ｌｉｎｅａｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：ＬＶＤＴ）型の変位センサである。変位検出部４０は、大別して変位検出対象である蓋部３０の出力軸部３４の中心に一体化されて固定されるプローブ部と、筐体部２２に設けられる検出変圧器部と、この間を気密にシールドするシールド部４２で構成される。   FIG. 4 is a detailed diagram illustrating the configuration of the displacement detection unit 40 and the displacement output unit 12 provided in the minute displacement output device 20. The displacement detection unit 40 is a differential transformer (LVDT) type displacement sensor. The displacement detection unit 40 is roughly divided into a probe unit that is integrated and fixed at the center of the output shaft 34 of the lid 30 that is a displacement detection target, a detection transformer unit provided in the housing unit 22, and a space therebetween. It is comprised by the shield part 42 which shields airtightly.

プローブ部は、蓋部３０の出力軸部３４の軸方向の変位に応じて、軸方向に移動する部材である。ここで軸方向とは、蓋部３０の面状弾性変形の変位方向であって、薄板部３６の面方向に垂直な方向である。具体的には、筐体部２２の円筒形状の中心軸の方向である。プローブ部は、蓋部３０の出力軸部３４の中心に一体化して取り付けられ、筐体部２２側に突き出す非磁性体のプローブ軸４４と、プローブ軸４４の先端部に取り付けられる磁性体プローブ４６とを含んで構成される。したがって、蓋部３０が軸方向に変位すると、磁性体プローブ４６が軸方向に沿って移動することになる。図４では、軸方向の移動を白抜き矢印で示してある。   The probe portion is a member that moves in the axial direction in accordance with the axial displacement of the output shaft portion 34 of the lid portion 30. Here, the axial direction is a displacement direction of the surface elastic deformation of the lid portion 30 and is a direction perpendicular to the surface direction of the thin plate portion 36. Specifically, it is the direction of the central axis of the cylindrical shape of the housing portion 22. The probe portion is integrally attached to the center of the output shaft portion 34 of the lid portion 30 and is a nonmagnetic probe shaft 44 protruding toward the housing portion 22 side, and a magnetic probe 46 attached to the distal end portion of the probe shaft 44. It is comprised including. Accordingly, when the lid 30 is displaced in the axial direction, the magnetic probe 46 moves along the axial direction. In FIG. 4, the movement in the axial direction is indicated by white arrows.

検出変圧器部は、筐体部２２の内部に配置され、磁性体プローブ４６の周囲を取り囲むように、配置される３つのコイルである。３つのコイルのうち、１つは励磁コイル４８で、あとの２つは、軸方向に配置位置を相互にずらして配置された２つ１組の検出コイル５０である。なお、図４では、模式的に、励磁コイル４８と、検出コイル５０が平面的に向かい合うように配置して示されている。このような配置法の他に、励磁コイル４８と検出コイル５０とを磁性体プローブ４６を同心軸として、環状に重ねて配置することもできる。   The detection transformer unit is arranged in the housing unit 22 and is three coils arranged so as to surround the magnetic probe 46. Of the three coils, one is an exciting coil 48, and the other two are a pair of detection coils 50 that are arranged with their arrangement positions shifted in the axial direction. In FIG. 4, the excitation coil 48 and the detection coil 50 are schematically shown so as to face each other in a plane. In addition to such an arrangement method, the excitation coil 48 and the detection coil 50 can be arranged in an annular manner with the magnetic probe 46 as a concentric axis.

シールド部４２は、気体室２８と同じ気体圧の雰囲気中を移動するプローブ部と、検出変圧器部との間を気密に分離し、気体室２８の気体が検出変圧器部の信号線を通す穴を介して漏れないようにする機能を有するシールド鞘である。このシールド部４２の軸方向に延びる鞘の中をプローブ部が移動することになる。   The shield part 42 hermetically separates the probe part moving in the atmosphere of the same gas pressure as the gas chamber 28 and the detection transformer part, and the gas in the gas chamber 28 passes the signal line of the detection transformer part. A shield sheath having a function of preventing leakage through a hole. The probe portion moves in the sheath extending in the axial direction of the shield portion 42.

かかる構成の作用を説明する。励磁コイル４８は、交流信号が供給される１次コイルである。検出コイル５０は、１次コイルに磁気的結合して交流信号を出力する２次コイルである。磁性体プローブ４６は、この１次コイルと２次コイルとの間に設けられる移動鉄心に相当する。したがって、励磁コイル４８に定常的に交流信号を供給するとき、検出コイル５０には、磁性体プローブ４６の位置に応じた交流信号が出力される。   The operation of this configuration will be described. The exciting coil 48 is a primary coil to which an AC signal is supplied. The detection coil 50 is a secondary coil that is magnetically coupled to the primary coil and outputs an AC signal. The magnetic probe 46 corresponds to a moving iron core provided between the primary coil and the secondary coil. Therefore, when an AC signal is constantly supplied to the excitation coil 48, an AC signal corresponding to the position of the magnetic probe 46 is output to the detection coil 50.

検出コイル５０は軸方向に配置位置をずらした２つ１対のコイルで構成されているので、磁性体プローブ４６が中立位置にあるときに、この２つのコイルからの出力信号の大きさが同じになるように調整しておけば、磁性体プローブ４６の位置が中立位置からずれることで、いずれか一方のコイルの出力信号が大きくなり、他方のコイルの出力信号が小さくなる。   Since the detection coil 50 is composed of a pair of coils whose arrangement positions are shifted in the axial direction, the magnitudes of the output signals from the two coils are the same when the magnetic probe 46 is in the neutral position. If the adjustment is performed, the output signal of one of the coils increases and the output signal of the other coil decreases as the position of the magnetic probe 46 deviates from the neutral position.

図４の例では、磁性体プローブ４６の位置が中立位置よりも上方側、つまり蓋部３０側の方に変位しているときの様子が示されている。この場合には、検出コイル５０の２つ１対のコイルのうち、軸方向に沿って上方側に配置されるコイルの出力信号が相対的に大きくなり、下方側に配置されるコイルの出力信号が相対的に小さくなる。   In the example of FIG. 4, a state in which the position of the magnetic probe 46 is displaced above the neutral position, that is, toward the lid 30 is shown. In this case, the output signal of the coil arranged on the upper side along the axial direction among the pair of coils of the detection coil 50 becomes relatively large, and the output signal of the coil arranged on the lower side Becomes relatively small.

上記では、変位検出部４０として、差動変圧器型の変位センサを説明したが、これ以外の方式の変位センサを用いてもよい。例えば、磁石と磁気検出器との組合せによる変位センサ、静電容量方式の変位センサ、レーザ光、あるいは受発光素子を用いる光学的な変位センサ等を用いることができる。   In the above description, the differential transformer type displacement sensor has been described as the displacement detection unit 40. However, a displacement sensor of a system other than this may be used. For example, a displacement sensor using a combination of a magnet and a magnetic detector, an electrostatic displacement sensor, an optical displacement sensor using laser light, or a light emitting / receiving element can be used.

変位出力部１２は、微小変位出力装置２０に設けられる変位検出部４０の検出データを取得し、微小変位出力装置２０の出力軸部３４の変位データに変換して出力し、制御装置１８に供給する機能を有する信号処理部である。   The displacement output unit 12 acquires the detection data of the displacement detection unit 40 provided in the minute displacement output device 20, converts it into displacement data of the output shaft portion 34 of the minute displacement output device 20, and outputs it to the control device 18. A signal processing unit having a function of

変位出力部１２における差動回路１４は、検出コイル５０の２つ１対のコイルのそれぞれの出力信号が入力され、その差分信号を出力する回路である。上記のように、検出コイル５０の２つ１対のコイルの一方のコイルの出力信号は中立位置のときの出力信号より相対的に大きな振幅を有し、他方のコイルの出力信号は中立位置のときの出力信号より相対的に小さな振幅を有する。差動回路は、その２つの出力信号の差分をとることで、磁性体プローブ４６の中立位置から変位したときに生じる出力信号の変化を拡大して出力する機能を有する。   The differential circuit 14 in the displacement output unit 12 is a circuit that receives the respective output signals of a pair of coils of the detection coil 50 and outputs a difference signal thereof. As described above, the output signal of one coil of the pair of coils of the detection coil 50 has a relatively larger amplitude than the output signal at the neutral position, and the output signal of the other coil is at the neutral position. It has a relatively smaller amplitude than the output signal of time. The differential circuit has a function of enlarging and outputting the change in the output signal that occurs when the magnetic probe 46 is displaced from the neutral position by taking the difference between the two output signals.

変位換算回路１６は、差動回路１４から出力された信号の大きさに基いて、蓋部３０の出力軸部３４の中央部の軸方向の変位量に換算して出力する機能を有する回路である。具体的には、例えば電圧値である差動回路１４の出力データを、長さの次元に対応するデータ値に換算して出力する機能を有する。変位換算回路１６の出力は、制御装置１８に供給される。   The displacement conversion circuit 16 is a circuit having a function of converting the displacement amount in the axial direction of the central portion of the output shaft portion 34 of the lid portion 30 based on the magnitude of the signal output from the differential circuit 14 and outputting it. is there. Specifically, for example, the output data of the differential circuit 14 that is a voltage value is converted into a data value corresponding to the length dimension and output. The output of the displacement conversion circuit 16 is supplied to the control device 18.

再び図１に戻り、制御装置１８は、変位出力部１２から出力された変位データと、目標とする変位指令値とを比較し、その間に偏差があるときは、図示されていない気体圧制御装置に指令を与え、その偏差をゼロとするように、気体室２８に供給される気体の気体圧である制御気体圧Ｐｓを変更させる。このように、変位検出部４０と変位出力部１２によって取得される蓋部３０の出力軸部３４の変位を制御装置１８にフィードバックし、制御気体圧Ｐｓを変更することで、出力軸部３４を所定の精度内で変位させることができる。   Referring back to FIG. 1 again, the control device 18 compares the displacement data output from the displacement output unit 12 with the target displacement command value, and if there is a deviation between them, a gas pressure control device (not shown) is shown. The control gas pressure Ps which is the gas pressure of the gas supplied to the gas chamber 28 is changed so that the deviation is zero. In this way, the displacement of the output shaft portion 34 of the lid portion 30 acquired by the displacement detection unit 40 and the displacement output unit 12 is fed back to the control device 18, and the output gas portion 34 is changed by changing the control gas pressure Ps. It can be displaced within a predetermined accuracy.

図１、図４に示されるように、筐体部２２の受面２４と、蓋部３０の出力軸部３４の底面とは、ある程度のオフセット隙間が設けられている。このオフセット隙間は、蓋部３０の出力軸部３４に負荷が掛る際に、蓋部３０の薄板部３６をこのオフセット隙間に相当する分だけ弾性変形させ、これによって負荷に変位あるいはこれに相当する力を与えるに要する制御気体圧Ｐｓを軽減するために設けられる。   As shown in FIGS. 1 and 4, a certain amount of offset clearance is provided between the receiving surface 24 of the housing portion 22 and the bottom surface of the output shaft portion 34 of the lid portion 30. The offset gap elastically deforms the thin plate portion 36 of the lid 30 by an amount corresponding to the offset gap when a load is applied to the output shaft portion 34 of the lid 30, thereby displacing or corresponding to the load. It is provided to reduce the control gas pressure Ps required to apply force.

その様子を図５、図６を用いて説明する。これらの図は、蓋部３０と筐体部２２の受面２４の付近を拡大して示す図で、図５はオフセット隙間が比較的大きなＤ１の場合で、図６はオフセット隙間が比較的小さなＤ２の場合である。これらの図で、左側の図には、負荷５２が印加されていない場合が、右側の図には、負荷５２がＷの大きさで蓋部３０に印加された場合が示されている。Ｗは、力の次元でＮ（ニュートン）で表すことができる。   This will be described with reference to FIGS. These drawings are enlarged views showing the vicinity of the receiving surface 24 of the lid portion 30 and the housing portion 22. FIG. 5 shows a case of D1 having a relatively large offset gap, and FIG. 6 shows a relatively small offset gap. This is the case for D2. In these figures, the left figure shows the case where the load 52 is not applied, and the right figure shows the case where the load 52 is applied to the lid 30 with a size of W. W can be expressed as N (Newton) in the dimension of force.

図５のようにオフセット隙間Ｄ１が比較的大きい場合に、負荷５２が印加されると、蓋部３０の出力軸部３４の底面が筐体部２２の受面２４に接触するまで薄板部３６が弾性変形する。その弾性変形量は、比較的大きなオフセット隙間Ｄ１に対応して、比較的大きい。この弾性変形量に対応して蓋部３０は負荷５２に反力Ｆ１を及ぼすが、その大きさも比較的大きなオフセット隙間Ｄ１に対応して、比較的大きい。これにより、（Ｗ−Ｆ１）が蓋部３０に印加される負荷の実際の大きさとなる。   When the offset gap D1 is relatively large as shown in FIG. 5, when the load 52 is applied, the thin plate portion 36 is moved until the bottom surface of the output shaft portion 34 of the lid portion 30 contacts the receiving surface 24 of the housing portion 22. Elastically deforms. The amount of elastic deformation is relatively large corresponding to the relatively large offset gap D1. Corresponding to the amount of elastic deformation, the lid 30 exerts a reaction force F1 on the load 52, and the magnitude thereof is relatively large corresponding to the relatively large offset gap D1. Thereby, (W-F1) becomes the actual size of the load applied to the lid 30.

図６ではオフセット隙間Ｄ２が比較的小さいので、負荷５２がＷの大きさで蓋部３０に印加されても、薄板部の弾性変形量が比較的小さく、負荷５２に及ぼす反力Ｆ２も比較的小さい。したがって、蓋部３０に実際に印加される負荷の大きさである（Ｗ−Ｆ２）は、図５の場合に比べ、大きくなる。   In FIG. 6, since the offset gap D2 is relatively small, even if the load 52 is applied to the lid 30 with a size of W, the amount of elastic deformation of the thin plate portion is relatively small, and the reaction force F2 exerted on the load 52 is also relatively small. small. Therefore, (W−F2), which is the magnitude of the load actually applied to the lid portion 30, is larger than that in the case of FIG.

負荷５２に変位またはこれに相当する力を与えるときの初期状態は、負荷５２が蓋部３０に印加され、蓋部３０が筐体部２２の受面２４に接触している状態である。この状態から目標の変位になるように、気体室２８に制御気体圧Ｐｓが供給される。図５、図６の例では、初期状態の負荷５２の実際の大きさは、図６の方が大きい。したがって、同じ変位を負荷５２に与えることを考えると、図５の場合に必要な制御気体圧の方が、図６の場合に必要な制御気体圧よりも少なくて済むことになる。このように、負荷５２の大きさＷに応じてオフセット隙間を適切に設定することで、制御気体圧Ｐｓを軽減することができる。   The initial state when displacement or a force corresponding to this is applied to the load 52 is a state in which the load 52 is applied to the lid portion 30 and the lid portion 30 is in contact with the receiving surface 24 of the housing portion 22. The control gas pressure Ps is supplied to the gas chamber 28 so as to achieve the target displacement from this state. 5 and 6, the actual size of the load 52 in the initial state is larger in FIG. Therefore, considering that the same displacement is applied to the load 52, the control gas pressure required in the case of FIG. 5 is less than the control gas pressure required in the case of FIG. As described above, the control gas pressure Ps can be reduced by appropriately setting the offset gap according to the size W of the load 52.

蓋部３０は、制御気体圧Ｐｓに応じて薄板部３６を面状弾性変形させて出力軸部３４に所望の変位を出力する機能を有するものであるが、出力軸部３４に掛る負荷の大きさが変動すると、変位を一定とするために制御気体圧Ｐｓを変更して対応することになる。ところが、負荷が急変する場合、例えば、変位を出力しているときに負荷が取り除かれるような場合等には、変位検出部４０からの実変位フィードバック処理が間に合わずに、薄板部３６が過度に変形することが生じ得る。   The lid portion 30 has a function of elastically deforming the thin plate portion 36 according to the control gas pressure Ps to output a desired displacement to the output shaft portion 34, but the load applied to the output shaft portion 34 is large. In order to make the displacement constant, the control gas pressure Ps is changed to cope with it. However, when the load changes suddenly, for example, when the load is removed while outputting the displacement, the actual displacement feedback processing from the displacement detection unit 40 is not in time, and the thin plate portion 36 is excessive. Deformation can occur.

図７は、蓋部３０の過度の変位を防止するために、ストッパ機構が設けられる微小変位出力装置６０の構成を示す図である。この微小変位出力装置６０は、蓋部３０の出力軸方向の変位を規制する変位規制手段として、蓋部３０と出力軸方向に重ねられて筐体部２２の筒状外周部に取付けられる弾性部材６２が設けられる。弾性部材６２は、蓋部３０の薄板部３６の軸方向変位剛性よりは大きな変位剛性を有する円板で、蓋部３０の出力軸部３４の上面に予め設定された所定の変位許容隙間を開けて配置される。このようにすることで、蓋部３０の出力軸部３４が上方に過度に変位すると、この弾性部材６２に当り、弾性部材６２の高い変位剛性によって、それ以上に変位することが適当に抑制される。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a minute displacement output device 60 provided with a stopper mechanism in order to prevent excessive displacement of the lid portion 30. The minute displacement output device 60 is an elastic member that is attached to the cylindrical outer peripheral portion of the housing portion 22 so as to overlap the lid portion 30 in the output shaft direction as a displacement restricting means for restricting displacement of the lid portion 30 in the output shaft direction. 62 is provided. The elastic member 62 is a disc having a displacement rigidity larger than the axial displacement rigidity of the thin plate portion 36 of the lid portion 30, and opens a predetermined displacement allowance gap set in advance on the upper surface of the output shaft portion 34 of the lid portion 30. Arranged. By doing so, when the output shaft portion 34 of the lid portion 30 is excessively displaced upward, the elastic member 62 strikes the elastic member 62, and the displacement is further suppressed by the high displacement rigidity of the elastic member 62. The

図７における取出部５４は、負荷を掛けるための中間部材である。上記のように、弾性部材６２を蓋部３０の出力軸部３４の上面側に配置するときは、負荷を出力軸部３４に掛けるときに弾性部材６２と位置干渉することが生じ得る。そこで、弾性部材６２の中央部に適当な開口部を設け、開口部の周辺で出力軸部３４の上面側と弾性部材６２の底面側とを対向させ、開口部に取出部５４を配置することで、取出部５４を介して負荷を出力軸部３４に掛けることができる。   The extraction part 54 in FIG. 7 is an intermediate member for applying a load. As described above, when the elastic member 62 is disposed on the upper surface side of the output shaft portion 34 of the lid portion 30, position interference with the elastic member 62 may occur when a load is applied to the output shaft portion 34. Therefore, an appropriate opening is provided in the central portion of the elastic member 62, the upper surface side of the output shaft portion 34 and the bottom surface side of the elastic member 62 are opposed to each other around the opening portion, and the extraction portion 54 is disposed in the opening portion. Thus, a load can be applied to the output shaft portion 34 via the take-out portion 54.

このように、弾性部材６２を蓋部３０の上面側に重ねて配置する場合には、負荷の掛け方に工夫を要するので、弾性部材６２を蓋部３０の底面側、すなわち、筐体部２２の側に配置するようにしてもよい。この場合には、蓋部３０の上方への過度の変位を防止するために、蓋部３０と弾性部材６２とを接続することが好ましい。   As described above, when the elastic member 62 is arranged on the upper surface side of the lid portion 30, it is necessary to devise how to apply the load. Therefore, the elastic member 62 is arranged on the bottom surface side of the lid portion 30, that is, the housing portion 22. You may make it arrange | position to the side of this. In this case, it is preferable to connect the lid 30 and the elastic member 62 in order to prevent excessive displacement of the lid 30 upward.

弾性部材６２としては、適当な円板を用いることができるが、好ましくは、出力軸部３４の軸方向に沿った方向の変位剛性が軸方向に垂直方向の変位剛性よりも小さい薄板バネが好ましい。図８は、薄板面に垂直な方向である軸方向の変位剛性が、その軸方向に垂直な方向の変位剛性よりも小さい薄板バネ６４の例を示す平面図である。   As the elastic member 62, an appropriate disk can be used, but preferably a thin plate spring in which the displacement rigidity along the axial direction of the output shaft portion 34 is smaller than the displacement rigidity perpendicular to the axial direction is preferable. . FIG. 8 is a plan view showing an example of the thin plate spring 64 in which the displacement rigidity in the axial direction, which is the direction perpendicular to the thin plate surface, is smaller than the displacement rigidity in the direction perpendicular to the axial direction.

この薄板バネ６４は、外周支持部と中心支持部との間に、細い幅の曲がり形状を有するアームを複数配置したもので、全体として、波形のアーム、あるいは雲形のアームが外周部と中央部との間に配置された形態を有する。この細い曲がり形状を有するアーム部によって、軸方向に変位しやすく、軸方向に垂直な径方向に変位しにくい特性を有する薄板バネとすることができる。この場合でも、薄板バネ６４の軸方向の変位剛性は、蓋部３０の軸方向の変位剛性よりも大きく設定される。   The thin plate spring 64 is formed by arranging a plurality of arms having a narrow bent shape between the outer periphery support portion and the center support portion, and as a whole, a corrugated arm or a cloud-shaped arm has an outer periphery portion and a central portion. Between the two. By this arm portion having a thin bent shape, it is possible to provide a thin leaf spring having a characteristic that it is easily displaced in the axial direction and is difficult to be displaced in the radial direction perpendicular to the axial direction. Even in this case, the displacement rigidity in the axial direction of the thin plate spring 64 is set to be larger than the displacement rigidity in the axial direction of the lid portion 30.

このような薄板バネ６４を弾性部材６２として用いることで、出力軸部３４に対し、軸方向の変位出力への影響を少なくして、軸方向の過度の変位を抑制する機能を持たせることができる。   By using such a thin plate spring 64 as the elastic member 62, it is possible to give the output shaft portion 34 a function of reducing an influence on an axial displacement output and suppressing an excessive displacement in the axial direction. it can.

上記では、弾性部材６２の底面側と蓋部３０の出力軸部３４の上面側との間に適当な変位許容隙間を設けるものとしたが、これを弾性部材６２と出力軸部３４とを接続するものとしてもよい。   In the above description, an appropriate displacement allowance gap is provided between the bottom surface side of the elastic member 62 and the upper surface side of the output shaft portion 34 of the lid portion 30, but this is connected to the elastic member 62 and the output shaft portion 34. It is good also as what to do.

図９は、弾性部材６２と蓋部３０の出力軸部３４との間の接続方法のいくつかの例を示す図である。（ａ）は、ボール７０を介して弾性部材６２と出力軸部３４との間を接触させて接続する例である。（ｂ）は、ピボット７２を介して弾性部材６２と出力軸部３４との間を接触させて接続する例である。（ｃ）は、軸方向に垂直方向の曲げ剛性の小さい部分を有するロッド７４を用いて弾性部材６２と出力軸部３４との間を接続する例である。ボール７０、ピボット７２、ロッド７４は、弾性部材６２と出力軸部３４との間から脱落しないように、適当なくぼみ等の案内を用いて、弾性部材６２と出力軸部３４との間に単に配置するようにすることが好ましい。   FIG. 9 is a diagram illustrating several examples of a connection method between the elastic member 62 and the output shaft portion 34 of the lid portion 30. (A) is an example in which the elastic member 62 and the output shaft portion 34 are brought into contact with each other via the ball 70 and connected. (B) is an example in which the elastic member 62 and the output shaft portion 34 are brought into contact with each other via the pivot 72 and connected. (C) is an example which connects between the elastic member 62 and the output shaft part 34 using the rod 74 which has a part with small bending rigidity of the orthogonal | vertical direction to an axial direction. The ball 70, the pivot 72, and the rod 74 are simply placed between the elastic member 62 and the output shaft portion 34 by using a guide such as an appropriate depression so as not to fall out between the elastic member 62 and the output shaft portion 34. It is preferable to arrange them.

これらを用いることで、弾性部材６２の中央部と蓋部３０の出力軸部３４との間の相対的曲げ変位の影響を少なくして変位規制を行うことができ、出力軸部３４に沿った軸方向の変位への影響を少なくして、微小変位を出力できる。   By using these, it is possible to control the displacement by reducing the influence of the relative bending displacement between the central portion of the elastic member 62 and the output shaft portion 34 of the lid portion 30, along the output shaft portion 34. Minimal displacement can be output with less influence on axial displacement.

図９（ｄ）は、弾性部材６２と出力軸部３４との間を固定接続する例を示す図である。この場合には、蓋部３０の変位剛性と弾性部材６２の変位剛性との合成された変位剛性によって、蓋部３０の過度の軸方向変位を抑制することができる。   FIG. 9D is a diagram illustrating an example in which the elastic member 62 and the output shaft portion 34 are fixedly connected. In this case, excessive displacement in the axial direction of the lid portion 30 can be suppressed by the combined displacement stiffness of the displacement stiffness of the lid portion 30 and the displacement stiffness of the elastic member 62.

上記で述べた構成によると、蓋部の変位は、薄板部の変形によって必ずしも変位方向に沿ったものでない場合が生じえる。図１０は、変位方向に平行移動可能であるが、変位方向に垂直な方向には移動が拘束される蓋部の例を示す断面図である。   According to the configuration described above, the displacement of the lid portion may not always be along the displacement direction due to the deformation of the thin plate portion. FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a lid that can be translated in the displacement direction but whose movement is restricted in the direction perpendicular to the displacement direction.

図１０の微小変位装置１００は、２枚の薄板部１２２，１２６を、その外周部でスペーサ１２４，１２５を介して拘束し、これによって、制御気体圧Ｐｓで薄板部１２２を変位させるときに、薄板部１２６の拘束効果によって、変位方向に沿った方向にのみ、薄板部１２２が移動可能とするものである。   The micro-displacement device 100 in FIG. 10 restrains the two thin plate portions 122 and 126 via the spacers 124 and 125 at the outer periphery thereof, thereby displacing the thin plate portion 122 with the control gas pressure Ps. The thin plate portion 122 can be moved only in the direction along the displacement direction by the restraining effect of the thin plate portion 126.

微小変位装置１００は、プローブ軸１１４を気密に収納するシールド部１０６を含む筐体部１１０に、積層構造の蓋部１１１と、蓋部の変位を規制する変位規制手段としての円板部１３２を含んで構成される。なお、プローブ軸１１４は、図４で説明したのと同様に、非磁性体の軸部の先端に磁性体のプローブ部が設けられる構成である。また、励磁コイル、検出コイルの端末部が筐体部１１０を通って変位出力部１２に引き出される。図１１は、蓋部１１１の積層構造を中心に、微小変位装置１００の一部を分解して示す図である。   The minute displacement device 100 includes a lid portion 111 having a laminated structure and a disc portion 132 as a displacement regulating means for regulating the displacement of the lid portion on a housing portion 110 including a shield portion 106 that hermetically accommodates the probe shaft 114. Consists of including. The probe shaft 114 has a configuration in which a magnetic probe portion is provided at the tip of a non-magnetic shaft portion as described in FIG. Further, the terminal portions of the excitation coil and the detection coil are pulled out to the displacement output unit 12 through the housing unit 110. FIG. 11 is an exploded view of a part of the micro-displacement device 100 with the laminated structure of the lid portion 111 as the center.

蓋部１１１は、２枚の薄板部１２２，１２６を外周部を拘束して、変位方向にのみ移動可能にするため、２枚の薄板部１２２，１２６を、下部円板１１８、スペーサ１２４，１２５、上部円板１２８で外周部を挟みこみ、さらに、下部台座１１２と、上部荷重台１３０とで中央部を挟み込み、これらを中央止めボルト１３４と外周止めボルト１３６とで締結しながら、円板部１３２と共に筐体部１１０に固定したものである。   The lid portion 111 constrains the two thin plate portions 122 and 126 at the outer peripheral portion so that the two thin plate portions 122 and 126 can move only in the displacement direction, so that the two thin plate portions 122 and 126 are moved to the lower disk 118 and the spacers 124 and 125. The outer peripheral portion is sandwiched between the upper disk 128, the central portion is further sandwiched between the lower pedestal 112 and the upper load base 130, and the disc portion is fastened with the central retaining bolt 134 and the outer circumferential retaining bolt 136. 132 and fixed to the casing 110 together.

図１１に示されるように、下部台座１１２は、フランジ部を有する軸台座であり、プローブ軸１１４が一体化されて取り付けられ、フランジ部の下方に向かって突き出している。軸台座の上部には、中央止めボルト１３４と噛み合うメネジ部が設けられる。そしてフランジ部の上面には、シールドリング１１６が配置される。シールドリング１１６は、下部台座１１２の上面と薄板部１２２の下面とが接触する際の気密を確保するために用いられる。   As shown in FIG. 11, the lower pedestal 112 is a shaft pedestal having a flange portion, and the probe shaft 114 is integrally attached and protrudes downward from the flange portion. An internal thread portion that meshes with the center set bolt 134 is provided on the upper portion of the shaft base. A shield ring 116 is disposed on the upper surface of the flange portion. The shield ring 116 is used to ensure airtightness when the upper surface of the lower pedestal 112 contacts the lower surface of the thin plate portion 122.

下部円板１１８は、下面が筐体部１１０の上面と接触し、上面が薄板部１２２の下面と接触する部材である。下部円板１１８は、中央部が中空の円環状をなし、この中空部に、下部台座１１２のフランジ部が収納される。下部円板１１８の上面には、シールドリング１２２が配置される。シールドリング１２２は、下部円板１１８の上面と薄板部１２２の下面とが接触する際の気密を確保するために用いられる。   The lower disk 118 is a member whose lower surface is in contact with the upper surface of the housing part 110 and whose upper surface is in contact with the lower surface of the thin plate part 122. The lower disk 118 has an annular shape with a hollow center part, and the flange part of the lower pedestal 112 is accommodated in this hollow part. A shield ring 122 is disposed on the upper surface of the lower disk 118. The shield ring 122 is used to ensure airtightness when the upper surface of the lower disk 118 and the lower surface of the thin plate portion 122 are in contact with each other.

筐体部１１０と、下部円板１１８と、薄板部１２２が積層され、下部台座１１２が筐体部１１０と薄板部１２２の間に配置されると、制御気体圧Ｐｓは、薄板部１２２の下面に印加されることができる。したがって、薄板部１２２が、制御気体圧Ｐｓによって変形することで、蓋部１１１が微小変位することになる。   When the housing part 110, the lower disk 118, and the thin plate part 122 are laminated and the lower pedestal 112 is disposed between the housing part 110 and the thin plate part 122, the control gas pressure Ps is reduced to the lower surface of the thin plate part 122. Can be applied. Therefore, when the thin plate portion 122 is deformed by the control gas pressure Ps, the lid portion 111 is slightly displaced.

スペーサ１２４，１２５は、下面が薄板部１２２の上面に接触し、上面が薄板部１２６の下面に接触する大小２つの円環状部材である。このスペーサ１２４，１２５は、２枚の薄板部１２２，１２６を変位方向に隙間を開けながら外周部で拘束するための部材である。   The spacers 124 and 125 are two large and small annular members whose lower surfaces are in contact with the upper surface of the thin plate portion 122 and whose upper surfaces are in contact with the lower surface of the thin plate portion 126. The spacers 124 and 125 are members for restraining the two thin plate portions 122 and 126 at the outer peripheral portion while opening a gap in the displacement direction.

薄板部１２６は、制御気体圧Ｐｓを受ける薄板部１２２と同じ形状を有する薄板円板である。薄板部１２６の機能は、薄板部１２２を変位方向にのみ移動可能とするために、スペーサ１２４，１２５を介して平行平板構造を形成することである。したがって、薄板部１２２の変形に追従して変形することができればよく、正確な変位特性は必要とされない。   The thin plate portion 126 is a thin plate disk having the same shape as the thin plate portion 122 that receives the control gas pressure Ps. The function of the thin plate portion 126 is to form a parallel plate structure via the spacers 124 and 125 so that the thin plate portion 122 can be moved only in the displacement direction. Therefore, it is sufficient that the thin plate portion 122 can be deformed following the deformation of the thin plate portion 122, and an accurate displacement characteristic is not required.

上部円板１２８は、下面が薄板部１２６に接触し、上面が円板部１３２の下面に接触する部材である。上部円板１２８は、中央部が中空の円環状をなし、この中空部に、上部荷重台１３０のフランジ部が収納される。   The upper disk 128 is a member whose lower surface is in contact with the thin plate portion 126 and whose upper surface is in contact with the lower surface of the disk portion 132. The upper disk 128 has an annular shape with a hollow central portion, and the flange portion of the upper load table 130 is accommodated in the hollow portion.

上部荷重台１３０は、フランジ部を有する軸台座であり、軸部には、下部台座１１２の軸部がはまり込む穴が設けられる。すなわち、上部荷重台１３０と下部台座１１２とは、中央止めボルト１３４によって一体化されることができ、その際に、薄板部１２２、スペーサ１２５、薄板部１２６をしっかりと挟み込む機能を有する。   The upper load stand 130 is a shaft pedestal having a flange portion, and a hole into which the shaft portion of the lower pedestal 112 is fitted is provided in the shaft portion. That is, the upper load table 130 and the lower pedestal 112 can be integrated by the center set bolt 134, and at this time, the thin plate portion 122, the spacer 125, and the thin plate portion 126 have a function of firmly sandwiching.

円板部１３２は、蓋部１１１の変形拘束をする機能を有する円板である。その中央部には、上部荷重台１３０の軸部が突き出るように、穴が設けられる。   The disc part 132 is a disc having a function of restraining deformation of the lid part 111. A hole is provided in the central portion so that the shaft portion of the upper load table 130 protrudes.

中央止めボルト１３４は、上部荷重台１３０に頭部が止められ、ネジ部が下部台座１１２のメネジ部と噛み合うことで、上部荷重台１３０と下部台座１１２を一体化する機能を有する締結部材である。その際に、薄板部１２２、スペーサ１２５、薄板部１２６をしっかりと挟み込むことについては上述した。   The center set bolt 134 is a fastening member having a function of integrating the upper load table 130 and the lower pedestal 112 when the head is fixed to the upper load table 130 and the screw portion meshes with the female screw portion of the lower pedestal 112. . At that time, as described above, the thin plate portion 122, the spacer 125, and the thin plate portion 126 are firmly sandwiched.

外周止めボルト１３６は、円板部１３２、上部円板１２８、薄板部１２６、スペーサ１２４、薄板部１２２、下部円板１１８を積層し、これらの外周部を貫いて挿入され、筐体部１１０のメネジ部にしっかりと噛み合って、これらの外周部を挟み込みによって固定する機能を有する締結部材である。外周止めボルト１３６は、図１０，１１においては一本のみ図示されているが、実際には、微小変位装置１００の上面の外周に沿って複数本配置される。   The outer peripheral locking bolt 136 is formed by laminating the disc portion 132, the upper disc 128, the thin plate portion 126, the spacer 124, the thin plate portion 122, and the lower disc 118, and is inserted through these outer peripheral portions. It is a fastening member having a function of firmly engaging with the female screw portion and fixing these outer peripheral portions by sandwiching. Although only one outer peripheral locking bolt 136 is shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of outer peripheral locking bolts 136 are actually arranged along the outer periphery of the upper surface of the micro displacement device 100.

このようにして構成される蓋部１１１を用いることで、制御気体圧Ｐｓが薄板部１２２の下面側に印加され、薄板部１２２が変形する際、スペーサ１２４，１２５を介して薄板部１２６が追従して弾性変形する。このときに、薄板部１２２も薄板部１２６も、外周側が変形拘束されているので、結局、薄板部１２２は、変位方向にのみ平行移動でき、変位方向に垂直な方向には変位が拘束されることになる。このようにして、蓋部１１１の微小変形は変位方向のみとなり、上部荷重台１３０の微小変位もまた、変位方向にのみ変位することになる。なお、変位方向とは、薄板部１２２の平面に垂直な方向である。   By using the lid portion 111 configured as described above, the control gas pressure Ps is applied to the lower surface side of the thin plate portion 122, and the thin plate portion 126 follows the spacers 124 and 125 when the thin plate portion 122 is deformed. And elastically deformed. At this time, since both the thin plate portion 122 and the thin plate portion 126 are deformed and restrained on the outer peripheral side, the thin plate portion 122 can eventually be translated only in the displacement direction, and the displacement is restrained in the direction perpendicular to the displacement direction. It will be. In this way, the minute deformation of the lid 111 is only in the displacement direction, and the minute displacement of the upper load table 130 is also displaced only in the displacement direction. The displacement direction is a direction perpendicular to the plane of the thin plate portion 122.

本発明に係る微小変位出力装置は、微小変位アクチュエータ、微小位置決め装置、微小高さ調整装置等に利用できる。   The minute displacement output device according to the present invention can be used for a minute displacement actuator, a minute positioning device, a minute height adjusting device, and the like.

１０ 微小変位出力システム、１２ 変位出力部、１４ 差動回路、１６ 変位換算回路、１８ 制御装置、２０，６０，１００ 微小変位出力装置、２２，２３，１１０ 筐体部、２４ 受面、２５ はめ込み溝、２６ 気体供給口、２８ 気体室、３０，３１，１１１ 蓋部、３２ 外周取付部、３３ 薄板円板、３４ 出力軸部、３５ 円環状部材、３６，１２２，１２６ 薄板部、３７ 円板部材、３８ ボルト、４０ 変位検出部、４２，１０６ シールド部、４４，１１４ プローブ軸、４６ 磁性体プローブ、４８ 励磁コイル、５０ 検出コイル、５２ 負荷、５４ 取出部、６２ 弾性部材、６４ 薄板バネ、７０ ボール、７２ ピボット、７４ ロッド、１１２ 下部台座、１１６，１２２ シールドリング、１１８ 下部円板、１２４，１２５ スペーサ、１２８ 上部円板、１３０ 上部荷重台、１３２ 円板部、１３４ 中央止めボルト、１３６ 外周止めボルト。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Minute displacement output system, 12 Displacement output part, 14 Differential circuit, 16 Displacement conversion circuit, 18 Control apparatus, 20, 60,100 Minute displacement output apparatus, 22, 23, 110 Case part, 24 Reception surface, 25 Fitting Groove, 26 Gas supply port, 28 Gas chamber, 30, 31, 111 Lid, 32 Outer peripheral attachment, 33 Thin plate, 34 Output shaft, 35 Annular member, 36, 122, 126 Thin plate, 37 Disc Member, 38 bolt, 40 displacement detector, 42, 106 shield, 44, 114 probe shaft, 46 magnetic probe, 48 excitation coil, 50 detection coil, 52 load, 54 extraction part, 62 elastic member, 64 thin plate spring, 70 Ball, 72 Pivot, 74 Rod, 112 Lower pedestal, 116, 122 Shield ring, 118 Lower disc, 124, 12 5 Spacer, 128 Upper disk, 130 Upper load table, 132 Disk part, 134 Center set bolt, 136 Outer set bolt.

Claims (8)

先端側に制御された気体圧を有する気体が供給される気体室用の先端側開口を有する筒状の筐体部と、
筐体部の先端側開口を覆って気体室を形成し、気体室に供給される気体圧に応じて面状弾性変形する蓋部であって、筐体部の筒状外周部に取付けられる外周取付部と、中央部に設けられ弾性変形による変位を外部に出力する出力軸部と、外周取付部と出力軸部との間の薄板部とを有する蓋部と、
気体室に供給される気体の気体圧を制御するために用いられる出力軸部の変位を検出する変位検出部と、
を備えることを特徴とする微小変位出力装置。 A cylindrical housing portion having a front end opening for a gas chamber to which a gas having a gas pressure controlled on the front end side is supplied;
A lid that covers the tip side opening of the housing and forms a gas chamber, and is elastically deformed in a sheet shape according to the gas pressure supplied to the gas chamber, and is an outer periphery attached to the cylindrical outer periphery of the housing A lid portion having an attachment portion, an output shaft portion provided at the center portion for outputting displacement due to elastic deformation to the outside, and a thin plate portion between the outer periphery attachment portion and the output shaft portion;
A displacement detector that detects the displacement of the output shaft used to control the gas pressure of the gas supplied to the gas chamber;
A minute displacement output device comprising: 請求項１に記載の微小変位出力装置において、
蓋部の出力軸方向の変位を規制する変位規制手段を備えることを特徴とする微小変位出力装置。 The minute displacement output device according to claim 1,
A minute displacement output device comprising displacement restriction means for restricting displacement of the lid in the output axis direction. 請求項２に記載の微小変位出力装置において、
変位規制手段は、
蓋部と重ねられて筐体部の筒状外周部に取付けられる弾性部材であって、出力軸部に沿った軸方向の変位剛性が軸方向に垂直方向の変位剛性よりも小さく、蓋部の薄板部の軸方向変位剛性よりも大きい弾性部材であることを特徴とする微小変位出力装置。 In the minute displacement output device according to claim 2,
The displacement regulating means is
An elastic member that is overlapped with the lid and attached to the cylindrical outer peripheral portion of the casing, and the axial displacement rigidity along the output shaft is smaller than the displacement perpendicular to the axial direction. A minute displacement output device characterized by being an elastic member having an axial displacement rigidity greater than that of a thin plate portion. 請求項２に記載の微小変位出力装置において、
変位規制手段は、蓋部の出力軸部と接続手段によって接続されることを特徴とする微小変位出力装置。 In the minute displacement output device according to claim 2,
The displacement restricting means is connected to the output shaft portion of the lid portion by a connecting means. 請求項２に記載の微小変位出力装置において、
接続手段は、変位規制手段の中央部と蓋部の出力軸部との間の相対的曲げ変位を吸収するボールまたはピボットまたは軸方向に垂直方向の曲げ剛性の小さい部分を有するロッドであることを特徴とする微小変位出力装置。 In the minute displacement output device according to claim 2,
The connecting means is a ball or pivot that absorbs a relative bending displacement between the center part of the displacement restricting means and the output shaft part of the lid part, or a rod having a part having a small bending rigidity perpendicular to the axial direction. A featured minute displacement output device. 請求項１に記載の微小変位出力装置において、
蓋部は、出力軸部の底面と、これに対応する筐体部の中央部の受面との間に、予め定めたオフセット隙間が設けられるように配置されることを特徴とする微小変位出力装置。 The minute displacement output device according to claim 1,
The micro-displacement output is characterized in that the lid portion is disposed so that a predetermined offset gap is provided between the bottom surface of the output shaft portion and the receiving surface of the central portion of the housing portion corresponding thereto. apparatus. 請求項１に記載の微小変位出力装置において、
蓋部は、
薄板部の外周側端部に設けられるスペーサを介して別の規制用薄板部が積層され、変位方向に平行移動可能であるが、変位方向に垂直な方向に移動が拘束される変位方向平行移動可能蓋部であることを特徴とする微小変位出力装置。 The minute displacement output device according to claim 1,
The lid is
Another regulating thin plate part is stacked via a spacer provided on the outer peripheral side end of the thin plate part, and can be translated in the displacement direction, but the displacement direction parallel movement is restricted in the direction perpendicular to the displacement direction. A minute displacement output device characterized in that it is a possible lid. 請求項１に記載の微小変位出力装置において、
蓋部は、
気体室に供給される気体圧は正圧でも負圧でもよく、気体圧が負圧のときには、出力軸部の変位方向が、気体圧が正圧のときの変位方向と逆向きとなることを特徴とする微小変位出力装置。 The minute displacement output device according to claim 1,
The lid is
The gas pressure supplied to the gas chamber may be positive or negative. When the gas pressure is negative, the displacement direction of the output shaft is opposite to the displacement direction when the gas pressure is positive. A featured minute displacement output device.
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