(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動対象に対して連続的に超精密な送りを掛ける圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮方向をテーブルＴの送り方向と一致させてテーブルＴに固着し、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部にロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を固設する。ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の少なくとも何れか一方をロックアップさせ、当該ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２に対応する側の送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２を伸縮させてガイドＧの設定移動方向にテーブルＴを移動させると共に、双方のロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２をロックアップさせた状況下においても送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２を協調的に伸縮させて設定移動方向にテーブルＴを移動させることで、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２のロックアップ動作の切り替えの瞬間および其の前後においてもテーブルＴに対して連続的に送りを掛け続ける。【選択図】        図１
2004153981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧に応じて伸縮する複数の圧電素子を組み合わせて駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータであって、
２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向を送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部を前記駆動対象に固着し、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置には該他端部を駆動対象の送り経路に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を設けると共に、
一方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせて、前記送り経路上の設定移動方向と同一の向きに前記駆動対象が移動するように該一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させると共に、ロックアップを解除された他方の送り動作用圧電素子の前記他端部が前記駆動対象を基準として前記設定移動方向と同方向に移動するように、該他方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させ、
ロックアップされた前記一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に前記他方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせ、
双方のロックアップ用圧電素子がロックアップされた状態で前記送り経路上の設定移動方向と同一の向きに前記駆動対象が移動するように前記２つの送り動作用圧電素子を伸縮させ、
前記２つの送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に先にロックアップされたロックアップ用圧電素子のロックアップを解除する駆動制御手段を配備したことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記２つの送り動作用圧電素子が前記駆動対象を挟むようにして該駆動対象の前後に固着されていることを特徴とした請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記ロックアップ用圧電素子が、各送り動作用圧電素子の他端部に固設されていることを特徴とした請求項１または請求項２記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
入力電圧に応じて伸縮する複数の圧電素子を組み合わせて駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータであって、
２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向を送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部を送り経路の両端部の各々固着し、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置には該他端部を駆動対象に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を設けると共に、
一方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせて、前記送り経路上の設定移動方向と同一の向きに前記駆動対象が移動するように該一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させると共に、ロックアップを解除された他方の送り動作用圧電素子の前記他端部が前記駆動対象を基準として前記設定移動方向と同方向に移動するように、該他方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させ、
ロックアップされた前記一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に前記他方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせ、
双方のロックアップ用圧電素子がロックアップされた状態で前記送り経路上の設定移動方向と同一の向きに前記駆動対象が移動するように前記２つの送り動作用圧電素子を伸縮させ、
前記２つの送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に先にロックアップされたロックアップ用圧電素子のロックアップを解除する駆動制御手段を配備したことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動制御手段に、前記２つの送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮動作工程をシーケンシャルに記憶した動作工程記憶手段と、現時点における前記２つの送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮状況を記憶する動作状況記憶手段とを併設すると共に、アクチュエータの起動時に前記動作状況記憶手段に記憶されている前記各圧電素子の伸縮状況に基づいて前記動作工程記憶手段から当該伸縮状況に対応する伸縮動作工程を選択し、この伸縮動作工程を最初の伸縮動作工程として、前記動作工程記憶手段に記憶された一連の伸縮動作工程を正逆いずれか一方の指定方向に実行するトレース／バックトレース機能を配備したことを特徴とする請求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
入力電圧に応じて伸縮する複数の圧電素子を組み合わせてベース上のテーブルに送りを掛ける精密ステージであって、
２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向を前記テーブルの送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部を前記ベースの両端部の各々固着し、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置には、該他端部を、前記テーブルの下面に前記送り方向に沿って平行に固設された２つの駆動力伝達用突条の内側に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を設け、
前記ベースと前記テーブルとを、前記駆動力伝達用突条から外側にオフセットして配備された双方の送り方向規制用突条間のベアリングを介して前記送り方向に沿って移動自在に嵌合すると共に、
一方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせて、前記ベース上の設定移動方向と同一の向きに前記テーブルが移動するように該一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させると共に、ロックアップを解除された他方の送り動作用圧電素子の前記他端部が前記テーブルを基準として前記設定移動方向と同方向に移動するように、該他方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させ、
ロックアップされた前記一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に前記他方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせ、
双方のロックアップ用圧電素子がロックアップされた状態で前記ベース上の設定移動方向と同一の向きに前記テーブルが移動するように前記２つの送り動作用圧電素子を伸縮させ、
前記２つの送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に先にロックアップされたロックアップ用圧電素子のロックアップを解除する駆動制御手段を配備したことを特徴とする精密ステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を利用して駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータおよび精密ステージの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械用のワークテーブル等を始めとする駆動対象に対して送りを掛けるためのアクチュエータとしては、サーボモータやボールネジ等を組み合わせたものが一般的である。
【０００３】
しかしながら、この種の従来技術では、ソフトウェア上のバックラッシュ補正等を併用した場合であっても、送り動作の最小単位となる分解能をミクロンオーダーとするのが限度であり、サブ・ナノメートルオーダーでの超精密な送り動作を達成することは困難であった。
【０００４】
本出願人らは、このような問題に対処すべく、圧電素子を利用してサブ・ナノメートルオーダーの分解能で送り動作を実現する圧電アクチュエータについて研究を重ね、まず最初に、単一の圧電素子を伸縮させて駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータを開発したが、達成される送り量が圧電素子の最大伸縮量の範囲内に制限される問題があった。
【０００５】
そこで、更に研究を重ね、本出願人らは、単一の送り動作用圧電素子の前後に２つのロックアップ用圧電素子を固設して略“Ｈ”型の走行子を構成し、この走行子を送り経路に沿ってインチワーム状に動作させて走行子全体を移動させることで、圧電素子本来の最大伸縮量の限界を超えて駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータを開発した。
【０００６】
これにより、長い移動距離を対象とした送り動作と超精密な送り動作とを同時に実現することが可能となったが、走行子をインチワーム状に動作させる必要上、送り動作用圧電素子を最大限度にまで伸長させた状態と最小限度にまで収縮させた状態で走行子を停止させて２つのロックアップ用圧電素子のロックアップ状態を交互に切り替える工程が必要となり、この切り替え動作に際して２つのロックアップ用圧電素子が同時にロックアップされるため、駆動対象に対する送り動作が一時的に停止し、スムーズな送り動作が達成されないといった不都合が残った。
【０００７】
また、このような送り動作の一時的な停止に関連した不都合を解消するための技術としては、テーブル移動方向の前後両端部の左右両側に計４つの送り動作用圧電素子を固設し、テーブル移動方向の各端部に位置する２つの送り動作用圧電素子の各々を略矩形状のフレーム部材を介して接続すると共に、この計２枚のフレーム部材の左右両側に各１つ、つまり、フレーム部材毎に２つのロックアップ用圧電素子を固設して、該フレーム部材を貫通した柱状ガイドに対して送り動作用圧電素子を接離自在に固定するようにし、これら計４つの送り動作用圧電素子と計４つのロックアップ用圧電素子を協調動作させて柱状ガイドに沿ってテーブルを移動させるように構成した精密送り機構が非特許文献１として提案されている。
【０００８】
更に、これに類するものとしては、略直交して設けられた送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子とに固着されたドライビングブロックを移動要素を取り巻くようにして４ヶ所に配備し、これらの送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子との協調動作により各々のドライビングブロックを台形状あるいは楕円状に協調動作させることで、移動要素に対して直線状の送りを掛けるようにした精密送り機構が非特許文献２として提案されている。
【０００９】
【非特許文献１】
社本英二，申興哲，森脇俊道、“Ｗａｌｋｉｎｇ  Ｄｒｉｖｅ  による精密送り機構の開発（第１報）”、“精密工学会誌”、１９９３年、５９巻、２号、ｐ．１３９−１４４
【非特許文献２】
社本英二，申興哲，森脇俊道、“Ｗａｌｋｉｎｇ  Ｄｒｉｖｅ  による精密送り機構の開発（第３報）”、“精密工学会誌”、２００１年、６７巻、７号、ｐ．１１２５−１１２９
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非特許文献１に記載された精密送り機構も非特許文献２に記載された精密送り機構も、４つの送り動作用圧電素子と４つのロックアップ用圧電素子とを合わせて全体で８つの圧電素子を必要とするものであるため、圧電素子の個体差等のために全体的な調整や協調制御が難しく、また、柱状ガイドや移動要素を挟むようにして外側に配備されたロックアップ用圧電素子で柱状ガイドや移動要素を固定してテーブルや移動要素に送りを掛ける構造であったため、装置全体が大型化するといった問題があった。
【００１１】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、多数の圧電素子を必要とせず、駆動対象に対して連続的に超精密な送りを掛けることのできるコンパクトな圧電アクチュエータおよび精密ステージを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電アクチュエータは、入力電圧に応じて伸縮する複数の圧電素子を組み合わせて駆動対象に送りを掛ける圧電アクチュエータであり、前記目的を達成するため、特に、
２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向を送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部を駆動対象に固着し、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置には該他端部を駆動対象の送り経路に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を設けると共に、
一方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせて、送り経路上の設定移動方向と同一の向きに駆動対象が移動するように該一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させると共に、ロックアップを解除された他方の送り動作用圧電素子の前記他端部が駆動対象を基準として前記設定移動方向と同方向に移動するように、該他方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子を伸縮させ、
ロックアップされた前記一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に前記他方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせ、
双方のロックアップ用圧電素子がロックアップされた状態で送り経路上の設定移動方向と同一の向きに駆動対象が移動するように前記２つの送り動作用圧電素子を伸縮させ、
これら２つの送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に先にロックアップされたロックアップ用圧電素子のロックアップを解除する駆動制御手段を配備したことを特徴とする構成を有する。
【００１３】
このような構成によれば、ロックアップ用圧電素子の少なくとも何れか一方をロックアップさせた状態で当該ロックアップ用圧電素子に対応する側の送り動作用圧電素子を伸縮させて送り経路上の設定移動方向と同一の向きに駆動対象を移動させることができ、また、双方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせた状況下においても、２つの送り動作用圧電素子を協調的に伸縮して送り経路上の設定移動方向と同一の向きに駆動対象を移動させることができる。
つまり、ロックアップ用圧電素子のロックアップ動作の切り替えの瞬間および其の前後においても駆動対象に対して連続的に送りを掛けることが可能となり、また、少なくとも何れか一方のロックアップ用圧電素子は必ずロックアップ状態に保持されるので、不用意な滑りを発生させることなく駆動対象に的確な送りを掛けることができるようになる。
しかも、送り動作用圧電素子を駆動対象と一体的に移動させる構造であるため、超精密な送り動作が可能である反面、圧電素子１つ分の伸縮ストロークの短さによる制限を受けて長い移動距離を対象とした送り動作が困難であった圧電素子を利用して、超精密な送り動作と長い移動距離の送り動作を同時に実現することが可能となった。
更に、２つの送り動作用圧電素子が駆動対象の送り経路に沿って配備され、同時に、各ロックアップ用圧電素子も送り動作用圧電素子の端部に臨む位置に配備されているので、これらの送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子が駆動対象の幅を越えて送り経路の外側に食み出すことはなく、装置全体のコンパクト化を容易に達成することができる。
そして、駆動対象の送りに必要とされる送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子の数は各々２つ、合わせても４つであり、其の各々が送り動作やロックアップ動作を実現するために独立的に動作するので、多数の送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子を並列的に使用して送り動作やロックアップ動作を達成していた従来の圧電アクチュエータに比べ、圧電素子の調整や協調制御が容易であり、また、装置のコンパクト化も容易に達成され得る。
【００１４】
また、上述の構成において、２つの送り動作用圧電素子は、駆動対象を挟むようにして駆動対象の前後に固着して取り付けることが望ましい。
【００１５】
２つの送り動作用圧電素子を駆動対象の前後、つまり、駆動対象に対し送り経路上の設定移動方向の上流側と下流側とに取り付けることにより、駆動対象が送り経路に対し巡行して移動する場合、および、駆動対象が送り経路に対して逆行して移動する場合の何れの場合であっても、駆動対象の移動方向とは関わりなく、常に一定の動作条件で駆動対象に送りを掛けることが可能となる。
なお、駆動対象の後方のみ、あるいは、前方のみに２つの送り動作用圧電素子を並列的に取り付けることも可能であり、其の場合は、例えば、駆動対象が送り経路に対して巡行して移動する場合には、この駆動対象が移動方向の後方から押され、また、これとは逆に、駆動対象が送り経路に対し逆行して移動する場合には、この駆動対象が移動方向の前方から引かれるようにして送りが掛けられることになる。
【００１６】
また、上述の各構成において、ロックアップ用圧電素子は、各送り動作用圧電素子の他端部に固設した構成とすることが可能である。
【００１７】
このように、ロックアップ用圧電素子を各送り動作用圧電素子の他端部に固設し、各送り動作用圧電素子および駆動対象と一体的に移動させる構成とすることにより、送り経路の長さが長大な場合であっても、其の全長に亘って駆動対象を移動させることが可能となる。
なお、ロックアップ用圧電素子を送り経路の側に固設し、この送り経路側のロックアップ用圧電素子によって送り動作用圧電素子の他端部あるいは其の延長部を固定する構成を採用することも可能であり、このような構成は、専ら、送り経路の長さが短い場合に適する。
【００１８】
更に、上述の基本構造、つまり、各送り動作用圧電素子の一端部を駆動対象に固着し、其の他端部に臨んで設けたロックアップ用圧電素子によって該送り動作用圧電素子の他端部を送り経路に対して接離可能に固定するといった構造に代えて、２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向を送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部を送り経路の両端部の各々固着し、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置に該送り動作用圧電素子の他端部を駆動対象に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を配備した構成を採用することもできる。
【００１９】
このような構成を適用した場合であっても、前記と同様に、駆動対象に対する連続的な送り、不用意な滑りの防止、超精密な送り動作と長い移動距離の送り動作の両立、装置全体のコンパクト化、ならびに、圧電素子の調整や協調制御の容易化が達成できる。
しかも、各送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子が送り経路の側に取り付けられる結果、実質的な移動部材は、送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子を備えない駆動対象それ自体のみとなる。従って、駆動対象の側に送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子を取り付けた場合とは違い、駆動対象が送り経路に沿って移動しても、其の変位によって送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子の電力供給線が屈曲したり捩れたりすることはなく、駆動対象の送りに要する負荷の変動が解消されるので、より安定した送り動作を実現でき、また、電力供給線の断線防止にも有効である。
【００２０】
ここで、前述の駆動制御手段には、２つの送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮動作工程をシーケンシャルに記憶した動作工程記憶手段と、現時点における前記２つの送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮状況を記憶する動作状況記憶手段とを併設すると共に、アクチュエータの起動時に前記動作状況記憶手段に記憶されている各圧電素子の伸縮状況に基づいて動作工程記憶手段から当該伸縮状況に対応する伸縮動作工程を選択し、この伸縮動作工程を最初の伸縮動作工程として、動作工程記憶手段に記憶された一連の伸縮動作工程を正逆いずれか一方の指定方向に実行するトレース／バックトレース機能を配備するようにしても良い。
【００２１】
本発明の圧電アクチュエータでは複数の圧電素子を組み合わせてインチワーム状に駆動制御することで駆動対象に送りを掛けるようにしているが、このように、送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮動作工程を動作工程記憶手段にシーケンシャルに記憶させておき、更に、動作を一時停止させたときの送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮状況を動作状況記憶手段に記憶させておくことによって、一時停止後の巡行動作や逆行動作についても、通常のサーボモータを利用した従来型の送り用アクチュエータと同等に、自由に圧電アクチュエータを駆動制御することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の精密ステージは、前述の圧電アクチュエータの構成のうち、特に、２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向を送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部を送り経路の両端部の各々固着する一方、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置に該送り動作用圧電素子の他端部を駆動対象に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を配備した構成（請求項４記載の圧電アクチュエータの構成の主要部）を適用して製作された精密ステージであり、より具体的には、
入力電圧に応じて伸縮する複数の圧電素子を組み合わせてベース上のテーブルに送りを掛ける精密ステージであって、
２つの送り動作用圧電素子の伸縮方向をテーブルの送り方向と略一致させて各送り動作用圧電素子の一端部をベースの両端部の各々固着し、各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置には、該他端部を、テーブルの下面に送り方向に沿って平行に固設された２つの駆動力伝達用突条の内側に対して接離可能に固定するロックアップ用圧電素子を設け、
ベースとテーブルとを、駆動力伝達用突条から外側にオフセットして配備された双方の送り方向規制用突条間のベアリングを介して送り方向に沿って移動自在に嵌合したことを特徴とする構成を有する。
【００２３】
従って、この精密ステージによれば、前記と同様に、テーブル（駆動対象）に対する連続的な送り、不用意な滑りの防止、超精密な送り動作と長い移動距離の送り動作の両立、装置全体のコンパクト化、ならびに、圧電素子の調整や協調制御の容易化が達成される。同時に、テーブルの変位に起因する送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子の電力供給線に対する屈曲や捩れの発生も解消されるので、テーブルの送りに要する負荷の変動が解消され、安定した送り動作が実現される。
更に、ロックアップ用圧電素子によって押圧されるテーブル下面の駆動力伝達用突条が、テーブルの送り方向を規制する送り方向規制用突条と独立して個別に設けられているため、送り方向規制用突条の初期精度が長期間に亘って安定的に保持され、装置の精度と耐久性が向上する。
また、駆動力伝達用突条と送り方向規制用突条とが実質的な同一平面内で内外に並列して配備されているので、装置全体のコンパクト化、特に、扁平化が容易である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１（ａ）〜図１（ｃ）は本発明を適用した一実施形態の圧電アクチュエータ１の構成を模式化して示した動作原理図、また、図２は同圧電アクチュエータ１を利用して構成される３軸型のテーブル送り機構の駆動制御に用いられるＮＣ装置２と軸制御器３の構成の概略について示した機能ブロック図である。
【００２５】
各軸の圧電アクチュエータ１は、図１（ａ）に示される通り、概略において、駆動対象となるテーブルＴと、テーブルＴの送り経路を形成するガイドＧ、および、２つの送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２と、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２とで構成される。
【００２６】
図１（ａ）に示される通り、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮方向はテーブルＴの送り経路であるガイドＧの方向性と略一致しており、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の一端部が、駆動対象となるテーブルＴを挟むようにしてテーブルＴの前後に固着されている。また、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２は、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２と直交するかたちで、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２に臨む位置、より具体的には、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部に中央部を固着されている。
【００２７】
図１（ａ）ではロックアップ用圧電素子Ｃ２に通電して伸長させてロックアップ状態とすることで、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のみをガイドＧに接触させ、送り動作用圧電素子Ｆ２の他端部のみを一時的にガイドＧに固定した状態を示している。
【００２８】
図１（ａ）に示されるように矢印＋Ｘの向きを送り経路上の設定移動方向とした場合では、このように、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ２の他端部を一時的にガイドＧに固定した状態で、この設定移動方向＋Ｘと同一の向きにテーブルＴが移動するように、ロックアップ用圧電素子Ｃ２側に位置する送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させると共に、ロックアップを解除された他方の送り動作用圧電素子Ｆ１の他端部がテーブルＴを基準として設定移動方向＋Ｘと同方向に移動するように、該他方のロックアップ用圧電素子Ｃ１側に位置する送り動作用圧電素子Ｆ１を収縮させる。ロックアップを解除された送り動作用圧電素子Ｆ１を収縮させるのは次の送り動作に備えるためである。
【００２９】
また、図１（ｂ）では、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を共に通電して伸長させてロックアップ状態とすることで、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を共にガイドＧに接触させ、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部を同時にガイドＧに固定した状態を示している。
【００３０】
このように、双方のロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２をロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部を同時にガイドＧに固定した状態では、送り経路上の設定移動方向＋Ｘと同一の向きにテーブルＴが移動するように、ロックアップ用圧電素子Ｃ２側に位置する送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させると共に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１側に位置する送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させることになる。
【００３１】
更に、図１（ｃ）では、ロックアップ用圧電素子Ｃ２への通電を停止して収縮させてロックアップ状態を解除することで、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のみをガイドＧから離間させ、送り動作用圧電素子Ｆ２の他端部のみを一時的にガイドＧに対して移動自在とした状態を示している。
【００３２】
このように、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のみをロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ１の他端部を一時的にガイドＧに固定した状態では、送り経路上の設定移動方向＋Ｘと同一の向きにテーブルＴが移動するように、ロックアップ用圧電素子Ｃ１側に位置する送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に、ロックアップを解除された他方の送り動作用圧電素子Ｆ２の他端部がテーブルＴを基準として設定移動方向＋Ｘと同方向に移動するように、該他方のロックアップ用圧電素子Ｃ２側に位置する送り動作用圧電素子Ｆ２を伸長させる。ロックアップを解除された送り動作用圧電素子Ｆ２を伸長させるのは次の送り動作に備えるためである。
【００３３】
但し、このようなインチワーム状の動作を繰り返してテーブルＴに連続的な送りを掛けるためには、ロックアップされた一方のロックアップ用圧電素子側に位置する送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に他方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせて２つの送り動作用圧電素子による送りを開始させ、かつ、２つの送り動作用圧電素子が限界まで伸縮する前に先にロックアップされたロックアップ用圧電素子のロックアップを解除して、残るもう一方のロックアップ側の送り動作用圧電素子による送りを開始させることが必須の要件である。
【００３４】
例えば、図１（ａ）に示される状態から図１（ｂ）に示される状態への移行過程では、図１（ａ）に示されるロックアップ側の送り動作用圧電素子Ｆ２が限界まで収縮する前に他方のロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップさせ、図１（ｂ）に示されるようにして送り動作用圧電素子Ｆ１の伸長および送り動作用圧電素子Ｆ２の収縮による送り動作を開始させ、かつ、図１（ｂ）に示される状態から図１（ｃ）に示される状態への移行過程では、図１（ｂ）に示される送り動作用圧電素子Ｆ１が限界まで伸長したり送り動作用圧電素子Ｆ２が限界まで収縮したりする前に、先にロックアップされたロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップを解除して、図１（ｃ）に示されるようにしてロックアップ用圧電素子Ｃ１側の送り動作用圧電素子Ｆ１の伸長のみによる送り動作を開始しなければならない。
【００３５】
これらの条件を満たして図１（ａ）に示される矢印＋Ｘの設定移動方向の向きにテーブルＴを一定速度で円滑に移動させる際に好適な送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動制御のタイミングチャートの一例を図３に示す。但し、図３では送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の駆動電圧をＶＦ１，ＶＦ２、また、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動電圧をＶＣ１，ＶＣ２で示している。
【００３６】
図３における駆動電圧ＶＦ１の右上がりの直線部分は、基本的には、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブルＴに対して＋Ｘの設定移動方向に送りを掛けているときの状態、例えば、図１（ｃ）のような状態を示しており、従って、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１を基本的にＯＮの状態に維持したまま駆動電圧ＶＦ１を徐々に増加させている。また、駆動電圧ＶＦ１の右下がりの直線部分は、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップのみを解除して送り動作用圧電素子Ｆ１を収縮させて次の送り動作に備えると共に、ロックアップ用圧電素子Ｃ２側の送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させテーブルＴに対して＋Ｘの設定移動方向に送りを掛けているときの状態、例えば、図１（ａ）のような状態を示しており、従って、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１はＯＦＦ、ロックアップ用圧電素子Ｃ２の駆動電圧ＶＣ２はＯＮであり、送り動作用圧電素子Ｆ２の駆動電圧ＶＦ２を徐々に減少させている。送り動作用圧電素子Ｆ１を収縮させて次の送り動作に素早く備える必要上、駆動電圧ＶＦ１の右下がりの直線部分の傾きの絶対値は、駆動電圧ＶＦ１の右上がりの直線部分の傾きの絶対値よりも大きい。
【００３７】
一方、駆動電圧ＶＦ２の右下がりの直線部分は、基本的には、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブルＴに対して＋Ｘの設定移動方向に送りを掛けているときの状態、例えば、図１（ａ）のような状態を示しており、従って、ロックアップ用圧電素子Ｃ２の駆動電圧ＶＣ２を基本的にＯＮの状態に維持したまま駆動電圧ＶＦ２を徐々に減少させている。また、駆動電圧ＶＦ２の右上がりの直線部分は、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップのみを解除して送り動作用圧電素子Ｆ２を伸長させて次の送り動作に備えると共に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１側の送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブルＴに対して＋Ｘの設定移動方向に送りを掛けているときの状態、例えば、図１（ｃ）のような状態を示しており、従って、ロックアップ用圧電素子Ｃ２の駆動電圧ＶＣ２はＯＦＦ、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１はＯＮであり、送り動作用圧電素子Ｆ１の駆動電圧ＶＦ１を徐々に増加させている。送り動作用圧電素子Ｆ２を伸長させて次の送り動作に素早く備える必要上、駆動電圧ＶＦ２の右上がりの直線部分の傾きの絶対値は、駆動電圧ＶＦ２の右下がりの直線部分の傾きの絶対値よりも大きい。
【００３８】
更に、時系列上で駆動電圧ＶＦ１の右上がりの直線部分と駆動電圧ＶＦ２の右下がりの直線部分とが重複して現れる部分は、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させ、かつ、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップして送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブルＴに対して＋Ｘの設定移動方向に送りを掛けているときの状態を示しており、従って、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動電圧ＶＣ１，ＶＣ２は共にＯＮである。この状態は、例えば、図１（ｂ）の状態に相当する。
【００３９】
このようにして送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を協調させて駆動制御することにより、テーブルＴに対しナノメートル単位で正確な線形的な送りを掛けることが可能となる。
【００４０】
ここで、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の駆動電圧ＶＦ１，ＶＦ２の増減の切り替えとロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動電圧ＶＣ１，ＶＣ２のＯＮ／ＯＦＦ切り替えについて着目すると、これらの圧電素子の１サイクルの伸縮動作工程は、図３に示されるように、ａ〜ｇの７つの工程に分割することができる。
【００４１】
つまり、伸縮動作工程ａは、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させると共に送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップを開始し、ロックアップが完了するまでの工程、
【００４２】
伸縮動作工程ｂは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップの解除を開始し、ロックアップの解除が完了するまでの工程、
【００４３】
伸縮動作工程ｃは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップの解除状態を維持し、次の送り動作に備えて送り動作用圧電素子Ｆ２を伸長させる工程、
【００４４】
伸縮動作工程ｄは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップを開始し、ロックアップが完了するまでの工程、
【００４５】
伸縮動作工程ｅは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を共にロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛ける工程、
【００４６】
伸縮動作工程ｆは、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させると共に送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップの解除を開始し、ロックアップの解除が完了するまでの工程、
【００４７】
伸縮動作工程ｇは、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブルＴに対し設定移動方向＋Ｘと同方向に送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップの解除状態を維持し、次の送り動作に備えて送り動作用圧電素子Ｆ１を収縮させる工程である。
【００４８】
図３から明らかなように、伸縮動作工程ａ〜ｇの各工程内では送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２に供給される駆動電圧は単純増加または単純減少の一次関数もしくは定電圧の保持となり、しかも、送り動作用圧電素子Ｆ１とロックアップ用圧電素子Ｃ１の組に対する制御、および、送り動作用圧電素子Ｆ２とロックアップ用圧電素子Ｃ２の組に対する制御は、図３で一点鎖線で示される時間軸と直交する直線（伸縮動作工程ｅの中心線）に対して対称であるから、テーブルＴに対する送りを停止した際に伸縮動作工程ａ〜ｇの何れが実行されていたかということと、其の時点における送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の駆動電圧さえ記憶しておけば、テーブルＴに対する送りを一次停止した後であっても、このテーブルＴを設定移動方向＋Ｘに対し正逆いずれの方向にでも再起動させることができる。
【００４９】
また、伸縮動作工程ａ〜ｇにおいて送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２に供給する駆動電圧を単純増加させるか単純減少させるかの切り替えや、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２に供給する駆動電圧をＯＮとするかＯＦＦとするかの切り替えに関しては、例えば、図３および図４の拡大図における送り動作用圧電素子Ｆ２の駆動電圧ＶＦ２を検出し、この駆動電圧ＶＦ２の現在値が右方極限値あるいは左方極限値としてＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６に達したか否か、即ち、ある伸縮動作工程から次の伸縮動作工程への移行あるいは逆行が検出されたか否かを判定することで特定することができる。
【００５０】
ここで、図２を参照して、ＮＣ装置２と軸制御器３の構成について簡単に説明する。
【００５１】
軸制御器３は、前述した１軸分の圧電アクチュエータ１を駆動制御するためのもので、１軸分の送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２に供給する駆動電圧を調整するためのドライバ回路４と、このドライバ回路４を駆動制御するための軸制御用ＣＰＵ５、ならびに、当該軸方向におけるテーブルＴの現在位置を検出するための現在位置検出器６を備える。
【００５２】
ＮＣ装置２は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸分の圧電アクチュエータ１を協調制御するためのもので、全体制御用のＮＣ用ＣＰＵ７と、ＣＰＵ７の制御プログラムを格納したＲＯＭ８、および、テーブルＴの動作プログラム等を始めとするユーザプログラムを保存するための不揮発性メモリ９、ならびに、演算データの一時記憶に利用されるＲＡＭ１０と、プログラムの編集やテーブルＴの手動送り等に使用される表示装置付手動データ入力装置１１を備え、入出力インターフェイス１２を介してＸ，Ｙ，Ｚの各軸の軸制御器３を制御する。
【００５３】
次に、ＮＣ装置２のＮＣ用ＣＰＵ７によって実行される移動量分配処理の概略を示した図５のフローチャートと、軸制御器３の軸制御用ＣＰＵ５によって実行されるアクチュエータ駆動制御処理の詳細について示した図６〜図１２のフローチャートとを参照して、ＮＣ用ＣＰＵ７、および、駆動制御手段としての軸制御用ＣＰＵ５の処理動作について説明する。
【００５４】
但し、この時点では、本装置の設置時に行われる最初の原点合わせの処理によってロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動電圧ＶＣ１，ＶＣ２のＯＮ／ＯＦＦと、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の駆動電圧ＶＦ１，ＶＦ２の出力が特定され、駆動電圧ＶＦ１，ＶＦ２の大きさが軸制御用ＣＰＵ５の駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１），駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の各々に記憶されると共に、これらの状況に対応した伸縮動作工程ａ〜ｇの何れか１つが軸制御用ＣＰＵ５の動作工程記憶フラグＦに記憶されているものとする。
【００５５】
駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１），駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）および動作工程記憶フラグＦは不揮発性の記憶手段である。また、動作工程記憶フラグＦは、現時点における送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動電圧の印加状況、つまり、圧電素子Ｆ１，Ｆ２，Ｃ１，Ｃ２の伸縮状況を記憶するものであるから、実質的な動作状況記憶手段である。
【００５６】
前述の原点合わせの処理は、例えば、図３のタイミングチャートに倣って、テーブルＴを原点（０，０，０）の位置に強制復帰させ、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の軸制御用ＣＰＵ５の駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）にＶ０をセットし、Ｒ（ＶＦ２）にＶ２をセットすると共に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１をＯＦＦとし、かつ、ロックアップ用圧電素子Ｃ２の駆動電圧ＶＣ２をＯＮとした状態で、動作工程記憶フラグＦにａを記憶させることによって達成され得る。
【００５７】
まず、図５の移動量分配処理を開始したＮＣ用ＣＰＵ７は、ＮＣ装置２の不揮発性メモリ９に保存されているテーブルＴの動作プログラムの最初の１ブロックを読み込み（ステップａ１）、この１ブロックの補間動作に必要とされるＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向のインクリメンタル移動量Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆと各軸方向の移動速度ｋｄ，ｋｅ，ｋｆを求め（ステップａ２，ステップａ３）、Ｘ軸方向の移動量および移動速度のデータ（Ｐｄ，ｋｄ）とＹ軸方向の移動量および移動速度のデータ（Ｐｅ，ｋｅ）およびＺ軸方向の移動量および移動速度のデータ（Ｐｆ，ｋｆ）を各軸の軸制御用ＣＰＵ５に転送し（ステップａ４）、各軸の軸制御用ＣＰＵ５からの分配完了信号を待つ待機状態に入る（ステップａ５）。
【００５８】
以下、図６〜図１２のフローチャートを参照して、移動量および移動速度のデータ（Ｐｄ，ｋｄ）を受けたＸ軸の軸制御用ＣＰＵ５の処理動作について説明するが、Ｙ軸の軸制御用ＣＰＵ５の処理動作やＺ軸の軸制御用ＣＰＵ５の処理動作も、処理対象となる移動量および移動速度のデータ（Ｐｅ，ｋｅ）や（Ｐｆ，ｋｆ）が相違するだけで、実質的な処理動作の内容については、図６〜図１２のフローチャートに示したＸ軸の軸制御用ＣＰＵ５の場合と同様である。
【００５９】
図６において、移動量および移動速度のデータ（Ｐｄ，ｋｄ）の転送を検出したＸ軸の軸制御用ＣＰＵ５は（ステップｂ１）、まず、これらのデータを読み込み（ステップｂ２）、目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）に移動量Ｐｄを記憶すると共に、単位時間当たりの電圧増減量の基準値ΔＶＳ０およびΔＶＬ０の各々に移動速度ｋｄを乗じることにより当該１ブロック分の補間処理に対して適用する単位時間当たりの電圧増減量ΔＶＳとΔＶＬを求めて記憶し、更に、Ｘ軸の現在位置検出器６からのフィードバックパルスをカウントしてインクリメンタルな移動量を更新して記憶する機能を有する現在位置記憶レジスタＲ（Ｐｎ）の値を０に初期化する（ステップｂ３）。
【００６０】
ここで、電圧増減量の基準値ΔＶＳ０は、図３に示される一定速度のテーブルＴの送りを実現するための送り動作用圧電素子Ｆ１の駆動電圧ＶＦ１の立ち上がり、および、送り動作用圧電素子Ｆ２の駆動電圧ＶＦ２の立ち下がりを規定する値、また、電圧増減量の基準値ΔＶＬ０は、図３に示される一定速度のテーブルＴの送りを実現するための送り動作用圧電素子Ｆ１の駆動電圧ＶＦ１の立ち下がり、および、送り動作用圧電素子Ｆ２の駆動電圧ＶＦ２の立ち上がりを規定する値である。図３ではテーブルＴに一定速度の送りを掛けることを前提としているが、これらの電圧増減量の基準値ΔＶＳ０，ΔＶＬ０に代えて、所望される送り速度に見合った電圧増減量ΔＶＳとΔＶＬを利用することで、テーブルＴの送り速度を調整することができる。
【００６１】
次いで、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、現在位置記憶レジスタＲ（Ｐｎ）の値と動作状況記憶手段として機能する動作工程記憶フラグＦの現在値とを読み込み（ステップｂ４，ステップｂ５）、動作工程記憶フラグＦに伸縮動作工程ａが記憶されているか否かを判定する（ステップｂ６）。
【００６２】
ここで、動作工程記憶フラグＦに伸縮動作工程ａが記憶されていれば、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、続けて、この伸縮動作工程ａの範囲内で送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を駆動制御し、目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）にインクリメンタル量として記憶されている当該１ブロックの終点の目標位置に向けてテーブルＴを移動させるための処理を継続して行うことになる。
【００６３】
このような場合、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）の値と現在位置記憶レジスタＲ（Ｐｎ）の値との偏差を求め、この偏差の絶対値が設定値εで表されるインポジション幅の範囲内にあるか否か、つまり、テーブルＴが当該１ブロックの終点にまで達していると見做せるか否かを判定するが（ステップｂ７）、テーブルＴの現在位置Ｐｎが目標位置Ｐｄのインポジションに到達しておらずステップｂ７の判定結果が偽となった場合には、更に、現在位置Ｐｎと目標位置Ｐｄとの大小関係を比較して、テーブルＴに対して正方向の送りを掛けるべきか逆方向の送りを掛けるべきかを判定する（ステップｂ８）。
【００６４】
ステップｂ８の判定結果が真となった場合には目標位置Ｐｄが現在位置Ｐｎよりも正方向に位置すること、つまり、テーブルＴに対して正方向の送りを掛ける必要があることを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動電圧ＶＣ１，ＶＣ２を共にＯＮとする信号をドライバ回路４に送出し（ステップｂ９）、同時に、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）の値を電圧増減量ΔＶＳだけインクリメントして駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）の値を更新し、送り動作用圧電素子Ｆ１に印加する駆動電圧ＶＦ１を駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）の更新値に切り替えるための信号をドライバ回路４に送出すると共に（ステップｂ１０）、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値を電圧増減量ΔＶＳだけディクリメントして駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値を更新し、送り動作用圧電素子Ｆ２に印加する駆動電圧ＶＦ２を駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の更新値に切り替えるための信号をドライバ回路４に送出する（ステップｂ１１）。
【００６５】
従って、上述のように、動作工程記憶フラグＦに記憶された伸縮動作工程がａであって、かつ、テーブルＴに対して正方向の送りを掛ける必要がある状況下においては、図３の伸縮動作工程ａの場合と同様、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２が収縮すると共に送り動作用圧電素子Ｆ１が伸長してテーブルＴに対して設定移動方向＋Ｘと同方向の送りが掛けられ、同時に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップ過程が継続されることになる。
【００６６】
なお、テーブルＴに対して正方向の送りを掛けている場合においては伸縮動作工程ａが開始される前の伸縮動作工程はｇであるから、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップは伸縮動作工程ｇから伸縮動作工程ａへの移行時点で既に完了している。また、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１のＯＮに関する制御は、伸縮動作工程ｇから伸縮動作工程ａへの移行直後に実行された最初のステップｂ９の処理で既に開始されているので、このＯＮ信号を保持することで、当該伸縮動作工程ａのロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１は図３に示されるような立ち上がりを見せることになる。但し、この実施形態では電圧増減量の基準値ΔＶＳ０に代えて所望される送り速度に見合った電圧増減量ΔＶＳを利用しているので、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮速度は図３の例とは相違する。
【００６７】
次いで、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値がＶ１よりも大きいか否か、つまり、テーブルＴを更に正方向に移動させるために伸縮動作工程をａからｂへと切り替える処理が必要であるか否かを判定する（ステップｂ１２）。
【００６８】
ここで、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値がＶ１よりも大きくステップｂ１２の判定結果が真となった場合には、現在の伸縮動作工程ａの範囲でテーブルＴを更に正方向に移動させることが可能であること、つまり、伸縮動作工程を切り替える必要がないことを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、再びステップｂ４の処理に復帰して前記と同様にしてステップｂ４〜ステップｂ１２の処理操作を繰り返し実行し、伸縮動作工程ａを適用してテーブルＴに正方向の送りを掛ける処理を継続する。
【００６９】
そして、このような処理が繰り返し実行される間にステップｂ７の判定結果が真となった場合には、テーブルＴが当該１ブロックの終点にまで達したことを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、ＮＣ用ＣＰＵ７に対して分配完了信号を送出した後（ステップｂ１９）、ＮＣ用ＣＰＵ７から次の１ブロック分の移動量および移動速度のデータ（Ｐｄ，ｋｄ）が転送されるのを待つ待機状態に入る（ステップｂ１）。
【００７０】
一方、このようにしてステップｂ４〜ステップｂ１２の処理が繰り返し実行される間にステップｂ１２の判定結果が偽となった場合には、伸縮動作工程をａからｂへと切り替えて更にテーブルＴに正方向の送りを掛ける必要があることを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、動作工程記憶フラグＦの値をａからｂに書き替え（ステップｂ１３）、次の処理周期におけるステップｂ４，ステップｂ５の処理を実行した後、ステップｂ６の判定処理を経由して、伸縮動作工程ｂを適用してテーブルＴに正方向の送りを掛けるための処理〔図７参照〕へと移行する。
【００７１】
これに対し、ステップｂ８の判定結果が偽となった場合には、目標位置Ｐｄが現在位置Ｐｎよりも負方向に位置すること、つまり、テーブルＴに対して逆方向の送りを掛ける必要があることを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１をＯＦＦ、かつ、ロックアップ用圧電素子Ｃ２の駆動電圧ＶＣ２をＯＮとする信号をドライバ回路４に送出し（ステップｂ１４）、同時に、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）の値を電圧増減量ΔＶＳだけディクリメントして駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）の値を更新し、送り動作用圧電素子Ｆ１に印加する駆動電圧ＶＦ１を駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ１）の更新値に切り替えるための信号をドライバ回路４に送出すると共に（ステップｂ１５）、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値を電圧増減量ΔＶＳだけインクリメントして駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値を更新し、送り動作用圧電素子Ｆ２に印加する駆動電圧ＶＦ２を駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の更新値に切り替えるための信号をドライバ回路４に送出する（ステップｂ１６）。
【００７２】
従って、上述のように、動作工程記憶フラグＦに記憶された伸縮動作工程がａであって、かつ、テーブルＴに対して負方向の送りを掛ける必要がある状況下においては、図３の伸縮動作工程ａに逆行する処理が行われることになり、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２が伸長すると共に送り動作用圧電素子Ｆ１が収縮してテーブルＴに対して設定移動方向＋Ｘと逆方向の送りが掛けられ、同時に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップ解除の過程が継続されることになる。
【００７３】
なお、テーブルＴに対して逆方向の送りを掛けている場合においては伸縮動作工程ａの逆行処理が開始される前の伸縮動作工程は伸縮動作工程ｂの逆行処理であるから、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップは伸縮動作工程ｂの逆行処理から伸縮動作工程ａの逆行処理への移行時点で既に完了している。また、ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１のＯＦＦに関する制御は、伸縮動作工程ｂの逆行処理から伸縮動作工程ａの逆行処理への移行直後に実行された最初のステップｂ１４の処理で既に開始されているので、このＯＦＦ信号を保持することで、当該伸縮動作工程ａの逆行過程でロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧ＶＣ１は図３に示されるような立ち下がりを見せることになる。但し、この実施形態では電圧増減量の基準値ΔＶＳ０に代えて所望される送り速度に見合った電圧増減量ΔＶＳを利用しているので、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮速度は図３の例とは相違する。
【００７４】
次いで、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値がＶ２よりも小さいか否か、つまり、テーブルＴを更に逆方向に移動させるために伸縮動作工程をａからｇへと切り替える必要があるか否かを判定する（ステップｂ１７）。
【００７５】
ここで、駆動電圧記憶レジスタＲ（ＶＦ２）の値がＶ２よりも小さくステップｂ１７の判定結果が真となった場合には、現在の伸縮動作工程ａを逆行することでテーブルＴを更に逆方向に移動させることが可能であること、つまり、伸縮動作工程を切り替える必要がないことを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、再びステップｂ４の処理に復帰して前記と同様にしてステップｂ４〜ステップｂ８およびステップｂ１４〜ステップｂ１７の処理操作を繰り返し実行し、伸縮動作工程ａを逆行してテーブルＴに逆方向の送りを掛ける処理を継続する。
【００７６】
そして、このような処理が繰り返し実行される間にステップｂ７の判定結果が真となった場合には、テーブルＴが当該１ブロックの終点にまで達したことを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、ＮＣ用ＣＰＵ７に対して分配完了信号を送出した後（ステップｂ１９）、ＮＣ用ＣＰＵ７から次の１ブロック分の移動量および移動速度のデータ（Ｐｄ，ｋｄ）が転送されるのを待つ待機状態に入る（ステップｂ１）。
【００７７】
一方、このようにしてステップｂ４〜ステップｂ８およびステップｂ１４〜ステップｂ１７の処理が繰り返し実行される間にステップｂ１７の判定結果が偽となった場合には、伸縮動作工程をａからｇへと切り替えて更にテーブルＴに逆方向の送りを掛ける必要があることを意味するので、Ｘ軸の軸制御用ＣＰＵ５は、動作工程記憶フラグＦの値をａからｇに書き替え（ステップｂ１８）、次の処理周期におけるステップｂ４，ステップｂ５の処理を実行した後、ステップｂ６の判定処理を経由して、伸縮動作工程ｇを逆行してテーブルＴに逆方向の送りを掛けるための処理〔図１２参照〕へと移行する。
【００７８】
以上、専ら図６を参照して、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がａであってテーブルＴに対して正方向の送りを掛ける必要がある状況下において、伸縮動作工程ａの範囲内で送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を駆動制御することで目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）に記憶されている当該１ブロックの終点までのテーブルＴの送りが完了してステップｂ７の判定結果が真となる場合の処理と、伸縮動作工程ａの範囲内での送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動制御では目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）に記憶されている当該１ブロックの終点までのテーブルＴの送りが完了せず、更に、ステップｂ１３の処理が実行されてステップｂ６の判定結果が偽となって図７の処理に移行して伸縮動作工程ｂの範囲での送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動制御が継続される場合の処理について説明した。
また、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がａであってテーブルＴに対して逆方向の送りを掛ける必要がある状況下において、伸縮動作工程ａを逆行して送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を駆動制御することで目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）に記憶されている当該１ブロックの終点までのテーブルＴの送りが完了してステップｂ７の判定結果が真となる場合の処理と、伸縮動作工程ａの逆行による送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動制御では目標位置記憶レジスタＲ（Ｐｄ）に記憶されている当該１ブロックの終点までのテーブルＴの送りが完了せず、更に、ステップｂ１８の処理が実行されてステップｂ６の判定結果が偽となって図１２の処理に移行して伸縮動作工程ｇを逆行する送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動制御が継続される場合の処理についても説明した。
【００７９】
圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆあるいはｇであった場合においても、全体的な処理の流れについては図６の場合と同様である。
【００８０】
つまり、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｂであった場合には最初に図７の処理、また、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｃであった場合には最初に図８の処理、また、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｄであった場合には最初に図９の処理が実行される。また、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｅであった場合には最初に図１０の処理、また、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｆであった場合には最初に図１１の処理、また、圧電アクチュエータ１の起動時に動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程がｇであった場合には最初に図１２の処理が実行されることになる。
【００８１】
前述した通り、図６〜図１２を通して全体的な処理の流れは同様であり、図６および図３を参照すれば図７〜図１２の処理が意味する内容は明らかであるから、図７〜図１２については詳細な説明を省略する。
【００８２】
以上に述べた通り、この実施形態における実質的な動作工程記憶手段は図６〜図１２に示されるアクチュエータ駆動制御処理によって構成されており、軸制御用ＣＰＵ５が、圧電アクチュエータ１の起動時において動作状況記憶手段である動作工程記憶フラグＦに記憶されている伸縮動作工程の値ａ〜ｇ、つまり、各圧電素子Ｆ１，Ｆ２，Ｃ１，Ｃ２の伸縮状況に基づいて、動作工程記憶手段から当該伸縮状況に対応する伸縮動作工程、つまり、図６〜図１２の処理の何れか１つを選択し、この伸縮動作工程を最初の伸縮動作工程として、現在位置Ｐｎと目標位置Ｐｄとの位置関係に従って、動作工程記憶手段に記憶された一連の伸縮動作工程ａ〜ｇを正逆いずれか一方の指定方向に実行するトレース／バックトレース機能が、圧電アクチュエータ１の直接的な駆動制御手段である軸制御器３に設けられていることになる。
【００８３】
以上、一実施形態として、駆動対象となるテーブルＴを前後に挟むようにして駆動対象の前後に送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２を固着した構成のものについて説明したが、例えば、図１３に示すように、テーブルＴの後方のみに２つの送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２を並列的に取り付けることも可能である。この場合は、テーブルＴがガイドＧに対して巡行して移動する場合にはテーブルＴが移動方向の後方から送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２によって押され、また、これとは逆に、テーブルＴがガイドＧに対し逆行して移動する場合にはテーブルＴが移動方向の前方から送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２によって引かれるようにして送りが掛けられることになる。
【００８４】
また、前述の実施形態ではロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部に固設した構成としたが、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２をガイドＧの側に配備することもできる。例えば、図１４に示されるようにして、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部に延長して摺動子Ｓ１，Ｓ２を設け、ガイドＧの両側に配備したロックアップ用圧電素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの組とロックアップ用圧電素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂの組を同期させてロックアップ制御することにより、所定範囲内でテーブルＴを移動させることが可能である。
【００８５】
これらの実施形態では、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の一端部をテーブルＴに固着し、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部に臨む位置にロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２、あるいは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとロックアップ用圧電素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂを設けるようにしているが、図１５（ａ）の平面図および図１５（ｂ）の側断面図に示すように、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の一端部を送り経路となるガイドＧの両端部の各々固着し、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部に臨む位置に、駆動対象であるテーブルＴの下面両側の駆動力伝達用突条Ｔ１，Ｔ１を内側から固定するロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を取り付けるようにすることもできる。
【００８６】
このような構成を適用した場合には、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２とロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の協調した伸縮動作によって、駆動対象であるテーブルＴのみがガイドＧに沿って移動することになる。この場合も、圧電素子Ｆ１，Ｆ２，Ｃ１，Ｃ２の駆動制御に関しては、図６〜図１２に示したものをそのまま適用することが可能である。
【００８７】
次に、図１６〜図２３に示す実施形態を参照して、図１５（ａ）および図１５（ｂ）で示した圧電アクチュエータ構造を応用した精密ステージの実際的な構成について詳細に説明する。
【００８８】
図１６は本実施形態の精密ステージ１３をテーブル１５の送り方向に沿った垂直面で割って中央部を示した断面図、図１７は精密ステージ１３のテーブル１５を透視して精密ステージ１３を上方から示した平面図、図１８は図１７の矢視Ａ−Ａの周辺を概略で示した断面図、図１９は精密ステージ１３から取り外したテーブル１５を下面側から示した裏面図、図２０は図１７の矢視Ｂ−Ｂで精密ステージ１３の端面形状を示した側面図、図２１は精密ステージ１３の各部の取り付け構造を概略で示した断面図、また、図２２は精密ステージ１３のベース１４を下面側から示した裏面図である。
【００８９】
この精密ステージ１３は、図１６に示すように、略矩形状のベース１４の上にテーブル１５を設置して構成され、ベース１４の内部には、テーブル１５に送りを掛けるための２つの送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２とロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２とが設けられている。
【００９０】
このうち送り動作用圧電素子Ｆ１は、図１７に示されるように、ベース１４上の左端部に固設された略“凸”字型のエンドブロック１８の中央部に穿設された盲穴１９に内嵌された状態で、テーブル１５の送り方向、つまり、図１７の左右方向に沿って取り付けられている。
そして、送り動作用圧電素子Ｆ１の一端部（左端部）が、ボルト２０でエンドブロック１８の端面に固着された固定板２１の内側に鋼球２２およびリテーナ１６を介して予圧状態で押し当てられると共に、送り動作用圧電素子Ｆ１の他端部（右端部）も、盲穴１９の穴底に鋼球２３およびリテーナ１６を介して予圧状態で押し当てられている。
【００９１】
また、エンドブロック１８には、其の両端部を残して、盲穴１９の深さ方向と直行する向きのスリット２４が、ワイヤ放電加工等の手法で形成されている。このスリット２４を形成することにより、エンドブロック１８自体が一種の平行バネとして機能し、其の内部に組み込まれた送り動作用圧電素子Ｆ１の伸縮動作によって、エンドブロック１８の先端部１８ａが図１７中の左右方向に例えば数ミリといった所定範囲内で移動するようになっている。
【００９２】
固定板２１および盲穴１９の穴底に螺合されたセットスクリュー２５は、送り動作用圧電素子Ｆ１の両端部を押して送り動作用圧電素子Ｆ１の予圧状態、言い換えれば、エンドブロック１８の先端部１８ａの位置を調整するための調整ネジである。
【００９３】
エンドブロック１８は両側のボルト１７を介してベース１４上に固定されているが、ベース１４の上面とエンドブロック１８の下面とが直に接触するのはボルト１７による固定部の周辺のみであり、エンドブロック１８の先端部１８ａの下面とベース１４の上面との間には、図１６に示されるようにして所定量のニガシが形成されているので、エンドブロック１８の先端部１８ａの移動動作は滑らかである。
【００９４】
更に、エンドブロック１８の先端部１８ａには、テーブル１５の送り方向、つまり、図１７中の左右方向に伸びる延長部材２６が固着され、この延長部材２６の先端部に、テーブル１５の送り方向と直行する向きでロックアップ用圧電素子Ｃ１が取り付けられている。
【００９５】
また、延長部材２６の先端部の両側には、片側２組の板バネ２７，２７を介して押圧ブロック２８，２８が取り付けられ、これらの押圧ブロック２８，２８の中央部に両端部を当接させたロックアップ用圧電素子Ｃ１の伸縮動作によって、延長部材２６の先端部両側に位置する押圧ブロック２８，２８が相互に接離するかたちで移動する。
【００９６】
つまり、ロックアップ用圧電素子Ｃ１を伸長させたロックアップ状態では両側の押圧ブロック２８，２８がロックアップ用圧電素子Ｃ１の両端部で押されて相互に離間する方向で外側に移動し、また、これとは逆に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１を収縮させたロックアップ解除状態では、両側の押圧ブロック２８，２８が板バネ２７，２７の復帰力に従って、相互に接近する方向で内側に移動することになる。
【００９７】
ベース１４上の右端部に固設されたエンドブロック１８、および、送り動作用圧電素子Ｆ２やロックアップ用圧電素子Ｃ２等の周辺構造も上記と同様であり、前述したエンドブロック１８や送り動作用圧電素子Ｆ１およびロックアップ用圧電素子Ｃ１等に対して、ベース１４上で左右対称になるように取り付けられている。
【００９８】
そして、図１７および図１８に示されるように、ベース１４の上面の両側には、テーブル１５の送り方向に沿った外側ガイドレール２９，２９が複数のボルト３０を併用して固着される一方、テーブル１５の下面の両側には、同じくテーブル１５の送り方向に沿った内側ガイドレール３１，３１が、複数のボルト３２を併用して固着されている。
【００９９】
また、外側ガイドレール２９と内側ガイドレール３１との対向面、つまり、外側ガイドレール２９の内側と内側ガイドレール３１の外側には、図１８に示されるようなＶ溝が刻設され、このＶ溝の間に内装されたベアリング３３を介して、テーブル１５側の内側ガイドレール３１，３１がベース１４側の外側ガイドレール２９，２９に対して移動自在に嵌合している。テーブル１５の移動方向は図１８中では紙面に直交する方向、また、図１７中では左右方向である。
【０１００】
但し、ベース１４に対するテーブル１５の移動ストロークは、図２１，図２２および図１９に示されるように、ベース１４の裏面側から螺合されてベース１４上に突出するボルト３７と、このボルト３７の先端に余裕を以って嵌合するテーブル１５裏面の長穴状の溝３８との係合関係によって規制されるので、テーブル１５が不用意にベース１４から抜け落ちる心配はない。
【０１０１】
ここで、外側ガイドレール２９，２９はベース１４側の送り方向規制用突条を構成する部材であり、また、内側ガイドレール３１，３１はテーブル１５側の送り方向規制用突条を構成する部材である。
【０１０２】
そして、更に、テーブル１５の下面側には、テーブル１５の送り方向に沿った２本の駆動力伝達用突条３４，３４が、ガイドレール３１，３１の内側に僅かにオフセットした状態で固着されている。駆動力伝達用突条３４，３４はテーブル１５とは別に加工されたレール状の部材であり、図１９あるいは図２１に示されるように、複数のボルト３５を併用してテーブル１５の下面側に固着されている。
【０１０３】
この駆動力伝達用突条３４，３４と前述した押圧ブロック２８，２８との係合関係は、図１７や図１８に示される通りのもので、ロックアップ用圧電素子Ｃ２（Ｃ１）が伸長してロックアップ状態となった際に各々の押圧ブロック２８，２８がロックアップ用圧電素子Ｃ２（Ｃ１）の両端部で外側に押され、各々の押圧ブロック２８，２８の外側面に形成された座ぐり部分に嵌合した鋼球３６，３６を駆動力伝達用突条３４，３４の内側面に圧接させてロックアップ用圧電素子Ｃ２（Ｃ１）を駆動力伝達用突条３４，３４（テーブル１５）に固定する一方、これとは逆に、ロックアップ用圧電素子Ｃ２（Ｃ１）が収縮してロックアップ解除状態となった際には、板バネ２７の復帰力により各々の押圧ブロック２８，２８が相互に接近する方向に移動して、各々の押圧ブロック２８，２８の座ぐり部分に嵌合した鋼球３６，３６が駆動力伝達用突条３４，３４の内側面と押圧ブロック２８，２８との間で遊嵌状態となって、ロックアップ用圧電素子Ｃ２（Ｃ１）と駆動力伝達用突条３４，３４（テーブル１５）との固定が解除されるようになっている。
【０１０４】
この実施形態では、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮動作をエンドブロック１８の先端部１８ａならびに延長部材２６を介してロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２に伝達するようにしているが、全体として見れば、エンドブロック１８の先端部１８ａおよび延長部材２６は送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮動作と共に移動する伸縮要素の一部であるから、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の一端部がベース１４の両端部の各々に固着され、また、送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の他端部にロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２が設けられていると見ても機能上の差し支えはない。
【０１０５】
従って、この実施形態におけるテーブル１５の送り機能は実質的に図１５（ａ）および図１５（ｂ）で示した圧電アクチュエータの構造と同一であり、圧電素子Ｆ１，Ｆ２，Ｃ１，Ｃ２の駆動制御に関しても、図６〜図１２に示したものをそのまま適用することが可能である。
【０１０６】
つまり、図３中の伸縮動作工程ａは、本実施形態においては、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させると共に送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップを開始し、ロックアップが完了するまでの工程、
【０１０７】
伸縮動作工程ｂは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップの解除を開始し、ロックアップの解除が完了するまでの工程、
【０１０８】
伸縮動作工程ｃは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップの解除状態を維持し、次の送り動作に備えて送り動作用圧電素子Ｆ２を伸長させる工程、
【０１０９】
伸縮動作工程ｄは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ２のロックアップを開始し、ロックアップが完了するまでの工程、
【０１１０】
伸縮動作工程ｅは、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２を共にロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させると共に送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛ける工程、
【０１１１】
伸縮動作工程ｆは、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させると共に送り動作用圧電素子Ｆ１を伸長させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップの解除を開始し、ロックアップの解除が完了するまでの工程、
【０１１２】
伸縮動作工程ｇは、ロックアップ用圧電素子Ｃ２をロックアップした状態で送り動作用圧電素子Ｆ２を収縮させてテーブル１５に図１７中で右に向かう方向の送りを掛けながら、ロックアップ用圧電素子Ｃ１のロックアップの解除状態を維持し、次の送り動作に備えて送り動作用圧電素子Ｆ１を収縮させる工程となる。
【０１１３】
このように、図１（ａ）に示した圧電アクチュエータ１の駆動制御に適用した駆動アルゴリズムを図１５の圧電アクチュエータや図１６〜図２２に詳細を示した本実施形態の精密ステージ１３に対してそのまま適用することが可能である。
【０１１４】
本実施形態の精密ステージ１３は、テーブル１５の送りに必要とされる送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の全てをベース１４の側に配備してテーブル１５のみを移動させる構成としたので、テーブル１５の側には電気的な結線を必要とする電気部品は一切なく、移動するテーブルの側に電気部品を実装した構成において問題となる電力供給線や信号線の屈曲あるいは捩れ等に起因するテーブルの拘束状態の変化に伴う負荷変動も全くない。このため、移動速度および駆動トルクの面で極めて安定したテーブル送りが可能であり、電力供給線や信号線等の断線の問題も解消される。
【０１１５】
また、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の押圧力によって保持されて送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２の伸縮による駆動力をテーブル１５に伝達する駆動力伝達用突条３４，３４は、送り方向規制用突条として機能する外側ガイドレール２９，２９や内側ガイドレール３１，３１とは独立して個別に設けられているので、仮に、ロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２で押圧される鋼球３６，３６が頻繁に駆動力伝達用突条３４，３４に衝接することで駆動力伝達用突条３４，３４に経年変化等の問題が生じた場合であっても、テーブル１５の送りにガタや振らつきが生じることはなく、装置の初期精度を長期間に亘って安定的に保持することができる。
【０１１６】
更に、送り方向規制用突条として機能する内側ガイドレール３１，３１および外側ガイドレール２９，２９と駆動力伝達用突条３４，３４とが、図１８に示されるように、同一平面内で内外に並列して配備されているので、装置全体のコンパクト化、特に、上下方向での扁平化が容易である。
また、テーブル１５の送りに必要とされる駆動力を伝達する鋼球３６，３６と駆動力伝達用突条３４，３４との当接部が、テーブル１５とベース１４との摺接部、つまり、実質的な移動方向規制手段および送り抵抗となるベアリング３３の配設位置と実質的に同一平面上に位置することから、テーブル１５に駆動力を与える際に生じる可能性のあるテーブルのピッチング現象も確実に防止することができ、急激な加減速制御等も安定的に実現することが可能である。（テーブルの支えと駆動力の受容部とが同一平面上にない場合にはテーブルの支えを支点として駆動力が回転モーメントとして作用するためにピッチングやバタツキの発生の可能性がある。）
【０１１７】
既に述べた通り、送り動作用圧電素子Ｆ１およびロックアップ用圧電素子Ｃ１と送り動作用圧電素子Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ２との取り付け位置の対応関係はテーブル１４上において完全な対称構造となっているので、最初に図１を参照して述べた実施形態の場合と同様、テーブル１５が図１７中の左右いずれの方向に移動する場合であっても、その移動方向とは関わりなく、常に一定の動作条件でテーブル１５に送りを掛けることができる。
【０１１８】
送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２やロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２がテーブルＴやテーブル１５の幅を越えて送り経路の外側に食み出すことがなく装置全体のコンパクト化が容易である点、駆動対象の送りに必要とされる送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子の数が各々２つでよく、多数の送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子を並列的に使用して送り動作やロックアップ動作を達成していた従来型の圧電アクチュエータや精密ステージに比べて圧電素子の調整や協調制御が容易となる点、また、装置のコンパクト化が容易となる点については、全ての実施形態に共通する作用効果である。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明の圧電アクチュエータは、ロックアップ用圧電素子の少なくとも何れか一方をロックアップさせた状態で当該ロックアップ用圧電素子に対応する側の送り動作用圧電素子を伸縮させて送り経路上の設定移動方向と同一の向きに駆動対象を移動させると共に、双方のロックアップ用圧電素子をロックアップさせた状況下においても２つの送り動作用圧電素子を協調的に伸縮させて送り経路上の設定移動方向と同一の向きに駆動対象を移動させるようにしたので、ロックアップ用圧電素子のロックアップ動作の切り替えの瞬間および其の前後においても駆動対象に対して連続的にスムーズな送りを掛け続けることができ、また、少なくとも何れか一方のロックアップ用圧電素子は必ずロックアップ状態に保持されるので、不用意な滑りを発生させることなく駆動対象に的確な送りを掛けることができる。
しかも、送り動作用圧電素子を駆動対象と一体的に移動させる構成を適用することにより、超精密な送り動作が可能である反面、圧電素子１つ分の伸縮ストロークによる制限を受けて長い移動距離を対象とした送り動作が困難であった圧電素子を利用しているにも関わらず、超精密な送り動作と長い移動距離を対象とした送り動作とを同時に実現することができるようになった。
更に、２つの送り動作用圧電素子を駆動対象の送り経路に沿って配備し、同時に、各ロックアップ用圧電素子も送り動作用圧電素子の端部に臨む位置に配備するようにしているので、これらの送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子が駆動対象の幅を越えて送り経路の外側に食み出すことはなく、装置全体のコンパクト化を容易に達成することができる。
そして、駆動対象の送りに必要とされる送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子の数は各々２つ、合わせても４つであり、其の各々が送り動作やロックアップ動作を実現するために独立的に動作するので、多数の送り動作用圧電素子とロックアップ用圧電素子を並列的に使用して送り動作やロックアップ動作を達成していた従来型の圧電アクチュエータに比べ、圧電素子の調整や協調制御が容易であり、また、装置のコンパクト化も容易に達成され得る。
【０１２０】
また、２つの送り動作用圧電素子を、駆動対象を挟むようにして駆動対象の前後に固着して取り付けることにより、駆動対象が送り経路に対し巡行して移動する場合、および、駆動対象が送り経路に対して逆行して移動する場合の何れの場合であっても、駆動対象の移動方向とは関わりなく、常に一定の動作条件で駆動対象に送りを掛けることができるようになった。
【０１２１】
更に、ロックアップ用圧電素子を各送り動作用圧電素子の他端部に固設して送り動作用圧電素子および駆動対象と一体的に移動させる構成とした場合には、送り経路の長さが長大な場合であっても、其の全長に亘って駆動対象を移動させることができる。
【０１２２】
一方、２つの送り動作用圧電素子の一端部を送り経路の両端部の各々固着すると共に各送り動作用圧電素子の他端部に臨む位置にロックアップ用圧電素子を配備して駆動対象を接離可能に固定する構成を適用した場合では、実質的な移動部材が、送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子を備えない駆動対象それ自体のみとなるため、駆動対象が送り経路に沿って移動した場合であっても、其の変位によって送り動作用圧電素子やロックアップ用圧電素子の電力供給線が屈曲したり捩れたりすることがなく、駆動対象の送りに要する負荷の変動が解消されるので、送り速度および駆動トルクの面で、より安定した送り動作を達成することが可能であり、また、電力供給線の断線も防止される。
【０１２３】
そして、圧電アクチュエータの駆動制御手段には、２つの送り動作用圧電素子およびロックアップ用圧電素子の伸縮動作工程をシーケンシャルに記憶した動作工程記憶手段と、現時点における各圧電素子の伸縮状況を記憶する動作状況記憶手段とを併設し、アクチュエータの起動時に動作状況記憶手段に記憶されている各圧電素子の伸縮状況に基づいて動作工程記憶手段から当該伸縮状況に対応する伸縮動作工程を選択し、この伸縮動作工程を最初の伸縮動作工程として、動作工程記憶手段に記憶された一連の伸縮動作工程を正逆いずれか一方の指定方向に実行するトレース／バックトレース機能を配備するようにしているので、一時停止後の巡行動作や逆行動作についても、通常のサーボモータを利用した従来型の送り用アクチュエータと同等に、自由に圧電アクチュエータを駆動制御することができる。
【０１２４】
更に、本発明の精密ステージは、ロックアップ用圧電素子によって押圧されるテーブル下面の駆動力伝達用突条がテーブルの送り方向を規制する送り方向規制用突条と独立して個別に設けられているため、送り方向規制用突条の初期精度が長期間に亘って安定的に保持されて装置の精度と耐久性が向上し、同時に、装置全体のコンパクト化、特に、扁平化が容易となるといった固有の効果があり、しかも、テーブルの送りに必要とされる駆動力を伝達する駆動力伝達用突条が、テーブルを支えて移動方向を規制する送り方向規制用突条と実質的に同一平面上に位置することから、テーブルに駆動力を与える際に生じる可能性のあるテーブルのピッチング現象も確実に防止することができ、急激な加減速制御等も安定的に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は本発明を適用した一実施形態の圧電アクチュエータの構成を模式化して示した動作原理図である。
【図２】圧電アクチュエータを利用して構成される３軸型のテーブル送り機構の駆動制御に用いられるＮＣ装置と軸制御器の構成の概略について示した機能ブロック図である。
【図３】テーブルＴを巡行させる際の送り動作用圧電素子Ｆ１，Ｆ２およびロックアップ用圧電素子Ｃ１，Ｃ２の駆動制御の一例を示したタイミングチャートである。
【図４】図３の一部を拡大して示した拡大図である。
【図５】ＮＣ装置のＮＣ用ＣＰＵによって実行される移動量分配処理の概略を示したフローチャートである。
【図６】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートである。
【図７】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートの続きである。
【図８】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートの続きである。
【図９】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートの続きである。
【図１０】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートの続きである。
【図１１】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートの続きである。
【図１２】軸制御器の軸制御用ＣＰＵによって実行されるアクチュエータ駆動制御処理（実質的な動作工程記憶手段）の詳細について示したフローチャートの続きである。
【図１３】他の一実施形態の圧電アクチュエータの構成を模式化して示した動作原理図である。
【図１４】更に他の一実施形態の圧電アクチュエータの構成を模式化して示した動作原理図である。
【図１５】更に別の一実施形態の圧電アクチュエータの構成を模式化して示した動作原理図であり、図１５（ａ）では構成の概略を平面図で示し、また、図１５（ｂ）では構成の概略を側断面図で示している。
【図１６】図１５（ａ）および図１５（ｂ）で示した圧電アクチュエータ構造を適用して製作された一実施形態の精密ステージをテーブルの送り方向に沿った垂直面で割って中央部を示した断面図である。
【図１７】同実施形態の精密ステージのテーブルを透視して上方から示した平面図である。
【図１８】図１７の矢視Ａ−Ａの周辺を概略で示した断面図である。
【図１９】同実施形態の精密ステージから取り外したテーブルを下面側から示した裏面図である。
【図２０】図１７の矢視Ｂ−Ｂで精密ステージの端面形状を示した側面図である。
【図２１】同実施形態の精密ステージ各部の取り付け構造を示した断面図である。
【図２２】同実施形態の精密ステージのベースを下面側から示した裏面図である。
【符号の説明】
１  圧電アクチュエータ
２  ＮＣ装置
３  軸制御器（駆動制御手段）
４  ドライバ回路
５  軸制御用ＣＰＵ
６  現在位置検出器
７  ＮＣ用ＣＰＵ
８  ＲＯＭ
９  不揮発性メモリ
１０  ＲＡＭ
１１  表示装置付手動データ入力装置
１２  入出力インターフェイス
１３  精密ステージ
１４  ベース
１５  テーブル
１６  リテーナ
１７  ボルト
１８  エンドブロック
１８ａ  エンドブロックの先端部
１９  盲穴
２０  ボルト
２１  固定板
２２，２３  鋼球
２４  スリット
２５  セットスクリュー
２６  延長部材
２７  板バネ
２８  押圧ブロック
２９  外側ガイドレール（ベース側の送り方向規制用突条）
３０  ボルト
３１  内側ガイドレール（テーブル側の送り方向規制用突条）
３２  ボルト
３３  ベアリング
３４  駆動力伝達用突条
３５  ボルト
３６  鋼球
３７  ボルト
３８  長穴状の溝
Ｔ  テーブル（駆動対象）
Ｇ  ガイド（送り経路）
Ｆ１，Ｆ２  送り動作用圧電素子
Ｃ１，Ｃ２  ロックアップ用圧電素子
ａ〜ｇ  伸縮動作工程
ＶＦ１  送り動作用圧電素子Ｆ１の駆動電圧
ＶＦ２  送り動作用圧電素子Ｆ２の駆動電圧
ＶＣ１  ロックアップ用圧電素子Ｃ１の駆動電圧
ＶＣ２  ロックアップ用圧電素子Ｃ２の駆動電圧
Ｆ  動作工程記憶フラグ（動作状況記憶手段）
【図１】
2004153981.tif 000003
【図２】
2004153981.tif 000004
【図３】
2004153981.tif 000005
【図４】
2004153981.tif 000006
【図５】
2004153981.tif 000007
【図６】
2004153981.tif 000008
【図７】
2004153981.tif 000009
【図８】
2004153981.tif 000010
【図９】
2004153981.tif 000011
【図１０】
2004153981.tif 000012
【図１１】
2004153981.tif 000013
【図１２】
2004153981.tif 000014
【図１３】
2004153981.tif 000015
【図１４】
2004153981.tif 000016
【図１５】
2004153981.tif 000017
【図１６】
2004153981.tif 000018
【図１７】
2004153981.tif 000019
【図１８】
2004153981.tif 000020
【図１９】
2004153981.tif 000021
【図２０】
2004153981.tif 000022
【図２１】
2004153981.tif 000023
【図２２】
2004153981.tif 000024