【手続補正書】
【提出日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形の一部に曲面座形状の気体受面を有し、出力に用いられる出力可動子と、
前後面に曲面形状を有する傘状可動子であって、出力可動子の曲面座形状に対応する曲面形状を前面に有する傘状の薄板で構成され中央に貫通穴を有する複数の傘状可動子と、
筒状案内内壁の底面の一部に傘状可動子の後面の曲面形状に対応する曲面座形状の気体受壁を有し、出力可動子の気体受面との間に複数の傘状可動子を移動軸方向に直列に整列配置して案内する案内部と、
案内部の気体受壁に開口して傘状可動子に向かって駆動気体圧を有する気体を供給する気体供給路であって、複数の傘状可動子のそれぞれの中央貫通穴を通って、隣接する傘状可動子の間の隙間にそれぞれ気体を供給し、さらに出力可動子の気体受面に気体を供給する第１気体供給路と、
複数の傘状可動子の前後における各隙間の気体を圧縮しつつ、出力可動子を案内部の気体受壁に向かって押し付ける押付気体圧を有する気体を供給する第２気体供給路と、
駆動気体圧と押付気体圧とをそれぞれ制御し、押付力と釣り合わせつつ各隙間の隙間量を調整して出力用の可動子を微小移動させる制御部と、
を備えることを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の気体制御アクチュエータにおいて、
案内部は、出力可動子の曲面座形状の頂点部と、各傘状可動子の両端部の各曲面形状の頂点部と、案内部の曲面座形状の頂点部とを、移動軸に沿って整列配置することを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の気体制御アクチュエータにおいて、
各傘状可動子の前後面の曲面形状は、いずれも同一の曲面関数で表される曲面形状であることを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の気体制御アクチュエータにおいて、
さらに、各傘状可動子の曲面形状と、出力可動子の曲面座形状と、案内部の曲面座形状とは、同一の曲面関数で表される曲面形状であることを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【請求項５】
請求項３に記載の気体制御アクチュエータにおいて、
曲面形状は、移動軸に対して任意の傾斜角を有する円錐又は多角錐であり、傾斜角に応じて、隙間の変化量に対し軸方向の変化量が増幅されることを特徴とする気体制御アクチュエータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る気体制御アクチュエータは、外形の一部に曲面座形状の気体受面を有し、出力に用いられる出力可動子と、前後面に曲面形状を有する傘状可動子であって、出力可動子の曲面座形状に対応する曲面形状を前面に有する傘状の薄板で構成され中央に貫通穴を有する複数の傘状可動子と、筒状案内内壁の底面の一部に傘状可動子の後面の曲面形状に対応する曲面座形状の気体受壁を有し、出力可動子の気体受面との間に複数の傘状可動子を移動軸方向に直列に整列配置して案内する案内部と、案内部の気体受壁に開口して傘状可動子に向かって駆動気体圧を有する気体を供給する気体供給路であって、複数の傘状可動子のそれぞれの中央貫通穴を通って、隣接する傘状可動子の間の隙間にそれぞれ気体を供給し、さらに出力可動子の気体受面に気体を供給する第１気体供給路と、複数の傘状可動子の前後における各隙間の気体を圧縮しつつ、出力可動子を案内部の気体受壁に向かって押し付ける押付気体圧を有する気体を供給する第２気体供給路と、駆動気体圧と押付気体圧とをそれぞれ制御し、押付力と釣り合わせつつ各隙間の隙間量を調整して出力用の可動子を微小移動させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、傘状可動子が、案内部によって移動軸方向に直列に複数整列配置されるので、複数の気体軸受が軸方向に直列に配置される。したがって、出力可動子の移動量は、１つの隙間による微小移動量に、隙間の数を乗じた大きさになる。上記の例で、１つの隙間について数１０μｍ程度の範囲で、ｎｍオーダーの精度により微小移動させるものとして、隙間の数を１０とすれば、数１００μｍ程度の範囲で、１０ｎｍオーダーの精度により微小移動させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、気体制御アクチュエータ１０は、制御部５８を有する。制御部５８は、図示されていない気体源からの元気体圧の気体を所定の制御気体圧に調整し、第１気体供給路４０及び第２気体供給路５０に供給する機能を有する。第１気体供給路４０には、傘状可動子２０と出力可動子１２を移動軸１１方向に移動駆動させるための駆動気体圧Ｐ1が供給され、第２気体供給路５０には、複数の傘状可動子２０の前後における各隙間の気体を圧縮しつつ、出力可動子１２を案内部１６の曲面座１８に向かって押し付ける押付気体圧Ｐ2が供給される。駆動気体圧Ｐ1及び押付気体圧Ｐ2の大きさは、出力可動子１２に要求される移動量ΔＸの大きさによる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
例えば、上記の例のように、気体軸受の隙間を約１０μｍとして、これを１μｍ変化させるにはおよそ１０Ｎの力を要する構造を有するものとし、複数の傘状可動子２０の前後における各隙間が全て同等の特性として、その隙間の総数を１０とし、ΔＸに対応する隙間全移動量を１０μｍとすれば、各隙間移動量は１μｍとなるので、Ｐ1、Ｐ2にそれぞれ対応する力の差分＝１０Ｎとなる。このように、制御部５８は、軸方向移動量ΔＸを指令量とし、これに対応する必要な力を求め、これに応じて駆動気体圧Ｐ1及び押付気体圧Ｐ2を生成して、第１気体供給路４０及び第２気体供給路５０に供給する機能を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
なお、必要な力が求まるとき、Ｐ1又はＰ2を一定とし、他方を変化させるように調整してもよく、Ｐ1及びＰ2の双方を予め定められた関係の下で変化させてもよい。また、出力可動子１２又はその先の移動対象物の実際変位量を図示されていないセンサで検出し、制御部５８へ戻し、指令量ΔＸと比較するフィードバック制御を行うものとしてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３は、隣接する２つの傘状可動子２０の配置状態を示す図である。このように、傘状可動子２０の円錐状薄板２２は、移動軸１１に対し傾斜角αの傾斜を有する円錐形状である。そして、隣接する２つの傘状可動子２０は、隣接する円錐状薄板２２の間の隙間Δｓを保って配置される。この隙間Δｓは、気体軸受の隙間に相当するもので、上記のように駆動気体圧Ｐ1による力及び押付気体圧Ｐ2による力の差分で定まるものである。例えば上記の例ではΔｓ＝１０μｍ（初期値）である。この状態から上記力の差分がさらに１０Ｎ変化すると、Δｓは、１μｍ変化することになる。そして図３から理解できるように、Δｓと、移動軸方向に測った隙間Δｘとの間には、Δｘ＝Δｓ／ｓｉｎαの関係がある。いまα＝３０度として、Δｘ＝２Δｓとなる。つまり、隣接する傘状可動子２０の気体軸受隙間Δｓの変化は、２倍に増幅されて、移動軸１１方向の傘状可動子２０の移動量Δｘとなる。換言すれば、Δｓが１μｍ変化すれば、Δｘは２μｍ変化する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
第２気体供給路５０は、出力可動子１２の肩の部分に押付気体圧Ｐ2を有する気体を供給する機能を有する気体流路である。押付気体圧Ｐ2とは、複数の傘状可動子２０の前後における各隙間の気体を圧縮しつつ、出力可動子１２を案内部１６の気体受壁である曲面座１８に向かって押し付けるための気体圧である。上記のように、傘状可動子２０の前後における各隙間には第１気体供給路４０により駆動気体圧Ｐ1が供給されるので、（Ｐ1−Ｐ2）によって各隙間の大きさΔｓが制御されることになる。押付気体圧Ｐ2による押付力Ｆは、出力可動子１２の肩部の押付気体圧Ｐ2を受ける面積、すなわち肩部の押付気体圧Ｐ2を受ける部分の外径、内径をそれぞれＤ，ｄとすれば、Ｆ＝Ｐ2×（Ｄ2−ｄ2）π／４で与えられる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
次に、出力可動子１２の先端の移動量ΔＸが指令量として制御部５８に与えられ、制御部５８はこの指令量に基づいて、駆動気体圧Ｐ1又は押付気体圧Ｐ2を変化させる制御を行う。例えばΔＸ＝２６μｍ、つまり出力可動子１２は、３９０μｍの初期状態からさらに移動軸１１に沿って、先端側方向に２６μｍ移動するように指令がされたとする。この場合、先ほどの１３個の隙間及び傾斜角３０度の増幅率２を用いて、１つの隙間当たりの移動量、つまり隙間変化量を求めると、２６／（１３×２）＝１μｍとなる。この１μｍの隙間変化量に対応する気体圧の制御量は、上記の例における「０．２０−０．４０ＭＰａの変化で、隙間変化が１０−２０μｍ」、すなわち１０μｍ／０．２０ＭＰａを用いると、０．０２ＭｐａだけＰ1またはＰ2を変化させればよい。したがって、押付気体圧Ｐ2を０．４Ｍｐａのままとすれば、駆動気体圧Ｐ1を０．３２ＭＰａに制御する。もちろん、駆動気体圧Ｐ1を０．３ＭＰａのまま、押付気体圧Ｐ2を変化させてもよく、あるいは、駆動気体圧Ｐ1と押付気体圧Ｐ2の双方を変化させてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
このようにして、駆動気体圧Ｐ1又は押付気体圧Ｐ2について変化制御が行われると、これに応じ、各傘状可動子２０の前後の隙間は、上記の例でそれぞれ１μｍ隙間量を増加させる。したがって、出力可動子１２の先端の移動量は、２６μｍ増加する。