[发明专利]传动装置及其驱动方法，以及使用传动装置的小型机床

说明书

本发明涉及一种既节能又省空间的传动装置，也涉及一种可在最优环境下驱动传动装置的传动装置驱动方法，同时涉及通过程序使计算机实现驱动方法的计算机可读的记录介质，程序记录在记录介质中，本发明还涉及一种使用此传动装置的小型机床。

目前，有多种传动装置广泛应用于各种工业领域。近年来，由于节约能源及节省空间的需要，迫切需要一种节能的小型传动装置。

节能的小型传动装置，即所谓的微型驱动器。这种微型传动装置是这样制造的：对冲压成形的外轨的内侧进行超精磨，以提供一个表面，在此表面上滚珠可移动及旋转，同时，对其内部的滑轮(block)进行混合加工的滚珠循环加工，并对滚珠螺母进行滚珠循环加工，按上述方法生产的微型传动装置的高度约为20mm。

采用普通类型的滚珠丝杠的传动装置包括上述微型传动装置，必需一个伺服电机要减小传动装置，就必需减小伺服电机。目前，直径约为20mm的小型伺服电机是可以买到的。

另外，还有各种类型的微型传动装置，它们是微型机械从相关范围中得到高度关注的重要装置。驱动微型传动装置有多种原理，包括静电法、压电元件法，状态存储合金法以及热膨胀法。一般来说，一个微型传动装置的大小在10μm到大约1mm之间。

近年来，作为一种减小运动机构的装置，已提出了一种采用尺蠖(inch-worm)系统的传动装置。图18表示基于尺蠖系统的传动装置的上表面。此图中，参考数字802表示导轨。在两个导轨802，802之间一个H状的可移动部分803。此可移动部分803包括两个夹持器831和832，它们分别垂直于两个导轨802，802。并且夹持器的833部分与导轨802，802平行，压电元件834至836分别嵌入夹持器部分831至833。基于PIT的压电陶瓷片用作压电元件834至836。每个夹持器部分831至833的侧壁很薄，其原因是侧壁之间的空间能随压电元件的扩张而扩大，平台804附着在可移动体803的上部分。

当给压电元件835加上电压时，由于压电作用的原因，压电元件835扩张，当压电元件835扩张，夹持器部分832就扩大，并固定于导轨802，802之间。在此状态下，压电元件836就加上了电压，从而，压电元件836扩张，夹持器部分833扩大，当夹持器部分833扩大，则夹持器部分831就与压电元件834一起移动。然后，压电元件834就加上电压并使夹持器部分83扩大，由此特性，使夹持器部分831固定于导轨802，802之间。

随后，当停止给压件元件835加压时，压电元件835就缩小到原来的大小，这样，夹持器部分832产生的紧固就消失。接下来，停止给压电元件836加压，压电压元件836就收缩到原来的大小，并且夹持器部分833也缩小，随着夹持器部分833的收缩，夹持器部分832就移动。在此基于尺蠖系统的传动装置中，平台804就通过连续执行上述过程而移动。

上面描述了各种传动装置的例子，但是，每种传动装置都有下面描述的一些问题。首先，在基于滚球丝杠系统上的普通类型的传动装置，必需有滚球的循环，由于这种结构的要求，就使得其大小的减小有一个极限，并且由于使用了伺服电机，就使功率消耗很大，同时，这种微型传动装置太小以至装卸相当困难，实际上，就不能满足一般工业需求。

可见，与基于滚珠丝杠系统的传动装置相比，以尺蠖系统为基准的普通类型的传动装置800就更小些。然而，由于使用了三片压电元件，进一步缩小其大小就不可能了，并且驱动此传动装置800的方法也很复杂。

本发明的一个目的是获取一个小型、节能、操作简单的传动装置。另一个目的是给得一种传动装置驱动方法，此方法可以在最优状态下驱动上述传动装置，同时获取一种带有程序的计算机可读的记录介质，记录在介质中的程序可以使计算机执行传动装置驱动方法，还有一个目的是获取一个使用传动装置的小型机床。

要达到以上目的，根据本发明，传动装置包含一个第一移位单元，此单元可通过移位固定或改变其对于导轨的位置；还包含一个第二移位单元，此单元与第一移位单元相连，并至少在不同于第一移位单元移位的方向上移位；还包含一个夹持器，此夹持器以一个小于第一移位单元的固定力将第二移位单元支撑在导轨上，并随第二移位单元的移位而移动。