JPH0423109A - フィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメント装置 - Google Patents
フィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメント装置Info
- Publication number
- JPH0423109A JPH0423109A JP2128959A JP12895990A JPH0423109A JP H0423109 A JPH0423109 A JP H0423109A JP 2128959 A JP2128959 A JP 2128959A JP 12895990 A JP12895990 A JP 12895990A JP H0423109 A JPH0423109 A JP H0423109A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- displacement
- voltage
- differential transformer
- microalignment
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、ミクロン、ナノメータオーダで位置決めす
るフィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメン
ト装置に関する。
るフィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメン
ト装置に関する。
［従来の技術］
従来ミクロン、ナノメータオーダで位置決めを行う場合
には、圧電素子を用いることが多かった能は得られても
、位置決めが非常に困難であった。又電圧と変位の関係
で、一定電圧を印加した後徐々に変位し、安定しないと
いうドリフトの問題があり、実用的適用が難しかった。
には、圧電素子を用いることが多かった能は得られても
、位置決めが非常に困難であった。又電圧と変位の関係
で、一定電圧を印加した後徐々に変位し、安定しないと
いうドリフトの問題があり、実用的適用が難しかった。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、上記従来技術のヒステリシスとドリフトの問
題を解決し、かつ比較的大変位の圧電アクチュエータに
おいても、その実用性を大きく前進させることを狙いと
する。
題を解決し、かつ比較的大変位の圧電アクチュエータに
おいても、その実用性を大きく前進させることを狙いと
する。
（１）従来の圧電素子を用いて、微小変位を行わせよう
とした場合、第１図に示すように、電圧と変位との間に
ヒステリシスがあり、かつそのヒステリシスカーブも加
える電圧により異なっており、所定の変位を得ることは
非常に困難であった。
とした場合、第１図に示すように、電圧と変位との間に
ヒステリシスがあり、かつそのヒステリシスカーブも加
える電圧により異なっており、所定の変位を得ることは
非常に困難であった。
このため実用的には、ヒステリシスが非常に小さい素子
を選んで微小変位範囲内でしか使えなかったため動きの
分解能に優れているものの、使いづらく余り用いられて
いなかった。
を選んで微小変位範囲内でしか使えなかったため動きの
分解能に優れているものの、使いづらく余り用いられて
いなかった。
（２）又一定の電圧（Ｖ ）を与えて時間的変動を調べ
ると、第２図に示すように、サブミクロンオーダで変位
が変動し、動きの分解能がナノメータオーダであっても
、長時間安定した位置決めを要する場合には、使えず、
これが圧電素子利用の大きなネックとなっていた。
ると、第２図に示すように、サブミクロンオーダで変位
が変動し、動きの分解能がナノメータオーダであっても
、長時間安定した位置決めを要する場合には、使えず、
これが圧電素子利用の大きなネックとなっていた。
［課題を解決するための手段］
第３図は、本発明の詳細な説明した図である。
第３図は、圧電素子１、差動トランス２、台座３、基準
チャック４、位置決め対象物５、圧電素子の伸縮方向６
、位置決めの方向７、基準端８及び差動トランス２の可
動コアに連結したピン２０よりなり、台座３に圧電素子
１を取り付け、その他端に位置決め対象物５を取り付け
る基準チャック４を設置すると共に圧電素子１の伸縮方
向６と同一方向並列に差動トランス２の様な変位計をピ
ン２０が前記基準チャック４に連結すように設置し、指
令した変位に常に動くように、差動トランス２の様な変
位計の出力を指令側にフィードバックし制御する方式を
採用した。
チャック４、位置決め対象物５、圧電素子の伸縮方向６
、位置決めの方向７、基準端８及び差動トランス２の可
動コアに連結したピン２０よりなり、台座３に圧電素子
１を取り付け、その他端に位置決め対象物５を取り付け
る基準チャック４を設置すると共に圧電素子１の伸縮方
向６と同一方向並列に差動トランス２の様な変位計をピ
ン２０が前記基準チャック４に連結すように設置し、指
令した変位に常に動くように、差動トランス２の様な変
位計の出力を指令側にフィードバックし制御する方式を
採用した。
このことによって、圧電素子１そのものが第１図に示す
様に電圧と変位との間にヒステリシスがあったとしても
、差動トランス２からのフィードバック信号に基づき、
指令値との差をＯにするまで電圧を増加もしくは減少さ
せ続けかつリアルタイムで行うので、所定の位置に止め
ることができ、時間的ドリフトも解決される。
様に電圧と変位との間にヒステリシスがあったとしても
、差動トランス２からのフィードバック信号に基づき、
指令値との差をＯにするまで電圧を増加もしくは減少さ
せ続けかつリアルタイムで行うので、所定の位置に止め
ることができ、時間的ドリフトも解決される。
［実施例］
第４図は、本発明の実施例である。
ここで、第３図と同じ機能のものは同じ符号を用いてい
る。
る。
本発明の実施例を第４図を用いて説明する。
サーボアンプ２２に位置指令信号２１が入力されると、
サーボアンプ２２は指令電圧を出力し、ピエゾ電源装置
２３に指令電圧に対応した出力がされ、ピエゾ電源装置
２３によりピエゾ素子１が駆動され、ピエゾ素子４によ
り位置決め対象物５を取り付ける基準チャック４を変位
させる。その変位は差動トラス２より検出され、差動ト
ランスアンプ２４により増幅され直流信号に変換される
。その信号は、サーボアンプ２２の内で位置指令信号２
１と比較されて、その差がサーボアンプ２２０指令電圧
となり、ピエゾ電源装置２３によりピエゾ素子１が駆動
される。
サーボアンプ２２は指令電圧を出力し、ピエゾ電源装置
２３に指令電圧に対応した出力がされ、ピエゾ電源装置
２３によりピエゾ素子１が駆動され、ピエゾ素子４によ
り位置決め対象物５を取り付ける基準チャック４を変位
させる。その変位は差動トラス２より検出され、差動ト
ランスアンプ２４により増幅され直流信号に変換される
。その信号は、サーボアンプ２２の内で位置指令信号２
１と比較されて、その差がサーボアンプ２２０指令電圧
となり、ピエゾ電源装置２３によりピエゾ素子１が駆動
される。
この様に、フィードバック制御により位置指令信号２１
に相当した位置決め対象物５を取り付ける基準チャック
４の位置制御ができる。
に相当した位置決め対象物５を取り付ける基準チャック
４の位置制御ができる。
なお、差動トランス２は、第５図の差動トランスのコア
の変位と出力の関係を示す特性図における電圧０の位置
を変位０の位置になるように調整しておく。２４は圧電
素子１の端子、２５は差動トランス２の端子である。
の変位と出力の関係を示す特性図における電圧０の位置
を変位０の位置になるように調整しておく。２４は圧電
素子１の端子、２５は差動トランス２の端子である。
第６図は、本発明の他の実施例である加工物をサブミク
ロンオーダーでアライメント位置決めを行う加工機上に
設置した装置の平面図である。
ロンオーダーでアライメント位置決めを行う加工機上に
設置した装置の平面図である。
第７図は、第６図でしめした本発明の実施例の側面図で
ある。
ある。
第６図、第７図の符号で、第３図と同じ機能のものは同
じ符号を用いている。
じ符号を用いている。
又信号系は第４図のブロックダイヤグラムと同じなので
ここでは省略する。
ここでは省略する。
本発明の他の実施例を第６図、第７図を用いて説明する
。
。
Ｘ、Ｙ軸テーブル９上に台座３を設置し、台座３にはヒ
ンジ部で繋がり他は台座３本体から隔離された基準チャ
ック４を移動可能に設ける。台座３には、圧電素子１を
取付け、電圧の印加による変位を基準チャック４に伝達
するように構成すると共に、圧電素子１の伸縮方向と同
方向に差動トランス２を取付は基準チャック４の変位を
検出できるように構成する。台座３と基準チャック４に
は加工物５′ を取付けるための真空吸着装置１５を設
けである。加工物ダ には必要に応じて、すべり防止ピ
ン１２マークＡ１３．マークＢ１４を付ける。１６はＡ
Ｅ顕微鏡と視覚装置でマークＡ、又はマークＢを覗きな
がら加工物５′の状態を監視する。なお、１１は差動ト
ランス２と係合するピン、１７は砥石、１８は＞１テー
ブル及び１９はＹ軸テーブルである。
ンジ部で繋がり他は台座３本体から隔離された基準チャ
ック４を移動可能に設ける。台座３には、圧電素子１を
取付け、電圧の印加による変位を基準チャック４に伝達
するように構成すると共に、圧電素子１の伸縮方向と同
方向に差動トランス２を取付は基準チャック４の変位を
検出できるように構成する。台座３と基準チャック４に
は加工物５′ を取付けるための真空吸着装置１５を設
けである。加工物ダ には必要に応じて、すべり防止ピ
ン１２マークＡ１３．マークＢ１４を付ける。１６はＡ
Ｅ顕微鏡と視覚装置でマークＡ、又はマークＢを覗きな
がら加工物５′の状態を監視する。なお、１１は差動ト
ランス２と係合するピン、１７は砥石、１８は＞１テー
ブル及び１９はＹ軸テーブルである。
［発明の効果］
（１） ヒステリシスの解消
本発明によれば、指令した変位に常に動く様に、差動ト
ランスの様な変位計の出力を指令側にフィードバックし
て指令値との差をなるまで電圧を増加もしくは減少し続
はリアルタイムで制御するので、第８図に示すようにヒ
ステリシスのない特性で所定の変位を得ることができる
。
ランスの様な変位計の出力を指令側にフィードバックし
て指令値との差をなるまで電圧を増加もしくは減少し続
はリアルタイムで制御するので、第８図に示すようにヒ
ステリシスのない特性で所定の変位を得ることができる
。
（２） ドリフトの解消
本発明によれば、従来第２図のような時間的ドリフトも
、第９図に示すように解消することができる。
、第９図に示すように解消することができる。
従って、大変位用積層型圧電素子をはじめとする圧電素
子の超精密位置決めの実用化に大いに役に立つ。
子の超精密位置決めの実用化に大いに役に立つ。
第１図は、従来の圧電素子を用いて、微小変位を行わせ
る装置の指令電圧と変位との関係を示す図。 第２図は、従来の圧電素子を用いて、微小変位を行わせ
る装置の一定の電圧（Ｖ）を与えて時間的変動を示す図
。 第３図は、本発明の詳細な説明した図である。 第４図は、本発明の実施例を示す図である。 第５図は、差動トランスのコアの変位と出力の関係を示
す特性図。 第６図は、本発明の他の実施例である加工物をサブミク
ロンオーダーでアライメント位置決めを行の側面図であ
る。 第８図は、本発明の装置による指令電圧と変位との関係
を示す図。 第９図は、本発明の装置による一定の電圧（Ｖ ）を与
えて時間的変動を示す図。 ［符号の説明］ １・・・圧電素子、２・・・差動トランス、３・・・台
座、４・・・基準チャック、５，５′ ・・・位置決め
対象物、６・・・圧電素子の伸縮方向、７・・・位置決
めの方向、２１・・・位置指令信号、２２・・・サーボ
アンプ、２３・・・ピエゾ電源装置、 ２４・・・差動トランスアンプ。
る装置の指令電圧と変位との関係を示す図。 第２図は、従来の圧電素子を用いて、微小変位を行わせ
る装置の一定の電圧（Ｖ）を与えて時間的変動を示す図
。 第３図は、本発明の詳細な説明した図である。 第４図は、本発明の実施例を示す図である。 第５図は、差動トランスのコアの変位と出力の関係を示
す特性図。 第６図は、本発明の他の実施例である加工物をサブミク
ロンオーダーでアライメント位置決めを行の側面図であ
る。 第８図は、本発明の装置による指令電圧と変位との関係
を示す図。 第９図は、本発明の装置による一定の電圧（Ｖ ）を与
えて時間的変動を示す図。 ［符号の説明］ １・・・圧電素子、２・・・差動トランス、３・・・台
座、４・・・基準チャック、５，５′ ・・・位置決め
対象物、６・・・圧電素子の伸縮方向、７・・・位置決
めの方向、２１・・・位置指令信号、２２・・・サーボ
アンプ、２３・・・ピエゾ電源装置、 ２４・・・差動トランスアンプ。
Claims (1)
- （１）台座（３）に圧電素子（１）を設置し、前記圧電
素子他端に位置決め対象物（５）を取り付ける基準チャ
ック（４）を設置すると共に圧電素子（１）の伸縮方向
（６）と同一方向並列に前記基準チャック（４）に追随
するように変位計（２）を設置し、指令した変位に常に
動くように、前記変位計の出力を指令側にフィードバッ
クし制御するフィードバック機能付圧電素子組込型微小
アライメント装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2128959A JPH0423109A (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | フィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2128959A JPH0423109A (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | フィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメント装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0423109A true JPH0423109A (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=14997646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2128959A Pending JPH0423109A (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | フィードバック機能付圧電素子組込型微小アライメント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0423109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126232A (en) * | 1994-05-02 | 2000-10-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rear body structure of a vehicle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49101786A (ja) * | 1973-02-05 | 1974-09-26 | ||
| JPS62125408A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-06 | Hitachi Ltd | 微動機構 |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP2128959A patent/JPH0423109A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49101786A (ja) * | 1973-02-05 | 1974-09-26 | ||
| JPS62125408A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-06 | Hitachi Ltd | 微動機構 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126232A (en) * | 1994-05-02 | 2000-10-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rear body structure of a vehicle |
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