JPH0481907A - Minute positioning device - Google Patents

Minute positioning device

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JPH0481907A
JPH0481907A JP19581890A JP19581890A JPH0481907A JP H0481907 A JPH0481907 A JP H0481907A JP 19581890 A JP19581890 A JP 19581890A JP 19581890 A JP19581890 A JP 19581890A JP H0481907 A JPH0481907 A JP H0481907A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezo element
piezo
driven
voltage
minutely
Prior art date
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Pending
Application number
JP19581890A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihisa Kobayashi
幸寿 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harmonic Drive Systems Inc
Original Assignee
Harmonic Drive Systems Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Harmonic Drive Systems Inc filed Critical Harmonic Drive Systems Inc
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Publication of JPH0481907A publication Critical patent/JPH0481907A/en
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To execute the feed control of a member to be driven with high accuracy by utilizing two piezo-elements, and executing the minute movement of a stage plate (member to be driven) and the detection of a moving amount or a moving position. CONSTITUTION:A member 4 to be driven is fed minutely by a first piezo-element 5, a second piezo-element 6 is displaced by the minutely fed member 4 to be driven, and a voltage generated in this displaced second piezo-element 6 is detected. Accordingly, the member 4 to be driven can be fed minutely with high accuracy, and an actual minute feed amount or minute feed position of the minutely fed member 4 to be driven can be detected with high accuracy, based on a generated voltage of a second piezo-element 6. In such a way, minute positioning of the member 4 to be driven can be executed with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はX軸ステージなどの駆動装置に関し、更に詳し
くは、精度良く位置決めを行うことの可能な微小位置決
め装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a drive device such as an X-axis stage, and more particularly to a micro-positioning device that can perform positioning with high precision.

〔従来の技術および解決しようとする課題〕近年、ピエ
ゾ素子を利用した各種のアクチュエータが提案されてい
る。そこで、本発明の課題は、このピエゾ素子を利用し
て精度良く被駆動部材の位置決めを行うことの可能な微
小位置決め装置を実現することにある。
[Background Art and Problems to be Solved] In recent years, various actuators using piezo elements have been proposed. Therefore, an object of the present invention is to realize a micro-positioning device that can accurately position a driven member using this piezo element.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の課題を解決するために、本発明の微小位置決め装
置においては、少なくとも一方向に直線移動可能に支持
された被駆動部材を挟み、この直線移動方向の上流側に
第1のピエゾ素子を配置し、下流側に第2のピエゾ素子
を配置すると共に、少なくとも第1のピエゾ素子に電圧
を印加する電圧印加手段および、少なくとも第2のピエ
ゾ素子に発生した電圧を検知する電圧検知手段とを備え
ている。そして、上記の第1および第2のピエゾ素子を
、直線移動方向に変位可能に配列すると共に、一方の端
を被駆動部材の側に当接させ、他方の端を拘束状態に支
持した状態にしである。
In order to solve the above problems, in the micro-positioning device of the present invention, a first piezo element is arranged on the upstream side in the linear movement direction, sandwiching a driven member supported so as to be linearly movable in at least one direction. and a second piezo element is disposed on the downstream side, and includes voltage applying means for applying a voltage to at least the first piezo element and voltage detecting means for detecting the voltage generated in at least the second piezo element. ing. The first and second piezo elements described above are arranged so as to be displaceable in the linear movement direction, and one end is brought into contact with the driven member side, and the other end is supported in a restrained state. It is.

〔作用〕[Effect]

上記の第1のピエゾ素子に対して電圧印加手段によって
一定の方向に電圧を印加すると、このピエゾ素子が伸張
する方向に変位して被駆動部材が押されて移動する。従
って、この第1のピエゾ素子は、被駆動部材を微小送り
するための手段として機能する。一方、他方の第2のピ
エゾ素子の側は、この微小移動した被駆動部材によって
圧縮され、圧縮量に対応した電圧が発生する。この電圧
は、電圧検知手段によって検知される。この検知電圧か
ら第2のピエゾ素子の圧縮量を算出でき、従って、被駆
動部材の移動量あるいは移動位置を求めることができる
。このように、第2のピエゾ素子は、微小移動後の被駆
動部材の位置検知手段としてI!能する。
When a voltage is applied to the first piezo element in a fixed direction by the voltage applying means, the piezo element is displaced in the direction of expansion, and the driven member is pushed and moved. Therefore, this first piezo element functions as a means for minutely feeding the driven member. On the other hand, the other second piezo element side is compressed by the driven member that has moved slightly, and a voltage corresponding to the amount of compression is generated. This voltage is detected by voltage detection means. The amount of compression of the second piezo element can be calculated from this detected voltage, and therefore the amount of movement or the movement position of the driven member can be determined. In this way, the second piezo element serves as a means for detecting the position of the driven member after minute movement. function.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、第1図を参照して、本発明の一実施例に係るX
軸ステージを説明する。
Below, with reference to FIG.
Explain the axis stage.

図に示すX軸ステージ1において、2は架台であり、こ
の架台2の長手方向に向けて2条の直線案内レール3.
3が平行に取付けられており、これらのレールによって
、矩形のステージ板4がレールに沿って直線移動可能に
支持されている。このステージ板4の移動方向の両側に
は、第1および第2の円柱形ピエゾ素子5.6が配置さ
れている。本例ではこれら第1および第2のピエゾ素子
5.6は同一形状であり、同一の電圧−歪み特性を有し
ている。第1のピエゾ素子5は、一方の端5aがステー
ジ板4の側面4aに当接し、他方の端5bが、側面4a
に対向している架台側面2aに固着されている。同様に
、第2のピエゾ素子6は、一方の側6aがステージ板の
側面4bに当接し、他方の端6bが架台側面2bに固着
されている。
In the X-axis stage 1 shown in the figure, 2 is a pedestal, and two linear guide rails 3.
3 are attached in parallel, and a rectangular stage plate 4 is supported by these rails so as to be linearly movable along the rails. First and second cylindrical piezo elements 5.6 are arranged on both sides of the stage plate 4 in the moving direction. In this example, these first and second piezo elements 5.6 have the same shape and have the same voltage-strain characteristics. The first piezo element 5 has one end 5a in contact with the side surface 4a of the stage plate 4, and the other end 5b in contact with the side surface 4a.
It is fixed to the side surface 2a of the pedestal facing the frame. Similarly, the second piezo element 6 has one side 6a in contact with the side surface 4b of the stage plate, and the other end 6b fixed to the pedestal side surface 2b.

7は制御回路であり、上記の第1のピエゾ素子5に対し
てはリード線8を介して目標とする微細送り量に対応し
た電圧を印加し、上記の第2のピエゾ素子6からは、リ
ード線9を介してそこに発生した電圧を検知している。
7 is a control circuit, which applies a voltage corresponding to the target fine feed amount to the first piezo element 5 via the lead wire 8, and from the second piezo element 6, The voltage generated there is detected via the lead wire 9.

この構成のX軸ステージlにおいて、ステージ板4をそ
の送り方向Xに向けて微小送りする場合には、制御回路
7の制御の下に、第1のピエゾ素子5に対して、これが
伸張する方向に、所定値の直流電圧を印加する。この電
圧印加により、第1のピエゾ素子5は伸張し、ステージ
板4をX方向に押して微小移動させる。これに対して、
他方の側の第2のピエゾ素子6は、このステージ板4が
微小移動した分だけ圧縮される。この圧縮変形に対応し
た電圧が、この第2のピエゾ素子内に発生する。この発
生電圧が制御回路7によって検知される。検知された電
圧値から、ステージ板4の実際の移動量が検知される。
In the X-axis stage l having this configuration, when the stage plate 4 is minutely fed in the feeding direction X, under the control of the control circuit 7, the first piezo element 5 is A DC voltage of a predetermined value is applied to. By applying this voltage, the first piezo element 5 expands, pushes the stage plate 4 in the X direction, and moves it slightly. On the contrary,
The second piezo element 6 on the other side is compressed by the minute movement of the stage plate 4. A voltage corresponding to this compressive deformation is generated within this second piezo element. This generated voltage is detected by the control circuit 7. The actual amount of movement of the stage plate 4 is detected from the detected voltage value.

すなわち、移動位置が検知される。この後は、第1のピ
エゾ素子への印鑑電圧値が調整され、ステージ板4が目
標とする移動位置に正確に位置決めされるようにフィー
ドバック制御される。
That is, the moving position is detected. Thereafter, the stamp voltage value applied to the first piezo element is adjusted, and feedback control is performed so that the stage plate 4 is accurately positioned at the target movement position.

このように、本例のX軸ステージ1においては、第1お
よび第2のピエゾ素子を利用して、ステージ板の微小移
動と、移動量あるいは移動位置の検知を行うようにして
いるので、ステージの送り制御を高精度で行うことがで
きる。
In this way, in the X-axis stage 1 of this example, the first and second piezo elements are used to perform minute movements of the stage plate and to detect the amount of movement or the movement position. feed control can be performed with high precision.

なお、上記の例では、第1のピエゾ素子をテーブルの微
細送り用のみに使用しているが、第2のピエゾ素子に対
して電圧を印加することにより、第2のピエゾ素子もテ
ーブルの微細送りのために利用することができる。同様
に、第1のピエゾ素子の側も、そこに発生する電圧を検
知することにより、テーブルの微細送り量あるいは送り
位置を検知するために利用することができる。
Note that in the above example, the first piezo element is used only for fine movement of the table, but by applying a voltage to the second piezo element, the second piezo element can also be used for fine movement of the table. Can be used for shipping. Similarly, the first piezo element side can also be used to detect the minute feed amount or feed position of the table by detecting the voltage generated there.

さらに、本発明はX−Y軸ステージに対しても適用する
ことができる。この場合には、X方向およびY方向に、
それぞれ第1および第2のピエゾ素子を配置するように
すればよい。
Furthermore, the present invention can also be applied to an X-Y axis stage. In this case, in the X direction and Y direction,
The first and second piezo elements may be arranged respectively.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の微小位置決め装置におい
ては、第1のピエゾ素子によって被駆動部材を微小送り
し、微小送りされた被駆動部材によって第2のピエゾ素
子を変位させ、この変位した第2のピエゾ素子に発生す
る電圧を検知するようにしている。従って、本発明によ
れば、精度良く被駆動部材を微小送りでき、微小送りさ
れた被駆動部材の実際の微小送り量あるいは微小送り位
置を、第2のピエゾ素子の発生電圧に基づき精度良く検
知できるので、被駆動部材の微小位置決めを精度良く行
うことができる。
As explained above, in the micro-positioning device of the present invention, the first piezo element minutely feeds the driven member, the second piezo element is displaced by the minutely fed driven member, and the second piezo element is moved by the second piezo element. The voltage generated in the second piezo element is detected. Therefore, according to the present invention, the driven member can be minutely fed with high precision, and the actual minute feed amount or minute feed position of the minutely fed driven member can be accurately detected based on the voltage generated by the second piezo element. Therefore, minute positioning of the driven member can be performed with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係るX軸ステージを示す概
略構成図である。 〔符号の説明] 1・・・X軸ステージ 4・・・ステージ板(被駆動部材) 5・・・第1のピエゾ素子 6・・・第2のピエゾ素子 7・・・制御回路(電圧印加手段、電圧検知手段)。 第1図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an X-axis stage according to an embodiment of the present invention. [Explanation of symbols] 1... X-axis stage 4... Stage plate (driven member) 5... First piezo element 6... Second piezo element 7... Control circuit (voltage application means, voltage detection means). Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  直線移動可能に支持された被駆動部材を挟み、前記直
線移動方向の一方の側に位置する第1のピエゾ素子およ
び他方の側に位置する第2のピエゾ素子と、少なくとも
前記第1のピエゾ素子に電圧を印加する電圧印加手段と
、少なくとも前記第2のピエゾ素子に発生した電圧を検
知する電圧検知手段とを有し、前記第1および第2のピ
エゾ素子は、前記直線移動方向に変位可能に配列され、
一方の端が前記被駆動部材の側に当接し、他方の端が移
動不可の拘束状態に支持されていることを特徴とする微
小位置決め装置。
A first piezo element located on one side in the linear movement direction and a second piezo element located on the other side with a driven member supported so as to be linearly movable sandwiched therebetween, and at least the first piezo element and voltage detection means for detecting the voltage generated in at least the second piezo element, and the first and second piezo elements are displaceable in the linear movement direction. arranged in
A micro-positioning device characterized in that one end is in contact with the driven member and the other end is supported in a restrained state so as to be immovable.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021006169A1 (en) * 2019-07-11 2021-01-14 アズビル株式会社 Correction device and correction method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021006169A1 (en) * 2019-07-11 2021-01-14 アズビル株式会社 Correction device and correction method
JP2021014874A (en) * 2019-07-11 2021-02-12 アズビル株式会社 Correction device and correction method

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