JPH0677217B2 - 微細変位機構 - Google Patents
微細変位機構Info
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- JPH0677217B2 JPH0677217B2 JP4962388A JP4962388A JPH0677217B2 JP H0677217 B2 JPH0677217 B2 JP H0677217B2 JP 4962388 A JP4962388 A JP 4962388A JP 4962388 A JP4962388 A JP 4962388A JP H0677217 B2 JPH0677217 B2 JP H0677217B2
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体の製造や検査、高倍率顕微鏡等の分野
において、微細な変位を調節する微細変位機構に関す
る。
において、微細な変位を調節する微細変位機構に関す
る。
半導体の製造や検査、高倍率顕微鏡等の分野において
は、数ミクロンもしくはそれ以下の微細な変位を正確に
得る微細変位機構が必要である。このような微細変位機
構は、例えば特開昭61−209846号公報、特開昭61−2435
11号公報等により提案されている。以下、これを図によ
り説明する。
は、数ミクロンもしくはそれ以下の微細な変位を正確に
得る微細変位機構が必要である。このような微細変位機
構は、例えば特開昭61−209846号公報、特開昭61−2435
11号公報等により提案されている。以下、これを図によ
り説明する。
第５図（ａ），（ｂ）は従平の微細変位機構の側面図で
ある。このうち、第５図（ａ）は並進変位用の微細変位
機構を示し、1,2はそれぞれ互いに対向する剛体部、３
は剛体部1,2を連結する２つの平板である。各平板３は
互いに平行に配置されている。これら２つの剛体部1,2
および２つの平板３により可撓構造体４が構成されてい
る。実際の製造に際しては、可撓構造体４は１つの剛体
ブロックに貫通孔５をあけることにより構成される。６
は剛体部1,2からそれぞれ貫通孔５内に突出した２つの
突起間に装架された変位発生素子である。この変位発生
素子５としては多くの場合圧電素子が用いられるので、
以下、変位発生素子を圧電素子で代表させる。剛体部１
を固定して圧電素子６を励起すると各平板３が破線で示
すように変形し（ただし、この変形は誇張して描かれて
いる）、剛体部１に対して剛体部２を並進変位させるこ
とができる。
ある。このうち、第５図（ａ）は並進変位用の微細変位
機構を示し、1,2はそれぞれ互いに対向する剛体部、３
は剛体部1,2を連結する２つの平板である。各平板３は
互いに平行に配置されている。これら２つの剛体部1,2
および２つの平板３により可撓構造体４が構成されてい
る。実際の製造に際しては、可撓構造体４は１つの剛体
ブロックに貫通孔５をあけることにより構成される。６
は剛体部1,2からそれぞれ貫通孔５内に突出した２つの
突起間に装架された変位発生素子である。この変位発生
素子５としては多くの場合圧電素子が用いられるので、
以下、変位発生素子を圧電素子で代表させる。剛体部１
を固定して圧電素子６を励起すると各平板３が破線で示
すように変形し（ただし、この変形は誇張して描かれて
いる）、剛体部１に対して剛体部２を並進変位させるこ
とができる。
第５図（ｂ）は回転変位用の微細変位機構を示し、11,1
2はそれぞれ剛体部、13は剛体部11,12を連結する２つの
平板である。各平板13は紙面に垂直な軸Ｏに関して放射
状に配置されている。２つの剛体部11,12、２つの平板1
3により可撓構造体14が構成される。15はこの可撓構造
体14を構成するための台形の貫通孔である。16は剛体部
11,12からそれぞれ貫通孔15内に突出した２つの突起間
に装架された圧電素子である。剛体部11を固定して圧電
素子16を励起すると各平板13が破線で示すように変形し
（誇張して描かれている）、剛体部11に対して剛体部12
を回転変位させることができる。
2はそれぞれ剛体部、13は剛体部11,12を連結する２つの
平板である。各平板13は紙面に垂直な軸Ｏに関して放射
状に配置されている。２つの剛体部11,12、２つの平板1
3により可撓構造体14が構成される。15はこの可撓構造
体14を構成するための台形の貫通孔である。16は剛体部
11,12からそれぞれ貫通孔15内に突出した２つの突起間
に装架された圧電素子である。剛体部11を固定して圧電
素子16を励起すると各平板13が破線で示すように変形し
（誇張して描かれている）、剛体部11に対して剛体部12
を回転変位させることができる。
上記第５図（ａ）に示す可撓構造体４を複雑組合せるこ
とにより任意の方向の並進変位を、又、上記第５図
（ｂ）に示す可撓構造体14を複数組合せることにより任
意の回転変位を、らに可撓構造体４と可撓構造体14とを
組合せることにより任意の並進変位と任意の回転変位を
同時に、得ることができる。
とにより任意の方向の並進変位を、又、上記第５図
（ｂ）に示す可撓構造体14を複数組合せることにより任
意の回転変位を、らに可撓構造体４と可撓構造体14とを
組合せることにより任意の並進変位と任意の回転変位を
同時に、得ることができる。
第６図（ａ），（ｂ）は従来の他の微細変位機構の側面
図である。この微細変位機構は、第５図（ａ），（ｂ）
に示す微細変位機構が平板3,13自体の変形を利用する構
成であるのに対して、弾性ヒンジの変形を利用する構成
となつている。そこでまず、弾性ヒンジの概略を第７図
（ａ）〜（ｃ）により説明する。
図である。この微細変位機構は、第５図（ａ），（ｂ）
に示す微細変位機構が平板3,13自体の変形を利用する構
成であるのに対して、弾性ヒンジの変形を利用する構成
となつている。そこでまず、弾性ヒンジの概略を第７図
（ａ）〜（ｃ）により説明する。
第７図（ａ）は弾性ヒンジの側面図である。17は１つの
剛体部材、18は剛体部材17の中間部に対向して形成され
たほぼ円弧状の欠部である。両切欠部18により、剛体部
材17に狭隘部19が形成され、剛体部材17は当該狭隘部19
によりこれに連結する剛体部17a,17bに分けられる。
剛体部材、18は剛体部材17の中間部に対向して形成され
たほぼ円弧状の欠部である。両切欠部18により、剛体部
材17に狭隘部19が形成され、剛体部材17は当該狭隘部19
によりこれに連結する剛体部17a,17bに分けられる。
第７図（ｂ）は他の弾性ヒンジの側面図でる。図で、第
７図（ａ）に示す部分と同一部分には同一符号が付して
ある。19′は狭隘部である。狭隘部19′は、さきに狭隘
部19が２つの対向する切欠部18で形成されているのに対
し、１つのほぼ円弧状の切欠部18で形成される。
７図（ａ）に示す部分と同一部分には同一符号が付して
ある。19′は狭隘部である。狭隘部19′は、さきに狭隘
部19が２つの対向する切欠部18で形成されているのに対
し、１つのほぼ円弧状の切欠部18で形成される。
第７図（ｃ）は弾性ヒンジの動作説明図である。図で、
17a,17bは第７図（ａ），（ｂ）に示すものと同じ剛体
部、20は各剛体部17a,17bを可回動に連結するヒンジ点
を示す。
17a,17bは第７図（ａ），（ｂ）に示すものと同じ剛体
部、20は各剛体部17a,17bを可回動に連結するヒンジ点
を示す。
今、第７図（ａ），（ｂ）において、一方の剛体部17a
を固定し、他方の剛体部17bに図示矢印方向の力Ｆを作
用させると、剛体部17a,17bはほとんど変形しないが、
狭隘部19,19′は微小変形し、これにより、剛体部17bは
破線で示されるように回転変位する。しかしながら、上
記力Ｆ以外の方向の力成分が作用した場合、狭隘部19,1
9′はこれらに対して極めて変形しにくい特性を有す
る。以上の特性は、狭隘部19,19′の弾性変形の範囲内
においては、恰も第７図（ｃ）に示すような２つの剛体
部17a,17bをヒンジ点20で連結した構成が有する特性と
同様の特性を示すので、狭隘部19,19′を弾性ヒンジと
称する。
を固定し、他方の剛体部17bに図示矢印方向の力Ｆを作
用させると、剛体部17a,17bはほとんど変形しないが、
狭隘部19,19′は微小変形し、これにより、剛体部17bは
破線で示されるように回転変位する。しかしながら、上
記力Ｆ以外の方向の力成分が作用した場合、狭隘部19,1
9′はこれらに対して極めて変形しにくい特性を有す
る。以上の特性は、狭隘部19,19′の弾性変形の範囲内
においては、恰も第７図（ｃ）に示すような２つの剛体
部17a,17bをヒンジ点20で連結した構成が有する特性と
同様の特性を示すので、狭隘部19,19′を弾性ヒンジと
称する。
ところで、第７図（ｃ）に示すヒンジ点20は機械的部品
の嵌合により構成されるので、それら機械的部品を最高
の精度で加工しても、ミクロンレベルの隙間の存在を避
けることはできない。このため、ヒンジ点20は、非常に
微小な変位を行う場合に誤差のない変位を発生せしめる
ことは不可能である。これに対して、狭隘部19,19′よ
り成る弾性ヒンジは弾性変形の範囲内においてほとんど
変位誤差を発生せず、理想的なヒンジ特性を示す。
の嵌合により構成されるので、それら機械的部品を最高
の精度で加工しても、ミクロンレベルの隙間の存在を避
けることはできない。このため、ヒンジ点20は、非常に
微小な変位を行う場合に誤差のない変位を発生せしめる
ことは不可能である。これに対して、狭隘部19,19′よ
り成る弾性ヒンジは弾性変形の範囲内においてほとんど
変位誤差を発生せず、理想的なヒンジ特性を示す。
第６図（ａ），（ｂ）に示す微細変位機構は第５図
（ａ），（ｂ）に示す微細変位機構の平板3,13に代えて
両端に弾性ヒンジを有する平板状剛体が用いられる。第
６図（ａ），（ｂ）で、第５図（ａ），（ｂ）に示す部
分と同一部分には同一符号が付してある。21,31は平板
状剛体、22,32は切欠部23,33により形成される弾性ヒン
ジを示す。この場合、第７図（ａ）〜（ｃ）に示す剛体
部17a,17bが、剛体部1,11と平板状剛体部21,31、又は剛
体部2,12と平板状剛体21,31に相当するのは明らかであ
る。24,34はこのような平板状剛体部21,31、弾性ヒンジ
22,32を用いた可撓構造体を示す。
（ａ），（ｂ）に示す微細変位機構の平板3,13に代えて
両端に弾性ヒンジを有する平板状剛体が用いられる。第
６図（ａ），（ｂ）で、第５図（ａ），（ｂ）に示す部
分と同一部分には同一符号が付してある。21,31は平板
状剛体、22,32は切欠部23,33により形成される弾性ヒン
ジを示す。この場合、第７図（ａ）〜（ｃ）に示す剛体
部17a,17bが、剛体部1,11と平板状剛体部21,31、又は剛
体部2,12と平板状剛体21,31に相当するのは明らかであ
る。24,34はこのような平板状剛体部21,31、弾性ヒンジ
22,32を用いた可撓構造体を示す。
これら微細変位機構は圧電素子6,16を励起することによ
り剛体部2,12にそれぞれ破線で示すように並進変位、回
転変位を生じる。このような変位を生じる理由はさきに
述べた弾性ヒンジの説明から明らかであると考えるの
で、その説明は省略する。そして、これら微細変位機構
の複数使用、組合せ使用により任意の変位が得られるの
も又明らかである。
り剛体部2,12にそれぞれ破線で示すように並進変位、回
転変位を生じる。このような変位を生じる理由はさきに
述べた弾性ヒンジの説明から明らかであると考えるの
で、その説明は省略する。そして、これら微細変位機構
の複数使用、組合せ使用により任意の変位が得られるの
も又明らかである。
なお、第６図（ａ），（ｂ）に示す微細変位機構におい
て、変形は弾性ヒンジ22,32にのみ生じ平板剛体21,31に
は生じない。したがつて、平板剛体21,31は平板状であ
る必要はなく、剛体であれば、どのような形状であつて
も差支えない。このような剛体は弾性ヒンジとともにリ
ンク機構を構成するところから、一般的に剛体リンクと
いうことができる。
て、変形は弾性ヒンジ22,32にのみ生じ平板剛体21,31に
は生じない。したがつて、平板剛体21,31は平板状であ
る必要はなく、剛体であれば、どのような形状であつて
も差支えない。このような剛体は弾性ヒンジとともにリ
ンク機構を構成するところから、一般的に剛体リンクと
いうことができる。
上記各微細変位機構は高精度で変位を発生することがで
きる。しかしながら、それらにより得られる変位の大き
さは、圧電素子6,16に発生する変位と同じレベルであ
り、それはせいぜい数ミクロンから十数ミクロンの範囲
内である。ところで、微細変位機構を使用する装置にあ
つては、最大変位として数十ミクロンから数百ミクロン
を必要とするものがあり、この場合、上記微細変位機構
ではこのような大きな変位を得ることができない。この
ため、従来、大きな変位を得るためには適宜の粗動変位
機構により大きな変位を発生させた後、上記微細変位機
構を用いて高精度の変位を得るか、又は同一方向の変位
を発生する上記微細変位機構を複数段積重ねる等の手段
が採用されていた。
きる。しかしながら、それらにより得られる変位の大き
さは、圧電素子6,16に発生する変位と同じレベルであ
り、それはせいぜい数ミクロンから十数ミクロンの範囲
内である。ところで、微細変位機構を使用する装置にあ
つては、最大変位として数十ミクロンから数百ミクロン
を必要とするものがあり、この場合、上記微細変位機構
ではこのような大きな変位を得ることができない。この
ため、従来、大きな変位を得るためには適宜の粗動変位
機構により大きな変位を発生させた後、上記微細変位機
構を用いて高精度の変位を得るか、又は同一方向の変位
を発生する上記微細変位機構を複数段積重ねる等の手段
が採用されていた。
しかし、これらの手段は、いずれにしても複数の変位機
構を用いなければならず、このため、装置が大形化、か
つ複雑化し、製造困難で高価になるという問題があつ
た。
構を用いなければならず、このため、装置が大形化、か
つ複雑化し、製造困難で高価になるという問題があつ
た。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、単体で
大きな出力変位を得ることができる微細変位機構を提供
するにある。
大きな出力変位を得ることができる微細変位機構を提供
するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、第１の剛体部
と、第２の剛体部と、これら各剛体部を連結する複数の
たわみ梁又は複数の連結用剛体リンクと、前記各剛体部
間に相対的変位を発生させる変位発生素子とを備えた微
細変位機構において、前記変位発生素子を、この駆動方
向が前記相対的変位の方向と一致せず、かつ、この方向
に対して90度以外の所定の角度となるように前記各剛体
部間に弾性ヒンジを介して連結したことを特徴とする。
と、第２の剛体部と、これら各剛体部を連結する複数の
たわみ梁又は複数の連結用剛体リンクと、前記各剛体部
間に相対的変位を発生させる変位発生素子とを備えた微
細変位機構において、前記変位発生素子を、この駆動方
向が前記相対的変位の方向と一致せず、かつ、この方向
に対して90度以外の所定の角度となるように前記各剛体
部間に弾性ヒンジを介して連結したことを特徴とする。
〔作 用〕 変位発生素子を励起すると、この変位発生素子は弾性ヒ
ンジを介して一方の剛体部を押す。このとき、変位発生
素子の変位量は、当該変位発生素子が上記一方の剛体部
の変位方向に対して所定の角度（90度を除く）傾けて各
剛体部間に固定されているために拡大され、これにより
第１の剛体部と第２の剛体部との間には相対的に拡大さ
れた変位が発生する。
ンジを介して一方の剛体部を押す。このとき、変位発生
素子の変位量は、当該変位発生素子が上記一方の剛体部
の変位方向に対して所定の角度（90度を除く）傾けて各
剛体部間に固定されているために拡大され、これにより
第１の剛体部と第２の剛体部との間には相対的に拡大さ
れた変位が発生する。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１の実施例に係る微細変位機構の側
面図である。図で、第６図（ａ）に示す部分と同一又は
等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。1a,2
aはそれぞれ貫通孔５に連続して剛体部1,2に形成された
凹みであり、互いにずれた位置に形成されている。圧電
素子６は凹み、1a,2aにその両端が挿入された状態で設
置される。この結果、圧電素子６は、その変位方向が剛
体部２の変位方向（矢印Ｄの方向）に対してある角度
（90度を除く）で剛体部1,2間に装架されることにな
る。40a,40bはそれぞれ弾性ヒンジを示し、これら各符
号に付された括弧内の符号はその弾性ヒンジの変形中心
点に付した名称を示す。41a,41bは圧電素子６の両端に
連結してこれを支持する支持剛体である。圧電素子６は
平板３の長さ方向に対して図示のように所定の角度
（θ）で設置されている。圧電素子６の一端は支持剛体
41b、弾性ヒンジ40bを介して剛体部１に連結され、圧電
素子６の他端は支持剛体41a、弾性ヒンジ40aを介して剛
体部２に連結されている。
面図である。図で、第６図（ａ）に示す部分と同一又は
等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。1a,2
aはそれぞれ貫通孔５に連続して剛体部1,2に形成された
凹みであり、互いにずれた位置に形成されている。圧電
素子６は凹み、1a,2aにその両端が挿入された状態で設
置される。この結果、圧電素子６は、その変位方向が剛
体部２の変位方向（矢印Ｄの方向）に対してある角度
（90度を除く）で剛体部1,2間に装架されることにな
る。40a,40bはそれぞれ弾性ヒンジを示し、これら各符
号に付された括弧内の符号はその弾性ヒンジの変形中心
点に付した名称を示す。41a,41bは圧電素子６の両端に
連結してこれを支持する支持剛体である。圧電素子６は
平板３の長さ方向に対して図示のように所定の角度
（θ）で設置されている。圧電素子６の一端は支持剛体
41b、弾性ヒンジ40bを介して剛体部１に連結され、圧電
素子６の他端は支持剛体41a、弾性ヒンジ40aを介して剛
体部２に連結されている。
次に、本実施例の動作を説明する。圧電素子６に電圧が
印加されると、この電圧に比例して圧電素子６が伸長す
る。この伸長は、伸長方向の剛性が高いので、弾性ヒン
ジ40bが反時計方向に回動し、弾性ヒンジ40aの点Ｑが矢
印Ｄ方向に変位することによつてのみ許容される。ここ
で、点Ｐを通り平板３の長さ方向に平行な線分（１点鎖
線）と、点Ｑを通り平板３の長さ方向に垂直な線分（一
点鎖線）との交点をＥとし、線分▲▼の長さをl1、
成分▲▼の長さをl2、成分▲▼の長さをl3とす
ると次式が成り立つ。
印加されると、この電圧に比例して圧電素子６が伸長す
る。この伸長は、伸長方向の剛性が高いので、弾性ヒン
ジ40bが反時計方向に回動し、弾性ヒンジ40aの点Ｑが矢
印Ｄ方向に変位することによつてのみ許容される。ここ
で、点Ｐを通り平板３の長さ方向に平行な線分（１点鎖
線）と、点Ｑを通り平板３の長さ方向に垂直な線分（一
点鎖線）との交点をＥとし、線分▲▼の長さをl1、
成分▲▼の長さをl2、成分▲▼の長さをl3とす
ると次式が成り立つ。
l3 2＝l1 2＋l2 2 ……………（１） （１）式の両辺を微分すると、 2l3・dl3＝2l1・dl1＋2l2・dl2 …（２） （２）式で、dl3,dl1,dl2は各線分の増加分を意味する
が、圧電素子６が伸長しても線分l1の増加分は０である
から（２）式は となる。（３）式で、dl2は点Ｑの矢印Ｄ方向の移動量
であり、dl3は圧電素子６の伸長量を意味する。したが
つて、圧電素子６の伸長量をδ、点Ｑの変位量をδ′と
すると、（３）式から、 となる。即ち、圧電素子６の伸長量は1/sinθだけ拡大
されて剛体部２に伝達され、剛体部２を大きく変位させ
ることになる。
が、圧電素子６が伸長しても線分l1の増加分は０である
から（２）式は となる。（３）式で、dl2は点Ｑの矢印Ｄ方向の移動量
であり、dl3は圧電素子６の伸長量を意味する。したが
つて、圧電素子６の伸長量をδ、点Ｑの変位量をδ′と
すると、（３）式から、 となる。即ち、圧電素子６の伸長量は1/sinθだけ拡大
されて剛体部２に伝達され、剛体部２を大きく変位させ
ることになる。
このように、本実施例では、圧電素子を、弾性ヒンジを
介して両剛体部間に所定の角度をもつて設置したので、
簡単な構造で大きな並進変位を得ることができる。
介して両剛体部間に所定の角度をもつて設置したので、
簡単な構造で大きな並進変位を得ることができる。
第２図は本発明の第２の実施例に係る微細変位機構の側
面図である。図で、第１図および第６図（ａ）に示す部
分と同一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省
略する。本実施例がさきの第１の実施例と異なるのは、
第１の実施例のものが第５図（ａ）に示す平板３より成
る可撓構造体であるのに対し、本実施例のものは第６図
（ａ）に示す弾性ヒンジ22、平板状剛体21より成る可撓
構造体である点のみである。そして、本実施例の並進変
位の動作および効果は第１の実施例のものと同じであ
る。なお、平板状剛体21は剛体であればどのような形状
のものであつても使用可能である。
面図である。図で、第１図および第６図（ａ）に示す部
分と同一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省
略する。本実施例がさきの第１の実施例と異なるのは、
第１の実施例のものが第５図（ａ）に示す平板３より成
る可撓構造体であるのに対し、本実施例のものは第６図
（ａ）に示す弾性ヒンジ22、平板状剛体21より成る可撓
構造体である点のみである。そして、本実施例の並進変
位の動作および効果は第１の実施例のものと同じであ
る。なお、平板状剛体21は剛体であればどのような形状
のものであつても使用可能である。
第３図は本発明の第３の実施例に係る微細変位機構の側
面図である。図で、第６図（ｂ）に示す部分と同一又は
等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。11a,
12aはそれぞれ貫通孔15に連続して剛体部11,12に形成さ
れた凹みであり、互いにずれた位置に形成されている。
圧電素子16は凹み11a,12aにその両端が挿入された状態
で設置される。50a,50bはそれぞれ弾性ヒンジを示し、
これら各符号に付された括弧内の符号はその弾性ヒンジ
の変形中心点に付した名称を示す。51a,51bは圧電素子1
6の両端に連結してこれを支持する支持剛体である。圧
電素子16は平板13の長さ方向に対して所定の角度で設置
されている。圧電素子16の一端は支持剛体51b、弾性ヒ
ンジ50bを介して剛体部11に連結され、圧電素子16の他
端は支持剛体51a、弾性ヒンジ50aを介して平板状剛体31
の連結面31bに連結されている。
面図である。図で、第６図（ｂ）に示す部分と同一又は
等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。11a,
12aはそれぞれ貫通孔15に連続して剛体部11,12に形成さ
れた凹みであり、互いにずれた位置に形成されている。
圧電素子16は凹み11a,12aにその両端が挿入された状態
で設置される。50a,50bはそれぞれ弾性ヒンジを示し、
これら各符号に付された括弧内の符号はその弾性ヒンジ
の変形中心点に付した名称を示す。51a,51bは圧電素子1
6の両端に連結してこれを支持する支持剛体である。圧
電素子16は平板13の長さ方向に対して所定の角度で設置
されている。圧電素子16の一端は支持剛体51b、弾性ヒ
ンジ50bを介して剛体部11に連結され、圧電素子16の他
端は支持剛体51a、弾性ヒンジ50aを介して平板状剛体31
の連結面31bに連結されている。
図から明らかなように、本実施例は第１の実施例が並進
変位用の微細変位機構であるのに対して回転変位用の微
細変位機構である点で異なるのみである。即ち、本実施
例の凹み11a,12a、弾性ヒンジ50a,50b、支持剛体51a,51
bは、それぞれ第１の実施例における凹み1a,2a、弾性ヒ
ンジ40a,40b、支持剛体41a,41bに相当する。そして、本
実施例の動作、変位拡大機能は第１の実施例の動作、変
位拡大機能に準じるのは明らかであり、これにより、本
実施例は、簡単な構造により大きな回転変位を得ること
ができる。
変位用の微細変位機構であるのに対して回転変位用の微
細変位機構である点で異なるのみである。即ち、本実施
例の凹み11a,12a、弾性ヒンジ50a,50b、支持剛体51a,51
bは、それぞれ第１の実施例における凹み1a,2a、弾性ヒ
ンジ40a,40b、支持剛体41a,41bに相当する。そして、本
実施例の動作、変位拡大機能は第１の実施例の動作、変
位拡大機能に準じるのは明らかであり、これにより、本
実施例は、簡単な構造により大きな回転変位を得ること
ができる。
第４図は本発明の第４の実施例に係る微細変位機構の側
面図である。図で、第３図および第６図（ｂ）に示す部
分と同一又は等価な部分には同一符号を付し説明を省略
する。本実施例がさきの第３の実施例と異なるのは、第
３の実施例のものが第５図（ｂ）に示す平板13より成る
可撓構造体であるのに対し、本実施例のものは第６図
（ｂ）に示す弾性ヒンジ32、平板状剛体31より成る可撓
構造体である点のみである。そして、本実施例の回転変
位の動作および効果は第３の実施例のものと同じであ
る。なお、平板状剛体31は剛体であればどのような形状
のものであつても使用可能である。
面図である。図で、第３図および第６図（ｂ）に示す部
分と同一又は等価な部分には同一符号を付し説明を省略
する。本実施例がさきの第３の実施例と異なるのは、第
３の実施例のものが第５図（ｂ）に示す平板13より成る
可撓構造体であるのに対し、本実施例のものは第６図
（ｂ）に示す弾性ヒンジ32、平板状剛体31より成る可撓
構造体である点のみである。そして、本実施例の回転変
位の動作および効果は第３の実施例のものと同じであ
る。なお、平板状剛体31は剛体であればどのような形状
のものであつても使用可能である。
以上述べたように、本発明では、変位発生素子を弾性ヒ
ンジを介して両鋼体部間に、その変位方向が剛体部の変
位方向に対して90度を除くある所定の角度をもつて連結
したので、変位発生素子の変位を拡大することができ、
簡素な構成で大きな変位を得ることができる。
ンジを介して両鋼体部間に、その変位方向が剛体部の変
位方向に対して90度を除くある所定の角度をもつて連結
したので、変位発生素子の変位を拡大することができ、
簡素な構成で大きな変位を得ることができる。
第１図，第２図，第３図おび第４図はそれぞれ本発明の
第1,第2,第3,第４の実施例に係る微細変位機構の側面
図、第３図（ａ），（ｂ）、第６図（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ従来の微細変位機構の側面図、第７図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ弾性ヒンジの側面図、第７図（ｃ）は
弾性ヒンジの動作説明図である。 1,2,11,12,……剛体部、1a,2a,11a,12a……凹み、3,13
……平板、6,16,……圧電素子、21,31,……平板状剛
体、22,32,40a,40b,50a,50b……弾性ヒンジ、41a,41b,5
1a,51b……支持剛体。
第1,第2,第3,第４の実施例に係る微細変位機構の側面
図、第３図（ａ），（ｂ）、第６図（ａ），（ｂ）はそ
れぞれ従来の微細変位機構の側面図、第７図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ弾性ヒンジの側面図、第７図（ｃ）は
弾性ヒンジの動作説明図である。 1,2,11,12,……剛体部、1a,2a,11a,12a……凹み、3,13
……平板、6,16,……圧電素子、21,31,……平板状剛
体、22,32,40a,40b,50a,50b……弾性ヒンジ、41a,41b,5
1a,51b……支持剛体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長澤 潔 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 村山 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭62−64276（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】第１の剛体部と、第２の剛体部と、これら
各剛体部を連結する複数のたわみ梁と、前記各剛体部間
に相対的変位を発生させる変位発生素子とを備えた微細
変位機構において、前記変位発生素子を、その駆動方向
が前記相対的変位の方向と一致せず、かつ、この方向に
対して90度外の所定の角度となるように前記各剛体部間
に弾性ヒンジを介して連結したことを特徴とする微細変
位機構。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項において、前記
各たわみ梁は、互いに平行に配置されていることを特徴
とする微細変位機構。 - 【請求項３】特許請求の範囲第（１）項において、前記
各たわみ梁は、所定点に関して放射状に配置されている
ことを特徴とする微細変位機構。 - 【請求項４】第１の剛体部と、第２の剛体部と、これら
各剛体部を連結する複数の連結用剛体リンクと、前記各
剛体部間に相対的変位を発生させる変位発生素子とを備
えた微細変位機構において、前記変位発生素子を、その
駆動方向が前記相対的変位の方向と一致せず、かつ、こ
の方向に対して90度以外の所定の角度となるように前記
各剛体部間に弾性ヒンジを介して連結したことを特徴と
する微細変位機構 - 【請求項５】特許請求の範囲第（４）項において、前記
各連結用剛体リンクは、互いに平行に配置されているこ
とを特徴とする微細変位機構。 - 【請求項６】特許請求の範囲第（４）項において、前記
各連結用剛体リンクは、所定点に関して放射状に配置さ
れていることを特徴とする微細変位機構。 - 【請求項７】特許請求の範囲第（１）項又は第（４）項
において、前記変位発生素子は、前記第１の剛体部およ
び前記第２の剛体部の対向する空間で構成される領域内
に配置されていることを特徴とする微細変位機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4962388A JPH0677217B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 微細変位機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4962388A JPH0677217B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 微細変位機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224814A JPH01224814A (ja) | 1989-09-07 |
| JPH0677217B2 true JPH0677217B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=12836357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4962388A Expired - Fee Related JPH0677217B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 微細変位機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677217B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29810313U1 (de) * | 1998-06-09 | 1998-08-13 | Hesse & Knipps GmbH, 33100 Paderborn | Vorschubeinheit |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP4962388A patent/JPH0677217B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01224814A (ja) | 1989-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |