JPH071448B2 - 微細位置決め装置 - Google Patents
微細位置決め装置Info
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- JPH071448B2 JPH071448B2 JP61283061A JP28306186A JPH071448B2 JP H071448 B2 JPH071448 B2 JP H071448B2 JP 61283061 A JP61283061 A JP 61283061A JP 28306186 A JP28306186 A JP 28306186A JP H071448 B2 JPH071448 B2 JP H071448B2
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- axial direction
- beam displacement
- axis
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
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- 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
- B23Q1/36—Springs
-
- 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
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/20—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work before or after the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/22—Control or regulation of position of tool or workpiece
- B23Q15/24—Control or regulation of position of tool or workpiece of linear position
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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- G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
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- G05B2219/41352—Alternative clamping dilation of piezo, caterpillar motion, inchworm
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- Human Computer Interaction (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (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、半導体製造装置、電子顕微鏡等のサブμｍオ
ーダの調節を必要とする装置に使用される微細位置決め
装置に関する。
ーダの調節を必要とする装置に使用される微細位置決め
装置に関する。
近年、各種技術分野においては、サブμｍのオーダーの
微細な変位調節が可能である装置が要望されている。そ
の典型的な例がLSI（大規模集積回路）、超LSIの製造工
程において使用されるマスクアライナ、電子線描画装置
等の半導体製造装置である。これらの装置においては、
サブμｍオーダーの微細な位置決めが必要であり、位置
決めの精度が向上するにしたがつてその集積度も増大
し、高性能の製品を製造することができる。このような
微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕微鏡
をはじめとする各種の高倍率光学装置等においても必要
であり、その精度向上により、バイオテクノロジ、宇宙
開発等の先端技術においてもそれらの発展に大きく寄与
するものである。
微細な変位調節が可能である装置が要望されている。そ
の典型的な例がLSI（大規模集積回路）、超LSIの製造工
程において使用されるマスクアライナ、電子線描画装置
等の半導体製造装置である。これらの装置においては、
サブμｍオーダーの微細な位置決めが必要であり、位置
決めの精度が向上するにしたがつてその集積度も増大
し、高性能の製品を製造することができる。このような
微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕微鏡
をはじめとする各種の高倍率光学装置等においても必要
であり、その精度向上により、バイオテクノロジ、宇宙
開発等の先端技術においてもそれらの発展に大きく寄与
するものである。
従来、このような微細位置決め装置は、例えば「機械設
計」誌、第27巻第１号（1983年１月号）の第32頁乃至第
36頁に示されるような種々の型のものが提案されてい
る。これらのうち、特に面倒な変位縮小機構が不要であ
り、かつ、構成が簡単である点で、平行ばねと微動アク
チユエータを用いた型の微細位置決め装置が優れている
と考えられるので、以下、これを第４図に基づい説明す
る。
計」誌、第27巻第１号（1983年１月号）の第32頁乃至第
36頁に示されるような種々の型のものが提案されてい
る。これらのうち、特に面倒な変位縮小機構が不要であ
り、かつ、構成が簡単である点で、平行ばねと微動アク
チユエータを用いた型の微細位置決め装置が優れている
と考えられるので、以下、これを第４図に基づい説明す
る。
第４図は従来の微細位置決め装置の側面図である。図
で、１は支持台、2a,2bは支持台１上に互いに並行に固
定された板状の平行ばね、３は平行ばね2a,2b上に固定
された剛性の高い微動テーブルである。４は支持台１と
微動テーブル３との間に装架された微動アクチユエータ
である。この微動アクチユエータ４には、圧電素子、電
磁ソレノイド等が用いられ、これを励起することによ
り、微動テーブル３に図中に示す座標軸のｘ軸方向の力
が加えられる。
で、１は支持台、2a,2bは支持台１上に互いに並行に固
定された板状の平行ばね、３は平行ばね2a,2b上に固定
された剛性の高い微動テーブルである。４は支持台１と
微動テーブル３との間に装架された微動アクチユエータ
である。この微動アクチユエータ４には、圧電素子、電
磁ソレノイド等が用いられ、これを励起することによ
り、微動テーブル３に図中に示す座標軸のｘ軸方向の力
が加えられる。
ここで、平行ばね2a,2bはその構造上、ｘ軸方向の剛性
は低く、これに対してｚ軸方向、ｙ軸方向、（紙面に垂
直な方向）の剛性が高いので、微動アクチユエータが励
起されると、微動テーブル３はほぼｘ軸方向にのみ変位
し、他方向の変位はほとんど発生しない。
は低く、これに対してｚ軸方向、ｙ軸方向、（紙面に垂
直な方向）の剛性が高いので、微動アクチユエータが励
起されると、微動テーブル３はほぼｘ軸方向にのみ変位
し、他方向の変位はほとんど発生しない。
第５図は前述の参考文献に開示された例から容易に考え
られる従来の他の微細位置決め装置の斜視図である。図
で、６は支持台、7a,7bは支持台６上に互いに固定され
た板状の平行ばね、８は平行ばね7a,7bに固定された剛
性の高い中間テーブル、9a,9bは平行ばね7a,7bと直交す
る方向において互いに平行に中間テーブル８に固定され
た板状の平行ばね、10は平行ばね9a,9b上に固定された
剛性の高い微動テーブルである。座標軸を図中に示すよ
うに定めると、平行ばね7a,7bはｘ軸方向に沿つて配置
され、平行ばね9a,9bはｙ軸方向に沿つて配置されてい
る。この構造は、基本的には第４図に示す１軸（ｘ軸方
向の変位を生じる）の場合の構造を２段に積層した構造
である。矢印Fxは微動テーブル10に加えられるｘ軸方向
の力、、矢印Fyは中間テーブル８に加えられるｙ軸方向
の力を示し、力Fx,Fyを加えることができる図示されて
いない微動アクチユエータが支持台６と微動テーブル1
0、支持台６と中間テーブル８との間にそれぞれ設けら
れる。
られる従来の他の微細位置決め装置の斜視図である。図
で、６は支持台、7a,7bは支持台６上に互いに固定され
た板状の平行ばね、８は平行ばね7a,7bに固定された剛
性の高い中間テーブル、9a,9bは平行ばね7a,7bと直交す
る方向において互いに平行に中間テーブル８に固定され
た板状の平行ばね、10は平行ばね9a,9b上に固定された
剛性の高い微動テーブルである。座標軸を図中に示すよ
うに定めると、平行ばね7a,7bはｘ軸方向に沿つて配置
され、平行ばね9a,9bはｙ軸方向に沿つて配置されてい
る。この構造は、基本的には第４図に示す１軸（ｘ軸方
向の変位を生じる）の場合の構造を２段に積層した構造
である。矢印Fxは微動テーブル10に加えられるｘ軸方向
の力、、矢印Fyは中間テーブル８に加えられるｙ軸方向
の力を示し、力Fx,Fyを加えることができる図示されて
いない微動アクチユエータが支持台６と微動テーブル1
0、支持台６と中間テーブル８との間にそれぞれ設けら
れる。
微動テーブル10に力Fxが加えられると、平行ばね9a,9b
が変形し、一方、平行ばね7a,7bはｘ軸方向の力Fxに対
しては高い剛性を有するので、微動テーブル10はほぼｘ
軸方向にのみ変位する。また、中間テーブル８に力Fyが
加えられると、平行ばね7a,7bが変形し、微動テーブル1
0は平行ばね9a,9bを介してほぼｙ軸方向にのみ変位す
る。さらに、両方の力Fx,Fyが同時に加えられると、各
平行ばね7a,7b,9a,9bは同時に変形し、微動テーブル10
はこれら応じて２次元的に変位する。
が変形し、一方、平行ばね7a,7bはｘ軸方向の力Fxに対
しては高い剛性を有するので、微動テーブル10はほぼｘ
軸方向にのみ変位する。また、中間テーブル８に力Fyが
加えられると、平行ばね7a,7bが変形し、微動テーブル1
0は平行ばね9a,9bを介してほぼｙ軸方向にのみ変位す
る。さらに、両方の力Fx,Fyが同時に加えられると、各
平行ばね7a,7b,9a,9bは同時に変形し、微動テーブル10
はこれら応じて２次元的に変位する。
このように、第５図に示す装置は、第４図に示す装置が
１軸方向のみの位置決め装置であるのに対して２軸方向
の位置決めを行うことができる。以上述べた第４図およ
び第５図に示す装置は、微動テーブル10を定められた軸
方向に直線的に変位させる装置である。これに対して、
微動テーブルをある軸のまわりに微小回転変位させる微
細位置決め装置が日本特許出願公告公報、昭57−50433
号に示されている。この微細位置決め装置を第６図によ
り説明する。
１軸方向のみの位置決め装置であるのに対して２軸方向
の位置決めを行うことができる。以上述べた第４図およ
び第５図に示す装置は、微動テーブル10を定められた軸
方向に直線的に変位させる装置である。これに対して、
微動テーブルをある軸のまわりに微小回転変位させる微
細位置決め装置が日本特許出願公告公報、昭57−50433
号に示されている。この微細位置決め装置を第６図によ
り説明する。
第６図は微小回転変位を行う従来の微細位置決め装置の
一部破断斜視図である。図で、11は円柱状の中央固定
部、11a,11b,11cは中央固定部11の周面にその長手方向
に等間隔に形成された縦溝である。12は中央固定部11を
中心として可回動に設けられたリング状のステージ、12
a1〜12a3,12b1〜12b3,12c1〜12c3はそれぞれ縦溝11a,11
b,11cに対向してステージ12に固定されたＵ字状金具で
ある。13は各縦溝11a,11b,11cと各Ｕ字状金具12a1〜12c
3との間に装架されたバイモルフ形圧電素子、13Aはバイ
モルフ形圧電素子13のＵ字状金具と係合する部分に固定
された突起である。中央固定部11、ステージ12、各Ｕ字
状金具12a1〜12c3はいずれも剛体である。ここで、上記
バイモルフ形圧電素子13を第７図により簡単に説明す
る。
一部破断斜視図である。図で、11は円柱状の中央固定
部、11a,11b,11cは中央固定部11の周面にその長手方向
に等間隔に形成された縦溝である。12は中央固定部11を
中心として可回動に設けられたリング状のステージ、12
a1〜12a3,12b1〜12b3,12c1〜12c3はそれぞれ縦溝11a,11
b,11cに対向してステージ12に固定されたＵ字状金具で
ある。13は各縦溝11a,11b,11cと各Ｕ字状金具12a1〜12c
3との間に装架されたバイモルフ形圧電素子、13Aはバイ
モルフ形圧電素子13のＵ字状金具と係合する部分に固定
された突起である。中央固定部11、ステージ12、各Ｕ字
状金具12a1〜12c3はいずれも剛体である。ここで、上記
バイモルフ形圧電素子13を第７図により簡単に説明す
る。
第７図はバイモルフ形圧電素子の斜視図である。図で、
13a,13bは圧電素子、13cは圧電素子13a,13bの中間に設
けられた共通電極である。圧電素子13a,13bは共通電極1
3cを挾着した状態で互いに密着されている。13d,13eは
それぞれ圧電素子13a,13bに固着された表面電極であ
る。この状態において、表面電極13dと共通電極13cとの
間に圧電素子13aを縮ませる極性の電圧を印加し、同時
に、表面電極13eと共通電極13cとの間に圧電素子13dを
伸ばす極性の電圧を印加すると、各圧電素子13a,13bが
矢印の方向に伸縮することにより、バイモルフ形圧電素
子13全体は図のように変形する。このようなバイモルフ
形圧電素子13により、圧電素子単体に比べて大きな変位
量を得ることができる。
13a,13bは圧電素子、13cは圧電素子13a,13bの中間に設
けられた共通電極である。圧電素子13a,13bは共通電極1
3cを挾着した状態で互いに密着されている。13d,13eは
それぞれ圧電素子13a,13bに固着された表面電極であ
る。この状態において、表面電極13dと共通電極13cとの
間に圧電素子13aを縮ませる極性の電圧を印加し、同時
に、表面電極13eと共通電極13cとの間に圧電素子13dを
伸ばす極性の電圧を印加すると、各圧電素子13a,13bが
矢印の方向に伸縮することにより、バイモルフ形圧電素
子13全体は図のように変形する。このようなバイモルフ
形圧電素子13により、圧電素子単体に比べて大きな変位
量を得ることができる。
このようなバイモルフ形圧電素子13は、第６図に示す装
置において、一端が縦溝11a,11b,11cに固定され、他端
は自由端となつて各対応するＵ字状金具に突起13Aを介
して接触している。今、各バイモルフ形圧電素子13に適
宜の電圧を印加し、第７図に示す変形を生じさせると、
ステージ12はその変形に応じて中央固定部11を中心とし
て回動変位する。そこで、ステージ12上に微動テーブル
を載置固定しておけば、微動テーブルの微小回転変位を
得ることができる。
置において、一端が縦溝11a,11b,11cに固定され、他端
は自由端となつて各対応するＵ字状金具に突起13Aを介
して接触している。今、各バイモルフ形圧電素子13に適
宜の電圧を印加し、第７図に示す変形を生じさせると、
ステージ12はその変形に応じて中央固定部11を中心とし
て回動変位する。そこで、ステージ12上に微動テーブル
を載置固定しておけば、微動テーブルの微小回転変位を
得ることができる。
上記従来の装置は、Ｕ字状金具とバイモルフ形圧電素子
13とにより両者を係合状態に保持し、これにより、バイ
モルフ形圧電素子13の自然変形のままでの装架を許し、
かつ、バイモルフ形圧電素子13をステージ12に固定した
場合に生じる変位の拘束（干渉）を防止している。
13とにより両者を係合状態に保持し、これにより、バイ
モルフ形圧電素子13の自然変形のままでの装架を許し、
かつ、バイモルフ形圧電素子13をステージ12に固定した
場合に生じる変位の拘束（干渉）を防止している。
ところで、第４図および第５図に示す微細位置決め装置
は、１次元および２次元の位置決めができるのみであ
り、ｚ軸方向の変位や、ｘ軸,y軸,z軸まわりの回転変位
を与えることはできず、又、第６図に示す微細位置決め
装置については、ｘ軸,y軸,z軸方向の変位と他の２軸ま
わりの回転変位を与えることはできない。そして、これ
ら従来の微細位置決め装置からは、第５図および第６図
に示す装置を組合わせてｘ軸,y軸方向の変位とｚ軸まわ
りの回転変位を与える３軸の微細位置決め装置を想定し
得るのみであり、これらから４軸以上の微細位置決め装
置を構成するのは極めて困難である。
は、１次元および２次元の位置決めができるのみであ
り、ｚ軸方向の変位や、ｘ軸,y軸,z軸まわりの回転変位
を与えることはできず、又、第６図に示す微細位置決め
装置については、ｘ軸,y軸,z軸方向の変位と他の２軸ま
わりの回転変位を与えることはできない。そして、これ
ら従来の微細位置決め装置からは、第５図および第６図
に示す装置を組合わせてｘ軸,y軸方向の変位とｚ軸まわ
りの回転変位を与える３軸の微細位置決め装置を想定し
得るのみであり、これらから４軸以上の微細位置決め装
置を構成するのは極めて困難である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上記従来技術の問題点を解決し、簡単
な構造でｘ軸,y軸,z軸方向の変位、およびｘ軸,y軸,z軸
まわりの回転変位を与えることができる微細位置決め装
置を提供するにある。
り、その目的は、上記従来技術の問題点を解決し、簡単
な構造でｘ軸,y軸,z軸方向の変位、およびｘ軸,y軸,z軸
まわりの回転変位を与えることができる微細位置決め装
置を提供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、第１の中心剛体
部から第１の軸方向に対称的に突出し各突出部分に前記
第１の軸方向と直交する第２の軸方向に並進変位を発生
させる並行たわみ梁変位機構を備えるとともに前記各突
出部分の端が固定部に連結された第１の組の張出し部、
および前記第１の中心剛体部から第２の軸方向に対称的
に突出した各突出部分に前記第１の軸方向に並進変位を
発生させる並行たわみ梁変位機構を備えた第２の組の張
出し部を有する第１のブロックと、第２の中心剛体部か
ら前記第２の軸方向に対称的に突出し各突出部分に前記
第１の軸方向および前記第２の軸方向と直交する第３の
軸方向に並進変位を発生させる平行たわみ梁変位機構を
備えるとともに前記第２の軸方向の各突出部の端が前記
第２の組の各張出し部の端部に連結される第２のブロッ
クと、剛体のリング上に設けられ前記第１の軸まわりに
回転変位を発生させる第１の放射たわみ梁変位機構の組
および前記第２の軸まわりに回転変位を発生させる第２
の放射たわみ梁変位機構の組、ならびに前記リングで囲
まれる空間を通って前記第２の中心剛体部と連結される
第３の中心剛体部から対称的に突出し各突出部分に前記
第３の軸まわりに回転変位を発生させる第３の放射たわ
み梁変位機構を備えるとともに前記第３の中心剛体部か
ら突出する前記各突出部分の端部と前記放射たわみ梁変
位機構の一方の組の各剛体部とが結合された第３のブロ
ックと、前記第３のブロックの前記第３の放射たわみ梁
変位機構が連結されていない前記放射たわみ梁変位機構
の各剛体部に連結された微動テーブルとで微細位置決め
装置を構成したことを特徴とする。
部から第１の軸方向に対称的に突出し各突出部分に前記
第１の軸方向と直交する第２の軸方向に並進変位を発生
させる並行たわみ梁変位機構を備えるとともに前記各突
出部分の端が固定部に連結された第１の組の張出し部、
および前記第１の中心剛体部から第２の軸方向に対称的
に突出した各突出部分に前記第１の軸方向に並進変位を
発生させる並行たわみ梁変位機構を備えた第２の組の張
出し部を有する第１のブロックと、第２の中心剛体部か
ら前記第２の軸方向に対称的に突出し各突出部分に前記
第１の軸方向および前記第２の軸方向と直交する第３の
軸方向に並進変位を発生させる平行たわみ梁変位機構を
備えるとともに前記第２の軸方向の各突出部の端が前記
第２の組の各張出し部の端部に連結される第２のブロッ
クと、剛体のリング上に設けられ前記第１の軸まわりに
回転変位を発生させる第１の放射たわみ梁変位機構の組
および前記第２の軸まわりに回転変位を発生させる第２
の放射たわみ梁変位機構の組、ならびに前記リングで囲
まれる空間を通って前記第２の中心剛体部と連結される
第３の中心剛体部から対称的に突出し各突出部分に前記
第３の軸まわりに回転変位を発生させる第３の放射たわ
み梁変位機構を備えるとともに前記第３の中心剛体部か
ら突出する前記各突出部分の端部と前記放射たわみ梁変
位機構の一方の組の各剛体部とが結合された第３のブロ
ックと、前記第３のブロックの前記第３の放射たわみ梁
変位機構が連結されていない前記放射たわみ梁変位機構
の各剛体部に連結された微動テーブルとで微細位置決め
装置を構成したことを特徴とする。
３つの平行たわみ梁変位機構によりｘ軸,y軸,z軸方向の
並進変位を生じさせ、又、３つの放射たわみ梁変位機構
によりｘ軸,y軸方向の軸まわりおよびｚ軸まわりの回転
変位を生じさせる。
並進変位を生じさせ、又、３つの放射たわみ梁変位機構
によりｘ軸,y軸方向の軸まわりおよびｚ軸まわりの回転
変位を生じさせる。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の分解
斜視図である。図で、x,y,zは互いに直交する座標軸を
示す。15は剛性の高い部材より成る中心剛体部、16aは
中心剛体部15からｙ軸方向に張出した張出し部、16bは
中心剛体部15から張出し部16aと反対向きに張出した張
出し部、17aは中心剛体部15からｘ軸方向に張出した張
出し部、17bは中心剛体部15から張出し部17aと反対向き
に張出した張出し部である。18a,18bはそれぞれ張出し
部16a,16bの端部下端に設けられた固定部、19a,19bはそ
れぞれ張出し部17a,17bの端部上端に設けられた連結部
である。張出し部16a,16b,17a,17b、固定部18a,18bおよ
び連結部19a,19bはそれぞれ中心剛体部15と同じ部材で
構成され、中心剛体部15とともに一体に加工成形され
る。
斜視図である。図で、x,y,zは互いに直交する座標軸を
示す。15は剛性の高い部材より成る中心剛体部、16aは
中心剛体部15からｙ軸方向に張出した張出し部、16bは
中心剛体部15から張出し部16aと反対向きに張出した張
出し部、17aは中心剛体部15からｘ軸方向に張出した張
出し部、17bは中心剛体部15から張出し部17aと反対向き
に張出した張出し部である。18a,18bはそれぞれ張出し
部16a,16bの端部下端に設けられた固定部、19a,19bはそ
れぞれ張出し部17a,17bの端部上端に設けられた連結部
である。張出し部16a,16b,17a,17b、固定部18a,18bおよ
び連結部19a,19bはそれぞれ中心剛体部15と同じ部材で
構成され、中心剛体部15とともに一体に加工成形され
る。
16Fxa,16Fxbはそれぞれ張出し部16a,16bに構成された平
行たわみ梁変位機構であり、互いに中心剛体部15に対し
て対称的に構成されている。平行たわみ梁変位機構16Fx
a,16Fxbは共働してｘ軸方向の並進変位を発生する。Ｓ
は平行たわみ梁変位機構16Fxa,16Fxbに設けられたスト
レンゲージを示す（以下の各変位機構においてストレン
ゲージを符号Ｓで示す）。17Fya,17Fybはそれぞれ張出
し部17a,17bに構成された平行たわみ梁変位機構であ
り、互いに中心剛体部15に対して対称的に構成されてい
る。平行たわみ梁変位機構17Fya,17Fybは共働してｙ軸
方向の並進変位を発生する。平行たわみ梁変位機構16Fx
a,16Fxb,17Fya,17Fyb,は各張出し部16a,16b,17a,17bの
所定個所に所定の貫通孔を形成することにより構成され
る。なお、平行たわみ梁変位機構の構造については後述
する。以上の各部および各平行たわみ梁変位機構により
ブロツクB1が構成される。
行たわみ梁変位機構であり、互いに中心剛体部15に対し
て対称的に構成されている。平行たわみ梁変位機構16Fx
a,16Fxbは共働してｘ軸方向の並進変位を発生する。Ｓ
は平行たわみ梁変位機構16Fxa,16Fxbに設けられたスト
レンゲージを示す（以下の各変位機構においてストレン
ゲージを符号Ｓで示す）。17Fya,17Fybはそれぞれ張出
し部17a,17bに構成された平行たわみ梁変位機構であ
り、互いに中心剛体部15に対して対称的に構成されてい
る。平行たわみ梁変位機構17Fya,17Fybは共働してｙ軸
方向の並進変位を発生する。平行たわみ梁変位機構16Fx
a,16Fxb,17Fya,17Fyb,は各張出し部16a,16b,17a,17bの
所定個所に所定の貫通孔を形成することにより構成され
る。なお、平行たわみ梁変位機構の構造については後述
する。以上の各部および各平行たわみ梁変位機構により
ブロツクB1が構成される。
次に、ブロツクB2の構成を説明する。21は剛性の高い部
材より成る中心剛性部、22aは中心剛体部21からｘ軸方
向に張出した張出し部、22bは中心剛体部21から張出し
部22aと反対向きに張出した張出し部である。23a,23bは
それぞれ張出し部22a,22bの端部下方から突出した連結
部であり、ブロツクB1の連結部19a,19bと結合される。
この結合が二点鎖線で示されている。中心剛体部21、各
張出し部22a,22b、および連結部23a,23bはそれぞれ１つ
の部材から一体に加工成形される。22Fza,22Fzbはそれ
ぞれ張出し部22a,22bに構成された平行たわみ梁変位機
構であり、互いに中心剛体部21に対して対称的に配置さ
れている。これら平行たわみ梁変位機構22Fza,22Fzbは
共働してｚ軸方向の並進変位を発生する。平行たわみ梁
変位機構22Fza,22Fzbは各張出し部22a,22bの所定個所に
所定の貫通孔を形成することにより形成される。
材より成る中心剛性部、22aは中心剛体部21からｘ軸方
向に張出した張出し部、22bは中心剛体部21から張出し
部22aと反対向きに張出した張出し部である。23a,23bは
それぞれ張出し部22a,22bの端部下方から突出した連結
部であり、ブロツクB1の連結部19a,19bと結合される。
この結合が二点鎖線で示されている。中心剛体部21、各
張出し部22a,22b、および連結部23a,23bはそれぞれ１つ
の部材から一体に加工成形される。22Fza,22Fzbはそれ
ぞれ張出し部22a,22bに構成された平行たわみ梁変位機
構であり、互いに中心剛体部21に対して対称的に配置さ
れている。これら平行たわみ梁変位機構22Fza,22Fzbは
共働してｚ軸方向の並進変位を発生する。平行たわみ梁
変位機構22Fza,22Fzbは各張出し部22a,22bの所定個所に
所定の貫通孔を形成することにより形成される。
次に、ブロツクB3の構成を説明する。ブロツクB1がｘ軸
方向及びｙ軸方向の並進変位、ブロツクB2がｚ軸方向の
並進変位を行う構成となつているのに対して、ブロツク
B3はｘ軸,y軸及びｚ軸まわりの回転変位を行う構成とな
つている。即ち、24は剛体部材で作られた方形のリング
である。25Mya,25Mybはリング24上に対称的に配置され
た放射たわみ梁変位機構である。各放射たわみ梁変位機
構25Mya,25Mybはｙ軸方向に延びる共通の１つの軸のま
わりに回転変位を発生せしめる。25Mxa,25Mxbはリング2
4上に対称的に配置された放射たわみ梁変位機構であ
り、それぞれｘ軸方向に延びる共通の１つの軸のまわり
に回転変位を発生せしめる。各放射たわみ梁変位機構25
Mya,25Myb,25Mxa,25Mxbの構造については後述する。
方向及びｙ軸方向の並進変位、ブロツクB2がｚ軸方向の
並進変位を行う構成となつているのに対して、ブロツク
B3はｘ軸,y軸及びｚ軸まわりの回転変位を行う構成とな
つている。即ち、24は剛体部材で作られた方形のリング
である。25Mya,25Mybはリング24上に対称的に配置され
た放射たわみ梁変位機構である。各放射たわみ梁変位機
構25Mya,25Mybはｙ軸方向に延びる共通の１つの軸のま
わりに回転変位を発生せしめる。25Mxa,25Mxbはリング2
4上に対称的に配置された放射たわみ梁変位機構であ
り、それぞれｘ軸方向に延びる共通の１つの軸のまわり
に回転変位を発生せしめる。各放射たわみ梁変位機構25
Mya,25Myb,25Mxa,25Mxbの構造については後述する。
26a,26bはそれぞれ放射たわみ梁変位機構25Mya,25Mybを
構成する一方の剛体部（他方の剛体部はリング24）、27
a,27bはそれぞれ放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxbを構
成する一方の剛体部（同じく他方の剛体部はリング24）
である。27a′,27b′はそれぞれ剛体部27a,27bに設けら
れた連結部である。
構成する一方の剛体部（他方の剛体部はリング24）、27
a,27bはそれぞれ放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxbを構
成する一方の剛体部（同じく他方の剛体部はリング24）
である。27a′,27b′はそれぞれ剛体部27a,27bに設けら
れた連結部である。
28は中心剛体部、29aは中心剛体部28からｙ軸方向に張
出した張出し部、29bは中心剛体部28から張出し部29aと
反対向きに張出した張出し部である。張出し部29aと放
射たわみ梁変位機構25Myaの剛体部26a、および張出し部
29bと放射たわみ梁変位機構25Mybの剛体部26bとはそれ
ぞれ連結されている。
出した張出し部、29bは中心剛体部28から張出し部29aと
反対向きに張出した張出し部である。張出し部29aと放
射たわみ梁変位機構25Myaの剛体部26a、および張出し部
29bと放射たわみ梁変位機構25Mybの剛体部26bとはそれ
ぞれ連結されている。
29Mza,29Mzbはそれぞれ張出し部29a,29bに構成された放
射たわみ梁変位機構であり、互いに中心剛体部28に対し
て対称的に配置されている。これら平行たわみ梁変位機
構29Mza,29Mzbは共働してｚ軸まわりの回転変位を発生
する。これら放射たわみ梁変位機構29Mza,29Mzb、およ
び前記放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxb,25Mya,25Myb
はそれぞれ所定個所に所定の貫通孔を形成することによ
り構成される。なお、放射たわみ梁変位機構の構造につ
いては後述する。
射たわみ梁変位機構であり、互いに中心剛体部28に対し
て対称的に配置されている。これら平行たわみ梁変位機
構29Mza,29Mzbは共働してｚ軸まわりの回転変位を発生
する。これら放射たわみ梁変位機構29Mza,29Mzb、およ
び前記放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxb,25Mya,25Myb
はそれぞれ所定個所に所定の貫通孔を形成することによ
り構成される。なお、放射たわみ梁変位機構の構造につ
いては後述する。
リング24、剛体部26a,26b,27a,27b、それらの間に構成
される各放射たわみ梁変位機構、中心剛体部28、張出し
部29a,29bは高い剛性を有する部材により一体に加工成
形される。
される各放射たわみ梁変位機構、中心剛体部28、張出し
部29a,29bは高い剛性を有する部材により一体に加工成
形される。
このようなブロツクB3は、その中心剛体部28によりブロ
ツクB2に結合される。即ち、ブロツクB3の中心剛体部28
をブロツクB2の中心剛体部21上に重ね、適宜の手段で連
結する（この連結の１つが図中２点鎖線で示されてい
る）。この状態で、ブロツクB2の相当部分がブロツクB3
の空間内に入ることになる。そして、放射たわみ梁変位
機構25Mxa,25Mxb,25Mya,25Mybはリング24とともに張出
し部29a,29bに吊下げられた状態となる。
ツクB2に結合される。即ち、ブロツクB3の中心剛体部28
をブロツクB2の中心剛体部21上に重ね、適宜の手段で連
結する（この連結の１つが図中２点鎖線で示されてい
る）。この状態で、ブロツクB2の相当部分がブロツクB3
の空間内に入ることになる。そして、放射たわみ梁変位
機構25Mxa,25Mxb,25Mya,25Mybはリング24とともに張出
し部29a,29bに吊下げられた状態となる。
30は微動テーブルであり、ブロツクB3において張出し部
29a,29bが連結されていない側の剛体部、即ち、剛体部2
7a,27bの連結部27a′,27b′に連結される（この連結の
１つが図中２点鎖線で示されている）。なお、微動テー
ブル30の形状は図示のような長方形に限ることはなく、
例えばｙ軸方向の寸法をさらに大きくしたほぼ正方形
等、対称物体を載置固定し易い形状とされる。
29a,29bが連結されていない側の剛体部、即ち、剛体部2
7a,27bの連結部27a′,27b′に連結される（この連結の
１つが図中２点鎖線で示されている）。なお、微動テー
ブル30の形状は図示のような長方形に限ることはなく、
例えばｙ軸方向の寸法をさらに大きくしたほぼ正方形
等、対称物体を載置固定し易い形状とされる。
この状態において、各放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mx
b,25Mya,25Myb,29Mza,29Mzbの各たわみ梁（後述）の放
射角度を選定することにより、それらの各回転軸は微動
テーブル26の表面上の一点で直交せしめられる。
b,25Mya,25Myb,29Mza,29Mzbの各たわみ梁（後述）の放
射角度を選定することにより、それらの各回転軸は微動
テーブル26の表面上の一点で直交せしめられる。
ここで、上記構造における平行たわみ梁変位機構および
放射たわみ梁変位機構の構造を図により説明する。第２
図（ａ），（ｂ）は対称形の平行たわみ梁変位機構の側
面図である。
放射たわみ梁変位機構の構造を図により説明する。第２
図（ａ），（ｂ）は対称形の平行たわみ梁変位機構の側
面図である。
図で、31a,31b,31cは剛体部、34a1,34a2は剛体部31c,31
a間に互いに平行に連結された平行たわみ梁である。平
行たわみ梁34a1,34a2は剛体部にあけた貫通孔32aにより
形成される。34b1,34b2は剛体部31c,31b間に互いに平行
に連結された平行たわみ梁であり、剛体部にあけられた
貫通孔32bにより形成される。36a,36bは圧電アクチユエ
ータであり、それぞれ貫通孔32a,32b内に突出した剛体
部からの突出部間に装着されている。剛体部31cの中心
から左方の構成により平行たわみ梁変位機構39aが、
又、右方の構成により平行たわみ梁変位機構39bが構成
される。Ｓは平行たわみ梁の適所に貼着されたストレン
ゲージであり、平行たわみ梁の変形量を検出するために
設けられている。
a間に互いに平行に連結された平行たわみ梁である。平
行たわみ梁34a1,34a2は剛体部にあけた貫通孔32aにより
形成される。34b1,34b2は剛体部31c,31b間に互いに平行
に連結された平行たわみ梁であり、剛体部にあけられた
貫通孔32bにより形成される。36a,36bは圧電アクチユエ
ータであり、それぞれ貫通孔32a,32b内に突出した剛体
部からの突出部間に装着されている。剛体部31cの中心
から左方の構成により平行たわみ梁変位機構39aが、
又、右方の構成により平行たわみ梁変位機構39bが構成
される。Ｓは平行たわみ梁の適所に貼着されたストレン
ゲージであり、平行たわみ梁の変形量を検出するために
設けられている。
ここで、座標軸を図示のように定める（ｙ軸は紙面に垂
直な方向）。今、圧電アクチユエータ36a,36bに同時に
電圧を印加して同一大きさのＺ軸方向の力ｆを発生させ
る。このとき、一方の平行たわみ梁変位機構、例えば平
行たわみ梁変位機構39aに生じる変位について考える。
圧電アクチユエータ36aに電圧が印加されることによ
り、剛体部31cは力ｆによりｚ軸方向に押圧されること
になる。このため、平行たわみ梁34a1,34a2は第４図に
示す平行ばね2a,2bと同じように曲げ変形を生じ、剛体
部31cは第２図（ｂ）に示すようにｚ軸方向に変位す
る。このとき、仮に他方の平行たわみ梁変位機構39bが
存在しないとすると剛体部31cには極めて微小ではある
が横変位（ｘ軸方向の変位）をも同時に生じるはずであ
る。
直な方向）。今、圧電アクチユエータ36a,36bに同時に
電圧を印加して同一大きさのＺ軸方向の力ｆを発生させ
る。このとき、一方の平行たわみ梁変位機構、例えば平
行たわみ梁変位機構39aに生じる変位について考える。
圧電アクチユエータ36aに電圧が印加されることによ
り、剛体部31cは力ｆによりｚ軸方向に押圧されること
になる。このため、平行たわみ梁34a1,34a2は第４図に
示す平行ばね2a,2bと同じように曲げ変形を生じ、剛体
部31cは第２図（ｂ）に示すようにｚ軸方向に変位す
る。このとき、仮に他方の平行たわみ梁変位機構39bが
存在しないとすると剛体部31cには極めて微小ではある
が横変位（ｘ軸方向の変位）をも同時に生じるはずであ
る。
又、平行たわみ梁変位機構39aが存在しない場合、他方
の平行たわみ梁変位機構39bに生じる変位について考え
ると、平行たわみ梁変位機構39bは剛体部31cの中心を通
るｙ軸方向に沿う面（基準面）に対して平行たわみ梁変
位機構39aと面対称に構成されていることから、基準面
に関して面対称な力ｆを受けると上記と同様に、剛体部
31cにはｚ軸方向の変位と同時に上記横変位が生じ、そ
の大きさや方向は、平行たわみ梁変位機構39aのそれと
基準面に関して面対称となる。すなわち、上記横変位に
ついてみると、平行たわみ梁変位機構39bに生じる横変
位は、ｘ軸方向の変位については図で左向き、ｙ軸まわ
りの回転変位については図で反時計方向に生じ、一方、
平行たわみ梁変位機構39aに生じる横変位は、ｘ軸方向
変位については図で右向き、ｙ軸まわりの回転変位につ
いては図で時計方向に生じる。そして、それら各ｘ軸方
向変位の大きさおよびｙ軸まわりの回転変位の大きさは
等しい。したがつて、両者に生じる横変位は互いにキヤ
ンセルされる。この結果、力ｆが加わつたことにより、
各平行たわみ梁34a1,34a2,34b1,34b2にその長手方向の
伸びによる僅かな内部応力の増大が生じるだけで、剛体
部31cはｚ軸方向のみの変位（主変位）εを生じる。
の平行たわみ梁変位機構39bに生じる変位について考え
ると、平行たわみ梁変位機構39bは剛体部31cの中心を通
るｙ軸方向に沿う面（基準面）に対して平行たわみ梁変
位機構39aと面対称に構成されていることから、基準面
に関して面対称な力ｆを受けると上記と同様に、剛体部
31cにはｚ軸方向の変位と同時に上記横変位が生じ、そ
の大きさや方向は、平行たわみ梁変位機構39aのそれと
基準面に関して面対称となる。すなわち、上記横変位に
ついてみると、平行たわみ梁変位機構39bに生じる横変
位は、ｘ軸方向の変位については図で左向き、ｙ軸まわ
りの回転変位については図で反時計方向に生じ、一方、
平行たわみ梁変位機構39aに生じる横変位は、ｘ軸方向
変位については図で右向き、ｙ軸まわりの回転変位につ
いては図で時計方向に生じる。そして、それら各ｘ軸方
向変位の大きさおよびｙ軸まわりの回転変位の大きさは
等しい。したがつて、両者に生じる横変位は互いにキヤ
ンセルされる。この結果、力ｆが加わつたことにより、
各平行たわみ梁34a1,34a2,34b1,34b2にその長手方向の
伸びによる僅かな内部応力の増大が生じるだけで、剛体
部31cはｚ軸方向のみの変位（主変位）εを生じる。
圧電アクチユエータ36a,36bに印加されている電圧が除
かれると、各平行たわみ梁34a1,34a2,34b1,34b2は変形
前の状態に復帰し、平行たわみ梁変位機構39a,39bは第
２図（ａ）に示す状態に戻り、変位εは０となる。以上
の動作において、ストレンゲージＳで検出された実際の
変位量を用いてフイードバツク制御を行うと、正確な微
細位置決めを実行することができる。
かれると、各平行たわみ梁34a1,34a2,34b1,34b2は変形
前の状態に復帰し、平行たわみ梁変位機構39a,39bは第
２図（ａ）に示す状態に戻り、変位εは０となる。以上
の動作において、ストレンゲージＳで検出された実際の
変位量を用いてフイードバツク制御を行うと、正確な微
細位置決めを実行することができる。
第３図（ａ），（ｂ）は放射たわみ梁変位機構の側面図
である。図で、41a,41b,41cは剛体部、44a1,44a2,44b1,
44b2,は放射たわみ梁である。各放射たわみ梁44a1,44
a2,44b1,44b2は剛体部41cの中心を通る紙面に垂直な軸
Ｏに対して一点鎖線L1,L2に沿つて放射状に延びてお
り、それぞれ隣接する剛体部間を連結している。放射た
わみ梁44a1,44a2は貫通孔42aをあけることにより形成さ
れ、又、放射たわみ梁44b1,44b2は貫通孔42bをあけるこ
とにより形成される。46a,46bは圧電アクチユエータで
あり、それぞれ貫通孔42a,42bに剛体部から突出した突
出部間に装着されている。軸Ｏの左側の構成により放射
たわみ梁変位機構49aが、又、右側の構成により放射た
わみ梁変位機構49bが構成される。Ｓは放射たわみ梁の
適所に貼着されたストレンゲージであり、放射たわみ梁
の変形量を検出するために設けられている。
である。図で、41a,41b,41cは剛体部、44a1,44a2,44b1,
44b2,は放射たわみ梁である。各放射たわみ梁44a1,44
a2,44b1,44b2は剛体部41cの中心を通る紙面に垂直な軸
Ｏに対して一点鎖線L1,L2に沿つて放射状に延びてお
り、それぞれ隣接する剛体部間を連結している。放射た
わみ梁44a1,44a2は貫通孔42aをあけることにより形成さ
れ、又、放射たわみ梁44b1,44b2は貫通孔42bをあけるこ
とにより形成される。46a,46bは圧電アクチユエータで
あり、それぞれ貫通孔42a,42bに剛体部から突出した突
出部間に装着されている。軸Ｏの左側の構成により放射
たわみ梁変位機構49aが、又、右側の構成により放射た
わみ梁変位機構49bが構成される。Ｓは放射たわみ梁の
適所に貼着されたストレンゲージであり、放射たわみ梁
の変形量を検出するために設けられている。
今、圧電アクチユエータ46a,46bに同時に所定の電圧を
印加して同一の大きさの、中心軸Ｏを中心とする円に対
する接線方向の力ｆを発生させる。そうすると、剛体部
41cの左方の突出部は圧電アクチユエータ46aに発生した
力により上記接線に沿つて上向きに押され、剛体部41c
の右方の突出部は圧電アクチユエータ46bに発生した力
により上記接線に沿つて下向きに押される。剛体部41c
は両剛体部41a,41bに放射たわみ梁44a1,44a2,44b1,44b2
で連結された形となつているので、上記の力を受けた結
果、第３図（ｂ）に示すように放射たわみ梁44a1,44a2,
44b1,44b2の剛体部41a,41bに連結されている部分は点Ｏ
から放射状に延びる直線L1,L2上にあるが、剛体部41cに
連結されている部分は、上記直線L1,L2から僅かにずれ
た直線（この直線も点Ｏから放射状に延びる直線であ
る。）L1′,L2′上にずれる微小変位を生じる。このた
め、剛体部41cは図で時計方向に微小角度δだけ回動す
る。この回転変位δの大きさは、放射たわみ梁44a1,44a
2,44b1,44b2の曲げに対する剛性により定まるので、力
ｆを正確に制御すれば、回転変位δもそれと同じ精度で
制御できることになる。
印加して同一の大きさの、中心軸Ｏを中心とする円に対
する接線方向の力ｆを発生させる。そうすると、剛体部
41cの左方の突出部は圧電アクチユエータ46aに発生した
力により上記接線に沿つて上向きに押され、剛体部41c
の右方の突出部は圧電アクチユエータ46bに発生した力
により上記接線に沿つて下向きに押される。剛体部41c
は両剛体部41a,41bに放射たわみ梁44a1,44a2,44b1,44b2
で連結された形となつているので、上記の力を受けた結
果、第３図（ｂ）に示すように放射たわみ梁44a1,44a2,
44b1,44b2の剛体部41a,41bに連結されている部分は点Ｏ
から放射状に延びる直線L1,L2上にあるが、剛体部41cに
連結されている部分は、上記直線L1,L2から僅かにずれ
た直線（この直線も点Ｏから放射状に延びる直線であ
る。）L1′,L2′上にずれる微小変位を生じる。このた
め、剛体部41cは図で時計方向に微小角度δだけ回動す
る。この回転変位δの大きさは、放射たわみ梁44a1,44a
2,44b1,44b2の曲げに対する剛性により定まるので、力
ｆを正確に制御すれば、回転変位δもそれと同じ精度で
制御できることになる。
圧電アクチユエータ46a,46bに印加されている電圧が除
かれると、放射たわみ梁44a1,44a2,44b1,44b2は変形前
の状態に復帰し、回転変位機構は第３図（ａ）に示す状
態に戻り、変位δは０となる。以上の動作において、ス
トレンゲージＳが正確な微細位置決めを行うために用い
られるのは平行たわみ梁変位機構の場合と同じである。
かれると、放射たわみ梁44a1,44a2,44b1,44b2は変形前
の状態に復帰し、回転変位機構は第３図（ａ）に示す状
態に戻り、変位δは０となる。以上の動作において、ス
トレンゲージＳが正確な微細位置決めを行うために用い
られるのは平行たわみ梁変位機構の場合と同じである。
なお、第１図に示す放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxb,
25Mya,25Mybが第３図（ａ）に示す一方の放射たわみ梁
変位機構49a（49b）に相当するのは明らかであり、その
動作も上記の動作に準じる。
25Mya,25Mybが第３図（ａ）に示す一方の放射たわみ梁
変位機構49a（49b）に相当するのは明らかであり、その
動作も上記の動作に準じる。
次に、第１図に示す本実施例の動作を説明する。今、平
行たわみ梁変位機構16Fxa,16Fxbの各圧電アクチユエー
タに電圧を印加すると、その平行たわみ梁34a1,34a2,34
b1,34b2が印加電圧に応じて第１図のｘ軸方向に第２図
（ｂ）に示ように変形し、並進変位する。この並進変位
は、中心剛体部15、平行たわみ梁変位機構17Fya,17Fyb,
22Fza,22Fzb、中心剛体部21,28、放射たわみ梁変位機構
29Mza,29Mzb、剛体部26a,26b、放射たわみ梁変位機構25
Mya,25Myb、リング24、放射たわみ梁変位機構25Mxa,25M
xbを経て剛体部27a,27bに固定された微動テーブル30に
伝達され、微動テーブル30は同量だけｘ軸方向に並進変
位する。
行たわみ梁変位機構16Fxa,16Fxbの各圧電アクチユエー
タに電圧を印加すると、その平行たわみ梁34a1,34a2,34
b1,34b2が印加電圧に応じて第１図のｘ軸方向に第２図
（ｂ）に示ように変形し、並進変位する。この並進変位
は、中心剛体部15、平行たわみ梁変位機構17Fya,17Fyb,
22Fza,22Fzb、中心剛体部21,28、放射たわみ梁変位機構
29Mza,29Mzb、剛体部26a,26b、放射たわみ梁変位機構25
Mya,25Myb、リング24、放射たわみ梁変位機構25Mxa,25M
xbを経て剛体部27a,27bに固定された微動テーブル30に
伝達され、微動テーブル30は同量だけｘ軸方向に並進変
位する。
同様に、平行たわみ梁変位機構17Fya,17Fybの各圧電ア
クチユエータに電圧を印加した場合、微動テーブル30は
ｙ軸方向に並進変位し、また、平行たわみ梁変位機構22
Fza,22Fzbの各圧電アクチユエータに電圧を印加すると
微動テーブル30はｚ軸方向に並進変位する。
クチユエータに電圧を印加した場合、微動テーブル30は
ｙ軸方向に並進変位し、また、平行たわみ梁変位機構22
Fza,22Fzbの各圧電アクチユエータに電圧を印加すると
微動テーブル30はｚ軸方向に並進変位する。
一方、放射たわみ梁変位機構25Mya,25Mybの各圧電アク
チユエータに電圧を印加すると、この電圧に応じてそれ
らの放射たわみ梁が第３図（ｂ）に示すように変形す
る。この場合、剛体部26a,26bは中心剛体部28、放射た
わみ梁変位機構29Mza,29Mzbを介して固定状態にあるの
で、放射たわみ梁変位機構25Mya,25Mybはｙ軸方向の軸
まわりに回転変位を発生し、これにより微動テーブル30
はリング24、放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxbを介し
て当該軸まわりに回転変位する。
チユエータに電圧を印加すると、この電圧に応じてそれ
らの放射たわみ梁が第３図（ｂ）に示すように変形す
る。この場合、剛体部26a,26bは中心剛体部28、放射た
わみ梁変位機構29Mza,29Mzbを介して固定状態にあるの
で、放射たわみ梁変位機構25Mya,25Mybはｙ軸方向の軸
まわりに回転変位を発生し、これにより微動テーブル30
はリング24、放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxbを介し
て当該軸まわりに回転変位する。
又、放射たわみ梁変位機構25Mxa,25Mxbの各圧電アクチ
ユエータに電圧を印加すると、この電圧に応じてその放
射たわみ梁が変形しｘ軸方向の軸まわりに回転変位を発
生する。この回転変位は剛体部27a,27bを介して微動テ
ーブル30に伝達され、微動テーブル30は当該軸まわりに
回転変位する。
ユエータに電圧を印加すると、この電圧に応じてその放
射たわみ梁が変形しｘ軸方向の軸まわりに回転変位を発
生する。この回転変位は剛体部27a,27bを介して微動テ
ーブル30に伝達され、微動テーブル30は当該軸まわりに
回転変位する。
さらに、放射たわみ梁変位機構29Mza,29Mzbの各圧電ア
クチユエータに電圧を印加すると、その放射たわみ梁44
a1,44a2,44b1,44b2は印加電圧に応じて第１図のｚ軸方
向の軸まわりに第３図（ｂ）に示すように変形して回転
変位する。この回転変位は、剛体部26a,26b、平行たわ
み梁変位機構25Mya,25Fyb,リング24、放射たわみ梁変位
機構25Mxa,25Mxb、剛体部27a,27bを経て微動テーブル30
に伝えられ、微動テーブル30を当該軸まわりに回転変位
する。
クチユエータに電圧を印加すると、その放射たわみ梁44
a1,44a2,44b1,44b2は印加電圧に応じて第１図のｚ軸方
向の軸まわりに第３図（ｂ）に示すように変形して回転
変位する。この回転変位は、剛体部26a,26b、平行たわ
み梁変位機構25Mya,25Fyb,リング24、放射たわみ梁変位
機構25Mxa,25Mxb、剛体部27a,27bを経て微動テーブル30
に伝えられ、微動テーブル30を当該軸まわりに回転変位
する。
以上の説明は１つの軸についての並進変位および回転変
位の説明であるが、上記各平行たわみ梁変位機構および
各放射たわみ梁変位機構のうちの任意の複数を選択して
任意の電圧を印加することにより、微動テーブル26を任
意に変位させることができる。又、ストレンゲージＳを
用いて変位量の正確な制御を行うことができる。
位の説明であるが、上記各平行たわみ梁変位機構および
各放射たわみ梁変位機構のうちの任意の複数を選択して
任意の電圧を印加することにより、微動テーブル26を任
意に変位させることができる。又、ストレンゲージＳを
用いて変位量の正確な制御を行うことができる。
このように、本実施例では、第１のブロツクにｘ軸方向
およびｙ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機構を
構成し、第１のブロツクに連結された第２のブロツクに
ｚ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機構を構成
し、第２のブロツクに連結された第３のブロツクに、ｘ
軸,y軸,z軸まわりにそれぞれ回転変位する放射たわみ梁
変位機構を構成し、第３のブロツクに微動テーブルを固
定したので、極めて簡単かつ小形で、又、使用対象機器
への装着が容易で使い勝手のよい３軸の並進変位および
３軸の回転変位を得ることができる。又、各回転軸が微
動テーブルの表面上の一点で直交するので、回転変位の
回転中心は微動テーブル上に存在することになり、正確
な回転変位を行うことができる。
およびｙ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機構を
構成し、第１のブロツクに連結された第２のブロツクに
ｚ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機構を構成
し、第２のブロツクに連結された第３のブロツクに、ｘ
軸,y軸,z軸まわりにそれぞれ回転変位する放射たわみ梁
変位機構を構成し、第３のブロツクに微動テーブルを固
定したので、極めて簡単かつ小形で、又、使用対象機器
への装着が容易で使い勝手のよい３軸の並進変位および
３軸の回転変位を得ることができる。又、各回転軸が微
動テーブルの表面上の一点で直交するので、回転変位の
回転中心は微動テーブル上に存在することになり、正確
な回転変位を行うことができる。
なお、上記実施例の説明では、ブロツクB1においてｙ軸
方向の張出し部の端部を固定し、ｘ軸方向の張出し部の
端部に連結部を設けた例について説明したが、これとは
逆に、ｘ軸方向の張出し部の端部を固定し、ｙ軸方向の
張出し部の端部にブロツクB2を連結してもよいのは明ら
かである。又、各回転軸は必ずしも微動テーブルの表面
に存在する必要はなく、任意に選択することができる。
方向の張出し部の端部を固定し、ｘ軸方向の張出し部の
端部に連結部を設けた例について説明したが、これとは
逆に、ｘ軸方向の張出し部の端部を固定し、ｙ軸方向の
張出し部の端部にブロツクB2を連結してもよいのは明ら
かである。又、各回転軸は必ずしも微動テーブルの表面
に存在する必要はなく、任意に選択することができる。
以上述べたように、本発明では、第１のブロツクにｘ軸
方向およびｙ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機
構を構成し、第１のブロツクに連結された第２のブロツ
クにｚ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機構を構
成し、第２のブロツクに連結された第３のブロツクに、
ｘ軸,y軸,z軸まわりにそれぞれ回転変位する放射たわみ
梁変位機構を構成し、第３のブロツクに微動テーブルを
連結したので、極めて簡単かつ小形で、又、使用対象機
器への装着が容易で使い勝手のよい３軸の並進変位およ
び３軸の回転変位を得ることができる。
方向およびｙ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機
構を構成し、第１のブロツクに連結された第２のブロツ
クにｚ軸方向に並進変位する平行たわみ梁変位機構を構
成し、第２のブロツクに連結された第３のブロツクに、
ｘ軸,y軸,z軸まわりにそれぞれ回転変位する放射たわみ
梁変位機構を構成し、第３のブロツクに微動テーブルを
連結したので、極めて簡単かつ小形で、又、使用対象機
器への装着が容易で使い勝手のよい３軸の並進変位およ
び３軸の回転変位を得ることができる。
第１図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の分解
斜視図、第２図（ａ），（ｂ）は第１図に示す放射たわ
み梁変位機構の側面図、第３図（ａ），（ｂ）は第１図
に示す放射たわみ梁変位機構の側面図、第４図，第５図
および第６図は従来の微細位置決め装置の側面図および
斜視図、第７図は第６図に示す装置に用いられるバイモ
ルフ形圧電素子の斜視図である。 15,21,28……中心剛体部、16a,16b,17a,17b,22a,22b,29
a,29b……張出し部、16Fxa,16Fxb,16Fya,16Fyb,22Fza,2
2Fzb……平行たわみ梁変位機構、24……リング、25Mxa,
25Mxb,25Mya,25Myb,29Mza,29Mzb……放射たわみ梁変位
機構、30……微動テーブル、B1,B2,B3……ブロツク。
斜視図、第２図（ａ），（ｂ）は第１図に示す放射たわ
み梁変位機構の側面図、第３図（ａ），（ｂ）は第１図
に示す放射たわみ梁変位機構の側面図、第４図，第５図
および第６図は従来の微細位置決め装置の側面図および
斜視図、第７図は第６図に示す装置に用いられるバイモ
ルフ形圧電素子の斜視図である。 15,21,28……中心剛体部、16a,16b,17a,17b,22a,22b,29
a,29b……張出し部、16Fxa,16Fxb,16Fya,16Fyb,22Fza,2
2Fzb……平行たわみ梁変位機構、24……リング、25Mxa,
25Mxb,25Mya,25Myb,29Mza,29Mzb……放射たわみ梁変位
機構、30……微動テーブル、B1,B2,B3……ブロツク。
フロントページの続き (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 (72)発明者 星野 ▲吉▼弘 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61−209846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−25284（ＪＰ，Ａ) 米国特許3786332（ＵＳ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】第１の中心剛体部から第１の軸方向に対称
的に突出し各突出部分に前記第１の軸方向と直交する第
２の軸方向に並進変位を発生させる平行たわみ梁変位機
構を備えるとともに前記各突出部分の端が固定部に連結
された第１の組の張出し部、および前記第１の中心剛体
部から第２の軸方向に対称的に突出した各突出部分に前
記第１の軸方向に並進変位を発生させる平行たわみ梁変
機構を備えた第２の組の張出し部を有する第１のブロッ
クと、第２の中心剛体部から前記第２の軸方向に対称的
に突出し各突出部分に前記第１の軸方向および前記第２
の軸方向と直交する第３の軸方向に並進変位を発生させ
る平行たわみ梁変位機構を備えるとともに前記第２の軸
方向の各突出部の端が前記第２の組の各張出し部の端部
に連結される第２のブロックと、剛体のリング上に設け
られ前記第１の軸まわりに回転変位を発生させる第１の
放射たわみ梁変位機構の組および前記第２の軸まわりに
回転変位を発生させる第２の放射たわみ梁変位機構の
組、ならびに前記リングで囲まれる空間を通って前記第
２の中心剛体部と連結される第３の中心剛体部から対称
的に突出し各突出部分に前記第３の軸まわりに回転変位
を発生させる第３の放射たわみ梁変位機構を備えるとと
もに前記第３の中心剛体部から突出する前記各突出部分
の端部と前記放射たわみ梁変位機構の一方の組の各剛体
部とが結合された第３のブロックと、前記第３のブロッ
クの前記第３の放射たわみ梁変位機構が連結されていな
い前記放射たわみ梁変位機構の各剛体部に連結された微
動テーブルとで構成されていることを特徴とする微細位
置決め装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項において、前記
各平行たわみ梁変位機構は、前記中央剛体部と対応する
前記張出し部とを連結する互いに平行な複数のたわみ梁
と、これらたわみ梁に前記軸方向の力による曲げ変形を
発生させるアクチュエータとにより構成されていること
を特徴とする微細位置決め装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第（１）項において、前記
各放射たわみ梁変位機構は、前記第１の軸又は前記第２
の軸に関して互いに放射状に延びる複数のたわみ梁と、
これらたわみ梁に当該軸まわりのモーメントによる曲げ
変形を発生させるアクチュエータとにより構成されてい
ることを特徴とする微細位置決め装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第（２）項又は第（３）項
において、前記アクチュエータは、圧電アクチュエータ
であることを特徴とする微細位置決め装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283061A JPH071448B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 微細位置決め装置 |
| EP87201701A EP0264147B1 (en) | 1986-09-09 | 1987-09-08 | Fine positioning device and displacement controller therefor |
| DE3788773T DE3788773T2 (de) | 1986-09-09 | 1987-09-08 | Vorrichtung zur Feinverstellung und Vorrichtung zum Steuern dieser Verstellungen. |
| US07/244,169 US4920660A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Fine positioning device and displacement controller therefor |
| US07/244,102 US5005298A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Displacement controller for fine positioning device |
| US07/244,101 US4991309A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Fine positioning device and displacement controller therefor |
| US07/244,168 US4888878A (en) | 1986-09-09 | 1988-09-14 | Fine positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283061A JPH071448B2 (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 微細位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63137306A JPS63137306A (ja) | 1988-06-09 |
| JPH071448B2 true JPH071448B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17660696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283061A Expired - Lifetime JPH071448B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-11-29 | 微細位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071448B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4398990B2 (ja) | 2007-03-28 | 2010-01-13 | 株式会社東芝 | 駆動機構 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786332A (en) | 1969-03-19 | 1974-01-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Micro positioning apparatus |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994103A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Nec Corp | 電気機械変換器の制御装置 |
| JPS5996880A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-04 | Nec Corp | 電気機械変換装置 |
| JPS6025284A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Hitachi Ltd | 位置決め装置 |
-
1986
- 1986-11-29 JP JP61283061A patent/JPH071448B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786332A (en) | 1969-03-19 | 1974-01-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Micro positioning apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63137306A (ja) | 1988-06-09 |
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