JPH0746909B2 - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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- JPH0746909B2 JPH0746909B2 JP63183466A JP18346688A JPH0746909B2 JP H0746909 B2 JPH0746909 B2 JP H0746909B2 JP 63183466 A JP63183466 A JP 63183466A JP 18346688 A JP18346688 A JP 18346688A JP H0746909 B2 JPH0746909 B2 JP H0746909B2
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- Japan
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- stage
- type piezoelectric
- displacement
- piezoelectric element
- bimorph type
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はバイモルフ型圧電素子を使用して微小変位を
高精度に制御する位置決め装置に関する。
高精度に制御する位置決め装置に関する。
（従来の技術） 一般に、例えば電子顕微鏡等の微調整機構等のように微
小変位を高精度に制御する位置決め装置のアクチュエー
タとして電気量を変位量に変換する圧電素子を使用した
ものが考えられている。この圧電素子を使用したアクチ
ュエータは変換効率が高いうえ、発熱が小さく、熱変形
によるドリフトが小さいという利点がある反面、変位量
が小さいという欠点がある。
小変位を高精度に制御する位置決め装置のアクチュエー
タとして電気量を変位量に変換する圧電素子を使用した
ものが考えられている。この圧電素子を使用したアクチ
ュエータは変換効率が高いうえ、発熱が小さく、熱変形
によるドリフトが小さいという利点がある反面、変位量
が小さいという欠点がある。
そこで、従来から電圧を印加すると長さ方向に伸縮する
２枚の圧電素子を貼り合せ、一方を伸ばすと同時に他方
を縮めることにより、屈曲変位を発生させるバイモルフ
型圧電素子を片持ち梁として使用したり、或いはこのバ
イモルフ型圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わ
せて使用する構成にしていた。
２枚の圧電素子を貼り合せ、一方を伸ばすと同時に他方
を縮めることにより、屈曲変位を発生させるバイモルフ
型圧電素子を片持ち梁として使用したり、或いはこのバ
イモルフ型圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わ
せて使用する構成にしていた。
しかしながら、バイモルフ型圧電素子を片持ち梁として
使用した場合には機械的強度が弱く、動作が不安定にな
る問題があるとともに、バイモルフ型圧電素子の自由端
側が固定端を中心とする円弧運動を行なうので、被駆動
体を直線性よく変位させるためには複雑な機構が必要に
なる問題があった。また、従来のように圧電素子とてこ
等の変位拡大機構とを組合わせた場合には数10μｍ程度
の微小量しか変位させることができず、変位量の増大を
図ることが難しい問題があった。
使用した場合には機械的強度が弱く、動作が不安定にな
る問題があるとともに、バイモルフ型圧電素子の自由端
側が固定端を中心とする円弧運動を行なうので、被駆動
体を直線性よく変位させるためには複雑な機構が必要に
なる問題があった。また、従来のように圧電素子とてこ
等の変位拡大機構とを組合わせた場合には数10μｍ程度
の微小量しか変位させることができず、変位量の増大を
図ることが難しい問題があった。
（発明が解決使用とする課題） 従来構成のものにあってはバイモルフ型圧電素子を片持
ち梁として使用した場合には機械的強度が弱く、動作が
不安定になる問題があるとともに、被駆動体を直線性よ
く変位させるためには複雑な機構が必要になる問題があ
り、また圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わせ
た場合には数10μｍ程度の微小量しか変位させることが
できず、変位量の増大を図ることが難しい問題があっ
た。
ち梁として使用した場合には機械的強度が弱く、動作が
不安定になる問題があるとともに、被駆動体を直線性よ
く変位させるためには複雑な機構が必要になる問題があ
り、また圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わせ
た場合には数10μｍ程度の微小量しか変位させることが
できず、変位量の増大を図ることが難しい問題があっ
た。
この発明は上記事情に着目してなされたもので、機械的
強度が強く、動作の安定化を図ることができ、かつ直交
するXYの２方向にそれぞれ大きな変位量を高精度に得る
ことができ、加えて装置全体を小形化することができる
位置決め装置を提供することを目的とするものである。
強度が強く、動作の安定化を図ることができ、かつ直交
するXYの２方向にそれぞれ大きな変位量を高精度に得る
ことができ、加えて装置全体を小形化することができる
位置決め装置を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は被駆動体搭載用のステージを直交するXYの２
方向にそれぞれ微小変位させて位置決めするＸ方向微小
変位機構およびＹ方向微小変位機構を備えた位置決め装
置において、Ｘ方向微小変位機構およびＹ方向微小変位
機構のアクチュエータを前記ステージの両側にそれぞれ
平行に離間対向配置させたＸ方向およびＹ方向の複数段
のバイモルフ型圧電素子によって形成するとともに、前
記ステージの周囲を囲む状態で同一平面上に複数段に積
層された矩形枠状の支持フレームをＸ方向の一対のフレ
ーム壁の中央部位に前記アクチュエータの取付け用開口
部が形成されたＸ方向アクチュエータ支持枠と、Ｙ方向
の一対のフレーム壁の中央に前記アクチュエータの取付
け用開口部が形成されたＹ方向アクチュエータ支持枠と
によって形成して前記Ｘ方向アクチュエータ支持枠にお
ける前記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前
記Ｘ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端
部を、また前記Ｙ方向アクチュエータ支持枠における前
記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前記Ｙ方
向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端部をそ
れぞれ固定させ、さらに外側段のＸ方向およびＹ方向の
前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の中
央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモルフ型
圧電素子取付け用の開口部の両端部側とを接続するＸ方
向およびＹ方向の変位量伝達アームを備え、Ｘ方向の各
段の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部
の変位動作を前記Ｘ方向変位量伝達アームを介して順次
加えてその変位量を拡大しながら前記ステージ側に伝達
するＸ方向変位量拡大機構およびＹ方向の各段の前記バ
イモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の変位動作
を前記Ｙ方向変位量伝達アームを介して順次加えてその
変位量を拡大しながら前記ステージ側に伝達するＹ方向
変位量拡大機構をそれぞれ設けたものである。
方向にそれぞれ微小変位させて位置決めするＸ方向微小
変位機構およびＹ方向微小変位機構を備えた位置決め装
置において、Ｘ方向微小変位機構およびＹ方向微小変位
機構のアクチュエータを前記ステージの両側にそれぞれ
平行に離間対向配置させたＸ方向およびＹ方向の複数段
のバイモルフ型圧電素子によって形成するとともに、前
記ステージの周囲を囲む状態で同一平面上に複数段に積
層された矩形枠状の支持フレームをＸ方向の一対のフレ
ーム壁の中央部位に前記アクチュエータの取付け用開口
部が形成されたＸ方向アクチュエータ支持枠と、Ｙ方向
の一対のフレーム壁の中央に前記アクチュエータの取付
け用開口部が形成されたＹ方向アクチュエータ支持枠と
によって形成して前記Ｘ方向アクチュエータ支持枠にお
ける前記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前
記Ｘ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端
部を、また前記Ｙ方向アクチュエータ支持枠における前
記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前記Ｙ方
向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端部をそ
れぞれ固定させ、さらに外側段のＸ方向およびＹ方向の
前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の中
央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモルフ型
圧電素子取付け用の開口部の両端部側とを接続するＸ方
向およびＹ方向の変位量伝達アームを備え、Ｘ方向の各
段の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部
の変位動作を前記Ｘ方向変位量伝達アームを介して順次
加えてその変位量を拡大しながら前記ステージ側に伝達
するＸ方向変位量拡大機構およびＹ方向の各段の前記バ
イモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の変位動作
を前記Ｙ方向変位量伝達アームを介して順次加えてその
変位量を拡大しながら前記ステージ側に伝達するＹ方向
変位量拡大機構をそれぞれ設けたものである。
（作用） Ｘ方向微小変位機構の変位量拡大機構の各段のバイモル
フ型圧電素子にそれぞれ所定電圧を印加することによ
り、各段のバイモルフ型圧電素子における両端固定部間
の可動部を略円弧状に変形させ、このときの各段のバイ
モルフ型圧電素子の可動部の変位動作をＸ方向変位量拡
大機構のＸ方向変位量伝達アームを介して順次加えてそ
の変位量を拡大しながらステージをＸ方向に変位させて
位置決めするとともに、Ｘ方向と直交するＹ方向微小変
位機構の変位量拡大機構の各段のバイモルフ型圧電素子
にそれぞれ所定電圧を印加することにより、各段のバイ
モルフ型圧電素子における両端固定部間の可動部を略円
弧状に変形させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素
子の可動部の変位動作をＹ方向変位量拡大機構のＹ方向
変位量伝達アームを介して順次加えてその変位量を拡大
しながらステージをＹ方向に変位させて位置決めするよ
うにしたものである。
フ型圧電素子にそれぞれ所定電圧を印加することによ
り、各段のバイモルフ型圧電素子における両端固定部間
の可動部を略円弧状に変形させ、このときの各段のバイ
モルフ型圧電素子の可動部の変位動作をＸ方向変位量拡
大機構のＸ方向変位量伝達アームを介して順次加えてそ
の変位量を拡大しながらステージをＸ方向に変位させて
位置決めするとともに、Ｘ方向と直交するＹ方向微小変
位機構の変位量拡大機構の各段のバイモルフ型圧電素子
にそれぞれ所定電圧を印加することにより、各段のバイ
モルフ型圧電素子における両端固定部間の可動部を略円
弧状に変形させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素
子の可動部の変位動作をＹ方向変位量拡大機構のＹ方向
変位量伝達アームを介して順次加えてその変位量を拡大
しながらステージをＹ方向に変位させて位置決めするよ
うにしたものである。
（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照し
て説明する。第１図および第２図は微小変位を高精度に
制御する位置決め装置全体の概略構成を示すもので、11
は位置決め装置本体である。この位置決め装置本体11に
は中央に被駆動体搭載用の略矩形状のステージ12、この
ステージ12の周囲には互いに所定間隔離間させた状態で
４層に積層された略矩形枠状の枠体（支持フレーム）1
3,14,15,16がそれぞれ配設されている。この場合、ステ
ージ12は直交する二方向（Ｘ方向およびＹ方向）にそれ
ぞれ移動可能な可動部材によって形成されている。
て説明する。第１図および第２図は微小変位を高精度に
制御する位置決め装置全体の概略構成を示すもので、11
は位置決め装置本体である。この位置決め装置本体11に
は中央に被駆動体搭載用の略矩形状のステージ12、この
ステージ12の周囲には互いに所定間隔離間させた状態で
４層に積層された略矩形枠状の枠体（支持フレーム）1
3,14,15,16がそれぞれ配設されている。この場合、ステ
ージ12は直交する二方向（Ｘ方向およびＹ方向）にそれ
ぞれ移動可能な可動部材によって形成されている。
また、外側の第１の枠体13にはＸ方向に沿う一対の対向
壁面に圧電素子取付け用開口部17a,17bがそれぞれ形成
されている。これらの圧電素子取付け用開口部17a,17b
にはステージ12のＸ方向両側に平行に離間対向配置させ
た一対のバイモルフ型圧電素子18a,18bがそれぞれ配設
されている。この場合、バイモルフ型圧電素子18a,18b
はその両端部が開口部17a,17bの両端部位にそれぞれ固
定されており、バイモルフ型圧電素子18a,18bは各開口
部17a、17bの両端部間に架設状態で装着されている。そ
して、この第１の枠体13によって一対のバイモルフ型圧
電素子18a,18bの両端部間を連結させる第１の支持フレ
ームが形成されている。
壁面に圧電素子取付け用開口部17a,17bがそれぞれ形成
されている。これらの圧電素子取付け用開口部17a,17b
にはステージ12のＸ方向両側に平行に離間対向配置させ
た一対のバイモルフ型圧電素子18a,18bがそれぞれ配設
されている。この場合、バイモルフ型圧電素子18a,18b
はその両端部が開口部17a,17bの両端部位にそれぞれ固
定されており、バイモルフ型圧電素子18a,18bは各開口
部17a、17bの両端部間に架設状態で装着されている。そ
して、この第１の枠体13によって一対のバイモルフ型圧
電素子18a,18bの両端部間を連結させる第１の支持フレ
ームが形成されている。
また、バイモルフ型圧電素子18a,18bは第４図に示すよ
うに電圧を印加すると長さ方向に伸縮する２枚の圧電素
子1,2を貼り合せて形成されており、一方を伸ばすと同
時に他方を縮めることにより、屈曲変位を発生させるも
のである。なお、第３図および第４図はバイモルフ型圧
電素子18a,18bの電極構造を示すもので、第４図中の各
圧電素子1,2の矢印は分極方向を示し、また図全体は片
持ち支持のバイモルフ型圧電素子機構を示している。さ
らに、第３図は第１図の一部を拡大した図である。
うに電圧を印加すると長さ方向に伸縮する２枚の圧電素
子1,2を貼り合せて形成されており、一方を伸ばすと同
時に他方を縮めることにより、屈曲変位を発生させるも
のである。なお、第３図および第４図はバイモルフ型圧
電素子18a,18bの電極構造を示すもので、第４図中の各
圧電素子1,2の矢印は分極方向を示し、また図全体は片
持ち支持のバイモルフ型圧電素子機構を示している。さ
らに、第３図は第１図の一部を拡大した図である。
また、第１の枠体13の内側の第２の枠体14にはＸ方向に
沿う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素
子18a,18b側に向けて突設された突起部19a,19bが形成さ
れている。これらの突起部19a,19bにはバイモルフ型圧
電素子18a,18bにおける長手方向略中央部位が固定され
ている。そして、これらの突起部19a,19bによって両バ
イモルフ型圧電素子18a,18bのＸ方向の変位動作をステ
ージ12側に伝達する第１の変位量伝達アームが形成され
ており、バイモルフ型圧電素子18a,18b、第１の枠体13
および突起部19a,19bによってステージ12をＸ方向に移
動する第１のステージ変位機構20が形成されている。
沿う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素
子18a,18b側に向けて突設された突起部19a,19bが形成さ
れている。これらの突起部19a,19bにはバイモルフ型圧
電素子18a,18bにおける長手方向略中央部位が固定され
ている。そして、これらの突起部19a,19bによって両バ
イモルフ型圧電素子18a,18bのＸ方向の変位動作をステ
ージ12側に伝達する第１の変位量伝達アームが形成され
ており、バイモルフ型圧電素子18a,18b、第１の枠体13
および突起部19a,19bによってステージ12をＸ方向に移
動する第１のステージ変位機構20が形成されている。
さらに、第２の枠体14の内側には前述したバイモルフ型
圧電素子18a,18bと同一構成のバイモルフ型圧電素子21
a,21bがステージ12のＸ方向両側に平行に離間対向状態
で配設されている。この場合、第２の枠体14のＹ方向に
沿う一対の対向壁面には内側に向けて突設された一対の
支持突起22,22がステージ12のＸ方向両側にそれぞれ配
設されており、これらの支持突起22,22間にバイモルフ
型圧電素子21a,21bがそれぞれ架設状態で装着されてい
る。そして、そして、この第２の枠体14によって一対の
バイモルフ型圧電素子21a,21bの両端部間を連結させる
第２の支持フレームが形成されている。
圧電素子18a,18bと同一構成のバイモルフ型圧電素子21
a,21bがステージ12のＸ方向両側に平行に離間対向状態
で配設されている。この場合、第２の枠体14のＹ方向に
沿う一対の対向壁面には内側に向けて突設された一対の
支持突起22,22がステージ12のＸ方向両側にそれぞれ配
設されており、これらの支持突起22,22間にバイモルフ
型圧電素子21a,21bがそれぞれ架設状態で装着されてい
る。そして、そして、この第２の枠体14によって一対の
バイモルフ型圧電素子21a,21bの両端部間を連結させる
第２の支持フレームが形成されている。
また、第２の枠体14の内側の第３の枠体15にはＸ方向に
沿う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素
子21a,21b側に向けて突設された突起部23a,23bが形成さ
れている。これらの突起部23a,23bにはバイモルフ型圧
電素子21a,21bにおける長手方向略中央部位が固定され
ており、これらの突起部23a,23bによって両バイモルフ
型圧電素子21a,21bのＸ方向の変位動作をステージ12側
に伝達する第２の変位量伝達アームが形成されている。
そして、バイモルフ型圧電素子21a,21b、第２の枠体14
および突起部23a,23bによってステージ12をＸ方向に移
動する第２のステージ変位機構24が形成されている。こ
の場合、第２のステージ変位機構24のＸ方向の変位量は
第１のステージ変位機構20のＸ方向の変位量に加えられ
た状態でステージ12側に伝達されるようになっており、
これらの第１のステージ変位機構20および第２のステー
ジ変位機構24によってステージ12をＸ方向に微小変位さ
せて位置決めするＸ方向微小変位機構の変位量拡大機構
Ａが形成されている。
沿う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素
子21a,21b側に向けて突設された突起部23a,23bが形成さ
れている。これらの突起部23a,23bにはバイモルフ型圧
電素子21a,21bにおける長手方向略中央部位が固定され
ており、これらの突起部23a,23bによって両バイモルフ
型圧電素子21a,21bのＸ方向の変位動作をステージ12側
に伝達する第２の変位量伝達アームが形成されている。
そして、バイモルフ型圧電素子21a,21b、第２の枠体14
および突起部23a,23bによってステージ12をＸ方向に移
動する第２のステージ変位機構24が形成されている。こ
の場合、第２のステージ変位機構24のＸ方向の変位量は
第１のステージ変位機構20のＸ方向の変位量に加えられ
た状態でステージ12側に伝達されるようになっており、
これらの第１のステージ変位機構20および第２のステー
ジ変位機構24によってステージ12をＸ方向に微小変位さ
せて位置決めするＸ方向微小変位機構の変位量拡大機構
Ａが形成されている。
さらに、第３の枠体15の内側には前述したバイモルフ型
圧電素子18a,18bと同一構成のバイモルフ型圧電素子25
a,25bがステージ12のＹ方向両側に平行に離間対向状態
で配設されている。この場合、第３の枠体15のＸ方向に
沿う一対の対向壁面には内側に向けて突設された一対の
支持突起26,26がステージ12のＹ方向両側にそれぞれ配
設されており、これらの支持突起26,26間にバイモルフ
型圧電素子25a,25bがそれぞれ架設状態で装着されてい
る。そして、この第３の枠体15によって一対のバイモル
フ型圧電素子25a,25bの両端部間を連結させる第３の支
持フレームが形成されている。
圧電素子18a,18bと同一構成のバイモルフ型圧電素子25
a,25bがステージ12のＹ方向両側に平行に離間対向状態
で配設されている。この場合、第３の枠体15のＸ方向に
沿う一対の対向壁面には内側に向けて突設された一対の
支持突起26,26がステージ12のＹ方向両側にそれぞれ配
設されており、これらの支持突起26,26間にバイモルフ
型圧電素子25a,25bがそれぞれ架設状態で装着されてい
る。そして、この第３の枠体15によって一対のバイモル
フ型圧電素子25a,25bの両端部間を連結させる第３の支
持フレームが形成されている。
また、第３の枠体15の内側の第４の枠体16にはＹ方向に
沿う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素
子25a,25b側に向けて突設された突起部27a、27bが形成
されている。これらの突起部27a、27bにはバイモルフ型
圧電素子25a,25bにおける長手方向略中央部位が固定さ
れており、これらの突起部27a、27bによって両バイモル
フ型圧電素子25a,25bのＹ方向の変位動作をステージ12
側に伝達する第３の変位量伝達アームが形成されてい
る。そして、バイモルフ型圧電素子25a,25b、第３の枠
体15および突起部27a、27bによってステージ12をＹ方向
に移動する第３のステージ変位機構28が形成されてい
る。
沿う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素
子25a,25b側に向けて突設された突起部27a、27bが形成
されている。これらの突起部27a、27bにはバイモルフ型
圧電素子25a,25bにおける長手方向略中央部位が固定さ
れており、これらの突起部27a、27bによって両バイモル
フ型圧電素子25a,25bのＹ方向の変位動作をステージ12
側に伝達する第３の変位量伝達アームが形成されてい
る。そして、バイモルフ型圧電素子25a,25b、第３の枠
体15および突起部27a、27bによってステージ12をＹ方向
に移動する第３のステージ変位機構28が形成されてい
る。
さらに、第４の枠体16の内側には前述したバイモルフ型
圧電素子25a,25bと同一構成のバイモルフ型圧電素子29
a,29bがステージ12のＹ方向両側に平行に離間対向状態
で配設されている。この場合、第４の枠体16のＸ方向に
沿う一対の対向壁面には内側に向けて突設された一対の
支持突起30,30がステージ12のＹ方向両側にそれぞれ配
設されており、これらの支持突起30,30間にバイモルフ
型圧電素子29a,29bがそれぞれ架設状態で装着されてい
る。そして、この第４の枠体16によって一対のバイモル
フ型圧電素子29a,29bの両端部間を連結させる第４の支
持フレームが形成されている。
圧電素子25a,25bと同一構成のバイモルフ型圧電素子29
a,29bがステージ12のＹ方向両側に平行に離間対向状態
で配設されている。この場合、第４の枠体16のＸ方向に
沿う一対の対向壁面には内側に向けて突設された一対の
支持突起30,30がステージ12のＹ方向両側にそれぞれ配
設されており、これらの支持突起30,30間にバイモルフ
型圧電素子29a,29bがそれぞれ架設状態で装着されてい
る。そして、この第４の枠体16によって一対のバイモル
フ型圧電素子29a,29bの両端部間を連結させる第４の支
持フレームが形成されている。
一方、第４の枠体16の内側のステージ12にはＹ方向に沿
う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素子
29a.29b側に向けて突設された突起部31a,31bが形成され
ている。これらの突起部31a,31bにはバイモルフ型圧電
素子29a.29bにおける長手方向略中央部位が固定されて
おり、これらの突起部31a,31bによって両バイモルフ型
圧電素子29a.29bのＹ方向に変位動作をステージ12側に
伝達する第４の変位量伝達アームが形成されている。そ
して、バイモルフ型圧電素子29a.29b、第４の枠体16お
よび突起部31a,31bによってステージ12をＹ方向に移動
する第４のステージ変位機構32が形成されている。この
場合、第４のステージ変位機構32のＹ方向の変位量は第
３のステージ変位機構28のＹ方向の変位量に加えられた
状態でステージ12側に伝達されるようになっており、こ
れらの第３のステージ変位機構28および第４のステージ
変位機構32によってステージ12をＹ方向に微小変位させ
て位置決めするＹ方向微小変位機構の変位量拡大機構Ｂ
が形成されている。
う一対の対向壁面の略中央部位にバイモルフ型圧電素子
29a.29b側に向けて突設された突起部31a,31bが形成され
ている。これらの突起部31a,31bにはバイモルフ型圧電
素子29a.29bにおける長手方向略中央部位が固定されて
おり、これらの突起部31a,31bによって両バイモルフ型
圧電素子29a.29bのＹ方向に変位動作をステージ12側に
伝達する第４の変位量伝達アームが形成されている。そ
して、バイモルフ型圧電素子29a.29b、第４の枠体16お
よび突起部31a,31bによってステージ12をＹ方向に移動
する第４のステージ変位機構32が形成されている。この
場合、第４のステージ変位機構32のＹ方向の変位量は第
３のステージ変位機構28のＹ方向の変位量に加えられた
状態でステージ12側に伝達されるようになっており、こ
れらの第３のステージ変位機構28および第４のステージ
変位機構32によってステージ12をＹ方向に微小変位させ
て位置決めするＹ方向微小変位機構の変位量拡大機構Ｂ
が形成されている。
次に、上記構成の作用について説明する。まず、各バイ
モルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29b
にそれぞれ電圧が印加されない不動作状態では各バイモ
ルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29bは
それぞれ略直線状の通常状態で保持されるので、この状
態では被駆動体搭載用のステージ12も所定の不動作位置
で保持される。
モルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29b
にそれぞれ電圧が印加されない不動作状態では各バイモ
ルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29bは
それぞれ略直線状の通常状態で保持されるので、この状
態では被駆動体搭載用のステージ12も所定の不動作位置
で保持される。
そして、第１のステージ変位機構20の各バイモルフ型圧
電素子18a,18bにそれぞれ所定電圧V1が印加されると第
３図および第４図中に仮想線で示すようにこれらのバイ
モルフ型圧電素子18a,18bを構成している一方の圧電素
子１側が長さ方向に縮み、他方の圧電素子２側が伸びる
状態で変形する。そのため、バイモルフ型圧電素子18a,
18bが両端固定部分に対し、長手方向中央部分をステー
ジ12のＸ方向に沿ってx1だけ変位させる状態で略円弧状
に変形するので、バイモルフ型圧電素子18a,18bの変形
と同時に第１の枠体13の内側の各構成部材が第１の枠体
13に対してステージ12のＸ方向に沿ってx1だけそれぞれ
平行移動する。
電素子18a,18bにそれぞれ所定電圧V1が印加されると第
３図および第４図中に仮想線で示すようにこれらのバイ
モルフ型圧電素子18a,18bを構成している一方の圧電素
子１側が長さ方向に縮み、他方の圧電素子２側が伸びる
状態で変形する。そのため、バイモルフ型圧電素子18a,
18bが両端固定部分に対し、長手方向中央部分をステー
ジ12のＸ方向に沿ってx1だけ変位させる状態で略円弧状
に変形するので、バイモルフ型圧電素子18a,18bの変形
と同時に第１の枠体13の内側の各構成部材が第１の枠体
13に対してステージ12のＸ方向に沿ってx1だけそれぞれ
平行移動する。
さらに、この状態で続けて第２のステージ変位機構24の
各バイモルフ型圧電素子21a,21bにそれぞれ所定電圧V2
が印加されるとバイモルフ型圧電素子21a,21bが両端固
定部分に対し、長手方向中央部分をステージ12のＸ方向
に沿ってx2だけ変位させる状態で略円弧状に変形する。
そのため、バイモルフ型圧電素子21a,21bの変形と同時
に第２の枠体14の内側の各構成部材が第２の枠体14に対
してステージ12のＸ方向に沿ってx2だけそれぞれ平行移
動する。したがって、第２の枠体14の内側の各構成部材
は第１の枠体13に対してステージ12のＸ方向に沿ってx1
＋x2だけ平行移動するよになっている。
各バイモルフ型圧電素子21a,21bにそれぞれ所定電圧V2
が印加されるとバイモルフ型圧電素子21a,21bが両端固
定部分に対し、長手方向中央部分をステージ12のＸ方向
に沿ってx2だけ変位させる状態で略円弧状に変形する。
そのため、バイモルフ型圧電素子21a,21bの変形と同時
に第２の枠体14の内側の各構成部材が第２の枠体14に対
してステージ12のＸ方向に沿ってx2だけそれぞれ平行移
動する。したがって、第２の枠体14の内側の各構成部材
は第１の枠体13に対してステージ12のＸ方向に沿ってx1
＋x2だけ平行移動するよになっている。
また、この状態で続けて第３のステージ変位機構28の各
バイモルフ型圧電素子25a,25bにそれぞれ所定電圧V3が
印加されるとバイモルフ型圧電素子25a,25bが両端固定
部分に対し、長手方向中央部分をステージ12のＹ方向に
沿ってy1だけ変位させる状態で略円弧状に変形する。そ
のため、バイモルフ型圧電素子25a,25bの変形と同時に
第３の枠体15の内側の各構成部材が第３の枠体15に対し
てステージ12のＹ方向に沿ってy1だけそれぞれ平行移動
する。
バイモルフ型圧電素子25a,25bにそれぞれ所定電圧V3が
印加されるとバイモルフ型圧電素子25a,25bが両端固定
部分に対し、長手方向中央部分をステージ12のＹ方向に
沿ってy1だけ変位させる状態で略円弧状に変形する。そ
のため、バイモルフ型圧電素子25a,25bの変形と同時に
第３の枠体15の内側の各構成部材が第３の枠体15に対し
てステージ12のＹ方向に沿ってy1だけそれぞれ平行移動
する。
さらに、続けて第４のステージ変位機構32の各バイモル
フ型圧電素子29a.29bにそれぞれ所定電圧V4が印加され
るとバイモルフ型圧電素子29a.29bが両端固定部分に対
し、長手方向中央部分をステージ12のＹ方向に沿ってy2
だけ変位させる状態で略円弧状に変形する。そのため、
バイモルフ型圧電素子29a.29bの変形と同時に第４の枠
体16の内側のステージ12が第４の枠体16に対してステー
ジ12のＹ方向に沿ってy2だけそれぞれ平行移動する。し
たがって、第４の枠体16の内側のステージ12は第３の枠
体15に対してステージ12のＹ方向に沿ってy1＋y2だけ平
行移動するようになっており、このステージ12は第１の
枠体13に対してステージ12のＸ方向に沿ってx1＋x2、さ
らにＹ方向に沿ってy1＋y2だけそれぞれ平行移動するよ
うになっている。
フ型圧電素子29a.29bにそれぞれ所定電圧V4が印加され
るとバイモルフ型圧電素子29a.29bが両端固定部分に対
し、長手方向中央部分をステージ12のＹ方向に沿ってy2
だけ変位させる状態で略円弧状に変形する。そのため、
バイモルフ型圧電素子29a.29bの変形と同時に第４の枠
体16の内側のステージ12が第４の枠体16に対してステー
ジ12のＹ方向に沿ってy2だけそれぞれ平行移動する。し
たがって、第４の枠体16の内側のステージ12は第３の枠
体15に対してステージ12のＹ方向に沿ってy1＋y2だけ平
行移動するようになっており、このステージ12は第１の
枠体13に対してステージ12のＸ方向に沿ってx1＋x2、さ
らにＹ方向に沿ってy1＋y2だけそれぞれ平行移動するよ
うになっている。
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。
すなわち、ステージ12をＸ方向に移動する場合にはＸ方
向微小変位機構の変位量拡大機構Ａの各段のバイモルフ
型圧電素子18a,18b、21a,21bにそれぞれ所定電圧を印加
することにより、各段のバイモルフ型圧電素子18a,18
b、21a,21bにおける両端固定部間の可動部を略円弧状に
変形させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素子18a,
18b、21a,21bの可動部の変位動作を第１のステージ変位
機構20および第２のステージ変位機構24の各段の突起部
19a.19b、23a,23bを介して順次加えてその変位量を拡大
しながらステージ12をＸ方向に変位させて位置決めする
ようにしたので、ステージ12のＸ方向の移動時に従来に
比べてステージ12の変位量の増大を図ることができる。
すなわち、ステージ12をＸ方向に移動する場合にはＸ方
向微小変位機構の変位量拡大機構Ａの各段のバイモルフ
型圧電素子18a,18b、21a,21bにそれぞれ所定電圧を印加
することにより、各段のバイモルフ型圧電素子18a,18
b、21a,21bにおける両端固定部間の可動部を略円弧状に
変形させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素子18a,
18b、21a,21bの可動部の変位動作を第１のステージ変位
機構20および第２のステージ変位機構24の各段の突起部
19a.19b、23a,23bを介して順次加えてその変位量を拡大
しながらステージ12をＸ方向に変位させて位置決めする
ようにしたので、ステージ12のＸ方向の移動時に従来に
比べてステージ12の変位量の増大を図ることができる。
同様に、ステージ12をＸ方向と直交するＹ方向に移動す
る場合にはＹ方向微小変位機構の変位量拡大機構Ｂの各
段のバイモルフ型圧電素子25a,25b、29a,29bにそれぞれ
所定電圧を印加することにより、各段のバイモルフ型圧
電素子25a,25b、29a,29bにおける両端固定部間の可動部
を略円弧状に変形させ、このときの各段のバイモルフ型
圧電素子25a,25b、29a,29bの可動部の変位動作を第３の
ステージ変位機構28および第４のステージ変位機構32の
各段の突起部27a,27b、31a,31bを介して順次加えてその
変位量を拡大しながらステージ12をＹ方向に変位させて
位置決めするようにしたので、ステージ12のＹ方向の移
動時にも従来に比べてステージ12の変位量の増大を図る
ことができる。
る場合にはＹ方向微小変位機構の変位量拡大機構Ｂの各
段のバイモルフ型圧電素子25a,25b、29a,29bにそれぞれ
所定電圧を印加することにより、各段のバイモルフ型圧
電素子25a,25b、29a,29bにおける両端固定部間の可動部
を略円弧状に変形させ、このときの各段のバイモルフ型
圧電素子25a,25b、29a,29bの可動部の変位動作を第３の
ステージ変位機構28および第４のステージ変位機構32の
各段の突起部27a,27b、31a,31bを介して順次加えてその
変位量を拡大しながらステージ12をＹ方向に変位させて
位置決めするようにしたので、ステージ12のＹ方向の移
動時にも従来に比べてステージ12の変位量の増大を図る
ことができる。
さらに、Ｘ方向微小変位機構の変位量拡大機構Ａの各段
のバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21bおよびＹ方向
微小変位機構の変位量拡大機構Ｂの各段のバイモルフ型
圧電素子25a,25b、29a,29bの可動部の変位動作は印加電
圧の大きさに比例するので、各段のバイモルフ型圧電素
子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29bの印加電圧を適
正に制御することにより、ステージ12のＸ方向およびＹ
方向の変位をそれぞれ高精度に位置決めすることができ
る。
のバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21bおよびＹ方向
微小変位機構の変位量拡大機構Ｂの各段のバイモルフ型
圧電素子25a,25b、29a,29bの可動部の変位動作は印加電
圧の大きさに比例するので、各段のバイモルフ型圧電素
子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29bの印加電圧を適
正に制御することにより、ステージ12のＸ方向およびＹ
方向の変位をそれぞれ高精度に位置決めすることができ
る。
また、バイモルフ型圧電素子18a,18bの両端部を第１の
枠体13の開口部17a,17bの両端部位、またバイモルフ型
圧電素子21a,21bの両端部を第２の枠体14の支持突起22,
22の両端部位、バイモルフ型圧電素子25a,25bの両端部
を第３の枠体15の支持突起26,26の両端部位、バイモル
フ型圧電素子29a.29bの両端部を第４の枠体16の支持突
起30,30の両端部位にそれぞれ固定させたので、被駆動
体搭載用ステージ12の固有振動数（剛性）を高めること
ができる。そのため、バイモルフ型圧電素子を片持ち梁
として使用する場合に比べて位置決め装置本体11全体の
機械的強度を高めることができ、位置決め装置本体11全
体の動作の安定化を図ることができる。
枠体13の開口部17a,17bの両端部位、またバイモルフ型
圧電素子21a,21bの両端部を第２の枠体14の支持突起22,
22の両端部位、バイモルフ型圧電素子25a,25bの両端部
を第３の枠体15の支持突起26,26の両端部位、バイモル
フ型圧電素子29a.29bの両端部を第４の枠体16の支持突
起30,30の両端部位にそれぞれ固定させたので、被駆動
体搭載用ステージ12の固有振動数（剛性）を高めること
ができる。そのため、バイモルフ型圧電素子を片持ち梁
として使用する場合に比べて位置決め装置本体11全体の
機械的強度を高めることができ、位置決め装置本体11全
体の動作の安定化を図ることができる。
さらに、ステージ12の周囲を囲む状態で４段に積層され
た略矩形枠状の第１〜第４の各枠体13,14,15,16を設
け、各段のバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25
a,25b、29a,29bを各枠体13,14,15,16に両端固定状態で
固定させるとともに、第１のステージ変位機構20および
第２のステージ変位機構24の各バイモルフ型圧電素子18
a,18b、21a,21bのＸ方向の変位動作を各段の突起部19a.
19b、23a,23bを介して順次加えてその変位量を拡大しな
がらステージ12側に伝達させ、さらに第３のステージ変
位機構28および第４のステージ変位機構32の各バイモル
フ型圧電素子25a,25b、29a.29bのＹ方向の変位動作を各
段の突起部27a,27b、31a,31bを介して順次加えてその変
位量を拡大しながらステージ12側に伝達させるようにし
たので、位置決め装置本体11内にＸ方向微小変位機構の
変位量拡大機構Ａの各段のバイモルフ型圧電素子18a,18
b、21a,21bおよびＹ方向微小変位機構の変位量拡大機構
Ｂの各段のバイモルフ型圧電素子25a,25b、29a,29bをコ
ンパクトに組み込むことができる。そのため、位置決め
装置本体11全体を小形化することができるので、例えば
電子顕微鏡等の微調整機構等のように電子顕微鏡等の試
料を搭載するステージ12の微小変位を直交するXYの２方
向に高精度に制御するアクチュエータとして本装置を使
用する場合に本装置を電子顕微鏡等の本体側に効率よく
組み込むことができる。
た略矩形枠状の第１〜第４の各枠体13,14,15,16を設
け、各段のバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25
a,25b、29a,29bを各枠体13,14,15,16に両端固定状態で
固定させるとともに、第１のステージ変位機構20および
第２のステージ変位機構24の各バイモルフ型圧電素子18
a,18b、21a,21bのＸ方向の変位動作を各段の突起部19a.
19b、23a,23bを介して順次加えてその変位量を拡大しな
がらステージ12側に伝達させ、さらに第３のステージ変
位機構28および第４のステージ変位機構32の各バイモル
フ型圧電素子25a,25b、29a.29bのＹ方向の変位動作を各
段の突起部27a,27b、31a,31bを介して順次加えてその変
位量を拡大しながらステージ12側に伝達させるようにし
たので、位置決め装置本体11内にＸ方向微小変位機構の
変位量拡大機構Ａの各段のバイモルフ型圧電素子18a,18
b、21a,21bおよびＹ方向微小変位機構の変位量拡大機構
Ｂの各段のバイモルフ型圧電素子25a,25b、29a,29bをコ
ンパクトに組み込むことができる。そのため、位置決め
装置本体11全体を小形化することができるので、例えば
電子顕微鏡等の微調整機構等のように電子顕微鏡等の試
料を搭載するステージ12の微小変位を直交するXYの２方
向に高精度に制御するアクチュエータとして本装置を使
用する場合に本装置を電子顕微鏡等の本体側に効率よく
組み込むことができる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
い。
い。
例えば、各ステージ変位機構20,24,28,32のバイモルフ
型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a.29bの変位
特性はそれぞれ異なるものであってもよく、各バイモル
フ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29bの印
加電圧もそれぞれ異なるものであってもよい。この場
合、例えば各バイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、
25a,25b、29a.29bの変位量をx1,x2,x3,x4、y5,y6,y7,y8
にそれぞれ設定した場合にはステージ12は第１の枠体13
に対してＸ方向に （x3＋x4）/2＋（x3＋x4）/2、 またＹ方向に （y5＋y6）/2＋（y7＋y8）/2 だけそれぞれ変位するようになっている。
型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a.29bの変位
特性はそれぞれ異なるものであってもよく、各バイモル
フ型圧電素子18a,18b、21a,21b、25a,25b、29a,29bの印
加電圧もそれぞれ異なるものであってもよい。この場
合、例えば各バイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21b、
25a,25b、29a.29bの変位量をx1,x2,x3,x4、y5,y6,y7,y8
にそれぞれ設定した場合にはステージ12は第１の枠体13
に対してＸ方向に （x3＋x4）/2＋（x3＋x4）/2、 またＹ方向に （y5＋y6）/2＋（y7＋y8）/2 だけそれぞれ変位するようになっている。
また、上記実施例では各バイモルフ型圧電素子18a,18
b、21a,21b、25a,25b、29a.29bを構成する圧電素子1,2
の外面にそれぞれ単一の電極を設けた構成のものを示し
たが、第５図に示すように各バイモルフ型圧電素子18a,
18b、21a,21b、25a,25b、29a.29bを構成する圧電素子1,
2の外面にそれぞれ複数の電極41a,42a,43a,44a,41b,42
b,43b,44bを並設させた電極構造にしてもよい。
b、21a,21b、25a,25b、29a.29bを構成する圧電素子1,2
の外面にそれぞれ単一の電極を設けた構成のものを示し
たが、第５図に示すように各バイモルフ型圧電素子18a,
18b、21a,21b、25a,25b、29a.29bを構成する圧電素子1,
2の外面にそれぞれ複数の電極41a,42a,43a,44a,41b,42
b,43b,44bを並設させた電極構造にしてもよい。
さらに、上記実施例ではX,Y方向の各ステージ変位機構2
0,24,28,32を２段に積層させ、２段の各ステージ変位機
構20,24,28,32の変位量を順次加えてステージ12側に伝
達する２段式の変位量拡大機構A,Bを設けた場合につい
て示したが、直交する二方向にそれぞれ３段以上の複数
段のステージ変位機構を積層させる構成にしてもよい。
0,24,28,32を２段に積層させ、２段の各ステージ変位機
構20,24,28,32の変位量を順次加えてステージ12側に伝
達する２段式の変位量拡大機構A,Bを設けた場合につい
て示したが、直交する二方向にそれぞれ３段以上の複数
段のステージ変位機構を積層させる構成にしてもよい。
また、Ｘ方向の各ステージ変位機構の積層段数とＹ方向
の各ステージ変位機構の積層段数とを変化させてもよ
い。
の各ステージ変位機構の積層段数とを変化させてもよ
い。
また、上記実施例ではステージ12の周囲に互いに所定間
隔離間させた状態で４層に積層された略矩形枠状の枠体
13,14,15,16をそれぞれ配設し、外側の枠体13,14によっ
てステージ12のＸ方向に沿って離間対向状態で２段に配
置させたバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21bの両端
をそれぞれ保持させるとともに、内側の枠体15,16によ
ってステージ12のＹ方向に沿って離間対向状態で２段に
配置させたバイモルフ型圧電素子25a,25b、29a.29bの両
端をそれぞれ保持させ、ステージ12のＸ方向に沿う２段
のバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21bによるＸ方向
の変位量およびステージ12のＹ方向に沿う２段のバイモ
ルフ型圧電素子25a,25b、29a.29bによるＹ方向の変位量
をそれぞれ連続的に積層させた状態でステージ12側に伝
達させる構成のものを示したが、第６図に示すようにス
テージ12の周囲に互いに所定間隔離間させた状態で６層
に積層された略矩形枠状の枠体51,52,53,54,55,56をそ
れぞれ配設し、枠体52,54,56によってステージ12のＸ方
向に沿って離間対向状態で３段階に配置させたバイモル
フ型圧電素子61a,61b、62a,62b、63a,63bの両端をそれ
ぞれ保持させ、同様に枠体51,53,55によってステージ12
のＹ方向に沿って離間対向状態で３段に配置させたバイ
モルフ型圧電素子71a,71b、72a,72b、73a,73bの両端を
それぞれ保持させ、ステージ12のＹ方向に沿う各段のバ
イモルフ型圧電素子71a,71b、72a,72b、73a,73bによる
Ｙ方向の変位量とステージ12のＸ方向に沿う各段のバイ
モルフ型圧電素子61a,61b、62a,62b、63a,63bによるＸ
方向の変位量とを交互に積層させた状態でステージ12側
に伝達させる構成にしてもよい。
隔離間させた状態で４層に積層された略矩形枠状の枠体
13,14,15,16をそれぞれ配設し、外側の枠体13,14によっ
てステージ12のＸ方向に沿って離間対向状態で２段に配
置させたバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21bの両端
をそれぞれ保持させるとともに、内側の枠体15,16によ
ってステージ12のＹ方向に沿って離間対向状態で２段に
配置させたバイモルフ型圧電素子25a,25b、29a.29bの両
端をそれぞれ保持させ、ステージ12のＸ方向に沿う２段
のバイモルフ型圧電素子18a,18b、21a,21bによるＸ方向
の変位量およびステージ12のＹ方向に沿う２段のバイモ
ルフ型圧電素子25a,25b、29a.29bによるＹ方向の変位量
をそれぞれ連続的に積層させた状態でステージ12側に伝
達させる構成のものを示したが、第６図に示すようにス
テージ12の周囲に互いに所定間隔離間させた状態で６層
に積層された略矩形枠状の枠体51,52,53,54,55,56をそ
れぞれ配設し、枠体52,54,56によってステージ12のＸ方
向に沿って離間対向状態で３段階に配置させたバイモル
フ型圧電素子61a,61b、62a,62b、63a,63bの両端をそれ
ぞれ保持させ、同様に枠体51,53,55によってステージ12
のＹ方向に沿って離間対向状態で３段に配置させたバイ
モルフ型圧電素子71a,71b、72a,72b、73a,73bの両端を
それぞれ保持させ、ステージ12のＹ方向に沿う各段のバ
イモルフ型圧電素子71a,71b、72a,72b、73a,73bによる
Ｙ方向の変位量とステージ12のＸ方向に沿う各段のバイ
モルフ型圧電素子61a,61b、62a,62b、63a,63bによるＸ
方向の変位量とを交互に積層させた状態でステージ12側
に伝達させる構成にしてもよい。
この場合には枠体51,52,53,54,55,56の形状を第１図お
よび第２図の場合に比べて簡略化することができるの
で、製作の容易化および位置決め装置本体11全体の小形
化を図ることができる。そのため、位置決め装置本体11
全体の軽量化を図ることができるので、機械的共振周波
数を高くすることができ、位置決め装置本体11全体の安
定性を高めることができる。さらに、位置決め装置本体
11全体の軽量化にともないバイモルフ型圧電素子61a,61
b、62a,62b、63a,63b、71a,71b、72a,72b、73a,73bへの
負荷を減少させることができるので、ステージ12上の負
荷を大きくすることができる。
よび第２図の場合に比べて簡略化することができるの
で、製作の容易化および位置決め装置本体11全体の小形
化を図ることができる。そのため、位置決め装置本体11
全体の軽量化を図ることができるので、機械的共振周波
数を高くすることができ、位置決め装置本体11全体の安
定性を高めることができる。さらに、位置決め装置本体
11全体の軽量化にともないバイモルフ型圧電素子61a,61
b、62a,62b、63a,63b、71a,71b、72a,72b、73a,73bへの
負荷を減少させることができるので、ステージ12上の負
荷を大きくすることができる。
さらに、その他のこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施できることは勿論である。
々変形実施できることは勿論である。
［発明の効果］ この発明によれば被駆動体搭載用ステージを直交するXY
の２方向にそれぞれ微小変位させて位置決めするＸ方向
微小変位機構およびＹ方向微小変位機構を備えた位置決
め装置において、Ｘ方向微小変位機構およびＹ方向微小
変位機構のアクチュエータを前記ステージの両側にそれ
ぞれ平行に離間対向配置させたＸ方向およびＹ方向の複
数段のバイモルフ型圧電素子によって形成するととも
に、前記ステージの周囲を囲む状態で同一平面上に複数
段に積層された矩形枠状の支持フレームをＸ方向の一対
のフレーム壁の中央部位に前記アクチュエータの取付け
用開口部が形成されたＸ方向アクチュエータ支持枠と、
Ｙ方向の一対のフレーム壁の中央に前記アクチュエータ
の取付け用開口部が形成されたＹ方向アクチュエータ支
持枠とによって形成して前記Ｘ方向アクチュエータ支持
枠における前記アクチュエータの取付け用開口部の両端
部に前記Ｘ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子
の両端部を、また前記Ｙ方向アクチュエータ支持枠にお
ける前記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前
記Ｙ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端
部をそれぞれ固定させ、さらに外側段のＸ方向およびＹ
方向の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動
部の中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモ
ルフ型圧電素子取付け用の開口部の両端部側とを接続す
るＸ方向およびＹ方向の変位量伝達アームを備え、Ｘ方
向の各段の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の
可動部の変位動作を前記Ｘ方向変位量伝達アームを介し
て順次加えてその変位量を拡大しながら前記ステージ側
に伝達するＸ方向変位量拡大機構およびＹ方向の各段の
前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の変
位動作を前記Ｙ方向変位量伝達アームを介して順次加え
てその変位量を拡大しながら前記ステージ側に伝達する
Ｙ方向変位量拡大機構をそれぞれ設けたので、ステージ
を直交するXYの２方向にそれぞれ移動させる際に大きな
変位量を高精度に得ることができるとともに、機械的強
度が強く、動作の安定化を図ることができ、かつ装置全
体を小形化することができる。
の２方向にそれぞれ微小変位させて位置決めするＸ方向
微小変位機構およびＹ方向微小変位機構を備えた位置決
め装置において、Ｘ方向微小変位機構およびＹ方向微小
変位機構のアクチュエータを前記ステージの両側にそれ
ぞれ平行に離間対向配置させたＸ方向およびＹ方向の複
数段のバイモルフ型圧電素子によって形成するととも
に、前記ステージの周囲を囲む状態で同一平面上に複数
段に積層された矩形枠状の支持フレームをＸ方向の一対
のフレーム壁の中央部位に前記アクチュエータの取付け
用開口部が形成されたＸ方向アクチュエータ支持枠と、
Ｙ方向の一対のフレーム壁の中央に前記アクチュエータ
の取付け用開口部が形成されたＹ方向アクチュエータ支
持枠とによって形成して前記Ｘ方向アクチュエータ支持
枠における前記アクチュエータの取付け用開口部の両端
部に前記Ｘ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子
の両端部を、また前記Ｙ方向アクチュエータ支持枠にお
ける前記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前
記Ｙ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端
部をそれぞれ固定させ、さらに外側段のＸ方向およびＹ
方向の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動
部の中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモ
ルフ型圧電素子取付け用の開口部の両端部側とを接続す
るＸ方向およびＹ方向の変位量伝達アームを備え、Ｘ方
向の各段の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の
可動部の変位動作を前記Ｘ方向変位量伝達アームを介し
て順次加えてその変位量を拡大しながら前記ステージ側
に伝達するＸ方向変位量拡大機構およびＹ方向の各段の
前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の変
位動作を前記Ｙ方向変位量伝達アームを介して順次加え
てその変位量を拡大しながら前記ステージ側に伝達する
Ｙ方向変位量拡大機構をそれぞれ設けたので、ステージ
を直交するXYの２方向にそれぞれ移動させる際に大きな
変位量を高精度に得ることができるとともに、機械的強
度が強く、動作の安定化を図ることができ、かつ装置全
体を小形化することができる。
第１図乃至第４図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は位置決め装置全体の平面図、第２図は同斜視
図、第３図はバイモルフ型圧電素子の取付け状態を示す
平面図、第４図は第３図の一部を拡大した状態を示す要
部の平面図、第５図は別の実施例を示す要部の平面図、
第６図はさらに別の実施例を示す位置決め装置全体の平
面図である。 12……ステージ、13,14,15,16、51,52,53,54,55,56……
枠体（支持フレーム）、18a,18b,21a,21b,25a,25b,29a.
29b,61a,61b,62a,62b,63a,63b,71a,71b,72a,72b,73a,73
b……バイモルフ型圧電素子、19a.19b,23a,23b,27a,27
b,31a,31b……突起部（変位量伝達アーム）、20……第
１のステージ変位機構、24……第２のステージ変位機
構、28……第３のステージ変位機構、32……第４のステ
ージ変位機構、A,B……変位量拡大機構。
第１図は位置決め装置全体の平面図、第２図は同斜視
図、第３図はバイモルフ型圧電素子の取付け状態を示す
平面図、第４図は第３図の一部を拡大した状態を示す要
部の平面図、第５図は別の実施例を示す要部の平面図、
第６図はさらに別の実施例を示す位置決め装置全体の平
面図である。 12……ステージ、13,14,15,16、51,52,53,54,55,56……
枠体（支持フレーム）、18a,18b,21a,21b,25a,25b,29a.
29b,61a,61b,62a,62b,63a,63b,71a,71b,72a,72b,73a,73
b……バイモルフ型圧電素子、19a.19b,23a,23b,27a,27
b,31a,31b……突起部（変位量伝達アーム）、20……第
１のステージ変位機構、24……第２のステージ変位機
構、28……第３のステージ変位機構、32……第４のステ
ージ変位機構、A,B……変位量拡大機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 正和 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 内田 順三 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 石田 文彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 審査官 及川 泰嘉
Claims (1)
- 【請求項１】被駆動体搭載用のステージを直交するXYの
２方向にそれぞれ微小変位させて位置決めするＸ方向微
小変位機構およびＹ方向微小変位機構を備えた位置決め
装置において、 Ｘ方向微小変位機構およびＹ方向微小変位機構のアクチ
ュエータを前記ステージの両側にそれぞれ平行に離間対
向配置させたＸ方向およびＹ方向の複数段のバイモルフ
型圧電素子によって形成するとともに、 前記ステージの周囲を囲む状態で同一平面上に複数段に
積層された矩形枠状の支持フレームをＸ方向の一対のフ
レーム壁の中央部位に前記アクチュエータの取付け用開
口部が形成されたＸ方向アクチュエータ支持枠と、Ｙ方
向の一対のフレーム壁の中央に前記アクチュエータの取
付け用開口部が形成されたＹ方向アクチュエータ支持枠
とによって形成して前記Ｘ方向アクチュエータ支持枠に
おける前記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に
前記Ｘ方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両
端部を、また前記Ｙ方向アクチュエータ支持枠における
前記アクチュエータの取付け用開口部の両端部に前記Ｙ
方向アクチュエータのバイモルフ型圧電素子の両端部を
それぞれ固定させ、 さらに外側段のＸ方向およびＹ方向の前記バイモルフ型
圧電素子の両端固定部間の可動部の中央部位と内側段の
前記支持フレームの前記バイモルフ型圧電素子取付け用
の開口部の両端部側とを接続するＸ方向およびＹ方向の
変位量伝達アームを備え、Ｘ方向の各段の前記バイモル
フ型圧電素子の両端固定部間の可動部の変位動作を前記
Ｘ方向変位量伝達アームを介して順次加えてその変位量
を拡大しながら前記ステージ側に伝達するＸ方向変位量
拡大機構およびＹ方向の各段の前記バイモルフ型圧電素
子の両端固定部間の可動部の変位動作を前記Ｙ方向変位
量伝達アームを介して順次加えてその変位量を拡大しな
がら前記ステージ側に伝達するＹ方向変位量拡大機構を
それぞれ設けたことを特徴とする位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63183466A JPH0746909B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63183466A JPH0746909B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0236771A JPH0236771A (ja) | 1990-02-06 |
| JPH0746909B2 true JPH0746909B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=16136283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63183466A Expired - Lifetime JPH0746909B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746909B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3570045A4 (en) * | 2017-01-10 | 2020-01-29 | Osaka University | SCANNER AND FOR GRID PROBE MICROSCOPE |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7687767B2 (en) * | 2002-12-20 | 2010-03-30 | Agilent Technologies, Inc. | Fast scanning stage for a scanning probe microscope |
| JP4739359B2 (ja) * | 2008-02-18 | 2011-08-03 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電アクチュエータ及びそれを備えた電子機器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042638B2 (ja) * | 1977-09-26 | 1985-09-24 | 日本電気株式会社 | 圧電型アクチユエ−タ |
| JPH0431832Y2 (ja) * | 1985-11-28 | 1992-07-30 | ||
| JPS62105488A (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-15 | Ogura Houseki Seiki Kogyo Kk | 多重積層圧電アクチユエ−タ素子 |
| JPS62138071A (ja) * | 1985-12-11 | 1987-06-20 | Nec Corp | 圧電型リニア可動子 |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP63183466A patent/JPH0746909B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3570045A4 (en) * | 2017-01-10 | 2020-01-29 | Osaka University | SCANNER AND FOR GRID PROBE MICROSCOPE |
| JPWO2018131343A1 (ja) * | 2017-01-10 | 2020-02-06 | 国立大学法人大阪大学 | スキャナ及び走査型プローブ顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0236771A (ja) | 1990-02-06 |
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Legal Events
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