JPH11126111A - Device for moving - Google Patents
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- JPH11126111A JPH11126111A JP9289778A JP28977897A JPH11126111A JP H11126111 A JPH11126111 A JP H11126111A JP 9289778 A JP9289778 A JP 9289778A JP 28977897 A JP28977897 A JP 28977897A JP H11126111 A JPH11126111 A JP H11126111A
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば走査型プロ
ーブ顕微鏡及びこれを応用した走査機構に用いられ、移
動対象物を所定方向に正確に移動して高精度に位置決め
するための移動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving device for use in, for example, a scanning probe microscope and a scanning mechanism using the same, for accurately moving a moving object in a predetermined direction and positioning the moving object with high accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の移動装置として、例えば
「精密工学会誌55/1/1989」の第146頁〜第
151頁に記載された「大ストロークSTM」は、図6
に示すように、ヒンジ部2を介して固定台4に接続され
た移動対象物6(同図では、アルミニウム合金製アー
ム)に対して所定の押圧力を作用させるためのアクチュ
エータ8(例えば、圧電体)と、このアクチュエータ8
の押圧力を移動対象物6に伝達させるためのスチールボ
ール10とを備えており、アクチュエータ8の押圧力を
スチールボール10を介して移動対象物6に伝達するこ
とによって、てこの原理に基づいて、移動対象物6をヒ
ンジ部2を中心に旋回させて所定量だけ変位させるよう
になっている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a moving device of this type, for example, a "large stroke STM" described on pages 146 to 151 of "Journal of the Japan Society of Precision Engineering 55/1/1989" is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, an actuator 8 (for example, a piezoelectric element) for applying a predetermined pressing force to a moving object 6 (in the figure, an aluminum alloy arm) connected to the fixed base 4 via the hinge portion 2. Body) and this actuator 8
And a steel ball 10 for transmitting the pressing force of the actuator 8 to the moving object 6. By transmitting the pressing force of the actuator 8 to the moving object 6 via the steel ball 10, The moving object 6 is turned around the hinge 2 to be displaced by a predetermined amount.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
移動装置において、移動対象物6の旋回端6aの旋回量
(拡大率)を大きくしようとすると、移動対象物6の長
さ寸法を大きくしなければならないため、装置が大型化
してしまうと共に、アクチュエータ8の変位量に比例し
た旋回端6aの変位量を得ることが困難になってしま
う。つまり、移動対象物6の長さ寸法を大きくすると、
それに比例して旋回端6aが円弧状に角度変化するた
め、移動対象物6の変位量は、旋回端6aの円弧状角度
変化分だけずれてしまうことになる(以下、これを円弧
エラーと称する)。However, in the conventional moving apparatus, if the turning amount (magnification ratio) of the turning end 6a of the moving object 6 is increased, the length of the moving object 6 must be increased. Therefore, the size of the apparatus is increased, and it is difficult to obtain the displacement of the turning end 6a in proportion to the displacement of the actuator 8. That is, if the length of the moving object 6 is increased,
Since the turning end 6a changes its angle in an arc in proportion thereto, the displacement of the moving object 6 is shifted by the change in the angle of the arc of the turning end 6a (this is hereinafter referred to as an arc error). ).
【0004】また、従来の移動装置を例えば顕微鏡装置
に組み込んで移動対象物となる顕微鏡用ステージを移動
させるために使用する場合、以下のような問題が生じ
る。即ち、顕微鏡用ステージは、円滑に動作させるため
に、その厚さ寸法が薄いことが好ましい。しかし、従来
の移動装置は、一方向にのみ移動対象物を移動させるこ
とができるように構成されているため、顕微鏡用ステー
ジをその試料載置面に直交する方向に移動させることが
できるように、移動装置を顕微鏡用ステージに組み付け
た場合、移動装置の高さ寸法分だけステージ全体の厚さ
寸法が大型化してしまう。例えば、X,Y及びZ軸方向
にステージを駆動する場合、各方向用の移動装置を高さ
方向に3段重ねる必要がある。In addition, when a conventional moving device is incorporated into, for example, a microscope device and used to move a microscope stage to be moved, the following problems occur. That is, it is preferable that the thickness of the microscope stage be small in order to operate smoothly. However, since the conventional moving device is configured to be able to move the moving object only in one direction, it is necessary to move the microscope stage in a direction orthogonal to the sample mounting surface. When the moving device is mounted on the microscope stage, the thickness of the entire stage is increased by the height of the moving device. For example, when driving the stage in the X, Y and Z axis directions, it is necessary to stack three moving devices for each direction in the height direction.
【0005】本発明は、このような問題を解決するため
に成されており、その目的は、円弧エラーを生じること
無く、移動対象物を正確に移動させて高精度に位置決め
することが可能なコンパクトな移動装置を提供すること
にある。An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to make it possible to accurately move a moving object and accurately position the object without causing an arc error. An object of the present invention is to provide a compact moving device.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の移動装置は、移動対象物の中心線に
対して対称に配置され且つ移動対象物と同一平面内で回
動自在に支持された回動アームと、この回動アームを回
動させるように、移動対象物と同一平面内に配置された
アクチュエータと、移動対象物と同一平面内に配置され
ており、回動アームの回動運動を直線運動に変換して移
動対象物に伝達し、この移動対象物を一定方向に直線移
動させる運動伝達機構とを備えており、この運動伝達機
構は、前記回動アームの回動先端部に設けられており、
前記移動対象物の中心線に対して対称に配置された運動
伝達部材と、この運動伝達部材を前記移動対象物と前記
回動アームとの間に夫々連結させると共に、前記回動ア
ームの回動運動を直線運動に変換可能なヒンジ手段とを
備えている。In order to achieve the above object, a moving device according to the present invention is arranged symmetrically with respect to a center line of a moving object and rotates in the same plane as the moving object. A rotating arm that is freely supported, an actuator that is arranged in the same plane as the moving object so as to rotate the rotating arm, and an actuator that is arranged in the same plane as the moving object. A motion transmission mechanism that converts the rotational motion of the arm into a linear motion and transmits the linear motion to the moving object, and linearly moves the moving object in a fixed direction. It is provided at the rotating tip,
A movement transmitting member symmetrically arranged with respect to a center line of the moving object, and connecting the movement transmitting member between the moving object and the rotating arm, and rotating the rotating arm. Hinge means capable of converting motion into linear motion.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る移動装置について、図1〜図3を参照して説明する。
図1(a)に示すように、本実施の形態の移動装置は、
移動対象物12の中心線Yに対して対称に配置され且つ
移動対象物12と同一平面内で回動自在に支持された回
動アーム14と、これら回動アーム14を回動させるよ
うに、移動対象物12と同一平面内に配置されたアクチ
ュエータ16と、移動対象物12と同一平面内に配置さ
れており、回動アーム14の回動運動を直線運動に変換
して移動対象物12に伝達し、この移動対象物12を一
定方向に直線移動させる運動伝達機構とを備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a moving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1A, the mobile device of the present embodiment
A rotating arm 14 symmetrically arranged with respect to the center line Y of the moving object 12 and rotatably supported in the same plane as the moving object 12; An actuator 16 arranged in the same plane as the moving object 12 and an actuator 16 arranged in the same plane as the moving object 12 convert the turning motion of the turning arm 14 into a linear motion and And a motion transmitting mechanism for transmitting the moving object 12 linearly in a certain direction.
【0008】なお、移動対象物12は、例えば、顕微鏡
用ステージ(図示しない)に組み込まれ、移動対象物1
2の移動に伴い顕微鏡用ステージが移動する構成とな
る。回動アーム14は、夫々、移動対象物12の中心線
Yに沿って平行に延出していると共に、その基端部が支
点用ヒンジ部18を介して固定台20に一体的に接続さ
れており、支点用ヒンジ部18を中心に回動することが
できるようになっている。なお、固定台20は、移動対
象物12の中心線Yに対して対称形に広がっている。The moving object 12 is incorporated in, for example, a microscope stage (not shown), and
The configuration is such that the microscope stage moves with the movement of 2. Each of the rotating arms 14 extends in parallel along the center line Y of the moving object 12, and its base end is integrally connected to a fixed base 20 via a fulcrum hinge 18. As a result, it is possible to rotate around the fulcrum hinge 18. The fixed base 20 extends symmetrically with respect to the center line Y of the moving object 12.
【0009】運動伝達機構は、回動アーム14の回動先
端部に設けられており、移動対象物12の両側に中心線
Yに対して対称に配置された剛体の運動伝達部材22
と、これら運動伝達部材22を移動対象物12と回動ア
ーム14との間に夫々連結させると共に、回動アーム1
4の回動運動を直線運動に変換可能なヒンジ手段とを備
えている。The motion transmission mechanism is provided at the rotation tip of the rotation arm 14 and is a rigid motion transmission member 22 symmetrically disposed on both sides of the moving object 12 with respect to the center line Y.
And the motion transmitting members 22 are connected between the moving object 12 and the rotating arm 14, respectively.
And hinge means capable of converting the rotational movement of the fourth member into a linear movement.
【0010】ヒンジ手段は、移動対象物12の中心線Y
に対して対称に配置されており、回動アーム14の回動
先端部と運動伝達部材22とを連結する第1のヒンジ部
24と、運動伝達部材22と移動対象物12とを連結す
る第2のヒンジ部26とを備えており、第1及び第2の
ヒンジ部24,26の配置を選択的に変えることによっ
て、移動対象物12の移動方向や移動量を任意に変化さ
せることができる。The hinge means is provided at the center line Y of the moving object 12.
And a first hinge 24 connecting the tip end of the rotating arm 14 to the motion transmitting member 22, and a first hinge 24 connecting the motion transmitting member 22 to the moving object 12. The moving direction and the moving amount of the moving object 12 can be arbitrarily changed by selectively changing the arrangement of the first and second hinge portions 24 and 26. .
【0011】また、移動対象物12、回動アーム14及
び運動伝達機構は、同一材料で一体成形されている。従
って、本実施の形態の移動装置は、その加工精度によっ
て、移動対象物12の移動精度が決まる。The moving object 12, the rotating arm 14, and the motion transmitting mechanism are integrally formed of the same material. Therefore, in the moving device of the present embodiment, the moving accuracy of the moving object 12 is determined by the processing accuracy.
【0012】この利点は、従来の移動装置が、夫々別体
に加工された後に組み立てられるため、移動対象物の移
動精度の補償が難しいのに対して、本実施の形態は、加
工精度のみに依存するため、移動精度の補償が従来の装
置と比較して容易である点である。[0012] This advantage is that since the conventional moving devices are assembled after being processed separately, it is difficult to compensate for the moving accuracy of the moving object. On the other hand, in the present embodiment, only the processing accuracy is required. In this case, the compensation of the movement accuracy is easier than that of the conventional device.
【0013】また、以下に詳述する全ての実施の形態に
関しても同様なことが言える。本実施の形態では、その
一例として、移動対象物12を中心線Yに沿って矢印D
方向に直線移動させる場合を想定している。この場合、
第1のヒンジ部24を矢印D方向下流側に配置し、且
つ、第2のヒンジ部26を第1のヒンジ部24よりも矢
印D方向上流側に配置すれば良い。The same can be said for all the embodiments described in detail below. In the present embodiment, as an example, the moving object 12 is moved along the center line Y by an arrow D
It is assumed that the object is moved linearly in the direction. in this case,
What is necessary is just to arrange | position the 1st hinge part 24 in the arrow D direction downstream, and to arrange | position the 2nd hinge part 26 in the arrow D direction upstream from the 1st hinge part 24.
【0014】また、アクチュエータ(例えば、圧電体)
16は、移動対象物12の中心線Yに対して対称に且つ
中心線Yを直交する軸線Xに沿って、夫々、固定台20
と回動アーム14との間に配置されており、回動アーム
14の側面を押圧することによって、回動アーム14を
支点用ヒンジ部18を中心に回動させることができるよ
うになっている。An actuator (for example, a piezoelectric body)
16 are fixed bases 20 symmetrically with respect to the center line Y of the moving object 12 and along an axis X orthogonal to the center line Y.
The pivot arm 14 is disposed between the pivot arm 14 and the pivot arm 14. By pressing the side surface of the pivot arm 14, the pivot arm 14 can be pivoted about the fulcrum hinge 18. .
【0015】この場合において、アクチュエータ16の
変位量をX1、回動アーム14の回動先端部の回動変位
量をX2、アクチュエータ16と支点用ヒンジ部18と
の間の距離をh1、支点用ヒンジ部18と回動アーム1
4の回動先端部(第1のヒンジ部24)との間の距離を
h2とすると、 X2=(h2/h1)・X1 なる関係を満足する。なお、“h2/h1”は、てこの
原理に基づく拡大率である。In this case, the amount of displacement of the actuator 16 is X1, the amount of pivotal displacement of the tip of the pivot arm 14 is X2, the distance between the actuator 16 and the fulcrum hinge 18 is h1, and the amount of fulcrum is h1. Hinge 18 and pivot arm 1
Assuming that the distance between the rotating tip 4 (the first hinge portion 24) and the rotating tip 4 is h2, the following relationship is satisfied: X2 = (h2 / h1) .X1. “H2 / h1” is an enlargement ratio based on the principle of leverage.
【0016】従って、アクチュエータ16の配置を選択
的に変化させることによって、回動アーム14の回動変
位量を種々変更することが可能となる。例えば、回動ア
ーム14の回動先端部の回動変位量X2を大きくしたい
場合には、アクチュエータ16を支点用ヒンジ部18に
接近させれば良い。なぜなら、アクチュエータ16を支
点用ヒンジ部18に近接配置することによって、回動ア
ーム14の回動先端部の回動変位量は、てこの原理に基
づいて拡大され、アクチュエータ16の変位量よりも大
きくすることができ、この結果、移動対象物12の直線
移動量を拡大することができるからである。Therefore, by selectively changing the arrangement of the actuator 16, it is possible to variously change the amount of rotation of the rotation arm 14. For example, when it is desired to increase the rotation displacement X2 of the rotation tip of the rotation arm 14, the actuator 16 may be brought closer to the fulcrum hinge 18. This is because, by disposing the actuator 16 close to the fulcrum hinge portion 18, the amount of pivotal displacement of the pivotal tip of the pivotable arm 14 is enlarged based on the principle of leverage, and is larger than the displacement of the actuator 16. This is because, as a result, the amount of linear movement of the moving object 12 can be increased.
【0017】また、アクチュエータ16によって回動ア
ーム14の側面に直接押圧力を作用させると、この押圧
力が作用した回動アーム14の側面に局所的な応力集中
が生じて、回動アーム14の側面が局部的に変形してし
まう場合がある。このような変形が生じると、それ以降
の回動アーム14に対する回動制御を正確に行うことが
できなくなってしまう。When a pressing force is directly applied to the side surface of the rotating arm 14 by the actuator 16, local stress concentration occurs on the side surface of the rotating arm 14 to which the pressing force has been applied. The side surface may be locally deformed. If such a deformation occurs, it becomes impossible to accurately control the rotation of the rotation arm 14 thereafter.
【0018】そこで、本実施の形態では、このような事
態を回避するように、回動アーム14の支点用ヒンジ部
18に近接した位置に、この回動アーム14よりも硬い
材料(例えば、焼き入れ材など)で形成されたピン28
を圧入すると共に、アクチュエータ16の変位端に、回
動アーム14よりも硬い材料(例えば、焼き入れ材な
ど)で形成された押圧部材30を取り付け、これら押圧
部材30及びピン28を介してアクチュエータ16の押
圧力を回動アーム14に作用させるように構成してい
る。Therefore, in the present embodiment, in order to avoid such a situation, a material harder than the pivoting arm 14 (for example, a burning material) is provided at a position close to the fulcrum hinge 18 of the pivoting arm 14. Pins 28)
And a pressing member 30 formed of a material (for example, a quenched material) harder than the rotating arm 14 is attached to the displacement end of the actuator 16, and the actuator 16 is inserted through the pressing member 30 and the pin 28. Is applied to the rotating arm 14.
【0019】このような構成によれば、アクチュエータ
16の押圧力をピン28に作用すると、このピン28に
作用した押圧力は、ピン28の周囲に分散する形で回動
アーム14に伝達される。このため、回動アーム14の
側面に局所的な応力集中は生じない。なお、図面上、ピ
ン28は、夫々、断面円形のものを採用しているが、局
所的な応力集中を防止することができれば、任意の形状
(例えば、楕円形、半円形など)を適用することが可能
である。According to such a configuration, when the pressing force of the actuator 16 is applied to the pin 28, the pressing force applied to the pin 28 is transmitted to the rotating arm 14 in a form dispersed around the pin 28. . Therefore, local stress concentration does not occur on the side surface of the rotating arm 14. In the drawings, each of the pins 28 has a circular cross section, but any shape (for example, an elliptical shape or a semicircular shape) is applied as long as local stress concentration can be prevented. It is possible.
【0020】また、回動アーム14の基端部から延出し
た延出端には、夫々、移動対象物12の中心線Yに対し
て対称に配置されたプランジャ32がねじ込まれてお
り、このプランジャ32を固定台20に押圧させること
によって、回動アーム14の位置決めがされている。A plunger 32 symmetrically arranged with respect to the center line Y of the moving object 12 is screwed into an extending end extending from the base end of the rotating arm 14. The rotation arm 14 is positioned by pressing the plunger 32 against the fixed base 20.
【0021】本実施の形態では、アクチュエータ16を
駆動させていない初期状態(即ち、アクチュエータ16
の押圧力が回動アーム14に作用していない初期状態)
において、移動対象物12及び運動伝達部材22が同一
基準面H(図1(b)参照)上に位置付けられるよう
に、固定台20に対するプランジャ32の押圧力が調整
されている。この結果、回動アーム14は、初期状態に
おいて、弾性的に一定位置(以下、初期位置という)に
保持されることになる。In this embodiment, in the initial state where the actuator 16 is not driven (that is, the actuator 16 is not driven).
(In the initial state, in which the pressing force does not act on the rotating arm 14)
In, the pressing force of the plunger 32 against the fixed base 20 is adjusted so that the moving object 12 and the motion transmitting member 22 are positioned on the same reference plane H (see FIG. 1B). As a result, in the initial state, the rotating arm 14 is elastically held at a fixed position (hereinafter, referred to as an initial position).
【0022】このような構成において、例えば各々のア
クチュエータ16を駆動させて変位(例えば、伸張)さ
せると、この伸張運動は、ピン28を介して回動アーム
14に伝達される。In such a configuration, for example, when each of the actuators 16 is driven to be displaced (for example, extended), the extended motion is transmitted to the rotating arm 14 via the pin 28.
【0023】このとき、ピン28に作用したアクチュエ
ータ16の押圧力は、ピン28の周囲に分散する形で回
動アーム14に伝達され、支点用ヒンジ部18を中心に
回動アーム14を外方向S(回動アーム14の回動先端
部が互いに離間する方向)に回動させる力として働く
(図1(b)参照)。この結果、回動アーム14は、そ
の回動先端部がアクチュエータ16の変位量よりも大き
く回動変位する。At this time, the pressing force of the actuator 16 acting on the pin 28 is transmitted to the rotating arm 14 in a form distributed around the pin 28, and the rotating arm 14 is moved outwardly about the fulcrum hinge portion 18. It acts as a force to turn in S (the direction in which the turning end portions of the turning arm 14 move away from each other) (see FIG. 1B). As a result, the rotating arm 14 is rotationally displaced at its rotational tip by a greater amount than the displacement of the actuator 16.
【0024】回動アーム14の回動先端部が外方向Sに
回動変位した際、この外方向Sへの力が第1のヒンジ部
24を介して運動伝達部材22に伝達されることによっ
て、運動伝達部材22は、夫々、その一端部22a(図
1(c)参照)を中心に回動しつつ同一基準面Hから矢
印D方向に均等に持ち上げられる。この結果、運動伝達
部材22の間に第2のヒンジ部26を介して支持された
移動対象物12は、矢印D方向に直線状に移動する。When the tip of the turning arm 14 is turned in the outward direction S, the force in the outward direction S is transmitted to the motion transmitting member 22 through the first hinge 24. Each of the motion transmitting members 22 is evenly lifted from the same reference plane H in the direction of arrow D while rotating about its one end 22a (see FIG. 1C). As a result, the moving object 12 supported between the motion transmitting members 22 via the second hinge portion 26 moves linearly in the direction of arrow D.
【0025】ここで、このような運動伝達動作原理につ
いて、第1のヒンジ部24が外方向Sにδxだけ変位し
たとき、移動対象物12がδyだけ矢印D方向に直線移
動した場合を想定して具体的に説明する。Here, regarding such a principle of the motion transmitting operation, it is assumed that when the first hinge portion 24 is displaced in the outward direction S by δx, the moving object 12 is linearly moved in the direction of arrow D by δy. This will be specifically described.
【0026】図2(a),(b)に示すように、第1の
ヒンジ部24と第2のヒンジ部26とが、距離Lだけ離
れた位置に、配置角度θを成して配置されているものと
すると、第1のヒンジ部24がδxだけ変位すると、第
2のヒンジ部26はδyだけ変位する。このとき、第1
のヒンジ部24と第2のヒンジ部26との配置角度θの
変化をαとすると、 δy={1/tan(θ−α)}δx なる関係を満足する。なお、“1/tan(θ−α)”
は、運動伝達動作原理に基づく拡大率である。As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the first hinge portion 24 and the second hinge portion 26 are arranged at a position separated by a distance L at an arrangement angle θ. If the first hinge portion 24 is displaced by δx, the second hinge portion 26 is displaced by δy. At this time, the first
Assuming that a change in the arrangement angle θ between the hinge portion 24 and the second hinge portion 26 is α, the following relationship is satisfied: δy = {1 / tan (θ−α)} δx. Note that “1 / tan (θ−α)”
Is an enlargement factor based on the principle of motion transmission operation.
【0027】この場合、図3に示された配置角度θと拡
大率との関係から分かるように、移動対象物12を大き
く移動させる場合には、アクチュエータ16の変位量が
小さいため、拡大率を大きくとる必要がある。しかし、
拡大率の大きな場所即ち配置角度θが小さい範囲では、
僅かな配置角度変化αで拡大率が大きく変化し、線形性
が極端に変化してしまう。更に、第1のヒンジ部24を
δxだけ変位させるための力(即ち、回動アーム14の
回動先端部に働く外方向Sへの力)も、その大きさが極
端に変化してしまう。このため、回動アーム14に対す
る回動制御に大きな負担が強いられてしまう。In this case, as can be seen from the relationship between the arrangement angle θ and the magnification shown in FIG. 3, when the moving object 12 is moved largely, the displacement of the actuator 16 is small. It needs to be large. But,
In a place where the magnification is large, that is, in a range where the arrangement angle θ is small,
A slight change in the arrangement angle α greatly changes the enlargement ratio and extremely changes the linearity. Further, the magnitude of the force for displacing the first hinge portion 24 by δx (that is, the force acting on the tip of the pivot arm 14 in the outward direction S) also changes extremely. For this reason, a large burden is imposed on the rotation control of the rotation arm 14.
【0028】線形性に優れ且つ回動制御の負担を軽減す
るためには、配置角度変化αを小さくするか、或いは、
配置角度θを大きく(即ち、拡大率を小さく)する必要
があるが、移動装置全体の小型化を維持しつつ、線形性
に優れた大変位出力を得るためには、拡大率を低く抑え
なければならない。In order to achieve excellent linearity and reduce the burden of the rotation control, the arrangement angle change α must be reduced, or
Although it is necessary to increase the arrangement angle θ (that is, to reduce the magnification), in order to obtain a large displacement output with excellent linearity while maintaining the overall size of the mobile device, the magnification must be kept low. Must.
【0029】そこで、本実施の形態においては、配置角
度θが大きく(即ち、拡大率が小さく)なるように、第
1及び第2のヒンジ部24を配置している。なお、配置
角度θとしては、約10°(拡大率:5)が好ましい。Therefore, in the present embodiment, the first and second hinge portions 24 are arranged so that the arrangement angle θ is large (ie, the enlargement ratio is small). Note that the arrangement angle θ is preferably about 10 ° (magnification: 5).
【0030】従って、本実施の形態の移動装置全体の拡
大率は、てこの原理並びに運動伝達動作原理の双方に基
づく拡大率を乗じた値、即ち、 (h2/h1)・{1/tan(θ−α)} となる。Therefore, the enlargement ratio of the entire mobile device of the present embodiment is a value obtained by multiplying the enlargement ratio based on both the lever principle and the motion transmission operation principle, that is, (h2 / h1) {1 / tan ( θ-α)}.
【0031】この結果、アクチュエータ16の伸張変位
は、てこの原理並びに運動伝達動作原理の双方に基づく
拡大率を乗じた値に従って拡大されて移動対象物12に
伝達されることになる。As a result, the extension displacement of the actuator 16 is enlarged and transmitted to the moving object 12 according to a value multiplied by an enlargement factor based on both the principle of leverage and the principle of motion transmission operation.
【0032】また、アクチュエータ16を縮小変位させ
れば、回動アーム14に働く弾性力によって、回動アー
ム14は、初期位置方向に回動する。このとき、移動対
象物12は、運動伝達部材22と共に、回動アーム14
の回動に従って、同一基準面H(図1(b)参照)方向
に直線移動することになる。When the actuator 16 is displaced in a reduced manner, the rotating arm 14 is rotated in the direction of the initial position by the elastic force acting on the rotating arm 14. At this time, the moving object 12 is moved together with the motion transmitting member 22 by the rotating arm 14.
With the rotation of, it moves linearly in the direction of the same reference plane H (see FIG. 1B).
【0033】従って、アクチュエータ16を所望量だけ
伸縮変位するだけで、従来技術のような円弧エラーを生
じること無く、移動対象物12を必要な距離だけ正確に
直線移動させて高精度に位置決めすることができる。Accordingly, the object to be moved 12 can be accurately and linearly moved by a necessary distance by simply moving the actuator 16 by a desired amount, without causing an arc error as in the prior art, and positioning with high accuracy. Can be.
【0034】このように本実施の形態によれば、移動装
置の小型化を維持しつつ、大きな拡大率で移動対象物1
2を直線的に大きく且つ正確に移動させて高精度に位置
決めすることが可能となる。As described above, according to the present embodiment, the moving object 1 is maintained at a large magnification while maintaining the miniaturization of the moving device.
2 can be moved linearly and precisely and accurately.
【0035】なお、本発明は、上述した実施の形態の構
成に限定されることは無く、使用目的や使用環境等に応
じて種々変更することが可能である。例えば、移動装置
の設置範囲が限定されており、装置の幅寸法を小さくす
る必要がある場合には、図4に示すように、回動アーム
14の基端部側をL字状に内側に折り曲げると共に、こ
のL字状に折り曲げられた基端部を押圧するように、ア
クチュエータ16を夫々移動対象物12の中心線Yに対
して対称に且つ中心線Yに沿って平行に配置するれば良
い。It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be variously changed in accordance with a purpose of use, a use environment, and the like. For example, when the installation range of the moving device is limited and it is necessary to reduce the width of the device, as shown in FIG. If the actuators 16 are arranged symmetrically with respect to the center line Y of the moving object 12 and in parallel along the center line Y so as to bend and press the base end portion bent in the L-shape. good.
【0036】また、例えば、中心線Yに直交する方向T
(即ち、移動対象物12及び回動アーム14並びに運動
伝達機構を含む同一平面に対して垂直な方向)に移動対
象物12を直線移動させる場合には、図5に示すよう
に、移動対象物12及び運動伝達機構を1つのユニット
として考えると、このユニットを90°回転させた状態
で回動アーム14の間に位置づければ良い。Also, for example, a direction T orthogonal to the center line Y
When the moving object 12 is linearly moved in a direction perpendicular to the same plane including the moving object 12, the rotating arm 14 and the motion transmitting mechanism, as shown in FIG. Assuming that the unit 12 and the motion transmitting mechanism are one unit, the unit may be positioned between the rotating arms 14 in a state where the unit is rotated by 90 °.
【0037】ただし、この場合、ユニットの両側には、
移動対象物12の中心線Yに対して対称に、運動伝達機
構の一構成となるヒンジ部34を設け、このヒンジ部3
4を介して上記ユニットを回動アーム14の回動先端部
に接続する必要がある。However, in this case, on both sides of the unit,
A hinge part 34 is provided symmetrically with respect to the center line Y of the moving object 12 and serves as a configuration of the motion transmission mechanism.
It is necessary to connect the above-mentioned unit to the rotation tip of the rotation arm 14 through the fourth arm 4.
【0038】また、この変形例に適用したヒンジ部34
は、アクチュエータ16の変位量をX1、回動アーム1
4の回動先端部の回動変位量をX2、アクチュエータ1
6と支点用ヒンジ部18との間の距離をh1、支点用ヒ
ンジ部18と回動アーム14の回動先端部(ヒンジ部3
4)との間の距離をh2とすると、 h2=(X2/X1)・h1 なる関係を満足する位置に配置することが好ましい。Further, the hinge portion 34 applied to this modification example
Represents the displacement amount of the actuator 16 as X1 and the rotation arm 1
X2 is the amount of rotation displacement of the tip of the rotation of the actuator 4;
The distance between the fulcrum hinge portion 18 and the fulcrum hinge portion 18 is h1, the pivotal tip of the fulcrum hinge portion 18 and the pivot arm 14 (the hinge portion 3).
4), it is preferable that the distance h2 = (X2 / X1) · h1.
【0039】このように本実施の形態によれば、使用目
的や使用環境等に応じて、装置の幅寸法や移動対象物1
2の直線移動方向を任意に設定することができる。例え
ば、顕微鏡用ステージをその試料載置面に直交する方向
(仮に、Z方向という)に移動させる場合でも、図5に
示された移動装置の移動対象物12を顕微鏡用ステージ
に組み付ければ、ステージ全体の厚さ寸法が大型化する
こと無く、この移動対象物12のみを中心線Yに直交す
る方向T(Z方向)に大きく且つ正確に直線移動させ
て、顕微鏡用ステージを大きくZ方向に平行移動させて
高精度に位置決めすることができる。As described above, according to the present embodiment, the width of the apparatus and the object to be moved 1 are determined in accordance with the purpose of use and the environment of use.
2 can be set arbitrarily. For example, even when the microscope stage is moved in a direction perpendicular to the sample mounting surface (tentatively referred to as a Z direction), if the moving object 12 of the moving device shown in FIG. 5 is assembled to the microscope stage, The microscope stage is largely moved in the Z direction by moving only the moving object 12 linearly and accurately in the direction T (Z direction) perpendicular to the center line Y without increasing the thickness of the entire stage. It can be positioned with high precision by moving it in parallel.
【0040】また、例えば、図4に示された移動装置に
おいて、移動対象物12及び運動伝達機構を1つのユニ
ットとして考えると、このユニットを90°回転させた
状態で回動アーム14の間に位置づけると共に、図5に
示された移動装置と同様に、ユニットの両側に移動対象
物12の中心線Yに対して対称に運動伝達機構の一構成
となるヒンジ部34を設けることによって、装置の幅寸
法を小さくしつつ、Z方向に大きく且つ正確に移動対象
物12を直線移動させることができる。また、ヒンジ部
34は、回動アーム14の回動による傾き動作をキャン
セル(当業者は、「逃げ」と呼ぶ)することができる。Further, for example, in the moving device shown in FIG. 4, when the moving object 12 and the motion transmitting mechanism are considered as one unit, the unit is rotated by 90 ° between the rotating arms 14. In addition to the position of the moving device shown in FIG. 5, the hinge unit 34 which constitutes a motion transmitting mechanism is provided symmetrically with respect to the center line Y of the moving object 12 on both sides of the unit, similarly to the moving device shown in FIG. The moving object 12 can be moved linearly and accurately in the Z direction while reducing the width dimension. Further, the hinge portion 34 can cancel the tilting operation due to the rotation of the rotation arm 14 (referred to by those skilled in the art as “escape”).
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、円弧エラーを生じるこ
と無く、移動対象物を正確に移動させて高精度に位置決
めすることが可能なコンパクトな移動装置を提供するこ
とができる。According to the present invention, it is possible to provide a compact moving device capable of accurately moving a moving object and positioning with high accuracy without causing an arc error.
【図1】(a)は、本発明の一実施の形態に係る移動装
置の構成を示す図、(b)は、初期状態における移動対
象物及び運動伝達機構の位置関係を示す図、(c)は、
回動アームを回動させた際における移動対象物及び運動
伝達機構の位置関係を示す図。1A is a diagram illustrating a configuration of a moving device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a diagram illustrating a positional relationship between a moving object and a motion transmitting mechanism in an initial state, and FIG. )
The figure which shows the positional relationship of a moving object and a motion transmission mechanism when rotating a rotation arm.
【図2】(a)及び(b)は、夫々、回動アームを回動
させた際における運動伝達機構の第1及び第2のヒンジ
部の配置角度の変化状態を示す図。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a change state of an arrangement angle of first and second hinge portions of a motion transmission mechanism when a rotating arm is rotated, respectively.
【図3】配置角度と運動伝達動作原理に基づく拡大率と
の関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an arrangement angle and an enlargement ratio based on the principle of motion transmission operation.
【図4】本発明の変形例に係る移動装置の構成を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a moving device according to a modification of the present invention.
【図5】本発明の他の変形例に係る移動装置の構成を示
す図であって、(a)は、移動装置の斜視図、(b)
は、その平面図。5A and 5B are diagrams showing a configuration of a moving device according to another modification of the present invention, wherein FIG. 5A is a perspective view of the moving device, and FIG.
Is a plan view thereof.
【図6】従来の移動装置の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional mobile device.
12 移動対象物 14 回動アーム 16 アクチュエータ 22 運動伝達部材 24 第1のヒンジ部 26 第2のヒンジ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Moving object 14 Rotating arm 16 Actuator 22 Motion transmission member 24 1st hinge part 26 2nd hinge part
Claims (3)
され且つ前記移動対象物と同一平面内で回動自在に支持
された回動アームと、 この回動アームを回動させるように、前記移動対象物と
同一平面内に配置されたアクチュエータと、 前記移動対象物と同一平面内に配置されており、前記回
動アームの回動運動を直線運動に変換して前記移動対象
物に伝達し、この移動対象物を一定方向に直線移動させ
る運動伝達機構とを備えており、 この運動伝達機構は、前記回動アームの回動先端部に設
けられており、前記移動対象物の中心線に対して対称に
配置された運動伝達部材と、この運動伝達部材を前記移
動対象物と前記回動アームとの間に夫々連結させると共
に、前記回動アームの回動運動を直線運動に変換可能な
ヒンジ手段とを備えていることを特徴とする移動装置。A rotating arm disposed symmetrically with respect to a center line of the moving object and rotatably supported in the same plane as the moving object; An actuator arranged in the same plane as the moving object; and an actuator arranged in the same plane as the moving object, and converting a turning motion of the turning arm into a linear motion to the moving object. And a motion transmitting mechanism for transmitting the moving object linearly in a certain direction. The motion transmitting mechanism is provided at a turning tip of the turning arm, and is provided at a center of the moving object. A motion transmitting member symmetrically arranged with respect to a line, and connecting the motion transmitting member between the moving object and the rotating arm, and converting a rotating motion of the rotating arm into a linear motion; With possible hinge means. A mobile device characterized by the above.
心線に対して対称に配置されており、前記回動アームの
回動先端部と前記運動伝達部材とを連結する第1のヒン
ジ部と、前記運動伝達部材と前記移動対象物とを連結す
る第2のヒンジ部とを備えていることを特徴とする請求
項1に記載の移動装置。2. The hinge means is symmetrically arranged with respect to a center line of the moving object, and is a first hinge unit for connecting a rotation tip of the rotation arm and the motion transmitting member. The moving device according to claim 1, further comprising: a second hinge unit that connects the motion transmitting member and the moving object.
記運動伝達機構は、同一材料で一体成形されていること
を特徴とする請求項1又は2に記載の移動装置。3. The moving device according to claim 1, wherein the moving object, the rotating arm, and the motion transmitting mechanism are integrally formed of the same material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9289778A JPH11126111A (en) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | Device for moving |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9289778A JPH11126111A (en) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | Device for moving |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11126111A true JPH11126111A (en) | 1999-05-11 |
| JPH11126111A5 JPH11126111A5 (en) | 2004-12-09 |
Family
ID=17747647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9289778A Pending JPH11126111A (en) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | Device for moving |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11126111A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009196060A (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Konica Minolta Opto Inc | Drive mechanism |
| JP2012524515A (en) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | シーウェア システムズ | MEMS actuator with long travel range |
| CN110323966A (en) * | 2019-08-12 | 2019-10-11 | 潍坊聚德电子有限公司 | A kind of displacement bimorph enlarger |
| CN117348230A (en) * | 2023-10-25 | 2024-01-05 | 深圳市汉诺精密科技有限公司 | Multi-degree-of-freedom nanoscale precision positioning platform |
-
1997
- 1997-10-22 JP JP9289778A patent/JPH11126111A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009196060A (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Konica Minolta Opto Inc | Drive mechanism |
| JP2012524515A (en) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | シーウェア システムズ | MEMS actuator with long travel range |
| CN110323966A (en) * | 2019-08-12 | 2019-10-11 | 潍坊聚德电子有限公司 | A kind of displacement bimorph enlarger |
| CN117348230A (en) * | 2023-10-25 | 2024-01-05 | 深圳市汉诺精密科技有限公司 | Multi-degree-of-freedom nanoscale precision positioning platform |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050510 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050615 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060606 |