【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、より単純な構造で、多軸方向への高精度な位置決めが容易な、多自由度微動位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステージを縦横方向に移動可能に構成した、ＸＹステージにおいては、左右一対の直動案内軸受と一つの送りねじ機構により一方向に移動可能に構成した一軸移動機構の２組を、その移動方向が直交するように、上下に重ねて組み合わせることにより、上述した移動を可能に構成しており、これに旋回機構を組み合わせることにより、縦横移動と旋回を可能としている。
しかしながら、かかる方式では部品点数が多くなると共に装置に対する機構の占める容積比率は増大する。また、積み重ねによる高さが高く不安定になり、上のステージは下のステージの精度の影響を受ける。さらに、それぞれの位置決め軸方向を組み合わせるときの組立て精度の確保が困難となる。
【０００３】
そこで近年、縦横移動機構、及び旋回機構を上下に組み合わせた構成でない機構で、ステージの中央部分を機構部分が専有しない構成の縦横旋回機構を提案している（例えば特開平９−１５５６６６号公報）。
かかる縦横旋回機構によれば、縦、横移動機構と旋回支持機構を上下に重ねて組み合わせずに構成することができ、しかも、枠状のステージにより、縦横移動旋回可能な支持部材や駆動部材に邪魔されない貫通空間を構成することができ、この貫通空間を通した露光等、貫通空間を有効に利用することができるようになった。さらには、精密加工を必要とする支持ユニットの小型化が図れる等、数々の有効な効果を奏するものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、最近では、かかる方式の縦横旋回機構の特質を生かし、例えばステージに直交する軸周辺に対して旋回可能とする機構を付加するなど、ステージのさらなる自在な位置決めを可能とするべく、開発が進められている。
本発明はかかる背景から提案されたものであって、より単純な構造で、多軸方向への高精度な位置決めが容易な、多自由度微動位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、基台上にステージを、ステージに直交する中心軸を中心に縦横移動可能に且つ旋回可能に構成した縦横移動旋回支持機構と、前記中心軸を中心に揺動する揺動支持機構とを介して支持する構成とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
また本発明では、請求項２において、ステージを、支持台に、縦横移動旋回支持機構を介し前記ステージに直交する中心軸を中心に縦横移動可能に且つ旋回可能に支持すると共に、前記支持台を基台上に、前記中心軸を中心に揺動する揺動支持機構を介して支持する構成とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
また本発明では、請求項３において、前記縦横移動旋回支持機構は、平面上で相対的に自由運動可能な支持ユニットと、前記支持台と相対的に平面上で駆動させる構成とした複数の駆動手段とにより、前記ステージを縦横移動可能に、且つ旋回可能に支持する構成とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
また本発明では、請求項４において、前記駆動手段は、前記支持台側に取り付け、駆動方向が前記平面と平行に駆動する直動軸を備えた直動アクチュエータと、前記ステージ側に取り付け、前記直動軸の駆動方向と直交する方向に配設した案内部材とこの案内部材に移動可能に配置した移動子と、この移動子と前記直動軸とを、前記平面と直交する軸周りに回動可能に連結する構成とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
また本発明では、請求項５において、前記揺動支持機構は、前記中心軸を中心とする軸周りに所定間隔ごとに配設した第１、第２、第３の直動アクチュエータと、これら第１〜第３直動アクチュエータの駆動軸に、駆動軸に対して直交する軸周りに回動する軸受を介して揺動腕を連結し、この揺動腕先端に球面軸受を設けてこの球面軸受を介して前記支持台と共にステージを支持する構成とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
また本発明では、請求項６において、前記第１〜第３直動アクチュエータにおける駆動軸の軸方向を、前記ステージに直交する中心軸に指向させる設定とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
さらに本発明では、請求項７において、前記球面軸受は、揺動腕の先端を球状先端部として、この球状先端部を、保持器に多数の鋼球を介して支持すると共に、前記保持器を第１の外周部と第２の外周部とによって狭持して締結部材によって、一体的に固定する構成とし、これら第１外周部と第２外周部とは、前記支持台下面に突設した傾斜突部に取り付ける構成とした多自由度微動位置決め装置を提案する。
【０００６】
請求項１によれば、基台上でステージは、縦横移動旋回支持機構により縦横移動調節可能であり、且つ旋回可能であり、さらに、揺動支持機構により、ステージに直交する中心軸を中心に揺動調節可能であるので、より単純な構造で、多軸方向への位置決めが可能となる。
【０００７】
請求項２によれば、支持台上でステージは、縦横移動旋回支持機構により縦横移動調節可能であり、且つ旋回可能であり、さらに前記支持台は基台上で、揺動支持機構により、ステージに直交する中心軸を中心に揺動調節可能であり、多軸方向への位置決めが可能となる。
【０００８】
請求項３によれば、支持台側に配設した支持ユニットにより平面上の運動が阻害されることなく、複数の駆動手段により、ステージを縦横移動調節することができ、且つ旋回調節することができる。
【０００９】
請求項４によれば、支持台側に取り付けた直動アクチュエータを、選択的に、あるいは組み合わせて起動することで、直動軸を介して案内部材に保持した移動子を移動させて、ステージを調節することができる。
【００１０】
請求項５によれば、第１、第２、第３直動アクチュエータを、選択的に、あるいは組み合わせて起動することで、駆動軸を介して、揺動腕を変位させ、揺動腕先端の球面軸受を介して縦横移動旋回支持機構における支持台を、ステージに直交する中心軸を中心に揺動させて、ステージを揺動調節することができる。
【００１１】
請求項６によれば、第１〜第３直動アクチュエータによるステージの揺動調節の中心が決まり、調節手順の設定が容易となる。
【００１２】
請求項７によれば、球面軸受によって揺動支持機構の運動が阻害されることなく、縦横移動旋回支持機構における支持台を、ステージに直交する中心軸を中心に揺動させて、ステージを揺動調節することができる。
【００１３】
【発明の実施の態様】
以下、本発明にかかる多自由度微動位置決め装置につき、一つの実施の態様を挙げ、添付の図面に基づいて説明する。
図１、図２に多自由度微動位置決め装置１を示す。この多自由度微動位置決め装置１は、基台２上に縦横移動旋回支持機構３によって平面上で縦横に且つ旋回可能に支持されるステージ４を、ステージ４中心Ｏを通り、ステージに直交する中心軸Ｚを中心に揺動する揺動支持機構５を介して支持する構成としている。
【００１４】
前記基台２は、中央部を切り欠いて窓部２ａを形成している。また、前記ステージ４も、枠状に形成して、中央部を切り欠いて窓部４ａを形成している。
【００１５】
前記縦横移動旋回支持機構３は、図２に示すように支持台６に、支持台６の四隅近傍に配設した支持ユニット７により前記ステージ４を支持するようにし、支持台６の三方の縁近傍に沿って配設した駆動手段８により、ステージ４を縦横移動可能に、且つ旋回可能に支持する構成としている。
前記支持台６には、中央部を切り欠いて窓部６ａを形成している。かかる支持台６を、基台２上に前記揺動支持機構５を介して支持した際に、前記支持台６とステージ４における窓部６ａ，４ａと、基台２における窓部２ａが一致するように設定している。こうすることで基台２から支持台６、ステージ４に至るまで貫通空間を確保し、例えば光学機器の露光部を配置するスペースとして供するようにしている。
【００１６】
また前記支持ユニット７は、図３に示すように前記支持台６にステージ４を平面上で縦横移動可能に、且つ旋回可能に支持するために、詳細には図示しないが、例えば特開平９−１５５６６６号公報にて開示される支持ユニットと同等の構造を採用することができる。この場合の支持ユニットでは、例えば内側支持部材と、この内側支持部材を挟んで一体に結合した２つの外側支持板とを備え、内側支持板とそれぞれの外側支持板間に、保持部材に保持したボールを介装して、内側支持板と外側支持板を平面上で相対的に自由運動可能としている。
【００１７】
また前記駆動手段８は、前記支持台６側に取り付け、駆動方向が前記支持台６と平行に駆動する直動軸９ａを備えた直動アクチュエータ９と、前記ステージ４側に取り付け、前記直動軸９ａの駆動方向と直交する方向に配設した案内部材１０とこの案内部材１０に移動可能に配置した移動子１１と、この移動子１１と前記直動軸９ａとを、前記平面と直交する軸周りに回動変位するヒンジ部１２を介して連結する構成としている。
【００１８】
次に、以上のような縦横移動旋回支持機構３を介してステージ４を支持した支持台６を、基台２上に揺動可能に支持するための揺動支持機構５について説明する。
すなわち前記揺動支持機構５は、図１に示すように基台２、支持台６およびステージ４の中心Ｏを鉛直方向に貫く中心軸Ｚを中心に、略１２０°毎に前記基台２上に配設した第１、第２、第３の直動アクチュエータ１３、１４、１５と、これら第１〜第３直動アクチュエータ１３〜１５の駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａに、駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａに対して直交する軸周りに回動する軸受１６を介して揺動腕１７を連結し、揺動腕１７先端を球面軸受１８を介して前記支持台６に取り付けている。この際、前記揺動腕１７は、所定の仰角をもって保持されている（図５参照）。
【００１９】
前記第１〜第３直動アクチュエータ１３〜１５における駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａの軸方向は、前記基台２、支持台６およびステージ４の中心Ｏを鉛直方向に貫く中心軸Ｚで合流するように設定している。
前記軸受１６は、基台２の枠部に設けた案内リブ１９に移動可能に装着した軸受本体２０と一体構造である。かかる軸受本体２０を前記駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａ先端と連結している。
【００２０】
前記球面軸受１８は、例えば特開平８−３３８４２２号公報で開示する構成のものを採用することができる。すなわち、球面軸受１８は、揺動腕１７の先端を球状先端部２１として、この球状先端部２１を、保持器（図示省略）に多数の鋼球（図示省略）を介して支持すると共に、保持器を第１外周部２２ａと第２外周部２２ｂとによって狭持して締結部材（図示省略）によって、一体的に固定する構造としている。前記第１外周部２２ａと第２外周部２２ｂとは、前記支持台６下面に突設した傾斜突部２３に取り付けている。
かかる構成の揺動支持機構５により、前記第１〜第３直動アクチュエータ１３〜１５を起動することで、駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａを作動して、軸受本体２０を案内リブ１９上で動かし、揺動腕１７を介して前記縦横移動旋回支持機構３における支持台６を押し上げ変動させ、支持台６を介してステージ４を揺動変位させるようにしている。
なお、前記縦横移動旋回支持機構３における駆動手段８、揺動支持機構５における前記第１〜第３直動アクチュエータ１３〜１５は、コントロール装置（図示省略）におけるソフトウェアに基づき、適宜選択したり、組み合わせたりして動作させ、ステージ４を所望の位置に調節するようにしている。
【００２１】
以上のような多自由度微動位置決め装置１において、ステージ４は、縦横移動旋回支持機構３により、ステージ中央部の窓部４ａの中心Ｏを貫く中心軸Ｚを変位中心として、ステージ４と同平面上にて縦横に移動調節したり、旋回調節することができる。
また、揺動支持機構５における第１〜第３直動アクチュエータ１３〜１５を起動することで、駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａを作動して、軸受本体２０を案内リブ１９上で動かし、揺動腕１７を介して前記支持台６を押し上げ変動させ、前記ステージ４を、中心軸Ｚを中心に揺動調節することができる。
【００２２】
先ず前記縦横移動旋回支持機構３において、支持台６の三方の縁近傍に沿って配設した駆動手段８を個々に、選択的に、または組み合わせて、駆動することで、ステージ４を、ステージ中央部の窓部４ａの中心Ｏを貫く中心軸Ｚを変位中心として、同平面上にて縦横に移動調節したり、旋回調節することができる。
すなわち、直動アクチュエータ９を起動して、直動軸９ａを進退駆動させれば、移動子１１は案内部材１０上で移動し、支持台６の四隅近傍に配設した支持ユニット７の支えによって、一面上を、ステージ４が縦横に移動させ、また旋回させることができる（図７参照）。
【００２３】
そして、前記揺動支持機構５において、第１〜第３直動アクチュエータ１３〜１５を適宜、選択的にまたは組み合わせて起動することで、駆動軸１３ａ、１４ａ、１５ａを作動して、軸受本体２０を案内リブ１９上で動かし、揺動腕１７を介して前記支持台６を押し上げ変動させ、前記ステージ４を、中心軸Ｚを中心に揺動調節することができる（図２，図８参照）。
【００２４】
このように、多自由度微動位置決め装置１において、ステージ４は、一平面上において、縦横に移動調節したり、旋回調節するだけでなく、中心軸Ｚを中心に揺動調節することができるので、より単純な構造で、多軸方向への高精度な位置決めが容易となり、精密測定器具、精密加工機械、精密位置決め装置等、広範な利用が期待できる。
【００２５】
以上、本発明にかかる多自由度微動位置決め装置１について、一つの実施態様を示し、説明したが、前記多自由度微動位置決め装置１は、基台２に縦横移動旋回支持機構３を介して縦横に移動調節、旋回調節可能に支持台６を支持すると共に、前記支持台６に揺動支持機構５を介してステージ４を揺動調節可能に支持する構成とすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、縦横移動旋回支持機構と揺動支持機構の組み合わせで、より単純な構造で、多軸方向への高精度な位置決めが容易となり、精密測定器具、精密加工機械、精密位置決め装置等、広範な利用が期待できる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる多自由度微動位置決め装置の一つの実施の形態を示す、概略平面図である。
【図２】図１に示す多自由度微動位置決め装置の側面説明図である。
【図３】図１に示す多自由度微動位置決め装置における縦横移動旋回支持機構の側面説明図である。
【図４】図１に示す多自由度微動位置決め装置における揺動支持機構の、要部側面説明図である。
【図５】図４に示す揺動支持機構の要部作用説明図である。
【図６】図４に示す揺動支持機構の要部作用説明図である。
【図７】本発明にかかる多自由度微動位置決め装置における縦横移動旋回支持機構による作用説明図である。
【図８】本発明にかかる多自由度微動位置決め装置における揺動支持機構による作用説明図である。
【符号の説明】
１ 多自由度微動位置決め装置
２ 基台
３ 縦横移動旋回支持機構
４ 揺動支持機構
５ 支持台
６ ステージ
２ａ，５ａ，６ａ 窓部
７ 支持ユニット
８ 駆動手段
９ 直動アクチュエータ
９ａ 直動軸
１０ 案内部材
１１ 移動子
１２ ヒンジ部
１３ 第１直動アクチュエータ
１４ 第２直動アクチュエータ
１５ 第３直動アクチュエータ
１３ａ，１４ａ，１５ａ 駆動軸
１６ 軸受
１７ 揺動腕
１８ 球面軸受
１９ 案内リブ
２０ 軸受本体
２１ 球状先端部
２２ａ 第１外周部
２２ｂ 第２外周部
２３ 傾斜突部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-degree-of-freedom fine movement positioning device that has a simpler structure and that can easily perform high-precision positioning in multiple axes.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an XY stage in which the stage is configured to be movable in the vertical and horizontal directions, two sets of a uniaxial moving mechanism configured to be movable in one direction by a pair of right and left linear motion guide bearings and one feed screw mechanism are moved. The above-described movement is configured to be possible by vertically combining them so that the directions are orthogonal to each other, and by combining this with a turning mechanism, vertical and horizontal movement and turning can be performed.
However, in such a method, the number of parts increases and the volume ratio of the mechanism to the device increases. In addition, the height due to stacking becomes high and unstable, and the upper stage is affected by the accuracy of the lower stage. Further, it is difficult to ensure the assembly accuracy when combining the respective positioning axis directions.
[0003]
Therefore, in recent years, a vertical / horizontal turning mechanism has been proposed in which the vertical / horizontal moving mechanism and the turning mechanism are not vertically combined, and the central portion of the stage is not exclusively occupied by the mechanical portion (for example, JP-A-9-155666). .
According to such a vertical / horizontal turning mechanism, the vertical / horizontal moving mechanism and the turning support mechanism can be configured without being overlapped vertically and combined. A penetrating space that is not obstructed can be formed, and the penetrating space such as exposure through the penetrating space can be effectively used. Further, there are many effective effects such as downsizing of a support unit that requires precision processing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, recently, developments have been made to make use of the characteristics of the vertical / horizontal rotation mechanism of this type, and to enable a more flexible positioning of the stage, for example, by adding a mechanism capable of rotating around an axis perpendicular to the stage. Is underway.
The present invention has been proposed in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a multi-degree-of-freedom fine-motion positioning device which has a simpler structure and can easily perform high-precision positioning in multiple axes.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the present invention, in claim 1, a vertical and horizontal movement turning support mechanism configured to be capable of vertical and horizontal movement and to be rotatable around a central axis orthogonal to the stage is provided. A multi-degree-of-freedom fine movement positioning device is provided which is configured to be supported via a swing support mechanism that swings about the center axis.
Further, in the present invention, in claim 2, the stage is supported on the support base so as to be vertically and horizontally movable and pivotable about a central axis orthogonal to the stage via a vertical and horizontal movement rotation support mechanism, and the support table is provided. A multi-degree-of-freedom fine movement positioning device is proposed, which is configured to be supported on a base via a swing support mechanism that swings about the central axis.
Further, in the present invention, in claim 3, the vertical and horizontal movement turning support mechanism is configured such that a support unit that can relatively freely move on a plane and a plurality of drives configured to be driven on the plane relatively to the support base. The present invention proposes a multi-degree-of-freedom fine movement positioning device configured to support the stage so as to be able to move vertically and horizontally and to be pivotable by means.
Further, in the present invention, in claim 4, the driving means is mounted on the support base side, and a linear motion actuator having a linear motion shaft driven in parallel with the plane in a driving direction, and mounted on the stage side, A guide member disposed in a direction perpendicular to the drive direction of the linear motion shaft, a movable member movably disposed on the guide member, and rotating the movable member and the linear motion shaft around an axis perpendicular to the plane; We propose a multi-degree-of-freedom fine-motion positioning device that is movably connected.
Further, in the present invention, in claim 5, the swing support mechanism includes first, second, and third linear motion actuators disposed at predetermined intervals around an axis about the center axis. A oscillating arm is connected to a drive shaft of the first to third linear actuators via a bearing that rotates around an axis orthogonal to the drive shaft, and a spherical bearing is provided at the tip of the oscillating arm. And a multi-degree-of-freedom fine movement positioning device having a configuration for supporting the stage together with the support via the support stage.
According to the present invention, there is provided a multi-degree-of-freedom fine movement positioning apparatus according to claim 6, wherein the axial direction of the drive shaft in each of the first to third linear motion actuators is set to be directed to a central axis orthogonal to the stage.
Further, in the present invention, the spherical bearing according to claim 7, wherein the tip of the swing arm is a spherical tip, and the spherical tip is supported by a retainer via a number of steel balls, and the retainer is The first outer peripheral portion and the second outer peripheral portion are sandwiched between the first outer peripheral portion and the second outer peripheral portion, and are integrally fixed by a fastening member, and the first outer peripheral portion and the second outer peripheral portion are provided to protrude from the lower surface of the support base. We propose a multi-degree-of-freedom fine movement positioning device that is configured to be attached to an inclined projection.
[0006]
According to the first aspect, the stage on the base is vertically and horizontally adjustable by a vertical and horizontal movement turning support mechanism, and is rotatable. Further, the stage is centered on a center axis orthogonal to the stage by a swing support mechanism. Since the swing can be adjusted, positioning in a multiaxial direction can be performed with a simpler structure.
[0007]
According to claim 2, the stage can be adjusted vertically and horizontally by a vertical and horizontal movement turning support mechanism and can be turned on the support base, and the support base can be rotated by a swing support mechanism on the base. The swing can be adjusted about a central axis perpendicular to the axis, and positioning in multiple axial directions is possible.
[0008]
According to the third aspect, the stage can be adjusted in the vertical and horizontal directions by a plurality of driving means, and the turning can be adjusted by the plurality of driving means without the movement on the plane being hindered by the support unit disposed on the support base side. it can.
[0009]
According to claim 4, by selectively or in combination with the linear motion actuator attached to the support base, the movable element held on the guide member is moved via the linear motion shaft, and the stage is moved. Can be adjusted.
[0010]
According to the fifth aspect, the first, second, and third linear motion actuators are activated selectively or in combination to displace the oscillating arm via the drive shaft. The stage can be swing-adjusted by swinging the support base in the vertical and horizontal movement turning support mechanism via the spherical bearing around a central axis orthogonal to the stage.
[0011]
According to the sixth aspect, the center of the swing adjustment of the stage by the first to third linear motion actuators is determined, and the setting of the adjustment procedure is facilitated.
[0012]
According to the seventh aspect, the stage in the vertical and horizontal swing support mechanism is swung about a central axis orthogonal to the stage without the movement of the swing support mechanism being hindered by the spherical bearing. It can be adjusted dynamically.
[0013]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Hereinafter, a multi-degree-of-freedom fine movement positioning apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, taking one embodiment.
1 and 2 show a multi-degree-of-freedom fine movement positioning device 1. FIG. The multi-degree-of-freedom fine-motion positioning apparatus 1 includes a stage 4 supported on a base 2 by a vertical and horizontal movement rotation support mechanism 3 so as to be able to rotate vertically and horizontally on a plane and a center passing through the center 4 of the stage 4 and orthogonal to the stage. It is configured to be supported via a swing support mechanism 5 that swings about the axis Z.
[0014]
The base 2 has a window 2a formed by cutting out a central portion. The stage 4 is also formed in a frame shape, and has a window 4a formed by cutting out the center.
[0015]
As shown in FIG. 2, the vertical and horizontal movement turning support mechanism 3 supports the stage 4 on a support table 6 by a support unit 7 disposed near four corners of the support table 6. The stage 4 is supported so as to be able to move vertically and horizontally and to be pivotable by driving means 8 arranged along the vicinity.
The support 6 has a window 6a formed by cutting out the center. When the support 6 is supported on the base 2 via the swing support mechanism 5, the support 6 and the windows 6a, 4a of the stage 4 coincide with the windows 2a of the base 2. Is set as follows. In this way, a through space is secured from the base 2 to the support 6 and the stage 4, and is used as a space for arranging, for example, an exposure unit of an optical device.
[0016]
Although not shown in detail in FIG. 3, the support unit 7 supports the stage 4 on the support base 6 so as to be able to move vertically and horizontally on the plane and to be pivotable. A structure equivalent to the support unit disclosed in 155666 can be adopted. The support unit in this case includes, for example, an inner support member and two outer support plates integrally connected to each other with the inner support member interposed therebetween, and is held by a holding member between the inner support plate and each of the outer support plates. With the balls interposed, the inner support plate and the outer support plate can relatively freely move on a plane.
[0017]
The drive means 8 is mounted on the support base 6 side, and has a direct-acting actuator 9 provided with a direct-acting shaft 9a for driving in a driving direction parallel to the support base 6; A guide member 10 arranged in a direction perpendicular to the driving direction of the shaft 9a, a movable member 11 movably arranged on the guide member 10, and a movable member 11 and the linear motion shaft 9a are orthogonal to the plane. It is configured to be connected via a hinge portion 12 that is pivotally displaced about an axis.
[0018]
Next, a swing support mechanism 5 for swingably supporting the support base 6 supporting the stage 4 via the vertical and horizontal movement swing support mechanism 3 on the base 2 will be described.
That is, as shown in FIG. 1, the rocking support mechanism 5 is mounted on the base 2 approximately every 120 ° about a center axis Z passing through the center O of the base 2, the support 6 and the stage 4 in the vertical direction. The first, second, and third linear motion actuators 13, 14, 15 disposed on the drive shafts 13a, 14a, and 15a of the first to third linear motion actuators 13 to 15 are provided with drive shafts 13a, 14a. , 15a is connected to a swing arm 17 via a bearing 16 that rotates about an axis perpendicular to the axis, and the tip of the swing arm 17 is attached to the support base 6 via a spherical bearing 18. At this time, the swing arm 17 is held at a predetermined elevation angle (see FIG. 5).
[0019]
The axial directions of the drive shafts 13a, 14a, and 15a in the first to third linear motion actuators 13 to 15 meet at a center axis Z that vertically passes through the center O of the base 2, the support 6 and the stage 4. Is set as follows.
The bearing 16 has an integral structure with a bearing body 20 movably mounted on a guide rib 19 provided on a frame of the base 2. The bearing main body 20 is connected to the drive shafts 13a, 14a, 15a.
[0020]
As the spherical bearing 18, for example, one having a configuration disclosed in JP-A-8-338422 can be employed. That is, the spherical bearing 18 uses the tip of the swing arm 17 as a spherical tip 21 to support and hold the spherical tip 21 on a retainer (not shown) via a number of steel balls (not shown). The container is sandwiched between the first outer peripheral portion 22a and the second outer peripheral portion 22b and integrally fixed by a fastening member (not shown). The first outer peripheral portion 22a and the second outer peripheral portion 22b are attached to an inclined protruding portion 23 protruding from the lower surface of the support base 6.
By activating the first to third linear actuators 13 to 15 by the swing support mechanism 5 having such a configuration, the drive shafts 13 a, 14 a, and 15 a are operated, and the bearing body 20 is moved on the guide ribs 19. Then, the support base 6 of the vertical / horizontal movement / rotation support mechanism 3 is pushed up and changed via the swing arm 17, and the stage 4 is swingably displaced via the support base 6.
The drive means 8 in the vertical and horizontal movement swing support mechanism 3 and the first to third linear actuators 13 to 15 in the swing support mechanism 5 can be appropriately selected based on software in a control device (not shown), The stage 4 is adjusted to a desired position by operating them in combination.
[0021]
In the multi-degree-of-freedom fine-motion positioning device 1 as described above, the stage 4 is coplanar with the stage 4 by the vertical and horizontal rotation support mechanism 3 with the center axis Z passing through the center O of the window 4a at the center of the stage as the center of displacement. You can adjust the vertical and horizontal movement and turn adjustment on the top.
Further, by activating the first to third linear actuators 13 to 15 in the swing support mechanism 5, the drive shafts 13a, 14a, and 15a are operated, and the bearing main body 20 is moved on the guide ribs 19, and the swing is performed. The support base 6 is pushed up and fluctuated through the arm 17 so that the stage 4 can be swingably adjusted about the central axis Z.
[0022]
First, in the vertical / horizontal movement / rotation support mechanism 3, the driving means 8 arranged along the vicinity of the three sides of the support base 6 are individually driven, selectively or in combination, so that the stage 4 is moved to the center of the stage. With the center axis Z passing through the center O of the window portion 4a of the portion as the center of displacement, it is possible to perform vertical and horizontal movement adjustment and turning adjustment on the same plane.
That is, if the linear motion actuator 9 is activated and the linear motion shaft 9a is driven forward and backward, the movable element 11 moves on the guide member 10 and is supported by the support unit 7 disposed near the four corners of the support base 6. The stage 4 can be moved vertically and horizontally and swiveled on one surface (see FIG. 7).
[0023]
Then, in the swing support mechanism 5, the first to third linear motion actuators 13 to 15 are started appropriately or selectively or in combination to activate the drive shafts 13a, 14a and 15a, and Is moved on the guide rib 19 to push up and fluctuate the support base 6 via the swing arm 17 so that the stage 4 can be swingably adjusted about the central axis Z (see FIGS. 2 and 8). .
[0024]
As described above, in the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device 1, the stage 4 can not only be vertically and horizontally moved and adjusted on one plane but also can be swing-adjusted about the central axis Z. With a simpler structure, high-precision positioning in multiple axes is facilitated, and a wide range of applications such as precision measuring instruments, precision processing machines, and precision positioning devices can be expected.
[0025]
As described above, the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device 1 according to the present invention has been shown and described in one embodiment, but the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device 1 is mounted on the base 2 through the vertical and horizontal movement turning support mechanism 3. It is also possible to adopt a configuration in which the support base 6 is supported so as to be able to adjust the movement and the rotation, and the stage 4 is supported by the support base 6 via a swing support mechanism 5 so as to be able to swing.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, the combination of the vertical and horizontal movement turning support mechanism and the swinging support mechanism makes it possible to easily perform high-precision positioning in multiple axial directions with a simpler structure, and to provide a precision measuring instrument, a precision processing machine, and a precision positioning device. It can be expected to be widely used.
[0027]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing one embodiment of a multi-degree-of-freedom fine movement positioning apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory side view of the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory side view of a vertical and horizontal movement turning support mechanism in the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory side view of a main part of a swing support mechanism in the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation of a main part of the swing support mechanism shown in FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation of a main part of the swing support mechanism shown in FIG. 4;
FIG. 7 is an explanatory view of an operation by a vertical and horizontal movement turning support mechanism in the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation of the swing support mechanism in the multi-degree-of-freedom fine movement positioning device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-degree-of-freedom fine movement positioning device 2 Base 3 Vertical and horizontal movement rotation support mechanism 4 Swing support mechanism 5 Support base 6 Stages 2a, 5a, 6a Window 7 Support unit 8 Drive means 9 Linear actuator 9a Linear axis 10 Guide member Reference Signs List 11 mover 12 hinge portion 13 first linear actuator 14 second linear actuator 15 third linear actuator 13a, 14a, 15a drive shaft 16 bearing 17 swing arm 18 spherical bearing 19 guide rib 20 bearing body 21 spherical tip 22a First outer peripheral portion 22b Second outer peripheral portion 23 Inclined protrusion
