JP2569123Y2 - 微動ステージ - Google Patents
微動ステージInfo
- Publication number
- JP2569123Y2 JP2569123Y2 JP1991113273U JP11327391U JP2569123Y2 JP 2569123 Y2 JP2569123 Y2 JP 2569123Y2 JP 1991113273 U JP1991113273 U JP 1991113273U JP 11327391 U JP11327391 U JP 11327391U JP 2569123 Y2 JP2569123 Y2 JP 2569123Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leaf spring
- movable portion
- outer frame
- center line
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は磁気ヘッド等の微細寸法
測定用顕微鏡ステージに関するものである。
測定用顕微鏡ステージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の顕微鏡微動ステージは，クロスロ
ーラーガイドにより移動の案内を行い，ボールネジを介
してサーボモータ，ステッピングモータ等で前記ステー
ジを駆動させる微動ステージ等がある。
ーラーガイドにより移動の案内を行い，ボールネジを介
してサーボモータ，ステッピングモータ等で前記ステー
ジを駆動させる微動ステージ等がある。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
ては，ボールネジによるバックラシュが０．５μｍ程度
あること，クロスローラガイドは転がり案内におけるボ
ールの出入りにより真直度が１μｍ程度であること，サ
ーボモータやエンコーダ等の分解能とボールネジピッチ
により分解能が０．５μｍ程度であること等の精度しか
得られないということに加え，温度変化による熱変位が
大きいという欠点があった。本考案は前記欠点を解決す
るために，バックラシュが小さく，真直度精度が良く，
高分解能で，温度変化による熱変位の小さい微動ステー
ジを提供することを目的とする。
ては，ボールネジによるバックラシュが０．５μｍ程度
あること，クロスローラガイドは転がり案内におけるボ
ールの出入りにより真直度が１μｍ程度であること，サ
ーボモータやエンコーダ等の分解能とボールネジピッチ
により分解能が０．５μｍ程度であること等の精度しか
得られないということに加え，温度変化による熱変位が
大きいという欠点があった。本考案は前記欠点を解決す
るために，バックラシュが小さく，真直度精度が良く，
高分解能で，温度変化による熱変位の小さい微動ステー
ジを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本考案は前記課題を解決
するために、それぞれ次の様な手段を用いている。バッ
クラシュの欠点に対しては、外枠と可動部に取付けた引
張りばねにより圧電素子に予圧を与えて菱形ばねの長い
対角線方向に取付けることでバックラシュを小さくして
いる。真直度精度の欠点に対しては、２重平行板ばねを
採用して摩擦部分をなくしまた、この２重平行ばね機構
を可動部の中心線に対して対称に２組配設して可動部を
案内するようにして真直度精度を向上した。分解能の向
上に対しては、圧電素子を利用して、その変位を菱形ば
ねで拡大することで高分解能にしている。また温度変化
による熱変位に対しては厚板を切り出した一体構造とし
て加工し、厚みを非常に薄くすることで熱変位を減少さ
せている。以上の手段により高精度の移動と温度変位の
減少を両立させるようにしたものである。
するために、それぞれ次の様な手段を用いている。バッ
クラシュの欠点に対しては、外枠と可動部に取付けた引
張りばねにより圧電素子に予圧を与えて菱形ばねの長い
対角線方向に取付けることでバックラシュを小さくして
いる。真直度精度の欠点に対しては、２重平行板ばねを
採用して摩擦部分をなくしまた、この２重平行ばね機構
を可動部の中心線に対して対称に２組配設して可動部を
案内するようにして真直度精度を向上した。分解能の向
上に対しては、圧電素子を利用して、その変位を菱形ば
ねで拡大することで高分解能にしている。また温度変化
による熱変位に対しては厚板を切り出した一体構造とし
て加工し、厚みを非常に薄くすることで熱変位を減少さ
せている。以上の手段により高精度の移動と温度変位の
減少を両立させるようにしたものである。
【０００５】
【作用】本考案の作用は，圧電素子の変位を菱形ばねに
より拡大して可動部に伝え，前記可動部は２重平行板ば
ねに支えられており，真直度精度の高い移動を確保する
ものである。
より拡大して可動部に伝え，前記可動部は２重平行板ば
ねに支えられており，真直度精度の高い移動を確保する
ものである。
【０００６】
【実施例】以下本考案の一実施例を図１により説明す
る。図１は本考案装置の平面図である。ステージ部は顕
微鏡（図示せず）等をのせる可動部１、防振台（図示せ
ず）等に取付けて固定される外枠２、可動部１と外枠２
を結合する２重平行板ばね機構３、圧電素子５の変位を
拡大して可動部に伝える菱形板ばね変位拡大機構４の大
きく分けると四要素から成っており、中心線１２に対し
て軸対称の構造になっている。また、可動部１には引張
りばね６の一端が取付られ、他端は外枠２に取付けられ
ている。引張りばね６の引張り力は菱形板ばね変位拡大
機構４に伝えられ、ホルダ１１を介して菱形板ばね変位
拡大機構４にはめ込まれた圧電素子５に予圧をかけてい
る。２重平行板ばね機構３は２枚の平行板ばね３１ａ及
び３１ｂが２組づつ計４組あり、隣合う平行板ばねは、
一端が剛体８に、他端が可動部１及び外枠２に結合され
ている。菱形板ばね変位拡大機構４は４つの板ばね４１
が菱形に配置され、短い対角側の一端を外枠２に結合
し、他端を可動部１に結合する。長い対角側は板ばねの
端部が端末ブロックを構成する剛体１０と結合し、剛体
１０にホルダ１１が取付けられ、ホルダ１１の間に圧電
素子５がはめ込まれている。以下この動作について説明
する。電圧を加えられた圧電素子５の変位はホルダ１１
を介して菱形板ばね変位拡大機構４の板ばね４１を変形
させる。すなわち、圧電素子５がＹ方向に伸びるとホル
ダ１１をＹ方向に押して４本の板ばね４１で形成する菱
形の鋭角側のＹ方向頂角が小さく変形し、鈍角側のＸ方
向頂角が大きく変形する。この変形によって前記変位量
はＸ方向に拡大され可動部１に伝わる。圧電素子５の変
位量を３５μｍ、菱形板ばね変位拡大機構の拡大率を１
０倍として可動部の変位量３５０μｍとした。この時の
可動部１のＸ方向に真直度は２重平行板ばね３により
０．１μｍ／３５０μｍを得た。この時菱形板ばねの長
さは変らない為、鈍角側頂点は互いに接近する。この接
近量は、頂角に応じて変るが本実施例では鋭角側頂点の
変位 に対し鈍角側が１０倍の変位をするよう菱形が形成
されている。菱形板ばね変位拡大機構４の一端が外枠２
に結合し、他端が可動部１に結合している為、圧電素子
５の伸びは１０倍に拡大されて可動部１をマイナスＸ方
向に変位させる。 この時の可動部１のＸ方向変位は２重
平行板ばね機構３に案内される事になる。２重平行板ば
ね機構３は板ばね３１ａの可動部１に結合している端部
がマイナスＸ方向に移動し、他端が剛体８に結合してい
る為、剛体８もマイナスＸ方向に移動しようとするが、
剛体８にはまた板ばね３１ｂが結合しており、板ばね３
１ｂの他端が外枠２に結合している。板ばね３１ａと３
１ｂは全く同一に作られておりまた中心線１２に対して
軸対称になっている。この為８枚の板ばね３１ａと３１
ｂの変形量は等しくなる。 すなわち板ばね３１ａは可動
部側端部がマイナスＸ方向に可動部１と同じ量だけ移動
し、剛体側端部が可動部１の１／２だけマイナス方向に
移動し、かつ板ばね３１ｂの剛体側端部が可動部１の１
／２だけマイナス方向に移動し、外側端部が移動しない
ので、板ばね３１ａと３１ｂは変形量は等しく、変形方
向が逆になる。 このように同一寸法の板ばね３１ａ，３
１ｂが等量だけしかも中心線に対して対称に変形するた
め、これに案内される可動部は、中心線に沿って真直に
移動する事になる。本考案の実施例では圧電素子の変位
量を３５μｍ、菱形板ばね変位拡大機構の拡大率を１０
倍として可動部の変位量を３５０μｍとした。この時の
可動部１のＸ方向真直度は２重平行板ばね機構３により
真直度０．１μｍを得た。
る。図１は本考案装置の平面図である。ステージ部は顕
微鏡（図示せず）等をのせる可動部１、防振台（図示せ
ず）等に取付けて固定される外枠２、可動部１と外枠２
を結合する２重平行板ばね機構３、圧電素子５の変位を
拡大して可動部に伝える菱形板ばね変位拡大機構４の大
きく分けると四要素から成っており、中心線１２に対し
て軸対称の構造になっている。また、可動部１には引張
りばね６の一端が取付られ、他端は外枠２に取付けられ
ている。引張りばね６の引張り力は菱形板ばね変位拡大
機構４に伝えられ、ホルダ１１を介して菱形板ばね変位
拡大機構４にはめ込まれた圧電素子５に予圧をかけてい
る。２重平行板ばね機構３は２枚の平行板ばね３１ａ及
び３１ｂが２組づつ計４組あり、隣合う平行板ばねは、
一端が剛体８に、他端が可動部１及び外枠２に結合され
ている。菱形板ばね変位拡大機構４は４つの板ばね４１
が菱形に配置され、短い対角側の一端を外枠２に結合
し、他端を可動部１に結合する。長い対角側は板ばねの
端部が端末ブロックを構成する剛体１０と結合し、剛体
１０にホルダ１１が取付けられ、ホルダ１１の間に圧電
素子５がはめ込まれている。以下この動作について説明
する。電圧を加えられた圧電素子５の変位はホルダ１１
を介して菱形板ばね変位拡大機構４の板ばね４１を変形
させる。すなわち、圧電素子５がＹ方向に伸びるとホル
ダ１１をＹ方向に押して４本の板ばね４１で形成する菱
形の鋭角側のＹ方向頂角が小さく変形し、鈍角側のＸ方
向頂角が大きく変形する。この変形によって前記変位量
はＸ方向に拡大され可動部１に伝わる。圧電素子５の変
位量を３５μｍ、菱形板ばね変位拡大機構の拡大率を１
０倍として可動部の変位量３５０μｍとした。この時の
可動部１のＸ方向に真直度は２重平行板ばね３により
０．１μｍ／３５０μｍを得た。この時菱形板ばねの長
さは変らない為、鈍角側頂点は互いに接近する。この接
近量は、頂角に応じて変るが本実施例では鋭角側頂点の
変位 に対し鈍角側が１０倍の変位をするよう菱形が形成
されている。菱形板ばね変位拡大機構４の一端が外枠２
に結合し、他端が可動部１に結合している為、圧電素子
５の伸びは１０倍に拡大されて可動部１をマイナスＸ方
向に変位させる。 この時の可動部１のＸ方向変位は２重
平行板ばね機構３に案内される事になる。２重平行板ば
ね機構３は板ばね３１ａの可動部１に結合している端部
がマイナスＸ方向に移動し、他端が剛体８に結合してい
る為、剛体８もマイナスＸ方向に移動しようとするが、
剛体８にはまた板ばね３１ｂが結合しており、板ばね３
１ｂの他端が外枠２に結合している。板ばね３１ａと３
１ｂは全く同一に作られておりまた中心線１２に対して
軸対称になっている。この為８枚の板ばね３１ａと３１
ｂの変形量は等しくなる。 すなわち板ばね３１ａは可動
部側端部がマイナスＸ方向に可動部１と同じ量だけ移動
し、剛体側端部が可動部１の１／２だけマイナス方向に
移動し、かつ板ばね３１ｂの剛体側端部が可動部１の１
／２だけマイナス方向に移動し、外側端部が移動しない
ので、板ばね３１ａと３１ｂは変形量は等しく、変形方
向が逆になる。 このように同一寸法の板ばね３１ａ，３
１ｂが等量だけしかも中心線に対して対称に変形するた
め、これに案内される可動部は、中心線に沿って真直に
移動する事になる。本考案の実施例では圧電素子の変位
量を３５μｍ、菱形板ばね変位拡大機構の拡大率を１０
倍として可動部の変位量を３５０μｍとした。この時の
可動部１のＸ方向真直度は２重平行板ばね機構３により
真直度０．１μｍを得た。
【０００７】
【考案の効果】以上述べたように本考案によれば，可動
部，外枠，２重平行板ばね機構と菱形板ばね変位機構を
主要構成要素とする一体構造により，安価で小形な，高
精度，高分解能の微動ステージが実現できる。
部，外枠，２重平行板ばね機構と菱形板ばね変位機構を
主要構成要素とする一体構造により，安価で小形な，高
精度，高分解能の微動ステージが実現できる。
【図１】本考案の一実施例を示す平面図。
１ 可動部 ２ 外枠 ３ ２重平行板ばね機構 ３１ａ 板ばね ３１ｂ 板ばね ４１ 板ばね ４ 菱形板ばね変位拡大機構 ５ 圧電素子 ６ 引張りばね ８ 剛体 １１ ホルダ １２ 中心線
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子の変位を拡大して可動部を駆動
する微動ステージにおいて、 全体は厚板により構成した一体構造であり、 かつ、前記可動部と、 該可動部の移動方向に平行でかつ可動部の中心を通る線
（以後中心線と称する）に対称に可動部の外側の両脇に
配設された１対の剛体と、 該一対の剛体と前記可動部とを取囲んで形成された外枠
と、 前記１対の剛体の両側から前記中心線に直角にかつ、中
心線方向に向って伸びて前記外枠に結合し、前記中心線
に対称に配設された２組計４枚の同じ寸法の平行板ばね
と、該各平行板ばねの内側に隣接して該板ばねと平行に
配設されかつ、前記１対の剛体から伸びて前記可動部に
結合された２組計４枚の同じ寸法の平行板ばねによって
構成された２重平行板ばね機構と、 前記外枠に短い対角の一方が前記中心線で結合され、か
つ短い対角の他方が前記可動部の前記中心線で結合さ
れ、かつ長い対角部の間に圧電素子がはめ込まれた菱形
板ばね変位拡大機構と、 前記可動部と前記外枠との間で、前記菱形板ばね変位拡
大機構の長い対角部が圧電素子に予圧を与えるように力
をかけるばねとを有することを特徴とする微動ステー
ジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991113273U JP2569123Y2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 微動ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991113273U JP2569123Y2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 微動ステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555118U JPH0555118U (ja) | 1993-07-23 |
| JP2569123Y2 true JP2569123Y2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=14607998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991113273U Expired - Lifetime JP2569123Y2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 微動ステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569123Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016073006A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 有限会社メカノトランスフォーマ | ステージ装置およびそれに用いる駆動機構 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388494A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 位置決め装置 |
| JP2562592B2 (ja) * | 1987-02-24 | 1996-12-11 | 快男 鹿野 | 同一面内における一方向移動装置 |
| JPH01267492A (ja) * | 1988-04-19 | 1989-10-25 | Toshiba Corp | ２次元圧電微動装置 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP1991113273U patent/JP2569123Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016073006A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 有限会社メカノトランスフォーマ | ステージ装置およびそれに用いる駆動機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0555118U (ja) | 1993-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |