JP2718551B2 - 先鋭プローブの加工装置 - Google Patents
先鋭プローブの加工装置Info
- Publication number
- JP2718551B2 JP2718551B2 JP22941089A JP22941089A JP2718551B2 JP 2718551 B2 JP2718551 B2 JP 2718551B2 JP 22941089 A JP22941089 A JP 22941089A JP 22941089 A JP22941089 A JP 22941089A JP 2718551 B2 JP2718551 B2 JP 2718551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- tool
- rotating
- tip
- sharp
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はロッド状の部材の先端を、再現性良く曲率
半径１μ以下の鋭い円錐状に加工するための先鋭プロー
ブの加工装置に関するものである。
半径１μ以下の鋭い円錐状に加工するための先鋭プロー
ブの加工装置に関するものである。
（従来の技術） 第２図は従来の先鋭プローブの加工装置の斜視説明図
で、被加工物であるプローブ１は保持用チャック２によ
り保持されており、ブロープ回転用モータ３により回転
する。このプローブ回転用モータ３は送りネジ4aを有す
る移動ステージ４上に載置されており、送りネジ4aを回
転させることによってプローブ１がその軸線方向に移動
するように構成されている。砥石等の回転工具５は、軸
受６により回転自在に支持された回転工具軸７の先端に
取付けられており、この回転工具軸７は工具回転用モー
タ８により回転するように構成されている。また、これ
らの工具部は回転ステージ９上に載置されている。
で、被加工物であるプローブ１は保持用チャック２によ
り保持されており、ブロープ回転用モータ３により回転
する。このプローブ回転用モータ３は送りネジ4aを有す
る移動ステージ４上に載置されており、送りネジ4aを回
転させることによってプローブ１がその軸線方向に移動
するように構成されている。砥石等の回転工具５は、軸
受６により回転自在に支持された回転工具軸７の先端に
取付けられており、この回転工具軸７は工具回転用モー
タ８により回転するように構成されている。また、これ
らの工具部は回転ステージ９上に載置されている。
そして、プローブ１の先端を円錐形に加工するときに
は、まず円錐角に応じて回転ステージ９を回転させて回
転工具軸７の軸線とプローブ１の軸線との交差角を設定
する。つぎに、プローブ回転用モータ３及び工具回転用
モータ８を回転させ、一方送りネジ4aを回転させて移動
ステージ４をプローブ１の軸線方向に微少量移動させな
がら、回転工具５によりプローブ１の加工面に切込みを
与えている。
は、まず円錐角に応じて回転ステージ９を回転させて回
転工具軸７の軸線とプローブ１の軸線との交差角を設定
する。つぎに、プローブ回転用モータ３及び工具回転用
モータ８を回転させ、一方送りネジ4aを回転させて移動
ステージ４をプローブ１の軸線方向に微少量移動させな
がら、回転工具５によりプローブ１の加工面に切込みを
与えている。
（発明が解決しようとする課題） 上記従来の先鋭プローブの加工装置においては、切込
み量の設定が送りネジ4aの回転により行われているの
で、極微小な切込みを再現性良く実現するのは困難であ
った。また送りネジ4aのネジピッチを微小化し、送りネ
ジ4a駆動用のパルスモータ等の駆動分解能を向上させて
も、移動ステージ４の移動部と固定案内部との摺動摩擦
によるスティックスリップ等によって、指令移動量と実
移動量の対応が細部にわたって直線関係を維持するのは
困難であった。この結果、実行的な微小移動量として0.
1μを再現性良く実現するのは困難であった。従って、
プローブ１の先端曲率半径を0.1μ以下にすることは難
しく、先端部は過大な切込みのために変形して折れ曲が
ったり、微小破壊したり、0.5μ以上の曲率半径になっ
てしまう等の問題があった。
み量の設定が送りネジ4aの回転により行われているの
で、極微小な切込みを再現性良く実現するのは困難であ
った。また送りネジ4aのネジピッチを微小化し、送りネ
ジ4a駆動用のパルスモータ等の駆動分解能を向上させて
も、移動ステージ４の移動部と固定案内部との摺動摩擦
によるスティックスリップ等によって、指令移動量と実
移動量の対応が細部にわたって直線関係を維持するのは
困難であった。この結果、実行的な微小移動量として0.
1μを再現性良く実現するのは困難であった。従って、
プローブ１の先端曲率半径を0.1μ以下にすることは難
しく、先端部は過大な切込みのために変形して折れ曲が
ったり、微小破壊したり、0.5μ以上の曲率半径になっ
てしまう等の問題があった。
この発明は、上記従来技術の欠点を解消するもので、
その目的とするところは、例えば曲率半径0.1μ以下の
極めて鋭い先端を有するプローブを加工する場合の工具
と被加工物であるプローブの相対位置関係、すなわち、
工具面に対する切込み量を0.1μ以下の値に制御できる
先鋭プローブの加工装置を提供することにある。
その目的とするところは、例えば曲率半径0.1μ以下の
極めて鋭い先端を有するプローブを加工する場合の工具
と被加工物であるプローブの相対位置関係、すなわち、
工具面に対する切込み量を0.1μ以下の値に制御できる
先鋭プローブの加工装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、この発明は、プローブ自身
を回転させながら砥石等の回転工具に押しあてて先端の
鋭い針状のプローブを加工する先鋭プローブの加工装置
であって、回転工具軸の軸線との交差角を０〜100度ま
での任意の角度に設定でき、かつプローブ保持部が平行
バネで支持されると共に、平行バネの支持点と駆動用作
用点との中間部に配置されたことを特徴とするものであ
る。
を回転させながら砥石等の回転工具に押しあてて先端の
鋭い針状のプローブを加工する先鋭プローブの加工装置
であって、回転工具軸の軸線との交差角を０〜100度ま
での任意の角度に設定でき、かつプローブ保持部が平行
バネで支持されると共に、平行バネの支持点と駆動用作
用点との中間部に配置されたことを特徴とするものであ
る。
（作用） この発明の先鋭プローブの加工装置によれば、プロー
ブ保持部を平行バネで支持し、かつこのプローブ保持部
を平行バネの支持点と駆動用作用点との中間に配置した
から、プローブ先端の移動量を平行バネ駆動用作用点の
移動量より縮小した値として実現できる。この結果、平
行バネの弾性変形により回転工具に対するプローブの切
込み量を微小に制御することができ、0.1μ以下の極微
小な切込みをも再現性良く実現することができる。
ブ保持部を平行バネで支持し、かつこのプローブ保持部
を平行バネの支持点と駆動用作用点との中間に配置した
から、プローブ先端の移動量を平行バネ駆動用作用点の
移動量より縮小した値として実現できる。この結果、平
行バネの弾性変形により回転工具に対するプローブの切
込み量を微小に制御することができ、0.1μ以下の極微
小な切込みをも再現性良く実現することができる。
（実施例） 以下、この発明を図面に示す実施例に基いて説明す
る。
る。
第１図はこの発明の先鋭プローブの加工装置の斜視説
明図である。図において、Ｅは先鋭プローブの加工装置
で、プローブ10自身を回転させながら砥石等の回転工具
20に押しあてて先端の鋭い針状のプローブ10を加工する
ように構成されている。
明図である。図において、Ｅは先鋭プローブの加工装置
で、プローブ10自身を回転させながら砥石等の回転工具
20に押しあてて先端の鋭い針状のプローブ10を加工する
ように構成されている。
そしてこの発明は、特に、回転工具軸21の軸線とプロ
ーブ10の軸線との交差角を０〜100度までの任意の角度
に設定でき、かつプローブ保持部11が平行バネ30で支持
されると共に、この平行バネ30の支持点30aと駆動用作
用点30bとの中間部に配置されたことを特徴としてい
る。
ーブ10の軸線との交差角を０〜100度までの任意の角度
に設定でき、かつプローブ保持部11が平行バネ30で支持
されると共に、この平行バネ30の支持点30aと駆動用作
用点30bとの中間部に配置されたことを特徴としてい
る。
つぎに、この発明の構成をさらに詳細に説明する。
平行バネ30は２枚の弾性板からなり、その基部が支持
点30a、その自由端部が駆動用作用点30bとなっており、
支持点30aを基台40に固定された平行バネ支持ブロック3
1に固定して互いに平行に配置されている。プローブ保
持用チャック12を装着したプローブ保持部11は平行バネ
30の支持点30aの作用点30bとの中間部に設置されてい
る。そして、プローブ保持用チャック12により保持され
たプローブ10は、基台40に固定されたプローブ回転用モ
ータ13により回転するように構成されている。また平行
バネ30の作用点30bと対向して平行バネ駆動用マイクロ
メータ32が、平行バネ30の中間部と対向して平行バネ移
動量測定ヘッド33がそれぞれ基台40に固定されている。
点30a、その自由端部が駆動用作用点30bとなっており、
支持点30aを基台40に固定された平行バネ支持ブロック3
1に固定して互いに平行に配置されている。プローブ保
持用チャック12を装着したプローブ保持部11は平行バネ
30の支持点30aの作用点30bとの中間部に設置されてい
る。そして、プローブ保持用チャック12により保持され
たプローブ10は、基台40に固定されたプローブ回転用モ
ータ13により回転するように構成されている。また平行
バネ30の作用点30bと対向して平行バネ駆動用マイクロ
メータ32が、平行バネ30の中間部と対向して平行バネ移
動量測定ヘッド33がそれぞれ基台40に固定されている。
工具部回転ステージ22は、基台40に０〜100度の範囲
内で回転可能に接着されており、この回転ステージ22上
に工具部移動ステージ23が固定されている。この工具部
移動ステージ23には、回転工具軸21を工具軸受24により
回転自在に支持した工具移動用ブロック25が装着されて
いる。回転工具軸11は工具移動用ブロック25に装着され
た工具回転用モータ26により回転し、工具移動用ブロッ
ク25は、その端部に設けられた工具移動用ステッピング
モータ27を回転させることにより、回転工具軸21の軸線
方向に工具部移動ステージ23上を移動するように構成さ
れている。また回転工具20は回転工具軸21の先端に軸受
28を介して取付けられており、この回転工具20近傍の上
方に加工部観察用顕微鏡50が基台40に取付けられてい
る。
内で回転可能に接着されており、この回転ステージ22上
に工具部移動ステージ23が固定されている。この工具部
移動ステージ23には、回転工具軸21を工具軸受24により
回転自在に支持した工具移動用ブロック25が装着されて
いる。回転工具軸11は工具移動用ブロック25に装着され
た工具回転用モータ26により回転し、工具移動用ブロッ
ク25は、その端部に設けられた工具移動用ステッピング
モータ27を回転させることにより、回転工具軸21の軸線
方向に工具部移動ステージ23上を移動するように構成さ
れている。また回転工具20は回転工具軸21の先端に軸受
28を介して取付けられており、この回転工具20近傍の上
方に加工部観察用顕微鏡50が基台40に取付けられてい
る。
なお、図において、28は工具移動用ブロック25を手動
で移動させるためのフリーハンドル、22aは基台40に表
示された目盛で、工具部回転ステージ22の回転角を示し
ている。22bは工具部回転ステージ22に設けられた目盛2
2aを指示する指示針である。
で移動させるためのフリーハンドル、22aは基台40に表
示された目盛で、工具部回転ステージ22の回転角を示し
ている。22bは工具部回転ステージ22に設けられた目盛2
2aを指示する指示針である。
つぎに、この発明の実施例の作用を説明する。
プローブ保持用チャック12に支持されたプローブ10先
端部を鋭い円錐状に加工するに際しては、まず工具回転
用モータ26により回転工具軸21を介して回転工具20を回
転させると共に、プローブ回転用モータ13によりプロー
ブ10を回転させる。つぎに、工具部回転ステージ22を回
転させて回転工具軸21の軸線とプローブ10の軸線との交
差軸を設定し、一方顕微鏡50を見ながらフリーハンドル
28を回転させて工具移動用ブロック25を移動させてプロ
ーブ10の先端に回転工具10の工具面を接近させる。
端部を鋭い円錐状に加工するに際しては、まず工具回転
用モータ26により回転工具軸21を介して回転工具20を回
転させると共に、プローブ回転用モータ13によりプロー
ブ10を回転させる。つぎに、工具部回転ステージ22を回
転させて回転工具軸21の軸線とプローブ10の軸線との交
差軸を設定し、一方顕微鏡50を見ながらフリーハンドル
28を回転させて工具移動用ブロック25を移動させてプロ
ーブ10の先端に回転工具10の工具面を接近させる。
ここで、ステッピングモータ27を回転させて工具移動
用ブローブ25を微小量プローブ10側に移動し、プローブ
10先端の加工面に回転工具20により１μずつ切込みを与
え、その加工面を略円錐状に加工する。プローブ10先端
が所定の円錐形状になった状態を顕微鏡50で確認した
後、マイクロメータ32を作動させて平行バネ30の作用点
30bを撓ませ、プローブ10先端の円錐形状にさらに極微
小な切込みを与える。この平行バネ30の微小変形の特徴
として、各部分の作用点の姿勢は回転することなく、平
行バネ30の平行面に対して直交する方向に変形するの
で、プローブ10の軸線と回転工具21の軸線との交差角は
変動しない。このとき、移動量測定ヘッド33で監視しな
がら、例えば0.05μ前後の切込みが与えられるように、
マイクロメータ32の動きを制御する。
用ブローブ25を微小量プローブ10側に移動し、プローブ
10先端の加工面に回転工具20により１μずつ切込みを与
え、その加工面を略円錐状に加工する。プローブ10先端
が所定の円錐形状になった状態を顕微鏡50で確認した
後、マイクロメータ32を作動させて平行バネ30の作用点
30bを撓ませ、プローブ10先端の円錐形状にさらに極微
小な切込みを与える。この平行バネ30の微小変形の特徴
として、各部分の作用点の姿勢は回転することなく、平
行バネ30の平行面に対して直交する方向に変形するの
で、プローブ10の軸線と回転工具21の軸線との交差角は
変動しない。このとき、移動量測定ヘッド33で監視しな
がら、例えば0.05μ前後の切込みが与えられるように、
マイクロメータ32の動きを制御する。
ところで、プローブ保持部11における切込み値は、プ
ローブ保持部11が平行バネ30の支持点30aと作用点30bの
中間部に設置されているから、作用点30bにおけるマイ
クロメータ32の切込み値に対して縮小された値に設定す
ることができる。ここで、平行バネ30の支持点30aとプ
ローブ保持部11間の距離と、支持点30aと作用点30b間の
距離の比を1:3にとれば、平行バネ30の弾性変形におけ
る特徴から、例えばその縮小比を約1:30にとることもで
きるので、マイクロメータ32による切込み値を１μにと
ればプローブ10先端の切込みを0.03μに設定することが
できる。
ローブ保持部11が平行バネ30の支持点30aと作用点30bの
中間部に設置されているから、作用点30bにおけるマイ
クロメータ32の切込み値に対して縮小された値に設定す
ることができる。ここで、平行バネ30の支持点30aとプ
ローブ保持部11間の距離と、支持点30aと作用点30b間の
距離の比を1:3にとれば、平行バネ30の弾性変形におけ
る特徴から、例えばその縮小比を約1:30にとることもで
きるので、マイクロメータ32による切込み値を１μにと
ればプローブ10先端の切込みを0.03μに設定することが
できる。
つぎに、上記先鋭プローブの加工装置Ｅによる１実験
例について説明する。
例について説明する。
プローブ10としては、直径0.5mmの白金−イリジウム
線を使用し、これを黄銅等のホルダーに装填する。この
ホルダーを保持用チャック12にセットして毎分数十回転
以上で回転させ、また回転工具軸21の軸線とプローブ10
の軸線との交差角は45度になる状態に設定する。回転工
具20としては、SiCセラミックスをリング状に切り出し
て、工具となる面はラッピング等で仕上げてある。この
回転工具20を約10000rpm程度に回転させて、工具面にプ
ローブ10先端を顕微鏡50で見ながら１μずつ押し込み、
プローブ10先端が約90度の円錐状に加工されたことを確
かめる。このとき、僅かな加工液（純水、界面活性剤を
含んだものでもよい）を工具面に注ぐ方がよい。
線を使用し、これを黄銅等のホルダーに装填する。この
ホルダーを保持用チャック12にセットして毎分数十回転
以上で回転させ、また回転工具軸21の軸線とプローブ10
の軸線との交差角は45度になる状態に設定する。回転工
具20としては、SiCセラミックスをリング状に切り出し
て、工具となる面はラッピング等で仕上げてある。この
回転工具20を約10000rpm程度に回転させて、工具面にプ
ローブ10先端を顕微鏡50で見ながら１μずつ押し込み、
プローブ10先端が約90度の円錐状に加工されたことを確
かめる。このとき、僅かな加工液（純水、界面活性剤を
含んだものでもよい）を工具面に注ぐ方がよい。
つぎに、マイクロメータ32を約３μ移動させてプロー
ブ10先端を0.1μ切込み、これを数回繰り返すことによ
って先鋭プローブ10を仕上げた。このようにして加工し
たプローブ10の先端の曲率半径を電子顕微鏡で測定した
ところ0.1μ以下になっていることが確認できた。プロ
ーブ10の材料がタングステンや金、白金の場合にも同様
の結果を得ている。
ブ10先端を0.1μ切込み、これを数回繰り返すことによ
って先鋭プローブ10を仕上げた。このようにして加工し
たプローブ10の先端の曲率半径を電子顕微鏡で測定した
ところ0.1μ以下になっていることが確認できた。プロ
ーブ10の材料がタングステンや金、白金の場合にも同様
の結果を得ている。
なお、以上に使用した回転工具20用の砥石は、SiCセ
ラミックスであったが、Si3 N4やZrO2、Al2 O3 等の
他のセラミックスでもよい。またレジンボンドの微粒ダ
イヤモンド砥石やメタルボンド、ビトリファイドボン
ド、ガラスボンドの通常砥石でも同様の結果を得ること
ができる。
ラミックスであったが、Si3 N4やZrO2、Al2 O3 等の
他のセラミックスでもよい。またレジンボンドの微粒ダ
イヤモンド砥石やメタルボンド、ビトリファイドボン
ド、ガラスボンドの通常砥石でも同様の結果を得ること
ができる。
上述した通り、この発明によれば、回転工具面に対す
るプローブの切込みを平行バネにより極微小にできるよ
うにしたから、先端の鋭い、例えば先端曲率半径が0.1
μ以下のSTM（Scanning Tunneling Microscope）用プ
ローブを再現性良く正確な形状に加工することができ
る。
るプローブの切込みを平行バネにより極微小にできるよ
うにしたから、先端の鋭い、例えば先端曲率半径が0.1
μ以下のSTM（Scanning Tunneling Microscope）用プ
ローブを再現性良く正確な形状に加工することができ
る。
第１図はこの発明の先鋭プローブの加工装置の斜視説明
図、第２図は従来の先鋭プローブの加工装置の斜視説明
図である。 Ｅ……先鋭プローブの加工装置 10……プローブ 11……プローブ保持部 12……プローブ保持用チャック 13……プローブ回転用モータ 20……回転工具 21……回転工具軸 22……工具部回転ステージ 23……工具部移動ステージ 25……工具移動用ブロック 26……工具回転モータ 27……工具移動用ステッピングモータ 30……平行バネ 30a……支持点 30b……作用点 50……加工部観察用顕微鏡
図、第２図は従来の先鋭プローブの加工装置の斜視説明
図である。 Ｅ……先鋭プローブの加工装置 10……プローブ 11……プローブ保持部 12……プローブ保持用チャック 13……プローブ回転用モータ 20……回転工具 21……回転工具軸 22……工具部回転ステージ 23……工具部移動ステージ 25……工具移動用ブロック 26……工具回転モータ 27……工具移動用ステッピングモータ 30……平行バネ 30a……支持点 30b……作用点 50……加工部観察用顕微鏡
Claims (1)
- 【請求項１】プローブ自身を回転させながら砥石等の回
転工具に押しあてて先端の鋭い針状のプローブを加工す
る先鋭プローブの加工装置であって、 回転工具軸の軸線とプローブの軸線との交差角を０〜10
0度までの任意の角度に設定でき、かつプローブ保持部
が平行バネで支持されると共に、平行バネの支持点と駆
動用作用点との中間部に配置されたことを特徴とする先
鋭プローブの加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22941089A JP2718551B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 先鋭プローブの加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22941089A JP2718551B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 先鋭プローブの加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0392260A JPH0392260A (ja) | 1991-04-17 |
| JP2718551B2 true JP2718551B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16891784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22941089A Expired - Fee Related JP2718551B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 先鋭プローブの加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718551B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103831681A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-06-04 | 西安威尔罗根能源科技有限公司 | 多功能光纤端面光学加工微型机床 |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP22941089A patent/JP2718551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0392260A (ja) | 1991-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6887125B2 (en) | Polishing apparatus, polishing method, control program for causing computer to execute polishing, and recording medium | |
| US6953383B2 (en) | Method of determining current position data of a machining tool and apparatus therefor | |
| JP2006239813A (ja) | 小型多軸複合加工機および加工方法 | |
| US5802937A (en) | Smart tool holder | |
| US10610995B2 (en) | Method and apparatus for nanolapping | |
| JP5483304B2 (ja) | 医療用切削具の製造装置及び製造方法 | |
| US20070087661A1 (en) | Dicing apparatus and dicing method | |
| JP4436942B2 (ja) | 微細作業用マイクロマニピュレーション装置及び微細作業用マイクロプローブ | |
| JP2718551B2 (ja) | 先鋭プローブの加工装置 | |
| JP2005279902A (ja) | 研磨加工装置及び研磨加工方法 | |
| US20160284511A1 (en) | Lathe Head for Nano/Micro Machining of Materials | |
| KR100762074B1 (ko) | 미세형상 가공용 이엘아이디 연삭장치 | |
| JP6544694B2 (ja) | 研磨装置 | |
| JP3977800B2 (ja) | 研磨装置及び研磨方法 | |
| JPH01146649A (ja) | 切削工具研磨装置 | |
| JP4401643B2 (ja) | ツルーイング位置算出装置および方法並びにツルーイング方法 | |
| JPS63237866A (ja) | 高精度研削盤 | |
| US6039636A (en) | Precision grinding of a part-spherical recess | |
| JP2005212058A (ja) | 管状体の内径加工装置および方法 | |
| SU1315248A1 (ru) | Способ заточки стекл нных микропипеток и устройство дл его осуществлени | |
| JPH0587254B2 (ja) | ||
| JPH058170A (ja) | 球形研磨装置 | |
| JP2002192460A (ja) | 研削装置 | |
| US20080202221A1 (en) | Methods and apparatus for nanolapping | |
| JP2000158323A (ja) | 平面研磨装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071114 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081114 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |