JP2825958B2 - 微動機構 - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
- B23Q1/36—Springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微動機構に関し、特に超精密加工、半導体製
造装置、電子顕微鏡等のサブミクロンの微小オーダの位
置調節に最適な微動機構に関するものである。
造装置、電子顕微鏡等のサブミクロンの微小オーダの位
置調節に最適な微動機構に関するものである。
近年、各種技術分野においてはサブミクロンのオーダ
の微細な位置調節が可能な装置が要望されている。その
典型的例として、LSI（大規模集積回路）や超LSIの製造
工程で使用されるマスクアライナ、電子線描画装置等の
半導体製造装置を挙げることができる。これらの装置で
はサブミクロンオーダの微細な位置決めが要求され、位
置決めの精度が向上するに従ってその集積度が増大し、
高性能の製品を製造することができる。かかる微細な位
置決めは前述の半導体製造装置に限らず、電子顕微鏡を
はじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加工装置等
においても必要であり、その精度向上により、バイオテ
クノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそれらの発
展に大きく寄与するものである。
の微細な位置調節が可能な装置が要望されている。その
典型的例として、LSI（大規模集積回路）や超LSIの製造
工程で使用されるマスクアライナ、電子線描画装置等の
半導体製造装置を挙げることができる。これらの装置で
はサブミクロンオーダの微細な位置決めが要求され、位
置決めの精度が向上するに従ってその集積度が増大し、
高性能の製品を製造することができる。かかる微細な位
置決めは前述の半導体製造装置に限らず、電子顕微鏡を
はじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加工装置等
においても必要であり、その精度向上により、バイオテ
クノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそれらの発
展に大きく寄与するものである。
ここで、図面を参照して微細な位置決めを行う従来の
微動機構を説明する。第４図は従来の微動機構の側面
図、第５図は第４図中のＶ−Ｖ線断面図である。図にお
いて、１は剛体として形成された固定部で、適宜な手段
で固定された状態にある。２は剛体として形成された可
動部で、可動部２は固定部１と対向して所要のスペース
をあけて配置され、且つ固定部１と両端部で平板状の弾
性部3,4で結合一体化されている。固定部１と可動部２
と弾性部3,4は所定の厚み幅を有しており、また弾性部
3,4は互いに平行な位置関係にある。５は固定部１から
突出した突起、６は可動部２から突出した突起、７は突
起5,6の間に配置された圧電アクチュエータである。圧
電アクチュエータ７はくさび部材８によって突起5,6の
間に固定される。弾性部3,4は圧電アクチュエータ７の
変位方向に対して垂直に延びており、くさび部材８をＦ
1の力で押していくと、突起間距離ｌ1が大きくなり、平
板状の弾性部材3,4がｘ方向にδだけ変位する。その結
果、平板状弾性部材3,4の反力Ｆ2が圧電アクチュエータ
７に作用し、圧電アクチュエータ７が突起5,6の間に固
定される。
微動機構を説明する。第４図は従来の微動機構の側面
図、第５図は第４図中のＶ−Ｖ線断面図である。図にお
いて、１は剛体として形成された固定部で、適宜な手段
で固定された状態にある。２は剛体として形成された可
動部で、可動部２は固定部１と対向して所要のスペース
をあけて配置され、且つ固定部１と両端部で平板状の弾
性部3,4で結合一体化されている。固定部１と可動部２
と弾性部3,4は所定の厚み幅を有しており、また弾性部
3,4は互いに平行な位置関係にある。５は固定部１から
突出した突起、６は可動部２から突出した突起、７は突
起5,6の間に配置された圧電アクチュエータである。圧
電アクチュエータ７はくさび部材８によって突起5,6の
間に固定される。弾性部3,4は圧電アクチュエータ７の
変位方向に対して垂直に延びており、くさび部材８をＦ
1の力で押していくと、突起間距離ｌ1が大きくなり、平
板状の弾性部材3,4がｘ方向にδだけ変位する。その結
果、平板状弾性部材3,4の反力Ｆ2が圧電アクチュエータ
７に作用し、圧電アクチュエータ７が突起5,6の間に固
定される。
圧電アクチュエータ７を固定する力Ｆ2は、弾性部材
3,4の第４図中のｘ方向の剛性、すなわち圧電アクチュ
エータ７の変位方向の剛性をｋとするとき、次式で表さ
れる。
3,4の第４図中のｘ方向の剛性、すなわち圧電アクチュ
エータ７の変位方向の剛性をｋとするとき、次式で表さ
れる。
Ｆ2＝ｋ・δ ……（１） このような状態で、圧電アクチュエータ７に所定の電
圧を印加すると、それが伸び、弾性部材3,4が変位量ｕ
だけ変形する。すなわち、可動部２をｕだけ変位させる
微動機構が構成される。
圧を印加すると、それが伸び、弾性部材3,4が変位量ｕ
だけ変形する。すなわち、可動部２をｕだけ変位させる
微動機構が構成される。
上記のように、くさび部材８を用いて圧電アクチュエ
ータ７を突起５と突起６の間に装着したのは、圧電アク
チュエータに予圧（固定する力Ｆ2）を与えると同時に
圧電アクチュエータ７を容易に交換できるようにするた
めである。
ータ７を突起５と突起６の間に装着したのは、圧電アク
チュエータに予圧（固定する力Ｆ2）を与えると同時に
圧電アクチュエータ７を容易に交換できるようにするた
めである。
前記微動機構で変位量ｕが生じているときに、圧電ア
クチュエータ７に電圧を印加して変位量を更に大きくし
たい場合、上記の構成では弾性部材3,4に過大な応力が
作用する。過大な応力を低減するためには、平板状の弾
性部材3,4の板厚ｔ2を薄くするか又はその長さ寸法ｌ2
を長くする必要がある。しかし、弾性部材3,4について
かかる形態上の変更を行うと、弾性部材3,4自体の剛性
ｋが低下し、前記（１）式の関係で圧電アクチュエータ
７の固定力Ｆ2が減少して、適正な固定を行うことがで
きない。
クチュエータ７に電圧を印加して変位量を更に大きくし
たい場合、上記の構成では弾性部材3,4に過大な応力が
作用する。過大な応力を低減するためには、平板状の弾
性部材3,4の板厚ｔ2を薄くするか又はその長さ寸法ｌ2
を長くする必要がある。しかし、弾性部材3,4について
かかる形態上の変更を行うと、弾性部材3,4自体の剛性
ｋが低下し、前記（１）式の関係で圧電アクチュエータ
７の固定力Ｆ2が減少して、適正な固定を行うことがで
きない。
次に上記微動機構の変位量ｕを、例えば、10μｍにす
る場合と100μｍにする場合に分けて比較しながら説明
する。いずれの場合にも、弾性部材3,4に生じる応力が
同じであり且つ一定レベルであると仮定する。この条件
を満たすために、それぞれの場合の平板弾性部材の板厚
（ｔ2）と長さ（ｌ2）は、10μｍの場合にはｔ10,l10、
100μｍの場合にはｔ100,l100とする。一例を挙げれ
ば、ｔ10＝1mm,l10＝10mm、ｔ100＝0.3mm,l100＝15mmで
あるときに２つの場合の応力がほぼ同じになる。このと
きに、くさび部材８による締付け量δを一定と考え、圧
電アクチュエータ７の押付け力Ｆ2を比較すると、変位
量ｕが100μｍ用のものは剛性ｋが低下し10μｍ用のも
のに対して約1/100の押付け力となる。このようにくさ
び機構を用いて且つ微動機構の変位量（ストローク）を
大きくして圧電アクチュエータ７を固定しようとして
も、その固定力が弱くなり、実用性に乏しいものとな
る。
る場合と100μｍにする場合に分けて比較しながら説明
する。いずれの場合にも、弾性部材3,4に生じる応力が
同じであり且つ一定レベルであると仮定する。この条件
を満たすために、それぞれの場合の平板弾性部材の板厚
（ｔ2）と長さ（ｌ2）は、10μｍの場合にはｔ10,l10、
100μｍの場合にはｔ100,l100とする。一例を挙げれ
ば、ｔ10＝1mm,l10＝10mm、ｔ100＝0.3mm,l100＝15mmで
あるときに２つの場合の応力がほぼ同じになる。このと
きに、くさび部材８による締付け量δを一定と考え、圧
電アクチュエータ７の押付け力Ｆ2を比較すると、変位
量ｕが100μｍ用のものは剛性ｋが低下し10μｍ用のも
のに対して約1/100の押付け力となる。このようにくさ
び機構を用いて且つ微動機構の変位量（ストローク）を
大きくして圧電アクチュエータ７を固定しようとして
も、その固定力が弱くなり、実用性に乏しいものとな
る。
微動機構の圧電アクチュエータ７の固定手段として、
その他に、接着剤を使用する方法が考えられる。しか
し、接着剤を使用する方法は圧電アクチュエータの交換
が困難であり、メンテナンス性が悪いという欠点を有す
る。
その他に、接着剤を使用する方法が考えられる。しか
し、接着剤を使用する方法は圧電アクチュエータの交換
が困難であり、メンテナンス性が悪いという欠点を有す
る。
また、大きな変位が生じるように形成された微動機構
は、圧電アクチュエータを組み付ける前の段階では固定
部１と可動部２の２つの剛体部が剛性の非常に弱い平板
状弾性部材3,4で連結された構造を有することになるか
ら、機構全体の剛性が弱く、取扱いが困難であると共
に、組立て時に平板状弾性部材が変形し、不良になる場
合が多いという欠点を有している。この欠点は、圧電素
子を接着剤で固定した微動機構にも同様に存在する。
は、圧電アクチュエータを組み付ける前の段階では固定
部１と可動部２の２つの剛体部が剛性の非常に弱い平板
状弾性部材3,4で連結された構造を有することになるか
ら、機構全体の剛性が弱く、取扱いが困難であると共
に、組立て時に平板状弾性部材が変形し、不良になる場
合が多いという欠点を有している。この欠点は、圧電素
子を接着剤で固定した微動機構にも同様に存在する。
本発明の目的は、圧電アクチュエータをくさび機構又
は接着剤などで固定し且つ可動部の変位量が大きくなる
ように設計された微動機構であり、圧電アクチュエータ
の固定を確実とし、且つ圧電アクチュエータ装着前の機
構剛性を高め、組立て時の取扱いを容易にした微動機構
を提供することにある。
は接着剤などで固定し且つ可動部の変位量が大きくなる
ように設計された微動機構であり、圧電アクチュエータ
の固定を確実とし、且つ圧電アクチュエータ装着前の機
構剛性を高め、組立て時の取扱いを容易にした微動機構
を提供することにある。
本発明に係る微動機構は、上記目的を達成するため、
固定部である第１の剛体と可動部である第２の剛体を有
し、第１の剛体と第２の剛体を第１の弾性部材で結合
し、第１の剛体と第２の剛体の間に変位を与える圧電素
子を固定手段で固定して設け、前記第１の弾性部材が前
記圧電素子の変位方向に対し垂直に延びる微動機構にお
いて、前記圧電素子に対して並列に、圧電素子の変位方
向と平行に延びる平板状の第２の弾性部材を設け、この
第２の弾性部材で前記第１及び第２の剛体を結合すると
共に、前記圧電素子の変位方向において前記第２の弾性
部材の剛性を前記第１の弾性部材の剛性より大きくした
ことを特徴とする。
固定部である第１の剛体と可動部である第２の剛体を有
し、第１の剛体と第２の剛体を第１の弾性部材で結合
し、第１の剛体と第２の剛体の間に変位を与える圧電素
子を固定手段で固定して設け、前記第１の弾性部材が前
記圧電素子の変位方向に対し垂直に延びる微動機構にお
いて、前記圧電素子に対して並列に、圧電素子の変位方
向と平行に延びる平板状の第２の弾性部材を設け、この
第２の弾性部材で前記第１及び第２の剛体を結合すると
共に、前記圧電素子の変位方向において前記第２の弾性
部材の剛性を前記第１の弾性部材の剛性より大きくした
ことを特徴とする。
本発明に係る微動機構は、前記の構成において、第１
の弾性部材を、弾性ヒンジを有した弾性部材とすること
ができる。
の弾性部材を、弾性ヒンジを有した弾性部材とすること
ができる。
本発明に係る微動機構は、前記の構成において、第１
の弾性部材の代わりに、弾性ヒンジを利用したテコ機構
を有する部材を使用することができる。
の弾性部材の代わりに、弾性ヒンジを利用したテコ機構
を有する部材を使用することができる。
また本発明に係る微動機構は、前記の各構成におい
て、前記固定手段をくさび機構とすることができる。
て、前記固定手段をくさび機構とすることができる。
本発明による微動機構では、固定部の突起と可動部の
突起との間にくさび機構等を利用して圧電素子を固定す
るに当って、平板状の第２の弾性部材を圧電素子に並列
に、圧電素子の変位方向と平行に延びるように配設して
前記２つの突起を結合するように構成し、かつ圧電素子
の変位方向（第４図のｘ方向に相当）において第２の弾
性部材の剛性を第１の弾性部材の剛性より大きくし、こ
れにより微動機構全体の剛性を高め、第１の弾性部材の
剛性の低さを補っている。従って、移動用のガイドとな
る第１の弾性部材の剛性の低さにも拘らず、圧電素子の
固定力を十分に確保し、且つ圧電素子を取り付ける前の
段階の微動機構の剛性を高め、その取扱いを容易なもの
とする。第１の弾性部材には各種の構造を有した弾性部
材を用いることができる。
突起との間にくさび機構等を利用して圧電素子を固定す
るに当って、平板状の第２の弾性部材を圧電素子に並列
に、圧電素子の変位方向と平行に延びるように配設して
前記２つの突起を結合するように構成し、かつ圧電素子
の変位方向（第４図のｘ方向に相当）において第２の弾
性部材の剛性を第１の弾性部材の剛性より大きくし、こ
れにより微動機構全体の剛性を高め、第１の弾性部材の
剛性の低さを補っている。従って、移動用のガイドとな
る第１の弾性部材の剛性の低さにも拘らず、圧電素子の
固定力を十分に確保し、且つ圧電素子を取り付ける前の
段階の微動機構の剛性を高め、その取扱いを容易なもの
とする。第１の弾性部材には各種の構造を有した弾性部
材を用いることができる。
以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は本発明に係る微動機能の第１実施例を示す側
面図である。第１図において第４図で示した実質的に同
一の要素には同一の符号を付している。本発明に係る微
動機構の構成は基本的に前述した従来の微動機構の構成
と同じであるが、以下概説する。
面図である。第１図において第４図で示した実質的に同
一の要素には同一の符号を付している。本発明に係る微
動機構の構成は基本的に前述した従来の微動機構の構成
と同じであるが、以下概説する。
第１図で１は固定部、２は可動部であり、固定部１及
び可動部２はいずれも剛体として形成される。固定部１
は図示しない固定壁等に取付けられ、動かない。可動部
２は固定部１対して平行関係を保って移動自在である。
固定部１と可動部２は第１図中左右の両端部に位置する
弾性部材3,4で結合されており、弾性部材3,4は平板状の
結合部材である。固定部１と可動部２と弾性部材3,4は
一体的に形成され、これらによって中央部にスペースが
形成される。固定部１と可動部２のそれぞれには突起5,
6が形成され、突起5,6の間には圧電アクチュエータ７と
くさび部材８が配設される。圧電アクチュエータ７はく
さび機構で突起5,6間に装着される。弾性部3,4は圧電ア
クチュエータ７の変位方向に対して垂直に延びている。
以上の構成は第４図で説明した通りである。
び可動部２はいずれも剛体として形成される。固定部１
は図示しない固定壁等に取付けられ、動かない。可動部
２は固定部１対して平行関係を保って移動自在である。
固定部１と可動部２は第１図中左右の両端部に位置する
弾性部材3,4で結合されており、弾性部材3,4は平板状の
結合部材である。固定部１と可動部２と弾性部材3,4は
一体的に形成され、これらによって中央部にスペースが
形成される。固定部１と可動部２のそれぞれには突起5,
6が形成され、突起5,6の間には圧電アクチュエータ７と
くさび部材８が配設される。圧電アクチュエータ７はく
さび機構で突起5,6間に装着される。弾性部3,4は圧電ア
クチュエータ７の変位方向に対して垂直に延びている。
以上の構成は第４図で説明した通りである。
上記構成を有する微動機構に対して更に第２の弾性部
材9,10が設けられかつ圧電アクチュエータ７の変位方向
に平行に延び、圧電アクチュエータ７の変位方向におい
て第１の弾性部材3,4の剛性より大きな剛性を持つ平板
状の弾性部材である。なお、以下において、単に「剛
性」という場合は、圧電アクチュエータ７の変位方向の
剛性を意味するものとして使用する。第２の弾性部材9,
10は、突起５と突起６との間において圧電アクチュエー
タ７の両側に並列に設けられる。図示の状態で突起5,6
間の長さ（第２の弾性部材9,10の長さ）はｌ1である。
第２の弾性部材9,10は圧電アクチュエータ７が伸びる
と、同時に伸びる。そこで、第２の弾性部材9,10の剛性
をｋ2とすると、この剛性ｋ2は圧電アクチュエータ７自
身の剛性よりも低くなるように設定される。このように
設定すれば次式に示されるように、圧電アクチュエータ
７が伸びるとき微動機構の可動部２に対して変位ｕを伝
達することができる。
材9,10が設けられかつ圧電アクチュエータ７の変位方向
に平行に延び、圧電アクチュエータ７の変位方向におい
て第１の弾性部材3,4の剛性より大きな剛性を持つ平板
状の弾性部材である。なお、以下において、単に「剛
性」という場合は、圧電アクチュエータ７の変位方向の
剛性を意味するものとして使用する。第２の弾性部材9,
10は、突起５と突起６との間において圧電アクチュエー
タ７の両側に並列に設けられる。図示の状態で突起5,6
間の長さ（第２の弾性部材9,10の長さ）はｌ1である。
第２の弾性部材9,10は圧電アクチュエータ７が伸びる
と、同時に伸びる。そこで、第２の弾性部材9,10の剛性
をｋ2とすると、この剛性ｋ2は圧電アクチュエータ７自
身の剛性よりも低くなるように設定される。このように
設定すれば次式に示されるように、圧電アクチュエータ
７が伸びるとき微動機構の可動部２に対して変位ｕを伝
達することができる。
上式において、ｕ0は圧電アクチュエータ７の無負荷
時の発生変位量、ｋpは圧電アクチュエータ７の剛性、
ｋ2は弾性部材9,10の剛性である。また、第１の弾性部
材3,4の剛性は小さいので、無視できるものとした。
時の発生変位量、ｋpは圧電アクチュエータ７の剛性、
ｋ2は弾性部材9,10の剛性である。また、第１の弾性部
材3,4の剛性は小さいので、無視できるものとした。
圧電アクチュエータ７と突起５との間にくさび「部材
８が配設されるが、このくさび部材８を押し込んで圧電
アクチュエータ７を固定するための固定力Ｆ2を発生さ
せる。くさび部材８を押し込むと、第２の弾性部材9,10
の長さｌ1が伸びる。このとき弾性部材3,4に生じる変形
量をδとすると、圧電アクチュエータ７の固定力Ｆ
2は、次式で表される。
８が配設されるが、このくさび部材８を押し込んで圧電
アクチュエータ７を固定するための固定力Ｆ2を発生さ
せる。くさび部材８を押し込むと、第２の弾性部材9,10
の長さｌ1が伸びる。このとき弾性部材3,4に生じる変形
量をδとすると、圧電アクチュエータ７の固定力Ｆ
2は、次式で表される。
Ｆ2＝ｋ・δ＋ｋ2・δ ……（３） 上式おいて、ｋは前述の通り弾性部材3,4の剛性であ
る。なおこの関係では、弾性部材以外の部分をすべて完
全な剛体として仮定して扱っている。
る。なおこの関係では、弾性部材以外の部分をすべて完
全な剛体として仮定して扱っている。
弾性部材3,4の剛性は、機構の変位、すなわち固定部
１と可動部２との間の変位ｕが大きくなると極めて小さ
くなるので、固定力Ｆ2に寄与する度合いは小さくな
る。一方、第２の弾性部材9,10の剛性については、これ
を非常に大きくして設定しても前記第（２）式の関係に
基づき圧電アクチュエータ７による変位が発生し、また
応力的にも平板の単純伸び方向であるので問題がない。
これにより圧電アクチュエータ７の固定力Ｆ2を大きく
することができると共に、微動機構の固定部１の突起５
と可動部２の突起６との間のスペースに安定して取り付
けることができる。
１と可動部２との間の変位ｕが大きくなると極めて小さ
くなるので、固定力Ｆ2に寄与する度合いは小さくな
る。一方、第２の弾性部材9,10の剛性については、これ
を非常に大きくして設定しても前記第（２）式の関係に
基づき圧電アクチュエータ７による変位が発生し、また
応力的にも平板の単純伸び方向であるので問題がない。
これにより圧電アクチュエータ７の固定力Ｆ2を大きく
することができると共に、微動機構の固定部１の突起５
と可動部２の突起６との間のスペースに安定して取り付
けることができる。
また圧電アクチュエータ７を装着する前の微動機構の
剛性を、第２の弾性部材9,10により高めることができ
る。従って、組立て時に弾性部材3,4が誤って変形する
不具合が減少し、製造コストの低減にも大いに寄与す
る。当然のことながらくさび部材８を利用した装着を行
っているため、圧電アクチュエータ７の交換が容易であ
り、メンテナンス性も高く維持される。なお、この効果
を利用する上では、圧電アクチュエータを接着剤等で固
定してもよい。すなわち圧電アクチュエータの固定はく
さび機構に限定されない。
剛性を、第２の弾性部材9,10により高めることができ
る。従って、組立て時に弾性部材3,4が誤って変形する
不具合が減少し、製造コストの低減にも大いに寄与す
る。当然のことながらくさび部材８を利用した装着を行
っているため、圧電アクチュエータ７の交換が容易であ
り、メンテナンス性も高く維持される。なお、この効果
を利用する上では、圧電アクチュエータを接着剤等で固
定してもよい。すなわち圧電アクチュエータの固定はく
さび機構に限定されない。
第２図は本発明に係る微動機構の第２実施例を示す。
第２図において第１図に示された要素と同一の要素には
同一の符号を付している。前記の実施例と異なる点は弾
性部材3,4の構成のみである。本実施例では、弾性部材
３の代わりに両端に弾性ヒンジ31,32を有する弾性部材3
0を使用し、弾性部材４の代わりに両端に弾性ヒンジ41,
42を有する弾性部材40を使用している。この実施例でも
圧電アクチュエータ７の両側に第２の弾性部材9,10が並
列に設けられるため前記の第１実施例と同一の効果を生
じる。本実施例で明らかなように、弾性部材3,4は任意
な形状のものを使用することができる。
第２図において第１図に示された要素と同一の要素には
同一の符号を付している。前記の実施例と異なる点は弾
性部材3,4の構成のみである。本実施例では、弾性部材
３の代わりに両端に弾性ヒンジ31,32を有する弾性部材3
0を使用し、弾性部材４の代わりに両端に弾性ヒンジ41,
42を有する弾性部材40を使用している。この実施例でも
圧電アクチュエータ７の両側に第２の弾性部材9,10が並
列に設けられるため前記の第１実施例と同一の効果を生
じる。本実施例で明らかなように、弾性部材3,4は任意
な形状のものを使用することができる。
第３図は本発明に係る微動機構の第３実施例を示す。
本実施例では、第１実施例の構成において平板状であっ
た弾性部材４の代わりに、３つの弾性ヒンジ43,44,45を
有する部材46を使用しており、可動部２に形成されてい
た突起６の代わりに弾性ヒンジ44に結合された部材60が
使用される。部材60で形成された機構は、簡単なテコの
原理を利用した機構であり、本機構によれば、圧電アク
チュエータ７で発生する変位を（弾性ヒンジ43と45の距
離）／（弾性ヒンジ43と44の距離）倍だけ増大すること
ができる。従って本実施例では、前記の各実施例で達成
できる効果と併せて、更に微動機構の変位としてよりス
トロークの大きいものを実現することができるという利
点を有する。
本実施例では、第１実施例の構成において平板状であっ
た弾性部材４の代わりに、３つの弾性ヒンジ43,44,45を
有する部材46を使用しており、可動部２に形成されてい
た突起６の代わりに弾性ヒンジ44に結合された部材60が
使用される。部材60で形成された機構は、簡単なテコの
原理を利用した機構であり、本機構によれば、圧電アク
チュエータ７で発生する変位を（弾性ヒンジ43と45の距
離）／（弾性ヒンジ43と44の距離）倍だけ増大すること
ができる。従って本実施例では、前記の各実施例で達成
できる効果と併せて、更に微動機構の変位としてよりス
トロークの大きいものを実現することができるという利
点を有する。
以上の説明で明らかなように本発明によれば、固定部
側剛体と可動部側剛体を結合する第１の弾性部材の剛性
を低減することにより微動機構の変位量が例えば100μ
ｍと大きな微動機構であっても、固定部側剛体と可動部
側剛体を結合する、圧電アクチュエータの変位方向にお
いて第１の弾性部材より剛性の大きな平板状の第２の弾
性部材を圧電アクチュエータに並列に、圧電素子の変位
方向と平行に延びるように設けたため、くさび部材を利
用した取付け機構においては圧電アクチュエータを確実
に固定することができ、更に接着剤等を用いた他の取り
付け機構においても圧電アクチュエータ取付け前の機構
剛性を高めることができ、組立て時の取扱いが容易とな
るという効果を有する。
側剛体と可動部側剛体を結合する第１の弾性部材の剛性
を低減することにより微動機構の変位量が例えば100μ
ｍと大きな微動機構であっても、固定部側剛体と可動部
側剛体を結合する、圧電アクチュエータの変位方向にお
いて第１の弾性部材より剛性の大きな平板状の第２の弾
性部材を圧電アクチュエータに並列に、圧電素子の変位
方向と平行に延びるように設けたため、くさび部材を利
用した取付け機構においては圧電アクチュエータを確実
に固定することができ、更に接着剤等を用いた他の取り
付け機構においても圧電アクチュエータ取付け前の機構
剛性を高めることができ、組立て時の取扱いが容易とな
るという効果を有する。
第１図は本発明に係る微動機構の第１実施例を示す側面
図、第２図は第２実施例の側面図、第３図は第３実施例
の側面図、第４図は従来の微動機構の側面図、第５図は
第４図中のＶ−Ｖ線断面図である。 〔符号の説明〕 １……固定部 ２……可動部 3,4……第１の弾性部材 5,6……突起 ７……圧電アクチュエータ ８……くさび部材 9,10……第２の弾性部材 30,40……弾性ヒンジを有する弾性部材 46……テコ機構を有する部材
図、第２図は第２実施例の側面図、第３図は第３実施例
の側面図、第４図は従来の微動機構の側面図、第５図は
第４図中のＶ−Ｖ線断面図である。 〔符号の説明〕 １……固定部 ２……可動部 3,4……第１の弾性部材 5,6……突起 ７……圧電アクチュエータ ８……くさび部材 9,10……第２の弾性部材 30,40……弾性ヒンジを有する弾性部材 46……テコ機構を有する部材
Claims (4)
- 【請求項１】固定部である第１の剛体と可動部である第
２の剛体を有し、第１の剛体と第２の剛体を第１の弾性
部材で結合し、第１の剛体と第２の剛体の間に変位を与
える圧電素子を固定手段で固定して設け、前記第１の弾
性部材が前記圧電素子の変位方向に対し垂直に延びる微
動機構において、 前記圧電素子に対して並列に、圧電素子の変位方向と平
行に延びる平板状の第２の弾性部材を設け、この第２の
弾性部材で前記第１及び第２の剛体を結合すると共に、
前記圧電素子の変位方向において前記第２の弾性部材の
剛性を前記第１の弾性部材の剛性より大きくしたことを
特徴とする微動機構。 - 【請求項２】請求項１記載の微動機構において、前記第
１の弾性部材は、弾性ヒンジを有する弾性部材であるこ
とを特徴とする微動機構。 - 【請求項３】請求項１記載の微動機構において、前記第
１の弾性部材の代わりに、弾性ヒンジを利用したテコ機
構を有する部材が使用されることを特徴とする微動機
構。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の微動
機構において、前記固定手段はくさび機構であることを
特徴とする微動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2265569A JP2825958B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 微動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2265569A JP2825958B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 微動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04142782A JPH04142782A (ja) | 1992-05-15 |
| JP2825958B2 true JP2825958B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=17418936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2265569A Expired - Fee Related JP2825958B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 微動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825958B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04131795A (ja) * | 1990-09-21 | 1992-05-06 | Shuzo Hattori | 変位要素 |
-
1990
- 1990-10-03 JP JP2265569A patent/JP2825958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04142782A (ja) | 1992-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |