JP2935231B2 - Feeder - Google Patents

Feeder

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JP2935231B2
JP2935231B2 JP41306990A JP41306990A JP2935231B2 JP 2935231 B2 JP2935231 B2 JP 2935231B2 JP 41306990 A JP41306990 A JP 41306990A JP 41306990 A JP41306990 A JP 41306990A JP 2935231 B2 JP2935231 B2 JP 2935231B2
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drive
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は送り装置に係り、とくに
可動体を固定側に対して送るための送り装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feed device, and more particularly to a feed device for feeding a movable body to a fixed side.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばSTM(走査型トンネル顕微鏡)
の送り装置の1つに、慣性を利用したステップ送り装置
がある。慣性を利用した送り装置は、例えば探針を支持
する探針取付け台を圧電体から成る駆動脚によって送る
ようにしたものである。探針取付け台に滑りが起らない
ように駆動脚がゆっくりと伸縮または剪断変形し、この
変形量に相当する部分だけ取付け台が送られる。そして
可動部を動かした後に急激に駆動脚を圧電変形させて元
に戻す。このときに取付け台はその慣性のためにほとん
ど動かず、圧電体の駆動脚は取付け台または固定側に対
して滑り摩擦運動を行なう。
2. Description of the Related Art For example, STM (scanning tunnel microscope)
Is a step feeder using inertia. In the feed device utilizing inertia, for example, a probe mounting base for supporting a probe is fed by a driving leg made of a piezoelectric body. The drive leg slowly expands, contracts or shears so that the probe mounting base does not slip, and the mounting base is sent only to a portion corresponding to the amount of deformation. Then, after moving the movable part, the drive leg is rapidly piezoelectrically deformed and returned. At this time, the mounting base hardly moves due to its inertia, and the driving legs of the piezoelectric body make a sliding frictional movement with respect to the mounting base or the fixed side.

【0003】従来の別の送り装置は本願出願人が特願昭
62−109133号(特開昭63−274894号)
によって提案している。この送り装置は2種類の駆動脚
を備え、第1の駆動脚によって可動体を支持した状態で
第2の駆動脚を収縮させて送り方向に剪断変形させ、こ
の後に第2の駆動脚を伸長させて可動体を支えるととも
に、第1の駆動脚を収縮させて剪断変形させる動作を繰
返すようにしたものである。
Another conventional feeder is disclosed in Japanese Patent Application No. 62-109133 (JP-A-63-274894).
As suggested by: This feeder has two types of drive legs, and while the movable body is supported by the first drive leg, the second drive leg is contracted and sheared in the feed direction, and then the second drive leg is extended. Thus, the movable body is supported, and the operation of contracting and shearing the first drive leg is repeated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】慣性を利用した従来の
送り装置の欠点は、駆動脚が元の形に復する際にその先
端部が取付け台または固定側に対して滑り摩擦運動をす
るために、駆動脚の先端部の材料にサファイア等の硬い
物質を使用しているが、耐久性を考えると問題が多い。
また大きな試料台に載せて用いるSTMにおいては、上
記の駆動脚の滑り摩擦運動によって試料の表面に傷をつ
ける欠点がある。
A drawback of the conventional feed device utilizing inertia is that when the drive leg returns to its original shape, its tip makes a sliding frictional movement with respect to the mounting base or the fixed side. In addition, although a hard substance such as sapphire is used for the material of the tip of the drive leg, there are many problems in view of durability.
The STM used on a large sample stage has a drawback that the surface of the sample is damaged by the sliding frictional motion of the drive leg.

【0005】これに対して本願出願人が提案している特
願昭62−109133号(特開昭63−274894
号)に係る送り装置は、駆動脚に滑り摩擦運動がないた
めに、試料の表面を傷つけることがない。ところがこの
装置は、可動体を交互に支持するために2組の駆動脚を
必要とし、これによって駆動脚の数が増大する欠点があ
る。しかも2種類の駆動脚の取付け位置が異なるため
に、駆動脚の先端部と接触する固定側または可動側の平
坦度に対する要求が厳しい。このために確実な送りを実
現するためには、積層した圧電体を用い、駆動脚を収縮
させたときの固定側または可動体との間の間隙を0.5
μm以上とる必要があった。従って多層に積層した圧電
体から成る多数の駆動脚を必要とし、これによってコス
トが増大する欠点がある。
On the other hand, Japanese Patent Application No. 62-109133 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-274894) proposed by the present applicant has been proposed.
The feed device according to item (1) does not damage the surface of the sample because the drive leg has no sliding frictional motion. However, this device requires two sets of drive legs to alternately support the movable body, and thus has a disadvantage in that the number of drive legs increases. In addition, since the mounting positions of the two types of drive legs are different, there is a severe requirement for the flatness of the fixed side or the movable side that comes into contact with the tip of the drive leg. Therefore, in order to realize reliable feeding, a stacked piezoelectric body is used, and a gap between the fixed side or the movable body when the drive leg is contracted is reduced by 0.5.
It was necessary to make it more than μm. Therefore, there is a disadvantage that a large number of driving legs made of piezoelectric materials stacked in multiple layers are required, which increases the cost.

【0006】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、駆動脚が固定側または可動体に対して
滑り摩擦運動をしないようにするとともに、駆動脚の数
を少なくし、また駆動脚を収縮させたときの固定側また
は可動体との間の間隙が少なくても確実な送りを行なう
送り装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is intended to prevent a driving leg from sliding frictional movement with respect to a fixed side or a movable body and to reduce the number of driving legs. It is another object of the present invention to provide a feeding device that performs reliable feeding even when a gap between the fixed leg and the movable body when the driving leg is contracted is small.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、長さ方向に伸
縮しかつ送り方向および逆方向に変形する駆動脚によっ
て前記可動体を固定側に対して支持するようになし、前
記駆動脚を瞬間的に収縮させて前記駆動脚の先端部を固
定側または可動体から離間させ、前記可動体が浮いてい
る微少時間に前記駆動脚を送り方向または逆方向に変形
させ、前記駆動脚を伸長させて前記可動体を該駆動脚で
支持した後に前記駆動脚を前記可動体が追随できる速さ
で逆方向または送り方向に変形させるようにしたもので
ある。
According to the present invention, the movable body is supported on a fixed side by a drive leg which expands and contracts in a longitudinal direction and deforms in a feed direction and a reverse direction. Momentarily contracts the tip of the drive leg away from the fixed side or the movable body, deforms the drive leg in the feed direction or the opposite direction during the minute time when the movable body is floating, and extends the drive leg. Then, after the movable body is supported by the drive leg, the drive leg is deformed in the reverse direction or the feed direction at a speed that the movable body can follow.

【0008】[0008]

【作用】従って駆動脚を収縮させてその先端部が固定側
または可動体から離間している期間であって可動体が前
記駆動脚による支持を失っている間に駆動脚が送り方向
または逆方向に変形される。そして駆動脚を伸長させて
その先端部が固定側または可動体に接触して可動体が駆
動脚で支持された後に駆動脚を上記可動体が追随できる
速さでゆっくりと逆方向または送り方向に変形させるこ
とにより、その変形量に等しい距離だけ可動体が固定側
に対して送られるようになる。
Therefore, the drive leg is contracted so that its tip is separated from the fixed side or the movable body and the movable leg loses its support by the drive leg and the drive leg is moved in the feed direction or the reverse direction. Is transformed into Then, the drive leg is extended, and after the tip end contacts the fixed side or the movable body and the movable body is supported by the drive leg, the drive leg is slowly moved in the reverse direction or the feed direction at a speed that the movable body can follow. By deforming, the movable body is sent to the fixed side by a distance equal to the deformation amount.

【0009】[0009]

【実施例】図1〜図3は本発明の第1の実施例に係る送
り装置を示すものであって、この送り装置は可動体10
を固定台11上で図1において左方へ移動させるための
送り装置に関するものである。可動体10はその下部に
少なくとも一対の駆動脚12を備えている。駆動脚12
は図2に示すように剪断変形板13と伸縮変形板14と
の積層体から構成され、両者の間に絶縁層15が介装さ
れた構造になっている。あるいはまた図3に示すよう
に、2枚の剪断変形板13と2枚の伸縮変形板14とを
組合わせた構造にしてもよい。この場合には絶縁層15
を省略することが可能であり、変位を増加させるにはさ
らに積層すればよい。
1 to 3 show a feeder according to a first embodiment of the present invention.
1 on the fixed base 11 to the left in FIG. The movable body 10 has at least a pair of drive legs 12 at its lower part. Drive leg 12
As shown in FIG. 2, is composed of a laminate of a shear deformation plate 13 and an expansion deformation plate 14, and has a structure in which an insulating layer 15 is interposed between the two. Alternatively, as shown in FIG. 3, a structure in which two shear deformation plates 13 and two elastic deformation plates 14 are combined may be used. In this case, the insulating layer 15
Can be omitted, and the displacement can be increased by further laminating.

【0010】つぎに図2または図3に示す駆動脚12を
備える可動体10の送りの動作を図1および図4を用い
て説明する。静止状態では駆動脚12の伸縮板14を伸
ばして可動体を支持する(図1−A)。つぎに短時間△
tの間伸縮板14を縮める(図1−B)。すると可動体
10はその支持を失って自由落下を開始する。駆動脚1
2の先端部が固定台11の表面から離間して上記可動体
10が浮いている間に、剪断変形板13を図1−Cに示
すように剪断変形させ、この後に伸縮変形板14を伸長
させて駆動脚12を着地させる(図1−D)。つぎに固
定台11に接した駆動脚12の先端部が滑らないよう
に、図1−Cとは逆向きに剪断変形板13をゆっくり剪
断変形させる。するとこの変形量に等しい距離だけ可動
体10が送られる(図1−E)。
Next, the feeding operation of the movable body 10 having the driving legs 12 shown in FIG. 2 or 3 will be described with reference to FIGS. In a stationary state, the movable plate is supported by extending the telescopic plate 14 of the drive leg 12 (FIG. 1A). Next for a short time
The elastic plate 14 is contracted for t (FIG. 1-B). Then, the movable body 10 loses its support and starts free fall. Drive leg 1
While the movable body 10 is floating with the distal end of the movable member 2 being separated from the surface of the fixed base 11, the shearing deformable plate 13 is sheared as shown in FIG. Then, the drive leg 12 lands (FIG. 1-D). Next, the shear deformation plate 13 is slowly sheared in a direction opposite to that of FIG. 1C so that the tip of the drive leg 12 in contact with the fixed base 11 does not slip. Then, the movable body 10 is sent by a distance equal to this deformation amount (FIG. 1-E).

【0011】1ステップの移動で停止させたいときに
は、伸縮変形板14を縮め(図1−F)、剪断変形板1
3の変形をゼロにし(図1−G)、伸縮変形板14を伸
ばし、図1−Aの状態に戻す。これに対して連続的に移
動するときには、図1−Fから、図1−Cの状態に剪断
変形させる。以降は図1においてC、D、E、F、Cの
順に動作を繰返す。図4は2ステップ移動して静止する
ときの伸縮変形板14に加えられる電圧Veと、剪断変
形板13に加えられる電圧Vsのタイミングチャートを
示している。また図4においてA〜Gは図1の各ステッ
プに対応している。
When it is desired to stop by one step of movement, the elastically deformable plate 14 is contracted (FIG. 1-F),
The deformation of No. 3 is made zero (FIG. 1-G), and the elastically deformable plate 14 is extended to return to the state of FIG. 1-A. On the other hand, when moving continuously, it is sheared from FIG. 1-F to the state of FIG. 1-C. Thereafter, the operation is repeated in the order of C, D, E, F, and C in FIG. FIG. 4 shows a timing chart of the voltage Ve applied to the elastically deformable plate 14 and the voltage Vs applied to the shearing deformable plate 13 when moving and stopping at two steps. In FIG. 4, A to G correspond to the respective steps in FIG.

【0012】可動体10はその駆動脚12が縮んでいる
△tの間に自由落下する。ところが△tが非常に短時間
であるために、落下する距離は非常に小さい。すなわち
可動体10に慣性があるために、可動体10の高さの変
化は伸縮板14の変形量に比較して非常に少ない。具体
的に計算すると、可動体10が自然落下する距離hは次
式で与えられる。
The movable body 10 falls freely during Δt when its driving leg 12 is contracted. However, since Δt is very short, the falling distance is very small. That is, since the movable body 10 has inertia, a change in the height of the movable body 10 is very small as compared with the amount of deformation of the elastic plate 14. Specifically, the distance h at which the movable body 10 naturally falls is given by the following equation.

【0013】h=(1/2)g(△t)2 ただしg=9.8(m/s2 )は重力加速度である。△
t=10μsとすると、h=0.5nmである。△t=
100μsとしても、h=50nmである。伸縮変形板
14の伸縮を500nmとすると、図1−Cでの剪断変
形のときに駆動脚12が、固定側11に接触することが
なく、動摩擦のない可動体10の移動が可能になる。
H = (1/2) g (△ t) 2 where g = 9.8 (m / s 2 ) is the gravitational acceleration. △
If t = 10 μs, h = 0.5 nm. Δt =
Even if it is 100 μs, h = 50 nm. Assuming that the expansion and contraction of the expansion and contraction plate 14 is 500 nm, the driving leg 12 does not come into contact with the fixed side 11 at the time of the shearing deformation in FIG.

【0014】つぎに第2の実施例を図5によって説明す
る。この実施例は可動体10に駆動脚12を取付けずに
固定側に駆動脚12を取付け、可動体10を送るように
したものである。可動体10が十分に重ければ上部の固
定板18は省略してもよい。下部の固定台11に取付け
られた伸縮変形板14と剪断変形板13から成る駆動脚
12と、上部の固定板18に取付けられた同様の構造の
駆動脚12との間に上記可動体10が挟まれる構造にな
っている。そして上側の固定板18は横方向の動きがで
きないようにする。この実施例においては板ばね19に
よって横方向には動かない構造としている。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the driving leg 12 is mounted on the fixed side without mounting the driving leg 12 on the movable body 10, and the movable body 10 is fed. If the movable body 10 is sufficiently heavy, the upper fixed plate 18 may be omitted. The movable body 10 is provided between a drive leg 12 including a telescopic deformation plate 14 and a shear deformation plate 13 attached to a lower fixed base 11 and a drive leg 12 having a similar structure attached to an upper fixed plate 18. It is structured to be sandwiched. The upper fixing plate 18 is not allowed to move in the lateral direction. In this embodiment, the leaf spring 19 does not move in the lateral direction.

【0015】可動体10を押さえ込む力を増すために
は、上部固定板18の自重を増やすか、自重を増やした
上でさらに板ばね19の力を増やせばよい。例えば10
gの自重をもつ上部固定板18を1kg重の力で押す
と、上部固定板18に加わる加速度はg(重力加速度)
の100倍となり、△t=10μsの間に上部固定板1
8は50nm下降するが、十分な隙間が確保されてお
り、上部固定板18側の駆動脚12が縮んで剪断変形し
ている間に駆動脚12の底部が可動体10に接触するこ
とはない。伸縮変形量が500nmのときに、10kg
重の力で押すと、上部固定板18側の駆動脚12の伸縮
変形板14が縮んでいる間に駆動脚12が可動体10に
接触することになる。このようなときには上部固定板1
8の自重を増やし、その慣性を大きくすればよい。
In order to increase the force for pressing the movable body 10, the weight of the upper fixed plate 18 may be increased, or the force of the leaf spring 19 may be further increased after increasing the own weight. For example, 10
When the upper fixed plate 18 having its own weight of g is pressed with a force of 1 kg weight, the acceleration applied to the upper fixed plate 18 is g (gravitational acceleration).
And the upper fixed plate 1 during Δt = 10 μs
8 is lowered by 50 nm, but a sufficient gap is secured, and the bottom of the drive leg 12 does not come into contact with the movable body 10 while the drive leg 12 on the upper fixed plate 18 side is contracted and sheared. . 10kg when the amount of expansion and contraction is 500nm
When pressed by heavy force, the drive leg 12 comes into contact with the movable body 10 while the elastically deformable plate 14 of the drive leg 12 on the upper fixed plate 18 side is contracted. In such a case, the upper fixing plate 1
8 may be increased in its own weight and its inertia may be increased.

【0016】圧電体から成る駆動脚12が取付けられた
固定台11あるいは可動体10の質量が駆動脚12の伸
縮変形板14の質量に比べて十分に大きいときには、伸
縮板14の変形量が自由落下の隙間になる。伸縮変形板
14に対して可動体10が十分な質量比がとれないとき
でも、最悪の場合で圧電体14の重心位置が変化しない
という条件で考えればよいから、伸縮変形板14の変形
量の1/2の隙間は最低限確保されることになる。
When the mass of the fixed base 11 or the movable body 10 to which the driving leg 12 made of a piezoelectric body is attached is sufficiently larger than the mass of the expansion / contraction plate 14 of the driving leg 12, the amount of deformation of the expansion / contraction plate 14 is free. It becomes a gap for falling. Even when the movable body 10 does not have a sufficient mass ratio with respect to the elastically deformable plate 14, the worst case may be considered under the condition that the position of the center of gravity of the piezoelectric body 14 does not change. A gap of 1/2 is secured at a minimum.

【0017】図6は第3の実施例を示している。この実
施例は円柱状の可動体10をその軸線方向に送るように
している。固定台11のV溝の部分に取付けられた2個
の駆動脚12および固定板18を介して板ばね19によ
って押えられた駆動脚12によって可動体10が送られ
るようになっている。駆動脚12の伸縮変形板14が縮
んでいる間に剪断変形板13が可動体10の送り方向に
変形され、駆動脚12が着地した後に剪断変形板13が
ゆっくりと可動体10を軸線方向に送るようにしてい
る。なおこの実施例における固定板18の自重とばね1
9の押える力の関係は図5の可動体10が板の場合と同
様である。
FIG. 6 shows a third embodiment. In this embodiment, the columnar movable body 10 is fed in the axial direction. The movable body 10 is fed by the two driving legs 12 attached to the V-groove portion of the fixed base 11 and the driving legs 12 pressed by the leaf spring 19 via the fixed plate 18. While the elastically deformable plate 14 of the driving leg 12 is contracting, the shearing deformable plate 13 is deformed in the feed direction of the movable body 10, and after the driving leg 12 lands, the shearing deformable plate 13 slowly moves the movable body 10 in the axial direction. I try to send. In this embodiment, the weight of the fixing plate 18 and the spring 1
The relationship of the pressing force 9 is the same as that in the case where the movable body 10 in FIG. 5 is a plate.

【0018】つぎに第4の実施例を図7によって説明す
る。この実施例は駆動脚12の剪断変形板13の分極方
向を軸に垂直であって円周方向とし、これによって円板
状の可動体10を円周方向に送るようにしたものであ
る。すなわちここでは可動体10が回転されるモータと
なっている。そしてここでは固定台が設けられておら
ず、円形の板ばね19が固定側を構成している。なお円
形の板ばね19はその弾性復元力がボルト23によって
調整されるようになっている。そして円形の板ばね19
の内周面に120°間隔で3個の固定脚が支持されてい
る。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the direction of polarization of the shear deformation plate 13 of the drive leg 12 is perpendicular to the axis and is set to the circumferential direction, whereby the disk-shaped movable body 10 is fed in the circumferential direction. That is, here, the motor is a motor that rotates the movable body 10. In this case, no fixed base is provided, and the circular leaf spring 19 forms the fixed side. The elastic restoring force of the circular leaf spring 19 is adjusted by the bolt 23. And a circular leaf spring 19
The three fixed legs are supported on the inner peripheral surface at intervals of 120 °.

【0019】つぎに第5の実施例を図8および図9によ
って説明する。この実施例は、駆動脚12がX方向剪断
変形板26とY方向剪断変形板27の2枚の剪断変形板
を備えており、これらの剪断変形板26、27が伸縮変
形板29と組合わされるようになっている。従って可動
体10は固定台11に対してX方向およびY方向、すな
わち2次元送りが可能になる。X方向とY方向の変形量
を調整することにより、任意の方向の2次元移動が可能
になる。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the drive leg 12 includes two shear deformation plates, an X-direction shear deformation plate 26 and a Y-direction shear deformation plate 27, and these shear deformation plates 26, 27 are combined with an expansion deformation plate 29. It has become so. Accordingly, the movable body 10 can be moved two-dimensionally in the X and Y directions with respect to the fixed base 11. By adjusting the amount of deformation in the X and Y directions, two-dimensional movement in an arbitrary direction becomes possible.

【0020】図10および図11は第6の実施例を示し
ている。この実施例は、可動体10を円形にするととも
に、第4の実施例にさらに円周方向の剪断変形板28を
駆動脚12に加えたもので、2次元送りのみならず回転
運動をも可能にしている。
FIGS. 10 and 11 show a sixth embodiment. In this embodiment, the movable body 10 is made circular, and a circumferential shearing plate 28 is further added to the drive leg 12 in addition to the fourth embodiment, so that not only two-dimensional feed but also rotary movement is possible. I have to.

【0021】図12および図13は2次元送りと1次元
送りとを組合わせたSTMの粗動機構の実施例を示して
いる。この実施例において、可動体10はマグネット3
2によって固定台11に吸着されるとともに、一対の駆
動脚12から成る1次元送り機構によって支持されてい
る。そして可動体10の先端側にはマグネット33を介
して探針取付け台34が吸着されるようになっている。
この取付け台34は2次元の送り機構から成る駆動脚1
2を介して送られるようになっている。そして取付け台
34の先端部に取付けられている探針35が試料台36
上の試料37の表面に接触して表面形状の検出を行なう
ようになっている。
FIGS. 12 and 13 show an embodiment of an STM coarse movement mechanism in which two-dimensional feed and one-dimensional feed are combined. In this embodiment, the movable body 10 is a magnet 3
2 and is supported by a one-dimensional feed mechanism composed of a pair of drive legs 12 while being attracted to a fixed base 11. A probe mounting base 34 is attracted to the distal end side of the movable body 10 via a magnet 33.
The mounting base 34 is a drive leg 1 composed of a two-dimensional feed mechanism.
2. The probe 35 attached to the tip of the mounting table 34 is
The surface shape is detected by contacting the surface of the sample 37 above.

【0022】このような粗動機構は透過型電子顕微鏡の
試料導入部に装着することが可能で、電子顕微鏡とST
Mとの組合わせが実現される。またここでX方向および
Y方向の送りに利用している剪断変形板は、所定の視野
に達した後にそれぞれをX方向およびY方向のスキャナ
として利用される。
Such a coarse movement mechanism can be mounted on a sample introduction part of a transmission electron microscope, and can be mounted on an electron microscope and an ST microscope.
Combination with M is realized. The shearing plates used for feeding in the X and Y directions are used as scanners in the X and Y directions after reaching a predetermined field of view.

【0023】つぎに第8の実施例を図14によって説明
する。この実施例は、円筒型の圧電体40の下端にX方
向剪断変形板41とY方向剪断変形板42とを取付け、
駆動に必要な駆動脚12の伸縮は円筒型圧電体40の伸
縮を利用して2次元移動をするようにしている。探針3
5を取付けたチューブスキャナ45は取付け台34の下
端に支持されている。そしてこの取付け台34が可動体
10に設けられている駆動脚12によってZ方向に送ら
れるようになっている。このZ方向への送りを行なう駆
動脚12は押え板20によって押えられるようになって
おり、しかもこの押え板20がコイルば43を介してボ
ルト44によって押されている。
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, an X-direction shearing plate 41 and a Y-direction shearing plate 42 are attached to the lower end of a cylindrical piezoelectric body 40,
The expansion and contraction of the drive leg 12 necessary for driving is performed by two-dimensional movement using the expansion and contraction of the cylindrical piezoelectric body 40. Tip 3
The tube scanner 45 to which 5 is attached is supported by the lower end of the attachment base 34. Then, the mounting table 34 is sent in the Z direction by the drive legs 12 provided on the movable body 10. The drive leg 12 for feeding in the Z direction is pressed by a holding plate 20, and the holding plate 20 is pressed by a bolt 44 via a coil 43.

【0024】探針35を取付けたチューブスキャナ45
を駆動脚12によってZ方向に送ることによって、3次
元粗動機構が実現される。チューブスキャナ45を固定
して図6に示す第3の実施例の送り機構をスキャナ45
の先端に取付ければ、探針35それ自身をZ方向、すな
わち探針35を試料37に接近させる方向に送る機構を
つけた3次元の粗動も可能になる。
A tube scanner 45 to which a probe 35 is attached
Is transmitted in the Z direction by the drive leg 12, thereby realizing a three-dimensional coarse movement mechanism. With the tube scanner 45 fixed, the feed mechanism of the third embodiment shown in FIG.
When the probe 35 is attached to the tip, three-dimensional coarse movement with a mechanism for feeding the probe 35 itself in the Z direction, that is, the direction in which the probe 35 approaches the sample 37, is also possible.

【0025】つぎに第9の実施例を図15〜図17によ
って説明する。この実施例は可動体10を図16および
図17に示す円筒型圧電体48によって送るようにした
ものであるり。円筒型圧電体48は所定の肉厚を有する
円筒に構成され、その内周面には内側電極49が共通電
極として360°連続して設けられている。これに対し
て圧電体48の外周面には外側電極50が90°間隔で
4分割されて形成されている。このような円筒型圧電体
48によって、剪断変形する圧電体を省略することが可
能になる。
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the movable body 10 is fed by a cylindrical piezoelectric body 48 shown in FIGS. The cylindrical piezoelectric body 48 is formed into a cylinder having a predetermined thickness, and an inner electrode 49 is provided on the inner peripheral surface thereof as a common electrode continuously at 360 °. On the other hand, the outer electrode 50 is formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric body 48 into four parts at 90 ° intervals. With such a cylindrical piezoelectric body 48, it is possible to omit a piezoelectric body that undergoes shear deformation.

【0026】図16に示すように4分割した電極50を
もつ円筒型圧電体48は図17に示すように伸縮方向と
横方向の動きを単一の圧電体48によって行なうことが
できる。図17に示すように横方向の変形は、対向する
円筒側面の伸びと縮みによって円筒48が撓むことを利
用する。円筒48の両側の伸び量と縮み量が同じである
ように変形させると、図17から明らかなように中心軸
上では伸びと縮みが相殺されて高さの変化が無視できる
ことになる。
As shown in FIG. 16, a cylindrical piezoelectric body 48 having four divided electrodes 50 can be moved in a direction of expansion and contraction and in a lateral direction by a single piezoelectric body 48 as shown in FIG. As shown in FIG. 17, lateral deformation utilizes the fact that the cylinder 48 bends due to expansion and contraction of the side surface of the opposite cylinder. When the cylinder 48 is deformed so that the amount of elongation and the amount of shrinkage on both sides are the same, the elongation and the shrinkage are offset on the central axis, as is apparent from FIG.

【0027】このような円筒型圧電体48によって、伸
縮変形板と剪断変形板による2方向への変形と等価な作
用をさせて送りを実現させる動作が図15に示される。
このように円筒から成る駆動脚12の下端側の外周部に
よって可動体10を支持すると、側面の伸び縮みを利用
して横方向への変形をさせるために、送りの際に可動体
10が上下動を生ずることになる。
FIG. 15 shows an operation in which feed is realized by such a cylindrical piezoelectric body 48 as to perform an action equivalent to deformation in two directions by the elastically deformable plate and the shearing deformable plate.
When the movable body 10 is supported by the outer peripheral portion on the lower end side of the drive leg 12 made of a cylinder as described above, the movable body 10 is vertically Motion.

【0028】このような上下動を防止した実施例が図1
8および図19に示されている。この実施例は円筒型圧
電体48から成る駆動脚12の底部に底板53を介して
円錘状のピン54を取付けたものである。
FIG. 1 shows an embodiment in which such vertical movement is prevented.
8 and FIG. In this embodiment, a conical pin 54 is attached to the bottom of a drive leg 12 made of a cylindrical piezoelectric body 48 via a bottom plate 53.

【0029】円筒型圧電体48の作動原理は図17に示
した通りであって、撓ませるときに円筒側面の高さが変
化するが、円筒の中心軸上の高さの変化は無視できるほ
ど小さい。従って円筒型圧電体48の底部の中心軸上に
ピン54を付け、このピン54によって可動体10を支
持することにより、高さの変化も非常に少ない送りを実
現できるようになる。可動体10を支持するためには3
本以上の駆動脚12が必要になる。このような駆動脚に
よって可動体10を送る動作を図18に示す。この図に
おいて、E、S、Nはそれぞれ円筒側面の伸び、縮み、
および伸び縮みなしの状態を示している。
The principle of operation of the cylindrical piezoelectric body 48 is as shown in FIG. 17, in which the height of the side surface of the cylinder changes when it is bent, but the change in height on the center axis of the cylinder is negligible. small. Therefore, by attaching the pin 54 on the central axis at the bottom of the cylindrical piezoelectric body 48 and supporting the movable body 10 with the pin 54, it becomes possible to realize a feed with very little change in height. 3 to support the movable body 10
More drive legs 12 are required. FIG. 18 shows an operation of feeding the movable body 10 by such a driving leg. In this figure, E, S, and N represent the expansion and contraction of the cylindrical side surface, respectively.
And a state without expansion and contraction.

【0030】[0030]

【発明の効果】このように本発明は、駆動脚を瞬間的に
収縮させて該駆動脚の先端部を固定側または可動体から
離間させ、可動体が浮いている微少時間に駆動脚を送り
方向または逆方向に変形させ、駆動脚を伸長して可動体
を該駆動脚で支持した後に駆動脚を可動体が追随できる
速さで逆方向または送り方向に変形させるようにしたも
のである。よって可動体の移動の際に滑り摩擦運動を全
く生じさせなくなる。従って動摩擦を生ずる運動を伴う
ことなく、すなわち滑り運動なしで可動体を1次元ある
いは2次元方向に送る送り装置を実現することが可能に
なる。しかも駆動脚の送り方向または逆方向への変形
は、駆動脚が収縮して可動体が支持を失っている間に行
なわれるために、駆動脚の数が少なくて済むとともに、
駆動脚が収縮したときの固定側または可動体との間の間
隙を少なくすることが可能になる。
As described above, according to the present invention, the drive leg is contracted instantaneously, the tip of the drive leg is separated from the fixed side or the movable body, and the drive leg is fed during a very short time when the movable body is floating. After the drive leg is extended and the movable body is supported by the drive leg, the drive leg is deformed in the reverse direction or the feed direction at a speed that the movable body can follow. Therefore, no sliding frictional motion occurs when the movable body moves. Therefore, it is possible to realize a feeder that feeds the movable body in one-dimensional or two-dimensional directions without a movement that causes dynamic friction, that is, without a sliding movement. Moreover, since the deformation of the drive leg in the feed direction or the reverse direction is performed while the drive leg is contracted and the movable body loses support, the number of drive legs can be reduced, and
It is possible to reduce a gap between the fixed leg and the movable body when the drive leg is contracted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施例の動作を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing the operation of a first embodiment.

【図2】駆動脚の拡大斜視図である。なお本図以降の図
において圧電体中の矢印は分極軸を示す。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a driving leg. In the drawings after this figure, arrows in the piezoelectric body indicate polarization axes.

【図3】駆動脚の拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a driving leg.

【図4】送り動作を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a feeding operation.

【図5】第2の実施例の送り装置の外観斜視図である。FIG. 5 is an external perspective view of a feeder according to a second embodiment.

【図6】第3の実施例の送り装置の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a feeder according to a third embodiment.

【図7】第4の実施例の送り装置の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a feeder according to a fourth embodiment.

【図8】第5の実施例の送り装置の正面図である。FIG. 8 is a front view of a feeder according to a fifth embodiment.

【図9】同側面図である。FIG. 9 is a side view of the same.

【図10】第6の実施例の送り装置の正面図である。FIG. 10 is a front view of a feeder according to a sixth embodiment.

【図11】図10におけるXI〜XI線矢視図である。FIG. 11 is a view taken along line XI-XI in FIG. 10;

【図12】第7の実施例の平面図である。FIG. 12 is a plan view of a seventh embodiment.

【図13】同正面図である。FIG. 13 is a front view of the same.

【図14】第8の実施例の縦断面図である。FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the eighth embodiment.

【図15】第9の実施例の送り動作を示す正面図であ
る。
FIG. 15 is a front view showing a feeding operation of the ninth embodiment.

【図16】同送り装置の駆動脚を示す横断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a drive leg of the feeder.

【図17】同駆動脚の変形を示す正面図である。FIG. 17 is a front view showing a deformation of the driving leg.

【図18】第10の実施例の送り装置の動作を示す正面
図である。
FIG. 18 is a front view showing the operation of the feeder of the tenth embodiment.

【図19】同駆動脚の縦断面図である。FIG. 19 is a vertical sectional view of the driving leg.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 可動体 11 固定台 12 駆動脚 13 剪断変形板 14 伸縮変形板 48 円筒状圧電体 49 内側電極 50 外側電極 54 ピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Movable body 11 Fixed base 12 Drive leg 13 Shear deformation plate 14 Elastic deformation plate 48 Cylindrical piezoelectric body 49 Inner electrode 50 Outer electrode 54 Pin

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 長さ方向に伸縮しかつ送り方向および逆
方向に変形する駆動脚によって可動体を固定側に対して
支持するようになし、 前記駆動脚を瞬間的に収縮させて前記駆動脚の先端部を
固定側または可動体から離間させ、前記可動体が浮いて
いる微少時間に前記駆動脚を送り方向または逆方向に変
形させ、 前記駆動脚を伸長させて前記可動体を該駆動脚で支持し
た後に前記駆動脚を前記可動体が追随できる速さで逆方
向または送り方向に変形させるようにしたことを特徴と
する送り装置。
1. A movable leg is supported on a fixed side by a drive leg that expands and contracts in a length direction and deforms in a feed direction and a reverse direction. The movable leg is deformed in the feed direction or the opposite direction during a very short time when the movable body is floating, and the movable leg is extended to move the movable body to the movable leg. Wherein the drive leg is deformed in a reverse direction or a feed direction at a speed at which the movable body can follow the support leg.
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