JP3110530U - Ｚ軸移動ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動台までの高さを低くし、かつ安定した移動動作を確保することができるようにする。
【解決手段】Ｚ軸送り操作のためのマイクロメータ１１が設けられた基台１２、ＸＹ面方向である水平方向へ移動し、この移動方向に傾斜する傾斜面１４Ｓが形成された中間移動体１４、上記傾斜面１４Ｓ上を回転する回転体２０を保持し、この回転体２０が上記傾斜面１４Ｓを回転してＺ軸方向へ移動する移動台１６、この移動台１６と上記基台１２との間に配置されたスプリング２３を設け、上記マイクロメータ１１によって中間移動体１４を水平方向へ動かしたとき、この中間移動体１４の傾斜面１４Ｓを回転体２０が回転するように構成することにより、移動台１６をＺ軸方向である垂直方向へ移動させる。
【選択図】図１

Description

本考案はＺ軸移動ステージ装置、特に各種の精密な機械、器具での位置合せ等において、移動調整すべき部材を支持した移動台（体）をＺ軸（垂直）方向に微小移動させることができる移動ステージ装置の構成に関する。

従来から、精密な機械、器具、光学部材等において移動ステージ装置が用いられており、この種の移動装置は、近年ではカーボンナノチューブ等を扱うナノテクノロジー分野の製作研究においても、各種部材の精密な位置合せ、位置決めを行うために使用される。

図４には、従来の移動（微動）ステージ装置の動作方向が示されており、移動ステージ装置は、図示のように、被移動体１を例えば水平面に配置されたＸ軸又はＹ軸の方向、垂直方向となるＺ軸方向へ移動できると共に、Ｘ軸回りのＸθ、Ｙ軸回りのＹθ、Ｚ軸回りのＺθへ移動させることができる。

図５には、上記Ｚ軸方向へ移動させるための従来のＺ軸移動ステージ装置の一例が示されている。この装置では、基台２の側面部２ａにマイクロメータ３が取り付けられると共に、扇状（又は三角形）のカム４が配置されており、上記マイクロメータ３の駆動先端部３ａがカム（てこ部材）４の垂直端面（図右側）に当接される。一方、被移動体を配置する移動台（ステージ）５の下側にピン状係合部材６が配置され、この係合部材６の先端部が上記カム４の水平端面（図上側）に当接される。また、上記移動台５はガイド部７で上下（Ｚ軸）方向へガイドされると共に、バネ８にて下側へ付勢される。

このようなＺ軸移動ステージ装置によれば、マイクロメータ３の操作部を回転させると、その駆動先端部が直線状に進退移動するが、この駆動先端部の前進でカム４の右側垂直端面を押し時計方向へ回動させた場合は、カム４の上側水平端面に当接する係合部材６を介して移動台５を上側へ移動させ、一方駆動先端部が後退する場合は、移動台５等の重み及びバネ８の不勢力により、カム４が半時計方向へ回動し移動台５を下側へ移動させる。このようにして、上記移動台５はマイクロメータ３で移動させた量だけ上下方向へ動くことになる（１対１の移動が行われる）。
特開平１０−１８６１９８号公報

しかしながら、従来のＺ軸移動を含む移動ステージ装置は、それ自体の高さ（背丈）、図５では移動台５までの高さが高く、移動台５にかかるモーメントが大きくなって装置の動作が不安定となるという問題があった。即ち、図５の装置では、扇状のカム４を上下方向へ回動させる構成となっており、このカム４の配置空間と移動空間を確保する必要から、移動台５の高さがある程度高くなる。そして、移動台５が高い位置にある場合、この移動台５に被移動体を載せて行う軸調（位置合わせ）時やその他の原因で振動が発生するときに、全体が揺れてしまうことになり、このため、安定させるための調整時間が必要であり、軸調のための作業に時間が掛かるという不都合がある。

本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動台までの高さを低くし、かつ安定した移動動作を確保することができるＺ軸移動ステージ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案請求項１に係るＺ軸移動ステージ装置は、Ｚ軸送りのための操作部材が設けられた基台と、この基台のガイド部に沿ってＸＹ面方向へ移動し、この移動方向に傾斜する傾斜面が設けられた中間移動体と、この中間移動体の傾斜面上を回転する回転体と、この回転体を保持し、この回転体が上記傾斜面を回転することによってＺ軸方向へ移動する移動台（移動ステージ）と、この移動台と上記基台との間に配置され、この移動台を基台へ向けて付勢する付勢部材と、を有し、上記操作部材で上記中間移動体を駆動することによりその傾斜面を介して上記移動台をＺ軸方向へ移動するようにしたことを特徴とする。
請求項２に係る考案は、上記中間移動体には、その移動方向に２個又はそれ以上の傾斜面を設け、上記回転体はこれら傾斜面の各々において上記中間移動体の移動方向に垂直な方向に２個又はそれ以上を配置したことを特徴とする。

上記の構成によれば、操作部材によって中間移動体をＸＹ面方向（水平方向）へ駆動すると、この中間移動体の傾斜面を回転体が回転することにより、移動台がＺ軸方向（垂直方向）へ移動することになる。

本考案のＺ軸移動ステージ装置は、中間移動体に設けた傾斜面に移動台下部の回転体を配置する構成となるため、扇形のカムを用いる場合と比較すると、カムを配置するための比較的大きな空間が不要となり、移動空間も必要ないので、移動台を低い位置に配置することが可能となる。従って、ステージ装置自体の高さを低くできると共に、安定した移動動作を確保することが可能になる。また、請求項２の構成によれば、傾斜面及び回転体の二重、三重の配置によって、移動動作の安定性を高めることができるという効果がある。

図１及び図２には、本考案の実施例に係るＺ軸移動ステージ装置の構成が示されており、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のｂ−ｂ線切断図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のｃ−ｃ線切断図である。図１において、この装置は、操作部材としてのマイクロメータ１１が金属製基台１２の操作部材取付け部１２ａに取り付けられる。このマイクロメータ１１は、操作部１１ａ、目盛１１ｂ、棒状先端部（直線駆動部）１１ｃを有し、操作部１１ａを左右回転させることにより、先端部１１ｃを水平方向（ＸＹ面内）に進退駆動することができる。なお、実施例では、ＸＹ面方向を水平方向に配置するので、Ｚ軸は垂直方向となる。

上記基台１２の上面側には、図１（Ａ）の点線で示す位置に、凹溝状のガイド（レール）部１２ｂが形成されており、このガイド部１２ｂに、案内される中間移動体１４が配置される。この中間移動体１４は、直方体金属部材においてその上面から内部へ斜めにカットするようにして２箇所（移動方向の前後の位置）の傾斜面（テーパー面）１４Ｓを形成したもので、この２つの傾斜面１４Ｓは、上記ガイド部１２ｂで案内される移動方向（図の左右方向）に同一の角度（θ）で傾斜する面（平行面）とされる。そして、この中間移動体１４のマイクロメータ側の側面（垂直面）には、球体（ボール）１４ａが取り付けられ、この球体１４ａに上記マイクロメータ１１の先端部１１ｃが当接するようになっている。

一方、この中間移動体１４の上方に、被移動体をＺ軸方向へ移動させるための移動台（移動ステージ）１６が配置されており、この移動台１６は、例えば円柱と円筒を組み合わせた垂直方向のガイド部材１８によってＺ軸方向の移動がガイドされる。そして、この移動台１６の下側で、上記傾斜面１４Ｓの上側に位置する４箇所に、支持体１９を介してベアリングからなる回転体（車輪）２０を配置する。

図２には、上記支持体１９及び回転体２０が示されており、実施例では、支持体１９に取付け固定した軸２１の左右にベアリングからなる回転体２０を配置し、左右２個の回転体２０を同一の傾斜面１４Ｓに配置する。なお、上記回転体２０としては、ベアリング以外の回転体でもよく、また上記軸２１を支持体１９に対して回転可能となる構成を採用してもよい。

また、図１（Ａ），（Ｃ）に示されるように、基台１２と移動台１６との間で中間移動体１４の外側の位置の４箇所に、スプリング２３が配置されており、このスプリング２３によって移動台１６は基台１２へ向けて付勢される。

実施例は以上の構成からなり、このＺ軸移動ステージ装置の動作は図３のようになる。図３（Ａ）は、移動台１６が比較的下側の位置に配置されており、この位置からマイクロメータ１１の操作部１１ａを例えば右回転させ、その先端部１１ｃ及びボール１４ａを介して中間移動体１４を図の左側へ押すと、図３（Ｂ）に示されるように、斜面部１４Ｓ上を回転体２０が回転することにより、スプリング２３の付勢力に抗して移動台１６が上方向へ移動する。一方、図３（Ｂ）の位置から、操作部１１ａを左回転させると、移動台１６等の重さとスプリング２３の付勢力によって回転体２０が斜面部１４Ｓ上を回転して中間移動体１４が図の右側へ動くので、図３（Ａ）に示されるように、移動台１６が下方向へ移動する。このようにして、マイクロメータ１１の操作によって移動台１６に載せられた被移動体をＺ軸方向へ移動（微動或いは粗動）動作させることができる。

そして、このような実施例の構成によれば、装置自体の高さを低くすることができる。即ち、図５の従来装置の場合は、移動台５が下側へ移動したとき、基台２の上面位置とピン状部材６（先端部）がカム４に接触する位置との距離Ｈｂは、比較的大きい値となるのに対し、図３（Ａ）の実施例装置の場合は、移動台１６が下側へ移動したとき、基台１２のガイド部底面位置と回転体２０が傾斜面１４Ｓに接触する位置との距離Ｈａは、上記Ｈｂよりも短い値となり、実施例装置の方が従来装置よりも高さが低くなることが分かる。

上記実施例では、傾斜面１４Ｓを２箇所設け、回転体２０も左右に２個配置するようにしたが、この傾斜面１４Ｓを３個以上としてもよいし、回転体２０についても同一傾斜面に対して３個以上を配置してもよい。

実施例のＺ軸移動ステージ装置の構成を示し、図（Ａ）は上面図、図（Ｂ）は図（Ａ）の装置のマイクロメータ以外をｂ−ｂ線で切断した図、図（Ｃ）は図（Ａ）の装置のマイクロメータ以外をｃ−ｃ線で切断した図である。 実施例のＺ軸移動ステージ装置に用いられる回転体及びその支持体の構成を示す図である。 実施例のＺ軸移動ステージ装置の動作を示し、図（Ａ）は移動台を下側へ移動させたときの図、図（Ｂ）は移動台を上側へ移動させたときの図である。 移動ステージ装置における動作方向を示す図である。 従来のＺ軸移動ステージ装置の一構成例を示す一部断面図である。

符号の説明

２，１２…基台、 ３，１１…マイクロメータ、
５，１６…移動台、 １４…中間移動体、
１４Ｓ…傾斜面、 ２０…回転体（ベアリング）、
２３…スプリング。

Claims (2)

1. Ｚ軸送りのための操作部材が設けられた基台と、
   この基台のガイド部に沿ってＸＹ面方向へ移動し、この移動方向に傾斜する傾斜面が設けられた中間移動体と、
   この中間移動体の傾斜面上を回転する回転体と、
   この回転体を保持し、この回転体が上記傾斜面を回転することによってＺ軸方向へ移動する移動台と、
   この移動台と上記基台との間に配置され、この移動台を基台へ向けて付勢する付勢部材と、を有し、
   上記操作部材で上記中間移動体を駆動することによりその傾斜面を介して上記移動台をＺ軸方向へ移動するようにしたＺ軸移動ステージ装置。
2. 上記中間移動体には、その移動方向に２個又はそれ以上の傾斜面を設け、上記回転体はこれら傾斜面の各々において上記中間移動体の移動方向に垂直な方向に２個又はそれ以上を配置したことを特徴とする請求項１記載のＺ軸移動ステージ装置。