JP3972001B2 - 超精密位置決めシステム - Google Patents
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Description
上記目的を達成するために、本発明に係る超精密位置決めシステムは、ベースと、ベースに対して運動できるようにベースの上部に配置されるモーションステージと、ベースに対してモーションステージをX軸並進運動させ、第1アクチュエータと円弧ヒンジを有する第1及び第2ヒンジ要素からある第1移送手段と、ベースに対して前記モーションステージをY軸並進運動及びZ軸回転運動させ、第2アクチュエータと円弧ヒンジを有する第1及び第2ヒンジ要素からなる第2移送手段と、第2移送手段と協同してベースに対してモーションステージをY軸並進運動及びZ軸回転運動させ、第3アクチュエータと円弧ヒンジを有する第1及び第2ヒンジ要素からなる第3移送手段と、ベースに対してモーションステージをX軸回転運動させ、第4アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第1及び第2ヒンジ部材、第2ヒンジ部材と連動する第1レバー部材、及び第1レバー部材と連動する第3ヒンジ部材からなる第4移送手段と、第1〜第4移送手段の第1〜第4アクチュエータを制御する制御手段とを含んでなる。
Tは運動エネルギー、Vは位置エネルギー、Qは外力とし、
Lagrangian L = T - V とした時、
数式12又は数式13による運動方程式は、
Claims (11)
- 超精密位置決めシステムであって、
ベースと、
前記ベースに対して運動できるように、前記ベースの上部に配置されるモーションステージと、
前記ベースに対して前記モーションステージをX軸並進運動させ、第1アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第1ヒンジ要素、及び円弧ヒンジを有する第2ヒンジ要素からなる第1移送手段と、
前記ベースに対して前記モーションステージをY軸並進運動及びZ軸回転運動させ、第2アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第1ヒンジ要素、及び円弧ヒンジを有する第2ヒンジ要素からなる第2移送手段と、
前記第2移送手段と協同して前記ベースに対して前記モーションステージをY軸並進運動及びZ軸回転運動させ、第3アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第1ヒンジ要素、及び円弧ヒンジを有する第2ヒンジ要素からなる第3移送手段と、
前記ベースに対して前記モーションステージをX軸回転運動させ、第4アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第1ヒンジ部材、円弧ヒンジを有する第2ヒンジ部材、前記第2ヒンジ部材と連動する第1レバー部材、及び前記第1レバー部材と連動する第3ヒンジ部材からなる第4移送手段と、
前記第1アクチュエータ、前記第2アクチュエータ、前記第3アクチュエータ、及び第4アクチュエータを制御する制御手段と
を備え、
前記第1レバー部材は、水平部と垂直部とが設けられた第1レバー、前記第1レバーの前記垂直部に対して直角を成すように配置された第2レバー、及び前記第1レバーと前記第2レバーとを一体型に連結するノッチ型ヒンジから構成されており、
前記第1レバーの前記水平部には、前記第3ヒンジ部材が固着され、前記第1レバーの前記垂直部には、前記第2ヒンジ部材が固着される超精密位置決めシステム。 - 前記第2ヒンジ部材には、円筒形延長部が設けられ、
前記第3ヒンジ部材は、前記第4アクチュエータに対して垂直方向に配置されたボディ部と、前記ボディ部の上下に設けられた円形の第1ヒンジ及び第2ヒンジとを有し、
前記第2ヒンジ部材の前記円筒形延長部は、前記第3ヒンジ部材の前記ボディ部の孔に挿入される請求項1に記載の超精密位置決めシステム。 - 前記第3ヒンジ部材は、前記モーションステージの底面に固着されるジョイントプレートを有し、
前記第1レバー部材の前記第2レバーは、前記ベースに固着される請求項1又は請求項2に記載の超精密位置決めシステム。 - 前記第4移送手段と協同して前記ベースに対して前記モーションステージをX軸回転運動及びY軸回転運動させ、前記制御手段によって制御される第5アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第4ヒンジ部材、円弧ヒンジを有する第5ヒンジ部材、前記第5ヒンジ部材と連動する第2レバー部材、及び前記第2レバー部材と連動する第6ヒンジ部材からなる第5移送手段
をさらに備える請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の超精密位置決めシステム。 - 前記第4移送手段及び前記第5移送手段と協同して前記ベースに対して前記モーションステージをZ軸並進運動、X軸回転運動、及びY軸回転運動させ、前記制御手段によって制御される第6アクチュエータ、円弧ヒンジを有する第7ヒンジ部材、円弧ヒンジを有する第8ヒンジ部材、前記第8ヒンジ部材と連動する第3レバー部材、前記第3レバー部材と連動する第9ヒンジ部材からなる第6移送手段
をさらに備える請求項4に記載の超精密位置決めシステム。 - 前記第4移送手段の前記第2ヒンジ部材、前記第5移送手段の前記第5ヒンジ部材、及び前記第6移送手段の前記第8ヒンジ部材は、それぞれ前記第3ヒンジ部材、前記第6ヒンジ部材、及び前記第9ヒンジ部材に挿通され、前記第1レバー部材、前記第2レバー部材、及び前記第3レバー部材にはノッチ型ヒンジがそれぞれ設けられ、前記第2ヒンジ部材と前記第3ヒンジ部材、前記第5ヒンジ部材と前記第6ヒンジ部材、及び前記第8ヒンジ部材と前記第9ヒンジ部材がそれぞれ固着される請求項5に記載の超精密位置決めシステム。
- 前記第4移送手段の前記第1ヒンジ部材、前記第5移送手段の前記第4ヒンジ部材、及び前記第6移送手段の前記第7ヒンジ部材は、前記ベースにそれぞれ固定され、
前記第4移送手段は、前記ベースのX軸中心線の上方にX軸中心線と並んで整列され、
前記第4移送手段の前記第2ヒンジ部材のヒンジ中心は、前記ベースのY軸中心線に整列され、
前記第5移送手段及び前記第6移送手段は、前記ベースのX軸中心線の下方にX軸中心線と並んでY軸中心線に対して互いに対称となるように整列される請求項5又は請求項6に記載の超精密位置決めシステム。 - 前記第4移送手段前記第5移送手段、及び第6移送手段のそれぞれは、前記第2ヒンジ部材、前記第5ヒンジ部材、前記第8ヒンジ部材のヒンジ中心のX軸方向の延長線と前記第1レバー部材前記第2レバー部材、及び前記第3レバー部材のヒンジ中心との垂直距離をaとし、前記第3ヒンジ部材、前記第6ヒンジ部材、及び前記第9ヒンジ部材のヒンジ中心のY軸方向の延長線と前記第1レバー部材、前記第2レバー部材、及び前記第3レバー部材のヒンジ中心との水平距離をbとするとき、b=2aの関係を満足する請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の超精密位置決めシステム。
- 前記第1移送手段の前記第1ヒンジ要素及び前記第2ヒンジ要素は、前記ベースと前記モーションステージにそれぞれ固定されるように前記ベースのX軸中心線に整列され、前記モーションステージに固定される側に位置する前記第1移送手段の前記第2ヒンジ要素のヒンジ中心が前記モーションステージの中心と一致する請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の超精密位置決めシステム。
- 前記第2移送手段の前記第1ヒンジ要素及び前記第2ヒンジ要素、並びに前記第3移送手段の前記第1ヒンジ要素及び前記第2ヒンジ要素は、前記ベースと前記モーションステージにそれぞれ固定されるように前記ベースのY軸中心線と並んで整列され、前記モーションステージに固定される側に位置する前記第2移送手段の前記第2ヒンジ要素及び前記第3移送手段の前記第2ヒンジ要素のヒンジ中心が前記ベースのX軸中心線に整列される請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の超精密位置決めシステム。
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