JP4044061B2 - 変位量微調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、研削装置において、工具又はワークを微小量ずつ移動させて高い精度で研削を施す際に、該工具又はワークを高い精度で微小量だけ移動させて位置決めすることを可能にしたり、或いは遺伝子工学上の各種位置決めテーブルや電子顕微鏡等においてその使用が考えられる変位量微調整装置に係り、特に、ｎｍ（ｎａｎｏメートル、１０^―９ｍ）オーダの変位量を微調整する際にも微調整の精度を高めると共にその小型化を図ることができるように工夫したものに関する。

この種の変位量微調整装置としては、例えば、特許文献１に開示されているようなものがある。この特許文献１は本件特許出願人による先行特許願である。

特開２００１―３４７４３６号公報

上記特開２００１―３４７４３６号公報に開示されている変位量微調整装置の構成を図５に示す。図５は変位量微調整装置２０１の概略の構成を示す斜視図であり、まず、一対の弾性部材２０３、２０５が対向・配置されている。これら一対の弾性部材２０３、２０５は、初期の状態では、図５に示すように、内側に凹むように屈曲した状態になっている。上記一対の弾性部材２０３、２０５の一端側（図５中右側）には固定ブロック２０７が連結されている。又、この固定ブロック２０７は取付ベース２０９上に設けられた延長ブロック２１１上に固定されている。

又、上記一対の弾性部材２０３、２０５の他端側（図５中左側）には移動ブロック２１３が連結されている。この移動ブロック２１３の下面には支持片２１５の一端が一体に形成されている。又、この支持片２１５の他端には基台部２１７が一体に形成されている。又、この基台部２１７は既に説明したベース２０９上に固定されている。

上記一対の弾性部材２０３、２０５の間には湾曲板２１９が配置されている。この湾曲板２１９は上記一対の弾性部材２０３、２０５の中央部に配置されていて、一対の弾性部材２０３、２０５を連結するように一体であって略「く」字状に設けられている。すなわち、図５中右側に凹むように「く」字状に屈曲・形成されている。

又、延長ブロック２１１の外側には駆動装置としてのマイクロメータ２２１が設置されていて、このマイクロメータ２２１の本体２２３は固定ブロック２０７に固定されている。又、上記本体２２３からは摺動子２２５が延長されていて、該摺動子２２５は固定ブロック２０７を貫通して湾曲板２１９の中心位置に連結されている。又、上記本体２２３の後端部には操作部２２７が設けられていると共に前部にはダイル２２９が設けられている。

又、上記移動ブロック２１３には載置テーブル２３１が連結されていて、この載置テーブル２３１の先端には変位量検出センサ２３３が連結されている。この変位量検出センサ２３３によって移動ブロック２１３ひいては載置テーブル２３１の微小変位量を検出するものである。

上記構成において、マイクロメータ２１１の操作部２２７を回転操作することにより、摺動子２２５が移動する。この摺動子２２５の移動によって湾曲板２１９の中央部が押圧され、それによって「く」字状の状態から真っ直ぐに延びるような状態に弾性変形する。この湾曲板２１９の弾性変形によって、一対の弾性部材２０３、２０５が、図中実線で示す状態から仮想線で示す状態に変形する。すなわち、一対の弾性部材２０３、２０５が内側に凹むように屈曲した状態から真っ直ぐな状態になろうと変形する。この一対の弾性部材２０３、２０５の弾性変形によって、移動ブロック２１３が前方に微小量だけ移動する。この移動ブロック２１３の移動によって載置テーブル２３１も移動し、その移動量は変位量検出センサ２３３によって検出されるものである。

又、マイクロメータ２１１の操作部２２７を逆方向に回転操作すると、摺動子２２５が後退する。この摺動子２２５の後退によって湾曲板２１９の中央部への押圧が解除されていき、それによって、湾曲板２１９は元の形状、すなわち、「く」字状の状態に復帰していく。この湾曲板２１９の復帰によって、一対の弾性部材２０３、２０５が、図中仮想線で示す状態から実線で示す状態に復帰していく。つまり、一対の弾性部材２０３、２０５が相互に接近する方向に復帰する。この一対の弾性部材２０３、２０５の復帰によって、移動ブロック２１３が後方に微小量だけ移動する。この移動ブロック２１３の移動によって載置テーブル２３１も後退し、その移動量は変位量検出センサ２３３によって検出されるものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、従来の構成によると変位量微調整装置としての小型化が図り難いという問題があった。これは、次のような理由による。既に説明したように、従来の変位量微調整装置の場合には、一対の弾性部材２０３、２０５と湾曲板２１９等から構成される弾性変形部の下側に支持片２１５、すなわち、移動ブロック２１３の変位を許容するための構成部が配置される構成である。そして、弾性変形部の弾性変形によって移動ブロック２１３が微小変位する際に、支持片２１５を弾性変形させるようにしている。このような構成にした場合には、変位量微調整装置としての背が高くなってしまい、結局、装置の小型化を図る上で大きな障害になっていた。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、装置としての低背化を図ることを可能とし、それによって、装置の小型化を図ることが可能な変位量微調整装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による変位量微調整装置は、中空平板状をなす固定部と、上記固定部の中空部内に収容・配置され自身を挟んで両側に２個ずつ配置された支持片を介して上記固定部に対して同一平面上に連接されＸ軸方向に変位可能であって中空平板状をなす第１移動部と、上記第１移動部の中空部内に収容・配置され自身を挟んで両側に２個ずつ配置された支持片を介して上記第１移動部に対して同一平面上に連接され上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に変位可能な第２移動部と、上記第１移動部に対してＹ軸方向に沿った中心に設けられた突起部を介して作用してこれを駆動させる第１駆動手段と、上記第２移動部に対してＸ軸方向に沿った中心に設けられた突起部を介して作用してこれを駆動させる第２駆動手段と、を具備し、上記第１移動部を固定部に連接している両側の２個ずつの支持片は固定部と第１移動部のＹ軸方向に沿った中心に設けられた上記突起部との間であってＹ軸方向に沿った方向に上記第１移動部のＹ軸方向寸法内で予め湾曲した状態で延長・配置されていて、同様に、上記第２移動部を第１移動部に連接している両側の２個ずつの支持片は第１移動部と第２移動部のＸ軸方向に沿った中心に設けられた上記突起部との間であってＸ軸方向に沿った方向に予め湾曲した状態で延長・配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項２による変位量微調整装置は、請求項１記載の変位量微調整装置において、上記第１移動部を固定部に連接している両側の２個ずつの支持片は片側の２個の支持片の湾曲方向と反対側の２個の支持片の湾曲方向が反対になっていて、同様に、上記第２移動部を第１移動部に連接している両側の２個ずつの支持片は片側の２個の支持片の湾曲方向と反対側の２個の支持片の湾曲方向が反対になっていることを特徴とするものである。

以上詳述したように本発明による変位量微調整装置によると、固定部と、上記固定部に対して複数個の支持片を介して同一平面上に連設されＸ軸方向に変位可能な第１移動部と、上記第１移動部に対して複数個の支持片を介して同一平面上に連接され上記Ｘ軸方向に直行するＹ軸方向に変位可能な第２移動部と、上記第１移動部を駆動させる第１駆動手段と、上記第２移動部を駆動させる第２駆動手段と、を具備した構成になっているので、まず、装置の低背化を図ることが出来、それによって、装置のコンパクト化を図ることができる。
又、固定部を中空平板状として該中空部内に上記第１移動部を収容・配置し、第１移動部を中空平板状として該中空部内に上記第２移動部が収容・配置させた場合は、上記装置のコンパクト化をより効果的なものとすることができる。
又、第１移動部を４個の支持片を介して上記固定部に対して変位可能に連設し、第２移動部を４個の支持片を介して上記第１移動部に変位可能に連接した場合には、バランスの良い構造を得ることができる。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による変位量微調整装置の全体構成を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図、図４は図１のＩＶ部の拡大図である。

まず、固定部１があり、この固定部１は中空四角形であって平板状をなしている。上記固定部１には中空部３が形成されていると共に、直交する４個の面には貫通穴５、７、９、１１がそれぞれ形成されている。

上記中空部３内には第１移動部１３が収容・配置されている。この第１移動部１３は、４個の支持片１５、１７、１９、２１を介して上記固定部１に一体化されている。すなわち、ワイヤーカット法によって切断することにより、上記４個の支持片１５、１７、１９、２１を介して、第１移動部１３を固定部１に対して連接した状態を得るものである。

上記第１移動部１３も、上記固定部１と同様に、中空四角形であって平板状をなしている。上記第１移動部１３には中空部２３が形成されている。又、上記第１移動部１３には貫通孔２５、２７が形成されている。

上記中空部２３内には第２移動部２９が収容・配置されている。この第２移動部２９は、４個の支持片３１、３３、３５、３７を介して、上記第１移動部１３に一体化されている。すなわち、ワイヤーカット法によって切断することにより、上記４個の支持片３１、３３、３５、３７を介して、第２移動部２９を第１移動部１３に対して連接した状態を得るものである。上記支持片３１の個所を拡大して図４に示す。
尚、その他の支持片３３、３５、３７の同様の構成であり、又、前述した支持片１５、１７、１９、２１についても同様である。
結局、固定部１、第１移動部１３、第２移動部２９は、元々は単一部材であり、そこにワイヤーカット法を施すことにより、上記のような構造を得るものである。

又、第１移動部材１３の図１中右端には摺動子４１が連結されていて、この摺動子４１は図示しない第１駆動手段としての第１マイクロメータに連結されている。そして、第１マイクロメータの操作部を回転操作することにより、第１移動部１３をＸ軸方向に進退させるものである。

又、第１移動部１３の前方（図中左側）には、図示しない第１変位量検出センサが設けられている。この第１変位量検出センサの接触子４３が第１移動部１３に対して当接・配置されており、第１移動部１３が移動することにより接触子４３が移動し、それによって、第１移動部１３のＸ軸方向の変位量を検出するものである。

又、第２移動部材２９の図１中下端には摺動子４５が連結されていて、この摺動子４５は図示しない第２駆動手段としての第２マイクロメータに連結されている。そして、第２マイクロメータの操作部を回転操作することにより、第２移動部２９をＹ軸方向に進退させるものである。

又、第２移動部２９の前方（図中上側）には、図示しない第２変位量検出センサが設けられている。この第２変位量検出センサの接触子４７が第２移動部２９に対して当接・配置されており、第２移動部２９が移動することにより接触子４７が移動し、それによって、第２移動部１９のＹ軸方向の変位量を検出するものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず、当所、第１移動部１３と第２移動部２９が原点位置に復帰した状態にある。
その状態から、Ｘ軸方向の第１マイクロメータとＹ軸方向の第２マイクロメータの操作部を回転操作することにより、摺動子４１、４５を夫々所定量だけ前進する。これら摺動子４１、４５の前進によって、第１移動部１３がＸ軸方向に所定量前進し、第２移動部２９がＹ軸方向に所定量前進する。その結果、第２移動部２９がＸ・Ｙ二次元平面内で任意の方向に所定量だけ移動することになる。

又、Ｘ軸方向のマイクロメータとＹ軸方向のマイクロメータの操作部を逆方向に回転操作すると、摺動子４１、４５が後退する。この摺動子４１、４５の後退によって、第１移動部１３と第２移動部２９が原点位置に復帰していくものである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、固定部１と第１移動部１３と第２移動部２９が同一平面内に配置されているので、装置としての低背化を図ることができる。それによって、装置の小型化を効果的に図ることができるものである。
又、第２移動部２９をＸ・Ｙ二次元平面内の任意の方向に所定量だけ移動させることができる。
又、その為の構成も極めて簡単である。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
例えば、固定部、第１移動部、第２移動部等の形状としては様々なものが想定される。
又、微調整のオーダとしては、ｎｍ（ｎａｎｏメートル、１０^―９ｍ）オーダに限定されるものではなく、それよりも大きなオーダでの調整にも同様に適用可能である。

本発明は、例えば、研削装置において、工具又はワークを微小量ずつ移動させて高い精度で研削を施す際に、該工具又はワークを高い精度で微小量だけ移動させて位置決めすることを可能にしたり、或いは遺伝子工学上の各種位置決めテーブルや電子顕微鏡等においてその使用が考えられる変位量微調整装置に利用可能である。

本発明の一実施の形態を示す図で、変位量微調整装置の全体の構成を示す平面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＶ部を拡大して示す図である。 従来例を示す図で、変位量微調整装置の斜視図である。

符号の説明

１ 固定部
３ 中空部
１３ 第１移動部
１５ 支持片
２９ 第２移動部
３５ 支持片
４１ 摺動子
４３ 接触子
４５ 摺動子
４７ 接触子

Claims (2)

1. 中空平板状をなす固定部と、
   上記固定部の中空部内に収容・配置され自身を挟んで両側に２個ずつ配置された支持片を介して上記固定部に対して同一平面上に連接されＸ軸方向に変位可能であって中空平板状をなす第１移動部と、
   上記第１移動部の中空部内に収容・配置され自身を挟んで両側に２個ずつ配置された支持片を介して上記第１移動部に対して同一平面上に連接され上記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に変位可能な第２移動部と、
   上記第１移動部に対してＹ軸方向に沿った中心に設けられた突起部を介して作用してこれを駆動させる第１駆動手段と、
   上記第２移動部に対してＸ軸方向に沿った中心に設けられた突起部を介して作用してこれを駆動させる第２駆動手段と、
   を具備し、
   上記第１移動部を固定部に連接している両側の２個ずつの支持片は固定部と第１移動部のＹ軸方向に沿った中心に設けられた上記突起部との間であってＹ軸方向に沿った方向に上記第１移動部のＹ軸方向寸法内で予め湾曲した状態で延長・配置されていて、
   同様に、上記第２移動部を第１移動部に連接している両側の２個ずつの支持片は第１移動部と第２移動部のＸ軸方向に沿った中心に設けられた上記突起部との間であってＸ軸方向に沿った方向に予め湾曲した状態で延長・配置されていることを特徴とする変位量微調整装置。
2. 請求項１記載の変位量微調整装置において、
   上記第１移動部を固定部に連接している両側の２個ずつの支持片は片側の２個の支持片の湾曲方向と反対側の２個の支持片の湾曲方向が反対になっていて、
   同様に、上記第２移動部を第１移動部に連接している両側の２個ずつの支持片は片側の２個の支持片の湾曲方向と反対側の２個の支持片の湾曲方向が反対になっていることを特徴とする変位量微調整装置。

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