JP5393219B2

JP5393219B2 - ステージの姿勢調整装置

Info

Publication number: JP5393219B2
Application number: JP2009078147A
Authority: JP
Inventors: 智昭竹内
Original assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010230471A

Description

本発明は、ステージの上面に対象物を載せて当該対象物を測定したり検査したりするときに用いられる装置に関し、特に、前記ステージの姿勢を調整することができる装置に関するものである。

従来からステージの姿勢を調整するための装置は在り、例えば図４，５に示すような傾斜ステージと称されるものがある（特許文献１）。
この傾斜ステージ１００は、図４に示すように、略球面状或いは略円錐状をした受座１０１ａを有するベース１０１と、裏面に受座１０１ａに当接する略球面状或いは略円錐状の凸部１０２ａを有するプレート１０２とから構成され、更に、このベース１０１には、第１の揺動手段１０３（当該第１の揺動手段１０３の軸心がプレート１０２のＸ軸と重なる態様をなす。）と第２の揺動手段１０４（当該第２の揺動手段１０４の軸心がプレート１０２のＹ軸と重なる態様をなす。）が水平面上から視て直交する態様で支持されている（図４（Ａ）参照）。これら揺動手段１０３及び揺動手段１０４は構造的には同一であるので、ここでは、第１の揺動手段１０３について具体的に説明すると、第１の揺動手段１０３は、ベース１０１に取り付けられ、Ｘ軸方向に進退可能な第１の移動部材１０３ａと、ベース１０１に回動自在に支持された第１の回動部材１０３ｂとから構成される。このうちの第１の移動部材１０３ａは、シンブル１０３ａ_１を回転させることによりスピンドル１０３ａ_２を進退させる。また、第１の回動部材１０３ｂは、第１の移動部材１０３ａのスピンドル１０３ａ_２の先端部位で当接し、プレート１０２の裏面の第１の部位１０２ｂで当接している。尚、符号１０３ｂ_１は、第１の回動部材１０３ｂの回転軸である。
このような第１の揺動手段１０３においては、図５（Ａ）に示すように、シンブル１０３ａ_１を時計方向に回転させると、スピンドル１０３ａ_２は矢印方向に進んで第１の回動部材１０３ｂを時計方向に揺動させる。すると、プレート１０２は当該プレート１０２の第１の部位１０２ｂを支点として適宜な角Ｑ゜傾斜する。逆に、図５（Ｂ）に示すように、シンブル１０３ａ_１を反時計方向に回転させると、スピンドル１０３ａ_２は矢印方向に進んで第１の回動部材１０３ｂを反時計方向に揺動させる。すると、プレート１０２は当該プレート１０２の第１の部位１０２ｂを支点として適宜な角Ｒ゜傾斜する。尚、第２の揺動手段１０４についても、第１の揺動手段１０３と同様に、第２の移動部材のシンブルを回転させると、その回転方向に応じてそのスピンドルが進退し、その進退方向に応じて第２の回動部材が揺動する結果、プレート１０２は第２の回動部材（図示せず）の揺動方向に応じて当該プレート１０２の第２の部位（図示せず）を支点として適宜な角度だけ傾斜する。
ところで、この傾斜ステージ１００には、ベース１０１とプレート１０２との間の３箇所に弾性部材（図示せず）が取り付けられており、この弾性部材の一端がプレート１０２の貫通孔１０２ｃに設けられた支持部材（図示せず）に、また、その他端がベース１０１の貫通孔（図示せず）に設けられた支持部材（図示せず）にそれぞれ取り付けられている。

しかしながら、上述した従来の傾斜ステージにおいては、直交する態様でベース１０１に支持された第１の揺動手段１０３及び第２の揺動手段１０４のいずれか一方または両方を操作してプレート１０２を適宜な角度に傾斜させる構造であるため、第１の揺動手段１０３の操作によって当該第１の揺動手段１０３の軸心と重なる直線（即ち、Ｘ軸）に沿う方位位置や第２の揺動手段１０４の操作によって当該第２の揺動手段１０４の軸心と重なる直線（即ち、Ｙ軸）に沿う方位位置でプレート１０２の傾斜を適宜な傾斜角に調整することは容易であるが、例えばＸ軸とＹ軸との間に位置する任意の直線に沿う方位位置においてプレート１０２の傾斜を適宜な傾斜角に調整することは容易でない、という問題がある。
また、上述した従来の傾斜ステージは、ベース１０１とプレート１０２との間の３箇所に弾性部材を取り付ける構造となっており、このため、ベース１０１及びプレート１０２に弾性部材を支持する支持部材のための加工を施し、当該支持部材を配置しなければならないなど構造的に見ても煩雑である、という問題がある。
特開２００７−５７５１９（第６〜７頁、図１，３，５，６）

解決しようとする課題は、ステージの傾斜を、対象物が載せられる当該ステージの上面での全方位位置で適宜な傾斜角に調整することを可能とし、更に、これを簡便な構造で実現する点である。

本発明の請求項１に係るステージの姿勢調整装置は、ステージの上面に対象物を載せて当該対象物を測定したり検査したりするときの前記ステージの傾斜を、前記対象物が載せられる当該ステージでの全方位位置で適宜な角度に姿勢調整する装置において、手動で操作レバーを前記ステージの円周方向に沿って当該ステージの、前記対象物が載せられた位置まで旋回し、この位置で前記操作レバーを当該操作レバーの軸心方向に進退するように回転させることにより当該位置での前記ステージの前記姿勢調整ができるものであり、簡便な構造で、ステージの傾斜姿勢を、対象物が載せられる当該ステージの上面の全方位の任意の位置で適宜な傾斜角に調整することを可能とするものである。
本発明では、操作レバーに対して、旋回（公転に相当）操作と回転（自転に相当）操作とに区別されている。

本発明の請求項２に係るステージの姿勢調整装置は、前記ステージの下面中央部に固着されたステージ軸と、このステージ軸の上方寄りのところに固着される第１凸部、及び当該ステージ軸の外周に配設される第１凹部で構成される第１球面軸受と、このステージ軸の下方寄りのところに固着される第２凸部、及び当該ステージ軸の外周に配設される第２凹部で構成される第２球面軸受と、前記第２球面軸受の第２凹部が配設され、且つ、前記操作レバーのネジ軸部に螺合するネジ孔部が設けられた可動節とを備え、前記可動節は、前記操作レバーの回転操作によって当該操作レバーの軸心方向に進退するとともに、前記操作レバーの旋回操作により前記第２球面軸受を介して前記円周方向に旋回するようにしたもので、請求項１に係る装置を実現するためのより具体的な構成を示したものである。
尚、同様に、操作レバーを当該操作レバーの軸心回りに回転させること（自転に相当）を回転操作と称し、操作レバーをステージ軸の軸心回りに回転させること（公転に相当）を旋回操作と称して区別する。

本発明の請求項３に係るステージの姿勢調整装置は、前記操作レバーの旋回操作による旋回が略１８０゜を越えて操作されるのを防止するためのストッパが設けられており、装置使用に際しての便宜が図られている。尚、操作レバーの旋回角を略１８０゜に設定した理由は、１８０゜のレバー操作範囲でステージの傾斜を、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｃ）のようにできれば、レバー操作範囲を３６０゜（全方位）に渡らせる必要がなく、１８０゜のレバー操作範囲で全方位でのステージの傾斜が実質的に可能になり得るからである。

本発明の請求項４に係るステージの姿勢調整装置は、前記操作レバーの回転や旋回を阻止するためのロック手段がそれぞれ設けられており、装置使用に際しての便宜が図られている。

本発明のステージの姿勢調整装置は、ステージの傾斜を、対象物が載せられる当該ステージの上面での全方位位置で適宜な傾斜角に調整することを可能とする利点があり、更に、これを簡便な構造で実現できる利点がある。

本発明の実施の形態に係るステージの姿勢調整装置を図１〜３を参照して説明する。
本ステージの姿勢調整装置１は、図１に示すような簡便な構造で、ステージ２の傾斜（姿勢）を、対象物が載せられる当該ステージ２の試料台（上面）２ａでの全方位位置で適宜な傾斜角に調整することを可能とするものである。
まず、本姿勢調整装置１の構造について説明する。
本姿勢調整装置１において、上記ステージ２は、その上面に測定や検査の対象物が載せられる比較的薄い略円板状の試料台２ａと、この略円板状部材の下面中央部に固着される段差付きで、比較的長寸な円筒状のステージ軸２ｂとで構成され、このステージ軸２ｂには、当該ステージ軸２ｂの上端寄りに設けられた第１段差の径小部に第１球面軸受３の第１凸部３ａが固着され、更に、当該ステージ軸２ｂの中央よりやや下端寄りに設けられた第２段差の、上記径小部より更に径小の径小部近傍に第２球面軸受４の第２凸部４ａが固着されている。
そして、第１球面軸受３の第１凸部３ａと係合する当該第１球面軸受３の第１凹部３ｂは、ハウジング５の上部に配設された上プレート板５ａの、突条部５ａ_１のところに設けられた凹溝（ステージ軸の外周に配設されるところ）５ａ_２に、例えば圧入されている。
一方、第２球面軸受４の第２凸部４ａと係合する当該第２球面軸受４の第２凹部４ｂは、ハウジング５内の後述する可動節１１の一方端寄りのところに設けられた凹溝（ステージ軸の外周に配設されるところ）１１ａに、例えば圧入されている。

ところで、上記ハウジング５は、薄円板状で、その上面中央部に外方に突設された上記突条部５ａ_１を有する上プレート板５ａと、この上プレート板５ａと適宜な間隔をなし、当該上プレート板５ａと複数の支柱（図示せず）及び下記ストッパ１３を介して結合される、上プレート板５ａと同径で薄円板状の下プレート板５ｂとで構成されている。そして、上述したように、突条部５ａ_１の、当該上プレート板５ａの下面に開口する態様で設けられた凹溝５ａ_２に第１凹部３ｂが圧入されている。
そして、このプレート板５ａ，５ｂの外周寄りのところで互いに対向する面側には、対をなす横断面視凹状の嵌合溝がそれぞれ設けられており、これら嵌合溝に、例えば黄銅製のリング６がそれぞれ嵌め込まれていて、このリング６上を摺動回転する、後述の操作レバー８を支持してなる可動支持部材７が配設されている。

可動支持部材７は、比較的径大のリング状をなす部材で、この可動支持部材７の適宜なところに当該可動支持部材７の内周面と外周面とを垂直に貫く水平貫通孔７ａが設けられており、この水平貫通孔７ａには操作レバー８が固定されるようになっており、これにより、可動支持部材７は、操作レバー８の旋回操作により、ハウジング５に対しリング６を介して摺動回転するようになる。尚、水平貫通孔７ａの内周面側の開口端部には後述する操作レバー８の小鍔部８ｃ_２が当接するため、また、この外周面側の開口端部には後述するスナップリング９が当接するために座ぐり加工が施されていることはもちろんである。

上記操作レバー８は、一方端にツマミ部８ａを有する比較的長尺な略Ｔ字状部材であり、このツマミ部８ａに連設して当該ツマミ部８ａと略同長で、且つ、当該ツマミ部８ａより径小の突条部８ｂが設けられ、更に、この突条部８ｂに連設して当該突条部８ｂより径小で長尺な軸部８ｃが設けられ（但し、実際には軸部８ｃがツマミ部８ａ及び突条部８ｂ側にネジ込まれている。）、この軸部８ｃの、突条部８ｂ側から略１／３長のところに上記スナップリング９が配設される切欠き溝８ｃ_１が設けられ、また、この軸部８ｃの、他端部から略１／３長のところに小鍔部８ｃ_２が突設されている。したがって、可動支持部材７の水平貫通孔７ａに挿入された操作レバー８は、この小鍔部８ｃ_２を水平貫通孔７ａの座ぐり面に当接させ、この切欠き溝８ｃ_１にスナップリング９を挿入させることにより当該可動支持部材７に支持されるようになる。
また、操作レバー８は、軸部８ｃの、突条部８ｂに接続するところから切欠き溝８ｃ_１近傍に至るところの外周にネジ溝が螺刻され、このネジ溝にロックツマミ１０が螺合されるようになっており、後述するように、ロックツマミ（ロック手段）１０を可動支持部材７に当接させることで操作レバー８の回転が阻止される、換言すれば、後述する可動節１１の、当該操作レバー８の軸心方向の進退が阻止される。尚、この当接に際して、ロックツマミ１０がスナップリング９に当接しないように、当該ロックツマミ１０には逃げ溝が施されている。
また、操作レバー８には、その他端部から小鍔部８ｃ_２に至るところの外周にもネジ溝が螺刻されており（ネジ軸部）、このネジ溝が可動節１１のネジ孔部１１ｂに螺合するようになっている。

上記可動節１１は、略矩形状をなす部材で、その長手方向の一方端寄りのところには上記凹溝１１ａが設けられ、この凹溝１１ａの底部には当該可動節１１の下面において開口する連通孔が設けられており、また、その他端側にはこの他端面に開口する態様で当該他端面から略中央にまで達する比較的深長なネジ孔部１１ｂが設けられている。したがって、可動節１１のネジ孔部１１ｂに上記操作レバー８のネジ溝を螺合させて当該操作レバー８を回転させると、可動節１１が後述の台座１２上を当該可動節１１の軸心方向（操作レバー８の軸心方向）に進退するようになる。かかる進退に従って、ステージ２が傾斜する（図２（Ａ）や図２（Ｃ）参照）。

上記台座１２は、可動節１１とほぼ同形の略矩形状をなす部材で、その一方端が上記可動支持部材７の内周面下方に固着されており、したがって、この内周面から突設される態様をなすとともに、操作レバー８の旋回による可動支持部材７の回転と同期して、この台座１２及び可動節１１がともに旋回することになる。また、台座１２の他端側には、上記可動節１１の凹溝１１ａの底部に設けられた連通孔に連通する垂直貫通孔１２ａが設けられており、後述するように、この垂直貫通孔１２ａの内壁に、ステージ２が傾斜したときに当該ステージ２のステージ軸２ｂの下端が当接することで当該ステージ２の傾斜が制限され、本実施の形態では、ステージ２の試料台２ａが図２（Ａ）のように水平面に対し左傾斜したとき、及び図２（Ｃ）のように水平面に対し右傾斜したときのいずれの場合においても最大１０゜と規制されている。

ところで、本姿勢調整装置１には、図１に示すように、操作レバー８の旋回操作による旋回が略１８０゜を越えて操作されるのを防止するためのストッパ１３が設けられ、これに当接させるべく上記可動節１１に一対の突条１１ｃが突設されている。具体的には、ストッパ１３は、可動支持部材７の内周面に沿う適宜長の外周円孤で形成される外輪郭と、この外輪郭の両端を結ぶ直線が当該直線の中央付近でこの外輪郭の外周円孤と同心円をなす内周円弧で形成される内輪郭とで平面視略三日月型形状をなし、且つ、ハウジング５の上プレート板５ａと下プレート板５ｂとの隙間に略等しい高さをなす柱状部材で、このストッパ１３は、その中心線が可動支持部材７に固定された操作レバー８の中心線と重なる位置（本実施の形態では、この重なる位置を旋回の中央位置としている。）で、且つ、その外輪郭が可動支持部材７の内周面に沿って適宜な隙間で隔てられた位置でハウジング５内に固定される（ストッパ１３は、上述のように、ハウジング５を形成する上プレート板５ａと下プレート板５ｂとの結合材でもある）。一方、上記突条１１ｃは、可動節１１の長手方向の両側面であって、当該可動節１１の他端から凹溝１１ａの略中央に至る両側面に突設されている。したがって、可動節１１が中央位置にあるときに、操作レバー８を介して当該可動節１１を、図１（Ａ）の矢印で示されるように、時計回り又は反時計回りに９０゜それぞれ旋回させると、突条１１ｃがストッパ１３に当接して時計方向又は反時計方向への９０゜以上の旋回が阻止される。

また、本姿勢調整装置１には、図１に示すように、操作レバー８を任意の位置まで旋回して停止させたときに、その停止状態が維持されるようにロック手段が設けられている。かかるロック手段は、ロックネジ１４ａと、これに螺合するネジ孔が設けられたブラケット１４ｂとで構成されている。ロックネジ１４ａは、例えば六角ボルトであり、また、ブラケット１４ｂは、細長な略矩形状の梁部材で、ハウジング５の上プレート板５ａと下プレート板５ｂとの間に架設されるものである。このようなロック手段においては、ロックネジ１４ａを可動支持部材７に当接させることで当該可動支持部材７、即ち操作レバー８の旋回が阻止される。

次に、本姿勢調整装置１の使い方について図２，３をも参照して説明する。但し、図２にはロックネジ１４ａやブラケット１４ｂなどは省略されており、また、図３では、旋回を模式的に示している。
本姿勢調整装置１においては、対象物が載せられたステージ２の試料台２ａにおけるある位置（以下、Ａ位置とする。但し、Ａ位置は、上記中央位置から時計回り又は反時計回りに９０゜の範囲内に存する適宜な位置である。）で、当該試料台２ａをある角度（以下、φ゜とする。但し、φ゜は、左傾斜したとき、及び右傾斜したときのいずれの場合においても１０゜以内の適宜な角度である。）だけ傾斜させる調整を行う場合には、まず、例えば中央位置にある操作レバー８を把持して当該操作レバー８をＡ位置まで旋回させる。このとき、操作レバー８の旋回に伴って可動支持部材７が摺動回転する（この回転に際して台座１２も同時に回転する。）とともに、第２球面軸受４の介在により可動節１１が旋回するからである。この可動節１１の旋回に対してステージ２は静止状態にあることは言うまでもない。図３はこの様子を模式的に示したもので、同図では、操作レバー８が中央位置にあるとき（同図（Ａ））に、操作レバー８を反時計回りに９０゜旋回させたとき（同図（Ｂ））、及び操作レバー８を時計回りに９０゜旋回させたとき（同図（Ｃ））を示し、ステージ２の試料台２ａに載せられた対象物（矢印を正方形で囲んで表示したもの）が、換言すればステージ２が、操作レバー８を旋回させても静止状態にあることを示している。

次に、Ａ位置において、操作レバー８を回転させてステージ２の試料台２ａをφ゜傾斜させればよい。この場合、操作レバー８を適宜な方向及び量だけ回転させると可動節１１が適宜な方向及び量だけ進退し、この進退に伴って第２球面軸受４においては第２凸部４ａと第２凹部４ｂとの間で、また、第１球面軸受３においては第１凸部３ａと第１凹部３ｂとの間で相対運動が生じてステージ２がφ゜傾斜するからである。そして、かかる傾斜をロックツマミ１０で固定すればよい。図２はこの様子を示したもので、同図では、操作レバー８が中央位置で水平状態にあるとき（同図（Ｂ））に、操作レバー８を、例えば左回りに回転して試料台２ａを最大１０゜左傾斜させたとき（このとき、ステージ２のステージ軸２ｂの下端が台座１２の垂直貫通孔１２ａの内壁に当接する。同図（Ａ））、及び操作レバー８を、例えば右回りに回転して試料台２ａを最大１０゜右傾斜させたとき（このとき、ステージ２のステージ軸２ｂの下端が台座１２の垂直貫通孔１２ａの内壁に当接する。同図（Ｃ））を示している。尚、図２においては、ロックツマミ１０は動作させていないところが図示されている。
本姿勢調整装置１においては、このようなことが可能なために、１８０゜のレバー操作範囲で全方位でのステージ２の傾斜、即ち、当該ステージ２の試料台２ａの傾斜が実質的に可能になる。

本発明のステージの姿勢調整装置は、ステージの傾斜を、対象物が載せられる当該ステージの上面での全方位位置で適宜な傾斜角に調整することを可能とし、しかも、簡便な構造をなしており、広範囲での利用価値が高いと言える。

本発明の実施の形態に係るステージの姿勢調整装置を示す構成図である。図１の装置によってステージを傾斜させるための動作説明図である。図１の装置によって操作レバーを旋回させたときの動作説明図である。従来の傾斜ステージを示す構成図である。図４の装置によってステージを傾斜させるための動作説明図である。

１姿勢調整装置
２ステージ
２ａ試料台
２ｂステージ軸
３第１球面軸受
３ａ第１凸部
３ｂ第１凹部
４第２球面軸受
４ａ第２凸部
４ｂ第２凹部
８操作レバー
１０ロックツマミ（ロック手段）
１１可動節
１１ｂネジ孔部
１３ストッパ
１４ａロックネジ（ロック手段）
１４ｂブラケット（ロック手段）

Claims

ステージの上面に対象物を載せて当該対象物を測定したり検査したりするときの前記ステージの傾斜を、前記対象物が載せられる当該ステージでの全方位位置で適宜な角度に姿勢調整する装置において、手動で操作レバーを前記ステージの円周方向に沿って当該ステージの、前記対象物が載せられた位置まで旋回し、この位置で前記操作レバーを当該操作レバーの軸心方向に進退するように回転させることにより当該位置での前記ステージの前記姿勢調整をしてなることを特徴とするステージの姿勢調整装置。
前記ステージの下面中央部に固着されたステージ軸と、
このステージ軸の上方寄りのところに固着される第１凸部、及び当該ステージ軸の外周に配設される第１凹部で構成される第１球面軸受と、
このステージ軸の下方寄りのところに固着される第２凸部、及び当該ステージ軸の外周に配設される第２凹部で構成される第２球面軸受と、
前記第２球面軸受の第２凹部が配設され、且つ、前記操作レバーのネジ軸部に螺合するネジ孔部が設けられた可動節とを備え、
前記可動節は、前記操作レバーの回転操作によって当該操作レバーの軸心方向に進退するとともに、前記操作レバーの旋回操作により前記第２球面軸受を介して前記円周方向に旋回することを特徴とする請求項１に記載のステージの姿勢調整装置。
前記操作レバーの旋回操作による旋回が略１８０゜を越えて操作されるのを防止するためのストッパが設けられてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージの姿勢調整装置。
前記操作レバーの回転や旋回を阻止するためのロック手段がそれぞれ設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステージの姿勢調整装置。