JPH0760191B2 - 精密位置決め装置 - Google Patents
精密位置決め装置Info
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- JPH0760191B2 JPH0760191B2 JP61201889A JP20188986A JPH0760191B2 JP H0760191 B2 JPH0760191 B2 JP H0760191B2 JP 61201889 A JP61201889 A JP 61201889A JP 20188986 A JP20188986 A JP 20188986A JP H0760191 B2 JPH0760191 B2 JP H0760191B2
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- positioning device
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
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- B23Q1/62—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に光学部材に整列させるための精密位置決
め装置に関するものである。
め装置に関するものである。
従来の技術 １つの自由度を有する一般的な移動装置は、ベースフレ
ーム上を滑動する可動なプラツトフオームを有してい
る。この滑動ガイド又はガイド機構によつて規定された
運動範囲は、アクチユエータによつて制御される。この
アクチユエータの本体はベースフレームに固定されてい
て、アクチユエータの可動部分は適当な伝達手段によつ
てプラツトフオームに接続されている。アクチユエータ
の運動がほぼ直線的であつて、ガイドの運動軸線に対し
てほぼ並行であれば、移動手段は、ボールを介在させて
アクチユエータに対して支持されているプラツトフオー
ムに過ぎない。この支持はフレームとプラツトフオーム
との間に延びるばねによつて得られる。
ーム上を滑動する可動なプラツトフオームを有してい
る。この滑動ガイド又はガイド機構によつて規定された
運動範囲は、アクチユエータによつて制御される。この
アクチユエータの本体はベースフレームに固定されてい
て、アクチユエータの可動部分は適当な伝達手段によつ
てプラツトフオームに接続されている。アクチユエータ
の運動がほぼ直線的であつて、ガイドの運動軸線に対し
てほぼ並行であれば、移動手段は、ボールを介在させて
アクチユエータに対して支持されているプラツトフオー
ムに過ぎない。この支持はフレームとプラツトフオーム
との間に延びるばねによつて得られる。
よく知られているアクチユエータには２つのタイプのも
のがある。１つはマイクロメータスクリユーに接続され
たもの、もう１つは圧電積層円板に接続されたものであ
る。
のがある。１つはマイクロメータスクリユーに接続され
たもの、もう１つは圧電積層円板に接続されたものであ
る。
２つの自由度を有する移動運動を得るために、第２の同
様の装置フレームが、１つの自由度を有する第１の装置
の可動プラットフオームに固定されているが、この第２
の装置は、異なる方向、例えば第１の装置に対して直角
に向けられている。第１図には２つの自由度を有する公
知の移動装置が示されている。同様に、３つの一次限モ
ジユールを直列接続することによつて３つの自由度を有
する装置が得られる。
様の装置フレームが、１つの自由度を有する第１の装置
の可動プラットフオームに固定されているが、この第２
の装置は、異なる方向、例えば第１の装置に対して直角
に向けられている。第１図には２つの自由度を有する公
知の移動装置が示されている。同様に、３つの一次限モ
ジユールを直列接続することによつて３つの自由度を有
する装置が得られる。
従来の運動ガイド装置は、10mmから100mmまでの間の比
較的大きい範囲の運動のために、特に１ミクロンから10
ミクロンまでの間の高精度を維持することができる。大
きい運動はスクリユーアクチユエータによつて制御され
るが、時には圧電圧アクチユエータが、ベアリングボー
ルと可動プラツトフオームとの間に取りつけられてい
る。この公知の装置は理論的には、100分の１ミクロン
よりも低い分析に関して非常に高い精度を得ることがで
きるが、この性能は、それに応じたガイド部分の剛性及
び繰り返えし可能性を伴なわなければ得られない。運動
システムは主に、滑動経路、遊び、摩擦及び摩耗の加工
精度が原因となつて制限されている。
較的大きい範囲の運動のために、特に１ミクロンから10
ミクロンまでの間の高精度を維持することができる。大
きい運動はスクリユーアクチユエータによつて制御され
るが、時には圧電圧アクチユエータが、ベアリングボー
ルと可動プラツトフオームとの間に取りつけられてい
る。この公知の装置は理論的には、100分の１ミクロン
よりも低い分析に関して非常に高い精度を得ることがで
きるが、この性能は、それに応じたガイド部分の剛性及
び繰り返えし可能性を伴なわなければ得られない。運動
システムは主に、滑動経路、遊び、摩擦及び摩耗の加工
精度が原因となつて制限されている。
一般に、このような装置は、例えば単一モードでガイド
される光学部材を位置決め又は取りつけるような10分の
１ミクロンの典型的な精度が要求される所定の使用時に
は適していない。
される光学部材を位置決め又は取りつけるような10分の
１ミクロンの典型的な精度が要求される所定の使用時に
は適していない。
移動範囲が特に1mmより小さいか又はこれと同じである
程度の小いものである場合、例えばジエイ，フイジカ
ル，イー：サイエンス，インストルメンス（J.Phys.E:S
ci.Instruments），第17巻（1984）,922ページに開示さ
れた、ピー，エイチ，シデンハム（P.H.Sydenham）著に
よる「工業における精密メカニズムの弾性設計（Elasti
c Design of Fine Mechanism in Industry）に記載され
た弾性ガイドの原理を用いることが提案されている。
程度の小いものである場合、例えばジエイ，フイジカ
ル，イー：サイエンス，インストルメンス（J.Phys.E:S
ci.Instruments），第17巻（1984）,922ページに開示さ
れた、ピー，エイチ，シデンハム（P.H.Sydenham）著に
よる「工業における精密メカニズムの弾性設計（Elasti
c Design of Fine Mechanism in Industry）に記載され
た弾性ガイドの原理を用いることが提案されている。
このようなガイド形式は、薄く細長い条片を用いること
によつて容易に行なわれる。この条片は一端部が固定さ
れていて他端部が作動するようになつており、条片に対
して直交する方向の偏位運動に適しており、条片に対し
て平行な方向では剛性を維持する。この条片の偏位は、
この条片が停止している時の条片の平面に位置する軸を
中心とした自由端部の回転運動と同じである。このよう
な弾性的な「ポビツト」を４つ適当に組み合わせると、
第７図に示した移動運動が得られる。このような平行四
辺形機構は、第２の平行四辺形機構を用いて直線移動運
動を与えることによつてさらに改良される。
によつて容易に行なわれる。この条片は一端部が固定さ
れていて他端部が作動するようになつており、条片に対
して直交する方向の偏位運動に適しており、条片に対し
て平行な方向では剛性を維持する。この条片の偏位は、
この条片が停止している時の条片の平面に位置する軸を
中心とした自由端部の回転運動と同じである。このよう
な弾性的な「ポビツト」を４つ適当に組み合わせると、
第７図に示した移動運動が得られる。このような平行四
辺形機構は、第２の平行四辺形機構を用いて直線移動運
動を与えることによつてさらに改良される。
変化が弾性限度に達しない程度に計算されていて、剛性
な固定を避けるために本体に継手が省かれていれば、遊
び、摩擦及び摩耗のない完全に正確で繰り返えし可能な
装置が得られる。正確さは、予定された移動運動に対し
て直交する方向における条片の限定された剛性に関連し
た、この直交方向に加えられる種々異なる負荷の影響に
よつてのみ制限される。
な固定を避けるために本体に継手が省かれていれば、遊
び、摩擦及び摩耗のない完全に正確で繰り返えし可能な
装置が得られる。正確さは、予定された移動運動に対し
て直交する方向における条片の限定された剛性に関連し
た、この直交方向に加えられる種々異なる負荷の影響に
よつてのみ制限される。
単体の弾性システムは公知の電気侵食加工法によつて有
利に行なわれる。圧電式アクチユエータによつて制御さ
れる複雑な構造の、単体の弾性ガイド装置は、リサーチ
＆デイベロツプメント（Research ＆ Development），
（1984年４月）114ページに開示された「マイクロ回路
測定技術の精密さを改良する可動ステージ（Mouing Sta
ge Improves Accuracy of Microcircuit Measuring Tec
hnique）」と題されたアール，デイー，ヤング（R.D.Yo
ung）によつて報告されている。
利に行なわれる。圧電式アクチユエータによつて制御さ
れる複雑な構造の、単体の弾性ガイド装置は、リサーチ
＆デイベロツプメント（Research ＆ Development），
（1984年４月）114ページに開示された「マイクロ回路
測定技術の精密さを改良する可動ステージ（Mouing Sta
ge Improves Accuracy of Microcircuit Measuring Tec
hnique）」と題されたアール，デイー，ヤング（R.D.Yo
ung）によつて報告されている。
しかしながら、弾性継手を備えた精密位置決め装置を使
用すると、システムにアクチユエータを組み込むことに
関連して様々な問題が生じる。圧電式のアクチユエータ
は非常に高い精度を提供するが、多くの欠点も有してい
る。つまり、1000ボルト以上にもなる制御電圧を必要と
すること、非直線的な応答及び高いヒステリシスが存在
することである。このようなアクチユエータを使用する
場合、各アクチユエータに接続された制御ループに組み
込まれた移動検出器を必要とする。
用すると、システムにアクチユエータを組み込むことに
関連して様々な問題が生じる。圧電式のアクチユエータ
は非常に高い精度を提供するが、多くの欠点も有してい
る。つまり、1000ボルト以上にもなる制御電圧を必要と
すること、非直線的な応答及び高いヒステリシスが存在
することである。このようなアクチユエータを使用する
場合、各アクチユエータに接続された制御ループに組み
込まれた移動検出器を必要とする。
マイクロメータスクリユー式アクチユエータは移動運動
が大きいという利点を有しているが、比較的重くかさば
つているという欠点がある。負荷及び振動に敏感な弾性
ガイドシステムによれば、その性質及び高い固有精度の
利点を得ようとする場合に、いくつかの座標に従つて移
動させるために１つの自由度を有する複数の位置決めモ
ジユールを直列配置することは不可能である。
が大きいという利点を有しているが、比較的重くかさば
つているという欠点がある。負荷及び振動に敏感な弾性
ガイドシステムによれば、その性質及び高い固有精度の
利点を得ようとする場合に、いくつかの座標に従つて移
動させるために１つの自由度を有する複数の位置決めモ
ジユールを直列配置することは不可能である。
発明の課題 従つて本発明の第１の課題は、前記システムの限度を有
していない精密位置決め装置を提供することである。
していない精密位置決め装置を提供することである。
第２の課題は、単一ガイド式光学部材を取りつけること
のできる複数の自由度を有する精密位置決め装置を提供
することである。
のできる複数の自由度を有する精密位置決め装置を提供
することである。
第３の課題は、弾性ガイド手段を使用する精密位置決め
装置を提供することである。
装置を提供することである。
第４の課題は、構造が小さくコンパクトな精密位置決め
装置を提供することである。
装置を提供することである。
第５の課題は、電子侵食によつて形成される精密位置決
め装置を提供することである。
め装置を提供することである。
課題を解決するための手段 前記課題を解決した本発明によれば、イ）各プレートが
それぞれ、基準プラットフォームと、伝達レバーと、第
１の２重平行四辺形構造体と、第２の２重平行四辺形構
造体と、可動プラットフォームとから構成されており、
各２重平行四辺形構造体がそれぞれ、第１の中間プラッ
トフォーム若しくは第２の中間プラットフォームと、互
いに平行なそれぞれ４つの第１の弾性ストリップ若しく
は第２の弾性ストリップとから構成されており、 ロ）前記基準プラットフォームと可動プラットフォーム
とが互いに堅固に固定されており、 ハ）前記伝達レバーが、前記アクチュエータと前記基準
プラットフォームと前記第１の２重平行四辺形構造体と
に、互いに平行な弾性ストリップによって接続されてい
て、第２の２重平行四辺形構造体にアクチュエータの並
進運動を第１の方向で所定の伝達比で伝達するようにな
っており、 ニ）第１の中間プラットフォームが、基準プラットフォ
ームの一方側と第２の２重平行四辺形構造体とに、互い
に平行な４つの第１の弾性ストリップによって接続され
ていて、第１の伝達レバーによって第１の方向で並進運
動を伝達するようになっており、 ホ）第２の中間プラットフォームが、前記第１の２重平
行四辺形構造体の一方側と可動プラットフォームの他方
側とに、互いに平行な４つの第２の弾性ストリップによ
って接続されていて、前記第１の弾性ストリップと第２
の弾性ストリップとが、それぞれ別の方向に向けられて
いて、可動プラットフォームが、第１の方向での移動運
動に影響を与えることなしに、前記第１の方向とは異な
る方向に移動せしめられるようになっている。
それぞれ、基準プラットフォームと、伝達レバーと、第
１の２重平行四辺形構造体と、第２の２重平行四辺形構
造体と、可動プラットフォームとから構成されており、
各２重平行四辺形構造体がそれぞれ、第１の中間プラッ
トフォーム若しくは第２の中間プラットフォームと、互
いに平行なそれぞれ４つの第１の弾性ストリップ若しく
は第２の弾性ストリップとから構成されており、 ロ）前記基準プラットフォームと可動プラットフォーム
とが互いに堅固に固定されており、 ハ）前記伝達レバーが、前記アクチュエータと前記基準
プラットフォームと前記第１の２重平行四辺形構造体と
に、互いに平行な弾性ストリップによって接続されてい
て、第２の２重平行四辺形構造体にアクチュエータの並
進運動を第１の方向で所定の伝達比で伝達するようにな
っており、 ニ）第１の中間プラットフォームが、基準プラットフォ
ームの一方側と第２の２重平行四辺形構造体とに、互い
に平行な４つの第１の弾性ストリップによって接続され
ていて、第１の伝達レバーによって第１の方向で並進運
動を伝達するようになっており、 ホ）第２の中間プラットフォームが、前記第１の２重平
行四辺形構造体の一方側と可動プラットフォームの他方
側とに、互いに平行な４つの第２の弾性ストリップによ
って接続されていて、前記第１の弾性ストリップと第２
の弾性ストリップとが、それぞれ別の方向に向けられて
いて、可動プラットフォームが、第１の方向での移動運
動に影響を与えることなしに、前記第１の方向とは異な
る方向に移動せしめられるようになっている。
実施例 次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。
に説明する。
２つの自由度を有する公知の位置決め装置が第１図に示
されている。この位置決め装置は基準プラツトフオーム
１を有しており、この基準プラツトフオーム上での中間
のプラツトフオーム２が滑動可能である。中間のプラツ
トフオーム２は可動なプラツトフオーム３のための基準
プラツトフオームとして働く。基準プラツトフオーム１
に固定されたアクチユエータ10は、可動ヘツド11及びベ
アリングボール12を介してプラツトフオーム２の運動を
第１座標に沿つて制御する。これに対して、中間プラツ
トフオーム２に固定されたアクチユエータ20は、可動ヘ
ツド21及びベアリングボール22を介してプラツトフオー
ム３の運動を前記第１座標に直交する第２座標に沿つて
制御する。プラツトフオーム２はばね13によつて固定さ
れていて、可動なプラツトフオーム３はばね23によつて
固定されている。２つの移動運動のガイドはそれぞれ、
プラツトフオーム２のための支持範囲15,16及びプラツ
トフオーム３のための支持範囲25,26によつて保証され
る。図面では同一の部材には同一の符号が付されてい
る。
されている。この位置決め装置は基準プラツトフオーム
１を有しており、この基準プラツトフオーム上での中間
のプラツトフオーム２が滑動可能である。中間のプラツ
トフオーム２は可動なプラツトフオーム３のための基準
プラツトフオームとして働く。基準プラツトフオーム１
に固定されたアクチユエータ10は、可動ヘツド11及びベ
アリングボール12を介してプラツトフオーム２の運動を
第１座標に沿つて制御する。これに対して、中間プラツ
トフオーム２に固定されたアクチユエータ20は、可動ヘ
ツド21及びベアリングボール22を介してプラツトフオー
ム３の運動を前記第１座標に直交する第２座標に沿つて
制御する。プラツトフオーム２はばね13によつて固定さ
れていて、可動なプラツトフオーム３はばね23によつて
固定されている。２つの移動運動のガイドはそれぞれ、
プラツトフオーム２のための支持範囲15,16及びプラツ
トフオーム３のための支持範囲25,26によつて保証され
る。図面では同一の部材には同一の符号が付されてい
る。
第２図には、第１図に示した装置における２つの移動モ
ジユールの直列接続形式を示した概略図が示されてい
る。この第２図によれば一方では２つの機構がX,Y方向
で互いに干渉し合い、他方では、アクチユエータ10が定
置の基準プラツトフオーム１に固定されていれば、アク
チユエータ20は可動なプラツトフオーム２に固定されて
いる。このように機構が直列接続されていると、第１に
各機構に生じる故障が互いに重ね合わされる。さらに、
可動な部分にアクチユエータを取りつけると、質量の小
さいコンパクトな構造体を動かす時に不都合が生じる。
ジユールの直列接続形式を示した概略図が示されてい
る。この第２図によれば一方では２つの機構がX,Y方向
で互いに干渉し合い、他方では、アクチユエータ10が定
置の基準プラツトフオーム１に固定されていれば、アク
チユエータ20は可動なプラツトフオーム２に固定されて
いる。このように機構が直列接続されていると、第１に
各機構に生じる故障が互いに重ね合わされる。さらに、
可動な部分にアクチユエータを取りつけると、質量の小
さいコンパクトな構造体を動かす時に不都合が生じる。
第３図では、本発明による、２つの互いに直交し合う移
動運動を有する装置の作動原理を示した概略図が示され
ている。この装置は基準プラツトフオーム１と、それぞ
れX,Y方向の移動運動を伝達するための２つのアクチユ
エータ10,20と可動なプラツトフオーム３とを有してい
る。本発明によれば、２つのアクチユエータ10,20が基
準プラツトフオーム１に固定されていて、２つの機構は
互いに独立している。第１の機構は、アクチユエータ10
と第１のガイド手段18と第２のガイド手段27とを有して
いる。第２の機構は、アクチユエータ20と第１のガイド
手段28と第２のガイド手段17とを有している。従つて各
機構は一方では基準プラツトフオーム１を接続し、他方
では可動なプラツトフオーム３を接続する。このような
形式の装置は、第２図に示した直列接続ではなく、並列
接続されている。ガイド手段17,27は２つの機構を互い
に仕切る手段をも構成している。第３図の変化実施例は
第４図に示されている。基準プラツトフオーム１は、２
つの中間プラツトフオーム19,29のための滑りガイドと
して働く、互いに直交し合う１対の支持面（例えばガイ
ド手段18,28）を有している。これらのプラツトフオー
ムは基準プラツトフオーム１に固定された２つのアクチ
ユエータ10,20によつて制御され、それ自体、互いに直
交し合う１対のもの（例えばガイド手段17,27）内にお
いても支持面を構成していて、可動なプラツトフオーム
３のための滑りガイドとして働く。
動運動を有する装置の作動原理を示した概略図が示され
ている。この装置は基準プラツトフオーム１と、それぞ
れX,Y方向の移動運動を伝達するための２つのアクチユ
エータ10,20と可動なプラツトフオーム３とを有してい
る。本発明によれば、２つのアクチユエータ10,20が基
準プラツトフオーム１に固定されていて、２つの機構は
互いに独立している。第１の機構は、アクチユエータ10
と第１のガイド手段18と第２のガイド手段27とを有して
いる。第２の機構は、アクチユエータ20と第１のガイド
手段28と第２のガイド手段17とを有している。従つて各
機構は一方では基準プラツトフオーム１を接続し、他方
では可動なプラツトフオーム３を接続する。このような
形式の装置は、第２図に示した直列接続ではなく、並列
接続されている。ガイド手段17,27は２つの機構を互い
に仕切る手段をも構成している。第３図の変化実施例は
第４図に示されている。基準プラツトフオーム１は、２
つの中間プラツトフオーム19,29のための滑りガイドと
して働く、互いに直交し合う１対の支持面（例えばガイ
ド手段18,28）を有している。これらのプラツトフオー
ムは基準プラツトフオーム１に固定された２つのアクチ
ユエータ10,20によつて制御され、それ自体、互いに直
交し合う１対のもの（例えばガイド手段17,27）内にお
いても支持面を構成していて、可動なプラツトフオーム
３のための滑りガイドとして働く。
第５図には、２つの移動運動と回転運動とによる３つの
自由度を有する、本発明の原理による別の装置の概略図
が示されている。前記実施例による２つの機構はこの実
施例でも示されているが、これら２つの機構は中間プラ
ツトフオーム31を直交する２つの座標に沿つて移動せし
められる。回転運動を行なう機構は、基準プラツトフオ
ーム１に固定されたアクチユエータ40とガイド手段41,4
2,43とを有している。
自由度を有する、本発明の原理による別の装置の概略図
が示されている。前記実施例による２つの機構はこの実
施例でも示されているが、これら２つの機構は中間プラ
ツトフオーム31を直交する２つの座標に沿つて移動せし
められる。回転運動を行なう機構は、基準プラツトフオ
ーム１に固定されたアクチユエータ40とガイド手段41,4
2,43とを有している。
第６図では、それぞれ直交し合う３つの方向X,Y,Zによ
る３つの運動の自由度を有する装置の実施例が示されて
いる。基準プラツトフオーム１は３面体長方形の形状を
有しており、この３面体長方形の各３つの面は支持範囲
（ガイド手段18,28,58）を有している。第１の機構はア
クチユエータ10とガイド手段18,27,57′とを有してい
る。第２の機構はアクチユエータ20とガイド手段28,57,
17′とを有している。第３の機構はアクチユエータ50と
ガイド手段58,17,27′とを有している。従つて可動なプ
ラツトフオーム３は、基準プラツトフオーム１に接続さ
れた３つの独立した機構によつて３つの方向で移動せし
められる。
る３つの運動の自由度を有する装置の実施例が示されて
いる。基準プラツトフオーム１は３面体長方形の形状を
有しており、この３面体長方形の各３つの面は支持範囲
（ガイド手段18,28,58）を有している。第１の機構はア
クチユエータ10とガイド手段18,27,57′とを有してい
る。第２の機構はアクチユエータ20とガイド手段28,57,
17′とを有している。第３の機構はアクチユエータ50と
ガイド手段58,17,27′とを有している。従つて可動なプ
ラツトフオーム３は、基準プラツトフオーム１に接続さ
れた３つの独立した機構によつて３つの方向で移動せし
められる。
本発明の原理は、前記実施例に示されているように、滑
動ガイド手段に適しているが、この滑動ガイド手段の性
能は、滑動面の加工の正確さ、遊び、摩擦及び摩耗によ
つて制限されている。このような欠点は弾性的なガイド
部材を使用することによつて取り除かれる。第７図に
は、移動運動における弾性ガイド原理が示されている。
可動プラツトフオーム200は、互いに平行な２つの薄い
弾性ストリツプ110,120によつてベースとしての基準プ
ラツトフオーム100に取りつけられている。可動プラツ
トフオーム200は、弾性ストリツプがゆがむことによつ
て適当な動作さらされると、矢印方向で移動する。各弾
性ストリツプ毎に２つの旋回軸を規定することができ
る。つまり、弾性ストリツプ110,120のために符号A,B,
C,Dで示された軸が規定される。前記軸A,B,C,Dを中心と
した回転運動のために、可動プラツトフオーム200の運
動は正確な直線運動ではない。
動ガイド手段に適しているが、この滑動ガイド手段の性
能は、滑動面の加工の正確さ、遊び、摩擦及び摩耗によ
つて制限されている。このような欠点は弾性的なガイド
部材を使用することによつて取り除かれる。第７図に
は、移動運動における弾性ガイド原理が示されている。
可動プラツトフオーム200は、互いに平行な２つの薄い
弾性ストリツプ110,120によつてベースとしての基準プ
ラツトフオーム100に取りつけられている。可動プラツ
トフオーム200は、弾性ストリツプがゆがむことによつ
て適当な動作さらされると、矢印方向で移動する。各弾
性ストリツプ毎に２つの旋回軸を規定することができ
る。つまり、弾性ストリツプ110,120のために符号A,B,
C,Dで示された軸が規定される。前記軸A,B,C,Dを中心と
した回転運動のために、可動プラツトフオーム200の運
動は正確な直線運動ではない。
第８図は、回転のため生じる移動ミスが補償される弾性
ガイドによつて移動運動を行なうための装置が示されて
いる。この装置は２重平行四辺形の形を有している。可
動プラツトフオーム200は、２つの弾性ストリツプ110,1
20によつて中間プラツトフオーム300に取りつけられて
いる。この中間プラツトフオーム300は２つの弾性スト
リツプ130,140によつて前記２つの弾性ストリツプ110,1
20に対して平行に基準プラツトフオーム100に取り付け
られている。このような形式の装置は例えば、ピー・エ
イチ・シデンハム（P.H.Sydenham）による前記論文に記
載されている。
ガイドによつて移動運動を行なうための装置が示されて
いる。この装置は２重平行四辺形の形を有している。可
動プラツトフオーム200は、２つの弾性ストリツプ110,1
20によつて中間プラツトフオーム300に取りつけられて
いる。この中間プラツトフオーム300は２つの弾性スト
リツプ130,140によつて前記２つの弾性ストリツプ110,1
20に対して平行に基準プラツトフオーム100に取り付け
られている。このような形式の装置は例えば、ピー・エ
イチ・シデンハム（P.H.Sydenham）による前記論文に記
載されている。
第９図には、制御手段を有する本発明による装置の変化
実施例が示されている。ここでは、可動プラツトフオー
ム200、中間プラツトフオーム300、弾性ストリツプ110
〜114、基準プラツトフオーム100によつて形成された２
重平行四辺形構造が示されている。可動プラツトフオー
ム200の制御は、基準プラツトフオームに固定されたア
クチユエータ150と、このアクチユエータ150、基準プラ
ツトフオーム、可動プラツトフオームにそれぞれ弾性ス
トリツプ161,162,163を介して接続された剛性伝達レバ
ー160とによつて行なわれる。この、可動プラツトフオ
ームを制御するための装置は、剛性伝達レバー160によ
る縮小作用によつてアクチユエータ（例えばマイクロメ
ータスクリユー）のレベルの正確さの不足を補なう。弾
性ストリツプ161,162,163はそれぞれ長さは異なつてい
るが、中心は整列させなければならない。また、剛性伝
達レバー160によつて伝達された運動の直線性を保証す
るためには、次の条件を満たさなければならない。
実施例が示されている。ここでは、可動プラツトフオー
ム200、中間プラツトフオーム300、弾性ストリツプ110
〜114、基準プラツトフオーム100によつて形成された２
重平行四辺形構造が示されている。可動プラツトフオー
ム200の制御は、基準プラツトフオームに固定されたア
クチユエータ150と、このアクチユエータ150、基準プラ
ツトフオーム、可動プラツトフオームにそれぞれ弾性ス
トリツプ161,162,163を介して接続された剛性伝達レバ
ー160とによつて行なわれる。この、可動プラツトフオ
ームを制御するための装置は、剛性伝達レバー160によ
る縮小作用によつてアクチユエータ（例えばマイクロメ
ータスクリユー）のレベルの正確さの不足を補なう。弾
性ストリツプ161,162,163はそれぞれ長さは異なつてい
るが、中心は整列させなければならない。また、剛性伝
達レバー160によつて伝達された運動の直線性を保証す
るためには、次の条件を満たさなければならない。
この式中、l1,l2,l3はそれぞれ弾性ストリツプ161,162,
163の長さであつて、ｍは弾性ストリツプ163の中心点と
162の中心点との間の間隔、ｎは弾性ストリツプ161の中
心点と162の中心点との間の間隔である。第10図は、第
９図に示した装置のシフトされた状態を示した図であ
る。
163の長さであつて、ｍは弾性ストリツプ163の中心点と
162の中心点との間の間隔、ｎは弾性ストリツプ161の中
心点と162の中心点との間の間隔である。第10図は、第
９図に示した装置のシフトされた状態を示した図であ
る。
製造費用の観点から見ても、性能の観点から見ても有利
な解決策は、前記装置を一体構造に構成する点にある。
機構のすべての部分は、例えばアルミニウムプレートを
電気侵食することによつて同一プレート内でカツトして
形成される。
な解決策は、前記装置を一体構造に構成する点にある。
機構のすべての部分は、例えばアルミニウムプレートを
電気侵食することによつて同一プレート内でカツトして
形成される。
第11図には、１つの自由度を有する装置の実施例の断面
図が示されている。この装置では、異なる部材の所望の
運動方向以外の方向における剛性を増大させるために、
第９図に示したプレートと同じ２枚のプレートがブレー
スによつて接続されて互いに平行に配置されている。第
９図のＡ−Ａ′線に沿つた断面図によれば、上部プレー
トと下部プレートとが３つのブレース101,102,201によ
つて接続されている。２つのブレース101,102が２つの
基準プラツトフオーム100a,100bを剛性を接続してお
り、これに対してブレース201は可動プラツトフオーム2
00a,200bを一緒に剛性に接続する。第11図には、弾性ス
トリツプ161a,161bに接続された滑りナツト152に作用す
るマイクロメータスクリユー151より成るアクチユエー
タが図示されている。
図が示されている。この装置では、異なる部材の所望の
運動方向以外の方向における剛性を増大させるために、
第９図に示したプレートと同じ２枚のプレートがブレー
スによつて接続されて互いに平行に配置されている。第
９図のＡ−Ａ′線に沿つた断面図によれば、上部プレー
トと下部プレートとが３つのブレース101,102,201によ
つて接続されている。２つのブレース101,102が２つの
基準プラツトフオーム100a,100bを剛性を接続してお
り、これに対してブレース201は可動プラツトフオーム2
00a,200bを一緒に剛性に接続する。第11図には、弾性ス
トリツプ161a,161bに接続された滑りナツト152に作用す
るマイクロメータスクリユー151より成るアクチユエー
タが図示されている。
このような扁平な弾性構造体の２層構造は、例えば互い
に直交し合う２つの方向における２つの自由度を有する
移動装置に特に適している。第12a図及び第12b図には、
互いに直交し合う２つの方向における２つの移動運動を
得るための２つの扁平構造体の有利な実施例が示されて
いる。これら第12a図及び第12b図の２つの構造体は同一
のものであつて、X,Y方向の運動が得られるように互い
に上下に配置構成されている。各構造体においては、伝
達レバー160と、薄い弾性ストリツプ162,163と、中間プ
ラツトフオーム300と弾性ストリツプ110,120,130,140と
から成る機構が設けられている。X,Y方向の運動をそれ
ぞれ独立させるための手段は、第２の２重平行四辺形構
造体の形状を有している。この第２の２重平行四辺形構
造体は、第２の中間プラツトフオーム400と弾性ストリ
ツプ170,171,180,181より成つており、第１の２重平行
四辺形構造体に対して平行であつて、２つの機構を分離
している。可動プラツトフオーム200は、例えば光学部
材を取りつけるための中央孔を備えている。
に直交し合う２つの方向における２つの自由度を有する
移動装置に特に適している。第12a図及び第12b図には、
互いに直交し合う２つの方向における２つの移動運動を
得るための２つの扁平構造体の有利な実施例が示されて
いる。これら第12a図及び第12b図の２つの構造体は同一
のものであつて、X,Y方向の運動が得られるように互い
に上下に配置構成されている。各構造体においては、伝
達レバー160と、薄い弾性ストリツプ162,163と、中間プ
ラツトフオーム300と弾性ストリツプ110,120,130,140と
から成る機構が設けられている。X,Y方向の運動をそれ
ぞれ独立させるための手段は、第２の２重平行四辺形構
造体の形状を有している。この第２の２重平行四辺形構
造体は、第２の中間プラツトフオーム400と弾性ストリ
ツプ170,171,180,181より成つており、第１の２重平行
四辺形構造体に対して平行であつて、２つの機構を分離
している。可動プラツトフオーム200は、例えば光学部
材を取りつけるための中央孔を備えている。
第12b図には、前述のようにコンパクトな２層構造を形
成する４つの扁平構造体の基準プラツトフオームを互い
に接続するブレース500及び、同じ４つの扁平構造体の
可動プラツトフオームを互いに接続する中央ブレースの
配置が示されている。
成する４つの扁平構造体の基準プラツトフオームを互い
に接続するブレース500及び、同じ４つの扁平構造体の
可動プラツトフオームを互いに接続する中央ブレースの
配置が示されている。
本発明は図示の実施例のみに限定されるものではない。
発明の効果 以上のように本発明によれば構造が小さくコンパクトで
しかも高い精度を有する、光学部材に適した精密位置決
め装置が得られた。
しかも高い精度を有する、光学部材に適した精密位置決
め装置が得られた。
第１図は、２つの自由度と１つの滑りガイドとを有する
公知の精密位置決め装置の概略的な側面図、第２図は第
１図による装置の、２つの移動モジュールの直列接続形
式を示した概略図、第３図は２つの自由度を有する本発
明の原理による装置の並列接続形式を示した概略図、第
４図は、滑りガイド手段を使用した。第３図による装置
の、変化実施例を示した概略的な側面図、第５図は本発
明の原理に基づいた３つの自由度を有する装置の接続形
式を示しあ概略図、第６図は滑りガイド手段を使用した
３つの自由度を有するさらに別の実施例による装置の斜
視図、第７図は弾性ガイドを有する本発明による装置の
第１実施例の部分的な概略図、第８図は弾性ガイドを有
する装置の第２実施例の部分的な概略図、第９図は制御
手段を有する本発明による装置の平面図、第10図は第９
図による装置の変形後の状態を示した平面図、第11図は
第９図に示した装置を２重にした装置の第９図Ａ−Ａ′
線に沿つた断面図、第12a図及び第12b図はそれぞれ２つ
の自由度を有する精密位置決め装置のそれぞれ別の変化
実施例を示した平面図である。 １……基準プラツトフオーム、2,3……プラツトフオー
ム、10……アクチユエータ、12……ベアリングボール、
13……ばね、15,16……支持範囲、17……第２のガイド
手段、18……第１のガイド手段、19……中間プラツトフ
オーム、20……アクチユエータ、21……可動ヘツド、22
……ベアリングボール、23……ばね、25,26……支持範
囲、27,27′,28……第２のガイド手段、29,31……中間
プラツトフオーム、40……アクチユエータ、41,42,43…
…ガイド部材、50……アクチユエータ、57,57′,58……
ガイド手段、100……基準プラットフォーム（ベー
ス）、101,102……ブレース、110,120,130,140……弾性
ストリツプ、150……アクチユエータ、151……マイクロ
メータスクリユー、152……滑りナツト、160……剛性伝
達レバー、161,161a,161b,162,163,170,171,180,181…
…弾性ストリツプ、200,200a,200b……可動プラツトフ
オーム、201……ブレース、300,400……中間プラツトフ
オーム、500……ブレース
公知の精密位置決め装置の概略的な側面図、第２図は第
１図による装置の、２つの移動モジュールの直列接続形
式を示した概略図、第３図は２つの自由度を有する本発
明の原理による装置の並列接続形式を示した概略図、第
４図は、滑りガイド手段を使用した。第３図による装置
の、変化実施例を示した概略的な側面図、第５図は本発
明の原理に基づいた３つの自由度を有する装置の接続形
式を示しあ概略図、第６図は滑りガイド手段を使用した
３つの自由度を有するさらに別の実施例による装置の斜
視図、第７図は弾性ガイドを有する本発明による装置の
第１実施例の部分的な概略図、第８図は弾性ガイドを有
する装置の第２実施例の部分的な概略図、第９図は制御
手段を有する本発明による装置の平面図、第10図は第９
図による装置の変形後の状態を示した平面図、第11図は
第９図に示した装置を２重にした装置の第９図Ａ−Ａ′
線に沿つた断面図、第12a図及び第12b図はそれぞれ２つ
の自由度を有する精密位置決め装置のそれぞれ別の変化
実施例を示した平面図である。 １……基準プラツトフオーム、2,3……プラツトフオー
ム、10……アクチユエータ、12……ベアリングボール、
13……ばね、15,16……支持範囲、17……第２のガイド
手段、18……第１のガイド手段、19……中間プラツトフ
オーム、20……アクチユエータ、21……可動ヘツド、22
……ベアリングボール、23……ばね、25,26……支持範
囲、27,27′,28……第２のガイド手段、29,31……中間
プラツトフオーム、40……アクチユエータ、41,42,43…
…ガイド部材、50……アクチユエータ、57,57′,58……
ガイド手段、100……基準プラットフォーム（ベー
ス）、101,102……ブレース、110,120,130,140……弾性
ストリツプ、150……アクチユエータ、151……マイクロ
メータスクリユー、152……滑りナツト、160……剛性伝
達レバー、161,161a,161b,162,163,170,171,180,181…
…弾性ストリツプ、200,200a,200b……可動プラツトフ
オーム、201……ブレース、300,400……中間プラツトフ
オーム、500……ブレース
Claims (8)
- 【請求項１】可動プラットフォームをベースとしての基
準プロットフォームに関連して２つの方向で精密に位置
決めするための精密位置決め装置であって、各方向にそ
れぞれプレートとアクチュエータ（150）とを有してい
る形式のものにおいて、 イ）各プレートがそれぞれ、基準プラットフォーム（10
0）と、伝達レバー（160）と、第１の２重平行四辺形構
造体と、第２の２重平行四辺形構造体と、可動プラット
フォーム（200）とから構成されており、 各２重平行四辺形構造体がそれぞれ、第１の中間プラッ
トフォーム（300）若しくは第２の中間プラットフォー
ム（400）と、互いに平行なそれぞれ４つの第１の弾性
ストリップ（110,120,130,140）若しくは第２の弾性ス
トリップ（170,171,180,181）とから構成されており、 ロ）前記基準プラットフォーム（100）と可動プラット
フォーム（200）とが互いに堅固に固定されており、 ハ）前記伝達レバー（160）が、前記アクチュエータと
前記基準プラットフォームと前記第１の２重平行四辺形
構造体とに、互いに平行な弾性ストリップ（161,162,16
3）によって接続されていて、第２の２重平行四辺形構
造体にアクチュエータ（150）の並進運動を第１の方向
で所定の伝達比で伝達するようになっており、 ニ）第１の中間プラットフォームが、基準プラットフォ
ームの一方側と第２の２重平行四辺形構造体とに、互い
に平行な４つの第１の弾性ストリップによって接続され
ていて、第１の伝達レバーによって第１の方向で並進運
動を伝達するようになっており、 ホ）第２の中間プラットフォームが、前記第１の２重平
行四辺形構造体の一方側と可動プラットフォームの他方
側とに、互いに平行な４つの第２の弾性ストリップによ
って接続されていて、前記第１の弾性ストリップと第２
の弾性ストリップとが、それぞれ別の方向に向けられて
いて、可動プラットフォームが、第１の方向で移動運動
に影響を与えることなしに、前記第１の方向とは異なる
方向に移動せしめられるようになっている、 ことを特徴とする、精密位置決め装置。 - 【請求項２】アクチュエータによって可動プラットフォ
ームに伝達される並進運動の方向が互いに直交し合って
いる、特許請求の範囲第１項記載の精密位置決め装置。 - 【請求項３】３つの弾性ストリップの中心点が同一列に
整列されている、特許請求の範囲第１項記載の精密位置
決め装置。 - 【請求項４】前記伝達レバー（160）を、アクチュエー
タ（150）と基準プラットフォーム（100）と第１の２重
平行四辺形構造体とに接続する３つの弾性ストリップの
長さ（l1,l2,l3）が、次の式 によって規定され、この式中、ｍは長さl2の弾性ストリ
ップの中央と長さl3の弾性ストリップの中央との間の間
隔であって、ｎは、長さl2の弾性ストリップの中央と長
さl1の弾性ストリップの中央との間の間隔である、特許
請求の範囲第１項記載の精密位置決め装置。 - 【請求項５】互いに平行な弾性ストリップが一体的なプ
レートより形成されている、特許請求の範囲第１項記載
の精密位置決め装置。 - 【請求項６】前記一体的なプレートがアルミニウムより
成っていて、互いに平行な弾性ストリップが電気侵食に
よって形成されている、特許請求の範囲第５項記載の精
密位置決め装置。 - 【請求項７】精密位置決め装置が、ブレースによって仕
切られた２つの重ね合わされた層構造を有しており、こ
れら２つの層のそれぞれが２つのプレートより形成され
ている、特許請求の範囲第２項記載の精密位置決め装
置。 - 【請求項８】精密位置決め装置が、アクチュエータを制
御するための制御手段を有しており、該制御手段が２つ
の層の間に配置されている、特許請求の範囲第２項記載
の精密位置決め装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8512944A FR2586853B1 (fr) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | Dispositif de micropositionnement |
| FR8512944 | 1985-08-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255590A JPS6255590A (ja) | 1987-03-11 |
| JPH0760191B2 true JPH0760191B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=9322504
Family Applications (1)
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