JPH0880069A - 駆動装置 - Google Patents
駆動装置Info
- Publication number
- JPH0880069A JPH0880069A JP6212331A JP21233194A JPH0880069A JP H0880069 A JPH0880069 A JP H0880069A JP 6212331 A JP6212331 A JP 6212331A JP 21233194 A JP21233194 A JP 21233194A JP H0880069 A JPH0880069 A JP H0880069A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- driving
- drive
- driven
- voltage
- piezoelectric
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- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】複数の駆動用圧電体４と、駆動用圧電体４によ
って周期的に駆動される駆動端部７と、駆動端部７によ
って接触駆動される被駆動体３と、駆動端部７と駆動用
圧電体４との間に配置された被駆動体３の駆動方向にず
り変形特性を持つ圧電体２０と、ずり変形型圧電体２０
に生じる電圧を検出する手段と、検出した電圧が適正な
値になるように駆動用圧電体３に与える電圧バランスを
調整する手段２００とで構成される。 【効果】原子オーダの観察を必要とする顕微鏡や、極微
細加工装置に利用することで、使い勝手や加工精度を向
上することができる。
って周期的に駆動される駆動端部７と、駆動端部７によ
って接触駆動される被駆動体３と、駆動端部７と駆動用
圧電体４との間に配置された被駆動体３の駆動方向にず
り変形特性を持つ圧電体２０と、ずり変形型圧電体２０
に生じる電圧を検出する手段と、検出した電圧が適正な
値になるように駆動用圧電体３に与える電圧バランスを
調整する手段２００とで構成される。 【効果】原子オーダの観察を必要とする顕微鏡や、極微
細加工装置に利用することで、使い勝手や加工精度を向
上することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査プローブ顕微鏡や電
子顕微鏡，微細加工装置などの試料或いはプローブの駆
動を高速超高精度に行うための駆動装置に関する。
子顕微鏡，微細加工装置などの試料或いはプローブの駆
動を高速超高精度に行うための駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特願平5−87108号公報にある従来の接触
駆動型の圧電駆動機構の一例を図２に示す。従来の方法
は、駆動端部７と被駆動体３との間に間隙を有すること
で被駆動体３の高速粗動から低速の高精度移動まで一つ
の機構で行うことができるようになっている。
駆動型の圧電駆動機構の一例を図２に示す。従来の方法
は、駆動端部７と被駆動体３との間に間隙を有すること
で被駆動体３の高速粗動から低速の高精度移動まで一つ
の機構で行うことができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来方法で
は、駆動方向に対して前後に配置した圧電体の電圧−伸
び特性が異なると、特に低速移動では被駆動体を滑らか
に移動することが困難である。従来は前後の圧電体に与
える電圧バランスを抵抗分割などで調整していたが、厳
密には被駆動体と駆動端部との接触位置によってもこの
バランスは異なり、また経時的な変化もある。
は、駆動方向に対して前後に配置した圧電体の電圧−伸
び特性が異なると、特に低速移動では被駆動体を滑らか
に移動することが困難である。従来は前後の圧電体に与
える電圧バランスを抵抗分割などで調整していたが、厳
密には被駆動体と駆動端部との接触位置によってもこの
バランスは異なり、また経時的な変化もある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、複数の駆動用圧電体と、該駆動用圧電
体によって周期的に駆動される駆動端部と、前記駆動端
部によって接触駆動される被駆動体とで構成され、前記
駆動用圧電体の全てに電圧が印加されていない状態で前
記駆動端部と前記被駆動体との間に間隙を有する駆動装
置に於いて、前記駆動端部と前記駆動用圧電体との間に
配置された前記被駆動体の駆動方向にずり変形特性を持
つ圧電体と、前記ずり変形型圧電体に生じる電圧を検出
する手段と、検出した前記電圧が適正な値になるように
上記駆動用圧電体に与える電圧バランスを調整する手段
とを有することを特徴とする。
に、本発明では、複数の駆動用圧電体と、該駆動用圧電
体によって周期的に駆動される駆動端部と、前記駆動端
部によって接触駆動される被駆動体とで構成され、前記
駆動用圧電体の全てに電圧が印加されていない状態で前
記駆動端部と前記被駆動体との間に間隙を有する駆動装
置に於いて、前記駆動端部と前記駆動用圧電体との間に
配置された前記被駆動体の駆動方向にずり変形特性を持
つ圧電体と、前記ずり変形型圧電体に生じる電圧を検出
する手段と、検出した前記電圧が適正な値になるように
上記駆動用圧電体に与える電圧バランスを調整する手段
とを有することを特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明の作用を図３を用いて説明する。駆動端
部７と被駆動体３との間に間隙を持つ駆動装置には、一
般に図３（ａ）のような電圧波形を駆動用圧電体１０及
び１１に印加する。駆動中の駆動端部７の動きは図３
（ｂ）に示すように、クランプ動作，駆動動作，復帰動
作の三つに分けることができる。
部７と被駆動体３との間に間隙を持つ駆動装置には、一
般に図３（ａ）のような電圧波形を駆動用圧電体１０及
び１１に印加する。駆動中の駆動端部７の動きは図３
（ｂ）に示すように、クランプ動作，駆動動作，復帰動
作の三つに分けることができる。
【０００６】このうちクランプ動作では駆動端部７は被
駆動体３に押し付けられるのみで、駆動方向に対しては
駆動力を発生しないはずである。しかし、現実には駆動
用圧電体１０と１１とは電圧−伸び特性が全く同一では
ないため、図３（ｃ）に示すように、圧電体１０による
駆動力Ｆ1 と圧電体１１による駆動力Ｆ2 との合力Ｆ0
は駆動端部７と被駆動体３との接触面の法線方向だけで
はなく、駆動方向への力Ｆh を生じる。
駆動体３に押し付けられるのみで、駆動方向に対しては
駆動力を発生しないはずである。しかし、現実には駆動
用圧電体１０と１１とは電圧−伸び特性が全く同一では
ないため、図３（ｃ）に示すように、圧電体１０による
駆動力Ｆ1 と圧電体１１による駆動力Ｆ2 との合力Ｆ0
は駆動端部７と被駆動体３との接触面の法線方向だけで
はなく、駆動方向への力Ｆh を生じる。
【０００７】この結果、駆動端部７に取り付けられたず
り変形型圧電体２０には−Ｆh の反作用の力が働き、ず
り変形型圧電体の圧電効果により電圧Ｖp を発生する。
クランプ動作時にＶp が０Ｖになるように駆動用圧電体
１０及び１１に印加する電圧のバランスを調整すると、
不要な駆動力を排除することができる。この結果、被駆
動体はより理想的な状態で駆動することができる。
り変形型圧電体２０には−Ｆh の反作用の力が働き、ず
り変形型圧電体の圧電効果により電圧Ｖp を発生する。
クランプ動作時にＶp が０Ｖになるように駆動用圧電体
１０及び１１に印加する電圧のバランスを調整すると、
不要な駆動力を排除することができる。この結果、被駆
動体はより理想的な状態で駆動することができる。
【０００８】ずり変形型圧電体に対して逆に電圧を印加
すると、被駆動体３を駆動することもできる。従って、
被駆動体３の位置を測定する手段を有していると、位置
測定手段によって得た位置をもとに被駆動体３を制御す
ることもできる。一般に駆動用圧電体には最大伸び量が
数μｍのものを用いるが、駆動精度は最大伸び量に駆動
電源の精度を掛けたものになる。通常の電源の精度はせ
いぜい１／１０００程度であるので、駆動用圧電体のみ
による駆動精度は数ｎｍになる。これに対し、ずり変形
型圧電体の最大変位量は数十ｎｍである。従ってこの圧
電体の駆動精度は数十ｐｍになり、駆動用圧電体のみで
は達成できない超高精度を実現することも可能である。
すると、被駆動体３を駆動することもできる。従って、
被駆動体３の位置を測定する手段を有していると、位置
測定手段によって得た位置をもとに被駆動体３を制御す
ることもできる。一般に駆動用圧電体には最大伸び量が
数μｍのものを用いるが、駆動精度は最大伸び量に駆動
電源の精度を掛けたものになる。通常の電源の精度はせ
いぜい１／１０００程度であるので、駆動用圧電体のみ
による駆動精度は数ｎｍになる。これに対し、ずり変形
型圧電体の最大変位量は数十ｎｍである。従ってこの圧
電体の駆動精度は数十ｐｍになり、駆動用圧電体のみで
は達成できない超高精度を実現することも可能である。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。駆動端部７と駆動用圧電体結合機構４との間に固
定されたずり変形型圧電体２０で検知された余分な駆動
力は電圧入力・出力切替機構２０２を介して駆動電圧バ
ランス調整機構２００へ取り込まれ、クランプ動作時に
は余剰駆動力が０になるように駆動用圧電体１０〜１３
の電圧バランスを調整する。目標位置に対して極めて高
精度な駆動が要求されるときは、電圧入力・出力切替機
構２０２を電圧出力に切り替え、微動電圧発生機構２０
１の出力をずり変形型圧電体２０へ印加することで、超
高精度駆動を実現している。
ある。駆動端部７と駆動用圧電体結合機構４との間に固
定されたずり変形型圧電体２０で検知された余分な駆動
力は電圧入力・出力切替機構２０２を介して駆動電圧バ
ランス調整機構２００へ取り込まれ、クランプ動作時に
は余剰駆動力が０になるように駆動用圧電体１０〜１３
の電圧バランスを調整する。目標位置に対して極めて高
精度な駆動が要求されるときは、電圧入力・出力切替機
構２０２を電圧出力に切り替え、微動電圧発生機構２０
１の出力をずり変形型圧電体２０へ印加することで、超
高精度駆動を実現している。
【００１０】
【発明の効果】従来法に対して最小限の機構追加をする
だけで、より理想に近い滑らかな駆動ができるようにな
り、しかも２〜３桁高精度の微動も可能になる。
だけで、より理想に近い滑らかな駆動ができるようにな
り、しかも２〜３桁高精度の微動も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】従来の駆動機構を示すブロック図。
【図３】本発明の作用を示す説明図。
１…ベース、２…ステージ、３…被駆動体、４…駆動用
圧電体結合機構、５…駆動用圧電体ベース、６…平行板
ばね機構、７…駆動端部、８…リニアガイド、１０〜１
３…駆動用圧電体、２０…ずり変形型圧電体、１００…
駆動制御装置、１０１…位置検出機構、１０２…駆動電
圧発生機構、２００…駆動電圧バランス調整機構、２０
１…微動電圧発生機構、２０２…電圧入力・出力切替機
構。
圧電体結合機構、５…駆動用圧電体ベース、６…平行板
ばね機構、７…駆動端部、８…リニアガイド、１０〜１
３…駆動用圧電体、２０…ずり変形型圧電体、１００…
駆動制御装置、１０１…位置検出機構、１０２…駆動電
圧発生機構、２００…駆動電圧バランス調整機構、２０
１…微動電圧発生機構、２０２…電圧入力・出力切替機
構。
Claims (2)
- 【請求項１】複数の駆動用圧電体と、前記駆動用圧電体
によって周期的に駆動される駆動端部と、前記駆動端部
によって接触駆動される被駆動体とで構成され、前記駆
動用圧電体の全てに電圧が印加されていない状態で前記
駆動端部と前記被駆動体との間に間隙を有する駆動装置
に於いて、前記駆動端部と前記駆動用圧電体との間に配
置された前記被駆動体の駆動方向にずり変形特性を持つ
圧電体と、前記ずり変形型圧電体に生じる電圧を検出す
る手段と、検出した電圧が適正な値になるように前記駆
動用圧電体に与える電圧バランスを調整する手段とを有
することを特徴とする駆動装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記被駆動体の位置を
測定する手段と、前記位置測定手段によって測定された
位置を基に前記ずり変形型圧電体に電圧を与えることで
前記被駆動体の位置を正確に目標位置へ移動且つ或いは
静止する手段とを有する駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6212331A JPH0880069A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6212331A JPH0880069A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0880069A true JPH0880069A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16620774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6212331A Pending JPH0880069A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0880069A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000028652A1 (en) * | 1998-11-05 | 2000-05-18 | Japan Science And Technology Corporation | Ultrasonic motor |
| JP2008503995A (ja) * | 2004-06-24 | 2008-02-07 | ミニスイス・ソシエテ・アノニム | 駆動装置 |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP6212331A patent/JPH0880069A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000028652A1 (en) * | 1998-11-05 | 2000-05-18 | Japan Science And Technology Corporation | Ultrasonic motor |
| JP2008503995A (ja) * | 2004-06-24 | 2008-02-07 | ミニスイス・ソシエテ・アノニム | 駆動装置 |
| JP2008220171A (ja) * | 2004-06-24 | 2008-09-18 | Miniswys Sa | 駆動装置 |
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