JPH09269388A - Piezoelectric unit and moving table using the unit - Google Patents
Piezoelectric unit and moving table using the unitInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電ユニット及
びそれを用いた移動テーブルに関するものであり、更に
述べると、サブミクロン単位の精密な移動精度を要する
超精密加工機や半導体製造等に用いられる微動操作可能
な移動機構として用いられ、移動テーブルで、として利
用されている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric unit and a moving table using the piezoelectric unit, and more specifically, it is used for an ultra-precision processing machine or semiconductor manufacturing which requires precise moving accuracy in submicron units. It is used as a moving mechanism that allows fine movements and is used as a moving table.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の移動テーブルは、特開平4−30
931号公報に示す様に、押し板に連結されたスライド
テーブルと、ボールねじ用ナットに螺着されたボールね
じ用のねじ軸と、該ねじ軸を駆動する駆動モータと、該
押し板とボールねじ用ナットとの間に装着された圧電素
子と、該ボールねじに平行に配設され、かつ、該テーブ
ルに固定されたリニアボールブッシュに挿入された案内
軸と、を備えている。そして、駆動モータによりボール
ねじを回転して粗動を行った後、圧電素子の駆動により
押し板を微動せしめてスライドテーブルの微動を行い位
置決めしている。2. Description of the Related Art A conventional moving table is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-30
As shown in Japanese Patent Publication No. 931, a slide table connected to a push plate, a screw shaft for a ball screw screwed to a nut for a ball screw, a drive motor for driving the screw shaft, the push plate and a ball. A piezoelectric element mounted between the screw nut and a guide shaft that is disposed in parallel with the ball screw and is inserted into a linear ball bush fixed to the table is provided. Then, after the ball screw is rotated by the drive motor to perform the coarse movement, the push plate is finely moved by the drive of the piezoelectric element to finely move the slide table for positioning.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来例の移動テーブル
には次の様な問題がある。 (1)スライドテーブルは、ボールねじ用ナットの移動
に伴い案内軸にガイドされながら粗動し、更に、圧電素
子の伸縮により微動する。この時、高精度を得るため
に、ボールねじ用ナットと案内軸と圧電素子の移動方向
が互いに平行になる様に組み込まれ、又、スライドテー
ブルをボールねじ用ナットとの組み付け誤差がないよう
に一定に組み立てられ、該ボールねじとボールねじ用ナ
ットの隙間も極めて小さく組み立てられ、又、押し板と
圧電素子はテーブルの移動方向に隙間なく組合わされ
る。ところが、この様に、スライドテーブル、圧電素
子、ボールねじ用ナットの三者を上下方向(Y軸方向)
及び移動方向(X軸方向)に組みつけ誤差無く組み立て
るのは、実際上困難であり、設計通りの組み立ては不可
能である。そのため、スライドテーブルの移動が円滑に
できず、高速移動は困難である。The conventional moving table has the following problems. (1) The slide table moves roughly while being guided by the guide shaft as the ball screw nut moves, and further moves slightly due to expansion and contraction of the piezoelectric element. At this time, in order to obtain high accuracy, the ball screw nut, the guide shaft, and the piezoelectric element are installed so that their moving directions are parallel to each other, and there is no error in assembling the slide table with the ball screw nut. The ball screw and the nut for the ball screw are assembled with a very small gap, and the push plate and the piezoelectric element are assembled together in the moving direction of the table without any gap. However, in this way, the slide table, the piezoelectric element, and the nut for the ball screw are placed in the vertical direction (Y-axis direction).
Also, it is practically difficult to assemble in the moving direction (X-axis direction) without assembling error, and it is impossible to assemble as designed. Therefore, the slide table cannot be moved smoothly, and high-speed movement is difficult.
【0004】(2)スライドテーブルの案内軸とボール
ナットが一定の平行度を保って、かつ、組み付け誤差が
ないように組み立てると、ボールねじの回転によりボー
ルナットの螺線運動による上下方向の力が直接圧電素子
にかかってしまい、圧電素子を破壊してしまうことがあ
る。そのため、テーブルの移動を円滑に行うことができ
ないことがある。(2) If the guide shaft of the slide table and the ball nut are assembled with a certain degree of parallelism and no assembly error, the ball screw rotates and the vertical force is generated by the spiral movement of the ball nut. May directly contact the piezoelectric element and destroy the piezoelectric element. Therefore, the table may not be moved smoothly.
【0005】(3)圧電素子にはコイルばねを用いて予
圧が与えられている。しかし、このコイルばねではばね
定数が小さいため、圧電素子の伸縮方向の変位がこのば
ねに吸収され、所謂高い剛性が得られない。そこで、こ
のコイルばねを大きくしてばね定数を大きくし、高い剛
性を得ることも考えられる。しかし、このようにする
と、大きなスペースが必要となり小さなスペースに収容
される圧電素子に用いるのには不適切であるとともに、
圧電素子の伸縮方向、即ち、X軸方向には適切なばね力
が得られるが、このX軸に直交する方向、即ち、Y軸方
向及びZ軸方向、の弾性変形が大きすぎるので適切でな
い。(3) The piezoelectric element is preloaded by using a coil spring. However, since this coil spring has a small spring constant, displacement in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element is absorbed by this spring, and so-called high rigidity cannot be obtained. Therefore, it is possible to increase the coil constant by increasing the coil spring to obtain high rigidity. However, this makes it unsuitable for use in piezoelectric elements that require a large space and is housed in a small space.
An appropriate spring force can be obtained in the expansion / contraction direction of the piezoelectric element, that is, the X-axis direction, but this is not appropriate because elastic deformation in the directions orthogonal to the X-axis, that is, the Y-axis direction and the Z-axis direction is too large.
【0006】この発明は、上記事情に鑑み、圧電素子の
伸縮方向であるX軸方向、該X軸方向と直交するY軸及
びZ軸方向、に適度なばね力を備えたばねを得るととも
に、圧電素子の破壊を防止することを目的とする。他の
目的は微動及び粗動機構を備えた移動テーブルの組み立
てを簡単にすることである。In view of the above circumstances, the present invention provides a spring having appropriate spring force in the X-axis direction, which is the expansion / contraction direction of the piezoelectric element, and in the Y-axis and Z-axis directions orthogonal to the X-axis direction, and at the same time, the piezoelectric element is provided. The purpose is to prevent the destruction of the device. Another object is to simplify the assembly of a moving table with fine and coarse movement mechanisms.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、圧電素子に
予圧力を与えるばねを有する圧電ユニットであって;該
ばねが、取付基部と支柱部とを備え、かつ、X軸方向の
剛性がY軸及びZ軸方向のそれより大きい門型ばねであ
ることを特徴とする圧電ユニット、である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a piezoelectric unit having a spring for applying a preload to a piezoelectric element, the spring including a mounting base and a support, and having a rigidity in the X-axis direction. A piezoelectric unit, which is a gate spring that is larger than those in the Y-axis and Z-axis directions.
【0008】この発明は、圧電素子と、該圧電素子に予
圧力を与えるばねと、を有する圧電ユニットであって;
該ばねが、取付基部と支柱部とを備え、かつ、X軸方向
の剛性がY軸及びZ軸方向のそれより大きい門型ばねで
あり、該門型ばねの支柱部間に圧電素子を配設し、該門
型ばねの支柱部先端に該圧電素子を押圧する押し板を圧
着したことを特徴とする圧電ユニット、である。The present invention is a piezoelectric unit having a piezoelectric element and a spring for applying a preload to the piezoelectric element;
The spring is a gate spring having a mounting base portion and a support portion and having a rigidity in the X-axis direction higher than that in the Y-axis and Z-axis directions, and a piezoelectric element is arranged between the support portions of the gate spring. The piezoelectric unit is characterized in that a pressing plate for pressing the piezoelectric element is pressure-bonded to the tip of the pillar portion of the gate spring.
【0009】この発明は、ステージが、圧電素子に予圧
力を与えるばねを備えた微動装置を介して粗動装置に連
結されている移動テーブルであって;該ばねが、取付基
部と支柱部とを備え、かつ、X軸方向の剛性がY軸及び
Z軸方向のそれより大きい門型ばねであり、該門型ばね
の支柱部間に圧電素子を配設し、該門型ばねの支柱部先
端に該圧電素子を押圧する押し板を圧着し、該粗動装置
が、門型ばねに固定されたボールねじ用ナットと、該ナ
ットに螺着されたボールねじと、を備えていることを特
徴とする圧電ユニットを用いた移動テーブル、である。The present invention is a moving table in which a stage is connected to a coarse movement device via a fine movement device provided with a spring for applying a preload to a piezoelectric element; the spring having a mounting base portion and a column portion. And a rigidity higher in the X-axis direction than that in the Y-axis and Z-axis directions, and a piezoelectric element is disposed between the pillar portions of the gate spring, and the pillar portion of the gate spring. A pressing plate for pressing the piezoelectric element is crimped to the tip, and the coarse movement device includes a ball screw nut fixed to a gate spring and a ball screw screwed to the nut. A moving table using a characteristic piezoelectric unit.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】ボールねじに螺着されたボールね
じ用ナットを微動装置を介してステージに連結する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ball screw nut screwed to a ball screw is connected to a stage via a fine movement device.
【0011】この微動装置は圧電ユニットであり、門型
ばねと、該ばねの内側に挿着される圧電素子と、該門型
ばねの自由端に固定され、かつ、圧電素子の受け部を備
えた押し板と、から構成されている。This fine movement device is a piezoelectric unit, and comprises a gate spring, a piezoelectric element inserted inside the spring, and a receiving portion for the piezoelectric element, which is fixed to the free end of the gate spring. And a push plate.
【0012】門型ばねは、要するに、小さなスペース、
即ち、圧電素子の大きさに対応する小スペースに取り付
けることができ、かつ、X軸方向、即ち、圧電素子の伸
縮方向の剛性が、Y軸及びZ軸方向、即ち、伸縮方向と
直交する方向、のそれより大きいものであれば良い。The gate spring is, in short, a small space,
That is, it can be mounted in a small space corresponding to the size of the piezoelectric element, and the rigidity in the X-axis direction, that is, the expansion / contraction direction of the piezoelectric element is in the Y-axis and Z-axis directions, that is, in the direction orthogonal to the expansion / contraction direction. Anything larger than that of.
【0013】このばねとして、例えば、次の様なものを
あげることができる。 (1)支柱部に、X軸方向に間隔をおいて上面下面方向
に互いに反対方向の方形状の切り込みを設け、S字状ば
ね部を形成した門型ばね。 (2)X軸方向に間隔をおいて上面下面方向に互いに反
対方向の傾斜スリットを設けスリット状ばね部を形成し
た門型ばね。Examples of this spring include the following. (1) A gate-shaped spring in which S-shaped spring portions are formed by forming rectangular notches in the upper and lower surfaces at intervals in the X-axis direction on the support columns. (2) A gate-type spring in which slit slits are formed by providing inclined slits in opposite directions in the upper surface and lower surface directions at intervals in the X-axis direction.
【0014】(3)支柱部に、X軸方向に間隔をおいて
上面下面方向に複数の立方状縦貫通口を設け、各縦貫通
口に直交する立方状横貫通口を内面外面方向に設け、立
方空間状ばね部を形成した門型ばね。 (4)支柱部に、X軸方向に間隔をおいて上面下面方向
に複数の円筒状縦貫通口を設け、各縦貫通口に直交する
円筒状横貫通口を内面外面方向に設け、円筒空間状ばね
部を形成した門型ばね。(3) A plurality of cubic vertical through-holes are provided in the upper surface and lower surface directions at intervals in the X-axis direction on the column portion, and cubic horizontal through-holes orthogonal to each vertical through-hole are provided in the inner and outer surface directions. , A gate-shaped spring having a cubic space-shaped spring portion. (4) A plurality of cylindrical vertical through holes are provided in the upper surface and the lower surface direction at intervals in the X-axis direction on the column portion, and cylindrical horizontal through holes orthogonal to each vertical through hole are provided in the inner surface and outer surface directions to form a cylindrical space. Gate-shaped spring with a spring-shaped part.
【0015】押し板には、円錐状の受け部が設けられて
おり、この受け部に圧電素子の半球状突部を挿入し、押
し板に設けた結合ねじを門型ねじの自由端に螺着させ、
その締付力を調整することにより圧電素子に適切な予圧
力を与える。The push plate is provided with a conical receiving portion. The hemispherical projection of the piezoelectric element is inserted into this receiving portion, and the coupling screw provided on the pushing plate is screwed onto the free end of the gate screw. To wear
An appropriate preload is applied to the piezoelectric element by adjusting the tightening force.
【0016】この押し板はステージのアームに固定され
ている。このステージの両側にはガイドが設けられ、こ
のガイドはボールねじと平行に配設されたガイド軸に沿
ってステージを案内する。The push plate is fixed to the arm of the stage. Guides are provided on both sides of the stage, and the guides guide the stage along a guide shaft arranged parallel to the ball screw.
【0017】[0017]
【実施例】この発明の第1実施例を図1〜図4により説
明する。移動テーブル1は図3、図4に示すように、ス
テージ5に連結する微動装置20と粗動装置10とを備
えている。この粗動装置10はモータ11に連結された
ボールねじ12と、該ボールねじに螺着されたボールね
じ用ナット13と、を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 3 and 4, the moving table 1 includes a fine movement device 20 and a coarse movement device 10 which are connected to the stage 5. The coarse moving device 10 includes a ball screw 12 connected to a motor 11 and a ball screw nut 13 screwed to the ball screw.
【0018】微動装置20は圧電ユニットであり、門型
ばね21と、該ばね21の支柱部23、23間に配設さ
れた圧電素子25と、該支柱部23、23の先端23
a、23aに螺着された押し板26と、を備えている。The fine movement device 20 is a piezoelectric unit, and includes a gate spring 21, a piezoelectric element 25 disposed between the support columns 23 and 23 of the spring 21, and a tip 23 of the support columns 23 and 23.
and a push plate 26 screwed to 23a.
【0019】門型ばね21は、例えば、ステンレス、燐
青銅、しんちゅう、などのばね材、で形成され、ボール
ねじ用ナット13に螺着される取付基部30と、該取付
基部30の両端部に平行に設けられた支柱部23、23
と、からなる。この取付基部30と支柱部23とは一体
成形されているが、必ずしもこのようにする必要はな
く、両部23、30を別々に形成し、ボルトなどの連結
手段を介して連結して一体にしてもよい。The gate spring 21 is made of, for example, a spring material such as stainless steel, phosphor bronze, or brass, and has a mounting base 30 screwed to the ball screw nut 13, and both ends of the mounting base 30. Pillars 23, 23 provided in parallel with
And consisting of Although the mounting base portion 30 and the column portion 23 are integrally molded, it is not always necessary to do so, and both portions 23 and 30 may be formed separately and connected by a connecting means such as a bolt to be integrated. May be.
【0020】門型ばね21の取付基部30は、結合用タ
ップ27と、リード線28を挿入するための孔29と、
センタピン31を挿入するためのセンタ溝32と、を備
えている。The mounting base 30 of the gate spring 21 has a coupling tap 27, a hole 29 for inserting the lead wire 28,
And a center groove 32 into which the center pin 31 is inserted.
【0021】門型ばね21の支柱部23、23は左右対
称に形成され、そのX軸方向に間隔L1をあけて該支柱
部23の上面下面側に二つの切欠部16、17が設けら
れている。この切欠部16、17は互いに反対方向に開
口する断面U字状溝であり、切欠部16は下面23d側
を向いており、又、切欠部17は上面23e側を向いて
おり、全体としてS字状に折曲げられたばねを形成して
いる。The pillars 23, 23 of the gate spring 21 are formed symmetrically, and two notches 16, 17 are provided on the lower surface of the upper surface of the pillar 23 at a distance L1 in the X-axis direction. There is. The notches 16 and 17 are U-shaped grooves that open in mutually opposite directions, the notches 16 face the lower surface 23d side, and the notches 17 face the upper surface 23e side. A spring bent into a letter is formed.
【0022】この切欠部16の数や形状は必要に応じて
適宜選択できるが、複数の切欠部の場合には偶数個を形
成し、その形状は互いに同一形状に形成する。又、間隔
L1も必要に応じて適宜選択される。The number and shape of the notches 16 can be appropriately selected according to need, but in the case of a plurality of notches, an even number is formed and the shapes thereof are the same. Also, the distance L1 is appropriately selected as required.
【0023】なお、門型ばね21は、X軸方向では比較
的高い剛性を持ち、X軸方向と直交するY軸及びZ軸方
向では、比較的弱い剛性である様にばね力を調整され
る。The gate spring 21 has a relatively high rigidity in the X-axis direction, and its spring force is adjusted so that it has a relatively weak rigidity in the Y-axis and Z-axis directions orthogonal to the X-axis direction. .
【0024】圧電素子25の後端には、位置決め用の孔
32に嵌着されるセンタピン31が形成され、その先端
には押し板26の受け部34に圧入される半球状突部2
4が設けられている。なお、この圧電素子25は密封ケ
ースに入れ密封してもよい。A center pin 31 fitted in a positioning hole 32 is formed at the rear end of the piezoelectric element 25, and the hemispherical projection 2 is press-fitted into a receiving portion 34 of the push plate 26 at the tip thereof.
4 are provided. The piezoelectric element 25 may be sealed in a hermetically sealed case.
【0025】押し板26は、結合ねじ36により支柱部
23の先端23aに螺着されているが、このねじ36の
締め付け力の調整により圧電素子25に適切な予圧力を
与えることができる。The push plate 26 is screwed to the tip 23a of the column portion 23 by a coupling screw 36, but an appropriate preload can be applied to the piezoelectric element 25 by adjusting the tightening force of the screw 36.
【0026】押し板26はアーム39を介してステージ
5に連結されている。このステージ5の両側には、ガイ
ド部41が設けられ、このガイド部41はボールねじ1
2と平行なガイド軸42に装着されている。The push plate 26 is connected to the stage 5 via an arm 39. Guide portions 41 are provided on both sides of the stage 5, and the guide portions 41 are used for the ball screw 1
It is mounted on a guide shaft 42 which is parallel to 2.
【0027】次にこの実施例の作動につき説明する。モ
ータ11を駆動すると、ボールねじ12が回転し、ボー
ルねじ用ナット13は矢印A13方向に移動し、ステー
ジ5を同方向に粗動させる。Next, the operation of this embodiment will be described. When the motor 11 is driven, the ball screw 12 rotates, the ball screw nut 13 moves in the direction of arrow A13, and the stage 5 roughly moves in the same direction.
【0028】この時、門型ばね21の支柱部23はX軸
方向に比較的大きいばね定数をもち、Y軸及びZ軸方向
に比較的小さいばね定数を持つので、ステージ5とボー
ルねじナット13との間に組み付けられた圧電素子2
5、押し板26、門型ばね21が製品誤差、軸ズレなど
があり、Y軸方向やZ軸方向の力が発生しても該支柱部
23の比較的小さいY軸及びZ軸方向のばね定数のばね
力によりその力は吸収することができる。又、該支柱部
23は比較的大きなX軸方向のばね定数のばね力を有す
るので、ステージ5負荷反力に耐えることができる。At this time, since the column portion 23 of the gate spring 21 has a relatively large spring constant in the X-axis direction and a relatively small spring constant in the Y-axis and Z-axis directions, the stage 5 and the ball screw nut 13 are provided. Piezoelectric element 2 assembled between
5, the push plate 26 and the gate spring 21 have a product error, an axial deviation, etc., and even if a force in the Y-axis direction or the Z-axis direction is generated, the spring of the column portion 23 in the Y-axis and Z-axis directions is relatively small. The force can be absorbed by a constant spring force. Further, since the column portion 23 has a relatively large spring force having a spring constant in the X-axis direction, it is possible to withstand the load reaction force of the stage 5.
【0029】ステージ5が目標位置近傍に到達したら、
モータ11の駆動を停止し、ボールねじの回転を中止さ
せて粗動を止める。When the stage 5 reaches the vicinity of the target position,
The driving of the motor 11 is stopped, the rotation of the ball screw is stopped, and the coarse movement is stopped.
【0030】次に、リード線28を介して圧電素子25
に電圧を印加し、圧電素子25を伸ばすと、該圧電素子
25は押し板26を矢印A13方向に押圧する。そうす
ると、この押し板26は、該ばね21の弾性力及びガイ
ド軸42とガイド部41間の摩擦力に打ち勝ってステー
ジ5をサブミクロン単位で微動をさせる。Next, the piezoelectric element 25 is connected through the lead wire 28.
When a voltage is applied to the piezoelectric element 25 to extend it, the piezoelectric element 25 presses the push plate 26 in the direction of arrow A13. Then, the pushing plate 26 overcomes the elastic force of the spring 21 and the frictional force between the guide shaft 42 and the guide portion 41 to finely move the stage 5 in submicron units.
【0031】この時、圧電素子25に予圧を与えていた
門型ばね21の支柱部23は、圧電素子25に引っ張ら
れてX軸方向に伸びるとともに、圧電素子25にY軸方
向やZ軸方向の力が加わると、その力を吸収し圧電素子
25のY軸方向やZ軸方向への変位を防止する。At this time, the column portion 23 of the gate spring 21 that has preloaded the piezoelectric element 25 is pulled by the piezoelectric element 25 and extends in the X-axis direction, and the piezoelectric element 25 is also subjected to the Y-axis direction and the Z-axis direction. Is applied, the force is absorbed and displacement of the piezoelectric element 25 in the Y-axis direction and the Z-axis direction is prevented.
【0032】又、圧電素子25の力は半球状突部24と
円錐状の受け部34とを介して押し板26に伝達され
る。そのため、圧電素子25は容易に回動できるので、
変則的な力に対応して回動し、その力を逃がすことがで
きる。The force of the piezoelectric element 25 is transmitted to the push plate 26 via the hemispherical projection 24 and the conical receiving portion 34. Therefore, since the piezoelectric element 25 can be easily rotated,
It can rotate in response to an irregular force and release that force.
【0033】この発明の第2実施例を図5、図6により
説明する。この実施例と第1実施例との相違点は門型ば
ねの支柱部23のばね部SPがスリット空間状ばね部で
あることであるが、その詳細は次の通りである。左右対
称な二本の支柱部23、23の内面23n外面23mの
中央部にX軸方向に間隔L2をあけて4つのスリット部
52、53、54、55、が設けられている。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the spring portion SP of the pillar-shaped spring support portion 23 is a slit space spring portion, the details of which are as follows. Four slit portions 52, 53, 54, 55 are provided at the center of the inner surface 23n and the outer surface 23m of the two bilaterally-supported pillar portions 23, 23 at intervals L2 in the X-axis direction.
【0034】スリット52、54とスリット53、55
はそれぞれ互い反対方向に開口する断面U字状溝であ
り、スリット52、54は外面23n向き、又、スリッ
ト53、55は内側面23m向きである。このスリット
52〜55の数や形状は必要に応じて適宜選択できる
が、複数のスリット部の場合には偶数個形成し、その形
状は互いに同一形状にする。又、間隔L2も必要に応じ
て適宜選択される。なお、57は押し板を螺着するため
の結合用タップ、58は圧電素子の後端収容部である。Slits 52 and 54 and slits 53 and 55
Are U-shaped grooves that open in mutually opposite directions, the slits 52 and 54 face the outer surface 23n, and the slits 53 and 55 face the inner surface 23m. The number and shape of the slits 52 to 55 can be appropriately selected as necessary, but in the case of a plurality of slits, an even number of slits are formed and the shapes thereof are the same. Also, the distance L2 is appropriately selected as required. Reference numeral 57 is a coupling tap for screwing the push plate, and 58 is a rear end accommodating portion of the piezoelectric element.
【0035】この発明の第3実施例を図7、図8により
説明する。この実施例と第2実施例との相違点は、支柱
部23の両端側にそれぞれスリット52〜55からな2
つのるスリット空間状ばね部SP1、SP2を形成したこ
とである。この様にすると、前記実施例より大きなY軸
方向のばね定数が得られる。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between this embodiment and the second embodiment is that slits 52 to 55 are provided on both ends of the column 23.
That is, the vine slit space-shaped spring portions SP1 and SP2 are formed. By doing so, a larger spring constant in the Y-axis direction can be obtained than in the above embodiment.
【0036】この発明の第4実施例を図9、図10によ
り説明する。この実施例と第1実施例との相違点はばね
部が傾斜スリット状ばね部であり、上面23e下面23
d方向に傾斜したスリット62、63、64、65が4
つ形成されていることである。 このスリット62〜6
5の深さ、傾斜角度、幅等は必要に応じて適宜選択され
る。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the spring portion is an inclined slit-shaped spring portion, and the upper surface 23e and the lower surface 23 are
There are four slits 62, 63, 64, 65 inclined in the d direction.
Is formed. These slits 62-6
Depth, inclination angle, width, etc. of 5 are appropriately selected as necessary.
【0037】この発明の第5実施例を図11、図12に
より説明する。この実施例と第1実施例との相違点は、
ばね部SPが立方空間状ばね部であり、支柱部23の内
面23n外面23m方向の横貫通口と、該横間通口に直
交する上面23e下面23d方向方向の縦貫通口とを形
成した立方空間状部72、73、74、75、を有する
ことである。この立方空間状部72〜75の数や大きさ
等は必要に応じて適宜選択される。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between this embodiment and the first embodiment is that
The spring portion SP is a cubic space-like spring portion, and is a cubic shape in which a horizontal through hole in the inner surface 23n and the outer surface 23m direction of the pillar portion 23 and a vertical through hole in the upper surface 23e lower surface 23d direction orthogonal to the horizontal through hole are formed. It is to have the space-like portions 72, 73, 74, and 75. The number, size, etc. of the cubic space portions 72 to 75 are appropriately selected as needed.
【0038】この発明の第6実施例を図13、図14に
より説明する。この実施例と第5実施例との相違点は、
ばね部SPが円筒空間状ばね部であり、支柱部23の内
面23n外面23m方向に円筒状横貫通口を形成し、各
横間通口に直交する円筒状縦貫通口を上面23e下面2
3d方向に形成した円筒空間状部82、83、85、を
有していることである。この円筒空間状部82〜85の
数や大きさ等は必要に応じて適宜選択される。A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between this embodiment and the fifth embodiment is that
The spring portion SP is a cylindrical space spring portion, forms a cylindrical horizontal through hole in the inner surface 23n outer surface 23m direction of the column portion 23, and has a cylindrical vertical through hole orthogonal to each horizontal through hole as the upper surface 23e lower surface 2
That is, it has cylindrical space portions 82, 83, 85 formed in the 3d direction. The number, size, and the like of the cylindrical space portions 82 to 85 are appropriately selected as needed.
【0039】[0039]
【発明の効果】この発明は以上の様に構成したので、Y
軸方向やZ軸方向の外力を吸収することができる。その
ため、圧電素子の破損が防止され、又、取付誤差が吸収
されて組立作業が容易となり、更に、ガイド軸とボール
ねじの平行度誤差もY軸方向やZ軸方向のばね力で吸収
され、ステージが円滑に移動できる。又、圧電素子の先
端に半球状突部を設け、変位受け部材の受け部を円錐状
に形成したので、圧電素子は容易に回動し、その力を逃
がすことができる。そのため、圧電素子に無理な力が加
わらないので、破損事故を防止することができる。Since the present invention is constructed as described above, Y
It is possible to absorb an external force in the axial direction or the Z-axis direction. Therefore, the piezoelectric element is prevented from being damaged, and the mounting error is absorbed to facilitate the assembling work. Further, the parallelism error between the guide shaft and the ball screw is also absorbed by the spring force in the Y-axis direction and the Z-axis direction. The stage can move smoothly. Moreover, since the hemispherical projection is provided at the tip of the piezoelectric element and the receiving portion of the displacement receiving member is formed in a conical shape, the piezoelectric element can easily rotate and the force can be released. Therefore, an unreasonable force is not applied to the piezoelectric element, so that a damage accident can be prevented.
【図1】この発明の第1実施例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の第1実施例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the first embodiment of the present invention.
【図3】使用状態を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a use state.
【図4】図3の側面図である。FIG. 4 is a side view of FIG. 3;
【図5】この発明の第2実施例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.
【図6】この発明の第3実施例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a third embodiment of the present invention.
【図7】この発明の第3実施例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a third embodiment of the present invention.
【図8】この発明の第3実施例を示す正面図である。FIG. 8 is a front view showing a third embodiment of the present invention.
【図9】この発明の第4実施例を示す正面図である。FIG. 9 is a front view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図10】この発明の第4実施例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図11】この発明の第5実施例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a fifth embodiment of the present invention.
【図12】この発明の第5実施例を示す正面図である。FIG. 12 is a front view showing a fifth embodiment of the present invention.
【図13】この発明の第6実施例を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a sixth embodiment of the present invention.
【図14】この発明の第6実施例を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing a sixth embodiment of the present invention.
1 移動テーブル 5 ステージ 10 粗動装置 12 ボールねじ 13 ボールねじ用ナット 20 微動装置 21 門型ばね 23 支柱部 24 半球状突部 25 圧電素子 26 押し板 30 取付基部 34 受部 41 ガイド部 42 ガイド軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Moving table 5 Stage 10 Coarse movement device 12 Ball screw 13 Ball screw nut 20 Fine movement device 21 Gate spring 23 Strut part 24 Hemispherical protrusion 25 Piezoelectric element 26 Push plate 30 Mounting base 34 Receiving part 41 Guide part 42 Guide shaft
Claims (9)
圧電ユニットであって;該ばねが、取付基部と支柱部と
を備え、かつ、X軸方向の剛性がY軸及びZ軸方向のそ
れより大きい門型ばねであることを特徴とする圧電ユニ
ット。1. A piezoelectric unit having a spring for applying a pre-load to a piezoelectric element; the spring comprising a mounting base and a support, and having rigidity in the X-axis direction in the Y-axis and Z-axis directions. A piezoelectric unit, which is a larger gate spring.
るばねと、を有する圧電ユニットであって;該ばねが、
取付基部と支柱部とを備え、かつ、X軸方向の剛性がY
軸及びZ軸方向のそれより大きい門型ばねであり、 該門型ばねの支柱部間に圧電素子を配設し、該門型ばね
の支柱部先端に該圧電素子を押圧する押し板を圧着した
ことを特徴とする圧電ユニット。2. A piezoelectric unit having a piezoelectric element and a spring for applying a preload to the piezoelectric element, the spring comprising:
It has a mounting base and a support, and has a rigidity of Y in the X-axis direction.
A gate-shaped spring that is larger in the axial and Z-axis directions, in which a piezoelectric element is arranged between the pillars of the gate-shaped spring, and a pressing plate for pressing the piezoelectric element is crimped to the tip of the pillar-shaped spring. A piezoelectric unit characterized in that
を備えていることを特徴とする請求項1、又は、2記載
の圧電ユニット。3. The piezoelectric unit according to claim 1, wherein the gate-shaped spring is provided with an S-shaped spring portion on its column portion.
ね部を備えていることを特徴とする請求項1、又は、2
記載の圧電ユニット。4. The gate-shaped spring is provided with a slit-shaped spring portion on the column portion thereof.
The described piezoelectric unit.
ね部を備えていることを特徴とする請求項1、又は、2
記載の圧電ユニット。5. The gate-type spring is provided with a cubic space spring portion on its column portion.
The described piezoelectric unit.
ね部を備えていることを特徴とする請求項1、又は、2
記載の圧電ユニット。6. The portal spring according to claim 1 or 2, wherein each of the columns has a cylindrical space spring portion.
The described piezoelectric unit.
し、押し板が、該半球状突部を保持する円錐状の受け部
を有していることを特徴とする請求項2記載の圧電ユニ
ット。7. The piezoelectric element has a hemispherical projection at its tip, and the pressing plate has a conical receiving portion for holding the hemispherical projection. The described piezoelectric unit.
着されていることを特徴とする請求項2記載の圧電ユニ
ット。8. The piezoelectric unit according to claim 2, wherein the push plate is screwed to the tip of the column of the gate spring.
ばねを備えた微動装置を介して粗動装置に連結されてい
る移動テーブルであって;該ばねが、取付基部と支柱部
とを備え、かつ、X軸方向の剛性がY軸及びZ軸方向の
それより大きい門型ばねであり、 該門型ばねの支柱部間に圧電素子を配設し、該門型ばね
の支柱部先端に該圧電素子を押圧する押し板を圧着し、 該粗動装置が、門型ばねに固定されたボールねじ用ナッ
トと、該ナットに螺着されたボールねじと、を備えてい
ることを特徴とする圧電ユニットを用いた移動テーブ
ル。9. A moving table, wherein the stage is connected to the coarse movement device via a fine movement device provided with a spring for applying a pre-load to the piezoelectric element; the spring having a mounting base and a support portion. And a rigidity higher in the X-axis direction than that in the Y-axis and Z-axis directions, and a piezoelectric element is arranged between the pillars of the gate-shaped spring, and at the tip of the pillar-shaped spring. A pressing plate for pressing the piezoelectric element is crimped, and the coarse movement device is provided with a ball screw nut fixed to a gate spring and a ball screw screwed to the nut. A moving table using a piezoelectric unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10392196A JPH09269388A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Piezoelectric unit and moving table using the unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10392196A JPH09269388A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Piezoelectric unit and moving table using the unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09269388A true JPH09269388A (en) | 1997-10-14 |
Family
ID=14366897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10392196A Pending JPH09269388A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Piezoelectric unit and moving table using the unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09269388A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017524941A (en) * | 2014-04-23 | 2017-08-31 | 中国科学院物理研究所 | Precision drive device |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP10392196A patent/JPH09269388A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017524941A (en) * | 2014-04-23 | 2017-08-31 | 中国科学院物理研究所 | Precision drive device |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
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