JPH10190085A - 密封式精密微動装置 - Google Patents
密封式精密微動装置Info
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
と共に、簡単に正確な予圧力を付与出来るようにする。 【解決手段】 基台1に圧電素子2を設け、該圧電素子
にキャップ5を被せると共に、該キャップの下端部を該
基台に気密に接合せしめた密封式精密微動装置であっ
て;該キャップの下端部の内面5nが、該基台の側面1
Gに接合されている。
Description
装置に関するもので、光ファイバ用接合装置、磁気ヘッ
ド加工用ダイシング装置、半導体用露光装置などのXY
ステージに利用される。
ても損失が低い光ファイバが要求されるが、この様な光
ファイバを作るためには、光ファイバのコア同士を接合
する時にサブミクロン領域(1μm以下)の位置決め精
度が必要となる。
な精密位置決め装置が用いられている。即ち、有底筒体
内に圧電素子を収納し、その先端に出力軸を固着すると
ともに、該出力軸を前記筒体先端に被せたキャップから
摺動自在に突出させ、該キャップと出力軸のばね係止部
との間にコイルばねを介在せしめた精密位置決め装置。
(特開平4−165683号参照)
部材がキャップを貫通する構造となっているので、軸摺
動部の密封が完全でなく長期間の高湿環境では空気中の
水蒸気の侵入を遮断できない。そのため、圧電素子がシ
ョートすることがある。
及びガラス端子によって封止された圧電アクチュエータ
が用いられている。
スの外周に設けた鍔状取付部と、金属部材の外周に設け
た鍔状取付部から一定寸法だけ突出させて環状に設けた
突起部がつき合わされ、前記突起部が一定寸法だけつぶ
され溶接されている。しかし、この様な接合方法では金
属ケースと金属部材とに鍔が必要となるので、この鍔の
存在により大幅な小型化は困難となる。又、圧電素子が
伸縮すると、接合部にたわみ応力が働くので、該接合部
が破断し、シール漏れする恐れがある。
ップとの接合部の破断を防止すると共に、簡単に正確な
予圧力を付与出来るようにすることを目的とする。
素子を設け、該圧電素子にキャップを被せると共に、該
キャップの下端部を該基台に気密に接合せしめた密封式
精密微動装置であって;該キャップの下端部の内面が、
該基台の側面に接合されていることを特徴とする密封式
精密微動装置、である。
電素子にキャップを被せると共に、該キャップの下端部
を該基台に気密に接合せしめた密封式精密微動装置であ
って;該キャップの下端部の内面が、該基台の側面に接
合され、該圧電素子が、その両端を直接挟み込む予圧調
整ブロックにより予圧力を付与されていることを特徴と
する密封式精密微動装置、である。
金属部材で形成した基台に固定され、該基台には前記圧
電素子を覆うキャップが固定されている。このキャップ
の下端部の内面は、基台の側面に気密に接合されてい
る。この両面を接合する場合には、電気溶接、シーム溶
接、又は、レーザービーム溶接などの接合手段を用い、
基台の側面とキャップの下端部内周面とを溶接する。こ
の溶接の場合には、前記両面のいずれか一方の面にリン
グ部を形成し、該リング部を他方の面でつぶして溶接し
てもよい。
整ブロックを用いても良い。この予圧調整ブロックは、
板ばねタイプであり、ばね材であるリン青銅、ステンレ
ス、鋼材などにより方形状に形成され、頭部と底部及び
該両部を連結する胴部とを備えている。
向する一対の係止片から構成されている。胴部は圧電素
子の伸縮方向の長さより少し短く、例えば、0.1〜
0.3mm短く形成されている。
該ばねの頭部と底部とにより圧電素子の両端を直接挟み
圧縮力を与える。この予圧調整ブロックの形状、板厚、
板幅などは、ばね力などを考慮して適宜選択でき、例え
ば、頭部と底部とをそれぞれ対向する一対の係止片から
構成したり、頭部及び底部をそれぞれ一対の係止片に分
割することなく、一体にしてもよい。又、圧電素子の側
面に該ばねの胴部を密着させセンターリングしやすくす
るが、必ずしもこの様にする必要はなく両者を離しても
よい。
て適宜な位置に形成され、例えば、胴部や底部又は頭部
及び底部に形成される。このばね部の形状も必要に応じ
て適宜選択され、例えば、半円形、4分の3円形、く字
状等が採用される。又、胴部にばね穴を設けてばね部と
することもできる。
は、予圧調整ブロックの予圧力を変える、即ち、予圧調
整ブロックを必要なばね力を有する予圧調整ブロックに
交換すればよい。
説明する。精密微動装置Sは、基台1に固定された圧電
素子2と、該圧電素子2に被せられた予圧調整ブロック
3と、該基台1に固定され、かつ、前記圧電素子2を密
封するキャップ5と、から構成されている。
柱状体であり、該圧電素子2のプラスとマイナスのリー
ド線に半田付けされる電流導入端子(図示しない)が設
けられている。該基台1の上面にはキャップ5と、予圧
調整ブロック3を被った圧電素子2と、が固定されてい
る。また、その側面1Gには突起状のリング部1Rが設
けられている。
の素子を指称し、変位方向に直列に接続されている。こ
の圧電素子2の個数は、必要に応じて適宜選択される。
この圧電素子2として、例えば、プラスとマイナスの内
部電極が交互に積層し、圧電セラミック電極が一体焼成
され、圧電素子端面の外部電極で直列につないだ積層型
圧電素子が用いられ、予め高い直流電圧、例えば、3k
v/mmで分極処理されている。
トの球体7が設けられ、この球体7はキャップ5のばね
部5aに嵌着されている。このキャップ5は金属製で、
その下端部にはフランジ部5bが設けられている。この
キャップ5の肉厚や形状、材質等は必要に応じて適宜選
択される。
電素子2を基台1に固着した後、該圧電素子2の上面2
aに球体7を載せ、該球体7をキャップ5のばね部5a
に嵌着しながらキャップ5を圧電素子2に被せる。該基
台1を下部電極20に載置し、該キャップ5に切欠スリ
ーブ21と上部電極25とを順次挿入する。
させ下部電極20に向かって押し下げると、該下部電極
20の内側傾斜面25aは切欠スリーブ21の外側傾斜
面21aを押圧するため、該切欠スリーブ21は、内方
に移動し、突起状のキャップ5のリング部5aを押しつ
ぶす。
流を流すると、基台1のリング部1Rはキャップ5の下
端部の内面5nに溶接され、接合部Yが形成される。
スリーブ21を順次外した後、該キャップ5に円筒状の
カッタ26を挿入するとともに、該カッタ26を矢印方
向に回転させて、カッタの刃先26aでフランジ部5b
を切断する。その後、該カッタ26をキャップ5から外
すととともに、該基台1を下部電極20から外す。
であったので、圧電素子の伸縮によりキャップの接合部
に引っ張り応力がかかり、接合面で破断することがあっ
たが、本発明の密封式微動装置ではキャップ5の下端部
の内面5hと基台1の側面に設けられたリング部1Rを
溶接することにより、接合面(又は接合部)がキャップ
の伸縮方向と同じ方向となり、圧電素子2の伸縮により
キャップが伸縮しても引っ張り応力は接合面に垂直にか
からず、接合面に平行にかかるので破断しにくい。
Vを印加すると、該圧電素子2は、矢印A方向に伸長す
る。この時の伸び量は、例えば、40μmである。
して図示しない出力部材が矢印A方向に移動し、被移動
物を同方向に微動させる。この出力部材の移動に伴いキ
ャップ5は引っ張られ、接合部Yに力がかかるが、たわ
み応力は発生しない。圧電素子2の印荷電圧をゼロにす
ると、該圧電素子2はゆっくりともとの長さに戻る。
より大きな場合は、キャップ5に形成されているばね部
5aと圧電素子2に固着されている球体7とが離れる。
そのため、圧電素子2に引っ張り力が加わることはな
い。
る方向、例えば矢印A2方向からの力が加わると、該力
はキャップ5を変位させるが、ボールジョイントの球体
7とキャップのばね部5aとにより吸収されるので圧電
素子2に伝達されることはない。
り説明する。この実施例と第1実施例(図1〜図4)と
の相違点は、次の通りである。 (1)圧電素子に圧縮力を与えるための予圧調整ブロッ
ク3が圧電素子2に被せられていること。予圧調整ブロ
ック3は、板状のばね材で方形状に形成され、頭部3a
と底部3bと、該両部3a、3bを連結する胴部3c
と、を備えている。
子2の縦幅W2より大きく形成されているが、必ずしも
この様に形成する必要はなく、その長さW3と幅W2とを
等しく形成してもよい。
ね部3dが設けられているが、このばね部3dの形状や
大きさ、ばね定数等は板厚、板幅などを変更することに
より適宜変更される。例えば、ばね定数は圧電素子形状
が長さ5mm、幅7mm、の場合、20〜150kg/
mmになる様に調整され、圧電素子には、例えば、10
〜120kgfの圧縮力が加えられる。
2より少し小さく形成されている。この長さL3は、ば
ね力を考慮して適宜決定され、例えば、圧電素子の長さ
L2より、0.1mm程度短く形成される。
係止片3e、3fからなる。この係止片3e、3f間の
間隔tは必要に応じて適宜選択されるが、必ずしも間隔
tを設ける必要はない。この予圧調整ブロック3の肉厚
や横幅Mは必要に応じて適宜選択されるが、例えば、横
幅Mは圧電素子の横幅Nと同一に形成される。
ルジョイントの球体7が設けられ、この球体7はキャッ
プ5のばね部5aに嵌着されている。このキャップ5は
金属製で、その下端部の内面に溶着されている。
る場合は、予圧調整ブロック3の係止部3e、3fを大
きく開いて圧電素子2を挿入し、その上面2aを頭部3
aに圧接させるとともにその上面2bを係止片3e、3
fに圧接し、図9の状態にする。そうすると、圧電素子
2は予圧調整ブロック3のばね部3dのばね力により圧
縮力、即ち、予圧力を受ける。この圧電素子2を基台1
に固定する。
圧電素子2はゆっくりと元の長さに戻る。この時、圧電
素子2は予圧調整ブロック3により圧縮力、即ち予圧を
受けているので、出力部材に該圧縮力より小さな引っ張
り力が加わっても、圧電素子2がこの引っ張り力の影響
を受けることはない。
ーブを用いないこと。基台1は、円錐台状に形成され、
又、上部電極25は、その下端内側に傾斜面25bを備
えている。
極20に向かって押圧すると、上部電極25の傾斜面2
5bはキャップ5の鍔5bを介してリング部1Rの傾斜
面1Bを押しつぶす。
を流して溶接した後、該精密微動装置Sを固定台に載置
し、先端が鋭利な刃部となっている円筒状のカッタをキ
ャップ5に被せる。その後、該カッタを下方に動かして
キャップの鍔部5bを切り落とす。
より説明するが、第2実施例の図5〜図10と同一図面
符号は、その名称も機能も同一である。この実施例と第
2実施例との相違点は次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の胴部間の長さW4が圧電素
子2の縦幅W4と同じであり、該胴部3cが圧電素子2
の側面に密着していること。この様にすると、予圧調整
ブロック3のセンタリングがしやすく、設計位置に正確
にセットしやすい。
との間に形成された4分の3円形状体であり、その一部
が頭部3aの両端に突出していること。 (3)ボールジョイントの球体7がキャップ5の蓋部5
bに設けた受部5cに圧接され、又、該受部5cに出力
部材10が固定されていること。
より説明するが、この実施例と第2実施例(図5〜図1
0)との相違点は次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の胴部3C、3C間の長さW
4が圧電素子2の縦幅W4と等しいこと。
素子2の横幅Nより小さいこと。 (3)予圧調整ブロックが、その胴部3c全長にわたっ
て波形状のばね部3dとなっていること。
より説明するが、この実施例と第2実施例(図5〜図1
0)との相違点は次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の胴部3C、3C間の長さW
4が圧電素子2の縦幅W4と等しいこと。
弧状のばね部3dとなっていること。 (3)底部3cの対向する係止片3e、3fが上方に向
かって傾斜しばね部3dを構成していること。この傾斜
角度は必要に応じて適宜選択される。
より説明するが、この実施例と第2実施例(図5〜図1
0)との相違点は、次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の胴部3C、3C間の長さW
4が圧電素子の縦幅W4と等しいこと。
ばね状のばね部3dとなっており、又、底部3bの係止
部3e、3fも皿ばね状のばね部3dを形成しているこ
と。 (3)予圧調整ブロック3の頭部3aの横幅Mが、圧電
素子2の横幅Nより小さいこと。
より説明するが、この実施例と第2実施例との相違点は
次の通りである。 (1)予圧調整ブロックの胴部3cがく字状に形成さ
れ、ばね部3dをなしていること。このばね部3dの胴
部3C、3C間の最小長さはW6であるが、圧電素子2
が挿着された時には該圧電素子2の側面に沿って垂直状
に変形し、胴部3C、3C間の幅Wは広げられて圧電素
子2の縦幅W5と等しくなる。 (2)予圧調整ブロックの横幅Mは圧電素子2の横幅N
より小さいこと。
より説明するが、この実施例と第2実施例との相違点は
次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の頭部3aに左右対称な一対
の半円形状ばね部3dが形成されていること。
止片3e、3fにそれぞれ半円形状のばね部3dが形成
されていること。
C間の長さW4が圧電素子の縦幅W4と等しいこと。 (4)予圧調整ブロック3の横幅Mが圧電素子の横幅N
より小さいこと。
より説明するが、この実施例と第2実施例との相違点は
次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の胴部間の長さW4が圧電素
子2の縦幅W4と等しいこと。
ね穴3hが形成され、この胴部3cがばね部をなしてい
ること。このばね穴3hの形状や数は必要に応じて適宜
選択される。
7により説明するが、この実施例と第2実施例との相違
点は次の通りである。 (1)予圧調整ブロック3の頭部3aと底部3bがそれ
ぞれ間隔をおいて対向する係止片3e、3fから構成さ
れていること。 (2)胴部3cがく字状のばね部3dとなっているこ
と。
ね部3dを介して頭部3a及び底部3bの係止片3e、
3fに連結されていること。 (4)頭部3a及び底部3bの係止片3e、3fが、内
方に向かって傾斜していること。
9により説明するが、この実施例と第7実施例(図2
0、図21)との相違点は予圧調整ブロック3の底部3
bが閉じており、第7実施例の様に間隔をおいて対向す
る二つの係止片から構成されていないことである。この
予圧調整ブロック3に圧電素子2を挿着する場合には、
例えば、該ブロックに熱をかけて膨張させ、圧電素子を
挿入した後常温に戻すようにする。
のような顕著な効果を奏する。 (1)基台の側面にキャップの下端部の内面を接合した
ので、キャップが伸縮しても従来例のようなたわみ応力
は発生しない。従って、シール漏れが発生しないので、
完全な密封状態を維持することができる。
せ、該圧電素子の両端を直接挟むだけで簡単に該圧電素
子に予圧力を与えることができる。 (3)所望のばね定数を有する予圧調整ブロックを簡単
に製作することができるので、このブロックを用いる
と、圧電素子に設計通りの予圧力をかけることができ
る。
断面図である。
ある。
である。
面図である。
示す拡大正面図である。
示す拡大正面図である。
示す拡大正面図である。
示す拡大正面図である。
示す拡大正面図である。
示す拡大正面図である。
を示す拡大正面図である。
を示す拡大正面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 基台に圧電素子を設け、該圧電素子にキ
ャップを被せると共に、該キャップの下端部を該基台に
気密に接合せしめた密封式精密微動装置であって;該キ
ャップの下端部の内面が、該基台の側面に接合されてい
ることを特徴とする密封式精密微動装置。 - 【請求項2】 基台に圧電素子を設け、該圧電素子にキ
ャップを被せると共に、該キャップの下端部を該基台に
気密に接合せしめた密封式精密微動装置であって;該キ
ャップの下端部の内面が、該基台の側面に接合され、 該圧電素子が、その両端を直接挟み込む予圧調整ブロッ
クにより予圧力を付与されていることを特徴とする密封
式精密微動装置。 - 【請求項3】 基台が、円柱状に形成され、その側面に
リング部を備えていることを特徴とする請求項1又は2
記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項4】 基台が、円錐台状に形成され、その側面
にリング部を備えていることを特徴とする請求項1又は
2記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項5】 基台のリング部が、キャップの下端部内
面と溶接手段により接合されていることを特徴とする請
求項3又は4記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項6】 溶接手段が、電気溶接、シーム溶接、又
は、レーザービーム溶接のいずれかであることを特徴と
する請求項5記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項7】 予圧調整ブロックが、ばね部と、胴部
と、該胴部の両端に形成され、該圧電素子の両端面に係
止される頭部及び底部と、から構成されていることを特
徴とする請求項2記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項8】 ばね部が、頭部に設けられていることを
特徴とする請求項7記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項9】 ばね部が、胴部に設けられていることを
特徴とする請求項7記載の密封式精密微動装置。 - 【請求項10】 ばね部が、底部に設けられていること
を特徴とする請求項7記載の精密微動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34825396A JP3870304B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 密封式精密微動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34825396A JP3870304B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 密封式精密微動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10190085A true JPH10190085A (ja) | 1998-07-21 |
JP3870304B2 JP3870304B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=18395793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34825396A Expired - Fee Related JP3870304B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 密封式精密微動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3870304B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1432047A3 (de) * | 2002-12-19 | 2005-11-16 | Robert Bosch Gmbh | Aktor |
JP2012156365A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Honda Motor Co Ltd | 圧電アクチュエータユニット |
JP2015012085A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電アクチュエータ |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34825396A patent/JP3870304B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1432047A3 (de) * | 2002-12-19 | 2005-11-16 | Robert Bosch Gmbh | Aktor |
JP2012156365A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Honda Motor Co Ltd | 圧電アクチュエータユニット |
JP2015012085A (ja) * | 2013-06-27 | 2015-01-19 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電アクチュエータ |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3870304B2 (ja) | 2007-01-17 |
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