JPS61210904A - 回転微動機構 - Google Patents

回転微動機構

Info

Publication number
JPS61210904A
JPS61210904A JP60051661A JP5166185A JPS61210904A JP S61210904 A JPS61210904 A JP S61210904A JP 60051661 A JP60051661 A JP 60051661A JP 5166185 A JP5166185 A JP 5166185A JP S61210904 A JPS61210904 A JP S61210904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
members
base
moving
rotating
fine movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60051661A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0412838B2 (ja
Inventor
Kazuyoshi Sugihara
和佳 杉原
Toru Tojo
東条 徹
Susumu Saito
晋 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tokyo Optical Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Optical Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60051661A priority Critical patent/JPS61210904A/ja
Publication of JPS61210904A publication Critical patent/JPS61210904A/ja
Publication of JPH0412838B2 publication Critical patent/JPH0412838B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、物体の回転を高精度に行わせる回転微動機構
の改良に関する。
(発明の技術的背景とその問題点) 近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料に微細パター
ンを形成するものとして、電子ビーム描画装置、縮小投
影型転写装置及びX線転写装置等が開発されているが、
この種の装置ではサブミクロン単位の精度を保持するた
めに微小に駆動する駆動機構が必要となる。また、上記
装置に限らず測定機器で精密な測定を行う分野等におい
ても、高精度を有する微動駆動機構が必要である。
微動駆動機構としては、−軸方向に移動させるものや回
転運動を行わせるもの等があるが、回転運動を行わせる
従来の回転微動機構にあっては次のような問題がある。
即ち、ストロークが長いものは微動駆動が困難で、逆に
微動駆動が可能なものはストロークを長くできない。そ
こで本発明者等は、上記のような問題を解決するものと
して最近、第5図(a)〜(C)に示す如き回転微動機
構を考案した(特開昭58−139687号)。
この方式では回転ストロークを大きく取れ、原理的には
1回転以上の駆動が可能であり、且つ微小ステップ0.
005 [μTrL]程度の微動移動が可能である。
以下、この回転微動機構について説明する。第5図(a
)は平面図で、第5図(b)は同図(a)の矢視A−A
断面図、第5図(C)は同図(a)の矢視B−B断面図
を示している。図中1は回転板であり、この回転板1は
半円板状の第1及び第2の移動部材2,3を弾性ヒンジ
4で接続して構成されている。なお、実際には円板の中
心軸を対称とする該円板の外周部2箇所をそれぞれ一部
切欠すると共に、該切欠部から中心軸に向かってそれぞ
れ切込みを設けることによって、上記移動部材2.3及
び弾性ヒンジ4からなる回転板1が形成される。そして
、回転板1は基台5上に移動自在に載置されると共に、
その中心である弾性ヒンジ4の下面に設けたピン6によ
って回転中心が規定されている。
回転板1の前記切欠部には、第1及び第2の駆動部材7
,8がそれぞれ設けられている。これらの駆動部材7.
8はそれぞれ印加電圧に応じて伸縮する圧電素子からな
るもので、その伸縮方向(図中に示す矢印方向)の両端
に前記第1及び第2の移動部材2,3がそれぞれ取着固
定されている。なお、この固定は接着、ねじ止め或いは
圧入等のいずれであってもよい。また、第1の駆動部材
7にはスイッチ9aを介して可変電圧電源10aが接続
され、第2の駆動部材8にはスイッチ9bを介して可変
電圧電源10bが接続されるものとなっている。
一方、前記第1の移動部材2の上方には、前記駆動部材
7.8と同様な圧電素子からなる第1及び第2の固定部
材11.12がそれぞれ設けられている。これらの固定
部材11.12の伸縮方向は回転板1の主面と直交する
方向に定められており、固定部材11.12の伸縮方向
の一端はそれぞれ固定端に固定されている。ざらに、第
1の固定部材11にはスイッチ13aを介して電源14
aが接続され、第2の固定部材12にはスイッチ13b
を介して電源14bが接続されている。
そして、固定部材11.12は電圧を印加されることに
より、その他端(自由端)で前記回転板1を基台5上に
押し付けて固定するものとなっている。
このように構成された回転微動機構では、まず前記第2
の固定部材12を伸長させて第2の移動部材3を基台5
上に押し付けて固定する。この状態で第1の駆動部材7
を伸長させると共に、第2の駆動部材8を縮長させる。
これにより、第1の移動部材2は第6図(a)に示す如
く、弾性ヒンジ4の歪みにより同ヒンジ4を中心として
矢印P方向に微小回転する。次に、前記第1の固定部材
11を伸長させて第1の移動部材2を基台5上に固定し
、その後筒2の固定部材12を縮長させとて第2の移動
部材3の固定を解除する。この状態で第1の駆動部材7
を縮長させると共に第2の駆動部材8を伸長させると、
第2の移動部材3が第6図(b)に示す如く、弾性ヒン
ジ4を中心として矢印P方向に微小回転する。以上の操
作を繰返すことによって、第1及び第2の移動部材2.
3からなる回転板1は、弾性ヒンジ4の歪みによりピン
6を中心として矢印P方向に回転せしめられることにな
る。
かくして回転板1を微動駆動し得ると共にこの繰返し操
作によって回転ストロークを長くすることができる。さ
らに、駆動部材7.8に印加する電圧を調整することに
よって、回転板1の粗動及び超微動を容易に行うことが
できる。
ところで、この種の機構では、前記移動部材2.3が基
台5と面接触しているために、例えば固定部材12を伸
長させて移動部材3を基台5に押し付けて固定し、駆動
部材7を伸長させたとき、移動部材2と基台5との間に
摩擦抵抗が働く。この摩擦抵抗は、回転微動駆動に対し
て次の■〜■のような障害をもたらす。
■ 摩擦抵抗が反力として働き、十分な負荷トルクが得
られない。
■ 回転板が回転移動すると、回転板と基台との接触状
態が逐次変化するため、位置によって摩擦抵抗が変化し
、回転ムラを生じる。
■ H擦抵抗が増加するような条件(例えば真空中)に
おいて回転する場合に、所望の回転性能(回転速度、負
荷トルク等)が得られなくなる。
(発明の目的〕 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、移動部材と基台との摩擦抵抗を軽減す
ることができ、回転性能及び微動精度の向上をはかり得
、且つ負荷トルクの増大をはかり得る回転微動機構を提
供することにある。
(発明の概要) 本発明の骨子は、移動部材と基台との面接触を避けるた
めに、コロガリ軸受や非接触軸受等のスラスト軸受を用
いることにある。
即ち本発明は、基台上に移動自在に載置された第1及び
第2の移動部材と、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子
からなりその伸縮方向両端に上記第1及び第2の移動部
材が取着された駆動部材と、前記第1及び第2の移動部
材を前記基台上に交互に固定すると共にこれらの移動部
材の少なくとも一方を常に固定する固定部材と、前記第
1及び第2の移動部材の回転中心を決定する手段とを具
備し、前記駆動部材の伸縮作用及び前記固定部材の固定
作用により前記第1及び第2の移動部材を単一の軸心を
中心として回転せしめる回転微動機構において、前記第
1及び第2の移動部材を該部材と前記基台との間に設け
たスラスト軸受により支持するようにしたものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、移動部材がコロガリ軸受や非接触軸受
等のスラスト軸受により支持されているので、移動部材
の回転に際しての該部材と基台との間の摩擦抵抗を著し
く小さくすることができる。
このため、負荷トルクが増大し、回転性能が向上する。
また、移動部材と基台との接触状態が一定であるので、
位置によって摩擦抵抗が変化する等の問題もなく、微動
精度の向上をはかり得る。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図(a)〜(C)は本発明の一実施例に係わる回転
微動機構の概略構成を説明するためのもので、第1図(
a)は平面図、第1図(b)(C)はそれぞれ同図(a
>の矢視A−A断面図である。
なお、前記第5図と同一部分には同一符号を付して、そ
の詳しい説明は省略する。
この実施例は前記第5図に示すものと基本的な構成は同
様であり、第5図に示すものと異なる点は、移動部材と
基台との間にコロガリ軸受を設けたことにある。即ち、
第1及び第2の移動部材2.3から回転板1が形成され
、移動部材2,3間には第1及び第2の駆動部材7,8
が接続されている。また、固定端には、第1及び第2の
固定部材11.12が設けられている。ざらに、スイッ
チ9.13及び電源10.14等が先と同様に接続され
ている。
一方、基台5の上面には前記ピン6の位置を中心とした
円周方向に沿って案内溝16が設けられている。そして
、この溝16内にリテーナ17によって保持された球状
の転動体15が複数個はめ込まれている。ここで、転動
体15はその上端が基台5の表面より僅かに突出し、移
動部材2,3の下面と接触するものとなっている。また
、上記案内溝16は前記固定部材11.12の直下に位
置するものとなっている。
このような構成であれば、従来機構と同様に駆動部材7
.8及び固定部材11.12の作用により回転微動がで
きるのは勿論のこと、次のような効果が得られる。即ち
、転動体15.リテーナ17及び案内溝16からなるコ
ロガリ軸受(スラスト軸受)により、移動部材2,3等
の荷重を支えているので、移動部材2.3の基台5に対
する摩擦抵抗を著しく低減することができる。このため
、移動部材2,3からなる回転板1の回転性能及び微動
精度の向上をはかり得、且つ負荷トルクの増大をはかり
得る。また、コロガリ軸受は基台上の任意の位置に任意
の構成で配置できるので、移動部材2.3の固定時の固
定位置を回転板1の回転中心から遠ざけることができ、
これにより負荷トルクのより一層の増大をはかり得る。
また本実施例では、固定部材11.12による移動部材
2.3の固定位置が案内溝16上であるため、回転板1
′の回転中心に対する曲げ等の不必要且つ有害な応力発
生を未然に防止することができる。このため、回転中心
を規定する弾性ヒンジ4や軸に対して無理な力が加わら
ず、耐久性を損うことなく、また回転部を変形させ微動
の精度を低下させることもない。
なお、上記の説明ではコロガリ軸受を基台5の上面に設
けているが、この軸受を第1図(C)に示す如く移動部
材2.3の下面側に設けるようにしてもよい。この場合
も、上記と同様の効果が得られるのは、勿論のことであ
る。
第2図(a)(b)は他の実施例を説明するためのもの
で、第゛2図(a)は平面図、第2図(b)は同図(a
)の矢視A−A断面図である。
この実施例は、先に説明した実施例に更にラジアル軸受
を付加するようにしたものである。即ち、基台5の表面
には、円周上に案内溝16が設けられており、この溝1
6に先と同様にリテーナ17で保持された転動体15が
配置されている。また、基台5には、軸体19が突設さ
れており、この軸体19にラジアル軸受が設けられてい
る。ここで、前記第1及び第2の移動部材2.3は回転
部材20を介して接続されており、各移動部材2,3と
回転部材20との間には複数の弾性ヒンジ4が設けられ
ている。そして、この回転部材20の中芯部には上記軸
体19が挿通される貫通孔が設けられており、この孔内
で軸体19と回転部材20との間に球状の転動体18が
配置されている。即ち、回転部材20が軸体19及び転
動体18等からなるラジアル軸受によって支持されてい
る。
このような構成であれば、先の第1の実施例と同様の効
果が得られるのは勿論のこと、次のような効果が得られ
る。即ち、ラジアル軸受を設けたことにより、スラスト
方向は勿論ラジアル方向の摩擦抵抗も小さくすることが
でき、これにより回転性能及び負荷トルクのより一層の
向上゛をはかり得る。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記スラスト軸受を構成する転動体は球
体に限るものではなく、第3図に示す如く転動体として
ローラ21を用いるようにしてもよい。さらに、スラス
ト軸受を構成するために、基台側或いは移動部材側の一
方でなく、第4図に示す如くこれらの両方に案内溝を設
けるようにしてもよい。この場合、スラスト軸受がラジ
アル方向の移動も規定することになるので、回転中心を
決定する手段が不要となる。また、スラスト軸受はコロ
ガリ軸受に限るものではなく、空気軸受や磁気軸受等の
非接触軸受であってもよい。
ま献固定部材として静電チャック、真空チャック或いは
電磁チャック等を用いることも可能である。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)は本発明の一実施例に係わる回転
微動機構の概略構成を説明するためのもので第1図(a
)は平面図、第1図(b)(C)はそれぞれ同図(a)
の矢視A−A断面図、第2図(a)(b)は他の実施例
を説明するためのもので第2図(a)は平面図、第2図
(b)は同図(a)の矢視A−A断面図、第3図及び第
4図はそれぞれ変形例を説明するための断面図、第5図
(a)〜(C)及び第6図(a)(b)はそれぞれ従来
機構を説明するための図でおる。 1・・・回転板、2.3・・・移動部材、4・・・弾性
ヒンジ、5・・・基台、6・・・ビン、70.8・・・
駆動部材、9.13・・・スイッチ、10.14・・・
電源、11゜12・・・固定部材、15,18.21・
・・転動体、16・・・案内溝、17・・・リテーナ、
19・・・軸体、20・・・回転部材。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 (a) (C) 第2図 (a) 第3図 第4図 第5図    116図 (a)      (a)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基台上に移動自在に載置された第1及び第2の移
    動部材と、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子からなり
    その伸縮方向両端に上記第1及び第2の移動部材が取着
    された駆動部材と、前記第1及び第2の移動部材を前記
    基台上に交互に固定すると共にこれらの移動部材の少な
    くとも一方を常に固定する固定部材と、前記第1及び第
    2の移動部材の回転中心を決定する手段と、前記第1及
    び第2の移動部材と前記基台との間に設けられ上記各移
    動部材を支持するスラスト軸受とを具備し、前記駆動部
    材の伸縮作用及び前記固定部材の固定作用により前記第
    1及び第2の移動部材を単一の軸心を中心として回転せ
    しめることを特徴とする回転微動機構。
  2. (2)前記移動部材を支持するスラスト軸受は、コロガ
    リ軸受からなるものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の回転微動機構。
  3. (3)前記移動部材を支持するスラスト軸受は、非接触
    軸受からなるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の回転微動機構。
  4. (4)前記回転中心を決定する手段として前記第1及び
    第2の移動部材を弾性ヒンジで接続した回転部材を用い
    、この回転部材を前記基台との間に設けたラジアル軸受
    によつて支持したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の回転微動機構。
JP60051661A 1985-03-15 1985-03-15 回転微動機構 Granted JPS61210904A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60051661A JPS61210904A (ja) 1985-03-15 1985-03-15 回転微動機構

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60051661A JPS61210904A (ja) 1985-03-15 1985-03-15 回転微動機構

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61210904A true JPS61210904A (ja) 1986-09-19
JPH0412838B2 JPH0412838B2 (ja) 1992-03-05

Family

ID=12893056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60051661A Granted JPS61210904A (ja) 1985-03-15 1985-03-15 回転微動機構

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61210904A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057225A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Chuo Seiki Kk 圧電アクチュエータ
CN106297900A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 苏州大学 一种z轴微旋转平台
WO2021152897A1 (ja) * 2020-01-30 2021-08-05 株式会社村田製作所 リニア振動モータ、それを用いた電子機器、振動子および振動子の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057225A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Chuo Seiki Kk 圧電アクチュエータ
CN106297900A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 苏州大学 一种z轴微旋转平台
WO2021152897A1 (ja) * 2020-01-30 2021-08-05 株式会社村田製作所 リニア振動モータ、それを用いた電子機器、振動子および振動子の製造方法
CN114829023A (zh) * 2020-01-30 2022-07-29 株式会社村田制作所 直线振动电机、使用该直线振动电机的电子设备、振子和振子的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0412838B2 (ja) 1992-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2601834B2 (ja) テーブル装置
US20160373029A1 (en) Piezo ceramic planar motor and driving method thereof
EP0160707B1 (en) Piezoelectric stepping rotator
EP0143549A1 (en) Precise rotation mechanism for slightly rotating an object
Wang et al. A novel stick-slip piezoelectric rotary actuator designed by employing a centrosymmetric flexure hinge mechanism
JP3844114B2 (ja) 無限軌道並進回転ステージ
JPS58139681A (ja) 回転微動機構
JPS61210904A (ja) 回転微動機構
US6302585B1 (en) Two Axis stage with arcuate surface bearings
JP3179369B2 (ja) 微小領域走査装置
JPH0527034Y2 (ja)
JP2000009867A (ja) ステージ移動装置
JPS58190080A (ja) 回転微動機構
JPH0543439Y2 (ja)
JPS60130124A (ja) 回転微動機構
JP2587116Y2 (ja) 気体ジャーナル軸受
JP2570672B2 (ja) 微小回転装置
JPH0725673Y2 (ja) 曲げ試験機
JP3581433B2 (ja) 角度変位機構
JPS6279645A (ja) 回転微動ステ−ジ
JPS60145613A (ja) 回転微動機構
JPH02142365A (ja) バイモルフモータ
TWI300733B (ja)
JP3104890B2 (ja) トンネル電子顕微鏡探針の粗動位置決めアクチュエータ
JPH06307439A (ja) 電動モータ用転がり軸受装置