JPS63130957A - 精密微動台 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は精密微動台、特にＸＹ２次元に微動する位置決
め精度１μｍ以下の精密微動台に関する。

〔技術環境〕

近年の牛導体部品、光通信用部品などは年々微細化高精
度化する傾向にあり、これに伴ってその製造装置では１
μｍ以下の位置決め精度が要求され、主要な構成要素で
ある精密微動台にはバ、クラ、シ、やスティックスリッ
プのない滑らかな動きが必要となってきている。

〔従来の技術〕

従来のＸＹ微動台では直線案内としてあシ溝に代表され
るすベシ案内やボールベアリング、ニードルベアリング
を使用したころがり案内と、すべりやころがシの送シね
じを組み合わせた構成が一般的であシ、すベシやころが
りに特有のパックラッシュやスティックスリップが発生
するため１μｍ以下の位置決め精度を得ることは容易で
はなかった。そとで移動ストロークが小さい場合に限っ
てパワクラ、シュやスティックスリップが本質的にない
弾性変形案内が使われる例が多くなって来ている。

第３図は機械設計第２７巻第１号３３頁図３に示されて
いる直線案内に平行板ばねを用いた精密微動台の一例で
ある。図において可動部１はベース２上に固定された２
段平行板ばね案内３によシベース２の上面と平行なＸＹ
方向に案内されている。一方駆動系である直動アクチュ
エータ１０と回転支点１３を持つてこを２段に組み合わ
せた変位縮小機構１４は２軸分とも２段平行板ばね案内
３の周囲に配置されておシベース２に固定されている。

このため変位縮小機構１４の作用点ｓ１５と可動部側面
１６は相対的に運動できる必要があシ、両者の間にニー
ドルローラ１７を並べばね１８によりプリロードを与え
てがたを取シ除いている。

この精密微動台の可動ｓｌをＸ軸方向に微動させる場合
、Ｘ軸用の直動アクチュエータ１０によシ与えられた変
位は変位縮小機構１４により縮小され作用点部１５から
ニードルローラ１７を介して可動部側面１６に伝えられ
可動部１がＸ軸方向に微動する。この場合紙面に垂直な
方向にＸ軸と同様に配置されているＹ軸側の作用点部１
５と可動部側面１６はＸ軸の変位量だけニードルローラ
１７が転動して相対的に移動している。Ｙ軸方向に微動
させる場合もＸ軸の場合と全く同様である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の精密微動台は変位縮小機構として回転支
点を持ってと機構を使用しておシ、また作用点部の変位
はニードルローラを介して可動部に伝えられている。し
たがって精密微動台の位置決め８度はてと機構の回転支
点および作用点部。

ニードルローラ、可動部側面の加工精度９部品精度に大
きく左右される欠点があり１μｍ以下の位置決め精度を
得るのは容易でｒｊなかった。

また１部品点数が多く構造も複雑でかつ高い組立て精度
が要求されるため、その製作にあたっては多大な費用と
高度な組立技術が必要であるという欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の精密微動台はベースと、このベース面に平行に
運動する平行板ばね案内を積み重ねてＸ可動部の周囲に
配置した２本やてこ部材と、この２本のてこ部材の支点
部の固定基準となるベース上に形成した支柱と、２本の
てこ部材の作用点部と可動部との間に各々配置した２個
の連結部材と。

てこ部材の支点部と支柱との間及びてこ部材の作用点部
と連結部材との間及び連結部材との可動部との間合計６
ケ所を結合する切シ欠きによる弾性変形ヒンジと、２本
のてこ部材の力点部を個別に変位させる直動アクチ為エ
ータとを含んで構成される。

〔実施例〕

次に１本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図に示中精密微動台の平面図である。

可動部１はベース２上に固定された２段平行板ばね案内
３によシベース２の上面と平行なＸＹ方向に案内されて
いる。可動部ｌの周囲にはその運動方向のそれぞれと平
行に２本のてこ部材）、４が配置されており、ベース２
からは２本のてこ部材４の支点部５の固定基準となる支
柱６が形成されている。２本のてこ部材４の作用点部７
と可動部１との間には各々角柱状の連結部材８が配置さ
れている。そして支点ｓ５と支柱６との間及び作用点部
７と連結部材８との間及び連結部材８と可動部１との間
の合計６ケ所は円弧切欠きによる弾性変形ヒンジ９で結
合されている。以上の構成要素はねじ締結部分のすべり
によるスティックスリップやヒステリシスの発生を防ぐ
ためすべて一体成形物としている。加工上の障害により
一体物とできない場合でも分割数が少ない方がなめらか
な動作が得られ高い位置決め精度が得られることは言う
まヤもない。一方駆動系である、各軸用直動アクチ、エ
ータ１０は２本のてこ部材４の力点部１１を個別に変位
させるもので支持台１２によシベース２に固定されてい
る。

次にこの精密微動台の可動部１をＸ方向に微動させる場
合について説明する。Ｘ軸用の直動アクチュエータ１０
によ多発生した変位はてこ部材４の力点部１１に与えら
れてこの原理により縮小されて作用点部７から連結部材
８を介して伝えられ可動部１がＸ方向に引っ張られて微
動する。この場合Ｙ軸方向の連結部材ｇｒｉＸ軸方向に
従動しなければならな―が連結部材８０両端には円弧切
シ欠きによる弾性変形ヒンジ９があるため容易に従動す
ることがで断る。第２図の破細はこの様子を拡大して示
したものであり変形はすべて円弧切り欠きによる弾性変
形ヒンジ９で発生させている。

本発明のＸＹ微動機構はこの引っ張りには強く曲げには
柔軟であるという円弧切シ欠きによる弾性変形ヒンジの
特性を利用したものである。この場合ＸＹ輪軸間干渉す
なわちある軸を移動させた時もう一方の軸も動いてしま
うことが予想されるが。

本考案に基づいて試作した精密微動台においてはこの影
響を３チ以下に抑えることができた。Ｙ軸方向に微動さ
せる場合もＸ軸の場合と全く同様である。

本実施例の図面では弾性変形ヒンジ支持によるてこ機構
を１段式としているがこれを２段式として縮小比をさら
に大きくしたり、直動アクチュエータ内に減速装置を組
み込んで分解能をさらに上げることが可能なことは°６
うまでもない、試作した精密微動台でｒｉ１段式てこ機
構と直動アクチュエータにパルスモータと減速機と送シ
ネジを用いて移動ストローク７０μｍにわたって０．０
５μｍの位置決め分解能と±０．２μｍの位置決め精度
をオープンループ制御にて得ている。

〔発明の効果〕

本発明の精密微動台は、２段平行板ばね案内及びてこ機
構による変位縮小機構の構成賛素すべてを一体で形成し
ているので１回転支点やベアリングなどのころがり接触
さらにはねじ締結がなくスティックスリップやヒステリ
シスのないなめらかなＸＹ微動を生成することができる
という効果がある。

また１部品点数が少なく構造が単純であるので製作が容
易で安価であるという効果がある。

さらに、平行板ばねの厚さや弾性ヒンジの厚さを変更す
ることによシ可動部の外力に対するたわみ剛性を容易に
高くすることができ、ベース面を垂直にして使用したシ
１回転するスピンドルに取り付けて使用することも可能
であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図に示す精密微動台の平面図、第３図は従来の一例を示
す側面図である。 １・・・・・・可動部、２・・・・・・ベース、３・・
・・・・２段平行板ばね案内、４・・・・・・てこ部材
、５・・・・・・支点部、６・・・・・・支柱、７・・
・・・・作用点部、８・・・・・・連結部材、９・・・
・・・弾性変形ヒンジ、ｌＯ・・・・・・直動アクチュ
エータ、１１・・・・・・力点部、１２・・・・・・支
持台、１３・・・・・・回転支点、１４・・・・・・変
位縮小機構、１５・・・・・・作用点部、１６・・・・
・・可動部側面、１７・・・・・・ニードルローラ、１
８・・・・・・ばね。 万２図 ＸりｉｆＬψ刀アクムエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベースと、該ベース面に平行に運動する平行板ばね案内
   を積み重ねてＸＹ方向に運動する２段平行板ばね案内と
   、該２段平行板ばね案内上に固定されベース面と平行な
   ＸＹ方向に運動する可動部と、該可動部の運動方向のそ
   れぞれと平行に前記可動部の周囲に配置した２本のてこ
   部材と、該２本のてこ部材の支点部の固定基準となる前
   記ベース上に形成した支柱と、前記２本のてこ部材の作
   用点部と前記可動部との間に各々配置した２個の連結部
   材と、前記てこ部材の支点部と前記支柱との間及び前記
   てこ部材の作用点部と前記連結部材との間及び前記連結
   部材と前記可動部との間合計６ケ所を結合する切り欠き
   による弾性変形ヒンジと、前記２本のてこ部材の力点部
   を個別に変位させる直動アクチュエータとを含むことを
   特徴とする精密微動台。