JP2960112B2 - 微小変位装置 - Google Patents
微小変位装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/025—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by having a particular shape
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16F2224/00—Materials; Material properties
- F16F2224/02—Materials; Material properties solids
- F16F2224/0283—Materials; Material properties solids piezoelectric; electro- or magnetostrictive
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2230/00—Purpose; Design features
- F16F2230/34—Flexural hinges
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は可動部を精密に変位させることができる微
小変位装置に関する。
小変位装置に関する。
（従来の技術） 可動部を微小に変位させる微小変位装置としては、ベ
ース上に一対の平行ばねを立設し、これら平行ばねによ
って可動部を弾性的に支持する。そして、上記平行ばね
を圧電素子などのアクチュエータで変形させることで上
記可動部を変位させるようにしたものが知られている。
このような微小変位装置は、構成が簡単で、製作も容易
であるなどの利点を有する。
ース上に一対の平行ばねを立設し、これら平行ばねによ
って可動部を弾性的に支持する。そして、上記平行ばね
を圧電素子などのアクチュエータで変形させることで上
記可動部を変位させるようにしたものが知られている。
このような微小変位装置は、構成が簡単で、製作も容易
であるなどの利点を有する。
従来、上記構成の微小変位装置においては、その平行
ばねが鉄鋼材料や非鉄金属材料などによって形成されて
いた。
ばねが鉄鋼材料や非鉄金属材料などによって形成されて
いた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、鉄鋼材料や非鉄金属材料は、ヤング率
や熱特性などの機械的特性が均質とならない。そのた
め、鉄鋼材料や非鉄金属材料によって形成された平行ば
ねは一定の機械的特性を示さないから、アクチュエータ
によって駆動した場合の変形量が一定せず、それによっ
て可動部を高精度に微小変位させることができないとい
うことがあった。
や熱特性などの機械的特性が均質とならない。そのた
め、鉄鋼材料や非鉄金属材料によって形成された平行ば
ねは一定の機械的特性を示さないから、アクチュエータ
によって駆動した場合の変形量が一定せず、それによっ
て可動部を高精度に微小変位させることができないとい
うことがあった。
この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その
目的とするところは、可動部を高精度に微小変位させる
ことができるようにした微小変位装置を提供することに
ある。
目的とするところは、可動部を高精度に微小変位させる
ことができるようにした微小変位装置を提供することに
ある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） 上記課題を解決するためにこの発明は、ばね部および
このばね部によって弾性的に変位可能に設けられた可動
部を有する装置本体と、この装置本体に設けられ上記ば
ね部を弾性的に変形させて上記可動部を変位させるアク
チュエータとを具備し、上記装置本体の少なくともばね
部は単結晶シリコンによって形成されていることを特徴
とする。
このばね部によって弾性的に変位可能に設けられた可動
部を有する装置本体と、この装置本体に設けられ上記ば
ね部を弾性的に変形させて上記可動部を変位させるアク
チュエータとを具備し、上記装置本体の少なくともばね
部は単結晶シリコンによって形成されていることを特徴
とする。
このような構成によれば、単結晶シリコンによって形
成されたばね部は、鉄鋼材料や非鉄金属材料で作られた
ものに比べて機械的性質が均質となるから、可動部を高
精度に変位させることが可能となる。
成されたばね部は、鉄鋼材料や非鉄金属材料で作られた
ものに比べて機械的性質が均質となるから、可動部を高
精度に変位させることが可能となる。
（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図乃至第５図はこの発明の第１の実施例を示す。
第１図に示す微小変位装置は単結晶シリコンによって立
方体状に形成された装置本体１を備えている。この装置
本体１には、その幅方向に貫通した空洞部２が加工によ
って穿設されている。この空洞部２によって装置本体１
には、下側の固定部３と、上側の可動部４と、両側の側
壁部５とが形成されている。一対の側壁部５は平行に離
間対向し、これらの内面の上下端部には、それぞれ溝６
が装置本体１の幅方向に沿って刻設されている。これら
溝６によって、上記側壁部５には薄肉なヒンジ部７が形
成されている。一対の側壁部５は、上記ヒンジ部７を支
点として装置本体１の幅方向と直交する左右方向に弾性
的に変形可能な平行ばね８になっている。つまり、装置
本体１の下側の固定部３を固定すれば、上側の可動部４
を左右方向に変位させることができるようになってい
る。
第１図に示す微小変位装置は単結晶シリコンによって立
方体状に形成された装置本体１を備えている。この装置
本体１には、その幅方向に貫通した空洞部２が加工によ
って穿設されている。この空洞部２によって装置本体１
には、下側の固定部３と、上側の可動部４と、両側の側
壁部５とが形成されている。一対の側壁部５は平行に離
間対向し、これらの内面の上下端部には、それぞれ溝６
が装置本体１の幅方向に沿って刻設されている。これら
溝６によって、上記側壁部５には薄肉なヒンジ部７が形
成されている。一対の側壁部５は、上記ヒンジ部７を支
点として装置本体１の幅方向と直交する左右方向に弾性
的に変形可能な平行ばね８になっている。つまり、装置
本体１の下側の固定部３を固定すれば、上側の可動部４
を左右方向に変位させることができるようになってい
る。
上記固定部３の上面には装置本体１の幅方向に沿って
固定アーム11が突設され、上記可動部４の下面には上記
固定アーム11の一側面側に平行に対向した可動アーム12
が垂設されている。上記固定アーム11の幅方向中央部分
には取付孔13が穿設されている。また、上記固定アーム
11の他側面に位置する一方の側壁部５には上記取付孔13
に対向して挿通孔14が穿設されている。この挿通孔14か
ら上記取付孔13へは先端部にアクチュエータとしてのロ
ッド状の圧電素子15が固定されたホルダ16が挿通されて
いる。このホルダ16は固定アーム11の幅方向の端面から
捩じ込まれた固定ねじ17によって固定されている。上記
圧電素子15の先端面は球体18を介して上記可動アーム12
に当接している。つまり、圧電素子15は可動アーム12を
第２図に矢印で示す方向に押圧した状態で設けられてい
る。上記球体18は圧電素子15あるいは可動アーム12のど
ちらか一方に一体的に設けられている。
固定アーム11が突設され、上記可動部４の下面には上記
固定アーム11の一側面側に平行に対向した可動アーム12
が垂設されている。上記固定アーム11の幅方向中央部分
には取付孔13が穿設されている。また、上記固定アーム
11の他側面に位置する一方の側壁部５には上記取付孔13
に対向して挿通孔14が穿設されている。この挿通孔14か
ら上記取付孔13へは先端部にアクチュエータとしてのロ
ッド状の圧電素子15が固定されたホルダ16が挿通されて
いる。このホルダ16は固定アーム11の幅方向の端面から
捩じ込まれた固定ねじ17によって固定されている。上記
圧電素子15の先端面は球体18を介して上記可動アーム12
に当接している。つまり、圧電素子15は可動アーム12を
第２図に矢印で示す方向に押圧した状態で設けられてい
る。上記球体18は圧電素子15あるいは可動アーム12のど
ちらか一方に一体的に設けられている。
上記圧電素子15は、これに印加される電圧値に応じて
伸長する。圧電素子15が伸長すれば、可動アーム12が押
圧されるから、可動部４が第５図に鎖線で示すように平
行ばね８を弾性的に変形させながら矢印方向に変位す
る。圧電素子15に印加した電圧を除去すれば、上記可動
部４は平行ばね８の復元力によってもとの位置へ復帰す
る。
伸長する。圧電素子15が伸長すれば、可動アーム12が押
圧されるから、可動部４が第５図に鎖線で示すように平
行ばね８を弾性的に変形させながら矢印方向に変位す
る。圧電素子15に印加した電圧を除去すれば、上記可動
部４は平行ばね８の復元力によってもとの位置へ復帰す
る。
上記装置本体１の一対の側壁部５の外面には、それぞ
れヒンジ部７と対応する位置に歪みゲージ19が設けられ
ている。つまり、装置本体１には合計４つの歪みゲージ
19が設けられている。これら歪みゲージ19は、装置本体
１が単結晶シリコンからなるから、ICの製造工程と同様
のフォトリソグラフィ技術によって不純物を拡散するこ
とで形成される。歪みゲージ19は、第３図に示すように
蛇行状に屈曲した帯状のピエゾ抵抗21と、このピエゾ抵
抗の両端に設けられたリード線取出し用の配線パッド22
とからなる。
れヒンジ部７と対応する位置に歪みゲージ19が設けられ
ている。つまり、装置本体１には合計４つの歪みゲージ
19が設けられている。これら歪みゲージ19は、装置本体
１が単結晶シリコンからなるから、ICの製造工程と同様
のフォトリソグラフィ技術によって不純物を拡散するこ
とで形成される。歪みゲージ19は、第３図に示すように
蛇行状に屈曲した帯状のピエゾ抵抗21と、このピエゾ抵
抗の両端に設けられたリード線取出し用の配線パッド22
とからなる。
装置本体１に設けられた４つの歪みゲージ19は、第４
図に示すようにブリッジ回路25を形成している。このブ
リッジ回路25には定電圧Vccが印加され、出力電圧Vsが
得られるようになっている。この出力電圧Vsは第１の増
幅回路26に入力される。それによって、第１の増幅回路
26からは比較電圧Vcが出力され、この比較電圧Vcは差分
回路27に入力されるようになっている。
図に示すようにブリッジ回路25を形成している。このブ
リッジ回路25には定電圧Vccが印加され、出力電圧Vsが
得られるようになっている。この出力電圧Vsは第１の増
幅回路26に入力される。それによって、第１の増幅回路
26からは比較電圧Vcが出力され、この比較電圧Vcは差分
回路27に入力されるようになっている。
上記差分回路27には上記圧電素子15を駆動するための
制御電圧Viが入力される。この差分回路27は制御電圧Vi
と上記出力電圧Vcとの差に応じた差電圧ｅを出力する。
この差電圧ｅは第２の増幅回路28で増幅されて駆動回路
29に入力される。この駆動回路29には上記圧電素子15が
接続されている。したがって、圧電素子15は上記差電圧
ｅの大きさに応じて変位するようになっている。
制御電圧Viが入力される。この差分回路27は制御電圧Vi
と上記出力電圧Vcとの差に応じた差電圧ｅを出力する。
この差電圧ｅは第２の増幅回路28で増幅されて駆動回路
29に入力される。この駆動回路29には上記圧電素子15が
接続されている。したがって、圧電素子15は上記差電圧
ｅの大きさに応じて変位するようになっている。
圧電素子15が駆動されて装置本体１の可動部４が変位
すると、平行ばね８が弾性的に変形する。平行ばね８が
変形すると、歪みゲージ19に歪みが発生してブリッジ回
路25のバランスが崩れるから、このブリッジ回路25から
出力される出力電圧Vsが上述したように第１の増幅回路
28で増幅されて差分回路27に入力する。
すると、平行ばね８が弾性的に変形する。平行ばね８が
変形すると、歪みゲージ19に歪みが発生してブリッジ回
路25のバランスが崩れるから、このブリッジ回路25から
出力される出力電圧Vsが上述したように第１の増幅回路
28で増幅されて差分回路27に入力する。
上記圧電素子15が制御電圧Viの大きさに応じて変位す
れば、ブリッジ回路25からの出力電圧Vsが第１の増幅回
路26で増幅され、この第１の増幅回路26から出力される
比較電圧Vcは上記制御電圧Viと等しくなる。したがっ
て、上記差分回路27からは差電圧ｅが出力されることが
ない。しかしながら、圧電素子15が制御電圧Viの電圧値
に応じた量で変形しない場合には、差分回路27に入力さ
れる制御電圧Viと、ブリッジ回路25からの比較電圧Vcと
に差が生じる。そのため、差分回路27からは、その差に
応じた差電圧ｅが出力されるから、その差電圧によって
圧電素子15が駆動されることになる。
れば、ブリッジ回路25からの出力電圧Vsが第１の増幅回
路26で増幅され、この第１の増幅回路26から出力される
比較電圧Vcは上記制御電圧Viと等しくなる。したがっ
て、上記差分回路27からは差電圧ｅが出力されることが
ない。しかしながら、圧電素子15が制御電圧Viの電圧値
に応じた量で変形しない場合には、差分回路27に入力さ
れる制御電圧Viと、ブリッジ回路25からの比較電圧Vcと
に差が生じる。そのため、差分回路27からは、その差に
応じた差電圧ｅが出力されるから、その差電圧によって
圧電素子15が駆動されることになる。
すなわち、圧電素子15には、通常第６図（ａ）に示す
ようにヒステリシスがあるため、圧電素子15に加える電
圧値に応じて可動部４を精密に変位させることが難し
い。しかしながら、上述したようにブリッジ回路25から
の出力をフィードバックさせて上記圧電素子15を制御す
れば、第６図（ｂ）に示すように可動部４の変位量ｄに
ヒステリシスを生じることなく圧電素子15を駆動するこ
とができる。つまり、装置本体１の可動部４を精密に駆
動することができる。
ようにヒステリシスがあるため、圧電素子15に加える電
圧値に応じて可動部４を精密に変位させることが難し
い。しかしながら、上述したようにブリッジ回路25から
の出力をフィードバックさせて上記圧電素子15を制御す
れば、第６図（ｂ）に示すように可動部４の変位量ｄに
ヒステリシスを生じることなく圧電素子15を駆動するこ
とができる。つまり、装置本体１の可動部４を精密に駆
動することができる。
上記構成の微小変位装置によれば、その装置本体１が
均質な素材である単結晶シリコンによって形成されてい
るため、平行ばね８のマング率や熱特性などの機械的特
性を一定にすることができる。そのため、上記平行ばね
８を圧電素子15によって駆動した場合の変形量を一定に
できるから、上記可動部４を精密に微小変位させること
ができる。
均質な素材である単結晶シリコンによって形成されてい
るため、平行ばね８のマング率や熱特性などの機械的特
性を一定にすることができる。そのため、上記平行ばね
８を圧電素子15によって駆動した場合の変形量を一定に
できるから、上記可動部４を精密に微小変位させること
ができる。
また、装置本体１が単結晶シリコンによって形成され
ていることにより、その平行ばね８の変形量を検出する
歪みゲージ19をICの製造工程と同様のフォトリソグラフ
ィー技術によって形成することができる。そのため、装
置本体１とは別体の歪みゲージを被測定部位に接着剤で
貼着する従来のように、歪みゲージ19の性能が接着剤の
影響を受けるということがないから、検出精度が向上す
る。また、装置本体１から歪みゲージ19が剥離するよう
なことがないから、耐久性の向上が計れる。
ていることにより、その平行ばね８の変形量を検出する
歪みゲージ19をICの製造工程と同様のフォトリソグラフ
ィー技術によって形成することができる。そのため、装
置本体１とは別体の歪みゲージを被測定部位に接着剤で
貼着する従来のように、歪みゲージ19の性能が接着剤の
影響を受けるということがないから、検出精度が向上す
る。また、装置本体１から歪みゲージ19が剥離するよう
なことがないから、耐久性の向上が計れる。
第７図乃至第11図はこの発明の第２乃至第６の実施例
を示す。
を示す。
第７図に示す装置本体31は、内面側の上下端部に軸方
向に沿って一対の溝32を加工することでヒンジ部33およ
び平行ばね８が形成された２枚の単結晶シリコン板34
を、上下方向に平行に離間対向して配置された板状の固
定部35と可動部36との両端面にそれぞれ接着固定する。
固定部35には固定アーム37が突設され、可動部36には可
動アーム38が垂設されている。上記固定部35と可動部36
は、単結晶シリコン以外の材料が用いられている。
向に沿って一対の溝32を加工することでヒンジ部33およ
び平行ばね８が形成された２枚の単結晶シリコン板34
を、上下方向に平行に離間対向して配置された板状の固
定部35と可動部36との両端面にそれぞれ接着固定する。
固定部35には固定アーム37が突設され、可動部36には可
動アーム38が垂設されている。上記固定部35と可動部36
は、単結晶シリコン以外の材料が用いられている。
このような構成された装置本体31であっても、上記第
１の実施例と同様平行ばね８の機械的特性の向上が計れ
るばかりか、歪みゲージ19をフォトリソグラフィー技術
によって形成することができる。
１の実施例と同様平行ばね８の機械的特性の向上が計れ
るばかりか、歪みゲージ19をフォトリソグラフィー技術
によって形成することができる。
第８図に示す装置本体41は、一対の帯状部材42の上下
端面に単結晶シリコンによって形成された薄い弾性板43
の上下方向一端側を取着する。下側の弾性板43の他端側
は板状の固定部44に取着し、上側の弾性板43の他端側は
可動部45に取着する。上記固定部44には固定アーム46が
突設され、上記可動部45には可動アーム47が垂設されて
いる。つまり、帯状部材42と弾性板43とで平行ばねを形
成している。
端面に単結晶シリコンによって形成された薄い弾性板43
の上下方向一端側を取着する。下側の弾性板43の他端側
は板状の固定部44に取着し、上側の弾性板43の他端側は
可動部45に取着する。上記固定部44には固定アーム46が
突設され、上記可動部45には可動アーム47が垂設されて
いる。つまり、帯状部材42と弾性板43とで平行ばねを形
成している。
このような構成によれば、上記弾性板43が弾性変形し
て可動板45が変位し、また単結晶シリコンからなる上記
弾性板43に歪みゲージ19を形成することができる。
て可動板45が変位し、また単結晶シリコンからなる上記
弾性板43に歪みゲージ19を形成することができる。
第９図に示す装置本体51は、第７図に示す構成とほぼ
同じであるが、単結晶シリコン板34に形成される溝32a
を、異方性エッチングによって台形テーパ状に形成した
という点で異なる。
同じであるが、単結晶シリコン板34に形成される溝32a
を、異方性エッチングによって台形テーパ状に形成した
という点で異なる。
なお、第７図乃至第９図に示す実施例においても、図
示されていないが、上記第１の実施例と同様可動部は圧
電素子によって駆動されるようになっている。
示されていないが、上記第１の実施例と同様可動部は圧
電素子によって駆動されるようになっている。
第10図に示す装置本体61は第１図に示す装置本体１と
ほぼ同様であるが、以下の点で相違する。この実施例の
装置本体61は、圧電素子15の変形を拡大して可動部４を
変位させるようにした構造である。つまり、装置本体１
の固定部３と可動部４との間には、一対の平行ばね８の
他に、拡大部材62の両端がそれぞれ薄肉なヒンジ部63を
介して一体的に形成されている。固定部３に突設された
固定アーム11に圧電素子15の一端側が取付けられ、この
他端側は上記拡大部材62の下端部に球体18を介して当接
している。
ほぼ同様であるが、以下の点で相違する。この実施例の
装置本体61は、圧電素子15の変形を拡大して可動部４を
変位させるようにした構造である。つまり、装置本体１
の固定部３と可動部４との間には、一対の平行ばね８の
他に、拡大部材62の両端がそれぞれ薄肉なヒンジ部63を
介して一体的に形成されている。固定部３に突設された
固定アーム11に圧電素子15の一端側が取付けられ、この
他端側は上記拡大部材62の下端部に球体18を介して当接
している。
このような構成によれば、圧電素子15が変形すると、
その変形量に応じて拡大部材62の下端部が下側のヒンジ
部63を支点として回動変位させられる。この拡大部材62
の上端部の変位量は下端部の変位量よりも大きいから、
拡大部材62の上端部に連結された可動部４は圧電素子15
の変形量に比べて大きな変位量で変位することになる。
その変形量に応じて拡大部材62の下端部が下側のヒンジ
部63を支点として回動変位させられる。この拡大部材62
の上端部の変位量は下端部の変位量よりも大きいから、
拡大部材62の上端部に連結された可動部４は圧電素子15
の変形量に比べて大きな変位量で変位することになる。
第11図は第１図に示す構成と同じ構成のＸ、Ｙ、Ｚの
３つの装置本体71、72、73を積み重ねて微小変位装置を
形成している。つまり、最上段のＺ装置本体73はその可
動部４の変位方向を同図に矢印で示すＸ、Ｙ、Ｚの三軸
方向のうち、Ｚ方向に沿わせて配置されている。このＺ
装置本体71の固定部３の一端には第１の凸条74が幅方向
全長にわたって突設され、可動部４には上記第１の凸条
74と反対側の一端に第２の凸条75が突設されている。
３つの装置本体71、72、73を積み重ねて微小変位装置を
形成している。つまり、最上段のＺ装置本体73はその可
動部４の変位方向を同図に矢印で示すＸ、Ｙ、Ｚの三軸
方向のうち、Ｚ方向に沿わせて配置されている。このＺ
装置本体71の固定部３の一端には第１の凸条74が幅方向
全長にわたって突設され、可動部４には上記第１の凸条
74と反対側の一端に第２の凸条75が突設されている。
上記第１の凸条74には固定的に配置されるベース板76
が固着されている。上記第２の凸条75には、上記Ｙ装置
本体72の固定部３の一端が固着されている。このＹ装置
本体72は、その可動部４の変位方向をＹ方向に沿わせて
上記Ｚ装置本体71の第２の凸条75に固着されている。
が固着されている。上記第２の凸条75には、上記Ｙ装置
本体72の固定部３の一端が固着されている。このＹ装置
本体72は、その可動部４の変位方向をＹ方向に沿わせて
上記Ｚ装置本体71の第２の凸条75に固着されている。
上記Ｙ装置本体72の可動部４にはＸ装置本体71の固定
部３が接合固定されている。このＸ装置本体71は、その
可動部４の変位方向をＸ方向に沿わせて設けられ、可動
部４には取付板77が接合固定されている。この取付板77
には図示しない被駆動体が取付けられるようになってい
る。
部３が接合固定されている。このＸ装置本体71は、その
可動部４の変位方向をＸ方向に沿わせて設けられ、可動
部４には取付板77が接合固定されている。この取付板77
には図示しない被駆動体が取付けられるようになってい
る。
各装置本体71、72、73には、図示されていないが第１
図に示す構成と同様可動部４を駆動するための圧電素子
15が設けられている。したがって、各装置本体の可動部
４を圧電素子15によって駆動すれば、Ｘ装置本体71の可
動部４に取着された取付板77をＸ、Ｙ、Ｚの三軸方向に
駆動することができるようになっている。
図に示す構成と同様可動部４を駆動するための圧電素子
15が設けられている。したがって、各装置本体の可動部
４を圧電素子15によって駆動すれば、Ｘ装置本体71の可
動部４に取着された取付板77をＸ、Ｙ、Ｚの三軸方向に
駆動することができるようになっている。
なお、第11図に示された実施例において、各装置本体
を第７図乃至第10図に示す構成としてよ差し支えない。
また、Ｘ、Ｙ、Ｚの各装置本体を別体とせず、１つの単
結晶シリコンによって一体に形成するようにしてもよ
い。その場合、Ｚ装置本体に歪みゲージを形成すること
ができるようにベース板76のなどの形状を考慮する必要
がある。また、Ｚ装置本体だけを別体とし、Ｘ装置本体
とＹ装置本体とを１つの単結晶シリコンによって一体に
形成するようにしてもよい。
を第７図乃至第10図に示す構成としてよ差し支えない。
また、Ｘ、Ｙ、Ｚの各装置本体を別体とせず、１つの単
結晶シリコンによって一体に形成するようにしてもよ
い。その場合、Ｚ装置本体に歪みゲージを形成すること
ができるようにベース板76のなどの形状を考慮する必要
がある。また、Ｚ装置本体だけを別体とし、Ｘ装置本体
とＹ装置本体とを１つの単結晶シリコンによって一体に
形成するようにしてもよい。
また、上記取付板は３つの装置本体によって三軸方向
に変位させうようにしたが、２つの装置本体によって二
軸方向に変位させる構造であってもよい。
に変位させうようにしたが、２つの装置本体によって二
軸方向に変位させる構造であってもよい。
第７図乃至第11図に示す実施例において、各ばね部に
設けられた歪みゲージは、第１の実施例と同様のブリッ
ジ回路に組まれている。そして、このブリッジ回路から
の出力は、圧電素子のヒステリシスを除去するフィード
バック制御用の信号として利用される。
設けられた歪みゲージは、第１の実施例と同様のブリッ
ジ回路に組まれている。そして、このブリッジ回路から
の出力は、圧電素子のヒステリシスを除去するフィード
バック制御用の信号として利用される。
［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、ばね部とこのばね部に
よって弾性的に変位可能に設けられた可動部とを有する
装置本体に、上記ばね部を変形させて上記可動部を変位
させるアクチュエータが設けられた微小変位装置におい
て、上記装置本体の少なくともばね部を単結晶シリコン
によって形成するようにした。そのため、上記ばね部の
ヤング率や熱特性などの機械的特性を均質にすることが
できるから、上記可動部をアクチュエータによって高精
度に駆動することができる。
よって弾性的に変位可能に設けられた可動部とを有する
装置本体に、上記ばね部を変形させて上記可動部を変位
させるアクチュエータが設けられた微小変位装置におい
て、上記装置本体の少なくともばね部を単結晶シリコン
によって形成するようにした。そのため、上記ばね部の
ヤング率や熱特性などの機械的特性を均質にすることが
できるから、上記可動部をアクチュエータによって高精
度に駆動することができる。
第１図はこの発明の第１の実施例を示す装置本体の斜視
図、第２図は同じく側面図、第３図は同じく歪みゲージ
部分の拡大斜視図、第４図は圧電素子のヒステリシスを
除去するための制御回路図、第５図は圧電素子によって
装置本体の可動部が駆動された状態の説明図、第６図
（ａ）は圧電素子にヒステリシスが生じる従来の電圧と
変位の関係のグラフ、第６図（ｂ）は圧電素子にヒステ
リシスが除去されたこの発明の電圧と変位の関係のグラ
フ、第７図乃至第９図はそれぞれこの発明の第２乃至第
４の実施例を示す装置本体の斜視図、第10図はこの発明
の第５の実施例を示す装置本体の断面図、第11図はこの
発明の第６の実施例を示す三つの装置本体を積み重ねた
状態の斜視図である。 １、31、41……装置本体、３、35、44……固定部、４…
…36、45……可動部、８……平行ばね（ばね部）、15…
…圧電素子（アクチュエータ）。
図、第２図は同じく側面図、第３図は同じく歪みゲージ
部分の拡大斜視図、第４図は圧電素子のヒステリシスを
除去するための制御回路図、第５図は圧電素子によって
装置本体の可動部が駆動された状態の説明図、第６図
（ａ）は圧電素子にヒステリシスが生じる従来の電圧と
変位の関係のグラフ、第６図（ｂ）は圧電素子にヒステ
リシスが除去されたこの発明の電圧と変位の関係のグラ
フ、第７図乃至第９図はそれぞれこの発明の第２乃至第
４の実施例を示す装置本体の斜視図、第10図はこの発明
の第５の実施例を示す装置本体の断面図、第11図はこの
発明の第６の実施例を示す三つの装置本体を積み重ねた
状態の斜視図である。 １、31、41……装置本体、３、35、44……固定部、４…
…36、45……可動部、８……平行ばね（ばね部）、15…
…圧電素子（アクチュエータ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16F 1/00 - 6/00 B25J 19/00
Claims (4)
- 【請求項１】ばね部およびこのばね部によって弾性的に
変位可能に設けられた可動部を有する装置本体と、この
装置本体に設けられ上記ばね部を弾性的に変形させて上
記可動部を変位させるアクチュエータとを具備し、上記
装置本体の少なくともばね部は単結晶シリコンによって
形成されていることを特徴とする微小変位装置。 - 【請求項２】上記ばね部には、装置本体の可動部を弾性
的に変位させたときに生じるひずみを検出する歪みゲー
ジが上記ばね部を形成する単結晶シリコンひ不純物を拡
散して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１
項記載の微小変位装置。 - 【請求項３】上記ばね部には、ブリッジ回路を構成する
複数の歪みゲージが設けられ、上記アクチュエータに
は、上記ブリッジ回路からの出力をフィードバックする
制御手段が接続されていることを特徴とする請求の範囲
第２項記載の微小変位装置。 - 【請求項４】複数の装置本体がそれぞれのばね部の変形
方向を異なる方向にして積層されてなることを特徴とす
る請求の範囲第１項記載の微小変位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2135431A JP2960112B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 微小変位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2135431A JP2960112B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 微小変位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434226A JPH0434226A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2960112B2 true JP2960112B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=15151564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2135431A Expired - Fee Related JP2960112B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 微小変位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960112B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60206939T2 (de) * | 2002-11-25 | 2006-07-27 | Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique S.A. | Spiraluhrwerkfeder und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP4623002B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2011-02-02 | パナソニック電工株式会社 | 振動型リニアアクチュエータ |
| CN105020314B (zh) * | 2014-04-25 | 2018-01-26 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 双自由度主动减振装置及控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2775739B2 (ja) * | 1987-10-30 | 1998-07-16 | ブラザー工業株式会社 | 運動変換機構 |
| JPS6458822A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | Agency Ind Science Techn | Multi-stage parallel spring mechanism |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP2135431A patent/JP2960112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434226A (ja) | 1992-02-05 |
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