JPH02304366A - 分析装置用のマニピュレータ - 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、例えば外部から封止された真空容器の内部に
配置した可動型試料台の上に所定の対象試料を載置し、
容器外部からこの試料台の位置。

姿勢を空間的に動かすことで、試料をその分析に適した
位置、姿勢にセットできるようにしたマニピュレータ装
置に関するものである。

（発明の背景） 以下本発明装置が最も代表的に適用されて優れた効果を
発揮する局所表面分析装置の場合を例にとって説明する
。

局所表面分析装置には、光学顕微鏡、電子顕微鏡等によ
る分析装置の他、近年では試料に紫外線、Ｘ線、電子ビ
ーム、イオンビームなどを照射して光電子、散乱電子、
二次電子を検出する方法が開発され、用いられるように
なっている。

これらは例えば紫外線光電子分光装置、Ｘ線光電子分光
装置、二次イオン質量分析装置、電子工ネルギー損失ス
ペクトル分析装置などの装置として知られ、近年半導体
素子の特性の改善に局所表面の組成、物性解析が有用で
あることから、分析装置に対する機能向上、操作容易化
等の要求も高くなってきている。

この分析装置の一例的な基本構成を説明すると、例えば
電子エネルギー損失スペクトル分析装置では、第１１図
に示しているように、高度な真空状態を維持できる圧力
容器（図示せず）の内部で対象試料を載置・保持する試
料台６１と、試料台６１の上の対象試料６２に対して１
０度前後の小さい角度で照射点６８に電子ビーム６６を
照射する電子銃６３と、照射点６８に対向して配置され
たエネルギー分析器６４と、このエネルギー分析器６４
を通った電子を検出するチャンネルトロン６５でとを備
＾、電気的な信号として検出された情報は、所要の電子
機器で画像表示などのための処理がされる。

このような装置では、電子ビーム６６の照射点６８がエ
ネルギー分析器６４の光軸６７から外れると、散乱電子
がエネルギー分析器を通過する効率が著しく低下し雑音
が多くなる上、エネルギー測定精度が低下し、電子エネ
ルギー損失スペクトルの測定の精度等に影響が出る。し
たがって、試料表面の検査対象点を電子ビーム６６とエ
ネルギー分析器の光軸６７が交差する点に位置させる必
要があり、この場合交差する点が電子ビームの適切な照
射点となる（以下、単に「照射点」という）。

このようなことから、対象試料の比較的広い範囲を分析
対象とする場合には、電子ビームの照射点に対して、試
料を相対的に移動させる必要性が求められる。

（従来の技術） そこで、このような試料の移動を可能とした構成をもつ
装置が従来提案されている。これらの装置では、電子銃
やエネルギー分析器等のような質量の大きなものを動か
すのに比べて、小さな質量の対象試料を可動とするのが
有利であるから、試料台を移動可能とした構成とするの
が普通である。

水平面内で試料台を移動可能とした装置の一例として、
Ｘ軸（水平軸）方向の移動が可能な台の上にｙ軸（Ｘ軸
に垂直なもう一つの水平軸）方向の移動が可能な台を載
せて２軸方向に並進運動を可能とした型の装置がある。

またこれに加えて、試料の厚さに対応して２軸（高さ軸
）方向の移動を可能とし、さらに分析データの角依存性
を測定するため試料の回転運動を可能にして上記要求に
対応するようにした装置など、真空下に置かれている対
象試料を外部の駆動装置で移動させるものが考えられて
いる。

（発明が解決しようとする課題） 大きさをもった対象試料の検査対象点を特定し、姿勢を
決めるためには、６個の自由度（つまりｘ、ｙ、ｚ軸の
３方向の並進運動、及びＸ。

ｙ、ｚ軸回りの３個の回転運動）について、位置及び角
度を正確に決めることが必要であり、このためには上記
６個の自由度を任意に設定できることが必要となる。

しかし実際にこのためには３個の並進運動、及び３個の
回転運動の自由度を有する装置を設計しなければならず
、特にかかる装置を小型でかつ操作容易に構成すること
は実際には極めて困難である。

そのために、従来装置では、重要度の高い自由度（例え
ば上記の例で言えば電子ビームの照射点に検査対象を一
致させるために必要な自由度は他の自由度に比べて重要
度が高いと考えられる）だけを考慮し、他の自由度は無
視して、マニピュレータを設計することが一般的であり
、例えば上述したような、水平面内でのＸ１３’軸方向
の並進運動のみが可能とされたマニュピユレータが提案
されているのである。このような装置は真空中におかれ
た試料のＺ軸方向の位置と回転の調整を行なうことがで
きない問題はあるものの、表面の二次元的解析を行なう
という目的において一定程度問題を解決した装置である
。

しかしこのように６個の自由度のいずれかを無視してマ
ニピュレータを構成すると、近時においてますます緻密
な分析が要求されるようになった用途での分析には十分
対応できない。

そこで本発明者は、上記のような問題点を解決し、簡易
な機構でかつ容易な操作により、高い空間分解能で緻密
な分析を行なうために試料の位置と姿勢を調整すること
ができる新規なマニピュレータを提供することを目的と
して本発明を成しに至ったものである。

（課題を解決するための手段） 以上のような目的でなされた本発明のマニピュレータは
、例えば平板状の試料台を固定架台から空間的に離間し
て配置すると共に、この固定架台のそれぞれ異なった位
置から試料台に向かって延出された６組のリンク機構を
有していて、これら各独立した６組のリンク機構の組み
合わせにより構成させたリンク型の支持装置により、上
記試料台を三次元的に可動できるように支持することを
第１の特徴とすると共に、これら６組のリンク機構を、
固定架台と試料台の連結間距離を増減させるための固定
架台側の直進運動導入機（軸方向駆動装置）に連結させ
て、かつ各リンク機構を固定架台に対し揺動可能に設け
たことを第２の特徴とし、更に、移動経過の時系列を表
現するパラメータの各個において、前記試料台に連結し
た各リンク機構の連結点の空間座標および直進運動導入
機の繰出し量を演算算出することができる電子制御装置
とを備え、この電子制御装置で与えられる時系列的な直
進運動導入機の繰出し量に追従するように上記６個の各
直進運動導入機を駆動制御させるようにしたことを第３
の特徴としている。

上記電子制御装置は通常コンピュータで構成される。そ
してこの電子制御装置で与えられる上記各連結点の空間
座標は、これらの連結点が例えば平板の試料台に位置し
て設けられている例で説明すれば次の通りである。

この試料台に連結する各リンク機構の連結点は常に同一
の相対的位置関係を保って存在する。したがって例えば
、後述する実施例１の固定架台に対して玉軸受けで揺動
可能に支持されている６組のリンク機構で試料台を固定
架台に対して支持させる形式においては、この６組のリ
ンク機構のリンク先端に取付けられた玉軸受けで与えら
れる６個の連結点の位置は、その移動の途中においても
、空間的に常に一定の相対的位置関係を保つこと、また
相互のリンク機構の揺動及び軸方向の前進、後進の直線
運動によりリンク機構が干渉しないことを必要な条件と
して与えられる。

更に試料台の下面が平面である具体的な例で説明する。

上記試料台の位置・姿勢は上の例の６個の連結点のうち
３個の連結点（つまり３点）の座標を特定するだけで決
定できる。しかし３本のリンク機構のリンク長だけでは
、上記試料台の位置・姿勢が特定されることにはならな
い。例えば３個の連結点（以下これを前３個の連結点と
いう）に関係するリンク機構の固定架台からのリンク長
がそれぞれｇ、、ｘ、、β、として与えられたとしても
、これらのリンクは玉軸受けで揺動可能に支持されてい
るので、これらのリンクの各先端（つまり前３個の連結
点）は、独立には、固定架台の玉軸受けを中心とした球
面（それぞれ半径が１２１．βｚ、ｆｆ５）上で任意の
位置をとり得る。そして三つの球面の上に前３個の連結
点な位置させ、かつこれらの相互間距離を一定に保ち得
る解は唯一つではないから、これだけではこれら前３個
の連結点で与えられる平面（つまり試料台）の空間的な
位置・姿勢は不定ということになる。１組のリンク機構
のリンク長は１個の自由度を制限する。したがって、６
個の自由度を制限するために６組のリンク機構のリンク
長を規制することが、上記に斜台の位置・姿勢を特定す
るための必要条件である。　そこで、移動経過の時系列
を表現するパラメータの各個において、６個の連結点の
算、出された座標の空間位置とこれに対応するリンク機
構の固定架台の玉軸受けとの間の距離に一致するように
、該当するリンク機構の直進運動導入機の駆動を行なわ
せれば、上記試料台の位置・姿勢を正しく保ちつつ、６
組のリンク機構を運動させることが可能である。

したがって試料台の望ましい位置・姿勢に適合するよう
に、６組のリンク機構にそれぞれ適切なリンクの繰出し
を行なわせることで、試料台は、一平面に載っている６
個の連結点で支持されることになり、空間的に常に唯一
つの位置・姿勢として与えられる。この場合、電子制御
装置は６組のリンク機構に対する直進運動導入機を駆動
制御するだけでよいため、全体としての装置の構成、制
御が簡単かつ容易にできる。

なお上記電子制御装置によってリンク機構の上記連結点
の移動途中および移動終点の関数を決定するためには、
入力装置に必要なデータを入力すればよい。例えば移動
先の位置・姿勢を移動元の位置・姿勢に対して相対的な
移動量で指定することもでき、−力試斜台の位置・姿勢
についての基本的（標準的）なホームポジションを定め
、このホームポジションに対して試料台の移動量で指定
することもできる。

本発明におけるリンク型支持装置を構成する６組のリン
ク機構は夫々、試料台の固定架台に対する平行および回
転移動を許容することが必要であるから、リンクの軸方
向の一部において揺動が可能な軸部分をもっていること
が必要とされる。

このような具体例としては例えば、固定架台に設けた玉
軸受けによりリンク部材を揺動可能に支持させて、リン
ク部材の首振り中心を固定架台に設ける例、固定架台か
ら試料台に至るリンク部材の途中（好ましくは固定架台
に近接した位置）に玉継手を介設して、リンク部材の首
振り中心をリンク部材の途中に設ける例、等々の構成を
特に望ましい実施態様のものとして例示することができ
る。

固定架台と試料台の位置関係は、一般的には下側に位置
する固定架台の上方に試料台を配置するものが普通であ
るが、特にこれに限定されるものではない。例えば装置
の構成、他の附属装置等とのレイアウトの関係などから
、固定架台の側面から横方向にリンク機構を延出させて
、例えばＬ字形の試料台の立壁面にリンク機構を連結点
させたもの等であってもよい。

またリンク型支持装置は、固定架台の異なる位置から試
料台に向かって延出されたリンク機構を有しているが、
試料台に対しては３点ないしそれ以上の位置で連結され
るものであればよい。試料台に対するリンク機構の連結
点が３点の場合とは、例えば６組のリンク機構のうちの
２組又は３組が、例えば多重の同軸法構造をとる玉軸受
けにより試料台に連結されている場合をいい、この場合
にも、試料台の空間的な位置・姿勢はこれら６組のリン
ク機構により唯一つのものとして与えられる。

なお６組のリンク機構の試料台に対する連結点は、支持
の状態が不定となるような場合を除外する他は、特に限
定されない。支持の状態が不定とは、例えば６個の連結
点を直線上に配置する場合とか、６個の各リンク部材が
回転対称に配置されている場合とか、６個の各リンク部
材が複数の平行な面のいずれかに配置されている場合と
か、６個の各リンク部材が２枚の平面のいずれかに配置
されている場合等をいい、このような支持の状態が不定
となると試料台が倒れるなどの問題を招くから、不定状
態が移動軌跡の途中においても現出することがないよう
に装置を設計することが必要である。

（作用） 本発明は前記の構成をなすことにより、要求される試料
台上の試料の検査対象点の座標と姿勢が与えられれば、
これを情報として、移動始点から移動終点に至る移動経
過の時系列を表現するパラメータの各個において各連結
点の空間座標をそれぞれ電子制御装置で得、これに基づ
いて各リンク装置の直進運動導入機を駆動制御するだけ
で、試料台を三次元的に任意の方向に移動・回転させ　
−ることができ、したがって該試料台の空間的な位置・
姿勢を正確かつ容易に決定することできる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

実施例１ 第１図は、本発明の実施例１に係わるマニピュレータの
機械的駆動部分の構成概要を示したものであり、本実施
例では円板状の固定架台８の上方に、空間的に離間して
同じく円板状の試料台７が配置されている。固定架台８
は図示していないケーシング等の固定部材に一体化して
固定され、これらは全体として真空容器等などの壁面を
構成する。

固定架台８と試料台７の間は、６組のリンク機構（以下
これら各リンク機構をｒ支柱系ス」といい、６組を２ａ
〜２ｆの符号で示す）により連結される。

なお９は試料台の上に固定されている試料受けであり、
この上に更に試料１１を保持する試料ホルダー１０を嵌
合することで、この試料１１が保持される。

上記支柱系ヱである６組のリンク機構２ａ〜２ｆ夫々は
、本例では、１本の長尺のリンク部材３（以下このリン
ク部材を作動ロッド３という）を、その下端側で、第２
図（ａ）に例示した下側玉軸受け４によって固定架台８
の貫通孔８ａに組付は支持させると共に、その上端を、
上側玉軸受け６で試料台７に連結させてなっている。な
お４ａは玉軸受け４のうちの固定架台８と一体に固定さ
れたブラケットであり、中央部分に球面型に（りぬかれ
た摺動面４ｂが設けられている。４ｃは玉軸受けのボー
ルであり、中央部分にロッド軸３の貫通摺動孔が設けら
れている。４ｄは真空保持用のベローズである。

また作動ロッド３の下側玉軸受け４のボール４ｃを貫通
した下端は、第２図（ａ）に示しているように、直進運
動導入機１に連結されている。この直進運動導入機１は
、上記下側玉軸受け４のボール４ｃと一体に設けたプレ
ートｌａにリニアパルスモータ１２を組付け、作動ロッ
ド３の下端部をこのモータで直進駆動させる軸１２ａと
することで構成されている。。

なおこれは、第２図（ｂ）に示しているように、パルス
モータ１３の螺旋溝を切った回転駆動軸１３ａがブロッ
ク１３ｂに螺合係合して回転運動が直進運動に変換され
、このブロック１３ｂが作動ロッド３と連結して直進運
動が行なわれるように構成してもよい。

これらにより、各リンク機構である支柱系λにおいて、
一本の剛な作動ロッド３が、固定架台側の玉軸受け４を
中心とした首振りと出入りすることが可能となる。

なお本例では、作動ロッド３の直進運動量を制御するた
めの基準として第２図（ａ）の作動ロッド３の一部にフ
ラグ１４を設け、フラグ１４がプレート１ａに固定した
フォトインタラプタ１５の位置に移動した場合をホーム
ポジションとして検出するようにしている。

また演算・算出された直進運動量に基づいて、手動でマ
イクロメータ・ヘッドを操作して直進作動ロッド３の直
進運動量を調整することもできる。

第３図は、第１図及び第２図で説明したマニピュレータ
の機械的な駆動部分をリニヤパルスモーク１２（あるい
はパルスモータ１３）で駆動して、所望する制御した動
作を行なわせるための電子制御装置の概要を概念的にブ
ロック図で示し、第４図及び第５図はこの電子制御装置
によって行なわれる制御の一例を示している。

なお以下の説明は、試料の検査対象点を照射点に一致さ
せ、支持された姿勢をとるように試料台を移動させる場
合の操作について説明している。

また本実施例では照射点を原点にとり、Ｘ軸、ｙ軸を水
平面にとり、Ｚ軸を垂直方向にとった座標系を用いて以
下の説明を行なう。

第３図において、５１は例えばキーボード等の入力装置
であり、ホームポジションにおける各リンク機構の上側
玉軸受けの中心すなわち連結点の座標、試料の検査対象
点の位置（試料台７のホームボジショから移動した場合
の座標で示す）、および試料台の姿勢（ホームポジショ
ンからのＸ軸。

ｙ軸、Ｚ軸回りの回転角度で示す）などの情報を入力す
るために用いられる。

この入力装置５１により入力された情報は、記憶器５２
に記憶されている現在位置姿勢情報（検査対象点の座標
と試料台の回転角）のデータを参照しつつ、各連結点（
つまり試料台７に連結された６組の支柱系旦であるリン
ク機構の試料台７どの連結点：以下単に「連結点」とい
う）の空間座標の算出器（以下［連結点座標算出器５４
」という）に伝達されて、パラメータ信号発生器５８か
らの信号を受けて、検査対象点が照射点（測定点）に移
動する過程における移動経過の時系列を表現するパラメ
ータの各個において各連結点の座標が算出される。なお
入力された検査対象点の座標は、次回の移動操作の際に
使用される現在位置姿勢情報とするため、記憶器５２に
記憶更新される。

この算出された各連結点に関する情報は、次に各リンク
機構の作動ロッド３の繰出し長さくすなわち固定架台８
と試料台７の間の距離）を決定する作動ロッドの軸長算
出器（以下「軸長算出器５５」という）に伝達され、こ
の軸長算出器５５において、各作動ロッド３に連動する
りニヤパルスモーク１２の駆動のための制御情報が決定
される。

このようにして、軸長算出器５５で算出された各作動ロ
ッド３の軸長の数列に基づき、６個のリンク機構に組付
けられているりニヤパルスモータ５７ａ　〜５７ｆが、
ドライバー５６ａ〜５６ｆにより駆動される。なおこれ
らのドライバー５６ａ〜５６ｆの駆動は、同期信号発生
器（図示せず）からの信号によって同期される。

以上の構成において、連結点座標算出器５４、及び軸長
算出器５５で説明される一連の処理は、実際は所定のプ
ログラミングがなされたコンピュータにより行なわれる
。このうちの各連結点の座標を算出する演算処理の一例
を第４図のフローチャートに基づいて説明する。

第４図に例示したフローチャートは、本例のマニピュレ
ータの動作を簡単に説明するためのものであり、このフ
ローチャートは移動経過の時系列を表現するパラメータ
の各個において、始点から終点までほぼ一定の割合で並
進運動と回転運動をさせるように制御する場合の操作例
として説明している−０ 以下フローチャートに基づいて説明する。

先ず装置を初期化する。すなわち試料台７を初期位置（
ホームポジション）にセットし、ホームポジションにお
ける各連結点の座標をセットする（ステップａ）。前記
座標は照射点を原点にとり、Ｘ軸、ｙ軸を水平面内にと
り、Ｘ軸を垂直方向にとった座標で表わされる。また試
料台がホームポジションに位置するか否かを示すフラグ
Ｆを零にセットする。

例えば試料の検査対象点の位置を試料台７のホームポジ
ションに移動した場合の座標で表わし、試料台の姿勢は
ホームポジションからのＸ軸、ｙ軸、Ｘ軸回りの回転角
度で表わした場合、試料台がホームポジションにある時
、照射点に位置する試料の位置（仮想的な試料の検査対
象点の位置であって、試料の外側に存在することもある
）は（０，Ｏ，Ｏ）、回転角度は（０，０，０）である
。また各リンク機構の玉軸受けの中心すなわち連結点の
座標は夫々（Ｘ　Ｊ＊　’ｊ　Ｊ＋　Ｚ　Ｊ　）　　（
ただしｊは６個の連結点を示し１〜６）である。

次に移動先の試料台の検査対象点の位置と試料台の角度
を不図示のキーボードにより入力する（ステップｂ）。

すなわちこの検査対象点の位置を（Ｘｎ、Ｙ、、Ｚ、）
　、試料の角度を（θＸｎ＋θＷｎ＋　θｉｎ）として
入力する。

フラグがＯであれば、処理の初めからスタートする。一
方、フラグが１であれば処理の途中からスタートし、記
憶器５２から現在位置・姿勢情報を読み出し初期値をセ
ットする（ステップＣ）。

次に試料台７を移動し、新しい検査対象点を照射点に移
動させる移動経過の時系列を表現するパラメータの各個
において仮想的な検査対象点の位置と試料台の角度を演
算算出する（ステップｄ）。すなわち移動経過の時系列
を表現するパラメータをψｘ１．ψｙｌｌ　ψＺ　１．
４）　Ｘ　１１φ３’ｌｌ　φＺ、（それぞれ０〜１、
ｉは整数）とし、移動元の検査対象点の位置（Ｘ　Ｊ”
＋　Ｙ　ｊｏ＋ｚ４゜）と元の試料台の角度（θｘｏ、
θＶＯ＋　θｔｏ）に対して、パラメータの１番目の値
に対して仮想的な検査対象点の位置（Ｘ＋　、Ｙｌ、Ｚ
ｌ）　、試料台の回転角度（θ０．θつ、θ８１）は、
次により与えられる。

Ｘ　ｌ　　＝Ｘ　Ｏ＋　　（Ｘ　−＝Ｘ　ｏ　　）　・
ψＸ。

Ｙ＋　　＝Ｙｏ　　＋　　（Ｙｎ　−Ｙｏ　　）−ψｙ
１Ｚ　ｌ＝　Ｚｏ　　＋　　（Ｚｎ　　−Ｚｏ　　）’
ψＺ　＋θ。、＝θｘｏ＋（θ８ｏ−θ工。）・φ□θ
ｙｌ＝θｙｏ＋（θｙｎ−θッ。）・φｙ１θ、ｌ＝θ
工。＋　（θ工。−０２゜）・φ□ここで単純のために
、ψＸｌ＝ψＹ＋＝ψＺｌ＝φｘ１＝φｙｌ＝φＺ＋＝
ψｌ　（ψ、＝Ｏ〜１、ψ。＝Ｏ１ψ。＝１．ｉ＝ｏ〜
ｎ）とした例について考える。

従ってこの処理で（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、）、（θ８゜。

θ、。、θ工。）、（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、）、（θＸ１．
　　θつ。

、θｚ＋）　、”””’、（ｘ、、ｙ、、ｚ、　）、（
θ。

、θｙ１＋　０８．）の数列が得られる。

パラメータのｉ番目の値に対して仮想的な検査対象点の
位置が（ｘ、、ｙ、、ｚ、）　、ｉ番目の角度が（θ１
．θＦ＋＋　０８．）である時、６個の連結点の座標は
、次により与えられる。

ＸＪＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　ＸＪＩ　　　　ＸＩ’１．ｚ＝Ωヱ皿
°Ωｙ１°ΩｘＩ３’Ｊｌ−ｙｌＺＪＩ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＺＪＩ
　　　　２１ここでΩ、・Ω２１・Ω２．は移動経過の
時系列を表現するパラメータのｉ番目の値に対応する試
料台の姿勢に関する、原点を中心としたＸ軸、ｙ軸、Ｚ
軸回りの回転による各連結点の座標の交換マトリックス
である。

以上の第４図に示したフローチャートにより求められる
各連結点の時系列的な点列の座標は、次に、軸長算出器
５５に入力され、これにより移動経過の時系列を表現す
るパラメータの各個において必要な各作動ロッド３の軸
長を求める。

この軸長算出器５５の演算処理の一例を第５図により説
明する。

第５図に示したフローチャートにおいては、まず連結点
の時系列的な点列の座標により、各座標に対応した作動
ロッドの軸長β＋Ｊ（ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜６）を、下
記式より求める ρ＋ｔ＝！　（（ＸＩＪ−ＸＪ）”　＋　（ｙｉＪＶａ
）”＋　（Ｚ　ＩＪ−Ｚ　Ｊ）２） ここでＸｌ、ｙ、、ｚ、は各リンク機構の下側玉軸受け
（これは固定架台８に位置的に固定されている）の中心
の座標である。

この計算をそれぞれの連結点に対してｎ回づつ繰り返す
。

各Ｊ２＋）が各ロッド長の変更可能範囲を越えていなけ
れば計算を終了し、必要に応じて得られたデータを適宜
ディスプレイ等に表示して次の段階に移る。

ＱＩＪが各ロッド長の変更可能範囲を越えた場合は操作
不能であるから、そのメツセージを表示して初めに戻し
てもよいし、始点と終点の間に複数個の中間目標点を定
め、それぞれの中間目標点において試料台を中間目標の
位置・姿勢に一致させ、複数ステップで最終目標値に到
達するように設けてもよい。

さらに、各ロッドが干渉し合う場合にも上記と同様であ
る。

以上によって、試料台を移動させる場合の必要な演算処
理は終了する。

得られた６組のリンク機構の作動ロッド３の軸長の変化
を表わすデータは、すなわち第２図に示した直進運動導
入機のりニヤパルスモータ１２（第３図では符号５７で
示している）を駆動させる際の条件を示しているから、
これに従って各リニヤパルスモーク１２を駆動させるこ
とで、各連結点が移動を示す点列の座標を通過しながら
試料台は目標の移動先まで移動し、目標の試料の検査対
象点を照射点に一致させることになる。

なお第１図に示した例の装置は、６組のリンク機構の支
柱系λを、支柱系うのもの三つ２８〜２ｃを実質的に一
点で集中するような位置関係で試料台７に連結し、また
二つの支柱系２ｅ、　２ｆを実質的に一点で集中するよ
うな位置関係で試料台７に連結させているという構造的
な特徴がある。これらの関係を平面的に示したのが第６
図（ａ）であり、図中のＯは固定架台に対する連結位置
を示し、また・は試料台に対する連結位置を示している
。また第６図（ｂ）は第１図の変形例を示しているヶし
たがってこれらで図示された構成では、三つの支柱系２
ａ〜２Ｃが試料台７に実質的に一点で集中連結された点
、及び二つの支柱系２ｅ、　２ｆが実質的に一点で集中
連結された点、及び支柱系２ｄの試料台への連結点、の
都合三点を連結点とした構成例としてみなすことができ
る。

実施例２ 第７図に示された例は、各リンク装置からなる支柱系■
の作動ロッド（リンク部材）２３が、上側のロッド２３
１と下側のロッド２３２が玉継手３０で連結されていて
、また固定架台８に対する首振りが、前記玉継手３０に
より保証されていることに特徴がある。その他の構成に
おいては前記実施例１と概ね同様の構成であるが、リン
ク機構の固定架台に対する連結部の玉継手は省略されて
いる。

玉継手３０の構造は第８図に示される。なおこの玉継手
３０はガタがなくしかもなめらかな首振りを許容するも
のであればよく、玉継手に限定されずに例えばユニバー
サルジヨイントであってもよい。これは実施例１の玉軸
受けの場合も同様である。

また本例においては、玉継手３０の下側に位置するロッ
ド２３２の固定架台に対する組付けは、第９図に、示し
たように、軸方向のみの直進運動を許容する軸受け４０
で行なえばよい。

実施例３ 第１０図に示された例は、図示から分かるように支柱系
の構造に特徴がある。すなわち本例の支柱系の構造は独
立に作動する３本のリンク機構からなる一組の第１の支
柱系の作動ロッド４３ａ〜４３ｃと、独立に作動する２
本のリンク機構からなる一組の第３の支柱系の作動ロッ
ド４３ｅ、　４３ｆとが、一本の作動ロッドの途中に他
の作動ロッドを連結させた構成をなしている。なお第２
の支柱系は１本の作動ロッド４３ｄのみである。すなわ
ち第１の支柱系では、実施例１と同様の構成で試料台お
よび固定架台に組付けられている作動ロッド４３ａには
、途中で作動ロッド４３ｂが玉継手４４で連結されてお
り、またこの作動ロッド４３ｂには更に途中で作動ロッ
ド４３ｃが玉継手４５で連結されでいる。他方筒３の支
柱系では、試料台７および固定架台８の間を連結してい
る作動口・ソド４３ｅには、途中で作動ロッド４３ｆが
玉継手４６で連結されている。なお各リンク機構の上端
、下端についての構造は実施例１と同じである。

このような構成によっても、試料台の位置・姿勢を空間
的に決定することが可能である。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明よりなる分析装置用のマニピ
ュレータは、パルスモータ等の軸方向移動を正確に制御
できる装置を利用し、しかもその直線的な運動量を制御
するだけで、試料台の位置・姿勢を、空間的に三次元的
６個の自由度のそれぞれについて任意にかつ容易に制御
することが可能であるという効果がある。

またその構造はリンク機構という比較的単純でかつ強度
的にも十分な機能を付与できる構成を利用したものであ
るから、高度な真空下や加熱下等の条件で使用する用途
でも、長期に渡り安定して高精度な制御を実現すること
ができる極めて大きい効果もあ°る。

またリンク機構の強度は、必要に応じてより高強度なリ
ンク部材を使用することもできるから、比較的大きな試
料、重い試料を取扱う分析装置用としても好適に対応で
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなる実施例１のマニピュレータ
の機械的駆動部分の構成概要を示す図、第２図（ａ）　
、　（ｂ）は直進運動導五機の構成例を説明するための
断面図である。 第３図は実施例１の電子制御装置の構成概念をブロック
図で示した図、第４図および第５図は電子制御装置の制
御−例をフローチャートで示し７た図である。 第６図（ａ）、（ｂ）は実施例１における支柱系の各作
動ロッドの位置関係を平面図で説明した図である。 第７図は本発明の実施例２のマニピュレータの構成概要
を示した図、第８図はリンク部材の途中に設けた玉軸受
けの構成を示した図、第９図はリンク部材の下端の軸受
けの構成を示した図である。 第１０図は本発明の実施例３のマニピュレータの構成概
要を示した図である。 第１１図は本発明の適用対象となる分析装置の一例であ
るエネルギー損失スペクトル分析装置の概要を説明する
ための図である。 １：直進運動導入機　　λ：支柱系 ３：作動ロッド　　　　４：直進運動導入機６：上側の
玉軸受け　　７：試料台 ８：固定架台　　　　　銭；支柱系 す：支柱系　　　　　　５１：入力装置５２：記憶器 ５４：連結点座標算出器　５５：軸長算出器（他４名） 第１図 ２ａ　２’ｂ　２ｃ　２ｄ　２ｅ　２ｆ輸長針算へ 第６図（ａ）　　　　　　第６図（ｂ）第７図 η。 第８図　　　　　第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固定架台と、この固定架台から空間的に離間配置された
   試料台と、固定架台の各々異なる位置から延出されたリ
   ンク部材を含み固定架台に対して揺動可能に設けられて
   いるリンク機構の６組からなっていて、試料台を三次元
   的に可動できるように支持する支持手段と、固定架台か
   ら延出した各リンク部材をその延出方向に関して進出・
   後退させるように各リンク機構に組付けられた直進運動
   導入機と、移動経過の時系列を表現するパラメータの各
   値において試料台に連結した各リンク機構の連結点の空
   間座標及び直進運動導入機の繰出し量を演算算出する電
   子制御装置とを備え、 電子制御装置により算出された前記各連結点の空間座標
   に各連結点が追従するように前記各直進運動導入機を駆
   動させることを特徴とする分析装置用のマニピュレータ
   。