JPH0746908B2 - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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- JPH0746908B2 JPH0746908B2 JP63059518A JP5951888A JPH0746908B2 JP H0746908 B2 JPH0746908 B2 JP H0746908B2 JP 63059518 A JP63059518 A JP 63059518A JP 5951888 A JP5951888 A JP 5951888A JP H0746908 B2 JPH0746908 B2 JP H0746908B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- displacement
- type piezoelectric
- bimorph type
- piezoelectric element
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はバイモルフ型圧電素子を使用して微小変位を
高精度に制御する位置決め装置に関する。
高精度に制御する位置決め装置に関する。
（従来の技術） 一般に、例えば電子顕微鏡等の微調整機構等のように微
小変位を高精度に制御する位置決め装置のアクチュエー
タとして電気量を変位量に変換する圧電素子を使用した
ものが考えられている。この圧電素子を使用したアクチ
ュエータは変換効率が高いうえ、発熱が小さく、熱変形
によるドリフトが小さいという利点がある反面、変位量
が小さいという欠点がある。
小変位を高精度に制御する位置決め装置のアクチュエー
タとして電気量を変位量に変換する圧電素子を使用した
ものが考えられている。この圧電素子を使用したアクチ
ュエータは変換効率が高いうえ、発熱が小さく、熱変形
によるドリフトが小さいという利点がある反面、変位量
が小さいという欠点がある。
そこで、従来から電圧を印加すると長さ方向に伸縮する
２枚の圧電素子を貼り合せ、一方を伸ばすと同時に他方
を縮めることにより、屈曲変位を発生させるバイモルフ
型圧電素子を片持ち梁として使用したり、或いはこのバ
イモルフ型圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わ
せて使用する構成にしていた。
２枚の圧電素子を貼り合せ、一方を伸ばすと同時に他方
を縮めることにより、屈曲変位を発生させるバイモルフ
型圧電素子を片持ち梁として使用したり、或いはこのバ
イモルフ型圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わ
せて使用する構成にしていた。
しかしながら、バイモルフ型圧電素子を片持ち梁として
使用した場合には機械的強度が弱く、動作が不安定にな
る問題があるとともに、バイモルフ型圧電素子の自由端
側が固定端を中心とする円弧運動を行なうので、被駆動
体を直線性よく変位させるためには複雑な機構が必要に
なる問題があった。また、従来のように圧電素子とてこ
等の変位拡大機構とを組合わせた場合には数10μｍ程度
の微小量しか変位させることができず、変位量の増大を
図ることが難しい問題があった。
使用した場合には機械的強度が弱く、動作が不安定にな
る問題があるとともに、バイモルフ型圧電素子の自由端
側が固定端を中心とする円弧運動を行なうので、被駆動
体を直線性よく変位させるためには複雑な機構が必要に
なる問題があった。また、従来のように圧電素子とてこ
等の変位拡大機構とを組合わせた場合には数10μｍ程度
の微小量しか変位させることができず、変位量の増大を
図ることが難しい問題があった。
（発明が解決しようとする課題） 従来構成のものにあってはバイモルフ型圧電素子を片持
ち梁として使用した場合には機械的強度が弱く、動作が
不安定になる問題があるとともに、被駆動体を直線性よ
く変位させるためには複雑な機構が必要になる問題があ
り、また圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わせ
た場合には数10μｍ程度の微小量しか変位させることが
できず、変位量の増大を図ることが難しい問題があっ
た。
ち梁として使用した場合には機械的強度が弱く、動作が
不安定になる問題があるとともに、被駆動体を直線性よ
く変位させるためには複雑な機構が必要になる問題があ
り、また圧電素子とてこ等の変位拡大機構とを組合わせ
た場合には数10μｍ程度の微小量しか変位させることが
できず、変位量の増大を図ることが難しい問題があっ
た。
この発明は上記事情に着目してなされたもので、機械的
強度が強く、動作の安定化を図ることができ、かつ大き
な変位量を高精度に得ることができ、加えて装置全体を
小形化することができる位置決め装置を提供することを
目的とするものである。
強度が強く、動作の安定化を図ることができ、かつ大き
な変位量を高精度に得ることができ、加えて装置全体を
小形化することができる位置決め装置を提供することを
目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は直線方向に沿って変位される被駆動体搭載用
のステージの周囲を囲む状態で配置された矩形枠状の支
持フレームを同一平面上に複数段に積層し、各段の支持
フレームにおける前記ステージの変位方向と同方向の一
対のフレーム壁の中央部位に圧電素子取付け用の開口部
をそれぞれ形成させるとともに、前記ステージの変位方
向に沿って前記ステージの両側にそれぞれ平行に離間対
向配置させた複数段のバイモルフ型圧電素子の両端部を
前記各支持フレームにおける前記圧電素子取付け用開口
部の両端部に固定させ、かつ外側段の前記支持フレーム
の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の
中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモルフ
型圧電素子取付け用の開口部の両端側とを接続する変位
量伝達アームを備え、前記各段のバイモルフ型圧電素子
の両端固定部間の可動部の変位動作を前記変位量伝達ア
ームを介して順次加えてその変位量を拡大しながら前記
ステージ側に伝達する変位量拡大機構を設けたものであ
る。
のステージの周囲を囲む状態で配置された矩形枠状の支
持フレームを同一平面上に複数段に積層し、各段の支持
フレームにおける前記ステージの変位方向と同方向の一
対のフレーム壁の中央部位に圧電素子取付け用の開口部
をそれぞれ形成させるとともに、前記ステージの変位方
向に沿って前記ステージの両側にそれぞれ平行に離間対
向配置させた複数段のバイモルフ型圧電素子の両端部を
前記各支持フレームにおける前記圧電素子取付け用開口
部の両端部に固定させ、かつ外側段の前記支持フレーム
の前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部の
中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモルフ
型圧電素子取付け用の開口部の両端側とを接続する変位
量伝達アームを備え、前記各段のバイモルフ型圧電素子
の両端固定部間の可動部の変位動作を前記変位量伝達ア
ームを介して順次加えてその変位量を拡大しながら前記
ステージ側に伝達する変位量拡大機構を設けたものであ
る。
（作用） 複数段の支持フレームのバイモルフ型圧電素子にそれぞ
れ所定電圧を印加することにより、各段のバイモルフ型
圧電素子における両端固定部間の可動部を略円弧状に変
形させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素子の可動
部の変位動作を変位量拡大機構の変位量伝達アームを介
して順次加えてその変位量を拡大しながら被駆動体搭載
用のステージ側に伝達させ、このステージを直線方向に
沿って変位させるようにしたものである。
れ所定電圧を印加することにより、各段のバイモルフ型
圧電素子における両端固定部間の可動部を略円弧状に変
形させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素子の可動
部の変位動作を変位量拡大機構の変位量伝達アームを介
して順次加えてその変位量を拡大しながら被駆動体搭載
用のステージ側に伝達させ、このステージを直線方向に
沿って変位させるようにしたものである。
（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照し
て説明する。第１図および第２図は微小変位を高精度に
制御する位置決め装置全体の概略構成を示すもので、11
は位置決め装置本体である。この位置決め装置本体11に
は被駆動体搭載用のステージ12および変位量拡大機構13
がそれぞれ配設されている。この被駆動体搭載用のステ
ージ12は位置決め装置本体11の略中央に配設された略矩
形状の可動部材によって形成されている。さらに、この
ステージ12の両側には変位量拡大機構13の第１のステー
ジ変位機構14および第２のステージ変位機構15がそれぞ
れステージ12の変位方向（第１図中で矢印ｘ方向）に沿
って積層状態で配設されている。
て説明する。第１図および第２図は微小変位を高精度に
制御する位置決め装置全体の概略構成を示すもので、11
は位置決め装置本体である。この位置決め装置本体11に
は被駆動体搭載用のステージ12および変位量拡大機構13
がそれぞれ配設されている。この被駆動体搭載用のステ
ージ12は位置決め装置本体11の略中央に配設された略矩
形状の可動部材によって形成されている。さらに、この
ステージ12の両側には変位量拡大機構13の第１のステー
ジ変位機構14および第２のステージ変位機構15がそれぞ
れステージ12の変位方向（第１図中で矢印ｘ方向）に沿
って積層状態で配設されている。
また、第１のステージ変位機構14にはステージ12の両側
に平行に離間対向配置させた一対のバイモルフ型圧電素
子16a,16b、これらの一対のバイモルフ型圧電素子16a,1
6bの両端部間を連結させる支持フレーム17および両バイ
モルフ型圧電素子16a,16bの変位動作をステージ12側に
伝達する変位量伝達アーム18がそれぞれ設けられてい
る。この場合、バイモルフ型圧電素子16a,16bは第４図
に示すように電圧を印加すると長さ方向に伸縮する２枚
の圧電素子1,2を貼り合せて形成されており、一方を伸
ばすと同時に他方を縮めることにより、屈曲変位を発生
させるものである。なお、第３図および第４図はバイモ
ルフ型圧電素子16a,16bの電極構造を示すもので、第４
図中の各圧電素子1,2の矢印は分極方向を示し、また図
全体は片持ち支持のバイモルフ型圧電素子機構を示して
いる。さらに、第３図は第１図の一部を拡大した図であ
る。
に平行に離間対向配置させた一対のバイモルフ型圧電素
子16a,16b、これらの一対のバイモルフ型圧電素子16a,1
6bの両端部間を連結させる支持フレーム17および両バイ
モルフ型圧電素子16a,16bの変位動作をステージ12側に
伝達する変位量伝達アーム18がそれぞれ設けられてい
る。この場合、バイモルフ型圧電素子16a,16bは第４図
に示すように電圧を印加すると長さ方向に伸縮する２枚
の圧電素子1,2を貼り合せて形成されており、一方を伸
ばすと同時に他方を縮めることにより、屈曲変位を発生
させるものである。なお、第３図および第４図はバイモ
ルフ型圧電素子16a,16bの電極構造を示すもので、第４
図中の各圧電素子1,2の矢印は分極方向を示し、また図
全体は片持ち支持のバイモルフ型圧電素子機構を示して
いる。さらに、第３図は第１図の一部を拡大した図であ
る。
さらに、支持フレーム17は略矩形枠状の枠体によって形
成されており、この支持フレーム17の一対の対向壁面に
圧電素子取付け用開口部19a,19bがそれぞれ形成されて
いる。そして、バイモルフ型圧電素子16a,16bの両端部
が支持フレーム17の圧電素子取付け用開口部19a,19bの
周縁部位に固定されている。さらに、変位量伝達アーム
18は支持フレーム17の内部側に所定間隔を存して配設さ
れた略矩形枠状の枠体によって形成されている。この変
位量伝達アーム18にはバイモルフ型圧電素子16a,16b側
に向けて突設された突起部20a,20bが形成されており、
バイモルフ型圧電素子16a,16bにおける長手方向略中央
部位がこれらの突起部20a,20bに固定されている。
成されており、この支持フレーム17の一対の対向壁面に
圧電素子取付け用開口部19a,19bがそれぞれ形成されて
いる。そして、バイモルフ型圧電素子16a,16bの両端部
が支持フレーム17の圧電素子取付け用開口部19a,19bの
周縁部位に固定されている。さらに、変位量伝達アーム
18は支持フレーム17の内部側に所定間隔を存して配設さ
れた略矩形枠状の枠体によって形成されている。この変
位量伝達アーム18にはバイモルフ型圧電素子16a,16b側
に向けて突設された突起部20a,20bが形成されており、
バイモルフ型圧電素子16a,16bにおける長手方向略中央
部位がこれらの突起部20a,20bに固定されている。
一方、第２のステージ変位機構15にはステージ12の両側
に平行に離間対向配置させた一対のバイモルフ型圧電素
子21a,21b、これらの一対のバイモルフ型圧電素子21a,2
1bの両端部間を連結させる支持フレーム22および両バイ
モルフ型圧電素子21a,21bの変位動作をステージ12側に
伝達する変位量伝達アーム23がそれぞれ設けられてい
る。この場合、バイモルフ型圧電素子21a,21bは前述し
たバイモルフ型圧電素子16a,16bと同一構成になってい
る。さらに、第１のステージ変位機構14の変位量伝達ア
ーム18の内面にはステージ12の両側にバイモルフ型圧電
素子21a,21bを支持する各一対の支持突起24,24、25,25
がそれぞれ形成されている。そして、バイモルフ型圧電
素子21a,21bの両端部はこれらの支持突起24,24、25,25
にそれぞれ固定されており、これらのバイモルフ型圧電
素子21a,21bの支持フレーム22は第１のステージ変位機
構14の変位量伝達アーム18と一体的に形成されている。
また、ステージ12の両側面にはバイモルフ型圧電素子21
a,21b側に向けて突設された突起部26a,26bが形成されて
いる。そして、バイモルフ型圧電素子21a,21bにおける
長手方向略中央部位がこれらの突起部26a,26bに固定さ
れており、これらの突起部26a,26bによって第２のステ
ージ変位機構15の変位量伝達アーム23が形成されてい
る。
に平行に離間対向配置させた一対のバイモルフ型圧電素
子21a,21b、これらの一対のバイモルフ型圧電素子21a,2
1bの両端部間を連結させる支持フレーム22および両バイ
モルフ型圧電素子21a,21bの変位動作をステージ12側に
伝達する変位量伝達アーム23がそれぞれ設けられてい
る。この場合、バイモルフ型圧電素子21a,21bは前述し
たバイモルフ型圧電素子16a,16bと同一構成になってい
る。さらに、第１のステージ変位機構14の変位量伝達ア
ーム18の内面にはステージ12の両側にバイモルフ型圧電
素子21a,21bを支持する各一対の支持突起24,24、25,25
がそれぞれ形成されている。そして、バイモルフ型圧電
素子21a,21bの両端部はこれらの支持突起24,24、25,25
にそれぞれ固定されており、これらのバイモルフ型圧電
素子21a,21bの支持フレーム22は第１のステージ変位機
構14の変位量伝達アーム18と一体的に形成されている。
また、ステージ12の両側面にはバイモルフ型圧電素子21
a,21b側に向けて突設された突起部26a,26bが形成されて
いる。そして、バイモルフ型圧電素子21a,21bにおける
長手方向略中央部位がこれらの突起部26a,26bに固定さ
れており、これらの突起部26a,26bによって第２のステ
ージ変位機構15の変位量伝達アーム23が形成されてい
る。
次に、上記構成の作用について説明する。まず、変位量
拡大機構13の第１のステージ変位機構14および第２のス
テージ変位機構15の各バイモルフ型圧電素子16a,16b、2
1a,21bにそれぞれ電圧が印加されない不動作状態では各
バイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bはそれぞれ略直
線状の通常状態で保持されるので、この状態では被駆動
体搭載用のステージ12も所定の不動作位置で保持され
る。そして、第１のステージ変位機構14の各バイモルフ
型圧電素子16a,16bにそれぞれ所定電圧V1、第２のステ
ージ変位機構15の各バイモルフ型圧電素子21a,21bにそ
れぞれ所定電圧V2が印加されると第３図および第４図中
に仮想線で示すようにこれらの各バイモルフ型圧電素子
16a,16b、21a,21bを構成している一方の圧電素子１側が
長さ方向に縮み、他方の圧電素子２側が伸びる状態で変
形する。そのため、各バイモルフ型圧電素子16a,16b、2
1a,21bが両端固定部分に対し、長手方向中央部分をステ
ージ12の変位方向（ｘ方向）に沿って変位させる状態で
略円弧状に変形する。したがって、この場合には第１の
ステージ変位機構14の各バイモルフ型圧電素子16a,16b
の変形動作にともない各バイモルフ型圧電素子16a,16b
の長手方向中央部分がｘ方向にx1だけ変位するので、こ
れと同時に支持フレーム17の内部側に配設されている第
２のステージ変位機構15の各構成部材およびステージ12
が第１のステージ変位機構14の変位量伝達アーム18を介
して支持フレーム17に対してｘ方向にx1だけ変位する。
さらに、第２のステージ変位機構15の各バイモルフ型圧
電素子21a,21bの変形動作にともない各バイモルフ型圧
電素子21a,21bの長手方向中央部分がｘ方向にx2だけ変
位するので、これと同時に変位量伝達アーム18の内部側
に配設されているステージ12が第２のステージ変位機構
15の変位量伝達アーム23を介して変位量伝達アーム18に
対してｘ方向にx2だけ変位する。したがって、ステージ
12を支持フレーム17に対してｘ方向にx1＋x2だけ変位さ
せることができ、変位量拡大機構13の第１のステージ変
位機構14および第２のステージ変位機構15の各バイモル
フ型圧電素子16a,16b、21a,21bの変位動作を各段の変位
量伝達アーム18,23を介して順次積層させながらステー
ジ12側に伝達させることができる。
拡大機構13の第１のステージ変位機構14および第２のス
テージ変位機構15の各バイモルフ型圧電素子16a,16b、2
1a,21bにそれぞれ電圧が印加されない不動作状態では各
バイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bはそれぞれ略直
線状の通常状態で保持されるので、この状態では被駆動
体搭載用のステージ12も所定の不動作位置で保持され
る。そして、第１のステージ変位機構14の各バイモルフ
型圧電素子16a,16bにそれぞれ所定電圧V1、第２のステ
ージ変位機構15の各バイモルフ型圧電素子21a,21bにそ
れぞれ所定電圧V2が印加されると第３図および第４図中
に仮想線で示すようにこれらの各バイモルフ型圧電素子
16a,16b、21a,21bを構成している一方の圧電素子１側が
長さ方向に縮み、他方の圧電素子２側が伸びる状態で変
形する。そのため、各バイモルフ型圧電素子16a,16b、2
1a,21bが両端固定部分に対し、長手方向中央部分をステ
ージ12の変位方向（ｘ方向）に沿って変位させる状態で
略円弧状に変形する。したがって、この場合には第１の
ステージ変位機構14の各バイモルフ型圧電素子16a,16b
の変形動作にともない各バイモルフ型圧電素子16a,16b
の長手方向中央部分がｘ方向にx1だけ変位するので、こ
れと同時に支持フレーム17の内部側に配設されている第
２のステージ変位機構15の各構成部材およびステージ12
が第１のステージ変位機構14の変位量伝達アーム18を介
して支持フレーム17に対してｘ方向にx1だけ変位する。
さらに、第２のステージ変位機構15の各バイモルフ型圧
電素子21a,21bの変形動作にともない各バイモルフ型圧
電素子21a,21bの長手方向中央部分がｘ方向にx2だけ変
位するので、これと同時に変位量伝達アーム18の内部側
に配設されているステージ12が第２のステージ変位機構
15の変位量伝達アーム23を介して変位量伝達アーム18に
対してｘ方向にx2だけ変位する。したがって、ステージ
12を支持フレーム17に対してｘ方向にx1＋x2だけ変位さ
せることができ、変位量拡大機構13の第１のステージ変
位機構14および第２のステージ変位機構15の各バイモル
フ型圧電素子16a,16b、21a,21bの変位動作を各段の変位
量伝達アーム18,23を介して順次積層させながらステー
ジ12側に伝達させることができる。
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。
すなわち、複数段の支持フレーム17,22のバイモルフ型
圧電素子16a,16b、21a,21bにそれぞれ所定電圧を印加す
ることにより、各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、2
1a,21bにおける両端固定部間の可動部を略円弧状に変形
させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素子16a,16
b、21a,21bの可動部の変位動作を順次加えてその変位量
を拡大しながらステージ12側に伝達させるようにしてい
るので、ステージ12の移動時に従来に比べてステージ12
の変位量の増大を図ることができる。
すなわち、複数段の支持フレーム17,22のバイモルフ型
圧電素子16a,16b、21a,21bにそれぞれ所定電圧を印加す
ることにより、各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、2
1a,21bにおける両端固定部間の可動部を略円弧状に変形
させ、このときの各段のバイモルフ型圧電素子16a,16
b、21a,21bの可動部の変位動作を順次加えてその変位量
を拡大しながらステージ12側に伝達させるようにしてい
るので、ステージ12の移動時に従来に比べてステージ12
の変位量の増大を図ることができる。
さらに、各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21b
の可動部の変位動作は印加電圧の大きさに比例するの
で、各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの印
加電圧を適正に制御することにより、ステージ12の変位
を高精度に位置決めすることができる。
の可動部の変位動作は印加電圧の大きさに比例するの
で、各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの印
加電圧を適正に制御することにより、ステージ12の変位
を高精度に位置決めすることができる。
また、ステージ12の両側の各段のバイモルフ型圧電素子
16a,16b、21a,21bの両端部を各支持フレーム17,22の圧
電素子取付け用開口部19a,19b、26a,26bの周縁部位に固
定させるようにしたので、被駆動体搭載用ステージ12の
固有振動数（剛性）を高めることができる。そのため、
バイモルフ型圧電素子を片持ち梁として使用する場合に
比べて機械的強度を高めることができ、位置決め装置本
体11全体の動作の安定化を図ることができる。
16a,16b、21a,21bの両端部を各支持フレーム17,22の圧
電素子取付け用開口部19a,19b、26a,26bの周縁部位に固
定させるようにしたので、被駆動体搭載用ステージ12の
固有振動数（剛性）を高めることができる。そのため、
バイモルフ型圧電素子を片持ち梁として使用する場合に
比べて機械的強度を高めることができ、位置決め装置本
体11全体の動作の安定化を図ることができる。
さらに、ステージ12の周囲を囲む状態で配置された略矩
形枠状の支持フレーム17,22を２段に積層し、各段の支
持フレーム17,22の一対の対向壁面に圧電素子取付け用
の開口部19a,19b、26a,26bをそれぞれ形成させるととも
に、ステージ12の両側にそれぞれ平行に離間対向配置さ
せたバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの両端部を
各支持フレーム17,22の圧電素子取付け用開口部19a,19
b、26a,26bの周縁部位に固定させ、変位量拡大機構13に
よって各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの
両端固定部間の可動部の変位動作を順次加えてその変位
量を拡大しながらステージ12側に伝達するようにしたの
で、位置決め装置本体11内に複数のバイモルフ型圧電素
子16a,16b、21a,21bをコンパクトに組み込むことができ
る。そのため、位置決め装置本体11全体を小形化するこ
とができるので、例えば電子顕微鏡等の微調整機構等の
ように電子顕微鏡等の試料を搭載するステージ12の微小
変位を高精度に制御するアクチュエータとして本装置を
使用する場合に本装置を電子顕微鏡等の本体側に効率よ
く組み込むことができる。
形枠状の支持フレーム17,22を２段に積層し、各段の支
持フレーム17,22の一対の対向壁面に圧電素子取付け用
の開口部19a,19b、26a,26bをそれぞれ形成させるととも
に、ステージ12の両側にそれぞれ平行に離間対向配置さ
せたバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの両端部を
各支持フレーム17,22の圧電素子取付け用開口部19a,19
b、26a,26bの周縁部位に固定させ、変位量拡大機構13に
よって各段のバイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの
両端固定部間の可動部の変位動作を順次加えてその変位
量を拡大しながらステージ12側に伝達するようにしたの
で、位置決め装置本体11内に複数のバイモルフ型圧電素
子16a,16b、21a,21bをコンパクトに組み込むことができ
る。そのため、位置決め装置本体11全体を小形化するこ
とができるので、例えば電子顕微鏡等の微調整機構等の
ように電子顕微鏡等の試料を搭載するステージ12の微小
変位を高精度に制御するアクチュエータとして本装置を
使用する場合に本装置を電子顕微鏡等の本体側に効率よ
く組み込むことができる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例では第１のステージ変位機構14
および第２のステージ変位機構15をステージ12の変位方
向に沿って２段に積層させ、２段のステージ変位機構1
4,15の変位量を順次加えてステージ12側に伝達する変位
量拡大機構13を設けた場合について示したが、第５図お
よび第６図に示す別の実施例のようにステージ変位機構
31,32,33をステージ12の変位方向に沿って３段に積層さ
せ、３段のステージ変位機構31,32,33の変位量を順次加
えてステージ12側に伝達する変位量拡大機構34を設けて
もよく、さらに４段以上の多数段のステージ変位機構を
ステージ12の変位方向に沿って積層させる構成にしても
よい。
い。例えば、上記実施例では第１のステージ変位機構14
および第２のステージ変位機構15をステージ12の変位方
向に沿って２段に積層させ、２段のステージ変位機構1
4,15の変位量を順次加えてステージ12側に伝達する変位
量拡大機構13を設けた場合について示したが、第５図お
よび第６図に示す別の実施例のようにステージ変位機構
31,32,33をステージ12の変位方向に沿って３段に積層さ
せ、３段のステージ変位機構31,32,33の変位量を順次加
えてステージ12側に伝達する変位量拡大機構34を設けて
もよく、さらに４段以上の多数段のステージ変位機構を
ステージ12の変位方向に沿って積層させる構成にしても
よい。
また、第１のステージ変位機構14および第２のステージ
変位機構15の各バイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21b
の変位特性はそれぞれ異なるものであってもよく、各バ
イモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの印加電圧もそれ
ぞれ異なるものであってもよい。この場合、例えば第１
のステージ変位機構14の一方のバイモルフ型圧電素子16
aの変位量をx3、他方のバイモルフ型圧電素子16bの変位
量をx4にそれぞれ設定するとステージ12は支持フレーム
17に対して（x3＋x4）/2だけ変位するようになってい
る。
変位機構15の各バイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21b
の変位特性はそれぞれ異なるものであってもよく、各バ
イモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bの印加電圧もそれ
ぞれ異なるものであってもよい。この場合、例えば第１
のステージ変位機構14の一方のバイモルフ型圧電素子16
aの変位量をx3、他方のバイモルフ型圧電素子16bの変位
量をx4にそれぞれ設定するとステージ12は支持フレーム
17に対して（x3＋x4）/2だけ変位するようになってい
る。
また、上記実施例では各バイモルフ型圧電素子16a,16
b、21a,21bを構成する圧電素子1,2の外面にそれぞれ単
一の電極を設けた構成のものを示したが、第７図に示す
ように各バイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bを構成
する圧電素子1,2の外面にそれぞれ複数の電極41a,42a,4
3a,44a、41b,42b,43b,44bを並設させた電極構造にして
もよい。
b、21a,21bを構成する圧電素子1,2の外面にそれぞれ単
一の電極を設けた構成のものを示したが、第７図に示す
ように各バイモルフ型圧電素子16a,16b、21a,21bを構成
する圧電素子1,2の外面にそれぞれ複数の電極41a,42a,4
3a,44a、41b,42b,43b,44bを並設させた電極構造にして
もよい。
さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。
変形実施できることは勿論である。
［発明の効果］ この発明によれば直線方向に沿って変位される被駆動体
搭載用のステージの周囲を囲む状態で配置された矩形枠
状の支持フレームを同一平面上に複数段に積層し、各段
の支持フレームにおける前記ステージの変位方向と同方
向の一対のフレーム壁の中央部位に圧電素子取付け用の
開口部をそれぞれ形成させるとともに、前記ステージの
変位方向に沿って前記ステージの両側にそれぞれ平行に
離間対向配置させた複数段のバイモルフ型圧電素子の両
端部を前記各支持フレームにおける前記圧電素子取付け
用開口部の両端部に固定させ、かつ外側段の前記支持フ
レームの前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可
動部の中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイ
モルフ型圧電素子取付け用の開口部の両端側とを接続す
る変位量伝達アームを備え、前記各段のバイモルフ型圧
電素子の両端固定部間の可動部の変位動作を前記変位量
伝達アームを介して順次加えてその変位量を拡大しなが
ら前記ステージ側に伝達する変位量拡大機構を設けたの
で、ステージの移動時に大きな変位量を高精度に得るこ
とができるとともに、機械的強度が強く、動作の安定化
を図ることができ、かつ装置全体を小形化することがで
きる。
搭載用のステージの周囲を囲む状態で配置された矩形枠
状の支持フレームを同一平面上に複数段に積層し、各段
の支持フレームにおける前記ステージの変位方向と同方
向の一対のフレーム壁の中央部位に圧電素子取付け用の
開口部をそれぞれ形成させるとともに、前記ステージの
変位方向に沿って前記ステージの両側にそれぞれ平行に
離間対向配置させた複数段のバイモルフ型圧電素子の両
端部を前記各支持フレームにおける前記圧電素子取付け
用開口部の両端部に固定させ、かつ外側段の前記支持フ
レームの前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可
動部の中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイ
モルフ型圧電素子取付け用の開口部の両端側とを接続す
る変位量伝達アームを備え、前記各段のバイモルフ型圧
電素子の両端固定部間の可動部の変位動作を前記変位量
伝達アームを介して順次加えてその変位量を拡大しなが
ら前記ステージ側に伝達する変位量拡大機構を設けたの
で、ステージの移動時に大きな変位量を高精度に得るこ
とができるとともに、機械的強度が強く、動作の安定化
を図ることができ、かつ装置全体を小形化することがで
きる。
第１図乃至第４図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は位置決め装置全体の平面図、第２図は同斜視
図、第３図はバイモルフ型圧電素子の取付け状態を示す
平面図、第４図は第３図の一部を拡大した状態を示す要
部の平面図、第５図および第６図はこの発明の別の実施
例を示すもので、第５図は位置決め装置全体の平面図、
第６図は同斜視図、第７図はさらに別の実施例を示す要
部の平面図である。 12……ステージ、13,34……変位量拡大機構、14……第
１のステージ変位機構、15……第２のステージ変位機
構、16,16b,21a,21b……バイモルフ型圧電素子、17,22
……支持フレーム、18,23……変位量伝達アーム、31,3
2,33……ステージ変位機構。
第１図は位置決め装置全体の平面図、第２図は同斜視
図、第３図はバイモルフ型圧電素子の取付け状態を示す
平面図、第４図は第３図の一部を拡大した状態を示す要
部の平面図、第５図および第６図はこの発明の別の実施
例を示すもので、第５図は位置決め装置全体の平面図、
第６図は同斜視図、第７図はさらに別の実施例を示す要
部の平面図である。 12……ステージ、13,34……変位量拡大機構、14……第
１のステージ変位機構、15……第２のステージ変位機
構、16,16b,21a,21b……バイモルフ型圧電素子、17,22
……支持フレーム、18,23……変位量伝達アーム、31,3
2,33……ステージ変位機構。
フロントページの続き (72)発明者 林 正和 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 石田 文彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 審査官 及川 泰嘉
Claims (1)
- 【請求項１】直線方向に沿って変位される被駆動体搭載
用のステージの周囲を囲む状態で配置された矩形枠状の
支持フレームを同一平面上に複数段に積層し、各段の支
持フレームにおける前記ステージの変位方向と同方向の
一対のフレーム壁の中央部位に圧電素子取付け用の開口
部をそれぞれ形成させるとともに、前記ステージの変位
方向に沿って前記ステージの両側にそれぞれ平行に離間
対向配置させた複数段のバイモルフ型圧電素子の両端部
を前記各支持フレームにおける前記圧電素子取付け用開
口部の両端部に固定させ、かつ外側段の前記支持フレー
ムの前記バイモルフ型圧電素子の両端固定部間の可動部
の中央部位と内側段の前記支持フレームの前記バイモル
フ型圧電素子取付け用の開口部の両端側とを接続する変
位量伝達アームを備え、前記各段のバイモルフ型圧電素
子の両端固定部間の可動部の変位動作を前記変位量伝達
アームを介して順次加えてその変位量を拡大しながら前
記ステージ側に伝達する変位量拡大機構を設けたことを
特徴とする位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63059518A JPH0746908B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63059518A JPH0746908B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234064A JPH01234064A (ja) | 1989-09-19 |
| JPH0746908B2 true JPH0746908B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=13115563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63059518A Expired - Lifetime JPH0746908B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746908B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6933662B2 (en) | 2002-10-31 | 2005-08-23 | The Boeing Company | Electrostrictive compound actuator |
| US7053527B2 (en) * | 2003-12-18 | 2006-05-30 | Piezomotor Uppsala Ab | Electromechanical motor and assembling method therefore |
| JP2009225560A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電アクチュエータおよび圧電アクチュエータユニット |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5449093A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-18 | Nec Corp | Piezoelectric actuator |
| JPS5740535U (ja) * | 1980-08-18 | 1982-03-04 |
-
1988
- 1988-03-15 JP JP63059518A patent/JPH0746908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5449093A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-18 | Nec Corp | Piezoelectric actuator |
| JPS5740535U (ja) * | 1980-08-18 | 1982-03-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01234064A (ja) | 1989-09-19 |
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Legal Events
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