JPH1058267A - Positioning device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make precise positioning while displacement is prevented in the direction perpendicular to the positioning of a table. SOLUTION: A locating device concerned is equipped with a coarse motion adjusting means 30 and a fine motion adjusting means 40 consisting of piezo actuator 41, and the base end of the piezo actuator 41 is arranged in such a way as impossible to make relative movement in the axial direction X with a base 10 and the foremost part is made capable of relative displacement in the X-direction with the base 10, and a table 20 and nut 34 are installed displaceably in the direction Z perpendicular to the axis, and the arrangement further includes a coupling 45, tensile spring and a complying displacement admitting means, and the table 20 is formed with possibility of fine motion adjustment while its displacement in the Z-direction is precluded, wherein the table 20 is put in contact coupling with possibility of converting the expansion/ contraction amount Xs of the piezo actuator 41 into the displacement amount Xs of the nut 32 fitted on a feed screw shaft 33 and also synchronous movement in the positioning direction X through the nut 34.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軸線方向に相対移
動可能に装着されたベースおよびテーブルと，ベース側
に回転可能に装着された送りねじ軸とこの送りねじ軸の
回転によって軸線方向に移動可能なナット部材とを含み
送りねじ軸の回転によるナット部材の移動を利用してベ
ースに対してテーブルを軸線方向に粗動調整する粗動調
整手段と，粗動調整終了後にピエゾアクチュエータの伸
縮を利用してベースに対して当該テーブルを軸線方向に
微動調整する微動調整手段とを具備してなる位置決め装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a base and a table mounted so as to be relatively movable in the axial direction, a feed screw shaft rotatably mounted on the base side, and an axial movement by rotation of the feed screw shaft. A coarse adjustment means for adjusting the coarse movement of the table relative to the base in the axial direction by utilizing the movement of the nut member by rotation of the feed screw shaft, and an expansion and contraction of the piezo actuator after the coarse adjustment is completed. The present invention relates to a positioning device including fine movement adjusting means for finely adjusting the table in the axial direction with respect to a base by utilizing the fine movement adjusting means.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図１２において、テーブル２０ＬＧは、
ガイドシャフト等を介してベース１０上に摺動可能に装
着されている。すなわち、両者１０，２０ＬＧは、軸線
（Ｘ）方向に相対移動可能である。したがって、ベース
１０を定盤等に載置し、テーブル２０ＬＧをＸ方向に移
動調整すれば、ベース１０に対しテーブル２０ＬＧつま
りこのテーブル２０ＬＧ上にセットされた試料（図示省
略）をＸ方向に移動させつつ位置決めすることができ
る。2. Description of the Related Art In FIG.
It is slidably mounted on the base 10 via a guide shaft or the like. That is, the two 10, 20LG are relatively movable in the axis (X) direction. Therefore, when the base 10 is placed on a surface plate or the like and the table 20LG is moved and adjusted in the X direction, the table 20LG, that is, the sample (not shown) set on the table 20LG is moved in the X direction with respect to the base 10. Positioning can be performed while positioning.

【０００３】ここに、位置決め精度が例えば０．５μｍ
以下とされる場合、位置決め装置は、移動範囲の拡大性
および移動高速性を向上させる点から例えば１μｍまで
粗動調整を行うための粗動調整手段３０Ｐと，最終位置
決め精度を保証するために例えば１μｍ未満の微動調整
を行うための微動調整手段４０Ｐとから構成されてい
る。Here, the positioning accuracy is, for example, 0.5 μm.
In the following cases, the positioning device includes a coarse movement adjusting unit 30P for performing coarse movement adjustment to, for example, 1 μm from the viewpoint of improving the expandability of the moving range and the moving speed, and for ensuring the final positioning accuracy, for example. And fine movement adjusting means 40P for performing fine movement adjustment of less than 1 μm.

【０００４】粗動調整手段３０Ｐは、先端部がベース１
０に取付けられた軸受１７Ｐに回転可能に保持されかつ
基端部がカップリング３５Ｐを介してベース１０側に取
付けられたモータ３１（モータ軸３１Ｓ）に連結された
雄ねじ部材たる送りねじ軸３３と，この送りねじ軸３３
と螺合可能としてテーブル２０ＬＧの下面側に装着（固
着）された雌ねじ部材たるナット部材３４Ｐとからな
る。また、Ｘ方向の粗動調整量Ｘｌは、例えばベース１
０の側端面に突出させて取付けられたメインスケール
と，テーブル２０ＬＧの側端面に突出させて取付けられ
たインデックススケールおよび検出回路とを含む粗動調
整変位検出手段（図示省略）で検出される。The coarse movement adjusting means 30P has a base 1
And a feed screw shaft 33 which is a male screw member connected rotatably to a motor 31 (motor shaft 31S) mounted on the base 10 side via a coupling 35P at a base end thereof via a coupling 35P. , This feed screw shaft 33
And a nut member 34P as a female screw member attached (fixed) to the lower surface of the table 20LG so as to be screwable. The coarse movement adjustment amount Xl in the X direction is, for example,
The coarse movement adjustment displacement detection means (not shown) includes a main scale protruding from the side end surface of the table 20 and an index scale and a detection circuit protruding from the side end surface of the table 20LG.

【０００５】一方の微動調整手段４０Ｐは、テーブル２
０ＬＧの上面に設けられたガイドシャフト等にＸ方向に
摺動可能に装着された第２のテーブル２０ＳＬと，基端
部が第２のテーブル２０ＳＬに固定されかつ先端部がテ
ーブル２０ＬＧと一体的なブラケット２７に固定された
ピエゾアクチュエータ４１Ｐとからなる。Ｘ方向の微動
調整量Ｘｓは、例えばテーブル２０ＬＧの側端面に突出
させて取付けられたメインスケールと，第２のテーブル
２０ＳＬの側端面に突出させて取付けられたインデック
ススケールおよび検出回路とを含む微動調整変位検出手
段（図示省略）で検出される。[0005] One fine movement adjusting means 40P includes a table 2
A second table 20SL slidably mounted in the X direction on a guide shaft or the like provided on the upper surface of the 0LG, a base end fixed to the second table 20SL, and a distal end integrated with the table 20LG. The piezo actuator 41P is fixed to the bracket 27. The fine movement adjustment amount Xs in the X direction includes, for example, a fine movement including a main scale protruding from the side end surface of the table 20LG and an index scale and a detection circuit protruding from the side end surface of the second table 20SL. It is detected by an adjustment displacement detecting means (not shown).

【０００６】かくして、モータ３１を回転させて送りね
じ軸３３を回転させれば、ナット部材３４Ｐを介して、
テーブル２０ＬＧをベース１０に対してＸ方向に粗動調
整量Ｘｌだけ比較的に高速で移動できる。この粗動調整
量Ｘｌは、粗動調整変位検出手段で検出される。したが
って、第２のテーブル２０ＳＬ上にセットされた試料を
基準位置から粗動調整量ＸｌだけＸ方向に移動できかつ
粗動調整変位検出手段の分解能で決まる精度〔μｍ単位
（例えば、±１μｍ）〕で粗位置決めすることができ
る。Thus, if the motor 31 is rotated to rotate the feed screw shaft 33, the nut 31P
The table 20LG can be moved relatively fast in the X direction with respect to the base 10 by the coarse movement adjustment amount Xl. The coarse movement adjustment amount Xl is detected by the coarse movement adjustment displacement detecting means. Therefore, the sample set on the second table 20SL can be moved from the reference position in the X direction by the coarse movement adjustment amount Xl, and the accuracy determined by the resolution of the coarse movement adjustment displacement detecting means [μm unit (for example, ± 1 μm)] Can be used for coarse positioning.

【０００７】この終了後に、ピエゾアクチュエータ４１
Ｐを伸縮させれば、第２のテーブル２０ＳＬを、テーブ
ル２０ＬＧに対してＸ方向に微動調整量Ｘｓだけ移動で
きる。この微動調整量Ｘｓは、微動調整変位検出手段で
検出される。したがって、第２のテーブル２０ＳＬ上に
セットされた試料をさらに微動調整量ＸｓだけＸ方向に
移動できかつ微動調整変位検出手段の分解能で決まる精
度（例えば、±０．１μｍ）で微位置決めできる。After this, the piezo actuator 41
If P is expanded or contracted, the second table 20SL can be moved relative to the table 20LG in the X direction by the fine movement adjustment amount Xs. The fine movement adjustment amount Xs is detected by the fine movement adjustment displacement detecting means. Therefore, the sample set on the second table 20SL can be further moved in the X direction by the fine movement adjustment amount Xs, and can be finely positioned with an accuracy (for example, ± 0.1 μm) determined by the resolution of the fine movement adjustment displacement detecting means.

【０００８】すなわち、粗動調整手段３０Ｐと微動調整
手段４０Ｐとを用いれば、テーブル（２０ＳＬ）上に取
付けられた試料を基準位置（ベース１０）に対しＸ方向
に高速に移動させかつ微動調整変位検出手段で決まる精
度（例えば、±０．５μｍ）で最終位置決めすることが
できる。That is, if the coarse movement adjusting means 30P and the fine movement adjusting means 40P are used, the sample mounted on the table (20SL) is moved at a high speed in the X direction with respect to the reference position (base 10), and the fine movement adjusting displacement is achieved. The final positioning can be performed with an accuracy (for example, ± 0.5 μm) determined by the detecting means.

【０００９】しかし、上記従来装置では、粗動調整手段
３０Ｐと微動調整手段４０Ｐとが２階建（２段積）構造
となっているので、これ以上の小型軽量化は限界に近
い。また、２階建構造であるから、部品点数が多いのみ
ならずテーブル２０ＬＧと第２のテーブル２０ＳＬとの
平行度等を得るための手間と時間が掛かるので、大幅な
コスト低減を図ることが難しい。２階建構造であるがゆ
えに熱的変形の影響が大きく一層の高精度化が難しい。
つまり、従来装置では±０．５〜０．１μｍの精度で位
置決めできてもオーダーの１桁違う例えば±０．０１μ
ｍの精度で位置決めすることはできなかった。さらに、
２階建構造のために粗動調整変位検出手段と微動調整変
位検出手段とを別個独立型に構成しなければならないの
で、それらの分解能乃至精度の融合性，整合性が難し
く、上記のような一層の高精度化が難しいばかりかコス
ト高となっている。However, in the above-mentioned conventional apparatus, since the coarse movement adjusting means 30P and the fine movement adjusting means 40P have a two-story (two-stage) structure, further reduction in size and weight is almost at the limit. In addition, since it has a two-story structure, not only the number of parts is large, but also it takes time and effort to obtain the parallelism between the table 20LG and the second table 20SL, so that it is difficult to significantly reduce the cost. . Due to the two-story structure, the thermal deformation has a large effect and it is difficult to achieve higher precision.
That is, in the conventional apparatus, even if the positioning can be performed with an accuracy of ± 0.5 to 0.1 μm, the position is changed by one digit of order, for example, ± 0.01 μm
Positioning with an accuracy of m was not possible. further,
Since the coarse movement adjustment displacement detection means and the fine movement adjustment displacement detection means must be configured separately and independently for the two-story structure, it is difficult to integrate and match the resolution or precision of the means. It is not only difficult to achieve higher precision, but also the cost is high.

【００１０】さらに、モータ３１用のケーブルはベース
１０に対して固定化できるもののピエゾアクチュエータ
４０Ｐ用のケーブルは、テーブル２０ＬＧにぶらさがる
形態・構造とせざるを得ずかつテーブル２０ＬＧととも
に移動しなければならないから、ケーブル処理が難しく
断線やオペレータの引掛りの原因になる。また，精巧な
ピエゾアクチュエータ４１Ｐが露出しているので、破損
の危険性が大きい。各変位検出手段についても同様であ
る。かくして、取扱いが難しい。Further, although the cable for the motor 31 can be fixed to the base 10, the cable for the piezo actuator 40P must be of a form and structure hanging on the table 20LG and must move together with the table 20LG. In addition, it is difficult to handle the cable, which may cause disconnection or catch of an operator. Further, since the sophisticated piezo actuator 41P is exposed, there is a high risk of breakage. The same applies to each displacement detecting means. Thus, handling is difficult.

【００１１】そこで、本願出願人は、一層の小型軽量
化，高精度化，低コスト化および取扱い容易化を図るこ
とのできる新たな位置決め装置を先に提案（特願平８−
９９２号）している。Accordingly, the applicant of the present application has proposed a new positioning device capable of further reducing the size and weight, increasing the precision, reducing the cost, and facilitating the handling (Japanese Patent Application No. Hei 8-8300).
No. 992).

【００１２】すなわち、図１３〜図１６に示す如く、微
動調整手段４０を構成するピエゾアクチュエータ４１の
基端部４１Ｂをベース１０（ブラケット１４）に軸線
（Ｘ）方向に相対移動不能に取付けるとともにその先端
部４１Ｆと送りねじ軸３３の先端部３３Ｆとをカップリ
ング４５（軸部４２，ミニチュアベアリング４６を含
む。）を介して相対回転可能かつ軸線方向の相対位置を
一定に保持可能つまり同期移動可能に連結し、送りねじ
軸３３をピエゾアクチュエータ４１の軸線方向の伸縮に
応動して直接または間接的にベース１０に対しかつ軸線
方向にピエゾアクチュエータ４１の伸縮量だけ変位可能
に形成し、ピエゾアクチュエータ４１の伸縮量を送りね
じ軸３３のナット部材３４と螺合する部位の変位量に変
換するとともにナット部材３４を介して複数の取付孔２
９を有するテーブル２０をベース１０に対して微動調整
可能に構成されている。That is, as shown in FIGS. 13 to 16, the base end 41B of the piezo actuator 41 constituting the fine movement adjusting means 40 is attached to the base 10 (bracket 14) so as to be relatively immovable in the direction of the axis (X). The distal end portion 41F and the distal end portion 33F of the feed screw shaft 33 can be relatively rotated via a coupling 45 (including the shaft portion 42 and the miniature bearing 46), and the relative position in the axial direction can be kept constant, that is, synchronous movement is possible. The feed screw shaft 33 is formed so as to be directly or indirectly displaceable with respect to the base 10 and in the axial direction by the amount of expansion and contraction of the piezo actuator 41 in response to the expansion and contraction of the piezo actuator 41 in the axial direction. The amount of expansion and contraction of the feed screw shaft 33 is converted into the amount of displacement of the portion screwed to the nut member 34 of the feed screw shaft 33 and the nut A plurality of mounting holes through the wood 34 2
The table 20 having the table 9 can be finely adjusted with respect to the base 10.

【００１３】詳しくは、ベース１０とテーブル２０と
を、図１５に示すクロスローラガイド（ベース側ベアリ
ング１８，テーブル側ベアリング２８）を用いて軸線
（Ｘ）方向に低摩擦で摺動可能に装着する。そして、ベ
ース１０と一体的なブラケット３２に取付けられた粗動
調整手段３０を形成するモータ３１（モータ軸３１Ｓ）
と送りねじ軸３３の基端部３３Ｂとをカップリング３５
で連結する。More specifically, the base 10 and the table 20 are slidably mounted in the direction of the axis (X) with low friction using a cross roller guide (base side bearing 18, table side bearing 28) shown in FIG. . Then, a motor 31 (motor shaft 31S) forming the coarse movement adjusting means 30 attached to a bracket 32 integral with the base 10
And the base end 33B of the feed screw shaft 33 with a coupling 35.
Connect with.

【００１４】このカップリング３５を利用して、ナット
部材３４が送りねじ軸３３を介してピエゾアクチュエー
タ４１の軸線方向の伸縮量に応動してベース１０に対し
かつ軸線方向にピエゾアクチュエータ４１の伸縮量だけ
変位することを許容する応動変位許容手段を構築する場
合には、当該カップリング３５を断面円形状の中空筒体
に軸線方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた複数
の切欠溝を有する切欠溝付筒体型から形成すればよい。By utilizing the coupling 35, the nut member 34 moves in response to the axial expansion and contraction of the piezo actuator 41 via the feed screw shaft 33, and the expansion and contraction of the piezo actuator 41 in the axial direction with respect to the base 10. In the case of constructing a response displacement permitting means that permits only displacement, the coupling 35 has a plurality of notched grooves which are axially separated from each other and are circumferentially displaced in a hollow cylindrical body having a circular cross section. What is necessary is just to form from the cylindrical body type with a notch groove.

【００１５】また、テーブル２０側に固定された円筒部
材６１とベース１０（ブラケット３２）側に固定された
ガイドロッド６３との間に押圧用のスプリング６２を装
着した付勢手段６０を設け、テーブル２０の下面側に固
着されたナット部材３４を送りねじ軸３３を介してピエ
ゾアクチュエータ４１側に押付けておく。A biasing means 60 provided with a pressing spring 62 is provided between a cylindrical member 61 fixed to the table 20 and a guide rod 63 fixed to the base 10 (bracket 32). The nut member 34 fixed to the lower surface side of 20 is pressed against the piezo actuator 41 via the feed screw shaft 33.

【００１６】なお、変位検出手段８０は、収容空間ＳＰ
内でテーブル２０側に設けられたメインスケール８１お
よびベース１０側に設けられたインデックススケール８
２と，中空部１５および貫通部１６内に配設された基板
上の発光部，受光部，検出部等から形成され、粗動調整
量Ｘｌおよび微動調整量Ｘｓを一括して検出できる。The displacement detecting means 80 is provided in the accommodation space SP.
The main scale 81 provided on the table 20 side and the index scale 8 provided on the base 10 side
2, a light emitting unit, a light receiving unit, a detecting unit, and the like on the substrate disposed in the hollow portion 15 and the through portion 16, and the coarse adjustment amount Xl and the fine adjustment amount Xs can be detected collectively.

【００１７】かかる先提案装置では、粗動調整手段３０
を形成するモータ３１によって送りねじ軸３３を回転さ
せると、テーブル２０と一体的なナット部材３４を介し
て、テーブル２０を軸線（Ｘ）方向に従来例（図１２）
の場合と同様に粗動調整量Ｘｌだけ粗動調整できる。こ
の際、送りねじ軸３３の先端部３３Ｆとピエゾアクチュ
エータ４１の先端部４１Ｆとの間に装着されたミニチュ
アベアリング４６内蔵のカップリング４５がＸ軸方向に
同期移動可能であるが相対回転可能であるから、送りね
じ軸３３の回転がピエゾアクチュエータ４１に捩り力を
与えてしまうことはない。In the prior proposed device, the coarse movement adjusting means 30
When the feed screw shaft 33 is rotated by the motor 31 forming the table 20, the table 20 is moved in the direction of the axis (X) via the nut member 34 integral with the table 20 (FIG. 12).
In the same manner as in the above case, the coarse movement can be adjusted by the coarse movement adjustment amount Xl. At this time, the coupling 45 with a built-in miniature bearing 46 mounted between the distal end portion 33F of the feed screw shaft 33 and the distal end portion 41F of the piezo actuator 41 is synchronously movable in the X-axis direction but is relatively rotatable. Therefore, the rotation of the feed screw shaft 33 does not give the piezo actuator 41 a torsional force.

【００１８】この粗動調整終了後に、微動調整手段４０
を形成するピエゾアクチュエータ４１を最終位置決め点
と粗動調整量Ｘｌとの関係から伸長または収縮させる。
ピエゾアクチュエータ４１の基端部４１Ｂはベース１０
（１４）に軸線方向に相対移動不能つまり一体化固定さ
れているので、その先端部４１Ｆが軸線方向に伸縮す
る。すると、ピエゾアクチュエータ４１の先端部４１Ｆ
と送りねじ軸３３の先端部３３Ｆとがカップリング４５
で軸線方向の相対位置が一定に保持されているから、応
動変位許容手段（３５）の働きと相俟って、送りねじ軸
３３つまりナット部材３４がその伸縮に応動して間接的
にベース１０に対して軸線方向に伸縮する。すなわち、
ピエゾアクチュエータ４１の伸縮量（Ｘｓ）を、ナット
部材３４つまりはテーブル２０の変位量に変換できる。After the coarse movement adjustment, the fine movement adjustment means 40
Is extended or contracted based on the relationship between the final positioning point and the coarse movement adjustment amount Xl.
The base end 41B of the piezo actuator 41 is
Since (14) is relatively immovable in the axial direction, that is, is integrally fixed, the distal end portion 41F expands and contracts in the axial direction. Then, the tip portion 41F of the piezo actuator 41
And the leading end 33F of the feed screw shaft 33 are coupled to the coupling 45.
, The relative position in the axial direction is maintained constant, so that the feed screw shaft 33, that is, the nut member 34 indirectly responds to the expansion and contraction of the base 10 together with the operation of the response displacement permitting means (35). Expands and contracts in the axial direction with respect to. That is,
The amount of expansion and contraction (Xs) of the piezo actuator 41 can be converted to the amount of displacement of the nut member 34, that is, the table 20.

【００１９】ここに、送りねじ軸３３とピエゾアクチュ
エータ４１とを同一の軸線（Ｘ）上に直列配設できるか
ら、２階建構造としなくてもよく、変位検出手段８０も
共通の１台でよくかつピエゾアクチュエータ４１をベー
ス１０とテーブル２０との間（ＳＰ）に収容できるとと
もにそのケーブル４７もベース１０側に固定化できるか
ら、例えば、±０．０１μｍ以下の高精度位置決めを保
障しつつ小型軽量化および低コスト化を達成でき、取扱
いも容易である。Here, since the feed screw shaft 33 and the piezo actuator 41 can be arranged in series on the same axis (X), there is no need to have a two-story structure, and the common displacement detecting means 80 is also provided. Since the piezo actuator 41 can be well accommodated between the base 10 and the table 20 (SP) and the cable 47 can be fixed to the base 10 side, for example, a small size while ensuring high-precision positioning of ± 0.01 μm or less can be ensured. Light weight and low cost can be achieved, and handling is easy.

【００２０】[0020]

【発明が解決しようとする課題】ところで、先提案（特
願平８−９９２号）装置の普及拡大とともに一層の技術
的要請および一段のコスト低減が求められている。By the way, with the spread of the prior-proposed device (Japanese Patent Application No. 8-992), further technical demands and further cost reduction are required.

【００２１】すなわち、テーブル２０を図１４〜図１６
で水平に粗動調整量Ｘｌおよび微動調整量Ｘｓだけ移動
させるには、両者１０，２０の平行度を正しく仕上げか
つテーブル２０をクロスローラガイド（１８，２８）を
介してベース１０上に正確に組立てなければならないこ
とは当然として、ナット部材３４をテーブル２０に正確
に固着しなければならずかつピエゾアクチュエータ４１
および送りねじ軸３３を軸線Ｘ上でかつ偏芯なく取付け
なければならない。この組立調整は、煩雑でかつ膨大な
労力と時間とを必要とする。したがって、コスト低減化
のための阻害要因となっている。That is, the table 20 is shown in FIGS.
In order to move the table 20 horizontally by the coarse movement adjustment amount Xl and the fine movement adjustment amount Xs, the parallelism between the two is correctly finished and the table 20 is accurately placed on the base 10 via the cross roller guides (18, 28). Of course, the nut member 34 must be accurately fixed to the table 20 and the piezo actuator 41
And the feed screw shaft 33 must be mounted on the axis X without eccentricity. This assembly adjustment is complicated and requires a great deal of labor and time. Therefore, it is a hindrance factor for cost reduction.

【００２２】しかも、実用上の許容範囲内では、いかに
膨大な労力・時間を掛けても、完璧に軸線Ｘ上に偏芯な
く取付けることは至難である。この不完全性は、テーブ
ル２０の図１６に示す位置決め移動方向（Ｘ）と直交す
る方向Ｚの変位として現われる。しかるに、軸線（Ｘ）
方向の高精度化とともにＺ方向の高精度化が強くなる傾
向にあって、先提案装置によるＺ方向の変位（例えば、
±０．５μｍ）も許され難くなって来た。Moreover, within the practically acceptable range, no matter how much labor and time is required, it is extremely difficult to completely mount the apparatus on the axis X without eccentricity. This imperfection appears as a displacement of the table 20 in a direction Z orthogonal to the positioning movement direction (X) shown in FIG. However, the axis (X)
There is a tendency that the higher precision in the Z direction is accompanied by the higher precision in the direction, and the displacement in the Z direction (for example,
(± 0.5 μm) has become more difficult.

【００２３】また、Ｚ方向の変位は、動的にも現われ
る。例えば、円筒部材６１の内径とガイドロッド６３の
外径と押圧用スプリング６２の内外径との関係がルーズ
過ぎると、テーブル２０の現在位置によってはスプリン
グ６２の浮上り等によりＺ方向の変位がランダム的に発
生する。だからと言って、それら関係を限界的にシビア
にすると、引掛りが生じるのでビビリが生じ結果として
軸線（Ｘ）方向の本来の位置決め精度を低下させる。The displacement in the Z direction also appears dynamically. For example, if the relationship between the inner diameter of the cylindrical member 61, the outer diameter of the guide rod 63, and the inner and outer diameters of the pressing spring 62 is too loose, displacement in the Z direction is random depending on the current position of the table 20 due to floating of the spring 62 or the like. Occurs. However, if the relationship is severely limited, the hooking occurs, causing chattering and consequently lowering the original positioning accuracy in the axis (X) direction.

【００２４】さらに、テーブル２０を取外して行なう点
検・保守の取扱いが難しい。全体的分解を要するからで
ある。Further, it is difficult to handle inspection and maintenance performed by removing the table 20. This is because total disassembly is required.

【００２５】本発明の目的は、テーブルの位置決め移動
方向と直交する方向の変位の発生を防止しつつ高精度位
置決めを保障できるとともに小型軽量かつ低コストで取
扱い容易な位置決め装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a positioning device which can ensure high-precision positioning while preventing displacement in a direction perpendicular to the table positioning movement direction, and which is small, lightweight, low-cost and easy to handle. .

【００２６】[0026]

【課題を解決するための手段】先提案装置をより詳しく
分析すると、テーブル２０のＺ方向に対する変位発生原
因は、基本的には、クロスローラガイド（１８，２８）
を介するもののベース１０の平行度にある。しかし、ベ
ース１０を基準とする軸線（Ｘ）上に配設される送りね
じ軸３３とこれにボールを介して螺合しかつテーブル２
０と一体的なナット部材３４とが介在するので、これら
も変位発生の原因となる。後者には、押圧方式の付勢手
段６０の撓み，ビビリ，浮上りやモータ３１（モータ軸
３１Ｓ）の偏芯も外乱として加わる。According to a more detailed analysis of the previously proposed apparatus, the cause of the displacement of the table 20 in the Z direction is basically that of the cross roller guides (18, 28).
Through which the base 10 is parallel. However, a feed screw shaft 33 disposed on an axis (X) based on the base 10 is screwed to the feed screw shaft 33 via a ball, and
0 and the integral nut member 34, which also causes displacement. In the latter case, bending, chatter, and floating of the urging means 60 of the pressing system and eccentricity of the motor 31 (motor shaft 31S) are also added as disturbances.

【００２７】すなわち、テーブル２０のＺ方向に対する
変位発生原因は一義的でなく同じベース１０を基礎とす
る直接と間接との２重構造となっている。したがって、
如何にベース１０の平行度を正確に仕上げて直接精度を
向上させたとしても、ボールねじ軸３３およびナット部
材３４を介する間接的精度が悪いと、テーブル２０のＺ
方向の変位は間接的精度で規制されてしまう。この現象
は、構成部品の仕上げ精度を実用上如何に向上させかつ
組立・調整に最大限的労力・時間ひいてはコストを投入
しても、完全に防止することが出来ない。That is, the cause of the displacement of the table 20 in the Z direction is not unique and has a double structure of direct and indirect based on the same base 10. Therefore,
Even if the parallelism of the base 10 is accurately finished to directly improve the precision, if the indirect precision via the ball screw shaft 33 and the nut member 34 is poor, the Z
Directional displacement is regulated with indirect accuracy. This phenomenon cannot be completely prevented even if the finishing accuracy of the component parts is improved in practical use, and the maximum labor, time and cost are required for assembly and adjustment.

【００２８】かくして、本発明は、上記固有的技術事項
に着目し、先提案装置では一体とされていたナット部材
とテーブルとを位置決め移動方向には一体的としかつそ
れと直交する方向には変位可能とし、また外乱となり得
る押圧方式の付勢手段を排斥し、テーブルの位置決め移
動方向と直交する方向の位置をベースのみにかつ直接に
基礎とすることにより直交方向の変位を防止可能に形成
し、前記目的を達成するものである。Thus, the present invention focuses on the above-mentioned unique technical matter, and makes the nut member and the table integrated in the previously proposed apparatus integral in the positioning movement direction and displaceable in the direction perpendicular to the same. And, also displacing the urging means of the pressing method that can be a disturbance, formed so that displacement in the orthogonal direction can be prevented by directly and directly on the base in the direction orthogonal to the positioning movement direction of the table, This achieves the above object.

【００２９】請求項１の発明は、軸線方向に相対移動可
能に装着されたベースおよびテーブルと，ベース側に回
転可能に装着された送りねじ軸とこの送りねじ軸の回転
によって軸線方向に移動可能なナット部材とを含み送り
ねじ軸の回転によるナット部材の移動を利用してベース
に対してテーブルを軸線方向に粗動調整する粗動調整手
段と，粗動調整終了後にピエゾアクチュエータの伸縮を
利用してベースに対して当該テーブルを軸線方向に微動
調整する微動調整手段とを具備してなる位置決め装置に
おいて、前記送りねじ軸とナット部材とをボールねじ構
造に形成するとともに、一端が前記ベース側に固着され
かつ他端が前記テーブル側に固着された引張バネを利用
して前記テーブルを前記軸線方向でナット部材に当接す
る方向に付勢して前記テーブルと前記ナット部材とを前
記軸線方向に同期移動可能かつ前記軸線方向と直交する
方向に相対変位可能に当接連結させ、かつ前記微動調整
手段を構成する前記ピエゾアクチュエータの基端部を前
記ベースに前記軸線方向に相対移動不能に取付けるとと
もにその先端部と前記送りねじ軸の先端部とを相対回転
可能かつ前記軸線方向に同期移動可能に連結し、前記送
りねじ軸をピエゾアクチュエータの前記軸線方向の伸縮
に応動して直接または間接的に前記ベースに対しかつ前
記軸線方向にピエゾアクチュエータの伸縮量だけ変位可
能に形成し、ピエゾアクチュエータの伸縮量を前記送り
ねじ軸を介して前記ナット部材の変位量に変換するとと
もに前記ナット部材を介して前記テーブルを前記ベース
に対して微動調整可能に形成した、ことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided a base and a table mounted so as to be relatively movable in an axial direction, a feed screw shaft rotatably mounted on the base side, and an axially movable by rotation of the feed screw shaft. Coarse adjustment means for coarsely adjusting the table relative to the base in the axial direction using the movement of the nut member by rotation of the feed screw shaft, and utilizing expansion and contraction of the piezo actuator after the coarse adjustment is completed. A fine movement adjusting means for finely adjusting the table in the axial direction with respect to the base, wherein the feed screw shaft and the nut member are formed in a ball screw structure, and one end is provided on the base side. The table is urged in a direction contacting the nut member in the axial direction by using a tension spring fixed to the table side and the other end is fixed to the table side. The table and the nut member are connected so as to be synchronously movable in the axial direction and relatively displaceable in a direction perpendicular to the axial direction, and the base end of the piezo actuator constituting the fine movement adjusting means is Attached to the base so as to be relatively immovable in the axial direction, and connected at its tip and the tip of the feed screw shaft so as to be relatively rotatable and synchronously movable in the axial direction, and to connect the feed screw shaft to the axis of the piezo actuator. In response to expansion and contraction in the direction, it is formed so that it can be displaced directly or indirectly by the amount of expansion and contraction of the piezo actuator in the axial direction with respect to the base, and the amount of expansion and contraction of the piezo actuator is controlled by the nut member of the nut member via the feed screw shaft. The table is formed so as to be finely adjustable with respect to the base through the nut member while converting the displacement into a displacement amount. And wherein the door.

【００３０】かかる発明では、粗動調整手段を形成する
送りねじ軸を回転させると、送りねじ軸とともにボール
ねじ構造を形成するナット部材が軸線方向に移動する。
このナット部材には、テーブルが引張バネによって軸線
方向に同期移動可能に当接連結されている。したがっ
て、テーブルを軸線方向に移動（粗動調整）させること
ができる。この際、ナット部材とテーブルとは軸線方向
と直交する方向には相対変位可能とされているので、例
えば送りねじ軸の傾斜や偏心による位置決め移動方向と
直交する方向の変位はテーブルに伝達されない。また、
送りねじ軸の先端部とピエゾアクチュエータの先端部と
は軸線方向に同期移動可能であるが相対回転可能である
から、送りねじ軸の回転がピエゾアクチュエータに捩り
力を与えてしまう等の悪影響を及ぼすことはない。ま
た、引張バネであるから、ビビリや浮上りが発生しな
い。つまり、テーブルの該直交方向の位置（高さ）は、
ベースの平行度のみに規制され、その変位は発生しな
い。In this invention, when the feed screw shaft forming the coarse movement adjusting means is rotated, the nut member forming the ball screw structure together with the feed screw shaft moves in the axial direction.
A table is connected to the nut member so as to be synchronously movable in the axial direction by a tension spring. Therefore, the table can be moved in the axial direction (coarse movement adjustment). At this time, since the nut member and the table can be relatively displaced in a direction perpendicular to the axial direction, displacement in a direction perpendicular to the positioning movement direction due to, for example, inclination or eccentricity of the feed screw shaft is not transmitted to the table. Also,
The leading end of the feed screw shaft and the leading end of the piezo actuator can move synchronously in the axial direction but can rotate relative to each other, so that the rotation of the feed screw shaft exerts a torsional force on the piezo actuator. Never. Moreover, since it is a tension spring, chattering and lifting do not occur. That is, the position (height) of the table in the orthogonal direction is
The displacement is restricted only by the parallelism of the base and does not occur.

【００３１】この粗動調整終了後に、微動調整手段を形
成するピエゾアクチュエータを最終位置決め点と粗動調
整量との関係から伸長または収縮させる。ピエゾアクチ
ュエータの基端部はベースに軸線方向に相対移動不能つ
まり一体化固定されているので、その先端部が軸線方向
に伸縮する。すると、ピエゾアクチュエータの先端部と
送りねじ軸の先端部とが軸線方向に同期移動可能に形成
されているから、送りねじ軸がピエゾアクチュエータの
伸縮に応動して直接または間接的にベースに対しかつ軸
線方向に伸縮する。すなわち、ピエゾアクチュエータの
伸縮量をナット部材の変位量に変換できるから、ピエゾ
アクチュエータを伸縮すればナット部材を介して、粗動
調整の場合と同様にテーブルをベースに対して微動調整
することができる。After the completion of the coarse movement adjustment, the piezo actuator forming the fine movement adjustment means is extended or contracted based on the relationship between the final positioning point and the coarse movement adjustment amount. Since the base end of the piezo actuator is relatively immovable or integrally fixed to the base in the axial direction, the distal end expands and contracts in the axial direction. Then, since the tip of the piezo actuator and the tip of the feed screw shaft are formed so as to be synchronously movable in the axial direction, the feed screw shaft is directly or indirectly moved to the base in response to expansion and contraction of the piezo actuator. It expands and contracts in the axial direction. That is, since the amount of expansion and contraction of the piezo actuator can be converted to the amount of displacement of the nut member, if the piezo actuator is expanded and contracted, fine adjustment of the table relative to the base can be performed via the nut member in the same manner as in the case of coarse adjustment. .

【００３２】ここに、送りねじ軸とピエゾアクチュエー
タとを軸線上に直列配設できるから、２階建構造としな
くてよく，変位検出手段も共通の１台でよく，ピエゾア
クチュエータをベースとテーブルとの間に収容できかつ
そのケーブルもベース側に固定化できるから、高精度位
置決めを保障しつつ小型軽量化および低コスト化を達成
できるとともに取扱い容易である。テーブルの位置決め
の移動方向と直交する方向の変位発生を防止できる。Here, since the feed screw shaft and the piezo actuator can be arranged in series on the axis, there is no need to have a two-story structure, and only one common displacement detecting means may be used. Since the cable can be accommodated between them and the cable can also be fixed to the base side, miniaturization, weight reduction and cost reduction can be achieved while ensuring high-precision positioning, and handling is easy. The displacement in the direction orthogonal to the moving direction of the positioning of the table can be prevented.

【００３３】また、請求項２の発明は、軸線方向に相対
移動可能に装着されたベースおよびテーブルと，ベース
側に回転可能に装着された送りねじ軸とこの送りねじ軸
の回転によって軸線方向に移動可能なナット部材とを含
み送りねじ軸の回転によるナット部材の移動を利用して
ベースに対してテーブルを軸線方向に粗動調整する粗動
調整手段と，粗動調整終了後にピエゾアクチュエータの
伸縮を利用してベースに対して当該テーブルを軸線方向
に微動調整する微動調整手段とを具備してなる位置決め
装置において、前記送りねじ軸と前記ナット部材とをボ
ールねじ構造に形成し、前記微動調整手段を構成する前
記ピエゾアクチュエータの基端部を前記ベースと前記軸
線方向に相対移動不能かつその先端部を前記ベースに前
記軸線方向に相対変位可能に取付けるとともに前記テー
ブルと前記ナット部材とを前記軸線方向と直交する方向
に相対変位可能に装着し、かつ前記送りねじ軸の先端部
と前記ピエゾアクチュエータの先端部とを相対回転可能
に連結するとともに両先端部を前記軸線方向に同期移動
可能に形成されたカップリングと，前記テーブルを前記
軸線方向で前記ナット部材に当接する方向に付勢して前
記テーブルと前記ナット部材とを前記軸線方向に同期移
動可能に当接連結させるための一端が前記ベース側に固
着されかつ他端の前記テーブル側に固着された引張バネ
と，前記ナット部材が前記送りねじ軸を介して前記ピエ
ゾアクチュエータの軸線方向の伸縮に応動して前記ベー
スに対しかつ軸線方向に前記ピエゾアクチュエータの伸
縮量だけ変位することを許容する応動変位許容手段とを
設け、前記ピエゾアクチュエータの伸縮量を前記送りね
じ軸を介して前記ナット部材の前記ベースに対する前記
軸線方向の変位量に変換しつつ前記テーブルの微動調整
を可能に形成した、ことを特徴とする。Further, the invention according to claim 2 provides a base and a table which are mounted so as to be relatively movable in the axial direction, a feed screw shaft which is rotatably mounted on the base side, and an axial direction by rotation of the feed screw shaft. A coarse adjustment means including a movable nut member for coarsely adjusting the table relative to the base using the movement of the nut member by rotation of the feed screw shaft, and expansion and contraction of the piezo actuator after the coarse adjustment is completed A fine movement adjusting means for finely adjusting the table with respect to the base in the axial direction by utilizing the feed screw shaft and the nut member in a ball screw structure; The base end of the piezo actuator constituting the means is immovable relative to the base in the axial direction, and the distal end is relative to the base in the axial direction. And the table and the nut member are mounted so as to be relatively displaceable in a direction perpendicular to the axial direction, and the distal end of the feed screw shaft and the distal end of the piezo actuator are connected so as to be relatively rotatable. And a coupling formed so that both end portions can be synchronously moved in the axial direction, and the table is urged in a direction contacting the nut member in the axial direction to move the table and the nut member along the axis. A tension spring fixed at one end to the base side and a tension member fixed to the table side at the other end, and the nut member is connected to the piezo actuator via the feed screw shaft. An actuator that allows displacement by an amount of expansion and contraction of the piezo actuator relative to the base and in the axial direction in response to expansion and contraction in the axial direction. Displacement allowance means, and formed so that fine movement adjustment of the table is possible while converting the amount of expansion and contraction of the piezo actuator into the amount of displacement of the nut member with respect to the base in the axial direction via the feed screw shaft. It is characterized by.

【００３４】かかる発明では、粗動調整手段を形成する
送りねじ軸を回転させると、送りねじ軸とともにボール
ねじ構造を形成するナット部材が軸線方向に移動する。
このナット部材には、テーブルが引張バネによって軸線
方向に同期移動可能に当接連結されている。したがっ
て、テーブルを軸線方向に移動（粗動調整）させること
ができる。この際、ナット部材とテーブルとは軸線方向
と直交する方向には相対変位可能とされているので、例
えば送りねじ軸の傾斜や偏心による位置決め移動方向と
直交する方向の変位はテーブルに伝達されない。また、
送りねじ軸の先端部とピエゾアクチュエータの先端部と
はカップリングによって軸線方向に同期移動可能である
が相対回転可能であるから、送りねじ軸の回転がピエゾ
アクチュエータに捩り力を与えてしまう等の悪影響を及
ぼすことはない。さらに、引張バネであるから、ビビリ
や浮上りが発生しない。つまり、テーブルの該直交方向
の位置（高さ）は、ベースの平行度のみに規制され、そ
の変位は発生しない。In this invention, when the feed screw shaft forming the coarse movement adjusting means is rotated, the nut member forming the ball screw structure together with the feed screw shaft moves in the axial direction.
A table is connected to the nut member so as to be synchronously movable in the axial direction by a tension spring. Therefore, the table can be moved in the axial direction (coarse movement adjustment). At this time, since the nut member and the table can be relatively displaced in a direction perpendicular to the axial direction, displacement in a direction perpendicular to the positioning movement direction due to, for example, inclination or eccentricity of the feed screw shaft is not transmitted to the table. Also,
The tip of the feed screw shaft and the tip of the piezo actuator can be moved synchronously in the axial direction by coupling, but they can be rotated relative to each other, so that the rotation of the feed screw shaft applies a torsional force to the piezo actuator. There is no adverse effect. Furthermore, since it is a tension spring, chatter and floating do not occur. That is, the position (height) of the table in the orthogonal direction is restricted only by the parallelism of the base, and no displacement occurs.

【００３５】この粗動調整終了後に、微動調整手段を形
成するピエゾアクチュエータを最終位置決め点と粗動調
整量との関係から伸長または収縮させる。ピエゾアクチ
ュエータの基端部はベースに軸線方向に相対移動不能つ
まり一体化固定されているので、その先端部が軸線方向
に伸縮する。すると、ピエゾアクチュエータの先端部と
送りねじ軸の先端部とが軸線方向に同期移動可能に形成
されているから、応動変化許容手段の働きによって、送
りねじ軸がピエゾアクチュエータの伸縮に応動して直接
または間接的にベースに対しかつ軸線方向に伸縮する。
すなわち、ピエゾアクチュエータの伸縮量をナット部材
の変位量に変換できるから、ピエゾアクチュエータを伸
縮すればナット部材を介して、粗動調整の場合と同様
に、テーブルをベースに対して微動調整することができ
る。After the coarse motion adjustment is completed, the piezo actuator forming the fine motion adjusting means is extended or contracted based on the relationship between the final positioning point and the coarse motion adjustment amount. Since the base end of the piezo actuator is relatively immovable or integrally fixed to the base in the axial direction, the distal end expands and contracts in the axial direction. Then, since the tip of the piezo actuator and the tip of the feed screw shaft are formed so as to be able to move synchronously in the axial direction, the feed screw shaft is directly driven by the expansion and contraction of the piezo actuator by the action of the response change permitting means. Or it expands and contracts indirectly with respect to the base and in the axial direction.
That is, since the amount of expansion and contraction of the piezo actuator can be converted to the amount of displacement of the nut member, fine adjustment of the table relative to the base can be performed via the nut member by expanding and contracting the piezo actuator, as in the case of coarse adjustment. it can.

【００３６】ここに、送りねじ軸とピエゾアクチュエー
タとを軸線上に直列配設できるから、２階建構造としな
くてよく，変位検出手段も共通の１台でよく，ピエゾア
クチュエータをベースとテーブルとの間に収容できかつ
そのケーブルもベース側に固定化できるから、高精度位
置決めを保障しつつ小型軽量化および低コスト化を達成
できるとともに取扱い容易である。テーブルの位置決め
の移動方向と直交する方向の変位発生も防止できる。Here, since the feed screw shaft and the piezo actuator can be arranged in series on the axis, there is no need to have a two-story structure, and only one common displacement detecting means is required. The piezo actuator is composed of a base, a table and a table. Since the cable can be accommodated between them and the cable can also be fixed to the base side, miniaturization, weight reduction and cost reduction can be achieved while ensuring high-precision positioning, and handling is easy. Displacement in a direction orthogonal to the moving direction of the positioning of the table can also be prevented.

【００３７】よって、請求項１の発明の場合と同様な作
用効果を奏することができる他、さらにピエゾアクチュ
エータ，カップリング等をベースとテーブルとの間に介
装しかつ引張バネと応動変位許容手段とを設けるだけで
よいから、構造が一段と簡単でより取扱いが容易であ
る。Accordingly, the same operation and effect as those of the first aspect can be obtained. In addition, a piezo actuator, a coupling, and the like are interposed between the base and the table, and the tension spring and the responsive displacement permitting means are provided. The structure is much simpler and the handling is easier.

【００３８】また、請求項３の発明は、前記応動変位許
容手段が、前記送りねじ軸に回転力を付与するモータの
軸と前記送りねじ軸の基端部との間に装着または前記送
りねじ軸の途中でかつ前記ナット部材よりもモータ側に
装着されるとともに，前記軸線方向に離隔されかつ周方
向に位置ずれされた複数の切欠溝を有する筒体を含み回
転力を伝達可能で前記ピエゾアクチュエータから発生さ
れた伸縮力で前記軸線方向に伸縮可能な切欠溝付筒体型
のカップリングから形成されている位置決め装置であ
る。The invention according to claim 3 is characterized in that the reaction displacement permitting means is mounted between the shaft of a motor for applying a rotational force to the feed screw shaft and a base end of the feed screw shaft or the feed screw is provided. The piezo is mounted on the motor side of the nut member in the middle of the shaft and has a plurality of notched grooves spaced apart in the axial direction and displaced in the circumferential direction. This is a positioning device formed of a cylindrical coupling with a notched groove that can expand and contract in the axial direction by an expansion and contraction force generated by an actuator.

【００３９】かかる発明では、軸線方向に離隔されかつ
周方向に位置ずれされた複数の切欠溝を有する筒体型の
カップリングを含む応動変位許容手段を、送りねじ軸の
途中でかつナット部材よりもモータ側に装着しかつカッ
プリングの寸法を短縮する方向に予めピエゾアクチュエ
ータにバイアス（伸長）をかけておけば、ピエゾアクチ
ュエータの伸縮に応動して送りねじ軸自体を直接に伸縮
できる。また、送りねじ軸の基端部とモータ軸との間に
装着すれば、送りねじ軸全体を変位させることにより送
りねじ軸を間接的に伸縮できる。In this invention, the responsive displacement permitting means including the cylindrical coupling having the plurality of notched grooves which are axially separated and circumferentially displaced in the axial direction is provided between the feed screw shaft and the nut member. If the piezo actuator is biased (extended) in advance in the direction of reducing the size of the coupling mounted on the motor side, the feed screw shaft itself can be directly expanded and contracted in response to expansion and contraction of the piezo actuator. Also, if the feed screw shaft is mounted between the base end of the feed screw shaft and the motor shaft, the feed screw shaft can be indirectly expanded and contracted by displacing the entire feed screw shaft.

【００４０】したがって、請求項２の発明の場合と同様
な作用効果を奏し得ることはもとより、さらに構造が一
段と簡単で、一層の小型軽量化およびコスト低減を図れ
る。Therefore, not only the same effects as those of the second aspect of the invention can be obtained, but also the structure is further simplified, and further reduction in size and weight and cost can be achieved.

【００４１】さらに、請求項４の発明は、前記応動変位
許容手段が、前記モータ軸を前記軸線方向で前記ピエゾ
アクチュエータの方向に付勢するバネと，このバネの付
勢力に抗して前記モータ軸の前記軸線方向で前記ピエゾ
アクチュエータに向う方向の位置を規制可能なストッパ
ーとから形成されている位置決め装置である。Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the responsive displacement permitting means urges the motor shaft in the axial direction toward the piezo actuator, and the motor urges against the urging force of the spring. A positioning device formed from a stopper capable of regulating a position of a shaft in a direction toward the piezo actuator in the axial direction.

【００４２】かかる発明では、応動変位許容手段を形成
するバネの付勢力でモータ軸を軸線方向でピエゾアクチ
ュエータの方向に付勢する。ストッパーはバネの付勢力
に抗してモータ軸を所定位置に規制する。したがって、
付勢力に抗してモータ軸がストッパーから離れるように
予めピエゾアクチュエータにバイアス（伸長）をかけて
おけば、ピエゾアクチュエータの伸縮でモータ軸に連結
された送りねじ軸全体を変位させることができる。つま
り、送りねじ軸を間接的に伸縮させることができる。In this invention, the motor shaft is urged in the axial direction toward the piezo actuator by the urging force of the spring forming the responsive displacement permitting means. The stopper regulates the motor shaft at a predetermined position against the urging force of the spring. Therefore,
If a bias (extension) is applied to the piezo actuator in advance so that the motor shaft separates from the stopper against the urging force, the entire feed screw shaft connected to the motor shaft can be displaced by expansion and contraction of the piezo actuator. That is, the feed screw shaft can be indirectly expanded and contracted.

【００４３】よって、請求項２の発明の場合と同様な作
用効果を奏し得ることはもとより、さらに応動変位許容
手段をモータと一体的に形成できるので、一層の小型化
と低コスト化とを図れる。さらに、モータの構造上、予
めモータ軸が軸線方向に所定量だけ変位可能に構築され
ているモータを利用すれば、そのモータを応動変位許容
手段として流用できるので、より大幅なコスト低減を図
れる。Accordingly, not only the same operation and effect as in the second aspect of the invention can be obtained, but also the reaction displacement permitting means can be formed integrally with the motor, so that further reduction in size and cost can be achieved. . Further, if a motor having a structure in which the motor shaft is previously displaceable in the axial direction by a predetermined amount is used in the structure of the motor, the motor can be diverted as the responsive displacement permitting means, so that the cost can be further reduced.

【００４４】さらにまた、請求項５の発明は、前記テー
ブルの下面側に取付けられたメインスケールと，このメ
インスケールと対面可能に前記ベースの上面側に取付け
られたインデックススケールとを含み前記テーブルの前
記ベースに対する粗動調整量および微動調整量を検出可
能な変位検出手段が設けられている位置決め装置であ
る。Further, the invention of claim 5 includes a main scale attached to a lower surface of the table, and an index scale attached to an upper surface of the base so as to face the main scale. This is a positioning device provided with a displacement detecting means capable of detecting a coarse movement adjustment amount and a fine movement adjustment amount with respect to the base.

【００４５】かかる発明では、粗動調整および微動調整
のいずれもが、ナット部材を介してテーブルをベースに
対して軸線方向に変位（移動）させて行う。かくして、
テーブル側のメインスケールとベース側のインデックス
スケールを含む変位検出手段を共通の一台とすることが
できるとともに、変位検出手段が各テーブルの側方に突
出かつ露出させないですみ，また変位検出手段へ電源を
供給しまた検出信号を外部へ取出すケーブルをベース側
に固定化することができる。In the present invention, both the coarse movement adjustment and the fine movement adjustment are performed by displacing (moving) the table in the axial direction with respect to the base via the nut member. Thus,
Displacement detecting means including the main scale on the table side and the index scale on the base side can be used as one common unit, and the displacement detecting means does not have to protrude and be exposed to the side of each table, and can be used as a displacement detecting means. A cable for supplying power and extracting a detection signal to the outside can be fixed to the base side.

【００４６】よって、請求項１から請求項４までの発明
の場合と同様な作用効果を奏することができ得ることは
もとより、一層の小型軽量化，高精度化，低コスト化お
よび取扱いの容易化を図れる。Therefore, it is possible to obtain the same operation and effect as those of the first to fourth aspects of the present invention, as well as to further reduce the size and weight, increase the precision, reduce the cost, and facilitate the handling. Can be achieved.

【００４７】[0047]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （第１の実施形態）本位置決め装置は、図１〜図８に示
す如く、ベース１０に対してテーブル２０を軸線（Ｘ）
方向に粗動調整する粗動調整手段３０と粗動調整終了後
にピエゾアクチュエータ４１の伸縮を利用してベース１
０に対してテーブル２０を軸線（Ｘ）方向に微動調整す
る微動調整手段４０とを具備し、かつ微動調整手段４０
を形成するピエゾアクチュエータ４１の基端部４１Ｂを
ベース１０に軸線（Ｘ）方向に相対移動不能かつその先
端部４１Ｆをベース１０と軸線（Ｘ）方向に相対変位可
能に取付けるとともにテーブル２０とナット部材３４と
を軸線方向と直交する方向（Ｚ）に変位可能に装着し、
かつカップリング４５と，引張バネ６５と，応動変位許
容手段（３５）とを設け、テーブル２０のＺ方向の変位
の発生を防止しつつピエゾアクチュエータ４１の伸縮量
（Ｘｓ）を送りねじ軸３３を介してナット部材３４の変
位量（Ｘｓ）に変換可能かつこのナット部材３４を介し
てこれと位置決め移動方向に同期移動可能に当接連結さ
れたテーブル２０をベース１０に対して微動調整可能に
形成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) As shown in FIGS. 1 to 8, the present positioning apparatus moves a table 20 with respect to a base 10 along an axis (X).
The coarse movement adjusting means 30 for performing coarse movement adjustment in the direction and the base 1 utilizing the expansion and contraction of the piezoelectric actuator 41 after the coarse movement adjustment is completed.
And fine movement adjusting means 40 for finely adjusting the table 20 in the direction of the axis (X) with respect to 0.
The base end 41B of the piezo actuator 41 is mounted on the base 10 such that the base end 41B cannot be moved relative to the base 10 in the direction of the axis (X), and the distal end 41F can be displaced relative to the base 10 in the direction of the axis (X). 34 is mounted so as to be displaceable in a direction (Z) orthogonal to the axial direction,
Further, a coupling 45, a tension spring 65, and a response displacement permitting means (35) are provided to prevent the Z-direction displacement of the table 20 from occurring, and to adjust the amount of expansion (Xs) of the piezo actuator 41 to the feed screw shaft 33. The table 20 which can be converted into the displacement amount (Xs) of the nut member 34 via the nut member 34 and is connected via the nut member 34 so as to be synchronously movable in the positioning movement direction is formed so as to be finely adjustable with respect to the base 10. Have been.

【００４８】図１〜図８において、静止側のベース１０
とテーブル２０とは、クロスローラガイド（ベース側ベ
アリング１８，１８、テーブル側ベアリング２８，２
８）を介して、軸線（Ｘ）方向に低摩擦で相対変位可能
に装着されている。すなわち、ベアリング１８を図４に
示す固定ボルト１８Ｂでベース１０側に取付け、ベアリ
ング２８を固定ボルト２８Ｂでテーブル２０側に取付け
るとともに圧調整ねじ２８Ｃで両者１８，２８間の係合
力を調整する。この調整後は、テーブル２０がベース１
０から簡単に外れることはない。反対に、係合力を抹消
させればカップリング３４やモータ３１を取外すことな
くテーブルを簡単に分解できるので、点検・保守が非常
に容易である。In FIG. 1 to FIG. 8, the stationary base 10
And the table 20 are provided with cross roller guides (base-side bearings 18, 18 and table-side bearings 28, 2).
8), it is mounted so as to be relatively displaceable with low friction in the axis (X) direction. That is, the bearing 18 is mounted on the base 10 side with the fixing bolt 18B shown in FIG. 4, the bearing 28 is mounted on the table 20 side with the fixing bolt 28B, and the engaging force between the two 18 is adjusted by the pressure adjusting screw 28C. After this adjustment, the table 20 is
It does not deviate easily from zero. Conversely, if the engagement force is eliminated, the table can be easily disassembled without removing the coupling 34 and the motor 31, so that inspection and maintenance are very easy.

【００４９】図２，図５で上下方向における両者１０，
２０間には、収容空間ＳＰが形成されている。この第１
の実施形態では、本装置が光ファイバーケーブル（試
料）のスイッチング切替のための位置決めに使用するも
のとされているので、図８に示すテーブル２０の外形
（平面）寸法は６０ｍｍ×６０ｍｍとされ、また、ベー
ス１０の下面からテーブル２０の上面（２０Ｕ）までの
高さ寸法は、上記収容空間ＳＰを含み２７ｍｍに形成し
てある。２階建構造でなくかつ飛躍的に小型軽量である
と理解される。2 and FIG.
An accommodation space SP is formed between the two. This first
In this embodiment, the present apparatus is used for positioning for switching switching of an optical fiber cable (sample). Therefore, the outer (planar) dimension of the table 20 shown in FIG. 8 is 60 mm × 60 mm. The height from the lower surface of the base 10 to the upper surface (20U) of the table 20 is 27 mm including the accommodation space SP. It is understood that it is not a two-story structure and is dramatically smaller and lighter.

【００５０】ベース１０には、図１，図２，図５に示す
中空部１５と貫通部１６とが設けられ、その基端部１０
Ｂにはブラケット３２が、先端部１０Ｆには起立部１０
ＦＶが設けられている。１９は、下カバーである。な
お、図７（底面図）では、下カバー１９を取外して表示
している。また、テーブル２０の上面側２０Ｕには、図
８に示す試料（図示省略）を取付けるための複数の取付
け用のねじ孔２９が設けられている。８２は、メインス
ケール８１のモアレ調整用の調整ねじである。The base 10 is provided with a hollow portion 15 and a through portion 16 shown in FIGS.
B has a bracket 32, and a tip 10F has a standing portion 10
An FV is provided. 19 is a lower cover. In FIG. 7 (bottom view), the lower cover 19 is removed and displayed. Further, a plurality of mounting screw holes 29 for mounting a sample (not shown) shown in FIG. 8 are provided on the upper surface side 20U of the table 20. Reference numeral 82 denotes an adjustment screw for adjusting the moire of the main scale 81.

【００５１】粗動調整手段３０は、ステッピングモータ
３１と，このモータ軸３１Ｓにカップリング３５を介し
て連結された送りねじ軸（ボールねじ軸）３３と，この
送りねじ軸３３にボールを介して螺合されナット部材３
４とからなる。送りねじ軸３３とナット部材３４とは、
ボールねじ構造を形成する。したがって、ステッピング
モータ３１と図９に示すモータドライバ３８とを接続す
るケーブル３８Ｃは、静止側のベース１０に取付けられ
た図１に示すコネクター３７Ｃから引出される。すなわ
ち、ケーブル処理が簡単で断線やオペレータの引掛りの
原因とならない。３９は、手動操作用のつまみである。
また、モータ軸３１Ｓ自体は、軸線（Ｘ）方向に変位不
能である。The coarse movement adjusting means 30 includes a stepping motor 31, a feed screw shaft (ball screw shaft) 33 connected to the motor shaft 31S via a coupling 35, and a ball connected to the feed screw shaft 33. Screwed nut member 3
4 The feed screw shaft 33 and the nut member 34
Form a ball screw structure. Therefore, the cable 38C for connecting the stepping motor 31 and the motor driver 38 shown in FIG. 9 is pulled out from the connector 37C shown in FIG. That is, the cable processing is simple and does not cause disconnection or catching of an operator. 39 is a knob for manual operation.
Further, the motor shaft 31S itself cannot be displaced in the axis (X) direction.

【００５２】ここに、ナット部材３４は、従来例（図１
２）および先提案装置（図１５）の場合と異なりテーブ
ル２０には一体的に固着しない。ナット部材３４は、図
４に示す如く、送りねじ軸３３に被嵌装着（螺合）させ
た状態において切欠した上端面３４Ｕをテーブル２０の
下面２０Ｌと当接可能かつ切欠した下端面３４Ｄをベー
ス１０のガイド面１０Ｇに当接可能とされ、軽い廻止め
を形成するものとされている。但し、当接面は、下面２
０Ｌおよびガイド面１０Ｇのいずれか一方でよい。要
は、軽い廻止めを形成できればよい。Here, the nut member 34 is a conventional example (FIG. 1).
Unlike the case of 2) and the previously proposed device (FIG. 15), it is not integrally fixed to the table 20. As shown in FIG. 4, the nut member 34 has a cut-out lower end surface 34 </ b> D that can be brought into contact with the lower surface 20 </ b> L of the table 20 when the feed screw shaft 33 is fitted (screwed) into the feed screw shaft 33. 10 can be brought into contact with the guide surface 10G to form a light detent. However, the contact surface is the lower surface 2
0L and / or the guide surface 10G. The point is that a light detent can be formed.

【００５３】すなわち、送りねじ軸３３とナット部材３
４とはボール入りのボールねじ構造であるから、例えば
送りねじ軸３３の軸線が傾斜したり偏芯があったとして
も、ナット部材３４側に従来例（図１２）のねじ構造の
場合に発生する送りねじ軸の曲り（撓み）による力が伝
達されることはない。したがって、テーブル２０のＺ方
向の変位を発生させるような推力は生じさせない。かく
して、ナット部材３４がテーブル２０に固着されていな
いので、送りねじ軸３３の軸線（Ｘ）の傾きや偏芯（撓
み）がテーブル２０に直接伝達されない。つまり、Ｘ方
向と直交する方向（図４に示すＺ方向）に相対変位可能
と形成されているので、テーブル２０のＺ方向の位置
（高さ）は、ベース１０の平行度のみに規制（依存）さ
れ、変位は発生しない。That is, the feed screw shaft 33 and the nut member 3
4 is a ball screw structure containing balls. For example, even if the axis of the feed screw shaft 33 is inclined or eccentric, it occurs in the case of the screw structure of the conventional example (FIG. 12) on the nut member 34 side. The force caused by the bending (bending) of the feed screw shaft is not transmitted. Therefore, a thrust that causes displacement of the table 20 in the Z direction is not generated. Thus, since the nut member 34 is not fixed to the table 20, the inclination and the eccentricity (deflection) of the axis (X) of the feed screw shaft 33 are not directly transmitted to the table 20. That is, since the table 20 is formed so as to be relatively displaceable in a direction perpendicular to the X direction (Z direction shown in FIG. 4), the position (height) of the table 20 in the Z direction is restricted (dependent) only by the parallelism of the base 10. ) And no displacement occurs.

【００５４】これにより、直列配設される送りねじ軸３
３と微動調整手段４０を形成するピエゾアクチュエータ
４１との軸線を、先提案装置の如く軸線（Ｘ）に完全同
一として配設する必要がなくなる。この第１の実施形態
では、図２に示すベース１０の起立部１０ＦＶに穿孔さ
れたビス孔にピボットビス１２を差込みかつピエゾアク
チュエータ４１のピボット穴からなる基端部４１Ｂに係
止させる簡単構造としている。また、各構成要素（３
１，３５，３３，４０）の真直交や偏芯特性等を過度に
高級化しなくともよい。したがって、組立・調整が非常
に簡単でかつ労力時間も大幅に軽減できるとともに大幅
なコスト削減ができると理解される。Thus, the feed screw shafts 3 arranged in series
It is not necessary to arrange the axis of the piezoelectric actuator 41 forming the fine movement adjusting means 40 with the axis (X) completely identical to the axis (X) as in the previously proposed device. The first embodiment has a simple structure in which the pivot screw 12 is inserted into a screw hole formed in the upright portion 10 FV of the base 10 shown in FIG. 2 and is locked to the base end portion 41 B of the piezo actuator 41 formed by the pivot hole. I have. In addition, each component (3
1, 35, 33, 40) need not be excessively upgraded. Therefore, it is understood that assembling and adjustment are very simple, labor time can be greatly reduced, and cost can be significantly reduced.

【００５５】そして、図１に示す一端がベース１０側
（詳しくは、モータ３１）の係止片６６に固着されかつ
他端がテーブル２０側の係止片６７に固着された付勢手
段６０を形成する引張バネ６５を利用して、テーブル２
０を軸線（Ｘ）方向でナット部材３４に当接する方向
（図１で右方向）に付勢してテーブル２０とナット部材
３４（図２に示す連結部２６）とを軸線方向に同期移動
可能に相対変位可能に当接連結させてある。連結部２６
は、テーブル２０と一体形成されているが、実質的にテ
ーブル２０の一部を成せば、ビス止め等による部品から
形成してもよい。The biasing means 60 shown in FIG. 1 has one end fixed to a locking piece 66 on the base 10 side (more specifically, the motor 31) and the other end fixed to a locking piece 67 on the table 20 side. Using the tension spring 65 to be formed, the table 2
The table 20 and the nut member 34 (the connecting portion 26 shown in FIG. 2) can be synchronously moved in the axial direction by urging the table 20 and the nut member 34 (the connecting portion 26 shown in FIG. 2) in the direction (rightward in FIG. 1) that comes into contact with the nut member 34 in the axis (X) direction. Is connected so as to be relatively displaceable. Connecting part 26
Is formed integrally with the table 20, but may be formed from a component such as a screw if the part of the table 20 is substantially formed.

【００５６】したがって、先提案装置の押圧方式のバネ
（６２）の場合に比較して、テーブル２０のＺ方向への
変位を発生させる浮上り力が生じる余地がなくなりかつ
引掛りによるビビリ等の発生も一掃できるから、テーブ
ル２０の現在位置がどこであってもＺ方向の変位発生を
より確実に防止することができる。Therefore, as compared with the case of the pressing type spring (62) of the previously proposed device, there is no room for generating a floating force for causing the table 20 to be displaced in the Z direction, and the occurrence of chatter or the like due to catching. Therefore, the displacement in the Z direction can be prevented more reliably regardless of the current position of the table 20.

【００５７】さらに、この実施形態では、テーブル２０
の図２で右側端面に係止片２５が設けられている。この
目的は、テーブル２０をモータ３１側を上として傾斜や
垂直として使用する場合に利用する。もとより、テーブ
ル２０を例えば垂直とした場合、テーブル２０はこの係
止片２５を介してベース１０と軸線（Ｘ）方向に同期移
動可能であり、かつ軸線（Ｘ）方向と直交する方向には
相対変位可能である。Further, in this embodiment, the table 20
2, a locking piece 25 is provided on the right end face. This purpose is used when the table 20 is used with the motor 31 side up and inclined or vertical. Of course, when the table 20 is, for example, vertical, the table 20 can be moved synchronously with the base 10 in the direction of the axis (X) via the locking pieces 25 and relative to the direction perpendicular to the direction of the axis (X). It can be displaced.

【００５８】なお、テーブル２０を垂直として使用する
場合には、テーブル２０の自重によって、テーブル２０
がナット部材３４に当接されるので、引張バネ６５はモ
ータ３１に対するテーブル２０の負荷軽減手段として働
く。但し、テーブル２０の重量によっては引張バネ６５
を省略することもできる。When the table 20 is used vertically, the weight of the table 20 depends on its own weight.
Abuts on the nut member 34, the tension spring 65 functions as a means for reducing the load of the table 20 on the motor 31. However, depending on the weight of the table 20, the tension spring 65 may be used.
Can also be omitted.

【００５９】微動調整手段４０の一部を構成するピエゾ
アクチュエータ４１は、図２に示す如く、収容空間ＳＰ
内において基端部４１Ｂがピボットビス１２を介してベ
ース１０に固定されている。つまり、軸線（Ｘ）方向に
ベース１０と相対変位不能とされている。したがって、
先端部４１Ｆは、軸線（Ｘ）方向に伸縮可能である。ピ
エゾアクチュエータ４１と送りねじ軸３３の軸線の調整
を、先提案装置の場合よりも、大幅に簡素化できる。As shown in FIG. 2, the piezo actuator 41 forming a part of the fine movement adjusting means 40 has a housing space SP.
The base end portion 41B is fixed to the base 10 via the pivot screw 12 inside. That is, relative displacement with the base 10 in the axis (X) direction is not possible. Therefore,
The tip portion 41F is extendable and contractible in the axis (X) direction. The adjustment of the axes of the piezo actuator 41 and the feed screw shaft 33 can be greatly simplified as compared with the case of the previously proposed device.

【００６０】この第１の実施形態におけるピエゾアクチ
ュエータ４１は、積層圧電アクチュエータ素子〔日本電
気製（ＡＥ０５０５Ｄ１６）〕から形成され、電圧（０
〜１５０Ｖ）で変位（０〜１６μｍ）を得ることができ
る。また、図９に示すピエゾドライバ４８を用いて常時
に７５Ｖを印加しておき、テーブル２０の粗動調整終了
位置を中心（基準）としてＸ方向に±８μｍだけテーブ
ル２０を微動調整可能に形成してある。なお、ピエゾア
クチュエータ用ケーブル（４９）は、図６に示す如く、
ベース１０側から引出される。８９は、変位検出手段８
０用のケーブルである。The piezo actuator 41 according to the first embodiment is formed of a laminated piezoelectric actuator element [NE0505D16 manufactured by NEC Corporation] and has a voltage (0
１５０150 V) to obtain a displacement (0１６16 μm). A voltage of 75 V is always applied by using the piezo driver 48 shown in FIG. 9 so that the table 20 can be finely adjusted by ± 8 μm in the X direction with the coarse movement adjustment end position of the table 20 as a center (reference). It is. The piezo actuator cable (49) is, as shown in FIG.
It is pulled out from the base 10 side. 89 is a displacement detecting means 8
0 cable.

【００６１】また、ピエゾアクチュエータ４１の先端部
４１Ｆには図２に示す段付の軸部が固定され、この軸部
にはミニチュアベアリング４６が図２で左方向に変位不
能として被嵌装着されている。また、このミニチュアベ
アリング４６は、これを内蔵するカップリング４５の内
段部により位置規制されて右方向にも変位不能である。A stepped shaft portion shown in FIG. 2 is fixed to the front end portion 41F of the piezo actuator 41, and a miniature bearing 46 is fitted to the shaft portion so as not to be displaced leftward in FIG. I have. In addition, the position of the miniature bearing 46 is regulated by the inner step of the coupling 45 in which the miniature bearing 46 is incorporated, and the miniature bearing 46 cannot be displaced rightward.

【００６２】すなわち、カップリング４５は、送りねじ
軸３３の先端部３３Ｆとピエゾアクチュエータ４１の先
端部４１Ｆ（軸部）とを相対回転可能に連結するととも
に、両先端部３３Ｆ，４１Ｆの相対回転を妨げることな
く軸線（Ｘ）方向の相対位置を一定に保持可能である。
つまり、Ｘ方向については、同期移動可能つまり一体的
に取扱うことができる。That is, the coupling 45 connects the distal end portion 33F of the feed screw shaft 33 and the distal end portion 41F (shaft portion) of the piezo actuator 41 so as to be relatively rotatable, and controls the relative rotation of the two distal end portions 33F, 41F. The relative position in the axis (X) direction can be kept constant without hindrance.
That is, in the X direction, synchronous movement is possible, that is, it can be handled integrally.

【００６３】また、テーブル２０のベース１０に対する
前進限および後退限を検出可能に形成してある。つま
り、図５に示すように、ベース１０の内上面にリミット
スイッチ６８Ｆ，６８Ｂを取付けかつテーブル２０側に
検出片６８が取付けられている。このリミットセンサ用
ケーブルは、図１に示すコネクター３７Ｃからモータ用
ケーブル３８Ｃとともに引出される。もっとも、図６に
示すピエゾアクチュエータ用ケーブル（４９）等ととも
に引出してもよい。Further, the advance limit and the retreat limit of the table 20 with respect to the base 10 can be detected. That is, as shown in FIG. 5, the limit switches 68F and 68B are mounted on the inner upper surface of the base 10, and the detection piece 68 is mounted on the table 20 side. This limit sensor cable is pulled out from the connector 37C shown in FIG. 1 together with the motor cable 38C. However, it may be pulled out together with the piezoelectric actuator cable (49) shown in FIG.

【００６４】応動変位許容手段は、送りねじ軸３３のナ
ット部材３４と螺合する部位がピエゾアクチュエータ４
１の軸線（Ｘ）方向の伸縮に応動してベース１０に対す
るＸ方向にピエゾアクチュエータ４１の伸縮量（Ｘｓ）
だけ変位（Ｘｓ）することを許容する手段で、この第１
の実施形態では、送りねじ軸３３の基端部３３Ｂとモー
タ軸３１Ｓとの間に設けられたカップリング３５を利用
して構築してある。The responsive displacement permitting means is that the portion of the feed screw shaft 33 screwed with the nut member 34 is the piezo actuator 4.
The amount of expansion / contraction (Xs) of the piezo actuator 41 in the X direction with respect to the base 10 in response to the expansion / contraction in the axis (X) direction of (1).
The first displacement (Xs).
In the embodiment, the coupling is provided using a coupling 35 provided between the base end 33B of the feed screw shaft 33 and the motor shaft 31S.

【００６５】このカップリング３５は、図１に示す如
く、断面円形状の中空筒体３５Ｔに軸線（Ｘ）方向に離
隔されかつ周方向に位置ずれされた複数の切欠溝３５Ｓ
を有する切欠溝付筒体型とされ、モータ軸３１Ｓの回転
を送りねじ軸３３に伝達できかつ回転伝達中は軸線
（Ｘ）方向の強制外力が加わらない限りにおいて軸線
（Ｘ）方向の寸法は一定であるが、回転停止中か回転伝
達中であるか否かに拘わらず強制外力を加えれば軸線
（Ｘ）方向の寸法を微小量だけ変化させることができ
る。もとより、カップリング３５は、引張バネ６５より
強く、引張バネ６５の引張力では収縮しない。As shown in FIG. 1, the coupling 35 has a plurality of cutout grooves 35S spaced apart in the axial (X) direction and displaced in the circumferential direction in a hollow cylindrical body 35T having a circular cross section.
The rotation of the motor shaft 31S can be transmitted to the feed screw shaft 33, and the dimension in the axis (X) direction is constant as long as no forced external force in the axis (X) direction is applied during rotation transmission. However, regardless of whether the rotation is stopped or the rotation is being transmitted, the dimension in the axis (X) direction can be changed by a minute amount by applying a forced external force. Of course, the coupling 35 is stronger than the tension spring 65 and does not contract under the tension of the tension spring 65.

【００６６】すなわち、駆動軸（３１Ｓ）と従動軸（３
３）との芯ずれや芯振れを吸収する一般的な切欠溝付カ
ップリング（３５）の形態・機能に着目し、変位許容部
材（応動変位許容手段）として導入したものである。こ
の切欠溝付筒体型カップリング３５は、この第１の実施
形態の場合、（株）ミスミのミニチュアカップリング
〔セットスクリュータイプ（ＣＰＬＳ）…ステンレス
製〕で、直径が１２ｍｍ，長さが１８．５ｍｍ，常用ト
ルクが０．３Ｎ・ｍ，最高回転数が３２０００ｒｐｍ，
静的捩りばね定数が６４Ｎ・ｍ／ｒａｄおよび許容偏心
が０．１０である。That is, the drive shaft (31S) and the driven shaft (3
Focusing on the form and function of a common notched grooved coupling (35) that absorbs misalignment and runout with 3), it is introduced as a displacement permitting member (responsive displacement permitting means). In the case of the first embodiment, the notched grooved tubular coupling 35 is a miniature coupling [set screw type (CPLS): stainless steel] manufactured by MISUMI Co., Ltd., having a diameter of 12 mm and a length of 18 mm. 5mm, normal torque 0.3Nm, maximum rotation speed 32000rpm,
The static torsional spring constant is 64 Nm / rad and the allowable eccentricity is 0.10.

【００６７】また、切欠溝３５Ｓは、各組が周方向に位
置ずれされた４本からなり、２組の総計８本である。出
願人の測定によれば、静止状態において両端から強制外
力（ピエゾアクチュエータ４１からの伸長力相当）を加
えたところ、寸法（長さ）を最大で０．８ｍｍ程度短縮
できかつ強制外力を除去すれば弾性復帰により元の寸法
（１８．５ｍｍ）に戻ることを確認している。したがっ
て、初期状態を例えば０．５ｍｍだけ短縮した状態とし
ておけば、その状態を基準として軸線（Ｘ）方向に例え
ば±０．２ｍｍを伸縮させることは容易である。The number of the notched grooves 35S is four, each set being displaced in the circumferential direction, for a total of eight of the two sets. According to the measurement by the applicant, when a forced external force (corresponding to the extension force from the piezo actuator 41) is applied from both ends in the stationary state, the dimension (length) can be reduced by about 0.8 mm at the maximum and the forced external force can be removed. For example, it has been confirmed that the original size (18.5 mm) is restored by elastic return. Therefore, if the initial state is shortened by, for example, 0.5 mm, it is easy to expand and contract by, for example, ± 0.2 mm in the axis (X) direction based on the state.

【００６８】なお、応動変位許容手段は、中間に捩りば
ねやベローを介装したカップリング（３５）から形成し
てもよい。また、この応動変位許容手段（３５）は送り
ねじ軸３３の途中でかつナット部材３４との螺合位置よ
りもステッピングモータ３１側に装着してもよい。The responsive displacement permitting means may be formed of a coupling (35) with a torsion spring or bellows interposed in the middle. The responsive displacement permitting means (35) may be mounted in the middle of the feed screw shaft 33 and closer to the stepping motor 31 than the screw position with the nut member.

【００６９】さらに、目的達成の実効を一段と向上させ
るために、次のような新規で有用な構成を導入してあ
る。すなわち、図４，図５に示す如く、ベース１０とテ
ーブル２０との間の収容空間ＳＰとベース１０側の中空
部１５および貫通部１６を利用して、粗動調整変位検出
手段と微動調整変位検出手段とを兼用する１台の変位検
出手段８０が内蔵されている。変位検出手段８０は、本
発明者が既に提案（例えば、特願平６−２５０３１８
号）している光学式変位検出装置の場合と同様な構造で
かつ±０．０１μｍ以下の精度で検出できるものであ
る。Further, in order to further improve the effect of achieving the object, the following new and useful structure is introduced. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the coarse movement adjustment displacement detecting means and the fine movement adjustment displacement are utilized by utilizing the accommodation space SP between the base 10 and the table 20 and the hollow portion 15 and the penetrating portion 16 on the base 10 side. One displacement detecting means 80 which also serves as the detecting means is built in. The displacement detecting means 80 has already been proposed by the present inventor (for example, Japanese Patent Application No. 6-250318).
The structure is the same as that of the optical displacement detection device described above, and can be detected with an accuracy of ± 0.01 μm or less.

【００７０】すなわち、変位検出手段８０を構成するメ
インスケール８１は、図４，図５に示すホルダー８１Ｈ
を介して、テーブル２０の下面側２０Ｌに取付けられる
とともに、調整ねじ８２，８２を用いて組立後のモアレ
調整が可能に装着されている。That is, the main scale 81 constituting the displacement detecting means 80 is a holder 81H shown in FIGS.
, Is attached to the lower surface 20L of the table 20 and is adjusted so as to be able to adjust moire after assembly using the adjusting screws 82, 82.

【００７１】また、インデックススケール８３は、ベー
ス１０の上面側１０Ｕにメインスケール８１と対面可能
に取付けられている。さらに、このインデックススケー
ル８３とともに検出部８４を形成する発光部８４Ｅと受
光部８４Ｒと検出回路（図示省略）とは、基板８５を介
して中空部１５および貫通部１６内に配設されている。
したがって、検出部８４と外部とを結ぶ変位検出用のケ
ーブル（８９）は、図６に示す如く静止側（ベース１
０）から引出し可能である。The index scale 83 is mounted on the upper surface 10U of the base 10 so as to face the main scale 81. Further, a light emitting section 84E, a light receiving section 84R, and a detection circuit (not shown) forming a detecting section 84 together with the index scale 83 are disposed in the hollow section 15 and the penetrating section 16 via a substrate 85.
Therefore, the displacement detection cable (89) connecting the detection unit 84 to the outside is connected to the stationary side (base 1) as shown in FIG.
0).

【００７２】メインスケール８１には反射型の第１格子
が設けられ、インデックススケール８３には透過型の第
２格子および９０度の位相ずれを持つ４個の第３格子を
設けるとともに、各第３格子を１箇所に集めかつインデ
ックススケール８３の長手方向（または幅方向）におい
て第２格子と接近配設し、受光部８４Ｒを１チップ受光
素子を４分割して形成し、さらに発光部８４Ｅを形成す
る発光素子に単一の集光レンズを取付けた構造にすると
ともに傾斜配設してある。The main scale 81 is provided with a reflection-type first grating. The index scale 83 is provided with a transmission-type second grating and four third gratings having a phase shift of 90 degrees. The gratings are gathered in one place and arranged close to the second grating in the longitudinal direction (or width direction) of the index scale 83, the light receiving portion 84R is formed by dividing a one-chip light receiving element into four parts, and further, the light emitting portion 84E is formed. The structure is such that a single light-collecting lens is attached to the light-emitting element, and the light-emitting element is inclined.

【００７３】したがって、各受光素子間の間隔と受光有
効面積とを大幅に縮小できかつ各受光素子の温度特性，
劣化特性を均一化できるので、性能面上の高分解能（例
えば、０．０１μｍ以下）化，高精度化および使用上の
小型軽量化，低コスト化を図れる。また、各受光素子の
受光エネルギーを増大できるから検出高速化が図れ，両
スケール８１，８３間のギャップを大きくして第１格子
の目盛ピッチをより微細化できるので、一段と小型化，
低コスト化が図れ取扱いも非常に容易となる。Therefore, the distance between the light receiving elements and the effective light receiving area can be greatly reduced, and the temperature characteristics of each light receiving element,
Since the deterioration characteristics can be made uniform, high resolution (for example, 0.01 μm or less), high precision, small size, light weight, and low cost can be achieved in terms of performance. Further, since the light receiving energy of each light receiving element can be increased, the detection speed can be increased, and the gap between the scales 81 and 83 can be increased to make the graduation pitch of the first grating finer.
The cost can be reduced and handling becomes very easy.

【００７４】かくして、各テーブル１０，２０の小型軽
量化を図りつつ収容空間ＳＰ内に内蔵できかつ検出信号
（Ｘｉ）をフィードバック信号に用いれば、この第１の
実施形態では±０．０１μｍ以下の高精度でテーブル２
０の最終位置決めを行える。Thus, if the detection signals (Xi) can be incorporated in the accommodation space SP and the detection signal (Xi) is used as a feedback signal while reducing the size and weight of each of the tables 10 and 20, the first embodiment can achieve ± 0.01 μm or less. Table 2 with high precision
Zero final positioning can be performed.

【００７５】図９において、コントローラ７０は、ＣＰ
Ｕ７１，ＲＯＭ７２，ＲＡＭ７３，操作パネル（ＰＮ
Ｌ）７４，出力ポート７５，インターフェイス（Ｉ／
Ｆ）７６を含み、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムに
基き、モータドライバ３８へ粗動調整量相当信号Ｓｌを
出力して粗動調整を実行し、また変位検出手段８０から
の検出信号Ｘｉをフィードバック信号（Ｘｉ）としてピ
エゾドライバ４８へ微動調整量相当信号Ｓｓを出力しつ
つ微動調整を実行可能に形成されている。Referring to FIG. 9, the controller 70
U71, ROM72, RAM73, operation panel (PN
L) 74, output port 75, interface (I /
F) 76 to output a coarse movement adjustment amount equivalent signal S1 to the motor driver 38 based on a program stored in the ROM 72 to execute the coarse movement adjustment, and to output a detection signal Xi from the displacement detection means 80 as a feedback signal. The fine movement adjustment can be executed while outputting the fine movement adjustment amount equivalent signal Ss to the piezo driver 48 as (Xi).

【００７６】操作パネル７４には、位置決め設定量（Ｘ
ｌｓ＝Ｘｌ＋Ｘｓ）を設定する位置決め設定器７４Ｐ
と，粗動調整のみに用いかつ粗動調整量（Ｘｌ）を設定
する粗動調整設定器７４Ｌと，微動調整のみに用いかつ
微動調整量（Ｘｓ）を設定する微動調整設定器７４Ｓ
と，粗・微動調整方向を設定する方向設定器７４Ｄおよ
び粗（微）動調整時の移動速度を設定する速度設定器７
４Ｖとが設けられている。The operation panel 74 displays a positioning set amount (X
ls = Xl + Xs)
A coarse movement adjustment setter 74L used only for coarse movement adjustment and sets the coarse movement adjustment amount (Xl), and a fine movement adjustment setter 74S used only for fine movement adjustment and sets the fine movement adjustment amount (Xs)
And a direction setting unit 74D for setting a coarse / fine movement adjusting direction and a speed setting unit 7 for setting a moving speed at the time of coarse (fine) movement adjustment.
4V is provided.

【００７７】したがって、基準位置に対して位置決め量
（Ｘｌｓ）を設定して行う位置決め設定（図１０のＳＴ
１０のＹＥＳ）の場合には、粗動調整（ＳＴ１１〜ＳＴ
１４）と微動調整（ＳＴ１５〜ＳＴ１７）とが連続的に
行われる。また、粗動調整設定の場合（ＳＴ１８のＹＥ
Ｓ）には粗動調整（ＳＴ１９〜ＳＴ２２）のみが可能で
かつ微動調整設定の場合（ＳＴ２３のＹＥＳ）には微動
調整（ＳＴ２４〜ＳＴ２７）のみが可能である。Therefore, the positioning setting (ST1 in FIG. 10) performed by setting the positioning amount (Xls) with respect to the reference position.
In the case of YES at 10), the coarse adjustment (ST11 to ST11) is performed.
14) and fine movement adjustment (ST15 to ST17) are continuously performed. In the case of the coarse adjustment setting (YE in ST18)
In S), only coarse adjustment (ST19 to ST22) is possible, and in the case of fine adjustment setting (YES in ST23), only fine adjustment (ST24 to ST27) is possible.

【００７８】なお、コントローラ７０（７１〜７３，７
５，７６）はハードロジックから形成し、また各設定器
７４Ｐ，７４Ｌ，７４Ｓ，７４Ｄ，７４Ｖは例えばデジ
タルスイッチから形成してもよい。さらに、各設定器７
４Ｐ，７４Ｌ，７４Ｓ，７４Ｄ，７４Ｖを用いて設定す
る各設定信号相当信号を、各設定器を用いないで図９に
２点鎖線で示す例えばパソコン７９からインターフェイ
ス７６を介してコントローラ７０へ入力可能に形成して
もよい。この場合には、コントローラ７０内から操作パ
ネル７４を除外しても差支えない。さらに、各設定値や
テーブル２０の現在位置等々を目視確認する表示器を設
けるのが好ましい。The controller 70 (71 to 73, 7)
5, 76) may be formed from hard logic, and the setting units 74P, 74L, 74S, 74D, 74V may be formed from digital switches, for example. Furthermore, each setting device 7
A signal corresponding to each setting signal set using 4P, 74L, 74S, 74D, and 74V can be input to the controller 70 from the personal computer 79 through the interface 76, for example, as shown by a two-dot chain line in FIG. May be formed. In this case, the operation panel 74 may be excluded from the controller 70. Further, it is preferable to provide a display for visually confirming each set value, the current position of the table 20, and the like.

【００７９】次に、この第１の実施形態の作用・動作を
説明する。まず、図９に示すコントローラ７０の出力ポ
ート７５からピエゾドライバ４８にバイアス信号（Ｓ
ｓ）を出力し、ピエゾアクチュエータ４１に７５Ｖの電
圧を印加する。すると、基端部４１Ｂがベース１０（ピ
ボットビス１２）に固定されているので、ピエゾアクチ
ュエータ４１の先端部４１Ｆが図２で右方向に８μｍだ
け伸長する。したがって、送りねじ軸３３の基端部３３
Ｂと軸線（Ｘ）方向に変位不能なモータ軸３１Ｓとの間
に設けられた切欠溝付筒体型カップリング（応動変位許
容手段）３５の寸法（１８．５ｍｍ）が８μｍだけ収縮
する。よって、この状態を基準として、このカップリン
グ３５に強制外力を加え（減ず）れば軸線（Ｘ）方向に
±２μｍだけ伸縮させることは、極めて容易である。Next, the operation and operation of the first embodiment will be described. First, from the output port 75 of the controller 70 shown in FIG.
s), and a voltage of 75 V is applied to the piezo actuator 41. Then, since the base end portion 41B is fixed to the base 10 (pivot screw 12), the front end portion 41F of the piezo actuator 41 extends rightward by 8 μm in FIG. Therefore, the proximal end 33 of the feed screw shaft 33
The dimension (18.5 mm) of the notched grooved cylindrical coupling (responsive displacement permitting means) 35 provided between B and the motor shaft 31S that cannot be displaced in the axis (X) direction contracts by 8 μm. Therefore, based on this state, it is extremely easy to expand and contract by ± 2 μm in the axis (X) direction by applying (reducing) a forced external force to the coupling 35.

【００８０】次いで、例えばつまみ３９を用いてモータ
軸３１Ｓおよび送りねじ軸３３を回転させ、図２，図５
に示すリミットスイッチ６８Ｂが検出片６８を検出する
基準位置（後退限）にテーブル２０を位置付けする。こ
の際、引張バネ６５はテーブル２０を図１で右方向に付
勢している。つまり、ナット部材３４にＸ軸方向に同期
移動可能に当接連結している。図４に示すＺ方向には、
両者３４，２０（２６）は相対変位可能である。Next, the motor shaft 31S and the feed screw shaft 33 are rotated by using, for example, a knob 39, as shown in FIGS.
The table 20 is positioned at a reference position (retreat limit) at which the limit switch 68B detects the detection piece 68 as shown in FIG. At this time, the tension spring 65 urges the table 20 rightward in FIG. That is, the nut member 34 is abutted and connected so as to be synchronously movable in the X-axis direction. In the Z direction shown in FIG.
Both 34, 20 (26) are relatively displaceable.

【００８１】したがって、カップリング４５が例えば
０．１ｍｍ程度収縮したところで、ナット部材３４が螺
合連結された送りねじ軸３３の先端部３３Ｆとピエゾア
クチュエータ４１の先端部４１Ｆとの軸線（Ｘ）方向に
おける相対位置は、一定に保持される。また、この状態
において、変位検出手段８０（検出器８４）の一部を形
成するカウンタ（図示省略）を零クリアしておく。Therefore, when the coupling 45 contracts, for example, by about 0.1 mm, the axis (X) direction between the tip 33F of the feed screw shaft 33 to which the nut member 34 is screwed and the tip 41F of the piezo actuator 41 is connected. Is kept constant. In this state, a counter (not shown) forming a part of the displacement detecting means 80 (detector 84) is cleared to zero.

【００８２】ここに、テーブル２０を基準位置（後退
限）から図１，図２，図５で左方向に例えば＋１μｍだ
け進めた位置に位置決めすることを考える。すなわち、
図９に示す操作パネル７４上の位置決め設定器７４Ｐを
用いて位置決め量（１μｍ＝Ｘｌｓ）を設定する。速度
設定器７４Ｖを用いて移動速度も設定する。さらに、要
すれば方向設定器７４Ｄを用いて移動方向を設定する。
但し、位置決め量を＋１μｍとして設定する場合は、移
動方向を設定しなくともよい。Here, it is assumed that the table 20 is positioned at a position advanced leftward in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 5 by, for example, +1 μm from the reference position (retreat limit). That is,
The positioning amount (1 μm = Xls) is set using the positioning setting device 74P on the operation panel 74 shown in FIG. The moving speed is also set using the speed setting device 74V. Further, if necessary, the moving direction is set using the direction setting device 74D.
However, when the positioning amount is set to +1 μm, the moving direction need not be set.

【００８３】位置決めの指令を発すると、ＣＰＵ７１
は、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムに基き、位置決
め設定であることを確認（図１０のＳＴ１０のＹＥＳ）
しかつ位置決め設定量（＋１μｍ）を読込み、これに対
応する信号Ｓｌ（Ｓｌｓ）〔パルス数〕を図９に示すモ
ータドライバ３８へ出力する（ＳＴ１２）。すなわち、
ケーブル３８Ｃおよびコネクター３７Ｃを介して駆動電
源（電流）が供給されるので、図２に示すステッピング
モータ３１が所定方向（例えば、右回転方向）に回転す
る（ＳＴ１２）。カップリング３５はカップリング機能
として回転力を送りねじ軸３３に伝達する。When a positioning command is issued, the CPU 71
Confirms that it is the positioning setting based on the program stored in the ROM 72 (YES in ST10 of FIG. 10).
Then, the positioning set amount (+1 μm) is read, and the corresponding signal Sl (Sls) [number of pulses] is output to the motor driver 38 shown in FIG. 9 (ST12). That is,
Since drive power (current) is supplied via the cable 38C and the connector 37C, the stepping motor 31 shown in FIG. 2 rotates in a predetermined direction (for example, rightward rotation direction) (ST12). The coupling 35 transmits a rotational force to the feed screw shaft 33 as a coupling function.

【００８４】したがって、送りねじ軸３３が回転するの
で、テーブル２０が連結片２６，ナット部材３４を介し
かつ引張バネ６５の付勢力（引張力）に抗して図２で左
方向に移動（粗動）される。この際、ナット部材３４に
はボールねじ構造でも送りねじ軸３３の回転により僅か
な回転力が生じ得るが、図４に示す上端面３４Ｕがテー
ブル２０の下面に軽く当接しかつ下端面３４Ｄがベース
１０（ガイド面１０Ｇ）に軽く当接することにより、廻
り止めされるので、送りねじ軸３３の回転量をナット部
材３４の位置決め移動方向（Ｘ）の移動変位量に正確に
変換することができる。Therefore, since the feed screw shaft 33 rotates, the table 20 moves to the left in FIG. 2 (coarse) through the connecting piece 26 and the nut member 34 and against the urging force (tensile force) of the tension spring 65. Move). At this time, a slight rotational force may be generated by the rotation of the feed screw shaft 33 in the nut member 34 even with a ball screw structure, but the upper end surface 34U shown in FIG. The rotation of the feed screw shaft 33 can be accurately converted to the displacement of the nut member 34 in the positioning movement direction (X) because the rotation is stopped by lightly abutting the guide member 10 (guide surface 10G).

【００８５】しかも、ナット部材３４とテーブル１０
（連結片２６）とは、Ｘ方向と直交するＺ方向に相対変
位可能とされかつナット部材３４の回転力による押上力
はテーブル２０の自重よりも非常に小さいので、仮に送
りねじ軸３３の軸線（Ｘ）が傾斜したり偏芯したりして
いても、テーブル２０のＺ方向への変位を発生させない
ですむ。また、送りねじ軸３３の回転は、カップリング
４５内のミニチュアベアリング４６の作用によりピエゾ
アクチュエータ４１には伝達されないので、支障はな
い。Further, the nut member 34 and the table 10
The (connecting piece 26) is relatively displaceable in the Z direction orthogonal to the X direction, and the pushing force due to the rotational force of the nut member 34 is much smaller than the own weight of the table 20. Even if (X) is inclined or eccentric, displacement of the table 20 in the Z direction need not be generated. In addition, since the rotation of the feed screw shaft 33 is not transmitted to the piezo actuator 41 by the action of the miniature bearing 46 in the coupling 45, there is no problem.

【００８６】テーブル２０が軸線（Ｘ）方向（左方向）
に移動（粗動）すると、これに取付けられた図５に示す
メインスケール８１が当然に移動する。つまり、このメ
インスケール８１と対面するベース１０側のインデック
ススケール８３を含む変位検出手段８０から、時々刻々
と変化する移動変位検出信号Ｘｉが出力される。但し、
この段階（粗動調整）では、フィードバック信号（Ｘ
ｉ）としては働かない。ＣＰＵ７１は、位置決め設定量
（Ｘｌｓ＝＋１μｍ）と等しい信号Ｓｌｓ（Ｓｌ）を出
力終了したところで切替ポイントと判別（ＳＴ１４のＹ
ＥＳ）し、ステッピングモータ３１の回転を停止する。The table 20 is in the direction of the axis (X) (left direction).
(Coarse movement), the main scale 81 attached to the main scale 81 shown in FIG. 5 naturally moves. That is, the displacement detecting means 80 including the index scale 83 on the base 10 facing the main scale 81 outputs a moving displacement detection signal Xi that changes every moment. However,
At this stage (coarse adjustment), the feedback signal (X
Does not work as i). When the CPU 71 finishes outputting the signal Sls (Sl) equal to the positioning set amount (Xls = + 1 μm), the CPU 71 determines that the signal is a switching point (Y in ST14).
ES), and the rotation of the stepping motor 31 is stopped.

【００８７】ここに、ステッピングモータ３１の最小ス
テップ角度や送りねじ軸３３とナット部材３４との送り
ピッチ等との関係から、変位検出手段８０で検出された
テーブル２０の基準位置（後退限）からの移動量（粗動
調整量Ｘｌ）が例えば＋１．１５μｍとする。換言すれ
ば、粗動調整手段３０では、μｍ単位での精度でしか位
置決めできない。この場合は、＋０．１５μｍ（＝１．
１５−１）の誤差がある。Here, from the relationship between the minimum step angle of the stepping motor 31 and the feed pitch between the feed screw shaft 33 and the nut member 34, the reference position (retreat limit) of the table 20 detected by the displacement detecting means 80 is used. Is set to, for example, +1.15 μm. In other words, the coarse movement adjusting means 30 can perform positioning only with an accuracy of μm. In this case, +0.15 μm (= 1.
There is an error of 15-1).

【００８８】すると、ＣＰＵ７１は、この誤差（＋０．
１５μｍ）を解消すべく、ピエゾアクチュエータ４１に
印加されていた電圧（７５Ｖ）を変位検出手段８０から
のフィードバック信号（Ｘｉ）を打消すべく、例えば
１．４１Ｖ（０．１５μｍ相当）だけ昇圧（７６．４１
Ｖ）する（ＳＴ１５、ＳＴ１６）。したがって、ピエゾ
アクチュエータ４１は、基端部４１Ｂを固定端としその
先端部４１Ｆが図２で右方向に０．１５μｍだけ伸長す
る。この際、ピエゾアクチュエータ４１の先端部４１Ｆ
と送りねじ軸３３の先端部３３Ｆとは、カップリング４
５を介し軸線（Ｘ）方向に変位不能つまり相対位置が一
定である。Then, the CPU 71 determines that the error (+0.
15 μm), the voltage (75 V) applied to the piezo actuator 41 is boosted by, for example, 1.41 V (corresponding to 0.15 μm) to cancel the feedback signal (Xi) from the displacement detection means 80 (76). .41
V) (ST15, ST16). Accordingly, the piezo actuator 41 has the base end 41B as a fixed end, and the front end 41F extends 0.15 μm to the right in FIG. At this time, the tip portion 41F of the piezo actuator 41
And the leading end 33F of the feed screw shaft 33 are coupled with the coupling 4
5, the displacement is not possible in the axis (X) direction, that is, the relative position is constant.

【００８９】かくして、ピエゾアクチュエータ４１の伸
長力は送りねじ軸３３を介して応動変位許容手段（切欠
溝付筒体型カップリング３５）に強制外力として加わ
る。これにより、カップリング３５は、ステッピングモ
ータ３１側を固定端として、０．１５μｍだけ収縮（短
縮）する。つまり、送りねじ軸３３全体を図２で右方向
に移動（変位）させ、間接的に収縮させる。したがっ
て、送りねじ軸３３のナット部材３４と螺合する位置が
右方向に変位する。すなわち、テーブル２０を右（Ｚ）
方向に０．１５μｍだけ変位（戻す）させる。Ｚ方向の
変位は、全く発生しない。Thus, the extension force of the piezo actuator 41 is applied as a forced external force to the responsive displacement permitting means (notched grooved cylindrical coupling 35) via the feed screw shaft 33. As a result, the coupling 35 contracts (shortens) by 0.15 μm with the stepping motor 31 side as a fixed end. That is, the entire feed screw shaft 33 is moved (displaced) rightward in FIG. 2 to indirectly contract. Therefore, the position where the feed screw shaft 33 is screwed with the nut member 34 is displaced rightward. That is, the table 20 is shifted to the right (Z).
Displace (return) by 0.15 μm in the direction. No displacement in the Z direction occurs at all.

【００９０】そして、変位検出手段８０からの検出信号
（Ｘｉ）が例えば１．０２μｍであると、ＣＰＵ１２は
誤差（０．０２μｍ）を打消すようにピエゾアクチュエ
ータ４１への電圧を０．０２μｍ相当の約０．１８Ｖだ
け降圧〔７６．２３Ｖ＝７６．４１−０．１８〕する。If the detection signal (Xi) from the displacement detecting means 80 is, for example, 1.02 μm, the CPU 12 reduces the voltage to the piezo actuator 41 by 0.02 μm so as to cancel the error (0.02 μm). The voltage is reduced by about 0.18 V [76.23 V = 76.41-0.18].

【００９１】今度は、ピエゾアクチュエータ４１の先端
部４１Ｆが図２で左方向に０．０２μｍだけ収縮する。
したがって、応動変位許容手段（３５）は、送りねじ軸
３３のナット部材３４と螺合する部位の変位（０．０２
μｍ）を許容する。これにより、テーブル２０は左方向
に理論的に０．０２μｍだけ移動する。この際、変位検
出手段８０からの検出信号（Ｘｉ）つまり実際の検出変
位量が（１．００±０．０１）であれば、微動調整を終
了（ＳＴ１７のＹＥＳ）する。つまり、設定された位置
（１μｍ）に対し、±０．０１μｍでの高精度位置決め
を行える。This time, the tip 41F of the piezo actuator 41 contracts 0.02 μm to the left in FIG.
Therefore, the response displacement permitting means (35) is capable of displacing (0.02) the portion of the feed screw shaft 33 which is screwed with the nut member 34.
μm). As a result, the table 20 theoretically moves to the left by 0.02 μm. At this time, if the detection signal (Xi) from the displacement detecting means 80, that is, the actual detected displacement amount is (1.00 ± 0.01), the fine movement adjustment ends (YES in ST17). That is, high-precision positioning at ± 0.01 μm can be performed with respect to the set position (1 μm).

【００９２】なお、図１０のＳＴ１８〜ＳＴ２２に示す
粗動調整およびＳＴ２３〜ＳＴ２７に示す微動調整のい
ずれも、独立的に実行できる。Note that both the coarse adjustment shown in ST18 to ST22 and the fine adjustment shown in ST23 to ST27 in FIG. 10 can be executed independently.

【００９３】しかして、この第１の実施形態によれば、
ベース１０に対してテーブル２０を軸線（Ｘ）方向に粗
動調整する粗動調整手段３０と粗動調整終了後にピエゾ
アクチュエータ４１の伸縮を利用してベース１０に対し
てテーブル２０を軸線（Ｘ）方向に微動調整する微動調
整手段４０とを具備し、かつ微動調整手段４０を形成す
るピエゾアクチュエータ４１の基端部４１Ｂをベース１
０に軸線（Ｘ）方向に相対移動不能かつその先端部４１
Ｆをベース１０と軸線（Ｘ）方向に相対変位可能に取付
けるとともに、カップリング４５と，付勢手段６０と，
応動変位許容手段（３５）とを設け、ピエゾアクチュエ
ータ４１の伸縮量（Ｘｓ）を送りねじ軸３３のナット部
材３４と螺合する部位の変位量（Ｘｓ）に変換可能かつ
ナット部材３４を介してこれと位置決め移動方向に同期
移動可能に当接連結されたテーブル２０をベース１０に
対して微動調整可能に形成されているので、送りねじ軸
３３とピエゾアクチュエータ４１とを軸線（Ｘ）上に直
列配設できるから、２階建構造としなくてよく，変位検
出手段８０も共通の１台でよく，ピエゾアクチュエータ
４１をベース１０とテーブル２０との間（ＳＰ）に収容
できかつそのケーブル３８Ｃもベース１０側に固定化で
きるから、高精度位置決めを保障しつつ小型軽量化およ
び低コスト化を達成できるとともに取扱い容易である。
しかも、テーブル２０の位置決め移動方向（Ｘ）と直交
する方向の変位を確実に防止することができる。Thus, according to the first embodiment,
The coarse movement adjusting means 30 for coarsely adjusting the table 20 in the direction of the axis (X) with respect to the base 10 and the extension and contraction of the piezo actuator 41 after the coarse adjustment is completed, the table 20 is moved relative to the base 10 using the axis (X). And fine movement adjustment means 40 for fine adjustment in the direction, and the base end 41B of the piezo actuator 41 forming the fine movement adjustment means 40 is mounted on the base 1
0, the relative movement in the axis (X) direction is impossible, and
F is attached to the base 10 so as to be relatively displaceable in the axis (X) direction, and the coupling 45, the urging means 60,
A response displacement permitting means (35) is provided, and the expansion / contraction amount (Xs) of the piezo actuator 41 can be converted into the displacement amount (Xs) of a portion of the feed screw shaft 33 which is screwed with the nut member 34, and via the nut member 34 Since the table 20 which is abutted and connected to the base 10 so as to be synchronously movable in the positioning movement direction is formed so as to be finely adjustable with respect to the base 10, the feed screw shaft 33 and the piezo actuator 41 are connected in series on the axis (X). Since it can be arranged, it is not necessary to have a two-story structure, the common displacement detection means 80 may be a single unit, the piezo actuator 41 can be accommodated between the base 10 and the table 20 (SP), and its cable 38C is also used as the base. Since it can be fixed to the 10 side, it is possible to achieve small size, light weight and low cost while ensuring high precision positioning, and it is easy to handle.
Moreover, displacement of the table 20 in a direction orthogonal to the positioning movement direction (X) can be reliably prevented.

【００９４】また、送りねじ軸３３とナット部材３４と
が送りねじ軸３３の回転力がナット部材３４の回転力を
発生し難いボールねじ構造とされ、かつナット部材３４
にベース１０（１０Ｇ）およびテーブル２０と当接係合
して廻り止め機能可能な上端面３４Ｕおよび下端面３４
Ｄが設けられているとともに、ナット部材３４とテーブ
ル２０とが連結片２６を介してＺ方向に相対変位可能と
されているので、送りねじ軸３３の軸線が傾いていたり
偏芯があっとしてもテーブル２０のＺ方向の変位発生を
より確実に防止することができる。The feed screw shaft 33 and the nut member 34 have a ball screw structure in which the rotational force of the feed screw shaft 33 does not easily generate the rotational force of the nut member 34.
The upper end face 34U and the lower end face 34 that can be brought into contact with the base 10 (10G) and the table 20 to be able to function as a detent.
D is provided, and the nut member 34 and the table 20 are relatively displaceable in the Z direction via the connecting piece 26. Therefore, even if the axis of the feed screw shaft 33 is inclined or eccentric, The displacement of the table 20 in the Z direction can be more reliably prevented.

【００９５】また、テーブル２０とナット部材３４とが
引張バネ６５の引張力によってＸ方向に同期移動可能に
当接連結されているので、先提案装置（図１３）の押圧
バネ（６２）を含む付勢手段６０の場合に比較して、テ
ーブル２０をＺ方向に浮上げる浮上力の発生や引掛りに
よるＸ方向のビビリの発生を一掃できる。したがって、
この点からも、テーブル２０のＺ方向の変位をより確実
に防止できるとともに付勢手段６０の大幅な簡素化とコ
スト低減を図れる。Further, since the table 20 and the nut member 34 are connected so as to be synchronously movable in the X direction by the pulling force of the pulling spring 65, the pressing spring (62) of the previously proposed device (FIG. 13) is included. As compared with the case of the urging means 60, it is possible to eliminate the generation of the lifting force for lifting the table 20 in the Z direction and the occurrence of the chatter in the X direction due to the hooking. Therefore,
Also from this point, the displacement of the table 20 in the Z direction can be more reliably prevented, and the urging means 60 can be greatly simplified and the cost can be reduced.

【００９６】また、テーブル２０はクロスローラガイド
（１８，２８）を介してベース１０に装着かつ取外し容
易とされているとともに、ナット部材３４とテーブル２
０とが一体化されていないので、モータ３１をベース１
０（３２）から取外したりカップリング３５を外さなく
とも、簡単に分解できる。したがって、組立・調整に係
る労力・時間を大幅に削減できるとともに、ピエゾアク
チュエータ４１や変位検出手段８０の点検・保守を含む
取扱いが大幅に簡素化かつ容易となる。The table 20 can be easily attached to and detached from the base 10 via cross roller guides (18, 28).
0 is not integrated, so that the motor 31
It can be easily disassembled without removing it from 0 (32) or removing the coupling 35. Therefore, the labor and time required for assembly and adjustment can be significantly reduced, and handling including inspection and maintenance of the piezo actuator 41 and the displacement detection means 80 is greatly simplified and facilitated.

【００９７】また、カップリング４５は送りねじ軸３３
の回転力をピエゾアクチュエータ４１側へ伝達する必要
がないから非常に小型でよい。したがって、ピエゾアク
チュエータ４１とともにベース１０とテーブル２０との
間の収容空間ＳＰ内に収容できるので、構造が一段と簡
単になる。The coupling 45 is connected to the feed screw shaft 33.
It is not necessary to transmit the rotational force of the above to the piezo actuator 41 side, so that it can be very small. Therefore, the structure can be further simplified because the piezoelectric actuator 41 and the piezo actuator 41 can be accommodated in the accommodation space SP between the base 10 and the table 20.

【００９８】また、応動変位許容手段（３５）が、送り
ねじ軸３３に回転力を付与するモータ軸３１Ｓと送りね
じ軸３３の基端部３３Ｂとの間に装着されるとともに，
軸線（Ｘ）方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた
複数の切欠溝３５Ｓを有する筒体３５Ｔを含み回転力を
伝達可能でピエゾアクチュエータ４１から発生された伸
縮力（強制外力）で軸線（Ｘ）方向に伸縮可能な切欠溝
付筒体型のカップリング４５から形成されているので、
従来例の芯ずれや芯振れを吸収するための一般的なカッ
プリング（３５）を流用するだけでよい。したがって、
レイアウトやスペース的にも負担とならない。Further, the reaction displacement permitting means (35) is mounted between the motor shaft 31S for applying a rotational force to the feed screw shaft 33 and the base end 33B of the feed screw shaft 33,
It includes a cylindrical body 35T having a plurality of cutout grooves 35S that are spaced apart in the direction of the axis (X) and displaced in the circumferential direction. Since it is formed of a cylindrical coupling 45 with a notched groove that can be extended and contracted in the X) direction,
It is only necessary to divert the conventional coupling (35) for absorbing misalignment and runout of the conventional example. Therefore,
There is no burden on layout or space.

【００９９】また、微動調整手段４０を構成するピエゾ
アクチュエータ４１，カップリング４５および応動変位
許容手段（切欠溝付円筒型カップリング３５）が、粗動
調整手段３０を構成する送りねじ軸３３と同一の軸線
（Ｘ）上に直列配設されているので、高レスポンスとと
もに位置決め精度をより大幅に向上できる。The piezo actuator 41, the coupling 45 and the responsive displacement permitting means (the cylindrical coupling 35 with the notch groove) constituting the fine movement adjusting means 40 are the same as the feed screw shaft 33 constituting the coarse movement adjusting means 30. Are arranged in series on the axis (X), so that the positioning accuracy can be greatly improved with high response.

【０１００】また、変位検出手段８０が収容空間ＳＰお
よびベース１０側の中空部等（１５，１６）に収容され
ているので、ベース１０およびテーブル２０の側方にス
ケール８１，８３等が突出かつ露出することがない。し
たがって、平面的小型化および取扱い容易化を一段と助
長できるばかりか、両スケール８１，８３が軸線（Ｘ）
上で相対変位するから、一段と高精度検出できる。Further, since the displacement detecting means 80 is housed in the housing space SP and the hollow portion (15, 16) on the base 10 side, the scales 81, 83 and the like protrude to the side of the base 10 and the table 20 and There is no exposure. Therefore, not only the planar miniaturization and the ease of handling can be further promoted, but also the scales 81 and 83 are aligned with the axis (X).
Since the relative displacement occurs above, higher precision detection can be performed.

【０１０１】また、変位検出手段８０が、反射型の第１
格子を有するメインスケール８１と透過型の第２格子お
よび９０度の位相ずれを持つ４個の第３格子を有するイ
ンデックススケール８３とを含み，各第３格子を１箇所
に集めかつインデックススケール８３の長手方向におい
て第２格子と接近配設し、受光部８４Ｒを１チップ受光
素子を４分割して形成し、さらに発光部８４Ｅを形成す
る発光素子に単一の集光レンズを取付けるとともに傾斜
配設して成る構造とされているので、０．０１μｍ以下
の高精度検出ができる。The displacement detecting means 80 is a reflection type first type.
A main scale 81 having a grating, a second grating of a transmission type and an index scale 83 having four third gratings having a phase shift of 90 degrees. The light receiving section 84R is formed by dividing a one-chip light receiving element into four parts in the longitudinal direction, and a single condensing lens is attached to the light emitting element forming the light emitting section 84E and inclined. With this structure, highly accurate detection of 0.01 μm or less can be performed.

【０１０２】さらに、モータ用ケーブル３８Ｃがコネク
ター３７Ｃから引出されるとともに、ピエゾアクチュエ
ータ用ケーブル４９および変位検出用ケーブル８９がス
テッピングモータ３１を挾む反対側で静止側（１０）か
ら引出されるものと形成されているので、取扱いが一段
と容易となり、モータ用ケーブル３８Ｃに流れる電流急
変によるノイズが変位検出信号（Ｘｉ）に影響を与える
ことがない。したがって、一層の高精度位置決めを保障
できる。Further, the motor cable 38C is drawn out from the connector 37C, and the piezo actuator cable 49 and the displacement detecting cable 89 are drawn out from the stationary side (10) on the opposite side of the stepping motor 31. Since it is formed, handling becomes much easier, and noise due to a sudden change in the current flowing through the motor cable 38C does not affect the displacement detection signal (Xi). Therefore, higher precision positioning can be guaranteed.

【０１０３】さらにまた、従来例の如く２階建構造でな
いから、テーブル１０の上面を大きく有効利用できると
ともに、軸線（Ｘ）と直交する軸線（Ｙ）用の位置決め
装置を本装置（１０，２０）上に２段積した２次元位置
決め装置を簡単に確立することができる。Furthermore, since it is not a two-story structure as in the conventional example, the upper surface of the table 10 can be used effectively and the positioning device for the axis (Y) orthogonal to the axis (X) can be provided by the present apparatus (10, 20). 2) A two-dimensional positioning device stacked on two stages can be easily established.

【０１０４】さらにまた、テーブル２０に係止片２５が
設けられているので、テーブル２０をモータ３１側を上
とした垂直や傾斜状態としても使用することができる。Further, since the locking piece 25 is provided on the table 20, the table 20 can be used in a vertical or inclined state with the motor 31 side up.

【０１０５】（第２の実施形態）この第２の実施形態
は、基本的構成（１０，２０，３０，４０，６０，７
０，８０等）が第１の実施形態の場合と同様とされてい
るが、応動変位許容手段５０を図１１に示す構造として
ある。(Second Embodiment) The second embodiment has a basic configuration (10, 20, 30, 40, 60, 7).
0, 80, etc.) are the same as in the first embodiment, except that the responsive displacement permitting means 50 has the structure shown in FIG.

【０１０６】図１１において、ステッピングモータ３１
は、段付のモータ軸３１Ｓが軸線（Ｘ）方向に一定範囲
内で変位可能とされた構造とされている。このステッピ
ングモータ３１の軸受ハウジング５１にはモータ軸３１
Ｓに固定されたベアリング５３が内装され、このモータ
軸３１Ｓはリテーナ５５で位置規制されたスプリング５
４の付勢力Ｆｓで軸線（Ｘ）方向でピエゾアクチュエー
タ４１の方向に付勢されてストッパー５２に当接可能で
ある。図１１は、ピエゾアクチュエータ４１からの伸長
力（強制外力Ｆｐ）によって、△Ｘ（＝２μｍ）だけバ
イアスを掛けた状態を示す。なお、図１〜図３に示すカ
ップリング３５は、切欠溝３５Ｓを有しない、一般的な
ものでよい。In FIG. 11, the stepping motor 31
Has a structure in which the stepped motor shaft 31S can be displaced within a certain range in the direction of the axis (X). The bearing housing 51 of the stepping motor 31 includes a motor shaft 31.
S, a bearing 53 fixed to the motor shaft 31S is provided.
With the urging force Fs of 4, it is urged in the direction of the piezo actuator 41 in the direction of the axis (X) and can contact the stopper 52. FIG. 11 shows a state where a bias is applied by ΔX (= 2 μm) by the extension force (forced external force Fp) from the piezo actuator 41. The coupling 35 shown in FIGS. 1 to 3 may be a general coupling having no notch groove 35S.

【０１０７】すなわち、送りねじ軸３３Ｂの基端部３３
Ｂとモータ軸３１Ｓとは、軸線（Ｘ）方向に相対変位不
能つまり相対位置が一定とされる。したがって、応動変
位許容手段５０は、ピエゾアクチュエータ４１の伸縮に
応動して、モータ軸３１Ｓと一体的な送りねじ軸３３全
体を軸線（Ｘ）方向に移動させる、つまり伸縮すること
を許容する。That is, the proximal end 33 of the feed screw shaft 33B
B and the motor shaft 31S cannot be relatively displaced in the direction of the axis (X), that is, the relative position is constant. Accordingly, in response to the expansion and contraction of the piezo actuator 41, the response displacement permitting means 50 allows the entire feed screw shaft 33 integrated with the motor shaft 31S to move in the direction of the axis (X), that is, to permit expansion and contraction.

【０１０８】しかして、この第２実施形態によれば、第
１の実施形態の場合と同様な作用効果を奏し得る他、応
動変位許容手段５０をモータ３１と一体的に形成できる
ので、一層の小型化と低コスト化とを図れる。さらに、
ステッピングモータ（３１）の構造上、予めモータ軸３
１Ｓが軸線（Ｘ）方向に所定量だけ変位可能に構築され
たステッピングモータ３１を応動変位許容手段として流
用するので、より大幅なコスト低減を図れる。According to the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In addition, since the responsive displacement permitting means 50 can be formed integrally with the motor 31, a further improvement can be achieved. The size and cost can be reduced. further,
Due to the structure of the stepping motor (31), the motor shaft 3
Since the stepping motor 31 constructed so that 1S can be displaced by a predetermined amount in the direction of the axis (X) is diverted as the responsive displacement permitting means, the cost can be further reduced.

【０１０９】なお、モータは、ステッピングモータに限
定されない。例えば、ＡＣサーボモータ，ＤＣサーボモ
ータ等から構成しても、実施することができる。The motor is not limited to a stepping motor. For example, the present invention can be implemented by using an AC servomotor, a DC servomotor, or the like.

【０１１０】[0110]

【発明の効果】請求項１の発明によれば、送りねじ軸と
ナット部材とをボールねじ構造に形成するとともに、一
端がベース側に固着されかつ他端がテーブル側に固着さ
れた引張バネを利用してテーブルを軸線方向でナット部
材に当接する方向に付勢してテーブルとナット部材とを
軸線方向に同期移動可能かつ軸線方向と直交する方向に
相対変位可能に当接連結させ、かつ微動調整手段を構成
するピエゾアクチュエータの基端部をベースに軸線方向
に相対移動不能に取付けるとともにその先端部と送りね
じ軸の先端部とを相対回転可能かつ軸線方向に同期移動
可能に連結し、送りねじ軸をピエゾアクチュエータの軸
線方向の伸縮に応動して直接または間接的にベースに対
しかつ軸線方向にピエゾアクチュエータの伸縮量だけ変
位可能に形成し、ピエゾアクチュエータの伸縮量を送り
ねじ軸を介してナット部材の変位量に変換するとともに
ナット部材を介してテーブルをベースに対して微動調整
可能に形成されているので、次のような優れた効果を奏
する。According to the first aspect of the present invention, the feed screw shaft and the nut member are formed in a ball screw structure, and the tension spring having one end fixed to the base side and the other end fixed to the table side is provided. Utilizing the table in the direction of contact with the nut member in the axial direction, the table and the nut member are connected so that they can be synchronously moved in the axial direction and relatively displaceable in the direction perpendicular to the axial direction, and are finely moved. The base end of the piezo actuator that constitutes the adjusting means is mounted on the base so as to be relatively immovable in the axial direction, and the distal end thereof and the distal end of the feed screw shaft are connected so as to be relatively rotatable and synchronously movable in the axial direction. In response to the expansion and contraction of the piezo actuator in the axial direction, the screw shaft is formed to be directly or indirectly displaceable relative to the base and in the axial direction by the expansion and contraction amount of the piezo actuator, It converts the amount of expansion and contraction of the piezo actuator into the amount of displacement of the nut member via the feed screw shaft and allows the table to be finely adjusted with respect to the base via the nut member. Play.

【０１１１】 粗動調整手段の送りねじ軸と微動調整
手段のピエゾアクチュエータとが同一軸線上に直列配設
可能となるので、従来例の２階建構造の場合と比較し
て、構造簡単で大幅な小型軽量化，高精度化および低コ
スト化を図れる。 部品点数を削減可能かつ従来例の場合の上下テーブ
ルの平行度を正確に仕上げる時間，労力等を一掃可能と
なるので、この点からもより大幅なコスト低減ができ
る。 同一の送りねじ軸およびナット部材を用いて粗動調
整と微動調整ができるので、従来の２階建構造の場合に
生ずる熱的変形の影響を除去できる。したがって、一層
の高精度位置決めを行える。 ２階建構造としなくてよいから、ケーブル処理が容
易で，断線やオペレータの引掛り要因も一掃でき，ピエ
ゾアクチュエータの破損の危険性も一掃可能で、テーブ
ル上面の有効利用面積も大きくできるから、取扱いが非
常に簡単である。 送りねじ軸とともにボールねじ構造を形成するナッ
ト部材とテーブルとが引張バネによって位置決め送り方
向に同期移動可能かつそれと直交する方向に相対変位可
能に当接連結されているので、送りねじ軸の軸線の傾斜
や偏芯があっても、テーブルの該直交方向の変位の発生
を確実に防止できる。引張バネであることも一段と防止
効果を助長することができる。 ナット部材の上下動がテーブルに伝達されないの
で、送りねじ軸およびピエゾアクチュエータの軸線や偏
芯さらにはモータの偏芯に係る特性を過度に高級化しな
くともよいから大幅なコスト低減ができるとともに、ナ
ット部材とテーブルとが一体でないから簡単に分解でき
る。したがって、組立・調整や点検・保守を含む取扱い
が非常に容易である。Since the feed screw shaft of the coarse motion adjusting means and the piezo actuator of the fine motion adjusting means can be arranged in series on the same axis, the structure is simple and large compared to the conventional two-story structure. Small and lightweight, high precision and low cost can be achieved. Since the number of parts can be reduced and the time and labor required for accurately finishing the parallelism of the upper and lower tables in the case of the conventional example can be eliminated, the cost can be further reduced from this point. Since the coarse movement adjustment and the fine movement adjustment can be performed using the same feed screw shaft and nut member, the influence of thermal deformation that occurs in the case of the conventional two-story structure can be eliminated. Therefore, higher precision positioning can be performed. Since it is not necessary to use a two-story structure, cable processing is easy, it is possible to eliminate disconnection and the cause of operator's catch, to eliminate the risk of breakage of the piezo actuator, and to increase the effective use area of the table top. Very easy to handle. Since the nut member and the table, which form a ball screw structure together with the feed screw shaft, are connected by a tension spring so as to be synchronously movable in the positioning feed direction and relatively displaceable in a direction orthogonal thereto, the axis of the feed screw shaft is Even if the table is inclined or eccentric, it is possible to reliably prevent the table from being displaced in the orthogonal direction. The use of a tension spring can further promote the prevention effect. Since the vertical movement of the nut member is not transmitted to the table, it is not necessary to excessively upgrade the characteristics related to the axis and eccentricity of the feed screw shaft and the piezo actuator and the eccentricity of the motor. Since the member and the table are not integrated, they can be easily disassembled. Therefore, handling including assembly / adjustment and inspection / maintenance is very easy.

【０１１２】また、請求項２の発明によれば、送りねじ
軸と前記ナット部材とをボールねじ構造に形成し、微動
調整手段を構成するピエゾアクチュエータの基端部をベ
ースと軸線方向に相対移動不能かつその先端部をベース
に軸線方向に相対変位可能に取付けるとともにテーブル
とナット部材とを軸線方向と直交する方向に相対変位可
能に装着し、かつ送りねじ軸の先端部とピエゾアクチュ
エータの先端部とを相対回転可能に連結するとともに、
カップリングと引張バネと応動変位許容手段とを設け、
ピエゾアクチュエータの伸縮量を送りねじ軸を介してナ
ット部材のベースに対する軸線方向の変位量に変換しつ
つテーブルの微動調整を可能に形成されているので、請
求項１の発明の場合と同様な効果を奏することができる
他、さらにピエゾアクチュエータ，カップリング等をベ
ースとテーブルとの間に介装しかつ引張バネと応動変位
許容手段とを設けるだけでよいから、構造が一段と簡単
でより取扱いが容易である。According to the second aspect of the present invention, the feed screw shaft and the nut member are formed in a ball screw structure, and the base end of the piezo actuator constituting the fine movement adjusting means is moved relative to the base in the axial direction. Impossible, and the tip is attached to the base so as to be relatively displaceable in the axial direction, and the table and the nut member are mounted so as to be relatively displaceable in the direction perpendicular to the axial direction, and the tip of the feed screw shaft and the tip of the piezo actuator. And are connected so that they can rotate relative to each other.
Providing a coupling, a tension spring and a reaction displacement permitting means,
Since the table is formed so as to allow fine adjustment of the table while converting the amount of expansion and contraction of the piezo actuator into the amount of axial displacement of the nut member with respect to the base via the feed screw shaft, the same effect as in the invention of claim 1 is provided. In addition to this, it is only necessary to interpose a piezo actuator, a coupling, etc. between the base and the table, and to provide a tension spring and a reaction displacement permitting means, so that the structure is simpler and easier to handle. It is.

【０１１３】また、請求項３の発明によれば、応動変位
許容手段が、送りねじ軸に回転力を付与するモータの軸
と送りねじ軸の基端部との間に装着または送りねじ軸の
途中でかつナット部材よりもモータ側に装着されるとと
もに，軸線方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた
複数の切欠溝を有する筒体を含み回転力を伝達可能でピ
エゾアクチュエータから発生された伸縮力で軸線方向に
伸縮可能な切欠溝付筒体型のカップリングから形成され
ているので、請求項２の発明の場合と同様な効果を奏し
得ることはもとより、さらに構造が一段と簡単で、一層
の小型軽量化およびコスト低減を図れる。According to the third aspect of the present invention, the responsive displacement permitting means is mounted between the shaft of the motor for applying a rotational force to the feed screw shaft and the base end of the feed screw shaft or the feed screw shaft. A piezoactuator that is mounted on the motor side of the nut member on the way and has a plurality of notched grooves that are axially separated and circumferentially displaced and that can transmit rotational force Since it is formed of a cylindrical coupling with a notched groove that can be expanded and contracted in the axial direction by the expansion and contraction force, the same effect as in the case of the invention of claim 2 can be obtained, and the structure is further simpler. The size and weight of the device can be reduced and the cost can be reduced.

【０１１４】さらに、請求項４の発明によれば、応動変
位許容手段が、モータ軸を軸線方向でピエゾアクチュエ
ータの方向に付勢するバネと，このバネの付勢力に抗し
てモータ軸の軸線方向でピエゾアクチュエータに向う方
向の位置を規制可能なストッパーとから形成されている
ので、請求項２の発明の場合と同様な効果を奏し得るこ
とはもとより、応動変位許容手段をモータと一体的に形
成できるので、一層の小型化と低コスト化とを図れる。
さらに、モータの構造上、予めモータ軸が軸線方向に所
定量だけ変位可能に構築されているモータを利用すれ
ば、そのモータを応動変位許容手段として流用できるの
で、より大幅なコスト低減を図れる。Further, according to the fourth aspect of the invention, the responsive displacement permitting means includes a spring for urging the motor shaft in the axial direction toward the piezo actuator, and an axial line of the motor shaft against the urging force of the spring. And a stopper capable of regulating the position in the direction toward the piezo actuator in the direction, so that the same effect as in the case of the second aspect of the invention can be obtained. Since it can be formed, further downsizing and cost reduction can be achieved.
Further, if a motor having a structure in which the motor shaft is previously displaceable in the axial direction by a predetermined amount is used in the structure of the motor, the motor can be diverted as the responsive displacement permitting means, so that the cost can be further reduced.

【０１１５】さらにまた、請求項５の発明によれば、テ
ーブルの下面側に取付けられたメインスケールと，この
メインスケールと対面可能にベースの上面側に取付けら
れたインデックススケールとを含みテーブルのベースに
対する粗動調整量および微動調整量を検出可能な変位検
出手段が設けられているので、請求項１から請求項４ま
での発明の場合と同様な効果を奏することができ得るこ
とはもとより、一層の小型軽量化，高精度化，低コスト
化および取扱いの容易化を図れる。Further, according to the invention of claim 5, the base of the table includes a main scale attached to the lower surface of the table, and an index scale attached to the upper surface of the base so as to face the main scale. Is provided with a displacement detecting means capable of detecting the coarse movement adjustment amount and the fine movement adjustment amount with respect to the first and second aspects, so that the same effects as those of the inventions according to the first to fourth aspects can be obtained. It is possible to reduce the size, weight, accuracy, cost, and ease of handling.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施形態のテーブルを取外した
状態を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a state where a table according to a first embodiment of the present invention is removed.

【図２】同じく、図１の矢視線−に基く側断面図で
ある。FIG. 2 is a side sectional view based on an arrow-of FIG. 1;

【図３】同じく、図１の矢視線−に基く一部を破断
した縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a part of the same, which is taken along the arrow line-in FIG.

【図４】同じく、図１の矢視線−に基く一部を破断
した縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a part of FIG.

【図５】同じく、図１の矢視線−に基く側断面図で
ある。FIG. 5 is a side sectional view based on an arrow of FIG. 1;

【図６】同じく、正面図である。FIG. 6 is also a front view.

【図７】同じく、底面図である。FIG. 7 is also a bottom view.

【図８】同じく、テーブルの平面図である。FIG. 8 is a plan view of the table.

【図９】同じく、ブロック図である。FIG. 9 is also a block diagram.

【図１０】同じく、動作を説明するためのフローチャー
トである。FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation.

【図１１】本発明の第２の実施形態の応動変位許容手段
を説明するための側断面図である。FIG. 11 is a side sectional view for explaining a reactive displacement permitting means according to a second embodiment of the present invention.

【図１２】従来例とその問題点を説明するための側断面
図である。FIG. 12 is a side sectional view for explaining a conventional example and its problems.

【図１３】本出願人が先に提案した位置決め装置の平面
図である。FIG. 13 is a plan view of a positioning device previously proposed by the present applicant.

【図１４】同じく、図１２の矢視線Ａ−Ａに基く側断面
図である。FIG. 14 is a side sectional view based on the line AA of FIG. 12;

【図１５】同じく、図１２の矢視線Ｂ−Ｂに基く側断面
図である。FIG. 15 is a side sectional view based on the line BB of FIG. 12;

【図１６】同じく、図１２の矢視線Ｃ−Ｃに基く一部を
断面した正面図である。FIG. 16 is a front view of a part of the same, which is taken along the line CC of FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ ベース １１ ビス孔 １２ ピボットビス １８ ベアリング ２０ テーブル ２５ 係止片 ２６ 連結部 ２８ ベアリング ３０ 粗動調整手段 ３１ モータ ３１Ｓ モータ軸 ３３ 送りねじ軸（ボールねじ構造） ３３Ｆ 先端部 ３３Ｂ 基端部 ３４ ナット部材（ボールねじ構造） ３５ カップリング（応動変位許容手段） ３５Ｔ 筒体 ３５Ｓ 切欠溝 ４０ 微動調整手段 ４１ ピエゾアクチュエータ ４１Ｆ 先端部 ４１Ｂ 基端部 ４５ カップリング ４６ ミニチュアベアリング ５０ 応動変位許容手段 ５２ ストッパー ５３ ベアリング ５４ スプリング（バネ） ５５ リテーナ ６０ 付勢手段 ６５ 引張バネ ６６ 係止片 ６７ 係止片 ７０ コントローラ ７４ 操作パネル ７９ パソコン ８０ 変位検出手段 ８１ メインスケール ８３ インデックススケール Ｘ 軸線 Ｘｌ 粗動調整量 Ｘｓ 微動調整量 ＳＰ 収容空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Base 11 Screw hole 12 Pivot screw 18 Bearing 20 Table 25 Locking piece 26 Connecting part 28 Bearing 30 Coarse movement adjusting means 31 Motor 31S Motor shaft 33 Feed screw shaft (ball screw structure) 33F Tip part 33B Base end part 34 Nut member (Ball screw structure) 35 Coupling (responsive displacement permitting means) 35T cylinder 35S Notch groove 40 Fine movement adjusting means 41 Piezo actuator 41F Tip 41B Base end 45 Coupling 46 Miniature bearing 50 Responsive displacement permitting means 52 Stopper 53 Bearing 54 Spring (spring) 55 Retainer 60 Biasing means 65 Tension spring 66 Locking piece 67 Locking piece 70 Controller 74 Operation panel 79 Personal computer 80 Displacement detecting means 81 Main scale 83 Index scale X Axis Xl Coarse movement adjustment amount Xs Fine movement adjustment amount SP Housing space

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 軸線方向に相対移動可能に装着されたベ
ースおよびテーブルと，ベース側に回転可能に装着され
た送りねじ軸とこの送りねじ軸の回転によって軸線方向
に移動可能なナット部材とを含み送りねじ軸の回転によ
るナット部材の移動を利用してベースに対してテーブル
を軸線方向に粗動調整する粗動調整手段と，粗動調整終
了後にピエゾアクチュエータの伸縮を利用してベースに
対して当該テーブルを軸線方向に微動調整する微動調整
手段とを具備してなる位置決め装置において、 前記送りねじ軸とナット部材とをボールねじ構造に形成
するとともに、一端が前記ベース側に固着されかつ他端
が前記テーブル側に固着された引張バネを利用して前記
テーブルを前記軸線方向でナット部材に当接する方向に
付勢して前記テーブルと前記ナット部材とを前記軸線方
向に同期移動可能かつ前記軸線方向と直交する方向に相
対変位可能に当接連結させ、かつ前記微動調整手段を構
成する前記ピエゾアクチュエータの基端部を前記ベース
に前記軸線方向に相対移動不能に取付けるとともにその
先端部と前記送りねじ軸の先端部とを相対回転可能かつ
前記軸線方向に同期移動可能に連結し、前記送りねじ軸
をピエゾアクチュエータの前記軸線方向の伸縮に応動し
て直接または間接的に前記ベースに対しかつ前記軸線方
向にピエゾアクチュエータの伸縮量だけ変位可能に形成
し、ピエゾアクチュエータの伸縮量を前記送りねじ軸を
介して前記ナット部材の変位量に変換するとともに前記
ナット部材を介して前記テーブルを前記ベースに対して
微動調整可能に形成した、ことを特徴とする位置決め装
置。1. A base and a table mounted so as to be relatively movable in the axial direction, a feed screw shaft rotatably mounted on the base side, and a nut member movable in the axial direction by rotation of the feed screw shaft. Coarse adjustment means for coarsely adjusting the table relative to the base in the axial direction using the movement of the nut member due to rotation of the feed screw shaft, and using the expansion and contraction of the piezo actuator after the coarse adjustment is completed. A fine movement adjusting means for finely adjusting the table in the axial direction, wherein the feed screw shaft and the nut member are formed in a ball screw structure, one end of which is fixed to the base side and the other. Using a tension spring having an end fixed to the table side, the table is urged in a direction in which the table comes into contact with a nut member in the axial direction, and the table is A nut member is connected so as to be synchronously movable in the axial direction and relatively displaceable in a direction perpendicular to the axial direction, and the base end of the piezo actuator constituting the fine movement adjusting means is connected to the base with the axial line. And the leading end of the feed screw shaft is connected to the leading end of the feed screw shaft so as to be relatively rotatable and synchronously movable in the axial direction, so that the feed screw shaft can be expanded and contracted in the axial direction of the piezo actuator. In response, the actuator is formed so as to be directly or indirectly displaceable relative to the base and in the axial direction by the amount of expansion and contraction of the piezo actuator, and converts the amount of expansion and contraction of the piezo actuator into the amount of displacement of the nut member via the feed screw shaft. And the table is formed so as to be finely adjustable with respect to the base via the nut member. Placement device. 【請求項２】 軸線方向に相対移動可能に装着されたベ
ースおよびテーブルと，ベース側に回転可能に装着され
た送りねじ軸とこの送りねじ軸の回転によって軸線方向
に移動可能なナット部材とを含み送りねじ軸の回転によ
るナット部材の移動を利用してベースに対してテーブル
を軸線方向に粗動調整する粗動調整手段と，粗動調整終
了後にピエゾアクチュエータの伸縮を利用してベースに
対して当該テーブルを軸線方向に微動調整する微動調整
手段とを具備してなる位置決め装置において、 前記送りねじ軸と前記ナット部材とをボールねじ構造に
形成し、前記微動調整手段を構成する前記ピエゾアクチ
ュエータの基端部を前記ベースと前記軸線方向に相対移
動不能かつその先端部を前記ベースに前記軸線方向に相
対変位可能に取付けるとともに前記テーブルと前記ナッ
ト部材とを前記軸線方向と直交する方向に相対変位可能
に装着し、かつ前記送りねじ軸の先端部と前記ピエゾア
クチュエータの先端部とを相対回転可能に連結するとと
もに両先端部を前記軸線方向に同期移動可能に形成され
たカップリングと，前記テーブルを前記軸線方向で前記
ナット部材に当接する方向に付勢して前記テーブルと前
記ナット部材とを前記軸線方向に同期移動可能に当接連
結させるための一端が前記ベース側に固着されかつ他端
の前記テーブル側に固着された引張バネと，前記ナット
部材が前記送りねじ軸を介して前記ピエゾアクチュエー
タの軸線方向の伸縮に応動して前記ベースに対しかつ軸
線方向に前記ピエゾアクチュエータの伸縮量だけ変位す
ることを許容する応動変位許容手段とを設け、 前記ピエゾアクチュエータの伸縮量を前記送りねじ軸を
介して前記ナット部材の前記ベースに対する前記軸線方
向の変位量に変換しつつ前記テーブルの微動調整を可能
に形成した、ことを特徴とする位置決め装置。2. A base and a table mounted to be relatively movable in the axial direction, a feed screw shaft rotatably mounted on the base side, and a nut member movable in the axial direction by rotation of the feed screw shaft. Coarse adjustment means for coarsely adjusting the table relative to the base in the axial direction using the movement of the nut member due to rotation of the feed screw shaft, and using the expansion and contraction of the piezo actuator after the coarse adjustment is completed. A fine movement adjusting means for finely adjusting the table in the axial direction, wherein the feed screw shaft and the nut member are formed in a ball screw structure, and the piezo actuator constituting the fine movement adjusting means is provided. A base end of the base is attached to the base so that the base cannot be moved relative to the base in the axial direction, and a base end of the base can be relatively displaced in the base in the axial direction. The table and the nut member are mounted so as to be relatively displaceable in a direction perpendicular to the axial direction, and a tip end of the feed screw shaft and a tip end of the piezo actuator are connected so as to be relatively rotatable. A coupling formed so that a portion can be synchronously moved in the axial direction, and the table is urged in a direction contacting the nut member in the axial direction to synchronously move the table and the nut member in the axial direction. A tension spring having one end fixedly connected to the base and another end fixed to the table at the other end, and the nut member extending and contracting in the axial direction of the piezo actuator via the feed screw shaft; Response displacement permitting means for permitting displacement by an amount of expansion and contraction of the piezo actuator relative to the base and in the axial direction in response to the A positioning device, wherein the table is formed so as to allow fine adjustment of the table while converting the amount of expansion and contraction of the piezo actuator into the amount of displacement of the nut member with respect to the base in the axial direction via the feed screw shaft. 【請求項３】 前記応動変位許容手段が、前記送りねじ
軸に回転力を付与するモータの軸と前記送りねじ軸の基
端部との間に装着または前記送りねじ軸の途中でかつ前
記ナット部材よりもモータ側に装着されるとともに，前
記軸線方向に離隔されかつ周方向に位置ずれされた複数
の切欠溝を有する筒体を含み回転力を伝達可能で前記ピ
エゾアクチュエータから発生された伸縮力で前記軸線方
向に伸縮可能な切欠溝付筒体型のカップリングから形成
されている請求項２記載の位置決め装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the responsive displacement permitting means is mounted between a shaft of a motor for applying a rotational force to the feed screw shaft and a base end of the feed screw shaft, or in the middle of the feed screw shaft and the nut. A cylindrical body having a plurality of notched grooves that are mounted on the motor side of the member and that are axially separated and circumferentially displaced and are capable of transmitting rotational force and capable of transmitting and receiving rotational force; The positioning device according to claim 2, wherein the positioning device is formed of a cylindrical coupling having a notched groove that can expand and contract in the axial direction. 【請求項４】 前記応動変位許容手段が、前記モータ軸
を前記軸線方向で前記ピエゾアクチュエータの方向に付
勢するバネと，このバネの付勢力に抗して前記モータ軸
の前記軸線方向で前記ピエゾアクチュエータに向う方向
の位置を規制可能なストッパーとから形成されている請
求項２記載の位置決め装置。4. A spring for urging the motor shaft in the direction of the piezo actuator in the axial direction with the responsive displacement permitting means, and the spring in the axial direction of the motor shaft against the urging force of the spring. 3. The positioning device according to claim 2, wherein the positioning device is formed of a stopper capable of regulating a position in a direction toward the piezo actuator. 【請求項５】 前記テーブルの下面側に取付けられたメ
インスケールと，このメインスケールと対面可能に前記
ベースの上面側に取付けられたインデックススケールと
を含み前記テーブルの前記ベースに対する粗動調整量お
よび微動調整量を検出可能な変位検出手段が設けられて
いる請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載さ
れた位置決め装置。5. A coarse adjustment amount of the table with respect to the base including a main scale attached to a lower surface of the table and an index scale attached to an upper surface of the base so as to face the main scale. The positioning device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a displacement detection unit capable of detecting a fine movement adjustment amount.