JPS62187912A - 微細位置決め装置 - Google Patents
微細位置決め装置Info
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- JPS62187912A JPS62187912A JP2898486A JP2898486A JPS62187912A JP S62187912 A JPS62187912 A JP S62187912A JP 2898486 A JP2898486 A JP 2898486A JP 2898486 A JP2898486 A JP 2898486A JP S62187912 A JPS62187912 A JP S62187912A
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
- B23Q1/36—Springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体製造装置、電子顕微鏡等のＢｍオーダ
ーの、調節を必要とする装置に使用される微細位（ａ決
め装置に関する。
ーの、調節を必要とする装置に使用される微細位（ａ決
め装置に関する。
近年、各種技術分野においては、μｍオーダーの微細な
変位が可能である装置が要望されている。
変位が可能である装置が要望されている。
その典型的な例がＬＳＩ（大規摸集積回路）、超ＬＳＩ
の製造工程において使用されるマスクアライナ、電子線
描画装置等の半導体製造装置である。
の製造工程において使用されるマスクアライナ、電子線
描画装置等の半導体製造装置である。
これらの装置においては、μｍオーダーの微細な位置決
めが必要であり、位置決めの精度が向上するにしたがっ
てその集積度も増大し、高性能の製品を製造することが
できる。このような＃細な位置決めは上記半導体装置に
限らず、電子帽Ｉ櫃をはじめとするｌ！７１の高倍率光
学装置等においても必要であり、そのｎ度向上により、
バイオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそ
れらの発展に大きく寄与するものである。
めが必要であり、位置決めの精度が向上するにしたがっ
てその集積度も増大し、高性能の製品を製造することが
できる。このような＃細な位置決めは上記半導体装置に
限らず、電子帽Ｉ櫃をはじめとするｌ！７１の高倍率光
学装置等においても必要であり、そのｎ度向上により、
バイオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそ
れらの発展に大きく寄与するものである。
従来、このような微細位置決め装置〃は、例えば「機械
設計」誌、第２７巻第１号（１９８３年１月号）の第３
２頁乃至８ｇ３６頁に示されるようなＣ４々の型のもの
が提案さｎている。これらのうち、特に面倒な変位縮小
機構が不要であり、かつ、構成が簡単である点で、平行
ばねと微動アクチュエータを用いた型の微細位置決め装
置が最も優れていると考えられるので、以下、これを図
に基づいて説明する。
設計」誌、第２７巻第１号（１９８３年１月号）の第３
２頁乃至８ｇ３６頁に示されるようなＣ４々の型のもの
が提案さｎている。これらのうち、特に面倒な変位縮小
機構が不要であり、かつ、構成が簡単である点で、平行
ばねと微動アクチュエータを用いた型の微細位置決め装
置が最も優れていると考えられるので、以下、これを図
に基づいて説明する。
２Ｆ ６図は従来の微細位ｉ道決め装置の側面図である
。図で、１は支持台、２ａ、２ｂは支持台１上に互いに
平行に固定された板状の平行ばね、３は平行ばね２ａ
、 ２１）上に固定された剛性の高い微動テーブルであ
る。４は支持台ｌと微１助テーブル３との間に３５架さ
れたｅ、勅アクチェータである。
。図で、１は支持台、２ａ、２ｂは支持台１上に互いに
平行に固定された板状の平行ばね、３は平行ばね２ａ
、 ２１）上に固定された剛性の高い微動テーブルであ
る。４は支持台ｌと微１助テーブル３との間に３５架さ
れたｅ、勅アクチェータである。
この１吸動アクチユエータ４には、圧成素子、電磁ソレ
ノイド等が用いられ、これを励起することにより、倣動
テーブル３に図中に示す座標軸のＸ軸方向の力が加えら
れる。
ノイド等が用いられ、これを励起することにより、倣動
テーブル３に図中に示す座標軸のＸ軸方向の力が加えら
れる。
ここで、平行ばね２ａ 、２ｂはその構造上、Ｘ神方向
の剛性は低く、これに対して２軸方向、ｙ軸方向（紙面
に垂直な方向）の剛性が高いので、微動アクチュエータ
４が励起されると、平行ばね２ａ 、２ｂがたわみ微動
テーブル３はほぼＸ軸方向°にのみ変位し、他方向の変
位は小さく抑えることができる。したがって、微動テー
ブル３上に位置決め対象物体を載置しておけば、微動ア
クチュエータ４の励起の度合いに応じてｘｍ方向に任意
の微小変位を得ることができる。
の剛性は低く、これに対して２軸方向、ｙ軸方向（紙面
に垂直な方向）の剛性が高いので、微動アクチュエータ
４が励起されると、平行ばね２ａ 、２ｂがたわみ微動
テーブル３はほぼＸ軸方向°にのみ変位し、他方向の変
位は小さく抑えることができる。したがって、微動テー
ブル３上に位置決め対象物体を載置しておけば、微動ア
クチュエータ４の励起の度合いに応じてｘｍ方向に任意
の微小変位を得ることができる。
〔発明がｗ４決しようとする問題点〕
ところで、位置決め装置における変位は、単に一方向の
みの変位ではなく、多方向の変位を要することが多く、
又、ある面に平行な変位（並進変位）だけでなくある軸
のまわりに回転させる回転変位を要求されることも多い
。しかしなから、上記従来の位置決め装置では一方向（
Ｘ軸方向）の並進変位のみが可能であり、他方向の並進
変位はできない。もつとも、この位置決め装置に基づき
、これを２段又は３段積重ねて他方向（ｙ軸、ｚＭ力方
向の並進変位を得るようにすることは一応想定できるこ
とではある。しρ）し、そのように構成したとしても、
依然として回転変位を得ることは不可能である。
みの変位ではなく、多方向の変位を要することが多く、
又、ある面に平行な変位（並進変位）だけでなくある軸
のまわりに回転させる回転変位を要求されることも多い
。しかしなから、上記従来の位置決め装置では一方向（
Ｘ軸方向）の並進変位のみが可能であり、他方向の並進
変位はできない。もつとも、この位置決め装置に基づき
、これを２段又は３段積重ねて他方向（ｙ軸、ｚＭ力方
向の並進変位を得るようにすることは一応想定できるこ
とではある。しρ）し、そのように構成したとしても、
依然として回転変位を得ることは不可能である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、上記従来技術の欠点を除き、簡単な構造で
並進変位と回転変位のいずれをも行なうことができる微
細位置決め装置を提供するにある。
その目的は、上記従来技術の欠点を除き、簡単な構造で
並進変位と回転変位のいずれをも行なうことができる微
細位置決め装置を提供するにある。
上記の目的を達成する丸め、本発明は、中央の剛体部と
、この剛体部の両側に対して対向する対向部を有する池
の剛体部と、対向部と中央の剛体部とを連結するたわみ
梁群と、これら各たわみ梁群のたわみ梁に曲げ変形を生
じさせる各アクチュエータと、これら各７クテユエータ
をそれぞれ独立して駆動することができる駆動装置とを
備えたことを特徴とする。
、この剛体部の両側に対して対向する対向部を有する池
の剛体部と、対向部と中央の剛体部とを連結するたわみ
梁群と、これら各たわみ梁群のたわみ梁に曲げ変形を生
じさせる各アクチュエータと、これら各７クテユエータ
をそれぞれ独立して駆動することができる駆動装置とを
備えたことを特徴とする。
駆動装置により、各たわみ梁群のたわみ梁に同一の曲げ
変形な生せしめると、中央の剛体部は並進変位せしめら
れる。これに対して、駆動装置により、各たわみ梁群の
たわみ梁に異なる曲げ変形な生ぜしめると、中央の剛体
部は回転変位せしめられる。
変形な生せしめると、中央の剛体部は並進変位せしめら
れる。これに対して、駆動装置により、各たわみ梁群の
たわみ梁に異なる曲げ変形な生ぜしめると、中央の剛体
部は回転変位せしめられる。
以下、本発明を図示の実施列に基づいて説明する。
第１図は本発明の第１の実施例に係る微細位置決め装置
ｍの側面図である。図で１５ ａ ＊ １５ ｂ ＋１
５ｃはそれぞれ図で左、右、中央に存在する剛体部であ
る。剛体部１５ｃは変位対象物体を載置する微動テーブ
ルとなる。１６ ｆｉ 、 １６ ＠’はそれぞれ剛体
部１５ ａ 、 １５ ｃの間にこれらと一体に形成さ
れ、かつ、互いに平行である平板状の平行たわみ梁であ
り、又、１６ ｂ 、 １６ ｂ’はそれぞれ剛体部１
５ｂ、１５ｃの間にこれらと一体に形成され、かつ、互
いに平行である平板状の平行たわみ梁である。１７ａ、
１７ｂはそれぞれ平行たわみ梁１６ ａ 、 １６ ａ
’およびコト行たわみ梁１６ｂ。
ｍの側面図である。図で１５ ａ ＊ １５ ｂ ＋１
５ｃはそれぞれ図で左、右、中央に存在する剛体部であ
る。剛体部１５ｃは変位対象物体を載置する微動テーブ
ルとなる。１６ ｆｉ 、 １６ ＠’はそれぞれ剛体
部１５ ａ 、 １５ ｃの間にこれらと一体に形成さ
れ、かつ、互いに平行である平板状の平行たわみ梁であ
り、又、１６ ｂ 、 １６ ｂ’はそれぞれ剛体部１
５ｂ、１５ｃの間にこれらと一体に形成され、かつ、互
いに平行である平板状の平行たわみ梁である。１７ａ、
１７ｂはそれぞれ平行たわみ梁１６ ａ 、 １６ ａ
’およびコト行たわみ梁１６ｂ。
１６ｂ′と各剛体部とを一体形成するために生じた貫通
孔を示す。１８ａは剛体部１５ａから貫通孔１７ａに突
出する突出部、１８ｃ、は剛体部１５ｃから貫通孔１７
ａに突出する突出部であり、これら突出部１８ ａ ＋
１８ ｃｌは互いに図の縦方向において、間隔を有し
て重なっている。同じく１８ｂは剛体部１５ｂから貫通
孔１７ｂに突出する突出部、１８ ａｓは剛体部１５ｃ
から貫通孔１７ｂに突出する突出部であり、これら突出
部１８ｂ、１８ｃ＋は、突出部１８ ａ 、 １８ ｃ
、と同様の関係にある。
孔を示す。１８ａは剛体部１５ａから貫通孔１７ａに突
出する突出部、１８ｃ、は剛体部１５ｃから貫通孔１７
ａに突出する突出部であり、これら突出部１８ ａ ＋
１８ ｃｌは互いに図の縦方向において、間隔を有し
て重なっている。同じく１８ｂは剛体部１５ｂから貫通
孔１７ｂに突出する突出部、１８ ａｓは剛体部１５ｃ
から貫通孔１７ｂに突出する突出部であり、これら突出
部１８ｂ、１８ｃ＋は、突出部１８ ａ 、 １８ ｃ
、と同様の関係にある。
１９ａは突出部１８ａと突出部１８ ｃ、どの間圧固定
された圧電素子を積層した圧電アクチュエータ、１９ｂ
は突出部１８ｂと突出部１８Ｃ８との間に固定された圧
電アクチュエータ１９ａと同じ圧′閤アクチュエータで
ある。圧電アクチュエータ１９ａは平行たわみ梁１６
ａ 、 １６ ａ’の面に垂１亘な方向の力を発生し、
それらに曲げ変形を生ぜしめ、又、圧電アクチュエータ
１９ｂは平行たわみ梁１６ｂ。
された圧電素子を積層した圧電アクチュエータ、１９ｂ
は突出部１８ｂと突出部１８Ｃ８との間に固定された圧
電アクチュエータ１９ａと同じ圧′閤アクチュエータで
ある。圧電アクチュエータ１９ａは平行たわみ梁１６
ａ 、 １６ ａ’の面に垂１亘な方向の力を発生し、
それらに曲げ変形を生ぜしめ、又、圧電アクチュエータ
１９ｂは平行たわみ梁１６ｂ。
１６ ｂ’の面に垂ＩＫな方向の力を発生し、それらに
曲げ変形を生ぜしめる。２０は剛体部１５ａ、１５ｂを
互いに剛に連結する他の剛体肩造である。２１ａ〜２１
ｈは平行たわみ梁１６ａ、１６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’
の歪を検出するストレンゲージであり、平行たわみ梁１
６ ａ 、 １６ ａ’と剛体部１５ａ、１５ｃとの連
結部分、および平行たわみ梁１６ ｂ 、 １６１）’
と剛体部１５ｂ、１５ｃとの連結部分に設けられている
。２２ａは圧電アクチュエータ１９ａＫ任意のｉＪｔ圧
を印加することかできる電源、２２ｂは圧１（エアクチ
ュエータ１９ｂに任意の電圧を印加することができる眠
源？示す。
曲げ変形を生ぜしめる。２０は剛体部１５ａ、１５ｂを
互いに剛に連結する他の剛体肩造である。２１ａ〜２１
ｈは平行たわみ梁１６ａ、１６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’
の歪を検出するストレンゲージであり、平行たわみ梁１
６ ａ 、 １６ ａ’と剛体部１５ａ、１５ｃとの連
結部分、および平行たわみ梁１６ ｂ 、 １６１）’
と剛体部１５ｂ、１５ｃとの連結部分に設けられている
。２２ａは圧電アクチュエータ１９ａＫ任意のｉＪｔ圧
を印加することかできる電源、２２ｂは圧１（エアクチ
ュエータ１９ｂに任意の電圧を印加することができる眠
源？示す。
上記の構成において、剛体部１５ａ、１５ｃ。
平行たわみ梁１６ ａ 、 １６ ａ′、突出部１８ａ
、１８ｃ＋および圧電アクチュエータ１９ａにより一層
の平行たわ与梁変位機構２３ ａ ｆＪ’−嘴、戎さｊ
４ｔ、又、剛体部１５ｂ、１５ｃ、平行たわみ梁１６
ｂ 、 １６ ｂ’、突出ｆＪ’ ｌ ８ ｂ 、１８
ｃｓ 、および圧′心アクチュエータ１９ｂにより他
方の平行たわみ梁変位機購２３１）が構成されている。
、１８ｃ＋および圧電アクチュエータ１９ａにより一層
の平行たわ与梁変位機構２３ ａ ｆＪ’−嘴、戎さｊ
４ｔ、又、剛体部１５ｂ、１５ｃ、平行たわみ梁１６
ｂ 、 １６ ｂ’、突出ｆＪ’ ｌ ８ ｂ 、１８
ｃｓ 、および圧′心アクチュエータ１９ｂにより他
方の平行たわみ梁変位機購２３１）が構成されている。
そして、平行たわみ梁変位機構２３ｂ（２３ａ）は、平
行たわみ１１６ａ、１６ａ’（１６ｂ、１６ｂ’）が構
成する十囲に直交する面に関して平行たわみ梁変位ｍｆ
＃２３ａ（２３ｂ）と面対称の関係にある。Ｋは両平行
たわみ梁変位機構２３ａ 、２３ｂを面対称の１″Ａ係
とする面（基準面）を示す。
行たわみ１１６ａ、１６ａ’（１６ｂ、１６ｂ’）が構
成する十囲に直交する面に関して平行たわみ梁変位ｍｆ
＃２３ａ（２３ｂ）と面対称の関係にある。Ｋは両平行
たわみ梁変位機構２３ａ 、２３ｂを面対称の１″Ａ係
とする面（基準面）を示す。
次に、本実施例における並進変位の動作を第２図を参照
しながら説明する。第２図は７２進変位後の微細位置決
め装置の側面図である。ここで、座標軸を図示のように
定める（ｙ軸は紙面に垂直なきさのｚＩＩ１１方向の力
ｆを発生させる。このとき、一方の平行たわみ梁変位機
構、例えば平行たわみ梁変位機構２３ａに生じる変位に
ついて考える。
しながら説明する。第２図は７２進変位後の微細位置決
め装置の側面図である。ここで、座標軸を図示のように
定める（ｙ軸は紙面に垂直なきさのｚＩＩ１１方向の力
ｆを発生させる。このとき、一方の平行たわみ梁変位機
構、例えば平行たわみ梁変位機構２３ａに生じる変位に
ついて考える。
圧電アクチュエータ１９ａＫｔ圧が印加されることによ
り、剛体部１５ｃは力ｆにより２軸方向に押圧されるこ
とになる。このため、平行たわみ梁１６ ａ 、 １６
Ｂ’はｉ６図に示す平行ばね２ａ 、 ２ｂと同じよ
うに曲げ変形を生じ、剛体部１５ｃはＺ軸方向に変位す
る。同じく、他方の平行たわみ梁変位機構２３ｂも圧電
アクチュエータ１９ｂＫ電圧が印加されることにより同
一の変位を生じる。
り、剛体部１５ｃは力ｆにより２軸方向に押圧されるこ
とになる。このため、平行たわみ梁１６ ａ 、 １６
Ｂ’はｉ６図に示す平行ばね２ａ 、 ２ｂと同じよ
うに曲げ変形を生じ、剛体部１５ｃはＺ軸方向に変位す
る。同じく、他方の平行たわみ梁変位機構２３ｂも圧電
アクチュエータ１９ｂＫ電圧が印加されることにより同
一の変位を生じる。
この結果、剛体部１５ｃはｚ ｉ（Ｂ方向のみの並進変
位εを生じる。
位εを生じる。
又、上記のように、平行たわみ梁１６ａ、１６ａ’。
１６ｂ、１６ｂ’か伸長してたわむと、ストレンゲージ
２１ａ〜２１ｈのそれぞれには、その配■ａ１立１トデ
により圧縮歪および伸長歪を生じる。そこで、この歪を
ストレンゲージ２１ａ〜２１ｈで検出し、この検出値に
基づき圧電アクチュエータ１９ａ。
２１ａ〜２１ｈのそれぞれには、その配■ａ１立１トデ
により圧縮歪および伸長歪を生じる。そこで、この歪を
ストレンゲージ２１ａ〜２１ｈで検出し、この検出値に
基づき圧電アクチュエータ１９ａ。
１９ｂの印加電圧を制御する、いわゆるフィードバック
制御基を構成すれば、より一層正確な変位ＣをイＯるこ
とかできる。ｒ４１ち、上記各ストレンゲージ２１ａ〜
２１ｈをブリッジ回路に組み込んで検出した歪を電気１
ｇ号として取り出しく変位εは歪と正確に比例する）、
これを比校ｆＡｇ部に、ｂ−いてＬ」像変位に相当する
信号と比較して両者の差信号を算出し、この差信号に基
づいて当該差４６号がＯになるように圧’ｌｌｊアクチ
ュエータ１９ａ、１９ｂを制御ｊａずればよい。
制御基を構成すれば、より一層正確な変位ＣをイＯるこ
とかできる。ｒ４１ち、上記各ストレンゲージ２１ａ〜
２１ｈをブリッジ回路に組み込んで検出した歪を電気１
ｇ号として取り出しく変位εは歪と正確に比例する）、
これを比校ｆＡｇ部に、ｂ−いてＬ」像変位に相当する
信号と比較して両者の差信号を算出し、この差信号に基
づいて当該差４６号がＯになるように圧’ｌｌｊアクチ
ュエータ１９ａ、１９ｂを制御ｊａずればよい。
第３図（ａ）は上記ブリッジ回路の回路図、第３図（ｂ
）はブリッジ回路の出力付性図である。第２図に示す並
値変位が生じたとぎ、ストレンゲージ２１ａ。
）はブリッジ回路の出力付性図である。第２図に示す並
値変位が生じたとぎ、ストレンゲージ２１ａ。
２１ （ｌは縮みを生じ、その＋＞１抗値を減少する。
逆にストレンゲージ２１ｂ、２１ｃは伸長してその抵抗
値を増力【１する。そこで、第３図（ａ）にクモずよう
にブリッジ回路を構成すれば、′＆１１に応じた出力′
ｒ？ｊ ＩＥ Ｖを得ることができる。この出力電圧Ｖ
の特性を第３図（ｂ）に示す。図から１９」らかなよう
に、出力電圧Ｖは変位量εに比例する。この検出電圧■
に暴づいてフィードバック制御を行なえば、希蹟する正
確な並進変位を得ることができる。
値を増力【１する。そこで、第３図（ａ）にクモずよう
にブリッジ回路を構成すれば、′＆１１に応じた出力′
ｒ？ｊ ＩＥ Ｖを得ることができる。この出力電圧Ｖ
の特性を第３図（ｂ）に示す。図から１９」らかなよう
に、出力電圧Ｖは変位量εに比例する。この検出電圧■
に暴づいてフィードバック制御を行なえば、希蹟する正
確な並進変位を得ることができる。
圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂに印カロされている
電圧が除かれると、各平行たわみ”４１！’１６ａｆ１
６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’は変形前の状態に復帰し、変
位はＯとなる。
電圧が除かれると、各平行たわみ”４１！’１６ａｆ１
６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’は変形前の状態に復帰し、変
位はＯとなる。
次に、本実盾−トにおける回転変位の動作を第４図を参
照しながら説明する。第４図は回転変位後の微細位１讃
決め装置の１ｔｌｌｌ而図である。ここで、座標軸を第
２図に示す１＄、標軸と１げｊ様に定める。合、’Ｅｔ
源２２ａ 、２２ｂにより、圧電アクチュエータ１９、
にある値の電圧Ｅ：ａを印加し、同時に圧′成アクチュ
エータｘ９ｂＫＫｔ圧Ｅａより大きな値の電圧ａｂを印
加する。この＠会、各平行たわみ梁変位機構２３ａ、２
３ｂにはそれぞれ前述のような動作により並進変位を生
じるが、その変位量は平行たわみ宋変位磯構２３ｂの方
が大きく、平行たわみ梁変位模＄ ２３ ａの方が小さ
いので、剛体部１５ｃは、その中心を進るｙ ＋ｎｔ＋
方四の鴫のまわりに回動せしめられ、回転変位θン生じ
る。
照しながら説明する。第４図は回転変位後の微細位１讃
決め装置の１ｔｌｌｌ而図である。ここで、座標軸を第
２図に示す１＄、標軸と１げｊ様に定める。合、’Ｅｔ
源２２ａ 、２２ｂにより、圧電アクチュエータ１９、
にある値の電圧Ｅ：ａを印加し、同時に圧′成アクチュ
エータｘ９ｂＫＫｔ圧Ｅａより大きな値の電圧ａｂを印
加する。この＠会、各平行たわみ梁変位機構２３ａ、２
３ｂにはそれぞれ前述のような動作により並進変位を生
じるが、その変位量は平行たわみ宋変位磯構２３ｂの方
が大きく、平行たわみ梁変位模＄ ２３ ａの方が小さ
いので、剛体部１５ｃは、その中心を進るｙ ＋ｎｔ＋
方四の鴫のまわりに回動せしめられ、回転変位θン生じ
る。
なお、第４図においては、回転変位θを誇張して図示し
たため、圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂに曲げ力が
加わっているようにみえるが、実際の回転変位は、１０
０＝１０００μｒａｄ’ｅｉｉ７＆テア６（Ｑテ、１’
）： ｒ’、、ｌアクチュエータ１９ａ、１９ｂの強度
の問題は全く生じない。
たため、圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂに曲げ力が
加わっているようにみえるが、実際の回転変位は、１０
０＝１０００μｒａｄ’ｅｉｉ７＆テア６（Ｑテ、１’
）： ｒ’、、ｌアクチュエータ１９ａ、１９ｂの強度
の問題は全く生じない。
このような回転変位においても、当然、ストレンゲージ
を用いたフィードバック制御が可（ｆＭである。これを
第５図（ａ） 、 （ｂ）に示す。第５図（ａ）はブリ
ッジ回路の回路図、第５図（ｂ）はブリッジ回路の出力
ｌＦ！Ｆ性図である。第４図に示す回転変位において、
各平行たわみ梁１６ａ、１６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’に
は、並進に伴う曲げ変形と回転に伴う変形が同時に生じ
ている。そこで、この場合のブリッジ回路は、並進に伴
う曲げ変形？キャンセルし、回転に伴う変形のみをとり
出すことができるブリッジ回路としなければならない。
を用いたフィードバック制御が可（ｆＭである。これを
第５図（ａ） 、 （ｂ）に示す。第５図（ａ）はブリ
ッジ回路の回路図、第５図（ｂ）はブリッジ回路の出力
ｌＦ！Ｆ性図である。第４図に示す回転変位において、
各平行たわみ梁１６ａ、１６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’に
は、並進に伴う曲げ変形と回転に伴う変形が同時に生じ
ている。そこで、この場合のブリッジ回路は、並進に伴
う曲げ変形？キャンセルし、回転に伴う変形のみをとり
出すことができるブリッジ回路としなければならない。
並進に伴う曲げ変形は、ストレンゲージ２１ｅ、２１ｈ
を伸長せしめ、その伸長叶は等しい。仁れに反し、回転
に伴う変形は、ストレンゲージ２１ｅを縮め、ストレン
ゲージ２１ｈを伸長せしめる。又、並進に伴う曲げ変形
は、ストレンゲージ２１ｆ、２１ｇを縮め、これに反し
、回転に伴う変形は、ストレンゲージ２ Ｉｆを伸長せ
しめ、ストレンゲージ２１ｇを縮める。
を伸長せしめ、その伸長叶は等しい。仁れに反し、回転
に伴う変形は、ストレンゲージ２１ｅを縮め、ストレン
ゲージ２１ｈを伸長せしめる。又、並進に伴う曲げ変形
は、ストレンゲージ２１ｆ、２１ｇを縮め、これに反し
、回転に伴う変形は、ストレンゲージ２ Ｉｆを伸長せ
しめ、ストレンゲージ２１ｇを縮める。
したがって、第５図（ａ） Ｋ示すようにブリッジ回路
を構成すれば、回転変位量θに応じた出カ慰圧Ｖを得る
ことができる。出力゛直圧Ｖは第５図（ｂ）に示すよう
に回転変位量に比例する。この検出電圧Ｖに基づいてフ
ィードバック制御を行なえば、希望する正確な回転変位
を得ることかでざる。
を構成すれば、回転変位量θに応じた出カ慰圧Ｖを得る
ことができる。出力゛直圧Ｖは第５図（ｂ）に示すよう
に回転変位量に比例する。この検出電圧Ｖに基づいてフ
ィードバック制御を行なえば、希望する正確な回転変位
を得ることかでざる。
圧電アクチュエータ１９ａ、１９ｂＫ印加されているべ
圧が除かれると、各平行たわみｉ １６ ａ。
圧が除かれると、各平行たわみｉ １６ ａ。
１６ａ’、１６ｂ、１６ｂ’は変形前の状態に復帰し、
変位はＯとなる。
変位はＯとなる。
なお、上記の説明とは逆に、圧ｉＭ、アクチュエータ１
９ａ［印加する／［［を圧電ｆクテユエータｌう）ｂに
印加するＩｌｌ圧より大きくすると、逆向き（図で時計
方向）の回転変位を得ることができるのは明らかである
。又、回転変位１１０は圧ペアクチュエータ１９ ｇ
、 １９１）に印加されろ電圧Ｅａ 、 Ｅｂ Ｊ）差
に応じた値となる。
９ａ［印加する／［［を圧電ｆクテユエータｌう）ｂに
印加するＩｌｌ圧より大きくすると、逆向き（図で時計
方向）の回転変位を得ることができるのは明らかである
。又、回転変位１１０は圧ペアクチュエータ１９ ｇ
、 １９１）に印加されろ電圧Ｅａ 、 Ｅｂ Ｊ）差
に応じた値となる。
このよ１ｍ、本実施例では、対称に設けられた平行たわ
み梁変位機構忙おける圧電アクチュエータのそれぞれて
任意の電圧な印加できる電源を接続したので、並進変位
と回転変位の両方を得ることができる。又、全体構造は
１つの剛体ブロックに真通孔を形成するのみで構成でき
るので、構造が簡単であり、がっ、製造が容易である。
み梁変位機構忙おける圧電アクチュエータのそれぞれて
任意の電圧な印加できる電源を接続したので、並進変位
と回転変位の両方を得ることができる。又、全体構造は
１つの剛体ブロックに真通孔を形成するのみで構成でき
るので、構造が簡単であり、がっ、製造が容易である。
さらに、圧電アクチュエータは、剛体部と平行たわみ梁
とで形成される領域内に装架されるので、全体を小Ｍ
Ｖｃ ＋ｔｌ成することかできる。又、ストレングージ
を用いてフィードバック制御を行なうようにしたの゛乙
位社決め精度を大幅に向上せしめることができる。
とで形成される領域内に装架されるので、全体を小Ｍ
Ｖｃ ＋ｔｌ成することかできる。又、ストレングージ
を用いてフィードバック制御を行なうようにしたの゛乙
位社決め精度を大幅に向上せしめることができる。
なお、上記実施例の説明では、１軸力向の並進変位とｌ
軸まわりの回転変位を１！Ｊることかでさる装置につい
て述べたが、この装置を適宜に３つ積み重ねれば、３軸
方向の並進変位と３１ｉｕｌｌ−，４ゎりの回転変位を
得ることがでさるのは明らかである。
軸まわりの回転変位を１！Ｊることかでさる装置につい
て述べたが、この装置を適宜に３つ積み重ねれば、３軸
方向の並進変位と３１ｉｕｌｌ−，４ゎりの回転変位を
得ることがでさるのは明らかである。
又、ストレンゲージは必ずしも必要ではない。さらに、
アクチュエータは圧電アクチュエータに限ることはなく
、他のアクチュエータを使用してもよい。
アクチュエータは圧電アクチュエータに限ることはなく
、他のアクチュエータを使用してもよい。
以上述べたよ５Ｖｃ、本５Ａ施例では、中火の１ａｉｌ
１体とその両側の剛体を複数の平行たわみ梁で連結し、
これら平行たわみ梁を変形せしめるアクチュエータを両
側にそれぞれ設け、これらアクチュエータを独立して駆
動するよ５にしたので、 １７＋ｉ単な構造により並進
変位と１１動変位の両方を得ることができる。
１体とその両側の剛体を複数の平行たわみ梁で連結し、
これら平行たわみ梁を変形せしめるアクチュエータを両
側にそれぞれ設け、これらアクチュエータを独立して駆
動するよ５にしたので、 １７＋ｉ単な構造により並進
変位と１１動変位の両方を得ることができる。
第１図は本発明の実施例に係る微細位置決め装置の側面
図、第２図はＭ、進変位Ｕ；Ｚの＠ ＋ｋ１１位置決め
装置の側面図、化３図（ａ） 、 （ｂ）は第１図に示
すストレンゲージによるブリッジ回路の回路図およびそ
の出力特性図、’ｊ；’ａ４図は回転変位時の微、Ｉ１
１位置決め装置の側面図、第５図（ａ） 、 （ｂ）は
第１図に示ずストレンゲージによるブリッジ回１６０回
路図♂よびその特性図、第６図は従来の微細位置決め装
置の側面図である。 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ ・・・・・・剛体部、１６ａ
、１６ａ’。 １６ｂ、１６ｂ’・・・・・・平行／ｌわみ梁、１９
ａ 、 １９１） ・・・・・・圧電アクチュエータ
、２２ｔ、２２ｂ ・・・・・電源代理 人 グイ・地
平 戎 ；１；１仄部（外１乙）第１図 第３図
図、第２図はＭ、進変位Ｕ；Ｚの＠ ＋ｋ１１位置決め
装置の側面図、化３図（ａ） 、 （ｂ）は第１図に示
すストレンゲージによるブリッジ回路の回路図およびそ
の出力特性図、’ｊ；’ａ４図は回転変位時の微、Ｉ１
１位置決め装置の側面図、第５図（ａ） 、 （ｂ）は
第１図に示ずストレンゲージによるブリッジ回１６０回
路図♂よびその特性図、第６図は従来の微細位置決め装
置の側面図である。 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ ・・・・・・剛体部、１６ａ
、１６ａ’。 １６ｂ、１６ｂ’・・・・・・平行／ｌわみ梁、１９
ａ 、 １９１） ・・・・・・圧電アクチュエータ
、２２ｔ、２２ｂ ・・・・・電源代理 人 グイ・地
平 戎 ；１；１仄部（外１乙）第１図 第３図
Claims (1)
- 剛体部と、この剛体部の両側に対して対向する２つの対
向部を有する他の剛体部と、前記剛体部と前記各対向部
とを相互に連結する互いに平行に配置された複数のたわ
み梁より成る２つのたわみ梁群と、これら２つのたわみ
梁群の各たわみ梁に曲げ変形を生じさせる２つのアクチ
ュエータと、これら２つのアクチュエータをそれぞれ独
立して駆動する駆動装置とで構成されることを特徴とす
る微細位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028984A JPH07109567B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 微細位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028984A JPH07109567B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 微細位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187912A true JPS62187912A (ja) | 1987-08-17 |
| JPH07109567B2 JPH07109567B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=12263681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61028984A Expired - Lifetime JPH07109567B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 微細位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109567B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281884A (en) * | 1992-06-03 | 1994-01-25 | At&T Bell Laboratories | Adjustable X-Y stage |
| US5410207A (en) * | 1992-11-26 | 1995-04-25 | Yamaichi Electronics Co., Ltd. | Piezoelectric actuator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786332A (en) * | 1969-03-19 | 1974-01-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Micro positioning apparatus |
| JPS5994103A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Nec Corp | 電気機械変換器の制御装置 |
| JPS5996880A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-04 | Nec Corp | 電気機械変換装置 |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61028984A patent/JPH07109567B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3786332A (en) * | 1969-03-19 | 1974-01-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Micro positioning apparatus |
| JPS5994103A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Nec Corp | 電気機械変換器の制御装置 |
| JPS5996880A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-06-04 | Nec Corp | 電気機械変換装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281884A (en) * | 1992-06-03 | 1994-01-25 | At&T Bell Laboratories | Adjustable X-Y stage |
| US5410207A (en) * | 1992-11-26 | 1995-04-25 | Yamaichi Electronics Co., Ltd. | Piezoelectric actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07109567B2 (ja) | 1995-11-22 |
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