JPS63274894A - 送り装置 - Google Patents
送り装置Info
- Publication number
- JPS63274894A JPS63274894A JP62109133A JP10913387A JPS63274894A JP S63274894 A JPS63274894 A JP S63274894A JP 62109133 A JP62109133 A JP 62109133A JP 10913387 A JP10913387 A JP 10913387A JP S63274894 A JPS63274894 A JP S63274894A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leg
- drive
- fixed base
- movable element
- axis direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 241000256247 Spodoptera exigua Species 0.000 description 3
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012840 feeding operation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
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
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
- B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
- B23Q5/50—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding step-by-step
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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
に産業上の利用分野】
本発明は送り装置に係り、とくに可動子を固定台上に沿
って送る装置に関する。
って送る装置に関する。
本発明は、圧電体等の微小な剪断変形を伸縮機構と組合
わせることによって微小送りを繰返すようにし、長距離
の直線送りや、円周方向の微小送りを可能にしたもので
あって、例えば走査型トンネル顕微鏡のステージの送り
やステッピングモータに応用し得るようにしたものであ
る。 Ｋ従来の技術】 従来の直線送り機構においては、何等かの直線状のガイ
ド手段に導かれたステージを駆動モータと送りねじとを
用いて送るようにしている。あるいはまた電磁リニアモ
ータを利用して送る方法が考えられている。また圧電体
を精密位置決めに用いる場合には、圧電体の伸縮変形か
、バイモルフ板の曲げ変形が利用されている。 Ｋ発明が解決しようとする問題点】 送りねじや電磁リニアモータを用いた送り装置は、精度
が低く、微小送りに不適当である。圧電体の変形を利用
した場合には、送りの精度が高くなるが、十分な変形量
が得られない。何等かの変位拡大機構を用いても、数１
０μｍのストロークしか得られない。 多くのストロークを得るための精密送りとして、インチ
ウオームがある。インチウオームは固定台上に吸着可能
な２つのステージを伸縮変形する圧電体で連結し、一方
のステージを吸着して圧電体を伸ばすとともに、つぎに
他方のステージを吸着して縮める動作を１ステツプとし
、これを繰返すことによって尺取り虫の運動を行なって
送るものである。このような装置はストロークを十分長
くとれるが、静電吸着を利用しているために、動作時間
が遅い欠点がある。ざらに吸着と伸縮とを繰返すために
、進行方向と直角方向、すなわち吸着方向の撮動が発生
する欠点がある。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、高い精度で微小送りが可能であって、しかも十分な
ストロークが得られ、応答性に優れた送り装置を提供す
ることを目的とするものである。
わせることによって微小送りを繰返すようにし、長距離
の直線送りや、円周方向の微小送りを可能にしたもので
あって、例えば走査型トンネル顕微鏡のステージの送り
やステッピングモータに応用し得るようにしたものであ
る。 Ｋ従来の技術】 従来の直線送り機構においては、何等かの直線状のガイ
ド手段に導かれたステージを駆動モータと送りねじとを
用いて送るようにしている。あるいはまた電磁リニアモ
ータを利用して送る方法が考えられている。また圧電体
を精密位置決めに用いる場合には、圧電体の伸縮変形か
、バイモルフ板の曲げ変形が利用されている。 Ｋ発明が解決しようとする問題点】 送りねじや電磁リニアモータを用いた送り装置は、精度
が低く、微小送りに不適当である。圧電体の変形を利用
した場合には、送りの精度が高くなるが、十分な変形量
が得られない。何等かの変位拡大機構を用いても、数１
０μｍのストロークしか得られない。 多くのストロークを得るための精密送りとして、インチ
ウオームがある。インチウオームは固定台上に吸着可能
な２つのステージを伸縮変形する圧電体で連結し、一方
のステージを吸着して圧電体を伸ばすとともに、つぎに
他方のステージを吸着して縮める動作を１ステツプとし
、これを繰返すことによって尺取り虫の運動を行なって
送るものである。このような装置はストロークを十分長
くとれるが、静電吸着を利用しているために、動作時間
が遅い欠点がある。ざらに吸着と伸縮とを繰返すために
、進行方向と直角方向、すなわち吸着方向の撮動が発生
する欠点がある。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、高い精度で微小送りが可能であって、しかも十分な
ストロークが得られ、応答性に優れた送り装置を提供す
ることを目的とするものである。
本発明は、可動子を固定台上に沿って送る装置において
、前記可動子の移動方向に剪断変形する駆動脚を前記可
動子または前記固定台に設けるとともに、前記駆動脚を
前記固定台または前記可動子に対して自由にする手段を
設け、前記駆動脚を摩擦力または係合力によって前記固
定台または前記可動子に対して滑らないようにして剪断
変形させ、次いで前記自由にする手段によって前記駆動
脚を前記固定台または前記可動子に対して自由にすると
ともに、この状態において前記駆動脚を前記変形と逆方
向に剪断変形させ、以下この動作を繰返スコとによって
前記可動子を固定台に対して前記剪断変形の方向に送る
ようにしたものである・Ｋ作用】 従って本発明によれば、駆動脚を圧電素子や磁歪素子の
ような変形可能な材料から構成するとともに、この駆動
脚を自由にする手段と組合わせて剪断変形を利用して可
動子を送ることが可能になり、１ステツプとしては非常
に微小な量ではあっても、これを繰返すことによって十
分なストロークの送りを達成することが可能になる。 Ｋ実施例】 第１の実施例を第１図〜第４図によって説明する。この
実施例は、本発明を走査型トンネル顕微鏡の可動ステー
ジ１０の送り装置に応用したものであって、可動ステー
ジ１０は第２図および第３図に示すように、その下面に
取付けられた４つずつの駆動脚１１．１２によってベー
ス１３上をＸ軸方向およびＹ軸方向に送られるようにな
っている。またステージ１０の下面にはマグネット２２
が固着されており、鉄製ベース１３に働く吸引力によっ
て駆動脚１１．１２が十分な摩擦力を発生するようにし
ている。 可動ステージ１０上には直立してフレーム１４が取付け
られており、このフレーム１４によってホルダ１５がば
ね１６を介して支持されでいる。 そしてホルダ１５とフレーム１４との間にはＺ方向の４
本の駆動脚１７が設けられており、ホルダ１５側に固着
されている。この駆動脚１７は上記ばね１６によってフ
レーム１４に対して十分な摩擦力を生ずるようになって
いる。さらにホルダ１５は精密送り装置１８を介してプ
ローブ１９を保持するようにしている。プローブ１９は
サンプル台２０上のサンプル２１にトンネル電流を流す
ことによって、その表面の形状を測定するものである。 つぎに駆動脚の構造について説明する。駆動脚１１は第
４図に示すように、２枚の圧電体２５．２６を積層した
ものであって、上側の圧電体２５は伸縮方向に変形する
ように厚み方向に分極されている。これに対して下側の
圧電体２６は剪断変形を行なうように、横方向に分極さ
れている。なお分極の方向は第４図によって矢印で示さ
れている。また圧電体２５．２６は単体構造または積層
構造の何れかが目的に応じて選択される。そして３枚の
電極２７．２８．２９によって伸縮あるいは剪断変形を
行なうための電圧が加えられるようになっている。中間
の共通電極２８は接地されており、電極２７に電圧ｖｅ
が印加されると、電界の方向に圧電体２５が伸縮する。 これに対して電極２９にＶｓの電圧が印加されると、電
界の方向に対して直角に圧電体２６が剪断変形を行なう
。 この剪断変形は電１Ｍ２９に印加される電圧の極性によ
り逆転される。 このようなＸ軸方向の駆ｔｌ［１１を一対用いてＸ軸方
向に可動ステージ１０を移動させる動作を第１図によっ
て説明する。この動作は基本的には人間が歩行を行なう
のと同様である。静止している場合には第１図Ａに示す
ように、Ｘ軸方向の駆動脚１１およびＹ軸方向の駆動脚
１２は何れもベース１３に接触している。この状態にお
いて第１図Ｂで示すようにＹ軸方向の駆動脚１２を圧電
体２５を伸長させて長くするとともに、Ｘ軸方向の駆動
脚１１を圧電体２５を収縮させて短くする。 すなわちここではＸ軸方向にステージ１０を移動させる
場合にはＹ軸方向の駆動脚１２を支持脚あるいは浮上手
段として利用する。 浮上ったＸ軸方向の駆動脚１１の下側の圧電体２６をベ
ース１３の面方向であってステージ１０の移動方向、す
なわち第１図Ｃにおいて左方に剪断変形させる。つぎに
圧電体２５を伸長してＸ軸方向の駆動脚１１を長くする
とともに、駆動脚１２の圧電体２５を収縮してこの駆動
脚１２を短くする。これによって第１図りに示すように
、Ｘ軸方向の駆動脚１１がベース１３上に接触する。こ
の駆動脚１１の下面はマグネット２２の吸引力によって
ベース１３との間で十分な摩擦力が得られる。そしてこ
の状態において、第１図Ｅに示すように、駆動脚１１の
圧電体２６を−Ｘ方向、すなわち右方に剪断変形させる
。するとこのときにステージ１０は圧電体２６の剪断変
形量に等しい距離だけ移動する。 つぎにＸ軸方向の駆動脚１１の圧電体２５を収縮させて
その長さを短くし、ベース゛１３から離間ざぜる。同時
にＹ軸方向の駆動脚１２の圧電体２５を伸長させてその
長さを長くし、この駆動脚１２を支持脚としてベース１
０を支持する。このようにＸ軸方向の駆動脚１１が浮い
た状態で、第１図Ｃに示すようにこの駆動脚１１の圧電
体２６を再び送り方向に剪断変形させる。以下同じ動作
を繰返すことによって、可動ステージ１０を第１図にお
いて左方に送ることが可能になる。従ってベース１３が
続く限り、可動ステージ１０を無限に送ることも可能に
なる。１ステップ送りの場合には第１図Ｃにおける圧電
体２６の剪断変形を中立位置としてこの駆動脚１１を真
直ぐに伸ばせばよい。また方向の逆転は、駆動１！１１
１１を縮めたときと伸ばしたときの剪断変形の方向を圧
電体２６に印加する電圧の極性を逆転させて変えること
により達成される。 第１図に示す動作は、Ｙ軸方向の駆動脚１２を支持脚あ
るいは浮上手段として直線送りを行なうようにしている
が、駆動脚１２も駆動脚１１と同様の変形を同じ方向に
行なうようにすれば、すなわち駆動ｌ１１１１と駆動１
１１１２とが交互に駆動脚と支持脚の機能を果すように
することによって、ステージ１０はＸ軸方向に２倍の速
さで動くことになる。またＸ軸方向の駆動脚１１の変形
を、Ｙ軸方向に行なわせるようにすると、Ｙ軸方向にも
移動可能なＸ−Ｙステージが得られることになる。 またステージ１０をＸ軸方向のみに送る場合には、駆動
脚１２を伸縮する圧電体２５のみから構成するとともに
、Ｘ軸方向の駆動脚１１を剪断変形する圧電体２６のみ
から構成してもよい。あるいはまた支持脚１２を一定の
長さとするとともに、駆動脚１１の圧電体２５によって
この駆動脚１１をベース１３に接触させたり離間させた
りすることも可能である。 第２図および第３図に示す走査型トンネル顕微鏡のステ
ージ１０は、駆動脚１１によってＸ軸方向に移動され、
駆動脚１２によってＹ軸方向に移動されるようになって
いる。そして両方向の１ステツプの移動量は０．６μｍ
になっており、これによってプローブ１９をＸ軸方向お
よびＹ軸方向にそれぞれ粗動させるようにしている。ま
たＺ軸方向の移動は、駆動脚１７によってホルダ１５を
フレーム１４の垂直面に沿って動かすことによって達成
されている。ばね１６が駆動脚１７の下面をフレーム１
４０表面に圧着するようにしているために、重力による
滑りを生ずることなく、Ｚ軸方向あるいは垂直方向の上
下動が可能になる。なおプローブ１９はさらに精密送り
装置１８によってＸ、Ｙ、およびＺの各軸方向に精密送
りされ、これによってトンネル電流が一定になるように
各走査位置においてＺ軸方向に位置決めされ、このとき
の位置情報からサンプル２１の表面の形状を観測するよ
うにしている。 つぎに第２の実施例を第５図〜第７図によって説明する
。この実施例は、本発明を、１ステップ当りの送り口が
微小なステッピングモータに応用したものである。モー
タはケーシング３３を備え、このケーシング３３によっ
て一対のベアリング３４．３５を介して出力軸３６が回
転可能に支持されている。そして出力軸３６にはロータ
３７が固着されており、ケーシング３３内においてステ
ータ３８と対向している。ステータ３８は第６図に示す
ように、ケーシング３３側のストッパ３９を凹部４０に
よって受入れており、これによって回転が阻止されるよ
うになっている。そしてステータ３８上には１２個の駆
動脚５１．５２．５３が３０度間隔で取付けられるとと
もに、圧縮コイルばね４１によってロータ３７側に押圧
されている。 駆動脚５１．５２．５３はＡ相、Ｂ相、およびＣ相の駆
動手段を構成しており、第７図に示すように位相が１２
０度ずつずれた電圧が印加され、これによってその先端
側の圧電体２６の部分が剪断変形を行なうタイミングが
１２０度ずつずれるようになっている。すなわちこのス
テッピングモータによれば、駆動脚５１．５２．５３が
順次駆動脚の機能を果しながらロータ３７を接線方向に
けることになり、これによって回転力が出力軸３６から
取出される。しかも第７図に示すように、各相の電圧は
少しずつオーバラップしており、これによって３つの駆
動ｇ５１〜５３のトルクの切換えの際における円滑な回
転を可能にしている。 このようなステッピングモータにおいて、１ステップ当
りの回転角を求めてみる。半径ｒの円の円周方向に１ス
テップ当り６℃送られたとすると、回転角へ〇は、 Δθ＝（Δｆｌ／２πｒ）・２π・（３６０／２π）−
（１８０／π）・（Δぶ／「）度 となる。従って例えばΔβ−０．５μｓ、ｒ−１■とす
ると、ΔθΦ０．００３１という微小角度になる。また
１ステツプに要する時間は１０−６秒程度にまで短縮す
ることが可能になり、このときの回転速度は （０，００３／３６０）ｘ １０’＋８ （回転７秒）
という値になり、この回転速度で回転するステッピング
モータが得られる。なお上記実施例においては、駆動脚
５１〜５３をロータ３７の上面に圧着して回転させるよ
うにしているが、駆動脚５１〜５３を〇−タ３７の外周
面に圧着して剪断変形させることにより回転力を取出す
ようにしてもよい。この場合にはモータを薄くすること
が可能になる。 【発明の効果１ 以上のように本発明は、駆動脚を摩擦力または係合力に
よって固定台または可動子に対して滑らないようにして
剪断変形させ、次いで駆動脚を固定台または可動子に対
して自由にするとともに、この状態において駆動脚を上
記変形と逆方向に剪断変形させ、以下この動作を繰返す
ことによって可動子を固定台に対して剪断変形の方向に
送るようにしたものである。従って圧電素子や磁歪素子
の剪断変形を利用することによって、高精度な微小送り
を実現できるとともに、この動作を繰返すことによって
、固定台が続く限り無限の送りが可能になる。
、前記可動子の移動方向に剪断変形する駆動脚を前記可
動子または前記固定台に設けるとともに、前記駆動脚を
前記固定台または前記可動子に対して自由にする手段を
設け、前記駆動脚を摩擦力または係合力によって前記固
定台または前記可動子に対して滑らないようにして剪断
変形させ、次いで前記自由にする手段によって前記駆動
脚を前記固定台または前記可動子に対して自由にすると
ともに、この状態において前記駆動脚を前記変形と逆方
向に剪断変形させ、以下この動作を繰返スコとによって
前記可動子を固定台に対して前記剪断変形の方向に送る
ようにしたものである・Ｋ作用】 従って本発明によれば、駆動脚を圧電素子や磁歪素子の
ような変形可能な材料から構成するとともに、この駆動
脚を自由にする手段と組合わせて剪断変形を利用して可
動子を送ることが可能になり、１ステツプとしては非常
に微小な量ではあっても、これを繰返すことによって十
分なストロークの送りを達成することが可能になる。 Ｋ実施例】 第１の実施例を第１図〜第４図によって説明する。この
実施例は、本発明を走査型トンネル顕微鏡の可動ステー
ジ１０の送り装置に応用したものであって、可動ステー
ジ１０は第２図および第３図に示すように、その下面に
取付けられた４つずつの駆動脚１１．１２によってベー
ス１３上をＸ軸方向およびＹ軸方向に送られるようにな
っている。またステージ１０の下面にはマグネット２２
が固着されており、鉄製ベース１３に働く吸引力によっ
て駆動脚１１．１２が十分な摩擦力を発生するようにし
ている。 可動ステージ１０上には直立してフレーム１４が取付け
られており、このフレーム１４によってホルダ１５がば
ね１６を介して支持されでいる。 そしてホルダ１５とフレーム１４との間にはＺ方向の４
本の駆動脚１７が設けられており、ホルダ１５側に固着
されている。この駆動脚１７は上記ばね１６によってフ
レーム１４に対して十分な摩擦力を生ずるようになって
いる。さらにホルダ１５は精密送り装置１８を介してプ
ローブ１９を保持するようにしている。プローブ１９は
サンプル台２０上のサンプル２１にトンネル電流を流す
ことによって、その表面の形状を測定するものである。 つぎに駆動脚の構造について説明する。駆動脚１１は第
４図に示すように、２枚の圧電体２５．２６を積層した
ものであって、上側の圧電体２５は伸縮方向に変形する
ように厚み方向に分極されている。これに対して下側の
圧電体２６は剪断変形を行なうように、横方向に分極さ
れている。なお分極の方向は第４図によって矢印で示さ
れている。また圧電体２５．２６は単体構造または積層
構造の何れかが目的に応じて選択される。そして３枚の
電極２７．２８．２９によって伸縮あるいは剪断変形を
行なうための電圧が加えられるようになっている。中間
の共通電極２８は接地されており、電極２７に電圧ｖｅ
が印加されると、電界の方向に圧電体２５が伸縮する。 これに対して電極２９にＶｓの電圧が印加されると、電
界の方向に対して直角に圧電体２６が剪断変形を行なう
。 この剪断変形は電１Ｍ２９に印加される電圧の極性によ
り逆転される。 このようなＸ軸方向の駆ｔｌ［１１を一対用いてＸ軸方
向に可動ステージ１０を移動させる動作を第１図によっ
て説明する。この動作は基本的には人間が歩行を行なう
のと同様である。静止している場合には第１図Ａに示す
ように、Ｘ軸方向の駆動脚１１およびＹ軸方向の駆動脚
１２は何れもベース１３に接触している。この状態にお
いて第１図Ｂで示すようにＹ軸方向の駆動脚１２を圧電
体２５を伸長させて長くするとともに、Ｘ軸方向の駆動
脚１１を圧電体２５を収縮させて短くする。 すなわちここではＸ軸方向にステージ１０を移動させる
場合にはＹ軸方向の駆動脚１２を支持脚あるいは浮上手
段として利用する。 浮上ったＸ軸方向の駆動脚１１の下側の圧電体２６をベ
ース１３の面方向であってステージ１０の移動方向、す
なわち第１図Ｃにおいて左方に剪断変形させる。つぎに
圧電体２５を伸長してＸ軸方向の駆動脚１１を長くする
とともに、駆動脚１２の圧電体２５を収縮してこの駆動
脚１２を短くする。これによって第１図りに示すように
、Ｘ軸方向の駆動脚１１がベース１３上に接触する。こ
の駆動脚１１の下面はマグネット２２の吸引力によって
ベース１３との間で十分な摩擦力が得られる。そしてこ
の状態において、第１図Ｅに示すように、駆動脚１１の
圧電体２６を−Ｘ方向、すなわち右方に剪断変形させる
。するとこのときにステージ１０は圧電体２６の剪断変
形量に等しい距離だけ移動する。 つぎにＸ軸方向の駆動脚１１の圧電体２５を収縮させて
その長さを短くし、ベース゛１３から離間ざぜる。同時
にＹ軸方向の駆動脚１２の圧電体２５を伸長させてその
長さを長くし、この駆動脚１２を支持脚としてベース１
０を支持する。このようにＸ軸方向の駆動脚１１が浮い
た状態で、第１図Ｃに示すようにこの駆動脚１１の圧電
体２６を再び送り方向に剪断変形させる。以下同じ動作
を繰返すことによって、可動ステージ１０を第１図にお
いて左方に送ることが可能になる。従ってベース１３が
続く限り、可動ステージ１０を無限に送ることも可能に
なる。１ステップ送りの場合には第１図Ｃにおける圧電
体２６の剪断変形を中立位置としてこの駆動脚１１を真
直ぐに伸ばせばよい。また方向の逆転は、駆動１！１１
１１を縮めたときと伸ばしたときの剪断変形の方向を圧
電体２６に印加する電圧の極性を逆転させて変えること
により達成される。 第１図に示す動作は、Ｙ軸方向の駆動脚１２を支持脚あ
るいは浮上手段として直線送りを行なうようにしている
が、駆動脚１２も駆動脚１１と同様の変形を同じ方向に
行なうようにすれば、すなわち駆動ｌ１１１１と駆動１
１１１２とが交互に駆動脚と支持脚の機能を果すように
することによって、ステージ１０はＸ軸方向に２倍の速
さで動くことになる。またＸ軸方向の駆動脚１１の変形
を、Ｙ軸方向に行なわせるようにすると、Ｙ軸方向にも
移動可能なＸ−Ｙステージが得られることになる。 またステージ１０をＸ軸方向のみに送る場合には、駆動
脚１２を伸縮する圧電体２５のみから構成するとともに
、Ｘ軸方向の駆動脚１１を剪断変形する圧電体２６のみ
から構成してもよい。あるいはまた支持脚１２を一定の
長さとするとともに、駆動脚１１の圧電体２５によって
この駆動脚１１をベース１３に接触させたり離間させた
りすることも可能である。 第２図および第３図に示す走査型トンネル顕微鏡のステ
ージ１０は、駆動脚１１によってＸ軸方向に移動され、
駆動脚１２によってＹ軸方向に移動されるようになって
いる。そして両方向の１ステツプの移動量は０．６μｍ
になっており、これによってプローブ１９をＸ軸方向お
よびＹ軸方向にそれぞれ粗動させるようにしている。ま
たＺ軸方向の移動は、駆動脚１７によってホルダ１５を
フレーム１４の垂直面に沿って動かすことによって達成
されている。ばね１６が駆動脚１７の下面をフレーム１
４０表面に圧着するようにしているために、重力による
滑りを生ずることなく、Ｚ軸方向あるいは垂直方向の上
下動が可能になる。なおプローブ１９はさらに精密送り
装置１８によってＸ、Ｙ、およびＺの各軸方向に精密送
りされ、これによってトンネル電流が一定になるように
各走査位置においてＺ軸方向に位置決めされ、このとき
の位置情報からサンプル２１の表面の形状を観測するよ
うにしている。 つぎに第２の実施例を第５図〜第７図によって説明する
。この実施例は、本発明を、１ステップ当りの送り口が
微小なステッピングモータに応用したものである。モー
タはケーシング３３を備え、このケーシング３３によっ
て一対のベアリング３４．３５を介して出力軸３６が回
転可能に支持されている。そして出力軸３６にはロータ
３７が固着されており、ケーシング３３内においてステ
ータ３８と対向している。ステータ３８は第６図に示す
ように、ケーシング３３側のストッパ３９を凹部４０に
よって受入れており、これによって回転が阻止されるよ
うになっている。そしてステータ３８上には１２個の駆
動脚５１．５２．５３が３０度間隔で取付けられるとと
もに、圧縮コイルばね４１によってロータ３７側に押圧
されている。 駆動脚５１．５２．５３はＡ相、Ｂ相、およびＣ相の駆
動手段を構成しており、第７図に示すように位相が１２
０度ずつずれた電圧が印加され、これによってその先端
側の圧電体２６の部分が剪断変形を行なうタイミングが
１２０度ずつずれるようになっている。すなわちこのス
テッピングモータによれば、駆動脚５１．５２．５３が
順次駆動脚の機能を果しながらロータ３７を接線方向に
けることになり、これによって回転力が出力軸３６から
取出される。しかも第７図に示すように、各相の電圧は
少しずつオーバラップしており、これによって３つの駆
動ｇ５１〜５３のトルクの切換えの際における円滑な回
転を可能にしている。 このようなステッピングモータにおいて、１ステップ当
りの回転角を求めてみる。半径ｒの円の円周方向に１ス
テップ当り６℃送られたとすると、回転角へ〇は、 Δθ＝（Δｆｌ／２πｒ）・２π・（３６０／２π）−
（１８０／π）・（Δぶ／「）度 となる。従って例えばΔβ−０．５μｓ、ｒ−１■とす
ると、ΔθΦ０．００３１という微小角度になる。また
１ステツプに要する時間は１０−６秒程度にまで短縮す
ることが可能になり、このときの回転速度は （０，００３／３６０）ｘ １０’＋８ （回転７秒）
という値になり、この回転速度で回転するステッピング
モータが得られる。なお上記実施例においては、駆動脚
５１〜５３をロータ３７の上面に圧着して回転させるよ
うにしているが、駆動脚５１〜５３を〇−タ３７の外周
面に圧着して剪断変形させることにより回転力を取出す
ようにしてもよい。この場合にはモータを薄くすること
が可能になる。 【発明の効果１ 以上のように本発明は、駆動脚を摩擦力または係合力に
よって固定台または可動子に対して滑らないようにして
剪断変形させ、次いで駆動脚を固定台または可動子に対
して自由にするとともに、この状態において駆動脚を上
記変形と逆方向に剪断変形させ、以下この動作を繰返す
ことによって可動子を固定台に対して剪断変形の方向に
送るようにしたものである。従って圧電素子や磁歪素子
の剪断変形を利用することによって、高精度な微小送り
を実現できるとともに、この動作を繰返すことによって
、固定台が続く限り無限の送りが可能になる。
第１図は本発明の第１の実施例に係る可動ステージのＸ
軸方向の送り動作を示す正面図、第２図は可動ステージ
の送り機構を示す要部平面図、第３図は同側面図、第４
図は駆動脚の外観斜視図、第５図は第２の実施例に係る
ステッピングモータの縦断面図、第６図は第５図におけ
る■〜■線断面図、第７図は駆動脚に印加される電圧の
波形図である。 なお図面に用いた符号において、 １０・・・・・・・・可動ステージ １１・・・・・・・・駆動脚（Ｘ軸方向）１２・・・・
・・・・駆動脚（Ｙ軸方向）１３・・・・・・・・ベー
ス ２５・・・・・・・・圧電体く伸縮） ２６・・・・・・・・圧電体（剪断変形）２７．２８．
２９・・電極 である。 第１図 Ｊ／ｌ −喝 か４ 〜 −」
軸方向の送り動作を示す正面図、第２図は可動ステージ
の送り機構を示す要部平面図、第３図は同側面図、第４
図は駆動脚の外観斜視図、第５図は第２の実施例に係る
ステッピングモータの縦断面図、第６図は第５図におけ
る■〜■線断面図、第７図は駆動脚に印加される電圧の
波形図である。 なお図面に用いた符号において、 １０・・・・・・・・可動ステージ １１・・・・・・・・駆動脚（Ｘ軸方向）１２・・・・
・・・・駆動脚（Ｙ軸方向）１３・・・・・・・・ベー
ス ２５・・・・・・・・圧電体く伸縮） ２６・・・・・・・・圧電体（剪断変形）２７．２８．
２９・・電極 である。 第１図 Ｊ／ｌ −喝 か４ 〜 −」
Claims (1)
- 可動子を固定台上に沿って送る装置において、前記可動
子の移動方向に剪断変形する駆動脚を前記可動子または
前記固定台に設けるとともに、前記駆動脚を前記固定台
または前記可動子に対して自由にする手段を設け、前記
駆動脚を摩擦力または係合力によつて前記固定台または
前記可動子に対して滑らないようにして剪断変形させ、
次いで前記自由にする手段によって前記駆動脚を前記固
定台または前記可動子に対して自由にするとともに、こ
の状態において前記駆動脚を前記変形と逆方向に剪断変
形させ、以下この動作を繰返すことによって前記可動子
を固定台に対して前記剪断変形の方向に送るようにした
ことを特徴とする送り装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109133A JPS63274894A (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | 送り装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109133A JPS63274894A (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | 送り装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63274894A true JPS63274894A (ja) | 1988-11-11 |
| JPH0381119B2 JPH0381119B2 (ja) | 1991-12-27 |
Family
ID=14502415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62109133A Granted JPS63274894A (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | 送り装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63274894A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353192A (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-07 | Nec Corp | 位置決め装置 |
| US5241235A (en) * | 1991-05-31 | 1993-08-31 | Rockwell International Corporation | Twisting actuators |
| JP2002272149A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-20 | Taiheiyo Cement Corp | 送り装置および回転装置 |
| JP2015008631A (ja) * | 2009-03-31 | 2015-01-15 | 株式会社ニコン | 圧電アクチュエータ及びレンズ鏡筒 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001293630A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-23 | Japan Science & Technology Corp | 送り装置 |
-
1987
- 1987-05-01 JP JP62109133A patent/JPS63274894A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353192A (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-07 | Nec Corp | 位置決め装置 |
| US5241235A (en) * | 1991-05-31 | 1993-08-31 | Rockwell International Corporation | Twisting actuators |
| JP2002272149A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-20 | Taiheiyo Cement Corp | 送り装置および回転装置 |
| JP2015008631A (ja) * | 2009-03-31 | 2015-01-15 | 株式会社ニコン | 圧電アクチュエータ及びレンズ鏡筒 |
| US9154053B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-10-06 | Nikon Corporation | Piezoelectric actuator and lens barrel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0381119B2 (ja) | 1991-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2839543B2 (ja) | 変位発生装置 | |
| CN1879232B (zh) | 超声导螺杆电动机 | |
| JP3980646B2 (ja) | 圧電気アクチュエータまたはモーター、その方法ならびにその製造方法 | |
| US5130599A (en) | Vibrator-type actuator | |
| US6337532B1 (en) | Fine walking actuator | |
| JP2722211B2 (ja) | 超音波駆動装置 | |
| EP0160707B1 (en) | Piezoelectric stepping rotator | |
| Bergander et al. | Micropositioners for microscopy applications based on the stick-slip effect | |
| EP1310038B1 (en) | Walking actuator | |
| JPS63274894A (ja) | 送り装置 | |
| JP4841432B2 (ja) | 親ねじ用超音波モータ | |
| JPH05175567A (ja) | 積層型アクチュエータ | |
| Hu et al. | A piezoelectric spherical motor with two degree-of-freedom | |
| JP2839526B2 (ja) | 静電形アクチュエータ | |
| JPS6057577A (ja) | 磁気ヘッド位置決め機構 | |
| JP3173261B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
| JPS60256814A (ja) | 微小変位駆動装置 | |
| JP2000022231A (ja) | 圧電装置 | |
| JPS6271480A (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| JP2004297989A (ja) | ローターを磁石により保持した超音波モータ | |
| JP2005102368A (ja) | 駆動装置 | |
| JPH0454877A (ja) | 移動テーブル及びその駆動方法 | |
| JPH0767362A (ja) | 静電アクチュエータおよびその駆動方法 | |
| JPS60249553A (ja) | 微細加工位置決め装置 | |
| JPS60217415A (ja) | アクチユエ−タ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071227 Year of fee payment: 16 |