JP2004230521A - Small displacement support device - Google Patents
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Abstract
【課題】テーブルの姿勢を容易に微調整することができる微小変位支持装置を提供する。
【解決手段】物を支持するためのテーブルと、テーブルの微小な変位によってテーブルの姿勢を調整するためのアライメント手段を有する微小変位支持装置において、アライメント手段が、電歪素子と、その電歪素子を移動させて電歪素子の伸縮起点をずらすための移動手段を有する。テーブルのアライメント後の姿勢を維持するためのクランプ機構を設ける。
【選択図】 図1An object of the present invention is to provide a small displacement support device capable of easily finely adjusting the attitude of a table.
In a minute displacement support device having a table for supporting an object and an alignment means for adjusting the attitude of the table by minute displacement of the table, the alignment means includes an electrostrictive element and the electrostrictive element. And moving means for shifting the expansion / contraction starting point of the electrostrictive element. A clamp mechanism for maintaining the posture of the table after alignment is provided.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物を支持するための微小変位支持装置(たとえば、被測定物や被加工物に対して高分解能を必要とする測定または加工を行う微小変位支持装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、物を搭載するためのテーブルの変位を直線移動と回転移動に分けて、それらを別々に制御したり、複数のアクチュエータにより構成されたアライメント機能付きのテーブルを使用して、変位の制御を行っていた。
【0003】
たとえば、特許文献1に記載されているマイクロマニピュレータにおいては、1対のハンドモジュールが、6自由度のパラレルリンク機構を備えており、ベース部材と、基体の上に手先片を取付けてなるエンドエフェクタと、それらのベース部材と基体を連結する6本のリンク及びスプリングとにより構成されている。6本のリンクは、その3本づつをそれぞれ1群とし、それらのリンクの接続点は、ピボット結合として、ベース部材と基体とをスプリングにより連結する。6本の各リンクは、それぞれピエゾ圧電素子により伸縮可能となっている。
【0004】
特許文献2に記載されている可動プレート支持装置においては、上下に2枚のプレートを設け、移動可能な上部プレートを少なくとも3本の支持機構を用いて下部プレートに連結することにより支持し、各支持機構は、それぞれ、第1のリンクと、第2のリンクと、第1のリンクと第2のリンクとを回転可能に連結する自由回転型関節とからなる。各第1のリンクの端部は、ピン継手を用いて、かつ負作動型電磁ディスクブレーキと回転型スプリングダンパーとを介して下部プレートに連結される。一方、各第2のリンクの端部は、ボール継手を介して上部プレートに連結され、各負作動型電源ディスクブレーキ解放スイッチを介して電源に接続される。
【0005】
特許文献3は、変位拡大機構を示している。固定台にヒンジを介してアームが取りつけられている。バネの弾性力に抗してアームの一部を押圧して、アームの先端側を所定の変位方向に沿って変位させることが可能なアクチュエータが設けられている。そして、アームは、アクチュエータを伸縮動作させていない状態において、バネによって変位方向の手前側に向けて所定の傾き角度だけ傾けられた状態に維持される。
【0006】
特許文献4は、パラレルリンク機構を示している。このパラレルリンク機構においては、可動板が、自在継手を介して3つの回転アクチュエータと、それらの制御装置によって制御される。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−170761号公報
【0008】
【特許文献2】
特開平9−19883号公報
【0009】
【特許文献3】
特開2001−22445号公報
【0010】
【特許文献4】
特開平11−94968号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
テーブルの支持面は、通例、水平位置に維持されるように構成されているが、搭載物の重心位置によってテーブル面に対し偏加重が生じたり、または、テーブルを支持する板バネ構造の弾性力に製造誤差などのために不均一さが生じたりして、テーブル面が傾く問題があった。
【0012】
また、テーブルのアライメントを直線変位と回転変位の2軸で行う場合、複数のアクチュエータを含む複雑な機構を要する。この場合、小型化が困難で、高額の装置製作費用がかかっていた。
【0013】
さらに、複雑な構造であると、テーブルは剛性が低くなりがちである。その場合、重量の大きな物を搭載することができないばかりか、振動などの外力に対して弱い。
【0014】
本発明の目的は、テーブルの姿勢を容易に微調整することができる微小変位支持装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【0016】
(1)物を支持するためのテーブルと、テーブルの微小な変位によってテーブルの姿勢を調整するためのアライメント手段を有する微小変位支持装置において、アライメント手段が、電歪素子と、その電歪素子を移動させて電歪素子の伸縮起点をずらすための移動手段を有することを特徴とする微小変位支持装置。
【0017】
(2)アライメント手段が1対のリンク板を有し、それらの1対のリンク板の間に電歪素子が配置されており、移動手段によりアライメント手段のリンク板の一部を移動させることによって、アライメント手段の電歪素子の伸縮起点をずらす構成にした前述の微小変位支持装置。
【0018】
(3)テーブルのアライメント後の姿勢を維持するためのクランプ機構を設けた前述の微小変位支持装置。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の1つの実施形態によれば、テーブルが、物を搭載するための面(以下、テーブル面という)を有する。このテーブル面は、通例、水平に維持される平坦面である。
【0020】
テーブルの下側からテーブルを支持するとともに、テーブルの姿勢を微調整することができるアライメント手段が設けられている。このアライメント手段は、好ましくはバネを利用した弾性ヒンジ部を有するリンク機構から成り、1対のリンク板と、それらの間に設けられた電歪素子(たとえばピエゾ・アクチュエータなど)を有する。
【0021】
アライメント手段の各リンク板は、縦断面が「く」の字形状をしていて、曲り部が、バネで形成された弾性ヒンジ部として構成されている。
【0022】
ピエゾ(圧電)アクチュエータなどの電歪素子の伸縮により、テーブル面と、そこに搭載する物の両方が、微調整のために、アライメント手段によって変位させられる。たとえば、電歪素子の伸縮方向に移動手段により電歪素子に外力を与えることで、電歪素子の伸縮起点を電歪素子の伸縮方向にずらす。それにより、テーブル面の変位(直線移動と回転移動)を高精度に制御する。
【0023】
アライメント手段によってテーブルの姿勢を所望の状態に微調整したあと、その姿勢を保持したまま、クランプ機構によりテーブルをロックするのが好ましい。クランプ機構は種々のものが採用できる。
【0024】
【実施例】
図1は、本発明の1つの実施形態に係わるアライメント手段を備えた微小変位支持装置を示す側面図である。
【0025】
微小変位支持装置は、物を支持するためのテーブル1と、そのテーブル1に微小な変位を与えることによってテーブル1の姿勢を微調整するためのアライメント手段2を有する。
【0026】
アライメント手段2は、電歪素子3と、その電歪素子3を電歪素子3の伸縮方向に移動させて電歪素子3の伸縮起点を電歪素子3の伸縮方向にずらすための移動手段4を有する。
【0027】
また、アライメント手段2は、1対のリンク板5を有し、それらの1対のリンク板5の間に電歪素子3がほぼ水平状態に配置されている。
【0028】
移動手段4は、リンク板5の曲り部5aを電歪素子3の伸縮方向(水平方向)に移動させることによって、電歪素子3の伸縮起点を電歪素子3の伸縮方向にずらす。
【0029】
電歪素子3が伸びると、リンク板5に力がかかり、その力はテーブル1を上に押し上げるように働く。逆に、電歪素子3が縮小すると、テーブル1を下に下げるような力が働く。
【0030】
テーブル1とリンク板5のなす角θによって、電歪素子3の伸び量に対するテーブル1の変位の割合を決めることができる。
【0031】
好ましくは、電歪素子3は、それの中心より左右方向に向かって均等に伸びるものを使用し、移動手段4が押圧ピン4aと弾性バネ4bを有し、押圧ピン4aによってリンク板5の曲り部5aに外力を電歪素子3の伸縮方向に与えることにより電歪素子3の伸縮の起点を中央よりずらす。それによってテーブル1のテーブル面1aは左右の上昇量バランスが異なることになり、回転運動が与えられる。
【0032】
押圧ピン4aと弾性バネ4bを有する移動手段4は、1対のリンク板5の両方に付ければ、電歪素子3を押す方向で回転制御が容易となるが、図1の例のように1対のリンク板5の片側だけでも、弾性バネの強さをあらかじめ左右で変えておくことにより変位量の幅の範囲で回転方向を制御することが可能である。
【0033】
テーブル1に形成された物搭載用のテーブル面1aは、通例、水平に維持される平坦な面である。
【0034】
1対のリンク板5は、それぞれ縦断面が「く」の字形状をしており、曲り部5aは、バネで形成された弾性ヒンジ部として形成されている。
【0035】
各リンク板5の上端と下端は、それぞれ弾性バネ部材7を介してテーブル1の下面と基台8に連結されている。テーブル1は、1対のリング板5からなるリンク機構2により、基台8に弾性的に支持されている。
【0036】
テーブル1のテーブル面1aに重心バランスの偏った物を搭載した場合、左右のバネ部材7にかかる力の負担に差が生じ、テーブル面1aは、水平状態を保てないことになる。このとき、移動手段4の作動させることによりテーブル面1aの状態を微調整して水平状態を回復させることができる。
【0037】
そのようにテーブル1をアライメントした後、予期せぬ外力に対して動きにくいようにするために、テーブル1の維持機能を高めることを目的として、クランプ機構10を設けるのが好ましい。
【0038】
図2は、そのようなクランプ機構10の一例を示す。
【0039】
図2に示すように、クランプ機構10は、基台8の両側にテーブル1とほぼ同じ幅で、1対の側面支持板11が垂直方向に配置されており、各側面支持板11にネジ12がねじ込み可能に取りつけられている。それらのネジ12の間に、可動体13が配置されている。この可動体13は、弾性バネ14を介してテーブル1の下面に固定されている。つまり、テーブル1には弾性バネ14でユニットとして一体化されるように可動体13が取りつけられている。そして、両方のネジ12で可動体13を両側から挟み込むことによって、可動体13を所望位置に固定する。その結果、テーブル1はクランプされるのである。それにより、アライメントしたテーブル1の姿勢を崩さずにテーブル1をロックすることができる。このようにすれば、テーブル1の剛性を高めることが可能である。
【0040】
両方のネジ12をゆるめて、ネジ12の先端を移動体13の端面から離すと、テーブル1のロックは解除される。
【0041】
図1に示すリンク板5等からなるアライメント手段は、外力に対する抗力(剛性)に方向依存性が大きいが、その剛性の弱い方向に対して図2のクランプ機構10が最大限に働くようにすることで、テーブル1の姿勢に影響を与えずに、テーブルの6軸まわりの拘束ができ、全体の剛性を高めることができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、シンプルな構造で、かつコストを低く抑えて、微動アライメントを実現することができる。さらに、より正確な測定および加工が実現できる。
【0043】
本発明によれば、移動手段がアライメント手段の電歪素子を移動させて電歪素子の伸縮起点をずらすため、テーブルの姿勢を容易に微調整することができる。
【0044】
さらに、クランプ機構を設けて、テーブルをクランプ可能にすると、テーブルの姿勢に影響を与えずに、テーブルの6軸まわりの拘束ができ、全体の剛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1つの実施例によるアライメント手段を備えた微小変位支持装置を示す側面図である。
【図2】図1に示した微小変位支持装置のクランプ機構を示す。
【符号の説明】
1 テーブル
2 アライメント手段
3 電歪素子
4 移動手段
4a 押圧ピン
4b 弾性バネ
5 リンク板
7 弾性バネ部材
8 基台
10 クランプ機構
11 側面支持板
12 ネジ
13 可動体
14 弾性バネ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a small displacement support device for supporting an object (for example, a small displacement support device that performs measurement or processing that requires high resolution on a workpiece or a workpiece).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the displacement of a table for mounting objects is divided into linear movement and rotational movement, and they are controlled separately, or displacement control is performed using a table with an alignment function composed of multiple actuators. Had gone.
[0003]
For example, in a micromanipulator described in Patent Document 1, a pair of hand modules includes a parallel link mechanism having six degrees of freedom, and an end effector including a base member and a handpiece mounted on a base. And six links and springs connecting the base member and the base. The six links form a group of three links each, and the connection points of the links connect the base member and the base body by a spring as a pivot connection. Each of the six links can be expanded and contracted by a piezoelectric element.
[0004]
In the movable plate supporting device described in
[0005]
[0006]
Patent Document 4 shows a parallel link mechanism. In this parallel link mechanism, the movable plate is controlled by three rotary actuators via a universal joint and their control devices.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-170761
[Patent Document 2]
JP-A-9-19883
[Patent Document 3]
JP 2001-22445 A
[Patent Document 4]
JP-A-11-94968
[Problems to be solved by the invention]
The support surface of the table is generally configured to be maintained in a horizontal position. However, depending on the position of the center of gravity of the load, an uneven load may be applied to the table surface, or the elastic force of the plate spring structure supporting the table may be used. In addition, there is a problem that the table surface is tilted due to unevenness due to a manufacturing error or the like.
[0012]
Further, when the table is aligned with two axes of linear displacement and rotational displacement, a complicated mechanism including a plurality of actuators is required. In this case, it is difficult to reduce the size of the device, and a high device manufacturing cost is required.
[0013]
Furthermore, with a complicated structure, the table tends to have low rigidity. In such a case, not only a heavy object cannot be mounted, but also it is weak against external force such as vibration.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small displacement support device that can easily finely adjust the attitude of a table.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
An example of the solution of the present invention is as follows.
[0016]
(1) In a minute displacement support device having a table for supporting an object and an alignment means for adjusting the attitude of the table by minute displacement of the table, the alignment means includes an electrostrictive element and the electrostrictive element. A small displacement support device having a moving means for moving the starting point of expansion and contraction of an electrostrictive element.
[0017]
(2) The alignment means has a pair of link plates, and the electrostrictive element is arranged between the pair of link plates. The alignment means is moved by moving a part of the link plate of the alignment means by the moving means. The above-mentioned minute displacement support device, wherein the starting point of expansion and contraction of the electrostrictive element is shifted.
[0018]
(3) The above-mentioned minute displacement support device provided with a clamp mechanism for maintaining the posture of the table after alignment.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to one embodiment of the present invention, a table has a surface for mounting an object (hereinafter, referred to as a table surface). This table surface is typically a flat surface that is kept horizontal.
[0020]
Alignment means for supporting the table from below the table and finely adjusting the attitude of the table is provided. The alignment means preferably comprises a link mechanism having an elastic hinge portion using a spring, and has a pair of link plates and an electrostrictive element (for example, a piezo actuator) provided between them.
[0021]
Each link plate of the alignment means has a vertical cross section in the shape of a square, and the bent portion is configured as an elastic hinge portion formed by a spring.
[0022]
Due to expansion and contraction of an electrostrictive element such as a piezo (piezoelectric) actuator, both the table surface and the object mounted thereon are displaced by the alignment means for fine adjustment. For example, by applying an external force to the electrostrictive element by the moving means in the direction of expansion and contraction of the electrostrictive element, the starting point of expansion and contraction of the electrostrictive element is shifted in the direction of expansion and contraction of the electrostrictive element. Thereby, the displacement (linear movement and rotational movement) of the table surface is controlled with high accuracy.
[0023]
After finely adjusting the attitude of the table to a desired state by the alignment means, it is preferable to lock the table by a clamp mechanism while maintaining the attitude. Various clamp mechanisms can be employed.
[0024]
【Example】
FIG. 1 is a side view showing a minute displacement support device provided with an alignment unit according to one embodiment of the present invention.
[0025]
The small displacement support device has a table 1 for supporting an object and an alignment means 2 for finely adjusting the attitude of the table 1 by giving a small displacement to the table 1.
[0026]
The alignment means 2 includes an
[0027]
The alignment means 2 has a pair of
[0028]
The moving means 4 shifts the starting point of the expansion and contraction of the
[0029]
When the
[0030]
The ratio of the displacement of the table 1 to the amount of extension of the
[0031]
Preferably, the
[0032]
If the moving means 4 having the
[0033]
The object mounting
[0034]
Each of the pair of
[0035]
The upper and lower ends of each
[0036]
When an object with an imbalanced center of gravity is mounted on the
[0037]
After aligning the table 1 in such a manner, it is preferable to provide a
[0038]
FIG. 2 shows an example of such a
[0039]
As shown in FIG. 2, the
[0040]
When the two
[0041]
The alignment means including the
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, fine movement alignment can be realized with a simple structure and at low cost. Further, more accurate measurement and processing can be realized.
[0043]
According to the present invention, since the moving means moves the electrostrictive element of the alignment means to shift the expansion / contraction starting point of the electrostrictive element, the attitude of the table can be easily finely adjusted.
[0044]
Further, when a clamp mechanism is provided to enable the table to be clamped, the table can be restrained around six axes without affecting the attitude of the table, and the overall rigidity can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a minute displacement support device provided with an alignment unit according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a clamp mechanism of the small displacement support device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 Table 2 Alignment means 3 Electrostrictive element 4 Moving means 4a
Claims (3)
アライメント手段が、電歪素子と、その電歪素子を移動させて電歪素子の伸縮起点をずらすための移動手段を有することを特徴とする微小変位支持装置。A table for supporting an object, and a micro-displacement support device having alignment means for adjusting the attitude of the table by micro-displacement of the table;
A micro-displacement support device, characterized in that the alignment means has an electrostrictive element and a moving means for moving the electrostrictive element to shift the expansion / contraction starting point of the electrostrictive element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003023351A JP2004230521A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Small displacement support device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003023351A JP2004230521A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Small displacement support device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004230521A true JP2004230521A (en) | 2004-08-19 |
Family
ID=32952179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003023351A Pending JP2004230521A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Small displacement support device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004230521A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105158895A (en) * | 2015-10-13 | 2015-12-16 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | Micromovement actuator used for adjusting mirror surface position of astronomical telescope |
| CN108032096A (en) * | 2017-12-20 | 2018-05-15 | 舒能数控机床有限公司 | A kind of numerically controlled machine of stationarity higher |
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-
2003
- 2003-01-31 JP JP2003023351A patent/JP2004230521A/en active Pending
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