(57)【要約】【課題】出力体の真直性を容易に補正することができ、真直性の精度を向上させた変位拡大機構を提供することを課題とする。【解決手段】変位拡大機構２１は、対称軸線Ｃに対して左右対称にリンク体２７、左右一対のレバー体２９、出力体３１、出力端部３１ａが配置されている。アクチュエータ２３には半球状の突起３３が形成され、アクチュエータ２３とリンク体２７との間にはアタッチメント部材３５が設けられ、凹部３６で突起３３と当接する。アクチュエータ２３が挿入され貫通穴４７は、アクチュエータ２３に対して隙間を有するように形成されている。アタッチメント部材３５の凹部３６の中心軸はアクチュエータ２３の中心軸と一致しており、対称軸線Ｃに対してアクチュエータ２３の径方向に偏心可能に構成されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータ素子を有するアクチュエータで発生した駆動用の変位を、レバー手段により拡大して出力体に伝達する変位拡大機構において、
前記出力体は、左右対称の一対の出力端部を備え、
一端に前記アクチュエータと当接するアクチュエータ受容部を有し、
他端で前記レバー手段と当接するアタッチメント部材を備え、
前記アタッチメント部材の前記アクチュエータ受容部の中心軸及び前記アクチュエータの中心軸が、前記出力端部の対称軸線に対して、前記アクチュエータの径方向に、偏心可能に構成されたことを特徴とする変位拡大機構。
【請求項２】
前記アタッチメント部材は、前記レバー手段に対して、直線状に摺動しうる摺動部を備えた請求項１に記載の変位拡大機構。
【請求項３】
前記レバー手段は、前記対称軸線に対して左右対称に延長されたリンク体と、このリンク体及び前記出力体に接続された左右一対のレバー体とを備え、
前記各レバー体を前記出力体側にそれぞれ押圧する弾性手段が設けられた請求項２に記載の変位拡大機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位拡大機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば光学ステージの位置決めなど微動制御を行う際に使用される装置の一つとして、変位拡大機構があり、図６に従来の変位拡大機構を示す。変位拡大機構１の基体２には、圧電アクチュエータ素子などが組み込まれ駆動用の変位を生み出すアクチュエータ３が設けられている。アクチュエータ３とリンク体５との間には、アクチュエータ３の変位を受けるアタッチメント部材１１が設けられている。さらに、アタッチメント部材１１とリンク体５との間には、両者の間隔を調整し、アクチュエータ３への予圧力を調整するための一対の楔部材１３が配設されている。
かかるアクチュエータ３から生じる駆動用の変位は、アタッチメント部材１１を介してリンク体５に伝達され、さらにレバー体７で拡大されて出力体９に伝達され、出力体９の出力端部９ａが矢印方向に移動する。
このような変位拡大機構１は、アクチュエータ３の変位を拡大して、それぞれの出力端部９ａに精度良く伝達するために、アクチュエータ３を中心として、リンク体５、レバー体７及び出力体９が対称な関係になるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の変位拡大機構１においては、出力体９、レバー体７、リンク体５等の変位拡大機構１を構成する部品の加工精度により、または、これらの部品を組み立てる際の組み立て精度により、出力体９の出力端部９ａの真直性が悪化する場合がある。すなわち、出力体９の出力端部９ａが本来進行すべき方向と、出力端部９ａが実際に進行する方向との間にずれが生じてしまう。例えば、出力端部９ａの進行方向Ａが、図の紙面に対して垂直方向（ここではヨーイング方向と定義）や、図の紙面に対して水平方向で且つアクチュエータ３の変位方向に対して垂直方向（ここではピッチング方向と定義）にずれることになる。
このずれが少ないほど真直性がよいとされるが、変位拡大機構１が組み立てられる段階で真直性は定まってしまい、組み立て時に真直性を補正する手段がなかった。
従って、本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、出力体の真直性を容易に補正することができ、真直性の精度を向上させた変位拡大機構を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る変位拡大機構は、圧電アクチュエータ素子を有するアクチュエータで発生した駆動用の変位を、レバー手段により拡大して出力体に伝達する変位拡大機構において、出力体は左右対称の一対の出力端部を備え、一端にアクチュエータと当接するアクチュエータ受容部を有し、他端でレバー手段と当接するアタッチメント部材を備え、アタッチメント部材のアクチュエータ受容部の中心軸及びアクチュエータの中心軸が、出力端部の対称軸線に対して、アクチュエータの径方向に偏心可能に構成されたことを特徴とするものである。
アタッチメント部材は、レバー手段に対して、直線状に摺動しうる摺動部を備えてもよい。
レバー手段は、対称軸線に対して左右対称に延長されたリンク体と、このリンク体及び出力体に接続された左右一対のレバー体とを備え、各レバー体を出力体側にそれぞれ押圧する弾性手段が設けられてもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、本実施の形態１に係る変位拡大機構の平面を示す。変位拡大機構２１は、アクチュエータ２３と、基体２５と、リンク体２７と、左右一対のレバー体２９と、出力体３１とを備える。アクチュエータ２３は、圧電アクチュエータ素子が組み込まれた円柱状の部材であり、駆動用の変位を生み出す。ここで、リンク体２７及びレバー体２９は、レバー手段を構成する。
アクチュエータ２３には、半球状の突起３３が形成され、アクチュエータ２３とリンク体２７との間には、アタッチメント部材３５が挿入されている。
アタッチメント部材３５は、略直方体状であって、リンク体２７の入力部２７ａと当接すると共に、アクチュエータ２３側には円錐状の凹部３６が形成され、アクチュエータ受容部として、突起３３と円周状に接触する。
【０００６】
リンク体２７は、対称軸線Ｃに対して、左右対称形状をなしている。リンク体２７と隣接した一対のレバー体２９は対称軸線Ｃに対して左右対称に配置されている。各レバー体２９は、基体２５の中央側寄りの端部に、支点部３７を備えると共に、基体２５の外側寄りの端部に、作用点部３９を備える。そして、各レバー体２９は、支点部３７を中心に揺動可能に基体２５に接続され、作用点部３９において出力体３１に接続されている。また、各レバー体２９は、支点部３７と作用点部３９との間に力点部４１を備え、かかる力点部４１においてリンク体２７に接続されている。
出力体３１は、対称軸線Ｃに対して左右対称に延長しており、左右一対の折り曲げばね部４３を介してリンク体２７に接続されている。
出力体３１には、アクチュエータ２３により出力体３１の変位を伝達する可動対象物（図示せず）が接続される出力端部３１ａが、対称軸線Ｃに対して左右対称に設けられている。
【０００７】
一方、基体２５は、出力体３１と逆側の端部に、直方体状の凹部４５を有し、その凹部４５の底面からは、出力体３１に向けて円柱状の貫通穴４７が延びており、この貫通穴４７にアクチュエータ２３が挿入される。貫通穴４７は、アクチュエータ２３に対して隙間を有するように形成され、アクチュエータ２３がヨーイング方向やピッチング方向に微小移動できるようなっている。
また、凹部４５には、この凹部４５の形状に対応するような直方体状の、押し板４９が嵌合される。押し板４９は、左右一対のねじ５１により凹部４５に着脱可能に取り付けられ、ねじ５１を締め付けることによりアクチュエータ２３をアタッチメント部材３５に向けて押圧し、アクチュエータ２３に好適な予圧を付与する。
【０００８】
図２に、アタッチメント部材３５、アクチュエータ２３、リンク体２７及び出力体３１の出力端部３１ａの位置関係を示す。
上述したように、リンク体２７、出力体３１の出力端部３１ａは、対称軸線Ｃに対して左右対称形状をなしている。
一方、アタッチメント部材３５の凹部３６の中心軸３６ｃは、アクチュエータ２３の中心軸２３ｃと一致しており、対称軸線Ｃに対してヨーイング方向やピッチング方向に偏心して配置されている。
【０００９】
次に、上述した変位拡大機構２１の動作について図１に基づいて説明する。
所定の電圧をかけることによってアクチュエータ２３から所期の変位が発生する。かかる変位は、半球状の突起３３及びアタッチメント部材３５を介してリンク体２７に伝わり、リンク体２７が移動する。リンク体２７の移動により、力点部４１を介して一対のレバー体２９に力が付与され、左右それぞれのレバー体２９は支点部３７を中心に揺動する。かかるレバー体２９の揺動により、リンク体２７から力点部４１を介してレバー体２９に伝達された入力変位が、てこの原理により拡大されて、作用点部３９を介して出力体３１に出力変位として伝達される。このときの入力変位と出力変位との拡大比は、レバー体２９における力点部４１及び支点部３７の間隔と、作用点部３９及び支点部３７の間隔との比で決定する。このようにして一対のレバー体２９により拡大された変位は出力体３１に伝わり、それに応じて出力体３１が移動し、変位拡大機構２１の最終的な変位が出力体３１における一対の出力端部３１ａから出力される。
【００１０】
次に、このような動作を行う変位拡大機構２１における出力体３１の真直性の補正について説明する。
例えば、アタッチメント部材３５及びアクチュエータ２３を対称軸線Ｃに一致させた状態で、変位拡大機構２１を組み立て、出力体３１の真直性を測定する。測定の結果、出力体３１の真直性が良好でなく、出力体３１の出力端部３１ａの進行方向Ｂが、ヨーイング方向やピッチング方向にずれている場合、ヨーイング方向やピッチング方向のずれが少なくなるように、アタッチメント部材３５及びアクチュエータ２３を対称軸線Ｃに対して移動して組み付ける。
従来のように真直性補正をしない場合、出力体３１の真直性は、ヨーイング方向やピッチング方向に、角度として±約３０秒程度のずれが生じていた。しかしながら、このように、アタッチメント部材３５及びアクチュエータ２３を対称軸線Ｃに対して１０〜１００μｍ、ヨーイング方向やピッチング方向に平行移動させて、偏心させ組み付ける補正手段を用いることにより、角度として±約３秒程度まで即ちずれを約１／１０に補正でき真直性を改善することができた。
【００１１】
実施の形態２．
図３にこの発明の実施の形態２に係る変位拡大機構の平面を示す。この変位拡大機構６１の構成は、図１に示した実施の形態１の装置において、アタッチメント部材３５及びリンク体２７の代わりにアタッチメント部材６３及びリンク体６４を設け、また、左右のレバー体２９及び基体２５の代わりにレバー体６５及び基体６２を設け、さらに、レバー体６５を押圧するばね機構６６を追加したものである。なお、実施の形態１において説明した図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００１２】
アタッチメント部材６３及びアクチュエータ２３は、左右方向については、対称軸線Ｃと一致するように配置されている。
図４に詳細に示されるように、アタッチメント部材６３は、直方体の片面に矩形断面の帯状突起６７が設けられている。また、反対側の面には、円錐状の凹部６８が形成されている。
一方、リンク体６４の入力部６９には、帯状突起６７が嵌合してヨーイング方向に摺動できる縦溝７０が形成されている。帯状突起６７の高さは、縦溝７０の深さよりもわずかに小さく、アタッチメント部材６３は、入力部６９の先端面７１で当接する。
【００１３】
次に、図５に基づいて、左右のレバー体６５をそれぞれ押圧する、弾性手段としてのばね機構６６について説明する。
左右のレバー体６５の基体６２と対向する面には、それぞれ円錐状の凹部７２が形成されている。また、基体６２には、内周に雌ねじ７３が形成された貫通穴７４が設けられている。
凹部７２には、半円球状の押圧部材７５が当接し、押圧部材７５の平坦面にはコイルばね７７の一端が当接する。コイルばね７７の他端は、外周に雄ねじ７８を有するねじ部材７９に当接する。ねじ部材７９は貫通穴７４に螺合し、図示しないスクリュードライバーを溝８０に挿入してねじ部材７９をレバー体６５側にねじ込むことにより、コイルばね７７が圧縮してレバー体６５に所望の付勢力を与えるように構成されている。
【００１４】
次に、出力体３１の真直性の補正について説明する。
例えば、アタッチメント部材６３及びアクチュエータ２３をヨーイング方向について、対称軸線Ｃに一致させた状態で組み付け、左右のばね機構６６が各レバー体６５を押圧する付勢力も均等になる状態までねじ部材７９をねじ込む。
変位拡大機構２１を組み立てた状態で出力体３１の真直性を測定する。
測定の結果、出力体３１のヨーイング方向の真直性が良好でない場合、ヨーイング方向のずれが少なくなるように、アタッチメント部材６３及びアクチュエータ２３をヨーイング方向に１０〜１００μｍ移動させる。
一方、ピッチング方向における真直性のずれが大きい場合は、左右のねじ部材７９のねじ込み量を変えて、レバー体２９を押圧する付勢力を変化させ、各レバー体２９から出力体３１にかかる力のバランスを変えて、出力体３１のピッチング方向のずれを小さくする。
【００１５】
以上に説明してきた本発明は、上記に限定されるものではなく、適宜改変して実施することができる。例えば、実施の形態２に係るアタッチメント部材６３は、帯状突起６７を有していたが、アタッチメント部材６３がリンク体６４の入力部６９に対してヨーイング方向に摺動できればこれに限定されるものではなく、アタッチメント部材の中央に凹部を設け、リンク体の入力部に凸部を設けてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の変位拡大機構によれば、アタッチメント部材のアクチュエータ受容部の中心軸及びアクチュエータの中心軸が、出力体の出力端部の対称軸線に対して、アクチュエータの径方向に偏心可能に構成されているので、出力体の真直性を容易に補正することができ、真直性の精度を向上させた変位拡大機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る変位拡大機構の平面図である。
【図２】図１のアタッチメント部材、アクチュエータ、リンク体及び出力体の出力端部の位置関係を模式的に示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る変位拡大機構の平面図である。
【図４】図３のアタッチメント部材の摺動構造を示す斜視図である。
【図５】図３のレバー体を押圧するばね機構を示す平面断面図である。
【図６】従来の変位拡大機構の平面図である。
【符号の説明】
２１，６１…変位拡大機構、２３…アクチュエータ、２３ｃ…中心軸、２７，６４…リンク体（レバー手段）、２９，６５…レバー体（レバー手段）、３１…出力体、３１ａ…出力端部、３５，６３…アタッチメント部材、３６…凹部（アクチュエータ受容部）、３６ｃ…中心軸、Ｃ…対称軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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