(57)【要約】　　　（修正有）【課題】桁部材の変形によって移動部と固定部との距離が変動してしまうことを防止することができ、それによって、比較的大きなストロークを確保することを可能にした変位量微調整装置と変位量微調整方法を提供すること。【解決手段】対向・配置される一対の弾性部材１と、一対の弾性部材１の一端が連設された固定部３と、一対の弾性部材１の他端が連設されると共に固定部３に対して桁部材７を介して連設され一対の弾性部材１の弾性変形によって桁部材７を介して微少変位する移動部５と、一対の弾性部材１を弾性変形させて移動部５を微少変位させる駆動手段９と、を具備してなる変位量微調整装置において、移動部５は固定部３側に対して移動方向と直交する方向に常時圧接されているもの。【選択図】　図４
2004058247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向・配置される一対の弾性部材と、
上記一対の弾性部材の一端が連設された固定部と、
上記一対の弾性部材の他端が連設されると共に上記固定部に対して桁部材を介して連設され一対の弾性部材の弾性変形によって上記桁部材を介して微少変位する移動部と、
上記一対の弾性部材を弾性変形させて上記移動部を微少変位させる駆動手段と、を具備してなる変位量微調整装置において、
上記移動部は上記固定部側に対して移動方向と直交する方向に常時圧接されていることを特徴とする変位量微調整装置。
【請求項２】
請求項１記載の変位量微調整装置において、
上記桁部材はばね力を備えた部材として構成されていて、該ばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させていることを特徴とする変位量微調整装置。
【請求項３】
請求項２記載の変位量微調整装置において、
上記桁部材は湾曲形成されていてばね力を発揮可能な構成になっていて、上記移動部と固定部との間に上記桁部材のばね力に抗して付勢部材を介挿し、それによって、桁部材のばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させておくようにしたことを特徴とする変位量微調整装置。
【請求項４】
請求項３記載の変位量微調整装置において、
上記付勢部材は上記移動部側に固定される移動部側付勢部材と上記固定部側に固定される固定部側付勢部材とから構成されていて、これら移動部側付勢部材と固定部側付勢部材を摺接させるように構成されていることを特徴とする変位量微調整装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の変位量微調整装置において、
上記駆動手段は駆動モータによって駆動するものであることを特徴とする変位量微調整装置。
【請求項６】
対向・配置される一対の弾性部材と、
上記一対の弾性部材の一端が連設された固定部と、
上記一対の弾性部材の他端が連設されると共に上記固定部に対して桁部材を介して連設され一対の弾性部材の弾性変形によって上記桁部材を介して微少変位する移動部と、
上記一対の弾性部材を弾性変形させて上記移動部を微少変位させる駆動手段と、を具備し、移動部を移動させることにより変位量を微調整する変位量微調整方法において、
上記移動部を上記固定部側に対して移動方向と直交する方向に常時圧接させるようにしたことを特徴とする変位量微調整方法。
【請求項７】
請求項６記載の変位量微調整方法において、
上記桁部材はばね力を備えた部材として構成されていて、該ばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させるようにしたことを特徴とする変位量微調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば、研削装置において、工具又はワークを微少量ずつ移動させて高い精度で研削を施す際に該工具又はワークを高い精度で微少量だけ移動させて位置決めすることを可能にしたり、或いは遺伝子工学上の各種位置決めテーブルや電子顕微鏡等においてその使用が考えられる変位量微調整装置と変位量微調整方法に係り、特に、ｎｍ（ｎａｎｏメートル、１０−９ｍ）オーダの変位量を微調整する際に微調整の精度を向上させることができるように工夫したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
変位量微調整装置としては、例えば、特開２００１−３４７４３６号公報に開示されているものがある。これは本件特許出願人によるものであるが、そこには次のような構成をなす変位量微調整装置が開示されている。
まず、一対の弾性部材が配置されていて、この一対の弾性部材の一端は固定部に連設されている。又、一対の弾性部材の他端は移動部に連設されている。この移動部は上記固定部に対して一対の桁部材を介して微少変位可能に連接されている。
【０００３】
又、上記一対の弾性部材間には駆動板が連接・配置されていて、この駆動板を別途設けられたマイクロメータ等の駆動手段によって駆動することにより、上記一対の弾性部材を弾性変位させ、それによって、上記移動部を上記一対の桁部材を介して微少量だけ移動させるものである。
これを詳しく説明すると、初期状態では、一対の弾性部材が弾性復帰した状態、すなわち、弾性力を蓄勢していない状態にある。一方、駆動板はその中央が僅かに反押圧方向に湾曲した状態にある。
【０００４】
その状態で、駆動手段を駆動して駆動板を押圧すると、駆動板は湾曲状態から真っ直ぐな状態に変位し、それによって、一対の弾性部材が外側に向けて弾性変位する。これら一対の弾性部材の弾性変位によって移動部が一対の桁部材を介して微少量だけ移動することになる（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４７４３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、従来の変位量微調整装置の場合には、移動部が一対の桁部材を介して変位する構成になっている。つまり、一対の桁部材が弾性変形するわけであるが、その際、一対の桁部材が弾性変形することにより、移動部と固定部との隙間の大きさが変動することになり、例えば、これを上下方向でみてみると、移動部の高さが変動してしまうことになる。
このような変動は変位量が小さい場合には殆ど問題になることはないが、比較的大きく変位するような場合にはその変動も大きくなってしまう。したがって、比較的大きな変位のストロークを確保したいような場合には問題があった。
【０００７】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、桁部材の弾性変形によって移動部と固定部との距離が変動してしまうことを防止することができ、それによって、比較的大きなストロークを確保することを可能にした変位量微調整装置と変位量微調整方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による変位量微調整装置は、対向・配置される一対の弾性部材と、上記一対の弾性部材の一端が連設された固定部と、上記一対の弾性部材の他端が連設されると共に上記固定部に対して桁部材を介して連設され一対の弾性部材の弾性変形によって上記桁部材を介して微少変位する移動部と、上記一対の弾性部材を弾性変形させて上記移動部を微少変位させる駆動手段と、を具備してなる変位量微調整装置において、上記移動部は上記固定部側に対して移動方向と直交する方向に常時圧接されていることを特徴とするものである。
又、請求項２による変位量微調整装置は、請求項１記載の変位量微調整装置において、上記桁部材はばね力を備えた部材として構成されていて、該ばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させていることを特徴とするものである。
又、請求項３による変位量微調整装置は、請求項２記載の変位量微調整装置において、上記桁部材は湾曲形成されていてばね力を発揮可能な構成になっていて、上記移動部と固定部との間に上記桁部材のばね力に抗して付勢部材を介挿し、それによって、桁部材のばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させておくようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項４による変位量微調整装置は、請求項３記載の変位量微調整装置において、上記付勢部材は上記移動部側に固定される移動部側付勢部材と上記固定部側に固定される固定部側付勢部材とから構成されていて、これら移動部側付勢部材と固定部側付勢部材を摺接させるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項５による変位量微調整装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の変位量微調整装置において、上記駆動手段は駆動モータによって駆動するものであることを特徴とするものである。
又、請求項６による変位量微調整方法は、対向・配置される一対の弾性部材と、上記一対の弾性部材の一端が連設された固定部と、上記一対の弾性部材の他端が連設されると共に上記固定部に対して桁部材を介して連設され一対の弾性部材の弾性変形によって上記桁部材を介して微少変位する移動部と、上記一対の弾性部材を弾性変形させて上記移動部を微少変位させる駆動手段と、を具備し、移動部を移動させることにより変位量を微調整する変位量微調整方法において、上記移動部を上記固定部側に対して移動方向と直交する方向に常時圧接させるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項７による変位量微調整方法は、請求項６記載の変位量微調整方法において、上記桁部材はばね力を備えた部材として構成されていて、該ばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、本願発明による変位量微調整装置は、対向・配置される一対の弾性部材と、上記一対の弾性部材の一端が連設された固定部と、上記一対の弾性部材の他端が連設されると共に上記固定部に対して桁部材を介して連設され一対の弾性部材の弾性変形によって上記桁部材を介して微少変位する移動部と、上記一対の弾性部材を弾性変形させて上記移動部を微少変位させる駆動手段と、を具備してなる変位量微調整装置において、上記移動部は上記固定部側に対して移動方向と直交する方向に常時圧接されているように構成したものであり、それによって、移動部と固定部との距離の変動を防止することができる。
その際、上記桁部材にばね力を備えさせた構成として、該ばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させるようにすることが考えられる。
具体的には、例えば、上記桁部材は湾曲形成されていてばね力を発揮可能な構成とし、上記移動部と固定部との間に上記桁部材のばね力に抗して付勢部材を介挿し、それによって、桁部材のばね力によって移動部を固定部側に常時圧接させておくように構成することが考えられる。
上記付勢部材の構成の一例としては、上記付勢部材は上記移動部側に固定される移動部側付勢部材と上記固定部側に固定される固定部側付勢部材とから構成することが考えられ、これら移動部側付勢部材と固定部側付勢部材を摺接させるように構成するものである。
又、駆動手段としては様々な方式のものが考えられるが、例えば、駆動モータによって駆動するものとすることが考えられる。
又、請求項６及び請求項７は本願発明を変位量微調整方法としてクレームしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による変位量微調整装置の全体構成を示す平面図である。まず、一対の弾性部材１、１が設けられていて、これら一対の弾性部材１、１はその一端（図１中右端）を固定部３側に連設されている。一方、上記一対の弾性部材１、１の他端（図１中左端）は移動部５に連設されている。
【００１１】
上記移動部５であるが、図１乃至図４に示すように、ブロック状になっていて、一対の桁部材７、７を介して固定部３に対してＸ軸方向（図１、図２中左右方向）に移動可能な状態で取り付けられている。上記一対の桁部材７、７は上記Ｘ軸方向に直交する方向（図１中上下方向）に延長されている。
【００１２】
上記一対の弾性部材１、１は駆動手段９によって弾性変形されるように構成されている。上記駆動手段９は、上記一対の弾性部材１、１の間に連設・配置された駆動板１１と、この駆動板１１を押圧軸部１２を介して押圧する押圧手段としてのステッピングモータ１３とから構成されている。
尚、この実施の形態では押圧手段としてステッピングモータ１３を使用して自動操作によって駆動する構成を例に挙げて説明しているが、これをマイクロメータ等を使用して手動で行うことも考えられる。
【００１３】
上記一対の弾性部材１、１と駆動手段９の駆動板１１の部分を拡大して図２に示す。この図２に示されているように、上記一対の弾性部材１、１は初期状態において相互に接近する方向に引っ張られた状態にセットされている。又、駆動手段９の駆動板１１は初期状態においてステッピングモータ１３によって図１中左方向に予め押圧された状態でセットされている。
尚、図１、図２は理解を容易にするために一対の弾性部材１、１と駆動板１１を実際よりは極端に湾曲させた状態で図示しており、一対の弾性部材１、１は相互に接近する方向に所定の微少量（Ｌ１）だけ引っ張られていると共に、駆動板１１は図中左方向に所定の微少量（Ｌ２）だけ押圧された状態でセットされている。
【００１４】
上記のような初期状態にセットしたのは次のような理由による。すなわち、従来は押圧手段によって駆動板を外側に向けて圧縮することにより一対の弾性部材を相互に離間する方向に湾曲させることにより移動部を移動させるようにしていた。しかしながらその場合には駆動板に座屈が発生してしまい、それに起因して、一対の弾性部材の弾性変位ひいては移動部の移動の精度が低下してしまうという問題があった。
【００１５】
そこで、この実施の形態の場合にはそのような圧縮方式を止めて引張方式としたものである。つまり、押圧手段としてのステッピングモータ１３によって駆動板１１を押圧することによって一対の弾性部材１、１が相互に近接する方向に引っ張られることにより移動部５が移動する構成にしたものである。それによって、駆動板１１においては圧縮ではなく引張が生じることになり、従来問題になっていた圧縮による座屈をなくして、座屈に起因した不具合をなくすことができるものである。
【００１６】
又、上記したように、初期状態においては、一対の弾性部材１、１は既に所定の微少量（Ｌ１）だけ内側に引っ張られた状態にてセットされている。同様に、駆動板１１も押圧手段としてのステッピングモータ１３によって所定の微少量（Ｌ２）だけ押圧された状態にてセットされている。これは次のような理由による。
【００１７】
すなわち、仮に、一対の弾性部材１、１を真っ直ぐな状態、すなわち、何れの方向にも引っ張られていない状態でセットしたとすると、そのような状態で引っ張りが作用し始めると作用初期においては、一対の弾性部材１、１の変位が不規則になってしまうおそれがある。これに対して、本実施の形態のように、予め所定の微少量（Ｌ１）だけ引っ張った状態でセットしておくと、動作初期時の弾性変位が安定したものとなり、結局、移動部５の変位の精度も安定することになるものである。
【００１８】
又、駆動板１１を初期状態において、所定の微少量（Ｌ２）だけ押圧した状態にセットした理由も同じであり、動作初期時における駆動板１１の変位を安定したものにするためであり、それによって、一対の弾性部材１、１の弾性変位ひいては移動部５の移動の精度を高めようとするものである。
【００１９】
又、上記駆動板１１であるが、図１及び図２に示すように、押圧手段としてのステッピングモータ１３による押圧部位を中心にして、その両側に肉厚部１５、１５が設けられていて、これら肉厚部１５、１５の両側が薄肉部１７、１７となっている。このような構成とすることにより、駆動板１１の弾性変位の左右のバランスをとるようにしたものであり、それによって、一対の弾性部材１、１の変位のバランスをとって移動部５の移動の精度を高めようとするものである。
尚、一対の弾性部材１、１、固定部３、移動部５、駆動手段９の駆動板１１等は全て焼入処理を施した鋼材によって一体成形されるものであり、具体的には、ワイヤカット放電加工機やレーザ加工機等を用いた高精度切削加工によって製作されているものである。図中符合８、８で示す孔はワイヤカット放電加工機により加工する際に穿孔する孔を示している。
【００２０】
上記移動部５の図１中左側には変位量検出センサ２５が設置されている。この変位量検出センサ２５は、センサ本体２７と、このセンサ本体２７より突出・配置された接触子２９とから構成されている。この接触子２９は移動部５に対して当接・配置されており、移動部５が移動することにより接触子２９が移動し、それによって、移動部５の変位量を検出するものである。
【００２１】
次に、既に説明した一対の桁部材７、７について詳細に説明する。桁部材７、７は、図６（ａ）に示すように、外側に向かって凸状に湾曲形成されていて、ばね力を発揮できるように構成されている。又、移動部５の下面と固定部３との間には一対の付勢手段５１、５１が介挿されている。上記一対の付勢手段５１、５１を介挿することにより、一対の桁部材７、７のばね力に抗して移動部５を僅かに持ち上げたような状態に設定している。それによって、移動部５は一対の桁部材７、７のばね力によって、固定部５側に常時押し付けられた状態にセットされている。このような構成にすることにより、移動部５はＸ軸方向に変位しても常時固定部５側に押し付けられていて同じ高さ位置に保持されることになる。
【００２２】
上記付勢手段５１は、図６（ａ）に示すように、移動部５側に接着・固定された移動部側付勢部材５３と、固定部３側に接着・固定される固定部側付勢部材５５とから構成されている。これら移動部側付勢部材５３と固定部側付勢部材５５とが相互に対向・配置された面５３ａ、５５ａを摺接させることになる。
【００２３】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、初期時には移動部５は図１、図２中左側に戻った状態にある。又、この時一対の桁部材７、７は図６（ａ）に示すような状態にある。すなわち、一対の桁部材７、７が図６（ａ）中左側に僅かに傾斜した状態になっている。
その状態からステッピングモータ１３によって摺動子２１を図１中左側に移動させる。それによって、駆動板１１は、図１及び図２に示す状態からさらに押圧されて図中左側に凸状に湾曲した状態に変形していく。
【００２４】
ここで、上記駆動板１１の変形を詳しく説明する。駆動板１１には左右に肉厚部１５、１５が設けられているので、上記のように押圧された場合には、それら肉厚部１５、１５の両側、すなわち、中央の薄肉部１７とそれぞれの肉厚部１５、１５の外側の薄肉部１７、１７の三箇所がより変形し易い箇所として特定されることになる。このように、変形箇所を中央部と左右両端部に積極的に特定することにより、左右の変形のバランスをとることができ、それによって、一対の弾性板１、１の弾性変形のバランスをとることができ、結局、移動部５の微少変位の精度を高めることができるものである。
【００２５】
上記駆動板１１の弾性変形によって一対の弾性部材１、１は、図１に示す状態からさらに相互に接近する方向に引っ張られて湾曲していく。それによって、移動部５は図１、図２中右側に向かって微少変位していくことになる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、一対の桁部材７、７が図６（ａ）のように左側に傾いた状態から右側に変形していく。それによって、移動部５が１、図２中右側に向かって微少変位していくことになる。この移動部５の微少変位は変位量検出センサ２５によって検出されることになる。又、図６（ｂ）に示す状態からさらに移動した状態を図６（ｃ）に示す。
因みに、図６（ａ）に示す状態が原点位置であり、図６（ｂ）に示す状態が１／２ストローク位置であり、図６（ｃ）に示す状態が全移動ストローク位置である。上記原点位置では一対の桁部材７、７が図中左側に傾斜した状態にあり、１／２ストロークの位置では一対の桁部材７、７が中立の状態にあり、全ストロークの位置では一対の桁部材７、７が図中右側に傾斜した状態にある。
【００２６】
又、上記の状態からステッピングモータ１３を逆方向に回転操作すると、摺動子２１が図１、図２中右側に移動していく。それによって、駆動板１１は図１、図２に示す状態に徐々に戻っていく。
【００２７】
上記駆動板１１の変形によって一対の弾性部材１、１も、図１、図２に示す状態に徐々に戻っていき、それによって、移動部５は図１、図２中左側に向かって微少変位していくことになる。この移動部５の微少変位は変位量検出センサ２５によって検出されることになる。又、その際の一対の桁部材７、７の変化は図６（ｃ）〜図６（ｂ）〜図６（ａ）といった順番で元の状態に戻っていくものである。
【００２８】
又、このような移動部５の変位に際して、移動部５は常時固定部５側に押し付けられた状態にある。つまり、移動部５の高さが常に一定に保持されることになる。
【００２９】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができるものである。
まず、移動部５が微少変位するに際して、移動部５は一対の桁部材７、７によるばね力によって常時固定部５側に押し付けられているので、移動部５の高さが変化することはない。それによって、微少変位の精度を高めることができる。
又、比較的大きなストロークにおいても使用することが可能になる等、その利用範囲を拡大することができる。
又、この実施の形態の場合には、付勢手段５１を移動部側付勢部材５３と固定部側付勢部材５５との２個の部材から構成するようにし、その結果、各移動部側付勢部材５３と固定部側付勢部材５５はその片面５３ａ、５５ａの平滑度のみを高い精度で提供できればよくなり、それだけ加工が容易になるものである。
【００３０】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記一実施の形態では一対の桁部材７、７にばね力を発揮させるように構成したが、別途弾性部材を配置して該弾性部材の弾性力によって移動部を押し付けるようにすることが考えられる。
又、前記一実施の形態の場合には付勢手段を一対設けたがそれに限定されるものではなく、１個、３個以上でもよい。
又、付勢手段を一対の付勢部材から構成したが、これを１個の付勢部材とすることも考えられる。
又、前記一実施の形態の場合には一軸タイプの場合を例に挙げて説明したが、二軸タイプについても同様に適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による変位量微調整装置によると、まず、移動部が微少変位するに際して、常時固定部側に押し付けられているので、移動部と固定部との距離が変化することはない。それによって、微少変位の精度を高めることができる。
又、比較的大きなストロークにおいても使用することが可能になる等、その利用範囲を拡大することができる。
又、付勢手段を移動部側付勢部材と固定部側付勢部材との２個の部材から構成するようにした場合には、各移動部側付勢部材と固定部側付勢部材はその片面の平滑度のみを高い精度で提供できればよくなり、それだけ加工が容易になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、変位量微調整装置の全体の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩ部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、図６（ａ）は図４のａ部を拡大して示す断面図、図６（ｂ）と図６（ｃ）は動作の様子を順次示す断面図である。
【符号の説明】
１　弾性部材
３　固定部
５　移動部
７　桁部材
９　駆動手段
１１　駆動板
１３　ステッピングモータ
１５　肉厚部
１７　薄肉部
５１　板状部材
【図１】
2004058247.tif 000003
【図２】
2004058247.tif 000004
【図３】
2004058247.tif 000005
【図４】
2004058247.tif 000006
【図５】
2004058247.tif 000007
【図６】
2004058247.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月2日(2002.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004058247.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004058247.tif 000010