(57)【要約】【課題】真直度の安定性を高めることができる変位拡大装置を提供することを課題とする。【解決手段】アクチュエータ２３で発生した変位をレバー体２９により拡大して出力体３１に伝達する変位拡大装置２１は、アクチュエータの変位出力側と逆側の端部５１に当接し、基体２５の表裏方向からアクチュエータを挟み込む一対のＬ字金具５５を備える。また、出力体は、レバー体より拡大された変位を受ける出力体本体と、この本体に着脱可能に設けられ該本体の変位を出力する左右一対の出力ブロック体６５と、該本体及び出力ブロック体の間に介在されるシム手段７３とを備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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装置において、
前記アクチュエータの変位出力側と逆側部分に当接し、相互に対向する方向から前記アクチュエータを挟み込む一対の押え部材を備えたことを特徴とする変位拡大装置。
【請求項２】
前記アクチュエータを収容する貫通穴を備えると共に該アクチュエータの変位出力側と逆側部分を露出する切り欠き窓を有するプレート状の基体を備え、
前記一対の押え部材は、前記基体の対応する表裏面から前記アクチュエータ側面を押圧し該アクチュエータを固定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の変位拡大装置。
【請求項３】
前記出力体は、前記レバー手段によって拡大された変位を受ける出力体本体と、該出力体本体に着脱可能に設けられ該出力体本体の変位を出力する出力ブロック手段と、該出力体本体及び該出力ブロック手段の間に介在されるシム手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の変位拡大装置。
【請求項４】
前記レバー手段及び前記出力ブロック手段はそれぞれ、左右一対のレバー体及び左右一対のブロック体からなることを特徴とする請求項３に記載の変位拡大装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位拡大装置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、変位拡大装置がある。図７にかかる従来の変位拡大装置を示す。変位拡大装置１には、圧電素子などのアクチュエータ素子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。かかるアクチュエータ３から生じる駆動用の変位は、リンク部材５に伝達され、さらにレバー７で拡大されて出力体９に伝達される。アクチュエータ３とリンク部材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１１が設けられている。さらに、アタッチメント１１とリンク部材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、少なくとも二枚の楔部材１３が配設される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の変位拡大装置１においては、装置輸送時の振動により、装置内におけるアクチュエータ３の位置がずれてしまい、その結果、出力体９での真直度がずれてしまうことがあった。
【０００４】
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、真直度の安定性を高めることができる変位拡大装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の本発明の変位拡大装置は、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装置において、前記アクチュエータの変位出力側と逆側部分に当接し、相互に対向する方向から前記アクチュエータを挟み込む一対の押え部材を備えたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の変位拡大装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記アクチュエータを収容する貫通穴を備えると共に該アクチュエータの変位出力側と逆側部分を露出する切り欠き窓を有するプレート状の基体を備え、前記一対の押え部材が、前記基体の対応する表裏面から前記アクチュエータ側面を押圧し該アクチュエータを固定する、ことを特徴とする。
請求項３に記載の変位拡大装置は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記出力体が、前記レバー手段によって拡大された変位を受ける出力体本体と、該出力体本体に着脱可能に設けられ該出力体本体の変位を出力する出力ブロック手段と、該出力体本体及び該出力ブロック手段の間に介在されるシム手段とを備えることを特徴とする。
請求項４に記載の変位拡大装置は、請求項３に記載のものにおいて、前記レバー手段及び前記出力ブロック手段がそれぞれ、左右一対のレバー体及び左右一対のブロック体からなることを特徴とする。
【０００６】
【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。
図１に、本実施の形態に係る変位拡大装置の平面を示す。変位拡大装置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、圧電素子などの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。アクチュエータ２３における変位出力側すなわちリンク体２７と当接する側の端部には、半球状の突起３３が形成されている。また、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３５が挿入されている。アタッチメント３５におけるアクチュエータ２３側の面には、前述の半球状の突起３３を受けるような図示しない円錐状の窪みが形成されている。リンク体２７は、アクチュエータ２３を中心として左右対称に延長している。また、左右一対のレバー体２９はそれぞれ、リンク体２７と隣接し且つアクチュエータ２３の左右の対応する側に振り分けられるように配置されている。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との間の位置に力点部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、アクチュエータ２３を中心と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。
【０００７】
基体２５は、出力体３１と逆側の端部に、直方体状の凹み部４５を有し、その凹み部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。また、凹み部４５には、当該凹み部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４９ａにより凹み部４５に着脱可能に取り付けられ、ねじを締めつけることによりアクチュエータ２３をアタッチメント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。また、凹み部４５の底部と押し板４９との間には、アクチュエータ２３の変位出力側と逆側の端部５１を露出させるような切り欠き窓５３が設けられている。切り欠き窓５３は、一対設けられており、すなわち基体２５の表面側（図１の紙面表側）と、基体２５の裏面側（図１の紙面裏側）とに形成されている。さらに、押し板４９の表裏面には、表裏一対の押え部材としてのＬ字金具５５がねじ固定されている。各Ｌ字金具５５は、一対のねじ５５ａにより押し板４９に着脱可能に取り付けられている。
【０００８】
Ｌ字金具５５の詳細について、図１〜図５に基づいて説明する。図２に最もよく示されるように、各Ｌ字金具５５は、押し板４９の対応する表裏面すなわち基体２５の対応する表裏面に沿って延長するベース部５７と、ベース部５７からほぼ直角に延長する支持部５９とからなる。各支持部５９は、ベース部５７を押し板４９にセットした際、切り欠き窓５３内を延長しアクチュエータ２３の端部５１に当接する。各支持部５９の先端は、アクチュエータ２３の端部５１の外表面に対応する形状すなわち弧状に切り欠かれている。また、押し板４９の表裏面には、Ｌ字金具５５のベース部５７を受け容れる溝が形成されており、これにより、Ｌ字金具５５を取り付けた状態では、押し板４９の表裏面とベース部５７の表面とが面一になる。
【０００９】
次に、図１及び図６に基づいて、出力体及びそれに設けられた一対の出力ブロック手段について説明する。出力体３１におけるアクチュエータ２３と逆側の端面６１には、左右一対の直方体状の切り欠き部６３が形成されている。一対の切り欠き部６３は、出力体３１の対称軸からそれぞれ等間隔で離隔する位置に配置される。各切り欠き部６３には、同切り欠き部を埋めるように同様な直方体状の出力ブロック体６５が出力ブロック手段として嵌合される。各出力ブロック体６５は、左右一対のねじ６７により切り欠き部６３に固定される。よって、各出力ブロック体６５には、一対のねじ６７の軸部が挿入される貫通穴６９が穿設されている。各貫通穴６９は、ねじが切られてなくねじ６７の軸部が単純に挿入できる穴内面を有する。一方、切り欠き部６３の底面６３ａには、一対の貫通穴６９に対応する位置に、一対の雌ねじ穴７１が穿設されている。さらに、各出力ブロック体６５における一対の貫通穴６９の間の部分には、変位拡大装置２１の最終的な変位が出力される出力端部６５ａが形成されている。また、各出力ブロック体６５と切り欠き部６３の底面６３ａとの間には、シム手段７３が挿入される。かかるシム手段７３は、予め用意された厚さの異なる複数のシムから適宜選択された一枚のシムのみからなるものでもよく、あるいは、厚さの同じ又は異なる複数枚のシムからなるものでもよい。また、各シム手段７３は、左右一対の切り欠き７５を有する。一対の切り欠き７５は、左右一対のねじ６７が貫通する位置に対応する位置に形成されている。さらに一対の切り欠き７５は、Ｕ字状の外形を有しており、出力体３１の表裏面の何れかの面側に揃って開口している。
【００１０】
次に、上述した変位拡大装置２１の作用について説明する。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、変位拡大装置２１の最終的な変位が出力体３１における一対の出力端部６５ａから出力される。
【００１１】
次に、左右一対の出力端部６５ａの位置決め調整について説明する。例えばレバー体２９の加工では左右均等に寸法精度が出しにくいため、出力体３１が左右一方に傾斜しながら変位するような状態が生じることがある。このとき、図７に示した従来の変位拡大装置のように、出力体が左右一対の出力端部を含めて一体成形されている場合には、微動制御対象を備えた全体装置に変位拡大装置を組み込む際にギャップ補正が別途必要になる。従来の変位拡大装置においては、左右の出力端部９のバラツキ量は約±４００μｍにもなることがあり、これをギャップ補正により、±１０μｍ程度まで低減させていた。一方、本実施の形態に係る変位拡大装置２１においては、出力体３１が、出力体本体とは別体の左右一対の出力ブロック体６５を備えることにより、必要に応じて出力体本体と出力ブロック体との間にシム手段７３を挿入、引き抜き、交換などして、左右一対の出力端部６５ａの高さのバラツキ量を調整することができる。また、かかる調整は、個々の出力ブロック体６５に対して独立して行えるため、自由度が高く微細な調整が可能となっている。よって、本実施の形態では、変位拡大装置２１を全体装置に組み入れる前の状態すなわち変位拡大装置２１の組み立て完了状態において、左右一対の出力端部のバラツキ量を既に±３０μｍ以下まで容易に低減することが可能となっている。
【００１２】
また、前述したように、変位拡大装置においては、装置輸送時の振動により、アクチュエータの位置がずれてしまい、その結果、出力体での真直度がずれる問題が起こりうるが、本実施の形態では、以下のような作用により、真直度の安定性を高めることが可能となっている。変位拡大装置２１の組み立てにおいて、まず、アタッチメント３５をリンク体２７と基体２５との間に配置し、さらに押し板４９を取り外した状態で、アクチュエータ２３を基体２５に挿入する。次に、押し板４９を基体２５に取り付け、アクチュエータ２３に予圧をかけた状態で固定する。次に、アタッチメント３５の位置を調整し、すなわちアクチュエータ２３の真直調整を行う。そして、最後に、一対のＬ字金具５５を基体２５（押し板４９）の表裏面の対応する面に取り付け、すなわち、アクチュエータ２３の特に変位出力側と逆側の端部５１を表裏から一対のＬ字金具５５で挟み込む。アクチュエータ２３の変位出力側は半球状の突起３３とアタッチメント３５の窪みとの係合があることから、アクチュエータ２３の真直度のずれは、特に変位出力側と逆側の端部５１の位置ずれにより生じることが多い。しかしながら、本実施の形態では上記のように、アクチュエータ２３の端部５１を表裏から一対のＬ字金具５５で挟み込むことで、装置輸送時の振動によっても、アクチュエータ２３の位置がずれることはなく、真直度の安定を図ることができる。また、そうしたアクチュエータ２３の固定態様でありながら、押し板４９の固定後、アタッチメント３５の移動を伴うアクチュエータ２３の真直調整工程では、未だアクチュエータ２３の端部５１を固定しなくてもよい態様であるため、アクチュエータ２３の真直調整工程の障害となることはない。
【００１３】
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、アクチュエータを表裏から挟み込む一対の押え部材は、上記のＬ字金具の形態に限定されるものではなく、アクチュエータを挟んで相互に対向する側に配置されて押え部材の固定がなされるベース部分と、アクチュエータに当接するように延びる支持部分とを少なくとも有する構成であれば、全体はＬ字ではなく例えばＴ字など他の形状であってもよい。また、表裏一対の押え部材の固定先は、押し板に限られず、基体などのそれ以外の部分でもよい。また、アクチュエータに予圧をかける態様として、押し板を有することには限定されず、押し板を持たない変位拡大装置として実施することもできる。
【００１４】
また、出力体本体とは別体として設けられる出力ブロック手段は、一対のブロック体に限定されるものではなく、三つ以上のブロック体からなるものであってもよい。また、リンク体やレバー体の数や形状は、上述した実施の形態及び図面に示したものに限定されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の変位拡大装置によれば、アクチュエータの変位出力側と逆側部分を、一対の押え部材により相互に対向する方向から挟み込むため、装置輸送時の振動によっても、アクチュエータの位置がずれることはなく、真直度の安定を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る変位拡大装置の平面図である。
【図２】図１の変位拡大装置に関し、アクチュエータが一対のＬ字金具に挟み込まれた状態を示す斜視図である。
【図３】アクチュエータとＬ字金具とを分離して示す平面図である。
【図４】図３の矢印ＩＶ方向から、Ｌ字金具を見た図である。
【図５】アクチュエータとＬ字金具とを組み合わせた状態を、図３の矢印Ｖ方向から見た図である。
【図６】出力ブロック体とシム手段との出力体本体への組み付け態様を示す図である。
【図７】従来の変位拡大装置の平面図である。
【符号の説明】
２１…変位拡大装置、２３…アクチュエータ、２５…基体、２９…レバー体（レバー手段）、３１…出力体、４３…貫通穴、５１…端部（変位出力側と逆側部分）、５３…切り欠き窓、５５…Ｌ字金具（押え部材）、６５…出力ブロック体（出力ブロック手段）。
【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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【図７】
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