(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく、従来よりも高精密な移動を実現する。【解決手段】基台１０に対し移動台１４を一方向に移動できるように取り付け、この基台１０には粗動用マイクロメータ１２を設け、一方移動台１４には、微動用マイクロメータ２４を設けると共に、第１レバー２１を軸Ｚ１で回転可能に取り付ける。この第１レバー２１には、軸Ｚ２にて第２レバー２２を回転可能に取り付け、第１レバー２１の右端に上記粗動用マイクロメータ１２の先端ボール１２Ｃを当接し、第２レバー２２の左端に上記微動用マイクロメータ２４の先端ボール２４Ｃを当接する。また、第２レバー２２の右端には移動台１４に固定した固定棒２５の先端ボール２５Ｃを当接する。これによれば、上記微動用マイクロメータ２４の操作により例えば１００対１の高精密な移動が行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗動送りのための粗動操作部材を設けた基台と、
微動送りのための微動操作部材を設け、上記基台上に一方向に移動するように取り付けられた移動体と、
この移動体を微粗動送りの逆方向へ付勢する付勢部材と、
この移動体に対し一方端側が回転軸にて軸支され、この一方端回転軸の外側に上記粗動操作部材の送り部を当接配置する第１レバーと、
この第１レバーの他方端側に回転軸にて一方端側が軸支され、他方端側に上記微動操作部材の送り部を当接配置する第２レバーと、
この第２レバーの一方端の上記回転軸の外側を上記移動体に対し固定状態にする固定手段と、からなり、
上記粗動操作部材にて１対１の動作で上記移動体を移動させ、上記微動操作部材にて高精密な動作で移動体を移動させるように構成した微粗動装置。
【請求項２】
上記の第１レバーと第２レバーの間に、中間レバーと中間固定手段を設け、
この中間レバーはその一方端を上記第１レバーの他方端に回転軸にて軸支し、他方端を上記第２レバーの一方端に回転軸にて軸支し、
上記中間固定手段は上記中間レバーの一方端の回転軸の外側を移動体に対し固定状態にするように配置したことを特徴とする上記請求項１記載の微粗動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微粗動装置、特に各種の精密な機械、器具での位置合せ等において、動かすべき部材を支持した移動体（又は台）を所定の一方向に微動及び粗動させることができる微粗動装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、精密な機械、器具、光学部材等において微粗動装置が用いられており、この種の装置は、近年ではカーボンナノチューブ等を扱うナノテクノロジー分野の製作研究においても、各種部材の精密な位置合せ、位置決めを行うために使用される。
【０００３】
図７には、従来の微粗動装置の一例が示されており、図示されるように、基台１には２本のガイド２Ａ，２Ｂを介して移動台３が配置され、この移動台３は図の上下方向へ移動できるように構成される。この移動台３には、軸Ｚ１０を回転軸とするレバー（テコ）４が設けられ、このレバー４の図の右端（前面）に粗動用マイクロメータ５の先端（ボール５Ｂ）が当接されており、このマイクロメータ５は基台１の固定部１Ｅに取り付けられる。一方、上記レバー４の左端（前面）には、微動用マイクロメータ６が配置され、このマイクロメータ６は移動台３の固定部３Ｅに取り付けられる。また、この移動台３は、基台１との間に取り付けたバネ７で図の下側へ引っ張られている。なお、図では移動台３の下側のみを示しており、この移動台３の上側が上記レバー４や固定部３Ｅ等の上方に存在し、この移動台３の上側上面に動かすべき部材が配置される。
【０００４】
このような微粗動装置によれば、粗動用マイクロメータ５の操作部５Ａを回転させると、その先端ボール５Ｂが図の上側（又は下側）へ直線上に動いてレバー４の右端を押す。このレバー４は、軸Ｚ１０で移動台３に固定され、かつ微動用マイクロメータ６の先端ボール６Ｂで回転が規制されているので、移動台３は粗動用マイクロメータ５で移動させた量だけ上下方向へ動くことになる。即ち、マイクロメータ５の送り量をＸａとすると、移動台３の移動量ＹはＸａ（Ｙ＝Ｘａ）となり、１対１の移動が行われる。
【０００５】
一方、微動用マイクロメータ６の操作部６Ａを回転させると、その先端ボール６Ｂが図の上側（又は下側）へ直線上に動いて（移動量Ｘ１）レバー４の左端を押す。このとき、レバー４は右回転しようとするので、移動台３はＹ１＝ａ／（ａ＋ｂ）Ｘ１（粗動用マイクロメータ５のボール５Ｂの中心と軸Ｚ１０との間隔をａ、軸Ｚ１０と微動用マイクロメータ６のボール６Ｂの中心との間隔をｂとする）だけ動き、同時にマイクロメータ６も移動台３に固定されているので、ａ／（ａ＋ｂ）Ｘ１だけ動く。この微動用マイクロメータ６がａ／（ａ＋ｂ）Ｘ１だけ移動すると、移動台３はまたＹ２＝ａ／（ａ＋ｂ）Ｙ１だけ動き、更に微動用マイクロメータ６が同量を動くというようにして、移動台３は最終的に、級数変換された次の数式１のＹを移動することになる。
【０００６】
【数１】
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例えば、ａ：ｂ＝１：１０とした場合、１０対１の微動が行われる。
【特許文献１】特開平１０−１８６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、この種の微粗動装置では更に精密（微小）な移動量を設定可能にすることが要請されているが、上記図７の装置で高精密の移動量の動作を行う場合には、上記の間隔ａとｂの比を大きくする必要がある。しかし、この間隔ａとｂの比を大きくすればする程、装置が大型化するという問題がある。例えば、ａ：ｂ＝１：１００とすれば、１００対１の微動が可能となるが、間隔ｂが従来よりも１０倍の長さとなり、非現実的な大きさとなる。一方、間隔ａを小さくすることにより間隔ｂの短縮化を図ることもできるが、この場合は、精密度に限界が生じると共に、緻密な構造を採用しなければならず、装置自体が高価なものとなる。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置を大型化することなく、従来よりも高精密な移動を実現できる微粗動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る微粗動装置は、粗動送りのための粗動操作部材を設けた基台と、微動送りのための微動操作部材を設け、上記基台上に一方向に移動するように取り付けられた移動体（台）と、この移動体を微粗動送りの逆方向へ付勢する付勢部材と、この移動体に対し一方端側が回転軸にて軸支され、この一方端回転軸の外側に上記粗動操作部材の先端送り部を当接配置する第１レバー（テコ）と、この第１レバーの他方端側に回転軸にて一方端側が軸支され、他方端側に上記微動操作部材の先端送り部を当接配置する第２レバー（テコ）と、この第２レバーの一方端の上記回転軸の外側を上記移動体に対し固定状態にする（微粗動送りと逆方向の動きを規制し、第２レバーの一方端に支点を設定する）固定手段と、この第２レバーの一方端の上記回転軸の外側で移動方向の逆方向の回転を規制する回転規制部材と、からなり、上記粗動操作部材にて１対１の動作で上記移動体を移動させ、上記微動操作部材にて高精密な動作で移動体を移動させるように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、上記の第１レバーと第２レバーの間に、中間レバーと中間固定手段を設け、この中間レバーはその一方端を上記第１レバーの他方端に回転軸にて軸支し、他方端を上記第２レバーの一方端に回転軸にて軸支し、上記中間固定手段は上記中間レバーの一方端の回転軸の外側を移動体に対し固定状態にする（中間レバーの一方端に支点を設定する）ように配置したことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、粗動操作部材（例えばマイクロメータ）の操作によって第１レバーの一方端（右端）を送り方向へ動かすことにより、移動体に対する１対１の粗動が行われ、微動操作部材（例えばマイクロメータ）の操作によって第２レバーの他方端（左端）を送り方向へ動かすことにより、級数変換による例えば１００対１の移動が行われ、従来よりも高精密（微小）の微動が実現できる。また、請求項２のように、中間レバーと中間規制部材を設ける（これらを複数設けてもよい）ことにより、例えば１０００対１というように更に高精密な微動も可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の微粗動装置によれば、第１レバーと第２レバーを回転軸で結合し、かつ所定のレバーの回転を規制する構成とし、三角形の定理、級数変換及び円周上の接線方向の性質等を活用することにより、装置を大型化することなく、従来よりも高精密な移動を実現することが可能となる。特に、ナノテクノロジーの分野での貢献が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、第１レバーに第２レバーを接続し、例えば１００分の１の微動操作・設定を行うもの（実施例１）だけでなく、これらレバー間に中間レバーを配置し、例えば１０００分の１の微動操作・設定を可能にすることもできる（実施例２）。
【実施例１】
【００１４】
図１及び図２には、実施例１に係る微粗動装置の構成が示されており、図１（Ａ）は移動台の上面部を取り除いて内部を露出させた状態の図で、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。図示されるように、この装置では、基台（基体）１０の図の右側に設けられた箱型の固定部１０Ｅに、粗動用マイクロメータ（粗動操作部材）１２が設けられており、この粗動用マイクロメータ１２は操作部（ツマミ）１２Ａを回転させることにより、作用棒１２Ｂを図の上下に直線運動させるもので、この作用棒１２Ｂの先端送り部に回転ボール（スチールボール）１２Ｃを有している。この基台１０の上側に箱型の移動台（移動体）１４が配置され、この移動台１４は、その下側に設けられた２本のガイド（レール）１５Ａ，１５Ｂと、上記基台１０側に設けられた２本のガイド（レール）１６Ａ，１６Ｂと、これらのガイド間に配置された複数のクロスローラー１７で、基台１０に対し図の上下方向に直線上で移動可能とされる。
【００１５】
また、基台１０側の固定ピン１８Ａと移動台１４側の固定ピン１８Ｂとの間に、付勢部材としてのバネ（スプリング）１９が設けられており、このバネ１９によって移動台１４は手前側（図の下側）へ引っ張られている。なお、この移動台１４では、箱体の上面が移動対象物の載置（取付け）台となる。
【００１６】
上記移動台１４の右端部の突出部には、回転軸となる軸Ｚ１によって第１レバー２１の右端（一方端）が取り付けられ、この第１レバー２１の右端の前面に上記粗動用マイクロメータ１２の先端ボール（送り部）１２Ｃが当接される。そして、この第１レバー２１の左端（他方端）に、回転軸となる軸Ｚ２によって第２レバー２２の右端（一方端）が取り付けられる。一方、移動台１４には、微動用マイクロメータ（微動操作部材）２４が設けられ、この微動用マイクロメータ２４も、操作部（ツマミ）２４Ａを回転させることにより作用棒２４Ｂを図の上下方向に直線運動させるもので、この作用棒２４Ｂの先端の回転ボール２４Ｃを上記第２レバー２２の左端（他方端）の前面に当接する。
【００１７】
更に、上記第２レバー２２に対しては固定手段である固定棒（係止棒）２５が配置されており、この固定棒２５はその後端が移動台１４の固定部１４Ｅに固定され、先端の回転ボール２５Ｃが上記第２レバー２２の右端の軸Ｚ２よりも外側（第１レバー側）の前面に当接される。この固定棒２５によって、第２レバー２２の右端が移動台１４に固定されるので、第２レバー２２はボール２５Ｃの中心Ｃ点を支点として回転する。
【００１８】
第１実施例は以上の構成からなり、その作用を図３乃至図５を参照しながら説明する。まず、粗動送りの場合は、図３に示されるように、粗動用マイクロメータ１２の操作部１２Ａを回転させることにより、作用棒１２Ｂが図の上側に送られ、ボール１２Ｃを介して第１レバー２１の右端が同方向へ押される。ここで、軸Ｚ１、第２レバー２２の右端で回転を規制している固定棒２５、第２レバー２２の左端に当接している微動用マイクロメータ２４が移動台１４に固定されているので、第１レバー２１と第２レバー２２は共に送り方向へ押され、移動台１４が上方向へ移動する。この移動台１４は、粗動用マイクロメータ１２と平行移動を行い、また粗動用マイクロメータ１２の送り量をＸａとすると、移動台３の移動量ＬもＸ（Ｌ＝Ｘａ）となり、１対１の移動が行われる。
【００１９】
次に、図４に示されるように、微動用マイクロメータ２４のボール２４Ｃの中心（回転中心）点をＡ、軸Ｚ２の中心点をＢ、ボール２５Ｃの中心点をＣ、軸Ｚ１の中心点をＤ、粗動用マイクロメータ１２のボール１２Ｃの中心点をＥ（これらＡ〜Ｅ点は同一線上にある）とし、またＡ点とＣ点の距離（間隔）をａ、Ｂ点とＣ点の距離をｂ、Ｂ点とＥ点の距離をｃ、Ｄ点とＥ点の距離をｄとして、微動送りの動作を説明する。図４（Ａ）において、微動用マイクロメータ２４の操作部２４Ａを回転させることにより、作用棒２４Ｂが図の上側に送られ、ボール２４Ｃを介して第２レバー２２が同方向へ押される（Ａ点部）。ここでは、固定棒２５のボール２５Ｃが当接する第２レバー２２の右端（Ｃ点）は固定され動かないので、Ａ点の移動に応じてＣ点を支点としてＢ点が回転運動する。
【００２０】
このＢ点の移動量Ｌ２は、Ａ点の移動量をＬ１とすると、次の数式２のようになる。
【数２】
2005062010.tif 000004
即ち、第２レバー２２のＢ点は、Ｃ点を中心として回転運動することにより、上記数式２の量だけ移動することになる。この数式２の計算において、Ｂ点の移動軌跡はＥ点を中心とした円周上にあるが、円の接線方向での移動であるため、距離ｂ（Ｂ−Ｃ間）の変位は無視することができる［距離ａ（Ａ−Ｃ間）は一定］。
【００２１】
また、上記のＢ点が移動すると、第１レバー２１はボール１２Ｃの中心Ｅ点を支点として回転運動する。このＢ点の移動量をｌ２とすると、Ｄ点の移動量ｌ３は、次の数式３のようになる。
【数３】
2005062010.tif 000005
【００２２】
しかし、軸Ｚ１は第１レバー２１を移動台１４に連結しているので、Ｄ点が（ｄ／ｃ）ｌ２だけ移動すると、Ｂ点も同様に（ｄ／ｃ）ｌ２だけ移動し、この移動量がＤ点を｛（ｄ／ｃ）ｌ２｝×（ｄ／ｃ）だけ移動させる。このような移動関係を繰り返しながら、Ｂ点とＤ点は移動を完了する。この結果、Ｄ点の移動量Ｌ３は次の数式４のようになる。
【００２３】
【数４】
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この移動量の計算において、距離ｃ（Ｃ−Ｅ間）の部分はＢ点がＥ点を中心とした半径ＢＥの円の接線方向に移動するので、このｃ（Ｃ−Ｅ間）の変位は無視することができる［距離ｄ（Ｄ−Ｅ間）は一定］。
【００２４】
図５には、各レバー２１，２２における各点間の距離と移動量の関係が示されており、例えば上記数式２において、ａ：ｂ＝１０：１に設定すると、Ｂ点の移動量Ｌ２はＡ点の移動量Ｌ１の１０分の１となり、更に上記数式４において、ｃ：ｄ＝１１：１に設定すると、Ｄ点の移動量Ｌ３は上記Ｌ２の１０分の１となる。従って、微動用マイクロメータ２４で設定できる移動台１４の最終的な移動量は１００分の１となり、図７の従来の装置と比較すると、１０分の１の高精密な移動量が制御できることになる。
【実施例２】
【００２５】
図６には、実施例２の構成が示されており、この実施例２は、第１レバー２１と第２レバー２２の間に、中間レバー（この中間レバーは２個以上を設けることも可能である）２７を配置したものである。即ち、この中間レバー２７はその右端（一方端）が第１レバー２１に対し軸Ｚ３（Ｆ点）で連結され、左端（他方端）が第２レバー２２に対し軸Ｚ２（Ｂ点）で連結されると共に、右端（レバー２７）の前面に固定棒２８の先端ボール（Ｇ点）が当接（係止）される。また、実施例１と同様に、第１レバー２１は軸Ｚ１（Ｄ点）で移動台１４に接続・固定される。上記第２レバー２２はＣ点を支点、中間レバー２７はＧ点を支点、第１レバー２１はＥ点を支点として回転する（これらＡ〜Ｇ点は同一線上に並ぶ）。
【００２６】
このような実施例２によれば、Ａ点〜Ｇ点の各点間の距離ｅ〜ｊを設定することにより、微動用マイクロメータ２４によるＡ点の移動量Ｌ１に対しＢ点の移動量Ｌ２を１０分の１、Ｆ点の移動量Ｌ３を上記Ｌ２の１０分の１、Ｄ点の移動量Ｌ４を上記Ｌ３の１０分の１として、最終的に移動台１４において１０００分の１の高精度の移動を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の微粗動装置は、トランスレーションステージ等の名称で、位置合わせ装置、位置決め装置、マニュピレータ、或いはナノテクノロジーの分野の各装置等として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１に係る微粗動装置の構成を示し、図（Ａ）は上面図（移動台の上面側を省略してある）、図（Ｂ）は図（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】実施例１の装置の分解斜視図を示し、図（Ａ）は第１レバー及び第２レバー及びその関連部材の構成成図、図（Ｂ）は移動台側の構成図、図（Ｃ）は基台側の構成図である。
【図３】実施例における粗動操作の動作を示す説明図である。
【図４】実施例１における微動操作の動作を示す説明図である。
【図５】実施例１の各レバーの各点間の距離と移動量の関係を示す図である。
【図６】実施例２の構成と、その各レバーの各点間の距離と移動量の関係を示す図である。
【図７】従来の微粗動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１０…基台、
３，１４…移動台、    ４…レバー、
５，１２…粗動用マイクロメータ、
６，２４…微動用マイクロメータ、
５Ｂ，６Ｂ，１２Ｃ，２４Ｃ，２５Ｃ…回転ボール、
７，１９…バネ（付勢部材）、
１２Ａ，２４Ａ…操作部、
２１…第１レバー、    ２２…第２レバー、
２５，２８…固定棒、
２７…中間レバー、
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ１０…回転軸。
【図１】
2005062010.tif 000007
【図２】
2005062010.tif 000008
【図３】
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【図４】
2005062010.tif 000010
【図５】
2005062010.tif 000011
【図６】
2005062010.tif 000012
【図７】
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