微小物品搬送装置
【課題】支持面上に載置された微小物品を正確に搬送することができるようにする。
【解決手段】固定部１１と、微小物品を載置するための支持面１６を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部１１と連結された搬送基板と、前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置３３とを有する。この場合、前記各振動素子に所定の電圧が印加され、前記微小物品が搬送されるので、支持面１６上に載置された微小物品を正確に搬送することができる。
【解決手段】固定部１１と、微小物品を載置するための支持面１６を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部１１と連結された搬送基板と、前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置３３とを有する。この場合、前記各振動素子に所定の電圧が印加され、前記微小物品が搬送されるので、支持面１６上に載置された微小物品を正確に搬送することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小物品搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被搬送物としての物品を微量だけ搬送するためにピエゾ素子を使用した移動ステージ装置においては、板状の物品が複数のピエゾ素子によって挟まれ、該各ピエゾ素子を駆動することによって、前記物品がｘ軸方向及びｙ軸方向に搬送されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１００５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の移動ステージ装置においては、各ピエゾ素子によって挟まれた物品を搬送することができるが、前記支持面上に置かれた、例えば、数十〜数百〔μｍ〕程度の寸法を有する極めて微小な（極小の）物品、すなわち、微小物品をｘ軸方向及びｙ軸方向に正確に搬送することができない。
【０００４】
また、仮に微小部品を搬送しようとしても、微小部品を目視するのが困難であるので、微小部品の搬送状態を確認することができない。
【０００５】
本発明は、前記従来の移動ステージ装置の問題点を解決して、支持面上に載置された微小物品を正確に搬送することができる微小物品搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本発明の微小物品搬送装置においては、固定部と、微小物品を載置するための支持面を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部と連結された搬送基板と、前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置とを有する。
【０００７】
本発明の他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送処理手段は、前記各振動素子に交流電圧を印加し、搬送基板に振動を発生させる粗動処理手段を備える。
【０００８】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送処理手段は、前記各振動素子に直流電圧を印加し、微小物品の位置決めを行う微動処理手段を備える。
【０００９】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記監視装置は、拡大機能付きのカメラである。
【００１０】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記各振動素子に前記電圧を印加するための電圧発生部が接続される。
【００１１】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記監視装置によって撮影された微小物品の画像が送られ、該画像を表示する表示部を有する。
【００１２】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記表示部に表示された画像を見ながら操作するためのジョイスティックを有する。
【００１３】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記各振動素子に位相を反転させた交流電圧を印加するための反転部を有する。
【００１４】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記支持面上に微小物品を所定の方向に移動させるための支持部が形成される。
【００１５】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記支持面上の所定の位置に微小物品の位置決め用の治具が配設される。
【００１６】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送基板上に、固定部材によって取付部材が固定され、該取付部材上に微小物品が載置される。
【００１７】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送基板上に、微小物品を収容するための治具、及び前記微小物品の位置決めを行うための位置決め用の治具が配設される。
【００１８】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送基板は第１、第２のブロックを備える。そして、該第１、第２のブロックの支持面上に微小物品が載置される。
【００１９】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、寸法又は形状が異なる複数の微小物品のうちの一つの微小物品だけを搬送する分離搬送処理手段を有する。
【００２０】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記交流電圧を発生させる電圧発生部と、前記交流電圧の振幅及び位相を変更する振幅位相制御回路とを有する。
【００２１】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記支持面の表面が粗面化される。
【００２２】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記固定部は減圧された室内に配設される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、微小物品搬送装置においては、固定部と、微小物品を載置するための支持面を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部と連結された搬送基板と、前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置とを有する。
【００２４】
この場合、前記各振動素子に所定の電圧が印加され、前記微小物品が搬送されるので、支持面上に載置された微小物品を正確に搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００２７】
図において、１１は剛性の高い材料によって形成された固定部であり、該固定部１１は、垂直方向に形成された第１の面１２、該第１の面１２に対して直角に、かつ、垂直方向に形成された第２の面１３、及び前記第１、第２の面１２、１３に対して直角に、かつ、水平方向に形成された第３の面１４を備え、第１〜第３の面１２〜１４によって直方体状の凹部１５が形成される。
【００２８】
該凹部１５に、搬送基板としての振動ブロック１７が、前記第１〜第３の面１２〜１４から離隔させて配設され、前記振動ブロック１７と第１の面１２との間に、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１が、前記振動ブロック１７と第２の面１３との間に、第２の振動素子としてのピエゾ素子２２が、前記振動ブロック１７と第３の面１４との間に、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３が配設され、前記各ピエゾ素子２１〜２３によって振動ブロック１７が固定部１１に対して微小に移動自在に支持される。
【００２９】
前記振動ブロック１７は、直方体から成り、上面に水平な支持面１６を備え、該支持面１６は、被搬送物としての図示されない微小物品を支持し、かつ、第１の軸方向であるｘ軸方向及び第２の軸方向であるｙ軸方向に搬送するためのｘ−ｙステージを構成する。なお、本実施の形態において、前記微小物品は、数十〔μｍ〕〜数百〔μｍ〕程度の寸法を有するものを使用するようになっているが、それ以外の寸法を有するものを使用することもできる。
【００３０】
ところで、前記ピエゾ素子２１は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｘ軸方向に伸縮し、ピエゾ素子２２は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｙ軸方向に伸縮し、ピエゾ素子２３は電圧が印加されるのに伴って駆動され、第３の軸方向であるｚ軸方向に伸縮する。なお、前記第１、第２の軸方向によって水平軸方向が、第３の軸方向によって垂直軸方向が構成される。
【００３１】
また、前記ピエゾ素子２１は、増幅器２５を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２２は、増幅器２７を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２８に、前記ピエゾ素子２３は、増幅器２９を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０に接続され、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０は図示されない制御部に接続される。
【００３２】
該制御部の搬送処理手段は、搬送処理を行い、ピエゾ素子２１〜２３に所定の電圧を印加することによって前記微小物品を搬送する。そのために、前記搬送処理手段の粗動処理手段は、粗動処理を行い、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０によって所定の振幅、周波数及び位相の正弦波の電圧、すなわち、交流電圧を発生させ、ピエゾ素子２１〜２３に印加すると、該ピエゾ素子２１〜２３はｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に伸縮し、振動ブロック１７に数百〔ｎｍ〕〜数〔μｍ〕の振幅の、数百〔Ｈｚ〕〜数〔ｋＨｚ〕の周波数の振動を発生させる。なお、前記ファンクションジェネレータ２６、２８、３０は、各電圧を同期させて発生させることができるように設定されるか、又は一つの信号源を分岐したものを同期信号として使用して各電圧を同期させて発生させることができるように設定される。
【００３３】
そして、ｘ軸方向及びｙ軸方向の振動と、ｚ軸方向の振動とで位相差を形成するとともに、ｘ軸方向及びｙ軸方向の振動の振幅を適宜設定することによって、支持面１６上に置かれた微小物品を、任意の方向に、かつ、所定の速度で搬送し、その結果、所定の位置に置くことができる。
【００３４】
この場合、ｚ軸方向の振動がピーク値に達するタイミングで微小物品が支持面１６から浮くので、そのタイミングに合わせてｘ軸方向及びｙ軸方向に微小物品が大きく移動するように位相差が設定される。また、位相差を１８０〔°〕異ならせ、逆位相にすることによって、微小物品を前進させたり、後退させたりすることができる。
【００３５】
前記支持面１６の上方には、顕微鏡、カメラ等の監視装置３３が配設され、該監視装置３３によって微小物品の搬送を監視することができる。なお、前記監視装置３３を構成するカメラとしては拡大機能付きのカメラが使用される。
【００３６】
また、前記搬送処理手段の微動処理手段は、微動処理を行い、ファンクションジェネレータ２６、２８によって所定の値の電圧、すなわち、直流電圧を発生させ、ピエゾ素子２１、２２に印加すると、該ピエゾ素子２１、２２はｘ軸方向及びｙ軸方向に伸縮し、振動ブロック１７は数十〔μｍ〕程度の観察域において、数百〔ｎｍ〕の分解能で移動し、その結果、例えば、前記粗動処理によって搬送された微小物品を任意の位置に位置決めしたり、微小物品の位置を変更したりすることができる。
【００３７】
このように、ピエゾ素子２１〜２３を駆動することによって、支持面１６上に置かれた微小物品を、任意の方向に、かつ、所定の速度で正確に搬送することができるだけでなく、任意の位置に位置決めしたり、微小物品の位置を変更したりすることができる。
【００３８】
また、ピエゾ素子２１〜２３によって微小物品を直接搬送するのではなく、振動ブロック１７を介して間接的に搬送するようになっているので、静電力等によって微小物品の挙動が不安定になることがない。したがって、微小物品を、精度良く搬送することができるだけでなく、精度良く位置決めしたり、微小物品の位置を精度良く変更したりすることができる。
【００３９】
そして、振動ブロック１７を絶対的に移動させる必要がないので、監視装置３３の寸法に対する支持面１６の寸法、微小物品の搬送範囲を大きくすることができる。
【００４０】
さらに、粗動処理及び微動処理を、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０に印加する電圧を変更するだけで切り替えて行うことができるので、微小物品搬送装置を小型化することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００４２】
図２は本発明の第２の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００４３】
図において、３５は制御部（パソコン）、３６はディスプレイ等によって構成される表示部、３７は操作部としてのジョイスティックである。
【００４４】
この場合、監視装置３３によって撮影された被搬送物としての微小物品の画像が表示部３６に送られ、操作者は、表示部３６に表示された画像を見ながらジョイスティック３７を操作し、微小物品を搬送したり、位置決めしたり、微小物品の位置を変更したりすることができる。
【００４５】
この場合、前記粗動処理手段は、ジョイスティック３７を傾けた方向、すなわち、傾斜方向及び傾斜角を読み込み、傾斜方向に基づいて位相差を変更し、傾斜角に基づいて振幅を変化させる。なお、前記傾斜方向に基づいて、ｘ軸方向及びｙ軸方向の振動の振幅比を変化させることもできる。また、前記微動処理手段は、傾斜角を読み込み、傾斜角に基づいて直流電圧の値を変化させる。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、表示部３６に表示された画像を見ながらジョイスティック３７を操作することができるので、微小物品搬送装置の操作性を向上させることができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００４８】
図３は本発明の第３の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００４９】
この場合、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１ａ、２１ｂは電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｘ軸方向に伸縮し、第２の振動素子としてのピエゾ素子２２ａ、２２ｂは電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｙ軸方向に伸縮し、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｚ軸方向に伸縮する。また、前記ピエゾ素子２１ａは、増幅器２５ａを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２１ｂは、増幅器２５ｂ及び反転部３８を介してファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２２ａは、増幅器２７ａを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２８に、前記ピエゾ素子２２ｂは、増幅器２７ｂ及び反転部３９を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２８に、前記ピエゾ素子２３は、増幅器２９を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０に接続され、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０は制御部３５（図２）に接続される。
【００５０】
前記反転部３８は、スイッチＳｗ１及び位相反転回路４１を備え、スイッチＳｗ１を第１の切替位置に置くことによって、増幅器２５ｂとファンクションジェネレータ２６とを直接接続し、スイッチＳｗ１を第２の切替位置に置くことによって、増幅器２５ｂとファンクションジェネレータ２６とを、位相反転回路４１を介して接続する。また、前記反転部３９は、スイッチＳｗ２及び位相反転回路４２を備え、スイッチＳｗ２を第１の切替位置に置くことによって、増幅器２７ｂと増幅器２８とを直接接続し、スイッチＳｗ２を第２の切替位置に置くことによって、増幅器２７ｂと増幅器２８とを、位相反転回路４２を介して接続する。
【００５１】
前記粗動処理手段の直進搬送処理手段は、直進搬送処理を行い、スイッチＳｗ１を第１の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに交流電圧を印加すると、微小物品をｘ軸方向に搬送することができ、スイッチＳｗ２を第１の切替位置に置き、増幅器２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに交流電圧を印加すると、微小物品をｙ軸方向に搬送することができる。また、前記粗動処理手段の回転搬送処理手段は、回転搬送処理を行い、スイッチＳｗ１を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させることができる。同様に、前記回転搬送処理手段は、スイッチＳｗ２を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させることができる。
【００５２】
さらに、前記粗動処理手段の直進回転搬送処理手段は、直進回転搬送処理を行い、スイッチＳｗ１を第１の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに交流電圧を印加し、スイッチＳｗ２を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させながら、ｘ軸方向に搬送することができる。
【００５３】
また、前記直進回転搬送処理手段は、スイッチＳｗ１を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加し、スイッチＳｗ２を第１の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させながら、ｙ軸方向に搬送することができる。
【００５４】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５５】
図４は本発明の第４の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００５６】
図において、支持面１６に支持部としてのＶ溝４５が形成され、該Ｖ溝４５に数十〔μｍ〕〜数百〔μｍ〕程度の被搬送物としての、円柱状の微小物品４６が載置される。前記Ｖ溝４５の軸はｘ軸と平行に設定される。
【００５７】
ところで、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｘ軸方向に伸縮し、第２の振動素子としてのピエゾ素子２３ａ、２３ｂは電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｚ軸方向に伸縮する。
【００５８】
また、前記ピエゾ素子２１は、増幅器２５を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２３ａは、増幅器２９ａを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０ａに接続され、前記ピエゾ素子２３ｂは、増幅器２９ｂを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０ｂに接続され、ファンクションジェネレータ２６、３０ａ、３０ｂは制御部３５（図２）に接続される。
【００５９】
前記粗動処理手段の直進搬送処理手段は、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１に交流電圧を印加すると、微小物品４６をＶ溝４５に沿ってｘ軸方向に搬送することができる。
【００６０】
前記粗動処理手段の回転搬送処理手段は、ファンクションジェネレータ３０ａ、３０ｂによってピエゾ素子２３ａ、２３ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品４６をｘ軸を中心にして回転させることができる。
【００６１】
このとき、搬送基板としての振動ブロック１７に数百〔Ｈｚ〕〜数〔ｋＨｚ〕の周波数、及び数百〔ｎｍ〕〜数〔μｍ〕の振幅で振動が発生させられ、微小物品４６を軸周りに任意の角度にわたり、任意の角速度で回転させることができる。
【００６２】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６３】
図５は本発明の第５の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００６４】
この場合、支持面１６上の所定の位置に位置決め用の治具４９、５０が取り付けられ、該治具４９、５０に被搬送物としての微小物品４８が押し付けられる。したがって、微小物品４８を治具４９、５０の形状に基づいて、所定の方向に向けて、かつ、所定の位置に位置決めすることができる。
【００６５】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６６】
図６は本発明の第６の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００６７】
この場合、搬送基板としての振動ブロック１７上に取付部材としての基板５１が、固定部材としてのクリップ５２、５３によって固定され、基板５１上に被搬送物としての微小物品４８が載置される。
【００６８】
本実施の形態においては、基板５１が振動ブロック１７に取り付けられるので、基板５１に発生させられた振動を振動ブロック１７に伝達することができる。
【００６９】
したがって、微小物品４８を基板５１上の所定の位置に搬送し、基板５１に組み込むことができる。
【００７０】
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７１】
図７は本発明の第７の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００７２】
図において、５４は被搬送物としての微小物品４８を収容するための治具、５５は位置決め用の治具であり、振動ブロック１７に振動を発生させることによって、治具５４内に収容された微小物品４８を一つずつ取り出して、搬送し、治具５５に当接させて位置決めを行うことができる。
【００７３】
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
【００７４】
図８は本発明の第８の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００７５】
この場合、固定部１１は、垂直方向に形成された第１の面１２、該第１の面１２に対して直角に、かつ、垂直方向に形成された第２の面１３、第１、第２の面１２、１３に対して直角に、かつ、水平方向に形成された第３の面１４、及び前記第２の面１３に対して直角に、かつ、垂直方向に形成された第４の面１８を備え、第１〜第４の面１２〜１４、１８によって直方体状の凹部１５が形成される。該凹部１５に、第１、第２のブロック１７ａ、１７ｂから成る搬送基板としての振動ブロック１７が、前記第１〜第４の面１２〜１４、１８から離隔させて配設され、第１のブロック１７ａと第１の面１２との間に、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１ａが、第２のブロック１７ｂと第４の面１８との間に、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１ｃが、第１のブロック１７ａと第２の面１３との間に、第２の振動素子としてのピエゾ素子２２が、前記第１のブロック１７ａと第３の面１４との間に、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３ａが、前記第２のブロック１７ｂと第３の面１４との間に、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３ｂ、２３ｃが配設され、前記ピエゾ素子２１ａ、２１ｃ、２２、２３ａ〜２３ｃによって第１、第２のブロック１７ａ、１７ｂが固定部１１に対して微小に移動自在に支持される。
【００７６】
前記第１、第２のブロック１７ａ、１７ｂは、いずれも、直方体から成り、上面に水平な支持面１６ａ、１６ｂを備え、該支持面１６ａは、被搬送物としての微小物品５６を支持し、支持面１６ｂには、支持部としてのＶ溝４５が形成され、該Ｖ溝４５に被搬送物としての、円柱状の微小物品４６が載置される。前記Ｖ溝４５の軸はｘ軸と平行に設定される。
【００７７】
この場合、微小物品４６、５６を相対的に移動させて、微小物品４６、５６を互いに組み付けたり、微小物品５６に形成された穴内に微小物品４６を挿入したりすることができる。
【００７８】
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７９】
図９は本発明の第９の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００８０】
この場合、６１、６２は、数十〔μｍ〕〜数百〔μｍ〕程度の寸法を有し、互いに寸法又は形状が異なる被搬送物としての微小物品である。
【００８１】
ピエゾ素子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３等を伸縮させ、搬送基板としての振動ブロック１７を振動させたときに、微小物品６１、６２が移動を開始する最小の振幅は、６１、６２の寸法又は形状の差によって、すなわち、微小物品６１、６２と支持面１６との接触面積によって異なる。
【００８２】
そこで、前記粗動処理手段の分離搬送処理手段は、分離搬送処理を行い、微小物品６１、６２が移動を開始する最小の振幅がｑ１、ｑ2 である場合、ピエゾ素子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３等に印加される電圧の振幅ｑａを、
ｑ１＜ｑａ＜ｑ２
にする。したがって、微小物品６１、６２のうちの微小物品６１だけを搬送することができる。
【００８３】
次に、操作部としてのジョイスティック３７を操作することによって、振幅及び位相の制御を行うことができるようにした本発明の第１０の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８４】
図１０は本発明の第１０の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図、図１１は本発明の第１０の実施の形態におけるファンクションジェネレータ及び振幅位相制御回路の要部を示す図である。
【００８５】
図において、６５は電圧発生部としてのファンクションジェネレータ、６６は振幅位相制御回路であり、粗動処理において、ファンクションジェネレータ６５によって発生させられた交流電圧は、振幅位相制御回路６６において振幅及び位相が変更され、第１、第２の交流電圧となり、第１の交流電圧は増幅器２５を介して第１の振動素子としてのピエゾ素子２１に、第２の交流電圧は増幅器２７を介して第２の振動素子としてのピエゾ素子２２に印加される。なお、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３には、ファンクションジェネレータ６５によって発生させられた交流電圧が第３の交流電圧として直接印加される。
【００８６】
前記振幅位相制御回路６６は、図１１に示されるように、第１、第２の制御回路７１、７２を備え、各第１、第２の制御回路７１、７２に、共通のファンクションジェネレータ６５が接続されるとともに、第１の制御回路７１に増幅器２５が、第２の制御回路７２に増幅器２７が接続される。
【００８７】
第１の制御回路７１は、ピエゾ素子２１に印加される交流電圧の振幅及び位相を制御するためのものであり、操作部としてのジョイスティック３７を操作して、所定の傾斜方向及び傾斜角で傾けたときの第１の方向の（ｘ軸方向）の成分によって、振幅及び位相を設定する振幅位相設定部７４、該振幅位相設定部７４によって設定された電圧を反転端子（−）及び非反転端子（＋）に受けて、所定の信号を発生させる差動増幅回路部７５、増幅率を変更するための増幅回路部７６、及びオフセットを調整するためのオフセット調整回路部７７を備える。
【００８８】
また、前記第２の制御回路７２は、ピエゾ素子２２に印加される交流電圧の振幅及び位相を制御するためのものであり、前記ジョイスティック３７を操作して、所定の傾斜方向及び傾斜角で傾けたときの第２の方向の（ｙ軸方向）の成分によって、振幅及び位相を設定する振幅位相設定部７４、該振幅位相設定部７４によって設定された電圧を反転端子（−）及び非反転端子（＋）に受けて、所定の信号を発生させる差動増幅回路部７５、増幅率を変更するための増幅回路部７６、及びオフセットを調整するためのオフセット調整回路部７７を備える。
【００８９】
前記第１の制御回路７１の振幅位相制御部７４は、前記傾斜角の第１の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ１、及び前記傾斜方向の第１の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ２を備え、前記第２の制御回路７２の振幅位相制御部７４は、前記傾斜角の第２の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ１、及び前記傾斜方向の第２の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ２を備える。この場合、可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値が変更されると、各抵抗値の差に応じて振幅及び位相が変更される。
【００９０】
また、前記各差動増幅回路部７５は、オペアンプＯＰ１、該オペアンプＯＰ１の反転端子に接続された抵抗Ｒ３、Ｒ５、及びオペアンプＯＰ１の非反転端子に接続された抵抗Ｒ４、Ｒ６を備え、前記可変抵抗Ｒ１の端子電圧が抵抗Ｒ３で降下させられてオペアンプＯＰ１の反転端子に、前記可変抵抗Ｒ２の端子電圧が抵抗Ｒ４、Ｒ６で分圧されてオペアンプＯＰ１の非反転端子に入力される。
【００９１】
そして、前記各増幅回路部７６は、オペアンプＯＰ２、及び該オペアンプＯＰ２の反転端子に接続された可変抵抗Ｒ７を備え、前記オペアンプＯＰ１の出力電圧がオペアンプＯＰ２の非反転端子に入力される。したがって、可変抵抗Ｒ７の端子電圧に応じて増幅率を変更することができる。
【００９２】
また、前記各オフセット調整回路部７７は、オペアンプＯＰ３、該オペアンプＯＰ３の反転端子に接続された抵抗Ｒ８、Ｒ１０、及びオペアンプＯＰ３の非反転端子に接続された抵抗Ｒ９、Ｒ１２及び可変抵抗Ｒ１１を備える。したがって、可変抵抗Ｒ１１の端子電圧に応じてオフセットを調整することができる。
【００９３】
このように、本実施の形態においては、ジョイスティック３７を操作することによって、ピエゾ素子２１〜２３に交流電圧が印加され、交流電圧の振幅及び位相を制御することができる。
【００９４】
また、本実施の形態においては、一つのファンクションジェネレータ６５を配設するだけで、ピエゾ素子２１〜２３に交流電圧を印加することができるので、微小物品搬送装置を簡素化することができる。
【００９５】
ところで、支持面１６上に載置された微小物品と支持面１６との接触面積が大きいと、雰囲気中の水分の影響を受けやすくなり、微小物品が支持面１６に付着する付着力が大きくなって、微小物品を円滑に搬送することができなくなる。
【００９６】
そこで、前記各実施の形態において、支持面１６の表面がエッチング処理によって粗面化され、微小な凹凸が形成される。したがって、微小部品４６、４８、５６、６１、６２と支持面１６との接触面積が小さくなり、微小物品４６、４８、５６、６１、６２が支持面１６に付着する付着力を小さくすることができ、微小物品４６、４８、５６、６１、６２を円滑に搬送することができる。そして、支持面１６の表面に微小な凹凸が形成されるので、微小物品４６、４８、５６、６１、６２と支持面１６との接触面の側面から大気が内部へ入り込みやすくなり、微小物品４６、４８、５６、６１、６２の垂直方向における運動を開始しやすくなる。
【００９７】
また、固定部１１を密閉された室内に配設し、該室内を減圧すると、室内に含まれる水分を少なくすることができる。したがって、微小物品４６、４８、５６、６１、６２が支持面１６に付着する付着力を小さくすることができるので、微小物品４６、４８、５６、６１、６２を更に円滑に搬送することができる。
【００９８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態における物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第１０の実施の形態におけるファンクションジェネレータ及び振幅位相制御回路の要部を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１１ 固定部
１６、１６ａ、１６ｂ 支持面
１７ 振動ブロック
２１、２１ａ〜２１ｃ、２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２３ａ〜２３ｃ ピエゾ素子
３３ 監視装置
３５ 制御部
４６、４８、５６、６１、６２ 微小物品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小物品搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被搬送物としての物品を微量だけ搬送するためにピエゾ素子を使用した移動ステージ装置においては、板状の物品が複数のピエゾ素子によって挟まれ、該各ピエゾ素子を駆動することによって、前記物品がｘ軸方向及びｙ軸方向に搬送されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１００５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の移動ステージ装置においては、各ピエゾ素子によって挟まれた物品を搬送することができるが、前記支持面上に置かれた、例えば、数十〜数百〔μｍ〕程度の寸法を有する極めて微小な（極小の）物品、すなわち、微小物品をｘ軸方向及びｙ軸方向に正確に搬送することができない。
【０００４】
また、仮に微小部品を搬送しようとしても、微小部品を目視するのが困難であるので、微小部品の搬送状態を確認することができない。
【０００５】
本発明は、前記従来の移動ステージ装置の問題点を解決して、支持面上に載置された微小物品を正確に搬送することができる微小物品搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本発明の微小物品搬送装置においては、固定部と、微小物品を載置するための支持面を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部と連結された搬送基板と、前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置とを有する。
【０００７】
本発明の他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送処理手段は、前記各振動素子に交流電圧を印加し、搬送基板に振動を発生させる粗動処理手段を備える。
【０００８】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送処理手段は、前記各振動素子に直流電圧を印加し、微小物品の位置決めを行う微動処理手段を備える。
【０００９】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記監視装置は、拡大機能付きのカメラである。
【００１０】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記各振動素子に前記電圧を印加するための電圧発生部が接続される。
【００１１】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記監視装置によって撮影された微小物品の画像が送られ、該画像を表示する表示部を有する。
【００１２】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記表示部に表示された画像を見ながら操作するためのジョイスティックを有する。
【００１３】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記各振動素子に位相を反転させた交流電圧を印加するための反転部を有する。
【００１４】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記支持面上に微小物品を所定の方向に移動させるための支持部が形成される。
【００１５】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記支持面上の所定の位置に微小物品の位置決め用の治具が配設される。
【００１６】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送基板上に、固定部材によって取付部材が固定され、該取付部材上に微小物品が載置される。
【００１７】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送基板上に、微小物品を収容するための治具、及び前記微小物品の位置決めを行うための位置決め用の治具が配設される。
【００１８】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記搬送基板は第１、第２のブロックを備える。そして、該第１、第２のブロックの支持面上に微小物品が載置される。
【００１９】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、寸法又は形状が異なる複数の微小物品のうちの一つの微小物品だけを搬送する分離搬送処理手段を有する。
【００２０】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記交流電圧を発生させる電圧発生部と、前記交流電圧の振幅及び位相を変更する振幅位相制御回路とを有する。
【００２１】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記支持面の表面が粗面化される。
【００２２】
本発明の更に他の微小物品搬送装置においては、さらに、前記固定部は減圧された室内に配設される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、微小物品搬送装置においては、固定部と、微小物品を載置するための支持面を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部と連結された搬送基板と、前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置とを有する。
【００２４】
この場合、前記各振動素子に所定の電圧が印加され、前記微小物品が搬送されるので、支持面上に載置された微小物品を正確に搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００２７】
図において、１１は剛性の高い材料によって形成された固定部であり、該固定部１１は、垂直方向に形成された第１の面１２、該第１の面１２に対して直角に、かつ、垂直方向に形成された第２の面１３、及び前記第１、第２の面１２、１３に対して直角に、かつ、水平方向に形成された第３の面１４を備え、第１〜第３の面１２〜１４によって直方体状の凹部１５が形成される。
【００２８】
該凹部１５に、搬送基板としての振動ブロック１７が、前記第１〜第３の面１２〜１４から離隔させて配設され、前記振動ブロック１７と第１の面１２との間に、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１が、前記振動ブロック１７と第２の面１３との間に、第２の振動素子としてのピエゾ素子２２が、前記振動ブロック１７と第３の面１４との間に、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３が配設され、前記各ピエゾ素子２１〜２３によって振動ブロック１７が固定部１１に対して微小に移動自在に支持される。
【００２９】
前記振動ブロック１７は、直方体から成り、上面に水平な支持面１６を備え、該支持面１６は、被搬送物としての図示されない微小物品を支持し、かつ、第１の軸方向であるｘ軸方向及び第２の軸方向であるｙ軸方向に搬送するためのｘ−ｙステージを構成する。なお、本実施の形態において、前記微小物品は、数十〔μｍ〕〜数百〔μｍ〕程度の寸法を有するものを使用するようになっているが、それ以外の寸法を有するものを使用することもできる。
【００３０】
ところで、前記ピエゾ素子２１は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｘ軸方向に伸縮し、ピエゾ素子２２は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｙ軸方向に伸縮し、ピエゾ素子２３は電圧が印加されるのに伴って駆動され、第３の軸方向であるｚ軸方向に伸縮する。なお、前記第１、第２の軸方向によって水平軸方向が、第３の軸方向によって垂直軸方向が構成される。
【００３１】
また、前記ピエゾ素子２１は、増幅器２５を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２２は、増幅器２７を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２８に、前記ピエゾ素子２３は、増幅器２９を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０に接続され、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０は図示されない制御部に接続される。
【００３２】
該制御部の搬送処理手段は、搬送処理を行い、ピエゾ素子２１〜２３に所定の電圧を印加することによって前記微小物品を搬送する。そのために、前記搬送処理手段の粗動処理手段は、粗動処理を行い、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０によって所定の振幅、周波数及び位相の正弦波の電圧、すなわち、交流電圧を発生させ、ピエゾ素子２１〜２３に印加すると、該ピエゾ素子２１〜２３はｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に伸縮し、振動ブロック１７に数百〔ｎｍ〕〜数〔μｍ〕の振幅の、数百〔Ｈｚ〕〜数〔ｋＨｚ〕の周波数の振動を発生させる。なお、前記ファンクションジェネレータ２６、２８、３０は、各電圧を同期させて発生させることができるように設定されるか、又は一つの信号源を分岐したものを同期信号として使用して各電圧を同期させて発生させることができるように設定される。
【００３３】
そして、ｘ軸方向及びｙ軸方向の振動と、ｚ軸方向の振動とで位相差を形成するとともに、ｘ軸方向及びｙ軸方向の振動の振幅を適宜設定することによって、支持面１６上に置かれた微小物品を、任意の方向に、かつ、所定の速度で搬送し、その結果、所定の位置に置くことができる。
【００３４】
この場合、ｚ軸方向の振動がピーク値に達するタイミングで微小物品が支持面１６から浮くので、そのタイミングに合わせてｘ軸方向及びｙ軸方向に微小物品が大きく移動するように位相差が設定される。また、位相差を１８０〔°〕異ならせ、逆位相にすることによって、微小物品を前進させたり、後退させたりすることができる。
【００３５】
前記支持面１６の上方には、顕微鏡、カメラ等の監視装置３３が配設され、該監視装置３３によって微小物品の搬送を監視することができる。なお、前記監視装置３３を構成するカメラとしては拡大機能付きのカメラが使用される。
【００３６】
また、前記搬送処理手段の微動処理手段は、微動処理を行い、ファンクションジェネレータ２６、２８によって所定の値の電圧、すなわち、直流電圧を発生させ、ピエゾ素子２１、２２に印加すると、該ピエゾ素子２１、２２はｘ軸方向及びｙ軸方向に伸縮し、振動ブロック１７は数十〔μｍ〕程度の観察域において、数百〔ｎｍ〕の分解能で移動し、その結果、例えば、前記粗動処理によって搬送された微小物品を任意の位置に位置決めしたり、微小物品の位置を変更したりすることができる。
【００３７】
このように、ピエゾ素子２１〜２３を駆動することによって、支持面１６上に置かれた微小物品を、任意の方向に、かつ、所定の速度で正確に搬送することができるだけでなく、任意の位置に位置決めしたり、微小物品の位置を変更したりすることができる。
【００３８】
また、ピエゾ素子２１〜２３によって微小物品を直接搬送するのではなく、振動ブロック１７を介して間接的に搬送するようになっているので、静電力等によって微小物品の挙動が不安定になることがない。したがって、微小物品を、精度良く搬送することができるだけでなく、精度良く位置決めしたり、微小物品の位置を精度良く変更したりすることができる。
【００３９】
そして、振動ブロック１７を絶対的に移動させる必要がないので、監視装置３３の寸法に対する支持面１６の寸法、微小物品の搬送範囲を大きくすることができる。
【００４０】
さらに、粗動処理及び微動処理を、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０に印加する電圧を変更するだけで切り替えて行うことができるので、微小物品搬送装置を小型化することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００４２】
図２は本発明の第２の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００４３】
図において、３５は制御部（パソコン）、３６はディスプレイ等によって構成される表示部、３７は操作部としてのジョイスティックである。
【００４４】
この場合、監視装置３３によって撮影された被搬送物としての微小物品の画像が表示部３６に送られ、操作者は、表示部３６に表示された画像を見ながらジョイスティック３７を操作し、微小物品を搬送したり、位置決めしたり、微小物品の位置を変更したりすることができる。
【００４５】
この場合、前記粗動処理手段は、ジョイスティック３７を傾けた方向、すなわち、傾斜方向及び傾斜角を読み込み、傾斜方向に基づいて位相差を変更し、傾斜角に基づいて振幅を変化させる。なお、前記傾斜方向に基づいて、ｘ軸方向及びｙ軸方向の振動の振幅比を変化させることもできる。また、前記微動処理手段は、傾斜角を読み込み、傾斜角に基づいて直流電圧の値を変化させる。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、表示部３６に表示された画像を見ながらジョイスティック３７を操作することができるので、微小物品搬送装置の操作性を向上させることができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００４８】
図３は本発明の第３の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００４９】
この場合、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１ａ、２１ｂは電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｘ軸方向に伸縮し、第２の振動素子としてのピエゾ素子２２ａ、２２ｂは電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｙ軸方向に伸縮し、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｚ軸方向に伸縮する。また、前記ピエゾ素子２１ａは、増幅器２５ａを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２１ｂは、増幅器２５ｂ及び反転部３８を介してファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２２ａは、増幅器２７ａを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２８に、前記ピエゾ素子２２ｂは、増幅器２７ｂ及び反転部３９を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２８に、前記ピエゾ素子２３は、増幅器２９を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０に接続され、ファンクションジェネレータ２６、２８、３０は制御部３５（図２）に接続される。
【００５０】
前記反転部３８は、スイッチＳｗ１及び位相反転回路４１を備え、スイッチＳｗ１を第１の切替位置に置くことによって、増幅器２５ｂとファンクションジェネレータ２６とを直接接続し、スイッチＳｗ１を第２の切替位置に置くことによって、増幅器２５ｂとファンクションジェネレータ２６とを、位相反転回路４１を介して接続する。また、前記反転部３９は、スイッチＳｗ２及び位相反転回路４２を備え、スイッチＳｗ２を第１の切替位置に置くことによって、増幅器２７ｂと増幅器２８とを直接接続し、スイッチＳｗ２を第２の切替位置に置くことによって、増幅器２７ｂと増幅器２８とを、位相反転回路４２を介して接続する。
【００５１】
前記粗動処理手段の直進搬送処理手段は、直進搬送処理を行い、スイッチＳｗ１を第１の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに交流電圧を印加すると、微小物品をｘ軸方向に搬送することができ、スイッチＳｗ２を第１の切替位置に置き、増幅器２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに交流電圧を印加すると、微小物品をｙ軸方向に搬送することができる。また、前記粗動処理手段の回転搬送処理手段は、回転搬送処理を行い、スイッチＳｗ１を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させることができる。同様に、前記回転搬送処理手段は、スイッチＳｗ２を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させることができる。
【００５２】
さらに、前記粗動処理手段の直進回転搬送処理手段は、直進回転搬送処理を行い、スイッチＳｗ１を第１の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに交流電圧を印加し、スイッチＳｗ２を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させながら、ｘ軸方向に搬送することができる。
【００５３】
また、前記直進回転搬送処理手段は、スイッチＳｗ１を第２の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１ａ、２１ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加し、スイッチＳｗ２を第１の切替位置に置き、ファンクションジェネレータ２８によってピエゾ素子２２ａ、２２ｂに交流電圧を印加すると、微小物品をｚ軸を中心にして回転させながら、ｙ軸方向に搬送することができる。
【００５４】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５５】
図４は本発明の第４の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【００５６】
図において、支持面１６に支持部としてのＶ溝４５が形成され、該Ｖ溝４５に数十〔μｍ〕〜数百〔μｍ〕程度の被搬送物としての、円柱状の微小物品４６が載置される。前記Ｖ溝４５の軸はｘ軸と平行に設定される。
【００５７】
ところで、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１は電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｘ軸方向に伸縮し、第２の振動素子としてのピエゾ素子２３ａ、２３ｂは電圧が印加されるのに伴って駆動され、ｚ軸方向に伸縮する。
【００５８】
また、前記ピエゾ素子２１は、増幅器２５を介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ２６に、前記ピエゾ素子２３ａは、増幅器２９ａを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０ａに接続され、前記ピエゾ素子２３ｂは、増幅器２９ｂを介して電圧発生部としてのファンクションジェネレータ３０ｂに接続され、ファンクションジェネレータ２６、３０ａ、３０ｂは制御部３５（図２）に接続される。
【００５９】
前記粗動処理手段の直進搬送処理手段は、ファンクションジェネレータ２６によってピエゾ素子２１に交流電圧を印加すると、微小物品４６をＶ溝４５に沿ってｘ軸方向に搬送することができる。
【００６０】
前記粗動処理手段の回転搬送処理手段は、ファンクションジェネレータ３０ａ、３０ｂによってピエゾ素子２３ａ、２３ｂに、互いに位相を反転させた交流電圧を印加すると、微小物品４６をｘ軸を中心にして回転させることができる。
【００６１】
このとき、搬送基板としての振動ブロック１７に数百〔Ｈｚ〕〜数〔ｋＨｚ〕の周波数、及び数百〔ｎｍ〕〜数〔μｍ〕の振幅で振動が発生させられ、微小物品４６を軸周りに任意の角度にわたり、任意の角速度で回転させることができる。
【００６２】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６３】
図５は本発明の第５の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００６４】
この場合、支持面１６上の所定の位置に位置決め用の治具４９、５０が取り付けられ、該治具４９、５０に被搬送物としての微小物品４８が押し付けられる。したがって、微小物品４８を治具４９、５０の形状に基づいて、所定の方向に向けて、かつ、所定の位置に位置決めすることができる。
【００６５】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６６】
図６は本発明の第６の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００６７】
この場合、搬送基板としての振動ブロック１７上に取付部材としての基板５１が、固定部材としてのクリップ５２、５３によって固定され、基板５１上に被搬送物としての微小物品４８が載置される。
【００６８】
本実施の形態においては、基板５１が振動ブロック１７に取り付けられるので、基板５１に発生させられた振動を振動ブロック１７に伝達することができる。
【００６９】
したがって、微小物品４８を基板５１上の所定の位置に搬送し、基板５１に組み込むことができる。
【００７０】
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７１】
図７は本発明の第７の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００７２】
図において、５４は被搬送物としての微小物品４８を収容するための治具、５５は位置決め用の治具であり、振動ブロック１７に振動を発生させることによって、治具５４内に収容された微小物品４８を一つずつ取り出して、搬送し、治具５５に当接させて位置決めを行うことができる。
【００７３】
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
【００７４】
図８は本発明の第８の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００７５】
この場合、固定部１１は、垂直方向に形成された第１の面１２、該第１の面１２に対して直角に、かつ、垂直方向に形成された第２の面１３、第１、第２の面１２、１３に対して直角に、かつ、水平方向に形成された第３の面１４、及び前記第２の面１３に対して直角に、かつ、垂直方向に形成された第４の面１８を備え、第１〜第４の面１２〜１４、１８によって直方体状の凹部１５が形成される。該凹部１５に、第１、第２のブロック１７ａ、１７ｂから成る搬送基板としての振動ブロック１７が、前記第１〜第４の面１２〜１４、１８から離隔させて配設され、第１のブロック１７ａと第１の面１２との間に、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１ａが、第２のブロック１７ｂと第４の面１８との間に、第１の振動素子としてのピエゾ素子２１ｃが、第１のブロック１７ａと第２の面１３との間に、第２の振動素子としてのピエゾ素子２２が、前記第１のブロック１７ａと第３の面１４との間に、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３ａが、前記第２のブロック１７ｂと第３の面１４との間に、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３ｂ、２３ｃが配設され、前記ピエゾ素子２１ａ、２１ｃ、２２、２３ａ〜２３ｃによって第１、第２のブロック１７ａ、１７ｂが固定部１１に対して微小に移動自在に支持される。
【００７６】
前記第１、第２のブロック１７ａ、１７ｂは、いずれも、直方体から成り、上面に水平な支持面１６ａ、１６ｂを備え、該支持面１６ａは、被搬送物としての微小物品５６を支持し、支持面１６ｂには、支持部としてのＶ溝４５が形成され、該Ｖ溝４５に被搬送物としての、円柱状の微小物品４６が載置される。前記Ｖ溝４５の軸はｘ軸と平行に設定される。
【００７７】
この場合、微小物品４６、５６を相対的に移動させて、微小物品４６、５６を互いに組み付けたり、微小物品５６に形成された穴内に微小物品４６を挿入したりすることができる。
【００７８】
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７９】
図９は本発明の第９の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【００８０】
この場合、６１、６２は、数十〔μｍ〕〜数百〔μｍ〕程度の寸法を有し、互いに寸法又は形状が異なる被搬送物としての微小物品である。
【００８１】
ピエゾ素子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３等を伸縮させ、搬送基板としての振動ブロック１７を振動させたときに、微小物品６１、６２が移動を開始する最小の振幅は、６１、６２の寸法又は形状の差によって、すなわち、微小物品６１、６２と支持面１６との接触面積によって異なる。
【００８２】
そこで、前記粗動処理手段の分離搬送処理手段は、分離搬送処理を行い、微小物品６１、６２が移動を開始する最小の振幅がｑ１、ｑ2 である場合、ピエゾ素子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３等に印加される電圧の振幅ｑａを、
ｑ１＜ｑａ＜ｑ２
にする。したがって、微小物品６１、６２のうちの微小物品６１だけを搬送することができる。
【００８３】
次に、操作部としてのジョイスティック３７を操作することによって、振幅及び位相の制御を行うことができるようにした本発明の第１０の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８４】
図１０は本発明の第１０の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図、図１１は本発明の第１０の実施の形態におけるファンクションジェネレータ及び振幅位相制御回路の要部を示す図である。
【００８５】
図において、６５は電圧発生部としてのファンクションジェネレータ、６６は振幅位相制御回路であり、粗動処理において、ファンクションジェネレータ６５によって発生させられた交流電圧は、振幅位相制御回路６６において振幅及び位相が変更され、第１、第２の交流電圧となり、第１の交流電圧は増幅器２５を介して第１の振動素子としてのピエゾ素子２１に、第２の交流電圧は増幅器２７を介して第２の振動素子としてのピエゾ素子２２に印加される。なお、第３の振動素子としてのピエゾ素子２３には、ファンクションジェネレータ６５によって発生させられた交流電圧が第３の交流電圧として直接印加される。
【００８６】
前記振幅位相制御回路６６は、図１１に示されるように、第１、第２の制御回路７１、７２を備え、各第１、第２の制御回路７１、７２に、共通のファンクションジェネレータ６５が接続されるとともに、第１の制御回路７１に増幅器２５が、第２の制御回路７２に増幅器２７が接続される。
【００８７】
第１の制御回路７１は、ピエゾ素子２１に印加される交流電圧の振幅及び位相を制御するためのものであり、操作部としてのジョイスティック３７を操作して、所定の傾斜方向及び傾斜角で傾けたときの第１の方向の（ｘ軸方向）の成分によって、振幅及び位相を設定する振幅位相設定部７４、該振幅位相設定部７４によって設定された電圧を反転端子（−）及び非反転端子（＋）に受けて、所定の信号を発生させる差動増幅回路部７５、増幅率を変更するための増幅回路部７６、及びオフセットを調整するためのオフセット調整回路部７７を備える。
【００８８】
また、前記第２の制御回路７２は、ピエゾ素子２２に印加される交流電圧の振幅及び位相を制御するためのものであり、前記ジョイスティック３７を操作して、所定の傾斜方向及び傾斜角で傾けたときの第２の方向の（ｙ軸方向）の成分によって、振幅及び位相を設定する振幅位相設定部７４、該振幅位相設定部７４によって設定された電圧を反転端子（−）及び非反転端子（＋）に受けて、所定の信号を発生させる差動増幅回路部７５、増幅率を変更するための増幅回路部７６、及びオフセットを調整するためのオフセット調整回路部７７を備える。
【００８９】
前記第１の制御回路７１の振幅位相制御部７４は、前記傾斜角の第１の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ１、及び前記傾斜方向の第１の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ２を備え、前記第２の制御回路７２の振幅位相制御部７４は、前記傾斜角の第２の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ１、及び前記傾斜方向の第２の方向の成分に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗Ｒ２を備える。この場合、可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値が変更されると、各抵抗値の差に応じて振幅及び位相が変更される。
【００９０】
また、前記各差動増幅回路部７５は、オペアンプＯＰ１、該オペアンプＯＰ１の反転端子に接続された抵抗Ｒ３、Ｒ５、及びオペアンプＯＰ１の非反転端子に接続された抵抗Ｒ４、Ｒ６を備え、前記可変抵抗Ｒ１の端子電圧が抵抗Ｒ３で降下させられてオペアンプＯＰ１の反転端子に、前記可変抵抗Ｒ２の端子電圧が抵抗Ｒ４、Ｒ６で分圧されてオペアンプＯＰ１の非反転端子に入力される。
【００９１】
そして、前記各増幅回路部７６は、オペアンプＯＰ２、及び該オペアンプＯＰ２の反転端子に接続された可変抵抗Ｒ７を備え、前記オペアンプＯＰ１の出力電圧がオペアンプＯＰ２の非反転端子に入力される。したがって、可変抵抗Ｒ７の端子電圧に応じて増幅率を変更することができる。
【００９２】
また、前記各オフセット調整回路部７７は、オペアンプＯＰ３、該オペアンプＯＰ３の反転端子に接続された抵抗Ｒ８、Ｒ１０、及びオペアンプＯＰ３の非反転端子に接続された抵抗Ｒ９、Ｒ１２及び可変抵抗Ｒ１１を備える。したがって、可変抵抗Ｒ１１の端子電圧に応じてオフセットを調整することができる。
【００９３】
このように、本実施の形態においては、ジョイスティック３７を操作することによって、ピエゾ素子２１〜２３に交流電圧が印加され、交流電圧の振幅及び位相を制御することができる。
【００９４】
また、本実施の形態においては、一つのファンクションジェネレータ６５を配設するだけで、ピエゾ素子２１〜２３に交流電圧を印加することができるので、微小物品搬送装置を簡素化することができる。
【００９５】
ところで、支持面１６上に載置された微小物品と支持面１６との接触面積が大きいと、雰囲気中の水分の影響を受けやすくなり、微小物品が支持面１６に付着する付着力が大きくなって、微小物品を円滑に搬送することができなくなる。
【００９６】
そこで、前記各実施の形態において、支持面１６の表面がエッチング処理によって粗面化され、微小な凹凸が形成される。したがって、微小部品４６、４８、５６、６１、６２と支持面１６との接触面積が小さくなり、微小物品４６、４８、５６、６１、６２が支持面１６に付着する付着力を小さくすることができ、微小物品４６、４８、５６、６１、６２を円滑に搬送することができる。そして、支持面１６の表面に微小な凹凸が形成されるので、微小物品４６、４８、５６、６１、６２と支持面１６との接触面の側面から大気が内部へ入り込みやすくなり、微小物品４６、４８、５６、６１、６２の垂直方向における運動を開始しやすくなる。
【００９７】
また、固定部１１を密閉された室内に配設し、該室内を減圧すると、室内に含まれる水分を少なくすることができる。したがって、微小物品４６、４８、５６、６１、６２が支持面１６に付着する付着力を小さくすることができるので、微小物品４６、４８、５６、６１、６２を更に円滑に搬送することができる。
【００９８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態における微小物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態における物品搬送装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態における微小物品搬送装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第１０の実施の形態におけるファンクションジェネレータ及び振幅位相制御回路の要部を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１１ 固定部
１６、１６ａ、１６ｂ 支持面
１７ 振動ブロック
２１、２１ａ〜２１ｃ、２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２３ａ〜２３ｃ ピエゾ素子
３３ 監視装置
３５ 制御部
４６、４８、５６、６１、６２ 微小物品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）固定部と、
（ｂ）微小物品を載置するための支持面を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部と連結された搬送基板と、
（ｃ）前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、（ｄ）前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置とを有することを特徴とする微小物品搬送装置。
【請求項２】
前記搬送処理手段は、前記各振動素子に交流電圧を印加し、搬送基板に振動を発生させる粗動処理手段を備える請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項３】
前記搬送処理手段は、前記各振動素子に直流電圧を印加し、微小物品の位置決めを行う微動処理手段を備える請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項４】
前記監視装置は、拡大機能付きのカメラである請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項５】
前記各振動素子に前記電圧を印加するための電圧発生部が接続される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項６】
前記監視装置によって撮影された微小物品の画像が送られ、該画像を表示する表示部を有する請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項７】
前記表示部に表示された画像を見ながら操作するためのジョイスティックを有する請求項６に記載の微小物品搬送装置。
【請求項８】
前記各振動素子に位相を反転させた交流電圧を印加するための反転部を有する請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項９】
前記支持面上に微小物品を所定の方向に移動させるための支持部が形成される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１０】
前記支持面上の所定の位置に微小物品の位置決め用の治具が配設される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１１】
（ａ）前記搬送基板上に、固定部材によって取付部材が固定され、
（ｂ）該取付部材上に微小物品が載置される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１２】
前記搬送基板上に、微小物品を収容するための治具、及び前記微小物品の位置決めを行うための位置決め用の治具が配設される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１３】
（ａ）前記搬送基板は第１、第２のブロックを備え、
（ｂ）該第１、第２のブロックの支持面上に微小物品が載置される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１４】
寸法又は形状が異なる複数の微小物品のうちの一つの微小物品だけを搬送する分離搬送処理手段を有する請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１５】
（ａ）前記交流電圧を発生させる電圧発生部と、
（ｂ）前記交流電圧の振幅及び位相を変更する振幅位相制御回路とを有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１６】
前記支持面の表面が粗面化される請求項１〜１５のいずれか１項に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１７】
前記固定部は減圧された室内に配設される請求項１〜１６いずれか１項に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１】
（ａ）固定部と、
（ｂ）微小物品を載置するための支持面を備え、複数の軸方向において振動素子を介して前記固定部と連結された搬送基板と、
（ｃ）前記各振動素子に所定の電圧を印加し、前記微小物品を搬送する搬送処理手段と、（ｄ）前記搬送基板上の微小物品を拡大した状態で監視する監視装置とを有することを特徴とする微小物品搬送装置。
【請求項２】
前記搬送処理手段は、前記各振動素子に交流電圧を印加し、搬送基板に振動を発生させる粗動処理手段を備える請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項３】
前記搬送処理手段は、前記各振動素子に直流電圧を印加し、微小物品の位置決めを行う微動処理手段を備える請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項４】
前記監視装置は、拡大機能付きのカメラである請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項５】
前記各振動素子に前記電圧を印加するための電圧発生部が接続される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項６】
前記監視装置によって撮影された微小物品の画像が送られ、該画像を表示する表示部を有する請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項７】
前記表示部に表示された画像を見ながら操作するためのジョイスティックを有する請求項６に記載の微小物品搬送装置。
【請求項８】
前記各振動素子に位相を反転させた交流電圧を印加するための反転部を有する請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項９】
前記支持面上に微小物品を所定の方向に移動させるための支持部が形成される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１０】
前記支持面上の所定の位置に微小物品の位置決め用の治具が配設される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１１】
（ａ）前記搬送基板上に、固定部材によって取付部材が固定され、
（ｂ）該取付部材上に微小物品が載置される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１２】
前記搬送基板上に、微小物品を収容するための治具、及び前記微小物品の位置決めを行うための位置決め用の治具が配設される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１３】
（ａ）前記搬送基板は第１、第２のブロックを備え、
（ｂ）該第１、第２のブロックの支持面上に微小物品が載置される請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１４】
寸法又は形状が異なる複数の微小物品のうちの一つの微小物品だけを搬送する分離搬送処理手段を有する請求項１に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１５】
（ａ）前記交流電圧を発生させる電圧発生部と、
（ｂ）前記交流電圧の振幅及び位相を変更する振幅位相制御回路とを有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１６】
前記支持面の表面が粗面化される請求項１〜１５のいずれか１項に記載の微小物品搬送装置。
【請求項１７】
前記固定部は減圧された室内に配設される請求項１〜１６いずれか１項に記載の微小物品搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−５５７７２（Ｐ２００７−５５７７２Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４４４８３（Ｐ２００５−２４４４８３）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３０５０２７４０１）公立大学法人首都大学東京 (385)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３０５０２７４０１）公立大学法人首都大学東京 (385)
【Ｆターム（参考）】
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