(57)【要約】【課題】  過度の予圧力による推力低下を回避し、摩耗寿命の延長化を図る。【解決手段】  駆動ローラ３と、その外周面を所要の予圧力を付した状態で接触させるスライドバー２とを備えて、駆動ローラ３の回転駆動によりスライドバー２を相対移動できるようにしてある摩擦駆動装置について、予め、駆動ローラ３とスライドバー２のすべり率と発生推力との相関関係、及び、すべり率と予圧力との相関関係を求めておく。摩擦駆動装置の運転時は、駆動ローラ３とスライドバー２のすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲となるよう所要のすべり率に定め、このすべり率を基に、予圧力との相関関係より導いた予圧力を駆動ローラ３とスライドバー２との間に印加させるようにする。【選択図】図１
2010101469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラの外周面を所要の予圧力を付した状態でスライドバーに接触させ、上記駆動ローラの回転駆動により上記スライドバーを駆動ローラに対して相対移動させることができるようにしてある摩擦駆動装置の運転方法において、予め、駆動ローラとスライドバーのすべり率と発生推力との相関関係、及び、上記すべり率と上記予圧力との相関関係を求めておき、上記駆動ローラとスライドバーのすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲の所要のすべり率となるように、該所要のすべり率を得るための予圧力を、上記すべり率と上記予圧力との相関関係より導いて、上記駆動ローラとスライドバーとの間に印加するようにすることを特徴とする摩擦駆動装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動ローラとバックアップローラとの間に挟んで配置したスライドバーを、上記駆動ローラの回転駆動により相対的に移動させる機構を備えた摩擦駆動装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体関連の製造、検査等の精密な位置決めを行う精密機械では、搬送ステージ（搬送テーブル）等の移動体を該機械の固定部に対して移動させるときに、移動体の精密な位置決め、たとえば、μｍオーダー以下の精度での位置決めを行うことが要求されることがある。
【０００３】
そのために、上記のような精密機械における移動体を移動させると共に該移動体の精密な位置決めを行うことができ且つ長ストローク化を図ることを可能にするための駆動装置として、図４及び図５（イ）（ロ）に示す如き摩擦駆動装置が提案されている。
【０００４】
すなわち、図４及び図５（イ）（ロ）に示した摩擦駆動装置は、搬送テーブル１の移動方向に延びるスライドバー２を備え、且つ上記搬送テーブル１側に、上記スライドバー２の一側面に接触させる一側面側ローラ３と、該一側面側ローラ３に対するテーブル移動方向の前後両側位置で上記スライドバー２の他側面に接触させる複数の他側面側ローラ４と、上記一側面側ローラ３及び他側面側ローラ４のすべて、又は、いずれかをテーブル移動方向と直角の方向に個別に変位させるためのピエゾアクチュエータ等の変位機構５と、上記一側面側及び他側面側の各ローラ３，４のうちのいずれか１つのローラ３にたわみ継手６を介し連結して、該ローラ３を駆動ローラ３として回転駆動させるための駆動モータ７とを設けた構成としてある。
【０００５】
更に、上記駆動ローラ３の変位機構５には、該変位機構５により駆動ローラ３をスライドバー２に押し当てるときの反力を受けるロードセル８を装備して、該ロードセル８により、上記駆動ローラ３をスライドバー２に押し当てる際の予圧力の値を検出することができるようにしてある。
【０００６】
以上の構成としてある摩擦駆動装置によれば、上記各変位機構５により上記駆動ローラ３を上記スライドバー２の一側面に、又、他の各ローラ４をバックアップローラ４として上記スライドバー２の他側面にそれぞれ所要の予圧力を付して押し当てた状態にて、上記駆動モータ７の正逆転駆動により上記駆動ローラ３を回転駆動させることで、上記駆動ローラ３と上記スライドバー２との接触面に作用する摩擦を利用して、上記移動体としての搬送テーブル１を上記スライドバー２の長手方向に移動させることできるようにしてある  更に、上記摩擦駆動装置にて搬送テーブル１の位置決めを精度よく行わせるために、該搬送テーブル１の位置を検出するための位置検出器として、たとえば、搬送テーブル１の案内機構として機能する上記スライドバー２の上面に該スライドバー２の長手方向に延びるよう取り付けた検出ヘッド１０と、上記搬送テーブル１の所要個所に上記検出ヘッド１０と非接触で近接させて取り付けたリニアスケール１１とからなる位置検出用リニアエンコーダ９を設ける構成とすることも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、上記のような摩擦駆動装置では、その機構上、駆動ローラ３とスライドバー２との接触部には、微小な転がりすべりが生じている。
【０００８】
そのため、摩擦駆動装置において安定した位置決めを行うには、駆動ローラとスライドバーとの接触部におけるすべりを小さくすることが有利に作用する。そこで、従来は、上記駆動ローラとスライドバーとのすべりを抑制するための対策として、上記駆動ローラをスライドバーに押し付ける際の予圧力を上げるなどの手法が採られてきている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
なお、本発明者は、先の出願（特願２００８−１４５３２１号）において、摩擦駆動装置等における転がりすべりを行う２つの部材間のトラクション係数を精密に計測できると共に、耐久性検証試験をも行うことができる試験装置として、図６に示す如きトラクション計測用試験装置を提案している。
【００１０】
上記図６に示したトラクション計測用試験装置は、円筒状の駆動側試験片１２を着脱可能に取り付けた駆動側回転軸１３に、ＡＣサーボモータ１４の出力側が連結してある。又、上記駆動側試験片１２の側方に配置する円筒状の負荷側試験片１５を着脱可能に取り付けた負荷側回転軸１６に、トルク計１７と負荷トルク可変型のブレーキ装置１８を連結すると共に、該負荷側回転軸１６の所要個所にロータリーエンコーダ１９を装備させてある。更に、上記駆動側回転軸１３に取り付けた駆動側試験片１２の外周面を、負荷側回転軸１６に取り付けた負荷側試験片１５の外周面に、使用する錘２１の質量に応じた予圧力を付した状態で押し付けて面接触させるための予圧力付与手段２０を備えてなる構成としてある。
【００１１】
以上の構成としてあるトラクション計測用試験装置によれば、上記予圧力付与手段２０で使用する錘２１の質量を所要質量に調整することで、上記駆動側試験片１２と負荷側試験片１５とを所要の予圧力を付して押し付けた状態とした後、上記ＡＣサーボモータ１４により上記駆動側回転軸１３と一体に駆動側試験片１２を一定の回転数で回転駆動させて、該駆動側試験片１２と面接触している負荷側試験片１５に回転駆動力を伝達させて、該負荷側試験片１５を負荷側回転軸１６と一体に回転させる。
【００１２】
この状態にて、上記駆動側と従動側となる負荷側の各試験片１２と１５同士の間のトラクション係数を計測する場合は、上記負荷側回転軸１６に接続してある負荷トルク可変型のブレーキ装置１８の負荷を徐々に増大させ、この際、得られるデータを基に、トラクション係数μとすべり率λとを、以下の式により計測する。
μ＝Ｔｂ／（Ｐ・Ｒｂ）
λ＝｛（Ｎｍ−Ｎｂ）／Ｎｍ｝×１００
ここで、
Ｔｂ：負荷側トルク［Ｎ・ｍ］
Ｐ  ：与圧力［Ｎ］
Ｒｂ：負荷側ローラ径［ｍ］
Ｎｍ：駆動側回転数［ｒｐｍ］
Ｎｂ：負荷側回転数［ｒｐｍ］
である。
【００１３】
その後、縦軸に上記トラクション係数μを、横軸に上記すべり率λをプロットすることで、図７に示す如きトラクションカーブを得ることができ、該トラクションカーブにおける線形限界点Ｘに達する値として、すべりが殆どない状態で動力を伝達することが可能となるトラクション係数の値を求めることができるようにしてある。
【００１４】
一方、上記各試験片１２及び１５の耐久性検証試験を行う場合には、上記と同様にしてＡＣサーボモータ１４により上記駆動側回転軸１３と一体に駆動側試験片１２を一定回転数で回転駆動させ、該駆動側試験片１２と面接触している負荷側試験片１５へ回転駆動力を伝達させて、該負荷側試験片１５を負荷側回転軸１６と一体に回転させるようにした後、上記トルク計１７により負荷側トルクを常時監視し、該トルク計１７によって計測される負荷側トルクが所要の値で一定になるように、上記負荷トルク可変型のブレーキ装置１８をフィードバック制御することで、負荷一定運転を行わせるようにし、この負荷一定運転を所要期間、たとえば、２週間程度継続させる。その後、上記駆動側と負荷側の各試験片１２及び１５について、それぞれ摩耗体積Ｖ［ｍ３］と、負荷側回転数より求めた転走距離Ｌ［ｍ］とから、摩耗特性を示す摩耗体積比α［ｍ３／ｍ］を、以下の式により求めることができるようにしてある。
α＝Ｖ／Ｌ
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１０３６６３号公報
【特許文献２】特公平２−１５７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、上記特許文献２に示されているように、駆動ローラとスライドバーとのすべりを小さくするために駆動ローラをスライドバーに押し付けるときの予圧力を上げる手法では、ローラが摩耗することで生じる装置寿命の低下については考慮されていないというのが実状である。
【００１７】
すなわち、上記特許文献２では、予圧力を上げるとすべり率は低減するとされているが、予圧力の増大は、摩耗量の増加に繋がってしまう。そのために、短期間の駆動しか想定されない摩擦駆動装置であれば、摩耗量を無視して上記のような予圧力を上げることですべりを小さくする手法を採用することは可能であると考えられるが、長期間の使用が予定される摩擦駆動装置では、上記のような手法を取ることは難しい。
【００１８】
しかも、後述するように、本発明者の得た知見によれば、駆動ローラをスライドバーに押し付けるときの予圧力を過度に上昇させると、すべり率は上昇してしまう。したがって、駆動ローラをスライドバーに押し付けるときの予圧力を増加させても、必ずしもすべり率の低下に繋がらなくなる虞が懸念されるという問題もある。
【００１９】
そこで、本発明は、摩擦駆動装置における摩耗寿命の向上と過度な与圧による推力低下を回避することができるようにするための摩擦駆動装置の運転方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、駆動ローラの外周面を所要の予圧力を付した状態でスライドバーに接触させ、上記駆動ローラの回転駆動により上記スライドバーを駆動ローラに対して相対移動させることができるようにしてある摩擦駆動装置の運転方法において、予め、駆動ローラとスライドバーのすべり率と発生推力との相関関係、及び、上記すべり率と上記予圧力との相関関係を求めておき、上記駆動ローラとスライドバーのすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲の所要のすべり率となるように、該所要のすべり率を得るための予圧力を、上記すべり率と上記予圧力との相関関係より導いて、上記駆動ローラとスライドバーとの間に印加するようにする摩擦駆動装置の運転方法とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の摩擦駆動装置の運転方法によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。 
（１）駆動ローラの外周面を所要の予圧力を付した状態でスライドバーに接触させ、上記駆動ローラの回転駆動により上記スライドバーを駆動ローラに対して相対移動させることができるようにしてある摩擦駆動装置の運転方法において、予め、駆動ローラとスライドバーのすべり率と発生推力との相関関係、及び、上記すべり率と上記予圧力との相関関係を求めておき、上記駆動ローラとスライドバーのすべり率が、発生推力のピークを取る値を超えない範囲の所要のすべり率となるように、該所要のすべり率を得るための予圧力を、上記すべり率と上記予圧力との相関関係より導いて、上記駆動ローラとスライドバーとの間に印加するようにしてあるので、摩擦駆動装置を運転するときに、駆動ローラとスライドバーとの間のすべり率を監視して、過度な予圧力による発生推力の低下が未然に防止されるすべり率に常に設定することができる。よって、過度な与圧による推力低下を回避することができる。 
（２）又、過度な予圧力によって摩耗量が大きくなる虞を未然に防止できるため、摩耗寿命の向上化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１（イ）（ロ）乃至図３は本発明の摩擦駆動装置の運転方法の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００２４】
すなわち、本発明の摩擦駆動装置の運転方法の実施に用いる装置は、図１（イ）（ロ）に示すように、図４及び図５（イ）（ロ）に示したと同様に、スライドバー２の長手方向における搬送テーブル１の位置を検出するための位置検出機構としての位置検出用リニアエンコーダ９を備えてなる摩擦駆動装置において、駆動ローラ３の外周面の回転量を正確に検出するための回転量検出機構として、たとえば、駆動モータ７の出力軸側に装備したロータリーエンコーダ２３と、上記ロータリーエンコーダ２３からの信号を入力して、該ロータリーエンコーダ２３による上記駆動ローラ３の回転角度（回転数）と該駆動ローラ３の円周寸法との積を演算する演算器２４とからなる回転量検出機構２２を設ける。
【００２５】
更に、上記位置検出用リニアエンコーダ９からの信号と、上記回転量検出機構２２からの信号を入力して、該各信号を基に、駆動ローラ３とスライドバー２とのすべり率を求めると共に、該すべり率を監視して、上記駆動ローラ３をスライドバー２に押し付ける予圧力を制御するための制御装置２５を備えてなる構成とする。
【００２６】
その他の構成は図４及び図５（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００２７】
ここで、本発明の摩擦駆動装置の運転方法の導出について詳述する。
【００２８】
本出願人が先の出願で提案している図６に示した如きトラクション計測用試験装置を用いて、上記摩擦駆動装置における駆動ローラ３とスライドバー２をそれぞれ模擬した駆動側試験片１２と負荷側試験片１５、たとえば、上記摩擦駆動装置における駆動ローラ３の外周面とスライドバー２における駆動ローラ接触面を共にクロムナイトライド（ＣｒＮ）コーティングする場合を模擬するためのものとして、外周面をＣｒＮコーティングした駆動側試験片１２と、外周面をＣｒＮコーティングした負荷側試験片１５を用いて、トラクション係数μとすべり率λを算出すると共に、上記駆動側試験片１２と負荷側試験片１５の耐久性検証試験を行って、摩耗体積（摩耗量）Ｖを求め、更に、以下の式で表される推力Ｆ［Ｎ］を求めておく。
Ｆ＝μ・Ｐ
ここで、
μ：トラクション係数
Ｐ：予圧力［Ｎ］
である。
【００２９】
更に、同一面圧下、たとえば、上記ＣｒＮコーティングされた駆動側試験片１２と負荷側試験片１５を用いる場合は、面圧が所要の圧力で一定となるようにした状態で、ブレーキ装置１８により負荷トルクを変更することですべり率λを変化させた試験を行い、このすべり率をパラメータとした推力Ｆと摩耗体積Ｖの変化を求め、横軸をすべり率λとしてプロットすることで図２に示す如きグラフを得た。
【００３０】
上記図２の結果から、面圧∝予圧力Ｐが一定の場合、図２における◇でプロットした点を線形近似した線ａで示す摩耗体積Ｖは、すべり率λの増加に伴ってほぼ線形的に増加するが、図２における□でプロットした点の近似曲線ｂで示す推力Ｆは、すべり率λが或る一定の値λｘとなるときにピークをとり、それ以上すべり率λが増加すると、推力Ｆは次第に減少することが明らかとなった。
【００３１】
又、上記試験で得られた予圧力Ｐとすべり率λとの相関を、予圧力Ｐを横軸とし、すべり率λを縦軸としてプロットすることで図３に示す如きグラフを得た。
【００３２】
上記図３の結果から、上記予圧力Ｐとすべり率λは、一次直線の単調増加で示される相関関係にあることが明らかとなった。
【００３３】
以上の点に鑑みて、本発明の摩擦駆動装置の運転方法では、予め、図６に示した如きトラクション計測用試験装置を用いて、摩擦駆動装置で使用する駆動ローラ３とスライドバー２を模擬した駆動側試験片１２と負荷側試験片１５とを用いて、図２に示したと同様のすべり率λをパラメータとする発生推力Ｆの変化についてのグラフと、図３に示したと同様の予圧力Ｐとすべり率λの相関関係を表すグラフとを、制御装置２５のデータベースに保存するようにしておく。
【００３４】
更に、上記制御装置２５では、摩擦駆動装置の運転時に、位置検出用リニアエンコーダ９からの入力信号と、上記回転量検出機構２２からの入力信号を基にすべり率λが求まると、この求められたすべり率λが、上記データベースに保存された図２に示したと同様のすべり率λをパラメータとする発生推力Ｆの変化についてのグラフにて、発生推力Ｆがピークとなるときのすべり率の値λｘ以下となる範囲で、すべり率λを設定するようにしてある。
【００３５】
具体的には、大きな推力Ｆの発生が望まれる場合は、すべり率λを、上記図２にて発生推力Ｆがピークの値を取るときのすべり率の値λｘに設定するようにしてある。又、寿命を考慮した所要の摩耗量が所望される場合は、すべり率λを、図２にてλｘ以下で且つ上記所要の摩耗量に対応する摩耗体積Ｖの値を取るときのすべり率λに設定するようにしてある。
【００３６】
更に、上記制御装置２５は、上記のようにして所望のすべり率λが設定されると、データベースに保存された図３と同様の予圧力Ｐとすべり率λの相関関係を表すグラフを基に、上記設定されたすべり率λの得るために必要とされる予圧力Ｐを求めて、この求められた予圧力Ｐと、駆動ローラ３をスライドバー２に押し付けるときの予圧力、すなわち、駆動ローラ３側に取り付けてある変位機構５に装備してあるロードセル８によって検出される予圧力が一致するように、駆動ローラ３及びバックアップローラ４にそれぞれ装備してある変位機構５の伸縮作動を制御するようにしてある。
【００３７】
したがって、以上の構成としてある摩擦駆動装置を運転するときには、制御装置２５に、大きな推力Ｆを必要とするか、又は、装置寿命を考慮した摩耗量が所望されるかに設定しておけば、摩擦駆動装置の運転時に、位置検出用リニアエンコーダ９からの入力信号と、上記回転量検出機構２２からの入力信号を基に上記制御装置２５で求められるすべり率λが、摩耗を考慮した適正なすべり率λ、及び、過度な予圧力Ｐによる発生推力Ｆの低下が未然に防止されるすべり率λに常に設定されるようになる。
【００３８】
このように、本発明の摩擦駆動装置の運転方法によれば、駆動ローラ３とスライドバー２のすべり率λを監視して、予め得られている予圧力Ｐとの相関関係に従い適切な予圧力Ｐを印加させることができるため、摩耗寿命の向上、及び、過度な与圧による推力低下を回避することができる。
【００３９】
更には、予圧力Ｐとすべり率λの相関関係が既知となるため、予圧力Ｐを可変としなくても、駆動ローラ３やスライドバー２の摩耗状態の予測、摩耗寿命の予測を行う場合に有利なものとすることが可能となる。
【００４０】
又、図１（イ）（ロ）に示した摩擦駆動装置によれば、駆動ローラ３の摩耗によりローラ径が減少すると、回転量検出機構２２にて、該駆動ローラ３の円周寸法とロータリーエンコーダ２３による上記駆動ローラ３の回転角度（回転数）とを積算して算出される値が小さくなるため、この値を基にして制御装置２５で求められるすべり率λが、見かけ上増大するようになる。よって、すべり率λの増加を監視することによっても、駆動ローラ３の交換時期を推定することが可能になる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、駆動ローラ３をスライドバー２に所要の予圧力を付して接触させた状態で、上記駆動ローラ３を回転駆動することで、上記スライドバー２に対して相対的に移動させるようにしてある形式の摩擦駆動装置であれば、図４及び図５（イ）（ロ）に示した以外の形式の摩擦駆動装置に適用してもよい。
【００４２】
又、駆動ローラ３やスライドバー２はクロムナイトライドによるコーティングを有する以外のいかなる材質の駆動ローラ３やスライドバー２を備えた形式の摩擦駆動装置に適用してもよい。この場合は、摩擦駆動装置で実際に使用する駆動ローラ３及びスライドバー２を模擬した駆動側試験片及び負荷側試験片を用いた図６に示した如きトラクション性能試験装置によって、図２に示したようなすべり率λをパラメータとする推力Ｆ及び摩耗体積Ｖの関係を示すグラフや、図３に示したような予圧力Ｐとすべり率λの相関関係を表すグラフを求めて、制御装置２５のデータベースに保存しておくようにすればよい。
【００４３】
搬送テーブル１の位置検出機構は、スライドバー２の長手方向における搬送テーブル１の位置を正確に検出できるようにしてあれば、位置検出用リニアエンコーダ９以外のいかなる形式の位置検出機構を採用してもよい。
【００４４】
駆動ローラ３の回転量検出機構２２は、駆動ローラ３の外周面の回転量を正確に検出できるようにしてあれば、ロータリーエンコーダ２３と演算器２４からなる構成以外のいかなる形式の回転量検出機構２２を採用してもよい。
【００４５】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の摩擦駆動装置の運転方法の実施の一形態を示すもので、（イ）は摩擦駆動装置をスライドバーの長手方向の一方より見た概略切断側面図、（ロ）は制御ブロックを示す図である。
【図２】すべり率をパラメータとして摩擦駆動装置の推力と摩耗体積との関係を示すグラフである。
【図３】摩擦駆動装置の予圧力とすべり率の相関関係を表すグラフである。
【図４】従来提案されている摩擦駆動装置を示す概略切断平面図である。
【図５】（イ）は図４のＡ−Ａ方向矢視図、（ロ）は（イ）のＢ部を拡大して示す図である。
【図６】本出願人が先の出願で提案しているトラクション計測用試験装置を示す概略斜視図である。
【図７】図６の試験装置によって得られるトラクション係数μを縦軸に、すべり率λを横軸にプロットして得たトラクションカーブを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
２  スライドバー
３  駆動ローラ
【図１】
2010101469.tif 000003
【図２】
2010101469.tif 000004
【図３】
2010101469.tif 000005
【図４】
2010101469.tif 000006
【図５】
2010101469.tif 000007
【図６】
2010101469.tif 000008
【図７】
2010101469.tif 000009