(57)【要約】【課題】駆動部が駆動対象部品に対して片当りなどすることなく適切且つ容易に当接することができる送り装置を提供することを課題とする。【解決手段】送り装置１は、圧電素子１９を有する駆動出力部１１と、駆動出力部を前端で支持すると共に、直交する二方向に延長した第１ばね部１１５及び第２ばね部２１５を有するヒンジ型板ばね１５と、ヒンジ型板ばねの後端を支持する支持ブロック１７と、支持ブロックを直線的なスライド自在に保持するスライドガイド手段としてのクロスローラガイド７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】
圧電素子を有する駆動出力部と、
前記駆動出力部を支持すると共に、直交する二方向に延長した第１ばね部及び第２ばね部を有するヒンジ型板ばねと、
前記ヒンジ型板ばねを支持する支持ブロックと、
前記支持ブロックを直線的なスライド自在に保持するスライドガイド手段と
を備えたことを特徴とする送り装置。
【請求項２】
前記スライドガイド手段は、クロスローラガイドであることを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
【請求項３】
前記第２ばね部の延長方向は、駆動対象部品の送り方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の送り装置。
【請求項４】
前記支持ブロックにスライド力を付与するスライド力付与手段を更に備え、該スライド力付与手段はマイクロメータ機構を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子が発生する微動出力を用いて高速移動かつ高精度な
位置決めを実現する送り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素子が発生する微動出力を用いて高速移動かつ高精度な
位置決めを実現する送り装置としては、特開２００１−３３７１８６号公報に開示された装置がある。かかる装置においては、圧電素子からなる複数の変形部を備えた駆動脚が支持ブロックに固着され、さらにこの支持ブロックには、取付け台に接続された四つの押圧ばねから生じる予圧力が付与されており、それによって駆動脚が駆動対象部品に押し付けられている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３７１８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の送り装置においては、四つの押圧ばねによって複数の変形部からなる駆動部をステージに押圧し予圧を付与する構成であったため、四箇所で均等に押圧する必要があり、実際には押圧力の管理が困難であった。また、送り装置において組立時の初期姿勢が不適当であったり、駆動対象部品の当接部の面精度が正確に確保されていなかったりした場合には、いわゆる片当りを起こし、素子変形による微小な出力量が駆動対象部品に適正に伝わらず、空回りしたり、すべりを起こしたりし、あるいは、駆動速度にムラが生じるなど、駆動効率悪化の原因となる。また、出力量が非常に微小であるため、組立時の初期姿勢を調整し、当りを修正することも困難であった。さらに、シム調整などの対策も存在するが、その場合にも非常に手間のかかる作業となってしまう。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、駆動部が駆動対象部品に対して片当りなどすることなく適切且つ容易に当接することができる送り装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の送り装置は、圧電素子を有する駆動出力部と、前記駆動出力部を支持すると共に、直交する二方向に延長した第１ばね部及び第２ばね部を有するヒンジ型板ばねと、前記ヒンジ型板ばねを支持する支持ブロックと、前記支持ブロックを直線的なスライド自在に保持するスライドガイド手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
好適には、前記スライドガイド手段はクロスローラガイドである。また、好適には、前記第２ばね部の延長方向は駆動対象部品の送り方向である。さらに、前記支持ブロックにスライド力を付与するスライド力付与手段を更に備え、該スライド力付与手段はマイクロメータ機構を有すると好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、半導体製造工程に使用される精密位置決め用送り装置、例えば超音波モータの可動子駆動用の送り装置として実施した場合の実施の形態について説明する。図１に模式的に示されるように、本実施の形態の送り装置１は、主に、台座３と、その上に設けられた可動部５と、その可動部５をスライド自在に支持するスライドガイド手段としてのクロスローラガイド７と、可動部５にスライド力を付与するスライド力付与手段９とを備えている。
【０００９】
可動部５は、駆動出力部１１と、ヘッドブロック１３と、ヒンジ型板ばね１５と、支持ブロック１７とを備える。駆動出力部１１は、４行２列の形態で並べられた八個の圧電素子１９から構成される。これら圧電素子１９は、ヘッドブロック１３の前面に接着剤によって接着されて前方に突出している。ヘッドブロック１３の後面には、ヒンジ型板ばね１５の前端が接続されている。
【００１０】
ヒンジ型板ばね１５は、相互に直交する二方向すなわち本実施の形態では鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈに延長する第１ばね部１１５及び第２ばね部２１５を有する。第１ばね部１１５は、その両端部が水平方向Ｈ及び当り方向Ｃに相対変位することを許容するものであって、第２ばね部２１５は、その両端部が鉛直方向Ｖ及び当り方向Ｃに相対変位することを許容するものである。これらの第１ばね部１１５及び第２ばね部２１５は放電加工によって形成されている。ヒンジ型板ばね１５の後端は支持ブロック１７によって支持されている。また、本実施の形態では、ヒンジ型板ばね１５と支持ブロック１７とは一体成型されており、ヘッドブロック１３は、その前面側から挿入される図示しないボルトによってヒンジ型板ばね１５に連結されている。
【００１１】
第１ばね部１１５は、鉛直方向Ｖから見た投影形状において、左右対称形状を成しており、その前半部に位置して水平方向Ｈにおける内側を指向して開口する左右一対の内向きコ字状部分１１５ａと、後半部に位置して水平方向Ｈにおける外側を指向して開口する左右一対の外向きコ字状部分１１５ｂとを備えている。また、第２ばね部２１５は、水平方向Ｈから見た投影形状において、上下対称形状を成しており、その前半部に位置して鉛直方向Ｖにおける内側を指向して開口する上下一対の内向きコ字状部分２１５ａと、後半部に位置して鉛直方向Ｖにおける外側を指向して開口する上下一対の外向きコ字状部分２１５ｂとを備えている。
【００１２】
スライドガイド手段として本実施の形態では、クロスローラガイド７が採用されている。かかるクロスローラガイド７は既存のものであるため詳細説明は省略するが、クロスローラガイド７においてはベース７ａとテーブル７ｂ（図４参照）との間にベース側レール及びテーブル側レールが設けられており、これらベース側レール及びテーブル側レールの間に複数ローラが介在されている。これらのローラは、回転軸方向が交差する二方向となるように二種類の配置態様で設けられる。クロスローラガイド７のベースは、台座３に取り付けられており、クロスローラガイド７のテーブルは、支持ブロック１７に取り付けられている。これによって、クロスローラガイド７におけるベースとテーブルとが相対スライド可能であり、支持ブロック１７は台座３に対してスライド自在に支持されている。また、スライドガイド手段は、支持ブロック１７が当り方向Ｃに沿ってスライドできるように配置されている。
【００１３】
スライド力付与手段９は、マイクロメータ機構部２１と、マイクロメータ固定ブロック２３とを備えている。マイクロメータ機構部２１は、マイクロメータ固定ブロック２３から前方に突出するスピンドル２５と、逆に後方に突出するシンブル２７とを備えている。スピンドル２５のマイクロメータ固定ブロック２３からの前方突出量は、シンブル２７を回転することによって調整される。また、スピンドル２５の突出移動方向は、鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈの双方と直交する当り方向Ｃに沿う方向に設定されている。マイクロメータ固定ブロック２３は、マイクロメータ機構部２１を貫通させて支持するものであり、側方からの投影形状がＬ字状の部材からなる。また、マイクロメータ固定ブロック２３は、台座３の裏面（下面）から挿入される図示しないボルトによって台座３の表面上に固定される。なお、本実施の形態においては、スピンドル２５の前端と支持ブロック１７の後面との間に、アタッチメント２９を介在させている（図８も参照）。アタッチメント２９は、前部に形成された円盤状部２９ａと、後部に形成された円錐状部２９ｂと、その間をつなぐ首部２９ｃとから構成されている。
【００１４】
次に、以上のような構成を有する送り装置の組み立てについて説明する。まず、図２に示される台座３のベース面３ａより一段高い上段部３ｂの近傍に設けられた仮固定用穴３ｃを使用して、図３に示されるようにジグ３１を上段部３ｂの肩に押し当てながらボルト固定する。次に、図４に示されるように、クロスローラガイド７のテーブル７ｂの側面をジグ３１の側面に押し当てながら、ベース面３ａのクロスローラガイド固定用穴３ｄ（図２参照）を使用して、クロスローラガイド７をベース面３ａ上にボルト固定する。このようにジグ３１を上段部３ｂに押し当てながら固定し、クロスローラガイド７をジグ３１に押し当てながら固定することによって、クロスローラガイド７のテーブル７ｂのスライド方向を当り方向Ｃに極めて正確に合せた組み立てが可能となっており、各固定用穴３ｃ，３ｄの穴余裕代の分だけ取り付け誤差が介入する事態を回避している。また、かかるテーブル７ｂのスライド方向の正確性は、クロスローラガイド７自体の優れたガタツキ防止性と相俟ってより高いものとなっている。
【００１５】
クロスローラガイド７の取り付けが完了したら、図５に示されるように、ジグ３１を取り外し、スライド力付与手段固定用穴３ｅ（図２参照）を使用して、図６に示されるように、スライド力付与手段９の側面を上段部３ｂの肩に押し当てながらボルト固定する。最後に、クロスローラガイド７のテーブル７ｂ上面に形成されたヘッドブロック固定用穴７ｃを使用して、図７に示されるように、可動部５を支持ブロック１７の部分においてクロスローラガイド７に押し当てながらボルト固定する。このようにスライド力付与手段９及び可動部５の固定においても、取り付け対象部に押し当てながらボルト固定することで、各固定用穴３ｅ，７ｃの穴余裕代の分だけ取り付け誤差が介入する事態を回避している。そして、このようにして組み立てられた送り装置１は、図８に示されるように、超音波モータを構成するステージ台座３３の上に、台座３毎載置されて固定される。そして、ステージ台座３３に対して可動に設けられた駆動対象部品である超音波モータのステージ可動子３５の摺動面３７に駆動出力部１１の圧電素子１９を当接させる態様でセットされる。
【００１６】
以上のようにして構成された送り装置１においては、マイクロメータ機構部２１におけるシンブル２７を回してスピンドル２５の突出量を増やし、可動部５をステージ可動子３５に向けて押圧し、駆動出力部１１の圧電素子１９をステージ可動子３５に当接させる。この状態から更に可動部５を押圧することによって、駆動出力部１１の圧電素子１９にはヒンジ型板ばね１５の弾性力に起因した予圧力が負荷される。このとき、ヒンジ型板ばね１５が相互に直交する二方向すなわち本実施の形態では鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈに延長する第１ばね部１１５及び第２ばね部２１５を有することから、駆動出力部１１の当接面の姿勢は、ステージ可動子３５の摺動面３７の製作精度や組立精度に伴う歪みに倣って追従するように立体的に変化する。さらに、上述した組立態様によって駆動出力部１１のスライド方向が当り方向Ｃに正確に一致されておりクロスローラガイド７のガタツキのない直進案内性とも相俟って、駆動出力部１１に対しスライド力がどのような方向から作用しても駆動出力部１１は常に当り方向Ｃに真っ直ぐ移動する。従って、駆動出力部１１は駆動対象部品に片当りすることなく適切に当接し、製作精度や組立精度の影響を受けることなく常時、一定した所期性能を発揮することができる。すなわち、本実施の形態に係る送り装置１においては、組立時の初期姿勢に関する困難な調整作業が必要なく、また、組立後のシム調整などの作業も必要ない。また、マイクロメータ機構自体がスライド力付与手段９を構成しているため、駆動出力部１１のスライド量すなわち押圧力を厳格に調整することができるようになっている。
【００１７】
なお、以上に説明してきた本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な改変を施して実施することが可能である。まず、ヒンジ型板ばねを構成する複数のばね部として、本実施の形態のように鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈに延長するものには限定されず、相互に直交する二方向であれば他の方向に延長するものでもよい。さらに、複数のばね部としては、相互に直交する二方向に延長する一対のばね部を２セット以上設けるようにしてもよい。また、アタッチメントを設けずに、スライド力付与手段９を直接、可動部５に当接させて押圧するようにしてもよい。さらに、スライド力付与手段には必ずマイクロメータ機構が設けられていることに限定されるものではない。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の送り装置によれば、駆動出力部を前端で支持すると共に、直交する二方向に延長した第１ばね部及び第２ばね部を有するヒンジ型板ばねと、ヒンジ型板ばねの後端を支持する支持ブロックと、支持ブロックを直線的なスライド自在に保持するスライドガイド手段とを備えたことにより、駆動部が駆動対象部品に対して片当りなどすることなく適切且つ容易に当接することが可能となっている。また、ヒンジ型板ばねは板厚を変えることにより、省スペースを保ったまま、ばね定数を幅広く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る送り装置の斜視図である。
【図２】送り装置を構成する台座単体の斜視図である。
【図３】送り装置を構成する台座にジグが取り付けられた状態の斜視図である。
【図４】ジグを用いて台座にスライドガイド手段が取り付けられた状態の斜視図である。
【図５】図４の状態からジグを取り払った状態の斜視図である。
【図６】送り装置を構成する台座にスライド力付与手段が取り付けられた状態の斜視図である。
【図７】送り装置を構成する台座に可動部が取り付けられた状態の斜視図である。
【図８】ステージ可動子に対して送り装置を当接させた状態の側面図である。
【符号の説明】
１  送り装置、７  クロスローラガイド（スライドガイド手段）、１１  駆動出力部、１５  ヒンジ型板ばね、１７  支持ブロック、３５  ステージ可動子（駆動対象部品）、１１５  第１ばね部、２１５  第２ばね部。
【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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【図８】
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