(57)【要約】【課題】超音波モータを用いた送り装置の超音波モータの振動子や駆動相手部材の接触面の磨耗を減少させる手段を提供する。【解決手段】超音波モータ１２と、超音波モータ１２の振動子１８が接触する接触面１９が形成された駆動相手部材１６とを備えた送り装置１において、超音波モータ１２の、接触面１９に沿う方向の両側に潤滑油を含浸させた含油部材２２を有する潤滑剤塗布機構２１を配置し、この潤滑油塗布機構２１により、含油部材２２を接触面１９に接触させて接触面１９に潤滑油を塗布する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波モータと、該超音波モータの振動子が接触する接触面が形成された駆動相手部材とを備えた送り装置において、
前記超音波モータの、前記接触面に沿う方向の両側に、潤滑油を含浸させた含油部材を有する潤滑剤塗布機構を配置し、
該潤滑油塗布機構により、前記含油部材を前記接触面に接触させて、前記接触面に前記潤滑油を塗布することを特徴とする送り装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記含油部材が、ＰＴＦＥ製の不織布、および織布、および紐のいずれか一つで形成されていることを特徴とする送り装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記潤滑油が、フッ素油、およびシクロペンタン油、およびシクロフォスファゼン油のいずれか一つであることを特徴とする送り装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記潤滑剤塗布機構に、前記含油部材の接触、非接触状態を切替える移動機構を設けたことを特徴とする送り装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記移動機構を、切替用超音波モータで駆動することを特徴とする送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、液晶製造装置、Ｘ線や電子線を用いた計測装置等の非磁性が要求される環境下で使用される機械装置のテーブルの直線移動または回転移動による位置決め等に用いる送り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、機械装置のテーブルの位置決め等に用いられる送り装置の駆動源としては、ステッピングモータ等の磁場を利用したモータが用いられている。
一方、半導体製造装置や液晶製造装置、計測装置等には、電子線等の磁場を利用した機器を装備することが増加しており、このような機械装置の送り装置に磁場を利用したモータを用いると、その磁場によって測定精度等が低下する。
【０００３】
このため、非磁性が要求される送り装置に用いる駆動源としては、磁場を用いない圧電素子を利用した超音波モータが用いられるようになってきている。
このような超音波モータは、一の面にその略１／４を覆う４つの電極を設けた矩形の圧電セラミック板を２枚移動方向に並置し、これを複数積層すると共にそれぞれの圧電セラミック板に振動子を設けて構成し、圧電セラミック板の振動により振動子の先端部を楕円運動させ、その先端部を駆動相手部材の接触面に接触させてぜん動による駆動力を発生させ、駆動相手部材または超音波モータ自体を移動させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような超音波モータの振動子の先端部と駆動相手部材の接触面との接触部では、ぜん動により滑りを伴う摩擦運動が繰返し行われており、これにより発生する振動子や駆動相手部材の接触面の磨耗により振動子の先端部と駆動相手部材の接触面との接触が不安定になり、これが超音波モータの寿命を低下させる要因になっている。
また、接触部での磨耗により生ずる磨耗粉が接触面に付着したままで超音波モータと駆動相手部材とを相対移動させると、接触面に付着している磨耗粉が磨耗を促進させ、超音波モータの寿命を更に低下させるという問題が生ずる。
【０００５】
このような磨耗粉の除去のために、従来の送り装置は、超音波モータのテーブルの移動方向の両側に、静電気を帯電させたブラシを有する磨耗粉除去回収機構を設け、ブラシを駆動相手部材の接触面に接触させ、静電気により磨耗粉を吸着保持して接触面上の磨耗粉を捕獲し、直動手段によりブラシを接触面から持ち上げ、回転機構によりブラシを定期的に回転させてトレー上に移動させ、磨耗粉を吸着保持した側のブラシ領域を除電して磨耗粉を落下させ、落下させた磨耗粉をトレーに回収している（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−１８４３８２号公報（主に第７頁段落００５５−第８頁段落００６０、第１０図、第１１図）
【特許文献２】特開２０００−１４２４７１号公報（主に第５頁段落００３４−００３７、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献２の技術においては、静電気を帯電させたブラシを駆動相手部材の接触面に接触させて磨耗粉を除去しているため、磨耗粉による磨耗の促進を防止することはできるものの、磨耗そのものを減少させることはできず、振動子や駆動相手部材の接触面の磨耗により振動子の先端部と駆動相手部材の接触面との接触が不安定になり、超音波モータの寿命を低下させるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、超音波モータの振動子や駆動相手部材の接触面の磨耗を減少させる手段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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、超音波モータと、該超音波モータの振動子が接触する接触面が形成された駆動相手部材とを備えた送り装置において、前記超音波モータの、前記接触面に沿う方向の両側に、潤滑油を含浸させた含油部材を有する潤滑剤塗布機構を配置し、該潤滑油塗布機構により、前記含油部材を前記接触面に接触させて、前記接触面に前記潤滑油を塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
これにより、本発明は、超音波モータの振動子の接触面における移動の繰返しによる潤滑膜の消失を防止して、超音波モータの振動子や駆動相手部材の接触面の磨耗を長期間に渡って減少させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明による送り装置の実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は実施例の送り装置の上面を示す説明図、図２は図１のＡ方向矢視図、図３は図１のＢ部拡大図、図４は図３のＣ方向から見た潤滑油塗布機構を示す説明図である。
図１、図１において、１は送り装置である。
２は固定体としての基台であり、合金鋼等の鋼材で製作された比較的肉厚の厚い矩形の板状部材であって、その長手方向に沿って２つのリニアガイド装置４のレール５が複数の取付ボルト６により並設されている。
【００１２】
８は移動体としてのテーブルであり、合金鋼等の鋼材で製作された比較的肉厚の厚い矩形の板状部材であって、リニアガイド装置４のスライダ９（図２参照）に取付ボルト１０により取付けられている。
本実施例のテーブル８は、２本のレール５にそれぞれ装着された２つのスライダ９に取付けられており、レール５上を移動するスライダ９によりテーブル８が基台２に対して往復移動可能に支持されている。
【００１３】
１２は超音波モータであり、図２に示すようにテーブル８の基台２側の面（以下、この側の面を裏面、その反対側の面をおもて面という。）にモータ固定板１３に挿通させた固定ボルト１４により固定されている。
１６は駆動相手部材であり、セラミックス等の硬質の材料で製作された柱状部材であって、基台２の２本のレール５の間のおもて面をテーブル８の移動方向（単に、移動方向という。）に沿って掘り込んだ設置溝２ａの底面に設置ボルト１７により固定されており、その超音波モータ１２との対向面が、超音波モータ１２の圧電素子１２ａ（図３参照）により振動する振動子１８が接触してぜん動による駆動力を発生させる接触面１９として機能する。
【００１４】
この振動子１８の接触による駆動力により、超音波モータ１２を搭載したテーブル８が駆動相手部材１６の接触面１９に沿って直線的に往復移動する。
２１は潤滑油塗布機構であり、超音波モータ１２の移動方向の両側、つまり接触面１９に沿う方向の両側に配置され、図３に示すようにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の含油部材２２を収納したケース２３、図２、図４に示すようにテーブル８の裏面に長手方向を接触面１９の鉛直方向にして固定されたレール２５およびケース２３が取付けられたスライダ２６により構成されたリニアガイド装置２７、ケース２３に設けられたガイド面２８に振動子２９を接触させ、テーブル８の裏面に取付けられた超音波モータ１２と同様の機能を有する小型の切替用超音波モータ３０等を備えており、切替用超音波モータ３０により駆動されるリニアガイド装置２７により潤滑油塗布機構２１の移動機構が形成される。
【００１５】
含油部材２２の接触面１９側の端部は、ケース２３から接触面１９の方向に突出し、その先端は接触面１９に対向して配置されている。
本実施例の含油部材２２は、ＰＴＦＥ製の不織布を折り畳んで形成されており、不織布にはその多孔性を利用して潤滑油としてのシクロペンタン油が含浸されている。
これにより、テーブル８に固定されたリニアガイド装置２７に直線往復移動可能に支持された含油部材２２が、切替用超音波モータ３０の振動子２９により駆動されるガイド面２８により、接触面１９の鉛直方向に往復移動（図４に示す矢印Ｄ方向）し、含油部材２２の先端と接触面１９とを接触させた接触状態（図３における左側の含油部材２２）と、接触面１９との間に隙間を形成した非接触状態（図３における右側の含油部材２２）とに切替えられる。
【００１６】
このように構成された潤滑油塗布機構２１は、超音波モータ１２により移動するテーブル８の移動に伴って超音波モータ１２とともに移動する。
本実施例の潤滑油塗布機構２１の含油部材２２の先端は、テーブル８の通常運転時には切替用超音波モータ３０により非接触状態に保たれ、定期的に、または潤滑油不足が検出されたときに切替用超音波モータ３０により接触面１９に接触する位置に移動させられ、この接触状態のままテーブル８が移動することによって先端が接触面１９に摺接し、接触面１９に潤滑油が塗布される。
【００１７】
これにより、適量の潤滑油が接触面１９に供給され、潤滑油の供給過剰による不具合、例えば潤滑油の飛散による周囲環境の汚染、超音波モータ１２の制御特性の悪化等を防止することができると共に、含浸させた潤滑油の消費量を減少させることができる。
また、潤滑油を含浸させた含油部材２２により接触面１９に潤滑油を供給するので、予め接触面１９に潤滑油等を塗布しておく場合に較べて、超音波モータ１２の振動子１８の接触面１９における移動の繰返しによる潤滑膜の消失を防止して、超音波モータ１２の振動子１８の先端部や駆動相手部材１６の接触面１９の磨耗を長期間に渡って減少させることができ、超音波モータ１２の寿命を向上させることができる。
【００１８】
更に、送り装置１の駆動源を超音波モータ１２とし、潤滑油塗布機構２１の接触、非接触状態の切替えの駆動源を切替用超音波モータ３０としたので、非磁性を要求される用途、例えば半導体製造装置、液晶製造装置、Ｘ線や電子線を用いた計測装置等の磁場を利用した装置への適用が可能になる。
なお、本実施例では含油部材２２は不織布を折り畳んで形成するとして説明したが、ＰＴＦＥ製の糸を縒り合わせた紐を束にして形成してもよく、ＰＴＦＥ製の糸を編んだ織布を折り畳んで用いてもよい。これらはいずれも多孔性に富み、多くの潤滑油を含浸、保持させることができる。
【００１９】
また、潤滑油はシクロペンタン油であるとして説明したが、フッ素油、シクロフォスファゼン油であってもよい。これらの潤滑油は潤滑性に加えて優れたアウトガス特性を備えており、真空環境下における真空度を低下させることなく、超音波モータ１２の振動子１８や駆動相手部材１６の接触面１９の磨耗を減少させて超音波モータ１２の寿命を向上させることができる。
【００２０】
更に、含油部材２２を形成するＰＴＦＥが、真空環境下でのガス放出量が少ないので、真空環境下における使用においても、真空度を低下させることはない。
これらのことは、真空環境下で用いられる半導体製造装置の送り装置１として用いる場合に特に有効である。
以上説明したように、本実施例では、超音波モータの移動方向の両側に、潤滑剤塗布機構を配置し、潤滑油を含浸させた含油部材を接触面に接触させて、接触面に潤滑油を塗布するようにしたことによって、超音波モータの振動子の接触面における移動の繰返しによる潤滑膜の消失を防止して、超音波モータの振動子の先端部や駆動相手部材の接触面の磨耗を長期間に渡って減少させることができ、超音波モータの寿命を向上させることができる。
【００２１】
また、含油部材としてＰＴＦＥ製の不織布や織布等を用いるようにしたことによって、真空環境下における真空度の低下を防止することができると共に、これらの多孔性を利用して多くの潤滑油を含浸、保持させることができる。
更に、潤滑油としてフッ素油やシクロペンタン油、シクロフォスファゼン油を用いるようにしたことによって、これらの優れたアウトガス特性を利用して真空環境下における真空度の低下を防止しながら、超音波モータの振動子や駆動相手部材の接触面の磨耗を減少させて超音波モータの寿命を向上させることができる。
【００２２】
更に、潤滑剤塗布機構に、含油部材の接触、非接触状態を切替える移動機構を設けたことによって、適量の潤滑油を長期間に渡って接触面に供給することができ、潤滑油の飛散による周囲環境の汚染等の潤滑油の供給過剰による不具合を防止することができると共に、含浸させた潤滑油の消費量を減少させることができ、超音波モータの寿命を更に向上させることができる。
【００２３】
更に、移動機構を、切替用超音波モータで駆動するようにしたことによって、非磁性の特性を悪化させることなく、含油部材の接触、非接触状態の切替えを行うことができ、非磁性を要求される用途に適した送り装置を得ることができる。
また、上記実施例においては、駆動相手部材は柱状部材であるとして説明したが、駆動相手部材を円盤状またはリング状等の円形部材とし、その外周面を接触面として超音波モータ自体を円形部材の周囲で回転移動させるようにしてもよい。
【００２４】
更に、超音波モータはテーブルに設置するとして説明したが、超音波モータを基台に設置し、駆動相手部材をテーブルに設置して超音波モータにより駆動相手部材を移動させてテーブルを移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例の送り装置の上面を示す説明図
【図２】図１のＡ方向矢視図
【図３】図１のＢ部拡大図
【図４】図３のＣ方向から見た潤滑油塗布機構を示す説明図
【符号の説明】
【００２６】
１    送り装置
２    基台
２ａ  設置溝
４、２７  リニアガイド装置
５、２５  レール
６、１０  取付ボルト
８    テーブル
９、２６  スライダ
１２  超音波モータ
１３  モータ固定板
１４  固定ボルト
１６  駆動相手部材
１７  設置ボルト
１８、２９  振動子
１９  接触面
２１  潤滑油塗布機構
２２  含油部材
２３  ケース
２８  ガイド面
３０  切替用超音波モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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