(57)【要約】【課題】超音波モータを用いた送り装置の駆動相手部材の接触面上の磨耗粉を長期間に渡って除去し、回収する手段を提供する。【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磨耗粉除去回収機構２１を設け、この磨耗粉除去回収機構２１が、接触面１９を転動するローラ２４と、ローラ２４の外周面に摺接するブラシ２６と、ブラシ２６により除去された磨耗粉を回収する回収部３１と、ブラシ２６とローラ２４の外周面との摺接部３２および、摺接部３２と回収部３１との間を覆うケース２７とを備える。【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、磨耗粉除去回収機構を設け、
該磨耗粉除去回収機構が、
前記接触面を転動するローラと、
該ローラの外周面に摺接し、該外周面に付着した磨耗粉を除去する磨耗粉除去手段と、
前記磨耗粉除去手段により除去された磨耗粉を回収する回収部と、
少なくとも前記磨耗粉除去手段と前記ローラの外周面との摺接部および、該摺接部と前記回収部との間を覆うケースとを備え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、
前記ケースが、前記ローラの外周面を覆って前記接触面の近傍まで伸張する伸張部を有し、
該伸張部に、前記ローラの外周面に隙間を介して対向する対向面を形成した漏れ防止リブを設けた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、
前記ローラの外周面が、ゴム材料で形成されていることを特徴とする送り装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ゴム材料が、フッ素ゴムであることを特徴とする送り装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記駆動相手部材が、導電性セラミックスで形成されてい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のための移動機構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のための移動機構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】
更に、磨耗粉が周囲に飛散すると、周囲の機器に付着した場合はその機器の故障の原因になり、製品に付着した場合は製品不良を増加させるという問題が生ずる。
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駆動相手部材の接触面に接触して回転するローラを設け、このローラの外周面に磨耗粉を付着させて接触面上の磨耗粉を捕獲し、ローラの外周面に加圧接触させたクリーニングローラに含ませた磨耗粉を溶解するクリーニング液によりローラに付着した磨耗粉を溶解して除去している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
また、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て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ものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【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】特開平１１−１８４４６号公報（主に第５頁段落００２８、第１図、第５図）
【特許文献３】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】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２の技術においては、駆動相手部材の接触面に接触して回転するローラの外周面に付着させた磨耗粉をクリーニングローラに含ませたクリーニング液により溶解して除去しているため、連続運転の場合には、ローラは回転しながら磨耗粉を捕獲し続け、これをクリーニング液により除去し続けることが必要になり、クリーニング液の溶解能力が飽和状態になると、ローラの磨耗粉捕獲能力が低下し、接触面上の磨耗粉を十分に除去することが困難になるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献３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吸着保持し、これを直動手段により接触面から持ち上げ、回転機構により回転させてトレー上に移動させ、ブラシを除電して落下させた磨耗粉をトレーに回収しているため、ブラシに帯電させた静電気が、湿度等の外部環境に影響されて放電し、接触面からの磨耗粉の捕獲が不安定になる場合があり、ブラシに用いる材料や絶縁、アース等の設置場所を精査する必要があり、静電気を制御しながら安定した磨耗粉の除去を行うことが困難になるという問題がある。
【０００９】
また、ブラシに吸着保持した磨耗粉をトレーに回収するためには、直動手段や回転機構等のアクチュエータが必要になり、これらを設置するためのスペースを要し、磨耗粉除去回収機構の大型化に伴って送り装置が大型化するという問題がある。
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、簡素な構造により駆動相手部材の接触面上の磨耗粉を長期間に渡って除去し、回収す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】
【００１０】
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、磨耗粉除去回収機構を設け、該磨耗粉除去回収機構が、前記接触面を転動するローラと、該ローラの外周面に摺接し、該外周面に付着した磨耗粉を除去する磨耗粉除去手段と、前記磨耗粉除去手段により除去された磨耗粉を回収する回収部と、少なくとも前記磨耗粉除去手段と前記ローラの外周面との摺接部および、該摺接部と前記回収部との間を覆うケースとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
これにより、本発明は、ローラの外周面により接触面から捕獲された磨耗粉を、ローラが１回転する間に磨耗粉除去手段により除去することができ、その捕獲能力を常に回復させながら駆動相手部材の接触面上の磨耗粉を安定して捕獲することができると共に、磨耗粉除去手段により除去された磨耗粉を外部に飛散させることなく回収部に直接回収することができ、接触面上の磨耗粉を長期間に渡って除去し、回収する簡素な構造の送り装置を得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】
【００１２】
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】
【００１３】
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方向から見た磨耗粉除去回収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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、アルミナチタンカーバイト（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等の導電性セラミック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。
【００１６】
超音波モータ１２の圧電素子１２ａは、図３、図４に示すように、２枚を並置して一層とし、図３における紙面の奥行き方向に複数積層されており、これらの圧電素子１２ａにはそれぞれ一つの振動子１８が設けられている。
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。
【００１７】
２１は磨耗粉除去回収機構であり、図３に示すように、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、超音波モータ１２に固定された取付ブラケット２２に組付けられて配置されている。
２４はローラであり、合成ゴム等のゴム材料で製作され、図４に示す超音波モータ１２の振動子１８の取付幅Ｗｓ（複数積層された圧電素子１２ａの両端に配置された圧電素子１２ａの振動子１８の中心間距離に振動子１８の外径を加えた長さをいう。）より長く、接触面１９の幅Ｗａより短い長さを有し、ローラシャフト２５の外径を内径とした厚肉円筒状部材であって、その内周面はローラシャフト２５に接合され、その外周面は磨耗粉を付着させて捕獲する機能を有している。
【００１８】
２６は磨耗粉除去手段としてのブラシであり、ケース２７内に、駆動相手部材１６の接触面１９とローラ２４を挟んだ反対側に固定され、その毛先をローラ２４の外周面に摺接させて、ローラ２４の外周面に付着した磨耗粉を剥離して除去する機能を有している。
このため、ローラ２４を形成するゴム材料は、磨耗粉を捕獲するに十分な付着力を有すると共に、ブラシ２６により付着した磨耗粉を容易に剥離できる程度の強すぎない付着力を有している。
【００１９】
この場合に、ゴム材料を真空雰囲気中でのガス発生を少ないフッ素ゴムとすれば、真空雰囲気中で作動させる送り装置１への適用が可能となる。
２８はローラ押圧バネであり、ケース２７の取付ブラケット２２側に固定され、取付ブラケット２２の嵌合穴２２ａに遊嵌する支持軸２９を挿通させた圧縮コイルバネであって、ケース２７と取付ブラケット２２との間に配置され、これらを互いに離間させる方向に付勢力を発揮する。
【００２０】
これにより、ローラシャフト２５を回転自在に支持するケース２７が、駆動相手部材１６側に付勢され、ローラシャフト２５に形成されたローラ２４の外周面が接触面１９に押圧され、超音波モータ１２の移動に伴ってローラ２４がローラシャフト２５を中心に回転して接触面１９上を転動する。
３１は回収部であり、磨耗粉除去回収機構２１のケース２７に一体に形成された凹部であって、ブラシ２６とローラ２４の外周面との摺接部３２の基台２側に配置（図２参照）されており、ブラシ２６により剥離されてローラ２４の外周面から落下する磨耗粉が集積され回収される。
【００２１】
本実施例のケース２７には、ブラシ２６とローラ２４の外周面との摺接部３２およびこの摺接部３２と回収部３１との間を覆う飛散防止部２７ａと、摺接部３２からローラ２４の外周面を覆い、接触面１９の近傍に伸張する伸張部２７ｂとが形成されており、その伸張部２７ｂの内側には、ローラ２４の外周面に僅かな隙間を介して対向し、ローラ２４と同等の長さを有する対向面３５ａが形成された漏れ防止リブ３５がローラ２４の移動方向の両側に複数段（本実施例では２段）設けられている。
【００２２】
上記のように構成された磨耗粉除去回収機構２１は、超音波モータ１２の移動に伴って移動する。
このとき、超音波モータ１２の移動方向の両側で、駆動相手部材１６の接触面１９にローラ押圧バネ２８により押圧されたゴム材料からなるローラ２４が、接触面１９上に生じた磨耗粉をその外周面に付着させながら転動する。
【００２３】
ローラ２４の外周面に付着した磨耗粉は、ローラ２４の回転に伴ってケース２７内に運ばれ、接触面１９の反対側でローラ２４の外周面に摺接するブラシ２６により剥離されて外周面から除去される。
ブラシ２６により除去された磨耗粉は、重力によりケース２７に設けられた回収部３１へ落下して集積される。
【００２４】
このとき、本実施例のケース２７には、ブラシ２６とローラ２４の外周面との摺接部３２およびこの摺接部３２と回収部３１との間を覆う飛散防止部２７ａが設け、飛散防止部２７ａにより形成された空間内を磨耗粉が落下するので、ローラ２４の外周面からブラシ２６により除去された磨耗粉が周囲に飛散することはなく、アクチュエータ等の特別な機器を用いなくても磨耗粉を直接、回収部３１に回収することができる。
【００２５】
また、ケース２７の伸張部２７ｂには、ローラ２４の外周面に僅かな隙間を介して対向する対向面３５ａが形成された漏れ防止リブ３５が設けられているので、除去された磨耗粉や一旦回収部３１に集積された磨耗粉が、ケース２７の外部へ流出することが阻止される。
更に、本実施例のローラ２４は、１回転する間にその外周面で一旦捕獲した磨耗粉がブラシ２６により除去されるので、その捕獲能力を１回転の間に回復させることが可能になり、常に当初の捕獲能力を維持しながら磨耗粉を接触面１９から安定して捕獲し続けることができる。
【００２６】
更に、本実施例の回収部３１は、超音波モータ１２の移動方向の両側に配置された磨耗粉除去回収機構２１のケース２７に形成されているので、テーブル８の裏面に設置される場合であっても、テーブル８の移動方向の長さを有効に活用すれば、テーブル８の移動を妨げずに、連続運転における運転期間の振動子１８の総移動距離や運転条件等を考慮して求められた磨耗粉の発生量を回収するに必要十分な容積を容易に確保することができる。
【００２７】
更に、アルミナやジルコニア、窒化珪素等の電気絶縁性の高いセラミックスで駆動相手部材１６を形成した場合には、振動子１８が接触面１９をぜん動することにより接触面１９が帯電し、これにより磨耗粉が接触面１９に吸着される現象が生ずるが、本実施例の駆動相手部材１６は導電性セラミックスで形成されているので、接触面１９の帯電による磨耗粉の吸着を防止して磨耗粉の捕獲をより確実なものとすることができる。
【００２８】
上記のように、本実施例の磨耗粉除去回収機構２１は、周囲に磨耗粉が飛散することを防止することができると共に、ローラ２４の磨耗粉の捕獲能力を常に回復させながら接触面１９上を転動させ、捕獲した磨耗粉を重力によりケース２７の回収部３１に直接回収するので、送り装置１の運転が長期間に渡った場合においても、ケース２７にその磨耗粉の発生量に見合った回収部３１の容積を容易に確保して接触面１９上の磨耗粉を捕獲し続けることが可能になり、送り装置１の周囲環境を長期間に渡ってクリーンな状態に維持することができる。
【００２９】
また、静電気を制御しながら磨耗粉を除去することに伴う材料や絶縁、アース等の設置場所等の制約やこのための追加設備、磨耗粉を回収するトレーの位置まで移動させるアクチュエータ等を不要にして、簡素な構造で、長期間に渡る磨耗粉の回収、飛散防止を実現することができる低コストな送り装置１を得ることができると共に、磨耗粉除去回収機構２１を小型化することが可能になり、送り装置１の小型化を図ることができる。
【００３０】
なお、本実施例では、ローラ２４は、ゴム材料で厚肉円筒状に形成するとして説明したが、ローラシャフト２５をローラ２４の外径より小さい外径の大径部を有する段付軸状に形成し、その大径部の外周面にゴム材料を接合して形成してもよい。要は外周面がゴム材料で形成されていれば、どのような形態のローラ２４であってもよい。
以上説明したように、本実施例では、超音波モータの接触面に沿う方向の両側に、接触面を転動するローラと、このローラの外周面に摺接するブラシと、ブラシにより除去された磨耗粉を回収する回収部と、ブラシとローラの外周面との摺接部および、この摺接部と回収部との間を覆うケースとを備える磨耗粉除去回収機構を設けたことによって、ローラの外周面により接触面から捕獲された磨耗粉を、ローラが１回転する間にブラシにより除去することができ、その捕獲能力を常に回復させながら当初の捕獲能力を維持して駆動相手部材の接触面上の磨耗粉を安定して捕獲することができると共に、ブラシにより除去された磨耗粉を外部に飛散させることなく回収部に直接回収することができ、接触面上の磨耗粉を長期間に渡って除去し、回収する簡素な構造の送り装置を得ることができる。
【００３１】
また、ケースの伸張部にローラの外周面に隙間を介して対向する対向面を形成した漏れ防止リブを設けたことによって、除去された磨耗粉や回収部に集積された磨耗粉のケース外部への流出を防止することができる。
更に、ローラの外周面をゴム材料で形成するようにしたことによって、接触面上の磨耗粉を容易に付着させることができ、磨耗粉の捕獲を確実に行うことができる。
【００３２】
更に、ローラの外周面のゴム材料をフッ素ゴムとしたことによって、送り装置を真空雰囲気中で用いることが可能になる。
更に、駆動相手部材を導電性セラミックスで形成するようにしたことによって、接触面の帯電による磨耗粉の吸着を防止して磨耗粉の捕獲をより確実に行うことができる。
なお、上記実施例においては、磨耗粉除去手段はブラシであるとして説明したが、磨耗粉除去手段は前記に限らず、スクレーパ等であってもよい。要はローラの外周面に付着した磨耗粉を剥離して除去することができるものであればどのようなものでもよい。
【００３３】
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。
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】
【００３４】
【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方向から見た磨耗粉除去回収機構を示す説明図
【符号の説明】
【００３５】
１    送り装置
２    基台
２ａ  設置溝
４    リニアガイド装置
５    レール
６、１０  取付ボルト
８    テーブル
９    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  振動子
１９  接触面
２１  磨耗粉除去回収機構
２２  取付ブラケット
２２ａ  嵌合穴
２４  ローラ
２５  ローラシャフト
２６  ブラシ
２７  ケース
２７ａ  飛散防止部
２７ｂ  伸張部
２８  ローラ押圧バネ
２９  支持軸
３１  回収部
３２  摺接部
３５  漏れ防止リブ
３５ａ  対向面
【図１】
2009072026.tif 000003
【図２】
2009072026.tif 000004
【図３】
2009072026.tif 000005
【図４】
2009072026.tif 000006