JP2001235692A

JP2001235692A - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2001235692A
Application number: JP2000047876A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Ashizawa; 隆利芦沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】例えば−２０℃〜＋６０℃といった広範な温
度条件下で使用しても、±１μｍ程度の高い位置合わせ
精度で軸芯合わせを行うことができる位置決め装置が存
在しない。【解決手段】ベース部材６０と、案内部材５５と、可
動ステージ３４と、固定ステージ５７と、移動子３２及
び振動子３１を有する振動モータ３３とを有する位置決
め装置３０である。可動ステージ３４により移動される
位置決め対象物５６と、可動ステージ３４の位置を検出
するためのゲージ５９ｃとの間隔の変化と、ベース部材
６０に固定された固定ステージ５７と位置検出部５９の
間隔の変化とが、相殺するようにしたことで、熱膨張又
は熱収縮による位置ずれを防止し、±１μｍ程度の高い
位置合わせ精度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置決め装置に関
する。具体的には、本発明は、例えば光ファイバ等の情
報伝送路の切換装置に適用するのに好適な、±１μｍ程
度の停止位置精度を有する位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光ファイバや電気的な信号線さ
らには磁気的な信号線等といった各種の情報伝送路を切
り替えるために、情報伝送路切換装置が用いられる。こ
の情報伝送路切換装置は、一般的に、入力側の情報伝送
路及び出力側の情報伝送路それぞれの端部に設けられた
切換端子同士を、所定距離だけ離して互いに対向配置さ
せること（以下、本明細書では「軸芯合わせ」とい
う。）により、入力側の情報伝送路から出力側の情報伝
送路への情報の伝送を行う。従来、この情報伝送路切換
装置において切換端子を駆動させるための切換端子駆動
機構には、電気的なステップモータや、サーボモータと
リニアステージとの組合せ、さらには電磁石とリニアス
テージとの組合せ等が、用いられてきた。

【０００３】しかし、これらの切換端子駆動機構に用い
られる電気的なステップモータ等の開発は既に尽くされ
た感があり、その寸法や重量の点でよりいっそうの小型
化や軽量化を図ることは難しかった。このため、情報伝
送路切換装置の全体の小型化や軽量化も、殆ど限界に達
していた。

【０００４】そこで、特開平６−３４８９７号公報に
は、切換端子駆動機構に超音波モータを用いることが提
案されている。図７は、この公報により開示された情報
伝送路切換装置１の構成を示す説明図であって、図７
（Ａ）は全体の構成を示す斜視図、図７（Ｂ）は図７
（Ａ）における出力側ホルダ５を抽出して示す斜視図、
図７（Ｃ）は出力側ホルダ５の内部を走行する端末部品
８を示す説明図である。

【０００５】図７（Ａ）に示すように、この情報伝送路
切換装置１は、入力側の情報伝送路２を支持する入力側
ホルダ３と、出力側の情報伝送路４を支持する出力側ホ
ルダ５と、入力側の情報伝送路２及び出力側の情報伝送
路４それぞれの先端に設けられた切換端子同士（図示し
ない。）の軸芯合わせを行う位置合わせ装置６とを有す
る。入力側ホルダ３及び出力側ホルダ５それぞれの内部
には、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、情報伝
送路２、４の延設方向へ向けて開口した複数の移動スペ
ース７が設けられる。図７（Ｃ）に示すように、各移動
スペース７の内部には、超音波振動を発生する圧電セラ
ミックス９ａ〜９ｄが四隅に配置された直方体型の端末
部品８が移動スペース７の内面に加圧接触した状態で配
置される。そして、端部から離れた中間部を端末部品８
によって支持された情報伝送路２、４が各移動スペース
７を貫通する。

【０００６】各圧電セラミックス９ａ〜９ｄは、適当な
駆動信号を入力されることにより、超音波振動を発生す
る。これにより、端末部品８は、情報伝送路２、４の中
間点を支持しながら、図７（Ａ）における両矢印方向へ
移動する。端末部品８の移動に伴って、情報伝送路２、
４の先端に設けられた切換端子も移動する。そして、情
報伝送路２、４の先端に設けられた切換端子同士の軸芯
合わせが、位置合わせ装置６の内部で行われる。この軸
芯合わせにより、情報伝送路２の切換端子と、情報伝送
路４の切換端子とは、±１μｍ程度の位置合わせ誤差の
範囲内で対向配置される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この情報伝送路切換装
置１では、入力側の情報伝送路２および出力側の情報伝
送路４それぞれの中間点を、端末部品８により支持す
る。しかし、各情報伝送路２、４は一般的に可撓性を有
するため、情報伝送路２、４の中間点から各切換端子が
装着される情報伝送路２、４の端部までの間で情報伝送
路２、４が屈曲変形してしまう。このため、この情報伝
送路切換装置１では、切換端子同士を±１μｍ程度の位
置合わせ誤差の範囲内で対向配置させるためには、位置
合わせ装置６は不可欠であった。

【０００８】また、停止時に、端末部品８自体は所定の
位置で確かに停止するものの、各切換端子は、いずれ
も、端末部品８により支持される中間点から離れている
ため、位置合わせ装置６の内部において切換端子を支持
する部材（図示しない。）にブレーキ機構を設けて、所
定の位置で正確に停止させる必要もあった。

【０００９】このように、図７に示す従来の情報伝送路
切換装置１は、停止時にはその位置で保持される自己保
持性や高精度の位置決め性を有する超音波モータを用い
ているにもかかわらず、切換端子の位置合わせ装置６が
不可欠であったり、切換端子を支持する部材にブレーキ
機構を設ける必要があった。このため、この超音波モー
タを用いた情報伝送路切換装置１には、よりいっそうの
小型化や軽量化を図る余地があった。

【００１０】そこで、本出願人は、先に特願平１１−２
０３３６９号により、超音波モータを用いた情報伝送路
切換装置を提案した。図８は、この提案にかかる情報伝
送路切換装置１０の構成例を、一部破断した状態で示す
斜視図である。

【００１１】この情報伝送路切換装置１０は、入力側の
情報伝送路１１ａの端部に設けられる切換端子１１と、
出力側の情報伝送路１２ａの端部に設けられる切換端子
１２と、切換端子１１を支持しながら、これらを略平行
に相対移動させ、情報伝送時には切換端子１１および切
換端子１２を対向配置させる超音波モータ１３を用いた
切換端子駆動機構１４とを備える。

【００１２】この超音波モータ１３は、収容枠１５ａお
よび基板１５ｂを有するベース部材１５と、コイルスプ
リング１６および振動子支持部材１７を有し収容枠１５
ａによって支持される加圧支持機構１８と、矩形平板状
の弾性体１９ａ及び圧電素子１９ｂを有して１次の縦振
動及び４次の屈曲振動を励振する振動子１９と、振動子
１９との間で相対運動を発生する移動子（相対運動部
材）２０と、レール部材２１ａ及びガイド部材２１ｂを
有して移動子２０を直線的に移動自在に支持するリニア
ガイド２１とを備える。切換端子１１は移動子２０に固
定されるとともに、切換端子１２は基板１５ｂに固定さ
れる。なお、この振動子１９は、例えば「第５回電磁力
関連のダイナミックスシンポジウム講演論文集」の３９
３頁等により開示された、いわゆる異形モード縮退型の
振動子である。

【００１３】この情報伝送路切換装置１０は、超音波モ
ータ１３の構成要素である移動子２０及び基板１５ｂそ
れぞれに切換端子１１及び１２をいずれも直接固定する
ため、切換端子１１、１２の専用の位置合わせ機構やブ
レーキ機構を設ける必要がない。このため、図７に示す
情報伝送路切換装置１よりも、充分に小型化や軽量化を
図ることができる。また、この情報伝送路切換装置１０
は、超音波モータ１３が優れた起動停止特性を有するこ
とから、電磁モータを用いた情報伝送路切換装置より
も、整定時間が短縮化されることも期待される。

【００１４】この情報伝送路切換装置１０では、切換端
子１１を切換端子１２に位置的に正確に一致させるため
に、移動子２０が切換端子１１を支持する位置とは異な
る位置に、例えばエンコーダのゲージ及びこのゲージの
指示値を読取る位置検出装置（いずれも図示しない。）
を設け、位置検出装置による位置情報に基づいて超音波
モータ１３の駆動を制御する。

【００１５】ところで、この種の情報伝送路切換装置
は、これまで、常温（例えば２０℃）±１℃といった、
温度条件が略一定した環境での使用を前提として、開発
されてきた。しかしながら、近年、例えば−２０℃〜＋
６０℃といったより広範な温度条件下で使用することが
要請されるようになってきた。

【００１６】しかしながら、図８に示す情報伝送路切換
装置１０をこのような広範な温度条件下で使用すると、
環境温度の変化により切換端子１１とゲージとの間の距
離が変化してしまう。このため、位置検出装置により得
られる位置情報が、真の位置からずれてしまい、切換端
子１１、１２同士を、±１μｍ程度の位置合わせ誤差の
範囲内で対向配置させることができないおそれがあるこ
とが、判明した。

【００１７】本発明の目的は、例えば−２０℃〜＋６０
℃といった広範な温度条件下で使用しても、±１μｍ程
度の高い位置合わせ精度で軸芯合わせを行うことができ
る位置決め装置、特に、例えば超音波モータ等の振動モ
ータを用いた位置決め装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、移
動する位置決め対象体とこの位置決め対象体の位置を検
出するためのゲージとが互いに離れた位置に設けられる
可動ステージと、この可動ステージが移動することによ
って位置決め対象体と位置的にほぼ一致させられる被対
象物が設けられる固定ステージと、ゲージを読み取り、
位置決め対象体の位置を検出する位置検出手段と、固定
ステージ及び位置検出手段をそれぞれ離れた位置に固定
するベース部材とを備え、可動ステージ及びベース部材
に温度変化が生じても、可動ステージに設けられた位置
決め対象体とゲージとの間隔の変化と、ベース部材に設
けられた位置検出手段と固定ステージとの間隔の変化と
が相殺されるようにしたことを特徴とする位置決め装置
を提供する。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１に記載された
位置決め装置において、可動ステージとベース部材と
が、互いに熱膨張係数が略同じである材料により構成さ
れることを特徴とする。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１に記載された
位置決め装置において、さらに、温度検出手段と、可動
ステージの位置決め制御を行う制御手段とを備え、温度
検出手段から得られた信号を基に、制御手段が前記可動
ステージの移動距離を補正することを特徴とする。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載された位置決め装置におい
て、さらに、可動ステージを駆動する振動モータを備
え、振動モータの非駆動時には、可動ステージの移動方
向に関して、振動モータの振動子の中心位置が、ゲージ
の中心位置と略一致することを特徴とする。

【００２２】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載された位置決め装置におい
て、固定ステージ及びベース部材が、互いに熱膨張係数
が略同じである材料により構成されることを特徴とす
る。

【００２３】さらに、請求項６の発明は、請求項１から
請求項５までのいずれか１項に記載された位置決め装置
において、可動ステージが、ベース部材に設けられた案
内部材により支持され、案内部材及びベース部材が、互
いに熱膨張係数が略同じである材料により構成されるこ
とを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
かかる位置決め装置の実施の形態を、添付図面を参照し
ながら詳細に説明する。なお、以降の実施の形態の説明
では、駆動源として、振動モータの一種である超音波の
振動域を利用した超音波モータを用いるとともに、本発
明にかかる位置決め装置を、光ファイバの切換装置に適
用した場合を例にとる。

【００２５】図１は、本実施形態の位置決め装置３０
を、一部が透視されるとともに簡略化された状態で示す
斜視図である。また、図２は図１におけるＡ矢視図であ
り、図３は図１におけるＢ矢視図である。

【００２６】図１〜図３にそれぞれ示すように、本実施
形態の位置決め装置３０は、超音波モータ３３と、可動
ステージ３４と、案内部材５５と、固定ステージ５７
と、位置検出装置５９と、ベース部材６０とを有する。
以下、本実施形態の位置決め装置３０のこれらの構成要
素について、順次説明する。

【００２７】〔超音波モータ３３〕超音波モータ３３
は、振動子３１、相対運動部材である移動子３２及び振
動子固定部材４２を有する。以下、これらについて順次
説明する。

【００２８】（ｉ）振動子３１図４は、本実施形態における振動子３１及び移動子３２
それぞれの構成を示す斜視図である。また、図５は、振
動子３１の説明図であり、図５（Ａ）は上面図、図５
（Ｂ）は側面図、図５（Ｃ）は振動子３１に発生する二
つの異なる振動Ｌ１及びＢ４それぞれの波形例を示す説
明図である。

【００２９】図１〜図５にそれぞれ示すように、本実施
形態で用いる振動子３１は、弾性体３５と、弾性体３５
の一方の平面に装着された圧電体３６とを備える。

【００３０】弾性体３５は、本実施形態では共振先鋭度
が大きなＳＵＳ３０４により、矩形平板状に形成され
る。また、弾性体３５の各部の寸法は、発生する１次の
縦振動Ｌ１及び４次の屈曲振動Ｂ４それぞれの固有振動
数ｆ_L1、f _B4が略一致するように、設定される。

【００３１】弾性体３５の一方の平面には、圧電体３６
が例えば接着により装着される。また、弾性体３５の他
方の平面には、弾性体３５の幅方向に２本の溝部が相対
運動方向（図２、図４及び図５それぞれにおける左右方
向）に関して所定距離だけ離れて設けられる。これらの
溝部に、横断面形状が矩形である各棒型の、高分子材等
を主成分とした摺動部材が嵌め込まれて装着され、突起
状に突出して装着される。高分子材としては、ＰＴＦ
Ｅ、ポリイミド樹脂、ポリアセタール、ＰＰＳさらには
ＰＥＥＫ等の高分子材料が例示される。

【００３２】そして、この摺動部材が駆動力取出部３７
ａ、３７ｂとして機能する。したがって、弾性体３５は
これら摺動部材からなる駆動力取出部３７ａ、３７ｂを
介して移動子３２に加圧接触する。

【００３３】また、図３に示すように、各駆動力取出部
３７ａ、３７ｂは、いずれも、振動子３１の幅方向に二
つに分割され、分割されたそれぞれの駆動力取出部３７
ａ、３７ａ’、３７ｂ、３７ｂ’が振動子３１の幅方向
の端部側に配置される。このように、本実施形態では、
各駆動力取出部３７ａ、３７ｂは、それぞれが２個の摺
動材により構成される。

【００３４】これらの駆動力取出部３７ａ、３７ｂは、
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、弾性体３５に
発生する４次の屈曲振動Ｂ４の４つの腹位置ｌ₁ 〜ｌ₄
のうちの外側に位置する二つの腹位置ｌ₁ 、ｌ₄ に一致
する位置にそれぞれ設けられる。なお、駆動力取出部３
７ａ、３７ｂは、屈曲振動Ｂ４の二つの腹位置ｌ₁ 、ｌ
₄ に正確に一致する位置に設けられる必要はなく、これ
らの腹位置ｌ₁ 、ｌ₄の近傍に設けられていてもよい。

【００３５】圧電体３６は、本実施形態ではＰＺＴ（チ
タンジルコン酸鉛）からなる一枚の薄板状の圧電素子に
より構成される。この圧電体３６には、図４及び図５に
示すように、Ａ相の駆動信号Ｖ_A が入力される入力領域
３６ａ、３６ｃと、Ａ相の駆動信号とは位相が約（π／
２）ずれたＢ相の駆動信号Ｖ_B が入力される入力領域３
６ｂ、３６ｄとが形成される。各入力領域３６ａ〜３６
ｄは、いずれも、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すよう
に、弾性体３５に発生する屈曲振動Ｂ４の５つの節位置
ｎ₁ 〜ｎ₅ により区画された４つの領域に連続して形成
される。すなわち、駆動信号の入力により変形する各入
力領域３６ａ〜３６ｄが、いずれも、不動点である節位
置ｎ₁ 〜ｎ₅ を跨がない。そのため、入力領域３６ａ〜
３６ｄの変形が節位置ｎ₁ 〜ｎ₅ によって抑制されるこ
とがない。これにより、各入力領域３６ａ〜３６ｄに入
力された電気エネルギを最大の効率で弾性体３５の変
形、すなわち機械エネルギへ変換することができる。

【００３６】また、屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ₂ 、ｎ₄ に
は、振動子３１が発生する縦振動Ｌ１により電気エネル
ギを出力する検出領域３６ｐ、３６ｐ’が設けられる。
これにより、振動子３１が発生する縦振動Ｌ１の振動状
態がモニタされる。

【００３７】そして、図４、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）
に示すように、各入力領域３６ａ〜３６ｄと各検出領域
３６ｐ、３６ｐ’とは、それぞれの表面を、銀電極３８
ａ〜３８ｄ、３８ｐ、３８ｐ’により覆われる。これに
より、各入力領域３６ａ〜３６ｄへ独立して駆動信号を
入力したり、各検出領域３６ｐ、３６ｐ’から独立して
検出信号を出力することができる。なお、図面を簡略化
して理解を容易にするため、図１〜図３では、いずれ
も、銀電極３８ａ〜３８ｄ、３８ｐ、３８ｐ’は省略し
てある。

【００３８】各銀電極３８ａ〜３８ｄには、電気エネル
ギの授受を行うためのリード線３９ａ〜３９ｄが半田付
けされて接続され、また、銀電極３８ｐ、３８ｐ’に
は、同じくリード線（図示しない。）が半田付けされて
接続されている。

【００３９】なお、本実施形態では、図５（Ａ）に示す
ように、振動子３１はその平面の中央部を中心として点
対称となるように、形成される。これにより、各駆動力
取出部３７ａ、３７ａ’、３７ｂ、３７ｂ’に発生する
楕円運動を略同じ形状とすることができ、相対運動方向
の反転に伴う駆動差が殆ど解消される。

【００４０】図６を参照しながら後述するように、位置
決め装置３０の駆動制御装置６１から、圧電体３６の入
力領域３６ａ、３６ｃには、縦振動Ｌ１及び屈曲振動Ｂ
４それぞれの固有振動数にほぼ一致した周波数を有する
Ａ相の駆動信号Ｖ_A が入力される。また、入力領域３６
ｂ、３６ｄには、Ａ相の駆動信号とは（π／２）の位相
差を有するＢ相の駆動信号Ｖ_B が入力される。すると、
図５（Ｃ）に示すように、弾性体３５には、相対運動方
向（図５における左右方向）へ振動する第１の振動であ
る１次の縦振動Ｌ１と、この相対運動方向に直交する上
下方向、すなわち振動子３１と移動子３２との加圧方向
に平行な方向へ振動する第２の振動である４次の屈曲振
動Ｂ４とが同時に発生する。

【００４１】発生した縦振動Ｌ１と屈曲振動Ｂ４とは合
成されて、駆動力取出部３７ａ、３７ａ’と駆動力取出
部３７ｂ、３７ｂ’とには、図５（Ｂ）に例示するよう
に、互いの位相がπずれた楕円運動がそれぞれ発生す
る。これにより、振動子３１は加圧接触する移動子３２
との間で、縦振動Ｌ１の振動方向への相対的な直線運動
を発生する。なお、相対運動方向を逆向きにするには、
Ｂ相の駆動信号が、Ａ相の駆動信号に対して（−π／
２）の位相差を有するように設定すればよい。

【００４２】このように、本実施形態の振動子３１は、
相対運動の方向へ振動する第１の振動である縦振動Ｌ１
と、この第１の振動の振動方向と直交する方向へ振動す
る第２の振動である屈曲振動Ｂ４とを励振することによ
り、移動子３２との間で直線的な相対運動を発生する、
いわゆる異形モード縮退型の振動子である。

【００４３】（ｉｉ）移動子３２図１〜図５にそれぞれ示すように、本実施形態では、振
動子３１との間で相対運動を行う相対運動部材として、
移動子３２を用いる。

【００４４】移動子３２は、本実施形態ではＳＵＳ４１
０からなっており、可動ステージ３４の移動子取付面３
４ａに３本の平小ねじ４０により固定される。

【００４５】本実施形態では、図１〜図４に示すよう
に、移動子３２の振動子３１との当接面のうちで、駆動
力取出部３７ａ、３７ａ’及び駆動力取出部３７ｂ、３
７ｂ’のいずれにも接触しない十字型の非接触部４１ｃ
は、駆動力取出部３７ａ、３７ａ’及び駆動力取出部３
７ｂ、３７ｂ’のいずれかに接触する接触部４１ａ、４
１ａ’、４１ｂ、４１ｂ’よりも、肉薄に形成されてい
る。これにより、移動子３２の振動子３１との当接面
は、図１〜図４に示すように、十字型の溝状に形成され
る。すなわち、移動子３２の振動子３１との当接面の四
隅部には、突起部４１ａ〜４１ｂ’がそれぞれ形成され
る。なお、本実施形態では、後述するように、移動子３
２の振動子３１との当接面に十字型の溝を形成しても、
移動子３２は、Ｌ型の断面形状を有したことから充分な
曲げ剛性を有する可動ステージ３４の移動子取付面３４
ａに装着されているため、移動子３２には曲げ変形に伴
った屈曲振動は発生しない。

【００４６】移動子３２は、図１〜図３を参照しながら
後述するように、振動子固定部材４２により加圧支持さ
れた振動子３１の駆動力取出部３７ａ、３７ａ’と駆動
力取出部３７ｂ、３７ｂ’とに、突起部４１ａ〜４１
ｂ’を介して適当な加圧力で加圧接触して配置される。

【００４７】これにより、振動子３１を起動すると、移
動子３２は、駆動力取出部３７ａ、３７ａ’と駆動力取
出部３７ｂ、３７ｂ’とに互いの位相がπだけずれてそ
れぞれ発生した楕円運動によって、突起部４１ａ〜４１
ｂ’を介して駆動される。このため、移動子３２は、後
述するベース基板６０上に固定されたリニアガイド５５
によって直線的に案内される可動ステージ３４ととも
に、直線的に駆動される。このように、本実施形態で
は、固定配置された振動子３１によって移動子３２が直
線的に駆動される。

【００４８】本実施形態では、移動子３２の振動子３１
との当接面に十字型の溝が形成されることにより、位置
決め装置３０の移動系の一部をなす移動子３２の軽量化
が図られている。これにより、移動子３２とともに移動
する可動ステージ３４の整定時間が短縮化される。

【００４９】また、移動子３２の駆動力取出部３７との
接触面に、駆動力取出部３７との接触状態を良好にする
ためにラップ加工による鏡面仕上を施す場合、本実施形
態では、突起部４１ａ〜４１ｂ’の底面だけにこのラッ
プ加工を施せばよい。このため、ラップ加工の面積が低
減され、ラップ加工による鏡面仕上の加工時間を短縮化
することができる。

【００５０】さらに、突起部４１ａ〜４１ｂ’それぞれ
は、いずれも振動子３１よりも相当質量が小さいため、
これら突起部４１ａ〜４１ｂ’それぞれの固有振動数
は、振動子３１の超音波の振動数（例えば５０ｋＨＺ程
度）よりも高くなる。このため、振動子３１が発生する
振動が駆動力取出部３７ａ、３７ａ’及び駆動力取出部
３７ｂ、３７ｂ’を介して突起部４１ａ〜４１ｂ’に伝
播されても、突起部４１ａ〜４１ｂ’はいずれも振動し
難くなる。このため、振動子３１が発生した振動により
可動ステージ３４が振動することも、抑制される。この
ため、可動ステージ３４の振動が抑制され、可動ステー
ジ３４を高精度で位置決めすることができる。

【００５１】（ｉｉｉ）振動子固定部材４２図１〜図３に示すように、本実施形態の超音波モータ３
０は、振動子固定部材４２を有する。振動子固定部材４
２は、Ｌ型の水平断面形状を有するブロック体であり、
本実施形態ではＳＵＳ４１０からなる。この振動子固定
部材４２は、振動子支持部材４３と振動子加圧部材４４
とを備える。

【００５２】図１〜図３に示すように、振動子支持部材
４３は、本実施形態ではＳＵＳ４１０からなる薄板状部
材であり、板厚の小さな屈曲部４３ａと、板厚が大きな
支持部４３ｂとを有する。屈曲部４３ａの一方の端部に
は二つの貫通孔が設けられており、振動子支持部材４３
は、これらの貫通孔をそれぞれ貫通する固定ねじ４３ｃ
によって、振動子固定部材４２の端面に固定される。

【００５３】また、支持部４３ｂの振動子１１側の平面
には、ＳＵＳ４１０からなる二つの支持ピン４５ａ、４
５ｂが、例えば接着や溶接等の適宜手段により固定され
る。そして、支持ピン４５ａ、４５ｂは、振動子１１の
両側面の長手方向の略中央部に形成された半円状の二つ
の切欠き部３１ａ、３１ｂ（図５（Ａ）参照。）に嵌め
込まれて、例えば接着や溶接等の適宜手段により固定さ
れる。

【００５４】なお、振動子３１の一方の平面に装着され
た圧電体３６と支持部４３ｂとの間には、例えばプラス
チック等からなる絶縁部材４６が挟まれた状態で配置さ
れており、入力領域３６ｂ及び３６ｃの短絡が防止され
る。

【００５５】振動子３１は、振動子支持部材４３によっ
て、相対運動の方向（図２における左右方向）について
拘束されるとともに、屈曲部４３ａが円弧状に屈曲変位
することにより加圧方向（図２における上下方向）へ略
直線的に微小に変位できるように、支持される。

【００５６】一方、図１〜図３に示すように、振動子加
圧部材４４は、本実施形態ではＳＵＳ４１０からなり、
四隅部に加圧用突起４７ａ〜４７ｄを有する板材であ
る。加圧用突起４７ａ〜４７ｄを振動子加圧部材４４の
四隅部に配置したのは、電極３８ａ〜３８ｄ、３８ｐ、
３８ｐ’とリード線３９ａ〜３９ｄとの半田付けの盛り
上がり部との干渉を防止するためである。加圧用突起４
７ａ及び４７ｃは、振動子３１に発生する屈曲振動Ｂ４
の節位置ｎ₂ の位置と一致する位置に、また、加圧用突
起４７ｂ及び４７ｄは、振動子３１に発生する屈曲振動
Ｂ４の節位置ｎ₄の位置と一致する位置に、それぞれ設
けられて、振動子３１に当接する。つまり、加圧用突起
４７ａ〜４７ｄは、いずれも、屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ
₂ 、ｎ₄ を跨ぐ位置に形成されている。

【００５７】また、振動子支持部材４３の屈曲部４３ａ
には貫通孔４３ｄが設けられており、振動子加圧部材４
４の加圧用突起４７ｂ及び４７ｄは、いずれも、この貫
通孔４３ｄを貫通して振動子３１に装着された圧電体３
６に当接する。これにより、振動子支持部材４３と、振
動子加圧部材４４との接触が防止される。

【００５８】図２に示すように、振動子固定部材４２の
振動子加圧部材４４側の平面の略中央部に設けられた収
容孔４２ａには、加圧力発生部材４８が装着される。本
実施形態では、加圧力発生部材４８としてコイルばねを
用いた。なお、振動子固定部材４２の加圧力発生部材４
８との当接部には、ねじ部材４９がねじ止めされてお
り、ねじ部材４９のねじ込み深さを調節することによ
り、加圧力発生部材４８は発生する加圧力を適宜調節で
きるように構成されている。

【００５９】加圧力発生部材４８が発生した加圧力によ
り、振動子加圧部材４４は振動子３１の方向へ付勢され
る。これにより、加圧用突起４７ａ〜４７ｄにより振動
子３１は、駆動力取出部３７ａ〜３７ｂ’を介して、移
動子３２の突起部４１ａ〜４１ｂ’と適宜加圧力で加圧
接触する。

【００６０】振動子固定部材４２は、２本の取付けねじ
４２ｂによってベース基板６０に固定される。これによ
り、振動子３１は、ベース基板６０の表面から一定距離
だけ離れて支持される。

【００６１】このように、本実施形態では、振動子支持
部材４３及び振動子加圧部材４４を備える振動子固定部
材４２により、振動子３１が支持される。

【００６２】すなわち、本実施形態の超音波モータ３３
は、駆動力取出部を有する振動子３１と、駆動力取出部
を介して振動子３１に加圧接触することによりこの振動
子３１との間で直線的な相対運動を行う移動子３２と、
振動子３１を移動子３２に加圧接触させる振動子固定部
材４２とを有する。

【００６３】なお、本実施形態では、振動子固定部材４
２に中継基板５０が固定されている。中継基板５０は、
リード線３９と、位置決め装置３０の駆動制御装置６１
に接続されるリード線５１とを接続し、駆動制御装置６
１からの駆動信号を圧電体３６に入力する。また、この
中継基板５０を、例えばガラス、アルミナ、セラミック
又はシリコーン等の熱伝導度が小さい絶縁材料により構
成した場合には、この中継基板５０に温度センサ（図示
しない。）を設けて駆動時の振動子３１の近辺の環境温
度を検出し、この検出値を駆動制御装置６１からの駆動
信号のフィードバック制御因子とすることにより、より
正確な制御を行うことができる。

【００６４】〔可動ステージ３４〕図１〜図３に示すよ
うに、本実施形態の位置決め装置３０は、可動ステージ
３４を有する。

【００６５】可動ステージ３４は、本実施形態ではＳＵ
Ｓ４１０により軽量に構成される。本実施形態では、こ
の可動ステージ３４は、移動子３２が固定される第１の
平面である移動子取付面３４ａと、移動子取付面３４ａ
と略直交する第２の平面である搭載面３４ｂとを有し、
図３に示すように、Ｌ字状に屈曲して形成される。この
ため、図３に示すように、相対運動の方向に対しての垂
直な面を断面として見たときの断面二次モーメントが大
きく、剛性が高い。したがって、移動子取付面３４ａ
は、振動子３１が発生する第２の振動である屈曲振動Ｂ
４による加圧力を垂直に受けても、変形し難い。

【００６６】移動子取付面３４ａは、移動子３２を装着
するための３本の平小ねじ４０をネジ止めするためのネ
ジ穴以外は何も設けられず、一様な面とされている。

【００６７】移動子取付面３４ａには、可動ステージ３
４の移動方向について離れた２箇所に、後述するスケー
ル部５９ｃを搭載する位置検出部と、後述する切換端子
５６を搭載する位置合わせ部が形成されている。可動ス
テージ３４の移動方向に関するこの位置検出部の中心が
位置Ｓであり、可動ステージ３４の移動方向に関する位
置検合わせ部の中心が位置Ｒである。

【００６８】一方、搭載面３４ｂは、振動子３１及び移
動子３２の加圧方向、すなわち屈曲振動Ｂ４の振動方向
と平行な方向へ向けて延設されている。

【００６９】本実施形態では、可動ステージ３４を、移
動子取付面３４ａ及び搭載面３４ｂによりＬ字状に屈曲
して形成することにより、剛性を高めてある。また、搭
載面３４ｂが移動子取付面３４ａに対して垂直に張り出
している構造である。このため、搭載面３４ｂに、軽量
化のための切欠き部や中空部を設けても、移動子取付面
３４ａの曲げ剛性を充分に保つことができ、振動モータ
３３のクラッチ機能による衝撃を受けても、移動子取付
面３４ａが変形することに起因した振動が、搭載面３４
ｂに生じ難い（特に曲げ）構造である。したがって、本
実施形態では、搭載面３４ｂのうちで、切換端子５６を
搭載する位置合わせ部、スケール部５９ｃを支持する位
置検出部及びガイド５３装着部以外の部分に、切欠き部
３４ｄ、３４ｅをそれぞれ設けてある。このため、本実
施形態によれば、振動モータ３３のクラッチ機能に振動
を可動ステージ３４に生じることなく、可動ステージ３
４を軽量化することができる。

【００７０】このように、可動ステージ３４は、移動子
３２に固定されて振動子３１と移動子３２との加圧方向
に略平行な方向へ向けて延設されるとともに、リニアガ
イド５５により振動子３１と移動子３２との相対運動の
方向と略平行な方向へ直線的に移動自在に支持される。

【００７１】〔案内部材５５〕本実施形態では、案内部
材５５としてリニアガイドを用いた。すなわち、本実施
形態では、この搭載面３４ｂの下面の略中央部には、合
計４本のねじ５２によって、ＳＵＳ４１０からなる二つ
のガイド５３ａ、５３ｂが固定される。ガイド５３ａ、
５３ｂは、いずれも、ベース基板６０に相対運動の方向
と平行な方向へ向けて敷設された、ＳＵＳ４１０からな
るレール５４に嵌合し、レール５４とともにリニアガイ
ド５５を構成する。このため、可動ステージ３４は、リ
ニアガイド５５により相対運動の方向と平行な方向へ移
動自在に支持される。

【００７２】搭載面３４ｂには、光ファイバ５６ａの切
換端子５６が搭載される。この切換端子５６は、例えば
樹脂材料により直方体状に形成され、入力側の光ファイ
バ５６ａの端部を貫通させた状態で固定されて、装着さ
れる。本実施形態では、この切換端子５６が、位置決め
を行われる位置決め対象体である。

【００７３】本実施形態では、光ファイバ５６ａとし
て、中心部に設けられた屈折率がｎ₁であるコアと、コ
アの外周に設けられた屈折率がｎ₂ （ｎ₂ ＜ｎ₁ ）のク
ラッディングと、クラッディングの外周に設けられたコ
アやクラッディングに比較して格段に光吸収の多い材料
からなるジャケットとを有するステップ形光ファイバを
用いた。

【００７４】〔固定ステージ５７〕ベース基板６０に
は、固定ステージ５７が固定される。この固定ステージ
５７は、本実施形態ではＳＵＳ４１０により構成され、
切換端子５６が移動して、光学的に導通される４本の光
ファイバ５８ａそれぞれの４つの切換端子５８が、光フ
ァイバ５６ａの切換端子５６と同じ設置高さになるよう
にして搭載される。これら４つの切換端子が切換端子５
６の位置決めの目標となる被対象物となる。各切換端子
５８は、いずれも、例えば樹脂材料により直方体状に形
成され、４本の光ファイバ５８ａの端部をそれぞれ貫通
させた状態で固定されて、装着される。切換端子５８そ
れぞれの一つの端面には、各光ファイバ５８ａの端面が
同一平面をなして、配置される。この光ファイバ５８ａ
は、光ファイバ５６ａと同様に、ステップ形光ファイバ
である。

【００７５】なお、図１〜図３では、図面を簡略化して
理解を容易にするために、切換端子５８が４つ並設され
た場合を示すが、本発明はこれに限られるものではな
く、２つ、３つ又は５つ以上の切換端子が並設された場
合にも、同様に適用される。

【００７６】〔検出装置５９〕本実施形態の位置決め装
置３０は、検出装置５９を備える。本実施形態では、検
出装置５９として、発光部５９ａ及び受光部（図示しな
い。）と、可動ステージ３４の縦フランジ３４ｃに固定
されたゲージであるスケール部５９ｃとにより構成され
た透過型のエンコーダ５９を用いた。発光部５９ａ及び
受光部は、スケール部５９ｃを挟んで対向して配置され
る。

【００７７】このエンコーダ５９により、可動ステージ
３４の現位置が検出される。検出値は、位置決め装置３
０の駆動制御装置６１へ出力され、超音波モータ３３の
駆動が制御される。

【００７８】〔ベース部材６０〕ベース部材６０は、本
実施形態ではＳＵＳ４１０からなるベース基板である。
ベース基板６０には、振動子固定部材４２、リニアガイ
ド５５、固定ステージ５７、及びエンコーダ５９が、互
いに離れた位置に固定される。

【００７９】図６は、本実施形態の位置決め装置３０の
駆動制御装置６１の一例を示すブロック図である。

【００８０】駆動制御装置６１の発振器６２から、振動
子３１の縦振動Ｌ１及び屈曲振動Ｂ４それぞれに相当す
る周波数の信号が、出力される。発振器６２からの出力
は移相器６３によって位相が（π／２）異なる二種の信
号に分岐されて、駆動信号切換器６４に入力される。駆
動信号切換器６４は、振動子３１の駆動状態（粗動、微
動）に応じて、１種又は２種の信号を出力する。

【００８１】駆動信号切換器６４からの一方の出力は増
幅器６５によって増幅された後に、Ａ相の駆動信号Ｖ_A
として入力領域３６ａ、３６ｃの銀電極３８ａ、３８ｃ
へ印加される。また、他方の出力は増幅器６６によって
増幅された後に、Ｂ相の駆動信号Ｖ_B として入力領域３
６ｂ、３６ｄの銀電極３８ｂ、３８ｄへ印加される。こ
れにより、振動子３１は励振し、駆動力取出部３７ａ〜
３７ｂ’を介して加圧接触する移動子３２と、この移動
子３２に固定された可動ステージ３４とを、ともに直線
的に駆動する。

【００８２】本実施形態では、エンコーダ５９により直
線的に移動する可動ステージ３４の位置が検出され、エ
ンコーダ５９からの検出値が制御部６７に入力される。
制御部６７は、この検出値の値に応じて、駆動信号切換
器６４に制御信号Ｓ₁ を出力して振動子３１の駆動状態
を粗動及び微動の２段階に切り替えるとともに、発振器
６２に制御信号Ｓ₂ を出力する。これにより、振動子３
１の振動振幅が所定の大きさに制御される。

【００８３】この本実施形態の位置決め装置３０によれ
ば、以下に列記する効果が奏せられる。

【００８４】（１）可動ステージ３４を、振動子３１と
移動子３２との加圧方向に略平行な方向へ向けて延設さ
れた状態で移動子３２に固定したため、振動子固定部材
４２、振動子３１、移動子３２及び可動ステージ３４を
いずれもこの方向について並設して配置できる。このた
め、ベース基板６０に直交する方向に関する位置決め装
置３０の寸法をできるだけ抑制できる。このため、小型
であることから小さな設置スペースで設置することがで
きる位置決め装置３０を提供できる。

【００８５】（２）移動子３２のうちの駆動力取出部３
７ａ〜３７ｂ’との非接触部４１ｃの厚さを、駆動力取
出部３７ａ〜３７ｂ’との接触部４１ａ〜４１ｂ’の厚
さよりも小さくしたため、移動子３２を軽量化できる。
また、可動ステージ３４に、中空部３４ｄ及び切欠き部
３４ｅを形成したため、可動ステージ３４を軽量化でき
る。したがって、これらの相乗的効果により、移動子３
２及び可動ステージ３４をともに軽量化でき、可動ステ
ージ３４の整定時間を短縮化することができる。

【００８６】（３）移動子３２のうちの駆動力取出部３
７ａ〜３７ｂ’との非接触部４１ｃの厚さを、駆動力取
出部３７ａ〜３７ｂ’との接触部４１ａ〜４１ｂ’の厚
さよりも小さくしたため、突起部４１ａ〜４１ｂ’への
ラップ加工の加工時間を低減できる。

【００８７】（４）移動子３２のうちの駆動力取出部３
７ａ〜３７ｂ’との非接触部４１ｃの厚さを、駆動力取
出部３７ａ〜３７ｂ’との接触部４１ａ〜４１ｂ’の厚
さよりも小さくしたため、振動子３１が発生した振動に
起因して可動ステージ３４が振動することを抑制でき
る。また、可動ステージ３４に、移動子３２に固定され
る振動子取付け面３４ａと搭載面３４ｂとを設けたた
め、搭載面３４ｂに切欠部３４ｄ、３４ｅを形成して
も、振動子３１が発生した振動に起因して可動ステージ
３４が振動することを抑制できる。したがって、これら
の相乗的効果により、可動ステージ３４の位置決め精度
を向上できる。

【００８８】さらに、本実施形態の位置決め装置３０に
よれば、以下に説明する効果も奏せられる。

【００８９】図２に示すように、可動ステージ３４の移
動方向に関して、支持ピン４５ａ、４５ｂの配置位置を
Ｐとし、発光部５９ａの中心位置をＱとし、可動ステー
ジ３４の位置検出部の中心位置をＲとし、切換端子５６
の中心位置をＳとし、さらに切換端子５８の中心位置を
Ｔとして、環境温度が、例えば−２０℃〜＋６０℃の範
囲で変動した場合を説明する。

【００９０】まず、可動ステージ３４が停止している状
態について説明する。本実施形態では、移動子３２、可
動ステージ３４、振動子固定部材４２、振動子支持部材
４３、振動子加圧部材４４、リニアガイド５５、固定ス
テージ５７及びベース部材６０を、いずれも、ＳＵＳ４
１０により構成している。このため、上記のような広範
な環境温度の変化が発生しても、位置Ｑ及び位置Ｐそれ
ぞれの可動ステージ３４の移動方向に関する相対的な位
置は、振動子固定部材４２、振動子支持部材４３及びベ
ース部材６０がいずれもＳＵＳ４１０により構成されて
いるために同じ熱膨張量を示すことから、変化しない。

【００９１】一方、弾性体３５は、環境温度が上昇した
場合、支持ピン４５ａ、４５ｂの位置Ｐを中心として左
右方向へ熱膨張する。これに対し、移動子３２及び可動
ステージ３４は、いずれも、環境温度の上昇とともに熱
膨張するが、弾性体３５と、可動ステージ３４とは、そ
れぞれ、熱膨張係数が異なるＳＵＳ３０４（１７．２×
１０^-6）、ＳＵＳ４１０（９．９×１０^-6）により構成
されているため、弾性体３５と、可動ステージ３４とは
それぞれの伸び量が異なる。しかし、本実施形態では、
弾性体３５と移動子３２とが接触している駆動力取出部
３７ａ〜３７ｂ’が弾性体３５の支持ピン４５ａ、４５
ｂの位置Ｐを対称として２箇所に設けられているため、
位置Ｐと位置Ｒとの相対的な位置は、環境温度の上昇に
かかわらず変化しない。両者の差は、剛性が金属材料よ
りも小さな高分子材料から構成される駆動力取出部３７
ａ〜３７ｂ’の剪断変形により吸収される。

【００９２】また、可動ステージ３４は、２つのガイド
部材５３ａ、５３ｂによって支持されているため、熱膨
張に起因した可動ステージ３４の撓みを防止することが
できる。

【００９３】さらに、可動ステージ３４の位置Ｒと位置
Ｓとの距離は、可動ステージ３４の熱膨張により変動す
る。一方、ベース部材６０に固定されたエンコーダ５９
の位置Ｑと、固定ステージ５７の位置Ｔとの距離も、熱
膨張により変動する。しかし、可動ステージ３４、ベー
ス部材６０及び固定ステージ５７のいずれの材料もＳＵ
Ｓ４１０により構成されているため、環境温度が変動し
ても、位置Ｒ及び位置Ｓ間の距離と、位置Ｑ及び位置Ｔ
間の距離とは同じ値を維持し続ける。また、位置Ｒと位
置Ｑとの相対的な位置も変動しないため、位置Ｓと位置
Ｔとの位置も環境温度の変動にかかわらず、一定とな
る。

【００９４】このため、本実施形態の位置決め装置３０
によれば、小型化でき、整定時間を短縮化でき、さら
に、広範な温度条件下で使用しても、±１μｍ程度の所
望の位置合わせ精度で軸芯合わせを行うことが可能であ
る。

【００９５】（第２実施形態）次に、第２実施形態を説
明する。なお、本実施形態の説明では、前述した第１実
施形態と相違する部分を説明し、共通する部分は同一の
図中符号を付すことにより重複する説明を適宜省略す
る。

【００９６】本実施形態では、可動ステージ３４をアル
ミニウム合金Ａ５０５２により構成するとともに、移動
子３２をアルミニウム合金に無電解ニッケルをメッキし
たものにより構成した。また、図６に示すように、可動
ステージ３４に環境温度を検出するための温度センサ６
８を搭載し、温度センサ６８の出力値を制御部６７に入
力した。さらに、制御部６７には、環境温度の値と、位
置Ｓ及び位置Ｔ間のずれ量との関係を記憶するメモリ部
６９が接続される。制御部６７は、温度センサ６８の値
と、メモリ部６９の値とに基づいて、位置Ｓ及び位置Ｔ
間のずれ量を算出し、発振器６２を制御する。これ以外
の構成は、第１実施形態と同じである。

【００９７】本実施形態では、環境温度が変化した時の
各構成要素間の相対的な位置の変化について、温度が上
昇した場合を例として説明する。まず、可動ステージ３
４が停止している状態について説明する。本実施形態で
は、位置Ｑ及び位置Ｐ間の駆動方向への相対的な位置
は、振動子固定部材４２、振動子支持部材４３及びベー
ス部材６０がいずれもＳＵＳ４１０により構成されてい
るために同じ熱膨張量を示すことから、変化しない。

【００９８】一方、弾性体３５は、環境温度が上昇した
場合、支持ピン４５ａ、４５ｂの位置Ｐを中心として左
右方向へ熱膨張する。これに対し、移動子３２及び可動
ステージ３４は、いずれも、環境温度の上昇とともに熱
膨張するが、弾性体３５と、可動ステージ３４とは、そ
れぞれ、熱膨張係数が異なるＳＵＳ３０４（１７．２×
１０^-6）、Ａ５０５２（２３．８×１０^-6）により構成
されているため、弾性体３５と、可動ステージ３４とは
それぞれの伸び量が異なる。しかし、本実施形態では、
弾性体３５と移動子３２とが接触している駆動力取出部
３７ａ〜３７ｂ’が弾性体３５の支持ピン４５ａ、４５
ｂの位置Ｐを対称として２箇所に設けられているため、
位置Ｐと位置Ｒとの相対的な位置は、環境温度の上昇に
かかわらず変化しない。両者の差は、剛性が金属材料よ
りも小さな高分子材料から構成される駆動力取出部３７
ａ〜３７ｂ’の剪断変形により吸収される。

【００９９】なお、可動ステージ３４が移動している状
態では、位置Ｐと位置Ｒとを一致させればよいので、弾
性体３５と可動ステージ３４との熱膨張差は無視し得
る。

【０１００】さらに、可動ステージ３４の位置Ｒと位置
Ｓとの距離は、可動ステージ３４の熱膨張により変動す
る。一方、ベース部材６０に固定されたエンコーダ５９
の位置Ｑと、固定ステージ５７の位置Ｔとの距離も、熱
膨張により変動する。

【０１０１】本実施形態では、可動ステージ３４と、ベ
ース部材６０、固定ステージ５７とのそれぞれの材料は
異なり、また位置Ｒと位置Ｑとの相対的な位置は変動し
ないことから、環境温度が変動すると、位置Ｒ及び位置
Ｓ間の距離と、位置Ｑ及び位置Ｔ間の距離とは、熱膨張
の偏差分だけ変動することになる。

【０１０２】しかし、本実施形態では、前述したよう
に、駆動制御装置６１に温度センサ６８及びメモリ部６
９を設けて、可動ステージ３４の近傍の環境温度を測定
し、この測定値に基づいて、位置Ｒ及び位置Ｓ間の距離
と、位置Ｑ及び位置Ｔ間の距離との偏差分だけ、振動子
３１を駆動するため、位置Ｓと位置Ｔとの相対的な位置
を環境温度の変動にかかわらず、一定とすることができ
る。

【０１０３】また、本実施形態では、可動ステージ３４
をアルミニウム合金により軽量に構成したため、可動ス
テージ３４の加減速能を向上でき、位置決め精度の向上
と、整定時間の短縮とをさらに図ることもできる。

【０１０４】（変形形態）また、各実施形態の説明で
は、振動モータが超音波モータである場合を例にとっ
た。しかし、本発明は超音波モータには限定されず、超
音波以外の他の振動域を利用した振動モータについて
も、等しく適用される。

【０１０５】また、各実施形態の説明では、本発明にか
かる位置決め装置を光ファイバの切換装置に適用した場
合を例にとった。しかし、本発明は光ファイバの切換装
置には限定されず、各種の位置決め装置についても等し
く適用される。

【０１０６】また、各実施形態の説明では、振動子と移
動子との間で発生する相対運動の方向と略平行な方向へ
振動する第１の振動である１次の縦振動と、振動子と移
動子との加圧方向と略平行な方向へ振動する第２の振動
である４次の屈曲振動とを励振する異形モード縮退型の
振動子を用いた場合を例にとった。しかし、本発明で用
いる振動子は縦振動及び屈曲振動それぞれの振動の次数
には限定されない。例えば、１次の縦振動と２次の屈曲
振動とを励振する振動子や、１次の縦振動と６次の屈曲
振動とを励振する振動子、さらには３次の縦振動と８次
の屈曲振動とを励振する振動等も、同様に用いることが
できる。

【０１０７】また、本発明で用いる振動子は、縦振動及
び屈曲振動の組合せにも限定されず、この組合せ以外の
異形モード縮退型の振動子や、同形モード縮退型の振動
子であっても、同様に適用することができる。

【０１０８】また、各実施形態の説明では、振動子が圧
電体を備える場合を例にとった。しかし、本発明は圧電
体には限定されず、例えば電歪素子等の電気エネルギ及
び機械エネルギの相互変換素子であれば、等しく適用す
ることができる。

【０１０９】また、各実施形態の説明では、振動子が４
つの駆動力取出部を有する場合を例にとった。しかし、
本発明はこの形態には限定されず、例えば、弾性体の幅
方向に２つの駆動力取出部が相対運動方向に関して所定
距離だけ離れて設けられた場合であっても、等しく適用
される。この場合、移動子の駆動力取出部との接触部は
矩形の平面形状を呈することから、移動子の振動子との
当接面には、各実施形態のような十字型の溝は形成され
ず、矩形平面形状の溝部が相対運動の方向の略中心部に
形成される。

【０１１０】各実施形態では、位置決め装置３０のこれ
らの構成要素を主にＳＵＳ４１０により構成した。しか
し、本発明はＳＵＳ４１０には限定されず、熱膨張係数
が略同じ材料であればよい。ＳＵＳ４１０以外に、例え
ばＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３１や、これらを組合せて用
いることが例示される。

【０１１１】さらに、各実施形態は、本発明を具現化し
た一例を示したものであり、本発明の作用効果を奏する
範囲で様々な変形が可能である。

【０１１２】

【発明の効果】請求項１〜請求項５の発明により、例え
ば−２０℃〜＋６０℃といった広範な温度条件下で使用
しても、±１μｍ程度の高い位置合わせ精度で軸芯合わ
せを行うことができる位置決め装置、特に、例えば超音
波モータ等の振動モータを用いた位置決め装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の位置決め装置を、一部が透視さ
れるとともに簡略化された状態で示す斜視図である。

【図２】図１におけるＡ矢視図である。

【図３】図１におけるＢ矢視図である。

【図４】第１実施形態における振動子及び移動子それぞ
れの構成を示す斜視図である。

【図５】第１実施形態における振動子の説明図であり、
図５（Ａ）は上面図、図５（Ｂ）は側面図、図５（Ｃ）
は振動子に発生する二つの異なる振動Ｌ１及びＢ４それ
ぞれの波形例を示す説明図である。

【図６】第１実施形態の位置決め装置の駆動制御装置の
一例を示すブロック図である。

【図７】特開平６−３４８９７号公報により開示された
情報伝送路切換装置の構成を示す説明図であって、図７
（Ａ）は全体の構成を示す斜視図、図７（Ｂ）は図７
（Ａ）における出力側ホルダを抽出して示す斜視図、図
７（Ｃ）は出力側ホルダの内部を走行する端末部品を示
す説明図である。

【図８】本出願人が特願平１１−２０３３６９号により
提案した情報伝送路切換装置の構成例を、一部破断した
状態で示す斜視図である。

【符号の説明】

３０位置決め装置３１振動子３２移動子３３振動モータ３４可動ステージ５５案内部材５６位置決め対象物５７固定ステージ５９位置検出器５９ｃゲージ６０ベース部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０２Ｎ 2/00 ＣＦターム(参考） 2F078 CA10 CB05 CB12 CC01 2H041 AA14 AB19 AC04 AZ01 AZ06 5H303 AA30 BB01 BB06 BB11 CC06 DD14 DD22 EE03 EE07 FF06 HH01 JJ08 5H680 AA00 BB01 BB13 BC00 CC02 DD01 DD15 DD23 DD53 DD55 DD65 DD72 DD82 DD83 EE21 EE22 FF04 FF08 FF26 FF30 FF33 GG02 GG11 GG27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する位置決め対象体と該位置決め対
象体の位置を検出するためのゲージとが互いに離れた位
置に設けられる可動ステージと、該可動ステージが移動することによって前記位置決め対
象体と位置的にほぼ一致させられる被対象物が設けられ
る固定ステージと、前記ゲージを読み取り、前記位置決め対象体の位置を検
出する位置検出手段と、前記固定ステージ及び前記位置検出手段をそれぞれ離れ
た位置に固定するベース部材とを備え、前記可動ステージ及び前記ベース部材に温度変化が生じ
ても、前記可動ステージに設けられた前記位置決め対象
体と前記ゲージとの間隔の変化と、前記ベース部材に設
けられた前記位置検出手段と前記固定ステージとの間隔
の変化とが相殺されるようにしたことを特徴とする位置
決め装置。
【請求項２】前記可動ステージと前記ベース部材と
は、互いに熱膨張係数が略同じである材料により構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載された位置決め装
置。
【請求項３】さらに、温度検出手段と、前記可動ステ
ージの位置決め制御を行う制御手段とを備え、前記温度
検出手段から得られた信号を基に、前記制御手段が前記
可動ステージの移動距離を補正することを特徴とする請
求項１に記載された位置決め装置。
【請求項４】さらに、前記可動ステージを駆動する振
動モータを備え、該振動モータの非駆動時には、前記可動ステージの移動
方向に関して、該振動モータの振動子の中心位置は、前
記ゲージの中心位置と略一致することを特徴とする請求
項１から請求項３までのいずれか１項に記載された位置
決め装置。
【請求項５】前記固定ステージ及び前記ベース部材
は、互いに熱膨張係数が略同じである材料により構成さ
れることを特徴とする請求項１から請求項４までのいず
れか１項に記載された位置決め装置。
【請求項６】前記可動ステージは、前記ベース部材に
設けられた案内部材により支持され、該案内部材及び前
記ベース部材は、互いに熱膨張係数が略同じである材料
により構成されることを特徴とする請求項１から請求項
５までのいずれか１項に記載された位置決め装置。