JP2003289682A - 超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】新たな測定手段を用いることなく、比較的安価
に超音波モータの滑りを抑えて異常摩耗を防止するとと
もに、可動体との接触状態を安定させ、移動中において
も高い位置精度でもって駆動させることが可能な、超音
波モータを可動体の駆動源とする案内装置を提供する。 【解決手段】超音波モータ１をステージ２３に押圧させ
るアクチュエータ３１と、ステージ２３の移動プロファ
イルに基づく基準位置情報より算出される加減速時の加
速度の絶対値に対応してアクチュエータ３１を駆動さ
せ、超音波モータ１のステージ２３への押圧力を調整す
るアクチュエータ制御部４０を設け、上記加減速時の加
速度の絶対値の増減に伴って超音波モータ１のステージ
２３への押圧力を増減させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、精密加工
装置、精密測定装置、半導体の製造工程で用いられる露
光装置や描画装置など、可動体に物品を載せて移動さ
せ、所定の位置に位置決めするのに用いる超音波モータ
を可動体の駆動源とする案内装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
精密加工装置や測定装置、あるいは半導体の製造工程に
用いられる描画装置、露光装置、検査装置、分析装置な
どの位置決めや搬送等に用いられる案内装置の駆動源と
して超音波モータを用いることが提案されている。

【０００３】図９に超音波モータを可動体の駆動源とす
る従来の案内装置の一例を示すように、この案内装置
は、ベース基盤５１上にクロスローラガイドの如き一対
のガイド部材５２を備え、これらのガイド部材５２によ
って可動体としてのステージ５３が直線的に案内される
ようになっている。

【０００４】また、ステージ５３の一方の側面には、ガ
イド部材５２に対して平行に駆動力伝達部材５４が、ス
テージ５３の他方の側面には、上記駆動力伝達部材５４
に対して平行にリニアスケール５６ａが設置され、この
リニアスケール５６ａと対向する位置には測定ヘッド５
６ｂを設けて位置検出手段５６を構成するとともに、上
記駆動力伝達部材５４と対向する位置には超音波モータ
５５を設置し、超音波モータ５５の摩擦部材５５ａを上
記駆動力伝達部材５４の当接面に対して垂直に当接させ
てある。

【０００５】なお、図中、５５ｄは超音波モータ５５を
収容するケース、５５ｃは超音波モータ５５をステージ
５３の駆動力伝達部材５４に当接させるためのバネ、５
５ｂはケース５５ｄ内に超音波モータ５５を保持するた
めの弾性体である。

【０００６】また、超音波モータ５５は、楕円振動を発
生させる圧電駆動部５５ｅと、この圧電駆動部５５ｅに
備えるセラミックスやガラスからなる摩擦部材５５ａと
からなり、圧電駆動部５５ｅは、圧電セラミック板５５
ｆの一方の主面に４分割された電極膜５５ｇ，５５ｈ，
５５ｉ、５５ｊを有し、対角に位置する電極膜５５ｇと
電極膜５５ｉを結線するとともに、対角に位置する電極
膜５５ｈと電極膜５５ｊを結線し、かつ他方の主面に
は、ほぼ全面に共通電極膜（不図示）を形成してあり、
共通電極膜をアースするとともに、電極膜５５ｉと電極
膜５５ｊにそれぞれ位相を異ならせた電圧を印加するこ
とにより、圧電セラミック板５５ｆに縦振動と横振動を
発生させ、これらの振動の合力によって摩擦部材５５ａ
を楕円運動させるようになっていた。

【０００７】そして、ステージ５３の移動に伴う位置検
出手段５６からの位置情報と、予め設定してあるステー
ジ５３の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏
差に応じて駆動制御部５０にて例えばＰＩＤ演算処理
し、超音波モータ５５へ指令信号を出力するフィードバ
ック制御を行うようになっていた。なお、ＰＩＤ演算を
行うための制御パラメータであるＰ項、Ｉ項、Ｄ項の決
定は、実駆動させる前にステージ５３の移動中における
位置偏差や位置決め精度が規格を満足するように実験に
より試行錯誤的に決定するようになっていた。

【０００８】ところで、精密加工装置や測定装置、ある
いは半導体の製造工程に用いられる描画装置、露光装
置、検査装置、分析装置などの位置決めや搬送等に用い
られる案内装置には、サブミクロンオーダーの高精度な
移動中の位置偏差や位置決め精度と、案内装置の長寿命
化、高信頼性化が望まれている。

【０００９】しかしながら、超音波モータ５５を用いた
駆動は摩擦駆動であるため、超音波モータ５５の摩擦部
材５５ａとステージ５３の駆動力伝達部材５４との間に
滑りが発生し易く、この滑りによってステージ５３の高
精度な位置決めが困難になるとともに、両者の接触状態
が変化するために異常摩耗が発生するといった課題があ
った。

【００１０】即ち、超音波モータ５５はバネ５５ｃによ
って駆動力伝達部材５４に対して一定の予圧を与える構
造であることから、高推力が必要な加減速時に対応でき
るような高い予圧を与えると、ステージ５３の最大速度
が小さくなったり、摩擦部材５５ａの摩耗が進行し、逆
に予圧を低く設定すると、加減速時に摩擦部材５５ａと
駆動力伝達部材５４との間に滑り現象が発生し、摩擦部
材５５ａの摩耗が進行するとともに、加速度や減速度が
小さくなるというように、図９に示す案内装置では高推
力が要求される加減速時と高速度時での安定した駆動特
性を両立させることが難しいといった課題があった。

【００１１】そこで、超音波モータ５５とステージ５３
との間の滑りを防止するため、次のような案内装置が提
案されている。

【００１２】例えば、特開２０００−３０８９３９公報
には、図１０に示すように、超音波モータ５５に予圧を
与えるバネ５５ｃに代えて電圧の印加により伸縮する圧
電アクチュエータ等の予圧調整部６１を用いるととも
に、超音波モータ５５の駆動中における摩擦部材５５ａ
の変位、速度、加速度等の位置情報を測定するレーザー
変位測定機等の非接触型測定手段６２を設け、非接触型
測定手段６２からの位置情報と位置検出手段５６からの
位置情報を基に滑り量計測部６３にて超音波モータ５５
とステージ５３との間の滑り量を算出し、この滑り量に
応じて予圧調整部６１を駆動させることにより、超音波
モータ６５のステージ５３への押圧力を調整するように
なっていた。

【００１３】しかしながら、図１０に示す案内装置を構
成するには、超音波モータ５５の駆動中における摩擦部
材５５ａの位置情報を測定するレーザー変位測定機等の
非接触型測定手段６２が必要であり、部品点数が多くな
るとともに、非接触型測定手段６２の取り付けや調整が
難しく、組み立てやメンテナスに要する作業時間が長く
なるとともに、レーザー変位測定機等の非接触型測定手
段６２は高価な構成部品であるため、案内装置が高額な
ものになってしまうといった課題があった。

【００１４】

【発明の目的】本発明は、新たな測定手段を用いること
なく、比較的安価に超音波モータの滑りを抑えて異常摩
耗を防止するとともに、可動体との接触状態を安定さ
せ、移動中においても高い位置精度でもって駆動させる
ことが可能な、超音波モータを可動体の駆動源とする案
内装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明の案内装置は、超音波モータと、超音波モー
タとの摩擦駆動により可動する可動体と、可動体の位置
を検出する位置検出手段と、位置検出手段からの位置情
報と予め格納してある上記可動体の移動プロファイルに
基づく基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波
モータへ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、超音波
モータを可動体に押圧させるアクチュエータと、可動体
の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算出され
る加減速時の加速度の絶対値に対応してアクチュエータ
を駆動させ、超音波モータの可動体への押圧力を調整す
るアクチュエータ制御部とからなり、上記加減速時の加
速度の絶対値の増減に伴って超音波モータの可動体への
押圧力を増減させるようにアクチュエータを駆動させる
ようにしたことを特徴とする。

【００１６】上記アクチュエータの制御にあたっては、
アクチュエータ制御部に、可動体の加減速時の加速度の
絶対値とアクチュエータの駆動量との関係、特に比例関
係を示すデータテーブルを格納しておき、このデータテ
ーブルに基づいてアクチュエータを駆動させるようにす
ることが好ましい。

【００１７】なお、上記アクチュエータ制御部に格納す
るデータテーブルは、以下の（１）（２）の手順によっ
て決定することが好ましい。

【００１８】（１）アクチュエータの変位量をそれぞれ
異ならせて超音波モータを駆動させた時の可動体の最大
加速度を測定する。

【００１９】（２）上記（１）の測定結果に基づいて可
動体の最大加速度とアクチュエータの変位量との関係を
決定し、データテーブルに格納する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２１】図１は超音波モータを可動体の駆動源とす
る本発明の案内装置の一例を示す平面図であり、図２は
図１の案内装置に備える超音波モータの固定構造を示す
図で、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は
側面図であり、図３（ａ）〜（ｄ）は図１の案内装置に
備える超音波モータの振動状態を説明するための模式図
であり、図４は図１の案内装置を示すブロック線図であ
る。

【００２２】この案内装置は、ベース盤２１上に可動体
としてのステージ２３を備え、該ステージ２３はクロス
ローラーガイド、エアスライドガイド、油圧ガイド等の
如き一対のガイド部材２２を介して直線的に案内される
ようになっている。

【００２３】また、ステージ２３の一方の側面には駆動
力伝達部材２４を、他方の側面にはリニアスケール２５
をそれぞれ取着してあり、リニアスケール２５と対向す
る位置には位置検出器２６を設けてステージ２３の位置
検出手段２７を構成するとともに、駆動力伝達部材２４
と対向する位置には超音波モータ１を当接させて設置し
てある。なお、３０は超音波モータ１を支持するための
支持部材、３１は超音波モータ１をステージ２３の駆動
力伝達部材２４に押し付けて予圧を与えるためのアクチ
ュエータである。

【００２４】また、本発明の案内装置に用いる超音波モ
ータ１は、金属軸２の中央に備えるフランジ部３を挟ん
で軸両端よりそれぞれ第一の超音波振動部５、金属スペ
ーサ６、第二の超音波振動部７を順次嵌入し、金属キャ
ップ８にて固定すると共に、上記各金属キャップ８に摩
擦部材９を備えたもので、第一の超音波振動部５は、環
状をした圧電セラミック板の両面に電極を備えたものを
電極板を挟んで二枚貼り合わせてなり、図２（ａ）に示
す矢印の向きに分極処理を施し、また、第二の超音波振
動部７は、環状をした圧電セラミック板の両面に分割電
極を備えたものを電極板を挟んで二枚貼り合わせてな
り、図２（ａ）に示す矢印の向きに分極処理を施してあ
る。

【００２５】そして、この超音波モータ１の金属スペー
サ６、フランジ部３、金属キャップ８をそれぞれアース
した状態で第一の超音波振動部５の電極板にのみ交流電
圧を印加すると、超音波モータ１を軸方向に伸縮振動さ
せることができ、また、第二の超音波振動部７の電極板
にのみ交流電圧を印加すると、超音波モータ１に対して
たわみ振動させることができるようになっており、第一
の超音波振動部５の電極板と第二の超音波振動部７の電
極板にそれぞれ通電する交流電圧を、周波数が同じで位
相を異ならせた交流電圧とすることで、図３（ａ）〜
（ｄ）に示すような振動を発生させることができるた
め、超音波モータ１の摩擦部材９をステージ２３の駆動
力伝達部材２４に押圧させておくことにより、両者の間
に発生する摩擦駆動によってステージ２３をガイド部材
２２に沿って移動、位置決めすることができるようにな
っている。

【００２６】なお、超音波モータ１の摩擦部材９は、摩
擦駆動に伴う摩耗を抑えるため、耐摩耗性に優れたアル
ミナ質焼結体、ジルコニア質焼結体、窒化珪素質焼結
体、炭化珪素質焼結体、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系焼結体等の
セラミックス若しくは、超硬合金、ＴｉＣ系サーメッ
ト、ＴｉＮ系サーメット、ＴｉＣ−ＴｉＮ系サーメット
等の焼結合金のうち、いずれか一種により形成すること
が好ましい。また、この超音波モータ１は、本件出願人
が先に提案しているものである（特願２００１−０２４
７８２号）。

【００２７】この超音波モータ１の固定にあたっては、
ステージ２３の移動方向に対して垂直に第二のガイド部
材３３によって案内可能に配置されたテーブル３２を設
け、このテーブル３２上に備える支持部材３０に超音波
モータ１のフランジ部３を固定するようになっており、
支持部材３０と別に設けられた不動の壁との間に積層型
圧電アクチュエータからなるアクチュエータ３１を配置
し、このアクチュエータ３１を駆動させることにより超
音波モータ１をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押
し付け、予圧を制御するようにしてある。

【００２８】また、本発明の案内装置における制御部４
０の構造は、図４に示すように、目標値発生部４１と、
超音波モータ１への駆動用指令信号を出力する駆動制御
部４２と、アクチュエータ３１への指令信号を出力する
アクチュエータ制御部４３とから構成してある。

【００２９】目標値発生部４１には、予め設定してある
ステージ２３の移動プロファイルを格納してあり、各時
刻における要求位置信号３０４を駆動制御部４２及びア
クチュエータ制御部４３にそれぞれ送るようになってい
る。

【００３０】駆動制御部４２では、目標値発生部４１か
ら得られる各時刻における要求位置信号３０４と、位置
検出手段２７から得られるステージ２３の実際の位置信
号３０５との偏差を基に、例えばＰＩＤ演算処理を行
い、超音波モータ用ドライバ２８へ駆動用指令信号を出
力するようになっている。

【００３１】即ち、目標値発生部４１と位置検出手段２
７から得られる位置情報の偏差を基にフィードバック制
御を行い、駆動制御部４２の出力値を駆動用指令信号３
０６として超音波モータ用ドライバ２８へ送り、超音波
モータ用ドライバ２８からの駆動電圧に基づいて超音波
モータ１を駆動させるようになっている。

【００３２】なお、ＰＩＤ演算を行うための制御パラメ
ータであるＰ項、Ｉ項、Ｄ項の決定は、実駆動させる前
にステージ２３の移動中における位置偏差や位置決め精
度が規格を満足するように実験により試行錯誤的に決定
する。

【００３３】一方、アクチュエータ制御部４３は、さら
に加速度値発生部４４とデータテーブル４５とからな
る。

【００３４】加速度値発生部４４では、目標値発生部４
１より送られた各時刻における要求位置信号３５４を基
に駆動時の指令加速度の絶対値３５５を算出し、データ
テーブル４５へ送るようになっている。

【００３５】データテーブル４５には、指令加速度の絶
対値３５５に応じて超音波モータ１の摩擦部材９を駆動
力伝達部材２４に押し付ける最適な予圧を与えるのに必
要なアクチュエータ３１の変位量の指令信号３５６を予
め格納してあり、加速度値発生部４４より送られる指令
加速度の絶対値３５５を基にアクチュエータ３１を所定
量変位させるのに必要な変位量の指令信号３５６をアク
チュエータ用ドライバ２９に出力するようになってい
る。

【００３６】即ち、加速度値発生部４４より得られる指
令加速度の絶対値３５５を基に、予めテータテーブル４
５に格納してある加速度値とアクチュエータ３１の駆動
用の指令信号との関係から最適な変位量の指令信号３５
６をアクチュエータ用ドライバ２９へ出力し、アクチュ
エータ用ドライバ２９からの駆動電圧に基づいてアクチ
ュエータ３１を変位させ、超音波モータ１を駆動力伝達
部材２４に押し付ける最適な与圧を与えるようになって
いる。

【００３７】このように、超音波モータ１と駆動力伝達
部材２４との間の予圧を調整するアクチュエータ３１を
設けるとともに、テータテーブル４５に予め格納してあ
るステージ２３の指令加速度の絶対値３５５と好適な予
圧との関係より上記アクチュエータ３１を変位させる変
位量の指令信号３５６を出力し、アクチュエータ３１の
変位によってステージ２３の指令加速度の絶対値３５５
に応じて超音波モータ１と駆動力伝達部材２４との間に
好適な予圧を与えるようにしたことから、ステージ２３
の駆動中、駆動条件に適した予圧を常に与えることがで
きる。

【００３８】その為、ステージ２３の速度が変化したと
しても超音波モータ１の滑りや過剰な予圧を与えること
がないため、異常摩耗を抑えることができるとともに、
所定の最大速度が得られなくなることを防ぐことができ
る。

【００３９】また、アクチュエータ３１の駆動は、予め
テータテーブル４５に格納してあるステージ２３の加速
度の絶対値と好適な予圧との関係に基づいて制御するよ
うにしてあることから、図１０に示す従来の案内装置の
ように高価なレーザードップラー振動計のような非接触
型測定手段を用いる必要がない。

【００４０】その為、本発明の案内装置によれば、長期
にわたりステージ２３の安定した駆動を実現することが
できるとともに、安価で長寿命の案内装置を提供するこ
とができる。

【００４１】なお、データテーブル４５に格納するステ
ージ２３の指令加速度の絶対値３５５と好適な予圧との
関係式は、実駆動させる前に予め以下の（１）（２）の
条件にて予備駆動させた結果に基づくデータを格納して
おけば良い。

【００４２】（１）アクチュエータ３１の変位量をそれ
ぞれ異ならせて超音波モータ１を駆動させた時のステー
ジ２３の最大加速度を測定する。

【００４３】（２）上記（１）の測定結果に基づいてス
テージ２３の最大加速度とアクチュエータ３１の変位量
との関係を決定し、データテーブル４５に格納する。

【００４４】上記（１）（２）の条件にて、ステージ２
３の加減速時の加速度の絶対値３５５とアクチュエータ
３１の駆動量との比例式をデータテーブル４５に格納し
ておけば良い。

【００４５】以上、本発明の実施形態について示した
が、本発明は上述した実施形態だけに限定されるもので
はなく、例えば、超音波モータ１は図１，２に示すもの
に限らず、図９，１０に示した超音波モータや他の駆動
構造を持った超音波モータであっても構わない。また、
アクチュエータ３１も積層型圧電アクチュエータを基に
説明したが、これ以外に、リニアモータ、サーボモータ
を用いたボールネジ、サーボモータを用いたラックアン
ドピニオンギヤなど、指令信号に対してその変位を変化
させることができるものであれば構わない。

【００４６】さらに、本実施形態では可動体として直線
運動するステージ２３を用いた案内装置について示した
が、可動体が回転運動する案内装置にも好適に用いるこ
とができる。

【００４７】このように、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で改良や変更したものにも適用できることは言うまで
もない。

【００４８】

【実施例】ここで、図１に示す本発明の案内装置及びア
クチュエータ制御部を持たない図９に示す従来の案内装
置をそれぞれ用意し、各ステージ２３，５３を一定距離
ステップ移動させたときの最大速度及び最大加速度につ
いて調べる実験を行った。なお、図９に示す従来の案内
装置に用いた超音波モータは図１に示す本発明の案内装
置に用いたものと同一のものを用い、また、超音波モー
タに与える予圧はバネの代わりに積層型圧電アクチュエ
ータを用い、その変位量を固定して実験を行った。

【００４９】各案内装置を構成する各ステージ２３，５
３は、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２０ｍｍの板状体と
し、アルミナ純度９９．５％のアルミナセラミックスに
より形成するとともに、駆動力伝達部材２４，６４は、
３００ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍの板状体とし、ステー
ジ２３，５３と同材質のアルミナセラミックスにより形
成した。

【００５０】また、負荷重量物としてステージ２３，５
３上に、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２０ｍｍのアルミナ
セラミックスからなる板状体を載せ、ステージ２３，５
３、駆動力伝達部材２４，５４、及び負荷重量物の総重
量を３０Ｋｇとした。

【００５１】一方、ステージ２３，５３を案内する一対
のガイド部材２２，５２には、長さが３００ｍｍのクロ
スローラガイドを用いるとともに、位置検出手段２７，
５６を構成するリニアスケール２５，５６ａには、最小
分解能が０．００４μｍのものを用いた。

【００５２】さらに、ステージ２３，５３の駆動源とな
る超音波モータ１は、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚
み４ｍｍの円環状をした圧電セラミック板の両面に電極
を形成し、さらに厚み方向に分極処理を施したものを電
極板を挟んで二枚貼り合わせた第一の超音波振動部５
と、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み４ｍｍの円環状
をした圧電セラミック板の両面に分割電極を形成し、さ
らに厚み方向に分極処理を施したものを電極板を挟んで
二枚貼り合わせた第二の超音波振動部７をそれぞれ用意
し、まず、第一の超音波振動部５を、軸径１８ｍｍ×軸
長９２ｍｍで、中央部に厚み６ｍｍ×外径５０ｍｍのフ
ランジ部３を有する金属軸２へ挿入し、次に、外径４０
ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み３ｍｍのアルミニウムからな
る金属スペーサ６を挿入し、さらに第二の超音波振動部
７を挿入し、最後に外径４０ｍｍ×内径１８ｍｍ×厚み
２４ｍｍのアルミニウムからなる金属キャップ８を金属
軸２にボルトで固定した後、金属キャップ８に、アルミ
ナ純度が９９．５％のアルミナセラミックスからなる摩
擦部材９を接着剤で接着して構成した。なお、摩擦部材
９の寸法は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み６ｍｍとし、被
駆動摩擦材２４，５４との接触部分はＲ５０ｍｍの球面
形状とした。

【００５３】また、本発明の案内装置におけるアクチュ
エータ３１には積層型圧電アクチュエータを用いるとと
もに、制御部４０のデーターテーブル４５へ入力する値
は以下のようにして求めた。

【００５４】（１）アクチュエータ３１の変位量をそれ
ぞれ異ならせて超音波モータ１を駆動させた時のステー
ジ２３の最大加速度を測定する。

【００５５】（２）上記（１）の測定結果に基づいてス
テージ２３の最大加速度とアクチュエータ３１の変位量
との関係を決定し、データテーブル４５に格納する。

【００５６】図５は「アクチュエータ変位量とステージ
２３の速度」との関係を示す線図、図６は「アクチュエ
ータ変位量とステージ２３の最大速度」との関係を示す
線図であり、これらの結果を基に図７に示す「アクチュ
エータ変位量と指令加速度」との関係を導き、データー
テーブル４５に格納した。

【００５７】一方、従来の案内装置は、バネの代わり用
いた積層型圧電アクチュエータの変位量を１０μｍ、５
０μｍ、９０μｍにそれぞれ固定するようにした。

【００５８】そして、本発明の案内装置と従来の案内装
置を、ステージ２３，５３の移動プロファイルとして図
８（ａ）（ｂ）に示す速度４０１、加速度４０２を設定
し、移動距離１００ｍｍを駆動させた場合においての最
大の速度４０１と、最大の加速度４０２を求めた。

【００５９】結果は表１に示す通りである。

【００６０】

【表１】

【００６１】これらの結果より明らかなように、本発明
の案内装置を用いれば超音波モータ１の滑りを抑え、ス
テージ２３の最大速度及び最大加速度を高められること
が判る。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明の案内装置によれ
ば、超音波モータと、超音波モータとの摩擦駆動により
可動する可動体と、可動体の位置を検出する位置検出手
段と、位置検出手段からの位置情報と予め格納してある
上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報と
の偏差を基に演算し、上記超音波モータへ駆動指令信号
を出力する駆動制御部と、超音波モータを可動体に押圧
させるアクチュエータと、可動体の移動プロファイルに
基づく基準位置情報より算出される加減速時の加速度の
絶対値に対応してアクチュエータを駆動させ、超音波モ
ータの可動体への押圧力を調整するアクチュエータ制御
部とからなり、上記アクチュエータ制御部では、可動体
の加減速時の加速度の絶対値とアクチュエータの駆動量
との関係、特に比例関係を示すデータテーブルを格納し
ておき、可動体の加減速時の加速度の絶対値の増減に伴
って超音波モータの可動体への押圧力を増減させるよう
にアクチュエータを駆動させるようにしたことによっ
て、従来のような高価な測定手段を用いなくても駆動中
における超音波モータの滑りを効果的に防止することが
できるため、超音波モータの異常摩耗を防止するととも
に、可動体の最大速度、最大加速度を大きくすることが
でき、その結果として、可動体を所定の位置に位置決め
するまでの時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波モータを可動体の駆動源とする本発明の
案内装置の一例を示す平面図である。

【図２】図１の案内装置に備える超音波モータの固定構
造を示す図で、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、
（ｃ）は側面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は図１の案内装置に備える超音
波モータの振動状態を説明するための模式図である。

【図４】図１の案内装置を示すブロック線図である。

【図５】アクチュエータ変位量と速度との関係を示す線
図である。

【図６】アクチュエータ変位量と加速度との関係を示す
線図である。

【図７】データテーブルに格納するアクチュエータ変位
量と指令加速度との関係を示す線図である。

【図８】実験条件を示す図で（ａ）は時間と加速度との
関係を示す線図、（ｂ）は時間と速度との関係を示す線
図である。

【図９】超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案
内装置の一例を示す平面図である。

【図１０】超音波モータを可動体の駆動源とする従来の
案内装置の他の例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 超音波モータ ２ 金属軸 ３ フランジ部 ５ 第一の超音波振動部 ６ 金属スペーサ ７ 第二の超音波振動部 ８ 金属キャップ ９ 摩擦部材 ２１ ベース盤 ２２ ガイド部材 ２３ ステージ ２４ 駆動力伝達部材 ２５ リニアスケール ２６ 位置検出器 ２７ 位置検出手段 ２８ 超音波モータ用ドライバ ２９ アクチュエータ用ドライバ ３０ 支持部材 ３１ アクチュエータ ３２ テーブル ３３ 第二のガイド部材 ４０ 制御部 ４１ 目標値発生部 ４２ 駆動制御部 ４３ アクチュエータ制御部 ４４ 加速度値発生部 ４５ データテーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波モータと、該超音波モータとの摩擦
   駆動により可動する可動体と、該可動体の位置を検出す
   る位置検出手段と、該位置検出手段からの位置情報と予
   め格納してある上記可動体の移動プロファイルに基づく
   基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波モータ
   へ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、上記超音波モ
   ータを上記可動体に押圧させるアクチュエータと、上記
   可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算
   出される加減速時の加速度の絶対値に対応して上記アク
   チュエータを駆動させ、上記超音波モータの可動体への
   押圧力を調整するアクチュエータ制御部とを有する案内
   装置であって、上記加減速時の加速度の絶対値の増減に
   伴って上記超音波モータの可動体への押圧力を増減させ
   るように上記アクチュエータを駆動させるようにしたこ
   とを特徴とする超音波モータを可動体の駆動源とする案
   内装置。
2. 【請求項２】上記アクチュエータ制御部には上記可動体
   の加減速時の加速度の絶対値と上記アクチュエータの駆
   動量との関係を示すデータテーブルを格納してあり、該
   データテーブルに基づいて上記アクチュエータを駆動さ
   せるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の超音
   波モータを可動体の駆動源とする案内装置。
3. 【請求項３】上記アクチュエータ制御部に格納してある
   可動体の加減速時の加速度の絶対値とアクチュエータの
   駆動量が比例関係にあることを特徴とする請求項２に記
   載の超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置。
4. 【請求項４】上記アクチュエータ制御部に格納するデー
   タテーブルが以下の（１）（２）の手順によって決定さ
   れていることを特徴とする請求項３に記載の超音波モー
   タを可動体の駆動源とする案内装置。 （１）アクチュエータの変位量をそれぞれ異ならせて超
   音波モータを駆動させた時の可動体の最大加速度を測定
   する。 （２）上記（１）の測定結果に基づいて可動体の最大加
   速度とアクチュエータの変位量との関係を決定し、デー
   タテーブルに格納する。