JP2006238593A - 送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力部の静止安定性を高く維持しながらも、装置のコンパクト化を図ることができる、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４１は、ベース４３と、相互に交差するように配置され且つ出力端部５５を共有する少なくとも一対の超音波振動子５１を有する出力部４５と、出力部に対して被駆動部４２への当接方向の予圧を付与する予圧付与機構４７と、ベース４３に固定され、出力部をベースに対して回動可能且つ一体的に支持し、その回動中心軸がベースと交差する方向に延びている、回動支持機構４９とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波振動子を用いた送り装置に関するものである。

従来、超音波振動子を用いた送り装置としては、特開２０００−１５２６７１号公報に例示されるように、交差態様で配置された一対の超音波振動子を一つの出力端部で接続するタイプや、特公平３−８１１１９号公報に例示されるように、複数の超音波振動子を行列状に配置するタイプが存在している。図７に前者のタイプの送り装置を、図８に後者のタイプの送り装置を模式的に示す。

まず、図７において、送り装置１は、出力部３と、スライドガイド機構５と、予圧付与機構７とを備えている。出力部３は、交差するように配置された一対の超音波振動子９を有する。一対の超音波振動子９は、一つの出力端部１１によって接続されている。スライドガイド機構５は、出力部３をベース１３に対してスライド自在に支持しており、通常、特定方向の直線移動だけを許容するローラーガイドなどによって構成されている。予圧付与機構７は、コイルばねなどによって構成されており、出力部３を被駆動部１５に向けて付勢して出力端部１１が適当な押し付け力で被駆動部１５に当接するようにしている。

図８に示される送り装置２１は、出力部２３と、板ばね２５と、予圧付与機構７とを備えている。出力部２３は、各出力端部３１が被駆動部１５に向けて行列状に整列された複数の超音波振動子１９を有している。板ばね２５は、出力部２３をベース１３に対して可動自在に支持している。
特開２０００−１５２６７１号公報 特公平３−８１１１９号公報

しかしながら、まず、上述した図７に示したタイプの従来の送り装置では、出力部３とベース１３との間に占有スペースが大きいスライドガイド機構５が介在しており、送り装置１全体が大型化する問題があった。

一方、図８に示したタイプの従来の送り装置では、板ばね２５を採用することによってスライドガイド機構５を使用せずに構成することが可能である。そして、複数の出力端部３１が被駆動部１５に当接していたため、スライドガイド機構５に依拠することなく出力部２３の姿勢を保持することが可能であった。しかしながら、このような板ばね２５を用いることによりスライドガイド機構５を使用せずに構成する態様は、図７に示した送り装置では適用することが困難である。すなわち、図７に示した送り装置では、被駆動部１５に当接する出力端部１１が一つだけであったため、板ばね２５に依拠して出力部３を支持することはできない。よって、出力部３が傾きやすく適正な姿勢を保持しきれず、出力部の静止安定性が悪化するという新たな問題を発生させる。特に、送り装置は、半導体製造プロセスなどにおいてナノオーダーの微動送りを要求されることが多いため、出力部３の傾きに関する剛性が厳格に要求されるところである。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、出力部の静止安定性を高く維持しながらも、装置のコンパクト化を図ることができる、送り装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る送り装置は、ベースと、相互に交差するように配置され且つ出力端部を共有する少なくとも一対の超音波振動子を有する出力部と、前記出力部に対して被駆動部への当接方向の予圧を付与する予圧付与機構と、前記ベースに固定され、前記出力部を該ベースに対して回動可能且つ一体的に支持し、その回動中心軸が該ベースまたはその延長面と交差する方向に延びている、回動支持機構とを備えることを特徴とする。

好適には、前記回動支持機構は、回動軸部あるいはヒンジ部を有する。また、前記出力部からは被駆動部に接近するようにアーム部が延出されており、前記回動中心軸は、該アーム部に設けられていてもよい。

同課題を解決するための本発明に係る送り装置は、ベースと、相互に交差するように配置され且つ出力端部を共有する少なくとも一対の超音波振動子を有する出力部と、前記出力部に対して被駆動部への当接方向の予圧を付与する予圧付与機構と、両端側が相互に平行に固定された複数の板ばね又はそれぞれの両端にヒンジ部を持った複数の連結板部を有するリニア支持機構であって、前記ベースに固定され、前記出力部を該ベースに対して直線移動可能且つ一体的に支持するリニア支持機構とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、出力部の静止安定性を高く維持しながらも、装置のコンパクト化を図ることができる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、本発明に係る送り装置を、被駆動部を直線的に駆動するリニアタイプ送り装置として実施した場合の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

図１に第１の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す。送り装置４１は、ベース４３と、出力部４５と、予圧付与機構４７と、回動支持機構４９とを備えている。出力部４５は、ベース４３の上に配置されており、それぞれ圧電素子を含む一対のランジュバン型超音波振動子５１と、交差保持ブラケット５３とを備えている。一対の超音波振動子５１は、交差保持ブラケット５３によって平面的にみて各軸が相互に交差するような態様で支持されている。また、一対の超音波振動子５１は出力端部５５を共有しており、すなわち、一対の超音波振動子５１の先端には単一の出力端部５５が設けられている。本実施の形態では、例示構成として、超音波振動子５１、交差保持ブラケット５３及び出力端部５５の組立体は、平面視、左右対称的な構成を有しており、ほぼ左右対称軸上に出力端部５５の被駆動部４２に対する当接点５５ａが位置している。

交差保持ブラケット５３の後方、すなわち、交差保持ブラケット５３における出力端部５５との反対側には、回動支持機構４９が設けられており、回動支持機構４９のさらに後方には、予圧付与機構４７が設けられている。予圧付与機構４７は、コイルばね５７と、ばね受け５９とを備え、回動支持機構４９は、回動軸部６１と、支持板６３とを備えている。

ばね受け５９は、ベース４３上に立設されている。そして、ばね受け５９にはコイルばね５７の後端が接続されている。コイルばね５７の前端は、支持板６３の一端寄りに接続されている。予圧付与機構４７は、コイルばね５７の弾性力によって出力部４５に対して被駆動部４２への当接方向の予圧を付与している。

回動軸部６１は、ベース４３上に立ち上がっており、支持板６３の他端に設けられている。これによって、図中矢印に示されるように支持板６３がベース４３に対して回動できるように設けられる。より詳細には、回動軸部６１はベース４３に固定されており、その回動軸部６１に対して、支持板６３が回動自在に設けられている。支持板６３の前面には出力部４５が固定されており、これによって、出力部４５は、ベース４３に対して回動可能且つベース４３と一体的に支持されている。また、かかる出力部４５の動作の回動中心軸は、回動軸部６１上に位置している。よって、回動中心軸は、出力端部５５の当接点５５ａよりも駆動方向にずれた位置にあり、ベース４３に対してはほぼ直交するように延びている。

次に、以上のように構成された送り装置４１の動作について説明する。図１に示されるように出力部４５のほぼ左右対称軸上にある当接点５５ａが被駆動部４２に当接している状態から、予圧付与機構４７を機能させ、出力部４５に予圧を付与する。このとき、出力部４５は、ベース４３に対して回動自在であり、すなわち、被駆動部４２に対して直交するような接近・離隔方向の変位成分を持った円弧状の動作が許容されている。このため、予圧付与機構４７から付与された力によって、出力端部５５の被駆動部４２に対する押し付け力（よって押し付け反力も）が変化可能であって、すなわち、所望の予圧がかかることとなる。所望の予圧が付与されたならば、超音波振動子５１に電流を印加することで各超音波振動子５１から変位を出力させ、出力端部５５において出力変位を合成して摩擦力として取り出し、被駆動部４２を図示の駆動方向へと動作させる。

このような本実施の形態の送り装置４１によれば、出力部４５を一軸の回動態様で支持するとういうシンプルな構成とし、出力部４５とベース４３との間に従来のローラーガイドのような大掛かりなガイド機構を設けることを強いられないため、送り装置４１全体をコンパクト化することができる。加えて、本実施の形態では、出力部を単一の板ばねで支持した態様とは異なり、出力部４５の回動中心軸が常にほぼ一定の位置でぶれない態様で支持する。このため、被駆動部４２への当接点５５ａが実質的に一箇所だけの構成、換言するならば、被駆動部４２と出力端部５５との当接を広範に亙って確保していない構成であっても、出力部４５の姿勢を保持し送り装置４１の停止時における出力部４５の静止安定性を高く確保することができる。これは、特に、ナノオーダーの微動送りを要求される使用においては非常に有益である。

次に、図２に基づいて、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は第２の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。本実施の形態は、図１の実施の形態において回動支持機構を改変したものである。送り装置１４１における回動支持機構１４９は、一端にヒンジ部１６１が設けられた支持板１６３を備えている。

支持板１６３は、ヒンジ部１６１よりも紙面右側部分がベース４３に対して固定されており、ヒンジ部１６１よりも紙面左側部分がベース４３に対して回動可能に支持されている。そして、支持板１６３の前面に出力部４５が固定されており、これによって、出力部４５は、ベース４３に対して回動可能且つベース４３と一体的に支持されている。また、かかる出力部４５の動作の回動中心軸は、ヒンジ部１６１上に位置している。

このような実施の形態においても、出力部４５とベース４３との間に従来のローラーガイドのような大掛かりなガイド機構を設けることを強いられないため、送り装置１４１全体をコンパクト化することができる。加えて、出力部４５の回動中心軸が常にほぼ一定の位置でぶれない態様であるため、出力部４５の姿勢を保持し静止安定性を高く確保することができる。また、ヒンジ部１６１という、ローラーや軸などの摺動部分や嵌め合い部分を持たない構成を採用するため、ガタツキをより確実に抑制することができ、ナノオーダーの微動送りとして使用する場合はより有益である。

続いて、図３に基づいて、本発明の第３の実施の形態について説明する。図３は第３の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。本実施の形態は、図１及び図２の実施の形態において回動支持機構を改変したものである。送り装置２４１における回動支持機構２４９は、支持板２６３と、支柱部２６４とを備えている。

支持板２６３の前面には出力部４５が固定されている。また、支持板２６３の後面の一端側には予圧付与機構４７が固定されており、支持板２６３の後面の他端側には支柱部２６４が固定されている。支柱部２６４はその基部がベース４３に固定されていると共に、その基部と出力部４５との間にヒンジ部２６１を有する。このような構成によって、出力部４５は、ベース４３に対して回動可能且つベース４３と一体的に支持されている。また、かかる出力部４５の動作の回動中心軸は、ヒンジ部２６１上に位置している。

このような実施の形態においても、出力部４５とベース４３との間に従来のローラーガイドのような大掛かりなガイド機構を設けることを強いられないため、送り装置２４１全体をコンパクト化することができる。加えて、出力部４５の回動中心軸が常にほぼ一定の位置でぶれない態様であるため、出力部４５の姿勢を保持し静止安定性を高く確保することができる。また、ヒンジ部２６１という、ローラーや軸などの摺動部分や嵌め合い部分を持たない構成を採用するため、ガタツキをより確実に抑制することができ、ナノオーダーの微動送りとして使用する場合はより有益である。さらに、ヒンジ部２６１は、支持板２６３とは別の支柱部２６４に形成されているため、ヒンジ部２６１を含む可動部分の剛性を高めるような構成も容易に実施することができる。

次に、図４に基づいて、本発明の第４の実施の形態について説明する。図４は第４の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。本実施の形態は、図１乃至３の実施の形態において回動支持機構を改変したものである。送り装置３４１における回動支持機構３４９は、出力部４５から被駆動部４２に接近するように支持板（アーム部）３６３が延出している。支持板３６３は、一端が交差保持ブラケット５３に固定されており、他端がベース４３に固定されている。また、支持板３６３はその他端寄りにヒンジ部３６１が設けられている。よって、ヒンジ部３６１より一端側はベース４３に対して回動可能であって、他端側はベース４３に対して固定されている。これによって、出力部４５は、ベース４３に対して回動可能且つベース４３と一体的に支持されている。また、かかる出力部４５の動作の回動中心軸は、ヒンジ部３６１上に位置している。

このような実施の形態においても、出力部４５とベース４３との間に従来のローラーガイドのような大掛かりなガイド機構を設けることを強いられないため、送り装置３４１全体をコンパクト化することができる。加えて、出力部４５の回動中心軸が常にほぼ一定の位置でぶれない態様であるため、出力部４５の姿勢を保持し静止安定性を高く確保することができる。

また、ヒンジ部３６１という、ローラーや軸などの摺動部分や嵌め合い部分を持たない構成を採用するため、ガタツキをより確実に抑制することができ、ナノオーダーの微動送りとして使用する場合はより有益である。さらに、本実施の形態では、上記図１乃至図３の構成よりも、ヒンジ部３６１が被駆動部４２により接近し、すなわち、出力部４５の回動中心軸が被駆動部４２により接近している。このため、予圧付与機構４７で付与された予圧を、出力端部５５において、駆動方向と直交する成分がより大きくなる態様でとり出すことができ、効率の良い予圧付与が行える利点がある。

次に、図５に基づいて、本発明の第５の実施の形態について説明する。図５は第５の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。本実施の形態は、図１乃至図４の実施の形態において回動支持機構に代えてリニア支持機構を設けたものである。送り装置４４１におけるリニア支持機構４４９は、支持板４６３と、平行ばね機構４６５とを備える。

支持板４６３の前面には出力部４５が固定されており、支持板４６３の後面の一端側には予圧付与機構４７が固定されており、支持板４６３の後面の他端側には平行ばね機構４６５が固定されている。平行ばね機構４６５は、前後一対の板ばね４６７、４６９と、左右一対の平行保持ブロック４７１、４７３とを備えている。板ばね４６７、４６９は、間隔をおいて設置された平行保持ブロック４７１、４７３の前後面に、相互に平行な関係で固定されている。これによって、一対の板ばね４６７、４６９は、平行保持ブロック４７１、４７３に挟まれた部分で湾曲するが、平行保持ブロック４７１との連結部は、もう一方の平行保持ブロック４７３との連結部と平行関係を保ったまま移動する。また、支持板４６３と連結されていない側の平行保持ブロック４７３の下端はベース４３に固定されている一方、支持板４６３と連結されている側の平行保持ブロック４７１及び板ばね４６７、４６９の下端はベース４３から浮いた状態に保持される。このような構成によって、平行ばね機構４６５に固定された出力部４５は、ベース４３に対して直線移動可能に且つベース４３に対して一体的に固定されている。

以上のような本実施の形態においても、出力部４５とベース４３との間に従来のローラーガイドのような大掛かりなガイド機構を設けることを強いられないため、送り装置４４１全体をコンパクト化することができる。加えて、出力部４５は、ベース４３に対して直線移動可能に支持されているため、出力部４５の姿勢を保持し静止安定性を高く確保することができる。

さらに、図６に基づいて、本発明の第６の実施の形態について説明する。図６は第６の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。本実施の形態は、図５の実施の形態においてリニア支持機構を改変したものである。送り装置５４１におけるリニア支持機構５４９は、支持板５６３と、平行ヒンジ機構５６５とを備える。

支持板５６３の前面には出力部４５が固定されており、支持板５６３の後面の一端側には予圧付与機構４７が固定されており、支持板５６３の後面の他端側には平行ヒンジ機構５６５が固定されている。平行ヒンジ機構５６５は、左右一対のブロック部分５７１、５７３と、これらブロック部分５７１、５７３の間に設けられた前後一対の連結板部５６７、５６９とを備える。

各連結板部５６７、５６９の両端には、一対のヒンジ部５７５、５７７、５７９、５８１が設けられている。連結板部５６７、５６９及びブロック部分５７１、５７３は、前後二対のヒンジ部５７５、５７７、５７９、５８１によって、相互に回動可能な関係で連結されている。このような構成によって、連結板部５６７、５６９は相互に平行関係を保ったまま移動することとなり、その結果、出力部４５と連結されている側のブロック部分５７１もまた、もう一方のブロック部分５７３と平行関係を保ったまま移動する。

また、支持板５６３と連結されていない側のブロック部分５７３の下端はベース４３に固定されている一方、支持板５６３と連結されている側のブロック部分５７１、連結板部５６７、５６９及びヒンジ部５７５、５７７、５７９、５８１の下端はベース４３から浮いた状態に保持される。このような構成によって、平行ヒンジ機構５６５に固定された出力部４５は、ベース４３に対して直線移動可能に且つベース４３に対して一体的に固定されている。

以上のような本実施の形態においても、出力部４５とベース４３との間に従来のローラーガイドのような大掛かりなガイド機構を設けることを強いられないため、送り装置５４１全体をコンパクト化することができる。加えて、出力部４５は、ベース４３に対して直線移動可能に支持されているため、出力部４５の姿勢を保持し静止安定性を高く確保することができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、本発明の送り装置は、被送り体を直線的に移動させる態様に限定されるものではなく、例えば、ロータ（被駆動部）を回転駆動させる態様として実施することもできる。

上述した実施の形態では、回動軸部はベースに固定されており、その回動軸部に対して、支持板が回動自在に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、支持板がベースに回動自在に支持される態様であれば十分であり、例えば、支持板から回動軸部が一体的に突出し、その回動軸部がベースに回動自在に連結している態様でもよい。

上述した実施の形態では、回動中心軸は回動軸部上にあったが、発明はこれに限定されるものではなく、回動中心軸の位置は、当接点から駆動方向の何れかにずれていて、且つ、ベースと交差するように延びていれば、他の態様でもよい。

回動中心軸はベースに直交していることには限定されず、ベースまたはその延長面（固定面の仮想延長面）に交差する関係でさえあればよい。よって例えば、回動中心軸は、被駆動部と直交し且つベースと平行である関係を除けば、ベースに対して傾いて設けられていてもよい。また、図４に示したアーム部のような延長手段で回動中心軸がベースの外に位置するような態様でもよく、その場合にも回動中心軸がベースの延長面と交差していれば十分である。

予圧付与機構の出力部に対する予圧付与ポイントは、図１の如く当接点から駆動方向にずれているものに限らず、当接点と駆動方向で一致してもよい（出力部の左右対称軸線上にほぼ載っていてもよい）。

出力部は回動支持機構を介してではなく直接、予圧付与機構からの予圧を受ける態様であってもよい。

さらに、図４においてヒンジ部を回動軸部に代えて実施することもできる。

本発明の第１の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。 第２の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。 第３の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。 第４の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。 第５の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。 第６の実施の形態に係る送り装置の平面及び側面を示す図である。 従来の送り装置の平面及び側面を示す図である。 従来の別の送り装置の平面及び側面を示す図である。

符号の説明

１、１４１、２４１、３４１、４４１、４５１ 送り装置
４２ 被駆動部
４３ ベース
４５ 出力部
４７ 予圧付与機構
４９、１４９、２４９、３４９ 回動支持機構
５１ 超音波振動子
５５ 出力端部
６１ 回動軸部
１６１、２６１、３６１ ヒンジ部
３６３ 支持板（アーム部）
４６７、４６９ 板ばね
５６７、５６９ 連結板部
５７５、５７７、５７９、５８１ ヒンジ部

Claims (5)

1. ベースと、
   相互に交差するように配置され且つ出力端部を共有する少なくとも一対の超音波振動子を有する出力部と、
   前記出力部に対して被駆動部への当接方向の予圧を付与する予圧付与機構と、
   前記ベースに固定され、前記出力部を該ベースに対して回動可能且つ一体的に支持し、その回動中心軸が該ベースまたはその延長面と交差する方向に延びている、回動支持機構と
   を備えることを特徴とする送り装置。
2. 前記回動支持機構は、回動軸部を有することを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
3. 前記回動支持機構は、ヒンジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
4. 前記出力部からは被駆動部に接近するようにアーム部が延出されており、前記回動中心軸は、該アーム部に設けられてい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。
5. ベースと、
   相互に交差するように配置され且つ出力端部を共有する少なくとも一対の超音波振動子を有する出力部と、
   前記出力部に対して被駆動部への当接方向の予圧を付与する予圧付与機構と、
   両端側が相互に平行に固定された複数の板ばね又はそれぞれの両端にヒンジ部を持った複数の連結板部を有するリニア支持機構であって、前記ベースに固定され、前記出力部を該ベースに対して直線移動可能且つ一体的に支持するリニア支持機構と
   を備えることを特徴とする送り装置。

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