JP2006280030A - 案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体と駆動源との摺接によって生じた粉塵を確実に除去することができず、位置決め精度が低下しやすい。
【解決手段】駆動源と、駆動源からの駆動力を伝達するための伝達部材と、伝達部材との摺接により移動する移動体と、伝達部材と移動体との摺接によって生じる粉塵を除去する粉塵除去部とを有する案内装置において、前記粉塵除去部が、周囲に弾性力により移動体に付勢するスクレーパ部を有する回転体からなり、前記スクレーパ部により粉塵を除去する案内装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波モータ等を用いた摩擦駆動により直線運動や回転運動を行う移動体を駆動させる案内装置に関するものであり、特に、摩擦駆動により発生する摩耗粉やダストからなる粉塵を有効に除去することが可能で、精密加工機械、精密測定装置、半導体製造装置に用いられる案内装置として好適なものである。

従来、案内装置の移動体の駆動方式として、移動体と、この移動体を駆動させるための駆動源との間に発生する摩擦力を利用して移動体を駆動させる摩擦駆動方式が用いられてきた。この摩擦駆動方式の特長は、駆動源に温度変化や弾性変化が起こっても、移動体が所定の位置に位置決めされて停止した後で、時間の経過と共に起こる移動体の位置変化、いわゆる「ドリフト量」が少ないことである。摩擦駆動方式を用いた案内装置の駆動源には、小型で真空や非磁性雰囲気下で容易に使用できる超音波モータ（ＵＳＭ）が汎用されている。圧電素子からなる振動体で主に構成される超音波モータを用いることによって、移動体のドリフト量を少なくしたまま、移動体を移動、停止できる原理は概ね次の通りである。

圧電素子からなる振動体に交流電圧を印加すると振動体に振動運動が発生する。移動体は振動体と繋がっている伝達部材に接触しており、振動体の振動運動によって移動体が移動する。印加電圧（交流電圧）を切ると、振動体の振動運動が停止するので移動体が停止する。移動体が停止すると、伝達部材に接触している移動体と振動体との間に摩擦力が保持されるので、移動体の停止位置の変化（ドリフト量）が少なくなる。移動体の停止時は交流電圧を印加する必要がないので消費電力が抑制できるだけでなく、超音波モータの温度変化が抑制されるため、この温度変化によって起こる超音波モータや移動体の熱膨張・収縮を著しく抑制することができ、その結果ドリフト量を少なくすることができる。

図４に超音波モータを移動体の駆動源とする従来の案内装置２００の一例を示す。案内装置２００は、ベース盤６１、ベース盤６１上に固定されたクロスローラガイドの如く一対のガイド部材６２、クロスローラガイド部材６２と係合するステージ６３、ステージ６３の一方の側面に固定された側板６４、ベース盤６１に相対的に固定された超音波モータ６０、ステージ６３の他方の側面に取り付けられたリニアスケール６５、リニアスケール６５の移動量を測定するための測定ヘッド６６、位置検出手段６７（リニアスケール６５および測定ヘッド６６からなる。）により得られた位置情報を基にステージ６３の駆動条件を制御するための制御部６８、制御部６８から出力された信号を基に超音波モータ６０を駆動させるための指令信号を出力するドライバ６９で構成される。超音波モータ６０を構成する振動体には伝達部材６０ａが固定されており、伝達部材６０ａは側板６４の接触面６４ａと垂直に接触している。交流電圧源（不図示）から超音波モータ６０に交流電圧を印加することによって、駆動源である超音波モータ６０と繋がった伝達部材６０ａが側板６４を介してステージ６３を直線的に移動させ、交流電圧を切るとステージ６３を停止させることができる。

図４の案内装置に用いられる超音波モータ６０の基本型について図７を用いて説明する。図７は、超音波モータをケース内に収容した状態を一部断面で表した平面図の一例である。超音波モータ基本型７０はケース７６等で取り囲まれており、外部からはその構造を見ることが出来ないため、図７においては超音波モータ基本型７０のケース７６を断面とし、超音波モータ基本型７０の内部を模式的に示してある。超音波モータ基本型７０は、ケース７６、交流電圧印加用の電極７３を適宜備えた圧電セラミック板７２、圧電セラミック板７２を側面より保持する保持用スプリング７７、圧電セラミック板７２に接着された伝達部材７１、伝達部材７１を案内装置に取り付けられた被伝達部材７９に押圧する為の押し付け用スプリング７８より構成されている。また、圧電セラミック板７２は、一方の主面（図７では、上面）に４分割された電極７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを有し、他方の主面（図７では、下面）には、ほぼ全面に共通電極（不図示）を有する。前記４分割された電極７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄは、互いに対角に位置する電極７３ａと電極７３ｄ、電極７３ｂと電極７３ｃが、それぞれ配線７４、７５により結線されている。なお、ここでは圧電セラミック板７２、電極７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ、共通電極を併せたものが圧電素子である。

例えば、前記共通電極と電極７３ａ及び電極７３ｄに波高値数十〜数百Ｖの正弦波電圧を印加すると、圧電セラミック板７２に縦振動と屈曲振動が発生してこれらの振動が合成され、図７に示す様な楕円運動の軌跡に沿って伝達部材７１の先端部が振動する。この時、押し付け用スプリング７８の押圧力によって、伝達部材７１が圧電セラミック７２を介して被伝達部材７９に押し付けられているので、伝達部材７１の振動が振動して被伝達部材７９を駆動させ、それと同時に被伝達部材７９（側板６４）に固定されたステージ６３を駆動させることができる。

次に、再度図４を用い超音波モータ６０を用いてステージ６３の位置を制御する方法について説明する。超音波モータ６０を駆動源として、ステージ６３を移動させると、ステージ６３の移動に伴う位置検出手段６７からの位置信号が出力され、予め設定してあるステージ６３の目標位置との差分から偏差信号が求められる。ステージ６３を目標位置に位置決めして停止させるため、この偏差信号を制御部６８に送ってＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ等の制御器により演算を行い、超音波モータ６０のドライバ６９に速度指令信号を与えてステージ６３の速度や位置を正確に制御していた。

しかしながら、上述の案内装置２００においては、超音波モータ６０の伝達部材６０ａとステージ６３の側板６４が互いに摺接・摩耗することにより粉塵が発生する。この粉塵は側板６４の接触面６４ａに付着して伝達部材６０ａと接触面６４ａとの間に入り込んだり、場合によっては入り込んだ粉塵が急に離脱したりする。この入り込んだ粉塵の量が多くなると、伝達部材６０ａと接触面６４ａ間の摩擦係数等の接触状態が著しく変化するので、ステージ６３の位置を制御部６８でＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ制御等により制御しようとしても、ステージ６３の位置を高精度に制御できなかったり、所定の時間内に位置決めできなくなかったり、所定の速度で駆動できなかったりするという問題が生じていた。これによって、超音波モータの長所である低ドリフト性が保持できなくなっていた。このような問題を解決するための技術が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１には、ブラシ、ローラ、フェルト、剥離爪等を含むスクレーパ部を移動体に接触させた状態でベース盤に固定し、この状態で移動体が移動することによって、移動体に付着した粉塵を掻き取り用部材に付着させて粉塵を除去する案内装置が開示されている。しかしながら、この案内装置は、掻き取った粉塵がスクレーパ部に蓄積し、蓄積した粉塵が移動体に再付着したりして案内装置の運動性能に悪影響を与えるといった問題があった。また、特許文献１には、粉塵の再付着を防止するために移動体にクリーニング溶液を塗布することが記載されている。

特許文献２には、移動体に付着した粉塵をスポンジや回転するローラ等を含むスクレーパ部で除去する案内装置が記載されている。

また、本出願人は、スクレーパ刃を側板に対して接触させて粉塵を除去することができる案内装置として、特許文献３の案内装置を出願した。特許文献３の案内装置は図５，６のような構造となっている。図５は案内装置の斜視図である。図６（ａ）は図５の一部の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。図５，６において、図４と同じ部材で構成可能な部材の説明は省略し、図４と異なる部材とその動作について主に説明する。

案内装置３００は、超音波モータ６０とその左右にあるスクレーパ部５０ａ，５０ｂがベース盤６１上に固定された構造となっている。スクレーパ部５０ａ，５０ｂは、その先端が鋭いエッジ形状のスクレーパ刃５１ａ，５１ｂと、スクレーパ刃５１ａ，５１ｂをそれぞれ側板６４の主面に対して前進・後退させてスクレーパ刃５１ａ，５１ｂを側板６４の主面に接触・離脱させるためのスクレーパ駆動部５２ａ，５２ｂとからなっている。スクレーパ刃５１ａ，５１ｂの先端はお互いの先端が向き合う方向に、側板６４との接触面６４ａに対して所定の角度を保ちながら、スクレーパ駆動部５２ａ，５２ｂに取り付けられている。スクレーパ刃５１ａ，５１ｂが側板６４に接触している状態では、スクレーパ駆動部５２ａ，５２ｂによってスクレーパ刃５１ａ，５１ｂがそれぞれ、側板６４に押圧される構造となっている。

側板６３の長手方向の両端には、粉塵除去溝５３ａ，５３ｂが形成され、粉塵除去溝５３ａ，５３ｂの上縁コーナー部は鋭いエッジ形状となっている。ステージ６３は側板６４を介して＋、−方向にそれぞれ駆動させることができる構造となっている。ステージ６３の位置が＋方向、−方向のそれぞれ両端にある場合、スクレーパ刃５１ａ，５１ｂはそれぞれ側板６４の下端、上端付近（図４の紙面でステージ６３の下端、上端）までの位置に来る構造となっている。ステージ６３の＋、−方向への駆動は、側板６４に超音波モータ６０の伝達部材６０ａを摺接させることによって行うため、この摺接によって側板６４上に粉塵が発生する。

発生した粉塵は、ステージ６３をそれぞれ＋方向、−方向に移動させて次のように除去するとされている。

ステージ６３を＋方向に移動させると、スクレーパ刃５１ａが側板６４から離脱し、スクレーパ刃５１ｂが側板６４に接触して、側板６４に付着した粉塵がスクレーパ刃５１ｂで掻き取られる。反対にステージ６３を−方向に移動させると、スクレーパ部５１ｂが側板６４から離脱し、スクレーパ刃５１ａが側板６４に接触して、側板６４に付着した粉塵がスクレーパ刃５１ａで掻き取られる。また、スクレーパ刃５１ｂに付着した粉塵の除去は、ステージ６３を＋方向に移動させて、スクレーパ刃５１ｂを粉塵除去溝５３ｂ内に入れ、さらにスクレーパ刃５１ｂが粉塵除去溝５３ｂを通り過ぎる際に、粉塵除去溝５３ｂの上縁コーナー部（図４の紙面で、側板６４の下端側の上縁コーナー部）でスクレーパ刃５１ｂに付着した粉塵が掻き取られ、スクレーパ刃５１ｂから粉塵が離脱する。また、スクレーパ刃５１ａに付着した粉塵の除去は、ステージ６３を−方向に移動させて、スクレーパ刃５１ａを粉塵除去溝５３ａ内に入れ、さらにスクレーパ刃５１ａが粉塵除去溝５３ａを通り過ぎる際に、粉塵除去溝５３ａの上縁コーナー部（図４の紙面で、側板６４の上端側の上縁コーナー部）でスクレーパ刃５１ａに付着した粉塵が掻き取られ、スクレーパ刃５１ａから粉塵が離脱する。このように特許文献３の案内装置においては、スクレーパ刃５１ａ、５１ｂに付着した粉塵を、ステージ６３を＋、−方向に最大限駆動させることによってのみ除去することができた。
特開平１１−１８４４６号公報 特開平８−７０５８５号公報 特開２００５−５１８３６号公報

しかしながら、特許文献１、２の案内装置は次のような問題があった。すなわち、スクレーパ部を固定して粉塵を除去する方法では、短時間でスクレーパ部が摺接して摩耗したり欠けたりするので、長時間案内装置を駆動させると粉塵の除去ができなくなるという問題があった。また、回転するブラシ等により粉塵を除去する方法では、掻き取った粉塵が再度移動体に付着して案内装置の運動性能に悪影響を与えるといった問題があった。このため、特許文献１、２の案内装置は、長時間駆動させた場合に移動体に付着する粉塵を確実に除去するため、スクレーパ部を短い時間間隔で定期的に交換する必要があったり、掃除したり、修理したりしなければならなかったため、作業性が非常に悪いという問題があった。また、特許文献１のクリーニング溶液を用いる方法は、クリーニング液を塗布することによって超音波モータと移動体の間の摩擦係数が変化するので、ステージを所定位置で停止させる際に位置決め精度が悪くなったり、停止するまでの時間が長くなったりして、ステージを高い位置精度で素早く移動・停止するための制御ができなくなるという問題があった。

また、特許文献３の案内装置は、側板６４に付着した粉塵を掻き取るためには、ステージ６３の位置決めのための運転とは別に、スクレーパ刃５１ａまたは５１ｂを側板６４に接触させてステージ６３を＋、−方向に最大限駆動して運転しなければ、スクレーパ刃５１ａ、５１ｂに付着した粉塵を除去することができないという問題があった。また、スクレーパ部に付着した粉塵が２箇所の粉塵除去溝５３ａ，５３ｂに堆積するので、粉塵の回収のために粉塵除去溝５３ａ，５３ｂを清掃する場合、案内装置の運転を停止しなければ清掃が困難であり、粉塵除去溝５３ａ，５３ｂを清掃するには少なくともステージ６３の駆動を停止しなければならないという問題があった。また、スクレーパ刃５１ａ，５１ｂに付着した粉塵を粉塵除去溝５３ａ，５３ｂの上縁コーナー部で掻き取った後でも、スクレーパ刃５１ａ，５１ｂに粉塵が残留する場合があるため、スクレーパ刃５１ａ，５１ｂに残留している粉塵が再度側板６４に付着し、ステージを高い位置精度で素早く移動・停止するための制御ができなくなる可能性が高いという問題があった。

本発明は、移動体と駆動源との摺接（摩擦）によって生じた粉塵を、案内装置の運転中（移動体の駆動中）でもスクレーパ部によって除去でき、スクレーパ部に付着した粉塵が再度移動体に付着するのを防止でき、さらにスクレーパ部の交換寿命を長くすることによって連続運転してもスクレーパ部を交換せずに粉塵を除去・回収できる、位置決め精度と作業性が共に優れた案内装置を提供することを目的とする。

本発明の案内装置は、駆動源と、該駆動源からの駆動力を伝達するための伝達部材と、該伝達部材と摺接しながら移動する移動体と、前記伝達部材と移動体との摺接によって生じる粉塵を除去する粉塵除去部とを有する案内装置において、前記粉塵除去部が、移動体の表面を弾発的に押圧するスクレーパ部を備えるとともに、前記移動体に対する前記スクレーパ部の押圧部を変位させるように回転することを特徴とする。

また、前記粉塵除去部のスクレーパ部に接触し、除去した粉塵を拭き取るクリーナ部を有することを特徴とする。

さらに、前記粉塵除去部が複数のスクレーパ部を有することを特徴とする。

本発明の案内装置によれば、粉塵除去部が、粉塵除去部が、移動体の表面を弾発的に押圧するスクレーパ部を備えるとともに、前記移動体に対する前記スクレーパ部の押圧部を変位させるように回転することから、常に安定した粉塵の除去・回収が可能となり、またスクレーパ部を系外へ取り外さなくても回転によってスクレーパ部により除去された粉塵をスクレーパ部に粉塵を付着させたまま移動体から引き離すことができるので、スクレーパ部に付着した粉塵を案内装置運転時でも除去できると共にスクレーパ部に付着した粉塵が再度移動体に付着するのを防止できる。

また、スクレーパ部を周囲に付勢して配置することで、移動体に接触するスクレーパ部の位置を回転よって所定の位置に変更することができるので、スクレーパ部の交換寿命を長くし、連続運転した場合でもスクレーパ部を交換せずに粉塵を除去・回収することができる。

以下、本発明の案内装置について詳述する。

図１は本発明の案内装置を模式的に表した斜視図であり、また図２（ａ）は図１の案内装置の要部を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、（ｃ）は（ａ）の側面図でその一部を断面で示したものである。

本発明の案内装置１００は、図１、２に示すように、超音波モータなどからなる駆動源１０と、駆動源１０からの駆動力を伝達するための伝達部材２０と、伝達部材２０との摺接により移動する移動体３０と、伝達部材２０と移動体３０との摺接によって生じる粉塵を除去する粉塵除去部４０とを有するものである。

前記駆動源１０は、超音波モータ等からなり、移動体３０を移動・停止させ、移動体３０の位置を検出するための位置検出手段１１、超音波モータ２１の駆動を制御するためのドライバ１２、移動体３０の駆動条件を制御する制御部１３で構成されている。なお、前記超音波モータ２１は図７に示したものと同じ構造である。

また、前記伝達部材２０は、前記駆動源１０の駆動力を移動体３０に伝達するための部材である。伝達部材２０の材質は金属、セラミックおよび金属−セラミック複合体のいずれかからなり、移動体３０に対する耐摩耗性を向上させるためにはセラミックが好ましく、セラミックのうちアルミナ、アルミナ−炭化チタン複合体が特に好ましい。伝達部材２０は棒状、ブロック状、板状等の形状からなり、伝達部材２０の先端（移動体３０と接触する部分）が平均曲率半径３〜５００ｍｍの突状の曲面からなることが好ましい。伝達部材２０の先端をこのような曲面形状とすることによって、移動体３０に対する耐摩耗性が向上する。

前記移動体３０は、ステージ３１と、ステージ３１を長手方向に沿って案内するためのガイド部材３２、ステージ３１の伝達部材２０側の側面に側板３３とからなり、ステージ３１の主面３４は重力方向に対して略垂直である。側板３３はなくてもよいが、伝達部材２０と摺接して摩耗するため、ステージ３１全体を交換するよりも容易に交換できるため設けることが好ましい。

また、前記ステージ３１は、ガイド部材３２によって図２に示す＋方向、−方向に直線的に案内される。ステージ３１は高剛性であることが好ましいためセラミック、特にアルミナ質セラミックがより好ましい。さらに、側板３３は板状または紙状の形状からなり、駆動源１０によって側板３３に駆動力を伝達するための部材であり、例えばアルミナ質セラミックや窒化珪素質セラミックからなることが好ましい。ステージ３１の位置は、磁気式や光学式等の方法を用いたリニアスケール１４と、該リニアスケール１４の位置を読み取るための測定ヘッド１４とからなる位置検出手段１１により検出される。リニアスケール１４は、ステージ３１の側板３３と反対側の側壁に固定され、ステージ３１と共に移動し、伝達部材２０が側板３３の接触面３３ａに対して垂直に接触するような位置に配置されている。

また、移動体３０の駆動・停止は、予め設定された移動速度等の駆動条件と位置検出手段１１により得られた移動体３０の位置情報を元に、駆動源１０の制御部１３でＰＩ、ＰＩＤ制御等により制御することができる構造となっている。同時に超音波モータ２１の駆動・停止の指令信号はドライバ１２により発せられる。

ガイド部材３２は、ステージ３１の移動・停止位置を正確に制御するため、アルミナセラミックなどの高剛性のセラミックからなることが好ましい。

ここで、本発明の案内装置１００は、前記粉塵除去部４０が、図３に示すように移動体３０の表面を弾発的に押圧するスクレーパ部４１を備えるとともに、前記移動体３０に対する前記スクレーパ部４１の押圧部４１ｂを変位させるように回転することが重要であり、前記スクレーパ部４１により伝達部材２０と移動体３０との摺接により生じる粉塵を除去する。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｄ）は案内装置１００に取り付けた粉塵除去部４０をステージ３１の主面３４側の上方から見た上面図であり、（ｃ）は（ａ）の回転体４４の回転軸４３の方向における中心断面図、（ｅ）は（ｄ）の回転軸４３に平行な方向における中心断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２の下側にある粉塵除去部４０をステージ３１の主面３４側の上方から見た上面図であり、図２の紙面上側にある粉塵除去部４０の上面図は図３（ａ）、（ｂ）と表裏対称形となる。また、図３（ｄ）の構造の粉塵除去部４０は、図２の下側に取り付け可能なものを示しており、図２の上側に取り付けられる粉塵除去部４０は、その上面図が図３（ｄ）と表裏対称形となる。

先ず、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて前記スクレーパ部４１が一対の弾性体とからなる場合について説明する。

このスクレーパ部４１は、弾性体４１ａの弾性力により弾発的に外周面に備えた押圧部４１ｂを側板３３に付勢して接触させるものであり、ゴムや樹脂、金属からなるばね構造をなす弾性体４１ａが用いられ、回転軸４２を中心に回転する回転体４４をなす。

回転軸４２は例えば丸棒状あるいは円筒状の金属からなり、ベース盤１に固定されたベアリング７の内輪に取り付けられており、ベース盤１の主面方向に垂直な方向を、軸方向としてベアリング１の内輪内で回転自在な構造となっている。また、回転軸４２は、例えば、回転軸４２の上部にかさ歯車６を設け、かさ歯車６を回転させるための回転軸駆動体を回転させることにより、回転させることができる構造となっている。

前記弾性体４１ａの材質は、耐久性や長寿命性を有するという点からゴムや樹脂よりも金属が好ましく、その材質としてばね鋼、ステンレス、黄銅、リン青銅が好ましい。

スクレーパ部４１の弾性体４１ａが、ゴムや樹脂からなる場合は、少なくとも回転体４４の外周側に環状の弾性体を有する構造や、複数の弾性体４１ａを備えた構造であればよく、弾性体４１ａの弾性力を回転軸４２から外周方向に作用させればよい。弾性体４１ａが金属の場合、弾性体４１ａの形状は板状、特に板ばね状であることが好ましい。金属からなる弾性体４１ａが板状の場合は、弾性体４１ａをその主面の上方から見た場合に弾性体４１ａが略正方形または略矩形をしていることが好ましく、この弾性体４１ａの一端面は回転軸４３の外周に固定され、他端面は内側に取り付けられている。この場合、他端面は弾性体４１ａの弾性力により付勢された状態で取り付けられている。弾性体４１ａが内側面を付勢した状態で図３のように回転軸４３を中心として対称の形状を保持しているためには複数の弾性体４１ａが略均等な間隔に配置されており、さらには回転軸４２を中心として対称な位置に配置されていることが好ましい。このような配置とすることによって、スクレーパ部４１は回転軸４２を中心として略対称形を保持することができる。例えば図３においては、弾性体４１ａとして６枚の板状弾性体を回転軸４２に対して対称に略等間隔で配置している。

特に、前記弾性体４１ａ、押圧部４１ｂを備えたスクレーパ部４１を複数有するとともに、各スクレーパ部４１が略均等に移動体３０に付勢できることが好ましい。

これは、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように、スクレーパ部４１を複数の弾性体４１ａ、押圧部４１ｂを有する構造とすることで、複数の押圧部４１ｂの各々は外周面を付勢する力が略同じであり、摩耗したスクレーパ部４１を個別に容易に短時間で交換を行うことができる。より好ましくは、図３（ｄ）、（ｅ）の粉塵除去部４０は、回転軸４２と、掻き取り部４１ｂを有するスクレーパ部４１と、スクレーパ部４１の先端を移動体３０に付勢して接触させるため弾性力を与える弾性体４１ａと、弾性体４１ａと繋がり弾性体４１ａを回転体４４の外周・内周方向へ伸縮させるためのコイルばね４６と、コイルばね４６の中央部を貫通するコイルばね中心軸４６ａと、一端がコイルばね中心軸４６に固定されてコイルばね中心軸４６の回転と共に回転する回転軸当て４８と、回転軸当て４８の回転を阻止することによって回転体４４の外周方向へのスクレーパ刃５０の移動距離を制限するための軸当てストッパ４８ａとからなる。

押圧部４１ｂの弾性体４１ａへの取り付け方法は、接着剤等により固定する方法、弾性体４１ａの内周面に嵌合可能な嵌合溝等を設け、この嵌合溝に弾性体４１ａの他端を嵌め込んで取り付ける方法など種々の方法で取り付けることができる。

また、スクレーパ部４１を成す弾性体４１ａは、高さ方向（ベース盤１の主面に垂直な方向）の幅は側板３３の高さ方向（ベース盤１の主面に垂直な方向）の幅と略同じであることが好ましい。また、弾性体の内周面は、上下方向に垂直な方向の断面（回転軸４３の軸方向に垂直な方向の断面）の外側輪郭が多角形、好ましくは各辺の長さが略一定の多角形の形状であることが好ましく、この断面形状はスクレーパ部３２の上下方向の断面（回転軸４３の軸方向の断面）全体にわたって略同じであることがさらに好ましく、弾性体４１ａの断面の外周側の輪郭を多角形とすることによって、側板３３に付着した粉塵を多角形の頂点周辺に効率的に付着させることができ、効率的に粉塵を除去できる。より好ましくは、弾性体４１ａの断面の外周側を辺の数が３〜１２の多角形、さらに好ましくは図３のように六角形、特に正六角形がよい。

また、粉塵除去部４０には、スクレーパ部４１に接触、除去した粉塵を拭き取るクリーナ部４３を有することが好ましい。

クリーナ部４３は、スクレーパ部４１に付着した粉塵を掻き取るためのクリーナ刃４３ａと、スクレーパ部４１へのクリーナ刃４３ａの押圧力を調整するための押し付けばね４３ｂと、図３（ａ）のようにスクレーパ部４１が側板３３に接触している状態ではスクレーパ部４１がクリーナ部４３から離脱することが可能でスクレーパ部４１が側板３３から離脱した状態ではスクレーパ部４１がクリーナ部４３に接触することが可能となるよう、スクレーパ部４１の方向へのクリーナ刃４３ａの移動を制限するためのストッパ４３ｃと、クリーナ刃４３ａの一端を支持しながら回転させるためのクリーナ回転軸３９とからなる。

これにより、より長時間に渡って連続的に案内装置を駆動させても、クリーナ部４３で粉塵を回収することができる。クリーナ部４３を設けない場合は、スクレーパ部４１に付着した粉塵を、例えば作業者等が治具等を用いて拭き取り回収することができる。

さらに、側板３３に付着した粉塵を効率的に除去するためには粉塵除去部が、移動体３０の一方側面に取り付けられた側板３３の長手方向（移動体３０の駆動方向）に複数設けられていることが好ましい。特に、図１のように、２つの粉塵除去部４０を設けることが好ましい。

さらに、前記スクレーパ部４１の少なくとも移動体３０と接触する部位が導電性を有する材質からなるとともに接地されていることが好ましい。

これにより、粉塵が正や負に帯電しても粉塵を効率的に除去することができ、粉塵に帯電した静電気を系外へ逃がすことができきる。例えば側板３３と接触するスクレーパ部４１の掻き取り部４１ｂが、導電性のある物質でコーティングされ、かつ接地されていることが好ましい。ここで導電性のある物質として窒化チタン（ＴｉＮ）や炭化チタン（ＴｉＣ）を選択すると、耐摩耗性をも兼ね備えることができるため、特に好ましい。また、押圧部４１ｂを電気的に接地するためには、押圧部４１ｂの側板３３と接触する部分が少なくとも導電性を有し、この部分が接地されていることが必要である。

なお、弾性体３３と押圧部４１ｂは同一素材を用いて一体的に形成することも可能である。

また、側板３３と互いに摺接する押圧部４１ｂは、耐摩耗性が求められジルコニア、窒化珪素、アルミナ等のセラミックからなることが好ましく、このうちアルミナ質セラミックは安価で加工性に優れるためさらに好ましい。

次いで、粉塵除去部４０におけるスクレーパ部４１の動作について説明する。

スクレーパ部４１によって側板３３から除去された粉塵は、回転軸４２を中心に回転して側板３３から除去することができるが、回転軸４２を所定角度回転させることによって押圧部４１ａの外側面が側板３３の一方側面と接触し、さらに所定角度回転させることによって離脱させることができるので、回転軸４２を回転させるだけで側板３３への押圧部４１ａの接触・離脱を容易に切り替えることができる構造となっている。なお、回転軸４２は、例えば、回転軸４２の上部にかさ歯車６を設け、かさ歯車６を回転させるための回転軸駆動体を回転させることにより、回転させることができる。

図１の紙面下方（図２の紙面下方）にある粉塵除去部４０におけるスクレーパ部４１の動作について説明する。先ず、側板３３上に生じた粉塵をスクレーパ部４１の押圧部４１ｂの外側輪郭の頂点周辺に付着させて除去することができる。この状態ではクリーナ部４３のクリーナ刃４３ａは押圧部４１ｂと接していない。押圧部４１ａが側板３３に接触した状態では、押圧部４１ｂが側板３３を押圧する力が弾性体４１ａの弾性力によって略一定に保持されているので、常に安定した粉塵の除去が可能となり、移動体３０の正確な駆動・停止を妨げる原因となる粉塵が側板３３と伝達部材２０の間に入り込むことが抑制される。

さらにこの状態から回転軸４２を、スクレーパ部４１を断面で見た場合図３（ａ）の上方から見て右回りに６０°回転させると、途中で図３（ｂ）のように押圧部４１ｂが側板３３から離脱した状態となる。押圧部４１ｂが側板３３から離脱した状態では、例えば図３（ｂ）に示したように、押圧部４１ｂの外側面が側板３３の一方側面および回転軸４２の軸方向と平行になる。さらに、押圧部４１ｂが側板３３に接触した状態では、側板３３の幅方向全体にわたって、押圧部４１ｂが側板３３に押し付けられる力が略一定であることが好ましい。このためには、押圧部４１ｂが図３（ａ）〜（ｃ）のような構造の場合、押圧部４１ｂの内側の少なくとも略上下部分が弾性体４１ａにより付勢されている構造、すなわち例えば図３に示したように弾性体４１ａを例えば６個ずつ上下２段に配置した構造とすることが好ましい。

次いで、押圧部４１ｂの外側輪郭（六角形）の次の頂点が側板３３に接触し、粉塵をこの頂点周辺に付着させて除去することができる。さらに右回りに６０°回転させると、この途中で図３（ｂ）のように押圧部４１ｂが側板３３から離脱した状態を経由して押圧部４１ｂの次の頂点が側板３３に接触し、同様に粉塵を除去することができる。このように、回転軸４２を所定角度（図３の場合は６０°）回転させると、側板３３に接触する押圧部４１ｂの部分を容易に変更することができ、粉塵を付着させるスクレーパ部３２ｂの位置を容易に変更させることができる。

さらに、粉塵除去部４０のさらに好ましい動作として、図３（ａ）、（ｂ）に示すように移動体３０のステージ３１が図１の矢印方向（＋、−方向）に移動すると、ステージ３１を＋方向に移動させる場合、回転軸４２の回転角度を調整することにより、側板３３に押圧部４１ｂを接触させておく。これにより、超音波モータ２１が駆動し、伝達部材２０が側板３３と摺接することによって生じた粉塵を押圧部４１ｂで除去することができる。ステージ３１の移動方向が＋方向から−方向へ切り替わる際（ステージ３１が＋方向の略終端前後の位置にある際）に回転軸４２を図３（ａ）の右回りに６０°回転させると、途中で押圧部４１ｂが側板３３から離脱した状態を経由して、側板３３と接触する押圧部４１ｂの位置が変わる。さらに、ステージ３１の移動方向が−方向から＋方向へ変わる際（ステージ３１が−方向の略終端前後の位置にある際）に回転軸４２を右回りに６０°回転させると、途中で押圧部４１ｂが側板３３から離脱した状態を経由して、さらに側板３３と接触する押圧部４１ｂの位置が変わる。このようにステージ３１の移動方向が＋、−と切り替わる際に回転軸４２ｂを６０°回転させると、側板３３に接触する押圧部４１ｂの位置を変更することができる。

なお、図１の紙面下側（図２の紙面下側）にある粉塵除去部４０におけるスクレーパ部４１は、回転軸４２を案内装置上方から見て左回りに回転させ、上述のように動作させることができる。また、図１の紙面下側（図２の紙面下側）にある粉塵除去部４０におけるクリーナ部４３は、案内装置１００の上方から見たクリーナ部４３の上面図を図３（ａ）、（ｂ）、（ｄ）の表裏対称形とすることで、上述のようにして粉塵を回収することができる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更は何等差し支えない。例えば、上述の案内装置においては移動体が直線運動する場合を例にして説明したが、本発明の案内装置は移動体が回転運動するものにも適用でき、さらに、移動体を駆動させるための駆動源として超音波モータ以外のものを用いることができる。また、移動体の駆動・停止の制御は、上述した制御部、位置検出手段、ドライバを用いる方法以外でも可能である。

図１に示す粉塵除去部４０を備えた案内装置１００を次のように作製した。アルミ合金製の３５０×２００×１５ｍｍのベース盤１の主面に、ガイド部材３２としてストロークが１００ｍｍのアルミナ製クロスローラガイド、超音波モータ２１、測定ヘッド２６、粉塵除去部４０を固定した。クロスローラガイドに２５０×８０×３５ｍｍ、質量５Ｋｇのアルミナ製のステージ３１を移動可能なように取り付けた。ステージ３１の一方側面にアルミナ製の板状の側板３３、他方側面に光学式のリニアスケール１４を取り付け、測定ヘッド２６によりリニアスケール１４の位置を読み取ることができるようにした。ステージ３１の駆動条件（移動速度、停止位置）は、制御部３４０とドライバ１２によって超音波モータ２１の駆動・停止条件を制御することにより行った。側板３３に付着した粉塵は粉塵除去部４０により除去した。超音波モータ２１と接触する側板３３の表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍとした。側板３３と繋がったステージ３１の駆動源である超音波モータ２１は、振動体として長さ３０ｍｍ、幅７．５ｍｍ、厚み３ｍｍの直方体形状のチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック体を用い、この振動体の端面に、長さ４３ｍｍ、直径３ｍｍの円柱状アルミナセラミック製の伝達部材２０を接合したものを用いた。伝達部材２０の先端（側板３３との接触面３３ａ側）は、曲率半径が７ｍｍの曲面とした。

粉塵除去部４０の回転体４４は、その構造が図３（ｄ）、（ｅ）のものを用い、回転軸４２、掻き取り部４１ｂを有するスクレーパ部４１、弾性体４１ａ、コイルばね４６、コイルばね中心軸４６ａ、回転軸当て４８、軸当てストッパ４８ａにより構成した。スクレーパ部４１はジルコニア焼結体の表面全体にＴｉＮのコーティングを施したものを用いた。また、クリーナ部４３として、クリーナ刃４３ａ、クリーナ刃ストッパ３８、押し付けばね４３ｂ、クリーナ回転軸３９を取り付け、スクレーパ部４３に付着した粉塵を回収できるようにした。

ステージ３１の移動距離を６６ｍｍ（往復３４０２ｍｍ）、加減速度を０．０３Ｇとし、最高速度２ｍｍ／秒で移動中のステージ３１の定速性を±２％に保持しながら、ステージ３１を１万往復駆動させるのに要した時間を測定した。ステージ３１の往復駆動中、粉塵除去部４０により次のようにして側板３３に付着した粉塵を除去・回収した。

粉塵除去部４０の動作について説明する。初めにステージ３１の位置を−方向の終端とし、スクレーパ部４１を側板３３に接触するよう回転軸４２の位置を調整した。次いで、ステージ３１の移動方向が−方向、＋方向に切り替わる毎に、上方から見て回転軸４２が６０°回転するようにすることによって、ステージ３１の移動中にスクレーパ部４１が側板３３に接触し、粉塵を除去することができるようにした。また、クリーナ部４３を設け、スクレーパ部４１が側板３３から離脱した状態で、スクレーパ部４１に付着した粉塵をクリーナ部４３で回収できるようにした。

その結果、ステージ３１を１万往復駆動させるのに要した時間は２００時間であった。また、伝達部材２０との摺接によって生じた側板３３上の粉塵は、粉塵除去部４０によりステージ３１の駆動中に常に確実に除去・回収することができた。

これに対して、比較例として図５に示す案内装置２００を、粉塵除去部を除く構造は実施例と同様に作製し、実施例と同様に評価した。比較例の案内装置２００に取り付けた粉塵除去部５０ａ、５０ｂの構造は次の通りである。

粉塵除去部５０ａ、５０ｂは、ジルコニア焼結体の表面全体にＴｉＮコーティングを施したスクレーパ５１ａ，５１ｂを、側板６４に対して２０°となるよう接触（スクレーパ５１ａ，５１ｂが共に、側板６４の主面と２０°の角度をなすように接触。）させ、固定した。

その結果、比較例の案内装置２００は、ステージ６３を１万回往復運動させるのに２０５時間を要し、実施例の案内装置よりも時間が長くなった。また、側板６４と伝達部材６０ａとの摺接により生じた粉塵を除去することが困難であった。

本発明の案内装置の一実施形態を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の案内装置の要部を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の断面図、（ｃ）は（ａ）の側面図（一部断面）である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の案内装置に備える粉塵除去部の実施形態を示す上面図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）の断面図、（ｄ）は本発明の案内装置に備える粉塵除去部の他の実施形態を示す上面図、（ｅ）は（ｄ）の部分断面図である。 （ａ）は従来の案内装置に備える粉塵除去手段を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 従来の案内装置を示す斜視図である。 従来の案内装置を示す斜視図である。 超音波モータをケース内に収容した状態を一部断面で表した平面図の一例である。

符号の説明

１，６１：ベース盤
６：かさ歯車
７：ベアリング
１０：駆動源
１１，６７：位置検出手段
１２，６９：ドライバ
１３，６８：制御部
１４，６５：リニアスケール
２０，６０ａ，７１：伝達部材
２１，６０：超音波モータ
２６，６６：測定ヘッド
３０：移動体
３１，６３：ステージ
３２，６２：ガイド部材
３３，６４：側板
３３ａ，６４ａ：接触面
３４：主面
３８：クリーナ刃ストッパ
３９：クリーナ回転軸
４０：粉塵除去部
４１，５０ａ，５０ｂ：スクレーパ部
４１ａ：弾性体
４１ｂ：押圧部
４２：回転軸
４３：クリーナ部
４３ａ：クリーナ刃
４３ｂ：押し付けばね
４３ｃ：ストッパ
４４：回転体
４６：コイルばね
４６ａ：コイルばね中心軸
４８：回転軸当て
４８ａ：軸当てストッパ
４９：コイルばね押さえ
５１ａ，５１ｂ：スクレーパ刃
５２ａ，５２ｂ：スクレーパ駆動部
５３ａ，５３ｂ：粉塵除去溝
７０：超音波モータ基本型
７２：圧電セラミック板
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ：電極
７６：ケース
７７：保持用スプリング
７８：押し付け用スプリング
７９：被伝達部材
１００，２００，３００：案内装置

Claims (4)

1. 駆動源と、該駆動源からの駆動力を伝達するための伝達部材と、該伝達部材と摺接しながら移動する移動体と、前記伝達部材と移動体との摺接によって生じる粉塵を除去する粉塵除去部とを有する案内装置において、前記粉塵除去部が、移動体の表面を弾発的に押圧するスクレーパ部を備えるとともに、前記移動体に対する前記スクレーパ部の押圧部を変位させるように回転することを特徴とする案内装置。
2. 前記粉塵除去部のスクレーパ部に接触し、除去した粉塵を拭き取るクリーナ部を有することを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
3. 前記粉塵除去部が複数のスクレーパ部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の案内装置。
4. 前記スクレーパ部の少なくとも移動体と接触する部位が導電性を有する材質からなるとともに接地されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の案内装置。

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