JP2007121084A - 案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗粉除去パッドと可動体の当接面との隙間から摩耗粉が逃げ出して外部に摩耗粉が飛散するのを防ぐ超音波モータ用の案内装置を提供する。
【解決手段】楕円運動する振動体と、該振動体の楕円運動を伝達するための摩擦部材５６とを有する超音波モータ５００と、摩擦部材５６に当接する当接面６４ａを有し、摩擦部材５６と前記当接面６４ａとの摩擦駆動により移動可能に設けられた可動体６４と、超音波モータ５００を包囲し、可動体６４側に開口する筐体１とを含む案内装置において、前記可動体６４の当接面６４ａに摺接する摺接面２ａを備えるとともに、超音波モータ５００に対応する開口部を備えた封止体２を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波モータの摩擦駆動により直線運動や回転運動を行う可動体を駆動させる案内装置に関するものである。

超音波モータは、最小振幅がナノメートルオーダーと小さく、高分解能の位置決めが可能であり、しかも同サイズの他の電磁モータと比較して駆動力が大きいといった特徴を有している。この特徴を生かしてカメラのレンズズーム機構や腕時計のバイブレーションアラーム等の主として回転運動系において実用化されているが、最近では直線運動系への適用もなされている。

図８は、超音波モータを可動体の駆動源とした従来の案内装置を半導体製造等に用いる露光装置に配される試料位置決め装置に用いたものである。この試料位置決め装置における案内装置は、ベース盤６１上にクロスローラガイドのような一対のガイド部材６２を介して可動体であるステージ６３が設けられ、そのステージ６３を超音波モータ５００で直線的に案内するようになっている。

この従来の案内装置において、ステージ６３の一方の側面には、ガイド部材６２に平行に可動体６４が設けられ、ステージ６３の他方の側面には、可動体６４と平行にリニアスケール６５が設置されている。また、リニアスケール６５と対向する位置には測定ヘッド６６を設けて位置検出手段６７を構成するとともに、可動体６４と対向する位置には超音波モータが設けられており、この超音波モータの摩擦部材５６を可動体６４の当接面６４ａに対して垂直に当接させて振動を伝える。

なお、図８において６８は位置検出手段６７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制御部、６９は制御部６８から出力された信号を基に超音波モータを駆動させるための指令信号を出力するドライバーであり、案内装置を高精度に移動させるためのものである（特許文献１参照）。

図９は、この案内装置におけるケース５７内に収容された超音波モータ５００の断面を示している。超音波モータ５００は、ケース５７内に４つのスプリング５８で保持された振動体５５を有してなる。この振動体５５は、圧電セラミック板５２と、圧電セラミック板５２の一方の主面に形成された電極膜５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄと、圧電セラミック板５２の他方の主面ほぼ全面に形成された共通電極膜（不図示）とによって構成されている。なお、圧電セラミック板５２の一方の主面に形成された、４分割された電極膜５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは、対角に位置する電極膜５３ａと電極膜５３ｄが結線され、他の対角に位置する電極膜５３ｂと電極膜５３ｃが結線される。また、この振動体５５の一方端面にはセラミックスやガラスからなる摩擦部材５６が設けられている。

以上のように構成された超音波モータ５００において、共通電極膜をアースするとともに、電極膜５３ｂと電極膜５３ｄにそれぞれ位相を異ならせた電圧を印加すると、圧電セラミック板５２に縦振動と横振動が生じ、これらの振動の合力によって摩擦部材５６が楕円運動する。

また、超音波モータ５００は、ケース５７内においてその両側面をスプリング５８により保持されているが、摩擦部材５６が設けられている側とは反対側の端面にはスプリング５９が設けられており、そのスプリング５９によって押圧されて振動体５５に設けられら摩擦部材５６をステージ６３に設けられた可動体６４の当接面６４ａに押し付けて予圧を与えるようになっている。

特許文献１に開示された案内装置は、以上のような構成になっており、超音波モータ５００を駆動させると、その摩擦部材５６の摩擦駆動によってステージ６３をガイド部材６２に沿って移動させることができ、ステージ６３の移動に伴う位置検出手段６７からの位置情報と、予め設定してあるステージ６３の基準位置情報との偏差に応じて変化するパラメータを基に制御部６８にて例えばＰＩＤ演算処理を行ってドライバー６９に超音波モータ５００への指令信号を出力するフィードバック制御を行うことにより、ステージ６３を移動、位置決めするようになっていた。

ところが、超音波モータの摩擦部材５６やステージ６３の可動体６４は互いに摩耗し、その摩耗粉が可動体６４の当接面６４ａに付着するという問題がある。この付着量が多くなると摩擦部材５６の振動によって摩耗粉が周囲に飛散したり、ベース盤６１に堆積した摩耗粉がステージ６３の移動時の振動によって周囲に飛散したりするため、周囲の雰囲気を汚染するといった課題があった。特に半導体製造装置のようにウエハ上に粉塵の付着量が制限されている装置では大きな問題となる。

そこで、特許文献１には、前記問題を解決するために、筐体１に圧縮気体の噴射孔と排気溝を有する摩耗粉除去パッドを設けることが開示されている。

図１０に、特許文献１に開示された案内装置の平面図および側面図を示す。ここで、摩耗粉除去パッド７０は、その噴射孔７１より圧縮気体を駆動力伝達部材６４の当接面６４ａに向けて噴出させることにより、当接面６４ａに付着する摩耗粉を吹き飛ばすようにしたことから、可動体６４の超音波モータ５００との当接面６４ａに摩耗粉が殆ど残らないようにすることができるとともに、可動体６４と摩耗粉除去パッド７０との隙間に飛散した摩耗粉や周囲に浮遊するダストを噴射孔７１の周囲に設けた排気溝７２より吸引して回収することができるため、摩耗粉やダストを周囲に飛散させないようにすることができる。また、筐体１によって超音波モータ外周部を覆うことによって摩耗粉の飛散を防止することができる。
特開２００３−２５１５４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された摩耗粉除去パッド７０を備えた構造では、圧縮気体を使用するため真空中で使用するためには圧縮空気が真空中に漏れないように差動排気を行う必要があるために真空排気系が追加で必要となること、摩耗粉除去パッド７０が非常に大きくなることと、また差動排気用の配管を引き回すためにステージの位置決め精度が悪化するといった課題があった。また、圧縮空気を使用しないで摩耗粉除去パッド７０のみで超音波モータを覆うと、摩耗粉除去パッド７０と可動体６４の当接面６４ａとの隙間から摩耗粉が逃げ出して外部に摩耗粉が飛散する。また、隙間を小さくすると摩耗粉除去パッド７０と可動体６４との間に摩耗粉が噛み込み、可動体６４が異常摩耗を起こす課題があった。

そこで、本発明は、圧縮気体を用いることなく簡単な構造で磨耗粉の除去が可能な案内装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る案内装置は、振動する振動体と、該振動体の楕円運動を伝達するための摩擦部材とを有する超音波モータと、前記摩擦部材に当接する当接面を有し、前記摩擦部材と前記当接面との摩擦により移動可能に設けられた可動体と、前記超音波モータを包囲するように可動体側に開口する筐体とを備えた案内装置であって、前記筐体の開口側に、前記可動体の当接面に摺接する摺接面を有するとともに超音波モータに対応した開口部を有する封止体を備えたことを特徴とする。

また、前記封止体は、その開口部が前記超音波モータ側に広がる傾斜面を有することを特徴とする。

さらに、前記傾斜面と前記可動体の当接面との成す角度θが１０〜４０°であることを特徴とする。

またさらに、前記可動体及び封止体は、アルミナ、アルチック、ジルコニアおよび窒化珪素から選択される少なくとも１種類を主成分とするセラミックスからなることを特徴とする。

さらにまた、前記封止体の少なくとも摺接面側の表面粗さがＲａ０．０１μｍ以上、かつＲａ０．２μｍ以下であることを特徴とする。

また、前記筐体と封止体との間に両者の接触圧力を調整するための調整部材を備えたことを特徴とする。

さらに、前記可動体の当接面と封止体の摺接面との接触圧力は、５〜２０Ｎの範囲であることを特徴とする。

またさらに、前記筐体は、内部の空気を外部に通気するための通気孔を有することを特徴とする。

本発明に係る案内装置によれば、可動体の当接面に摺接する摺接面を備えるとともに、前記超音波モータに対応する開口部を備えた封止体を有することによって、前記可動体の移動に伴って前記封止体に摩耗粉が捕獲されるように設定しているので、圧縮気体を用いることなく簡単な構造で磨耗粉の除去が可能な案内装置を提供することができる。

また、前記封止体は、その開口部が前記超音波モータ側に広がる傾斜面を備えてなることから、可動体と摩擦部材との間に発生する摩耗粉を傾斜面の先端で除去することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、実施の形態の図において、従来例と同一部分については同一符号で示している。

図１は、本発明の案内装置を半導体製造等に用いる露光装置に配される試料位置決め装置として用いた斜視図である。

ここで、本発明の案内装置は、ベース盤６１上にクロスローラガイドの如き一対のガイド部材６２を備え、これらガイド部材６２によって可動体としてのステージ６３を直線的に往復運動可能に案内するようになっている。また、ステージ６３はその一方の側面にガイド部材６２に対して平行に取り付けた可動体６４を、ステージ６３の他方の側面には、前記可動体６４と平行にリニアスケール６５をそれぞれ有している。そして、そのリニアスケール６５と対向する位置には測定ヘッド６６を設けて位置検出手段６７を構成するとともに、前記可動体６４と対向する位置には一つの超音波モータを配置し、筐体１内に設けられた超音波モータの摩擦部材を可動体６４の当接面６４ａに対して垂直に当接させる仕組みである。

このように構成される案内装置は、ベース盤６１上に筐体１を筐体固定ネジで６により固定し、位置検出手段６７より得られた位置情報を基にステージ６３の駆動条件を制御部６８により制御し、制御部６８から出力された信号を基にドライバー６９により超音波モータを駆動させる指令信号を出力する。

また、図２（ａ）は図１の位置決め装置における案内装置を示す平面図であり、筐体１の上面を取り除いて示しており、（ｂ）は同図（ａ）の側面図である。なお、図２（ａ）において超音波モータ部分は断面図で示している。

図２に示すように、超音波モータ５００は、摩擦部材５６と可動体６４の摺動により発生する摩耗粉の飛散を防止する筐体１内に配置されている。筐体１は、超音波モータ５００を包囲するように可動体６４側に開口するように配設されており、可動体６４と超音波モータ５００の摩擦部材５６の摩耗により発生する摩耗粉が周囲に飛散するのを防止する作用をなす。この筐体１の材質は、超音波モータ５００の振動と共振しないアルミニウム合金やステンレス合金等の金属もしくはアルミナやジルコニア等のセラミックスが好ましい。

なお、図１に示す超音波モータの構造及び超音波モータ５００の取り付け構造は、図８及び図１０に示したものと同様であるため説明を省略する。

ここで、本発明の案内装置は、超音波モータの摩擦部材５６やステージ６３の可動体６４の摩耗の際に発生する摩耗粉の飛散を防止するために、封止体２を備えることを特徴とするものである。詳細を図２〜図４を参照して説明する。

本発明の案内装置において、筐体１の開口側に封止体固定ネジ５により封止体２が固定されていることが重要である。この封止体２は、可動体６４の当接面に摺接する摺接面２ａを備えるとともに、超音波モータ５００に対応する部分が開口する開口部２ｂを備えており、筐体１に着脱可能に固定されている。

この封止体２により、可動体６４との間に隙間がないことから、摩擦部材５６と可動体６４の当接面６４ａとが摺接することにより発生する摩耗粉の飛散をより効果的に防止することができる。

また、封止体２は、セラミックスやステンレス、銅合金等の金属から形成され、特に、アルミナ、アルチック（アルミナ−炭化チタン）、ジルコニアおよび窒化珪素から選択される少なくとも１種類を主成分とするセラミックスからなることが好ましい。

これらセラミックスから形成することによってステージ６３の移動時の摺動抵抗が小さくなり、超音波モータ５００の摩擦部材５６と可動体６４とのすべり量が小さくなる。これにより超音波モータ５００の摩擦部材５６と可動体６４の摩耗量も少なくなるため、寿命を長くすることができる。また、可動体６４も封止体２と同様な材質で形成することにより同様な効果を生じることができる。

これら材質の中で封止体２をアルミナ質セラミックス、可動体６４をアルチック質セラミックスの組み合わせとすることにより、アルチックに含有する炭素が固体潤滑剤の役割を果たし、超音波モータ５００の摩擦部材５６と可動体６４の摩耗量が最小となるため特に好ましい。

また、封止体２の少なくとも摺接面２ａの表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０１μｍ以上、かつ０．２μｍ以下であることが好ましい。

これは、可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａが常時摺接しているため、表面粗さＲａが０．２μｍより大きいと、可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａが異常摩耗を起こし、異常摩耗によって発生した摩耗粉が可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａの間に噛み込んでステージ６３が動作しなくなる。一方、表面粗さＲａが０．０１μｍ未満になると、可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａが分子間力によって吸着されるため抵抗が大きくなり、ステージ６３が動作しなくなるためである。さらには、Ｒａ０．０１μｍ以上Ｒａ０．１μｍ以下とすることがより好ましい。なお、表面粗さの測定方法はＪＩＳ Ｂ ０６５１に準じて測定できる。

また、封止体２は、図４（ａ）に示すように開口部２ｂが、超音波モータ５００側に広がる傾斜面２ｃを備えていることが好ましい。これは、例えば、図３に示すようにステージ６３を超音波モータ５００に対してＸ方向に移動させた場合、可動体６４と摩擦部材５６との間に発生する摩耗粉７を傾斜面２ｃの先端で除去することが可能となる。このことから、可動体６４と封止体２の間への摩耗粉７の噛み込みを防止することができるとともに、摩耗粉の飛散を効果的に防止することができる。

この傾斜面２ｃは、可動体６４への摩耗粉７の付着も除去することが可能となるので、摩擦部材５６の振動を安定して可動体６４に伝達することができ、振動がなく定速性に優れるステージ６３の移動を得ることができる。

さらに、傾斜面２ｃによって摩耗粉７をより効果的に捕獲するためには、可動体６４の当接面６４ａと傾斜面２ｃの接触する角度θは、図２に示すように１０〜４０°とすることが好ましい。

傾斜面２ｃの角度θが１０°未満であると、傾斜面２ｃの先端の強度が不足し、摩耗粉７によってチッピングが発生しやすく、可動体６４に異常摩耗等が発生するため、摩耗粉７が可動体６４の当接面６４ａと封止体２との摺接面２ａに噛み込み易くなるからである。一方、角度θが４０°を超えると、摩耗粉７が傾斜面２ｃの先端に固まって堆積するため、堆積した摩耗粉７が可動体６４の当接面６４ａと封止体２との摺接面２ａに噛み込み易くなるからである。また、傾斜面２ｃの先端のチッピングを防止することを目的として、先端をＲ形状に形成することが好ましい。この時、好ましいＲ形状の大きさとしては、曲率半径１０μｍ〜１００μｍの範囲である。

また、図４（ｂ）に示すように封止体２の摺動面２ａには、長手方向が可動体６４の移動方向に略直交する複数の溝８を形成することが好ましい。これにより、摩耗粉７が可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａに噛み込んだとしても、摩耗粉７を溝８でトラップし飛散を防止するとともに、摩耗粉７の当接面６４ａへの凝着を防止することができる。また、溝８内に捕獲した磨耗粉７を溝８外部に放出しないように、溝８の開口幅を、溝８内部の最大幅より狭くすることが好ましい。このようにすると、溝８の側壁と可動体６４の当接面６４ａとのなす角度が鋭角になり溝８内に捕獲された磨耗粉８が溝外部に放出されにくくできるとともに、当接面６４ａへの摩耗分７の凝着を除去できる。

さらに、図４に示すように、封止体２と筐体１との間に調整部材３を有していることが好ましい。調整部材３は可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａとの接触圧力を調整する機能を有すると同時に、封止体２の摺接面２ａが可動体６４の当接面６４ａに均一に接触するようになっている。これは、接触圧力を調整することによって、筐体１の取り付け時に可動体６４と封止体２との間に隙間が生じやすく、押付圧力が強くなりすぎてステージ６３が動作しなくなることを防ぐことができる。また、封止体２を均一に接触できることによって、可動体６４と封止体２の押付圧力が強い箇所のみが異常摩耗を起こすことを防ぐことができる。

この接触圧力を調整する調整部材３は、弾性係数が５０Ｎ／ｍｍ程度の柔らかくかつ密着性のある材料が望ましく、材質は四フッ化エチレン樹脂、ニトリルゴム、フッ素ゴムが好ましい。なお、前記材質の中で特に密着性に優れているのが四フッ化エチレン樹脂等から形成される。

さらに、可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａとの接触圧力は５〜２０Ｎの範囲に設定することが好ましい。

すなわち、両者の接触圧力が５Ｎ未満の場合には可動体６４の当接面６４ａと封止体２との間に部分的な隙間が発生し、その隙間から摩耗粉７が外部に排出されステージ６３上に載置される試料などに堆積する可能性がある。また、２０Ｎを超えると、ステージ６３に対する移動方向の抵抗が大きくなり、超音波モータ５００への負荷が大きくなって超音波モータ５００の摩擦部材５６が異常摩耗を起こして正常に動作しなくなる。なお、可動体６４の当接面６４ａと封止体２の摺接面２ａの接触圧力は、ベース盤６１に対する筐体固定ネジ６の着設位置及び封止体２を筐体１に着設する際の封止体固定ネジ５の着設圧力により適宜調整することが可能である。

すなわち、本発明は、（１）封止体２の摺接面２ａと可動体６４の当接面６４ａとの接触圧力と、（２）超音波モータ５００の両側に設けた傾斜面２ｃの形状を、適切な範囲に設定すると、ステージ（可動体）の移動による、筐体１の対向面と可動体６４の当接面６４ａとの相対的な運動により、圧縮空気や吸引機構を用いることなく傾斜面２ｃに摩耗粉を効果的に捕獲することができる。

なお、接触圧力は、プッシュプルゲージにより測定することができる。

また、筐体１は摩耗粉が外部に排出されないように密閉構造になっているが、大気環境から真空環境に移行する途中で筐体１内にある空気が可動体６４の当接面６４ａと封止体２との摺接面２ａを押し広げて抜け出す際に摩耗粉が一緒に排出されてしまう可能性がある。そこで、図２、図４に示すように筐体１の側面等の一部に筐体１内の空気を通過させるための多数の通気孔を形成することが好ましい。この通気孔は筐体１の一部に直接形成されていてもよく、図２、４に示すように通気孔を有する通気板４として備えてもよい。 なお、通気板４の材質は、銅合金やステンレス合金等の金属もしくはアルミナやジルコニア等のセラミックスが好ましい。また、通気板４の最小透過粒径は０．１μｍ以下とすることが好ましい。通気板４を取り付けることによって、大気環境から真空環境に移行する途中で筐体１内に堆積した摩耗粉が外部に排出されなくなり、摩耗粉の飛散を効果的に防止することができる。

さらに、通気板４に形成する細孔は、通気板４の一方主面から他方主面に貫通していてもよいが、３次元的に形成される方が好ましい。その理由は細孔の一部に摩耗粉が詰まったとしても透過性の劣化が遅いからである。

以上、本実施形態では、可動体６４が直線運動する案内装置を例にとって説明したが、可動体６４が回転運動する案内装置にも適用できることは言う迄もなく、さらに、可動体６４を駆動させる超音波モータについても、多重モード型のものに限らず、単一振動モードの定在波型や進行波、複数振動モードのモード変換型、複合振動型の超音波モータであっても構わない。

このように、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々改良や変更したものにも適用できることはいう迄もない。

以下、本発明に係る実施例について説明する。

（実施例１）
本実施例では、図２の筐体１と封止体２を備えた図１に示す本発明の案内装置と、封止体２を備えず筐体１のみの案内装置及び図８の筐体１を備えていない従来の案内装置を用意し、各案内装置のステージ６３を１０時間移動させた後のステージ６３の上面部に付着する摩耗粉７の付着量について比較した。

本実施例及び従来例において、実験に使用する案内装置の仕様は以下のようにした。

案内装置を構成するガイド部材６２には、ストロークが１００ｍｍのクロスローラガイドを用い、前記ガイド部材６２によって約５０Ｎの重さを有するステージ６３を移動させるようにした。また、ステージ６３の一方の側面にはアルミナセラミックス製の可動体６４を配置し、超音波モータ５１との当接面６４ａの表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍとした。

一方、ステージ６３の駆動源である超音波モータ５００は、振動体５５を、長さ３０ｍｍ、幅７．５ｍｍ、厚み３ｍｍの直方体をしたチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミック体５２により形成し、振動体５５の端面に、長さ４．２ｍｍ、直径３ｍｍの円柱状をしたアルミナセラミック製の摩擦部材５６を接合したものを用いた。なお、摩擦部材５６の可動体６４との当接面６４ａは、曲率半径が７ｍｍの球面とした。

実験にあたっては、制御部６８に予め設定しておくステージ６３の移動プロファイルとして、移動距離１００ｍｍ、加減速度０．０３Ｇ、最高速度１００ｍｍ／ｓｅｃに設定した台形制御とし、超音波モータ５００を４０ｋＨｚの駆動周波数で駆動させるようにした。

そして、ステージ６３上に摩耗粉測定用の試料（１００ｍｍ×１００ｍｍ）をセットし、前記条件にてステージ６３を１０時間駆動させ、走行試験後に摩耗粉測定用の試料面に付着した粒径１μｍ以上の摩耗粉の量をステージ上にセットした光学顕微鏡（倍率２０００倍）で検出した。その結果を図５に示す。図５の従来は筐体１のない試料、データ１は筐体１のみの試料、データ３は本発明試料であり筐体１および封止体２を供えた試料である。

前記実験方法に基づいて行った実験結果では、図５に示すように筐体１及び封止体２を持たない従来の案内装置では、摩耗粉７の付着量が１００個と多かったのに対し、図２に示す筐体１のみを有する本発明の案内装置では、摩耗粉７の付着量が３０個であった。また、筐体１と封止体２を有する場合には２個に低減した。よって、本発明の案内装置は摩耗粉の飛散を大幅に減少させることができる。

（実施例２）
実施例１に用いた、筐体１と封止体２を有する案内装置を用い、可動体６４の表面（当接面６４ａ）と傾斜面２ｃの接触する角度は５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０°に変えて実験を行った。なお、封止体２の接触圧力は１０Ｎとした。ここで、ステージ６３の移動プロファイル、摩耗粉７の量の検出方法は、実施例１と同様にして行った。その結果を図６に示す。

図６に示すように可動体６４の表面（当接面６４ａ）と傾斜面２ｃの接触する角度を１０〜４０°の間に設定すると摩耗粉７の付着量は２個以下になるが、１０°未満及び４０°を超えると摩耗粉７が封止体２の接触面に入り込んで排出されるため、摩耗粉７の付着量は増大して筐体１の効果が低くなる。

（実施例３）
さらに、実施例１に用いた、筐体１と封止体２を有する案内装置を用い、可動体６４の当接面６４ａと封止体２の接触圧力を２、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０Ｎに変えて実験を行った。なお、可動体６４の表面（当接面６４ａ）と傾斜面２ｃの接触する角度は前記実験で摩耗粉７の飛散の少ない２０°とした。

ここで、ステージ６３の移動プロファイル、摩耗粉７の量の検出方法は、実施例１と同様にして行った。その結果を図７に示す。

図７に示すように接触圧力を５〜２０Ｎに設定すると摩耗粉７の付着量は２個以下になるが、接触圧力が５Ｎ未満の場合には可動体６４の当接面６４ａと封止体２との間に部分的な隙間が発生し、その隙間から摩耗粉７が外部に排出される。また、２０Ｎを超えると、ステージに対する移動方向の抵抗が大きくなり、超音波モータ５００への負荷が大きくなって超音波モータ５００の摩擦部材５６が異常摩耗を起こして摩耗粉７も増大するとともに正常に動作しなくなる。

本発明に係る案内装置は、直線運動や回転運動する可動体を超音波モータにて駆動させる案内装置に関するものであり、特に精密加工機械、精密測定装置、半導体製造装置に用いられる大気中及び真空中で用いられる案内装置として好適なものである。

本発明の案内装置を用いた試料位置決め装置を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の案内装置を示す平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図である。 （ａ）は図２におけるステージを移動させたときの様子を示す平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の案内装置における封止体および筐体とその内部を示す斜視図である。 本発明に係る実施例１の案内装置における摩耗粉収集効果を示すグラフである。 本発明に係る実施例２の案内装置における摩耗粉収集効果を示すグラフである。 本発明に係る実施例３の案内装置における摩耗粉収集効果を示すグラフである。 従来の案内装置を用いた試料位置決め装置を示す斜視図である。 案内装置に用いる超音波モータの構成を模式的に示す平面図である。 （ａ）は従来の案内装置を示す平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図である。

符号の説明

１：筐体
２：封止体
２ａ：摺接面
２ｂ:開口部
２ｃ：傾斜面
３：調整部材
４：通気板
５：封止体固定ネジ
６：筐体固定ネジ
７：摩耗粉
８：溝
５２：圧電セラミック板
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ：電極膜
５５：振動体
５６：摩擦部材
５７：ケース
５８、５９：スプリング
６１：ベース盤
６２：ガイド部材
６３：ステージ
６４：可動体
６４ａ：当接面
６５：リニアスケール
６６：測定ヘッド
６７：位置検出手段、
６８：制御部
６９：ドライバー
７０：摩耗粉除去パッド
７１：噴射孔
７２：排気溝
５００：超音波モータ

Claims (8)

1. 振動体および該振動体の振動を伝達するための摩擦部材を有する超音波モータと、
   前記摩擦部材に当接する当接面を有し、前記摩擦部材と前記当接面との摩擦により移動可能に設けられた可動体と、
   前記超音波モータを包囲するように可動体側に開口する筐体と
   を備えた案内装置であって、
   前記筐体の開口側に、前記可動体の当接面に摺接する摺接面を有するとともに超音波モータに対応した開口部を有する封止体を備えたことを特徴とする案内装置。
2. 前記封止体は、その開口部が前記超音波モータ側に広がる傾斜面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. 前記傾斜面と前記可動体の当接面との成す角度θが１０〜４０°であ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. 前記可動体及び封止体は、アルミナ、アルチック、ジルコニアおよび窒化珪素から選択される少なくとも１種類を主成分とするセラミックスからな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。
5. 前記封止体の少なくとも摺接面側の表面粗さがＲａ０．０１μｍ以上、かつＲａ０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の案内装置。
6. 前記筐体と封止体との間に両者の接触圧力を調整するための調整部材を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の案内装置。
7. 前記可動体の当接面と封止体の摺接面との接触圧力は、５〜２０Ｎの範囲であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の案内装置。
8. 前記筐体は、内部の空気を外部に通気するための通気孔を有することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の案内装置。

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