JP2024098897A - Drive unit - Google Patents
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Abstract
【課題】可動体を安定して移動させることができる。【解決手段】本開示による駆動装置は、駆動部と、可動部と、連接部と、を有する。駆動部は、第1方向に沿って延在する第1ガイドレールと、第1ガイドレールに沿って移動可能な駆動体とを有する。可動部は、第1方向に沿って延在する第2ガイドレールと、第2ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有する。連接部は、駆動体と可動体とを連接する。駆動体の第1方向の移動距離を第1距離とした場合、可動体の第1方向の移動距離は、第1距離である。第1方向と直交する方向を第2方向とした場合、連接部は、駆動体の第2方向への移動を許容しつつ、駆動体が発生させる第1方向の駆動力を可動体に伝達する。【選択図】図1[Problem] A movable body can be moved stably. [Solution] A driving device according to the present disclosure has a driving section, a movable section, and a connecting section. The driving section has a first guide rail extending along a first direction, and a driving body movable along the first guide rail. The movable section has a second guide rail extending along the first direction, and a movable body movable along the second guide rail. The connecting section connects the driving body and the movable body. When the moving distance of the driving body in the first direction is defined as a first distance, the moving distance of the movable body in the first direction is the first distance. When a direction perpendicular to the first direction is defined as a second direction, the connecting section transmits a driving force in the first direction generated by the driving body to the movable body while allowing the driving body to move in the second direction. [Selected Figure] Figure 1
Description
本開示は、駆動装置に関する。 This disclosure relates to a drive device.
従来、案内部材に沿って可動体を移動させる駆動装置が知られている。たとえば、特許文献1には、圧電アクチュエータを直動駆動源に利用したフォーカシング用の直動駆動装置が開示されている。
Conventionally, there is known a driving device that moves a movable body along a guide member. For example,
本開示は、可動体を安定して移動させることができる技術を提供する。 This disclosure provides technology that allows a movable body to move stably.
本開示の一態様による駆動装置は、駆動部と、可動部と、連接部と、を有する。駆動部は、第1方向に沿って延在する第1ガイドレールと、第1ガイドレールに沿って移動可能な駆動体とを有する。可動部は、第1方向に沿って延在する第2ガイドレールと、第2ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有する。連接部は、駆動体と可動体とを連接する。駆動体の第1方向の移動距離を第1距離とした場合、可動体の第1方向の移動距離は、第1距離である。第1方向と直交する方向を第2方向とした場合、連接部は、駆動体の第2方向への移動を許容しつつ、駆動体が発生させる第1方向の駆動力を可動体に伝達する。 A driving device according to one aspect of the present disclosure has a driving unit, a movable unit, and a connecting unit. The driving unit has a first guide rail extending along a first direction and a driving body movable along the first guide rail. The movable unit has a second guide rail extending along the first direction and a movable body movable along the second guide rail. The connecting unit connects the driving body and the movable body. When the moving distance of the driving body in the first direction is defined as a first distance, the moving distance of the movable body in the first direction is the first distance. When the direction perpendicular to the first direction is defined as a second direction, the connecting unit transmits the driving force in the first direction generated by the driving body to the movable body while allowing the driving body to move in the second direction.
本開示によれば、可動体を安定して移動させることができる。 According to the present disclosure, it is possible to move the movable body stably.
以下に、本開示による駆動装置を実施するための形態(以下、「実施形態」と記載する)について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。 Below, a detailed description will be given of a form for implementing a drive device according to the present disclosure (hereinafter, referred to as an "embodiment") with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to this embodiment. Furthermore, each embodiment can be appropriately combined as long as the processing content is not contradictory. Furthermore, the same parts in each of the following embodiments are given the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。 In addition, in the embodiments described below, expressions such as "constant," "orthogonal," "vertical," and "parallel" may be used, but these expressions do not necessarily mean "constant," "orthogonal," "vertical," or "parallel" in the strict sense. In other words, each of the above expressions allows for deviations due to, for example, manufacturing precision, installation precision, and the like.
また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。 In addition, in order to make the explanation easier to understand, the drawings referred to below may show an orthogonal coordinate system in which the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are defined as being perpendicular to each other, and the positive direction of the Z-axis is the vertically upward direction. Also, the direction of rotation about the vertical axis may be referred to as the θ direction.
従来、案内部材に沿って可動体を移動方向に移動させる駆動装置が知られている。たとえば、特許文献1には、圧電アクチュエータを直動駆動源に利用したフォーカシング用の直動駆動装置が開示されている。
Conventionally, there is known a driving device that moves a movable body in a moving direction along a guide member. For example,
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、可動体であるテーブルと駆動体である圧電アクチュエータとが一体的に固定されている。このため、可動体、駆動体または案内部材のいずれかに変形や不具合が生じた場合に、可動体の直動方向への移動に支障が生じるおそれがある。また、仮に変形や不具合がない場合であっても、振動などの外的要因によって可動体の直動方向への移動に支障が生じるおそれがある。このため、可動体を安定して移動させるという点でさらなる改善の余地がある。
However, in the technology described in
そこで、可動体を安定して移動させることができる技術が期待されている。 Therefore, there is a need for technology that can move movable objects stably.
(実施形態)
まず、実施形態に係る駆動装置100の構成例について図1を用いて説明する。図1は、実施形態に係る駆動装置100の構成例を示す模式図である。
(Embodiment)
First, a configuration example of a
駆動装置100は、駆動部1と、可動部2と、連接部3とを有してもよい。
The
駆動部1は、第1ガイドレール11と、駆動体12とを有してもよい。第1ガイドレール11は、駆動体12の移動方向、ここではX軸方向に沿って延在していてもよい。
The
駆動体12は、第1ガイドレール11上に設けられていてもよい。駆動部1は、モータ等の駆動源121を有してもよい。駆動体12は、駆動源121が発生させる動力により、第1ガイドレール11の延在方向、ここではX軸方向に沿って移動することができる。駆動体12は、第1ガイドレール11に沿って往復移動してもよい。すなわち、駆動体12は、X軸正方向およびX軸負方向の両方向に移動可能であってもよい。
The
駆動体12は、たとえばボールベアリングを有していてもよい。この場合、駆動体12は、ボールベアリングを介して第1ガイドレール11と接してもよい。
The
なお、図示の例では、駆動体12の内部に駆動源121が位置しているが、駆動源121は、必ずしも駆動体12の内部に位置することを要しない。たとえば、駆動源121は、駆動体12の外部に設けられたボールネジおよびモータであってもよい。
In the illustrated example, the
可動部2は、第2ガイドレール21と、可動体22とを有してもよい。第2ガイドレール21は、可動体22の移動方向、ここではX軸方向に沿って延在していてもよい。駆動部1の第1ガイドレール11と、第2ガイドレール21は、移動方向と直交する方向、ここではY軸方向に間隔をあけて平行に配置されてもよい。
The
可動体22は、第2ガイドレール21上に設けられていてもよい。可動体22は、移動方向、ここではX軸方向に沿って移動可能であってもよい。可動体22は、気体供給源221を有してもよい。可動体22は、気体供給源221から供給される圧縮された気体を第2ガイドレール21に向けて吹き付けることで、第2ガイドレール21に対して浮上することができる。この場合、可動体22は、第2ガイドレール21に対して非接触で移動することができる。このような形態の可動部2をエアスライドと呼ぶことがある。
The
連接部3は、駆動体12と可動体22とを連接してもよい。駆動体12の移動によって生じる動力は、連接部3によって可動体22に伝達される。これにより、駆動装置100は、可動体22を第2ガイドレール21に沿って移動させることができる。
The
ところで、可動体22は、駆動体12と比較して高い真直度を有する場合がある。真直度とは、駆動体12または可動体22の移動軌跡における直線からのずれの度合いのことである。本明細書において、「真直度が高い」とは、移動軌跡の直線からのずれが小さいこと、すなわち、より直線的に移動することを意味する。一方、「真直度が低い」とは、移動軌跡の直線からのずれが大きいことを意味する。たとえば、実施形態のようにエアスライドのような非接触式ベアリングを用いた可動体22は、ボールベアリング等の接触式のベアリングを用いた駆動体12と比較して高い直進度を有する場合がある。
The
駆動体12の真直度が可動体22よりも低い場合、駆動体12は、第1ガイドレール11に沿って移動する間、その真直度の低さから可動体22に対して相対的に近付いたり離れたりすることになる。したがって、仮に、駆動体12と可動体22とが一体的に固定されていると、駆動体12のX軸方向以外の方向への移動がそのまま可動体22に伝達されることで、可動体22の真直度が低下するおそれがある。
If the straightness of the
また、駆動体12の真直度が可動体22と同じであっても、たとえば第1ガイドレール11に変形が生じた場合、駆動体12は、可動体22と同じ真直度で移動することが困難となるおそれがある。このような場合でも、駆動体12と可動体22とが一体的に固定されていると、駆動体12の動きが可動体22の真直度を低下させるおそれがある。また、駆動体12と可動体22とが一体的に固定されていると、たとえば駆動体12の振動が可動体22に伝わりやすいため、かかる振動によって可動体22の真直度が低下するおそれがある。
In addition, even if the straightness of the
そこで、駆動装置100が備える連接部3は、駆動体12が発生させる駆動力のうちX軸方向の成分のみを可動体22に伝達できるように工夫されている。以下、かかる連接部3の構成について具体的に説明する。
The
連接部3は、第1部材31と、複数、ここでは2つの第2部材32とを有してもよい。第1部材31は、可動体22および駆動体12の一方に位置してもよく、第2部材32は、可動体22および駆動体12の他方に位置してもよい。図1に示す例において、第1部材31は、駆動体12に位置し、第2部材32は、可動体22に位置している。
The
図1に示すように、第1部材31は、球形状であってもよい。第1部材31は、2つの第2部材32の間に配置されてもよい。なお、第1部材31は、駆動体12に位置する棒状体33を介して駆動体12に固定されてもよい。連接部3は、必ずしも棒状体33を有することを要しない。すなわち、第1部材31は、駆動体12に直接固定されてもよい。また、棒状体33は、棒状である必要はなく、第1部材31と駆動体12とを連結する機能を有すれば、どのような形状であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
第2部材32は、平板状の部材であってもよい。第2部材32は、第1部材31と接離可能である。言い換えれば、第2部材32は、第1部材31に固定されていない。
The
かかる連接部3は、X軸方向と直交する方向、ここでは、Y軸方向およびZ軸方向への駆動体12の移動を許容しつつ、駆動体12が発生させるX軸方向の駆動力を可動体22に伝達することができる。かかる動作例については、図4および図5を用いて後述する。
Such a
ここで、実施形態に係る連接部3の詳細な構成例について図2および図3を用いて説明する。図2は、実施形態に係る連接部3の構成例を示す模式平面図である。図3は、図2に示すIII-III線矢視における模式断面図である。なお、図3は、連接部3を駆動部1側からみた側面図である。
Here, a detailed configuration example of the
図3に示すように、駆動体12は、第1主面122と、第2主面123とを有してもよい。第1主面122は、駆動体12の上面であってもよい。第2主面123は、駆動体12の下面であってもよい。この場合、第1部材31は、駆動体12の側面における第1主面122側に位置してもよい。具体的には、第1部材31は、駆動体12の側面において駆動体12の中央よりも第1主面122側に位置してもよい。
As shown in FIG. 3, the
図2に示すように、2つの第2部材32は可動体22の移動方向であるX軸方向に間隔をあけて配置されていてもよい。2つの第2部材32は、第1部材31をX軸方向における両側から挟むように配置されてもよい。具体的には、図2および図3に示すように、2つの第2部材32のうち一方は、第1部材31に対してX軸負方向側に配置されてもよく、他方は、第1部材31に対してX軸正方向側に配置されてもよい。
2, the two
図3に示すように、2つの第2部材32間の距離D1は、第1部材31の直径D2より大きくてもよい。言い換えると、第1部材31が2つの第2部材32の間に配置された場合に、第1部材31と第2部材32との間には隙間が形成されてもよい。
As shown in FIG. 3, the distance D1 between the two
つづいて、実施形態に係る駆動装置100の動作例について図4および図5を用いて説明する。図4および図5は、実施形態に係る駆動装置100の動作例を示す図である。図4は、可動部2をX軸正方向に移動させる場合の動作例を示す。図5は、可動部2をX軸負方向に移動させる場合の動作例を示す。
Next, an operation example of the
図4に示すように、連接部3の第1部材31は、第2部材32と接触しているものとする。具体的には、球状体である第1部材31のX軸正方向側の最端部は、X軸正方向側に配置された板状体である第2部材32と点接触していてもよい。この状態で、駆動体12が第1ガイドレール11に沿ってX軸正方向に移動すると、駆動体12の駆動力が第1部材31および第2部材32を介して可動体22に伝達される。これにより、可動体22が駆動体12に追従してX軸正方向に移動する。
As shown in FIG. 4, the
また、図5に示すように、駆動体12を第1ガイドレール11に沿ってX軸負方向に移動させると、連接部3の第1部材31は、他方の第2部材32と接触する。具体的には、第1部材31のX軸負方向側の最端部がX軸負方向側に配置された第2部材32と点接触する。この状態で、駆動体12が第1ガイドレール11に沿ってX軸負方向に移動すると、駆動体12の駆動力が第1部材31および第2部材32を介して可動体22に伝達される。これにより、可動体22が駆動体12に追従してX軸負方向に移動する。
As shown in FIG. 5, when the
駆動体12のX軸方向の移動距離を第1距離とした場合、可動体22のX軸方向の移動距離は、駆動体12と同じ第1距離である。すなわち、可動体22は、駆動体12が移動した距離と同じ距離だけ移動する。
When the movement distance of the
上述したように、第1部材31と第2部材32とは接離可能である。このため、連接部3は、駆動体12および可動体22の移動中、駆動体12が可動体22に対して相対的に近付いたり離れたりすること、すなわち、X軸方向と直交するY軸方向またはZ軸方向への駆動体12の移動を許容することができる。言い換えれば、連接部3は、駆動体12が可動体22に対して相対的にY軸方向またはZ軸方向へ移動することによって生じるY軸方向またはZ軸方向の駆動力を逃がすことができる。これにより、連接部3は、駆動体12が発生させる駆動力のうちX軸方向の成分のみを可動体22へ伝えることができる。したがって、可動体22を安定して移動方向に移動させることができる。
As described above, the
また、連接部3の第1部材31と第2部材32とは点接触するため、接触面積を小さくすることができる。駆動体12が発生させる駆動力のうちX軸方向以外の成分を可動体22へより伝わりにくくすることができる。
In addition, the
また、実施形態にかかる駆動装置100によれば、上述した連接部3を用いることで、高剛性・高精度・高寿命の駆動体を使用する必要がなくなり、装置自体のコストを低減することができる。また、たとえば、人の手で駆動体12を動かす場合と比較して、可動体22の移動を自動化でき、コストを低減することができる。
In addition, with the
また、駆動体12は、X軸正方向に移動する場合には、X軸正方向側に位置する第2部材32と点接触し、X軸負方向に移動する場合には、X軸負方向側に位置する第2部材32と点接触する。そのため、一方向のみでなく、反対方向に移動する場合でも、安定して可動体22を移動させることができる。
When the
(変形例)
図6は、実施形態の変形例に係る駆動装置100の構成例を示す図である。図6に示すように、駆動装置100の可動体22は、センサ222を有していてもよい。センサ222は、たとえば、基板Sのような測定対象物の平坦度、形状、厚みなどを測定するセンサであってもよい。
(Modification)
Fig. 6 is a diagram showing a configuration example of a
かかる構成によれば、駆動体12の取り付け精度や走行制度の悪さが可動体22に影響することを低減しつつ、測定対象物の平坦度、形状、厚みなどを測定することができる。
This configuration makes it possible to measure the flatness, shape, thickness, etc. of the object to be measured while reducing the effect of poor installation accuracy and running precision of the
一実施形態において、(1)駆動装置(一例として、駆動装置100)は、駆動部(一例として、駆動部1)と、可動部(一例として、可動部2)と、連接部(一例として、連接部3)と、を有する。駆動部は、第1方向に沿って延在する第1ガイドレール(一例として、第1ガイドレール11)と、第1ガイドレールに沿って移動可能な駆動体(一例として、駆動体12)とを有する。可動部は、第1方向に沿って延在する第2ガイドレール(一例として、第2ガイドレール21)と、第2ガイドレールに沿って移動可能な可動体(一例として、可動体22)とを有する。連接部は、駆動体と可動体とを連接する。駆動体の第1方向の移動距離を第1距離とした場合、可動体の第1方向の移動距離は、第1距離である。第1方向と直交する方向を第2方向とした場合、連接部は、駆動体の第2方向への移動を許容しつつ、駆動体が発生させる第1方向の駆動力を可動体に伝達する。 In one embodiment, (1) a drive device (for example, drive device 100) has a drive unit (for example, drive unit 1), a movable unit (for example, movable unit 2), and a connection unit (for example, connection unit 3). The drive unit has a first guide rail (for example, first guide rail 11) extending along a first direction, and a drive body (for example, drive body 12) that can move along the first guide rail. The movable unit has a second guide rail (for example, second guide rail 21) extending along the first direction, and a movable body (for example, movable body 22) that can move along the second guide rail. The connection unit connects the drive body and the movable body. When the movement distance of the drive body in the first direction is the first distance, the movement distance of the movable body in the first direction is the first distance. When the direction perpendicular to the first direction is defined as the second direction, the connection portion transmits the driving force generated by the driver in the first direction to the movable body while allowing the driver to move in the second direction.
(2)上記(1)の駆動装置において、前記連接部は、前記可動体および前記駆動体の一方に位置する第1部材と、前記可動体および前記駆動体の他方に位置し、前記第1部材と接離可能な第2部材とを有し、前記第1部材は、球形状である、請求項1に記載の駆動装置。
(2) In the drive device of (1) above, the connection part has a first member located on one side of the movable body and the drive body, and a second member located on the other side of the movable body and the drive body and capable of moving toward and away from the first member, and the first member is spherical.
The drive device of
(3)上記(2)の駆動装置において、前記第1部材と前記第2部材とは、点接触してもよい。 (3) In the drive device of (2) above, the first member and the second member may be in point contact.
(4)上記(1)~(3)のいずれか1つの駆動装置において、前記可動体は、センサを有していてもよい。 (4) In any one of the drive devices (1) to (3) above, the movable body may have a sensor.
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in various forms. Furthermore, the above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various forms without departing from the scope and spirit of the appended claims.
1 駆動部
2 可動部
3 連接部
11 第1ガイドレール
12 駆動体
21 第2ガイドレール
22 可動体
31 第1部材
32 第2部材
100 駆動装置
222 センサ
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記第1ガイドレールに沿って移動可能な駆動体とを有する駆動部と、
前記第1方向に沿って延在する第2ガイドレールと、
前記第2ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有する可動部と、
前記駆動体と前記可動体とを連接する連接部と、を有し、
前記駆動体の前記第1方向の移動距離を第1距離とした場合、前記可動体の前記第1方向の移動距離は、前記第1距離であり、
前記第1方向と直交する方向を第2方向とした場合、前記連接部は、前記駆動体の前記第2方向への移動を許容しつつ、前記駆動体が発生させる前記第1方向の駆動力を前記可動体に伝達する、駆動装置。 A first guide rail extending along a first direction;
a drive unit having a drive body movable along the first guide rail;
A second guide rail extending along the first direction;
a movable portion having a movable body movable along the second guide rail;
a connection portion that connects the driving body and the movable body,
When a moving distance of the driving body in the first direction is a first distance, a moving distance of the movable body in the first direction is the first distance,
A drive device in which, when a direction perpendicular to the first direction is a second direction, the connection portion transmits the driving force in the first direction generated by the drive body to the movable body while allowing the drive body to move in the second direction.
前記可動体および前記駆動体の一方に位置する第1部材と、
前記可動体および前記駆動体の他方に位置し、前記第1部材と接離可能な第2部材と
を有し、
前記第1部材は、球形状である、請求項1に記載の駆動装置。 The connection portion is
A first member located on one of the movable body and the driving body;
a second member located on the other side of the movable body and the driving body and capable of coming into contact with and being separated from the first member;
The drive mechanism of claim 1 , wherein the first member is spherical.
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