JP4082558B2 - 摩擦駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動軸を回転させることにより従動軸に固定された処理対象物を進退させることができる摩擦駆動装置に関し、特に、光ディスクの原盤露光装置や精密工作機械などにおいて、処理される物品（処理対象物）を正確に移動し、また、位置決めする際に用いられる摩擦駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光ディスク原盤露光装置では、トラックピッチを正確に露光するため、静圧軸受を介してテーブルを進退自在に移動することができるエアスライド式のスライドテーブル装置が用いられている。テーブルの駆動は、ボイスコイル型のリニアモータが一般的に用いられ、位置検出器としては干渉レーザ測長器やリニアスケールを使用した閉ループ制御方式が採用されている。
また、半導体検査装置等の静止状態を必要とするものでは送り方向の剛性を必要とするのでテーブルの駆動にボールネジ等を用いるのが一般的である。
近年、光ディスクの高密度化のために高解像度の露光が必要となり、レーザービームによる露光に代わり電子線等を用いた露光を行う光ディスク原盤露光装置が登場し、真空環境への対応や、より高精度な送り制御が必要となってきた。このうち、高精度な送り制御は摩擦駆動機構のツイストローラー方式が用いられ、この方式では、駆動軸と従動軸との間の交差角を微小にすることで、他の機構では得られない小さなリードを実現でき、高い位置決め分解能が期待できることから次世代の送り機構として文献、特許等で様々な機構提案がなされている。
【０００３】
特開平８−１８４３６０号公報に記載された摩擦進退駆動装置では、軸体と、この軸体を相対的に回転および進退自在に貫通させた進退部品とを備え、進退部品は、その本体内に、軸体に転接する樽形のローラを周方向に複数個並べて設け、これらローラは、両端面でボールを介して進退部品本体と予圧板との間に回転自在に支持する。進退部品本体とローラ端面の少なくとも一方、および予圧板とローラ端面との少なくとも一方は、ボールが回転自在に嵌まる円すい面状のボール支持凹部でボールの支持を行わせる。また、予圧板をローラ側へ付勢すると共に円周方向に付勢する弾性体を設けて、耐外乱性が高く、速度むらがなく、安定送りが行え、また駆動源が停止時の静止性能の向上を図っている。
しかしながら、ローラ端面を支持している固定板及び対向板に各々形成される円すい面状のボール支持凹部の機械的な位置誤差のために各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度にばらつきを生じるという問題点がある。すなわち、ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度を大きく（リードＬを比較的大きく取る場合（例えば、数ｍｍ））する場合は問題とならないが、ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度を小さく（リードＬを小さく取る場合（例えば、数百μｍ））する場合は、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度にばらつきがあると駆動軸と従動軸のローラ間でリード誤差によるすべりを生じ、これが、閉ループ制御の外乱となるため制御上好ましくないとともに光ディスク原盤露光等に適用するとトラックピッチ精度等が悪くなり露光品質上好ましくないという問題点がある。
また、進退部品本体に設けた穴部と予圧板に設けた穴部とを連通した状態で軸方向予圧用弾性体を挿入し、該弾性体が抜け落ちることを防止するため、該連通した穴の開口部をネジにより封止しており、ローラの軸体に対する予圧量の調整は前記弾性体の圧縮変形力を利用しているが、ローラの軸体に対する現在予圧量が定量的に確認できないので、適正な予圧量にするのに試行錯誤が必要となり、又、ローラや軸体の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整も困難となり、部品交換時の予圧量再現性もなく組立性が悪いという問題点もある。
【０００４】
一方、特開平１１−１９５２４７号公報には、光ディスクマスタリング装置用スライドテーブル装置であって、テーブルを基台に対して静圧直動軸受で静圧支持し、基台に対してテーブルをスライド自在に駆動する摩擦進退駆動装置が記載されている。この摩擦進退駆動装置は、回転駆動される主軸と、この主軸の回りに複数設けられ各々傾き角度を持って接するローラとを備え、このローラに主軸に対する予圧を与える予圧手段を設けて、速度むらが生じることなく、安定した送りが行え、外乱にも強く、分解能の向上が図れ、これにより高密度の書き込みを可能としている。
しかし、特開平１１−１９５２４７号公報に開示されたスライドテーブル装置は基台に固定される静圧直動軸受固定部の真直と摩擦進退駆動装置主軸の真直間には、誤差を生じて組み立てられる可能性があり、誤差が生じた場合にはスライド体が送り方向に動作すると、予圧をかけられて固定されているだけの剛性が最も低いローラと主軸間でその真直誤差を吸収することになり、ローラの主軸に対する予圧量が移動位置とともに変化する。駆動軸とひとつのローラ間に働く駆動軸方向の駆動力は、駆動軸外周とローラ間の動摩擦係数をμ、予圧をＮとするとＦ＝μＮとなる。従って、各々のローラと駆動軸外周で発生する駆動力にもばらつきを生じ各々の駆動力にもばらつきを生じるため、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度のばらつきと相乗して駆動軸と従動軸のローラ間ですべりを生じ、これが、閉ループ制御の外乱となるため制御上好ましくないとともに光ディスク原盤露光等に適用するとトラックピッチ精度等が悪くなり露光品質上好ましくないという問題点がある。
【０００５】
さらに、特開平１１−１９５２４８号公報には、主軸と、この主軸の外周に傾き角度をもって転がり接触するローラと、主軸の回転に伴い、ローラと共に移動するスライド体とを有し、モータの回転は減速機で減速して主軸に伝達し、この減速機は、第１、第２の駆動側軸から摩擦車への回転伝達で減速するものとして、回転駆動源の回転むらの影響を少なくすると共に、回転伝達系における位相ずれを少なくし、精密な位置決めを可能としている。
なおさらに、「ツイストローラー摩擦駆動装置を用いた超精密位置決めシステムの開発：著者 水本 他、１９９５年度精密工学会秋期大会論文集」では、空気静圧軸受により案内されたテーブルを、両端を空気静圧軸受にて支持された駆動軸とその駆動軸線とわずかな交差角にて設けた従動軸に複数の玉軸受にて従動軸回りに回動支持されたローラを設けて、約７０μｍのリードで位置決め分解能２ｎｍを実現している。
しかし、特開平１１−１９５２４８号公報に記載されたスライドテーブル装置では、スライド体を基台に対して静圧直動軸受で静圧支持し、又、上記文献に記載されたツイストローラー摩擦駆動装置を用いた超精密位置決めシステムでは空気静圧軸受により案内されたテーブルを、両端を空気静圧軸受にて支持する構成としており、送り、回転構成要素である静圧軸受は非常に高価であり装置コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を生じることなく高精度送りを実現できる光ディスク原盤露光装置等に用いる摩擦駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る摩擦駆動装置の請求項１記載の発明では、光ディスク用原盤露光装置に用いる送り装置であって、駆動軸と、該駆動軸に対して傾き角度をもって傾斜する複数の従動軸に設けられ前記駆動軸の外周にころがり接触するローラと、前記駆動軸の回転により上記従動軸、ローラとともに移動する移動体と、移動体を駆動軸の軸線方向に案内する案内機構と移動体の送り位置を検出する位置検出手段を設けた摩擦駆動装置において、前記駆動軸の軸線に対して円周方向に等角配置され、該駆動軸の外周にころがり接触するローラを設けた複数の従動軸の片端を球面軸受にて支持し、その回動中心である回動支持点を設け、他端を従動軸に設けたローラが駆動軸外周から回動支持点を支点として離間する方向に押圧する第１押圧手段と、駆動軸外周の接線方向に押圧する第２押圧手段とにより前記ローラを自由支持し、前記回動支持点を挟んで前記ローラと反対側に、前記移動体に固定され、駆動軸の軸線と直角方向で前記第１押圧手段の押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸を押圧する第３押圧手段と、駆動軸外周の接線方向で前記第２押圧手段の押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸を押圧する第４押圧手段と、ＣＰＵと、動作プログラムが記憶されたＲＯＭと、データの書き込み／読み出しを行うＲＡＭと、前記ＣＰＵの指令により前記第３押圧手段の複数の圧電素子への印加電圧を独立にＯＮ／ＯＦＦする第１出力手段と、送りの設定リード量に対して従動軸の傾き角度を算出する角度算出手段と、その算出角度に相当する出力電圧を前記第４押圧手段の複数の圧電素子に印加する第２出力手段と、送り駆動モータの回転角度を検出するロータリーエンコーダの１回転当たりの原点検出信号と位置検出手段の位置検出信号に基づいて現在リード量を算出する現在リード量算出手段と、現在リード量と設定リード量を比較して第４押圧手段の圧電素子への印加電圧を増減する電圧補正手段を設けた角度調整手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る摩擦駆動装置の請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記第１出力手段は、定電圧回路と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に定電圧回路の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチと、第３押圧手段の押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、切換スイッチの出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御する第１サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記第２出力手段は、Ｄ／Ａ変換器と、第４押圧手段の押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行う第２サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記角度調整手段は、第３押圧手段と、該第３押圧手段の押圧板に設けた調整ネジによって従動軸を押圧する方向に前記第３押圧手段の押圧板を位置調整可能となるように構成し、かつ、第４押圧手段と、該第４押圧手段の押圧板に設けた調整ネジによって従動軸を駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に前記第４押圧手段の押圧板を位置調整可能となるよう構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、第１出力手段は、可変電圧回路と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に可変電圧回路の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチと、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラとの間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第３サーボ制御手段から構成した。
【０００９】
本発明に係る摩擦駆動装置の請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、第１出力手段は、一つのＤ／Ａ変換器と、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラ間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項７記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、第１出力手段は、第３押圧手段の複数の圧電素子への押圧設定信号を独立に与える複数のＤ／Ａ変換器と、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラ間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、複数のＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第５サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項８記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、従動軸は、押圧手段の押圧点と回動支持点間距離をＬ１、回動支持点とローラ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を形成していることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る摩擦駆動装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。また、図２は本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’断面図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ’断面図、（ｄ）は弾性体部の詳細を示す図である。
まず、本発明に係る摩擦駆動装置の第１の実施例を図１および図２等を用いて説明する。
図示しない除振機構（例えば、空気圧によるサーボマウンタ）上に設けたベース９０には、送り方向に対して直交する方向に離間して片端をベース９０に固定した支柱８９ａ、８９ｂが設けられており、支柱８９ａ、８９ｂの上端には例えば球体や円筒ローラ等を送り方向に配置した案内機構としての第１ころがり軸受１４を介して移動体１３が固定されている。
移動体１３の上部にはターンテーブル１８が固定され、該ターンテーブル１８には外部より供給される圧縮空気によりラジアル、スラスト方向に静圧浮上するエアスピンドル１９が固定されている。エアスピンドル１９には回転駆動モータ２０を介して、一般的にその出力が一周を数千等分割したＡ相、Ｂ相パルスと、一周に１回発生するＺ相パルスから構成される第１光学式ロータリーエンコーダ２１が固定されており、回転駆動モータ２０への通電信号により前記ターンテーブル１８は回転自在に構成されている。
移動体１３の送り位置を検知する位置検出手段１６は移動方向をある分解能のＡ相、Ｂ相パルスにより出力する光学式リニアエンコーダ（受光部１５ａ、スケール１５ｂ）により構成し、受光部１５ａは取付板１７を介してベース９０に固定され、また、スケール１５ｂは移動体１３の送り方向に平行する側面下部に取付板１５ｃを介して取り付けられている。
なお、スケール１５ｂが移動体１３に固定され、受光部１５ａがベース９０に固定した例を挙げたが、受光部１５ａを移動体１３に固定し、スケール１５ｂをベース９０に固定する構成としても構わない。
【００１１】
駆動軸１が貫通する穴部を設けた固定板２２と固定板２３の上端面は移動体１３の送り方向突出部１３ａの下部に固定され、該固定板２２と２３間には同心状に設けた３つの従動軸７ａ〜７ｃが駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されている。また、駆動軸１の外周にころがり接触するローラ８ａ〜８ｃは例えばアンギュラ軸受等を対向したころがり軸受９ａ〜９ｃを介して従動軸７ａ〜７ｃに取り付けられている。
従動軸７ａ〜７ｃの右側端部には、図２（ｂ）に示すように、固定板２３の凹部が設けられ、該凹部には従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃが駆動軸１の外周から離間する方向に押圧する３つの第１押圧手段４４ａ、４４ｂ、４４ｃと従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃが駆動軸１の外周接線方向に押圧する３つの第２押圧手段４４ａ’、４４ｂ’、４４ｃ’が駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定されている。
前記第１押圧手段４４ａ〜４４ｃの各々は第１弾性体３５ａ〜３５ｃおよび第１押圧板３６ａ〜３６ｃを含み、第２押圧手段４４ａ’〜４４ｃ’の各々は第２弾性体３８ａ〜３８ｃおよび第２押圧板４０ａ〜４０ｃを有し、従動軸７ａ〜７ｃの右側端部を自由支持する構成となっている。
上記第１弾性体３５ａ〜３５ｃは、図２（ｄ）に示すように、例えば、球３５ｄ〜３５ｆとコイルスプリング３５ｇ〜３５ｉとにより構成し、また、第２弾性体３８ａ〜３８ｃも球３８ｄ〜３８ｆとコイルスプリング３８ｇ〜３８ｉとにより構成し、各球３５ｄ〜３５ｆ、３８ｄ〜３８ｆが各従動軸７ａ〜７ｃを押圧する構成となっている。
なお、本発明の実施例では、第１押圧板３６ａ〜３６ｃおよび第２押圧板４０ａ〜４０ｃが固定板２３と分離され、第１弾性体３５ａ〜３５ｃおよび第２弾性体３８ａ〜３８ｃをそれぞれ構成しているが、固定板２３に各弾性体を直接設けてもかまわない。
固定板２２の右側面には、図１及び図２（ｃ）に示すように、従動軸７ａ〜７ｃの左側端部外周とその内周が勘合する、例えば球面軸受等の軸受２６ａ〜２６ｃが駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定されており、従動軸７ａ〜７ｃは、その軸受２６ａ〜２６ｃの回動支持点２４ａ〜２４ｃを含む平面内に回動可能な構成となっている。
【００１２】
図１および図２（ａ）に示すように、固定板２２の凹部であって、回動支持点２４ａ〜２４ｃを挟んでローラ８ａ〜８ｃの反対側には、駆動軸１の軸線と直角方向で第１弾性体３５ａ〜３５ｃの押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸７ａ〜７ｃを押圧する押圧板２８ａ〜２８ｃおよび圧電素子２７ａ〜２７ｃからなる第３押圧手段４７ａ〜４７ｃと、駆動軸１外周の接線方向で第２弾性体３８ａ〜３８ｃの押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸７ａ〜７ｃを押圧する押圧板３２ａ〜３２ｃおよび圧電素子３１ａ〜３１ｃからなる第４押圧手段４８ａ〜４８ｃを備える。
図３（ａ）に示すように第３押圧手段４７ａ〜４７ｃは押圧板２８ａ〜２８ｃと圧電素子２７ａ〜２７ｃとからなる。押圧板２８ａ〜２８ｃは従動軸を押圧する側の固定端に変形部２８ｄ〜２８ｆが設けられ、圧電素子２７ａ〜２７ｃは押圧板２８ａ〜２８ｃと変形部２８ｄ〜２８ｆとの間に跨るよう固定し、圧電素子の伸縮により変形部２８ｄ〜２８ｆが従動軸７ａ〜７ｃを押圧する。
また、第４押圧手段４８ａ〜４８ｃは図３（ｂ）に示すように、押圧板３２ａ〜３２ｃと、圧電素子３１ａ〜３１ｃにより構成し、各押圧板３２ａ〜３２ｃは従動軸を押圧する側の固定端に変形部３２ｄ〜３２ｆが設けられ、圧電素子３１ａ〜３１ｃは押圧板３２ａ〜３２ｃと変形部３２ｄ〜３２ｆとの間に跨るよう固定し、圧電素子の伸縮により変形部３２ｄ〜３２ｆが従動軸７ａ〜７ｃを押圧する。
さらにベース９０には駆動軸１が貫通する穴を有したハウジング１０が固定され、該ハウジング１０には例えば、アンギュラ軸受等の対向するころがり軸受２の外輪が固定されている。このころがり軸受２の内周部には駆動軸１の第１段付き部が勘合した状態で軸受止め３により固定されている。
さらに、駆動軸１の第２段付部外周はハウジング１０の右側円筒穴部に同心状に固定され、例えば、オルダム式等のカップリング４を介して送り駆動モータ５と連結している。送り駆動モータ５には一般的にその出力が一周を数千等分割したＡ相、Ｂ相パルスと、一周に１回発生するＺ相パルスから構成されるロータリーエンコーダ６が固定されている。
一方、ベース９０上に固定されたハウジング１１内にはその外周が固定された深溝玉軸受等のころがり軸受１２が設けられ、該ころがり軸受１２の内輪には駆動軸１の左側段付部が挿入、勘合し、駆動軸１を保持している。この深溝玉軸受等のころがり軸受１２はその外輪が駆動軸の軸心方向に移動可能に設けられている。
【００１３】
上記のように構成した摩擦駆動装置において、圧電素子２７ａ〜２７ｃ、圧電素子３１ａ〜３１ｃに対し、圧電素子３１ａ〜３１ｃ、圧電素子２７ａ〜２７ｃの順に適当な通電電圧を印加すると、図１７の点線に示すように駆動軸１の軸心と従動軸７ａ〜７ｃの軸心はある角度θで交差した状態でローラ８ａ〜８ｃの外周と駆動軸１の外周とがころがり接触する。
この状態で、送り駆動モータ５に通電すればローラ８ａ〜８ｃの外周と駆動軸１の外周の接触点は螺旋状に移動し、移動体１３が送り方向に移動自在となる。この時、従動軸７ａ〜７ｃ自身は回転せず、ころがり軸受９ａ〜９ｃの外輪が回転する外輪回転である。又、駆動軸１が１回転当たりに移動体１３を移動する移動量Ｌ（リード量）は、駆動軸１の外形寸法をＤとすれば、
Ｌ＝π・Ｄ・ｓｉｎθ …▲１▼
θ＝ｓｉｎ−１｛Ｌ／（π・Ｄ）｝ …▲２▼
で表され、例えば、Ｄ＝３０ｍｍ条件での交差角度とリード量Ｌの関係は図１６の両対数グラフに示すように線形である。
【００１４】
次に、従動軸７ａ〜７ｃの角度を調整する制御ブロック図について図４を用いて説明する。
同図において、６はロータリーエンコーダ、１６は位置検出手段、２７ａ〜２７ｃは第３押圧手段の圧電素子、３１ａ〜３１ｃは第４押圧手段の圧電素子であり、これらは図１〜図２に示したものと同じである。
角度調整手段５１は第１出力手段６４、第２出力手段５０、ＣＰＵ５８、カウンタ５９ａ、データ入力５９ｂ、ＲＯＭ６０、ＲＡＭ６１とからなり、第１出力手段６４は定電圧回路５５、圧電素子２７ａ〜２７ｃを駆動するための駆動アンプ５７ａ〜５７ｃ、前記定電圧回路出力を駆動アンプ５７ａ〜５７ｃに供給するか否かを制御するスイッチ５６ａ〜５６ｃとを備え、第２出力手段５０は圧電素子３１ａ〜３１ｃを駆動するための駆動アンプ５７ｄ〜５７ｆ、Ｄ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃとを備える。
ＣＰＵ５８には駆動アンプ割り込み用信号としてロータリーエンコーダ６の一周に１回発生するＺ相パルス信号４９と図示を省略したホストコンピュータからの指令信号８８ａが入力する。また、該ＣＰＵ５８には、その動作プログラムを書き込むＲＯＭ６０と、データを記憶するＲＡＭ６１と、例えば、同期型のカウンタ５９ａと、リード量データＬとその設定許容誤差データεを入力するデータ入力５９ｂと、デジタルデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃが接続されている。
【００１５】
前記カウンタ５９ａはロータリーエンコーダ６からのＺ相パルス信号４９と送り位置を検出する位置検出手段１６のＡ相パルス信号６２とを入力し、Ｚ相パルス信号４９の立ち上がりをトリガー信号としてＡ相パルス信号６２のパルス数をカウントし、その出力はＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃを介して圧電素子３１ａ〜３１ｃ用の駆動アンプ５７ｄ〜５７ｆに供給される。
さらにＣＰＵ５８はスイッチ５６ａ〜５６ｃに駆動信号を出力し、該スイッチ５６ａ〜５６ｃが駆動されると、定電圧回路５５より駆動アンプ５７ａ〜５７ｃに出力信号が入力し、圧電素子２７ａ〜２７ｃが駆動される。
以上のように構成した角度調整手段について図５の動作フロー図を用いて説明する。
予め入力されたリード量データＬとその設定許容誤差データεを読み込み（ステップＳ１）、図示しない装置全体のホストコンピュータよりの指令信号８８ａ待ち（ステップＳ２）、送り駆動モータ５の回転開始後にホストコンピュータよりの指令信号を入力すると（ステップＳ２にてＹＥＳ）、角度算出手段６５にて上記式▲２▼にもとづいて交差角度θの計算を行う（ステップＳ３）。ホストコンピュータからの指令信号が入力しない場合（ステップＳ２にてＮＯ）、指令信号が入力するまで待機する。
設定角度θを算出した後、３つの従動軸に対する制御が順次行われ（ステップＳ４）、その処理制御はサブルーチンとなっている（ステップＳ５）。
サブルーチン内処理は、まず、スイッチ５６ａ〜５６ｃの駆動信号がＯＦＦされ、圧電素子２７ａ〜２７ｃへの信号がＯＦＦとなり、圧電素子２７ａ〜２７ｃを含む第２押圧手段４７ａ〜４７ｃが開放される（ステップＳ５−１）。つづいて、Ｄ／Ａ変換器６３ａに対して上記角度算出手段６５によって計算された交差角度θに相当するデジタルデータθが送出され（ステップＳ５−２）、駆動アンプ５７ｄを介して圧電素子３１ａに計算された交差角度θに相当する変位電圧が印加され押圧手段４８ａが従動軸７ａを駆動軸１の外周の接線方向に押圧する。その後、スイッチ５６ａへの駆動信号がＯＮされて圧電素子２７ａへ適当な電圧に設定された定電圧回路５５の出力信号が駆動アンプ５７ａを介して通電され、押圧手段４７ａだけが従動軸７ａを押圧する（ステップＳ５−３）。
【００１６】
この状態で、Ｚ相パルス信号４９の立ち上がりをトリガー信号として位置検出手段のＡ相パルス信号６２のパルス数Ｎａをカウントしたカウンタ５９のカウント出力データが取り込まれ（ステップＳ５−４）、現在リード量算出手段６６にて上記カウント出力データと位置検出手段の出力パルス分解能と掛け算し、現在リード量Ｌａを求める（ステップＳ５−５）。
その後、設定リードＬとの差分データΔＬａを算出し（ステップＳ５−７）、その差分データΔＬａが設定された設定許容誤差データε以下であればその角度データθａをＲＡＭ６１に記憶し（ステップＳ５−８）、差分データΔＬａが０よりも大きい場合は計算された角度データを例えばＤ／Ａ変換器６３ａの最小分解能等に設定された、微少量Δθｈだけ逐次増加し（ステップＳ５−９）、又、ΔＬａが０よりも小さい場合は計算された角度データを微少量Δθｈだけ逐次減少させる電圧補正手段６７にて逐次繰り返して行われ（ステップＳ５−１０）、ε≧ΔＬａとなるまで行われる。
【００１７】
上記は、サブルーチンになっており、上記の動作がａ、ｂ、ｃの順で行われ全てが完了するとスイッチ５６ａ〜５６ｃの駆動信号がＯＦＦとなり圧電素子２７ａ〜２７ｃへの信号がＯＦＦされて第２押圧手段４７ａ〜４７ｃが開放される（ステップＳ６）。その後、記憶された角度データθａ、θｂ、θｃに相当するデジタルデータがそれぞれＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃに出力された後（ステップＳ７）、スイッチ５６ａ〜５６ｃの駆動信号がＯＮされ、圧電素子２７ａ〜２７ｃへの信号がＯＮとなり、第２押圧手段４７ａ〜４７ｃが押圧する（ステップＳ８）。
その後、再度Ｚ相パルス信号４９の立ち上がりをトリガー信号として、位置検出手段のＡ相パルス信号６２のパルス数Ｎｋをカウントしたカウンタ５９のカウント出力データが取り込まれ（ステップＳ９）、位置検出手段の出力パルス分解能と掛け算して現在移動量Ｌｋが求められ（ステップＳ１０）、設定リードＬとの差分データΔＬｋを算出し（ステップＳ１１）、その差分データΔＬｋが設定された設定許容誤差データε以下であることを確認し（ステップＳ１２）、図示しないホストコンピュータへ設定完了信号８８ｂをＯＮにして送出して動作完了する（ステップＳ１３）。なお、差分データΔＬｋが設定された設定許容誤差データε以外の場合（ステップＳ１２にてＮＯ）、再度ステップＳ４に戻り、処理が行われる。
以上の構成によれば、加工、組み付け誤差等による機械的な位置誤差のために各従動軸心と駆動軸とのなす交差角度にばらつきを生じても各従動軸の角度位置を補正できる。
【００１８】
次に、本発明の第２、３の実施例について説明する。上述した第１の実施例と説明が重複する部分については、説明を省略する。
第１実施例の構成要素である第３押圧手段の圧電素子２７ａ〜２７ｃの印加電圧に対する変位量の関係は図１３に示すように一般的に履歴特性をもっている。そのため圧電素子２７ａ〜２７ｃへの印加電圧が比較的小さい場合は第３押圧手段４７ａ〜４７ｃの開放時の残変位量Ｄｐは非常に小さいので問題とならないが印加電圧が比較的大きい場合、言い換えるとローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する押圧量（これを一般的に予圧と呼ぶ）を大きくすると残変位量Ｄｐが大きくなるため完全に開放できない場合を生じる。
そこで、実施例２では、図６（ａ）に示すように、第３押圧手段の押圧板２８ａ〜２８ｃの変形部２８ｄ〜２８ｆに例えば、抵抗値の変化によってその変形量を検出する歪みゲージ等の第１変形量測定手段３０ａ〜３０ｃを設け、その変形量測定手段３０の出力信号と定電圧回路の設定電圧を比較してサーボ制御する構成としている。
【００１９】
図７にそのブロック図を示す。第１出力手段６４は上記第１実施例と同様に定電圧回路５５、スイッチ６８ａ〜６８ｃおよび第１サーボ制御手段７６を備え、該第１サーボ制御手段７６は駆動アンプ５７ａ〜５７ｃ、差動アンプ６９ａ〜６９ｃ、補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃ、増幅器７２ａ〜７２ｃ、ブリッジ回路７３ａ〜７３ｃを有す。また、２７ａ〜２７ｃが圧電素子、３０ａ〜３０ｃは変形量測定手段である。
前記スイッチ６８ａ〜６８ｃはＯＮの時、定電圧回路５５の出力信号が差動アンプ６９ａ〜６９ｃに供給され、ＯＦＦの時に接地（０Ｖ：ＧＮＤ）に接続する。
このように構成した第１サーボ制御手段７６を含む第１出力手段６４では、第３押圧手段に取り付けられた変形量測定手段３０ａ〜３０ｃの抵抗値をブリッジ回路７３ａ〜７３ｃにより検知し、その信号を増幅器７２ａ〜７２ｃにより増幅し、現在押圧伸縮量として差動アンプ６９ａ〜６９ｃに一方の入力端に供給する。該差動アンプ６９ａ〜６９の他方の入力端には押圧伸縮設定信号である定電圧回路５５の出力信号もしくは回路の０Ｖ（ＧＮＤ）信号と引き算され、該差動アンプ６９ａ〜６９ｃの出力が補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃを介して駆動アンプ５７ａ〜５７ｃに供給され、圧電素子２７ａ〜２７ｃを駆動する。
駆動アンプ５７ａ〜５７ｃへの入力信号に対する第３押圧手段４７ａ〜４７ｃ変位量の間の周波数特性は、図１８に示すように２次系であり、補償回路７０ａ〜７０ｃを調整することにより一般的なサーボ系の安定指標値である位相余裕４０度以上とゲイン余裕１５ｄＢ以上に設けている。
以上の構成によれば、圧電素子２７ａ〜２７ｃの印加電圧が比較的大きくても、言い換えるとローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する押圧量が大きくてもサーボ制御手段７６が目標値となる定電圧回路５５の出力信号、回路の０Ｖ（ＧＮＤ）信号と変形量測定手段３０ａ〜３０ｃからの出力信号を比較して目標値に収束するので残変位量Ｄｐを生じなくなる。
【００２０】
第２の実施例２で説明したのと同様の理由で第４押圧手段の圧電素子３１ａ〜３１ｃにも履歴特性がある。そのため大きなリード量を設定した場合、実施例１の図５で説明した電圧補正手段６７による補正動作の最に時間がかかってしまう。そこで、第３の実施例では、図６（ｂ）に示すように第４押圧手段４８ａ〜４８ｃを構成する押圧板３２ａ〜３２ｃの変形部３２ｄ〜３２ｆに実施例２と同様に抵抗値の変化によってその変形量を検出する歪みゲージ等の変形量測定手段３４ａ〜３４ｃを設け、図８に示すように第２出力手段５０のＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃの出力信号（押圧伸縮設定信号）７４ｄ〜７４ｆを目標値とした第２サーボ制御手段７７を設けている。
第２サーボ制御手段７７は上述した第１サーボ制御手段７７と同様に差動アンプ６９ａ〜６９ｃ、補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃ、増幅器７２ａ〜７２ｃ、ブリッジ回路７３ａ〜７３ｃ、駆動アンプ５７ｄ〜５７ｆにより構成し、第４押圧手段に設けた変形量測定手段３４ａ〜３４ｃからの出力をブリッジ回路７３ａ〜７３ｃ、増幅器７２ａ〜７２ｃを介して得た出力信号（現在押圧伸縮量）７５ａ〜７５ｃとＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃの出力との差に応じて第４押圧手段に設けた圧電素子３１ａ〜３１ｃを駆動する。
以上の構成では、実施例２と同様に目標値となるＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃの出力信号と変形量測定手段３４ａ〜３４ｃからの出力信号を比較して目標値に収束するので残変位量Ｄｐを生じなくなる。
上述した第１実施例〜第３実施例では、従動軸７ａ〜７ｃと駆動軸１の押圧調整範囲及び交差角度調整範囲は、第３押圧手段４７ａ〜４７ｃ、第４押圧手段４８ａ〜４８ｃに用いている圧電素子２７ａ〜２７ｃと圧電素子３１ａ〜３１ｃの最大伸縮量内に限定されるため例えば、大きなリード設定条件の時は対応できなくなる。そこで第４の実施例では、大きなリード設定条件に対しても対応できる構成を説明する。
【００２１】
次に、本発明の第４実施例について図９及び図１０にて説明する。図９は本発明に係る摩擦駆動装置の第４の実施例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。また、図１０は本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図９におけるＡＤ−Ｄ’断面図、（ｂ）は図９におけるＥ−Ｅ’断面図、（ｃ）は図９におけるＧ−Ｇ’断面図、（ｄ）は図９におけるＨ−Ｈ’断面図である。なお、上述した第１実施１と同じ構成の部位には同じ符号を付し、第１実施例の説明と重複する部分の説明は省略する。
図１０（ａ）に示すように第４実施例では、第３押圧手段４７ａ〜４７ｃの押圧板２８ａ〜２８ｃに雌ネジ部を設け、固定板２２には調整ネジ２９ａ〜２９ｃを備えている。すなわち、第３押圧手段４７ａ〜４７ｃは押圧板２８ａ〜２８ｃと、圧電素子２８ａ〜２８ｃと調整ネジ２９ａ〜２９ｃにより構成している。
また、第４押圧手段４８ａ〜４８ｃは従動軸７ａ〜７ｃを駆動軸１外周の接線方向に押圧する方向に固定板１２２に設けた調整ネジ３３ａ〜３３ｃと、押圧板３２ａ〜３２ｃと、圧電素子３１ａ〜３１ｃにより構成し、従動軸７ａ〜７ｃを駆動軸１外周の接線方向の位置を調整可能としている。
また、押圧板２８ａ〜２８ｃ、押圧板３２ａ〜３２ｃの位置調整後は、図１０（ｃ）に示すように、それぞれ固定具４２ａ〜４２ｃ、４３ａ〜４３ｃにて送り方向に固定する構成としている。
なお、図１０（ｂ）に示したように、駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定され、従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃが駆動軸１の外周から離間する方向に押圧する、例えば、押圧端部に球３５ｄ〜３５ｆを設けたコイルスプリング等の３つの弾性体３５ａ〜３５ｃを有する第１押圧手段の押圧板３６ａ〜３６ｃと第２押圧手段の押圧板４０ａ〜４０ｃにもそれぞれ調整ネジ３７ａ〜３７ｃ、４１ａ〜４１ｃを備え、駆動軸１の外周接線方向に押圧する位置を調整可能としているが、弾性体３５ａ〜３５ｃ、弾性体３８ａ〜３８ｃの変形ストロークが十分に大きい場合は必要ない。これら押圧板３６ａ〜３６ｃ、４０ａ〜４０ｃの位置調整後は図１０（ｄ）に示すようにそれぞれ固定具４５ａ〜４５ｃ、４６ａ〜４６ｃにて送り方向に固定する構成としている。
以上の構成によれば、設定する大きなリード条件に対して上記第１実施例〜第３実施例で述べた角度補正動作を行う前に手動にて、押圧板２８ａ〜２８ｃと押圧板３２ａ〜３２ｃとを調整ネジ２９ａ〜２９ｃ、調整ネジ３３ａ〜３３ｃにより設定リード近傍に位置調整して圧電素子２７ａ〜２７ｃと圧電素子２３１ａ〜３１ｃの最大伸縮量内に入るようにした後、角度補正動作を行うことができる。
【００２２】
上記第１〜第４実施例では、ローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する予圧を直接制御せず圧電素子２７ａ〜２７ｃの伸縮量を指令値通りに設定する実施例としてきた。この場合、従来技術の問題点で説明したように現在予圧量が定量的に確認できない。そこで、これから説明を行う第５〜第７実施例では、ローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する予圧を制御する構成を説明する。
まず、第５実施例について、図１１の断面図と図１２を用いて説明する。
第１出力手段６４は、可変電圧回路７８と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に可変電圧回路７８の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチ６８ａ〜６８ｃと、第３サーボ制御手段８３とからなる。また、第３サーボ制御手段８３は差動アンプ６９ａ〜６９ｃ、補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃ、駆動アンプ５７ａ〜５７ｃ、増幅器８１ａ〜８１ｃ、ブリッジ回路８２ａ〜８２ｃを備える。さらに、押圧板２８ａ〜２８ｃと回動支持点２４ａ〜２４ｃとローラ８ａ〜８ｃ間であって、従動軸７ａ〜７ｃの外周部に従動軸７ａ〜７ｃの押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段４６ａ〜４６ｃと、圧電素子２７ａ〜２７ｃを有す。第３サーボ制御手段８３の差動アンプ６９ａ〜６９ｃでは切換スイッチ６８ａ〜６８ｃの出力信号である押圧設定信号７９ａ〜７９ｃと増幅器８１ａ〜８１ｃの出力信号８０ａ〜８０ｃ（現在押圧量）とを比較する。
この構成では、従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１への予圧量を従動軸７ａ〜７ｃの押圧方向の変形量として検出している。この時、押圧は従動軸７ａ〜７ｃの弾性変形内で行われ、圧電素子２７ａ〜２７ｃへの印加電圧に対する予圧量の関係は線形になることは言うまでもない。さらに、この実施例では、可変電圧回路７８の出力を予圧設定信号としているので予圧量を手動にて自在に設定できる構成となっている。
【００２３】
次に第６の実施例について図１４を用いて説明する。実施例５の第１出力手段６４の構成における可変電圧回路７８と切換スイッチ（６８）の部分をＣＰＵ５８へ接続されたＤ／Ａ変換器８４として、その出力信号８５である押圧設定信号と変形量測定手段４６ａ〜４６ｃの出力信号８０ａ〜８０ｃである現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段８６から構成している。
この構成では、角度調整時の押圧開放は、Ｄ／Ａ変換器８４の出力が０Ｖとなるデジタルデータが出力される構成であり、又、第１〜第５実施例で説明したＣＰＵ５８からのスイッチ操作信号の構成はなく、例えば、適正な予圧設定条件データをＲＯＭ６０に格納されるプログラム内に定数として記述しておけば、適正な予圧を瞬時に設定でき、ローラや駆動軸の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整作業等を行わなくてよい。
実施例６の構成では、押圧手段４７ａ〜４７ｃの圧電素子２７ａ〜２７ｃへの押圧設定信号が一つしか与えられないので、例えば、従動軸７ａ〜７ｃの加工ばらつき等により押圧時の変形量にばらつきが生じたり、ブリッジ回路や変形量測定手段４６ａ〜４６ｃに用いている歪みゲージ等のばらつきがあると同一の予圧量が得られない場合がある。これを回避する構成を第７実施例にて説明する。
【００２４】
第７実施例では、図１５に示すように、上記第６実施例において単一のＤ／Ａ変換器８４を用いていたのに対し、複数の圧電素子２７ａ〜２７ｃへの押圧設定信号を独立に与える複数のＤ／Ａ変換器８４ａ〜８４ｃを備え、複数のＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃ出力と各変形量測定手段３４ａ〜３４ｃ出力とによって圧電素子３１ａ〜３１ｃをサーボ制御する第５サーボ制御手段を備えた点が第６実施例と異なる。この構成では、例えば、従動軸７ａ〜７ｃの押圧量と変形量の関係を予めデータ取りして把握しておき各々の異なる押圧設定信号を複数のＤ／Ａ変換器８４ａ〜８４ｃより出力することで従動軸７ａ〜７ｃの加工ばらつきやブリッジ回路、変形量測定手段４６ａ〜４６ｃに用いている歪みゲージ等のばらつきによる予圧の変動を抑えることができる。
なお、上記第１〜第７実施例では説明を行わなかったが、図１９に示すように従動軸７ａ〜７ｃは、押圧手段４７ａ〜４７ｃの押圧点と回動支持点２４ａ〜２４ｃ間距離をＬ１、回動支持点２４ａ〜２４ｃとローラ８ａ〜８ｃ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を構成している。この構成によれば、押圧手段４７ａ〜４７ｃに用いる圧電素子２７ａ〜２７ｃの伸縮量が小さくてもローラ８ａ〜８ｃと駆動軸１とのころがり接触端では大きな押圧ストロークが得られるので駆動軸回りに配置する機構を小さく構成できることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の摩擦駆動装置においては、第３押圧手段および第４押圧手段を備えたので、加工、組み付け誤差等による機械的な位置誤差のために生じる各従動軸と駆動軸とのなす交差角度のばらつきを補正することができ、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度が精密に設定され、駆動軸と各従動軸のローラ間でリード誤差によるすべりを発生せず、安定した送り制御が実現でき、送り精度の向上がはかれる。
請求項２、３記載の摩擦駆動装置においては、第１出力手段として押圧伸縮設定信号と変形量測定手段１の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御する第１サーボ制御手段１を設け、又、第２出力手段としてＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段２の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行う第２サーボ制御手段を設けたので、ローラの駆動軸外周への押圧（予圧）動作と各従動軸と駆動軸との交差角度を補正する角度補正動作を再現性よく行えるので、上記請求項１の効果以上に安定した送り制御が実現でき、送り精度の向上がはかれる。
請求項４記載の摩擦駆動装置においては、角度調整手段に従動軸を駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に位置調整可能となるよう押圧板および調整ネジを備えたので、大きな交差角度でも上記角度補正動作が行え、広いリード条件範囲において安定した送り制御が実現でき、送り構成要素としての汎用性を高くすることができる。
【００２６】
請求項５、６記載の摩擦駆動装置においては、第１出力手段として切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段３の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第３サーボ制御手段を設けて、あるいは、第１出力手段としてＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段３の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段を設けたので、ローラの駆動軸に対する予圧量を従動軸の変形量に置換した信号で予圧サーボを行い、適正な予圧条件に瞬時に設定でき、ローラや駆動軸の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整も容易となり、部品交換時の予圧量再現性も良好となり組立性の向上がはかれる。
請求項７記載の摩擦駆動装置においては、第１出力手段として、複数のＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段３の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第５サーボ制御手段を設けて、ローラの駆動軸に対する予圧量を従動軸の変形量に置換した信号で予圧サーボを行い、かつ各々の押圧手段１への押圧設定値を独立に与えるようにしているので、ベースに固定される案内機構の固定部である支柱の送り方向真直と駆動軸の送り方向真直に誤差を生じて組み立てが行われても、移動体が送り方向に動作した時の組立誤差による予圧変動を生じることがなく、各々のローラと駆動軸外周で発生する駆動力にもばらつきを発生しないので、長ストロークの駆動でも安定した送り動作が実現でき送り制御精度及び組立性の向上がはかれるとともに簡便な案内機構で構成できるので装置が安価となる。
請求項８記載の摩擦駆動装置においては、従動軸は、押圧手段の押圧点と回動支持点間距離をＬ１、回動支持点とローラ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を設けて、押圧手段に用いる圧電素子の伸縮量が小さくても大きな押圧ストロークが得られるので駆動軸回りに配置する機構を小さくでき、装置の小型化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摩擦駆動装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。
【図２】本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’断面図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ’断面図、（ｄ）は弾性体部の詳細を示す図である。
【図３】（ａ）は第３押圧手段の構成を示す図、（ｂ）は第４押圧手段の構成を示す図である。
【図４】従動軸の角度を調整する制御ブロック図を示す図である。
【図５】角度調整手段の動作フローを示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る摩擦駆動装置の第３および第４押圧手段の変形を示す図である。
【図７】本発明に係る摩擦駆動装置の第１サーボ制御手段を含む第１出力手段の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る摩擦駆動装置の第２サーボ制御手段を含む第２出力手段の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る摩擦駆動装置の第４の実施例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。
【図１０】本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図９におけるＡＤ−Ｄ’断面図、（ｂ）は図９におけるＥ−Ｅ’断面図、（ｃ）は図９におけるＧ−Ｇ’断面図、（ｄ）は図９におけるＨ−Ｈ’断面図である。
【図１１】本発明に係る摩擦駆動装置の第５の実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係る摩擦駆動装置の第５の実施例における第３サーボ制御手段を含む可変押圧制御手段のブロック図である。
【図１３】圧電素子の印加電圧と変位量特性を示す図である。
【図１４】本発明に係る摩擦駆動装置の第４サーボ制御手段を含む第１出力手段の構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る摩擦駆動装置の第５サーボ制御手段を含む第１出力手段の構成を示す図である。
【図１６】交差角度とリードとの関係を示す図である。
【図１７】従動軸の交差を示す図である。
【図１８】駆動アンプへの入力信号と第３押圧手段の変位量との間の周波数特性（伝達関数）を示す図である。
【図１９】本発明に係る摩擦駆動装置の従動軸の変位拡大機構を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 駆動軸、７ 従動軸、８ ローラ、１３ 移動体、１４ ころがり軸受け（案内機構）、１５ 光学式リニアエンコーダ（位置検出手段）、２４ 回動支持点、２６ 球面軸受、３０ａ〜３０ｃ、３４ａ〜３４ｃ、４６ａ〜４６ｃ 変形量測定手段、２９、３３、３７、４１ 調整ネジ、４４ａ〜４４ｃ 第１押圧手段、４４ａ’〜４４ｃ’ 第２押圧手段、４７ａ〜４７ｃ 第３押圧手段、４８ａ〜４８ｃ 第４押圧手段、５０ 第２出力手段、５１ 角度調整手段、５８ ＣＰＵ、６０ ＲＯＭ、６１ ＲＡＭ、６４ 第１出力手段、６６ 現在リード量算出手段、７６ 第１サーボ制御手段、７７ 第２サーボ制御手段、８３ 第３サーボ制御手段、８６ 第４サーボ制御手段、８７ 第５サーボ制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動軸を回転させることにより従動軸に固定された処理対象物を進退させることができる摩擦駆動装置に関し、特に、光ディスクの原盤露光装置や精密工作機械などにおいて、処理される物品（処理対象物）を正確に移動し、また、位置決めする際に用いられる摩擦駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光ディスク原盤露光装置では、トラックピッチを正確に露光するため、静圧軸受を介してテーブルを進退自在に移動することができるエアスライド式のスライドテーブル装置が用いられている。テーブルの駆動は、ボイスコイル型のリニアモータが一般的に用いられ、位置検出器としては干渉レーザ測長器やリニアスケールを使用した閉ループ制御方式が採用されている。
また、半導体検査装置等の静止状態を必要とするものでは送り方向の剛性を必要とするのでテーブルの駆動にボールネジ等を用いるのが一般的である。
近年、光ディスクの高密度化のために高解像度の露光が必要となり、レーザービームによる露光に代わり電子線等を用いた露光を行う光ディスク原盤露光装置が登場し、真空環境への対応や、より高精度な送り制御が必要となってきた。このうち、高精度な送り制御は摩擦駆動機構のツイストローラー方式が用いられ、この方式では、駆動軸と従動軸との間の交差角を微小にすることで、他の機構では得られない小さなリードを実現でき、高い位置決め分解能が期待できることから次世代の送り機構として文献、特許等で様々な機構提案がなされている。
【０００３】
特開平８−１８４３６０号公報に記載された摩擦進退駆動装置では、軸体と、この軸体を相対的に回転および進退自在に貫通させた進退部品とを備え、進退部品は、その本体内に、軸体に転接する樽形のローラを周方向に複数個並べて設け、これらローラは、両端面でボールを介して進退部品本体と予圧板との間に回転自在に支持する。進退部品本体とローラ端面の少なくとも一方、および予圧板とローラ端面との少なくとも一方は、ボールが回転自在に嵌まる円すい面状のボール支持凹部でボールの支持を行わせる。また、予圧板をローラ側へ付勢すると共に円周方向に付勢する弾性体を設けて、耐外乱性が高く、速度むらがなく、安定送りが行え、また駆動源が停止時の静止性能の向上を図っている。
しかしながら、ローラ端面を支持している固定板及び対向板に各々形成される円すい面状のボール支持凹部の機械的な位置誤差のために各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度にばらつきを生じるという問題点がある。すなわち、ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度を大きく（リードＬを比較的大きく取る場合（例えば、数ｍｍ））する場合は問題とならないが、ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度を小さく（リードＬを小さく取る場合（例えば、数百μｍ））する場合は、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度にばらつきがあると駆動軸と従動軸のローラ間でリード誤差によるすべりを生じ、これが、閉ループ制御の外乱となるため制御上好ましくないとともに光ディスク原盤露光等に適用するとトラックピッチ精度等が悪くなり露光品質上好ましくないという問題点がある。
また、進退部品本体に設けた穴部と予圧板に設けた穴部とを連通した状態で軸方向予圧用弾性体を挿入し、該弾性体が抜け落ちることを防止するため、該連通した穴の開口部をネジにより封止しており、ローラの軸体に対する予圧量の調整は前記弾性体の圧縮変形力を利用しているが、ローラの軸体に対する現在予圧量が定量的に確認できないので、適正な予圧量にするのに試行錯誤が必要となり、又、ローラや軸体の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整も困難となり、部品交換時の予圧量再現性もなく組立性が悪いという問題点もある。
【０００４】
一方、特開平１１−１９５２４７号公報には、光ディスクマスタリング装置用スライドテーブル装置であって、テーブルを基台に対して静圧直動軸受で静圧支持し、基台に対してテーブルをスライド自在に駆動する摩擦進退駆動装置が記載されている。この摩擦進退駆動装置は、回転駆動される主軸と、この主軸の回りに複数設けられ各々傾き角度を持って接するローラとを備え、このローラに主軸に対する予圧を与える予圧手段を設けて、速度むらが生じることなく、安定した送りが行え、外乱にも強く、分解能の向上が図れ、これにより高密度の書き込みを可能としている。
しかし、特開平１１−１９５２４７号公報に開示されたスライドテーブル装置は基台に固定される静圧直動軸受固定部の真直と摩擦進退駆動装置主軸の真直間には、誤差を生じて組み立てられる可能性があり、誤差が生じた場合にはスライド体が送り方向に動作すると、予圧をかけられて固定されているだけの剛性が最も低いローラと主軸間でその真直誤差を吸収することになり、ローラの主軸に対する予圧量が移動位置とともに変化する。駆動軸とひとつのローラ間に働く駆動軸方向の駆動力は、駆動軸外周とローラ間の動摩擦係数をμ、予圧をＮとするとＦ＝μＮとなる。従って、各々のローラと駆動軸外周で発生する駆動力にもばらつきを生じ各々の駆動力にもばらつきを生じるため、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度のばらつきと相乗して駆動軸と従動軸のローラ間ですべりを生じ、これが、閉ループ制御の外乱となるため制御上好ましくないとともに光ディスク原盤露光等に適用するとトラックピッチ精度等が悪くなり露光品質上好ましくないという問題点がある。
【０００５】
さらに、特開平１１−１９５２４８号公報には、主軸と、この主軸の外周に傾き角度をもって転がり接触するローラと、主軸の回転に伴い、ローラと共に移動するスライド体とを有し、モータの回転は減速機で減速して主軸に伝達し、この減速機は、第１、第２の駆動側軸から摩擦車への回転伝達で減速するものとして、回転駆動源の回転むらの影響を少なくすると共に、回転伝達系における位相ずれを少なくし、精密な位置決めを可能としている。
なおさらに、「ツイストローラー摩擦駆動装置を用いた超精密位置決めシステムの開発：著者 水本 他、１９９５年度精密工学会秋期大会論文集」では、空気静圧軸受により案内されたテーブルを、両端を空気静圧軸受にて支持された駆動軸とその駆動軸線とわずかな交差角にて設けた従動軸に複数の玉軸受にて従動軸回りに回動支持されたローラを設けて、約７０μｍのリードで位置決め分解能２ｎｍを実現している。
しかし、特開平１１−１９５２４８号公報に記載されたスライドテーブル装置では、スライド体を基台に対して静圧直動軸受で静圧支持し、又、上記文献に記載されたツイストローラー摩擦駆動装置を用いた超精密位置決めシステムでは空気静圧軸受により案内されたテーブルを、両端を空気静圧軸受にて支持する構成としており、送り、回転構成要素である静圧軸受は非常に高価であり装置コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を生じることなく高精度送りを実現できる光ディスク原盤露光装置等に用いる摩擦駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る摩擦駆動装置の請求項１記載の発明では、光ディスク用原盤露光装置に用いる送り装置であって、駆動軸と、該駆動軸に対して傾き角度をもって傾斜する複数の従動軸に設けられ前記駆動軸の外周にころがり接触するローラと、前記駆動軸の回転により上記従動軸、ローラとともに移動する移動体と、移動体を駆動軸の軸線方向に案内する案内機構と移動体の送り位置を検出する位置検出手段を設けた摩擦駆動装置において、前記駆動軸の軸線に対して円周方向に等角配置され、該駆動軸の外周にころがり接触するローラを設けた複数の従動軸の片端を球面軸受にて支持し、その回動中心である回動支持点を設け、他端を従動軸に設けたローラが駆動軸外周から回動支持点を支点として離間する方向に押圧する第１押圧手段と、駆動軸外周の接線方向に押圧する第２押圧手段とにより前記ローラを自由支持し、前記回動支持点を挟んで前記ローラと反対側に、前記移動体に固定され、駆動軸の軸線と直角方向で前記第１押圧手段の押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸を押圧する第３押圧手段と、駆動軸外周の接線方向で前記第２押圧手段の押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸を押圧する第４押圧手段と、ＣＰＵと、動作プログラムが記憶されたＲＯＭと、データの書き込み／読み出しを行うＲＡＭと、前記ＣＰＵの指令により前記第３押圧手段の複数の圧電素子への印加電圧を独立にＯＮ／ＯＦＦする第１出力手段と、送りの設定リード量に対して従動軸の傾き角度を算出する角度算出手段と、その算出角度に相当する出力電圧を前記第４押圧手段の複数の圧電素子に印加する第２出力手段と、送り駆動モータの回転角度を検出するロータリーエンコーダの１回転当たりの原点検出信号と位置検出手段の位置検出信号に基づいて現在リード量を算出する現在リード量算出手段と、現在リード量と設定リード量を比較して第４押圧手段の圧電素子への印加電圧を増減する電圧補正手段を設けた角度調整手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る摩擦駆動装置の請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記第１出力手段は、定電圧回路と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に定電圧回路の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチと、第３押圧手段の押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、切換スイッチの出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御する第１サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記第２出力手段は、Ｄ／Ａ変換器と、第４押圧手段の押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行う第２サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、前記角度調整手段は、第３押圧手段と、該第３押圧手段の押圧板に設けた調整ネジによって従動軸を押圧する方向に前記第３押圧手段の押圧板を位置調整可能となるように構成し、かつ、第４押圧手段と、該第４押圧手段の押圧板に設けた調整ネジによって従動軸を駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に前記第４押圧手段の押圧板を位置調整可能となるよう構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、第１出力手段は、可変電圧回路と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に可変電圧回路の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチと、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラとの間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第３サーボ制御手段から構成した。
【０００９】
本発明に係る摩擦駆動装置の請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、第１出力手段は、一つのＤ／Ａ変換器と、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラ間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項７記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、第１出力手段は、第３押圧手段の複数の圧電素子への押圧設定信号を独立に与える複数のＤ／Ａ変換器と、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラ間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、複数のＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第５サーボ制御手段から構成した。本発明に係る摩擦駆動装置の請求項８記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加え、従動軸は、押圧手段の押圧点と回動支持点間距離をＬ１、回動支持点とローラ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を形成していることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る摩擦駆動装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。また、図２は本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’断面図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ’断面図、（ｄ）は弾性体部の詳細を示す図である。
まず、本発明に係る摩擦駆動装置の第１の実施例を図１および図２等を用いて説明する。
図示しない除振機構（例えば、空気圧によるサーボマウンタ）上に設けたベース９０には、送り方向に対して直交する方向に離間して片端をベース９０に固定した支柱８９ａ、８９ｂが設けられており、支柱８９ａ、８９ｂの上端には例えば球体や円筒ローラ等を送り方向に配置した案内機構としての第１ころがり軸受１４を介して移動体１３が固定されている。
移動体１３の上部にはターンテーブル１８が固定され、該ターンテーブル１８には外部より供給される圧縮空気によりラジアル、スラスト方向に静圧浮上するエアスピンドル１９が固定されている。エアスピンドル１９には回転駆動モータ２０を介して、一般的にその出力が一周を数千等分割したＡ相、Ｂ相パルスと、一周に１回発生するＺ相パルスから構成される第１光学式ロータリーエンコーダ２１が固定されており、回転駆動モータ２０への通電信号により前記ターンテーブル１８は回転自在に構成されている。
移動体１３の送り位置を検知する位置検出手段１６は移動方向をある分解能のＡ相、Ｂ相パルスにより出力する光学式リニアエンコーダ（受光部１５ａ、スケール１５ｂ）により構成し、受光部１５ａは取付板１７を介してベース９０に固定され、また、スケール１５ｂは移動体１３の送り方向に平行する側面下部に取付板１５ｃを介して取り付けられている。
なお、スケール１５ｂが移動体１３に固定され、受光部１５ａがベース９０に固定した例を挙げたが、受光部１５ａを移動体１３に固定し、スケール１５ｂをベース９０に固定する構成としても構わない。
【００１１】
駆動軸１が貫通する穴部を設けた固定板２２と固定板２３の上端面は移動体１３の送り方向突出部１３ａの下部に固定され、該固定板２２と２３間には同心状に設けた３つの従動軸７ａ〜７ｃが駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されている。また、駆動軸１の外周にころがり接触するローラ８ａ〜８ｃは例えばアンギュラ軸受等を対向したころがり軸受９ａ〜９ｃを介して従動軸７ａ〜７ｃに取り付けられている。
従動軸７ａ〜７ｃの右側端部には、図２（ｂ）に示すように、固定板２３の凹部が設けられ、該凹部には従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃが駆動軸１の外周から離間する方向に押圧する３つの第１押圧手段４４ａ、４４ｂ、４４ｃと従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃが駆動軸１の外周接線方向に押圧する３つの第２押圧手段４４ａ’、４４ｂ’、４４ｃ’が駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定されている。
前記第１押圧手段４４ａ〜４４ｃの各々は第１弾性体３５ａ〜３５ｃおよび第１押圧板３６ａ〜３６ｃを含み、第２押圧手段４４ａ’〜４４ｃ’の各々は第２弾性体３８ａ〜３８ｃおよび第２押圧板４０ａ〜４０ｃを有し、従動軸７ａ〜７ｃの右側端部を自由支持する構成となっている。
上記第１弾性体３５ａ〜３５ｃは、図２（ｄ）に示すように、例えば、球３５ｄ〜３５ｆとコイルスプリング３５ｇ〜３５ｉとにより構成し、また、第２弾性体３８ａ〜３８ｃも球３８ｄ〜３８ｆとコイルスプリング３８ｇ〜３８ｉとにより構成し、各球３５ｄ〜３５ｆ、３８ｄ〜３８ｆが各従動軸７ａ〜７ｃを押圧する構成となっている。
なお、本発明の実施例では、第１押圧板３６ａ〜３６ｃおよび第２押圧板４０ａ〜４０ｃが固定板２３と分離され、第１弾性体３５ａ〜３５ｃおよび第２弾性体３８ａ〜３８ｃをそれぞれ構成しているが、固定板２３に各弾性体を直接設けてもかまわない。
固定板２２の右側面には、図１及び図２（ｃ）に示すように、従動軸７ａ〜７ｃの左側端部外周とその内周が勘合する、例えば球面軸受等の軸受２６ａ〜２６ｃが駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定されており、従動軸７ａ〜７ｃは、その軸受２６ａ〜２６ｃの回動支持点２４ａ〜２４ｃを含む平面内に回動可能な構成となっている。
【００１２】
図１および図２（ａ）に示すように、固定板２２の凹部であって、回動支持点２４ａ〜２４ｃを挟んでローラ８ａ〜８ｃの反対側には、駆動軸１の軸線と直角方向で第１弾性体３５ａ〜３５ｃの押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸７ａ〜７ｃを押圧する押圧板２８ａ〜２８ｃおよび圧電素子２７ａ〜２７ｃからなる第３押圧手段４７ａ〜４７ｃと、駆動軸１外周の接線方向で第２弾性体３８ａ〜３８ｃの押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸７ａ〜７ｃを押圧する押圧板３２ａ〜３２ｃおよび圧電素子３１ａ〜３１ｃからなる第４押圧手段４８ａ〜４８ｃを備える。
図３（ａ）に示すように第３押圧手段４７ａ〜４７ｃは押圧板２８ａ〜２８ｃと圧電素子２７ａ〜２７ｃとからなる。押圧板２８ａ〜２８ｃは従動軸を押圧する側の固定端に変形部２８ｄ〜２８ｆが設けられ、圧電素子２７ａ〜２７ｃは押圧板２８ａ〜２８ｃと変形部２８ｄ〜２８ｆとの間に跨るよう固定し、圧電素子の伸縮により変形部２８ｄ〜２８ｆが従動軸７ａ〜７ｃを押圧する。
また、第４押圧手段４８ａ〜４８ｃは図３（ｂ）に示すように、押圧板３２ａ〜３２ｃと、圧電素子３１ａ〜３１ｃにより構成し、各押圧板３２ａ〜３２ｃは従動軸を押圧する側の固定端に変形部３２ｄ〜３２ｆが設けられ、圧電素子３１ａ〜３１ｃは押圧板３２ａ〜３２ｃと変形部３２ｄ〜３２ｆとの間に跨るよう固定し、圧電素子の伸縮により変形部３２ｄ〜３２ｆが従動軸７ａ〜７ｃを押圧する。
さらにベース９０には駆動軸１が貫通する穴を有したハウジング１０が固定され、該ハウジング１０には例えば、アンギュラ軸受等の対向するころがり軸受２の外輪が固定されている。このころがり軸受２の内周部には駆動軸１の第１段付き部が勘合した状態で軸受止め３により固定されている。
さらに、駆動軸１の第２段付部外周はハウジング１０の右側円筒穴部に同心状に固定され、例えば、オルダム式等のカップリング４を介して送り駆動モータ５と連結している。送り駆動モータ５には一般的にその出力が一周を数千等分割したＡ相、Ｂ相パルスと、一周に１回発生するＺ相パルスから構成されるロータリーエンコーダ６が固定されている。
一方、ベース９０上に固定されたハウジング１１内にはその外周が固定された深溝玉軸受等のころがり軸受１２が設けられ、該ころがり軸受１２の内輪には駆動軸１の左側段付部が挿入、勘合し、駆動軸１を保持している。この深溝玉軸受等のころがり軸受１２はその外輪が駆動軸の軸心方向に移動可能に設けられている。
【００１３】
上記のように構成した摩擦駆動装置において、圧電素子２７ａ〜２７ｃ、圧電素子３１ａ〜３１ｃに対し、圧電素子３１ａ〜３１ｃ、圧電素子２７ａ〜２７ｃの順に適当な通電電圧を印加すると、図１７の点線に示すように駆動軸１の軸心と従動軸７ａ〜７ｃの軸心はある角度θで交差した状態でローラ８ａ〜８ｃの外周と駆動軸１の外周とがころがり接触する。
この状態で、送り駆動モータ５に通電すればローラ８ａ〜８ｃの外周と駆動軸１の外周の接触点は螺旋状に移動し、移動体１３が送り方向に移動自在となる。この時、従動軸７ａ〜７ｃ自身は回転せず、ころがり軸受９ａ〜９ｃの外輪が回転する外輪回転である。又、駆動軸１が１回転当たりに移動体１３を移動する移動量Ｌ（リード量）は、駆動軸１の外形寸法をＤとすれば、
Ｌ＝π・Ｄ・ｓｉｎθ …▲１▼
θ＝ｓｉｎ−１｛Ｌ／（π・Ｄ）｝ …▲２▼
で表され、例えば、Ｄ＝３０ｍｍ条件での交差角度とリード量Ｌの関係は図１６の両対数グラフに示すように線形である。
【００１４】
次に、従動軸７ａ〜７ｃの角度を調整する制御ブロック図について図４を用いて説明する。
同図において、６はロータリーエンコーダ、１６は位置検出手段、２７ａ〜２７ｃは第３押圧手段の圧電素子、３１ａ〜３１ｃは第４押圧手段の圧電素子であり、これらは図１〜図２に示したものと同じである。
角度調整手段５１は第１出力手段６４、第２出力手段５０、ＣＰＵ５８、カウンタ５９ａ、データ入力５９ｂ、ＲＯＭ６０、ＲＡＭ６１とからなり、第１出力手段６４は定電圧回路５５、圧電素子２７ａ〜２７ｃを駆動するための駆動アンプ５７ａ〜５７ｃ、前記定電圧回路出力を駆動アンプ５７ａ〜５７ｃに供給するか否かを制御するスイッチ５６ａ〜５６ｃとを備え、第２出力手段５０は圧電素子３１ａ〜３１ｃを駆動するための駆動アンプ５７ｄ〜５７ｆ、Ｄ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃとを備える。
ＣＰＵ５８には駆動アンプ割り込み用信号としてロータリーエンコーダ６の一周に１回発生するＺ相パルス信号４９と図示を省略したホストコンピュータからの指令信号８８ａが入力する。また、該ＣＰＵ５８には、その動作プログラムを書き込むＲＯＭ６０と、データを記憶するＲＡＭ６１と、例えば、同期型のカウンタ５９ａと、リード量データＬとその設定許容誤差データεを入力するデータ入力５９ｂと、デジタルデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃが接続されている。
【００１５】
前記カウンタ５９ａはロータリーエンコーダ６からのＺ相パルス信号４９と送り位置を検出する位置検出手段１６のＡ相パルス信号６２とを入力し、Ｚ相パルス信号４９の立ち上がりをトリガー信号としてＡ相パルス信号６２のパルス数をカウントし、その出力はＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃを介して圧電素子３１ａ〜３１ｃ用の駆動アンプ５７ｄ〜５７ｆに供給される。
さらにＣＰＵ５８はスイッチ５６ａ〜５６ｃに駆動信号を出力し、該スイッチ５６ａ〜５６ｃが駆動されると、定電圧回路５５より駆動アンプ５７ａ〜５７ｃに出力信号が入力し、圧電素子２７ａ〜２７ｃが駆動される。
以上のように構成した角度調整手段について図５の動作フロー図を用いて説明する。
予め入力されたリード量データＬとその設定許容誤差データεを読み込み（ステップＳ１）、図示しない装置全体のホストコンピュータよりの指令信号８８ａ待ち（ステップＳ２）、送り駆動モータ５の回転開始後にホストコンピュータよりの指令信号を入力すると（ステップＳ２にてＹＥＳ）、角度算出手段６５にて上記式▲２▼にもとづいて交差角度θの計算を行う（ステップＳ３）。ホストコンピュータからの指令信号が入力しない場合（ステップＳ２にてＮＯ）、指令信号が入力するまで待機する。
設定角度θを算出した後、３つの従動軸に対する制御が順次行われ（ステップＳ４）、その処理制御はサブルーチンとなっている（ステップＳ５）。
サブルーチン内処理は、まず、スイッチ５６ａ〜５６ｃの駆動信号がＯＦＦされ、圧電素子２７ａ〜２７ｃへの信号がＯＦＦとなり、圧電素子２７ａ〜２７ｃを含む第２押圧手段４７ａ〜４７ｃが開放される（ステップＳ５−１）。つづいて、Ｄ／Ａ変換器６３ａに対して上記角度算出手段６５によって計算された交差角度θに相当するデジタルデータθが送出され（ステップＳ５−２）、駆動アンプ５７ｄを介して圧電素子３１ａに計算された交差角度θに相当する変位電圧が印加され押圧手段４８ａが従動軸７ａを駆動軸１の外周の接線方向に押圧する。その後、スイッチ５６ａへの駆動信号がＯＮされて圧電素子２７ａへ適当な電圧に設定された定電圧回路５５の出力信号が駆動アンプ５７ａを介して通電され、押圧手段４７ａだけが従動軸７ａを押圧する（ステップＳ５−３）。
【００１６】
この状態で、Ｚ相パルス信号４９の立ち上がりをトリガー信号として位置検出手段のＡ相パルス信号６２のパルス数Ｎａをカウントしたカウンタ５９のカウント出力データが取り込まれ（ステップＳ５−４）、現在リード量算出手段６６にて上記カウント出力データと位置検出手段の出力パルス分解能と掛け算し、現在リード量Ｌａを求める（ステップＳ５−５）。
その後、設定リードＬとの差分データΔＬａを算出し（ステップＳ５−７）、その差分データΔＬａが設定された設定許容誤差データε以下であればその角度データθａをＲＡＭ６１に記憶し（ステップＳ５−８）、差分データΔＬａが０よりも大きい場合は計算された角度データを例えばＤ／Ａ変換器６３ａの最小分解能等に設定された、微少量Δθｈだけ逐次増加し（ステップＳ５−９）、又、ΔＬａが０よりも小さい場合は計算された角度データを微少量Δθｈだけ逐次減少させる電圧補正手段６７にて逐次繰り返して行われ（ステップＳ５−１０）、ε≧ΔＬａとなるまで行われる。
【００１７】
上記は、サブルーチンになっており、上記の動作がａ、ｂ、ｃの順で行われ全てが完了するとスイッチ５６ａ〜５６ｃの駆動信号がＯＦＦとなり圧電素子２７ａ〜２７ｃへの信号がＯＦＦされて第２押圧手段４７ａ〜４７ｃが開放される（ステップＳ６）。その後、記憶された角度データθａ、θｂ、θｃに相当するデジタルデータがそれぞれＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃに出力された後（ステップＳ７）、スイッチ５６ａ〜５６ｃの駆動信号がＯＮされ、圧電素子２７ａ〜２７ｃへの信号がＯＮとなり、第２押圧手段４７ａ〜４７ｃが押圧する（ステップＳ８）。
その後、再度Ｚ相パルス信号４９の立ち上がりをトリガー信号として、位置検出手段のＡ相パルス信号６２のパルス数Ｎｋをカウントしたカウンタ５９のカウント出力データが取り込まれ（ステップＳ９）、位置検出手段の出力パルス分解能と掛け算して現在移動量Ｌｋが求められ（ステップＳ１０）、設定リードＬとの差分データΔＬｋを算出し（ステップＳ１１）、その差分データΔＬｋが設定された設定許容誤差データε以下であることを確認し（ステップＳ１２）、図示しないホストコンピュータへ設定完了信号８８ｂをＯＮにして送出して動作完了する（ステップＳ１３）。なお、差分データΔＬｋが設定された設定許容誤差データε以外の場合（ステップＳ１２にてＮＯ）、再度ステップＳ４に戻り、処理が行われる。
以上の構成によれば、加工、組み付け誤差等による機械的な位置誤差のために各従動軸心と駆動軸とのなす交差角度にばらつきを生じても各従動軸の角度位置を補正できる。
【００１８】
次に、本発明の第２、３の実施例について説明する。上述した第１の実施例と説明が重複する部分については、説明を省略する。
第１実施例の構成要素である第３押圧手段の圧電素子２７ａ〜２７ｃの印加電圧に対する変位量の関係は図１３に示すように一般的に履歴特性をもっている。そのため圧電素子２７ａ〜２７ｃへの印加電圧が比較的小さい場合は第３押圧手段４７ａ〜４７ｃの開放時の残変位量Ｄｐは非常に小さいので問題とならないが印加電圧が比較的大きい場合、言い換えるとローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する押圧量（これを一般的に予圧と呼ぶ）を大きくすると残変位量Ｄｐが大きくなるため完全に開放できない場合を生じる。
そこで、実施例２では、図６（ａ）に示すように、第３押圧手段の押圧板２８ａ〜２８ｃの変形部２８ｄ〜２８ｆに例えば、抵抗値の変化によってその変形量を検出する歪みゲージ等の第１変形量測定手段３０ａ〜３０ｃを設け、その変形量測定手段３０の出力信号と定電圧回路の設定電圧を比較してサーボ制御する構成としている。
【００１９】
図７にそのブロック図を示す。第１出力手段６４は上記第１実施例と同様に定電圧回路５５、スイッチ６８ａ〜６８ｃおよび第１サーボ制御手段７６を備え、該第１サーボ制御手段７６は駆動アンプ５７ａ〜５７ｃ、差動アンプ６９ａ〜６９ｃ、補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃ、増幅器７２ａ〜７２ｃ、ブリッジ回路７３ａ〜７３ｃを有す。また、２７ａ〜２７ｃが圧電素子、３０ａ〜３０ｃは変形量測定手段である。
前記スイッチ６８ａ〜６８ｃはＯＮの時、定電圧回路５５の出力信号が差動アンプ６９ａ〜６９ｃに供給され、ＯＦＦの時に接地（０Ｖ：ＧＮＤ）に接続する。
このように構成した第１サーボ制御手段７６を含む第１出力手段６４では、第３押圧手段に取り付けられた変形量測定手段３０ａ〜３０ｃの抵抗値をブリッジ回路７３ａ〜７３ｃにより検知し、その信号を増幅器７２ａ〜７２ｃにより増幅し、現在押圧伸縮量として差動アンプ６９ａ〜６９ｃに一方の入力端に供給する。該差動アンプ６９ａ〜６９の他方の入力端には押圧伸縮設定信号である定電圧回路５５の出力信号もしくは回路の０Ｖ（ＧＮＤ）信号と引き算され、該差動アンプ６９ａ〜６９ｃの出力が補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃを介して駆動アンプ５７ａ〜５７ｃに供給され、圧電素子２７ａ〜２７ｃを駆動する。
駆動アンプ５７ａ〜５７ｃへの入力信号に対する第３押圧手段４７ａ〜４７ｃ変位量の間の周波数特性は、図１８に示すように２次系であり、補償回路７０ａ〜７０ｃを調整することにより一般的なサーボ系の安定指標値である位相余裕４０度以上とゲイン余裕１５ｄＢ以上に設けている。
以上の構成によれば、圧電素子２７ａ〜２７ｃの印加電圧が比較的大きくても、言い換えるとローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する押圧量が大きくてもサーボ制御手段７６が目標値となる定電圧回路５５の出力信号、回路の０Ｖ（ＧＮＤ）信号と変形量測定手段３０ａ〜３０ｃからの出力信号を比較して目標値に収束するので残変位量Ｄｐを生じなくなる。
【００２０】
第２の実施例２で説明したのと同様の理由で第４押圧手段の圧電素子３１ａ〜３１ｃにも履歴特性がある。そのため大きなリード量を設定した場合、実施例１の図５で説明した電圧補正手段６７による補正動作の最に時間がかかってしまう。そこで、第３の実施例では、図６（ｂ）に示すように第４押圧手段４８ａ〜４８ｃを構成する押圧板３２ａ〜３２ｃの変形部３２ｄ〜３２ｆに実施例２と同様に抵抗値の変化によってその変形量を検出する歪みゲージ等の変形量測定手段３４ａ〜３４ｃを設け、図８に示すように第２出力手段５０のＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃの出力信号（押圧伸縮設定信号）７４ｄ〜７４ｆを目標値とした第２サーボ制御手段７７を設けている。
第２サーボ制御手段７７は上述した第１サーボ制御手段７７と同様に差動アンプ６９ａ〜６９ｃ、補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃ、増幅器７２ａ〜７２ｃ、ブリッジ回路７３ａ〜７３ｃ、駆動アンプ５７ｄ〜５７ｆにより構成し、第４押圧手段に設けた変形量測定手段３４ａ〜３４ｃからの出力をブリッジ回路７３ａ〜７３ｃ、増幅器７２ａ〜７２ｃを介して得た出力信号（現在押圧伸縮量）７５ａ〜７５ｃとＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃの出力との差に応じて第４押圧手段に設けた圧電素子３１ａ〜３１ｃを駆動する。
以上の構成では、実施例２と同様に目標値となるＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃの出力信号と変形量測定手段３４ａ〜３４ｃからの出力信号を比較して目標値に収束するので残変位量Ｄｐを生じなくなる。
上述した第１実施例〜第３実施例では、従動軸７ａ〜７ｃと駆動軸１の押圧調整範囲及び交差角度調整範囲は、第３押圧手段４７ａ〜４７ｃ、第４押圧手段４８ａ〜４８ｃに用いている圧電素子２７ａ〜２７ｃと圧電素子３１ａ〜３１ｃの最大伸縮量内に限定されるため例えば、大きなリード設定条件の時は対応できなくなる。そこで第４の実施例では、大きなリード設定条件に対しても対応できる構成を説明する。
【００２１】
次に、本発明の第４実施例について図９及び図１０にて説明する。図９は本発明に係る摩擦駆動装置の第４の実施例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。また、図１０は本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図９におけるＡＤ−Ｄ’断面図、（ｂ）は図９におけるＥ−Ｅ’断面図、（ｃ）は図９におけるＧ−Ｇ’断面図、（ｄ）は図９におけるＨ−Ｈ’断面図である。なお、上述した第１実施１と同じ構成の部位には同じ符号を付し、第１実施例の説明と重複する部分の説明は省略する。
図１０（ａ）に示すように第４実施例では、第３押圧手段４７ａ〜４７ｃの押圧板２８ａ〜２８ｃに雌ネジ部を設け、固定板２２には調整ネジ２９ａ〜２９ｃを備えている。すなわち、第３押圧手段４７ａ〜４７ｃは押圧板２８ａ〜２８ｃと、圧電素子２８ａ〜２８ｃと調整ネジ２９ａ〜２９ｃにより構成している。
また、第４押圧手段４８ａ〜４８ｃは従動軸７ａ〜７ｃを駆動軸１外周の接線方向に押圧する方向に固定板１２２に設けた調整ネジ３３ａ〜３３ｃと、押圧板３２ａ〜３２ｃと、圧電素子３１ａ〜３１ｃにより構成し、従動軸７ａ〜７ｃを駆動軸１外周の接線方向の位置を調整可能としている。
また、押圧板２８ａ〜２８ｃ、押圧板３２ａ〜３２ｃの位置調整後は、図１０（ｃ）に示すように、それぞれ固定具４２ａ〜４２ｃ、４３ａ〜４３ｃにて送り方向に固定する構成としている。
なお、図１０（ｂ）に示したように、駆動軸１の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定され、従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃが駆動軸１の外周から離間する方向に押圧する、例えば、押圧端部に球３５ｄ〜３５ｆを設けたコイルスプリング等の３つの弾性体３５ａ〜３５ｃを有する第１押圧手段の押圧板３６ａ〜３６ｃと第２押圧手段の押圧板４０ａ〜４０ｃにもそれぞれ調整ネジ３７ａ〜３７ｃ、４１ａ〜４１ｃを備え、駆動軸１の外周接線方向に押圧する位置を調整可能としているが、弾性体３５ａ〜３５ｃ、弾性体３８ａ〜３８ｃの変形ストロークが十分に大きい場合は必要ない。これら押圧板３６ａ〜３６ｃ、４０ａ〜４０ｃの位置調整後は図１０（ｄ）に示すようにそれぞれ固定具４５ａ〜４５ｃ、４６ａ〜４６ｃにて送り方向に固定する構成としている。
以上の構成によれば、設定する大きなリード条件に対して上記第１実施例〜第３実施例で述べた角度補正動作を行う前に手動にて、押圧板２８ａ〜２８ｃと押圧板３２ａ〜３２ｃとを調整ネジ２９ａ〜２９ｃ、調整ネジ３３ａ〜３３ｃにより設定リード近傍に位置調整して圧電素子２７ａ〜２７ｃと圧電素子２３１ａ〜３１ｃの最大伸縮量内に入るようにした後、角度補正動作を行うことができる。
【００２２】
上記第１〜第４実施例では、ローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する予圧を直接制御せず圧電素子２７ａ〜２７ｃの伸縮量を指令値通りに設定する実施例としてきた。この場合、従来技術の問題点で説明したように現在予圧量が定量的に確認できない。そこで、これから説明を行う第５〜第７実施例では、ローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１に対する予圧を制御する構成を説明する。
まず、第５実施例について、図１１の断面図と図１２を用いて説明する。
第１出力手段６４は、可変電圧回路７８と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に可変電圧回路７８の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチ６８ａ〜６８ｃと、第３サーボ制御手段８３とからなる。また、第３サーボ制御手段８３は差動アンプ６９ａ〜６９ｃ、補償回路７０ａ〜７０ｃ、ゲイン調整器７１ａ〜７１ｃ、駆動アンプ５７ａ〜５７ｃ、増幅器８１ａ〜８１ｃ、ブリッジ回路８２ａ〜８２ｃを備える。さらに、押圧板２８ａ〜２８ｃと回動支持点２４ａ〜２４ｃとローラ８ａ〜８ｃ間であって、従動軸７ａ〜７ｃの外周部に従動軸７ａ〜７ｃの押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段４６ａ〜４６ｃと、圧電素子２７ａ〜２７ｃを有す。第３サーボ制御手段８３の差動アンプ６９ａ〜６９ｃでは切換スイッチ６８ａ〜６８ｃの出力信号である押圧設定信号７９ａ〜７９ｃと増幅器８１ａ〜８１ｃの出力信号８０ａ〜８０ｃ（現在押圧量）とを比較する。
この構成では、従動軸７ａ〜７ｃに設けたローラ８ａ〜８ｃの駆動軸１への予圧量を従動軸７ａ〜７ｃの押圧方向の変形量として検出している。この時、押圧は従動軸７ａ〜７ｃの弾性変形内で行われ、圧電素子２７ａ〜２７ｃへの印加電圧に対する予圧量の関係は線形になることは言うまでもない。さらに、この実施例では、可変電圧回路７８の出力を予圧設定信号としているので予圧量を手動にて自在に設定できる構成となっている。
【００２３】
次に第６の実施例について図１４を用いて説明する。実施例５の第１出力手段６４の構成における可変電圧回路７８と切換スイッチ（６８）の部分をＣＰＵ５８へ接続されたＤ／Ａ変換器８４として、その出力信号８５である押圧設定信号と変形量測定手段４６ａ〜４６ｃの出力信号８０ａ〜８０ｃである現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段８６から構成している。
この構成では、角度調整時の押圧開放は、Ｄ／Ａ変換器８４の出力が０Ｖとなるデジタルデータが出力される構成であり、又、第１〜第５実施例で説明したＣＰＵ５８からのスイッチ操作信号の構成はなく、例えば、適正な予圧設定条件データをＲＯＭ６０に格納されるプログラム内に定数として記述しておけば、適正な予圧を瞬時に設定でき、ローラや駆動軸の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整作業等を行わなくてよい。
実施例６の構成では、押圧手段４７ａ〜４７ｃの圧電素子２７ａ〜２７ｃへの押圧設定信号が一つしか与えられないので、例えば、従動軸７ａ〜７ｃの加工ばらつき等により押圧時の変形量にばらつきが生じたり、ブリッジ回路や変形量測定手段４６ａ〜４６ｃに用いている歪みゲージ等のばらつきがあると同一の予圧量が得られない場合がある。これを回避する構成を第７実施例にて説明する。
【００２４】
第７実施例では、図１５に示すように、上記第６実施例において単一のＤ／Ａ変換器８４を用いていたのに対し、複数の圧電素子２７ａ〜２７ｃへの押圧設定信号を独立に与える複数のＤ／Ａ変換器８４ａ〜８４ｃを備え、複数のＤ／Ａ変換器６３ａ〜６３ｃ出力と各変形量測定手段３４ａ〜３４ｃ出力とによって圧電素子３１ａ〜３１ｃをサーボ制御する第５サーボ制御手段を備えた点が第６実施例と異なる。この構成では、例えば、従動軸７ａ〜７ｃの押圧量と変形量の関係を予めデータ取りして把握しておき各々の異なる押圧設定信号を複数のＤ／Ａ変換器８４ａ〜８４ｃより出力することで従動軸７ａ〜７ｃの加工ばらつきやブリッジ回路、変形量測定手段４６ａ〜４６ｃに用いている歪みゲージ等のばらつきによる予圧の変動を抑えることができる。
なお、上記第１〜第７実施例では説明を行わなかったが、図１９に示すように従動軸７ａ〜７ｃは、押圧手段４７ａ〜４７ｃの押圧点と回動支持点２４ａ〜２４ｃ間距離をＬ１、回動支持点２４ａ〜２４ｃとローラ８ａ〜８ｃ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を構成している。この構成によれば、押圧手段４７ａ〜４７ｃに用いる圧電素子２７ａ〜２７ｃの伸縮量が小さくてもローラ８ａ〜８ｃと駆動軸１とのころがり接触端では大きな押圧ストロークが得られるので駆動軸回りに配置する機構を小さく構成できることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の摩擦駆動装置においては、第３押圧手段および第４押圧手段を備えたので、加工、組み付け誤差等による機械的な位置誤差のために生じる各従動軸と駆動軸とのなす交差角度のばらつきを補正することができ、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度が精密に設定され、駆動軸と各従動軸のローラ間でリード誤差によるすべりを発生せず、安定した送り制御が実現でき、送り精度の向上がはかれる。
請求項２、３記載の摩擦駆動装置においては、第１出力手段として押圧伸縮設定信号と変形量測定手段１の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御する第１サーボ制御手段１を設け、又、第２出力手段としてＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段２の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行う第２サーボ制御手段を設けたので、ローラの駆動軸外周への押圧（予圧）動作と各従動軸と駆動軸との交差角度を補正する角度補正動作を再現性よく行えるので、上記請求項１の効果以上に安定した送り制御が実現でき、送り精度の向上がはかれる。
請求項４記載の摩擦駆動装置においては、角度調整手段に従動軸を駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に位置調整可能となるよう押圧板および調整ネジを備えたので、大きな交差角度でも上記角度補正動作が行え、広いリード条件範囲において安定した送り制御が実現でき、送り構成要素としての汎用性を高くすることができる。
【００２６】
請求項５、６記載の摩擦駆動装置においては、第１出力手段として切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段３の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第３サーボ制御手段を設けて、あるいは、第１出力手段としてＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段３の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段を設けたので、ローラの駆動軸に対する予圧量を従動軸の変形量に置換した信号で予圧サーボを行い、適正な予圧条件に瞬時に設定でき、ローラや駆動軸の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整も容易となり、部品交換時の予圧量再現性も良好となり組立性の向上がはかれる。
請求項７記載の摩擦駆動装置においては、第１出力手段として、複数のＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段３の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第５サーボ制御手段を設けて、ローラの駆動軸に対する予圧量を従動軸の変形量に置換した信号で予圧サーボを行い、かつ各々の押圧手段１への押圧設定値を独立に与えるようにしているので、ベースに固定される案内機構の固定部である支柱の送り方向真直と駆動軸の送り方向真直に誤差を生じて組み立てが行われても、移動体が送り方向に動作した時の組立誤差による予圧変動を生じることがなく、各々のローラと駆動軸外周で発生する駆動力にもばらつきを発生しないので、長ストロークの駆動でも安定した送り動作が実現でき送り制御精度及び組立性の向上がはかれるとともに簡便な案内機構で構成できるので装置が安価となる。
請求項８記載の摩擦駆動装置においては、従動軸は、押圧手段の押圧点と回動支持点間距離をＬ１、回動支持点とローラ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を設けて、押圧手段に用いる圧電素子の伸縮量が小さくても大きな押圧ストロークが得られるので駆動軸回りに配置する機構を小さくでき、装置の小型化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摩擦駆動装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。
【図２】本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’断面図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’断面図、（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ’断面図、（ｄ）は弾性体部の詳細を示す図である。
【図３】（ａ）は第３押圧手段の構成を示す図、（ｂ）は第４押圧手段の構成を示す図である。
【図４】従動軸の角度を調整する制御ブロック図を示す図である。
【図５】角度調整手段の動作フローを示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る摩擦駆動装置の第３および第４押圧手段の変形を示す図である。
【図７】本発明に係る摩擦駆動装置の第１サーボ制御手段を含む第１出力手段の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る摩擦駆動装置の第２サーボ制御手段を含む第２出力手段の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る摩擦駆動装置の第４の実施例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側側面図、（ｃ）は部分破断面図である。
【図１０】本発明に係る摩擦駆動装置の細部を示す図であり、（ａ）は図９におけるＡＤ−Ｄ’断面図、（ｂ）は図９におけるＥ−Ｅ’断面図、（ｃ）は図９におけるＧ−Ｇ’断面図、（ｄ）は図９におけるＨ−Ｈ’断面図である。
【図１１】本発明に係る摩擦駆動装置の第５の実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係る摩擦駆動装置の第５の実施例における第３サーボ制御手段を含む可変押圧制御手段のブロック図である。
【図１３】圧電素子の印加電圧と変位量特性を示す図である。
【図１４】本発明に係る摩擦駆動装置の第４サーボ制御手段を含む第１出力手段の構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る摩擦駆動装置の第５サーボ制御手段を含む第１出力手段の構成を示す図である。
【図１６】交差角度とリードとの関係を示す図である。
【図１７】従動軸の交差を示す図である。
【図１８】駆動アンプへの入力信号と第３押圧手段の変位量との間の周波数特性（伝達関数）を示す図である。
【図１９】本発明に係る摩擦駆動装置の従動軸の変位拡大機構を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 駆動軸、７ 従動軸、８ ローラ、１３ 移動体、１４ ころがり軸受け（案内機構）、１５ 光学式リニアエンコーダ（位置検出手段）、２４ 回動支持点、２６ 球面軸受、３０ａ〜３０ｃ、３４ａ〜３４ｃ、４６ａ〜４６ｃ 変形量測定手段、２９、３３、３７、４１ 調整ネジ、４４ａ〜４４ｃ 第１押圧手段、４４ａ’〜４４ｃ’ 第２押圧手段、４７ａ〜４７ｃ 第３押圧手段、４８ａ〜４８ｃ 第４押圧手段、５０ 第２出力手段、５１ 角度調整手段、５８ ＣＰＵ、６０ ＲＯＭ、６１ ＲＡＭ、６４ 第１出力手段、６６ 現在リード量算出手段、７６ 第１サーボ制御手段、７７ 第２サーボ制御手段、８３ 第３サーボ制御手段、８６ 第４サーボ制御手段、８７ 第５サーボ制御手段
Claims (8)
- 光ディスク用原盤露光装置等に用いる送り装置であって、駆動軸と、該駆動軸に対して傾き角度をもって傾斜する複数の従動軸に設けられ前記駆動軸の外周にころがり接触するローラと、前記駆動軸の回転により上記従動軸、ローラとともに移動する移動体と、移動体を駆動軸の軸線方向に案内する案内機構と移動体の送り位置を検出する位置検出手段を設けた摩擦駆動装置において、前記駆動軸の軸線に対して円周方向に等角配置され、該駆動軸の外周にころがり接触するローラを設けた複数の従動軸の片端を球面軸受にて支持し、その回動中心である回動支持点を設け、他端を従動軸に設けたローラが駆動軸外周から回動支持点を支点として離間する方向に押圧する第１押圧手段と、駆動軸外周の接線方向に押圧する第２押圧手段とにより前記ローラを自由支持し、前記回動支持点を挟んで前記ローラと反対側に、前記移動体に固定され、駆動軸の軸線と直角方向で前記第１押圧手段の押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸を押圧する第３押圧手段と、駆動軸外周の接線方向で前記第２押圧手段の押圧力による回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸を押圧する第４押圧手段と、ＣＰＵと、動作プログラムが記憶されたＲＯＭと、データの書き込み／読み出しを行うＲＡＭと、前記ＣＰＵの指令により前記第３押圧手段の複数の圧電素子への印加電圧を独立にＯＮ／ＯＦＦする第１出力手段と、送りの設定リード量に対して従動軸の傾き角度を算出する角度算出手段と、その算出角度に相当する出力電圧を前記第４押圧手段の複数の圧電素子に印加する第２出力手段と、送り駆動モータの回転角度を検出するロータリーエンコーダの１回転当たりの原点検出信号と位置検出手段の位置検出信号に基づいて現在リード量を算出する現在リード量算出手段と、現在リード量と設定リード量を比較して第４押圧手段の圧電素子への印加電圧を増減する電圧補正手段を設けた角度調整手段からなることを特徴とする摩擦駆動装置。
- 前記第１出力手段は、定電圧回路と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に定電圧回路の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチと、第３押圧手段の押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、切換スイッチの出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御する第１サーボ制御手段から構成されることを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動装置。
- 前記第２出力手段は、Ｄ／Ａ変換器と、第４押圧手段の押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行う第２サーボ制御手段から構成されることを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動装置。
- 前記角度調整手段は、第３押圧手段と、該第３押圧手段の押圧板に設けた調整ネジによって従動軸を押圧する方向に前記第３押圧手段の押圧板を位置調整可能となるように構成し、かつ、第４押圧手段と、該第４押圧手段の押圧板に設けた調整ネジによって従動軸を駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に前記第４押圧手段の押圧板を位置調整可能となるよう構成したことを特徴とする上記請求項１記載の摩擦駆動装置。
- 第１出力手段は、可変電圧回路と、一方の端子を０Ｖ、他方の端子に可変電圧回路の出力信号が接続され外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチと、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラとの間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第３サーボ制御手段から構成されることを特徴とする上記請求項１記載の摩擦駆動装置。
- 第１出力手段は、一つのＤ／Ａ変換器と、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラ間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、Ｄ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第４サーボ制御手段から構成されることを特徴とする上記請求項１記載の摩擦駆動装置。
- 第１出力手段は、第３押圧手段の複数の圧電素子への押圧設定信号を独立に与える複数のＤ／Ａ変換器と、第３押圧手段の押圧板と回動支持点とローラ間であって、従動軸の外周部に従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、複数のＤ／Ａ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御する第５サーボ制御手段から構成されることを特徴とする上記請求項１記載の摩擦駆動装置。
- 従動軸は、押圧手段の押圧点と回動支持点間距離をＬ１、回動支持点とローラ間距離をＬ２とした時にＬ２＞Ｌ１として変位拡大機構を形成していることを特徴とする上記請求項１記載の摩擦駆動装置。
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