JP4126453B2 - 案内装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、精密加工装置、精密測定装置、半導体の製造工程で用いられる露光装置や描画装置など、可動体に物品を載せて移動させ、所定の位置に位置決めするのに用いる超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、精密加工装置や測定装置、あるいは半導体の製造工程に用いられる描画装置、露光装置、検査装置、分析装置などの位置決めや搬送等に用いられる案内装置の駆動源として超音波モータを用いることが提案されている。
【０００３】
図９に超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案内装置の一例を示すように、この案内装置は、ベース基盤５１上にクロスローラガイドの如き一対のガイド部材５２を備え、これらのガイド部材５２によって可動体としてのステージ５３が直線的に案内されるようになっている。
【０００４】
また、ステージ５３の一方の側面には、ガイド部材５２に対して平行に駆動力伝達部材５４が、ステージ５３の他方の側面には、上記駆動力伝達部材５４に対して平行にリニアスケール５６ａが設置され、このリニアスケール５６ａと対向する位置には測定ヘッド５６ｂを設けて位置検出手段５６を構成するとともに、上記駆動力伝達部材５４と対向する位置には超音波モータ５５を設置し、超音波モータ５５の摩擦部材５５ａを上記駆動力伝達部材５４の当接面に対して垂直に当接させてある。
【０００５】
なお、図中、５５ｄは超音波モータ５５を収容するケース、５５ｃは超音波モータ５５をステージ５３の駆動力伝達部材５４に当接させるためのバネ、５５ｂはケース５５ｄ内に超音波モータ５５を保持するための弾性体である。
【０００６】
また、超音波モータ５５は、楕円振動を発生させる圧電駆動部５５ｅと、この圧電駆動部５５ｅに備えるセラミックスやガラスからなる摩擦部材５５ａとからなり、圧電駆動部５５ｅは、圧電セラミック板５５ｆの一方の主面に４分割された電極膜５５ｇ，５５ｈ，５５ｉ、５５ｊを有し、対角に位置する電極膜５５ｇと電極膜５５ｉを結線するとともに、対角に位置する電極膜５５ｈと電極膜５５ｊを結線し、かつ他方の主面には、ほぼ全面に共通電極膜（不図示）を形成してあり、共通電極膜をアースするとともに、電極膜５５ｉと電極膜５５ｊにそれぞれ位相を異ならせた電圧を印加することにより、圧電セラミック板５５ｆに縦振動と横振動を発生させ、これらの振動の合力によって摩擦部材５５ａを楕円運動させるようになっていた。
【０００７】
そして、ステージ５３の移動に伴う位置検出手段５６からの位置情報と、予め設定してあるステージ５３の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差に応じて駆動制御部５０にて例えばＰＩＤ演算処理し、超音波モータ５５へ指令信号を出力するフィードバック制御を行うようになっていた。なお、ＰＩＤ演算を行うための制御パラメータであるＰ項、Ｉ項、Ｄ項の決定は、実駆動させる前にステージ５３の移動中における位置偏差や位置決め精度が規格を満足するように実験により試行錯誤的に決定するようになっていた。
【０００８】
ところで、精密加工装置や測定装置、あるいは半導体の製造工程に用いられる描画装置、露光装置、検査装置、分析装置などの位置決めや搬送等に用いられる案内装置には、サブミクロンオーダーの高精度な移動中の位置偏差や位置決め精度と、案内装置の長寿命化、高信頼性化が望まれている。
【０００９】
しかしながら、超音波モータ５５を用いた駆動は摩擦駆動であるため、超音波モータ５５の摩擦部材５５ａとステージ５３の駆動力伝達部材５４との間に滑りが発生し易く、この滑りによってステージ５３の高精度な位置決めが困難になるとともに、両者の接触状態が変化するために異常摩耗が発生するといった課題があった。
【００１０】
即ち、超音波モータ５５はバネ５５ｃによって駆動力伝達部材５４に対して一定の予圧を与える構造であることから、高推力が必要な加減速時に対応できるような高い予圧を与えると、ステージ５３の最大速度が小さくなったり、摩擦部材５５ａの摩耗が進行し、逆に予圧を低く設定すると、加減速時に摩擦部材５５ａと駆動力伝達部材５４との間に滑り現象が発生し、摩擦部材５５ａの摩耗が進行するとともに、加速度や減速度が小さくなるというように、図９に示す案内装置では高推力が要求される加減速時と高速度時での安定した駆動特性を両立させることが難しいといった課題があった。
【００１１】
そこで、超音波モータ５５とステージ５３との間の滑りを防止するため、次のような案内装置が提案されている。
【００１２】
例えば、特開２０００−３０８９３９公報には、図１０に示すように、超音波モータ５５に予圧を与えるバネ５５ｃに代えて電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータ等の予圧調整部６１を用いるとともに、超音波モータ５５の駆動中における摩擦部材５５ａの変位、速度、加速度等の位置情報を測定するレーザー変位測定機等の非接触型測定手段６２を設け、非接触型測定手段６２からの位置情報と位置検出手段５６からの位置情報を基に滑り量計測部６３にて超音波モータ５５とステージ５３との間の滑り量を算出し、この滑り量に応じて予圧調整部６１を駆動させることにより、超音波モータ６５のステージ５３への押圧力を調整するようになっていた。
【００１３】
しかしながら、図１０に示す案内装置を構成するには、超音波モータ５５の駆動中における摩擦部材５５ａの位置情報を測定するレーザー変位測定機等の非接触型測定手段６２が必要であり、部品点数が多くなるとともに、非接触型測定手段６２の取り付けや調整が難しく、組み立てやメンテナスに要する作業時間が長くなるとともに、レーザー変位測定機等の非接触型測定手段６２は高価な構成部品であるため、案内装置が高額なものになってしまうといった課題があった。
【００１４】
【発明の目的】
本発明は、新たな測定手段を用いることなく、比較的安価に超音波モータの滑りを抑えて異常摩耗を防止するとともに、可動体との接触状態を安定させ、移動中においても高い位置精度でもって駆動させることが可能な、超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置の駆動方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み、本発明の案内装置の駆動方法は、超音波モータと、該超音波モータとの摩擦駆動により可動する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの位置情報と予め格納してある上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波モータへ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、上記超音波モータを上記可動体に押圧させるアクチュエータと、上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算出される加減速時の加速度の絶対値に対応して上記アクチュエータを駆動させ、上記超音波モータの可動体への押圧力を調整するアクチュエータ制御部とを有する案内装置において、上記加速度の絶対値の増減に伴って上記押圧力を増減させるように上記アクチュエータを駆動させる際に、上記アクチュエータ制御部に格納された、上記加速度の絶対値と上記アクチュエータの駆動量との比例関係を示すデータテーブルに基づいて、上記アクチュエータを駆動させるようにした案内装置の駆動方法であって、上記データテーブルが以下の（１），（２）の手順によって決定されていることを特徴とする案内装置の駆動方法。
（１）アクチュエータの変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータを駆動させた時の可動体の最大加速度を測定する。
（２）上記（１）の測定結果に基づいて可動体の最大加速度とアクチュエータの変位量との関係を決定し、データテーブルに格納する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は超音波モータを可動体の駆動源とする本発明の案内装置の一例を示す平面図であり、図２は図１の案内装置に備える超音波モータの固定構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図であり、図３（ａ）〜（ｄ）は図１の案内装置に備える超音波モータの振動状態を説明するための模式図であり、図４は図１の案内装置を示すブロック線図である。
【００２２】
この案内装置は、ベース盤２１上に可動体としてのステージ２３を備え、該ステージ２３はクロスローラーガイド、エアスライドガイド、油圧ガイド等の如き一対のガイド部材２２を介して直線的に案内されるようになっている。
【００２３】
また、ステージ２３の一方の側面には駆動力伝達部材２４を、他方の側面にはリニアスケール２５をそれぞれ取着してあり、リニアスケール２５と対向する位置には位置検出器２６を設けてステージ２３の位置検出手段２７を構成するとともに、駆動力伝達部材２４と対向する位置には超音波モータ１を当接させて設置してある。なお、３０は超音波モータ１を支持するための支持部材、３１は超音波モータ１をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押し付けて予圧を与えるためのアクチュエータである。
【００２４】
また、本発明の案内装置に用いる超音波モータ１は、金属軸２の中央に備えるフランジ部３を挟んで軸両端よりそれぞれ第一の超音波振動部５、金属スペーサ６、第二の超音波振動部７を順次嵌入し、金属キャップ８にて固定すると共に、上記各金属キャップ８に摩擦部材９を備えたもので、第一の超音波振動部５は、環状をした圧電セラミック板の両面に電極を備えたものを電極板を挟んで二枚貼り合わせてなり、図２（ａ）に示す矢印の向きに分極処理を施し、また、第二の超音波振動部７は、環状をした圧電セラミック板の両面に分割電極を備えたものを電極板を挟んで二枚貼り合わせてなり、図２（ａ）に示す矢印の向きに分極処理を施してある。
【００２５】
そして、この超音波モータ１の金属スペーサ６、フランジ部３、金属キャップ８をそれぞれアースした状態で第一の超音波振動部５の電極板にのみ交流電圧を印加すると、超音波モータ１を軸方向に伸縮振動させることができ、また、第二の超音波振動部７の電極板にのみ交流電圧を印加すると、超音波モータ１に対してたわみ振動させることができるようになっており、第一の超音波振動部５の電極板と第二の超音波振動部７の電極板にそれぞれ通電する交流電圧を、周波数が同じで位相を異ならせた交流電圧とすることで、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような振動を発生させることができるため、超音波モータ１の摩擦部材９をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押圧させておくことにより、両者の間に発生する摩擦駆動によってステージ２３をガイド部材２２に沿って移動、位置決めすることができるようになっている。
【００２６】
なお、超音波モータ１の摩擦部材９は、摩擦駆動に伴う摩耗を抑えるため、耐摩耗性に優れたアルミナ質焼結体、ジルコニア質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ系焼結体等のセラミックス若しくは、超硬合金、ＴｉＣ系サーメット、ＴｉＮ系サーメット、ＴｉＣ−ＴｉＮ系サーメット等の焼結合金のうち、いずれか一種により形成することが好ましい。また、この超音波モータ１は、本件出願人が先に提案しているものである（特願２００１−０２４７８２号）。
【００２７】
この超音波モータ１の固定にあたっては、ステージ２３の移動方向に対して垂直に第二のガイド部材３３によって案内可能に配置されたテーブル３２を設け、このテーブル３２上に備える支持部材３０に超音波モータ１のフランジ部３を固定するようになっており、支持部材３０と別に設けられた不動の壁との間に積層型圧電アクチュエータからなるアクチュエータ３１を配置し、このアクチュエータ３１を駆動させることにより超音波モータ１をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押し付け、予圧を制御するようにしてある。
【００２８】
また、本発明の案内装置における制御部４０の構造は、図４に示すように、目標値発生部４１と、超音波モータ１への駆動用指令信号を出力する駆動制御部４２と、アクチュエータ３１への指令信号を出力するアクチュエータ制御部４３とから構成してある。
【００２９】
目標値発生部４１には、予め設定してあるステージ２３の移動プロファイルを格納してあり、各時刻における要求位置信号３０４を駆動制御部４２及びアクチュエータ制御部４３にそれぞれ送るようになっている。
【００３０】
駆動制御部４２では、目標値発生部４１から得られる各時刻における要求位置信号３０４と、位置検出手段２７から得られるステージ２３の実際の位置信号３０５との偏差を基に、例えばＰＩＤ演算処理を行い、超音波モータ用ドライバ２８へ駆動用指令信号を出力するようになっている。
【００３１】
即ち、目標値発生部４１と位置検出手段２７から得られる位置情報の偏差を基にフィードバック制御を行い、駆動制御部４２の出力値を駆動用指令信号３０６として超音波モータ用ドライバ２８へ送り、超音波モータ用ドライバ２８からの駆動電圧に基づいて超音波モータ１を駆動させるようになっている。
【００３２】
なお、ＰＩＤ演算を行うための制御パラメータであるＰ項、Ｉ項、Ｄ項の決定は、実駆動させる前にステージ２３の移動中における位置偏差や位置決め精度が規格を満足するように実験により試行錯誤的に決定する。
【００３３】
一方、アクチュエータ制御部４３は、さらに加速度値発生部４４とデータテーブル４５とからなる。
【００３４】
加速度値発生部４４では、目標値発生部４１より送られた各時刻における要求位置信号３５４を基に駆動時の指令加速度の絶対値３５５を算出し、データテーブル４５へ送るようになっている。
【００３５】
データテーブル４５には、指令加速度の絶対値３５５に応じて超音波モータ１の摩擦部材９を駆動力伝達部材２４に押し付ける最適な予圧を与えるのに必要なアクチュエータ３１の変位量の指令信号３５６を予め格納してあり、加速度値発生部４４より送られる指令加速度の絶対値３５５を基にアクチュエータ３１を所定量変位させるのに必要な変位量の指令信号３５６をアクチュエータ用ドライバ２９に出力するようになっている。
【００３６】
即ち、加速度値発生部４４より得られる指令加速度の絶対値３５５を基に、予めテータテーブル４５に格納してある加速度値とアクチュエータ３１の駆動用の指令信号との関係から最適な変位量の指令信号３５６をアクチュエータ用ドライバ２９へ出力し、アクチュエータ用ドライバ２９からの駆動電圧に基づいてアクチュエータ３１を変位させ、超音波モータ１を駆動力伝達部材２４に押し付ける最適な与圧を与えるようになっている。
【００３７】
このように、超音波モータ１と駆動力伝達部材２４との間の予圧を調整するアクチュエータ３１を設けるとともに、テータテーブル４５に予め格納してあるステージ２３の指令加速度の絶対値３５５と好適な予圧との関係より上記アクチュエータ３１を変位させる変位量の指令信号３５６を出力し、アクチュエータ３１の変位によってステージ２３の指令加速度の絶対値３５５に応じて超音波モータ１と駆動力伝達部材２４との間に好適な予圧を与えるようにしたことから、ステージ２３の駆動中、駆動条件に適した予圧を常に与えることができる。
【００３８】
その為、ステージ２３の速度が変化したとしても超音波モータ１の滑りや過剰な予圧を与えることがないため、異常摩耗を抑えることができるとともに、所定の最大速度が得られなくなることを防ぐことができる。
【００３９】
また、アクチュエータ３１の駆動は、予めテータテーブル４５に格納してあるステージ２３の加速度の絶対値と好適な予圧との関係に基づいて制御するようにしてあることから、図１０に示す従来の案内装置のように高価なレーザードップラー振動計のような非接触型測定手段を用いる必要がない。
【００４０】
その為、本発明の案内装置によれば、長期にわたりステージ２３の安定した駆動を実現することができるとともに、安価で長寿命の案内装置を提供することができる。
【００４１】
なお、データテーブル４５に格納するステージ２３の指令加速度の絶対値３５５と好適な予圧との関係式は、実駆動させる前に予め以下の（１）（２）の条件にて予備駆動させた結果に基づくデータを格納しておけば良い。
【００４２】
（１）アクチュエータ３１の変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータ１を駆動させた時のステージ２３の最大加速度を測定する。
【００４３】
（２）上記（１）の測定結果に基づいてステージ２３の最大加速度とアクチュエータ３１の変位量との関係を決定し、データテーブル４５に格納する。
【００４４】
上記（１）（２）の条件にて、ステージ２３の加減速時の加速度の絶対値３５５とアクチュエータ３１の駆動量との比例式をデータテーブル４５に格納しておけば良い。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態だけに限定されるものではなく、例えば、超音波モータ１は図１，２に示すものに限らず、図９，１０に示した超音波モータや他の駆動構造を持った超音波モータであっても構わない。また、アクチュエータ３１も積層型圧電アクチュエータを基に説明したが、これ以外に、リニアモータ、サーボモータを用いたボールネジ、サーボモータを用いたラックアンドピニオンギヤなど、指令信号に対してその変位を変化させることができるものであれば構わない。
【００４６】
さらに、本実施形態では可動体として直線運動するステージ２３を用いた案内装置について示したが、可動体が回転運動する案内装置にも好適に用いることができる。
【００４７】
このように、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更したものにも適用できることは言うまでもない。
【００４８】
【実施例】
ここで、図１に示す本発明の案内装置及びアクチュエータ制御部を持たない図９に示す従来の案内装置をそれぞれ用意し、各ステージ２３，５３を一定距離ステップ移動させたときの最大速度及び最大加速度について調べる実験を行った。なお、図９に示す従来の案内装置に用いた超音波モータは図１に示す本発明の案内装置に用いたものと同一のものを用い、また、超音波モータに与える予圧はバネの代わりに積層型圧電アクチュエータを用い、その変位量を固定して実験を行った。
【００４９】
各案内装置を構成する各ステージ２３，５３は、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２０ｍｍの板状体とし、アルミナ純度９９．５％のアルミナセラミックスにより形成するとともに、駆動力伝達部材２４，６４は、３００ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍの板状体とし、ステージ２３，５３と同材質のアルミナセラミックスにより形成した。
【００５０】
また、負荷重量物としてステージ２３，５３上に、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２０ｍｍのアルミナセラミックスからなる板状体を載せ、ステージ２３，５３、駆動力伝達部材２４，５４、及び負荷重量物の総重量を３０Ｋｇとした。
【００５１】
一方、ステージ２３，５３を案内する一対のガイド部材２２，５２には、長さが３００ｍｍのクロスローラガイドを用いるとともに、位置検出手段２７，５６を構成するリニアスケール２５，５６ａには、最小分解能が０．００４μｍのものを用いた。
【００５２】
さらに、ステージ２３，５３の駆動源となる超音波モータ１は、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み４ｍｍの円環状をした圧電セラミック板の両面に電極を形成し、さらに厚み方向に分極処理を施したものを電極板を挟んで二枚貼り合わせた第一の超音波振動部５と、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み４ｍｍの円環状をした圧電セラミック板の両面に分割電極を形成し、さらに厚み方向に分極処理を施したものを電極板を挟んで二枚貼り合わせた第二の超音波振動部７をそれぞれ用意し、まず、第一の超音波振動部５を、軸径１８ｍｍ×軸長９２ｍｍで、中央部に厚み６ｍｍ×外径５０ｍｍのフランジ部３を有する金属軸２へ挿入し、次に、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み３ｍｍのアルミニウムからなる金属スペーサ６を挿入し、さらに第二の超音波振動部７を挿入し、最後に外径４０ｍｍ×内径１８ｍｍ×厚み２４ｍｍのアルミニウムからなる金属キャップ８を金属軸２にボルトで固定した後、金属キャップ８に、アルミナ純度が９９．５％のアルミナセラミックスからなる摩擦部材９を接着剤で接着して構成した。なお、摩擦部材９の寸法は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み６ｍｍとし、被駆動摩擦材２４，５４との接触部分はＲ５０ｍｍの球面形状とした。
【００５３】
また、本発明の案内装置におけるアクチュエータ３１には積層型圧電アクチュエータを用いるとともに、制御部４０のデーターテーブル４５へ入力する値は以下のようにして求めた。
【００５４】
（１）アクチュエータ３１の変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータ１を駆動させた時のステージ２３の最大加速度を測定する。
【００５５】
（２）上記（１）の測定結果に基づいてステージ２３の最大加速度とアクチュエータ３１の変位量との関係を決定し、データテーブル４５に格納する。
【００５６】
図５は「アクチュエータ変位量とステージ２３の速度」との関係を示す線図、図６は「アクチュエータ変位量とステージ２３の最大速度」との関係を示す線図であり、これらの結果を基に図７に示す「アクチュエータ変位量と指令加速度」との関係を導き、データーテーブル４５に格納した。
【００５７】
一方、従来の案内装置は、バネの代わり用いた積層型圧電アクチュエータの変位量を１０μｍ、５０μｍ、９０μｍにそれぞれ固定するようにした。
【００５８】
そして、本発明の案内装置と従来の案内装置を、ステージ２３，５３の移動プロファイルとして図８（ａ）（ｂ）に示す速度４０１、加速度４０２を設定し、移動距離１００ｍｍを駆動させた場合においての最大の速度４０１と、最大の加速度４０２を求めた。
【００５９】
結果は表１に示す通りである。
【００６０】
【表１】
【００６１】
これらの結果より明らかなように、本発明の案内装置を用いれば超音波モータ１の滑りを抑え、ステージ２３の最大速度及び最大加速度を高められることが判る。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の案内装置の駆動方法によれば、超音波モータと、該超音波モータとの摩擦駆動により可動する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの位置情報と予め格納してある上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波モータへ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、上記超音波モータを上記可動体に押圧させるアクチュエータと、上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算出される加減速時の加速度の絶対値に対応して上記アクチュエータを駆動させ、上記超音波モータの可動体への押圧力を調整するアクチュエータ制御部とを有する案内装置において、上記加速度の絶対値の増減に伴って上記押圧力を増減させるように上記アクチュエータを駆動させる際に、上記アクチュエータ制御部に格納された、上記加速度の絶対値と上記アクチュエータの駆動量との比例関係を示すデータテーブルに基づいて、上記アクチュエータを駆動させるようにしたことによって、従来のような高価な測定手段を用いなくても駆動中における超音波モータの滑りを効果的に防止することができるため、超音波モータの異常摩耗を防止するとともに、可動体の最大速度、最大加速度を大きくすることができ、その結果として、可動体を所定の位置に位置決めするまでの時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波モータを可動体の駆動源とする本発明の案内装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１の案内装置に備える超音波モータの固定構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は図１の案内装置に備える超音波モータの振動状態を説明するための模式図である。
【図４】図１の案内装置を示すブロック線図である。
【図５】アクチュエータ変位量と速度との関係を示す線図である。
【図６】アクチュエータ変位量と加速度との関係を示す線図である。
【図７】データテーブルに格納するアクチュエータ変位量と指令加速度との関係を示す線図である。
【図８】実験条件を示す図で（ａ）は時間と加速度との関係を示す線図、（ｂ）は時間と速度との関係を示す線図である。
【図９】超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案内装置の一例を示す平面図である。
【図１０】超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案内装置の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 超音波モータ
２ 金属軸
３ フランジ部
５ 第一の超音波振動部
６ 金属スペーサ
７ 第二の超音波振動部
８ 金属キャップ
９ 摩擦部材
２１ ベース盤
２２ ガイド部材
２３ ステージ
２４ 駆動力伝達部材
２５ リニアスケール
２６ 位置検出器
２７ 位置検出手段
２８ 超音波モータ用ドライバ
２９ アクチュエータ用ドライバ
３０ 支持部材
３１ アクチュエータ
３２ テーブル
３３ 第二のガイド部材
４０ 制御部
４１ 目標値発生部
４２ 駆動制御部
４３ アクチュエータ制御部
４４ 加速度値発生部
４５ データテーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、精密加工装置、精密測定装置、半導体の製造工程で用いられる露光装置や描画装置など、可動体に物品を載せて移動させ、所定の位置に位置決めするのに用いる超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、精密加工装置や測定装置、あるいは半導体の製造工程に用いられる描画装置、露光装置、検査装置、分析装置などの位置決めや搬送等に用いられる案内装置の駆動源として超音波モータを用いることが提案されている。
【０００３】
図９に超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案内装置の一例を示すように、この案内装置は、ベース基盤５１上にクロスローラガイドの如き一対のガイド部材５２を備え、これらのガイド部材５２によって可動体としてのステージ５３が直線的に案内されるようになっている。
【０００４】
また、ステージ５３の一方の側面には、ガイド部材５２に対して平行に駆動力伝達部材５４が、ステージ５３の他方の側面には、上記駆動力伝達部材５４に対して平行にリニアスケール５６ａが設置され、このリニアスケール５６ａと対向する位置には測定ヘッド５６ｂを設けて位置検出手段５６を構成するとともに、上記駆動力伝達部材５４と対向する位置には超音波モータ５５を設置し、超音波モータ５５の摩擦部材５５ａを上記駆動力伝達部材５４の当接面に対して垂直に当接させてある。
【０００５】
なお、図中、５５ｄは超音波モータ５５を収容するケース、５５ｃは超音波モータ５５をステージ５３の駆動力伝達部材５４に当接させるためのバネ、５５ｂはケース５５ｄ内に超音波モータ５５を保持するための弾性体である。
【０００６】
また、超音波モータ５５は、楕円振動を発生させる圧電駆動部５５ｅと、この圧電駆動部５５ｅに備えるセラミックスやガラスからなる摩擦部材５５ａとからなり、圧電駆動部５５ｅは、圧電セラミック板５５ｆの一方の主面に４分割された電極膜５５ｇ，５５ｈ，５５ｉ、５５ｊを有し、対角に位置する電極膜５５ｇと電極膜５５ｉを結線するとともに、対角に位置する電極膜５５ｈと電極膜５５ｊを結線し、かつ他方の主面には、ほぼ全面に共通電極膜（不図示）を形成してあり、共通電極膜をアースするとともに、電極膜５５ｉと電極膜５５ｊにそれぞれ位相を異ならせた電圧を印加することにより、圧電セラミック板５５ｆに縦振動と横振動を発生させ、これらの振動の合力によって摩擦部材５５ａを楕円運動させるようになっていた。
【０００７】
そして、ステージ５３の移動に伴う位置検出手段５６からの位置情報と、予め設定してあるステージ５３の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差に応じて駆動制御部５０にて例えばＰＩＤ演算処理し、超音波モータ５５へ指令信号を出力するフィードバック制御を行うようになっていた。なお、ＰＩＤ演算を行うための制御パラメータであるＰ項、Ｉ項、Ｄ項の決定は、実駆動させる前にステージ５３の移動中における位置偏差や位置決め精度が規格を満足するように実験により試行錯誤的に決定するようになっていた。
【０００８】
ところで、精密加工装置や測定装置、あるいは半導体の製造工程に用いられる描画装置、露光装置、検査装置、分析装置などの位置決めや搬送等に用いられる案内装置には、サブミクロンオーダーの高精度な移動中の位置偏差や位置決め精度と、案内装置の長寿命化、高信頼性化が望まれている。
【０００９】
しかしながら、超音波モータ５５を用いた駆動は摩擦駆動であるため、超音波モータ５５の摩擦部材５５ａとステージ５３の駆動力伝達部材５４との間に滑りが発生し易く、この滑りによってステージ５３の高精度な位置決めが困難になるとともに、両者の接触状態が変化するために異常摩耗が発生するといった課題があった。
【００１０】
即ち、超音波モータ５５はバネ５５ｃによって駆動力伝達部材５４に対して一定の予圧を与える構造であることから、高推力が必要な加減速時に対応できるような高い予圧を与えると、ステージ５３の最大速度が小さくなったり、摩擦部材５５ａの摩耗が進行し、逆に予圧を低く設定すると、加減速時に摩擦部材５５ａと駆動力伝達部材５４との間に滑り現象が発生し、摩擦部材５５ａの摩耗が進行するとともに、加速度や減速度が小さくなるというように、図９に示す案内装置では高推力が要求される加減速時と高速度時での安定した駆動特性を両立させることが難しいといった課題があった。
【００１１】
そこで、超音波モータ５５とステージ５３との間の滑りを防止するため、次のような案内装置が提案されている。
【００１２】
例えば、特開２０００−３０８９３９公報には、図１０に示すように、超音波モータ５５に予圧を与えるバネ５５ｃに代えて電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータ等の予圧調整部６１を用いるとともに、超音波モータ５５の駆動中における摩擦部材５５ａの変位、速度、加速度等の位置情報を測定するレーザー変位測定機等の非接触型測定手段６２を設け、非接触型測定手段６２からの位置情報と位置検出手段５６からの位置情報を基に滑り量計測部６３にて超音波モータ５５とステージ５３との間の滑り量を算出し、この滑り量に応じて予圧調整部６１を駆動させることにより、超音波モータ６５のステージ５３への押圧力を調整するようになっていた。
【００１３】
しかしながら、図１０に示す案内装置を構成するには、超音波モータ５５の駆動中における摩擦部材５５ａの位置情報を測定するレーザー変位測定機等の非接触型測定手段６２が必要であり、部品点数が多くなるとともに、非接触型測定手段６２の取り付けや調整が難しく、組み立てやメンテナスに要する作業時間が長くなるとともに、レーザー変位測定機等の非接触型測定手段６２は高価な構成部品であるため、案内装置が高額なものになってしまうといった課題があった。
【００１４】
【発明の目的】
本発明は、新たな測定手段を用いることなく、比較的安価に超音波モータの滑りを抑えて異常摩耗を防止するとともに、可動体との接触状態を安定させ、移動中においても高い位置精度でもって駆動させることが可能な、超音波モータを可動体の駆動源とする案内装置の駆動方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み、本発明の案内装置の駆動方法は、超音波モータと、該超音波モータとの摩擦駆動により可動する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの位置情報と予め格納してある上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波モータへ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、上記超音波モータを上記可動体に押圧させるアクチュエータと、上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算出される加減速時の加速度の絶対値に対応して上記アクチュエータを駆動させ、上記超音波モータの可動体への押圧力を調整するアクチュエータ制御部とを有する案内装置において、上記加速度の絶対値の増減に伴って上記押圧力を増減させるように上記アクチュエータを駆動させる際に、上記アクチュエータ制御部に格納された、上記加速度の絶対値と上記アクチュエータの駆動量との比例関係を示すデータテーブルに基づいて、上記アクチュエータを駆動させるようにした案内装置の駆動方法であって、上記データテーブルが以下の（１），（２）の手順によって決定されていることを特徴とする案内装置の駆動方法。
（１）アクチュエータの変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータを駆動させた時の可動体の最大加速度を測定する。
（２）上記（１）の測定結果に基づいて可動体の最大加速度とアクチュエータの変位量との関係を決定し、データテーブルに格納する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は超音波モータを可動体の駆動源とする本発明の案内装置の一例を示す平面図であり、図２は図１の案内装置に備える超音波モータの固定構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図であり、図３（ａ）〜（ｄ）は図１の案内装置に備える超音波モータの振動状態を説明するための模式図であり、図４は図１の案内装置を示すブロック線図である。
【００２２】
この案内装置は、ベース盤２１上に可動体としてのステージ２３を備え、該ステージ２３はクロスローラーガイド、エアスライドガイド、油圧ガイド等の如き一対のガイド部材２２を介して直線的に案内されるようになっている。
【００２３】
また、ステージ２３の一方の側面には駆動力伝達部材２４を、他方の側面にはリニアスケール２５をそれぞれ取着してあり、リニアスケール２５と対向する位置には位置検出器２６を設けてステージ２３の位置検出手段２７を構成するとともに、駆動力伝達部材２４と対向する位置には超音波モータ１を当接させて設置してある。なお、３０は超音波モータ１を支持するための支持部材、３１は超音波モータ１をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押し付けて予圧を与えるためのアクチュエータである。
【００２４】
また、本発明の案内装置に用いる超音波モータ１は、金属軸２の中央に備えるフランジ部３を挟んで軸両端よりそれぞれ第一の超音波振動部５、金属スペーサ６、第二の超音波振動部７を順次嵌入し、金属キャップ８にて固定すると共に、上記各金属キャップ８に摩擦部材９を備えたもので、第一の超音波振動部５は、環状をした圧電セラミック板の両面に電極を備えたものを電極板を挟んで二枚貼り合わせてなり、図２（ａ）に示す矢印の向きに分極処理を施し、また、第二の超音波振動部７は、環状をした圧電セラミック板の両面に分割電極を備えたものを電極板を挟んで二枚貼り合わせてなり、図２（ａ）に示す矢印の向きに分極処理を施してある。
【００２５】
そして、この超音波モータ１の金属スペーサ６、フランジ部３、金属キャップ８をそれぞれアースした状態で第一の超音波振動部５の電極板にのみ交流電圧を印加すると、超音波モータ１を軸方向に伸縮振動させることができ、また、第二の超音波振動部７の電極板にのみ交流電圧を印加すると、超音波モータ１に対してたわみ振動させることができるようになっており、第一の超音波振動部５の電極板と第二の超音波振動部７の電極板にそれぞれ通電する交流電圧を、周波数が同じで位相を異ならせた交流電圧とすることで、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような振動を発生させることができるため、超音波モータ１の摩擦部材９をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押圧させておくことにより、両者の間に発生する摩擦駆動によってステージ２３をガイド部材２２に沿って移動、位置決めすることができるようになっている。
【００２６】
なお、超音波モータ１の摩擦部材９は、摩擦駆動に伴う摩耗を抑えるため、耐摩耗性に優れたアルミナ質焼結体、ジルコニア質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ系焼結体等のセラミックス若しくは、超硬合金、ＴｉＣ系サーメット、ＴｉＮ系サーメット、ＴｉＣ−ＴｉＮ系サーメット等の焼結合金のうち、いずれか一種により形成することが好ましい。また、この超音波モータ１は、本件出願人が先に提案しているものである（特願２００１−０２４７８２号）。
【００２７】
この超音波モータ１の固定にあたっては、ステージ２３の移動方向に対して垂直に第二のガイド部材３３によって案内可能に配置されたテーブル３２を設け、このテーブル３２上に備える支持部材３０に超音波モータ１のフランジ部３を固定するようになっており、支持部材３０と別に設けられた不動の壁との間に積層型圧電アクチュエータからなるアクチュエータ３１を配置し、このアクチュエータ３１を駆動させることにより超音波モータ１をステージ２３の駆動力伝達部材２４に押し付け、予圧を制御するようにしてある。
【００２８】
また、本発明の案内装置における制御部４０の構造は、図４に示すように、目標値発生部４１と、超音波モータ１への駆動用指令信号を出力する駆動制御部４２と、アクチュエータ３１への指令信号を出力するアクチュエータ制御部４３とから構成してある。
【００２９】
目標値発生部４１には、予め設定してあるステージ２３の移動プロファイルを格納してあり、各時刻における要求位置信号３０４を駆動制御部４２及びアクチュエータ制御部４３にそれぞれ送るようになっている。
【００３０】
駆動制御部４２では、目標値発生部４１から得られる各時刻における要求位置信号３０４と、位置検出手段２７から得られるステージ２３の実際の位置信号３０５との偏差を基に、例えばＰＩＤ演算処理を行い、超音波モータ用ドライバ２８へ駆動用指令信号を出力するようになっている。
【００３１】
即ち、目標値発生部４１と位置検出手段２７から得られる位置情報の偏差を基にフィードバック制御を行い、駆動制御部４２の出力値を駆動用指令信号３０６として超音波モータ用ドライバ２８へ送り、超音波モータ用ドライバ２８からの駆動電圧に基づいて超音波モータ１を駆動させるようになっている。
【００３２】
なお、ＰＩＤ演算を行うための制御パラメータであるＰ項、Ｉ項、Ｄ項の決定は、実駆動させる前にステージ２３の移動中における位置偏差や位置決め精度が規格を満足するように実験により試行錯誤的に決定する。
【００３３】
一方、アクチュエータ制御部４３は、さらに加速度値発生部４４とデータテーブル４５とからなる。
【００３４】
加速度値発生部４４では、目標値発生部４１より送られた各時刻における要求位置信号３５４を基に駆動時の指令加速度の絶対値３５５を算出し、データテーブル４５へ送るようになっている。
【００３５】
データテーブル４５には、指令加速度の絶対値３５５に応じて超音波モータ１の摩擦部材９を駆動力伝達部材２４に押し付ける最適な予圧を与えるのに必要なアクチュエータ３１の変位量の指令信号３５６を予め格納してあり、加速度値発生部４４より送られる指令加速度の絶対値３５５を基にアクチュエータ３１を所定量変位させるのに必要な変位量の指令信号３５６をアクチュエータ用ドライバ２９に出力するようになっている。
【００３６】
即ち、加速度値発生部４４より得られる指令加速度の絶対値３５５を基に、予めテータテーブル４５に格納してある加速度値とアクチュエータ３１の駆動用の指令信号との関係から最適な変位量の指令信号３５６をアクチュエータ用ドライバ２９へ出力し、アクチュエータ用ドライバ２９からの駆動電圧に基づいてアクチュエータ３１を変位させ、超音波モータ１を駆動力伝達部材２４に押し付ける最適な与圧を与えるようになっている。
【００３７】
このように、超音波モータ１と駆動力伝達部材２４との間の予圧を調整するアクチュエータ３１を設けるとともに、テータテーブル４５に予め格納してあるステージ２３の指令加速度の絶対値３５５と好適な予圧との関係より上記アクチュエータ３１を変位させる変位量の指令信号３５６を出力し、アクチュエータ３１の変位によってステージ２３の指令加速度の絶対値３５５に応じて超音波モータ１と駆動力伝達部材２４との間に好適な予圧を与えるようにしたことから、ステージ２３の駆動中、駆動条件に適した予圧を常に与えることができる。
【００３８】
その為、ステージ２３の速度が変化したとしても超音波モータ１の滑りや過剰な予圧を与えることがないため、異常摩耗を抑えることができるとともに、所定の最大速度が得られなくなることを防ぐことができる。
【００３９】
また、アクチュエータ３１の駆動は、予めテータテーブル４５に格納してあるステージ２３の加速度の絶対値と好適な予圧との関係に基づいて制御するようにしてあることから、図１０に示す従来の案内装置のように高価なレーザードップラー振動計のような非接触型測定手段を用いる必要がない。
【００４０】
その為、本発明の案内装置によれば、長期にわたりステージ２３の安定した駆動を実現することができるとともに、安価で長寿命の案内装置を提供することができる。
【００４１】
なお、データテーブル４５に格納するステージ２３の指令加速度の絶対値３５５と好適な予圧との関係式は、実駆動させる前に予め以下の（１）（２）の条件にて予備駆動させた結果に基づくデータを格納しておけば良い。
【００４２】
（１）アクチュエータ３１の変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータ１を駆動させた時のステージ２３の最大加速度を測定する。
【００４３】
（２）上記（１）の測定結果に基づいてステージ２３の最大加速度とアクチュエータ３１の変位量との関係を決定し、データテーブル４５に格納する。
【００４４】
上記（１）（２）の条件にて、ステージ２３の加減速時の加速度の絶対値３５５とアクチュエータ３１の駆動量との比例式をデータテーブル４５に格納しておけば良い。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態だけに限定されるものではなく、例えば、超音波モータ１は図１，２に示すものに限らず、図９，１０に示した超音波モータや他の駆動構造を持った超音波モータであっても構わない。また、アクチュエータ３１も積層型圧電アクチュエータを基に説明したが、これ以外に、リニアモータ、サーボモータを用いたボールネジ、サーボモータを用いたラックアンドピニオンギヤなど、指令信号に対してその変位を変化させることができるものであれば構わない。
【００４６】
さらに、本実施形態では可動体として直線運動するステージ２３を用いた案内装置について示したが、可動体が回転運動する案内装置にも好適に用いることができる。
【００４７】
このように、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更したものにも適用できることは言うまでもない。
【００４８】
【実施例】
ここで、図１に示す本発明の案内装置及びアクチュエータ制御部を持たない図９に示す従来の案内装置をそれぞれ用意し、各ステージ２３，５３を一定距離ステップ移動させたときの最大速度及び最大加速度について調べる実験を行った。なお、図９に示す従来の案内装置に用いた超音波モータは図１に示す本発明の案内装置に用いたものと同一のものを用い、また、超音波モータに与える予圧はバネの代わりに積層型圧電アクチュエータを用い、その変位量を固定して実験を行った。
【００４９】
各案内装置を構成する各ステージ２３，５３は、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２０ｍｍの板状体とし、アルミナ純度９９．５％のアルミナセラミックスにより形成するとともに、駆動力伝達部材２４，６４は、３００ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍの板状体とし、ステージ２３，５３と同材質のアルミナセラミックスにより形成した。
【００５０】
また、負荷重量物としてステージ２３，５３上に、３００ｍｍ×３００ｍｍ×２０ｍｍのアルミナセラミックスからなる板状体を載せ、ステージ２３，５３、駆動力伝達部材２４，５４、及び負荷重量物の総重量を３０Ｋｇとした。
【００５１】
一方、ステージ２３，５３を案内する一対のガイド部材２２，５２には、長さが３００ｍｍのクロスローラガイドを用いるとともに、位置検出手段２７，５６を構成するリニアスケール２５，５６ａには、最小分解能が０．００４μｍのものを用いた。
【００５２】
さらに、ステージ２３，５３の駆動源となる超音波モータ１は、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み４ｍｍの円環状をした圧電セラミック板の両面に電極を形成し、さらに厚み方向に分極処理を施したものを電極板を挟んで二枚貼り合わせた第一の超音波振動部５と、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み４ｍｍの円環状をした圧電セラミック板の両面に分割電極を形成し、さらに厚み方向に分極処理を施したものを電極板を挟んで二枚貼り合わせた第二の超音波振動部７をそれぞれ用意し、まず、第一の超音波振動部５を、軸径１８ｍｍ×軸長９２ｍｍで、中央部に厚み６ｍｍ×外径５０ｍｍのフランジ部３を有する金属軸２へ挿入し、次に、外径４０ｍｍ×内径２０ｍｍ×厚み３ｍｍのアルミニウムからなる金属スペーサ６を挿入し、さらに第二の超音波振動部７を挿入し、最後に外径４０ｍｍ×内径１８ｍｍ×厚み２４ｍｍのアルミニウムからなる金属キャップ８を金属軸２にボルトで固定した後、金属キャップ８に、アルミナ純度が９９．５％のアルミナセラミックスからなる摩擦部材９を接着剤で接着して構成した。なお、摩擦部材９の寸法は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み６ｍｍとし、被駆動摩擦材２４，５４との接触部分はＲ５０ｍｍの球面形状とした。
【００５３】
また、本発明の案内装置におけるアクチュエータ３１には積層型圧電アクチュエータを用いるとともに、制御部４０のデーターテーブル４５へ入力する値は以下のようにして求めた。
【００５４】
（１）アクチュエータ３１の変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータ１を駆動させた時のステージ２３の最大加速度を測定する。
【００５５】
（２）上記（１）の測定結果に基づいてステージ２３の最大加速度とアクチュエータ３１の変位量との関係を決定し、データテーブル４５に格納する。
【００５６】
図５は「アクチュエータ変位量とステージ２３の速度」との関係を示す線図、図６は「アクチュエータ変位量とステージ２３の最大速度」との関係を示す線図であり、これらの結果を基に図７に示す「アクチュエータ変位量と指令加速度」との関係を導き、データーテーブル４５に格納した。
【００５７】
一方、従来の案内装置は、バネの代わり用いた積層型圧電アクチュエータの変位量を１０μｍ、５０μｍ、９０μｍにそれぞれ固定するようにした。
【００５８】
そして、本発明の案内装置と従来の案内装置を、ステージ２３，５３の移動プロファイルとして図８（ａ）（ｂ）に示す速度４０１、加速度４０２を設定し、移動距離１００ｍｍを駆動させた場合においての最大の速度４０１と、最大の加速度４０２を求めた。
【００５９】
結果は表１に示す通りである。
【００６０】
【表１】
これらの結果より明らかなように、本発明の案内装置を用いれば超音波モータ１の滑りを抑え、ステージ２３の最大速度及び最大加速度を高められることが判る。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の案内装置の駆動方法によれば、超音波モータと、該超音波モータとの摩擦駆動により可動する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの位置情報と予め格納してある上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波モータへ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、上記超音波モータを上記可動体に押圧させるアクチュエータと、上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算出される加減速時の加速度の絶対値に対応して上記アクチュエータを駆動させ、上記超音波モータの可動体への押圧力を調整するアクチュエータ制御部とを有する案内装置において、上記加速度の絶対値の増減に伴って上記押圧力を増減させるように上記アクチュエータを駆動させる際に、上記アクチュエータ制御部に格納された、上記加速度の絶対値と上記アクチュエータの駆動量との比例関係を示すデータテーブルに基づいて、上記アクチュエータを駆動させるようにしたことによって、従来のような高価な測定手段を用いなくても駆動中における超音波モータの滑りを効果的に防止することができるため、超音波モータの異常摩耗を防止するとともに、可動体の最大速度、最大加速度を大きくすることができ、その結果として、可動体を所定の位置に位置決めするまでの時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波モータを可動体の駆動源とする本発明の案内装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１の案内装置に備える超音波モータの固定構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は図１の案内装置に備える超音波モータの振動状態を説明するための模式図である。
【図４】図１の案内装置を示すブロック線図である。
【図５】アクチュエータ変位量と速度との関係を示す線図である。
【図６】アクチュエータ変位量と加速度との関係を示す線図である。
【図７】データテーブルに格納するアクチュエータ変位量と指令加速度との関係を示す線図である。
【図８】実験条件を示す図で（ａ）は時間と加速度との関係を示す線図、（ｂ）は時間と速度との関係を示す線図である。
【図９】超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案内装置の一例を示す平面図である。
【図１０】超音波モータを可動体の駆動源とする従来の案内装置の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 超音波モータ
２ 金属軸
３ フランジ部
５ 第一の超音波振動部
６ 金属スペーサ
７ 第二の超音波振動部
８ 金属キャップ
９ 摩擦部材
２１ ベース盤
２２ ガイド部材
２３ ステージ
２４ 駆動力伝達部材
２５ リニアスケール
２６ 位置検出器
２７ 位置検出手段
２８ 超音波モータ用ドライバ
２９ アクチュエータ用ドライバ
３０ 支持部材
３１ アクチュエータ
３２ テーブル
３３ 第二のガイド部材
４０ 制御部
４１ 目標値発生部
４２ 駆動制御部
４３ アクチュエータ制御部
４４ 加速度値発生部
４５ データテーブル
Claims (1)
- 超音波モータと、該超音波モータとの摩擦駆動により可動する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの位置情報と予め格納してある上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報との偏差を基に演算し、上記超音波モータへ駆動指令信号を出力する駆動制御部と、上記超音波モータを上記可動体に押圧させるアクチュエータと、上記可動体の移動プロファイルに基づく基準位置情報より算出される加減速時の加速度の絶対値に対応して上記アクチュエータを駆動させ、上記超音波モータの可動体への押圧力を調整するアクチュエータ制御部とを有する案内装置において、上記加速度の絶対値の増減に伴って上記押圧力を増減させるように上記アクチュエータを駆動させる際に、上記アクチュエータ制御部に格納された、上記加速度の絶対値と上記アクチュエータの駆動量との比例関係を示すデータテーブルに基づいて、上記アクチュエータを駆動させるようにした案内装置の駆動方法であって、上記データテーブルが以下の（１），（２）の手順によって決定されていることを特徴とする案内装置の駆動方法。
（１）アクチュエータの変位量をそれぞれ異ならせて超音波モータを駆動させた時の可動体の最大加速度を測定する。
（２）上記（１）の測定結果に基づいて可動体の最大加速度とアクチュエータの変位量との関係を決定し、データテーブルに格納する。
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