JP5153583B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、テーブル部材をベース部材に対し相対移動させる駆動装置に関する。

従来、テーブルを駆動軸に沿ってベースに対し相対移動させる小型駆動装置がある。この種の小型駆動装置は、高い位置決め精度が要求されるものであり、半導体製造装置や位置決め装置等に搭載され、ベース上に載置された被加工物を目標の所定の位置に搬送もしくは固定する機能を有する。そのため、小型駆動装置の精度が半導体製造装置等の各種装置の精度を決めているといっても過言ではない。

小型駆動装置の駆動源としては電動式や空圧式等が用いられている。他方、近年ではナノインプリントや４５ｎｍ線幅のプリントを行う半導体製造装置等の分解能が上がっているため、より小型で高精度且つ安価な小型駆動装置が要望されている。また、電子線を用いた加工装置に搭載される小型駆動装置では、真空環境下など特殊条件下で駆動できることが重要である。また、磁石等を用いて駆動する小型駆動装置では、電子線が磁場の影響を受けて曲がることで加工精度を落とすという問題がある。従来例としてステッピングモータを駆動源としてテーブルを駆動する小型駆動装置の例を図７と図９に示す。

図７は、従来例に係る小型駆動装置の構成を示す断面図である。

図７において、小型駆動装置のテーブル１０１はナット１０３に固定されており、ナット１０３と一体にベース部材１０２のガイドを介して摺動可能に移動する。ナット１０３には、ステッピングモータ１０４により回転するねじ軸１０５が挿入されている。

ナット１０３の内周部とねじ軸１０５の外周部には、それぞれねじ部が形成されており、鋼球１０９を介して互いに嵌合されている（図８参照）。これにより、ねじ軸１０５の回転方向に応じてナット１０３に固定されたテーブル１０１が図示のＸ方向に沿って移動する。

ねじ軸１０５の軸方向の一端部は、ステッピングモータ１０４の回転軸１０８に対し結合ナット１０６により連結されている。ねじ軸１０５の駆動部と結合ナット１０６との間に軸受１０７が配設され、ベース部材１０２に固定されている。軸受１０７によりねじ軸１０５を受けることにより、Ｘ方向に直交する方向にねじ軸１０５が揺動することを防止すると共に、Ｘ方向に直交する方向の位置規制をも行っている。

図９は、他の従来例に係る小型駆動装置の構成を示す断面図である。

図９において、小型駆動装置は、テーブル１１１、ベース１１２、ナット１１３、モータ１１４、ねじ軸１１５、カップリング１１６、回転軸１１７、鋼球１１８、ガイド１１９ａ、ガイド１１９ｂ、バネ１２０を備えている。図９の各部の機能は図７の各部の機能と基本的に同様であるため説明を省略する。

しかしながら、図７および図９に示す小型駆動装置の構成では、テーブルに振動等の外乱が加わると、微小なレベルでテーブルの位置がずれてしまうという問題があった。これは以下の理由による。

図７のステッピングモータ１０４の駆動を開始すると、わずかではあるが、ねじ軸１０５にねじれの弾性変形が生じる。これは、ナット１０３、鋼球１０９、および、ねじ軸１０５の間には摩擦力が生じるため、ねじ軸１０５の弾性変形に対する復元力が、これらの摩擦力を上回るまでは、ねじ軸１０５が変形するためである。ねじ軸１０５の復元力がこれらの摩擦力を上回ると、ねじ軸１０５は弾性変形したままの状態で回転し始める。

ステッピングモータ１０４を同方向に連続して駆動する間は、このねじ軸１０５の弾性変形が維持されるが、ステッピングモータ１０４を停止すると、この弾性変形が解かれる。これは、ステッピングモータ１０４を停止することで、ステッピングモータ１０４のロータの保持力がなくなり、ねじ軸１０５の復元力によってステッピングモータ１０４のロータがわずかに回転してしまうためである。ロータが回転することでねじ軸１０５の弾性変形は復元し、復元した分だけ逆に弾性変形に許容量が生じてしまう。ねじ軸１０５がこの弾性変形の許容量を有する状態で、テーブル１０１に振動等の外乱が加わると、この許容量の範囲内でねじ軸１０５弾性変形が生じてしまい、その変形分だけテーブル１０１が移動してしまうのである。

これを解決するため、ねじ軸をねじれ方向に弾性変形させた状態でテーブルを変位させ、モータの停止時においてもねじ軸を弾性変形させた状態で保持する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

これは、モータの停止時に、ねじ軸とモータの回転軸の結合部付近を加圧し、ねじ軸の弾性変形が解けないように固定することで、ねじ軸の弾性変形を維持し、ねじ軸から弾性変形の許容量をなくすものである。

こうすることで、モータの停止時においてもねじ軸を弾性変形させた状態で保持することができ、テーブルに負荷が加わったとしても、ねじ軸にはそれ以上の弾性変形が生じず、高い位置精度でテーブルを固定することができる。

上述した小型駆動装置の具体例について説明する。ねじ軸の弾性変形が解けないように固定するためのブレーキ付モータとして、振動波モータを用いることは小型化を図る上で有効である。振動波モータは、無通電時にはディスクブレーキと同様の機能を有し、一般的に電磁モータと比較して無通電時に数倍の保持力を備えており、省電力で起動トルクも大きく取れる。これらの機能を実現するための振動波モータの望ましい構成を図１０を基に説明する。

図１０は、振動波駆動装置の構成を示す断面図である。

図１０において、振動波駆動装置（リング状振動波モータ）の摺動部材１５３は、摺動性の良いＰＴＦＥ等の有機材料や酸化皮膜やメッキ等の対磨耗性の高い金属材料により形成され、リング状の金属弾性体１５１の一方の面に例えば接着剤により固定されている。移動体であるロータ１５５は、摺動部材１５３を介して金属弾性体１５１に加圧接触するように設けられている。駆動源となる圧電素子１５２（電気―機械エネルギ変換素子）は、圧電材料により形成され、金属弾性体１５１の他方の面に接着されている。

例えば給電基板１５４から交番信号となる電圧を圧電素子１５２に加えることで、２つの定在波の合成により進行波を金属弾性体１５１に形成し、ロータ１５５を金属弾性体１５１に対し相対移動させる。振動波駆動装置の振動発生源である圧電素子１５２に周波信号の電界をかけて金属弾性体１５１を振動させる。これにより、金属弾性体１５１に振動を励起し、金属弾性体１５１（振動体）とロータ１５５（移動体）とを上記振動により相対移動させることができる。
特開２００３−２９８４４号公報

上述した従来の技術において、ねじ軸１０５を十分に弾性変形させた状態で保持するためには、ねじ軸１０５とモータの回転軸１０８の結合部付近を加圧するだけではなく、ナット１０３、鋼球１０９、および、ねじ軸１０５の間にもある程度の摩擦力が必要となる。

ナット１０３、鋼球１０９、および、ねじ軸１０５の間の摩擦力があまり小さいと、モータの駆動開始時にねじ軸１０５に生じる弾性変形も小さくなってしまう。そのため、ねじ軸１０５とモータの回転軸１０８の結合部付近を固定して、ねじ軸を小さな弾性変形が生じた状態で保持したとしても、ねじ軸１０５には弾性変形に対する許容量が存在してしまう。

ナット１０３、鋼球１０９、および、ねじ軸１０５の間の摩擦力をある程度確保するためには、これらの間の隙間をできるだけ小さくする必要がある。しかしながら、ナット１０３、鋼球１０９、および、ねじ軸１０５の間の隙間をなくすようにこれらを成形しようとすると、これらを成形するコストが高くなってしまっていた。コストを抑えたままこれらを成形しようとすると、図８に示すように、ナット１０３の内周部のねじ部と鋼球１０９との間には大きな隙間が生じてしまい、十分な摩擦力を確保することができなくなる。

そこで、本発明の目的は、安価で動作の安定性が高い高精度な駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生するモータを備える駆動装置において、前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、前記ねじ軸を回転しないように加圧して固定する加圧部材と、前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、前記加圧機構は、前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記ベース部材と前記テーブル部材の前記一方の側面部から前記他方の側面部への透視方向において前記第１のバネに対して交差する位置関係に配置された第２のバネを備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生するモータを備える駆動装置において、前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、前記ねじ軸を回転しないように加圧して固定する加圧部材と、前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、前記加圧機構は、前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記第１のバネの加圧力とは異なる加圧力に設定された第２のバネを備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生する振動波モータを備える駆動装置において、前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記振動波モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、前記加圧機構は、前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記ベース部材と前記テーブル部材の前記一方の側面部から前記他方の側面部への透視方向において前記第１のバネに対して交差する位置関係に配置された第２のバネを備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生する振動波モータを備える駆動装置において、前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記振動波モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、前記加圧機構は、前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記第１のバネの加圧力とは異なる加圧力に設定された第２のバネを備えることを特徴とする。

本発明によれば、加圧機構の設置により、ねじ軸とテーブル部材のねじ構造部との間の隙間を解消しガタを取り除くことが可能となり、テーブル部材の停止位置精度を向上させることが可能となる。これにより、安価で動作の安定性が高い高精度な駆動装置を提供することが可能となる。その結果、半導体製造装置・電子線加工装置・電子顕微鏡等の様々な産業を支える分野に貢献することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す断面図である。図２は、小型駆動装置のボールねじの構成を示す断面図である。

図１において、小型駆動装置は、テーブル１、ベース２、ナット３、モータ４、ねじ軸５、カップリング６、軸受７、加圧部材８及びバネ９からなる加圧機構１０、コントローラ（駆動制御部）１１を備えている。小型駆動装置は、例えば半導体製造装置や電子線加工装置等に使用される。

テーブル１（テーブル部材）は、ベース２（ベース部材）の上部に配置され、モータ４の回転軸の軸方向に沿って配設されたガイド部を介して、ねじ軸５の回転に伴いベース２上をガイド部を介して摺動しながら図示のＸ方向へ移動可能に構成されている。テーブル１には、ナット３が固定されている。図２に示すように、ナット３とねじ軸５と鋼球１２によりボールねじを構成している。

ねじ軸５は、ナット３（ねじ構造部）に嵌合するねじ部を有すると共にモータ４の回転軸にカップリング６により連結される連結部を有し、モータ４で発生した回転駆動力により回転されることでナット３を介してテーブル１をベース２に対し相対移動させる。軸受７は、ねじ軸５におけるナット３と嵌合するねじ部とカップリング６との間においてベース２に固定されており、ねじ軸５を支持する。尚、モータ４としては、例えばステッピングモータもしくは振動波モータ等の使用が考えられるが、本発明は特定の種類のモータに限定されるものではない。

加圧部材８は、モータ４の回転軸とねじ軸５の一端部とを連結するカップリング６に付設させ、モータの停止時に、ねじ軸５を強固に固定する。

コントローラ１１は、操作ボタン１１ａ、操作ボタン１１ｂを備えており、モータ４と加圧部材８を含む小型駆動装置全体の制御を行う。モータ４は、テーブル１の位置制御の駆動源であり、コントローラ１１の制御により、回転軸を介してねじ軸５に回転力を伝達する。操作者がコントローラ１１の操作ボタン１１ａを押下した場合は、モータ４が所定の回転を行うことでテーブル１は図１の左方向に移動する。他方、操作者がコントローラ１１の操作ボタン１１ｂを押下した場合は、モータ４が逆方向に回転を行うことでテーブル１は図１の右方向に移動する。

本実施の形態の小型駆動装置の特徴となる点は次の通りである。ナット３とねじ軸５の間に生じる摩擦力を増加させるため、テーブル１上に垂設した支持部１ａとベース２上に垂設した支持部２ａとの間に、ねじ軸５と平行に（ねじ軸５の配設方向に沿って）バネ９の両端部を掛け渡した加圧機構を有する構成とする。

図２に示すように、小型駆動装置はナット３とねじ軸５との間に鋼球１２を介在させることでボールねじを構成しており、安価なボールねじを用いるとナット３の内周部のねじ部と鋼球１２との間に隙間がある構造となってしまう。そこで、本実施の形態では、バネ９にて図２に示す強力な加圧力を発生することにより、ナット３とねじ軸５と鋼球１２を所定方向（図１では右方向、図２では下方向）に押し付けて片寄せすることで、これらの間の摩擦力を確保している。

次に、上記構成を有する本実施の形態の小型駆動装置の動作を説明する。

コントローラ１１の制御によりモータ４を回転させ、ナット３内部の摩擦力を高めることでねじ軸５を十分に弾性変形させた状態で回転させ、目標とする変位までテーブル１をベース２上で移動させた後、コントローラ１１の制御によりモータ４を停止する。モータ４の停止時に、コントローラ１１の制御により加圧部材８がねじ軸５を固定する。モータ４の停止に伴い、ねじ軸５は弾性変形した状態を復元しようとするが、ナット３、ねじ軸５、鋼球１２、および、加圧部材８における摩擦力によって、ねじ軸５は弾性変形したままの状態で保持される。

ねじ軸５を弾性変形させたままの状態で保持するには、モータ４の回転時においてモータ４を停止させる前にコントローラ１１の制御により加圧部材８を駆動し、モータ４が停止する直前にねじ軸５を強固に加圧し固定する必要がある。このとき、ねじ軸５には、弾性変形を復元しようとする復元力と、この復元力に対抗するナット３、ねじ軸５、鋼球１２、および、加圧部材８における摩擦力とが作用している。そのため、相反する方向に働く均衡した力がねじ軸５に加わる。ねじ軸５には弾性変形の許容量がなく、テーブル１に振動等の外乱が加わったとしてもねじ軸５が変形しないため、テーブル１の位置が目標からずれることはない。

ナット３の内周部のねじ部と鋼球１２の間に隙間があると、ねじ軸１０５の弾性変形に対する復元力が、ナット１０３内部における摩擦力をすぐに上回ってしまい、ねじ軸１０５に生じる弾性変形が小さくなってしまっていた。そのため、加圧部材８でねじ軸５の弾性変形を維持したとしても、ねじ軸５には弾性変形の許容量が残ってしまい、外乱によってテーブル１が位置ずれを起こす可能性があった。そこで、本実施の形態では、バネ９で構成された加圧機構を用いることで、ナット１０３内部における摩擦力を高めているのである。

尚、本実施の形態では、加圧部材８によりねじ軸５を加圧して摩擦力により固定する構成としているが、これに限定されるものではない。加圧部材８によりねじ軸５に連結したモータ４の回転軸を加圧して摩擦力により固定する構成としても構わない。

加圧部材８の具体例としてはディスクブレーキ等が考えられる。テーブル１の位置制御の駆動源として例えばステッピングモータ等の電磁モータを用いる場合は、電磁モータの静止トルクが弱いので、本実施の形態のような加圧部材８が必要となる。しかし、反対にモータの静止トルクが強い振動波モータ（超音波モータ）を用いれば、加圧部材８を別途設けることは不要となる。

振動波モータは、回転子であるロータと振動子であるステータとが摩擦接触し、モータの停止時においてもロータとステータとの間には摩擦力が生じてる。摩擦力つまり静止トルクは、概してねじ軸５の弾性変形からの復元力よりも大きい。そのため、モータ４を回転させてねじ軸５を弾性変形させた場合に、そのままモータ４の回転を停止させるだけでねじ軸５の弾性変形からの復元力に対抗することができる。

また、ナット３、ねじ軸５、および鋼球１２の間の摩擦力を増加させるバネ９として、例えば図３で示すような特性を有する安価なバネを用いる場合を考える。図３で示すように、テーブル１の移動量（ストローク）が大きくなるとボールねじに掛かる力が大きくなり、ボールねじの弾性変形によりテーブルの停止位置精度が低下し、テーブル１における移動目標位置からのずれ量が大きくなる。

そこで、本実施の形態では、小型駆動装置におけるボールねじの駆動時において、コントローラ１１によりテーブル１における移動目標位置からのずれ量を補正するための補正量を見込んでモータ４の制御を行う（図３の矢印で示す補正）。これにより、テーブル１の停止位置精度を高めることが可能となる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば以下の効果を奏する。小型駆動装置のモータ４の停止時において、加圧部材８により、ねじ軸５を弾性変形させた状態で保持すると共に、バネ９によりねじ軸５をモータ４の回転軸の方向に加圧する。そのため、ナット３とねじ軸５と鋼球１２からなるボールねじの隙間を解消しガタを取り除くことが可能となる。

これにより、安価なボールねじを用いたとしても、バネ９を設置することで、テーブル１の停止位置精度を向上させることが可能となり、安価で動作の安定性が高い高精度な小型駆動装置を提供することが可能となる。その結果、半導体製造装置・電子線加工装置・電子顕微鏡等の様々な産業を支える分野に貢献することが可能となる。

〔第２の実施の形態〕
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す部分断面図である。

図４において、小型駆動装置は、テーブル１、ベース２、ナット３、振動波モータ１４、ねじ軸５、カップリング６、軸受７、コントローラ１１、バネ１５ａ、バネ１５ｂを備えている。小型駆動装置は、例えば半導体製造装置や電子線加工装置等に使用される。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、ボールねじの駆動源として振動波モータ１４を使用する点と、バネ１５ａ（第１のバネ）及びバネ１５ｂ（第２のバネ）からなる加圧機構を設けた点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態の対応するものと同一であるため説明を省略する。

振動波モータ１４は、無通電時にはディスクブレーキと同様の機能を有すると共に大きな保持力を有するモータである。テーブル１におけるねじ軸５に平行な一方の側面部とベース２におけるねじ軸５に平行な一方の側面部との間に、ねじ軸５の配設方向に沿ってバネ１５ａが掛け渡されている。また、テーブル１におけるねじ軸５に平行な他方（反対側）の側面部とベース２におけるねじ軸５に平行な他方（反対側）の側面部との間に、ねじ軸５の配設方向に沿ってバネ１５ｂが掛け渡されている。バネ１５ｂは、図示のように、テーブル１及びベース２の一方の側面部から他方の側面部への透視方向においてバネ１５ａに対して交差する位置関係に配置される。

本構成により、バネ１５ａ、１５ｂを小型駆動装置の外側に大きく突出させない状態に配置することができるため、小型駆動装置をより小型化且つ薄型化を図ることが可能となる。また、複数のバネを配設することで加圧力を増やすことが可能となる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、安価で動作の安定性が高い高精度な小型駆動装置を提供することが可能となる。その結果、半導体製造装置・電子線加工装置・電子顕微鏡等の様々な産業を支える分野に貢献することが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す断面図である。

図５において、小型駆動装置は、テーブル２１、ベース２２、ナット２３、モータ２４、ねじ軸２５、カップリングを兼ねたブレーキ２６、回転軸２７、鋼球２８、ガイド２９ａ、ガイド２９ｂ、バネ３０ａ、バネ３０ｂ、コントローラ３１を備えている。ナット２３とねじ軸２５と鋼球２８によりボールねじを構成している。小型駆動装置は、例えば半導体製造装置や電子線加工装置等に使用される。

本実施の形態では、テーブル２１におけるねじ軸２５に平行な一方の側面部とベース２２におけるねじ軸２５に平行な一方の側面部との間に、ねじ軸２５の配設方向に沿ってバネ３０ａ（第１のバネ）が掛け渡されている。また、テーブル２１におけるねじ軸２５に平行な他方の側面部とベース２２におけるねじ軸２５に平行な他方の側面部との間に、ねじ軸２５の配設方向に沿ってバネ３０ｂ（第２のバネ）が掛け渡されている。この場合、バネ３０ａの加圧力とバネ３０ｂの加圧力とは異なる値に設定されている。尚、図５のその他の要素は、図９の対応するものと基本的に同様であるため説明を省略する。

本構成によれば、第１、第２の実施の形態で述べた効果に加え、テーブル２１と、ガイド２９ａ、２９ｂの間に隙間が生じていても、上記のバネ３０ａの加圧力とバネ３０ｂの加圧力との差分で発生する引張り力（モーメント）で片寄せすることが可能となる。また、加圧機構として複数のバネを配設することで加圧力を増やすことが可能となる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、安価で動作の安定性が高い高精度な小型駆動装置を提供することが可能となる。その結果、半導体製造装置・電子線加工装置・電子顕微鏡等の様々な産業を支える分野に貢献することが可能となる。

〔第４の実施の形態〕
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す断面図である。

図６において、小型駆動装置は、テーブル４１、ベース４２、ナット４３、モータ４４、ねじ軸４５、カップリング４６、回転軸４７、鋼球４８、ガイド４９ａ、ガイド４９ｂ、バネ５０ａ、バネ５０ｂ、コントローラ５１を備えている。ナット４３とねじ軸４５と鋼球４８によりボールねじを構成している。小型駆動装置は、例えば半導体製造装置や電子線加工装置等に使用される。

本実施の形態では、テーブル４１におけるねじ軸４５に平行な一方の側面部とベース４２におけるねじ軸４５に平行な一方の側面部との間に、ねじ軸４５の配設方向に沿って一定荷重バネ５０ａ（第１の一定荷重バネ）が掛け渡されている。また、テーブル４１におけるねじ軸４５に平行な他方の側面部とベース４２におけるねじ軸４５に平行な他方の側面部との間に、ねじ軸４５の配設方向に沿って一定荷重バネ５０ｂ（第２の一定荷重バネ）が掛け渡されている。尚、図６のその他の要素は、図５の対応するものと基本的に同様であるため説明を省略する。

一定荷重バネ５０ａ、５０ｂは、テーブルの移動量（ストローク）に関係なく一定の加圧力を発生する機構であり、ボールねじの弾性変形による影響を無くすことを実現している。一定荷重バネ５０ａ、５０ｂは、通称で「コンストンバネ」などと呼称されている。図３にテーブル４１の移動量（ストローク）とテーブル４１の移動目標位置に対するずれ量の関係を示す。

本構成により、テーブル４１のストロークが大きくなっても、ボールねじの弾性変形によりテーブル４１の停止位置精度が低下することはなく、テーブル４１の停止位置精度を更に高めることが可能となる。また、加圧機構として一定荷重バネ５０ａ、５０ｂを用いることで、テーブル４１を移動させる際の安定性を図ることが可能となる。また、複数のバネを配設することで加圧力を増やすことが可能となる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、安価で動作の安定性が高い高精度な小型駆動装置を提供することが可能となる。その結果、半導体製造装置・電子線加工装置・電子顕微鏡等の様々な産業を支える分野に貢献することが可能となる。

〔他の実施の形態〕
第１乃至第４の実施の形態では、本発明の駆動装置としての小型駆動装置の各種の構成例を説明したが、本発明の駆動装置は半導体製造装置・電子線加工装置・電子顕微鏡・検査装置等、様々な技術分野の各種装置において広範に使用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す断面図である。 小型駆動装置のボールねじの構成を示す断面図である。 小型駆動装置のテーブルの目標に対するずれ量とテーブルのストロークの関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す部分断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置としての小型駆動装置の構成を示す断面図である。 従来例に係る小型駆動装置の構成を示す断面図である。 小型駆動装置のボールねじの構成を示す断面図である。 他の従来例に係る小型駆動装置の構成を示す断面図である。 振動波駆動装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１、２１、４１ テーブル
２、２２、４２ ベース
３、２３、４３ ナット
４、１４、２４、４４ モータ
５、２５、４５ ねじ軸
６、２６、４６ カップリング
８ 加圧部材
９ バネ
１１、３１、５１ コントローラ
１２、２８、４８ 鋼球
１５ａ、１５ｂ バネ
３０ａ、３０ｂ バネ
５０ａ、５０ｂ 一定荷重バネ

Claims (5)

1. ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生するモータを備える駆動装置において、
   前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、
   前記ねじ軸を回転しないように加圧して固定する加圧部材と、
   前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、
   前記加圧機構は、
   前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、
   前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記ベース部材と前記テーブル部材の前記一方の側面部から前記他方の側面部への透視方向において前記第１のバネに対して交差する位置関係に配置された第２のバネを備えることを特徴とする駆動装置。
2. ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生するモータを備える駆動装置において、
   前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、
   前記ねじ軸を回転しないように加圧して固定する加圧部材と、
   前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、
   前記加圧機構は、
   前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、
   前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記第１のバネの加圧力とは異なる加圧力に設定された第２のバネを備えることを特徴とする駆動装置。
3. 前記ねじ軸の駆動時に、前記テーブル部材における移動目標位置からのずれ量を補正するための補正量を見込んで前記モータを制御する制御手段、を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
4. ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生する振動波モータを備える駆動装置において、
   前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記振動波モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、
   前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、
   前記加圧機構は、
   前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、
   前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記ベース部材と前記テーブル部材の前記一方の側面部から前記他方の側面部への透視方向において前記第１のバネに対して交差する位置関係に配置された第２のバネを備えることを特徴とする駆動装置。
5. ベース部材と、前記ベース部材に配置されるテーブル部材と、回転駆動力を発生する振動波モータを備える駆動装置において、
   前記テーブル部材に設けられたねじ構造部に嵌合するねじ部と前記振動波モータの回転軸に連結される連結部とを有し、前記モータで発生した回転駆動力により回転することで前記テーブル部材を前記ベース部材に対し相対移動させるねじ軸と、
   前記ベース部材と前記テーブル部材との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されたバネを有する加圧機構と、を備え、
   前記加圧機構は、
   前記ベース部材における一方の側面部と前記テーブル部材における一方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡された第１のバネと、
   前記ベース部材における他方の側面部と前記テーブル部材における他方の側面部との間に前記ねじ軸の配設方向に沿って掛け渡されると共に、前記第１のバネの加圧力とは異なる加圧力に設定された第２のバネを備えることを特徴とする駆動装置。

Images