JPH0566328U - 直動形ガイド装置の駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】この駆動機構Ａは、ガイドレール１にボール３
を介して摺動自在に嵌合される移動体２を備えた直動形
ガイド装置Ｂに装着され、移動体２を駆動する。移動体
２の底面２ａに取り付けられた状態でガイドレール１の
内底面１ａに加圧接触される、圧電振動子６ｂ，６ｃを
有する弾性振動体６を有する。超音波モータの原理を利
用して移動体２を移動させる。 【効果】構造が簡単であり小型軽量化を図れる。磁界の
影響を嫌うような分野への適用が可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、小ストロークの直線運動で精密な位置決めをする分野、例えば半 導体、光ディスク、ＤＡＤ（デジタル・オーディオ・ディスク）等のような超精 密加工を要する分野で利用される直動形ガイド装置の駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、上記の直動形ガイド装置の駆動機構としては、移動体の摺動方向に延び るボールねじを、移動体の所定部に設けたナットに螺合させた状態で、上記ボー ルねじを回転型モータで回転させ、その回転運動を直線運動に変換することによ り、移動体を移動させるねじ式のものがあった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、ねじ式の駆動機構においては、ボールねじ、ナットおよび回転型モー タ等、多くの部品を必要とするうえ、所要の位置決め精度を得るためには、ねじ のバックラッシュをなくすための予圧機構を設けなければならず、一層装置が複 雑となって大型化すると共に重量が重くなるといった問題があった。

【０００４】 一方、磁界を進行させながら移動体を移動させる、いわゆるリニアモータ方式 のものも提案されているが（例えば特公平３−７５２９４号公報参照）、精密加 工を要する分野においては、磁界の影響を嫌うものも多く、適用が困難であった 。また、コイルや永久磁石等、多くの部品が必要であり構造が複雑となり、装置 が大型化すると共に重量も重くなる。

【０００５】 そこで、この考案の目的は、小型軽量化を図ることができ、且つ磁界の影響を 嫌うような分野にも適用することができる直動形ガイド装置の駆動機構を提供す ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、この考案に係る直動形ガイド装置の駆動機構は、 ガイドレールに転動体を介して摺動自在に嵌合される移動体を備えた直動形ガイ ド装置に装着され、移動体を摺動方向に駆動する直動形ガイド装置の駆動機構に おいて、移動体の所定部およびこれに対向するガイドレールの面の何れか一方に 取り付けられた状態で他方に加圧接触される、圧電振動子を有する弾性振動体を 備えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

上記の構成の直動形ガイド装置の駆動機構は、いわゆるリニア型超音波モータ の原理を利用して移動体を移動させる。移動体およびガイドレールの何れか一方 に取り付けられた弾性振動体が他方に加圧接触されているため、圧電振動子の駆 動により弾性振動体に弾性波を誘起させると、この弾性波が弾性振動体の表面を 伝播し、弾性振動体とガイドレールの面との間に、移動体を移動させる推力とな る摩擦力が発生する。

【０００８】

【実施例】

以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。 図１は、この考案の一実施例としての駆動機構を含む直動形ガイド装置の縦断 面図であり、図２は直動形ガイド装置の概略斜視図である。これらの図を参照し て、この直動形ガイド装置Ｂは、小ストロークの直線運動で位置決めを行う位置 決め装置として利用されるものであり、長尺のＵ字状ガイドレール１と、このガ イドレール１に摺動自在に嵌合された移動体２からなる。移動体２は、複数のボ ール３を介してガイドレール１により支承されており、このボール３は、移動体 ２の移動に伴って、後述するボール循環路Ｊ（図３参照）に沿って循環されるよ うになっている。また、移動体２の底面２ａとガイドレール１の内底面１ａとの 間に、移動体２を駆動する駆動機構Ａが設けられている。

【０００９】 図１および図２を参照して、ガイドレール１の対向する一対の内側面１ｂ，１ ｃには、それぞれ長手方向に延びる一対の断面Ｖ字状のボールガイド溝４が形成 されている。 移動体２は、直方体形状をしている。移動体２の一対の外側面２ｂ，２ｃには 、ガイドレール１のボールガイド溝４にそれぞれ対向する、一対の断面Ｖ字状の ボールガイド溝５が形成されている。ボールガイド溝４とこれに対向するボール ガイド溝５との間には、上記ボール３が転動自在に介在されており、移動体２の 重量に加えて移動体２の移動方向と直交する方向の荷重が、ボール３を介してガ イドレール１により支承されている。

【００１０】 図３を参照して、上記ボール循環路Ｊは、ボールガイド溝３とこれに対向する ボールガイド溝４とにより構成されたボール往路Ｋと、移動体２の長手方向に穿 設された穴状のボール復路Ｌと、これらの両端部を連結する一対の半円弧状の反 転路Ｍとを有する無端状のものである。 図１および図２を参照して、駆動機構Ａは、移動体２の底面２ａに形成された 凹部２ｄに上下動自在に取り付けられた弾性振動体６と、この弾性振動体６の上 面と凹部２ｄの内上面との間に介在し、弾性振動体６の底面が所定の圧接力でガ イドレール１の内底面１ａに加圧接触されるように付勢する皿ばね７とを備えて いる。弾性振動体６は、長尺の板状をした金属，プラスチック等の弾性材料から なる本体６ａと、この本体６ａの、移動体２の移動方向の前後端部にそれぞれ装 着された、ＢａＴｉＯ₃ やＰＺＴ等の圧電セラミックからなる圧電振動子６ｂ， ６ｃとを備えている。

【００１１】 次に、図４を参照して、駆動機構Ａによる移動体２の駆動原理について説明す る。圧電振動子６ｂを駆動することにより、弾性振動体６に振動を与えると、弾 性振動体６には弾性波が発生し、矢符Ｘのように弾性振動体６の表面を伝播して いく。弾性振動体６の表面の質点における弾性波は、縦振幅と横振幅を持つ楕円 運動Ｐを行っており、弾性波が矢符Ｘのように伝播していく場合、楕円運動Ｐは それに逆らう方向、つまり半時計回りに回転している。この弾性波は１波長毎に 頂点Ｑを有しており、弾性振動体６に圧接されたガイドレール１の内底面１ａは 、前記の頂点Ｑのみで弾性振動体６に接するために、質点の楕円運動により摩擦 力を受けることになる。すなわち、ガイドレール１を、弾性波の伝播方向とは逆 の方向すなわち矢符Ｙの方向に移動させようとする力が働くが、ガイドレール１ が固定されているために、上記摩擦力に対する反力により、弾性振動体６が弾性 波の伝播方向すなわち矢符Ｘの方向に移動されることになる。なお、弾性振動体 ６の前端側の圧電振動子６ｂを駆動すると、移動体２は前方へ（矢符Ｙ方向）移 動し、後端側の圧電振動子６ｃを駆動すると、移動体２は後方（矢符Ｘ方向）へ 移動する。

【００１２】 この実施例によれば、超音波振動を利用して移動体２を駆動し、従来のリニア モータのように磁界を発生させることがないので、磁界の影響を嫌うような分野 への適用が可能となる。また、移動体２の下部に弾性振動体６を設けるのみの簡 単な構造なので、小型化および軽量化を図ることができる。 また、弾性振動体６と移動体２の凹部２ｄの内上面との間に皿ばね７を介在さ せているので、移動体２への荷重負荷により、移動体２が微小ストロークだけ下 がったとしても、このストローク分を皿ばね７の収縮により吸収することができ る。この場合、ストロークとしては微小なので、皿ばね７による付勢力はほとん ど変化しない。したがって、移動体２への荷重負荷によって弾性振動体６のガイ ドレール１の内底面１ａへの加圧力が変化されることを防止でき、これにより、 駆動機構Ａによる安定した推力を得ることができる。

【００１３】 なお、この考案は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、弾性振動体 ６をガイドレール１の内底面１ａに取り付けて、移動体２の底面に加圧接触させ るようにすること等、この考案の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施す ことができる。

【００１４】

【考案の効果】

以上のように本考案の直動形ガイド装置の駆動機構によれば、超音波振動を利 用して移動体を移動させるので、磁界の影響を嫌うような分野への適用が可能と なり、また、構造が簡単なので小型軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の駆動機構を含む直動形ガイ
ド装置の縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】直動形ガイド装置の平面図である

【図４】駆動原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ガイドレール ２ 移動体 ３ ボール Ａ 駆動機構 Ｂ 直動形ガイド装置 ６ 弾性振動体 ６ｂ，６ｃ 圧電振動子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガイドレールに転動体を介して摺動自在に
   嵌合される移動体を備えた直動形ガイド装置に装着さ
   れ、移動体を摺動方向に駆動する直動形ガイド装置の駆
   動機構において、 移動体の所定面およびこれに対向するガイドレールの面
   の何れか一方に取り付けられた状態で他方に加圧接触さ
   れる、圧電振動子を有する弾性振動体を備えたことを特
   徴とする直動形ガイド装置の駆動機構。