JP2001170838A

JP2001170838A - 送り装置

Info

Publication number: JP2001170838A
Application number: JP35927899A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Yoshida; 英博吉田; Kazuhiko Sano; 一彦佐野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高剛性、高精度送りを実現可能とする送り装
置を提供することを目的とする。【解決手段】ガイド９に沿って移動するステージ１と
一体になっている駆動力伝達部材８に動力を伝達するダ
ンパー付き摩擦ローラ３に駆動力を伝達する共振型アク
チュエータ２と、駆動力伝達部材８へのプリロードを相
殺するように駆動力伝達部材８の反対側に押圧ローラ９
を設けることにより、ステージ１の振動を抑制し、安定
した精密送り機構を実現することができる。また、押圧
ローラ９を設けることにより、ダンパー付き摩擦ローラ
３のプリロードによるステージ１の偏心を防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスクの原盤露
光機やステッパーなどの精密な送り精度が要求される送
り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク、半導体の高精度化に
伴い、それらを製造するための装置の高精度化が強く望
まれている。これらの高精度装置の中で、高剛性や高分
解能等を必要とする駆動部分には圧電素子がアクチュエ
ータとして用いられていることが多い。圧電素子の特徴
はその変位量が極めて小さいことである。そこで、これ
らの微小な変位量を利用した尺取虫方式の構成が特開平
９−２５８８２８号公報に、また、板上の４つの圧電素
子を微動させる共振型アクチュエータにより、先端部で
駆動力を伝達する方式が特開平７−１８４３８２号公報
に提案されている。また、本特許出願人は特願平１１−
２０６２０７において、駆動伝達点がずれないように改
善したものを提案している。これらの構成は、圧電素子
の特性を利用して長ストロークに亘って被駆動体を移動
させることを目的としたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平９−２５８
８２８号公報に記載の尺取虫方式では、駆動力を与える
圧電素子の構造が片持構造になっているために圧電素子
の精度がそのまま、被駆動体に伝達され、駆動伝達点が
ずれてしまうために送りむらが発生してしまう可能性が
ある。また、複数の圧電素子の同期がとれていないと被
駆動体がゆれてしまうために高剛性を実現することは難
しく、送りむらが発生する可能性がある。また、特開平
７−１８４３８２号公報に記載の方法では、共振型アク
チュエータの特性である間欠運動がそのまま被駆動体に
伝達され、送りむらが発生してしまう。また、特願平１
１−２０６２０７号における提案内容は、駆動伝達点が
ずれないように改善したものであるが、圧電素子による
アクチュエータの間欠運動が被駆動体に伝達され、送り
むらが発生してしまう。本発明は、これらの送りむらを
改善することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の送り装置は、ガ
イドに沿って移動するステージと、前記ステージと一体
になっている駆動力伝達部材と、前記駆動力伝達部材に
動力を伝達するダンパー付き摩擦ローラと、前記ダンパ
ー付き摩擦ローラに駆動力を伝達する圧電式アクチュエ
ータと、前記駆動力伝達部材の反対側に設けられ前記ダ
ンパー付き摩擦ローラによる前記駆動力伝達部材へのプ
リロードを相殺する押圧ローラとから構成されることを
特徴とする。圧電式アクチュエータの出力をダンパー付
き摩擦ローラを介し、駆動力として伝達することによ
り、ステージの振動を抑制し、安定した超精密送り装置
を実現することができる。また、押圧ローラを設けるこ
とにより、ダンパー付き摩擦ローラのプリロードによる
ステージの偏心を防止し、ガイドへの圧力の偏りを無く
すことができる。

【０００５】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて圧電式アクチュエータが共振型アクチュエータであ
ることを特徴とする。これにより、大きな駆動力を伝達
することができる。

【０００６】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて圧電式アクチュエータをダンパー付き摩擦ローラの
円周面に当接して駆動力を伝達する位置に設けたことを
特徴とする。これにより、ダンパー付き摩擦ローラの円
周に沿うどの位置にでも圧電式アクチュエータを配置す
ることができる。

【０００７】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて圧電式アクチュエータをダンパー付き摩擦ローラの
上面、あるいは下面に当接して駆動力を伝達する位置に
設けたことを特徴とする。この方法もまた、ダンパー付
き摩擦ローラの円周に沿うどの位置にでも圧電式アクチ
ュエータを配置することができる。

【０００８】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて圧電式アクチュエータをダンパー付き摩擦ローラの
円周面に当接して駆動力を伝達する位置に複数個設ける
ことにより、ダンパー付き摩擦ローラの振動を抑制し、
駆動力を増大することができる。また、複数個の圧電式
アクチュエータの位相をずらしながら駆動することによ
り、より正確な送りを実現することができる。

【０００９】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて、圧電式アクチュエータをダンパー付き摩擦ローラ
の上面と下面に複数組対向して当接し、駆動力を伝達す
る位置に設けることにより、ダンパー付き摩擦ローラの
振動を抑制し、駆動力を増大することができる。また、
複数組の圧電式アクチュエータの位相をずらしながら駆
動することにより、より正確な送りを実現することがで
きる。

【００１０】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて、ダンパー付き摩擦ローラの駆動力伝達部材に当接
する与圧を弾性体により調整することを特徴とし、前記
ダンパー付き摩擦ローラが摩耗しても正確に動力を伝達
することができる。また、ダンパー付き摩擦ローラと駆
動力伝達部材に関して反対側の位置にある押圧ローラに
も弾性体を設けて調整できるようにしてもよい。

【００１１】また、本発明の送り装置は、上記構成にお
いて、押圧ローラをダンパー付き摩擦ローラとしてもよ
い。その結果ステージの両側にダンパー付き摩擦ローラ
を設けることとなり、ステージの振動を抑制することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電式アクチュエ
ータを用いた送り装置の第１の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施形態である圧
電式アクチュエータを用いた送り装置の概略構成を示す
立体図である。図１において平面Ａで切断したときの断
面図を図２に示す。なお、圧電式アクチュエータの構造
を図１０に示す。図１０は、剛体３０と圧電素子３１、
３２を有して被駆動体（図示せず）に変位を伝達する駆
動体を示し、剛体３０が直交する２方向に変位するよう
に剛体３０の四方に圧電素子３１、３２または弾性体素
子を配置し、前記四方に配置された素子の同一方向には
少なくとも１つの圧電素子を配置している。

【００１４】本実施形態における圧電式アクチュエータ
は、図１１に示すように圧電素子に印加する電圧の周波
数により、圧電素子の変位が異なることから、変位が最
大になるときの周波数を利用して、駆動する方式の圧電
式アクチュエータであり、これを共振型アクチュエータ
と呼ぶ。一方、圧電式アクチュエータに印加する電圧の
周波数が共振する周波数よりも低い周波数、あるいは高
い周波数で駆動するアクチュエータを非共振型アクチュ
エータと呼ぶ。

【００１５】図２に示すように、本実施形態における送
り装置では、ガイド６に案内されて移動するステージ１
と、ステージ１と一体になっている駆動力伝達部材８に
接し、回転することにより、この駆動力伝達部材８及び
ステージ１を一体的に直線移動させる駆動ローラ２０を
同軸上に備えたダンパー付き摩擦ローラ３と、ダンパー
付き摩擦ローラ３による前記駆動力伝達部材８へのプリ
ロードを相殺するように前記駆動力伝達部材８の反対側
に設けた押圧ローラ９とダンパー付き摩擦ローラ３の円
周面に接し、摩擦ローラ３の接触方向に駆動力を付与し
て、これを回転せしめる共振型アクチュエータ２とを備
えている。このように共振型アクチュエータ２の駆動力
をダンパー付き摩擦ローラ３に伝達し、このダンパー付
き摩擦ローラ３と駆動ローラ２０との組み合わせにより
減速させて、駆動力伝達部材８に与圧をかけ駆動力を伝
達することにより、ステージ１の振動を抑制し、安定し
た精密送り機構を実現することができる。また、押圧ロ
ーラ９を設けることにより、ダンパー付き摩擦ローラ３
のプリロードによるステージ１の偏心を防止し、ガイド
６への圧力の偏りを無くすことができる。なお、ダンパ
ー付き摩擦ローラ３のダンパー部３ａの構造の断面図
は、図７、図８、図９に示すような構造とすることが可
能である。これは、オイル３ｂの抵抗を利用してダンパ
ー効果を持たせるものである。

【００１６】また、ダンパー付き摩擦ローラ３はベアリ
ング４と弾性体５により支持され、弾性体５の与圧を調
節することにより、駆動力伝達部材８に対する与圧を調
整することもできる。この弾性体５は、ダンパー付き摩
擦ローラ３が摩耗しても適切な与圧を付与できるように
設けたものである。また、ガイド６は、静圧軸授、精密
リニアガイドでもよい。

【００１７】また、ダンパー付き摩擦ローラは図４、図
５に３′で示すような駆動ローラ２０′を同軸上に設け
た段付きでベアリング４、４′を回転軸２１の両端に設
けた構造であってもよい。

【００１８】光ディスクの光軸等の調整時にはステージ
１に対するダンパー付き摩擦ローラ３の与圧を弾性体５
の弾性を調整し、下げることにより、ステージ１を手動
で移動させて、光軸を調整することができる。また、共
振型アクチュエータ２からダンパー付き摩擦ローラ３に
対し、共振型アクチュエータ２に内蔵したスプリングに
より付与する与圧を下げることにより、ステージ１を移
動させて光軸を調整してもよい。

【００１９】また、複数個の共振型アクチュエータ２を
上記の構成においてダンパー付き摩擦ローラ３の回りに
配置させて、等間隔で位相をずらして駆動することによ
り精密送り機構を実現することができる。

【００２０】また、複数個の共振型アクチュエータ２を
ダンパー付き摩擦ローラ３に対して直径上を中心方向に
向かいあわせて配置させることにより、ダンパー付き摩
擦ローラ３の振動を抑制することができるためにステー
ジ１の振動を抑制することができる。

【００２１】また、押圧ローラ９は、ダンパー付きの摩
擦ローラでもよい。また、図２に示す押圧ローラ９ある
いはダンパー付き摩擦ローラ３の配置は、図６に示すよ
うな構成であってもよい。即ち、図６は、図２に示す構
成の配置における下側と同方向から見た構成を示し、２
個の押圧ローラ９、駆動力伝達部材８に与圧をかけて接
触し、この２個の押圧ローラ９の対称中心線上、駆動力
伝達部材８と反対側に配置され、共振型アクチュエータ
２で駆動されたダンパー付き摩擦ローラ３で駆動力伝達
部材８に駆動力を伝達している。

【００２２】これらの装置を実現させることにより、送
りむらが極めて少なく、剛性の高い精密一定速度の送り
を実現させることができる。

【００２３】図３は、本発明の第２の実施形態における
共振型アクチュエータを用いた送り装置の概略構成を示
す断面図である。

【００２４】図３に示すように、ステージ部の構造は第
１の実施形態と重複するので省略する。

【００２５】本実施形態においてステージ１と一体とな
った駆動力伝達部材８に対して弾性体５により与圧を調
整したダンパー付き摩擦ローラ３と押圧ローラ９を配置
し、前記ダンパー付き摩擦ローラ３の上下に共振型アク
チュエータ２を設け、ダンパー付き摩擦ローラ３の上下
方向の振動を抑制する。また、この構成により、伝達す
る駆動力の偏心を防止することができる。このように構
成することにより、ダンパー付き摩擦ローラ３と接して
いるステージ１の振動を抑制することができる。

【００２６】また、これらのダンパー付き摩擦ローラ３
の上下に取り付けた対になっている共振型アクチュエー
タ２を複数個ダンパー付き摩擦ローラ３の円周方向に配
置させ、等間隔で位相をずらして前記共振型アクチュエ
ータ２を駆動し、ダンパー付き摩擦ローラ３で駆動力を
ステージ１に伝達することにより、精密な送りを実現す
ることができる。

【００２７】これらの装置を実現させることにより、送
りむらが極めて少なく、剛性の高い精密一定速度の送り
を実現させることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば圧電式アク
チュエータにより、ダンパー付き摩擦ローラを介して、
駆動力を伝達することにより、ステージの振動を抑制
し、安定した精密送り機構を実現することができる。ま
た、押圧ローラを設けることにより、ダンパー付き摩擦
ローラのプリロードによるステージの偏心を防止し、ガ
イドへの圧力の偏りを無くすことができ、送りむらが少
なく、剛性の高い、一定速度の送りを実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である送り装置の概略構
成を示す斜視図

【図２】図１に示す送り装置の要部断面図

【図３】本発明の第２の実施例である送り装置の要部断
面図

【図４】図２に示す送り装置のダンパー付き摩擦ローラ
の変形例を示す図

【図５】図２に示す送り装置のダンパー付き摩擦ローラ
の変形例を示す図

【図６】図２に示す送り装置の押圧ローラの変形例を示
す図

【図７】ダンパー付き摩擦ローラの部分詳細図

【図８】ダンパー付き摩擦ローラの部分詳細図

【図９】ダンパー付き摩擦ローラの部分詳細図

【図１０】圧電式アクチュエータの構造を示す図

【図１１】共振型アクチュエータの特性を示す図

【符号の説明】

１ステージ２共振型アクチュエータ３、３′ ダンパー付き摩擦ローラ５弾性体６ガイド８駆動力伝達部材９押圧ローラ２０駆動ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H680 AA00 AA18 BB13 BB15 BB19 BB20 BC00 BC10 DD01 DD03 DD15 DD23 DD53 DD59 DD67 DD72 DD82 DD83 DD85 DD88 DD97 DD99 EE01 EE11 FF25 FF26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガイドに沿って移動するステージと、前
記ステージと一体になっている駆動力伝達部材と、前記
駆動力伝達部材に動力を伝達するダンパー付き摩擦ロー
ラと、前記ダンパー付き摩擦ローラに駆動力を伝達する
圧電式アクチュエータと、前記ダンパー付き摩擦ローラ
に対し前記駆動力伝達部材の反対側に設けられ前記ダン
パー付き摩擦ローラによる前記駆動力伝達部材へのプリ
ロードを相殺する押圧ローラとから構成されることを特
徴とする送り装置。
【請求項２】圧電式アクチュエータが共振型アクチュ
エータであることを特徴とする請求項１記載の送り装
置。
【請求項３】圧電式アクチュエータをダンパー付き摩
擦ローラの円周面に当接して駆動力を伝達する位置に設
けて構成したことを特徴とする請求項１記載の送り装
置。
【請求項４】圧電式アクチュエータをダンパー付き摩
擦ローラの上面、あるいは下面に当接して駆動力を伝達
する位置に設けて構成したことを特徴とする請求項１記
載の送り装置。
【請求項５】圧電式アクチュエータを複数個、ダンパ
ー付き摩擦ローラの円周面に当接して駆動力を伝達する
位置に設けて構成したことを特徴とする請求項１記載の
送り装置。
【請求項６】圧電式アクチュエータを複数組、ダンパ
ー付き摩擦ローラの上面および下面に対向して当接し駆
動力を伝達する位置に設けたことを特徴とする請求項１
記載の送り装置。
【請求項７】ダンパー付き摩擦ローラの駆動力伝達部
材に当接する与圧を弾性体により調整することを特徴と
する請求項１記載の送り装置。
【請求項８】押圧ローラがダンパー付き摩擦ローラで
あることを特徴とする請求項１記載の送り装置。