JPH04266648A - 摩擦駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は送り体と駆動体との間
に垂直抗力を与えて上記駆動体を精密に送り駆動するた
めの摩擦駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動体を、たとえばｎｍ（ナノメ−タ）
オ−ダの高精度で駆動する駆動装置として摩擦駆動装置
が知られている。この摩擦駆動装置は、回転駆動される
送り体を有し、この送り体に駆動体を圧力印加機構によ
って付勢して所定の接触圧力で接触させる。その状態で
上記送り体を回転駆動すれば、被駆動体を駆動体との接
触による摩擦力（推力）で直線駆動できるようになって
いる。

【０００３】ところで、このような摩擦駆動装置におい
て、駆動体を高精度に駆動するためには、送り体と駆動
体との垂直抗力（接触圧力）を一定に保つことが要求さ
れる。垂直抗力を一定に保つためには、圧力印加機構に
より設定される上記垂直抗力と、駆動体の形状精度とが
重要な要件となる。

【０００４】しかしながら、これらの要件のうち、とく
に駆動体は経時的に変形や磨耗が生じ易い。そのため、
圧力印加機構によって駆動体に所定の圧力を印加しても
、送り体と駆動体との垂直抗力が経時的に変動し、駆動
体を高精度に駆動することができないということがある
。とくに、駆動体の駆動ストロ−クが大きくなればなる
程、駆動体に生じる変形が大きくなり、送り精度が低下
するということが顕著に現れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の摩
擦駆動装置は、送り体に接触して送り駆動される駆動体
に変形や磨耗が生じると、この駆動体の駆動精度が低下
してしまうということがあった。

【０００６】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、駆動体に変形や磨耗が
生じても、この駆動体の送り精度が低下するのを防止で
きるようにした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
にこの発明は、回転駆動される送り体と、この送り体に
所定の接触圧力で接触するよう圧力印加手段によって付
勢されているとともに強誘電体電界変位素子によって形
成された一軸方向に駆動される駆動体と、上記送り体が
回転駆動されることによって生じるこの送り体と上記駆
動体との間の垂直抗力を検出する検出手段と、この検出
手段からの検出信号に応じて上記垂直抗力が一定になる
よう上記駆動体に電界を印加して変形させる制御手段と
を具備したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、送り体と駆動体との垂直
抗力が常に検出手段によって検出されていて、その垂直
抗力が変動すると、駆動体に加わる電界が制御されてこ
の駆動体が変形させられることで、上記垂直抗力が一定
に保たれるから、送り体を精度よく駆動することができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１と図２を参
照して説明する。図１に示す摩擦駆動装置は固定部１に
立設された固定支持体２を備えている。この固定支持体
２の上部にはロ−ラ状の送り体３が支軸４によって回転
自在に支持されている。この支軸４の一端には駆動モ−
タと減速機とが一体化された駆動源５が連結されている
。したがって、上記送り体３はこの駆動源５によって回
転駆動されるようになっている。

【００１０】上記送り体３には、図２に示すように矩形
断面をなしたロッド状の駆動体６の一端部下面が接触し
ている。この駆動体６の一端部上面には可動支持体７の
下端部に回転自在に支持されたバックアップロ−ラ８が
転接している。上記可動支持体７は下端が開放した筒状
のガイド体９内にスライド自在に収容されている。この
ガイド体９内には圧力印加手段としての圧縮ばね１１が
収容されている。この圧縮ばね１１は上記可動支持体７
を上記ガイド体９の下端開口から突出する方向に付勢し
ている。それによって、上記バックアップロ−ラ８が上
記駆動体６を所定の圧力で押圧するから、この駆動体６
が上記送り体３に所定の押圧力で押圧されている。

【００１１】上記駆動体６は圧電素子や電歪素子などの
強誘電体電界変位素子によって形成されている。この駆
動体６の上方と下方とには、それぞれ電極板１２が対向
して配置されている。これら電極板１２は電源部１３に
接続されている。この電源部１３には制御装置１４が接
続されている。上記電源部１３は上記制御装置１４から
の制御信号に応じて上記一対の電極板１２に電圧を印加
する。電極板１２に電圧が印加されれば、図１にＥで示
すようにこれら電極板１２間に駆動体６と直交する方向
に電界が生じるから、この電界Ｅの強さに応じて上記駆
動体６が膨脹する方向に変形する。また、電極板１２に
印加する電圧の正負の方向を逆にすれば、駆動体６を縮
小させることができる。

【００１２】上記固定支持体２の側面には歪みゲ−ジ１
５が取着されている。この歪みゲ−ジ１５は固定支持体
２に加わる力、つまり送り体３と駆動体６との間の垂直
抗力を検出する。歪みゲ−ジ１５は上記垂直抗力に応じ
た検出信号を上記制御装置１４に出力する。検出信号が
入力された制御装置１４は、その検出信号の値に応じた
出力を上記電源部１３に出力する。それによって、一対
の電極板１２には所定の電圧が印加され、その電圧値に
応じた電界Ｅが発生するようになっている。

【００１３】上記駆動体６の他端は連結部材６ａを介し
てテ−ブル１６に連結されている。このテ−ブル１６は
ガイドロッド１７にスライド自在に支持されている。こ
のガイドロッド１７は、固定部１に立設された一対の脚
体１８に平行に架設されている。したがって、上記駆動
体６によって上記テ−ブル１６がガイドロッド１７に沿
ってスライド駆動されるようになっている。

【００１４】上記構成の摩擦駆動装置によれば、駆動体
６がバックアプロ−ラ８を介して圧縮ばね１１により、
所定の圧力で押圧された状態で駆動源５を作動させて送
り体３を回転駆動すれば、送り体３と駆動体６との間に
垂直抗力が生じるから、その垂直抗力によって上記駆動
体６が送り駆動される。駆動体６の送り量は上記駆動源
５による送り体３の回転角度を制御することで高精度に
設定することができる。

【００１５】上記駆動体６と送り体３との垂直抗力は歪
みゲ−ジ１５によって検出されている。そして、上記駆
動体６の駆動ストロ−クが長くなった場合など、駆動体
６の経時的な変形や磨耗などで送り体３との垂直抗力が
変動（減少）することがある。そのような場合、その垂
直抗力の変動が上記歪みゲ−ジ１５によって検出され、
その検出信号が制御装置１４に入力される。

【００１６】制御装置１４は、歪みゲ−ジ１５からの検
出信号に応じた駆動信号を電源部１３に出力する。電源
部１３は駆動信号に応じた電圧を電極板１２に印加する
から、一対の電極板１２間には電界Ｅが生じる。その電
界Ｅによって駆動体６は電界Ｅと直交する厚さ方向に膨
脹変形するから、送り体３との垂直抗力（接触圧力）が
一定に保たれることになる。

【００１７】送り体３と駆動体６との垂直抗力が一定に
保たれれば、上記送り体３の膨脹に応じて駆動体６の送
り精度も一定となるから、この送り体３を精密に送り駆
動することができる。

【００１８】つまり、駆動体６に生じる推力（摩擦力）
Ｆは、バックアップロ−ラ８により与えられる垂直抗力
をＮ（電界が０のとき）、送り体３と駆動体６との摩擦
係数をμとすると、（Ｆ＝μ・Ｎ）で与えられる。

【００１９】ここで、垂直抗力Ｎの変動ΔＮが歪みゲ−
ジ１５によって検出された場合、電界Ｅを制御して強誘
電体電界変位素子からなる駆動体６を変形させ、−ΔＮ
なる力を付与すれば、全体として垂直抗力Ｎを一定に保
つことができる。これによって、推力Ｆも一定にできる
から、上記駆動体６を高精度に送ることができる。

【００２０】なお、駆動体６には予め所定の磁界を印加
し、膨脹方向に所定量変形させておくようにしてもよい
。つまり、電極板１２にバイアス電圧を印加しておく。 そのようにすれば、送り体３と駆動体６との間の垂直抗
力が増大あるいは減少のいずれの方向に変動しても、電
圧を印加する正負の方向を変えず、その強さを変えるだ
けで、駆動体６を厚さが膨脹する方向と収縮する方向の
いずれにも変形させて対応することができる。

【００２１】また、駆動体６に圧力を与える手段は圧縮
ばねに限られず、図３に示すようにしてもよい。つまり
、駆動体６の端部上方にはノズル体３１が配設されてい
る。このノズル体３１には上記駆動体６と対向する面に
多数のノズル３２が形成されている。これらノズル３２
は図示しない圧縮空気の供給源に接続されている。した
がって、ノズル３２から圧縮空気を噴出させれば、その
噴出力によって駆動体６を所定の圧力で押圧し、送り体
３に接触させることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、駆動体を
電界を加えると変形する強誘電体電界変位素子で形成す
るとともに、送り体と駆動体との間に生じる垂直抗力を
検出し、その垂直抗力の変動に応じて上記駆動体に印加
する電界を制御するようにした。そのため、送り体と駆
動体との間の垂直抗力を常に一定に維持することができ
るから、上記駆動体を高精度に送り駆動することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体構成の概略図。

【図２】図１の要部の拡大断面図。

【図３】この発明の他の実施例を示す駆動体に圧力を加
える手段の説明図。

【符号の説明】

３…送り体、６…駆動体、１１…圧縮ばね（圧力印加手
段）、１２…電極板（制御手段）、１３…電源部（制御
手段）、１４…制御装置（制御手段）、１５…歪みゲ−
ジ（検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転駆動される送り体と、この送り体
   に所定の接触圧力で接触するよう圧力印加手段によって
   付勢されているとともに強誘電体電界変位素子によって
   形成された一軸方向に駆動される駆動体と、上記送り体
   が回転駆動されることによって生じるこの送り体と上記
   駆動体との間の垂直抗力を検出する検出手段と、この検
   出手段からの検出信号に応じて垂直抗力が一定になるよ
   う上記駆動体に電界を印加して変形させる制御手段とを
   具備したことを特徴とする摩擦駆動装置。