特開 2024-98897 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098897

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   G12B 5/00 20060101AFI20240717BHJP

   F16C 29/04 20060101ALI20240717BHJP

   F16C 29/02 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

G12B5/00 T

F16C29/04

F16C29/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002698

(22)【出願日】2023-01-11

(71)【出願人】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 純平

(72)【発明者】

【氏名】山本 彩華

【テーマコード（参考）】

2F078

3J104

【Ｆターム（参考）】

2F078CA06

2F078CB12

2F078CC02

3J104AA17

3J104AA52

3J104EA02

3J104EA04

(57)【要約】

【課題】可動体を安定して移動させることができる。
【解決手段】本開示による駆動装置は、駆動部と、可動部と、連接部と、を有する。駆動部は、第１方向に沿って延在する第１ガイドレールと、第１ガイドレールに沿って移動可能な駆動体とを有する。可動部は、第１方向に沿って延在する第２ガイドレールと、第２ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有する。連接部は、駆動体と可動体とを連接する。駆動体の第１方向の移動距離を第１距離とした場合、可動体の第１方向の移動距離は、第１距離である。第１方向と直交する方向を第２方向とした場合、連接部は、駆動体の第２方向への移動を許容しつつ、駆動体が発生させる第１方向の駆動力を可動体に伝達する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って延在する第１ガイドレールと、
前記第１ガイドレールに沿って移動可能な駆動体とを有する駆動部と、
前記第１方向に沿って延在する第２ガイドレールと、
前記第２ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有する可動部と、
前記駆動体と前記可動体とを連接する連接部と、を有し、
前記駆動体の前記第１方向の移動距離を第１距離とした場合、前記可動体の前記第１方向の移動距離は、前記第１距離であり、
前記第１方向と直交する方向を第２方向とした場合、前記連接部は、前記駆動体の前記第２方向への移動を許容しつつ、前記駆動体が発生させる前記第１方向の駆動力を前記可動体に伝達する、駆動装置。

【請求項2】

前記連接部は、
前記可動体および前記駆動体の一方に位置する第１部材と、
前記可動体および前記駆動体の他方に位置し、前記第１部材と接離可能な第２部材と
を有し、
前記第１部材は、球形状である、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記第１部材と前記第２部材とは、点接触する、請求項２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記可動体は、センサを有する、請求項１～３のいずれか１つに記載の駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、案内部材に沿って可動体を移動させる駆動装置が知られている。たとえば、特許文献１には、圧電アクチュエータを直動駆動源に利用したフォーカシング用の直動駆動装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－１５８９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、可動体を安定して移動させることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による駆動装置は、駆動部と、可動部と、連接部と、を有する。駆動部は、第１方向に沿って延在する第１ガイドレールと、第１ガイドレールに沿って移動可能な駆動体とを有する。可動部は、第１方向に沿って延在する第２ガイドレールと、第２ガイドレールに沿って移動可能な可動体とを有する。連接部は、駆動体と可動体とを連接する。駆動体の第１方向の移動距離を第１距離とした場合、可動体の第１方向の移動距離は、第１距離である。第１方向と直交する方向を第２方向とした場合、連接部は、駆動体の第２方向への移動を許容しつつ、駆動体が発生させる第１方向の駆動力を可動体に伝達する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、可動体を安定して移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る駆動装置の構成例を示す模式平面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る連接部の構成例を示す模式平面図である。

【図3】図３は、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視における模式断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る駆動装置の動作例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態に係る駆動装置の動作例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態の変形例に係る駆動装置の構成例を示す模式平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本開示による駆動装置を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0009】

また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

【0010】

また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。

【0011】

従来、案内部材に沿って可動体を移動方向に移動させる駆動装置が知られている。たとえば、特許文献１には、圧電アクチュエータを直動駆動源に利用したフォーカシング用の直動駆動装置が開示されている。

【0012】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、可動体であるテーブルと駆動体である圧電アクチュエータとが一体的に固定されている。このため、可動体、駆動体または案内部材のいずれかに変形や不具合が生じた場合に、可動体の直動方向への移動に支障が生じるおそれがある。また、仮に変形や不具合がない場合であっても、振動などの外的要因によって可動体の直動方向への移動に支障が生じるおそれがある。このため、可動体を安定して移動させるという点でさらなる改善の余地がある。

【0013】

そこで、可動体を安定して移動させることができる技術が期待されている。

【0014】

（実施形態）
まず、実施形態に係る駆動装置１００の構成例について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る駆動装置１００の構成例を示す模式図である。

【0015】

駆動装置１００は、駆動部１と、可動部２と、連接部３とを有してもよい。

【0016】

駆動部１は、第１ガイドレール１１と、駆動体１２とを有してもよい。第１ガイドレール１１は、駆動体１２の移動方向、ここではＸ軸方向に沿って延在していてもよい。

【0017】

駆動体１２は、第１ガイドレール１１上に設けられていてもよい。駆動部１は、モータ等の駆動源１２１を有してもよい。駆動体１２は、駆動源１２１が発生させる動力により、第１ガイドレール１１の延在方向、ここではＸ軸方向に沿って移動することができる。駆動体１２は、第１ガイドレール１１に沿って往復移動してもよい。すなわち、駆動体１２は、Ｘ軸正方向およびＸ軸負方向の両方向に移動可能であってもよい。

【0018】

駆動体１２は、たとえばボールベアリングを有していてもよい。この場合、駆動体１２は、ボールベアリングを介して第１ガイドレール１１と接してもよい。

【0019】

なお、図示の例では、駆動体１２の内部に駆動源１２１が位置しているが、駆動源１２１は、必ずしも駆動体１２の内部に位置することを要しない。たとえば、駆動源１２１は、駆動体１２の外部に設けられたボールネジおよびモータであってもよい。

【0020】

可動部２は、第２ガイドレール２１と、可動体２２とを有してもよい。第２ガイドレール２１は、可動体２２の移動方向、ここではＸ軸方向に沿って延在していてもよい。駆動部１の第１ガイドレール１１と、第２ガイドレール２１は、移動方向と直交する方向、ここではＹ軸方向に間隔をあけて平行に配置されてもよい。

【0021】

可動体２２は、第２ガイドレール２１上に設けられていてもよい。可動体２２は、移動方向、ここではＸ軸方向に沿って移動可能であってもよい。可動体２２は、気体供給源２２１を有してもよい。可動体２２は、気体供給源２２１から供給される圧縮された気体を第２ガイドレール２１に向けて吹き付けることで、第２ガイドレール２１に対して浮上することができる。この場合、可動体２２は、第２ガイドレール２１に対して非接触で移動することができる。このような形態の可動部２をエアスライドと呼ぶことがある。

【0022】

連接部３は、駆動体１２と可動体２２とを連接してもよい。駆動体１２の移動によって生じる動力は、連接部３によって可動体２２に伝達される。これにより、駆動装置１００は、可動体２２を第２ガイドレール２１に沿って移動させることができる。

【0023】

ところで、可動体２２は、駆動体１２と比較して高い真直度を有する場合がある。真直度とは、駆動体１２または可動体２２の移動軌跡における直線からのずれの度合いのことである。本明細書において、「真直度が高い」とは、移動軌跡の直線からのずれが小さいこと、すなわち、より直線的に移動することを意味する。一方、「真直度が低い」とは、移動軌跡の直線からのずれが大きいことを意味する。たとえば、実施形態のようにエアスライドのような非接触式ベアリングを用いた可動体２２は、ボールベアリング等の接触式のベアリングを用いた駆動体１２と比較して高い直進度を有する場合がある。

【0024】

駆動体１２の真直度が可動体２２よりも低い場合、駆動体１２は、第１ガイドレール１１に沿って移動する間、その真直度の低さから可動体２２に対して相対的に近付いたり離れたりすることになる。したがって、仮に、駆動体１２と可動体２２とが一体的に固定されていると、駆動体１２のＸ軸方向以外の方向への移動がそのまま可動体２２に伝達されることで、可動体２２の真直度が低下するおそれがある。

【0025】

また、駆動体１２の真直度が可動体２２と同じであっても、たとえば第１ガイドレール１１に変形が生じた場合、駆動体１２は、可動体２２と同じ真直度で移動することが困難となるおそれがある。このような場合でも、駆動体１２と可動体２２とが一体的に固定されていると、駆動体１２の動きが可動体２２の真直度を低下させるおそれがある。また、駆動体１２と可動体２２とが一体的に固定されていると、たとえば駆動体１２の振動が可動体２２に伝わりやすいため、かかる振動によって可動体２２の真直度が低下するおそれがある。

【0026】

そこで、駆動装置１００が備える連接部３は、駆動体１２が発生させる駆動力のうちＸ軸方向の成分のみを可動体２２に伝達できるように工夫されている。以下、かかる連接部３の構成について具体的に説明する。

【0027】

連接部３は、第１部材３１と、複数、ここでは２つの第２部材３２とを有してもよい。第１部材３１は、可動体２２および駆動体１２の一方に位置してもよく、第２部材３２は、可動体２２および駆動体１２の他方に位置してもよい。図１に示す例において、第１部材３１は、駆動体１２に位置し、第２部材３２は、可動体２２に位置している。

【0028】

図１に示すように、第１部材３１は、球形状であってもよい。第１部材３１は、２つの第２部材３２の間に配置されてもよい。なお、第１部材３１は、駆動体１２に位置する棒状体３３を介して駆動体１２に固定されてもよい。連接部３は、必ずしも棒状体３３を有することを要しない。すなわち、第１部材３１は、駆動体１２に直接固定されてもよい。また、棒状体３３は、棒状である必要はなく、第１部材３１と駆動体１２とを連結する機能を有すれば、どのような形状であってもよい。

【0029】

第２部材３２は、平板状の部材であってもよい。第２部材３２は、第１部材３１と接離可能である。言い換えれば、第２部材３２は、第１部材３１に固定されていない。

【0030】

かかる連接部３は、Ｘ軸方向と直交する方向、ここでは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向への駆動体１２の移動を許容しつつ、駆動体１２が発生させるＸ軸方向の駆動力を可動体２２に伝達することができる。かかる動作例については、図４および図５を用いて後述する。

【0031】

ここで、実施形態に係る連接部３の詳細な構成例について図２および図３を用いて説明する。図２は、実施形態に係る連接部３の構成例を示す模式平面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視における模式断面図である。なお、図３は、連接部３を駆動部１側からみた側面図である。

【0032】

図３に示すように、駆動体１２は、第１主面１２２と、第２主面１２３とを有してもよい。第１主面１２２は、駆動体１２の上面であってもよい。第２主面１２３は、駆動体１２の下面であってもよい。この場合、第１部材３１は、駆動体１２の側面における第１主面１２２側に位置してもよい。具体的には、第１部材３１は、駆動体１２の側面において駆動体１２の中央よりも第１主面１２２側に位置してもよい。

【0033】

図２に示すように、２つの第２部材３２は可動体２２の移動方向であるＸ軸方向に間隔をあけて配置されていてもよい。２つの第２部材３２は、第１部材３１をＸ軸方向における両側から挟むように配置されてもよい。具体的には、図２および図３に示すように、２つの第２部材３２のうち一方は、第１部材３１に対してＸ軸負方向側に配置されてもよく、他方は、第１部材３１に対してＸ軸正方向側に配置されてもよい。

【0034】

図３に示すように、２つの第２部材３２間の距離Ｄ１は、第１部材３１の直径Ｄ２より大きくてもよい。言い換えると、第１部材３１が２つの第２部材３２の間に配置された場合に、第１部材３１と第２部材３２との間には隙間が形成されてもよい。

【0035】

つづいて、実施形態に係る駆動装置１００の動作例について図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、実施形態に係る駆動装置１００の動作例を示す図である。図４は、可動部２をＸ軸正方向に移動させる場合の動作例を示す。図５は、可動部２をＸ軸負方向に移動させる場合の動作例を示す。

【0036】

図４に示すように、連接部３の第１部材３１は、第２部材３２と接触しているものとする。具体的には、球状体である第１部材３１のＸ軸正方向側の最端部は、Ｘ軸正方向側に配置された板状体である第２部材３２と点接触していてもよい。この状態で、駆動体１２が第１ガイドレール１１に沿ってＸ軸正方向に移動すると、駆動体１２の駆動力が第１部材３１および第２部材３２を介して可動体２２に伝達される。これにより、可動体２２が駆動体１２に追従してＸ軸正方向に移動する。

【0037】

また、図５に示すように、駆動体１２を第１ガイドレール１１に沿ってＸ軸負方向に移動させると、連接部３の第１部材３１は、他方の第２部材３２と接触する。具体的には、第１部材３１のＸ軸負方向側の最端部がＸ軸負方向側に配置された第２部材３２と点接触する。この状態で、駆動体１２が第１ガイドレール１１に沿ってＸ軸負方向に移動すると、駆動体１２の駆動力が第１部材３１および第２部材３２を介して可動体２２に伝達される。これにより、可動体２２が駆動体１２に追従してＸ軸負方向に移動する。

【0038】

駆動体１２のＸ軸方向の移動距離を第１距離とした場合、可動体２２のＸ軸方向の移動距離は、駆動体１２と同じ第１距離である。すなわち、可動体２２は、駆動体１２が移動した距離と同じ距離だけ移動する。

【0039】

上述したように、第１部材３１と第２部材３２とは接離可能である。このため、連接部３は、駆動体１２および可動体２２の移動中、駆動体１２が可動体２２に対して相対的に近付いたり離れたりすること、すなわち、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向またはＺ軸方向への駆動体１２の移動を許容することができる。言い換えれば、連接部３は、駆動体１２が可動体２２に対して相対的にＹ軸方向またはＺ軸方向へ移動することによって生じるＹ軸方向またはＺ軸方向の駆動力を逃がすことができる。これにより、連接部３は、駆動体１２が発生させる駆動力のうちＸ軸方向の成分のみを可動体２２へ伝えることができる。したがって、可動体２２を安定して移動方向に移動させることができる。

【0040】

また、連接部３の第１部材３１と第２部材３２とは点接触するため、接触面積を小さくすることができる。駆動体１２が発生させる駆動力のうちＸ軸方向以外の成分を可動体２２へより伝わりにくくすることができる。

【0041】

また、実施形態にかかる駆動装置１００によれば、上述した連接部３を用いることで、高剛性・高精度・高寿命の駆動体を使用する必要がなくなり、装置自体のコストを低減することができる。また、たとえば、人の手で駆動体１２を動かす場合と比較して、可動体２２の移動を自動化でき、コストを低減することができる。

【0042】

また、駆動体１２は、Ｘ軸正方向に移動する場合には、Ｘ軸正方向側に位置する第２部材３２と点接触し、Ｘ軸負方向に移動する場合には、Ｘ軸負方向側に位置する第２部材３２と点接触する。そのため、一方向のみでなく、反対方向に移動する場合でも、安定して可動体２２を移動させることができる。

【0043】

（変形例）
図６は、実施形態の変形例に係る駆動装置１００の構成例を示す図である。図６に示すように、駆動装置１００の可動体２２は、センサ２２２を有していてもよい。センサ２２２は、たとえば、基板Ｓのような測定対象物の平坦度、形状、厚みなどを測定するセンサであってもよい。

【0044】

かかる構成によれば、駆動体１２の取り付け精度や走行制度の悪さが可動体２２に影響することを低減しつつ、測定対象物の平坦度、形状、厚みなどを測定することができる。

【0045】

一実施形態において、（１）駆動装置（一例として、駆動装置１００）は、駆動部（一例として、駆動部１）と、可動部（一例として、可動部２）と、連接部（一例として、連接部３）と、を有する。駆動部は、第１方向に沿って延在する第１ガイドレール（一例として、第１ガイドレール１１）と、第１ガイドレールに沿って移動可能な駆動体（一例として、駆動体１２）とを有する。可動部は、第１方向に沿って延在する第２ガイドレール（一例として、第２ガイドレール２１）と、第２ガイドレールに沿って移動可能な可動体（一例として、可動体２２）とを有する。連接部は、駆動体と可動体とを連接する。駆動体の第１方向の移動距離を第１距離とした場合、可動体の第１方向の移動距離は、第１距離である。第１方向と直交する方向を第２方向とした場合、連接部は、駆動体の第２方向への移動を許容しつつ、駆動体が発生させる第１方向の駆動力を可動体に伝達する。

【0046】

（２）上記（１）の駆動装置において、前記連接部は、前記可動体および前記駆動体の一方に位置する第１部材と、前記可動体および前記駆動体の他方に位置し、前記第１部材と接離可能な第２部材とを有し、前記第１部材は、球形状である、請求項１に記載の駆動装置。

【0047】

（３）上記（２）の駆動装置において、前記第１部材と前記第２部材とは、点接触してもよい。

【0048】

（４）上記（１）～（３）のいずれか１つの駆動装置において、前記可動体は、センサを有していてもよい。

【0049】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１ 駆動部
２ 可動部
３ 連接部
１１ 第１ガイドレール
１２ 駆動体
２１ 第２ガイドレール
２２ 可動体
３１ 第１部材
３２ 第２部材
１００ 駆動装置
２２２ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】