JP4413498B2

JP4413498B2 - Friction drive

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Publication number: JP4413498B2
Application number: JP2003003480A
Authority: JP
Inventors: 隆小原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004218662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動軸を回転させることによって移動体を進退させる摩擦駆動装置に係り、特に光ディスク原盤に対してトラックピッチを正確に露光する移動体であるスライドテーブルを具備する光ディスク原盤露光装置における移動体駆動部に適用される摩擦駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク原盤露光用のスライドテーブル装置においては、高精度送りを実現するための発明が数多くなされている（特許文献１〜３）。
【０００３】
光ディスク原盤露光用のスライドテーブル装置では、静圧軸受を介してスライドテーブルを進退自在に設けたエアスライド式のスライドテーブル装置が用いられている。スライドテーブルの駆動は、ボイスコイル型のリニアモータが一般的に用いられ、位置検出器として干渉レーザ測長器あるいはリニアスケールを使用した閉ループ制御方式が採用されている。また、半導体検査装置等の静止状態を必要とするものでは、送り方向の剛性を必要とするためスライドテーブルの駆動にボールネジなどを用いる。
【０００４】
近年の光ディスクの高密度化に伴い、より高解像の露光を実現するために従来のレーザビームから電子線などを用いた露光法が登場し、それに伴い真空環境への対応、および、より高精度な送りが必要になってきている。
【０００５】
摩擦駆動機構のツイストローラ方式は、駆動軸と従動軸との間の交差角を微小にすることにより、他の機構では得られない小さなリードを実現することが可能になり、高い位置決め分解能が期待できることから、次世代の送り機構として特許文献、非特許文献に様々な機構が提案されている。
【０００６】
例えば特許文献４に記載の発明は、軸体と、この軸体を相対的に回転および進退自在に貫通させた進退部品とを備え、進退部品として進退部品本体内に軸体に転接する樽形のローラを周方向に並べて複数個設け、これらのローラを、両端面においてボールを介して進退部品本体と予圧板との間に回転自在に支持する構成であり、進退部品本体とローラ端面との少なくとも一方、および予圧板とローラ端面との少なくとも一方が、ボールが回転自在に嵌まる円錐面状のボール支持凹部でボールの支持を行わせる構成である。また、予圧板をローラ側へ付勢すると共に円周方向に付勢する弾性体を設けることにより、耐外乱性が高く、速度むらがなく、安定送りが行え、また駆動源において停止時における静止性能の向上を図ることができる装置としている。
【０００７】
特許文献５に記載の発明は、テーブルとなるスライド体を基台に対して静圧直動軸受で静圧支持し、基台に対してスライド体をスライド自在に駆動する摩擦進退駆動装置を設けるものであり、摩擦進退駆動装置は、回転駆動される主軸と、この主軸の周りに複数設けられて各々傾き角度を持って接するローラとを備え、このローラに主軸に対する予圧を与える予圧手段を設けて、速度むらが生じることなく、安定した送りが行え、外乱にも強く、分解能の向上を図り、これにより高密度の書き込みを可能にした光ディスクマスタリング装置用のスライドテーブル装置としている。
【０００８】
特許文献６に記載の発明は、主軸と、この主軸の外周に傾き角度をもって転がり接触するローラと、主軸の回転に伴いローラと共に移動するスライド体とを備えたものであり、モータの回転は減速機で減速して主軸に伝達し、この減速機を、第１、第２の駆動側軸から摩擦車への回転伝達で減速する構成にして、回転駆動源の回転むらの影響を少なくすると共に、回転伝達系における位相ずれを少なくし、精密な位置決めを可能としている。
【０００９】
非特許文献１に記載された技術によれば、空気静圧軸受により案内されたテーブルを、両端を空気静圧軸受にて支持された駆動軸と、その駆動軸の軸線に対してわずかな交差角を備えて設置された従動軸と、従動軸回りに複数の玉軸受にて回動支持されたローラとからなる機構によって、約７０μｍのリードにおいて位置決め分解能２ｎｍを実現している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２５１２８号公報
【特許文献２】
特開２００２−９２９７３号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７９７００号公報
【特許文献４】
特開平８−１８４３６０号公報
【特許文献５】
特開平１１−１９５２４７号公報
【特許文献６】
特開平１１−１９５２４８号公報
【非特許文献１】
水本他著，「ツイストローラ摩擦駆動装置を用いた超精密位置決めシステムの開発」，1995年度精密工学会秋期大会論文集
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献４に記載の発明の場合、ローラが駆動軸心に対して等角（１２０度）に配置される構成であるため、ローラ端面を支持している固定板および対向板に各々形成される円錐面状のボール支持凹部の機械的な位置誤差のために、各ローラ軸心と駆動軸とのなす角度にばらつきを生じやすい。
【００１２】
このことは、ローラ軸芯と駆動軸心とがなす角度を大きく、言い換えるとリード（軸方向に進む距離）を比較的大きく取る場合（例えば数ｍｍ）には問題とならないが、ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度を小さく、言い換えるとリードを小さく取る場合（例えば数百μｍ）に、各ローラ軸芯と駆動軸とのなす角度にばらつきがあると、駆動軸と従動軸のローラとの間においてリード誤差によるすべりを生じる。
【００１３】
また、駆動軸とローラの接触点は、駆動軸の外周上におけるローラの転動軌跡が、各ローラで異なるため、駆動軸の加工誤差などによる微小な曲がり、あるいは駆動軸の軸心と進退部品の案内機構間に組立誤差などによる通り誤差がある場合、リードＬを大きく取ると大きなすべりを生じる。これが閉ループ制御の外乱となるため、制御上好ましくないと共に、光ディスク原盤露光などに適用するとトラックピッチ精度などが悪くなり、露光品質上好ましくない。
【００１４】
さらに、特許文献４に記載の発明では、予圧板をローラ側へ付勢すると共に円周方向に付勢する弾性体を設ける構成としており、ローラの軸体に対する予圧量の調整は、進退部品本体に設けたネジ部を有する孔部と予圧板に設けた孔部を連通させた位置として、その連通孔部分に弾性体を設けて、進退部品本体に設けたネジ部のイモネジを締めることによる弾性体の圧縮変形力を利用している。このような構成の場合、ローラの軸体に対する現在予圧量を定量的に確認することができないため、適正な予圧量にするために試行錯誤することになり、またローラあるいは軸体の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整も困難となり、部品交換時の予圧量の再現性もなく、組立性が悪いという問題がある。
【００１５】
特許文献５に記載の発明では、ローラに主軸に対する予圧を与える予圧手段を設けているが、基台に固定される静圧直動軸受の固定部と摩擦進退駆動装置の主軸との間に真直性に誤差がある状態で組み立てられるおそれがある。この場合、スライド体が送り方向に動作すると、予圧をかけられて固定されているだけで、剛性が最も低いローラと主軸との間において、その真直誤差を吸収することになるため、ローラの主軸に対する予圧量が移動位置と共に変化する。
【００１６】
駆動軸と１つのローラ間に働く駆動軸方向の駆動力Ｆは、駆動軸外周とローラ間の動摩擦係数をμ、予圧をＮとするとＦ＝μＮとなる。したがって、各々のローラと駆動軸外周で発生する駆動力にもばらつきを生じ、これにより、各々の駆動力にもばらつきを生じるため、各ローラの軸心と駆動軸とがなす角度のばらつきと相乗して、駆動軸と従動軸のローラとの間ですべりを生じ、これが閉ループ制御の外乱となるため制御上好ましくなく、光ディスク原盤露光などに適用する場合には、トラックピッチ精度などが悪くなり、露光品質上好ましくない。
【００１７】
特許文献６に記載の発明では、スライド体を基台に対して静圧直動軸受で静圧支持する構成にし、また、非特許文献１に記載の技術では、空気静圧軸受により案内されたテーブルを、両端を空気静圧軸受にて支持する構成としているが、送り，回転構成要素である静圧軸受が非常に高価であるため、装置コストが高くなる。
【００１８】
本発明は、前記従来の問題が生じることなく、高精度送りを実現することができる光ディスク原盤露光装置などに適用することを可能にした摩擦駆動装置を提供することを目的にする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、駆動軸と、この駆動軸に対して傾き角度をもって傾斜する少なくとも２つの従動軸のそれぞれに設けられて前記駆動軸の外周にころがり接触するローラと、前記駆動軸の回転により前記従動軸と前記ローラと共に移動する移動体と、この移動体に固定され、前記駆動軸が貫通しかつ前記従動軸が固定される固定板と、前記移動体を前記駆動軸の軸線方向に案内する案内機構とを備えた摩擦駆動装置において、前記各従動軸を、前記駆動軸の軸線に対して円周方向に等角配置すると共に、前記駆動軸に対して傾き角度θをもって傾斜させて設置し、前記固定板における前記少なくとも２つの従動軸のうちの２つの従動軸の固定端から、この従動軸に設けられた前記ローラと前記駆動軸との接触点までの距離をそれぞれＬａ，Ｌｂとし、前記駆動軸の直径をＤとした場合に、Ｌａ＝Ｌｂ−（π・Ｄ／３）・θの関係を有するように構成した摩擦駆動装置であって、前記従動軸の一端を球面軸受にて支持し、他端を、該従動軸に設けたローラが前記駆動軸外周から前記球面軸受の中心である回動支持点を支点として離間する方向に押圧する第１の弾性体および前記駆動軸外周の接線方向に押圧する第２の弾性体による自由支持とし、前記回動支持点を挟んで前記ローラと反対側に前記移動体に固定され、前記駆動軸の軸線と直角方向において前記第１の弾性体の押圧力による前記回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に前記従動軸を押圧する第１の押圧手段と、前記駆動軸外周の接線方向で前記第２の弾性体の押圧力による前記回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に前記従動軸を押圧する第２の押圧手段と、前記第１の押圧手段を押圧／開放し、前記ローラを前記従動軸の軸線方向に移動／固定するように制御するための第１の出力手段と、前記駆動軸の１回転当たりの原点検出信号と前記ローラ移動量検出手段の出力信号に基づいて、前記ローラが軸線方向に移動可能な前記従動軸に設けられたローラを軸線方向に固定した従動軸に対する傾き角度誤差を算出する角度誤差算出手段と、その算出角度に相当する出力信号を現在印加信号から増減した補正信号を前記第２の押圧手段に印加する第２の出力手段とからなる角度補正手段とを備えたことを特徴とし、この構成によって、加工，組み付け誤差などによる駆動軸の曲がりなどがあっても、駆動軸と各従動軸のローラとの間において、リード誤差によるすべりが発生せず、さらに、加工，組み付け誤差などによる機械的な位置誤差のために生じる各従動軸と駆動軸とのなす交差角度のばらつきを補正できるようにしているため、各ローラの軸芯と駆動軸とのなす角度を精密に設定することができ、駆動軸と各従動軸のローラとの間でリード誤差によるすべりが発生せず、安定した送り制御を実現することができ、送り精度を向上させることができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の摩擦駆動装置において、第１の出力手段を、定電圧回路と、この定電圧回路の出力信号が入力され、かつ外部信号によりオン／オフする切換スイッチと、第１の押圧手段の変形部に設けた変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧伸縮設定信号と前記変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御するサーボ制御手段とから構成したことを特徴とし、この構成によって、ローラの駆動軸外周への押圧（予圧）動作と、各従動軸と駆動軸との交差角度を補正する角度補正動作を再現性よく行うことができるため、さらに安定した送り制御を実現することができ、送り精度を向上させることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の摩擦駆動装置において、第１の出力手段を、可変電圧回路と、この可変電圧回路の出力信号が入力され、かつ外部信号によりオン／オフする切換スイッチと、第１の押圧板と回動支持点と前記ローラ間に設けられて、前記従動軸の外周部に該従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御するサーボ制御手段から構成したことを特徴とし、この構成によって、ローラの駆動軸に対する予圧量を従動軸の変形量に置換した信号で予圧サーボをしているため、適正な予圧条件に瞬時に設定することができ、ローラあるいは駆動軸の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整が容易になり、部品交換時の予圧量再現性が良好であって、組立性を向上させることができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の摩擦駆動装置において、第１の出力手段を、１つのデジタル／アナログ変換器と、前記第１の押圧手段と回動支持点と前記ローラ間に設けられて、前記従動軸の外周部に該従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記デジタル／アナログ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御するサーボ制御手段から構成したことを特徴とし、この構成によって、前記と同様に、ローラの駆動軸に対する予圧量を従動軸の変形量に置換した信号で予圧サーボをしているため、適正な予圧条件に瞬時に設定することができ、ローラあるいは駆動軸の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整が容易になり、部品交換時の予圧量再現性が良好であって、組立性を向上させることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の摩擦駆動装置において、第２の出力手段を、デジタル信号／アナログ変換器と、押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、前記デジタル信号／アナログ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と前記変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行うサーボ制御手段とから構成したことを特徴とし、この構成によって、ローラの駆動軸外周への押圧（予圧）動作と、各従動軸と駆動軸との交差角度を補正する角度補正動作を再現性よく行うことができるため、さらに安定した送り制御を実現することができ、送り精度を向上させることができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦駆動装置において、移動体に固定された固定板における従動軸を押圧する方向に設けられた第１の案内部と、この第１の案内部に嵌合するように設けられた第１の押圧板と、前記固定板における前記従動軸を押圧する方向に設けられた第１の調整ネジと、この第１の調整ネジが螺合する前記第１の押圧板に設けられた雌ネジ部とを備えて前記従動軸を押圧する方向の位置調整を可能にし、前記固定板における前記従動軸を前記駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に設けられた第２の案内部と、この第２の案内部に嵌合するよう設けられた第２の押圧板と、前記固定板における前記従動軸を前記駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に設けられた第２の調整ネジとを備えて、前記第２の押圧板における後端側面によって前記従動軸を前記駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に位置調整することを可能にしたことを特徴とし、この構成によって、大きな交差角度でも角度補正動作が行えるようにしているため、広いリード条件範囲において安定した送り制御を実現することができ、送り構成要素としての汎用性を高くすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施形態１を説明するための摩擦駆動装置の平面図、図２は実施形態１の摩擦駆動装置の右側面図、図３は実施形態１の摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図、図４は実施形態１の要部を説明するための斜視図である。
【００３１】
図２に示すように、空気圧によるサーボマウンタなどからなる除振機構（図示せず）上に設けられたベース１には、送り方向と直角方向に離間して下端が固定された複数の支柱２が立設されており、各支柱２の上端には、送り方向に配置した案内機構を構成するころがり軸受（例えば球体，円筒ローラなど）３を介して移動体４が固定されている。移動体４には、上部にターンテーブル５を固定し、図示しない外部より供給される圧縮空気によりラジアル，スラスト方向に静圧浮上するエアスピンドル６が固定されており、エアスピンドル６には回転駆動モータ７を介して、出力が１周を数千等分割したＡ相，Ｂ相パルス、および１周に１回発生するＺ相パルスとから構成される光学式ロータリーエンコーダ８が固定されており、外部からの回転駆動モータ７への通電信号により回転自在になっている。
【００３２】
移動体４の左側端部の下部には、出力が移動方向をある分解能のＡ相，Ｂ相パルスから構成される光学式リニアエンコーダなどからなり、図２に示すように、移動体４の送り方向の位置を計測する受光部９とスケール１０とから構成される位置検出手段１１が配設されており、スケール１０が取付板１２を介して移動体４に固定され、また、受光部９が取付板１３を介してベース１に固定されている。
【００３３】
なお、本例では、スケール１０が移動体４に固定され、受光部９がベース１に固定されているが、受光部９を移動体４に固定し、スケール１０をベース１に固定する構成にしてもよい。
【００３４】
図３に示すように、移動体４の送り方向に延出する突出部１４の下部には、駆動軸１５が貫通する通孔部を設けた相対向する一対の固定板１６が固定されている。駆動軸１５の外周には、同心状に設けた３つの従動軸１７が駆動軸１５の軸線に対して円周方向に等角配置され、かつ駆動軸１５の軸心と従動軸１７の軸心とが微小角度になるように設けられている。各従動軸１７には、駆動軸１５に対してころがり接触するローラ１８が、対向したころがり軸受（例えばアンギュラ軸受など）１９を介して軸受止め体２０にて軸線方向に固定するように設けられている。
【００３５】
図５，図６に示す駆動軸の展開図のように、他方の固定板１６における従動軸１７の固定端から、各ローラ１８と駆動軸１５外周との接触点（１５−ａ〜１５−ｃ）までの距離をそれぞれＬａ，Ｌｂ，Ｌｃとし、駆動軸１５の軸心と各従動軸１７の軸心とのなす角度をθとし、駆動軸１５の直径をＤとした場合に、下記の式（数１）を満足するように各部材が設けられている。
【００３６】
【数１】
Ｌｂ＝Ｌａ−（π・Ｄ／３）・θ
Ｌｃ＝Ｌｂ−（π・Ｄ／３）・θ＝Ｌａ−（２・π・Ｄ／３）・θ
図３に示すように、駆動軸１５の右側端部は段付き形状になっており、第１の段付部１５ａの外周が、ベース１に固定されたハウジング２１の左側円筒孔部において、同心状にその外輪が固定された一対のころがり軸受（例えばアンギュラ軸受など）２２の内周部に嵌合されており、駆動軸１５に設けたネジ部においてころがり軸受２２の内周部が軸受止め体２３にて固定されている。
【００３７】
また、駆動軸１５の第２の段付部１５ｂの外周は、カップリング部材（例えばオルダム式など）２４を介して送り駆動モータ２５に連結されている。送り駆動モータ２５は、ハウジング２１の右側円筒孔部に固定され、また出力が１周を数千等分割したＡ相，Ｂ相パルスと、１周に１回発生するＺ相パルスとから構成されるロータリーエンコーダ２６を具備している。
【００３８】
さらに、駆動軸１５の左側端部１５ｃは、ベース１に固定された支持体２７の貫通孔に、同心状にかつ外輪が軸心方向に移動可能となるように固定されたころがり軸受（例えば深溝玉軸受など）２８の内輪に嵌合されている。
【００３９】
前記構成の実施形態１において、送り駆動モータ２５に通電すると、駆動軸１５の外周に前記接触点１５−ａ〜１５−ｃにて接触しているローラ１８が転動し、移動体４が送り方向に移動する。このときの動作について、図６（ａ），（ｂ）に示す本実施形態と同様の構成をなす従来例の場合と比較して説明する。
【００４０】
従来例では、ローラ１８の駆動軸１５の外周上における接触点１５−ａ’〜１５−ｃ’は図６（ａ）に示すような配置であり、ローラ１８の転動軌跡はＡ，Ｂ，Ｃの軌跡となり、異なる軌跡上を転動する。この場合、図６（ｂ）に示すように、駆動軸１５に微小な曲がりがあると、駆動軸１５が１回転したときの１５−ａ’，１５−ｃ’の軸線方向移動距離（これをリード量という）、すなわちリード量Ｌａ’とＬｃ’はＬａ’＞Ｌｃ’となってローラ１８にすべりを生じる。一方、本実施形態の前記式（数１）を満足するように設けられた接触点（１５−ａ〜１５−ｃ）の配置では、図６（ｂ）に示すように、駆動軸１５の外周上で同一の軌跡上を転動することになるため、駆動軸１５に曲がりがあっても同じリード量となり、ローラ１８のすべりは生じない。
【００４１】
実施形態１では、駆動軸１５の軸心と従動軸１７の軸心とがなす角度を固定条件とした場合の構成を示した。次に本発明の実施形態２として、駆動軸１５の軸心と従動軸１７の軸心とがなす角度を可変とした場合の構成について説明する。
【００４２】
図７は実施形態２の摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図、図８は実施形態２の図７におけるＢ−Ｂ’線断面図、図９は実施形態２の図８におけるＹ−Ｏ−Ｙ’線断面図、図１０は実施形態２の図８におけるＺ−Ｏ−Ｚ’線断面図、図１１は実施形態２の移動量検出手段の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、既に説明して重複する部分については同一符号を付すなどして詳しい説明は省略する。
【００４３】
図９，図１０に示すように、本例では３つの従動軸における１つの従動軸１７ａには軸線方向にローラ１８ａを固定し、他の従動軸１７ｂ，１７ｃには軸線方向に移動可能にローラ１８ｂ，１８ｃを設けている。なお、図９，図１０において図法上、構成部材が左右対称に記載されるが、両部位は同一構成である。
【００４４】
前記他の従動軸１７ｂ，１７ｃにおいて、内周面と従動軸１７ｂ，１７ｃの外周面とですべり軸受３０を構成する移動リング３１が同心状に設けられており、移動リング３１の一端に、外周部が固着され、かつ前記一端と対向する従動軸１７ｂ，１７ｃの一端に内周部が固着された円盤状の弾性板３２が設けられ、これらから移動手段３３が構成されており、ローラ１８ｂ，１８ｃが従動軸１７ｂ，１７ｃの軸線方向に対して移動可能であるような構成としている。
【００４５】
前記他の従動軸１７ｂ，１７ｃには、その軸線と直角方向に貫通孔３４と図中右端部より同心状に孔部が設けられており、また前記孔部と外周が略嵌合し、図示しない例えばＯリングなどを外周に備え、かつ先端部がテーパ状の突き出しピン３５が、例えば圧縮コイルバネ３６を介して設けられ、さらに貫通孔３４に嵌合し、かつ突き出しピン３５のテーパ部に接触する複数の鋼球３７が設けられている。
【００４６】
前記構成にて、従動軸１７ｂ，１７ｃの右端部に設けた給気口３８より圧縮空気などを供給すれば突き出しピン３５が従動軸１７ｂ，１７ｃの軸線左方向に移動し、テーパ部にて接触している鋼球３７が、従動軸１７ｂ，１７ｃの軸線に対して直交する方向に移動して移動リング３１の内周面を押圧し、移動リング３１に従動軸１７ｂ，１７ｃが固定される。
【００４７】
なお、図８において、Ａ，Ｂは、従動軸１７ａ〜１７ｃの端部を互いに直交する方向に支持固定するための固定板である。
【００４８】
さらに、円盤状の弾性板３２の内外周間において、その半径方向のひずみを検出するひずみゲージ３９が設けられている。図１１はひずみゲージ３９を用いた移動量検出手段の構成を示すブロック図であり、図９，図１０に示すように、前記各部に設けられた一対のひずみゲージ３９は、それぞれブリッジ回路４０に接続されており、ブリッジ回路４０の出力信号は増幅器４１に接続され、その出力信号が、例えば表示器４２に接続されており、移動可能なローラ１８ｂ，１８ｃの移動量を弾性板３２の変形量として検出できるように構成されており、全体として移動量検出手段４３を構成している。
【００４９】
以上の構成によれば、駆動軸１５の軸心と従動軸１７ｂ，１７ｃの軸心とがなす角度に応じて、従動軸１７ｂ，１７ｃの右端部に設けた給気口３８からの圧縮空気の供給をオフにした状態にて、移動量検出手段４３を参照しながら各従動軸１７ａ〜１７ｃの軸受止め体２０の締め付け力を変更し、従動軸１７ｂ，１７ｃの右端部に設けた給気口３８より圧縮空気を供給してローラ１８ｂ，１８ｃを固定することにより、ローラ１８ｂ，１８ｃの軸方向の位置を調整することが可能となり、駆動軸１５の軸心と各従動軸１７ａ〜１７ｃの軸心とを任意の角度に設定することが可能になる。
【００５０】
実施形態１，２は、駆動軸１５の軸心と従動軸１７ａ〜１７ｃの軸心とがなす角度の形成誤差が小さい場合において対応することができる。
【００５１】
そこで本発明の実施形態３として、組立誤差などにより駆動軸１５の軸心と従動軸１７ａ〜１７ｃの軸心とがなす角度の形成誤差が大きい場合の角度補正手段について説明する。
【００５２】
図１２は本発明の実施形態３を説明するための摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図、図１３は実施形態３の図１２におけるＡ−Ａ’線断面図、図１４は実施形態３の図１２におけるＢ−Ｂ’線断面図である。
【００５３】
図１２において、各従動軸１７の右側端部は、図１４に示すように、一方の固定板１６の凹部に、駆動軸１５の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定され、ローラ１８が駆動軸１５の外周から離間する方向に従動軸１７を押圧する第１の押圧板４６と、駆動軸１５の外周接線方向に従動軸１７を押圧する第２の押圧板４７が設けられている。第１の押圧板４６と第２の押圧板４７には、図１５に示すように、それぞれ押圧端部に球４５が設けられたコイルスプリングなどの弾性体４８が設けられており、各従動軸１７の右側端部を自由支持する構成となっている。
【００５４】
本実施形態では、固定板１６に対して分離された第１の押圧板４６，第２の押圧板４７に弾性体４８を設けているが、固定板１６に前記弾性体４８を直接設けてるようにしてもよい。
【００５５】
他方の固定板１６の右側面には、図１２，図１３，図１６に示すように、各従動軸１７の左側端部外周を、その内周に嵌合する軸受（例えば球面軸受など）４９が駆動軸１５の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定されており、各従動軸１７は、前記軸受４９の回動支持点５０を含む平面内において回動可能な構成となっている。
【００５６】
また、他方の固定板１６の凹部には、回動支持点５０を挟むようにして、ローラ１８と反対側に、駆動軸１５の軸線と直交する方向で第１の押圧板４６の弾性体４８の押圧力による回動支持点５０回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸１７を押圧する、図１７（ａ）に示すように、第１の圧電素子５１を伸縮方向に固定し、かつ従動軸１７を押圧する側の固定端に変形部５２を設けた第３の押圧板５３からなる第１の押圧手段５４が設けられている。さらに、他方の固定板１６の凹部には、駆動軸１５外周の接線方向で第２の押圧板４７の弾性体４８における押圧力による回動支持点５０回りのモーメント力を相殺する方向に従動軸１７を押圧する図１７（ｂ）に示すような第２の圧電素子５５を伸縮方向に固定し、かつ従動軸１７を押圧する側の固定端に変形部５６を設けた第４の押圧板５７からなる第２の押圧手段５８が駆動軸１５の軸線に対して円周方向に等角配置されて固定されている。
【００５７】
以上のような構成により、適当な通電電圧を第１の圧電素子５１，第２の圧電素子５５の順に印加すると、図１８の点線に示すように、従動軸１７の軸心は駆動軸１５の軸心とに対してある角度θで交差した状態で、ローラ１８の外周と駆動軸１５の外周がころがり接触する。
【００５８】
駆動軸１５が１回転当たりに移動体４を移動する移動量Ｌ（リード量）は、
【００５９】
【数２】
Ｌ＝π・Ｄ・θ
で表され、例えばＤ＝３０ｍｍ条件における交差角度とリード量Ｌとの関係は、図１９の両対数グラフに示すように線形になる。
【００６０】
次に、従動軸１７の角度を補正する実施形態３における角度補正手段を図２０の制御ブロック図を参照して説明する。
【００６１】
割り込み用信号としてロータリーエンコーダ２６において１周に１回発生するＺ相パルス信号６０が入力されるＣＰＵ（中央演算処理ユニット）６１には、動作プログラムが書き込まれたＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）６２と、データを記憶するＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）６３と、Ｚ相パルス信号の立ち上がりをトリガー信号として位置検出手段１１のＡ，Ｂ相出力信号が入力されるカウンタ６４が接続されている。
【００６２】
各第１の圧電素子５１にそれぞれ接続される駆動アンプ６５と、固定の定電圧を出力する定電圧回路６６と、定電圧回路６６の出力信号を外部信号によってＯＮ／ＯＦＦするスイッチ６７とによって第１の出力手段６８が構成されており、各スイッチ６７を介して駆動アンプ６５の入力信号がＣＰＵ６１から出力される。さらに、ＣＰＵ６１の出力信号はＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器６９と駆動アンプ７０を介して各第２の圧電素子５５に入力するようになっており、Ｄ／Ａ変換器６９と駆動アンプ７０にて第２の出力手段７１を構成している。
【００６３】
また、ＣＰＵ６１にはリード量Ｌのデータと、その設定許容誤差データεを入力するデータ入力部７２が接続されており、図２０に示す構成全体によって角度補正手段７３を構成している。
【００６４】
前記構成の実施形態３におけるＣＰＵ６１のコントロールに基づく動作フローを図２１，図２２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
図２１において、ＣＰＵ６１は、予め入力されたリード量データＬとその設定許容誤差データεを読み込み（Ｓ１）、図示しない装置全体のホストコンピュータからの指令信号７４ａを待ち（Ｓ２）、ホストコンピュータよりの指令信号７４ａがＯＮされると、ＣＰＵ６１に具備させた機能である角度算出手段７５にて前記（数２）の式に基づいて交差角度θの計算を行う（Ｓ３）。その後、スイッチ６７の駆動信号がＯＦＦされて各第１の圧電素子５１への信号がＯＦＦされ、第１の押圧手段５４が開放される（Ｓ４）。ステップ（Ｓ４）において、ｉ＝ａ，ｂ，ｃとは、駆動アンプ６５，Ｄ／Ａ変換器６９などの設置数に対応する数を示す。
【００６６】
図２２のフローに移行し、Ｄ／Ａ変換器６９に対して角度算出手段７５によって計算された交差角度θに相当するデジタルデータが送出され（Ｓ５）、駆動アンプ７０を介して第２の圧電素子５６に計算された交差角度θに相当する変位電圧が印加される。その後、スイッチ６７への駆動信号がＯＮされて、第１の圧電素子５１へ適当な電圧に設定された定電圧回路６６の出力信号が駆動アンプ６５を介して通電され、第１の押圧手段５４が従動軸１７を押圧する（Ｓ６）。この状態で、送り駆動モータ２５が回転開始し（Ｓ７）、ロータリーエンコーダ２６のＺ相パルス信号の立ち上がりをトリガー信号として、駆動軸１５が１回転することによる移動体４の移動量Ｘｉが取り込まれ（Ｓ８）、その後、相対角度誤差を算出するＣＰＵ６１に具備させた機能である誤差算出手段７６にて角度誤差（差分データΔθｉ）が求められる（Ｓ９）。そして、ＣＰＵ６１に具備させた機能である電圧補正手段７７により、移動体４の移動量Ｘｉが、あらかじめ設定された設定許容誤差データε以下であれば（Ｓ１０のＹＥＳ）、その角度データθｉをＲＡＭ６３に記憶し（Ｓ１１）、大きい場合（Ｓ１０のＮｏ）おいて、差分データΔθｉが０よりも大きい場合は設定された角度データからΔθｉを減じ（Ｓ１２）、また差分データΔθｉが０よりも小さい場合には、設定された角度データにΔθｉを加える（Ｓ１３）。電圧補正手段７７において、これらの動作がε≧Ｘｉとなるまで、繰り返して行われる。
【００６７】
ステップ（Ｓ４）〜（Ｓ１３）はサブルーチンになっており、前記動作が図２０において各駆動アンプ６５，各Ｄ／Ａ変換器６９ごとに順に行われ、全てが完了するとスイッチ６７の駆動信号がＯＦＦされ、第１の圧電素子５１への信号がＯＦＦされて、第１の押圧手段５４が開放される。記憶された各角度データθｉに相当するデジタルデータが、それぞれ各Ｄ／Ａ変換器６９に出力され（Ｓ１４）、その後、スイッチ６７の駆動信号がＯＮされて第１の圧電素子５１への信号がＯＮされ、第１の押圧手段５４が従動軸１７を押圧する（Ｓ１５）。
【００６８】
ここで、送り駆動モータ２５を駆動させ（Ｓ１６）、再度、ロータリーエンコーダ２６のＺ相パルス信号における立ち上がりをトリガー信号として移動体４の移動量Ｘｆが取り込まれ（Ｓ１７）、移動量Ｘｆが設定された設定許容誤差データε以下であることを確認し（Ｓ１８）、ホストコンピュータへ設定完了信号７４ｂをＯＮにして（Ｓ１９）、動作完了する。
【００６９】
前記実施形態３の構成によれば、加工，組み付け誤差などによる機械的な位置誤差のために、各従動軸１７の軸心と駆動軸１５の軸心とがなす交差角度にばらつきが生じても、各従動軸１７の角度位置を補正することができる。
【００７０】
次に、本発明の実施形態４，５について説明する。実施形態１〜３にて既に説明した重複部分については説明を省略する。
【００７１】
実施形態３の構成要素である圧電素子において、一般的に印加電圧に対する変位量の関係は、図２３に示すように履歴特性をもっている。そのため、第１の圧電素子５１への印加電圧が比較的小さい場合には第１の押圧手段５４における開放時の残変位量Ｄｐは非常に小さいので問題とならないが、印加電圧が比較的大きい場合、言い換えるとローラ１８における駆動軸１５に対する押圧量（これを一般的に予圧と呼ぶ）を大きくすると、残変位量Ｄｐが大きくなるため完全に開放できない場合が生じる。
【００７２】
そこで実施形態４では、図２４（ａ）に示すように、第３の押圧板５３における変形部５２に、例えば、抵抗値の変化によってその変形量を検出する歪みゲージなどの変形量測定手段７８を設け、その変形量測定手段７８の出力信号と定電圧回路６６の設定電圧とを比較してサーボ制御する構成としている。
【００７３】
図２５は実施形態４のサーボ制御系の構成を示すブロック図であり、定電圧回路６６の出力信号は、駆動信号がＣＰＵ６１から入力され、ＯＮ時に定電圧回路６６の出力信号が入力され、かつＯＦＦ時に０Ｖ（ＧＮＤ）に接続するスイッチ８０を介して差動アンプ８１に入力される。さらに、変形量測定手段７８の出力信号は、抵抗値変化を検出するブリッジ回路８２と、ブリッジ回路８２の微少信号を増幅する増幅器８３を介して前記差動アンプ８１に入力され、差動アンプ８１でスイッチ８０に接続されている定電圧回路６６の出力信号、あるいは０Ｖ（ＧＮＤ）信号と引き算され、その出力信号が、補償回路８４とゲイン調整器８５を介して第１の圧電素子５１の駆動アンプ６５に入力される。前記スイッチ８０以降から駆動アンプ６５までで第１の出力手段６８のサーボ制御手段８６を構成している。
【００７４】
前記駆動アンプ６５の入力信号と第１の押圧手段５４の変位量とにおける周波数特性は図２６に示すように２次系であり、補償回路８４を調整することにより一般的なサーボ系の安定指標値である位相余裕４０度以上とゲイン余裕１５ｄＢ以上に設定している。
【００７５】
前記実施形態４の構成によれば、第１の圧電素子５１の印加電圧が比較的大きくても、言い換えるとローラ１８の駆動軸１５に対する押圧量が大きくても、サーボ制御手段８６が目標値となる定電圧回路６６の出力信号あるいは回路の０Ｖ（ＧＮＤ）信号と、変形量測定手段７８からの出力信号とを比較して目標値に収束するため図２３にて説明した残変位量Ｄｐが生じなくなる。
【００７６】
実施形態４で説明したのと同様の理由で、第２の圧電素子５５にも履歴特性がある。そのため大きなリード量を設定した場合、実施形態３にて説明した電圧補正手段７７による補正動作に時間がかかってしまう。
【００７７】
そこで実施形態５では、図２４（ｂ）に示すように、第４の押圧板５７における変形部５６に、例えば、抵抗値の変化によってその変形量を検出する歪みゲージなどの変形量測定手段７９を設け、図２７に示すように、Ｄ／Ａ変換器６９の出力信号を目標値とする、前記実施形態４のサーボ制御手段８６と同様の構成のサーボ制御手段８８を設けている。
【００７８】
前記実施形態５の構成では、目標値となるＤ／Ａ変換器６９の出力信号と変形量測定手段７９からの出力信号を比較して目標値に収束するため既述した残変位量Ｄｐが生じなくなる。
【００７９】
前記実施形態３〜５では、従動軸１７と駆動軸１５の押圧調整範囲、および交差角度調整範囲は、第１の押圧手段５４，第２の押圧手段５８に用いている第１の圧電素子５１と第２の圧電素子５５における最大伸縮量内に限定されるため、例えば、大きなリード設定条件の時は対応できなくなる。
【００８０】
そこで本発明の実施形態６として、大きなリード設定条件に対しても対応できる構成について説明する。
【００８１】
図２８は実施形態６の摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図、図２９は実施形態６の図２８におけるＡ−Ａ’線断面図、図３０は実施形態６の図２８におけるＢ−Ｂ’断面図、図３１は実施形態６の図２８におけるＣ−Ｃ’線断面図、図３２は実施形態６の図２８におけるＤ−Ｄ’断面図である。
【００８２】
実施形態６では、移動体４の突出部１４の下部に固定された一方の固定板４５ｂの凹部に、従動軸１７を押圧する方向に第１の案内部９０を設けており、この案内部９０に嵌合するように設けた第３の押圧板５３と、従動軸１７を押圧する方向に固定板１６に設けた第１の調整ネジ９１と、第３の押圧板５３に設けた雌ネジ部とによって、従動軸１７を押圧する方向に位置調整可能であるように構成している。
【００８３】
さらに前記固定板１６の凹部に、従動軸１７を駆動軸１５外周の接線方向に押圧する方向に第２の案内部９２を設けており、この案内部９２に嵌合するように設けた第４の押圧板５７と、固定板４５ｂに従動軸１７を駆動軸１５外周の接線方向に押圧する方向に設けた第２の調整ネジ９３と、第４の押圧板５７の後端側面によって、従動軸１７を駆動軸１５外周の接線方向に押圧する方向に位置調整可能であるような構成にしている。
【００８４】
また、第３の押圧板５３と第４の押圧板５７との位置調整後は、図３１に示すように、それぞれ第１の固定具９４と第２の固定具９５にて送り方向に固定する構成としている。
【００８５】
実施形態６では、図３０，図３２に示すように、他方の固定板１６に、図１４，図１５にて説明した第１の押圧板４６，第２の押圧板４７、および球４５，弾性体４８などを設ける構成にしており、さらに図２９，図３１にて説明した構成と同様に、第１の押圧板４６と第２の押圧板４７に調整ネジ９６，９７を設け、かつ固定具９８，９９にて固定する構成としているが、弾性体４８の変形ストロークが十分に大きい場合は、この構成にする必要はない。
【００８６】
前記構成の実施形態６によれば、設定する大きなリード条件に対して実施形態３〜５にて説明した角度補正動作を行う前に、手動にて第３の押圧板５３と第４の押圧板５７を、それぞれ第１の調整ネジ９１と第２の調整ネジ９３により設定リード近傍に位置調整して、第１の圧電素子５１と第２の圧電素子５５の最大伸縮量内に入るように設定した後、角度補正動作を行う。
【００８７】
前記実施形態３〜６では、ローラ１８の駆動軸１５に対する押圧（以降は予圧と称する）力を直接制御せず、第１の圧電素子５１の伸縮量を指令値通りに設定する構成にしたが、この場合、ローラ１８の駆動軸１５に対する現在予圧量が定量的に確認できない。
【００８８】
そこで、本発明の実施形態７として、ローラ１８の駆動軸１５に対する予圧を制御する構成を説明する。
【００８９】
図３３は実施形態７の摩擦駆動装置における要部を示す断面図であり、第３の押圧板５３，回動支持点５０（図１２参照）と、ローラ１８との間における従動軸１７の外周部に、該従動軸１７の押圧方向における変形量を検出する変形量測定手段１００を設けている。
【００９０】
図３４は実施形態７の可変押圧制御手段の構成を示すブロック図であり、第１の出力手段６８は、可変電圧回路１０１と、一端子に０Ｖ、他端子に可変電圧回路１０１の出力信号が入力し、外部信号によりＯＮ／ＯＦＦする切換スイッチ１０２と、従動軸１７における押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段１００と、切換スイッチ１０２の出力信号１０３である押圧設定信号と変形量測定手段１００の出力信号１０４である現在押圧量とを比較する作動アンプ８１などからなる図２３と同様の構成のサーボ制御手段８６から構成されている。
【００９１】
前記構成の実施形態７では、各従動軸１７に設けたローラ１８の駆動軸１５への予圧量を従動軸１７の押圧方向の変形量として検出している。この場合、押圧は従動軸１７の弾性変形内で行われ、第１の圧電素子５１への印加電圧に対する予圧量の関係は線形になることは言うまでもない。また実施形態７では、可変電圧回路１０１の出力を予圧設定信号としているため、予圧量を手動にて自在に設定することができる構成となっている。
【００９２】
図３５は実施形態７における第１の出力手段６８の変形例を示すブロック図であり、図３５に示す構成例では、図３４に示す第１の出力手段６８の構成における可変電圧回路１０１と、スイッチ１０２の部分を、ＣＰＵ６１に接続されたＤ／Ａ変換器１０５として、その出力信号１０６である押圧設定信号と、変形量測定手段１００の出力信号１０４である現在押圧量とを比較してサーボ制御する構成にしている。この構成では、角度調整時の押圧開放は、Ｄ／Ａ変換器１０５の出力が０Ｖとなるデジタルデータが出力されるときであり、例えば適正な予圧設定条件データをＲＯＭ６２（図１５参照）に格納されるプログラム内に定数として記述しておけば、適正な予圧を瞬時に設定することができ、ローラ１８あるいは駆動軸１５の磨耗による経年変化に伴う予圧の再調整作業などを行わなくてよくなる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも２つの従動軸を、前記駆動軸の軸線に対して円周方向に等角配置すると共に、前記駆動軸に対して傾き角度θをもって傾斜させて設置し、前記固定板における前記少なくとも２つの従動軸のうちの２つの従動軸の固定端から、この従動軸に設けられた前記ローラと前記駆動軸との接触点までの距離をそれぞれＬａ，Ｌｂとし、前記駆動軸の直径をＤとした場合に、Ｌａ＝Ｌｂ−（π・Ｄ／３）・θの関係を有するように構成したことによって、加工，組み付け誤差などによる駆動軸の曲がりなどがあっても、駆動軸と各従動軸のローラとの間において、リード誤差によるすべりが発生せず、さらに、加工，組み付け誤差などによる機械的な位置誤差のために生じる各従動軸と駆動軸とのなす交差角度のばらつきを補正できるようにしているため、各ローラの軸芯と駆動軸とのなす角度を精密に設定することができ、駆動軸と各従動軸のローラとの間でリード誤差によるすべりが発生せず、安定した送り制御を実現することができ、送り精度を向上させることができる摩擦駆動装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を説明するための摩擦駆動装置の平面図
【図２】実施形態１の摩擦駆動装置の右側面図
【図３】実施形態１の摩擦駆動装置における一部を断面して示す縦断面図
【図４】実施形態１における要部を説明するための斜視図
【図５】実施形態１における駆動軸の展開図
【図６】実施形態１における駆動軸の展開図
【図７】本発明の実施形態２の摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図
【図８】実施形態２の図７におけるＢ−Ｂ’線断面図
【図９】実施形態２の図８におけるＹ−Ｏ−Ｙ’線断面図
【図１０】実施形態２の図８におけるＺ−Ｏ−Ｚ’線断面図
【図１１】実施形態２における移動量検出手段の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施形態３を説明するための摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図
【図１３】実施形態３の図１２におけるＡ−Ａ’線断面図
【図１４】実施形態３の図１２におけるＢ−Ｂ’線断面図
【図１５】実施形態３における弾性体設置部近傍を拡大して示す説明図
【図１６】実施形態３における回動支持点部分を示す断面図
【図１７】実施形態３における押圧板部分を拡大して示す説明図
【図１８】実施形態３における従動軸と駆動軸との交差角の説明図
【図１９】実施形態３における交差角とリード量との関係を示す図
【図２０】実施形態３における角度補正手段の構成を示すブロック図
【図２１】実施形態３におけるＣＰＵのコントロールに基づく動作フローを示すフローチャート
【図２２】図２１のフローチャートにおけるサブルーチンのフローチャート
【図２３】一般的な圧電素子の印加電圧−変位量の関係を示す図
【図２４】本発明の実施形態４を説明するための摩擦駆動装置における要部の構成図
【図２５】実施形態４におけるサーボ制御系の構成を示すブロック図
【図２６】実施形態４における駆動アンプの入力信号に対する押圧手段の変位量の周波数特性図
【図２７】本発明の実施形態５の摩擦駆動装置におけるサーボ制御系の構成を示すブロック図
【図２８】本発明の実施形態６の摩擦駆動装置の一部を断面して示す縦断面図
【図２９】実施形態６の図２８におけるＡ−Ａ’線断面図
【図３０】実施形態６の図２８におけるＢ−Ｂ’断面図
【図３１】実施形態６の図２８におけるＣ−Ｃ’線断面図
【図３２】実施形態６の図２８におけるＤ−Ｄ’断面図
【図３３】本発明の実施形態７を説明するための摩擦駆動装置における要部を示す断面図
【図３４】実施形態７における可変押圧制御手段の構成を示すブロック図
【図３５】実施形態７における第１の出力手段の変形例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
３ころがり軸受
４移動体
５ターンテーブル
１１位置検出手段
１５駆動軸
１７従動軸
１６固定板
１８ローラ
２５送り駆動モータ
２６ロータリーエンコーダ
３９ひずみゲージ
４３移動量検出手段
４５球
４６第１の押圧板
４７第２の押圧板
４８弾性体
５１第１の圧電素子
５３第３の押圧板
５４第１の押圧手段
５５第２の圧電素子
５７第４の押圧板
５８第２の押圧手段
６１ＣＰＵ
６４カウンタ
６５駆動アンプ
６６定電圧回路
６７スイッチ
６８第１の出力手段
６９Ｄ／Ａ変換器
７０駆動アンプ
７１第２の出力手段
７２データ入力部
７３角度補正手段
７５角度算出手段
７６誤差算出手段
７７電圧補正手段
７８変形量測定手段
８１作動アンプ
８２ブリッジ回路
８３増幅器
８４補償回路
８５ゲイン調整器
８６，８８サーボ制御手段
９０第１の案内部
９１第１の調整ネジ
９２第２の案内部
９３第２の調整ネジ
９４第１の固定具
９５第２の固定具
１０１可変電圧回路
１０２スイッチ
１０５Ｄ／Ａ変換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction drive device that moves a moving body forward and backward by rotating a drive shaft, and in particular, movement in an optical disc master exposure apparatus that includes a slide table that is a moving body that accurately exposes a track pitch to an optical disc master. The present invention relates to a friction drive device applied to a body drive unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many inventions for realizing high-precision feeding have been made in slide table devices for optical disc master exposure (Patent Documents 1 to 3).
[0003]
2. Description of the Related Art In slide table devices for optical disk master exposure, an air slide type slide table device in which a slide table is provided so as to be movable back and forth via a hydrostatic bearing is used. For driving the slide table, a voice coil type linear motor is generally used, and a closed loop control system using an interference laser length measuring device or a linear scale as a position detector is adopted. In addition, since a semiconductor inspection apparatus or the like that requires a stationary state requires rigidity in the feed direction, a ball screw or the like is used to drive the slide table.
[0004]
With the recent increase in the density of optical discs, exposure methods using electron beams from conventional laser beams have emerged in order to realize higher resolution exposure. Accurate feeding is becoming necessary.
[0005]
The twist roller system of the friction drive mechanism makes it possible to realize a small lead that cannot be obtained by other mechanisms by minimizing the crossing angle between the drive shaft and the driven shaft, and high positioning resolution is expected. Therefore, various mechanisms have been proposed in the patent literature and non-patent literature as next-generation feeding mechanisms.
[0006]
For example, the invention described in Patent Document 4 includes a barrel and a barrel shape that includes a shaft and an advancing / retreating part that penetrates the shaft so as to be relatively rotatable and movable back and forth, and that is in rolling contact with the shaft as advancing / retreating part body. A plurality of rollers are arranged in the circumferential direction, and these rollers are rotatably supported between the advancing / retreating part main body and the preloading plate via balls on both end faces. At least one of at least one of the preload plate and the roller end surface is configured to support the ball with a conical surface-shaped ball support recess into which the ball is rotatably fitted. In addition, by providing an elastic body that urges the preload plate toward the roller and urges it in the circumferential direction, it has high resistance to disturbance, uniform speed, stable feed, and the drive source is stationary when stopped The apparatus can improve the performance.
[0007]
The invention described in Patent Document 5 includes a frictional advance / retreat drive device that statically supports a slide body serving as a table with a hydrostatic linear motion bearing with respect to a base and slidably drives the slide relative to the base. The frictional advance / retreat drive device includes a main shaft that is rotationally driven, and a plurality of rollers that are provided around the main shaft and contact each other with an inclination angle, and preload means that applies preload to the main shaft is provided to the roller. Thus, the slide table device for the optical disc mastering device can perform stable feeding without causing unevenness of the velocity, is resistant to disturbances, improves resolution, and enables high-density writing.
[0008]
The invention described in Patent Document 6 includes a main shaft, a roller that is in rolling contact with the outer periphery of the main shaft at an inclination angle, and a slide body that moves together with the roller as the main shaft rotates. The speed reducer is transmitted to the main shaft, and the speed reducer is configured to decelerate by the rotation transmission from the first and second drive side shafts to the friction wheel to reduce the influence of the rotation unevenness of the rotational drive source. The phase shift in the rotation transmission system is reduced, and precise positioning is possible.
[0009]
According to the technique described in Non-Patent Document 1, a table guided by an aerostatic bearing is slightly intersected with a drive shaft supported at both ends by an aerostatic bearing and the axis of the drive shaft. A positioning resolution of 2 nm is realized in a lead of about 70 μm by a mechanism comprising a driven shaft installed with a corner and a roller supported by a plurality of ball bearings around the driven shaft.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2002-25128 A
[Patent Document 2]
JP 2002-92973 A
[Patent Document 3]
JP 2002-279700 A
[Patent Document 4]
JP-A-8-184360
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-195247
[Patent Document 6]
JP-A-11-195248
[Non-Patent Document 1]
Mizumoto et al., "Development of ultra-precise positioning system using twist roller friction drive", Proc.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of the invention described in Patent Document 4, since the rollers are arranged at an equal angle (120 degrees) with respect to the drive shaft center, they are respectively formed on the fixed plate and the opposing plate that support the roller end surfaces. Due to the mechanical position error of the conical ball support recess, the angle between each roller axis and the drive shaft tends to vary.
[0012]
This is not a problem when the angle formed by the roller shaft core and the drive shaft center is large, in other words, when the lead (distance traveled in the axial direction) is relatively large (for example, several mm). When the angle between the drive shaft and the driven shaft is small, in other words, when the lead is made small (for example, several hundred μm), if there is variation in the angle formed between each roller shaft core and the drive shaft, Slip due to read error occurs between the two.
[0013]
Also, because the roller rolling trajectory on the outer periphery of the drive shaft is different for each roller at the contact point between the drive shaft and the roller, there is a slight bend due to the processing error of the drive shaft, or the shaft center of the drive shaft and the moving parts If there is an error between the guide mechanisms due to an assembly error or the like, a large slip occurs if the lead L is large. Since this is a disturbance of closed loop control, it is not preferable in terms of control, and when applied to optical disk master exposure, the track pitch accuracy is deteriorated, which is not preferable in terms of exposure quality.
[0014]
Furthermore, in the invention described in Patent Document 4, an elastic body that biases the preloading plate toward the roller and in the circumferential direction is provided, and the adjustment of the preload amount with respect to the shaft body of the roller is performed by the advance / retreat component main body. As a position where the hole portion having the screw portion provided in the hole and the hole portion provided in the preloading plate communicate with each other, an elastic body is provided in the communication hole portion, and elasticity by tightening the thread screw of the screw portion provided in the advancing / retreating part main body Utilizes the body's compressive deformation force. In such a configuration, it is impossible to quantitatively check the current preload amount for the roller shaft body, so trial and error will be required to obtain an appropriate preload amount, and aged due to wear of the roller or shaft body. It is difficult to readjust the preload accompanying the change, there is no reproducibility of the preload amount at the time of parts replacement, and there is a problem that the assemblability is poor.
[0015]
In the invention described in Patent Document 5, preload means for applying a preload to the main shaft to the roller is provided. However, a straight line is provided between the fixed portion of the hydrostatic linear motion bearing fixed to the base and the main shaft of the friction advance / retreat drive device. There is a risk of assembly in a state where there is an error in sex. In this case, when the slide body moves in the feed direction, the straight error is absorbed between the roller having the lowest rigidity and the main shaft only by being preloaded and fixed. The preload amount with respect to changes with the movement position.
[0016]
The driving force F in the driving shaft direction acting between the driving shaft and one roller is F = μN, where μ is the dynamic friction coefficient between the outer periphery of the driving shaft and the roller, and N is the preload. Accordingly, the driving force generated on the outer periphery of each roller and the driving shaft also varies, and this also causes variation in each driving force. Therefore, there is a synergy with the variation in the angle between the axis of each roller and the driving shaft. Then, slip occurs between the drive shaft and the driven shaft roller, and this is a disturbance in the closed loop control, which is not preferable for control, and when applied to optical disc master exposure, the track pitch accuracy is deteriorated. It is not preferable in terms of exposure quality.
[0017]
In the invention described in Patent Document 6, the slide body is configured to be statically supported by a static pressure linear bearing with respect to the base, and in the technique described in Non-Patent Document 1, the slide body is guided by an air static pressure bearing. Although the table is configured to support both ends with an air hydrostatic bearing, the hydrostatic bearing which is a feeding and rotating component is very expensive, so the cost of the apparatus becomes high.
[0018]
It is an object of the present invention to provide a friction drive device that can be applied to an optical disk master exposure apparatus and the like that can realize high-precision feeding without causing the above-described conventional problems.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the invention according to claim 1 is provided on each of the drive shaft and at least two driven shafts inclined at an inclination angle with respect to the drive shaft, and is in contact with the outer periphery of the drive shaft. A roller that moves along with the driven shaft and the roller by rotation of the drive shaft, a fixed plate that is fixed to the movable body, passes through the drive shaft, and is fixed to the driven shaft, and the movement And a guide mechanism for guiding the body in the axial direction of the drive shaft, wherein the driven shafts are arranged equiangularly in the circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft, and The fixed plate is installed at an inclination angle θ, and a fixed end of two driven shafts of the at least two driven shafts on the fixed plate is connected to the drive shaft and the roller provided on the driven shaft. And the distance to the point respectively La, and Lb, the diameter of the drive shaft when is D, and configured to have a relationship of La = Lb- (π · D / 3) · θ A friction drive device, wherein one end of the driven shaft is supported by a spherical bearing, and the other end of the roller provided on the driven shaft is a fulcrum supporting a rotation support point from the outer periphery of the drive shaft to the center of the spherical bearing. As a free support by a first elastic body that presses in the separating direction and a second elastic body that presses in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft, the moving body is placed on the opposite side of the roller across the rotation support point First pressing means that presses the driven shaft in a direction that cancels the moment force around the rotation support point due to the pressing force of the first elastic body in a direction perpendicular to the axis of the drive shaft; A second pressing means for pressing the driven shaft in a direction that cancels out a moment force around the rotation support point caused by a pressing force of the second elastic body in a tangential direction of the outer periphery of the drive shaft; and the first pressing Pressing / releasing means, the roller in front Based on a first output means for controlling to move / fix in the axial direction of the driven shaft, an origin detection signal per rotation of the drive shaft, and an output signal of the roller movement amount detection means, the roller The angle error calculating means for calculating the tilt angle error with respect to the driven shaft in which the roller provided on the driven shaft movable in the axial direction is fixed in the axial direction, and the output signal corresponding to the calculated angle is increased or decreased from the current applied signal. Angle correction means comprising second output means for applying the corrected signal to the second pressing means. With this configuration, even if there is bending of the drive shaft due to processing, assembly error, etc., slip due to read error does not occur between the drive shaft and each driven shaft roller, Further, since it is possible to correct the variation in the crossing angle between each driven shaft and the drive shaft caused by a mechanical position error due to processing, assembly error, etc., the axis between each roller and the drive shaft is formed. The angle can be set precisely, and no slippage occurs due to lead error between the drive shaft and each driven shaft roller. Stable feed control can be realized, and feed accuracy can be improved.
[0024]
Claim 2 The invention described in claim 1 In the friction drive apparatus described above, the first output means includes a constant voltage circuit, a change-over switch that receives an output signal of the constant voltage circuit and is turned on / off by an external signal, and a deforming portion of the first pressing means. And a servo control means for performing servo control by comparing a pressing expansion / contraction setting signal, which is an output signal of the changeover switch, with a current pressing expansion / contraction amount, which is an output signal of the deformation amount measuring means. With this configuration, it is possible to perform the pressing (preload) operation on the outer periphery of the drive shaft of the roller and the angle correction operation for correcting the intersecting angle between each driven shaft and the drive shaft with high reproducibility. Furthermore, stable feed control can be realized, and feed accuracy can be improved.
[0025]
Claim 3 The invention described in claim 1 In the friction drive apparatus described above, the first output means includes a variable voltage circuit, a change-over switch to which an output signal of the variable voltage circuit is input and turned on / off by an external signal, and the first pressing plate. A deformation amount measuring means provided between a support point and the roller for detecting a deformation amount in the pressing direction of the driven shaft on an outer peripheral portion of the driven shaft, and a pressure setting signal and a deformation amount as an output signal of the changeover switch It is characterized by comprising servo control means that servo-controls by comparing the current pressing amount that is the output signal of the measuring means, and with this structure, the signal that replaces the preload amount for the drive shaft of the roller with the deformation amount of the driven shaft Since the preload servo is used, the appropriate preload condition can be instantly set, the readjustment of preload due to aging due to wear of the roller or drive shaft becomes easy, and the preload amount can be restored when replacing parts. Sex is a good, it is possible to improve the assembling property.
[0026]
Claim 4 The invention described in claim 1 In the friction drive apparatus described above, the first output means is provided between one digital / analog converter, the first pressing means, the rotation support point, and the roller, and is provided on the outer peripheral portion of the driven shaft. A deformation amount measuring means for detecting a deformation amount in the pressing direction of the driven shaft, a pressure setting signal that is an output signal of the digital / analog converter, and a current pressure amount that is an output signal of the deformation amount measuring means are compared. It is characterized by the fact that it is composed of servo control means for servo control. With this configuration, the preload servo is performed with a signal in which the preload amount for the drive shaft of the roller is replaced with the deformation amount of the driven shaft, as described above. The preload conditions can be set instantly, the preload can be readjusted with the passage of time due to wear of the roller or drive shaft, and the reproducibility of the preload when replacing parts is good, improving the assembly. Let It is possible.
[0027]
Claim 5 The invention described in claim 1 In the friction drive apparatus described above, the second output means includes a digital signal / analog converter, a deformation amount measuring means provided at a deforming portion of the pressing plate, and a pressure expansion / contraction which is an output signal of the digital signal / analog converter. It comprises a setting signal and a servo control means for performing a servo operation by comparing a current pressing expansion / contraction amount which is an output signal of the deformation amount measuring means. (Preload) operation and angle correction operation for correcting the crossing angle between each driven shaft and drive shaft can be performed with high reproducibility, so that more stable feed control can be realized and feed accuracy can be improved. it can.
[0028]
Claim 6 The invention described in claim 1 5 In the friction drive device according to any one of the above, the first guide portion provided in the direction of pressing the driven shaft in the fixed plate fixed to the moving body, and the first guide portion are fitted. A first pressing plate provided on the fixing plate, a first adjusting screw provided in a direction of pressing the driven shaft of the fixed plate, and the first pressing plate to which the first adjusting screw is screwed. A second screw provided in a direction in which the driven shaft of the fixed plate is pressed in a tangential direction of the outer periphery of the drive shaft. A guide portion, a second pressing plate provided so as to be fitted to the second guide portion, and a second pressure plate provided in a direction in which the driven shaft of the fixed plate is pressed in a tangential direction of the outer periphery of the drive shaft. And a rear end side surface of the second pressing plate. Thus, it is possible to adjust the position of the driven shaft in a direction in which the driven shaft is pressed in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft, and this configuration enables angle correction operation even at a large intersection angle. Stable feed control can be realized in a wide range of lead conditions, and versatility as a feed component can be enhanced.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
1 is a plan view of a friction drive apparatus for explaining Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a right side view of the friction drive apparatus of Embodiment 1, and FIG. 3 is a part of the friction drive apparatus of Embodiment 1. FIG. 4 is a perspective view for explaining a main part of the first embodiment.
[0031]
As shown in FIG. 2, a base 1 provided on an anti-vibration mechanism (not shown) composed of a pneumatic servo mounter or the like is provided with a plurality of support columns 2 that are spaced apart in the direction perpendicular to the feed direction and fixed at their lower ends. The movable body 4 is fixed to the upper end of each support column 2 via a rolling bearing (for example, a sphere, a cylindrical roller, etc.) 3 constituting a guide mechanism arranged in the feed direction. A turntable 5 is fixed to the upper part of the moving body 4, and an air spindle 6 that is statically levitated in the radial and thrust directions is fixed by compressed air supplied from the outside (not shown). An optical rotary encoder 8 composed of an A-phase and B-phase pulse whose output is divided into several thousand equal parts per revolution and a Z-phase pulse generated once per revolution is fixed via the motor 7. It is freely rotatable by an energization signal to the rotary drive motor 7 from the outside.
[0032]
The lower part of the left end portion of the moving body 4 is composed of an optical linear encoder or the like whose output is composed of A-phase and B-phase pulses having a certain resolution in the moving direction. As shown in FIG. Position detecting means 11 comprising a light receiving portion 9 for measuring a position in the direction and a scale 10 is provided, the scale 10 is fixed to the moving body 4 via a mounting plate 12, and the light receiving portion 9 is It is fixed to the base 1 via the mounting plate 13.
[0033]
In this example, the scale 10 is fixed to the moving body 4 and the light receiving unit 9 is fixed to the base 1. However, the light receiving unit 9 is fixed to the moving body 4 and the scale 10 is fixed to the base 1. May be.
[0034]
As shown in FIG. 3, a pair of opposing fixing plates 16 provided with through holes through which the drive shaft 15 passes are fixed to the lower part of the projecting portion 14 extending in the feeding direction of the moving body 4. . Three driven shafts 17 provided concentrically on the outer periphery of the drive shaft 15 are equiangularly arranged in the circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft 15, and the axis of the drive shaft 15 and the axis of the driven shaft 17 are arranged. Are provided at a minute angle. Each driven shaft 17 is provided with a roller 18 that is in rolling contact with the drive shaft 15 so as to be fixed in the axial direction by a bearing stopper 20 via an opposing roller bearing (for example, an angular bearing) 19. Yes.
[0035]
5 and 6, contact points (15-a to 15-c) between the rollers 18 and the outer periphery of the drive shaft 15 from the fixed end of the driven shaft 17 on the other fixed plate 16. ) Are La, Lb, and Lc, the angle between the axis of the drive shaft 15 and the axis of each driven shaft 17 is θ, and the diameter of the drive shaft 15 is D. Each member is provided so as to satisfy (Equation 1).
[0036]
[Expression 1]
Lb = La− (π · D / 3) · θ
Lc = Lb− (π · D / 3) · θ = La− (2 · π · D / 3) · θ
As shown in FIG. 3, the right end of the drive shaft 15 has a stepped shape, and the outer periphery of the first stepped portion 15 a is concentric with the left cylindrical hole of the housing 21 fixed to the base 1. The outer ring is fixed to the inner peripheral part of a pair of rolling bearings (for example, angular bearings) 22, and the inner peripheral part of the rolling bearing 22 is a bearing stopper at the screw part provided on the drive shaft 15. 23 is fixed.
[0037]
The outer periphery of the second stepped portion 15 b of the drive shaft 15 is connected to a feed drive motor 25 via a coupling member (for example, Oldham type) 24. The feed drive motor 25 is fixed to the right cylindrical hole of the housing 21 and is composed of an A-phase and B-phase pulse whose output is divided into several thousand equal parts and a Z-phase pulse generated once per turn. The rotary encoder 26 is provided.
[0038]
Further, the left end portion 15c of the drive shaft 15 is a rolling bearing (for example, a deep groove) fixed in a through hole of the support 27 fixed to the base 1 so that the outer ring can be moved concentrically in the axial direction. It is fitted to the inner ring of 28).
[0039]
In Embodiment 1 having the above-described configuration, when the feed drive motor 25 is energized, the roller 18 in contact with the outer periphery of the drive shaft 15 at the contact points 15-a to 15-c rolls, and the moving body 4 feeds. Move in the direction. The operation at this time will be described in comparison with a conventional example having the same configuration as that of the present embodiment shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
[0040]
In the conventional example, the contact points 15-a ′ to 15-c ′ on the outer periphery of the drive shaft 15 of the roller 18 are arranged as shown in FIG. 6A, and the rolling locus of the roller 18 is A, B, It becomes a locus of C and rolls on a different locus. In this case, as shown in FIG. 6 (b), if the drive shaft 15 is slightly bent, the axial movement distances of 15-a ′ and 15-c ′ when the drive shaft 15 makes one rotation (this is expressed as follows). The lead amounts La ′ and Lc ′ are La ′> Lc ′, and the roller 18 slips. On the other hand, in the arrangement of the contact points (15-a to 15-c) provided so as to satisfy the expression (Equation 1) of the present embodiment, as shown in FIG. Since the rolling is performed on the same locus, the lead amount is the same even if the drive shaft 15 is bent, and the roller 18 does not slip.
[0041]
In the first embodiment, the configuration in which the angle formed by the axis of the drive shaft 15 and the axis of the driven shaft 17 is a fixed condition is shown. Next, as Embodiment 2 of the present invention, a configuration in which the angle formed by the axis of the drive shaft 15 and the axis of the driven shaft 17 is variable will be described.
[0042]
7 is a longitudinal sectional view showing a part of the friction drive device according to the second embodiment, FIG. 8 is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. 7 of the second embodiment, and FIG. 9 is FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line YOY ′, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line ZOZ ′ in FIG. 8 of the second embodiment, and FIG. In the following description, the same reference numerals are given to the portions that have already been described and overlapped, and detailed description thereof will be omitted.
[0043]
As shown in FIGS. 9 and 10, in this example, a roller 18a is fixed to one driven shaft 17a of three driven shafts in the axial direction, and the other driven shafts 17b and 17c are rollers that are movable in the axial direction. 18b and 18c are provided. In FIG. 9 and FIG. 10, the structural members are described symmetrically in terms of the projection, but both portions have the same configuration.
[0044]
In the other driven shafts 17b and 17c, the inner ring surface and the outer peripheral surface of the driven shafts 17b and 17c are concentrically provided with a moving ring 31 constituting the sliding bearing 30. A disc-shaped elastic plate 32 having an inner peripheral portion fixed to one end of the driven shafts 17b and 17c opposed to the one end is provided, and a moving means 33 is configured from these, and a roller 18b, 18c is configured to be movable with respect to the axial direction of the driven shafts 17b and 17c.
[0045]
The other driven shafts 17b and 17c are provided with a through hole 34 and a hole concentrically from the right end in the figure in a direction perpendicular to the axis thereof, and the hole and the outer periphery thereof are substantially fitted to each other. For example, an O-ring or the like is provided on the outer periphery, and a protruding pin 35 having a tapered tip is provided, for example, via a compression coil spring 36, and further fitted into the through hole 34 and in contact with the tapered portion of the protruding pin 35 A plurality of steel balls 37 are provided.
[0046]
In the above configuration, if compressed air or the like is supplied from the air supply port 38 provided at the right end of the driven shafts 17b and 17c, the protruding pin 35 moves to the left of the axis of the driven shafts 17b and 17c and contacts at the tapered portion. The moving steel ball 37 moves in a direction perpendicular to the axis of the driven shafts 17b and 17c to press the inner peripheral surface of the moving ring 31, and the driven shafts 17b and 17c are fixed.
[0047]
In FIG. 8, A and B are fixing plates for supporting and fixing the ends of the driven shafts 17a to 17c in directions orthogonal to each other.
[0048]
Further, a strain gauge 39 is provided between the inner and outer circumferences of the disk-shaped elastic plate 32 to detect the radial strain. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the movement amount detecting means using the strain gauge 39. As shown in FIGS. 9 and 10, the pair of strain gauges 39 provided in the respective parts are connected to the bridge circuit 40, respectively. The output signal of the bridge circuit 40 is connected to the amplifier 41. The output signal is connected to, for example, the display 42, and the amount of movement of the movable rollers 18b and 18c is determined by the amount of deformation of the elastic plate 32. The movement amount detection means 43 is configured as a whole.
[0049]
According to the above configuration, the compressed air from the air supply port 38 provided at the right end portion of the driven shafts 17b and 17c according to the angle formed by the axis of the drive shaft 15 and the axis of the driven shafts 17b and 17c. With the supply turned off, the tightening force of the bearing stopper 20 of each of the driven shafts 17a to 17c is changed with reference to the movement amount detecting means 43, and the air supply port provided at the right end of the driven shafts 17b and 17c 38, by fixing the rollers 18b and 18c by supplying compressed air, the axial positions of the rollers 18b and 18c can be adjusted, and the axis of the drive shaft 15 and the shafts of the driven shafts 17a to 17c can be adjusted. It becomes possible to set the mind and the arbitrary angle.
[0050]
The first and second embodiments can cope with a case where an error in forming an angle between the axis of the drive shaft 15 and the axes of the driven shafts 17a to 17c is small.
[0051]
Therefore, as Embodiment 3 of the present invention, an angle correction unit in the case where an error in forming an angle between the axis of the drive shaft 15 and the axes of the driven shafts 17a to 17c due to an assembly error or the like will be described.
[0052]
12 is a longitudinal sectional view showing a part of a friction drive device for explaining a third embodiment of the present invention, FIG. 13 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 12 of the third embodiment, and FIG. It is BB 'sectional view taken on the line in FIG. 12 of Embodiment 3. FIG.
[0053]
In FIG. 12, the right end of each driven shaft 17 is fixed to the recess of one fixed plate 16 by being equiangularly arranged in the circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft 15, as shown in FIG. 14. A first pressing plate 46 that presses the driven shaft 17 in a direction in which the roller 18 moves away from the outer periphery of the drive shaft 15 and a second pressing plate 47 that presses the driven shaft 17 in the outer peripheral tangential direction of the driving shaft 15 are provided. ing. As shown in FIG. 15, each of the first pressing plate 46 and the second pressing plate 47 is provided with an elastic body 48 such as a coil spring provided with a sphere 45 at the pressing end portion. The right end portion of 17 is supported freely.
[0054]
In the present embodiment, the elastic body 48 is provided on the first pressing plate 46 and the second pressing plate 47 separated from the fixed plate 16. However, the elastic body 48 is directly provided on the fixed plate 16. It may be.
[0055]
On the right side surface of the other fixed plate 16, as shown in FIGS. 12, 13, and 16, a bearing (for example, a spherical bearing) 49 that fits the outer periphery of the left end of each driven shaft 17 to the inner periphery thereof. Are fixed in a circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft 15, and each driven shaft 17 is configured to be rotatable within a plane including the rotation support point 50 of the bearing 49. ing.
[0056]
Further, the elastic body 48 of the first pressing plate 46 is pushed in the direction orthogonal to the axis of the drive shaft 15 on the opposite side of the roller 18 with the rotation support point 50 sandwiched in the concave portion of the other fixed plate 16. As shown in FIG. 17 (a), the driven shaft 17 is pressed in a direction that cancels out the moment force around the rotation support point 50 due to pressure. As shown in FIG. A first pressing means 54 comprising a third pressing plate 53 provided with a deforming portion 52 at a fixed end on the side for pressing is provided. Further, a driven shaft in a direction in which the moment force around the rotation support point 50 due to the pressing force on the elastic body 48 of the second pressing plate 47 is offset in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft 15 in the concave portion of the other fixed plate 16. A fourth pressing plate 57 in which a second piezoelectric element 55 as shown in FIG. 17B that presses 17 is fixed in the expansion and contraction direction, and a deforming portion 56 is provided at a fixed end on the side pressing the driven shaft 17. A second pressing means 58 made of is arranged equiangularly in the circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft 15 and fixed.
[0057]
With the above configuration, when an appropriate energizing voltage is applied in the order of the first piezoelectric element 51 and the second piezoelectric element 55, the axis of the driven shaft 17 is the axis of the drive shaft 15 as shown by the dotted line in FIG. The outer periphery of the roller 18 and the outer periphery of the drive shaft 15 are in rolling contact with each other at a certain angle θ with respect to the shaft center.
[0058]
The moving amount L (lead amount) by which the drive shaft 15 moves the moving body 4 per rotation is:
[0059]
[Expression 2]
L = π · D · θ
For example, the relationship between the crossing angle and the lead amount L under the condition of D = 30 mm is linear as shown in the log-log graph of FIG.
[0060]
Next, angle correction means in the third embodiment for correcting the angle of the driven shaft 17 will be described with reference to the control block diagram of FIG.
[0061]
A CPU (Central Processing Unit) 61 to which a Z-phase pulse signal 60 generated once per revolution in the rotary encoder 26 is input as an interrupt signal is stored in a ROM (Read Only Memory) 62 in which an operation program is written. A RAM (Random Access Memory) 63 for storing data and a counter 64 to which the A and B phase output signals of the position detecting means 11 are input using the rising edge of the Z phase pulse signal as a trigger signal are connected.
[0062]
A drive amplifier 65 connected to each first piezoelectric element 51, a constant voltage circuit 66 for outputting a fixed constant voltage, and a switch 67 for turning on / off the output signal of the constant voltage circuit 66 by an external signal. The output means 68 of 1 is comprised, and the input signal of the drive amplifier 65 is output from CPU61 via each switch 67. FIG. Further, an output signal of the CPU 61 is inputted to each second piezoelectric element 55 via a D / A (digital / analog) converter 69 and a drive amplifier 70, and the D / A converter 69 and the drive amplifier are inputted. 70 constitutes a second output means 71.
[0063]
Further, the CPU 61 is connected with a data input unit 72 for inputting the data of the lead amount L and the setting allowable error data ε, and the angle correction means 73 is configured by the entire configuration shown in FIG.
[0064]
An operation flow based on the control of the CPU 61 in the third embodiment having the above-described configuration will be described with reference to flowcharts shown in FIGS.
[0065]
In FIG. 21, the CPU 61 reads the read amount data L and its set allowable error data ε inputted in advance (S1), waits for a command signal 74a from the host computer (not shown) of the entire apparatus (S2), and receives a command from the host computer. When the command signal 74a is turned on, the angle calculation means 75, which is a function provided in the CPU 61, calculates the intersection angle θ based on the equation (Equation 2) (S3). Thereafter, the drive signal of the switch 67 is turned off, the signal to each first piezoelectric element 51 is turned off, and the first pressing means 54 is opened (S4). In step (S4), i = a, b, and c indicate numbers corresponding to the number of installed drive amplifiers 65, D / A converters 69, and the like.
[0066]
Shifting to the flow of FIG. 22, digital data corresponding to the crossing angle θ calculated by the angle calculation means 75 is sent to the D / A converter 69 (S5), and the second piezoelectric element is sent via the drive amplifier 70. A displacement voltage corresponding to the calculated intersection angle θ is applied to the element 56. Thereafter, the drive signal to the switch 67 is turned ON, and the output signal of the constant voltage circuit 66 set to an appropriate voltage is energized to the first piezoelectric element 51 through the drive amplifier 65, and the first pressing means 54. Presses the driven shaft 17 (S6). In this state, the feed drive motor 25 starts to rotate (S7), and the movement amount Xi of the moving body 4 due to one rotation of the drive shaft 15 is taken by using the rise of the Z-phase pulse signal of the rotary encoder 26 as a trigger signal. (S8) Thereafter, the angle error (difference data Δθi) is obtained by the error calculation means 76, which is a function provided in the CPU 61 for calculating the relative angle error (S9). If the movement amount Xi of the moving body 4 is equal to or smaller than the preset setting allowable error data ε (YES in S10) by the voltage correction means 77 which is a function provided in the CPU 61, the angle data θi is stored in the RAM 63. (S11), if large (No in S10), if the difference data Δθi is larger than 0, Δθi is subtracted from the set angle data (S12), and if the difference data Δθi is smaller than 0 In step S13, Δθi is added to the set angle data. In the voltage correction means 77, these operations are repeated until ε ≧ Xi.
[0067]
Steps (S4) to (S13) are a subroutine, and the above operation is sequentially performed for each drive amplifier 65 and each D / A converter 69 in FIG. 20, and when all of them are completed, the drive signal of the switch 67 is turned off. Then, the signal to the first piezoelectric element 51 is turned OFF, and the first pressing means 54 is opened. Digital data corresponding to each stored angle data θi is output to each D / A converter 69 (S14). Thereafter, the drive signal of the switch 67 is turned on, and a signal to the first piezoelectric element 51 is output. Turned on, the first pressing means 54 presses the driven shaft 17 (S15).
[0068]
Here, the feed drive motor 25 is driven (S16), and the movement amount Xf of the moving body 4 is taken in again using the rise in the Z-phase pulse signal of the rotary encoder 26 as a trigger signal (S17), and the movement amount Xf is set. It is confirmed that the error is equal to or less than the set allowable error data ε (S18), the setting completion signal 74b is turned ON to the host computer (S19), and the operation is completed.
[0069]
According to the configuration of the third embodiment, even if the crossing angle between the axis of each driven shaft 17 and the axis of the drive shaft 15 varies due to a mechanical position error due to processing, assembly error, or the like. The angular position of each driven shaft 17 can be corrected.
[0070]
Next, Embodiments 4 and 5 of the present invention will be described. Description of overlapping parts already described in the first to third embodiments is omitted.
[0071]
In the piezoelectric element which is a constituent element of the third embodiment, the relationship between the displacement amount and the applied voltage generally has a hysteresis characteristic as shown in FIG. Therefore, when the applied voltage to the first piezoelectric element 51 is relatively small, there is no problem because the residual displacement amount Dp when the first pressing means 54 is opened is very small, but the applied voltage is relatively large. In other words, if the pressing amount of the roller 18 against the drive shaft 15 (this is generally referred to as preload) is increased, the remaining displacement amount Dp increases, which may cause a case where the roller 18 cannot be completely opened.
[0072]
Therefore, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 24A, a deformation amount measuring means 78 such as a strain gauge that detects the deformation amount of the deformation portion 52 in the third pressing plate 53 by detecting a change in resistance value, for example. The output signal of the deformation measuring means 78 and the set voltage of the constant voltage circuit 66 are compared to perform servo control.
[0073]
FIG. 25 is a block diagram showing the configuration of the servo control system of the fourth embodiment. As for the output signal of the constant voltage circuit 66, the drive signal is input from the CPU 61, the output signal of the constant voltage circuit 66 is input when ON, and The signal is input to the differential amplifier 81 via the switch 80 connected to 0 V (GND) when OFF. Further, the output signal of the deformation amount measuring means 78 is input to the differential amplifier 81 via a bridge circuit 82 that detects a change in resistance value and an amplifier 83 that amplifies a minute signal of the bridge circuit 82. Then, the output signal of the constant voltage circuit 66 connected to the switch 80 or the 0 V (GND) signal is subtracted, and the output signal drives the first piezoelectric element 51 via the compensation circuit 84 and the gain adjuster 85. Input to the amplifier 65. Servo control means 86 of the first output means 68 is constituted by the switch 80 and the subsequent drive to the drive amplifier 65.
[0074]
The frequency characteristics of the input signal of the drive amplifier 65 and the amount of displacement of the first pressing means 54 are a secondary system as shown in FIG. 26, and a general servo system stability index is obtained by adjusting the compensation circuit 84. The phase margin of 40 degrees or more and the gain margin of 15 dB or more are set.
[0075]
According to the configuration of the fourth embodiment, even if the applied voltage of the first piezoelectric element 51 is relatively large, in other words, even if the pressing amount of the roller 18 against the drive shaft 15 is large, the servo control means 86 is set to the target value. Since the output signal of the constant voltage circuit 66 or the 0V (GND) signal of the circuit and the output signal from the deformation amount measuring means 78 are compared and converged to the target value, the residual displacement amount Dp described with reference to FIG. Disappear.
[0076]
For the same reason as described in the fourth embodiment, the second piezoelectric element 55 also has a hysteresis characteristic. Therefore, when a large lead amount is set, it takes time for the correction operation by the voltage correction unit 77 described in the third embodiment.
[0077]
Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 24B, a deformation amount measuring means 79 such as a strain gauge that detects the deformation amount by changing the resistance value is applied to the deformation portion 56 in the fourth pressing plate 57, for example. As shown in FIG. 27, servo control means 88 having the same configuration as the servo control means 86 of the fourth embodiment, which uses the output signal of the D / A converter 69 as a target value, is provided.
[0078]
In the configuration of the fifth embodiment, since the output signal from the D / A converter 69 serving as the target value is compared with the output signal from the deformation amount measuring means 79 and converges to the target value, the above-described residual displacement amount Dp is generated. Disappear.
[0079]
In the third to fifth embodiments, the pressing adjustment range of the driven shaft 17 and the drive shaft 15 and the crossing angle adjustment range are the first piezoelectric element 51 used for the first pressing means 54 and the second pressing means 58. For example, when the lead setting condition is large, it cannot be handled.
[0080]
Therefore, as a sixth embodiment of the present invention, a configuration that can cope with a large lead setting condition will be described.
[0081]
28 is a longitudinal sectional view showing a part of the friction drive device of the sixth embodiment, FIG. 29 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 28 of the sixth embodiment, and FIG. 30 is in FIG. 28 of the sixth embodiment. BB ′ sectional view, FIG. 31 is a sectional view taken along line CC ′ in FIG. 28 of the sixth embodiment, and FIG. 32 is a sectional view taken along line DD ′ in FIG.
[0082]
In the sixth embodiment, the first guide portion 90 is provided in the concave portion of one fixed plate 45b fixed to the lower portion of the projecting portion 14 of the moving body 4 in the direction in which the driven shaft 17 is pressed. A third pressing plate 53 provided so as to be fitted to the first fixing screw, a first adjustment screw 91 provided on the fixing plate 16 in a direction in which the driven shaft 17 is pressed, and a female screw portion provided on the third pressing plate 53. Thus, the position can be adjusted in the direction in which the driven shaft 17 is pressed.
[0083]
Furthermore, a second guide portion 92 is provided in the concave portion of the fixed plate 16 in a direction in which the driven shaft 17 is pressed in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft 15. Of the pressing plate 57, the second adjusting screw 93 provided in the direction in which the driven shaft 17 is pressed in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft 15 and the rear end side surface of the fourth pressing plate 57. The position can be adjusted in a direction in which 17 is pressed in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft 15.
[0084]
Further, after the position adjustment of the third pressing plate 53 and the fourth pressing plate 57, as shown in FIG. 31, the first fixing tool 94 and the second fixing tool 95 are fixed in the feed direction, respectively. It is configured.
[0085]
In the sixth embodiment, as shown in FIGS. 30 and 32, the other fixing plate 16 is provided with the first pressing plate 46, the second pressing plate 47, and the sphere 45 described in FIGS. The body 48 and the like are provided, and, similarly to the structure described with reference to FIGS. 29 and 31, the first pressing plate 46 and the second pressing plate 47 are provided with adjusting screws 96 and 97, and the fixing tool. Although it is set as the structure fixed by 98,99, when the deformation | transformation stroke of the elastic body 48 is large enough, it is not necessary to use this structure.
[0086]
According to Embodiment 6 of the said structure, before performing the angle correction operation demonstrated in Embodiment 3-5 with respect to the big lead conditions to set, the 3rd press board 53 and the 4th press board are carried out manually. 57 is adjusted in the vicinity of the setting lead by the first adjustment screw 91 and the second adjustment screw 93, respectively, and set so as to be within the maximum expansion / contraction amount of the first piezoelectric element 51 and the second piezoelectric element 55. After that, an angle correction operation is performed.
[0087]
In the third to sixth embodiments, the pressing force of the roller 18 against the drive shaft 15 (hereinafter referred to as preload) is not directly controlled, and the expansion / contraction amount of the first piezoelectric element 51 is set according to the command value. In this case, the current preload amount of the roller 18 with respect to the drive shaft 15 cannot be quantitatively confirmed.
[0088]
Therefore, as a seventh embodiment of the present invention, a configuration for controlling the preload on the drive shaft 15 of the roller 18 will be described.
[0089]
FIG. 33 is a cross-sectional view showing the main part of the friction drive device of the seventh embodiment, and the outer periphery of the driven shaft 17 between the third pressing plate 53, the rotation support point 50 (see FIG. 12), and the roller 18. A deformation amount measuring means 100 for detecting a deformation amount in the pressing direction of the driven shaft 17 is provided in the part.
[0090]
FIG. 34 is a block diagram showing the configuration of the variable pressure control means of the seventh embodiment. The first output means 68 includes the variable voltage circuit 101, the output signal of the variable voltage circuit 101 at one terminal and 0V at the other terminal. A changeover switch 102 that is input and turned on / off by an external signal, a deformation amount measuring means 100 that detects a deformation amount in the pressing direction of the driven shaft 17, and a pressure setting signal that is an output signal 103 of the changeover switch 102 and a deformation amount measurement. The servo control means 86 having the same configuration as that shown in FIG. 23, which includes an operation amplifier 81 for comparing the current pressing amount as the output signal 104 of the means 100, and the like.
[0091]
In the seventh embodiment configured as described above, the amount of preload applied to the drive shaft 15 of the roller 18 provided on each driven shaft 17 is detected as the amount of deformation of the driven shaft 17 in the pressing direction. In this case, the pressing is performed within the elastic deformation of the driven shaft 17, and it goes without saying that the relationship of the preload amount to the voltage applied to the first piezoelectric element 51 is linear. In the seventh embodiment, since the output of the variable voltage circuit 101 is used as a preload setting signal, the preload amount can be manually set freely.
[0092]
FIG. 35 is a block diagram showing a modification of the first output means 68 in the seventh embodiment. In the configuration example shown in FIG. 35, the variable voltage circuit 101 in the configuration of the first output means 68 shown in FIG. As a D / A converter 105 connected to the CPU 61, the switch 102 is used as a servo by comparing the pressing setting signal as the output signal 106 with the current pressing amount as the output signal 104 of the deformation measuring means 100. It is configured to control. In this configuration, the pressure release at the time of angle adjustment is when digital data that outputs 0 V from the D / A converter 105 is output. For example, appropriate preload setting condition data is stored in the ROM 62 (see FIG. 15). If it is described as a constant in the program, an appropriate preload can be set instantaneously, and it is not necessary to perform a preload readjustment operation associated with secular change due to wear of the roller 18 or the drive shaft 15.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least two driven shafts are arranged equiangularly in the circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft, and are inclined with respect to the drive shaft at an inclination angle θ. The distance between the fixed end of two driven shafts of the at least two driven shafts on the fixed plate and the contact point between the roller provided on the driven shaft and the drive shaft is set to La and Lb, respectively. When the diameter of the drive shaft is D, the drive shaft is bent due to processing, assembly errors, and the like by having a relationship of La = Lb− (π · D / 3) · θ. Even if there is no slip due to lead error between the drive shaft and each driven shaft roller, Further, since it is possible to correct the variation in the crossing angle between each driven shaft and the drive shaft caused by a mechanical position error due to processing, assembly error, etc., the axis between each roller and the drive shaft is formed. The angle can be set precisely, and no slippage occurs due to lead error between the drive shaft and each driven shaft roller. A friction drive device that can realize stable feed control and improve feed accuracy is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a friction drive device for explaining Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a right side view of the friction drive device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a part of the friction drive device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view for explaining a main part in the first embodiment.
FIG. 5 is a development view of a drive shaft in the first embodiment.
6 is a development view of a drive shaft in Embodiment 1. FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a part of a friction drive device according to a second embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 7 according to the second embodiment.
9 is a cross-sectional view taken along line YOY ′ in FIG. 8 according to the second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line ZZ ′ in FIG. 8 according to the second embodiment.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a movement amount detection unit according to the second embodiment.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a part of a friction drive device for explaining a third embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 12 of the third embodiment.
14 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 12 of the third embodiment.
FIG. 15 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, the vicinity of an elastic body installation portion in Embodiment 3.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a rotation support point portion in the third embodiment.
FIG. 17 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, a pressing plate portion in the third embodiment.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an intersection angle between a driven shaft and a drive shaft in the third embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the crossing angle and the lead amount in the third embodiment.
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of angle correction means in the third embodiment.
FIG. 21 is a flowchart showing an operation flow based on CPU control in the third embodiment.
FIG. 22 is a flowchart of a subroutine in the flowchart of FIG.
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between applied voltage and displacement amount of a general piezoelectric element.
FIG. 24 is a configuration diagram of a main part of a friction drive device for explaining a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of a servo control system in the fourth embodiment.
FIG. 26 is a frequency characteristic diagram of the displacement amount of the pressing means with respect to the input signal of the drive amplifier in the fourth embodiment.
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a servo control system in the friction drive device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a longitudinal sectional view showing a part of a friction drive device according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 29 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 28 of the sixth embodiment.
30 is a BB ′ cross-sectional view in FIG. 28 according to the sixth embodiment.
FIG. 31 is a sectional view taken along line CC ′ in FIG. 28 of the sixth embodiment.
32 is a sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 28 in Embodiment 6. FIG.
FIG. 33 is a cross-sectional view showing the main part of a friction drive device for explaining Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 34 is a block diagram showing a configuration of variable pressing control means in the seventh embodiment.
FIG. 35 is a block diagram showing a configuration of a modified example of the first output means in the seventh embodiment.
[Explanation of symbols]
3 Rolling bearing
4 moving objects
5 Turntable
11 Position detection means
15 Drive shaft
17 Driven shaft
16 Fixed plate
18 Laura
25 Feed drive motor
26 Rotary encoder
39 Strain gauge
43 Movement amount detection means
45 balls
46 1st press board
47 Second pressing plate
48 Elastic body
51 First piezoelectric element
53 Third press plate
54 1st press means
55 Second Piezoelectric Element
57 Fourth pressure plate
58 Second pressing means
61 CPU
64 counters
65 Drive amplifier
66 Constant voltage circuit
67 switch
68 First output means
69 D / A converter
70 Drive amplifier
71 Second output means
72 Data input section
73 Angle correction means
75 Angle calculation means
76 Error calculation means
77 Voltage correction means
78 Deformation measuring means
81 Working amplifier
82 Bridge circuit
83 Amplifier
84 Compensation circuit
85 Gain adjuster
86,88 Servo control means
90 First guide
91 First adjustment screw
92 Second guide
93 Second adjustment screw
94 First fixture
95 Second fixture
101 Variable voltage circuit
102 switch
105 D / A converter

Claims

駆動軸と、この駆動軸に対して傾き角度をもって傾斜する少なくとも２つの従動軸のそれぞれに設けられて前記駆動軸の外周にころがり接触するローラと、前記駆動軸の回転により前記従動軸と前記ローラと共に移動する移動体と、この移動体に固定され、前記駆動軸が貫通しかつ前記従動軸が固定される固定板と、前記移動体を前記駆動軸の軸線方向に案内する案内機構とを備えた摩擦駆動装置において、
前記各従動軸を、前記駆動軸の軸線に対して円周方向に等角配置すると共に、前記駆動軸に対して傾き角度θをもって傾斜させて設置し、前記固定板における前記少なくとも２つの従動軸のうちの２つの従動軸の固定端から、この従動軸に設けられた前記ローラと前記駆動軸との接触点までの距離をそれぞれＬａ，Ｌｂとし、前記駆動軸の直径をＤとした場合に、Ｌａ＝Ｌｂ−（π・Ｄ／３）・θの関係を有するように構成した摩擦駆動装置であって、
前記従動軸の一端を球面軸受にて支持し、他端を、該従動軸に設けたローラが前記駆動軸外周から前記球面軸受の中心である回動支持点を支点として離間する方向に押圧する第１の弾性体および前記駆動軸外周の接線方向に押圧する第２の弾性体による自由支持とし、前記回動支持点を挟んで前記ローラと反対側に前記移動体に固定され、前記駆動軸の軸線と直角方向において前記第１の弾性体の押圧力による前記回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に前記従動軸を押圧する第１の押圧手段と、前記駆動軸外周の接線方向で前記第２の弾性体の押圧力による前記回動支持点回りのモーメント力を相殺する方向に前記従動軸を押圧する第２の押圧手段と、前記第１の押圧手段を押圧／開放し、前記ローラを前記従動軸の軸線方向に移動／固定するように制御するための第１の出力手段と、前記駆動軸の１回転当たりの原点検出信号と前記ローラ移動量検出手段の出力信号に基づいて、前記ローラが軸線方向に移動可能な前記従動軸に設けられたローラを軸線方向に固定した従動軸に対する傾き角度誤差を算出する角度誤差算出手段と、その算出角度に相当する出力信号を現在印加信号から増減した補正信号を前記第２の押圧手段に印加する第２の出力手段とからなる角度補正手段とを備えたことを特徴とする摩擦駆動装置。A drive shaft, a roller provided on each of at least two driven shafts inclined at an inclination angle with respect to the drive shaft, and a roller that is in rolling contact with an outer periphery of the drive shaft; and the driven shaft and the roller by rotation of the drive shaft A movable body that moves together with the movable body, a fixed plate that is fixed to the movable body and through which the drive shaft passes and the driven shaft is fixed, and a guide mechanism that guides the movable body in the axial direction of the drive shaft. In the friction drive device
The driven shafts are arranged equiangularly in the circumferential direction with respect to the axis of the drive shaft, and are inclined at an inclination angle θ with respect to the drive shaft, and the at least two driven shafts in the fixed plate When the distance from the fixed end of the two driven shafts to the contact point between the roller provided on the driven shaft and the drive shaft is La and Lb, respectively, and the diameter of the drive shaft is D , a La = Lb- (π · D / 3) · θ friction drive apparatus configured to have the relationship,
One end of the driven shaft is supported by a spherical bearing, and the other end is pressed in a direction in which the roller provided on the driven shaft is separated from the outer periphery of the drive shaft with the rotation support point being the center of the spherical bearing as a fulcrum. Free driving by a first elastic body and a second elastic body pressing in the tangential direction of the outer periphery of the drive shaft, the drive shaft being fixed to the movable body on the opposite side of the roller across the rotation support point, A first pressing means that presses the driven shaft in a direction that cancels out the moment force around the rotation support point due to the pressing force of the first elastic body in a direction perpendicular to the axis of the axis, and a tangential direction of the outer periphery of the drive shaft The second pressing means for pressing the driven shaft in a direction to cancel the moment force around the rotation support point due to the pressing force of the second elastic body, and pressing / releasing the first pressing means, Move the roller in the axial direction of the driven shaft. The roller is movable in the axial direction based on a first output means for controlling to be fixed, an origin detection signal per rotation of the drive shaft, and an output signal of the roller movement amount detection means An angle error calculating means for calculating an inclination angle error with respect to the driven shaft in which the roller provided on the driven shaft is fixed in the axial direction, and a correction signal obtained by increasing or decreasing an output signal corresponding to the calculated angle from the current applied signal. An angle correction means comprising a second output means for applying to the pressing means of the friction drive device .

前記第１の出力手段を、定電圧回路と、この定電圧回路の出力信号が入力され、かつ外部信号によりオン／オフする切換スイッチと、前記第１の押圧手段の変形部に設けた変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧伸縮設定信号と前記変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量とを比較してサーボ制御するサーボ制御手段とから構成したことを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動装置。 The first output means includes a constant voltage circuit, a changeover switch to which an output signal of the constant voltage circuit is input and turned on / off by an external signal, and a deformation amount provided in a deformation portion of the first pressing means. It is characterized by comprising measuring means, and servo control means for servo-control by comparing a pressing expansion / contraction setting signal which is an output signal of the changeover switch and a current pressing expansion / contraction amount which is an output signal of the deformation amount measuring means The friction drive device according to claim 1.

前記第１の出力手段を、可変電圧回路と、この可変電圧回路の出力信号が入力され、かつ外部信号によりオン／オフする切換スイッチと、前記第１の押圧手段と前記回動支持点と前記ローラ間に設けられて、前記従動軸の外周部に該従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記切換スイッチの出力信号である押圧設定信号と前記変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御するサーボ制御手段とから構成したことを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動装置。 The first output means includes a variable voltage circuit, a change-over switch to which an output signal of the variable voltage circuit is input and turned on / off by an external signal, the first pressing means, the rotation support point, and the A deformation amount measuring means provided between the rollers for detecting a deformation amount in the pressing direction of the driven shaft at an outer peripheral portion of the driven shaft; a pressing setting signal which is an output signal of the changeover switch; and the deformation amount measuring means. friction drive according to claim 1, characterized by being configured and a servo control means for servo-controlling by comparing the current pressing amount is output signal.

前記第１の出力手段を、１つのデジタル／アナログ変換器と、前記第１の押圧手段と前記回動支持点と前記ローラ間に設けられて、前記従動軸の外周部に該従動軸の押圧方向の変形量を検出する変形量測定手段と、前記デジタル／アナログ変換器の出力信号である押圧設定信号と変形量測定手段の出力信号である現在押圧量とを比較してサーボ制御するサーボ制御手段から構成したことを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動装置。 The first output means is provided between one digital / analog converter, the first pressing means, the rotation support point, and the roller, and presses the driven shaft on the outer peripheral portion of the driven shaft. Deformation amount measuring means for detecting the amount of deformation in the direction, and servo control for servo-control by comparing the pressing setting signal as the output signal of the digital / analog converter with the current pressing amount as the output signal of the deformation amount measuring means 2. The friction drive apparatus according to claim 1 , wherein the friction drive apparatus comprises means.

前記第２の出力手段を、デジタル信号／アナログ変換器と、押圧板の変形部に設けた変形量測定手段と、前記デジタル信号／アナログ変換器の出力信号である押圧伸縮設定信号と前記変形量測定手段の出力信号である現在押圧伸縮量を比較してサーボ動作を行うサーボ制御手段とから構成したことを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動装置。 The second output means includes a digital signal / analog converter, a deformation amount measuring means provided at a deformation portion of the pressing plate, a press expansion / contraction setting signal which is an output signal of the digital signal / analog converter, and the deformation amount. friction drive device according to claim 1, wherein comparing the current pressing deformation amount which is the output signal of the measuring means, characterized by being configured and a servo control means for performing a servo operation.

前記移動体に固定された固定板における前記従動軸を押圧する方向に設けられた第１の案内部と、この第１の案内部に嵌合するように設けられた第３の押圧板と、前記固定板における前記従動軸を押圧する方向に設けられた第１の調整ネジと、この第１の調整ネジが螺合する前記第３の押圧板に設けられた雌ネジ部とを備えて前記従動軸を押圧する方向の位置調整を可能にし、
前記固定板における前記従動軸を前記駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に設けられた第２の案内部と、この第２の案内部に嵌合するよう設けられた第４の押圧板と、前記固定板における前記従動軸を前記駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に設けられた第２の調整ネジとを備えて、前記第４の押圧板における後端側面によって前記従動軸を前記駆動軸外周の接線方向に押圧する方向に位置調整することを可能にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦駆動装置。 A first guide portion provided in a direction of pressing the driven shaft in the fixed plate fixed to the movable body, a third press plate provided to fit in the first guide portion, A first adjusting screw provided in a direction in which the driven shaft of the fixed plate is pressed; and a female screw portion provided in the third pressing plate to which the first adjusting screw is screwed. Enables position adjustment in the direction of pushing the driven shaft,
A second guide portion provided in a direction in which the driven shaft of the fixed plate is pressed in a direction tangential to the outer periphery of the drive shaft; and a fourth press plate provided so as to be fitted to the second guide portion. A second adjusting screw provided in a direction for pressing the driven shaft of the fixed plate in a tangential direction of the outer periphery of the drive shaft, and the driven shaft is moved by the rear side surface of the fourth pressing plate. The friction drive device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the position of the drive shaft can be adjusted in a direction of pressing in a tangential direction of the outer periphery of the drive shaft .