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JPH0637892B2 - スライダ - Google Patents
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JPH0637892B2 - スライダ - Google Patents

スライダ

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Publication number
JPH0637892B2
JPH0637892B2 JP58197666A JP19766683A JPH0637892B2 JP H0637892 B2 JPH0637892 B2 JP H0637892B2 JP 58197666 A JP58197666 A JP 58197666A JP 19766683 A JP19766683 A JP 19766683A JP H0637892 B2 JPH0637892 B2 JP H0637892B2
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JP
Japan
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slider
guide member
wave
surface acoustic
generating means
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英悟 川上
和也 松本
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、移動物体の支持に用いられるスライダに係
り、特に表面弾性波を利用したスライダに関する。
〔従来技術〕
スライダは、その本来の目的からすべり摩擦を小さくす
る必要がある。そのために、従来のスライダにはガイド
上の移動体の支持に次のようなタイプがある。
(A) 滑り軸受けやボールベアリング等の転がり軸受け
を用いた接触タイプ (B) 圧縮空気を用いた非接触タイプ (C) 磁気的な反発力あるいは吸引力を用いた非接触タ
イプ まず、(A)タイプのスライダは、低価格である上に小型
軽量、低騒音という利点を有し、各方面で広く使用され
ている。しかし、その一方で潤滑のための給油を必要と
したり、防塵対策を必要とし、メインテナンスがやっか
いになるという欠点を有している。
(B)および(C)タイプのスライダは、非接触型であるため
に耐久性や保守性が非常にすぐれている。しかし反面、
(B)タイプでは圧縮空気をつくり出す装置が必要であ
り、(C)タイプては磁界を発生させる装置を設けなけれ
ばならない。そのために、装置全体が大がかりになると
ともに、消費電力が大きいという欠点がある。ただし
(C)タイプのスライダでは、電磁石の代わりに永久磁石
を用いれば消費電力の問題は解決されるが、荷重変化に
対応できなくなるという欠点が新たに生じてしまう。
また、移動体をある一点に保持する場合を考えると、
(A)タイプのスライダでは常に位置決めサーボを行なっ
ておくか、あるいは何らかの保持機構が必要である。そ
の点、(B)および(C)の非接着タイプのスライダでは、圧
縮空気や磁界の発生を停止するだけで位置決めができ
る。なぜならば、圧縮空気や磁界が無くなれば移動体は
ガイド部材と接触し、その摩擦力によってある一点に保
持されるからである。しかし、(B)タイプのスライダに
は圧縮空気圧を制御するボタンや弁が必要となり構造が
煩雑となる欠点があり、(C)タイプでは他の機器に対す
る漏れ磁界の影響が問題になるという欠点がある。
このように、上記(A),(B),(C)の各タイプに代表され
る従来のスライダには一長一短があり、最近の高精度
化、コンパクト化の傾向に対応できるものではない。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来の欠点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは構造が簡単でしかも摩擦力および
保持力を調整し、更に、移動体を軽量でコンパクトに構
成して、この移動体を駆動する際の駆動力を低減するこ
とができるスライダを提供することにある。
〔発明の要旨〕
上記目的を達成するために、本発明によるスライダは、
ガイド部材のガイド面に、波の頂点がガイド面に沿って
並んだ定在波の弾性波を発生させる手段を設けたことを
特徴とする。
〔発明の実施例〕
まず、第1図を用いて本発明によるスライダの原理を説
明する。同図において、弾性体1の表面には超音波表面
弾性波(波長λ)が存在している。移動体2は、その一
面(図では底面)が弾性体1の弾性波が存在する面に接
して置かれ、ここではx軸方向にのみ可動とする。
弾性体1の表面弾性波が定在波の状態になると、移動体
2は表面弾性波の各頂点だけで支持(線接触)される。
そのために、x軸方向にわずかの外力(駆動力)を与え
るだけで移動体2を移動させることができる。
移動体2への荷重が変化した場合は、表面弾性波の周波
数、すなわち波長λを変えることによって、弾性体1と
移動体2との摩擦力を変化させて対応することができ
る。詳しく言い換えると、表面弾性波の波長λ,移動体
2の長さLとし、λがLより十分小さければ、移動体2
を支持する弾性波の頂点数nはほぼL/λで表わされ
る。波長λが小さくなれば、頂点数nが大きくなり接触
固所が増大するから摩擦力も増大する。逆に、波長λが
大きくなると(ただし、λ<L/2),頂点数nが小さく
なり摩擦力も減少する。このように、弾性波の波長λを
変えることで、荷重変化に対応することができ、スライ
ダのすべり摩擦をほぼ一定に保つことができる。
また、位置決めへの応用を考えると、表面弾性波の発生
を停止させることによって弾性体1と移動体2とが線接
触ではなく面接触となるために両者の摩擦による保持力
が得られる。したがって位置決め停止後のサーボは不要
である。さらに、この効果は移動中の移動体2の制動に
用いることもできる。また、前述の(C)タイプのスライ
ダにおいて問題となった漏れ磁界の影響による電磁波雑
音等を考慮する必要は全く無い上に給油も不要で保守性
が良いという利点もある。
以上、本発明の基本概念を説明したが、次に実施例をあ
げて具体的に説明する。
第2図には、本発明によるスライダの第一の実施例が示
されている。同図において、弾性体からなるガイド部材
3には、矢印X方向に移動可能な移動体4が設けられて
いる。さらにガイド部材3の両端には、ガイド部材3の
表面に弾性波を発生させる弾性波発生手段(以下、発生
手段と記す)5および5′が取り付けられている。発生
手段5および5′には公知の圧電素子を用いればよく、
圧電素子には、例えばPZT (ジルコン酸チタン酸鉛)等
を用いたものがある。
発生手段5および5′の構成を第3図および第4図を用
いてさらに詳しく説明する。
第3図において、弾性体からなるガイド部材3の一端に
はくさび6が固定され、くさび6のガイド部材3への効
果的に振動を伝達できる一面に圧電素子7が固着されて
いる。交流電源8から圧電素子7へ交流電圧が印加され
ると、圧電素子7はその厚さ方向に振動し、その振動が
くさび6を通してガイド部材3へ伝達され、ガイド部材
3の表面に表面弾性波を発生させる。その表面弾性波の
波長λは圧電素子7の固有振動数で決定されるから、交
流電源8の周波数はその固有振動数にほぼ等しくする必
要がある。
第4図には、発生手段5および5′の他の具体例が示さ
れている。同図において、ガイド部材3の一端には直接
に圧電素子7′が固着され、圧電素子7′上に設けられ
た櫛形電極9には交流電源8から交流電圧が印加され
る。櫛形電極9には交流電圧が印加されると、圧電素子
7′はその厚み方向に振動し、ガイド部材3の表面に弾
性波を発生させる。この場合、弾性波の波長λは櫛形電
極9のピッチで決まるために、交流電源8の周波数はガ
イド部材3中の波の伝搬速度を櫛形電極9のピッチで割
った値にほぼ等しくする必要がある。
このように、第3図および第4図を用いて示した発生手
段5および5′が第2図におけるガイド部材3の両端に
取り付けられている。ガイド部材3の両端に同じ構成の
表面弾性波発生手段を設けたのは、ガイド部材3の表面
に発生した弾性波を定在波化するためである。なお、発
生手段5および5′のどちらか一方が単なる反射器であ
っても同様に定在波を得ることができる。
また、表面弾性波の波長λは、すでに述べたように一定
の値にほぼ定まっているが、圧電素子7あるいは7′に
印加する交流電圧の周波数を変化させれば、10%程度
変化させることが可能である。更に大幅に波長を変化さ
せたい時は、固有振動数の異なる表面弾性波発生手段を
第3図あるいは第4図に示したようにして必要な数だけ
ガイド部材3上に並置すればよい。
第5図には、本発明によるスライダの第二の実施例が示
されている。同図に示されるように、第2図に示された
スライダを複数組み合わせることでX−Yステージを構
成することができる。
なお、これまでの説明は直線移動のスライダを基本にし
てきたが、回転運動の場合であっても本発明は適用で
き、効果に何ら変わりはない。第6図に本発明の第三の
実施例を示す。
第6図において、リング状の弾性体10と回転体11と
の接触面に表面弾性波を発生させた定在波化すれば、回
転体11を矢印θ方向に小さな外力で回転させることが
可能である。ここで発生手段12は、たとえば第4図に
示されるような圧縮素子7′で構成すれば、弾性体10
の全周にわたって設置する必要はなく、複数に分割して
設けることができる。したがって固有振動数の異なる発
生手段12(圧電素子7′)を複数配置しておけば、す
でに述べたようにすべり摩擦の大きさを変えることがで
きる。ただし、弾性波を定在波化するためには、圧電素
子7′上の櫛形電極9のピッチはその整数倍が弾性体1
0の平均円周長にほぼ等しくなるように設計する必要が
ある。
なお本発明によるスライダにおいて、表面弾性波の振幅
は、弾性体によっても異なるが、通常1μm以下であ
る。そのために従来のスライダと比較して格段に高精度
なスライダを構成することができ、特にIC製造装置ある
いは検査装置のような超精密機器への応用が期待され
る。
さらに、本発明によるスライダは潤滑済や油圧、空気圧
などを使用しないために、真空中や無重力下で使用する
ことができ、真空装置や宇宙空間においても使用可能で
ある。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によるスライダは、
ガイド部材のガイド面に、波の頂点がガイド面に沿って
並んだ定在波の弾性波を発生させる手段を設けたことに
より、構造が簡単で、摩擦力および保持力を調整するこ
とができ、かつ、移動体を軽量てコンパクトに構成でき
るので、この移動体を駆動する際の駆動力を低減するこ
とができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明するためのスライダの部分
的な斜視図、第2図は本発明の第一の実施例であるスラ
イダの斜視図、第3図は表面弾性波発生手段の一例を示
す構成図、第4図は表面弾性波発生手段の他の例を示す
構成図、第5図は本発明の第二の実施例であるスライダ
の斜視図、第6図は本発明の第三の実施例であるスライ
ダの斜視図である。 1……弾性体、2,4……移動体、3……ガイド、5,
5′……表面弾性波発生手段、7,7′……圧電素子、
8……交流電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガイド面を有するガイド部材と、このガイ
    ド部材のガイド面に少なくとも1面で接触し、ガイド部
    材に対してスライド可能に設けられた移動体とからなる
    スライダにおいて、 前記ガイド部材のガイド面に、波の頂点がガイド面に沿
    って並んだ定在波の弾性波を発生させる手段を設けたこ
    とを特徴とするスライダ。
JP58197666A 1983-10-24 1983-10-24 スライダ Expired - Lifetime JPH0637892B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58197666A JPH0637892B2 (ja) 1983-10-24 1983-10-24 スライダ
DE19843438807 DE3438807A1 (de) 1983-10-24 1984-10-23 Schieber
US07/485,823 US4971455A (en) 1983-10-24 1990-02-27 Slider

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