JP2002529038A - 多方向モータ - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/108—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors around multiple axes of rotation, e.g. spherical rotor motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/028—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors along multiple or arbitrary translation directions, e.g. XYZ stages
Abstract
Description
タを使用して可動部材を複数の方向に動作させることに関するものである。
的な運動に変換する。このモータは多くの多様な用途に使用され、とりわけ自動
燃料噴射器、ビデオカセット・レコーダ、自動カメラ、コンピュータ・ディスク
・ドライブおよび精密顕微鏡ステージ内で用いられる可動部材を動作させるよう
に設計されている。
後「作動軸」という)に沿って前後に動作させる。1よりも多くの作動軸に沿う
方向に可動部材を動作させるためには、通常は異なる圧電モータが、可動部材の
所望のそれぞれ異なる作動軸可動部材方向に結合される。
雑な小部品を備えることが多い。これらの装置においては、それらの動作をもた
らすための複数のモータを設置する空間が制限されていることが多い。ひとつの
圧電モータ自体によって、結合された可動部材を異なる複数の作動軸に沿って動
作させることができる圧電モータを有することは、優位性を有する。
せることができる圧電モータ(以後「多方向モータ」という)を提供することに
関する。
ータを備える。第1のモータ(以後、「ドライブ・モータ(driving m
otor)」と称す)は、可動部材と結合し、可動部材を作動軸に沿って前後に
動作させる。作動軸の方向は可動部材に対するドライブ・モータの配向よって決
まる。第2のモータ(以後「ステアリング・モータ(steering mot
or)」という)は、第1のモータと結合する。ステアリング・モータの活動に
より可動部材に対する第1のモータの配向が変わり、その結果第1のモータが可
動部材を動作させる作動軸が変わる。
が、ステアリング・モータは、ドライブ・モータの配向を制御するように適切に
結合する、電磁モータ、ガス駆動モータもしくはソレノイドなどの任意の適切な
モータまたはアクチュエータであっても構わないことを理解されたい。さらに、
ドライブ・モータは可動部材と摩擦結合して可動部材を動作させる任意のモータ
であってもよい。
い少なくとも2方向に動作させる多方向モータ・システムが提供され、このシス
テムは可動部材と結合して可動部材を、第1のモータの配向によって決定される
ある方向に沿って動作させる第1のモータと、第1のモータの配向を変更可能な
第2のモータとを備える。好ましくは、第1のモータは可動部材と摩擦結合し、
可動部材の表面部位を押圧する。
材の表面部位上のある点を通るある軸の回りに、回転させることが可能である。
ームを備え、第2のモータは軸回りにフレームを回転するように操作でき、その
フレームは、第1のモータがフレームに対して軸回りに回転するのを防止する少
なくとも1つのサポートを備える。
の場合第2のモータは筒状表面を押圧し、筒状表面を回転させることができる。
変動幅はおおよそ180度に渡る。本発明のいくつかの好ましい実施形態によれ
ば、筒状表面の方位の変動幅はほぼ360度である。
が筒状表面に連結される。
直な2つの平行な平坦な表面を有する平板状の取付けプレートを備え、筒状表面
は取付けプレートの一側の平坦な表面に固定され、第1のモータは取付けプレー
トの他側においてフレームと固定される。本発明のいくつかの好ましい実施形態
においては、筒状表面は凸面である。本発明の他の好ましい実施形態においては
、筒状表面は凹面である。
平坦な表面を有する平板状の取付けプレートを備え、(フレームの回転)軸は取
付けプレートを通過しかつ平坦な表面に垂直であり、第2のモータは平坦な表面
の一方を押圧し、取付けプレートが軸回りに回転するように操作することができ
る。
として、第2のモータは圧電モータを備える。
に沿って動作させる方法は、第1のモータを可動部材の表面部位に向かって押圧
することによって第1のモータを可動部材に摩擦結合し、第1のモータは第1の
モータの配向によって決定される方向に沿って可動部材を動作させること、およ
び第1のモータの配向を変えることを含む。
2のモータを使用することを含む。好ましくは、第2のモータの使用には表面部
位にほぼ垂直な軸回りに第1のモータを回転させる第2のモータを使用すること
を含む。
して、第2のモータは圧電モータである。
を参照することにより、より明瞭に理解されよう。図面において、複数の図に現
れる同一の構造、要素または部品は、それらが現れる全ての図面に同じ数字が付
される。
動部材を動作させるように設置された多方向モータ20を概略的に示す図である
。多方向モータ20の要素と部品のサイズは必ずしも縮尺通りではなく、要素と
部品の相対的な寸法は記述を明確にするため決定されたものである。
ング圧電モータ24を備える。ドライブ・モータ22は、多方向モータ20と結
合する可動部材動作させるのに使用され、ステアリング・モータ24は動作させ
る方向に沿った作動軸の方向を決定するのに使用される。
ェース面28(その1方のみが図1Aに示されている)を有する、適切な圧電性
材料から形成された薄い矩形のプレート26を備える。圧電プレート26は、長
辺側のサイド・エッジ面30(サイド・エッジ面30の一方の一部と他方の稜線
の1つのみを図1Aに示す)と短辺側の上部および下部のエッジ面32、34(
下部エッジ面34は1つの稜線のみを図1に示す)をそれぞれ有する。好ましく
は、摩擦ナブ36が上部エッジ面32に位置し、圧電プレート26の振動による
変位を可動部材に伝達するのが好ましい。摩擦ナブ36はアルミナなどの耐摩耗
材料で形成されるのが好ましい。ドライブ・モータ22は、参照により本明細書
に組み込まれる、Zumeris等による米国特許第5,453,653号、ま
たは欧州特許EP0755054に記載されたタイプのモータであるのが好まし
い。圧電プレート26は参照文献に記載されるように、圧電プレート26のフェ
ース面28に位置する電極(図示せず)にAC電圧を印加することによって振動
するように制御される。
平面上をほぼ楕円運動で振動させる。したがって、摩擦ナブ36は二矢線40で
示される2方向のいずれかにほぼ沿って可動部材を押圧し、ドライブモータ22
は可動部材の動作を制御可能である。二矢線40は摩擦ナブ36と可動部材が当
接する部分を通過し、かつフェース面28の平面に平行である。二矢線40の方
向は多方向モータ20の作動軸を規定する。二矢線40を以後、多方向モータ2
0の「作動線40」という。
。回転フレーム42は回転軸44を有し、好ましくは接触面48を有する回転カ
ラー46を備える。この回転フレーム42は、回転カラー46の上方に位置する
一対の対向する上部U字ブラケット50と、回転カラー46の下方の一対の対向
する下部U字ブラケット52を備えるのが好ましい。各上部U字ブラケット50
は好ましくは回転カラー46から上方に延在する上部ブラケット・サポート54
上に位置する。各下部ブラケット52は好ましくは回転カラー46から下方に延
在する下部ブラケット・サポート56上に位置する。ベース・プレート60は好
ましくは下部ブラケット・サポート56の両端部を連結する。
U字ブラケット50、52が対向するサイド・エッジ面30の位置で、圧電プレ
ート26をしっかり「握持し」、圧電プレート26が回転フレーム42に対して
回転しないようにする。好ましくは上部U字ブラケット50のある部分は、ほぼ
直接対向する対向サイド・エッジ面30の部位を押圧する。同様に、下部U字ブ
ラケット52のある部分はほぼ互いに直接対向する対向サイド・エッジ面30の
部位を押圧するのが好ましい。サイド・エッジ面30のU字ブラケット50、5
2が押圧する部位は、圧電プレート26の共鳴振動の節点またはその付近、すな
わちプレートの長さの1/3と2/3に位置するのが好ましい。
52は、当技術分野で知られた方法を使用して各ブラケットのある部分がサイド
・エッジ面に弾性の力を働かせるように設計されるのが好ましい。これらの力は
圧電プレート26を他方のサイド・エッジ面30に沿う反対側の上部および下部
のU字ブラケット50、52のそれぞれに向けて付勢し、反対側のブラケットは
好ましくは圧電プレート26を充分しっかりと支持する。
くに位置し、好ましくはそれらの間に弾性バイアス手段62が挟まれている。弾
性バイアス手段62は、板ばね、コイルばね、弾性材料の積み重ね、あるいは当
技術分野で知られた他の適切な手段が可能であり、下部面34を弾性的に付勢す
るベース・プレート60から離間させる。U字ブラケット50、52は圧電プレ
ート26をしっかり握持し、ドライブ・モータ22が回転フレーム42に対して
回転しないようにする一方、これらが軸44方向にドライブ・モータ22を作動
できるように設計される。これにより、バイアス手段62は下部エッジ34とベ
ース・プレート60間を弾性的に離間しておくことができる。図1Aにおいては
バイアス手段62としては板ばねが例示されている。
る。ステアリング・モータ24は薄い矩形圧電プレート64を備え、短辺側の上
部および下部のエッジ面66、68をそれぞれ有する。摩擦ナブ70は好ましく
は上部エッジ面66上に位置する。ステアリング・モータ24は当技術分野で知
られた方法を使用してある位置に固定され、下部面68に作用する弾性力72に
より摩擦ナブ70を回転カラー46の接触面48の部分に押圧する。好ましくは
3つのベアリング74、76、78も回転カラー46を押圧する。ベアリング7
4、76、78は軸44回りに90度離れた方位角で接触面48を押圧するのが
好ましい。ベアリング76は好ましくは接触面48の摩擦ナブ70が押圧する部
分に直接対向する側の回転カラー46の接触面48の部分を押圧する。ベアリン
グ80は好ましくはベース・プレート60の中央を押圧する。ステアリング・モ
ータ24、ベアリング74、76、78、80は当技術分野で知られた方法を用
いて適切な支持フレーム(図示せず)に適切に取り付けられ、その相対的な位置
は軸44に対して正確に位置決めされ、かつ軸44は支持フレームに対して位置
決めされる。
ータ24は回転フレーム42を軸44の回りに正確に回転することができ、作動
線40は軸44周りの任意の方位角を指すように、ドライブ・モータ22の平面
の配向を固定することができる。これによってステアリング・モータ24はドラ
イブ・モータ22が摩擦ナブ36を押圧している可動部材を動作させる方向を決
定する。
電極への電気接触は、当技術分野で知られた方法を用いて回転フレーム42にす
えられた適切なスライド接点によりなされる。これらの接点により、電極との電
気接触が回転フレーム42の全配向に可能であることが保証される。
の間の摩擦力により回転カラー46が動くことが妨げられ、その結果ドライブ・
モータ22の平面部と作動線40の配向が固定される。ステアリング・モータ2
4が活動することにより、それは二矢74で示される2方向のいずれか一方に沿
って、摩擦ナブ70が回転カラー46に力を加えるように制御可能となる。その
力は、回転フレーム42を回転するトルクを発生するので、ドライブ・モータ2
2の平面部と作動線40は軸44の回りを時計回りまたは反時計回りのいずれか
で任意の方位へ回転することができる。回転フレーム42の回転方向は二矢線7
6で示される。
および作動軸44のそれぞれの位置に対して回転した、回転フレーム42、ドラ
イブ・モータ22および作動軸44を示す。
押圧するように、多方向モータを位置決めされて、多方向モータ20は可動部材
に結合される。回転フレーム42を回転するため、ステアリング・モータ24に
よって発生するトルクは、摩擦ナブ36とそれが押圧される部分との間の摩擦力
を充分上回らなければならない。これらの摩擦力はステアリング・モータ24に
よって発生するトルクに抗するトルクを発生する。この必要条件は比較的容易に
満たされることを理解されたい。ステアリング・モータ24により回転カラー4
6に加えられる力は、軸44の回りのレバー・アームに作用し、このレバー・ア
ームは、摩擦ナブ36と可動部材間の摩擦力が作用する、軸44の回りのレバー
・アームよりも充分長い。
モータ20との間に保持される球100を概略的に示し、多方向モータ20は本
発明の好ましい実施形態に基づいて、様々な方向に球100を回転するように制
御することができる。
04を有する。多方向モータ20は、回転カラー46の回転軸44(図1Aから
1Cに示す)がリング・ベアリング102の回転軸104と一致し、かつ摩擦ナ
ブ36がバイアス手段62により球100の表面に弾性的に押圧されるように位
置決めされる。摩擦ナブ36が球100に加える力により、球100の表面をリ
ング・ベアリング102の内面の適切なベアリング(図示せず)に押圧するのが
好ましい。ベアリングにより、球100は球の中心を通る任意の軸の回りに回転
することができる。多方向モータ20とリング・ベアリング102は好ましくは
適切な構造体に取り付けられるので、それらの相対的な位置は保たれる。
ータ22の作動線40とに垂直な球100の中心を通る軸の回りを回転する。図
2Aにおいては、軸106が軸104と作動線40に垂直となっている。ドライ
ブ・モータ22が活動すると、球100を軸106の回りに時計方向または反時
計方向に回転し、球100の表面は二矢線108によって示された方向の一方に
沿って動く。
に回転するように制御することができる。これによって多方向モータ20は、回
転軸104に垂直な、球100の中心を通る任意の軸の回りに球100を回転す
るように制御することができる。図2Aは、ドライブ・モータ24が回転フレー
ム42を軸104の回りを時計方向に45度(または軸104の回りを315度
反時計方向に)回転した後の多方向モータ20を示す。ここで、ドライブ・モー
タ22が活動すると、球100は軸110の回りを回転し、球100の表面が二
矢線112によって示される方向の一方に動く。ステアリング・モータ24がド
ライブ・モータ22を回転するとき、球100はドライブ・モータが回転する方
向に回転する傾向になることを理解されたい。必要ならば、ステアリング・モー
タ24がドライブ・モータ22を回転するとき球100が動かないようにする適
切なブレーキ機構を組み入れることによって、これを防止することができる。
により押圧されているような球100が図示されているが、本発明の好ましい実
施形態による、球100を保持しかつ多方向モータにそれを結合するための他の
構成が可能でありかつ優位であることに留意されたい。例えば、リング・ベアリ
ング100の代わりに3つのベアリングを使用して、摩擦ナブ36に対して球1
00の位置を保持することが可能である。図2Aおよび2Bに示されたものとは
異なるリング・ベアリング102の配向も場合によっては可能である。例えば、
球100の重量が充分大きく、かつ球が用いられる状況が常に球の重量によって
リングベアリングが保持を行う場合、リングベアリングを球の下に配置してもよ
い。他の構成では、球100を2つのリング・ベアリングの間に保持することが
できる。他の可能性も当業者なら思い付くだろう。
モータ20であり、移動ステージ120を表面122に平行な任意の方向に移動
させるものを概略的に示している。移動ステージは当技術分野で知られた多くの
方法のいずれかによって適切に支持され、表面122に平行な任意の方向に移動
することができる。球100付きの場合と同様に、移動ステージ120の場合に
おいて、多方向モータ20は表面122と接触する摩擦ナブ36で位置決めされ
、バイアス手段62は圧縮され、摩擦ナブ36を表面122に弾性的に押圧し保
持している。ドライブ・モータ22は移動ステージ120を作動線40に沿う前
方または後方に移動するように制御することができ、ステアリング・モータ24
は作動線40を軸44の回りの任意の望ましい方位に回転する。図1Aおよび1
Bは、移動ステージ120を作動線40の2つの異なった方向に沿って前方また
は後方に動かすように配向された多方向モータ20を示す。一般に、移動ステー
ジを動かすように結合されたモータは、移動ステージに移動ステージの下部面に
おいて結合されるが、多方向モータ20は記載の明瞭のため移動ステージ120
に上部面すなわち表面122に結合されて示される。
者ならそれを思い付くと思われることを理解されたい。例えば、3個の代わりに
2個のベアリングを用いて回転カラー46を支持することが可能である。また圧
電プレート26を回転フレーム42に取り付ける他の構成が可能である。例えば
、圧電プレート26は、圧電プレート26のサイド・エッジ30に押圧しないU
字ブラケットを用いて、回転フレーム42に対して回転しないようにすることが
できる。この場合におけるフェース面28に平行な側面方向への圧電プレート2
6の位置の固定は、サイド・エッジ30に2つの追加の加圧サポートを用い反対
側にあるサイド・エッジ30に押圧して達成できる。さらに回転フレーム42と
圧電プレート26は、圧電プレート26の下部面34と回転フレーム42のベー
ス・プレート60の間に弾性のバイアス手段がないように設計することもできる
。摩擦ナブ36と可動部材間に弾性接触を得るためにベアリング80をばねで加
圧することができ、または多方向モータ20の要素を取り付けたフレームを可動
部材に弾性的に押圧することができる。
いる。多方向モータ140は好ましくはドライブ・モータ142、回転プレート
144およびステアリング・モータ146を備える。ドライブ・モータ142と
ステアリング・モータ146は、図1Aから1Cに示された多方向モータ20に
示すものと同じタイプが好ましい。ドライブ・モータ142はフェース面148
、サイド・エッジ150と上部および下部のエッジ面152、154をそれぞれ
有する。上部エッジ面152は好ましくは、ドライブ・モータ142を可動部材
の振動運動を可動部材に伝える摩擦ナブ156を有する。同様に、ステアリング
・モータ146はフェース面160(その一方のみが示される)と、好ましくは
ステアリング・モータ146の短い上部エッジ面164に取り付けられた摩擦ナ
ブ162を有する。摩擦ナブ156および164は、好ましくはアルミナなどの
耐摩耗材料で作られる。回転プレート144は好ましくは円形であり、回転軸1
66、上部面168、下部面170およびエッジ面172を有する。
レート174間に挟まれて取り付けられ、規制プレート174は回転プレート1
44の上部面168に固定されるので、ドライブ・モータ142は回転プレート
144に対して回転しない。(図4の斜視図においてドライブ・モータ142の
後にある規制プレート174は破線で示す。)ドライブ・モータ142は回転プ
レート144に平行な側面方向への移動に対して、2つの剛体サポート176と
、剛体サポート176に向けてドライブ・モータ142を付勢する2つの弾性サ
ポート178によって固定される。多方向モータ140のいくつかのバージョン
において、ドライブ・モータ142の下部面154は回転プレート144の上部
面168と接している。しかし、バイアス手段を、ドライブ・モータ142の下
部面154と回転プレート144の上部面168の間に挟むのが好ましい。バイ
アス手段の付いた変形形態においては、剛体および弾性のサポート176、17
8は、回転プレート144に平行でなくその面168に垂直な方向へのドライブ
・モータ142の移動を可能にするように設計される。
うに位置決めされる。ドライブ・モータ142のフェース面148に平行な作動
線180は作動軸を示し、摩擦ナブ156が弾性的に押圧する可動部材をドライ
ブ・モータ142が動作させる。
で知られた方法を使用して、適切な取付けフレーム(図示せず)に取り付けられ
、回転プレート144は軸166の回りを自由に回転し、またステアリング・モ
ータ146の摩擦ナブ162は回転プレート144の下部面170に弾性的に押
圧される。摩擦ナブ162は、回転プレート144の下部面170のエッジ17
2に近い部分に押圧されるのが好ましい。ステアリング・モータ142のフェー
ス面148は好ましくは、摩擦ナブ162が下部面170に接触する点に最も近
いエッジ172上の点におけるエッジ172の接面に平行である。下部面170
は摩擦ナブ162が下部面170に接触する部位に耐摩耗被膜を被覆するのが好
ましい。多方向モータ140の変形形態において、回転プレート144を充分に
大きくして、ステアリング・モータ146とドライブ・モータ142を回転プレ
ート144の同じ側に位置決めして摩擦ナブ162を上部面168に押圧するこ
とができる。
リング・モータは回転プレート144を、好ましくは二矢線182で示す双方向
のいずれかに軸166の回りに回転するように制御することができる。
部材に結合され、取付けフレームは摩擦ナブ156が可動部材の適切な表面を弾
性的に押圧するように、ドライブ・モータ142を可動部材に対して保持する。
弾性バイアス手段が回転プレート144の上部面168とドライブ・モータ14
2の下部エッジ面154の間に差し込まれた多方向モータ140の変形形態にお
いては、多方向モータ140のフレームを可動部材に対して剛性的に位置決めす
ることができる。この場合においては、バイアス手段は摩擦ナブ156を可動部
材に弾性的に押圧するのに適する。
る。多方向モータ190はドライブ・モータ192、ステアリング・モータ19
4および回転プラットフォーム196を備える。回転プラットフォーム196は
、上部面200と下部面202を有する取付けプレート198を備える。図5の
斜視図において、多方向モータ190の構成要素および特徴と取付けプレート1
98によって覆われた多方向モータ190の構成要素および特徴の部分を、破線
で示す。
エプロン204は、曲率半径をもつ内部接面206と、取付けプレート198に
垂直にある点を通過する回転軸208を有する。カップリング・エプロン204
は、軸208の回りで実質的に180度に等しい方位角範囲をもつのが好ましい
。
から1Cに示した多方向モータ20に具備されたドライブ・モータ22とステア
リング・モータ24の構成と類似する。ドライブ・モータ192はフェース面2
10を有し、好ましくは短辺側である上部エッジ面211に設けられた摩擦ナブ
212を備える。ステアリング・モータ194はフェース面214と長辺のエッ
ジ面216を有し、好ましくは短辺の上部エッジ面219上に摩擦ナブ218を
備える。
取り付けられ、フェース面210は上部面200に垂直であり、摩擦ナブ208
の中心が軸208に位置する。ドライブ・モータ192は、好ましくは上述の方
法、その変形形態または当技術分野で知られた他の方法を使用して、それが軸2
08の回りに取付けプラットフォーム196に対して回転しないように取り付け
られる。フェース面210に平行な作動線220およびドライブ・モータ192
のエッジ面211は作動軸を示し、それに沿ってドライブ・モータ192は摩擦
ナブ220が押圧される可動部材を動作させる。
カラー222は回転盆型(Lazy Suzan)ベアリング224によって取
付けプレート198の下部面202に取り付けられる。回転盆型ベアリング22
4により、取付けカラー222を回転プラットフォーム196に対して軸208
の回りに自由に回転することができる。ステアリング・モータ194のフェース
面214は回転盆型ベアリング224と取付けカラー222によって取付けプレ
ート198に正確に平行に保持される。取付けカラー222は、ステアリング・
モータ194が取付けカラー222に対してエッジ面216の長辺に平行な方向
にリニアに移動できるが、取付けカラー222に対して軸208の回りにほとん
ど回転しないように設計されている。摩擦ナブ218の中心を通る結合面206
の回転の半径は軸208またはその極めて近くを通る。ステアリング・モータ1
92は、当技術分野で知られた方法を用いて、エッジ面216の長辺に平行な方
向に沿って接触面206に向けて弾性的に付勢されるので、摩擦ナブ218が接
触面206に押圧する。接触面206は好ましくは耐摩耗材料で被覆される。
切な表面に向けて弾性的に付勢することにより可動部材に結合されて、摩擦ナブ
212を表面に向けて押圧する。取付けカラー222と可動部材に対して固定さ
れた軸208との配向を正確に保持する適切なフレーム(図示せず)は、取付け
カラー222を支持する。
作させるように制御することができる。ステアリング・モータ194が活動する
と、カップリング・エプロン204を動作させ、回転プラットフォーム196を
軸208の回りに時計方向または反時計方向に回転し、これにより作動線220
を回転する。ステアリング・モータ194が作動線220を回転する方位角範囲
はカップリング・エプロン206の方位角範囲によって決定される。ドライブ・
モータ192は作動線220で示された2方向のどちらにも可動部材を動作させ
るように制御できるので、多方向モータ190は方位角範囲で可動部材を動作さ
せるように制御でき、その範囲はカップリング・エプロン206の方位角範囲の
2倍である。
度より大きい方位角範囲を有する。その結果、ステアリング・モータ194は作
動線220を180度回転できる。したがってドライブ・モータ192は、可動
部材に軸208の360度範囲の任意の方位角の方向、すなわち軸208の回り
のいずれの方向にも動作させることができる。(作動線220の180度全回転
範囲を得るために、一般にステアリング・モータ192のフェース面214の対
角線長は、カップリング・エプロン204の回転半径の2倍よりも少なくなけれ
ばならないことに留意されたい。)
テアリング・モータ194がカップリング・エプロン204の内面206に押圧
することによって、本発明の特にコンパクトな実施形態が実現される。ドライブ
・モータ194をカップリング・エプロン204の外面に結合することはもちろ
ん可能であり、それは優位性を有しうる。
よびそれらの同根語のそれぞれは、動詞の1つまたは複数の目的が、必ずしも全
ての部品、要素または動詞の1つまたは複数の主語の部分を列挙したものでない
ことを意味するために使用される。
載された実施形態の変形形態は当業者なら思いつくだろう。詳細な説明は例によ
って与えられるが発明の範囲を限定することを意味せず、発明の範囲は首記の特
許請求の範囲によってのみ限定される。
らの同根語は「含む、しかし必ずしも限定されないこと」を意味する。
るように配向された多方向モータを概略的に示す図である。
るように配向された多方向モータを概略的に示す図である。
るように配向された多方向モータを概略的に示す図である。
から1Cに示された多方向モータを概略的に示す図である。
から1Cに示された多方向モータを概略的に示す図である。
する図1Aから1Cの多方向モータを概略的に示す図である。
する図1Aから1Cの多方向モータを概略的に示す図である。
。
。
の間の摩擦力により回転カラー46が動くことが妨げられ、その結果ドライブ・
モータ22の平面部と作動線40の配向が固定される。ステアリング・モータ2
4が活動することにより、それは二矢75で示される2方向のいずれか一方に沿
って、摩擦ナブ70が回転カラー46に力を加えるように制御可能となる。その
力は、回転フレーム42を回転するトルクを発生するので、ドライブ・モータ2
2の平面部と作動線40は軸44の回りを時計回りまたは反時計回りのいずれか
で任意の方位へ回転することができる。回転フレーム42の回転方向は二矢線7
6で示される。
により押圧されているような球100が図示されているが、本発明の好ましい実
施形態による、球100を保持しかつ多方向モータにそれを結合するための他の
構成が可能でありかつ優位であることに留意されたい。例えば、リング・ベアリ
ング102の代わりに3つのベアリングを使用して、摩擦ナブ36に対して球1
00の位置を保持することが可能である。図2Aおよび2Bに示されたものとは
異なるリング・ベアリング102の配向も場合によっては可能である。例えば、
球100の重量が充分大きく、かつ球が用いられる状況が常に球の重量によって
リングベアリングが保持を行う場合、リングベアリングを球の下に配置してもよ
い。他の構成では、球100を2つのリング・ベアリングの間に保持することが
できる。他の可能性も当業者なら思い付くだろう。
いる。多方向モータ140は好ましくはドライブ・モータ142、回転プレート
144およびステアリング・モータ146を備える。ドライブ・モータ142と
ステアリング・モータ146は、図1Aから1Cに示された多方向モータ20に
示すものと同じタイプが好ましい。ドライブ・モータ142はフェース面148
、サイド・エッジ150と上部および下部のエッジ面152、154をそれぞれ
有する。上部エッジ面152は好ましくは、ドライブ・モータ142を可動部材
の振動運動を可動部材に伝える摩擦ナブ156を有する。同様に、ステアリング
・モータ146はフェース面160(その一方のみが示される)と、好ましくは
ステアリング・モータ146の短い上部エッジ面164に取り付けられた摩擦ナ
ブ162を有する。摩擦ナブ156および162は、好ましくはアルミナなどの
耐摩耗材料で作られる。回転プレート144は好ましくは円形であり、回転軸1
66、上部面168、下部面170およびエッジ面172を有する。
Claims (19)
- 【請求項1】 可動部材を同一直線上にない少なくとも2方向に動作させる
多方向モータ・システムであって、 前記可動部材に結合され、前記可動部材を、前記第1のモータの配向によって
決定されるある方向に沿って動作させる第1のモータと、 第1のモータの配向を変えるように操作することができる第2のモータを備え
る多方向モータ・システム。 - 【請求項2】 前記第1のモータが前記可動部材に摩擦結合され、また前記
可動部材の表面部位を押圧する請求項1に記載の多方向モータ。 - 【請求項3】 前記第2のモータは、前記第1のモータが押圧する前記可動
部材の前記表面部位上のある点を通る軸の回りに前記第1のモータを回転するよ
うに操作することができる請求項2に記載のモータ。 - 【請求項4】 前記第1のモータが取り付けられるフレームを備え、その場
合前記第2のモータが、前記軸の回りの前記フレームを回転するように操作でき
、前記フレームは、前記第1のモータが前記フレームに対して前記軸回りに回転
するのを防止する少なくとも1つのサポートを備える請求項3に記載の多方向モ
ータ・システム。 - 【請求項5】 前記フレームが、その回転軸が前記軸とほぼ一致する円筒状
表面を備え、前記第2のモータは、前記筒状表面を押圧し、前記筒状表面を回転
するように操作することができる請求項4に記載の多方向モータ・システム。 - 【請求項6】 前記筒状表面の、前記回転軸の回りの方位角範囲がほぼ18
0度に等しい請求項5に記載の多方向モータ・システム。 - 【請求項7】 前記筒状表面の方位角範囲がほぼ360度に等しい請求項5
に記載の多方向モータ・システム。 - 【請求項8】 前記少なくとも1つのサポートが前記筒状表面に連結される
請求項5から7のいずれか一項に記載の多方向モータ・システム。 - 【請求項9】 前記回転軸に垂直な2つの平行な平坦な表面を有する平板状
の取付けプレートを備え、前記筒状表面は前記取付けプレートの一側の平坦な表
面に固定され、前記第1のモータは前記取付けプレートの他側において前記フレ
ームに固定される請求項5から7のいずれか一項に記載の多方向モータ・システ
ム。 - 【請求項10】 前記筒状表面は凸面である請求項9に記載の多方向モータ
・システム。 - 【請求項11】 前記筒状表面は凹面である請求項9に記載の多方向モータ
・システム。 - 【請求項12】 前記フレームが、2つの平行な平坦な表面を有する平板状
の取付けプレートを備え、前記軸が前記取付けプレートを通りかつ前記平坦な表
面に垂直であり、前記第2のモータは前記平坦な表面の一方を押圧し、前記取付
けプレートを前記軸の回りに回転するように操作することができる請求項4に記
載の多方向モータ・システム。 - 【請求項13】 前記第1のモータが圧電モータを備える請求項1から12
のいずれか一項に記載の多方向モータ・システム。 - 【請求項14】 前記第2のモータが圧電モータを備える請求項1から13
のいずれか一項に記載の多方向モータ・システム。 - 【請求項15】 可動部材を複数の方向に沿って動作させる方法であって、 第1のモータを前記可動部材の表面部位に押圧することによって第1のモータ
を前記可動部材に摩擦結合し、前記第1のモータは前記第1のモータの配向によ
って決定される方向に沿って前記可動部材を動作させること、および 前記第1のモータの配向を変えること を含む方法。 - 【請求項16】 前記第1のモータの配向を変更することが、前記第1のモ
ータの配向を変更する第2のモータを使用することを含む請求項15に記載の方
法。 - 【請求項17】 前記第2のモータを使用することが、前記表面部位にほぼ
垂直な軸の回りに前記第1のモータを回転する前記第2のモータを使用すること
を含む請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記第1のモータは圧電モータである請求項15から17
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項19】 前記第2のモータは圧電モータである請求項15から18
のいずれか一項に記載の方法。
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