JP2977253B2 - 中空型超音波モータ - Google Patents

中空型超音波モータ

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JP2977253B2 JP2232362A JP23236290A JP2977253B2 JP 2977253 B2 JP2977253 B2 JP 2977253B2 JP 2232362 A JP2232362 A JP 2232362A JP 23236290 A JP23236290 A JP 23236290A JP 2977253 B2 JP2977253 B2 JP 2977253B2
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京一 吉岡
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    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蒸気発生器の細管補修工具等に使用される
超音波モータに関する。
［従来の技術］ 例えば原子力プラントに使用される蒸気発生器におけ
る細管の補修方法として、スリーブ補修が提案され、実
施されている。これは、熱交換器の伝熱管等の細管内に
補修用スリーブを挿入することにより、細管内側から損
傷箇所を覆う方法である。この補修方法には、細管とこ
の管内に挿入された補修用スリーブとの円周シール溶接
が必要であり、その溶接装置としてレーザビームを用い
たものが特開昭64−27788号公報に記載されている。
ここで、上記レーザ溶接装置には、電磁式で、回転子
を有する従来の駆動モータが用いられている。この駆動
モータは、レーザ溶接用の光学系を回転させるためのモ
ータである。この場合、スリーブ補修対象である細管内
には、レーザ光を伝送する光ファイバや、冷却用、シー
ルド用の気体供給配管等を設置しなければならないた
め、駆動モータとしては、極めて小型である必要がある
が、これは蒸気発生器の伝熱管の径がせいぜい十数mm程
度と小さいからである。また、良好な溶接を得るため
に、高トルクで安定した回転力を必要とする。
［発明が解決しようとする課題］ 上記したように、蒸気発生器における細管のスリーブ
補修等に用いるモータとしては、超小型（例えば外径が
15mm前後）で、高トルクで安定した回転力を必要とす
る。しかしながら、従来の電磁式駆動モータでは、その
小型化に限界があり、適用される蒸気発生器管の細径化
の要求を満たすことはできなかった。
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、スリ
ーブ補修等に用いるモータとして好適な超小型で、高ト
ルクで安定した回転力を有する中空型超音波モータを提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る中空型超音波モータは、筒状のケーシン
グと、この筒状のケーシング内に回転自在に支持され、
細管内の溶接またはその溶接箇所の観察に用いられる工
具部品が挿入可能な１本の中空軸とを備え、複数のモー
タが上記中空軸の軸方向に並設され、上記複数のモータ
のそれぞれのステータが上記ケーシングの内周面に設け
られ、上記複数のモータのそれぞれのロータが上記中空
軸の外周面に設けられていることを特徴とする。
［作用］ 上記のような構成によれば、中空軸に配設された複数
のモータの駆動力により、ケーシング内の中空軸が回転
する。したがって、この中空軸に例えば光ファイバ、フ
ァイバスコープ等の工具部品を挿入し、その先端に集光
レンズやミラーを設けることにより、内壁の溶接やその
溶接箇所の観察を行うことができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る中空型
超音波モータを説明する。
第１図はタブル型の超音波モータの構成を示す断面図
である。第１図において、中空軸１は、筒状のケーシン
グ２内に配設され、このケーシング２に対し、ボールベ
アリング３を介して回転自在に支持されている。１対の
ロータ４は、中空軸１の外周面に設けられたロータ受５
によって支持されており、それぞれ皿バネ６により適当
な力でライニング材８を介してステータ７に押付けられ
ている。ステータ７は、ケーシング２の内周面に固定さ
れた支持金物９によって支持されている。このステータ
７には、圧電体10が貼付けられている。
ここで、同実施例では、モータＡおよびモータＢの２
つのモータを中空軸１の軸方向に並設することにより、
ダブル型の中空型超音波モータを構成している。この超
音波モータの回転原理について簡単に説明すると、位相
差をもつように配列した複数個の電歪素子および弾性体
によって超音波振動子を構成し、かつ、その電歪素子に
位相の異なる高周波電圧を印加することにより、超音波
振動子の所定の表面に楕円運動を形成し得る進行波を生
じさせ、さらに、その超音波振動の所定の表面に動体を
加圧接触するように配置することによって、その動体を
所定方向に摩擦駆動させるものである。
同実施例では、第１図に示す圧電体10に交流電圧を印
加することにより、円周方向に進行波振動が発生し、ロ
ータ４が進行波と逆方向に回転する。このロータ４の回
転は、ロータ受５を介してスプライン機構により中空軸
１に伝達される。これにより、中空軸１がケーシング２
内でボールベアリング３を介して回転する。
第２図は第１図の超音波モータを蒸気発生器における
細管のスリーブ補修に使用されるレーザ溶接装置に適用
した場合の構成を示す断面図である。第２図において、
超音波モータ11は、第１図の中空軸１にエンコーダ12を
組込んだものであり、その詳細構造については省略して
ある。この超音波モータ11は、工具ケーシング13に固定
されている。工具ケーシング13は、図示せぬフレシキブ
ルチューブに接続されており、上記発生器細管14および
スリーブ15内に挿入される。
ここで、中空軸１の先端には、レンズケース16が接続
されている。また、中空軸１の内部には、光ファイバケ
ーブル17が貫通している。光ファイバケーブル17は固定
されており、レンズケース16が超音波モータ11により回
転する構造になっている。レンズケース16内には、集光
レンズ群18およびミラー19が収納されている。これによ
り、光ファイバケーブル17から送られてくるレーザ光の
焦点をスリーブ15の溶接点20に結び、超音波モータ11に
よりレンズケース16を回転させて、スリーブ15内面を円
周状に溶接する。
第３図は第１図の超音波モータを、第２図の溶接点20
を検査するための目視検査装置に適用した場合の構成を
示す断面図である。第３図において、超音波モータ11は
工具レーシング21に固定されており、中空軸１の先端に
はミラーケース22が接続されている。中空軸１の内部に
は、ファイバスコープ23が貫通しており、また、図示せ
ぬ照明用ケーブルも貫通している。
ここで、ミラーケース22内には、照明用ミラー24,25
および目視用ミラー26が設けられる。これにより、照明
用ミラー24,25により溶接点20の周辺を照し、目視用ミ
ラー26により溶接点20の状態を反射させてファイバスコ
ープ23で観察する。この場合、ミラーケース22は超音波
モータ11により回転するので、溶接点20の全周を観察す
ることができる。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、中空軸の外周面に複数
のモータを並設し、これらのモータの駆動力により中空
軸を回転させる中空型超音波モータを構成したことによ
り、超小型で、高トルクで安定した回転力を得ることが
でき、その中空軸に例えば光ファイバ、ファイバスコー
プ等の工具部品を挿入し、その先端に集光レンズやミラ
ーを設けることにより、レーザ溶接装置や目視検査装置
に用いることができる他、各種の装置に適用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例に係る中空型超音波モー
タの構成を示す断面図、第２図は上記超音波モータをレ
ーザ溶接装置に適用した場合の構成を示す断面図、第３
図は上記超音波モータを目視検査装置に適用した場合の
構成を示す断面図である。 １……中空軸、２……ケーシング、３……ボールベアリ
ング、４……ロータ、５……ロータ受、６……皿バネ、
７……ステータ、８……ライニング材、９……支持金
物、10……圧電体、11……超音波モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 是 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 塚本 義正 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 吉岡 京一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 指田 年生 東京都世田谷区粕谷２丁目１番８号 (56)参考文献 特開 平１−110065（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/10 - 2/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】筒状のケーシングと、 この筒状のケーシング内に回転自在に支持され、細管内
    の溶接またはその溶接箇所の観察に用いられる工具部品
    が挿入可能な１本の中空軸とを備え、 複数のモータが上記中空軸の軸方向に並設され、上記複
    数のモータのそれぞれのステータが上記ケーシングの内
    周面に設けられ、上記複数のモータのそれぞれのロータ
    が上記中空軸の外周面に設けられていることを特徴とす
    る中空型超音波モータ。
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