JPH10279075A - 部材搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波リニアモータを用い、簡単な構造で長
ストロークの搬送が可能な搬送装置の提供を課題とす
る。 【解決手段】 駆動台２１に回転自在に支持され回転軸
方向に離間して大径と小径の円盤１７ａ，１７ｂを備え
る駆動軸１７と、大径の円盤１７ａの円形面に所定の押
圧力にてセラミックスペーサ２３ｃを当接して該円盤１
７ａを回転駆動する超音波リニアモータ２３と、超音波
リニアモータ２３を大径の円盤１７ａ上をその半径方向
に移動させる超音波リニアモータ２５とを備え、駆動軸
１７の小径の円盤１７ｂの外周がプレート部材５に所定
の押圧力にて当接し移動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源に超音波リ
ニアモータを用いた部材搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、回転モータを用いて部材に直線
運動をさせる場合、モータの回転を部材の直線運動に切
換える機構が必要となる。白木学他著「図解・リニアサ
ーボモータとシステム設計」（昭和６１年３月２０日、
総合電子出版社発行）の２頁に記載されたフロッピーデ
ィスクのヘッド送り機構１０１を図８に示す。

【０００３】ヘッド１０３に直線運動をさせる回転モー
タ１０５の回転軸と他の一つの軸にそれぞれ固定された
プーリ１０７，１０９間にベルト１１１が巻き回され、
ベルト１１１の一方はガイドレール１１３に平行に配置
されている。そして、ガイドレール１１３上のヘッド搭
載台１１５からベルト１１１側へ張り出したアーム１１
７がベルト１１１に連結され、ベルト１１１の移動に伴
いヘッド１０３がガイドレール１１３上を直線運動す
る。

【０００４】また、図９は上記と同頁に記載されたリニ
アＤＣモータ１３５を用いたフロッピーディスクのヘッ
ド送り機構１３１を示す。この構成では直接にヘッド１
３３を直線駆動することが可能となり、送り機構が簡単
になってスペースがコンパクトになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記回転モータ１０５
を用いる送り機構１０１では回転運動を直線運動に切換
える機構が必要で構造が複雑になるという問題があり、
また、リニアＤＣモータ１３５を用いる送り機構１３１
では短いストロークの往復移動には問題がないものの、
磁束漏れがあるため、それほど長いストロークにはでき
ないという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は超音波リニアモータを用
い、簡単な構造で長ストロークの搬送が可能な搬送装置
の提供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、駆動台に回転自在に支持
され回転軸方向に離間して２つの円盤を備える駆動軸
と、前記２つの円盤の一方の円盤の円形面に所定の押圧
力にて駆動部を当接して保持されると共に、該円盤上を
その半径方向に移動可能に保持される超音波リニアモー
タとを備え、前記２つの円盤の他方の円盤は外周部を搬
送部材の送り面に所定の押圧力にて当接し、前記超音波
リニアモータはその駆動部と前記一方の円盤の円形面と
の間の摩擦により該一方の円盤を回転駆動すると共に前
記他方の円盤を介して部材を搬送することを特徴とす
る。

【０００８】したがって、搬送部材の送り面に当接して
いる円盤と、超音波リニアモータにより回転駆動される
円盤とが、駆動軸上で離間して配置されているので、搬
送装置のレイアウトが容易になる。

【０００９】また、超音波リニアモータは円盤上を半径
方向に移動可能であるので、移動させることにより、搬
送負荷の変動に応じて駆動力を容易に対応させることが
できる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の部材搬送装置であって、前記一方の円盤が大径の円盤
であり、前記他方の円盤が小径の円盤であることを特徴
とする。

【００１１】したがって、請求項１の発明と同等の作用
・効果が得られると共に、小径の円盤が搬送部材を駆動
するので、両円盤の半径比により増大する駆動力で駆動
することができる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の部材搬送装置であって、前記小径の円盤の外
周部が高摩擦係数の弾性材で形成されてなることを特徴
とする。

【００１３】したがって、請求項１または２の発明と同
等の作用・効果が得られると共に、高摩擦係数の弾性材
の当接により当接部のスリップを抑制でき、搬送対象部
材を効果的に駆動することができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の部材搬送装置であって、前記超音波リ
ニアモータを前記一方の円盤上をその半径方向に移動さ
せる第２の超音波リニアモータを備えることを特徴とす
る。

【００１５】したがって、請求項１〜３のいずれか発明
と同等の作用・効果が得られると共に、搬送負荷が変っ
た場合にも、駆動用の超音波リニアモータを第２の超音
波リニアモータにより容易に移動させて駆動力を対応さ
せることができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の部材搬送装置であって、前記一方の円
盤の回転を停止し保持するとき、前記超音波リニアモー
タは該一方の円盤上をその半径方向に移動可能であるこ
とを特徴とする。

【００１７】したがって、請求項１〜３のいずれか発明
と同等の作用・効果が得られると共に、搬送負荷が変っ
た場合にも、駆動用の超音波リニアモータに組合わされ
た移動用の超音波リニアモータの作動により容易に自ら
が円盤上を半径方向に移動して駆動力を対応することが
できるので、部材搬送装置の構成をより簡単化すること
ができ、コスト上有利となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

［第１実施形態］本発明の第１実施形態を図１〜図６に
より説明する。図１〜図４は本実施形態の搬送装置の概
略の構成を示す図であり、図５は搬送装置の駆動源であ
る超音波リニアモータの取付状態を示す図である。ま
た、図６は第１の超音波リニアモータの特性図である。

【００１９】図１の正面図に示すように、この搬送装置
１は搬送台３上に長手方向に移動可能に保持された帯状
のプレート部材（搬送部材）５を搬送するものである。
搬送台３は駆動装置７を挟んで所定の間隔をおいて配置
された支持柱３ａ，３ａ，……からなる。図２の搬送台
３の側面図に示すように、各支持柱３ａには上下にガイ
ドローラ３ｂ，３ｂが設けられ、ガイドローラ３ｂ，３
ｂはプレート部材５を上下から挟んで保持し、プレート
部材５を図１における左右方向に移動可能にしている。

【００２０】図３の平面図に示すように、プレート部材
５の図１における背面側には、支軸９まわりに揺動自在
のアーム１１の先端に回転自在に取り付けられたローラ
１３が、ばね１５の引張力によりプレート部材５の背面
に当接し、プレート部材５を背面側から押圧している。

【００２１】そして、各支持柱３ａのほぼ中間にはプレ
ート部材５に送りをかける駆動装置７が配置されてい
る。駆動装置７は、図４に示す駆動軸１７と図１に示す
モータ支持台１９とからなる。

【００２２】図１のように、駆動軸１７は駆動台２１上
に垂直軸まわりに回転可能に取り付けられ、下部には大
径の円盤（一方の円盤）１７ａが同心に一体に取り付け
られると共に、上部には小径の円盤（他方の円盤）１７
ｂが同様に取り付けられ、互いに離間して取り付けられ
た両円盤１７ａ，１７ｂは一体に回転可能である。

【００２３】図３、図４に示すように、駆動軸１７の軸
心（両円盤１７ａ，１７ｂの中心）Ａはプレート部材５
から小径の円盤１７ｂの接触半径だけ離間して配置さ
れ、高摩擦係数の弾性材で形成されたその外周は所定の
押圧力にてプレート部材５の送り面に当接している。そ
して、プレート部材５を背面側から押圧している上記の
ローラ１３とでプレート部材５を表裏から挟み込んでい
る。

【００２４】モータ支持台１９には、大径の円盤１７ａ
を回転駆動する駆動用超音波リニアモータ（以下リニア
モータと略称する）２３と、このリニアモータ２３を大
径の円盤１７ａ上でその半径方向に移動させる移動用リ
ニアモータ（第２の超音波リニアモータ）２５とが取り
付けられている。

【００２５】駆動用リニアモータ２３は、図４に概念的
に示すように、倒立する形で先端（下端）の駆動部とし
てのセラミックスペーサ２３ｃ（後述）を大径の円盤１
７ａの上面に所定の押圧力で当接する状態（図５により
後述）にてＬ形具２７（図３）に取り付けられている。

【００２６】そして、このＬ形具２７はさらに他のＬ形
具２９（図１）に固定され、この他のＬ形具２９はモー
タ支持台１９のガイド１９ａ上をプレート部材５に直交
する方向に進退可能に保持されている。したがって、大
径の円盤１７ａに当接しているリニアモータ２３は図
３、図４の２点鎖線位置に移動可能である。これによ
り、円盤１７ａの回転軸心Ａに対するリニアモータ２３
先端のセラミックスペーサ２３ｃの当接位置が所定の半
径位置にセットされる。

【００２７】移動用リニアモータ２５は、図１に示すよ
うに、モータ支持台１９上に固定されたＬ形具３１に倒
立する形で先端（下端）の駆動部としてのセラミックス
ペーサ２５ｃをＬ形具２９の上面に同様に所定の押圧力
で当接する状態（図５により後述）にて取り付けられて
いる。

【００２８】図５はリニアモータ２３（２５）のＬ形具
２７（３１）への取り付け方法を示す概念図である。リ
ニアモータ２３（２５）は薄い矩形の圧電セラミック
（図示省略）が箱形の保持具２３ａに内臓されている。
そして、圧電セラミック（保持具２３ａ）の先端側（下
端側）の短縁２３ｂの中央部には硬質の９９％アルミナ
からなるセラミックスペーサ２３ｃが接着され、一方、
後端側（上端側）からＬ形具２７に備えられたねじ部材
３３により中実円筒状のゴム部材３５を介して所定の押
圧力で大径の円盤１７ａに押圧されている。こうして、
圧電セラミック先端のセラミックスペーサ２３ｃが大径
の円盤１７ａに当接している。そして、この当接した状
態で保持具２３ａがボルト３７によりＬ形具２７に固定
されている。

【００２９】つぎに、この搬送装置１の作用を説明す
る。

【００３０】圧電セラミックに取り付けられた所定の電
極に超音波領域の周波数の電圧を印加すると、圧電セラ
ミックがその周波数に共振し、縦方向の共振運動と横方
向の共振運動とが合成され、大径の円盤１７ａに当接し
ているセラミックスペーサ２３ｃの先端が楕円運動す
る。当接している両者２３ｃ，１７ａ間の摩擦により大
径の円盤１７ａは軸心まわりに回転する。

【００３１】このとき、上部の小径の円盤１７ｂは下部
の大径の円盤１７ａと一体に回転し、円盤１７ｂは円盤
１７ａよりも小径であるので、小径の円盤１７ｂの外周
における駆動力（接線力）が半径比（＝円盤１７ａの半
径／円盤１７ｂの半径）により増大してプレート部材５
に送りをかける。そして、プレート部材５の搬送中、リ
ニアモータ２３のセラミックスペーサ２３ｃ部のスリッ
プ量を図示しないセンサにより検出し、搬送負荷が増大
しスリップが検出された場合には図示しないコントロー
ラの指示により移動用リニアモータ２５が作動し、駆動
用リニアモータ２３の位置を回転軸心Ａから必要量だけ
遠ざける。

【００３２】リニアモータ２３の半径方向位置を回転軸
心Ａから遠ざけると、円盤１７ａの回転数（つまりプレ
ート部材５の搬送速度）は下がるが、回転軸心Ａまわり
の伝達トルク（つまり搬送駆動力）は増大し、搬送負荷
の増大に対応することができる。

【００３３】図６は駆動用リニアモータ２３による大径
の円盤１７ａの回転数と伝達トルクの関係を示す。実線
はリニアモータ２３を大径の円盤１７ａ上で半径方向に
移動させた場合の特性を示し、斜線部がリニアモータ２
３の作動可能範囲を示す。また、破線はリニアモータ２
３の半径方向位置をある位置に固定し印加電圧を変えて
円盤１７ａの回転数を変えた場合の特性を示す。伝達ト
ルクの増大化にはリニアモータ２３を大径の円盤１７ａ
上で半径方向外方へ移動させる方が効果的である。

【００３４】こうして、本実施形態によれば、大径と小
径の円盤１７ａ，１７ｂが軸方向に離間して取り付けら
れているので、搬送装置１のレイアウトが容易になる。

【００３５】また、小径の円盤１７ｂがプレート部材５
に当接して駆動するので、両円盤１７ａ，１７ｂの半径
比により増大する駆動力で駆動することができる。そし
て、駆動力の点以外にはプレート部材５の長さを制限す
る要因がないので、長尺プレート部材であっても問題な
く搬送できる。

【００３６】また、リニアモータ２３を円盤１７ａ上の
半径方向に移動させることにより、搬送負荷の変動に応
じて駆動力を容易に対応させることができる。

【００３７】また、プレート部材５に当接して駆動する
小径の円盤１７ｂの外周部が高摩擦係数の弾性材により
形成されているので、当接部のスリップを抑制でき、プ
レート部材５を効果的に駆動することができる。

【００３８】なお、本実施形態では、リニアモータ２３
を円盤１７ａ上で半径方向に移動させるのに別の移動用
リニアモータ２５を用いる構成を示したが、この構成に
限定されるものではなく、例えば送りねじを用いるなど
方法によってもよい。

【００３９】［第２実施形態］本発明の第２実施形態を
図７により説明する。図７は本実施形態の超音波リニア
モータ内部の圧電セラミックの概略を示す斜視図であ
り、取付状態を下方から見上げた斜視図である。

【００４０】本実施形態は、搬送装置の駆動源である超
音波リニアモータ（以下リニアモータと略称する）５１
が上記第１実施形態と異なり、駆動用リニアモータが大
径の円盤１７ａ上で半径方向に移動するための移動用の
リニアモータを兼ねる組合せ型のリニアモータである。

【００４１】したがって、上記第１実施形態の別配置の
移動用のリニアモータ２５は不要となり、その他の構成
は同じである。そこで、この相違点を説明し、重複する
説明は省略する。

【００４２】図７に示すように、この圧電セラミック５
３，５５は互いに十文字状に交差して配置され、下端の
交差部にセラミックスペーサ５７が接着されている。セ
ラミックスペーサ５７は所定の押圧力にて大径の円盤１
７ａの円形面に当接し、図示しないＬ形具により保持さ
れている。一方の圧電セラミック５３に取り付けられた
所定の電極に高周波の電圧が印加されると圧電セラミッ
ク５３はＸ矢印方向（ここではＸ矢印方向を円周方向と
する）の共振が生じ、大径の円盤１７ａは摩擦により回
転駆動される。同様に他方の圧電セラミック５５に高周
波の電圧が印加されると圧電セラミック５５にＹ矢印方
向（ここではＹ矢印方向を半径方向とする）の共振が生
じる。このとき、大径の円盤１７ａは停止状態に保持さ
れているので圧電セラミック５５が円盤１７ａ上を半径
方向に移動する。このとき、圧電セラミック５３，５５
取付用の上記の図示しないＬ形具は圧電セラミック５
３，５５と共に移動可能にされている。

【００４３】このような構成により、本実施形態によれ
ば組合せ型のリニアモータにより大径の円盤１７ａの回
転駆動（搬送部材の送り）を行うと共に、別配置の移動
用の手段を用いることなく搬送負荷の大小に応じて自ら
の半径方向配置を変えて対応することができ、搬送装置
の構成が簡単化される。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、搬送部材の送り面に当接して
いる円盤と超音波リニアモータにより回転駆動される円
盤とが駆動軸上で離間して配置されているので、搬送装
置のレイアウトが容易になる。

【００４５】また、超音波リニアモータを円盤上で半径
方向に移動させることが可能であるので、搬送負荷の変
動に応じて駆動力を容易に対応させることができる。

【００４６】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が得られると共に、小径の円盤が搬
送部材を駆動するので、両円盤の半径比により増大する
駆動力で駆動することができる。

【００４７】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または２の発明と同等の効果が得られると共に、高摩擦
係数の弾性材の当接により当接部のスリップを抑制で
き、搬送対象部材を効果的に駆動することができる。

【００４８】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜３のいずれか発明と同等の効果が得られると共に、搬
送負荷が変った場合にも、駆動用の超音波リニアモータ
を第２の超音波リニアモータにより容易に移動させて駆
動力を対応させることができる。

【００４９】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
〜３のいずれか発明と同等の効果が得られると共に、搬
送負荷が変った場合にも、駆動用の超音波リニアモータ
に組合わされた移動用により容易に移動して駆動力を対
応することができるので、部材搬送装置の構成をより簡
単化することができ、コスト上有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の搬送装置の正面図である。

【図２】第１実施形態の搬送台の側面図である。

【図３】第１実施形態の搬送装置の平面図である。

【図４】第１実施形態の駆動軸部の側面図である。

【図５】超音波リニアモータの取付状態を示す図であ
る。

【図６】第１実施形態の第１の超音波リニアモータの特
性図である。

【図７】第２実施形態の超音波リニアモータの圧電セラ
ミックの斜視図である。

【図８】第１の従来例の構成図である。

【図９】第２の従来例の構成図である。

【符号の説明】

５ プレート部材（搬送対象部材） １７ 駆動軸 １７ａ 大径の円盤 １７ｂ 小径の円盤 ２１ 駆動台 ２３，５１ リニアモータ（超音波リニアモータ） ２３ｃ，２５ｃ セラミックスペーサ（駆動部） ２５ リニアモータ（第２の超音波リニアモータ） ２７，２９，３１ Ｌ形具（支持具） ５３，５５ 圧電セラミック

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動台に回転自在に支持され回転軸方向
   に離間して２つの円盤を備える駆動軸と、 前記２つの円盤の一方の円盤の円形面に所定の押圧力に
   て駆動部を当接して保持されると共に、該円盤上をその
   半径方向に移動可能に保持される超音波リニアモータと
   を備え、 前記２つの円盤の他方の円盤は外周部を搬送部材の送り
   面に所定の押圧力にて当接し、 前記超音波リニアモータはその駆動部と前記一方の円盤
   の円形面との間の摩擦により該一方の円盤を回転駆動す
   ると共に前記他方の円盤を介して部材を搬送することを
   特徴とする部材搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の部材搬送装置であっ
   て、 前記一方の円盤が大径の円盤であり、前記他方の円盤が
   小径の円盤であることを特徴とする部材搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の部材搬送装置
   であって、 前記小径の円盤の外周部が高摩擦係数の弾性材で形成さ
   れてなることを特徴とする部材搬送装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の部材搬
   送装置であって、 前記超音波リニアモータを前記一方の円盤上をその半径
   方向に移動させる第２の超音波リニアモータを備えるこ
   とを特徴とする部材搬送装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の部材搬
   送装置であって、 前記一方の円盤の回転を停止し保持するとき、前記超音
   波リニアモータは該一方の円盤上をその半径方向に移動
   可能であることを特徴とする部材搬送装置。