JPS63257479A

JPS63257479A - 複合モ−タ

Info

Publication number: JPS63257479A
Application number: JP62092363A
Authority: JP
Inventors: Koji Onuma; 浩司大沼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-10-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】く技術分野〉未発１１は、二つの表面波型超音波回転モータ（以下、
この明細書において単に、超音波モータという、）と遊
星回転装置と複合一体化されていて、モータ回転を所定
回転数としても増速、実速、小減速、大減速が得られる
とともに、超音波回転モータを採用していることから無
段変速が行える複合モータに関する。

〈従来技術〉：５２図は、超音波モータの断面図を示す、１は泡封は
板、２．３は圧電セラミックス板、４は弾性体、５はラ
イニング、６は回転体、７はベアリング、８は組付は用
ナツトである。

超音波モータは、円盤状な薄型であり、無段変速ができ
る、任意の回転角度・回転数の回転駆動が自在である、
ブレーキを必要としない、磁場が生じない、低速度域で
高トルクが得られる、振動は殆ど生じない等の優れた特
性がある。

本出願時点において、超音波モータが日本国内の二つの
メーカーから実用化されサンプル出荷が開始されたばか
りであり、ユーザーにおいて各種装置への実装が期待さ
れているところである。したがって、今のところ未だ、
各種の機械装置に具体的に採用されている例はない、な
お、第２図の〆超音波モータの一一カーによるプロッター等への採用の
参考例がある。

他方、超音波モータは、高回転は得られない、高分解の
微小角度回転には限界があり、高速送り、超精密位置決
めには不向きである。なお、第２図の超音波モータのマ
ーカーによるプロッター等への採用の参考例がある。

超音波モータの優れた特性を引出しつつ、弱点を克服し
てプロッターの位置決め精度よりもはるかに高い精度恭
蕎老４噂÷超精密位置決めが髪束される半導体製造用の
Ｘ−Ｙテーブル等に、超音波モータを採用可能とするに
は、バラクラフシが生じない減速機との結合が必要とな
る。しかしながら１本出願時点において、ａ音波モータ
がバラクラフシが生じない減速機と組合わされて採用さ
れた例が存在しない。

また、超音波モータがバラクラフシが生じない減速機と
組合わされる場合には、高回転が得られないことが問題
となる。

従って、バラクラフシが生じることがなく、増速と減速
のどちらも任意に得られる増減速機が仮に存在するとす
れば、該増減速機と超音波モータが組合わされると、超
音波モータの優れた特性を引出しつつ、弱点を克服でき
、もって、高速超精密位置決めが髪束されるステッパー
（半導体製造用この一種）のＸ−Ｙテーブルに採用可能
となるが、そのような増減速機は存在しない。

〈発明の［Ｊ的〉本発明の主たる目的は、二つの超音波モータと遊星回転
装置と複合一体化されていて、遊星回転装置が増減速機
として＃１律し、モータ回転を所定回転数としても増速
、実速、小減速、大減速が得られるとともに、超音波回
転モータを採用していることから無段変速が行える複合
モータを提供することにある。

本発明の副次的な目的は、バラクラフシがないトラクシ
ョンドライブ増−減速により、高速送り、超精密位置決
めに好適な複合モータを提供することにある。

本発明の副次的な目的は、超音波モータの特性を最大限
に引出せる複合モータを提供することにある。

〈発明の構成〉本発明の複合モータは、モータケーシング内に、中心輪と、外輪と、中心輪と外
輪に挟まれた円周方向に等配置の少くとも二個の遊星輪
と、遊星輪を支持する旋回腕とからなる遊星回転装６を
備えているとともに、該遊星回転装置を挟むように第一
及び第二の超音波モータを備えてなり、旋回腕に直結された出力軸が１Ｍ星回転装置に対して出
力軸側の第一のＩｔｌｌ音波モータの中心を貫通してケ
ーシング外に突出しており。

遊星回転装置は、外輪の外周面に、溝外径におけるｆＭ
　ＩＩＩが溝内径における溝巾よりも大きい溝を有し、
かつボルトによる締め込みで溝外径における溝ｒｔＪが
狭められて遊星輪の転動面である外輪内周面の径が縮径
されもって外輪内周面で遊星輪を中心方向に抑え込んで
摩擦牽引回転力を生じるようになっており、第一の超音波モータは、該モータの回転体が遊星回転装
置の外輪と一体回転するように１没けられ、第二の超音波モータは、該モータの回転体が遊星回転装
この中心輪と一体回転するように、没けられていること
を特徴とするものである。

従って、′Ｍ遊星回転装置増減速機として機能し、第一
の超音波モータと第二の超音波モータのいずれの回転も
遊星回転装置を経由して出力軸に増減速回転及び実回転
として取出すことができ。

また、超音波回転モータを使用しているので、高速回転
から低速回転の全領域で無段変速が行える。

〈実施例・−・第１図〉先ず、構成を説明する。

本実施例の複合モータは、モータケーシングｌＯが軸受
部とフランジを有する漏斗状のケーシング前部１０ａと
リング状のケーシング後部１０ｂとからなり、ケーシン
グ前部１０ａの内部に、順に、第一の超音波モータ２０
と、遊星回転装置３０を備えており、またケーシング後
部１０ｂの内部に第二の超音波モータ４０ｔ−備えてい
る。

超音波モータ２０．４０のいずれの回転も遊星回転装置
３０を経由して、第一の超音波モータ２０の中心を貫通
してケーシング外に突出している出力軸５０に取出すこ
とができる。

第一及び第二の超音波モータ２０．４０は、第１図に示
す市販品を購入して回転体に改造を加えたものが採用さ
れている。従って、第一及び第二の超音波モータ２０．
４０は、回転体２１．４１を除いては、全く同じ部材で
構成されているので、第１図と同じ符号を付す、１は取
付は板、２．３は圧電セラミックス板、４は弾性体、５
はライニング、７はベアリング、８は組付は用ナツトで
ある。

超音波モータ２０の取付は板１はボルト６０により固定
され、超音波モータ４０の取付は板ｌは押え板６２にボ
ルト６３により固定されている。

押え板６２はボルト６４により固定されている。

ケーシング前部１０ａとケーシング後部１０ｂはボルト
６５により固定されている。

第一の超音波モータ２０の回転体２１は、遊星回転装置
３０の外輪３１と一体形状に削り出し形成され、また、
第二の超音波モータ４０の回転体４１は、遊星回転波ｇ
！１３０の中心輪３２と一体形状に削成されている。こ
のように外輪３１または中心輪３２と一体形状に削り出
し形成するように改造された回転体２１．４１を採用す
ることに限定するものではないが、このようにすると、
二つの超音波モータ２０．４０と遊星回転装置３０との
間に組付けのためのカップリングやボルトを必要とせず
１部品点数が多くならずに済み、構造が簡素で組付けが
難しくならない。

出力軸５０は、遊星回転装置３０の旋回腕３３と一体に
削り出し形成されている。

旋回腕３３は遊星輪３４を回転自在に支持している。該
遊星輪３４は、市販品のカムフォロアが使用されている
。すなわち、支軸兼用ポルトにコロベアリングを介在さ
せて転動輪を嵌めてなるものがカムフォロアであり、従
って、支軸兼用ボルトが旋回腕３３に固定支持されてい
る。

遊星輪３４は、円周方向に等配置となるように少くとも
二個面えられ、中心輪３２と外輪３１に挟まれている。

外輪３１は、外周面側にほぼ７字の溝３１ａを有するよ
うに断面Ｖ字形に形成され、−側が断面Ｖ字形部分より
縮径した後、回転体２１の方向に円筒状に延在し１回転
体２１の外周に一体に連結している。そして、外輪３１
の遊星輪３４が転動する面は、断面Ｖ字形の底部にあり
、断面Ｖ字形の開放側の一側側面のキリ孔３１ｂに通さ
れていて断面Ｖ字形の回転体２１と一体連結する側の他
側に設けたネジ孔３１ｃに螺合するボルト６６を締め付
けることにより、７字の溝３１ａが狭められかつ外輪内
周面の径を縮径して遊星輪３４を中心方向に抑え込み、
これにより摩！ＩＪ牽引回転力を生じるようになってい
る。

このボルト６６は円周均等割に数個あり、ケーシング後
部１０ｂと押え板６２に穿設した孔１０ｃにドライバー
を通して締め付は調整可能であり。

従って、摩擦牽引回転力の調整が自在である。

外輪３１の外周面両端にはオイルシール６７．６８が設
けられ、これらに挟まれるように間隔保持リング６９が
設けられ、さらにオイル・シール６７．６８の間に対応
するようにケーシング前部１０ａの上下位置にオイル入
口１０ｄとオイル出口ｆｏｅが設けられ、従って、矢印
の如く、オイル入口１０ｄから流入される冷却オイルが
外輪３１の外周を通って外輪３１を冷却しオイル出口１
０ｅから流出するようになっている。この冷却がトラク
ションドライブによる発熱からの安全を担保している。

旋回腕３３の中心にベアリング７０が収容され、このベ
アリング７０の内輪に超音波モータ４０の回転体４１と
一体の中心輪３２の軸部が支持されている。従って、中
心輪３２と回転体４１は、このベアリング７０とベアリ
ング７とで両端支持されている。超音波モータ２０の回
転体２１はベアリング７１により出力軸５０に支持され
ている。そして、出力軸５０は、ベアリング７２．７３
を介してケーシング前部１０ａのボス部に支持されてい
る。ベアリング７２とベアリング７３の間には撓みカラ
ー７４があり、ナツト７５を締め付けると、撓みカラー
７４が撓ん−で超音波モータ２０の回転体２１のホール
ドトルクを調整できる。

また、超音波モータ４０の回転体４１のホールドトルク
はナツト７を締め付けにより調整できる。

続いて、作用を説明する。

第一の超音波モータ２０の回転体２１が外輪３１に直結
され、第二の超音波モータ４０の回転体４１が中心輪３
２に直結されている。このため、 ■　第一の超音波モータ２０を駆動すると、遊星回転装
ｆｉ３０が増速装置として機能し、出力軸トルクが低下
することになるが増速回転が出力軸５０より出力される
ので、高速送りが補完される。従って、負荷トルクが超
音波モータのトルクよりも数分の−と小さく移動速度が
大きい場合にこの運転モードによって対処できる。

■　第二の超音波モータ４０を駆動すると、遊星回転装
置３０が減速装置として機能し、小ざな減速比の減速回
転が出力軸５０より出力されかつ出力軸トルクが減速比
に反比例して増大する。従って、負荷トルクが超音波モ
ータのトルクよりも数倍大きく移動速度が小さい場合に
この運転モードによって対処できる。

■　第一の超音波モータ２０と第二のａ音波モータ４０
を同方向に同一回転数で駆動すると、実回転が出力され
、このとき出力軸トルクは、二つのモータトルクの和と
なる。従って、負荷トルクが超音波モータのトルクの二
倍未満でありかつ移動速度が比較的大きい場合にこの運
転モードによって対処できる。

■　第一及び第二の超音波モータ２０．４０を互いに反
対回転駆動すると、遊星回転装ｆｉ３０の外輪３１と中
心輪３２は反対回転し、旋回腕３３が差動回転すること
になり、遊星回転装置３０において遊星差動減速が生じ
て大減速比が得られ、超低回転が出力軸５０に出力され
る。従って、超精密位置決めのときにこの運転モードに
よって対処できる。

■　■または■と、■を組合わせた運転モードは、高速
超精密位を決めに対し効果が顕著となる。

■　超音波モータは直流制御により無段変速ができるの
で、■■■■■の各運転モードにおいて無段変速が行え
る。特に、■の運転モードにおいては、遊星差動減速が
得られるので、二つの超音波モータを回転数同一の運転
にて無段変速を行うことができ１回転数を異にする運転
にて無段変速を行う必要はない。

く変形例ｅ会・図示せず〉第１図において、互いに一体形状の中心輪３２と回転体
４１を中空に形成し、そこに通すように出力軸を後方に
ケーシング外に延ばしてシャフトレスロータリーエンコ
ーダを取付は可能としても良い、このときの回転体４１
の密着力を調整自在に確保するために、抑え板６２に設
けであるボルト６３に変えてガイドビンを設けて取付板
ｌが回転しないようにするとともに、抑え板６２に図示
しないボルトを設けて該ボルトで取付板１を後方より押
圧する。

第２図と多少異なる他のメーカーの超音波モータがある
が、それを使用した場合、回転体と遊星回転装このと取
合いについて多少の設計変更を要するが１本発明の基本
的な構造・作用原理に変更を来たさないので１本発明に
含むものである。

〈発明の効果〉以上説明してきたように本発明の複合モータによれば。

二つの超音波モータと遊星回転装置と複合一体化されて
いて、遊星回転装置が増速装置と減速装置を兼用して機
部するので、二つのＪｌｉ　？：Ｔ波モータを所定回転
数で回転駆動しても、モータの選択と回転方向の選択に
より、増速、実速、小減速、大減速の四通りの回転速度
が得られ、また、二つのＭｉ−ｇ波モータを無段変速回
転すれば、高回転望城から超低回転領域に渡り無段変速
が行えて、このとき、遊星回転装置は摩擦牽引回転力が
調整自在なトラクションドライブであり振動がなくバッ
クランシがないから、超音波モータの特性を最大限に引
出せることとなり、超音波モータの下書ての領域である
高速送り、かつ超精密位置決めが良好に行えて、もって
高速超精密位置用の各種の機械装置、産業用ロボット等
へ実用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の複合モータの断面図を示す。第２図は、日本の一メーカーにより市販されている超音
波モータの断面図を示す。ｌ・・・取付は板、２．３・・・圧電セラミックス板、４・―・弾性体、５・・φライニング、７・・・ベアリング、８拳・争組付は用ナツト、１０−−・モータケーシング１０．１０ａ＊・・ケーシング前部、１０ｂ・・拳ケーシング後部、１０ｃ・・・孔、１０ｄ・・・オイル入口。１０ｅ参・・オイル出口、２０・Φ・第一の超音波モータ、２１１１−・回転体、３０・・・遊星回転装置、３１−φｅ外輪。トトセ七−−−← ３１ａ　　　拳　　・　　・　溝　、３１ｂ・・・キリ孔、３１ｃ・・・ネジ孔、３２・・・中心輪、３３・φ・旋回腕、３４・・・遊星輪。４０・・・第二の超音波モータ。４１・・・回転体、５０・・拳出力軸。６０．６３．６４．６５．６６・・・ポルト。６２・・・押え板、６７．６８・・−オイルシール、６９φ・・間隔保持リング、７１．７０．７２．７３・争・ベアリング。７４・・・Ｉ尭みカラー、７５・・・ナツト、

Claims

【特許請求の範囲】モータケーシング内に、中心輪と、外輪と、中心輪と外
輪に挟まれた円周方向に等配置の少くとも二個の遊星輪
と、遊星輪を支持する旋回腕とからなる遊星回転装置を
備えているとともに、該遊星回転装置を挟むように第一
及び第二の超音波モータを備えてなり、旋回腕に直結された出力軸が、遊星回転装置に対して出
力軸側の第一の超音波モータの中心を貫通してケーシン
グ外に突出しており、遊星回転装置は、外輪の外周面に、溝外径における溝巾
が溝内径における溝巾よりも大きい溝を有し、かつボル
トによる締め込みで溝外径における溝巾が狭められて遊
星輪の転動面である外輪内周面の径が縮径されもって外
輪内周面で遊星輪を中心方向に抑え込んで摩擦牽引回転
力を生じるようになっており、第一の超音波モータは、該モータの回転体が遊星回転装
置の外輪と一体回転するように設けられ、第二の超音波モータは、該モータの回転体が遊星回転装
置の中心輪と一体回転するように設けられていることを
特徴とする複合モータ。