WO2024070583A1 - アクチュエータ及びそれを備えるワーク搬送ロボット - Google Patents

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WO2024070583A1
WO2024070583A1 PCT/JP2023/032823 JP2023032823W WO2024070583A1 WO 2024070583 A1 WO2024070583 A1 WO 2024070583A1 JP 2023032823 W JP2023032823 W JP 2023032823W WO 2024070583 A1 WO2024070583 A1 WO 2024070583A1
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WO
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gear
magnetic
permanent magnet
oscillating gear
oscillating
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Application number
PCT/JP2023/032823
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English (en)
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Inventor
文雄 崎谷
Original Assignee
ローツェ株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/06—Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to an actuator having a motor section and a reducer section, and further to a workpiece transport robot having this actuator.
  • Transportation devices for transporting substrates such as semiconductor wafers are generally equipped with clean transport robots equipped with horizontal articulated arms, which are used to transport substrates between a container housing the substrates and a processing device.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional clean transport robot.
  • the horizontal articulated arm of this transport robot is configured such that upper and lower arms a, b and fingers c are rotatably connected to each other, and each arm a, b and finger c is driven by an individual actuator d.
  • the technology shown in Patent Document 1 is known as an example of such a clean transport robot.
  • Electric motors need to have a small diameter so they can be installed in the limited space of a robot's joints. However, as the diameter becomes smaller, the torque becomes lower, so a reducer section is attached to increase the torque with a large reduction ratio.
  • a differential gear reduction mechanism is known as a reducer that increases the reduction ratio per number of teeth of the gear.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose an actuator (invention title: "Motor") equipped with a differential gear mechanism as a reducer section.
  • This reducer is a reducer that utilizes precession and nutation motion among reducers of differential gear mechanisms.
  • the cross-sectional views ( Figure 1) disclosed in both Patent Documents 2 and 3 are reproduced in Figure 2.
  • an oscillating gear h having teeth on both sides is provided between an output gear f that rotates with the output shaft e and a fixed gear g that is fixed to the main body, and the rotor is configured to maintain a state in which the oscillating gear h is always inclined at a constant angle with respect to the output shaft e so that each tooth of the oscillating gear h meshes with the output gear f and the fixed gear g.
  • the oscillating gear h is made of a magnetic material, and six coils k are arranged at equal intervals on the side of the oscillating gear h where the fixed gear g is arranged, as a drive source for oscillating the oscillating gear.
  • the oscillating gear h When electricity is applied to one of the six coils k, the oscillating gear h is attracted by the magnetism generated by that coil k, and then electricity is applied to the coil k next to it, which causes the oscillating gear h to rotate in the tilt direction as it is attracted to the current-applied coil k. As a result, the position where the teeth of the fixed gear g and the teeth of the oscillating gear h mesh also displaces in the rotational direction. A specified difference is set between the number of teeth of the fixed gear g and the oscillating gear h, which causes a rotational displacement between the fixed gear g and the oscillating gear h.
  • Patent document 4 discloses an actuator (invention title: "Actuator and Articulated Robot Arm”) that has a differential gear mechanism as a reduction gear section. This reduction gear also uses precession and nutation motion.
  • a ball groove j is provided in the spherical outer portion j of the rotor i, and the oscillation of the oscillating gear h is regulated by the ball groove j, but a gap that allows physical operation is necessary.
  • the tilt direction of the oscillating gear is not restricted by the meshing of the teeth, but by the electromagnetic force that the stator magnetic circuit exerts on the rotor magnetic circuit.
  • the salient poles of the stator yoke, which has an E-shaped cross section, and the yoke of the rotor magnetic circuit face each other in the radial direction (paragraph 0048 of the same document), the attractive action of the electromagnetic force is in the radial direction.
  • the object of the present invention is to provide an actuator with a reducer attached to the motor section, which enables highly accurate control of the rotation angle by suppressing backlash. It is also an object of the present invention to suppress the vertical dimension of the actuator.
  • the present invention arranges a permanent magnet around the central axis on the outside of the oscillating gear, and arranges the magnetic poles of electromagnets above and below the permanent magnet, so that a magnetic force acts in the direction of the central axis.
  • the magnetic attraction acts in a direction that presses the oscillating gear against the teeth of the fixed gear in the first position, and in a direction that presses the second tooth of the oscillating gear against the teeth of the output gear in the second position, half a revolution away.
  • the first position, where the oscillating gear is pressed by the magnetic attraction, and the second position constrain the posture of the oscillating gear, resulting in a state in which backlash is extremely suppressed.
  • the force pressing the oscillating gear on the inner periphery against the teeth of the fixed gear, and the force pressing the teeth of the oscillating gear against the teeth of the output gear, are stronger.
  • one aspect of the actuator of the present invention suppresses backlash by utilizing the magnetic force of an electromagnet in the motor section, and includes a housing supporting an output shaft with an axial direction in the vertical direction, an output gear that rotates together with the output shaft, a fixed gear fixed to the housing and arranged opposite the output gear, an oscillating gear arranged between the output gear and the fixed gear, with first teeth on the surface facing the fixed gear meshing with the fixed gear and second teeth on the surface facing the output gear meshing with the output gear, a permanent magnet fixed concentrically with respect to the oscillating gear on the outer periphery of the oscillating gear, and a magnet fixed concentrically in front of the output shaft.
  • the housing is fixed to the permanent magnet, and has upper and lower pole pieces that face the upper and lower surfaces of the permanent magnet in the vertical direction so as not to come into contact with the permanent magnet that oscillates due to the oscillation of the oscillating gear.
  • the upper and lower pole pieces and the upper and lower surfaces of the permanent magnet form a magnetic gap in the vertical direction.
  • the electromagnets are controlled so that the upper pole piece and the upper surface of the permanent magnet, and the lower pole piece and the lower surface of the permanent magnet act in a direction that presses the first tooth of the oscillating gear against the teeth of the fixed gear at a first position, and act in a direction that presses the second tooth of the oscillating gear against the teeth of the output gear at a second position halfway around.
  • the magnetic force generated by the electromagnet in the motor section causes the teeth of the oscillating gear to come into contact with the teeth of the fixed gear and the output gear on both the forward and reverse rotation sides, and backlash is extremely suppressed.
  • the fixed gear, oscillating gear, and output gear are arranged on the outer periphery of the output shaft, and a permanent magnet is arranged horizontally from the position where the oscillating gear is arranged and on the outer periphery of the oscillating gear around the central axis, so that the force pressing the teeth of the oscillating gear on the inner periphery and the fixed gear, and the force pressing the teeth of the oscillating gear and the teeth of the output gear can be made stronger.
  • the electromagnet horizontally from the position where this permanent magnet is arranged and on the outer periphery of the permanent magnet around the central axis, the vertical dimension of the actuator can be suppressed.
  • the electromagnets arranged at positions 180° apart in plan view, are desirably configured to be given current of the same phase and to face opposite polarity towards the oscillating gear.
  • the oscillating gear to which the permanent magnet is attached can be biased in a predetermined direction at positions 180° apart. If the permanent magnet has different magnetic poles on its upper and lower surfaces, the magnetic poles can be formed into an approximately U-shape including an upper pole piece and a lower pole piece, so that the permanent magnet is sandwiched between the upper pole piece and the lower pole piece. This allows the permanent magnet to be biased efficiently in the vertical direction.
  • the actuator of the present invention can also be used to rotate and drive multiple arms and fingers of a work transport robot, which includes an arm body in which multiple arms are rotatably connected around their respective central axes, and fingers rotatably attached to the ends of the arm bodies.
  • a work transport robot which includes an arm body in which multiple arms are rotatably connected around their respective central axes, and fingers rotatably attached to the ends of the arm bodies.
  • the permanent magnet that drives the output shaft can be an electromagnet arranged on the outer periphery of the output shaft, so the output shaft can be made into a hollow cylindrical shape. This makes it possible to lay electrical wiring and piping necessary for arm operation by passing through the internal space of the output shaft.
  • an oscillating gear is arranged on the outside of the output shaft, a permanent magnet is arranged on the outside of the oscillating gear, and an electromagnet that drives the permanent magnet is arranged on the outside of this permanent magnet.
  • the oscillating gear is arranged at an angle so that it meshes with the fixed gear at the first position and meshes with the output gear at the second position.
  • the magnetic poles of the electromagnet are arranged at equal intervals on a circumference centered on the central axis of the output shaft, and a current is supplied from the control unit so that the polarity of the magnetic poles arranged at positions rotated 180° about the central axis is opposite.
  • the oscillating gear is urged in the direction of meshing with the fixed gear at the first position, and the oscillating gear is urged in the direction of meshing with the output gear at the second position rotated 180°. Furthermore, by configuring the magnetic poles arranged on both sides of the magnetic poles facing the first position and the second position to generate magnetic forces of the same polarity as the magnetic poles facing the first position and the second position, a stronger urging force can be applied to the oscillating gear.
  • the actuator of the present invention is characterized in that it includes a permanent magnet arranged on the outer periphery of an oscillating gear with one magnetic pole facing outward from the center point of the oscillating gear, a plurality of electromagnets fixed to the housing, which are concentrically arranged around the output shaft and surround the outer periphery of the oscillating gear, with an upper pole piece which becomes one magnetic pole being arranged above the magnetic pole of the permanent magnet, and a lower pole piece which becomes the other magnetic pole being arranged below the permanent magnet, with a gap therebetween that allows the oscillating gear to oscillate, and the upper pole piece and the lower pole piece of each electromagnet have different magnetic poles, and the magnetic attraction force generated by the permanent magnet being sandwiched between them has one polarity acts in a direction that presses the first tooth of the oscillating gear against the teeth of the fixed gear in a first position, and acts in a direction that presses the second tooth of the oscillating gear against the teeth of the output gear in a second position, which is
  • the number of first teeth on the oscillating gear and the number of teeth on the fixed gear are made the same.
  • the magnetic force generated by the electromagnet in the motor section keeps the gears of the oscillating gear in contact with the fixed gear and the gears of the output gear on both the forward and reverse rotation sides, making it possible to greatly reduce backlash.
  • FIG. 1 is a diagram showing the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram showing the prior art (FIG. 1 of Patent Documents 2 and 3).
  • FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the meshing state of the oscillating gear of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the magnetic force generated in the magnetic pole of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the actuator of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the magnetic force generated in the magnetic poles of the actuator of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the operation of the actuator of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram showing the prior art (FIG. 1 of Patent Documents 2 and 3).
  • FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the magnetic force generated in the magnetic poles of the actuator of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing the operation of the actuator of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the magnetic force generated in the magnetic poles of the actuator of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the operation of the actuator of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a motor section provided in the actuator of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing another example of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a workpiece transport robot according to the present invention.
  • the oscillating gear is supported at two points, a contact position with the fixed gear and a contact position with the output gear. These two contact positions are located halfway around the output shaft. At each contact position, the oscillating gear is urged in a direction to press against the fixed gear and the output gear by the magnetic force generated by the electromagnet in the motor section. Therefore, at the meshing position, both the forward and reverse rotation sides of the teeth of the oscillating gear are in contact with the teeth of the fixed gear and the output gear, and backlash is extremely suppressed.
  • upper and lower refer to one side along the axial direction of the output shaft, and not to the other side in terms of gravity.
  • FIG. 3(a) is a plan sectional view of the actuator 1 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3(b) is a sectional view taken along the line A-A' in FIG. 3(a).
  • FIG. 3(c) shows the state of contact between the output gear 4 and the oscillating gear 6, and between the oscillating gear 6 and the fixed gear 5, and
  • FIG. 3(d) shows the shape of the teeth as viewed from above.
  • the actuator 1 includes at least a housing 2, an output shaft 3 rotatably attached to the housing 2 via a bearing 9, an annular output gear 4 fixed to the output shaft 3, an annular fixed gear 5 fixed to the housing 2, an oscillating gear 6 disposed between the fixed gear 5 and the output gear 4, an annular permanent magnet 7 fixed to the outer periphery of the oscillating gear 6, and an electromagnet 8 fixed to the housing 2 and disposed on the outer periphery of the annular permanent magnet 7.
  • the output shaft 3 according to this embodiment has a hollow, generally cylindrical shape, and is made of a metal such as iron or aluminum.
  • the housing 2 is composed of a housing body 2a formed in a roughly cylindrical shape, a disk-shaped upper housing 2b that covers the upper part of the housing body 2a, and a disk-shaped lower housing 2c that covers the lower part of the housing body 2a.
  • Circular openings are provided in the center of the upper and lower housings 2b and 2c, and the upper and lower ends of the output shaft 3, which is rotatably supported by the housing 2, are positioned protruding from the housing 2 in the upper and lower openings.
  • the hollow portion of the output shaft 3 connects the upper and lower spaces partitioned by the housing 2.
  • the actuator 1 of this embodiment is composed of a motor section, which is the driving source that rotates the output shaft 3, and a reduction gear section that reduces the driving force of the motor and transmits it to the output shaft 3.
  • the reduction gear section will be described.
  • the output gear 4 is an annular member having a hole formed in the center, and is fixed to the output shaft 3 so that its center coincides with the axis C1.
  • the fixed gear 5 is an annular member having a hole formed in the center through which the output shaft 3 can pass, and is fixed to the housing 2 so that its center coincides with the axis C1.
  • the output gear 4 and the fixed gear 5 are fixed so that they are each perpendicular to the axis C1 as viewed in the drawing.
  • an oscillating gear 6 is disposed between the output gear 4 and the fixed gear 5.
  • the oscillating gear 6 is an annular member formed of a metal such as iron or aluminum, and is disposed in the space between the output gear 4 and the fixed gear 5.
  • a circular permanent magnet 7 is fixed concentrically to the outer periphery of the oscillating gear 6, and the oscillating gear 6 and the circular permanent magnet 7 operate as one unit.
  • the circular permanent magnet 7 is magnetized so that the upper surface has a north pole and the lower surface has a south pole as viewed in the drawing.
  • the oscillating gear 6 is arranged so that it can rotate freely around the tilt central axis C2 as the center of rotation.
  • the tilt central axis C2 is an axis that oscillates at a predetermined angle with respect to the axis C1.
  • the tilt angle of the tilt central axis C2 is maintained by being supported at two points: the contact position between the oscillating gear 6 and the fixed gear 5, and the contact position between the oscillating gear 6 and the output gear 4.
  • the position where the fixed gear 5 and the oscillating gear 6 mesh is defined as the first position P1
  • the position where the oscillating gear 6 and the output gear 4 mesh is defined as the second position P2.
  • the oscillating gear 6 is in a "floating" state relative to the output shaft 3.
  • the "floating" state means that the oscillating gear 6 is supported at two points, the first position P1 and the second position P2, and does not interfere with the support at the output shaft 3 at these two points.
  • the oscillating gear 6 is a ring, and the output shaft 3 passes through its center with a gap, preventing the oscillating gear 6 from coming loose in the radial direction.
  • teeth G1 are formed radially from the axis C1.
  • teeth G2 are formed radially from the tilt central axis C2.
  • multiple teeth G3 are formed radially from the tilt central axis C2.
  • multiple teeth G4 are formed radially from the axis C1.
  • the necessary configuration for maintaining the angle of the tilt central axis C2 is that the oscillating gear 6 is formed so that its teeth G1 to G4 mesh with each other while being tilted at the angle of the tilt central axis C2 relative to the horizontally arranged output gear 4 and fixed gear 5.
  • the first position P1 is the position where the teeth G2 around the highest point of the oscillating gear 6 mesh with the teeth G1 formed on the fixed gear 5
  • the second position P2 is the position where the teeth G3 around the lowest point of the multiple teeth G3 of the oscillating gear 6 mesh with the teeth G4 formed on the output gear 4.
  • the teeth on the tooth surfaces of the gears 4, 5, and 6 are formed radially in the radial direction, and the pitch of each tooth is gradually increased as it moves radially from the center of each gear (see FIG. 3(d)). Furthermore, the depth of each of the teeth G1 to G4 formed on the fixed gear 5, output gear 4, and oscillating gear 6 should be formed so that it gradually becomes deeper as it moves radially from the axis C1 and tilt center axis C2 of each of the gears 4, 5, and 6.
  • the gears 4, 5, and 6 are automatically aligned by the teeth G1 to G4 meshing with each other due to magnetic force, and the positional relationship between the fixed gear 5 and oscillating gear 6, and the positional relationship between the output gear 4 and oscillating gear 6 do not shift in the direction of rotation. Furthermore, the automatic alignment keeps the gears always meshed on both sides of the forward and reverse rotation sides, which helps prevent backlash from occurring.
  • an annular movement restriction protrusion 39 can be formed on the outer periphery of the oscillating gear 6 in this embodiment to prevent the oscillating gear 6 from being displaced radially relative to the output gear 4 and the fixed gear 5. See FIG. 4(a).
  • the movement restriction protrusion 39 restricts the oscillating gear 6 from moving leftward in the drawing at the first position P1 where the oscillating gear 6 and the fixed gear 5 mesh, and restricts the oscillating gear 6 from moving rightward in the drawing at the second position P2, which is a position rotated 180° from the first position P1 and where the oscillating gear 6 and the output gear 4 mesh.
  • the movement restriction protrusion 39 can restrict the oscillating gear 6 from moving radially around the tilt central axis C2.
  • the means for restricting the radial movement of the oscillating gear 6 is not limited to the movement restriction protrusion 39, and the oscillating gear 6 may be supported by the output shaft 3 via a bearing 40 so that it can freely oscillate. See FIG. 4(b).
  • a spherical plain bearing, a self-aligning bearing, or a ball joint can be used as the well-known bearing 40. It is desirable that such movement restriction protrusion 39 and bearing 40 do not interfere as much as possible with the support provided by the two positions of the first position P1 and the second position P2.
  • FIG. 14(a) is a diagram showing the configuration of the motor section of this embodiment.
  • the motor section of this embodiment includes an annular permanent magnet 7 fixed to the outer periphery of the oscillating gear 6, and an electromagnet 8 arranged outside the permanent magnet 7.
  • the permanent magnet 7 is arranged so that the entire upper surface side has a north pole and the entire lower surface side has a south pole.
  • the permanent magnet 7 does not have to be annular, and multiple magnets with magnetic poles in the up and down directions may be attached radially to the oscillating gear 6.
  • the electromagnet 8 of this embodiment is a member formed of a magnetic material such as iron, and is composed of a ring 10 formed in an annular shape centered on the axis C1, and magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2 that are equally arranged concentrically around the axis C1. Coils 12U1, 12U2, 12V1, 12V2, 12W1, 12W2 are wound around the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, W2.
  • One magnetic pole U1, U2, V1, V2, W1, W2 of the electromagnet 8 protrudes from the ring 10 toward the oscillating gear 6 and surrounds the outer periphery of the oscillating gear 6.
  • the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, W2 are each cut at their tip into a U-shape and are composed of magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2, 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2 which are branched upward and downward. Furthermore, the upper magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2 and the opposing lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2 are arranged at intervals so as to sandwich the permanent magnet 7 fixed to the oscillating gear 6.
  • the coils 12U1, 12U2, 12V1, 12V2, 12W1, 12W2 are connected to the control unit 13, and the control unit 13 sequentially applies current to these coils 12U1, 12U2, 12V1, 12V2, 12W1, 12W2, thereby sequentially changing the magnetic fields generated in the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, W2, and causing the permanent magnet 7 and the oscillating gear 6 to oscillate.
  • the upper magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, and 14W2 rotate the positions of attraction/repulsion to the permanent magnet 7 around the axis C1.
  • the lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, and 15W2 also rotate the positions of attraction/repulsion to the permanent magnet 7 to positions shifted by 180° from the upper attraction positions.
  • the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2 generate a rotating magnetic field.
  • the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2 are arranged concentrically around the axis C1 at equal intervals of 60°.
  • Coils 12U1, 12U2, 12V1, 12V2, 12W1, and 12W2 are wound around the six magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2, which are located opposite each other, so that the magnetic field direction is opposite when current is applied. For example, in Fig.
  • the magnetic pole U2 is located at a position 180° opposite the magnetic pole U1
  • the magnetic pole W2 is located at a position rotated 60° clockwise from the position of the magnetic pole U1
  • the magnetic pole W1 is located at a position 180° opposite the magnetic pole W2
  • the magnetic pole V1 is located at a position rotated 60° clockwise from the position of the magnetic pole W2
  • the magnetic pole V2 is located at a position 180° opposite the magnetic pole V1.
  • the permanent magnet 7, upper magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2, and lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2 are attracted to each other in the direction of the central axis C1.
  • the direction of the attractive force due to this magnetic force is the direction that presses the meshing of the fixed gear 5 and the oscillating gear 6, and the direction that presses the meshing of the oscillating gear 6 and the output gear 4 (see Figure 3 (c)).
  • the tooth G2 of the oscillating gear 6 and the tooth G1 of the fixed gear 5, and the tooth G3 of the oscillating gear 6 and the tooth G4 of the output gear 4 are pressed against each other vertically at positions shifted by half a circumference due to the attractive force of the magnetic force. That is, contact is maintained between the faces on both the forward and reverse rotation sides of the teeth G2 and G3 of the oscillating gear 6 and the faces on both the forward and reverse rotation sides of the tooth G1 of the fixed gear 5 and the tooth G4 of the output gear 4, resulting in a state without backlash.
  • the permanent magnet 7 is attached to the outer periphery of the oscillating gear 6, the force pressing the tooth G2 of the oscillating gear 6 on its inner periphery to the tooth G1 of the fixed gear 5, and the tooth G3 of the oscillating gear 6 to the tooth G4 of the output gear 4 acts stronger.
  • a sine wave current whose magnitude and direction change periodically over time is supplied from the control unit 13. Furthermore, the current supplied from the control unit 13 is a three-phase current, and each phase of the current is supplied to the magnetic poles U1 and U2, V1 and V2, and W1 and W2, which are arranged at positions opposite each other by 180 degrees.
  • the current generated in a sine wave waveform is supplied from the control unit 13 to each of the coils 12U1, 12U2, 12V1, 12V2, 12W1, and 12W2.
  • FIG. 5 is a graph showing the change in the magnetic force generated in each of the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2 when a sine wave current is applied to each of the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2.
  • the horizontal axis of this graph indicates time, and the vertical axis indicates the magnitude and polarity of the magnetic force. The greater the polarity value is from 0, the stronger the magnetic force of the N pole becomes, and the greater the negative value is, the stronger the magnetic force of the S pole becomes.
  • the time point indicated by the vertical line T1 in Fig. 5 indicates the polarity and magnetic force strength of each magnetic pole at the rotational position of the oscillating gear 6 and the permanent magnet 7 shown in Fig. 3.
  • the control unit 13 supplies current of the same phase to the magnetic poles U1 and U2, current of the same phase to the magnetic poles V1 and V2, and current of the same phase to the magnetic poles W1 and W2 of the three-phase current.
  • the coils 12U1 and 12U2, 12V1 and 12V2, and 12W1 and 12W2, which are arranged at positions opposite to each other at 180°, are wound so that the magnetic field directions are opposite when current is applied, so that the magnetic poles U1 and U2, magnetic poles V1 and V2, and magnetic poles W1 and W2 are supplied with the same current but have opposite polarities.
  • the motor section of the actuator 1 of this embodiment has six-phase coils.
  • the permanent magnet 7 is arranged so that the upper surface side has a N-pole polarity and the lower surface side has a S-pole polarity, so that at the position of the permanent magnet 7 facing the magnetic pole U1, an attractive force due to magnetic force is generated between the upper N-pole of the permanent magnet 7 and the upper magnetic pole piece 14U1 (S-pole) of the magnetic pole U1, and a repulsive force due to magnetic force is generated between the lower S-pole of the permanent magnet 7 and the lower magnetic pole piece 15U1 (S-pole) of the magnetic pole U1. See Fig. 6(a).
  • the magnetic poles V2 and W2 arranged on both sides of the magnetic pole U1 have a polarity of -0.5 S poles, which is smaller than that of the magnetic pole U1, so that an attractive force is generated between the upper N pole of the permanent magnet 7 and the upper magnetic pole pieces 14V2 and 14W2 (S poles) of the magnetic poles V2 and W2, and a repulsive force is generated between the lower S pole of the permanent magnet 7 and the lower magnetic pole pieces 15V2 and 15W2 (S poles) of the magnetic poles V2 and W2. See FIG. 6(b).
  • the strong magnetic force of the magnetic pole U1 urges the permanent magnet 7 upward in the drawing, and further, to supplement the urging force of U1, the magnetic poles V2 and W2 urge the permanent magnet 7 upward in the drawing. Due to this action, at the first position P1, the oscillating gear 6 is urged by magnetic force in a direction in which it meshes with the fixed gear 5, and at the second position P2, the oscillating gear 6 is urged by magnetic force in a direction in which it meshes with the output gear 4.
  • the portion of magnetic pole U2 facing permanent magnet 7 takes on a strong north pole polarity of +1.0.
  • Permanent magnet 7 is magnetized so that its upper side has a north pole polarity and its lower side has a south pole polarity, so at the position of permanent magnet 7 facing magnetic pole U2, a magnetic repulsive force is generated between the upper north pole of permanent magnet 7 and the upper pole piece 14U2 (north pole) of magnetic pole U2, and a magnetic attractive force is generated between the lower south pole of permanent magnet 7 and the lower pole piece 15U2 (north pole) of magnetic pole U2. See Figure 6(a).
  • the magnetic poles V1 and W1 arranged on both sides of the magnetic pole U2 have a polarity of +0.5 N poles, which is smaller than that of the magnetic pole U2, so a magnetic repulsive force is generated between the upper N pole of the permanent magnet 7 and the upper magnetic pole pieces 14V1 and 14W1 (N poles) of the magnetic poles V1 and W1, and a magnetic attractive force is generated between the lower S pole of the permanent magnet 7 and the lower magnetic pole pieces 15V1 and 15W1 (N poles) of the magnetic poles V1 and W1. See FIG. 6(b).
  • the biasing force of magnetic poles V2 and W2 in addition to magnetic pole U1 biases the fixed gear 5 and oscillating gear 6 in the direction of meshing teeth G1 and G2 at the first position P1. Also, at the position where magnetic pole U2 is located, the biasing force of magnetic poles V1 and W1 in addition to magnetic pole U2 biases the oscillating gear 6 and output gear 4 in the direction of meshing teeth G3 and G4 at the second position P2.
  • control unit 13 continues to supply a sinusoidal current to each magnetic pole thereafter, at time T2 (see Figure 7) when the maximum magnetic force is generated in magnetic poles W1 and W2, which are located 60° rotated clockwise from magnetic poles U1 and U2, the following state is reached: At the position where permanent magnet 7 faces magnetic pole W2, an attractive magnetic force is generated between the north pole of permanent magnet 7 and the upper magnetic pole piece 14W2 (south pole) of magnetic pole W2, and a repulsive magnetic force is generated between the lower south pole of permanent magnet 7 and the lower magnetic pole piece 15W2 (south pole) of magnetic pole W2, so that at the position corresponding to magnetic pole W2 of permanent magnet 7, the magnetic force of magnetic pole W2 is forced upward in the drawing. See Figure 8(a).
  • the magnetic poles U1 and V1 arranged on both sides of the magnetic pole W2 urge the permanent magnet 7 upward with a magnetic force weaker than that of the magnetic pole W1
  • the magnetic poles U2 and V2 arranged on both sides of the magnetic pole W1 urge the permanent magnet 7 downward with a magnetic force weaker than that of the magnetic pole W1.
  • the tilt direction of the permanent magnet 7 and oscillating gear 6 changes by 60° clockwise from the direction of magnetic poles U1 and U2 to the direction of magnetic poles W2 and W1, and the permanent magnet 7 assumes a position closest to the upper pole piece of magnetic pole W2 and the lower pole piece of magnetic pole W1.
  • the magnetic poles U1 and V1 on either side of the magnetic pole W2 have a polarity of -0.5 S, which is smaller than that of the magnetic pole W2, so a magnetic attraction force is generated between the upper N pole of the permanent magnet 7 and the upper magnetic pole pieces 14U1 and 14V1 (S), and a magnetic repulsion force is generated between the lower S pole of the permanent magnet 7 and the lower magnetic pole pieces 15U1 and 15V1 (S).
  • the magnetic poles U2 and V2 on either side of the magnetic pole W1 have a polarity of +0.5 N, which is smaller than that of the magnetic pole U2, so a magnetic repulsion force is generated between the upper N pole of the permanent magnet 7 and the upper magnetic pole pieces 14U2 and 14V2 (N), and a magnetic attraction force is generated between the lower S pole of the permanent magnet 7 and the lower magnetic pole pieces 15U2 and 15V2 (N).
  • the fixed gear 5 and oscillating gear 6 are urged in the direction in which their mutually formed teeth G1, G2 mesh with each other at the first position P1 by the urging force of magnetic poles U1 and V1 in addition to magnetic pole W2.
  • the oscillating gear 6 and output gear 4 are urged in the direction in which their mutually formed teeth G3, G4 mesh with each other at the second position P2 by the urging force of magnetic poles U2 and V2 in addition to magnetic pole W1.
  • the magnetic force of magnetic poles U1 and V1 is weaker than that of magnetic pole W2
  • the magnetic force of magnetic poles U2 and V2 is weaker than that of magnetic pole W1
  • the vicinity of magnetic pole W2 is the highest position and the vicinity of magnetic pole W1 is the lowest position
  • magnetic poles U1, V1, U2, and V2 do not disturb the tilt direction of oscillating gear 6 and fixed gear 5.
  • the magnetic force generated by the electromagnet 8 in the motor section acts in a direction that presses the oscillating gear 6 against the fixed gear 5 and the output gear 4, so backlash is extremely suppressed.
  • the control unit 13 continues to supply sine wave currents to the coils 12U1, 12U2, 12V1, 12V2, 12W1, and 12W2, and accordingly, the inclination direction of the permanent magnet 7 and the oscillating gear 6 is displaced clockwise.
  • the first position P1 where the oscillating gear 6 and the fixed gear 5 mesh with each other is displaced clockwise in the circumferential direction around the axis C1.
  • the second position P2 where the oscillating gear 6 and the output gear 4 mesh with each other is displaced clockwise in the circumferential direction around the axis C1.
  • the output shaft 3 rotates with respect to the housing 2 at a predetermined reduction ratio around the axis C1.
  • the current supplied to the actuator 1 of this embodiment has been described as a three-phase sine wave current, the present invention is not limited thereto, and the current supplied may change in magnitude and direction at a constant cycle over time, and the actuator 1 can be operated with, for example, a rectangular wave in addition to a sine wave.
  • a known detector such as a hall sensor, an encoder, or a resolver may be provided.
  • the permanent magnet 7 and each of the magnetic poles U1, V1, U2, V2, W1, and W2 are attracted to each other by the magnetic force of the permanent magnet 7, so the meshed state between the fixed gear 5 and the oscillating gear 6 and the meshed state between the oscillating gear 6 and the output gear 4 are maintained.
  • the reduction ratio between the fixed gear 5, oscillating gear 6, and output gear 4 will be explained.
  • the reduction ratio R can be calculated using n1: the number of teeth of the first gear (fixed gear 5), n2: the number of teeth of the second gear (the side of the oscillating gear 6 facing the fixed gear 5), n3: the number of teeth of the third gear (the side of the oscillating gear 6 facing the output gear 4), and n4: the number of teeth of the fourth gear (the teeth of the output gear 4).
  • the oscillating gear 6 when the oscillating gear 6 oscillates once clockwise relative to the fixed gear 5, the oscillating gear 6 will be displaced in the rotational direction to a position closer to the starting point relative to the fixed gear 5, leaving only 1/101 (one tooth).
  • the output gear 4 will be displaced in the rotational direction to a position 1/100 (one tooth) further away from the oscillating gear 6.
  • annular permanent magnet 7 is attached to the outer periphery of the oscillating gear 6 so that the upper surface is the north pole and the lower surface is the south pole.
  • the oscillating gear 6 and annular permanent magnet 7, which correspond to the inner rotor, are driven by six magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, and W2, which correspond to the outer stator and are arranged on the outer periphery of the permanent magnet 7.
  • the actuator 1 can be made smaller and the structure of the inner rotor is simplified. As a result, the actuator 1 can obtain a large driving force despite its small external dimensions.
  • the permanent magnet 7 may be magnetized so that the top surface is a north pole and the bottom surface is a south pole, as in the first embodiment, and four magnetic poles may be arranged at 90° intervals on the outside of the permanent magnet 7, or eight magnetic poles may be arranged at 45° intervals on the outside of the permanent magnet 7.
  • the upper pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2 and the lower pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2 are configured to have the same polarity.
  • an actuator 16 of a second embodiment will be described in which the upper pole pieces 14U3, 14U4, 14V3, 14V4, 14W3, 14W4 and the lower pole pieces 15U3, 15U4, 15V3, 15V4, 15W3, 15W4 have different polarities.
  • Figure 9(a) is a plan sectional view of the actuator 16 of this embodiment
  • Figure 9(b) is a sectional view taken along the line B-B' shown in Figure 9(a).
  • the reducer section of the actuator of this embodiment is similar to that of the actuator 1 of the first embodiment, and therefore will not be described.
  • the motor section of this embodiment includes six permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 arranged radially at intervals of 60° around the center point O on the outer periphery of the oscillating gear 6, and electromagnets 20 arranged radially at intervals of 60° on the outer periphery of the oscillating gear 6.
  • the electromagnets 20 of this embodiment are members formed of a magnetic material such as iron, and include a ring 21 formed in an annular shape centered on the axis C1, six magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, and W4 protruding from the ring 21 toward the axis C1, and coils 12U3, 12U4, 12V3, 12V4, 12W3, and 12W4 wound around the magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, and W4, respectively.
  • the magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, W4 are positioned so that the upper magnetic pole pieces 14U3, 14U4, 14V3, 14V4, 14W3, 14W4 and the lower magnetic pole pieces 15U3, 15U4, 15V3, 15V4, 15W3, 15W4 sandwich the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, 7W4 from above and below, with a gap that allows the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, 7W4 to swing due to the swinging of the oscillating gear 6.
  • the magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, W4 are connected to the upper magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2 and the lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2, which are spaced apart in the vertical direction in the direction of the axis C1, by vertical magnetic pole pieces 22, and coils 12U3, 12U4, 12V3, 12V4, 12W3, 12W4 are wound around these vertical magnetic pole pieces 22, respectively.
  • Each coil 12U3, 12U4, 12V3, 12V4, 12W3, 12W4 is connected to the control unit 13, and when the control unit 13 sequentially applies a sinusoidal current to these coils 12U3, 12U4, 12V3, 12V4, 12W3, 12W4, the upper magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2 and the opposing lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2 generate magnetic forces of different polarities. This generates a magnetic field in each magnetic pole U3, U4, V3, V4, W3, W4, and the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, 7W4 and the oscillating gear 6 are biased upward or downward.
  • the six permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 provided in the actuator 16 of this embodiment are arranged so that the polarity of one magnetic pole is located far from the center point O of the oscillating gear 6, and the polarity of the other magnetic pole is located closer to the center point O. Furthermore, the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4, which are arranged at positions rotated 180 degrees around the center point O, are configured to have mutually different polarities. Furthermore, adjacent permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 are configured to have mutually opposite polarities when current is passed through them sequentially.
  • the other permanent magnet 7U4 which is positioned 180 degrees rotated around the axis C1 is positioned so that the position closer to the axis C1 (center side) is the north pole and the position farther from the axis C1 (periphery side).
  • the poles of the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4, which are arranged adjacent to each other at an interval of 60° in the horizontal direction, are also arranged to have opposite polarities.
  • the permanent magnets 7W3 and 7V4 which are arranged at intervals of 60° clockwise and counterclockwise from the permanent magnet 7U3, are arranged so that the position close to the axis C1 (center side) is the N pole and the position far from the axis C1 (periphery side) is the S pole.
  • these permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 may be fixed directly to the oscillating gear 6 by a known fixing means, or may be fixed to the oscillating gear 6 via a known fixing member such as a bracket.
  • the upper magnetic pole pieces 14U3, 14U4, 14V3, 14V4, 14W3, and 14W4 of the actuator 16 rotate the attraction position around the axis C1.
  • the lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, and 15W2 also generate a rotating magnetic field with a polarity opposite to that of the rotation of the upper attraction position.
  • the electromagnets that generate such a rotating magnetic field may be arranged in any manner. In this embodiment, as in the first embodiment, a current generated in a sinusoidal waveform whose magnitude and direction change periodically over time is supplied from the control unit 13.
  • the current supplied from the control unit 13 is a three-phase current, and each phase of the current is supplied to the magnetic poles U3 and U4, V3 and V4, and W3 and W4, which are arranged at positions opposite to each other by 180 degrees.
  • the current is supplied to the coils 12U3, 12U4, 12V3, 12V4, 12W3, and 12W4 of the magnetic poles.
  • Fig. 14(b) is a block diagram showing the actuator 16 of this embodiment
  • Fig. 10(a) is a graph showing the change in magnetic force of each of the upper magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, and 14W2 when a sine wave current is applied to each of the magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, and W4, and Fig.
  • 10(b) is a graph showing the change in magnetic force of each of the lower magnetic pole pieces 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, and 15W2.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the magnitude and pole of the magnetic force.
  • the magnetic poles have a value greater than 0, so the strength of the magnetic force of the N pole is greater, and the magnetic force of the S pole is greater, so the value less than 0.
  • the control unit 13 supplies current of the same phase to the magnetic poles U3 and U4, current of the same phase to the magnetic poles V3 and V4, and current of the same phase to the magnetic poles W3 and W4.
  • the coils 12U3 and 12U4, 12V3 and 12V4, and 12W3 and 12W4, which are arranged at positions opposite to each other by 180 degrees, are wound so that the magnetic field directions are the same when current is applied, so that the magnetic poles U3 and U4, the magnetic poles V3 and V4, and the magnetic poles W3 and W4 have the same polarity.
  • the motor section provided in the actuator 16 of this embodiment has three-phase coils.
  • the upper magnetic pole pieces 14U3 and 14U4 of magnetic poles U3 and U4 become strong south poles of -1.0 magnetic force
  • the lower magnetic pole pieces of magnetic poles U3 and U4 become strong north poles of +1.0 magnetic force.
  • Permanent magnet 7U3 is positioned so that the side facing magnetic pole U3 is the north pole and the opposite side is the south pole
  • permanent magnet 7U4 is positioned so that the side facing magnetic pole U4 is the south pole and the opposite side is the north pole.
  • a magnetic attraction force is generated between permanent magnet 7U3 and the upper magnetic pole piece 14U3 (south pole) of magnetic pole U3, and a magnetic repulsion force is generated between permanent magnet 7U3 and the lower magnetic pole piece 15U3 (north pole) of magnetic pole U3.
  • the permanent magnet 7U4 is arranged so that the side facing the magnetic pole U4 has a south pole polarity, so a magnetic repulsive force is generated between the permanent magnet 7U4 and the upper magnetic pole piece 14U4 (south pole) of the magnetic pole U4, and a magnetic attractive force is generated between the lower magnetic pole piece 15U4 (north pole).
  • the upper pole pieces of the magnetic poles V4 and W4 arranged on both sides of the magnetic pole U3 become N poles with a small magnetic force of -0.5, which is opposite to the polarity of the upper magnetic pole piece of the magnetic pole U3.
  • the permanent magnet 7V4, which is located opposite to the magnetic pole V4, is arranged so that the side facing the magnetic pole V4 is the S pole, so that an attractive force due to magnetic force is generated between the permanent magnet 7V4 and the upper magnetic pole piece 14V4 (N pole) of the magnetic pole V4, and a repulsive force due to magnetic force is generated between the permanent magnet 7V4 and the lower magnetic pole piece 15V4 (S pole) of the magnetic pole V4.
  • the permanent magnet 7W4 which is located opposite to the magnetic pole W4, is arranged so that the side facing the magnetic pole W4 is the S pole, so that an attractive force due to magnetic force is generated between the permanent magnet 7W4 and the upper magnetic pole piece 14W4 (N pole) of the magnetic pole W4, and a repulsive force due to magnetic force is generated between the permanent magnet 7W4 and the lower magnetic pole piece 15W4 (S pole) of the magnetic pole W4.
  • permanent magnet 7U3 is urged upward in the drawing by the strong magnetic force of the magnetic pole, and further, to supplement the urging force of magnetic pole U3, permanent magnets 7V4 and 7W4 are urged upward in the drawing by a magnetic force weaker than that of magnetic pole U3 generated by magnetic poles V4 and W4.
  • oscillating gear 6 is urged upward at the position facing magnetic poles U3, V4, and W4 of oscillating gear 6.
  • the upper magnetic pole pieces 14V3 and 14W3 of the magnetic poles V3 and W3 arranged on both sides of the magnetic pole U4 are N poles with a small magnetic force of -0.5, which is the opposite polarity to the upper magnetic pole piece 14U4 of the magnetic pole U4.
  • the permanent magnet 7V3, which is located opposite to the magnetic pole V3, is arranged so that the side facing the magnetic pole V3 is the N pole, so a magnetic repulsive force is generated between the permanent magnet 7V3 and the upper magnetic pole piece 14V3 (N pole) of the magnetic pole V3, and a magnetic attractive force is generated between the permanent magnet 7V3 and the lower magnetic pole piece 15V3 (S pole).
  • the permanent magnet 7W3, which is opposite to the magnetic pole W3, is arranged so that the side facing the magnetic pole W3 is the N pole, so a magnetic repulsive force is generated between the permanent magnet 7W3 and the upper magnetic pole piece 14W3 (N pole) of the magnetic pole W3, and a magnetic attractive force is generated between the permanent magnet 7W3 and the lower magnetic pole piece 15W3 (S pole).
  • the permanent magnets 7V3 and 7W3 are urged downward in the drawing by a magnetic force weaker than that of the magnetic pole U4 generated by the magnetic poles V3 and W3, which supplements the urging force of the magnetic poles U4 against the permanent magnet 7U4.
  • the oscillating gear 6 is urged downward at the position facing the magnetic poles U4, V3, and W3 of the oscillating gear 6.
  • the oscillating gear 6 and fixed gear 5 are urged in the direction where their mutually formed teeth G1, G2 mesh with each other by the urging force of magnetic poles V4 and W4 in addition to magnetic pole U3.
  • the oscillating gear 6 and output gear 4 are urged in the direction where their mutually formed teeth G3, G4 mesh with each other by the urging force of magnetic poles V3 and W3 in addition to magnetic pole U4.
  • the control unit 13 continues to supply sine wave current to each magnetic pole, and at time T4, the maximum magnetic force is generated in magnetic poles W3 and W4, which are located 60° rotated clockwise from magnetic poles U3 and U4.
  • the magnetic pole pieces 14W3 and 14W4 above magnetic poles W3 and W4 become strong north poles with a magnetic force of +1.0
  • the magnetic pole pieces 15W3 and 15W4 below magnetic poles W3 and W4 become strong south poles with a magnetic force of -1.0. See Figures 12(a) and (b).
  • the permanent magnet 7W4 is arranged so that the side facing the magnetic pole W4 is the south pole and the opposite side is the north pole, so that a magnetic attraction force is generated between the permanent magnet 7W4 and the upper magnetic pole piece 14W4 (north pole) of the magnetic pole W4, and a magnetic repulsion force is generated between the permanent magnet 7W4 and the lower magnetic pole piece 15W4 (south pole) of the magnetic pole W4.
  • the permanent magnet 7W3 which is arranged at a position rotated 180 degrees from the permanent magnet 7W4, is arranged so that the side facing the magnetic pole W3 is the north pole and the opposite side is the south pole, so that a magnetic repulsion force is generated between the permanent magnet 7W3 and the upper magnetic pole piece 14W3 (north pole) of the magnetic pole W3, and a magnetic attraction force is generated between the permanent magnet 7W3 and the lower magnetic pole piece 15W3 (south pole) of the magnetic pole W3. See Figure 13(a).
  • the upper magnetic pole pieces 14U3, 14V3 of the magnetic poles U3, V3 arranged on either side of the magnetic pole W4 become south poles with a small magnetic force of -0.5, which is the opposite polarity to the upper magnetic pole piece 14W4 of the magnetic pole W4.
  • the permanent magnets 7U3, 7V3 facing the magnetic poles U3, V3, respectively, are arranged so that the sides facing the magnetic poles U3, V3 are north poles, so that a magnetic attractive force is generated between the permanent magnets 7U3, 7V3 and the upper magnetic pole pieces 14U3, 14V3 (south poles) of the magnetic poles U3, V3, and a magnetic repulsive ...
  • the upper pole pieces 14U4, 14V4 of the magnetic poles U4, V4 arranged on either side of the magnetic pole W3 become south poles with a small magnetic force of -0.5, which is opposite in polarity to the upper magnetic pole piece 14W3 of the magnetic pole W3.
  • a magnetic repulsive force is generated between the permanent magnets 7U4, 7V4 and the upper magnetic pole pieces 14U4, 14V4 (south poles) of the magnetic poles U4, V4, and a magnetic attractive force is generated between the permanent magnets 7U4, 7V4 and the lower magnetic pole pieces 15U4, 15V4 (north poles) of the magnetic poles U4, V4.
  • the permanent magnets 7U4, 7V4 are urged downward in the drawing by the magnetic force generated by the magnetic poles U4, V4, which is weaker than that of the magnetic pole W3, so as to supplement the urging force of the magnetic pole W3 against the permanent magnet 7W3.
  • the oscillating gear 6 is biased downward.
  • the first position P1 where the oscillating gear 6 and the fixed gear 5 mesh with each other shifts clockwise in the circumferential direction.
  • the second position P2 where the oscillating gear 6 and the output gear 4 mesh with each other also shifts clockwise in the circumferential direction.
  • the output shaft 3 rotates at a predetermined reduction ratio with respect to the housing 2, with the axis C1 as the center of rotation.
  • the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, 7W4 and the magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, W4 formed of magnetic material are attracted to each other, so the meshed state between the fixed gear 5 and the oscillating gear 6 and the meshed state between the oscillating gear 6 and the output gear 4 are maintained.
  • the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 are formed in the shape of a substantially rectangular block, and are arranged at an angle of 60° to each other. Furthermore, the orientation of the poles of the adjacent permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 is adjusted so that they are opposite to each other. In the above arrangement, the actuator 16 rotates the oscillating gear 6, causing a deviation in the positional relationship between the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 and the magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, and W4.
  • the actuator 16 of the second embodiment it is preferable to adjust the reduction ratio R by changing the number of teeth of the oscillating gear 6 and the number of teeth of the output gear 4 that meshes with the oscillating gear 6.
  • the current supplied to the actuator 16 of this embodiment is preferably a current whose magnitude and direction change periodically over time, and the waveform of the current is preferably a sine wave or rectangular wave.
  • a known detector such as a Hall sensor, an encoder, or a resolver may be provided to detect the rotational position of the output shaft 3.
  • the orientation of adjacent permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 is adjusted so that their poles are opposite to each other, but they may be the same.
  • a rotating magnetic field is created by magnetic poles U3, U4, V3, V4, W3, and W4, and the magnetic force that attracts upward and the magnetic pole that attracts downward are shifted by 180 degrees and rotate in the same direction.
  • the magnetic poles U5, U6, V5, V6, W5, and W6 of the electromagnet 8 are not branched on the top and bottom as in the first embodiment, but are composed of a single magnetic pole piece 14U5, 14V5, 14W5, 15U6, 15V6, and 15W6 as shown in FIG. 15.
  • the permanent magnet 7 is arranged with a space between the magnetic pole pieces 14U5, 14V5, 14W5, 15U6, 15V6, and 15W6 so that the upper side is a magnetic pole of N and the lower side is a magnetic pole of S.
  • the control of the electromagnet 8 that generates a rotating magnetic field is omitted because it is the same as that in the first embodiment.
  • Another possible configuration would be to place a magnetic pole on the fixed side that generates different magnetic forces on the top and bottom, and then sandwich this magnetic pole between magnets on the oscillating side that generate magnetic forces of the same magnetic force.
  • Fourth Embodiment 3 includes electromagnets 8 and 20 that are fixed to a housing 2 and arranged on the outer periphery of an annular permanent magnet 7.
  • one magnetic pole U1, U2, V1, V2, W1, W2 of the electromagnet 8 protrudes from a ring 10 toward the oscillating gear 6, and the magnetic poles U1, U2, V1, V2, W1, W2 are cut at their tips into a U-shape and are composed of magnetic pole pieces 14U1, 14U2, 14V1, 14V2, 14W1, 14W2, 15U1, 15U2, 15V1, 15V2, 15W1, 15W2 that are branched upward and downward.
  • the actuator of the fourth embodiment has electromagnets 43a, 43b similar to an axial gap motor with a double stator structure.
  • An axial gap motor is a motor that has a magnetic gap in the vertical direction, and has the advantage of being thin and high output compared to a radial gap motor.
  • the motor section of this embodiment includes an annular permanent magnet 41 fixed to the outer periphery of the oscillating gear 6, and electromagnets 43a, 43b arranged above and below this permanent magnet 41.
  • the upper side of the permanent magnet 41 in the direction of the central axis C1 is the north pole, and the lower side is the south pole (the magnetic polarity may be reversed).
  • the permanent magnet 41 may also be formed by combining 1/2 and 1/4 arc-shaped magnets.
  • Electromagnet 43a is arranged above permanent magnet 41 in the direction of central axis C1, and electromagnet 43b is arranged below permanent magnet 41 in the direction of central axis C1.
  • Salient pole pieces U11, U12, V11, V12, W11, and W12 are arranged on yoke 45a of electromagnet 43a so as to face the upper surface of permanent magnet 41.
  • Salient pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, and W22 are arranged on yoke 45b of electromagnet 43b so as to face the lower surface of permanent magnet 41.
  • the upper pole pieces and the lower pole piece face the permanent magnet 41 in the vertical direction, forming a magnetic gap and allowing a magnetic force to act in the direction of central axis C1.
  • Figures 16(a) and 16(b) show the yoke 45b of electromagnet 43b, among the yokes 45a and 45b of electromagnets 43a and 43b.
  • the yoke 45a of electromagnet 43a is the same as the yoke 45b of electromagnet 43b, so a description is omitted.
  • the yoke 45b of electromagnet 43b is formed by protruding magnetic pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, and W22 in the form of salient poles in the direction of central axis C1 from the upper side of base portion 46, which is formed in a circular ring shape centered on central axis C1 (the yoke 45a has magnetic pole pieces U11, U12, V11, V12, W11, and W12 protruding from the lower side).
  • Such a yoke 45b is known as a pressed powder core.
  • a pressed powder core is a magnetic core in which soft magnetic iron powder is molded into a three-dimensional shape by die pressing, and has excellent shape freedom and practical high-frequency characteristics compared to electromagnetic steel sheets.
  • Coils 42U21, 42U22, 42V21, 42V22, 42W21, and 42W22 of electromagnet 43b are wound around these salient pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, and W22.
  • the rotating magnetic field in the actuator of the fourth embodiment will be described.
  • the pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, and W22 on the electromagnet 43b side (and the pole pieces U11, U12, V11, V12, W11, and W12 on the electromagnet 43a side, not shown, are similarly arranged below and will not be described) are evenly and radially arranged at an angle of 60° around the central axis C1.
  • the coils 42U21, 42U22, 42V21, 42V22, 42W21, 42W22 (and the coils 42U11, 42U12, 42V11, 42V12, 42W11, 42W12 on the electromagnet 43a side (not shown), explanations of which will be omitted below) are wound so that the pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, W22 at opposing positions, i.e., positions rotated 180° around the central axis C1, become opposite magnetic poles when current is applied.
  • the magnetic fields generated in the pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, W22 change sequentially to become rotating magnetic fields, causing the permanent magnet 41 to rotate.
  • the permanent magnet 41 and the upper magnetic pole pieces U11, U12, V11, V12, W11, W12, and the lower magnetic pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, W22 are attracted to each other in the direction of the central axis C1.
  • the magnetic attraction force is in the direction of pressing the meshing of the fixed gear 5 and the oscillating gear 6, and in the direction of pressing the meshing of the oscillating gear 6 and the output gear 4 (see FIG. 3(c)).
  • the tooth G2 of the oscillating gear 6 and the tooth G1 of the fixed gear 5, and the tooth G3 of the oscillating gear 6 and the tooth G4 of the output gear 4 are pressed against each other vertically at positions shifted by half a circumference due to the magnetic attraction force.
  • the teeth of the oscillating gear and the teeth of the output gear, and the teeth of the oscillating gear and the teeth of the fixed gear are pressed against each other at positions shifted by half a circumference due to the magnetic attraction force in the direction of the central axis, resulting in a state in which backlash is extremely suppressed.
  • the permanent magnet 41 rotates due to the rotating magnetic field
  • the first position P1 where the fixed gear 5 and the oscillating gear 6 mesh with each other is displaced clockwise in the circumferential direction in conjunction with this rotation. With this movement, the oscillating gear 6 rotates with respect to the fixed gear 5 by the difference in the number of teeth formed on each of them.
  • the second position P2 where the oscillating gear 6 and the output gear 4 mesh with each other also moves clockwise in the circumferential direction.
  • the output gear 4 rotates with respect to the oscillating gear 6 by the difference in the number of teeth formed on each of them.
  • the output gear 4 rotates, and the output shaft 3 to which the output gear 4 is fixed also rotates.
  • the output shaft 3 rotates and moves relative to the housing 2 according to the reduction ratio formed by the fixed gear 5, the oscillating gear 6, and the output gear 4.
  • the electromagnet 20 is arranged on the outer periphery of the permanent magnet 7 as in the first embodiment, but unlike the first embodiment, the electromagnet 20 is arranged in such a way that the upper pole pieces 14U3, 14U4, 14V3, 14V4, 14W3, 14W4 and the lower pole pieces 15U3, 15U4, 15V3, 15V4, 15W3, 15W4 sandwich the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, 7W4 from above and below, with a gap that allows the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, 7W4 to swing due to the swinging of the oscillating gear 6.
  • Permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 have a north pole on the side closer to the central axis C1 and a south pole on the side farther from the central axis C1 (the magnetic polarity may be reversed).
  • the permanent magnet 14 has a north pole on the side closer to the central axis C1 and a south pole on the side farther away (the magnetic polarity may be reversed).
  • an arc-shaped permanent magnet 41 is used instead of discrete magnets such as the permanent magnets 7U3, 7U4, 7V3, 7V4, 7W3, and 7W4 of FIG. 9, but the permanent magnet 41 may be formed by combining 1/2 and 1/4 arc-shaped magnets, or by arranging discrete magnets in an arc shape.
  • a rotating magnetic field in a modified example of the fourth embodiment will now be described.
  • the difference from the fourth embodiment is that the polarities of the magnetic pole pieces U21, U22, V21, V22, W21, and W22 on the electromagnet 43b side, which face the magnetic pole pieces U11, U12, V11, V12, W11, and W12 on the electromagnet 43a side, respectively, are the same in the fourth embodiment, but are different in the modified example.
  • the coils 42U21, 42U22, 42V21, 42V22, 42W21, and 42W22 and the coils 42U11, 42U12, 42V11, 42V12, 42W11, and 42W12 are wound so that the magnetic poles at the opposing positions, i.e., the positions rotated 180° around the central axis C1, become the opposite magnetic poles when current is applied.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a workpiece transport robot 32 using the actuators 1, 16, and 23.
  • the workpiece transport robot 32 is a horizontal articulated robot, and includes a base 33, a first arm 34, a second arm 35, a finger 36, and a lifting mechanism 37.
  • the lifting mechanism 37 is provided on the base 33, and moves the first arm 34 up and down by a known driving means.
  • the base end of the first arm 34 is rotatably attached to the lifting mechanism 37 via a bearing (not shown), and the base end of the second arm 35 is rotatably attached to the tip of the first arm 34 via a bearing (not shown).
  • the base end of a finger 36 that holds a workpiece is rotatably attached to the tip of the second arm 35 via a bearing (not shown).
  • the first arm 34 is configured to be rotatable in a horizontal plane around the axis C1-1
  • the second arm 35 is configured to be rotatable in a horizontal plane around the axis C1-2
  • the finger 36 is configured to be rotatable in a horizontal plane around the central axis C1-3.
  • the work transport robot 32 of this embodiment is equipped with any one of the actuators 1, 16, 23 described above as a driving source for individually rotating and moving the first arm 34, the second arm 35, and the finger 36 in the horizontal direction.
  • the actuators 1, 16, 23 that drive the first arm 34 have their housings 2 fixed to the lifting mechanism 37, and the base end of the first arm 34 fixed to the output shaft 3.
  • the first arm 34 is arranged so that the axis C1 of the actuators 1, 16, 23 and the rotation axis C1-1 of the first arm 34 coincide.
  • the actuators 1, 16, 23 that drive the second arm 35 are arranged in the internal space at the tip of the first arm 34, and the housings 2 are fixed to the first arm 34, and the base end of the second arm 35 is fixed to the output shaft 3.
  • the second arm 35 is arranged so that the axis C1 of the actuators 1, 16, 23 and the rotation axis C1-2 of the second arm 35 coincide. Furthermore, the actuators 1, 16, and 23 that drive the fingers 36 are disposed in the internal space at the tip of the second arm 35, the housing 2 is fixed to the second arm 35, and the base end of the fingers 36 is fixed to the output shaft 3. The fingers 36 are also disposed so that the axis C1 of the actuators 1, 16, and 23 and the rotation axis C1-3 of the fingers 36 coincide with each other.
  • Actuators 1, 16, and 23 that drive first arm 34, second arm 35, and finger 36 are individually controlled by control unit 13.
  • known hall sensors, encoders, resolvers, and detection sensors are provided as detection means for detecting the rotational positions of first arm 34, second arm 35, and finger 36.
  • the actuators 1, 16, and 23 of the present invention as the driving source of the work transport robot 32, the weight of the tip portion of each arm 34, 35 can be significantly reduced compared to those using known motors and reducers.
  • the actuators 1, 16, and 23 of the present invention have a smaller thickness dimension compared to known motors and reducers by arranging the reducer section and the motor section in the radial direction, so that the vertical dimension of each arm 34, 35 can be reduced.
  • the reducer section and the motor section in the radial direction with the output shaft 3, which serves as the drive shaft, at the center, it is possible to form the output shaft 3 in a hollow shape, and members such as the electrical wiring 38 and piping required for the operation of each arm 34, 35 and finger 36 can be easily passed through it. Furthermore, a large reduction ratio can be obtained despite the relatively small external dimensions, so the positioning accuracy of each arm 34, 35 and finger 36 is improved, and as a result, the transport accuracy of the work transport robot 32 can be improved.
  • the current waveform supplied by the control unit 13 to each motor section is a sine wave, but the present invention is not limited to this.
  • the current is also possible to supply the current as a trapezoidal waveform, or to drive the motor sections in microsteps.
  • three-phase excitation is used in the above embodiments, other excitation such as two-phase, four-phase, five-phase, six-phase, eight-phase, etc. may also be used.
  • the actuator of the present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope of the present invention.

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Abstract

バックラッシュが抑制された高精度で且つ上下方向寸法の小さいアクチュエータを提供する。　減速機セクションとモータセクションとから構成されるアクチュエータ１であって、減速機セクションを円環状の固定歯車５と円環状の出力歯車４を平行に配置し、固定歯車５と出力歯車４の間に、固定歯車５と出力歯車４に対して傾いた状態で揺動歯車６を配置する。固定歯車５と揺動歯車６とは第１の位置で噛み合うようにし、揺動歯車６と出力歯車４とは第２の位置で噛み合うように構成する。モータセクションの電磁石８と揺動歯車外周に固定された永久磁石７による磁力は、第１の位置と第２の位置の両側で噛み合いを押し付ける方向に作用してバックラッシュを抑制する。

Description

アクチュエータ及びそれを備えるワーク搬送ロボット
　本発明は、モータセクションと減速機セクションとを備えるアクチュエータに関し、さらに、このアクチュエータを備えるワーク搬送ロボットに関する。 
　半導体ウエハ等の基板を搬送する搬送装置には、水平多関節アームを備えたクリーン搬送ロボットが主に搭載されていて、基板が収容された容器と処理装置との間で基板を搬送するために用いられる。図１は、従来のクリーン搬送ロボットの構造を示す断面図である。この搬送ロボットが備える水平多関節アームは、上下２段のアームａ、ｂとフィンガｃとが互いに回転自在に連結されており、各アームａ、ｂ及びフィンガｃはそれぞれ個別のアクチュエータｄによって駆動される構成となっている。このようなクリーン搬送ロボットとして、特許文献１に示される技術が知られている。
　ロボットの関節のアクチュエータのモータセクションには制御が容易な電気モータが多く利用されている。ロボットの関節という限られた場所に設置できるように電気モータは径を小さくする必要があるが、径が小さくなると低トルクになるため、減速機セクションを取付けて大きな減速比でトルクを拡大する。
　歯車の歯数当たりの減速比を大きくした減速機として、差動歯車減速機構が知られている。例えば、特許文献２、３によれば、差動歯車機構を減速機セクションとして備えたアクチュエータ（発明の名称「モータ」）が開示されている。この減速機は、差動歯車機構の減速機のうちの歳差・章動運動を利用した減速機である。特許文献２、３の両者に開示された断面図（第１図）を図２に転載した。この減速機は、出力軸ｅと共に回転する出力歯車ｆと本体に固定された固定歯車ｇとの間に両面に歯面を有する揺動歯車ｈを設け、揺動歯車ｈのそれぞれの歯が出力歯車ｆと固定歯車ｇに歯合するように揺動歯車ｈを出力軸ｅに対し常に一定角度傾斜した状態を維持するように回転子が構成されている。揺動歯車ｈは磁性体から成っており、揺動歯車ｈの固定歯車ｇが配置される側には、揺動歯車を揺動させる駆動源として、６個のコイルｋが等間隔に配置されている。
　６個のコイルｋのうちの一つに通電すると揺動歯車ｈがそのコイルｋの発生する磁気によって吸引され、次にその隣のコイルｋへと順次通電していくことで、通電されたコイルｋに吸引されて揺動歯車ｈの傾斜方向が回転する。それにともなって固定歯車ｇの歯と揺動歯車ｈの歯の噛み合う位置も回転方向に変位していく。固定歯車ｇと揺動歯車ｈの歯数には所定の差が設けられており、これにより固定歯車ｇと揺動歯車ｈとの間で回転変位が生じる。同様に、揺動歯車ｈの歯数と出力歯車ｆの歯数にも所定の差が設定されており、揺動歯車ｈと出力歯車ｆとの間でも変位が生じる。これにより、大きな減速比を得ている。
　特許文献４には、差動歯車機構を減速機セクションとして備えたアクチュエータ（発明の名称「アクチュエータ及び多関節ロボットアーム）が開示されている。この減速機も、歳差・章動運動を利用した減速機である。
特開２０１２－１６１８５８号公報 特公平０６－００５９８１号公報 特開昭６１－２２７５２号公報 特開２０１５－１４２４５４号公報
　減速機の歯車の滑らかな動作のために歯車間に隙間（バックラッシュ）が必然的に設定されており、このバックラッシュは高精度な回転角制御の妨げになる。
　特許文献２、３の技術では、回転子ｉの球面外形部ｊにボール溝ｊが設けられ、揺動歯車ｈの揺動は、ボール溝ｊにより規制されているが、物理的に動作可能な隙間は必要である。揺動歯車ｈの下方に配置されるコイルに通電することで揺動歯車ｈは固定歯車ｇ側に引きつけられると、隙間分だけ、揺動歯車ｇが下降し、出力歯車ｆと揺動歯車ｇのバックラッシュは拡大する。一方、仮にボール溝ｊにより揺動歯車ｈがクリアランス無しに規制されているとすれば、逆に揺動歯車ｈと固定歯車ｇとの間、出力歯車ｆと揺動歯車ｇとの間には、物理的に動作可能な隙間の問題は維持されたままである。ロボットの関節には高精度な回転角制御が必要であり、バックラッシュはこれを阻害する。
　特許文献４の技術では、揺動ギアの傾斜方向は、歯の噛み合いには拘束されず、ステータ磁気回路がロータ磁気回路に及ぼす電磁力に拘束されているが、断面Ｅ字形状のステータヨークの突極と、ロータ磁気回路のヨークとは、半径方向に対面しているため（同文献００４８欄）電磁力の引きつけ作用は、半径方向になっている。
　本発明の目的は、モータセクションに減速機を取り付けたアクチュエータであって、バックラッシュを抑制することにより、高精度な回転角制御を可能にすることを目的とする。また、アクチュエータの上下方向の寸法を抑制することを目的とする。
　上記問題を解決するために本発明は、中心軸線を中心として揺動歯車の外側に永久磁石を配置し、当該永久磁石の上下に電磁石の磁極を配置して、中心軸線方向に磁力が作用するようにする。そして、磁力の吸引力は、第１の位置においては揺動歯車を固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては揺動歯車の第２の歯を出力歯車の歯に押し付ける方向に作用させる。磁力の吸引力により押し付けられた第１の位置と、第２の位置により、揺動歯車の姿勢が拘束されてバックラッシュを極めて抑制された状態とするものである。永久磁石は、揺動歯車の外周側に取り付けられているため、内周側の揺動歯車と固定歯車の歯を押し付ける力、揺動歯車の歯と出力歯車の歯を押し付ける力はより強く作用する。
　上記問題を解決するために本発明のアクチュエータの一態様は、モータセクションの電磁石の磁力を利用して、バックラッシュを抑制するものであり、上下方向を軸線方向とした出力軸を軸支するハウジングと、前記出力軸と共に回転する出力歯車と、前記ハウジングに固定され、前記出力歯車に対向して設けられた固定歯車と、前記出力歯車と固定歯車の間に配置され、前記固定歯車側の面に設けられた第１の歯が固定歯車に噛み合わされ、前記出力歯車側の面に設けられた第２の歯が出力歯車に噛み合わされる揺動歯車と、前記揺動歯車の外周側に前記揺動歯車に対して同心円状に固定された永久磁石と、前記出力軸に同心円状に前記ハウジングに固定され、前記揺動歯車の揺動により揺動する前記永久磁石と接触しないように前記永久磁石の上面と下面に上下方向で夫々対向する上側磁極片と下側磁極片を有し、前記上側磁極片と下側磁極片と前記永久磁石の上面と下面が、上下方向に磁気ギャップを形成する複数の電磁石と、前記上側磁極片と前記永久磁石の上面、及び下側磁極片と前記永久磁石の下面が、第１の位置においては前記揺動歯車の第１の歯を前記固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては前記揺動歯車の第２の歯を前記出力歯車の歯に押し付ける方向に作用するように前記電磁石が制御されていることを特徴とする。
　上記構成とすることで、モータセクションの電磁石が発生する磁力により、揺動歯車の歯は正転側、逆転側の何れにおいても、固定歯車および出力歯車の歯に接触し、バックラッシュが極めて抑制された状態になっている。また、出力軸の外周に固定歯車、揺動歯車、出力歯車を配置し、さらに、揺動歯車の配置される位置から水平方向に、且つ中心軸線を中心として揺動歯車の外周側に永久磁石が配置されるため、内周側の揺動歯車と固定歯車の歯を押し付ける力、揺動歯車の歯と出力歯車の歯を押し付ける力はより強く作用させることができる。また、電磁石の配置を、この永久磁石の配置される位置から水平方向に、且つ中心軸線を中心として永久磁石の外周側にすることで、アクチュエータの上下方向の寸法を抑制することが出来る。
　平面視して１８０°対向する位置に配置された電磁石は、同一相の電流が与えられ、反対の極性を揺動歯車に向けるように構成されることが望ましい。上記構成とすることで、永久磁石が取り付けられている揺動歯車を１８０°対向する位置で所定の方向に付勢することが出来る。永久磁石の上面と下面とで異なる磁極を有する場合には、磁極は上側磁極片と下側磁極片を含む略Ｕ字状に形成することにより、上側磁極片と下側磁極片とで永久磁石を挟み込むようにしても良い。これにより、永久磁石を効率よく上下方向に付勢することが出来る。
　また、本発明のアクチュエータは、複数のアームがそれぞれの中心軸線を中心に回転可能に連結されたアーム体と、アーム体の先端に回転可能に取り付けられたフィンガとを備えるワーク搬送ロボットの複数のアームおよびフィンガを回転駆動するために使用することができる。これにより、ワーク搬送ロボットの各アームの上下方向の寸法を抑制することが出来、さらに、各アームを軽量化することが出来る。また、出力軸を駆動させる永久磁石は電磁石を出力軸の外周方向に配置できるので、出力軸を中空の円筒形状とすることが出来る。これにより、アーム動作に必要な電気配線や配管などを出力軸の内部空間を貫通させて敷設することが出来る。
　また、本発明のアクチュエータでは、出力軸の外側に揺動歯車を配置し、揺動歯車の外側に永久磁石を配置し、永久磁石を駆動させる電磁石をこの永久磁石の外側に配置する構成とする。揺動歯車は第１の位置で固定歯車と噛み合い、第２の位置で出力歯車と噛み合うように傾斜して配置される。さらに、電磁石の磁極を出力軸の中心軸線を中心とする円周上に等間隔に配置して、中心軸線に関して１８０°回転した位置に配置される磁極どうしで極性が反対となるように制御部から電流を供給する。これにより、永久磁石と磁極の作用により、第１の位置では揺動歯車が固定歯車と噛み合う方向に付勢され、１８０°回転した第２の位置では、揺動歯車が出力歯車と噛み合う方向に付勢される。さらに、第１の位置と第２の位置に対向する磁極のそれぞれ両隣に配置される磁極も、第１の位置と第２の位置に対向する磁極と同じ極性の磁力を発生するように構成することで、揺動歯車に、より強力な付勢力を付与することが出来る。
　また、本発明のアクチュエータでは、揺動歯車の外周に前記揺動歯車の中心点から一方の磁極を外側に向けて配置される永久磁石と、出力軸に同心円状に前記揺動歯車の外周を囲ってハウジングに固定され、一方の磁極になる上側磁極片が前記永久磁石の磁極の上側から、他方の磁極になる下側磁極片が前記永久磁石の下側から、揺動歯車の揺動を許容する間隔を開けて挟み込むように配置された複数の電磁石と、各電磁石の前記上側磁極片と下側磁極片が異なる磁極を有し、その間に挟まれた前記永久磁石が前記一方の極性を有することにより生じる磁力の吸引力は、第１の位置においては前記揺動歯車の第１の歯を前記固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては前記揺動歯車の第２の歯を前記出力歯車の歯に押し付ける方向に作用することを特徴とする。
　そして、揺動歯車の周囲に配置された複数の永久磁石において、隣り合った永久磁石が互いに反対の極性となるように配置される場合には、前記揺動歯車の第１の歯の数と前記固定歯車の歯の数とが同じにされている。
　本発明によれば、モータセクションの電磁石が発生する磁力により、揺動歯車の歯車は正転側、逆転側の何れにおいても、固定歯車および出力歯車の歯車に接触しており、バックラッシュを極めて抑制することができる。また、アクチュエータの上下方向の寸法を抑制しながらも大きな減衰比で、大きな駆動力を得ることが出来る。
図１は、従来技術を示す図である。 図２は、従来技術（特許文献２、３の第1図）を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態を示す図である。 図４は、本発明の揺動歯車の噛み合い状態を示す図である。 図５は、本発明の磁極に発生する磁力を示す図である。 図６は、本発明のアクチュエータの作用を示す図である。 図７は、本発明のアクチュエータが備える磁極に発生する磁力を示す図である。 図８は、本発明のアクチュエータの作用を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施形態を示す図である。 図１０は、本発明のアクチュエータが備える磁極に発生する磁力を示す図である。 図１１は、本発明のアクチュエータの作用を示す図である。 図１２は、本発明のアクチュエータが備える磁極に発生する磁力を示す図である。 図１３は、本発明のアクチュエータの作用を示す図である。 図１４は、本発明のアクチュエータが備えるモータセクションの構成を示す図である。 図１５は、本発明の第３の実施形態を示す図である。 図１６は、本発明の第３の実施形態を示す図である。 図１７は、本発明の第３の実施形態の他の例を示す図である。 図１８は、本発明のワーク搬送ロボットを示す図である。
　以下に、図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。
　本発明では、揺動歯車は、固定歯車との接触位置、出力歯車との接触位置の２箇所で支持される。この２箇所の接触位置は、出力軸を中心とした半周回った位置である。そして、各接触位置では、モータセクションの電磁石が発生する磁力により、揺動歯車は固定歯車および出力歯車に押し付ける方向に付勢されている。このため、噛み合いの位置においては、揺動歯車の歯の正転側、逆転側の何れの面でも、固定歯車および出力歯車の歯に接触しており、バックラッシュが極めて抑制された状態になっている。
　尚、本明細書において、「上」「下」とは、出力軸の軸線方向に沿って一方を「上」、他方を「下」と言うのであり、重力の方向の上下を意味するのではない。
　（第１の実施形態／全体説明）
　図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態のアクチュエータ１の平断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す切断線Ａ－Ａ´における断面図である。また、図３（ｃ）は、出力歯車４と揺動歯車６、揺動歯車６と固定歯車５の歯の当たり状態を示し、図３（ｄ）は上から見た歯の形状を示している。本実施形態のアクチュエータ１は少なくとも、ハウジング２と、ハウジング２に軸受け９を介して回転可能に取り付けられる出力軸３と、出力軸３に固定される円環状の出力歯車４と、ハウジング２に固定される円環状の固定歯車５と、固定歯車５と出力歯車４の間に配置される揺動歯車６と、揺動歯車６の外周に固定される円環状の永久磁石７と、ハウジング２に固定されて円環状の永久磁石７の外周に配置される電磁石８を備えている。また、本実施形態の出力軸３は内部が中空の略円筒状の形状をしており、鉄やアルミニウムといった金属で形成されている。
　ハウジング２は、略円筒状に形成されたハウジング本体２ａと、ハウジング本体２ａの上部を覆う円盤状の上部ハウジング２ｂとハウジング本体２ａの下部を覆う円盤状の下部ハウジング２ｃとで構成される。上部ハウジング２ｂと下部ハウジング２ｃの中央には円形の開口が設けられていて、この上下の開口にはハウジング２に回転可能に軸支される出力軸３の上端と下端がハウジング２から突出して配置される。これにより本実施形態の出力軸３は、軸線Ｃ１を回転中心としてハウジング２に対して回転可能となる。さらに、出力軸３の中空部分によってハウジング２によって仕切られた上下の空間が連通する。
　本実施形態のアクチュエータ１は、出力軸３を回転駆動する駆動源であるモータセクションと、モータの駆動力を減速させて出力軸３に伝達する減速機セクションとで構成されている。
　（減速機セクション）
　減速機セクションについて説明する。出力歯車４は中央に孔が形成される円環状の部材であり、その中心が軸線Ｃ１と一致するように出力軸３に固定されている。固定歯車５は中央に出力軸３が通過可能な孔が形成される円環状の部材であり、その中心が軸線Ｃ１と一致するようにハウジング２に固定されている。なお、出力歯車４と固定歯車５は図面視してそれぞれ軸線Ｃ１に対して垂直な姿勢となるように固定されている。また、出力歯車４と固定歯車５の間には揺動歯車６が配置されている。揺動歯車６は鉄やアルミニウムといった金属で成形された円環状の部材であり、出力歯車４と固定歯車５の間の空間に配置されている。
　揺動歯車６の外周には円環状の永久磁石７が同心軸状に固定されており、揺動歯車６と円環状の永久磁石７とは一体的に動作する。なお、本実施形態の円環状の永久磁石７は図面視して上面がＮ極で、下面がＳ極の極性を有するように着磁されている。揺動歯車６は、傾斜中心軸線Ｃ２を回転中心として回転自在に配置されている。傾斜中心軸線Ｃ２は、軸線Ｃ１に対して所定の角度だけ傾斜して揺動する軸である。
　傾斜中心軸線Ｃ２は、揺動歯車６と固定歯車５との接触位置と、揺動歯車６と出力歯車４との接触位置の２箇所の支持により、その傾斜角度が維持されている。ここで、固定歯車５と揺動歯車６とが噛み合う位置を第１の位置Ｐ１とし、揺動歯車６と出力歯車４とが噛み合う位置（第１の位置Ｐ１から半周回った位置）を第２の位置Ｐ２とする。
　揺動歯車６は、出力軸３に対して「浮いている」状態である。「浮いている」状態とは、揺動歯車６を支持しているのは、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の２箇所であって、出力軸３の箇所においては前記２箇所の支持に干渉しない状態である。
　揺動歯車６は円環であり、その中心を出力軸３が隙間を開けて貫通しており、揺動歯車６の半径方向への離脱は防止されている。
　固定歯車５の揺動歯車６と対向する面には、軸線Ｃ１を中心として半径方向に向かって放射状に歯Ｇ１が形成されている。揺動歯車６の固定歯車５と対向する面には傾斜中心軸線Ｃ２を中心として半径方向に向かって放射状に歯Ｇ２が形成されている。揺動歯車６の出力歯車４と対向する面にも傾斜中心軸線Ｃ２を中心として半径方向に向かって放射状に複数の歯Ｇ３が形成されている。出力歯車４の揺動歯車６と対向する面にも軸線Ｃ１を中心として半径方向に向かって放射状に複数の歯Ｇ４が形成されている。
　傾斜中心軸線Ｃ２の角度の維持に必要な構成として、まず、揺動歯車６は水平に配置された出力歯車４と固定歯車５に対して傾斜中心軸線Ｃ２の角度をもって傾斜した状態でそれぞれの歯Ｇ１～Ｇ４が噛み合うように形成されている。
　揺動歯車６の上面側に形成された歯Ｇ２と固定歯車５に形成された歯Ｇ１とが噛み合い、揺動歯車６の下面側に形成された歯Ｇ３と出力歯車４に形成された歯Ｇ４とが噛み合うとき、揺動歯車６は、傾斜中心軸線Ｃ２の傾斜角と同じ角度で固定歯車５と出力歯車４に対して傾く。
　揺動歯車６の歯Ｇ２のうち、最も高い地点の周囲にある歯Ｇ２が固定歯車５に形成された歯Ｇ１と噛み合う位置が第１の位置Ｐ１であり、揺動歯車６の複数の歯Ｇ３のうち、最も低い地点の周囲にある歯Ｇ３が出力歯車４に形成された歯Ｇ４と噛み合う位置が第２の位置Ｐ２である。このとき、軸線Ｃ１と傾斜中心軸線Ｃ２は、中心点Ｏで交差している。
　また、各歯車４、５、６に形成された歯面の歯は、半径方向に向かって放射状に形成されており、各歯のピッチは各歯車の中心から半径方向に進むに従って徐々に大きくなるように形成されている（図３（ｄ）参照）。さらに、固定歯車５と出力歯車４と揺動歯車６に形成される各歯Ｇ１～Ｇ４の深さは、各歯車４、５、６の軸線Ｃ１、傾斜中心軸線Ｃ２から半径方向に進むに従って徐々に深くなるように形成するとよい。これにより、磁力によってそれぞれの歯Ｇ１～Ｇ４が噛み合って作動することで各歯車４、５、６には自動調心作用が働き、固定歯車５と揺動歯車６との位置関係、及び出力歯車４と揺動歯車６との位置関係が回転方向に関してズレることがなくなる。さらに、自動調心作用によって歯車が常に正転側／逆転側の両側面の噛み合わせ状態が維持されるから、バックラッシュの発生を抑制することが出来る。
　尚、本実施形態の揺動歯車６の外周には、揺動歯車６の出力歯車４と固定歯車５に対する半径方向に関する位置ズレを防止するための円環状の移動規制突起３９を形成することができる。図４（ａ）を参照。移動規制突起３９は揺動歯車６と固定歯車５とが噛み合う第１の位置Ｐ１では、揺動歯車６が図面視して左方向に移動することを規制し、第１の位置Ｐ１から１８０°回転した位置であって、揺動歯車６と出力歯車４とが噛み合う第２の位置Ｐ２では、揺動歯車６が図面視して右方向に移動することを規制する。すなわち、移動規制突起３９は傾斜中心軸線Ｃ２を中心として半径方向に揺動歯車６が移動することを規制することができる。この構成は、アクチュエータ１の運搬時、据え付け時等に大きな衝撃が加わり、揺動歯車６が逸脱してしまうことを防止する。なお、このような揺動歯車６の半径方向への移動を規制する手段としては移動規制突起３９に限定されることはなく、軸受け４０を介して揺動歯車６を揺動自在に出力軸３で支承する形態としてもよい。図４（ｂ）を参照。公知の軸受け４０として、例えば、球面滑り軸受けや自動調心軸受け、ボールジョイント等が使用できる。このような移動規制突起３９や軸受け４０は、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２による2箇所による支持に対して、可能な限り干渉するものでないことが望ましい。
　（モータセクション）
　次に、揺動歯車６を揺動させるモータセクションについて説明する。図１４（ａ）は、本実施形態のモータセクションの構成を示す図である。本実施形態のモータセクションは揺動歯車６の外側周縁に固定される円環状の永久磁石７と、この永久磁石７よりも外側に配置される電磁石８とを含む。永久磁石７は、上面側の全面がＮ極、下面側の全面がＳ極の極性となるように配置されている。永久磁石７は、円環状でなくとも、上下方向を磁極の方向とする複数の磁石を揺動歯車６に放射状に取り付けてもよい。本実施形態の電磁石８は鉄などの磁性体によって成形された部材であり、軸線Ｃ１を中心とする円環状に形成されたリング１０と、軸線Ｃ１を中心として同心軸状に等配配置され、磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２とで構成される。磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２には、その外周にコイル１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｗ１、１２Ｗ２が巻装される。電磁石８の一方の磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、リング１０から揺動歯車６に向かって突出し、揺動歯車６の外周を取り囲んでいる。また、磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、その先端がＵ字状に切削されて、上下に枝分かれ状にされた磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２、１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２とで構成される。さらに、上側の磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２と、それぞれ対向する下側の磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２が、揺動歯車６に固定された永久磁石７を挟み込む位置となるように間隔を開けて配置されている。また、それぞれのコイル１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｗ１、１２Ｗ２は制御部１３に接続されており、制御部１３がこれらコイル１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｗ１、１２Ｗ２に順次通電することにより各磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に発生する磁界が順次変化して、永久磁石７と揺動歯車６を揺動移動させる。
　（上側、下側吸着位置の回転／回転磁界の発生）
　上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２は、軸線Ｃ１周りに永久磁石７に吸着／反発する位置を回転させる。また、下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２による永久磁石７への吸着／反発する位置も、上側の吸着位置から１８０°ズレた位置になるように回転する。本実施形態では、このような吸着／反発位置の回転を実現するため、磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２が回転磁界を発生するようにしている。磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、軸線Ｃ１を中心として均等に６０°の間隔を置いて同心円状に配置されている。また、６個の磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２のうちそれぞれ対向する位置にある磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２には、通電した際に磁界の向きが反対となるようにコイル１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｗ１、１２Ｗ２が巻装されている。例えば図３（ａ）において、磁極Ｕ１の図面視して１８０°対向する位置には磁極Ｕ２が配置されており、磁極Ｕ１の位置から時計回りに６０°時計回りに回転した位置には磁極Ｗ２が配置されており、この磁極Ｗ２の１８０°対向する位置には磁極Ｗ１が配置され、さらに、磁極Ｗ２の位置から時計回りに６０°回転した位置には磁極Ｖ１が配置されており、この磁極Ｖ１の１８０°対向する位置には磁極Ｖ２が配置されている。
　永久磁石７と上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２、下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２とは中心軸線Ｃ１方向に互いに引き付けられる。この磁力による吸引力の方向は、固定歯車５と揺動歯車６の噛み合いを押し付ける方向であり、揺動歯車６と出力歯車４の噛み合いを押し付ける方向である（図３（ｃ）参照）。揺動歯車６の歯Ｇ２と固定歯車５の歯Ｇ１、揺動歯車６の歯Ｇ３と出力歯車４の歯Ｇ４は、磁力の吸引力により半周ずれた位置で上下に互いに押し付けられる。すなわち、揺動歯車６の歯Ｇ２、Ｇ３の正転側／逆転側の両側の面と、固定歯車５の歯Ｇ１、出力歯車４の歯Ｇ４の正転側／逆転側の両側の面との接触が維持されているため、バックラッシュのない状態になる。又、永久磁石７は、揺動歯車６の外周側に取り付けられているため、その内周側の揺動歯車６の歯Ｇ２と固定歯車５の歯Ｇ１、揺動歯車６の歯Ｇ３と出力歯車４の歯Ｇ４を押し付ける力はより強く作用する。
　揺動歯車６の歯Ｇ２と固定歯車５の歯Ｇ１が押し付けられた地点、揺動歯車６の歯Ｇ３と出力歯車４の歯Ｇ４が押し付けられた地点、これらの２点を結ぶ中心軸線Ｃ１を中心とした直径上で、永久磁石７の上面と上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２との間、及び永久磁石７の下面と下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２との間に極狭化された磁気ギャップが形成されている。逆に、揺動歯車６の歯Ｇ２と固定歯車５の歯Ｇ１の噛み合い、揺動歯車６の歯Ｇ３と出力歯車４の歯Ｇ４の噛み合いにより、揺動歯車６の揺動により揺動する永久磁石７と、その上面と下面に上下方向で夫々対向する上側磁極片と下側磁極片は接触しないように維持されている。
　次に、本実施形態のアクチュエータ１の動作について説明する。本実施形態のアクチュエータ１では、時間の経過とともに大きさと向きが一定周期で変化する正弦波の電流が制御部１３から供給される。さらに、制御部１３から供給されるのは三相の電流であり、互いに１８０°対向する位置に配置される磁極Ｕ１と磁極Ｕ２、磁極Ｖ１と磁極Ｖ２、磁極Ｗ１と磁極Ｗ２に各相の電流がそれぞれ供給される。正弦波の波形に生成された電流が制御部１３から各コイル１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｗ１、１２Ｗ２に供給される。図５は、各磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に正弦波の電流を通電した際の各磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に発生する磁力の変化を示すグラフである。このグラフの横軸は時間であり、縦軸は磁力の大きさと極性を示す。極性は０よりも大きい値となるほどＮ極の磁力が強くなり、マイナス側に大きな値となるほどＳ極の磁力の強さが強くなる。また図５の縦線Ｔ１に示す時点は、図３に示す揺動歯車６と永久磁石７の回転位置おける各磁極の極性と磁力の強さを示している。ここで、制御部１３は、三相の電流のうち磁極Ｕ１と磁極Ｕ２には同じ相の電流を供給し、磁極Ｖ１と磁極Ｖ２には同じ相の電流を供給し、磁極Ｗ１と磁極Ｗ２には同じ相の電流を供給する。１８０°対向する位置に配置されるコイル１２Ｕ１とコイル１２Ｕ２、１２Ｖ１とコイル１２Ｖ２、コイル１２Ｗ１とコイル１２Ｗ２は、通電した際に磁界の向きが反対となるように巻装されているので、磁極Ｕ１と磁極Ｕ２、磁極Ｖ１と磁極Ｖ２、磁極Ｗ１と磁極Ｗ２とは、同じ電流を供給されながらも、互いに反対の極性となる。すなわち、本実施形態のアクチュエータ１が備えるモータセクションは、６相のコイルを有していることになる。
　（磁界による永久磁石への作用）
　図５に示す時点Ｔ１では、磁極Ｕ１の永久磁石７に面する部分は－１．０の強いＳ極の極性を帯びる。さらに、磁極Ｕ２の永久磁石７に面する部分は＋１．０の強いＮ極の極性を帯びる。永久磁石７は、上面側がＮ極、下面側がＳ極の極性となるように配置されているので、永久磁石７の磁極Ｕ１に面する位置では、永久磁石７の上側のＮ極と磁極Ｕ１の上側の磁極片１４Ｕ１（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と磁極Ｕ１の下側の磁極片１５Ｕ１（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生する。図６（ａ）を参照。また、この時点Ｔ１では、磁極Ｕ１の両隣に配置される磁極Ｖ２、Ｗ２は磁極Ｕ１よりも小さい－０．５のＳ極の極性を帯びているので、永久磁石７の上側のＮ極と磁極Ｖ２、Ｗ２の上側の磁極片１４Ｖ２、１４Ｗ２（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と磁極Ｖ２、Ｗ２の下側の磁極片１５Ｖ２，１５Ｗ２（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生する。図６（ｂ）を参照。この作用により、永久磁石７の磁極Ｕ１と対応する位置では、磁極Ｕ１の強い磁力によって図面視して上方に付勢され、さらに、このＵ１の付勢力を補助するように、磁極Ｖ２、Ｗ２で発生する磁極Ｕ１よりも弱い磁力によって永久磁石７を図面視して上方に付勢する。この作用により、第１の位置Ｐ１では揺動歯車６は磁力により固定歯車５と噛み合う方向に付勢され、第２の位置Ｐ２では揺動歯車６は磁力により出力歯車４と噛み合う方向に付勢される。
　また、時点Ｔ１にて磁極Ｕ２の永久磁石７に面する部分は、＋１．０の強いＮ極の極性を帯びる。永久磁石７は、上側がＮ極、下側がＳ極の極性となるように着磁されているので、永久磁石７の磁極Ｕ２に面する位置では、永久磁石７の上側のＮ極と磁極Ｕ２の上側の磁極片１４Ｕ２（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と磁極Ｕ２の下側の磁極片１５Ｕ２（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生する。図６（ａ）を参照。また、この時点Ｔ１では、磁極Ｕ２の両隣に配置される磁極Ｖ１、Ｗ１は、磁極Ｕ２よりも小さい＋０．５のＮ極の極性を帯びているので、永久磁石７の上側のＮ極と磁極Ｖ１、Ｗ１の上側の磁極片１４Ｖ１、１４Ｗ１（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と磁極Ｖ１、Ｗ１の下側の磁極片１５Ｖ１、１５Ｗ１（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生する。図６（ｂ）を参照。この作用により、永久磁石７の磁極Ｕ２と対応する位置では、磁極Ｕ２の強い磁力によって図面視して下方に付勢され、さらに、このＵ２の付勢力を補助するように、磁極Ｖ１、Ｗ１で発生する磁極Ｕ２よりも弱い磁力によって永久磁石７を図面視して下に付勢する。
　その結果、磁極Ｕ１が配置される位置では磁極Ｕ１に加えて磁極Ｖ２、Ｗ２の付勢力により、固定歯車５と揺動歯車６とが第１の位置Ｐ１で歯Ｇ１、Ｇ２が噛み合う方向に付勢される。また、磁極Ｕ２が配置される位置では、磁極Ｕ２に加えて磁極Ｖ１、Ｗ１の付勢力により、揺動歯車６と出力歯車４とが第２の位置Ｐ２で歯Ｇ３、Ｇ４が噛み合う方向に付勢される。さらに、時点Ｔ１では、磁極Ｖ２、Ｗ２の磁力は磁極Ｕ１よりも弱く、磁極Ｖ１、Ｗ１の磁力は磁極Ｕ２よりも弱いので、磁極Ｕ１の付近が最も高い位置であり磁極Ｕ２の付近が最も低い位置である揺動歯車６と固定歯車５の傾斜方向を乱すこともない。
　制御部１３がその後も各磁極に正弦波電流を供給し続けると、磁極Ｕ１と磁極Ｕ２から時計回りに６０°回転した位置に配置される磁極Ｗ１、Ｗ２に最大の磁力が発生する時点Ｔ２（図７を参照）では、以下の状態となる。永久磁石７と磁極Ｗ２の面する位置では、永久磁石７のＮ極と磁極Ｗ２の上側の磁極片１４Ｗ２（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と磁極Ｗ２の下側の磁極片１５Ｗ２（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生することにより、永久磁石７の磁極Ｗ２と対応する位置では、磁極Ｗ２の磁力によって図面視して上方に付勢される。図８（ａ）を参照。また、永久磁石７と磁極Ｗ１の面する位置では、永久磁石７の上側のＮ極と磁極Ｗ１の上側の磁極片１４Ｗ１（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と磁極Ｗ１の下側の磁極片１５Ｗ１（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生ことにより、永久磁石７の磁極Ｗ１と対応する位置では、磁極Ｗ１の磁力によって図面視して下方に付勢される。また、磁極Ｗ２の両隣に配置される磁極Ｕ１と磁極Ｖ１は磁極Ｗ１よりも弱い磁力で永久磁石７を上方に付勢し、磁極Ｗ１の両隣に配置される磁極Ｕ２と磁極Ｖ２は磁極Ｗ１よりも弱い磁力で永久磁石７を下方に付勢する。これにより、永久磁石７と揺動歯車６の傾斜方向が磁極Ｕ１、Ｕ２の方向から磁極Ｗ２、Ｗ１の方向に時計回りに６０°変化して、永久磁石７は磁極Ｗ２の上側の磁極片と磁極Ｗ１の下側の磁極片に最も近接した姿勢となる。
　また、磁極Ｗ２の両隣の磁極Ｕ１、Ｖ１では、磁極Ｗ２よりも小さい－０．５のＳ極の極性を帯びているので、永久磁石７の上側のＮ極と上側の磁極片１４Ｕ１、１４Ｖ１（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と下側の磁極片１５Ｕ１，１５Ｖ１（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生する。さらに、磁極Ｗ１の両隣の磁極Ｕ２、Ｖ２では、磁極Ｕ２よりも小さい＋０．５のＮ極の極性を帯びているので、永久磁石７の上側のＮ極上側の磁極片１４Ｕ２、１４Ｖ２（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、永久磁石７の下側のＳ極と下側の磁極片１５Ｕ２、１５Ｖ２（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生する。
　その結果、磁極Ｗ２が配置される位置では、磁極Ｗ２に加えて磁極Ｕ１、Ｖ１の付勢力により、固定歯車５と揺動歯車６とが第１の位置Ｐ１で、互いに形成された歯Ｇ１、Ｇ２が噛み合う方向に付勢される。また、磁極Ｗ１が配置される位置では、磁極Ｗ１に加えて磁極Ｕ２、Ｖ２の付勢力により、揺動歯車６と出力歯車４とが第２の位置Ｐ２で、互いに形成された歯Ｇ３、Ｇ４が噛み合う方向に付勢される。さらに、時点Ｔ２では、磁極Ｕ１、Ｖ１の磁力は磁極Ｗ２よりも弱く、磁極Ｕ２、Ｖ２の磁力は磁極Ｗ１よりも弱いものであるので、磁極Ｗ２の付近が最も高い位置となり磁極Ｗ１の付近が最も低い位置となり、磁極Ｕ１、Ｖ１、Ｕ２、Ｖ２が揺動歯車６と固定歯車５の傾斜方向を乱すこともない。モータセクションの電磁石８が発生する磁力は、揺動歯車６を固定歯車５および出力歯車４に押し付ける方向に作用し、バックラッシュは極めて抑制される。
　（考察）
　上記のようにして制御部１３が各コイル１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｗ１、１２Ｗ２に正弦波電流を供給し続けることで、それに応じて永久磁石７と揺動歯車６の傾斜方向が時計回りに変位する。また、揺動歯車６の傾斜方向が時計回りに回転することで、揺動歯車６と固定歯車５とが噛み合う第１の位置Ｐ１が軸線Ｃ１を回転中心として時計回りに円周方向に変位する。同様に、揺動歯車６と出力歯車４とが噛み合う第２の位置Ｐ２も軸線Ｃ１を回転中心として時計回りに円周方向に変位する。その結果、出力軸３がハウジング２に対して軸線Ｃ１を回転中心として、所定の減速比で回転移動する。なお、本実施形態のアクチュエータ１に供給される電流を三相の正弦波電流として説明したが、本発明はそれに限定されることはなく、供給される電流は時間の経過とともに大きさと向きが一定周期で変化すればよく、正弦波の他に例えば矩形波であってもアクチュエータ１は動作可能である。また、出力軸３の回転位置を検出するために、ホールセンサやエンコーダ、レゾルバといった公知の検出器を設ける形態としてもよい。
　また、本発明では、制御部１３からの電流の供給が途絶えたとしても、永久磁石７と各磁極Ｕ１、Ｖ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２とは、永久磁石７の磁力によって互いに引き付けられているので、固定歯車５と揺動歯車６の噛み合った状態と、揺動歯車６と出力歯車４の噛み合った状態は維持される。
　次に、固定歯車５と揺動歯車６と出力歯車４との減速比について説明する。減速機の減速比Ｒを求めるには、以下の式がよく用いられている。Ｒ＝１－（ｎ１×ｎ３）／（ｎ２×ｎ４）。ここで、減速比Ｒは、ｎ１：第１歯車（固定歯車５）の歯数、ｎ２：第２歯車（揺動歯車６の固定歯車５に対向する側）の歯数、ｎ３：第３歯車（揺動歯車６の出力歯車４に対向する側）の歯数、ｎ４：第４歯車（出力歯車４の歯）の歯数で求めることが出来る。
　例えば、ハウジング２に固定された固定歯車５の歯数を１００、出力軸３に揺動可能に支承される固定歯車５の固定歯車５に対向する面の歯数を１０１とした場合、揺動歯車６が固定歯車５に対して時計回りに１周する揺動運動を行うと、揺動歯車６は固定歯車５に対してスタート地点から１０１分の１（歯１枚分）だけを残して手前の位置まで回転方向に変位する。さらに、揺動歯車６の出力歯車４に対向する面の歯数を１００、出力軸３に回転不能に取り付けられる出力歯車４の歯数を９９枚とした場合、上記のように揺動歯車６が固定歯車５に対して時計回りに１周する揺動運動を行うと、出力歯車４は、揺動歯車６に対して１００分の１（歯１枚分）だけ先の位置まで回転方向に変位する。
　これを上記計算式に当てはめると、ｎ１＝１００、ｎ２＝１０１、ｎ３＝１００、ｎ４＝９９となり、減速比Ｒは、－１／９９９９となる。すなわち、揺動歯車６が時計回りに１回転すると、出力軸３はハウジング２に対して反時計回りに１／９９９９回転移動する。このように、本発明のアクチュエータ１は３枚の歯車４、５、６の作用で大きな減速比を得ることが出来る。
　本実施形態のアクチュエータ１のモータセクションでは、揺動歯車６の外周に円環状の永久磁石７を上面がＮ極に、下面がＳ極になるように取り付ける。このインナーロータに相当する揺動歯車６と円環状の永久磁石７を、永久磁石７の外側の周縁に配置されているアウターステータに相当する６個の磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２で駆動する。上記構成とすることで、作用点となる揺動歯車６と固定歯車５、出力歯車４とのそれぞれの噛合い部分に作用する付勢力を、アウターロータ方式に比べて大きくすることが出来る。さらに、インナーロータとして永久磁石７を使用することでアクチュエータ１を小さくすることができ、インナーロータの構造も簡単になる。その結果、アクチュエータ１は、小さい外形寸法に反して、大きな駆動力を得ることが出来る。なお、他の実施形態として、第１の実施形態と同様に上面がＮ極で下面がＳ極となるように着磁される永久磁石７と、永久磁石７の外側に磁極を９０°の間隔で４個配置される形態や、永久磁石７の外側に磁極を４５°の間隔で８個配置する形態としてもよい。
　（第２実施形態／全体説明）
　上記の第１実施形態では、上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２と下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２とが同じ極性となるように構成されていたが、次に、上側磁極片１４Ｕ３、１４Ｕ４、１４Ｖ３、１４Ｖ４、１４Ｗ３、１４Ｗ４と下側磁極片１５Ｕ３、１５Ｕ４、１５Ｖ３、１５Ｖ４、１５Ｗ３、１５Ｗ４を互いに異なる極性となる第２の実施形態のアクチュエータ１６について説明する。図９（ａ）は、本実施形態のアクチュエータ１６の平断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す切断線Ｂ－Ｂ´における断面図である。なお、本実施形態のアクチュエータの減速機セクションは、第１の実施形態のアクチュエータ１と同様の形態であるので、説明は省略する。
　（モータセクション）
　本実施形態のモータセクションは、揺動歯車６の外周に中心点Ｏを中心として放射状に６０°の間隔をもって配置された６個の永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４と、その外周縁に放射状に６０°の間隔をもって配置される電磁石２０とを備えている。本実施形態の電磁石２０は鉄などの磁性体によって成形された部材であり、軸線Ｃ１を中心とする円環状に形成されたリング２１と、このリング２１から軸線Ｃ１に向かって突出している６個の磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４と、これら磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４にそれぞれ巻装されるコイル１２Ｕ３、１２Ｕ４、１２Ｖ３、１２Ｖ４，１２Ｗ３、１２Ｗ４とで構成される。さらに、磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４は、それぞれの上側磁極片１４Ｕ３、１４Ｕ４、１４Ｖ３、１４Ｖ４、１４Ｗ３、１４Ｗ４と下側磁極片１５Ｕ３、１５Ｕ４、１５Ｖ３、１５Ｖ４、１５Ｗ３、１５Ｗ４が、永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４を上下方向から、揺動歯車６の揺動による永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４の揺動を許容する間隔を開けて、挟み込む位置となるように配置されている。
　磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４は、軸線Ｃ１方向で上下方向に間隔を空けてそれぞれ設けられる上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２と下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２とはそれぞれ垂直磁極片２２によって連結されており、この垂直磁極片２２には、それぞれコイル１２Ｕ３、１２Ｕ４、１２Ｖ３、１２Ｖ４，１２Ｗ３、１２Ｗ４が巻装されている。各コイル１２Ｕ３、１２Ｕ４、１２Ｖ３、１２Ｖ４，１２Ｗ３、１２Ｗ４は制御部１３に接続されており、制御部１３がこれらコイル１２Ｕ３、１２Ｕ４、１２Ｖ３、１２Ｖ４，１２Ｗ３、１２Ｗ４に正弦波状の電流を順次通電すると、上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２と、対向する下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２とは互いに異なる極性の磁力を発生する。これにより、各磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４に磁界が発生して、永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４と揺動歯車６とは上方もしくは下方に付勢される。
　本実施形態のアクチュエータ１６が備える６個の永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４は、一方の磁極の極性を揺動歯車６の中心点Ｏから遠い位置とし、他方の磁極の極性が中心点Ｏに近い位置となるように配置されている。また、中心点Ｏを中心として１８０°回転した位置に配置される永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４は、互いに異なる極性となるように構成されている。さらに、隣り合った永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４は、電流が順次通電されると、互いに反対の極性となるように構成されている。例えば、片方の永久磁石７Ｕ３を軸線Ｃ１に近い位置（中心側）がＳ極、軸線Ｃ１から遠い位置（周縁側）がＮ極となるように永久磁石が配置された場合、もう片方の軸線Ｃ１を中心として１８０°回転した位置に配置される永久磁石７Ｕ４は、軸線Ｃ１に近い位置（中心側）がＮ極、軸線Ｃ１から遠い位置（周縁側）がＳ極となるように配置される。また、水平方向に６０°の間隔を空けて隣り合って配置される各永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４の極も、互いに反対の極性となるように配置され、例えば、永久磁石７Ｕ３を軸線Ｃ１に近い位置（中心側）をＳ極、軸線Ｃ１から遠い位置（周縁側）がＮ極となるように永久磁石が配置された場合、永久磁石７Ｕ３に対して時計回り及び反時計回りに６０°の間隔を空けて配置される永久磁石７Ｗ３、７Ｖ４は、軸線Ｃ１に近い位置（中心側）がＮ極とし、軸線Ｃ１から遠い位置（周縁側）がＳ極となるように配置される。なお、これら永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４は、揺動歯車６に公知の固定手段により直接固定してもよいし、ブラケット等の公知の固定部材を介して揺動歯車６に固定してもよい。
　（上側、下側吸着位置の回転／回転磁界の発生）
　アクチュエータ１６が備える上側磁極片１４Ｕ３、１４Ｕ４、１４Ｖ３、１４Ｖ４、１４Ｗ３、１４Ｗ４は、軸線Ｃ１周り吸着位置を回転させる。また、下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２も、上側の吸着位置を回転と極性が反対になるように回転磁界を発生させる。このような回転磁界を発生させる電磁石はどのような配列、形態でもよい。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、時間の経過とともに大きさと向きが一定周期で変化する正弦波の波形に生成された電流が制御部１３から供給される。さらに、制御部１３から供給される電流は三相の電流であり、互いに１８０°対向する位置に配置される磁極Ｕ３と磁極Ｕ４、磁極Ｖ３と磁極Ｖ４、磁極Ｗ３と磁極Ｗ４に各相の電流がそれぞれ供給される。各磁極のコイル１２Ｕ３、１２Ｕ４、１２Ｖ３、１２Ｖ４，１２Ｗ３、１２Ｗ４に供給される。図１４（ｂ）は、本実施形態のアクチュエータ１６を示すブロック図であり、図１０（ａ）は、各磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４に正弦波の電流を通電した際の、それぞれの上側磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２の磁力の変化を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、それぞれの下側磁極片１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２の磁力の変化を示すグラフである。どちらのグラフも横軸は時間であり、縦軸は磁力の大きさと極を示す。磁極は０よりも大きい値となるほどＮ極の磁力の強さが大きくなり、０よりも小さい値となるほどＳ極の磁力が大きくなる。ここで、制御部１３は、三相の電流のうち磁極Ｕ３と磁極Ｕ４には同じ相の電流を供給し、磁極Ｖ３と磁極Ｖ４には同じ相の電流を供給し、磁極Ｗ３と磁極Ｗ４には同じ相の電流を供給する。１８０°対向する位置に配置されるコイル１２Ｕ３とコイル１２Ｕ４、１２Ｖ３とコイル１２Ｖ４、１２Ｗ３とコイル１２Ｗ４は、通電した際に磁界の向きが同じ向きとなるように巻装されているので、磁極Ｕ３と磁極Ｕ４、磁極Ｖ３と磁極Ｖ４、磁極Ｗ３と磁極Ｗ４とは、互いに同じ極性となる。すなわち、本実施形態のアクチュエータ１６が備えるモータセクションは、３相のコイルを有していることになる。
　図１０（ａ）（ｂ）に示す時点Ｔ３では、磁極Ｕ３、Ｕ４の上側の磁極片１４Ｕ３、１４Ｕ４は－１．０の磁力の強いＳ極となり、磁極Ｕ３、Ｕ４の下側の磁極片は＋１．０の磁力の強いＮ極となる。永久磁石７Ｕ３は、磁極Ｕ３に面する側がＮ極、その反対側がＳ極の極性となるように配置されており、永久磁石７Ｕ４は、磁極Ｕ４に面する側がＳ極、その反対側がＮ極となるように配置されている。永久磁石７Ｕ３と磁極Ｕ３の上側の磁極片１４Ｕ３（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生し、永久磁石７Ｕ３と磁極Ｕ３の下側の磁極片１５Ｕ３（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生する。図１１（ａ）を参照。また、永久磁石７Ｕ４は、磁極Ｕ４に面する側がＳ極の極性となるように配置されているので、永久磁石７Ｕ４と磁極Ｕ４の上側の磁極片１４Ｕ４（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生し、下側の磁極片１５Ｕ４（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生する。これにより、永久磁石７Ｕ４と磁極Ｕ４との間には、磁力により永久磁石７Ｕ４を下方に移動させる付勢力が発生する。これにより、永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４が固定されている揺動歯車６は、磁極Ｕ３の付近では固定歯車５と噛み合う方向に付勢され、磁極Ｕ４の付近では出力歯車４と噛み合う方向に付勢される。
　また、この時点Ｔ３では、磁極Ｕ３の両隣に配置される磁極Ｖ４、Ｗ４の上側の磁極片は磁極Ｕ３の上側の磁極片の極性とは反対の－０．５の小さい磁力のＮ極となる。図１１（ｂ）を参照。磁極Ｖ４と対向する位置にある永久磁石７Ｖ４は、磁極Ｖ４に面する側がＳ極となるように配置されているので、永久磁石７Ｖ４と磁極Ｖ４の上側の磁極片１４Ｖ４（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生し、磁極Ｖ４の下側の磁極片１５Ｖ４（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生する。また、磁極Ｗ４と対向する位置にある永久磁石７Ｗ４も、磁極Ｗ４に面する側がＳ極となるように配置されているので、永久磁石７Ｗ４と磁極Ｗ４の上側の磁極片１４Ｗ４（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生し、磁極Ｗ４の下側の磁極片１５Ｗ４（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生する。この作用により、永久磁石７Ｕ３は、磁極の強い磁力によって図面視して上方に付勢され、さらに、この磁極Ｕ３の付勢力を補助するように、磁極Ｖ４、Ｗ４で発生する磁極Ｕ３よりも弱い磁力によって永久磁石７Ｖ４，７Ｗ４は図面視して上方に付勢される。これにより、揺動歯車６の磁極Ｕ３、Ｖ４、Ｗ４に対向する位置では、揺動歯車６は上方に付勢される。
　また、磁極Ｕ４の両隣に配置される磁極Ｖ３、Ｗ３の上側の磁極片１４Ｖ３、１４Ｗ３は磁極Ｕ４の上側の磁極片１４Ｕ４の極性とは逆となる－０．５の小さい磁力のＮ極となる。磁極Ｖ３と対向する位置にある永久磁石７Ｖ３は、磁極Ｖ３に面する側がＮ極となるように配置されているので、永久磁石７Ｖ３と磁極Ｖ３の上側の磁極片１４Ｖ３（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、下側の磁極片１５Ｖ３（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生する。また、磁極Ｗ３と対向する永久磁石７Ｗ３では、磁極Ｗ３に面する側がＮ極となるように配置されているので、永久磁石７Ｗ３と磁極Ｗ３の上側の磁極片１４Ｗ３（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、下側の磁極片１５Ｗ３（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生する。この作用により、このＵ４の永久磁石７Ｕ４に対する付勢力を補助するように、磁極Ｖ３、Ｗ３で発生する磁極Ｕ４よりも弱い磁力によって永久磁石７Ｖ３、７Ｗ３は図面視して下方に付勢される。これにより、揺動歯車６の磁極Ｕ４、Ｖ３、Ｗ３に対向する位置では、揺動歯車６は下方に付勢される。
　その結果、磁極Ｕ３が配置される位置では、磁極Ｕ３に加えて磁極Ｖ４、Ｗ４の付勢力により、揺動歯車６と固定歯車５とは互いに形成された歯Ｇ１、Ｇ２が噛み合う方向に付勢される。また、磁極Ｕ４が配置される位置では、磁極Ｕ４に加えて磁極Ｖ３、Ｗ３の付勢力により、揺動歯車６と出力歯車４とは互いに形成された歯Ｇ３、Ｇ４が噛み合う方向に付勢される。さらに、磁極Ｖ４、Ｗ４の磁力は磁極Ｕ３の磁力よりも弱く、磁極Ｖ３、Ｗ３の磁力は磁極Ｕ４よりも弱いので、磁極Ｕ３の付近が最も高い位置であり磁極Ｕ４の付近が最も低い位置である揺動歯車６の傾斜方向が乱されることはない。
　制御部１３はその後も各磁極に正弦波電流を供給し続けると、時点Ｔ４では、磁極Ｕ３と磁極Ｕ４から時計回りに６０°回転した位置に配置される磁極Ｗ３、Ｗ４に最大の磁力が発生する。時点Ｔ４では、磁極Ｗ３、Ｗ４の上側の磁極片１４Ｗ３、１４Ｗ４は＋１．０の磁力の強いＮ極となり、磁極Ｗ３、Ｗ４の下側の磁極片１５Ｗ３、１５Ｗ４は－１．０の磁力の強いＳ極となる。図１２（ａ）、（ｂ）を参照。
　永久磁石７Ｗ４は、磁極Ｗ４に面する側がＳ極、その反対側がＮ極の極性となるように配置されているので、永久磁石７Ｗ４と磁極Ｗ４の上側の磁極片１４Ｗ４（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生し、永久磁石７Ｗ４と磁極Ｗ４の下側の磁極片１５Ｗ４（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生する。また、永久磁石７Ｗ４と１８０°回転した位置に配置される永久磁石７Ｗ３は、磁極Ｗ３に面する側がＮ極、その反対側がＳ極となるように配置されているので、永久磁石７Ｗ３と磁極Ｗ３の上側の磁極片１４Ｗ３（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生し、永久磁石７Ｗ３と磁極Ｗ３の下側の磁極片１５Ｗ３（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生する。図１３（ａ）を参照。
　また、この時点Ｔ４では、磁極Ｗ４の両隣に配置される磁極Ｕ３、Ｖ３の上側の磁極片１４Ｕ３、１４Ｖ３は、磁極Ｗ４の上側の磁極片１４Ｗ４の極性とは逆となる－０．５の小さい磁力のＳ極となる。磁極Ｕ３、Ｖ３とそれぞれ対向する永久磁石７Ｕ３、７Ｖ３は、磁極Ｕ３、Ｖ３に面する側がＮ極となるように配置されているので、永久磁石７Ｕ３、７Ｖ３と磁極Ｕ３、Ｖ３の上側の磁極片１４Ｕ３、１４Ｖ３（Ｓ極）との間には磁力による吸引力が発生し、磁極Ｕ３の下側の磁極片１５Ｕ３、１５Ｖ３（Ｎ極）との間には磁力による反発力が発生する。この作用により、永久磁石７Ｗ４は、磁極Ｗ４の強い磁力によって図面視して上方に付勢され、さらに、このＷ４の付勢力を補助するように、磁極Ｕ３、Ｖ３で発生する磁極Ｗ４よりも弱い磁力によって永久磁石７Ｕ３、７Ｖ３は図面視して上方に付勢する。これにより、揺動歯車６の磁極Ｗ４、Ｖ３、Ｕ３に対向する第１の位置Ｐ１では、揺動歯車６は上方に付勢される。図１３（ｂ）を参照。
　同様に、この時点Ｔ４では、磁極Ｗ３の両隣に配置される磁極Ｕ４、Ｖ４の上側の磁極片１４Ｕ４、１４Ｖ４は磁極Ｗ３の上側の磁極片１４Ｗ３の極性とは逆となる－０．５の小さい磁力のＳ極となる。永久磁石７Ｕ４、７Ｖ４と磁極Ｕ４、Ｖ４の上側の磁極片１４Ｕ４、１４Ｖ４（Ｓ極）との間には磁力による反発力が発生し、磁極Ｕ４、Ｖ４の下側の磁極片１５Ｕ４、１５Ｖ４（Ｎ極）との間には磁力による吸引力が発生する。この作用により、この磁極Ｗ３の永久磁石７Ｗ３に対する付勢力を補助するように、磁極Ｕ４、Ｖ４で発生する、磁極Ｗ３よりも弱い磁力によって永久磁石７Ｕ４、７Ｖ４は図面視して下方に付勢される。これにより、揺動歯車６の磁極Ｕ４、Ｗ３、Ｖ４に対向する第２の位置Ｐ２では、揺動歯車６は下方に付勢される。
　その結果、時点Ｔ４では、磁極Ｗ４が配置される位置では、磁極Ｗ４に加えて磁極Ｕ３、Ｖ３の付勢力により揺動歯車６と固定歯車５とが、互いに形成された歯Ｇ１、Ｇ２が噛み合う方向に付勢される。また、磁極Ｗ３が配置される位置では、磁極Ｗ３に加えて磁極Ｕ４、Ｖ４の付勢力により揺動歯車６と出力歯車４とが、互いに形成された歯Ｇ３、Ｇ４が噛み合う方向に付勢される。さらに、磁極Ｕ３、Ｖ３の磁力は磁極Ｗ４の磁力よりも弱く、磁極Ｕ４、Ｖ４の磁力は磁極Ｗ３よりも弱いので、磁極Ｗ４の付近が最も高い位置であり磁極Ｗ３の付近が最も低い位置である揺動歯車６の傾斜方向が乱されることはない。上記のようにして制御部１３が各磁極に時計回り方向に順次通電していくと、それに応じて、永久磁石と揺動歯車６の傾斜方向は時計回りに変位する。
　また、揺動歯車６の傾斜方向が時計回りに変位することで、揺動歯車６と固定歯車５とが噛み合う第１の位置Ｐ１が時計回りに円周方向に関して変位する。同様に、揺動歯車６と出力歯車４とが噛み合う第２の位置Ｐ２も時計回りに円周方向に移動する。その結果、出力軸３がハウジング２に対して軸線Ｃ１を回転中心として、所定の減速比で回転移動する。また、制御部１３からの通電が途絶えたとしても、永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４と磁性体で形成された各磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４が互いに引き付けられるので、固定歯車５と揺動歯車６の噛み合った状態と、揺動歯車６と出力歯車４の噛み合った状態は維持される。
　（考察）
　第２の実施形態の場合、永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４の形状が略直方体のブロック状に形成されており、さらに互いに６０°の角度をもって配置され、さらに、隣り合った永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４の極がそれぞれ反対となるように向きを調整されている。上記配置では、アクチュエータ１６の作動により揺動歯車６が回転移動して永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４と磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４との位置関係にズレが生じてしまう。そこで、揺動歯車６の回転移動を防止するために揺動歯車６の固定歯車５に対向する面の歯Ｇ２の歯数と固定歯車５に形成される歯Ｇ１の歯数を同じにすることが望ましい。これにより、永久磁石と揺動歯車６が固定歯車５に対して揺動しても、永久磁石と揺動歯車６は固定歯車５に対して回転方向に変位することはなくなる。そのため、第２の実施形態のアクチュエータ１６において減速比Ｒは、揺動歯車６の歯数と揺動歯車６と噛み合う出力歯車４の歯数を変化させることで調整するのが望ましい。なお、本実施形態のアクチュエータ１６に供給される電流は時間の経過とともに大きさと向きが一定周期で変化する電流が望ましく、電流の波形は、正弦波もしくは矩形波の電流が望ましい。また、第１の実施形態と同様に、出力軸の３の回転位置を検出するために、ホールセンサやエンコーダ、レゾルバといった公知の検出器を設ける形態としてもよい。
上記実施例では、隣り合った永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４の極がそれぞれ反対となるように向きを調整したが、同じでもよい。磁極Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４で回転磁界を作り、上側に引きつける磁力と、下側に引きつける磁極が１８０°ずれて同方向に回転するようにすればよい。
　尚、実施態様１においても、永久磁石７を円環状とせずに、上下方向を磁極の方向とする複数の磁石を揺動歯車６に放射状に取り付け、且つ、隣り合った永久磁石の極がそれぞれ反対となるような向きとしてもよい。この場合も、実施態様２のように回転磁界を発生すれば、揺動歯車６に揺動運動をさせることができる。この場合、実施態様２と同様に永久磁石７と磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２との位置関係にズレが生じてしまうので、揺動歯車６の固定歯車５に対向する面の歯Ｇ２の歯数と固定歯車５に形成される歯Ｇ１の歯数を同じにすることが望ましい。
　（第３実施形態／全体説明）
　第３の実施形態のアクチェエータ２３では、固定側で上下に同一極性の磁力を発生させ、揺動側で上下磁性の異なる磁力を発生させる。本実施態様においては、電磁石８の磁極Ｕ５、Ｕ６、Ｖ５、Ｖ６、Ｗ５、Ｗ６は、第１の実施態様のように、上下に枝分かれ状にされた状態になっておらず、図１５のように、単一の磁極片１４Ｕ５、１４Ｖ５、１４Ｗ５、１５Ｕ６、１５Ｖ６、１５Ｗ６とで構成される。一方、永久磁石７は、上側がＮ極の磁極、下側がＳ極の磁極となるように、磁極片１４Ｕ５、１４Ｖ５、１４Ｗ５、１５Ｕ６、１５Ｖ６、１５Ｗ６を挟むように間隔を開けて配置されている。尚、回転磁界を発生させる電磁石８の制御については、第１の実施態様と同じなので省略する。
　この他に、固定側で上下磁性の異なる磁力を発生させる磁極を配置し、この磁極を揺動側で同一磁性の磁力を発生させる磁石で上下を挟む態様も考えられる。
　（第４実施形態）
　図３に示す第１実施態様のアクチュエータ１では、ハウジング２に固定されて円環状の永久磁石７の外周に配置される電磁石８、電磁石２０を備えている。第１実施態様の電磁石８では、電磁石８の一方の磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、リング１０から揺動歯車６に向かって突出し、磁極Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、その先端がＵ字状に切削されて、上下に枝分かれ状にされた磁極片１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｗ１、１４Ｗ２、１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１、１５Ｗ２とで構成されていた。
　第４実施態様のアクチュエータは、ダブルステータ構造のアキシャルギャップ型モータと同様な電磁石４３ａ、４３ｂを有する構成としている。尚、アキシャルギャップ型モータとは、上下方向に磁気的なギャップを有するモータであり、ラジアルギャップ型のモータと比較して、薄型形状で高出力であるという利点がある。以下の説明及び図１６においては、図３と同一の機能を有する構成には、同一符号を付して、説明を省略する。
　図１６（ａ）（ｂ）において、本実施形態のモータセクションは揺動歯車６の外側周縁に固定される円環状の永久磁石４１と、この永久磁石４１の上下方向に配置される電磁石４３ａ、４３ｂとを含む。永久磁石４１の中心軸線Ｃ１方向上側がＮ極で、下側がＳ極である（磁気極性は上下逆でも良い）。永久磁石４１を、１／２，１／４の円弧状の磁石を組み合わせて形成しても良い。
　永久磁石４１の中心軸線Ｃ１方向上側には電磁石４３ａが、永久磁石４１の中心軸線Ｃ１方向下側には電磁石４３ｂが配置されている。電磁石４３ａのヨーク４５ａには、永久磁石４１の上面と対面する突極状の磁極片Ｕ１１、Ｕ１２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｗ１１、Ｗ１２、が配置されている。電磁石４３ｂのヨーク４５ｂには、永久磁石４１の下面と対面するように突極状の磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２が配置されている。上側の各磁極極と下側の磁極片が永久磁石４１と上下方向に対面することにより、磁気ギャップを形成し、磁力が中心軸線Ｃ１方向に作用するようになっている。
　図１６（ａ）（ｂ）に電磁石４３ａ、４３ｂのヨーク４５ａ、４５ｂのうち、電磁石４３ｂのヨーク４５ｂを示した。電磁石４３ａのヨーク４５ａは、電磁石４３ｂのヨーク４５ｂと同じであるので説明を省略する。図１６（ｃ）に示すように、電磁石４３ｂのヨーク４５ｂは、中心軸線Ｃ１を中心とする円環状に形成されたベース部４６の上側面から、中心軸線Ｃ１方向に磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２を突極状に突出させて形成されている（ヨーク４５ａは下側面から磁極片Ｕ１１、Ｕ１２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｗ１１、Ｗ１２を突出させる）。このようなヨーク４５ｂは、圧紛磁心として知られている。圧紛磁心とは、軟磁性鉄粉を金型プレスで三次元形状に造形した磁心であり、電磁鋼板と比べて形状自由度と実用上の高周波特性に優れる。この突極状の磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２に電磁石４３ｂのコイル４２Ｕ２１、４２Ｕ２２、４２Ｖ２１、４２Ｖ２２、４２Ｗ２１、４２Ｗ２２が巻装されている。
第４実施態様のアクチュエータにおける回転磁界を説明する。
　電磁石４３ｂ側の磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２（及び図示しない電磁石４３ａ側の磁極片Ｕ１１、Ｕ１２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｗ１１、Ｗ１２、以下同様であるので説明を省略する）は、中心軸線Ｃ１を中心として６０°の角度をもって均等に、且つ放射状に配置されている。また、コイル４２Ｕ２１、４２Ｕ２２、４２Ｖ２１、４２Ｖ２２、４２Ｗ２１、４２Ｗ２２（及び図示しない電磁石４３ａ側のコイル４２Ｕ１１、４２Ｕ１２、４２Ｖ１１、４２Ｖ１２、４２Ｗ１１、４２Ｗ１２、以下同様であるので説明を省略する）は、それぞれ対向する位置、すなわち中心軸線Ｃ１を中心に１８０°回転した位置にある磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２が、通電した際に、反対の磁極となるように巻装されている。各コイル４２Ｕ２１、４２Ｕ２２、４２Ｖ２１、４２Ｖ２２、４２Ｗ２１、４２Ｗ２２に順次通電することにより各磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２に発生する磁界が順次変化して回転磁界になり、永久磁石４１を回転させる。
　永久磁石４１と上側磁極片Ｕ１１、Ｕ１２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｗ１１、Ｗ１２、下側磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２とは中心軸線Ｃ１方向に互いに引き付けられる。この磁力による吸引力の方向は、固定歯車５と揺動歯車６の噛み合いを押し付ける方向であり、揺動歯車６と出力歯車４の噛み合いを押し付ける方向である（図３（ｃ）参照）。揺動歯車６の歯Ｇ２と固定歯車５の歯Ｇ１、揺動歯車６の歯Ｇ３と出力歯車４の歯Ｇ４は、磁力の吸引力により半周ずれた位置で上下に互いに押し付けられる。すなわち、揺動歯車６の歯Ｇ２、Ｇ３の正転側／逆転側の両側の面と、固定歯車５の歯Ｇ１、出力歯車４の歯Ｇ４の正転側／逆転側の両側の面との接触が維持されているため、バックラッシュのない状態になる。又、永久磁石４１は、揺動歯車６の外周側に取り付けられているため、その内周側の揺動歯車６の歯Ｇ２と固定歯車５の歯Ｇ１、揺動歯車６の歯Ｇ３と出力歯車４の歯Ｇ４を押し付ける力はより強く作用する。
　揺動歯車の歯と出力歯車の歯、揺動歯車の歯と固定歯車の歯は、中心軸線方向の磁力の吸引力により半周ずれた位置で互いに押し付けられ、バックラッシュが極めて抑制された状態になる。回転磁界により、永久磁石４１が回転すると、この回転に連動して固定歯車５と揺動歯車６とが噛み合う第１の位置Ｐ１が時計回りに円周方向に関して変位する。この移動で固定歯車５に対して揺動歯車６がそれぞれに形成される歯数の差分だけ回転する。また、揺動歯車６と出力歯車４とが噛み合う第２の位置Ｐ２も時計回りに円周方向に移動する。この移動で揺動歯車６に対して出力歯車４がそれぞれに形成される歯数の差分だけ回転する。その結果、出力歯車４が回転することで出力歯車４が固定されている出力軸３も回転する。すなわち、永久磁石４１の回転により、出力軸３は、固定歯車５と揺動歯車６と出力歯車４で構成される減速比に沿って、ハウジング２に対して回転移動する。
　（第４実施形態の変形例）
　図９に示す第２実施態様のアクチュエータ１６では、電磁石２０は第１実施態様と同様に永久磁石７の外周に配置されているが、電磁石２０は第１実施態様と異なり、磁極片Ｕ３、Ｕ４、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ３、Ｗ４は、それぞれの上側磁極片１４Ｕ３、１４Ｕ４、１４Ｖ３、１４Ｖ４、１４Ｗ３、１４Ｗ４と下側磁極片１５Ｕ３、１５Ｕ４、１５Ｖ３、１５Ｖ４、１５Ｗ３、１５Ｗ４が、永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４を上下方向から、揺動歯車６の揺動による永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４の揺動を許容する間隔を開けて、挟み込む位置となるように配置されている。永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４は、中心軸線Ｃ１方向に近い側がＮ極で、遠い側がＳ極である（磁気極性は逆でも良い）。
　図１７に示す第４実施態様のアクチュエータの変形例では、図９に示す第２実施態様のアクチュエータ１６と同様に永久磁石１４は、中心軸線Ｃ１方向に近い側がＮ極で、遠い側がＳ極とする（磁気極性は逆でも良い）。第４実施態様の変形例においても、図９の永久磁石７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４のような離散的な磁石ではなく、円弧状の永久磁石４１を用いているが、永久磁石４１を、１／２，１／４の円弧状の磁石を組み合わせ、若しくは離散的な磁石を円弧状に配置して形成しても良い。
　第４実施態様の変形例における回転磁界を説明する。
　第４実施態様との相違は、第４実施態様では電磁石４３ａ側の磁極片Ｕ１１、Ｕ１２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｗ１１、Ｗ１２と夫々向き合う、電磁石４３ｂ側の磁極片Ｕ２１、Ｕ２２、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｗ２１、Ｗ２２磁極の極性が同になるようになっているが、変形例では異なるようにする点である。コイル４２Ｕ２１、４２Ｕ２２、４２Ｖ２１、４２Ｖ２２、４２Ｗ２１、４２Ｗ２２、コイル４２Ｕ１１、４２Ｕ１２、４２Ｖ１１、４２Ｖ１２、４２Ｗ１１、４２Ｗ１２は、それぞれ対向する位置、すなわち中心軸線Ｃ１を中心に１８０°回転した位置にある磁極が、通電した際に反対の磁極となるように巻装されている点は同じである。
　（ワーク搬送ロボット）
　次に、本発明のアクチュエータ１、１６、２３を使用したワーク搬送ロボット３２の実施形態について説明する。図１６はアクチュエータ１、１６、２３を使用したワーク搬送ロボット３２を示す断面図である。ワーク搬送ロボット３２は水平多関節ロボットであり、基台３３と、第１アーム３４と、第２アーム３５とフィンガ３６と、昇降機構３７とを備えている。昇降機構３７は、基台３３に備えられ、公知の駆動手段により第１アーム３４を昇降移動させる。第１アーム３４は、基端を昇降機構３７に不図示の軸受けを介して回転可能に取り付けられており、先端には第２アーム３５の基端が不図示の軸受けを介して回転可能に取り付けられている。また、第２アーム３５の先端には、ワークを保持するフィンガ３６の基端が不図示の軸受けを介して回転可能に取り付けられている。ここで、第１アーム３４は軸線Ｃ１－１を回転中心として水平面内で回転可能に構成され、第２アーム３５は軸線Ｃ１－２を回転中心として水平面内で回転可能に構成され、フィンガ３６は中心軸Ｃ１－３を回転中心として水平面内で回転可能に構成されている。
　本実施形態のワーク搬送ロボット３２は、第１アーム３４、第２アーム３５、フィンガ３６を個別に水平方向に回転移動させる駆動源として、上記いずれかのアクチュエータ１、１６、２３を備えている。第１アーム３４を駆動するアクチュエータ１、１６、２３は、ハウジング２が昇降機構３７に固定され、出力軸３には第１アーム３４の基端が固定される。また、第１アーム３４は、アクチュエータ１、１６、２３の軸線Ｃ１と第１アーム３４の回転軸線Ｃ１－１とが一致するように配置される。第２アーム３５を駆動するアクチュエータ１、１６、２３は、第１アーム３４の先端部の内部空間に配置され、ハウジング２が第１アーム３４に固定され、出力軸３には第２アーム３５の基端が固定される。また、第２アーム３５は、アクチュエータ１、１６、２３の軸線Ｃ１と第２アーム３５の回転軸線Ｃ１－２とが一致するように配置される。さらに、フィンガ３６を駆動するアクチュエータ１、１６、２３は、第２アーム３５の先端部の内部空間に配置され、ハウジング２が第２アーム３５に固定され、出力軸３にはフィンガ３６の基端が固定される。また、フィンガ３６は、アクチュエータ１、１６、２３の軸線Ｃ１とフィンガ３６の回転軸線Ｃ１－３とが一致するように配置される。
　第１アーム３４、第２アーム３５、フィンガ３６を駆動するアクチュエータ１、１６、２３は、制御部１３によって個別に制御される。また、第１アーム３４、第２アーム３５、フィンガ３６の回転位置を検出する検出手段として、公知のホールセンサやエンコーダ、レゾルバ、検出センサが備えられる。上記構成とすることで、制御部１３によって第１アーム３４、第２アーム３５、フィンガ３６の回転位置と回転速度が個別に制御され、フィンガ３６上に保持されたワークを所定の位置まで搬送することが出来る。
　上記ワーク搬送ロボット３２の駆動源に本発明のアクチュエータ１、１６、２３を使用することにより、各アーム３４，３５の先端部分の重量を、公知のモータや減速機を使用したものに比べて大幅に軽量化することが出来る。また、本発明のアクチュエータ１、１６、２３は、減速機セクションとモータセクションとを半径方向に配置することで、公知のモータや減速機に比べて厚み寸法が小さくなっているので、各アーム３４，３５の上下方向の寸法を小さくすることが出来る。さらに、駆動軸となる出力軸３を中心に配置して減速機セクションとモータセクションとを半径方向に配置することで、出力軸３を中空状に形成することが可能となり、各アーム３４、３５やフィンガ３６の動作に必要な電気配線３８や配管といった部材を容易に貫通させることが出来る。さらに、比較的小さな外形寸法に拘わらず、大きな減速比を得ることが出来るので、各アーム３４，３５、フィンガ３６の位置決め精度が向上し、その結果、ワーク搬送ロボット３２の搬送精度を向上することが出来る。
　なお、上記各実施形態では、制御部１３が各モータセクションに供給する電流波形を正弦波としているが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、電流を台形波形として供給することも可能であるし、モータセクションをマイクロステップで駆動する形態でもよい。また、上記各実施形態では、３相励磁を利用したが、２相、４相、５相、６相、８相等、他の励磁を利用してもよい。以上本発明のアクチュエータについて実施形態を基に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
　１、１６、２３     アクチュエータ
　２     ハウジング
　２ａ     ハウジング本体
　２ｂ     上部ハウジング
　２ｃ     下部ハウジング
　３     出力軸
　４     出力歯車
　５     固定歯車
　６     揺動歯車
　７     永久磁石
　７Ｕ３、７Ｕ４、７Ｖ３、７Ｖ４、７Ｗ３、７Ｗ４     永久磁石
　８、２０     電磁石
１０、２１     リング
１２Ｕ１、１２Ｕ２、１２Ｕ３、１２Ｕ４、１２Ｖ１、１２Ｖ２、１２Ｖ３、１２Ｖ４、１２Ｗ１、１２Ｗ２、１２Ｗ３、１２Ｗ４     コイル
１３     制御部
１４Ｕ１、１４Ｕ２、１４Ｕ３、１４Ｕ４、１４Ｖ１、１４Ｖ２、１４Ｖ３、１４Ｖ４、１４Ｗ１、１４Ｗ２、１４Ｗ３、１４Ｗ４     上側磁極片
１５Ｕ１、１５Ｕ２、１５Ｕ３、１５Ｕ４、１５Ｖ１、１５Ｖ２、１５Ｖ３、１５Ｖ４、１５Ｗ１、１５Ｗ２、　１５Ｗ３、１５Ｗ４     下側磁極片
１４Ｕ５、１４Ｖ５、１４Ｗ５、１５Ｕ６、１５Ｖ６、１５Ｗ６　　　磁極片
１６     アクチュエータ
２２     垂直磁極片
３２     ワーク搬送ロボット
３３、３６     基台
３４     第１アーム
３５     第２アーム
３６     フィンガ
３７     昇降機構
３８     電気配線
３９     移動規制突起
４０     軸受け
４１   永久磁石
４２Ｕ１１、４２Ｕ１２、４２Ｕ２１、４２Ｕ２２   コイル
４３ａ、４３ｂ       電磁石
４４   サポートリング
４５ａ、４５ｂ       ヨーク
４６   ベース部
Ａ、Ｂ     切断線
Ｃ１     軸線
Ｃ２     傾斜中心軸線
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４     歯
Ｏ     中心点
Ｐ１     第１の位置
Ｐ２     第２の位置
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６       磁極

 

Claims (12)

  1. 上下方向を軸線方向とした出力軸を軸支するハウジングと、
    前記出力軸と共に回転する出力歯車と、
    前記ハウジングに固定され、前記出力歯車に対向して設けられた固定歯車と、前記出力歯車と固定歯車の間に配置され、前記固定歯車側の面に設けられた第１の歯が固定歯車に噛み合わされ、前記出力歯車側の面に設けられた第２の歯が出力歯車に噛み合わされる揺動歯車と、
    前記揺動歯車の外周側に前記揺動歯車に対して同心円状に固定された永久磁石と、
    前記出力軸に同心円状に前記ハウジングに固定され、前記揺動歯車の揺動により揺動する前記永久磁石と接触しないように前記永久磁石の上面と下面に上下方向で夫々対向する上側磁極片と下側磁極片を有し、前記上側磁極片と下側磁極片と前記永久磁石の上面と下面が、上下方向に磁気ギャップを形成する複数の電磁石と、
    前記上側磁極片と前記永久磁石の上面、及び下側磁極片と前記永久磁石の下面が、第１の位置においては前記揺動歯車の第１の歯を前記固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては前記揺動歯車の第２の歯を前記出力歯車の歯に押し付ける方向に作用するように前記電磁石が制御されていることを特徴とするアクチュエータ
     
  2. 前記永久磁石は、上側が一方極性になり、下側が他方極性になるように前記揺動歯車に対して同心円状に固定されており、
    前記複数の電磁石は、前記上側磁極片と下側磁極片が同じ磁極を有し、その間に挟まれた前記永久磁石が上面と下面に異なる極性を有することにより生じる磁力の吸引力は、第１の位置においては前記揺動歯車の第１の歯を前記固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては前記揺動歯車の第２の歯を前記出力歯車の歯に押し付ける方向に作用することを特徴とする請求項１のアクチュエータ。
     
  3. 前記永久磁石は、前記揺動歯車の外周側に前記揺動歯車の中心点から一方の磁極を外周側に向けて配置されており、
    前記複数の電磁石は、前記上側磁極片と下側磁極片が異なる磁極を有し、その間に挟まれた前記永久磁石が前記一方の極性を有することにより生じる磁力の吸引力は、第１の位置においては前記揺動歯車の第１の歯を前記固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては前記揺動歯車の第２の歯を前記出力歯車の歯に押し付ける方向に作用することを特徴とする請求項１のアクチュエータ。
     
  4. 前記揺動歯車の第１の歯と、第２の歯、前記固定歯車の歯と、前記出力歯車の歯は、それぞれの前記歯車の中心位置から放射状に形成され、且つ前記中心位置から遠ざかるにつれて深くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
     
  5. 前記正方向と逆方向の電流の波形は、正弦波であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
     
  6. 前記正方向と逆方向の電流の波形は、矩形波であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
     
  7. 前記電磁石は、前記軸線を中心とする円周上に等間隔に偶数個配置されており、平面視して１８０°対向する位置に配置される前記電磁石は同一相の電流であり、互いに反対の極性を前記揺動歯車に向けることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
     
  8. 前記永久磁石は、前記中心軸線を中心とする円周上に等間隔に偶数個配置された永久磁石であることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
     
  9. 隣り合った前記永久磁石が互いに反対の極性となるように配置されており、且つ、前記揺動歯車の第１の歯の数と前記固定歯車の歯の数とが同じにされていることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
     
  10. 前記永久磁石の上下方向上側と下側に夫々前記電磁石が配置され、夫々の電磁石の磁極片は、円環状に形成されたベース部の上側面から上方向に突極状に突出させて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
     
  11. 上下方向を軸線方向とした出力軸を軸支するハウジングと、
    前記出力軸と共に回転する出力歯車と、
    前記ハウジングに固定され、前記出力歯車に対向して設けられた固定歯車と、
    前記出力歯車と固定歯車の間に配置され、前記固定歯車側の面に設けられた第１の歯が固定歯車に噛み合わされ、前記出力歯車側の面に設けられた第２の歯が出力歯車に噛み合わされる揺動歯車と、
    前記出力軸に同心円状に前記揺動歯車の外周を囲って前記ハウジングに固定され、前記揺動歯車の外周側に前記揺動歯車に対して同心円状に、一方磁極が上側に、他方磁極が下側になるように両極性が間隔を開けて固定された永久磁石と、
    前記揺動歯車の外周に前記揺動歯車に対して同心円状に、前記永久磁石に向けた一方の磁極が前記永久磁石の両磁極に挟まれた複数の電磁石と、
    各電磁石の前記一方の磁極を有し、その上下の前記永久磁石が互いに異なる磁極を有することにより生じる磁力の吸引力は、第１の位置においては前記揺動歯車の第１の歯を前記固定歯車の歯に押し付ける方向に作用し、半周回った第２の位置においては前記揺動歯車の第２の歯を前記出力歯車の歯に押し付ける方向に作用することを特徴とするアクチュエータ。
     
  12. 複数のアームがそれぞれの中心軸線を中心に回転可能に連結されたアーム体と、
    前記アーム体の先端に回転可能に取り付けられたフィンガと、
    前記複数のアームおよび前記フィンガを回転駆動する請求項１もしくは請求項１１のいずれか１項に記載のアクチュエータを備えることを特徴とするワーク搬送ロボット。
     

     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60167672A (ja) * 1984-02-06 1985-08-31 Fujitsu Ltd 電動機
JPS6122752A (ja) * 1984-07-10 1986-01-31 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Kk モ−タ
US5804898A (en) * 1995-09-12 1998-09-08 Nihon Riken Co., Ltd. Electric motor utilizing magnetic energy of permanent magnet
JP2015142454A (ja) * 2014-01-29 2015-08-03 キヤノン株式会社 アクチュエータ及び多関節ロボットアーム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60167672A (ja) * 1984-02-06 1985-08-31 Fujitsu Ltd 電動機
JPS6122752A (ja) * 1984-07-10 1986-01-31 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Kk モ−タ
US5804898A (en) * 1995-09-12 1998-09-08 Nihon Riken Co., Ltd. Electric motor utilizing magnetic energy of permanent magnet
JP2015142454A (ja) * 2014-01-29 2015-08-03 キヤノン株式会社 アクチュエータ及び多関節ロボットアーム

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