JP2003222151A - 振動モータ一体型軸受ユニット - Google Patents
振動モータ一体型軸受ユニットInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
- F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/50—Hand tools, workshop equipment or manipulators
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動モータ（例えば超音波モータ）をロボッ
トアームの関節のようにラジアル荷重を繰り返し受ける
狭いスペースに設置可能とするとともに、本来軸受を組
み込む個所にもモータの設置を可能とする振動モータ一
体型軸受ユニットを提供する。 【解決手段】 １対の軌道輪3,4およびこれらの間に配
置された複数の転動体5を有する転がり軸受1と、一方の
軌道輪3に設けられた超音波モータ2のステータ7と、他
方の軌道輪4に設けられてステータ7に圧接されているロ
ータ8とを備えている。
トアームの関節のようにラジアル荷重を繰り返し受ける
狭いスペースに設置可能とするとともに、本来軸受を組
み込む個所にもモータの設置を可能とする振動モータ一
体型軸受ユニットを提供する。 【解決手段】 １対の軌道輪3,4およびこれらの間に配
置された複数の転動体5を有する転がり軸受1と、一方の
軌道輪3に設けられた超音波モータ2のステータ7と、他
方の軌道輪4に設けられてステータ7に圧接されているロ
ータ8とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、駆動力を必要と
するロボットアームの関節等に配置されて軸受機能とモ
ータ機能の両方を発揮することができる振動モータ一体
型軸受ユニットに関する。
するロボットアームの関節等に配置されて軸受機能とモ
ータ機能の両方を発揮することができる振動モータ一体
型軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットアーム等の駆動力を必要とする
個所には、モータが配置されるが、この種のモータとし
て、磁力を用いたモータと振動の進行波を利用した振動
モータ（例えば超音波モータ）とが知られている。
個所には、モータが配置されるが、この種のモータとし
て、磁力を用いたモータと振動の進行波を利用した振動
モータ（例えば超音波モータ）とが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁力を用いたモータ
は、パワーとモータの体積とがほぼ比例関係にあるた
め、高出力化するには、その体積が大きくなり、また、
ロボットアームの関節のように高トルクが求められる環
境では、減速機を必要とするため、減速機を含んだ体積
がさらに大きくなることから、軽薄短小化と高出力化と
を両立できないという問題があった。
は、パワーとモータの体積とがほぼ比例関係にあるた
め、高出力化するには、その体積が大きくなり、また、
ロボットアームの関節のように高トルクが求められる環
境では、減速機を必要とするため、減速機を含んだ体積
がさらに大きくなることから、軽薄短小化と高出力化と
を両立できないという問題があった。
【０００４】また、振動モータは、低回転および高トル
クで軽量であることが特徴であるが、ラジアル荷重を受
ける場合には、この荷重を支えるための軸受が必要とな
り、モータと軸受との両方を配置するためのスペース確
保が困難であるという問題があった。
クで軽量であることが特徴であるが、ラジアル荷重を受
ける場合には、この荷重を支えるための軸受が必要とな
り、モータと軸受との両方を配置するためのスペース確
保が困難であるという問題があった。
【０００５】この発明の目的は、振動モータをロボット
アームの関節のようにラジアル荷重を繰り返し受ける狭
いスペースに設置可能とするとともに、本来軸受を組み
込む個所にもモータの設置を可能とする振動モータ一体
型軸受ユニットを提供することにある。
アームの関節のようにラジアル荷重を繰り返し受ける狭
いスペースに設置可能とするとともに、本来軸受を組み
込む個所にもモータの設置を可能とする振動モータ一体
型軸受ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による振動モータ一体型軸受ユニットは、１対の軌道
輪およびこれらの間に配置された複数の転動体を有する
転がり軸受と、一方の軌道輪に設けられた振動モータの
ステータと、他方の軌道輪に設けられてステータに圧接
されているロータとを備えているものである。
明による振動モータ一体型軸受ユニットは、１対の軌道
輪およびこれらの間に配置された複数の転動体を有する
転がり軸受と、一方の軌道輪に設けられた振動モータの
ステータと、他方の軌道輪に設けられてステータに圧接
されているロータとを備えているものである。
【０００７】この発明の振動モータ一体型軸受ユニット
によると、軸受によってラジアル荷重を受けることがで
きるので、低回転および高トルクで軽量であることが特
徴である振動モータをロボットアームの関節のようにラ
ジアル荷重を繰り返し受ける狭いスペースに設置するこ
とができ、また、軸受にモータが一体とされているの
で、従来の軸受をこの振動モータ一体型軸受に置き換え
ることにより、本来軸受を組み込む個所にもモータを設
置することができる。また、ロータとステータとが圧接
されているため、回転停止時にも保持力を有しており、
よって、電磁気ブレーキを必要とせず、無通電時に定格
以上で保持することができる。さらにまた、機械的時定
数を１ｍｓｅｃ以下とすることが可能で、速度コントロ
ールも無段階に変化可能であり、制御性に優れている。
によると、軸受によってラジアル荷重を受けることがで
きるので、低回転および高トルクで軽量であることが特
徴である振動モータをロボットアームの関節のようにラ
ジアル荷重を繰り返し受ける狭いスペースに設置するこ
とができ、また、軸受にモータが一体とされているの
で、従来の軸受をこの振動モータ一体型軸受に置き換え
ることにより、本来軸受を組み込む個所にもモータを設
置することができる。また、ロータとステータとが圧接
されているため、回転停止時にも保持力を有しており、
よって、電磁気ブレーキを必要とせず、無通電時に定格
以上で保持することができる。さらにまた、機械的時定
数を１ｍｓｅｃ以下とすることが可能で、速度コントロ
ールも無段階に変化可能であり、制御性に優れている。
【０００８】軸受は、ラジアル玉軸受、スラスト玉軸
受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受および球面ころ軸受の
いずれであってもよいが、軸受の組立時に予圧を付与す
るアンギュラ玉軸受または円錐ころ軸受とするととも
に、軸受に予圧が付与されることによってステータとロ
ータとの圧接状態が得られるようにすることが好まし
い。
受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受および球面ころ軸受の
いずれであってもよいが、軸受の組立時に予圧を付与す
るアンギュラ玉軸受または円錐ころ軸受とするととも
に、軸受に予圧が付与されることによってステータとロ
ータとの圧接状態が得られるようにすることが好まし
い。
【０００９】このようにするには、ステータをロータに
圧接する方向を例えば軸方向とし、軸受に軸方向の予圧
を与えるようにすればよい。ステータとロータとは、軸
方向に対向していることが好ましいが、ラジアル方向以
外の方向であれば必ずしも軸方向に対向している必要は
なく、要するに、軸受を予圧した際にステータとロータ
とが圧接可能な方向で対向していればよい。これによ
り、軸受の予圧と振動モータのステータおよびロータの
圧接とを同時に行うことができ、組立工数を削減するこ
とができる。
圧接する方向を例えば軸方向とし、軸受に軸方向の予圧
を与えるようにすればよい。ステータとロータとは、軸
方向に対向していることが好ましいが、ラジアル方向以
外の方向であれば必ずしも軸方向に対向している必要は
なく、要するに、軸受を予圧した際にステータとロータ
とが圧接可能な方向で対向していればよい。これによ
り、軸受の予圧と振動モータのステータおよびロータの
圧接とを同時に行うことができ、組立工数を削減するこ
とができる。
【００１０】ロータは、軌道輪とは別に形成しておいて
から軌道輪に固定してもよく、また、軌道輪の加工時
に、ロータとなる部分を軌道輪に一体に形成してもよ
い。前者の場合には、ロータを軌道輪とは別の材料とし
て、耐摩耗性を向上させることができ、後者の場合に
は、部品点数を減少させて組立工数を簡素化することが
できる。
から軌道輪に固定してもよく、また、軌道輪の加工時
に、ロータとなる部分を軌道輪に一体に形成してもよ
い。前者の場合には、ロータを軌道輪とは別の材料とし
て、耐摩耗性を向上させることができ、後者の場合に
は、部品点数を減少させて組立工数を簡素化することが
できる。
【００１１】ステータおよびロータは、軌道輪の両端間
に収まるようになされていることが好ましい。このよう
にすると、この振動モータ一体型軸受ユニットを設置す
るためのスペースは、軸受の軌道輪を収納するスペース
だけでよく、従来の軸受をこの振動モータ一体型軸受ユ
ニットに容易に置き換えることができるとともに、回転
などの運動を行う種々の個所にこのユニットを使用する
ことができる。
に収まるようになされていることが好ましい。このよう
にすると、この振動モータ一体型軸受ユニットを設置す
るためのスペースは、軸受の軌道輪を収納するスペース
だけでよく、従来の軸受をこの振動モータ一体型軸受ユ
ニットに容易に置き換えることができるとともに、回転
などの運動を行う種々の個所にこのユニットを使用する
ことができる。
【００１２】ステータは、周方向に所定間隔をおいて並
ぶ複数の溝を有している金属板に圧電セラミックを貼り
付けたものとされる。そして、ロータが設けられている
軌道輪に、ステータの溝を検知して軸受の回転速度を検
出する非接触センサが設けられていることがある。この
ようにすると、軸受の回転速度を検出してそれに応じた
制御を行うことが可能となる。溝を検知するには、磁気
変化を検知する方法、光の反射の時間差を検知する方
法、静電容量の変化を検知する方法などがある。金属板
は、必ずしも磁性体である必要はないが、例えば、金属
板を磁性体で形成し、非接触センサをステータの回転に
伴う凹凸の繰り返しを磁気変化として検知する磁気セン
サとすることにより、回転速度検出センサを容易に得る
ことができる。
ぶ複数の溝を有している金属板に圧電セラミックを貼り
付けたものとされる。そして、ロータが設けられている
軌道輪に、ステータの溝を検知して軸受の回転速度を検
出する非接触センサが設けられていることがある。この
ようにすると、軸受の回転速度を検出してそれに応じた
制御を行うことが可能となる。溝を検知するには、磁気
変化を検知する方法、光の反射の時間差を検知する方
法、静電容量の変化を検知する方法などがある。金属板
は、必ずしも磁性体である必要はないが、例えば、金属
板を磁性体で形成し、非接触センサをステータの回転に
伴う凹凸の繰り返しを磁気変化として検知する磁気セン
サとすることにより、回転速度検出センサを容易に得る
ことができる。
【００１３】また、ステータは、その内周縁部および外
周縁部のいずれか一方が内輪または外輪に嵌め入れられ
ており、ステータの内輪または外輪に嵌め入れられてい
ない方の縁部に、圧電セラミック等の圧電素子が貼り付
けられるとともに、ステータの径方向中間部分に、内周
縁部および外周縁部よりも厚みが小さい環状の薄肉部が
設けられていることが好ましい。このようにすると、圧
電素子が貼り付けられている金属板の部分が振動しやす
くなり、圧電素子に交流電圧が印加された場合に、金属
板すなわちステータに進行波型の超音波振動（２０ｋHz
以上)が生成されやすくなる。
周縁部のいずれか一方が内輪または外輪に嵌め入れられ
ており、ステータの内輪または外輪に嵌め入れられてい
ない方の縁部に、圧電セラミック等の圧電素子が貼り付
けられるとともに、ステータの径方向中間部分に、内周
縁部および外周縁部よりも厚みが小さい環状の薄肉部が
設けられていることが好ましい。このようにすると、圧
電素子が貼り付けられている金属板の部分が振動しやす
くなり、圧電素子に交流電圧が印加された場合に、金属
板すなわちステータに進行波型の超音波振動（２０ｋHz
以上)が生成されやすくなる。
【００１４】軌道輪および転動体は、固体潤滑材からな
る部材とされることがあり、また、固体潤滑材によって
コートされた部材からなることがある。
る部材とされることがあり、また、固体潤滑材によって
コートされた部材からなることがある。
【００１５】また、軸受は、転動体を保持する保持器を
有しており、保持器は潤滑材を含浸したものとされるこ
とがある。
有しており、保持器は潤滑材を含浸したものとされるこ
とがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。以下の説明において、左
右は、図１の左右をいうものとする。
の実施形態について説明する。以下の説明において、左
右は、図１の左右をいうものとする。
【００１７】図１から図３までは、この発明による振動
モータ一体型軸受ユニットの第１実施形態を示してい
る。同図に示すように、振動モータ一体型軸受ユニット
は、アンギュラ玉軸受(1)と、軸受(1)の一方の軌道輪
(3)に設けられた超音波モータ（振動モータの一例）(2)
のステータ(7)と、軸受(1)の他方の軌道輪(4)に設けら
れてステータ(7)に圧接されているロータ(8)とを備えて
いる。
モータ一体型軸受ユニットの第１実施形態を示してい
る。同図に示すように、振動モータ一体型軸受ユニット
は、アンギュラ玉軸受(1)と、軸受(1)の一方の軌道輪
(3)に設けられた超音波モータ（振動モータの一例）(2)
のステータ(7)と、軸受(1)の他方の軌道輪(4)に設けら
れてステータ(7)に圧接されているロータ(8)とを備えて
いる。
【００１８】アンギュラ玉軸受(1)は、１対の軌道輪と
しての外輪(3)および内輪(4)と、これらの間に配置され
た複数の転動体としての玉(5)と、これらの玉(5)を保持
する保持器(6)とを有している。この実施形態では、ア
ンギュラ玉軸受(1)は、内輪回転型であり、例えば、内
輪(4)が回転軸に、外輪(3)がハウジングに固定される。
しての外輪(3)および内輪(4)と、これらの間に配置され
た複数の転動体としての玉(5)と、これらの玉(5)を保持
する保持器(6)とを有している。この実施形態では、ア
ンギュラ玉軸受(1)は、内輪回転型であり、例えば、内
輪(4)が回転軸に、外輪(3)がハウジングに固定される。
【００１９】超音波モータ(2)は、固定輪である外輪(3)
に固定されたステータ(7)と、回転輪である内輪(4)に固
定されたロータ(8)とによって構成されている。ステー
タ(7)は、環状の金属板（弾性体）(9)およびこれの一方
の面に貼り付けられた圧電セラミック(10)よりなる。圧
電セラミック(10)は、電圧を加えたときに伸び縮みが交
互になるように厚み方向に分極されている。圧電セラミ
ック(10)が貼られていない方の金属板(9)の面には、図
２に示すような櫛歯状の溝(11)が形成されており、この
櫛歯状の溝(11)が形成されている金属板(9)の面がロー
タ(8)に圧接されている。圧電セラミック(10)には、超
音波領域の周波数の交流電圧を印加する電源（図示略）
に至る電線(12)が接続されている。圧電セラミック(10)
に超音波領域の周波数の交流電圧を加えると、金属板
(9)に進行波型の超音波振動（２０ｋHz以上)が生成さ
れ、ロータ(8)がこの超音波振動を駆動源とした回転運
動を行い、これにより、ロータ(8)が固定されている内
輪(4)が回転する。
に固定されたステータ(7)と、回転輪である内輪(4)に固
定されたロータ(8)とによって構成されている。ステー
タ(7)は、環状の金属板（弾性体）(9)およびこれの一方
の面に貼り付けられた圧電セラミック(10)よりなる。圧
電セラミック(10)は、電圧を加えたときに伸び縮みが交
互になるように厚み方向に分極されている。圧電セラミ
ック(10)が貼られていない方の金属板(9)の面には、図
２に示すような櫛歯状の溝(11)が形成されており、この
櫛歯状の溝(11)が形成されている金属板(9)の面がロー
タ(8)に圧接されている。圧電セラミック(10)には、超
音波領域の周波数の交流電圧を印加する電源（図示略）
に至る電線(12)が接続されている。圧電セラミック(10)
に超音波領域の周波数の交流電圧を加えると、金属板
(9)に進行波型の超音波振動（２０ｋHz以上)が生成さ
れ、ロータ(8)がこの超音波振動を駆動源とした回転運
動を行い、これにより、ロータ(8)が固定されている内
輪(4)が回転する。
【００２０】図３に拡大して示すように、外輪(3)の玉
(5)との接触部が玉(5)中心を通る横断面よりも右側にあ
り、内輪(4)の玉(5)との接触部が同左側にあるように、
外輪(3)および内輪(4)の軌道溝(3a)(4a)が形成されてい
る。そして、外輪(3)の軌道溝(3a)の左端に連なってカ
ウンタボア(3b)が形成され、内輪(4)の軌道溝(4a)の右
端に連なってカウンタボア(4b)が形成されている。玉
(5)中心を通る横断面は、軸受(1)の左右の中心よりも若
干左側に位置させられ、保持器(6)は左方から両輪(3)
(4)間に挿入されている。さらに、外輪(3)の右端部内径
の肩部には、ステータ嵌め入れ用環状溝(3c)が形成さ
れ、内輪(4)の右端部内径の肩部には、同溝(3c)よりも
幅広のロータ嵌め入れ用環状溝(4c)が形成されている。
(5)との接触部が玉(5)中心を通る横断面よりも右側にあ
り、内輪(4)の玉(5)との接触部が同左側にあるように、
外輪(3)および内輪(4)の軌道溝(3a)(4a)が形成されてい
る。そして、外輪(3)の軌道溝(3a)の左端に連なってカ
ウンタボア(3b)が形成され、内輪(4)の軌道溝(4a)の右
端に連なってカウンタボア(4b)が形成されている。玉
(5)中心を通る横断面は、軸受(1)の左右の中心よりも若
干左側に位置させられ、保持器(6)は左方から両輪(3)
(4)間に挿入されている。さらに、外輪(3)の右端部内径
の肩部には、ステータ嵌め入れ用環状溝(3c)が形成さ
れ、内輪(4)の右端部内径の肩部には、同溝(3c)よりも
幅広のロータ嵌め入れ用環状溝(4c)が形成されている。
【００２１】ロータ(8)は、穴あき円板状のもので、そ
の幅（厚み）は、ステータ嵌め入れ用環状溝(3c)とロー
タ嵌め入れ用環状溝(4c)との幅の差よりも小さくなされ
ている。ロータ(8)は、軸受(1)の右方から挿入されてそ
の内周縁部がロータ嵌め入れ用環状溝(4c)の左端部に収
められている。
の幅（厚み）は、ステータ嵌め入れ用環状溝(3c)とロー
タ嵌め入れ用環状溝(4c)との幅の差よりも小さくなされ
ている。ロータ(8)は、軸受(1)の右方から挿入されてそ
の内周縁部がロータ嵌め入れ用環状溝(4c)の左端部に収
められている。
【００２２】ステータ(7)の金属板(9)は、穴あき円板状
のもので、その外周寄りの部分には、環状の薄肉部(9a)
が設けられている。櫛歯状の溝(11)は、この薄肉部(9a)
の内縁から金属板(9)の内周に掛けての部分に設けられ
ている。櫛歯状の溝(11)が形成されている部分における
金属板(9)の左面は、金属板(9)の外周縁部の左面よりも
若干左方に突出するように形成されている。金属板(9)
は、軸受(1)の右方から挿入されてその外周縁部がステ
ータ嵌め入れ用環状溝(3c)の側壁に当接した状態で同溝
(3c)に嵌め合わせられている。この状態で、櫛歯状の溝
(11)が形成されている金属板(9)の左面がロータ(8)の右
面に圧接している。圧電セラミックス(10)の右面は、互
いに面一の両輪(3)(4)右端面から右方に突出しないよう
になされており、これにより、軸受(1)に超音波モータ
（アクチュエータ）(2)が内蔵された自転型軸受あるい
は軸受アクチュエータの構成が得られている。
のもので、その外周寄りの部分には、環状の薄肉部(9a)
が設けられている。櫛歯状の溝(11)は、この薄肉部(9a)
の内縁から金属板(9)の内周に掛けての部分に設けられ
ている。櫛歯状の溝(11)が形成されている部分における
金属板(9)の左面は、金属板(9)の外周縁部の左面よりも
若干左方に突出するように形成されている。金属板(9)
は、軸受(1)の右方から挿入されてその外周縁部がステ
ータ嵌め入れ用環状溝(3c)の側壁に当接した状態で同溝
(3c)に嵌め合わせられている。この状態で、櫛歯状の溝
(11)が形成されている金属板(9)の左面がロータ(8)の右
面に圧接している。圧電セラミックス(10)の右面は、互
いに面一の両輪(3)(4)右端面から右方に突出しないよう
になされており、これにより、軸受(1)に超音波モータ
（アクチュエータ）(2)が内蔵された自転型軸受あるい
は軸受アクチュエータの構成が得られている。
【００２３】この振動モータ一体型軸受ユニットでは、
アンギュラ玉軸受(1)に予圧が付与されている。ここ
で、軸受(1)の予圧方向とステータ(7)をロータ(8)に圧
接する方向とは同一方向（この実施形態では軸方向）と
されている。したがって、軸受(1)の予圧と超音波モー
タ(2)のステータ(7)およびロータ(8)の圧接とを同時に
行うことができる。
アンギュラ玉軸受(1)に予圧が付与されている。ここ
で、軸受(1)の予圧方向とステータ(7)をロータ(8)に圧
接する方向とは同一方向（この実施形態では軸方向）と
されている。したがって、軸受(1)の予圧と超音波モー
タ(2)のステータ(7)およびロータ(8)の圧接とを同時に
行うことができる。
【００２４】なお、ステータ(7)とロータ(8)とを圧接す
るには、アンギュラ玉軸受(1)の予圧によって行うほ
か、例えば、内輪(4)または外輪(3)にかかるアキシャル
荷重によって行うことももちろん可能である。
るには、アンギュラ玉軸受(1)の予圧によって行うほ
か、例えば、内輪(4)または外輪(3)にかかるアキシャル
荷重によって行うことももちろん可能である。
【００２５】なお、潤滑手段としては、超音波モータ
(2)が乾性摩擦で駆動することを考慮して、グリースを
使用する代わりに、樹脂と潤滑成分との混合物が固形化
された潤滑剤を使用するか、玉(5)と軌道輪(3)(4)との
間に固体潤滑材の特殊コーティングを施すか、保持器
(6)に潤滑油を含浸させるかなどが適宜選択される。
(2)が乾性摩擦で駆動することを考慮して、グリースを
使用する代わりに、樹脂と潤滑成分との混合物が固形化
された潤滑剤を使用するか、玉(5)と軌道輪(3)(4)との
間に固体潤滑材の特殊コーティングを施すか、保持器
(6)に潤滑油を含浸させるかなどが適宜選択される。
【００２６】図４は、この発明による振動モータ一体型
軸受ユニットの第２実施形態を示している。上記第１実
施形態のものは、内輪回転に適したものであり、この第
２実施形態のものは、外輪回転に適したものである。
軸受ユニットの第２実施形態を示している。上記第１実
施形態のものは、内輪回転に適したものであり、この第
２実施形態のものは、外輪回転に適したものである。
【００２７】同図に示すように、振動モータ一体型軸受
ユニットは、アンギュラ玉軸受(21)と、軸受(21)の一方
の軌道輪(24)に設けられた超音波モータ(22)のステータ
(27)と、軸受(21)の他方の軌道輪(23)に設けられてステ
ータ(27)に圧接されているロータ(28)とを備えている。
ユニットは、アンギュラ玉軸受(21)と、軸受(21)の一方
の軌道輪(24)に設けられた超音波モータ(22)のステータ
(27)と、軸受(21)の他方の軌道輪(23)に設けられてステ
ータ(27)に圧接されているロータ(28)とを備えている。
【００２８】アンギュラ玉軸受(21)は、１対の軌道輪と
しての外輪(23)および内輪(24)と、これらの間に配置さ
れた複数の転動体としての玉(25)と、これらの玉(25)を
保持する保持器(26)とを有している。
しての外輪(23)および内輪(24)と、これらの間に配置さ
れた複数の転動体としての玉(25)と、これらの玉(25)を
保持する保持器(26)とを有している。
【００２９】超音波モータ(22)は、固定輪である内輪(2
4)に固定されたステータ(27)と、回転輪である外輪(23)
の左端部に一体にかつ左方突出状に形成されたロータ(2
8)とによって構成されている。ステータ(27)は、環状の
金属板（弾性体）(29)およびこれの一方の面に貼り付け
られた圧電セラミック(30)よりなる。圧電セラミック(3
0)が貼られていない方の金属板(29)の面には、櫛歯状の
溝(31)が形成されている。この櫛歯状の溝(31)が形成さ
れている金属板(29)の面がロータ(28)に圧接されてい
る。圧電セラミック(30)には、超音波領域の周波数の交
流電圧を印加する電源（図示略）に至る電線(32)が接続
されている。
4)に固定されたステータ(27)と、回転輪である外輪(23)
の左端部に一体にかつ左方突出状に形成されたロータ(2
8)とによって構成されている。ステータ(27)は、環状の
金属板（弾性体）(29)およびこれの一方の面に貼り付け
られた圧電セラミック(30)よりなる。圧電セラミック(3
0)が貼られていない方の金属板(29)の面には、櫛歯状の
溝(31)が形成されている。この櫛歯状の溝(31)が形成さ
れている金属板(29)の面がロータ(28)に圧接されてい
る。圧電セラミック(30)には、超音波領域の周波数の交
流電圧を印加する電源（図示略）に至る電線(32)が接続
されている。
【００３０】外輪(23)および内輪(24)には、外輪(23)の
玉(25)との接触部が玉(5)中心を通る横断面よりも右側
にあり、内輪(24)の玉(25)との接触部が同左側にあるよ
うに、それぞれ軌道溝(23a)(24a)が形成されている。そ
して、外輪(23)の軌道溝(23a)の左端に連なってカウン
タボア(23b)が形成され、内輪(24)の軌道溝(24a)の右端
に連なってカウンタボア(24b)が形成されている。玉(2
5)中心を通る横断面は、軸受(1)の左右のほぼ中心に位
置させられ、保持器(26)は右方から両輪(23)(24)間に挿
入されている。さらに、外輪(23)の右端部内径の肩部に
は、シール嵌め入れ用環状溝(23c)が形成され、内輪(2
4)の左端部近くの内径の肩部には、ステータ嵌め入れ用
環状溝(24c)が形成されている。ステータ嵌め入れ用環
状溝(24c)の底面の径は、軌道溝(24a)の径よりも大き
く、内輪(24)の左端部には、ステータ嵌め入れ用環状溝
(24c)の側壁となる径方向外向き突出部(24d)が形成され
ている。
玉(25)との接触部が玉(5)中心を通る横断面よりも右側
にあり、内輪(24)の玉(25)との接触部が同左側にあるよ
うに、それぞれ軌道溝(23a)(24a)が形成されている。そ
して、外輪(23)の軌道溝(23a)の左端に連なってカウン
タボア(23b)が形成され、内輪(24)の軌道溝(24a)の右端
に連なってカウンタボア(24b)が形成されている。玉(2
5)中心を通る横断面は、軸受(1)の左右のほぼ中心に位
置させられ、保持器(26)は右方から両輪(23)(24)間に挿
入されている。さらに、外輪(23)の右端部内径の肩部に
は、シール嵌め入れ用環状溝(23c)が形成され、内輪(2
4)の左端部近くの内径の肩部には、ステータ嵌め入れ用
環状溝(24c)が形成されている。ステータ嵌め入れ用環
状溝(24c)の底面の径は、軌道溝(24a)の径よりも大き
く、内輪(24)の左端部には、ステータ嵌め入れ用環状溝
(24c)の側壁となる径方向外向き突出部(24d)が形成され
ている。
【００３１】外輪(23)のシール嵌め入れ用環状溝(23c)
には、接触シール(33)の外周縁部が嵌め合わせられ、そ
の接触シール(33)の内周縁部が内輪(24)の外径に接触し
ている。このシール(33)は、ゴミ混入防止のためのもの
であり、使用場所によっては省略することも可能であ
る。
には、接触シール(33)の外周縁部が嵌め合わせられ、そ
の接触シール(33)の内周縁部が内輪(24)の外径に接触し
ている。このシール(33)は、ゴミ混入防止のためのもの
であり、使用場所によっては省略することも可能であ
る。
【００３２】この実施形態におけるロータ(28)は、上記
のように、外輪(23)と一体、言い換えると、外輪(23)自
体が超音波モータ(22)のロータとなっている。このロー
タ(28)の左面は、内輪の左端面よりも右方（軸方向内
方）に位置させられている。また、ロータ(28)の左面
（外輪(23)のステータ(27)に接触する面）には、摩耗低
減のためのコーティングが施されている。
のように、外輪(23)と一体、言い換えると、外輪(23)自
体が超音波モータ(22)のロータとなっている。このロー
タ(28)の左面は、内輪の左端面よりも右方（軸方向内
方）に位置させられている。また、ロータ(28)の左面
（外輪(23)のステータ(27)に接触する面）には、摩耗低
減のためのコーティングが施されている。
【００３３】ステータ(27)の金属板(29)は、穴あき円板
状のもので、その内周寄りの部分に、環状の左方突出部
(29a)が設けられ、そのすぐ外側に環状の薄肉部(29b)が
設けられている。櫛歯状の溝(31)は、この薄肉部(29b)
の内縁から金属板(29)の外周に掛けての部分に設けられ
ている。櫛歯状の溝(31)が形成されている部分における
金属板(29)の右面は、金属板(29)の内周縁部の右面より
も右方に突出するように形成されている。金属板(29)
は、軸受(21)の右方から挿入されてその内周縁部がステ
ータ嵌め入れ用環状溝(24c)の側壁すなわち径方向外向
き突出部(24d)に当接した状態で、同溝(24c)に嵌め入れ
られている。この状態で、櫛歯状の溝(31)が形成されて
いる金属板(29)の右面がロータ(28)の左面に圧接してい
る。圧電セラミックス(30)の左面は、内輪(24)の左端面
から左方に突出しないようになされており、これによ
り、軸受(21)に超音波モータ（アクチュエータ）(22)が
内蔵された自転型軸受あるいは軸受アクチュエータの構
成が得られている。
状のもので、その内周寄りの部分に、環状の左方突出部
(29a)が設けられ、そのすぐ外側に環状の薄肉部(29b)が
設けられている。櫛歯状の溝(31)は、この薄肉部(29b)
の内縁から金属板(29)の外周に掛けての部分に設けられ
ている。櫛歯状の溝(31)が形成されている部分における
金属板(29)の右面は、金属板(29)の内周縁部の右面より
も右方に突出するように形成されている。金属板(29)
は、軸受(21)の右方から挿入されてその内周縁部がステ
ータ嵌め入れ用環状溝(24c)の側壁すなわち径方向外向
き突出部(24d)に当接した状態で、同溝(24c)に嵌め入れ
られている。この状態で、櫛歯状の溝(31)が形成されて
いる金属板(29)の右面がロータ(28)の左面に圧接してい
る。圧電セラミックス(30)の左面は、内輪(24)の左端面
から左方に突出しないようになされており、これによ
り、軸受(21)に超音波モータ（アクチュエータ）(22)が
内蔵された自転型軸受あるいは軸受アクチュエータの構
成が得られている。
【００３４】この第２実施形態のものでも、アンギュラ
玉軸受(21)に予圧が付与されている。ここで、軸受(21)
の予圧方向とステータ(27)をロータ(28)に圧接する方向
とは同一方向（この実施形態では軸方向）とされてい
る。したがって、軸受(21)の予圧と超音波モータ(22)の
ステータ(27)およびロータ(28)の圧接とを同時に行うこ
とができる。
玉軸受(21)に予圧が付与されている。ここで、軸受(21)
の予圧方向とステータ(27)をロータ(28)に圧接する方向
とは同一方向（この実施形態では軸方向）とされてい
る。したがって、軸受(21)の予圧と超音波モータ(22)の
ステータ(27)およびロータ(28)の圧接とを同時に行うこ
とができる。
【００３５】この第２実施形態において、外輪(23)とロ
ータ(28)とは、必ずしも一体にする必要はなく、例え
ば、摩耗低減材でロータを形成するとともに、このロー
タを外輪内径の肩部に設けたロータ嵌め入れ用溝に嵌め
合わせるようにしてもよい。
ータ(28)とは、必ずしも一体にする必要はなく、例え
ば、摩耗低減材でロータを形成するとともに、このロー
タを外輪内径の肩部に設けたロータ嵌め入れ用溝に嵌め
合わせるようにしてもよい。
【００３６】図５は、この発明による振動モータ一体型
軸受ユニットの第３実施形態を示している。この実施形
態のものは、第２実施形態のものに回転速度検出機能を
付加したものであり、第２実施形と同じ構成には同じ符
号を付して説明を省略する。
軸受ユニットの第３実施形態を示している。この実施形
態のものは、第２実施形態のものに回転速度検出機能を
付加したものであり、第２実施形と同じ構成には同じ符
号を付して説明を省略する。
【００３７】この実施形態の振動モータ一体型軸受ユニ
ットでは、アンギュラ玉軸受(21)の外輪(23)は、突出部
分としてのロータは有しておらず、外輪(23)の左端面(2
3d)がステータ(27)に圧接させられることによって、外
輪(23)自体が超音波モータ(22)のロータとなっている。
そして、外輪(23)には、左端面から軸方向にのびるセン
サ収納溝(23e)が設けられており、ここに、非接触セン
サ(34)が嵌め入れられている。非接触センサ(34)には、
この信号を外部に取り出すコード(35)が接続されてい
る。また、ステータ(27)の金属板(29)は、磁性体とされ
ている。非接触センサ(34)は、磁極を有する磁気センサ
とされており、磁極によって生成される磁束が櫛歯状の
溝(31)を有する磁性体製金属板(29)の回転に伴って変化
することを検出することができる。これにより、ステー
タ(27)の櫛歯状の溝(31)を利用して、超音波モータ(22)
の回転角を求め、回転制御することが可能となる。
ットでは、アンギュラ玉軸受(21)の外輪(23)は、突出部
分としてのロータは有しておらず、外輪(23)の左端面(2
3d)がステータ(27)に圧接させられることによって、外
輪(23)自体が超音波モータ(22)のロータとなっている。
そして、外輪(23)には、左端面から軸方向にのびるセン
サ収納溝(23e)が設けられており、ここに、非接触セン
サ(34)が嵌め入れられている。非接触センサ(34)には、
この信号を外部に取り出すコード(35)が接続されてい
る。また、ステータ(27)の金属板(29)は、磁性体とされ
ている。非接触センサ(34)は、磁極を有する磁気センサ
とされており、磁極によって生成される磁束が櫛歯状の
溝(31)を有する磁性体製金属板(29)の回転に伴って変化
することを検出することができる。これにより、ステー
タ(27)の櫛歯状の溝(31)を利用して、超音波モータ(22)
の回転角を求め、回転制御することが可能となる。
【００３８】なお、上記において、第１実施形態は内輪
回転型、第２および第３実施形態は外輪回転型であると
したが、それぞれの構成で、ステータ(7)(27)が固定さ
れている方の軌道輪(3)(24)を回転させることも可能で
ある。この場合には、圧電セラミック(10)(30)に接続さ
れている電線(12)(32)には、スリップリングを用いるな
どの回転に対する処理が施される。
回転型、第２および第３実施形態は外輪回転型であると
したが、それぞれの構成で、ステータ(7)(27)が固定さ
れている方の軌道輪(3)(24)を回転させることも可能で
ある。この場合には、圧電セラミック(10)(30)に接続さ
れている電線(12)(32)には、スリップリングを用いるな
どの回転に対する処理が施される。
【図１】図１は、この発明の第１実施形態を示す振動モ
ータ一体型軸受ユニットの縦断面図である。
ータ一体型軸受ユニットの縦断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図１の上半部を拡大した図である。
【図４】図４は、この発明の第２実施形態を示す振動モ
ータ一体型軸受ユニットの縦断面図の上半部である。
ータ一体型軸受ユニットの縦断面図の上半部である。
【図５】図４は、この発明の第３実施形態を示す振動モ
ータ一体型軸受ユニットの縦断面図の上半部である。
ータ一体型軸受ユニットの縦断面図の上半部である。
(1)(21) アンギュラ玉軸受
(2)(22) 超音波モータ（振動モータ）
(3)(23) 外輪
(4)(24) 内輪
(5)(25) 玉（転動体）
(7)(27) ステータ
(8)(28) ロータ
(11)(31) 櫛歯状の溝
(34) 非接触センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｃ
Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA16 BA56 FA53 GA32
5H680 AA19 BB03 BB16 CC07 DD01
DD15 DD23 DD27 DD53 DD65
DD73 DD87 DD92 DD99 EE03
EE07 EE10 EE11 EE20 EE22
FF03 FF08 FF17 FF24 FF33
Claims (6)
- 【請求項１】 １対の軌道輪およびこれらの間に配置さ
れた複数の転動体を有する転がり軸受と、一方の軌道輪
に設けられた振動モータのステータと、他方の軌道輪に
設けられてステータに圧接されているロータとを備えて
いる振動モータ一体型軸受ユニット。 - 【請求項２】 軸受は、アンギュラ玉軸受または円錐こ
ろ軸受であり、軸受に予圧が付与されることによってス
テータとロータとの圧接状態が得られている請求項１の
振動モータ一体型軸受ユニット。 - 【請求項３】 軸受の軌道輪がロータとなるように、ス
テータに圧接される部分が軌道輪に一体に形成されてい
る請求項１または２の振動モータ一体型軸受ユニット。 - 【請求項４】 ステータおよびロータは、軌道輪の両端
間に収まるようになされている請求項１乃至３の振動モ
ータ一体型軸受ユニット。 - 【請求項５】 ステータは、周方向に所定間隔をおいて
並ぶ複数の溝を有しており、ロータが設けられている軌
道輪に、ステータの溝を検知して軸受の回転速度を検出
する非接触センサが設けられている請求項１乃至４の振
動モータ一体型軸受ユニット。 - 【請求項６】 ステータは、その内周縁部および外周縁
部のいずれか一方が内輪または外輪に嵌め入れられてお
り、ステータの内輪または外輪に嵌め入れられていない
方の縁部に、圧電素子が貼り付けられるとともに、ステ
ータの径方向中間部分に、内周縁部および外周縁部より
も厚みが小さい環状の薄肉部が設けられている請求項１
乃至５の振動モータ一体型軸受ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023151A JP4178803B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 振動モータ一体型軸受ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023151A JP4178803B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 振動モータ一体型軸受ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222151A true JP2003222151A (ja) | 2003-08-08 |
| JP4178803B2 JP4178803B2 (ja) | 2008-11-12 |
Family
ID=27745940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002023151A Expired - Fee Related JP4178803B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 振動モータ一体型軸受ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4178803B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008028467A1 (de) * | 2006-09-05 | 2008-03-13 | Schaeffler Kg | Lagerungsanordnung mit integriertem schwingungsantrieb |
| DE102008025502A1 (de) * | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Ab Skf | Getriebelager-Montageeinheit und Getriebelager |
| JP2011010539A (ja) * | 2009-05-26 | 2011-01-13 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ及び電子機器 |
| EP2458235A2 (de) | 2010-11-25 | 2012-05-30 | Aktiebolaget SKF | Schrägkugellager |
| WO2016006545A1 (ja) * | 2014-07-08 | 2016-01-14 | Ntn株式会社 | 関節駆動装置 |
| JP2016019447A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | Ntn株式会社 | 中空アクチュエータ |
-
2002
- 2002-01-31 JP JP2002023151A patent/JP4178803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008028467A1 (de) * | 2006-09-05 | 2008-03-13 | Schaeffler Kg | Lagerungsanordnung mit integriertem schwingungsantrieb |
| DE102008025502A1 (de) * | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Ab Skf | Getriebelager-Montageeinheit und Getriebelager |
| JP2011010539A (ja) * | 2009-05-26 | 2011-01-13 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ及び電子機器 |
| EP2458235A2 (de) | 2010-11-25 | 2012-05-30 | Aktiebolaget SKF | Schrägkugellager |
| DE102010061930A1 (de) * | 2010-11-25 | 2012-05-31 | Aktiebolaget Skf | Schrägkugellager |
| WO2016006545A1 (ja) * | 2014-07-08 | 2016-01-14 | Ntn株式会社 | 関節駆動装置 |
| JP2016016479A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | Ntn株式会社 | 関節駆動装置 |
| JP2016019447A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | Ntn株式会社 | 中空アクチュエータ |
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|---|---|
| JP4178803B2 (ja) | 2008-11-12 |
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