(57)【要約】【課題】薄型化が可能な振とう装置を提供する。【解決手段】振とうする対象物を載置する振とう台と、進行波が生成される環状のステータと、前記ステータに圧接され、前記進行波によって回転する環状のロータとを備えた超音波モータと、前記超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた駆動偏心手段と、前記振とう台を振とう可能に支持する従動偏心手段と、を備える。【選択図】図１
2018082674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振とうする対象物を載置する振とう台と、
進行波が生成される環状のステータと、前記ステータに圧接され、前記進行波によって回転する環状のロータとを備えた超音波モータと、
前記超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた駆動偏心手段と、
前記振とう台を振とう可能に支持する従動偏心手段と、
を備えたことを特徴とする振とう装置。
【請求項２】
前記超音波モータが天板を有する装置本体内に設けられ、前記駆動偏心手段および前記従動偏心手段が、前記装置本体の前記天板の直上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の振とう装置。
【請求項３】
前記駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記従動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体に支持されたことを特徴とする請求項１または２に記載の振とう装置。
【請求項４】
前記駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記従動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体の前記天板に支持されたことを特徴とする請求項２に記載の振とう装置。
【請求項５】
前記装置本体の天板に開口が設けられ、前記駆動偏心手段および前記従動偏心手段が、前記開口または前記開口よりも下方に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の振とう装置。
【請求項６】
振とうする対象物を載置する振とう台と、
進行波が生成される環状のステータと、前記ステータに圧接され、前記進行波によって回転する環状のロータとを備えた第１および第２の超音波モータと、
前記第１の超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた第１の駆動偏心手段と、
前記第２の超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた第２の駆動偏心手段と、
を備えたことを特徴とする振とう装置。
【請求項７】
前記第１および第２の超音波モータが、同じ方向に回転または異なる方向に回転するように切り替え可能な制御手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の振とう装置。
【請求項８】
前記第１および第２の超音波モータが天板を有する装置本体内に設けられ、前記第１の駆動偏心手段および第２の駆動偏心手段が、前記装置本体の前記天板の直上に配置されたことを特徴とする請求項６または７に記載の振とう装置。
【請求項９】
前記第１の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記第２の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体に支持されたことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の振とう装置。
【請求項１０】
前記第１の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記第２の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体の前記天板に支持されたことを特徴とする請求項８に記載の振とう装置。
【請求項１１】
前記装置本体の天板に開口が設けられ、前記第１および第２の駆動偏心手段が、前記開口または前記開口よりも下方に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の振とう装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、培養、反応、溶解または混合等を行うために対象物を振とうさせる振とう装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞の培養や土壌成分の分析などを行う際に、対象物を撹拌、粉砕または混合するために振とう装置が利用されている。一般に振とう装置は、対象物が載置又は固定される振とう台と、振とう台を振とうさせるためのモータとを備え、モータの回転によって振とう台を旋回または水平往復等させることで、対象物を振とうさせている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された振とう装置は、装置内部に主偏心軸と、主偏心軸を中心として略三角形状に配置された３つの補助偏心軸とを設け、これら各偏心軸に振とう台が固定されている。そして、装置内部に偏心軸とは別にモータを設け、モータの回転軸に取り付けられた小プーリと、主偏心軸の中心軸に取り付けられた大プーリとに回転ベルトを巻回し、これによりモータの回転を主偏心軸に伝達している。そして、モータを駆動させると主偏心軸の中心軸が回転し、その結果、各偏心軸に固定された振とう台が旋回運動することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、振とう装置を用いて細胞などの振とう培養を行う場合、細胞培養に適した環境にするため、インキュベータ内で細胞などの対象物を振とうさせることが望ましい場合がある。このような場合において、一度に大量の細胞を培養するには、インキュベータの内部でできるだけ多くの振とう装置を稼働させる必要がある。そこで、振とう装置を薄型化するとともに、インキュベータ内に設ける棚をできるだけ多段化することで、より多くの振とう装置をインキュベータ内に収納できるようにすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている振とう装置は、装置本体内に収容された駆動源に電磁モータを用いており、電磁モータの軸方向の薄型化にも限界があるため、振とう装置の薄型化が困難であった。また、プーリと回転ベルトによって電磁モータの回転を主偏心軸に伝達しているため、振とう台の駆動機構が複雑化していた。
【０００７】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、薄型化が可能な振とう装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した目的を達成するために、
振とうする対象物を載置する振とう台と、
進行波が生成される環状のステータと、前記ステータに圧接され、前記進行波によって回転する環状のロータとを備えた超音波モータと、
前記超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた駆動偏心手段と、
前記振とう台を振とう可能に支持する従動偏心手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、駆動偏心手段は、超音波モータのロータに直接取り付けてもよいし、他の部材を介して間接的に取り付けてもよい。なお、駆動偏心手段は、超音波モータのロータに直接または間接的に取り付けられている必要はなく、超音波モータのロータの回転が駆動偏心手段に伝わるように構成されていればよい。
【００１０】
上述した発明によれば、ステータに生成した進行波によってロータを回転させる超音波モータを駆動源として用いて振とう台を振とうさせるため、駆動源の高さ方向の寸法が小さくなり、振とう装置の薄型化が可能になる。また、ステータおよびロータの厚みを必要に応じて薄く形成することで、さらなる薄型化も可能になる。また、駆動偏心手段の回転軸を超音波モータのロータに直接取り付けた場合は、部品点数の減少や、さらなる薄型化も可能になる。さらに、超音波モータのロータと駆動偏心手段とが一体に回転するように構成すれば、モータの出力軸等に取り付けられたプーリや、このプーリに巻回されたベルトといった、従来の振とう装置で必要とされた動力伝達部材が不要になるため、部品点数の削減による軽量化も可能になる。
【００１１】
また、本発明は上述した発明において、前記超音波モータが天板を有する装置本体内に設けられ、前記駆動偏心手段および前記駆動偏心手段が、前記装置本体の前記天板の直上に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、駆動偏心手段および従動偏心手段が、装置本体の天板の直上に配置されているため、装置の薄型化がより可能となる。また、例えば駆動偏心手段および従動偏心手段において、中心部に対する偏心部の位置を変化可能に構成して偏心半径を調整可能にした場合、偏心半径の調整作業を容易に行うことができる。
【００１３】
また、本発明は上述した発明において、前記駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記従動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体に支持されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、駆動偏心手段および従動偏心手段が、装置本体に支持された軸受けによって回転自在に支持されるため、各偏心手段の回転をより安定させることができ、これにより、振とう台に載置された対象物をスムーズに振とうさせることができる。
【００１５】
また、本発明は上述した発明において、前記駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記従動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体の天板に支持されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、駆動偏心手段および従動偏心手段を回転自在に支持する軸受けの各々が装置本体の天板に支持されるため、軸受を支持する新たな部材が不要になり、部品の増加を抑えることができる。
【００１７】
また、本発明において、装置本体の天板に開口を設け、前記駆動偏心手段および前記従動偏心手段が、前記開口または前記開口の下方に設けられたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前記駆動偏心手段および前記従動偏心手段の少なくとも一部が、天板よりも装置本体側に設けられているため、振とう装置のさらなる薄型化が可能になる。
【００１９】
また、本発明は、
振とうする対象物を載置する振とう台と、
進行波が生成される環状のステータと、前記ステータに圧接され、前記進行波によって回転する環状のロータとを備えた第１および第２の超音波モータと、
前記第１の超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた第１の駆動偏心手段と、
前記第２の超音波モータによって駆動され、偏心部が前記振とう台に取り付けられた第２の駆動偏心手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００２０】
ここで、第１および第２の駆動偏心手段は、各々、超音波モータのロータに直接取り付けてもよいし、他の部材を介して間接的に取り付けてもよい。なお、第１および第２の駆動偏心手段は、各々、超音波モータのロータに直接または間接的に取り付けられている必要はなく、第１の超音波モータのロータの回転が、第１の駆動偏心手段に伝わるように、また、第２の超音波モータのロータの回転が、第２の駆動偏心手段に伝わるように構成されていればよい。
【００２１】
上述した発明によれば、ステータに生成した進行波によってロータを回転させる超音波モータを駆動源として用いて振とう台を振とうさせるため、駆動源の高さ方向の寸法が小さくなり、振とう装置の薄型化が可能になる。また、ステータおよびロータの厚みを必要に応じて薄く形成することで、さらなる薄型化も可能になる。また、第１および第２の駆動偏心手段を、第１および第２の超音波モータのロータに夫々直接取り付けた場合は、部品点数の減少や、さらなる薄型化も可能になる。
【００２２】
また、本発明は、上述した発明において、前記第１および第２の超音波モータが、同じ方向に回転または異なる方向に回転するように切り替え可能な制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
上述した発明によれば、第１および第２の超音波モータの回転方向を切り替えるだけで、対象物を振とうさせる際の振とう台の動きの態様を容易に変化させることができる。
【００２４】
また、本発明は、上述した発明において、第１および第２の超音波モータが天板を有する装置本体内に設けられ、前記第１の駆動偏心手段および第２の駆動偏心手段が、前記装置本体の前記天板の直上に配置されたことを特徴とする。
【００２５】
上述した発明によれば、第１の駆動偏心手段および第２の駆動偏心手段が、装置本体の天板の直上に配置されているため、装置の薄型化がより可能となる。また、例えば各駆動偏心手段において、中心部に対する偏心部の位置を変化可能に構成して偏心半径を調整可能にした場合、偏心半径の調整作業を容易に行うことができる。
【００２６】
また、本発明は、前記第１の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記第２の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体に支持されたことを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、第１および第２の駆動偏心手段が、装置本体に支持された軸受けによって回転自在に支持されるため、各駆動偏心手段の回転をより安定させることができ、これにより、振とう台に載置された対象物をスムーズに振とうさせることができる。
【００２８】
また、本発明は上述した発明において、前記第１の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受と、前記第２の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受とを備え、前記軸受の各々が前記装置本体の天板に支持されたことを特徴とする
【００２９】
本発明によれば、第１および第２の駆動偏心手段を回転自在に支持する軸受けの各々が装置本体の天板に支持されるため、軸受を支持する新たな部材が不要になり、部品の増加を抑えることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、振とう装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る振とう装置の外観を示す斜視図である。
【図２】同振とう装置の本体から振とう台を取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】同振とう装置が備える駆動偏心部の断面を示す模式的な断面図である。
【図４】同振とう装置が備える従動偏心部の断面を示す模式的な断面図である。
【図５】２つの駆動偏心部と複数の従動偏心部を備える振とう装置における各偏心部の配置例について説明するための説明図である。
【図６】２つの駆動偏心部と複数の従動偏心部を備える振とう装置において、駆動偏心部を旋回モードで駆動したときの振とう台の動きを説明するための説明図である。
【図７】２つの駆動偏心部と複数の従動偏心部を備える振とう装置において、駆動偏心部を旋回ひねりモードで駆動したときの振とう台の動きを説明するための説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る振とう装置が備える駆動部の断面を示す模式的な断面図である。
【図９】同振とう装置が備える従動部の断面を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る振とう装置の一実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は第１実施形態における振とう装置１の外観を示す斜視図である。また、図２は図１に示す振とう装置１の装置本体１０から振とう台１２を取り外した状態の外観を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の振とう装置１は、金属製の筐体（ケーシング）を備えた装置本体１０を有し、その上面の直上には振とうさせる対象物が載置または固定される振とう台１２が設けられている。振とう台１２は、ベアリング（軸受）１４ａ，１４ｂ，１４ｃを介して装置本体１０側に設けられた駆動偏心部２および従動偏心部３ａ，３ｂに結合されている。
【００３３】
ここで、振とう台１２におけるベアリング１４ａ，１４ｂ，１４ｃの設置位置は、正三角形を成すように設けられている。
【００３４】
具体的には、図２に示すように装置本体１０の上面の直上には、駆動部２および従動部３ａ，３ｂを各々構成する偏心手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられており、これら偏心手段が各々有する偏心軸２８に、振とう台１２のベアリング１４ａ，１４ｂ，１４ｃの軸受孔が嵌合することで、振とう台１２と駆動偏心部２および従動偏心部３ａ，３ｂとが結合する。ここで、駆動部２の偏心手段２０ａと、駆動部３ａ，３ｂの偏心手段２０ｂ，２０ｃとは同じ構造になっているが、区別していう場合は、駆動部２の偏心手段２０ａを駆動偏心手段２０ａといい、従動部３ａ，３ｂの偏心手段２０ａ，２０ｂを従動偏心手段２０ｂ，２０ｃという。また、駆動偏心手段２０ａおよび従動偏心手段２０ｂ，２０ｃをまとめていう場合は、単に偏心手段２０という。
【００３５】
装置本体部１０の手前側（図１の左側）には操作パネル４０が設けられおり、操作パネル４０には、電源スイッチ４２、加速スイッチ４４、減速スイッチ４６および表示部４８が設けられている。電源スイッチ４２は、振とう台１２に載せた対象物を振とうさせるために操作するスイッチであり、振とう装置１がオフ状態のときに押動操作をするとオン状態となり、振とう台１２が旋回運動を開始する。また、振とう装置１がオン状態のときに電源スイッチ４２を押動操作するとオフ状態となり、振とう台１２の旋回運動が停止する。
【００３６】
加速スイッチ４４は、振とう装置１がオン状態になっているときに押動操作をすると、駆動部２の回転速度を所定の回転速度だけ増加させる。したがって、加速スイッチ４４を押動操作するごとに、回転速度が段階的に速くなっていく。これに対して、減速スイッチ４６は、振とう装置１がオン状態になっているときに押動操作をすると、駆動部２の回転速度を所定の回転速度だけ減少させる。これにより、減速スイッチ４６を押動操作するごとに、回転速度が段階的に遅くなっていく。表示部４８は、駆動部２の回転速度をｒｐｍ（１分間当たりの回転数）の単位で表示する。
【００３７】
次に図２を参照して偏心手段２０の構造について説明する。前述したように、駆動偏心手段２０ａと従動偏心手段２０ｂ，２０ｃとは同じ構造になっているため、以下では駆動偏心手段２０ａの構造を例に挙げて説明する。図２に示すように、偏心手段２０は、下部円板２２と、上部円板２４と、ねじ２６と、偏心軸２８と、支持部材３０（偏心手段の中心部）とによって構成されている。下部円板２２と、上部円板２４とはいずれも同じ直径を有する金属製の円板であり、その中心にはねじ２６が貫通するねじ孔が設けられている。また、上部円板２４には、偏心軸２８を挿入するための５つの偏心孔ｈ１〜ｈ５が形成されている。
【００３８】
偏心孔ｈ１〜ｈ５は、上部円板２４の中心軸に対する偏心軸２８の偏心半径を変化可能にするために設けられており、偏心孔ｈ１〜ｈ５の形成位置は、上部円板２４の中心点から半径方向における距離が互いに異なっている。本実施形態では、偏心孔ｈ５の形成位置が上部円板２４の中心点に最も近く、偏心孔ｈ４、偏心孔ｈ３、偏心孔ｈ２、偏心孔ｈ１の順に、中心点からの距離が長くなっている。また、偏心孔ｈ１〜ｈ５は、上部円板２４の円周方向において互いにずれた位置に形成されている。これにより、上部円板２４の半径方向における偏心孔の形成間隔（換言すると、偏心孔の中心点の間隔）を、偏心孔の直径よりも小さくすることができる。
【００３９】
また、下部円板２２は磁性体、上部円板２４は非磁性体であり、偏心軸２８が円柱形の磁石で構成されている。これにより、偏心軸２８は上部円板２４に設けられたいずれかの偏心孔を通って下部円板２２に吸着しており、この吸着力によって、振とう台１２のベアリング１４ａとの結合を安定的に保つことができる。また、この吸着力は、偏心軸２８を偏心孔へ挿入する際に偏心軸２８を引き寄せる力として働くため、偏心半径を変えるために偏心軸２８を別の偏心孔へ移すときの作業が容易になる。そして、駆動偏心手段２０ａの偏心軸２８は振とう台１２のベアリング１４ａの内輪に嵌合する。なお、従動偏心手段２０ｂの偏心軸２８は、振とう台１２のベアリング１４ｂの内輪に嵌合し、従動偏心手段２０ｃの偏心軸２８は、振とう台１２のベアリング１４ｃの内輪に嵌合する。
【００４０】
上述した下部円板２２および上部円板２４は、ねじ２６によって、支持部材３０を介して装置本体１０の内部に設けられた超音波モータ５０（後述する）に固定される。なお、従動偏心手段２０ｂ，２０ｃの下部円板２２および上部円板２４は、装置本体１０の内部に設けられた従動部３ａ，３ｂの従動軸６０（後述する）に固定される。
【００４１】
次に図３を参照して、装置本体１０の内部に設けられた超音波モータ５０の構造について説明する。図３は、駆動偏心手段２０ａを含む駆動部２の断面を示す模式的な断面図である。超音波モータ５０は、一般的な超音波モータと同様の構成を有しており、主にベース部材５１と、ステータ５２と、ロータ５３と、駆動軸５４とによって構成されている。ベース部材５１は、装置本体１０の底板１８にねじ止めされており、中心部には中央突起部ＣＰが形成されている。ステータ５２は、金属製または樹脂製で円環状の弾性体５７からなり、弾性体５７の裏面に貼着された複数の圧電セラミックス５６に高周波電圧が印加されると圧電セラミックス５６が伸縮し、これにより弾性体５７の櫛歯状の表面に進行波が生成される。弾性体５７には貫通孔が形成されており、ステータ５２をベース部材５１に組み込む際に、この貫通孔にベース部材５１に形成された棒状の突起部Ｒを通過させることで、ステータ５２にズレが生じないようにしている。
【００４２】
ステータ５２は、環状のスプリング５５によってロータ５３に押し付けられ、これにより、ロータ５３が弾性体５７に当接し、弾性体５７の櫛歯状の表面に生成される進行波によりロータ５３が回転する。ロータ５３はベアリング５８によってベース部材５１の中央突起部ＣＰに対して回転自在に支持される。ロータ５３の上面にはねじ孔（不図示）が設けられており、ロータ５３の上面に駆動軸５４がねじ止めされている。これにより、ロータ５３が回転することによって駆動軸５４が回転することになる。駆動軸５４の中心には雌ねじが形成されており、この雌ねじに偏心手段２０のねじ２６がねじ止めされる。
【００４３】
偏心手段２０の支持部材３０は、ベアリング３２によって装置本体１０の天板１６に対して回転自在に支持される。また、ベアリング３２の外輪には、フランジＦ（図３参照）が形成され、このフランジＦと天板１６の上面とが当接するようになっている。ここで、図３に示すように、ベアリング３２の内輪は支持部材３０を支持しているため、天板１６は、ベアリング３２を介して、駆動偏心手段２０ａに付加される荷重を受けることができる。また、超音波モータ５０のベアリング５８の外輪が駆動軸５４に当接し、ベアリング５８の内輪が、ベース部材５１の中央突起部ＣＰに形成された段差部Ｓに当接しているため、ベース部材５１は、ベアリング５８を介して駆動軸５４に付加される荷重を受けることができる。これにより、ベース部材５１は、ロータ５３に付加される荷重を支持する荷重支持手段ともいえる。
【００４４】
また、駆動軸５４は、上端側がベアリング３２で支持されるとともに、下端側がロータ５３を介してベアリング５８で支持されるため、下部円板２２および上部円板２４に加わる振とう台１２からの荷重（偏心荷重）による駆動軸５４の傾きが防止できる。なお、図３に示した駆動部２では、支持部材３０および駆動軸５４（他の部材）を介して間接的に駆動偏心手段２０ａをロータ５３に取り付けていたが、駆動軸５４を省略して支持部材３０のみを介して駆動部２をロータ５３に取り付けられるような構造にしてもよい。さらに、支持部材３０および駆動軸５４を省略して、駆動偏心手段２０ａを直接ロータ５３に取り付けられるような構造にしてもよい。
【００４５】
次に図４に示す従動部の模式的な断面図を参照して、装置本体１０の内部に設けられた従動軸６０の構造について説明する。ここで、従動偏心手段２０ｂを支持する従動軸６０と、従動偏心手段２０ｃを支持する従動軸６０とは、同じ構造であり、結果として従動偏心手段を含む従動部３ａおよび３ｂは全体として同じ構造になっているといえる。したがって、図４に示す従動部の断面図では、従動部３ａと３ｂとを区別することなく図示している。
【００４６】
従動軸６０は、従動偏心手段２０ｂ（または２０ｃ）がねじ２６によって固定される回転軸６２と、回転軸６２を回転自在に支持するベアリング６４と、ベアリング６４を固定する固定部材６６とで構成されている。固定部材６６には、ねじ孔（不図示）が設けられており、これによりベアリング６４を装置本体１０の底板１８に固定（ねじ止め）される。ベアリング６４は、その内輪によって回転軸６２の終端部Ｔを底板１８から浮かせた状態で、回転自在に支持する。また、従動偏心手段２０ｂ（または２０ｃ）の支持部材３０は、駆動偏心手段２０ａの支持部材３０と同様に、ベアリング３２によって装置本体１０の天板１６に対して回転自在に支持される。ここで、ベアリング３２の外輪には、フランジＦ（図４参照）が形成され、このフランジＦと天板１６の上面とが当接するようになっている。また、ベアリング３２の内輪は支持部材３０を支持しており、これにより、天板１６は、ベアリング３２を介して、従動偏心手段２０ｂ（または２０ｃ）に付加される荷重を受けることができる。また、回転軸６２は、上端側がベアリング３２で支持されるとともに、下端側がベアリング６４で支持されるため、下部円板２２および上部円板２４に加わる振とう台１２からの荷重（偏心荷重）による回転軸６２の傾きが防止できる。
【００４７】
なお、回転軸６２の外周部分に段差を設け、この段差と、ベアリング６４の内輪とが当接するようにして、従動偏心手段２０ｂ（または２０ｃ）に付加される加重をベアリング６４の外輪で受けるように構成してもよい。
【００４８】
振とう装置１には、上述した超音波モータ５０および従動軸６０の他に、超音波モータ５０の駆動制御を行う制御部Ｃ（図２中、破線部参照）が設けられている。制御部Ｃは図１に示した電源スイッチ４２によって振とう装置１がオン状態にされると、超音波モータ５０の圧電セラミックス５６に駆動信号として高周波電圧を印加する。これによって弾性体５７に進行波が生成されてロータ５３が回転し、振とう台１２を旋回運動させることができる。また、制御部Ｃは、加速スイッチ４４または減速スイッチ４６に対する操作に応じて、圧電セラミックス５６に印加する高周波電圧の周波数を変化させることで、ロータ５３の回転速度を変化させる。
【００４９】
なお、ロータ５３の回転方向は、時計回りでもよいし、反時計回りでもよい。また、ロータ５３が所定の角度範囲で時計回りと反時計回りとを交互に繰り返すように制御してもよい。また、例えば、ロータ５３を時計回りに３０゜回動させた後に反時計回りに２０゜回動させる制御を連続して行い、時計回りと反時計回りとを交互に繰り返しつつ、徐々に時計回りに回転していくように制御してもよい。また、ロータ５３の回転方向を「時計回り」または「反時計回り」のいずれかを選択する切り替えスイッチを操作パネル４０に設け、振とう台１２の旋回方向を選択できるように構成してもよい。
【００５０】
また、ロータ５３を所定の角度幅で時計回りと反時計回りとを交互に繰り返すように駆動すれば、振とう台１２を旋回させずに、振動させることができる。さらに、ロータ５３を、例えば７０ｒｐｍの回転数で、「時計回り（反時計回り）に所定角度駆動（例えば４２°）」「停止」「時計回り（反時計回り）に所定角度駆動（例えば６°）」「停止」を繰り返すように駆動すれば、振とう台１２の動きは、時計回り（反時計回り）の旋回に振動が加わったようなものとなる。
【００５１】
本実施形態の振とう装置１は、駆動源として超音波モータ５０を用いて振とう台１２を振とうさせるため、装置本体１０の高さ方向の寸法が小さくなり、装置本体１０の薄型化が可能となる。また、ステータ５２およびロータ５３の厚みを必要に応じて薄くすれば、装置本体１０のさらなる薄型化も可能となる。また、駆動部２および従動部３ａ，３ｂを構成する部材として、下部円板２２および上部円板２４といった円板状の部材を用いているため、装置本体１０のみならず、振とう装置１全体の薄型化が可能となる。
【００５２】
なお、図１〜図４に示した振とう装置１では、１つの駆動部２と、２つの従動部３ａ，３ｂとによって振とう台１２を支持し、旋回させていたが、これらの構成に加え、振とう台１２の支持のため、後述するボールローラ４を少なくとも１つ設けてもよい。
【００５３】
［第２実施形態］
上述した第１実施形態の振とう装置は、駆動部を１つだけ備えていたが、第２実施形態における振とう装置は、２つの駆動部を備えている。ここで、本実施形態における駆動部の構成は、第１実施形態の駆動部２と同様であるため、その詳しい説明は省略する。また、第１実施形態の振とう装置では、駆動部２とともに従動部３ａ，３ｂによって振とう台１２を支持していたが、本実施形態では、駆動部２ａ，２ｂとともにボールローラ４によって振とう台１２を支持している。ボールローラ４は、支持部材ＢＳによって支持ボールＢを回動自在に支持するものであり、この支持ボールＢによって振とう台１２を下側から水平方向に移動自在に支持するものである。
【００５４】
図５に、本実施形態の振とう装置１における駆動部２ａ，２ｂと、ボールローラ４との配置を示す。まず図５（ａ）は、駆動部２ａ，２ｂと、２つのボールローラ４ａ，４ｂとによって振とう台１２を支持するものである。ここで、駆動部２ａ，２ｂは、装置本体１０の水平線上に配置されており、ボールローラ４ａ，４ｂは、支持ボールＢの中心が、駆動部２ａおよび２ｂの中心を結ぶ水平線ＨＬに直交し、かつ二等分する垂直線ＶＬ上において、線Ｌから離れた距離が等しくなるように配置されている。なお、駆動部２ａ，２ｂと、２つのボールローラ４ａ，４ｂの配置位置は、上記の配置に限定されるものではない。
【００５５】
また、図５（ｂ）は、駆動部２ａ，２ｂと、４つのボールローラ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとによって振とう台１２を支持するものである。ここで、駆動部２ａ，２ｂは、装置本体１０の水平線上に配置されており、ボールローラ４ａ，４ｂと、ボールローラ４ｃ，４ｄとは、それぞれ駆動部２ａおよび２ｂの中心を結ぶ水平線ＨＬと平行であり、かつ、水平線ＨＬからの距離が互いに等距離となる水平線ＨＬ１、ＨＬ２上に配置されている。また、ボールローラ４ａと４ｂは、互いの支持ボールＢの中心点が、水平線ＨＬ１上において、水平線ＨＬに直交し、かつ水平線ＨＬを二等分する垂直線ＶＬからの距離が等しくなる位置に配置されている。これと同様にボールローラ４ｃと４ｄは、互いの支持ボールＢの中心点が、水平線ＨＬ２上において、水平線ＨＬに直交し、かつ水平線ＨＬを二等分する垂直線ＶＬからの距離が等しくなる位置に配置されている。なお、駆動部２ａ，２ｂと、４つのボールローラ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの配置位置は、上記の配置に限定されるものではない。
【００５６】
また、図５に示した例では、複数のボールローラを振とう台１２の支持手段として用いていたが、２つの駆動部２ａ．２ｂのみで振動台１２を安定して振とうさせることができる場合は、必ずしもボールローラ４を設ける必要は無い。
【００５７】
次に、本実施形態における２つの駆動部２ａおよび２ｂが有する超音波モータの駆動制御について、図６および図７を参照して説明する。本実施形態における超音波モータの駆動方法には、駆動部２ａおよび２ｂが各々有する超音波モータを、同じ速度で同じ回転方向に回転させる旋回モードと、同じ速度で互いに異なる回転方向に回転させる旋回ひねりモードとがある。このため、図５に示す本実施形態における振とう装置１の操作パネル４０には、上述した旋回モードと、旋回ひねりモードとを切り替えるための、モード切替スイッチ４７が設けられている。これにより、旋回モードになっているときにモード切替スイッチ４７が押動操作されると旋回ひねりモードへ移行し、旋回ひねりモードになっているときにモード切替スイッチ４７が押動操作されると旋回モードへ移行する。
【００５８】
まず、図６を参照して、旋回モードにおける振とう台１２の動きを説明する。図６において、図６（ａ）は駆動部２ａ，２ｂの初期位値を示しており、以下、駆動部２ａ，２ｂの動きを図６（ｂ）から（ｈ）まで時系列に図示している。また、図６（ａ）〜（ｈ）において、一点破線で示す矩形は振とう台１２を示しており、振とう台１２の四隅における点Ｐの軌跡を破線で示している。また、図６（ｂ）〜（ｈ）における点Ｐ０は、図６（ａ）に示す点Ｐの位置（初期位値）を示している。
【００５９】
図６（ａ）〜（ｈ）に示すように、旋回モードで駆動部２ａ，２ｂの超音波モータを同方向かつ同速度で回転させた場合、振とう台１２の点Ｐの位置では円形の軌跡を示しており、振とう台１２に載置された対象物は円運動をすることになる。なお、旋回モードにおいては、振とう台１２上のどの位置においても、同じ円運動が行われる。
【００６０】
次に図７を参照して、旋回ひねりモードにおける振とう台１２の動きを説明する。図７において、図７（ａ）は駆動部２ａ，２ｂの初期位値を示しており、以下、駆動部２ａ，２ｂの動きを図７（ｂ）から（ｈ）まで時系列に図示している。また、図７（ａ）〜（ｈ）において、一点破線で示す矩形は振とう台１２を示しており、振とう台１２の四隅における点Ｐの軌跡を破線で示している。また、図７（ｂ）〜（ｈ）における点Ｐ０は、図７（ａ）に示す点Ｐの位置（初期位値）を示している。
【００６１】
図７（ａ）〜（ｈ）に示すように、旋回ひねりモードで駆動部２ａ，２ｂの超音波モータを同じ速度で互い異なる方向に回転させた場合、振とう台１２の点Ｐの位置では破線で示すような軌跡となる。なお、旋回ひねりモードにおいては、振とう台１２の位置によって異なる運動が行われることとなり、例えば振とう台１２の中心部に対象物を載置した場合は、その動きは極めて小さいものとなる。
【００６２】
なお、本実施形態の振とう装置１において、旋回モードで対象物を振とうさせる場合、第１実施形態の振とう装置と同様に、各超音波モータが所定の角度範囲で時計回りと反時計回りとを交互に繰り返すように制御してもよいし、時計回りと反時計回りとを交互に繰り返しつつ、徐々に時計回りに回転していくように制御してもよい。また、本実施形態の振とう装置１において、旋回ひねりモードを選択せず、旋回モードのみで振とう台１２を振とうする場合、ボールローラ４ａ，４ｂ（４ｃ，４ｄ）の代わりに第１実施形態の振とう装置１で用いた従動部３ａ，３ｂ（３ｃ，３ｄ）を用いてもよい。
【００６３】
また、制御部Ｃにおいて、超音波モータを駆動しているときに電源スイッチ４２が操作された場合、その時点における回転速度を不揮発性メモリなどに記憶しておき、次に電源スイッチ４２が操作されたときに、記憶した回転速度で超音波モータを回転させるようにしてもよい。
【００６４】
［駆動部および従動部に関する他の実施形態］
第１の実施形態および第２の実施形態における従動部２および従動部３ａ，３ｂ（または３ａ〜３ｄ）は、図３および図４に示す構造になっていたが、これらの代わりに図８に示す駆動部および図９に示す従動部を用いてもよい。
【００６５】
図８は、本発明の他の実施形態に係る振とう装置が備える駆動部の断面を示す模式的な断面図である。この図に示す駆動部２’は、装置本体１０の天板１６に、駆動偏心手段２０ａ（図２参照）を構成する円板７０の外径よりも僅かに大きい内径を有する円形の開口Ｏを形成し、この開口Ｏ内に円板７０を配置している。ここで、図８においては、円板７０の上面が天板１６の上面よりも低い位置になっているが、振とう台１２が天板１６に接触しないようにすればよい。また、円板７０の上面と天板１６の上面とが同じ位置であってもよいし、円板７０の上面が天板１６の上面よりも高い位置になってもよいが、振とう装置の薄型化の観点からすれば、円板７０の上面が天板１６の上面よりも低い位置であることが望ましい。
【００６６】
図３の駆動部２では、中央突起部ＣＰおよび突起部Ｒが形成されたベース部材５１を用いていたが、図８の駆動部２’では、中央突起部ＣＰおよび突起部Ｒを装置本体１０の底板１８に形成し、ベース部材５１を省略している。また、図３の駆動部２では、下部円板２２および上部円板２４と超音波モータ５０のロータ５３とを、支持部材３０および駆動軸５４を介して結合しているが、図８の駆動部２’では、円板７０を、直接、超音波モータ８０のロータ８２に、ねじ７１を用いて固定している。
【００６７】
なお、超音波モータ８０のステータ８１（すなわち、圧電セラミックス８４および弾性体８５）、スプリング８３およびベアリング８６の構造は、図３の超音波モータ５０におけるステータ５２（すなわち、圧電セラミックス５６および弾性体５７）、スプリング５５およびベアリング５８と同様の構造になっている。また、図８では、ねじ７１のみを図示しているが、ねじ７１以外にも、ロータ８２の同心円上に、さらに２本のねじが存在している。
【００６８】
次に、図９は、本発明の他の実施形態に係る振とう装置が備える従動部の断面を示す模式的な断面図である。ここで、例えば第１実施形態においては２つの従動部を用いるため、本実施形態における従動部を第１実施形態に適用する場合は、２つの従動部３ａ’，３ｂ’（第２実施形態においては３ａ’，３ｂ’または３ａ’〜３ｄ’）が存在することになるが、いずれの従動部も同じ構造であるため、以下の説明ではまとめて従動部３’という。
【００６９】
図９に示す従動部３’は、装置本体１０の天板１６に、従動偏心手段２０ｂ，２０ｃ（図２参照）を構成する回転軸一体型円板９０の外径よりも僅かに大きい内径を有する円形の開口Ｏを形成し、この開口Ｏ内に回転軸一体型円板９０を配置している。ここで、図９においては、回転軸一体型円板９０の上面が天板１６の上面よりも低い位置になっているが、図８に示した円板７０の高さに合わせて、回転軸一体型円板９０の上面と天板１６の上面とが同じ位置であってもよいし、回転軸一体型円板９０の上面が天板１６の上面よりも高い位置になってもよい。
【００７０】
図４の従動部３ａ，３ｂでは、下部円板２２、上部円板２４、支持部材３０および回転軸６２が個別の部品であったが、図９に示す従動部３’の回転軸一体型円板９０では、これらの部材が一体に形成されている。また、回転軸一体型円板９０は、上部ベアリング９２ａおよび下部ベアリング９２ｂを介して固定部材９１によって回転自在に固定される。ここで、回転軸一体型円板９０の回転軸に形成された段差部Ｓは、上部ベアリング９２ａの内輪に当接しており、さらに上部ベアリング９２ａの外輪に形成されたフランジＦが固定部材９１の上面の縁に当接している。これにより、回転軸一体型円板９０に付加された荷重は、上部ベアリング９２ａを介して固定部材９１によって支えられる。
【００７１】
上述した図８の駆動部２’ によれば、円板７０をロータ８２に直接固定して、底板１８に中央突起部ＣＰおよび突起部Ｒを直接形成するとともに、天板１６に円板７０の外径よりも大きな開口Ｏを設けることで、円板７０の上面を天板１６の上面よりも低い位置となるように構成することができる。また、図９に示す従動部３’によれば、円板と回転軸とを一体形成し、天板１６に回転軸一体型円板９０の外径よりも大きな開口Ｏを設けることで、回転軸一体型円板９０の上面を天板１６の上面よりも低い位置となるように構成することができる。これにより、振とう装置のさらなる薄型化を図ることができる。
【００７２】
また、以上の実施形態においては、振とう台１２が平板状で、装置本体１０の天板１６の直上に設けられているものを例示したが、振とう台は、振とうする対象物を載置する載置面が、駆動部２の下部円板２２（駆動部２’の円板７０）や従動部３ａ’，３ｂ’の下部円板２２（従動部３’の円板７０）よりも下方に位置するように凹形状に形成し、振とう台の底部が載置面となるように構成してもよい。この場合、装置本体１０の天板１６は、旋回等する振とう台と干渉することがないように、取り除かれるか、あるいは、大きく切り欠かれることになる。
【符号の説明】
【００７３】
１  振とう装置
２，２ａ，２ｂ，２’  駆動部
３ａ，３ｂ，３’，３ａ’，３ｂ’  従動部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  ボールローラ
１０  装置本体
１２  振とう台
１４，３２，５８，６４，８６  ベアリング
１６  天板
１８  底板
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  偏心手段
２２  下部円板
２４  上部円板
２６，７１  ねじ
２８  偏心軸
３０  支持部材
４０  操作パネル
４２  電源スイッチ
４４  加速スイッチ
４６  減速スイッチ
４７  モード切替スイッチ
４８  表示部
５０，８０  超音波モータ
５１  ベース部材
５２，８１  ステータ
５３，８２  ロータ
５４  駆動軸
５５，８３  スプリング
５６，８４  圧電セラミックス
５７，８５  弾性体
６０  従動軸
６２  回転軸
６６，９１  固定部材
９０  回転軸一体型円板
９２ａ  上部ベアリング
９２ｂ  下部ベアリング
【図１】
2018082674.tif 000003
【図２】
2018082674.tif 000004
【図３】
2018082674.tif 000005
【図４】
2018082674.tif 000006
【図５】
2018082674.tif 000007
【図６】
2018082674.tif 000008
【図７】
2018082674.tif 000009
【図８】
2018082674.tif 000010
【図９】
2018082674.tif 000011