(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸と、
前記第１の回転軸に対して同軸配設された円筒形状の第２の回転軸と、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間に軸方向に異なる位置で介挿された２つの第１の軸受と、
前記第１および第２の回転軸に対して同軸配設された略円筒形状のケーシングと、
前記ケーシングの一端に取り付けられ、前記第１の回転軸と前記ケーシングとの間に介挿された第２の軸受と、
前記ケーシングの他端に取り付けられ、前記第２の回転軸と前記ケーシングとの間に介挿された第３の軸受と、
前記第１および第２の回転軸を回転駆動する駆動手段と、
を具備することを特徴とする同心多軸モータ。
【請求項２】
前記第１の回転軸の回転速度を検知する第１の速度検知手段と、
前記第２の回転軸の回転速度を検知する第２の速度検知手段と、を具備し、
前記駆動手段は、前記第１および第２の速度検知手段の各検知結果に基づいて、前記第１および第２の回転軸が共に同一の回転速度で回転するように、前記第１および第２の回転軸を回転駆動すること、
を特徴とする請求項１に記載の同心多軸モータ。
【請求項３】
前記第１の回転軸の回転速度を検知する第１の速度検知手段と、
前記第２の回転軸の回転速度を検知する第２の速度検知手段と、を具備し、
前記駆動手段は、前記第１および第２の速度検知手段の各検知結果に基づいて、前記第１および第２の回転軸が共に所定の回転速度差をもって回転するように、前記第１および第２の回転軸を回転駆動すること、
を特徴とする請求項１に記載の同心多軸モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、一般産業用テーブル装置、繊維機械等の駆動源として用いられる同心多軸モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のごとく、モータは、一般産業用設備における各種駆動源として広く使用されている。このモータの使用方法としては、モータの出力回転軸に負荷を取り付けた後、所定の回転速度で出力回転軸を回転駆動することにより、負荷を駆動するという、いわゆる１軸駆動方法が一般的である。また、近年においては、産業界の発展や設備の多様化に対応すべく、同軸配設された複数の回転軸に各々取り付けられた複数の負荷を異なる回転速度で駆動する同心多軸モータが用いられている。
【０００３】
図４は、上述した従来の同心多軸モータの構成を示す断面図である。この図において、１は図示しない第１の制御装置（または第１のドライバ）により回転駆動される第１のモータである。この第１のモータ１において、２は内側出力軸たる第１の回転軸である。３は、第１の回転軸２の同図左側の一定長さ部分の外周面に取り付けられた永久磁石であり、界磁磁束を発生する。４は、基台５を介して設置床６に設置された略円筒形状のケーシングであり、その両端板には、円形の開口穴４ａ、４ｂが各々形成されている。
【０００４】
また、ケーシング４には、開口穴４ａ、４ｂを貫くようにして第１の回転軸２の左側の一定長さ部分が貫通されており、ケーシング４は、開口穴４ａ、４ｂの周縁に沿って取り付けられたボールベアリング７、８を介して第１の回転軸２を軸支している。すなわち、第１の回転軸２の右側の一定長さ部分は、ケーシング４の開口穴４ａより同図右方へ突出している。
９、９は、ケーシング４の内周面に沿って各々配設されたステータであり、供給される三相交流電流により回転磁界を発生する。
【０００５】
１０は、第１のモータ１の近傍に設けられた第２のモータであり、図示しない第２の制御装置（または第２のドライバ）により回転駆動される。この第２のモータ１０において、１１は、円筒形状の外側出力軸たる第２の回転軸であり、第１の回転軸２の右側の一定長さ部分に対して同軸配置されている。１２は、第２の回転軸１１の外周面に取り付けられた永久磁石であり、界磁磁束を発生する。１３は、基台１４を介して設置床６に設置された略円筒形状のケーシングであり、その両端板には、円形の開口穴１３ａ、１３ａが各々形成されている。
【０００６】
また、ケーシング１３には、開口穴１３ａ、１３ａを貫くようにして第１の回転軸２の右側の一定長さ部分および第２の回転軸１１が各々同軸状に貫通されており、ケーシング１３は、開口穴１３ａ、１３ａの周縁に沿って取り付けられたボールベアリング１５、１６を介して第２の回転軸１１を軸支している。すなわち、第１の回転軸２および第２の回転軸１１の先端部分は、開口穴１３ａより同図右方へ突出している。１７、１７は、ケーシング１３の内周面に沿って各々配設されたステータであり、供給される三相交流電流により回転磁界を発生する。
【０００７】
上記構成において、第１および第２の制御装置よりステータ９および１７へ三相交流電力が供給されると、回転磁界が発生し、第１の回転軸２および第２の回転軸１１が各々回転駆動される。また、第１の回転軸２および第２の回転軸１１の回転速度は、第１および第２の制御装置の制御により同一速度または異なる速度とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の同心多軸モータにおいて、第１のモータ１および第２のモータ１０を同心上に配置する際には、平行度や同心度等を正確に測定しつつ行わなければならない。
しかしながら、従来の同心多軸モータにおいては、上記設置等に熟練を要するとともに、設置された後の経年的な位置ズレ等の修正、保守に多大なる労力を要するという欠点があった。
また、従来の同心多軸モータにおいては、第１の回転軸２の軸長が長いため、オーバハングとなり、これにより軸の弾性モードに対して悪影響を及ぼし、ひいては共振点が低下したり、振動剛性が低下するという欠点があった。
さらに、従来の同心多軸モータにおいては、２台の第１のモータ１および第２のモータ１０から構成されているため、当然のことながら設置面積が大きいという欠点があった。
本発明はこのような背景の下になされたもので、設置に熟練を要さず、しかも保守が楽であって、かつ小型の同心多軸モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、前記第１の回転軸に対して同軸配設された円筒形状の第２の回転軸と、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間に軸方向に異なる位置で介挿された２つの第１の軸受と、前記第１および第２の回転軸に対して同軸配設された略円筒形状のケーシングと、前記ケーシングの一端に取り付けられ、前記第１の回転軸と前記ケーシングとの間に介挿された第２の軸受と、前記ケーシングの他端に取り付けられ、前記第２の回転軸と前記ケーシングとの間に介挿された第３の軸受と、前記第１および第２の回転軸を回転駆動する駆動手段とを具備することを特徴とすることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の同心多軸モータにおいて、前記第１の回転軸の回転速度を検知する第１の速度検知手段と、前記第２の回転軸の回転速度を検知する第２の速度検知手段とを具備し、前記駆動手段は、前記第１および第２の速度検知手段の各検知結果に基づいて、前記第１および第２の回転軸が共に同一の回転速度で回転するように、前記第１および第２の回転軸を回転駆動することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の同心多軸モータにおいて、前記第１の回転軸の回転速度を検知する第１の速度検知手段と、前記第２の回転軸の回転速度を検知する第２の速度検知手段とを具備し、前記駆動手段は、前記第１および第２の速度検知手段の各検知結果に基づいて、前記第１および第２の回転軸が共に所定の回転速度差をもって回転するように、前記第１および第２の回転軸を回転駆動することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による同心多軸モータの構成を示す断面図である。図２（ａ）は図１に示すＡ−Ａ線視断面図であり、図２（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ線視断面図である。
図１において、２０は、内側出力軸たる第１の回転軸である。２１は、第１の回転軸２０の同図左側部分の外周面に取り付けられた永久磁石であり、界磁磁界を発生する。
【００１１】
２２は、外側出力軸たる略円筒形状の第２の回転軸であり、第１の回転軸２０に対してボールベアリング２３、２４を介して同軸に配設されている。２５は、第２の回転軸２２の外周面に取り付けられた永久磁石であり、界磁磁界を発生する。２６は、略円筒形状のケーシングであり、第１の円筒部２６ａと該第１の円筒部２６ａより径大の第２の円筒部２６ｂとが一体に形成されてなる。
【００１２】
また、ケーシング２６の一端板の中央部には、開口穴２６ｃが形成されており、さらにケーシング２６の他端板の中央部には、開口穴２６ｄが形成されている。ケーシング２６は、開口穴２６ｃの周縁に取り付けられたボールベアリング２７を介して第１の回転軸２０の一端部を軸支しているとともに、開口穴２６ｄの周縁に取り付けられたボールベアリング２８を介して第２の回転軸２２を軸支している。
【００１３】
２９は、図２（ａ）に示す第１の円筒部２６ａの内周面２６ｅに沿って各々配設された鉄心であり、この鉄心２９には、第１のコイル３０、３０、・・・が各々巻回されている。これらの第１のコイル３０、３０、・・・は、供給される三相交流電流により回転磁界を発生する。
【００１４】
４０は、第１の回転軸２０の近傍に配設された第１の磁極センサであり、第１の回転軸２０の回転速度を検知し、検知結果を第１の回転速度信号Ｐ1（図３参照）として出力する。この第１の磁極センサ４０としては、ホール素子等が用いられている。
【００１５】
図２（ｂ）に示す、３１は、第２の円筒部２６ｂの内周面２６ｆに沿って各々配設された鉄心であり、この鉄心３１には、第２のコイル３２、３２、・・・が各々巻回されている。これらの第２のコイル３２、３２、・・・は、供給される三相交流電流により回転磁界を発生する。
【００１６】
５０は、第２の回転軸２２の近傍に配設された第２の磁極センサであり、第２の回転軸２２の回転速度を検知し、検知結果を第２の回転速度信号Ｐ2（図３参照）として出力する。この第２の磁極センサ５０としては、ホール素子等が用いられている。
【００１７】
図３は、上述した一実施形態による同心多軸モータの電気的構成を示すブロック図である。この図において、６０は、制御演算部であり、基準速度指令信号Ｓr、速度差指令信号Ｓs、第１の回転速度信号Ｐ1および第２の回転速度信号Ｐ2に基づいて、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２の回転速度を制御する。この制御演算部６０の動作の詳細については後述する。
【００１８】
６１は、第１の回転軸２０（図１参照）を駆動する第１のドライバであり、制御演算部６０より入力される第１の速度指令信号Ｓ1に応じた三相交流電流Ｉ1を第１のコイル３０へ供給する。６２は、第２の回転軸２２（図１参照）を駆動する第２のドライバであり、制御演算部６０より入力される第２の速度指令信号Ｓ2に応じた三相交流電流Ｉ2を第２のコイル３２へ供給する。
【００１９】
次に、上述した一実施形態による同心多軸モータの動作について説明する。
はじめに、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２を共に同一の回転速度で動作させる場合について説明する。
図３に示す基準速度指令信号Ｓrが入力されると、制御演算部６０は、基準速度指令信号Ｓrに対応した第１の速度指令信号Ｓ1および第２の速度指令信号Ｓ2を第１のドライバ６１および第２のドライバ６２へ各々出力する。
これにより、第１のドライバ６１および第２のドライバ６２は、第１の速度指令信号Ｓ1および第２の速度指令信号Ｓ2に対応した三相交流電流Ｉ1および三相交流電流Ｉ2を第１のコイル３０および第２のコイル３２へ各々出力する。
【００２０】
これにより、図１に示す鉄心第１のコイル３０、３０、・・・および第２のコイル３２、３２、・・・に各々回転磁界が発生し、これらの回転磁界と永久磁石２１、２５との相互作用によるローレンツ力が発生することにより、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２が回転駆動される。このとき、図３に示す第１の磁極センサ４０および第２の磁極センサ５０からは、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２の回転速度を示す第１の回転速度信号Ｐ1および第２の回転速度信号Ｐ2が制御演算部６０へ出力される。
【００２１】
以後、制御演算部６０は、第１の回転速度信号Ｐ1および第２の回転速度信号Ｐ2のフィードバックを受けながら、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２が共に、基準速度指令信号Ｓrが示す回転速度となるように第１の速度指令信号Ｓ1および第２の速度指令信号Ｓ2を各々出力する。
【００２２】
次に、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２を一定の回転速度差をもって回転駆動する場合の動作について説明する。
図３に示す基準速度指令信号Ｓrおよび速度差指令信号Ｓsが入力されると、制御演算部６０は、基準速度指令信号Ｓrに対応した第１の速度指令信号Ｓ1を第１のドライバ６１へ出力する。これと同時に、制御演算部６０は、基準速度指令信号Ｓrが示す回転速度より、速度差指令信号Ｓsが示す回転速度差分遅い（または速い）速度を示す第２の速度指令信号Ｓ2を第２のドライバ６２へ出力する。
【００２３】
これにより、第１のドライバ６１および第２のドライバ６２は、第１の速度指令信号Ｓ1および第２の速度指令信号Ｓ2に対応した三相交流電流Ｉ1および三相交流電流Ｉ2を第１のコイル３０および第２のコイル３２へ各々出力する。
【００２４】
これにより、図１に示す第１のコイル３０、３０、・・・および第２のコイル３２、３２、・・・に各々回転磁界が発生し、これらの回転磁界と永久磁石２１、２５との相互作用によるローレンツ力が発生することにより、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２が速度差指令信号Ｓsが示す回転速度差をもって各々回転駆動される。このとき、図３に示す第１の磁極センサ４０および第２の磁極センサ５０からは、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２の回転速度を示す第１の回転速度信号Ｐ1および第２の回転速度信号Ｐ2が制御演算部６０へ出力される。
【００２５】
以後、制御演算部６０は、第１の回転速度信号Ｐ1および第２の回転速度信号Ｐ2のフィードバックを受けながら、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２の回転速度差が速度差指令信号Ｓsが示す回転速度差となるように第１の速度指令信号Ｓ1および第２の速度指令信号Ｓ2を各々出力する。
【００２６】
以上説明したように、本発明の一実施形態による同心多軸モータによれば、第１の回転軸２０および第２の回転軸２２を１つのケーシング２６に収容しているので、設置に熟練を要さず、しかも保守が楽であって、かつ小型にすることができるという効果が得られる。
また、上述した一実施形態による同心多軸モータによれば、図１に示すボールベアリング２３より同図右方へ突出している第１の回転軸２０の長さを、従来の同心多軸モータに比して短くすることができるため、負荷側にオーバハングすることがない。従って、一実施形態による同心多軸モータによれば、ボールベアリング２３、２４、２７にかかる負荷が低減されるため、ボールベアリング２３、２４、２７の損傷を防止でき、ひいては寿命を長くすることができるという効果が得られる。
さらに、上述した一実施形態による同心多軸モータによれば、ボールベアリング２７とボールベアリング２３、２４との間の距離が従来の同心多軸モータに比して長いため、第１の回転軸２０が安定に軸支されることから、弾性モードに対する悪影響を解消することができるという効果が得られる。
加えて、上述した一実施形態による同心多軸モータによれば、小型化されることにより、設置面積を小さくすることができるとともに、製造コストをも安くすることができるという効果が得られる。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの一実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述した一実施形態による同心多軸モータにおいては、２軸のものについて説明したが、これに限定されることなく軸数を３軸以上としてもよい。
また、上述した一実施形態による同心多軸モータにおいては、永久磁石２１、２５を用いたモータについて説明したが、これに限定されることなくモータの種類はいかなるものであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、１つのケーシング内に第１および第２の回転軸を収容する構成としたので、設置に熟練を要さず、しかも保守が楽であって、かつ小型にすることができるという効果が得られる。
また、本発明によれば、第１の軸受より負荷側へ突出した第１の回転軸の長さが従来の同心多軸モータに比して短いため、負荷側にオーバハングすることがない。従って、本発明によれば、第１および第２の軸受にかかる負荷が低減されるため、第１および第２の軸受の損傷を防止でき、ひいては寿命を長くすることができるという効果が得られる。
さらに、本発明によれば、第１の軸受と第２の軸受との間の距離が従来の同心多軸モータに比して長いため、第１の回転軸が安定に軸支されることから、弾性モードに対する悪影響を解消することができるという効果が得られる。
加えて、本発明によれば、小型化されることにより、設置面積を小さくすることができるとともに、製造コストをも安くすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による同心多軸モータの構成を示す断面図である。
【図２】  図１に示すＡ−Ａ線視断面図およびＢ−Ｂ線視断面図である。
【図３】  本発明の一実施形態による同心多軸モータの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】  従来の同心多軸モータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２０  第１の回転軸
２１  永久磁石
２２  第２の回転軸
２３、２４  ボールベアリング
２５  永久磁石
２６  ケーシング
２７、２８  ボールベアリング
２９  鉄心
３０  第１のコイル
３１  鉄心
３２  第２のコイル
４０  第１の磁極センサ
５０  第２の磁極センサ
６０  制御演算部
６１  第１のドライバ
６２  第２のドライバ
【図１】
0004081828.tif 000002
【図２】
0004081828.tif 000003
【図３】
0004081828.tif 000004
【図４】
0004081828.tif 000005