JP2003088089A - ２軸一体形モータ - Google Patents
２軸一体形モータInfo
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- motor
- horizontal
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- 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
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力軸が球面動作を行うことができるコンパ
クトな２軸一体形モータを提供する。 【解決手段】 ２つの大きさの異なるリニアモータ８，
１８の固定子９，１９と移動子１０，２０を同一円弧中
心点Ｏに位置する円弧状に曲げ、２つリニアモータ８，
１１の移動子１０，２０が回転運動をするようにして、
それぞれの移動子１０，２０が直交するように配置し、
内側に設けた移動子２０に出力軸３０を設ける。
クトな２軸一体形モータを提供する。 【解決手段】 ２つの大きさの異なるリニアモータ８，
１８の固定子９，１９と移動子１０，２０を同一円弧中
心点Ｏに位置する円弧状に曲げ、２つリニアモータ８，
１１の移動子１０，２０が回転運動をするようにして、
それぞれの移動子１０，２０が直交するように配置し、
内側に設けた移動子２０に出力軸３０を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動化機器等に用
いられる、狭いスペース内で、同時に２軸動作をするこ
とが可能な２軸一体形モータに関するものである。
いられる、狭いスペース内で、同時に２軸動作をするこ
とが可能な２軸一体形モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、２軸動作を行うことができる一般
的なモータは、２つの回転形モータを単に連結した構成
をしていた。２つの回転形モータで水平方向（横方向）
の回転と上下方向（縦方向）の回転動作を得る場合は、
図４に示すように、水平方向駆動モータ３１と垂直方向
駆動モータ３２を、それぞれの軸心３３，３４がオフセ
ットして垂直に交わるようにして連結していた。すなわ
ち、水平方向駆動モータ３１の回転軸３１ａに、Ｌ字状
の連結体３５の一方端を固定するとともに、前記連結体
３５の他方端に上下方向駆動モータ３２を固定して、水
平方向駆動モータ３１で垂直方向駆動モータ３２を水平
方向に回動しうるようにしていた。また、垂直方向駆動
モータ３２は両軸モータで構成して、両側の回転軸３２
ａにコ字状の出力体３６を固定していた。前記出力体３
６には、中央部に出力軸３７が設けられていた。このよ
うな構成において、水平方向の回転を、水平駆動モータ
３１で上下方向駆動モータ３２全体を動かすことで行
い、上下方向の回転を、上下方向駆動モータ３２で出力
軸３７を上下方向に動かすことで行っていた。一方、特
開昭５９−２２２０６９号公報に示されるように、円形
リニアモータの中に回転モータを入れたモータ構成例、
あるいは特開平４―２９５５２号公報や特開平４−２９
５５５号公報に示されるように、２つの円形リニアモー
タをチンバルン的に組み合わせたモータ構成例が提案さ
れている。前者は水平動作と回転動作を得ており、後者
は水平動作と垂直動作を得ている。
的なモータは、２つの回転形モータを単に連結した構成
をしていた。２つの回転形モータで水平方向（横方向）
の回転と上下方向（縦方向）の回転動作を得る場合は、
図４に示すように、水平方向駆動モータ３１と垂直方向
駆動モータ３２を、それぞれの軸心３３，３４がオフセ
ットして垂直に交わるようにして連結していた。すなわ
ち、水平方向駆動モータ３１の回転軸３１ａに、Ｌ字状
の連結体３５の一方端を固定するとともに、前記連結体
３５の他方端に上下方向駆動モータ３２を固定して、水
平方向駆動モータ３１で垂直方向駆動モータ３２を水平
方向に回動しうるようにしていた。また、垂直方向駆動
モータ３２は両軸モータで構成して、両側の回転軸３２
ａにコ字状の出力体３６を固定していた。前記出力体３
６には、中央部に出力軸３７が設けられていた。このよ
うな構成において、水平方向の回転を、水平駆動モータ
３１で上下方向駆動モータ３２全体を動かすことで行
い、上下方向の回転を、上下方向駆動モータ３２で出力
軸３７を上下方向に動かすことで行っていた。一方、特
開昭５９−２２２０６９号公報に示されるように、円形
リニアモータの中に回転モータを入れたモータ構成例、
あるいは特開平４―２９５５２号公報や特開平４−２９
５５５号公報に示されるように、２つの円形リニアモー
タをチンバルン的に組み合わせたモータ構成例が提案さ
れている。前者は水平動作と回転動作を得ており、後者
は水平動作と垂直動作を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においては、次のような問題があった。 (1) ２軸動作を行うことができる従来の一般的なモータ
は、水平方向駆動モータの回転軸３１ａの軸心３３と水
平方向駆動モータ３２の回転軸３２ａとが合致しないの
で、出力軸３７の先端は、２軸合成運動として円筒状で
の曲面動作をすることはできるが、球面動作はすること
ができない (2)２つモータ３１，３２が横に並ぶ構成となるので、
メカニズムが大きくなる。 (3)特開昭５９−２２２０６９号公報によるモータ構成
では、円形リニアモータはチンバル機構の中心位置を回
転中心として水平動作を行う。しかし、円形リニアモー
タの内側に位置する回転モータにより、水平から垂直方
向に向きを変えることができるが、出力軸は同一平面内
にあり、また出力軸は外側の円形リニアモータの外部に
あるので、出力軸を水平角度から変えることはできな
い。また外形が大きくなる。 (4)一方、特開平４−２９５５２号公報、特開平４−２
９５５５号公報によるモータ構成は、２つの円形リニア
モータをチンバル機構上にのせた構成で、出力軸の向き
は水平から垂直方向まで変えられるが、それぞれのモー
タのステータが対向した位置にあるので内部が使えず、
構造的には、出力軸は２つのモータの外付けとなり、モ
ータが大きくなる。 本発明は、このような問題を解消するためになされたも
ので、出力軸が球面動作を行うことができるコンパクト
な２軸一体形モータを提供することを目的とするもので
ある。
うな従来の技術においては、次のような問題があった。 (1) ２軸動作を行うことができる従来の一般的なモータ
は、水平方向駆動モータの回転軸３１ａの軸心３３と水
平方向駆動モータ３２の回転軸３２ａとが合致しないの
で、出力軸３７の先端は、２軸合成運動として円筒状で
の曲面動作をすることはできるが、球面動作はすること
ができない (2)２つモータ３１，３２が横に並ぶ構成となるので、
メカニズムが大きくなる。 (3)特開昭５９−２２２０６９号公報によるモータ構成
では、円形リニアモータはチンバル機構の中心位置を回
転中心として水平動作を行う。しかし、円形リニアモー
タの内側に位置する回転モータにより、水平から垂直方
向に向きを変えることができるが、出力軸は同一平面内
にあり、また出力軸は外側の円形リニアモータの外部に
あるので、出力軸を水平角度から変えることはできな
い。また外形が大きくなる。 (4)一方、特開平４−２９５５２号公報、特開平４−２
９５５５号公報によるモータ構成は、２つの円形リニア
モータをチンバル機構上にのせた構成で、出力軸の向き
は水平から垂直方向まで変えられるが、それぞれのモー
タのステータが対向した位置にあるので内部が使えず、
構造的には、出力軸は２つのモータの外付けとなり、モ
ータが大きくなる。 本発明は、このような問題を解消するためになされたも
ので、出力軸が球面動作を行うことができるコンパクト
な２軸一体形モータを提供することを目的とするもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、通常のラジアルギャップ形回転モータの
２つの組合せでなく、２つの大きさの異なるリニアモー
タの固定子と移動子を同一円弧中心点に位置する円弧状
に曲げ、即ち２つリニアモータの移動子が回転運動をす
るようにして、それぞれの移動子が直交するように配置
し、内側に設けた移動子に出力軸を設けるようにしたも
のである。このように構成することにより、水平方向に
移動回転する軸と、縦方向に移動回転する軸と、縦方向
に移動回転する軸とは同一円の中心点上で合致し、かつ
直交配列であるので、内側に設けた出力軸端は球面運動
をすることができる。また外側のリニアモータの移動子
の内側の一部が、内側のリニアモータの固定子ヨーク内
に装着されるので、前記移動子において磁路を共用する
ことになり、メカニズムとしてはコンパクトになる。ま
た、２つのモータの回転中心が利用できるので、回転モ
ータ、あるいはカメラ等を回転中心部に取り付けること
ができる。
に、本発明は、通常のラジアルギャップ形回転モータの
２つの組合せでなく、２つの大きさの異なるリニアモー
タの固定子と移動子を同一円弧中心点に位置する円弧状
に曲げ、即ち２つリニアモータの移動子が回転運動をす
るようにして、それぞれの移動子が直交するように配置
し、内側に設けた移動子に出力軸を設けるようにしたも
のである。このように構成することにより、水平方向に
移動回転する軸と、縦方向に移動回転する軸と、縦方向
に移動回転する軸とは同一円の中心点上で合致し、かつ
直交配列であるので、内側に設けた出力軸端は球面運動
をすることができる。また外側のリニアモータの移動子
の内側の一部が、内側のリニアモータの固定子ヨーク内
に装着されるので、前記移動子において磁路を共用する
ことになり、メカニズムとしてはコンパクトになる。ま
た、２つのモータの回転中心が利用できるので、回転モ
ータ、あるいはカメラ等を回転中心部に取り付けること
ができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施例を示す２軸一体形
モータの正面図、図２は図１の右側断面図、図３は図２
を上から見た平面図である。本発明の２軸一体形モータ
Ｍは、モータを支持する支持部Ａと、水平軸駆動部Ｂ
と、垂直軸駆動部Ｃと、出力部Ｄから構成されている。
以下、これらの詳細構造を説明する。まず、前記支持部
Ａは、水平軸駆動リニアモータ８を支持する水平軸ベー
ス１と、前記水平軸ベースの上下方向両端部に取り付け
られる上支柱２および下支柱３と、前記上支柱２および
下支柱３に軸受４，５を介して回転自在に取り付けられ
る八角形状（この形状に限られない）の環状のフレーム
６とから構成されている。前記軸受４，５はフレーム６
の上部および下部の直線部に取り付けられている。な
お、水平軸ベース１は、直接的には水平軸駆動リニアモ
ータ８を支持しているが、前記上支柱２および下支柱３
をも支持しているので、間接的には、垂直軸駆動リニア
モータを支持してすることになり、結果として、２軸一
体形モータＭ全体を支持していることになる。２軸一体
形モータＭを図示しない外部機器に取り付けるときは、
前記水平軸ベース１を直接外部機器に取り付けるか、あ
るいは支持補助体７等を介して取り付ける。前記水平軸
駆動部Ｂは、ステッピングモータで構成した水平軸駆動
リニアモータ８の固定子９と移動子１０とからなってお
り、前記固定子９は水平軸ベース１に取り付けられ、前
記移動子１０は前記フレーム６に取り付けられている。
前記固定子９は、水平方向に長くほぼ円弧状に形成した
固定子ヨークを前記水平軸ベース１に取り付け、前記固
定子ヨーク１１に、マグネット１２，１３を介して、固
定子巻線１４を装着したＡ相固定子鉄心１５と、固定子
巻線１６を装着したＢ相固定子鉄心１７とを所定の間隔
をあけて取り付けている。前記Ａ相固定子鉄心１５とＢ
相固定子鉄心１７の先端部は、中心点Ｏを中心にした円
弧状をしており、前記Ａ相固定子鉄心１５とＢ相固定子
鉄心１６の先端部に空隙を介して対向するようにして、
移動子１０が配置される。前記移動子１０は、前記中心
点Ｏを中心にした半リング状に形成されるとともに、前
記フレーム６の内側の直線部に固定され、フレーム６と
一緒に前記軸受４，５周りに回転する。前記垂直軸駆動
部Ｃは、ステッピングモータで構成した垂直軸駆動リニ
アモータ１８の固定子１９と移動子２０とからなってお
り、前記固定子１９は水平軸駆動リニアモータ８の移動
子１０の内周部に取り付けられ、前記移動子２０は同じ
く水平軸駆動リニアモータ８の移動子１０に取り付けら
れている。前記固定子１９は、垂直方向に長くほぼ円弧
状に形成した固定子ヨーク２１を水平軸駆動リニアモー
タ８の移動子１０の内側に取り付け、前記固定子ヨーク
２１に、マグネット２２，２３を介して、固定子巻線２
４を装着したＡ相固定子鉄心２５と、固定子巻線２６を
装着したＢ相固定子鉄心２７とを所定の間隔をあけて取
り付けている。前記固定子ヨーク２１を水平軸駆動リニ
アモータ８の移動子１０の内側に取り付ける際には、固
定子ヨーク２１の外側に凹部２１ａを形成して、この凹
部２１ａに移動子１０を装入するようにしている（逆に
移動子１０の内側に凹部を形成するようにしてもよ
い）。この構成では、移動子１０の固定子ヨーク２１と
の結合部は、２つのリニアモータ８，１８の磁路が共通
化でき、固定子ヨークの結合部は凹部２１ａによって薄
くすることができる。したがって、２軸一体形モータを
小形化することができる。前記Ａ相固定子鉄心２５とＢ
相固定子鉄心２７の先端部は、前記水平軸駆動リニアモ
ータ８の中心点Ｏを中心にした円弧状をしており、前記
Ａ相固定子鉄心２５とＢ相固定子鉄心２７の先端部に空
隙を介して対向するようにして、移動子２０が配置され
る。前記移動子２０は、前記中心点Ｏを中心にした半円
盤状に形成されるとともに、水平軸駆動リニアモータ８
の移動子１０の内周部に、軸受２８，２９を介して回転
自在に取り付けられている。水平軸駆動リニアモータ８
と垂直軸駆動リニアモータ１８は、同じ中心点Ｏを中心
にして円弧状に構成される。前記出力部Ｄは、前記垂直
軸駆動リニアモータ１９の移動子２０に取り付けられた
出力軸３０からなっている。２軸一体形駆動モータＭを
構成する２つのリニアモータ８，１８はほぼ半円に構成
され、前方がオープンになっているので、前記出力軸３
０は、中心点Ｏの傍らにおいて、前記垂直軸駆動リニア
モータ１８の移動子２０の反固定子側端面に、軸方向の
中心が前記中心点Ｏを通るようにして、取り付けられ
る。このような構成において、２軸一体形モータＭの駆
動は次のようにして行う。まず、出力軸３０を水平方向
に動かす場合は、水平軸駆動リニアモータ８のみを駆動
する。前記固定子巻線１４，１６に通電して水平軸駆動
リニアモータ８を駆動すると、前記上下の支柱２，３に
軸受４，５を介して支持されたフレーム６に支持された
移動子１０は、中心点Ｏを中心にして、水平方向に所定
量だけフレーム６とともに回転する。移動子１０が水平
方向に回転すると、移動子１０の内周部に軸受２８，２
９を介して支持された垂直軸駆動リニアモータ１８の移
動子２０も水平方向に連れ回りを起こす。これにより、
垂直軸駆動リニアモータ１８の移動子２０に取り付けら
れた出力軸３０が水平方向に回転をする。次に、出力軸
３０を垂直方向に動かす場合は、垂直軸駆動リニアモー
タ１８のみを駆動する。前記固定子巻線２４，２６に通
電して垂直軸駆動リニアモータ１８を駆動すると、前記
水平軸駆動リニアモータ８の移動子１０に軸受２８，２
９を介して支持された移動子２０は、中心点Ｏを中心に
して、垂直方向に所定量だけ回転する。移動子２０が垂
直方向に回転すると、移動子２０に取り付けられた出力
軸３０が垂直方向に回転をする。前記水平軸駆動リニア
モータ８と垂直軸駆動リニアモータ１８を同時に駆動さ
せると、出力軸３０は中心点Ｏを中心にして水平方向に
回転しつつ、同じく中心点Ｏを中心にして垂直方向に回
転することになり、いわゆる球面動作を行う。このよう
に、出力軸３０は同じ中心点Ｏを中心にして回転や球面
動作をするので、２軸一体形モータＭの駆動にあたって
は、ソフトウェアの補間など演算の負担が小さくなる。
本実施例の場合、出力軸３０は中心点Ｏからオフセット
しており、例えば、前記出力軸３０に図示しない小形カ
メラを搭載した場合、前記水平軸駆動リニアモータ８と
垂直軸駆動リニアモータ１８の駆動によって、逐次カメ
ラの位置が変わってくるためカメラの位置の補正が必要
になるが、垂直軸駆動リニアモータ１８の移動子２０の
中心部に空洞部を形成し、前記空洞部に機器例えば小形
のカメラを配置させてオフセットをなくすようにするこ
ともできる。この場合は、オフセットがないので、カメ
ラが中心点Ｏの位置で、つまり球面運動の中心で、人間
の目のように上下左右、あるいは球面状に動くことがで
き、位置の補正をする必要がなくなる。したがって、ソ
フトウェアの補間など演算の負担がさらに小さくなる。
また、カメラは出力軸上で振り回されることがないの
で、取り付けが安定する。しかも最小のスペースで動く
ことができるので、２軸一体形モータＭの取り付けに要
するスペースを最小にすることができる。また、中心点
Ｏに別途回転軸を設けることにより、電波用アンテナ、
あるいはビジョンカメラ等の駆動軸を小形化することが
できる。本発明は、このようにコンパクトなメカニズム
で出力軸の球面動作が可能であるので、自動化機器、特
に軸端が球面動作を必要とする軸に有効である。用途と
しては、例えば、前述したように、カメラ駆動モータ用
やアンテナ駆動モータとして用いることができるだけで
なく、ロボットの目や手首、また肩関節、あるいは足首
関節などに用いられる駆動モータとして適用することが
できる。なお、前記実施例においては、垂直軸駆動リニ
アモータの移動子を半円盤状に構成しているが、中心部
をスポーク等で連結した半リング状に構成してもよい。
また、リニアモータをステッピングモータで構成した例
を示しているが、リニアモータをＡＣサーボモータで構
成しても何ら構わないし、２軸一体形モータを９０度回
転させて、水平軸駆動リニアモータを垂直軸駆動リニア
モータとして用い、垂直軸駆動リニアモータを水平軸駆
動リニアモータとして用いることができることは言うま
でもない。
いて説明する。図１は本発明の実施例を示す２軸一体形
モータの正面図、図２は図１の右側断面図、図３は図２
を上から見た平面図である。本発明の２軸一体形モータ
Ｍは、モータを支持する支持部Ａと、水平軸駆動部Ｂ
と、垂直軸駆動部Ｃと、出力部Ｄから構成されている。
以下、これらの詳細構造を説明する。まず、前記支持部
Ａは、水平軸駆動リニアモータ８を支持する水平軸ベー
ス１と、前記水平軸ベースの上下方向両端部に取り付け
られる上支柱２および下支柱３と、前記上支柱２および
下支柱３に軸受４，５を介して回転自在に取り付けられ
る八角形状（この形状に限られない）の環状のフレーム
６とから構成されている。前記軸受４，５はフレーム６
の上部および下部の直線部に取り付けられている。な
お、水平軸ベース１は、直接的には水平軸駆動リニアモ
ータ８を支持しているが、前記上支柱２および下支柱３
をも支持しているので、間接的には、垂直軸駆動リニア
モータを支持してすることになり、結果として、２軸一
体形モータＭ全体を支持していることになる。２軸一体
形モータＭを図示しない外部機器に取り付けるときは、
前記水平軸ベース１を直接外部機器に取り付けるか、あ
るいは支持補助体７等を介して取り付ける。前記水平軸
駆動部Ｂは、ステッピングモータで構成した水平軸駆動
リニアモータ８の固定子９と移動子１０とからなってお
り、前記固定子９は水平軸ベース１に取り付けられ、前
記移動子１０は前記フレーム６に取り付けられている。
前記固定子９は、水平方向に長くほぼ円弧状に形成した
固定子ヨークを前記水平軸ベース１に取り付け、前記固
定子ヨーク１１に、マグネット１２，１３を介して、固
定子巻線１４を装着したＡ相固定子鉄心１５と、固定子
巻線１６を装着したＢ相固定子鉄心１７とを所定の間隔
をあけて取り付けている。前記Ａ相固定子鉄心１５とＢ
相固定子鉄心１７の先端部は、中心点Ｏを中心にした円
弧状をしており、前記Ａ相固定子鉄心１５とＢ相固定子
鉄心１６の先端部に空隙を介して対向するようにして、
移動子１０が配置される。前記移動子１０は、前記中心
点Ｏを中心にした半リング状に形成されるとともに、前
記フレーム６の内側の直線部に固定され、フレーム６と
一緒に前記軸受４，５周りに回転する。前記垂直軸駆動
部Ｃは、ステッピングモータで構成した垂直軸駆動リニ
アモータ１８の固定子１９と移動子２０とからなってお
り、前記固定子１９は水平軸駆動リニアモータ８の移動
子１０の内周部に取り付けられ、前記移動子２０は同じ
く水平軸駆動リニアモータ８の移動子１０に取り付けら
れている。前記固定子１９は、垂直方向に長くほぼ円弧
状に形成した固定子ヨーク２１を水平軸駆動リニアモー
タ８の移動子１０の内側に取り付け、前記固定子ヨーク
２１に、マグネット２２，２３を介して、固定子巻線２
４を装着したＡ相固定子鉄心２５と、固定子巻線２６を
装着したＢ相固定子鉄心２７とを所定の間隔をあけて取
り付けている。前記固定子ヨーク２１を水平軸駆動リニ
アモータ８の移動子１０の内側に取り付ける際には、固
定子ヨーク２１の外側に凹部２１ａを形成して、この凹
部２１ａに移動子１０を装入するようにしている（逆に
移動子１０の内側に凹部を形成するようにしてもよ
い）。この構成では、移動子１０の固定子ヨーク２１と
の結合部は、２つのリニアモータ８，１８の磁路が共通
化でき、固定子ヨークの結合部は凹部２１ａによって薄
くすることができる。したがって、２軸一体形モータを
小形化することができる。前記Ａ相固定子鉄心２５とＢ
相固定子鉄心２７の先端部は、前記水平軸駆動リニアモ
ータ８の中心点Ｏを中心にした円弧状をしており、前記
Ａ相固定子鉄心２５とＢ相固定子鉄心２７の先端部に空
隙を介して対向するようにして、移動子２０が配置され
る。前記移動子２０は、前記中心点Ｏを中心にした半円
盤状に形成されるとともに、水平軸駆動リニアモータ８
の移動子１０の内周部に、軸受２８，２９を介して回転
自在に取り付けられている。水平軸駆動リニアモータ８
と垂直軸駆動リニアモータ１８は、同じ中心点Ｏを中心
にして円弧状に構成される。前記出力部Ｄは、前記垂直
軸駆動リニアモータ１９の移動子２０に取り付けられた
出力軸３０からなっている。２軸一体形駆動モータＭを
構成する２つのリニアモータ８，１８はほぼ半円に構成
され、前方がオープンになっているので、前記出力軸３
０は、中心点Ｏの傍らにおいて、前記垂直軸駆動リニア
モータ１８の移動子２０の反固定子側端面に、軸方向の
中心が前記中心点Ｏを通るようにして、取り付けられ
る。このような構成において、２軸一体形モータＭの駆
動は次のようにして行う。まず、出力軸３０を水平方向
に動かす場合は、水平軸駆動リニアモータ８のみを駆動
する。前記固定子巻線１４，１６に通電して水平軸駆動
リニアモータ８を駆動すると、前記上下の支柱２，３に
軸受４，５を介して支持されたフレーム６に支持された
移動子１０は、中心点Ｏを中心にして、水平方向に所定
量だけフレーム６とともに回転する。移動子１０が水平
方向に回転すると、移動子１０の内周部に軸受２８，２
９を介して支持された垂直軸駆動リニアモータ１８の移
動子２０も水平方向に連れ回りを起こす。これにより、
垂直軸駆動リニアモータ１８の移動子２０に取り付けら
れた出力軸３０が水平方向に回転をする。次に、出力軸
３０を垂直方向に動かす場合は、垂直軸駆動リニアモー
タ１８のみを駆動する。前記固定子巻線２４，２６に通
電して垂直軸駆動リニアモータ１８を駆動すると、前記
水平軸駆動リニアモータ８の移動子１０に軸受２８，２
９を介して支持された移動子２０は、中心点Ｏを中心に
して、垂直方向に所定量だけ回転する。移動子２０が垂
直方向に回転すると、移動子２０に取り付けられた出力
軸３０が垂直方向に回転をする。前記水平軸駆動リニア
モータ８と垂直軸駆動リニアモータ１８を同時に駆動さ
せると、出力軸３０は中心点Ｏを中心にして水平方向に
回転しつつ、同じく中心点Ｏを中心にして垂直方向に回
転することになり、いわゆる球面動作を行う。このよう
に、出力軸３０は同じ中心点Ｏを中心にして回転や球面
動作をするので、２軸一体形モータＭの駆動にあたって
は、ソフトウェアの補間など演算の負担が小さくなる。
本実施例の場合、出力軸３０は中心点Ｏからオフセット
しており、例えば、前記出力軸３０に図示しない小形カ
メラを搭載した場合、前記水平軸駆動リニアモータ８と
垂直軸駆動リニアモータ１８の駆動によって、逐次カメ
ラの位置が変わってくるためカメラの位置の補正が必要
になるが、垂直軸駆動リニアモータ１８の移動子２０の
中心部に空洞部を形成し、前記空洞部に機器例えば小形
のカメラを配置させてオフセットをなくすようにするこ
ともできる。この場合は、オフセットがないので、カメ
ラが中心点Ｏの位置で、つまり球面運動の中心で、人間
の目のように上下左右、あるいは球面状に動くことがで
き、位置の補正をする必要がなくなる。したがって、ソ
フトウェアの補間など演算の負担がさらに小さくなる。
また、カメラは出力軸上で振り回されることがないの
で、取り付けが安定する。しかも最小のスペースで動く
ことができるので、２軸一体形モータＭの取り付けに要
するスペースを最小にすることができる。また、中心点
Ｏに別途回転軸を設けることにより、電波用アンテナ、
あるいはビジョンカメラ等の駆動軸を小形化することが
できる。本発明は、このようにコンパクトなメカニズム
で出力軸の球面動作が可能であるので、自動化機器、特
に軸端が球面動作を必要とする軸に有効である。用途と
しては、例えば、前述したように、カメラ駆動モータ用
やアンテナ駆動モータとして用いることができるだけで
なく、ロボットの目や手首、また肩関節、あるいは足首
関節などに用いられる駆動モータとして適用することが
できる。なお、前記実施例においては、垂直軸駆動リニ
アモータの移動子を半円盤状に構成しているが、中心部
をスポーク等で連結した半リング状に構成してもよい。
また、リニアモータをステッピングモータで構成した例
を示しているが、リニアモータをＡＣサーボモータで構
成しても何ら構わないし、２軸一体形モータを９０度回
転させて、水平軸駆動リニアモータを垂直軸駆動リニア
モータとして用い、垂直軸駆動リニアモータを水平軸駆
動リニアモータとして用いることができることは言うま
でもない。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、次の
ような効果がある。 (1)２つのリニアモータを同一中心点で合致するように
円弧状に曲げて直交させ、かつ水平軸の移動子に垂直軸
の固定子および移動子の軸受部を配置しているので、２
つのリニアモータを同時に駆動することにより、出力軸
に球面動作を行わせることができるとともに、コンパク
トな構成にすることができる。 (2)２つのリニアモータを同一中心点を基準に動作させ
るので、ソフトウェアの補間など演算の負担を小さくす
ることができる。 (3)垂直軸駆動リニアモータの移動子の中心部を空洞に
し、そこに機器を配置させることにより、出力軸の球面
動作の中心点からのオフセットをなくして、ソフトウェ
アの補間など演算の負担をさらに小さくすることができ
る。
ような効果がある。 (1)２つのリニアモータを同一中心点で合致するように
円弧状に曲げて直交させ、かつ水平軸の移動子に垂直軸
の固定子および移動子の軸受部を配置しているので、２
つのリニアモータを同時に駆動することにより、出力軸
に球面動作を行わせることができるとともに、コンパク
トな構成にすることができる。 (2)２つのリニアモータを同一中心点を基準に動作させ
るので、ソフトウェアの補間など演算の負担を小さくす
ることができる。 (3)垂直軸駆動リニアモータの移動子の中心部を空洞に
し、そこに機器を配置させることにより、出力軸の球面
動作の中心点からのオフセットをなくして、ソフトウェ
アの補間など演算の負担をさらに小さくすることができ
る。
【図１】 本発明の実施例を示す２軸一体形モータの正
面図である。
面図である。
【図２】 図１の右側断面図である。
【図３】 図２を上から見た平面図である。
【図４】 従来の技術を示す斜視図である。
Ｍ ２軸一体形モータ、
Ａ 支持部、
１ 水平軸ベース、
２ 上支柱、
３ 下支柱、
４ 軸受、
５ 軸受、
６ フレーム、
７ 支持補助体、
Ｂ 水平軸駆動部、
８ 水平軸駆動リニアモータ、
９ 固定子、
１０ 移動子、
１１ 固定子ヨーク、
１２ マグネット、
１３ マグネット、
１４ 固定子巻線、
１５ Ａ相固定子鉄心、
１６ 固定子巻線、
１７ Ｂ相固定子鉄心、
Ｃ 垂直軸駆動部、
１８ 垂直軸駆動リニアモータ、
１９ 固定子、
２０ 移動子、
２１ 固定子ヨーク、
２１ａ 凹部、
２２ マグネット、
２３ マグネット、
２４ 固定子巻線、
２５ Ａ相固定子鉄心、
２６ 固定子巻線、
２７ Ｂ相固定子鉄心、
２８ 軸受、
２９ 軸受、
Ｄ 出力部、
３０ 出力軸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H641 BB10 BB16 BB18 BB19 GG02
GG04 GG12 HH02 HH09 JA09
JA15
Claims (5)
- 【請求項１】 モータを支持する支持部と、水平軸駆動
部と、垂直軸駆動部と、出力部から構成され、 前記支持部は、水平軸駆動リニアモータを支持する水平
軸ベースと、前記水平軸ベースの上下方向両端部に取り
付けられる上支柱および下支柱と、前記上支柱および下
支柱に軸受を介して回転自在に取り付けられる環状のフ
レームとを有し、 前記水平軸駆動部は、前記水平軸ベースに取り付けられ
た円弧状の固定子と、前記フレームに取り付けられ、前
記固定子の円弧の中心点と同一の中心点を中心にした円
弧状の移動子とからなる水平軸駆動リニアモータを有
し、 前記垂直軸駆動部は、水平軸駆動リニアモータの移動子
の内周部に取り付けられた、前記水平軸駆動リニアモー
タの固定子の円弧の中心点と同一の中心点を中心にした
円弧状の固定子と、同じく水平軸駆動リニアモータの移
動子に軸受を介して取り付けられた、前記水平軸駆動リ
ニアモータの固定子の円弧の中心点と同一の中心点を中
心にした円弧状の移動子とからなる垂直軸駆動リニアモ
ータを有し、 前記出力部は、前記中心点に位置するように、あるいは
中心点を通るようにして、前記垂直軸駆動リニアモータ
の移動子に設けられたことを特徴とする２軸一体形モー
タ。 - 【請求項２】 前記フレームは八角形に構成され、上部
の外側の直線部に前記軸受を取り付けるとともに、横部
の直線部の内側に水平軸駆動リニアモータの移動子を取
り付けていることを特徴とする請求項１に記載の２軸一
体形モータ。 - 【請求項３】 前記垂直軸駆動リニアモータの固定子を
構成する固定子ヨークの外側に凹部を形成して、この凹
部に水平軸駆動リニアモータの移動子を装入したことを
特徴とする請求項１または２に記載の２軸一体形モー
タ。 - 【請求項４】 前記垂直軸駆動リニアモータの移動子
に、前記中心点を通る回転軸を設けたことを特徴とする
請求項１から３のいずれかの項に記載の２軸一体形モー
タ。 - 【請求項５】 前記垂直軸駆動リニアモータの移動子の
中心部に空洞部を形成し、前記空洞部に機器を配置した
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載
の２軸一体形モータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001276094A JP4756439B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | ２軸一体形モータ |
| PCT/JP2002/003501 WO2003026108A1 (fr) | 2001-09-12 | 2002-04-08 | Moteur a deux arbres |
| TW91107776A TW563285B (en) | 2001-09-12 | 2002-04-16 | Bi-axially integrated motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001276094A JP4756439B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | ２軸一体形モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003088089A true JP2003088089A (ja) | 2003-03-20 |
| JP4756439B2 JP4756439B2 (ja) | 2011-08-24 |
Family
ID=19100851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001276094A Expired - Lifetime JP4756439B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | ２軸一体形モータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4756439B2 (ja) |
| TW (1) | TW563285B (ja) |
| WO (1) | WO2003026108A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103051143A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-17 | 深圳大学 | 球面电机及机器人 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109617360B (zh) * | 2019-01-08 | 2021-02-26 | 河北科技大学 | 多自由度旋转与线性复合运动电机 |
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| JPS59222069A (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-13 | Nippon Electric Ind Co Ltd | 球面パルスモ−タ |
| JPS6281790A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | 株式会社日立製作所 | 配線基板およびその製造方法ならびにその配線基板を組み込んだ電子部品 |
| JPH0429555A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-31 | Shinko Electric Co Ltd | 球面形サーボ装置 |
| JPH0429552A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-31 | Shinko Electric Co Ltd | 球面形サーボ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281970A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-15 | Fujitsu Ltd | 球面モ−タ |
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2001
- 2001-09-12 JP JP2001276094A patent/JP4756439B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-04-08 WO PCT/JP2002/003501 patent/WO2003026108A1/ja active Application Filing
- 2002-04-16 TW TW91107776A patent/TW563285B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59222069A (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-13 | Nippon Electric Ind Co Ltd | 球面パルスモ−タ |
| JPS6281790A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | 株式会社日立製作所 | 配線基板およびその製造方法ならびにその配線基板を組み込んだ電子部品 |
| JPH0429555A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-31 | Shinko Electric Co Ltd | 球面形サーボ装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103051143A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-17 | 深圳大学 | 球面电机及机器人 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003026108A1 (fr) | 2003-03-27 |
| JP4756439B2 (ja) | 2011-08-24 |
| TW563285B (en) | 2003-11-21 |
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