JP2003169456A - アクチュエータ - Google Patents
アクチュエータInfo
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- JP2003169456A JP2003169456A JP2001365871A JP2001365871A JP2003169456A JP 2003169456 A JP2003169456 A JP 2003169456A JP 2001365871 A JP2001365871 A JP 2001365871A JP 2001365871 A JP2001365871 A JP 2001365871A JP 2003169456 A JP2003169456 A JP 2003169456A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広範囲の機器に使用でき、小型化，高速化，
操作性が向上する２軸駆動用のアクチュエータを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ボイスコイル型のリニアモータ１の可動
子となる内ヨーク３（およびマグネット４）と回転型モ
ータ２の出力軸１１とをスプライン加工によりスライド
自在に連結したものである。
操作性が向上する２軸駆動用のアクチュエータを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ボイスコイル型のリニアモータ１の可動
子となる内ヨーク３（およびマグネット４）と回転型モ
ータ２の出力軸１１とをスプライン加工によりスライド
自在に連結したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２軸駆動用のアクチ
ュエータに関するものである。
ュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、産業用機器の回転駆動として
回転型モータ、直線駆動としてエアシリンダやリニアモ
ータなどが用いられている。エアシリンダを駆動するに
は、コンプレッサと配管などの周辺設備が必要であっ
た。
回転型モータ、直線駆動としてエアシリンダやリニアモ
ータなどが用いられている。エアシリンダを駆動するに
は、コンプレッサと配管などの周辺設備が必要であっ
た。
【０００３】近年、この周辺設備をなくして省スペース
化、機器の小型化を実現するため電動化が進んでおり、
特に、小型，高速，高効率の面から直流モータが主流に
なっている。
化、機器の小型化を実現するため電動化が進んでおり、
特に、小型，高速，高効率の面から直流モータが主流に
なっている。
【０００４】また、機器の多機能化に伴ないロボットに
代表されるように、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸（直線駆動），θ
軸（回転駆動）など２軸以上の駆動が増えている。例え
ば、部品実装機（チップマウンタ）の部品搭載用のヘッ
ド軸などのように、回転方向と直線方向の２軸駆動を必
要とする場合、ボールネジやシリンダなどの直線駆動用
ユニットの出力部に回転駆動用モータ本体を連結するの
が一般的であった。
代表されるように、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸（直線駆動），θ
軸（回転駆動）など２軸以上の駆動が増えている。例え
ば、部品実装機（チップマウンタ）の部品搭載用のヘッ
ド軸などのように、回転方向と直線方向の２軸駆動を必
要とする場合、ボールネジやシリンダなどの直線駆動用
ユニットの出力部に回転駆動用モータ本体を連結するの
が一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の部品実装機の直線駆動用ユニットは、チップ部品と
回転駆動用モータ本体を重力方向に駆動しなければなら
ず、回転駆動用モータの自重も負荷として加わるため、
直線駆動の高速化を阻害するとともに、直線駆動用モー
タの出力を大きくする必要があり効率が悪かった。
来の部品実装機の直線駆動用ユニットは、チップ部品と
回転駆動用モータ本体を重力方向に駆動しなければなら
ず、回転駆動用モータの自重も負荷として加わるため、
直線駆動の高速化を阻害するとともに、直線駆動用モー
タの出力を大きくする必要があり効率が悪かった。
【０００６】また、回転駆動と直線駆動とを組み合わせ
た２軸駆動用途が多いにもかかわらず、駆動装置が大型
かつ複雑となり、機器への組み込み、調整作業などに多
くの工数が必要なため、普及の障害となっていた。
た２軸駆動用途が多いにもかかわらず、駆動装置が大型
かつ複雑となり、機器への組み込み、調整作業などに多
くの工数が必要なため、普及の障害となっていた。
【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、広範囲の機器に使用でき、小型化，高速化，操作
性が向上する２軸駆動用のアクチュエータを提供するこ
とを目的とする。
あり、広範囲の機器に使用でき、小型化，高速化，操作
性が向上する２軸駆動用のアクチュエータを提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明のアクチュエータは、リニアモータの可動子と
回転型モータの出力軸とをスプライン結合でスライド自
在に連結し、リニアモータの可動子を回転方向と直線方
向に駆動するものであり、また、回転型モータとスプラ
インの間に減速機を介在させてリニアモータと連結した
ものである。そして、これらのアクチュエータを搭載し
て、機器の小型化，高速化を達成するものである。
め本発明のアクチュエータは、リニアモータの可動子と
回転型モータの出力軸とをスプライン結合でスライド自
在に連結し、リニアモータの可動子を回転方向と直線方
向に駆動するものであり、また、回転型モータとスプラ
インの間に減速機を介在させてリニアモータと連結した
ものである。そして、これらのアクチュエータを搭載し
て、機器の小型化，高速化を達成するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するため請求項
１，２記載のアクチュエータは、リニアモータの可動子
と回転型モータの回転軸とをスプライン結合によりスラ
イド自在に連結し、リニアモータの可動子を回転方向と
直線方向に駆動するもので、リニアモータは、概ストロ
ーク分の隙間をあけて巻回された少なくとも２つの巻線
と、この巻線と同数のマグネットとを周対向させ、互い
に隣り合うマグネットの内周面を異なる単一極に配置し
て、互いに隣り合う巻線に反対向きの電流を流すボイス
コイル型であり、リニアモータの可動子と回転型モータ
の出力軸とをスプライン加工によりスライド自在に連結
することで、リニアモータの可動子を回転方向と直線方
向に駆動することができる。
１，２記載のアクチュエータは、リニアモータの可動子
と回転型モータの回転軸とをスプライン結合によりスラ
イド自在に連結し、リニアモータの可動子を回転方向と
直線方向に駆動するもので、リニアモータは、概ストロ
ーク分の隙間をあけて巻回された少なくとも２つの巻線
と、この巻線と同数のマグネットとを周対向させ、互い
に隣り合うマグネットの内周面を異なる単一極に配置し
て、互いに隣り合う巻線に反対向きの電流を流すボイス
コイル型であり、リニアモータの可動子と回転型モータ
の出力軸とをスプライン加工によりスライド自在に連結
することで、リニアモータの可動子を回転方向と直線方
向に駆動することができる。
【００１０】また、請求項３，４記載のアクチュエータ
は、回転型モータとスプラインの間に減速機を介在させ
てリニアモータと連結したものであり、減速機を用いる
ことで大きな回転力が得られる。
は、回転型モータとスプラインの間に減速機を介在させ
てリニアモータと連結したものであり、減速機を用いる
ことで大きな回転力が得られる。
【００１１】さらに、請求項５から請求項８は、請求項
１から請求項４のいずれか１項記載のアクチュエータを
搭載して２軸駆動する機器であり、例えば、部品実装機
のヘッド軸（Ｚ軸，θ軸）、搬送中に製品の向きを変え
るピックアンドプレイス、ネジ締付機、タッピングマシ
ンなどでの広範囲の機器に使用でき、機器の小型化，高
速化，操作性の向上に貢献できる。
１から請求項４のいずれか１項記載のアクチュエータを
搭載して２軸駆動する機器であり、例えば、部品実装機
のヘッド軸（Ｚ軸，θ軸）、搬送中に製品の向きを変え
るピックアンドプレイス、ネジ締付機、タッピングマシ
ンなどでの広範囲の機器に使用でき、機器の小型化，高
速化，操作性の向上に貢献できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１３】（実施例１）実施例１のアクチュエータ
は、リニアモータの可動子と回転型モータの回転軸とを
スプライン結合によりスライド自在に連結したものであ
る。
は、リニアモータの可動子と回転型モータの回転軸とを
スプライン結合によりスライド自在に連結したものであ
る。
【００１４】図１において、１はボイスコイル型のリニ
アモータ、２は回転型モータのブラシレスモータであ
り、このアクチュエータは比較的ストロークの短い用途
に適している。
アモータ、２は回転型モータのブラシレスモータであ
り、このアクチュエータは比較的ストロークの短い用途
に適している。
【００１５】リニアモータ１は、円柱状の内ヨーク部と
円筒状の外ヨーク部とに分かれて構成され、内ヨーク部
を可動子としている。丸軸の内ヨーク３の外周にはマグ
ネット４ａ，４ｂをそれぞれ環状に固定、円筒状の外ヨ
ーク５の内周面には２区間に分けて巻回した巻線６ａ，
６ｂを、概ねストローク分の隙間をあけて固定して、マ
グネット４ａ，４ｂと巻線６ａ，６ｂをそれぞれ周対向
させている。
円筒状の外ヨーク部とに分かれて構成され、内ヨーク部
を可動子としている。丸軸の内ヨーク３の外周にはマグ
ネット４ａ，４ｂをそれぞれ環状に固定、円筒状の外ヨ
ーク５の内周面には２区間に分けて巻回した巻線６ａ，
６ｂを、概ねストローク分の隙間をあけて固定して、マ
グネット４ａ，４ｂと巻線６ａ，６ｂをそれぞれ周対向
させている。
【００１６】そして、隣り合うマグネット４ａ，４ｂの
内周面（または外周面）を異なる単一極に配置して、隣
り合う巻線６ａ，６ｂに反対向きの電流を流すと、同じ
方向の推力が得られる。内ヨーク３の両端部は外ヨーク
５の両端開口部に設けた側板７のスリーブ８により支持
され、電流の向きにより矢印Ｚ方向に移動する。このス
トロークは、マグネットと巻線の推力方向の寸法差で決
定され、巻線よりマグネットを長くすることで磁気損失
を防止している。
内周面（または外周面）を異なる単一極に配置して、隣
り合う巻線６ａ，６ｂに反対向きの電流を流すと、同じ
方向の推力が得られる。内ヨーク３の両端部は外ヨーク
５の両端開口部に設けた側板７のスリーブ８により支持
され、電流の向きにより矢印Ｚ方向に移動する。このス
トロークは、マグネットと巻線の推力方向の寸法差で決
定され、巻線よりマグネットを長くすることで磁気損失
を防止している。
【００１７】ブラシレスモータ２は、通常の回転型モー
タと同様な構成である。９は巻線により回転磁界を生成
する固定子、１０は外周面を多極着磁したマグネット、
１１は回転軸である。マグネット１０を回転軸１１に固
着してロータを構成しており、このロータは固定子９の
回転磁界により回転し、両端のブラケット１２に収納し
た玉軸受で回転自在に支持される。
タと同様な構成である。９は巻線により回転磁界を生成
する固定子、１０は外周面を多極着磁したマグネット、
１１は回転軸である。マグネット１０を回転軸１１に固
着してロータを構成しており、このロータは固定子９の
回転磁界により回転し、両端のブラケット１２に収納し
た玉軸受で回転自在に支持される。
【００１８】そして、リニアモータ１の外ヨーク５とブ
ラシレスモータ２のブラケット１２（または固定子９）
とを連結手段１３で固定、リニアモータ１の内ヨーク３
とブラシレスモータ２の回転軸１１との係合部にスライ
ド自在なスプライン加工を施して連結することで、出力
部となるリニアモータの内ヨーク３を、ブラシレスモー
タ２で回転駆動でき、ボイスコイル型リニアモータ１で
直線駆動できる。したがって、２軸駆動が可能なアクチ
ュエータとなる。
ラシレスモータ２のブラケット１２（または固定子９）
とを連結手段１３で固定、リニアモータ１の内ヨーク３
とブラシレスモータ２の回転軸１１との係合部にスライ
ド自在なスプライン加工を施して連結することで、出力
部となるリニアモータの内ヨーク３を、ブラシレスモー
タ２で回転駆動でき、ボイスコイル型リニアモータ１で
直線駆動できる。したがって、２軸駆動が可能なアクチ
ュエータとなる。
【００１９】また、リニアモータ１に位置検出センサ１
４、ブラシレスモータ２にエンコーダ１５を必要に応じ
て設け、このアクチュエータのストローク制御と回転お
よび位置制御を可能にしている。
４、ブラシレスモータ２にエンコーダ１５を必要に応じ
て設け、このアクチュエータのストローク制御と回転お
よび位置制御を可能にしている。
【００２０】また、アクチュエータを直線駆動すると
き、内ヨーク３はスプラインにより回転軸１１とはスラ
イド自在であり、内ヨーク３を単独で駆動できるため直
線移動を高速化できる。
き、内ヨーク３はスプラインにより回転軸１１とはスラ
イド自在であり、内ヨーク３を単独で駆動できるため直
線移動を高速化できる。
【００２１】なお、リニアモータとブラシレスモータの
固定部同士を連結する際、一方の固定部（例えば、外ヨ
ーク）を延設して他方（ブラケット）に固定してもよ
い。
固定部同士を連結する際、一方の固定部（例えば、外ヨ
ーク）を延設して他方（ブラケット）に固定してもよ
い。
【００２２】また、キーとキー溝を設けてスプライン構
造に換えてもよく、軸に直接スプライン加工しても、ス
プライン加工した部品を後付けしてもよい。
造に換えてもよく、軸に直接スプライン加工しても、ス
プライン加工した部品を後付けしてもよい。
【００２３】また、リニアモータは２組のマグネットと
巻線で説明したが、２以上の複数対でも同様に実施で
き、さらに大きな推力が得られる。
巻線で説明したが、２以上の複数対でも同様に実施で
き、さらに大きな推力が得られる。
【００２４】また、回転トルクや推力よりも高速ストロ
ークを必要とする部品実装機（チップマウンタ）のヘッ
ド軸（Ｚ軸とθ軸）駆動のような用途に適している。
ークを必要とする部品実装機（チップマウンタ）のヘッ
ド軸（Ｚ軸とθ軸）駆動のような用途に適している。
【００２５】さらに、回転型モータはブラシレスモータ
に限定するものではなく、例えば、回転方向に高い精度
を必要としない用途であれば、オープンループのパルス
モータを連結して、励磁方向とパルス数から回転方向お
よび位置決めしてもよい。
に限定するものではなく、例えば、回転方向に高い精度
を必要としない用途であれば、オープンループのパルス
モータを連結して、励磁方向とパルス数から回転方向お
よび位置決めしてもよい。
【００２６】（実施例２）実施例２は、実施例１のリニ
アモータとブラシレスモータとの間に減速機を介在させ
たもので、リニアモータとブラシレスモータは基本的に
実施例１と同じであり、ここでは減速機を中心に説明す
る。
アモータとブラシレスモータとの間に減速機を介在させ
たもので、リニアモータとブラシレスモータは基本的に
実施例１と同じであり、ここでは減速機を中心に説明す
る。
【００２７】図２において、２１はリニアモータ、２２
はブラシレスモータ、２３は入出力軸が同心構成の減速
機（遊星ギヤタイプ）である。ブラシレスモータ２２の
回転軸を減速機２３の太陽歯車２３ａに連結、減速機２
３の出力軸２３ｂにはリニアモータ２１の内ヨークと係
合するスプライン加工して連結する。その他は実施例１
と同様であり説明を省略する。
はブラシレスモータ、２３は入出力軸が同心構成の減速
機（遊星ギヤタイプ）である。ブラシレスモータ２２の
回転軸を減速機２３の太陽歯車２３ａに連結、減速機２
３の出力軸２３ｂにはリニアモータ２１の内ヨークと係
合するスプライン加工して連結する。その他は実施例１
と同様であり説明を省略する。
【００２８】実施例２のように、入出力軸が同心の減速
機を介在させれば、例えば、ストロークが比較的短く回
転トルクが必要なネジ締付機やタッピングマシンなどに
適したアクチュエータとなる。また、コンベアなどで搬
送中の製品をピックアップして、製品の向きを変えて戻
すピックアンドプレイスのような用途にも応用できる。
機を介在させれば、例えば、ストロークが比較的短く回
転トルクが必要なネジ締付機やタッピングマシンなどに
適したアクチュエータとなる。また、コンベアなどで搬
送中の製品をピックアップして、製品の向きを変えて戻
すピックアンドプレイスのような用途にも応用できる。
【００２９】なお、リニアモータの推力および回転型モ
ータの回転スピードやトルクは、用途に応じて最適なモ
ータおよび減速機を組み合わせればよく、これらをスプ
ライン結合により連結すればよい。また、アクチュエー
タをサーボ機構として使用する場合、リニアモータまた
は回転型モータ、あるいは両方に制御用センサーを取り
付ければ実施できる。
ータの回転スピードやトルクは、用途に応じて最適なモ
ータおよび減速機を組み合わせればよく、これらをスプ
ライン結合により連結すればよい。また、アクチュエー
タをサーボ機構として使用する場合、リニアモータまた
は回転型モータ、あるいは両方に制御用センサーを取り
付ければ実施できる。
【００３０】このように、本願発明のアクチュエータを
機器に搭載すれば、機器の小型軽量化、高速化が実現で
き、アクチュエータへの取付作業と操作性を向上でき
る。
機器に搭載すれば、機器の小型軽量化、高速化が実現で
き、アクチュエータへの取付作業と操作性を向上でき
る。
【００３１】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように請求項
１，２記載の発明によれば、リニアモータの可動子と回
転型モータの出力軸とをスプライン加工によりスライド
自在に連結することで、リニアモータの可動子のみを回
転方向と直線方向に駆動することができ、高速ストロー
クを実現できる。
１，２記載の発明によれば、リニアモータの可動子と回
転型モータの出力軸とをスプライン加工によりスライド
自在に連結することで、リニアモータの可動子のみを回
転方向と直線方向に駆動することができ、高速ストロー
クを実現できる。
【００３２】また、請求項３，４の発明によれば、請求
項１，２に加え、中間に減速機を用いることで大きな回
転力が得られ、同心構成の減速機（遊星ギヤ）を用いれ
ばリニアモータとの連結が容易にできる。
項１，２に加え、中間に減速機を用いることで大きな回
転力が得られ、同心構成の減速機（遊星ギヤ）を用いれ
ばリニアモータとの連結が容易にできる。
【００３３】さらに、請求項５から請求項８の発明によ
れば、回転方向と直線方向の２軸駆動源を必要とする広
範囲の機器に使用でき、機器の小型化，高速化，操作性
の向上に貢献できる。
れば、回転方向と直線方向の２軸駆動源を必要とする広
範囲の機器に使用でき、機器の小型化，高速化，操作性
の向上に貢献できる。
【図１】本発明の実施例１におけるアクチュエータの断
面図
面図
【図２】本発明の実施例２におけるアクチュエータの断
面図
面図
１，２１ リニアモータ
２，２２ 回転型モータ（ブラシレスモータ）
３，４ 可動子（内ヨークおよびマグネット）
６ 巻線
１１，２３ｂ 回転軸（出力軸）
２３ 減速機
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H607 AA12 BB01 BB07 BB09 BB14
BB20 BB23 BB26 CC03 DD07
DD09 DD19 EE50 EE56 GG01
5H641 BB03 BB06 GG02 GG08 HH03
JA09 JA13 JA14 JB10
Claims (8)
- 【請求項１】 リニアモータの可動子と回転型モータの
回転軸とをスプライン結合によりスライド自在に連結
し、リニアモータの可動子を回転方向と直線方向に駆動
することを特徴としたアクチュエータ。 - 【請求項２】 リニアモータは、概ストローク分の隙間
をあけて巻回された少なくとも２つの巻線と、この巻線
と同数のマグネットとを周対向させ、互いに隣り合うマ
グネットの内周面を異なる単一極に配置して、互いに隣
り合う巻線に反対向きの電流を流すボイスコイル型であ
る請求項１記載のアクチュエータ。 - 【請求項３】 回転型モータとスプラインの間に減速機
を介在させてリニアモータと連結した請求項１記載のア
クチュエータ。 - 【請求項４】 減速機に遊星ギヤを用いた請求項３記載
のアクチュエータ。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれか１項記
載のアクチュエータを搭載して２軸駆動することを特徴
とした機器。 - 【請求項６】 請求項１から請求項４のいずれか１項記
載のアクチュエータを搭載して２軸駆動する部品実装
機。 - 【請求項７】 請求項１から請求項４のいずれか１項記
載のアクチュエータを搭載して２軸駆動する搬送用のピ
ックアンドプレイス。 - 【請求項８】 請求項１から請求項４のいずれか１項記
載のアクチュエータを搭載して２軸駆動するネジ締付機
またはタッピングマシン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365871A JP2003169456A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365871A JP2003169456A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003169456A true JP2003169456A (ja) | 2003-06-13 |
Family
ID=19175847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001365871A Pending JP2003169456A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003169456A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2003653C2 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-19 | Brainct Noord B V | Lineair actuator, device and method therefor. |
| US20130147285A1 (en) * | 2010-05-11 | 2013-06-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive device for rotational and linear movements with decoupled inertias |
| CN106685133A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-05-17 | 大银微系统股份有限公司 | 旋转及直线运动的轴间连动构造 |
| CN107176282A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-19 | 贵州宝文电机科技有限公司 | 内转直线舵机 |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001365871A patent/JP2003169456A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2003653C2 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-19 | Brainct Noord B V | Lineair actuator, device and method therefor. |
| US20130147285A1 (en) * | 2010-05-11 | 2013-06-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive device for rotational and linear movements with decoupled inertias |
| US9496779B2 (en) * | 2010-05-11 | 2016-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive device for rotational and linear movements with decoupled inertias |
| CN106685133A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-05-17 | 大银微系统股份有限公司 | 旋转及直线运动的轴间连动构造 |
| CN106685133B (zh) * | 2015-11-09 | 2019-03-22 | 大银微系统股份有限公司 | 旋转及直线运动的轴间连动构造 |
| CN107176282A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-19 | 贵州宝文电机科技有限公司 | 内转直线舵机 |
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