JP2017184436A - 直動回転駆動装置および直動回転駆動装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸の軸線、回転駆動部のロータの回転中心線、および、出力軸の直動方向を一致させることができる直動回転駆動装置を提供すること。
【解決手段】直動回転駆動装置１は、出力軸２、出力軸２を回転させるための回転駆動部２１、出力軸２を直動させる直動駆動部２２、出力軸２を軸線方向Ｘに移動可能に同軸に支持するとともに回転駆動部２１の回転を出力軸２に伝達するボールスプライン軸受３６を備える。回転駆動部２１は、回転モータであり、ボールスプライン軸受３６よりも内径寸法が大きい環状のロータ４１と、軸線方向Ｘで離間する位置でロータ４１を軸線回りθに回転可能に保持する一対の軸受４２、４３を備える。ボールスプライン軸受３６は、ロータ４１の内周側でロータ４１との間に径方向の隙間を備える状態でロータ４１固定され、ボールスプライン軸受３６とロータ４１とは一体に回転する。
【選択図】図４

Description

本発明は出力軸を直動および回転させる直動回転駆動装置に関する。

直動回転駆動装置は特許文献１に記載されている。同文献の直動回転駆動装置は出力軸を直動および回転させる駆動部を備える。駆動部は、出力軸に固定されたマグネットと、マグネットの外周側に配置された直動駆動用の駆動コイルと、直動駆動用の駆動コイルの外周側に配置された回転駆動用の駆動コイルを備える。直動回転駆動装置は、直動駆動用のコイルへの給電により出力軸を軸線方向に移動させる。また、直動回転駆動装置は、回転駆動用のコイルへの給電により出力軸を軸線回りに回転させる。

特開２０１２−３４５０８号公報

直動回転駆動装置では、出力軸の軸線、出力軸を回転させる際の回転中心線、および、出力軸の直動方向が一致していないと、出力軸を駆動したときに当該出力軸に振動が発生するという問題がある。

かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、出力軸の軸線、出力軸の回転中心線、および、出力軸の直動方向を一致させることができる直動回転駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の直動回転駆動装置は、出力軸と、前記出力軸を前記軸線方向に移動させる直動駆動部と、前記出力軸を前記軸線回りに回転させるための回転駆動部と、前記出力軸を前記軸線方向に移動可能に同軸に支持するとともに前記回転駆動部の回転を前記出力軸に伝達する出力軸軸受と、を備え、前記回転駆動部は、回転モータであり、前記出力軸軸受の外径寸法よりも内径寸法が大きい環状のロータと、前記軸線方向で離間する位置で前記ロータを前記軸線回りに回転可能に保持する一対のロータ軸受と、を備え、前記出力軸軸受は、前記ロータの内周側で前記ロータとの間に径方向の隙間を備える状態で当該ロータに固定されており、前記出力軸軸受と前記ロータとは一体に回転することを特徴とする。

本発明では、出力軸を軸線方向に移動可能に支持する出力軸軸受が出力軸を同軸に支持する。従って、出力軸の軸線および直動方向は出力軸軸受の軸線と一致する。また、出力軸軸受は、出力軸を回転させるための回転駆動部の環状のロータの内周側に配置され、ロータとの間に径方向の隙間を備える状態で当該ロータに固定されている。従って、出力軸軸受とロータとを固定する際には、ロータの内周側において出力軸軸受を径方向に移動させて、ロータの回転中心線と出力軸軸受の軸線（出力軸の軸線および移動方向）とを一致させることができる。これにより、出力軸の軸線、出力軸の回転中心線、および、出力軸の直動方向を一致させることができるので、出力軸を駆動したときに、出力軸に振動が発生することを防止或いは抑制できる。

本発明において、径方向に隙間を備える状態で出力軸軸受とロータとを固定するためには、前記出力軸軸受は、前記径方向で前記ロータとの間に介在する接着剤によって当該ロ
ータに固定されているものとすることができる。

この場合において、前記ロータは、前記径方向に貫通する接着剤注入用孔を備えることが望ましい。このようにすれば、出力軸軸受とロータとの間に接着剤を介在させることが容易となる。

本発明において、前記出力軸軸受と前記ロータとの間には、前記軸線回りの全周に渡って前記隙間が形成されていることが望ましい。このようにすれば、ロータの回転中心線と出力軸軸受に保持された出力軸の軸線および出力軸の直動方向とを一致させる際に、出力軸軸受とロータとが干渉していないので、これらを正確に一致させることが可能となる。

本発明において、前記一対のロータ軸受と前記出力軸とは、同軸であることが望ましい。ロータの回転中心線は一対のロータ軸受の中心軸線によって規定されている。従って、一対のロータ軸受と出力軸とを同軸に配置すれば、ロータの回転中心線と出力軸の軸線および出力軸の直動方向とを一致させることが可能となる。

本発明において、前記直動駆動部および前記回転駆動部を収納するケースを備え、前記直動駆動部および前記回転駆動部は、前記軸線方向に配列されており、前記ケースは、軸線方向で直動駆動部の前記回転駆動部とは反対側に前記出力軸を軸線回りに回転可能および軸線方向に移動可能に支持するケース側軸受を備えることが望ましい。このようにすれば、出力軸軸受と軸線方向で離間する位置に出力軸を支持するケース側軸受が設けられるので、出力軸を駆動したときに出力軸が振動することを防止或いは抑制できる。

次に、本発明は、上記の直動回転駆動装置の製造方法において、前記出力軸を前記出力軸軸受に同軸に保持させる保持工程と、前記出力軸軸受を、前記ロータを構成する筒状部材に固定する固定工程と、を有し、前記固定工程では、前記筒状部材に前記出力軸を貫通させて前記出力軸軸受を当該筒状部材の内周側に配置し、前記出力軸軸受と前記筒状部材との間に接着剤を介在させるとともに、前記筒状部材の回転中心線と前記出力軸の軸線とを一致させて、前記接着剤によって前記出力軸軸受を前記筒状部材に固定することを特徴とする。

本発明では、出力軸は、当該出力軸を軸線方向に移動可能に支持する出力軸軸受に同軸に保持される。従って、出力軸の軸線および直動方向は出力軸軸受の軸線と一致する。また、出力軸軸受は、出力軸を回転させるための回転駆動部の環状のロータの内周側に配置され、ロータの回転中心線と出力軸の軸線とを一致させた後に、接着剤によって固定される。従って、出力軸の軸線、出力軸の回転中心線、および、出力軸の直動方向を一致させることが可能となる。

本発明において、前記固定工程では、前記一対のロータ軸受を前記筒状部材に装着し、前記一対のロータ軸受と前記出力軸とを治具によって保持して前記一対のロータ軸受の回転中心線と前記出力軸の軸線とを一致させることが望ましい。ロータの回転中心線は一対のロータ軸受によって規定されている。従って、一対のロータ軸受と出力軸とを治具によって保持して同軸状態に位置決めすれば、ロータの回転中心線と出力軸の軸線とを一致させることが可能となる。

本発明において、予め、前記筒状部材に、径方向に貫通する接着剤注入用孔を形成しておき、前記固定工程において前記出力軸軸受と前記筒状部材との間に接着剤を介在させる際には、前記接着剤注入用孔を介して前記筒状部材の内周側に前記接着剤を注入することが望ましい。このようにすれば、出力軸軸受とロータとを接着剤で固定することが容易となる。

本発明によれば、直動回転駆動装置において、出力軸の軸線、出力軸の回転中心線、および、出力軸の直動方向を一致させることができる。従って、出力軸を駆動したときに当該出力軸に振動が発生することを防止或いは抑制できる。

本発明の直動回転駆動装置の外観斜視図である。 図１の直動回転駆動装置を、軸線を含む面で切断した断面図である。 出力軸およびボールスプライン軸受の斜視図である。 回転駆動部を拡大して示す部分断面図である。 出力軸、ボールスプライン軸受、筒状部材、および、一対のロータ軸受の斜視図である。 直動駆動部を拡大して示す部分断面図である。 出力軸のストロークの説明図である。 直動回転駆動装置の製造過程で用いる治具の斜視図である。 ３つに分離させた治具の斜視図である。 出力軸、筒状部材、一対のロータ軸受を保持させた治具の断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態の直動回転駆動装置を説明する。

（直動回転駆動装置）
図１は本発明の直動回転検出器を備えた直動回転駆動装置の外観斜視図である。図１に示すように、直動回転駆動装置１は、出力軸２と、出力軸２を駆動する出力軸駆動機構３と、出力軸駆動機構３を収納するケース４を備える。ケース４は、出力軸２の軸線Ｌに沿った軸線方向Ｘに延びる角筒状のケース本体５を備える。ケース本体５は軸線方向Ｘから見た場合の形状が矩形である。ケース本体５の一方の端部には、矩形板状のフランジ７が固定されている。フランジ７はケース本体５の他方の端において軸線Ｌと直交する方向に広がる。また、ケース本体５の他方の端部には矩形板６が固定されている。

フランジ７の中心には出力側開口部８が設けられている。出力側開口部８からは出力軸２の出力側の端部分２ａがケース４の外側に突出する。出力軸２にはスプライン溝９が設けられている。矩形板６の中心には反出力側開口部１０が設けられている（図２参照）。反出力側開口部１０からは出力軸２の反出力側の端部分２ｂがケース４の外側に突出する。反出力側開口部１０は、その内周面で出力軸２を軸線回りθに回転可能および軸線方向Ｘに直動可能に支持する軸受となっている。

ケース本体５における軸線回りθの四方の側面のうちの一つの側面４ａには、カバー１３が取り付けられている。カバー１３は軸線方向Ｘに長く延びる。カバー１３とケース本体５との間に区画されたカバー１３の内側の空間には、出力軸駆動機構３への給電制御を行うための回路基板１４が収納されている（図２参照）。回路基板１４には、当該回路基板１４に電力を供給するためのケーブル１５、１６が接続されている。また、ケース４には出力軸２の位置を検出する位置検出機構１７が収納されており、位置検出機構１７には、当該位置検出機構１７が出力する検出信号を外部に取り出すためのケーブル１８が接続されている。ケーブル１５、１６、１８は、カバー１３の内側の空間を経由して、カバー１３におけるフランジ７とは反対側の端部分に設けたケーブル引出口（不図示）を介して外部に引き出されている。

（内部構成）
図２は図１の直動回転駆動装置１を、その軸線Ｌを含む面で切断した縦断面図である。図２では、直動回転駆動装置１を出力軸２の出力側の端部分２ａを下方に向けて出力軸２の軸線Ｌが鉛直方向を向く基準姿勢としている。以下では、図１に示す基準姿勢における上下を直動回転駆動装置１の上下方向（軸線方向Ｘ）として説明する。また、以下では、基準姿勢としたときの上下方向における下方をＸ１、上方をＸ２とする。図３は出力軸２および出力軸２に同軸に取り付けらえたボールスプライン軸受の斜視図である。

図２に示すように、ケース４内において、出力軸駆動機構３は位置検出機構１７の下方Ｘ１に位置する。出力軸駆動機構３は、出力軸２を軸線回りθに回転させるための回転駆動部２１と、出力軸２を軸線方向Ｘに移動させる直動駆動部２２とを備える。回転駆動部２１は軸線方向Ｘで直動駆動部２２の下方Ｘ１に位置する。回転駆動部２１と直動駆動部２２は同軸に構成されている。

図２および図３に示すように、出力軸２は、回転駆動部２１および直動駆動部２２を貫通して延びる出力軸本体２５と、出力軸本体２５の上側部分に同軸に固定された筒状の固定部材２６を備える。図２に示すように、出力軸本体２５の下端部分（出力側の端部分２ａ）はケース４の出力側開口部８から下方Ｘ１に突出し、出力軸本体２５の上端部分（反出力側の端部分２ｂ）は反出力側開口部１０（軸受）を介してケース４から上方Ｘ２に突出する。出力軸本体２５には軸線方向Ｘに貫通する貫通孔２７が設けられている。

固定部材２６は、図３に示すように、下方Ｘ１から上方Ｘ２に向かって、大径筒部３１と、大径筒部３１と同軸で大径筒部３１よりも外径寸法が小さい中径筒部３２と、中径筒部３２よりも外径寸法が小さい小径筒部３３とをこの順に備える。大径筒部３１の中心孔は中径筒部３２および小径筒部３３の中心孔よりも大きい。図２に示すように、大径筒部３１の中心孔と中径筒部３２の中心孔との間には環状端面部３４が設けられている。環状端面部３４は下方Ｘ１を向く円環状端面である。固定部材２６は、中径筒部３２および小径筒部３３の中心孔に出力軸本体２５が圧入され、これにより固定部材２６は出力軸本体２５と固定されている。

出力軸２の下側部分には、ボールスプライン軸受（出力軸軸受）３６が出力軸２と同軸に取り付けられている。出力軸２の下側部分に設けられたスプライン溝９には、ボールスプライン軸受３６を構成するボール（図示省略）が転動可能に挿入されている。ボールスプライン軸受３６は、出力軸２を軸線方向Ｘに移動可能に同軸に支持するとともに回転駆動部２１の回転を出力軸２に伝達する。ボールスプライン軸受３６は、筒状の軸受本体３７と、焼き嵌めによって軸受本体３７と一体とされた筒状のスリーブ３８を備える。ボールスプライン軸受３６は、軸線方向Ｘから見た場合の輪郭形状が円形である。

（回転駆動部）
図４は回転駆動部２１を拡大して示す部分断面図である。回転駆動部２１は、回転モータである。図４に示すように、回転駆動部２１は、矩形枠形状のモータケース３９と、モータケース３９の内側に固定された環状のステータ４０と、ステータ４０の内周側に配置された環状のロータ４１と、ロータ４１を回転可能に支持する一対の軸受（ロータ軸受）４２、４３を備える。一対の軸受４２、４３は、ロータ４１の下端部分を支持する第１軸受４２と、ロータ４１の上側部分を支持する第２軸受４３とからなる。モータケース３９は、ケース本体５の一部分を構成している。ステータ４０は、径方向の内側へ突出する複数の突極（不図示）を有するステータコア４４と、ステータコア４４の突極に巻き回された複数の回転用駆動コイル４５を備える。

ロータ４１は、筒状部材４７と永久磁石４８を備える。図５は出力軸２、ボールスプライン軸受３６、筒状部材４７、一対の軸受４２、４３の斜視図である。図５では出力軸２
を点線で示す。筒状部材４７は、大径筒部４９と、大径筒部４９と同軸で大径筒部４９よりも外径寸法の小さい中径筒部５０と、中径筒部５０と同軸で中径筒部５０よりも外径寸法の小さい小径筒部５１を備える。大径筒部４９の中心孔は中径筒部５０の中心孔よりも大きい。従って、大径筒部４９の中心孔と中径筒部５０の中心孔との間には、図４に示すように、環状端面部５２が設けられている。環状端面部５２は、下方Ｘ１を向く円環状端面である。また、大径筒部４９の内周面には、下方Ｘ１を向く環状面を備える段部５３が設けられている。さらに、大径筒部４９には、径方向に貫通する接着剤注入用孔５４が複数設けられている。本例では、接着剤注入用孔５４は、軸線方向Ｘに配列された２つの接着剤注入用孔５４の組が、軸線回りθの等角度間隔で４組設けられている。

ロータ４１の中心孔には出力軸２が貫通している。出力軸２に取り付けられたボールスプライン軸受３６は大径筒部４９の内周側に位置する。ボールスプライン軸受３６のスリーブ３８は、軸線方向Ｘの下方Ｘ１から大径筒部４９の内周面の段部５３に当接する。

ボールスプライン軸受３６は接着剤注入用孔５４を介してロータ４１の外周側から内周側に注入された接着剤（不図示）によって大径筒部４９に固定される。これにより、ロータ４１の回転はボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に伝達される。従って、出力軸２はロータ４１と一体に回転する。

ここで、図４に示すように、ロータ４１の大径筒部４９の中心孔の内径寸法Ｒ１はボールスプライン軸受３６の外径寸法Ｒ２よりも長い。従って、ボールスプライン軸受３６は、大径筒部４９の内周側でロータ４１（大径筒部４９）との間に径方向の隙間Ｇを備える状態で、ロータ４１との間に介在する接着剤によって、ロータ４１に固定されている。

本例では、ボールスプライン軸受３６と大径筒部４９の中心孔の内周面との間には、軸線回りθの全周に渡って隙間Ｇが形成されている。また、ロータ４１の中径筒部５０および小径筒部５１の中心孔の内径寸法Ｒ３は出力軸本体２５の外径寸法Ｒ４よりも長い。従って、中径筒部５０および小径筒部５１の内周側においても、出力軸２（出力軸本体２５）とロータ４１（中径筒部５０および小径筒部５１）との間には、径方向の全周に渡る隙間Ｇ２が形成されている。

一対の軸受４２、４３は、軸線方向Ｘで離間する位置に配置されている。各軸受４２、４３はボールベアリングである。一対の軸受４２、４３のうち、下方Ｘ１に位置する第１軸受４２の外輪４２ａは、ロータ４１の大径筒部４９の下端部分に保持されている。より、具体的には、ロータ４１の大径筒部４９の下端部分には、大径筒部４９の内周側部分を下端から一定幅で軸線方向Ｘに切り欠いた軸受装着部５５が設けられている。第１軸受４２の外輪４２ａは、軸受装着部５５に下方Ｘ１から挿入されて、軸受装着部５５に嵌合する。第１軸受４２が軸受装着部５５に装着された状態では、ロータ４１と第１軸受４２とは同軸上に位置する。

第１軸受４２の内輪４２ｂは、フランジ７における出力側開口部８を包囲した外周側からケース本体５内を軸線方向Ｘに突出する筒状の第１軸受嵌合部５８に装着されている。第１軸受４２が第１軸受嵌合部５８に装着された状態では、第１軸受４２の内輪４２ｂは第１軸受嵌合部５８に嵌合し、第１軸受４２の内周面（内輪４２ｂの内周面）と第１軸受嵌合部５８の外周面は密着する。

第１軸受４２の上方Ｘ２に位置する第２軸受４３は、ロータ４１の小径筒部５１の外周側に固定されている。すなわち、第２軸受４３は、当該第２軸受４３の内輪４３ａの内周面を小径筒部５１の外周面に当接させて、小径筒部５１に固定されている。第２軸受４３は、ロータ４１の外周面において小径筒部５１と中径筒部５０との間に設けられた上向き
の環状面に上方Ｘ２から当接している。第２軸受４３が小径筒部５１に装着された状態では、ロータ４１と第２軸受４３とは同軸上に位置する。従って、ロータ４１、第１軸受４２、および、第２軸受４３は同軸である。

ここで、図４に示すように、ケース４は、ケース本体５において小径筒部５１の下端部分と径方向で対向する位置に第２軸受嵌合部５９を備える。第２軸受嵌合部５９は、ケース本体５の四方の側板から内周側に突出する環状の突部であり、その円環状内周面に第２軸受４３を保持する。第２軸受４３が第２軸受嵌合部５９に保持された状態では、第２軸受４３の外輪４３ｂは第２軸受嵌合部５９に嵌合し、外輪４３ｂの外周面と第２軸受嵌合部５９の円環状の内周面とが密着する。

永久磁石４８は、筒状であり、中径筒部５０の外周面に固定されている。永久磁石４８は軸線回りθ（周方向）にＮ極とＳ極が交互に複数着磁されている。本例では、中径筒部５０には、筒状のヨーク（不図示）が装着されており、永久磁石４８はヨークを介して中径筒部５０に固定されている。永久磁石４８は、回転用駆動コイル４５が巻き回されたステータコア４４の突極と径方向で狭い間隔を開けて対向する。

ここで、回転用駆動コイル４５への給電によってロータ４１は軸線回りθに回転する。ロータ４１の回転はボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に伝達される。従って、出力軸２はロータ４１と一体に回転する。

（直動駆動部）
図６は直動駆動部２２および位置検出機構１７を拡大して示す部分断面図である。直動駆動部２２は、リニアモータである。直動駆動部２２は、出力軸２に固定された複数の永久磁石７１と、出力軸２を外周側から包囲する状態で軸線方向Ｘに配列された複数の直動用駆動コイルユニット７２を備える。複数の永久磁石７１は固定部材２６の大径筒部３１の外周面に装着された筒状のヨーク７３の外周面に固定されている。ヨーク７３は一定の径寸法を備える。また、ヨーク７３の軸線方向Ｘの長さ寸法は大径筒部３１の軸線方向の長さ寸法よりも長く、その上端側部分は、固定部材２６の中径筒部３２の外周側を当該中径筒部３２の外周面との間に隙間を開けて軸線方向Ｘに延びる。

各永久磁石７１は、環状であり、軸線方向ＸにＮ極とＳ極とが着磁されている。複数の永久磁石７１は、隣り合う２つの永久磁石７１が軸線方向Ｘで互いに同一の極を対向させている。本例では４個の永久磁石７１がヨーク７３を介して出力軸２に固定されている。

直動用駆動コイルユニット７２はケース本体５の内壁面に固定されている。各直動用駆動コイルユニット７２は、軸線方向Ｘに同軸に配列した３つの直動用駆動コイル７５を樹脂により一体に固めて筒状としたものである。従って、直動駆動部２２は９個の直動用駆動コイル７５を備える。各直動用駆動コイルユニット７２の軸線方向Ｘの長さ寸法は、各永久磁石７１の軸線方向Ｘの長さ寸法の２倍程度である。

ここで、直動駆動部２２は３相のリニアモータであり、各直動用駆動コイルユニット７２を構成する３つの直動用駆動コイル７５は、リニアモータを駆動する際に、それぞれＵ相の駆動コイル、Ｖ相の駆動コイル、Ｗ相の駆動コイルとして機能する。

回転駆動部２１の第２軸受４３と出力軸２の固定部材２６との間には、弾性部材としてのコイルバネ７８が配置されている。コイルバネ７８は出力軸本体２５を貫通させた状態で外周側から包囲しており、下方Ｘ１の端（回転駆動部２１の側の端）は第２軸受４３の上面に載置されている。従って、出力軸２の外周側に配置されたコイルバネ７８は回転駆動部２１のロータ４１と干渉することはない。また、コイルバネ７８の上端部分は、固定
部材２６の大径筒部３１の内周側に挿入されており、その上方Ｘ２の端が固定部材２６の環状端面部３４に当接する。

ここで、図２に示す状態は、直動回転駆動装置１を基準姿勢とするとともに、直動回転駆動装置１への給電（直動駆動部２２への給電）を行っていない状態である。このような状態において、コイルバネ７８は、出力軸２を、直動駆動部２２が出力軸２を移動させるストロークＳの下端位置Ｓ０と上端位置Ｓ１との中央の中央位置Ｃに支持する（図７（ｂ）参照）。また、コイルバネ７８が出力軸２を中央位置Ｃに支持した状態では、コイルバネ７８は、出力軸２の自重によって圧縮されている。なお、出力軸２がストロークＳの上端位置Ｓ１（反出力側の端、図７（ｃ）参照）に位置した状態においても、コイルバネ７８は、自然長よりも圧縮されている。

直動駆動部２２は、電力を供給する直動用駆動コイル７５を軸線方向Ｘに移動させることにより、出力軸２を軸線方向Ｘに移動させる。また、直動駆動部２２は、直動用駆動コイル７５への給電状態を維持することにより、軸線方向Ｘに移動させた出力軸２を、その直動位置に維持する。ここで、直動駆動部２２が出力軸２を中央位置Ｃよりも下方Ｘ１（出力側）に移動させる際には、直動駆動部２２はコイルバネ７８の付勢力に抗して出力軸２を移動させる。一方、直動駆動部２２が出力軸２を中央位置Ｃよりも上方Ｘ２（反出力側）に移動させる際には、直動駆動部２２は、コイルバネ７８の付勢力を利用しながら出力軸２を移動させる。

（直動回転検出機構）
位置検出機構１７は、出力軸２に固定した位置検出用の永久磁石８１の磁界をケース４の側に固定した回転位置検出用の磁気センサ８２および直動位置検出用の磁気センサ８３により検出する。位置検出用の永久磁石８１は、環状であり、出力軸２の固定部材２６における小径筒部３３の外周面に固定されている。従って、位置検出用の永久磁石８１は出力軸２と一体に軸線方向Ｘに移動するとともに出力軸２と一体に軸線回りθに回転する。位置検出用の永久磁石８１と回転位置検出用の磁気センサ８２とは回転位置検出器８８を構成する。出力軸２の回転位置は回転位置検出用の磁気センサ８２から出力される検出信号に基づいて取得される。位置検出用の永久磁石８１と直動位置検出用の磁気センサ８３とは直動位置検出器８９を構成する。出力軸２の直動位置は、直動位置検出用の磁気センサ８３から出力される検出信号に基づいて取得される。

ここで、直動位置検出用の磁気センサ８３および回転位置検出用の磁気センサ８２と、直動駆動部２２との間にはシールド部材８５が配置されている。シールド部材８５は、径方向において出力軸２の中径筒部３２とヨーク７３との間に位置する筒部８６と、筒部８６の上端縁から外周側に広がってケース本体５の内壁面に達する環状板部８７を備える。筒部８６は出力軸２が上方Ｘ２（反出力側）に移動したときに、出力軸２の中径筒部３２とヨーク７３の間に侵入する。シールド部材８５は、直動駆動部２２の永久磁石７１の磁界が位置検出機構１７に磁界に影響を及ぼすことを防止或いは抑制する。

（直動回転動作）
出力軸２を回転させる際には、回転駆動部２１の回転用駆動コイル４５に給電してロータ４１を回転させる。ロータ４１が回転すると、その回転はボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に伝達される。従って、出力軸２はロータ４１と一体に回転する。また、位置検出用の永久磁石８１は出力軸２と一体に回転する。従って、位置検出用の永久磁石８１の磁界の変化を検出する回転位置検出用の磁気センサ８２からの検出信号に基づいて出力軸２の回転位置を取得できる。

一方、出力軸２を軸線方向Ｘに移動させる際には、直動駆動部２２の直動用駆動コイル
７５に給電する。そして、直動用駆動コイル７５への給電状態を維持することにより、軸線方向Ｘに移動させた出力軸２を、移動後の直動位置に維持する。図７は出力軸２のストロークＳ（移動範囲）の説明図である。図７（ａ）は基準姿勢において出力軸２がストロークＳの下端位置Ｓ０に位置する状態である。下端位置Ｓ０では、ケース４から出力側に突出する出力軸２の突出量が最大となる。図７（ｂ）は基準姿勢において出力軸２が中央位置Ｃに位置する状態である。図７（ｃ）は基準姿勢において出力軸２がストロークＳの上端位置Ｓ１に位置する状態である。上端位置Ｓ１では、ケース４から出力側に突出する出力軸２の突出量が最少となる。図７に示すように、位置検出用の永久磁石８１は出力軸２と一体に直動する。従って、位置検出用の永久磁石８１の磁界の変化を検出する直動位置検出用の磁気センサ８３からの検出信号に基づいて出力軸２の直動位置を取得できる。

ここで、停電などにより、直動回転駆動装置１への給電が停止した場合には、直動駆動部２２は軸線方向Ｘにおける出力軸２の直動位置を維持できなくなる。従って、直動回転駆動装置１が基準姿勢とされている場合などには、出力軸２は、その自重によって下方Ｘ１に移動しようとする。

このような場合に、出力軸２は、コイルバネ７８によって、そのストロークＳの中央位置Ｃに支持される。よって、例えば、出力軸２に被駆動部材が取り付けられている場合に停電が発生した場合でも、出力軸２とともに被駆動部材が下方Ｘ１に移動することを防止できる。従って、被駆動部材が直動回転駆動装置１の下方Ｘ１に位置する部材などと衝突して、互いに破損することを防止できる。

（直動回転駆動装置の製造方法）
次に、図８乃至図１０を参照して直動回転駆動装置１の製造方法を説明する。図８は直動回転駆動装置１の製造に際して用いる治具の外観斜視図である。図９（ａ）は治具を分割した状態を治具の軸線方向の一方側から見た場合の斜視図であり、図９（ｂ）は治具を分割した状態を治具の軸線方向の他方側から見た場合の斜視図である。図１０は治具に回転駆動部２１のロータ４１および一対の軸受４２、４３を保持させた状態の断面図である。なお、図８、図９では出力軸２を点線で示す。また、図１０では出力軸２およびボールスプライン軸受３６を点線で示す。

直動回転駆動装置１の製造方法では、ボールスプライン軸受３６を出力軸本体２５に取り付ける保持工程と、治具１００を用いてロータ４１にボールスプライン軸受３６を接着固定する固定工程を備える。これら保持工程および固定工程により、出力軸２の軸線Ｌと、ロータ４１の回転中心線Ｒ、および、出力軸２の直動方向を一致させる。

保持工程では、ボールスプライン軸受３６によって出力軸本体２５を保持する。ここで、出力軸本体２５がボールスプライン軸受３６に保持されることにより、出力軸２とボールスプライン軸受３６とは同軸状態となる。また、出力軸本体２５がボールスプライン軸受３６に保持されることにより、出力軸２の軸線Ｌと当該出力軸２の直動方向とは一致する。

固定工程では、まず、ロータ４１の筒状部材４７の中心孔にボールスプライン軸受３６を保持した出力軸本体２５を挿入して、ボールスプライン軸受３６を筒状部材４７の内周側に配置する。次に、ボールスプライン軸受３６のスリーブ３８を筒状部材４７の大径筒部４９の段部５３に当接させる。そして、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７との間に接着剤を介在させた状態とする。

ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７との間に接着剤を介在させる際には、筒状部材４７に形成された各接着剤注入用孔５４（図５参照）を介して筒状部材４７の外周側か
ら内周側に接着剤を注入する。ここで、図１０に示すように、筒状部材４７の大径筒部４９の内周面には、２本の環状溝５６が形成されている。２本の環状溝５６のぞれぞれは、軸線Ｌ回りθに配列された４つの接着剤注入用孔５４を経由するように設けられている。従って、各接着剤注入用孔５４を介して筒状部材４７の内周側に接着剤が注入されると、接着剤は環状溝５６に沿ってボールスプライン軸受３６と筒状部材４７の間を移動する。なお、接着剤は、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７との間の隙間Ｇおよび環状溝５６を封止するまで充填される必要はなく、軸線Ｌ回りθの複数箇所、例えば、接着剤注入用孔５４の周辺においてボールスプライン軸受３６と筒状部材４７との間に介在すればよい。

その後、接着剤が硬化する前に、筒状部材４７（ロータ４１）の回転中心線Ｒと出力軸２の軸線Ｌとを、治具１００を用いて一致させる。治具１００は、図８に示すように、筒状の第１治具１０１と、治具１００の軸線Ｍの方向で第１治具１０１の一方側に積層された筒状の第２治具１０２と、第１治具１０１の他方側に積層された筒状の第３治具１０３を備える。

筒状部材４７の回転中心線と出力軸２の軸線Ｌとを一致させる際には、まず、第１治具１０１の中心孔１０１aの内側に筒状部材４７および出力軸２を配置する。すなわち、第１治具１０１の中心孔１０１aに筒状部材４７および出力軸２を貫通させた状態とする。次に、図９（ｂ）に示すように、第１治具１０１の他方側から第２軸受４３を筒状部材４７の小径筒部５１に装着する。そして、第１治具１０１の他方側から第１治具１０１に第３治具１０３を積層する。なお、第１治具１０１の中心孔１０１ａは筒状部材４７に対応する形成を備える。また、第１治具１０１の中心孔１０１ａは治具１００の軸線Ｍと同軸に設けられている。

ここで、図９（ｂ）に示すように、第１治具１０１の第３治具１０３の側の端面には、中心孔１０１ａと同軸に円形凹部１０５が形成されている。円形凹部１０５の内径寸法は第２軸受４３の外径寸法（外輪４３ｂの外径寸法）よりも長い。一方、第３治具１０３の第１治具１０１の側の端面には、図９（ａ）に示すように、第１治具１０１の凹部に嵌合可能な環状突部１０６が設けられている。また、環状突部１０６の内側には、第３治具１０３の中心孔１０３ａと同軸に円形の凹部１０７が設けられている。環状突部１０６の内周面と円形の凹部１０７の内周面とは段差なく連続して、円環状の第３治具側決め面１０８を構成している。第３治具側決め面１０８は治具１００の軸線Ｍと同軸である。

第１治具１０１と第３治具１０３を治具１００の軸線Ｍで積層する際には、第１治具１０１の円形凹部１０５に第３治具１０３の環状突部１０６を挿入する。これにより、第１治具１０１と第３治具１０３とは治具１００の軸線Ｍに対して径方向で位置決めされた状態で積層される。第１治具１０１と第３治具１０３とが積層されると、図１０に示すように、筒状部材４７に固定された第２軸受４３の外輪４３ｂが第３治具側位置決め面１０８に当接する。この結果、第２軸受４３は、治具１００の軸線Ｍに対して径方向で位置決めされた状態となる。

その後、第１治具１０１の一方側から第１軸受４２を筒状部材４７の軸受装着部５５に装着する。そして、第１治具１０１の一方側から第１治具１０１に第２治具１０２を積層する。

ここで、図９（ｂ）に示すように、第２治具１０２の第１治具１０１の側の端面の中央には、円環状の大径突部１１１が治具１００の軸線Ｍと同軸に設けられている。また、大径突部１１１の中央には小径突部１１２が設けられている。小径突部１１２の外周面は治具１００の軸線Ｍと同軸の第２治具側位置決め面１１３である。また、小径突部１１２の
内周面は治具１００の軸線Ｍと同軸の出力軸位置決め面１１４である。

第１治具１０１と第２治具１０２を治具１００の軸線Ｍで積層する際には、第２治具１０２の大径突部１１１を第１治具１０１の中心孔１０１ａに挿入する。これにより、第２治具１０２と第１治具１０１とは治具１００の軸線Ｍに対して径方向で位置決めされた状態で同軸に連結される。また、この際に、第２治具１０２の小径突部１１２が第１軸受４２の内周側に挿入される。これにより、筒状部材４７に固定された第１軸受４２の内輪４２ｂが第２治具側位置決め面１１３に当接する。従って、第１軸受４２は、治具１００の軸線Ｍに対して径方向で位置決めされた状態となる。

さらに、第２治具１０２が第１治具１０１に積層されると、第１治具１０１の出力軸位置決め面１１４が出力軸２（出力軸本体２５）の外周面に当接する。これにより、出力軸２は治具１００の軸線Ｍに対して径方向で位置決めされた状態となる。

第１治具１０１、第２治具１０２および第３治具１０３が積層されて一つの治具１００を構成した状態では、治具１００の軸線Ｍに対して、出力軸２、第１軸受４２、第２軸受４３が径方向で位置決めされ、これらは同軸に配置される。ここで、第１軸受４２の回転中心線と、第２軸受４３の回転中心線は、筒状部材４７（ロータ４１）の回転中心線を規定するものである。従って、第１治具１０１、第２治具１０２および第３治具１０３が積層されて一つの治具１００を構成した状態では、出力軸２の軸線Ｌと筒状部材４７の回転中心線は一致する。

また、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７の内周面との間には、軸線回りθの全周にわたって隙間Ｇが設けられている。従って、第１治具１０１、第２治具１０２および第３治具１０３を積層する際に、出力軸本体２５（ボールスプライン軸受３６）と筒状部材４７とは治具１００の軸線Ｍの径方向に相対移動可能である。よって、出力軸本体２５、筒状部材４７、および、一対の軸受４２、４３を治具１００で支持する際に、出力軸本体２５（ボールスプライン軸受３６）と筒状部材４７とを干渉させることなく、出力軸本体２５の軸線Ｌと筒状部材４７の回転中心線とを一致させることができる。ここで、出力軸本体２５は、ボールスプライン軸受３６によってその軸線Ｌと直動方向が一致するように支持されている。従って、固定工程によって出力軸本体２５の軸線と、筒状部材４７の回転中心線とを一致させれば、出力軸２（出力軸本体２５）の軸線Ｌ、ロータ４１（筒状部材４７）の回転中心線、および、出力軸２の直動方向は一致する。

その後、接着剤が硬化するまでの間、治具１００によって、出力軸本体２５、筒状部材４７および一対の軸受４２、４３を保持する。これにより、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７とは接着剤によって固定され、一体に回転可能な状態となる。なお、固定部材２６は、接着剤が硬化した後に出力軸本体２５に固定される。或いは、第１治具１０１の中心孔１０１ａの内側に筒状部材４７および出力軸本体２５が保持された後に、出力軸本体２５に固定される。

第１軸受４２および第２軸受４３が筒状部材４７に装着され、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７とが固定された後には、筒状部材４７に永久磁石４８が固定される。これにより、ロータ４１が完成する。

その後、ロータ４１は、図４に示すように、第１軸受４２の内輪４２ｂの内周側にフランジ７の第１軸受嵌合部５８が嵌合し、第２軸受４３の外輪４３ｂの外周側に第２軸受嵌合部５９が嵌合した状態とされて、ケース４に固定される。すなわち、治具１００に保持されたときに第２治具１０２の第２治具側位置決め面１１３に当接する第１軸受４２の内輪４２ｂと、第３治具１０３の第３治具側決め面１０８と当接する第２軸受４３の外輪４
３ｂとを基準として、ケース４に固定される。従って、ロータ４１と出力軸２とは、出力軸２の軸線Ｌ、ロータ４１（筒状部材４７）の回転中心線、および、出力軸２の直動方向が一致した状態でケース４に固定される。

（作用効果）
本例の直動回転駆動装置１では、出力軸２の軸線Ｌ、ロータ４１の回転中心線、および、出力軸２の直動方向は一致する。従って、出力軸駆動機構３によって出力軸２を駆動したときに、出力軸２が振動することを防止或いは抑制できる。

また、本例では、ボールスプライン軸受３６の外径寸法はロータ４１を構成する筒状部材４７の内径寸法よりも短い。従って、治具１００を用いて筒状部材４７の回転中心線とボールスプライン軸受３６に保持された出力軸２の軸線Ｌを一致させる際に、径方向で筒状部材４７と出力軸２（ボールスプライン軸受３６）を相対移動させることができる。また、本例では、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７の間には軸線Ｌ回りθの全周に渡って隙間Ｇが形成されている。すなわち、治具１００を用いて筒状部材４７の回転中心線Ｒとボールスプライン軸受３６に保持された出力軸２の軸線Ｌを一致させたときに、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７とが干渉していない。よって、筒状部材４７（ロータ４１）の回転中心線Ｒと出力軸２の軸線Ｌを正確に一致させることができる。

さらに、本例では、ケース４が、ボールスプライン軸受３６と軸線方向Ｘで離間する位置に出力軸２を支持する反出力側開口部１０（ケース側軸受）を備える。よって、出力軸２を駆動したときに出力軸２が振動することを防止できる。

また、本例では、ボールスプライン軸受３６は接着剤によってロータ４１に固定されている。従って、径方向の隙間Ｇを備える状態で、ボールスプライン軸受３６とロータ４１（筒状部材４７）とを固定することが容易である。さらに、本例では、筒状部材４７が接着剤注入用孔５４を備えるので、接着剤注入用孔５４を介して筒状部材４７の外周側からボールスプライン軸受３６と筒状部材４７との間に接着剤を注入できる。よって、ボールスプライン軸受３６とロータ４１（筒状部材４７）とを固定する固定作業が容易となる。

さらに、直動回転駆動装置１の製造方法では、まず、出力軸２をボールスプライン軸受３６に同軸に保持する。その後、出力軸２の軸線Ｌとロータ４１（筒状部材４７）の回転中心線Ｒとを一致させ、この状態で、ボールスプライン軸受３６とロータ４１（筒状部材４７）とを固定する。従って、出力軸２の軸線Ｌ、出力軸Ｌの回転中心線（ロータ４１の回転中心線Ｒ）、および、出力軸２の直動方向を一致させることが可能となる。

（その他の実施の形態）
なお、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７とを固定する接着剤は、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７との間の隙間Ｇの全周に介在させてもよい。また、筒状部材４７に設けられた接着剤注入用孔５４の数や位置は、上記の例に限定されるものではない。さらに、上記の例では、ボールスプライン軸受３６と筒状部材４７とが接着剤により固定されているが、これらをネジやテープなどを用いて固定することもできる。

１・・・直動回転駆動装置
２・・・出力軸
４・・・ケース
１０・・・反出力側開口部（ケース側軸受）
２１・・・回転駆動部
２２・・・直動駆動部
３６・・・ボールスプライン軸受（出力軸軸受）
４１・・・ロータ
４２・４３・・・軸受（ロータ軸受）
４７・・・筒状部材
５４・・・接着剤注入用孔
Ｇ・・・前記隙間
Ｌ・・・軸線
Ｘ・・・軸線方向
θ・・・軸線回り

Claims (9)

1. 出力軸と、
   前記出力軸を軸線方向に移動させる直動駆動部と、
   前記出力軸を軸線回りに回転させるための回転駆動部と、
   前記出力軸を前記軸線方向に移動可能に同軸に支持するとともに前記回転駆動部の回転を前記出力軸に伝達する出力軸軸受と、を備え、
   前記回転駆動部は、回転モータであり、前記出力軸軸受の外径寸法よりも内径寸法が大きい環状のロータと、前記軸線方向で離間する位置で前記ロータを前記軸線回りに回転可能に保持する一対のロータ軸受と、を備え、
   前記出力軸軸受は、前記ロータの内周側で前記ロータとの間に径方向の隙間を備える状態で当該ロータに固定されており、
   前記出力軸軸受と前記ロータとは一体に回転することを特徴とする直動回転駆動装置。
2. 請求項１において、
   前記出力軸軸受は、前記径方向で前記ロータとの間に介在する接着剤によって当該ロータに固定されていること特徴とする直動回転駆動装置。
3. 請求項２において、
   前記ロータは、前記径方向に貫通する接着剤注入用孔を備えることを特徴とする直動回転駆動装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれか一項において、
   前記出力軸軸受と前記ロータとの間には、前記軸線回りの全周に渡って前記隙間が形成されていること特徴とする直動回転駆動装置。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれか一項において、
   前記一対のロータ軸受と前記出力軸とは、同軸であることを特徴とする直動回転駆動装置。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれか一項において、
   前記直動駆動部および前記回転駆動部を収納するケースを備え、
   前記直動駆動部および前記回転駆動部は、前記軸線方向に配列されており、
   前記ケースは、軸線方向で直動駆動部の前記回転駆動部とは反対側に前記出力軸を軸線回りに回転可能および軸線方向に移動可能に支持するケース側軸受を備えることを特徴とする直動回転駆動装置。
7. 請求項１に記載の直動回転駆動装置の製造方法において、
   前記出力軸を前記出力軸軸受に同軸に保持させる保持工程と、
   前記出力軸軸受を、前記ロータを構成する筒状部材に固定する固定工程と、を有し、
   前記固定工程では、
   前記筒状部材に前記出力軸を貫通させて前記出力軸軸受を当該筒状部材の内周側に配置し、
   前記出力軸軸受と前記筒状部材との間に接着剤を介在させるとともに、前記筒状部材の回転中心線と前記出力軸の軸線とを一致させて、前記接着剤によって前記出力軸軸受を前記筒状部材に固定することを特徴とする直動回転駆動装置の製造方法。
8. 請求項７において、
   前記固定工程では、
   前記一対のロータ軸受を前記筒状部材に装着し、
   前記一対のロータ軸受と前記出力軸とを治具によって保持して一対のロータ軸受の回転中心線と前記出力軸の軸線とを一致させることを特徴とする直動回転駆動装置の製造方法。
9. 請求項７または８において、
   予め、前記筒状部材に、径方向に貫通する接着剤注入用孔を形成しておき、
   前記固定工程において前記出力軸軸受と前記筒状部材との間に接着剤を介在させる際には、前記接着剤注入用孔を介して前記筒状部材の内周側に前記接着剤を注入することを特徴とする直動回転駆動装置の製造方法。
   

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