JP4756439B2 - 2-axis integrated motor - Google Patents

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JP4756439B2
JP4756439B2 JP2001276094A JP2001276094A JP4756439B2 JP 4756439 B2 JP4756439 B2 JP 4756439B2 JP 2001276094 A JP2001276094 A JP 2001276094A JP 2001276094 A JP2001276094 A JP 2001276094A JP 4756439 B2 JP4756439 B2 JP 4756439B2
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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
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    • H—ELECTRICITY
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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。
【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３２ａにコ字状の出力体３６を固定していた。前記出力体３６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４−２９５５５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４−２９５５５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。
【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２４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３０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２８，２９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２８，２９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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-axis integrated motor that can be used in automated equipment or the like and can simultaneously perform two-axis operation in a narrow space.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a general motor capable of performing two-axis operation has a configuration in which two rotary motors are simply connected. When two horizontal motors obtain horizontal (lateral) rotation and vertical (vertical) rotation, the horizontal drive motor 31 and the vertical drive motor 32 are respectively connected as shown in FIG. The shaft centers 33 and 34 are offset and connected so as to intersect perpendicularly.
That is, one end of the L-shaped connecting body 35 is fixed to the rotating shaft 31 a of the horizontal driving motor 31, and the vertical driving motor 32 is fixed to the other end of the connecting body 35. 31, the vertical drive motor 32 can be rotated in the horizontal direction. The vertical drive motor 32 is composed of a double-axis motor, and a U-shaped output body 36 is fixed to the rotary shafts 32a on both sides. The output body 36 is provided with an output shaft 37 at the center.
In such a configuration, horizontal rotation is performed by moving the entire vertical drive motor 32 with the horizontal drive motor 31, and vertical rotation is performed by moving the output shaft 37 in the vertical direction with the vertical drive motor 32. I went there.
On the other hand, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 59-2222069, a motor configuration example in which a rotary motor is placed in a circular linear motor, or Japanese Patent Laid-Open No. 4-29552 or Japanese Patent Laid-Open No. 4-29555 is shown. Thus, a motor configuration example in which two circular linear motors are combined in a timbal manner has been proposed. The former obtains horizontal movement and rotation movement, and the latter obtains horizontal movement and vertical movement.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional technique has the following problems.
(1) In a conventional general motor capable of performing two-axis operation, the axis 33 of the rotating shaft 31a of the horizontal driving motor and the rotating shaft 32a of the horizontal driving motor 32 do not coincide with each other. The tip of can be curved in a cylindrical shape as a two-axis synthetic motion, but cannot be spherical
(2) Since the two motors 31 and 32 are arranged side by side, the mechanism becomes large.
(3) In the motor configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-2222069, the circular linear motor performs a horizontal operation with the center position of the cymbal mechanism as the center of rotation. However, the rotary motor located inside the circular linear motor can change the direction from horizontal to vertical, but the output shaft is in the same plane and the output shaft is outside the outer circular linear motor. The output shaft cannot be changed from the horizontal angle. Also, the outer shape becomes larger.
(4) On the other hand, the motor configuration according to Japanese Patent Laid-Open No. 4-29552 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-29555 is a configuration in which two circular linear motors are mounted on a timbal mechanism, and the direction of the output shaft is from horizontal to vertical. Although it can be changed, the interior of the motor cannot be used because the stators of the respective motors are opposed to each other, and structurally, the output shaft is externally attached to the two motors, resulting in a large motor.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a compact two-shaft integrated motor whose output shaft can perform spherical operation.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is not a combination of two normal radial gap type rotary motors but an arc shape in which the stator and the mover of two linear motors having different sizes are located at the same arc center point. In other words, the movable elements of the two linear motors are rotated so that the movable elements are orthogonal to each other, and an output shaft is provided on the movable element provided inside.
With such a configuration, the axis that moves and rotates in the horizontal direction, the axis that moves and rotates in the vertical direction, and the axis that moves and rotates in the vertical direction match on the center point of the same circle and are orthogonally arranged. Therefore, the output shaft end provided inside can perform spherical motion.
In addition, since a part of the inner side of the moving element of the outer linear motor is mounted in the stator yoke of the inner linear motor, the moving element shares a magnetic path, and the mechanism is compact. Moreover, since the rotation center of two motors can be utilized, a rotation motor, a camera, etc. can be attached to a rotation center part.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a two-shaft integrated motor showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of FIG.
The two-axis integrated motor M of the present invention includes a support part A that supports the motor, a horizontal axis drive part B, a vertical axis drive part C, and an output part D. Hereinafter, these detailed structures will be described.
First, the support A includes a horizontal shaft base 1 that supports a horizontal shaft drive linear motor 8, an upper column 2 and a lower column 3 that are attached to both ends of the horizontal shaft base in the vertical direction, and the upper column 2 and the lower column. It is composed of an octagonal (not limited to this) annular frame 6 that is rotatably attached to the column 3 via bearings 4 and 5. The bearings 4 and 5 are attached to the upper and lower straight portions of the frame 6. The horizontal axis base 1 directly supports the horizontal axis drive linear motor 8, but also supports the upper column 2 and the lower column 3. The motor is supported, and as a result, the entire two-axis integrated motor M is supported. When the two-axis integrated motor M is attached to an external device (not shown), the horizontal shaft base 1 is directly attached to the external device or attached via a support auxiliary body 7 or the like.
The horizontal axis drive unit B includes a stator 9 and a mover 10 of a horizontal axis drive linear motor 8 formed of a stepping motor. The stator 9 is attached to the horizontal axis base 1, and the mover 10 Is attached to the frame 6.
The stator 9 is attached to the horizontal shaft base 1 with a stator yoke formed in an arc shape that is long in the horizontal direction, and a stator winding 14 is attached to the stator yoke 11 via magnets 12 and 13. The A-phase stator core 15 and the B-phase stator core 17 fitted with the stator winding 16 are attached with a predetermined interval. The tip ends of the A-phase stator core 15 and the B-phase stator core 17 have an arc shape with a center point O as the center, and the tip portions of the A-phase stator core 15 and the B-phase stator core 16 The moving element 10 is arranged so as to face the gap through the gap.
The moving element 10 is formed in a semi-ring shape with the center point O as the center, is fixed to a straight portion inside the frame 6, and rotates around the bearings 4 and 5 together with the frame 6.
The vertical axis drive unit C includes a stator 19 and a mover 20 of a vertical axis drive linear motor 18 constituted by a stepping motor, and the stator 19 is included in the mover 10 of the horizontal axis drive linear motor 8. The mover 20 is attached to the periphery of the mover 10 of the horizontal axis drive linear motor 8.
The stator 19 has a stator yoke 21 that is formed in a substantially arc shape that is long in the vertical direction, and is attached to the inner side of the mover 10 of the horizontal axis drive linear motor 8, and is attached to the stator yoke 21 via magnets 22 and 23. The A-phase stator core 25 to which the stator winding 24 is attached and the B-phase stator core 27 to which the stator winding 26 is attached are attached at a predetermined interval. When the stator yoke 21 is attached to the inside of the mover 10 of the horizontal axis drive linear motor 8, a recess 21a is formed on the outside of the stator yoke 21, and the mover 10 is inserted into the recess 21a. (Conversely, a recess may be formed inside the moving element 10). In this configuration, the coupling portion of the moving element 10 to the stator yoke 21 can share the magnetic paths of the two linear motors 8 and 18, and the coupling portion of the stator yoke can be thinned by the recess 21a. Accordingly, the two-axis integrated motor can be reduced in size.
The front ends of the A-phase stator core 25 and the B-phase stator core 27 have an arc shape centered on the center point O of the horizontal axis drive linear motor 8, and the A-phase stator core 25 and B The mover 20 is arranged so as to face the tip of the phase stator core 27 via a gap.
The moving element 20 is formed in a semi-disc shape with the center point O as the center, and is attached to the inner periphery of the moving element 10 of the horizontal axis drive linear motor 8 via bearings 28 and 29 so as to be rotatable. It has been.
The horizontal axis drive linear motor 8 and the vertical axis drive linear motor 18 are formed in an arc shape with the same center point O as the center.
The output part D is composed of an output shaft 30 attached to the moving element 20 of the vertical axis drive linear motor 19. Since the two linear motors 8 and 18 constituting the two-axis integrated drive motor M are substantially semicircular and open in front, the output shaft 30 is located near the center point O and the vertical axis. The drive linear motor 18 is attached to the end face on the side opposite to the stator of the moving element 20 so that the center in the axial direction passes through the center point O.
In such a configuration, the two-axis integrated motor M is driven as follows.
First, when the output shaft 30 is moved in the horizontal direction, only the horizontal axis drive linear motor 8 is driven.
When the stator windings 14 and 16 are energized to drive the horizontal axis drive linear motor 8, the mover 10 supported by the frame 6 supported by the upper and lower supports 2 and 3 via bearings 4 and 5 is obtained. Rotate with the frame 6 by a predetermined amount in the horizontal direction around the center point O. When the mover 10 rotates in the horizontal direction, the mover 20 of the vertical axis drive linear motor 18 supported on the inner periphery of the mover 10 via bearings 28 and 29 also rotates in the horizontal direction. Thereby, the output shaft 30 attached to the moving element 20 of the vertical axis drive linear motor 18 rotates in the horizontal direction.
Next, when the output shaft 30 is moved in the vertical direction, only the vertical axis drive linear motor 18 is driven.
When the stator windings 24 and 26 are energized to drive the vertical axis drive linear motor 18, the mover 20 supported by the mover 10 of the horizontal axis drive linear motor 8 via the bearings 28 and 29 is centered. Rotate a predetermined amount around the point O in the vertical direction. When the moving element 20 rotates in the vertical direction, the output shaft 30 attached to the moving element 20 rotates in the vertical direction.
When the horizontal axis drive linear motor 8 and the vertical axis drive linear motor 18 are driven simultaneously, the output shaft 30 rotates in the horizontal direction around the center point O and also in the vertical direction around the center point O. Therefore, a so-called spherical motion is performed.
As described above, since the output shaft 30 rotates and spherically moves around the same center point O, when driving the two-axis integrated motor M, a calculation burden such as software interpolation is reduced.
In the present embodiment, the output shaft 30 is offset from the center point O. For example, when a small camera (not shown) is mounted on the output shaft 30, the horizontal axis drive linear motor 8 and the vertical axis drive linear motor 18 Since the position of the camera is sequentially changed by driving, it is necessary to correct the position of the camera. However, a hollow portion is formed at the center of the moving element 20 of the vertical axis drive linear motor 18, and a device such as a small size is formed in the hollow portion. It is also possible to eliminate the offset by arranging the cameras. In this case, since there is no offset, the camera can move up and down, left and right or in a spherical shape like a human eye at the position of the center point O, that is, the center of spherical motion, and it is necessary to correct the position. Disappear. Therefore, the burden of calculation such as software interpolation is further reduced.
Further, since the camera is not swung around the output shaft, the mounting is stable. Moreover, since it can move in the minimum space, the space required for mounting the two-axis integrated motor M can be minimized.
Further, by providing a separate rotation shaft at the center point O, the drive shaft of a radio wave antenna or a vision camera can be miniaturized.
Since the present invention enables the spherical motion of the output shaft by such a compact mechanism, it is effective for automated equipment, particularly for shafts whose shaft ends require spherical motion. As an application, for example, as described above, it can be used not only for a camera drive motor or an antenna drive motor, but also as a drive motor used for a robot eye, wrist, shoulder joint, ankle joint, or the like. Can do.
In the above-described embodiment, the moving element of the vertical axis drive linear motor is configured in a semi-disc shape, but may be configured in a semi-ring shape in which the central portions are connected by spokes or the like.
In addition, although an example in which the linear motor is configured by a stepping motor is shown, the linear motor may be configured by an AC servo motor, and the two-axis integrated motor is rotated by 90 degrees so that the horizontal axis drive linear motor is Needless to say, the vertical axis drive linear motor can be used as a vertical axis drive linear motor, and the vertical axis drive linear motor can be used as a horizontal axis drive linear motor.
[0006]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) Since the two linear motors are bent in an arc shape so as to coincide with each other at the same center point and are orthogonal to each other, and the vertical axis stator and the slider bearing are arranged on the horizontal axis slider, 2 By driving two linear motors at the same time, the output shaft can be operated spherically and a compact configuration can be achieved.
(2) Since the two linear motors are operated based on the same center point, it is possible to reduce the burden of calculation such as software interpolation.
(3) The center of the slider of the vertical axis drive linear motor is made hollow and equipment is placed there, eliminating the offset from the center point of the spherical operation of the output shaft, and burdening operations such as software interpolation. It can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a two-shaft integrated motor showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a right side sectional view of FIG.
FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 viewed from above.
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
M 2-axis integrated motor,
A support part,
1 horizontal axis base,
2 Upper strut,
3 Lower strut,
4 bearings,
5 bearings,
6 frames,
7 support aids,
B horizontal axis drive,
8 Horizontal axis drive linear motor,
9 Stator,
10 mover,
11 Stator yoke,
12 Magnet,
13 Magnet,
14 Stator winding,
15 A phase stator core,
16 Stator winding,
17 B-phase stator core,
C vertical axis drive unit,
18 Vertical axis drive linear motor,
19 Stator,
20 mover,
21 Stator yoke,
21a recess,
22 magnet,
23 Magnet,
24 Stator winding,
25 A-phase stator core,
26 Stator winding,
27 B-phase stator core,
28 bearings,
29 bearings,
D output section,
30 Output shaft

Claims (5)

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。It consists of a support part that supports the motor, a horizontal axis drive part, a vertical axis drive part, and an output part,
The support part is freely rotatable via a bearing to the horizontal axis base that supports a horizontal axis drive linear motor, upper and lower columns attached to both ends of the horizontal axis base in the vertical direction, and the upper column and the lower column. An annular frame attached to the
The horizontal axis drive unit includes an arcuate stator attached to the horizontal axis base and an arcuate mover attached to the frame and centered on the same center point as the arc center point of the stator. A horizontal axis drive linear motor consisting of
The vertical axis drive unit is attached to the inner periphery of the horizontal axis drive linear motor moving element, and has an arc shape centered on the same center point as the arc center point of the horizontal axis drive linear motor stator. A stator and an arcuate mover that is attached to the mover of the horizontal axis drive linear motor via a bearing and is centered on the same center point as the arc center point of the horizontal axis drive linear motor stator. A vertical axis drive linear motor consisting of
The two-axis integrated motor is characterized in that the output section is provided on a moving element of the vertical axis drive linear motor so as to be located at or through the center point. 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。2. The frame according to claim 1, wherein the frame is formed in an octagon shape, and the bearing is attached to the linear portion on the outer side of the upper portion, and a moving element of a horizontal axis drive linear motor is attached to the inner side of the linear portion of the horizontal portion. A two-axis integrated motor as described in 1. 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。3. A concave portion is formed on an outer side of a stator yoke constituting a stator of the vertical axis driving linear motor, and a moving element of a horizontal axis driving linear motor is inserted into the concave portion. The two-axis integrated motor as described. 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。4. The two-axis integrated motor according to claim 1, wherein a rotary shaft that passes through the center point is provided on a movable element of the vertical axis drive linear motor. 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。The two-axis integrated motor according to any one of claims 1 to 3, wherein a hollow portion is formed in a central portion of a moving element of the vertical axis drive linear motor, and a device is disposed in the hollow portion. .
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