JP7284446B2 - 直動・回転アクチュエータ - Google Patents
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また、特許文献2の直動・回転アクチュエータ(1)のものは、特許文献1のものと同様に、第1モータとしての直動モータ部(30)のステータ(31)側面に中空出力軸(33)に一体成形した特殊なボールねじナット(39)を配置させて「ねじ螺合部」を並設し、第2モータとしての回転モータ部(10)のステータ(11)側面に中空出力軸(13)に一体成形した特殊なスプラインナット(19)を配置させて「廻り止め係合部」を並設した状態で、ボールねじ部(50b)をボールねじナット(39)に螺合させておき、中空出力軸(13)にスプライン部(50a)を挿通させながらスプラインナット(19)に係合させて、フランジ(35b)を介して両モータを結合する構造となっている。
しかも、各モータのそれぞれの連結側ケーシング側部を、中間ケーシングの連結部に対して直接連結させて、容易に軸芯が位置決めセットが成された状態での組付け作業を行うことができるだけでなく、第2モータにねじ軸部が予め螺合セットされた状態であっても、廻り止め軸部の視認による位置合わせ挿入が可能な軸孔端部側に回転規制部を形成することが可能となり組付け作業の簡略化と時間短縮を図ることができる。また、第1モータと第2モータを中間ケーシングに取付けした後であっても、第2モータ回転子の軸孔内に廻り止め軸部を挿入させて回転操作し、廻り止め軸部の先端を回転規制部に挿入操作することで、出力軸自体を軸装することが可能であるので、ワーク体への連結後など、分解が難しい状況などであっても、出力軸の保守点検等を行うことができる。さらに、それぞれの連結側ケーシング側部に設けられた軸受キャップは、中間ケーシングの内部に嵌挿させた際に、軸芯位置決めセット可能な連結部材として突出形成されているので、嵌挿組付けセットをするだけで第1モータと第2モータ間における出力軸の軸芯位置決めがなされた状態で対向配設することができ、組付け作業時間の短縮を図ることができると共に、図2や図3に図示された接続端子がケーシング胴部の外周面に設けられていても組付けットが行えるだけでなく、第1モータと第2モータとを、それぞれ単体モータとしての外観形態や軸受構造等を含む駆動機構など、回転子以外の基本的な構成部材の組付けや配置構造を統一化して共通に製作することができ、要求されるトルクや推力や精度に応じて第1モータおよび第2モータの両方もしくは一方をハイブリッド型ステッピングモータやサーボモータに変更しても組付けすることを可能ならしめ、もって、製作の効率化や容易化、製品のコンパクト化やコストダウン等が図られた安価な製品を提供することができる。
図1は直動・回転アクチュエータの断面図、図2はその外観図、図3は同じくワーク体への連結側を示す側面図である。これらの図に示すように、直動・回転アクチュエータAは、2相のクローポール永久磁石(PM)型ステッピングモータである回転駆動用の第1モータ1と2相のクローポール永久磁石型ステッピングモータである直進駆動用の第2モータ2とを組として、中間ケーシング3を介して直列配置された状態で一体的に連結されており、出力軸4の同一軸上に形成された廻り止め軸部41とねじ軸部42とを、それぞれ第1モータ1と第2モータ2に廻り止め係合手段とねじ螺合手段とをもって軸装させることにより、第1モータ1による回転動作と、第2モータ1による螺合送り動作とを所定の駆動パターンをもって複合的な駆動制御が行えるように構成される。
なお、出力軸4の先端部にはワーク体への取付け用の連結ねじ部43が形成されている。なお、本実施例では、簡易に位置決め制御が可能で、低コストなクローポール型ステッピングモータを採用しているが、要求されるトルクや推力、要求される精度に応じて第1モータおよび第2モータの両方もしくは一方をハイブリッド型ステッピングモータやサーボモータに変更してもよい。
つまり、第1モータ1と第2モータ2は、この連結部32、32に対して、連結側ケーシング側部113と213を面当てした際に、第1モータ回転子1bと第2モータ回転子2bの端部同士を中間ケーシング3内に臨ませた状態で、かつ、軸受キャップ11bと21bを所謂インロー構造で嵌挿することで精度の良い軸芯位置決めがなされ、その組付け状態で、鍔部同士をねじ固定することで広い当接面域をもって強固に連結固定でき、両者の嵌挿とねじ固定による共同連結機能によりモータ駆動時における回転負荷により発生する振動を防止することができるようになっている。
つまり、中間ケーシング3の一端側に第2モータ2を取付けして、ねじ軸部42を雌ねじ部42aに螺合セットさせた状態で、第1モータ1を中間ケーシング3の他端側に組付けする際に、先ず、連結ねじ部43を回転規制部41aに挿入しつつ廻り止め軸部41の先端を、回転規制部41aのスフライン形状を視認しながら位置合わせ挿入することができ、軸芯位置決めがなされていない状態であっても、手探りによる挿通作業を回避して、廻り止め軸部41と回転規制部41aとが複雑な形状を有した歯合によるスプライン連結で有っても、その挿通作業を容易かつ短時間で行うことができるようになっている。
(a) 第1モータ1と第2モータ2を共に正/逆回転駆動することにより、出力軸4を進退移動を伴わずに回転動作させる。
(b) 第1モータ1を励磁ON状態で停止させ、第2モータ2を正/逆回転駆動することにより、出力軸4を回転動作を伴わずに進退移動させる。
(c) 第2モータ2を励磁ON状態で停止させ、第1モータ1を正/逆回転駆動することにより、出力軸4を回転動作させながら進退移動させる。
(d) 第1モータ1を正転駆動させ、第2モータ2を逆転駆動することにより、出力軸4を回転動作させながら倍速直進移動させる。
(e) 第1モータ1を逆転駆動させ、第2モータ2を正転駆動することにより、出力軸4を回転動作させながら倍速後退移動させる。
以上は、同じ回転速度をもって回動させ、廻り止め状態を励磁ON状態で維持する場合の駆動パターンを例示したものであるが、第1モータ1と第2モータ2の回転速度差を生じるように制御することより、スパイラル的動作が可能となる。また、モータ性能が同じ場合、第1モータ1と第2モータ2の回転方向を逆転駆動することにより、軸方向の速度を倍速化することも可能であり、種々の組合せ駆動制御によって複合的な動作パターンを行うことができる。なお、連結されるワーク体によっては、これら駆動パターンに伴う任意位置に位置決め停止制御するための回転/進退位置センサが設けられる。
1 第1モータ
11 ケーシング
111 ケーシング胴部
112 フロント側ケーシング側部
113 連結側ケーシング側部
11a 軸受キャップ
11b 軸受キャップ
1a コイル
1b 第1モータ回転子
1b1 軸孔
1b2 ロータカラー
1b3 リング状磁石
2 第2モータ
21 ケーシング
211 ケーシング胴部
212 エンド側ケーシング側部
213 連結側ケーシング側部
21a 軸受キャップ
21b 軸受キャップ
2a コイル
2b 第2モータ回転子
2b1 軸孔
2b2 ロータカラー
3 中間ケーシング
31 筒状胴部
32 連結部
4 出力軸
41 廻り止め軸部
41a 回転規制部
42 ねじ軸部
42a 雌ねじ部
43 連結ねじ部
S 全ストローク域
S1 メインのストローク域
S2 サブのストローク域
Claims (3)
- クローポール永久磁石型ステッピングモータを直列配置させた第1モータと第2モータのケーシング内に、それぞれコイルの励磁によって回転可能に配設される第1モータ回転子と第2モータ回転子と、該第1モータ回転子の軸孔に挿通される廻り止め軸部と、第2モータ回転子の軸孔に挿通されるねじ軸部とが一体形成された出力軸とを備え、該出力軸を、それぞれのモータ駆動に伴って直動・回転可能に構成された直動・回転アクチュエータであって、
前記第2モータ回転子の軸孔内に、所定の幅域をもって前記ねじ軸部と螺合する雌ねじ部を形成する一方、
前記第1モータ回転子の軸孔内に、所定の幅域をもって前記廻り止め軸部と係合する回転規制部を形成すると共に、
当該第1モータと第2モータとを、内周面が円筒状の中間ケーシングを介してその両側に形成された連結部に対し、前記ケーシングのそれぞれの連結側ケーシング側部を連結することにより、前記第1モータ回転子と第2モータ回転子の端部同士を中間ケーシング内に臨ませて対向配設せしめ、
該対向する回転子端部間に形成される前記中間ケーシングの内部空域を、前記廻り止め軸部とねじ軸部とが進退移動するストローク域として構成し、
さらに、前記出力軸は、前記廻り止め軸部を、前記第2モータ回転子の軸孔内に挿入可能とすべく、前記ねじ軸部よりも小径に形成せしめ、その先端を前記回転規制部に挿入させた状態で、前記ねじ軸部を雌ねじ部に螺合させながら軸装可能に構成されると共に、
前記第1モータのケーシングは、ケーシング胴部の一方にフロント側ケーシング側部を、他方に中間ケーシングへの連結側ケーシング側部を備え、前記第2モータのケーシングは、ケーシング胴部の一方にエンド側ケーシング側部を、他方に中間ケーシングへの連結側ケーシング側部を備え、
かつ、前記それぞれの連結側ケーシング側部には、軸受キャップを、前記中間ケーシングの内部に嵌挿させた際に、軸芯位置決めセットが可能な連結部材に兼用すべく突出形成せしめて設け、
当該れぞれの連結側ケーシング側部を、前記中間ケーシングに対向配設すべく、その内周面に前記軸受キャップを嵌挿せしめた状態で組付けセット可能に構成してあることを特徴とする直動・回転アクチュエータ。 - 請求項1において、前記回転規制部は、前記第2モータにねじ軸部が螺合セットされた状態で、前記廻り止め軸部の視認挿入を可能とすべく、前記中間ケーシング側となる前記第1モータ回転子の軸孔端部域に形成されていることを特徴とする直動・回転アクチュエータ。
- 請求項1または2において、前記雌ねじ部は、前記第2モータのケーシングを形成するケーシング胴部の略中央域に配設されていることを特徴とする直動・回転アクチュエータ。
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2018
- 2018-06-19 JP JP2018116020A patent/JP7284446B2/ja active Active
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