JPH0421369A - モータの回転位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロボット、工作機械等に適用され、従来のもの
よりもモータの回転範囲を大きくすることができ、かつ
制御性を従来のものよりも向上させることのできるモー
タの回転位置決め装置に関する。

〔従来の技術〕

ある種の誘電体結晶の両端に電圧をかけたときに力学的
なひずみが生ずるという圧電効果を利用した圧電アクチ
ュエータがモータの回転軸の回転作動用のアクチュエー
タとして使用されている。

この種の従来技術としては、たとえば特開平１−２４３
０１３号公報にみられるものがある。この公報には、ボ
ールスクリューにボールスクリューナットを螺合し、圧
電アクチュエータを作動させてボールスクリューナツト
をボールスクリュー軸方向に移動させて、ボールスクリ
ューを回転させる技術が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来のものは、−の圧電アクチュエータでボー
ルスクリューを回転させるようにしていたため、圧電ア
クチュエータの伸張範囲によってボールスクリューの回
転範囲（回転数）が制限されることになっていた。さら
に−の圧電アクチュエータの伸張度合いを制御すること
によってボールスクリューの回転位置の位置決めを行う
ようにしていたため制御性が損なわれることとなってい
た。そこで、ボールスクリューの回転範囲をより大きく
することができるとともに、回転位置決めの制御性を向
上させることができるモータの位置決め装置が望まれる
。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、モ
ータの回転範囲を大きくすることができ、かつ制御性を
従来のものよりも向上させることのできるモータの回転
位置決め装置を提供することをその目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

そこでこの発明では、ハウジングに回動自在に支持され
たボールスクリューと、このボールスクリューと螺合す
るボールスクリューナツトと、前記ボールスクリューナ
ツトを挟むように前記ボールスクリューに環装され、該
ボールスクリューの軸方向に移動自在の第１、第２のガ
イドベアリングと、入力駆動信号に応じて前記第１、第
２のガイドベアリングの動きをロックする第１、第２の
ガイドベアリング固定用アクチュエータと、一端が前記
ボールスクリューナツトに他端がそれぞれ前記第１のガ
イドベアリング、第２のガイドベアリングに固着され、
入力駆動信号に応じて前記ボールスクリューの軸方向に
伸張してボールスクリューナツトと第１のガイドベアリ
ングとの間隔およびボールスクリューナツトと第２のガ
イドベアリングとの間隔をそれぞれ増大させる第１、第
２のボールスクリューナツト駆動用アクチュエータと、
前記第１のガイドベアリング固定用アクチュエータに駆
動信号を出力した状態で前記第１のボールスクリューナ
ツト駆動用アクチュエータに駆動信号を出力して前記ボ
ールスクリューナツトと前記第２のガイドベアリングを
前記ボールスクリニーの軸に沿って一方へ移動させた後
、前記第２のガイドベアリング固定用アクチュエータに
駆動信号を出力し、かつ前記第１のガイドベアリング固
定用アクチュエータおよび前記第１のボールスクリュー
ナツト駆動用アクチュエータに対する駆動信号出力をオ
フする動作を繰り返し行うことにより前記ボールスクリ
ューを一方向に回転させて所定回転位置に位置決めする
とともに、前記第２のガイドベアリング固定用アクチュ
エータに駆動信号を出力した状態で前記第２のボールス
クリューナツト駆動用アクチュエータに駆動信号を出力
して前記ボルルスクリューナツトと前記第１のガイドベ
アリングを前記ボールスクリューの軸に沿って前記一方
と逆の方向へ移動させた後、前記第１のガイドベアリン
グ固定用アクチュエータに駆動信号を出力し、かつ前記
第２のガイドベアリング固定用アクチュエータおよび前
記第２のボールスクリューナツト駆動用アクチュエータ
に対する駆動信号出力をオフする動作を繰り返し行うこ
とにより前記ボールスクリューを前記一方向と逆に回転
させて所定回転位置に位置決めするアクチュエータ駆動
制御手段とを具えるようにしている。

〔作用〕

かかる構成によれば、ボールスクリューナツト駆動用ア
クチュエータの伸張度合いによってボールスクリューの
回転角が制限されるのではなくて、ボールスクリューナ
ツト駆動用のアクチュエーダノ伸張、縮退が゛繰り返さ
れてボールスクリューナツトが順次ボールスクリューの
軸方向に移動してボールスクリューナツトが回転する。

このため、ホールスクリューの回転範囲が増大するとと
もに、回転位置決めの制御性が大幅に向上する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は、本発明に係るモータの回転位置決め装置の第
１実施例を示す横断面である。なお、実施例装置のアク
チュエータはすべて積層型の圧電アクチュエータを使用
しているものとする。

同図に示すようにモータ１のハウジング２にはベアリン
グ３．４を介してボールスクリュー（以下、回転軸とい
う）５が矢印Ａ方向に回動自在に支持されている。この
回転軸５の回転角度θは回転角検出用エンコーダ６によ
−って検出される。回転軸５には、そのねじ山部５ａの
略中心位置にボールスクリューナツト７が螺合されてい
る。ここに回転軸５のリード角は１０度以上のリード角
を有したいわゆる大リードのボールスクリューである。

回転軸５のねし山部５ａの右側および左側にはそれぞれ
ボールスクリューナツト７を挟むように第１のガイドベ
アリング８および第２のガイドベアリング９が回転軸５
に滑動自在に環装されている。これら第１、第２のガイ
ドベアリング８．９の外周にはハウジング２の円筒状の
内周面２ａに当接、離間自在にガイドベアリングの直径
方向に伸張、縮退する第１のガイドベアリング固定用ア
クチュエータ１０　（１０ａ、１０ｂ）および第２のガ
イドベアリング固定用アクチュエータ１１（ｌｌａ、１
ｌｂ）が配設されている。これらアクチュエータ１０．
１１は電気指令が入力されると内周面２ａに圧接する。

さらにボールスクリューナツト７と第１のガイドベアリ
ング８との間およびボールスクリューナツト７と第２の
ガイドベアリング９との間にはそれぞれこれらボールス
クリューナツト７と第１のガイドベアリング８との離間
距離およびボールスクリューナツト７と第２のガイドベ
アリング９との離間距離をそれぞれ増大、減少自在に回
転軸５の軸方向に伸張、縮退する第１のボールスクリュ
ーナツト駆動用アクチュエータ１２　（１２ａ、１２ｂ
）および第２のボールスクリューナツト駆動用アクチュ
エータ１３（１３ａ、１３ｂ）が配設されている。これ
らアクチュエータ１２．１３は電気指令が入力されると
、上記離間距離を増大させる。そして、ボールスクリュ
ーナツト７と第１、第２のガイドベアリング８．９を回
転軸５の軸方向に案内移動するガイドバー１４．１５が
回転軸５に平行に配設されている。また、ボールスクリ
ューナツト７と第１のガイドベアリング８との間にはこ
れらポールスクリユーナツト７、第１のガイドベアリン
グ８に配設された係止部材に端部が係止されたリターン
スプリング１６．１７が介装されている。同様にボール
スクリューナツト７と第２のガイドベアリング９との間
にもこれらボールスクリューナツト７、第２のガイドベ
アリング９に配設された係止部材に端部が係止されたリ
ターンスプリング１８．１９が介装されている。これら
リターンスプリング１６．１７および１８．１９は第１
のボールスクリューナツト駆動用アクチュエータ１２　
ａ　ｓ　１２ｂおよび第２のボールスクリューナツト駆
動用アクチュエータ１３ａ、１３ｂに対して電気指令が
入力されていない状態においてボールスクリューナツト
７と第１、第２のボールスクリューナツト駆動用アクチ
ュエータ１２．１３に対して回転軸５の軸方向に予圧を
与えておくために設けられている。

ＣＰＵ２０およびＣＰＵ２３は回転軸５の回転角度θが
目標回転角度θ、になるように第１のガイドベアリング
固定用アクチュエータ１０　ａ　ｓ　１０ｂおよび第２
のガイドベアリング固定用アクチュエータｌｌａ、ｌｌ
ｂ並びに第１のボールスクリューナツト駆動用アクチュ
エータ１２ａ、１２ｂおよび第２のボールスクリューナ
ツト駆動用アクチュエータ１３ａ、１３ｂにそれぞれ電
気指令を出力してこれら各アクチュエータを駆動制御す
る。なお、第１図においてＣＰＵ２０とアンプ２１．２
２の間およびＣＰＵ２３とアンプ２４．２５の間に介在
するＤ／Ａ変換器およびエンコーダ６とＣＰＵ２０．２
３の間に介在するＡ／Ｄ変換器は省略している。

以下、上記ＣＰＵ２０およびＣＰＵ２３で行われる処理
を第２図のフローチャートを併せ参照して説明する。

同図に示すようにまず、ＣＰＵ２０からアンプ２２を介
してアクチュエータ１０ａ、１０ｂに対して該アクチュ
エータをガイドベアリング８の直径方向に伸張させてガ
イドベアリング８をクランプするための駆動信号が加え
られる。この結果、アクチュエータ１０ａ、１０ｂは直
径方向に伸張して、内周面２ａに当接して、ガイドベア
リング８はハウジング２によってロックされることにな
る（ステップ１０１）。つぎにＣＰＵ２０からアンプ２
１を介してアクチュエータ１２ａ、１２ｂに対して該ア
クチュエータを回転軸５の軸方向に伸張させて回転軸５
を回転させるための駆動信号が加えられる。この結果、
ガイドベアリング８は上記のごとくロックされているの
で、アクチュエータ１２ａ、１２ｂは左方に伸張して、
ボールスクリューナツト７はリターンスプリング１６．
１７のスプリング力に抗してガイドベアリング９ととも
に左方に移動する。ボールスクリューナツト７はこの移
動の際、ガイドバー１４．１５によって回転が拘束され
る。したがってボールスクリューナツト７の移動に応じ
て回転軸５は微小角度Δθだけ回転する。ここで、微小
角度Δθは、アクチュエータ１２の伸張量、つまりボー
ルスクリューナツト７の移動量をΔＸ１回転軸５のリー
ドをＬとして、下式、 Δθ−２π・Δｘ　／　Ｌ　　・・・（１）て表せられ
る（ステップ１０２）。

つぎにＣＰＵ２３からアンプ２５を介してアクチュエー
タｌｌａ、ｌｌｂに対して該アクチュエータをガイドベ
アリング９の直径方向に伸張させてガイドベアリング９
をクランプするための駆動信号が加えられる。この結果
、アクチュエータ１１ａ、１１ｂは直径方向に伸張して
、内周面２ａに当接して、ガイドベアリング９はハウジ
ング２によってロックされることになる（ステップ１０
３）。この状態でＣＰＵ２０からアクチュエータ１０ａ
、１０ｂ、１２ａおよび１２ｂに対する駆動信号の入力
を断ち切ると、アクチュエータ１２ａ、１２ｂは縮退し
て、リターンスプリング１６．１７のスプリング力によ
ってガイドベアリング８は左方に移動することになる（
ステップ１０４）。

以下、上記ステップ１０１〜１０４の処理が繰り返し実
行されて、回転軸５が連続して回転される（ステップ１
０５）。回転軸５の現在の回転角度θはエンコーダ６で
検出され、ＣＰＵ２０．２３にフィードバック信号とし
て入力されている（スチップ１０６）。これより、回転
軸５の回転角度θが目標回転角度θＰに一致したか否か
、つまりエンコーダ６の検出パルス数Ｐ　ＯＵＴ値が目
標回転角度θ、に応じたパルス数Ｐ　ＳＥＴに一致した
か否かが判定される（ステップ１０７）。回転軸５の回
転角度θが目標回転角度θＰに一致していないと判断さ
れれば（判定結果Ｎｏ）　、ステップ１０１から１０７
までの手順が繰り返し実行されるが、やがて回転軸５の
回転角度θが目標回転角度θ。

に一致したと判断されれば（判定結果ＹＥＳ）、回転軸
５の回転位置決めが完了する。

以上の説明では、ボールスクリューナツト７を左方に移
動させて回転軸５を回転させる場合について説明したが
、回転軸５を反対の方向に回転させる場合には、上述し
た説明で第１のアクチュエータの動作を第２のアクチュ
エータにさせるとともに、第２のアクチュエータの動作
を第１のアクチュエータにさせるように制御すればよい
。

以上説明した実施例ではガイドベアリングをガイドベア
リング固定用アクチュエータを介してハウジングにロッ
ク（ハウジングタイト）させるようにしたが、以下ガイ
ドベアリングをガイドベアリング固定用アクチュエータ
を介して所定のガイドバーにロック（ガイドバータイト
）させる第２の実施例について第３図を参照して説明す
る。

第３図（ａ）に第２の実施例の装置の横断面を、また同
図（ｂ）に同図（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す。

これら図に示すようにモータ３０のハウジング３１には
、ベアリング３２．３３を介して回転軸（ボールスクリ
ュー）３４が矢印Ｂ方向に回動自在に支持されている。

この回転軸３４の回転角度θは回転角検出用エンコーダ
３５によって検出される。このエンコーダ３５は回転角
に応じたパルス数を出力することから、ディジタルコン
トロルに使用される。回転軸３４には、そのねじ山部の
略中心位置にボールスクリューナツト３６が螺合されて
いる。ここに回転軸３４はリード角が１０度以上と大き
い大リードのものが使用される。

ボールスクリューナツト３６は移動部材３７と一体に形
成されていて、この移動部材３７の外周部にはガイドベ
アリング３８．３９が配設されている。これらガイドベ
アリング３８．３９は、回転軸３４と平行に図面の上下
方向にそれぞれハウジング３１に連架されたガイドバー
４０，４１に回転軸３４の軸方向に移動自在に環装され
ている。

回転軸３４の上記略中心位置の右側および左側にはそれ
ぞれボールスクリューナツト３６を挟むように第１のガ
イドベアリング４２および第２のガイドベアリング４３
が回転軸３４に滑動自在に環装されている。これら第１
、第２のガイドベアリング４２．４３もガイドバー４０
．４１に回転軸３４の軸方向に移動自在に環装されてい
る。第１、第２のガイドベアリング４２．４３は、一端
か第２のガイドベアリング４３の外周部に固定配設され
、他端が第１のガイドベアリング４２の外周部を貫通し
てスプリング４４．４５を介して支持されたガイドバー
４６．４７によって連設されている。なお、スプリング
４４．４５はボールスクリューナツト３６および後述す
る第１、第２のナンド駆動用アクチュエータ５６．５７
に対して回転軸３４に軸方向に予圧をかけておくために
設けられている。

第１のガイドベアリング４２は第３図（ｂ）に示すよう
にコの字部材４８．４９によって螺合されている。また
、ハウジング３１には回転軸３４を通る鉛直軸に対称に
ガイドバー５１．５２が配設されている。第１のガイド
ベアリング４２はスプリング５０ａ、５０ｂ、クランパ
５３．５４を介してガイドバー５１．５２に滑動自在に
配設されている。クランパ５３．５４の外壁とコの字部
材４８．４９の内壁とはそれぞれ第１のガイドベアリン
グ固定用アクチュエータ５５　（５５ａ、５５ｂ）の各
端部と固着されており、この第１のガイドベアリング固
定用アクチュエータ５５は電気指令が入力されると、回
転軸３４に垂直な方向に伸張して、クランパ５３．５４
を同方向に圧接して（スプリング５０ａ、５０ｂの反力
に抗して）、第１のガイドベアリング４２をガイドバー
５１．５２に固定する。また、第２のガイドベアリング
４３についても第１のガイドベアリング４２にっいての
第３図（ｂ）に示す構成と同様な構成となっている。以
下、第２のガイドベアリング４３に関して第３図（ｂ）
に示すものと同様の機能を有するものは番号にダッシュ
を付けて説明する。

第３図（ａ）において移動部材３７と第１のガイドベア
リング４２との間には一端が移動部材３７に、他端（外
周部を含む）が第１のガイドベアリング４２に固着され
た第１のボールスクリューナツト駆動用アクチュエータ
５６　（５６ａ、５６ｂ）が配設されている。この第１
のボールスクリューナツト駆動用アクチュエータ５６は
電気指令入力に応じて伸張してこれら移動部材３７と第
１のガイドベアリング４２との離間距離を増大させる。

また、移動部材３７と第２のガイドベアリング４３との
間にも同様な第２のボールスクリュナツト駆動用アクチ
ュエータ５７　（５７ａ、５７ｂ）が配設されている。

５８は第２のガイドベアリング４３の回転軸方向の移動
量を検出する非接触型のアナログセンサであり、ボール
スクリュナツト３６の移動量、つまり回転軸３４の回転
角に応じた大きさの電圧を出力する。このセンサ５８は
アナログコントロール用に使用される。

上記第１、第２のガイドベアリング固定用アクチュエー
タ５５．５５′、第１、第２のボールスクリューナツト
駆動用アクチュエータ５６．５７には図示していないＣ
ＰＵから電気指令が出力される。また、エンコーダ３５
の検出出力およびセンサ５８の検出出力はＣＰＵに加え
られる。

このＣＰＵは前述した実施例のＣＰＵ２０およびＣＰＵ
２３と同様に回転軸３４の回転角度θが目標回転角度θ
Ｐになるように第１のガイドベアリング固定用アクチュ
エータ５５および第２のガイドベアリング固定用アクチ
ュエータ５５′並びに第１のボールスクリューナツト駆
動用アクチュエータ５６および第２のボールスクリュー
ナツト駆動用アクチュエータ５７を駆動制御する。

以下、上記ＣＰＵで行われる処理を説明する。

まず、ＣＰＵからアクチュエータ５５ａ、５５ｂに対し
て該アクチュエータを伸張させるための駆動信号が加え
られる。この結果、アクチュエータ５５ａ、５５ｂは回
転軸３４に垂直な方向に伸張して、クランパ５３．５４
を圧接し、ガイドベアリング４２はこの圧接力によって
ガイドバー５１．５２に固定される。

つぎにＣＰＵからアクチュエータ５６ａ、５６ｂに対し
て該アクチュエータを回転軸３４の軸方向に伸張させる
ための駆動信号が加えられる。この結果、ガイドベアリ
ング４２は上記のごとくロックされているので、アクチ
ュエータ５６ａ、５６ｂはスプリング４４．４５のスプ
リング力に抗しつつ左方に伸張して、移動部材３７はガ
イドベアリング４３とともに左方に移動する。ここで移
動部材３７はガイドバー５１．５２に案内移動されるの
で、ボールスクリューナツト３６は回転が拘束され、直
動変位のみする。したがって、ボールスクリューナツト
３６の移動に応じて回転軸３４は微小角度へ〇（上記（
１）式参照）だけ回転する。

つぎにＣＰＵからアクチュエータ５５−ａ、５５−ｂに
対して同様にガイドベアリング４３をガイドバー５１．
５２に固定するための電気指令が出力されて、ガイドベ
アリング４３はガイドバー１．５２にロックされる。

この状態でＣＰＵからアクチュエータ５５ａ１５５ｂ、
５６ａおよび５６ｂに対する駆動信号の入力を断ち切る
と、アクチュエータ５６ａ、５６ｂは縮退して、スプリ
ング４４．４５のスプリング力によってガイドベアリン
グ４２は左方に移動することになる。以下、上記した一
連の処理が繰り返し実行されて、回転軸３４が連続して
回転される。回転軸３４の回転角度θはエンコーダ３５
で検出され、ＣＰＵにフィードバック信号として入力さ
れる。これより、回転軸３４の回転角度θが目標回転角
度θ、に一致したか否か、つまりエンコーダ３４の検出
パルス数Ｐ。ＵＴ値が目標回転角度θＰに応じたパルス
数ＰＳＥＴに一致したか否かが判定される。回転軸３４
の回転角度θが目標回転角度θ、に一致していないと判
断されれば、上記した一連の処理が繰り返し実行される
が、やがて回転軸３４の回転角度θが目標回転角度θ。

に一致したと判断されれば、回転軸３４の回転位置決め
が完了する。センサ５８の出力に基づいて回転角が目標
回転角に一致したか否かの判定を行うようにしてもよい
。

以上の説明では、ボールスクリューナツト３６を左方に
移動させて回転軸３４を回転させる場合について説明し
たが、回転軸３４を反対の方向に回転させる場合には、
上述した説明で第１のアクチュエータの動作を第２のア
クチュエータにさせるとともに、第２のアクチュエータ
の動作を第１のアクチュエータにさせるように制御すれ
ばよい。

以上説明したように第１および第２の実施例によればボ
ールスクリューナツト駆動用のアクチュエータの伸張度
合いに応じて一義的に回転軸の回転角が定まるのではな
くて、同アクチュエータの微小移動の繰り返しによって
回転軸が回転するので、アクチュエータの伸張範囲によ
って回転軸の回転範囲が制限されることなく回転範囲を
大きくすることができる。また、ボースクリユーナツト
の両端にガイドベアリングを設け、これらガイドベアリ
ングおよびボールスクリューナツトをガイドバーに案内
して、ガイドベアリングをロックさせつつ、ボールスク
リューナツトの回転を拘束してガイドベアリングととも
に直動させるようにしたので、高トルクおよび高速制御
性が達成される。

また、外部トルク外乱に対する出力の低下を抑えること
ができる。

ところで、第１、第２の実施例では第１、第２のガイド
ベアリングおよびボールスクリューナツトを共通のガイ
ドバーによってボールスクリューの軸方向に案内移動さ
せるようにしている。このため、第１の実施例を例にと
ればボールスクリューナツト７の移動に伴いトルクがガ
イドバー１４．１５および第１、第２のガイドベアリン
グ８．９に伝達される。これによりガイドバー１４．１
５および第１、第２のガイドベアリング８．９が弓状に
撓んでしまう虞がある。そこで、このような撓みを防止
することができる第３の実施例について第４図を参照し
て説明する。

第４図はこうした第３の実施例の装置構成を示す。同図
に示すように実施例装置は大きくは、モータ６０と、パ
ワー増幅部６１と、コントロール部６２とから構成され
ている。

モータ６０のハウジング６３には、ベアリング６４．６
５を介して回転軸（ボールスクリュー）６６が矢印り方
向に回動自在に支持されている。

この回転軸６６の回転角度θは変位センサ６７によって
検出される。変位センサ６７は第１のガイドベアリング
７４の回転軸６６の軸方向の移動量を検出する非接触型
のアナログセンサてあり、ボールスクリューナツト６８
の移動量、つまり回転軸６６の回転角に応じた大きさの
電圧Ｖ、を出力する。回転軸６６には、そのねじ山部の
略中心位置にボールスクリューナツト６８が螺合されて
いる。ここに回転軸６６はリード角が１０度以上と大き
い大リードのものが使用される。

ボールスクリューナツト６８は移動部材６つと一体に形
成されていて、この移動部材６９の外周部にはガイドベ
アリング７０．７１が配設されている。これらガイドベ
アリング７０．７１は、回転軸６６と平行に図面の上下
方向にそれぞれハウジング６３に連架されたガイドバー
７２．７３に回転軸６６の軸方向に移動自在に環装され
ている。

回転軸６６の上記略中心位置の右側および左側にはそれ
ぞれボールスクリューナツト６８を挟むように第１のガ
イドベアリング７４および第２のガイドベアリング７５
が回転軸６６に滑動自在に環装されている。第１のガイ
ドベアリング７４にはその軸方向が回転軸５６と平行と
なる移動用バフ６．７７が一体に形成されている。移動
用バフ６はハウジング６３の嵌装部８０に形成された嵌
装通路８０ａに回転軸６６の軸方向に移動自在に嵌装さ
れるとともに、移動用バー７７はハウジング６３の嵌装
部８１に形成された嵌装通路８１ａに回転軸６６の軸方
向に移動自在に嵌装されている。一方、第２のガイドベ
アリング７５にも同様にその軸方向が回転軸６６と平行
となる移動用バー７８．７９が一体に形成されている。

移動用バー７８はハウジング６３の嵌装部８２に形成さ
れた嵌装通路８２ａに回転軸６６の軸方向に移動自在に
嵌装されるとともに、移動用バー７９はハウジング６３
の嵌装部８３に形成された嵌装通路８３ａに回転軸６６
の軸方向に移動自在に嵌装されている。このようにボー
ルスクリューナツト６８を回転軸６６に軸方向に案内移
動するガイドバー７２．７３と、第１、第２のガイドベ
アリング７４および７５を回転軸６６の軸方向に案内移
動する移動用バー７６．７７および７８．７９とは別体
となっている。

第１のガイドベアリング７４の外周部にはスプリング８
４．８５のそれぞれの一端が係止されるとともに、第２
のガイドベアリング７５の外周部にはスプリング８４．
８５のそれぞれの他端が係止されている。スプリング８
４．８５はボールスクリューナツト６８および後述する
第１、第２のナツト駆動用アクチュエータ８８．８９に
対して回転軸６６の軸方向に予圧をかけておくために設
けられている。環装部８０．８１の外周壁面にはそれぞ
れ第１のガイドベアリング固定用アクチュエータ８６　
（８６ａ、８６ｂ）の各端部が固着されている。この第
１のガイドベアリング固定用アクチュエータ８６ａ、８
６ｂは電気指令が入力されると、嵌装通路８０ａ、８１
ｂの直径方向内側に向けてそれぞれ伸張して、嵌装部８
０．８１の外周を同方向に圧接して、第１のガイドベア
リング７４の移動用バー７６．７７を締め付け、固定す
る。また、環装部８２．８３の外周壁面にもそれぞれ第
１のガイドベアリング固定用アクチュエータ８６　（８
６ａ、８６ｂ）と同様な第２のガイドベアリング固定用
アクチュエータ８７　（８７ｇ。

８７ｂ）の各端部が固着されており、この第２のガイド
ベアリング固定用アクチュエータ８７ａ１８７ｂに電気
指令が入力されると、第２のガイドベアリング７５の移
動用バー７８．７９が締め付け、固定される。

ナツト６８の移動部材６９と第１のガイドベアリング７
４との間には一端が移動部材６９に、他端（外周部を含
む）が第１のガイドベアリング７４に固着された第１の
ボールスクリューナツト駆動用アクチュエータ８８　（
８８ｇ、８８ｂ）が配設されている。この第１のボール
スクリューナツト駆動用アクチュエータ８８は電気指令
入力に応じて伸張してこれら移動部材６９と第１のガイ
ドベアリング７４との離間距離を増大させる。また、移
動部材６９と第２のガイドベアリング７５との間にも同
様な第２のボールスクリューナツト駆動用アクチュエー
タ８９　（８９ａ、８９ｂ）が配設されている。

上記第１、第２のガイドベアリング固定用アクチュエー
タ８６．８７、第１、第２のボールスクリューナツト駆
動用アクチュエータ８８．８９にはコントロール部６２
のＣＰＵ９０から電気指令が出力される。また、変位セ
ンサ６７の検出出力はＣＰＵ９０に加えられる。以下、
ＣＰＵ９１’）で行われる処理を第５図のフローチャー
トを参照して説明する。

ＣＰＵ９０は前述した第１および第２の実施例のＣＰＵ
と同様に回転軸６６の回転角度θが目標回転角度θＰに
なるように第１のガイドベアリング固定用アクチュエー
タ８６および第２のガイドベアリング固定用アクチュエ
ータ８７並びに第１のボールスクリューナツト駆動用ア
クチュエータ８８および第２のボールスクリューナツト
駆動用アクチュエータ８９を駆動制御する。そこでＣＰ
Ｕ９０では、目標回転角度θＰに応した電圧Ｖが設定さ
れ、該電圧ｖ１ｏに応じたパルス数Ｐ。が演算される（
ステップ２０１）。以下、このパルス数Ｐ。に応した回
数だけっぎのステップ２０２から２０７の処理が繰り返
し実行される。

すなわち、ＣＰＵ９０からＤ／Ａ変換器９１、アンプ９
４を介してアクチュエータ８６ａ、８６ｂに対して、該
アクチュエータを伸張させて第１のガイドベアリング７
４の移動用バー７６．７７をクランプするための駆動信
号Ｖ、が加えられる。

この結果、アクチュエータ８６ａ、８６ｂは嵌装通路８
０ａ、８１ａの直径方向内側に伸張して、嵌装部８０．
８１の外周を圧接し、移動用バー７６．７７はこの圧接
力によって締め付けられ、第１の一ガイドベアリング７
４がロックされる。なお、この時点ではアクチュエータ
８７ｇ、８７ｂに対する駆動信号出力はオフされている
。このため、第２のガイドベアリング７５はアンクラン
プ状態であり、第２のガイドベアリング７５は回転軸６
６の軸方向に移動自在となっている（ステップ２０２）
。

つぎに上記第１のガイドベアリング７４がロックされて
いる状態で、ＣＰＵ９０からＤ／Ａ変換器９１、アンプ
９２を介してアクチュエータ８８ｇ、８８ｂに対して該
アクチュエータを回転軸６６の軸方向に伸張させるため
の駆動信号ｖ１が加えられるとともに、Ｄ／Ａ変換器９
１、アンプ９３を介してアクチュエータ８９ａ、８９ｂ
に対して該アクチュエータを回転軸６６の軸方向に伸張
させるための駆動信号ｖ２が加えられる。この結果、ガ
イドベアリング７４は上記のごとくロックされているの
で、アクチュエータ８８ａ、８８ｂおよびアクチュエー
タ８９ａ、８９ｂはスプリング８４．８５のスプリング
力に抗しつつ左方に伸張して、移動部材６９が左方に移
動する。ここで移動部材６９はガイドバー７２．７３に
案内移動されるので、ボールスクリューナツト６８は回
転が拘束され、直動変位のみする。ここでアクチュエー
タ８８ａ、８８ｂがΔＸ（上記（１）式参照）だけ伸張
したものとすると、ボールスクリューナツト６８は同Δ
Ｘたけ直動変位し、これに応じて回転軸３４は微小角度
Δθ（上記（１）式参照）だけ回転する。アクチュエー
タ８９ａ、８９ｂも同様にΔＸ（上記（１）式参照）だ
け伸張したものとすると、第２のガイドベアリング７５
についてはこの分が加味されて初期状態から２ΔＸだけ
左方に変位することになる（ステップ２０３）。

つぎにＣＰＵ９０からＤ／Ａ変換器９１、アンプ９５を
介してアクチュエータ８７ａ、８７ｂに対して、該アク
チュエータを伸張させて第２のガイドベアリング７５の
移動用バー７８．７９をクランプするための駆動信号Ｖ
、が加えられる。この結果、アクチュエータ８７ａ、８
７ｂは嵌装通路８２ｇ、８３ａの直径方向内側に伸張し
て、嵌装部８２．８３の外周を圧接し、移動用バー７８
．７９はこの圧接力によって締め付けられ、第２のガイ
ドベアリング７５がロックされる（ステップ２０４）。

上記第２のガイドベアリング７５がロックされている状
態でＣＰＵ９０からアクチュエータ８６ａ、８６ｂに対
する駆動信号ｖ３出力がオフされる。これと同時にＣＰ
Ｕ９０からアクチュエータ８８ａ、８８ｂに対する駆動
信号Ｖ１出力がオフされるとともに、アクチュエータ８
９ａ、８９ｂに対する駆動信号ｖ２出力がオフされる。

これによりアクチュエータ８８ｇ、８８ｂおよびアクチ
ュエータ８９ａ、８９ｂは縮退して、スプリング８４．
８５のスプリング力によって第１のガイドベアリング７
４およびボールスクリューナツト６８はさらに左方にΔ
Ｘ（上記（１）式参照）だけ移動することになる。結局
、ボールスクリューナツト６８は初期状態から２ΔＸだ
け左方に移動する。このため、回転軸６６は２Δθだけ
回転することになる（ステップ２０５）。

回転軸６６の現在の回転角度θは変位センサ６７で電圧
Ｖ、として検出され、Ａ／Ｄ変換器９６を介してＣＰＵ
９０にフィードバック信号として入力される（ステップ
２０６）。そして、回転軸６６の回転角度θが目標回転
角度θＰに一致したか否かがステップ２０１て設定され
た電圧ｖ１１か入力端子Ｖ、に一致したか否かをみて判
定される（ステップ２０７）。ここで回転軸６６の回転
角度θが目標回転角度θ、に一致していないと判断され
れば（判断結果Ｎｏ）　、手順は再びステップ２０２に
移行され、上記した一連の処理が繰り返し実行され、回
転軸６６が連続して回転される。

やがて回転軸６６の回転角度θが目標回転角度θＰに一
致したと判断されると（判断結果ＹＥＳ）、回転軸６６
の回転位置決めが完了する。

以上の説明では、ボールスクリューナツト６８を左方に
移動させて回転軸６６を回転させる場合について説明し
たが、回転軸６６を反対の方向に回転させる場合には、
上述した説明で第１のアクチュエータの動作を第２のア
クチュエータにさせるとともに、第２のアクチュエータ
の動作を第１のアクチュエータにさせるように制御すれ
ばよい。

以上説明した第３の実施例によれば第１、第２の実施例
と同様に従来のものより回転範囲を大きくすることがで
きる。また、高トルクおよび高速制御性が達成される。

また、外部トルク外乱に対する出力の低下を抑えること
ができるといった効果が得られる。さらに第１、第２の
ガイドベアリング７４．７５とボールスクリューナツト
６８とを案内移動するバーを共通に設けるのではなくて
移動用バー７６．７７．７８．７９とガイドバー７２．
７３とに分離するようにしたので、第１、第２のガイド
ベアリング７４．７５が弓状に撓んでしまうことを防止
することができるようになる。

また、第３の実施例ではボールスクリューナツト６８移
動用のアクチュエータの内、第１（または第２）のアク
チュエータを付勢するばかりでなく、同時に第２（また
は第１）のアクチュエータを付勢するようにしたので、
１回のステップでボールスクリューナツト６８を第１、
第２の実施例の２倍の移動距離２ΔＸだけ移動させるこ
とができ、したがって２倍の回転角度Δθだけ回転軸６
６を回転させることができるようになる。なお、第３の
実施例のモータ６０についても第１、第２の実施例の制
御と同様に一回のステップで第１（または第２）のアク
チュエータのみを付勢する制御を行う実施も可能であり
、また第１、第２の実施例のモータ１．３０についても
第３の実施例の制御と同様に第１、第２のアクチュエー
タを同時に付勢する制御を行う実施もまた可能である。

また、実施例では、回転軸のリード角を１０度以上と大
きくしているので高加減速使用状態にあっても発熱を抑
えることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によればモータの回転軸の回
転範囲を大きくすることができるとともに、モータ回転
位置の位置決めの制御性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータの回転位置決め装置の第１
の実施例の構成を概念的に示す横断面図、第２図は第１
図に示すＣＰＵて行われる処理手順の一例を示すフロー
チャート、第３図（ａ）は本発明に係るモータの回転位
置決め装置の第２の実施例の構成を概念的に示す横断面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図
、第４図は本発明に係るモータの回転位置決め装置の第
３の実施例の構成を概念的に示す横断面図、第５図は第
３図に示すＣＰＵで行われる処理手順の一例を示すフロ
ーチャートである。 １．３０．６０・・・モータ、２．３１．６３・・・ハ
ウジング、５．３４．６６・・・ボールスクリュー、３
５・・・エンコーダ、７．３６．６８・・・ボールスク
リューナツト、８．４２．７４・・・第１のガイドベア
リング、９．４３．７５・・・第２のガイドベアリング
、１０．５５．８６・・・第１のガイドベアリング固定
用アクチュエータ、１１．５５−８７・・・第２のガイ
ドベアリング固定用アクチュエータ、１２．５６．８８
・・・第１のボールスクリューナツト駆動用アクチュエ
ータ、１３．５７．８９・・・第２のボールスクリュー
ナツト駆動用アクチュエータ、１４．１５．４０．４１
．４６．４７．５１．５２．７２．７３・・・ガイドバ
ー　２０．２３．９０・・・ＣＰＵ、５８．６７・・・
変位センサ、７６．７７．７８．７９・・・移動用バ第
２ 図 第５ 図

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングに回動自在に支持されたボールスクリ
   ューと、 このボールスクリューと螺合するボールスクリューナッ
   トと、 前記ボールスクリューナットを挟むように前記ボールス
   クリューに環装され、該ボールスクリューの軸方向に移
   動自在の第１、第２のガイドベアリングと、 入力駆動信号に応じて前記第１、第２のガイドベアリン
   グの動きをそれぞれロックする第１、第２のガイドベア
   リング固定用アクチュエータと、一端が前記ボールスク
   リューナットに他端がそれぞれ前記第１のガイドベアリ
   ング、第２のガイドベアリングに固着され、入力駆動信
   号に応じて前記ボールスクリューの軸方向に伸張してボ
   ールスクリューナットと第１のガイドベアリングとの間
   隔およびボールスクリューナットと第２のガイドベアリ
   ングとの間隔をそれぞれ増大させる第１、第２のボール
   スクリューナット駆動用アクチュエータと、 前記第１のガイドベアリング固定用アクチュエータに駆
   動信号を出力した状態で前記第１のボールスクリューナ
   ット駆動用アクチュエータに駆動信号を出力して前記ボ
   ールスクリューナットと前記第２のガイドベアリングを
   前記ボールスクリューの軸に沿って一方へ移動させた後
   、前記第２のガイドベアリング固定用アクチュエータに
   駆動信号を出力し、かつ前記第１のガイドベアリング固
   定用アクチュエータおよび前記第１のボールスクリュー
   ナット駆動用アクチュエータに対する駆動信号出力をオ
   フする動作を繰り返し行うことにより前記ボールスクリ
   ューを一方向に回転させて所定回転位置に位置決めする
   とともに、 前記第２のガイドベアリング固定用アクチュエータに駆
   動信号を出力した状態で前記第２のボールスクリューナ
   ット駆動用アクチュエータに駆動信号を出力して前記ボ
   ールスクリューナットと前記第１のガイドベアリングを
   前記ボールスクリューの軸に沿って前記一方と逆の方向
   へ移動させた後、前記第１のガイドベアリング固定用ア
   クチュエータに駆動信号を出力し、かつ前記第２のガイ
   ドベアリング固定用アクチュエータおよび前記第２のボ
   ールスクリューナット駆動用アクチュエータに対する駆
   動信号出力をオフする動作を繰り返し行うことにより前
   記ボールスクリューを前記一方向と逆に回転させて所定
   回転位置に位置決めするアクチュエータ駆動制御手段と
   を具えたことを特徴とするモータの回転位置決め装置。
2. （２）前記ボールスクリューナットと前記第１、第２の
   ガイドベアリングの間にそれぞれ前記ボールスクリュー
   の軸と平行にリターンスプリングを介装した請求項（１
   ）記載のモータの回転位置決め装置。
3. （３）前記第１のガイドベアリングと第２のガイドベア
   リングの間に前記ボールスクリューの軸と平行にリター
   ンスプリングを介装した請求項（１）記載のモータの回
   転位置決め装置。
4. （４）前記ボールスクリューの軸と平行に前記ハウジン
   グに配置され、前記ボールスクリューナットと前記第１
   、第２のガイドベアリングとを前記ボールスクリューの
   軸方向に案内移動するガイドバーを設けるようにした請
   求項（１）記載のモータの回転位置決め装置。
5. （５）前記第１、第２のガイドベアリング固定用アクチ
   ュエータは、前記第１、第２のガイドベアリングの外周
   にそれぞれ配設され、入力駆動信号に応じて前記ガイド
   ベアリングの直径方向に伸張して前記ハウジングの内周
   面に圧接することにより、前記第１、第２のガイドベア
   リングの動きをそれぞれロックするものである請求項（
   １）記載のモータの回転位置決め装置。
6. （６）前記ボールスクリューの軸と平行に配置され、前
   記第１、第２のガイドベアリングとを前記ボールスクリ
   ューの軸方向に案内移動するガイドベアリング案内用ガ
   イドバーが設けられ、前記第１、第２のガイドベアリン
   グ固定用アクチュエータは、入力駆動信号に応じて前記
   ガイドベアリング案内用ガイドバーに前記第１、第２の
   ガイドベアリングをそれぞれ圧接することにより前記第
   １、第２のガイドベアリングの動きをそれぞれロックす
   るものである請求項（１）記載のモータの回転位置決め
   装置。
7. （７）前記ボールスクリューの軸と平行に前記ハウジン
   グに配置され、前記ボールスクリューナットを前記ボー
   ルスクリューの軸方向に案内移動するガイドバーを設け
   るとともに、前記第１、第２のガイドベアリングとそれ
   ぞれ一体に形成され、前記ボールスクリューの軸方向に
   移動自在に前記ハウジングにそれぞれ嵌装された第１、
   第２の移動用バーを設けるようにした請求項（１）記載
   のモータの回転位置決め装置。
8. （８）前記第１、第２のガイドベアリング固定用アクチ
   ュエータは、前記第１、第２の移動用バーが嵌装される
   前記ハウジングの嵌装通路の外周にそれぞれ配設され、
   入力駆動信号に応じて前記嵌装通路の直径方向内側に伸
   張して前記嵌装通路の直径を縮小させることにより、前
   記第１、第２のガイドベアリングの動きをそれぞれロッ
   クするものである請求項（７）記載のモータの回転位置
   決め装置。
9. （９）アクチュエータ駆動制御手段は、前記ボールスク
   リューを一方向に回転させる場合に、前記第１のガイド
   ベアリング固定用アクチュエータに駆動信号を出力した
   状態で前記第１のボールスクリューナット駆動用アクチ
   ュエータ以外に前記第２のボールスクリューナット駆動
   用アクチュエータに対しても駆動信号を出力して、前記
   ボールスクリューナットと前記第２のガイドベアリング
   を前記ボールスクリューの軸に沿って一方へ移動させた
   後、前記第１のボールスクリューナット駆動用アクチュ
   エータ以外に第２のボールスクリューナット駆動用アク
   チュエータに対しても駆動信号出力をオフするとともに
   、前記ボールスクリューを前記一方向と逆に回転させる
   場合に、前記第２のガイドベアリング固定用アクチュエ
   ータに駆動信号を出力した状態で前記第２のボールスク
   リューナット駆動用アクチュエータ以外に前記第１のボ
   ールスクリューナット駆動用アクチュエータに対しても
   駆動信号を出力して前記ボールスクリューナットと前記
   第１のガイドベアリングを前記ボールスクリューの軸に
   沿って前記一方と逆の方向へ移動させた後、前記第２の
   ボールスクリューナット駆動用アクチュエータ以外に前
   記第１のボールスクリューナット駆動用アクチュエータ
   に対しても駆動信号出力をオフする動作を行うものであ
   る請求項（１）記載のモータの回転位置決め装置。
10. （１０）前記第１、第２のガイドベアリング固定用アク
    チュエータおよび前記第１、第２のボールスクリューナ
    ット駆動用アクチュエータは積層型の圧電アクチュエー
    タである請求項（１）記載のモータの回転位置決め装置
    。
11. （１１）前記ボールスクリューのリード角は１０度以上
    である請求項（１）記載のモータの回転位置決め装置。