JPH05296308A - Rectilinearly advancing/rotating actuator - Google Patents

Rectilinearly advancing/rotating actuator

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Publication number
JPH05296308A
JPH05296308A JP13014292A JP13014292A JPH05296308A JP H05296308 A JPH05296308 A JP H05296308A JP 13014292 A JP13014292 A JP 13014292A JP 13014292 A JP13014292 A JP 13014292A JP H05296308 A JPH05296308 A JP H05296308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
rotor
ball screw
nut
stator
Prior art date
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Pending
Application number
JP13014292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Koba
佳和 木葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP13014292A priority Critical patent/JPH05296308A/en
Publication of JPH05296308A publication Critical patent/JPH05296308A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize a rectilinear/rotary movement with simple structure composed of one set of ball/nut and two motors, in a rectilinear/rotary actuator to drive a machine such as a theta-Z table or robot needed to make a rectilinear and rotary movement. CONSTITUTION:A rectilinear/rotary actuator composed of two motors, and a ball screw and a nut, comprises the nut 3 fixed to a rotor 8 of a first one of the motors provided on the output shaft, the ball screw 2 fitted to the nut 3, and a spline 11 provided on an end portion of the ball screw 2 located on a side opposite to the other end thereof where an output shaft 1 is located. The actuator further comprises a hollow shaft 13 formed, at its inside diameter surface, with a groove 12 fitted to that spline 11, a rotor 14 of a second motor thereof fixed to the hollow shaft 13, and a bracket 16 for integrating a stator 7 of the first motor and 5 stator 17 of the second motor with each other. Retention and drive of the first motor and the second motor of the rectilinearly advancing/rotating actuator are selectively controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、θ−Zテーブルやロボ
ットなどのリニアと回転の運動を要する機械を駆動する
ための直進・回転アクチュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear / rotary actuator for driving a machine such as a .theta.-Z table or a robot which requires linear and rotary motions.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、直線運動と回転運動を択一てきあ
るいは同時に行う装置として、第1及び第2回転部材を
同一中心軸まわりに回転可能に直列に配置し、両回転部
材に被制御軸を支承し、被制御軸にX字状のボール溝を
設け、この溝に、例えば右ねじに切ったボール・ナット
を内装する第1の回転部材を転動自在に嵌合し、第2回
転部材に内装するボール・ナットのねじ溝を、第1の回
転部材に内装したボール・ナットと溝切り方向と逆(例
えば、左ねじ)に切ったものを嵌合し、歯車装置と2式
の電動機により、第1および/または第2の回転部材を
相互に回転させて、直線運動と回転運動を生成するもの
がある(例えば、特公平 2−47620号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device that selectively or simultaneously performs linear motion and rotary motion, first and second rotary members are arranged in series so as to be rotatable about the same central axis, and a controlled shaft is provided on both rotary members. Support, and an X-shaped ball groove is provided on the controlled shaft, and a first rotating member having a ball nut cut into a right-hand thread, for example, is rotatably fitted in this groove, and the second rotation is performed. The threaded groove of the ball nut installed in the member is cut with the ball nut installed in the first rotating member in the direction opposite to the groove cutting direction (for example, left-hand thread), and is fitted to the gear device and two sets. There is one in which a first motor and / or a second rotary member are mutually rotated by an electric motor to generate a linear motion and a rotary motion (for example, Japanese Patent Publication No. 2-47620).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、歯車装置と2式の電動機をこの機構の外に装着する
ため、機構が複雑であり、大型になるという問題点があ
る。そこで本発明は直線・回転運動を1式のボール・ナ
ットと2式のモータにより簡単な構成で実現出来る直進
・回転アクチュエータを提供することを目的とする。
However, in the prior art, since the gear device and the two-type electric motor are mounted outside this mechanism, the mechanism is complicated and large in size. Therefore, an object of the present invention is to provide a rectilinear / rotary actuator that can realize linear / rotational motion with a simple configuration using one ball / nut and two motors.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、2台のモータと、ボールねじとナットとよりなる直
進・回転アクチュエータにおいて、出力側に設けた第1
のモータの回転子8に固定したナット3と、ナット3と
嵌合するボールねじ2と、ボールねじ2の出力軸1と反
対側の端部に設けたスプライン11と、このスプライン
11と嵌合する溝12を内径側に切った中空シャフト1
3と、この中空シャフト13に固定した第2のモータの
回転子14と、第1のモータの固定子7と第2のモータ
の固定子17を一体化するブラケット16とで直進・回
転アクチュエータを構成する。上記構成の直進・回転ア
クチュエータの第1のモータと第2のモータ保持と駆動
を選択制御する。
In order to solve the above-mentioned problems, in a linear movement / rotation actuator consisting of two motors, a ball screw and a nut, the first one provided on the output side.
Nut 3 fixed to the rotor 8 of the motor, a ball screw 2 fitted to the nut 3, a spline 11 provided at an end of the ball screw 2 opposite to the output shaft 1, and a spline 11 fitted to the spline 11. Hollow shaft 1 with a groove 12 formed on the inner diameter side
3 and a rotor 14 of the second motor fixed to the hollow shaft 13, and a bracket 16 that integrates the stator 7 of the first motor and the stator 17 of the second motor together to form a rectilinear / rotary actuator. Constitute. The holding and driving of the first motor and the second motor of the linear movement / rotation actuator having the above configuration are selectively controlled.

【0005】[0005]

【作用】(a)第2のモータの回転子14を保持し、第
1のモータの回転子8を回転すると、ボールねじ2は、
中空シャフト13内を溝12に案内されて直進する。 (b)第1のモータの回転子8を保持し、第2のモータ
の回転子14を回転すると、中空シャフト13が回転
し、ボールねじ2は、中空シャフト13の内径に設けた
溝12とスプライン11が噛み合ったままで回転しなが
ら直進する。
(A) When the rotor 14 of the second motor is held and the rotor 8 of the first motor is rotated, the ball screw 2 becomes
The hollow shaft 13 is guided by the groove 12 and goes straight. (B) When the rotor 8 of the first motor is held and the rotor 14 of the second motor is rotated, the hollow shaft 13 is rotated, and the ball screw 2 forms a groove 12 provided in the inner diameter of the hollow shaft 13. The spline 11 goes straight while rotating while keeping the mesh.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図1に示して
説明する。出力軸1は、極く標準的な単一リードのボー
ルねじ2の端部に形成してある。ボールねじ2には、ボ
ールねじ2のナット3を嵌合してある。ナット3の外周
は、ハウジング4を介し、複列アンギュラ軸受5等によ
り高剛性で支持してある。ボールねじ2の出力軸1と反
対側の端部には、スプライン11等の直線案内機構を設
けてある。軸受5は、ブラケット6を介し、第1のモー
タの固定子7に固定してある。第1のモータ7の固定子
の内径側には、空隙を介し、第1のモータの回転子8を
配置してある。さらに、第1のモータ7の回転子8の内
径側は、カップ状のハブ9に固定してある。カップ状の
ハブ9のリム部10には、前記ナット3を固定し、ナッ
ト3を回転するようにしてある。ナット3と嵌合するボ
ールねじ2の出力軸1と反対側の端部に設けたスプライ
ン11は、ボールねじ2のストローク分の長さを持つ中
空シャフト13の内面に設けた溝12と嵌合する。ボー
ルねじ2が中空シャフト13内を軸方向に摺動するよう
にしてある。中空シャフト13の外径側には、第2のモ
ータの回転子14を固定してある。また、中空シャフト
13両端は、軸受15・15により回転自在に支持して
ある。軸受15・15は、ブラケット16・18を介
し、第2のモータの固定子17に固定してある。ブラケ
ット16の外径側は、前記第1のモータの固定子7に固
定してあり、前記第1のモータの固定子7と第2のモー
タの固定子17を一体にしてある。なお、第1のモータ
および第2のモータは誘導電動機、直流電動機、同期電
動機のいずれでもよいが、自己保持をかけやすいパルス
・モータが望ましい。以下に、ボールねじ2の直進のみ
および直進と回転を同時に行う場合の動作を説明する。 (a)直進動作のみをさせる場合 第2のモータの固定子17の巻線に通電し、第2のモー
タの回転子14を保持する。保持の方法は誘導電動機と
直流電動機の場合はダイナミック・ストップの制御を行
えばよく、同期電動機とパルス・モータの場合は自己保
持をかければよい。つぎに、第1のモータの固定子7の
巻線に通電し、第1のモータの回転子8を回転させ、回
転子8に固定してあるナット3を回転させる。するとボ
ールねじ2は、第2のモータの中空シャフト13内に設
けた溝12に回転を拘束されるため、中空シャフト13
内を軸方向に摺動する。ボールねじ2の進行方向は第1
のモータの回転方向により制御する。 (b)直進と回転を同時にさせる場合 第1のモータの固定子7の巻線に通電し、第1のモータ
の回転子8を保持すると回転子8に固定してあるナット
3が保持される。回転子8の保持の方法は(a)の場合
と同様である。つぎに、第2のモータの固定子17の巻
線に通電し、第2のモータの回転子14を回転させる。
すると、中空シャフト13が回転し、中空シャフト13
の内径に設けた溝12とスプライン11が噛み合ったま
までボールねじ2を回転させる。ボールねじ2は、ナッ
ト3の回転が拘束されているので、ナット3のリードに
従い、回転と直進を同時に行う。よって、(a)、
(b)を選択的に制御すると、直進のみおよび直進と回
転を同時に行うアクチュエータを実現できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A concrete embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The output shaft 1 is formed at the end of a very standard single lead ball screw 2. The nut 3 of the ball screw 2 is fitted into the ball screw 2. The outer periphery of the nut 3 is supported with high rigidity by a double-row angular bearing 5 and the like via a housing 4. A linear guide mechanism such as a spline 11 is provided at the end of the ball screw 2 opposite to the output shaft 1. The bearing 5 is fixed to the stator 7 of the first motor via the bracket 6. A rotor 8 of the first motor 7 is arranged on the inner diameter side of the stator of the first motor 7 with a gap therebetween. Further, the inner diameter side of the rotor 8 of the first motor 7 is fixed to the cup-shaped hub 9. The nut 3 is fixed to the rim portion 10 of the cup-shaped hub 9, and the nut 3 is rotated. The spline 11 provided at the end of the ball screw 2 that is fitted with the nut 3 on the side opposite to the output shaft 1 is fitted with the groove 12 provided on the inner surface of the hollow shaft 13 having a length corresponding to the stroke of the ball screw 2. To do. The ball screw 2 slides in the hollow shaft 13 in the axial direction. The rotor 14 of the second motor is fixed to the outer diameter side of the hollow shaft 13. Both ends of the hollow shaft 13 are rotatably supported by bearings 15. The bearings 15 and 15 are fixed to the stator 17 of the second motor via the brackets 16 and 18. The outer diameter side of the bracket 16 is fixed to the stator 7 of the first motor, and the stator 7 of the first motor and the stator 17 of the second motor are integrated. The first motor and the second motor may be any one of an induction motor, a DC motor, and a synchronous motor, but a pulse motor that can easily hold itself is desirable. Below, the operation | movement in the case of performing only straight advance of the ball screw 2 and performing a straight advance and rotation simultaneously is demonstrated. (A) In the case of performing only the straight-ahead operation: The winding of the stator 17 of the second motor is energized to hold the rotor 14 of the second motor. As for the holding method, in the case of an induction motor and a DC motor, dynamic stop control may be performed, and in the case of a synchronous motor and a pulse motor, self-holding may be performed. Next, the winding of the stator 7 of the first motor is energized, the rotor 8 of the first motor is rotated, and the nut 3 fixed to the rotor 8 is rotated. Then, the ball screw 2 is restrained from rotating by the groove 12 provided in the hollow shaft 13 of the second motor, so that the hollow shaft 13
Sliding inside in the axial direction. Ball screw 2 travels in the first direction
It is controlled by the rotation direction of the motor. (B) In the case of simultaneously traveling straight and rotating When the winding of the stator 7 of the first motor is energized and the rotor 8 of the first motor is held, the nut 3 fixed to the rotor 8 is held. .. The method of holding the rotor 8 is the same as in the case of (a). Next, the winding of the stator 17 of the second motor is energized to rotate the rotor 14 of the second motor.
Then, the hollow shaft 13 rotates and the hollow shaft 13
The ball screw 2 is rotated while the groove 12 provided in the inner diameter of the and the spline 11 are engaged with each other. Since the rotation of the nut 3 is restricted, the ball screw 2 follows the lead of the nut 3 and simultaneously rotates and goes straight. Therefore, (a),
By selectively controlling (b), it is possible to realize an actuator that performs only straight movement and simultaneously performs straight movement and rotation.

【0007】[0007]

【発明の効果】2式の駆動モータを一体的・直列に配置
し、単一リードのボールねじを駆動モータの回転子内に
収納したので、構造が単純化できる。また、2式の駆動
モータの保持と駆動を選択することにより、簡単に直進
のみおよび直進と回転を同時に行うアクチュエータを実
現できる。
Since the two types of drive motors are integrally and serially arranged and the ball screw having a single lead is housed in the rotor of the drive motor, the structure can be simplified. Further, by selecting holding and driving of the two types of drive motors, it is possible to easily realize an actuator that performs only straight movement and simultaneously performs straight movement and rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す側断面図。FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 出力軸 2 ボールねじ 3 ナット 4 ハウジング 5、15 軸受 6、16、18 ブラケット 7 第1のモータの固定子 8 第1のモータの回転子 9 ハブ 10 リム部 11 スプライン 12 溝 13 中空シャフト 14 第2のモータの回転子 17 第2のモータの固定子 1 Output Shaft 2 Ball Screw 3 Nut 4 Housing 5, 15 Bearing 6, 16, 18 Bracket 7 First Motor Stator 8 First Motor Rotor 9 Hub 10 Rim Part 11 Spline 12 Groove 13 Hollow Shaft 14th Second motor rotor 17 Second motor stator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2台のモータと、ボールねじとナットと
よりなる直進・回転アクチュエータにおいて、出力側に
設けた第1のモータの回転子8に固定したナット3と、
ナット3と嵌合するボールねじ2と、ボールねじ2の出
力軸1と反対側の端部に設けたスプライン11と、この
スプライン11と嵌合する溝12を内径側に切った中空
シャフト13と、この中空シャフト13に固定した第2
のモータの回転子14と、第1のモータの固定子7と第
2のモータの固定子17を一体化するブラケット16よ
りなることを特徴とする直進・回転アクチュエータ。
1. A nut 3 fixed to a rotor 8 of a first motor provided on an output side in a rectilinear / rotary actuator composed of two motors and a ball screw and a nut,
A ball screw 2 fitted with the nut 3, a spline 11 provided at an end of the ball screw 2 opposite to the output shaft 1, and a hollow shaft 13 having a groove 12 fitted with the spline 11 cut on the inner diameter side. , The second fixed to this hollow shaft 13
A straight-moving / rotating actuator comprising a rotor 14 of the motor, a bracket 16 that integrates the stator 7 of the first motor and the stator 17 of the second motor.
【請求項2】 前記第2のモータの回転子14を保持
し、第1のモータの回転子8を回転することにより、前
記ボールねじ2を直進させる請求項1記載の直進・回転
アクチュエータ。
2. The rectilinear / rotary actuator according to claim 1, wherein the ball screw 2 is moved straight by holding the rotor 14 of the second motor and rotating the rotor 8 of the first motor.
【請求項3】 前記第1のモータの回転子8を保持し、
第2のモータの回転子14を回転するすることにより、
ボールねじ2を直進および回転を同時にさせる請求項1
記載の直進・回転アクチュエータ。
3. Holding the rotor 8 of the first motor,
By rotating the rotor 14 of the second motor,
The ball screw 2 is allowed to move straight and rotate simultaneously.
The linear / rotation actuators described.
JP13014292A 1992-04-22 1992-04-22 Rectilinearly advancing/rotating actuator Pending JPH05296308A (en)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6081051A (en) * 1998-05-13 2000-06-27 Sanyo Denki Co., Ltd. Linear/rotary actuator and winding machine including same
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