JPH06292343A

JPH06292343A - ２軸駆動機構

Info

Publication number: JPH06292343A
Application number: JP5100171A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Kyodo; 康正京藤; Kenji Shiroshita; 健治城下
Original assignee: Sony Corp; Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Sony Corp; Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP3419817B2

Abstract

(57)【要約】【目的】２軸駆動機構の小型化、低コスト化等を図
る。【構成】駆動軸２の一部にボールネジ又はネジ２ａを
形成するとともに、別の部分にスプライン又はボールス
プライン２ｂを形成する。ボールネジ又はネジ２ａに係
合するナット５を設け、これをモータ４により直接的に
又は伝達機構６により間接的に回転させる。また、スプ
ライン又はボールスプライン２ｂに係合するナット９を
設け、これをモータ８により直接的に又は伝達機構１０
により間接的に回転させる。一の駆動軸２の異なる部分
に対して直進機構３と回転機構７とを配置することがで
きる。さらにモータ４、８の出力軸を中空軸とし、これ
に駆動軸２を挿通してモータ４、８を駆動軸２に沿って
同軸上に配置すると構造がコンパクトになり、また、モ
ータの出力軸とナットとを直結することによって精度や
強度の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な２軸駆動機構に関
する。詳しくは、駆動軸の軸方向の移動と軸回転に係る
機構を簡易に構成し得るようにした新規な２軸駆動機構
を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】ボールネジ等を用いることによってモー
タの回転を直進運動に変換する機構が産業用ロボット等
を含む広汎な分野で利用されている。

【０００３】例えば、極限作業用のロボット等において
は、ボールネジと中空モータとを組み合せることによっ
てモータの駆動力を直接ボールネジに伝えるように構成
された所謂直進型ダイレクトモータと称されるものが知
られている。

【０００４】ところで、従来の機構において軸の回転と
直進とを同時に制御する場合には回転機構と直進機構を
各別に設計して両者を組み合せる方法が採られている。

【０００５】図９はそのような２軸駆動機構の構成例ａ
を原理的に示すものである。

【０００６】図示するように２軸駆動機構ａは、ボール
ネジを使った直進機構ｂとスプラインを使った回転機構
ｃとを並列的に組み合せた構成となっている。

【０００７】直進機構ｂはモータｄと、これによって駆
動されるボールネジｅとからなり、ボールネジｅの回転
に伴ってボールナットｆが移動されるようになってい
る。

【０００８】また、回転機構ｃはモータｇの駆動力をス
プラインｈに伝達する伝達機構ｉを有し、これによって
スプラインｈが回転されるようになっている。

【０００９】スプラインｈは支持部ｊ、ｊによってボー
ルネジｅに平行に延びるように支持されており、また、
伝達機構ｉは、例えば、プーリーとベルトから構成され
る。そして、一方のプーリーの中心部にはスプラインナ
ットｋが設けられ、これにスプラインｈが挿通されてお
り、ベルト駆動によってスプラインｈが回転される。

【００１０】しかして、ボールナットｆの移動に伴っ
て、スプラインｈ及びその支持部ｊ、ｊが直線的に移動
し、また、伝達機構ｉ及びスプラインナットｋを介して
モータｇの駆動力がスプラインｈを回転させることにな
るので、スプラインｈの端部に工具等を取り付ければそ
の直進制御や回転制御を行うことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の機構
において軸の回転と直進とを同時に制御する場合には回
転機構と直進移動機構を各別に設計して両者を組み合せ
るしかなかったため、機構が複雑になり、これが小型化
や低コスト化を阻む原因となっているという問題があ
る。

【００１２】そこで、ボールネジにスプラインの歯を形
成した軸を用い、これにボールナットやスプラインナッ
トを係合させて軸方向の移動及び回転を行うことができ
るようにする方法が提案されているが、軸方向の許容荷
重と回転に係る許容トルクとの関係がほぼ一意に決定さ
れてしまい、両者の値についての自由度が低いため、例
えば、軸方向にはあまり荷重がかからないが、トルクは
必要とする場合等に対処することが困難であり、このよ
うな要請に応じるには機構の大型化を伴う傾向があっ
た。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明２軸駆動
機構は、上記した問題を解決するために、ボールネジ又
はネジが形成されたネジ部とスプライン又はボールスプ
ラインが形成されたスプライン部とを部分的に有する駆
動軸と、駆動軸を軸方向へ移動させるための第１のモー
タ及び該駆動軸のネジ部に係合される第１のナットと、
駆動軸を回転させるための第２のモータ及び該駆動軸の
スプライン部に係合される第２のナットとを備えた２軸
駆動機構であって、第１のモータにより直接に又は伝達
機構を介して第１のナットが回転されて駆動軸が軸方向
に移動され、また、第２のモータにより直接に又は伝達
機構を介して第２のナットが回転されて駆動軸が回転さ
れるようにしたものである。

【００１４】

【作用】従って、本発明２軸駆動機構によれば、駆動軸
の一部にネジ部及びスプライン部を形成することによっ
て両部分を同軸に配置することができるので、ネジ部や
スプライン部に対するナットやモータを別軸に設けるだ
けで直進機構や回転機構を一の駆動軸に対して構成する
ことができる。

【００１５】つまり、ボールネジとスプラインを各別に
設けることによる並列的な機構の配置を採る必要がない
ので、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。

【００１６】また、ネジ部とスプライン部とは駆動軸上
の別部分にそれぞれ形成することができ、ネジ部の軸径
とスプライン部の軸径とが異なるように設計する自由度
を有するため、軸方向の許容荷重と回転の許容トルクと
について独立した設計が可能となり、仕様の異なる機構
に対して柔軟に対応することができる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明２軸駆動機構の詳細を図示し
た各実施例に従って説明する。

【００１８】図１は本発明２軸駆動機構１の構造を原理
的に示すものである。

【００１９】２は駆動軸であり、ボールネジ部２ａとス
プライン部２ｂとが一体に形成されている。

【００２０】尚、ボールネジ部２ａについてはこれを単
にネジ部としても良く、またスプライン部２ｂについて
はボールスプライン又はスプライン、キー溝及びキー等
を採ることができる（つまり、ここでいう「スプライ
ン」とは軸方向の移動に支障をきたさない限り軸との係
合により軸を回転させる一切のものを含む広義の概念を
指す。）。

【００２１】３は直進機構であり、モータ４と、該モー
タ４の駆動力をボールナット５に伝える伝達機構６とか
ら構成され、ボールナット５が駆動軸２のボールネジ部
２ａに係合されている。

【００２２】伝達機構６としてはボールナット５を回転
させるための機構であればどのようなものでも良く、例
えば、ギヤによる機構等を用いることができる。尚、後
述するようにモータ４の力を直接ボールナット５に伝え
ることができるような場合には伝達機構を別段設けるこ
とを要しない。

【００２３】７は回転機構であり、モータ８と、該モー
タ８の駆動力をスプラインナット９に伝える伝達機構１
０とから構成され、スプラインナット９が駆動軸２のス
プライン部２ｂに係合されている。

【００２４】伝達機構１０としては、スプラインナット
９を回転させるための機構であればどのようなものでも
良く、例えば、モータ軸にプーリーを固定するととも
に、別のプーリーの中心部にスプラインナット９を設
け、これら２つのプーリーの間にベルトを張架した機構
等を用いることができる。尚、モータ８の力を直接スプ
ラインナット９に伝えることができるような場合には必
ずしも伝達機構を設けることを要しない。

【００２５】しかして、２軸駆動機構１にあっては直進
機構３においてモータ４の回転が伝達機構６を介してボ
ールナット５の回転として伝えられ、駆動軸２が図１に
矢印Ａに示すように直線的に移動する。

【００２６】また、回転機構７においてはモータ８の回
転が伝達機構１０を介してスプラインナット９の回転と
して伝えられ、駆動軸２が図１に矢印Ｂに示すように回
転される。

【００２７】よって、駆動軸２の一端部に工具等の被制
御物を取り付ければ、その直進や回転制御を行うことが
でき、駆動軸２の一部をボールネジ又はネジ部とし、他
の部分をスプライン又はボールスプラインとすることに
よって両軸を一直線上に配置することができ、構造の簡
単化を図ることができる。

【００２８】図２乃至図４は本発明の第１の実施例に係
る２軸駆動機構１Ａを示すものであり、モータ軸に中空
部を設けることによってモータ軸と駆動軸とを一直線上
に配置することができるようにしたものである。

【００２９】図２に示すように、駆動軸２Ａには、ボー
ルネジ部１１とボールスプライン部１２とが形成されて
いる。尚、駆動軸２Ａにおいてボールネジ部１１側を上
方、ボールスプライン部１２側を下方とし、以下の説明
において向きを示す場合にはこの定義に従うものとす
る。

【００３０】そして、モータ４Ａ、８Ａはその中心軸が
駆動軸２Ａの中心軸に沿うようにして配置されており、
モータ４Ａがモータ８Ａの上方に位置されている。

【００３１】モータ４Ａは駆動軸２Ａの直進制御に係る
モータ（以下、「直動用モータ」という。）であり、円
筒状をしたケーシング１３は、その中心軸の回りの径が
その他の部分に比して大径とされた大径部１４と、該大
径部１４に比して中心軸の回りの径が小径とされた小径
部１５とが一体に形成されて成る。

【００３２】そして、ケーシング１３にはその中心部を
貫通する挿通孔１６が形成されており、その径は駆動軸
２Ａの径より大きくされ、該挿通孔１６に駆動軸２Ａの
ボールネジ部１１が挿通されるようになっている。

【００３３】１７はモータ４Ａの出力軸であり、リング
状をなしその円孔１７ａの径は上記挿通孔１６の径に等
しくされている。

【００３４】１８はボールナットであり、駆動軸２Ａの
ボールネジ部１１に係合されている。ボールナット１８
はモータ４Ａの出力軸１７と一体的に回転するようにリ
ング状ブラケット１９によって出力軸１７に結合されて
いる。

【００３５】尚、図示するようにブラケット１９内には
ボールナット１８に対するカラー２０と出力軸１７に対
するカラー２１が介在されている。

【００３６】モータ８Ａは、駆動軸２Ａの回転制御に係
るモータ（以下、「軸回転用モータ」という。）であ
り、円筒状をしたケーシング２２は、その中心軸の回り
の径がその他の部分に比して大径とされた大径部２３
と、該大径部２３に比して中心軸の回りの径が小径とさ
れた小径部２４とが一体に形成されて成る。

【００３７】そして、大径部２３の上端部が連結部２５
を介してモータ４Ａの小径部１５の下端部に結合されて
いる。尚、連結部２５には上記ブラケット１９の配置用
凹部２６が形成されており、その回転に支障をきたさな
いスペースが確保されている。

【００３８】ケーシング２２にはその中心部を貫通する
挿通孔２７が形成されており、その径は駆動軸２Ａの径
より大きくされ、該挿通孔２７に駆動軸２Ａのボールス
プライン部１２が挿通されるようになっている。

【００３９】２８はモータ８Ａの出力軸であり、リング
状をなしその円孔２８ａの径は上記挿通孔２７の径に等
しくされている。

【００４０】２９はブラケットであり、筒状の小径部２
９ａとこれより中心軸からの径が大径とされた大径部２
９ｂとからなる。

【００４１】小径部２９ａの円孔３０は、これに駆動軸
２Ａを挿通することができるようにその径が駆動軸２Ａ
の径より稍大きくされている。

【００４２】また、大径部２９ｂには、モータ８Ａの出
力軸２８を受け入れる凹部３１が形成されており、出力
軸２８はこれにカラー３２が外嵌された状態で凹部３１
内に配置固定される。これによってブラケット２９が出
力軸２８と一体的に回転される。

【００４３】３３はハーモニックドライブであり、その
駆動軸３４にブラケット２９の小径部２９ａが圧入固定
される。

【００４４】そして、ハーモニックドライブ３３の下端
部には出力軸３５が設けられており、この出力軸３５に
スプラインナット３６が固定されている。

【００４５】尚、このハーモニックドライブ３３はモー
タ８Ａの駆動力をスプラインナット３６に伝達するもの
（上記の伝達機構１０に相当する。）であり、その具体
的な構造については本発明の趣旨に直接の関係を有さな
いので詳細な説明を省略する。

【００４６】スプラインナット３６はナット部３６ａと
フランジ部３６ｂとからなり、ナット部３６ａが駆動軸
２のボールスプライン部１２に係合され、フランジ部３
６ｂがハーモニックドライブ３３の出力軸３５に固定さ
れている。

【００４７】よって、モータ８Ａの駆動力はハーモニッ
クドライブ３３を介してスプラインナット３６に伝達さ
れて駆動軸２の回転力となる。

【００４８】尚、スプラインナット３６とボールナット
１８との間隔は駆動軸２Ａの移動ストローク長と同等か
これより長くされる。

【００４９】図３、図４はモータ４Ａ、８Ａの構造をそ
れぞれ示すものである。尚、本発明において使用するモ
ータの種類が特定のものに限定されることはないが、実
用上の観点（例えば、耐久性や発熱等の問題）からはＡ
Ｃサーボモータが好ましい（また、ブラシ付きＤＣモー
タは外形に突起物ができやすいため、駆動軸回りの回転
対称性が損なわれ易い等の問題がある。）。

【００５０】モータ４Ａは、図３（ａ）に示すように、
ケーシング内にその中心軸に沿うように配置された中空
軸３７と、該中空軸３７を支持するベアリング３８、３
８、３９とを有する。

【００５１】中空軸３７の一端部が上記の出力軸１７に
相当し、中空軸３７の孔３７ａに駆動軸２Ａが挿通され
る。

【００５２】ベアリング３８、３８には、駆動軸２に沿
う方向の荷重を受けるためにアンギュラ玉軸受が用いら
れ、これらは隣接して配置されている。尚、ベアリング
が２つ配置される理由は駆動軸２Ａの上方、下方の荷重
をそれぞれのベアリングで受ける必要があるためであ
る。

【００５３】ベアリング３８、３８から軸方向に距離を
置いて配置されたベアリング３９は駆動軸２Ａの振れ止
めのために玉軸受が用いられている。

【００５４】小径部１５の端部にはベアリング３８、３
８の押さえ４０がビス止めによって固定されている。

【００５５】中空軸３７はその軸方向の中程の部分３７
ｂが最も大径とされ、マグネット４１が設けられてお
り、ベアリング３８、３８、３９に支持される部分３７
ｃ、３７ｃは部分３７ｂに比して小径とされ、これより
稍小径とされた端部寄りの部分３７ｄ、３７ｄにはベア
リングナット４２、４３が外挿されている。

【００５６】ベアリングナットの一方４２が端部寄りに
位置したベアリング３８に対して座金を介在して取付け
られており、他方のベアリングナット４３はベアリング
３９に対して設けられている。

【００５７】４４はマグネット４１に対向するように配
置されたステータであり、コイルへの給電線４５はケー
シングの小径部１５の外に引き出されてから大径部１４
の外周面に形成されたガイド溝４６（図３（ｂ）参
照。）に沿って配置される。これは給電線４５がモータ
４Ａの外形である円筒面内から外側にはみ出さないよう
にするためである。

【００５８】大径部１４内には光学式のロータリーエン
コーダ４７が設けられており、中空軸３７の端部に固定
されたディスク４７ａや発光／検出部４７ｂ等からなる
がその詳細は割愛する。

【００５９】モータ８Ａは上記モータ４Ａと略同様の構
成を有しており、図４（ａ）に示すように、ケーシング
２２内にその中心軸に沿うように配置された中空軸４８
と、該中空軸４８を支持するベアリング４９、５０とを
有する。

【００６０】中空軸４８の一端部が前記の出力軸２８に
相当し、中空軸４８の孔４８ａに駆動軸２Ａが挿通され
る。

【００６１】ベアリング４９、５０には玉軸受が用いら
れるが、これは駆動軸方向の荷重を受けないためであ
り、両ベアリング４９、５０を所定の距離を置いて配置
するだけの簡易な構成となっている。

【００６２】小径部２４の端部にはベアリング４９の押
さえ５１が設けられビス止めによって固定されている。

【００６３】中空軸４８はその軸方向の中程の部分４８
ｂにマグネット５２が設けられており、その両側の稍小
径の部分４８ｃ、４８ｃがベアリング４９、５０に支持
され、端部寄りのさらに小径の部分４８ｄ、４８ｄには
ベアリングナット５３、５４が外嵌されている。

【００６４】ベアリングナット５３がベアリング４９に
対して座金を介在して取り付けられており、他方のベア
リングナット５４はベアリング５０に対して設けられて
いる。

【００６５】ステータ５５はマグネット５２に対向する
ように配置され、コイルへの給電線５６がケーシング２
２の小径部２４の外に引き出されてから大径部２３の外
周面に形成されたガイド溝５７（図４（ｂ）参照。）に
沿って配置される。給電線５６がモータ８Ａの外形であ
る円筒面内から外側にはみ出さないようにするためであ
る。

【００６６】大径部２３内には光学式のロータリーエン
コーダ５８が設けられており、中空軸４８の端部に固定
されたディスク５８ａや発光／検出部５８ｂ等から構成
される。

【００６７】しかして、２軸駆動機構１Ａにあっては、
直動用モータ４Ａと軸回転用モータ８Ａとが駆動軸２Ａ
に沿って連結された状態で配置され、駆動軸２Ａの下端
部に工具等の被制御物が取り付けられる。

【００６８】尚、各部品の取り付けの順序としては、２
軸駆動機構１Ａの出力軸側（下側）から見て順番に、つ
まり、スプラインナット３６、ハーモニックドライブ３
３、軸回転用モータ８Ａ、連結部２５、ボールナット１
８、直動用モータ４Ａの順になる。

【００６９】２軸駆動機構１Ａの直進機構において、モ
ータ４Ａを回転させるとブラケット１９によりその出力
軸１７と一体化されたボールナット１８が回転され、こ
れによって駆動軸２Ａが上下方向に移動される。

【００７０】また、２軸駆動機構１Ａの回転機構におい
て、モータ８Ａを回転させるとモータ８Ａの出力軸２８
に固定されたブラケット２９が回転され、ハーモニック
ドライブ３３を介してスプラインナット３６が回転され
る。

【００７１】これによって駆動軸２Ａが回転されること
になるが、その際モータ４Ａにサーボがかかった状態で
ボールナット１８が停止していると、スプラインナット
３６による駆動軸２Ａの回転に伴って駆動軸２Ａが上下
方向に移動しまうことになる。

【００７２】つまり、駆動軸２Ａの回転制御だけを意図
したにもかかわらず、駆動軸２Ａの付随的な上下移動を
伴うことになる。

【００７３】このような不都合を避けるためには、軸の
回転制御時にはモータ４Ａとモータ８Ａとの協調制御に
より、軸回転に伴う軸の移動をモータ４Ａ側の制御で補
正する必要がある。

【００７４】駆動軸２Ａにかかるスラスト荷重は主とし
てボールナット１８で受けられ（図３（ａ）に示すよう
にモータ４Ａの中空軸３７の支持にはアンギュラ玉軸受
が設けられる。）、また、スプラインナット３６は駆動
軸２Ａの振れ止めとしての機能をも有する。

【００７５】但し、スプラインナット３６にはトルク以
外の負荷は加わらないのでモータ８Ａの中空軸４８の支
持には一対の玉軸受を設けるだけで機能的には十分であ
る。

【００７６】また、駆動軸２Ａのストローク長は、ボー
ルナット１８とスプラインナット３６との間の間隔を越
えることはなく、各モータの軸方向の長さを両ナット間
の間隔に合わせてうまく選べば駆動軸２Ａが最も上がっ
た時にその端部がモータ４Ａの上端から突出することが
ないようにすることができる。

【００７７】尚、２軸駆動機構１Ａの直進機構において
は直動用モータ４Ａの回転力が直接ボールナット１８へ
伝達されるのに対して、回転機構では軸回転用モータ８
Ａの回転力がハーモニックドライブ３３を介してスプラ
インナット３６に伝達されるが、後者については必ずし
もこのような構成に限らず直進機構と同様に軸回転用モ
ータ８Ａの回転力を直接スプラインナット３６に伝達す
るような構成を採っても良い。

【００７８】また、この例では駆動軸２Ａの端部を２軸
駆動機構１Ａの出力軸としてこれに被制御物を取り付け
るようにしたが、図５に概略的に示すように、駆動軸の
中央部５９を出力部としてこの部分に被制御物を取り付
けるようにしても良い。

【００７９】この場合、中央部５９の両側にはそれぞれ
ボールネジ部６０とボールスプライン部６１とが形成さ
れ、ボールナット１８がボールネジ部６０に係合されて
これがモータ４Ａにより回転され、また、スプラインナ
ット３６がボールスプライン部６１に係合されてこれが
モータ８Ａによって回転される。

【００８０】さらに、上記の例では駆動軸２Ａの軸径に
ついてボールネジ部１１の軸径とボールスプライン部１
２の軸径とが同程度になるようにしたが、図６に示すよ
うにボールネジ部１１の軸径ＢＲとボールスプライン部
１２の軸径ＳＲとが異なるようにし、モータの貫通孔の
径を軸の移動に支障のない値にすることもできる。

【００８１】このような設計は、例えば、直進機構に対
してはそれほど力を必要としないが回転機構に対するト
ルクはある程度大きくする必要がある場合、又はその逆
の場合において必要となり、ボールネジ部１１又はボー
ルスプライン部１２に対する機械的強度を勘案して各部
の軸径が決定される。

【００８２】図７乃び図８は本発明の第２の実施例に係
る２軸駆動機構１Ｂを示すものである。

【００８３】尚、この第２の実施例に示す２軸駆動機構
１Ｂが前記した第１の実施例に係る２軸駆動機構１Ａと
相違するところは、第１の実施例では直動用モータ４Ａ
を上方に設け、軸回転用モータ８Ａをその下方に設ける
とともに、両モータのケーシングを連結部によって結合
したが、第２の実施例では両モータの位置関係を逆にす
るとともに、直動用モータのケーシングが回転機構によ
って回転する構造を有する点である（第１の実施例では
２つのモータのケーシングが駆動軸の移動や回転によっ
て姿勢をかえることはない。）。

【００８４】よって、この第２の実施例は多くの部分で
上記第１の実施例と同様であるので、機能上同様の部分
には第１の実施例の同様の部分に付したと同じ符号を付
して説明を省略する。

【００８５】図７に示すように、駆動軸２Ｂには、ボー
ルネジ部１１とボールスプライン部１２とが形成されて
いる。尚、駆動軸２Ｂにおいてボールネジ部１１側を下
方、ボールスプライン部１２側を上方とし、以下の説明
において向きを示す場合にはこの定義に従うものとす
る。

【００８６】モータ４Ｂ、８Ａはその中心軸が駆動軸２
Ｂの中心軸に沿うようにして配置されており、モータ８
Ａがモータ４Ｂの上方に位置されている。

【００８７】回転機構は下から順にスプラインナット３
６、ハーモニックドライブ３３、モータ８Ａが配置され
て成り、軸回転用モータ８Ａの駆動力がハーモニックド
ライブ３３を介してスプラインナット３６に伝達され、
該スプラインナット３６の回転に伴って駆動軸２が回転
される。

【００８８】４Ｂは直動用モータであり、円筒状をした
ケーシング１３の上端部６２は軸回転用モータ８Ａとの
連結部とされている。

【００８９】即ち、上端部６２には円筒壁６３が上方に
向かって突設されており、その凹部６３ａ内にスプライ
ンナット３６のナット部３６ａがカラー６４を介して圧
入される。

【００９０】よって、スプラインナット３６の回転によ
って直動用モータ自体が回転される。

【００９１】尚、この例では直動用モータの上端部６２
をスプラインナット３６に固定したが、スプラインナッ
ト３６はハーモニックドライブ３３の出力軸３５に固定
されるので連結部材を用いて直動用モータ４Ａの上端部
６２をハーモニックドライブ３３の出力軸３５に固定し
ても良い。

【００９２】直進機構はボールナット１８と直動用モー
タ４Ｂとからなり、モータ４Ｂの出力軸１７とボールナ
ット１８はブラケット１９によって一体化されている。

【００９３】よって、モータ４Ｂの回転力がボールナッ
ト１８に直接伝わり駆動軸２Ｂが上下方向に沿って移動
される。

【００９４】尚、モータ４Ｂの下端部にはブラケット１
９の周囲を取り囲むようにしてカバー部材６５が固定さ
れている。

【００９５】しかして、この２軸駆動機構１Ｂにあって
は、直進制御と回転制御とを全く独立に行うことができ
る。

【００９６】つまり、回転制御においては軸回転用モー
タ８Ａを回転させたときにスプラインナット３６に固定
された直動用モータ４Ｂ自体が駆動軸２Ｂとともに回転
することになるため、駆動軸２Ｂのボールネジ部１１と
ボールナット１８との間の相対的な位置関係に変化はな
く、上述した第１の実施例の場合のように回転制御に付
随する駆動軸の上下移動が生じない。

【００９７】但し、この場合には直動用モータ４Ｂがス
プラインナット３６とともに回転するため、直動用モー
タ４Ｂのケーシング１３の外周面にはできるだけ突起物
が生じないようにする必要がある。

【００９８】つまり、ケーシング１３の外周面に突起物
があると、モータ４Ｂの回転に伴ってこれがが周囲の物
に接触する等の不都合を惹き起こすことになる。

【００９９】そこで、前述したようにモータにはその外
周面になるべく突起物のないＡＣモータを用いることが
望ましく、また、給電線等をモータの外周面上に引き回
す際には、図３（ｂ）や図４（ｂ）に示すようにモータ
の外周面にガイド溝４６、５７を形成してこれに線材を
受け入れた状態で配線処理を行うことが望ましい。

【０１００】また、直動用モータ４Ｂへの給電線等はモ
ータとともに回転するため、例えば、これらを軸回転用
モータ８Ａの外周面に沿うように配置して軸回転モータ
８Ａの上端部から引き出す場合には線材が捻れたり直動
用モータ４Ｂの外周面に絡みついてしまうという不都合
が生じる。

【０１０１】そこで、図８（ａ）に示すように直動用モ
ータ４Ｂに係る線材６６を該モータの上端部６２に設け
られた端子台６７によって中継するとともに、該端子台
６７とこれに対向するように配置された受け側の端子台
６８（軸回転用モータ８Ａ側の線材６９が接続され
る。）との間を、図８（ｂ）に示すように駆動軸回りに
螺旋状に巻回されたフレキシブル基板７０によって接続
すると良い。

【０１０２】つまり、モータ４Ｂとともに端子台６７が
回転しても、フレキシブル基板７０がゼンマイ状に巻か
れているため、巻きの緩む方向又はその逆の方向にフレ
キシブル基板７０が回動され、これによって線材の絡み
つきや捻れの問題を解消することができる。

【０１０３】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明２軸駆動機構によれば、駆動軸の一部にネジ
部及びスプライン部を形成することによって両部分を同
軸に配置することができるので、ネジ部やスプライン部
に対するナットやモータを各別に設けるだけで直進機構
や回転機構を一の駆動軸に対して構成することができ、
これによって、装置の小型化や低コスト化を図ることが
できる。

【０１０４】また、ネジ部とスプライン部とは駆動軸上
の別部分にそれぞれ形成することができるので、ネジ部
の軸径とスプライン部の軸径とが異なるように設計する
ことで仕様の異なる機構に対する柔軟性が高い。

【０１０５】そして、モータの出力軸を中空軸とし、こ
れに駆動軸を挿通した配置とし、モータを駆動軸に沿っ
て同軸上に配置することによって構造のコンパクト化を
図ることができ、さらにモータの出力軸をナットに直結
させることによりダイレクトドライブを実現すれば、バ
ックラシュを無くし制御精度の向上と剛性の向上を図る
ことができる。

【０１０６】また、直動用モータのケーシングをスプラ
インナット又はこれを回転させる伝達機構に結合させる
場合に、回転機構により直動用モータが回転するため、
該モータに係る線材の処理が問題となるが、直動用モー
タに係る線材を該モータと軸回転用モータとの間に配置
される一対の端子部間で中継して軸回転用モータに係る
線材とともに引き出すとともに、端子部間を駆動軸回り
に螺旋状に巻回されたフレキシブル基板によって接続す
ることによって線材の絡みや捻れ等の不都合を無くすこ
とができる。

【０１０７】尚、上記した実施例に示した各部の構造や
形状は、本発明の実施に際しての具体化のほんの一例を
示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技術的
範囲が限定的に解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明２軸駆動機構の原理的な説明図である。

【図２】本発明に係る２軸駆動機構の第１の実施例につ
いてその一部を切り欠いて示す側面図である。

【図３】直動用モータの構成例を示すものであり、
（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。

【図４】軸回転用モータの構成例を示すものであり、
（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。

【図５】駆動軸についての変形例を示す概略図である。

【図６】ボールネジ部とスプライン部の軸径に関する説
明図である。

【図７】本発明に係る２軸駆動機構の第２の実施例につ
いてその一部を切り欠いて示す側面図である。

【図８】本発明に係る２軸駆動機構の第２の実施例につ
いて配線処理の仕方を示すもので、（ａ）は端子部を中
心に示す要部の側面図、（ｂ）は駆動軸回りに螺旋状に
配置されるフレキシブル基板を示す概略図である。

【図９】従来の２軸駆動機構の構成例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１２軸駆動機構２駆動軸２ａネジ部２ｂスプライン部４第１のモータ５第１のナット８第２のモータ９第２のナット６、１０、３３伝達機構１Ａ２軸駆動機構２Ａ駆動軸４Ａ第１のモータ８Ａ第２のモータ１１ネジ部１２スプライン部１３、２２ケーシング１８第１のナット１９連結部材３６第２のナット３７、４８中空軸６０ネジ部６１スプライン部１Ｂ２軸駆動機構４Ｂ第１のモータ６６、６９線材６７、６８端子部７０フレキシブル基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボールネジ又はネジが形成されたネジ部
とスプライン又はボールスプラインが形成されたスプラ
イン部とを部分的に有する駆動軸と、駆動軸を軸方向へ
移動させるための第１のモータ及び該駆動軸のネジ部に
係合される第１のナットと、駆動軸を回転させるための
第２のモータ及び該駆動軸のスプライン部に係合される
第２のナットとを備えた２軸駆動機構であって、第１の
モータにより直接に又は伝達機構を介して第１のナット
が回転されて駆動軸が軸方向に移動され、また、第２の
モータにより直接に又は伝達機構を介して第２のナット
が回転されて駆動軸が回転されるようにしたことを特徴
とする２軸駆動機構。
【請求項２】請求項１に記載の２軸駆動機構におい
て、第１のモータ及び／又は第２のモータの出力軸を中
空軸とし、該中空軸に駆動軸を挿通させるとともに、第
１のモータ及び／又は第２のモータの出力軸と第１のナ
ット及び／又は第２のナットとを連結部材によってそれ
ぞれ結合したことを特徴とする２軸駆動機構。
【請求項３】駆動軸のネジ部の軸径とスプライン部の
軸径とが異なることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の２軸駆動機構。
【請求項４】請求項２又は請求項３に記載の２軸駆動
機構において、第１のモータと第２のモータとを駆動軸
に沿って同軸上に配置するともに、第１のモータのケー
シングと第２のモータのケーシングとを結合したことを
特徴とする２軸駆動機構。
【請求項５】請求項２又は請求項３に記載の２軸駆動
機構において、第１のモータと第２のモータとを駆動軸
に沿って同軸上に配置するともに、第１のモータのケー
シングを第２のナット又はこれを回転させる伝達機構に
結合したことを特徴とする２軸駆動機構。
【請求項６】請求項５に記載の２軸駆動機構におい
て、第１のモータに係る線材を第１のモータと第２のモ
ータとの間に配置される一対の端子部で中継して第２の
モータに係る線材と一緒に第２のモータの端部から外部
に引き出すとともに、端子部間を駆動軸回りに螺旋状に
配置されたフレキシブル基板によって接続したことを特
徴とする２軸駆動機構。