WO2020075517A1 - アクチュエータ - Google Patents

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WO2020075517A1
WO2020075517A1 PCT/JP2019/037893 JP2019037893W WO2020075517A1 WO 2020075517 A1 WO2020075517 A1 WO 2020075517A1 JP 2019037893 W JP2019037893 W JP 2019037893W WO 2020075517 A1 WO2020075517 A1 WO 2020075517A1
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WO
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shaft
rotor
shaft member
motor
spline
Prior art date
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PCT/JP2019/037893
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English (en)
French (fr)
Inventor
和則 小泉
逸男 渡辺
Original Assignee
日本精工株式会社
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Publication date
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Priority to CN201980065993.1A priority patent/CN112805905A/zh
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Priority to TW108136030A priority patent/TWI825192B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom

Definitions

  • the present disclosure relates to actuators.
  • Actuators that perform rotary motion and linear motion are known (see Patent Document 1).
  • the actuator described in Patent Document 1 has a ball screw and a ball spline, and uses a shaft member in which a screw shaft of the ball screw and a shaft of the ball spline are connected.
  • the shaft member performs a linear motion by rotating the nut of the ball screw, and the shaft member performs a rotary motion by rotating the spline outer cylinder of the ball spline.
  • the actuator of Patent Document 1 includes a two-axis integrated motor.
  • the two-axis integrated motor has a first rotor and a second rotor arranged radially outside the first rotor.
  • a nut is fixed to the first rotor, and the shaft member makes a linear motion by the rotation of the nut.
  • the shaft member rotates by the second rotor.
  • Patent Document 1 Since the actuator of Patent Document 1 has the two-shaft integrated motor in which the second rotor is arranged radially outside the first rotor, it may be difficult to reduce the footprint.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to provide an actuator that can reduce a footprint and save space.
  • An actuator of the present disclosure includes a first motor having a first stator and a first rotor rotatable about an axis around a central axis with respect to the first stator, and the center with respect to the first motor.
  • a second motor having a second stator and a second rotor that are spaced apart from each other in the axial direction of the shaft and that are rotatable with respect to the second stator and that are arranged coaxially with the central axis of the first rotor. And at least a part of a first portion that penetrates the first rotor and the second rotor along the axial direction and projects from the first rotor toward the opposite side of the second rotor in one of the axial directions.
  • the spline outer cylinder, the first motor, the second motor, and the nut member are arranged along the axial direction of the central axis. Therefore, the size in the radial direction is smaller than that of the actuator having the two-axis integrated motor in which the second rotor is arranged on the outer side in the radial direction of the first rotor, and the footprint is reduced to save space.
  • the torque of each motor can be set individually.
  • a spline outer cylinder is provided on one end side of the shaft member, and a nut member is provided on the other end side. Therefore, as compared with the case where both the spline outer cylinder and the nut member are provided on one end side of the shaft member, the swing and inclination of the shaft member due to the rotation of the spline outer cylinder and the nut member are reduced.
  • the diameter of the spline groove portion of the shaft member is larger than the diameter of the male screw portion.
  • the drive force of the first motor causes the spline outer cylinder to rotate in the direction around the center axis, and the shaft member rotates together with the spline outer cylinder.
  • the diameter of the spline groove portion of the shaft member is larger than the diameter of the male screw portion, the rigidity of the spline groove portion is higher than that of the male screw portion. Therefore, when the shaft member is rotated and stopped at a predetermined position in the circumferential direction, the shaft member can be stopped at a position closer to the predetermined position. Further, when the rotating operation of the shaft member is performed before the shaft member reaches the predetermined position in the circumferential direction, the time until the shaft member is finally positioned at the predetermined position is shortened.
  • the shaft member is divided into a shaft including the first portion and a screw shaft including the second portion, and the shaft and the screw shaft are connected via a connecting member.
  • the first motor and the second motor are direct drive motors.
  • the direct drive motor transmits the generated driving force directly to the object without going through the speed reduction mechanism. That is, the shaft member can be rotated by directly rotating the spline outer cylinder by the driving force of the first motor. Further, the shaft member can be moved linearly by directly rotating the nut member by the driving force of the second motor.
  • an arm attachment member is fixed to an end portion of the first portion of the shaft member, and the arm attachment member supports the arm portion to which the work is attached.
  • the first portion of the shaft member is provided with the spline outer cylinder that engages with the spline groove portion, when the shaft member rotates, the runout and inclination are reduced. Therefore, the swing and tilt when the arm attachment member and the arm portion rotate are reduced, so that the work can be stably rotated and moved up and down.
  • a collet through which the second portion of the shaft member penetrates, a piston through which the second portion of the shaft member penetrates, a cylinder tube that houses the piston, and an elastic member that urges the piston.
  • a clamp mechanism including a cylinder having, wherein the piston has a chuck portion that presses the collet against the shaft member by contacting an outer peripheral surface of the collet with the elastic member, and the collet has the cylinder tube.
  • the elastic member can urge the chuck portion to contact the outer peripheral surface of the collet.
  • the chuck portion can press the collet against the shaft member to clamp the shaft member.
  • the chuck portion since the chuck portion is configured to be in contact with the outer peripheral surface of the collet, it overlaps with the outer peripheral surface in the radial direction. With such a configuration, the axial dimension of the clamp mechanism can be reduced. Further, the shaft member can be unclamped by supplying gas or liquid to the inside of the cylinder tube. Further, even when the power is cut off, the shaft member can be held by the clamp mechanism.
  • the outer peripheral surface is a tapered surface whose diameter decreases as it approaches the chuck portion, and the chuck portion is an inclined surface facing the outer peripheral surface.
  • the inclined surface can make surface contact with the tapered surface when gas or liquid is not supplied to the inside of the cylinder tube.
  • the frictional force generated between the collet and the chuck portion can be increased as compared with the case where the outer peripheral surface of the collet and the chuck portion are in line contact or point contact. Therefore, when the collet clamps the shaft member, slippage between the outer peripheral surface of the collet and the chuck portion can be suppressed.
  • the radially outer side of the spline outer cylinder is supported by a spline outer cylinder housing via a rolling bearing.
  • the shaft member that supports the work receives a rotational moment from the work, there is a possibility that the shaft member will receive a force in the direction inclined with respect to the central axis.
  • the radially outer side of the spline outer cylinder is supported by the spline outer cylinder housing via a bearing. Therefore, displacement or vibration of the spline outer cylinder in the radial direction orthogonal to the axial direction of the central axis is suppressed.
  • a cylindrical gap is formed between the first portion and a tubular portion provided on an arm attachment member fixed to the tip of the first portion and covering the outer periphery of the first portion.
  • a labyrinth structure is formed between the first portion and the outside of the cylindrical gap, so that the dustproof property and the waterproof property inside the arm mounting member are enhanced.
  • FIG. 1 is a sectional view of the actuator of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the actuator of the first embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • FIG. 3 is a sectional view of the actuator of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator of the second embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • FIG. 5 is a sectional view of the actuator of the third embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of another main part of FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the actuator of the third embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • FIG. 9 is a sectional view of the actuator of the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the actuator of the fourth embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • FIG. 1 is a sectional view of the actuator of the first embodiment.
  • the cross section of FIG. 1 is a cross section taken along a plane including the central axes AX of the first rotor and the second rotor, which will be described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the actuator of the first embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • the actuator 1 is used as a pick and place device, for example.
  • the actuator 1 includes an arm portion 80, a first motor M1, a second motor M2, a shaft member SF, a spline outer cylinder 61, and a nut member 51.
  • the direction parallel to the Z direction that is, the direction from the first motor M1 to the arm portion 80 is the upper side
  • the direction from the arm portion 80 to the first motor M1 is the lower side.
  • the axial direction of the central axis AX of the arm portion 80 is the same as the Z direction.
  • the arm unit 80 is, for example, a cantilever arm having only a single arm.
  • the actuator 1 is fixed to the fixed base ST, for example, with the central axis AX of the arm portion 80 oriented in the Z direction.
  • the arm portion 80 is fixed on the arm attachment member 70.
  • the arm attachment member 70 is fixed to the upper end of a shaft 63 described later via a bolt.
  • the actuator 1 moves the arm portion 80 up and down in the Z direction (linear movement direction, axial direction of the central axis AX), and rotates the arm portion 80 around the central axis AX in a plane orthogonal to the Z direction. Since a work (not shown) is mounted on the arm portion 80, the work is transferred to a desired position.
  • the first motor M1 includes a first stator 10, a first rotor 20, a first motor housing 40, and a first rotation detection unit 101.
  • the first stator holding body 11 is arranged inside the first stator 10 in the radial direction.
  • the first stator 10 is fixed to the first stator holding body 11.
  • the first rotor 20 is arranged on the outer peripheral side of the first stator 10.
  • the first rotor 20 rotates about the central axis AX.
  • the first rotor 20 has a first rotor bracket 21 and a first rotor core 22 fixed to the inside of the first rotor bracket 21 in the radial direction and having a permanent magnet.
  • the first rotor bracket 21 is formed in a tubular shape around the central axis AX.
  • the first rotor bracket 21 also has an outer ring retainer 21 a that supports the outer ring of the first bearing 31.
  • the first stator 10 and the first rotor 20 are coaxially arranged about the central axis AX.
  • the first rotor 20 is arranged radially outside the first stator 10 and the first stator holder 11 and rotates relative to the first stator 10.
  • the first rotor 20 is rotatably supported by the first stator 10 and the first stator holding body 11 via the first bearing 31.
  • the first stator holding body 11 is fixed to the first motor housing 40 via bolts.
  • the first stator 10 is provided in a tubular shape around the central axis AX.
  • the first motor housing 40 is formed in a cylindrical shape, for example, and houses the first motor M1.
  • the upper end of the first motor housing 40 is open, and the opening is provided with the first lid member 111.
  • the first lid member 111 is fixed to the outer ring retainer 21a of the first rotor bracket 21 via a bolt.
  • a through hole is provided in the radial center of the first lid member 111, and the through hole is covered with the spline outer cylinder 61.
  • the lower surface of the first lid member 111 is provided with a recess 112 that is recessed upward.
  • a flange 62 that extends in the radial direction is provided at the lower end of the spline outer cylinder 61. With the flange 62 inserted in the recess 112, the flange 62 is fixed to the first lid member 111 via a bolt.
  • a mounting flange 40a that extends radially outward is provided on the upper end of the first motor housing 40. The mounting flange 40a is placed on the upper surface of the fixed base ST and can be fixed to the fixed base ST via bolts.
  • a minute gap is formed between the outer peripheral end of the first lid member 111 and the inner peripheral end of the first motor housing 40, and the first lid member 111 is rotatable with respect to the first motor housing 40.
  • the first rotation detection unit 101 is, for example, a resolver.
  • the first rotation detection unit 101 detects the rotation state of the first motor M1.
  • the first rotation detection unit 101 is arranged above the first bearing 31.
  • the second motor M2 is arranged side by side in the axial direction of the central axis AX with respect to the first motor M1.
  • the second motor M2 has a second stator 10A, a second rotor 20A, a second motor housing 40A, and a second rotation detection unit 101A.
  • the first motor M1 and the second motor M2 are cylindrical direct drive motors.
  • the second rotor 20A is arranged on the outer peripheral side of the second stator 10A.
  • the second rotor 20A rotates about the central axis AX. That is, the central axis of the second rotor 20A is coaxial with the central axis AX of the first rotor 20.
  • the second rotor 20A has a second rotor bracket 21A and a second rotor core 22A that is fixed to the inside of the second rotor bracket 21A in the radial direction and has a permanent magnet.
  • the second rotor bracket 21A is formed in a tubular shape around the central axis AX.
  • the second stator 10A and the second rotor 20A are coaxially arranged about the central axis AX.
  • the second rotor 20A is arranged radially outside the second stator 10A and the second stator holding body 11A, and rotates relative to the second stator 10A and the second stator holding body 11A.
  • the second rotor 20A is rotatably supported by the second stator 10A and the second stator holding body 11A via the second bearing 32.
  • the second stator 10A is fixed to a second stator holding body 11A arranged inside the second stator 10A in the radial direction.
  • the second stator holder 11A is fixed to the second motor housing 40A via bolts.
  • the second stator 10A is provided in a tubular shape around the central axis AX.
  • the shaft member SF has an upper shaft 63 and a lower screw shaft 53.
  • the shaft 63 extends from the arm attachment member 70 to the connecting portion 100 along the axial direction of the central axis AX.
  • the connection part 100 is provided at a position aligned with the second rotation detection part 101A.
  • the shaft 63 has a large diameter portion 631 and a small diameter portion 632.
  • the large diameter portion 631 extends from the arm mounting member 70 to the lower bottom portion 40b of the first motor housing 40.
  • a plurality of spline groove portions 633 extending in the axial direction of the central axis AX are provided on the outer circumference of the large diameter portion 631 at intervals in the circumferential direction.
  • a spline portion having a plurality of convex portions engageable with the spline groove portion 633 is provided on the inner peripheral side of the spline outer cylinder 61.
  • the shaft member SF has the first portion S1 projecting upward from the first rotor 20 toward the opposite side of the second rotor 20A, which is one of the axial directions, and the first portion S1 includes the axial line S1.
  • a spline groove portion 633 extending along the direction is provided.
  • the shaft member SF By engaging the spline groove portion 633 and the spline portion through the plurality of balls, the shaft member SF is guided in the axial direction along the spline portion, and the shaft member SF rotates with the first rotor 20.
  • the shaft member SF becomes rotatable about the central axis.
  • the small diameter portion 632 extends from the lower end of the large diameter portion 631 to the connecting portion 100.
  • the screw shaft 53 extends from the connecting portion 100 to the stopper 55.
  • the screw shaft 53 has an upper large diameter portion 531 and a lower small diameter portion 532.
  • a small-diameter portion 531a protruding upward is provided at the tip of the large-diameter portion 531 of the screw shaft 53 (upper end portion in FIG. 1).
  • a male screw is provided on the outer circumference of the small-diameter portion 531a.
  • a recess 632a is provided at the lower end of the small diameter portion 632 of the shaft 63.
  • a female screw that meshes with the male screw of the small diameter portion 531a is provided on the inner circumference of the recess 632a.
  • the female screw on the inner circumference of the recess 632a meshes with the male screw of the small diameter portion 531a.
  • the small diameter portion 632 of the shaft 63 and the large diameter portion 531 of the screw shaft 53 are integrally connected. That is, the shaft 63 and the screw shaft 53 are connected by screw fastening.
  • a male screw portion 533 is formed on the outer circumference of the large diameter portion 531. That is, the shaft member SF has a second portion S2 that projects downward from the second rotor 20A toward the opposite side of the first rotor 20, which is the other axial direction. It is provided.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 in the shaft member SF is larger than the diameter D2 of the male screw portion 533.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 is the larger of the large diameter and the small diameter.
  • the diameter D2 of the male screw portion 533 is the outer diameter of the outer diameter and the inner diameter (valley diameter).
  • the second motor housing 40A is formed, for example, in a cylindrical shape and houses the second motor M2.
  • the upper end of the second motor housing 40A is open, and the shaft member SF is provided through the opening.
  • an upper bottom portion 40Aa extending annularly around the center axis AX is provided on the outer periphery of the opening.
  • the upper bottom portion 40Aa contacts the lower bottom portion 40b of the first motor housing 40 and is fixed to the lower bottom portion 40b via bolts.
  • the lower bottom portion 40Ab of the second motor housing 40A is also open, and the opening is covered by the nut housing 42 and the stopper cover 44.
  • the nut housing 42 includes an upper end flange 42a, a tubular portion 42b formed in a tubular shape extending downward from the inner peripheral end of the upper end flange 42a, and a bottom portion 42c extending from the lower end of the tubular portion 42b to the inner peripheral side.
  • the upper end flange 42a is fixed to the lower bottom portion 40Ab of the second motor housing 40A via a bolt.
  • the stopper cover 44 is fixed to the bottom portion 42c of the nut housing 42 via a bolt.
  • a through hole is provided in the bottom portion 42c, and the small diameter portion 532 of the screw shaft 53 is provided so as to penetrate therethrough.
  • a stopper 55 is attached to the lower end of the small diameter portion 532 with a nut 56.
  • the stopper 55 is a ring-shaped member.
  • the stopper 55 is inserted in the screw shaft 53.
  • An annular buffer member 55a is arranged on the upper side of the stopper 55 in the Z direction.
  • the buffer member 55a is, for example, elastic urethane rubber.
  • the shaft member SF rises, and the stopper 55 hits the bottom portion 42c of the nut housing 42 via the cushioning member 55a, whereby the rise of the shaft member SF can be restricted.
  • a nut member 51 and a second connecting bracket 45 are housed inside the nut housing 42.
  • An internal thread portion is provided on the inner peripheral side of the nut member 51.
  • the female screw portion meshes with the male screw portion 533 of the second portion S2 of the shaft member SF via a plurality of balls.
  • the second connecting bracket 45 is arranged on the radially outer side of the nut member 51. At the lower end of the nut member 51, a flange portion 51a that spreads radially outward is formed. The flange portion 51a is fixed to the second connecting bracket 45 via a bolt.
  • a flange 45a that extends radially outward is provided at the upper end of the second connecting bracket 45, and the flange 45a is fixed to the first connecting bracket 46 via a bolt.
  • the first connecting bracket 46 is fixed to the second rotor bracket 21A via a bolt.
  • the nut member 51, the second connecting bracket 45, the first connecting bracket 46, and the second rotor bracket 21A can rotate integrally.
  • the nut member 51, the second connecting bracket 45, the first connecting bracket 46, and the second rotor bracket 21A rotate with respect to the second stator 10A and the second stator holding body 11A via the second bearing 32. Supported as possible.
  • the second rotation detection unit 101A is, for example, a resolver.
  • the second rotation detection unit 101A detects the rotation state of the second motor M2.
  • the second rotation detection unit 101A is arranged at a position aligned with the connecting unit 100 in the axial direction.
  • the second rotor 20A rotates around the central axis AX. Specifically, the second rotor 20A rotates about the central axis AX with respect to the second stator 10A and the second stator holding body 11A via the second bearing 32. The first rotor 20 does not rotate.
  • the nut member 51 is integrated with the second rotor 20A. Therefore, the nut member 51 also rotates integrally with the second rotor 20A in the direction around the central axis AX. Since the female thread portion of the nut member 51 meshes with the male thread portion 533 of the second portion S2 of the shaft member SF, the rotation of the nut member 51 causes the shaft member SF to move linearly in the axial direction. Specifically, as shown in FIG. 2, the shaft member SF rises along the axial direction. In this state, the shaft member SF also rises, and the stopper 55 hits the bottom portion 42c of the nut housing 42 via the cushioning member 55a, whereby the rise of the shaft member SF is restricted.
  • the shaft member SF turns (rotates)
  • the first aspect, the second aspect, and the third aspect are included depending on how the shaft member SF moves in the Z direction.
  • the first motor M1 operates and the second motor M2 does not operate.
  • the spline groove portion 633 and the spline portion mesh with each other.
  • the shaft member SF is guided in the axial direction along the spline portion of the spline outer cylinder 61.
  • the shaft member SF rotates with the first rotor 20 via the spline outer cylinder 61, so that the shaft member SF can rotate in the direction around the central axis AX.
  • the nut member 51 does not rotate because the second motor M2 does not operate.
  • the shaft member SF when the shaft member SF is rotated by the spline outer cylinder 61, the shaft member SF is linearly moved by the nut member 51 along the axial direction.
  • the shaft member SF rotates linearly in the Z direction by rotating relative to the stationary nut member 51 while rotating integrally with the spline outer cylinder 61.
  • the shaft member SF rotates integrally with the spline outer cylinder 61, while rotating the nut member 51 so that the position of the shaft member SF in the Z direction does not change. Therefore, in the second mode, both the first motor M1 and the second motor M2 are operated. That is, the rotation by the first motor M1 is the same as in the first mode, and the shaft member SF rotates together with the first rotor 20 via the spline outer cylinder 61, so that the shaft member SF rotates in the axial direction of the central axis AX. It can be rotated.
  • the second motor M2 was not operated in the first mode, it rotates the nut member 51 in the direction opposite to the direction in which the shaft member SF moves linearly. As described above, in the second aspect, the shaft member SF rotates integrally with the spline outer cylinder 61 without changing the position of the shaft member SF in the Z direction.
  • the shaft member SF rotates integrally with the spline outer cylinder 61, and the rotation speed of the nut member 51 is appropriately adjusted to adjust the speed at which the shaft member SF moves linearly (movement speed in the Z direction). Change. Therefore, in the third mode, both the first motor M1 and the second motor M2 are operated. That is, the rotation by the first motor M1 is the same as in the first and second modes, and the shaft member SF rotates together with the first rotor 20 via the spline outer cylinder 61, so that the shaft member SF has the central axis AX. It becomes possible to rotate around the axis.
  • the second motor M2 sets the rotation speed of the motor in accordance with the desired linear movement speed of the shaft member SF. As described above, in the third aspect, the shaft member SF rotates integrally with the spline outer cylinder 61 while appropriately adjusting the moving speed of the shaft member SF in the Z direction.
  • the actuator 1 includes the first motor 10 that includes the first stator 10 and the first rotor 20 that is rotatable with respect to the first stator 10 around the central axis AX.
  • M1 is disposed apart from the first motor M1 in the axial direction of the central axis AX, is rotatable with respect to the second stator 10A and the second stator 10A, and is coaxial with the central axis AX of the first rotor 20.
  • a second motor M2 having a second rotor 20A disposed in the first rotor 20 and the second rotor 20A, and penetrates the first rotor 20 and the second rotor 20A in the axial direction from the first rotor 20 to the opposite side of the second rotor 20A.
  • a spline groove portion 633 extending along the axial direction is provided in at least a part of the first portion S1 protruding in one axial direction, and the spline groove portion 633 extends from the second rotor 20A toward the opposite side of the first rotor 20.
  • a spline outer cylinder 61 that is rotatable with the first rotor 20 and can rotate the shaft member SF around the central axis AX, and a female screw portion that meshes with the male screw portion 533 of the shaft member SF.
  • a nut member 51 that rotates together with the two rotors 20A and can move the shaft member SF in the axial direction of the central axis AX.
  • the spline outer cylinder 61, the first motor M1, the second motor M2, and the nut member 51 are arranged along the axial direction of the central axis AX. Therefore, the size in the radial direction is smaller and the footprint is smaller than that of an actuator having a two-shaft integrated motor in which the second rotor 20A is arranged radially outside the first rotor 20.
  • the diameter of the spline groove portion 633 in the shaft member SF is larger than the diameter of the male screw portion 533.
  • the driving force of the first motor M1 causes the spline outer cylinder 61 to rotate about the central axis AX, and the shaft member SF rotates together with the spline outer cylinder 61.
  • the diameter of the spline groove portion 633 in the shaft member SF is larger than the diameter of the male screw portion 533, the rigidity of the spline groove portion 633 is higher than that of the male screw portion 533. Therefore, when the shaft member SF is rotated and stopped at a predetermined position in the circumferential direction, the shaft member SF can be stopped at a position closer to the predetermined position. Further, when the rotating operation of the shaft member SF is performed before the shaft member SF reaches the predetermined position in the circumferential direction, the time required to position the shaft member SF at the final predetermined position is shortened.
  • the spline outer cylinder 61 is arranged near the output shaft of the first motor M1, and the nut member 51 is arranged near the output shaft of the second motor M2. Therefore, the spline outer cylinder 61 is less likely to be affected by the runout and inclination of the output shaft of the first motor M1, and the spline outer cylinder 61 can be assembled with high accuracy.
  • the nut member 51 is less likely to be affected by the runout and inclination of the output shaft of the second motor M2, and the nut member 51 can be accurately assembled.
  • the torque of each motor can be set individually.
  • a spline outer cylinder 61 is provided on one end side of the shaft member SF, and a nut member 51 is provided on the other end side. Therefore, as compared with the case where both the spline outer cylinder 61 and the nut member 51 are provided on one end side of the shaft member SF, the swing and inclination of the shaft member SF due to the rotation of the spline outer cylinder 61 and the nut member 51 become smaller. .
  • the motor housing, the rotor, and the stator are separated, so that the accuracy can be adjusted (centering) when assembling the motor, so that the motor can be assembled accurately. it can.
  • the shaft member SF is divided into a shaft 63 including the first portion S1 and a screw shaft 53 including the second portion S2, and the shaft 63 and the screw shaft 53 are connected by screw fastening.
  • the first motor M1 and the second motor M2 are direct drive motors.
  • the direct drive motor transmits the generated driving force directly to the object without going through the speed reduction mechanism. That is, the shaft member SF can be rotated by directly rotating the spline outer cylinder 61 by the driving force of the first motor M1. Further, the shaft member SF can be directly moved by directly rotating the nut member 51 by the driving force of the second motor M2.
  • An arm attachment member 70 is fixed to an end of the first portion S1 of the shaft member SF, and the arm attachment member 70 supports an arm portion 80 to which a work is attached.
  • the first portion S1 of the shaft member SF is provided with the spline outer cylinder 61 that engages with the spline groove portion 633, when the shaft member SF rotates, the runout or inclination becomes small. Therefore, the swing and tilt when the arm attachment member 70 and the arm portion 80 rotate are also reduced, so that the work can be stably rotated and moved up and down.
  • FIG. 3 is a sectional view of the actuator of the second embodiment, showing a state where the stroke of the shaft member is located at the lower limit.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator of the second embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in the structure of the shaft member SF. That is, in the first embodiment, the shaft member SF is divided into the upper shaft 63 and the lower screw shaft 53. The large diameter portion 531 of the screw shaft 53 and the small diameter portion 632 of the shaft 63 are integrally connected by screw fastening.
  • the shaft member SF according to the second embodiment is formed by integrally connecting the upper shaft 63 and the lower screw shaft 53.
  • the shaft member SF having the shapes of the shaft 63 and the screw shaft 53 is formed by cutting the outer peripheral portion of one cylindrical metal member.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 in the shaft member SF is larger than the diameter D2 of the male screw portion 533.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 is the larger diameter of the large diameter and the small diameter.
  • the diameter D2 of the male screw portion 533 is the outer diameter of the outer diameter and the inner diameter (valley diameter).
  • the raising and lowering and turning of the shaft member SF are the same as in the first embodiment. Further, when the second motor M2 operates at the lower limit position of the shaft member SF shown in FIG. 3, the nut member 51 also rotates together with the second rotor 20A, and the shaft member SF moves along the axial direction as shown in FIG. To rise.
  • the shaft member SF is formed by integrally connecting the upper shaft 63 and the lower screw shaft 53. Therefore, the rigidity of the shaft member SF is higher than in the case where the shaft 63 and the screw shaft 53 are divided and connected.
  • FIG. 5 is a sectional view of the actuator of the third embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of another main part of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the actuator of the third embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • a portion above the first motor M1 (shown in detail in FIG. 6) and a portion below the nut member 51 (shown in detail in FIG. 7) are mainly the first embodiment. And is different from the second embodiment.
  • the arm attachment member 70A is connected to the tip (upper end) of the shaft 63.
  • the arm attachment member 70A includes a connecting portion 71, a tubular portion 72, and a lid portion 73.
  • the connecting portion 71 is connected to the reduced diameter portion 63 a of the shaft 63.
  • the tubular portion 72 is formed in a cylindrical shape, and is provided in a state of extending downward from the connecting portion 71.
  • the tubular portion 72 is disposed outside the second tubular portion 432 of the spline outer tubular housing 43, and accommodates the upper portion 432 a of the second tubular portion 432.
  • a recess 72a is provided at the lower end of the tubular portion 72.
  • the recess 72a is formed by expanding the lower end of the inner peripheral surface.
  • a seal portion 77 is arranged in the recess 72a.
  • the seal portion 77 seals a gap formed between the tubular portion 72 and the upper portion 432a of the second tubular portion 432 of the spline outer cylinder housing 43.
  • As the seal portion 77 for example, a structure in which a U-shaped or U-shaped member is formed in a ring shape in a cross-sectional view can be cited.
  • the seal portion 77 is formed using, for example, an elastically deformable material.
  • the shaft 63 is protected from the outside by the seal portion 77.
  • a protrusion 72b that protrudes inward is formed at the lower end of the recess 72a. The protrusion 72b suppresses the fall of the seal portion 77.
  • a cylindrical gap is formed between the tubular portion 72 and the upper portion 432a of the second tubular portion 432. Due to this gap, a labyrinth structure is formed between the shaft 63 and the outside, so that dustproofness and waterproofness are enhanced.
  • the lid 73 is attached to the lid attachment surface 71d of the connecting portion 71 with a bolt.
  • the lid portion 73 protects the reduced diameter portion 63a of the shaft 63 from the outside.
  • the housing 43 for spline outer cylinder has a first cylindrical portion 431 and a second cylindrical portion 432.
  • the second lid member 111A is fixed to the upper end of the first rotor bracket 21 via a bolt.
  • the flange 62A of the spline outer cylinder 61A is fixed to the upper end of the second lid member 111A via a bolt.
  • the first tubular portion 431 is arranged on the upper side in the vertical direction, the first cylindrical portion 431b, the step portion 431d arranged on the lower side of the first cylindrical portion 431b, and the lower portion of the step portion 431d. It has the 2nd cylindrical part 431e.
  • the first cylindrical portion 431b is provided with a receiving portion 431a extending inward in the radial direction in an annular shape along the circumferential direction.
  • a recess that is recessed downward is provided on the upper surface of the receiving portion 431a, and the O-ring 74 is housed in the recess.
  • the lower end surface of the second tubular portion 432 pressing the O-ring 74 With the lower end surface of the second tubular portion 432 pressing the O-ring 74, the lower end portion of the second tubular portion 432 is fixed to the receiving portion 431a of the first tubular portion 431 via a bolt.
  • a recess is formed in the side surface of the lower end 431c of the second cylindrical portion 431e, and the O-ring 75 is housed in the recess.
  • the inner peripheral surface of the upper end of the first motor housing 40 presses the O-ring 75.
  • the lower end of the first tubular portion 431 is fixed to the upper end of the first motor housing 40 via the bolt.
  • a recessed portion that is recessed radially inward is provided, and the O-ring 76 is housed in the recessed portion.
  • the mounting flange 40a of the first motor housing 40 is fixed to the upper surface of the fixed base ST with bolts while the inner peripheral surface of the fixed base ST presses the O-ring 76.
  • the third bearing 33 is held between the second cylindrical portion 431e and the connecting bracket 34.
  • the connecting bracket 34 is fixed to the flange 62A of the spline outer cylinder 61A. Therefore, the third bearing 33 rotatably supports the spline outer cylinder 61 and the connection bracket 34.
  • the third bearing 33 is, for example, a rolling bearing.
  • the third bearing 33 is supported by the step portion 431d via the wave washer 39a and the pressing member 39b.
  • the third bearing 33 is pressed against the connecting bracket 34 side by the wave washer 39a and the pressing member 39b.
  • the third bearing 33 is supported in the radial direction by the first tubular portion 431, the first motor housing 40, and the fixed base ST.
  • the shaft member SF has an upper shaft 63 and a lower screw shaft 53.
  • the shaft 63 extends from the arm attachment member 70A to the connecting portion 100 along the axial direction of the central axis AX.
  • the connecting portion 100 is provided at a position aligned with the second rotation detecting portion 101A in the axial direction.
  • the shaft 63 is configured by integrating a reduced diameter portion 63a, a large diameter portion 63b, and a small diameter portion 63c.
  • the large diameter portion 63b includes a first large diameter portion 63b1 arranged below the reduced diameter portion 63a, a second large diameter portion 63b2 accommodated inside the second tubular portion 432, and a spline outer cylinder 61A.
  • a third large diameter portion 63b3 extending from the upper end to the lower bottom portion 40b of the first motor housing 40.
  • a plurality of spline groove portions 633 extending in the axial direction of the central axis AX are provided at intervals in the circumferential direction.
  • the portion where the spline groove portion 633 is provided so as to protrude above the upper end of the first rotor 20 is the first portion S1.
  • the screw shaft 53 extends from the connecting portion 100 to the stopper 55.
  • the screw shaft 53 has an upper large diameter portion 531 and a lower small diameter portion 532.
  • a small diameter portion 531a protruding upward is provided on the upper end of the large diameter portion 531 of the screw shaft 53.
  • a male screw is provided on the outer circumference of the small-diameter portion 531a.
  • a recess 632a is provided at the lower end of the small diameter portion 632 of the shaft 63.
  • a female screw that meshes with the male screw of the small diameter portion 531a is provided on the inner circumference of the recess 632a. The female screw on the inner circumference of the recess 632a meshes with the male screw of the small diameter portion 531a.
  • the small diameter portion 632 of the shaft 63 and the large diameter portion 531 of the screw shaft 53 are integrally connected. That is, the shaft 63 and the screw shaft 53 are connected by screw fastening.
  • a male screw portion 533 is formed on the outer circumference of the large diameter portion 531. That is, the shaft member SF has a second portion S2 that projects downward from the second rotor 20A in the direction opposite to the first rotor 20, which is the other axial direction. It is provided.
  • a male screw portion is not provided on the outer circumference of the small diameter portion 532.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 in the shaft member SF is larger than the diameter D2 of the male screw portion 533.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 is the larger of the large diameter and the small diameter.
  • the diameter D2 of the male screw portion 533 is the outer diameter of the outer diameter and the inner diameter (valley diameter).
  • the clamp mechanism 130 includes a small diameter portion 532 of the screw shaft 53, a collet 132, and a cylinder 134.
  • the collet 132 is provided with a radially deformable grip portion 132A and a substantially tubular flange portion 132B.
  • the grip portion 132A is formed with four slits in the Z direction.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 7 shows a cross section cut along the slit.
  • the slits are formed at positions that differ by 90 degrees in the circumferential direction.
  • the grip portion 132A can be elastically deformed in the radial direction.
  • the number, shape and position of the slits are not particularly limited.
  • the slit may be formed so that the grip portion 132A can be elastically deformed in the radial direction.
  • the small diameter portion 532 of the screw shaft 53 is inserted into the collet 132.
  • the collet 132 includes a first tapered surface 132a, a second tapered surface 132b, a recess 132c, and an inner peripheral surface 132d.
  • the first tapered surface 132a is an outer peripheral surface of the grip portion 132A.
  • the first tapered surface 132a is an inclined surface having an outer diameter that decreases toward the lower side in the Z direction. That is, the first tapered surface 132a has a substantially conical shape.
  • the second tapered surface 132b is the outer peripheral surface on the Z direction upper side of the flange portion 132B.
  • the second tapered surface 132b is an inclined surface whose outer diameter decreases toward the upper side in the Z direction. That is, the second tapered surface 132b has a substantially conical shape.
  • the recess 132c is a groove formed on the outer peripheral surface of the flange portion 132B.
  • the recess 132c is formed between the first tapered surface 132a and the second tapered surface 132b in the Z direction.
  • the inner peripheral surface 132d is a surface facing the clamped portion 53b of the screw shaft 53.
  • the collet 132 is arranged so that the inner peripheral surface 132d faces the clamped portion 53b of the screw shaft 53 even when the screw shaft 53 moves to the maximum in the axial direction.
  • the cylinder 134 includes a piston 136, a cylinder tube 138, a first seal member 160, and a second seal member 162. Further, the cylinder 134 includes a gas supply portion 163, a fixing member 144, a stopper portion 146, a screw shaft housing 150, and a spring 156.
  • the small diameter portion 532 of the screw shaft 53 is inserted into the piston 136.
  • the piston 136 includes an inclined surface 136a, a first outer surface 136b, a second outer surface 136c, a groove portion 136d, a lower surface 136e, a recess 136f, and an upper surface 136g.
  • the inclined surface 136a is an inner peripheral surface of the piston 136 on the upper side in the Z direction.
  • the inclined surface 136a is inclined so that its diameter increases toward the upper side in the Z direction.
  • the inclined surface 136a overlaps with the first tapered surface 132a in the Z direction.
  • the inclined surface 136a can contact the first tapered surface 132a when the piston 136 moves upward in the Z direction.
  • the inclined surface 136a can press the first tapered surface 132a inward in the radial direction when contacting the first tapered surface 132a. That is, the inclined surface 136a is a chuck portion that can press the grip portion 132A inward in the radial direction.
  • the inclined surface 136a faces the first tapered surface 132a.
  • the inclined surface 136a and the first tapered surface 132a have substantially the same inclination.
  • the inclined surface 136a is arranged so as to overlap the first tapered surface 132a in the radial direction. As a result, the axial dimension of the space occupied by the piston 136 and the collet 132 can be reduced.
  • the first outer surface 136b and the second outer surface 136c are outer surfaces of the piston 136.
  • the first outer side surface 136b is located above the second outer side surface 136c in the Z direction.
  • the second outer side surface 136c has a larger diameter than the first outer side surface 136b.
  • the first outer side surface 136b and the second outer side surface 136c are arranged so as to overlap the first tapered surface 132a in the radial direction.
  • the groove portion 136d is a square groove formed on the first outer side surface 136b.
  • the groove portion 136d is formed along the circumferential direction of the first outer side surface 136b.
  • the lower surface 136e is a surface of the piston 136 on the lower side in the Z direction.
  • the lower surface 136e is formed with a recess 136f that is recessed upward in the Z direction.
  • the upper surface 136g is an upper surface in the Z direction of the piston 136.
  • the cylinder tube 138 is a substantially tubular member that houses the piston 136.
  • a tubular portion 138a, an outer diameter side flange portion 138b, an inner diameter side flange portion 138c, a groove portion 138d, a first inner side surface 138e, a second inner side surface 138f, and a gas supply passage 138g are provided.
  • the tubular portion 138a is a tubular member.
  • the outer diameter side flange portion 138b and the inner diameter side flange portion 138c are connected to the end of the tubular portion 138a on the upper side in the Z direction.
  • the outer diameter side flange portion 138b is a flange surface formed in an annular shape.
  • the outer diameter side flange portion 138b is fixed to the lower end of the tubular portion 42b by the fixing member 140.
  • the inner diameter side flange portion 138c is formed in an annular shape and is arranged radially inward of the outer diameter side flange portion 138b.
  • a step surface 142 is formed on the inner diameter side flange portion 138c.
  • the step surface 142 is formed at the end of the inner diameter side flange portion 138c on the Z direction upper side.
  • the step surface 142 has an annular shape when viewed from the upper side in the Z direction.
  • the first inner side surface 138e is a side surface on the radially inner side of the inner diameter side flange portion 138c.
  • the first inner side surface 138e faces the first outer side surface 136b.
  • the second inner side surface 138f is a side surface on the radially inner side of the tubular portion 138a.
  • the diameter of the second inner side surface 138f is larger than the diameter of the first inner side surface 138e.
  • the second inner side surface 138f faces the second outer side surface 136c.
  • the first inner side surface 138e and the second inner side surface 138f are arranged so as to overlap the first tapered surface 132a in the radial direction.
  • the groove portion 138d is a square groove formed on the second inner side surface 138f.
  • the groove portion 138d is formed along the circumferential direction of the second inner side surface 138f.
  • the gas supply passage 138g is an opening that penetrates from the outside of the cylinder tube 138 to the inside of the cylinder tube 138.
  • a gas supply pipe 158 is connected to the gas supply passage 138g.
  • the gas supply passage 138g and the gas supply pipe 158 are screw-fixed with, for example, a seal tape.
  • the first seal member 160 is an O-ring.
  • the first seal member 160 is arranged in the groove 136d.
  • the first seal member 160 fills the gap between the first outer side surface 136b and the first inner side surface 138e. According to this, the gap between the first outer side surface 136b and the first inner side surface 138e is sealed.
  • the second seal member 162 is an O-ring.
  • the second seal member 162 is arranged in the groove portion 138d.
  • the second seal member 162 fills a gap between the second outer side surface 136c and the second inner side surface 138f. According to this, the gap between the second outer side surface 136c and the second inner side surface 138f is sealed.
  • a pressure chamber 139 surrounded by 162 is formed.
  • the gas supply unit 163 is a compressor that supplies compressed air.
  • the gas supply unit 163 is connected to the gas supply pipe 158.
  • the gas supplied by the gas supply unit 163 is not limited to compressed air.
  • the gas supply unit 163 may supply, for example, compressed nitrogen.
  • the fixing member 144 is an annular plate member.
  • the fixing member 144 is arranged such that the lower surface on the radially outer side is in contact with the step surface 142. Further, the fixing member 144 has a radially inner end portion inserted into the recess 132c.
  • the stopper portion 146 is a ring-shaped member.
  • the small diameter portion 52B of the screw shaft 53 is inserted into the stopper portion 146.
  • the stopper portion 146 includes an inclined surface 146a that faces the second tapered surface 132b.
  • the stopper portion 146 can limit the movement of the collet 132 to the upper side in the Z direction.
  • the stopper portion 146 is fixed to the inner diameter side flange portion 138c by the fixing member 148 with the fixing member 144 sandwiched between the step surface 142. Therefore, the stopper portion 146 fixes the position of the fixing member 144 in the Z direction.
  • the inner diameter side end of the fixing member 144 is inserted into the recess 132c. According to this, the fixing member 144 can restrict the movement of the collet 132 downward in the Z direction. With such a configuration, the position of the collet 132 in the Z direction is determined.
  • the screw shaft housing 150 is fixed to the fixed base ST via the cylinder tube 138, the nut housing 42, the motor housing 41, and the spline outer cylinder housing 43.
  • the screw shaft housing 150 includes a flange portion 150a, a flange surface 150b, a tubular portion 150c, a recess 150d, and a lid member 150e.
  • the flange portion 150a is formed in an annular shape and is fixed to the lower end of the tubular portion 138a by the fixing member 152.
  • the flange surface 150b is a surface on the Z direction upper side of the flange portion 150a.
  • the flange surface 150b faces the lower surface 136e.
  • the tubular portion 150c extends downward from the inner circumference of the flange portion 150a. As shown in FIG. 5, the tubular portion 150c accommodates the lower end of the screw shaft 53.
  • the recess 150d is a recess recessed downward from the flange surface 150b in the Z direction.
  • the lid member 150e is a member that closes the lower side in the Z direction of the tubular portion 150c.
  • the lid member 150e is fixed to the end surface of the tubular portion 150c on the lower side in the Z direction by bolts. As a result, foreign matter can be prevented from entering the inside of the screw shaft housing 150 from the lower side in the Z direction.
  • the spring 156 is a compression coil spring. One end of the spring 156 contacts the bottom surface of the recess 136f. The other end of the spring 156 contacts the bottom surface of the recess 150d. Therefore, the spring 156 is compressed by the bottom surface of the recess 136f and the bottom surface of the recess 150d. Since the screw shaft housing 150 is fixed to the fixed base ST, the bottom surface of the recess 150d does not move downward in the Z-axis direction. Therefore, the spring 156 presses the piston 136 upward in the Z direction.
  • the spring 156 is a compression coil spring, but the spring 156 is not limited to this.
  • the spring 156 may be an elastic member that biases the piston 136 in a direction in which the piston 136 approaches the grip portion 132A.
  • the spring 156 may be, for example, a square spring and a conical spring. Further, a plurality of springs 156 may be arranged.
  • a stopper 55 is attached to the lower end of the screw shaft 53 by a nut 56.
  • the stopper 55 is a ring-shaped member.
  • the stopper 55 is inserted in the screw shaft 53.
  • An annular buffer member 55a is arranged on the upper side of the stopper 55 in the Z direction.
  • the buffer member 55a is, for example, elastic urethane rubber.
  • the outer diameter r2 of the cushioning member 55a and the stopper 55 is larger than the inner diameter r1 of the flange portion 150a. Therefore, the stopper 55 comes into contact with the flange portion 150a via the cushioning member 55a when the screw shaft 53 moves up by a predetermined length. As a result, the stopper 55 can restrict the screw shaft 53 from rising beyond a predetermined length.
  • the raising and lowering and turning of the shaft member SF are the same as in the first and second embodiments.
  • the second motor M2 operates at the lower limit position of the shaft member SF shown in FIG. 5
  • the nut member 51 also rotates together with the second rotor 20A, and the shaft member SF moves along the axial direction as shown in FIG. To rise.
  • the collet 132 through which the second portion S2 of the shaft member SF penetrates the piston 136 through which the second portion of the shaft member SF penetrates, and the cylinder tube 138 that houses the piston 136.
  • the piston 136 has an inclined surface 136a (chuck portion) that presses the collet 132 against the shaft member SF by contacting the outer peripheral surface of the collet 132 with an elastic member. When supplied, it separates from the shaft member SF.
  • the elastic member can urge the chuck portion to contact the outer peripheral surface of the collet 132.
  • the chuck portion can press the collet 132 against the shaft member SF to clamp the shaft member. Further, since the chuck portion is in contact with the outer peripheral surface of the collet 132, the chuck portion overlaps the outer peripheral surface in the radial direction. With such a configuration, the dimension of the clamp mechanism 130 in the axial direction can be reduced. Further, the shaft member SF can be unclamped by supplying gas or liquid to the inside of the cylinder tube 138. Further, even when the power is cut off, the shaft member SF can be held by the clamp mechanism 130.
  • the outer peripheral surface is a tapered surface whose diameter decreases as it approaches the chuck portion, and the chuck portion is a first tapered surface 132a (inclined surface) that faces the outer peripheral surface.
  • the first tapered surface 132a can make surface contact with the tapered surface when the gas or the liquid is not supplied to the inside of the cylinder tube 138.
  • the frictional force generated between the collet 132 and the chuck portion can be increased as compared with the case where the outer peripheral surface of the collet 132 and the chuck portion make line contact or point contact. Therefore, when the collet clamps the shaft member SF, slippage between the outer peripheral surface of the collet 132 and the chuck portion can be suppressed.
  • the radially outer side of the spline outer cylinder 61A is supported by the spline outer cylinder housing 43 via the third bearing 33 (rolling bearing).
  • the shaft member SF is the central axis AX.
  • the third bearing 33 is radially supported by the first tubular portion 431, the first motor housing 40, and the fixed base ST via the wave washer 39a and the pressing member 39b, the central axis AX Displacement or vibration of the spline outer cylinder 61A in the radial direction orthogonal to the axial direction is suppressed.
  • a cylindrical gap is formed between the first portion S1 and a tubular portion provided on the arm attachment member 70A fixed to the tip of the first portion S1 and covering the outer periphery of the first portion S1.
  • a labyrinth structure is formed between the first portion S1 and the outside of the cylindrical gap, so that the dustproof property and the waterproof property inside the arm attachment member 70A are enhanced.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the actuator of the fourth embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the lower limit.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the actuator of the fourth embodiment, showing a state in which the stroke of the shaft member is located at the upper limit.
  • the structure of the shaft member SF of the fourth embodiment is different from that of the third embodiment.
  • the shaft member SF is divided into the upper shaft 63 and the lower screw shaft 53.
  • the large diameter portion 531 of the screw shaft 53 and the small diameter portion 632 of the shaft 63 are integrally connected by screw fastening.
  • the shaft member SF according to the fourth embodiment is formed by integrally connecting the upper shaft 63 and the lower screw shaft 53.
  • the shaft member SF having the shapes of the shaft 63 and the screw shaft 53 is formed by cutting the outer peripheral portion of one cylindrical metal member.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 in the shaft member SF is larger than the diameter D2 of the male screw portion 533.
  • the diameter D1 of the spline groove portion 633 is the larger diameter of the large diameter and the small diameter.
  • the diameter D2 of the male screw portion 533 is the outer diameter of the outer diameter and the inner diameter (valley diameter).
  • the raising and lowering and turning of the shaft member SF are the same as those of the first, second and third embodiments. Further, when the second motor M2 operates at the lower limit position of the shaft member SF shown in FIG. 9, the nut member 51 also rotates together with the second rotor 20A, and the shaft member SF moves along the axial direction as shown in FIG. To rise.
  • the shaft member SF is formed by integrally connecting the upper shaft 63 and the lower screw shaft 53. Therefore, the rigidity of the shaft member SF is higher than in the case where the shaft 63 and the screw shaft 53 are divided and connected.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments.
  • the shaft member SF the mode in which the shaft 63 and the screw shaft 53 are connected by screw fastening has been described, but the end portion of the shaft 63 may be press-fitted and connected to the end portion of the screw shaft 53. Further, the shaft 63 and the screw shaft 53 may be connected by using an adhesive.

Abstract

アクチュエータは、第１ステータと第１ロータとを有する第１モータと、第１モータに対して中心軸の軸線方向に離隔して配置され第２ステータと第２ロータとを有する第２モータと、第１ロータ及び第２ロータを軸線方向に沿って貫通し、第１ロータから２ロータの反対側に向けて突出する第１部分にスプライン溝部が設けられ、第２ロータから第１ロータの反対側に向けて突出する第２部分に雄ねじ部が設けられる軸部材と、軸部材のスプライン溝部と係合してスプライン溝部に沿って軸部材を軸線方向に案内させると共に、第１ロータと共に回転して軸部材を中心軸の軸回り方向に回転可能なスプライン外筒と、軸部材の雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が設けられ、第２ロータと共に回転して軸部材を中心軸の軸線方向に移動可能なナット部材と、を備える。

Description

アクチュエータ
　本開示は、アクチュエータに関する。
　回転運動と直動運動を行うアクチュエータが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のアクチュエータは、ボールねじ及びボールスプラインを有し、ボールねじのネジ軸とボールスプラインのシャフトとが連結された軸部材が用いられる。この構成では、ボールねじのナットが回転することで軸部材が直動運動を行い、ボールスプラインのスプライン外筒が回転することで軸部材が回転運動を行う。
　また、特許文献１のアクチュエータは、二軸一体型モータを備える。二軸一体型モータは、第１ロータと、第１ロータの径方向外側に配置される第２ロータと、を有する。第１ロータにナットが固定されナットの回転により軸部材が直動運動をする。第２ロータにより軸部材が回転運動をする。
特開２０１３－２３００７６号公報
　特許文献１のアクチュエータは、第１ロータの径方向外側に第２ロータが配置される二軸一体型モータを有するため、フットプリントを小さくすることが困難となる可能性がある。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、フットプリントを小さくして省スペース化が図れるアクチュエータを提供することを目的とする。
　本開示のアクチュエータは、第１ステータと前記第１ステータに対して中心軸を中心とする軸回り方向に回転可能な第１ロータとを有する第１モータと、前記第１モータに対して前記中心軸の軸線方向に離隔して配置されると共に、第２ステータと前記第２ステータに対して回転可能で前記第１ロータの前記中心軸と同軸に配置される第２ロータとを有する第２モータと、前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記軸線方向に沿って貫通し、前記第１ロータから前記２ロータの反対側に向けて前記軸線方向の一方に突出する第１部分の少なくとも一部に前記軸線方向に沿って延びるスプライン溝部が設けられ、前記第２ロータから前記第１ロータの反対側に向けて前記軸線方向の他方に突出する第２部分の少なくとも一部に雄ねじ部が設けられる軸部材と、前記軸部材の前記スプライン溝部と係合して当該スプライン溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内させると共に、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸回り方向に回転可能なスプライン外筒と、前記軸部材の前記雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が設けられ、前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸線方向に移動可能なナット部材と、を備える。
　アクチュエータにおいては、スプライン外筒と、第１モータと、第２モータと、ナット部材とを中心軸の軸線方向に沿って配置される。従って、第１ロータの径方向外側に第２ロータが配置される二軸一体型モータを有するアクチュエータよりも、径方向の大きさが減少しフットプリントが小さくなって省スペース化が図れる。
　また、第１モータと第２モータとが分離したため、それぞれのモータのトルクを個別に設定することができる。さらに、軸部材の一端側にスプライン外筒が設けられ、他端側にナット部材が設けられている。従って、軸部材の一端側にスプライン外筒及びナット部材がともに設けられている場合と比較して、スプライン外筒及びナット部材の回転による軸部材の振れや傾きが小さくなる。
　望ましい形態として、前記軸部材における前記スプライン溝部の径は、前記雄ねじ部の径よりも大きい。
　第１モータの駆動力によってスプライン外筒が中心軸の軸回り方向に回転し、スプライン外筒と共に軸部材が回転する。ここで、軸部材におけるスプライン溝部の径は、雄ねじ部の径よりも大きいため、スプライン溝部の剛性が雄ねじ部よりも高くなる。従って、軸部材を回転させて周方向の所定位置で停止させる場合に、当該所定位置により近い位置で停止させることができる。また、軸部材が周方向の所定位置になるまでに軸部材の回転操作を行う場合、最終的な所定位置に位置させるまでの時間が短縮される。
　望ましい形態として、前記軸部材は、前記第１部分を含むシャフトと前記第２部分を含むネジ軸とに分割されると共に、前記シャフトとネジ軸とが連結部材を介して連結される。
　これにより、シャフト又はネジ軸に摩耗等が生じた場合に、シャフト又はネジ軸のうち摩耗等が生じた部材のみを交換すればよいため、部品コストの低減を図ることができる。
　望ましい形態として、前記第１モータ及び第２モータは、ダイレクトドライブモータである。
　ダイレクトドライブモータは、減速機構を介さずに、発生した駆動力を対象物にダイレクトに伝達する。即ち、第１モータの駆動力によって直接にスプライン外筒を回転させることで軸部材を回転させることができる。また、第２モータの駆動力によって直接にナット部材を回転させることで軸部材を直動させることができる。
　望ましい形態として、前記軸部材の第１部分の端部には、アーム取付部材が固定され、当該アーム取付部材は、ワークが取り付けられるアーム部を支持する。
　軸部材の第１部分には前記スプライン溝部と係合するスプライン外筒が設けられるため、軸部材が回転する際に振れや傾きが小さくなる。従って、アーム取付部材及びアーム部が回転する際の振れや傾きも小さくなるため、ワークを安定的に回転及び昇降させることができる。
　望ましい形態として、前記軸部材の第２部分が貫通するコレットと、前記軸部材の第２部分が貫通するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダチューブと、前記ピストンを付勢する弾性部材と、を有するシリンダと、を含むクランプ機構を備え、前記ピストンは、前記弾性部材によって前記コレットの外周面に接することで、前記コレットを前記軸部材に押し付けるチャック部を有し、前記コレットは、前記シリンダチューブの内部に気体又は液体が供給されると、前記軸部材から離れる。
　この構成によれば、弾性部材は、チャック部をコレットの外周面に接するように付勢することができる。そして、チャック部は、コレットを軸部材に押し付けて軸部材をクランプすることができる。また、チャック部は、コレットの外周面に接する構成であるため、該外周面と径方向において重なる。このような構成により、クランプ機構の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、シリンダチューブの内部に気体又は液体を供給することで、軸部材をアンクランプすることができる。また、電源が遮断された場合においても、軸部材をクランプ機構で保持することができる。
　望ましい形態として、前記外周面は、前記チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、前記チャック部は、前記外周面と対向する傾斜面である。
　この構成によれば、傾斜面は、シリンダチューブの内部へ気体又は液体が供給されていない場合に、テーパ面と面接触することができる。これにより、コレットの外周面とチャック部とが線接触、又は点接触する場合と比較して、コレットとチャック部との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。したがって、コレットが軸部材をクランプしている場合に、コレットの外周面とチャック部とが滑ることを抑制できる。
　望ましい形態として、前記スプライン外筒の径方向外側は、転がり軸受を介してスプライン外筒用ハウジングで支持される。
　ワークを支持する軸部材がワークからの回転モーメントを受ける場合には、軸部材が中心軸に対して傾く方向に力を受ける可能性がある。ここで、スプライン外筒の径方向外側は、軸受を介してスプライン外筒用ハウジングで支持されている。従って、中心軸の軸線方向に直交する径方向へのスプライン外筒の変位又は振動が抑制される。
　望ましい形態として、前記第１部分の先端に固定されるアーム取付部材に設けられ前記第１部分の外周を覆う筒状部と、前記第１部分と、の間に円筒状の隙間が形成される。
　当該円筒状の隙間により、前記第１部分と前記円筒状の隙間の外部との間にラビリンス構造が形成されるため、アーム取付部材の内方の防塵性及び防水性が高められる。
　本発明によれば、フットプリントを小さくして省スペース化が可能なアクチュエータを提供することができる。
図１は、第１実施形態のアクチュエータの断面図である。 図２は、第１実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。 図３は、第２実施形態のアクチュエータの断面図である。 図４は、第２実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。 図５は、第３実施形態のアクチュエータの断面図である。 図６は、図５の要部を拡大した断面図である。 図７は、図５の別の要部を拡大した断面図である。 図８は、第３実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。 図９は、第４実施形態のアクチュエータの断面図である。 図１０は、第４実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
　発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
[第１実施形態]
　図１は、第１実施形態のアクチュエータの断面図である。図１の断面は、後述する第１ロータ及び第２ロータの中心軸ＡＸを含む平面による断面である。図２は、第１実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
　図１に示すように、アクチュエータ１は、例えば、ピックアンドプレース装置として用いられる。アクチュエータ１は、アーム部８０と、第１モータＭ１と、第２モータＭ２と、軸部材ＳＦと、スプライン外筒６１と、ナット部材５１と、を備える。
　以下、Ｚ方向に平行な方向であって、第１モータＭ１からアーム部８０に向けた方向を上方とし、アーム部８０から第１モータＭ１に向けた方向を下方として説明する。また、アーム部８０の中心軸ＡＸの軸線方向は、Ｚ方向と同一とする。
　アーム部８０は、例えば、単一のアームのみを有する片持ちのアームである。アクチュエータ１は、例えば、アーム部８０の中心軸ＡＸをＺ方向に向けた状態で固定台ＳＴに固定されている。アーム部８０は、アーム取付部材７０の上に固定される。アーム取付部材７０は、後述するシャフト６３の上端にボルトを介して固定される。アクチュエータ１は、アーム部８０をＺ方向（直動方向、中心軸ＡＸの軸線方向）に上下させ、アーム部８０をＺ方向と直交する平面内で、中心軸ＡＸの軸回り方向に回転させる。アーム部８０には図示しないワークが搭載されるため、ワークが所望の位置に移送される。
　第１モータＭ１は、第１ステータ１０と、第１ロータ２０と、第１モータハウジング４０と、第１回転検出部１０１と、を有する。
　第１ステータ１０の径方向内側には、第１ステータ保持体１１が配置される。第１ステータ１０は、第１ステータ保持体１１に固定される。第１ロータ２０は、第１ステータ１０の外周側に配置される。第１ロータ２０は、中心軸ＡＸを中心として回転する。第１ロータ２０は、第１ロータブラケット２１と、第１ロータブラケット２１の径方向内側に固定され永久磁石を有する第１ロータコア２２とを有する。第１ロータブラケット２１は、中心軸ＡＸを中心とする筒状に形成されている。また、第１ロータブラケット２１は、第１軸受３１の外輪を支持する外輪押さえ２１ａを有する。
　第１ステータ１０及び第１ロータ２０は、中心軸ＡＸを中心として同軸に配置されている。第１ロータ２０は、第１ステータ１０及び第１ステータ保持体１１の径方向外側に配置され、第１ステータ１０に対して相対回転する。換言すると、第１ロータ２０は、第１軸受３１を介して、第１ステータ１０及び第１ステータ保持体１１に回転可能に支持される。第１ステータ保持体１１は、ボルトを介して第１モータハウジング４０に固定されている。第１ステータ１０は、中心軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。
　第１モータハウジング４０は、例えば円筒状に形成され、第１モータＭ１を収容する。第１モータハウジング４０の上端は、開口しており、当該開口部には第１蓋部材１１１が設けられる。第１蓋部材１１１は、ボルトを介して第１ロータブラケット２１の外輪押さえ２１ａに固定される。第１蓋部材１１１の径方向中央部には貫通孔が設けられ、貫通孔はスプライン外筒６１で覆われる。第１蓋部材１１１の下面には、上方に凹む凹部１１２が設けられる。
　スプライン外筒６１の下端部には、径方向に広がるフランジ６２が設けられる。フランジ６２が凹部１１２に挿入された状態で、フランジ６２が第１蓋部材１１１にボルトを介して固定される。また、第１モータハウジング４０の上端には、径方向外側に広がる取付用フランジ４０ａが設けられる。取付用フランジ４０ａは、固定台ＳＴの上面に載置され、ボルトを介して固定台ＳＴに固定可能である。第１蓋部材１１１の外周端と第１モータハウジング４０の内周端との間には、微小な隙間が形成され、第１蓋部材１１１が第１モータハウジング４０に対して回転可能となる。
　第１回転検出部１０１は、例えば、レゾルバである。第１回転検出部１０１は、第１モータＭ１の回転状態を検出する。第１回転検出部１０１は、第１軸受３１の上側に配置される。
　第２モータＭ２は、第１モータＭ１に対して中心軸ＡＸの軸線方向に並んで配置される。第２モータＭ２は、第２ステータ１０Ａと、第２ロータ２０Ａと、第２モータハウジング４０Ａと、第２回転検出部１０１Ａと、を有する。第１モータＭ１及び第２モータＭ２は、円筒状のダイレクトドライブモータである。
　第２ロータ２０Ａは、第２ステータ１０Ａの外周側に配置される。第２ロータ２０Ａは、中心軸ＡＸを中心として回転する。即ち、第２ロータ２０Ａの中心軸は、第１ロータ２０の中心軸ＡＸと同軸である。第２ロータ２０Ａは、第２ロータブラケット２１Ａと、第２ロータブラケット２１Ａの径方向内側に固定され永久磁石を有する第２ロータコア２２Ａとを有する。第２ロータブラケット２１Ａは、中心軸ＡＸを中心とする筒状に形成されている。第２ステータ１０Ａ及び第２ロータ２０Ａは、中心軸ＡＸを中心として同軸に配置されている。
　第２ロータ２０Ａは、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａの径方向外側に配置され、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに対して相対回転する。換言すると、第２ロータ２０Ａは、第２軸受３２を介して、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに回転可能に支持される。第２ステータ１０Ａは、第２ステータ１０Ａの径方向内側に配置された第２ステータ保持体１１Ａに固定されている。第２ステータ保持体１１Ａは、ボルトを介して第２モータハウジング４０Ａに固定されている。第２ステータ１０Ａは、中心軸ＡＸの周りに筒状に設けられている。
　ここで、軸部材ＳＦについて説明する。軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３と、を有する。シャフト６３は、アーム取付部材７０から中心軸ＡＸの軸線方向に沿って連結部１００まで延びている。連結部１００は、第２回転検出部１０１Ａと並ぶ位置に設けられる。シャフト６３は、大径部６３１と小径部６３２とを有する。大径部６３１は、アーム取付部材７０から第１モータハウジング４０の下底部４０ｂまで延びている。
　大径部６３１の外周には、中心軸ＡＸの軸線方向に延びるスプライン溝部６３３が周方向に間隔をおいて複数設けられる。スプライン外筒６１の内周側には、図示しないが、スプライン溝部６３３に係合可能な複数の凸部を有するスプライン部が設けられる。このように、軸部材ＳＦは、第１ロータ２０から第２ロータ２０Ａの反対側に向けて軸線方向の一方である上方に突出する第１部分Ｓ１を有し、第１部分Ｓ１には、軸線方向に沿って延びるスプライン溝部６３３が設けられる。スプライン溝部６３３とスプライン部とが複数のボールを介して係合することで、スプライン部に沿って軸部材ＳＦが軸線方向に案内されると共に、軸部材ＳＦは第１ロータ２０と共に回転することにより軸部材ＳＦが中心軸の軸回り方向に回転可能となる。なお、小径部６３２は、大径部６３１の下端から連結部１００まで延びている。このように、第１部分Ｓ１では、ころがり案内のボールスプラインが適用される。
　ネジ軸５３は、連結部１００からストッパ５５まで延びている。ネジ軸５３は、上方の大径部５３１と、下方の小径部５３２とを有する。ネジ軸５３の大径部５３１の先端部（図１の上端部）には、上方に突出する細径部５３１ａが設けられる。細径部５３１ａの外周には、雄ねじが設けられる。シャフト６３の小径部６３２の下端部には、凹部６３２ａが設けられる。凹部６３２ａの内周には、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合う雌ねじが設けられる。凹部６３２ａの内周の雌ねじは、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合っている。これにより、シャフト６３の小径部６３２とネジ軸５３の大径部５３１とが一体に連結される。即ち、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される。なお、大径部５３１の外周には雄ねじ部５３３が形成される。即ち、軸部材ＳＦは、第２ロータ２０Ａから第１ロータ２０の反対側に向けて軸線方向の他方である下方に突出する第２部分Ｓ２を有し、第２部分Ｓ２には雄ねじ部５３３が設けられる。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。なお、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
　第２モータハウジング４０Ａは、例えば円筒状に形成され、第２モータＭ２を収容する。第２モータハウジング４０Ａの上端は、開口しており、当該開口部には軸部材ＳＦが貫通して設けられる。開口部の外周には、中心軸ＡＸの軸回り方向に環状に延びる上底部４０Ａａが設けられる。上底部４０Ａａは、第１モータハウジング４０の下底部４０ｂと当接し下底部４０ｂにボルトを介して固定されている。第２モータハウジング４０Ａの下底部４０Ａｂも開口しており、当該開口部は、ナット用ハウジング４２及びストッパ用カバー４４で覆われる。
　ナット用ハウジング４２は、上端フランジ４２ａと、上端フランジ４２ａの内周端から下方に延びる筒状に形成された筒状部４２ｂと、筒状部４２ｂの下端から内周側に延びる底部４２ｃとを有する。上端フランジ４２ａは、第２モータハウジング４０Ａの下底部４０Ａｂにボルトを介して固定されている。ストッパ用カバー４４は、ナット用ハウジング４２の底部４２ｃにボルトを介して固定されている。底部４２ｃには、貫通孔が設けられ、ネジ軸５３の小径部５３２が貫通して設けられる。
　小径部５３２の下端には、ストッパ５５がナット５６によって取り付けられている。ストッパ５５は、円環形状の部材である。ストッパ５５は、ネジ軸５３に挿入されている。ストッパ５５のＺ方向上側には、円環形状の緩衝部材５５ａが配置されている。緩衝部材５５ａは、例えば、弾性体のウレタンゴムである。軸部材ＳＦが上昇して、緩衝部材５５ａを介してストッパ５５がナット用ハウジング４２の底部４２ｃに当たることによって軸部材ＳＦの上昇を規制することができる。ナット用ハウジング４２の内方には、ナット部材５１と、第２連結ブラケット４５とが収容される。
　ナット部材５１の内周側には、雌ねじ部が設けられる。雌ねじ部は、軸部材ＳＦの第２部分Ｓ２の雄ねじ部５３３と複数のボールを介して噛み合う。ナット部材５１の径方向外側には、第２連結ブラケット４５が配置される。ナット部材５１の下端には、径方向外側に広がるフランジ部５１ａが形成される。フランジ部５１ａは、ボルトを介して第２連結ブラケット４５に固定される。第２連結ブラケット４５の上端には、径方向外側に広がるフランジ４５ａが設けられ、フランジ４５ａはボルトを介して第１連結ブラケット４６に固定される。このように、第２部分Ｓ２では、ころがり案内のボールねじが適用される。
　第１連結ブラケット４６は、ボルトを介して第２ロータブラケット２１Ａに固定される。このように、ナット部材５１と、第２連結ブラケット４５と、第１連結ブラケット４６と、第２ロータブラケット２１Ａとは、一体になって回転可能である。詳細には、ナット部材５１、第２連結ブラケット４５、第１連結ブラケット４６及び第２ロータブラケット２１Ａは、第２軸受３２を介して、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに対して回転可能に支持される。
　第２回転検出部１０１Ａは、例えば、レゾルバである。第２回転検出部１０１Ａは、第２モータＭ２の回転状態を検出する。第２回転検出部１０１Ａは、軸方向において連結部１００に並んだ位置に配置される。
　次に、アクチュエータ１の動きを説明する。
　まず、軸部材ＳＦが昇降する（直動する）態様を説明する。この態様では、第２モータＭ２のみが作動し、第１モータＭ１は作動しない。
　図１に示すように、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転する。詳細には、第２ロータ２０Ａは、第２軸受３２を介して、第２ステータ１０Ａ及び第２ステータ保持体１１Ａに対して中心軸ＡＸ回りに回転する。なお、第１ロータ２０は、回転しない。
　ナット部材５１は、第２ロータ２０Ａと一体になっている。よって、ナット部材５１も第２ロータ２０Ａと一体に中心軸ＡＸの軸回り方向に回転する。ナット部材５１の雌ねじ部は、軸部材ＳＦの第２部分Ｓ２の雄ねじ部５３３と噛み合っているため、ナット部材５１の回転により軸部材ＳＦが軸線方向に沿って直動する。詳細には、図２に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。なお、この状態では、また、軸部材ＳＦが上昇して、緩衝部材５５ａを介してストッパ５５がナット用ハウジング４２の底部４２ｃに当たることによって軸部材ＳＦの上昇が規制される。
　次いで、軸部材ＳＦが旋回する（回転する）態様を説明する。この態様では、軸部材ＳＦのＺ方向の移動の仕方により、第１の態様、第２の態様及び第３の態様が含まれる。
　第１の態様では、第１モータＭ１が作動し、第２モータＭ２が作動しない。前述したように、スプライン溝部６３３とスプライン部とが噛み合う。これにより、スプライン外筒６１のスプライン部に沿って軸部材ＳＦが軸線方向に案内される。また、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１を介して第１ロータ２０と共に回転することにより、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能となる。さらに、第２モータＭ２が作動しないためナット部材５１も回転しない。よって、スプライン外筒６１によって軸部材ＳＦが回転すると、ナット部材５１により軸部材ＳＦが軸線方向に沿って直動する。以上より、第１の態様では、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１と一体に回転しつつ、静止したナット部材５１と相対的に回転することでＺ方向に直動する。
　第２の態様では、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１と一体に回転しつつ、軸部材ＳＦのＺ方向の位置が変化しないようにナット部材５１を回転させる。従って、第２の態様では、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方を作動させる。即ち、第１モータＭ１による回転は第１の態様と同様であり、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１を介して第１ロータ２０と共に回転することにより、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能となる。第２モータＭ２は、第１の態様では作動させなかったが、軸部材ＳＦが直動する方向と逆方向にナット部材５１を回転させる。以上より、第２の態様では、軸部材ＳＦのＺ方向の位置が変化しないまま、軸部材ＳＦがスプライン外筒６１と一体に回転する。
　第３の態様では、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１と一体に回転しつつ、ナット部材５１の回転速度を適宜調整することにより、軸部材ＳＦが直動する速度（Ｚ方向の移動速度）を可変させる。従って、第３の態様では、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方を作動させる。即ち、第１モータＭ１による回転は第１及び第２の態様と同様であり、軸部材ＳＦはスプライン外筒６１を介して第１ロータ２０と共に回転することにより、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能となる。第２モータＭ２は、軸部材ＳＦの所望する直動の速度に合わせて、モータの回転速度を設定する。以上より、第３の態様では、軸部材ＳＦのＺ方向の移動速度を適宜に調整しつつ、軸部材ＳＦがスプライン外筒６１と一体に回転する。
　以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１は、第１ステータ１０と第１ステータ１０に対して中心軸ＡＸを中心とする軸回り方向に回転可能な第１ロータ２０とを有する第１モータＭ１と、第１モータＭ１に対して中心軸ＡＸの軸線方向に離隔して配置されると共に、第２ステータ１０Ａと第２ステータ１０Ａに対して回転可能で第１ロータ２０の中心軸ＡＸと同軸に配置される第２ロータ２０Ａとを有する第２モータＭ２と、第１ロータ２０及び第２ロータ２０Ａを軸線方向に沿って貫通し、第１ロータ２０から第２ロータ２０Ａの反対側に向けて軸線方向の一方に突出する第１部分Ｓ１の少なくとも一部に軸線方向に沿って延びるスプライン溝部６３３が設けられ、第２ロータ２０Ａから第１ロータ２０の反対側に向けて軸線方向の他方に突出する第２部分Ｓ２の少なくとも一部に雄ねじ部５３３が設けられる軸部材ＳＦと、軸部材ＳＦのスプライン溝部６３３と係合してスプライン溝部６３３に沿って軸部材ＳＦを軸線方向に案内させると共に、第１ロータ２０と共に回転して軸部材ＳＦを中心軸ＡＸの軸回り方向に回転可能なスプライン外筒６１と、軸部材ＳＦの雄ねじ部５３３と噛み合う雌ねじ部が設けられ、第２ロータ２０Ａと共に回転して軸部材ＳＦを中心軸ＡＸの軸線方向に移動可能なナット部材５１と、を備える。
　アクチュエータ１においては、スプライン外筒６１と、第１モータＭ１と、第２モータＭ２と、ナット部材５１とを中心軸ＡＸの軸線方向に沿って配置している。従って、第１ロータ２０の径方向外側に第２ロータ２０Ａが配置される二軸一体型モータを有するアクチュエータよりも、径方向の大きさが減少してフットプリントが小さくなる。
　また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径は、雄ねじ部５３３の径よりも大きい。
　第１モータＭ１の駆動力によってスプライン外筒６１が中心軸ＡＸの軸回り方向に回転し、スプライン外筒６１と共に軸部材ＳＦが回転する。ここで、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径は、雄ねじ部５３３の径よりも大きいため、スプライン溝部６３３の剛性が雄ねじ部５３３よりも高くなる。従って、軸部材ＳＦを回転させて周方向の所定位置で停止させる場合に、当該所定位置により近い位置で停止させることができる。また、軸部材ＳＦが周方向の所定位置になるまでに軸部材ＳＦの回転操作を行う場合、最終的な所定位置に位置させるまでの時間が短縮される。
　スプライン外筒６１は、第１モータＭ１の出力軸の近くに配置され、ナット部材５１は、第２モータＭ２の出力軸の近くに配置される。従って、スプライン外筒６１には、第１モータＭ１の出力軸の振れ及び傾きの影響が及び難くなり、スプライン外筒６１を精度よく組み付けることができる。ナット部材５１には、第２モータＭ２の出力軸の振れ及び傾きの影響が及び難くなり、ナット部材５１を精度よく組み付けることができる。
　第１モータＭ１と第２モータＭ２とが分離したため、それぞれのモータのトルクを個別に設定することができる。
　軸部材ＳＦの一端側にスプライン外筒６１が設けられ、他端側にナット部材５１が設けられている。従って、軸部材ＳＦの一端側にスプライン外筒６１及びナット部材５１がともに設けられている場合と比較して、スプライン外筒６１及びナット部材５１の回転による軸部材ＳＦの振れや傾きが小さくなる。
　第１モータＭ１及び第２モータＭ２のそれぞれにおいて、モータハウジングとロータ及びステータとが分離しているため、モータの組み付け時に精度の調整（芯出し）が可能なため、精度よくモータを組み付けることができる。
　軸部材ＳＦは、第１部分Ｓ１を含むシャフト６３と第２部分Ｓ２を含むネジ軸５３とに分割されると共に、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される。
　シャフト６３又はネジ軸５３に摩耗等が生じた場合に、摩耗等が生じた部材のみを交換すればよいため、部品コストの低減を図ることができる。
　第１モータＭ１及び第２モータＭ２は、ダイレクトドライブモータである。
　ダイレクトドライブモータは、減速機構を介さずに、発生した駆動力を対象物にダイレクトに伝達する。即ち、第１モータＭ１の駆動力によって直接にスプライン外筒６１を回転させることで軸部材ＳＦを回転させることができる。また、第２モータＭ２の駆動力によって直接にナット部材５１を回転させることで軸部材ＳＦを直動させることができる。
　軸部材ＳＦの第１部分Ｓ１の端部には、アーム取付部材７０が固定され、アーム取付部材７０は、ワークが取り付けられるアーム部８０を支持する。
　軸部材ＳＦの第１部分Ｓ１にはスプライン溝部６３３と係合するスプライン外筒６１が設けられるため、軸部材ＳＦが回転する際に振れや傾きが小さくなる。従って、アーム取付部材７０及びアーム部８０が回転する際の振れや傾きも小さくなるため、ワークを安定的に回転及び昇降させることができる。
[第２実施形態]
　次いで、第２実施形態に係るアクチュエータ１Ａについて説明する。第１実施形態と同一の構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。以下、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
　図３は、第２実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが下限に位置している状態を示す。図４は、第２実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
　第２実施形態は、第１実施形態に対して軸部材ＳＦの構造が相違する。即ち、第１実施形態では、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とに分割されている。ネジ軸５３の大径部５３１とシャフト６３の小径部６３２とは、ねじ締結によって一体に連結されている。
　しかし、第２実施形態に係る軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。例えば、１本の円柱状の金属部材の外周部分を削ることによって、シャフト６３及びネジ軸５３の形状を有する軸部材ＳＦが形成される。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。ここで、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
　なお、軸部材ＳＦの昇降及び旋回については、第１実施形態と同じである。また、図３に示す軸部材ＳＦの下限位置において、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａとともにナット部材５１も回転し、図４に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。
　以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１Ａにおいて、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。従って、シャフト６３とネジ軸５３とを分割して連結した場合よりも、軸部材ＳＦの剛性が高くなる。
[第３実施形態]
　次いで、第３実施形態に係るアクチュエータ１Ｂについて説明する。第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。以下、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
　図５は、第３実施形態のアクチュエータの断面図である。図６は、図５の要部を拡大した断面図である。図７は、図５の別の要部を拡大した断面図である。図８は、第３実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
　本実施形態では、第１モータＭ１よりも上側の部位（図６に詳細に示す）と、ナット部材５１よりも下側の部位（図７に詳細に示す）とが、主に第１実施形態及び第２実施形態と相違している。
　アーム取付部材７０Ａは、シャフト６３の先端（上端）に連結される。アーム取付部材７０Ａは、連結部７１と、筒状部７２と、蓋部７３とを有する。連結部７１は、シャフト６３の縮径部６３ａに連結される。
　図６に示すように、筒状部７２は、円筒状に形成され、連結部７１から下方に延びた状態で設けられる。筒状部７２は、スプライン外筒用ハウジング４３の第２筒状部４３２よりも外側に配置され、第２筒状部４３２の上部４３２ａを収容する。筒状部７２の下端には、凹部７２ａが設けられる。凹部７２ａは、内周面の下端が拡径されて形成される。凹部７２ａには、シール部７７が配置される。
　シール部７７は、筒状部７２とスプライン外筒用ハウジング４３の第２筒状部４３２の上部４３２ａとの間に形成される隙間を封止する。シール部７７としては、例えば断面視でＵ字状又はコ字状の部材をリング状に形成した構造等が挙げられる。シール部７７は、例えば弾性変形可能な材料を用いて形成される。シール部７７により、シャフト６３が外部から保護された状態となる。なお、凹部７２ａの下端部には、内側に突出する突起部７２ｂが形成される。この突起部７２ｂにより、シール部７７の落下が抑制される。
　また、筒状部７２と第２筒状部４３２の上部４３２ａとの間に円筒状の隙間が形成される。この隙間により、シャフト６３と外部との間にラビリンス構造が形成されるため、防塵性及び防水性が高められる。
　蓋部７３は、ボルトにより連結部７１の蓋部取り付け面７１ｄに取り付けられる。蓋部７３は、シャフト６３の縮径部６３ａを外部から保護する。
　スプライン外筒用ハウジング４３は、第１筒状部４３１と、第２筒状部４３２と、を有する。また、第１ロータブラケット２１の上端には、第２蓋部材１１１Ａがボルトを介して固定される。第２蓋部材１１１Ａの上端には、スプライン外筒６１Ａのフランジ６２Ａがボルトを介して固定される。
　第１筒状部４３１は、上下方向の上側に配置された第１円筒部４３１ｂと、第１円筒部４３１ｂの下側に配置された段部４３１ｄと、段部４３１ｄの下側に配置された第２円筒部４３１ｅとを有する。
　第１円筒部４３１ｂには、径方向内側に延びる受け部４３１ａが周方向に沿って円環状に設けられている。受け部４３１ａの上面には、下方に凹む凹部が設けられ、凹部にＯリング７４が収容されている。第２筒状部４３２の下端面がＯリング７４を押圧した状態で、ボルトを介して第２筒状部４３２の下端部が第１筒状部４３１の受け部４３１ａに固定される。第２円筒部４３１ｅの下端部４３１ｃの側面には、凹部が形成され、凹部にはＯリング７５が収容されている。
　第１モータハウジング４０の上端部の内周面がＯリング７５を押圧している。この状態で、ボルトを介して第１筒状部４３１の下端部が第１モータハウジング４０の上端部に固定される。さらに、第１モータハウジング４０の上端部の外周面には、径方向内側に凹む凹部が設けられ、凹部にＯリング７６が収容されている。固定台ＳＴの内周面がＯリング７６を押圧した状態で、第１モータハウジング４０の取付用フランジ４０ａが固定台ＳＴの上面にボルトを介して固定される。
　図６に示すように、第１筒状部４３１において、第２円筒部４３１ｅと連結ブラケット３４との間に第３軸受３３が保持される。連結ブラケット３４は、スプライン外筒６１Ａのフランジ６２Ａに固定される。よって、第３軸受３３は、スプライン外筒６１及び連結ブラケット３４を回転自在に支持している。第３軸受３３は、例えば、転がり軸受である。第３軸受３３は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂを介して段部４３１ｄに支持されている。第３軸受３３は、ウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂにより、連結ブラケット３４側に押し付けられている。また、第３軸受３３は、第１筒状部４３１、第１モータハウジング４０及び固定台ＳＴで径方向に支持されている。
　ここで、軸部材ＳＦについて説明する。軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３と、を有する。シャフト６３は、アーム取付部材７０Ａから中心軸ＡＸの軸線方向に沿って連結部１００まで延びている。連結部１００は軸方向において第２回転検出部１０１Ａと並ぶ位置に設けられる。シャフト６３は、縮径部６３ａと大径部６３ｂと小径部６３ｃとが一体になって構成される。大径部６３ｂは、縮径部６３ａの下側に配置される第１大径部６３ｂ１と、第２筒状部４３２の内方に収容される第２大径部６３ｂ２と、スプライン外筒６１Ａの上端から第１モータハウジング４０の下底部４０ｂまで延びる第３大径部６３ｂ３とを有する。第３大径部６３ｂ３の外周には、中心軸ＡＸの軸線方向に延びるスプライン溝部６３３が周方向に間隔をおいて複数設けられる。なお、第１ロータ２０の上端よりも上方に突出してスプライン溝部６３３が設けられた部位が第１部分Ｓ１である。
　ネジ軸５３は、連結部１００からストッパ５５まで延びている。ネジ軸５３は、上方の大径部５３１と、下方の小径部５３２とを有する。ネジ軸５３の大径部５３１の上端部には、上方に突出する細径部５３１ａが設けられる。細径部５３１ａの外周には、雄ねじが設けられる。シャフト６３の小径部６３２の下端部には、凹部６３２ａが設けられる。凹部６３２ａの内周には、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合う雌ねじが設けられる。凹部６３２ａの内周の雌ねじは、細径部５３１ａの雄ねじと噛み合っている。これにより、シャフト６３の小径部６３２とネジ軸５３の大径部５３１とが一体に連結される。即ち、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される。なお、大径部５３１の外周には雄ねじ部５３３が形成される。即ち、軸部材ＳＦは、第２ロータ２０Ａから第１ロータ２０の反対方向に向けて軸線方向の他方である下方に突出する第２部分Ｓ２を有し、第２部分Ｓ２には雄ねじ部５３３が設けられる。なお、小径部５３２の外周には雄ねじ部が設けられていない。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。なお、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
　図７に示すように、クランプ機構１３０は、ネジ軸５３の小径部５３２と、コレット１３２と、シリンダ１３４と、を含む。コレット１３２は、径方向に変形可能な把持部１３２Ａと、略筒形状のフランジ部１３２Ｂと、を備える。把持部１３２Ａには、Ｚ方向にスリ割りが４つ形成されている。図７に示す断面図は、該スリ割りに沿って切断した断面を示している。スリ割りは、周方向に９０度ずつ異なる位置に形成されている。これにより、把持部１３２Ａは、径方向に弾性変形が可能となる。なお、スリ割りの数、形状及び位置は、特に限定されない。スリ割りは、把持部１３２Ａが径方向に弾性変形可能となるように、形成されていればよい。
　コレット１３２には、ネジ軸５３の小径部５３２が挿入される。コレット１３２は、第１テーパ面１３２ａと、第２テーパ面１３２ｂと、凹部１３２ｃと、内周面１３２ｄと、を備える。第１テーパ面１３２ａは、把持部１３２Ａの外周面である。第１テーパ面１３２ａは、Ｚ方向下側に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面である。つまり、第１テーパ面１３２ａは、略円錐面の形状である。
　第２テーパ面１３２ｂは、フランジ部１３２ＢのＺ方向上側の外周面である。第２テーパ面１３２ｂは、Ｚ方向上側に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜面である。つまり、第２テーパ面１３２ｂは、略円錐面の形状である。凹部１３２ｃは、フランジ部１３２Ｂの外周面に形成された溝である。凹部１３２ｃは、Ｚ方向において、第１テーパ面１３２ａと第２テーパ面１３２ｂとの間に形成される。内周面１３２ｄは、ネジ軸５３の被クランプ部５３ｂと対向する面である。コレット１３２は、ネジ軸５３が軸線方向に最大限移動した場合でも内周面１３２ｄがネジ軸５３の被クランプ部５３ｂと対向するように配置されている。
　シリンダ１３４は、ピストン１３６と、シリンダチューブ１３８と、第１シール部材１６０と、第２シール部材１６２と、を備える。また、シリンダ１３４は、気体供給部１６３と、固定部材１４４と、ストッパ部１４６と、ネジ軸用ハウジング１５０と、ばね１５６と、を備える。
　ピストン１３６には、ネジ軸５３の小径部５３２が挿入される。ピストン１３６は、傾斜面１３６ａと、第１外側面１３６ｂと、第２外側面１３６ｃと、溝部１３６ｄと、下面１３６ｅと、凹部１３６ｆと、上面１３６ｇと、を備える。
　傾斜面１３６ａは、ピストン１３６のＺ方向上側の内周面である。傾斜面１３６ａは、Ｚ方向上側に向かうにつれて径が大きくなるように傾斜している。傾斜面１３６ａは、Ｚ方向において第１テーパ面１３２ａと重なる。このような構成により、傾斜面１３６ａは、ピストン１３６がＺ方向上側に移動した場合に第１テーパ面１３２ａと接触できる。そして、傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａと接触した場合に、第１テーパ面１３２ａを径方向内側に押圧できる。すなわち、傾斜面１３６ａは、把持部１３２Ａを径方向内側に押圧可能なチャック部である。傾斜面１３６ａは、第１テーパ面１３２ａと対向する。すなわち、傾斜面１３６ａと第１テーパ面１３２ａとは、略同じ傾きを有する。傾斜面１３６ａは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。これにより、ピストン１３６及びコレット１３２が占有する空間の軸線方向の寸法を小さくすることができる。
　第１外側面１３６ｂ及び第２外側面１３６ｃは、ピストン１３６の外側面である。第１外側面１３６ｂは、第２外側面１３６ｃよりもＺ方向上側に位置する。第２外側面１３６ｃは、第１外側面１３６ｂよりも径が大きい。第１外側面１３６ｂ及び第２外側面１３６ｃは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。溝部１３６ｄは、第１外側面１３６ｂに形成された角溝である。溝部１３６ｄは、第１外側面１３６ｂの周方向に沿って形成されている。下面１３６ｅは、ピストン１３６のＺ方向下側の面である。下面１３６ｅには、Ｚ方向上側に凹んだ凹部１３６ｆが形成される。上面１３６ｇは、ピストン１３６のＺ方向上側の面である。
　シリンダチューブ１３８は、ピストン１３６を収容する略筒形状の部材である。筒状部１３８ａと、外径側フランジ部１３８ｂと、内径側フランジ部１３８ｃと、溝部１３８ｄと、第１内側面１３８ｅと、第２内側面１３８ｆと、気体供給路１３８ｇと、を備える。筒状部１３８ａは、筒形状の部材である。筒状部１３８ａのＺ方向上側の端部に外径側フランジ部１３８ｂ及び内径側フランジ部１３８ｃが接続される。外径側フランジ部１３８ｂは、円環状に形成されたフランジ面である。外径側フランジ部１３８ｂは、固定部材１４０により筒状部４２ｂの下端に固定される。内径側フランジ部１３８ｃは、円環状に形成され、外径側フランジ部１３８ｂよりも径方向内側に配置される。内径側フランジ部１３８ｃには、段差面１４２が形成される。段差面１４２は、内径側フランジ部１３８ｃのＺ方向上側の端部に形成される。段差面１４２は、Ｚ方向上側から見て、円環形状である。
　第１内側面１３８ｅは、内径側フランジ部１３８ｃの径方向内側の側面である。第１内側面１３８ｅは、第１外側面１３６ｂと対向する。第２内側面１３８ｆは、筒状部１３８ａの径方向内側の側面である。第２内側面１３８ｆの径は、第１内側面１３８ｅの径よりも大きい。第２内側面１３８ｆは、第２外側面１３６ｃと対向する。第１内側面１３８ｅ及び第２内側面１３８ｆは、径方向において第１テーパ面１３２ａと重なるように配置される。溝部１３８ｄは、第２内側面１３８ｆに形成された角溝である。溝部１３８ｄは、第２内側面１３８ｆの周方向に沿って形成されている。
　気体供給路１３８ｇは、シリンダチューブ１３８の外部からシリンダチューブ１３８の内部まで貫通する開口である。気体供給路１３８ｇには、気体供給配管１５８が接続されている。気体供給路１３８ｇと気体供給配管１５８とは、例えば、シールテープを介してネジ固定されている。
　第１シール部材１６０は、Ｏリングである。第１シール部材１６０は、溝部１３６ｄに配置される。第１シール部材１６０は、第１外側面１３６ｂと、第１内側面１３８ｅとの間の隙間を埋める。これによれば、第１外側面１３６ｂと、第１内側面１３８ｅとの隙間がシールされる。
　第２シール部材１６２は、Ｏリングである。第２シール部材１６２は、溝部１３８ｄに配置される。第２シール部材１６２は、第２外側面１３６ｃと、第２内側面１３８ｆとの間の隙間を埋める。これによれば、第２外側面１３６ｃと、第２内側面１３８ｆとの隙間がシールされる。このような構成により、気体供給配管１５８、気体供給路１３８ｇ、第１外側面１３６ｂ、第２外側面１３６ｃ、第１内側面１３８ｅ、第２内側面１３８ｆ、第１シール部材１６０及び第２シール部材１６２で囲まれた圧力室１３９が形成される。
　気体供給部１６３は、圧縮空気を供給するコンプレッサである。気体供給部１６３は、気体供給配管１５８に接続される。なお、気体供給部１６３が供給する気体は、圧縮空気に限定されない。気体供給部１６３は、例えば、圧縮された窒素を供給してもよい。
　固定部材１４４は、円環形状の板部材である。固定部材１４４は、径方向外側の下面が段差面１４２と接触するように配置される。また、固定部材１４４は、径方向内側の端部が凹部１３２ｃに挿入されている。
　ストッパ部１４６は、円環形状の部材である。ストッパ部１４６には、ネジ軸５３の小径部５２Ｂが挿入される。ストッパ部１４６は、第２テーパ面１３２ｂと対向する傾斜面１４６ａを備える。これにより、ストッパ部１４６は、コレット１３２のＺ方向上側への移動を制限できる。また、ストッパ部１４６は、固定部材１４４を段差面１４２と挟んだ状態で、固定部材１４８によって、内径側フランジ部１３８ｃに固定される。したがって、ストッパ部１４６は、固定部材１４４のＺ方向における位置を固定する。そして、固定部材１４４の内径側の端部は、凹部１３２ｃに挿入されている。これによれば、固定部材１４４は、コレット１３２のＺ方向下側への移動を制限できる。このような構成により、コレット１３２のＺ方向における位置が決定される。
　ネジ軸用ハウジング１５０は、シリンダチューブ１３８、ナット用ハウジング４２、モータ用ハウジング４１及びスプライン外筒用ハウジング４３を介して、固定台ＳＴに固定されている。ネジ軸用ハウジング１５０は、フランジ部１５０ａと、フランジ面１５０ｂと、筒状部１５０ｃと、凹部１５０ｄと、蓋部材１５０ｅと、を有する。フランジ部１５０ａは、円環状に形成され、固定部材１５２により筒状部１３８ａの下端に固定される。フランジ面１５０ｂは、フランジ部１５０ａのＺ方向上側の面である。
　フランジ面１５０ｂは、下面１３６ｅと対向する。筒状部１５０ｃは、フランジ部１５０ａの内周から下方に延びている。図５に示すように、筒状部１５０ｃは、ネジ軸５３の下側の端部を収容する。凹部１５０ｄは、フランジ面１５０ｂからＺ方向下側に凹んだ凹部である。蓋部材１５０ｅは、筒状部１５０ｃのＺ方向下側を塞ぐ部材である。蓋部材１５０ｅは、ボルトによって、筒状部１５０ｃのＺ方向下側の端面に固定される。これにより、Ｚ方向下側から、ネジ軸用ハウジング１５０の内部に異物が侵入することを防ぐことができる。
　ばね１５６は、圧縮コイルばねである。ばね１５６は、一方の端部が凹部１３６ｆの底面と接触する。ばね１５６は、他方の端部が凹部１５０ｄの底面と接触する。したがって、ばね１５６は、凹部１３６ｆの底面及び凹部１５０ｄの底面によって圧縮されている。ネジ軸用ハウジング１５０が固定台ＳＴに固定されているので凹部１５０ｄの底面はＺ軸方向下側に移動しない。したがって、ばね１５６は、ピストン１３６をＺ方向上側に押圧する。なお、ばね１５６は、圧縮コイルばねであるとしたがこれに限定されない。ばね１５６は、ピストン１３６が把持部１３２Ａに近づく方向にピストン１３６を付勢する弾性部材であればよい。ばね１５６は、例えば、角ばね及び円錐ばねでもよい。また、ばね１５６は、複数配置されていてもよい。
　ネジ軸５３の下端部には、ストッパ５５がナット５６によって取り付けられている。ストッパ５５は、円環形状の部材である。ストッパ５５は、ネジ軸５３に挿入されている。ストッパ５５のＺ方向上側には、円環形状の緩衝部材５５ａが配置されている。緩衝部材５５ａは、例えば、弾性体のウレタンゴムである。緩衝部材５５ａ及びストッパ５５の外径ｒ２は、フランジ部１５０ａの内径ｒ１よりも大きい。したがって、ストッパ５５は、ネジ軸５３が所定の長さだけ上昇した場合に、緩衝部材５５ａを介してフランジ部１５０ａと接する。これにより、ストッパ５５は、ネジ軸５３が所定の長さを超えて上昇することを規制できる。
　なお、軸部材ＳＦの昇降及び旋回については、第１及び第２実施形態と同じである。また、図５に示す軸部材ＳＦの下限位置において、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａとともにナット部材５１も回転し、図８に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。
　以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１Ｂは、軸部材ＳＦの第２部分Ｓ２が貫通するコレット１３２と、軸部材ＳＦの第２部分が貫通するピストン１３６、ピストン１３６を収容するシリンダチューブ１３８及びピストン１３６を付勢する弾性部材を有するシリンダ１３４と、を含むクランプ機構１３０を備える。ピストン１３６は、弾性部材によってコレット１３２の外周面に接することで、コレット１３２を軸部材ＳＦに押し付ける傾斜面１３６ａ（チャック部）を有し、コレット１３２は、シリンダチューブ１３８の内部に気体又は液体が供給されると、軸部材ＳＦから離れる。
　この構成によれば、弾性部材は、チャック部をコレット１３２の外周面に接するように付勢することができる。そして、チャック部は、コレット１３２を軸部材ＳＦに押し付けて軸部材をクランプすることができる。また、チャック部は、コレット１３２の外周面に接する構成であるため、該外周面と径方向において重なる。このような構成により、クランプ機構１３０の軸線方向の寸法を小さくすることができる。また、シリンダチューブ１３８の内部に気体又は液体を供給することで、軸部材ＳＦをアンクランプすることができる。また、電源が遮断された場合においても、軸部材ＳＦをクランプ機構１３０で保持することができる。
　外周面は、チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、チャック部は、外周面と対向する第１テーパ面１３２ａ（傾斜面）である。
　この構成によれば、第１テーパ面１３２ａは、シリンダチューブ１３８の内部へ気体又は液体が供給されていない場合に、テーパ面と面接触することができる。これにより、コレット１３２の外周面とチャック部とが線接触、又は点接触する場合と比較して、コレット１３２とチャック部との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。したがって、コレットが軸部材ＳＦをクランプしている場合に、コレット１３２の外周面とチャック部とが滑ることを抑制できる。
　スプライン外筒６１Ａの径方向外側は、第３軸受３３（転がり軸受）を介してスプライン外筒用ハウジング４３で支持される。
　例えば、アーム部８０によりワークを支持し、アーム部８０及びワークの荷重の重心が中心軸ＡＸと一致しない場合又はアーム部８０及びワークの回転モーメントを受ける場合には、軸部材ＳＦが中心軸ＡＸに対して傾く方向に力を受ける可能性がある。これに対して、第３軸受３３がウェーブワッシャ３９ａ及び押さえ部材３９ｂを介して第１筒状部４３１、第１モータハウジング４０及び固定台ＳＴで径方向に支持されているので、中心軸ＡＸの軸線方向に直交する径方向へのスプライン外筒６１Ａの変位又は振動が抑制される。
　第１部分Ｓ１の先端に固定されるアーム取付部材７０Ａに設けられ第１部分Ｓ１の外周を覆う筒状部と、第１部分Ｓ１との間に円筒状の隙間が形成される。
　円筒状の隙間により、第１部分Ｓ１と円筒状の隙間の外部との間にラビリンス構造が形成されるため、アーム取付部材７０Ａの内方の防塵性及び防水性が高められる。
　[第４実施形態]
　次いで、第４実施形態に係るアクチュエータ１Ｃについて説明する。第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態と同一の構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。以下、第３実施形態と相違する点を中心に説明する。
　図９は、第４実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが下限に位置している状態を示す。図１０は、第４実施形態のアクチュエータの断面図であり、軸部材のストロークが上限に位置している状態を示す。
　第４実施形態は、第３実施形態に対して軸部材ＳＦの構造が相違する。
　即ち、第３実施形態では、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３と、に分割されている。ネジ軸５３の大径部５３１とシャフト６３の小径部６３２とは、ねじ締結によって一体に連結されている。
　しかし、第４実施形態に係る軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。例えば、１本の円柱状の金属部材の外周部分を削ることによって、シャフト６３及びネジ軸５３の形状を有する軸部材ＳＦが形成される。また、軸部材ＳＦにおけるスプライン溝部６３３の径Ｄ１は、雄ねじ部５３３の径Ｄ２よりも大きい。ここで、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、大径及び小径のうちの大径である。雄ねじ部５３３の径Ｄ２は、外径及び内径（谷径）のうちの外径である。
　なお、軸部材ＳＦの昇降及び旋回については、第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態と同じである。また、図９に示す軸部材ＳＦの下限位置において、第２モータＭ２が作動すると、第２ロータ２０Ａとともにナット部材５１も回転し、図１０に示すように、軸部材ＳＦが軸線方向に沿って上昇する。
　以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１Ｃにおいて、軸部材ＳＦは、上方のシャフト６３と、下方のネジ軸５３とが一体に繋がって形成されている。従って、シャフト６３とネジ軸５３とを分割して連結した場合よりも、軸部材ＳＦの剛性が高くなる。
　以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。例えば、軸部材ＳＦにおいて、シャフト６３とネジ軸５３とがねじ締結によって連結される形態を説明したが、シャフト６３の端部をネジ軸５３の端部に圧入して連結してもよい。また、接着剤を用いてシャフト６３とネジ軸５３とを連結してもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　アクチュエータ
１０　第１ステータ
１０Ａ　第２ステータ
１３０　クランプ機構
１３２　コレット
１３４　シリンダ
１３６　ピストン
１３８　シリンダチューブ
２０　第１ロータ
２０Ａ　第２ロータ
３３　第３軸受（転がり軸受）
４３　スプライン外筒用ハウジング
５１　ナット部材
５３　ネジ軸
５３３　雄ねじ部
６１　スプライン外筒
６１Ａ　スプライン外筒
６３　シャフト
６３３　スプライン溝部
７０　アーム取付部材
７０Ａ　アーム取付部材
７２　筒状部
８０　アーム部
ＡＸ　中心軸
Ｓ１　第１部分
Ｓ２　第２部分
ＳＦ　軸部材
Ｍ１　第１モータ
Ｍ２　第２モータ

Claims (9)

  1. 　第１ステータと前記第１ステータに対して中心軸の軸回り方向に回転可能な第１ロータとを有する第１モータと、
    　前記第１モータに対して前記中心軸の軸線方向に離隔して配置されると共に、第２ステータと前記第２ステータに対して回転可能で前記第１ロータの前記中心軸と同軸に配置される第２ロータとを有する第２モータと、
    　前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記軸線方向に沿って貫通し、前記第１ロータから前記第２ロータの反対側に向けて前記軸線方向の一方に突出する第１部分の少なくとも一部に前記軸線方向に沿って延びるスプライン溝部が設けられ、前記第２ロータから前記第１ロータの反対側に向けて前記軸線方向の他方に突出する第２部分の少なくとも一部に雄ねじ部が設けられる軸部材と、
    　前記軸部材の前記スプライン溝部と係合して当該スプライン溝部に沿って前記軸部材を前記軸線方向に案内させると共に、前記第１ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸回り方向に回転可能なスプライン外筒と、
    　前記軸部材の前記雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部が設けられ、前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記中心軸の軸線方向に移動可能なナット部材と、を備える
    　アクチュエータ。
  2. 　前記軸部材における前記スプライン溝部の径は、前記雄ねじ部の径よりも大きい
    　請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　前記軸部材は、前記第１部分を含むシャフトと前記第２部分を含むネジ軸とに分割されると共に、前記シャフトとネジ軸とがねじ締結によって連結される
    　請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記第１モータ及び前記第２モータは、ダイレクトドライブモータである
    　請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
  5. 　前記軸部材の第１部分の端部にはアーム取付部材が固定され、当該アーム取付部材は、ワークが取り付けられるアーム部を支持する
    　請求項１から４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
  6. 　前記軸部材の第２部分が貫通するコレットと、
    　前記軸部材の第２部分が貫通するピストンと、前記ピストンを収容するシリンダチューブと、前記ピストンを付勢する弾性部材と、を有するシリンダと、
    　を含むクランプ機構を備え、
    　前記ピストンは、前記弾性部材によって前記コレットの外周面に接することで、前記コレットを前記軸部材に押し付けるチャック部を有し、
    　前記コレットは、前記シリンダチューブの内部に気体又は液体が供給されると、前記軸部材から離れる
    　請求項１から５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
  7. 　前記外周面は、前記チャック部に近づくにつれて径が小さくなるテーパ面であり、
    　前記チャック部は、前記外周面と対向する傾斜面である
    　請求項６に記載のアクチュエータ。
  8. 　前記スプライン外筒の径方向外側は、転がり軸受を介してスプライン外筒用ハウジングで支持される
    　請求項１から７のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
  9. 　前記第１部分の先端に固定されるアーム取付部材に設けられ前記第１部分の外周を覆う筒状部と、前記第１部分と、の間に円筒状の隙間が形成される
    　請求項１から８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023019212A1 (en) * 2021-08-12 2023-02-16 Triton Systems, Inc Arm-mounted hands-free haptic display

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003065416A (ja) * 2001-08-27 2003-03-05 Yaskawa Electric Corp ２自由度アクチュエータ
JP2008036747A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Citizen Holdings Co Ltd 工作機械の主軸

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950007694B1 (ko) * 1988-03-28 1995-07-14 부라더 고교 가부시기가이샤 단축복합운동장치
US5649451A (en) 1994-06-30 1997-07-22 Ruland; Frederick W. Compact mechanism for creating simultaneous rotary and linear motion
JP2001298920A (ja) 2000-04-18 2001-10-26 Tamagawa Seiki Co Ltd 二軸同芯モータ
JP2006174690A (ja) * 2004-11-18 2006-06-29 Smc Corp アクチュエータ制御システム
CN107196453B (zh) 2012-02-08 2019-06-28 日本精工株式会社 驱动器、定子、马达、旋转直线运动转换机构以及线性运动驱动器
CN204068559U (zh) 2014-08-27 2014-12-31 大连光洋科技集团有限公司 一种三输出轴电机
JP6762114B2 (ja) 2016-03-25 2020-09-30 Ntn株式会社 電動アクチュエータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003065416A (ja) * 2001-08-27 2003-03-05 Yaskawa Electric Corp ２自由度アクチュエータ
JP2008036747A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Citizen Holdings Co Ltd 工作機械の主軸

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