JP2024035394A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの推進力がより高く、且つ、モータの逆作動性がより高いアクチュエータを提供すること。【解決手段】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方向に離隔して配置され且つ第２ステータと第２ロータとを有する第２モータと、第１ロータと第２ロータとを軸方向に貫通し第１部分と第２部分と第３部分とを有する軸部材と、スプライン外筒と、ナット部材と、第２部分の外周側に軸受を介して取り付けられ且つ第２部分の回転力の伝達が遮断される取付部材と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、アクチュエータに関する。

ボールねじ及びボールスプラインを有するアクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のアクチュエータは、ボールねじ用ナットと、ボールスプライン用外筒と、１つのモータと、外周にボールねじ溝及びボールスプライン溝の双方が形成される複合軸（シャフト）と、複合軸の端部に固定される取付部材と、を備える。この構成により、モータの駆動によってボールねじ用ナットが回転し、複合軸及び当該複合軸に固定される取付部材がボールスプライン溝に沿って軸方向に直線運動をする。

特開平６－３００１０６号公報

複合軸（シャフト）が直線運動をする際の推進力がより高く、且つ、複合軸（シャフト）に対して外力を受けるときのモータの逆作動性がより高いアクチュエータが望まれる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、シャフトの推進力がより高く、且つ、モータの逆作動性がより高いアクチュエータを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るアクチュエータは、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方向に離隔して配置され、且つ、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ロータと前記第２ロータとを前記軸方向に貫通し、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方向の一方側に突出し且つ前記軸方向に延びるスプライン溝部が外周に設けられる第１部分と、当該第１部分に対して前記軸方向の一方側に設けられ前記軸方向に延びる第２部分と、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方向の他方側に突出し且つ外周に雄ねじ部が設けられる第３部分と、を有する軸部材と、前記軸部材における前記第１部分の前記スプライン溝部に沿って前記軸部材を前記軸方向に案内させ、且つ、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、前記軸部材における前記第３部分の前記雄ねじ部と複数のボールを介して噛み合う雌ねじ部が設けられ、且つ、前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記軸方向に移動可能なナット部材と、軸受と、前記第２部分の外周側に前記軸受を介して取り付けられ、且つ、前記軸受により、前記第２部分の回転力の伝達が遮断されている取付部材と、を備える。

前述した特許文献１のアクチュエータは、モータを１つしか備えておらず、複合軸（シャフト）が直線運動をする際の推進力も１つのモータの駆動力による。これに対して、本開示では、第１モータ及び第２モータという２つのモータを備える。従って、第１モータ及び第２モータの双方を回転駆動させることにより、軸部材の軸方向の推進力をより高くすることができる。

また、特許文献１のアクチュエータにおいて、高い推進力を得るために、仮に、モータを２つ並べて配置することも考えられる。しかしながら、モータを２つ並べて配置して、逆作動を受けるとき、２つのモータに逆起電圧が生じるトルクが、特許文献１のアクチュエータの１つのモータに生じる逆起電圧が生じるトルクよりも大きくなる。従って、特許文献１で２つのモータを配置する場合、モータの逆作動性が低くなる。これに対して、本開示では、前述のように、取付部材に軸方向の外力が入力される場合、回転させられるのは第２モータのみであり、第１モータは逆起電圧によるトルクを出力しない。よって、本開示の一態様に係るアクチュエータの方がモータの逆作動性が高くなる。

なお、取付部材には、第２部分の回転力の伝達が遮断されるため、第２部分とは独立した自由な運動態様に対応することが可能である。

望ましい形態として、前記軸受の回転中心軸は、前記第１ロータの前記中心軸と同軸である。これによれば、取付部材を第２部分に対して回転させるときに、回転による取付部材の径方向の揺れが抑制される。

望ましい形態として、前記中心軸の軸回りの周方向に沿って延び、且つ、前記第１モータおよび前記第２モータを収容する筒状のモータハウジングを備える。このように、モータハウジングは筒状で剛性がより高い。よって、取付部材を介してモータハウジングに径方向に揺れる外力が加わった場合でも、モータハウジングで当該外力を支持することが可能である。

望ましい形態として、前記軸部材は、前記第１部分を含む第１シャフトと前記第２部分を含む第２シャフトとに分割され、且つ、前記第１シャフトと前記第２シャフトとがねじ締結によって連結される。これによれば、第１シャフト又は第２シャフト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。

望ましい形態として、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。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。

本発明によれば、シャフトの推進力がより高く、且つ、モータの逆作動性がより高いアクチュエータを提供することができる。

図１は、実施形態のアクチュエータの断面図である。 図２は、図１の一部を拡大した断面図である。 図３は、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４は、図３の一部を拡大した断面図である。

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。

図１は、実施形態のアクチュエータの断面図である。図２は、図１の一部を拡大した断面図である。図３は、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４は、図３の一部を拡大した断面図である。

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、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、取付部材７０と、第１モータハウジング４０と、第２モータハウジング４０Ａと、を備える。以下、第１モータＭ１および第２モータＭ２の中心軸を中心軸ＡＸとし、中心軸ＡＸの軸方向をＺ方向とする。軸方向（Ｚ方向）の一方側をＺ１側、軸方向（Ｚ方向）の他方側をＺ２側とする。

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ロータコア２２とを有する。第１ロータコア２２は、第１ロータブラケット２１の径方向内側に固定される。第１ロータコア２２は、永久磁石を有する。第１ロータブラケット２１は、中心軸ＡＸを中心とする筒状の形状を有する。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、当該開口部はスプライン外筒用ハウジング４３で覆われる。スプライン外筒用ハウジング４３は、ハウジング本体部４３ａと、筒部４３ｂとを備える。筒部４３ｂは、中心軸ＡＸの軸回り方向に沿って筒状に設けられている。筒部４３ｂの内側には、スプライン外筒６１が配置される。ハウジング本体部４３ａは、ボルトを介して、第１モータハウジング４０の上底部４０ａに取り付けられる。ハウジング本体部４３ａのＺ２側には、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、貫通孔には、スプライン外筒６１が貫通する。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の内周には、図示しないが、スプライン部が設けられる。当該スプライン部は、後述する軸部材ＳＦの外周に設けたスプライン溝部６３３と複数のボールを介して噛み合う。スプライン部は、内周側に突出し且つ軸方向（Ｚ方向）に延びる複数の凸部を有する。複数の凸部は、スプライン外筒６１の内周に周方向に等間隔に配置される。スプライン外筒６１の下端部には、径方向外側に広がるフランジ６２が設けられる。フランジ６２は、凹部１１２に挿入される。フランジ６２は、第１蓋部材１１１にボルトを介して固定される。

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Ｚ２側に位置する。第２モータＭ２は、第１モータＭ１に対して中心軸ＡＸの軸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ロータコア２２Ａとを有する。第２ロータコア２２Ａは、第２ロータブラケット２１Ａの径方向内側に固定される。第２ロータコア２２Ａは、永久磁石を有する。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ステータ保持体１１Ａに固定されている。第２ステータ保持体１１Ａは、第２ステータ１０Ａの径方向内側に配置される。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、中心軸ＡＸと同軸に配置される。軸部材ＳＦは、中心軸ＡＸの軸方向に延びる。軸部材ＳＦは、第１シャフト６３と、第２シャフト５３と、を有する。

第１シャフト６３は、連結部１００から細径部６３５まで延びる。連結部１００は、第２回転検出部１０１ＡとＺ方向で並ぶ位置に設けられる。第１シャフト６３は、小径部６３２と、大径部（第１部分Ｓ１）６３１と、中径部６３４と、細径部６３５と、を備える。Ｚ２側からＺ１側に向けて順に、小径部６３２、大径部６３１、中径部６３４および細径部（第２部分Ｓ２）６３５が配置される。

小径部６３２の外周側には、第２モータＭ２が配置される。大径部６３１の外周側には、第１モータＭ１が配置される。大径部６３１のＺ２側の端部は、第１モータハウジング４０の下底部４０ｂとＺ方向で並ぶ。大径部６３１は、第１部分Ｓ１とも称される。大径部６３１の外周には、スプライン溝部６３３が設けられる。スプライン溝部６３３は、径Ｄ１を有する。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。即ち、スプライン溝部６３３の径Ｄ１は、小径部６３２の外径、中径部６３４の外径および細径部６３５の外径よりも大きい。スプライン溝部６３３は、Ｚ方向（軸方向）に延びる。スプライン溝部６３３は、大径部６３１の外周に、周方向に等間隔に複数設けられる。前述のように、スプライン溝部６３３は、スプライン外筒６１の内周側に設けたスプライン部に複数のボールを介して噛み合う。従って、軸部材ＳＦは、スプライン外筒６１に対して、Ｚ方向（軸方向）には移動可能且つ中心軸ＡＸの軸回りの周方向には回転不能である。

中径部６３４は、大径部６３１のＺ１側の端部からＺ１側に突出している。中径部６３４の外径は、小径部６３２の外径よりも大きい。細径部６３５は、中径部６３４のＺ１側の端部からＺ１側に突出している。細径部６３５は、第２部分Ｓ２とも称される。細径部６３５の外径は、小径部６３２の外径、大径部６３１の外径および中径部６３４の外径よりも小さい。

第２シャフト５３は、連結部１００からストッパ５５まで延びている。第２シャフト５３は、大径部（第３部分Ｓ３）５３１と、小径部５３２と、細径部５３１ａと、を有する。細径部５３１ａ、大径部５３１および小径部５３２が、Ｚ１側からＺ２側に向けて順に配置される。細径部５３１ａの外周には、雄ねじが設けられる。第１シャフト６３の小径部６３２の端部には、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、第１シャフト６３の小径部６３２と第２シャフト５３の大径部５３１とが一体に連結される。即ち、第１シャフト６３と第２シャフト５３とがねじ締結によって連結されて連結部１００となる。

なお、大径部５３１の外周には雄ねじ部５３３が形成される。大径部５３１は、第３部分Ｓ３とも称される。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。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。

また、大径部５３１のＺ２側には、小径部５３２が設けられる。小径部５３２の外径は、大径部５３１の径Ｄ２よりも小さい。小径部５３２におけるＺ２側の端部には、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のＺ１側には、円環形状の緩衝部材５５ａが設けられる。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。

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Ｚ１側の端部は、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。このように、第１モータハウジング４０及び第２モータハウジング４０Ａは、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って延びる筒状の形状を有する。

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におけるＺ１側の面には、Ｚ２側に凹む凹溝４２ｄが設けられる。凹溝４２ｄの径は、第２シャフト５３の大径部５３１の外径よりも大きい。従って、大径部５３１のＺ２側の端部が凹溝４２ｄに嵌まる。また、凹溝４２ｄには、貫通孔が設けられ、当該貫通孔に、第２シャフト５３の小径部５３２が貫通して設けられる。

ストッパ用カバー４４は、上端フランジ４４ａと、筒状部４４ｂと、底部４４ｃと、を有する。上端フランジ４４ａは、ボルトを介して底部４２ｃに固定される。筒状部４４ｂは、上端フランジ４４ａからＺ２側に向けて延びる筒状の形状を有する。底部４４ｃは、筒状部４４ｂにおけるＺ２側の開口部を封止する。底部４４ｃには、Ｚ２側に突出する被取付部５７が取り付けられる。被取付部５７には、貫通孔５７ａが設けられる。貫通孔５７ａは、例えば円形である。被取付部５７は、アクチュエータ１が取り付けられる例えば機械装置に固定される。即ち、例えば貫通孔５７ａに機械装置の突出部が挿入されて当該機械装置に固定される。

ナット用ハウジング４２の内側には、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の大径部５３１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Ｚ２側の端部には、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Ｚ１側の端部には、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。

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、取付部材７０について説明する。図２に示すように、取付部材７０は、筐体７１と、軸受７２と、蓋体７３と、取付部７５と、を有する。取付部材７０と、軸部材ＳＦの細径部６３５とは、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に相対的に回転可能である。換言すると、取付部材７０は、細径部６３５（第２部分Ｓ２）の外周側に軸受７２を介して取り付けられ、この軸受７２により、取付部材７０には、細径部６３５の回転力の伝達が遮断される。筐体７１の内側には、細径部６３５および軸受７２が収容される。筐体７１と細径部６３５との間には、軸受７２が設けられる。軸受７２は、内輪７２ａと、外輪７２ｂと、転動体７２ｃと、を有する。内輪７２ａは、軸受押さえ部材７４Ｂと中径部６３４とでＺ方向に挟まれて細径部６３５に取り付けられる。軸受押さえ部材７４Ｂは、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に延びる。軸受押さえ部材７４Ｂは、固定部７４Ｂａと、押さえ部７４Ｂｂと、を備える。軸受押さえ部材７４Ｂは、中心軸ＡＸを含む断面においてＵ字形状を有する。押さえ部７４Ｂｂは、固定部７４Ｂａの外周側に設けられる。押さえ部７４ＢｂのＺ方向厚さは、固定部７４ＢａのＺ方向厚さよりも厚い。固定部７４Ｂａは、細径部６３５のＺ１側の端面にボルトＢＬ１、ＢＬ２を介して固定される。押さえ部７４Ｂｂは、内輪７２ａを押さえる。

軸受押さえ部材７４Ａは、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に延びる。軸受押さえ部材７４Ａは、固定部７４Ａａと、押さえ部７４Ａｂと、を備える。軸受押さえ部材７４Ａは、中心軸ＡＸを含む断面においてＬ字形状を有する。押さえ部７４Ａｂは、固定部７４Ａａの内周側に設けられる。押さえ部７４ＡｂのＺ方向厚さは、固定部７４ＡａのＺ方向厚さよりも厚い。固定部７４Ａａは、筐体７１の凹部７１ｂの底面にボルトＢＬ３、ＢＬ４を介して固定される。押さえ部７４Ａｂは外輪７２ｂを押さえる。即ち、外輪７２ｂは、軸受押さえ部材７４Ａと筐体７１の底部７１ａとでＺ方向に挟まれて筐体７１に取り付けられる。

筐体７１のＺ１側において、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って環状部７１ｃがＺ１側に突出している。環状部７１ｃの径方向内側に凹部７１ｂが配置される。筐体７１のＺ１側の開口は、蓋体７３で封止される。蓋体７３は、ボルトＢＬ５、ＢＬ６を介して環状部７１ｃのＺ１側の端面７１ｄに固定される。蓋体７３のＺ１側の端面には、Ｚ１側に向けて取付部７５が突出している。取付部７５には、貫通孔７５ａが設けられる。貫通孔７５ａは、例えば円形である。取付部７５には、例えばアーム等が取り付けられ、アームには、ワークが取り付けられる。例えば貫通孔７５ａにアームの突出部が挿入されて当該アームが取付部７５に固定される。

次に、アクチュエータ１の動きを説明する。

（第１の態様）
まず、軸部材ＳＦが昇降する（直動する）第１の態様を説明する。第１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の軸回り方向に回転する。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が軸方向に沿って直動する。詳細には、図３に示すように、軸部材ＳＦが軸方向に沿って上昇する。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の上昇が規制される。ここで、前述したように、取付部材７０は、細径部６３５（第２部分Ｓ２）の外周側に軸受７２を介して取り付けられ、細径部６３５の回転力の伝達が遮断される。従って、図３及び図４に示すように、取付部材７０は、回転せずに、細径部６３５と共に上昇する。なお、取付部材７０のみを回転させることも可能であるため、取付部材７０を上昇させつつ回転させてもよい。

次いで、軸部材ＳＦが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２の態様、第３の態様及び第４の態様が含まれる。

（第２の態様）
第２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、図３及び図４に示すように、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が軸方向に沿って上昇する。以上より、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、静止したナット部材５１と相対的に回転することで上昇（直動）する。なお、取付部材７０は、回転せずに、細径部６３５と共に上昇することができる。ただし、取付部材７０を回転させることも可能である。

（第３の態様）
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、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２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３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。なお、取付部材７０は、回転も上昇もしない。ただし、取付部材７０のみを回転させることも可能である。

（第４の態様）
第４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４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４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。なお、取付部材７０は、回転せずに、細径部６３５と共に直動させることができる。ただし、取付部材７０を回転させることも可能である。

次いで、軸部材ＳＦの推進力及びモータの逆作動性について説明する。

（軸部材ＳＦの推進力）
小さい推進力にする場合は、例えば、２つのモータＭ１、Ｍ２のうち片方のみを駆動させればよい。具体的には、前述した第１の態様や第２の態様である。

大きい推進力にする場合は、例えば、２つのモータＭ１、Ｍ２の両方を駆動させればよい。具体的には、前述した第３の態様や第４の態様である。

（モータの逆作動性）
例えば、取付部材７０に対してＺ２側に向く外力が入力される場合、即ち、モータが逆作動を受ける場合には、モータに逆起電圧が生じ、逆作動に逆らう向きにトルクを出力する。本実施形態では、取付部材７０にＺ２側の外力が入力され、軸部材ＳＦがＺ２側に押される場合、回転させられるのは第２モータＭ２のみであり、第１モータＭ１は逆起電圧によるトルクを出力しない。よって、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方が逆作動に逆らう向きにトルクを出力する場合と比較すると、本実施形態の方がモータの逆作動性が高くなる。

なお、取付部材７０に対してＺ２側に向く外力が入力される際の力の伝達手順を簡単に説明する。図２に示すように、まず、取付部７５から蓋体７３を介して環状部７１ｃの端面７１ｄがＺ２側に押される。次に、軸受押さえ部材７４Ａが軸受７２の外輪７２ｂを押し、軸受７２の内輪７２ａが中径部６３４をＺ２側に押す。これにより、軸部材ＳＦがＺ２側に押されて第２モータＭ２にに逆起電圧が生じる。

以上説明したように、アクチュエータ１は、第１ステータ１０と第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の軸方向に離隔して配置され且つ第２ステータと第２ロータ２０Ａとを有する第２モータＭ２と、第１ロータ２０と第２ロータ２０Ａとを軸方向に貫通し第１部分Ｓ１と第２部分Ｓ２と第３部分Ｓ３とを有する軸部材ＳＦと、スプライン外筒６１と、ナット部材５１と、第２部分Ｓ２の外周側に軸受７２を介して取り付けられ且つ第２部分Ｓ２の回転力の伝達が遮断される取付部材７０と、を備える。

前述した特許文献１のアクチュエータは、モータを１つしか備えておらず、複合軸（シャフト）が直線運動をする際の推進力も１つのモータの駆動力による。これに対して、本実施形態では、第１モータＭ１及び第２モータＭ２という２つのモータを備える。従って、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の双方を回転駆動させることにより、軸部材ＳＦの軸方向の推進力をより高くすることができる。

また、特許文献１のアクチュエータにおいて、高い推進力を得るために、仮に、モータを２つ並べて配置した場合、モータが逆作動を受けるときに、２つのモータに逆起電圧が生じて逆作動に逆らう向きに高いトルクを出力する。従って、特許文献１で２つのモータを配置する場合、モータの逆作動性が低くなる。これに対して、本実施形態では、前述のように、取付部材７０にＺ２側の外力が入力される場合、回転させられるのは第２モータＭ２のみであり、第１モータＭ１は逆起電圧によるトルクを出力しない。よって、本実施形態の方がモータの逆作動性が高くなる。

また、取付部材７０には、第２部分Ｓ２の回転力の伝達が遮断されるため、第２部分Ｓ２とは独立した自由な運動態様に対応することが可能である。なお、第２部分Ｓ２が回転する際の初期には、静止摩擦による回転力が僅かに取付部材７０に伝達されることも考えられるが、本発明の「遮断」は、当該初期の回転力の僅かな伝達も含める。

軸受７２の回転中心軸は、第１ロータ２０の中心軸ＡＸと同軸である。これによれば、取付部材７０を細径部６３５（第２部分Ｓ２）に対して回転させるときに、回転による取付部材７０の径方向の揺れが抑制される。

中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って延び、且つ、第１モータＭ１および第２モータＭ２を収容する筒状の第１モータハウジング４０及び第２モータハウジング４０Ａ（モータハウジング）を備える。このように、モータハウジングは筒状で剛性がより高い。よって、取付部材７０を介してモータハウジングに径方向に揺れる外力が加わった場合でも、モータハウジングで当該外力を支持することが可能である。

軸部材ＳＦは、第１部分Ｓ１を含む第１シャフト６３と第２部分Ｓ２を含む第２シャフト５３とに分割され、且つ、第１シャフト６３と第２シャフト５３とがねじ締結によって連結される。これによれば、第１シャフト６３又は第２シャフト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。

なお、第１モータハウジング４０、第２モータハウジング４０Ａ、第２連結ブラケット４５、ナット部材５１、スプライン外筒６１、第１モータＭ１、第２モータＭ２等がそれぞれ分離している。従って、それぞれを順番に組み付けるときに、所定の部品と他の部品との位置関係を高い精度で組み付けることができ、モータの高精度の芯出し等を容易に行うことができる。

１ アクチュエータ
１０ 第１ステータ
１０Ａ 第２ステータ
１１ 第１ステータ保持体
１１Ａ 第２ステータ保持体
２０ 第１ロータ
２０Ａ 第２ロータ
２１ 第１ロータブラケット
２１ａ 外輪押さえ
２１Ａ 第２ロータブラケット
２２ 第１ロータコア
２２Ａ 第２ロータコア
３１ 第１軸受
３２ 第２軸受
４０ 第１モータハウジング（モータハウジング）
４０ａ 上底部
４０ｂ 下底部
４０Ａ 第２モータハウジング（モータハウジング）
４０Ａａ 上底部
４０Ａｂ 下底部
４２ ナット用ハウジング
４２ａ 上端フランジ
４２ｂ 筒状部
４２ｃ 底部
４２ｄ 凹溝
４３ スプライン外筒用ハウジング
４３ａ ハウジング本体部
４３ｂ 筒部
４４ ストッパ用カバー
４４ａ 上端フランジ
４４ｂ 筒状部
４４ｃ 底部
４５ 第２連結ブラケット
４６ 第１連結ブラケット
５１ ナット部材
５１ａ フランジ部
５３ 第２シャフト
５５ ストッパ
５５ａ 緩衝部材
５６ ナット
５７ 被取付部
５７ａ 貫通孔
６１ スプライン外筒
６２ フランジ
６３ 第１シャフト
７０ 取付部材
７１ 筐体
７１ａ 底部
７１ｂ 凹部
７１ｃ 環状部
７１ｄ 端面
７２ 軸受
７２ａ 内輪
７２ｂ 外輪
７２ｃ 転動体
７３ 蓋体
７４Ａ 軸受押さえ部材
７４Ｂ 軸受押さえ部材
７５ 取付部
７５ａ 貫通孔
１００ 連結部
１０１ 第１回転検出部
１０１Ａ 第２回転検出部
１１１ 第１蓋部材
１１２ 凹部
５３１ 大径部
５３１ａ 細径部
５３２ 小径部
５３３ 雄ねじ部
６３１ 大径部
６３２ 小径部
６３２ａ 凹部
６３３ スプライン溝部
６３４ 中径部
６３５ 細径部
Ｄ１ 径
Ｄ２ 径
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ
Ｓ１ 第１部分
Ｓ２ 第２部分
Ｓ３ 第３部分
ＳＦ 軸部材

Claims (5)

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方向に離隔して配置され、且つ、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ロータと前記第２ロータとを前記軸方向に貫通し、
   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方向の一方側に突出し且つ前記軸方向に延びるスプライン溝部が外周に設けられる第１部分と、当該第１部分に対して前記軸方向の一方側に設けられ前記軸方向に延びる第２部分と、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方向の他方側に突出し且つ外周に雄ねじ部が設けられる第３部分と、を有する軸部材と、
   前記軸部材における前記第１部分の前記スプライン溝部に沿って前記軸部材を前記軸方向に案内させ、且つ、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、
   前記軸部材における前記第３部分の前記雄ねじ部と複数のボールを介して噛み合う雌ねじ部が設けられ、且つ、前記第２ロータと共に回転して前記軸部材を前記軸方向に移動可能なナット部材と、
   軸受と、
   前記第２部分の外周側に前記軸受を介して取り付けられ、且つ、前記軸受により、前記第２部分の回転力の伝達が遮断されている取付部材と、
   を備える、
   アクチュエータ。
2. 前記軸受の回転中心軸は、前記第１ロータの前記中心軸と同軸である、
   請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記中心軸の軸回りの周方向に沿って延び、且つ、前記第１モータおよび前記第２モータを収容する筒状のモータハウジングを備える、
   請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記軸部材は、前記第１部分を含む第１シャフトと前記第２部分を含む第２シャフトとに分割され、且つ、前記第１シャフトと前記第２シャフト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。
5. 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又は２に記載のアクチュエータ。

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