JPH08237931A - リニア・ロータリ複合型パルスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力ストロークが長い場合、ロータリパルス
モータ部分の固定子の長さが、本来固有の長さより長く
ならないようにする。 【構成】 リニアパルスモータ部２とロータリパルスモ
ータ部３とが、軸方向に結合され、それぞれの移動子６
と回転子１６とがひとつの出力軸７を共通にして、軸方
向に移動自在、かつ回動自在に支持されるリニア・ロー
タリ複合型パルスモータ１であって、ロータリパルスモ
ータ部３の回転子軸（第２の出力軸）１７を中空軸と
し、該中空軸内に回動止め機構付きのボールスプライン
軸受１８を介して、リニアパルスモータ部２の移動子軸
（第１の出力軸）７を摺動自在に貫通させ、ロータリパ
ルスモータ部３の回転子軸（第２の出力軸）１７の回動
方向の出力を、軸受１８を介してリニアパルスモータ部
２の移動子軸（第１の出力軸）７に伝達させて、該軸７
を前記複合型パルスモータ１の出力軸にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニア・ロータリ複合
型パルスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のモータとしては、米国特
許第５，０９３，５９６号公報（発明の名称：結合型リ
ニア・ロータリ直接駆動ステップモータ；特開平４−２
２９０６３号）に円筒状の３相ＶＲ型リニアステップモ
ータ部分と、ハイブリッド型３相ロータリステップモー
タ部分またはＶＲ型３相ロータリステップモータ部分と
が軸方向に並べて配置され、それぞれの出力軸を共通に
してひとつのハウジング内に収容したものが開示されて
いる。

【０００３】すなわち、図４に示すように、従来のリニ
ア・ロータリ複合型パルスモータ１００は、３相ＶＲ型
リニアパルスモータ部分１０１と、ハイブリッド型３相
ロータリパルスモータ部分１０２とが軸方向に並べて、
図示しないボルトにより、一体的に組み立てられてお
り、該リニアパルスモータ部分１０１の固定子１０３の
固定子小歯１０３ａに対向して、移動子小歯１０４ａが
設けられている移動子１０４と、前記ハイブリッド型３
相ロータリパルスモータ部分１０２の固定子１０５の固
定子小歯１０５ａに対向して、回転子小歯１０６ａが設
けられている回転子１０６とが、共通の出力軸１０７に
それぞれ配設されている。１０８，１０９は、それぞれ
の前記固定子１０３，１０５に巻回された固定子卷線で
ある。

【０００４】そして、前記共通の出力軸１０７は、両端
に設けられたブラケット１１０，１１１により、軸方向
および回動方向に、摺動自在に支持されている。この場
合、ブラケット１１０，１１１の前記出力軸１０７との
摺動部分は、スライド軸受を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のリニア・ロータリ複合型パルスモータ１００
にあっては、前記リニアパルスモータ部分１０１のスト
ロークが、前記ロータリパルスモータ部分１０２の固定
子１０５の長さより長い場合、該ストロークと前記ロー
タリパルスモータ部分１０２の固定子１０５の長さとの
差にほぼ相当する分だけ、該固定子１０５の軸方向の長
さを長くしなければならないという問題点があった。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、出力ストロークが長い
場合でも、ロータリパルスモータ部分の固定子の長さ
が、本来固有の長さより長くならないリニア・ロータリ
複合型パルスモータを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、リニアパルスモータ部とロータリパ
ルスモータ部とが、軸方向に一体的に結合されるように
配設され、それぞれの移動子と回転子とがひとつの出力
軸を共通にして、軸方向に移動自在、かつ回動自在に支
持されるリニア・ロータリ複合型パルスモータにおい
て、次のとおりである。

【０００８】（１） 前記共通の出力軸として、前記リ
ニアパルスモータ部の移動子に固着されるとともに、前
記複合型パルスモータの機械的出力を出力する第１の出
力軸と、該第１の出力軸上に配設される軸受と、前記ロ
ータリパルスモータ部の回転子に固着された中空軸で、
該中空軸内に前記軸受を介して前記第１の出力軸を摺動
自在に貫通させる第２の出力軸とから成り、前記軸受
は、ボールスプライン軸受であるとともに、回動止め機
構として、前記第１の出力軸の外周面に、軸方向に平行
に、前記軸受の転動ボールを転動させるための複数の溝
を設け、該溝に前記転動ボールを複数個転動させるよう
にして、前記第２の出力軸が出力する回動方向の出力
を、該軸受を介して前記第１の出力軸に伝達させること
を特徴とする。

【０００９】（２） 前記（１）において、前記第１の
出力軸が中空形状であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明は以上のように、前記ロータリパルスモ
ータ部の回転子軸（第２の出力軸）を中空軸とし、該中
空軸内に回動止め機構付きのボールスプライン軸受を介
して、前記リニアパルスモータ部の移動子軸（第１の出
力軸）を摺動自在に貫通させ、前記ロータリパルスモー
タ部の回転子軸（第２の出力軸）の回動方向の出力を、
該軸受を介して前記リニアパルスモータ部の移動子軸
（第１の出力軸）に伝達させて、前記移動子軸（第１の
出力軸）を前記リニア・ロータリ複合型パルスモータの
出力軸としている。このため、前記回動止め機構付きの
ボールスプライン軸受により、出力ストロークの長い分
を調整して、前記ロータリステップモータ部分の固定子
の長さが、本来固有の長さより長くならない。

【００１１】前記移動子軸（第１の出力軸）を中空構造
にして、該軸自体の慣性を軽減して、応答性を高めると
ともに、一方の軸端に真空装置のような吸込装置を接続
すれば、他方の軸端に別の部品などを吸着、支持させる
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図１（ａ）は、本発明のリ
ニア・ロータリ複合型パルスモータの一実施例を示す断
面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部の拡大図であ
る。

【００１３】図１（ａ）において、前記複合型パルスモ
ータ１は、リニアパルスモータ部２と、ロータリパルス
モータ部３とから成り、該リニアパルスモータ部２が発
生する軸方向の所定ステップストロークによる機械的出
力と、該ロータリパルスモータ部３が発生する回動方向
の所定ステップ角による機械的出力とを組み合わせて、
出力する。

【００１４】該リニアパルスモータ部２の固定子４は、
ブラケット５ａ，５ｂとハウジング部材５ｃとからなる
ハウジング５内に配設され、前記ロータリパルスモータ
部３の固定子１４は、ブラケット１５ａ，１５ｂの間に
挟持されるように配設されるとともに、図示しないねじ
により、それぞれ軸方向に配置、結合されている。

【００１５】前記リニアパルスモータ部２の前記固定子
４内に配設される移動子６は、ひとつの中空状の第１の
出力軸（移動子軸）７に固着され、該第１の出力軸７
は、前記ブラケット５ａ，５ｂに設けられたリニアベア
リング８ａ，８ｂとロータリベアリング９ａ，９ｂによ
り、軸方向に移動自在に、かつ回動方向に回動自在に支
持されている。なお、１０は、前記固定子４内に卷回さ
れた固定子卷線である。

【００１６】前記ロータリパルスモータ部３の前記固定
子１４内に配設される回転子１６は、前記第１の出力軸
７の外径より大きい内径を有する中空状の第２の出力軸
（回転子軸）１７に固着され、該第２の出力軸１７は、
前記ブラケット１５ａ，１５ｂに設けられたロータリベ
アリング１９ａ，１９ｂにより、回動方向に回動自在に
支持されている。そして、該第２の出力軸１７の中空部
内に、前記第１の出力軸７の外周部に配設された回動止
め機構付きのボールスプライン軸受１８を介して、前記
第１の出力軸７を摺動自在に貫通、支持させている。な
お、２０は、前記固定子１４内に卷回された固定子卷線
である。

【００１７】前記ボールスプライン軸受１８は、前記第
１の出力軸（移動子軸）７を軸方向に移動自在に支持す
る軸受で、例えば図３の一部破断図に示すものがある。
すなわち、該軸受１８は、一種のリニアベアリングと呼
ばれるもので、円筒状の外筒１８ａと、複数個の転動ボ
ール１８ｂと、該転動ボール１８ｂを軸方向に一列に連
続して配設したものの複数列を保持するリテーナ１８ｃ
とからなる。なお、前記外筒１８ａの内周両端面には、
シール１８ｄのほか、止めリング１８ｅが組み付けられ
ている。

【００１８】そして、前記第１の出力軸７の外周面に、
軸方向に平行に複数本（本実施例では、６本）のボール
転動溝７ａを設け、前記軸受１８は、前記第１の出力軸
７を貫通させながら、その転動ボール１８ｂがボール転
動溝７ａ内に転動するように装着される。本実施例の場
合、前記第１の出力軸７に設けられるボール転動溝７ａ
は、２本隣接した該溝７ａを１対として、前記第１の出
力軸７の外周面上を等ピッチで３箇所（３対）に設けら
れている。

【００１９】前記複数個の転動ボール１８ｂは、前記外
筒１８ａと前記第１の出力軸７のボール転動溝７ａ面と
の間に組み付けられ、該溝７ａ内を前記軸方向に直接、
転動しながら前記移動子６を支持する。前記リテーナ１
８ｃは、前記複数個の転動ボール１８ｂを前記外筒１８
ａとともに保持する合成樹脂製のもので、該転動ボール
１８ｂを軸方向に一列に連続して配設し、前記ボール転
動溝７ａ内に転動させるための案内溝１８ｆと、該転動
ボール１８ｂを循環するように返送させるための返送溝
１８ｇとからなる循環溝１８ｈが、複数列形成されてい
る。そして、該複数列の循環溝１８ｈは、通常、内周面
の円周方向に３箇所以上、等ピッチで配設されている。

【００２０】従って、前記軸受１８は、このような構造
により、前記第１の出力軸７を小さい摩擦で軸方向に移
動自在にさせていると同時に、前記ボール転動溝７ａ
と、該溝７ａ内に転動する複数個の転動ボール１８ｂと
により回動止め機構を構成している。

【００２１】（リニアパルスモータ部）次に、図１にお
いて、前記リニアパルスモータ部２の前記固定子４の固
定子コア４ａには、内側に向かって放射状に等ピッチ角
度で、複数個の突極が配設されており、これらの突極に
は、図１（ｂ）に示すように、その内周面に軸方向に複
数個の固定子小歯４ｂが等ピッチで配設されている。ま
た、これらの突極のそれぞれに、固定子卷線１０が各別
に巻回されている。

【００２２】一方、固定子４内にある前記移動子６に
は、前記第１の出力軸７上に磁極コア６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄと該磁極６ａと６ｂおよび６ｃと６ｄのそれぞ
れの中間に挟持され、軸方向に磁化されたリング状の永
久磁石６ｅ，６ｆとが配設されている。そして、該磁極
コア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの外周面には、前記固定子
小歯４ｂに対向して複数個の移動子小歯６ｇが軸方向に
等ピッチで配設されており、前記磁極コア６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄのそれぞれの移動子小歯６ｇは、図１（ｂ）
に示すように、互いに歯ピッチの１／２づつずれてい
る。なお、前記固定子小歯４ｂの歯ピッチと前記移動子
小歯６ｇの歯ピッチとは同一である。なお、６ｈは非磁
性部材、６ｉはピッチ調整部材である。

【００２３】前記リニアパルスモータ部２は、前記固定
子卷線１０に流れるパルス駆動電流により、軸方向に所
定のステップストロークで機械的出力を発生する。

【００２４】（ロータリパルスモータ部）前記ロータリ
パルスモータ部３の前記固定子１４の固定子コア１４ａ
には、内側に向かって放射状に等ピッチ角度で、複数個
の突極が配設されており、これらの突極には、その内周
面に円周方向に複数個の固定子小歯１４ｂが等ピッチで
配設されている。また、これらの突極のそれぞれに、固
定子卷線２０が各別に巻回されている。

【００２５】一方、固定子１４内にある前記回転子１６
には、前記第２の出力軸１７上に磁極コア１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄと該磁極１６ａ，１６ｂと１６ｃ，
１６ｄの中間に挟持され、軸方向に磁化されたリング状
の永久磁石１６ｅ，１６ｆとが配設されている。そし
て、該磁極コア１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの外周
面には、前記固定子小歯１４ｂに対向して複数個の回転
子小歯１６ｇが円周方向に等ピッチで配設されており、
前記磁極コア１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのそれぞ
れの回転子小歯１６ｇは、互いに歯ピッチの１／２づつ
ずれている。なお、前記固定子小歯１４ｂの歯ピッチと
前記回転子小歯１６ｇの歯ピッチとは同一である。

【００２６】前記ロータリパルスモータ部３は、前記固
定子卷線２０に流れるパルス駆動電流により、回動方向
に所定のステップ角で機械的出力を発生する。

【００２７】図３は、本実施例の図１の変形例を示す断
面図で、前記複合型パルスモータ１の軸方向の長さを短
く改良を図ったものである。

【００２８】図３において、図１の前記リニアパルスモ
ータ部２と前記ロータリパルスモータ部３とを、図示し
ないねじにより、それぞれ軸方向に配置、結合するに際
し、一方のブラケット５ｂ、リニアベアリング８ｂおよ
びロータリベアリング９ｂを省略して、前記中空状の第
１の出力軸（移動子軸）７の一方を、前記ロータリパル
スモータ部３の前記ボールスプライン軸受１８、中空状
の第２の出力軸（回転子軸）１７を介して、前記ロータ
リベアリング１９ａ，１９ｂにより支持させている。

【００２９】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他
の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記
構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
リニア・ロータリ複合型パルスモータによれば、共通の
出力軸として、リニアパルスモータ部の移動子に固着さ
れるとともに、前記複合型パルスモータの機械的出力を
出力する第１の出力軸と、該第１の出力軸上に配設され
る軸受と、前記ロータリパルスモータ部の回転子に固着
された中空軸で、該中空軸内に前記軸受を介して前記第
１の出力軸を摺動自在に貫通させる第２の出力軸とから
成り、前記軸受は、回動止め機構付きボールスプライン
軸受であるとともに、前記第２の出力軸が出力する回動
方向の出力を、該軸受を介して前記第１の出力軸に伝達
させるので、前記ボールスプライン軸受により、出力ス
トロークの長い分を調整して、前記ロータリパルスモー
タ部の固定子の長さが、本来固有の長さより長くならな
いという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明のリニア・ロータリ複合
型パルスモータの一実施例を示す断面図、図１（ｂ）
は、図１（ａ）のＡ部拡大図である。

【図２】ボールスプライン軸受１８の一部破断図であ
る。

【図３】本実施例の図１（ａ）の変形例を示す断面図で
ある。

【図４】従来のリニア・ロータリ複合型パルスモータの
断面図である。

【符号の説明】

１ リニア・ロータリ複合型パルスモータ ２ リニアパルスモータ部 ３ ロータリパルスモータ部 ６ 移動子 ７ 第１の出力軸 ７ａ ボール転動溝 １６ 回転子 １７ 第２の出力軸 １８ ボールスプライン軸受 １８ｂ 転動ボール

フロントページの続き (72)発明者 吉岡 正浩 千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモー ター株式会社内 (72)発明者 倉石 幸雄 千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモー ター株式会社内 (72)発明者 金木 敏兼 千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモー ター株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リニアパルスモータ部とロータリパルス
   モータ部とが、軸方向に一体的に結合されるように配設
   され、それぞれの移動子と回転子とがひとつの出力軸を
   共通にして、軸方向に移動自在、かつ回動自在に支持さ
   れるリニア・ロータリ複合型パルスモータにおいて、 前記共通の出力軸として、前記リニアパルスモータ部の
   移動子に固着されるとともに、前記複合型パルスモータ
   の機械的出力を出力する第１の出力軸と、該第１の出力
   軸上に配設される軸受と、前記ロータリパルスモータ部
   の回転子に固着された中空軸で、該中空軸内に前記軸受
   を介して前記第１の出力軸を摺動自在に貫通させる第２
   の出力軸とから成り、前記軸受は、ボールスプライン軸
   受であるとともに、回動止め機構として、前記第１の出
   力軸の外周面に、軸方向に平行に、前記軸受の転動ボー
   ルを転動させるための複数の溝を設け、該溝に前記転動
   ボールを複数個転動させるようにして、前記第２の出力
   軸が出力する回動方向の出力を、該軸受を介して前記第
   １の出力軸に伝達させることを特徴とするリニア・ロー
   タリ複合型パルスモータ。
2. 【請求項２】 前記第１の出力軸が中空形状であること
   を特徴とする請求項１に記載のリニア・ロータリ複合型
   パルスモータ。