JPS58502159A - ２個のモ−タを備えた線形駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２個のモータを備えた線形駆動装置 技術分野 この発明は、一方のモータがナツトを駆動し、他方のモータがスクリュ・スピン ドルを駆動するようにされた２個のモータを備えた線形駆動装置に関する。たと えば、この発明による線形駆動装置を、スクリュ・スピンドルを駆動するモータ を１個だけ使用して作動する装置と比べると、この発明による線形駆動装置がす ぐれている点は、送シ速度の調節範囲が広いことである。

すなわち、この発明によれば、同じ回転方向であるが、回転数に僅かの差をつけ て両方のモータを駆動することによシ、非常にゆつくシ送シをかけることかでき る。また、一方のモータだけを回転させ、他方のモータを停止させておくことに よシ早送シをかけることができる。さらに、この発明によれば両方のモータを互 に反対の方向に回転することによシ非常に早い送シをかけることができるのであ る。

背景技術 米国特許第４６３０，０２２号明細書は、開放された構造の２個のモータを備え た線形駆動装置を開示している。

しかし、同明細書は、モータの軸がスクリュ・スピンドルの軸と直交し、専用の ウオーム伝動機構を介して該スピンドルとナツトとを駆動するようになっている 。

したがって、製作に比較的費用がかさむので、装置をコンパクトに構成すること はできない。しかして、同明細書は飛行機にこの駆動装置を使用することを提案 しており、両方のモータのどちらか一方が故障したときでも、駆動装置が運転状 態を持続することができることがとくに有利な特徴である。このことが２個のモ ータを使用して駆動を行なうようにされたこの種の線形駆動装置すべてに当ては まることは言う寸でもない。

又米国特許第２．４８１，４７７号明細書（Ｐｅｅｒｙ）は、一方のモータがス クリュ・スピンドルを直接駆動するよう構成した２モ一タ式線形駆動装置を開示 している。同明細書によればナツトを駆動するモータは前記スピンドルと並んで 取シ付けられていて、歯車伝動機構を介してナツトを駆動するよう構成されてい る。

発明の開示 この発明の目的は、外観が美的であって機械的に構成が簡明かつ簡素であり、し たがって安価に製作することができる２個のモータを備えた線形駆動装置を提供 することである。この発明によれば、機械的な構成部材は密閉したケーシング部 材の中に収容されていて、はこり、ごみ等が侵入しないよう保護措置が講じられ ており、又遊びを伴なうことなく、したがって、動作に遅延が生じることなく送 りをかけることができるようにするため、歯車伝動機構やウオーム伝動機構のよ うな中間伝動機構の使用をできるだけ避けるように構成しである。さらにこの発 明の装置は摩擦損失をできるだけ低く抑えるよう構成されておシ、静止状態から 直ちにフル・パワーで送シ動作を行なうことができるものである。

上記の目的を達成するため、請求の範囲第１項の特徴項に記載されている構成を 備えた線形駆動装置がこの発明に従って提案されたのである。そして、各種の実 施態様に従ってこの発明装置を構成することが可能である。すなわち、ナツトが 駆動パイプの中で回転はしないが、軸方向に移動可能であるように支承されてい て、ケーシング部材から突出した中空の送シロッドを駆動するようになっている 。しかし、駆動パイプの端部にナツトを固定的に取り付けるようにしてもよい。

又、この場合、入れ子式に互いに移動可能な２つのケーシング部材によシ駆動が 行なわれる。

図面の簡単な説明 第１図は、２個のモータと、ケーシング部材から突出した送υロッドとを備えた 線形駆動装置の平面図、第２図は、第１図に示されている装置を長さ方向に部分 的に切断してこの発明装置の構成を示す斜視図、第３図は、第１図及び第２図に 示された装置の変型を示す平面図、 第４図は、第３図に示された装置を長さ方向に部分的に切断してこの発明装置の 構成を示す斜視図、第５図は、この発明のさらに変型を示すもので入れ子式に移 動可能な２つの部材から構成されたケーシングの両端に、２個のモータを取シ付 けた線形駆動装置の部分断面図、 第６図より第１０図までは、第５図に示されている装置の要部の構成を示す図で 、第７図は第５図の線Ｉ−■による断面図である。

以下、この発明の実施例のいくつかを、添付図面を参照して説明する。

発明を実施するための最良の形態 第１図に示す線形駆動装置は、２個のモータ１０，５０を備え、該モータ１０， ５０は内部に伝動機構を組込んだケーシング部材間の伝動機構と連結している。

別のケーシング部材３０は、前記ケーシング部材間と接合し、該ケーシング部材 間の内部には、ナツト１５とスクリュ・スピンドル１１とを備えた専用の送り装 置が配設され、該スピンドル１１の端はケーシング部材間内の伝動機構の軸と連 結している。

回転可能なヘッド４１を備えた中空の送シロツド杓が前記ケーシング部材Ｉの一 端から突出している。この発明の線形駆動装置が回動動作を行なう場合を考慮し て、この発明による線形駆動装置を回動可能に支承するため前記ヘッド４１及び ケーシング部材Ｉのそれぞれにビン４２．３１が取シ付けられている。なお、こ の発明による線形駆動装置が回動しないように、この発明の装置を保持しても差 支えないことは勿論である。

第２図は、この発明による線形駆動装置の構成を斜視的に図示したものである。

第２図において、１１はスクリュ・スピンドルで、前記モータ１０によシ直接に 駆動させられる。１３は、前記伝動装置を構成する該スクリュへ・スピンドル１ １の歯付きプーリを示し、該スピンドル１１の後側の突出部に回転可能に支承さ れている。

符号５１は、前記モータ刃に接続する歯付きプーリで、前記歯付きプーリ１３と ５１との間には、ベルト５２が掛けである。符号１４は、スクリュ・スピンドル １１の外周を取囲む断面六角形の駆動パイプを示し、ケーシング部材（９）の内 部で前記歯付きプーリ１３の回転によって回転するようになっている。前記中空 の送りロッド４０の内側で保持されているナツト１５は前記スピンドル１１で担 持されるが、該ナツト１５が前記駆動パイプ１４の中に摺動可能に設けられてい る。前記スピンドル１１の駆動によってナツト１５を介して回転する送シロツド ４０が軸方向の力を受け支えることができるようにするため、２個の軸方向ベア リング２１を取付ける。該軸方向ベアリング２１はケーシング部材間の中で、回 転可能ではあるが、軸方向に動かないようにケーシング部材間の内部に軸支され ている。又前記モータ１０のケーシング部材の中に、軸方向ベアリングを取付け るようにしてもよい。符号３２は左右のベアリングである。

この発明の線形駆動装置は以上のように構成されているが、次のように作動する 。

今、両歯付きプーリ５１と１３の間の直径比と歯数比とは同じく１対２である。

又モータ１０の回転数が１４４Ｏｒｐｍ、モータ艶の回転数が２８８０　ｒｐｍ であって両方のモータが同じ回転方向に回わる場合、スクリュ・スピンドル１１ 及び駆動パイプ１４によシ駆動されるナツト１５は、１４４０　ｒｐｍで回転す るが、送シ速度は零である。

今、モータ刃の回転数が減少し、ナツト１５がスクリュ・スピンドル１１よシゆ つくシと回転すると、送シロッド釦に送シ運動が生じる。これに対し、モータ閣 の回転数が増加するか又はモータ１０の回転数が減少すると、送シロツド４０は 後退する。たとえば、モータ１ｏに制動をかけて停止させると、送シスピンドル １１は静止状態となるが、ナツト１５は１４４０　ｒｐｍで駆動する。スクリュ ・スピンドル１１のねじのピッチを、たとえば、４ＩＩＢとすると、送りロッド ４０の後退速度は毎分１４４０Ｘ４＝５７６０襲または毎秒９５ｍとなる。モー タ刃に制動をかけて停止させると、逆の状態となる。この場合、送シ速度は毎秒 ９５襲である。

一方のモータにだけ回転数調節装置を設けるのが好ましい。たとえば、モータ１ ｏには、約１００Ｏｒｐｍの一定の回転数で回転するモータを使用し、一方、１ ｏｏ。

ｒｐｍと３０００　ｒｐｍの間でモータ刃の回転数を調節することができるよう にしてもよい。前記歯付きプーリ５１とＪ３の変速比を１＝２とした場合、ナツ ト１５と送りスピンドル１１の間の１分間当シの回転数の調節範囲を＋５００か ら零を経て−５００までの間に設定することができる。前記スクリュ・スピンド ル１１のねじのピッチを４襲とすると、送シロツド４０の送り速度調節範囲を毎 秒十キ研Ｘ４−＋３３．３ｍから静止状態を経て毎秒−３３，３襲までの間に設 定することができる。

第３図及び第４図は、上記の線形駆動装置の変型を示す。同じ符号は第１図及び 第２図と同じ部材又は部分を示す。第３図及び第４図において、新たに加わる部 分は次の通りである。符号６０（ｌ−ｔモータ、６１は該モータ印の中空シャフ ト、６３は前記モータ１０とモータωとの間に、軸方向ベアリング６２を介して 設けた中空部材、１４０は前記駆動パイプ１４の後部のカンプリング部材、１４ １はカップリング部材１４０のラジアルベアリング、関はベアリング、１１′は スクリュ・スピンドル１１の突出部を示す。

前記断面六角形の駆動パイプ１４は中間伝動機構を介してモータ（イ）により駆 動される。該駆動パイプ１４の後端にはカップリング部材１４０が取シ付けられ ていて、該カップリング部材１４０はモータωの中空シャフト６１から延びてい る。前記スクリュ・スピンドル１１はラジアル・ベアリング１４１を用いて前記 カップリング部材１４０の内部で回転可能に軸支されておシ、又該スクリュ・ス ピンドル１１の後方の突出部１１′はモータωの中空シャフト６１の中に差し通 されていて、軸方向ベアリング６２を用いて中間部材口の中で回転可能ではある が、軸方向に移動しないよう保持されている。前記スクリュ・スピンドル１１の 突出部ＩＪ′はモータ１０のシャフトト接続されている。

ここで、第３図及び第４図に示す変型の作用状態を説明する。

両方のモータ１０と印とが同じ回転数でかつ同じ回転方向に回転すると、送りス ピンドル１１とナツト１５を包持している駆動バイブ１４は同じ回転数で駆動さ れるので、送りロッド４０の送り速度は零となる。

たとえば、モータ１０が回転数を調節可能なモータとして設計されていて、電子 式調節装置（図示しない）と接続されているとすると、前記送りロッド４ｏの送 りと後退とを静止状態から調節することができる。送シ速度又は戻り速度は、両 方のモータ１ｏとωの回転数の差に比例して変化する。

前記送りロッド４０に非常に早い送りを与えたり又は非常に早い戻シ動作をさせ るため、両方のモータの一方を零速度まで制動することも可能であることは言う までもない。モータの回転方向を逆にすると、送り速度または戻シ速度は極端に 大きくなる。

２個のモータを備えたこの発明の線形駆動装置をモータを１個しか使用していな い線形駆動装置と比べ、特にすぐれている点は、静止状態から直ちにフル・パワ ーで駆動を行なうことができることである。その理由は、送シロッド物が静止し ているときでも、両方のモータが回転しているからである。

前記モータを１個だけ使用して動作する線形駆動装置の場合は、まずモータがフ ル・パワーを出す状態に至るまでモータの回転を増速させなければならない欠点 がある。

次に、この発明のさらに変型を、第５図から第１０図について説明する。

第５図に示された線形駆動装置は入れ子穴に互に移動可能な２つのパイプ状のケ ーシング部材１と２とを備えておシ、該ケーシング部材１，２の外端部１１０， ２１０は肉厚を厚くすることによシ強固に作っである。モータＭ、とＭ２が前記 強化された厚肉の端部に固定されている。内側のケーシング部材２上に嵌着され たベアリング・スリーブ２２０と外側のケーシング部材１内に嵌着されたベアリ ング・スリーブ１２０とにより正確な案内を行なうことができる。

なお、強化されたケーシング部材１，２の厚肉の外端部１１０，２１０には、ピ ン１３０　、２３０が取シ付けられていて、該ビン１３０，２３０を介して本駆 動装置をこの駆動装置によシ操作するようにされた部材と接続することができる 。

第７図は第５図の１−■線による横断面図であって、ここでは厚肉に強化された ケーシング部材の外端部２１０にへこみ２４０が凹設されていて、モータＭ２を 固定する六角穴付きボルト２５０を差し通すだめのスペースが前記へこみ２４０ に用意されている。モータＭ、ハ、前記ケいる。両方のモータＭ、、Ｍ２のフラ ンジには、カラー１６０゜２６０が取り付けられていて、該カラー１６０，２６ ０にょシモータのフランジは厚肉に強化されたケーシング部材の外端部１１０， ２１０の中で正確に心出しされている。

前記ケーシング部材１．２を回転しないようにするため、補足的な保持手段を設 けなければならない。この目的を達成する構成態様が第８図に示されている。こ の構成態様によれば、外側のケーシング部材１に長さ方向に延在した溝が２つ凹 設されていて、一方、内側のケーシング部材２に２つのスライド・キー２００が 固設されており、これにょシ両ケーシング部材１．２を回転しないようにする。

第９図及び第１０図は、上述の目的を達成する別の構成態様を図解したものであ る。第９図に示されている構成態様においては、ケーシング部材の軸に平行に延 在したころがり軌条が外側のケーシング部材１′と内側のケーシング部材２′に 凹設されていて、ボール２ｏ１カ前記ころがシ軌条を転動するようになっている 。このような案内の仕方は正確であシしかも、取シ扱いが容易である。

第１０図に示されている構成態様においては、多数の長さ方向に延びた溝が外側 ケーシング部材１〃に凹設されていて、一種の内股歯２０２を形成しており、一 方これに対応した外股歯２０３が内側ケーシング部材２“に突設されている。こ のような案内の仕方によれば、大きな力を受け支えることができる。

上記変型に示した入れ子犬に互に移動可能なケーシング部材を使用する代わりに 、ケーシング部材１，２ノ断面が多辺形、たとえば、四角形、六角形等の形状を 呈するようにしてもよい。このように構成することによシケーシング部材が回転 しないよう保持を行なうことができる非常に確実ガ手段を提供することができる 。

次に第５図に示したこの発明の変型の作用を説明する。

モータＭ１は駆動パイプ３を介してボール循環ナツト３１０を駆動する。駆動パ イプ３の一方の端部３２０はモータＭ１のシャフトと接続、固定されており、一 方、駆動パイプの他方の端部３３０は吊り鐘状に広がっていて、この拡径部にボ ール循環ナツト３１０を収容する。該ボール循環ナラ）　３１０は径が広がった 端部にプレス嵌めされていて、キー３４０（第６図参照）により回転しないよう 安全が保たれているとともに、安全リング３５０により軸方向に移動しないよう 補足的に安全がはかられている。前記スクリ子・スピンドル４の端部は駆動パイ プの３の両端部の間に延びている部分３６０の中で摺動かつ回転可能に支承され ている。

前記モータＭ２はスクリュ・スピンドル４を駆動するが、該モータＭ２のシャフ トはカップリング・スリーブ４１０ヲ介してスクリュ・スピンドル４の一方の端 部と接続されている。又該スクリュ・スピンドル４は、第６図に示すように、ボ ール循環ナツト３１０のボールに対応した形状に刻設されたねじ山を備えている 。スクリュ・スピンドル４の開放端にスクリュ・スピンドルの端部上で回転可能 なベアリング・スリーブ４２０が嵌着されており、該ベアリング会スリーブ４２ ０ハ安全リング４３０によシ軸方向にずれ動かないよう保持されて一イル。ベア リング−スリーブ４２０の外径は、駆動ノくイブ３の部分３６０の中でベアリン グ・スリーブ４２０が摺動しながら移動することができるよう寸法ぎめされてい る。スクリュ・スピンドル４の自由端を上述の要領で支承することは非常に重要 なことである。なぜなら、このように支承を行なうことにより回転数が非常に高 い場合でもスクリュ・スピンドル４が振動することを防止することができるから である。

前記両方のモータＭｌ　、　Ｍｔでこの発明の駆動装置を動作させることができ るが、一方のモータでも本駆動装置を動作させることができる。すなわち、第５ 図を参照して、距離Ｘを増大させることも、この距離Ｘを減少させることも送シ 動作の範噴に入るものとみなすことができる。だとえば、両方のモータＭ、、Ｍ ２を動作させるが、回転数にわずかな差が生じるようにすることにより距離Ｘを 増大させる方向にゆっくりと送シをかけることも、又反対の回転方向に両方のモ ータを動作させることにより上記とは反対の方向に非常に迅速に送りをかけるこ とも可能である。この要領はこの明細書の最初の部分ですでに説明した通シであ る。ケーシング部材１．２のベアリング・スリーブ１２０　、２２０と、スクリ ュ・スピンドル４の長さと、ボール循環ナツト３１０の軸方向の長さが最大送り 長さ、すなわち、ストロークを寸法Ｈ（第５図参照）に限定している。

産業上の利用可能性 このようにして、この発明によればボール循環ナツトと該循環ナツトに対応した 輪郭に刻設されたスクリュ・スピンドルを使用することによって、遊びを伴なう ことなく動作する高精度の線形駆動装置を提供することができる。そして、半径 方向にも、軸方向にも遊びがない状態でモータのシャフトを軸支することができ ることは言う笠でもない。精度がさほど問題ではなく、むしろ製造価格が重要視 される場合、ボール循環ナツトの代わシに簡単な青銅製ナツト又はプラスチック 製ナツトを使用することもできる。

又、この発明において、力を伝達する保合手段として半径方向に延在したビン１ ３０，２３０を使用する代わりに、いろいろ異なった別の構成態様を採用するこ とも可能である。たとえば、モータＭ、、Ｍ、のベアリング用端部キャップに保 合用留金を設けるようにしてもよい。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　スクリュ・スピンドルと、ナツト及び２個の駆動モータとを備えた線形駆 動装置において、駆動モータ（１０；Ｍ、）が、ケーシング部材加、モータωの 中空シャフト６１及びケーシング部材２の外端部２１０の中で回転可能に、しか も軸方向に移動しないよう軸支されたスクリュ・スピンドル（１１；４）を駆動 し、一方、第２のモータ（５ｏ；（イ）；Ｍｌ）が前記スクリュ・スピンドルと 同軸的に取シ付けられていて、ケーシング部材（３０；１１の中で回転可能に、 しかも軸方向に移動し々いよう軸支された駆動パイプ（１４；ａ　）を介してナ ツト（１５；３１０）を駆動し、かつ前記ケーシング部材２０，３０；ケーシン グ部材加、中空部材部；ケーシング部材１，２がすべての回転可能々部材を包み 囲んでいることとを特徴とする線形駆動装置。 ２　前記第２のモータ（５０；６０）が駆動パイプ１４を介してナツト１５を駆 動するようにされていて、該ナツト１５が前記駆動パイプ１４に関し回転しない が、軸方向に移動可能に該駆動パイプ１４の中で支承されている！請求の範囲第 １項記載の線形駆動装置。 ＆　前記第２のモータＭ１が駆動パイプ３を介してナツト３１０を駆動するよう に構成され、該ナツト３１０が前記駆動パイプ３の外端に固定的に取シ付けられ ている請求の範囲第１項記載の線形駆動装置。 ４、　前記両方のモータ（１０，５０；１０，６０）がケーシング部材（資）の 一方の端部に取り付けられ、前記ナツト１５が駆動パイプ１４に関し同軸的に延 設されているとともに駆動パイプ１４の中で軸方向に移動可能に支承されていて 、ケーシング部材Ｉよシ突出している送りロッド釦と接続されている請求の範囲 第２項記載の線形駆動装置。 ５、　前記両方のモータ１０，５０が相並んで取シ付けられておシ、かつ前記第 ２のモータ５０が中間伝動機構１３゜５１　、５２　を介して駆動パイプ１４を 駆動するよう圧されている請求の範囲第４項記載の線形駆動装置。 ６、前記両方のモータ１０　、６０が前後に並んで同軸的に配置されておシ、し かも一番外側に取り付けられているモータ１０がスピンドルを駆動し、第２のモ ータωがスクリュ・スピンドル１１．１１’を貫通した中空シャフト６１を備え ていて、該中空シャフト６１が駆動パイプ１４と接続固定している請求の範囲第 ４項記載の線形駆動装置。 ７、　前記モータＭ、、Ｍ２がケーシング部材の互に反対位置にある外端部１１ ０，２１０に取り付けられていて、前記ケーシング部材が入れ子犬に互に移動可 能でかつケーシング部材の軸のまわりで回転しないように安全が保たれている２ つのケーシング部材１，２よシ成す、シかして前記モータＭ２がスクリュ・スピ ンドル４と接続、固定されかつ第２のモータＭ２が端部３３０にナツト３１０を 担持している駆動パイプ３と接続、固定されている請求の範囲第３項記載の線形 駆動装置。 ＆　スクリュースピンドルの突出部１１′が第１のモータ印の後方で軸方向に軸 支されている請求の範囲第６項記載の線形駆動装置。 ９　前□紀伝動機構１３　、５１　、５２が歯付きベルト式伝動機構である請求 の範囲第５項記載の線形駆動装置。 １０、前記伝動機構が、摩擦車式機構である請求の範囲第５項記載の線形駆動装 置。 １】、前記伝動機構が、歯車式伝動機構である請求の範囲第５項記載の線形駆動 装置。 １２、前記ナツト１５がボール循環ナツトであシ又前記スクリュ・スピンドルが ボールに対応した輪郭に形成されたねじを備えている請求の範囲第１項記載の線 形駆動装置。 １３、前記ナツト１５がプラスチック材料から作られている請求の範囲第１項記 載の線形駆動装置。 １４、駆動パイプのうちモータと反対の端部３３０が吊シ鐘状に拡径されていて 、拡径された端部３３０にボール循環ナツト３１０が嵌着されている請求の範囲 第７項記載の線形駆動装置。 １５、入れ子式に互に移動可能な両方のケーシング部材１．２が外側の部材の中 に凹設された少なくとも１つの長さ方向に延在した溝と、内側の部材に取り付け られた少なくとも１つのスライドキー２００によシ回転しないよう安全が保たれ ている請求の範囲第７項記載の線形駆動装置。 １６、入れ子式に移動可能な両方の部材が内側のケーシング部材２′の外面に形 成された多数の長さ方向に延在した溝と、該溝に対応して輪郭を有する外側のケ ーシング部材１“の内面に形成された多数の長さ方向に延在した溝２０２，２０ ３とにより、回転しないよう安全が保たれている請求の範囲第７項記載の線形駆 動装置。 １７、入れ子式に互に移動可能な両方のケーシング部材１′、２′が外側の部材 の内面に凹設された転勤軌条を形成している長さ方向に延在した溝と、内側の部 材の外面に凹設された軌動軌条を形成している長さ方向に延在した溝とを備えて おり、これらの溝にボール２０１が挿入されていて、両方の部材１／、２／が回 転しないように安全が保たれている請求の範囲第７項記載の線形駆動装置。 １８、入れ子式に互に移動可能な両方の部材の断面輪郭が多角形である請求の範 囲第７項記載の線形駆動装置。 １９、外側の部材の自由端がリング状の封止要素にょシ内側部材に関し移動可能 に封止されている請求の範囲第７項記載の線形駆動装置。