563285 A7 B7 五、發明説明（1 ) 〔技術領域〕 本發明係關於用於自動化機器等之狹窄空間內同時能 進行雙軸動作之雙軸一體式馬達。 〔先行技術〕 過去，能進行雙軸動作之一般性馬達係爲只連結2個 的轉動式馬達之構成。當以2個轉動式馬達得到水平方向 (橫方向）的轉動及上下方向（縱方向）的轉動動作時， 如第4圖所示，水平方向驅動馬達3 1與垂直方向驅動馬 達3 2，偏置各別的軸心3 3，3 4而呈垂直交叉連接。 即是在水平方向驅動馬達3 1的轉動軸3 1 a固定L 形狀之連結體3 5的一方端，並且在前述連結體3 5的他 方端固定上下方向驅動馬達3 2，而利用水平方向驅動馬 達3 1往水平方向轉動垂直方向驅動馬達3 2。另外，垂 直方向驅動馬達3 2以雙軸馬達所構成，而在兩側的轉動 軸3 2 a固定〕形狀的輸出體3 6。前述輸出體3 6在中 央部設置輸出軸3 7。 在於此種的構成，經由以水平驅動馬達3 1運轉上下 方向驅動馬達3 2全體而進行水平方向的轉動；經由以上 下方向驅動馬達3 2往上下方向運轉輸出軸3 7而進行上 下方向的轉動。 此外’在日本專利特開昭5 9 - 2 2 2 0 6 9號公報 中提案圓形線性馬達當中置入轉動馬達之馬達構成例；在 曰本專利特開平4 一 2 9 5 5 2號公報中或特開平4 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） hII"——— I#! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 563285 A7 _B7___ 五、發明説明（2 ) 2 9 5 5 5號公報中提案組合2個圓形線性馬達之馬達構 成例。前者達到水平動作及轉動動作，後者則達到水2P _ 作及垂直動作。 不過此種過去的技術會有以下的問題點。（1 )能進 行雙軸動作之過去的一般性馬達，因水平方向驅動馬達其 轉動軸3 1 a的軸心3 3與水平方向驅動馬達3 2的轉動 軸3 2 a不一致，所以輸出軸3 7的先端可以進行圓筒狀 的曲面動作作爲雙軸合成運動，不過無法進行球面動作。 (2 )因2個馬達3 1 ，3 2爲橫向並排的構成，所 以機械結構變大。 (3)日本專利特開昭59 — 222069號公報中 的馬達構成則是圓形線性馬達以平衡機構的中心位置爲轉 動中心進行水平動作。但是利用位於圓形線性馬達的內側 之轉動馬達，方向能夠從水平改變爲垂直方向，不過輸出 軸在相同平面內；另外輸出軸因在外側圓形線性馬達的外 部，所以無法從水平角度改變輸出軸。另外外形變大。 (4 )此外，日本專利特開平4 一 2 9 5 5 2號公報 ，特開平—4 2 9 5 5 5號公報中的馬達機構，由於是將 2個圓形線性馬達放置在平衡機構上之構成，因而輸出軸 的方向能從水平改變爲垂直方向，不過因各個馬達的定子 在相對向的位置所以內部不能使用，構造上輸出軸成爲2 個馬達的附加件，馬達變大。 〔發明槪要〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） ' " -5- ----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563285 A7 B7 五、發明説明（3 ) 本發明爲了解決上述的問題，其目的係提供輸出軸會g 進行球面動作之小型的雙軸一體式馬達。 爲了解決上述問題，本發明並不是組合2個通常的幅 射間隙式轉動馬達，而是將2個大小不同的線性馬達之定 子及轉子彎曲成位於相同圓弧中心點的圓弧狀，即是2個 線性馬達的轉子進行轉動運動，各別的轉子呈正交配置， 在設於內側之轉子設置輸出軸。 經由此樣的構成，水平方向移動轉動之軸與縱方向移 動轉動之軸與縱方向移動轉動之軸在相同圓的中心點上一 致且爲正交配列，所以設在內側之輸出軸端可以進行球面 運動。 另外外側線性馬達之轉子其內側的一部分因裝著在內 側線性馬達的定子磁軛內，所以前述轉子形成爲磁路共用 ;構造上成爲小型化。另外因2個馬達的轉動中心可以利 用，所以能夠將轉動馬達或攝影機等安裝在轉動中心部。 如以上所述說過依據本發明，具有以下的效果。 (1 )使2個線性馬達彎曲成圓弧狀在相同中心點爲 一致使其正交，且在水平軸的轉子配置垂直軸的定子及轉 子的軸承部，所以同時驅動2個線性馬達，因而能使其對 輸出軸進行球面動作，並且能形成小型的構成。 (2 )以相同中心點爲基準使2個線性馬達動作，所 以能減輕軟體補値等的運算負擔。 (3 )使垂直軸驅動線性馬達其轉子的中心部爲空洞 ，在其空洞處配置機器，因而不須設定輸出軸其球面動作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ：297公釐） ----------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563285 A7 B7 五、發明説明（4 ) 的中心點，能更加減少軟體補値等旳運算負擔。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係爲表示本發明的實施例之雙軸一體式馬達的 正面圖。 第2圖係爲第1圖的右側斷面圖。 第3圖係爲從上方直視第2圖的平面圖。 第4圖係爲表示過去技術的斜視圖。 〔符號說明〕 1 水平軸基台 2 上支柱 3 下支柱 4，5 軸承 6 框架 7 支承輔助體 8 水平軸驅動線性馬達 9 定子 10 轉子 11 定子磁軛 1 2，1 3 電磁開關 14 定子繞線 15 A相定子鐵心 16 定子繞線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ；297公釐） ---：---：--•衣------1T------mw— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563285 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 17 B相定子鐵心 18 垂直軸驅動線性馬達 19 定子 2 0 轉子 2 1 定子磁軛 2 2，2 3 電磁開關 24 定子繞線 2 5 A相定子鐵心 2 6 定子繞線 2 7 B相定子鐵心 2 8，2 9 軸承 3 0 輸出軸 3 1 水平方向驅動馬達 32 垂直方向驅動馬達 3 3，3 4 軸心 3 5 連結體 3 6 輸出體 3 7 輸出軸 A 支承部 B 水平軸驅動部 C 垂直軸驅動部 D 輸出部 〔實施形態〕 ---------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -8- 563285 A7 B7 五、發明説明（6 ) 以下，根據圖面說明本發明的實施例。 第1圖係爲表示本發明的實施例之雙軸一體式馬達的 正面圖。第2圖係爲第1圖的右側斷面圖。第3圖係爲從 上方直視第2圖的平面圖。 本發明的雙軸一體式馬達Μ由支承馬達之支承部A， 及水平軸驅動部B，及垂直軸驅動部C，及輸出部D所構 成。以下，說明這些的詳細構造。 首先’前述支承部A係由支承水平軸驅動線性馬達8 之水平軸基台1 ，及安裝於前述水平軸基台的上下方向兩 端部之上支柱2和下支柱3，及介由軸承4，5自由轉動 地安裝於前述上支柱2和下支柱3之八角形狀（並不侷限 於此形狀）的環狀框架6所構成。前述軸承4，5安裝於 框架6其上部和下部的直線部。然而，水平軸基台1直接 支承水平軸驅動線性馬達8，不過也支承前述上支柱2和 下支柱3 ’所以形成爲間接支承垂直軸驅動線性馬達。結 果是支承雙軸一體式馬達Μ全體。當雙軸一體式馬達μ安 裝於未圖示的外部機器時，前述水平軸基台1直接安裝於 外部機器’或是介由支承輔助體7等安裝。 前述水平軸驅動部Β係由步進式驅動所構成之水平軸 驅動線性馬達8及轉子1 〇所形成；前述定子安裝於水平 軸基台1 ’前述轉子1 〇安裝於前述框架6。 前述定子9係將水平方向較長而幾乎形成爲圓弧狀之 定子磁軛安裝於前述水平軸基台1 ;經由電磁開關，將裝 著定子繞線1 4之Α相定子鐵心1 5與裝著定子繞線1 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I-Ir——— I# — . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
*1T Ρ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 - 563285
I明説明（7) A7 B7 -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之B相定子鐵心1 7隔著一定的間隔安裝於前述定子磁車厄 1 1。前述A相定子鐵心1 5及B相定子鐵心1 7的先端 部形成爲以中心點◦爲中心之圓弧狀；在前述A相定子鐵 心及B相定子鐵心1 6的先端部，使其隔著空隙相對向配 轉子1 〇。 前述轉子1 0形成爲以前述中心點◦爲中心之半環狀 ’並且固定前述框架6其內側的直線部，與框架6 —起繞 著前述軸承4，5周圍轉動。 前述垂直軸驅動部C由步進式馬達所構成之垂直軸驅 動線性馬達1 8的定子1 9及轉子2 0所形成；前述定子 1 9安裝於水平軸驅動線性馬達8之轉子1 0的內周部； 前述轉子2 0相同地安裝於水平軸驅動線性馬達8的轉子 1 〇 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 前述定子19係將垂直方向較長而形成爲圓弧狀之定 子磁軛2 1安裝於水平軸驅動線性馬達8之轉子1 〇的內 側，經由電磁開關2 2，2 3，將裝著定子繞線2 4之A 相定子鐵心2 5與裝著定子繞線2 6之B相定子鐵心2 7 隔著一定的間隔安裝於前述定子磁軛2 1。當前述定子磁 軛2 1安裝於水平軸驅動線性馬達8之轉子1 〇的內側之 際，在定子磁軛2 1的外側形成凹部2 1 a而使其在該凹 部2 1 a裝入轉子1 〇 (相反地在轉子1 〇的內側形成凹 部亦可）。此構成則是轉子1 〇與定子磁軛2 1的結合部 ’ 2個線性馬達8，1 8的磁路可以共通化；定子磁軛的 結合部因凹部2 1 a而能夠薄化。因此雙軸一體式馬達能 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 563285 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) 小形化。 前述A相定子鐵心2 5及B相定子鐵心2 7的先端部 形成爲以前述水平軸驅動線性馬達8的中心點◦爲中心之 圓弧狀；在前述A相定子鐵心2 5及B相定子鐵心2 7的 先端部，使其隔著空隙而相對向配置轉子2 〇。 前述轉子2 0形成爲以前述中心點〇爲中心之半圓盤 狀，並且介由軸承2 8，2 9自由轉動地安裝於水平軸驅 動線性馬達8之轉子1 0的內周部。 水平軸驅動線性馬達8及垂直軸驅動線性馬達1 8以 相同中心點〇爲中心而構成爲圓弧狀。 前述輸出部D由安裝於前述垂直軸驅動線性馬達1 9 的轉子2 0之輸出軸3 0所形成。構成雙軸一體式驅動馬 達Μ之2個線性馬達8，1 8構成爲幾乎半圓，前方成爲 開放，所以前述輸出軸3 0，在於中心點◦的近旁，使軸 方向的中心通過前述中心點而安裝於前述垂直軸驅動線性 馬達1 8之轉子2 0的反定子側端面。 此種構成，如下述進行雙軸一體式馬達Μ的驅動。 首先，輸出軸3 0往水平方向運轉時，只驅動水平軸 驅動線性馬達8。 對前述定子繞線1 4，1 6通電而驅動水平軸驅動線 性馬達8，則介由軸承4，5支承於前述上下的支柱2， 3之框架6中所支承之轉子1 0 ，以中心點◦爲中心，朝 水平方向只有一定量與框架6—起轉動。轉子10朝水平 方向轉動，則介由軸承2 8，2 9支承於轉子1 0的內周 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I-I’·——.-10! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 563285 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 部之垂直驅動線性馬達1 8的轉子2 0也隨著往水平方向 產生轉動。由於此因，安裝於垂直軸驅動線性馬達1 8的 轉子2 0之輸出軸3 0朝水平方向進行轉動。 其次，輸出軸3 0朝垂直方向運轉時，只驅動垂直軸 驅動線性馬達1 8。 對前述定子繞線2 4，2 6通電而驅動垂直軸驅動線 性馬達1 8，則介由軸承2 8，2 9支承於前述水平軸驅 動線性馬達8的轉子1 0之轉子2 0，以中心點〇爲中心 ’朝垂直方向只有一定量轉動。轉子2 0朝垂直方向轉動 ，則安裝於轉子2 0之輸出軸3 0朝垂直方向進行轉動。 前述水平軸驅動線性馬達8及垂直軸驅動線性馬達 1 8同時驅動，則輸出軸3 0以中心點0爲中心逐漸朝水 平方向轉動，相同地以中心點〇爲中心往垂直方向轉動； 即所謂進行球面動作。 此樣，輸出軸3 0以相同中心點◦爲中心轉動或進行 球面動作，所以即使爲雙軸一體式馬達Μ的驅動，也減輕 軟體補値等的運算負擔。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本實施例的情況，輸出軸3 0偏離中心點0 ;例如在 前述輸出軸3 0搭載小形攝影機（未圖示）時，經由前述 水平軸驅動線性馬達8及垂直軸驅動線性馬達1 8的驅動 ’逐漸改變攝影機的位置，因而必須校正攝影機的位置， 不過在垂直軸驅動線性馬達1 8之轉子2 0的中心部形成 空洞部，在前述空洞部例如配置小形的攝影機則能使其不 致偏離。此情況，因不會偏離，所以攝影機在中心點〇的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12- 563285 A7 B7 五、發明説明（1〇) 位置，也就是球面運動的中心，如同人類的眼睛，能夠上 下左右或球面狀的作動，不須要進行位置的校正。因此更 加減小軟體補値等的運算負擔。 另外，因攝影機在輸出軸上不必轉動，所以安裝安定 。而且能在最小的空間作動，所以能減小安裝雙軸一體式 馬達Μ所必要的空間。 另外經由在中心點〇另外設置轉動軸，因而能使電波 用天線或視訊攝影機等的驅動軸小形化。 本發明則是以小形的機械結構就能進行輸出軸的球面 動作，所以對於自動化機器，特別是軸端必須球面動作之 軸最具效果。用途上，例如如前述過，不只是能作爲攝影 機驅動馬達或天線驅動馬達使用，也能用於機器人的眼睛 或手腕，或肩關節，足腕關節等之驅動馬達。 然而，前述實施例中，呈半圓盤狀構成垂直軸驅動線 性馬達的轉子，不過構成爲以把柄等連結中心部之半環狀 亦可。 另外，表示以步進式馬達構成線性馬達之例，不過以 A C伺服馬達構成線性馬達亦可；使雙軸一體式馬達轉動 9 0度，而將水平軸驅動線性馬達作爲垂直軸驅動線性馬 達使用；當然也能將垂直軸驅動線性馬達作爲水平軸驅動 線性馬達使用。 〔產業上利用可能性〕 本發明能用於自動化機器等對於製造，提供在狹小空 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 ----------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 563285 A7 B7五、發明説明（11)間內就可以同時進行雙軸動作之雙軸一體式馬達的領域都 能加以利用。 ---------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14-