CN102162510B - 致动器 - Google Patents

Abstract

一种电致动器(11)，其包括转换机构。该转换机构将马达的转动转换成能够从致动器主体(12)突出的第一和第二杆(24)、(26)的直线运动。转换机构包括装于第一和第二杆(24)、(26)外周的第一和第二螺旋弹簧(19)、(22)。马达的转动力一旦被传递到第一和第二螺旋弹簧(19)、(22)上，两螺旋弹簧(19)、(22)就将分别转动。转换机构还包括从第一和第二杆(24)、(26)突出的制动辊(29)。制动辊(29)被配置成与第一和第二螺旋弹簧(19)、(22)的螺旋线材(19a)、(22a)相连接，且被插入在致动器主体(12)内的导槽(12a)中。

Description

致动器

技术领域

本发明涉及一种致动器，该致动器包括将转动驱动源的转动转换成能够从致动器主体突出的杆的直线运动的转换机构。

背景技术

例如，日本特开2004-211725号公报公开了一种通过马达的驱动力使杆从致动器主体突出的电致动器。如图6所示，电致动器80包括电致动器主体81和配置在电致动器主体81内的杆82。在杆82的内部插入有小直径压缩螺旋弹簧83。马达84的转轴84a与小直径压缩螺旋弹簧83连接。大直径压缩螺旋弹簧85配置在小直径压缩螺旋弹簧83的外侧。大直径压缩螺旋弹簧85的外周面被固定在杆82的内周面上。

在小直径压缩螺旋弹簧83的内侧容纳着朝小直径压缩螺旋弹簧83的轴向可移动的止动器86。止动器86由止动器主体86a和限制销86b形成。限制销86b被设在止动器主体86a的两端、且从止动器主体86a的外周面沿小直径压缩螺旋弹簧83的径向突出。限制销86b位于小直径压缩螺旋弹簧83与大直径压缩螺旋弹簧85之间的空间部87中。在空间部87中夹着多个转动球88。转动球88被配置成与两压缩螺旋弹簧83、85的螺旋线材83a、85a相接触。转动球88沿两螺旋线材83a、85a排列成螺旋状，并且由限制销86b保持以使其不分散。

在杆82的内端固定着环状的活塞90。活塞90被支承在致动器主体81上。在活塞90的外缘部贯穿着在致动器主体81的轴向延伸的导棒89。导棒89的两端被固定在致动器主体81上。活塞90和导棒89防止因小直径压缩螺旋弹簧83与大直径压缩螺旋弹簧85一起转动而导致大直径压缩螺旋弹簧85转动。

根据电致动器80，马达84的转动通过转轴84a被传递到小直径压缩螺旋弹簧83上。由此，如果小直径压缩螺旋弹簧83一旦转动，止动器86就一边转动一边沿小直径压缩螺旋弹簧83的轴向移动。与此同时，大直径压缩螺旋弹簧85并不转动而是作直线移动。其结果，固定在大直径压缩螺旋弹簧85上的杆82也将作直线移动。

如果杆82的顶端碰到对象物，杆82的移动就将受到限制。此时，小直径压缩螺旋弹簧83和大直径压缩螺旋弹簧85被压缩而产生弹性变形，在两压缩螺旋弹簧83、85中积蓄了弹力。通过该弹力，可以确保在马达84停止工作后将杆82推压到对象物上所需的推力。

然而，日本特开2004-211725号公报中的电致动器80，为了将马达84的转动转换成杆82的直线运动，必须要有由小直径压缩螺旋弹簧83、大直径压缩螺旋弹簧85、止动器86、以及多个转动球88构成的转换机构。为此，转换机构的结构既复杂而且成本又高。另外，电致动器80还必须要有作为制动机构的活塞90和导棒89。为此，电致动器80的内部构造也更加复杂，从而导致成本更高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致动器，该致动器能够以简单的结构将转动驱动源的转动转换成杆的直线运动，且可以降低成本。

为了实现上述目的，根据本发明的第一实施方式，提供一种致动器，该致动器包括转换机构，该转换机构把转动驱动源的转动转换成能够从该致动器主体突出的杆的直线运动；转换机构包括装于杆外周、且通过转动驱动源的转动力进行转动的同时具有弹力的螺旋弹簧；和被设置在杆上与螺旋弹簧相接触、且被插入形成于致动器主体内周面上的导槽中的制动部。

附图说明

图1是配置于夹紧位置上的电致动器的剖视图；

图2是第一实施方式的电致动器的透视图；

图3是沿图2中的3-3线的剖视图；

图4是配置于松开位置上的电致动器的剖视图；

图5是第二实施方式的电致动器的剖视图；及

图6是现有电致动器的剖视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，对把本发明的致动器具体化成电致动器的第一实施方式，参照附图1～4进行说明。

如图1及图2所示，电致动器11包括两端有开口部的筒状的致动器主体12。致动器主体12的两开口部由机盖13a、13b盖住。在致动器主体12的外面固定着作为转动驱动源的马达14。马达14所驱动的驱动轴14a由蜗轮构成。驱动轴14a贯穿致动器主体12并被引入致动器主体12内。

在致动器主体12内，蜗轮15通过轴承16相对于致动器主体12可转动地被支承着。蜗轮15与驱动轴14a咬合。如果驱动轴14a转动，蜗轮15也转动。

在致动器主体12内的一端第一转动构件17通过轴承18相对于致动器主体12可转动地被支承着。在蜗轮15的一端固定着第一螺旋弹簧19的一端；第一螺旋弹簧19的另一端被固定在第一转动构件17上。另外，在致动器主体12内的另一端，第二转动构件20通过轴承21相对于致动器主体12可转动地被支承着。在蜗轮15的另一端固定着第二螺旋弹簧22的一端；第二螺旋弹簧22的另一端被固定在第二转动构件20上。第一和第二螺旋弹簧19、22采用等节距弹簧。

第一螺旋弹簧19由螺旋线材19a构成；第二螺旋弹簧22由螺旋线材22a构成。螺旋线材19a的绕向与螺旋线材22a的绕向相反。通过由马达14使驱动轴14a转动、且蜗轮15转动，使得第一螺旋弹簧19和第二螺旋弹簧22同时转动。

在致动器主体12内设置着呈筒状的第一杆24。第一杆24沿致动器主体12的轴向延伸。第一杆24的开口端被盖子23a覆住。在盖子23a上固定着第一把柄构件Ha。第一杆24通过滑动轴承25a相对于将致动器主体12一端的开口端盖住的机盖13a可滑动地被支承着。第一杆24的一端插入并穿过第一转动构件17；第一杆24的另一端插入并穿过蜗轮15。

在致动器主体12内设置着呈筒状的第二杆26。第二杆26沿致动器主体12的轴向延伸。第二杆26的开口端被盖子23b盖住。在盖子23b上固定着第二把柄构件Hb。第二杆26通过滑动轴承25b相对于将致动器主体12另一端的开口端盖住的机盖13b可滑动地被支承着。第二杆26的一端插入穿过第二转动构件20；第二杆26的另一端插入在第一杆24内。

第一杆24的内径大于第二杆26的外径。在第一杆24内插入着第二杆26的端部。第一杆24和第二杆26沿两杆24、26的轴向可相对移动。

在第一和第二杆24、26上分别设置着一对支承轴27。一对支承轴27从第一和第二杆24、26的外周面上对置的位置分别沿直径方向向外侧突出。一对支承轴27被插入在螺旋线材19a、22a的节距之间。在各支承轴27上，可转动地支承着作为第一转动体的进给辊28。另外，在各支承轴27上，可转动地支承着作为制动部及第二转动体的制动辊29。进给辊28和制动辊29相互独立并分别相对于支承轴27可转动地被支承着。一对支承轴27被支承着，以使一个进给辊28的周面的一部分总是与螺旋线材19a、22a接触；并使另一进给辊28的周面的一部分总是与螺旋线材19a、22a接触。即一对进给辊28分别总是与螺旋线材19a、22a接触，并在轴向上被对应的螺旋线材19a、22a所夹持着。由此，进给辊28在第一和第二螺旋弹簧19、22的轴向上的移动受到了限制。

在致动器主体12的里面形成有在致动器主体12轴向延伸的导槽12a。导槽12a分别设置在致动器主体12内的对置位置上。各导槽12a在致动器主体12的整个轴向上呈直线状地延伸。在各导槽12a内配置着制动辊29。制动辊29通过与导槽12a的里面接触而转动。

由于制动辊29在导槽12a的里面转动，因而可以防止第一螺旋弹簧19与第一杆24一起转动；并且也可以防止第二螺旋弹簧22与第二杆26一起转动。由此，第一螺旋弹簧19和第二螺旋弹簧22的转动传递给了进给辊28，进给辊28随即转动，第一杆24和第二杆26将和进给辊28及支承轴27等一起作直线移动。这样，第一和第二螺旋弹簧19、22的转动便可以顺利地转换成第一杆24和第二杆26的直线移动。在本实施方式中，转换机构由第一和第二螺旋弹簧19、22及制动辊29构成，其将马达14的转动转换成第一杆24和第二杆26的直线移动。

如图4所示，如果马达14朝正向转动，第一和第二杆24、26就从致动器主体12突出并被配置在将对象物W松开的松开位置上。反之，如图1所示，如果马达14朝逆向转动，第一和第二杆24、26就将没入于致动器主体12内，而被配置在夹紧位置。

如图1所示，在第一和第二杆24、26处于没入的状态下，如果马达14朝正向转动，伴随驱动轴14a的转动，蜗轮15就将转动，且第一和第二螺旋弹簧19、22便朝正向的转动。于是，第一和第二杆24、26沿第一和第二螺旋弹簧19、22的轴向直线地移动，且被配置在如图4所示的松开位置上。

而在第一和第二杆24、26处于突出的状态下，如果马达14朝逆向转动，伴随驱动轴14a的转动，蜗轮15就将转动，且第一和第二螺旋弹簧19、22便朝逆向的转动。于是，第一和第二杆24、26沿第一和第二螺旋弹簧19、22的轴向直线地移动，且被配置在如图1所示的夹紧位置。

然后，如果第一和第二把柄构件Ha、Hb的里面碰到对象物W，第一和第二杆24、26的移动就受到了限制。此时，如果进给辊28将螺旋线材19a、22a压接而使第一和第二螺旋弹簧19、22分别弹性变形的话，与被进给辊28压接之前相比，螺旋线材19a、22a的倾斜角度就将变小，与此对应地，作用于与第一和第二杆24、26的轴线大致正交方向上的分力将会变小。为此，通过适宜地设定第一和第二螺旋弹簧19、22的弹簧常数，就能够得到所期望的夹紧推力。

马达14持续转动直到第一和第二杆24、26被赋予的夹紧推力充分达到必要的值为止。而在得到充分的夹紧推力的时候，切断给马达14的通电。因而，即使不设与电致动器11分体的马达制动器等保持机构，也能够在将马达14的驱动停止了的状态下，保持把第一和第二把柄构件Ha、Hb按压在对象物W上的状态。

另外，即使切断了给马达14的通电，马达14及第一和第二螺旋弹簧19、22也还有惯性能(惯性力)。为此，尽管第一和第二杆24、26的移动受到了限制，马达14及第一和第二螺旋弹簧19、22仍有朝夹紧方向作用的转动力。然而，根据本发明，由于第一和第二螺旋弹簧19、22被弹性地压缩了，因而能够吸收马达14及第一和第二螺旋弹簧19、22的惯性能。

根据上述实施方式可以得到以下的效果。

(1)电致动器11包括将马达14的转动转换成第一和第二杆24、26的直线运动的转换机构。该转换机构由第一和第二螺旋弹簧19、22及制动辊29形成。第一螺旋弹簧19装在第一杆24外周；第二螺旋弹簧22装在第二杆26外周。制动辊29被设置在各杆24、26上，以使其与螺旋线材19a、22a相接触，并且被插入于致动器主体12的导槽12a中。

根据上述结构，与由小直径压缩螺旋弹簧83、大直径压缩螺旋弹簧85、止动器86、以及多个转动球88构成的现有转换机构相比，可以简化转换机构的结构，且能够降低电致动器11的成本。

(2)另外，根据上述转换机构，既能够将马达14的转动转换成第一和第二杆24、26的直线运动，又能够进行第一和第二杆24、26的制动。因此，与作为制动机构的、包括活塞90和导棒89的现有转换机构相比，可以简化电致动器11的内部结构，且能够进一步降低电致动器11的成本。

(3)根据上述转换机构，可以通过进给辊28的转动将第一和第二螺旋弹簧19、22的转动转换成第一和第二杆24、26的直线运动。为此，能够使第一和第二螺旋弹簧19、22顺利地转动，且还能够高效率地将第一和第二螺旋弹簧19、22的转动转换成第一和第二杆24、26的直线运动。

(4)支承轴27分别突设在第一和第二杆24、26的周面上的对置的位置。另外，支承于一支承轴27上的进给辊28的周面总是与螺旋线材19a、22a接触；且支承于另一支承轴27上的进给辊28的周面也总是与螺旋线材19a、22a接触。也就是，一对进给辊28在相对于第一和第二螺旋弹簧19、22的轴线的对称位置分别与螺旋线材19a、22a接触。由此，由第一和第二螺旋弹簧19、22对一对进给辊28添加了恰当的平衡力。为此，第一和第二杆24、26能够稳定地作直线运动。

(5)另外，根据(4)的结构，一对进给辊28各自总是与各螺旋线材19a、22a接触，又在轴向被对应的螺旋线材19a、22a所夹持。由此，进给辊28朝第一和第二螺旋弹簧19、22轴向的移动受到了限制。为此，能够抑制在进给辊28及第一和第二螺旋弹簧19、22之间产生晃荡。

(6)为了进行第一和第二杆24、26的制动，安装了相对于支承轴27可转动的制动辊29，并将制动辊29配置在致动器12内的导槽12a中。根据该结构，在将第一和第二螺旋弹簧19、22的转动转换成第一和第二杆24、26的直线运动时，制动辊29能够以支承轴27为中心在导槽12a中转动。由此，能够减少滑动接触的阻力，可以使第一和第二杆24、26顺利地移动。

(7)为了将马达14的转动转换成第一和第二杆24、26的直线运动，将第一和第二杆24、26插入于第一和第二螺旋弹簧19、22内，并在第一和第二杆24、26上设置了进给辊28及制动辊29。根据该结构，与作为通过马达14转动的构件采用滚珠丝杠或滑动螺丝的情形相比，能够降低电致动器的成本，可以减轻重量。

(8)在电致动器11中，马达14的转动通过驱动轴14a及蜗轮15被转换成第一和第二杆24、26的直线运动。另外，第一螺旋弹簧19与第二螺旋弹簧22被配置在同一轴上，并且第一螺旋弹簧19的绕向与第二螺旋弹簧22的绕向相反。为此，能够通过蜗轮15转动，使第一和第二螺旋弹簧19、22两者转动，从而使第一杆24和第二杆26以相互靠近或离开的形式作直线运动。由此，能够使第一把柄构件Ha和第二把柄构件Hb相互靠近或间隔，能够将对象物W夹紧或松开。

(第二实施方式)

接着，对将本发明的致动器具体化成电致动器的第二实施方式，参照图5进行说明。此外，关于第二实施方式中的与第一实施方式相同的部分，其说明予以省略。

如图5所示，电致动器41包括两端有开口部的筒状的致动器主体42。致动器主体42的一开口端由机盖43盖住；在致动器主体42的另一端安装着作为转动驱动源的马达44。在马达44的驱动轴44a上通过连接构件45固定着螺旋弹簧46的一端；螺旋弹簧46的另一端通过滑动轴承53被支承在机盖43的内端面。

在致动器主体42内，设置着沿致动器主体42轴向延伸的呈筒状的杆48。杆48的开口端由盖子47盖住。杆48通过滑动轴承49相对于致动器主体42可滑动地被支承着。杆48被插入于螺旋弹簧46内。在杆48上设置着一对支承轴50。一对支承轴50从杆48的周面上的对置的位置分别沿直径方向向外突出。在各支承轴50上分别可转动地支承着作为第一转动体的进给辊51和作为第二转动体的制动辊52。进给辊51和制动辊52分别相互独立并可转动地被支承着。一对支承轴50被支承着，以使一个进给辊51的后端面总是与螺旋弹簧46的螺旋线材46a接触；并使另一进给辊51的前端面总是与螺旋线材46a接触。

在致动器主体42的里面形成沿致动器主体42轴向延伸的导槽42a。导槽42a被分别设置在致动器主体42内对置的位置。各导槽42a在整个致动器主体42的轴向呈直线状延伸。在各导槽42a内配置着制动辊52。

如果马达44正向转动，杆48就从致动器主体42突出，并被配置在将对象物W夹紧的夹紧位置。反之，如果马达44逆向转动，杆48就将没入于致动器主体42内，并被配置在松开位置。另外，滑动轴承53将转动的螺旋弹簧46的端面进行支承，并在杆48从致动器主体42突出时，承受伴随进给辊51的移动螺旋弹簧46被赋予的载重量。

因此，根据第二实施方式，能够得到与第一实施方式中记载的(1)～(7)相同的效果。

此外，上述实施方式也可以作如下变更。

在各实施方式中，制动部也可以不是像制动辊29那样的转动体，而是相对于导槽12a、42a可滑动的树脂制的凸部。另外，也可以将与各螺旋弹簧19、22、46接触并转动的进给辊28变更为树脂制的构件。

在各实施方式中，也可以将等节距的各螺旋弹簧19、22、46变更为非等节距的弹簧。

在第一实施方式中，虽然如果马达14正向转动，第一和第二杆24、26就从致动器主体12突出，但是也可以与此相反地，采用如果马达14正向转动，第一和第二杆24、26就没入于致动器主体12内的构成。

在第二实施方式中，虽然如果马达44正向转动，杆48就从致动器主体42突出，但是也可以与此相反地，采用如果马达44正向转动，杆48就没入于致动器主体42内的构成。

作为转动驱动源，除了马达14、44以外，也可以使用气动马达或内燃机等。

Claims (4)

1.一种致动器，包括转换机构，该转换机构把转动驱动源的转动转换成能够从该致动器主体突出的杆的直线运动，其特征在于，所述转换机构包括：

螺旋弹簧，其被装于所述杆外周，且通过所述转动驱动源的转动力进行转动的同时具有弹力；和

制动部，其以与所述螺旋弹簧的螺旋线材相接触的形式被设置在所述杆上，且被插入形成于所述致动器主体内周面上的导槽中，

所述制动部包括：

支承轴，其被设置在所述杆上；和

第一转动体，其相对于所述支承轴可转动地被支承，且与所述螺旋线材相接触而转动；以及

第二转动体，其相对于所述支承轴可转动地被支承，且与所述导槽的里面相接触而转动，

所述第一转动体和所述第二转动体分别以可以相互独立转动的形式被支承。

2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述杆包括：

第一杆；和

第二杆，其被插入于所述第一杆内，且沿所述第一杆的轴向可移动地被支承，

在第一和第二杆的各顶端分别设有把柄构件，

所述致动器还包括：

装在所述第一杆外周的第一螺旋弹簧；和

装在所述第二杆外周的第二螺旋弹簧，

形成所述第一螺旋弹簧的螺旋线材的绕向与形成所述第二螺旋弹簧的螺旋线材的绕向相反。

3.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，

所述第一转动体总是与所述螺旋线材接触，并且在轴向上被对应的螺旋线材夹持。

4.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，

所述支承轴是一对支承轴中的其中之一，

所述一对支承轴分别被设置在所述杆的周面上的对置的位置，

在各支承轴上分别设置所述第一转动体，

各第一转动体被配置在相对于所述螺旋弹簧的轴线对称的位置上。

Images