CN102687390A - 促动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制动器，其对利用电动机进行旋转驱动的蜗杆，从电动机赋予重复旋转角速度变动的状态，使蜗杆以宛如朝旋转方向一边振动一边旋转，从而减少蜗杆与蜗轮接触的摩擦，得以提高蜗轮蜗杆的传动效率。相对于原来以基于速度指令的目标的旋转角速度使输出轴(21)旋转的方式进行控制的电动机(20)，驱动控制部(40)将输出轴(21)的旋转角速度控制为重复相对于目标速度增减得变化的状态，并因为对蜗杆(11)的旋转专角速度赋予细微的晃动，而成为可视为旋转的蜗杆(11)会朝旋转方向进行微小振动的状态，减少蜗杆(11)与蜗轮(12)的齿面彼此摩擦使作为蜗轮蜗杆的传动效率得以提升，使作为促动器对驱动对象物所赋予的驱动力或转矩得以增大。

Description

促动器

技术领域

本发明涉及一种配设于流体流路并利用为阀或闸的开闭用途等的促动器，尤其，涉及一种在使用电动机的同时并作为该电动机的旋转输出的减速机构使用蜗轮蜗杆的促动器。

背景技术

对于设置于供水等流体流动的管等流路，并被开闭控制以调节流体的流动的阀或闸而言，通常使用以电动机或液压机构等作为驱动源的促动器来进行自动开闭，但大型的促动器则是为了获得所需的驱动力，而将电动机等的输出进行减速之后使用。

作为这种阀或闸的促动器中的减速机构，为了以必要的最小限度的段数来容易获得使阀或闸顺利移动的较大的减速比，并且，为了防止对阀或闸施加的来自流体的力或重力等而导致此等不小心造成移动的情况，所以使用无法以施加至输出侧的力相反地使输入侧移动且具有自锁性的蜗形齿轮的情况较多。

然而，蜗杆与蜗轮进行滑动接触而传递旋转的蜗轮蜗杆，若采取赋予自锁性的导程角时，会由于摩擦的影响使传动效率较一般的正齿轮等低，因此需要更进一步提高效率。从先前以来，为了提高在这种蜗轮蜗杆中的传动效率，进行了齿面的特殊加工、处理或润滑的方法等，但是这种方法未能大幅度地提高效率。

在此情形下，提出了如下的技术，对蜗杆或蜗轮赋予超声波振动，并降低滑动面的摩擦，进而提高蜗轮蜗杆传动效率。而作为这种现有的蜗轮蜗杆的例，有日本特开平8-145126号公报所记载的蜗轮蜗杆。

在上述现有的蜗轮蜗杆中，若将超声波振动器中所产生振动的振幅放大，并将其传递至蜗轮，使蜗杆进行旋转驱动使得与此蜗杆啮合的蜗轮进行旋转动作，则与不赋予超声波时相比，齿面间的摩系数会减少，传动效率将大幅度提高。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-145126号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在将蜗轮蜗杆用作减速机构的促动器中，当应用如上述专利文献所示的向蜗轮蜗杆赋予超声波振动的技术时，虽然可预测到降低蜗杆与蜗轮的齿面间的摩擦系数从而能提高传动效率的情形，但是因蜗杆或蜗轮作为整体进行振动，因此存在如下问题，成为对可转动地轴支撑蜗杆或蜗轮的径向轴承或推力轴承始终施加振动的状态，而成为负担，导致寿命减短或产生噪音。另外，存在如下问题，与电动机等驱动源不同地，必须设置用以产生对蜗杆或蜗轮赋予超声波振动的超声波振动器，而且，为了对旋转中的蜗杆或蜗轮传递超声波振动，还必须才采用特殊的结构，为此相应地使作为促动器的机构变得复杂化，而导致高成本。

本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种促动器，其是对利用电动机进行旋转驱动的蜗杆，自电动机赋予旋转角速度重复变动的状态，使蜗杆以宛如朝旋转方向振动的状态进行旋转，从而减少蜗杆与蜗轮接触所产生的摩擦，不需要使用特别的结构便可提高蜗轮蜗杆的传动效率。

解决课题的方法

本发明的促动器，利用蜗轮蜗杆减速机构使由电动机中产生的旋转驱动力减速并传递到规定的驱动对象物，使该驱动对象物进行动作，该促动器具备有驱动控制部，该驱动控制部使上述电动机的输出轴的旋转角速度相对于根据与上述驱动对象物的动作关联的速度指令所设定的目标速度在规定范围内进行增减，且重复产生该增减变化，上述电动机将输出轴直接连结在蜗轮蜗杆减速机构的蜗杆。

如此，根据本发明，将成为驱动源的电动机及其驱动控制部与包含蜗轮蜗杆的减速机构一起被配设，相对于原来根据与驱动对象物的动作关联的速度指令以对应于驱动对象物的情况的目标旋转角速度使输出轴进行旋转的方式所控制的电动机，成为驱动控制部相对于基于与驱动对象物的动作关联的速度指令的目标速度，将电动机输出轴的旋转角速度控制为在规定范围内增减变化重复的状态，并使直接连接在电动机输出轴的蜗杆在进行旋转中，对其旋转角速度赋予细微的晃动，藉此成为一边伴随可视为蜗杆朝旋转方向进行微小振动的状态一边进行旋转，随着如此大致振动状态的发生而改善蜗杆与蜗轮的齿面彼此间的接触状态，以降低齿面在滑动接触时的摩擦而提高作为蜗轮蜗杆的传动效率，使作为促动器对驱动对象物所赋予的驱动力或转矩比使用相同电动机或减速机构的现有的促动器更为增大，假设即便使电动机或减速机构小型化，由于使实际的驱动力或转矩增大的部分，使得在被要求额定性能较高且更大型的促动器时也可使用，不会导致性能下降，可实现促动器整体的小型化。而且，利用驱动控制部的电动机控制而使蜗杆产生大致振动的状态，由此不必特别设置附加振动的机构，可实现性能的强化的同时，维持与现有相同的结构，避免高成本化。

另外，本发明的促动器是根据需要具备检测上述电动机输出轴的旋转状态并作为信号输出的旋转检测器，上述驱动控制部基于上述旋转检测器的输出信号对电动机进行伺服控制，同时对作为与上述驱动对象物的动作关联的速度指令所赋予的速度指令信号，加上成为规定频率且规定的微小振幅的波形的波动信号成分，产生上述电动机输出轴的旋转角速度的增减变化。

如此，根据本发明，并用驱动控制部与旋转检测器，一边进行电动机的伺服控制，一边对作为与驱动对象物的动作关联的速度指令所赋予的速度指令信号加上波动信号成分，作为控制结果产生电动机输出轴的旋转角速度的增减缓变化，使蜗杆以朝旋转方向的大致振动的状态进行旋转，由此在使与驱动对象物相对应的电动机适当旋转中，仅通过对速度指令信号加上波动成分，便可容易获得蜗杆的大致振动状态，以简单的控制实现通过摩擦降低而提高蜗轮蜗杆的传动效率，以低成本实现作为促动器的性能强化。

另外，本发明的促动器根据需要，上述驱动对象物是开闭流体的流路的阀，上述施动控制部进行如下控制，在从上述阀的关闭状态至开始开放时、及/或从即将闭合前的微小打开状态完全闭合时，使上述电动机输出轴的旋转角速度为上述增减变化状态的同时，在阀的其他打开动作及关闭动作时，使旋转角速度一直是根据上述速度指令所设定的目标速度。

如此，根据本发明，使驱动对象物为流路开闭用的阀，在阀的驱动中最需要转矩的开放开始时或关闭结束时，将电动机输出轴的旋转角速度控制为增减变化的状态，使蜗杆以朝旋转方向的大致振动状态进行旋转，由此在必要时减少蜗轮蜗杆减速机构中产生的摩擦而提高传动效率，产生足够所需的转矩，使阀无问题地进行驱动而动作，同时在不太需要转矩的中间负荷的状态下，只要使电动机进行额定运转即可，使以前以额定产生所需转矩为基准所选定的电动机或减速机构，仅在必要时赋予符合要求的最大转矩即足够，可采用抑制不使蜗杆处于大致振动状态的额定状态下的输出的小型电动机等，除了可实现成本下降，同时可使促动器整体得结构精简化。

另外，本发明的电动机的控制方法如下，将所产生的旋转驱动力经由齿轮机构传递到后段侧的驱动对象物，在电动机的控制方法中，相对于将输出轴直接连接于齿轮机构的输入侧齿轮而成的电动机，相对于根据与上述驱动对象物的动作关联的速度指令所设定的目标速度，使该电动机的输出轴的旋转角速度在规定范围内增减，且重复产生该增减的变化。

如此，根据本发明，与包含齿轮系的齿轮机构一起配设，对于本来根据与驱动对象物的动作关联的速度指令，以对应于驱动对象物情况的目标的旋转角速度使输出轴进行旋转的方式所控制的电动机，相对于基于与驱动对象物的动作关联的速度指令的目标速度，使其电动机输出轴的旋转角速度控制为在规定范围内重复增减的变化的状态，并在使直接连接至电动机输出轴的输入侧齿轮进行旋转中，对其旋转角速度赋予细微的晃动，由此成为一边伴随呈输入侧齿轮朝旋转方向进行微小振动的状态、一边进行旋转，随着这种大致振动状态的发生而改变输入侧齿轮和与此啮合的齿轮的齿面彼此间的接触状态，尤其是在齿轮机构为将输入侧齿轮设为蜗杆的蜗轮蜗杆减速机构时，降低齿面的滑动接触时所产生的摩擦而提高作为蜗轮蜗杆的传动效率，与使用同等电动机或减速机构的现有的促动器相比更增大对驱动对象物所赋予的驱动力或转矩，假设即便使电动机或减速机构小型化，由于实际的驱动力或转矩增大的部分，使得在被要求额定性能较高且更大型的电动机或减速机构时也可使用，不会导致性能下降就可实现电动机或减速机构的小型化。另外，通过电动机的控制使输入侧齿轮产生大致振动的状态，由此不必特别设置附加振动的手段，可一面实现性能的强化，一面维持与以前相同的结构，避免高成本化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的促动器的概略结构说明图。

图2是表示本发明的第1实施方式的促动器的驱动控制部中的速度指令信号的时间变化波形的说明图。

图3是本发明的第2实施方式的促动器中的与阀开度相应的控制切换状态的说明图。

具体实施方式

(本发明的第1实施方式)

以下，基于图1及图2，对本发明的第1实施方式的促动器进行说明。

在上述各图中，本实施方式的促动器的结构包括：蜗轮蜗杆减速机构10，其向与作为上述驱动对象物的阀70可一体转动地支撑的支撑轴71传递阀动作用的驱动力；电动机20，其连结于该蜗轮蜗杆减速机构10，经由蜗轮蜗杆减速机构10对阀70赋予驱动力；旋转检测器30，其检测该电动机20的输出轴21的旋转信息；驱动控制部40，其根据该旋转检测器30的输出信号控制电动机20；以及控制器部50，其自外部接受阀70的规定开度为止的动作指令而向驱动控制部40输出速度指令信号。

上述蜗轮蜗杆减速机构10，其包括：连结于电动机20的输出轴21而进行转动的蜗杆11；以及蜗轮12，其被配置成与该蜗杆11啮合的状态，且与上述阀70的支撑轴71连结成可一体转动，在将从电动机20所获得的旋转驱动力从蜗杆11传递至蜗轮12的过程中，一边进行减速，一边传递到支撑轴71，使阀70与支撑轴71一起进行规定角度的旋转而使阀70进行开闭的动作，是众所周知的机构，省略详细说明。

再者，对于该蜗轮蜗杆减速机构10而言，使连结于阀70的支撑轴71也与蜗轮12连结并使其进行转动，作为打开及关闭阀70的机构，但不限定于使这种阀70转动而打开及关闭的蝶形阀或球形阀等机构，只要是利用电动机的旋转进行阀的打开及关闭，如闸阀等，使阀70进行上下移动等滑动而打开及关闭的机构等，其他方式的机构也可以。例如，当阀为闸阀等时，支撑轴包含外螺纹部，对该外螺纹部螺合与蜗轮连结的内螺纹部，通过利用电动机介由蜗轮蜗杆减速机构使该内螺纹部进行旋转驱动，从而使支撑轴直线移动，成为打开及关闭阀的机构。

上述电动机20是将其输出轴21直接连结于蜗轮蜗杆减速机构10的蜗杆11的伺服马达，成为与驱动控制部40电连接，并在其控制下进行旋转的机构。在该电动机20中产生的旋转驱动力由蜗轮蜗杆减速机构10减速并传递到作为上述驱动对象物的阀70的支撑轴71，从而使阀70旋转规定角度。

上述旋转检测器30配设于电动机20的端部附近等，是将电动机输出轴21的转动位移转换成电信号的变化，并输出该信号的编码器或分解器等众所周知的传感器。该旋转检测器30以可向驱动控制部40或控制器部50输出信号的方式被连接，用于利用驱动控制部40或控制器部50的电动机20的伺服控制，但此外，也可根据旋转检测器30的输出信号另行运算阀的开度而予以把握。

并且，该旋转检测器30也可以是将作为电动机20的构成部件从一开始就被设置为与电动机20一体从而对外部输出伺服控制用的信号的传感器类，直接当作旋转检测器利用。

上述驱动控制部40的构成为，根据旋转检测器30的输出信号对电动机20进行伺服控制，同时将电动机20的输出轴21的旋转角速度控制为，相对于根据与阀70的动作关联的速度指令所设定的目标速度，在规定范围内增减，且重复产生该增减变化的状态。

具体而言，在作为伺服马达的电动机20的伺服控制中，在进行速度控制或过滤控制、电流控制等的同时对电动机供给电流的控制、驱动单元41的前段侧，比进行基于利用旋转检测器30的实际检测的速度信息的回馈靠前的过程中，对于作为与驱动对象物即阀70的动作关联的速度指令而从控制器部50所赋予的速度指令信号，通过利用变动附加手段42加上成为规定的高频率且规定的微小振幅的连续波形(侧如，正弦波状)的波动信号成分，作为控制结果，以获得电动机输出轴21的旋转角速度的增减变化。

通常，对驱动控制部40，由于与阀70的动作关联的对电动机20的速度指令信号以电流进行赋予，因此驱动控制部40对此指令电流加上规定的变动的电流成分后，控制电动机20。

伴随这种驱动控制部40的控制，电动机20的输出轴21在维持基于速度指令并在与旋转方向相同方向的旋转的同时，在极短的周期内重复产生使其旋转角速度从目标速度在规定范围内稍微变快或变慢的增减变化，即成为旋转角速度细微晃动的变动状态。输出轴21因该旋转角速度的晃动，可视为朝旋转方向进行微小振动，由于在与输出轴21一体旋转的蜗杆11也产生朝该旋转方向的大致振动的状态，因此与通常的施加单纯振动时同样地，会改善蜗杆11与蜗轮12的各齿面间的接触状态，降低齿面间的摩擦。

在这种电动机20的输出轴21及蜗杆11，对基于速度指令的目标速度使实际的旋转角速度增减变化的状态，若换成以容易测定的转速为基准来说，可说成，对基于速度指令的目标转速一面产生增减变动的旋转差，一面使输出轴21及蜗杆11进行旋转。

利用驱动控制部40对速度指令信号所加上的波动信号成分的振幅，是规定在实际的输出轴的旋转中的来自目标旋转的旋转差的可取范围、即输出轴的旋转角速度的增减变化的范围(增减变动波形的振幅)。另外，波动信号成分的频率是规定输出轴的旋转角速度的增减变化的频率的频率。

而且，在该驱动控制部40中，分别预先取得对速度指令信号所加上的波动信号成分的振幅与从实际由输出轴的旋转所产生的目标转速的最大旋转差之间的关系，以及上述波动信号成分的频率与在实际输出轴中的旋转角速度的增减变化的频率的关系，再以在实际的输出轴及蜗杆产生希望的相当于大致振动状态的旋转角速度的增减变化的方式，利用变动附加手段42将设定为适宜的振幅及频率的波形的变动信号成分加到速度指令电流。

例如，当电动机20的目标转速(额定转速)为3000rpm时，优选将在输出轴21的旋转角速度的增减变化的频率投为1～10kHz，且将来自目标转速的最大旋转差(偏位转速)设为250rpm，驱动控制部40将具有预先确认完可获得如此的控制结果的规定振幅及频率的波动信号成分加到速度指令信号。相加后的指令信号成为在原来的速度指令信号上重叠较高频率且较小振幅的正弦波状的变动波形的状态。尤其是，在电动机为AC(Alternating Current，交流)伺服马达时，成为如下状态，如图2所示，在成为交流波形的速度指令信号上，重叠比该速度指令信号的频率极高且比其振幅极小的振幅的波形，设为即使一边对输出轴赋予利用旋转角速度的增减变化的大致振动状态，也不会影响维持目标转速附近的转速的伺服控制。

并且，对驱动控制部40的电动机20的伺服控制是利用回馈接受从旋转检测器30得输出信号所获得的电动机输出轴21的旋转速度的信息，并根据该信息与速度指令信号来控制电动机20的旋转的，是众所周知的，省略详细说明。

上述控制器部50从外部的操作、指示控制手段等利用电缆或光学电缆的有线通信或者无线通信等接受阀70的直到规定开度为止的动作指令，并从旋转检测器30的输出信号取得阀的开度位置信息，而在进行位置控制等之后对驱动控制部40输出速度指令信号。

利用该控制器部50及驱动控制部40使电动机20工作，在使阀70进行开闭动作达到规定的开度后，到停止电动机20为止的一连串基本的动作控制，是众所周知的与阀开度调整关联的伺服控制，省略详细说明。

并且，在控制器部50中，为了在外部管理或分析存储保持在内部的、设定数据或例如动作次数等历史信息的数据，也可以以经由存储卡等通用的存储媒体转移到外部机器的方式，设置这种媒体的输出输入手段等，通过促动器的适用，可容易取得所储存的数据并将其有效利用。

其次，对与本实施方式的促动器的动作进行说明。作为前提，阀70的打开或关闭动作的指令信号从外部输入至控制器部50，且当速度指令信号自控制器部50被传递到驱动控制部40时，驱动控制部40将电动机20设为起动状态，电动机20开始旋转，经由蜗轮蜗杆减速机构10对阀70的支撑轴71赋予驱动力。

当电动机20旋转时，根据从旋转检测器30输出的信号，驱动控制部40与控制器部50一起执行伺服控制，另一方面，驱动控制部40对与阀70的动作关联的对电动机20的速度指令信号，加上具有预先被设定的适宜的振幅及频率的波形的波动信号成分。

作为由相加后的指令信号的控制的结果，电动机20的输出轴21朝基于速度指令的旋转方向旋转的同时，在其旋转角速度在从目标速度至由上述波动信号成分的振幅假想的范围内增减，且该增减变化成为以从上述波动信号成分的频率假想的频率进行重复的状态。并且，输出轴21的旋转角速度的增减若换成以转速为基准的说法，则输出轴21的实际转速在从目标转速至由上述波动信号成分的振幅设想的旋转差的范围内进行增减。

在输出轴21，旋转角速度的增减变化重复产生的状态，即旋转角速度朝高速侧及低速侧细微晃动的状态，可说是输出轴21朝旋转方向进行微小的振动，而这种输出轴21的大致振动状态，由于在与输出轴21成为一体的蜗杆11也会产生，所以在蜗轮蜗杆减速机构10，与施加通常的单纯振动时相同地，减少蜗杆11与蜗轮12的各齿面彼此间的摩擦而提高传动效率。又，由于在输出轴21与蜗杆11的旋转方向成为大致振动的状态，由此难以对输出轴21或蜗杆11的轴承施加朝推力方向或径向方向的不必要的力，可抑制不良的影响。

随着该蜗轮蜗杆减速机构10的传动效率的提高，即便使用相同的电动机或减速机构，与以前进行不产生蜗杆11的大致振动状态的伺服控制时相比，能够以增大促动器的输出转矩的状态执行阀70的驱动。并且，与通常的阀开闭控制相同，当阀70移动至预先所指令的开度位置为止时，完成停止电动机20开闭动作。

如此，在本实施方式的促动器中，将成为驱动源的电动机20及其驱动控制部30与包含蜗轮蜗杆的减速机构10一起配设，电动机20基于与阀动作关联的速度指令的，将输出轴控制为以对应于阀70的情况的目标旋转角速度旋转，对于该电动机20，驱动控制部40相对于基于与阀70的动作关联的速度指令的目标速度，将电动机输出轴21的旋转角速度控制为在规定范围重复增减的变化的状态，并使直接连接于电动机输出轴21的蜗杆11在进行旋转之中，由于对其旋转角速度赋予细微的晃动，使得伴随可视为蜗杆11成为朝旋转方向一边进行微小振动的状态一边旋转，随着这种大致振动状态的产生而改善蜗杆11与蜗轮12的齿面彼此间的接触状态，降低齿面在滑动接触时的摩擦并可提高作为蜗轮蜗杆的传动效率，使作为促动器对阀所赋予的驱动力或转矩，比使用同等电动机或减速机构的以前的促动器相比更为增大，假设即便使电动机或减速机构小型化，由于使实际的驱动力或转矩增大的部分，使得在被要求额定性能较高且更大型的促动器时也可使用，不会导致性能下降就可实现促动器整体的小型化。

而且，在现有的蜗轮蜗杆，通常，利用使蜗杆与蜗轮的材质不同等，在齿面的滑动接触时使摩擦成为适宜的状态，例如，蜗杆使用钢而蜗轮使用例如磷青铜等铜合金的成本相对较高的材质，以获得适宜的摩擦系数。相对于此，在本实施方式的情况下，利用电动机20的控制，对旋转的蜗杆11的旋转角速度赋予细微的晃动，改善蜗杆11与蜗轮12的齿面彼此间的接触状态，由于可降低在齿面的滑动接触时的摩擦，所以不需将蜗轮蜗杆由摩擦较小的特殊材质制造也可以，尤其是蜗轮的材质可使用容易取得的铁等，成为实现蜗轮蜗杆的机构大幅度的低成本化。

另外，通过如此可降低齿面彼此的摩擦，也可缓和润滑条件，不必如以前的蜗轮蜗杆般，为了在齿面进行滑动接触的严格润滑条件下抑制摩擦使用特殊润滑剂，例如使用极压添加剂的润滑剂等，在润滑方面也可降低成本，同时因为不必使用大多由对环境负荷较大的物质所组成的极压添加剂也可以，也可更加减少对环境的影响。

(本发明的第2实施方式)

并且，在上述第1实施方式的促动器中，在电动机20根据与阀70的动作关联的指令进行旋转的期间，驱动控制部40始终将电动机20的输出轴21的旋转角速度控制为增减变化的状态，产生输出轴21及蜗杆11朝旋转方向的大致振动状态，但并不限定于此，作为第2实施方式，也可设为根据阀的开度，切换为使驱动控制部40可将电动机20的输出轴21的旋转角速度控制为增减变化状态的情况、以及不执行该控制而将输出轴21的旋转角速度一直是根据速度指令所设定的目标速度的情况。

在阀的情况下，众所周知在阀动作中作为自阀的关闭状态开始开放时的起动转矩、作为自即将闭合前的微小开启状态到完全闭合时的关闭转矩，需要大于除此之外的阀开度时所需的额定转矩的转矩，对应这种特性，如图3所示，仅在从阀70的关闭状态开始开放时，或从即将闭合前的微小打开状态到完全封闭时，驱动控制部40将电动机20的输出轴21的旋转角速度控制为增减变化的状态，在除此之外的阀70的开启动作及关闭动作时，驱动控制部40切换控制状态，将输出轴21的旋转角速度一直是根据速度指令所设定的目标速度执行控制。

在电动机20进行动作使阀70进行开闭动作时，从旋转检测器30输出与电动机20的转动位移相对应的信号，由于可从该信号运算取得阀的开度，所以监视阀70的开度，例如在关闭动作时，当到达需要上述关断转矩等较大转矩的开度的情况下，利用驱动控制部40从将输出轴21的旋转角速度设为目标速度的控制状态，切换成将旋转角速度控制为增减变化状态的状态。另外，相反地，在打开动作时，当从需要上述起动转矩等较大转矩的状态到达以额定以下的转矩即可完成的开度的情况下，利用驱动控制部40从将输出轴21的旋转角速度设为增减变化状态的控制，切换成将旋转角速度设为与目标速度的控制。

如此，在阀的驱动中最需要转矩的开放开始时或闭合结束时，利用驱动控制部40将电动机20的输出轴21的旋转角速度控制为增减变化的状态，通过使蜗杆11以朝旋转方向的大致振动状态进行旋转，在必要时减少蜗轮蜗杆减速机构10中的摩擦而提高传动效率，产生足够所需的转矩，使阀70无问题地进行驱动而动作，同时在不太需要转矩的中间负荷的状态，使电动机20只需进行额定运转即可，使以额定可产生所需的转矩为基准使先前所选定的电动机或蜗杆减速机构，只在必要时赋予符合要求的最大转矩即可，可采用抑制未将蜗杆设为大致振动状态的额定状态的输出的小型电动机等，在实现成本下降的同时，可使促动器整体的结构精简化。

另外，在该情况下，在从阀的关闭状态的开始开放时，及从即将闭合前的微小打开状态的完全封闭时的两种情况下，将电动机的输出轴的旋转角速度控制为上述增减变化的状态，但在此外，也可构成为仅在从上述阀得关闭状态的开始开放时，或从即将闭合前的微小打开状态的完全封闭时的任一情况下，进行将电动机输出轴的旋转角速度设为上述增减变化状态的控制。

另外，在上述各实施方式的促动器中，将来自电动机20的驱动力经由蜗轮蜗杆减速机构10传递到阀70的支撑轴71，作为打开及关闭阀70的机构，但除此之外，也可以构成为应用于使板状的闸朝上下方向或横向移动而进行流路的打开及关闭的闸开关机构。而且，当支撑阀或闸的支撑构件为链条或钢丝等支撑构件而不是支撑轴时，理所当然可将传递蜗轮与该链条或钢丝等支撑构件间的驱动力的中间零件，分别以相对应适宜的结构使用。

并且，作为上述各实施方式的促动器，仅表示有构成从电动机20经由蜗行齿轮减速机构10将驱动力传递到与作为驱动对象物的阀70成为一体的支撑轴71，但此外，促动器也可够成为能够以如下两种方式切换对蜗形齿轮减速机构输入：基于人工驱动操作，例如使手动用把手旋转的操作等的驱动力的输入；以及来自电动机的驱动力的输入，在并非为一般通电状态的停电时，以代替电动机的人工驱动操作，经由蜗形齿轮减速机构使阀等支撑轴可旋转。在这种可切换的结构的情况下，也为了在电动机的动作时获得蜗形齿轮减速机构的蜗杆的大致振动状态，而使电动机输出轴与蜗杆成为一体，在手动动作状态中经由蜗杆使手动用把手等的操作部与电动机成为连动状态。考虑到这一点，需要设置伴随将驱动力输入切换到手动侧的动作而使对电动机成为不供给电力的状态的机械式开关机构即联锁开关，且需要在手动把手的操作中防止电动机进行旋转动作的结构，但假设在这种开关机构破损的情况下，在从停电状态恢复成一般通电状态时，也有因失误而陷入对电动机供给电力的状态，导致在手动把手的操作中电动机进行动作，而导致对操作者发生危险及事故的忧虑。因此，在一般的联锁开关之外，优选实施双重的联锁，使电动机输出轴在伴随由手动操作的蜗杆的旋转而旋转，而不是由来自外部的电力供给旋转时，不对电动机进行电力供给。例如，在手动操作时因为手动把手与电动机输出轴成为连动的状态，所以利用转动手动把手使电动机输出轴旋转，使电动机变成一种发电机而产生电力，该产生得电力被输入到驱动控制部侧。当驱动控制部检测到这种电力的输入时，促动器会处于手动操作状态，若执行不对电动机供给电力的控制，就能可靠地阻止电动机在手动把手的操作中进行动作，而确保安全。

对于上述的将电动机输出轴的旋转角速度控制为重复增减变化的状态的方法而言，不仅可应用于如上述各实施方式的促动器的电动机，还可应用于驱动使用齿轮机构的减速装置或动力传递装置等电动机，调整直接连接于电动机的齿轮机构得输入侧齿轮，和与此相啮合的齿轮的齿面间彼此的接触状态，减少齿面的滑动接触时的摩擦系数，另外，缓和齿面的面压，也可期待提高可容许的赫兹应力。关于利用调整如此的滑动接触状态的摩擦系数的减少，在齿轮机构为蜗轮蜗杆以外的齿轮时也可能产生，会在齿轮滑动的方面，对设计带来影响。

实施例

利用本发明的促动器，进行将电动机输出轴设为朝旋转方向大致振动状态的控制时测量转矩，求出传动效率，与作为比较例的不进行控制时的测量结果等进行比较评价。

首先，关于本发明的促动器中的电动机单体，测量了将电动机输出轴设为朝旋转方向大致振动状态的控制时的转矩。控制为，电动机的目标转速(额定转速)成为3000[rpm]，在输出轴的旋转角速度的增减变化的频率为2500Hz，来自于目标转速的最大旋转差(偏位转速)成为250[rpm]。

另外，作为比较例，也对电动机单体测量了不进行上述控制时的转矩。电动机的转速等条件是与进行上述控制时相同。

接着，在本发明的促动器的连结电动机与蜗轮蜗杆减速机构的原来状态，对当进行使电动机输出轴成为朝旋转方向大致振动状态的控制时，以及作为比较例的不进行上述控制时，分别测量在促动器的输出端(蜗轮)的转矩。在促动器的蜗轮蜗杆减速机构的减速比为1/40。

并且，使用在上述各测量中所得到的电动机单体的转矩(电动机输出转矩)、作为促动器整体的转矩(促动器输出转矩)及减速比，求出分别在进行控制时及不进行控制时，蜗轮蜗杆的效率。该蜗行齿轮的效率计算式，如下所示。

(效率)＝(促动器输出转矩)+(电动机输出转矩)×(减速比)

将上述各转矩的测量结果及所计算出的蜗轮蜗杆的效率，表示于表1。

[表1]

	不进行上述控制的情况	进行上述控制的情况
			电动机输出转矩	1.27N·m	1.15N·m
促动器输出转矩	26N·m	33N·m
			效率	51％	72％

根据表1，电动机单体的转矩，虽然在进行上述控制时稍微下降，但作为促动器整体的转矩，由于进行上述控制，与不进行控制时相比更为增大。而且，根据转矩所求出的效率，由于进行上述控制而提高约40％左右。

由此，可知利用在本发明的促动器进行将电动机输出轴设为朝旋转方向大致振动状态的控制，提高在蜗形齿轮减速机构的传动效率，使作为促动器对驱动对象物所赋予的转矩，比不进行上述控制时更为增大。

符号说明

1-促动器，10-蜗轮蜗杆减速机构，11-蜗杆，12-蜗轮，20-电动机，21-输出轴，30-旋转检测器，40-驱动控制部，41-控制、驱动单元，42-变动附加手段，50-控制器部，70-阀，71-支撑轴。

Claims (4)

1.一种促动器，该促动器利用蜗轮蜗杆减速机构使由电动机产生的旋转驱动力减速并传递到规定的驱动对象物，使该驱动对象物动作，其特征在于，

上述促动器具备驱动控制部，该驱动控制部使上述电动机的输出轴的旋转角速度相对于根据与上述驱动对象物的动作关联的速度指令所设定的目标速度在规定范围内增减，且重复产生该增减变化，

上述电动机将输出轴直接连结在蜗轮蜗杆减速机构的蜗杆。

2.根据权利要求1所述的促动器，其特征在于，

具备：旋转检测器，该旋转检测器检测上述电动机输出轴的旋转状态并作为信号而输出，

上述驱动控制部根据上述旋转检测器的输出信号而对电动机进行伺服控制，同时对作为与上述驱动对象物的动作关联的速度指令而赋予的速度指令信号，加上成为规定频率且规定微小振幅的波形的波动信号成分，产生上述电动机输出轴的旋转角速度的增减变化。

3.根据权利要求1或2所述的促动器，其特征在于，

上述驱动对象物是开闭流体流路的阀，

上述驱动控制部进行如下的控制，在从上述阀的关闭状态开始开放时、及/或从即将闭合前的微小打开状态完全闭合时，使上述电动机输出轴的旋转角速度为上述增减变化状态，另一方面，在阀的其他打开动作及关闭动作时，使旋转角速度一直为根据上述速度指令所设定的目标速度。

4.一种电动机的控制方法，使所产生的旋转驱动力经由齿轮机构传递到后段侧的驱动对象物，其特征在于，

对于将输出轴直接连结在齿轮机构的输入侧齿轮的电动机，相对于根据与上述驱动对象物的动作关联的速度指令所设定的目标速度，使该电动机的输出轴的旋转角速度在规定范围内增减，且重复产生该增减变化。

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