JP2010071347A

JP2010071347A - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP2010071347A
Application number: JP2008237635A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mitsuhashi; 隆史三ツ橋; Kazunori Kato; 一紀加藤
Original assignee: Ogura Clutch Co Ltd
Current assignee: Ogura Clutch Co Ltd
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】作動杆を比較的速い速度で移動させることができる小型で廉価な電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】モータによる駆動が、回転軸２３、小径歯車２８、大径歯車３０、ピニオン３０ａ、ラック８ｂを介して、移動体８を第１の圧縮コイルばね９の弾発力に抗して矢印Ａ方向に移動させる。移動体８と一体的に移動する作動杆１１の係合溝１１ｃにストッパピン３３の係合部３３ａが係合することにより、作動杆１１の他端部１１ｂが筺体６の外部に押し出された状態で保持される。同時に、モータと回転軸２３との間の駆動伝達が電磁クラッチによって切断される。この状態から電磁ソレノイド３２のプランジャー３２ａを後退させ、係合部３３ａと係合溝１１ｃとの係合を解除すると、第１の圧縮コイルばね９の蓄積された弾発力によって、作動杆１１が矢印Ｂ方向へ移動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータ等の駆動装置によって軸線方向に作動杆を移動させる電動アクチュエータに関するものである。

従来の電動アクチュエータとしては、正逆方向に駆動するモータによって回転し軸線方向への移動が規制されたねじ棒と、このねじ棒が螺合するねじ孔を有し回転が規制された作動杆とを備え、モータの駆動を制御することにより、作動杆を異なる速度で移動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
実開昭６１−１８１１５３号公報

上述した従来の電動アクチュエータにおいては、作動杆の移動速度はモータの回転速度に比例しているため、比較的速い速度で作動杆を移動させようとすると、大型のモータが必要となり、装置が大型化するだけでなく、廉価に形成することが困難であるという問題があった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、作動杆を比較的速い速度で移動させることができる小型で廉価な電動アクチュエータを提供するところにある。

この目的を達成するために、本発明は、駆動装置によって駆動される駆動伝達系と、この駆動伝達系を介して軸線方向に一方向へ移動する作動杆と、この作動杆の一方向への移動にしたがって当該作動杆を前記一方向と反対方向の他方向へ移動させる付勢力が蓄積される付勢部材と、この付勢部材の付勢力に抗して前記一方向へ所定位置まで移動した作動杆の位置を保持するストッパピンと、このストッパピンによる保持を解除する保持解除装置とを備え、前記駆動装置と前記駆動伝達系との間に、当該駆動装置の駆動を断接するクラッチを設けたものである。

本発明は、前記発明において、前記保持解除装置によってストッパピンによる保持を解除しているとき、前記クラッチによって前記駆動装置の駆動を一時的に接続するものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記駆動装置の駆動によって前記作動杆が前記所定位置に位置付けられたことを検知する検知装置を備え、この検知装置の検知により前記クラッチが前記駆動装置と前記作動杆との間の駆動伝達を断つものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記駆動装置を一方向のみに駆動するモータとし、前記駆動伝達系を歯車列とし、この歯車列の最終歯車に噛合し前記作動杆と一体的に移動するラックとを備え、前記保持解除装置をソレノイドとし、このソレノイドの進退自在なプランジャーに前記ストッパピンを連結したものである。

本発明によれば、駆動装置によって作動杆を移動させることにより付勢部材に蓄積される付勢力を利用して、作動杆を比較的速い速度で移動させることができるため、従来のように作動杆を比較的速い速度で移動させるための大型の駆動装置を必要としないから、装置の小型化を図ることができ、かつ装置が安価となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る電動アクチュエータの一部を破断して示す平面図、図２は同じく一部を破断して示す正面図、図３は図２におけるIII-III 線断面図、図４は図２におけるIV-IV 線断面図、図５は同じくモータの駆動によって作動杆を筺体から突出させた待機状態を示す正面図、図６は同じくクラッチ、ソレノイド、位置検知センサのタイムチャートと作動杆の動作状態との関係を説明するための図である。

図１に全体を符号１で示す電動アクチュエータは、互いに対向する左右の側板２，３と、これら側板２，３に取り付けられ互いに対向する前板４および後板５とによって、平面視において枠状に形成された筺体６を備えている。７は左右の側板２，３間に横架されたガイド棒であって、このガイド棒７を直方体状に形成された移動体８の貫通孔８ａに貫通させることにより、移動体８がガイド棒７に対して軸線方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に移動自在に支持される。

この移動体８の下面には、図２に示すようにラック８ｂが形成され、移動体８と側板２との間には、図１に示すようにガイド棒７に巻回された付勢部材としての第１の圧縮コイルばね９が弾装されており、この第１の圧縮コイルばね９の弾発力によって移動体８は矢印Ｂ方向へ付勢されている。１０は側板３に取り付けられゴムによって形成されたストッパ部材であって、矢印Ｂ方向に移動してきた移動体８が当接する。１１はガイド棒７に平行となるように矢印Ａ方向に延在する作動杆であって、一端部に形成した細径部１１ａが移動体８の貫通孔８ｃに嵌挿されボルト１２によって抜け止めされることにより、移動体８に固定され移動体８と一体的に矢印Ａ−Ｂ方向に移動し、他端部１１ｂが側板２の貫通孔２ａを貫通して筺体６の外部に突出している。

この作動杆１１の中央部の周面には、後述するストッパピン３３の係合部３３ａが係合する環状の係合溝１１ｃが設けられている。図１および図２において、１３は角筒状に形成され側板２にボルトによって取り付けられたガイド部材であって、中空部１３ａとこの中空部１３ａと直交し中空部１３ａに連通する連通孔１３ｂとが設けられている。中空部１３ａには、作動杆１１の他端部１１ｂを矢印Ａ−Ｂ方向に移動自在に支持する軸受１４，１４が設けられている。

図２において、１５は移動体８の側部に取り付けられた被検出片であって、下方側に延設された先端部に被検出部１５ａが形成されている。図４において、１６は前板４と後板５との間に掛け渡されたブラケット１８上に取り付けられた発・受光素子からなるセンサであって、被検出片１５の被検出部１５ａを検出するものである。すなわち、後述するように、図示を省略したモータを駆動することにより移動体８が矢印Ａ方向に移動し、図５に示すように作動杆１１の他端部１１ｂが側板２の貫通孔２ａから所定の長さだけ押し出された位置（以下、この位置を作動杆１１のホームポジションという）に位置付けられることにより、被検出部１５ａがセンサ１６によって検出されるように構成されている。したがって、これら被検出片１５とセンサ１６とが作動杆検知装置１７を形成しており、この作動杆検知装置１７は、センサ１６によって被検出部１５ａが検出されることにより、後述する電磁クラッチ２０によるモータと駆動伝達系３１との間の駆動を断つように制御する。

図４に全体を符号２０で示す電磁クラッチは、一方向のみに駆動するモータの出力軸に軸着されているモータ歯車（いずれも図示せず）と噛合する歯車部２１ａが形成されたアーマチュアハブ２１と、このアーマチュアハブ２１のボス部２１ｂに軸線方向に移動自在でアーマチュアハブ２１と一体的に回転するように嵌合するアーマチュア２２と、このアーマチュア２２の摩擦面と対向する摩擦面が形成され回転軸２３と一体的に回転するロータ２４と、このロータ２４にアーマチュア２２を磁気吸着させるための磁束を発生する励磁コイル２５と、この励磁コイル２５への通電を断った後でアーマチュア２２をロータ２４から離間させるためにアーマチュアハブ２１に固着されたラバーマグネット（図示せず）とから概ね構成されている。

したがって、励磁コイル２５に通電することによりアーマチュア２２とロータ２４との互いの摩擦面が摩擦係合するため、モータの駆動は、歯車部２１ａ、アーマチュアハブ２１、アーマチュア２２、ロータ２４を介して第１の回転軸２３に伝達され、回転軸２３が、図２中時計方向に回転する。一方、励磁コイル２５への通電を断つことにより、アーマチュア２２とロータ２４との互いの摩擦面による摩擦係合が解除されるため、モータの駆動は回転軸２３へ伝達されることはない。

回転軸２３は、前板４と後板５とに軸受２７，２７を介して回転自在に支持されており、この回転軸２３の端部には小径歯車２８が軸着されている。２９は前板４と後板５との間に横架された軸であって、この軸２９には小径歯車２８と噛合する大径歯車３０が回転自在に支持されており、この大径歯車３０の側部には、上記した移動体８のラック８ｂに噛合するピニオン３０ａが大径歯車３０と同軸上に一体に設けられている。これら回転軸２３、小径歯車２８、大径歯車３０、ピニオン３０ａは、図示を省略したモータの駆動を移動体８に伝達する駆動伝達系３１を構成しており、この駆動伝達系３１とモータとの間にモータの駆動を断接する電磁クラッチ２０が介装されている。

このような構成において、電磁クラッチ２０の励磁コイル２５に通電し、モータを駆動することにより、回転軸２３が図２中時計方向に回転し、大径歯車３０とピニオン３０ａが反時計方向に回転するから、ピニオン３０ａと噛合しているラック８ｂが形成された移動体８が、図５に示すように第１の圧縮コイルばね９の弾発力に抗して矢印Ａ方向に移動する。したがって、作動杆１１も移動体８と一体的に矢印Ａ方向に移動し、作動杆１１の他端部１１ｂが側板２の貫通孔２ａから外部に押し出される。

図２において、３２は側板２に取り付けられた保持解除装置としての電磁ソレノイドであって、進退自在なプランジャー３２ａが備えられている。３３はストッパピンであって、上記したガイド部材１３の連通孔１３ｂ内に臨むようにピン３４を介してプランジャー３２ａに連結されており、上端部に係合部３３ａが設けられ、この係合部３３ａの上端面に作動杆１１の周面と同じ曲率に形成された係合面３３ｂが形成されている。このストッパピン３３の下端部には鍔３３ｃが一体に突設されており、この鍔３３ｃと電磁ソレノイド３２の上端面との間には、第２の圧縮コイルばね３５が弾装されている。

したがって、この第２の圧縮コイルばね３５の弾発力によって、ストッパピン３３は図中上方に押し上げられ、係合面３３ｂが常時作動杆１１の周面に当接している。このような構成において、電磁クラッチ２０の励磁コイル２５に通電するとともに、モータを駆動することにより、上記したように作動杆１１が矢印Ａ方向に移動し、図５に示すようにホームポジションに位置付けられると、ストッパピン３３の係合部３３ａが作動杆１１の係合溝１１ｃに係合する。したがって、作動杆１１は、第１の圧縮コイルばね９の蓄積された弾発力に抗して、ホームポジションの位置に保持される。

次に、主に図６を用いて、このように構成された電動アクチュエータの押出し動作および引き込み動作について説明する。図６において、時間「Ｔ１」以前では、図５に示すように作動杆１１がホームポジションに位置付けられている。すなわち、作動杆１１が第１の圧縮コイルばね９の蓄積された弾発力に抗して矢印Ａ方向に移動しており、ストッパピン３３の係合部３３ａが作動杆１１の係合溝１１ｃに係合し、作動杆１１の他端部１１ｂが側板２の貫通孔２ａから外部に押し出された状態が保持されている。したがって、作動杆検知装置１７においては、センサ１６によって被検出部１５ａが検出されている。

この状態で、作動杆１１の他端部１１ｂ側を筺体６内に引き込むために、時間「Ｔ１」において、起動信号（Ａ）によって信号を送ることにより、電磁ソレノイド３２が作動し、プランジャー３２ａが後退するため、ストッパピン３３が第２の圧縮コイルばね３５の弾発力に抗して図５中下方に移動する。このとき、起動信号（Ａ）から信号が送られることにより、図示を省略したタイマーが作動して、時間「Ｔ１」からわずかな時間だけ経過した時間「Ｔ２」において、わずかな時間だけ電磁クラッチ２０の励磁コイル２５に通電が行われる。したがって、電磁クラッチ２０によるモータの作動杆１１への駆動伝達がわずかな時間だけ行われ、作動杆１１が矢印Ａ方向にわずかだけ移動する。このため、ストッパピン３３の係合部３３ａと作動杆１１の係合溝１１ｃとの間が離間するため、これらの間に摩擦力が発生しなくなるからストッパピン３３が円滑に下方に移動し、係合部３３ａと係合溝１１ｃとの係合が解除される。

係合部３３ａと係合溝１１ｃとの係合が解除されると、これまで第１の圧縮コイルばね９に蓄積されていた弾発力によって、作動杆１１が一気に矢印Ｂ方向へ移動し、作動杆１１の他端部１１ｃ側は筺体６内に引き込まれる。このように、モータの駆動によって作動杆１１を移動させることにより第１の圧縮コイルばね９に蓄積される弾発力を利用して、作動杆１１を比較的速い速度で移動させることができるため、従来のように作動杆１１を比較的速い速度で移動させるための大型の駆動装置を必要としないから、装置の小型化を図ることができ、かつ装置が安価となる。

図６において、時間「Ｔ２」からわずかな時間だけ経過した時間「Ｔ３」において、電磁ソレノイド３２への通電が断たれるため、ストッパピン３３は第２の圧縮コイルばね３５の弾発力によって、図３に示すように上方に押し上げられ、ストッパピン３３の係合面３３ｂが作動杆１１の周面に当接した状態になる。また、この時間「Ｔ３」経過後は、作動杆１１が図１に示すように矢印Ｂ方向へ移動した状態になるため、作動杆検知装置１７において、センサ１６による被検出部１５ａの検出が解除される。

時間「Ｔ４」において、起動信号（Ｂ）から信号が送られることにより、電磁クラッチ２０の励磁コイル２５に通電されることにより、図示を省略したモータの駆動が電磁クラッチ２０を介して回転軸２３に伝達されるため、小径歯車２８、大径歯車３０、ピニオン３０ａ、ラック８ｂを介して、移動体８が第１の圧縮コイルばね９の弾発力に抗して、図１中矢印Ａ方向へ移動する。したがって、作動杆１１も一体的に矢印Ａ方向へ移動し、時間「Ｔ５」において作動杆１１がホームポジションに位置付けられると、図５に示すように作動杆１１の係合溝１１ｃにストッパピン３３の係合部３３ａが係合することにより、作動杆１１がホームポジションの位置に保持される。このとき、作動杆検知装置１７においては、センサ１６によって被検出部１５ａを検出する。この作動杆検知装置１７の検出によって、時間「Ｔ５」からわずかな時間だけ経過した時間「Ｔ６」において電磁クラッチ２０の励磁コイル２５への通電が断たれ、モータと駆動伝達系３１との間の駆動が遮断される。

なお、本実施の形態においては、第１の圧縮コイルばね９の蓄積された弾発力によって、作動杆１１を筺体６内に引き込むように構成したが、第１の圧縮コイルばね９を移動体８と側板３との間に弾装させ、かつモータを一方向と反対方向の他方向に駆動するモータとすることにより、第１の圧縮コイルばね９の蓄積された弾発力によって、作動杆１１を筺体６の外部に押し出すような構成とすることもできる。

本発明に係る電動アクチュエータの一部を破断して示す平面図である。本発明に係る電動アクチュエータの一部を破断して示す正面図である。図２におけるIII-III 線断面図である。図２におけるIV-IV 線断面図である。本発明に係る電動アクチュエータにおいて、モータの駆動によって作動杆を筺体から押し出した待機状態を示す正面図である。本発明に係る電動アクチュエータにおいて、電磁クラッチ、電磁ソレノイド、作動杆検知装置のタイムチャートと作動杆の動作状態との関係を説明するための図である。

符号の説明

１…電動アクチュエータ、８…移動体、８ｂ…ラック、９…第１の圧縮コイルばね（付勢部材）、１１…作動杆、１１ｃ…係合溝、１５…被検出片、１６…センサ、１７…作動杆検知装置、２０…電磁クラッチ、３０ａ…ピニオン、３２…電磁ソレノイド（保持解除装置）、３２ａ…プランジャー、３３…ストッパピン、３３ａ…係合部、３５…第２の圧縮コイルばね。

Claims

駆動装置によって駆動される駆動伝達系と、この駆動伝達系を介して軸線方向に一方向へ移動する作動杆と、この作動杆の一方向への移動にしたがって当該作動杆を前記一方向と反対方向の他方向へ移動させる付勢力が蓄積される付勢部材と、この付勢部材の付勢力に抗して前記一方向へ所定位置まで移動した作動杆の位置を保持するストッパピンと、このストッパピンによる保持を解除する保持解除装置とを備え、前記駆動装置と前記駆動伝達系との間に、当該駆動装置の駆動を断接するクラッチを設けたことを特徴とする電動アクチュエータ。
前記保持解除装置によってストッパピンによる保持を解除しているとき、前記クラッチによって前記駆動装置の駆動を一時的に接続することを特徴とする請求項１記載の電動アクチュエータ。
前記駆動装置の駆動によって前記作動杆が前記所定位置に位置付けられたことを検知する検知装置を備え、この検知装置の検知により前記クラッチが前記駆動装置と前記作動杆との間の駆動伝達を断つことを特徴とする請求項１または２記載の電動アクチュエータ。
前記駆動装置を一方向のみに駆動するモータとし、前記駆動伝達系を歯車列とし、この歯車列の最終歯車に噛合し前記作動杆と一体的に移動するラックとを備え、前記保持解除装置をソレノイドとし、このソレノイドの進退自在なプランジャーに前記ストッパピンを連結したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の電動アクチュエータ。