JP2014219036A - Transmission mechanism and actuator using the transmission mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力軸から入力される駆動力を出力軸に伝達する伝達機構及びこの伝達機構を用いたアクチュエータに係り、特に、入力軸がロック等して回転不能となった場合であっても、出力軸に駆動力を付与することができるフェールセーフ機能を備えた伝達機構及びこの伝達機構を用いたアクチュエータに関する。 The present invention relates to a transmission mechanism for transmitting a driving force input from an input shaft to an output shaft, and an actuator using the transmission mechanism, and in particular, even when the input shaft becomes non-rotatable due to locking or the like. The present invention relates to a transmission mechanism having a fail-safe function capable of applying a driving force to an output shaft, and an actuator using the transmission mechanism.
従来より、電動操作と手動操作とを切り替えて、例えば入力軸がロックしてしまった場合の操作上、作業上の安全性の確保及び、操作性、作業性を向上させた手動操作機構付きの伝達機構を備えたアクチュエータが知られている。 Conventionally, with a manual operation mechanism that switches between electric operation and manual operation, for example, when the input shaft is locked, ensuring operational safety, improving operability and workability An actuator having a transmission mechanism is known.
このような伝達機構は種々の構造が知られており、例えば、以下の特許文献1に示すように、筺体に取り付けられたレバー部材によって回動操作軸を回動させ、該回動操作軸の回動によってスライド部材を進退させて手動操作及び電動操作の切り替えを行っている。
Various structures are known for such a transmission mechanism. For example, as shown in
しかし、従来の切り替え構造によると、筺体からレバー部材が大きく突出しており、アクチュエータ全体の寸法が大型化してしまうと共に、操作が大がかりとなってしまうという問題を有していた。さらに、回動操作軸が回動可能な構成とするために、伝達機構の部品点数が多くなってしまい、筺体自体も大型化してしまうという問題をも有していた。 However, according to the conventional switching structure, the lever member protrudes greatly from the housing, and there is a problem that the size of the entire actuator increases and the operation becomes large. Further, since the rotation operation shaft is configured to be rotatable, the number of parts of the transmission mechanism is increased, and the housing itself is also increased in size.
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、部品点数の増加を抑えると共に、装置全体が大型化することがなく、簡便な操作で切り替え操作を行うことができる伝達機構及び、この伝達機構を備えたアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and suppresses an increase in the number of parts, and does not increase the size of the entire apparatus, and can perform a switching operation with a simple operation. And it aims at providing the actuator provided with this transmission mechanism.
本発明に係る伝達機構は、入力軸からの駆動力を出力軸に伝達する伝達機構であって、前記入力軸側から駆動力を付与される第一の回転部材と、前記出力軸に駆動力を付与する第二の回転部材と、前記第一の回転部材と共に回転し、前記第二の回転部材を前記第一の回転部材と同心配置するように貫通する貫通軸と、前記第二の回転部材の前記第一の回転部材側に配されて前記第二の回転部材と共に回転する第一の拘束部と、前記貫通軸と共に回転し、前記第一の拘束部と係脱自在に配置された第二の拘束部を備え、前記貫通軸が前記第二の回転部材の一端から突出することを特徴とする。 A transmission mechanism according to the present invention is a transmission mechanism that transmits a driving force from an input shaft to an output shaft, the first rotating member to which the driving force is applied from the input shaft side, and a driving force applied to the output shaft. A second rotating member that provides rotation, a penetrating shaft that rotates together with the first rotating member and penetrates the second rotating member so as to be concentrically disposed with the first rotating member, and the second rotation A first restraining portion that is disposed on the first rotating member side of the member and rotates together with the second rotating member, and rotates together with the through shaft and is detachably disposed with respect to the first restraining portion. A second restraining portion is provided, wherein the through shaft protrudes from one end of the second rotating member.
本発明によれば、入力軸側から駆動力を付与される第一の回転部材と、出力軸に駆動力を付与する第二の回転部材と、第一の回転部材と共に回転し、第二の回転部材を第一の回転部材と同心配置するように貫通する貫通軸と、第二の回転部材の前記第一の回転部材側に配されて第二の回転部材と共に回転する第一の拘束部と、貫通軸と共に回転し、第一の拘束部と係脱自在に配置された第二の拘束部を備え、貫通軸が第二の回転部材の一端から突出しているので、第一の拘束部と第二の拘束部の拘束の解除を第二の回転部材から突出した貫通軸を押すことで行うことができるので、簡便な構成且つ簡便な操作で手動操作と電動操作とを切り替えることができる。 According to the present invention, the first rotating member to which the driving force is applied from the input shaft side, the second rotating member to apply the driving force to the output shaft, the first rotating member, and the second rotating member rotate together with the second rotating member. A through shaft that penetrates the rotating member so as to be concentrically disposed with the first rotating member, and a first restraining portion that is disposed on the first rotating member side of the second rotating member and rotates together with the second rotating member And a second restraining portion that rotates together with the through shaft and is detachably disposed with the first restraining portion, and the through shaft projects from one end of the second rotating member. And the release of the restraint of the second restraining portion can be performed by pushing the penetrating shaft protruding from the second rotating member, so that it is possible to switch between manual operation and electric operation with a simple configuration and simple operation. .
以下、本発明に係る伝達機構及びこの伝達機構を用いたアクチュエータの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, embodiments of a transmission mechanism according to the present invention and an actuator using the transmission mechanism will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to each claim, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. .
図1は、本発明の実施形態に係る伝達機構を用いたアクチュエータの構造を説明するための断面図であり、図2は、本発明の実施形態に係るアクチュエータに用いられるボールねじ装置の構造を説明するための一部断面図であり、図3は、本発明の実施形態に係る伝達機構に用いられる第一の回転部材の正面図であり、図4は、本発明の実施形態に係る伝達機構に用いられる第二の回転部材の側面図であり、図5は、本発明の実施形態に係る伝達機構に用いられる貫通軸の側面図であり、図6及び図7は、本発明の実施形態に係る伝達機構の構造を説明するための斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the structure of an actuator using a transmission mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the structure of a ball screw device used for the actuator according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a partial cross-sectional view for explaining, FIG. 3 is a front view of a first rotating member used in the transmission mechanism according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a transmission according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a side view of a second rotating member used in the mechanism, FIG. 5 is a side view of a penetrating shaft used in the transmission mechanism according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 illustrate the implementation of the present invention. It is a perspective view for demonstrating the structure of the transmission mechanism which concerns on a form.
図1に示すように、本実施形態に係る伝達機構30を用いたアクチュエータ1は、入力軸10を有する駆動源12と、出力軸20とを有しており、入力軸10と出力軸20との間に伝達機構30が介在している。なお、これらの構成部品は筺体2に収納されてアクチュエータ1を構成している。
As shown in FIG. 1, the
駆動源12は、電動モータなど種々の要素部品を用いることができ、入力軸10に対して回転運動を行う回転力を付与している。また、入力軸10には、入力歯車11が取り付けられており、該入力歯車11によって、伝達機構30に回転力を伝達している。
Various element parts such as an electric motor can be used for the
出力軸20は、軸受22によって回転可能に保持されており、出力軸20に取り付けられた出力歯車21によって伝達機構30から回転力を付与される。
The
なお、出力軸20は、ボールねじ装置3を構成しており、出力軸20へ伝達機構30を介して回転力が付与されて回転することによって、この回転運動をナット23の直線運動に変換している。なお、ボールねじ装置3は、筺体2に取り付けられた外筒25に収納されており、外筒25の一端から伸縮自在に伸縮部24が配置されている。さらに、ナット23には、平行キー26が取り付けられており、該平行キー26が外筒25の内周に長手方向に沿って形成されたキー溝27と係合することでナット23の回転を規制している。
The
伸縮部24は、円筒状の部材であり、一端がナット23に取り付けられることで、ナット23の移動に伴って移動すると共に、内周側に出力軸20を収納可能に形成されている。このように、伸縮部24が円筒状に形成されることで、伸縮部24が外筒25内に収められた状態でも、出力軸20と伸縮部24とが干渉することがないので、アクチュエータ1をコンパクトに形成することが可能となる。
The expansion /
図2に示すように、本実施形態に係るアクチュエータ1に用いられるボールねじ装置3は、外周面に所定のリードで螺旋状の転動体転走溝20aが形成されてねじ軸として構成された出力軸20と、該出力軸20が貫通するナット孔23cを備え円筒形状に形成されると共に、ナット孔23cの内周面に出力軸20に形成された転動体転走溝20aと対向する負荷転動体転走溝23aが形成されたナット23とを備え、転動体転走溝20aと負荷転動体転走溝23aとの間に複数のボール29を配列して出力軸20とナット23とが螺合している。なお、ナット23は、円筒形状に限られず、例えば軸方向と直交する断面形状が外形矩形状等の筒状に形成しても構わない。
As shown in FIG. 2, the
このように構成されたボールねじ装置3は、出力軸20とナット23との相対的な回転によってナット23が出力軸20の軸線方向に沿って運動するように構成されている。
The
ナット23は、鋼等の金属で円筒形状に形成されており、その外周面にはナット23を相手部品に固定するためのフランジ23bがナット23の径方向に延びて形成されている。また、ナット孔23cの軸線方向の両端にはシール部材28が取り付けられており、該シール部材28によって出力軸20とナット23との間に塵埃等が浸入することを防止すると共に、ボール29に塗布された潤滑剤がボールねじ装置3の外部に漏出することを防止することができる。
The
また、ナット23には、転動体転走溝20aを転走したボール29の進行方向を変えて転動体転走溝20aのもとの位置に戻す方向転換路が内周に形成されたリターンパイプ29aが取り付けられている。このリターンパイプ29aによって、転動体転走溝20aを出力軸20の周方向に転走したボール29がもとの位置に戻されることでボール29の無限循環を実現している。さらに、リターンパイプ29aは、ナット23の径方向に沿って穿孔された取付孔に挿入して固定されている。
Also, the
伝達機構30は、第一の回転部材31と第二の回転部材32とを備えており、第一の回転部材31と第二の回転部材32とを同心配置するように、該第一の回転部材31および第二の回転部材32を貫通する貫通軸33によって組み合わされている。なお、本実施形態において、第一の回転部材31および第二の回転部材32は共に歯車である。
The
図3に示すように、第一の回転部材31は、外周に第一の歯部31aが形成され、その中心に上述した貫通軸33が貫通する中心孔34aが穿孔されている。また、中心孔34aには、切り欠き上の溝34が形成されている。
As shown in FIG. 3, the first rotating
図4に示すように、第二の回転部材32は、外周に第二の歯部32aが形成され、一端に軸方向に延びる操作手段取付部37が形成され、他端面に第一の拘束部35が形成されている。さらに、第二の歯部32aと操作手段取付部37を貫通するように、貫通孔36が形成されている。なお、第一の拘束部35は、当該貫通孔36の外縁に沿って複数形成されており、軸方向に突出する爪部として形成されている。また、操作手段取付部37の外周には、第二の回転部材32を手動で回転させるための工具等を取り付けできるように工具に合わせた面取り等が施されている。
As shown in FIG. 4, the second rotating
図5に示すように、貫通軸33は、長尺の円柱状部材であり、上述した第一の拘束部35と係合する第二の拘束部38が形成されている。具体的には、第二の拘束部38は、第一の拘束部35の爪部と対応するように当該爪部と係合する溝状の係合部として形成されている。
As shown in FIG. 5, the penetrating
第二の拘束部38の軸方向の両端には、歯車取付部39及び延長部40が軸方向に延設しており、該歯車取付部39を第一の回転部材31の中心孔34aに挿入し、延長部40を第二の回転部材32の貫通孔36に挿入することで、伝達機構30として一体に組み合わせている。
A
また、歯車取付部39には、軸方向に沿ってキー溝39aが形成されており、当該キー溝39aに挿入された突起としてのキー44が第一の回転部材31に形成された溝34と係合することで、貫通軸33と第一の回転部材31とを一体に回転させることができるようになっている。
The
なお、第一の回転部材31は、貫通軸33と共に第二の回転部材32の貫通孔36に沿って軸方向に移動可能に配置されている。
The first rotating
さらに、貫通軸33は、付勢手段41によって第二の回転部材32側に付勢されている。付勢手段41は、貫通軸33を第二の回転部材32側に付勢することができればどのような部材を適用しても構わないが、例えばコイルスプリングを用いると好適である。
Further, the penetrating
また、第二の回転部材32の操作手段取付部37は、筺体2の外部に突出しており、さらに、操作手段取付部37の端面からは、貫通軸33の延長部40が突出している。なお、第二の回転部材32は、筺体2にCクリップ等によって軸方向には移動不能に取り付けられている。
Further, the operating means mounting
次に、図6及び7を参照して本実施形態に係る伝達機構30の動作について説明を行う。図6に示すように、通常使用される電動操作の状態では、付勢手段41によって貫通軸33が第二の回転部材32側に付勢されているので、貫通軸33に形成された第二の拘束部38と、第二の回転部材32に形成された第一の拘束部35とは互いに係合している。この状態では、第一の回転部材31と第二の回転部材32とが共に回転するので、入力歯車11の回転力が伝達機構30を介して出力歯車21に伝達される。
Next, the operation of the
次に、手動操作への切り替えは、図7に示すように、操作手段取付部37から突出しているボタン状の延長部40を押し込むことで行う。第一の回転部材31は、上述したように軸方向に移動可能に取り付けられているので、延長部40を押し込むことで、第一の拘束部35と第二の拘束部38との係合が解除され、たとえ駆動源12の故障や入力軸10の固着などによって入力軸10が回転不能となった場合であっても第二の回転部材32を単独で回転させることができる。なお、第二の回転部材32の回転は、素手による作業を行っても構わないし、操作手段取付部37に所定の工具などの操作手段を取り付けることで回転させても構わない。このように構成することで小さな力で出力軸20に容易に回転させることができると共に、電動操作中は操作手段を取り外すことでアクチュエータの大きさをコンパクトに形成することができる。
Next, switching to manual operation is performed by pushing in a button-shaped
このように、本実施形態に係る伝達機構30を用いたアクチュエータ1は、付勢部材41によって貫通軸33を付勢しているので、第二の回転部材32から突出した延長部40を押す作業だけで手動操作と電動操作とを切り替えることができる。このように構成することで、部品点数の削減を図ることができ、伝達装置30の全体の大きさをコンパクトに形成することができる。また、延長部40を押すだけで手動操作への切り替えができるので、従来の切り替え操作に比べて非常に簡便な操作で切り替え操作を行うことができる。
Thus, since the
なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態の伝達機構では、第一の拘束部と第二の拘束部とを爪部と係合部として構成した場合について説明を行ったが、第一の拘束部と第二の拘束部はこれに限られず、例えば摩擦板を用いて第一の回転部材と第二の回転部材とを一体に回転させるように構成しても構わない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the transmission mechanism of the present embodiment, the case where the first restraining portion and the second restraining portion are configured as the claw portion and the engaging portion has been described, but the first restraining portion and the second restraining portion are described. The part is not limited to this, and for example, the first rotating member and the second rotating member may be integrally rotated using a friction plate.
また、本実施形態では、第一の回転部材及び第二の回転部材を一対の歯車を用いて形成した場合について説明を行ったが、第一の回転部材及び第二の回転部材の形態はこれに限られず、例えば、複数の歯車を歯合させて減速機構を構成しても構わない。 Further, in the present embodiment, the case where the first rotating member and the second rotating member are formed using a pair of gears has been described, but the first rotating member and the second rotating member are configured in this manner. For example, a speed reduction mechanism may be configured by meshing a plurality of gears.
また、本実施形態では、第一の回転部材及び第二の回転部材を歯車を用いこれらを互いに歯合させた場合について説明を行ったが、第一の回転部材及び第二の回転部材の形状はこれに限られず、例えば、第一の回転部材及び第二の回転部材をタイミングベルト車,スプロケット及びプーリ等で構成し、入力軸と第一の回転部材及び出力軸と第二の回転部材とを其々タイミングベルト,チェーン及びベルトを張渡して構成して駆動力の付与な構成としても構わない。 In the present embodiment, the case where the first rotating member and the second rotating member are engaged with each other using gears has been described. However, the shapes of the first rotating member and the second rotating member are described. Is not limited to this, for example, the first rotating member and the second rotating member are constituted by a timing belt wheel, a sprocket, a pulley, and the like, and the input shaft, the first rotating member, the output shaft, and the second rotating member, It is also possible to construct a structure in which a timing belt, a chain and a belt are stretched to give a driving force.
また、本実施形態では、ボールねじ装置としてリターンパイプを用いたボールねじ装置について説明を行ったが、ボールねじ装置はこれに限られず、例えばデフレクタを用いた無限循環式のボールねじ装置を採用しても構わないし、有限循環式のボールねじ装置又は、転動体を有さない摺動式を採用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 In this embodiment, the ball screw device using the return pipe is described as the ball screw device. However, the ball screw device is not limited to this. For example, an infinite circulation type ball screw device using a deflector is adopted. Alternatively, a finite circulation ball screw device or a sliding type that does not have rolling elements may be employed. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1 アクチュエータ, 10 入力軸, 12 駆動源, 20 出力軸, 30 伝達機構, 31 第一の回転部材, 32 第二の回転部材, 33 貫通軸, 34 溝, 35 第一の拘束部, 36 貫通孔, 38 第二の拘束部, 44 キー。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記入力軸側から駆動力を付与される第一の回転部材と、
前記出力軸に駆動力を付与する第二の回転部材と、
前記第一の回転部材と共に回転し、前記第二の回転部材を前記第一の回転部材と同心配置するように貫通する貫通軸と、
前記第二の回転部材の前記第一の回転部材側に配されて前記第二の回転部材と共に回転する第一の拘束部と、
前記貫通軸と共に回転し、前記第一の拘束部と係脱自在に配置された第二の拘束部を備え、
前記貫通軸が前記第二の回転部材の一端から突出することを特徴とする伝達機構。 A transmission mechanism that transmits driving force from an input shaft to an output shaft,
A first rotating member to which a driving force is applied from the input shaft side;
A second rotating member for applying a driving force to the output shaft;
A through shaft that rotates with the first rotating member and penetrates the second rotating member so as to be concentrically disposed with the first rotating member;
A first restraining portion disposed on the first rotating member side of the second rotating member and rotating together with the second rotating member;
A second restraining portion that rotates together with the penetrating shaft and is detachably disposed with the first restraining portion;
The transmission mechanism, wherein the penetrating shaft protrudes from one end of the second rotating member.
前記貫通軸を前記第二の回転部材側に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする伝達機構。 The transmission mechanism according to claim 1, wherein
A transmission mechanism comprising urging means for urging the penetrating shaft toward the second rotating member.
前記第一の回転部材と前記貫通軸とは、前記第一の回転部材と前記貫通軸のいずれか一方に軸方向に沿って形成された溝と、いずれか他方に形成された突起とが係合することを特徴とする伝達機構。 The transmission mechanism according to claim 1 or 2,
The first rotating member and the penetrating shaft are associated with a groove formed along one of the first rotating member and the penetrating shaft along the axial direction and a protrusion formed on the other shaft. A transmission mechanism characterized by combining.
前記第二の回転部材の一端には、操作手段が着脱可能に形成されることを特徴とする伝達機構。 The transmission mechanism according to any one of claims 1 to 3,
An operation mechanism is detachably formed at one end of the second rotating member.
前記第一の拘束部は、前記第二の回転部材の端面から前記第一の回転部材に向かって突出する爪部であり、
前記第二の拘束部は、前記爪部と係合する係合部であることを特徴とする伝達機構。 The transmission mechanism according to any one of claims 1 to 4,
The first restraining portion is a claw portion protruding from the end surface of the second rotating member toward the first rotating member,
The transmission mechanism, wherein the second restraining portion is an engaging portion that engages with the claw portion.
出力軸と、
前記入力軸からの駆動力を前記出力軸に伝達する請求項1から5のいずれか1項に記載の伝達機構とを備えることを特徴とするアクチュエータ。
An input shaft;
An output shaft;
An actuator comprising: the transmission mechanism according to claim 1, which transmits a driving force from the input shaft to the output shaft.
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