JP2016056862A - トルクリミッタ機構を備えるアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化に適するよう構成したトルクリミッタ機構を備えるアクチュエータを提供する。
【解決手段】このアクチュエータAは、駆動力を供給するモータ1と、モータ1からの駆動力を減速する減速機構部2と、減速機構部2からの駆動力を伝達するトルクリミッタ機構部3を有する。トルクリミッタ機構部3は、クラッチ部17と出力軸18で構成されている。出力軸18は、一方の端部が開口された有底の筒状になっており、出力軸18の内部に形成された空間にクラッチ部17を有する。従って、このようなトルクリミッタ機構部3の構成は小型化に適し、アクチュエータAの小型化を促進できる。
【選択図】 図3
【解決手段】このアクチュエータAは、駆動力を供給するモータ1と、モータ1からの駆動力を減速する減速機構部2と、減速機構部2からの駆動力を伝達するトルクリミッタ機構部3を有する。トルクリミッタ機構部3は、クラッチ部17と出力軸18で構成されている。出力軸18は、一方の端部が開口された有底の筒状になっており、出力軸18の内部に形成された空間にクラッチ部17を有する。従って、このようなトルクリミッタ機構部3の構成は小型化に適し、アクチュエータAの小型化を促進できる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、トルクリミッタ機構によってモータからの駆動力を断続的に伝達して出力することができるアクチュエータに関するものである。
従来、このような分野の技術として、実公平4−52490号公報がある。この公告に記載されたアクチュエータは、駆動力を供給するモータと、モータからの駆動力を減速する減速機構部と、減速機構部からの駆動力を伝達するクラッチ部と、クラッチ部の従動軸を所定の角度範囲で回転を規制するストッパ部と、クラッチ部の従動軸に固定されている出力軸と、上記部品を覆うケースで構成されている。
しかしながら、前述した従来のアクチュエータには、次のような課題が存在している。すなわち、モータ、減速機構部、クラッチ部、ストッパ部、出力軸の全てが一つの直線に沿って積み上げるように設けられており、回転軸方向の小型化が難しくなる。また、小型化の観点から、出力軸は短いほうが良い。しかしながら、出力軸が短いと、出力軸と出力軸によって動作される被動作部との係合位置が限定され、係合位置を例えば回転軸方向にズラしたい場合、容易に対応できない問題点があった。
本発明は上記の点に艦みてなされたもので、モータを含めた全体的な回転軸方向の長さを抑え、さらに出力軸を長くして出力軸と被動作部との係合位置において設計自由度を高めることを目的とする。
本発明は、駆動力を供給するモータと、モータからの駆動力を伝達するクラッチ部及びクラッチ部に連結されている出力軸を有するトルクリミッタ機構部と、を備えるアクチュエータにおいて、出力軸は、一方の端部が開口された有底の筒状であり、内部に形成された空間にクラッチ部を有することを特徴とする。
製品の回転軸方向の小型化を促進させることが出来、出力軸と被動作部との係合位置において設計自由度を高くすることが出来る。
図1から図3に示すように、アクチュエータAは、駆動力を供給するモータ1と、モータ1からの駆動力を減速する減速機構部2と、減速機構部2からの駆動力を断続的に伝達するトルクリミッタ機構部3とで構成されている。トルクリミッタ機構部3は、クラッチ部17と被動作部102(図4参照)を動作させる出力軸18を有している。
モータ1は、ステッピングモータからなると共に、モータ1の本体部の一端からモータ軸1aが突出している。モータ軸1aには、ピニオンギア5が固定されており、ピニオンギア5は、ケース4内に設けられる減速機構部2の遊星ギア8と噛合する。
減速機構部2は、プラネタリー型の遊星ギア機構が3段設けられている。1段目の遊星ギア機構は、ピニオンギア5と噛合する3つの遊星ギア8と、太陽ギアが設けられると共に遊星ギア8を回転可能に軸支するキャリア9と、ケース4に形成されると共に遊星ギア8が噛合する内歯(不図示)で構成されている。同様に、2段目の遊星ギア機構は、1段目の太陽ギアに噛合する3つの遊星ギア10と、太陽ギアが設けられると共に遊星ギア10を回転可能に軸支するキャリア11と、ケース4に形成された内歯(不図示)で構成されている。3段目の遊星ギア機構は、2段目の太陽ギアに噛合する3つの遊星ギア12と、後述する第1のクラッチ部13の駆動軸13aが設けられると共に遊星ギア12を回転可能に軸支するキャリア(第1のクラッチ部13)と、ケース4に形成された内歯(不図示)で構成されている。このように構成される減速機構部2によって、モータ1の駆動力が所定の減速比によって減速されて第1のクラッチ部13に伝達される。
ケース4は、円筒状であって、内部に3段からなる遊星ギア機構である減速機構部2を収納すると共に、ねじ6によってモータ1の一端に固定されている。ケース4の一端からは、減速機構部2のキャリアの一つである第1のクラッチ部13の駆動軸13aが突出している。そして、ケース4の一端側に軸受14が設けられ、駆動軸13aを回転可能に軸支している。さらに、ケース4の内部には、ねじ6が遊星ギア8の公転の妨げにならないよう、ねじ6と遊星ギア8との間にシート7が設けられている。
次に、トルクリミッタ機構3は、クラッチ部17とクラッチ部17を内包する出力軸18で構成されている。出力軸18は、一方の端部が開口された有底円筒状(カップ状)であり、内部に形成される空間内にクラッチ部17が収納される。さらに、クラッチ部17は、第1のクラッチ部13と、第2のクラッチ部15と、圧縮コイルバネ16で構成されており、第2のクラッチ部15が第1のクラッチ部13に対して係脱可能となるように、圧縮コイルバネ16で付勢されている。第2のクラッチ部15と出力軸18は、同期して回転するように連結され、これによって、減速機構部2からの駆動力を断続的に出力軸18に伝達する。
3段目の遊星ギア機構のキャリアを兼ねている第1のクラッチ部13の駆動軸13aの先端部には、周方向に等間隔で回転軸L方向に突出する複数の山型凸部13cが形成されると共に、駆動軸13aと同一軸上の開口凹部13dが形成されている。さらに、駆動軸13aの外周部には、後述する出力軸18が係合する溝状の係合凹部13bが全周に渡って形成されている。
第1のクラッチ部13の開口凹部13dには、第2のクラッチ部15の摺動軸15aが挿入されている。摺動軸15aには、フランジ部15bが形成されており、フランジ部15bには、第1のクラッチ部13の山型凸部13cと回転軸L方向に対向する山型凸部15cが形成されている。さらに、フランジ部15bを挟んで摺動軸15aの反対側には、回転軸Lに対して垂直な断面形状がD字状の従動軸15dが形成されている。
有底円筒状の出力軸18は、出力軸18の一端部(有底側)から延出すると共に、回転軸Lに対して垂直な断面形状が従動軸15dと同じD字状の凹部を画定する連結部18aが形成されている。そして、従動軸15dが連結部18aに挿入されることで、第2のクラッチ部15と出力軸18が同期して回転するように連結される。
連結部18aの外周部には、連結部18aを挿入するように圧縮コイルバネ16が配置される。圧縮コイルバネ16の一端は、出力軸18の一端部(有底側)に当接し、他端は、第2のクラッチ部のフランジ部15bに当接している。このようにして、圧縮コイルバネ16は、第2のクラッチ部15と出力軸18との間に配置され、第1のクラッチ部13の山型凸部13cに第2のクラッチ部15の山型凸部15cを圧接させている。
また、出力軸18は、出力軸18の他端部(開口側)で径方向内側に突出する係合凸部18bが形成されている。係合凸部18bは、駆動軸13aの外周部に形成された係合凹部13bに係合する。これによって、第1のクラッチ部13と出力軸18とは、回転方向(周方向)で相対的な移動が自在であって、回転軸L方向で相対的な移動が規制される。
また、出力軸18は、係合凸部18bと駆動軸13aの係合凹部13bが係合した状態では、出力軸18の内部に形成された空間に、第1のクラッチ部13の駆動軸13aと、第2のクラッチ部15と、圧縮コイルバネ16とを内包している。そして、出力軸18の外周部には、被動作部102(図4参照)が係合する。
アクチュエータAの動作を説明する。モータ1が回転してモータ軸1aが回転すると、減速機構部2を介して第1のクラッチ部13が回転する。第1のクラッチ部13の山型凸部13cには、第2のクラッチ部15の山型凸部15cが圧縮コイルバネ16により圧接されているため、第1クラッチ部13の回転は、第2のクラッチ部15にそのまま伝達される。そして、第2のクラッチ部15に連結されている出力軸18が、第2のクラッチ部15と同じ速度で回転する。出力軸18が回転することで被動作部102(図4参照)の動作が行われる。
モータ1の駆動中に何らかの要因で被動作部の動作が止められた場合、クラッチ部17によってモータ1や減速機構部2が空回りすることで、モータ1や減速機構部2の各ギアが破損することを防止している。すなわち、出力軸18にある一定の力が加わると、第1のクラッチ部13の山型凸部13cの回転する力が、第1のクラッチ部13の山型凸部13cと第2のクラッチ部15の山型凸部15cが圧接する力(摩擦力)を上回るため、第1のクラッチ部13だけが回転する。そして、第1のクラッチ部13の山型凸部13cが第2のクラッチ部15の山型凸部15cを乗り越えることにより、第2のクラッチ部15が回転軸L方向に移動する。
このとき、第2のクラッチ部15が回転軸L方向に移動したとしても、出力軸18の係合凸部18bと第1のクラッチ部13の係合凹部13bが係合しているため、出力軸18は回転軸L方向に移動することは無い。出力軸18は、出力軸18の内部において、第2のクラッチ部15が回転軸L方向に移動することを許容している。
以上のように、出力軸18を一方の端部が開口された有底の筒状とし、内部に形成された空間にクラッチ部17を内包することで、出力軸18が他の部材と回転軸L方向に併置することなく、小型化を促進する上で極めて有効な構造になっている。さらに、出力軸18と被動作部との係合位置において、設計自由度を高くすることが出来る構造となる。
図4に示すように、アクチュエータAは、携帯情報端末機器、例えばスマートフォン100に搭載される。スマートフォン100には、カメラ部102(被動作部)が設けられており、カメラ部102はスマートフォン本体部101に対して回転可能になっている。スマートフォン本体部101にはアクチュエータAが設けられており、アクチュエータAの出力軸18がスマートフォン本体部101からカメラ部102の内部へ延在している。出力軸18はカメラ部102に係合されており、アクチュエータAを駆動させることで、アクチュエータAの出力軸18でカメラ部102を回転作動させ、様々な角度の撮影を可能にしている。尚、アクチュエータAはカメラ部102に設けても良い。また、アクチュエータAで作動される被動作部は、スマートフォン100の開閉カバー部(被動作部)であってもよい。これによって、アクチュエータAで開閉カバー部を開閉(回転作動)させることができる。
本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
1・・・モータ
2・・・減速機構部
3・・・トルクリミッタ機構部
13・・・第1のクラッチ部
13b・・・係合凹部
15・・・第2のクラッチ部
17・・・クラッチ部
18・・・出力軸
18b・・・係合凸部
2・・・減速機構部
3・・・トルクリミッタ機構部
13・・・第1のクラッチ部
13b・・・係合凹部
15・・・第2のクラッチ部
17・・・クラッチ部
18・・・出力軸
18b・・・係合凸部
Claims (4)
- 駆動力を供給するモータと、該モータからの駆動力を伝達するクラッチ部及び該クラッチ部に連結されている出力軸を有するトルクリミッタ機構部と、を備えるアクチュエータにおいて、
前記出力軸は、一方の端部が開口された有底の筒状であり、内部に形成された空間に前記クラッチ部を有することを特徴とするアクチュエータ。 - 前記出力軸は、開口側端部に設けられた係合凸部を有し、
前記クラッチ部は、前記係合凸部が係合する係合凹部が設けられた第1のクラッチ部と、該第1のクラッチ部に係脱可能であると共に前記出力軸に連結される第2のクラッチ部とを有することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記モータと前記トルクリミッタ機構部との間に、前記モータからの駆動力を減速する減速機構部を有することを特徴とした請求項1または2に記載のアクチュエータ。
- 請求項1〜3に記載のアクチュエータと、該アクチュエータによって動作される被動作部を備えることを特徴とする携帯情報端末機器。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014183118A JP2016056862A (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | トルクリミッタ機構を備えるアクチュエータ |
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