JP2533397Y2

JP2533397Y2 - 補助動力付電磁モータ

Info

Publication number: JP2533397Y2
Application number: JP1988032150U
Authority: JP
Inventors: 寿中村
Original assignee: 日本ギア工業株式会社
Priority date: 1988-03-12
Filing date: 1988-03-12
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2003-03-12
Also published as: JPH01146759U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、主として大型弁装置や水門等を開閉するた
めのアクチュエータに用いられる補助動力付電磁モータ
に関する。

〔従来の技術〕

アクチュエータの駆動源たる電磁モータの停電や故障
に備えて、電磁モータのロータ軸を、別動力によって、
直接的に回転させるようにした補助動力付電磁モータ
は、本考案者の知る限り、実用化されていない。

〔考案が解決しようとする課題〕

大型弁装置や水門等は、緊急事態に備えて、常に開閉
制御可能な状態に維持されていなければならない。その
ため、大型バルブ装置や水門の開閉を制御するアクチュ
エータは、主駆動源の電磁モータの他に、手動力をもっ
ても駆動しうるようになっている。

しかし、最近の弁装置や水門等は、遠隔操作によって
制御され、かつそれらの付近は無人であることが多いた
め、手動操作手段に加えて、さらに別の駆動源が要求さ
れている。

この第３の駆動源としては、無電源で動力を発生しう
るもの、もしくは、何らかの方法で蓄積されたエネルギ
ーを利用するモータ等が利用される。

電磁モータと、手動力と、第３の動力とを備えるアク
チュエータを作るには、各動力毎に一方向クラッチを設
けて、各動力が相互に干渉しないようにしなければなら
ず、各動力源と負荷との動力伝達機構が複雑になる。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、次のようにして解決される。

補助動力の駆動軸（５）に連結されている入力軸（1
1）と、入力軸（11）の前端に形成され、前端面（17）の中心に
軸線方向の円形の有底孔（18）を設けることにより、そ
の周面を円環（19）とし、かつ外周がクラッチケース
（10）に枢支されている拡径軸（14）と、電磁モータ（１）のロータ軸（４）に連結されるとと
もに、入力軸（11）と同軸をなし、かつ、軸端部（20）
の外周面に、円周方向に並ぶ４つの切欠平面（21）を、
若干の周面部を残して、円周方向に等間隔をもって設け
ることにより、軸端部（20）に形成された、円周方向の
隅部が円弧状をなし、かつ隣り合う隅部の間が平面とな
っている角軸（22）を、前記有底孔（18）の中へ突入さ
せてなる出力軸（９）と、出力軸（９）に嵌合枢支され、かつクラッチケース
（10）の中に、適当な摩擦抵抗付与手段を介して、回転
しうるように保持されている回転体（28）と、前記円環（19）の内周面（24）と、角軸（22）の外周
面との間の間隙（25）内における180°対向したところ
に設けられている２個の係合滑子（26）（26）と、前記回転体（28）と一体をなし、かつ前記間隙（25）
内へ緩く嵌入されるとともに、前記係合滑子（26）を、
自転並びに径方向への移動は自在であるが、円周方向に
は移動できないようにして保持する切り溝（27）を有す
る小径スリーブ（29）と、前記円環（19）の円周方向における各係合滑子（26）
の前後に近接して、前記円環（19）に、その内周面より
内方へ突出させて嵌合され、かつ軸線が係合滑子（26）
と平行をなす円柱ピン（36）（36）とを備え、前記電磁モーター（１）により角軸（22）が駆動され
て、前記円環（19）と角軸（22）の間に円周方向の相対
変位を生じたとき、係合滑子（26）は、前記円柱ピン
（36）（36）のいずれによっても押されることなく、自
由回転し、また前記補助動力の駆動軸（５）の回転駆動
により、円環（19）が駆動されて、前記円環（19）と角
軸（22）間に円周方向の相対変位を生じたとき、前記係
合滑子（26）は、いずれか一方の円柱ピン（36）によっ
て求心方向へ押されて、前記角軸（22）の切欠平面（2
1）と係合して、円環（19）と角軸（22）を係合させう
るようにしている。

〔作用〕

電磁モータが駆動されているとき、補助動力の出力軸
は、ロータ軸と切り離され、補助動力が電磁モータの負
荷となることはない。

電磁モータが、停電や故障によって、駆動不能になっ
たとき、補助動力は、電磁モータのロータ軸を直接的に
駆動する。

〔実施例〕

第１図乃至第３図は、従来の電磁モータと互換性を有
するようにした本考案の一実施例を示すものである。

（１）は電磁モータ、（２）は、電磁モータ（１）に
対する補助動力としての空気式ベーンモータ、（３）
は、電磁モータ（１）のロータ軸（４）とベーンモータ
（２）の駆動軸（５）を結合するクラッチ装置である。

電磁モータ（１）のケーシング（６）のアクチュエー
タ取付側、すなわち、前端面（７）から突出するロータ
軸（４）の軸端（4a）は、通常の出力軸として使用され
る。ケーシング（６）の後端面（８）から突出する軸端
（4b）には、クラッチ装置（３）の出力軸（９）が連結
されている。

クラッチ装置（３）は、筒状のクラッチケース（10）
内に収容されている。クラッチケース（10）の前端面
（10a）は、電磁モータ（１）のケーシング（６）の後
端面（８）に、フランジ（10b）を介して固着され、同
じく後端面（10c）には、フランジ（10d）を介してベー
ンモータ（２）が固着されている。

ベーンモータ（２）の駆動軸（５）は、クラッチ装置
（３）の入力軸（11）に、歯車（12）（13）を介して直
結されている。

電磁モータ（１）及びベーンモータ（２）の構造は、
周知であるから、説明は省略する。

クラッチ装置（３）は、その出力軸（９）にロータ軸
（４）側から回転力が加わっていないときに、入力軸
（11）に回転力が加わると、入力軸（11）と出力軸
（４）が自動的に結合して、入力された回転力が出力側
に伝達され、また、出力軸（９）が駆動されるときに
は、入力軸（11）と出力軸（９）が切り放されて、入力
軸（11）側は、出力軸（９）側の駆動力の負荷とならな
いようにしたものである。

次に、このクラッチ装置（３）の構造について詳述す
る。

入力軸（11）と一体をなす拡径軸（14）の外周（15）
は、ベアリング（16）を介して、クラッチケース（10）
に枢支されている。

拡径軸（14）の前端面（17）の中心部には、円形の有
底孔（18）が設けられ、拡径軸（14）の前端は、円環
（19）となっている。

入力軸（11）と出力軸（９）は同軸をなし、出力軸
（９）の軸端部（20）は、入力軸（11）の拡径軸（14）
における前記有底孔（18）の中に突入している。

出力軸（９）の軸端部（20）の外周には、円周方向に
並ぶ４個の切欠平面（21）が、若干の周面部を残して、
等間隔で設けられ、隅部が円弧状をなすほぼ正方形断面
の角軸（22）が形成されている。

拡径軸（14）と出力軸（９）の軸端部（20）との重な
り部分、すなわち、前記円環（19）の内周面（24）と、
非円形軸（22）の外周面（23）との間には、十分な間隙
（25）が設けられている。

前記間隙（25）内における180°対向したところに
は、円柱状の係合滑子（26）が２個設けられている。

すなわち、間隙（25）内には、前記係合滑子（26）
を、自転自在で、径方向に移動自在、かつ円周方向に移
動不能として保持する切り溝（27）（27）を有し、かつ
回転体（28）と一体をなす小径スリーブ（29）が、緩く
嵌め込まれている。

この回転体（28）は、出力軸（９）に遊嵌され、入力
軸（11）側に前記小径スリーブ（29）を、また出力軸
（９）側に小径スリーブ（29）よりも大径の大径スリー
ブ（30）を備える段付きスリーブとなっている。

大径スリーブ（30）の外周（31）は、クラッチケース
（10）の軸孔（32）に嵌着されたオイルシール（33）に
摺接し、回転体（28）には、クラッチケース（10）に対
して適当な摩擦抵抗が付与されている。

小径スリーブ（29）の内孔の半径（R₁）は、非円形軸
（22）の最大半径（R₂）よりやや大である。

大径スリーブ（30）の内周（34）と出力軸（９）の外
周との間には、ベアリング（35）が設けられ、回転体
（18）は、出力軸（９）に枢支されている。

かくして、回転体（28）は、入力軸（11）と出力軸
（９）及びクラッチケース（10）に対して回転自在であ
るとともに、クラッチケース（10）に対しては、若干の
回転抵抗が与えられている。

係合滑子（26）の軸線は、入力軸（11）及び出力軸
（９）の軸線と平行をなし、係合滑子（26）は、非円形
軸（22）の周面を転動自在となっている。

円環（19）の内周面（24）における係合滑子（26）の
両側方には、係合滑子（26）と近接するとともに、前記
内周面（24）より径方向に内方へ突出し、かつ軸線が係
合滑子（26）と平行をなす円柱ピン（36）（36）が嵌支
されている。

係合滑子（26）の両側における円柱ピン（36）（36）
同士の間隔は、それらの間に位置する係合滑子（26）
を、回転方向に大幅に移動させないようなものとしてあ
る。

円環（19）の内周面（24）の半径は、非円形軸（22）
の最大半径（R₂）と、係合滑子（26）の直径（D₁）の和
（R₂＋D₁）より若干大としてある。

円柱ピン（36）の内周面の回転中心（Ｏ）よりの半径
（R₃）は、非円形軸（22）の最小半径（R₄）と係合滑子
（26）の直径（D₂）の和（R₅＝R₄＋D₁）より、わずかに
小としてある。

円柱ピン（36）の直径（D₂）は、係合滑子（26）の直
径（D₁）とほぼ等しい。

なお、係合滑子（26）は、その両側の円柱ピン（36）
（36）と、その間における円環（19）の内周面（24）と
の間において、円環（19）の内周面（24）に形成された
凹み（37）に、非円形軸（22）の周面を転動自在で、か
つ凹み（37）からは脱出不能に嵌め込まれている。

回転体（28）における小径スリーブ（29）の切り溝
（27）は、係合滑子（26）を、回転方向の両側から緩く
挟み、これにより係合滑子（26）は、径方向には移動自
在であり、かつ回転体（28）の回転に伴って、軸線回り
に回転しうるようになっている。

第２図は、入力軸（11）と出力軸（９）が結合してい
ない状態を示すもので、この状態で出力軸（９）が回転
しても、その回転力は入力軸（11）に伝わらない。

すなわち、係合滑子（26）は、円柱ピン（36）の間の
凹み（37）の中央に位置しており、出力軸（９）の回転
によって非円形軸（22）の最大半径（R₂）及び最小半径
（R₄）のところが係合滑子（26）に当接しても、係合滑
子（26）は、小径スリーブ（29）の切り溝（27）の中で
回転するだけで、円環（19）と噛み合うことはない。

第２図の状態から、入力軸（11）が時計回りに回転す
ると、回転方向後方の円柱ピン（36）は、係合滑子（2
6）を回転方向に押して、これを回転方向に転動させ
る。

この係合滑子（26）の転動により、小径スリーブ（2
9）を介して、回転体（28）は回転させられる。しかし
て、回転体（28）とクラッチケース（10）との間には、
オイルシール（33）で摩擦抵抗が付与されているため、
円柱ピン（36）と係合滑子（26）の当接部には、前記摩
擦抵抗に対応する抵抗が生じる。

その結果、係合滑子（26）は、非円形軸（22）の周面
を押圧しつつ、その周面に沿って転動し、かつ非円形軸
（22）の周面の半径が、係合滑子（26）が転動して移動
する方向に漸次減少するところでは、係合滑子（26）
は、円柱ピン（36）の内周面に沿って、円環（19）に対
して遅れ方向に移動する。

係合滑子（26）が非円形軸（22）の最小半径（R₄）の
個所に接すると、それより後は、非円形軸（22）の半径
は漸次増大し、かつ係合滑子（26）は、進み方向に移動
する。そのため、円柱ピン（36）と非円形軸（22）は、
係合滑子（26）を押圧し、円環（19）と非円形軸（22）
は一体的に回転して、入力軸（11）と出力軸（９）は、
第３図に示すように結合状態になる。

この結合状態において、出力軸（９）を、その結合を
生じたときの入力軸（11）の回転方向と同じ方向に回転
させると、結合は解かれて、出力軸（９）は空回りす
る。

すなわち、入力軸（11）側から出力軸（９）側を駆動
した後で、入力軸（11）が停止しているときには、出力
軸（９）を、それが駆動されていた方向と同方向に回転
させると、結合は解かれる。

一方、入力軸（11）の反時計回りの回転についても同
様に、入力軸（11）と出力軸（９）を結合させることが
でき、入力軸（11）は、その回転力を、正逆両方向に出
力軸（９）に伝えることができる。

上述のクラッチ装置（３）の出力軸（９）の軸孔（9
a）は、ロータ軸（４）の軸端（4b）に嵌合されるとと
もに、キー（4c）で回り止めされ、出力軸（９）とロー
タ軸（４）は、回転不能に結合されている。

クラッチ装置（３）の入力軸（11）に止着した歯車
（12）は、ベーンモータ（２）の駆動軸（５）の軸端
（5a）に刻設した歯車（13）と噛合され、入力軸（11）
はベーンモータ（２）に直結されている。

電磁モータ（１）が正常に駆動されてロータ軸（４）
が回転しているときには、クラッチ装置（３）は、電磁
モータ（１）とベーンモータ（２）との結合を切り離
す。

また、電磁モータ（１）が停電や故障等で駆動不能な
ときには、ベーンモータ（２）を駆動することにより、
クラッチ装置（３）は、ベーンモータ（２）の駆動軸
（５）をロータ軸（４）と自動的に結合し、ベーンモー
タ（２）は、ロータ軸（４）を回転させる。

ベーンモータ（２）の吸気孔（2a）は、コンプレッサ
によって圧縮空気が蓄えられているリザーブタンク（図
示略）に連結され、同じく排気孔（26）は、大気中に開
放されている。

これにより、ベーンモータ（２）は、適時圧縮空気の
送り込みによって、無電源で駆動され、電磁モータ
（１）の停電による弁等の不作動を補助する。

なおベーンモータ（２）に代わり、他の型式の流体モ
ータを使用してもよい。

第１図に示す実施例のものは、既設のアクチュエータ
の電磁モータとの互換性が高く、従来の電磁モータと交
換することにより、既設の手動操作付のアクチュエータ
に、第３の駆動力源を容易に追加することができる。

第４図は、アクチュエータ（Ａ）に、本考案による補
助動力付電磁モータを一体的に組み込んだ例を示す。

（１′）は、電磁モータ、（２′）は、第１図のベー
ンモータ（２）に代る手動ハンドル、（３′）は、クラ
ッチ装置である。なお、クラッチ装置（３′）における
第１図と同一部分には、同じ符号を付けて、その説明は
省略する。

（38）は、アクチュエータ（Ａ）の主駆動軸、（39）
は、主駆動軸に嵌合し、キー（40）で回り止めされたウ
ォーム、（41）は、ウォーム（39）と噛合するウォーム
ホィール、（42）は、ウォームホィール（41）の軸にス
プライン結合しているナットである。

ナット（42）は、弁装置のステム軸に設けたねじに螺
合され、このナット（42）の回転によって、ステム軸を
軸線方向に送って、弁を開閉させる。

主駆動軸（38）の一方の軸端（38a）は、歯車（43）
（44）を介して、電磁モータ（１′）のロータ軸
（４′）と結合し、また、他方軸端（38b）は、その軸
端（38b）に設けたスプライン軸（45）と、クラッチ装
置の出力軸（９′）の中心に設けたスプライン孔（46）
とによって、スプライン結合され、主駆動軸（38）と出
力軸（９′）は直結されている。

主駆動軸（38）の両端（38a）（38b）が、歯車（43）
やスプライン軸（45）になっているのは、主駆動軸（3
8）を軸線方向に若干移動しうるようにするためであっ
て、この構成は、本考案の要旨でないため、説明は省略
する。

主駆動軸（38）が軸線方向に移動する必要がない場合
には、ロータ軸（４′）のケーシング（６′）からの突
出部を延長して、その延長部を主駆動軸（38）とし、そ
の延長部の先端を、第１図と同様の構造をもって、クラ
ッチ装置（３′）の出力軸（９′）に結合してもよい。

クラッチ装置（３′）における回転体（28′）は、そ
の周面に嵌め込んだＯリング（33′）を介して、クラッ
チケース（10′）の軸孔（32′）に摺接し、所要の回転
抵抗を付与している。

クラッチ装置（３′）の入力軸（11）には、手動回転
用の手動ハンドル（２′）のボス（５′）が固着されて
いる。

上述のアクチュエータ（Ａ）において、電磁モータ
（１′）のロータ軸（４′）が回転すると、手動ハンド
ル（２′）を回転させることなく主駆動軸（38）は回転
され、また、手動ハンドル（２′）を回転させると、主
駆動軸（38）を回転させることができる。

さらに、アクチュエータ（Ａ）の電磁モータ（１′）
の部分を、第１図に示すベーンモータ（２）の補助動力
付のものと交換すると、３種類の動力を備えたアクチュ
エータを（図示略）容易に得ることができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、電磁モータは、そのロータ軸を駆動
する補助動力を備えているので、停電に際して、被駆動
体が制御不能や動作不能になることはない。

電磁モータと補助動力は、主動力の電磁モータが働い
ているときには、補助動力が自動的に切り放され、電磁
モータの負荷となることはない。

また、補助動力が働いたときには、電磁モータのロー
タ軸を共に回転させるので、負荷の取り出し口を１個所
として、そこに負荷を直結することができ、補助動力を
もたない従来の電磁モータとの互換性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、従来の電磁モータとの互換性を付
与した本考案の一実施例を示すもので、第１図は、中央縦断側面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ線矢視におけるクラッチ装置
が結合していない状態の縦断面図、第３図は、同じくクラッチ装置が結合した状態の縦断面
図、第４図は、アクチュエータに組み込まれた例を示すもの
で、アクチュエータの主駆動軸の中心における横断平面
図である。（１）（１′）……電磁モータ、（２）……ベーンモー
タ（２′）……手動ハンドル、（2a）……吸気孔（2b）……排気孔、（３）（３′）……クラッチ装置（４）（４′）……ロータ軸、（4a）（4b）……軸端（4c）……キー、（５）……駆動軸（5a）……軸端、（５′）……ボス（６）（６′）……ケーシング、（７）……前端面（８）……後端面、（９）（９′）……出力軸（10）（10′）……クラッチケース、（10a）……前端（10b）（10d）……フランジ、（10c）……後端（11）……入力軸、（12）（13）……歯車（14）……拡径軸、（15）……外周（16）……ベアリング、（17）……前端面（18）……有底孔、（19）……円環（20）……軸端部、（21）……切欠平面（22）……角軸、（23）……外周面（24）……内周面、（25）……間隙（26）……係合滑子、（27）……切り溝（28）（28′）……回転体、（29）……小径スリーブ（30）……大径スリーブ、（31）……外周（32）……軸孔、（33）……オイルシール（33′）……Ｏリング、（34）……内周（35）……ベアリング、（36）……円柱ピン（37）……凹み、（38）……主駆動軸（38a）（38b）……軸端、（39）……ウォーム（40）……キー、（41）……ウォームホィール（42）……ナット、（43）（44）……歯車（45）……スプライン軸、（46）……スプライン孔

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】補助動力の駆動軸（５）に連結されている
入力軸（11）と、入力軸（11）の前端に形成され、前端面（17）の中心に
軸線方向の円形の有底孔（18）を設けることにより、そ
の周面を円環（19）とし、かつ外周がクラッチケース
（10）に枢支されている拡径軸（14）と、電磁モータ（１）のロータ軸（４）に連結されるととも
に、入力軸（11）と同軸をなし、かつ、軸端部（20）の
外周面に、円周方向に並ぶ４つの切欠平面（21）を、若
干の周面部を残して、円周方向に等間隔をもって設ける
ことにより、軸端部（20）に形成された、円周方向の隅
部が円弧状をなし、かつ隣り合う隅部の間が平面となっ
ている角軸（22）を、前記有底孔（18）の中へ突入させ
てなる出力軸（９）と、出力軸（９）に嵌合枢支され、かつクラッチケース（1
0）の中に、適当な摩擦抵抗付与手段を介して、回転し
うるように保持されている回転体（28）と、前記円環（19）の内周面（24）と、角軸（22）の外周面
との間の間隙（25）内における180°対向したところに
設けられている２個の係合滑子（26）（26）と、前記回転体（28）と一体をなし、かつ前記間隙（25）内
へ緩く嵌入されるとともに、前記係合滑子（26）を、自
転並びに径方向への移動は自在であるが、円周方向には
移動できないようにして保持する切り溝（27）を有する
小径スリーブ（29）と、前記円環（19）の円周方向における各係合滑子（26）の
前後に近接して、前記円環（19）に、その内周面より内
方へ突出させて嵌合され、かつ軸線が係合滑子（26）と
平行をなす円柱ピン（36）（36）とを備え、前記電磁モーター（１）により角軸（22）が駆動され
て、前記円環（19）と角軸（22）の間に円周方向の相対
変位を生じたとき、係合滑子（26）は、前記円柱ピン
（36）（36）のいずれによっても押されることなく、自
由回転し、また前記補助動力の駆動軸（５）の回転駆動
により、円環（19）が駆動されて、前記円環（19）と角
軸（22）間に円周方向の相対変位を生じたとき、前記係
合滑子（26）は、いずれか一方の円柱ピン（36）によっ
て求心方向へ押されて、前記角軸（22）の切欠平面（2
1）と係合して、円環（19）と角軸（22）を係合させう
るようにしてなる補助動力付電磁モータ。
【請求項２】補助動力が、流体モータである請求項
（１）に記載の補助動力付電磁モータ。