JP2590235Y2 - 電動アクチュエータの手動操作装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電動アクチュエータの
手動操作装置の改良に関し、特に手動操作の容易化およ
び安全対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開昭６２−１９８８
５２号公報に開示されているように、発電用水車には、
ガイドベーンの開閉角を変更設定するために電動アクチ
ュエータが用いられている。そして、この電動アクチュ
エータは、通常は電動機の回転力をボールねじ軸および
ナットを介して直線運動に変換し、先端に設けられたロ
ッドを進退させることによってガイドベーンの開閉角を
変更設定するようになされている。また、この電動アク
チュエータには手動操作装置が設けられ、制御系にトラ
ブルや停電等が発生した時や、電動アクチュエータの点
検・調整時には上記手動操作装置によって電動アクチュ
エータを操作するようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の手動操作装置は、電動機の出力軸に固着された大ギヤ
にその上方の回転軸に固着されたピニオンを噛合させ、
該ピニオンが固着された回転軸にハンドルを取り付けて
構成されていることから、ハンドルの回転力が上記大ギ
ヤおよびピニオン（共に平歯車）の互いに平行に切られ
た歯の噛合いによって電動機の出力軸に伝達され、手動
操作時の負荷が大きくなってハンドル操作が困難になる
という問題がある。また、この手動操作装置では、大ギ
ヤとピニオンとを噛合させているため減速比を大きくす
るのに限界があり、特に大きな推力を必要とする発電用
水車等の電動アクチュエータでは何らかの対策が望まれ
る。

【０００４】さらに、上記の手動操作装置では、常に大
ギヤとピニオンとが噛合しているため、ハンドルは電動
アクチュエータが作動している時は止まることなく何時
も回転しており、動くものが外部に出ているということ
は安全上好ましくない。

【０００５】本考案はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、歯車の噛合い方を変え
ることにより、つまり平歯車と異なる種類の歯車を採用
することにより、減速比を大きくして軽負荷でハンドル
等の回転操作を容易にせんとすることにある。また、ハ
ンドル等を手動操作時以外に回転しないようにして安全
性を確保しようとすることにもある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本考案は、電動機の回転力を直線運動に変換してロ
ッドを進退させる電動アクチュエータを手動により操作
する手動操作装置を対象とし、次のような解決手段を講
じた。

【０００７】すなわち、本考案の第１の解決手段は、上
記電動機の出力軸側に該電動機の出力軸との間で回転力
を伝達するウォームホイールを設ける。さらに、該ウォ
ームホイールの回転軸と直交する回転軸回りに回転する
ウォームを上記ウォームホイールに噛合させる。また、
該ウォームを手動による回転操作によりその回転軸回り
に回転させる回転操作手段を上記ウォームの回転軸に連
結したことを特徴とする。

【０００８】本考案の第２の解決手段は、第１の解決手
段において、ウォームを移動手段によって回転軸に沿っ
て移動可能に設け、アクチュエータの電動操作時にはウ
ォームとウォームホイールとの噛合を解除する一方、手
動操作時にはウォームとウォームホイールとを噛合させ
るようにしたことを特徴とする。

【０００９】本考案の第３の解決手段は、第２の解決手
段において、ウォームをウォームホイールとの噛合位置
と非噛合位置との２箇所に位置決め手段によって回転軸
方向に動かないように位置決めするようにしたことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成により、本考案の第１の解決手段で
は、電動アクチュエータを手動操作する時、回転操作手
段を回転操作すると、ウォームがその回転軸回りに回転
し、該ウォームの回転力がウォームホイールに伝達され
て該ウォームホイールがその回転軸回りに回転し、さら
に、ウォームホイールの回転力が電動機の出力軸に伝達
される。そして、この電動機の出力軸の回転力が直線運
動に変換され、ロッドが進退する。

【００１１】このように、回転操作手段の回転力を平歯
車同士の噛合によってではなく、ウォームとウォームホ
イールとの噛合によって伝達しているため、回転力の伝
達がスムーズに行われ、しかも平歯車の場合に比べて大
きな減速比が得られ、回転操作手段の回転操作が軽負荷
で行われてその容易化が図られる。

【００１２】本考案の第２の解決手段では、ウォーム
は、手動操作時以外はウォームホイールと噛合していな
いことから、電動操作時には電動アクチュエータの電動
機の回転力はウォームホイールのところで止められてウ
ォームに伝達されず、該ウォームは回転しない。したが
って、回転操作手段は回転せず、回転することによる危
険がない。

【００１３】本考案の第３の解決手段では、ウォーム
は、ウォームホイールとの噛合位置と非噛合位置との２
箇所に回転軸方向に動かないように位置決めされること
から、両者が噛合位置では確実に噛合するとともに、非
噛合位置では確実に噛合が解除され、回転操作手段が誤
動作しない。

【００１４】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１は電動アクチュエータＡを発電用水車
Ｂに設置した場合を示し、この電動アクチュエータＡを
水車Ｂの水力調整のために伸縮作動させ、ゲートシャフ
ト２に連結されたガイドリング１を回転させて、ガイド
ベーン（図示せず）の開閉角を変更設定するようになさ
れている。

【００１６】図２に示すように、上記電動アクチュエー
タＡはアクチュエータ本体３を備えてなり、該アクチュ
エータ本体３内の中程には、外周に磁石４を有する回転
子ヨーク５と該回転子ヨーク５の外側に配置された固定
子６とからなる電動機としてのサーボモータ７が設置さ
れ、該サーボモータ７の回転子ヨーク５は、アクチュエ
ータ本体３先端（図２右端）側と基端（図２左端）側と
の２箇所に装着されたベアリング８，９によって回転可
能に支持されている。

【００１７】上記回転子ヨーク５はアクチュエータ本体
３先端側に貫通する挿入孔１０を内部に有し、該挿入孔
１０内壁にはナット１１が一体的に取り付けられてい
る。該ナット１１にはロッド１２の基端（図２左端）側
に形成されたボールねじ部１２ａが進退可能に螺合さ
れ、該ロッド１２の先端（図２右端）側は上記アクチュ
エータ本体３先端の内側に装着されたベアリング１３に
嵌挿されている。そして、上記ロッド１２はこのベアリ
ング１３と上記ナット１１とによってアクチュエータ本
体３内部に水平に支持され、かつ先端をアクチュエータ
本体３先端から外部に突出させ、この先端には上記ゲー
トシャフト２が取り付けられている。

【００１８】また、上記アクチュエータ本体３先端側の
内壁にはガイドレール１４が配置され、該ガイドレール
１４にはスライダ１５が移動可能に取り付けられてい
る。このスライダ１５には上記ロッド１２の中程が取り
付けられ、該ロッド１２が進退する際、スライダ１５が
ガイドレール１４に沿って移動することによりロッド１
２の回転を防止している。

【００１９】上記回転子ヨーク５のアクチュエータ本体
３基端側は、シャフト形状を呈してサーボモータ７の出
力軸１６を構成しており、該出力軸１６の先端には大径
の第１平歯車１７が固着され、この第１平歯車１７には
その回転角を検出するレゾルバ１８の小ギヤ１８ａが噛
合せしめられている。

【００２０】また、上記第１平歯車１７の上方には第１
回転軸１９が上記出力軸１６と平行にかつ同方向に配置
され、該第１回転軸１９には上記第１平歯車１７に噛合
する小径の第２平歯車２０が固着され、この第２平歯車
２０の側方には上記第１回転軸１９の回転を制止する電
磁ブレーキ２１が設置されている。

【００２１】そして、このように構成された電動アクチ
ュエータＡは、サーボモータ７の回転力をロッド１２の
ボールねじ部１２ａとボールナット１１とによって直線
運動に変換して上記ロッド１２を進退させ、この際、レ
ゾルバ１８によって出力軸１６の回転角を検出してロッ
ド１２の位置を制御している。また、制御のトラブルや
停電等の異常時、あるいはまた電動アクチュエータＡの
点検、調整の場合には、電磁ブレーキ２１を作動させて
ロッド１２の進退を拘束するようになされている。

【００２２】なお、上記アクチュエータ本体３の基端側
には自在軸支装置２２が装着され、上記電動アクチュエ
ータＡはこの自在軸支装置２２を取付台２３に軸２４に
て揺動可能に取り付けることにより、ロッド１２の進退
量に応じて姿勢変更できるようになっている。

【００２３】上記電動アクチュエータＡ（アクチュエー
タ本体３）の基端には、本考案の実施例に係る手動操作
装置Ｃが設置され、制御系にトラブルや停電等が発生し
た時や、電動アクチュエータの点検・調整時に上記手動
操作装置Ｃを手動位置に切り換えて電動アクチュエータ
Ａを手動により操作するようになされている。

【００２４】この手動操作装置Ｃは、上記サーボモータ
７の出力軸１６側である第１回転軸１９に固定されたウ
ォームホイール２５を備えてなり、該ウォームホイール
２５はその回転力を第１平歯車１７および第２平歯車２
０を介して上記サーボモータ７の出力軸１６との間で回
転力を伝達するようになされている。

【００２５】図３に拡大詳示するように、上記第１回転
軸１９の上方には、これと直交する方向に延びる第２回
転軸２６が配置され、該第２回転軸２６には、ウォーム
２７が第２回転軸２６に設けられた滑りキー２８に案内
されて軸方向に移動可能にかつ第２回転軸２６と共にそ
の軸回りに回転可能に取り付けられ、図３実線の状態で
上記ウォームホイール２５に噛合して回転力を伝達する
ようになされている。

【００２６】上記第２回転軸２６の外部に突出する一端
（図３左端）には、回転操作手段としてのハンドル２９
が一体に連結され、該ハンドル２９の手動による回転操
作により上記ウォーム２７を第２回転軸２６回りに回転
させるようになされている。

【００２７】また、図４にも示すように、上記アクチュ
エータ本体３基端の上壁には、上記第２回転軸２６と平
行に延びるガイド用の長孔３０が形成され、該長孔３０
には、上記ウォーム２７の上半部分に跨がって両サイド
に係合するガイド部材３１の上端が下方から嵌挿されて
いる。また、上記アクチュエータ本体３上壁にはレバー
３２の一端が支軸３３によって取り付けられて配置さ
れ、該レバー３２の中程にも長孔３４が形成されてい
る。この長孔３４には上記ガイド部材３１のアクチュエ
ータ本体３上壁から突出する端部が止め具３５によって
抜けないように挿入されて取り付けられている。

【００２８】そして、上記ウォーム２７は、電動アクチ
ュエータＡの電動操作時には、レバー３２を図４仮想線
のように支軸３３を支点として図４時計回り方向に回転
させることにより、図３仮想線のように電動アクチュエ
ータＡのウォームホイール２５との噛合が解除される一
方、手動操作時には、レバー３２を図４実線のように支
軸３３を支点として図４反時計回り方向に回転させるこ
とにより、図３実線にて示すように、ウォームホイール
２５と噛合するように第２回転軸２６に沿って移動する
ようになっている。したがって、上記ガイド部材３１、
レバー３２および支軸３３等により、ウォーム２７を第
２回転軸２６に沿って移動させる移動手段としての移動
装置３６が構成されている。なお、上記レバー３２の回
転操作は、ハンドル２９の回転操作によりウォーム２７
を第２回転軸２６回りに回転させながら行うようにす
る。

【００２９】また、上記アクチュエータ本体３上壁に
は、２つのピン挿入孔３７，３７が第２回転軸２６方向
に所定間隔をあけて形成されている一方、上記レバー３
２の他端には位置決め手段としての位置決めピン３８が
下向きに突設され、該位置決めピン３８を上記ピン挿入
孔３７，３７のいずれか一方に挿入してレバー３２を固
定することにより、上記ウォーム２７は、ウォームホイ
ール２５との噛合位置（図３実線にて示す位置）と非噛
合位置（図３仮想線にて示す位置）との２箇所に上記位
置決めピン３８によって第２回転軸２６方向に動かない
ように位置決めされるようになされている。

【００３０】このように、本実施例では、手動によるハ
ンドル２９操作時、そのハンドル２９の回転力をウォー
ム２７とウォームホイール２５との噛合によって出力軸
１６に伝達し、ロッド１２を進退させるようにしている
ことから、平歯車同士の噛合によって回転力を伝達する
場合に比べて回転力をスムーズにかつ大きな減速比でも
って伝達することができ、ハンドル２９操作を軽負荷で
行い得てハンドル２９を容易に操作することができる。

【００３１】また、上記実施例では、電動操作時にウォ
ーム２７をウォームホイール２５に噛合しないように非
噛合位置に移動させていることから、出力軸１６の回転
力が伝達されるのはウォームホイール２５までであって
ウォーム２７は回転せず、これによりハンドル２９は停
止状態にあって回転することによる危険を回避すること
ができる。

【００３２】さらに、上記実施例では、レバー３２の位
置決めピン３８をアクチュエータ本体３のピン挿入孔３
７，３７のいずれか一方に挿入することにより、ウォー
ム２７をウォームホイール２５との噛合位置と非噛合位
置との２箇所に固定するようにしていることから、両者
を噛合位置では確実に噛合させることができるととも
に、非噛合位置では確実に噛合を解除することができ、
ハンドル２９の誤動作をなくすことができる。

【００３３】なお、上記実施例では、回転操作手段がハ
ンドル２９である場合を示したが、図５に示すように、
電動回転工具３９を用いてその先端に設けられたボック
ススパナ３９ａを第２回転軸２６の突出端部に嵌脱可能
に嵌合させて連結することにより、ウォーム２７を回転
させるようにしてもよい。この場合には、上記実施例に
おけるハンドル２９のようには完全に人手に頼るもので
はないが、電動回転工具３９は作業者が手でもってスイ
ッチのＯＮ・ＯＦＦ切換えをするものであり、人手を介
して行われるものと解す。つまり、本考案にいう手動操
作とは、電動アクチュエータＡの電動操作以外の操作を
いう広義のものである。

【００３４】また、上記実施例では、一基の電動アクチ
ュエータＡでガイドベーンの開閉角度を変更設定するよ
うにしたが、図１に仮想線にて示すように、もう１基の
電動アクチュエータＡをハの字形に向かい合わせに設置
し、２基の電動アクチュエータＡ，Ａの同期作動によっ
てガイドベーンの開閉角を変更設定するようにしてもよ
い。また、図６に示すように、向かい合わせに設置した
２基の電動アクチュエータＡ，Ａの各ロッド１２を上下
に所定間隔をあけて平行に配置してもよい。

【００３５】

【考案の効果】以上説明したように、請求項１に係る本
考案によれば、電動アクチュエータの出力軸側のウォー
ムホイールに噛合するウォームの回転軸に回転操作手段
を連結し、該回転操作手段の手動による回転操作によっ
て上記ウォームをその回転軸回りに回転させるようにし
たので、平歯車同士の噛合による場合に比べて回転操作
手段の回転力をスムーズにしかも大きな減速比でもって
伝達でき、回転操作手段の回転操作を軽負荷で容易に行
うことができる。

【００３６】請求項２に係る本考案によれば、手動操作
をしない時、ウォームをウォームホイールと噛合しない
ように回転軸に沿って移動させたので、電動操作時にお
いて電動機の回転力をウォームに伝達しないようにする
ことができ、回転操作手段が回転することによる危険を
回避することができる。

【００３７】請求項３に係る本考案によれば、ウォーム
をウォームホイールとの噛合位置と非噛合位置との２箇
所に回転軸方向に動かないように位置決めしたので、両
者の噛合・非噛合を確実にすることができ、回転操作手
段の誤動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動アクチュエータが発電用水車に設置された
状態を示す配置図である。

【図２】手動操作装置を備えた電動アクチュエータの断
面図である。

【図３】図２のIII −III 線における断面図である。

【図４】手動操作装置部分の平面図である。

【図５】回転操作手段として電動回転工具を用いた場合
の図４相当図である。

【図６】電動アクチュエータを２基用いた場合の配置図
である。

【符号の説明】

７ サーボモータ（電動機） １２ ロッド １６ 出力軸 １９ 第１回転軸（ウォームホイールの回転軸） ２５ ウォームホイール ２６ 第２回転軸（ウォームの回転軸） ２７ ウォーム ２９ ハンドル（回転操作手段） ３６ 移動装置（移動手段） ３８ 位置決めピン（位置決め手段） ３９ 電動回転工具（回転操作手段） Ａ 電動アクチュエータ Ｃ 手動操作装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 新居 聡 兵庫県宝塚市新明和町１番１号 新明和 工業株式会社 産機システム事業部内 (72)考案者 碇 義浩 兵庫県宝塚市新明和町１番１号 新明和 工業株式会社 産機システム事業部内 (56)参考文献 実開 平２−129163（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−11183（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 7/06 H02K 7/18

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の回転力を直線運動に変換してロ
   ッドを進退させる電動アクチュエータを手動により操作
   する手動操作装置であって、 上記電動機の出力軸側に設けられ、該電動機の出力軸と
   の間で回転力を伝達するウォームホイールと、 該ウォームホイールに噛合され、該ウォームホイールの
   回転軸と直交する回転軸回りに回転するウォームと、 該ウォームの回転軸に連結され、該ウォームを手動によ
   る回転操作によりその回転軸回りに回転させる回転操作
   手段とを備えたことを特徴とする電動アクチュエータの
   手動操作装置。
2. 【請求項２】 ウォームは、電動アクチュエータの電動
   操作時にはウォームホイールとの噛合が解除される一
   方、手動操作時にはウォームホイールと噛合するように
   移動手段によって回転軸に沿って移動可能に設けられて
   いることを特徴とする請求項１記載の電動アクチュエー
   タの手動操作装置。
3. 【請求項３】 ウォームは、ウォームホイールとの噛合
   位置と非噛合位置との２箇所に位置決め手段によって回
   転軸方向に動かないように位置決めされるようになされ
   ていることを特徴とする請求項２記載の電動アクチュエ
   ータの手動操作装置。