JP5829736B2 - Electric actuator - Google Patents
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Description
本発明は、一般産業用の電動機、自動車、船舶等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動アクチュエータ、詳しくは、位置検出機能を備え、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換する電動アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an electric actuator provided with a ball screw mechanism used in a drive unit of a general industrial electric motor, an automobile, a ship, etc., and more specifically, a position detection function and a rotation input from an electric motor. It is related with the electric actuator which converts into linear motion of a drive shaft via.
各種駆動部に使用される電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。 In electric actuators used in various drive units, a gear mechanism such as a trapezoidal screw or a rack and pinion is generally used as a mechanism for converting the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction. Since these conversion mechanisms involve a sliding contact portion, the power loss is large, and it is necessary to increase the size of the electric motor and increase the power consumption. Therefore, a ball screw mechanism has been adopted as a more efficient actuator.
例えば、内燃機関でスクリューを駆動する比較的小型の船舶においては、前進方向へのスクリューの回転と、後進方向へのスクリューの回転との切換は、操作者により操作されたレバーに接続されたワイヤを使用し、このワイヤ介してドグクラッチを切り換え、前進用ギヤあるいは後進用ギヤに係合させることで行われている。然しながら、近年、省力化のため電動にてドグクラッチの切換を行う電動アクチュエータが開発されている。 For example, in a relatively small ship that drives a screw with an internal combustion engine, the wire connected to a lever operated by an operator can be switched between the rotation of the screw in the forward direction and the rotation of the screw in the reverse direction. And the dog clutch is switched via this wire and engaged with the forward gear or the reverse gear. However, in recent years, electric actuators that switch dog clutches electrically have been developed to save labor.
ここで、船舶用の電動アクチュエータは、外洋上で使用されることも考慮しなくてはならず、一般のアクチュエータとは異なった思想で開発することが望まれる。例えば、一般的なリニアアクチュエータにおいては、軸方向の変位検出がなされて制御されることが多いため、軸方向変位する部分にリミットスイッチを設けて使用される。また、アクチュエータの駆動源となる電動モータは、ハウジング外壁に露出した状態で組み付けられることが多い。 Here, it is necessary to consider that the electric actuator for ships is used on the open sea, and it is desired to develop it with a concept different from that of a general actuator. For example, since a general linear actuator is often controlled by detecting displacement in the axial direction, a limit switch is provided at a portion that is displaced in the axial direction. In many cases, the electric motor serving as the drive source of the actuator is assembled in a state of being exposed on the outer wall of the housing.
然しながら、リニアアクチュエータのストローク位置検出をリミットスイッチで行おうとすると、ドグクラッチの前進位置と後進位置とを2ポジションで検出することとなる。この場合、途中の位置は検出できないことから、何らかの理由によりドグクラッチが2ポジションの間で停止した場合、いずれの方向に移動させるべきか駆動回路が判断できないという問題がある。 However, if the stroke position of the linear actuator is detected with the limit switch, the forward position and the reverse position of the dog clutch are detected at two positions. In this case, since the position in the middle cannot be detected, there is a problem that when the dog clutch stops between two positions for some reason, the drive circuit cannot determine in which direction the dog clutch should be moved.
こうした問題を解決した電動アクチュエータとして、図4に示すようなものが知られている。この電動アクチュエータ100は、円筒状のハウジング101と、このハウジング101に取り付けられた電動モータ102と、この電動モータ102の回転力を伝達する複数のギヤからなる第1動力伝達機構と、測定軸113aの回転角度を検出するポテンショメータ113と、複数のギヤを備え、電動モータ102の回転力をポテンショメータ113の測定軸113aに伝達する第2動力伝達機構とを有している。
As an electric actuator that solves such a problem, one shown in FIG. 4 is known. The
ハウジング101は、ハウジング本体101Aと、その端面に組み付けられたカバー部材101Bと、モータブラケット101Cとからなる。ハウジング本体101Aの内部には、モータ室101aとねじ軸室101bとを有し、モータ室101a内には、モータ102が配置されている。電動モータ102は、板状のモータブラケット101Cに固定されている。モータブラケット101Cは、玉軸受114の外輪をハウジング本体101Aとの間に挟み込み、かつハウジング本体101Aのモータ室101aとねじ軸室101bを塞ぐようにして取り付けられている。
The
電動モータ102の回転軸102aは、モータブラケット101Cから突出しており、その端部には第1ギヤ103が圧入により相対回転不能に取り付けられている。モータブラケット101Cの袋孔に一端を圧入嵌合した長軸104の周囲には、第2ギヤ105が回転自在に配置され、第1ギヤ103および第3ギヤ106の大ギヤ部106aに噛合している。
A rotating
第3ギヤ106は、大ギヤ部106aと小ギヤ部106bとを同軸に形成しており、さらにねじ軸107の端部に、セレーション結合で相対回転不能に取り付けられている。第3ギヤ106の一部を覆うようにして、支持部材108がモータブラケット101Cに取り付けられている。ここで、第1ギヤ103、第2ギヤ105、第3ギヤ106が第1動力伝達機構を構成する。
The
第2ギヤ105に隣接して配置された第4ギヤ109が長軸104の周囲に回転自在に支持されている。第4ギヤ109は、第3ギヤ106の小ギヤ部106bに噛合した大ギヤ部109aと小ギヤ部109bとが同軸に形成されている。
A
第4ギヤ109の小ギヤ部109bは、長軸104に平行して支持部材108に植設された短軸110に対して回転自在に支持された第5ギヤ111の大ギヤ部111aに噛合している。第5ギヤ111は、大ギヤ部111aと小ギヤ部111bとが同軸に形成されている。小ギヤ部111bは、第5ギヤ111に隣接して配置され長軸104の周囲に回転自在に支持された第6ギヤ112に噛合している。
The
センサとしてのポテンショメータ113は、カバー部材101Bの孔に嵌合配置されている。ポテンショメータ113の測定軸113aは第6ギヤ112に連結され、一体的に回転するようになっている。片持ち状に延在している長軸104の先端は、第6ギヤ112と測定軸113aとを介して、ポテンショメータ113によって支持されている。ここで、第1ギヤ103、第2ギヤ105、第3ギヤ106、第4ギヤ109、第5ギヤ111、第6ギヤ112が第2動力伝達機構を構成する。
A
ねじ軸107は、ハウジング本体101Aに対して、右端側を玉軸受114により回転自在に支持されている。ねじ軸107は円筒状のナット115を貫通し、左端側に雄ねじ溝107aを形成している。ナット115の内周面には、雄ねじ溝107aに対向して雌ねじ溝115aが形成され、両ねじ溝107a、115aによって形成される螺旋状の空間には、多数のボール116が転動自在に配置されている。ナット115は、ハウジング本体101Aに対して回り止めが設けられ、ねじ軸室101b内において、軸線方向に相対移動可能で、相対回転不能となっている。なお、軸線方向移動要素であるナット115と、回転要素であるねじ軸107と、転動体であるボール116とでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と駆動軸117とで駆動機構を構成する。
The right end side of the
ねじ軸107の左端は、丸軸状の駆動軸117に形成された袋孔117a内に侵入している。駆動軸117の右端は、ナット115に対して同軸に嵌合し、ピンで連結されて一体的に移動するようになっている。ハウジング本体101Aに対して、駆動軸117はブッシュ118により軸線方向に移動可能に支持されている。ハウジング本体101Aから突出した駆動軸117の端部には、リンク部材(図示せず)に連結するための孔117bが形成されている。
The left end of the
回転軸102aの回転力は、第1ギヤ103、第2ギヤ105、第3ギヤ106、第4ギヤ109、第5ギヤ111、第6ギヤ112を介してポテンショメータ113の測定軸113aに伝達される。測定軸113aの回転に応じた信号は、ポテンショメータ113から不図示の駆動回路に入力される。この信号に基づいてねじ軸107が所定の回転量だけ回転したと判断すれば、駆動回路は電動モータ102への電力供給を停止させる。これに対し、操作者が不図示のレバーを後進方向に操作したときは、電動モータ102に逆極性の電力が供給され、回転軸102aが逆方向に回転するので、上述とは逆の動作で、電動アクチュエータ100の駆動軸117が引き込む方向に移動する。
The rotational force of the rotating
このように、第2ギヤ105、第4ギヤ109、第6ギヤ112の中心が一致し、同じ長軸104の周囲に回転自在に配置されているので、高いギヤ比の減速比を得るために5段のギヤ列を用いながら、コンパクトな構成とすることができる。この様に複数のギヤが内蔵される電動アクチュエータ100内にあって3個のギヤが同一の回転中心軸を持つことは、中心軸の数が減じられること、中心軸を支えるハウジング類の支え穴が減じられる事など、多くのメリットを持つ。
As described above, the centers of the second gear 105, the
また、リミットスイッチ等による変位位置検出の代わりに、ねじ軸107の回転変位をポテンショメータ113で検出するため、任意の位置制御が可能となる。ねじ軸107の回転を直接検出するに当り、ねじ軸107は多回転である為、第2動力伝達機構のギヤ列を介して減速した回転変位をポテンショメータ113で検出する。一方、電動モータ102から出力される回転運動はギヤ列を介して減速されてねじ軸107へ伝達される。この2系統のギヤ列の一部に共通の回転中心軸を設けることで、コンパクトなレイアウトが可能となり、コスト的にも大きな貢献がある(例えば、特許文献1参照。)。
Moreover, since the rotational displacement of the
こうした従来の電動アクチュエータ100では、ポテンショメータ113は、一般的に80°〜170°の範囲で有効検出角度を設定することができ、高精度なセンサではあるが、ねじ軸107とポテンショメータ113間に係る多段のギヤ(平歯車)を持つ電動アクチュエータ100が大減速を得るには、小ギヤと大ギヤの歯数差を大きくする必要がある。これでは、ギヤが多段になって部品点数が増えるだけでなく、各ギヤを収容する電動アクチュエータ100のサイズが大きくなってしまう。
In such a conventional
また、駆動軸117の直線運動を位置検出する機構でありながら、ねじ軸107の回転量から平歯車の減速を介してポテンショメータ113の検出角に変換するため、駆動軸117とポテンショメータ113は間接的な関係であり、ねじ軸107とポテンショメータ113間に介在する部品点数が多いほど、位置検出精度を低下させる要因となる。
Further, although the mechanism detects the position of the linear movement of the
本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、直接的な位置検出が可能で、ポテンショメータを用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく、位置検出精度を高め、信頼性を向上させた電動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 view of the problems of the prior art, can directly detect the position, and even when a potentiometer is used, the position detection accuracy is improved without using a multistage gear, It is an object to provide an electric actuator with improved reliability.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、ハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構が、前記駆動軸と一体に構成されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿されると共に、前記電動モータの回転運動が前記減速機構を介して伝達され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、前記駆動軸の位置検出をするポテンショメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に組み付けられた第2のハウジングとからなり、この第1のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して前記電動モータが固定されると共に、前記転がり軸受の外輪が前記モータブラケットと第2のハウジングとの間に挟持され、かつ前記モータブラケットが前記第1のハウジングと第2のハウジングを塞ぐようにして取り付けられており、前記ポテンショメータのジョイント部の先端部に揺動リンクの一端部が連結され、この揺動リンクの他端部が、前記駆動軸に突設されたピンに係合し、このピンと前記揺動リンクは、前記駆動軸の回転を阻止し、かつ前記駆動軸の軸方向移動を妨げないように構成され、前記駆動軸の直線運動に連動して振り子運動可能に配設されると共に、前記ポテンショメータが前記揺動リンクの揺動角度を検出し、前記駆動軸の軸方向位置を検出するようにした。 In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a housing, an electric motor attached to the housing, and a speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft. A ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft through the speed reduction mechanism, a screw shaft that is configured integrally with the drive shaft, The screw shaft is extrapolated via a large number of balls, and the rotational movement of the electric motor is transmitted via the speed reduction mechanism , and can be rotated via a rolling bearing mounted on the housing and cannot be moved in the axial direction. is composed of a supported nut, the electric actuator comprising a potentiometer for detecting the position of said drive shaft, said housing includes a first housing, its A second housing assembled to the end face, a disk-shaped motor bracket is disposed inside the first housing, the electric motor is fixed via the motor bracket, and the rolling bearing The outer ring is sandwiched between the motor bracket and the second housing, and the motor bracket is attached so as to close the first housing and the second housing, and the tip of the joint portion of the potentiometer One end of the swing link is connected to the shaft, and the other end of the swing link engages with a pin protruding from the drive shaft. The pin and the swing link rotate the drive shaft. It is configured so as to prevent and prevent movement of the drive shaft in the axial direction, and is arranged so as to be capable of pendulum movement in conjunction with linear movement of the drive shaft. Nshometa detects the swing angle of the swing link, and to detect the axial position of the drive shaft.
このように、電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構が、駆動軸と一体に構成されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿されると共に、電動モータの回転運動が減速機構を介して伝達され、ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、駆動軸の位置検出をするポテンショメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に組み付けられた第2のハウジングとからなり、この第1のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して電動モータが固定されると共に、転がり軸受の外輪がモータブラケットと第2のハウジングとの間に挟持され、かつモータブラケットが第1のハウジングと第2のハウジングを塞ぐようにして取り付けられており、ポテンショメータのジョイント部の先端部に揺動リンクの一端部が連結され、この揺動リンクの他端部が、駆動軸に突設されたピンに係合し、このピンと揺動リンクは、駆動軸の回転を阻止し、かつ駆動軸の軸方向移動を妨げないように構成され、駆動軸の直線運動に連動して振り子運動可能に配設されると共に、ポテンショメータが揺動リンクの揺動角度を検出し、駆動軸の軸方向位置を検出するようにしたので、駆動軸の直接的な位置検出を精度よく行うことが可能となり、信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。 Thus, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via the motor shaft, a ball screw mechanism that converts the rotational movement of the electric motor to a linear movement in the axial direction of the drive shaft via this reduction mechanism, The ball screw mechanism is inserted into the drive shaft integrally with the drive shaft, and the screw shaft is extrapolated via a large number of balls, and the rotational motion of the electric motor is transmitted via the speed reduction mechanism and mounted on the housing. An electric actuator including a potentiometer configured to detect a position of a drive shaft, the nut being supported by a nut that is rotatable and non-movable in an axial direction through a rolling bearing . A second housing assembled to the end face, and a disk-shaped motor bracket is disposed inside the first housing. Thus, the electric motor is fixed, the outer ring of the rolling bearing is sandwiched between the motor bracket and the second housing, and the motor bracket is attached so as to close the first housing and the second housing. One end of the swing link is connected to the tip of the joint portion of the potentiometer, and the other end of the swing link is engaged with a pin protruding from the drive shaft. It is configured to prevent rotation of the drive shaft and to prevent movement of the drive shaft in the axial direction, and is arranged to allow pendulum movement in conjunction with linear movement of the drive shaft, and the potentiometer swings the swing link. Since the angle is detected and the axial position of the drive shaft is detected, it is possible to accurately detect the position of the drive shaft accurately, and an electric actuator with improved reliability can be obtained. It can be provided.
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記揺動リンクが前記ピンが係合するように二股状に形成されると共に、前記ピンは前記揺動リンクの二股状の溝幅よりも大きな鍔部を有し、前記揺動リンクが前記ピンに対してスライド自在に係合されていれば、駆動軸の回転を阻止すると共に、駆動軸の軸方向移動を妨げることなく駆動軸の直接的な位置検出を精度良く行なうことが可能となる。 Preferably, as in the invention described in claim 2, the swing link is formed in a bifurcated shape so that the pin is engaged, and the pin is larger than a bifurcated groove width of the swing link. If it has a large collar and the swing link is slidably engaged with the pin, the rotation of the drive shaft is prevented, and the drive shaft can be directly moved without disturbing the axial movement of the drive shaft. Position detection can be performed with high accuracy.
また、請求項3に記載の発明のように、前記揺動リンクが最下点に来た時に前記駆動軸の軸方向ストロークの中間点になるように設定されていれば、電動アクチュエータのコンパクト化を一層図ることができる。 Further, as in the third aspect of the invention, if the swing link is set to be the midpoint of the axial stroke of the drive shaft when it reaches the lowest point, the electric actuator can be made compact. Can be further promoted.
本発明に係る電動アクチュエータは、ハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構が、前記駆動軸と一体に構成されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿されると共に、前記電動モータの回転運動が前記減速機構を介して伝達され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、前記駆動軸の位置検出をするポテンショメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に組み付けられた第2のハウジングとからなり、この第1のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して前記電動モータが固定されると共に、前記転がり軸受の外輪が前記モータブラケットと第2のハウジングとの間に挟持され、かつ前記モータブラケットが前記第1のハウジングと第2のハウジングを塞ぐようにして取り付けられており、前記ポテンショメータのジョイント部の先端部に揺動リンクの一端部が連結され、この揺動リンクの他端部が、前記駆動軸に突設されたピンに係合し、このピンと前記揺動リンクは、前記駆動軸の回転を阻止し、かつ前記駆動軸の軸方向移動を妨げないように構成され、前記駆動軸の直線運動に連動して振り子運動可能に配設されると共に、前記ポテンショメータが前記揺動リンクの揺動角度を検出し、前記駆動軸の軸方向位置を検出するようにしたので、駆動軸の直接的な位置検出を精度よく行うことが可能となり、信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。 An electric actuator according to the present invention includes a housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and rotation of the electric motor via the reduction mechanism. A ball screw mechanism that converts the motion into a linear motion in the axial direction of the drive shaft, the ball screw mechanism is integrated with the drive shaft, and the screw shaft is extrapolated via a large number of balls And a rotation nut that is transmitted through the speed reduction mechanism and supported via a rolling bearing mounted on the housing, and is supported so as not to move in the axial direction. the electric actuator and a potentiometer for detecting the position of the axis, the said housing has a first housing, attached to the end face The disk-shaped motor bracket is disposed inside the first housing, the electric motor is fixed via the motor bracket, and the outer ring of the rolling bearing is connected to the motor bracket. The motor bracket is sandwiched between the second housing and attached so as to close the first housing and the second housing, and one end of the swing link is attached to the tip of the joint portion of the potentiometer. And the other end of the swing link engages with a pin protruding from the drive shaft, the pin and the swing link prevent rotation of the drive shaft, and the drive shaft The axial movement of the drive shaft is not hindered, and the pendulum can be moved in conjunction with the linear movement of the drive shaft. Since the swing angle of the link is detected and the axial position of the drive shaft is detected, direct position detection of the drive shaft can be accurately performed, and an electric actuator with improved reliability can be obtained. Can be provided.
円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構が、前記駆動軸と一体に構成されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿されると共に、前記電動モータの回転運動が前記減速機構を介して伝達され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、前記駆動軸の位置検出をするポテンショメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に組み付けられた第2のハウジングとからなり、この第1のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して前記電動モータが固定されると共に、前記転がり軸受の外輪が前記モータブラケットと第2のハウジングとの間に挟持され、かつ前記モータブラケットが前記第1のハウジングと第2のハウジングを塞ぐようにして取り付けられており、前記ポテンショメータのジョイント部の先端部に揺動リンクの一端部が連結され、この揺動リンクの他端部が二股状に形成されると共に、前記駆動軸に突設されたピンに係合され、このピンが前記揺動リンクの二股状の溝幅よりも大きな鍔部を有し、前記揺動リンクが前記ピンに対してスライド自在に係合され、前記ポテンショメータが前記揺動リンクの揺動角度を検出し、前記駆動軸の軸方向位置を検出するようにした。 A cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and a rotational movement of the electric motor via the reduction mechanism. A ball screw mechanism that converts the linear motion into an axial direction, a screw shaft that is integrally formed with the drive shaft, and an externally inserted screw through the ball shaft, and the electric motor And a nut supported so as to be rotatable through a rolling bearing mounted on the housing and not movable in the axial direction, and to detect the position of the drive shaft. the electric actuator comprising a potentiometer, the housing consists of a first housing, a second housing that is assembled to an end face, A disk-shaped motor bracket is disposed inside the first housing, the electric motor is fixed via the motor bracket, and the outer ring of the rolling bearing is connected to the motor bracket and the second housing. And the motor bracket is attached so as to close the first housing and the second housing, and one end of the swing link is connected to the tip of the joint of the potentiometer. The other end of the swing link is formed in a bifurcated shape and is engaged with a pin protruding from the drive shaft, and this pin has a flange that is larger than the bifurcated groove width of the swing link. The swing link is slidably engaged with the pin, and the potentiometer detects the swing angle of the swing link to detect the axial position of the drive shaft. It was way.
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る電動アクチュエータの一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のボールねじ機構を示す断面図、図3は、駆動軸に揺動リンクが係合した状態での作動を示す説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric actuator according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a ball screw mechanism of FIG. 1, and FIG. 3 is a state in which a swing link is engaged with a drive shaft. It is explanatory drawing which shows the operation | movement in.
この電動アクチュエータ1は、円筒状のハウジング2と、このハウジング2に取り付けられた電動モータ3と、この電動モータ3の回転力をモータ軸3aを介して伝達する一対の平歯車4、5からなる減速機構6と、この減速機構6を介して電動モータ3の回転運動を駆動軸7の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構8と、駆動軸7の位置(回転角度)検出をするポテンショメータ9とを備えている。
The electric actuator 1 includes a cylindrical housing 2, an electric motor 3 attached to the housing 2, and a pair of spur gears 4 and 5 for transmitting the rotational force of the electric motor 3 through a
ハウジング2は、第1のハウジング2aと、その端面に組み付けられた第2のハウジング2bとからなる。第1のハウジング2aの内部には電動モータ3が配置されている。電動モータ3は、円板状のモータブラケット10に固定されている。モータブラケット10は、玉軸受18の外輪を第1のハウジング2aとの間に挟み込み、かつ第1のハウジング2aと第2のハウジング2bを塞ぐようにして取り付けられている。
The housing 2 includes a
電動モータ3のモータ軸3aはモータブラケット10から突出しており、その端部には小平歯車4が圧入により相対回転不能に取り付けられている。大平歯車5は、後述するボールねじ機構8を構成するナット16に圧入され、小平歯車4に噛合している。
A
センサとしてのポテンショメータ9はホールICで構成され、回転角度を検出する非接触式のものが使用され、駆動軸7の上部で、第2のハウジング2bの裏面に位置決め固定されている。ポテンショメータ9のジョイント部11は第2のハウジング2bの内部にその先端部が突出し、揺動リンク12の一端部が連結されている。揺動リンク12の他端部は駆動軸7に突設されたピン13に係合され、駆動軸7の直線運動に連動して振り子運動可能に配設されている。揺動リンク12は、駆動軸7の回転を阻止すると共に、駆動軸7の軸方向の移動を妨げないように二股状に形成され、その揺動角度に対応し、ピン13に対してスライド自在に係合されている。駆動軸7は、ボールねじ機構8を構成するねじ軸15と一体に構成され、支持軸受14を介して第2のハウジング2bに対して回転不可で軸方向移動可能に支持されている。なお、駆動軸7の端部には、リンク部材(図示せず)に連結するための孔7aが形成されている。
The
ボールねじ機構8は、図2に拡大して示すように、外周に螺旋状のねじ溝15aが形成されたねじ軸15と、このねじ軸15のねじ溝15aに対向し、内周に螺旋状のねじ溝16aが形成されたナット16と、両ねじ溝15a、16aによって形成される螺旋状の空間に転動自在に収容された多数のボール17とで構成されている。ナット16の外周には前述した大平歯車5が圧入固定されると共に、第1のハウジング2aとモータブラケット10に嵌合された玉軸受18が止め輪19を介して位置決め固定され、軸方向に相対移動不可で、相対回転可能となっている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the ball screw mechanism 8 has a
ここで、本実施形態では、図3に示すように、揺動リンク12が駆動軸7の軸方向の移動により揺動し、その直動範囲の左右端(ストロークエンド位置)に達した時、ポテンショメータ9の回転中心と揺動リンク12がなす角度がポテンショメータ9の検出角となっている。こうした構成により、駆動軸7の直接的な位置検出が可能となり、ポテンショメータ9を用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく部品点数を削減でき、各ギヤを収容する電動アクチュエータ1のサイズダウンが可能となると共に、ねじ軸15とポテンショメータ9間に介在する部品点数が減少して位置検出精度を高め、信頼性を向上させた電動アクチュエータ1を提供することができる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, when the
なお、図示のように、揺動リンク12が最下点、すなわち、駆動軸7に対して直交する位置に来た時に駆動軸7の軸方向ストロークの中間点になるように設定すれば、電動アクチュエータ1のコンパクト化を一層図ることができる。
As shown in the figure, if the
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る電動アクチュエータは、一般産業用の電動機、自動車、船舶等の駆動部に使用され、位置検出機能を備え、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換するボールねじ機構を備えた電動アクチュエータに適用できる。 The electric actuator according to the present invention is used in a drive unit of a general industrial electric motor, automobile, ship, etc., and has a position detection function, and a rotation input from the electric motor is converted into a linear motion of the drive shaft through a ball screw mechanism. It can be applied to an electric actuator provided with a ball screw mechanism for conversion.
1 電動アクチュエータ
2 ハウジング
2a 第1のハウジング
2b 第2のハウジング
3 電動モータ
3a モータ軸
4 小平歯車
5 大平歯車
6 減速機構
7 駆動軸
7a 孔
8 ボールねじ機構
9 ポテンショメータ
10 モータブラケット
11 ジョイント部
12 揺動リンク
13 ピン
14 支持軸受
15 ねじ軸
15a、16a ねじ溝
17 ボール
18 玉軸受
19 止め輪
100 電動アクチュエータ
101 ハウジング
101A ハウジング本体
101B カバー部材
101C 電動モータブラケット
101a モータ室
101b ねじ軸室
102 電動モータ
102a 回転軸
103 第1ギヤ
104 長軸
105 第2ギヤ
106 第3ギヤ
106a 大ギヤ部
106b 小ギヤ部
107 ねじ軸
107a 雄ねじ溝
108 支持部材
109 第4ギヤ
109a 大ギヤ部
109b 小ギヤ部
110 短軸
111 第5ギヤ
111a 大ギヤ部
111b 小ギヤ部
112 第6ギヤ
113 ポテンショメータ
113a 測定軸
114 玉軸受
115 ナット
115a 雌ねじ溝
116 ボール
117 駆動軸
117a 袋孔
117b 孔
118 ブッシュ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric actuator 2
Claims (3)
このハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、
この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、
このボールねじ機構が、前記駆動軸と一体に構成されたねじ軸と、
このねじ軸に多数のボールを介して外挿されると共に、前記電動モータの回転運動が前記減速機構を介して伝達され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、
前記駆動軸の位置検出をするポテンショメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、
前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に組み付けられた第2のハウジングとからなり、この第1のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して前記電動モータが固定されると共に、前記転がり軸受の外輪が前記モータブラケットと第2のハウジングとの間に挟持され、かつ前記モータブラケットが前記第1のハウジングと第2のハウジングを塞ぐようにして取り付けられており、
前記ポテンショメータのジョイント部の先端部に揺動リンクの一端部が連結され、この揺動リンクの他端部が、前記駆動軸に突設されたピンに係合し、このピンと前記揺動リンクは、前記駆動軸の回転を阻止し、かつ前記駆動軸の軸方向移動を妨げないように構成され、前記駆動軸の直線運動に連動して振り子運動可能に配設されると共に、
前記ポテンショメータが前記揺動リンクの揺動角度を検出し、前記駆動軸の軸方向位置を検出するようにしたことを特徴とする電動アクチュエータ。 A housing;
An electric motor attached to the housing;
A speed reduction mechanism for transmitting the rotational force of the electric motor via the motor shaft;
A ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism;
This ball screw mechanism is a screw shaft integrally formed with the drive shaft;
The screw shaft is extrapolated via a large number of balls, and the rotational movement of the electric motor is transmitted via the speed reduction mechanism so that it can rotate via a rolling bearing mounted on the housing and move in the axial direction. Composed of unsupported nuts,
In the electric actuator provided with a potentiometer for detecting the position of the drive shaft,
The housing includes a first housing and a second housing assembled to an end surface thereof, and a disk-shaped motor bracket is disposed inside the first housing, and the motor bracket is interposed through the motor bracket. An electric motor is fixed, and an outer ring of the rolling bearing is sandwiched between the motor bracket and the second housing, and the motor bracket is attached so as to close the first housing and the second housing. And
One end of a swing link is connected to the tip of the joint portion of the potentiometer, and the other end of the swing link is engaged with a pin protruding from the drive shaft. And configured to prevent rotation of the drive shaft and to prevent movement of the drive shaft in the axial direction, and arranged to be capable of pendulum movement in conjunction with linear motion of the drive shaft,
The electric actuator characterized in that the potentiometer detects a swing angle of the swing link and detects an axial position of the drive shaft.
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