JP7432428B2 - electric actuator - Google Patents
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Description
本発明は、モータから出力される回転駆動力を減速機構で増幅して、被駆動対象物を駆動する電動アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric actuator that amplifies rotational driving force output from a motor using a speed reduction mechanism to drive a driven object.
電動アクチュエータの駆動力を発生させる駆動源としては、モータが広く使用されている。もっとも、モータの出力をそのまま電動アクチュエータの出力とするには回転速度が高すぎる上に駆動力も小さいので、モータの出力を減速機構で減速すると同時に駆動力を増幅させた状態で、電動アクチュエータの出力として用いることが一般的である。 Motors are widely used as drive sources that generate driving force for electric actuators. However, the rotational speed is too high and the driving force is too small to directly use the motor output as the output of the electric actuator, so the motor output is decelerated by a reduction mechanism and the driving force is simultaneously amplified. It is generally used as
また、電動アクチュエータを用いて駆動量を制御しなければならない場合もある。このような場合には、電動アクチュエータによって駆動される被駆動対象物の移動量(あるいは移動位置)を検出して、適切な移動量(あるいは移動位置)が得られるように、モータの駆動を制御することが一般的である。例えば、特許文献1に開示された電動アクチュエータでは、駆動用モータとボールねじ機構との間に減速機構が介在されており、被駆動対象物であるボールねじ軸の移動量をセンサで検出することによって、駆動用モータを制御するようになっている。 There are also cases where it is necessary to control the amount of drive using an electric actuator. In such cases, the amount of movement (or movement position) of the driven object driven by the electric actuator is detected and the drive of the motor is controlled to obtain the appropriate movement amount (or movement position). It is common to do so. For example, in the electric actuator disclosed in Patent Document 1, a speed reduction mechanism is interposed between the drive motor and the ball screw mechanism, and a sensor detects the amount of movement of the ball screw shaft, which is the driven object. The drive motor is controlled by the
しかし、上述したように、被駆動対象物の移動量あるいは移動位置を検出しながらモータを制御する電動アクチュエータには、組付け性が悪いという問題があった。この理由は、電動アクチュエータを組付けようとすると、モータに電力を供給するためのコネクタに加えて、センサの出力信号を出力するためのコネクタを取り付ける必要があるため、コネクタを取り付けるための手間が増加し、更に、一方のコネクタを取り付けた後は、そのコネクタから延びる電線が、他方のコネクタを取り付ける作業の邪魔となる。加えて、コネクタを取り付ける前にも、それぞれのコネクタから延びる電線が絡まり易くなるため、作業の支障となってしまうためである。 However, as described above, the electric actuator that controls the motor while detecting the amount of movement or the position of the driven object has a problem in that it is difficult to assemble. The reason for this is that when trying to assemble an electric actuator, in addition to the connector for supplying power to the motor, it is also necessary to attach a connector for outputting the sensor output signal, which takes time and effort. Moreover, after one connector is attached, the electric wires extending from that connector become an obstacle to the work of attaching the other connector. In addition, even before the connectors are attached, the electric wires extending from each connector tend to get tangled, which poses a hindrance to the work.
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、被駆動対象物の駆動量を制御可能で、組付け性も良好な電動アクチュエータの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, and aims to provide an electric actuator that can control the amount of drive of a driven object and is easy to assemble.
上述した課題を解決するために、本発明の電動アクチュエータは次の構成を採用した。すなわち、
モータから出力される回転駆動力を減速機構で増幅して、被駆動対象物を駆動する電動アクチュエータにおいて、
前記減速機構は、前記モータの回転軸に太陽歯車が接続された遊星歯車機構であり、
前記モータに対して電力を供給するための電力端子が設けられた電気基板には、前記電力端子が内部に立設された接続コネクタと、前記遊星歯車機構の出力軸の回転位置を検出する回転位置センサとが搭載されており、
前記接続コネクタには、前記回転位置センサの出力信号を出力するための信号出力端子も内部に立設されており、
前記減速機構には、前記遊星歯車機構の出力軸と一緒に回転する箇所に磁石が取り付けられており、
前記電気基板は、前記遊星歯車機構の側方に設けられており、
前記回転位置センサは、前記電気基板上で、前記出力軸の回転に伴って前記磁石が前方を通過する位置に搭載された磁気検知素子である
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the electric actuator of the present invention employs the following configuration. That is,
In an electric actuator that drives a driven object by amplifying the rotational driving force output from a motor using a reduction mechanism,
The speed reduction mechanism is a planetary gear mechanism in which a sun gear is connected to the rotating shaft of the motor,
An electric board provided with a power terminal for supplying power to the motor includes a connection connector in which the power terminal is installed upright, and a rotation connector for detecting the rotational position of the output shaft of the planetary gear mechanism. Equipped with a position sensor,
A signal output terminal for outputting an output signal of the rotational position sensor is also provided inside the connection connector, and
A magnet is attached to the speed reduction mechanism at a location that rotates together with the output shaft of the planetary gear mechanism,
The electric board is provided on a side of the planetary gear mechanism,
The rotational position sensor is a magnetic detection element mounted on the electric board at a position in front of which the magnet passes as the output shaft rotates.
It is characterized by
かかる本発明の電動アクチュエータにおいては、モータの出力軸が遊星歯車機構の太陽歯車に接続されており、遊星歯車機構の出力軸で被駆動対象物を駆動する。遊星歯車機構には、遊星歯車機構の出力軸と一緒に回転する箇所に磁石が取り付けられている。また、電動アクチュエータには、遊星歯車機構の側方の位置に電気基板が内蔵されており、電気基板には、接続コネクタと磁気検知素子とが搭載されている。この磁気検知措置は、遊星歯車機構の出力軸と一緒に回転する磁石が前方を通過する位置に搭載されることによって、遊星歯車機構の出力軸の回転位置を検出する回転位置センサとして使用されている。そして、接続コネクタの内部には、モータに電力を供給するための電力端子と、回転位置センサの出力信号を出力するための信号出力端子とが立設されている。 In the electric actuator of the present invention, the output shaft of the motor is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism, and the output shaft of the planetary gear mechanism drives the driven object. A magnet is attached to the planetary gear mechanism at a location that rotates together with the output shaft of the planetary gear mechanism. Further, the electric actuator has an electric board built in at a position to the side of the planetary gear mechanism , and a connection connector and a magnetic detection element are mounted on the electric board. This magnetic detection device is used as a rotational position sensor to detect the rotational position of the output shaft of the planetary gear mechanism by being mounted in a position where a magnet rotating together with the output shaft of the planetary gear mechanism passes in front of it. has been done. Inside the connector, a power terminal for supplying power to the motor and a signal output terminal for outputting an output signal of the rotational position sensor are provided upright.
遊星歯車機構を用いれば大きな減速比を実現することができるので、遊星歯車機構の出力軸を、被駆動物を駆動するための出力軸として用いることができる。このため、出力軸とモータとの距離が短くなり、回転位置センサを、モータに電力を供給するための電力端子と同じ電気基板に搭載することができるので、回転位置センサに接続された信号出力端子と、モータに接続された電力端子とを、同じ接続コネクタ内に設けることができる。その結果、接続コネクタに対して1つのコネクタを接続するだけで、モータに電力を供給するための配線と、回転位置センサからの出力信号を取得するための配線とを同時に完了させることが可能となり、電動アクチュエータの組付け作業性を大幅に向上させることが可能となる。加えて、遊星歯車機構に取り付けた磁石と、電気基板に搭載した磁気検知素子とを用いることによって、遊星歯車機構の出力軸の回転位置を非接触で検出することができるので、配線を少なくすることができる。更に、電気基板を小型化することができるので、電動アクチュエータを小型化することも可能となる。 Since a large reduction ratio can be achieved by using a planetary gear mechanism, the output shaft of the planetary gear mechanism can be used as an output shaft for driving a driven object. This reduces the distance between the output shaft and the motor and allows the rotational position sensor to be mounted on the same electrical board as the power terminal for supplying power to the motor, allowing the signal output connected to the rotational position sensor to be The terminal and the power terminal connected to the motor can be provided in the same mating connector. As a result, by simply connecting one connector to the connector, it is possible to simultaneously complete the wiring for supplying power to the motor and the wiring for acquiring the output signal from the rotational position sensor. , it becomes possible to significantly improve the workability of assembling the electric actuator. In addition, by using a magnet attached to the planetary gear mechanism and a magnetic detection element mounted on the electrical board, the rotational position of the output shaft of the planetary gear mechanism can be detected without contact, reducing wiring. be able to. Furthermore, since the electric board can be downsized, it is also possible to downsize the electric actuator.
また、上述した本発明の電動アクチュエータにおいては、次のような遊星歯車機構を採用しても良い。モータの回転と共に回転する太陽歯車と、太陽歯車よりも大径の円周内面に歯車が形成されて、モータが回転しても回転しない固定側内歯車と、太陽歯車の周囲に設けられて、太陽歯車と固定側内歯車とに嵌合した複数の遊星歯車とを設けておく。また、複数の遊星歯車は、遊星キャリアに軸支されるようにしておく。この結果、モータを回転させると太陽歯車が回転し、それに伴って複数の遊星歯車が自転しながら太陽歯車の周囲を公転するようになる。更に、固定側内歯車と同径の円周内面に固定側内歯車とは異なる歯数の歯車が形成された回転側内歯車を設けて、この回転側内歯車を複数の遊星歯車と嵌合させると共に、回転側内歯車の回転軸上に出力軸を立設させることとしても良い。 Further, in the electric actuator of the present invention described above, the following planetary gear mechanism may be employed. A sun gear that rotates with the rotation of the motor, a stationary internal gear that has a gear formed on the inner circumferential surface with a larger diameter than the sun gear and does not rotate even when the motor rotates, and a fixed internal gear that is provided around the sun gear. A plurality of planetary gears fitted to the sun gear and the stationary internal gear are provided. Further, the plurality of planetary gears are pivotally supported by the planetary carrier. As a result, when the motor is rotated, the sun gear rotates, and the plurality of planetary gears revolve around the sun gear while rotating. Furthermore, a rotating internal gear is provided, which has a different number of teeth than the stationary internal gear on the inner circumferential surface of the same diameter as the stationary internal gear, and this rotating internal gear is fitted with a plurality of planetary gears. In addition, the output shaft may be erected on the rotating shaft of the rotating internal gear.
こうすれば、モータを回転させると遊星キャリアは、周知のプラネタリ型の遊星歯車機構の減速比で回転する。そして、遊星キャリアが回転すると、回転側内歯車が固定側内歯車に対して回転する。この時の回転側内歯車の回転角度は、遊星キャリアの1回転に対して、回転側内歯車と固定側内歯車との歯数の差に対応する角度となる。そして、電動アクチュエータの出力軸は、回転側内歯車の回転軸上に立設されているので、モータを回転させても出力軸はゆっくりと回転することになり、大きな減速比の減速機構を実現することができる。その一方で、周知のプラネタリ型の遊星歯車機構に対して回転側内歯車を追加すればよいので、減速機構が大きくなることもない。このため、電気基板に搭載された回転位置センサと接続コネクタとの距離をより一層短くすることができ、同じ接続コネクタ内に電力端子と信号出力端子とを容易に設けることが可能となる。 In this way, when the motor is rotated, the planetary carrier rotates at the reduction ratio of a well-known planetary type planetary gear mechanism. When the planetary carrier rotates, the rotating internal gear rotates relative to the stationary internal gear. The rotation angle of the rotating internal gear at this time is an angle corresponding to the difference in the number of teeth between the rotating internal gear and the stationary internal gear with respect to one rotation of the planetary carrier. The output shaft of the electric actuator is installed upright on the rotation shaft of the internal gear on the rotating side, so even when the motor rotates, the output shaft rotates slowly, realizing a reduction mechanism with a large reduction ratio. can do. On the other hand, since it is sufficient to add a rotation-side internal gear to the well-known planetary type planetary gear mechanism, the speed reduction mechanism does not become large. Therefore, the distance between the rotational position sensor mounted on the electric board and the connection connector can be further shortened, and the power terminal and the signal output terminal can be easily provided in the same connection connector.
また、上述した本発明の電動アクチュエータにおいては、接続コネクタが搭載された側の面で、電気基板を減速機構に取り付けることとしてもよい。そしてこの場合は、電気基板上で接続コネクタの搭載位置と減速機構の取付位置との間の所定位置に当接する当接部を、減速機構から延設させることとしても良い。 Furthermore, in the electric actuator of the present invention described above, the electric board may be attached to the speed reduction mechanism on the side on which the connection connector is mounted. In this case, a contact portion that contacts a predetermined position between the mounting position of the connection connector and the mounting position of the speed reduction mechanism on the electric board may be extended from the speed reduction mechanism.
こうすれば、接続コネクタに対して外部から接続されたコネクタを取り外そうとした時に、接続コネクタが電気基板を持ち上げようとする力を当接部で受けることができるので、電気基板に大きな力が加わって電気基板を損傷させる事態を防止することができる。 In this way, when you try to remove a connector connected from the outside to the connector, the contact part can receive the force of the connector trying to lift the electrical board, so there is no large force on the electrical board. It is possible to prevent a situation in which the electric board is damaged due to the addition of
A.装置構成 :
図1は、実施例の電動アクチュエータ1の外観形状および大まかな内部構造を示す説明図である。図1(a)に示すように、本実施例の電動アクチュエータ1の外観形状は、円筒形状の本体ケース10の前面側から出力軸2が突出すると共に、本体ケース10の側面から直方形状に突出した部分には、接続コネクタ3が収容された形状となっている。また、本体ケース10は、前方ケース11と後方ケース12とに分解可能となっている。
A. Device configuration :
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the external shape and rough internal structure of an electric actuator 1 according to an embodiment. As shown in FIG. 1(a), the external shape of the electric actuator 1 of this embodiment is such that the
図1(b)には、本実施例の電動アクチュエータ1の内部構造を示すために、電動アクチュエータ1を分解した様子が示されている。図示されるように、前方ケース11および後方ケース12によって形成される本体ケース10の内部には、モータ40と、減速機構20と、電気基板30とが収容されている。
FIG. 1(b) shows an exploded view of the electric actuator 1 in order to show the internal structure of the electric actuator 1 of this embodiment. As shown in the figure, a
モータ40の前面側(図面上では手前側)の中心からは、円板形状の挿入部40aが突設され、挿入部40aの中心からは、モータ40の回転軸40bが突出している。更に、モータ40の側面からは、電力の供給を受けるための接続端子40cが突設されている。モータ40は、挿入部40aを後述する減速機構20の取付孔22c(図2参照)に挿入することによって減速機構20に取り付けられる。こうしてモータ40を減速機構20に取り付けると、モータ40の回転軸40bが、後述する減速機構20の内部に搭載された太陽歯車27(図2参照)に接続された状態となる。
A disc-shaped
減速機構20は、一端側が塞がれた円筒形状の回転部21と、回転部21と同軸で、他端側が塞がれた略円筒形状の固定部22とを組み合わせた形状となっており、回転部21の塞がれた側の端面の中心位置からは出力軸2が突設されている。また、固定部22の側面には、係合部22a、22bが形成されており、更に、固定部22の側面からは、縦壁部23が下方に向けて突設されると共に、横壁部24が側方に向けて突設されている。尚、本実施例では、図示されるように、縦壁部23の基端部分と横壁部24の基端部分とが繋がって一体形状となっており、全体で断面が逆L字形状の部材を形成している。尚、本実施例の縦壁部23は、本発明における「当接部」に対応する。
The
また、後述するように、減速機構20の内部には遊星歯車機構が搭載されており、モータ40の回転軸40bは、遊星歯車機構の太陽歯車27(図2参照)に接続されている。そして、モータ40を回転させると、固定部22は固定されたままで回転部21が回転し、その結果、モータ40の回転速度が減速された速度で出力軸2が回転するようになっている。この出力軸2の回転位置を検出可能とするために、回転部21には永久磁石32を取り付けるための磁石ホルダ21aが形成されている。尚、本実施例の永久磁石32は、本発明における「磁石」に対応する。
Further, as will be described later, a planetary gear mechanism is mounted inside the
電気基板30は固定部22の側面に取り付けられている。電気基板30には、モータ40の接続端子40cが挿入される接続孔30aが形成されており、更に、外部からの電線が接続される接続コネクタ3が搭載されている。接続コネクタ3の内部には電力端子3aが立設されており、電力端子3aは電気基板30上に形成された図示しない配線パターンを介して接続孔30aに接続されている。このため、接続コネクタ3内の電力端子3aに電力を供給するとモータ40が回転して、回転部21および出力軸2が回転する。
The
また、電気基板30には、回転部21が回転すると、回転部21の磁石ホルダ21aに取り付けた永久磁石32が横切ることとなる位置に、磁気検知素子31が搭載されている。本実施例の磁気検知素子31には、非接触で磁気を検出するホール素子が使用されている。尚、本実施例の磁気検知素子31は、本発明における「回転位置センサ」に対応する。また、接続コネクタ3の内部には信号出力端子3bも立設されており、信号出力端子3bと磁気検知素子31とは、電気基板30上に形成された図示しない配線パターンを介して接続されている。このため、磁気検知素子31が永久磁石32の通過を検出すると、磁気検知素子31からの信号が、接続コネクタ3の信号出力端子3bから外部に出力されるようになっている。
Further, a
電気基板30を減速機構20の固定部22に取り付ける際には、モータ40を減速機構20に予め取り付けておく。そして、固定部22に対して下方から電気基板30を近づけて行く。この時、電気基板30の接続コネクタ3の側面を、固定部22の側面から側方に突設された横壁部24の側端面24aに沿わせるようにして、電気基板30の上面を、固定部22の側面から下方に突設された縦壁部23の下端面23aに当接させ、且つ、モータ40の接続端子40cを、電気基板30の接続孔30aに挿入させることによって、電気基板30を位置決めする。すなわち、図面上で上下方向への位置決めは、縦壁部23の下端面23aに電気基板30を接触させることによって行い、図面上で左右方向への位置決めは、横壁部24の側端面24aに接続コネクタ3の側面を接触させることによって行うことができる。更に、図面上で前後方向への位置決めは、モータ40の接続端子40cを電気基板30の接続孔30aに挿入させることによって行うことができる。
When attaching the
このように、固定部22に突設された縦壁部23および横壁部24を利用すれば、少なくとも2方向には電気基板30を位置決めすることができるので、電気基板30を簡単に取り付けることができる。加えて、本実施例では、電気基板30の接続孔30aにモータ40の接続端子40cを挿入することによって、前後方向にも位置決めすることができるので、より一層簡単に電気基板30を取り付けることができる。尚、縦壁部23および横壁部24は、電気基板30を位置決めする機能に加えて、接続コネクタ3に外部の配線を接続するために相手側コネクタを接続したり、接続されている相手側コネクタを取り外したりする際に、電気基板30が損傷することを防止する機能も有している。この点については、後ほど詳しく説明する。
In this way, by using the
前方ケース11には、中央に出力軸2の挿通孔11aが形成されると共に、側面には係合爪11bが突設されている。そして、前方ケース11は、回転部21から突出した出力軸2を挿通孔11aに挿通させて、係合爪11bを固定部22の係合部22aに係合させることによって、固定部22に組み付けられる。
In the
また、後方ケース12の側面にも係合爪12aが突設されている。そして、後方ケース12は、係合爪12aを固定部22の係合部22bに係合させることによって、固定部22に組み付けられる。
Furthermore, an engaging
図2は、本実施例の電動アクチュエータ1に搭載された減速機構20の内部構造を示す分解組立図である。図示されるように、本実施例の減速機構20は、図面上で手前側の端部が塞がれて出力軸2が突設された円筒形状の回転部21と、円環形状の遊星キャリア25と、複数個(本実施例では3個)の遊星歯車26と、複数の遊星歯車26と噛み合う太陽歯車27と、円環形状の保持板28と、図面上で奥側の端部が塞がれた略円筒形状の固定部22とを備えている。図示されるように、固定部22の内周面には内歯車が形成されている。尚、回転部21の内周面にも内歯車が形成されているので、以下では、固定部22に形成されている内歯車を固定側内歯車22gと称し、回転部21の内歯車を回転側内歯車21gと称して区別することにする。
FIG. 2 is an exploded view showing the internal structure of the
また、固定部22の端面には、固定側内歯車22gの中心軸上に取付孔22cが形成されており、モータ40を減速機構20に取り付ける際には、この取付孔22cにモータ40の挿入部40aを挿入すると、モータ40の回転軸40bの先端が太陽歯車27の回転軸上に貫通する嵌合孔27cに圧入されて、モータ40の回転軸40bに太陽歯車27が固定されるようになっている。
Further, a mounting
遊星キャリア25の片面からは、遊星歯車26と同数(本実施例では3つ)の支持軸25aが突設されている。これらの支持軸25aは、遊星歯車26の回転軸上を貫通する中心孔26cに挿入することによって、遊星歯車26を軸支するようになっている。また、支持軸25aの長さは遊星歯車26の厚さよりも長くなっており、支持軸25aを遊星歯車26の中心孔26cに挿入すると、支持軸25aの先端が中心孔26cから突出するようになっている。そして、中心孔26cから突出した支持軸25aの先端に保持板28を取り付けると、複数の遊星歯車26が、遊星キャリア25と保持板28との間で挟持された状態となる。尚、以下では、遊星キャリア25と、複数の遊星歯車26と、保持板28とが互いに組付けられて一体となったものを、「遊星歯車セット29」と称するものとする。遊星歯車セット29の遊星歯車26は支持軸25aに軸支されており、自由に回転することができる。もっとも、遊星歯車セット29の複数の遊星歯車26は、太陽歯車27と噛み合わされるので、太陽歯車27を回転させると複数の遊星歯車26が一斉に回転することになる。
The same number of
また、円環形状の遊星キャリア25の外径寸法は、遊星歯車セット29に組み立てた状態で、遊星歯車26の歯底円が遊星キャリア25の外形に内接する位置となるか、若しくは遊星歯車26の歯底円の一部が、遊星キャリア25の外形よりも外側に出るような寸法に設定されている。円環形状の保持板28の外径寸法についても同様に、遊星歯車セット29の状態で、遊星歯車26の歯底円が、保持板28の外形に内接する位置となるか、若しくは遊星歯車26の歯底円の一部が、保持板28の外形よりも外側に出るような寸法に設定されている。このため、遊星歯車セット29の状態では、円環形状の遊星キャリア25および保持板28の外周から、複数の遊星歯車26の歯が突出した状態となっている。そして、前述した固定部22の固定側内歯車22gの内径は、遊星歯車セット29の複数個所から外側に突出した遊星歯車26の歯と、ちょうど噛み合う寸法に設定されている。従って、遊星歯車セット29を固定部22の固定側内歯車22g内に組み込むことで、プラネタリ型の遊星歯車機構を構成することになる。プラネタリ型の遊星歯車機構の動作については後述する。尚、固定側内歯車22gの厚さは、遊星歯車26の厚さよりも小さな寸法に設定されている。このため、固定部22の固定側内歯車22g内に遊星歯車セット29を組み込んでも、遊星歯車26の厚さの半分程度は、固定側内歯車22gから突出した状態となる。
Further, the outer diameter of the annular
また、図2に示したように、本実施例の減速機構20は、出力軸2が突設された回転部21も備えている。前述したように回転部21は、図面上で手前側の端部が閉塞された円筒形状となっており、固定部22の外周に形成された円筒形状の嵌合部22dに外嵌めすることによって、回転可能な状態で固定部22に組付けることができる。また、回転部21の内周面にも回転側内歯車21gが形成されている。この回転側内歯車21gは、前述した固定側内歯車22gに比べて、歯数が1枚~3枚程度、多くなっているが、回転側内歯車21gの内径は固定側内歯車22gと同じに設定されている。そして、遊星歯車セット29を固定部22の固定側内歯車22g内に組み込んだ状態でも、遊星歯車セット29の遊星歯車26は、厚さの半分程度が固定側内歯車22gから突出した状態となっている。このため、固定部22の嵌合部22dに回転部21を組み付けると、回転部21の内部の回転側内歯車21gが、遊星歯車セット29から外側に突出した遊星歯車26の歯と、ちょうど噛み合った状態となる。本実施例の減速機構20は、このようにして組み立てられている。
Further, as shown in FIG. 2, the
本実施例の減速機構20は、次のようにして動作する。先ず、固定部22の固定側内歯車22gと、固定側内歯車22g内に組付けられた遊星歯車セット29とは、周知のプラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。すなわち、モータ40を回転させると、太陽歯車27が回転し、太陽歯車27の回転によって複数の遊星歯車26も回転する。ここで、複数の遊星歯車26は固定側内歯車22gにも嵌合しているので、遊星歯車26は固定側内歯車22gを回転させようとするが、固定側内歯車22gは固定部22に形成されているので回転しない。このため、固定側内歯車22gから受ける反力で遊星歯車26が移動することになり、その結果、遊星歯車26は、太陽歯車27によって自転させられながら、太陽歯車27の周りを公転させられることになる。プラネタリ型の遊星歯車機構は、遊星キャリア25に出力軸を取り付けておくことによって、遊星歯車26の公転(従って、遊星キャリア25の回転)を出力として取り出す機構である。
The
これに対して、本実施例の減速機構20は、プラネタリ型の遊星歯車機構を内蔵しているものの、プラネタリ型の遊星歯車機構とは全く別の以下のようなメカニズムによって出力を取り出している。すなわち、本実施例の減速機構20は、プラネタリ型の遊星歯車機構に対して、回転部21が追加されており、回転部21には回転側内歯車21gが形成されると共に、回転側内歯車21gは遊星歯車セット29に噛み合わされている。このため、太陽歯車27を回転させると、遊星歯車セット29(遊星キャリア25と、複数の遊星歯車26と、保持板28)は、固定側内歯車22gと回転側内歯車21gとに噛み合いながら公転することになる。そして、回転側内歯車21gは固定側内歯車22gに対して、少しだけ歯数が多くなっているから、固定部22に対して回転部21がゆっくりと回転することになる。この点について、補足して説明する。
On the other hand, although the
仮に、回転側内歯車21gの歯数が、固定側内歯車22gの歯数と同じであったとする。この場合、遊星歯車セット29は、回転側内歯車21gおよび固定側内歯車22gの何れにも全く同じように噛み合う状態となる。従って太陽歯車27を回転させても、遊星歯車セット29は回転側内歯車21gおよび固定側内歯車22gに噛み合いながら、太陽歯車27の周りを回転するだけで、回転部21が固定部22に対して回転することは無い。
Assume that the number of teeth of the rotating
次に、回転側内歯車21gの歯数が、固定側内歯車22gの歯数に対して、例えば1枚だけ多い場合について考える。回転側内歯車21gは歯数が多いので、隣接する歯同士の間隔が固定側内歯車22gよりも小さくなるが、僅かに間隔が小さくなるだけなので、遊星歯車セット29との噛み合いに支障が生じることはない。そして、太陽歯車27を回転させて遊星歯車セット29を一回転だけ、回転(遊星歯車26については公転)させたとする。回転側内歯車21gは固定側内歯車22gよりも1枚だけ歯数が多いので、回転部21は固定部22に対して、歯一枚分だけ少なく回転している筈である。すなわち、遊星歯車セット29を一回転させる度に、回転側内歯車21gと固定側内歯車22gとの歯数の差の分だけ、回転部21が固定部22に対して回転することになる。
Next, a case will be considered in which the number of teeth of the rotating
以上の説明から明らかなように、本実施例の減速機構20は、一般的なプラネタリ型の遊星歯車機構と比べて、減速比を大幅に増加させることができる。すなわち、一般的なプラネタリ型の遊星歯車機構は、遊星歯車セット29の回転を出力として取り出すものであるのに対して、本実施例の減速機構20は、回転部21の回転を出力として取り出している。そして、回転部21は、遊星歯車セット29の一回転に対して、回転側内歯車21gと固定側内歯車22gとの歯数の差の分だけ回転するに過ぎない。このような理由から、本実施例の減速機構20では、一般的なプラネタリ型の遊星歯車機構に比べて減速比を大幅に増加させることが可能となる。そして、本実施例の電動アクチュエータ1は、このような減速機構20を搭載することによって、大幅に小型化することが可能になると共に、電動アクチュエータ1に対してコネクタを組み付ける際の作業性も大幅に改善することが可能となっている。以下では、この点について説明する。
As is clear from the above description, the
図3は、本実施例の電動アクチュエータ1を横方向から見た状態で、減速機構20と、電気基板30と、モータ40との位置関係を概念的に示した説明図である。減速機構20は遊星歯車セット29を収容できれば良いので、減速機構20の厚さは十分に小さくすることが出来る。このため、モータ40の大きさを含めても小型化することができるので、電動アクチュエータ1を小型化することが可能となる。
FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing the positional relationship among the
また、減速機構20の固定部22の側方には電気基板30が取り付けられるが、この電気基板30には、回転部21の永久磁石32と向かい合わせとなる位置に磁気検知素子31を搭載する必要があり、更に、モータ40から接続端子40cが突出している位置には、接続端子40cが挿通される接続孔30a(図1(b)参照)を形成する必要がある。ここで、本実施例では、磁気検知素子31を搭載した電気基板30と同じ基板に接続孔30aを形成しているが、こうしたことが可能なのは、減速機構20の厚さを十分に小さくすることが出来るので、磁気検知素子31を搭載する位置と、接続孔30aを形成する位置とを近づけることが可能なためである。そして、このように、同じ電気基板30に磁気検知素子31を搭載すると共に、モータ40の接続端子40cを挿通させる接続孔30aを形成することができるので、電力端子3aと信号出力端子3bとを1つの接続コネクタ3内にまとめることができる。その結果、接続コネクタ3に外部コネクタを1回接続するだけで、モータ40に電力を供給するための配線と、磁気検知素子31からの出力信号を取り出すための配線とを同時に完了させることが可能となる。
Further, an
また、減速機構20の固定部22から立設された縦壁部23および横壁部24は、電気基板30を組み付ける際に位置決めする機能に加えて、接続コネクタ3から外部コネクタを取り外す際に、電気基板30に過大な力が加わって損傷する事態を回避する機能を有している。以下、この点について説明する。
Further, the
図4(a)は、出力軸2に直交する平面で電動アクチュエータ1の断面を取った時の断面図である。尚、図示が煩雑となることを避ける目的で、前方ケース11や後方ケース12の一部については図示が省略されている。図4(a)中には、接続コネクタ3に取り付けられた外部コネクタや、外部コネクタに接続された電線が、破線を用いて表示されている。また、図4(b)には、参考として、縦壁部23および横壁部24が設けられていない場合が示されている。説明の都合上、縦壁部23および横壁部24が設けられていない場合について説明する。
FIG. 4A is a cross-sectional view of the electric actuator 1 taken along a plane perpendicular to the
図4(b)に示すように、接続コネクタ3から外部コネクタを取り外そうとした場合、接続コネクタ3には上方に持ち上げられるような力が作用する。図4(b)中に斜線を付した矢印は、接続コネクタ3が受ける力を表している。その結果、電気基板30も、接続コネクタ3が搭載されている部分が持ち上げられて撓むように変形し、それと共に、電気基板30上の接続コネクタ3が傾くようになる。図4(b)中には、変形した電気基板30、および傾いた接続コネクタ3が一点鎖線で示されている。また、接続コネクタ3の部分が持ち上げられる結果、電気基板30には、固定部22に取り付けられた部分(図中のA点)に大きな曲げモーメントが掛かり、電気基板30が損傷する虞が生じる。
As shown in FIG. 4(b), when an attempt is made to remove the external connector from the
これに対して、図4(a)に示すように、本実施例の電動アクチュエータ1には、固定部22に縦壁部23および横壁部24が設けられている。このため、接続コネクタ3から外部コネクタを取り外そうとした時に、縦壁部23の下端面23aが電気基板30を支えることによって電気基板30の撓みを抑え、横壁部24の側端面24aが接続コネクタ3の側面を支えることによって接続コネクタ3の傾きを抑えることができる。このため、電気基板30が固定部22に取り付けられた部分(図中のA点)に大きな曲げモーメントが掛かることがない。また、電気基板30は縦壁部23の下端面23aで抑えられているが、この位置は接続コネクタ3からの距離が小さいので、この位置に掛かる曲げモーメントは小さな値となり、電気基板30を損傷させる虞は生じない。
On the other hand, as shown in FIG. 4(a), in the electric actuator 1 of this embodiment, the fixed
尚、電気基板30には配線パターンが形成されており、配線パターンの部分を押さえると、防錆用の塗膜が剥がれるなどして配線パターンがダメージを受ける可能性がある。そこで、配線パターンの部分では、図5に示すように、縦壁部23の下端面23aを僅かに凹んだ凹部23bを形成しておいても良い。そして、凹部23bの部分で配線パターンを跨ぐようにしても良い。こうすれば、配線パターンがダメージを受ける虞も解消することが可能となる。
Note that a wiring pattern is formed on the
以上、本実施例の電動アクチュエータ1について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。 Although the electric actuator 1 of the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
1…電動アクチュエータ、 2…出力軸、 3…接続コネクタ、
3a…電力端子、 3b…信号出力端子、 10…本体ケース、
11…前方ケース、 11a…挿通孔、 11b…係合爪、
12…後方ケース、 12a…係合爪、 20…減速機構、
21…回転部、 21a…磁石ホルダ、 21g…回転側内歯車、
22…固定部、 22a、22b…係合部、 22c…取付孔、
22d…嵌合部、 22g…固定側内歯車、 23…縦壁部、
23a…下端面、 23b…凹部、 24…横壁部、
24a…側端面、 25…遊星キャリア、 25a…支持軸、
26…遊星歯車、 26c…中心孔、 27…太陽歯車、
27c…嵌合孔、 28…保持板、 29…遊星歯車セット、
30…電気基板、 30a…接続孔、 31…磁気検知素子、
32…永久磁石、 40…モータ、 40a…挿入部、
40b…回転軸、 40c…接続端子。
1...Electric actuator, 2...Output shaft, 3...Connection connector,
3a...Power terminal, 3b...Signal output terminal, 10...Main body case,
11...front case, 11a...insertion hole, 11b...engaging claw,
12... Rear case, 12a... Engaging claw, 20... Reduction mechanism,
21...Rotating part, 21a...Magnet holder, 21g...Rotating side internal gear,
22...fixing part, 22a, 22b...engaging part, 22c...attachment hole,
22d...Fitting part, 22g...Fixed side internal gear, 23...Vertical wall part,
23a...lower end surface, 23b...recessed part, 24...lateral wall part,
24a...Side end surface, 25...Planet carrier, 25a...Support shaft,
26... Planet gear, 26c... Center hole, 27... Sun gear,
27c... Fitting hole, 28... Holding plate, 29... Planetary gear set,
30... Electrical board, 30a... Connection hole, 31... Magnetic sensing element,
32...Permanent magnet, 40...Motor, 40a...Insertion part,
40b... Rotating shaft, 40c... Connection terminal.
Claims (3)
前記減速機構は、前記モータの回転軸に太陽歯車が接続された遊星歯車機構であり、
前記モータに対して電力を供給するための電力端子が設けられた電気基板には、前記電力端子が内部に立設された接続コネクタと、前記遊星歯車機構の出力軸の回転位置を検出する回転位置センサとが搭載されており、
前記接続コネクタには、前記回転位置センサの出力信号を出力するための信号出力端子も内部に立設されており、
前記減速機構には、前記遊星歯車機構の出力軸と一緒に回転する箇所に磁石が取り付けられており、
前記電気基板は、前記遊星歯車機構の側方に設けられており、
前記回転位置センサは、前記電気基板上で、前記出力軸の回転に伴って前記磁石が前方を通過する位置に搭載された磁気検知素子である
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 In an electric actuator that drives a driven object by amplifying the rotational driving force output from a motor using a reduction mechanism,
The speed reduction mechanism is a planetary gear mechanism in which a sun gear is connected to the rotating shaft of the motor,
An electric board provided with a power terminal for supplying power to the motor includes a connection connector in which the power terminal is installed upright, and a rotation connector for detecting the rotational position of the output shaft of the planetary gear mechanism. Equipped with a position sensor,
A signal output terminal for outputting an output signal of the rotational position sensor is also provided inside the connection connector, and
A magnet is attached to the speed reduction mechanism at a location that rotates together with the output shaft of the planetary gear mechanism,
The electric board is provided on a side of the planetary gear mechanism,
The rotational position sensor is a magnetic detection element mounted on the electric board at a position in front of which the magnet passes as the output shaft rotates.
An electric actuator characterized by:
前記遊星歯車機構は、
前記モータの回転と共に回転する太陽歯車と、
前記太陽歯車よりも大径の円周内面に歯車が形成されて、前記モータが回転しても回転しない固定側内歯車と、
前記太陽歯車と前記固定側内歯車とに嵌合した状態で前記太陽歯車の周囲に設けられ、前記太陽歯車が回転すると前記太陽歯車の周囲を自転しながら公転する複数の遊星歯車と、
前記複数の遊星歯車を軸支することによって、前記遊星歯車が公転すると前記太陽歯車の回転と同軸に回転する遊星キャリアと、
前記固定側内歯車と同径の円周内面に、前記固定側内歯車とは異なる歯数の歯車が形成されて、前記複数の遊星歯車と嵌合する回転側内歯車と
を備え、
前記遊星歯車機構の出力軸は、前記回転側内歯車の回転軸上に立設されている
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 1,
The planetary gear mechanism is
a sun gear that rotates with the rotation of the motor;
a stationary internal gear having a gear formed on an inner circumferential surface having a larger diameter than the sun gear, and which does not rotate even when the motor rotates;
a plurality of planetary gears that are provided around the sun gear in a state that is fitted to the sun gear and the stationary internal gear, and that revolve around the sun gear while rotating when the sun gear rotates;
a planetary carrier that pivotally supports the plurality of planetary gears so that when the planetary gears revolve, the planetary gear rotates coaxially with the rotation of the sun gear;
A rotating internal gear having a different number of teeth from that of the stationary internal gear is formed on an inner circumferential surface having the same diameter as the stationary internal gear, and is fitted with the plurality of planetary gears.
Equipped with
The output shaft of the planetary gear mechanism is erected on the rotation shaft of the rotation-side internal gear.
An electric actuator characterized by:
前記電気基板は、前記接続コネクタが搭載された側の面で前記減速機構に取り付けられており、
前記減速機構からは、前記接続コネクタの搭載位置と前記減速機構の取付位置との間の所定位置で、前記電気基板に当接する当接部が延設されている
ことを特徴とする電動アクチュエータ。 The electric actuator according to claim 1 or 2,
The electric board is attached to the speed reduction mechanism on the side on which the connection connector is mounted,
A contact portion extends from the speed reduction mechanism and contacts the electrical board at a predetermined position between the mounting position of the connection connector and the mounting position of the speed reduction mechanism.
An electric actuator characterized by:
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