JPH02223349A - リニア駆動組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリニアアクチュエータ及びリニア駆動装置に関
する。

〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、リニア駆動組立体は、回転しないステ
ータと中空ロータを有する電気モータを備え、ロータは
回転可能な組立体を回転軸の回りで回転可能にするため
に一対の半軸上に回転可能に据え付けられ、回転可能な
中空組立体は回転軸に沿って軸方向（貫通）通路を与え
、さらに組立体は組立体に固定された少なくとも１つの
雌ねじ駆動部材と、回転組立体が回転軸回りで回転する
際に、駆動部材により回転軸に沿って直線的に作動する
ように回転可能に据え付けられた少なくとも１つの対応
雄ねじ被駆動部材とを有する。

リニア駆動組立体の被駆動部材は、回転せずに、また、
中空回転組立体により設けられた軸方向通路の少なくと
も一端部を通って実質的に軸方向に移動可能なように取
り付けられても良く、−駆動部材は半軸間で回転組立体
の中に固定されても良い。

また、−駆動部材は、回転組立体の回転軸と実質的に同
軸を成して回転することなく実質上直線移動が可能なよ
うに据え付けられる一被駆動部材と共に回転組立体の一
端部に固定されても良い。

またさらに、リニア駆動組立体は、回転組立体上の軸方
向離れた位置に固定されかつ対向して連結する２つの雌
ねじ駆動部材と、回転軸に沿って実質上相互に対向する
方向に夫々の駆動部材により、回転することなく直線的
に移動可能なように据え付けられる２つの対応する雄ね
じ被駆動部材とを有しても良い。２つの被駆動部材は好
ましくは通路内流体流れを制御する係合可能な弁部材と
して形成され、組立体はその弁部材が相互接触や接触解
除のために相互に対向する方向へと直線的移動されその
結果、流体の通路を閉じたり、開いたりするようになる
。

被駆動部材は、軸方向通路に結合した軸方向ボアを有す
る弁作動スリーブとすることでリニア駆動組立体を通る
流体通路を提供しても良い。駆動・被駆動部材が夫々着
座部分を有し、軸方向ボアと軸方向通路は好ましくは回
転軸に対し半径方向に異なってオフセットされる。この
結果、相対的な一直線位置で上記着座部分はオフセット
された軸方向ボアと軸方向通路に対し夫々着座し、リニ
ア駆動組立体を介する流体通路の制御可能な閉止体を形
成する。

〔実施例〕

第１図を参照すると、第１の実施例は強化バルブとして
挙げられたリニアアクチュエータである。

アクチュエータ３０は、端部フランジ３６により流動体
管路（図示せず）の部分として連結のために適合される
流動体密のハウジングとして形成されるフレーム３４内
に回転しないように取付けられるステータ３２を有する
。アクチュエータ３０内には回動可能な組立体く回転組
立体）があり、この組立体はその上に取り付けられ且つ
一対の半袖４０にキー結されるロータ３８を有し、半軸
４０は一対のアンギニラ接触玉軸受４２上に支持されて
いる。回動組立体内の軸方向離れた位置には、内部が螺
刻され且つ対向連結された駆動ナツト４４及び４６があ
り、これらはロータ３８と連結されて回転するための半
袖４０にそれぞれ取り付けられている。この回動組立体
は、被駆動コンポーネントの機械的移動と流動体との両
方のために、以下に詳説する如く、アクチュエータ３０
の軸方向通路を形成する。

アクチュエータ３０内の中央に取り付けられるのは一対
の被駆動部材４８及び５０であり６、これらは相互回転
を防止しながら相対摺動移動を可能とする各々のカップ
リング５２によりフレーム３４にリンク結合される。被
駆動部材４８は、駆動ナツト４４の内側のねじに適合す
るために外部が螺刻され、同様に被駆動部材も、駆動ナ
ツト４６の内側のねじに適合するために外部が螺刻され
る（これらの外部ねじは第２図に分離して詳細に図示さ
れている）。

２組の対応する（４８に対する４４、及び５０に対する
４６）雄／雌ねじが対向配置され、そして被駆動部材４
８及び５０がアクチュエータ３０の回動組立体により形
成される通路内を回転しないように摺動できるので、ロ
ータ３８を回転するためのステータ３２の励起はナツト
４４及び４６を共同的に回転せしめ、また、相互に反対
方向にすなわち軸方向に合体又は分離する方向に被駆動
部材４８及び５０をリニアに駆動する。

被駆動部材４８及び５０は中空であり、端と端とをつな
いだ貫通ボアを有する。被駆動部材４８及び５０の隣接
端部はそれぞれバルブシート５４及びバルブプラグ５６
として形成される。第３図に詳細に示される如くバルブ
プラグ５６に対してバルブシート５４をリニアに駆動す
ることにより、アクチュエータ３０により先に提供され
た通路は制御自在に阻止され、一方、反対の作動は、ア
クチュエータ３０を通る軸方向通路を再開放するために
第１図に示す如くバルブプラグ５６からバルブシート５
４を分離する。

従って、もしアクチュエータ３０がオイル配管又はガス
配管に（端部フランジ３６により）連結されるならば、
アクチュエータ３０は並列の強化バルブとして作動し得
る。

被駆動部材４８及び５０を共に押圧するのに役立つ回動
組立体内にばね５８が設けられることが好ましい。ばね
５８は好都合なことに半袖４０の内部であり且つ被駆動
部材４８及び５０の外周の周りに配置される。耐摩擦軸
受６０はこれらのコンポーネントの自由な相対回転を可
能とする。（被駆動部材４８及び５０上の対応ねじによ
り必然的に適合される）駆動部材４４及び４６のねじに
関するピッチ角の選択は、これらのねじ対を可逆自在に
することにより形成される回転からリニアへの作動変換
機構に帰着する。従って、ステータ３２の励起がない場
合、適当な強度の圧縮ばね５８は、バルブシート５４及
びバルブプラグ５６を共に送るために（強制的な逆回転
を受けるロータ３８と共に）部材４８及び５０を駆動す
る。

これにより、アクチュエータ３０により提供される並列
のバルブは電気的動力の停止の事態において自動的に閉
じられる−０ 非励起のステータ３２に於ける自動的なバルブの閉止は
、フレーム３４及び半袖４０間に作用する電気的に操作
されたブレーキ６２により、抑制され得る。

もしブレーキ６２が励起により適用され非励起に関して
自動的に開放するならば、動力停止はばね５８により逆
方向に回転されるべき半軸４０を開放する。

これにより、バルブを開いたままに保持するために最低
の動力を消費しながら、動力停止時に自動的にバルブが
閉じることが可能となる。

第４図を参照すると、バルブアクチュエータとして挙げ
られた、本発明に係るリニアアクチュエータの異なる形
式が示される。第４図に示すリニアアクチュエータ７０
は右手側にモータ部７２を有し、これは上記第１図に示
すアクチュエータ３０のものに関して実質的に同様であ
る。また、同一の部品には第１図と同一の参照番号が付
されている。駆動部材は半袖４０の一方の一端に取着さ
れたモータ部７２の外板（アウトボード）に取り付けら
れる内部に螺刻されたスリーブ７４である、という点に
おいてアクチュエータ７０はアクチュエータ３０と異な
る。スリーブ７４は軸受７６により半径方向及び軸方向
に支持される。

アクチュエータ７０は、回転を抑制されながらも被駆動
部材７８が軸方向に動くことを可能とするアクチコエー
タケーシング内に固着された軸方向に延びるスプライン
８２と噛合する半径方向に突出するドグ８０を具えた雄
状に螺刻された被駆動部材７８を更に有する。被駆動部
材７８の左端部は、被駆動部材７８の軸方向作動により
ボールバルブ又はフラツババルブのようなバルブ（図示
せず）を作動するよう意図される。モータ部７２から左
方に向かう被駆動部材７８の作動はバルブのように通常
開き、一方、右方への作動はバルブが閉じるのを引き起
こすあるいは可能とする。圧縮ばね８４は被駆動部材７
８をバルブを閉じる内板（インボード）の方向に付勢し
、また被駆動部材７８に駆動部材７４をリンク結合する
ねじの角度は、バルブ開放のための動力的回転とフェイ
ルセーフ的なバルブ閉止のためのばね付勢による逆回転
との両方を可能とするように形成される。

モータ区画７２の中空半軸４０と被駆動部材７８の貫通
ボアとはアクチュエータ７０を通り端部から端部へと流
れる流体の通路を形成している。従ってアクチュエータ
７０はパイプラインや同様の設備の配管上に接続して、
隣接して設置したインライン型バルブを駆動し、パイプ
ライン中の流体の流れを制御することが可能となってい
る。

第５図は第４図のアクチュエータ７０の部分拡大図であ
り駆動部材７４と被駆動部材７８との間のシール構造の
一例を図示している。軸方向に摺動可能な回転しない被
駆動部材７８はその内側方向の端部（図において右側）
で回転可能だが軸方向には固定された駆動部材に対して
、回転による摩擦を最小とするために軸受８８内に取着
した可撓性の摺動シール８６によってシールされており
、上記軸受８８は止め輪８８によって保持されている。

又、被駆動部材７８はスプライン８２に対しても、専用
の止め輪９４によって保持されたもう１つの可撓性の摺
動シール９２によって同様にシールされている。

第６図は、第４図と略同様であるが細部において異なる
リニアバルブアクチュエータを略示した一部断面斜視図
であり、第４図と同様の部品は同じ参照番号で示してい
る。

第７図は、第４図若しくは第６図に図示したと同様な構
成で被駆動部材１０２により直線駆動されるメインバル
ブ（図示せず）に対して補助バルブ又は予備バルブとし
て働くように改良した内側に螺条部を有する、駆動部材
１００と外側に螺条部を有する被駆動部材１０２の側面
断面図を示している。

部材１００と１０２は、その軸線方向に相互に対向する
面が、これら部材を図示した位置まで一杯に螺合させた
ときに互いに密着するように形成されている。駆動部材
１００は軸線方向に貫通したポート１０４を備え、被駆
動部材１０２は軸線方向に貫通したポート１０６を備え
ている。上記ポート１０４と１０６とは部材１００　と
１０２の対向面の異なる位置に設けられており、部材１
００と１０２の上記対向面が相互に完全に密着していな
い場合にアクチュエータの軸線方向に流れることのでき
る流体の流れが上記対向面が相互に密着すると遮断され
るようになっている。従って、被駆動部材１０２がメイ
ンバルブを閉じるために右方向に移動するとポート１０
４と１０６が閉鎖されメインバルブの閉止部に対する補
助閉止部を形成し予備バルブとしての機能を発揮する。

第８図はダッシュポットとラッチの組合せ１１２と連結
したリニアアクチュエータ１１０を示している。前述の
実施例と同様に、アクチュエータ１１０は回転電気モー
タ１１４に駆動されており、このモータ１１４のロータ
１１６は軸方向に移動可能な、回転しない直線的な被駆
動部材１２０の移動通路を形成するように中空になった
一対の半袖１１８に回転可能に取付けられている。

上記直線的な被駆動部材１２０は、前記ロータの一対の
半袖１１８の間に挟持された、対応する螺条部を有する
ナツトにより作動する多条螺子１２２を備えている。

前記ダッシュポット／ランチ機構１１２は被駆動部材１
２０に担持されたダッシュポットピストン１２８に対し
てシリンダとして作用する円筒ケーシング１２８を備え
ている。このケーシング１２６内に配設された圧縮スプ
リング１３０　はピストン１２８、従って被駆動部材を
第８図において右側の方向に押圧している。被駆動部材
１２０が（アクチュエータ１１０の左端から見て）反時
計方向に回転されて圧縮スプリング１３０の押圧力に抗
して図の左側の方向へ駆動されると、ピストン１２８の
斜面になった縁は、円周方向に配列され、ソレノイドに
より半径方向に移動して作動し、スプリングにより解除
されるラッチ１３２　に係合する。これにより従動部材
１２０を作動位置まで移動させることができ、電源停止
時には従動部材１２０は作動位置から自動的に解放され
る。

ここで再び第１図のインライン型すニアアクチニエータ
３０について説明すると、このリニアアクチュエータ３
０から被駆動部材４８と５０及びそれらに付属した部品
と共に駆動部材４４と４６とを取り除くと、後に残るの
は軸線方向に流体（例えば油やガス）の通路を備えた中
空の電気モータである。次に、適宜なポンプ機構をロー
タ内に設置した場合、（これは半軸４０が取外し可能で
あると共に、半軸４０が広い範囲の回転体若しくは回転
組立体を保持できるため可能となっている。）アクチュ
エータ３９はインラインポンプに転用することができる
。

上記ポンプは容積型ポンプ（例えばモイノ・ポンプ（Ｍ
ｏｉｎｅａｕ　Ｐｕｍｐ））でも良いし、（単段又は多
段の）軸流ポンプとすることも可能である。

更に、上記のポンプの構成は適当な圧力と流量の流体で
上述の流体側の部分を駆動すると共に電動機部分を適宜
に励磁して電力を取り出すことにより発電装置に転用す
ることが可能である。

第９図は本発明の上述した種々の態様を組み込んだ海底
油井装置２００の略示図である。図において２０１　は
第８図のバルブアクチュエータであり２０６は第４図か
、或いは第６図に示したバルブアクチュエータである。

（２０３と２０５とは上述のインラインポンプであり、
２０７はインライン発電機、２０４は配電装置を示して
いる。） 本発明の技術範囲内で上記実施例の様々な改変や改良が
可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の縦断面図；第２図は第１実施例の
一組の構成部品の縦断面図；第３図は第２図に示す組部
品の一作動位置における部分的縦断面図；第４図は第２
実施例の縦断面図：第５図は第４図に示す第２実施例の
部分を拡大し、その細部を示す縦断面図；第６図は第３
実施例の等大部分断面図；第７図は第６図に示す第３実
施例の変形である縦断面図；第８図は第４実施例の等大
部分断面図：第９図は本発明の一実施例を採用した流体
装置の概略図。 ３０・・・アクチュエータ、３２・・・ステータ、３８
・・・ロータ、　　　　　４０・・・半軸（軸半体）、
４４・４６・・・駆動ナツト、　４８．５０・・・被駆
動部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転しないステータと中空のロータとを有する電気
   モータを具備し、このロータは回転軸の周りに回転可能
   な中空の回転可能な組立体を形成するよう一対の半軸上
   に回転可能に取付けられ、この中空回転組立体は回転軸
   に沿って軸方向通路をもたらすようになっており、さら
   に、前記回転組立体に固定された少なくとも１つの雌ね
   じの切られた駆動部材と、前記回転組立体の回転軸回り
   の回転時に回転軸に沿い前記駆動部材によって直線状の
   作動をするよう回転不能に取付けられた少なくとも１つ
   の対応雄ねじの切られた被駆動部材とを具備しているリ
   ニア駆動組立体。 ２、リニア駆動組立体の被駆動部材が、回転不能で中空
   回転組立体によってもたらされた軸方向通路の少なくと
   も一端を通って実質的に軸方向の運動をするように取付
   けられ、また１つの駆動部材が半軸の間で回転組立体の
   内部に固定されている請求項１に記載のリニア駆動組立
   体。 ３、１つの駆動部材が回転組立体の一端に固定され、こ
   の駆動部材が回転組立体の回転軸と実質的に同軸に実質
   的直線運動をするよう回転不能に取付けられている請求
   項１に記載のリニア駆動組立体。 ４、２つの反対向きの雌ねじの切られた駆動部材が回転
   自在組立体上に軸方向に間隔をおいた位置に固定され、
   ２つの対応雄ねじの切られた被駆動部材が、各駆動部材
   によって実質的に回転軸に沿って相互に反対方向に直線
   状の作動をするためそれぞれが回転不能に取付けられて
   いる請求項１に記載のリニア駆動組立体。 ５、２つの被駆動部材が好ましくは、上記通路の中の流
   体の流れを制御するための係合可能な弁部材として形成
   され、前記組立体が、弁部材が相互に接触しまた分離す
   るよう相互に反対方向に直線状に作動され流体の流れに
   対する通路を閉じまた開くようになっている請求項４に
   記載のリニア駆動組立体。 ６、被駆動部材が、リニア駆動組立体を通る流体流れ通
   路を得るための軸方向通路に共同式に連結された軸方向
   ボアを有する弁作動スリーブであり、この軸方向ボアと
   軸方向通路とが好ましくは回転軸に対し相互に異なる半
   径方向位置を以ってオフセットされ駆動及び被駆動部材
   が相互の据えつけ部分を有し、１つの相対的な直線上の
   位置においてこれら据えつけ部分が、軸方向ボアと軸方
   向通路とが相互に偏倚してリニア駆動組立体を通る流体
   流れ通路の制御可能な蓋を形成するように相互に据えつ
   けられている請求項１、２又は３に記載のリニア駆動組
   立体。