JPH02278050A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は回転運動を直線運動に変換して出力するように
したアクチュエータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an actuator that converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion.
電気または流体圧モータの回転運動を、ボールねし等で
直線運動に変換するアクチュエータは、従来から知られ
ている。2. Description of the Related Art Actuators that convert the rotational motion of an electric or fluid pressure motor into linear motion using a ball screw or the like are conventionally known.
しかえしながら、このような従来のアクチュエータでは
、外部負荷に応じて簡単な機構で変速比が変えられるア
クチュエータがなかった。However, such conventional actuators do not have an actuator that can change the gear ratio with a simple mechanism according to an external load.
また、従来のアクチュエータでは減速比が小さいために
、すなわち、モータ１回転当りの直線移動量が大きいた
め、大きなモータを装着して所望の出力を１１）でおり
、大きなモータの設置のためにスペース、重量、コスト
等の問題があった。この対策として、アクチュエータの
変速比を大きく、すなわち、モータの１回転に対する直
線運動量を小さくするために、モータの出力軸に歯車列
を設けて、減速することが行われている。In addition, because conventional actuators have a small reduction ratio, in other words, the amount of linear movement per motor rotation is large, it is necessary to install a large motor to achieve the desired output (11), and it takes up a lot of space to install a large motor. There were problems such as weight, cost, etc. As a countermeasure to this problem, in order to increase the gear ratio of the actuator, that is, to decrease the linear momentum per rotation of the motor, a gear train is provided on the output shaft of the motor to reduce the speed.
外部負荷に応じて簡単な機構で変速比が変えられるアク
チュエータが求められている。There is a need for an actuator that can change the gear ratio with a simple mechanism in response to an external load.
更に、従来のアクチュエータでは、回転段階での減速比
を大きくするためには、歯車径の大きく異なる歯車列を
準備したり、歯車列を多段に設ける必要があり、大きな
スペースや重量増加を招いている。Furthermore, with conventional actuators, in order to increase the reduction ratio during the rotation stage, it is necessary to prepare gear trains with widely different gear diameters or to install gear trains in multiple stages, resulting in a large amount of space and increased weight. There is.
本発明は上述した従来のアクチュエータに付随する問題
を解決してｎ ｔｌｌな機構で変速比を変えることがで
きる回転運動を直線運動に変換して出力するアクチュエ
ータを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems associated with the conventional actuators described above and to provide an actuator that converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion, which can change the gear ratio using an infinite mechanism.
また、本発明は、大きな変速比が必要な場合にも、小型
軽量て大きな減速比が得られる回転運動を直線運動に変
換して出力するアクチュエータを提供することを目的と
する。Another object of the present invention is to provide an actuator that converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion, which is small and lightweight and can provide a large speed reduction ratio even when a large speed change ratio is required.
本発明においては回転運動を生じる駆動手段、回転運動
を直線運動に変換する変換手段、変換された直線運動を
出力する出力手段並びに前記駆動手段と変換手段の間に
設けられ、回転運動を減速して前記変換手段に伝達する
減速手段および駆動手段と減速手段の連結を制御する手
段からなることを特徴とする回転運動を直線運動に変換
して出力するアクチュエータにより」二連した目的を達
成する。In the present invention, a drive means for generating rotational motion, a conversion means for converting the rotational motion into linear motion, an output means for outputting the converted linear motion, and a drive means provided between the drive means and the conversion means to decelerate the rotational motion. The actuator converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion, which is characterized by comprising a decelerating means for transmitting the decelerating means to the converting means, and a means for controlling the connection between the driving means and the decelerating means.
本発明においては、回転運動を減速して変換手段に伝達
する減速手段および駆動手段と減速手段の連結を制御す
る手段を駆動手段と変換手段の間に設けており、外部負
荷に応じて制御手段により駆動手段と減速手段の連結を
制御して簡単に変速比が変えられる
更に、本発明においては、前記減速手段として、駆動手
段の回転運動を減速して前記変換手段に伝達する差動機
溝を駆動手段と変換手段との間に設けており、小型軽量
で大きな減速比が得られる。In the present invention, a deceleration means for decelerating the rotational motion and transmitting it to the conversion means, and a means for controlling the connection between the drive means and the deceleration means are provided between the drive means and the conversion means, and the control means according to the external load. The speed ratio can be easily changed by controlling the connection between the drive means and the reduction means.Furthermore, in the present invention, the reduction means includes a differential groove that decelerates the rotational motion of the drive means and transmits it to the conversion means. It is provided between the driving means and the converting means, and can obtain a large reduction ratio with a small size and light weight.
後述する実施例に示すように、本発明は、回転運動を生
じる駆動モータ、該駆動モータの出力軸に連結された入
力歯車軸、該入力歯車軸に嵌合された第１入力歯車およ
び該入力歯車軸に取着された第２入力歯車、該第１入力
歯車と入力歯車軸との連結を制御するクラッチ手段、該
第１入力歯車に第１の歯車比で噛合するとともに雄ねじ
部を有する第１出力歯車、前記第２入力歯車に第２の歯
車比で噛合するとともに前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ
部を有する第２出力歯車、および該第２出力歯車に連結
され、直線運動を出力する出力部材からなり、前記第１
の歯車比と第２の歯車比が異なっている回転運動を直線
運動に変換して出力するアクチュエータとして構成する
ことが、機構が簡単となり大減速比が得られ、好ましい
。As shown in the embodiments described later, the present invention includes a drive motor that generates rotational motion, an input gear shaft connected to the output shaft of the drive motor, a first input gear fitted to the input gear shaft, and the input gear shaft. a second input gear attached to the gear shaft; a clutch means for controlling the connection between the first input gear and the input gear shaft; a second input gear that meshes with the first input gear at a first gear ratio and has a male threaded portion; a second output gear that meshes with the second input gear at a second gear ratio and has a female threaded portion that is screwed into the male threaded portion; and a second output gear that is connected to the second output gear and outputs linear motion. consisting of an output member, the first
It is preferable to configure the actuator as an actuator that converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion in which the first gear ratio and the second gear ratio are different, since the mechanism is simple and a large reduction ratio can be obtained.
以下、図面を参照して、航空機舵面用電気−機械−アク
チュエータ（ＥＭＡ）に実施した本発明の実施例を詳細
に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention implemented in an electro-mechanical actuator (EMA) for an aircraft control surface will be described in detail with reference to the drawings.
一端１ａが航空機の機体（図示せず）に取着されたハウ
ジング１にサーボモータ、ステッピングモータ等の電気
モータ２が取付けられ、モータ２の出力シャフト６がベ
アリング１５によりハウジング１に回転可能に支承され
ている。An electric motor 2 such as a servo motor or a stepping motor is attached to a housing 1 whose one end 1a is attached to an aircraft body (not shown), and an output shaft 6 of the motor 2 is rotatably supported by the housing 1 by a bearing 15. has been done.
中空軸部５ａを有する第１入力歯車５が、出力シャフト
６に遊嵌挿され、第１入力歯車５の両側の中空軸部５ａ
はベアリング１３によりノ〉ウジング１に回転可能に支
えられている。ハウジング１に電磁クラッチ形式のクラ
ッチブレーキ１６が設けられ、クラッチ−ブレーキ１６
は、第１出力歯車５の中空軸部５ａの外周面に対向して
いる。A first input gear 5 having a hollow shaft portion 5a is loosely inserted into the output shaft 6, and the hollow shaft portions 5a on both sides of the first input gear 5 are inserted into the output shaft 6.
is rotatably supported on the housing 1 by a bearing 13. A clutch-brake 16 in the form of an electromagnetic clutch is provided in the housing 1, and the clutch-brake 16
is opposed to the outer peripheral surface of the hollow shaft portion 5a of the first output gear 5.
クラッチ−ブレーキ１６は外部からの電気信号により、
出力シャフト６と第１入力歯車５を電磁的に結合または
分離するとともに、分離したときには、第１入力歯車５
をハウジング１と電磁的に結合して、第１入力歯車５の
回転を停止させるようにしている。The clutch-brake 16 is operated by an external electric signal.
The output shaft 6 and the first input gear 5 are electromagnetically coupled or separated, and when separated, the first input gear 5
is electromagnetically coupled to the housing 1 to stop the rotation of the first input gear 5.
出力シャフト６の右端には第２入力歯車７が−体的に形
成され、または取着されている。A second input gear 7 is physically formed or attached to the right end of the output shaft 6.
本実施例においては、第１・、入力歯車５と第２入力歯
車７は同一の直径で且つ同一歯数としている。In this embodiment, the first input gear 5 and the second input gear 7 have the same diameter and the same number of teeth.
第１入力歯車５と噛合する第１出力歯車８がベアリング
１４によりハウジング１に回転可能に支承されている。A first output gear 8 that meshes with the first input gear 5 is rotatably supported in the housing 1 by a bearing 14 .
また、第２入力歯車７には第２１］ｊカ歯車９が噛合し
ている。Further, the second input gear 7 meshes with the 21st]j gear 9.
第１出力歯車８の先端（第１図の右端）は中空軸状に突
出しており、その外周面にボールねじ８ａ（雄ねじ）が
螺設されている。The tip (right end in FIG. 1) of the first output gear 8 protrudes in the shape of a hollow shaft, and a ball screw 8a (male thread) is threaded onto the outer peripheral surface of the tip.
また、第２出力歯車９は中空孔９ａを有し、中空孔９ａ
の内周面にはボールねじ９ｂ、（雌ねじ）が螺設されて
いる。ボールねじ８ａ、９ｂはボール１０を介して螺合
している。Further, the second output gear 9 has a hollow hole 9a, and the second output gear 9 has a hollow hole 9a.
A ball screw 9b (female thread) is threaded onto the inner peripheral surface of the ball screw 9b. Ball screws 8a and 9b are screwed together via balls 10.
第２出力歯車９はボールねじ８ａ、９ｂの軸方向に移動
可能なように軸方向に長い歯車となっており、ベアリン
グ１１を介してピストン３を回転可能に４つ軸方向の相
対移動をしないように支承している。The second output gear 9 is a long gear in the axial direction so that it can move in the axial direction of the ball screws 8a and 9b, and does not move relative to the four axial directions so that the piston 3 can rotate through the bearing 11. I believe that.
ロッドエンド４はピストン３に一体的に結合され、出力
端となっている。なお、ピストン３の回転は、ロッドエ
ンド４が操作対象物（航空機の舵面のような被直線移動
体）に結合されることによって阻止される。The rod end 4 is integrally connected to the piston 3 and serves as an output end. Note that the rotation of the piston 3 is prevented by the rod end 4 being coupled to an object to be operated (a linearly moving object such as a control surface of an aircraft).
ピストン３の位置検出器１２が第１出力歯車８に形成さ
れた長孔８ｂ内に位置するよう、ハウジング１に設けら
れている。位置検出器１２は線形可変差動変成器（ＬＶ
ＤＴ）からなる。A position detector 12 for the piston 3 is provided in the housing 1 so as to be located within an elongated hole 8b formed in the first output gear 8. The position detector 12 is a linear variable differential transformer (LV
DT).
第１出力歯車８と第２出力歯車９の歯数は、僅かの差、
例えば１歯の差があり、どちらが多くてもよいが、それ
によってモータ２の回転方向に対してピストン３の移動
方向が逆になる。There is a slight difference in the number of teeth between the first output gear 8 and the second output gear 9.
For example, there is a difference of one tooth, whichever tooth is more important, but this causes the direction of movement of the piston 3 to be opposite to the direction of rotation of the motor 2.
今、仮に第１、第２入力歯車５．７の歯数を各１２枚、
第１出力歯車８の歯数を４８枚、第２出力歯車９の歯数
を４９枚とする。Now, suppose the number of teeth of the first and second input gears 5.7 is 12 each.
The number of teeth of the first output gear 8 is 48, and the number of teeth of the second output gear 9 is 49.
外部からの電気信号によりクラッチブレーキ１６のクラ
ッチがオフされて、入力輔６と第１入力歯車５が分離さ
れるとともに、クラッチブレーキ１６のブレーキにより
第１入力歯車５がハウジング１に固定される。これによ
り、モータ２の回転は第２入力歯車７、第２出力歯車９
と伝わりボールねじりｂを回転させる。The clutch of the clutch brake 16 is turned off by an electric signal from the outside, and the input gear 6 and the first input gear 5 are separated, and the first input gear 5 is fixed to the housing 1 by the brake of the clutch brake 16. As a result, the rotation of the motor 2 is controlled by the second input gear 7 and the second output gear 9.
This is transmitted and rotates the ball torsion b.
一方、第１入力歯車５の固定により第１出力歯車８、さ
らにボール雌ねじ８ａも固定されるため、第２出力歯車
９の回転はそのままボールねじりｂの軸方向の変位とな
り、ベアリング１１を介してピストン３の軸方向の直線
移動出力となる。On the other hand, by fixing the first input gear 5, the first output gear 8 and furthermore the female ball screw 8a are also fixed, so the rotation of the second output gear 9 directly results in the displacement in the axial direction of the ball torsion b. This is the linear movement output of the piston 3 in the axial direction.
従って、クラッチブレーキ１６で第１入力歯車６を分離
したときの変速比は１２／４９となる。Therefore, the gear ratio when the first input gear 6 is separated by the clutch brake 16 is 12/49.
一方、クラッチブレーキ１６のクラッチをオンし、入力
シャフト６と第１入力歯車５を連結すると次のようにな
る。モータ２（とともに第１、第２入力歯車５．７）が
４回転すると、第１出力歯車８は１回転し、一方、第２
出力歯車９は４８／４９回転し、第１、第２出力歯車８
．９に連結したボールねじ８ａ、９ｂはその差（１／４
９回転）だけ相対回転する。これにより、第２出力歯車
９はピストン３とともにねじ８ａ、９ｂのリード長さＸ
ｉ／４９の長さだけ軸方向に移動する。On the other hand, when the clutch of the clutch brake 16 is turned on and the input shaft 6 and the first input gear 5 are connected, the following occurs. When the motor 2 (and the first and second input gears 5.7) rotates four times, the first output gear 8 rotates once, while the second
The output gear 9 rotates 48/49 times, and the first and second output gears 8
．． The difference between the ball screws 8a and 9b connected to 9 is (1/4
relative rotation (9 rotations). As a result, the second output gear 9 is moved along with the piston 3 to the lead length X of the screws 8a and 9b.
Move in the axial direction by a length of i/49.
ずなわち、モータ２が４ Ｘ ４９−１．９６回転する
と、ピストン３はボールねじの１リ一ド分移動する。ピ
ストン３の位置は位置検出器１２によってモータ２ヘフ
イードバツクされる。That is, when the motor 2 rotates 4×49-1.96 times, the piston 3 moves by one read of the ball screw. The position of the piston 3 is fed back to the motor 2 by a position detector 12.
このようにモータ２の回転を差動機構により減速し、ボ
ールねじて直線運動に変換する。In this way, the rotation of the motor 2 is decelerated by the differential mechanism and converted into linear motion by the ball screw.
以上のように、本実施例においては、クラッチブレーキ
１６のオン、オフに応じて、
差動変速比−１／１９６ （クラッチのオン時）−段変
速比−１２／４９（クラッチのオフ時）の２通りの変速
比が得られる。As described above, in this embodiment, depending on whether the clutch brake 16 is on or off, the differential gear ratio - 1/196 (when the clutch is on) - the step gear ratio - 12/49 (when the clutch is off) Two speed ratios can be obtained.
この値は第１入力歯車５、第２入力歯車７、第１出力歯
車８、第２出力歯車９の歯数を変えることにより、自由
に設定できる。This value can be freely set by changing the number of teeth of the first input gear 5, second input gear 7, first output gear 8, and second output gear 9.
以上の説明は航空機について行ったが、本発明は航空機
用のみならず産業全般の回転運動を直線運動に変換する
アクチュエータに採用できる。Although the above description has been made with respect to an aircraft, the present invention can be applied not only to aircraft but also to actuators for converting rotational motion into linear motion in industries in general.
また、上記実施例においては、減速手段としてボール雄
ねじおよび雌ねじからなる差動機）ｈを例示したが、本
発明の減速手段はこれに限定されるものではない。Further, in the above embodiment, a differential (h) consisting of a male ball screw and a female screw is exemplified as the speed reduction means, but the speed reduction means of the present invention is not limited to this.
本発明により変速機能付きの小型、軽量で低コストの回
転運動を直線運動に変換するアクチュエータが提１共さ
れる。The present invention provides a small, lightweight, and low-cost actuator with a speed change function that converts rotational motion into linear motion.
第１図は、航空機舵面用電気−機械−アクチュエータに
実施した本発明の一実施例の断面図である。
１・・・ハウジング、 ２・・・モータ、３・・
・ピストン、 ４・・・ロッドエンド、５・・
・第１入力歯車、 ６・・・出力シャフト、７・・・
第２入力歯車、 ８・・・第１出力歯車、８ａ・・・
ボール雄ねじ、 ９・・・第２出力歯車、９ｂ・・・ボ
ール雌ねじ、１０・・・ボール、１１・・・ベアリング
、 １２・・・位置検出器、１３・・・クラッチブ
レーキ。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention implemented in an electro-mechanical actuator for an aircraft control surface. 1...Housing, 2...Motor, 3...
・Piston, 4...Rod end, 5...
・First input gear, 6... Output shaft, 7...
Second input gear, 8... First output gear, 8a...
Ball male thread, 9... Second output gear, 9b... Ball female thread, 10... Ball, 11... Bearing, 12... Position detector, 13... Clutch brake.
Claims (1)
変換する変換手段、変換された直線運動を出力する出力
手段並びに前記駆動手段と変換手段の間に設けられ、回
転運動を減速して前記変換手段に伝達する減速手段およ
び駆動手段と減速手段の連結を制御する手段からなるこ
とを特徴とする回転運動を直線運動に変換して出力する
アクチュエータ。 ２、回転運動を生じる駆動モータ、該駆動モータの出力
軸に連結された入力歯車軸、該入力歯車軸に嵌合された
第１入力歯車および該入力歯車軸に取着された第２入力
歯車、該第１入力歯車と入力歯車軸との連結を制御する
クラッチ手段、該第１入力歯車に第１の歯車比で噛合す
るとともに雄ねじ部を有する第１出力歯車、前記第２入
力歯車に第２の歯車比で噛合するとともに前記雄ねじ部
に螺合する雌ねじ部を有する第２出力歯車、および該第
２出力歯車に連結され、直線運動を出力する出力部材か
らなり、前記第１の歯車比と第２の歯車比が異なってい
ることを特徴とする回転運動を直線運動に変換して出力
するアクチュエータ。[Scope of Claims] 1. A drive means for generating rotational motion, a conversion means for converting the rotational motion into linear motion, an output means for outputting the converted linear motion, and a drive means provided between the drive means and the conversion means, An actuator that converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion, characterized by comprising a deceleration means that decelerates the motion and transmits it to the conversion means, and a means that controls the connection between the drive means and the deceleration means. 2. A drive motor that generates rotational motion, an input gear shaft connected to the output shaft of the drive motor, a first input gear fitted to the input gear shaft, and a second input gear attached to the input gear shaft. , a clutch means for controlling the connection between the first input gear and the input gear shaft, a first output gear that meshes with the first input gear at a first gear ratio and has a male threaded portion, and a clutch means for controlling the connection between the first input gear and the input gear shaft; a second output gear having a female threaded portion that meshes with the male threaded portion at a gear ratio of 2, and an output member that is connected to the second output gear and outputs linear motion; An actuator that converts rotational motion into linear motion and outputs the linear motion, the actuator having a different second gear ratio.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9925889A JPH02278050A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Actuator |
| US07/508,897 US5129273A (en) | 1989-04-19 | 1990-04-12 | Actuator |
| US07/876,296 US5193408A (en) | 1989-04-19 | 1992-04-30 | Actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9925889A JPH02278050A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02278050A true JPH02278050A (en) | 1990-11-14 |
Family
ID=14242691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9925889A Pending JPH02278050A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02278050A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628401U (en) * | 1992-09-14 | 1994-04-15 | 株式会社コムラ製作所 | Reciprocating drive |
| JPH0710599U (en) * | 1993-07-14 | 1995-02-14 | 日精電機工業株式会社 | Pickup feeder |
| CN106461039A (en) * | 2014-06-13 | 2017-02-22 | 日本电产三协株式会社 | Linear actuator and lid lock device |
-
1989
- 1989-04-19 JP JP9925889A patent/JPH02278050A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628401U (en) * | 1992-09-14 | 1994-04-15 | 株式会社コムラ製作所 | Reciprocating drive |
| JPH0710599U (en) * | 1993-07-14 | 1995-02-14 | 日精電機工業株式会社 | Pickup feeder |
| CN106461039A (en) * | 2014-06-13 | 2017-02-22 | 日本电产三协株式会社 | Linear actuator and lid lock device |
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