JPH0417548A

JPH0417548A - モータアクチュエータ

Info

Publication number: JPH0417548A
Application number: JP2116759A
Authority: JP
Inventors: Sadahiko Kato; 定彦加藤
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1992-01-22

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）本発明はモータアクチュエータに関する。更に詳述する
と、本発明はモータの回転を直線的な往復動に変換して
出力するモータアクチュエータに関する。

（従来の技術）被駆動体に往復変位を与えるアクチュエータとしては、
従来プランジャーマグネット（電磁ソレノイド）を利用
してロンドを直進運動させる電気制御型アクチュエータ
、モータの回転運動をプーリとワイヤを用いて直線運動
に変換するアクチュエータ、あるいはクランク８！横を
用いてモータの回転運動を直進運動に変換するアクチュ
エータ等が広く知られている。

（発明が解決しようとする課Ｕ）しかしなから、プランジャーマグネットを利用したアク
チュエータは、磁気による吸引力を利用しているのでス
トロークが大きくとれないし、またストローク内におけ
る動作力の変動も大きく、更に瞬間的に動作するため動
作音も大きいし、加えて移動状態を維持するには通電し
続けなければならないという問題を含んでいる。

また、プーリとワイヤを利用したアクチュエータの場合
、巻き取り方向のみの動作しかできないし、プーリ径を
あまり大きくできないときにはワイヤ巻き取り量に制約
を受けてストロークがとれない問題を有する。

更に、クランク機構を利用したアクチュエータの場合、
ロッドの長さを充分にとらないと真の直進運動にならな
いことから、構成が大型化してしまう、しかも、このク
ランク方式のアクチュエータの場合、ロッドを長くする
と伝達効率の減少および応答性の劣化を招く問題を有す
る。

本発明は、一定速度で往復動作を行う小型でかつストロ
ークを大きくできるモータアクチュエータを提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するため、本発明のモータアクチュエ
ータは、モータと、このモータに連繋されその回転出力
を減速させながら伝達する減速機構と、この減速機構中
またはこの減速機構に連続して設けられたピニオンと、
このピニオンに噛合するラックを備え被駆動体に作用す
る往復動作部材とから成り、上記モータの回転によって
上記往復動作部材が往復直進駆動可能に構成されている
。

また、本発明のモータアクチュエータは、上記モータ及
び上記減速機構の間の回転伝達経路中に、過負荷でスリ
ップして回転伝達を遮断するスリップ機構を設けるよう
にしている。

また、本発明のモータアクチュエータは、上記往復動作
部材あるいは上記減速機構中に動作位置検出手段を設け
、この動作位置検出手段からの出力信号に伴って上記モ
ータを正転、停止、逆転するようにしている。

（作用）したがって、モータの回転は減速ｔ！Ａ楕を介して最終
段のピニオンに伝達され、該ピニオンと噛合するラック
において直進運動に変換され、往復動作部材を所定量だ
け突き出しあるいは引き込ませる。

また、減速機構を含む回転伝達経路中にスリップ機構を
設けた場合、往復動作部材側から制動あるいは逆転回転
を受けた場合、往復動作部材側からときには力の伝達を
遮断する。

（実施例）以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本発明のモータアクチュエータの一実施例を示
す、このモータアクチュエータ１は、モータ２と、モー
タ２の回転出力を減速して伝達する減速ｍ槓３と、この
減速ｍ構３の一部を構成するかあるいは減速Ｉ！梢３と
は別に設けられたピニオン４と、このピニオン４に噛合
するラック５を備え被駆動体に作用する往復動作部材６
と、これらを収容するゲース７とから成り、モータ２の
回転によって往復動作部材６を直線的に往復動させて被
駆動体に作用させるように設けられている。

駆動源たるモータ２の出力軸にはウオーム８が組み付け
られ、このウオーム８及び該ウオーム８と噛合するウオ
ームホイール９を含む減速ａ楕３を介してロッド６のラ
ック５に回転を伝達するように構成されている。減速機
構３は、ウオーム８と、ウオームホイール９と、該ウオ
ームホイール９と同軸上のピニオン１０と、該ピニンオ
ン１０と噛合するギア１１及び該ギア１１と同軸上のピ
ニオン４とによって構成されている。

被駆動体に変位を与える往復動作部材例えばロッド６に
は基端側にラック５が形成され、減速機構３のピニオン
４と噛み合されている。ロッド６のラック５が形成され
ている部分の反対側の面には導電性のスライドばね１２
が固定されており、電気的接点１３ａ、１３ｂ、１３ｃ
を設けたゲース７内を往復動じ得るように設けられてい
る。このロッド６はゲース７の出口側に埋設されたビン
あるいはローラ１４によって挾持され、一定方向にスム
ーズに直線移動し得るように設けられている。また、ロ
ッド６にはゲース７と係合するストッパ１５が設けられ
、該ストッパ１５がケース７に当接することによってロ
ッド６の一方のストローク端を決定している。

スライドばね１２はケース７に等間隔を以って設置され
ている３箇所の固定的な電気接点１３ａ。

１３ｂ、１３ｃの内の１つ例えば１３ａを共通接点とし
、残りの接点１３ｂ、１３ｃのいずれか１つとの間で閉
回路を構成するもので、例えば第５図に示すように中央
の電気接点１３ａと右側の電気接点１３ｃあるいは中央
の電気接点１３ａと左側の電気接点１３ｂとを電気的に
接続する波形のばね材で構成されている。電気接点の閉
成により得られる信号はアクチュエータ外部の駆動回路
２５にロッド６の位置情報、即ちロッド６が突出してい
るか原位置にあるかの情報を提供する。上述のスライド
ばね１２と電気接点１３ａ、１３ｂ１３ｃによって位置
検出手段２０が構成されている。

尚、ウオームホイールつとピニオン１０は同軸上に一体
的に形成されている。また、ギア１１とピニオン４とは
同軸上に配置され、それらの間にスリップ機構１６が構
成されている。スリップ機構１６は従動軸１７に対し同
定的なピニオン４と、従動軸１７に対し回転自在なギア
１１と、従動軸１７と共に回転する摩擦プレート１８と
、この摩擦プレート１８にギア１１を押し付けて共に回
転させる皿ばね１９とから構成されている。尚、皿ばね
１９は従動軸１７に対し圧入されて固定されている。し
たがって、ギア１１とピニオン４との間に設定値以下の
負荷（トルク）が作用する場合にはギア１１の回転は摩
擦プレート１８を介して従動軸１７ひいてはピニオン４
に伝達されるが、設定値以上の過負荷が作用すると、ギ
ア１１と摩擦プレート１８並びに皿ばね１９との間に滑
りか生じて空転する。尚、モータ２としては直流モータ
が使用されている。

以上のように構成された本発明のモータアクチュエータ
によると、次のように作動する。

通常動作通常、ロッド６は原位置［第１図（Ａ）の状態］に在る
。そこで、モータ２に通電されると、モータ２の回転が
減速機構３を介してロッド６のラック５と噛合するピニ
オン４に伝達され、ラック５を直進運動させて原位置に
あるロッド６をケース７から突き出させる。そして、所
定量突き出されたとき［第１図（Ｂ）の状態］、そのこ
とを後述する位置検出手段２０によって検出し、外部回
路２５によりモータ２への通電を遮断する。また、ロッ
ド６はストッパ１°５がケース７に当接することによっ
てそれ以上は突き出されない。

庇！烹遇ロッド６に固定されたスライドばね１２がケース７の３
箇所の固定接点１３ａ、１３ｂ、１３ｃの内の２つを接
続して閉回路を構成することによってロッド６の位置を
検出する。即ち、第１図において、原位置し第１図（Ａ
）の位ｔ］においては固定接点１３ａを共通にして固定
接点１３．ｃとの間で閉回路を楕成し、突き出し位置［
第１図（Ｂ）の位置］においては共通固定接点１３ａと
固定接点１３ｂで閉回路を構成する。

」ｉ見盈！ロッド６側より急激な強制力を受けたとき等には、減速
ｍ構３中の歯車に組込まれたスリップ機構１６が滑りを
起し、回転力の伝達を遮断してアクチュエータ１内の歯
車等の保護を行う０例えば、ロッド６が動作中、または
突き出き位置にあるときに、外部よりロッド６を押し込
むような力が加えられると、スリップｆ１！１ｉ１６が
スリップすることによってロッド６からの押し込み方向
の力（モータ２を逆回転させようとする力）がモータ２
側に伝達されるのが遮断され、アクチュエータの歯車等
の破損の防止、またアクチュエータ全体の破損を防止す
る。更に、このスリップ状態を利用し、位置検出の原点
信号から突出し位置信号までの時間と予想される動作時
間とを比較することにより、異常の検出を行なうことが
可能となる。

第４図に本発明のモータアクチュエータをマグネット吸
着式開閉扉機構例えば電気冷蔵庫のドア開放用に組込ん
だ一例を示す。冷蔵庫のドア２１は冷蔵庫本体２２に対
し開閉自在にヒンジを介して取付けられている。この冷
蔵庫のドア２１にはマグネットから成るバッキング２３
が組込まれており、閉扉状態においては冷蔵庫本体２２
と磁力により吸着されている。冷蔵庫においては、ドア
２１と冷蔵庫本体２２との間の吸着力が外気との遮断状
態を左右することから、大きな吸着力が必要とされる。

したがって、開放動作にはそれだけ大きな力を必要とし
、子供、老人、身体に障害のある人等、力の弱い人には
負担となる。そこで、冷蔵庫本体２２１１１１１あるい
はドア２１側に第１図のモータアクチュエータ１を装備
し、スイッチ２４の操作によってモータアクチュエータ
１を作動させ、少なくとも吸着力を解除するまでの間を
自動的に開扉するようにしている。

ｌ腹失襲！冷蔵庫のドア２１が閉じられているときには、モータア
クチュエータ１のロッド６は原点し第１図（Ａ）状態］
にある。そこで、ドア２１の表面に設けられたスイッチ
２４をＯＮにすると、外部駆動回路２５の働きによって
モータ２に通電され、ロッド６が突き出されてドア２１
を突き離し、磁力による吸着力を解除する。この位置か
らドア２１を開くことは子供でも容易にできる。更に、
手動によりドア２１が開放されるまでの時間を駆動回路
２５内にタイマ２６により停止させた後、再びモータ２
に逆電圧をかけてロッド６を原点［第１図（Ａ）状態］
まで戻し、１サイクルの動作を終了する。

艮１」１１腔ロッド６の突き出し動作の際中、または突き出し位置で
の停止中に、使用者がドア２１を閉じようとする場合、
スリップ８１１１１１６がスリップしてモータ２からの
回転力の伝達が遮断されてロッド６が押し込まれる。そ
して、アクチュエータ１内の歯車等の破損を防止する。

また、ロッド６の突き出し動作の最中に、ドア２１の動
作範囲に幼児等が居たり、荷物が置いである場合にも、
スリップＩＩ梢１６が作動し、回転力の伝達は遮断され
、それ以上ドア２１は開かれないしアクチュエータ１自
体も破損せずに安全である。

尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である０例えば、本
実施例では駆動源に直流モータが使用されているが、モ
ータ２の種類には特に限定を受けない、また、減速機構
３はウオーム８、ウオームホイール９並びにこれらと歯
車１０１１．４の組合せに限定されず、例えば平歯車の
みから成る歯車列でも良いし、減速段数も限定されない
、また、位置検出手段２０としては、本実施例のスライ
ドばね１２と固定接点１３ａ、１３ｂ、１３ｃの組合せ
に限定されず、例えばマグネットとリードスイッチある
いはホールＩＣ等の組合せでも良い、また、検出位置も
２点に限らず、例えばモータ２がパルスモータであれば
原点のみ検出し、入カバルス数で停止させてもよいし、
逆にポテンションメータのように連続した変化量を検出
しても良い。また、位置検出手段２０の設置は、ロッド
６に組込む場合に限定されず、減速歯車３に組込んだり
、またはこれらから独立しな構成として別個に設けても
良い。更に、スリップ機構１６は本実施例のものに限ら
ず、ウオームホイール９とビニオン１０の間、またはモ
ータ２とウオーム８の間等、回転伝達経路の中のいずれ
かにおいてスリップするものであればよい。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明のモータアクチ
ュエータは、ラックとビニオンにより回転運動を直進運
動に変換するため、アクチュエータの大きさを変えず往
復動作部材を長くするだけで小型化できる。また、往復
運動の動作速度及び推力も自由かつ簡単に一定に設定で
きる。

更に、スリップ機構が内蔵されている場合、設定以上の
負荷が加わったとき推力が制限され安全である。また、
位置検出機構が内蔵されているため原位置が確実に再現
できる。更に、複数の検出位置を設定した場合、予め予
想される動作時間と比較することにより負荷の大きさ、
また異常動作、異常負荷等の以上を検出することができ
る。

（発明の利用分野）本発明のモータアクチュエータは特に用途を限定されず
に様々な分野における駆動源として利用できるが、特に
マグネット吸着方式の扉の開閉装置例えば上述の冷蔵庫
の扉の開閉袋！の他、システムキッチンのドア開放装置
、金庫等のロック開閉機構などに適用できる。また、本
発明のモータアクチュエータは、自動販売機の商品排出
機構、自動車等の自動変速機、電気洗濯機用排水弁の駆
動装置などにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモータアクチュエータの一実施例を示
す縦断面図で、（Ａ）は原位置状態、（Ｂ）は突き出し
状態を示す。第２図は第１図の■−■断面図である。第３図はスリップ機構を示す拡大図である。第４図は本発明のモータアクチュエータを冷蔵庫の扉の
開閉用に組込んだ実施例を示す斜視図である。第５図はアクチュエータの駆動回路ブロック図である。１・・・モータアクチュエータ、２・・・モータ、３・
・・減速機構、４・・・ビニオン、５・・・ラック、６
・・・往復動作部材（ロッド）、７・・・ゲース、１２
・・・スライドばね、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ・・・固定電気接点、１６・・
・スリップ機構、２１・・・冷蔵庫のドア、２２・・・冷蔵庫本体、２４・・・スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）モータと、このモータに連繋されその回転出力を
減速させながら伝達する減速機構と、この減速機構中ま
たはこの減速機構に連続して設けられたピニオンと、こ
のピニオンに噛合するラックを備え被駆動体に作用する
往復動作部材とから成り、上記モータの回転によって上
記往復動作部材が往復直進駆動可能に構成されたことを
特徴とするモータアクチュエータ。
（２）上記モータ及び上記減速機構の間の回転伝達経路
中に、過負荷でスリップして回転伝達を遮断するスリッ
プ機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のモータ
アクチュエータ。
（３）上記往復動作部材あるいは上記減速機構中に動作
位置検出手段を設け、この動作位置検出手段からの出力
信号に伴って上記モータを正転、停止、逆転させる請求
項１または２記載のモータアクチュエータ。