JPH0630545A - 正逆ロータリー・ステップ・アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 簡単、安価、小型で、その多数を配列して利
用するのに適した正逆ロータリー・ステップ・アクチュ
エータを提供する。 【構成】 負荷１０を正逆回転させることが可能な回転
駆動機１と、その回転駆動機１の出力軸１３に連結され
たクラッチディスク２と、電磁石３３及び復帰用ばね３
４により駆動されて出没する爪３１，３２を備えた爪部
材３と、爪部材の駆動を制御する駆動制御装置とを備え
る。クラッチディスク２は、回転駆動機１による回転を
阻止するための爪３１，３２の係合部２１を負荷の設定
停止角度に対応させて設けたものであり、爪部材３は、
爪用電磁石３３により駆動されて、上記クラッチディス
ク２の係合部２１への係脱のために交互に出没する第１
及び第２の爪３１，３２が機械的に連結することにより
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予め設定した角度だけ
正逆方向にステップ駆動できるようにしたロータリー・
アクチュエータに関するものであり、さらに詳しくは、
特公昭０３−６４６１９号公報に開示されているような
立体織物の製織装置等において、ボビンキャリアを駆動
するために用いるのに適した正逆ロータリー・ステップ
・アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記立体織物の製織装置ばかりでなく、
任意角度の正逆方向へのステップ的な回転駆動が要求さ
れることは少なくない。このようなステップ的な駆動の
必要がある場合、通常は、図１に示すように、モータ１
にその回転角度を検出するエンコーダー２を設けると共
に、必要に応じてそのモータ軸４にブレーキ３を設け、
制御装置５において、指令値とエンコーダー２により検
出したモータの回転角度とを比較し、所定の回転位置で
モータ１を停止させるような機構が用いられる。上記モ
ータとしては、サーボモータのほか、パルスモータ、交
流モータ、超音波モータ等が使用される。

【０００３】しかしながら、このような構成によって正
逆方向のステップ駆動を行うと、位置決め精度が高く、
通電時の保持力は強いという点では有利であるが、場合
によっては非通電時に位置を保持するためのブレーキ３
が必要になり、そればかりでなく、エンコーダー２や制
御装置５が本来高価であるため、上述したような製織装
置には適さないという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、簡単、安価、小型で、その多数を配列して上述した
立体織物製織装置にも有効に利用できるようにした正逆
ロータリー・ステップ・アクチュエータを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の正逆ロータリー・ステップ・アクチュエータ
は、負荷を正逆回転させることが可能な回転駆動機と、
その回転駆動機の出力軸に連結され、回転駆動機による
回転を阻止するための爪の係合部を負荷の設定停止角度
に対応させて設けたクラッチディスクと、爪用アクチュ
エータ（爪用電磁石あるいは流体圧シリンダとその復帰
用ばね）により駆動されて、上記クラッチディスクの係
合部への係脱のために交互に出没する第１及び第２の爪
が機械的に連結されている爪部材とを備えたことを特徴
とするものである。

【０００６】上記正逆ロータリー・ステップ・アクチュ
エータにおいては、出力軸のステップ駆動に際し、爪用
アクチュエータの駆動（爪用電磁石の吸引等）によりク
ラッチディスクの係合部に対する第１の爪の係合を外し
た後、爪用アクチュエータの駆動解除（爪用電磁石の吸
引解除による復帰用ばねの動作）によりその爪を係合部
への係合のためにクラッチディスク側に戻す駆動制御装
置を設けることができる。さらに、クラッチディスクに
は、爪用アクチュエータの駆動（爪用電磁石の吸引等）
によりクラッチディスクに対する第１の爪の係合を外し
たときに該クラッチディスク側へ突出する第２の爪の係
合部を設けると共に、爪部材に近接してその爪の係合動
作を検出するセンサを設け、駆動制御装置を、上記セン
サにより第２の爪がクラッチディスクの係合部に係合し
たことを検出した後に、爪用アクチュエータの駆動を解
除して第１の爪をクラッチディスク側に戻す駆動制御を
行うものとすることができる。

【０００７】

【作用】駆動制御装置により回転駆動機を駆動状態にし
て、爪用アクチュエータの駆動（爪用電磁石の吸引等）
によりクラッチディスクへの第１の爪の係合を解除する
と、回転駆動機によりクラッチディスクが回転を開始す
ると同時に、上記第１の爪の係合解除に伴ってクラッチ
ディスク側に突出した第２の爪が、クラッチディスクの
係合部に係合すべく待機し、クラッチディスクの係合部
が第２の爪の位置に達した時、該爪が係合部に係合して
クラッチディスクを一時的に停止させる。駆動制御装置
は、この第２の爪がクラッチディスクの係合部に係合し
たことをセンサが検出した時、あるいはクラッチディス
クが回転を開始してからタイマによる一定時間の経過の
後に、爪用アクチュエータを復帰（爪用電磁石の吸引解
除）させるので、それに伴って第２の爪がクラッチディ
スクとの係合を解除され、クラッチディスクが再び回転
を開始し、また第１の爪がクラッチディスクの係合部に
係合すべく待機する。

【０００８】クラッチディスクがそれに設けた係合部に
よって設定された所定の角度だけ回転すると、第１の爪
がクラッチディスクの係合部に係合し、その位置でクラ
ッチディスクを停止させる。従って、回転駆動機により
負荷に対してクラッチディスクの係合部により規定され
た一定角度の回転を与えることができ、上記動作の繰り
返しにより負荷をステップ駆動することができる。負荷
を逆方向に一定角度ずつステップ回転させる場合には、
回転駆動機を逆方向に回転駆動しておけばよい。また、
上記センサを用いれば、動作の過程を確認しながら駆動
することができるので、駆動制御が安定化される。

【０００９】以上においては、回転駆動機を駆動状態に
して、爪用電磁石あるいは流体圧シリンダとそれらの復
帰用ばねによるクラッチディスクへの第１の爪の係合の
解除及び復帰による再係合を１サイクルとして、負荷を
一定角度ずつステップ回転させる場合について説明した
が、第２の爪がクラッチディスクの係合部に係合した状
態で負荷がが所定の角度だけステップ回転を完了し、そ
の後、第２の爪の係合を解除して第１の爪をクラッチデ
ィスクの係合部に係合させたとき、さらに負荷がステッ
プ回転を完了するように設定しておくこともできる。

【００１０】このような正逆ロータリー・ステップ・ア
クチュエータは、その構造が簡単、安価であるばかりで
なく、軸線方向の投影形状を実質的にモータ等からなる
回転駆動機と同程度に設定することができるため、非常
に小型で、特にその多数を配列して利用するような立体
織物製織装置などにおいて有効に利用することができ
る。

【００１１】

【実施例】図２及び図３は、本発明にかかる正逆ロータ
リー・ステップ・アクチュエータの実施例を示してい
る。図示のアクチュエータは、基本的には、負荷１０を
正逆回転させることが可能な回転駆動機１と、その回転
駆動機１の出力軸１３に連結されたクラッチディスク２
と、爪用アクチュエータとしての電磁石３３により駆動
される爪部材３とを備えている。また、上記アクチュエ
ータには、爪部材３の動作を制御する駆動制御装置（図
示省略）、爪部材３の動作を検出するセンサ４を設けて
いる。

【００１２】上記回転駆動機１としては、電気によって
正または逆方向に回転駆動できるモータばかりでなく、
流体圧で正逆方向に回転駆動できるようにした駆動装置
などの各種回転駆動源を用いることができ、その本体１
２が基盤１１に固定され、出力軸１３にはステップ回転
駆動する負荷１０が連結される。なお、図面において
は、回転駆動機１として、永久磁石からなるステータ１
５とブラシ１６を通して給電されるコイル１７を備えた
モータを示している。上記回転駆動機１に軸受１８によ
り支持させた中空の出力軸１３にはクラッチディスク２
を取り付け、このクラッチディスク２には、爪部材３に
設けた後述の爪が係合する複数の溝状の係合部２１を、
負荷１０の設定停止角度に対応させて設けている。この
係合部２１は、爪の係合により回転駆動機１による回転
を阻止するために設けられるもので、負荷１０を一定角
度ずつステップ的に回転させるためには、クラッチディ
スク２上に等間隔に配置する必要があり、従って、１ス
テップの回転角度は３６０°の整数分の１になる。

【００１３】上記爪部材３は、回転駆動機１上の基盤１
１に突設した一対の支持部１４に支軸１５により中央部
を揺動自在に取り付けられた揺動体３０を備えている。
この揺動体３０は、上記クラッチディスク２の係合部２
１へ係脱させるのための第１の爪３１及び第２の爪３２
（詳細は図４及び図５により後述）をクラッチディスク
２側に突出するようにその両端に設けたものであり、基
盤１１上に設けた爪用電磁石３３及び 復帰用ばね３
４によって、第１の爪３１または第２の爪３２がクラッ
チディスク側に交互に出没するように傾動させるもので
ある。なお、爪部材３としては、第１の爪３１及び第２
の爪３２を機械的に連結し、電磁石とその復帰用ばね等
の爪用アクチュエータによる駆動でそれらを交互に出没
させるようにした任意構造を採用することができる。

【００１４】また、これらの爪３１，３２は、その一方
がクラッチディスク２の係合部２１に係合している状態
で爪用電磁石３３または復帰用ばね３４により逆方向に
傾動させたときには、他方の爪が直ちに係合部２１に係
合せず、一旦、クラッチディスク２の表面に当接し、そ
の後クラッチディスクが回転して係合部２１が爪の位置
に達したときに、それらを係合させる必要があり、従っ
て上記爪３１及び爪３２はクラッチディスクの係合部と
は同一ピッチにならないように配設される。さらに、上
記基盤１１上には、爪部材３に近接してその爪の係合動
作を検出するセンサ４を設けている。

【００１５】この正逆ロータリー・ステップ・アクチュ
エータの駆動を制御するために設けられる駆動制御装置
は、出力軸１３のステップ駆動に際し、回転駆動機１に
所要方向へ回転させるための通電を行うと同時に、爪用
電磁石３３への通電により揺動体３０を電磁的に吸着し
て切り替え、それによって、クラッチディスク２の係合
部２１に対する第１の爪３１の係合を外すと共に、第２
の爪３２をクラッチディスク２側に突出させ、第２の爪
３２がクラッチディスク２の係合部に係合したときに
は、上記センサ４からの検出信号に基づき、上記爪用電
磁石３３への通電を断つことによりその駆動を解除し、
復帰用ばね３４により揺動体３０を復帰させるように駆
動制御を行うものである。

【００１６】次に、クラッチディスク２と爪部材の関係
を模式的に示す図４を参照し、上記構成を有する正逆ロ
ータリー・ステップ・アクチュエータの動作について説
明する。なお、この図４においては、負荷を９０°ずつ
ステップ駆動するため、クラッチディスク２に四つの溝
状係合部２１を等分に設け、爪部材３には一つの第１の
爪３１と、二つの第２の爪３２を設けた場合を例示し、
クラッチディスク２の係合部２１に係合している爪に
は、交差斜線を付して区別している。

【００１７】同図Ａは、クラッチディスク２の係合部２
１に第１の爪３１が係合し、負荷が回転を停止している
状態を示している。この状態において、駆動制御装置に
より回転駆動機１を駆動状態にし、爪用電磁石３３によ
りクラッチディスク２への第１の爪３１の係合を解除す
ると、同図Ｂに示すように、回転駆動機１によりクラッ
チディスク２が回転を開始すると同時に、上記第１の爪
３１の係合解除に伴ってクラッチディスク側に突出した
第２の爪３２が、クラッチディスク２の係合部２１に係
合すべく、クラッチディスク表面に圧接した状態で待機
し、その後、同図Ｃに示すように、クラッチディスクの
回転によりその係合部２１が第２の爪３２の位置に達し
た時、該爪が係合部に係合してクラッチディスクを一時
的に停止させる。

【００１８】第２の爪３２がクラッチディスクの係合部
２１に係合すると、それがセンサ４により検出され、駆
動制御装置は、そのセンサ４からの検出信号に基づいて
爪用電磁石３３の駆動を解除し、第１の爪３１をクラッ
チディスク側に復帰させるので、それに伴って、第２の
爪３２とクラッチディスク２との係合が解除され、同図
Ｄに示すように、クラッチディスクが再び回転を開始
し、第１の爪３１がクラッチディスクの係合部２１に係
合すべく、クラッチディスク表面に圧接した状態で待機
する。なお、上記センサ４を用いれば、動作の過程を確
認しながら駆動することができるので、駆動制御を安定
化できるが、上記センサ４を用いることなく、クラッチ
ディスク２が回転を開始してからタイマによる一定時間
の経過の後に爪用電磁石３３の駆動を解除して、爪用電
磁石３３を復帰させることもできる。

【００１９】クラッチディスク２が、それに設けた係合
部２１によって設定された所定の角度、即ち９０°だけ
回転すると、第１の爪３１がクラッチディスクの係合部
２１に係合し、その位置でクラッチディスク２を停止さ
せ、同図Ａの状態になる。従って、回転駆動機１により
一定角度の回転を負荷１０に与えることができ、上記動
作の繰り返しにより負荷をステップ駆動することができ
る。負荷１０を逆方向に一定角度ずつステップ回転させ
る場合には、回転駆動機１を逆方向に回転駆動しておけ
ばよい。

【００２０】以上においては、回転駆動機を駆動状態に
して、爪用電磁石によりクラッチディスクへの第１の爪
３１の係合の解除及び復帰による再係合を１サイクルと
して負荷を一定角度ずつステップ回転させる場合につい
て説明したが、第２の爪３２がクラッチディスクの係合
部２１に係合した状態で負荷１０が所定の角度だけ回転
するように設定しておくこともできる。具体的には、図
４Ｃのように、第１の爪３１に対して第２の爪３２が１
３５°の角度をなす状態において、その第２の爪３２が
クラッチディスクの係合部２１に係合したときには、負
荷１０即ちクラッチディスク２が４５°回転した状態に
あり、これを１サイクルとすることにより、４５°ずつ
ステップ回転させることが可能になる。但し、この場合
には、停電等による爪部材３の誤動作によりクラッチデ
ィスクが不必要な回転を行う可能性がある。

【００２１】上記係合部２１は、負荷の設定停止角度に
対応させてクラッチディスク２にその任意数を設けるこ
とができ、例えば、図５に示すように、１個であっても
差し支えない。また、第１及び第２の爪３１，３２は、
１ステップの角度に応じて任意に設定することができ、
図４のＡ〜Ｄに示すように、第２の爪３２を複数個設け
ることもできるが、図５のように１個だけとすることも
できる。なお、図５は３６０°を１ステップとする回転
を行う場合を示している。

【００２２】また、図６及び図７は、本発明の他の実施
例を示すもので、この実施例では爪用アクチュエータと
して流体圧シリンダ３３Ａを用いている。この流体圧シ
リンダは、流体配管３５を通して外部から供給される流
体圧によりピストンロッド３６がシリンダ内に没入し、
上記流体圧を排出したときにシリンダ内に収容したばね
３７によりピストンロッドが突出し、その先端に取り付
けた揺動体３０を傾動させるものである。また、このス
テップ・アクチュエータにおいては、クラッチディスク
２の軸を軸受２３により安定的に支持させている。な
お、その他の構造は前記図２及び図３の実施例と実質的
に相違しないので、同一または相当部分に同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００２３】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の正逆ロ
ータリー・ステップ・アクチュエータによれば、その構
造が簡単、安価であるばかりでなく、軸線方向の投影形
状を実質的にモータ等からなる回転駆動機と同程度に設
定することができるため、非常に小型で、特にその多数
を配列して利用するような立体織物製織装置などにおい
て有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術により構成されるの正逆ロータリー・
ステップ・アクチュエータの概要を示す構成図である。

【図２】本発明の実施例の断面図である。

【図３】同斜視図である。

【図４】Ａ〜Ｄは上記実施例の駆動時におけるクラッチ
ディスクと爪部材の関係を模式的に示す説明図である。

【図５】クラッチディスクと爪部材の他の構成例を模式
的に示す説明図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図７】図６の実施例の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 回転駆動機、 ２ クラッチデ
ィスク、３ 爪部材、 ４ セ
ンサ、１０ 負荷、 １３ 出
力軸、２１ 係合部、 ３１，３２
爪、３３ 爪用電磁石。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷を正逆回転させることが可能な回転駆
   動機と、 その回転駆動機の出力軸に連結され、回転駆動機による
   回転を阻止するための爪の係合部を負荷の設定停止角度
   に対応させて設けたクラッチディスクと、 爪用アクチュエータにより駆動されて、上記クラッチデ
   ィスクの係合部への係脱のために交互に出没する第１及
   び第２の爪が機械的に連結されている爪部材と、 を備えたことを特徴とする正逆ロータリー・ステップ・
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のアクチュエータにおい
   て、 出力軸のステップ駆動に際し、爪用アクチュエータの駆
   動によりクラッチディスクの係合部に対する第１の爪の
   係合を外した後、爪用アクチュエータの駆動解除により
   その爪を係合部への係合のためにクラッチディスク側に
   戻す駆動制御装置を設けた、 ことを特徴とする正逆ロータリー・ステップ・アクチュ
   エータ。
3. 【請求項３】請求項２に記載のアクチュエータにおい
   て、 クラッチディスクに、爪用アクチュエータの駆動により
   クラッチディスクに対する第１の爪の係合を外したとき
   に該クラッチディスク側へ突出する第２の爪の係合部を
   設けると共に、 爪部材に近接してその爪の係合動作を検出するセンサを
   設け、 駆動制御装置を、上記センサにより第２の爪がクラッチ
   ディスクの係合部に係合したことを検出した後に、爪用
   アクチュエータの駆動を解除して第１の爪をクラッチデ
   ィスク側に戻す駆動制御を行うものとした、 ことを特徴とする正逆ロータリー・ステップ・アクチュ
   エータ。