JPH0842657A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 緊急時の手動操作力を軽減しつつ逆転を確実
に防止する。 【構成】 モータ１２で正逆回転駆動されるシャフト１
５の外周に形成された雄ねじ部１６にナット１８が進退
自在に螺合され、このシャフト１５の外周にはワンウエ
イクラッチ３０とハウジング１１に固定のブレーキワッ
シャ３１とが押接状態で装着されている。ワンウエイク
ラッチはシャフト正回転時にクラッチケース３０ａが空
回りし、シャフト逆回転時にケースがシャフトと一体回
転するべく構成され、クラッチとブレーキワッシャとの
押接面間摩擦力は、負荷側逆回転作用力よりも大きく設
定されている。 【効果】 負荷側逆回転力作用時にシャフトはワンウエ
イクラッチを介してブレーキワッシャに回り止めされ、
モータ側逆回転駆動力作用時にシャフトはワンウエイク
ラッチとブレーキワッシャとの滑りにより逆回転を許容
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、アクチュエータに関
し、特に、逆転防止機構を備えた電動ねじ式アクチュエ
ータに係り、例えば、重量のある負荷を往復直線運動さ
せるのに利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、重量のある負荷を持ち上げたり下
げたりする電動送りねじ式アクチュエータとして、例え
ば、実開平５−５８９号公報に記載されているものが知
られている。そして、この種のアクチュエータにおいて
は、負荷を持ち上げたときに持ち上げた状態を保持する
ために、逆転を防止する機構が採用されている。この逆
転防止機構には次のものがある。 （Ａ） 駆動モータのウオーム歯車減速装置や送りねじ
シャフトのセルフロック機能によって、モータの逆転が
防止されるもの。 （Ｂ） セルフロック機能が設けられる代わりに、アク
チュエータの機構の一部にブレーキおよびコイルスプリ
ング式のワンウエイクラッチが介装されており、正転時
は抵抗なく送りねじシャフトが回転駆動されるように、
逆転時はブレーキが作動されて送りねじシャフトの回転
が阻止されるように構成されているもの。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した逆転
防止機構を備えているアクチュエータにおいては、次の
問題点がある。 （ａ） 駆動モータにセルフロック機構が介設されてい
る逆転防止機構においては、停電、故障等の緊急時に手
動操作によって送りねじシャフトを作動させることが困
難になる。また、逆転防止機構が複雑になり高価にな
る。 （ｂ） コイルスプリング式のワンウエイクラッチが介
装された逆転防止機構においては、ワンウエイクラッチ
の伝達トルクを特定することができないため、逆転防止
時に滑りが生じて、逆転を確実に防止することができな
い危惧がある。

【０００４】本発明の目的は、構造簡単にして緊急時の
手動操作力を軽減することができるとともに、逆転を確
実に防止することができる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】本発明に係るアクチュエ
ータは、モータによって正逆回転駆動されるように構成
されて外周に形成された雄ねじ部に雌ねじ部材が進退自
在に螺合されているシャフトの外周には、ワンウエイク
ラッチとハウジングに回り止めされたブレーキワッシャ
とが互いの対向面を押接された状態でそれぞれ装着され
ており、ワンウエイクラッチはシャフトが正回転される
時にクラッチケースが空回りし、シャフトが逆回転され
る時にクラッチケースがシャフトと一体回転するように
構成されており、ワンウエイクラッチとブレーキワッシ
ャとの押接面間の摩擦力は、シャフトに対する負荷側か
らの逆回転作用力よりも大きく、かつ、それらの差がモ
ータ側からの逆回転駆動力よりも小さくなるように設定
されていることを特徴とする。

【０００６】

【作用】前記した手段において、モータによってシャフ
トが正回転されると、シャフトがワンウエイクラッチの
ケースに対して空回りすることによって回転するため、
シャフトの雄ねじ部に進退自在に螺合された雌ねじ部材
は前進される。この雌ねじ部材に負荷を連結しておくこ
とにより、負荷を前進駆動させることができる。

【０００７】負荷の荷重が雌ねじ部材を後退させる方向
の力（押し戻し力）として作用すると、シャフトには逆
回転させようとする力が雌ねじ部材の雌ねじ部およびシ
ャフトの雄ねじ部の作用によって加わる状態になるた
め、シャフトとワンウエイクラッチのケースとは一体回
転する状態になる。しかし、ワンウエイクラッチのケー
スはブレーキワッシャに押接した状態になり、ブレーキ
ワッシャはハウジングに固定された状態になっているた
め、回転することができない。この場合、ワンウエイク
ラッチのケースはブレーキワッシャに、両者の押接面間
に作用する摩擦力によって回り止めされた状態になる。
その結果、ワンウエイクラッチのケースと一体回転しよ
うとするシャフトは回転することが不可能になる。つま
り、シャフトはワンウエイクラッチを介してハウジング
に固定された状態になるため、負荷側からの逆回転力に
対して逆回転を防止された状態になる。

【０００８】モータによってシャフトが逆回転される
と、ワンウエイクラッチのケースがシャフトに対して一
体回転するように連結される。ここで、ワンウエイクラ
ッチのケースはブレーキワッシャに押接した状態にな
り、ブレーキワッシャはハウジングに固定された状態に
なっているため、回転することができない状態になる。
しかし、シャフトをモータの駆動力によって強制的に逆
回転させようとする力は、ワンウエイクラッチのケース
とブレーキワッシャとの押接面間に作用する摩擦力によ
る回り止め力を上回るため、ワンウエイクラッチのケー
スはブレーキワッシャとの間で滑り回りする状態にな
る。その結果、シャフトはワンウエイクラッチのケース
と一緒に逆回転することができる。このようにしてシャ
フトが逆回転されると、雄ねじ部に進退自在に螺合され
た雌ねじ部材は後退される状態になるため、雌ねじ部材
に連結された負荷は元の状態に戻されて行く。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるアクチュエー
タを示す縦断面図である。図２はその要部を示す分解斜
視図である。

【００１０】本実施例において、本発明に係るアクチュ
エータは、セルフロック機能を備えていない代わりに、
ローラ方式のワンウエイクラッチおよびブレーキワッシ
ャを備えている。本実施例に係るアクチュエータ１０
は、樹脂が用いられて一体的に成形されたハウジング１
１を備えており、このハウジング１１には正逆回転可能
なモータ１２が装着されたモータ装着部１３が開設され
ているとともに、送りねじ軸としてのシャフト１５が挿
通された挿通孔１４が開設されている。シャフト１５の
一端側（以下、前側とする。）には送り用の雄ねじ部１
６が形成されており、この雄ねじ部１６には雌ねじ部１
７が螺合された雌ねじ部材としてのナット１８が進退自
在に装着されている。また、ハウジング１１には支持筒
１９がナット１８の外側においてシャフト１５と同心的
に配されて、ねじ結合部２０によって固定されている。
ナット１８はこの支持筒１９に筒心方向に摺動可能に嵌
入されている。

【００１１】ナット１８には移動筒２２がシャフト１５
および支持筒１９と同心に配されてねじ結合部２３によ
って連結されており、移動筒２２の前端にはこのアクチ
ュエータ１０を負荷（図示せず）に連結するための連結
具２４が螺着されている。連結具２４が負荷に連結され
ることによって、ナット１８および移動筒２２が支持筒
１９に対して回り止めされた状態となり、この結果、移
動筒２２はナット１８の直線運動に伴って支持筒１９に
対して進退するようになっている。シャフト１５の前端
部は移動筒２２の前端部内周に固定されたダンパー部材
２１により回転自在に支承されている。そして、支持筒
１９の前端部にはＯリング２６を保持したキャップ２５
が螺着されており、Ｏリング２６は移動筒２２の外周に
摺接した状態で、支持筒１９内のシールを維持するよう
になっている。

【００１２】挿通孔１４内において、シャフト１５の雄
ねじ部１６の端部にはワッシャ２７が遊嵌されており、
このワッシャ２７は支持筒１９のねじ結合部２０によっ
て挿通孔１４内の段差部に押し付けられることによりハ
ウジング１１に固定されている。シャフト１５の外周に
おけるワッシャ２７に隣接した位置には、円形リング形
状のストッパ２８が圧入されて固定されている。さら
に、シャフト１５の外周にはローラ方式のワンウエイク
ラッチ３０が、ストッパ２８との間にスラスト転り軸受
２９を挟み込まれて装着されている。スラスト転り軸受
２９はストッパ２８に軸心方向の移動を規制された状態
で、シャフト１５の回転をスラスト方向から支承するよ
うになっている。

【００１３】詳細な説明および図示は省略するが、ロー
ラ方式のワンウエイクラッチ３０は円筒形状に形成され
たクラッチケース（以下、ケースという。）３０ａと、
ケース３０ａの内周面に没設された楔形状の溝３０ｂ
と、楔形状溝３０ｂに転動自在に収納されてシャフト１
５の外周面に転動自在に接触されたローラ３０ｃとを備
えており、シャフト１５が正回転する状態において、ロ
ーラ３０ｃが楔形状溝３０ｂ内を大径側に変位すること
によりケース３０ａのシャフト１５に対する空回りを許
容し、シャフト１５が逆転する状態において、ローラ３
０ｃが楔形状溝３０ｂ内を大径側に変位して楔効果を発
揮することによりケース３０ａをシャフト１５と一体回
転させるように構成されている。

【００１４】さらに、シャフト１５の外周におけるワン
ウエイクラッチ３０に隣接する位置には、樹脂が用いら
れて円形リング形状に形成されたブレーキワッシャ３１
が遊嵌されており、このブレーキワッシャ３１はワンウ
エイクラッチ３０の後端面に押接されている。このブレ
ーキワッシャ３１のワンウエイクラッチ３０との押接面
にはグリース溜め溝３２が正方形の環状溝形状に没設さ
れており、この押接面間にはグリース（図示せず）が塗
布されている。グリース溜め溝３２が正方形の環状溝形
状に形成されているため、ブレーキワッシャ３１とワン
ウエイクラッチ３０との押接面間に塗布されたグリース
は全面にわたって均一に拡散される状態になる。そし
て、このブレーキワッシャ３１とワンウエイクラッチ３
０との押接面間の摩擦力は、シャフト１５に対する負荷
側からの逆回転作用力よりも大きく、かつ、それらの差
がモータ側からの逆回転駆動力よりも小さくなるように
設定されている。すなわち、ワンウエイクラッチ３０が
モータ１２の駆動力によって逆回転される場合には、ブ
レーキワッシャ３１とワンウエイクラッチ３０との押接
面間で滑りが発生し、他方、ワンウエイクラッチ３０が
ナット１８側の駆動力によって逆転される場合には、そ
の押接面間で滑りが発生しないように設定されている。

【００１５】シャフト１５の外周におけるブレーキワッ
シャ３１に隣接する位置には、金属が用いられて円形の
リング形状に形成されたスラストワッシャ３４が遊嵌さ
れており、このスラストワッシャ３４はブレーキワッシ
ャ３１に回り止めされた状態になっている。すなわち、
ブレーキワッシャ３１およびスラストワッシャ３４の対
向面にそれぞれ形成された凸部３３と凹部３５とが噛合
されている。また、スラストワッシャ３４の他端面には
凸部３６が軸心方向外側に突設されており、この凸部３
６はハウジング１１における挿通孔１４の内周面に径方
向内向きに突設された固定壁部３７の凹部３８に噛合さ
れている。したがって、ブレーキワッシャ３１はスラス
トワッシャ３４を介してハウジング１１の固定壁部３７
に固定されるようになっている。

【００１６】挿通孔１４における固定壁部３７のスラス
トワッシャ３４と反対側の脇には、ラジアル転り軸受３
９が隣接して固定されており、このラジアル転り軸受３
９によりシャフト１５の中間部が回転自在に支承されて
いる。シャフト１５の外周におけるラジアル転り軸受３
９の固定壁部３７と反対側の位置には、従動側傘歯車４
２がワッシャ４０を挟み込まれて嵌合されて一体回転す
るように一方取りされて結合されており、シャフト１５
の外周面における従動側傘歯車４２の隣接する位置に
は、従動側傘歯車４２のシャフト１５に対する軸方向の
移動を阻止するためのストッパリング４１が止着されて
いる。

【００１７】従動側傘歯車４２には原動側傘歯車４３が
噛合されており、原動側傘歯車４３の支持軸４４はハウ
ジング１１に挿通孔１４と直交するように配されて回転
自在に支承されている。原動側傘歯車４３の支持軸４４
はハウジング１１のモータ装着部１３に設備されたウオ
ーム歯車減速装置４５を介してモータ１２の駆動軸（図
示せず）によって正逆回転駆動されるようになってい
る。すなわち、シャフト１５にはモータ１２の駆動力が
ウオーム歯車減速装置４５、傘歯車４３、４２を介して
伝達されるようになっている。そして、モータ１２は正
逆回転し得るように構成されている。

【００１８】一方、シャフト１５の外周における従動側
傘歯車４２の後端部側には、リミットスイッチ用の雄ね
じ部４６が形成されており、この雄ねじ部４６にはスト
ライカー４７が進退自在に螺合されている。ハウジング
１１にはリミットスイッチ用のケース４９がシャフト１
５と同心的に嵌入されており、このケース４９の内周面
には回り止め溝５０が軸心方向に敷設されている。この
回り止め溝５０にはストライカー４７に径方向外向きに
突設された凸部４８が摺動自在に係合されている。そし
て、ケース４９内の軸心方向前後端部にはリミットスイ
ッチ（図示せず）が一対、それぞれ設備されており、ス
トライカー４７がナット１８のシャフト両端位置に対応
する位置で両リミットスイッチにそれぞれ接触すること
により、モータ１２が停止されるようになっている。

【００１９】また、シャフト１５の後端部には手動操作
用の工具（図示せず）を装着するための工具装着部５１
が、断面正方形の角柱形状に形成されている。さらに、
ハウジング１１の挿通孔１４の開口部にはキャップ５２
が被せ着けられている。

【００２０】次に、作用について説明する。例えば、負
荷を持ち上げるためにモータ１２が正方向に回転運転さ
れると、モータ１２の駆動力がウオーム歯車減速装置４
５、傘歯車４３、４２を介してシャフト１５に伝達され
る。シャフト１５の正回転時にはワンウエイクラッチ３
０のローラ３０ｃが楔形状溝３０ｂに係合しないため、
ケース３０ａはシャフト１５に対して空回りし、相対的
にシャフト１５はそのまま回転される状態になる。シャ
フト１５がモータ１２により正回転駆動されると、ナッ
ト１８は支持筒１９に沿って前進される状態になるた
め、ナット１８に連結された移動筒２２は支持筒１９か
ら押し出されて行く。この移動筒２２の前進によって、
移動筒２２の連結具２４に連結された負荷が持ち上げら
れることになる。

【００２１】負荷が所定の位置まで持ち上げられると、
ストライカー４７が上限側のリミットスイッチに接触す
るため、モータ１２が自動的に停止される。モータ１２
の運転が停止されると、負荷の荷重がナット１８へ後退
させる方向の力（押し戻し力）として移動筒２２を介し
て作用するため、シャフト１５には逆回転させようとす
る力（以下、負荷側逆回転作用力という。）が、ナット
１８の雌ねじ部１７およびシャフト１５の雄ねじ部１６
の作用によって加わる状態になる。

【００２２】負荷側逆回転作用力がシャフト１５に加わ
ると、ワンウエイクラッチ３０のローラ３０ｃが楔形状
溝３０ｂに係合する状態になるため、シャフト１５とワ
ンウエイクラッチ３０のケース３０ａとは一体回転する
状態になる。しかし、ワンウエイクラッチ３０のケース
３０ａはブレーキワッシャ３１に押接した状態になり、
ブレーキワッシャ３１はハウジング１１に固定された状
態になっているため、回転することができない。この場
合、ワンウエイクラッチ３０のケース３０ａはブレーキ
ワッシャ３１に、両者の押接面間に作用する摩擦力によ
って回り止めされた状態になる。その結果、ワンウエイ
クラッチ３０のケース３０ａと一体回転しようとするシ
ャフト１５は回転することができない状態になる。つま
り、シャフト１５はワンウエイクラッチ３０を介してハ
ウジング１１に固定された状態になるため、負荷側から
の逆回転作用力に対して逆回転を防止された状態にな
る。したがって、負荷はアクチュエータ１０によって持
ち上げられた状態を維持することができる。

【００２３】その後、負荷を下げるためにモータ１２が
逆方向に回転運転されると、モータ１２の逆回転駆動力
がウオーム歯車減速装置４５、傘歯車４３、４２を介し
てシャフト１５に伝達される。ここで、シャフト１５の
逆回転時にはワンウエイクラッチ３０のローラ３０ｃが
楔形状溝３０ｂに係合するため、シャフト１５とワンウ
エイクラッチ３０のケース３０ａとは一体回転する状態
になる。ここで、ワンウエイクラッチ３０のケース３０
ａはブレーキワッシャ３１に押接した状態になり、ブレ
ーキワッシャ３１はハウジング１１に固定された状態に
なっているため、回転することができない状態になる。
しかし、シャフト１５をモータ１２の駆動力によって強
制的に逆回転させようとするモータ側からの逆回転駆動
力と負荷側逆回転作用力とは、ワンウエイクラッチ３０
のケース３０ａとブレーキワッシャ３１との押接面間に
作用する摩擦力による回り止め力を上回るため、ワンウ
エイクラッチ３０のケース３０ａはブレーキワッシャ３
１との間で滑り回りする状態になる。その結果、シャフ
ト１５はワンウエイクラッチ３０のケース３０ａと一緒
に逆回転することができる。

【００２４】このようにしてシャフト１５が逆回転駆動
されると、雄ねじ部１６に進退自在に螺合されて支持筒
１９に対して回り止めされたナット１８は支持筒１９に
沿って後退される状態になるため、ナット１８に連結さ
れた移動筒２２は支持筒１９に引き込まれて行く。この
移動筒２２の後退によって、移動筒２２の連結具２４に
連結された負荷が下降されることになる。

【００２５】負荷が所定の位置まで下降されると、スト
ライカー４７が下限側リミットスイッチに接触するた
め、モータ１２が自動的に停止される。そして、ナット
１８が元の後退位置に戻った状態において、通常、負荷
は支持具（図示せず）によって機械的に支持されるた
め、負荷側からの逆回転力がシャフト１５に加わること
は無い。但し、この後退位置に戻った状態で、負荷側か
らの逆回転作用力がシャフト１５に加わったとしても、
前述した作用によってシャフト１５の逆回転は確実に防
止される。この逆転防止作用は、ナット１８が雄ねじ部
１６の途中で停止された場合でも同様に発現される。

【００２６】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々
変更可能であることはいうまでもない。

【００２７】例えば、ワンウエイクラッチとしては、ロ
ーラ方式のものを使用するに限らず、ボール方式のもの
等、転がり方式のワンウエイクラッチ全般を使用するこ
とができる。また、スラストワッシャ３４を廃止してブ
レーキワッシャ３１を直接ハウジング１１に回り止めし
てもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータおよび減速装置にセルフロック機能を設備しなく
て済むため、コストを低減することができる。また、ワ
ンウエイクラッチのケースとブレーキワッシャとの押接
面間の摩擦力の設定によって、負荷側からの逆回転作用
力が作用しても回動せず、モータ側からの逆回転駆動力
を加えることによって逆回転を許容するように構成され
ているため、逆回転防止機構の構造を簡単化して負荷側
からの逆回転作用力によるシャフトの逆回転を確実に防
止することができるとともに、緊急時の手動操作作業を
軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるアクチュエータを示す
縦断面図である。

【図２】その要部を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１０…アクチュエータ、１１…ハウジング、１２…モー
タ、１３…モータ装着部、１４…挿通孔、１５…シャフ
ト、１６…送り用雄ねじ部、１７…雌ねじ部、１８…ナ
ット（雌ねじ部材）、１９…支持筒、２０…ねじ結合
部、２１…ダンパー部材、２２…移動筒、２３…ねじ結
合部、２４…連結具、２５…キャップ、２６…Ｏリン
グ、２７…ワッシャ、２８…ストッパ、２９…スラスト
転り軸受、３０…ワンウエイクラッチ、３０ａ…クラッ
チケース、３０ｂ…楔形状溝、３０ｃ…ローラ、３１…
ブレーキワッシャ、３２…グリース溜め溝、３３…凸
部、３４…スラストワッシャ、３５…凹部、３６…凸
部、３７…固定壁部、３８…凹部、３９…ラジアル転り
軸受、４０…スラストワッシャ、４１…ストッパリン
グ、４２…従動側傘歯車、４３…原動側傘歯車、４４…
支持軸、４５…ウオーム歯車減速装置、４６…リミット
スイッチ用雄ねじ部、４７…ストライカー、４８…凸
部、４９…ケース、５０…回り止め溝、５１…工具装着
部、５２…キャップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの挿通孔内に挿通されて回転
   自在に支承されているシャフトがモータによって正逆回
   転駆動されるように構成されており、シャフトの外周に
   形成された雄ねじ部には負荷に連結される雌ねじ部材が
   回転不能かつ進退自在に螺合されているアクチュエータ
   において、 前記シャフトの外周にはワンウエイクラッチと、ハウジ
   ングに回り止めされたブレーキワッシャとが、互いの対
   向面を押接された状態でそれぞれ装着されており、 ワンウエイクラッチは、シャフトが正回転される時にク
   ラッチケースが空回りし、シャフトが逆回転される時に
   クラッチケースがシャフトと一体回転するように構成さ
   れており、 ワンウエイクラッチとブレーキワッシャとの押接面間の
   摩擦力は、シャフトに対する負荷側からの逆回転作用力
   よりも大きく、かつ、それらの差がモータ側からの逆回
   転駆動力よりも小さくなるように設定されていることを
   特徴とするアクチュエータ。