JPH09100893A

JPH09100893A - 回転式アクチュエータ

Info

Publication number: JPH09100893A
Application number: JP25973795A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Murata; 勉村田
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、推力のバラツキをなくした推理を出
力できる回転式アクチュエータの提供にある。【解決手段】回転子（アクチュエータ）の回転力を回転
子に形成したねじとリードスクリュー軸４０（出力軸）
に形成したねじからなるねじ機構によって直線方向の推
力に変化してリードスクリュー軸４０を介して出力する
回転式アクチュエータにおいて、前記ねじ機構をそれぞ
れ異なるフランク角度α１、α２を有する雄ねじ３３ａ
と雌ねじ４１とで構成し前記両ねじの接点径ｄ₂の接点
位置を略一定にした回転式アクチュエータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ステッピングモ
ーター等からなる回転式アクチュエータのアクチュエー
タとしての回転子の回転力つまり回転トルクを出力軸で
あるリードスクリューと呼ばれるねじ機構によって直線
方向の推力に変化してリードスクリュー軸を介して出力
する回転式アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステッピングモーター等からなる
回転式アクチュエータのアクチュエータとしての回転子
の回転トルクをねじ機構によって直線方向の推力に変化
してリードスクリュー軸を介して出力する回転式アクチ
ュエータは、種々の開閉弁の駆動手段やフロッピーデイ
スクドライブ装置のヘッド駆動手段等に広く使用されて
いる。

【０００３】ところで、図７に示すようにこの種の回転
式アクチュエータにおけるアクチュエータの回転トルク
を直線運動に変換するためのねじ機構に用いられている
雄ねじ１００および雌ねじ１０１のフランク角度α１、
α２は同一に設定されている。しかし、前記両ねじ１０
０および１０１のねじ山の形状は製造上の誤差等により
必ずしも同じにならずバラツキが生じてしまうため、こ
れら両ねじ１００および１０１のフランク角度にはわず
かな相違が生じる。このフランク角度の相違は通常の単
に締付け用あるいは固定用として用いられるねじ等にお
いては問題となることはないが、上述のような回転式ア
クチュエータに用いられるねじ機構においては、このフ
ランク角度の相違は図８（Ａ）に示すように両ねじ１０
０と１０１との接点径が例えば雄ねじ１００の山側、あ
るいは同図（Ｂ）に示すように谷側に移動して変動すこ
とになり、その結果アクチュエータの回転力をリードス
クリューの直線方向の推力に変換する伝達係数が変化す
ることになる。

【０００４】すなわち、アクチュエータの回転力つまり
回転トルクＴｆとリードスクリュー軸つまの出力軸の推
力Ｐｆとの関係は、Ｐｆ＝推力Ｔｆ＝回転トルク（締付けトルク）ｋ＝トルク係数ｄ＝ねじの呼び径ｄ₂＝接点径 θ ＝ねじ面の摩擦角 α ＝フランク角度 β ＝ねじのリード角 μ ＝ねじの摩擦係数Ｌ＝ねじのリードとすると、Ｐｆ＝（１／ｋ・ｄ）×Ｔｆ……………………………（１）ｋ＝２ｄ／ｄ₂×１／ｔａｎ（θ＋β）………………（２）ｔａｎθ＝μ／ｃｏｓα…………………………………（３）ｔａｎβ＝Ｌ／π・ｄ₂…………………………………（４）で表され、これら（１）ないし（４）式より回転トルク
Ｔｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ（５）で表せる。ここでＫはつぎの式で表されるものである。

【０００５】２／ｄ₂（πｄ₂ｃｏｓα−Ｌμ／Ｌｃｏｓθ＋μπｄ₂）Ｔｆ…（６）上記（５）および（６）式から解るように雄ねじ１００
と雌ねじ１０１のフランク角度α１、α２が相違すると
本来設定されている両ねじ１００と１０１との所定の接
点径が雄ねじ１００の谷径側あるいは山径つまり外径
（呼び径）側（雌ねじ１０１においては雌ねじの山径側
あるいは谷径側）に移動し、前記接点径ｄ₂の値が変動
して伝達係数Ｋが変化することになる。その結果回転ト
ルクＴｆつまりアクチュエータの回転トルクが一定であ
ったとしても、推力Ｐｆつまりリードスクリュー軸の推
力は変動することになる。

【０００６】前記接点径ｄ₂の変化とこの接点径ｄ₂の
変化に応じて変化する推力の関係は（６）式から解るよ
うに、接点径ｄ₂が雄ねじ１００の谷側に移動して小さ
くなると伝達係数Ｋは大きくなり、逆に山側に移動して
大きくなると伝達係数Ｋは小さくなるものである。

【０００７】一般に、回転式アクチュエータのねじ機構
においては両ねじのフランク角度を同一に設定し、この
フランク角度によって定まる所定の接点径に応じて所定
の推力をリードスクリュー軸から得るようにアクチュエ
ータの回転トルクを設定しているものであるが、上述の
ように製造上の誤差等によりねじ機構を構成する両ねじ
１００および１０１のフランク角度に相違が生じると、
前記所定の回転トルクに設定したアクチュエータの回転
によってリードスクリュー軸に所定の推力が伝達されな
いことになる。つまり接点径ｄ₂が雄ねじ１００の谷側
に移動して小さくなると伝達係数Ｋは大きくなりリード
スクリュー軸の推力が大きくなり、逆に山側に移動して
大きくなると伝達係数Ｋは小さくなりリードスクリュー
軸の推力が小さくなることになる。

【０００８】このことは製造上の誤差等により両ねじ１
００、１０１のフランク角度α１、α２に相違生じて、
例えば接点径ｄ₂が小さくなると所定の設定値を超えた
推力Ｐｆがリードスクリュー軸に伝達され、この推力オ
ーバーによる無駄な推力は騒音あるいは振動等の発生を
引き起こすことになりり、また、接点径ｄ₂が大きくな
ると所定の推力が得られなくなり推力不足により動作不
良等が生じることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
回転式アクチュエータにおいては、ねじ機構の雄ねじ１
００と雌ねじ１０１のフランク角度α１、α２が製造上
の誤差等により相違が生じ、その結果伝達係数に変動し
アクチュエータの回転トルクが一定であっても、リード
スクリュー軸に伝達される推力が変動してバラツキが生
じ、騒音あるいは振動の発生原因となり、また、推力不
足による動作不良の発生原因となる等の問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、請求項１記載の発明は、アクチ
ュエータの回転力をねじ機構によって直線方向の推力に
変化して出力軸に伝達する回転式アクチュエータにおい
て、前記ねじ機構をそれぞれ異なるフランク角度を有す
る雄ねじと雌ねじとで構成し前記両ねじの接点径を定め
る接点位置を略一定にした回転式アクチュエータとした
ものであり、また、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の発明における構成である前記ねじ機構の圧力側
の接点径を遊び側の接点径より小とするように前記両ね
じのフランク角度を異ならせた回転式アクチュエータと
したものであり、また、請求項３記載の発明は、前記請
求項１および請求項２記載の発明における前記ねじ機構
においてねじの谷径または外径の少なくとも一方の圧力
側フランクと遊び側フランクの形状を異ならせた回転式
アクチュエータとしたものである。

【００１１】上記のように構成した請求項１記載の発明
は、ねじ機構の雄ねじと雌ねじのフランク角度を意図的
に異ならせて、接点位置を所定の方向に意図的に移動さ
せることにより、製造上の誤差等による接点径の変動を
少なくして伝達係数の変動を少なくすることがてき、し
たがってアクチュエータから伝達される出力軸の推力の
変動を少なくできるという作用を有するものでものであ
り、また、請求項２記載の記載の発明は、前記請求項１
記載の発明の作用に加えて、往復動方向の推力が異なる
場合における出力軸の往復方向の推力の差を小さくでき
るという作用を有するものである。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、それぞれ請
求項１の発明および請求項２記載の発明の作用に加え
て、広範囲に亘り接点径を設定ができるという作用を有
するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
図１ないし図６に基づいて説明する。

【００１４】まず、第一の実施の形態を図１ないし図３
を参照して説明する。図１は回転式アクチュエータとし
てのステッピングモーターを用いた場合示すものであ
り、同図はその断面図である。同図に示すようにステッ
ピングモーター１は、筐体１０、この筐体１０内に設け
られた固定子２０、前記筐体１０内に回転自在に配設さ
れたアクチュエータとしての回転子３０、この回転子３
０の回転力つまり回転トルクを直線方向つまり往復動方
向の推力として出力する出力軸としてのリードスクリュ
ー軸４０等から構成されている。

【００１５】そして、前記筐体１０は一端側を開口した
有底筒状に形成された筒状フレーム１１と、この筒状フ
レーム１１の前記開口に嵌合して取り付けられる蓋状フ
レーム１２とから構成されている。前記筒状フレーム１
１の底部には軸受収納部１１ａが設けられ、また、蓋状
フレーム１２にはその中心部に軸受取付孔１２ａが形成
され、この軸受取付孔１２ａには摺動軸受１３が圧入し
て取り付けられている。この摺動軸受１３の中心部には
断面Ｄ字状の軸孔１３ａが形成され、前記リードスクリ
ュー軸４０が回転方向への回動を規制されて軸方向に移
動可能に挿通されるようになっている。また、蓋状フレ
ーム１２には前記軸孔１３ａと同一軸心を有する環状の
軸受収納部１２ｂが形成されている。

【００１６】そして、前記固定子２０は中央部に環状壁
によって形成された回転子３０が回転自在に位置する環
状空間２１ａ、２２ａが形成されたヨーク２１と２２
と、これら各ヨーク２１、２２に収納された巻線２１
ｂ、２２ｂとから構成されるとともに、各ヨーク２１、
２２の外周縁を前記筒状フレーム１１内に圧入してこの
筒状フレーム１１内に取り付けられている。

【００１７】つぎに、前記アクチュエータとしての回転
子３０は、合成樹脂からなる芯体３１とこの芯体３１の
外周にこの芯体３１と一体成型により取り付けられた円
筒状の永久磁石３２とから構成されている。そして、こ
の芯体３１の中心部には一端側を開口し、内周面にねじ
機構の一部を構成する雌ねじ３３ａを形成した軸穴３３
が設けられ、また、この芯体３１の一側つまり軸穴３３
の開口側にはこの軸穴３３よりも径大に形成した環状壁
からなる嵌合軸３４ａが形成されている。また、前記一
側と対向する他側つまり軸穴３３の底部側には外方に突
出させて嵌合軸３４ｂが一体的に形成されている。そし
て、前記嵌合軸３４ａおよび３４ｂにはそれぞれボール
ベアリング３６ａおよび３６ｂが取り付けられており、
これらボールベアリング３６ａおよび３６ｂを前記蓋状
フレーム１２の軸受収納部１２ｂおよび筒状フレーム１
１の軸受収納部１１ａに嵌合することにより、回転子３
０は筐体１０内に回転自在に配設されているものであ
る。

【００１８】つぎに、リードスクリュー軸４０は、その
一端側には前記回転子３０の芯体３１に設けられた雌ね
じ３３ａに螺合するねじ機構の一部を構成し前記雌ねじ
３３ａとでねじ機構を構成する雄ねじ４１が形成され、
また、他端側には前記摺動軸受１３のＤ字状の軸孔１３
ａと同一形状とした断面Ｄ字状に形成されるとともにこ
の軸孔１３ａ内を摺動できる摺動軸部４０ａが形成され
ている。そして、前記雄ねじ４１が形成されたリードス
クリュー軸４０は、前記回転子３０が正逆回転すること
によって前記摺動軸受１３の軸孔１３ａによって回転が
規制されて軸方向に沿って前進（図１の矢印ａ方向）ま
たは後進（図１の矢印ｂ方向）するように動作し、前記
回転子３０の回転トルクを直線方向の推力として出力す
るものである。

【００１９】そして、図２に示すように前記ねじ機構を
構成するリードスクリュー軸４０に形成した雄ねじ４１
のフランク角度α１を回転体の芯体３１に形成した雌ね
じ３３ａのフランク角度α２よりも小さく設定して、両
ねじ４１と３３ａのフランク角度を意図的に異ならせた
場合は、接点径ｄ₂の値は雄ねじ４１の山側に移動して
大きくなるとともに、この接点径ｄ₂は雄ねじ１００の
ねじ山の角部４１ａとこの角部４１ａに当接する雌ねじ
３３ａの谷部の面つまりフランクの面との接点で定ま
り、この接点径ｄ₂によって定まる伝達係数Ｋによっ
て、回転子３０の回転トルクはリードスクリュー軸４０
に伝達される。また、図３に示すように雄ねじ４１のフ
ランク角度α１を雌ねじ３３ａのフランク角度α２より
も大きく設定して、両ねじ４１と３３ａのフランク角度
を意図的に異ならせた場合は、接点を雄ねじ１００の谷
側に移動させて、接点径ｄ₂の値を小さくできるととも
に、この接点径ｄ₂は雌ねじのねじ山の角部３３ｂとこ
の角部３３ｂに当接する雄ねじ４１の谷部の面つまりフ
ランクの面との接点で定まり、この接点径ｄ₂によって
定まる伝達係数Ｋによって、回転子３０の回転トルクは
リードスクリュー軸４０に伝達される。

【００２０】そして、上記のように両ねじ４１、３３ａ
のそれぞれフランク角度を意図的に異ならせることによ
って、接点径ｄ₂を定めるようにした場合は両ねじ４
１、３３ａの製造上の誤差等が生じたとしてもフランク
角度を同一にした場合のように誤差の程度によって、両
ねじ３３ａ、４１との接点がフランクの面に沿って移動
することにより生じる接点径ｄ₂のバラツキを防止で
き、接点径ｄ₂を略一定にできるものである。

【００２１】因みに、図２において、α１＝１３度、α
２＝１５度、接点径ｄ₂＝ねじの呼び径＝０．４ｃｍ、
回転トルク＝５．００Ｋｇ−ｃｍとし、その他のパラメ
ーターを同一とした場合の計算結果は、伝達係数Ｋは
０．２９４となり、また、推力Ｐｆは４．２５３Ｋｇと
なる。

【００２２】また、図３において、α１＝１７度、α２
＝１５度、接点径ｄ₂＝ねじの谷径＝０．２５５、回転
トルク＝５．００Ｋｇとしその他のパラメーターを同一
とした場合の伝達係数Ｋは０．２７６となり、また、推
力Ｐｆは４．５３０Ｋｇとなる。

【００２３】この結果から明らかなように、雌ねじ３３
ａのフランク角度＝１５度と一定にし、回転トルクを
５．００Ｋｇ−ｃｍと一定とした場合であっても、雄ね
じ４１のフランク角度α１をそれぞれ１３度および１７
度と意図的に異ならせ、接点径ｄ₂を大きくした場合と
逆に小さくした場合とでは、大きくした場合の推力Ｐｆ
は４．２５３Ｋｇであり、小さくした場合の推力Ｐｆは
４．５３０Ｋｇとなり、両者間には約７％の差異が生じ
る。

【００２４】このことは、従来の回転子アクチュエータ
のねじ機構のように、両ねじのフランク角度を同一に設
定した場合、製造上の誤差等により仮に接点径ｄ₂が雄
ねじの谷径側から山径側まで亘って変化するようなバラ
ツキが生じると回転トルクが一定であったとしてもリー
ドスクリュー軸４０に伝達される推力は約７％のバラツ
キが生じることになり、この推力のバラツキは上述した
ように振動、騒音あるいは動作不良の発生原因となるも
のである。

【００２５】しかし、この実施の形態のように両ねじ３
３ａ、４１のフランク角度α１、α２を所望の接点径と
なるように意図的に異ならせ前記接点径を雄ねじ（雌ね
じ）の谷側（山側）あるいは山側（谷側）に位置するよ
うに設定することによって、上述したようなねじの製造
上の誤差等に起因する接点径のバラツキを少なくするこ
とができ、リードスクリュー軸４０からバラツキの少な
い安定した推力を得ることができるものである。

【００２６】つぎに、第二の実施の形態を図４ないし図
５を参照して説明する。なお、回転式アクチュエータと
してのステッピングモーターは、ねじ機構の構成を除い
て上記第一の実施の形態と同一構成であるので、同一部
分に同一符号を付してその説明は省略する。

【００２７】図４において５０はステッピングモーター
１が取り付けられる例えば内燃機関のアイドリング回転
速度制御装置あるいは自動車用エンジンの排気ガス再循
環システム装置等の装置の取付部であり、この取付部５
０に図示しない固定手段によって前記ステッピングモー
ター１は取り付けられている。この取付部５０には前記
リードスクリュー軸４０と軸心を一致させた軸孔５１が
形成されており、この軸孔５１には軸受５２が取り付け
られている。また、取付部５０には前記軸孔５１を囲ん
でこの軸孔５１よりも径大な環状壁５３によって形成さ
れたばね収納部５４が形成されている。そして、前記軸
受５２は作動軸５５が軸方向に摺動自在に挿入されてお
り、この作動軸５５の一端側の先端部には弁５６が設け
られており、また、他端側の先端部には円盤状のばね受
板５７が取り付けられている。そして、このばね受板５
７と前記ばね収納部５４の底壁５４ａとの間にはコイル
ばねからなるばね５８が配設され、このばね５８は作動
軸５５の前記他端側先端を前記リードスクリュー軸４０
の先端に当接させて、前記リードスクリュー軸４０を常
に図４において右方向（図４に矢印ａで示す方向）に付
勢するものであり、その結果リードスクリュー軸４０に
形成した雄ねじ４５は回転子３０に形成した雌ねじ３７
に対して圧力を加えるように作用している。

【００２８】また、前記弁５６は流体通路の通路壁６０
に形成した流路口６１を開閉するようになっている。こ
の弁５６は装置が停止しているときは開いた状態になっ
ているものであり、動作状態では弁５６にによって開閉
量が制御れるものである。そして、前記ばね５８は前記
ステッピングモーター１が装置の動作中に故障等して停
止したときに前記リードスクリュー軸４０を強制的に右
方向に移動させて弁５６を流路口６１から離間させて流
路口６１を開放状態に維持させるものである。

【００２９】そして、前記回転子３０に形成された雌ね
じ３７とリードスクリュー軸４０に形成された雄ねじ４
５から構成されるねじ機構は、図５に示すように回転子
３０の芯体３１に形成された雌ねじ３７のフランク角度
α３を一定としてリードスクリュー軸４０に形成された
雄ねじ４５のフランク角度のうち前記雄ねじ４５の圧力
側つまり前記ばね５８の付勢力に抗して前進する方向
（図５における矢印ｂ方向）に移動する際に、雌ねじ３
７のねじ山の角部３７ａが接触する側のフランク４５ａ
のフランク角度α４を遊び側つまり前記ばね５８の付勢
力が加わる方向（図における矢印ａ方向）に移動する際
に雌ねじ３７から力が加えられる側のフランク４５ｂの
フランク角度α５より大きく設定して構成したものであ
る。

【００３０】このように構成することによって、前記圧
力側の両ねじ３７、４５の接点径の値を小さくして伝達
係数Ｋを大きくでき、また、逆に遊び側の接点径の値を
大きくして伝達係数を小さくでき、このことによって前
記ばね５８の付勢力が加えられていたとしても、この影
響をそのまま受けることなくリードスクリュー軸４０の
往復方向の推力の差を小さくすることができ、この結果
回転子３０の回転トルクが一定であっても、リードスク
リュー軸４０の前進方向および後進方向に関係なくリー
ドスクリュー軸４０からは差の少ない推力を得ることが
できるものである。つまり前進および後進のリードスク
リュー軸４０の推力差を小さくすることができ、回転ト
ルクが一定であってもリードスクリュー軸４０に伝達さ
れる推力は超過することもなく、また、不足することも
なくしたがって推力の過不足による振動、騒音あるいは
動作不良を生じることを防止できるものである。

【００３１】上述の前進および後進方向のリードスクリ
ュー軸４０の推力差を小さくすることができることの理
解を助けるために数値的に表すと、いま例えば、ステッ
ピングモーター１の回転子３０の回転トルクＴｆを１Ｋ
ｇ−ｃｍ、圧力側の伝達係数Ｋを１．１（Ｋ＝１．１と
なるように両ねじのフランク角度を設定する）、遊び側
の伝達係数Ｋを０．９（Ｋ＝０．９となるように両ねじ
のフランク角度を設定する）、また、ばね５８の推力つ
まり付勢力を０．２Ｋｇと仮定して、これらの値を前記
（５）式に代入して、推力Ｐｆを求めると、リードスク
リュー軸４０の前進方向の推力Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ
＝１．１×１＝１．１となり、この値からばね５８の推
力０．２Ｋｇを減じると、リードスクリュー軸４０が作
動軸５５に与える推力は０．９Ｋｇとなる。

【００３２】また、リードスクリュー軸４０の後進方向
の推力Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ＝１×０．９＝０．９Ｋ
ｇとなり、この値にばね５８の推力０．２Ｋｇを加える
と、リードスクリュー軸４０が作動軸５５に与える推力
は１．１Ｋｇとなる。したがって、前進および後進方向
の推力の差は０．２Ｋｇとなる。

【００３３】これに対して、図１に示すようにつまり従
来のように両ねじのフランク角度を同一とするとともに
圧力側のフランク角度と遊び側のフランク角度を同一と
するとし、そして、ステッピングモーターの回転子の回
転トルクＴｆを１Ｋｇ−ｃｍ、圧力側および遊び側の伝
達係数Ｋをそれぞれ１、また、ばね５８の推力つまり付
勢力を０．２Ｋｇと仮定して、これらの値を前記（５）
式に代入して、推力Ｐｆを求めると、リードスクリュー
軸４０の前進方向の推力Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ＝１×
１＝１となり、この値からばね５８の推力０．２Ｋｇを
減じると、リードスクリュー軸４０が作動軸５５に与え
る推力は０．８Ｋｇとなる。

【００３４】また、リードスクリュー軸４０の後進方向
の推力Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ＝１×１＝１Ｋｇとな
り、この値にばね５８の推力０．２Ｋｇを加えると、リ
ードスクリュー軸４０が作動軸５５に与える推力は１．
２Ｋｇとなる。したがって、前後方向の推力の差は０．
４Ｋｇとなり、上記のように圧力側と遊び側のフランク
角度を変えてた場合に比べてそのリードスクリュー軸４
０の前進および後進方向の推力の差が大きくなることが
理解でる。この差は上述したように振動、騒音あるいは
推力不足等による動作不良等の発生原因となるものであ
る。

【００３５】なお、この第二の実施の形態においても両
ねじのフランク角度を意図的に異ならせていることから
両ねじの製造上の誤差等が生じる接点径のバラツキを少
なくすることができることは、前記第一の実施の形態の
場合と同様である。

【００３６】なお、ねじ機構におけるねじの形状を図６
に示すように雄ねじ６０および雌ねじ７０のそれぞれの
圧力側のフランク６１、７１および遊び側のフランク６
２、７２の形状をそれぞれ異なる階段状とすること、つ
まり雄ねじ６０ねじ（雌ねじ７０）の外径（谷径）と谷
径（外径）における圧力側と遊び側のフランクの形状を
異ならせることにより、ねじの外径と谷径との差を大き
くできることから、両接点径の差を大きくでき、したが
って、伝達係数の差を大きくきるものである。このこと
は、第二の実施の形態の場合のようにリードスクリュー
軸４０を一方方向にばね等により付勢されている場合の
ように移動方向によって異なる推力が要求されている回
転式アクチュエータに特に有効である。

【００３７】このようにねじの外径および谷径の圧力側
および遊び側のフランクの形状を階段形状とするととも
に両フランク形状を異ならせるようにした場合は、図６
に二点鎖線で示す第一の実施の形態または第二の実施の
形態の場合のねじ機構のにおけるねじ山の外径ｒ１より
も大きな外径Ｒ１とすることができ、両ねじ６０、７０
の遊び側のそれぞれのフランク角度α６、α８が同じで
あっても接点径を大きくして伝達係数を小さくでき、ま
た、谷径ｒ２よりも小さな谷径Ｒ２とすることができる
ことから、両ねじ６０、７０の圧力側のそれぞれのフラ
ンク角度α７、α９が同じであっても接点径を小さくし
て伝達係数を大きくできるものである。したがって、例
えば第二の実施の形態における圧力側の伝達係数より大
きな伝達係数とすることができ、また、遊び側の伝達係
数より小さな伝達係数とすることがでるものであり、こ
れを仮に前記第二の実施の形態における圧力側の伝達係
数１．１に対して１．２とし、また、前記第二の実施の
形態における遊び側の伝達係数０．９に対して０．８と
して、そして、上記第二の実施の形態における場合と同
様に、ステッピングモーター１の回転子３０の回転トル
クＴｆを１Ｋｇ−ｃｍ、また、ばね５８の推力つまり付
勢力を０．２Ｋｇと仮定して、これらの値を前記（５）
式に代入して、前後方向の推力Ｐｆを求めると、リード
スクリュー軸の前進方向の推力Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ
＝１．２×１＝１．２となり、この値からばね５８の推
力０．２を減じると、リードスクリュー軸４０が作動軸
５５に与える推力は１．０Ｋｇとなる。

【００３８】また、リードスクリュー軸の後進方向の推
力Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｋ・Ｔｆ＝１×０．８＝０．８Ｋｇと
なり、この値にばね５８の推力０．２Ｋｇを加えると、
リードスクリュー軸４０が作動軸５５に与える推力は
１．０Ｋｇとなり、前後方向の推力は同一となり両者の
差をなくすることができるものである。

【００３９】この前後方向の推力を同一にすることによ
り振動、騒音あるいは推力不足等による動作不良をなく
し回転式アクチュエータの動作を安定させることができ
るものてある。

【００４０】なお、図６ではねじの外径と谷径の両方の
フランクの形状を異ならせるようにしたが、これはいず
れか一方のフランクの形状を異ならせるようにしても、
接点径の差は両方を異ならせる場合に比べて大きくする
ことができないものの、フランクの形状を異ならせない
ものに比べて接点径の差を大きくできるものである。

【００４１】

【発明の効果】上記のように構成した請求項１記載の発
明は、ねじ機構の雄ねじと雌ねじのフランク角度を意図
的に異ならせて、接点位置を所定の方向に意図的に移動
させるこてにより、製造上の誤差等による接点径の変動
を少なくすることがてき、したがって伝達係数の変動を
少なくし、アクチュエータから伝達されるリードスクリ
ュー軸の推力の変動を少なくできるという効果を奏する
ものである。また、請求項２記載の記載の発明は、前記
請求項１記載の発明の効果に加えて、往復動方向の推力
が異なる場合におけるリードスクリュー軸においてもリ
ードスクリュー軸の往復方向の推力の差を小さくでき、
振動、騒音あるいは動作不良の発生とを防止できるとい
う効果を奏するものである。また、請求項３記載の発明
は、それぞれ請求項１の発明および請求項２記載の発明
の効果に加えて、広範囲に亘り接点径を設定ができると
いう効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の回転式アクチュエ
ータの断面図。

【図２】上記実施の形態のねじ機構の作用示す要部断面
図。

【図３】上記実施の形態のねじ機構の作用を示す要部断
面図。

【図４】本発明の第二の実施の形態の回転式アクチュエ
ータの断面図。

【図５】上記実施の形態のねじ機構の作用を示す要部断
面図。

【図６】上記各実施の形態におけるねじ機構の他の実施
の形態を示す要部断面図。

【図７】従来の回転式アクチュエータのねじ機構の要部
断面図。

【図８】上記従来のねじ機構の作用を示す要部断面図。

【符号の説明】

１回転式アクチュエータ３０回転子（アクチュエータ）３３ａ、３７回転子に形成した雌ねじ（ねじ機構の
一部）４０リードスクリュー軸（出力軸）４１、４５リードスクリュー軸に形成した雄ねじ
（ねじ機構の一部） α１、α２フランク角度ｄ₂ 接点径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータの回転力をねじ機構によっ
て直線方向の推力に変化して出力軸に伝達する回転式ア
クチュエータにおいて、前記ねじ機構をそれぞれ異なる
フランク角度を有する雄ねじと雌ねじとで構成し前記両
ねじの接点径を定める接点位置を略一定にしたことを特
徴とする回転式アクチュエータ。
【請求項２】前記ねじ機構の圧力側の接点径を遊び側の
接点径より小とするように前記両ねじのフランク角度を
異ならせたことを特徴とする請求項１記載の回転式アク
チュエータ。
【請求項３】前記ねじ機構においてねじの谷径または外
径の少なくとも一方の圧力側フランクと遊び側フランク
の形状を異ならせたことを特徴とする請求項１または請
求項２記載の回転式アクチュエータ。