JPH03149449A - 電動差動式推力発生装置 - Google Patents

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） この発明は、従来主として気圧又は油圧シリンダによる
推力発生の直進アクチュエータに替ってあらゆる分野に
おいて利用可能な、より強力で作動正確なる直進するア
クチュエータとしての純電動差動式推力発生装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、直進推力発生装置として最も利用されているのは
気圧又は油圧シリンダで、我国でも年間′数百万本のも
のが生産されている。特に航空機の繰舵装置の大半ｊよ
油圧方式で多数の油圧シリンダが使用されている。油圧
方式の利点は圧力を上げれば、い（らでも推力が上り、
その上シリンダ本体も小形化が図れるので現在ジェット
戦闘機からジャンボジェット機さらに宇宙ロケットの制
御システムにも利用されている。然しこの方式の欠点は
油圧を高くすればする程油圧ポンプや油圧配管の肉厚は
厚く重くなり、大形化すればする程重量増加となり、か
つパツキン類や弁類の破損率も高く安全性は逆に低下す
る。従って最近では油圧を低くする傾向にあり、そのた
めに大きなピストン径や油圧配管径となって油量も増加
している。

勿論一般の産業機械用の油圧シリンダも同様で信頼性の
高い機械はど油圧力を低く設定して安定化を図っている
。

（発明が解決しようとする問題点） 最近の航空機事故においても油圧システムによる原因が
問題となり、更に輸送能力が巨大化する程より多くの人
命が失われる傾向である。

我国においても回航ジャンボ機の事故以来通産省始め国
を挙げてこの対策として油圧システムに替わる純電気シ
ステムの開発が進められており、最近では油圧配管をな
くす目的で油圧シリンダに制御モータと油圧ポンプを直
結併設させた電気油圧シリンダも開発されている。然し
油の持っている粘性、圧縮性、発火性及び劣化性等の特
性により無人制御の為の精度維持や信頼性及び安全性等
に今一つの問題点を抱えている。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明は、上記のとおり従来の気圧や油圧によ
る推力発生シリンダに替えて電動機の回転力を差動式傘
歯車機構により任意に減速して出力歯車の中空軸内に形
設した送りねじナツトを回転し、この送りねじナツトに
嵌大して本体内部に送りねじ軸を貫通し、この両端また
は一端を基台上に固定し、この減速機構により本体をも
って微調整可能で強大な超精密運動を可能とする純電動
推力発生装置を提供することを目的としている。

（実施例） 上記の目的を達成するため本発明は、その実施例を図面
を参照して説明すると、円筒体の本体（Ａ）を設け、該
本体（Ａ）の内部に固定子（３）を取付け、回転子（２
）を電動機中空軸（１）に嵌合し、続いて固定傘歯車（
６）を推力軸受（９）を介して嵌合し、さらに中空軸端
を傾斜偏心（１４）させ、この外周部に推力軸受（１５
）を嵌入して前記固定傘歯車と噛合う入力両面傘歯車（
７）を軸承させる。次にこの入力傘歯車（７）と噛合う
出力傘歯車（８）を設け、この出力軸内部に予圧ボール
ねじ送りナツト（１２）を嵌合し、出力傘歯車（８）の
外周には多数の推力軸受（ｌＯ）を組合せて本体（Ａ）
に固定し、かつ固定傘歯車（６）の歯数（Ｎｌ）、入力
傘歯車（７）の歯数（Ｎ２）及び（Ｎ３）並びに出力歯
車（８）の歯数（Ｎ４）等の歯面同士を予圧するととも
に予圧筒（１３）をもって歯間隙間を零に保持させる。

さらに上記送りねじナツト（１２）に嵌入する送りねじ
軸（１１）を電動子中空軸内まで貫通し、この両端を基
台（Ｂ）上に固定して成るものである。

なお、停電時の逆推力を防ぐために電磁ブレーキ（４）
を設け、かつ正確な位置決めをするためエンコーダ（５
）を設置可能の構造としている。

まり図面において（１６）は本体スライド用のリニアガ
イドである。

（作用） 上記のように構成された電動差動式推力発生装置は、両
面差動傘歯車の固定傘歯車（６）の歯数（Ｎｕ）、入力
傘歯車（７）の入力側歯数（ＮＺ）、同歯車（７）の出
力側歯数（Ｎ１）及び出力歯車（８）の歯数（Ｎ４）を
任意の歯数に選定することにより、ｌＯ倍から数１．０
００倍のトルクが得られることができる。

その減速比は近似的に　　Ｉ　　　　　　Ｎｌ　ＸＮ３
−　＝　１−□ Ｎｚ　ＸＮ４ で表わされる。例えばＮ、＝２７、Ｎｚ　、　Ｎ３　。

Ｎ、＝３０とすれば １　　　　　２７Ｘ３０　　　　３ −　＝　１−　　　　　　　　＝　− Ｒ３０ｘ３０　　　３０ ■ ＝十□ となり出力歯車（８）は１／１０の正回転となり、従っ
てそのトルクは電動機トルクの１０倍となる。

又別の例としてＮＩ＝３７．Ｎｚ　＝４０．Ｎ３　＝５
４、Ｎ、＝５０とすれば １　　　　　　３７Ｘ５４ −　＝　１−□ Ｒ４０Ｘ５０ １．９９８　　　　　　　　１ ＝　１−−　＝　＋□ ２．０００　　　　１，０００ となり、出力歯車（８）はｌ／ｌ、０００の正目転とな
り、従ってトルクは電動機トルクの１．０００倍となる
。

なお正確な位置決めの場合は、電動機軸（１）にｔｏ、
ｏｏｏパルスのエンコーダ（５）を取付け、一例として
減速比１／Ｒ＝１／１００とすれば、１００Ｘ１万パル
ス＝１００万パルス７１回出力軸回転となり、従来の電
動機の回転制御をスイッチング制御で行えば大凡士ｌＯ
度の誤差（１回転３６０度）であるが、機構的にこの精
度を１００倍に向上することができる。またサーボモー
タを利用すれば高負荷時でも、極限に近い精度の位置決
めが始めて可能になったと言うことができる。

又本装置の出力側に電動機を、入力側にねじナツトを組
み替えれば、そっくりそのまま増速装置となるのは当然
である。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下記述のような効果を奏するものである従来一般に用い
られる歯車減速機構やウォーム歯車、遊星歯車機構を組
合せると、可動部品点数だけでも数１０点の部品機素か
ら成っているが、本発明においては僅か電動機軸、入力
両面傘歯車。

出力傘歯車及び送りねじ軸の４個の機素しか可動部品が
ないことになり、部品の精度や誤差から発生する製品の
ばらつきは１０分の１以下となった。又差動傘歯車機構
における各歯車の歯面両面を予圧できたので歯面間隙間
が零となり、ガタが皆無となった。従来の遊星減速機構
では少くとも３段歯車であれば６／１００以上のガタが
発生していた。又高伝達効率のため従来ウォーム減速機
などで見られた滑り摩耗や発熱は全く無くなった。

本発明により純電動の高推カシリンダが完成されたので
、これを航空機や宇宙ロケットの制御機構に利用すれば
、従来の油圧系制御機構による油圧ポンプ、油圧シリン
ダ、各制御弁及び長大な油圧配管等の多くの機素を不要
とし、上記のように機素の少ない高精度、高信頼性の制
御が可能となり、且つ軽量にして低コストであり、事故
防止と人命尊重のため太きく貢献する画期的な発明と言
うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は一部切欠けの正面縦断面図である。 １・・電動機中空軸　　　　２・・回転子３・・固定子
　　　　　　　４・・電磁ブレーキ５・・エンコーダ　
　　　　６・・固定傘歯車７・・入力両面傘歯車　　　
８・・出力傘歯車９・・固定歯車推力軸受 ｌＯ・出力歯車推力軸受　　１１・送りねじ軸１２・送
りねじナット　　　１３・予圧筒１４・中空軸傾斜偏心
部 １５・入力傘歯車推力軸受　１６・リニアガイドＡ・・
本体　　　　　　　　Ｂ・・基台Ｎ１　・・固定傘歯車
の歯数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意の直方体又は円筒体の本体を設け、該本体内には中
   空軸電動機及び１枚もしくは複数枚歯数差の中空軸両面
   差動傘歯車機構を配設し、かつ前記電動機回転子中空軸
   の一端を傾斜偏心させた同軸外周上に、上記差動傘歯車
   機構の入力両面傘歯車を軸承させ、さらに同歯車機構の
   出力傘歯車中空軸内部に送りねじナットを形設し、該送
   りねじナットに嵌入する送りねじ軸を上記電動機の中空
   軸内部まで貫通して成ることを特徴とする電動差動式推
   力発生装置。