JPH0571821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モータの回転をギア機構で減速し出
力軸を介してトルクとして出力する電動アクチユ
エータに関する。

〔従来の技術〕

駆動源の回転をトルクとして出力するアクチユ
エータの一種として、モータの回転をギア機構で
減速し出力軸を介して従動側に伝達する電動アク
チユエータが従来から知られている。

従来この種の電動アクチユエータの概略構成
を、第７図ないし第１０図を用いて簡単に説明す
ると、図中符号６０で示す電動アクチユエータ
は、図示しない従動側の弁本体の上部にヨークや
固定ベース（共に図示せず）等を介在させた状態
で配設されるように構成されている。６２はこの
アクチユエータ６０の出力軸で、所定間隔をおい
て対向して配置されている上、下部プレート６
３，６４を貫通して回転自在に軸支されている。
そして、この出力軸６２の下部プレート６４を貫
通した下端部は、図示しないカツプリングを介し
て弁本体内の弁に連結されている。なお、第７図
中６５は軸受、６６は軸受を兼ねるスペーサであ
る。また、６７は上、下部プレート６３，６４間
の支持柱である。

７０は前記上部プレート６３の上面に設けられ
たモータで、そのモータ軸上に設けられたギア７
１が、上、下部プレート間６３，６４間に臨み、
減速ギア機構を構成する第１、第２および第３の
段付きギア７２，７３，７４を介して、前記出力
軸６２上にキー結合されているトルク伝達用ギア
７５により、出力軸６２に対しモータ７０の回転
を減速して伝達するように構成されている。な
お、第１、第３の段付きギア７２，７４は、第８
図から明らかなように、上、下部プレート６３，
６４間に出力軸６２と平行に軸支されている固定
軸７６上で回転自在に軸支されている。

８０は前記上部プレート６３の上面に支持台８
１を介して配設されているポテンシヨメータで、
このポテンシヨメータ８０は前記出力軸６２の回
転角度を検出することにより、弁の開度等を検出
してこれを表示したり制御したりするように構成
されている。８２はこのポテンシヨメータ８０の
検出軸端のギア、８３はこのギア８２に噛合うよ
うに前記出力軸６２の上部プレート６３を貫通し
て延設された上端部６２ａに止めねじ等で一体的
に設けられた角度伝達用ギアである。

なお、上述した電動アクチユエータ６０の上部
プレート６３上には、第１０図から明らかなよう
に、出力軸６２上に設けたカム８５，８５により
オン・オフされる開側、閉側のリミツトスイツチ
８６、さらにコンデンサ８７等が設けられてい
る。

そして、このような電動アクチユエータ６０に
よれば、モータ７０の回転は、ギア７１〜７４お
よびトルク伝達用ギア７５を介して出力軸６２に
伝達し、これにより得られるトルクが弁の軸側に
出力されていた。また、その回転角度は、上部プ
レート６３の上方に設けられたポテンシヨメータ
８０によりギア８３，８２を介して検出され、弁
の開度の表示や制御が行なわれていた。

ところで、上述した従来の電動アクチユエータ
６０において、たとえば弁の開閉駆動用として用
いられるものでは、動力伝達系の一部にポテンシ
ヨメータ８０を付設し、出力軸６２の回転角度を
検出して弁の開度等を表示したり制御したりする
ことが一般に行われている。

そして、従来の電動アクチユエータ６０によれ
ば、上述したように減速ギア機構等が収納配置さ
れる筐体を構成する上、下部プレート６３，６４
間の空隙外、たとえば上部プレート６３の上方
に、ポテンシヨメータ８０を配設し、かつ上部プ
レート６３を貫通して延設された出力軸６２の上
端部６２ａ上に、トルク伝達用のギア７５とは別
の角度伝達用ギア８３を設け、これをポテンシヨ
メータ８０側のギア８２と噛合わせることによ
り、出力軸６２の回転をポテンシヨメータ８０に
伝達するような構成であつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような従来の電動アク
チユエータ６０によれば、出力軸６２の回転角度
を検出するポテンシヨメータ８０を、上部プレー
ト６３の上方に設けた支持台８１上に設け、トル
ク伝達用のギア機構とは別に伝達するために別の
ギア８２，８３を設けていたので、全体の構成部
品点数や組立工数が増えてコストが嵩むばかりで
なく、ギア機構部の占有スペースが増大し、特に
アクチユエータ６０全体が、高さ方向において大
形化するという問題があつた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、全体の構成部品点数を削減し、組立性を
向上させ、コスト低減化を図るとともに、ギア機
構部の占有スペースを小さくし、特に全体の高さ
方向での小形化を達成できる電動アクチユエータ
を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係る電
動アクチユエータは、モータの回転を上、下部プ
レート間の空隙内に配設したギア機構で減速しか
つ出力軸を介して従動側に伝達するにあたつて、
トルク伝達用セグメントギアと角度伝達用セグメ
ントギアとを一体に形成することにより構成され
ている出力軸ギアを、前記出力軸の上、下部プレ
ート間の空隙内に位置する部分に軸着し、この出
力軸ギアのトルク伝達用セグメントギアにモータ
からの回転伝達を行なうギア機構を噛合わせると
ともに、出力軸の回転角度検出用のポテンシヨメ
ータを、そのメータ軸が上、下部プレート間の空
隙に臨むように配設し、かつこのポテンシヨメー
タのメータ軸上のギアを前記角度伝達用セグメン
トギアに噛合わせるように構成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、モータ軸の回転はギア機構で
減速され、出力軸上に軸着された出力軸ギアのト
ルク伝達用セグメントギアを介して従動側に伝達
される一方、この出力軸上のトルク伝達用セグメ
ントギアには角度伝達用セグメントギアが一体に
形成され、上、下部プレート間の空隙内でポテン
シヨメータのメータ軸上のギアと噛合つているの
で、出力軸の回転はポテンシヨメータに伝達され
て、従動側の動作角度が検出される。そして、本
発明では、トルク伝達用および角度伝達用という
両方のセグメントギアを、出力軸ギアとして一体
に形成し、かつこれらに対してのモータ、ポテン
シヨメータとのギア結合を、上、下部プレート間
の空隙内で行つているので、構成部品点数が少な
いばかりでなく、アクチユエータ全体でのギア機
構の占有スペースが小さい。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図ないし第６図は本発明に係る電動アクチ
ユエータの一実施例を示すものであり、これらの
図において、本実施例では、符号１で示す電動ア
クチユエータを弁の開閉駆動用に実施した場合を
説明する。

これらの図において、電動アクチユエータ１
は、図示しない従動側の弁本体との間をヨーク２
で連結された固定ベース３を備えており、この固
定ベース３には、下方へ開口する方形箱状に形成
されたカバー４がねじ止めされている。このカバ
ー４と固定ベース３とには、出力軸５が軸受６，
７を介して回動自在に軸支されており、この出力
軸５は、カツプリング８を介して図示しない弁本
体内の弁に連結されている。

９はほぼ長方形の板状に形成された下部プレー
トであつて、本実施例では、固定ベース３に近接
しかつ上下動を規制された状態で出力軸５に回動
自在に支持されている。さらに、この下部プレー
ト９の一端に形成された長孔９ａは、固定ベース
３のねじ孔に螺入されたピン１０と長孔９ａの長
さ方向へ摺動自在に嵌合されている。

また、１１は長方形板状に形成されて下部プレ
ート９との間を図示しないステーで一体化されて
所定間隔をおいて配置されている上部プレートで
あつて、出力軸５に回動自在に嵌合されている。
この上部プレート１１上には、モータ１２がモー
タ軸１３を下方に向けて固定されている。モータ
軸１３に軸着された小ギア１４は、上、下部プレ
ート１１，９に両端を固定されたギア軸１５上の
回動自在かつ摺動自在なギア１６と噛合つてお
り、ギア１６には小ギア１７が一体的に形成され
ている。

１８はギア軸１５と平行して上、下部プレート
１１，９に固定状態で支持されたギア軸であつ
て、このギア軸１８上には、小ギア１７と噛合う
ギア１９と、その下方の小ギア２０とが一体形成
されて回転自在に嵌装されており、小ギア２０
は、前記ギア軸１５上に小ギア２１と一体形成さ
れて回動自在に嵌合されたギア２２と噛合つてい
る。ギア１６とギア２２との間には、ギア１６を
上方へ弾発する圧縮コイルばね２３が介装されて
おり、ギア１６には、これを摺動させてギア１７
とギア１９との噛合いを断接する断接機構（後述
する）が付設されている。

一方、上部プレート１１上には、出力軸５の回
転角度を検出するためのポテンシヨメータ２４が
固定されており、そのメータ軸上にはギア２６が
軸着されている。

２８は出力軸５上に圧入等で軸着されて設けら
れた出力軸ギアであつて、第１図ないし第５図か
ら明らかなように、前記小ギア２１と噛合う扇形
状のトルク伝達用のセグメントギア２９と、ポテ
ンシヨメータ２４側のギア２６と噛合うほぼ半円
形状の回転角度伝達用のセグメントギア３０とで
段違い状をなすように一体に形成されており、小
ギア２１の回転が出力軸５側に伝達されるととも
に、出力軸５の回転をポテンシヨメータ２４に伝
達するように構成されている。

前記ギア１６の上方には、有底円筒状の軸受部
３１がカバー４に一体形成されていて、この軸受
部３１には、先端をギア１６の上面近傍に臨ませ
た手動断接ピン３２が上下動自在に支持持されて
いる。この手動断接ピン３２と軸受部３１の底面
との間には、手動断接ピン３２を上方へ付勢する
圧縮コイルばね３３が介装されている。そして、
この手動断接ピン３２を圧縮コイルばね３３の弾
発力に抗して押下げ操作することにより、第３図
および第４図から明らかな通り、ギア１６，１７
が圧縮コイルばね２３の弾発力に抗して下降し、
小ギア１７とギア１９との噛合が外れるように構
成されている。

さらに、本実施例によれば、前記下部プレート
９の一端には、断面長方形状のスタツド３４が突
設されており、またこのスタツド３４の両側に
は、長、短二本のピン３５，３６が前記固定ベー
ス３から突設されていて、ピン３５の上端がカバ
ー４に固定されている。なお、前記上部プレート
１１には、ピン３５を係入させる切欠き３７が設
けられている。スタツド３４の軸孔には、ばね軸
３８が鍔付きのブツシユを介して軸方向へ進退自
在に嵌合されており、このばね軸３８の先端ねじ
部には、長方形板状のプレート３９のねじ孔が進
退調節自在に螺合されている。

また、本実施例では、ばね軸３８上の前記ブツ
シユには、別のプレート４０がプレート３９との
間でスタツド３４とピン３５，３６とを挾持する
ようにして嵌着されており、このプレート３９
と、ばね軸３８の頭部との間には、圧縮コイルば
ね４１が両端をばね受け４２，４３で挾持され弾
発力を蓄積されて介装されている。そして、上部
プレート１１上には、接点の開放によりモータ１
２を停止させる一対のリミツトスイツチ４４，４
５が固定されており、その接点（図示せず）に
は、前記ピン３５が対向している。

このような本実施例構造では、弁の全開，全閉
時および弁側の過負荷時には、上、下部プレート
１１，９および前記減速ギア機構全体が出力軸５
を中心にして正方向または逆方向に水平回動し、
かついずれか一方のリミツトスイツチ４４，４５
の接点がピン３５で開放されてモータ１２が停止
する。この場合、スタツド３４とともにばね軸３
８がどの方向へ移動しても、プレート３９または
プレート４０がピン３５，３６で移動を規制され
ることにより、圧縮コイルばね４１が圧縮されて
弾発力が蓄積されることになる。

以上のような構成による本発明に係る電動アク
チユエータ１の動作を、以下に説明する。

すなわち、通常の動力伝達動作は、第３図から
明らかなように、モータ１２を始動することによ
り、モータ軸１３の回転が、この軸１３上のギア
１４、これに噛合うギア軸１５上に軸支されてい
てギア１４に噛合うギア１６およびこれと一体の
ギア１７、ギア軸１８上に軸支されてギア１７に
噛合うギア１９およびこれと一体のギア２０を介
して順次減速され、ギア軸１５上で回転自在なギ
ア２２に伝達される。そして、このギア２２と一
体の小ギア２１と前記セグメントギア２９との噛
合いより、このセグメントギア２９を有する出力
軸ギア２８が軸着された出力軸５に伝達されると
ともに、これと同時に出力軸ギア２８に一体に形
成されているセグメントギア３０に、ポテンシヨ
メータ２４のメータ軸上に軸支されているギア２
６との噛合いにより、ポテンシヨメータ２４に伝
達されることになる。

したがつて、弁が所定開度だけ開いて出力軸５
が所定角度だけ回動されると、ギア３０，２６の
噛合いによりポテンシヨメータ２４がこれを検出
して信号を発する。その結果として、モータ１２
が停止されると、弁が所定開度で停止される。こ
の場合、トルク伝達用のセグメントギア２９と、
角度伝達用のセグメントギア３０とが、出力軸ギ
ア２８として一体に形成されて前記上、下部プレ
ート１１，９間の空隙内に介在して配置されてい
るので、従来のように角度伝達用ギアを別に設け
る場合よりもギアの占有スペースが縮小されるこ
とになる。

また、本実施例構造では、弁の開動作中に、弁
に異物が噛んだりして過負荷になると、減速ギア
機構列が停止し、モータ軸１３のみが回転を続け
ようとすることにより、上、下部プレート１１，
９とギア列とが一体となつて出力軸５を中心に回
動する。

この結果、リミツトスイツチ４４または４５の
接点がピン３５によつて開放されるので、モータ
１２が停止し、過負荷によるモータ１２のコイル
の焼損が防止される。この場合、下部プレート９
の回動によりスタツド３４を介してばね軸３８が
正方向または逆方向に移動するが、どの方向へ移
動しても圧縮コイルばね４１が圧縮されるので、
プレート３９を回動進退させて圧縮コイルばね４
１のばね力を調節することにより、過負荷でプレ
ート３９等の回動し始めるトルクを任意に設定す
ることが可能となる。

一方、手動断接ピン３２を押下げ操作すると、
その先端がギア１６の上面に当接し、このギア１
６をギア軸１５上で下降動作するように構成され
ている。また、このギア１６と共にこれに一体の
ギア１７も下降し、ギア１９との噛合いが外れ、
その結果出力軸５およびポテンシヨメータ２４に
回転が伝達されなくなる（なお、ギア１４とギア
１６とは噛合つている）。

ここで、このような動力の手動断接が必要な理
由は、本実施例のような電動アクチユエータ１が
装着された弁を手動動作した場合、たとえばこの
装置を設置するための工事現場で、設定調整を行
なう場合等に有効である。さらに、ギア列がモー
タ２４に接続されている状態では、モータ２４の
保持トルク（デイテントトルク）が減速ギア機構
で増加されるので、主軸の回転トルクが大きくな
り、これを回転伝達が遮断されるような手動断接
なしでは自動操作が困難となるためである。

以上のような構成による本発明に係る電動アク
チユエータ１によれば、トルク伝達用および角度
伝達用という両方のセグメントギア２９，３０
を、出力軸ギア２８として一体に形成し、かつこ
れらのモータ１２、ポテンシヨメータ２４とのギ
ア結合を、上、下部プレート１１，９間の空隙内
で行つているので、構成部品点数が少ないばかり
でなく、アクチユエータ１全体でのギア機構部の
占有スペースが小さいという利点を奏する。

なお、本実施例では、本発明を弁の開閉駆動用
としての電動アクチユエータに実施した場合を例
示したが、その他各種の機器に実施することがで
き、同様の作用効果を奏する。また、セグメント
ギア２８は、スパーギアに限定されるものではな
く、ベベルギアや内歯ギアなどであつてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電動アクチユ
エータによれば、モータの回転をギア機構を介し
て出力軸に伝達するトルク伝達用セグメントギア
と出力軸の回転角度検出用のポテンシヨメータが
ギア結合される角度伝達用セグメントギアとを一
体に形成している出力軸ギアを、出力軸の上、下
部プレート間の空隙内に位置する部分に軸着し、
そのトルク伝達用セグメントギアにモータからの
回転伝達用のギア機構を噛合わせるとともに、出
力軸の回転角度検出用のポテンシヨメータを、そ
のメータ軸が上、下部プレート間の空隙に臨むよ
うに配設し、かつそのメータ軸上のギアを角度伝
達用セグメントギアに噛合わせるように構成した
ので、簡単な構成にもかかわらず、角度伝達用ギ
アを別個に構成し、上部プレートの上方でポテン
シヨメータのメータ軸とギア結合していた従来構
造と比べて、ギア機構部の占有スペースを大幅に
縮小でき、構成部品点数を削減し、組立性能を向
上させ得るとともに、アクチユエータ全体を小形
でかつコンパクトに構成することができるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動アクチユエータの一
実施例を示す概略平面図、第２図はカバーを破断
して示す概略側面図、第３図は第１図におけるＶ
−Ｗ−Ｘ−Ｙ−Ｚ線で断面して示す展開図、第４
図は第３図の状態から手動断接ピンを押下げ操作
した場合を示す展開図、第５図は第１図の−
線断面図、第６図は第１図のＹ−Ｚ線で断面した
展開図、第７図は従来の電動アクチユエータの一
例を例示する概略側面図、第８図および第９図は
第７図における−線、−線断面図、第１
０図は従来の電動アクチユエータの外観を説明す
るための概略斜視図である。 １…電動アクチユエータ、５…出力軸、１２…
モータ、１４，１７，２０，２１…小ギア、１
６，１９，２２…ギア、２４…ポテンシヨメー
タ、２６…ギア、２８…出力軸ギア、２９…トル
ク伝達用セグメントギア、３０…角度伝達用セグ
メントギア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モータの回転を、一対をなす上、下部プレー
   ト間の空隙内に配設したギア機構で減速しかつ出
   力軸を介して従動側に伝達する電動アクチユエー
   タにおいて、 トルク伝達用セグメントギアと角度伝達用セグ
   メントギアとを一体に形成することにより構成さ
   れている出力軸ギアを、前記出力軸の上、下部プ
   レート間の空隙内に位置する部分に軸着し、この
   出力軸ギアのトルク伝達用セグメントギアに前記
   モータからの回転伝達を行なうギア機構を噛合わ
   せるとともに、前記出力軸の回転角度検出用のポ
   テンシヨメータを、そのメータ軸が前記上、下部
   プレート間の空隙に臨むように配設し、かつこの
   ポテンシヨメータのメータ軸上のギアを前記角度
   伝達用セグメントギアに噛合わせるように構成し
   たことを特徴とする電動アクチユエータ。