JPH0736220Y2 - モ−タ式アクチユエ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えば、排水弁ユニット等の各種被制御部材
の動作をモータによって制御するようにしたモータ式ア
クチュエータに関する。

（従来の技術） 各種被制御部材の動作をモータによって制御するように
したモータ式アクチュエータがある。第９図はその従来
例を示すものであって、排水弁ユニットを制御するよう
にしたものの例である。

第９図において、モータ１の回転力はギヤ２、３、４、
５でなるギヤ列に伝達されるようになっており、ギヤ５
の上方には軸方向に移動可能なギヤ６が配置されてい
る。ギヤ６はばねによりギヤ５から離間する向きに付勢
されている。ギヤ６の軸の上方には、垂直面内において
回動可能でソレノイド８により回動位置が制御されるレ
バー７の先端部が位置している。ギヤ５とギヤ６はクラ
ッチ機構を構成しており、ソレノイド８が励磁されてい
るとレバー７が回動させられてギヤ６を付勢力に抗し押
し下げ、ギヤ６とギヤ５を連結するようになっている。
ギヤ６には常時ギヤ９がかみ合っている。ギヤ９の軸に
は渦巻き状のカム10が一体に設けられている。カム10の
カム縁には、水平面内において回動可能なベルクランク
状のレバー11の一腕がばね12による回動付勢力によって
圧接させられている。レバー11の他方の腕端部には、排
水弁ユニット13の排水弁14がロッド15を介して連結され
ている。モータ１とクラッチ機構を含むギヤ列は、モー
タ部として一つのユニットに構成されるのが普通であ
る。

いま、ソレノイド８とモータ１に同時に通電すれば、ギ
ヤ５とギヤ６で構成されるクラッチ機構が連結された状
態でモータ１の回転力がギヤ９に伝達され、カム10が回
転駆動される。カム10の回転によりレバー11が付勢力に
抗し押し回されて、図示のように排水弁ユニット13が開
かれる。この状態でモータ１への通電を絶てば排水弁ユ
ニット13は開かれた状態で保持される。次に、ソレノイ
ド８への通電を絶てばギヤ５、ギヤ６でなるクラッチが
切れてギヤ６、９及びカム10は空転可能な状態となり、
レバー11が付勢方向に回動して排水弁14を図の左方に移
動させ、排水弁ユニット13を閉じる。このレバー11の回
動によりカム10が原回転位置に向かって逆転させられ
る。

（考案が解決しようとする問題点） 従来のモータ式アクチュエータによれば、上記第９図の
従来例でも明らかなように、モータ部においてはクラッ
チ機構を含むギヤ部を必要とし、モータ部の外部にはソ
レノイドやレバー等を必要とするため部品点数が非常に
多く、生産性が悪く故障が発生し易いという問題点があ
る。また、被制御部材をカムによって所定の位置まで動
かした状態で停止させるには別のコントロール回路とセ
ンサが必要であり、アクチュエータユニット自体では停
止位置が決まらず、この点からも生産性等の面で問題が
あった。

本考案は、かかる従来の問題点を解消すべくなされたも
ので、機構的及び電気的に簡便な構成で被制御部材の往
復移動制御を可能にし、しかも、モータの始動時に跳ね
返り現象があったとしても誤動作することがないように
したモータ式アクチュエータを提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、起動時の逆移動を防止するための逆移動防止
機構を備えたモータと、このモータによって駆動され、
被制御部材を移動させるための駆動部を有するカム部材
と、このカム部材によって切り換えられ、上記モータへ
の二つの通電経路の一つを選択可能な第１のスイッチ手
段と、この第１のスイッチ手段と合わせて上記モータへ
の二つの通電経路の一つを選択可能な第２のスイッチ手
段とを有してなり、上記第１のスイッチ手段は、上記カ
ム部材によって上記二つの通電経路が交互に切り換えら
れるように接続され、また、上記カム部材は、従動手段
により連係された２つのカム部材により構成され、上記
一方のカム部材はモータにより駆動され、この回転にと
もなって一体に回転可能に取り付けられていると共に、
他方のカム部材はモータの回転に対して相対回動可能に
取り付けられており、上記従動手段は、上記モータの始
動時にこのモータが上記逆移動防止機構により逆移動が
阻止されるまで逆移動してもこの逆移動範囲では通電経
路を切り換えることのないようにするための遊びを有し
ていることを特徴とする。

（作用） モータによってカム部材が駆動されると、同カム部材の
駆動部により被制御部材が移動させられる。被制御部材
が所定の位置まで移動させられると、カム部材によって
第１のスイッチ手段が切り換えられてモータへの他方の
通電経路が選択され、モータが停止する。次に、第２の
スイッチ手段がモータへの他方の通電経路を選択する
と、第１のスイッチ手段によって選択されている通電経
路が閉成されてモータに通電され、カムが再び駆動され
る。このカムの駆動により第１のスイッチ手段がモータ
への通電経路を再び切り換えてモータへの通電を絶つ。
モータの起動時にモータが逆移動しようとすると逆移動
防止機構により逆移動が阻止される。この逆移動範囲で
はカム部材の従動手段の遊びによって第１のスイッチ手
段が切り換えられることはない。

（実施例） 以下、本考案に係るモータ式アクチュエータの実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。なお、図示の実施
例は何れも排水弁制御用のアクチュエータとして本考案
を応用したものの例になっている。

第１図及び第２図において、符号21で示されるモータは
単相交流インダクタ型モータであり、内部に減速ギヤ列
を介して出力軸27が回転駆動されると共に、起動時の逆
転を防止するための逆転防止機構を備え、一定向きにの
み回転するようになっている。上記出力軸27にはカム部
材を構成するスイッチカム23とレバー24とが取り付けら
れており、スイッチカム23は出力軸27に対し相対回動可
能に挿入され、また、出力軸27に対しカム23の上からレ
バー24が圧入されている。レバー24が圧入される出力軸
27の端部及びレバー24の孔はＤ字状に形成されて相互の
回り止めがなされている。レバー24の下面側にはピン24
aが形成され、このピン24aは、第６図にも示されている
ようにスイッチカム23の回転方向に形成された長孔23a
に嵌まっており、これらピン24a、長孔23aによりカム部
材を構成するスイッチカム23とレバー24との従動手段が
構成されている。このスイッチカム23はレバー24に対し
長孔23aの範囲で回転方向に遊びをもっている。レバー2
4の上面側には、被制御部材を移動させるための駆動部
としてのピン24bが形成されている。スイッチカム23の
外周部は大径部が略180度の範囲にわたって形成された
扇形のカム縁になっており、このカム縁には第１のスイ
ッチ手段としてのマイクロスイッチ25の接触子25aが圧
接している。マイクロスイッチ25は３接点を有し、スイ
ッチカム23が180度ずつ回転するたびに常閉接点側と常
開接点側とに交互に切り換えられるようにスイッチカム
23のカム縁が形成されている。スイッチカム23の下面側
には円筒部23cが形成されている。この円筒部23cには板
ばね26が圧接していて、出力軸27が回転しても、レバー
24のピン24aに対するスイッチカム23の長孔23aの範囲内
では、上記板ばね36の圧接による摩擦力によってスイッ
チカム23が回転しないようになっている。なお、ピン24
aと長孔23aはスイッチカム23とレバー24との間において
逆の関係にしてもよい。即ち、スイッチカム側にピン
を、レバー側に長孔を設けてもよい。

第３図は、上記実施例の具体的な使用例を示す。但し、
ここでは、前記スイッチカム23とレバー24は実質一体の
カム部材23として簡略化して示されており、前記レバー
24のピン24bがカム部材23に備えられた駆動部24bとして
示されている。

第３図において、駆動部24bにはレバー28の一端部が枢
着され、レバー28の他端部は排水弁ユニット30の排水弁
29に枢着されていて、カム部材23が180度ずつ回転する
こどに排水弁ユニット30が開閉されるようになってい
る。符号25は中庸接点CMと常開接点NOと常閉接点NCを有
するマイクロスイッチであり、同スイッチ25の接触子25
aがカム部材23のカム縁に圧接している。マイクロスイ
ッチ25の中庸接点CMとモータ21と交流電源31は直列的に
接続されている。マイクロスイッチ25の常開接点NOと常
閉接点NCはそれぞれモータ21への二つの通電経路を構成
しており、マイクロスイッチ25の作動態様によって上記
二つの通電経路の一つを交互に選択するようになってい
る。また、上記二つの通電経路には、第２のスイッチ手
段としての切換スイッチ32の切換接点がそれぞれ接続さ
れている。切換スイッチ32は上記排水弁ユニット30を開
側と閉側に切り換えるためのものであり、開側の接点が
マイクロスイッチ25の常閉接点NCに接続され、閉側の接
点がマイクロスイッチ25の常開接点NOに接続されてい
る。このように接続されることにより切換スイッチ32は
マイクロスイッチ25と合わせてモータ21への二つの通電
経路のうちの一つを選択するようになっている。

なお、切換スイッチ32は機械的な有接点式のものでもよ
いし、スイッチング半導体等を用いた無接点の電子式の
ものでもよい。また、マイクロスイッチ25は、カム部材
23の回転位置を光学的あるいは磁気的に検知して切り換
える形式のものに代替してもよい。

次に、以上述べた実施例の動作を第４図及び第５図と併
せて説明する。

初期状態では、カム部材23が第４図に示されているよう
な回転位置にあって排水弁29が排水弁ユニット30を閉じ
ており、また、マイクロスイッチ25が常閉接点NC側に切
り換えられている。切換スイッチ32は閉側にあってモー
タ21への通電経路は開かれた状態にある。

そこで、何らかの指令又は手動により切換スイッチ32が
開側に切り換えられると、モータ21への通電経路の一つ
が閉成されてモータ21が起動される。モータ21の回転方
向は一定の方向であり、モータ21の回転によりカム部材
23は、例えば第４図に矢印で示されているように時計方
向に回転駆動される。カム部材23が180度回転すると、
第５図に示されているようにマイクロスイッチ25が常開
接点NO側に切り換えられ、モータ21への通電経路が開か
れてモータ21は停止する。また、排水弁29は左方に移動
させられ、排水弁ユニット30を開いた状態で停止する。

次に、切換スイッチ32を閉側に切り換えると、モータ21
への他方の通電経路が閉成されて再びモータ21が起動さ
れ、カム部材23が時計方向に回転駆動される。カム部材
23が180度回転して第４図に示されているような回転位
置に至ると、マイクロスイッチ25が常閉接点NC側に切り
換えられてモータ21への通電経路が開かれ、排水弁29が
排水弁ユニット30を閉じた状態でモータ21が停止し、初
期状態に戻る。

以上、第１図及び第２図におけるスイッチカム23とレバ
ー24は一体のものとして説明した。しかしながら、現実
の単相インダクタ交流モータでは回転方向を決定するた
めに逆転防止機構をギヤ輪列中に入れ、起動時に逆向き
に回転しようとすると、上記逆転防止機構の当たり部に
回転体を当接させて跳ね返し、定められた所定の向きに
回転させるようにしたものがあり、かかるモータを用い
たものにおいて仮に出力軸27とスイッチカム23とレバー
24が一体であるとすると、起動時にスイッチカム23が僅
かに逆転してから所定の向きに回転する場合がある。そ
のため、マイクロスイッチ25の接点が切り替わった直後
に停止しているスイッチカム23は再度切換前の状態にマ
イクロスイッチ25を反転させてしまい、モータ21への通
電経路は閉成されたあとすぐに開かれてしまい、結局、
切換スイッチ32を切り換えてもスイッチカム23はほとん
ど動かないで停止してしまうことがある。

そこで、前記実施例では、レバー24とスイッチカム23と
を分離構造とし、ピン24aと長孔23aとの関係により回転
方向に対しレバー24とスイッチカム23との間に僅かな遊
びを設けてある。こうしておけば、所定の回転では、第
６図に示されているようにピン24aと長孔23aとの間には
回転方向側の遊びがない状態であり、マイクロスイッチ
25が切り替わって停止した直後もこの状態が保持され
る。そして、この状態から起動に際して前述の跳ね返り
が生じたのち所定の向きに回転しようとする場合は、第
７図に示されているように、ピン24aが長孔23aの範囲内
を一旦逆移動したのち所定の向きに移動し始めるため、
スイッチカム23が逆向きに移動させられることはなく、
よって、モータ21への通電経路が開かれることもないか
ら、モータ21が停止してしまうというような不都合を解
消できる。この場合、第１図に示されている板ばね26が
スイッチカム23を押さえているから、レバー24の逆転時
にスイッチカム23が一緒に逆向きに回転させられること
はない。また、カム部材の一部をなすピン24aと長孔23a
とによって、モーターの逆移動防止機構によりモータの
逆移動が阻止されるまで通電経路を切り換えないように
することができるため、別途カム部材の逆移動防止手段
を設ける必要がなく、部品点数を少なくすることがで
き、装置の小型化を図ることができる。

本考案に係るモータ式アクチュエータは、例えば、洗濯
機用排水弁その他所定量移動して停止するような運動を
繰り返し行うものに適用することができる。また、被制
御部材の運動形態は所定の往復運動をするものであれば
よく、回転運動に限らず直線運動するものでもよい。

本考案に用いられる第１のスイッチ手段としては、前記
実施例におけるマイクロスイッチ25の代わりに、第８図
の実施例のように、２接点のリーフ型スイッチを２個用
いてもよい。第８図において、二つの接点ａ、c1を有す
るリーフ型スイッチ34と、二つの接点ｂ、c2を有するリ
ーフ型スイッチ35とがスイッチカム23を挟んで対称形に
配置され、スイッチカム23が180度回転するたびにスイ
ッチ34とスイッチ35が交互に開閉するようになってい
る。そして、スイッチ34、35の接点c1、c2は共通に接続
されると共にモータ21と交流電源31と切換スイッチ32の
中庸接点と直列的に接続され、切換スイッチ32の開接点
はスイッチ34の接点ａに、切換スイッチ32の閉接点はス
イッチ35の接点ｂに接続されている。スイッチ34とスイ
ッチ35はこのように接続されることにより、モータ21へ
の二つの通電経路の一つを交互に選択するようになって
いる。符号28はレバー、29は排水弁、30は排水弁ユニッ
トであり、これらは前述の実施例と同様に構成されてい
る。

第８図の実施例も前述の実施例と同様に動作する。ここ
で、スイッチカム33の大径部の範囲は、モータ21の起動
時に多少逆転してもスイッチ34、35がオフしない大きさ
に設定されている。従って、例えば、スイッチカム23の
回転によりスイッチ34がオフする少し前にスイッチ35が
先行してオンするから、モータ21の起動時に跳ね返り現
象により少し逆転してもスイッチ35はオン状態が保持さ
れ、モータ21が停止してしまうことはない。よって、こ
の実施例の場合は、前記実施例のように、カム部材をス
イッチカム23とレバー24とに分離した構造にする必要は
ない。

（考案の効果） 本考案によれば、モータによって駆動されるカム部材に
より、被制御部材を駆動すると共に、第２のスイッチ手
段と合わせてモータへの二つの通電経路を交互に選択可
能な第１のスイッチ手段を切り換えるようにしたから、
外部に特別のセンサや検出回路やソレノイド等を設けな
くても、被制御部材が所定位置まで駆動されるとモータ
を停止させ、かつ、被制御部材をその位置に保持させる
ことができ、よって、部品数が少なく、生産性及び信頼
性の高いモータ式アクチュエータを提供することができ
る。また、カム部材は従動手段により一体に回動可能に
形成された２つのカム部材により構成されており、その
うちの一のカム部材をモータの回転に対して相対移動可
能に取り付けられていると共に、カム部材の従動手段
が、モータが始動時に逆移動しようとしても、この逆移
動範囲では通電経路を切り換えることのないようにする
ための遊びを有しているため、この点からも誤動作のな
い信頼性の高いモータ式アクチュエータを提供すること
ができる。また、カム部材は、モータの始動時にこのモ
ータが逆移動防止機構により逆移動が阻止されるまで逆
移動しようとしても通電を切り換えないように形成され
ているため、別途カム部材の逆移動防止手段を設ける必
要がなく、部品点数を少なくすることができ、装置の小
型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るモータ式アクチュエータの一実施
例を示す平面図、第２図は同上実施例の一部断面正面
図、第３図は上記実施例の使用例を回路と共に簡略化し
て示す説明図、第４図は上記実施例の動作を第３図に準
じて示す説明図、第５図は上記実施例の別の動作態様を
第３図に準じて示す説明図、第６図は上記実施例中のス
イッチカムとレバーとの係合関係を示す平面図、第７図
は同じくスイッチカムとレバーとの係合関係の別の態様
を示す平面図、第８図は本考案の別の実施例を示す概略
図、第９図は従来のモータ式アクチュエータの例を示す
斜視図である。 21……モータ、23……カム部材の一部をなすスイッチカ
ム、24……カム部材の一部をなすレバー、24b……駆動
部、25……第１のスイッチ手段、29……被制御部材とし
ての排水弁、32、34、35……第２のスイッチ手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】起動時の逆移動を防止するための逆移動防
   止機構を備えたモータと、このモータによって駆動さ
   れ、被制御部材を移動させるための駆動部を有するカム
   部材と、このカム部材によって切り換えられ、上記モー
   タへの二つの通電経路の一つを選択可能な第１のスイッ
   チ手段と、この第１のスイッチ手段と合わせて上記モー
   タへの二つの通電経路の一つを選択可能な第２のスイッ
   チ手段とを有してなり、 上記第１のスイッチ手段は、上記カム部材によって上記
   二つの通電経路が交互に切り換えられるように接続さ
   れ、 また、上記カム部材は、従動手段により連係された２つ
   のカム部材により構成され、 上記一方のカム部材はモータにより駆動され、この回転
   にともなって一体に回転可能に取り付けられていると共
   に、他方のカム部材はモータの回転に対して相対回動可
   能に取り付けられており、 上記従動手段は、モータの始動時にこのモータが上記逆
   移動防止機構により逆移動が阻止されるまで逆移動して
   もこの逆移動範囲では通電を切り換えることがないよう
   にするための回転方向の遊びを有してなるモータ式アク
   チュエータ。