(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された外部からの制御指令信号と出力軸ピストンのフィードバック信号とにより、電動機を回転させて前記出力軸ピストンを作動させ負荷制御を行う電動アクチュエータにおいて、前記出力軸ピストンに減速回転／直線変換機構を介して前記電動機の回転を伝達する回転軸に歯形ブレーキを装着し、前記出力軸ピストンに制御可能な負荷が印加されるときは、前記歯形ブレーキによる前記回転軸の固定を解除し前記出力軸ピストンを作動させ負荷制御を行うとともに、前記出力軸ピストンに制御不可能な過大負荷が印加されるときは、前記歯形ブレーキにより前記回転軸を固定した後に、指令信号を一定時間送り前記電動機を回転させて、前記歯形ブレーキの噛み合いを実施するとともに、固定が行われていることを確認し、前記減速回転／直線変換機構を介して前記出力軸ピストンに印加された過大負荷が前記電動機に伝達されないようにしたことを特徴とする出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御対象である負荷側から負荷制御に必要な出力に加え、負荷変動等により制御を行うことのできる大きさ以上の出力（以下過大負荷という）が加わる場合においても、過大負荷を受け止めることができると共に、過大負荷がなくなり通常の負荷が印加される場合には、通常の負荷制御ができるようにした出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動アクチュエータにおいては、負荷の制御に必要な出力に加え、負荷の変動等により、制御に必要な出力以上の過大負荷が負荷された場合、このような過大負荷にも対抗できる出力を持った電動アクチュエータが必要となることがある。このために、過大負荷によりアクチュエータが変位させられた時に、アクチュエータの底付を許容できる設計にして、過大負荷に対抗し得るものにすることにより、これに対応できるようにすることも行われている。
【０００３】
しかしながら、過大負荷に対抗できる電動アクチュエータを製作しようとすると、本来の負荷の制御に必要な出力荷重に対し、過大負荷が極めて大きい場合には、電動アクチュエータが構造的に外力に耐え得る設計にする必要がある以外に、通常制御時には不要な過大な電動機駆動回路、電源、電動機等が必要となり、また、これに応じて、通常制御には不要な質量、駆動部の慣性モーメントが増加するため、システムとして、不経済な電動アクチュエータとなる不具合がある。また、底付きを許容できる電動アクチュエータに設計する場合、過大負荷に加えて出力軸ピストンの底付時の衝撃荷重も考慮しなくてはならないため、これに耐え得るように電動アクチュエータ及び負荷を吸収させる機構を、より強固にしなければならないものとなる。
【０００４】
図４は、このような負荷の制御に必要な出力ができるようにした従来の一般的な電動アクチュエータの構成を示す図である。
図に示すように、このような電動アクチュエータでは外部からの制御指令信号９に対し、制御指令信号９と出力軸ピストン２等からの位置、速度、電流等のフィードバック信号５とから、電動機駆動用電気回路８により演算を行い、その演算結果である制御を行うための指令信号を電動機駆動ライン１４を通して、電動機４に伝達し、この指令信号に対応して電動機４を回転させるようにしている。
また、電動機４の回転軸６に生じる回転運動は、歯車、ボール・スクリュー等の減速、回転／直線運動変換機能を有する減速回転／直線変換機構３を介して、出力軸ピストン２の直線運動に変換され、負荷１を制御指令信号９に対応して制御するようにしている。
【０００５】
このような電動アクチュエータにおいては、電動アクチュエータの設計値に対応した負荷１の発生時には問題は生じないが、負荷１の過渡的な変動により、通常制御ができる負荷１よりも、より大きな過大な外力である過大負荷１２が発生し、負荷１側から電動アクチュエータの出力軸ピストン２に印加される場合には、過大負荷１２による電動アクチュエータの出力軸ピストン２、減速、回転／直線運動変換機構を含む減速回転／直線変換機構３を過大負荷１２に耐え得る様に設計すると共に、電動アクチュエータを過大負荷１２に対抗できるだけの荷重を出力できるように、電動機４、電動機駆動用電気回路８、電源７等からなる電気的／機械的出力装置を大きくする必要がある。
【０００６】
このように、負荷１の過渡的な過大負荷１２の発生が予測される電動アクチュエータにおいては、過大負荷１２に対応するために、通常の負荷１の制御には不必要な過大負荷１２に耐え得る強固な構造の減速回転／直線変換機構３及び過大な出力ができる電気的／機械的出力装置が必要となる。
また、強固な減速回転／直線変換機構３、過大な出力ができる電気的／機械的出力装置を設置するために、通常の負荷１の制御では不必要な質量、駆動部の慣性モーメントが増加するため、システムとして不経済な電動アクチュエータとなる。
【０００７】
一方、過大負荷１２発生時にも対応できる大きさにされた電気的／機械的出力装置を設けず、通常の負荷制御に必要な容量にされた電気的／機械的出力装置のみでシステムを構成するようにすると、出力軸ピストン２に負荷１に加えて過大負荷１２が印加された場合、電動アクチュエータが過大負荷１２の荷重により設計値以上に変位させられるため、出力軸ピストン２が機械的な底付きを引き起こす。
この底付きにより、電動アクチュエータとしての機能を発揮できないばかりでなく、底付き時の衝撃荷重により、電動アクチュエータや負荷を制御するための装置を破損させる恐れが生じる。
【０００８】
また、過大負荷１２により電動機４が回転させられることにより、電動機４が発電機として働き、回生電力が発生し、この回生電力により、制御指令信号９と出力軸ピストン２等からのフィードバック信号５とから電動機４の回転を制御する指令信号を演算し、電動機４に出力するようにしている電動機駆動用電気回路８を破損させる恐れもある。
【０００９】
このように、通常の負荷制御に必要な容量にされた電気的／機械的出力装置のみでシステムを構成するようにすると、過大荷重発生時には種々の不具合が生じ、電動アクチュエータとして成立させることが難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の電動アクチュエータの不具合を解消するため、負荷の通常制御に必要な荷重よりも大きい過大負荷が、出力軸ピストンを初めとする電動アクチュエータに印加される場合においても、これに対抗させるために電動機、電源、電動機駆動用電気回路を、通常制御には不要な過大な出力のものにする必要がなく、通常制御に必要とする容量のもので良く、また、出力軸ピストン、減速機構および減速回転／直線運動変換機構からなる回転／直線変換機構を過大負荷に耐え得る様に強固な大きな構造のものに設計する必要がなく、通常の負荷制御で必要とする程度の強度のものにでき、これらにより質量、駆動部の慣性モーメントが増加することなく、経済的なシステムにでき、さらには過大負荷が出力軸ピストンに印加される場合においても、機械的な底付きを引き起すことがなく、底付き時に生じる衝撃荷重により、強固な構造のものにしなくても破損が生じることがなく、また、電動機が発電機として作動し、回生電力を発生させ電動機駆動用電気回路を破損させるようなことのないようにした、出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータは次の手段とした。
入力された外部からの制御指令信号と出力軸ピストンのフィードバック信号とにより、電動機を回転させて前記出力軸ピストンを作動させ負荷制御を行う電動アクチュエータにおいて、前記出力軸ピストンに減速回転／直線変換機構を介して前記電動機の回転を伝達する回転軸に歯形ブレーキを装着し、前記出力軸ピストンに制御可能な負荷が印加されるときは、前記歯形ブレーキによる前記回転軸の固定を解除し前記出力軸ピストンを作動させ負荷制御を行うとともに、前記出力軸ピストンに制御不可能な過大負荷が印加されるときは、前記歯形ブレーキにより前記回転軸を固定した後に、指令信号を一定時間送り前記電動機を回転させて、前記歯形ブレーキの噛み合いを実施するとともに、固定が行われていることを確認し、前記減速回転／直線変換機構を介して前記出力軸ピストンに印加された過大負荷が前記電動機に伝達されないようにした。
【００１２】
なお、減速回転／直線変換機構は、回転軸に固定され回転軸と共に回転する歯車及び回転軸直結歯車の回転を減速する歯車と、減速歯車の回転を直線運動に変換して出力軸ピストンに伝達するボールスクリュー等からなるものにすることが好ましい。
【００１３】
また、歯形ブレーキは、内部に通電により磁力発生できるコイルが収納され、中心部に間隙を有して回転軸が貫通するとともに、回転軸の軸方向の動きが規制されたステータと、ステータと対向させて配置され回転軸と共に回転し、しかも回転軸の軸方向の動きが自在にされたロータとからなり、対向面に互いに噛み合う噛み合い歯をそれぞれ突設したものにすることが好ましい。
【００１４】
また、歯形ブレーキは、前述したステータ、ロータからなり噛み合い歯を突設した歯形ブレーキに代えて、接触させたときの摩擦により回転軸の回転を規制し、又は離隔させることにより回転軸を自在に回転できるようにした摩擦板を使用することもできる。
但し、摩擦板を使用するようにした場合には、前述したステータ、ロータからなる歯形ブレーキに比較して、より大きな場所が必要となり大型化する不利な点はある。
【００１５】
また、回転軸の回転を規制し又は自在にする歯形ブレーキの作動は、過大負荷の発生若しくは不発生を予測して、外部から入力されるブレーキ固定／解除指令信号により行われるものにするとともに、歯形ブレーキの固定又は解除操作後一定時間内に、電動機駆動用電気回路から指令信号を意図的に電動機に送信し、電動機を回転させて、歯形ブレーキによる固定又は解除を確認できるようにすることが好ましい。
【００１６】
本発明の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータは、上述の構成にされ電動アクチュエータの電動機の回転軸に歯形ブレーキが装着されていることにより、通常の制御で出力される負荷よりも大きな過大負荷が印加されるときでも、歯形ブレーキによる回転軸の固定により過大負荷に対抗でき、通常の制御では必要のない過大負荷が印加されたときを考慮した強固で大きな構造にされ、過大負荷に対抗できるようにした電気的／機械的出力装置にする必要がなくなり、通常の制御で必要とする強度の電気的／機械的出力装置でよくなるとともに、例え、過大負荷が印加された場合においても、電気的／機械的出力装置を保護でき、また、出力軸ピストンが底付き等を起こすこともなく、底付き時の衝撃により破損することがなく、信頼性の高い負荷制御ができるものにすることができる。
【００１７】
特に、電気的／機械的出力装置のうちの電動機、電源、電動機駆動用電気回路が小型、軽量で安価なものにできるとともに、質量、通常の制御時の作動部の慣性モーメントを小さくでき、経済的なシステムのものにできる。
さらに、過大負荷が印加されるとき電動機が発電機として作動し、回生電力を発生させて、外部からの制御指令信号と出力軸ピストンのフィードバック信号とが入力され、制御する負荷に応じて電動機を回転させる指令信号を演算する電動機駆動用電気回路を、破損させることもなくすることができる。
【００１８】
また、回転軸の回転を規制し又は自在にする歯形ブレーキの作動が、過大負荷の発生若しくは不発生を予測して外部から入力されるブレーキ固定／解除指令信号により行われるものにすることにより、さらには、歯形ブレーキの固定又は解除操作後一定時間内に、意図的に電動機駆動用電気回路から指令信号を電動機に出力し、電動機を回転させることにより歯形ブレーキの固定又は解除を電動機を回転により確認できるようにすれば、過大負荷による破損を確実に防止することができ、より信頼性の高いものにすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータの実施の一形態を図面にもとづき説明する。
なお、図において図４に示す部材と同一若しくは類似の部材には、同一符号を付して説明はできる限り省略する。
図１は、負荷１から出力される過大負荷に対して、対抗できるようにした本発明の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータの実施の第１形態を示す図である。
【００２０】
本実施の形態の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータ（以下、単にブレーキ付電動アクチュエータという）は図に示すように、電動機駆動ライン１４から入力される演算結果である指令信号に対応した回転数で回転する電動機４の回転軸６と同軸上に電気／磁気的に駆動される歯形ブレーキ１０を装着するようにしている。
この歯形ブレーキ１０は、回転軸６が中心部を間隙を有して貫通し、回転軸６の軸方向の移動および周方向の回転が規制されたステータ１０ａと回転軸６が中心部を貫通し回転軸６の軸方向に移動できると共に、回転軸６と共に回動するようにしたロータ１０ｂとからなる。
【００２１】
このうちの、軸方向および周方向の動きを規制するため固定構造物等に固定されたステータ１０ａ内には、図示省略したコイルが設けられており、このコイルに電動機駆動用電気回路８と歯形ブレーキ１０との間に配設されたブレーキ駆動ライン１５を通して通電することにより生じる磁力により、電動機４の回転軸６の軸方向には自在に摺動し、回転軸６の周方向には回転軸と共に自在に回動するロータ１０ｂがステータ１０ａ側へ引き寄せられ、回転軸６に同軸状にそれぞれ配設されたステータ１０ａ及びロータ１０ｂの対向面にそれぞれ加工されている噛み合い歯１０ｃが噛み合うことにより、周方向の回転が規制されているステータ１０ａから突設された噛み合い歯１０ｃにより電動機４の回転軸６が固定できる構成にされている。
【００２２】
本実施の形態のブレーキ付電動アクチュエータは上述の構成にされ、負荷１から過大負荷１２が印加される以前に、予め、外部からブレーキ固定／解除指令信号１１を電動機駆動用電気回路８に入力し、このブレーキ固定／解除指令信号１１に基づきブレーキ駆動ライン１５を介し、ステータ１０ａ内のコイルに電動機駆動用電気回路８から電力を供給することにより、この歯形ブレーキ１０を作動させ、電動機４の回転軸６を固定させることにより、出力軸ピストン２自体を過大負荷１２が印加されても動かないように固定することができる。
【００２３】
次に、制御可能な通常の大きさの負荷１発生時には、外部からブレーキ固定解除指令信号１１を電動機駆動用電気回路８に入力し、このブレーキ固定／解除指令信号１１に基づきブレーキ駆動ライン１５を介しステータ１０ａ内にコイルに電動機駆動用電気回路８から供給している電力を遮断し、歯形ブレーキ１０の固定を解除することにより、出力軸ピストン２の作動が自由となり、通常の負荷制御を実施することができるようになる。
【００２４】
このように、負荷１から過大負荷１２が印加されるときだけ出力軸ピストン２を固定することにより、過大負荷１２に対しては機械的に対抗できるため、過大負荷１２を抑えるために従来設けるようにしていた過大な出力の電動機４、電動機駆動用電気回路８、電源７は、不必要となり、通常の制御を行うようにしている大きさの負荷制御に必要な最低限の能力があれば良いことになる。
よって、本実施の形態のブレーキ付き電動アクチュエータでは、出力軸ピストン２、減速、回転／直線運動変換機構を含む減速回転／直線変換機３を過大負荷１２に対して耐え得る様にするだけでよいことになるが、歯形ブレーキ１０により回転軸６が固定されているために、過大負荷１２に対する耐え得る構造は破損しない程度の軽微なものにできる。
【００２５】
また、歯形ブレーキ１０の作動による出力軸ピストン２の固定または解除後、電動機駆動用電気回路８から、電動機駆動ライン１４を通して、意図的に指令信号を一定時間送り、電動機４を回転させることにより、歯形ブレーキ１０による出力軸ピストン２の固定または解除が確実に行われているかを確認するようにすることができる。
更に、固定時に噛み合い歯１０ｃの山同士がぶつかり、噛み合い歯１０ｃが噛み合っていないときには、この意図的な指令により、電動機４の回転軸６とともに歯形ブレーキ１０のロータ１０ｂを回転させることができるため、確実にステータ１０ａとロータ１０ｂとの対向面から突出させた噛み合い歯１０ｃを噛合わせることができる。
【００２６】
なお、ブレーキ付電動アクチュエータの出力軸ピストン２を固定させるものとしては、前述した歯形ブレーキ１０の代わりに摩擦板を用いたブレーキでも可能であるが、歯形ブレーキ１０を使用する場合に比較して、より大径の摩擦板が必要となり、ブレーキ付電動アクチュエータの小型化が阻害される欠点があることは留意する必要がある。
【００２７】
次に、図２は上述したブレーキ付電動アクチュエータを、飛行中のロケットエンジンの制御を行う具体的な電動アクチュエータとして適用した場合におけるブレーキ付電動アクチュエータを一部断面図で示した図である。
【００２８】
図に示すように、このブレーキ付電動アクチュエータは、電動機４、電気／磁気的に駆動され、出力軸ピストン２を固定し、若しくは解放する歯形ブレーキ１０、電動機４の回転を減速して出力軸ピストン２を制御するローラスクリュー３ａに伝達する減速機構としての歯車３ｂ、歯車３ｂから伝達される電動機４の回転を出力軸ピストン２の直線運動に変換し、歯車３ｂと共に減速回転／直線変換機構３を構成するローラ・スクリュー３ａ、出力軸ピストン２、電動機駆動用電気回路８、電源７から成り立っており、基本構成は図１に示すブレーキ付電動アクチュエータと同様の構成にされている。
【００２９】
電動機駆動用電気回路８からの指令信号１３により、電動機駆動ライン１４を通して、電源７から電力が供給されることにより、電動機４が回転する。
歯車３ｂおよびローラ・スクリュー３ｂからなる減速回転／直線運動変換機構３を介して供給された、電動機４の回転により出力軸ピストン２が直線運動し、負荷１を制御する。
【００３０】
また、電動機４の回転軸６に同軸状に歯形ブレーキ１０が装着されており、外部からのブレーキ固定／解除指令信号１１により、出力軸ピストン２と回転軸６との固定／解除ができるようになっている。
この固定／解除を行うようにしたブレーキについて、摩擦によるブレーキを使用する場合は、摩擦板による摩擦力により過大負荷１２に対抗する荷重を得るため、噛み合わせ歯１０ｃの噛合わせで荷重を受ける歯形ブレーキ１０に比べ、より大きな面積を持つ摩擦板が必要となり、結果として大きなロータを持つブレーキを装着しなければならない。
【００３１】
図２に示す具体的な構成例では、歯形ブレーキ１０を使用し、電動機４の回転軸６につながるブレーキを取り付けてロータが小さくなるようにして、回転軸上の慣性がより小さくし、ブレーキ付電動アクチュエータの特性向上を図るとともに、ブレーキ付電動アクチュエータの小型化を図るようにした。
【００３２】
また、電動機４、電動機駆動用電気回路８、電源７は、負荷の通常制御に必要な出力のものであり、過大負荷１２が印加されるときは、予め外部からのブレーキ固定指令信号１１を印加し、歯形ブレーキ１０により出力軸ピストン２を固定し、過大負荷１２に対抗するようにし、過大負荷１２の発生が収まった後に、ブレーキ解除指令信号１１により歯形ブレーキ１０を解除し、ブレーキ付電動アクチュエータは通常の負荷制御を実施するようにしている。
【００３３】
次に、このように構成されたブレーキ付電動アクチュエータを図２に示すロケットエンジンへ適用した時の作動事例を図３を用いて説明する。
ロケットエンジンは、図３で示す燃焼の始動時（１）又は停止時（３）と定常燃焼時（２）との過渡的な時に、定常燃焼時（２）における推力ベクトルの方向と直角成分である大きな横推力が発生する。
この横推力は、ロケットの飛行中にエンジンを制御するために必要なブレーキ付電動アクチュエータの出力荷重に対し、より大きな過大負荷１２がブレーキ付電動アクチュエータの出力軸ピストン２に印加される。
【００３４】
このために、ロケットエンジンの燃焼開始前に、電動機駆動用電気回路８に外部からブレーキ固定／解除指令信号１１を印加し、ブレーキ駆動ライン１５を通して、歯形ブレーキ１０のステータ１０ａ内のコイルに通電して作動させ、歯車３ｂ、ローラ・スクリュー３ａを介して電動機出力軸６および出力軸ピストン２を固定する。
この固定から予め定められているＸ秒後に、電動機駆動用電気回路８から電動機駆動ライン１４を通してロケットエンジンを始動させる指令信号１３を電動機４に出力し、電動機４を回転させ、歯形ブレーキ１０のステータ１０ａ、ロータ１０ｂの対向面に設けた噛み合い歯１０ｃの噛み合いを確実に実施するとともに、固定が確実に行われていることを図３の（４）で確認する。
【００３５】
この状態でロケットエンジンを始動させ、ロケットエンジンから発生する過大負荷１２を受ける。
ロケットエンジンが定常燃焼に移行した後に、外部からのブレーキ固定／解除指令信号１１により、ブレーキ駆動ライン１５を通して、ステータ１０ａ内のコイルに逆方向の電力を供給することによりステータ１０ａとロータ１０ｂとの間には反撥力が生じ、ロータ１０ｂは回転軸６の軸端に移動して、それまで噛み合っていた噛み合い歯１０ｃを離隔させて歯形ブレーキ１０による固定を解除することにより、ブレーキ付電動アクチュエータが図３に示す定常燃焼時（２）においては通常の制御を実施できるようにする。
【００３６】
この解除時においても図３の（５）で示すように解除からＹ秒後に、電動機駆動用電気回路８からの指令信号１３により、電動機駆動ライン１４を通して電動機４を回転させ、歯形ブレーキ１０の解除が確実に行われていることを確認するようにしている。
次に、図３（３）で示すエンジン停止時も上記と同様にブレーキ固定／解除指令信号１１に対応した歯形ブレーキ１０の作動による電動機出力軸６、出力軸ピストン２の固定及び解除と、電動機駆動用電気回路８からの図３に示す（６）、（７）の指令信号１３により電動機４を回転させてその確認を実施する。
【００３７】
このように、本実施の形態のブレーキ付電動アクチュエータでは、負荷１からの過大負荷１２に対し、電動機４の回転軸６に歯形ブレーキ１０を装着したことにより、ブレーキ付電動アクチュエータを固定して対抗できるため、電動機４、電動機駆動用電気回路８、電源７が、不要に過大な出力のものにする必要がなく小型、軽量で安価なブレーキ付電動アクチュエータとすることができる。
【００３８】
即ち、図１、図２に示すように、電気／磁気的に駆動される歯形ブレーキ１０を電動機４の回転軸６に設けたことにより、通常制御で出力される荷重よりも大きい外力（過大負荷１２）が印加されるような負荷制御においても、その外力に対抗して抑えることのできる過大な出力を有する電動機４を設ける必要がなく、さらには過大負荷１２に対抗させるための歯形ブレーキ１０の固定又は解除動作後、電動機４を意図的に一定時間回転させることにより、回転軸６の回転の有無を検出することにより、出力軸ピストン２の固定又は解除が確実に行われたかどうかを確認でき、出力軸ピストン２の固定又は解除がより確実に行わせることができ、過大負荷１２による破損を確実に防止でき信頼性の高いものにできる。
【００３９】
さらに、回転軸６を過大負荷が印加されるときには、歯形ブレーキ１０で固定して回転しないようにしたことにより、回転軸６に連結されている減速機構及び回転／直線運動変換機構からなる減速回転／直線変換機構３、過大負荷１２が印加されたときには一側が強固に固定された構造のものになり、また、少なくとも過大負荷１２が減速回転／直線変換機構３を介して回転軸６を回転させることがなく、ぜい弱な電動機４、電動機駆動用電気回路８および電源７を破損させることがないため、過大負荷１２による破損に耐え得る程度の強度のものにするだけで良く、通常の負荷制御で必要な強度を若干補強した程度のものにできる。
【００４０】
このように、本実施の形態のブレーキ付電動アクチュエータは質量、駆動部の慣性モーメントが増加することなく小型軽量で経済的なシステムにでき、さらには過大負荷が出力軸ピストンに印加される場合でも機械的な底付きを引き起すことがなく、底付時の衝撃により破損することがなく、さらには電動機４が発電機としての作動を行い回生電力を発生させることもなく、精密な回路構成にされている発電機駆動用電気回路が電動機４の逆回転で発生する回生電力により破損することもなくなり、負荷変動時に過大負荷１２が発生することが多いロケットエンジン、航空機主翼、尾翼等の負荷制御にはきわめて有効なものになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータは、制御指令信号と出力軸ピストンのフィードバック信号とを入力した電動機駆動用電気回路による演算結果を基に電動機を回転させて出力軸ピストンを作動させ、負荷制御を行う電動アクチュエータの出力軸ピストンを駆動する電動機の回転軸に歯形ブレーキを装着し、出力軸ピストンに制御可能な負荷が印加されているときは、歯形ブレーキによる回転軸固定を解除し、出力軸ピストンを作動させ負荷制御を行い、出力軸ピストンに制御不可能な過大負荷が印加されるときは、歯形ブレーキで回転軸を固定した後に、指令信号を一定時間送り前記電動機を回転させて、前記歯形ブレーキの噛み合いを実施するとともに、固定が行われていることを確認し、前記減速回転／直線変換機構を介して前記出力軸ピストンに印加された過大負荷が前記電動機に伝達されないようにして、過大負荷から保護できるものにした。
【００４２】
これにより、通常の制御時の負荷よりも大きな過大負荷が印加されたときでも対抗でき、通常の制御では不必要な強固で大きな構造にされ、過大負荷に対応できる電気的／機械的出力装置にすることが不要になり、通常の制御で必要とする強度の電気的／機械的出力装置でよくなり、例え、過大負荷が印加された場合でも、出力軸ピストンが底付き等を起し破損するようなことがなく、信頼性の高い負荷制御ができるものにできる。
【００４３】
また、電動機、電源、電動機駆動用電気回路が小型、軽量で安価なものにできる、質量、制御時の作動部の慣性モーメントを小さくでき、経済的なシステムにできる。
また、過大負荷が印加されるとき電動機が発電機として作動し、回生電力が発生して、電動機駆動用電気回路等の破損を防止することができる。
【００４４】
また、回転軸の回転を規制し又は自在にする歯形ブレーキの作動が、過大負荷の発生若しくは不発生を予測し外部から入力するブレーキ固定／解除指令信号により行うものにし、さらには、歯形ブレーキの固定又は解除操作後一定時間内に、意図的に電動機駆動用電気回路から指令信号を電動機に送信し、電動機を回転させ歯形ブレーキの固定又は解除を確認できるようにすれば、過大負荷による破損を確実に防止でき、より信頼性の高いものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータの実施の第１形態を示すブロック図、
【図２】図１に示す出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータをロケットエンジンに適用した状態を示す図、
【図３】図２に示すロケットエンジンの燃焼状況と出力軸固定用ブレーキ付電動アクチュエータの作動状況を示す図、
【図４】従来の電動アクチュエータを示すブロック図である。
【符号の説明】
１      負荷
２      出力軸ピストン
３      減速回転／直線変換機構
３ａ    ローラスクリュー
３ｂ    歯車
４      電動機
５      フィードバック信号
６      回転軸
７      電源
８      電動機駆動用電気回路
９      制御指令信号
１０    歯形ブレーキ
１０ａ  ステータ
１０ｂ  ロータ
１０ｃ  噛み合い歯
１１    ブレーキ固定／解除指令信号
１２    過大負荷（外力）
１３    指令信号
１４    電動機駆動ライン
１５    ブレーキ駆動ライン
【図１】
0003639843.tif 000002
【図２】
0003639843.tif 000003
【図３】
0003639843.tif 000004
【図４】
0003639843.tif 000005