(57)【要約】【課題】ワークに当接した際にピストンロッド等の変位部材に付与される衝撃を好適に吸収して耐久性を保持することが可能なアクチュエータ制御システムを提供することにある。【解決手段】電動アクチュエータ１１とドライバとコントローラとを含むアクチュエータ制御システムであって、電動アクチュエータ１１には、ピストンロッド２４に付与される衝撃を吸収する緩衝機構が設けられ、前記緩衝機構は、ピストン２２に付与された衝撃を吸収するピストンダンパ５６ａ、５６ｂと、ピストン側に臨むハウジング１２の端部に設けられた第１エンドダンパ３６ａと、前記ハウジング１２から所定距離離間するロッドカバー１６側に設けられた第２エンドダンパ３６ｂとを備える。【選択図】図３
2006174690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源の回転駆動力が駆動力伝達軸を介して伝達されることにより変位部材が変位する電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータの制御装置とを有するアクチュエータ制御システムであって、
前記電動アクチュエータには、前記変位部材に付与される衝撃を吸収する緩衝機構が設けられ、
前記制御装置は、前記回転駆動源に対して供給される電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出信号と予め設定された基準電流とを比較する比較手段と、付勢状態にある前記回転駆動源に対し負荷が付与されて該回転駆動源の駆動軸が停止して拘束された状態となったとき、該回転駆動源に供給される電流が基準電流を超えないようにリミットする電流制限手段とを備えることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記変位部材は、ピストンと、前記ピストンの軸線方向に沿った孔部内に保持され、前記駆動力伝達軸の螺回作用下に前記ピストンと一体的に変位する摺動ナットとを有し、
前記緩衝機構は、前記摺動ナットの軸線方向に沿った両端部にそれぞれ設けられた弾性体であって前記ピストンに付与された衝撃を吸収するピストンダンパを含み、前記ピストンダンパによって衝撃を吸収する際、前記摺動ナットと該ピストンとは、前記駆動力伝達軸の軸線方向に沿って相対的に変位可能に設けられることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記緩衝機構は、弾性体によって形成され、ピストン側に臨むハウジングの端部に設けられた第１エンドダンパと、前記ハウジングから所定距離離間するロッドカバーに設けられた第２エンドダンパとを含むことを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記回転駆動源に付与される負荷に対応して減速比を自動的に切り換える減速比切換装置が付設されることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記電動アクチュエータの駆動力伝達軸と回転駆動源との間には、フレキシブルカップリング機構が設けられ、前記フレキシブルカップリング機構は、前記駆動力伝達軸の軸線と前記回転駆動源の駆動軸の軸線との間で平行方向の変位を許容する偏芯許容作用と、前記駆動力伝達軸の軸線と前記回転駆動源の駆動軸の軸線とが交差する偏角許容作用とを有することを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記フレキシブルカップリング機構は、金属製材料によって同一形状に形成され、周方向に所定角度だけ位相がずれて組み付けられた一対のハブと、弾性材料によって形成され、前記一対のハブの間に回動された縦断面十字状の弾性体とからなることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記電動アクチュエータの駆動力伝達軸の一端部には、振れを防止するリング体が装着されることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【請求項８】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記摺動ナットと前記駆動力伝達軸との摺動部位には、潤滑油保持手段が設けられることを特徴とするアクチュエータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、回転駆動源の回転駆動作用下に変位部材を直線状に往復動作させる電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータを駆動するための回転駆動源を保護する制御装置とを含むアクチュエータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、ワークを搬送するためにアクチュエータ等の搬送手段が用いられている。
【０００３】
ここで、従来技術に係る電動アクチュエータを図６３及び図６４に示す（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この従来技術に係る電動アクチュエータ１は、フレーム２の凹部３に沿って変位するスライダ４と、図示しないモータによって駆動され且つ前記スライダ４に対して取り外し可能なナット体５に螺合するねじ軸６とを有する。前記ねじ軸６の両端部には、該ねじ軸６を回転自在に支持するねじ軸支持体７ａ、７ｂがそれぞれ設けられ、前記ねじ軸支持体７ａ、７ｂは、フレーム２の上面８に載置した状態で取り付けられている。
【０００５】
また、一般に、設置式の産業用ロボットを用いる場合、ベースをボルト等で固定し、インターロック等のミスによりロボットの先端に無理な押し付けや衝突が発生した際、過電流を検出することによりロボットの動作を停止させるようにしている。つまり、設置式の産業用ロボットにおける過電流を検出することにより、ロボットやワークが破壊されることを防止することが主眼とされており、ロボットそのものの位置ずれについて考慮されていない。
【０００６】
そこで、特許文献２では、ロボットアームの先端が設備に対して無理な押し付けや衝突が発生した場合であっても、無人搬送車が浮き上がってしまうことを防止するための技術的思想が開示されている。
【０００７】
すなわち、前記特許文献２には、ロボットアームの先端に対する位置及び姿勢制御に対応してロボットアームの先端を移動した際、ロボットアームの関節に付与される関節トルクの限界値が所定値を充足したときに、該ロボットアームの関節を駆動するサーボモータに対する電流の制限を実行する制御装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３０２３４号公報
【特許文献２】特開２００２−６６９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に開示された従来技術に係る電動アクチュエータを、複雑な制御装置等を用いることがなく流体圧シリンダのピストンロッドと同様な進退動作によって、例えば、一方のストロークエンドと他方のストロークエンドとの間の中間位置等におけるワークの押し当て作業に適用した場合、前記ワークに当接した際の衝撃がスライダを介してねじ軸等に伝達されるため、電動アクチュエータの耐久性が劣化するという問題がある。
【００１０】
さらに、前記特許文献２に開示された技術的思想を、例えば、モータの回転運動をスライダ等の直線運動に変換する電動アクチュエータに適用した場合、前記スライダの位置及び動作速度等を制御するために、エンコーダ、レゾルバ等の検出器及び制御回路が必要となり、製造コストが高騰するという不具合がある。
【００１１】
本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、例えば、ワークの押し当て作業等に適用した場合、ワークに当接した際に変位部材に付与される衝撃を好適に吸収して耐久性を保持することが可能なアクチュエータ制御システムを提供することを目的とする。
【００１２】
さらに本発明は、電動アクチュエータを駆動するための回転駆動源に対して高い負荷が付与された場合であっても、簡素な回路によって前記回転駆動源に印加される電流を制限することが可能なアクチュエータ制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明は、回転駆動源の回転駆動力が駆動力伝達軸を介して伝達されることにより変位部材が変位する電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータの制御装置とを有するアクチュエータ制御システムであって、
前記電動アクチュエータは、前記変位部材に付与される衝撃を吸収する緩衝機構が設けられ、
前記制御装置は、前記回転駆動源に対して供給される電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出信号と予め設定された基準電流とを比較する比較手段と、付勢状態にある前記回転駆動源に対し負荷が付与されて該回転駆動源の駆動軸が停止して拘束された状態となったとき、該回転駆動源に供給される電流が基準電流を超えないようにリミットする電流制限手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、両ストロークエンド間の中間位置又はストローエンド等の任意の位置において、ワークに対する押し当て等によってピストンに衝撃が付与された際、前記衝撃はピストンを介してピストンダンパによって好適に吸収される。
【００１５】
前記衝撃がピストンダンパによって吸収される際、ピストンの内部に設けられた摺動ナットが該ピストンに対して駆動力伝達軸の軸線方向に沿って僅かに摺動可能に設けられているため、前記ピストンダンパによって好適に衝撃が吸収される。
【００１６】
なお、ストロークエンドでは、第１エンドダンパ又は第２エンドダンパとの相乗効果によってより一層好適に衝撃が吸収される。
【００１７】
さらに、本発明によれば、比較手段を介して、回転駆動源に供給される電流を検出する電流センサからの検出信号と予め設定された基準電流とを比較し、前記回転駆動源に高負荷が付与されて付勢状態にある回転駆動源の駆動軸が停止して拘束状態となった場合、前記回転駆動源に供給される電流が予め設定された基準電流以下にリミットされるため、回転駆動源の焼損を含む過電流の発生を阻止することができる。
【００１８】
前記電動アクチュエータの駆動力伝達軸と回転駆動源との間にフレキシブルカップリング機構が設けられるとよい。前記フレキシブルカップリング機構は、前記駆動力伝達軸の軸線と前記回転駆動源の駆動軸の軸線との間で平行方向の変位を許容する偏芯許容作用と、前記駆動力伝達軸の軸線と前記回転駆動源の駆動軸の軸線とが交差する偏角許容作用とを有することにより、前記２軸間の偏位が吸収される。
【００１９】
この場合、前記フレキシブルカップリング機構は、金属製材料によって同一形状に形成され、周方向に所定角度だけ位相がずれて組み付けられた一対のハブと、弾性材料によって形成され、前記一対のハブの間に回動された縦断面十字状の弾性体とから構成されるとよい。
【００２０】
さらに、前記電動アクチュエータの駆動力伝達軸の一端部に、前記駆動力伝達軸が回転した際に発生する振れを防止するリング体が装着されるとよい。
【００２１】
さらにまた、前記摺動ナットと前記駆動力伝達軸との摺動部位に潤滑油保持手段を設け、前記摺動部位に潤滑性を付与することにより、電動アクチュエータの変位部材を円滑に動作させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２３】
すなわち、例えば、ワークの押し当て作業等に適用した場合、ワークに当接した際に変位部材に付与される衝撃をピストンダンパ等の緩衝機構によって好適に吸収して耐久性を保持することができる。
【００２４】
また、本発明では、電動アクチュエータの移動体の位置及び動作速度等を制御するためのエンコーダ、レゾルバ等の検出器及び制御回路が不要となり、簡素な回路によって回転駆動源に焼損が発生することを防止することにより、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係るアクチュエータ制御システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２６】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ制御システムを示す。
【００２７】
このアクチュエータ制御システム１０は、回転駆動源１４の駆動作用下にピストン２２及びピストンロッド２４が直線状に往復動作する電動アクチュエータ１１と、前記電動アクチュエータ１１に付設された回転駆動源１４を付勢・滅勢するドライバ１１８と、前記ドライバ１１８に方向指令信号を導出するコントローラ１２０と、コネクタを介して前記ドライバ１１８に接続される電源１２４とから構成される。
【００２８】
この電動アクチュエータ１１は、略扁平状のブロック体からなるハウジング１２と、前記ハウジング１２の一端部に連結された回転駆動源１４と、前記回転駆動源１４が連結された側と反対側に前記ハウジング１２から所定距離離間して配設されるロッドカバー（エンドブロック）１６と、後述するカップリング部材を介して回転駆動源１４の回転駆動力を伝達する送りねじ軸（駆動力伝達軸）１８とを有する。
【００２９】
なお、前記回転駆動源１４は、例えば、ブラシ付ＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ、ステッピングモータ等のサーボモータによって構成されるとよい。また、前記回転駆動源１４として、ソレノイド等のリニアモータを用いてもよい。
【００３０】
さらに、前記電動アクチュエータ１１は、前記送りねじ軸１８を間にして平行に配設され、一端部が第１ねじ部材１９ａ、１９ｂ（図３参照）を介して前記ハウジング１２に連結され且つ他端部が第２ねじ部材２１ａ、２１ｂ（図３参照）を介して前記ロッドカバー１６に連結された一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂと、前記送りねじ軸１８を介して伝達される駆動力の作用下に前記一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂに沿って変位するピストン２２と、前記ロッドカバー１６を貫通して前記ピストン２２と一体的に進退動作する中空円筒状のピストンロッド２４と、前記ピストンロッド２４の先端部に装着されて孔部を閉塞するソケット２６とを有する。
【００３１】
なお、前記ピストン２２及びピストンロッド２４は、変位部材として機能するものである。また、前記送りねじ軸１８の表面処理としては、無電解ニッケルメッキ処理を施すとよい。さらに、カップリング部材２８を用いることがなく、前記送りねじ軸１８を回転駆動源１４の駆動軸として共通化してもよい。
【００３２】
図３に示されるように、ハウジング１２の内部において、カップリング部材２８に近接する送りねじ軸１８の端部側には第１ベアリング３０ａ及び第２ベアリング３０ｂがそれぞれ並設され、前記第１ベアリング３０ａ及び第２ベアリング３０ｂは第１ベアリング押さえ３２ａと第２ベアリング押さえ３２ｂとによって保持される。
【００３３】
ピストン２２に臨むハウジング１２の端部には、送りねじ軸１８が貫通する貫通孔３４を有する第１エンドダンパ３６ａが保持される。前記第１エンドダンパ３６ａは、図５に示されるように所定の肉厚からなる円筒部３８と、前記円筒部３８の外径よりも半径外方向に僅かに拡径した環状のフランジ部４０とが一体的に構成される。
【００３４】
この場合、第１エンドダンパ３６ａのフランジ部４０がハウジング１２の内壁に形成された環状凹部４２に係止されることにより、円筒部３８の一部（端部）がハウジング１２の端面から所定長だけピストン２２側に突出した状態に保持される（図３参照）。
【００３５】
ピストンロッド２４が貫通するロッドカバー１６の内壁には、第２エンドダンパ３６ｂと、ブッシュ４４とが設けられる。前記第２エンドダンパ３６ｂは第１エンドダンパ３６ａと略同一形状からなり、フランジ部４０がロッドカバー１６の内壁に形成された環状凹部４６に係止されることにより、円筒部３８の一部（端部）がロッドカバー１６の端面から所定長だけピストン２２側に突出した状態に保持される（図３参照）。
【００３６】
前記第１エンドダンパ３６ａ及び第２エンドダンパ３６ｂは、それぞれ、エネルギ吸収体であって、例えば、ウレタンゴム等の弾性体によって形成されるとよい。なお、図１３に示されるように、ピストンロッド２４との摺動部位にダストシール４７やスクレーパ４９を設けることによって、外部からの異物の進入を阻止するように構成してもよい。
【００３７】
前記ピストン２２は、図４に示されるように、その中心部に軸線方向に沿って貫通する縦断面略長円状に形成された貫通孔４８と、前記貫通孔４８の両側に軽量化を図るために形成された一組の肉抜き孔５０ａ、５０ｂとを有し、例えば、アルミニウム等の金属製材料によって一体成形される。前記ピストン２２の貫通孔４８には、送りねじ軸１８に螺合するねじ孔５０を有する略円筒状の摺動ナット５２が該送りねじ軸１８の軸線方向に沿って摺動可能に挿入される。
【００３８】
この場合、前記摺動ナット５２とピストン２２とは、該送りねじ軸１８の軸線方向に沿って相対的に摺動可能に設けられると共に、該摺動ナット５２の外周面に形成された一組の平面部５４ａ、５４ｂによってピストン２２に対する周方向への周り止めがなされている。前記一組の平面部５４ａ、５４ｂに代替して、摺動ナット５２の外周面に図示しないスプラインを形成し、あるいは図示しないキー溝を形成することにより、回り止め機能を営むようにしてもよい。
【００３９】
なお、図５に示されるように、摺動ナット５２の縦断面円弧状に形成された面とピストン２２の内壁面との間にクリアランスαが設けられるように貫通孔４８ａの形状を設定すると好適である。前記ピストン２２の上面に対して負荷が付与された場合、前記摺動ナット５２は、図５の矢印Ａ１又はＡ２方向に沿って前記クリアランスαだけ偏芯することが許容されるからである。
【００４０】
この結果、ピストン２２に付与された負荷が摺動ナット５２に伝達されることがなく前記摺動ナット５２に対して偏荷重が付与されることが阻止され、前記摺動ナット５２及び摺動ナット５２に連結された送りねじ軸１８等の他の要素の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
前記摺動ナット５２の両端部には、図７に示される環状の一組のピストンダンパ５６ａ、５６ｂが環状凹部を介して装着され、前記一組のピストンダンパ５６ａ、５６ｂは摺動ナット５２の端面から軸線方向に沿って所定長だけ突出するように設けられる（図３参照）。
【００４２】
この場合、ピストンダンパ５６ａ、５６ｂは、その外周面に形成された一組の平面部５７ａ、５７ｂを有し、摺動ナット５２の縦断面外周形状（図４参照）と面一に形成される。
【００４３】
前記ピストン２２の軸線方向に沿った一端部には、送りねじ軸１８が挿通する貫通孔５８を有する連結体６０が設けられる。前記連結体６０は、ピストン２２の雌ねじに螺合する雄ねじからなる第１ねじ部を有する第１環状部６２と、中空のピストンロッド２４の雌ねじに螺合する雄ねじからなる第２ねじ部を有する第２環状部６４と、前記第１環状部６２と第２環状部６４との間に設けられた環状フランジ部６６とから構成される。前記第１環状部６２、第２環状部６４及び環状フランジ部６６はそれぞれ一体的に形成される。
【００４４】
なお、図１１に示されるように、摺動ナット５２によって片持ち支持される側と反対側（ロッドカバー１６側）の送りねじ軸１８の端部には、ピストンロッド２４の内壁面に接触して振動を防止するリング体６７が装着されるとよい。
【００４５】
このリング体６７は、例えば、樹脂製材料又はゴム製材料によって形成され、ピストンロッド２４の内壁面に沿って送りねじ軸１８の端部と一体的に摺動変位するものである。ピストン２２の変位量がロングストロークに設定されたときに送りねじ軸１８の端部が回転することによって発生する振動（振れ）を前記リング体６７により好適に阻止することができる。
【００４６】
前記ピストン２２の軸線方向に沿った他端部には、該ピストン２２の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が外周面に形成された環状体６８が連結され、前記環状体６８はピストン２２の端面と面一となるように設けられる。
【００４７】
この場合、摺動ナット５２の端面から軸線方向に沿って所定長だけ突出する一方のピストンダンパ５６ａは連結体６０の第２環状部６４に接触するように設けられ、摺動ナット５２の端面から軸線方向に沿って所定長だけ突出する他方のピストンダンパ５６ｂは環状体６８に接触するように設けられる（図３参照）。
【００４８】
従って、ピストンロッド２４がワークＷに当接し該ピストンロッド２４に対して衝撃が付与されたときを除いて、ピストン２２の両端部に固定された連結体６０及び環状体６８によって摺動ナット５２がピストン２２の内部に保持（挟持）され、送りねじ軸１８との螺回作用下に、前記摺動ナット５２は軸線方向に沿ってピストン２２と一体的に変位するように設けられる。
【００４９】
なお、図１２に示されるように、前記連結体６０及び環状体６８の内周面には、それぞれ、環状溝を介して潤滑油保持部材６９ａ、６９ｂを装着するとよい。この潤滑油保持部材６９ａ、６９ｂは、例えば、潤滑油が含浸されたフェルトからなり、送りねじ軸１８のねじ部に接触することにより、前記送りねじ軸１８と摺動ナット５２との摺動部位に対して潤滑性を付与することができる。
【００５０】
前記一組のピストンダンパ５６ａ、５６ｂは、第１及び第２エンドダンパ３６ａ、３６ｂと同様に、エネルギ吸収体であって、例えば、ウレタンゴム等の弾性体によって形成されるとよい。
【００５１】
軸線と直交するピストン２２の両側面には断面略円弧状のガイド部７０（図４参照）が形成され、一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂの間にピストン２２が挟持される。前記ガイド部７０には、ガイドロッド２０ａ、２０ｂの外周面と線接触し且つガイドロッド２０ａ、２０ｂの軸線方向に沿って延在する樹脂製の一組のプレート７２ａ、７２ｂ接着される。それぞれ金属製材料によって形成されたピストン２２とガイドロッド２０ａ、２０ｂとの間に樹脂製材料からなるプレート７２ａ、７２ｂを介在させることにより摺動抵抗を低減させるためである。
【００５２】
なお、前記プレート７２ａ、７２ｂや前記摺動ナット５２は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）等のいずれかからなる樹脂製材料によって形成されるとよく、特に、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）によって形成されることにより良好な摺動特性を得ることができる。
【００５３】
ピストン２２に対してラジアル方向の負荷が付与された場合、あるいはピストン２２に回転方向の負荷が付与された場合のいずれであっても、前記一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂによって前記負荷が好適に吸収される。回転方向の負荷に対しては、一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂが回り止めとしての機能を営む。
【００５４】
本実施の形態に組み込まれた電動アクチュエータ１１では、カップリング部材２８（図３参照）に代替して、送りねじ軸１８と回転駆動源１４の駆動軸１４ａとの間に、図１４に示されるようなフレキシブルカップリング機構７４を設けるようにしてもよい。
【００５５】
このフレキシブルカップリング機構７４は、例えば、アルミニウム合金等の金属製材料によって同一形状に形成され、相互の組み付け位相角度が周方向に沿って９０度だけ偏位した一対のハブ７６ａ、７６ｂと、縦断面十字状のゴム製材料によって形成され前記一対のハブ７６ａ、７６ｂの間に介装された弾性体７８とから構成される（図１５参照）。
【００５６】
一方のハブ７６ａには、縦断面六角形状からなる送りねじ軸１８の端部１８ａが挿通される縦断面六角形状の孔部８０が軸線方向に沿って貫通して形成される。他方のハブ７６ｂには、縦断面六角形状からなる回転駆動源１４の駆動軸１４ａの端部が挿通される縦断面六角形状の孔部８２が軸線方向に沿って貫通して形成される。なお、前記孔部８０、８２の縦断面形状は六角形に限定されるものでなく、角形状であればよく、あるいはスプライン溝を形成するようにしてもよい。
【００５７】
さらに、前記一対のハブ７６ａ、７６ｂには、それぞれ、送りねじ軸１８の軸線又は回転駆動源１４の駆動軸１４ａの軸線と略平行に突出する一対の突起部８４ａ、８４ｂが形成され、前記一対の突起部８４ａ、８４ｂは周方向に沿って１８０度の角度だけ離間するように設定される。なお、前記弾性体７８の中心部は、貫通しない中実部８６が形成される（図１７参照）と共に、半径外方向に膨出する４つの凸部８８が周方向に沿って９０度ずつ離間して形成される。
【００５８】
このフレキシブルカップリング機構７４は、送りねじ軸１８の軸線Ｔ１と回転駆動源１４の駆動軸の軸線Ｔ２とが略平行方向に沿ってΔＴだけ僅かに離間することが許容される偏芯許容機能（図１８参照）と、送りねじ軸１８の軸線Ｔ１と回転駆動源１４の駆動軸１４ａの軸線Ｔ２とが交差して設定される所定の交差角度θが許容される偏角許容機能（図１９参照）とを併有する。
【００５９】
すなわち、送りねじ軸１８（ハブ７６ａ）の軸線Ｔ１と回転駆動源１４の駆動軸１４ａ（ハブ７６ｂ）の軸線Ｔ２とがそれぞれ平行方向に沿って僅かに離間した場合、あるいは送りねじ軸１８（ハブ７６ａ）の軸線Ｔ１と回転駆動源１４の駆動軸１４ａ（ハブ７６ｂ）の軸線Ｔ２とが交差するように変位した場合、一対のハブ７６ａ、７６ｂの突起部８４ａ、８４ｂ間に挟持された弾性体７８の凸部８８が弾性変形することにより、前記送りねじ軸１８と回転駆動源１４との２軸間での偏芯作用・偏角作用がそれぞれ許容される。
【００６０】
従来、送りねじ軸と回転駆動源の駆動軸とを連結するカップリング部材では、丸軸又は断面Ｄ面状にカットされた軸を止めねじによって連結しており、連結強度の不足が指摘されている。本実施の形態では、図１５に示されるようなフレキシブルカップリング機構７４を用いることにより、連結強度を増大させることができると共に、止めねじ等が不要となり部品点数を削減して組立作業が簡略されて、製造コストを低減することができる。
【００６１】
図２０に示されるように、ドライバ１１８は、幅広な側面に複数のフィン１１９が突出形成されたケーシング１２１を有し、前記ケーシング１２１の上部には、ケーブルを介してコントローラ１２０と電気的に接続される複数の制御端子１２３が設けられ、前記ケーシング１２１の下部には、ケーブルを介して電源１２４と接続される図示しない電源端子と、回転駆動源１４と接続される図示しない回転駆動源用出力端子とがそれぞれ設けられる。
【００６２】
前記ドライバ１１８の幅狭な側面には、例えば、プラスのドライバ等で所定方向に回転角度を調節することにより、回転駆動源１４の回転トルク（推力）を外部からに任意に設定することが可能なトルク設定用トリマ１２５と、図示しないＬＥＤが発光することにより認識可能な複数の表示ランプ１２７ａ〜１２７ｄと、手動で操作することによりテスト運転等が可能となる複数のマニュアルスイッチとを備える。
【００６３】
前記マニュアルスイッチは、ＯＮ／ＯＦＦ動作によりＡ−ＰＨＡＳＥ方向（ピストンロッド２４が伸長する方向）とＢ−ＰＨＡＳＥ方向（ピストンロッド２４が短縮する方向）の２方向を指示するＰＨＡＳＥ方向切り換えスイッチ１２９と、ドライバ１１８を付勢・滅勢するＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１と、ＯＦＦのとき初期設定となりＯＮのときに前記トルク設定用トリマ１２５によって外部からの推力の選択が可能となるＳＥＴスイッチ１３３とを有する。
【００６４】
なお、前記ＰＨＡＳＥ方向切り換えスイッチでは、図示しないギヤとの関係でＡ−ＰＨＡＳＥ方向とＢ−ＰＨＡＳＥ方向との間でピストンロッド２４の進退動作が逆転する場合もある。
【００６５】
また、コントローラ１２０からドライバ１１８に導入される制御信号は、ＯＮ／ＯＦＦの二値信号によって構成される。
【００６６】
さらに、電源１２４からドライバ１１８への印可電圧を、例えば、図示しない抵抗又はトランス等によって任意に変更し、あるいは、回転駆動源１４を図示しないブリッジ回路に組み込んで前記ブリッジ回路の不平衡電圧をフィードバックする電子ガバナ（図示せず）を設けることにより、回転駆動源１４の回転速度の制御を行うことができる。
【００６７】
さらにまた、前記マニュアルスイッチ等が設けられた幅狭な側面と反対側の側面には、取付用孔部１３５が形成されたフランジ１３７が形成される。
【００６８】
前記ドライバ１１８の概略ブロック構成図を図２１に示す。
【００６９】
このドライバ１１８は、コントローラ１２０から導出された方向指令信号によって電圧の極性を切り換えることにより、正逆方向のいずれか一方に回転駆動源１４の回転方向を切り換える方向切換手段１３４と、前記方向切換手段１３４から出力された電圧を対応する電流に変換すると共に、予め設定された基準電流ＩMAX（閾値）に電流を制限する電流アンプ／リミッタ１３６とを含む。
【００７０】
さらに、ドライバ１１８は、前記電流アンプ／リミッタ１３６の下流側に設けられ回転駆動源１４に供給される電流を検出する電流センサ（電流検出手段）１３８と、前記電流センサ１３８からの検出信号を前記電流アンプ／リミッタ１３６の上流側にフィードバックする電流ループ１４０とを有する。
【００７１】
前記電流アンプ／リミッタ１３６には、予め設定され且つ記憶手段内に記憶された基準電流ＩMAXと前記電流センサ１３８から検出線１４５を通じて検出される電流値の検出信号とを比較する比較手段と、例えば、回転駆動源１４に対して高負荷が付与され前記回転駆動源１４に供給される電流が基準電流ＩMAXを超えようとするとき、該回転駆動源１４に供給される電流を基準電流ＩMAXを超えないようにリミットする電流リミット手段（電流制限手段）とが設けられる。
【００７２】
なお、ドライバ１１８は、図示しない回路基板を有し、例えば、電流センサ１３８は、前記回路基板に配置された小抵抗によって構成されるとよい。
【００７３】
本実施の形態に係るアクチュエータ制御システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作乃至作用効果について説明する。
【００７４】
先ず、コントローラ１２０からの方向指令信号（二値信号）がドライバ１１８に導入される。前記ドライバ１１８では、前記方向指令信号に基づき電圧の極性を切り換えることにより、正逆方向のいずれか一方に回転駆動源１４の回転方向を切り換える。前記方向切換手段１３４から回転駆動源１４に供給される電流に対応する電圧が電流アンプ／リミッタ１３６に入力される。
【００７５】
前記電流アンプ／リミッタ１３６では、前記方向切換手段１３４から出力された電圧を対応する電流に変換して回転駆動源１４に供給することにより、前記回転駆動源１４が所定方向に回転駆動し、前記回転駆動源１４の回転駆動力がカップリング部材２８を介して送りねじ軸１８に伝達される。
【００７６】
所定方向に回動する送りねじ軸１８が送りナットとして機能する摺動ナット５２のねじ孔５０に螺合することにより、前記摺動ナット５２及びピストン２２が一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂの案内作用下にピストンロッド２４と一体的に軸線方向に沿って変位する。従って、ピストン２２と一体的にピストンロッド２４が外部に向かって変位し、ストロークエンドに到達することにより、図示しないワークを所定位置に押し付ける押し付け動作（ワーク保持動作）がなされる。
【００７７】
図８に示されるように、ピストン２２が一方又は他方のストロークエンドまで到達することがなくその中間位置でワークＷの押し当て作業を行った場合、ワークＷに当接するソケット２６、ピストンロッド２４及び連結体６０を介してピストン２２に衝撃が伝達される。
【００７８】
この場合、本実施の形態では、連結体６０に接触するピストンダンパ５６ａの端部が図９に示されるように弾性変形することによって衝撃が受容されると共に、ピストン２２の内部に設けられた摺動ナット５２がピストン２２に対して、送りねじ軸１８の軸線方向に沿って僅かに摺動変位することにより（図９中の二点鎖線参照）、前記衝撃が好適に吸収される。
【００７９】
換言すると、ピストンロッド２４に付与される衝撃によって相互に連結されたピストン２２及び連結体６０が送りねじ軸１８の軸線方向に沿って変位可能に設けられ、前記ピストン２２及び連結体６０の僅かな変位を摺動ナット５２の端部に装着された弾性を有するピストンダンパ５６ａによって吸収することにより、前記衝撃が好適に緩和される。
【００８０】
この場合、摺動ナット５２は送りねじ軸１８に螺合しているため、該送りねじ軸１８との関係では変位することがないと共に、摺動ナット５２と送りねじ軸１８との螺合部位に対して衝撃が伝達されることが阻止されることにより、前記摺動ナット５２及び送りねじ軸１８の螺合部位を好適に保護することができる。
【００８１】
従って、本実施の形態では、両ストロークエンドの中間位置においてピストンロッド２４によってワークＷの押し当てを行った場合であっても、前記ピストンロッド２４に付与される衝撃が弾性を有するピストンダンパ５６ａと、ピストン２２及び摺動ナット５２との間の相対的な摺動変位を通じて円滑に吸収されるため、電動アクチュエータ１１の耐久性が劣化することを阻止することができる。
【００８２】
さらに、ピストンロッド２４の前進端におけるストロークエンドで衝撃が発生した場合、前記ピストンダンパ５６ａの緩衝作用と共に、連結体６０の環状フランジ部６６が第２エンドダンパ３６ｂに当接して緩衝作用が相乗効果的になされるため、より一層好適に衝撃が吸収される（図１０参照）。
【００８３】
同様に、ピストンロッド２４の後進端におけるストロークエンドで衝撃が発生した場合、前記ピストンダンパ５６ｂの緩衝作用と共に、ピストン２２及び環状体６８の端面が第１エンドダンパ３６ａに当接して緩衝作用が相乗効果的になされるため、より一層好適に衝撃が吸収される（図３参照）。
【００８４】
このように本実施の形態では、ピストン２２に設けられた一組のピストンダンパ５６ａ、５６ｂと、ハウジング１２及びロッドカバー１６に設けられた第１及び第２エンドダンパ３６ａ、３６ｂとを含む緩衝機構を設けることにより、両ストロークエンド間の中間位置並びに両ストロークエンドの任意の位置においてピストン２２に付与される衝撃を好適に緩衝することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、圧縮空気が無い、若しくは使用できない環境であっても、エアシリンダと同様に使用可能なモータ駆動によるアクチュエータとして使用することができる。
【００８６】
この場合、エアシリンダと同様であるとは、ＯＮ／ＯＦＦ制御による駆動であること、コントローラが不要であること、ピストン２２の押し当て動作が可能であること、センサ無しでも駆動可能であること、速度制御、推力制御が可能であること等をいう。
【００８７】
さらに、本実施の形態では、剛性ボデイを無くして平行な一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂによって所定の剛性を確保することにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、軽量化を図ることができる。
【００８８】
さらにまた、駆動機器において衝突部位に衝撃エネルギ吸収体（ダンパ）を配置することは一般的に行われているが、本実施の形態では、衝突時の衝撃値を５Ｇ以下、好ましくは２Ｇ以下になるようにダンパの性質、寸法及び変位量を設定することにより、ダンパの耐久性を向上させると共に、電動アクチュエータの耐久性をも向上させることができる。また、衝撃値の抑制によって各部の強度を軽減することができ、装置の小型・軽量化を達成することができる。
【００８９】
ハウジング１２及びロッドカバー１６の製造方法としては、例えば、アルミニウムダイカストによる一体成形、プレス板金深絞り、あるいは、複数枚の鋼板を積層して一体的に形成した積層鋼板等を用いるとよい。
【００９０】
送りねじ軸１８としては、樹脂製滑りねじ軸、金属製滑りねじ軸、ボールねじ軸、あるいはプーリに懸架されるタイミングベルト等を用いるとよい。
【００９１】
ところで、前記ピストン２２及びピストンロッド２４がストロークエンドまで到達した後、前記ピストンロッド２４によってワークＷが所定位置に押し付けられ回転駆動源１４に対して高負荷が付与された場合、前記回転駆動源１４の駆動軸の回転が停止して拘束された状態となる。その際、回転駆動源１４の駆動軸から出力されるトルクは、前記回転駆動源１４に印加される電流と比例するため、前記拘束状態となったとき、予め規定されている電流値以上の電流（過電流）が回転駆動源１４に印加されて、過電流が発生することによって回転駆動源１４が焼損するおそれがある。
【００９２】
そこで、本実施の形態では、回転駆動源１４に供給される電流を検出する電流センサ１３８からの検出信号を電流ループ１４０を介して電流アンプ／リミッタ１３６の上流側にフィードバックする。前記電流アンプ／リミッタ１３６では、比較手段を介して予め設定され且つ記憶手段内に記憶された基準電流ＩMAXと前記電流センサ１３８からの検出信号とを比較すると共に、電流リミット手段を介して回転駆動源１４に供給される電流が基準電流ＩMAXを超えないようにリミットされる（図２２参照）。
【００９３】
回転駆動源１４を制御する際の電流値として、例えば、回転駆動源１４の駆動軸が停止した拘束時では０．６Ａ以下、無負荷駆動時では０．２Ａ以下に制限することにより、前記回転駆動源１４の長寿命化を図ることができる。
【００９４】
このように、本実施の形態のドライバ１１８では、回転駆動源１４に供給される電流値を電流センサ１３８を介して監視し、電流アンプ／リミッタ１３６により、前記回転駆動源１４に対する印加電流を基準電流ＩMAX以下に制限している。
【００９５】
この結果、回転駆動源１４に高負荷が付与されてオン状態にある回転駆動源１４の駆動軸が停止して拘束状態となった場合であっても、前記回転駆動源１４に供給される電流が予め設定された基準電流ＩMAX以下に制限されるため、過電流の発生による回転駆動源１４の焼損を防止することができる。なお、回転駆動源１４に供給される印加電流を制限することにより、トルクを制限することができることは勿論である。
【００９６】
また、本実施の形態では、ピストン２２及びピストンロッド２４の位置及び動作速度を制御するためのエンコーダ、レゾルバ等の検出器及び制御回路が不要となり、簡素な回路によって回転駆動源１４に焼損が発生することを防止することにより、製造コストを低減することができる。
【００９７】
この場合、本実施の形態に係るドライバ１１８は、ピストンロッド２４による押し付け動作と回転駆動源１４の回転方向だけを制御する駆動機器（電動アクチュエータ）に適用されると好適である。
【００９８】
なお、本実施の形態のドライバ１１８では、電動アクチュエータ１１のピストンロッド２４によるワークの押し付け動作に基づいて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、電動アクチュエータ１１のピストンロッド２４によるワーク搬送動作、加締め動作、押圧動作、支持動作、又は、図示しない電動チャックによるワーク把持動作、若しくは、図示しない電動クランプによるクランプ動作等に適用することができることは勿論である。
【００９９】
すなわち、このようなワーク搬送動作、ワーク把持動作、クランプ動作等によって回転駆動源１４に高負荷が付与され、前記回転駆動源１４の駆動軸の回転が停止して拘束状態となったとき、前記回転駆動源１４に供給される電流が基準電流ＩMAX以下となるように制限される。
【０１００】
次に、本実施の形態のドライバ１１８と対比される第１比較例及び第２比較例について説明する。なお、図２１に示すドライバ１１８と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図２３は、第１比較例に係るリレー回路１５０を示す。この場合、リレー回路１５０を複数個組み合わせることにより回転駆動源１４の回転方向の切り換えが可能となるが、前記回転駆動源１４の駆動軸が停止して拘束状態となったとき、前記回転駆動源１４が許容する以上の電流が供給されて焼損が発生するという不具合がある。
【０１０２】
図２４は、第２比較例に係るサーボ回路１６０を示す。このサーボ回路１６０は、エンコーダ１６２やレゾルバ等の検出器を有し、速度ループ１６４及び速度アンプ／リミッタ１６６を介して速度をフィードバック制御する制御回路と、位置ループ１６８及び位置アンプ／リミッタ１７０を介して位置をフィードバック制御する制御回路とを備える。従って、第２比較例に係るサーボ回路１６０では、位置及び速度等を制御する高精度の制御回路が必要となるため、高価となって製造コストが高騰するという不具合がある。
【０１０３】
これに対して、本実施の形態のドライバ１１８では、前記第１比較例に係るリレー回路１５０と第２比較例に係るサーボ回路１６０との間の中間的な機能を発揮させることができると共に、製造コストの低減化を図ることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態のドライバ１１８では、電磁弁と同様のオン／オフ制御によって電動アクチュエータ１１を操作することにより、例えば、押し付け動作や搬送動作等に最適な方向制御機器として使用することができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態のドライバ１１８では、回転駆動源１４の外部に付設されるエンコーダ等の検出器が不要となるため、小型軽量化を達成することができる。
【０１０６】
なお、図２５に示されるように、小径な取付用孔部９０を有し縦断面Ｌ字状に屈曲する第１取付金具９２を、複数のねじ部材９４を介してロッドカバー１６の側面に対して装着すると共に、小径な取付用孔部９６を有しハウジング１２の平坦な底面部に対して前記ハウジング１２の軸線と直交し且つ相互に反対方向に延在する一対の第２取付金具９８（但し、一方は図示せず）を装着するとよい。前記第１取付金具９２及び第２取付金具９８を用いることにより、電動アクチュエータ１１の取付性が向上すると共に、設置環境に対する汎用性を増大させることができる。
【０１０７】
また、図２６に示されるように、図２５の電動アクチュエータ１１に対して、ハウジング１２とロッドカバー１６との間に装着されて上面が開口するカバー部材１００を装着するようにしてもよい。前記カバー部材１００を装着することにより、該カバー部材１００が装着されていない場合と比較して塵埃等が電動アクチュエータ１１の内部に対して進入することを抑制することができる。
【０１０８】
さらに、図２７に示されるように、前記上面を含む全ての面が閉塞された他のカバー部材１０２をハウジング１２とロッドカバー１６との間に装着することにより、電動アクチュエータ内部への塵埃等の進入を好適に阻止することができる。
【０１０９】
この場合、図２８に示されるように、前記カバー部材１０２には、断面円弧状からなるセンサ装着用の長溝１０４が形成され、前記長溝１０４に沿った任意の位置にピストン２２の位置を検出するセンサ１０６が装着されるとよい。このセンサ１０６は、少なくとも、磁気センサ、近接センサ、フォトマイクロセンサ等を含み、そのいずれかであるとよい。
【０１１０】
次に、他の構成に係る電動アクチュエータ１８０を図２９〜図３１に示す。なお、図２に示される電動アクチュエータ１１と同一の構成要素には同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略する。また、一組のピストンダンパ５６ａ、５６ｂ及び第１及び第２エンドダンパ３６ａ、３６ｂの機能は、前記実施の形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【０１１１】
この他の構成に係る電動アクチュエータ１８０は、一組のガイドロッド２０ａ、２０ｂがなく、円筒状のハウジング１８２と段付き円筒状のロッドカバー１８４とを連結する長尺な円筒状のチューブ１８６を備え、前記チューブ１８６の中空部１８８内にピストン１９０が収装されている点で前記実施の形態と異なる。
【０１１２】
前記ピストン１９０の外周面には、樹脂製材料によって形成され軸線方向に沿って延在する一組のガイドプレート１９２ａ、１９２ｂと、縦断面円弧状の半割り形状からなる一組のマグネット１９４ａ、１９４ｂとがそれぞれ固着される。
【０１１３】
この場合、前記一組のガイドプレート１９２ａ、１９２ｂのみがチューブ１８６の内壁に形成された平坦なガイド面１９６ａ、１９６ｂに沿って摺動するように設けられているため、ピストン１９０に対するガイド作用及びチューブ１８６の周方向に対する周り止め作用がなされる。前記ガイドプレート１９２ａ、１９２ｂを除いた他の部位においてはピストン１９０の外壁とチューブ１８６の内壁との間に所定のクリアランス１９８が設けられる（図３１参照）。
【０１１４】
なお、ピストン１９０の内部に同一形状からなる摺動ナット５２が摺動可能に装着される点は前記実施の形態と同一である。また、前記摺動ナット５２は、ピストン１９０の一端部に連結された連結体２００と、ピストン１９０の他端部に装着されたＣクリップ２０２とによって保持される（図３０参照）。
【０１１５】
前記チューブ１８６の外周面の所定部位には、例えば、磁気センサ、近接センサ、フォトマイクロセンサ等のいずれか１つからなるセンサ１０６が締付金具１０８及びバンド部材１１０を介して装着され、前記マグネット１９４ａ、１９４ｂの磁界をチューブ１８６に装着されたセンサ１０６によって検知することにより、ピストン２２の位置検出がなされる（図３２参照）。
【０１１６】
また、図３３に示されるように、縦断面略Ｌ字状に屈曲する第１取付金具１１２をロッドカバー１８４のねじ部に装着し、ロックナット１１４を緊締することにより前記第１取付金具１１２を保持するようにすると共に、ハウジング１８２と回転駆動源１４との環状段差部分に装着された第２取付金具１１６をロックナット１１７によって保持するようにするとよい。なお、前記第１取付金具１１２及び第２取付金具１１６には、それぞれ、円形状の取付用孔部１４１が形成されている。
【０１１７】
さらに、図３４に示されるように、ロックナット１１４を介して矩形のプレート状からなる取付金具１４２をロッドカバー１８４に装着し、あるいは、図３５に示されるように、一対の円柱状のピボット１４３ａ、１４３ｂを有する環状体１４４をロッドカバー１８４側に装着し、前記ピボット１４３ａ、１４３ｂを図示しないブッシュによって支持することにより電動アクチュエータ１８０が揺動自在に支持される、いわゆるトラニオン形シリンダのように構成してもよい。
【０１１８】
以上の実施の形態では、図２及び図２１に示されるように、ピストンロッド２４が伸縮動作するロッドタイプのみが開示されているが、これに限定されるものではなく、前記ピストン２２に図示しないスライドテーブルを連結して使用するスライドテーブルタイプにも適用することができることは勿論である。
【０１１９】
この場合、ピストンロッド２４をピストン２２から取り外し、ピストンロッド２４が貫通する孔部が閉塞された図示しない他のロッドカバーを用いることによりロッドタイプからスライドテーブルタイプに容易に変更することができる。
【０１２０】
本実施の形態に係るアクチュエータ制御システム１０には、予め設定された所定トルクを超える負荷が回転駆動源１４に対して付与されたときに、減速比を自動的に切り換える減速比自動切換装置を組み込むと好適である。負荷によって回転駆動源の回転速度を自在にコントロールすることができるからである。
【０１２１】
図３６は、第１減速比自動切換装置２１０の分解斜視図である。図３６に示すように、第１減速比自動切換装置２１０は、２分割されて構成されるハウジング２１２ａ、２１２ｂ及び遊星歯車機構２１４を備える。
【０１２２】
ハウジング２１２ａは矩形状であり、後述する内歯車２２０が入力軸２２６方向に平行移動した場合に、後述する内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄと係合するための円弧状突起であるロック部２３２ａ〜２３２ｄが内部に形成され、さらに、前記入力軸２２６を回転自在に軸支するための軸受部２３４ａが設けられている。
【０１２３】
ハウジング２１２ｂは、ハウジング２１２ａと同様に矩形状であり、後述するように内歯車２２０が出力軸２２８方向に平行移動した場合に、内歯車ロック受部２３１ａ〜２３１ｄと係合するための円弧状突起であるロック部２３３ａ〜２３３ｄが内部に形成され、さらに、出力軸２２８を回転自在に軸支するための軸受部２３４ｂが設けられている。
【０１２４】
遊星歯車機構２１４は、入力軸２２６と一体的に形成された単一の太陽歯車２１６と、前記太陽歯車２１６の周方向に沿って約１２０度の角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する複数の遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと、内歯車２２０及びキャリア２２２を備えている。なお、前記複数の遊星歯車は３個に限定されるものではなく、２個以上であればよい。
【０１２５】
前記キャリア２２２は、円筒状の大径なインナ部２２３とこのインナ部２２３から前記ハウジング２１２ｂに指向して突出する出力軸２２８を有する。前記インナ部２２３の内方に前記太陽歯車２１６が臨入する。前記インナ部２２３には、１２０度ずつ等角度で離間する複数の窓部２２１が形成され、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは、それぞれ、各窓部２２１に臨む。
【０１２６】
前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは、ピン２２４によってキャリア２２２に対し回転自在に軸支され、前記ピン２２４には、図３８及び図３９に示されるようにその外周の一部を切り欠き形成した切欠部２２９ａ、２２９ｂが設けられている。前記切欠部２２９ａ、２２９ｂによって、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃとピン２２４の間にクリアランス２２５ａ、２２５ｂが設けられ、これらのクリアランス２２５ａ、２２５ｂにオイルやグリス等が充填される。前記オイル又はグリスは粘度の高い品質のものが好ましい。
【０１２７】
さらに、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃの外周側には、大径な内歯車２２０が嵌合し、前記内歯車２２０の内周に刻設された内歯と噛合する。前記太陽歯車２１６と一体的な入力軸２２６は、図示しない回転駆動源の回転駆動軸にカップリング部材（図示せず）を介して連結される。この場合、前記入力軸２２６と出力軸２２８とは、同軸上に設けられていることは図３６から容易に諒解されよう。
【０１２８】
太陽歯車２１６、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及び内歯車２２０は、それぞれ、歯が傾斜して形成されたはすば歯車で構成されている。この場合、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃとキャリア２２２のインナ部２２３との間及び遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと内歯車２２０の間には、粘性抵抗を得るために、粘度の高いオイルやグリス等が充填乃至塗布されている。
【０１２９】
なお、粘性抵抗を効果的に得るためには、インナ部２２３と遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃの間のクリアランス２２７が、０．１ｍｍ以下であることが好ましい（図４０参照）。
【０１３０】
太陽歯車２１６、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及び内歯車２２０を構成するはすば歯車のねじれ角（ねじ山に沿った螺旋状の傾き角度）は、特に限定されないが、約３０°〜４０°であることが好ましい。また、粘性抵抗体として用いられるオイルやグリス等の粘度は、特に限定されないが、約１００００〜１０００００（ｃＳｔ）であることが好ましい。さらに、粘性抵抗体の粘性抵抗は、上述した、クリアランス２２７の幅、グリス等の粘度の他にせん断速度によっても変化させることができる。
【０１３１】
前記内歯車２２０の円筒状の端部にはそれぞれ湾曲して突出する複数の内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄが形成されている。内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄは、図５０に示すようにロック部２３２ａ〜２３２ｄ、２３３ａ〜２３３ｄに対応して周方向に曲線を描く突起形状である。内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄ及びロック部２３２ａ〜２３２ｄ、２３３ａ〜２３３ｄは、内歯車ロック手段として機能する。
【０１３２】
前記のように構成される入力軸２２６、内歯車２２０及びキャリア２２２を組み立てるに際しては、先ず、入力軸２２６をハウジング２１２ａの軸受部２３４ａに挿入し、出力軸２２８をハウジング２１２ｂの軸受部２３４ｂに挿入し、前記キャリア２２２の外側に内歯車２２０を嵌合する。そして、入力軸２２６の太陽歯車２１６を遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃに噛合するようにハウジング２１２ａとハウジング２１２ｂとを接合し、ねじ止めすることにより、前記ハウジング２１２ａ、２１２ｂの内部に遊星歯車機構２１４が収装される（図３７参照）。
【０１３３】
次に、前記第１減速比自動切換装置２１０の動作について説明する。
【０１３４】
先ず、図示しない回転駆動源を付勢して回転駆動源の回転駆動力を、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６に伝達する。この回転駆動力は、入力軸２２６から出力軸２２８の方向（図３７の矢印Ｚ方向）に見て、入力軸２２６及び太陽歯車２１６を時計方向に回転させるものとする。
【０１３５】
入力軸２２６に低負荷の回転力が伝達されると、太陽歯車２１６、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、インナ部２２３及び内歯車２２０間では粘性抵抗体が用いられているため、この粘性抵抗体の粘性抵抗によって静摩擦力が働くために、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは自転することなく矢印方向に公転（これをクロスした矢印方向で示す。以下同様）し、内歯車２２０も矢印方向に公転（太字の矢印方向で示す。以下同様）し、キャリア２２２も一体となって時計方向に公転する（図４２参照）。
【０１３６】
すなわち、図４２において、太陽歯車２１６が矢印方向に回転（斜線の矢印方向で示す。以下同様）すると、低回転であるためにインナ部２２３と内歯車２２０との間の粘性抵抗体によって、静摩擦力が作用し、インナ部２２３と、内歯車２２０と、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと、太陽歯車２１６が一体化して回転するに至る。
【０１３７】
次に、予め設定されたトルクを越える負荷が出力軸２２８を介してキャリア２２２に付与された場合、太陽歯車２１６が回転することにより、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは公転せずに太陽歯車２１６と反対方向である反時計方向に自転（白抜き矢印方向）し、遊星歯車２１８と噛合している内歯車２２０は反時計方向に回転することとなる（図４３参照）。すなわち、出力軸２２８が付与される負荷によって回転速度が低下すると、前記出力軸２２８と一体的に形成されたキャリア２２２も回転速度が低下するに至る。
【０１３８】
しかしながら、内歯車２２０は従前のまま回転しようとするために、換言すれば、キャリア２２２の回転速度よりも内歯車２２０の回転速度が大であるために、前記内歯車２２０とキャリア２２２の間の粘性抵抗が増加する。この粘性抵抗の増大に伴い、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及びそれらに噛合する内歯車２２０がはすば歯車であることから、その歯筋方向にスラスト力が発生し、図４４に示すように、内歯車２２０が矢印方向Ｚ１へと移動することになる。
【０１３９】
この結果、内歯車ロック受部２３１ｂとロック部２３３ｂ、内歯車ロック受部２３１ｃとロック部２３３ｃが噛合し、内歯車２２０がロック状態になって、更なる移動が阻止される。前記内歯車２２０がロック状態になることにより、太陽歯車２１６の図４２における斜線矢印方向の自転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２２とともに時計方向に公転し（図４５参照）、出力軸２２８に対し減速された回転速度と増大されたトルクとが伝達される。この場合、前記トルクは遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと内歯車２２０とのギア比に対応した力となる。
【０１４０】
次いで、内歯車２２０のロック状態を解除するために、回転駆動方向を反転させる。すなわち、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６を反時計方向に回転させる。この結果、図４６に示すように、太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２２とともに反時計方向に公転する。
【０１４１】
太陽歯車２１６が反時計方向への回転を開始した直後は、内歯車２２０は、ロック状態、すなわち、停止した状態であるために、キャリア２２２と内歯車２２０の間には、相対的回転速度数の差が生じることにより、内歯車２２０とインナ部２２３間の粘性抵抗が増大する。この内歯車２２０とインナ部２２３間の粘性抵抗の増大並びに遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及び内歯車２２０がそれぞれはすば歯車であることから、歯車円筒面に螺旋状に形成された歯筋の方向にスラスト力が生じる。
【０１４２】
このスラスト力によって、内歯車２２０がＺ１方向と逆方向に平行移動することとなる。内歯車２２０がＺ１方向と逆方向に且つ時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車２２０の内歯車ロック受部２３０がハウジング２１２ｂのロック部２３２から離間し、内歯車２２０のロック状態が解除される。
【０１４３】
前記のように、内歯車２２０のロック状態が解除されると、太陽歯車２１６の反時計方向の回転に合わせて、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、内歯車２２０及びキャリア２２２が再び一体となって、太陽歯車２１６の周りを反時計方向に公転し（図４７参照）、図４１に示す初期位置に復帰する。
【０１４４】
すなわち、内歯車２２０のロック状態が解除された後、太陽歯車２１６が反時計方向へと高速度で回転すると、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃはその自転をすることなく反時計方向へと回転し、内歯車２２０も反時計方向へと自転する。
【０１４５】
前記の場合は、入力軸２２６及び太陽歯車２１６を時計方向に回転させている状態を説明したが、これら入力軸２２６と太陽歯車２１６を反時計方向に回転させた場合も同様の動作及び効果が達成される。
【０１４６】
すなわち、入力軸２２６及び太陽歯車２１６を反時計方向に回転させ、この状態で、予め設定されたトルクを越える負荷が出力軸２２８を介してキャリア２２２に付与された場合には、図４８に示すように、内歯車ロック受部２３０ｂとロック部２３２ｂ、内歯車ロック受部２３０ｃとロック部２３２ｃがそれぞれ噛合し、内歯車２２０がロック状態になる。さらにまた、回転駆動力を反転し、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６を時計方向に回転させることにより、内歯車２２０がロック状態から解除され、図４１に示す初期位置に復帰する。
【０１４７】
一方、図４４に示されるように内歯車２２０がロック状態にあるとき、出力軸２２８へ付与される負荷を減少させることにより、前記内歯車２２０のロック状態の解除を行うことができる。
【０１４８】
すなわち、出力軸２２８への負荷が減少した状態では、太陽歯車２１６の時計方向の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２２とともに時計方向に公転し、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと噛合している内歯車２２０は時計方向に回転する（図４９参照）。
【０１４９】
この状態において、内歯車２２０とインナ部２２３間の粘性抵抗体によって、内歯車２２０の回転速度がキャリア２２２の回転速度よりも小さくなり、前記キャリア２２２と内歯車２２０の間には、相対的回転速度に差が生じ、その結果、内歯車２２０とインナ部２２３間の粘性抵抗が増大する。この内歯車２２０とインナ部２２３間の粘性抵抗体の増大並びに遊星歯車２１８と内歯車２２０がはすば歯車であることから、歯車円筒面に螺旋状に形成された歯すじの方向にスラスト力が生じる。
【０１５０】
さらに、図５０に示すように、内歯車ロック受部２３１ｃとロック部２３３ｃは、周方向に曲線を描く形状となっているために、内歯車２２０が時計方向に回転することにより、Ｚ１方向と逆方向に前記スラスト力と共に力が作用し、内歯車２２０が平行移動することとなる。
【０１５１】
すなわち、内歯車２２０がＺ１方向と逆方向に且つ時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車ロック受部２３１ａ〜２３１ｄがロック部２３３ａ〜２３３ｄから離間し、内歯車２２０のロック状態が解除される。
【０１５２】
第１減速比自動切換装置２１０では、太陽歯車２１６、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及び内歯車２２０に、はすば歯車を用い、キャリア２２２に設けられたインナ部２２３と内歯車２２０との間に粘性抵抗体を設けることにより、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリア２２２に付与された場合に、内歯車２２０とキャリア２２２との相対的回転速度差に基づいて、内歯車２２０が入力軸２２６方向又は出力軸２２８方向に平行移動し、出力軸２２８からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えることができる。
【０１５３】
また、アクチュエータの変位部材が往路で一旦停止し後に、再び、往路方向に変位する場合も容易に内歯車２２０のロック状態を解除し、減速比を自動に切り換えることが可能となり且つ、アクチュエータの変位部材を、低トルク、高速で往路に沿って変位させることができる。
【０１５４】
次に、第１減速比自動切換装置２１０が組み込まれた押圧装置２７０（アクチュエータ）について、図５１〜図５３を参照して説明する。
【０１５５】
押圧装置２７０（アクチュエータ）は、ワークＷを必要に応じて押圧するための装置であり、基本的には、電動モータ２７２、自動減速機２７４、減速比固定減速機２７６、送りねじ軸２７８、移動体２８０、パイプ２８２及びガイド２８４から構成される。なお、移動体２８０及びパイプ２８２は、アクチュエータの変位部材として機能する。
【０１５６】
押圧装置２７０は、回転駆動源である電動モータ２７２の付勢作用下に自動減速機２７４及び減速比固定減速機２７６を介して、送りねじ軸２７８が回転され、移動体２８０のねじ溝を有する送りナット（図示せず）がガイド２８４に案内されて送りねじ軸２７８の軸線方向に沿って移動する。移動体２８０には、ワークＷに当接し、先端部にワークＷを押圧するための押圧部２８６を有するパイプ２８２が連結されている。前記パイプ２８２の内部は空洞であり、該空洞内部を送りねじ軸２７８が挿通される構造になっている。
【０１５７】
電動モータ２７２が駆動され、前記電動モータ２７２の低負荷の回転力は太陽歯車２１６を回転し、その結果、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、内歯車２２０及びキャリア２２２が一体となって太陽歯車２１６の周りを時計方向に公転する（図４２参照）。これにより、入力軸２２６の回転数に対応する回転が出力軸２２８に伝達されて高速回転し、出力軸２２８から減速比固定減速機２７６を介して、送りねじ軸２７８が回転され、移動体２８０のねじ溝を有する送りナットがガイド２８４に案内されて送りねじ軸２７８の軸線方向に沿って移動する。このため、図５１に示される初期位置から、押圧部２８６がワークＷ側に向かって高速に変位することとなる（図５２参照）。
【０１５８】
図５３に示すように、変位する押圧部２８６がワークＷに当接し、押圧装置２７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２２８を介してキャリア２２２に付与された場合、太陽歯車２１６が回転することにより、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは公転せずに、太陽歯車２１６と反対方向である反時計方向に自転し、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと噛合している内歯車２２０は反時計方向に回転することとなる（図４３参照）。この結果、内歯車２２０にスラスト力が作用し、内歯車２２０がＺ１方向に平行移動することとなる。
【０１５９】
内歯車２２０がＺ１方向に平行移動する結果、図４４に示すように、内歯車ロック受部２３１ｂとロック部２３３ｂ、内歯車ロック受部２３１ｃとロック部２３３ｃが噛合し、内歯車２２０がロック状態になる。内歯車２２０がロック状態になることにより、太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８が反時計方向に自転しながら、キャリア２２２と共に時計方向に公転し（図４５参照）、出力軸２２８を介して増大されたトルクが押圧装置２７０の押圧部２８６に伝達されることにより押圧部２８６によってワークＷが押圧される（図５３参照）。これによって、ワークＷの押圧加工や該ワークＷの位置の移動動作が行われる。
【０１６０】
なお、内歯車２２０がロックされた状態における減速比は、太陽歯車２１６の歯数Ｚ（Ａ）、内歯車２２０の歯数Ｚ（Ｃ）とすると、１／（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））と表され、出力軸２２８から導出される出力トルクは、入力軸２２６から導入される入力トルクの（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））倍となる。例えば、太陽歯車２１６の歯数を１２歯とし、内歯車２２０の歯数を６６歯とした場合、６．５倍の高トルクが得られる。
【０１６１】
前記のように、ワークＷを押圧部２８６によって押圧した後、電動モータ２７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６が反時計方向に回転させられる。前記太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２２と共に反時計方向に公転する（図４６参照）。
【０１６２】
この結果、内歯車２２０にスラスト力が作用し、内歯車２２０がＺ１方向と逆方向に、且つ時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車２２０の内歯車ロック受部２３０がハウジング１２ｂのロック部２３２から離間し、内歯車２２０のロック状態が解除される。
【０１６３】
内歯車２２０のロック状態が解除されると、太陽歯車２１６の反時計方向の回転に合わせて、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、内歯車２２０及びキャリア２２２が再び一体となって、太陽歯車２１６の周りを反時計方向に公転する（図４７参照）。
【０１６４】
この結果、出力軸２２８には入力軸２２６に対応する回転速度が直接伝達されて高速回転し、押圧部２８６がワークＷ側から離間する方向にガイド２８４に導かれながら高速に移動させられ、図５１の初期位置に復帰させることができる。
【０１６５】
第１減速比自動切換装置２１０によれば、アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が、出力軸２２８を介してキャリア２２２に付与された際、太陽歯車２１６と同一の回転方向に回転している内歯車２２０が太陽歯車２１６と異なる方向に回転することにより、内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄとロック部２３２ａ〜２３２ｄ、２３３ａ〜２３３ｄが噛合し、内歯車２２０の回転が停止されてロックされる。内歯車２２０がロック状態となることより、出力軸２２８を介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する。
【０１６６】
一方、前記変位部材が往路から復路に変位方向を変更するには、回転駆動源の電流の極性を逆転させれば前記のように、太陽歯車２１６を反転させて内歯車２２０のロック状態が解除される。従って、出力軸２２８からアクチュエータを構成する変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、前記変位部材は、低トルク、高速で復路に沿って変位させることができる。
【０１６７】
なお、第１減速比自動切換装置２１０において、出力軸２２８の回転数が入力軸２２６の回転数より小さくなり、入力軸２２６の回転数と出力軸２２８の回転数の差が大きくなった場合であっても、出力軸２２８に効率的に回転速度及びトルクを伝達するために、入力軸２２６とキャリア２２２間に内部抵抗として機能するビスカスカップリング部２３６を設けるとよい。
【０１６８】
前記ビスカスカップリング部２３６を備える第２減速比自動切換装置１０Ａを図５４に示す。この第２減速比自動切換装置１０Ａでは、キャリア２２２側にビスカスカップリング部２３６を設けている。
【０１６９】
前記ビスカスカップリング部２３６は、出力軸２２８に中心部に孔を有する複数の円板２３８が相互に所定間隔離間して積層され、この複数の離間する円板２３８間にキャリア２２２と一体的に設けられた円板２３９が介装される。また、複数の円板２３８、２３９間には、粘度の高いオイルやグリス等が充填されている。
【０１７０】
次に、第３減速比自動切換装置１０Ｂを図５５に示す。この第３減速比自動切換装置１０Ｂは、第２減速比自動切換装置１０Ａに対して、内歯車２２０Ａの外周端面に内歯ロック解除機構２４０が設けられている。
【０１７１】
図５６にも示すように、内歯ロック解除機構２４０は、ばね取付部２４２、ばね２４４ａ、２４４ｂ及び内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄを備える。
【０１７２】
内歯車２２０Ａの外周面には、軸方向の略中央の位置に円環状に設けられているばね取付部２４２を挟んで溝が形成され、この溝に螺旋状にばね２４４ａ、２４４ｂが巻回され、さらに、前記内歯車２２０の円筒状の端部には、それぞれ突出した複数の内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄが形成されている。なお、第３減速比自動切換装置１０Ｂでは、ばね２４４ａ、２４４ｂを用いているが、弾性体であればばね部材に限定されず、例えばゴム等を用いることもできる。また、弾性体の弾性力と同等の機能を確保すべく、内歯ロック解除機構２４０として磁石を用いてもよい。
【０１７３】
そこで、この第３減速比自動切換装置１０Ｂを図５１〜図５３に示す押圧装置２７０に組み込むと、図５２に示される状態で、押圧部２８６がワークＷに向かって所定距離変位してワークＷに当接し、押圧装置２７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２２８を介してキャリア２２２に付与された場合、太陽歯車２１６が回転することにより、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは公転せずに、太陽歯車２１６と反対方向である反時計方向に自転し、遊星歯車２１８と噛合している内歯車２２０Ａは反時計方向に回転することとなる（図４３参照）。この結果、内歯車２２０Ａにスラスト力が作用し、内歯車２２０ＡがＺ１方向に平行移動することとなる。
【０１７４】
内歯車２２０ＡがＺ１方向に平行移動し、内歯車ロック受部２３１とロック部２３３が噛合し内歯車２２０Ａがロック状態になる。内歯車２２０Ａがロック状態になることにより、太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８が反時計方向に自転しながら、キャリア２２２とともに時計方向に公転し（図４５参照）、出力軸２２８を介して増大されたトルクが押圧装置２７０の押圧部２８６に伝達されることにより押圧部２８６によってワークＷが押圧される（図５３参照）。
【０１７５】
次いで、ワークＷを押圧部２８６によって押圧した後、電動モータ２７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６が反時計方向に回転させられる。太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８が時計方向に自転しながら、キャリア２２２とともに反時計方向に公転する（図４６参照）。
【０１７６】
この結果、内歯車２２０Ａにスラスト力が作用し、内歯車２２０ＡがＺ１方向と逆方向に且つ、時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車２２０Ａの内歯車ロック受部２３１がハウジング２１２ｂのロック部２３３から離間し、内歯車２２０Ａのロック状態が解除される。
【０１７７】
第３減速比自動切換装置２１０Ｂによれば、内歯車２２０Ｂに内歯ロック解除機構２４０を設けることにより、内歯車ロック受部２３０、内歯車ロック受部２３１とロック部２３２、ロック部２３３のロック状態の解除を速やかに行うことができる。
【０１７８】
次に、第４減速比自動切換装置２１０Ｃを図５７に示す。図５７に示されるように、第４減速比自動切換装置２１０Ｃは、ハウジング２１２ａ、２１２ｂ及び遊星歯車機構２１４Ｂを備える。ハウジング２１２ａ、２１２ｂは、その内部に遊星歯車機構２１４Ｂを収装する。
【０１７９】
ハウジング２１２ａには、キャリア２２２Ｂが入力軸２２６方向に平行移動した場合に、後述するキャリアロック受部２５２と係合するための突起状のロック部２５４が内部に形成されている。また、ハウジング２１２ｂには、キャリア２２２が出力軸２２８Ｂ方向に平行移動した場合に、後述するキャリアロック受部２５３と係合するための突起状のロック部２５５が内部に形成されている。ロック部２５４、２５５は、周方向に曲線を描く突起状である。また、内歯車２２０Ｂを回転自在に軸支するための軸受部２３４ｃが設けられている。
【０１８０】
前記遊星歯車機構２１４Ｂは、入力軸２２６と一体的に形成された太陽歯車２１６と、前記太陽歯車２１６の周方向に沿って約１２０度の角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと、内歯車２２０Ｂ及びキャリア２２２Ｂを備えている。前記キャリア２２２Ｂは、円筒状の大径なインナ部２２３Ｂとこのインナ部２２３Ｂと同方向に突出する入力軸２２６を有し、前記インナ部２２３Ｂに小径の太陽歯車２１６が挿入され、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは、前記キャリア２２２Ｂに設けられている窓部２２１に臨む。さらに、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃの外周側には、出力軸２２８Ｂが一体的に設けられた大径な内歯車２２０Ｂが設けられて、前記内歯車２２０Ｂの内周に刻設された内歯とも噛合する。
【０１８１】
前記内歯車２２０Ｂの円筒状の端部にそれぞれ突出した複数のキャリアロック受部２５２、２５３が形成されている。キャリアロック受部２５２、２５３は、ロック部２５４、２５５に対応して周方向に曲線を描く突起状の形状である。キャリアロック受部２５２、２５３及びロック部２５４、２５５は、キャリアロック手段として機能する。
【０１８２】
次に、前記第４減速比自動切換装置２１０Ｃの動作について説明する。電動モータ２７２が駆動され、前記電動モータ２７２の低負荷な回転力は、太陽歯車２１６を回転し、その結果、遊星歯車２１８、内歯車２２０Ｂ及びキャリア２２２Ｂが一体となって、太陽歯車２１６の周りを時計方向に公転する（図４２参照）。この結果、入力軸２２６の回転数に対応する回転数が出力軸２２８Ｂに伝達されて高速回転し、出力軸２２８Ｂから減速比固定減速機２７６を介して送りねじ軸２７８が回転され、移動体２８０のねじ溝を有する送りナットがガイド２８４に案内されて送りねじ軸２７８の軸線方向に沿って移動する。このため、図５１に示される初期位置から、押圧部２８６がワークＷ側に向かって接近する方向に高速に変位することとなる（図５２参照）。
【０１８３】
図５３に示すように、押圧部２８６がワークＷに当接し、押圧装置２７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２２８Ｂを介して内歯車２２０Ｂに付与された場合、太陽歯車２１６が回転することにより、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは公転せずに、太陽歯車２１６と反対方向である反時計方向に自転し、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと噛合している内歯車２２０Ｂは反時計方向に回転することとなる（図４３参照）。この結果、キャリア２２２Ｂにスラスト力が作用し、キャリア２２２ＢがＺ方向に平行移動することとなる。
【０１８４】
キャリア２２２ＢがＺ方向に平行移動しキャリアロック受部２５３とロック部２５５が噛合しロック状態になる。前記キャリア２２２Ｂがロック状態になることにより、太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２２Ｂとともに時計方向に公転し（図４５参照）、出力軸２２８Ｂを介して増大されたトルクが押圧装置２７０の押圧部２８６に伝達されることにより押圧部２８６によってワークＷが押圧される（図５３参照）。
【０１８５】
次いで、ワークＷを押圧部２８６によって押圧した後、電動モータ２７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６が反時計方向に回転させられる。太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２２Ｂとともに反時計方向に公転する（図４６参照）。この結果、キャリア２２２Ｂにスラスト力が作用し、キャリア２２２ＢがＺ方向と逆方向に且つ、時計方向に回転しながら平行移動し、キャリア２２２Ｂのキャリアロック受部２５３がロック部２５５から離間し、キャリア２２２Ｂのロック状態が解除される。
【０１８６】
キャリア２２２Ｂのロック状態が解除されると、太陽歯車２１６の反時計方向の回転に合わせて、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、内歯車２２０Ｂ及びキャリア２２２Ｂが再び一体となって、太陽歯車２１６の周りを反時計方向に公転する（図４７参照）。この結果、出力軸２２８には入力軸２２６に対応する回転速度が直接出力軸２２８Ｂに伝達されて高速回転し、押圧部２８６がワークＷ側から離間する方向にガイド２８４に案内されながら高速に移動させられ、図５１の初期位置に復帰させることができる。
【０１８７】
第４減速比自動切換装置２１０Ｃによれば、アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２２８Ｂを介して内歯車２２０Ｂに付与された際、太陽歯車２１６と同一の回転方向に回転している遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及びキャリア２２２Ｂが太陽歯車２１６と異なる方向に回転することにより、キャリアロック受部２５２、２５３とロック部２５４、２５５が噛合し、キャリア２２２Ｂの回転が停止されてロックされる。
【０１８８】
キャリア２２２Ｂがロック状態となることより、内歯車２２０Ｂを介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、往路の終端位置近傍においてアクチュエータを構成する変位部材が高トルク、低速で変位する。一方、前記変位部材が往路から復路側に変位する際、回転駆動源の電流の極性を逆転させ、太陽歯車２１６を反転させてキャリア２２２Ｂのロック状態が解除される。従って、出力軸２２８Ｂからアクチュエータの変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータを構成する変位部材は、低トルク、高速で復路に沿って変位させることができる。
【０１８９】
次に、第５減速比自動切換装置２１０Ｄを図５８に示す。図５８に示すように、第５減速比自動切換装置２１０Ｄは、第４減速比自動切換装置２１０Ｃに対して、キャリア２２２Ｃの周縁部に円環状の溝が設けられ、この溝の中に円環状のばね２６０ａ、２６０ｂが設けられている。
【０１９０】
そこで、この第５減速比自動切換装置２１０Ｄを前記押圧装置２７０に組み込むと、図５２に示される状態で、押圧部２８６がワークＷに向かって所定距離変位してワークＷに当接する。そして、押圧装置２７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２２８Ｃを介して内歯車２２０Ｃに付与された場合、太陽歯車２１６が回転することにより、遊星歯車２１８は公転せずに、太陽歯車２１６と反対方向である反時計方向に自転し、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと噛合している内歯車２２０Ｃは反時計方向に回転することとなる（図４３参照）。この結果、キャリア２２２Ｃにスラスト力が作用し、キャリア２２２ＣがＺ方向に平行移動することとなる。
【０１９１】
キャリア２２２ＣがＺ方向に平行移動し、キャリアロック受部２５３とロック部２５５が噛合しキャリア２２２Ｃがロック状態になる。キャリア２２２Ｃがロック状態になることにより、太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２２Ｃとともに時計方向に公転し（図４５参照）、出力軸２２８Ｃを介して増大されたトルクが押圧装置２７０の押圧部２８６に伝達されることにより押圧部２８６によってワークＷが押圧される（図５３参照）。
【０１９２】
次いで、ワークＷを押圧部２８６によって押圧した後、電動モータ２７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２２６を介して太陽歯車２１６が反時計方向に回転させられる。太陽歯車２１６の回転によって遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２２Ｃとともに反時計方向に公転する（図４６参照）。
【０１９３】
この結果、キャリア２２２Ｃにスラスト力が作用し、キャリア２２２ＣがＺ方向と逆方向に且つ、時計方向に回転しながら平行移動し、キャリア２２２Ｃのキャリアロック受部２５３がロック部２５５から離間し、キャリア２２２Ｃのロック状態が解除される。キャリア２２２Ｃのキャリアロック受部２５３がハウジング２１２ｂのロック部２５５から離間し、キャリア２２２Ｃのロック状態が解除される。その際、ばね２６０ｂの弾性力（ばね力）によりキャリア２２２ＣがＺ１方向と逆方向に平行移動され、キャリア２２２Ｃのロック状態が速やかに解除される。
【０１９４】
第５減速比自動切換装置１０Ｄによれば、キャリア２２２Ｃにばね２６０ａ、２６０ｂを有することにより、キャリアロック受部２５２、２５３とロック部２５４、２５５のロック状態の解除を速やかに行うことができる。
【０１９５】
なお、前記第５減速比自動切換装置２１０Ｄを減速比固定減速機２７６と組み合わせて用いることにより、広範囲の減速比を得られることになる。例えば、自動減速機２７４の減速比が１：４で、減速比固定減速機２７６の減速比が１：４の場合は、遊星歯車２９４からの入力に対して、１：４から１：１６の範囲内で減速比を変化させることができる。図５９は、自動減速機２７４と減速比固定減速機２７６とが連結された状態を示す縦断面図である。
【０１９６】
そこで、押圧装置２７０において、電動モータ２７２の回転運動は、第１減速比自動切換装置２１０によって、出力軸２２８より減速比固定減速機２７６に伝達される。図５９に示すように、減速比固定減速機２７６では、出力軸２２８と係合する太陽歯車２９０が回転し、ピン２９２に軸支され太陽歯車２９０と噛合している遊星歯車２９４及び前記遊星歯車２９４と噛合している内歯車２９６が回転する。内歯車２９６に伝達された回転速度は、出力軸２９８及びカップリング３００を経て出力軸３０２に伝達される。なお、カップリング３００と出力軸３０２はビスカスカップリング部３０８で接続され、出力軸３０２はねじ３０４によって軸３０６にねじ止めされている。
【０１９７】
この場合、出力軸２２８に連結されるアクチュエータとしては、押圧装置２７０に限定されるものではなく、ピストンロッド（変位部材）が往復動作する図示しない流体圧シリンダ、スライダ（変位部材）が往復動作するリニアアクチュエータ、ロータリーアクチュエータ、クランプアーム（変位部材）が往復動作するクランプ装置等のように直線状又は回転状に往復動作する機構が含まれることは勿論であり、なお、これらに限定されない。
【０１９８】
図６０は、クランプ装置の一種としてチャック装置３１０を示している。電動モータ３１２からの回転駆動力は、第１減速比自動切換装置２１０が組み込まれている自動減速機３１４及び減速比固定減速機３１６を介して、出力軸３１８に伝達される。出力軸３１８が回転することにより、ねじ３２０でねじ止めされているカップリング３２２及びねじ３２４でねじ止めされている送りナット３２６が回転する。送りナット３２６が回転することにより、送りナット３２６に螺合している送りねじ軸３２８が軸線方向に沿って移動する。送りねじ軸３２８が移動することにより、アーム３３０を介して把持部３３２がワークＷを把持することができる。
【０１９９】
ここで、図６１は、回転駆動源１４のみの場合と、回転駆動源１４に減速比自動切換装置（例えば、第１減速比自動切換装置２１０等）を付設した場合の速度に対するトルク特性図である。図６１から諒解されるように、回転駆動源１４のみの場合よりも減速比自動切換装置を付設した場合の方が速度に対するトルクの制御を容易に行うことができる。
【０２００】
図６２は、方向制御用ドライバマニホールドの斜視図である。
【０２０１】
複数の電動アクチュエータ１１（電動シリンダ）に接続される複数の方向制御用のドライバ１１８を複数連設してマニホールド化することが可能である。この場合、複数の方向制御用のドライバ１１８はコネクタで電気信号又はシリアル信号でバス結合されている。また、ＡＣ１００〜２００Ｖ等又はＤＣ２４Ｖを発生させる装置を付設して供給するとよい。さらに、複数の方向制御用のドライバ１１８は、長尺なレール部材３５０によって着脱自在に連設される。さらに、前記ドライバ１１８及び電源発生装置に、それぞれ、ファンを設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクチュエータ制御システムの斜視図である。
【図２】前記システムを構築する電動アクチュエータの斜視図である。
【図３】図２に示す電動アクチュエータの軸線方向に沿った部分縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大縦断面図である。
【図５】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った他の例を示す要部拡大縦断面図である。
【図６】エンドダンパの斜視図である。
【図７】ピストンダンパの斜視図である。
【図８】中間位置においてピストンロッドがワークに当接した状態を示す部分縦断面図である。
【図９】図８の状態において、ピストンダンパによって衝撃が吸収される状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図１０】ピストンロッドの前進端においてピストンダンパとエンドダンパとの両者によって衝撃が吸収される状態を示す部分縦断面図である。
【図１１】送りねじ軸の端部に振動を吸収するリング体が装着された状態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１２】連結体及び環状体の内周面に潤滑油保持部材が装着された状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図１３】ピストンロッドとの摺動部位にダストシール及びスクレーパが設けられた状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図１４】送りねじ軸と回転駆動源との間に設けられたフレキシブルカップリング機構の分解斜視図である。
【図１５】前記フレキシブルカップリング機構の拡大斜視図である。
【図１６】図１５に示されるフレキシブルカップリング機構の構成要素が一体的に組み付けられた状態を示す斜視図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図１８】送りねじ軸の軸線Ｔ１と回転駆動源の駆動軸の軸線Ｔ２とがそれぞれ平行方向に沿ってΔＴだけ離間した状態を示す正面図である。
【図１９】送りねじ軸の軸線Ｔ１と回転駆動源の駆動軸の軸線Ｔ２とがそれぞれ角度θだけ交差した状態を示す正面図である。
【図２０】前記システムを構築するドライバの斜視図である。
【図２１】図２０に示すドライバの概略ブロック構成図である。
【図２２】前記電動アクチュエータのスライダの変位量と回転駆動源に供給される電流との関係を示す特性図である。
【図２３】第１比較例に係るリレー回路のブロック構成図である。
【図２４】第２比較例に係るサーボ回路のブロック構成図である。
【図２５】図２に示す電動アクチュエータに対して、複数の取付金具を装着した斜視図である。
【図２６】図２５に示す電動アクチュエータに対して、上面が開口するカバー部材を装着した斜視図である。
【図２７】図２５に示す電動アクチュエータに対して、開口部がないカバー部材を装着した斜視図である。
【図２８】図２７に示すカバー部材の長溝にセンサが装着された斜視図である。
【図２９】他の構成に係る電動アクチュエータの斜視図である。
【図３０】図２９のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿った部分縦断面図である。
【図３１】図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に沿った拡大縦断面図である。
【図３２】前記センサが締付金具及びバンド部材を介して装着された状態を示す斜視図である。
【図３３】図２９に示す電動アクチュエータに対し、複数の取付金具を装着した斜視図である。
【図３４】図２９に示す電動アクチュエータのロッドカバー部分に対して、取付金具を装着した斜視図である。
【図３５】図２９に示す電動アクチュエータのロッドカバー部分に対して、一対のピボットが設けられた環状体を装着した斜視図である。
【図３６】前記システムに組み込まれる第１減速比自動切換装置の分解斜視図である。
【図３７】前記第１減速比自動切換装置の軸線方向に沿った縦断面図である。
【図３８】前記第１減速比自動切換装置を構成する遊星歯車の縦断面図である。
【図３９】図３８のＸＸＸＩＸ−ＸＸＸＩＸ線に沿った縦断面図である。
【図４０】遊星歯車と内歯車の噛合部分の部分拡大縦断面図である。
【図４１】第１減速比自動切換装置の一部切り欠き斜視図である。
【図４２】高速回転している状態における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車の回転方向を示す平面図である。
【図４３】予め設定されたトルクを越える負荷がキャリアに付与された場合における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車の回転方向を示す平面図である。
【図４４】第１減速比自動切換装置におけるロック状態を示した一部切り欠き斜視図である。
【図４５】前記ロック状態における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車の回転方向を示す平面図である。
【図４６】太陽歯車が反転した直後における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車の回転方向を示す平面図である。
【図４７】太陽歯車が反転し、高速回転している状態における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車の回転方向を示す平面図である。
【図４８】第１減速比自動切換装置におけるロック状態を示した一部切り欠き斜視図である。
【図４９】図４４において出力軸への負荷が減少した状態における太陽歯車と遊星歯車と内歯車の回転方向を示す平面図である。
【図５０】図４４において、内歯車クラッチとロック部が噛合する部分の拡大図である。
【図５１】アクチュエータの変位部材が初期位置にある状態を示す斜視図である。
【図５２】アクチュエータの変位部材がワークに向かって変位している状態を示す斜視図である。
【図５３】アクチュエータの変位部材がワークに当接した状態を示す斜視図である。
【図５４】第１減速比自動切換装置にビスカスカップリング部を設けた第２減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図５５】第３減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図５６】前記第３減速比自動切換装置に設けられた内歯ロック解除機構の拡大斜視図である。
【図５７】第４速比自動切換装置の縦断面図である。
【図５８】第５減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図５９】自動減速機と減速比固定減速機とが連結された状態を示す縦断面図である。
【図６０】第１減速比自動切換装置が適用されたチャック装置の部分縦断面図である。
【図６１】回転駆動源のみの場合と回転駆動源に減速機を付加した場合の速度に対するトルクの特性を示した図である。
【図６２】複数の方向制御ドライバがマニホールド化された状態を示す斜視図である。
【図６３】従来技術に係る電動アクチュエータの一部切り欠き斜視図である。
【図６４】図６３に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。
【符号の説明】
【０２０３】
１０…アクチュエータ制御システム    １１、１８０…電動アクチュエータ
１２、１２ｂ、１８２、２１２ａ、２１２ｂ…ハウジング
１４…回転駆動源                    １６、１８４…ロッドカバー
１８、２７８、３２８…送りねじ軸    ２０ａ、２０ｂ…ガイドロッド
２２、１９０…ピストン              ２４…ピストンロッド
２６…ソケット                      ３６ａ、３６ｂ…エンドダンパ
３８…円筒部                        ４０…フランジ部
３４、４８、４８ａ、５８…貫通孔    ５０…ねじ孔
５２…摺動ナット                    ５４ａ、５４ｂ、５７ａ、５７ｂ…平面部
５６ａ、５６ｂ…ピストンダンパ      ６０、２００…連結体
６２、６４…環状部                  ６６…環状フランジ部
６８…環状体                        ７０…ガイド部
７２ａ、７２ｂ…プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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