(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源に連結される入力軸と作動部に連結される出力軸との減速比を、自動的に切り換える減速比自動切換装置であって、
前記入力軸に連結される太陽歯車と、
外周面にボールプランジャが設けられ、前記出力軸に連結されるキャリアと、
前記キャリアに回転自在に装着され、前記太陽歯車に歯合する遊星歯車と、
内周面に前記ボールプランジャが係合自在な溝部が形成され、前記遊星歯車に歯合するとともに、軸方向に移動可能な内歯車と、
前記内歯車と前記遊星歯車との間にスラスト力を発生させるとともに、はすば歯車である前記太陽歯車、はすば歯車である前記遊星歯車及びはすば歯車である前記内歯車のみにより構成されるスラスト力発生機構と、
前記内歯車が少なくとも前記軸方向一方に移動した際に、前記内歯車の回転運動を規制する回転規制機構と、
前記内歯車と前記キャリアとの間に配設され、前記内歯車の前記軸方向への移動を規制するとともに、規定値以上の前記スラスト力が作用した際、前記内歯車を前記軸方向に移動可能にする摺動抵抗部材と、
を備え、
前記摺動抵抗部材は、前記キャリアの外周面又は前記キャリアに外挿される前記内歯車のアウタ部の内周面に配設されるパッキン部材のみを備え、
前記回転規制機構は、少なくとも前記内歯車の軸方向一方に回転不能に配置されるロック用リングと、
前記ロック用リングを固定するケーシングと、
を備え、
前記ロック用リング及び前記内歯車には、前記内歯車を回転不能に係合する爪部が設けられるとともに、
前記ロック用リングには、固定爪部が設けられる一方、前記ケーシングには、前記固定爪部が挿入されて前記ロック用リングを回転不能に保持するための溝部が設けられることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２】
請求項１記載の減速比自動切換装置において、前記固定爪部は、複数のスナップフィットを備えるとともに、
前記複数のスナップフィットは、複数の前記溝部材に挿入することを特徴とする減速比自動切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動源に連結される入力軸と作動部に連結される出力軸との減速比を、自動的に切り換える減速比自動切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワーク等を搬送する手段として、モータ等の回転駆動源の回転駆動力によって送りねじを回転駆動し、ワークを搬送するスライダ（作動部）を変位させる電動アクチュエータが広く用いられている。
【０００３】
この種の電動アクチュエータは、回転駆動源に連結される入力軸と、作動部に連結される出力軸とを備えるとともに、前記入力軸と前記出力軸との間には、減速比を切り換え可能な遊星歯車機構が設けられている。
【０００４】
この遊星歯車機構を設ける設備としては、例えば、特許文献１に開示されている減速比自動切換装置が知られている。この減速比自動切換装置は、はすば歯車である太陽歯車、遊星歯車及び内歯車と前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構と、前記内歯車に内挿された前記キャリアのインナ部と前記遊星歯車と前記内歯車との間に設けられ、前記内歯車と前記遊星歯車との間でスラスト力を発生させる粘性抵抗体と、出力負荷の増減に従って前記内歯車を前記スラスト力により入力軸方向又は出力軸方向に平行移動させ、前記内歯車の回転運動を制動させる制動手段とを備えている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０９２９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１では、粘性抵抗体を利用することにより、出力負荷の増減に従って内歯車をスラスト力により入力軸方向又は出力軸方向に平行移動させている。このため、内歯車の回転運動が制御され、遊星歯車の自転及び公転の切り換えによる減速比の自動切り換えが行われている。
【０００７】
ところで、粘性抵抗として、例えば、グリスが使用されるため、温度変化によってグリス粘度（抵抗値）が変動したり、グリスの漏れが惹起したりするおそれがある。このため、電動アクチュエータのトルク特性が変動するという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、温度変化等に影響されることがなく、簡単な機械的構成で、定量的なトルク特性を確実に得ることが可能な減速比自動切換装置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】
【０００９】
本発明は、回転駆動源に連結される入力軸と作動部に連結される出力軸との減速比を、自動的に切り換える減速比自動切換装置に関するものである。
【００１０】
この減速比自動切換装置は、入力軸に連結される太陽歯車と、出力軸に連結されるキャリアと、前記キャリアに回転自在に装着され、前記太陽歯車に歯合する遊星歯車と、前記遊星歯車に歯合するとともに、軸方向に移動可能な内歯車と、前記内歯車と前記遊星歯車との間にスラスト力を発生させるスラスト力発生機構と、前記内歯車が少なくとも前記軸方向一方に移動した際に、前記内歯車の回転運動を規制する回転規制機構と、前記内歯車と前記キャリアとの間に配設され、前記内歯車の前記軸方向への移動を規制するとともに、規定値以上の前記スラスト力が作用した際、前記内歯車を前記軸方向に移動可能にする摺動抵抗部材とを備えている。
【００１１】
また、スラスト力発生機構は、はすば歯車である太陽歯車、はすば歯車である遊星歯車及びはすば歯車である内歯車により構成されることが好ましい。
【００１２】
さらに、摺動抵抗部材は、キャリアの外周面又は前記キャリアに外挿される内歯車のアウタ部の内周面に配設されるパッキン部材を備えることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、キャリアの外周面には、ボールプランジャが設けられるとともに、内歯車の内周面には、前記ボールプランジャが係合自在な溝部が形成されることが好ましい。
【００１４】
また、回転規制機構は、少なくとも内歯車の軸方向一方に回転不能に配置されるロック用リングを備え、前記ロック用リング及び前記内歯車には、前記内歯車を回転不能に係合する爪部が設けられることが好ましい。
【００１５】
さらに、減速比自動切換装置は、ロック用リングを固定するケーシングを備え、前記ロック用リングには、固定爪部が設けられる一方、前記ケーシングには、前記固定爪部が挿入されて前記ロック用リングを回転不能に保持するための溝部が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、内歯車とキャリアとの間に摺動抵抗部材が配設され、規定値以上のスラスト力が作用した際、内歯車を軸方向に移動可能にしている。このため、粘性抵抗体を用いる構成に比べて、温度変化による抵抗値の変動や粘性抵抗体の漏れ等が惹起することがなく、常時、定量的なトルク特性を維持することができる。これにより、簡単な機械的構成で、減速比の自動切り換え処理が高精度に遂行可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る減速比自動切換装置を組み込む電動アクチュエータ１０の外観斜視図である。なお、減速比自動切換装置は、以下に説明する電動アクチュエータ１０に限定されるものではなく、種々の設備に使用可能である。
【００１８】
電動アクチュエータ１０は、図１及び図２に示すように、軸線方向（矢印Ａ方及び矢印Ｂ方向）に沿って長尺なボディ１２と、前記ボディ１２の一端部に連結されるカバーユニット１４と、前記ボディ１２と略平行に設けられ、電気信号によって回転駆動する駆動部１６と、該ボディ１２の内部に設けられ、前記駆動部１６からの駆動力によってストローク変位可能な変位ナット１８を有する変位機構２０と、前記駆動部１６からの駆動力を前記変位機構２０へと伝達する駆動力伝達機構２２と、駆動部１６から変位機構２０へと伝達する駆動力を変速させて伝達可能な本実施形態に係る減速比自動切換装置２４とを備える。
【００１９】
駆動部１６は、例えば、ＤＣモータやステッピングモータ等の回転駆動源２６を備え、図示しない電源から供給される電流によって回転駆動する。駆動力伝達機構２２は、図２に示すように、回転駆動源２６の駆動軸２６ａに連結される駆動プーリ２８と、入力軸３０に装着される従動プーリ３２と、前記駆動プーリ２８と前記従動プーリ３２との間に懸架されるタイミングベルト３４とを備える。この駆動力伝達機構２２は、カバーユニット１４に収容される。
【００２０】
変位機構２０は、ボディ１２の内部に収容される送りねじ軸（出力軸）３６と、前記送りねじ軸３６に螺合される変位ナット１８と、前記変位ナット１８の外周側に装着されるピストン３８と、該ピストン３８の端部に連結されるピストンロッド４０と、該ピストンロッド４０の端部を閉塞するソケット（作動部）４２とを有する。
【００２１】
減速比自動切換装置２４は、図３〜図５に示すように、入力軸３０の先端に固着される太陽歯車４４を備え、前記太陽歯車４４には、複数、例えば、３個の遊星歯車４６が歯合する。各遊星歯車４６は、ピン４８を介して第１キャリア５０と第２キャリア５２とに両端部が回転自在に支持される。
【００２２】
第１キャリア５０の中心には、スプライン孔５４が形成され、このスプライン孔５４にコネクトシャフト５６のスプライン軸部５８が歯合する。コネクトシャフト５６には、送りねじ軸３６の端部が挿入固着される。コネクトシャフト５６及び第１キャリア５０は、ベアリング６０を介してボディ１２内に回転自在に支持されるとともに、入力軸３０は、ベアリング６２、６４を介して第２キャリア５２及びカバーユニット１４内に回転自在に支持される。
【００２３】
各遊星歯車４６は、大径な内歯車６６に一体的に歯合する。太陽歯車４４、遊星歯車４６及び内歯車６６は、それぞれはすば歯車で構成されることにより、前記内歯車６６と前記遊星歯車４６との間にスラスト力を発生させるスラスト力発生機構６８を構成する。
【００２４】
減速比自動切換装置２４は、さらに、内歯車６６が軸方向（矢印Ｂ方向及び矢印Ａ方向）に移動した際に、前記内歯車６６の回転運動を規制する回転規制機構７０を備える。この回転規制機構７０は、内歯車６６の軸方向一方（矢印Ｂ方向）に配置される第１ロックアップリング（ロック用リング）７２と、前記内歯車６６の軸方向他方（矢印Ａ方向）に配置される第２ロックアップリング（ロック用リング）７４とを備える。
【００２５】
第１ロックアップリング７２の一端側端面には、図４に示すように、複数の第１爪部７６ａが設けられるとともに、内歯車６６には、前記第１爪部７６ａに係合して前記内歯車６６を回転不能に保持する複数の第１爪部７８ａが形成される。第２ロックアップリング７４の一端面には、複数の第２爪部７６ｂが形成されるとともに、内歯車６６には、前記第２爪部７６ｂに係合して前記内歯車６６を回転不能に保持する複数の第２爪部７８ｂが形成される。
【００２６】
第１ロックアップリング７２は、第１ケーシング８０内に配置される。図４及び図６に示すように、第１ロックアップリング７２には、第１固定爪部（例えば、スナップフィット）８２ａが設けられる一方、第１ケーシング８０には、前記第１固定爪部８２ａが挿入されて前記第１ロックアップリング７２を回転不能に保持するための複数の溝部８４ａが設けられる。
【００２７】
第２ロックアップリング７４は、同様に、第２ケーシング８５内に配置される。第２ロックアップリング７４には、複数の第２固定爪部（例えば、スナップフィット）８２ｂが設けられる一方、第２ケーシング８５には、前記第２固定爪部８２ｂが挿入されて前記第２ロックアップリング７４を回転不能に保持するための溝部８４ｂが設けられる。
【００２８】
内歯車６６と第２キャリア５２との間には、前記内歯車６６の軸方向への移動を規制するとともに、規定値以上のスラスト力が作用した際、前記内歯車６６を前記軸方向に移動可能にする摺動抵抗部材、例えば、パッキン部材８６が配設される。パッキン部材８６は、例えば、第２キャリア５２の外周に装着される。内歯車６６は、第２キャリア５２に外挿されるアウタ部８７を設け、このアウタ部８７の内周にパッキン部材８６が摺接する。なお、パッキン部材８６は、アウタ部８７の内周に装着してもよい。
【００２９】
第２キャリア５２の外周には、所定間隔角度ずつ離間して複数のボールプランジャ８８が装着される。内歯車６６のアウタ部８７の内周面には、各ボールプランジャ８８を構成してばねにより径方向外方に付勢されるボールが摺接する溝部９０が形成される。
【００３０】
このように構成される減速比自動切換装置２４の動作について、電動アクチュエータ１０との関連で、以下に説明する。
【００３１】
先ず、図示しない電源から駆動部１６に対して電流が供給されることにより、回転駆動源２６の駆動軸２６ａを介して駆動プーリ２８が回転駆動し、その回転駆動力がタイミングベルト３４を介して従動プーリ３２に伝達される。このため、従動プーリ３２の連結された入力軸３０が、例えば、カバーユニット１４側から見て時計方向に回転する。
【００３２】
図３に示すように、入力軸３０には、太陽歯車４４が軸着されており、この太陽歯車４４が回転する。ここで、入力軸３０に低負荷の回転が伝達されると、第２キャリア５２の外周に摺動抵抗部材としてパッキン部材８６が装着されており、このパッキン部材８６と内歯車６６のアウタ部８７の内周面との静摩擦力を介して、遊星歯車４６は自転することがなく公転する。従って、内歯車６６は、第１及び第２キャリア５０、５２と一体に同一方向（時計方向）に公転する。
【００３３】
第１キャリア５０には、コネクトシャフト５６がスプライン結合されており、このコネクトシャフト５６に固着された送りねじ軸３６は、前記第１キャリア５０と一体に回転する。このため、変位ナット１８は、ピストン３８と一体に、例えば、矢印Ｂ方向に変位し、ピストンロッド４０とソケット４２とが、矢印Ｂ方向に移動する。
【００３４】
そこで、外部からソケット４２を介して送りねじ軸３６に、予め設定されたトルクを超える負荷が作用すると、太陽歯車４４が回転することにより、各遊星歯車４６は公転しながら自転する。従って、遊星歯車４６に歯合している内歯車６６は、第１及び第２キャリア５０、５２に対して反対方向（反時計方向）に回転することになる（図７参照）。
【００３５】
その際、回転抵抗によってスラスト力発生機構６８を介し内歯車６６に軸方向の推力、すなわち、スラスト力が作用する。そして、規定値以上のスラスト力が発生した際に、内歯車６６は、パッキン部材８６との摺動摩擦力及び各ボールプランジャ８８と溝部９０とによる係合抵抗に抗して回転しながら、例えば、矢印Ｂ方向に移動する。
【００３６】
内歯車６６が矢印Ｂ方向に移動すると、第１ロックアップリング７２の第１爪部７６ａに第１爪部７８ａが係合し、前記内歯車６６は、前記第１ロックアップリング７２を介して回転不能に保持される。従って、太陽歯車４４の回転作用下に、遊星歯車４６は、回転しながら第１及び第２キャリア５０、５２と一体に前記太陽歯車４４と同一の回転方向に公転する。これにより、送りねじ軸３６には、入力軸３０の回転速度に対して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。
【００３７】
一方、回転駆動源２６を介して入力軸３０を、例えば、反時計方向に回転させると、送りねじ軸３６に予め設定されたトルクを越える負荷が作用する際、内歯車６６が矢印Ａ方向に移動して第２キャリア５２に対して第２爪部７６ｂ、７８ｂを介して回転不能に支持される。従って、入力軸３０を介して太陽歯車４４が回転することにより、遊星歯車４６は、回転しながら第１及び第２キャリア５０、５２と一体に公転し、送りねじ軸３６に対して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。
【００３８】
この場合、本実施形態では、太陽歯車４４、遊星歯車４６及び内歯車６６が、はすば歯車により構成されるとともに、前記内歯車６６と第２キャリア５２との間には、摺動抵抗部材としてパッキン部材８６が配設されている。このため、例えば、グリス等の粘性抵抗体を用いる構成に比べ、温度変化による抵抗値の変動やグリスの漏れ等が惹起されることがなく、規定値以上のスラスト力が作用した際に、前記内歯車６６を軸方向に確実に移動させることが可能になる。
【００３９】
これにより、本実施形態では、常時、定量的なトルク特性を維持することができ、簡単な機械的構成で、減速比の自動切り換え処理が高精度に遂行可能になるという効果が得られる。
【００４０】
ここで、はすば歯車により内歯車６６に発生するスラスト力の規定値は、前記はすば歯車のねじれ角、パッキン部材８６による抵抗、ボールプランジャ８８とのばね力及び溝部９０の形状等によって設定される。
【００４１】
また、本実施形態では、第２キャリア５２の外周面に複数のボールプランジャ８８が装着されるとともに、内歯車６６のアウタ部８７の内周面には、前記ボールプランジャ８８のボールが摺接可能な溝部９０が設けられている。従って、内歯車６６は、所定値以上のスラスト力が作用した際にのみ、第２キャリア５２に対して、軸方向へ移動可能となり、減速比の切り換えタイミングを定量化することが可能になる。
【００４２】
さらにまた、本実施形態では、第１ロックアップリング７２の軸方向一端部に、複数の第１固定爪部８２ａが設けられる一方、第１ケーシング８０には、前記第１固定爪部８２ａが挿入される複数の溝部８４ａが設けられている。このため、第１固定爪部８２ａを溝部８４ａに挿入するだけで、第１ロックアップリング７２を第１ケーシング８０に固定することができ、ねじ止め構造が不要になる。これにより、ねじ止めによるトルク管理が不要になるとともに、部品点数及び組み立て工数が削減され、生産性の向上が図られるという利点がある。
【００４３】
特に、第１固定爪部８２ａをスナップフィットで構成することにより、第１ロックアップリング７２の固定作業が一層簡素化される。その際、第１固定爪部８２ａは、第１ロックアップリング７２の回転を阻止すればよく、軸方向の固定構造について考慮する必要がない。これにより、構成が一層簡素化するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る減速比自動切換装置を組み込む電動アクチュエータの外観斜視図である。
【図２】前記電動アクチュエータの断面説明図である。
【図３】前記減速比自動切換装置の断面説明図である。
【図４】前記減速比自動切換装置の一部省略分解斜視図である。
【図５】前記減速比自動切換装置の一部省略斜視図である。
【図６】前記減速比自動切換装置を構成するロックアップリングとケーシングとの分解斜視図である。
【図７】前記減速比自動切換装置を構成するはすば歯車の歯合状態説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…電動アクチュエータ            １２…ボディ
１４…カバーユニット                １６…駆動部
１８…変位ナット                    ２０…変位機構
２２…駆動力伝達機構                ２４…減速比自動切換装置
２６…回転駆動源                    ３６…送りねじ軸
４２…ソケット                      ４４…太陽歯車
４６…遊星歯車                      ５０、５２…キャリア
５６…コネクトシャフト              ６６…内歯車
６８…スラスト力発生機構            ７０…回転規制機構
７２、７４…ロックアップリング      ８０…ケーシング
８２ａ、８２ｂ…固定爪部            ８４ａ、８４ｂ…溝部
８６…パッキン部材                  ８８…ボールプランジャ
９０…溝部
【図１】
0004596282.tif 000002
【図２】
0004596282.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004596282.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004596282.tif 000007
【図７】
0004596282.tif 000008