| 【発明の名称】 |
リニアアクチュエータの開度制限装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】絲 国一
【氏名】邱 偉敏
【氏名】鄭 其原
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| 【要約】 |
【課題】全体に大きくなりすぎず取付が容易で確実に作動できると共に、開度の設定を変更できコストを低減することができるリニアアクチュエータの開度制限装置を提供することにある。
【解決手段】その開度両端に設けられたリミットスイッチと制御回路を保護チューブの一端に集中して設けている。アクチュエータにおいて、出力軸に接続されたナットと保護チューブにより、保護チューブの一端に設けられたリミットスイッチを接触作動する。保護チューブとリミットスイッチとを接触または分離するために圧縮ばねとＣ形止め環を設けることにより、保護チューブが開度極限に届く前、リミットスイッチとの接触を維持することができる。さらに出力軸にブッシュを、保護チューブにエンドカバーを、それぞれ設けることによって、リニア作動して伸長する極限に届く前、前記のブッシュおよびエンドカバーを介して保護チューブを連動して外方向へ移動させ、保護チューブの駆動とリミットスイッチを分離させる目的を実現できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 開度制限機能を有するリニアアクチュエータにおいて、少なくとも、ケースと、前記ケースに固定され、それぞれ伸長または収縮の極限を感知する役割を有し、かつ収縮の極限を制限するリミットスイッチが伸びの極限を感知するリミットスイッチより高く設定される両リミットスイッチと、アクチュエータに動力を提供するモータと、前記モータの動力により連動して回転されるスクリューと、前記スクリューの回転運動をリニア運動に切換え、アクチュエータが開度の極限まで達したとき、収縮の極限を感知する役割を有するリミットスイッチに接触し、収縮の極限に達さないとき接触しないナットと、前記ナット上に締付け接続され、ナットに従ってリニア運動する出力軸と、前記出力軸の外側に設けられ、その外側にＣ止め環を設け、かつＣ止め環の一方に圧縮ばねを設けており、この圧縮ばねが、伸び極限まで達せない場合、Ｃ止め環にスラストを供することによって、伸び極限を感知する役割を有するリミットスイッチが接触状態になり、伸び極限に達したとき、前記のナットにより保護管を連動して外移させ、伸び極限を感知する役割を有するリミットスイッチが非接触状態になる保護管とを含むことを特徴とするリニアアクチュエータの開度制限装置。
【請求項２】 前記両リミットスイッチの寸法は近似で、伸び極限を感知する役割を有するリミットスイッチが、パッドにより高くすることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータの開度制限装置。
【請求項３】 前記両リミットスイッチの間に、そのケース上に、両リミットスイッチを取付けた後隔離状態になるように、接続されるスペーサーを有していることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータの開度制限装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクリューおよび電動モータにより駆動されるリニアアクチュエータに関し、特にリニアアクチュエータの開度制限装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、リニアアクチュエータには開度制限機能が必要とされている。つまり、アクチュエータの出力軸が、アクチュエータに設定された両端の開度の終点に移動する場合、出力軸が持続的に外方向への延伸、または内方向へ収縮することを停止するために、モータの電源を切らねばならない。
【０００３】図４は、アクチュエータの保護管内に取付けられた従来のリミットスイッチの配置図である。出力軸３の外側に保護管２が設けられ、さらに、この保護管２内に両リミットスイッチ６１、６２が設けられている。出力軸３を伸縮させることで何れかの開度の極限までに達したとき、出力軸３に接続されたナット４がその一方のリミットスイッチ（図４に示す場合、リミットスイッチ６１）に接触起動し、モータの電源が、前記リミットスイッチを切断することにより、前記の出力軸３が持続的に内方向への収縮、または外方向への延伸などを停止することができる。このような設計は、保護管２の内側にリミットスイッチ６２を装備する必要があるため、アクチュエータの保護管２の直径を大きくするとともに、ケース１全体も大きくしなければならないという欠点があった。
【０００４】また保護管２の内側に、出力軸３の他、リミットスイッチ６１、６２および制御回路板６、またはリミットスイッチの接続回路をも取り付けなければならないので、その全体を大きくする必要があるという欠点を有するとともに、その取り付け作業も極めて困難なものであった。
【０００５】これらの他に、リミットスイッチを使わずに、モータが開度の極限まで届いた時、過電流を生ずる現象を利用して開度を制限させる機能を実現することができる。前記の出力軸が何れかの開度の極限まで届いた時、モータの出力トルクおよび駆動電流はともに大きくなり、モータに流れる電流が予め設定した値を超えた時、アクチュエータの駆動回路がモータの電源を切断することで、前記の出力軸の持続移動を停止することができる。しかし、このような設計には次のような欠点がある。まず、その欠点の一つは、出力軸がその開度の極限まで届いた時、モータの電源が切断される前、常にアクチュエータ内部の伝動素子を破壊させてしまうモータの出力トルクの増大が生じている。これによって、ガイドポールがちぎられ、歯車が噛み込んでしまい作動が中止されるという故障に至る。次の欠点は、モータの過電流により出力軸が停止された後、一方の極限から他方向に移動始めたとき、伝動素子間の摩擦力を克服するため、モータをスタートするために必要な電流が、予め設定された電流の極限値を超えてしまい、この時、出力軸が設定された開度の範囲内であったとしても作動できない状況になる。
【０００６】その他の従来方式では、スクリューの回転数を計算することにより、開度の極限を実現する機能を利用し、例えば、スクリューに接続される歯車ユニットを利用してスクリューの回転数を計算する方法がある。スクリューの回転数は、設定された回転数を超えた場合（出力軸が開度の極限まで達した場合）、歯車ユニットがモータの電源を切断することで、出力軸の継続移動が停止される。このような設計は、アクチュエータの開度を変えた時、コストの高い歯車ユニットを交換しなければならず、また使用された歯車ユニット全体が大きくなりすぎるという欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、主に前記した従来技術におけるアクチュエータ全体が大きくなりすぎ、取り付け困難、作動機能が確実にできない上で、開度設定の変更は不可能およびコストが高いなどの欠点を解決することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はリミットスイッチを使用してリニアアクチュエータの開度を制限する機能を実現することによって、従来技術におけるモータの過電流による作動防止機能の不確実、または開度設定を変更する困難などの欠点を排除することができる。また、従来、リミットスイッチを使用する際に、保護チューブが大きくなりすぎ、取付けが困難になるといった欠点を解決するために、本発明ではストローク両端に設けられたリミットスイッチおよびその制御回路を、保護チューブの一端に集中設置し、アクチュエータにおいて出力軸と接続されるナットと保護チューブを利用して保護チューブの一端に位置した両リミットスイッチを作動させる。また、保護チューブをリミットスイッチに接触させたり、分離させたりするためには、圧縮ばねとＣ形止め環を設けることによって、開度の極限に達するまで保護チューブとリミットスイッチとを接触状態に維持する。さらに、出力軸にブッシュを、保護チューブにエンドカバーをそれぞれ設け、リニア作動が伸びの極限に達する前、前記のブッシュとエンドカバーを介して保護チューブを連動して外移（圧縮バネの弾性力を克服する）させ、保護チューブとリミットスイッチを駆動して分離させる目的を達成し、開度の極限まで達することが機能される。
【０００９】前記機構の取付けを便利にするため、または取付けの安定性を向上するため、両リミットスイッチを一枚の回路板に整合して、そのケースに回路板を挿入するためのグルーブおよびスペーサをそれぞれ設け、さらに前記のケースにスペーサを設けることで、取り付けする際に定位することができる。また両リミット間の接触を回避するためには、両リミットを離隔させ、両スイッチ部材の信頼性を向上することができる。また、前記のナットを高くしたリミットスイッチに接触させるために、他のリミットスイッチの開閉に影響しないように、回路板上のリミットスイッチの一つが、パッドにより高くされている。リミットスイッチの一つが他のリミットスイッチより高くされているので、前記のナットが他のリミットスイッチの開閉に影響しないように、高くされたリミットスイッチに接触することができる。
【００１０】上記のように、リミットスイッチおよびその制御回路が保護チューブの外側に設置される設計は、アクチュエータ全体を小さくすることができるとともに、それを取付ける工数も少なくすることができる。また、前記の本発明の設計は、開度の大きさに影響されないので、前記の従来技術のように、開度の大きさの影響により、歯車ユニットごとに、新しく取り替えなければならないという欠点はない。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の特徴、または技術内容を、より良く理解するために、下記の本発明に関わる詳細な説明および図示を参照されたい。しかし、添付図面は単なる参考であり、また説明するための例示でしかなく、本発明を制限するものではない。
【００１２】図１は本発明の一実施例を示す。モータ９は、リニアアクチュエータに動力を供給し、ウォムギア８を介して、その回転力をスクリュー５に伝達する。ナット４は、スクリュー５の回転運動を直線運動に変換し、ナット４に接続される出力軸３により、ナット４の直線運動が出力軸３を連動して直線運動になる。出力軸３が、内側へアクチュエータの収縮開度の極限まで収縮されたとき、この出力軸３と接続するナット４が内側の開度のリミットスイッチ６１に接触され、モータ９の内側への収縮移動する電源を切断することによって、出力軸３が内側への持続移動を停止する。この際、出力軸３がアクチュエータの外側方向にのみ制限されている。図１に示すように、両リミットスイッチ６１、６２は何れも接触された状態になる。
【００１３】出力軸３が外側へ延伸され、アクチュエータの他の開度極限まで達したとき、図２に示すように、ナット４に接続されるブッシュ３１が保護チューブ２の一端部のエンドカバー２２を押圧し、出力軸３上のブッシュ３１がエンドカバー２２を連動して保護チューブ２を外側へ移動させる。このとき、保護チューブ２に設けられた圧縮バネ７がＣ止め環２１に押圧し収縮されることによって、保護チューブ２が、外方向へその内側端の外径が外側開度のリミットスイッチ６２から離脱するまで移動される。またモータ９がその外側へ延伸させるための電源を切断することで、出力軸３を外側への持続移動が停止されているため、この時の出力軸３がアクチュエータの内側への移動のみを許されている。
【００１４】図２に示すように、リミットスイッチ６１、６２のいずれにも接触されていない状態になる。使用者がさらに操作して出力軸３を逆方向に、内側の方へ移動させるとき、圧縮バネ７がＣ形止め環２１を押圧し、出力軸３を連動して内側方向へ移動される。保護チューブ２の内側端部がリミットスイッチ６２と接触する状態に回復されるので、出力軸３が再び外側へ延伸したり内側へ収縮したりする状態になる。このとき、リミットスイッチ６１が接触されない状態になり、リミットスイッチ６２は接触される状態となっている。
【００１５】前記した機能を実現するための本実施例におけるリミットスイッチを制御する回路は、以下のように設計される。
１、内側のリミットスイッチ６１はナット４に接触作動されず、外側のリミットスイッチ６２が保護チューブ２の一端部に接触作動されたとき、モータ９が正、逆回転されることによって、アクチュエータの出力軸３を内方向へ収縮し、または外方向へ延伸させる。
２、内側のリミットスイッチ６１がナットにより接触作動され、そして外側のリミットスイッチ６２が保護チューブ２に接触作動されたとき、モータ９が一方向にのみ回転されることによって、出力軸３を外方向にのみ延伸させる。
３、内、外側のリミットスイッチ６１、６２のいずれも接触作動されない場合、モータ９が他の方向にのみ回転されており、出力軸３は内側しか収縮されない。
４、内側リミットスイッチ６１がナット４に接触作動され、外側のリミットスイッチ６２が保護チューブ２の一端部に接触作動されないとき、圧縮バネ７が変形され、弾性を失うために機構的な故障の原因になる。この際、故障を生じさせないようにするためには、モータ９を回転不能に設定する必要がある。
【００１６】本実施例において、リミットスイッチ６１、６２は、図３に示すように、一枚の回路板６に整合され、回路板６の内側のリミットスイッチ６１がパッド６３により高くされているため、その回路板６が外側のリミットスイッチ６２より高くなり、外側のリミットスイッチ６２の開閉に影響せを与えずナット４が内側のリミットスイッチ６１を接触作動することができる。また、アクチュエータのケース１に対しリミットスイッチの回路板６の取付けを簡素化するために、ケース１には回路板グルーブ１２、１３および間隔板１１が設けられている。回路板６がグルーブ１２、１３に挿入されたとき、ケース１の間隔板１１がリミットスイッチ６１および６２の間に係止され回路板６に当接されている。これによって、回路板６が、ケース１内において、保護チューブ２がナット４に当接されたとき、その取付け位置をずれずに、開度の制限機能を確保することができる。
【００１７】上述の実施例は、リミットスイッチを利用してリニアアクチュエータの開度を制限する機能を実現し、従来技術におけるモータの過電流による作動機能を確実に保護できないという欠点を排除することができる。また、開度両端に設けられたリミットスイッチ６１、６２と、保護チューブ２の一端部の外側に位置される回路板６と、保護チューブ２およびアクチュエータケース１の全体が従来設計のものより遥かに小さく、また、リミットスイッチ６１および６２が一枚の小さな回路板６にまとめられていることで、グルーブ１２、１３およびスペーサ１１を設けた前記のケース１内に極めて容易に挿入することができるので、アクチュエータを取付けるときの製造工数を短縮することができる。また、前記アクチュエータの開度が変更された場合、スクリュー５、または保護チューブ２を変更させる以外、リミットスイッチ６１、６２およびその回路板６などの大きいさを一定に維持し、従来技術のように、リミットスイッチの開度を変更したことで、全て新しく交換しなければならないという欠点を生ずることがない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１０５１６０
【氏名又は名称】大銀微系統股▲分▼有限公司
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７４４８
【弁理士】
【氏名又は名称】下坂 スミ子 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１０１８（Ｐ２００１−１４１０１８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１３１８７１（Ｐ２０００−１３１８７１） |
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