本发明涉及一种用以操作设备的操作器，例如涉及一种用以操作旋转式调节阀的阀轴的操作器。
背景技术：
通常，用于操作蝶阀等旋转式调节阀以及风阀的风阀轴的电动式操作器(执行器)有很多结构上的限制。例如，在风阀操作器中，由于需要将从风阀突出的风阀轴固定到操作器的输出轴，所以在操作器内部中需要能够穿过风阀轴的空间(孔)。因此，操作器中的动力传递机构(齿轮机构)必须具有中空结构，并且其动力传递机构和驱动用马达不能在高度方向上同轴配置。
在专利文献1、2中，公开了对应于这样的结构限制的传统的电动式操作器。具体而言，在专利文献1中，公开了一种动力传递机构，该动力传递机构具有以下结构，其中，马达的输出轴为中空结构，通过将传递来自齿轮机构的输出的输出轴设置在中空部分中，使得输出轴和马达的输出轴同轴地配置。另外，在专利文献2中，公开了一种具有如下结构的动力传递机构，该动力传递机构通过在行星齿轮机构的恒星齿轮和马达之间设置其他的齿轮机构，使得操作器的输入轴和输出轴不同轴地配置(偏移地配置)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利特开2001-153189号公报
【专利文献2】日本专利特开平3-260436号公报
技术实现要素：
【发明要解决的问题】
然而，用于操作风阀等的电动式操作器根据安装环境，有高度方向上的限制的情况很多，要求更薄的操作器。
但是，在专利文献1所公开的操作器中，由于马达的输出轴具有中空结构，所以其输出轴的直径比通用马达的直径大，其结果是马达变大，操作器的薄型化是有限度的。
另外，在专利文献2所公开的操作器中，由于与设置在马达和恒星齿轮之间的齿轮机构相应地高度方向上增加了体积，所以操作器的薄型化是有限度的。
本发明是鉴于上述问题而成，本发明的目的在于提供一种更薄的电动式操作器。
【解决问题的技术手段】
本发明的操作器(100)的特征在于，包括：固定内齿轮(1)，其形成为环状，在其内周面具有轮齿(1a)，所述固定内齿轮被设置为不能旋转；可动内齿轮(2)，其形成为环状，在其内周面具有轮齿(2d)，所述可动内齿轮被设置为能够与固定内齿轮同轴地旋转；多个外齿轮(4)，其与固定内齿轮以及可动内齿轮啮合，并沿着固定内齿轮的内周面旋转；以及行星齿轮架(3)，其形成为环状，其能旋转地支承多个外齿轮并在其外周面上具有接收来自驱动用马达的旋转力的轮齿(30a)，所述行星齿轮架将来自驱动用马达的旋转力传递至多个外齿轮，并被设置为能够与可动内齿轮同轴地旋转。
在上述操作器中还包括：驱动用马达(5)，其被配置在与可动内齿轮的转轴不同的轴线上；以及马达用齿轮机构(6)，其与驱动用马达的输出轴连结，在行星齿轮架的外周面上形成的轮齿(30a)可以与构成马达用齿轮机构的齿轮啮合。
在上述操作器中，行星齿轮架可以与可动内齿轮同轴地配置在固定内齿轮和可动内齿轮之间。
在上述操作器中，可动内齿轮可以具有：通孔(2b)，其在可动内齿轮的转轴上形成；与通孔同心的环状的槽(2a)，所述环状的槽沿着与可动内齿轮的转轴平行的方向形成在可动内齿轮的外周面和通孔之间的区域内；以及轮齿(2d)，其在槽的内壁上形成并与多个外齿轮啮合。
上述操作器的特征在于，多个外齿轮分别具有在其转轴上形成的通孔(4a)，行星齿轮架包括：多个轴构件(31)，其被插入多个外齿轮的各个通孔中；基部(30)，其在外周面上具有与构成马达用齿轮机构的齿轮啮合的轮齿(30a)，并支承多个轴构件的一端；以及支承构件(32)，其在多个外齿轮的转轴方向上夹着多个外齿齿轮地与基部相对配置，并支承轴构件的另一端。
再者，在上述说明中，作为一例，以附加括号的方式记载有与发明的构成要素相对应的附图上的参考符号。
【发明的效果】
通过以上所说明的内容，根据本发明，可实现一种更薄的电动式操作器。
附图说明
图1为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的立体图。
图2为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的分解立体图。
图3为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的俯视图。
图4为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的另一个俯视图。
图5为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的主视图。
图6为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的截面图。
具体实施方式
下面，将参考附图，对本发明的实施方式进行说明。在下面的说明中，在各实施例中对共通的构成要素附加相同的参考符号，以省略重复的说明。
图1～6为表示本发明的一种实施方式的操作器的动力传递机构的图。
图1是表示本实施方式的操作器100的动力传递机构的立体图，图2是表示操作器100的动力传递机构的分解立体图，图3和图4是表示操作器100的动力传递机构的俯视图，图5是表示操作器100的动力传递机构的主视图，图6是表示操作器100的动力传递机构的截面图。
操作器100例如是对风阀的风阀轴进行操作的电动式操作器(执行器)，该风阀被设置在空调设备的管道中，并调节风量。操作器100通过基于从设置在外部的控制装置供给的操作信号操作风阀轴，来控制风量。
作为用于将驱动用马达的旋转力传递至驱动对象即风阀轴的动力传递机构，操作器100具备从能旋转地保持多个行星齿轮的行星齿轮架输入驱动用马达的动力的结构的减速器，来替代奇异行星齿轮机构中的恒星齿轮。
下面，对操作器100的动力传递机构的具体结构进行详细说明。
另外，在本实施方式中，为了明确操作器100的动力传递机构的结构，省略了构成操作器100的一部分构成要素的详细说明和图示。例如，除了动力传递机构之外，操作器100还设置有基于从外部装置输入的操作信号来控制驱动用马达5的旋转的电子电路部、电源单元等，但是在本实施方式中，将省略其详细说明和图示。
如图1所示，操作器100包括驱动用马达5、马达用齿轮机构6及动力传递机构10。
驱动用马达5是在操作器100被供给电源的情况下(正常工作时)，产生用于操作作为驱动对象200的风阀轴的旋转力的部件。驱动用马达5是通过经由上述电子电路部(未图示)供给电力来控制旋转的电动马达，例如无刷马达。
驱动用马达5与构成动力传递机构10的可动内齿轮2不同轴地配置。具体而言，如图1～图6所示，在操作器100的横向方向(x轴方向及y轴方向)上与动力传递机构10并排配置。
马达用齿轮机构6是用于将驱动用马达5的旋转力传递至后级的动力传递机构10的齿轮机构。在本实施方式中，以马达用齿轮机构6由与驱动用马达5的输出轴连接的一个外齿轮构成的情况作为一例来进行说明。
动力传递机构10是减速器，其将经由马达用齿轮机构6输入的驱动用马达5的旋转力传递至作为驱动对象200的风阀轴。如图1～图6所示，动力传递机构10包括固定内齿轮1、可动内齿轮2、多个外齿轮4以及行星齿轮架3。构成动力传递机构10的这些部件容纳在例如由金属制成的壳体(未图示)中。
固定内齿轮1是具有中空结构的齿轮部件。具体而言，固定内齿轮1形成为环状，在其内周面具有轮齿1a。固定内齿轮1例如固定在壳体上，被设置为不能旋转。
可动内齿轮2是具有中空结构的齿轮部件。具体而言，可动内齿轮2形成为环状，并被设置为能够与上述壳体内的固定内齿轮1同轴地旋转。更具体地说，可动内齿轮2具有：通孔2b，其在可动内齿轮的转轴上形成；与通孔同心的环状的槽2a，所述槽沿与可动内齿轮2的转轴平行的方向形成在通孔2b与外周面2c之间的区域内。在可动内齿轮2的内周面，即槽2a的外周面2c侧的内壁上形成有多个轮齿2d。
可动内齿轮2的通孔2b例如能够通过未图示的附件连接至作为驱动对象200的风阀轴。例如，如图1所示，事先在通孔2b的内壁上形成有多个凹部(或凸部)，且在附件的外周面上形成有多个凸部(或凹部)，通过将可动内齿轮2的通孔2b的多个凹部与附件的多个凸部配合，能够经由附件连接可动内齿轮2和风阀轴。
外齿轮4是在其外周面上具有轮齿4b，并与固定内齿轮1和可动内齿轮2啮合而沿着固定内齿轮1的内周面旋转的部件。具体而言，外齿轮4在形成于其外周面上的轮齿4b与形成于固定内齿轮1的内周面上的轮齿1a、形成于可动内齿轮2的槽2a的内壁上的轮齿2d啮合的状态下，被后述的行星齿轮架3能旋转地保持着。另外，外齿轮4具有在其转轴上形成的通孔4a。
在固定内齿轮1的内周面上配置有多个外齿轮4。在本实施方式中，以操作器100具有三个外齿轮4的情况为例进行说明。
行星齿轮架3是能旋转地支承多个外齿轮4，将来自驱动用马达5的旋转力传递至多个外齿轮4的部件。行星齿轮架3在其外周面上具有与马达用齿轮机构6的齿轮啮合的轮齿，并且在固定内齿轮1和可动内齿轮2之间与可动内齿轮2同轴配置。具体而言，行星齿轮架3由多个轴构件31、基部30以及多个支承构件32构成。
多个轴构件31被穿插至分别形成于多个外齿轮4的通孔4a中。在此，各轴构件31的两端分别从所穿插的外齿轮4的通孔4a突出。各轴构件31通过基部30与支承构件32在与外齿轮4的转轴平行的方向上被夹持。
基部30是在其外周面上具有与马达用齿轮机构6啮合的轮齿，并且支承多个轴构件31的一端的部件。基部30在固定内齿轮1和可动内齿轮2之间与可动内齿轮2同轴配置。具体而言，基部30由环状的齿轮部30a和支承部30b构成，所述环状的齿轮部30a在其外周面上具有轮齿30a，所述支承部30b在可动内齿轮2上支承齿轮部30a。
齿轮部30a的轮齿30a与构成马达用齿轮机构6的一个外齿轮的轮齿6a啮合。
支承部30b与齿轮部30a一体形成，并且从齿轮部30a向与齿轮部30a的转轴的平行的方向突出。支承部30b与多个外齿轮4一一对应地设置。在本实施例中，基部30具有三个支承部30b。通过这三个支承部30b被放置在可动内齿轮2的槽2a的底面2e上，使得基部30在可动内齿轮2上能旋转地被支承。
在各支承部30b中分别形成有孔30b。穿插于对应的外齿轮4中的各轴构件31的一端被插入到孔30b中。
支承构件32是支承对应的轴构件31的另一端的部件。支承构件32在对应的外齿轮4的转轴方向上夹着对应的外齿轮4地与基部30相对配置。在各支承构件32中分别形成有孔32a。穿插于对应的外齿轮4中的轴构件31的另一端被插入到孔32a中。
如上所述，行星齿轮架3将贯通各外齿轮4的转轴的多个轴构件31的两端通过基部30的支承部30b和支承构件32夹持并固定，由此能旋转(自转以及公转)地保持多个外齿轮4。
构成上述动力传递机构10的部件例如由树脂材料(例如聚甲醛树脂)构成。另外，行星齿轮架3的轴构件31可以由金属(例如sus)构成。
接着，对操作器100的操作原理进行说明。
在向操作器100供给电源并且驱动用马达5旋转了的情况下，其旋转力经由马达用齿轮机构6被传递至行星齿轮架3。接收来自驱动用马达5的旋转力的行星齿轮架3与固定内齿轮1及可动内齿轮2同轴地旋转。此时，被行星齿轮架3支承的多个外齿轮4一边与固定内齿轮1的轮齿1a啮合一边接收来自行星齿轮架3的旋转力而沿着固定内齿轮1的内周面旋转(自转以及公转)。
与多个外齿轮4啮合的可动内齿轮2由于多个外齿轮4的旋转力而旋转。由此，作为与可动内齿轮2连结的驱动对象200的风阀轴旋转，从而能够调节空调设备的风量。
如上所述，本实施方式的操作器100具有如下结构的动力传递机构10：从能旋转地支承多个外齿轮4的中空结构的行星齿轮架3输入驱动用马达5的动力，所述多个外齿轮4与中空结构的固定内齿轮1以及可动内齿轮2彼此啮合。根据该动力传递机构10，由于能够将驱动对象200固定于动力传递机构10的中空部分，并且能够将驱动用马达5配置于与构成动力传递机构10的可动内齿轮2的转轴(输出轴)不同的轴线上，所以能够实现更薄的风阀用的操作器。
具体而言，如图1～图6所示，在行星齿轮架3的外周面上形成有轮齿30a，通过使该轮齿30a与连接于驱动用马达5的输出轴的马达用齿轮机构6的轮齿6a啮合，能够使驱动用马达5从可动内齿轮2的转轴(动力传递机构10的输出轴)偏移地配置，从而能够使整个操作器变薄。
特别是，通过在操作器100的高度方向(z轴方向)上，将行星齿轮架3与可动内齿轮2同轴地配置在固定内齿轮1和可动内齿轮2之间，能够在操作器100的横向方向(x轴方向及y轴方向)上与固定内齿轮1以及可动内齿轮2并列地配置与行星齿轮架3啮合的马达用齿轮机构6以及驱动用马达5。由此，能够抑制操作器100的高度方向(z方向)上的体积的扩大，能够实现更薄的操作器。
另外，动力传递机构10的结构也可以认为是从替代奇异行星齿轮机构中的恒星齿轮而设置的行星齿轮架3将旋转力传递至外齿轮4(相当于行星齿轮)的结构。即，上述动力传递机构以小型且廉价的奇异行星齿轮机构为基础，因此有助于操作器100整体的小型化以及低成本化。
另外，上述专利文献1所公开的操作器中，由于输出轴使用中空结构的特殊电动马达，导致制造成本的增加，但是根据本实施方式的动力传递机构，由于能够使用通用的电动马达作为驱动用马达5而不是使用特殊电动马达，所以能够抑制操作器100的制造成本的增加。
如上所述，根据本实施方式的动力传递机构10，能够实现更薄的电动式操作器。而且，根据本实施方式的动力传递机构，与以往相比，能够抑制电动式操作器的制造成本。
《实施方式的扩展》
以上，根据实施方式对由本发明的发明者等人完成的发明进行了具体说明，但本发明并不限定于此，当然可在不脱离其主旨的范围进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，虽然例示了马达用齿轮机构6由一个外齿轮构成的情况，但构成马达用齿轮机构6的齿轮个数以及齿轮种类等并不限定于此。
另外，在上述实施方式中，例示了将操作器100作为操作风阀轴的操作器而适用的情况，但并不限于此。例如，操作器100也可以作为对在工厂等中用于流量的过程控制的蝶阀等旋转式的调节阀的阀轴进行操作的操作器而适用。
另外，在上述实施方式中，例示了构成动力传递机构10的各部件由树脂材料构成的情况，但并不限于此，也可以由其他材料构成。例如，上述各部分可以由金属材料(例如钢铁材料)构成。
符号说明
100操作器，10动力传递机构，1固定内齿轮，1a轮齿，2可动内齿轮，2a槽，2b通孔，2c外周面，2d轮齿，2e底面，3行星齿轮架，4外齿轮，4a通孔，4b轮齿，5驱动用马达，6马达用齿轮机构，30基部，30a齿轮部，30b支承部，30a轮齿，30b孔，31轴构件，32支承构件，32a孔，200驱动对象。