JPH0536106U - ロータリアクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ２個のピストンの間の未利用の隔壁部分を有
効に利用して、シリンダボディの断面積の大きさに比し
て出力を大きくする。 【構成】 ロータリアクチュエータにおいて、シリンダ
ボディ１の両端にカバー２１３が連設され、シリンダボ
ディの長手方向にシリンダ２１が形成され、シリンダに
はピストン２２，２３が摺動自在に挿入され、シリンダ
ボディの略中央部に出力軸１４が配設され、出力軸のピ
ニオン６がピストンのラック２８に噛合され、そしてピ
ストン及びシリンダの断面が長方形類に形成される。ピ
ストンの一方側の室に流体が流入され、ピストンの他方
側の室の流体が排出されると、ピストンが一方向に移動
し、その移動がピストンのラックを介して出力軸のピニ
オンに伝達され、出力軸が一方向に回転する。流体の流
れの方向が逆になると、出力軸が他方向に回転する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種機械の作動部材を作動させるための非連続作動形のロータリア クチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のロータリアクチュエータは、図６に示す構造であり、概ね直方体のシリ ンダボディ１の一端（図６では右方端）にカバー２が連設され、シリンダボディ １の他端（図６では左方端）にカバー３が連設される。シリンダボディ１には、 断面円形の２個のシリンダ、即ち第１シリンダ12と第２シリンダ13とが適宜の間 隔をおいて、シリンダボディ１の長手方向に平行に貫通させた状態に形成される 。第１シリンダ12には第１ピストン体４が摺動自在に挿入され、第２シリンダ13 には第２ピストン体4'が摺動自在に挿入される。第１ピストン体４は第１ピスト ンロッド19の一端にピストン15、他端にピストン16がそれぞれ連結され、第２ピ ストン体4'は第２ピストンロッド20の一端にピストン17、他端にピストン18がそ れぞれ連結されて形成される。各ピストン15、16、17、18の環状溝には、それぞ れＯリング５が嵌装され、第１シリンダ12内のピストン15と接する室を第１駆動 室８とし、第１シリンダ12内のピストン16と接する室を第２駆動室９とする。同 様に、第２シリンダ13内のピストン17と接する室を第２駆動室9'とし、第２シリ ンダ13内のピストン18と接する室を第１駆動室8'とする。第１ピストンロッド19 及び第２ピストンロッド20の一面には、それぞれラック７及び7'が形成される。 シリンダボディ１の略中央部には、第１ピストン体４及び第２ピストン体4'の中 心線を含む平面に対して垂直方向に出力軸14が配設され、出力軸14のピニオン６ は第１ピストン体４及び第２ピストン体4'のラック７及び7'に同時に噛合する。 カバー２には、第１ポート10及び第２ポート11が形成され、第１ポート10は第１ 駆動室８に連通され、第２ポート11は第２駆動室9'に連通される。そして、図示 しない通路によって、第１駆動室８は第１駆動室8'に連通され、第２駆動室9'は 第２駆動室９に連通される。流体を第１ポート10から流入させ、第２ポート11か ら排出させるとき出力軸14は一方に回転し、流体の流れの方向を逆にするとき出 力軸14は他方に回転する。

【０００３】 従来のロータリアクチュエータは、シリンダボディの断面積に較べて２個のピ ストンの断面積が小さく、シリンダボディの断面積の大きさに比して出力が小さ いという欠点があった。そして、その原因は、２個のピストンの間の隔壁の部分 が利用されていないことにあることが判明した。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、非連続作動形のロータリアクチュエータにおいて、２個のピストン の間の未利用の隔壁部分を有効に利用して、シリンダボディの断面積の大きさに 比して出力を大きくすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記課題を達成するために、ロータリアクチュエータにおいて、シ リンダボディの両端にカバーが連設され、シリンダボディの長手方向にシリンダ が形成され、シリンダにはピストンが摺動自在に挿入され、シリンダボディの略 中央部に出力軸が配設され、出力軸のピニオンがピストンのラックに噛合され、 そして、ピストン及びシリンダの断面（ピストンの移動方向に垂直な断面）が長 方形類に形成されたことを特徴とするものである。 ここに、長方形類とは、長方形及び長方形に類似しているフィールド形（トラ ックtrack に囲まれた内側の部分の形。長方形の両端が半円形をなしているもの 。）、楕円形（長円形）、小判形、わらじ形、０字形等の集合体をいう。

【０００６】 本考案は、前記課題を達成するために、ブレーキ付ロータリアクチュエータに おいて、シリンダボディの両端にカバーが連設され、シリンダボディの長手方向 の上方部にロータリアクチュエータ用シリンダが形成され、ロータリアクチュエ ータ用シリンダにはロータリアクチュエータ用ピストンが摺動自在に挿入され、 シリンダボディの略中央部に出力軸が配設され、出力軸のピニオンがピストンの ラックに噛合され、シリンダボディの長手方向の下方部にブレーキ・ピストン用 シリンダが形成され、そしてブレーキ・ピストン及びブレーキ・ピストン用シリ ンダの断面が長方形類に形成されたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

ロータリアクチュエータの場合には、断面が長方形類のピストンの一方側の室 に流体が流入され、ピストンの他方側の室の流体が排出されると、ピストンが一 方向に移動し、その移動がピストンのラックを介して出力軸のピニオンに伝達さ れ、出力軸が一方向に回転する。そして、断面が長方形類のピストンの他方側の 室に流体が流入され、ピストンの一方側の室に流体が排出されると、ピストンが 他方向に移動し、その移動がピストンのラックを介して出力軸のピニオンに伝達 され、出力軸が他方向に回転する。 ブレーキ付ロータリアクチュエータの場合には、ロータリアクチュエータ用ピ ストンの一方側の室又は他方側の室に流体が流入され、ロータリアクチュエータ 用ピストンの他方側の室又は一方側の室の流体が排出されるとき、断面が長方形 類のブレーキ・ピストンに流体圧が作用し、ブレーキが解除され、出力軸が回転 する。ロータリアクチュエータ用ピストンの一方側の室及び他方側の室から流体 が排出されるとき、断面が長方形類のブレーキ・ピストン作用していた流体が排 出され、ブレーキが作動して出力軸の回転が停止する。

【０００８】

【実施例】

図１を用いて、本考案の第１実施例のロータリアクチュエータについて説明す る。シリンダボディ１、カバー２・３、ピニオン６、出力軸14、第１ポート10、 第２ポート11の構成は図６に示す従来のロータリアクチュエータと同様の構成で あるので、説明は原則として省略する。シリンダボディ１には断面がフィールド 形（図４（ｂ）に示されるとおり長方形の両端が半円状となった形）のシリンダ 21がシリンダボディ１の長手方向に貫通させた状態に形成される。シリンダ21に は、断面がフィールド形の第１ピストン22・第２ピストン23を有するピストン体 が、摺動自在に挿入される。このピストン体は、第１ピストン22及び第２ピスト ン23を第１ピストンロッド26及び第２ピストンロッド27で連結し、第１ピストン 22及び第２ピストン23の各環状溝にＯリング24及び25をそれぞれ嵌装して形成さ れる。第２ピストンロッド27の一面にはラック28が形成され、ラック28は出力軸 14のピニオン６と噛合し、第１ピストンロッド26にはラックがなく、第１ピスト ンロッド26とピニオン６とは噛合も接触もしない。シリンダ21には、カバー３と 第１ピストン22とに面した第１駆動室29と、カバー２と第２ピストン23とに面し た第２駆動室30とが設けられる。カバー２には、第１ポート10及び第２ポート11 が配設され、第１ポート10は流路31を介して第１駆動室29に連通され、第２ポー ト11は第２駆動室30に連通される。

【０００９】 本考案の第１実施例において、流体が第２ポート11から流入し、第１ポート10 から流出すると、ピストン体は一端から他端の方向（図１で左方）に移動し、出 力軸14は一方向に回転する。流体の流れの方向が逆になると、ピストン体は他端 から一端の方向（図１で右方）に移動し、出力軸14は他方向に回転する。 図４の（ａ）及び（ｂ）は、断面積同一のシリンダボディ１を用いた、従来の ロータリアクチュエータのピストンの断面積と、本考案の第１実施例・第２実施 例のロータリアクチュエータのピストンの断面積とを比較したものである。 図４（ａ）の従来の場合には、ピストンの直径が12mm、２個のピストンの中心 間の距離は20mmであるので、２個のピストンの受圧面積Ａは、〔π×（12／２） ² ×２＝226.08mm² 〕となる。 図４（ｂ）の本考案の場合には、長方形の両端の半円形の部分の半径が６mm、 半円の中心間の距離が20mmであり、斜線部の面積Ｃが〔20×12−π×６² ＝126. 96mm² 〕である。従って、ピストンの受圧面積Ｂは、Ａ＋Ｃ＝353.04mm² となる 。 受圧面積を比較すると、〔Ｂ／Ａ〕＝〔353.04／226.08〕＝1.56 となり、断面積同一のシリンダボディ１を用いたロータリアクチュエータにおい て、本考案の第１実施例は従来のものの1.56倍のピストン断面積を有し、1.56倍 の出力があることになる。

【００１０】 図２を用いて、本考案の第２実施例のロータリアクチュエータについて説明す る。シリンダボディ１、カバー２・３、ピニオン６、出力軸14、シリンダ21、第 １ピストン22、第２ピストン23、第１駆動室29、第２駆動室30の構成は図１に示 す第１実施例のロータリアクチュエータと同様の構成であるので、説明は原則と して省略する。本考案の第２実施例のロータリアクチュエータにおいては、第１ ピストン22と第２ピストン23とはピストンロッドによって連結されることはない 。第１ピストン22には第１ラック体32が連結され、第１ラック体32の第１ラック 34が出力軸14のピニオン６に噛合する。同様に、第２ピストン23には第２ラック 体33が連結され、第２ラック体33の第２ラック35が出力軸14のピニオン６に噛合 する。シリンダ21には、カバー３と第１ピストン22とに面する第１駆動室29、カ バー２と第２ピストン23とに面する第２駆動室30、第１ピストン22と第２ピスト ン23とに面する第３駆動室39が配設される。切換弁36のポートＡは配管37及びカ バー２・３内の通路を介して第１駆動室29・第２駆動室30に連通し、切換弁36の ポートＢは配管38及びシリンダボディ１内の通路を介して第３駆動室39に連通さ れる。

【００１１】 本考案の第２実施例のロータリアクチュエータににおいて、切換弁36が図２に 示す位置Ｉにあるときは、圧縮空気は切換弁36のポートＡ、配管37を通って第１ 駆動室29・第２駆動室30に流入し、第３駆動室39内の空気は配管38、切換弁36の ポートＢを通って大気に排出される。従って、第１ピストン22と第２ピストン23 とは互いに接近する方向に移動し、出力軸14は１方向に回転する。切換弁36が位 置IIに切り換えられると、圧縮空気は切換弁36のポートＢ、配管38を通って第３ 駆動室39内に流入し、第１駆動室29・第２駆動室30の空気は配管37、切換弁36の ポートＡを通って大気に排出される。従って、第１ピストン22と第２ピストン23 とは互いに離隔する方向に移動し、出力軸14は他方向に回転する。 第２実施例のロータリアクチュエータのシリンダ21、第１ピストン22、第２ピ ストン23の断面形状は、第１実施例のロータリアクチュエータと同様であり、図 ４（ｂ）で示される。第１実施例のロータリアクチュエータの作動時には、流体 圧は第１ピストン22又は第２ピストン23の一面のみに作用したが、第２実施例の ロータリアクチュエータの作動時には、空気圧は第１ピストン22及び第２ピスト ン23の双方の一面（合計２面）に作用する。従って、第２実施例のロータリアク チュエータの作動時には、空気圧が第１実施例の２倍の面積に作用することとな る。従って、従来のロータリアクチュエータのピストンの受圧面積をＡ、第１実 施例のロータリアクチュエータのピストンの受圧面積をＢ、第２実施例のロータ リアクチュエータのピストンの受圧面積をＤとすると、その差は、〔Ｄ〕＝２× 〔Ｂ／Ａ〕＝２×1.56＝3.12となる。即ち、本考案の第２実施例は従来のものの 3.12倍のピストン断面積を有し、3.12倍の出力があることになる。

【００１２】 図３を用いて、本考案の第３実施例のブレーキ付ロータリアクチュエータにつ いて説明する。第３実施例のブレーキ付ロータリアクチュエータは、第１実施例 のロータリアクチュエータにブレーキを内蔵させたものであり、第１実施例と共 通の部分には第１実施例に用いた符号を使用し、その部分の説明は原則として省 略する。シリンダボディ１には、上方に断面がフィールド形のロータリアクチュ エータ用のシリンダ21がシリンダボディ１の長手方向に貫通させた状態に形成さ れ、下方に断面がフィールド形のブレーキ・ピストン用のシリンダ41がシリンダ ボディ１の長手方向に貫通させた状態に形成される。ロータリアクチュエータ用 のシリンダ21の内部に配設される部品は第１実施例と同じである。ロータリアク チュエータの出力軸14はシリンダ41の中央部にも伸びており、出力軸14はシリン ダボディ上端のベアリング52及びシリンダボディ下端のベアリング53によって、 回転自在に軸支される。シリンダ41内にはブレーキ・ディスク42が配設され、ブ レーキ・ディスク42に出力軸14が嵌入され相対回転不能に固定される。シリンダ 41内の一端側にはブレーキ・ピストン43が摺動自在に挿入され、他端側にはブレ ーキ・ピストン44が摺動自在に挿入され、２個のブレーキ・ピストン43・44はブ レーキ・ディスク42の円周面と対向した位置に配置される。カバー２・３のシリ ンダ41に面する部分に凹部48・49がそれぞれ形成され、凹部48にはブレーキ・ス プリング45が挿入され、凹部49にはブレーキ・スプリング46が挿入される。２個 のブレーキ・スプリング45、46は、２個のブレーキ・ピストン43・44をブレーキ ・ディスク42の円周面に圧接させ、出力軸14の回転を停止させるように作用する 。シリンダ21とシリンダ41との間の出力軸14が貫通する箇所の環状溝には、Ｏリ ング47が配設され、ブレーキ・ピストン43・44の環状溝には、Ｏリング50・51が それぞれ配設される。シリンダ41内のブレーキ・ピストン43と44との間の空間は 、通路（図示せず）及びシャトル弁54を介してシリンダ21内の第１駆動室29及び 第２駆動室30に連通される。

【００１３】 第３実施例において、切換弁55を切り換えて、第２駆動室30に流体を流入させ 、第１駆動室29の流体を排出させると、第２駆動室30に流入した流体は、シャト ル弁を介してシリンダ41内にも流入する。そして、シリンダ41内に流入した流体 の圧力により、ブレーキ・ピストン43・44がブレーキ・スプリング45・46の弾発 力に抗して移動され、ブレーキ・ピストン43・44とブレーキ・ディスク42とが離 隔して、ブレーキが解除される。すると、第１ピストン22・第２ピストン23は他 端側（図３の左方）へ移動し、出力軸14が回転する。次に、前記切換弁を中立位 置に戻すと、第１駆動室29・第２駆動室30の流体が切換弁を通って排出されると 共に、シリンダ41内の流体もシャトル弁・切換弁を通って排出される。このとき 、ブレーキ・ピストン43・44がブレーキ・スプリング45・46の弾発力によってブ レーキ・ディスク42に圧接され、ブレーキ・ディスク42が制動され、出力軸41が 停止する。切換弁55を反対方向に切り換えて、第１駆動室29に流体を流入させ、 第２駆動室30の流体を排出させると、前記の場合と同様にブレーキが解除され、 出力軸14が前記と反対の方向に回転する。

【００１４】 第３実施例のブレーキ・ピストン43・44（第１ピストン22・第２ピストン23） の断面積（受圧面積）は、例えば図５に示す場合、〔30×６×２＋π（６／２） ² 〕＝388.26mm² となる。この受圧面積と同一の受圧面積を有するを円形断面の ピストン54の直径は、〔（388.26×４÷π）の平方根〕＝22.2mmである。図５に 示すとおり偏平なブレーキ・ピストン43・44の高さは12mmであるので、第３実施 例のブレーキ・ピストン43・44は円形断面のピストンを使用したときと比較して 、その高さが〔12／22.2〕＝0.54となり、それだけ小型化したことになる。

【００１５】

【考案の効果】

本考案のロータリアクチュエータのピストン及びブレーキ付ロータリアクチュ エータのブレーキ・ピストン並びにシリンダの断面は長方形類の形状である。本 考案では、長方形類の形状を採用することにより、従来の断面円形のピストン、 シリンダにおいては有効利用されていなかったところの、２個のピストンの間の シリンダボディ部分（図４（ｂ）の斜線部分）をロータリアクチュエータ用ピス トン、ブレーキ・ピストン、シリンダのスペースとして有効利用する。 従って、本考案のロータリアクチュエータ、ブレーキ付ロータリアクチュエー タにおいては、従来のものと外形寸法が同じ場合には、従来のものよりも出力が 実施例のように例えば1.5 倍、3.1 倍となり、出力が向上する。そして、従来の ものと同一の出力を得たい場合には、従来のものよりも外形寸法を相当小さくで きる。このように、本考案により製品の小型化、薄形化が実現する。 本考案では、従来有効利用されていなかったところの、２個のピストンの間の シリンダボディ部分（図４（ｂ）の斜線部分）を削除してシリンダとなし、そこ にピストンを摺動させた。前記削除された部分の重量の方が、ピストンの重量の 増加分よりも大であることは明白であり、その差に相当する値の重量が軽減され 、本考案により製品の軽量化が実現する。 本考案では、従来のものに較べて、ピストンの回り止め部品が不要となり、ピ ストン、Ｏリング等の数が減少し（部品点数の削減）、又通路の数も減少した。 本考案により、組立工数及び加工工数が減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す図である。

【図２】本考案の第２実施例を示す図である。

【図３】本考案の第３実施例を示す図である。

【図４】本考案の第１実施例・第２実施例と従来例とを
比較するための図である。

【図５】本考案の第３実施例と従来例とを比較するため
の図である。

【図６】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ シリンダボディ ２ カバー ３ カバー ６ 切換弁 14 出力軸 21 シリンダ 22 第１ピストン 23 第２ピストン 28 ラック

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボディの両端にカバーが連設さ
   れ、シリンダボディの長手方向にシリンダが形成され、
   シリンダにはピストンが摺動自在に挿入され、シリンダ
   ボディの略中央部に出力軸が配設され、出力軸のピニオ
   ンがピストンのラックに噛合するロータリアクチュエー
   タにおいて、ピストン及びシリンダの断面が長方形類に
   形成されたことを特徴とするロータリアクチュエータ。
2. 【請求項２】 シリンダボディの両端にカバーが連設さ
   れ、シリンダボディの長手方向の上方部にロータリアク
   チュエータ用シリンダが形成され、ロータリアクチュエ
   ータ用シリンダにはロータリアクチュエータ用ピストン
   が摺動自在に挿入され、シリンダボディの略中央部に出
   力軸が配設され、出力軸のピニオンがピストンのラック
   に噛合するロータリアクチュエータにおいて、シリンダ
   ボディの長手方向の下方部にブレーキ・ピストン用シリ
   ンダが形成され、ブレーキ・ピストン及びブレーキ・ピ
   ストン用シリンダの断面が長方形類に形成されたことを
   特徴とするブレーキ付ロータリアクチュエータ。