JPH083321B2 - ロータリアクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、ケーシング内に収納されたピストンの往復
運動を出力軸の往復回動運動に変換するためのロータリ
アクチュエータに関するものである。

＜従来の技術＞ 従来より一定角度範囲を往復回動させて目的の仕事を
なすものに、蓋の開閉装置，物体の反転装置，円形テー
ブルの往復回動装置等がある。これ等の装置を駆動する
ための駆動手段として一般にロータリアクチュエータが
用いられている。

現在用いられている代表的なロータリアクチュエータ
の構成を図により説明する。

第６図は圧油によって駆動されるロータリアクチュエ
ータを示している。図に於いて、ケーシング51の内部に
は室52が形成されている。またケーシング51の内周面の
一部には、所定のリードを持った雌ネジ部51aが形成さ
れており、残部にはピストン55cの摺動面が形成されて
いる。

ケーシング51の両端はカバー53a,53bによって閉塞さ
れており、これにより室52は密室状に構成されている。
前記室52には該室52の軸心と一致した軸心を有する出力
軸54が回転可能に装着されている。前記出力軸54の外周
所定位置にはスプライン54aが形成されている。

前記出力軸54の外周には円筒状のピストン部材55が配
設されている。このピストン部材55の内周には前記出力
軸54に形成したスプライン54aと歯合するスプライン55a
が形成されている。また外周にはケーシング51の内周面
に形成した雌ネジ部51aと歯合する雄ネジ部55bが形成さ
れており、且つ端部にはピストン55cが形成されてい
る。前記室52はピストン55cによって二つの室52a,52bに
分割されている。

上記の如く構成されたロータリアクチュエータに於い
て、室52aに圧油を供給すると、ピストン部材55は矢印
ｊ方向に移動する。このとき、ピストン部材55に形成し
た雄ネジ部55bがケーシング51に形成した雌ネジ部51aと
歯合することによって、ピストン部材55には矢印ｌ方向
への回転が生じ、この回転がスプライン55a,54aを介し
て出力軸54に伝達されることで、出力軸54を矢印ｌ方向
に回動させる。また室52bに圧油を供給すると、ピスト
ン部材55は矢印ｋ方向に移動しつつ矢印ｍ方向に回動す
る。この回転によって出力軸54が矢印ｍ方向に回転す
る。即ち、ピストン部材55の往復運動を出力軸54の往復
回動運動に変換することが出来る。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来のロータリアクチュエータに於いて、ピスト
ン部材の回動がケーシングに形成した雌ネジ部によって
規制されることから、出力軸の回動始点（回動終点、以
下同じ）は、ケーシングを基準として設定されるため、
前記ピストン部材とケーシングとの歯合位置が変更され
ない限り前記回動始点は一定位置となり、この位置を変
更することが出来ないという問題がある。

また上記従来のロータリアクチュエータに於いて、出
力軸の回動量（回動角度、以下同じ）はピストン部材の
ストロークとネジ部のリードによって決定されるため常
に一定であり、この回動量を変更することが出来ないと
いう問題がある。

本発明の目的は、基準となるケーシングに対する出力
軸の回動始点の位置を変更することが出来るロータリア
クチュエータ、及び出力軸の回動量を設定範囲内で変更
することが出来るロータリアクチュエータを提供せんと
するものである。

＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決するために本発明に係るロータリアク
チュエータは、ケーシングの内部に形成した室にピスト
ン及び該ピストンと歯合する出力軸を収納し、前記ピス
トンの往復移動を出力軸の往復回動運動に変換するよう
構成したロータリアクチュエータに於いて、前記室に前
記ピストンと歯合して該ピストンを回転駆動すると共に
該ピストンの移動方向を規定するための回動部材を設
け、前記回動部材をケーシングに対し回動，固定可能に
構成したものである。

また他のロータリアクチュエータは、ケーシングの内
部に形成した室にピストン及び該ピストンと歯合する出
力軸を収納し、前記ピストンの往復移動を出力軸の往復
回動運動に変換するよう構成したロータリアクチュエー
タに於いて、前記室に前記ピストンと歯合して該ピスト
ンを回転駆動すると共に該ピストンの移動方向を規定す
るための回動部材と、前記ピストンと当接して該ピスト
ンのストローク限を規制するための規制部材とを設け、
前記回動部材をケーシングに対し回動，固定可能に構成
したものである。

＜作用＞ 上記第１の手段によれば、ピストンの往復移動を出力
軸の往復回動運動に変換するロータリアクチュエータ
（以下、単に『アクチュエータ』という）に於いて、前
記ピストンと歯合して該ピストンを回転駆動すると共に
該ピストンの移動方向を規定する回動部材を設け、且つ
該回動部材をケーシングに対し回動，固定可能に構成し
たので、前記回動部材をケーシングに固定した場合に
は、該回動部材によってピストンの移動方向を規定する
ことで、該ピストンの移動を出力軸の回動運動に変換す
ることが出来る。また前記回動部材をケーシングに対し
回動させた場合には、該回動部材によってピストンを回
転駆動することで、出力軸を回動させることが出来る。
即ち、ケーシングに対するピストンの位置を変更するこ
と無く出力軸を回動することが出来、このため、ケーシ
ングに対する出力軸の回動始点の位置を変更することが
出来る。

上記第２の手段によれば、ピストンの往復移動を出力
軸の往復回動運動に変換するアクチュエータに於いて、
前記ピストンと歯合して該ピストンを回転駆動すると共
に該ピストンの移動方向を規定するための回動部材と、
前記ピストンと当接して該ピストンのストローク限を規
制するための規制部材とを設け、且つ回動部材をケーシ
ングに対し回動，固定可能に構成したので、前記回動部
材を回動することで、出力軸のケーシングに対する回動
始点を所望の位置に変更することが出来、且つ前記規制
部材によってピストンのストローク限を規制すること
で、出力軸の回動量をピストンのストローク範囲に応じ
て設定することが出来る。

＜実施例＞ 以下、本発明に係るアクチュエータの一実施例を図に
より説明する。

第１図はアクチュエータの断面説明図、第２図は第１
図のII−II矢視図、第３図は回動部材及び規制部材の説
明図、第４図はピストンの説明図、第５図は軸受部材及
び閉塞部材の説明図である。

図に於いて、アクチュエータＡはケーシング１の内部
に形成した室２に、ケーシング１の端部1a側から順に規
制部材３を装着した回動部材4,ピストン5,出力軸6,軸受
部材７を収納し、これ等の部材をケーシング１の端部1b
に閉塞部材８を固着することで夫々所定位置に配設して
構成されている。

先ずアクチュエータＡを構成する各部材について詳説
する。

ケーシング１は円筒状の部材によって構成されてい
る。前記ケーシング１の端部1aには回動部材４を回動可
能に嵌合するための孔1cが室２と連続して形成されてお
り、該孔1cに対応してすり割1dが形成されている。ケー
シング１の端部1aであって前記すり割1dを挟んだ位置
に、孔1cに嵌合された回動部材４を締付固定するための
締付部材9a,9bが固設されている。

前記締付部材9aにはバカ穴が形成されており、且つ締
付部材9bには雌ネジが形成されている。そして締付部材
9a,9bに取り付けたボルト9cによってスリ割1dを緊縮す
ることで、孔1cに嵌合した回動部材４をケーシング１に
対して固定し、且つボルト9cを緩めることで回動部材４
の固定を解除し、該回動部材４が回動し得るように構成
されている。

前記ケーシング１の端部1bの内部には、室２と連続し
て該室２よりも大きな径を有する軸受部材７を嵌合する
ための開口10が形成されており、該開口10の端部には閉
塞部材８を固着するためのネジ部10aが形成されてい
る。また端部1bにはケーシング１を、即ちアクチュエー
タＡを図示しない機械フレームに取り付けるためのフラ
ンジ1eが固設されている。またケーシング１には、後述
する室2a,2bに対応する位置に圧油を供給或いは排出す
るためのポート11a,11bが形成されている。

次に前記室２に収納される回動部材４及び該回動部材
４に装着される規制部材３の構成を第３図によって説明
する。

図に於いて、回動部材４は軸部4aと内周面にスプライ
ン12を形成した歯合部4bとによって構成されている。前
記軸部4aはケーシング１に形成した孔1cと嵌合し、また
歯合部4bは室２内に配設される。

前記軸部4aの端部4cには、回動部材４を回動するため
のハンドル13が取り付けられている。このハンドル13
は、出力軸６の回動始点の位置を変更する際に、締付部
材9a,9bによる固定を解除された回動部材４を回動する
ためのものである。このため、回動部材４の端部4cに対
するハンドル13の取り付けは着脱可能とすることが好ま
しい。また例えば端部4cを四角形、或いは六角形に形成
してスパナ等によって回動することが可能なように構成
しても良い。

前記歯合部4bは円筒状に形成されている。歯合部4bの
外径は室２の径よりも僅かに小さい寸法を持って形成さ
れている。

前記歯合部4bの内周面に形成したスプライン12は、ピ
ストン５の外周面に形成したスプライン16と歯合し、回
動部材４がケーシング１に固定されたときには、圧油の
作用によるピストン５の移動方向をスプライン12,16の
方向、即ち室２の軸方向に規定すると共に、回動部材４
がハンドル13によって回動されたときには、回動部材４
の回動をピストン５に伝達する機能を有するものであ
る。

前記軸部4aを軸方向に貫通して規制部材３を嵌合する
ための孔14が形成されている。前記孔14の端部にはネジ
部14aが形成されており、他端にはガイド部14bが形成さ
れている。

前記孔14には、ピストン５の接触面5aと当接して該ピ
ストン５のストローク限を規制する規制部材３が軸方向
に移動可能に装着されている。

前記規制部材３は回動部材４の孔14に形成したネジ部
14aと螺合するネジ部3aと、該ネジ部3aと連続して形成
された面取部3bと、ピストン５の接触面5aと当接する当
接部3cとによって構成されている。またネジ部3aにはロ
ックナット15が螺合されている。

上記の如く構成された規制部材３に於いて、ロックナ
ット15を緩めると共に、面取部3bに取り付けたスパナ或
いはハンドル等によって規制部材３を回転させると、当
接部3cは孔14に沿って室２内に出没する。そして当接部
3cを室２内に突出させたときに、該当接部3cがピストン
５の接触面5aと当接することで、該ピストン５のストロ
ーク限を規制するものである。

次にピストン５の構成を第４図によって説明する。

図に示す如くピストン５はカップ状に形成されてい
る。ピストン５の端面には前記規制部材３の当接部3cと
接触する接触面5aが形成されている。またピストン５の
外周面であって接触面5a側には、前記回動部材４に形成
したスプライン12と歯合するスプライン16が形成されて
おり、開放面側にはピストン部5bが形成されている。

ピストン５の内周面であって開放面側には、所定のリ
ードを持った複数のスパイラル突条、即ち雌ネジ部17
が、軸方向に所定の長さ範囲にわたって形成されてい
る。また前記雌ネジ部17から底面5cとの間に空室5dが形
成されている。

前記接触面5a,ピストン部5bの両側面及び底面5cは、
圧油の受圧面としての機能を有している、また空室5dは
ピストン５が移動したときに出力軸６を収納する機能を
有している。

前記雌ネジ部17は出力軸６の外周に形成した雄ネジ部
18と歯合して、ピストン５の軸方向への移動を出力軸６
の回動に変換するものである。

次に出力軸６は第１図に示すように、ピストン５に形
成した雌ネジ部17と歯合する雄ネジ部18,該雄ネジ部18
と連続して形成したフランジ6a及び出力部6bとによって
構成されている。また出力軸６には圧油をピストン５に
形成した空室5dに流通させるための流通孔6cが形成され
ている。

前記出力部6bにはキー溝が形成されており、被駆動物
体に対しキーを介して出力軸６の回動力を伝達し得るよ
うに構成されている。前記出力部6bの構成はキー伝導以
外の伝導方式を採用することが可能であり、例えばテー
パ軸に形成し、或いは面取の形成等が可能である。

前記フランジ6aは、ケーシング１の開口部10に嵌合さ
れた軸受部材７及び閉塞部材８と当接して出力軸６の軸
方向への移動を拘束する機能を有する。従って、出力軸
６にピストン５の移動が伝達された際には、該軸６は回
動運動のみを行うように構成されている。

次に軸受部材７は第５図に示すように、外周にフラン
ジ7aが形成され、且つ内周に出力軸６を回動可能に支承
する軸孔7bが形成されている。前記軸受部材７はケーシ
ング１に形成した開口部10に嵌合されている。そして前
記軸受部材７は、閉塞部材８によって開口部10よりも小
さい寸法で形成された室２側に押圧されることで、軸方
向への移動と回動を阻止されている。

次に閉塞部材８は第５図に示すように、端面に軸受部
材７を押圧するための押圧面8aが形成されており、外周
面にはケーシング１の開口部10に形成したネジ部10aと
螺合するネジ部8bが形成されている。また閉塞部材８の
内部には、押圧面8a側に、軸受部材７と協働して出力軸
６のフランジ6aを収容するための収容室8cが形成されて
おり、該収容室8cと連続して出力軸６を支承する軸孔8d
が形成されている。

尚、第１図に於いて19は圧油のリークを防止するため
のＯリングである。

上記の如く構成した各部材によってアクチュエータＡ
を構成するには、ケーシング１に形成した開口10から室
２に回動部材４を嵌挿し、軸部4aを孔1cからケーシング
１の外部に突出させる。

次にピストン５を室２に嵌挿すると共に、該ピストン
５に形成したスプライン16を回動部材４に形成したスプ
ライン12に歯合させる。このとき、スプライン12,16の
歯合によって生じる個々の歯先と谷底との間隙は圧油を
流通するための流通路を構成する。また室２はピストン
５のピストン部5bによって二つの室2a,2bに分割され
る。

次に開口部10に軸受部材７を嵌合し、更に出力軸６を
軸受部材７の軸孔7bを通して室２に嵌挿すると共に、該
出力軸６に形成した雄ネジ部18をピストン５に形成した
雌ネジ部17と歯合させる。

次に開口部10に閉塞部材８を螺合して室２及び開口10
に嵌挿された各部材を夫々所定位置に保持して室２を閉
塞する。

更に回動部材４に形成した孔14に規制部材３を螺合し
て所定位置でロックナット15により固定する。そして出
力軸６の出力部6bに負荷を加え、ハンドル13によって回
動部材４を一定方向に回動することで、ピストン５を所
定位置、即ち第１図に示す位置に移動させ、ボルト9cに
よって締付部材9a,9bを締めつけることで回動部材４を
ケーシング１に固定する。

上記工程によってアクチュエータＡを構成することが
可能である。また上記工程に於いて複数の工程を同時に
実施することが出来ることは当然である。

上記の如く構成されたアクチュエータＡに於いて、ポ
ート11aから室2aに圧油を供給すると、この圧油はピス
トン５に形成したピストン部5bの側面（図に於ける左側
面）に作用すると共に、スプライン12,16の歯合部に形
成される間隙を通ってピストン５に形成した接触面5aに
作用する。このとき、回動部材４がケーシング１に固定
されていることから、ピストン５はスプライン12,16に
よって移動方向を規定され、室２内を矢印ａ方向に直線
的に移動する。

ピストン５の矢印ａ方向への移動によって、該ピスト
ン５に形成した雌ネジ部17と歯合する出力軸６の雄ネジ
部18には、ネジ部17,18のリード角に応じた円周方向の
分力が作用し、該分力によって出力軸６がネジ部17,18
のリード方向に回動する。即ち、ネジ部17,18が右ネジ
である場合には、出力軸６は正面から見て右方向（矢印
ｃ方向）に回動し、左ネジである場合には反対方向（矢
印ｄ方向）に回動する。

ピストン５が矢印ａ方向へのストローク限に達した
後、ポート11bから室2bに圧油を供給すると、この圧油
はピストン部5bの側面（図に於ける右側面）に作用する
と共に出力軸６に形成した流通孔6cを通ってピストン５
の底面5cに作用する。このため、ピストン５は矢印ｂ方
向に直線的に移動する。ピストン５の矢印ｂ方向への移
動によって、出力軸６はネジ部17,18のリード方向に応
じた方向（矢印d,c方向）に回動する。

上記の如く、ピストン５の矢印a,b方向への往復直線
移動によって、出力軸６は矢印c,d方向への往復回動運
動を行う。

ピストン５の移動に伴う出力軸の回動量は、ネジ部1
7,18のリード寸法とピストン５のストロークに依存す
る。即ち、ピストンのストロークが一定である場合、ネ
ジ部17,18のリード寸法が小さい場合に回動量が大きく
なり、且つリード寸法が大きい場合に回動量が小さくな
る。またピストン５のストロークが大きい場合に回動量
が大きくなり、且つストロークが小さい場合に回動量が
小さくなる。従って、ピストン５のストロークを調整す
ることによって、出力軸６の回動量を変更することが可
能である。

本実施例では、規制部材３の当接部3cを室2a内に出没
可能に構成すると共に、該当接部3cの室2aに対する突出
長さを調整することで、ピストン５のストロークを調整
し得るように構成されている。即ち、回動部材４に嵌挿
した規制部材３を回転することによって、該規制部材３
を矢印a,b方向に移動させることが可能である。従っ
て、当接部3cの室2aに対する突出長さを所望の値に設定
することが可能となる。

上記の如く、規制部材３の当接部3cを室2a内に所望の
長さで突出させ、ピストン５を矢印ｂ方向に移動させる
と、接触面5aが当接部3cと当接することでピストン５の
移動が停止し、ピストン５のストロークが規制される。
このように、本実施例のアクチュエータＡにあっては、
設計段階で設定されたピストン５のストロークを該スト
ローク範囲内に於ける所望の値に設定することが可能と
なる。

本実施例では、規制部材３を回動部材４に嵌挿した
が、回動部材４を有しないアクチュエータに於いては、
規制部材３をケーシング１の端部1aに直接嵌挿すること
で、ピストン５のストロークを規制し得ることは当然で
ある。

本実施例のアクチュエータＡにあっては、出力軸６の
回動始点（ピストン５のストローク限に於ける出力軸６
のケーシング１に対する位置）を所望の位置に設定し得
るように構成されている。即ち、従来技術に於けるアク
チュエータでは、ピストン部材55の移動を回動に変換す
る雌ネジ部51aが固定ケーシング51に形成されているた
め、該ケーシング51を基準として出力軸54の回動始点が
該雌ネジ部51aとピストン部材55に形成された雄ネジ部5
5bとの歯合位置によって規定されることから、出力軸54
の回動始点を変更することは不可能であるという問題
を、本実施例では、ケーシング１に対し回動，固定可能
に構成した回動部材４に、ピストン５の移動方向を規定
するスプライン12を形成することで解決している。

即ち、締付部材9a,9bによって回動部材４をケーシン
グ１に固定した場合には、回動部材４に形成したスプラ
イン12が実質的にケーシング１と一体化されるため、ピ
ストン５に形成したスプライン16を前記スプライン12と
歯合させることで、ピストン５の移動方向を規定して該
ピストン５を矢印a,b方向に直線的に移動させることが
可能である。

また締付部材9a,9bによる回動部材４の固定を解除し
た場合には、ハンドル13によって回動部材４に所望の回
動を与えることが可能である。回動部材４の回動はスプ
ライン12,16を介してピストン５に伝達され、更にピス
トン５に形成した雌ネジ部17を介して出力軸６に形成し
た雄ネジ部18に伝達され、該軸６を回動部材４の回動に
応じて回動させる。前記出力軸６の回動はケーシング１
とは切り離されたものである。従って、出力軸６を所望
の位置まで回動させて、回動部材４をケーシング１に固
定することで、出力軸６のケーシング１に対する新たな
回動始点を設定することが可能となる。

規制部材３によってピストン５のストローク限を規制
してピストン５のストロークを変更した場合、ピストン
５の停止位置が変化するため出力軸６の回動始点が変化
する。この場合にも、回動部材４を回動することで、出
力軸６の回動始点を変更することが可能である。

回動部材４を回動して出力軸６を回動する際に、ピス
トン５が軸方向に移動して回動部材４の回動を出力軸６
に伝達しない場合がある。この場合には回動部材４を反
対方向に回動することで、ネジ部17,18の分力によって
ピストン５を回動部材４側、或いは軸受部材７側に付勢
することで、室２に於けるピストン５の位置の変更を伴
うこと無く出力軸６に回動部材４の回動を伝達すること
が可能である。

前述の実施例に於いて、アクチュエータＡに対する規
制部材3,回動部材４は夫々単独で適用することが可能で
あり、且つ本実施例の如く規制部材３と回動部材４とを
併用することが可能である。

また前述の実施例に於いて、回動部材４にスプライン
12を形成し、出力軸６にネジ部18を形成したが、回動部
材４に雌ネジ部17を形成すると共に、ピストン５の外周
に雄ネジ部18を形成し、且つピストン５の内周にスプラ
イン12を形成すると共に、出力軸６にスプライン16を形
成しても良い。

また前述の実施例に於いて、圧油の作用によってピス
トン５を移動させるように構成したが、例えば加圧空気
によって動作させるように構成しても良い。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように本発明に係るアクチュエー
タは、ピストンの往復移動を出力軸の往復回動運動に変
換するアクチュエータに於いて、前記ピストンと歯合し
て該ピストンを回転駆動すると共に該ピストンの移動方
向を規定する回動部材を設け、且つ該回動部材をケーシ
ングに対し回動，固定可能に構成したので、回動部材を
回動させてピストンを回転駆動することで出力軸を回動
させ、該出力軸の回動始点の位置を変更することが出来
る。

また他のアクチュエータは、ピストンの往復移動を出
力軸の往復回動運動に変換するアクチュエータに於い
て、前記ピストンと当接して該ピストンのストローク限
を規制するための規制部材を設けたので、前記規制部材
によってピストンのストローク限、即ち、ピストンの移
動範囲を規制することで、出力軸の回動量をピストンの
移動範囲に応じた量に設定することが出来る。

また他のアクチュエータは、ピストンの往復移動を出
力軸の往復回動運動に変換するアクチュエータに於い
て、前記ピストンと歯合して該ピストンを回転駆動する
と共に該ピストンの移動方向を規定するための回動部材
と、前記ピストンと当接して該ピストンのストローク限
を規制するための規制部材とを設け、且つ回動部材をケ
ーシングに対し回動，固定可能に構成したので、出力軸
の回動始点を所望の位置に変更することが出来、且つ前
記規制部材によってピストンのストローク限を規制する
ことで、出力軸の回動量をピストンの移動範囲に応じた
量に設定することが出来る等の特徴を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクチュエータの断面説明図、第２図は第１図
のII−II矢視図、第３図は回動部材及び規制部材の説明
図、第４図はピストンの説明図、第５図は軸受部材及び
閉塞部材の説明図、第６図は従来技術の説明図である。 Ａはアクチュエータ、１はケーシング、1dはすり割、2,
2a,2bは室、３は規制部材、3cは当接部、４は回動部
材、4aは軸部、4bは歯合部、５はピストン、5aは接触
面、5bはピストン部、６は出力軸、6aはフランジ、6bは
出力部、７は軸受部材、８は閉塞部材、9a,9bは締付部
材、10は開口、12,16はスプライン、13はハンドル、17
は雌ネジ部、18は雄ネジ部、19はＯリングである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングの内部に形成した室にピストン
   及び該ピストンと歯合する出力軸を収納し、前記ピスト
   ンの往復移動を出力軸の往復回動運動に変換するように
   構成したロータリアクチュエータに於いて、前記室に前
   記ピストンと歯合して該ピストンを回転駆動すると共に
   該ピストンの移動方向を規定するための回動部材を設
   け、前記回動部材をケーシングに対し回動，固定可能に
   構成したことを特徴としたロータリアクチュエータ。
2. 【請求項２】ケーシングの内部に形成した室にピストン
   及び該ピストンと歯合する出力軸を収納し、前記ピスト
   ンの往復移動を出力軸の往復回動運動に変換するように
   構成したロータリアクチュエータに於いて、前記室に前
   記ピストンと歯合して該ピストンを回転駆動すると共に
   該ピストンの移動方向を規定するための回動部材と、前
   記ピストンと当接して該ピストンのストローク限を規制
   するための規制部材とを設け、前記回動部材をケーシン
   グに対し回動，固定可能に構成したことを特徴としたロ
   ータリアクチュエータ。