JPS623175A - 流体圧揺動モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、流体の圧力によって駆動されるピストンの
推力を揺動する回転力に変換する揺動モータに係わるも
のである。

流体圧揺動モータはボール弁の駆動や産業揺動ロボット
のアーム等の揺動回転駆動などに用いられる。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は日本国特許公報昭和４６−２２７７１号（以下
特公昭４６−２２７７１と称する）の欠点を解消し、特
公昭４６−２２７７１よりはるかに良好な効率で運転す
ることが出来、しかも製作容易な流体圧揺動モータを供
給することを目的として発明された。

特公昭４６−２２７７１に示される流体圧揺動モータの
構造構成は、構造簡単であり、同一の出力の他の構造構
成の流体圧揺動モータに比べてコンパクトであり好まし
い発明である。しかしながら今日の進んだ高効率の要求
からは、一つの根本的な効率が高くないという欠陥を有
しており９本発明はこのような欠陥を除去するとともに
、工作を容易にし、且つ、安価に製作しうるようにしよ
うとするものである。

理解を容易にするために特公昭４６−２２７７１につい
て籠単に説明し、その欠点を述べ本発明のよってきたる
ところを説明する。

第２図は特公昭４６−２２７７１に示される流体圧揺動
モータの従断面図である。

第２図において、２０１は本体であって、中央　　　　
　　　二部に回転軸２０２が設けられている。

説明には、理解を容易にするために１図面について、上
下、左右２前後を用いて説明する。実際　　　　　　、
。

の実施にあたっては、倒立、左右対象裏返しなどになっ
ていても、構造構成がこの発明の木質から逸脱していな
ければよいことは言うまでもない。

本体２０１の左右の内部は筒状に中空になされていて、
シリンダ部２５３および２５４を形成しシリンダ部２５
３および２５４の内部には図示のようにピストン２０４
および２０５が左右にしゆう動自在に設けられている。

ピストン２０４および２０５は第３図に図示するように
２回転軸２０２に面する側には推力板２０６および２０
７が凸出して設けられている。

第３図に示すように、推力板２０６および２０７は先端
部でフォーク状になされ９足部２１１゜２１２（ピスト
ン２０５においては２１３，２１４）を形成し足部２１
１，２１２には図示のようにピン２０８（ピストン２０
５では２０９）が設けられている。

一方２回転軸２０２には、揺動レバー２０３が装着され
、第２図に図示するように９回転軸２０２にピン２２１
等の手段で固着され、揺動レバー２０３０回転力が回転
軸２０２に伝達するようになされている。

揺動レバー２０３は図示のように回転軸２０２の外側に
はスリット２１５および２１６が設けられ、スリット２
１５にはピン２０８が、また、スリット２１６にはピン
２０９が、第２図に図示するようにはまり得るようにな
されている。

推力板２０６および２０７の回転軸２０２に面する側は
平面に仕上げられ、内側面２１７および２１８を形成し
、第４図に示すように回転軸２゜２に設けたスリーブ２
２５および２２６と接するようになされている。

推力板２０６および２０７の本体２０１の内孔に接する
側は、第４図に図示するように本体２０１の内孔にはま
り合い、前記内側面２１７あるいは２１８と共にピスト
ン２０４あるいは２０５が内孔即ち、シリンダ部２５３
，２５４と直角に挿　　　　　　′１．′人されて左右
に移動可能に案内するようになされでいる。

このような構造構成において、本体２０１の中央部に設
けられた流体口２４２から流体が供給された場合、ピス
トン２０４および２０５は２回転軸２０２から第２図に
於いて左右に離れようとする方向に推力を生じピン２０
８は左に、ピン２゜９は右に移動する。

このピン２０８および２０９の移動は前記したように推
力板６あるいは７によって案内され２本体２０１の内孔
即ち、シリンダ部２５３および２５４の円筒軸の軸線に
平行した動きとなる。

揺動レバー２０３のスリット２１５とピン２０８および
、スリット２１６とピン２０９の回転トルクの伝達の力
学間係は、先に本願出願人が特許出願をおこなった出願
番号５９−０００４−９６　。

発明の名称、流体圧揺動モータ、における明細書におい
て詳述したところである。

いま、この説明を簡単に述べると、第５図に於いて、Ｏ
を回転軸２０２の中心、Ａを揺動レバー２０３が、ピン
２０８の移動線（ＡＢ）と直角の位置にある時のピン２
０８の中心とし、Ｂを線ＯＡから角度αだけピン２０８
が右に移動した位置におけるピン２０８の中心とする。

線ｘＹはシリンダ部２５３．２５４の円筒の軸芯線、Ｕ
Ｖ線は線ＸＹから距離ＯＡだけ離れたＸＹ線に平行な線
である。

ピン２０８がＡ点にある場合回転軸２０２に与えるトル
クＴは、ピストン２０４あるいは２０５の流体圧力によ
る推力をＦ、ＯＡの距離をｒとすると。

Ｔ＝２ＸｒＸＦ ピン２１５がＢにある場合のトルクＰは。

Ｐ＝２ＸｒＸＦ＋Ｃｏｓα÷Ｃｏ５ａ となりＢ位置における２回転軸２０２のトルクは角度α
が大きくなるにしたがって大きくなる。

このことは−見不思議なように思えるが、第５図に於い
て、ＯＡ、ＯＢの位置に於いて、共に同し微小角度ｄθ
だけ回転した場合のことを考えると、Ａ′をＯＡからｄ
θだけ回転した場合のＵＶ線上におけるピン２０８の中
心の位置とすると。

ＡＡ’は０ＡＸＳ　ｉ　ｎｄθで表される。

また　１３１をＯＢ線がｄθだけ回転したとき。

ピン２０Ｂの中心が、ＵＶ線上にある位置とすると。

ＢＢ’は。

（ＯＡ／Ｃｏ５（Ｘ）ＸＳ　ｉ　ｎｄθＸＩ／Ｃｏ５ａ
となる。

即ち、角度αの位置においては、角度αが零の場合に比
べて同じｄθなる微小角度を移動するのにピストンの動
く距離は大きくこのことは即ち。

ピストンの発揮するエネルギは。

１　／　Ｃｏ　ｓ　αＸ　１　／　Ｃｏ　ｓ　αだけ大
きくなる。

このことは、このような流体圧揺動モータの使用にさい
しては、大抵第２図における位置即ち。

ピストン２０４，２０５が回転軸２０２の方に寄せられ
た位置、あるいはピストン２０４および２０５が左右に
引きはなされた位置（即ち、第５図のピン２０Ｂの０点
における位置）から負荷を駆動する場合がおおく、駆動
の始めは静摩擦でありこれにうち勝ち、動き始めると動
摩擦となるので動摩擦と静摩擦の大きざの関係から、大
抵の場合負荷の駆動には駆動の始めに大きなトルクを必
要とすることが多いからである。

このように、第２図、第３図、第４図に示される特公昭
４６−２２７７１の発明は特性が好ましい上、構造簡単
、コンパクトになるという特徴があり好ましい構造構成
として使用された。

しかしながら、特公昭４８−２２７７１の構造には先に
のべたような根本的な欠陥があり、効率を無視して多少
太き目の流体圧揺動モータを装着しても良いような、省
エネルギー観念の行き届かない時代から、極めて効率に
敏感になった今日では、効率の向上が大きな使用上の問
題として取り上げられるようになり、効率を向上したも
もの出現が望まれていた。

第５図のＢの位置にピン２０８があり左に向かってピス
トン２０４の推力で進む場合を考えてみる。

点Ｂから点Ａまでのあいだはピン２０８がスリット２１
５を鋭角に（第５図における角度β）斜めに押し、ピン
２０８がスリット２１５に潜りこむように即ち、＠転軸
２０２の方に向かうように作用する。

ピン２０Ｂには回転軸２０２の方に即ち、第２図および
第５図で紙面の下方に向う方向の力を生じ、推力板２０
６はピン２０８より下向きの力を伝えられ推力板２０Ｂ
の内側面２１７は、スリーブ２２５に押し付けられ、ス
リーブ２２５は回転軸２０２０回りにピン２０日が左進
するにつれ反時計方向に回転し、７＃記推力板２０６の
回転輪２０２の方への推力をうけこれを支持する。

この現象はスリーブ２２５が回転軸２０２の回りを転が
るので、摩擦も少なく、ＢからＡまでの間は効率は高い
。

ピン２０８がＡを越えさらに左進し、ＡからＣへ、と向
かう過程では、ピン２０８はスリッ）２１５に対して鈍
角に接し、スリット２１５からのりあげるように作用す
るので、ピン２０８には上向き即ち２回転軸２０２から
離れるような推力を生じる。

この推力は推力板２０６に伝えられ、推力板２０６はシ
リンダ部２５３に圧接される。

推力板２０６とシリンダ部２５３との接触しゅう動は、
前記したＢからＡ迄の区間推力板２０Ｇは、スリーブ２
２５と転がり接触したのとは異なり、ＡからＣまでは滑
り接触となり、この区間推力板２０６とシリンダ部２５
３との間に大きな摩擦損が発生する。

また、摩擦損ばかりでなく、ごみなどによってしゅう動
面に擦り傷が発生しやすく、シリンダ部２５３．２５４
に発生した傷は、ピストン２０４．２０５の流体洩れの
原因となるという欠点がある。

本発明はこの摩擦損失を無くシ、且つ、シリンダ部２５
３，２５４に有害な擦り傷を与えないように、推力板２
０６，２０７がシリンダ部２５３．２５４と接触しない
で、且つ、ピン２０８，２０９をシリンダ部２５３，２
５４の円筒軸線に平行に案内せしめようとするものであ
る。

また、第２図のものでは推力板２０６あるいは２０７が
スリーブ２２５に接し転がり接触し、且つ、シリンダ部
２５３あるいは２５４と接触しゅろ動することによって
、ピン２０８あるいはピン２０９をシリンダ部の軸線に
対して平行に移動案内しなければならない。

このためには第３図に示すように、推力板２０６および
２０７のスリーブ２２５に接っする部分は平面であり、
シリンダ部２５３および２５４に接する部分は円筒面で
あることを要求される。

このような工作は困難で、且つ、高精度が要求されるの
で困難は二重のものとなる・ 本発明はこのような工作上の困難をも解消したものであ
る。

ｒ問題を解決するための手段」 本発明では推力板の先端部をフォーク状となしフォーク
状の部分でスリーブを挟み、且つ、推力板はシリンダの
内面とは接触しないようになしおき、ピンがＡ点から０
点に向かうときには、スリーブを挟んだピンと反対側の
足部がスリーブに接し転がり接触して、ピンの上向きの
推力をうけるようになしたものである。

「作用」 本発明では上述したように、ピンに生ずる上向きと下向
きの推力を推力板の先端をフォーク状となし回転軸に設
けたスリーブを挟むようになしたために、従来のもので
は、ピンに生じた上向きの推力は推力板にシリンダの内
面との間に滑り摩擦を発生せしめたが２本発明のもので
は推力板とスリーブとの転がり接触となすことが出来、
摩擦損を減少せしめることが可能となった。

また、前記した推力板がシリンダ部に強く押し付けられ
ながらしゅろ動するということがなくなり、擦り傷など
を発生するという機会をなくすることができた。

「実施例」 第１図は本発明の好ましい１実施例であって。

ｌは本体であって２本体ｌはチューブ状をなし。

両端は蓋３０および３１によって覆われている。

蓋３０および３１は本実施例では、第１図のボルト３２
．３３およびナツト３６および３８，３７および３９に
よって挟持するように本体ｌに押し付けて装着されてい
る。

蓋３０には２図示のように流体口４ｏが設けられ、同様
に蓋３１には、流体口４１が設けられている。

チューブ状の本体１の内部に図示のようにピストン４お
よび５が左右にしゅう動自在に設けられている。

ピストン４および５には、本体１の内面との間に流体の
洩れが生じないように、パツキン５ｏおよび５１が装着
されている。パツキン５０および５１は、良く知られて
いるＯリングあるいはそのた。従来公知であって、ピス
トンとシリンダとの間に設け、漏洩を防止するものであ
ればどのようなものでも良い。

本体１の中央部には図示のように２回転軸２が設けられ
２回転軸２には揺動レバー３が装着され揺動レバー３が
回転軸２の周りに揺動回転した場、合、揺動レバー３の
回転力が回転軸２に伝達されるように、キー止め、ある
いは固着等の手段で装着されている。

揺動レバー３には回転軸２を挟んで図示のようにスリブ
）１５および１６が設けられている。

スリット１５および１６は揺動レバー３の回転軸２を挟
んで両端光に開口している。

揺動レバー３は、必ずしも１枚のみで構成されている必
要はなく、後述の推力板との関係で２枚あるいは３枚設
けても支障はない。

第６図は第１図のＹ−Ｙ断面の横断面図であって、３お
よび１０３が揺動レバーで９本実施例では、上下に２枚
設けられていて、その間にスリーブ２５を挟み、スリー
ブ２５は回転軸２に対して回転自在に装着されている。

第７図にピストン４に推力板６を装着した状態　　　　
　　゛）をふかん図で示しておく、勿論、ピストン４と
推力板６は一体として、鋳造などの手段で製作してもよ
い、しかしながら１本発明になる構造構成の特徴は鋳造
などの手段によらなくとも２Ｍ単にピストン４や推力板
６が板材から切り出して製作しうる所にもある。

スリーブ２５は回転軸２との間にボールベアリングやニ
ードルベアリングなどを挿入しスリーブ２５との間の回
転を容易にするようになすと９本発明の主旨に一層よく
適合する。

ピストン４および５には第１図に図示するように、推力
板６および７が設けられている。

推力板６は、一端はピストン４に装着され、他端は二ま
たに閏いて足部１１．１２を形成し、フォーク状をなす
ようになされている。

フォーク状に問いた足部１１．１２は回転軸２に設けら
れたスリーブ２５を挟むようになされている。

足部１１および１２のスリーブ２５に面しスリーブ２５
と接する面は内側面１７および１８を形成し、内側面１
７と１８の間隔はスリーブ２５の直径に対し同−内至は
わずかに大きくなるようになされている。

足部１１にはピン８が装着され、ピン８は揺動レバー３
に設けられたスリット１５に第１図に図示するようには
まり合うようになされている。

ピストン５に於いても、ピストン４におけると同様に推
力板７が設けられ、推力板７には足部１３および１４が
設けられ９足部１３．１４にはそれぞれ内側面１９およ
び２０が設けられ、スリーブ２６を挟持し２足部１３に
はピン９が装着されていて、ピン９は揺動レバー３のス
リット１６にはまり合うようになされていることはピス
トン４におけると同様である。

推力板７は第１図では推力板６の上に（即ち。

紙面の手前に）重なって設けられているので鎖線で示さ
れている。横断面図の第６図によってそれらの関係は明
白に示されている。第６図５５，５６は回転軸２の軸受
であって２本実施例では２本体１に図示のように溶着さ
れている。第１図の中央上部の４２は流体口であって、
ピストン４および５の間の中間室４５に流体を供給する
ためのものである。ピストン４の右側に蓋３０との間に
存在する空間を右室４６．ピストン５と蓋３１の間に存
在する空間を左室４７と呼ぼう。

さて、このような構造構成になる第１図、第６図に示す
本発明になる流体圧揺動モータにおいて　　　　　　パ
流体口４２より流体圧力を供給し、流体口４０および４
１から流体を排出するようになせば、ピストン４は右進
し、ピストン５は左進する。

ピン８は右進し、ピン９は左進する。

いま、ピン８の左進を例にとって、推力板６の作用を説
明する。ピン８が第１図で示される位置から右進する場
合、スリット１５によってピン８は２回転軸２の方に潜
、り込もうとする力が作用する。

この力は足部１１を介して、内側面１７をスリーブ２５
に押し付ける。即ち２足部１１は内側面１７をスリーブ
２５に押し付けながら右進するので、スリーブ２５は回
転軸２の周りに時計方向に回転しながら、揺動レバー３
は時計方向に回転する。

このとき、ピン９は左進し２足部１３の内側面２０はス
リーブ２５に押し付けられながら左進するが、この作用
もスリーブ２５を時計方向の回転を与える結果となり、
推力板６および７の両方ともスリーブ２６に対しては時
計方向の回転を与えながら、ピン８および９を右進およ
び左進せしめる。

ピン８は推力板６およびスリーブ２５に案内され、本体
ｌのチューブの円筒軸芯、に平行に移動する。

ピン９に於いても同様である。

ピン８が第１図において回転軸２の真上にあたる位置ま
で右進した後即ち、第５図のＡ点を過ぎたのち更に右進
する場合、今度はピン８は回転軸２から離れようとする
推力を生じる。

この推力は足部１２の内側面１日がスリーブ２５に接し
てスリーブ２５を反時計方向に回転せしめるように作用
し、ピン８は足部１２０作用によって回転軸２から一定
の距離を隔てた本体ｌのチューブの円筒軸芯に平行な位
置を保ちながらさらに右進する。

ピン９においても同様、推力板７に回転軸２から離れよ
うとする力を生じるが９足部１４の内側面１９が、スリ
ーブ２５を反時計方向に回転せしめながら足部１４の内
側面に案内され、ピン９が回転軸２から一定の距離を隔
てた２本体１のチューブ円筒の軸芯線に平行に移動する
ことを規制する。

流体口４０．４１に流体を供給し、流体口４２の流体を
排出するようになせば、ピストン４は左に、ピストン５
は右に移動し揺動レバー３は反時計方向に回転する。

以上の説明では、ピストン４および５の左右動には流体
の圧力によるように説明したが、第８図に示すように、
右室４６および左室４７に夫々バネ６０．６１を装着し
ピストン４および５を夫々回転軸２の方に押すようにな
し、ピストン４および５が回転軸２から離れる方向に動
く場合に流体の圧力を流体口４２から供給するようにし
てもよい、即ち、第８図は戻り行程はバネによるものの
実施例である。第８図は従断面図としてしめされている
。

このような構造構成は、特に安全が要求され。

流体の圧力を抜けば、第１図に示す状態に９回転軸２が
位置することを要求される場合に用いられる。

また、第８図では右室４６と左室４７の両方にバネ６０
および６１を装着したが、勿論９片方だけに装着しても
回転軸２を第１図に図示する位置に位置せしめることが
できる。

「発明の効果」 このように２本発明によれば、ピン８および９は２足部
１１，１２および１３，１４の作用で回転軸２と一定の
距離を隔てた本体１のチューブ軸芯に平行な位置を左右
に移動するので、第５図に於いて説明したのと同様に、
ピストン４および５の左右端からの動き始めには１回転
トルクは大きく、シかも推力板６および７は本体１の内
面と滑り接触することなく、常にスリーブ２５と回転転
がり接触するので摩擦損失が極めて少ない。

また２本発明の構造構成では推力板６および７は板材か
ら切りだしてもよく、５！作が極めて容易となる。

本発明になる流体圧揺動モータの組立にさいしても、ピ
ストン４および５は、揺動レバー３を適切な位置に位置
せしめ、左右から同時に一本体１に押し込むだけでよく
組立も容易で、前記したように推力板６および７が板材
から切りだした場合。

軽量に製作しうるという特徴から一層容易に組立ができ
るという利点効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる流体圧揺動モータの好ましいｌ実
施例の従断面図。 第２図は従来公知の特公昭４６−２２７７１におけるも
のの従断面図。 第３図は第２図のもののピストンのふかん図。 第４図は第２図のものの一部横断面図。 第５図は第２図および第１図のもののピンと揺動レバー
の力学の関係を示す説明図。 第６図は第１図のものの横断面図である。 第７図は本発明になる流体圧揺動モータのピストン４お
よび推力板６の装着状態を示すふかん図。 第８図はもどり工程をバネによるものの１実施例の従断
面図である。 次に。 １は本体。 ２は回転軸。 ３は揺動レバー。 ４．５はピストン。 ６．７は推力板。 ８．９はピン。 １１．１２，１３．１４は足部。 １５．１６はスリット。 １７．１８，１９．２０は内側面。 ２５はスリーブ。 ３０．３１は蓋。 ３２．３３はボルト。 ３６．３７．３８．３９はナツト。 ４０．４１．４２は流体口。 ４５は中間室。 ４６は右室。 ４７は左室。 ５０．５１はパツキン。 ５３．５４はシリンダ部、　　５５．５６は軸受。 ６０．６１はバネ。 １０３は揺動レバー。 ２０１は本体。 ２０２は回転軸。 ２０３は揺動レバー。 ２０４．２０５はピストン。 ２０６．２０７は推力板。 ２０８．２０９はピン。 ２１１．２１２，２１３，２１４は足部。 ２１５．２１６はスリット。 ２１７．２１８は内側面。 ２２４はピン。 ２２５．２２６はスリーブ。 ２４０．２４１，２４２は流体口。 ２５３．２５４はシリンダ部である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）チューブ状の本体１の中央部に回転軸２を設け、
   本体１の両端部は蓋３０および３１によつて覆い、回転
   軸２には揺動レバー３を設け、本体１の回転軸２の両側
   にピストン４および５を本体１の内孔にしゆう動自在に
   設け、ピストン４および５にはおのおの推力板６および
   ７を設け、推力板６および７はＵ字状をなし、前記推力
   板６および７のＵ字状の解放端の足部１１、１２および
   １３、１４は回転軸２に回転自在に装着されたスリーブ
   ２５を挟み、他端はピストン４および５にそれぞれ装着
   されており、足部１１および１３の内側面１７および１
   ８と足部１２および１４の内側面１９および２０は本体
   １の内孔のチューブ状円筒の軸線に平行になされ、推力
   板６および７の先端部のＵ字状に開いた足部１１および
   １３にピン８および９がそれぞれ装着されており、ピン
   ８および９は、揺動レバー３に設けられたスリット１５
   および１６にそれぞれ係合し、且つ、前記推力板６およ
   び７のＵ字状を形成する足部１１、１２および１３、１
   ４の内側面１７、１８および１９、２０の間隔は回転軸
   ２に回転可能に設けられたスリーブ２５の外径と同等内
   至はわずかに大きくなされたことを特徴とする流体圧揺
   動モータ。
2. （２）ピストン４あるいは５の、本体１の内孔の軸芯に
   そつて回転軸２の方への作動あるいはその反対方向への
   作動が、両側とも流体圧によつて駆動されることを特徴
   とする第１項記載の流体圧揺動モータ。
3. （３）ピストン４あるいは５の本体１の内孔の軸芯にそ
   つて回転軸２の方への作動あるいはその反対方向への作
   動のいづれかがバネ６０あるいは６１により、その反対
   側への作動が流体の圧力によることを特徴とする第１項
   記載の流体圧揺動モータ。