CN101501345A - 旋转致动器 - Google Patents

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Abstract

在构成致动器主体(13)的壳体(10)的气缸室(14，15)中，组装有可自由进行往复移动、并且两端分别设有活塞部(17a，18a)的齿条(17，18)。在可自由旋转地装配于壳体(10)中的转轴(24)上设置有与齿条(17，18)啮合的小齿轮(25)。在固定于壳体(10)的外圈(41)的内侧组装有内圈(32)，该内圈(32)安装于所述转轴(24)以驱动待旋转部件旋转。在所述外圈(41)的内周面与所述内圈(32)的外周面之间组装有作为滚动体的滚子(43)，所述转轴(24)和所述内圈(32)通过所述滚子(43)自由旋转地支撑在所述外圈(41)上。

Description

旋转致动器
技术领域
本发明涉及一种通过活塞的往复移动来使工作台往复旋转的齿条小齿轮式旋转致动器。
背景技术
在由空气等工作流体驱动的旋转致动器中，包括：在容纳于圆筒形壳体内的转轴上组装叶片，并通过向壳体供给工作流体来使转轴旋转的叶片式旋转致动器；以及利用转换装置把通过向气缸室供给工作流体来工作的活塞的直线运动转换为旋转运动的活塞式旋转致动器等。
在活塞式旋转致动器中，包括一种为了将直线运动转换为旋转运动而组装有齿条和小齿轮机构的齿条小齿轮式旋转致动器(例如，参照专利文献1)。该齿条小齿轮式旋转致动器因工作流体的泄露位置少、耐用性高等，所以被广泛地应用于各领域中。
齿条小齿轮式旋转致动器具有两个并列的气缸室，并且在各气缸室内容置有可自由进行往复移动的活塞。各活塞上设有齿条，在对置的齿条之间，与工作台形成一体的轴部设置有与双方齿条啮合的小齿轮。而且，通过对两个气缸室交替地供给工作流体使各齿条相向往复运动，可以使工作台在规定的角度范围内往复转动。
如专利文献1所记载的那样，在小齿轮的轴部上组装与壳体嵌合的轴承并连结工作台，该工作台用于装配并驱动工件、夹具等。把夹具等安装于该工作台进而交替地向气缸室供给工作流体，可以使工件、夹具等旋转而执行规定的作业。
专利文献1：特开2002-130208号公报。
发明内容
这种齿条小齿轮式旋转致动器，被安装在各种生产装置中使用，为了提高生产装置的安装性，需要使旋转致动器薄型化以减小其高度尺寸。但是，以往为了分别支撑与工作台形成一体的轴部的两端，而在壳体和轴部之间设置有两个轴承，所以限制了旋转致动器轴部的轴向厚度尺寸(即高度尺寸)的减小。
如果去掉在工作台相反侧的前端部支撑轴部的轴承，而仅在工作台侧支撑轴部，则可相应地实现旋转致动器的薄型化，但是这样会导致轴部和工作台的旋转精度降低，同时会影响旋转致动器的耐用性。
本发明的目的在于实现旋转致动器的薄型化。
本发明的旋转致动器，其特征在于，该旋转致动器具有：壳体，该壳体形成有气缸室，在该气缸室中容置有能够自由地进行轴向往复移动、并且两端设置有活塞部的齿条；转轴，该转轴可自由旋转地装配于所述壳体，并且设置有与所述齿条啮合的小齿轮；外圈，该外圈固定于所述壳体的外表面；内圈，该内圈组装于所述外圈的内侧且安装于所述转轴，用于驱动待旋转部件旋转；滚动体，该滚动体装配在所述外圈的内周面和所述内圈的外周面之间，其中，所述转轴和所述内圈通过所述滚动体而自由旋转地支撑在所述外圈上。
本发明的旋转致动器，其特征在于，在所述转轴上形成轴向贯通的通孔。
本发明的旋转致动器，其特征在于，在所述壳体上形成有两个所述气缸室，所述两个气缸室中各自容置有能够自由地进行轴向往复移动、并且两端设置有活塞部的所述齿条，分别容置于所述气缸室中的两个所述齿条分别与所述小齿轮啮合。
本发明的旋转致动器，其特征在于，用于装配所述待旋转部件的所述内圈的外侧端面与所述外圈的外侧端面大致为同一面。
本发明的旋转致动器，其特征在于，所述转轴设置有沿径向向外延伸的凸缘，该凸缘与所述内圈的内侧端面顶接，通过紧固于所述凸缘的螺栓部件而安装所述内圈与所述转轴。
本发明的旋转致动器，其特征在于，所述滚动体是斜置滚子。
根据本发明，因为把与两端设置有活塞部并在壳体的气缸室内可自由地往复移动的齿条相啮合的小齿轮设置于转轴，把用于驱动待旋转部件的内圈安装于转轴，把内圈配置于固定在壳体上的外圈的内侧，并且在内圈与外圈之间配置有滚动体，所以转轴也经由滚动体被支撑于外圈，与利用安装于壳体的轴承支撑转轴的情况相比，可以缩小旋转致动器的在转轴方向的尺寸，从而可以实现旋转致动器的薄型化。
而且，因为经由滚动体直接把内圈与转轴支撑于外圈，所以可以提高内圈相对于壳体的安装精度、安装刚性。此外，可以在壳体内设置1个或2个与小齿轮啮合的齿条。
附图说明
图1是显示本发明实施方式的旋转致动器的平面图。
图2是沿图1中A-A线的剖视图。
图3是沿图2中B-B线的放大剖视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，旋转致动器具有由大致呈长方体形状的金属块形成的壳体10。如图3所示，在该壳体10内，沿长边方向相互平行地形成有两个通孔，并在壳体10的两端安装有端面板11、12以封闭所述通孔，壳体10和端面板11、12形成致动器主体13。通过形成于壳体10的各通孔在壳体10的内部形成有两个气缸室14、15。
为了密封壳体10的端面与各端面板11、12之间的间隔，在各端面板11、12上装配有O形环16。在各气缸室14、15内组装有可自由地进行轴向往复移动的齿条17、18，在各齿条17、18的两端部上设置有活塞部17a、18a，活塞部17a、18a与齿条17、18形成一体。在各活塞部17a、18a上装配有密封件19，密封件19用于密封气缸室14、15的内周面与活塞部17a、18a之间的间隔。
在齿条17的长边方向的中央部形成有多个齿21，在齿条18的长边方向中央部与齿21相向地形成有多个齿22。如图2所示，在壳体10的中央部贯通壳体10的厚度方向上，即高度方向上形成有容置孔23，容置孔23在长边方向的中央部分分别向各气缸室14、15开口。在容置孔23内组装有可自由旋转的转轴24，在转轴24上设置有小齿轮25，小齿轮25与转轴24形成一体，小齿轮25具有与分别形成于两个齿条17、18的齿21、22相啮合的齿。
气缸室14由设置于齿条17的两端部的活塞部17a划分为位于其轴向两侧的气室14a、14b，气缸室15由设置于齿条18的两端部的活塞部18a划分为位于其轴向两侧的气室15a、15b。在端面板12上形成有进排口26、27，其中进排口26与气室14b连通，并且经由形成于壳体10的未图示的通路与气室15a连通，进排口27与气室15b连通，并且经由形成于壳体10的未图示的通路与气室14b连通。因此，当从进排口27向气室15b、14a供给工作流体时，齿条18被驱动向箭头b方向，齿条17被驱动向箭头a方向，从而小齿轮25被驱动向箭头R1方向旋转。另一方面，当向进排口26供给工作流体时，齿条17被驱动向箭头b方向，齿条18被驱动向箭头a方向，从而小齿轮25被驱动向箭头R2方向旋转。
这样，因为使两侧的齿条17、18的齿21、22相向并且使各齿条17、18与设置于转轴24的小齿轮25相啮合，所以当从一侧的进排口26供给作为工作流体的压缩空气时，转轴24通过小齿轮25在规定的角度范围内向一个方向旋转，当从另一侧的进排口27供给作为工作流体的压缩空气时，转轴24通过小齿轮25在规定的角度范围内向另一个方向旋转。
在图示的旋转致动器中，虽然经由小齿轮25把两个齿条17、18的轴向推力转换为转轴24的旋转力，但当使进排口26仅与气室14b连通而进排口27仅与气室15b连通时，也可以利用齿条18的驱动使转轴24向箭头R1方向转动，利用齿条17使转轴24向箭头R2方向转动。
转轴24往复转动的角度，由齿条17、18轴向往复移动的行程决定，当齿条17、18被驱动至往复移动行程终端的位置而使转轴24旋转至往复转动的终端时，为了缓和齿条17、18对壳体10所施加的冲击力，在端面板11上对应于各齿条17、18端部的活塞部17a、18a的端面安装有减震器28，各减震器28的杆28a突出到气室14a、15a中。图3表示利用被供给到气室15b的压缩空气把齿条18驱动至驱动方向的行程终端的状态，这时齿条18的活塞端面与减震器28的杆28a相接合而减速，从而可以缓和齿条18对壳体10施加的冲击。同样，当把压缩空气供给到气室14b以将齿条17驱动至驱动方向的行程终端时，可以利用减震器28缓和齿条17的冲击。
为了通过油阻力使减震器杆28a的移动减速以吸收齿条17、18对壳体10所施加的冲击，在端面板11上安装有减震器28，但是也可以将橡胶等缓冲部件安装于端面板11的内表面来代替减震器28。
在各齿条17、18上安装有位置检测用的磁铁29，如图2所示，在与各个磁铁29对应的壳体10的两侧面上各自形成有两个传感器安装槽30。通过在这些传感器安装槽30中装配磁传感器，可以利用齿条17、18的移动位置来检测转轴24的转动角度，从而可以通过进排口26、27准确地执行工作流体的供给控制。
如上所述，构成致动器主体13的壳体10大致为长方体形状，在图2的壳体10中，下表面是用于把致动器主体13安装于生产装置等的支撑部件的安装面10a。壳体10的上表面是支撑面，如图1和图3所示，从该支撑面向安装面10a形成有贯通厚度方向、即高度方向的螺栓插入孔31，利用安装于该螺栓插入孔31的螺栓把致动器主体13固定于生产装置的支撑部件上。
转轴24一侧的端部缩入至壳体10的安装面10a的内侧，另一侧的端部突出至壳体10的支撑面的外部。在该突出端部上嵌合有内圈32，转轴24设置有沿径向向外延伸的凸缘33，该凸缘33与内圈32的下侧端面顶接，通过轴向贯通内圈32并与凸缘33螺纹结合的4根螺栓部件34，内圈32紧固于凸缘33，即紧固于转轴24。
内圈32具有作为工作台的功能，可以用于使工件、夹具之类的待旋转部件被驱动旋转，如图1所示，在内圈32的外表面上形成有4个用于安装待旋转部件的螺栓孔35。在内圈32上形成有与各螺栓孔35同轴且比螺栓孔35直径大的嵌合孔，在该嵌合孔中安装有卡止销(
Figure A200780029419D0009110246QIETU
合ピン)36，该卡止销36从内圈32的下端面突出，并与形成于凸缘33的卡合孔37卡合。
如图1所示，通过6根带有六边形孔的螺栓42，将外圈41固定于壳体10的支撑面，各螺栓42的头部缩入至外圈41的表面内侧。外圈41由分别具有圆形的外周面和内周面的环状部件形成，内圈32组装于外圈41的内部，外圈41的外侧端面与内圈32的外侧端面大致成同一面。这里，虽然外圈41的外周面为圆形，但是外周面也可以是正方形、长方形。
在外圈41的内周面和内圈32的外周面上分别形成有环状的槽，在由两方的槽形成的截面大致呈正方形的环状空间内装配有作为滚动体的多个滚子43。图2中，各滚子43一边以符号L表示的旋转中心轴为中心旋转，一边支撑与转轴24一体旋转的内圈32，并且支撑轴向施加于内圈32和转轴24的推力方向的负荷。装配于所述环状空间内的滚子43的旋转中心轴L，相对于转轴24的旋转中心轴倾斜45度，并且在圆周方向相邻的滚子43的旋转中心轴L交叉为直角，滚子43为斜置滚子。因此，作用于内圈32的一个方向的推力负荷由每隔一个配置的半数的滚子所支撑，逆向的推力负荷则由剩余的滚子所支撑，所以作为支撑待旋转部件的工作台的内圈32，可以以较高的安装刚性支撑于壳体10，而无需在转轴24的下端部设置轴承。而且，因为安装刚性被提高，因此可以提高转轴24与内圈32的旋转精度，从而可以消除内圈旋转时中心轴的错位。
这样，因为在内圈32的外周面和外圈41的内周面之间装配有作为滚动体的滚子43，通过滚子43，不仅内圈32得到支撑，而且转轴24也得到支撑，因此可以减小旋转致动器在图2中上下方向的高度尺寸、即厚度尺寸，从而可以实现旋转致动器的薄型化。至于滚动体的类型，只要能够自由旋转地支撑内圈32并能把推力负荷传递至外圈41，可以使用滚珠等其他滚动体。
因为转轴24具有通孔24a并安装于内圈32，所以可以将连接于安装在内圈32上的夹具之类的待旋转部件的配管、配线组装到转轴24和内圈32的内部。因此，无需在旋转致动器的周围缠绕配线、配管，从而可以实现旋转致动器周围的简化。例如，当具有真空吸垫的吸附单元安装于内圈32时，可以把真空供给用的配管组装进转轴24的内部。
在该旋转致动器中，外圈41固定于壳体10，内圈32由作为滚动体的滚子43自由旋转地支撑并被组装到外圈41内侧，所以无需在转轴24和壳体10之间设置轴承，从而可以减小旋转致动器的转轴24的轴向尺寸，以实现旋转致动器的薄型化。即，作为本发明的旋转致动器，与以往在安装于工作台的轴的两端部与壳体之间设置轴承相比，旋转致动器的厚度减小。
另外，因为利用固定于壳体10的外圈41直接支撑内圈32，所以可以提高内圈32相对于壳体10的安装精度、安装刚性。即，因为无需利用轴承支撑转轴24而是经由滚动体并利用外圈41支撑直径比转轴24大的内圈32，所以可以提高内圈32的安装精度、安装刚性。特别是，因为使用相对于推力负荷刚性高的斜置滚子，所以可以进一步提高内圈32的安装精度、安装刚性。由此，不仅可以进一步提高齿条17、18和小齿轮25的啮合精度，而且，即便在外力相对于内圈32从宽度方向作用的情况下，也可以防止内圈32的偏斜。
另外，因为把内圈32安装于转轴24，从而可以分别制造它们，因此加工成本低廉。另外，因为通过设置于转轴24的凸缘部分33而将内圈32安装于转轴24，所以可以增大转轴24的内部通孔的内径。
以上，基于实施方式具体说明了本发明人所做出的发明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨范围内可以做出各种变化。例如，上述实施方式中分别利用压缩空气驱动设置于壳体10中的一对齿条17、18的两端部的活塞部17a、18a相向移动，但也可以仅仅对各齿条17、18的一侧端部的活塞部施加推力。另外，在齿条17、18的两端部分别一体地设置有活塞部17a、18a，但也可以把齿条17、18和活塞部17a、18a以独立部件形成，并分别连接它们。
工业实用性
本发明的旋转致动器在用于制造工业制品的制造装置中用来使被加工物、夹具旋转。

Claims (6)

1.一种旋转致动器，其特征在于，该旋转致动器具有：
壳体，该壳体形成有气缸室，在该气缸室中容置有能够自由地进行轴向往复移动、并且两端设置有活塞部的齿条；
转轴，该转轴可自由旋转地装配于所述壳体，并且设置有与所述齿条啮合的小齿轮；
外圈，该外圈固定于所述壳体的外表面；
内圈，该内圈组装于所述外圈的内侧且安装于所述转轴，用于驱动待旋转部件旋转；以及
滚动体，该滚动体装配在所述外圈的内周面和所述内圈的外周面之间，
其中，所述转轴和所述内圈通过所述滚动体而自由旋转地支撑在所述外圈上。
2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，在所述转轴上形成有轴向贯通的通孔。
3.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，在所述壳体上形成有两个所述气缸室，所述两个气缸室中各自容置有能够自由地进行轴向往复移动、并且两端设置有活塞部的所述齿条，分别容置于所述两个气缸室中的两个所述齿条分别与所述小齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，用于装配所述待旋转部件的所述内圈的外侧端面与所述外圈的外侧端面大致为同一面。
5.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，所述转轴设置有沿径向向外延伸的凸缘，该凸缘与所述内圈的内侧端面顶接，并且通过紧固于所述凸缘的螺栓部件而安装所述内圈与所述转轴。
6.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，所述滚动体是斜置滚子。
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