CN1189672C - 3位停止型摆动执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明包括：在壳体内沿轴线方向前进后退自如的主活塞，沿轴线方向固定而绕着轴线旋转自如地设置在与该主活塞同轴位置上的输出轴，把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动的转换·传递机构，以及具有比上述主活塞小的行程和大的流体压作用力，前进后退自如而且能够与上述主活塞接触而规定该主活塞的中间停止位置地配置在上述壳体内的副活塞。

Description

3位停止型摆动执行器
技术领域
本发明涉及把活塞的前进后退运动转换成位于与该活塞同轴位置上的输出轴的旋转摆动运动而输出的摆动执行器，更详细地说，涉及能使上述输出轴停止在旋转摆动的中间位置上的3位停止型摆动执行器。
背景技术
在使输出轴旋转摆动的这种摆动执行器中，有时需要使输出轴停止在旋转摆动中间位置上。
一方面，能够使输出轴停止在旋转摆动中间位置上的摆动执行器，如图7和图8中所示，可以通过例如在齿轮齿条式摆动执行器1的壳体上设置使齿条停止在移动中间位置上用的推力大的中间停止用缸3来实现。
上述齿轮齿条式摆动执行器1，虽然因为其本身的构成已经是公知的故没有特别画出，但是在壳体2的内部有靠流体压力前后移动的齿条，和啮合于此一齿条的小齿轮，靠该小齿轮旋转摆动的输出轴4沿与齿条的移动方向垂直的方向设置。
另一方面，上述中间停止用缸3有推力比上述齿条更大的活塞，在该活塞后退时，因为上述齿条不受此一活塞的制约故该齿条在整个行程上移动，借此上述输出轴也在整个角度范围内摆动。而且，在上述活塞前进时，因为上述齿条接触于此一活塞而行程受到限制，故上述输出轴的摆动角度也受到限制。
图7和图8中的标号6a、6b是向齿条的轴向两端供排压缩空气用的供排口，7a、7b是向中间停止用缸3的活塞两端供排压缩空气用的供排口，8是检测齿条和活塞的移动位置用的位置检测传感器。
能够使输出轴停止在旋转摆动的中间位置上的摆动执行器，虽然可以像这样通过在齿轮齿条式摆动执行器上设置中间停止用缸来实现，但是齿轮齿条式执行器因为上述输出轴的轴线与齿条的轴线垂直，故与输出轴的轴线垂直的方向的尺寸加大。
发明内容
本发明的目的在于得到一种与输出轴的轴线垂直的方向的尺寸小，而且结构也比较简单的3位停止型摆动执行器。
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种3位停止型摆动执行器，包括：靠流体压力沿轴线方向前进后退自如地配置在壳体内的主活塞，沿轴线方向固定而绕着轴线旋转自如地设置在与上述主活塞同轴位置上的输出轴，把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动并传递到该输出轴的转换·传递机构，以及作为规定上述主活塞的中间停止位置用的副活塞，具有比上述主活塞小的行程和大的流体压作用力，靠流体压力前进后退自如而且能够与上述主活塞接触地配置在上述壳体内的上述副活塞；其特征在于，上述转换·传递机构包括把上述主活塞的前进后退运动转换成该主活塞的旋转摆动运动的第1转换机构，和把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动的第2转换机构当中至少一方；上述第1转换机构由在上述主活塞的外周上形成的螺旋槽，和固定于上述壳体并配合于该螺旋槽的销子来构成，此外上述第2转换机构由在上述输出轴的外周上形成的螺旋槽，和固定于上述主活塞并配合于该螺旋槽的销子来构成。
此外，如果用本发明，则提供一种3位停止型摆动执行器，其特征在于，包括：以相互连通状态设在壳体内的小直径而轴向长度长的第1缸孔和大直径而轴向长度短的第2缸孔，沿轴线方向前进后退自如地收容在上述第1缸孔内的主活塞，有气密地在上述第2缸孔内滑动的大直径部和气密地在上述第1缸孔内滑动的小直径部，通过该小直径部接触于上述主活塞来规定该主活塞的中间停止位置的副活塞，在上述主活塞的一端面侧形成的第1压力室，在上述主活塞的另一端面与上述副活塞的小直径部之间形成的第2压力室，在上述副活塞的大直径部一侧形成的第3压力室，沿轴线方向固定而绕着轴线旋转自如地设置在上述壳体内的与上述主活塞同轴位置上的输出轴，以及把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动并传递到该输出轴的转换·传递机构。
在具有上述构成的摆动执行器中，在使上述副活塞前进的状态下如果驱动主活塞，则因为该主活塞接触于此一副活塞而停止在中间位置上，故输出轴也按与之相对应的角度受限制地旋转摆动。如果使上述副活塞后退，则主活塞也一起移动而到达规定的行程末端，输出轴也与之相对应地旋转摆动到规定的角度范围。
于是，根据本发明，可以把主活塞的前进后退运动转换成位于与该主活塞同轴位置上的输出轴的旋转摆动运动而输出，与齿轮齿条式的执行器相比，可以减小与输出轴的轴线垂直的方向的尺寸。
根据本发明的一个实施例，则上述摆动执行器有通过调节上述副活塞的行程来变更上述主活塞的中间停止位置用的调节器。此一调节器由螺栓组成，有从上述壳体向外突出的调节操作用的外端部，和相对滑动自如地插入上述副活塞的内部的内端部，在该内端部上有止动于上述副活塞的止动部。
上述第2转换机构，也可以不用上述螺旋槽和销子，而由在上述输出轴的外周上形成的升角大于45度的丝杠，和在主活塞上形成并与此一丝杠啮合的螺母来构成。
附图说明
图1是本发明的第1实施例的纵剖主视图。
图2是沿图1的II-II线截取的剖视图。
图3是表示第1实施例的不同的动作状态的剖视图。
图4是表示第1实施例的中间停止状态的剖视图。
图5是本发明的第2实施例的纵剖主视图。
图6是沿图5的VI-VI线截取的剖视图。
图7是现有技术例的主视图。
图8是现有技术例的俯视图。
具体实施方式
图1至图4示出根据本发明的摆动执行器的第1实施例。此一摆动执行器A有壳体10。此一壳体10由位于中央的主体部11，气密地安装于其轴向两端的头端盖12和杆端盖13来组成，在此一壳体10的内部，设有位于上述主体部11内的小直径而轴向长度长的第1缸孔14a，和位于上述头端盖12内的大直径而轴向长度短的第2缸孔14b。
在上述第1缸孔14a的内部，沿轴线方向前进后退自如地收容着主活塞15，此外在上述第2缸孔14b的内部，沿轴线方向前进后退自如地收容着副活塞25。上述主活塞15相等地形成两个端面的受压面积。此外，上述副活塞25有气密地在上述第2缸孔14b内滑动的大直径部25a，和气密地在上述第1缸孔14a内滑动的中空状的小直径部25b，该小直径部25b接触于上述主活塞15，借此来规定该主活塞15的中间停止位置。此一副活塞25中的上述小直径部25b的受压面积与上述主活塞15的两个端面的受压面积相等地形成，上述大直径部25a的受压面积大于这些面积地形成。因而上述副活塞25就具有小于上述主活塞15的行程，和由上述大直径部25a产生的大的一个方向的推力。
在上述主活塞15与杆端盖13之间形成第1压力室31a，在主活塞15的另一端面与上述副活塞25的小直径部25b之间形成第2压力室31b，在上述副活塞25的大直径部25a与头端盖12之间形成第3压力室31c。而且，上述第1压力室31a和第3压力室31c分别连接到设在壳体10上的未画出的通口，第2压力室31b经由流道29连接到在下文中详细说明的调节器26上形成的通口28。此外，上述副活塞25的大直径部25a的背面侧的呼吸室32经由未画出的呼吸口开放于外部大气。
因而，在通过使上述第3压力室31c对外部开放而使副活塞25像图1那样后退的状态下，通过把压力流体轮流地供给到上述第1压力室31a和第2压力室31b，主活塞15在第1缸孔14a内全行程前进后退。此外，如果通过把压力流体供给到上述第3压力室31c而使副活塞25像图4那样成为前进状态，则因为主活塞15的一方的行程末端由上述副活塞25来限制，故该主活塞15的行程缩短。此外，如果从主活塞15接触于上述副活塞25而中间停止的状态使上述第3压力室31c开放，则该主活塞15与副活塞25一起继续移动到行程末端。
在上述壳体10中的上述杆端盖13上，输出轴16在前端部从该杆端盖13向外部突出，并且把基端部滑动自如地插入上述主活塞15的内孔内的状态下沿轴线方向固定而绕着轴线旋转自如地设置在与上述主活塞15同轴位置上。而且，在上述壳体10与主活塞15和输出轴16上，设有把该主活塞15的前进后退运动转换成上述输出轴16的旋转摆动运动并传递到该输出轴16的转换·传递机构。
上述转换·传递机构备有把上述主活塞15的前进后退运动转换成该主活塞15的旋转摆动运动的第1转换机构17，和把该主活塞15和上述输出轴16沿旋转方向相互止动但是沿轴线方向相对移动自如地连接起来的连接机构21。
上述第1转换机构17由在上述主活塞15的外周上形成的多个螺旋槽18，和靠螺栓19固定于上述壳体10的侧面上而前端向该壳体10的内部突出且该前端相对移动自如地配合于上述螺旋槽18内的多个销子20来构成。而且，随着上述主活塞15的前进后退上述销子20在螺旋槽18内相对移动，借此该主活塞15绕着轴线旋转。上述螺旋槽18最好是升角大于45度。
另一方面，上述连接机构21由在上述输出轴16的侧面上沿其轴线方向形成的长孔22，和安装于上述主活塞15并移动自如地配合于此一长孔22的销子23来构成。在此一场合上述长孔22可以沿直径方向贯通上述输出轴16地形成，上述销子23贯通此一长孔22，或者也可以在上述输出轴16的左右两个侧面上分别形成两个槽形的长孔，两个销子分别配合于这些长孔。
为了能够通过调整上述副活塞25的行程来变更上述主活塞15的中间停止位置，在上述头端盖12上设有上述调节器26。此一调节器26由螺栓组成，有从上述头端盖12向外部突出的调节操作用的外端部26a，和相对滑动自如地插入上述副活塞25的小直径部25b的内孔内的内端部26b，在该内端部26b上有止动于上述副活塞25的止动部26c。在上述外端部26a上切出螺纹，固定用锁紧螺母27螺纹连接于其上，通过松开此一锁紧螺母27，调整该螺栓26的位置，也就是上述止动部26c的位置，借此可以变更上述副活塞25的行程。此外，上述调节器26的内端部26b的端面，面临上述第2压力室31b内。
再者，图1中的标号33是支承输出轴16的球轴承，标号34是缓冲器。
下面就上述摆动执行器的动作进行说明。
图1示出主活塞15和副活塞25全都处于后退端的状态。
在此一状态下，如果把压缩空气从调节器26的内部的流道29供给到第2压力室31b，第1压力室31a的空气向外部排出，则主活塞15通过上述螺旋槽18和销子20的作用一边绕着轴线旋转，一边在全行程上前进到图3中所示的前进端的位置。而且，此一主活塞15的旋转经由销子23传递到输出轴16，该输出轴16在其位置上绕着轴线转过设定的角度。
此外，如果从上述图3的状态把压缩空气供给到第1压力室31a，第2压力室31b的空气向外部排出，则上述主活塞15一边沿与上述场合相反方向旋转一边向图的左方后退，借此输出轴16沿与上述方向相反的方向旋转。
另一方面，在图1的状态下，如果把压缩空气供给到第3压力室31c和第1压力室31a，则由于副活塞25的大直径部25a的受压面积大于主活塞15的受压面积，所以这些副活塞25和主活塞15成为一体向图的右方前进，如图4中所示，副活塞25在止动于调节器26的止动部26c的位置上停止。此时输出轴16也在中间旋转位置上停止。
在此一状态下，如果把压缩空气供给到第2压力室31b，同时第1压力室31a的压缩空气排出，则主活塞15移动到前进端，输出轴16根据该移动进一步旋转。
此外，在上述这样主活塞15移动到右端的前进端的状态下，如果上述第2压力室31b的压缩空气排出并且把压缩空气供给到第1压力室31a，则上述主活塞15后退到接触于副活塞25的位置并在该位置上暂时停止。然后，如果第3压力室31c的压缩空气向外部排出，则上述主活塞15和副活塞25靠供给到第1压力室31a的压缩空气的作用力而成为一体地复位到图1中所示的后退端的位置，输出轴16根据主活塞15的移动而旋转规定的角度。
这样一来虽然上述输出轴16可以在旋转中间停止位置上停止，但是可以通过使调节器26相对于头端盖12前进后退，调整副活塞25的停止位置来进行调整。
在具有上述构成的摆动执行器A中，通过把输出轴16配置在与主活塞15同轴位置，与像齿轮齿条式摆动执行器那样输出轴与齿条的轴线垂直地伸出者相比，可以使执行器细长地小型化。
此外，由于不用齿轮齿条等齿轮机构，所以构成简单而可以制成廉价的。
图5和图6示出本发明的第2实施例，本第2实施例的摆动执行器B与上述第1实施例的不同之处在于，在第1实施例中一旦由第1转换机构17把主活塞15的前进后退运动转换成该主活塞15的旋转摆动运动，就由连接机构21把该旋转摆动运动传递到输出轴16，与此相反，在本第2实施例中，在主活塞15A与壳体10之间设置止转机构40，借此在该主活塞15A上只进行直线的前进后退运动，由第2转换机构41把此一主活塞15A的直线运动转换成输出轴16A的旋转摆动运动。
上述止转机构40由在上述主活塞15A的外侧面上沿轴线方向形成的多个槽43，和固定于壳体10并且前端移动自如的配合于这些各槽43的多个销子44来构成，通过这些槽43与销子44的配合来防止上述主活塞15A的旋转。
另一方面上述第2转换机构41由在上述输出轴16A的外周面上形成的多个螺旋槽45，和固定于上述主活塞15A并配合于这些各螺旋槽45的多个销子46来形成，上述主活塞15A的前进后退运动靠上述销子46和螺旋槽45变换成上述输出轴16A的旋转运动，此一输出轴16A绕着其轴线摆动旋转。
因为上述第2实施例的除了上述以外的构成和作用实质上与第1实施例相同，所以对主要的同一构成部分赋予与第1实施例相同的标号而省略其说明。
此外，虽然未特别作为实施例画出，但是在把主活塞的前进后退运动转换成输出轴的旋转摆动运动的场合，也可以同时设置上述第1实施例中的第1转换机构17和第2实施例中的第2转换机构41两者。也就是说，也可以像第1实施例中的第1转换机构17那样在主活塞的外周面上形成多个螺旋槽18，并且在壳体上设置配合于这些各螺旋槽18的多个销子20，进而，像第2实施例中的第2转换机构41那样在输出轴的外周面上形成多个螺旋槽45，并且在主活塞上设置配合于这些各螺旋槽45的多个销子46。在此一场合，通过把第1转换机构17和第2转换机构41中的螺旋槽18和45的方向取为相互相反方向，可以由与上述第1和第2实施例的场合相同的主活塞行程，增大输出轴的旋转摆动的角度范围。
再者，虽然在上述各实施例中，作为把直线运动转换成旋转摆动运动的转换机构采用螺旋槽和销子，但是也可以由升角大于45度的丝杠，和与此一丝杠啮合的螺母来构成。说到具体例子，例如可以不用上述螺旋槽45和销子46，而由在上述输出轴的外周上形成的丝杠，和在主活塞的内孔上形成的与此一丝杠啮合的螺母来构成上述第2转换机构41。当然此一场合的丝杠中也可以包含滚珠丝杠。
此外，虽然在上述各实施例中，使主活塞相对于壳体或者输出轴直线地移动的导向机构，在第1实施例中由在上述输出轴16上形成的长孔22和设在主活塞15上的销子23来构成，在第2实施例中由在主活塞15A上形成的槽43和设在壳体10上的销子44来构成，但是也可以不用这些而使用花键。

Claims (9)

1.一种3位停止型摆动执行器，包括：
靠流体压力沿轴线方向前进后退自如地配置在壳体内的主活塞，
沿轴线方向固定而绕着轴线旋转自如地设置在与上述主活塞同轴位置上的输出轴，
把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动并传递到该输出轴的转换·传递机构，以及
作为规定上述主活塞的中间停止位置用的副活塞，具有比上述主活塞小的行程和大的流体压作用力，靠流体压力前进后退自如而且能够与上述主活塞接触地配置在上述壳体内的上述副活塞；其特征在于，
上述转换·传递机构包括把上述主活塞的前进后退运动转换成该主活塞的旋转摆动运动的第1转换机构，和把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动的第2转换机构当中至少一方；
上述第1转换机构由在上述主活塞的外周上形成的螺旋槽，和固定于上述壳体并配合于该螺旋槽的销子来构成，此外上述第2转换机构由在上述输出轴的外周上形成的螺旋槽，和固定于上述主活塞并配合于该螺旋槽的销子来构成。
2.如权利要求1中所述的摆动执行器，其特征在于，其中此一摆动执行器有通过调节上述副活塞的行程来变更上述主活塞的中间停止位置用的调节器，此一调节器由螺栓构成，有从上述壳体向外突出的调节操作用的外端部，和相对滑动自如地插入上述副活塞的内部的内端部，在该内端部上有止动于上述副活塞的止动部。
3.如权利要求1中所述的摆动执行器，其特征在于，其中上述第2转换机构，不用上述螺旋槽和销子，而由在上述输出轴的外周上形成的升角大于45度的丝杠，和在主活塞上形成并与此一丝杠啮合的螺母来构成。
4.一种3位停止型摆动执行器，其特征在于，包括：
以相互连通状态设在壳体内的小直径而轴向长度长的第1缸孔和大直径而轴向长度短的第2缸孔，
沿轴线方向前进后退自如地收容在上述第1缸孔内的主活塞，
有气密地在上述第2缸孔内滑动的大直径部和气密地在上述第1缸孔内滑动的小直径部，通过该小直径部接触于上述主活塞来规定该主活塞的中间停止位置的副活塞，
在上述主活塞的一端面侧形成的第1压力室，
在上述主活塞的另一端面与上述副活塞的小直径部之间形成的第2压力室，
在上述副活塞的大直径部一侧形成的第3压力室，
沿轴线方向固定而绕着轴线旋转自如地设置在上述壳体内的与上述主活塞同轴位置上的输出轴，以及
把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动并传递到该输出轴的转换·传递机构。
5.如权利要求4中所述的摆动执行器，其特征在于，其中此一摆动执行器有通过调节上述副活塞的行程来变更上述主活塞的中间停止位置用的调节器，此一调节器由螺栓构成，有从上述壳体向外突出的调节操作用的外端部，和相对滑动自如地插入上述副活塞的内部的内端部，在该内端部上有止动于上述副活塞的止动部。
6.如权利要求5中所述的摆动执行器，其特征在于，其中上述调节器在上述外端部上有通口，并且上述内端部面临上述第2压力室内地设置，在该调节器的内部，设有连接上述通口和上述第2压力室的连通路。
7.如权利要求4中所述的摆动执行器，其特征在于，其中上述转换·传递机构包括把上述主活塞的前进后退运动转换成该主活塞的旋转摆动运动的第1转换机构，和把上述主活塞的前进后退运动转换成上述输出轴的旋转摆动运动的第2转换机构当中至少一方。
8.如权利要求7中所述的摆动执行器，其特征在于，其中上述第1转换机构由在上述主活塞的外周上形成的螺旋槽，和固定于上述壳体并配合于该螺旋槽的销子来构成，此外上述第2转换机构由在上述输出轴的外周上形成的螺旋槽，和固定于上述主活塞并配合于该螺旋槽的销子来构成。
9.如权利要求8中所述的摆动执行器，其特征在于，其中上述第2转换机构，不用上述螺旋槽和销子，而由在上述输出轴的外周上形成的升角大于45度的丝杠，和在主活塞上形成并与此一丝杠啮合的螺母来构成。
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