JP2014145470A - 揺動形アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの揺動起点位置を簡単に変更することができる揺動形アクチュエータを得る。
【解決手段】圧縮空気の作用でシャフト４が軸線Ｌを中心に一定の角度範囲揺動回転するように構成されたアクチュエータ本体２と、該アクチュエータ本体２を負荷装置に固定するための固定プレート３とを有し、前記アクチュエータ本体２と固定プレート３とは、連結機構４により互いの位置を前記シャフト４の回転方向に相対的に変更可能なるように連結され、互いの位置の変更により前記シャフト４の揺動起点位置が変更可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮空気の作用でシャフトが軸線を中心に一定の角度範囲揺動回転するように構成された揺動形アクチュエータに関するものである。

この種の揺動形アクチュエータとして、例えば特許文献１に開示されているように、ベーン形揺動形アクチュエータが従来より良く知られている。このベーン形揺動形アクチュエータは、円筒形をしたボディの内部に、シャフトに取り付けられたベーンと、該ベーンの揺動角度範囲を決める固定壁とを配設し、ポートから圧縮空気を前記ベーンの両側の圧力室に交互に給排することにより、該ベーンを揺動回転させてその揺動運動を前記シャフトから出力し、該シャフトでロボットハンドや搬送テーブル等の負荷を所定の角度揺動回転させるものである。

前記揺動形アクチュエータは、前記負荷を有する装置（負荷装置）に螺子等によって一定の向きに固定され、前記シャフトを前記負荷に連結した状態で使用されるが、負荷装置によっては、前記揺動形アクチュエータを取り付けたときシャフトの揺動起点位置が負荷の揺動起点位置と合わない場合や、異なる作業工程を行う際に負荷の揺動起点位置を変更しなければならない場合などがあり、このような場合には、前記揺動形アクチュエータのシャフトの揺動起点位置を負荷の揺動起点位置に合わせて調整できるようにしておくことが望ましい。

そのためには、例えば、負荷装置に対する揺動形アクチュエータの取付姿勢をシャフトの回転方向に変更できるようにしておけば良いが、その変更を簡単に実現できる技術方案はこれまで提案されていない。しかも、前記負荷装置自体を揺動形アクチュエータの取付姿勢の変更が可能であるように構成するのは、構造の複雑化や高コスト化等を招くことになるため好ましいことではなく、揺動形アクチュエータ側でシャフトの揺動起点位置を変更できるようにすることが要求される。

実開昭６０−１９２２８６号公報

本発明の技術的課題は、シャフトの揺動起点位置を簡単に変更することができる合理的設計構造を備えた揺動形アクチュエータを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明によれば、圧縮空気の作用でシャフトが軸線を中心に一定の角度範囲揺動回転するように構成されたアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体を負荷装置に固定するための固定プレートとを有し、前記アクチュエータ本体と固定プレートとは、連結機構により互いの位置を前記シャフトの回転方向に相対的に変更可能なるように連結されていて、互いの位置の変更により前記シャフトの揺動起点位置が変更可能であることを特徴とする揺動形アクチュエータが提供される。

本発明において、前記固定プレートは、前記アクチュエータ本体の前記シャフトが突出するプレート取付面に連結され、前記連結機構は、前記アクチュエータ本体の前記プレート取付面に前記軸線を中心にして円周方向に所定の間隔で配設された複数の螺子孔と、前記固定プレートに前記軸線を中心にして円周方向に所定の間隔で配設された複数の螺子挿通孔と、該螺子挿通孔に挿通されて前記螺子孔に螺着される前記螺子挿通孔と同数の連結螺子とからなっていて、前記螺子孔の数は前記螺子挿通孔及び連結螺子の数の整数倍である。
本発明において好ましくは、前記螺子孔が、前記軸線に対して対称位置を占める２つの螺子孔を一対として複数対形成され、前記螺子挿通孔は、前記軸線に対して対称をなす位置に２つ形成され、前記連結螺子の数は２つである。

また、本発明において、前記固定プレートは、前記負荷装置に固定するための固定螺子が挿通される複数の固定孔を有し、該固定孔は、前記固定プレートを前記軸線と平行に貫通する縦固定孔と、前記固定プレートを前記軸線と直角に貫通する横固定孔とを有することが望ましい。
この場合に、２つの前記横固定孔が、前記シャフトと前記２つの螺子挿通孔とを挟む位置に互いに平行をなすように形成される。

本発明によれば、固定プレートに対するアクチュエータ本体の連結位置をシャフトの回転方向に変更することにより、前記シャフトの揺動起点位置を簡単に変更することができる。

本発明に係る揺動形アクチュエータの使用状態を示す側面図である。 図１の揺動形アクチュエータの斜視図である。 アクチュエータ本体と固定プレートとを分離して示す斜視図である。 （ａ）−（ｈ）は、図１−３に示す揺動形アクチュエータのシャフトの揺動起点位置を変更した状態の平面図である。

図１は本発明に係る揺動形アクチュエータの使用態様の一例を示す側面図である。この揺動形アクチュエータ１は、図２及び図３からも明らかなように、圧縮空気の作用でシャフト４が該シャフト４の軸線Ｌを中心に一定の角度範囲揺動回転するように構成されたアクチュエータ本体２と、該アクチュエータ本体２を負荷装置３０に取り付けるための固定プレート３とを、連結機構５で相互に連結したもので、前記固定プレート３を負荷装置３０に固定螺子６で固定し、前記シャフト４にロボットハンドや搬送テーブル等の負荷３１を連結し、該負荷３１を前記シャフト４で所定の角度揺動回転させるものである。

前記アクチュエータ本体２は、ベーン形揺動形アクチュエータとしての構成を有するもので、円筒形をしたボディ７の内部に、前記シャフト４に取り付けられたベーン（不図示）と、該ベーンの揺動角度範囲を決める固定壁（不図示）とを配設し、前記ベーンの両側の圧力室にポート８ａ，８ｂを通じて圧縮空気を交互に給排することにより、該ベーンを揺動回転させてその揺動運動を前記シャフト４から出力するものである。

図示したアクチュエータ本体２は、図４に示すように、前記シャフト４が９０度の角度範囲を揺動回転するように構成されており、該角度範囲の一端側が揺動起点位置Ａ、他端側が揺動終点位置Ｂであり、前記シャフト４の側面に形成された平坦面４ａが前記揺動起点位置Ａを向いている。従って、この平坦面４ａによって前記揺動起点位置Ａの向きを知ることができる。しかし、前記シャフト４の揺動角度範囲は９０度以上であっても９０度以下であっても良い。

なお、前記ベーン形揺動形アクチュエータの内部構造は既に公知であって、本実施形態のアクチュエータ本体２も公知の内部構造を備えており、しかもこの内部構造自体は本発明の要旨と直接関係がないので、該アクチュエータ本体２の内部構造に関するこれ以上の具体的な説明は省略する。

前記アクチュエータ本体２のボディ７の側面には、平らな接続ポート面１０ａを有するポート形成部１０が設けられ、該ポート形成部１０の接続ポート面１０ａに前記ポート８ａ，８ｂが開口している。また、前記ボディ７の軸線Ｌ方向の一端面は、前記固定プレート３を取り付けるための円形のプレート取付面１１であり、該プレート取付面１１の中央から前記シャフト４が外部に突出している。

一方、前記固定プレート３は、平面視正方形状をした部材であって、１辺の長さが前記アクチュエータ本体２の直径と同等以上に形成され、該固定プレート３の中央にはシャフト導出孔１２が形成され、該シャフト導出孔１２から前記シャフト４が外部に導出されている。

前記アクチュエータ本体２と固定プレート３とを連結する前記連結機構５は、前記アクチュエータ本体２のプレート取付面１１に形成された複数対の螺子孔１３ａ，１３ｂと、前記固定プレート３に形成された２つの螺子挿通孔１４ａ，１４ｂと、該螺子挿通孔１４ａ，１４ｂに挿通されて前記複数対の螺子孔１３ａ，１３ｂのうちの何れか一対の螺子孔に選択的に螺着可能な２つの連結螺子１５ａ，１５ｂとで構成されている。

前記プレート取付面１１に形成された前記複数対の螺子孔１３ａ，１３ｂは、前記シャフト４の軸線Ｌに対して対称位置を占める２つの螺子孔を一対とするもので、図では４対の螺子孔１３ａ１，１３ｂ１／１３ａ２，１３ｂ２／１３ａ３，１３ｂ３／１３ａ４，１３ｂ４が、前記シャフト４の回転方向の異なる位置に所定の角度間隔を保って配置されている。

一方、前記固定プレート３に形成された前記２つの螺子挿通孔１４ａ，１４ｂは、該固定プレート３の相対する１対の側辺の中央部に、前記シャフト４の軸線Ｌに対して対称位置を占めるように配置され、該螺子挿通孔１４ａ，１４ｂの位置には、前記連結螺子１５ａ，１５ｂの頭部が全体として嵌合する深さの座繰り部１６が形成されている。

そして、前記螺子挿通孔１４ａ，１４ｂに連結螺子１５ａ，１５ｂを挿通し、該連結螺子１５ａ，１５ｂの先端を前記複数対の螺子孔１３ａ，１３ｂの中の何れか一対の螺子孔１３ａ１，１３ｂ１／１３ａ２，１３ｂ２／１３ａ３，１３ｂ３／１３ａ４，１３ｂ４に螺着することにより、前記固定プレート３が前記アクチュエータ本体２のプレート取付面１１に連結されている。

また、前記固定プレート３には、該固定プレート３を前記負荷装置３０に螺子で固定するための複数の固定孔が形成されている。該固定孔は、前記固定プレート３を前記軸線Ｌと平行に貫通する４つの縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂと、前記固定プレート３を前記軸線Ｌと直角に貫通する２つの横固定孔２０ａ，２０ｂとを有し、前記縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂは、前記固定プレート３の各コーナー部に該固定プレート３の上下面に開口するように形成され、前記横固定孔２０ａ，２０ｂは、前記シャフト４と２つの前記螺子挿通孔１４ａ，１４ｂとを挟む位置に、該固定プレート３の左右両側面に開口するように互いに平行に形成されている。図示の例では、前記横固定孔２０ａ，２０ｂに挿通した前記固定螺子６によって該固定プレート３が前記負荷装置３０に固定されている。

しかし、前記固定プレート３は、負荷装置３０の構造や形態等に応じ、前記縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂを用いて該負荷装置３０に固定することもできる。この場合、固定プレート３の対角方向に位置する２対の縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂのうち何れか１対の縦固定孔１８ａ，１８ｂ又は１９ａ，１９ｂが使用されるが、２対の縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂを使用しても良い。

なお、図示した例において、前記４つの縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂのうち、一方の対角位置にある一対の縦固定孔１８ａ，１８ｂ同士、及び他方の対角位置にある一対の縦固定孔１９ａ，１９ｂ同士は、互いに同じ大きさに形成され、前記縦固定孔１８ａ，１８ｂと縦固定孔１９ａ，１９ｂとは互いに異なる大きさに形成されているが、４つの縦固定孔１８ａ，１８ｂ／１９ａ，１９ｂを全て同じ大きさに形成しても良い。

前記構成を有する揺動形アクチュエータ１において、前記負荷３１即ちシャフト４の揺動起点位置Ａを変更する必要があるときは、前記アクチュエータ本体２と固定プレート３との連結位置をシャフト４の回転方向に相対的に変更することにより、前記揺動起点位置Ａを変更することができる。その変更作業は、前記２つの連結螺子１５ａ，１５ｂを螺子孔１３ａ，１３ｂから外し、前記固定プレート３に対してアクチュエータ本体２を軸線Ｌを中心に必要な方向に必要な角度回転させ、前記連結螺子１５ａ，１５ｂを他の一対の螺子孔１３ａ，１３ｂに螺着することにより行う。これによって前記揺動起点位置Ａが、選択された螺子孔１３ａ，１３ｂに対応する位置に変更される。

前記変更作業は、前記揺動形アクチュエータ１を負荷装置３０に取り付けたまま行っても、負荷装置３０から取り外して行っても良く、あるいは、前記揺動形アクチュエータ１を最初に負荷装置３０に取り付ける前に行うこともできる。

図示の実施形態では、４対の螺子孔１３ａ１，１３ｂ１／１３ａ２，１３ｂ２／１３ａ３，１３ｂ３／１３ａ４，１３ｂ４が形成されているため、図４（ａ）−（ｈ）に示すように、前記２つの連結螺子１５ａ，１５ｂを前記４対の螺子孔１３ａ１，１３ｂ１／１３ａ２，１３ｂ２／１３ａ３，１３ｂ３／１３ａ４，１３ｂ４に螺着するときの組み合わせは全部で８通りあり、従って、前記揺動起点位置Ａを８通りに変更することができる。

しかし、前記螺子孔１３ａ，１３ｂは３対以下であっても５対以上であっても良く、要するに、前記螺子挿通孔１４ａ，１４ｂ及び連結螺子１５ａ，１５ｂの数の整数倍の数の螺子孔１３ａ，１３ｂが形成されていれば良いことになる。その場合、前記揺動起点位置Ａを変更できる数は、前記螺子孔１３ａ，１３ｂの対数に応じて異なることになる。
また、前記螺子孔１３ａ，１３ｂを複数対設ける場合、該複数対の螺子孔を、前記軸線Ｌを中心にして円周方向に全て等間隔で配設することもできる。

前記螺子孔１３ａ，１３ｂは、必ずしも図示した実施例のように軸線Ｌに対して対称位置を占めるものを一対として複数対設ける必要はなく、複数の螺子孔を、前記アクチュエータ本体２のプレート取付面１１上の前記軸線Ｌに対して非対称となる位置に、該軸線Ｌを中心にして円周方向に所定の間隔を保って設けても良い。例えば、３つの螺子孔を、前記軸線Ｌを中心にして円周方向に１２０度間隔で設けても良く、あるいは、該３つの螺子孔を一組とする複数組の螺子孔を、前記軸線Ｌを中心にして円周方向の異なる位置に配設しても良い。この場合、前記固定プレート３には、３つの螺子挿通孔が、軸線Ｌを中心にして円周方向に１２０度間隔で設けられ、連結螺子の数も３つということになる。

なお、図示した例では、前記アクチュエータ本体２のボディ７が円筒形をしているが、該ボディ７は四角形やその他の角柱状をしていても良い。
また、前記固定プレートの平面視形状は、長方形であっても、矩形以外の多角形（例えば三角形、五角形、六角形等）であっても良く、あるいは円形であっても構わない。

更に、前記アクチュエータ本体２はベーン形揺動形アクチュエータとして構成されているが、該アクチュエータ本体２は、ラックピニオン形揺動形アクチュエータであっても良い。このラックピニオン形揺動形アクチュエータは、ボディの内部にピストンとラック・ピニオン機構とを収容し、前記ピストンで得られた直線推力を前記ラック・ピニオン機構で回転トルクに変換し、前記ボディから突出するシャフトを通じて出力するもので、その構造自体は公知である。

１ 揺動形アクチュエータ
２ アクチュエータ本体
３ 固定プレート
４ シャフト
５ 連結機構
６ 固定螺子
１１ プレート取付面
１３ａ，１３ｂ 螺子孔
１４ａ，１４ｂ 螺子挿通孔
１５ａ，１５ｂ 連結螺子
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ 縦固定孔
２０ａ，２０ｂ 横固定孔
Ｌ 軸線
Ａ 揺動起点位置

Claims (5)

1. 圧縮空気の作用でシャフトが軸線を中心に一定の角度範囲揺動回転するように構成されたアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体を負荷装置に固定するための固定プレートとを有し、
   前記アクチュエータ本体と固定プレートとは、連結機構により互いの位置を前記シャフトの回転方向に相対的に変更可能なるように連結されていて、互いの位置の変更により前記シャフトの揺動起点位置が変更可能である、
   ことを特徴とする揺動形アクチュエータ。
2. 前記固定プレートは、前記アクチュエータ本体の前記シャフトが突出するプレート取付面に連結され、
   前記連結機構は、前記アクチュエータ本体の前記プレート取付面に前記軸線を中心にして円周方向に所定の間隔で配設された複数の螺子孔と、前記固定プレートに前記軸線を中心にして円周方向に所定の間隔で配設された複数の螺子挿通孔と、該螺子挿通孔に挿通されて前記螺子孔に螺着される前記螺子挿通孔と同数の連結螺子とからなっていて、前記螺子孔の数は前記螺子挿通孔及び連結螺子の数の整数倍である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の揺動形アクチュエータ。
3. 前記螺子孔は、前記軸線に対して対称位置を占める２つの螺子孔を一対として複数対形成され、前記螺子挿通孔は、前記軸線に対して対称をなす位置に２つ形成され、前記連結螺子の数は２つであることを特徴とする請求項２に記載の揺動形アクチュエータ。
4. 前記固定プレートは、前記負荷装置に固定するための固定螺子が挿通される複数の固定孔を有し、該固定孔は、前記固定プレートを前記軸線と平行に貫通する縦固定孔と、前記固定プレートを前記軸線と直角に貫通する横固定孔とを有することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の揺動形アクチュエータ。
5. ２つの前記横固定孔が、前記シャフトと前記２つの螺子挿通孔とを挟む位置に互いに平行をなすように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の揺動形アクチュエータ。

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