JP2998919B2 - ロータリーアクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーアクチ
ュエータに関し、さらに詳細には、ピストンとロッドと
の各々に磁気ネジを形成し、ピストンの移動により、ロ
ッドを回転させるロータリーアクチュエータに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧縮空気等の流体を駆動源として
利用するロータリーアクチュエータが色々と使用されて
いる。例えば、第一の従来例として、ベーン型ロータリ
ーアクチュエータの構造を図１３に示す。（ａ）に側断
面図を示し、（ｂ）に中央で分割したときの断面図を示
す。ボディ１０３を貫通してロッド１０１が２つの軸受
１０８により回転可能に支持されている。ボディ１０３
の内部には、断面半円形の空間であるベーン室１０９が
形成されている。ベーン室１０９の中には、ベーン１０
２が一端部がロッド１０１に固定されている。ベーン１
０２は、ベーン室内をロッド１０１と共に回転可能であ
る。ベーン１０２と接触するベーン室１０９の壁には、
流体の漏れを防止するためのシール１０４が取り付けら
れている。ベーン室１０９には、右空気ポート１０６と
左空気ポート１０７が形成されている。ベーン室１０９
は、ベーン１０２により、右ベーン室と左ベーン室とに
区切られている。右ベーン室には、右空気ポート１０６
が接続し、左ベーン室には、左空気ポート１０７が接続
している。また、ベーン室１０９の両端には、ストッパ
１０５が固設されている。

【０００３】次に、上記構成を有するベーン型ロータリ
ーアクチュエータの作用を説明する。右空気ポート１０
６に圧縮空気が流入されることにより、ベーン１０２
は、反時計回りに移動し、ロッド１０１も反時計回りに
回転する。そして、ベーン１０２がストッパ１０５に当
接することにより、ロッド１０１も回転を停止する。逆
に左空気ポート１０７に圧縮空気が流入されることによ
り、ベーン１０２は、時計回りに移動し、ロッド１０１
も時計回りに回転する。そして、ベーン１０２がストッ
パ１０５に当接することにより、ロッド１０１も回転を
停止する。

【０００４】次に、第二の従来例として、実開昭６２−
４１９０６号に開示されたラックピニオン式ロータリー
アクチュエータの構造を図１４に示す。ロッド１１１が
中心部に突出して付設されている。ロッド１１１の下部
には、ピニオンギア１１３が固設されている。シリンダ
は、大きく上室と下室の２つの空気室に別けられてい
る。各々の空気室には、左右方向に摺動可能なピストン
１１３が嵌合されている。ピストン１１３には、ピニオ
ンギア１１２に係合するラックギア１１４が固設されて
いる。この構成により、上空気室の右室と下空気室の左
室に圧縮空気が同時に供給されたとき、ピニオンギア１
１２及びロッド１１１は、上から見て反時計回りに回転
する。また、上空気室の左室と下空気室の右室に圧縮空
気が同時に供給されたとき、ピニオンギア１１２及びロ
ッド１１１は、上から見て時計回りに回転する。

【０００５】しかしながら、従来のベーン型ロータリー
アクチュエータ及びラックピニオン式ロータリーアクチ
ュエータには、ロッドと直交する方向にボディが延びて
しまい、ロータリーアクチュエータが大型化する問題が
あった。また、ベーン型ロータリーアクチュエータで
は、シール１０４とベーン１０２との間で流体の漏れが
発生する問題があった。それらの問題を解決するため
に、本出願人は、ネジを用いたロータリーアクチュエー
タを提案している。

【０００６】図１５に第三の従来例として、ボールネジ
式ロータリーアクチュエータを示す。これは、本出願人
が特開昭６０−４４６０７号で提案したものである。シ
リンダボディ１２９を貫通してロッド１２２が２つの回
転軸受１２８により回転可能に支持されている。ロッド
１２２の中央部には、段付部１２３が形成され、段付部
１２３の周囲には、螺旋状にボール溝１２４が形成され
ている。シリンダボディ１２９の内部には、ピストン１
２１が、ロッド１２２に対して軸方向に摺動可能に嵌合
されている。ピストン１２１には、複数のボール１２５
を保持するボール保持部材１２６が一体的に固設されて
いる。ボール１２５は、段付部１２３のボール溝１２４
に係合している。また、ピストン１２１に形成されたガ
イド孔が、シリンダボディ１２９に付設されたガイド棒
１２７と嵌合している。従って、ピストン１２１がロッ
ド１２２に対して摺動することにより、ボール１２５の
作用で、ロッド１２２が回転する。シリンダボディ１２
９の内側は、ピストン１２１により右室と左室に分割さ
れている。

【０００７】次に、上記構成を有するボールネジ式ロー
タリーアクチュエータの作用を説明する。ピストン１２
１の右室に圧縮空気が流入されると、ピストン１２１
は、摺動して図１５の位置に来る。このとき、ロッド１
２２は、ボール１２５の作用により、左側から見て時計
回りに回転する。また、ピストン１２１の左室に圧縮空
気が流入されると、ピストン１２１は、摺動してシリン
ダボディ１２９の右側壁に当接する位置に来る。このと
き、ロッド１２２は、ボール１２５の作用により、左側
から見て反時計回りに回転する。

【０００８】次に、第四の従来例としてネジ式ロータリ
ーアクチュエータの構造を図１６に示す。これは、本出
願人が実開昭６２−１６５４０１号で提案したものであ
る。シリンダボディ１３９を貫通してロッド１３２が２
つの回転軸受１３８により回転可能に支持されている。
ロッド１３２の中央部には、段付状の雄ネジ部１３３が
形成されている。シリンダボディ１３９の内部には、ピ
ストン１３１が、ロッド１３２に対して軸方向に摺動可
能に嵌合されている。雄ネジ部１３３に係合して雌ネジ
部材１３６が、ピストン１３１に一体的に固設されてい
る。また、ピストン１３１は、（ｂ）に示すように、断
面が楕円形状であり、回転しない構造となっている。従
って、ピストン１３１がロッド１３２に対して摺動する
ことにより、雄ネジ部１３３と雌ネジ部材１３６の作用
で、ロッド１３２が回転する。シリンダボディ１３９の
内側は、ピストン１３１により右室と左室に分割されて
いる。

【０００９】次に、上記構成を有するネジ式ロータリー
アクチュエータの作用を説明する。ピストン１３１の左
室に圧縮空気が流入されると、ピストン１３１は、摺動
して図１６の位置に来る。このとき、ロッド１３２は、
雄ネジ部１３３と雌ネジ部材１３６の作用により、左側
から見て反時計回りに回転する。また、ピストン１３１
の右室に圧縮空気が流入されると、ピストン１３１は、
摺動してシリンダボディ１３９の左側壁に当接する位置
に来る。このとき、ロッド１３２は、雄ネジ部１３３と
雌ネジ部材１３６の作用により、左側から見て時計回り
に回転する。

【００１０】しかし、従来のボールネジ式ロータリーア
クチュエータ及びネジ式ロータリーアクチュエータに
は、次のような問題があった。すなわち、ネジのトルク
伝達効率が低いため、必要とする回転出力トルクに比較
して、ロータリーアクチュエータ全体が大型化する問題
があった。また、ボールネジでは、局部的な当り面でト
ルクが伝達されるため、面圧が高くなり、寿命が短いと
いう問題があった。

【００１１】従来のボールネジ式ロータリーアクチュエ
ータ及びネジ式ロータリーアクチュエータの問題点を解
決するために、本出願人は、特開昭６２−４６００５号
において、ネジやボールネジの代わりに、磁気ネジを採
用することを提案した。図１７にその構成を示す。シリ
ンダ１４６を貫通するロッド１４１の中央に段付部があ
り、その表面に螺旋状の着磁帯１４２が形成されてい
る。一方、ピストン１４３の溝１４４には、２つの永久
磁石である案内磁石１４５が埋設され固着されている。
２つの案内磁石１４５は、ピストン１４３と共にシリン
ダ１４６内を摺動する。また、同公開公報の第３頁左下
欄第１２〜１６行目に、「本実施例の変形例として、ピ
ストンの中心孔の内周には螺旋形をなす案内磁石を設
け、ローターの外周にはブロック形をなす従動磁石を設
けるようにしてもよく、この場合にも、ピストンの上下
動とともに、ローターが回転する。」と記載されてい
る。

【００１２】上記構成を有することにより、ピストン１
４３が摺動すると、ロッド１４１が回転する。この発明
の効果は、「本発明のロータリーアクチュエータは、駆
動時に相対的に動き合う部分のシールをＯリングによっ
て確実に行うようにしたから、高度なシール技術が不要
となり、また、互いに吸引し合う永久磁石の一方を螺旋
形にすることによって、出力軸に回転を生じさせるよう
にしたから、螺旋のリードを小さくするか、シリンダの
軸方向に長くすることにより出力軸の最大回転角度を３
６０度以上にすることができる。」（同公開公報の第４
頁右上欄第３〜１１行目）と記載されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の特開昭
６２−４６００５号の磁気ネジ式ロータリーアクチュエ
ータには、次のような問題があった。 （１）ロッドの永久磁石またはピストン孔の永久磁石の
一方を螺旋形にし、他方を角形のブロック形状としてい
るので、ピストンの摺動に対して、ロッドの回転がスム
ーズでなく、回転ムラが発生する問題があった。実際
に、本出願人は、出願後も特開昭６２−４６００５号の
磁気ネジ式ロータリーアクチュエータの試作を繰り返し
たが、回転ムラの発生が解決できず、本出願について
は、審査請求せずに、放置している。

【００１４】（２）ピストンに嵌合された永久磁石が部
分的にしか存在しないので、永久磁石同士の吸引が行わ
れている角度と吸引が行われていない角度が存在し、ロ
ッドの回転トルクが一定でない問題があった。また、磁
気ネジにおける伝達トルク、すなわちロッドとピストン
との間のカップリング力が小さく、必要なカップリング
力を得るためには、装置を大型化しなければならず、従
来のロータリーアクチュエータの問題を解決することが
できなかった。

【００１５】（３）ロッドに形成される螺旋状の着磁帯
は、永久磁石の張り合わせで構成されているので、継続
部が不正確となり、着磁帯が正確に形成されないため、
ピストンの摺動に対して、ロッドの回転がスムーズでな
く、回転ムラが発生する問題があった。また、組立工数
が多くコストアップとなる問題もあった。また、特に、
ピストンの内周に永久磁石を張り合わせた場合、継目が
ロッドに接触し、回転の妨げになる恐れがあった。

【００１６】（４）ロッド等の長尺のものの製造は困難
で著しく高価となる可能性がある。また、大負荷に対応
しうる磁気ネジを得にくい。例えば、移動部材として円
柱形状の磁石材料を用いこれの外周面に螺旋着磁を施そ
うとするときに、磁束密度を上げにくいからである。特
に、長尺の磁石材料について一時に着磁しようとする場
合に高磁束密度のものを得るのが困難である。そして、
これを補うためには大規模な着磁装置を必要とする問題
があった。

【００１７】（５）また、必要な機械的強度を得ること
も困難である。長尺の移動部材及びハウジングをプレス
及び焼成により成形する場合に、特に中央部分がプレス
時に粗となり、そのため焼成時にクラック等の欠陥が生
じやすいからである。特に、磁石材料として優れるフェ
ライト系材料や希土類系材料は、それ自体脆い材質のも
のが多い。このため磁気ネジの機械的強度が得られな
い。また欠陥の存在は、磁石内部の磁気抵抗を大きく
し、結果として磁束密度の低下をも招く。そして、これ
らの問題点を避けるための手段として、円柱形状の部材
に磁石帯を螺旋状に巻き付ける方法が特開平１−１２６
４６５号公報に開示されている。しかしこの方法によっ
ても、磁石帯自体の磁力が弱いこと、巻き付けの誤差が
大きく位置精度が出しにくいことといった問題があっ
た。

【００１８】本発明は、トルクの伝達効率が良くコンパ
クトで寿命の長いロータリーアクチュエータを提供する
ことを第一の目的とし、また、回転角度を自由に設定可
能なロータリーアクチュエータを提供することを第二の
目的とし、コストの安い磁気ネジを利用したロータリー
アクチュエータを提供することを第三の目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、 （１）本発明のロータリーアクチュエータは、密閉中空
シリンダと、該シリンダ内を摺動するピストンと、該ピ
ストンの摺動に応じて回転する回転軸とを有するロータ
リーアクチュエータであって、（ａ）ピストンの摺動と
同期して直線運動し、螺旋状の第一着磁帯が形成された
第一磁気ネジ部材と、（ｂ）第一磁気ネジ部材に対して
回転可能に保持されると共に、螺旋状の第二着磁帯が形
成された第二磁気ネジを備える前記回転軸とを有し、
（ｃ）ピストンの摺動により、第二磁気ネジが第一磁気
ネジから磁力を受け、回転軸が回転される。 （２）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（１）に記載するものにおいて、（ａ）前記第一磁気ネ
ジが、前記ピストンと一体的に形成され、（ｂ）前記回
転軸が、前記シリンダの内側で第一磁気ネジに回転可能
に装着されると共に、一端が前記シリンダのエンド部材
から外部に突出していることを特徴とする。 （３）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（２）にに記載するものにおいて、（ａ）前記第一磁気
ネジが内周に螺旋状の着磁帯が形成された雌磁気ネジで
あり、（ｂ）前記第二磁気ネジが外周に螺旋状の着磁帯
が形成された雄磁気ネジであることを特徴とする。

【００２０】（４）また、本発明のロータリーアクチュ
エータは、（３）に記載するものにおいて、前記雄磁気
ネジが、円筒形状に形成された永久磁石材料の外周面全
面に切れ目なく螺旋着磁された雄スパイラル円筒磁石が
高透磁性のロッド部材に嵌合され構成されていることを
特徴とする。 （５）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（３）に記載するものにおいて、前記雄スパイラル円筒
磁石が、前記ロッドの軸方向で２以上に分割されている
ことを特徴とする。 （６）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（５）に記載するものにおいて、前記雄スパイラル円筒
磁石の外周を覆うシール部材を有することを特徴とす
る。

【００２１】（７）また、本発明のロータリーアクチュ
エータは、（６）に記載するものにおいて、前記シール
部材が、摺動抵抗の小さい熱収縮チューブであることを
特徴とする。 （８）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（４）及至（７）に記載するものの１つにおいて、前記
雄スパイラル円筒磁石の内面と前記ロッド部材の各々
に、相互に係合する畝状のボスまたはボス溝が形成され
ていることを特徴とする。

【００２２】（９）また、本発明のロータリーアクチュ
エータは、（３）に記載するものにおいて、前記雌磁気
ネジが、円筒形状に形成された永久磁石材料の内周面全
周に切れ目なく螺旋着磁された雌スパイラル円筒磁石が
高透磁性のジャケット部材の内周に嵌合されていること
を特徴とする。 （１０）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（９）に記載するものにおいて、前記雌スパイラル円筒
磁石が、前記ロッドの軸方向で２以上に分割されている
ことを特徴とする。 （１１）また、本発明のロータリーアクチュエータは、
（９）または（１０）に記載するものにおいて、前記雌
スパイラル円筒磁石の外面と前記ジャケット部材の各々
に、相互に係合する畝状のボスまたはボス溝が形成され
ていることを特徴とする。

【００２３】（１２）また、本発明のロータリーアクチ
ュエータは、（３）、（４）または（９）のいずれか１
つのものにおいて、前記螺旋状の着磁帯のリード角度を
変化させることにより、前記ロッドの回転角度を所定の
角度とすることを特徴とする。 （１３）また、本発明のロータリーアクチュエータの製
造方法は、螺旋状に巻かれた導線に高圧電圧を供給する
ことにより、ロータリーアクチュエータのロッドの雄磁
気ネジの外周面全周、またはロータリーアクチュエータ
のピストンの雌磁気ネジの内周面全周に、切れ目のない
螺旋状着磁帯を着磁することを特徴とする。

【００２４】次に、本発明の作用を説明する。上記構成
を有するロータリーアクチュエータの第一磁気ネジ部材
は、シリンダに与えられる流体により駆動力を与えら
れ、シリンダ内を摺動する。このとき、第一磁気ネジ部
材の第一磁気ネジが、第二磁気ネジ部材に磁力により作
用して回転軸を回転させる。そして、シリンダの外部に
突出している第二磁気ネジ部材の一端が回転する。すな
わち、ロータリーアクチュエータのピストンは、シリン
ダに供給される流体により駆動力を与えられ、シリンダ
内を摺動する。このとき、ピストンの雌磁気ネジが磁力
により、ロッドの雄磁気ネジに作用して、ロッドを回転
させる。ここで、ピストンに設けられた一体的な雌磁気
ネジが、内周全周に螺旋状の着磁帯を有しており、ま
た、ロッドに設けられた一体的な雄磁気ネジが、外周全
周に螺旋状の着磁帯を有しているので、ピストンの摺動
により、雄磁気ネジが前記雌磁気ネジから磁力を受け、
ロッドが回転されるときに、ロッドの回転がスムーズで
あり、回転ムラが発生することがない。

【００２５】すなわち、ロッドの構成要素の１つである
雄磁気ネジが、円筒形状に形成された永久磁石材料の外
周面全周に切れ目なく螺旋着磁された雄スパイラル円筒
磁石が、高透磁性のロッド部材に嵌合され構成されてお
り、また、ピストンの構成要素の１つである雌磁気ネジ
が、円筒形状に形成された永久磁石材料の内周面全周に
切れ目なく螺旋着磁された雌スパイラル円筒磁石が、高
透磁性のジャケット部材の内周に嵌合されているので、
雌スパイラル円筒磁石がピストンと共に摺動したとき、
雄スパイラル円筒磁石がスムーズに回転されるため、ロ
ッドに回転ムラが発生しない。

【００２６】また、雄スパイラル円筒磁石または雌スパ
イラル円筒磁石が、ロッドの軸方向に２以上に分割され
るので、長尺状の磁石を製造する必要がなく、コストダ
ウンを実現できる。また、雌スパイラル円筒磁石の外面
と前記ジャケット部材の各々に形成されている畝状のボ
スまたはボス溝が、相互に係合しているので、雌スパイ
ラル円筒磁石とジャケット部材との間、及び雌スパイラ
ル円筒磁石同士の間で軸周り方向のずれの発生が防止さ
れる。また、雌スパイラル円筒磁石同士の螺旋着磁帯が
当然に連続し、容易に長尺状の雌磁気ネジを製造でき
る。また、製造が容易となり、コストダウンできてい
る。

【００２７】雄スパイラル円筒磁石を接続して使用する
場合、接続部での引っかかりが問題となるが、ロータリ
ーアクチュエータのシール部材が、雄スパイラル円筒磁
石の外周を覆っているので、引っかかりの発生が防止さ
れる。特に、シール部材が熱収縮チューブであるので、
接続する複数の雄スパイラル円筒磁石に密着してシール
できるため、シール部材が邪魔になることがない。ま
た、雄スパイラル円筒磁石の内面と前記ロッド部材の各
々に形成されている畝状のボスまたはボス溝が、相互に
係合しているので、雄スパイラル円筒磁石とロッド部材
との間、及び雄スパイラル円筒磁石同士の間で軸周り方
向のずれの発生が防止される。また、雄スパイラル円筒
磁石同士の螺旋着磁帯が当然に連続し、容易に長尺状の
雄磁気ネジを製造できる。また、軸体のロッド部材やハ
ウジングのジャケット部材を磁性材料で構成することに
より、スパイラル円筒磁石の磁力がより有効に利用され
る。

【００２８】また、螺旋状の着磁帯のリード角度を変化
させることにより、ロッドの回転角度を所定の角度とす
ることができる。これは、シリンダの長さに制約がある
場合に有効である。また、ロータリーアクチュエータ
は、螺旋状に巻かれた導線に高圧電圧を供給することに
より、ロータリーアクチュエータのロッドの雄磁気ネジ
の外周面全周、またはロータリーアクチュエータのピス
トンの雌磁気ネジの内周面全周に、切れ目のない螺旋状
着磁帯を着磁することにより製造される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態であるロータリーアクチュエータを図面に基づい
て詳細に説明する。図１にロータリーアクチュエータ１
１の構成を断面図で示す。シリンダボディは、中空円筒
状のシリンダチューブ２０とその両端を塞ぐ左エンドカ
バー２１，右エンドカバー２２により構成されている。
エンドカバー２１，２２の中心を貫通してロッド１２
が、エンドカバー２１，２２に固設された２つの回転軸
受２７により回転可能に支持されている。

【００３０】はじめに、磁気ネジの構成を詳細に説明す
る。ロッド１２は、図３に示すように、ロッド部材２
８、及びロッド部材２８の中央外周に嵌合され接着され
た雄スパイラル円筒磁石３０より構成される雄磁気ネジ
１４とから構成されている。ロッド部材２８は、高透磁
性の材料（例えば鉄、酸化鉄、ニッケル、コバルト若し
くはこれらを主成分とする合金その他の化合物等）より
成形されている。雄スパイラル円筒磁石３０は円筒形状
の磁石であって、螺旋状に形成された複数本の着磁帯１
３を有している。隣接する着磁帯１３同士は着磁の極性
が逆向きとなっている。即ち、ある着磁帯１３において
外面にＮ極が着磁されていれば、その隣の着磁帯１３に
おいては外面にＳ極が着磁されている。そして、図３に
示すように、雄磁気ネジ１４の表面には、螺旋状にＮ極
とＳ極とが交互に着磁された着磁帯１３が整然と形成さ
れている。

【００３１】そして、雄スパイラル円筒磁石３０の端部
３８と端部３９とでは、軸方向に相対する部位の極性が
同一になるように、螺旋着磁の偏向角が定められてい
る。このことを、雄スパイラル円筒磁石３０を平面に展
開した図（図４）を用いて説明する。雄スパイラル円筒
磁石３０の半径をｒ、上下長をｈで表す。図４で着磁帯
１３の偏向角θが次式を満たすときに、図４中の上辺と
下辺とで対応する位置の極性が一致し、雄スパイラル円
筒磁石３０の端部３８と端部３９とで軸方向に相対する
部位の極性が一致する。 ｈtanθ ＝ ２πｒ／ｎ （ｎは任意の自然数） （１） （１）式の右辺の分母ｎは、外面Ｎ極の着磁帯の本数ま
たは外面Ｓ極の着磁帯の本数を意味する。図４は、ｎ＝
２、θ＝４５度である場合を示す。

【００３２】一方、シリンダチューブ２０の内側には、
ピストン１７が、ロッド１２に対して軸方向に摺動可能
に嵌合されている。ピストン１７の内側には、雄磁気ネ
ジ１４に対応する位置に雌磁気ネジ１５が固設されてい
る。雌磁気ネジ１５は、図３及び図５に示すように、中
空円筒状の雌スパイラル円筒磁石３３が、高透磁性材料
（例えば鉄、酸化鉄、ニッケル、コバルト若しくはこれ
らを主成分とする合金その他化合物等）から成形される
ジャケット部材４１の内周に嵌合されることにより構成
されている。

【００３３】雌磁気ネジ１５の内周には、図５に示すよ
うに、螺旋状にＮ極とＳ極とが交互に着磁された着磁帯
１６が形成されている。雌スパイラル円筒磁石３３の内
周半径はｒ＋αである。ここで、αは、雌スパイラル円
筒磁石３３と雄スパイラル円筒磁石３０との隙間を示し
ている。従って、雌スパイラル円筒磁石３３における偏
向角θ' は、 ｈtanθ' ＝ ２π（ｒ＋α）／ｎ （２） の関係を満たすように定められる。ここで、着磁帯の本
数ｎは（１）式の場合と同じである。即ち、偏向角θ'
は、雌スパイラル円筒磁石３３との間に隙間αがある分
だけ、（１）式の偏向角θと異なるのである。

【００３４】上記構成を有する雄スパイラル円筒磁石３
０及び雌スパイラル円筒磁石３３は、以下の特徴を有し
ている。すなわち、機械的強度に優れる。中空部分に強
度部材を挿入するか、又は周囲を強度部材で覆うことが
できるからである。図３の磁気ネジでは、ロッド部材２
８及びジャケット部材４１が、かかる強度部材に相当す
る。この強度部材により機械的強度が確保されるので、
雄スパイラル円筒磁石３０及び雌スパイラル円筒磁石３
３として、磁石材料としては優れるが材質的に脆いフェ
ライト系や希土類系の材料で形成しても問題はない。そ
して、強度部材を高透磁性の材料で構成すれば、雄スパ
イラル円筒磁石３０及び雌スパイラル円筒磁石３３の強
い磁力を更に有効に利用することができる。

【００３５】次に、図１に戻って、ロータリーアクチュ
エータ１１の全体構成の説明を続ける。雌スパイラル円
筒磁石３３は、ジャケット部材４１がピストン１７に固
着されている。ロッド１２の下側にガイドピン１８が、
エンドカバー２１，２２により固設されている。ピスト
ン１７のガイドピン１８に対応する位置にガイド孔１９
が設けられ、ガイドピン１８と摺動可能に嵌合してい
る。これにより、ピストン１７は、ロッド１２周りの回
転が防止されている。ガイド孔１９と反対の側のピスト
ン１７端面には、ショック吸収用の突起部２３，２４が
形成されている。エンドカバー２１，２２の突起部２
３，２４の対応する位置には、凹部が形成されている。
また、凹部には、空気ポート２５，２６が接続してい
る。

【００３６】また、図中、雌磁気ネジ１５の長さである
Ｌは、雌磁気ネジ１５と雄磁気ネジ１４とのカップリン
グ長さを示している。カップリング長さＬ及び磁石の強
さにより、雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ１５とのカップ
リング力が決まる。また、ストローク長さＳは、ピスト
ン１７の移動するストローク長さを示している。次に、
上記構成を有するロータリーアクチュエータ１１の作用
を説明する。図１は、空気ポート２５に圧縮空気が供給
され、ピストン１７が左側に押し付けられている状態を
示している。次に、図示しない電磁弁により、圧縮空気
の供給が、空気ポート２５から空気ポート２６へ切り替
えられた場合を説明する。ピストン１７は、圧縮空気に
押されて右方向に移動する。このとき、ガイド孔１９が
ガイドピン１８に嵌合しているので、ピストン１７は回
転することがない。ピストン１７が右方向に移動する
と、雌磁気ネジ１５も共に移動するため、雄磁気ネジ１
４が雌磁気ネジ１５により磁力を受け、ロッド１２は、
図中矢印Ａで示すように、左から見て反時計回りに回転
する。

【００３７】ここで、ピストン１７に設けられた一体的
な雌磁気ネジ１５が、内周全周に螺旋状の着磁帯１６を
有しており、また、ロッド１２に設けられた一体的な雄
磁気ネジ１４が、外周全周に螺旋状の着磁帯１３を有し
ているので、ピストン１７の摺動により、雄磁気ネジ１
４が雌磁気ネジ１５から磁力を受け、ロッド１２が回転
されるときに、ロッド１２の回転がスムーズであり、回
転ムラが発生することがない。

【００３８】すなわち、ロッド１２の構成要素の１つで
ある雄磁気ネジ１４が、円筒形状に形成された永久磁石
材料の外周面全周に切れ目なく螺旋着磁された雄スパイ
ラル円筒磁石３０が、高透磁性のロッド部材２８に嵌合
され構成されており、また、ピストン１７の構成要素の
１つである雌磁気ネジ１５が、円筒形状に形成された永
久磁石材料の内周面全周に切れ目なく螺旋着磁された雌
スパイラル円筒磁石３３が、高透磁性のジャケット部材
４１の内周に嵌合されているので、雌スパイラル円筒磁
石３３がピストン１７と共に摺動したとき、雄スパイラ
ル円筒磁石３０がスムーズに回転されるため、ロッド１
２に回転ムラが発生しない。

【００３９】また、ピストン１７が右エンドカバー２２
に衝突する前に、突起部２３が右エンドカバー２２の凹
部に嵌合し、このとき、空気ポート２５の排気量が図示
しない制御弁により絞られているため、エアクッション
が作用してピストン１７は、ソフトに右エンドカバー２
２へ当接することができる。ここで、本実施の形態で
は、ストローク長さＳをπｒ／ｔａｎθとしているの
で、ピストン１７がストローク長さＳだけ移動すると、
ロッド１２は、１８０度回転する。

【００４０】ロッド１２を３６０度回転させる場合は、
Ｓ＝２πｒ／ｔａｎθとすればよい。また、ロッド１２
を９０度回転させる場合は、Ｓ＝πｒ／（２＊ｔａｎ
θ）とすればよい。すなわち、ストローク長さＳの設定
により、任意の回転角度を得ることができる。また、ス
トローク長さＳを一定に保ったまま、リード角θを変化
させることにより、ロッド１２の角度を変化させること
も可能である。リード角θを変化させる方法によれば、
同一のシリンダチューブ２０等を使用できる利点があ
る。また、ストローク長さＳを変化させる方法によれ
ば、雄スパイラル円筒磁石３０を同一にできる利点があ
る。

【００４１】以上詳細に説明したように、本実施の形態
のロータリーアクチュエータ１１によれば、（ａ）ピス
トン１７が、摺動方向と平行に形成され、内周全周に螺
旋状の着磁帯１６を有する一体的な雌磁気ネジ１５を有
し、（ｂ）ロッド１２が、雌磁気ネジ１５に回転可能に
装着されると共に、外周全周に螺旋状の着磁帯１３を有
する一体的な雄磁気ネジ１４を有し、（ｃ）ピストン１
７の摺動により、雄磁気ネジ１４が雌磁気ネジ１５から
磁力を受け、ロッド１２が回転されるので、ピストン１
７の摺動により、雄磁気ネジ１４が雌磁気ネジ１５から
磁力を受け、ロッド１２が回転されるときに、ロッド１
２の回転がスムーズであり、回転ムラが発生することが
ない。また、雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ１５とが常に
吸引するため、ロッド１２の回転トルクをムラなく一定
とすることができる。

【００４２】すなわち、本実施の形態によれば、ロッド
１２の構成要素の１つである雄磁気ネジ１４が、円筒形
状に形成された永久磁石材料の外周面全周に切れ目なく
螺旋着磁された雄スパイラル円筒磁石３０が、高透磁性
のロッド部材２８に嵌合され構成されており、また、ピ
ストン１７の構成要素の１つである雌磁気ネジ１５が、
円筒形状に形成された永久磁石材料の内周面全周に切れ
目なく螺旋着磁された雌スパイラル円筒磁石３３が、高
透磁性のジャケット部材４１の内周に嵌合されているの
で、雌スパイラル円筒磁石３３がピストン１７と共に摺
動したとき、雄スパイラル円筒磁石３０がスムーズに回
転されるため、ロッド１２に回転ムラが発生しない。

【００４３】また、雄磁気ネジ１４が、円筒形状に形成
された永久磁石材料の外周面全面に切れ目なく螺旋着磁
された雄スパイラル円筒磁石３０が高透磁性のロッド部
材２８に嵌合され構成されているので、全体が十分な強
度を有するため、雄スパイラル円筒磁石３０及び雌スパ
イラル円筒磁石３３として、磁石材料としては優れるが
材質的に脆いフェライト系や希土類系の材料で形成して
も問題がなく、また、強度部材を高透磁性の材料で構成
しているので、雄スパイラル円筒磁石３０及び雌スパイ
ラル円筒磁石３３の強い磁力をより有効に利用すること
ができる。また、リード角θを変化させてロッド１２の
回転角度を変える場合でも、雄スパイラル円筒磁石３０
のみを代えればよいため、回転角度の異なるロータリー
アクチュエータ１１を製造することが容易となる。

【００４４】次に、本発明の第二の実施の形態を説明す
る。図２に第二実施の形態のロータリーアクチュエータ
１１の構成を断面図で示す。ほとんどの構成は第一実施
の形態と同様であるので、異なる点のみ説明する。第二
実施の形態が異なるのは、ピストン４４の断面形状が楕
円または長円形になっていることである。これは、ピス
トン４４がロッド１２の周りを回転することを防止する
ためである。当然、シリンダチューブ４５、エンドカバ
ー４６，４７の形状もピストン４４に合わせている。第
二の実施の形態によれば、ガイドピン１８及びガイド孔
１９を必要としないため、ロータリーアクチュエータ１
１の構造を簡略化することができる。

【００４５】次に、本発明の第三の実施の形態を説明す
る。第三の実施の形態のロータリーアクチュエータ１１
についても、第一の実施の形態のロータリーアクチュエ
ータ１１と異なる点のみ説明する。雄磁気ネジ１４及び
雌磁気ネジ１５の構造が第一の実施の形態と異なってい
る。すなわち、雄磁気ネジ１４の構造を図６に示す。雄
磁気ネジ１４は、中空円筒形状の長さの短い４つの雄ス
パイラル円筒磁石３０とエンド磁石３１，３２がロッド
部材２８に嵌合されることにより、構成されている。そ
して、組み合わせられた雄スパイラル円筒磁石３０等
を、摺動抵抗の小さいフッ素系樹脂製のシール部材によ
り覆っている。これにより、継目において、引っかかり
が発生することがなく、また摺動抵抗小さくできるた
め、スムーズな動きを確保することができる。また、シ
ール部材を熱収縮性樹脂とすることにより、雄スパイラ
ル円筒磁石３０等全体を密着して覆うことができ、摺動
時にシール部材が邪魔となることがない。個々の雄スパ
イラル円筒磁石３０には、図８に示すように、左右各端
に位置決めボス３６とボス穴３７とが形成されており、
隣接する雄スパイラル円筒磁石３０、３０の位置決めボ
ス３６とボス穴３７とが嵌合して相互に位置決めされ
る。また、雄スパイラル円筒磁石３０の上下長ｈは比較
的短い。具体的には、２０ｍｍ程度以内の長さである。
また半径ｒとの比較では、ｒの２倍程度以下とされる。

【００４６】そして、雄スパイラル円筒磁石３０には、
端部３８に位置決めボス３６が、端部３９にボス穴３７
が、それぞれ設けられている。位置決めボス３６とボス
穴３７とは、軸方向に対応する位置に設けられている。
従って、前記のように雄スパイラル円筒磁石３０の端部
３８と端部３９とでは、軸方向に相対する部位の極性が
同一になるように着磁されているので、位置決めボス３
６と他の雄スパイラル円筒磁石３０のボス穴３７とを嵌
合して連結することにより、長尺のスパイラル円筒磁石
を得ることができる。また、位置決めボス３６及びボス
穴３７は、後述する着磁時のため、異なる角度に嵌合す
ることも可能なように設けられている。

【００４７】かくして、磁気ネジを組んだときに雄磁気
ネジ１４の磁極と雌磁気ネジ１５の磁極とがちょうど対
向するようにされている。雌スパイラル円筒磁石３３に
も、図７に示すように、位置決めボス５及びボス穴６が
設けられており、２以上の雌スパイラル円筒磁石３３を
連結して長尺のスパイラル円筒磁石を得ることができ
る。

【００４８】第三の実施の形態のロータリーアクチュエ
ータ１１によれば、長尺状の円筒磁石を容易かつ低いコ
ストで得ることができる。雄スパイラル円筒磁石３０及
び雌スパイラル円筒磁石３３の端部と他端部とで極性が
一致するようにしておけば、位置決めボスと他のスパイ
ラル円筒磁石のボス穴とを嵌合して２以上のスパイラル
円筒磁石を連結することにより、個々のスパイラル円筒
磁石は短寸であっても、全体では全長の長い雄磁気ネジ
１４または雌磁気ネジ１５を得ることができるものであ
る。これにより、ストロークの長い磁気ネジを得ること
が可能となる。また、連結する雄スパイラル円筒磁石３
０及び雌スパイラル円筒磁石３３の個数を変えれば、目
的に応じて必要とされる全長の円筒磁石を得ることがで
きる。

【００４９】次に、第三の実施の形態の変形である第四
の実施の形態を図９により説明する。雄スパイラル円筒
磁石３０の内面に、ロッド部材２８に覆装したときの軸
周りのずれを防止する畝状のボス４９が設けられている
ことにある。また、ロッド部材２８には、ボス４９が掛
合するボス溝４８が形成されている。ボス４９とボス溝
４８との掛合により、雄スパイラル円筒磁石３０とロッ
ド部材２８とが軸周りにずれることによる伝達損失が防
止される。なお、雄スパイラル円筒磁石３０の内面にボ
ス溝を形成し、ロッド部材２８にボスを設けることとし
てもよい。

【００５０】次に、第三の実施の形態の変形である第五
の実施の形態を図１０により説明する。第一の実施の形
態と異なる点は、雌スパイラル円筒磁石３３の外面に、
ジャケット部材４１に保持されたときの軸周りのずれを
防止する畝状のボス５０が設けられていることにある。
また、ジャケット部材４１には、ボス５０が掛合するボ
ス溝５１が形成されている。ボス５０とボス溝５１との
掛合により、雌スパイラル円筒磁石３３とジャケット部
材４１とが軸周りにずれることによる伝達損失が防止さ
れる。なお、雌スパイラル円筒磁石３３の外面にボス溝
を形成し、ジャケット部材４１にボスを設けることとし
てもよい。

【００５１】次に、本発明の磁気ネジを製造する方法の
実施の形態について説明する。まず、ロッド部材２８と
雄スパイラル円筒磁石３０とからなる雄磁気ネジ１４の
製造方法を説明する。雄磁気ネジ１４を製造する場合に
は、図１１に示すように、雄スパイラル円筒磁石３０に
未だ螺旋着磁を施していないものをロッド部材２８に枢
支し、この後螺旋着磁を施すのがよい。螺旋着磁を施す
際には、図１１に示す着磁治具５２を用いて行う。着磁
治具５２は、円筒形状のヨーク５３の内面に、大電流を
流しうる導線５４を螺旋状に巻き付けたものである。ヨ
ーク５３は、高透磁性の材料で形成される。ヨーク５３
の内面には、導線５４を位置決めして取り付けるための
溝５６が螺旋状に形成されており、導線５４の位置がず
れないようになっている。また、ヨーク５３の両端に
は、絶縁体のモールド５５が備えられており、ヨーク５
３の両端にはみ出す導線５４を埋め込むようになってい
る。導線５４は大電流が流されるものなので、危険防止
のためである。

【００５２】着磁前の雄スパイラル円筒磁石３０を枢支
したロッド部材２８をヨーク５３の内部に挿入し、導線
５４に大電流（１０ｋＡ以上、このためには１．５ｋＶ
程度の印加電圧を要する）を流すと、導線５４の周りに
周回磁界が生じ、これにより磁石材料が着磁される。導
線５４が螺旋状なので、雄スパイラル円筒磁石３０に螺
旋着磁が施される。そしてロッド部材２８を軸方向に所
定量移動して再度通電しこれを繰り返すと、雄磁気ネジ
１４を製造することができる。この場合には、ロッド部
材２８の両端を保持し、これをＬＭガイド等でガイドし
ながら、ステップモータ等の駆動手段で駆動する。そし
て、ＬＭガイドと平行に設けたマグネスケール等によ
り、ロッド部材２８を位置決めして着磁する。

【００５３】かかる方法で着磁する場合には、第四の実
施の形態において、雄スパイラル円筒磁石３０に、図６
に示したような位置決めボス３６及びボス穴３７を設け
る必要がなく、隣接するスパイラル円筒磁石４の着磁帯
同士は当然に連続する。また、ヨーク５３の着磁幅が限
られていても、着磁を反復することにより長尺の雄磁気
ネジ１４が得られる。

【００５４】また、図１２にしめす着磁治具６１を用い
れば、雌スパイラル円筒磁石３３の内面螺旋着磁も容易
にできる。着磁治具６１は、高透磁性の円柱形状のヨー
ク５７に、導線５８を螺旋状に巻き付け、両端にモール
ド６０を設けたものである。ヨーク５７には、導線５８
の位置ずれを防ぐための溝５９が螺旋状に形成されてい
る。ジャケット部材４１に未着磁の雌スパイラル円筒磁
石３３を嵌装し、着磁治具６１を挿入して導線５８に通
電して螺旋着磁が施される。通電と移動とを繰り返せ
ば、長尺のものも着磁可能である。この方法で着磁する
場合には、第五の実施の形態において、雌スパイラル円
筒磁石３３に、図７に示したような位置決めボス及びボ
ス穴を設ける必要がなく、隣接する雌スパイラル円筒磁
石３３の着磁帯同士は当然に連続する。また、ヨーク５
７の着磁幅が限られていても、着磁を反復することによ
り長尺のものが得られる。

【００５５】図１８に第六の実施の形態であるロータリ
ーアクチュエータ１１の構成を断面図で示す。密閉中空
シリンダは、中空円筒状のシリンダチューブ２２０とそ
の左端を塞ぐエンドカバー２２１より構成されている。
シリンダチューブ２２０の中空部２２０ａには、ピスト
ン２２２が摺動可能に嵌合されている。ピストン２２２
の右端面の中心には、ロッド２１７が固設されている。
ロッド２１７の右端はシリンダチューブ２２０の中空部
２２０ａの中心に形成された孔２２０ｂからシリンダの
外に突き出ている。また、シリンダチューブ２２０に
は、圧縮空気を供給するための空気ポート２２５、２２
６が形成されている。

【００５６】シリンダチューブ２２０の右側には、回転
軸ブラケット２２３が支持棒２２４及びガイド棒２２７
により固設されている。シリンダチューブ２２０に固設
されたベアリング２２８及び回転軸ブラケット２２３に
固設されたベアリング２２９により、回転軸２１２が回
転可能に保持されている。回転軸２１２の右端には、回
転軸部２３０が形成され、回転軸部２３０は回転軸ブラ
ケット２２３より外側に突き出している。回転軸２１２
の中央部には、大径の雄磁気ネジ１４が形成されてい
る。雄磁気ネジ１４を周回する雌磁気ネジ１６が内周に
形成された雌磁気ネジホルダ２３２が取り付けられてい
る。雌磁気ネジホルダ２３２の上部は、ロッド２１７の
先端に形成された取付ネジ部２１７ａと緩み止めボルト
２３１により締結されている。また、雌磁気ネジホルダ
２３２の下部は、ガイド棒２２７と摺動可能に嵌合して
いる。ここで、磁気ネジの構成は、第一実施の形態とほ
ぼ同様であるので詳細な説明を省略する。

【００５７】次に、上記構成を有するロータリーアクチ
ュエータ２１１の作用を説明する。図１８は、空気ポー
ト２２６に圧縮空気が供給され、ピストン２２２が左側
に押し付けられている状態を示している。次に、圧縮空
気の供給が、空気ポート２２６から空気ポート２２５へ
切り替えられた場合を説明する。ピストン２２２は、圧
縮空気に押されて右方向に移動する。ピストン２２２が
右方向に移動すると、ロッド２１７の先端に固設された
雌磁気ネジホルダ２３２も共に移動する。ここで、雌磁
気ネジホルダ２３２は、ガイド棒２２７と嵌合されてい
るので、雌磁気ネジホルダ２３２は回転することなく平
行に移動する。ここで、本実施の形態では、ピストン断
面が丸形状のシリンダを使用しているので、回転止めと
してガイド棒２２７を必要としたが、ピストン断面が長
円形等のシリンダを使用すれば、ガイド棒２２７を使用
しないで済み、全体の構成がコンパクト化できる。

【００５８】雌磁気ネジホルダ２３２が右方向に移動す
ると、雌磁気ネジ２１５も共に移動するため、雄磁気ネ
ジ１４が雌磁気ネジ１５により磁力を受け、回転軸２１
２は、図中矢印Ａで示すように、右から見て時計回りに
回転する。ここで、ピストン２２２に設けられた一体的
な雌磁気ネジ１５が、内周全周に螺旋状の着磁帯１６を
有しており、また、回転軸２１２に設けられた一体的な
雄磁気ネジ１４が、外周全周に螺旋状の着磁帯１３を有
しているので、ピストン２２２の摺動により、雄磁気ネ
ジ１４が雌磁気ネジ１５から磁力を受け、回転軸２１２
が回転されるときに、回転軸２１２の回転がスムーズで
あり、回転ムラが発生することがない。

【００５９】以上詳細に説明したように、第六実施の形
態のロータリーアクチュエータ２１１によれば、（ａ）
ピストン２２２に連結され一端がシリンダチューブ２２
０の外に突出したロッド２１７と、（ｂ）ロッド２１７
と連結し、ピストン２２２の摺動方向と平行に形成され
た螺旋状の着磁帯１６を有する雌磁気ネジ１５と、
（ｃ）雌磁気ネジ１５に回転可能に装着されると共に、
螺旋状の着磁帯１３を有する雄磁気ネジ１４を備える回
転軸２１２とを有し、（ｄ）ピストン２２２の摺動によ
り、雄磁気ネジ１４が雌磁気ネジ１５から磁力を受け、
回転軸２１２が回転されるので、シリンダ部と回転軸部
とが分離されているため、回転軸２１２がピストン２２
２の摺動抵抗の変化や空気圧の変動等のシリンダ部の影
響を受けることが少なく、回転軸２１２の回転をムラな
く行うことができ、また回転軸２１２の回転トルクを一
定に保持することができる。

【００６０】次に、本発明の第七実施の形態を説明す
る。図１９に第七実施の形態のロータリーアクチュエー
タ２１１の構成を断面図で示す。第七実施例が第六実施
例と大きく異なるのは、ロッド２１７の先端に雄磁気ネ
ジ１４を取り付け、回転軸２１２側に雌磁気ネジ１５を
取り付けている点である。第六実施例と同じ機能を有す
る要素は同じ符号を付けて説明する。また異なる点を重
点的に説明する。ＦＩＧ．４に第七実施例のロータリー
アクチュエータ２１１の磁気ネジ部の構成を示す。ロッ
ド２１７の先端に雄磁気ネジ１４が固設されている。雄
磁気ネジ１４の右端面には、ガイド軸２１４ａが形成さ
れている。回転軸２１２は、ベアリング２２８とベアリ
ング２２９とで回転可能に保持されている。回転軸２１
２は中空状であり、中空部に雌磁気ネジ１５が固設され
ている。また、回転軸２１２には、ガイド孔２３０ａが
穿設されている。ガイド孔２３０ａには、ガイド軸２１
４ａが摺動可能に嵌合されており、雄磁気ネジ１４は、
ガイド軸１４ａにより雌磁気ネジ１５と一定距離を保持
しながら摺動することができる。ここで、第七実施の形
態のシリンダは断面形状が長円形を使用しているので外
部に回り止めを必要としない。

【００６１】以上詳細に説明したように、第七実施の形
態のロータリーアクチュエータ２１１によれば、（ａ）
ピストン２２２に連結され一端がシリンダチューブ２２
０の外に突出したロッド２１７と、（ｂ）ロッド２１７
と連結し、ピストン２２２の摺動方向と平行に形成され
た螺旋状の着磁帯１３を有する雄磁気ネジ１４と、
（ｃ）雄磁気ネジ１４に回転可能に装着されると共に、
螺旋状の着磁帯１６を有する雌磁気ネジ１５を備える回
転軸２１２とを有し、（ｄ）ピストン２２２の摺動によ
り、雌磁気ネジ１５が雄磁気ネジ１４から磁力を受け、
回転軸２１２が回転されるので、シリンダ部と回転軸部
とが分離されているため、回転軸２１２がピストン２２
２の摺動抵抗の変化や空気圧の変動等のシリンダ部の影
響を受けることが少なく、回転軸２１２の回転をムラな
く行うことができ、また回転軸２１２の回転トルクを一
定に保持することができる。また、雄磁気ネジ１４と雌
磁気ネジ１５とを同軸上に配設しているので、ロータリ
ーアクチュエータ２１１全体の断面積を小さくすること
ができ、取り付けスペースが減少できる。

【００６２】第八実施の形態であるロータリーアクチュ
エータ２１１の構成を図２０に断面図で示す。シリンダ
ボディは、中空円筒状のシリンダチューブ２２０とその
両端を塞ぐ左エンドカバー２３３，右エンドカバー２３
４により構成されている。右エンドカバー２３４の中心
を貫通して回転軸２１２が、右エンドカバー２３４に固
設された回転軸受２３５により回転可能に支持されてい
る。シリンダチューブ２２０の内側には、ピストン２２
２が、回転軸２１２に対して軸方向に摺動可能に嵌合さ
れている。ピストン２２２及びシリンダチューブ２２０
の断面は、各々楕円形状であるため、ピストン２２２は
回転せずにシリンダチューブ２２０内を摺動する。ピス
トン２２２の回転軸２１２側の端面の中央部にネジ孔が
形成され、雄磁気ネジ１４がネジ止め固設されている。
雄磁気ネジ１４は、図２１に示すように、大径部と小径
部とよりなり、小径部には、ネジ部が形成されている。
大径部の周面には、螺旋状の着磁帯１３が形成されてい
る。隣接する着磁帯１３同士は着磁の極性が逆向きとな
っている。すなわち、ある着磁帯１３において外面にＮ
極が着磁されていれば、その隣の着磁帯１３においては
外面にＳ極が着磁されている。

【００６３】回転軸２１２は、図２１に示すように、回
転軸部２３０と中空部を有する雌磁気ネジ部２４１とよ
り構成される。雌磁気ネジ部２４１の中空内側には、雄
磁気ネジ１４に対応する位置に雌磁気ネジ１５が固設さ
れている。次に、図２０に戻って、ロータリーアクチュ
エータ２１１の全体構成の説明を続ける。雄磁気ネジ１
４は、小径部に形成されたネジ部によりピストン２２２
に固着されている。また、図中、雄磁気ネジ１４の長さ
であるＬは、雌磁気ネジ磁石１５と雄磁気ネジ１４との
カップリング長さを示している。カップリング長さＬ及
び磁石の強さにより、雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ磁石
１５とのカップリング力が決まる。また、ストローク長
さＳは、ピストン２２２の移動するストローク長さを示
している。

【００６４】次に、第八実施の形態の作用を説明する。
図２０は、空気ポート２２６に圧縮空気が供給され、ピ
ストン２２２が左側に押し付けられている状態を示して
いる。次に、圧縮空気の供給が、空気ポート２２６から
空気ポート２２５へ切り替えられた場合を説明する。ピ
ストン２２２は、圧縮空気に押されて右方向に移動す
る。このとき、ピストン２２２の断面形状が楕円状であ
るので、ピストン２２２は回転することがない。ピスト
ン２２２が右方向に移動すると、雄磁気ネジ１４も共に
移動するため、雌磁気ネジ磁石１５が雄磁気ネジ１４に
より磁力を受け、回転軸２１２は、図中矢印Ａで示すよ
うに、右から見て反時計回りに回転する。ここで、ピス
トン２２２に設けられた一体的な雄磁気ネジ１４が、外
周全周に螺旋状の着磁帯１３を有しており、また、回転
軸２１２に設けられた一体的な雌磁気ネジ磁石１５が、
内周全周に螺旋状の着磁帯１６を有しているので、ピス
トン２２２の摺動により、雌磁気ネジ磁石１５が雄磁気
ネジ１４から磁力を受け、回転軸２１２が回転されると
きに、回転軸２１２の回転がスムーズであり、回転ムラ
が発生することがない。

【００６５】以上詳細に説明したように、第八実施の形
態のロータリーアクチュエータ２１１によれば、（ａ）
ピストン２２２が、摺動方向と平行に形成され、外周全
周に螺旋状の着磁帯１３を有する一体的な雄磁気ネジ１
４を有し、（ｂ）回転軸２１２が、右エンドカバー２３
４に回転可能に装着されると共に、内周全周に螺旋状の
着磁帯１６を有する一体的な雌磁気ネジ磁石１５を有
し、（ｃ）ピストン２２２の摺動により、雌磁気ネジ磁
石１５が雄磁気ネジ１４から磁力を受け、回転軸２１２
が回転されるので、ピストン２２２の摺動により、雌磁
気ネジ磁石１５が雄磁気ネジ１４から磁力を受け、回転
軸２１２が回転されるときに、回転軸２１２の回転がス
ムーズであり、回転ムラが発生することがない。また、
雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ磁石１５とが常に吸引する
ため、回転軸２１２の回転トルクをムラなく一定とする
ことができる。

【００６６】また、回転軸２１２側に雄磁気ネジ１４を
形成し、ピストン２２２側に雌磁気ネジ磁石１５を固設
する場合と比較して、ピストン２２２を雌磁気ネジ磁石
１５により貫通させる必要がないので、磁気ネジ部にお
けるシールが不要となる利点がある。そして、磁気ネジ
部でのシールが不要のため、磁気ネジの伝達トルクを減
少させることがなく、雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ磁石
１５のカップリング力を強くすることができる。また、
磁気ネジ部でのシールが不要のため、シリンダチューブ
２２０の全長を短くでき、コンパクト化できる。同時
に、構造も簡単になるため、コストダウンできる。

【００６７】以上本発明の磁気ネジについて実施の形態
に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態
に限定されることなく、色々な変形が可能である。例え
ば前記実施の形態では、ロータリーアクチュエータ１１
の中心にロッド１２を設け、周囲にピストン１７を配設
しているが、ロータリーアクチュエータ１１の中心に摺
動するピストン１７を設け、ピストン１７の周囲に回転
するロッド１２を設けることも可能である。また、本実
施の形態では、雄スパイラル円筒磁石３０とロッド部材
２８とを別体として後で固着しているが、強度的に問題
がない場合等においては、完全に一体として構成しても
よい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のロータリーアクチュエータによれば、密閉中空シリ
ンダと、該シリンダ内を摺動するピストンと、該ピスト
ンの摺動に応じて回転する回転軸とを有するロータリー
アクチュエータであって、（ａ）ピストンの摺動と同期
して直線運動し、螺旋状の第一着磁帯が形成された第一
磁気ネジ部材と、（ｂ）第一磁気ネジ部材に対して回転
可能に保持されると共に、螺旋状の第二着磁帯が形成さ
れた第二磁気ネジを備える回転軸とを有し、（ｃ）ピス
トンの摺動により、第二磁気ネジが前記第一磁気ネジか
ら磁力を受け、回転軸が回転されるので、ピストンの摺
動により、第二磁気ネジが第一磁気ネジから磁力を受
け、回転軸が回転されるときに、回転軸の回転がスムー
ズであり、回転ムラが発生することがない。また、第一
磁気ネジと第二磁気ネジとが常に吸引するため、回転軸
の回転トルクをムラなく一定とすることができる。

【００６９】すなわち、本発明のロータリーアクチュエ
ータによれば、（ａ）ピストンが、摺動方向と平行に形
成され、内周全周に螺旋状の着磁帯を有する一体的な雌
磁気ネジを有し、（ｂ）ロッドが、雌磁気ネジに回転可
能に装着されると共に、外周全周に螺旋状の着磁帯を有
する一体的な雄磁気ネジを有し、（ｃ）ピストンの摺動
により、雄磁気ネジが雌磁気ネジから磁力を受け、ロッ
ドが回転されるので、ピストンの摺動により、雄磁気ネ
ジが雌磁気ネジから磁力を受け、ロッドが回転されると
きに、ロッドの回転がスムーズであり、回転ムラが発生
することがない。また、雄磁気ネジと雌磁気ネジとが常
に吸引するため、ロッドの回転トルクをムラなく一定と
することができる。

【００７０】すなわち、本発明によれば、ロッドの構成
要素の１つである雄磁気ネジが、円筒形状に形成された
永久磁石材料の外周面全周に切れ目なく螺旋着磁された
雄スパイラル円筒磁石が、高透磁性のロッド部材に嵌合
され構成されており、また、ピストンの構成要素の１つ
である雌磁気ネジが、円筒形状に形成された永久磁石材
料の内周面全周に切れ目なく螺旋着磁された雌スパイラ
ル円筒磁石が、高透磁性のジャケット部材の内周に嵌合
されているので、雌スパイラル円筒磁石がピストンと共
に摺動したとき、雄スパイラル円筒磁石がスムーズに回
転されるため、ロッドに回転ムラが発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施の形態のロータリーアクチュ
エータ１１の構成を示す断面図である。

【図２】第二の実施の形態のロータリーアクチュエータ
１１の構成を示す断面図である。

【図３】雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ１５の構成を示す
説明図である。

【図４】雄スパイラル円筒磁石３０の構成を示す図面で
ある。

【図５】雌スパイラル円筒磁石３３の構成を示す図面で
ある。

【図６】第三の実施の形態の雄磁気ネジ１４の構成を示
す図面である。

【図７】第三の実施の形態の雌スパイラル円筒磁石３３
の構成を示す図面である。

【図８】第三の実施の形態の雄スパイラル円筒磁石３０
の構成を示す図面である。

【図９】第四の実施の形態の雄磁気ネジ１４の構成を示
す図面である。

【図１０】第五の実施の形態の雌磁気ネジ１５の構成を
示す図面である。

【図１１】雄磁気ネジ１４の製造方法を示す図面であ
る。

【図１２】雌磁気ネジ１５の製造装置を示す図面であ
る。

【図１３】第一の従来例を示す図面である。

【図１４】第二の従来例を示す図面である。

【図１５】第三の従来例を示す図面である。

【図１６】第四の従来例を示す図面である。

【図１７】第五の従来例を示す図面である。

【図１８】第六実施の形態のロータリーアクチュエータ
２１１の構成を示す断面図である。

【図１９】第七実施の形態のロータリーアクチュエータ
２１１の構成を示す断面図である。

【図２０】第八実施例のロータリーアクチュエータ２１
１の構成を示す断面図である。

【図２１】第八実施例の雄磁気ネジ１４と雌磁気ネジ１
５の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１１，２１１ ロータリーアクチュエータ １２ ロッド １３ 着磁帯 １４ 雄磁気ネジ １５ 雌磁気ネジ １７ ピストン ２０ シリンダチューブ ２８ ロッド部材 ３０ 雄スパイラル円筒磁石 ３３ 雌スパイラル円筒磁石 ４１ ジャケット部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 泰裕 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005 シ ーケーディ株式会社内 (72)発明者 遠藤 方志 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005 シ ーケーディ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−46005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−156959（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 15/00 - 15/28 F16H 25/20 - 25/24 H02K 7/06

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉中空シリンダと、該シリンダ内を摺
   動するピストンと、該ピストンの摺動に応じて回転する
   回転軸とを有するロータリーアクチュエータにおいて、 前記ピストンの摺動と同期して直線運動し、内周に螺旋
   状の着磁帯が形成された雌磁気ネジと、円筒形状に形成された永久磁石材料の外周面全周に切れ
   目なく螺旋着磁された雄スパイラル円筒磁石が、高透磁
   性のロッド部材に嵌合され、 前記雌磁気ネジに対して回
   転可能に保持される雄磁気ネジを備える前記回転軸とを
   有し、 前記ピストンの摺動により、前記雄磁気ネジが前記雌磁
   気ネジから磁力を受け、前記回転軸が回転されることを
   特徴とするロータリーアクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するものにおいて、 前記雌磁気ネジが、前記ピストンと一体的に形成され、 前記回転軸が、前記シリンダの内側で雌磁気ネジに回転
   可能に装着されると共に、一端が前記シリンダのエンド
   部材から外部に突出していることを特徴とするロータリ
   ーアクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載するロー
   タリーアクチュエータにおいて、 前記雄スパイラル円筒磁石が、前記ロッドの軸方向で２
   以上に分割されていることを特徴とするロータリーアク
   チュエータ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載するロータリーアクチュ
   エータにおいて、 前記雄スパイラル円筒磁石の外周を覆うシール部材を有
   することを特徴とするロータリーアクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載するロータリーアクチュ
   エータにおいて、 前記シール部材が、摺動抵抗の小さい材質の熱収縮チュ
   ーブであることを特徴とするロータリーアクチュエー
   タ。
6. 【請求項６】 密閉中空シリンダと、該シリンダ内を摺
   動するピストンと、該ピストンの摺動に応じて回転する
   回転軸とを有するロータリーアクチュエータにおいて、 円筒形状に形成された永久磁石材料の内周面全周に切れ
   目なく螺旋着磁された雌スパイラル円筒磁石が高透磁性
   のジャケット部材の内周に嵌合され、前記ピストンの摺
   動と同期して直線運動する雌磁気ネジと、 前記雌磁気ネジに対して回転可能に保持されると共に、
   外周に螺旋状の着磁帯が形成された雄磁気ネジを備える
   前記回転軸とを有し、 前記ピストンの摺動により、前記雄磁気ネジが前記雌磁
   気ネジから磁力を受け、前記回転軸が回転されることを
   特徴とするロータリーアクチュエータ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載するロータリーアクチュ
   エータにおいて、 前記雌スパイラル円筒磁石が前記ロッドの軸方向に２以
   上に分割されていることを特徴とするロータリーアクチ
   ュエータ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７に記載するロータ
   リーアクチュエータのいずれか１つにおいて、 前記螺旋状の着磁帯のリード角度を変化させることによ
   り、前記ロッドの回転角度を所定の角度とすることを特
   徴とするロータリーアクチュエータ。