JP3568886B2

JP3568886B2 - Screw type rotary actuator

Info

Publication number: JP3568886B2
Application number: JP2000270180A
Authority: JP
Inventors: 井嘉一郎三
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: JP2002081412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空シリンダを利用してスクリュー溝を有するシャフトを回転させるスクリュー型ロータリアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７において、従来のスクリュー型ロータリアクチュエータ１０では、シリンダチューブ１１内のシリンダ室１３に中空状のピストン１２が往復直動するように収容され、ピストン１２内にはシャフト１４が貫通され、このシャフト１４は、シリンダチューブ１１の両端部に配設された軸受１５ａ，１５ｂによって回動自在に軸支されている。
【０００３】
シリンダ室１３は、ピストン１２によって２つの圧力室１３ａ，１３ｂに隔てられ、シリンダチューブ１１の側壁にはピストン１２を往復直動させるために圧力室１３ａ，１３ｂに対する圧力流体の給排が切換えられる２つの給排ポート１８ａ，１８ｂがそれぞれ開設されている。
シリンダチューブ１１の内壁には回り止めピン１９が突設され、ピストン１２の外壁には、その軸線方向に溝１６が延設され、回り止めピン１９と溝１６とが係合すると共に、ピストン１２とシャフト１４とは、これらにそれぞれ形成されたスクリューおよびスクリュー溝からなるスクリュー機構１７によって係合している。
【０００４】
圧力流体の給排を２つの圧力室１３ａ，１３ｂに対して切換えることによってピストン１２が往復直動すると、係合するスクリューとスクリュー溝間の力の伝達によりシャフト１４が回動し、このとき、ピストン１２は回り止めピン１９と溝１６との係合を以てその回転が阻止され、ピストン１２の直動がシャフト１４の回転動に効率よく変換されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の如きスクリュー型ロータリアクチュエータ１０では、シャフト１４は、シリンダチューブ１１の両端部で軸受１５ａ，１５ｂによって支持され、軸受１５ａ，１５ｂ間でピストン１２が往復直動するように構成されているため、シャフト１４の長さがピストン１２、ピストンストロークおよび軸受１５ａ，１５ｂの長さに依存し、長いシャフト１４を必要とするので、シャフト１４の質量が増大し、シャフト１４の流体圧に対する応答性が悪くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、シャフトの流体圧に対する応答性を向上することができるスクリュー型ロータリアクチュエータを提供することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係るスクリュー型ロータリアクチュエータは、中空状のピストンが中空状のシリンダチューブ内に形成されたシリンダ室に収容され、上記中空状のシリンダチューブは外側シリンダチューブおよび中空状の内側シリンダチューブからなり、上記外側シリンダチューブはその先端部が上記内側シリンダチューブの先端部よりも上方に突出しており、上記シリンダ室が上記ピストンによって複数の圧力室に区画され、上記シリンダチューブに上記複数の圧力室に流体圧を個別に給排するための複数の給排ポートが開設されると共に、シャフトが上記外側および内側シリンダチューブの先端部にそれぞれ配設された軸受によって回動自在に軸支され、上記シャフトの外周壁にスクリュー溝が形成され、上記シリンダ室より突出した上記ピストンのロッドの内壁に上記スクリュー溝と係合する係合凸部が設けられ、上記シャフトが上記スクリュー溝と上記係合凸部とが係合するように上記ピストン内に挿入され、上記ピストンが上記複数の圧力室に対する流体圧の給排の切換えによって上記シリンダ室内を往復直動することにより、上記係合凸部が上記スクリュー溝内を往復摺動し、上記シャフトを回動させることを特徴としている。
さらに、上記シリンダチューブに回り止めピンが固定され、上記ピストンのロッドにスリットが形成され、上記回り止めピンが上記ピストンの直動に伴って上記スリットに沿って相対的に摺動するように係合され、上記ピストンの回転を阻止することを特徴としている。
【０００８】
また、中空状のピストンが中空状のシリンダチューブ内に形成されたシリンダ室に収容され、上記中空状のシリンダチューブは外側シリンダチューブおよび中空状の内側シリンダチューブからなり、上記外側シリンダチューブはその先端部が上記内側シリンダチューブの先端部よりも上方に突出しており、上記シリンダ室にストロークの異なる複数のピストンが収容され、上記シリンダ室が上記複数のピストンによって複数の圧力室に区画され、上記シリンダチューブに上記複数の圧力室に流体圧を個別に給排するための複数の給排ポートが開設されると共に、シャフトが上記外側および内側シリンダチューブの先端部にそれぞれ配設された軸受によって回動自在に軸支され、上記シャフトの外周壁にスクリュー溝が形成され、上記シリンダ室より突出した上記１つのピストンのロッドの内壁に上記スクリュー溝と係合する係合凸部が設けられ、上記シャフトが上記スクリュー溝と上記係合凸部とが係合するように上記１つのピストン内に挿入され、上記１つのピストンが上記複数の圧力室に対する流体圧の給排の切換えによって、そのストロークの途中位置で停止可能に上記シリンダ室内を往復直動することにより、上記係合凸部が上記スクリュー溝内を往復摺動し、上記シャフトを回動させることを特徴としている。
さらに、上記シリンダチューブに回り止めピンが固定され、上記１つのピストンのロッドにスリットが形成され、上記回り止めピンが上記１つのピストンの直動に伴って上記スリットに沿って相対的に摺動するように係合され、上記１つのピストンの回転を阻止することを特徴としている。
【０００９】
また、上記中空状のシリンダチューブの中空スペースに形成された他のシリンダ室に中空状の他のピストンが収容され、上記他のピストン内に上記シャフトが摺動可能に挿通され、上記他のシリンダ室における上記シャフトの外周壁にスリュー溝が形成され、上記他のピストンに上記スクリュー溝と係合する係合凸部が設けられ、上記１つのピストンのストロークの途中位置において、上記他のシリンダ室に流体圧を導入して、上記他のピストンを加圧し、上記シャフトにその回転方向とは反対方向の回転力を付与することを特徴としている。
【００１０】
このように、本発明では、スクリュー溝を設けたシャフトは、外側シリンダチューブおよび中空状の内側シリンダチューブからなる中空状のシリンダチューブの上記外側および内側シリンダチューブの先端部にそれぞれ配設された軸受に支持され、シリンダ室の内部に配設されていないため、シャフトの長さは、ピストンの長さに依存しない。よって、シャフトの長さは短くなり、シャフトの軽量化が図れる。
また、シリンダチューブは、中空状になっており、内部に中空スペースを有するので、この中空スペースはシャフトに対する製品の取付けに利用される。
【００１１】
さらに、ピストンの回転は、シリンダチューブに固定された回り止めピンとピストンロッドのスリットとの係合によって確実に阻止され、ピストンはシャフトに追従して回転しないので、ピストンの直動がシャフトの回転運動に効率よく変換される。
また、他のシリンダ室に流体圧が導入され、他のピストンを加圧し、シャフトを回転させる方向とは反対方向に回転力が作用するので、係合ピンとスクリュー溝とのバックラッシがなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るスクリュー型ロータリアクチュエータの正面図、図２は、一実施の形態に係るスクリュー型ロータリアクチュエータの平面図、図３は、図２のＡ−Ａ断面図、図４は、一実施の形態に係るスクリュー型ロータリアクチュエータの要部分解斜視図、図５は、本発明の他の実施の形態に係るスクリュー型ロータリアクチュエータの断面図、図６（ａ）〜（ｃ）は、他の実施の形態に係るスクリュー型ロータリアクチュエータの動作を示す断面図である。
【００１３】
図１〜４に示すスクリュー型ロータリアクチュエータ２０において、中空状のシリンダチューブ２１は、外周略角形筒状の外側シリンダチューブ２１ａおよび中空状の内側シリンダチューブ２１ｂからなり、外側シリンダチューブ２１ａと内側シリンダチューブ２１ｂとの間にドーナツ状のシリンダ室２２が形成されている。
シリンダ室２２には、略円筒状のピストン２３が外側および内側シリンダチューブ２１ａ，２１ｂの壁面に摺接して、シリンダチューブ２１の軸線方向に往復直動するように収容されている。ピストン２３は、同軸中空状のピストンロッド２３ａを有しており、このピストンロッド２３ａはシリンダ室２２より外部に突出している。
【００１４】
ピストン２３内には中空状のシャフト２６が挿入され、このシャフト２６の先端部には他の機械部品との結合を可能にする複数の取付け孔２８ａを有する取付け板２８がボルト２９によって締着されている。なお、図中、２６ｂは、ボルト２９が螺合されるボルト穴である。
シャフト２６の両端部は、外側および内側シリンダチューブ２１ａ，２１ｂの先端部にそれぞれ配設された軸受２７ａ，２７ｂによって回動自在に軸支され、シャフト２６の外周部にはスクリュー溝ａが形成され、このスクリュー溝ａは、ピストンロッド２３ａの先端部にその径方向内側に向けて突設された複数の係合ピン２５と係合し、ピストンロッド２３ａの直進運動がシャフト２６の回転運動に変換されるようになっている。
【００１５】
ピストンロッド２３ａの側壁には、その軸線方向にスリット２３ｂが延設され、外側シリンダチューブ２１ａの側壁には、その径方向内側に向けて回り止めピン３０がネジ３１によって締着され、この回り止めピン３０とスリット２３ｂとが係合されることで、ピストン２３の直進運動は許容するが、回転運動が阻止されるようになっており、スリット２３ｂをピストンロッド２３ａの軸線方向に対してシャフト２６の回転方向とは反対方向にピストン２３を回転させるように傾斜して形成すれば、シャフト２６の回転角をスリット２３ｂを軸線方向に形成した場合に比して大きくすることができる。
さらに、外側シリンダチューブ２１ａの側壁には、シリンダ室２２がピストン２３によって区画されてなる圧力室２２ａ，２２ｂに圧力流体、例えば圧縮空気を給排するための２つの給排ポート２４ａ，２４ｂが一列状にそれぞれ開設され、圧力室２２ａ，２２ｂに対する圧縮空気の給排を切換えることによってピストン２３が往復直動するようになっている。
【００１６】
スクリュー型ロータリアクチュエータ２０は、以上のように構成されているので、給排ポート２４ａ，２４ｂから圧力室２２ａ，２２ｂに圧縮空気が交互に供給され、また、給排ポート２４ａ，２４ｂより圧力室２２ａ，２２ｂの圧縮空気が交互に排出されることにより、ピストン２３はシリンダ室２２内をシリンダチューブ２１の軸線方向に往復直動される。
これにより、ピストンロッド２３ａに突設された係合ピン２５がシャフト２６のスクリュー溝ａ内を往復摺動し、シャフト２６が回動する。このとき、ピストン２３にはシャフト２６からの反作用により回転力を生じるが、外側シリンダチューブ２１ａに固定された回り止めピン３０がピストン２３の軸線方向にスリット２３ｂに沿って相対的に摺動することで、ピストン２３の回転が確実に阻止され、ピストン２３の直進運動はシャフト２６の回転運動に効率よく変換される。
【００１７】
図５に示すスクリュー型ロータリアクチュエータ４０では、中空状のシリンダチューブ４１が中空状の外側シリンダチューブ４１ａおよび中空状の内側シリンダチューブ４１ｂからなり、外側シリンダチューブ４１ａと内側シリンダチューブ４１ｂとの間にはドーナツ状の第１のシリンダ室４２が形成され、内側シリンダチューブ４１ｂの後端部には、当該シリンダチューブ４１ｂの中空部を塞ぐようにカバー６３が固定され、内側シリンダチューブ４１ｂ内に第２のシリンダ室５２を形成している。
【００１８】
第１のシリンダ室４２には、第１のピストン４３が中空状の外側および内側シリンダチューブ４１ａ，４１ｂの壁面に摺接して、シリンダチューブ４１の軸線方向に往復直動するように収容され、第１のピストン４３は同軸中空状のピストンロッド４３ａを有し、ピストンロッド４３ａは第１のシリンダ室４２より外部に突出している。
さらに、第１のシリンダ室４２において、第１のピストン４３よりカバー６３側には、第２のピストン６０が外側および内側シリンダチューブ４１ａ，４１ｂの壁面に摺接してシリンダチューブ４１の軸線方向に往復直動するように収容され、第２のピストン６０は、第１のピストン４３よりストロークが小さく第１のピストン４３を中間位置で停止させる中間位置停止用として用いられる。
【００１９】
第２のピストン６０の後端部より１対のロッド５５が内側シリンダチューブ４１ｂを貫通して外部に突出しナット５６によって連結板５４に締着され、連結板５４の中央部にはカバー６３に当接して第２のピストン６０のストローク端を規制するための規制部材５９がナット５８によって締着されている。
第１のピストン４３内にはシャフト４６が挿通され、このシャフト４６は外側および内側シリンダチューブ４１ａ，４１ｂの先端部にそれぞれ配設された軸受４７ａ，４７ｂによって回動自在に軸支され、シャフト４６の先端部には他の機械部品との結合を可能にする複数の取付け孔４８ａを有する取付け板４８がボルト４９によって締着されている。
【００２０】
シャフト４６は、大径部４６ａと小径部４６ｂとからなり、これら大径部４６ａおよび小径部４６ｂの外周部にはスクリュー溝ａ，ｂがそれぞれ形成され、スクリュー溝ａは、ピストンロッド４３ａの先端部に突設された係合ピン４５ａと係合している。
第２のシリンダ室５２には、第１のピストン４３の中間停止位置でのスクリュー溝ａと係合ピン４５ａとのバックラッシをなくすために用いられる中空状の第３のピストン６４が、内側シリンダチューブ４１ｂの壁面を往復摺動するように収容され、この第３のピストン６４内にはシャフト４６の小径部４６ｂが摺動可能に挿通され、第３のピストン６４の後端部には、スクリュー溝ｂと係合する係合ピン４５ｂが突設され、内側シリンダチューブ４１ｂの壁面には第３のピストン６４の軸線方向への直動を案内し、回転運動を阻止するピストンガイド５７が設けられている。
ピストンロッド４３ａの側壁には、その軸線方向にスリット４３ｂが延設され、外側シリンダチューブ４１ａの側壁には、回り止めピン５０が内側に向けてネジ５１によって締着され、回り止めピン５０とスリット４３ｂとが係合されることで、第１のピストン４３の直進運動は許容するが、回転運動が阻止されるようになっている。
【００２１】
さらに、外側シリンダチューブ４１ａの側壁には、第１のシリンダ室４２を第１および第２のピストン４３，６０によって区画してなる圧力室４２ａ，４２ｂ，４２ｃに圧縮空気を給排するための給排ポート４４ａ，４４ｂ，４４ｃが一列状に開設され、圧力室４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対する圧縮空気の給排を切換えることによって第１および第２のピストン４３，６０が往復直動するようになっている。
また、内側シリンダチューブ４１ｂには、圧力室４２ｃと第３のピストン６４とカバー６３間の第２のシリンダ室５２とを連通する導通路５３が形成され、圧力室４２ｃの空気圧が第２のシリンダ室５２に供給されるようになっている。
【００２２】
次に、かかるスクリュー型ロータリアクチュエータ４０の動作を説明する。
即ち、図６（ａ）において、給排ポート４４ｂ，４４ｃから圧力室４２ｂ，４２ｃに圧縮空気が供給され、第１および第２のピストン４３，６０は図中、上方のストローク端位置まで移動する。この場合、第２のピストン６０のストローク端は、第１のピストン４３のストロークのほぼ中間位置にあり、規制部材５９がカバー６３に当接することで規定される。
【００２３】
そして、給排ポート４４ｂからの圧力室４２ｂへの圧縮空気の供給を停止し、給排ポート４４ａより圧力室４２ａに圧縮空気を供給すると、第１のピストン４３は、そのストロークの中間位置である第２のピストン６０に接する所まで下降し停止する。
これにより、第１のピストン４３の係合ピン４５ａはシャフト４６のスクリュー溝ａ内を摺動し、シャフト４６を回転させ、第３のピストン６４はピストンガイド５７に案内されながら、シャフト４６の回転による係合ピン４５ｂのスクリュー溝ｂ内摺動によって下降する。
このとき、第１のピストン４３の回転は、外側シリンダチューブ４１ａに固定された回り止めピン５０とピストンロッド４３ａのスリット４３ｂとの係合によって確実に阻止され、シャフト４６が効率よく回転すると共に、第２のシリンダ室５２に給排ポート４４ｃからの空気圧が導通路５３を通じて供給され、第３のピストン６４が上方に向けて加圧され、シャフト４６に、係合ピン４５ａがシャフト４６を回転させる方向とは反対方向に回転力が作用するので、係合ピン４５ａとスクリュー溝ａとのバックラッシがなくなり、シャフト４６の回転方向のがたつきがなくなる（図６（ｂ）参照）。
【００２４】
その後、給排ポート４４ｃからの圧力室４２ｃへの圧縮空気の供給を停止すると、第１のピストン４３は、圧力室４２ａ内の空気圧によってストローク端位置まで第２のピストン６０と共に移動しながら、係合ピン４５ａがシャフト４６のスクリュー溝ａ内を摺動してシャフト４６を回転させる。この場合も、第１のピストン４３の回転は、回り止めピン５０とスリット４３ｂとの係合によって確実に阻止されるので、シャフト４６は効率よく回転される（図６（ｃ）参照）。
【００２５】
このように、本実施の形態では、ピストン２３，４３はシリンダ室２２，４２の内部に配設されているが、スクリュー溝ａを設けたシャフト２６，４６は、外側シリンダチューブ２１ａ，４１ａと内側シリンダチューブ２１ｂ，４１ｂに設けられた軸受２７ａ，２７ｂ，４７ａ，４７ｂに支持され、シリンダ室２２，４２の内部に配設されていないため、シャフト２６，４６の長さは、ピストン２３，４３の長さに依存しないので、シャフト２６，４６の長さを短くでき、シャフト２６，４６の軽量化を図ることができる。
また、シリンダチューブ２１，４１は、中空状になっており、内部に中空スペースを有するので、この中空スペースをシャフト２６，４６に対する製品の取付けに利用することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態のスクリュー型ロータリアクチュエータについて詳述したが、本発明は、上記実施の形態記載のスクリュー型ロータリアクチュエータに限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施の形態のスクリュー溝ａを有するシャフト２６，４６と係合ピン２５，４５ａを有するピストン２３，４３とを、ボールネジを有するシャフトとボールナットを有するピストンに代えてもよい。
この場合、ボールに予圧を掛けることができるため、シャフトのバックラッシをなくすことができ、スクリュー溝ａと係合ピン２５，４５ａとの組合せに比べ、リード角を小さくできるため、長手寸法を短くすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明のスクリュー型ロータリアクチュエータによれば、スクリュー溝を設けたシャフトは、外側シリンダチューブ内側シリンダチューブに設けられた軸受に支持され、シリンダ室の内部に配設されていないため、シャフトの長さは、ピストンの長さに依存しないので、シャフトの長さを短くでき、シャフトの軽量化を図ることができ、シャフトの流体圧に対する応答性を向上することができる。
また、シリンダチューブは、中空状になっており、内部に中空スペースを有するので、この中空スペースをシャフトに対する製品の取付けに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるスクリュー型ロータリアクチュエータの正面図。
【図２】本発明の一実施の形態であるスクリュー型ロータリアクチュエータの平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の一実施の形態であるスクリュー型ロータリアクチュエータの要部分解斜視図。
【図５】本発明の他の実施の形態であるスクリュー型ロータリアクチュエータの断面図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施の形態であるスクリュー型ロータリアクチュエータの動作を示す断面図。
【図７】従来のスクリュー型ロータリアクチュエータの断面図。
【符号の説明】
１０，２０，４０スクリュー型ロータリアクチュエータ
１１，２１，４１シリンダチューブ
１２，２３ピストン
１３ａ，１３ｂ，２２ａ，２２ｂ，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ圧力室
１４，２６，４６シャフト
１５ａ，１５ｂ，２７ａ，２７ｂ，４７ａ，４７ｂ軸受
１６溝
１７スクリュー機構
１８ａ，１８ｂ，２４ａ，２４ｂ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ給排ポート
１９，３０，５０回り止めピン
２１ａ，４１ａ外側シリンダチューブ
２１ｂ，４１ｂ内側シリンダチューブ
２２シリンダ室
２３ａ，４３ａピストンロッド
２３ｂ，４３ｂスリット
２５，４５ａ，４５ｂ係合ピン
２８，４８取付け板
２８ａ，４８ａ取付け孔
２９，４９ボルト
３１，５１ネジ
４２第１のシリンダ室
４３第１のピストン
４６ａ大径部
４６ｂ小径部
５２第２のシリンダ室
５３導通路
５４連結板
５５ロッド
５６，５８ナット
５７ピストンガイド
５９規制部材
６０第２のピストン
６３カバー
６４第３のピストン
ａ，ｂスクリュー溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw type rotary actuator that rotates a shaft having a screw groove using a hollow cylinder.
[0002]
[Prior art]
Referring to FIG. 7, in a conventional screw type rotary actuator 10, a hollow piston 12 is accommodated in a cylinder chamber 13 in a cylinder tube 11 so as to reciprocate and linearly move. 14 is rotatably supported by bearings 15a and 15b provided at both ends of the cylinder tube 11.
[0003]
The cylinder chamber 13 is separated by a piston 12 into two pressure chambers 13a and 13b. The supply and discharge of the pressure fluid to and from the pressure chambers 13a and 13b are switched on the side wall of the cylinder tube 11 to reciprocate and move the piston 12 linearly. One supply / discharge port 18a, 18b is opened.
A detent pin 19 protrudes from the inner wall of the cylinder tube 11, and a groove 16 extends in the axial direction of the outer wall of the piston 12. The detent pin 19 engages with the groove 16, and the piston 12 The shaft 14 and the shaft 14 are engaged with each other by a screw mechanism 17 including a screw and a screw groove formed on the shaft and the shaft 14, respectively.
[0004]
When the piston 12 reciprocates linearly by switching the supply and discharge of the pressurized fluid to and from the two pressure chambers 13a and 13b, the shaft 14 rotates due to the transmission of the force between the engaging screw and the screw groove. The rotation of the piston 12 is prevented by the engagement of the detent pin 19 and the groove 16, and the linear motion of the piston 12 is efficiently converted to the rotational motion of the shaft 14.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the screw type rotary actuator 10 as described above, the shaft 14 is supported at both ends of the cylinder tube 11 by bearings 15a and 15b, and the piston 12 reciprocates linearly between the bearings 15a and 15b. Therefore, the length of the shaft 14 depends on the piston 12, the piston stroke and the length of the bearings 15a and 15b, and requires a long shaft 14, so that the mass of the shaft 14 increases and the responsiveness of the shaft 14 to the fluid pressure is increased. Is worse.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a screw type rotary actuator capable of improving the response of a shaft to fluid pressure. .
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a screw type rotary actuator according to the present invention has a hollow piston housed in a cylinder chamber formed in a hollow cylinder tube, and the hollow cylinder tube has an outer cylinder tube and a hollow cylinder tube. The outer cylinder tube has a distal end projecting above the distal end of the inner cylinder tube, and the cylinder chamber is divided into a plurality of pressure chambers by the piston. A plurality of supply / discharge ports for individually supplying / discharging the fluid pressure to / from the plurality of pressure chambers are opened, and a shaft is rotatable by bearings respectively disposed at the distal ends of the outer and inner cylinder tubes. A screw groove is formed in the outer peripheral wall of the shaft, An engagement projection that engages with the screw groove is provided on the inner wall of the rod of the piston that projects more, and the shaft is inserted into the piston so that the screw groove and the engagement projection engage. When the piston reciprocates and linearly moves in the cylinder chamber by switching between supply and discharge of fluid pressure to the plurality of pressure chambers, the engaging projection reciprocates in the screw groove and rotates the shaft. It is characterized by having
Further, a detent pin is fixed to the cylinder tube, a slit is formed in the rod of the piston, and the detent pin is relatively slid along the slit with the direct movement of the piston. And the rotation of the piston is prevented.
[0008]
Further, a hollow piston is housed in a cylinder chamber formed in a hollow cylinder tube, and the hollow cylinder tube includes an outer cylinder tube and a hollow inner cylinder tube, and the outer cylinder tube has a distal end. A plurality of pistons having different strokes are accommodated in the cylinder chamber, and the cylinder chamber is divided into a plurality of pressure chambers by the plurality of pistons. A plurality of supply / discharge ports for individually supplying / discharging the fluid pressure to / from the plurality of pressure chambers are opened in the tube, and a shaft is rotated by bearings disposed at the distal ends of the outer and inner cylinder tubes, respectively. The shaft is freely supported, and a screw groove is formed on the outer peripheral wall of the shaft. An engagement projection that engages with the screw groove is provided on an inner wall of the rod of the one piston that protrudes, and the one piston is configured such that the shaft engages the screw groove with the engagement projection. The one piston is reciprocally linearly moved in the cylinder chamber so as to be able to stop at an intermediate position of the stroke by switching the supply and discharge of the fluid pressure to and from the plurality of pressure chambers. Are reciprocated in the screw groove to rotate the shaft.
Further, a detent pin is fixed to the cylinder tube, a slit is formed in the rod of the one piston, and the detent pin relatively slides along the slit with the direct movement of the one piston. And the rotation of the one piston is prevented.
[0009]
Further, another hollow piston is housed in another cylinder chamber formed in a hollow space of the hollow cylinder tube, and the shaft is slidably inserted into the other piston, and the other cylinder is inserted. A slew groove is formed in the outer peripheral wall of the shaft in the chamber, and an engagement protrusion that engages with the screw groove is provided in the other piston, and the other cylinder chamber is located at an intermediate position of the stroke of the one piston. A fluid pressure is introduced into the shaft to pressurize the other piston to apply a rotational force to the shaft in a direction opposite to the rotational direction.
[0010]
As described above, in the present invention, the shaft provided with the screw groove is a bearing provided at the distal end portion of the outer and inner cylinder tubes of the hollow cylinder tube including the outer cylinder tube and the hollow inner cylinder tube, respectively. And is not disposed inside the cylinder chamber, the length of the shaft does not depend on the length of the piston. Therefore, the length of the shaft is shortened, and the weight of the shaft can be reduced.
Further, since the cylinder tube is hollow and has a hollow space inside, the hollow space is used for mounting a product on a shaft.
[0011]
Furthermore, the rotation of the piston is reliably prevented by the engagement of the detent pin fixed to the cylinder tube with the slit of the piston rod, and the piston does not rotate following the shaft. Is efficiently converted to
In addition, fluid pressure is introduced into another cylinder chamber, and another piston is pressurized, and a rotational force acts in a direction opposite to a direction in which the shaft is rotated. Therefore, backlash between the engagement pin and the screw groove is eliminated.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a front view of a screw-type rotary actuator according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the screw-type rotary actuator according to one embodiment, and FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view of a main part of a screw-type rotary actuator according to one embodiment. FIG. 5 is a sectional view of a screw-type rotary actuator according to another embodiment of the present invention. (C) is sectional drawing which shows operation | movement of the screw-type rotary actuator which concerns on other embodiment.
[0013]
In the screw-type rotary actuator 20 shown in FIGS. 1 to 4, the hollow cylinder tube 21 includes an outer cylinder tube 21 a having a substantially rectangular cylindrical outer periphery and a hollow inner cylinder tube 21 b, and the outer cylinder tube 21 a and the inner cylinder tube are formed. A donut-shaped cylinder chamber 22 is formed between the cylinder chamber 22 and the cylinder chamber 21b.
A substantially cylindrical piston 23 is accommodated in the cylinder chamber 22 so as to slide on the wall surfaces of the outer and inner cylinder tubes 21a and 21b and to reciprocate linearly in the axial direction of the cylinder tube 21. The piston 23 has a coaxial hollow piston rod 23a, and the piston rod 23a projects outside the cylinder chamber 22.
[0014]
A hollow shaft 26 is inserted into the piston 23, and a mounting plate 28 having a plurality of mounting holes 28 a for enabling coupling with other mechanical parts is fastened to the tip of the shaft 26 by bolts 29. ing. In the figure, reference numeral 26b denotes a bolt hole into which the bolt 29 is screwed.
Both ends of the shaft 26 are rotatably supported by bearings 27a, 27b disposed at the distal ends of the outer and inner cylinder tubes 21a, 21b, respectively, and a screw groove a is formed on the outer periphery of the shaft 26. The screw groove a engages with a plurality of engaging pins 25 projecting radially inward from the distal end of the piston rod 23a, and the linear motion of the piston rod 23a is converted into the rotational motion of the shaft 26. It is supposed to be.
[0015]
A slit 23b extends in the axial direction of the side wall of the piston rod 23a, and a detent pin 30 is fastened to the side wall of the outer cylinder tube 21a radially inward by a screw 31. The engagement between the pin 30 and the slit 23b allows the linear movement of the piston 23, but prevents the rotational movement of the piston 23. The slit 23b moves the shaft 23 with respect to the axial direction of the piston rod 23a. When the slit 23b is formed so as to rotate the piston 23 in a direction opposite to the rotation direction of the shaft 26, the rotation angle of the shaft 26 can be made larger than when the slit 23b is formed in the axial direction.
Further, on the side wall of the outer cylinder tube 21a, two supply / discharge ports 24a, 24b for supplying / discharging a pressure fluid, for example, compressed air, to / from pressure chambers 22a, 22b in which a cylinder chamber 22 is defined by a piston 23, are arranged in a row. The piston 23 reciprocates and moves linearly by switching the supply and discharge of compressed air to and from the pressure chambers 22a and 22b.
[0016]
Since the screw type rotary actuator 20 is configured as described above, the compressed air is alternately supplied from the supply / discharge ports 24a, 24b to the pressure chambers 22a, 22b, and the pressure chamber 22a is supplied from the supply / discharge ports 24a, 24b. , 22b are alternately discharged, whereby the piston 23 is reciprocated and linearly moved in the cylinder chamber 22 in the axial direction of the cylinder tube 21.
Thus, the engaging pin 25 protruding from the piston rod 23a reciprocates in the screw groove a of the shaft 26, and the shaft 26 rotates. At this time, a rotational force is generated in the piston 23 by a reaction from the shaft 26, but the detent pin 30 fixed to the outer cylinder tube 21a relatively slides along the slit 23b in the axial direction of the piston 23. Thus, the rotation of the piston 23 is reliably prevented, and the linear motion of the piston 23 is efficiently converted to the rotary motion of the shaft 26.
[0017]
In the screw type rotary actuator 40 shown in FIG. 5, the hollow cylinder tube 41 is composed of a hollow outer cylinder tube 41a and a hollow inner cylinder tube 41b, and is provided between the outer cylinder tube 41a and the inner cylinder tube 41b. A donut-shaped first cylinder chamber 42 is formed, and a cover 63 is fixed to the rear end of the inner cylinder tube 41b so as to close the hollow portion of the cylinder tube 41b. A cylinder chamber 52 is formed.
[0018]
In the first cylinder chamber 42, a first piston 43 is housed so as to slide on the wall surfaces of the hollow outer and inner cylinder tubes 41 a and 41 b and reciprocate linearly in the axial direction of the cylinder tube 41. The first piston 43 has a coaxial hollow piston rod 43a, and the piston rod 43a projects outside the first cylinder chamber 42.
Further, in the first cylinder chamber 42, on the cover 63 side from the first piston 43, the second piston 60 slides on the wall surfaces of the outer and inner cylinder tubes 41a and 41b, and reciprocates in the axial direction of the cylinder tube 41. The second piston 60 is accommodated so as to move linearly, and has a smaller stroke than the first piston 43 and is used for stopping the first piston 43 at an intermediate position.
[0019]
A pair of rods 55 project from the rear end of the second piston 60 to the outside through the inner cylinder tube 41b and are fastened to the connecting plate 54 by a nut 56. A restricting member 59 for restricting the stroke end of the second piston 60 in contact therewith is fastened by a nut 58.
A shaft 46 is inserted into the first piston 43, and the shaft 46 is rotatably supported by bearings 47a and 47b disposed at the distal ends of the outer and inner cylinder tubes 41a and 41b, respectively. A mounting plate 48 having a plurality of mounting holes 48a for enabling connection with other mechanical parts is fastened to a tip end of the mounting plate 48 by bolts 49.
[0020]
The shaft 46 includes a large diameter portion 46a and a small diameter portion 46b, and screw grooves a and b are formed on the outer periphery of the large diameter portion 46a and the small diameter portion 46b, respectively, and the screw groove a is a tip of the piston rod 43a. It is engaged with an engaging pin 45a protruding from the portion.
In the second cylinder chamber 52, a hollow third piston 64 used for eliminating backlash between the screw groove a and the engagement pin 45a at the intermediate stop position of the first piston 43 is provided with an inner cylinder tube. The small-diameter portion 46b of the shaft 46 is slidably inserted into the third piston 64, and a screw groove is provided in the rear end of the third piston 64. An engagement pin 45b for engaging with the third piston 64 protrudes, and a piston guide 57 is provided on the wall surface of the inner cylinder tube 41b for guiding the third piston 64 to move in the axial direction and preventing the third piston 64 from rotating. I have.
On the side wall of the piston rod 43a, a slit 43b extends in the axial direction. On the side wall of the outer cylinder tube 41a, a detent pin 50 is fastened inwardly with a screw 51. When the first piston 43 is engaged with the first piston 43b, the linear movement of the first piston 43 is allowed, but the rotational movement is prevented.
[0021]
Further, on the side wall of the outer cylinder tube 41a, there is provided a supply for supplying / discharging compressed air to / from pressure chambers 42a, 42b, 42c formed by partitioning the first cylinder chamber 42 by first and second pistons 43, 60. The discharge ports 44a, 44b, 44c are opened in a line, and the first and second pistons 43, 60 are reciprocally linearly moved by switching the supply and discharge of compressed air to and from the pressure chambers 42a, 42b, 42c. I have.
In the inner cylinder tube 41b, there is formed a conducting path 53 that communicates the pressure chamber 42c with the third cylinder 64 and the second cylinder chamber 52 between the cover 63, and the air pressure in the pressure chamber 42c is reduced by the second cylinder. It is supplied to the chamber 52.
[0022]
Next, the operation of the screw type rotary actuator 40 will be described.
That is, in FIG. 6A, compressed air is supplied to the pressure chambers 42b, 42c from the supply / discharge ports 44b, 44c, and the first and second pistons 43, 60 move to the upper stroke end positions in the figure. . In this case, the stroke end of the second piston 60 is substantially at the middle position of the stroke of the first piston 43, and is defined by the contact of the regulating member 59 with the cover 63.
[0023]
Then, when the supply of the compressed air from the supply / discharge port 44b to the pressure chamber 42b is stopped and the compressed air is supplied from the supply / discharge port 44a to the pressure chamber 42a, the first piston 43 is at an intermediate position of the stroke. It descends to the position where it contacts the second piston 60 and stops.
As a result, the engaging pin 45a of the first piston 43 slides in the screw groove a of the shaft 46 to rotate the shaft 46, and the third piston 64 rotates while the third piston 64 is guided by the piston guide 57. Is lowered by the sliding of the engaging pin 45b in the screw groove b due to the above.
At this time, the rotation of the first piston 43 is reliably prevented by the engagement between the rotation preventing pin 50 fixed to the outer cylinder tube 41a and the slit 43b of the piston rod 43a, and the shaft 46 rotates efficiently, Air pressure from the supply / discharge port 44c is supplied to the second cylinder chamber 52 through the passage 53, the third piston 64 is pressurized upward, and the engagement pin 45a rotates the shaft 46 on the shaft 46. Since the rotational force acts in the direction opposite to the direction, the backlash between the engaging pin 45a and the screw groove a is eliminated, and the play in the rotational direction of the shaft 46 is eliminated (see FIG. 6B).
[0024]
Thereafter, when the supply of the compressed air from the supply / discharge port 44c to the pressure chamber 42c is stopped, the first piston 43 is moved together with the second piston 60 to the stroke end position by the air pressure in the pressure chamber 42a, and The mating pin 45a slides in the screw groove a of the shaft 46 to rotate the shaft 46. Also in this case, since the rotation of the first piston 43 is reliably prevented by the engagement between the rotation preventing pin 50 and the slit 43b, the shaft 46 is efficiently rotated (see FIG. 6C).
[0025]
As described above, in the present embodiment, the pistons 23 and 43 are disposed inside the cylinder chambers 22 and 42, but the shafts 26 and 46 provided with the screw grooves a are connected to the outer cylinder tubes 21a and 41a and the inner cylinder tubes 41a and 41a, respectively. The shafts 26, 46 are supported by bearings 27a, 27b, 47a, 47b provided in the cylinder tubes 21b, 41b and are not disposed inside the cylinder chambers 22, 42. Since it does not depend on the length, the length of the shafts 26 and 46 can be shortened, and the weight of the shafts 26 and 46 can be reduced.
Further, since the cylinder tubes 21 and 41 are hollow and have hollow spaces inside, the hollow spaces can be used for mounting products on the shafts 26 and 46.
[0026]
As described above, the screw type rotary actuator according to the embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the screw type rotary actuator described in the above embodiment, and is described in the claims of the present invention. Various changes can be made in the design without departing from the spirit of the claimed invention.
For example, the shafts 26 and 46 having the screw grooves a and the pistons 23 and 43 having the engagement pins 25 and 45a of the above embodiment may be replaced with a shaft having a ball screw and a piston having a ball nut.
In this case, since a preload can be applied to the ball, the backlash of the shaft can be eliminated, and the lead angle can be reduced as compared with the combination of the screw groove a and the engaging pins 25 and 45a, so that the longitudinal dimension is shortened. be able to.
[0027]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the screw type rotary actuator of the present invention, the shaft provided with the screw groove is supported by the bearing provided on the outer cylinder tube and the inner cylinder tube, and is disposed inside the cylinder chamber. Since it is not provided, the length of the shaft does not depend on the length of the piston, so the length of the shaft can be shortened, the weight of the shaft can be reduced, and the response of the shaft to fluid pressure can be improved. Can be.
Further, since the cylinder tube is hollow and has a hollow space inside, the hollow space can be used for mounting a product to the shaft.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a screw type rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a screw type rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is an exploded perspective view of a main part of a screw type rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a screw type rotary actuator according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views showing the operation of a screw type rotary actuator according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a conventional screw type rotary actuator.
[Explanation of symbols]
10, 20, 40 Screw type rotary actuator 11, 21, 41 Cylinder tube 12, 23 Piston 13a, 13b, 22a, 22b, 42a, 42b, 42c Pressure chamber 14, 26, 46 Shaft 15a, 15b, 27a, 27b, 47a , 47b Bearing 16 Groove 17 Screw mechanism 18a, 18b, 24a, 24b, 44a, 44b, 44c Supply / discharge port 19, 30, 50 Detent pin 21a, 41a Outer cylinder tube 21b, 41b Inner cylinder tube 22 Cylinder chamber 23a, 43a Piston rods 23b, 43b Slits 25, 45a, 45b Engagement pins 28, 48 Mounting plates 28a, 48a Mounting holes 29, 49 Bolts 31, 51 Screws 42 First cylinder chamber 43 First piston 46a Large diameter portion 46b Small diameter portion 52 2nd Cylinder chamber 53 Conductive path 54 Connecting plate 55 Rod 56, 58 Nut 57 Piston guide 59 Restriction member 60 Second piston 63 Cover 64 Third piston a, b Screw groove

Claims

A hollow piston is housed in a cylinder chamber formed in a hollow cylinder tube, and the hollow cylinder tube includes an outer cylinder tube and a hollow inner cylinder tube. Projecting above the tip of the inner cylinder tube, the cylinder chamber is partitioned into a plurality of pressure chambers by the piston, and the cylinder tube is configured to individually supply and discharge fluid pressure to the plurality of pressure chambers. A plurality of supply / discharge ports are opened, and the shaft is rotatably supported by bearings respectively disposed at the distal ends of the outer and inner cylinder tubes, and a screw groove is formed on the outer peripheral wall of the shaft, Engagement that engages with the screw groove on the inner wall of the piston rod protruding from the cylinder chamber Part is provided, the shaft is inserted into the piston so that the screw groove and the engaging projection engage with each other, and the piston is switched between supply and discharge of fluid pressure to the plurality of pressure chambers by the cylinder. A screw-type rotary actuator, wherein the engagement convex portion reciprocates and slides in the screw groove by rotating and reciprocating in the room, thereby rotating the shaft.

A detent pin is fixed to the cylinder tube, a slit is formed in the rod of the piston, and the detent pin is engaged so as to relatively slide along the slit with the direct movement of the piston. The screw type rotary actuator according to claim 1, wherein rotation of the piston is prevented.

A hollow piston is housed in a cylinder chamber formed in a hollow cylinder tube, and the hollow cylinder tube includes an outer cylinder tube and a hollow inner cylinder tube. A plurality of pistons having different strokes are housed in the cylinder chamber , projecting upward from the distal end of the inner cylinder tube, and the cylinder chamber is divided into a plurality of pressure chambers by the plurality of pistons. A plurality of supply / discharge ports for individually supplying / discharging the fluid pressure to / from the plurality of pressure chambers are opened, and a shaft is rotatably provided by bearings respectively disposed at the distal end portions of the outer and inner cylinder tubes. The shaft is supported, and a screw groove is formed on the outer peripheral wall of the shaft. An engaging projection for engaging the screw groove is provided on an inner wall of the rod of the one piston that has been protruded, and the shaft is engaged in the one piston so that the screw groove and the engaging projection engage. The one piston is reciprocated linearly in the cylinder chamber so as to be able to stop at an intermediate position of the stroke by switching supply and discharge of fluid pressure to and from the plurality of pressure chambers. A screw type rotary actuator which reciprocates in the screw groove and rotates the shaft.

A detent pin is fixed to the cylinder tube, a slit is formed in the rod of the one piston, and the detent pin relatively slides along the slit with the direct movement of the one piston. 4. The screw type rotary actuator according to claim 3, wherein the screw type rotary actuator is engaged with the screw type to prevent rotation of the one piston.

Another hollow piston is housed in another cylinder chamber formed in the hollow space of the hollow cylinder tube, and the shaft is slidably inserted into the other piston. A slew groove is formed on the outer peripheral wall of the shaft, and an engagement protrusion that engages with the screw groove is provided on the other piston. The screw type rotary actuator according to claim 4, wherein a pressure is introduced to pressurize the other piston to apply a rotational force to the shaft in a direction opposite to a rotational direction thereof.