JP3815856B2

JP3815856B2 - ロータリ・アクチュエータ

Info

Publication number: JP3815856B2
Application number: JP19336397A
Authority: JP
Inventors: 龍堀内; 義弘武田; 雅人坂本
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JPH1122703A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンの直線運動をラック及びピニオンを介して揺動運動に変換するロータリ・アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３〜図５は従来の薄型ロータリ・アクチュエータを示す。
図３に示されているように、ロータリ・アクチュエータ１の本体２には、一対のシリンダ孔10ａ，10ｂが本体２の長手方向に向き、互いに平行に配設されている。シリンダ孔10ａ，10ｂにはピストン11ａ，11ｂがそれぞれ摺動自在に嵌合され、ピストン11ａ，11ｂの側部にラック15ａ，15ｂがそれぞれ形成され、ピストン11ａ，11ｂの一端（図３では左端）にはクッションスリーブ12ａ，12ｂがそれぞれ一体に連結されている。図３〜図５に明示されているように、平面視で本体２の中央にはシャフト13が回動自在に配設され、シャフト13と一体に形成されたピニオン14が、ピストン11ａ，11ｂのラック15ａ，15ｂと係合されている。
【０００３】
各ピストン11ａ，11ｂの両端部の２つの環状溝には、ピストンパッキン16ａ，16ｂ及びウエアリング17ａ，17ｂがそれぞれ装着され、ピストン11ａ，11ｂの長手方向中央部の側部（ラック15ａ，15ｂの反対側）の切欠には位置検出用のマグネット18ａ，18ｂがそれぞれ嵌合され固定されている。本体２の一側（図３では上側）の上部には長手方向に貫通した連通路22ａが形成され、本体２の他側（図３では下側）の下部には長手方向に貫通した連通路22ｂが形成されている。カバー３の内側凹部（不図示）にパッキン23が嵌合され、次いでプレート21が当接され、２個の小ねじ27がプレート21の左右方向中央で上下端部の挿通孔に挿通され、カバー３の雌ねじに螺合されて連結されている。本体２の他端面には、Ｏリング付のガスケット20ａ，20ｂ及びプレート21・パッキン23・カバー３の結合体が当接され、４個の六角穴付ボルト50をカバー３及びプレート21に挿通し、本体２のボルト孔に螺合して各部材を連結している。なお、プレート21の一対の筒状突起30ａ，30ｂは本体２のシリンダ孔10ａ，10ｂに嵌合されている。
【０００４】
パッキン23には貫通された上側溝23ａ及び下側溝23ｂが形成され、プレート21には一対の通孔24ａ，24ｂ及び25ａ，25ｂが形成され、カバー３には一対の給排ポート26ａ，26ｂが形成されている。連通路22ａの他端はガスケット20ａと一体のＯリング、プレート21の通孔24ａを介してパッキン23の上側溝23ａに連通され、上側溝23ａはカバー３の給排ポート26ｂに連通されるとともに、プレート21の通孔25ｂを介してシリンダ孔10ｂ内の右シリンダ室29ｂに連通されている。同様に、連通路22ｂの他端はガスケット20ｂと一体のＯリング、プレート21の通孔24ｂを介してパッキン23の下側溝23ｂに連通され、下側溝23ｂはカバー３の給排ポート26ａに連通されるとともに、プレート21の通孔25ａを介してシリンダ孔10ａ内の右シリンダ室29ａに連通されている。
【０００５】
一対のエンドカバー４ａ，４ｂには筒状突起31ａ，31ｂが一体に形成され、各筒状突起31ａ，31ｂがシリンダ孔10ａ，10ｂの一端（図３では左端）にそれぞれぴったりと嵌合されている。各２個の六角穴付ボルト50が、各エンドカバー４ａ，４ｂの挿通穴に挿通され、本体２の一端のボルト孔に螺合され、各エンドカバー４ａ，４ｂが本体２に連結されている。各エンドカバー４ａ，４ｂ（筒状突起31ａ，31ｂを含む）には長手方向の中央孔が形成され、中央孔の内側（図３では右側）半分はクッション孔34ａ，34ｂとなり、中央孔の残り半分はボルト孔37ａ，37ｂとなっている。クッション孔34ａ，34ｂはピストン11ａ，11ｂのクッションスリーブ12ａ，12ｂが挿通可能に形成され、クッション孔34ａ，34ｂの内側端の環状凹部には、クッションパッキン35ａ，35ｂが圧入され固定されている。エンドカバー４ａのクッション孔34ａの軸心と本体２のシリンダ孔10ａの軸心とを一致させ、かつエンドカバー４ｂのクッション孔34ｂの軸心と本体２のシリンダ孔10ｂの軸心とを一致させるため、エンドカバー４ａとエンドカバー４ｂが別体に形成されている。なお、ガスケット33ａ，33ｂがエンドカバー４ａ，４ｂと本体２の一端面との間に配設され、左シリンダ室28ａ，28ｂと外部との間を密封している。
【０００６】
エンドカバー４ａ，４ｂのボルト孔37ａ，37ｂには、外側から六角穴付止めねじ38ａ，38ｂがそれぞれ螺合され、止めねじ38ａ，38ｂには環状のダイスレット39ａ，39ｂがそれぞれ係合され、次いでフランジ付六角ナット40ａ，40ｂがそれぞれ螺合され固定されている。また、エンドカバー４ａ，４ｂには、通孔42ａ，42ｂ、43ａ，43ｂ、44ａ，44ｂがそれぞれ形成されており、通孔42ａ，42ｂの他端（図５では右端）はそれぞれガスケット33ａ，33ｂと一体のＯリングを介して連通路22ａ，22ｂの一端に連通されている。通孔43ａ、43ｂの他端は筒状突起31ａ，31ｂの先端（図３では右端）に開口され、通孔42ａ，42ｂの一端と通孔43ａ，43ｂの一端は絞り弁46ａ，46ｂの弁室に連通され、通孔42ａ，42ｂと通孔43ａ，43ｂとの間の連通量は絞り弁46ａ，46ｂによって調整されている。通孔42ａ，42ｂとクッション孔34ａ，34ｂ内のクッション室54ａ，54ｂとの間は通孔44ａ，44ｂによってぞれぞれ連通されている。図４(a) に示す位置において、クッションパッキン35ａはクッション室54ａから左シリンダ室28ａへの流体の流れを許し（クッションパッキン35ａのリップがクッションスリーブ12ａから離れて）、左シリンダ室28ａからクッション室54ａへの流れを阻止する。
【０００７】
図４(b) 及び図５に示されているように、平面視で本体２の中央には挿通孔が形成され、挿通孔の下端部に環状凹部が形成され、挿通孔の上端部に環状凹部49が形成されている。下端部の環状凹部に下側のベアリング47ｂが嵌合され、ベアリング47ｂにシャフト13の下側軸が装着され、シャフト13の下側軸下端は本体の下側に突出している。上側のベアリング47ａがカバー部材48の下側凹部に嵌合され、カバー部材48・ベアリング47ａにシャフト13の上側軸51を挿通し、カバー部材48・ベアリング47ａが本体２の環状凹部49に嵌合され、４個の小ねじ27によりカバー部材48が本体２に結合されている。シャフト13の上側軸51は本体２の上方に突出し、上側軸51の長溝にキー52が嵌合されており、キー52には必要に応じて不図示の作動アーム等の基端部が結合される。なお、本体２の側部にはピストン位置検出用のオートスイッチ19が配設されている。
【０００８】
給排ポート26ａを空気圧源に連通させ、給排ポート26ｂを大気に連通させたときの作動について説明する。圧縮空気は、給排ポート26ａからパッキン23の下側溝23ｂ、プレート21の通孔25ａを通って右シリンダ室29ａに供給されるとともに、下側溝23ｂからプレート21の通孔24ｂ、本体２の連通路22ｂ、エンドカバー４ｂの通孔42ｂ・44ｂ、クッション室54ｂを通って（通孔42ｂから絞り弁46ｂ、通孔43ｂも通り）左シリンダ室28ｂに供給される。左シリンダ室28ａ内の空気は、クッション室54ａ・通孔44ａ又は通孔43ａ・絞り弁46ａを通って通孔42ａに流れ、更に本体２の連通路22ａ、プレート21の通孔24ａ、パッキン23の上側溝23ａ、給排ポート26ｂを通って大気に排出される。また、右シリンダ室29ｂ内の空気はプレート21の通孔25ｂ、パッキン23の上側溝23ａ、給排ポート26ｂを通って大気に排出される。従って、ピストン11ａは一端側へ移動し、ピストン11ｂは他端側へ移動する。給排ポート26ａを大気に連通させ、給排ポート26ｂを空気圧源に連通させたとき、ピストン11ａは他端側へ移動し、ピストン11ｂは一端側へ移動する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図３及び図４(a) に示すように、クッションパッキン35ａ，35ｂは環状凹部に圧入されて動けない状態になっており、もしクッションスリーブ12ａ，12ｂがどちらかへ偏心すると、クッションパッキン35ａ，35ｂの偏心側のリップ部分が押圧され、反対側のクッションパッキン35ａ，35ｂのリップ部分とクッションスリーブ12ａとの間に隙間ができ、その隙間から流体が漏洩することとなる。こうした漏洩が生じないようにするには、クッションスリーブ12ａ，12ｂ（シリンダ孔10ａ，10ｂ）の中心軸線とクッションパッキン35ａ，35ｂ（クッション孔34ａ，34ｂ）の中心軸線とが常に一致することが必要である。そして、１つのエンドカバーに２つのクッション孔を形成し、２つのクッション孔の中心軸線と２つのシリンダ孔の中心軸線とを一致させるには、複雑で高級な機械加工が必要であり極めて高価な部品となる。そこで、従来は、エンドカバーを二つに分割し、各エンドカバー４ａ，４ｂの筒状突起31ａ，31ｂをシリンダ孔10ａ，10ｂのそれぞれにぴったりと嵌合させて、クッション孔とシリンダ孔の中心軸線の一致を実現させている。エンドカバーを二つに分割して使用する場合には、部品点数と組付工数が多くなり、相応のコスト高となっている。
【００１０】
本発明は、複数のシリンダ孔を有するロータリ・アクチュエータにおいて、シリンダ孔の中心軸線とクッション孔の中心軸線とが一致しなくても、クッションスリーブとクッションパッキンとの間に隙間が発生しないようにし、使用するエンドカバーを１個にすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するために、本体内に複数の平行なシリンダ孔が形成され、各シリンダ孔にピストンが摺動可能に嵌合され、各ピストンのラックがピニオンに係合されており、各ピストンの両側のシリンダ室に導入された流体圧によって各ピストンが互いに反対方向に駆動され、各ピストンの往復運動がピニオンの回動運動に変換され、本体の一端に１個のエンドカバーが連結され、エンドカバーに形成された複数のクッション孔に、各ピストンのクッションスリーブがそれぞれ挿入可能に配置され、１個のエンドカバーに形成された複数のクッション孔の各環状溝にクッションパッキンが長手方向及び長手方向に垂直な方向に移動可能に挿入され、各クッションパッキンの反ピストン側の側部のシール面が各環状溝の反ピストン側の側面に当接可能に配設されたロータリ・アクチュエータにおいて、各クッションスリーブの先端に先細部が形成され、各クッションパッキンに対して各クッションスリーブが偏心しているときでも、各クッションパッキン内に各クッションスリーブの先細部が挿入され、各クッションパッキンが各クッションスリーブと同心軸線上に移動して、各クッションパッキンと各クッションスリーブとの間が密封され、各クッションパッキンの外周面に長手方向の縦溝が形成され、この縦溝によって各クッションパッキンと各環状溝の底部との間を長手方向に流体が流れるように構成され、各クッションスリーブが各クッションパッキン内に挿入されているとき、各シリンダ室から各クッション室への流体の流れは、各クッションパッキンが反ピストン側に移動し、各クッションパッキンのシール面と各環状溝の反ピストン側の側面とが接触して阻止され、各クッション室から各シリンダ室への流体の流れは、各クッションパッキンが各ピストン側に移動し、各クッションパッキンの縦溝及び各クッションパッキンの外周面と各環状溝の底面との間を通って許容されることを第１の構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明のロータリ・アクチュエータの実施の形態の要部を示し、実施の形態において図１及び図２に示さない部分の構成は従来例と同様である。図１及び図２の説明において、図３〜図５の従来例の部材と同一の部材には従来例と同一の符号を付し、その説明は省略する。
ロータリ・アクチュエータ１において、本体２内に複数（一対）の平行なシリンダ孔10ａ，10ｂが形成され、各シリンダ孔10ａ，10ｂにピストン11ａ，11ｂが摺動可能に嵌合されている。各ピストン11ａ，11ｂのラック15ａ，15ｂがピニオン14に係合されており、各ピストン11ａ，11ｂの両側のシリンダ室28ａ・28ｂ，29ａ・29ｂに導入された流体圧によって各ピストン11ａ，11ｂが互いに反対方向に駆動され、各ピストン11ａ，11ｂの往復運動がピニオン14の回動運動に変換される。
【００１３】
１個のエンドカバー６の内側（図１では右側）に２個の筒状突起31ａ，31ｂが一体に形成され、エンドカバー６の内側の平坦部が本体２の一端（図１では左端）に当接され、不図示のボルトによってエンドカバー６が本体２に連結されている。このとき、筒状突起31ａ，31ｂの外周面とシリンダ孔10ａ，10ｂ内面との間には、図示のように相当大きな隙間が設けられており（シリンダ孔10ａ，10ｂに筒状突起31ａ，31ｂを嵌合させるのではない）、仮にエンドカバー６の加工精度が低くても、エンドカバー６と本体２との連結が可能である。エンドカバー６の内側には２個の環状溝が形成され、この環状溝に環状のガスケット33ａ，33ｂがそれぞれ装着され、ガスケット33ａ，33ｂによってエンドカバー６の内側面と本体２の一端面との間が密封され、左シリンダ室28ａ，28ｂと外部との間が遮断されている。
【００１４】
エンドカバー６のクッション孔34ａ，34ｂの内端（図１では右端）近傍に環状溝８ａ，８ｂが形成され、環状溝８ａ，８ｂにクッションパッキン７ａ，７ｂが長手方向（クッション孔34ａ，34ｂの軸線方向）及び長手方向に垂直な方向に移動可能なフローティング状態で挿入されている。クッションパッキン７ａ，７ｂの反ピストン側（図１では左側）の側部にはシール面が形成され、環状溝８ａ，８ｂの反ピストン側の側面に当接して密封可能に配設されている。クッションパッキン７ａ，７ｂの外周面には長手方向の縦溝56（図２のクッションパッキン７ａ中の点線で示す溝であり、図２では符号 56 が脱落している）が形成され、この縦溝によってクッションパッキン７ａ，７ｂと環状溝８ａ，８ｂの底部との間を長手方向に流体が流れるように構成されている。クッションパッキン７ａ，７ｂのピストン側の側部にも例えば半径方向の凹溝が形成され、クッションパッキン７ａ，７ｂと環状溝８ａ，８ｂのピストン側の側面との間を半径方向に流体が流れるように構成されている。クッションパッキン７ａ，７ｂの外径は環状溝８ａ，８ｂの底部の直径よりも小さく、かつクッションパッキン７ａ，７ｂが偏心位置にあるときでも、反ピストン側のシール面の全体が環状溝８ａ，８ｂの反ピストン側の側面に当接可能とされている。
【００１５】
エンドカバー６に形成された複数（ここでは２個）のクッション孔34ａ，34ｂに、各ピストン11ａ，11ｂのクッションスリーブ12ａ，12ｂがそれぞれ挿入可能に配置されている。各クッションスリーブ12ａ，12ｂの先端に先細部58が形成され、クッション孔34ａ，34ｂ・クッションパッキン７ａ，７ｂに対してクッションスリーブ12ａ，12ｂ・シリンダ孔10ａ，10ｂが偏心しているときでも、クッションパッキン７ａ，７ｂ内にクッションスリーブ12ａ，12ｂの先細部58が挿入可能である。そして、クッションスリーブ12ａ，12ｂの先細部58の挿入時に、クッションパッキン７ａ，７ｂが先細部58の傾斜面に沿って移動し、クッションパッキン７ａ，７ｂはクッションスリーブ12ａ，12ｂと同心軸線上に達する。そして、クッション孔34ａ，34ｂの中心軸線とシリンダ孔10ａ，10ｂの中心軸線とが一致していない（偏心している）場合でも、クッションパッキン７ａ，７ｂの中心軸線はクッションスリーブ12ａ，12ｂの中心軸線と一致し、クッションパッキン７ａ，７ｂとクッションスリーブ12ａ，12ｂとの間に漏洩は生じない。クッションパッキン７ａ，７ｂのリップの内径はクッションスリーブ12ａ，12ｂの外径よりも少々小さく形成されており、クッションパッキン７ａ，７ｂにクッションスリーブ12ａ，12ｂが挿入されているとき、クッションパッキン７ａ，７ｂのリップの内面とクッションスリーブ12ａ，12ｂの外面との間は十分密封されている。
【００１６】
クッションスリーブ12ａ，12ｂがクッションパッキン７ａ，７ｂ内に挿入されているとき、左シリンダ室28ａ，28ｂからクッション室54ａ，54ｂへの流体の流れは、クッションパッキン７ａ，７ｂが反ピストン側（図１では左側）に移動し、クッションパッキン７ａ，７ｂのシール面と環状溝８ａ，８ｂの反ピストン側の側面とが接触して阻止される。従って、ピストン11ａ，11ｂの一端方向へのストローク端において、クッションスリーブ12ａ，12ｂがクッションパッキン７ａ，７ｂ内に挿入されると、左シリンダ室28ａ，28ｂ内の流体は通孔43ａ，43ｂ、絞り弁46ａ，46ｂのみを通って流出するので、ピストン11ａ，11ｂが減速し、衝撃が吸収される。そして、クッション室54ａ，54ｂから左シリンダ室28ａ，28ｂへの流体の流れは、クッションパッキン７ａ，７ｂがピストン側（図１では右側）に移動し、クッションパッキン７ａ，７ｂの外周面と環状溝８ａ，８ｂの底面との間を通り、更にクッションパッキン７ａ，７ｂのピストン側の側部と環状溝８ａ，８ｂのピストン側の側面との間を通るので許容される。本発明の実施の形態のその他のことは、従来例と同様である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明においては、複数のシリンダ孔を有するロータリ・アクチュエータにおいて、シリンダ孔の中心軸線とクッション孔の中心軸線とが一致しなくても、クッションパッキンの中心軸線とクッションスリーブの中心軸線とを一致させることができる。従って、クッションスリーブとクッションパッキンとの間に隙間が発生することがなく、使用するエンドカバーを１個にすることができる。エンドカバーの数の減少にともない、組立工数が減少し、コストが低減化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のロータリ・アクチュエータの一部破断平面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】従来のロータリ・アクチュエータの一部破断平面図である。
【図４】図４(a) は図３のＢ部の拡大図であり、図４(b) は図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】従来のロータリ・アクチュエータの分解斜視図である。
【符号の説明】
１：ロータリ・アクチュエータ
２：本体
６：エンドカバー
７ａ，ｂ：クッションパッキン
８ａ，ｂ：環状溝
10ａ，ｂ：シリンダ孔
11ａ，ｂ：ピストン
12ａ，ｂ：クッションスリーブ
14：ピニオン
15ａ，ｂ：ラック
28ａ，ｂ：左シリンダ室
29ａ，ｂ：右シリンダ室
34ａ，ｂ：クッション孔

Claims

本体内に複数の平行なシリンダ孔が形成され、各シリンダ孔にピストンが摺動可能に嵌合され、各ピストンのラックがピニオンに係合されており、各ピストンの両側のシリンダ室に導入された流体圧によって各ピストンが互いに反対方向に駆動され、各ピストンの往復運動がピニオンの回動運動に変換され、本体の一端に１個のエンドカバーが連結され、エンドカバーに形成された複数のクッション孔に、各ピストンのクッションスリーブがそれぞれ挿入可能に配置され、１個のエンドカバーに形成された複数のクッション孔の各環状溝にクッションパッキンが長手方向及び長手方向に垂直な方向に移動可能に挿入され、各クッションパッキンの反ピストン側の側部のシール面が各環状溝の反ピストン側の側面に当接可能に配設されたロータリ・アクチュエータにおいて、各クッションスリーブの先端に先細部が形成され、各クッションパッキンに対して各クッションスリーブが偏心しているときでも、各クッションパッキン内に各クッションスリーブの先細部が挿入され、各クッションパッキンが各クッションスリーブと同心軸線上に移動して、各クッションパッキンと各クッションスリーブとの間が密封され、各クッションパッキンの外周面に長手方向の縦溝が形成され、この縦溝によって各クッションパッキンと各環状溝の底部との間を長手方向に流体が流れるように構成され、各クッションスリーブが各クッションパッキン内に挿入されているとき、各シリンダ室から各クッション室への流体の流れは、各クッションパッキンが反ピストン側に移動し、各クッションパッキンのシール面と各環状溝の反ピストン側の側面とが接触して阻止され、各クッション室から各シリンダ室への流体の流れは、各クッションパッキンが各ピストン側に移動し、各クッションパッキンの縦溝及び各クッションパッキンの外周面と各環状溝の底面との間を通って許容されることを特徴とするロータリ・アクチュエータ。