JP5108684B2

JP5108684B2 - Rotation drive device and articulated arm device

Info

Publication number: JP5108684B2
Application number: JP2008220306A
Authority: JP
Inventors: 茂男廣瀬; 和寛本村; 正臣楳澤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: JP2010053972A

Description

本発明は、回転駆動装置、および多関節アーム装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary drive device and an articulated arm device.

多関節アーム装置においてアーム同士を相対的に回転駆動するために、回転駆動装置を用いている。従来、流体圧によって駆動されるピストンの直動運動をラックアンドピニオン機構によって回転運動に変換して出力する回転駆動装置、出力軸に取り付けたベーンに流体圧をかけて駆動する回転駆動装置が知られている。また、流体圧によって駆動されるピストンの直動運動をネジの原理によって回転運動に変換して出力する回転駆動装置も知られている（特許文献１を参照）。 In the multi-joint arm device, a rotation driving device is used to relatively rotate the arms. Conventionally, rotary drive devices that convert the linear motion of a piston driven by fluid pressure into rotational motion by a rack and pinion mechanism and output it, and rotary drive devices that drive by applying fluid pressure to a vane attached to an output shaft are known. It has been. There is also known a rotary drive device that converts a linear motion of a piston driven by fluid pressure into a rotational motion by the principle of a screw and outputs it (see Patent Document 1).

特許文献１に記載された回転駆動装置にあっては、ドーナツ状の圧力室に、中空円筒形状を有するピストンを収容している。圧力室に供給された流体圧に漏れをシールするために、ピストンの円筒外周面および円筒内周面の両方に、Ｏリングなどのシール部材を取り付けている。
特開２００２−８１４１２ In the rotary drive device described in Patent Document 1, a piston having a hollow cylindrical shape is accommodated in a donut-shaped pressure chamber. In order to seal leakage to the fluid pressure supplied to the pressure chamber, seal members such as O-rings are attached to both the cylindrical outer peripheral surface and the cylindrical inner peripheral surface of the piston.
JP 2002-81412 A

流体圧によって駆動されるピストンを備える回転駆動装置において、回転駆動装置の出力トルクは、シリンダ推力に依存する。シリンダ推力は、流体圧を受けるピストンの断面積に依存する。 In a rotary drive device including a piston driven by fluid pressure, the output torque of the rotary drive device depends on the cylinder thrust. The cylinder thrust depends on the cross-sectional area of the piston that receives the fluid pressure.

特許文献１に記載された回転駆動装置にあっては、ピストンが中空円筒形状を有するので、流体圧を受ける作用面の面積が比較的小さい。このため、回転駆動装置の出力トルクを大きくするためには、ピストンの外径寸法を大きくしなければならず、回転駆動装置の全体が大型化し、重量も増加するという問題がある。 In the rotary drive device described in Patent Document 1, since the piston has a hollow cylindrical shape, the area of the working surface that receives fluid pressure is relatively small. For this reason, in order to increase the output torque of the rotary drive device, the outer diameter of the piston must be increased, and there is a problem that the entire rotary drive device is increased in size and weight.

また、シール部材をピストンの円筒外周面および円筒内周面の両方に取り付けなければならず、シール箇所が比較的長くなり、ピストンの摺動抵抗が比較的大きい。このため、流体圧の有効的な利用が阻害され、回転駆動装置の効率が低下するという問題がある。 Further, the seal member must be attached to both the cylinder outer peripheral surface and the cylinder inner peripheral surface of the piston, the seal portion is relatively long, and the sliding resistance of the piston is relatively large. For this reason, there is a problem that the effective use of fluid pressure is hindered and the efficiency of the rotary drive device is reduced.

本発明の目的は、小型化および軽量化を図ることができ、流体圧の有効利用を通して効率を高め得る回転駆動装置を提供することにある。また、この回転駆動装置を介して対をなすアームを連結することによって構成され、小型化および軽量化を図ることができ、流体圧の有効利用を通して効率を高め得る多関節アーム装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotary drive device that can be reduced in size and weight and can increase efficiency through effective use of fluid pressure. Also provided is an articulated arm device that is configured by connecting a pair of arms via this rotary drive device, can be reduced in size and weight, and can increase efficiency through effective use of fluid pressure. It is in.

上記目的を達成する本発明に係る回転駆動装置は、中空形状を備え出力軸としての第１と第２のシリンダチューブと、前記第１のシリンダチューブおよび前記第２のシリンダチューブを同軸上で相対的に回転自在に連結する連結部材と、前記第１のシリンダチューブ内に収容され前記第１のシリンダチューブの内周面に対して摺動する中実円筒形状を備えるピストンと、前記第１のシリンダチューブと前記ピストンとの間に区画形成され、前記ピストンを前記第１のシリンダチューブから前記第２のシリンダチューブに向かう方向に往動させるための流体圧を供給する圧力室と、前記ピストンの外周面に設けられ前記流体圧の漏れをシールするシール部材と、前記第１と第２のシリンダチューブの軸線方向に移動自在に、かつ、前記第１と第２のシリンダチューブと同軸上で回転自在に、前記第１と第２のシリンダチューブ内に収容されるシャフト部材と、を有している。前記シャフト部材の外周面にはカム溝を形成し、前記第１のシリンダチューブには前記カム溝に摺動自在に係合する第１のピン部材を設け、前記第２のシリンダチューブには前記カム溝に摺動自在に係合する第２のピン部材を設けている。さらに、前記ピストンおよび前記シャフト部材を前記第２のシリンダチューブから前記第１のシリンダチューブに向かう方向に復動させる復動手段を有している。そして、前記シャフト部材を前記ピストンによって往動させ、前記復動手段によって復動させることによって、前記カム溝に係合する第１と第２のピン部材を介して、出力軸としての前記第１と第２のシリンダチューブを同軸上で相対的に回転させている。 The rotary drive device according to the present invention that achieves the above object has a hollow shape, and the first and second cylinder tubes serving as output shafts, and the first cylinder tube and the second cylinder tube are coaxially relative to each other. A connecting member that is rotatably connected, a piston having a solid cylindrical shape that is accommodated in the first cylinder tube and slides with respect to an inner peripheral surface of the first cylinder tube, and the first A pressure chamber that is partitioned between a cylinder tube and the piston, and that supplies fluid pressure for moving the piston in a direction from the first cylinder tube toward the second cylinder tube; A seal member provided on an outer peripheral surface for sealing the leakage of the fluid pressure; movably in the axial direction of the first and second cylinder tubes; and the first and second Rotatably in the cylinder tube and coaxially, and a, a shaft member accommodated in the first and the second cylinder tube. A cam groove is formed on an outer peripheral surface of the shaft member, a first pin member is provided on the first cylinder tube so as to be slidably engaged with the cam groove, and the second cylinder tube is provided with the first pin member. A second pin member slidably engaged with the cam groove is provided. Furthermore, the piston and the shaft member have a return means for returning the piston member and the shaft member in a direction from the second cylinder tube toward the first cylinder tube. The shaft member is moved forward by the piston and moved backward by the backward moving means, whereby the first and second pin members engaged with the cam groove are used as the first output shaft. And the second cylinder tube are relatively rotated on the same axis.

上記目的を達成する本発明に係る多関節アーム装置は、上記の回転駆動装置における前記第１のシリンダチューブに連結される第１のアームと、前記第２のシリンダチューブに連結される第２のアームとを有し、前記回転駆動装置を介して対をなすアームを連結することによって構成されている。 The articulated arm device according to the present invention that achieves the above object includes a first arm connected to the first cylinder tube and a second arm connected to the second cylinder tube in the rotary drive device. And a pair of arms connected via the rotary drive device.

本発明によれば、小型化および軽量化を図ることができ、さらには、流体圧の有効利用を通して効率を高め得る回転駆動装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotary drive device that can be reduced in size and weight, and that can improve efficiency through effective use of fluid pressure.

また、回転駆動装置を介して対をなすアームを連結することによって構成され、小型化および軽量化を図ることができ、流体圧の有効利用を通して効率を高め得る多関節アーム装置を提供することができる。 It is also possible to provide an articulated arm device that is configured by connecting a pair of arms via a rotary drive device, can be reduced in size and weight, and can increase efficiency through effective use of fluid pressure. it can.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、実施形態に係る多関節アーム装置２０を適用した、アーム型の助力装置１００を示す概略構成図、図２は、図１に示される多関節アーム装置２０を拡げた状態で示す図、図３は、図１に示される多関節アーム装置２０を閉じた状態で示す図である。図４は、回転駆動装置２００を示す正面図、図５Ａは、回転駆動装置２００の内部構造を示す断面図、図５Ｂは、図５ＡにおけるＡ部を拡大して示す図である。図６は、回転駆動装置２００のシャフト部材２７０を示す斜視図、図７は、第１のピン部材２８０および第２のピン部材２９０が、シャフト部材２７０のカム溝２７１に係合している状態を示す斜視図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an arm-type assisting device 100 to which the articulated arm device 20 according to the embodiment is applied, and FIG. 2 is a diagram showing the articulated arm device 20 shown in FIG. 1 in an expanded state. FIG. 3 is a view showing the multi-joint arm device 20 shown in FIG. 1 in a closed state. 4 is a front view showing the rotary drive device 200, FIG. 5A is a cross-sectional view showing the internal structure of the rotary drive device 200, and FIG. 5B is an enlarged view showing a portion A in FIG. 5A. 6 is a perspective view showing the shaft member 270 of the rotary drive device 200, and FIG. 7 is a state in which the first pin member 280 and the second pin member 290 are engaged with the cam groove 271 of the shaft member 270. FIG.

図１を参照して、車体１０１の組み立てラインでは、搬送装置１０２によって搬送されてくる車体１０１に、ワーク１０３としての車体構成部品を組み付けている。車体１０１の組み立てラインには、アーム型の助力装置１００を設置している。助力装置１００に設けたハンド２１によって比較的重いワーク１０３を保持しながら作業点まで移動し、作業者の負荷を軽減している。助力装置１００には、多関節アーム装置２０を組み込んでいる。図２および図３にも示すように、多関節アーム装置２０は、複数個（図示例では４個）の関節駆動装置１０を有している。多関節アーム装置２０は、回転駆動装置２００を介して、対をなす関節駆動装置１０（第１と第２のアームに相当する）を相対的に回転自在に連結して構成している。なお、説明の便宜上、４個の関節駆動装置１０を、ベース１０４に取り付けた基端側からハンド２１を取り付けた先端側に向けて順に、第１の関節駆動装置１０、第２の関節駆動装置１０、第３の関節駆動装置１０、および第４の関節駆動装置１０という。 Referring to FIG. 1, in the assembly line for vehicle body 101, vehicle body components as work 103 are assembled to vehicle body 101 conveyed by conveyance device 102. An arm-type assisting device 100 is installed on the assembly line of the vehicle body 101. The hand 21 provided in the assisting device 100 moves to the work point while holding a relatively heavy workpiece 103, thereby reducing the load on the operator. The assisting device 100 incorporates the articulated arm device 20. As shown in FIGS. 2 and 3, the multi-joint arm device 20 includes a plurality (four in the illustrated example) of joint drive devices 10. The multi-joint arm device 20 is configured by relatively rotatingly connecting a pair of joint drive devices 10 (corresponding to first and second arms) via a rotation drive device 200. For convenience of explanation, the first joint driving device 10 and the second joint driving device are arranged in order from the proximal end side attached to the base 104 to the distal end side attached with the hand 21. 10, the third joint drive device 10, and the fourth joint drive device 10.

関節駆動装置１０のそれぞれは、対をなす第１と第２のフレーム３１、３２と、第１と第２のフレーム３１、３２を接続するとともに揺動自在なアーム部材４０とを有し、第２のフレーム３２を第１のフレーム３１に対して鉛直面に関して円運動自在に構成している。関節駆動装置１０のそれぞれは、さらに、アーム部材４０を揺動させるアクチュエータ（図示省略する）と、第１と第２のフレーム３１、３２を接続するとともに揺動自在な平行アーム部材６０と、を有している。第１のフレーム３１、第２のフレーム３２、アーム部材４０、および平行アーム部材６０によって、平行リンクを構成する。アクチュエータによって第１のフレーム３１に対してアーム部材４０を揺動させることによって、第２のフレーム３２は、第１のフレーム３１に対して鉛直方向に移動する。一の関節駆動装置１０における第１のフレーム３１と、他の関節駆動装置１０における第２のフレーム３２とが回転自在に連結している。作業者がワーク１０３を作業点に向けて移動すると、第１〜第４の関節駆動装置１０のそれぞれは、重量をバランスするために、ワーク１０３の高さに合わせて作動する。図１には、実線および二点鎖線によって、第１〜第４の関節駆動装置１０が２つの形態に作動した状態を示している。実線によって示される形態は、第１と第２の関節駆動装置１０のそれぞれにおける第１と第２のフレーム３１、３２がほぼ水平位置にあり、第３と第４の関節駆動装置１０のそれぞれにおける第２のフレーム３２が第１のフレーム３１に対して鉛直上方向に移動している。一方、二点鎖線によって示される形態は、第１と第２の関節駆動装置１０のそれぞれにおける第２のフレーム３２が第１のフレーム３１に対して鉛直上方向に移動し、第３と第４の関節駆動装置１０のそれぞれにおける第１と第２のフレーム３１、３２がほぼ水平位置にある。関節駆動装置１０の作動は、圧縮したエアや作動油などの圧縮流体の流体圧を用いている。関節駆動装置１０のそれぞれには、空圧機器１１０を介して圧縮流体が供給される。空圧機器１１０は、コンプレッサ１１１に接続してある。また、空圧機器１１０は、コントローラ１２０に接続してある（図１を参照）。コントローラ１２０は、ＣＰＵやメモリを主体に構成しており、空圧機器１１０のオンオフ制御や、流体圧の調整などを行う。コントローラ１２０は、重量をバランスするために、第１〜第４の関節駆動装置１０のそれぞれに供給すべき流体圧などを算出し、第１〜第４の関節駆動装置１０のそれぞれに流体圧を供給する。 Each of the joint drive devices 10 has a pair of first and second frames 31, 32, and an arm member 40 that connects the first and second frames 31, 32 and is swingable. The second frame 32 is configured to be capable of circular movement with respect to the vertical plane with respect to the first frame 31. Each of the joint drive devices 10 further includes an actuator (not shown) that swings the arm member 40, and a parallel arm member 60 that connects the first and second frames 31 and 32 and is swingable. Have. The first frame 31, the second frame 32, the arm member 40, and the parallel arm member 60 constitute a parallel link. The second frame 32 moves in the vertical direction with respect to the first frame 31 by swinging the arm member 40 with respect to the first frame 31 by the actuator. A first frame 31 in one joint drive device 10 and a second frame 32 in another joint drive device 10 are rotatably connected. When the worker moves the work 103 toward the work point, each of the first to fourth joint drive devices 10 operates according to the height of the work 103 in order to balance the weight. In FIG. 1, the state which the 1st-4th joint drive device 10 act | operated to the 2 form was shown with the continuous line and the dashed-two dotted line. In the form indicated by the solid line, the first and second frames 31 and 32 in each of the first and second joint drive devices 10 are in a substantially horizontal position, and each of the third and fourth joint drive devices 10 The second frame 32 moves in the vertical upward direction with respect to the first frame 31. On the other hand, in the form indicated by the two-dot chain line, the second frame 32 in each of the first and second joint drive devices 10 moves vertically upward with respect to the first frame 31, and the third and fourth The first and second frames 31 and 32 in each of the joint drive devices 10 are substantially in a horizontal position. The operation of the joint drive device 10 uses fluid pressure of a compressed fluid such as compressed air or hydraulic oil. Each of the joint drive devices 10 is supplied with a compressed fluid via a pneumatic device 110. The pneumatic device 110 is connected to the compressor 111. The pneumatic device 110 is connected to the controller 120 (see FIG. 1). The controller 120 mainly includes a CPU and a memory, and performs on / off control of the pneumatic device 110, adjustment of fluid pressure, and the like. The controller 120 calculates the fluid pressure to be supplied to each of the first to fourth joint drive devices 10 in order to balance the weight, and applies the fluid pressure to each of the first to fourth joint drive devices 10. Supply.

図２を参照して、回転駆動装置２００は、出力軸としての第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０と、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０を回転自在に連結する回転ジョイント２３０（連結部材に相当する）とを有している。回転駆動装置２００における第１のシリンダチューブ２１０に一の関節駆動装置１０を連結し、第２のシリンダチューブ２２０に他の関節駆動装置１０を連結している。回転駆動装置２００は、関節駆動装置１０同士を連結した連結面に対して直交する鉛直軸２３６（図２を参照）の回りに関節駆動装置１０のそれぞれを回転自在に保持している。作業者がワーク１０３を作業点に向けて移動すると、第１〜第４の関節駆動装置１０のそれぞれは、回転駆動装置２００によって、ワーク１０３とベース１０４との平面上での位置に合わせて回転駆動する。回転駆動装置２００の作動も、関節駆動装置１０と同様に、圧縮したエアや作動油などの圧縮流体の流体圧を用いている。回転駆動装置２００のそれぞれには、空圧機器１１０を介して圧縮流体が供給される。コントローラ１２０は、第１〜第４の関節駆動装置１０を相対的に回転させるために、回転駆動装置２００のそれぞれに供給すべき流体圧などを算出し、回転駆動装置２００のそれぞれに流体圧を供給する。 Referring to FIG. 2, a rotary drive device 200 includes first and second cylinder tubes 210 and 220 as output shafts, and a rotary joint 230 that rotatably connects the first and second cylinder tubes 210 and 220. (Corresponding to a connecting member). One joint driving device 10 is connected to the first cylinder tube 210 in the rotation driving device 200, and another joint driving device 10 is connected to the second cylinder tube 220. The rotation driving device 200 holds each of the joint driving devices 10 so as to be rotatable around a vertical axis 236 (see FIG. 2) orthogonal to a connecting surface connecting the joint driving devices 10. When the worker moves the work 103 toward the work point, each of the first to fourth joint drive devices 10 is rotated by the rotation drive device 200 in accordance with the position of the work 103 and the base 104 on the plane. To drive. Similarly to the joint drive device 10, the rotation drive device 200 uses fluid pressure of a compressed fluid such as compressed air or hydraulic oil. A compressed fluid is supplied to each of the rotary drive devices 200 via the pneumatic device 110. The controller 120 calculates the fluid pressure to be supplied to each of the rotation driving devices 200 in order to relatively rotate the first to fourth joint driving devices 10, and supplies the fluid pressure to each of the rotation driving devices 200. Supply.

多関節アーム装置２０は、回転駆動装置２００を介して４個の関節駆動装置１０を拡げると、図２に示す状態となる。一方、多関節アーム装置２０は、回転駆動装置２００を介して４個の関節駆動装置１０を閉じると、図３に示す状態となる。閉じた状態では、多関節アーム装置２０は、４個の関節駆動装置１０を積み重ねたような姿勢を取る。 The articulated arm device 20 is in the state shown in FIG. 2 when the four joint drive devices 10 are expanded via the rotation drive device 200. On the other hand, the articulated arm device 20 is in the state shown in FIG. 3 when the four joint drive devices 10 are closed via the rotation drive device 200. In the closed state, the articulated arm device 20 takes a posture in which four joint driving devices 10 are stacked.

多関節アーム装置２０は、リーチつまり作業点までの到達距離を長くとれることができ（図２を参照）、使わないときには小さくできる（図３を参照）。さらに、多関節であることから、ワーク１０３を移動するときの姿勢を複数とることができる（図１を参照）。このため、周辺設備と干渉することなくワーク１０３を作業点に到達させることができる。また、使用する環境が変化し、ワーク１０３を移動した後の姿勢が異なっても、改造等を行う必要がなく、コストの増加を抑えることができる。 The articulated arm device 20 can increase the reach, that is, the reach distance to the work point (see FIG. 2), and can be reduced when not in use (see FIG. 3). Furthermore, since it is a multi-joint, it can take two or more attitude | positions when moving the workpiece | work 103 (refer FIG. 1). For this reason, the work 103 can reach the work point without interfering with the peripheral equipment. Further, even if the environment to be used changes and the posture after moving the workpiece 103 is different, it is not necessary to perform modification or the like, and an increase in cost can be suppressed.

図４および図５Ａを参照して、回転駆動装置２００は、概説すれば、中空形状を備え出力軸としての第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０と、第１のシリンダチューブ２１０および第２のシリンダチューブ２２０を同軸上で相対的に回転自在に連結する回転ジョイント２３０と、第１のシリンダチューブ２１０内に収容され第１のシリンダチューブ２１０の内周面に対して摺動する中実円筒形状を備えるピストン２４０と、第１のシリンダチューブ２１０とピストン２４０との間に区画形成され、ピストン２４０を第１のシリンダチューブ２１０から第２のシリンダチューブ２２０に向かう方向に往動させるための流体圧を供給する圧力室２５０と、ピストン２４０の摺動面に設けられ流体圧の漏れをシールするシール部材２６０と、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０の軸線方向に移動自在に、かつ、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０と同軸上で回転自在に、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０内に収容されるシャフト部材２７０と、を有している。回転駆動装置２００は、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０とシャフト部材２７０との係合機構として、シャフト部材２７０の外周面２７０ａに形成されたカム溝２７１と、第１のシリンダチューブ２１０に設けられカム溝２７１に摺動自在に係合する第１のピン部材２８０と、第２のシリンダチューブ２２０に設けられカム溝２７１に摺動自在に係合する第２のピン部材２９０と、を有している。回転駆動装置２００はさらに、ピストン２４０およびシャフト部材２７０を第２のシリンダチューブ２２０から第１のシリンダチューブ２１０に向かう方向に復動させる復動手段３００を有している。そして、シャフト部材２７０をピストン２４０によって往動させ、復動手段３００によって復動させることによって、カム溝２７１に係合する第１と第２のピン部材２８０、２９０を介して、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０を同軸上で相対的に回転させている。以下、詳述する。 Referring to FIGS. 4 and 5A, rotational drive device 200 is generally described as having a hollow shape and first and second cylinder tubes 210 and 220 as output shafts, and first cylinder tube 210 and second cylinder 200. A rotary joint 230 that couples the cylinder tube 220 coaxially and relatively rotatably, and a solid cylinder that is housed in the first cylinder tube 210 and slides against the inner peripheral surface of the first cylinder tube 210. A fluid that is formed between the piston 240 having a shape and the first cylinder tube 210 and the piston 240 and moves the piston 240 in the direction from the first cylinder tube 210 toward the second cylinder tube 220. A pressure chamber 250 that supplies pressure, and a seal member 260 that is provided on the sliding surface of the piston 240 and seals leakage of fluid pressure; The first and second cylinder tubes 210, 220 are movable in the axial direction of the first and second cylinder tubes 210, 220, and are rotatable coaxially with the first and second cylinder tubes 210, 220. And a shaft member 270 accommodated in 220. The rotation drive device 200 includes a cam groove 271 formed on the outer peripheral surface 270 a of the shaft member 270, and the first cylinder tube 210 as an engagement mechanism between the first and second cylinder tubes 210 and 220 and the shaft member 270. A first pin member 280 slidably engaged with the cam groove 271, a second pin member 290 slidably engaged with the cam groove 271 provided on the second cylinder tube 220, have. The rotary drive device 200 further includes a return movement means 300 that moves the piston 240 and the shaft member 270 backward from the second cylinder tube 220 toward the first cylinder tube 210. Then, the shaft member 270 is moved forward by the piston 240 and moved backward by the backward moving means 300, whereby the first and second pin members 280, 290 engaged with the cam groove 271 are engaged. The two cylinder tubes 210 and 220 are relatively rotated on the same axis. Details will be described below.

第１のシリンダチューブ２１０および第２のシリンダチューブ２２０は、中空の円筒形状を有している。第１のシリンダチューブ２１０のフランジ２１１には、開口２１２を封止する第１の蓋部材２１３をボルト締結している。第２のシリンダチューブ２２０のフランジ２２１には、開口２２２を封止する第２の蓋部材２２３をボルト締結している。第１のシリンダチューブ２１０の開口端部には、第２のシリンダチューブ２２０の開口端部を収容するハウジング２１４を形成してある。 The first cylinder tube 210 and the second cylinder tube 220 have a hollow cylindrical shape. A first lid member 213 that seals the opening 212 is bolted to the flange 211 of the first cylinder tube 210. A second lid member 223 that seals the opening 222 is bolted to the flange 221 of the second cylinder tube 220. A housing 214 that accommodates the opening end of the second cylinder tube 220 is formed at the opening end of the first cylinder tube 210.

回転ジョイント２３０は、第１のシリンダチューブ２１０のハウジング２１４の内周面２１４ｂと、第２のシリンダチューブ２２０の外周面２２０ａとの間に配置されたベアリング２３１を含んでいる。第１のシリンダチューブ２１０および第２のシリンダチューブ２２０は、ベアリング２３１を介して、同軸（軸２３６）上で相対的に回転自在となる。第１のシリンダチューブ２１０および第２のシリンダチューブ２２０を連結することによって、内部にシリンダ室を形成する。 The rotary joint 230 includes a bearing 231 disposed between the inner peripheral surface 214 b of the housing 214 of the first cylinder tube 210 and the outer peripheral surface 220 a of the second cylinder tube 220. The first cylinder tube 210 and the second cylinder tube 220 are relatively rotatable on the same axis (axis 236) via the bearing 231. By connecting the first cylinder tube 210 and the second cylinder tube 220, a cylinder chamber is formed inside.

ピストン２４０は、シリンダ室のうち第１のシリンダチューブ２１０の側に配置している。ピストン２４０は、第１のシリンダチューブ２１０の内周面２１０ｂに対して摺動する中実の円筒形状を備えている。このため、流体圧を受ける作用面２４１の面積は、ピストンを中空の円筒形状に形成する場合に比較して、ピストン外径寸法が同一であるとすると、比較的大きくとることができる。逆に言えば、作用面２４１の面積を同じにするのであれば、ピストンを中空の円筒形状に形成する場合に比較して、ピストン外径寸法を小さくすることができる。その結果、ピストン２４０を収容する第１のシリンダチューブ２１０の外径寸法も小さくできる。 The piston 240 is arranged on the first cylinder tube 210 side in the cylinder chamber. The piston 240 has a solid cylindrical shape that slides with respect to the inner peripheral surface 210 b of the first cylinder tube 210. Therefore, the area of the working surface 241 that receives the fluid pressure can be made relatively large when the piston outer diameter is the same as compared with the case where the piston is formed in a hollow cylindrical shape. Conversely, if the area of the working surface 241 is the same, the piston outer diameter can be reduced as compared with the case where the piston is formed in a hollow cylindrical shape. As a result, the outer diameter of the first cylinder tube 210 that houses the piston 240 can also be reduced.

圧力室２５０には、圧縮流体を供給する図示しない給気ポートと、図示しない排気ポートとを設けている。圧力室２５０は、給気ポートおよび配管７５を介して、空圧機器１１０に接続している。図１にも示したように、空圧機器１１０は、コンプレッサ１１１およびコントローラ１２０に接続してある。圧縮流体が有する流体圧によって、ピストン２４０は、第１のシリンダチューブ２１０から第２のシリンダチューブ２２０に向かう方向に往動（図５Ａにおいて左行）する。ピストン２４０の前進限位置を規制するために、第１のシリンダチューブ２１０の内周面２１０ｂには、段差部２１５を設けている。ピストン２４０が段差部２１５に当接することによって、ピストン２４０の前進限位置が定まる。コントローラ１２０は、給気ポートおよび排気ポートの開閉制御、流体圧の調整などを行う。 The pressure chamber 250 is provided with an air supply port (not shown) for supplying a compressed fluid and an exhaust port (not shown). The pressure chamber 250 is connected to the pneumatic device 110 via an air supply port and a pipe 75. As shown in FIG. 1, the pneumatic device 110 is connected to the compressor 111 and the controller 120. The piston 240 moves forward in the direction from the first cylinder tube 210 toward the second cylinder tube 220 (leftward in FIG. 5A) due to the fluid pressure of the compressed fluid. In order to restrict the forward limit position of the piston 240, a step portion 215 is provided on the inner peripheral surface 210 b of the first cylinder tube 210. When the piston 240 abuts on the stepped portion 215, the forward limit position of the piston 240 is determined. The controller 120 performs opening / closing control of the air supply port and the exhaust port, adjustment of fluid pressure, and the like.

ピストン２４０用のシール部材２６０は、ピストン２４０の摺動面である外周面のみに設けてある。シール部材２６０は、例えば、金属製あるいは樹脂製のＯリングを用いることができる。ドーナツ状の圧力室に中空円筒形状を有するピストンを収容する場合には、ピストンの摺動面であるピストンの円筒外周面および円筒内周面の両方にシール部材を取り付けなければならない。このため、中空の円筒形状のピストンを使用する場合に比較して、シール箇所を比較的短くでき、その結果、ピストン２４０の摺動抵抗を比較的小さくできる。なお、図中符号２６１は、第１の蓋部材２１３に設けられ、流体圧の漏れをシールするシール部材を示している。このシール部材２６１も、例えば、金属製あるいは樹脂製のＯリングを用いることができる。 The seal member 260 for the piston 240 is provided only on the outer peripheral surface that is the sliding surface of the piston 240. As the seal member 260, for example, a metal or resin O-ring can be used. When accommodating a piston having a hollow cylindrical shape in a donut-shaped pressure chamber, seal members must be attached to both the cylindrical outer peripheral surface and the cylindrical inner peripheral surface of the piston, which are sliding surfaces of the piston. For this reason, compared with the case where a hollow cylindrical piston is used, the seal portion can be made relatively short, and as a result, the sliding resistance of the piston 240 can be made relatively small. Reference numeral 261 in the drawing denotes a seal member that is provided on the first lid member 213 and seals leakage of fluid pressure. For example, a metal or resin O-ring can be used as the seal member 261.

シャフト部材２７０は、中空の円筒形状を有し、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０内のシリンダ室に収容している。シャフト部材２７０は、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０の内周面２１０ｂ、２２０ｂに対して、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０の軸線方向および周方向に摺動自在である。 The shaft member 270 has a hollow cylindrical shape and is accommodated in the cylinder chambers in the first and second cylinder tubes 210 and 220. The shaft member 270 is slidable in the axial direction and the circumferential direction of the first and second cylinder tubes 210 and 220 with respect to the inner peripheral surfaces 210b and 220b of the first and second cylinder tubes 210 and 220. .

ピストン２４０の背面側の軸線上には、第２のシリンダチューブ２２０に向けて伸びるボス部２４２を一体的に設けている。ボス部２４２の先端には、第２のシリンダチューブ２２０に向けてさらに伸びる延長部２４３を、ボルト締結している。ボス部２４２および延長部２４３を、シャフト部材２７０の中空孔内に挿入している。ピストン２４０のボス部２４２とシャフト部材２７０の内周面２７０ｂとの間にはベアリング２３３を介装し、延長部２４３とシャフト部材２７０の内周面２７０ｂとの間にはベアリング２３４を介装してある。図５Ｂに拡大して示すように、ベアリング２３３は、シャフト部材２７０の内周面２７０ｂから径方向内方に向けて若干突出する係止部２７６ａと、ボス部２４２の外周面から径方向外方に向けて若干突出する係止部２４７ａとの間に保持している。同様に、ベアリング２３４は、シャフト部材２７０の内周面２７０ｂから径方向内方に向けて若干突出する係止部２７６ｂと、延長部２４３の外周面から径方向外方に向けて若干突出する係止部２４７ｂとの間に保持している。ピストン２４０およびシャフト部材２７０は、軸方向に保持されているベアリング２３３、２３４を介して連結している。これにより、ピストン２４０が移動すると、その動きがシャフト部材２７０に伝達され、シャフト部材２７０も一緒に移動する。ピストン２４０および延長部２４３は、第１のシリンダチューブ２１０と一体的に回転する。なお、ピストン２４０とシャフト部材２７０の軸方向端面２７２との間にベアリングをさらに介装し、ピストン２４０によってシャフト部材２７０の軸方向端面２７２を押す構成とすることもできる。但し、本実施形態では、摺動抵抗を減らすために、上記のようなベアリングを介装せずに、ピストン２４０およびシャフト部材２７０をベアリング２３３、２３４を介して連結してある。これらのベアリング２３３、２３４によって、シャフト部材２７０の軸線方向への円滑な移動を確保し、シャフト部材２７０の円滑な回転を確保する。 A boss portion 242 extending toward the second cylinder tube 220 is integrally provided on the axis on the back side of the piston 240. An extension 243 that extends further toward the second cylinder tube 220 is bolted to the tip of the boss 242. The boss part 242 and the extension part 243 are inserted into the hollow hole of the shaft member 270. A bearing 233 is interposed between the boss portion 242 of the piston 240 and the inner peripheral surface 270b of the shaft member 270, and a bearing 234 is interposed between the extension portion 243 and the inner peripheral surface 270b of the shaft member 270. It is. As shown in an enlarged view in FIG. 5B, the bearing 233 includes a locking portion 276 a that slightly protrudes radially inward from the inner peripheral surface 270 b of the shaft member 270, and a radially outer side from the outer peripheral surface of the boss portion 242. It is hold | maintained between the latching | locking parts 247a which protrude a little toward. Similarly, the bearing 234 includes a locking portion 276b that slightly protrudes radially inward from the inner peripheral surface 270b of the shaft member 270, and a relationship that slightly protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the extension portion 243. It is held between the stop portion 247b. The piston 240 and the shaft member 270 are connected via bearings 233 and 234 that are held in the axial direction. Thereby, when the piston 240 moves, the movement is transmitted to the shaft member 270, and the shaft member 270 also moves together. The piston 240 and the extension 243 rotate integrally with the first cylinder tube 210. A bearing may be further interposed between the piston 240 and the axial end surface 272 of the shaft member 270, and the axial end surface 272 of the shaft member 270 may be pushed by the piston 240. However, in this embodiment, in order to reduce sliding resistance, the piston 240 and the shaft member 270 are connected via the bearings 233 and 234 without using the bearings as described above. These bearings 233, 234 ensure smooth movement of the shaft member 270 in the axial direction, and ensure smooth rotation of the shaft member 270.

ピストン２４０には、その軸線上に貫通孔２４４を形成している。第１の蓋部材２１３には、ピストン２４０の軸線上に位置し、第２のシリンダチューブ２２０に向けて圧力室２５０を越えて伸びるロッド２４５を設けている。ロッド２４５は、ピストン２４０の貫通孔２４４に嵌まり込んでいる。シャフト部材２７０がボス部２４２および延長部２４３をベアリング２３３、２３４を介して保持すること、およびロッド２４５が嵌まり込むことによって、ピストン２４０の芯出しを行う。 The piston 240 has a through hole 244 on its axis. The first lid member 213 is provided with a rod 245 that is located on the axis of the piston 240 and extends beyond the pressure chamber 250 toward the second cylinder tube 220. The rod 245 is fitted in the through hole 244 of the piston 240. The shaft member 270 holds the boss portion 242 and the extension portion 243 via the bearings 233 and 234, and the rod 245 is fitted, whereby the piston 240 is centered.

図６をも参照して、シャフト部材２７０の外周面２７０ａには、複数のカム溝２７１を形成してある。図６においては、カム溝２７１のうち第１のピン部材２８０が係合する第１の領域２７３を下側に示し、第２のピン部材２９０が係合する第２の領域２７４を上側に示してある。図６に明らかに示されるように、第１の領域２７３におけるカム溝２７１の傾斜方向と、第２の領域２７４におけるカム溝２７１の傾斜方向とは、シャフト部材２７０の軸線方向に対して反対にしてある。 Referring also to FIG. 6, a plurality of cam grooves 271 are formed on the outer peripheral surface 270 a of the shaft member 270. In FIG. 6, the first region 273 engaged with the first pin member 280 of the cam groove 271 is shown on the lower side, and the second region 274 engaged with the second pin member 290 is shown on the upper side. It is. As clearly shown in FIG. 6, the inclination direction of the cam groove 271 in the first region 273 and the inclination direction of the cam groove 271 in the second region 274 are opposite to the axial direction of the shaft member 270. It is.

第１のシリンダチューブ２１０には、第１のピン部材２８０を取り付けるための複数個の取り付け孔２１６を、周方向に等間隔に形成してある。取り付け孔２１６は、第１のシリンダチューブ２１０の周壁を径方向に貫通し、段付き形状を有している。図７を参照して、第１のピン部材２８０は、カム機構のガイドローラとして一般的な、カムフォロア３１０から構成している。カムフォロア３１０は、内部に組み込まれたニードルベアリングによって、外輪３１１が直接相手面と接触しながら回転運動する。カムフォロア３１０の外輪３１１はシリンダ室に臨み、カムフォロア３１０のシャフト３１２は取り付け孔２１６を挿通して外部に臨んでいる。シャフト３１２にナット３１３を締結することによって、カムフォロア３１０を取り付け孔２１６に取り付ける。第１のピン部材２８０をなすカムフォロア３１０の外輪３１１は、第１の領域２７３のカム溝２７１に摺動自在に係合する。 In the first cylinder tube 210, a plurality of mounting holes 216 for mounting the first pin member 280 are formed at equal intervals in the circumferential direction. The attachment hole 216 penetrates the peripheral wall of the first cylinder tube 210 in the radial direction and has a stepped shape. Referring to FIG. 7, the first pin member 280 includes a cam follower 310 that is a general guide roller for the cam mechanism. The cam follower 310 is rotationally moved while the outer ring 311 is in direct contact with the mating surface by a needle bearing incorporated therein. The outer ring 311 of the cam follower 310 faces the cylinder chamber, and the shaft 312 of the cam follower 310 passes through the attachment hole 216 and faces the outside. The cam follower 310 is attached to the attachment hole 216 by fastening the nut 313 to the shaft 312. The outer ring 311 of the cam follower 310 forming the first pin member 280 is slidably engaged with the cam groove 271 in the first region 273.

第２のシリンダチューブ２２０には、第２のピン部材２９０を取り付けるための複数個の取り付け孔２２６を、周方向に等間隔に形成してある。取り付け孔２２６は、第２のシリンダチューブ２２０の周壁を径方向に貫通し、段付き形状を有している。第２のピン部材２９０も、第１のピン部材２８０と同様のカムフォロア３１０から構成している。カムフォロア３１０の外輪３１１はシリンダ室に臨み、カムフォロア３１０のシャフト３１２は取り付け孔２２６を挿通して外部に臨んでいる。シャフト３１２にナット３１３を締結することによって、カムフォロア３１０を取り付け孔２２６に取り付ける。第２のピン部材２９０をなすカムフォロア３１０の外輪３１１は、第２の領域２７４のカム溝２７１に摺動自在に係合する。 In the second cylinder tube 220, a plurality of mounting holes 226 for mounting the second pin member 290 are formed at equal intervals in the circumferential direction. The attachment hole 226 penetrates the peripheral wall of the second cylinder tube 220 in the radial direction and has a stepped shape. The second pin member 290 is also composed of a cam follower 310 similar to the first pin member 280. The outer ring 311 of the cam follower 310 faces the cylinder chamber, and the shaft 312 of the cam follower 310 passes through the attachment hole 226 and faces the outside. The cam follower 310 is attached to the attachment hole 226 by fastening the nut 313 to the shaft 312. The outer ring 311 of the cam follower 310 forming the second pin member 290 is slidably engaged with the cam groove 271 in the second region 274.

本実施形態の復動手段３００は、流体圧を利用して、ピストン２４０およびシャフト部材２７０を復動させている。復動手段３００は、第２のシリンダチューブ２２０内に収容され第２のシリンダチューブ２２０の内周面に対して摺動する円筒形状を備える復動用ピストン３２０と、第２のシリンダチューブ２２０と復動用ピストン３２０との間に区画形成され、復動用ピストン３２０を復動させるための流体圧を供給する復動用圧力室３３０と、を含んでいる。 The return means 300 of this embodiment uses the fluid pressure to return the piston 240 and the shaft member 270. The backward movement means 300 is housed in the second cylinder tube 220 and includes a backward movement piston 320 having a cylindrical shape that slides with respect to the inner circumferential surface of the second cylinder tube 220, and the second cylinder tube 220 and the backward movement means 300. It includes a return pressure chamber 330 that is defined between the moving piston 320 and supplies fluid pressure for moving the returning piston 320 backward.

復動用ピストン３２０は、第２のシリンダチューブ２２０の内周面２２０ｂに対して摺動する中実の円筒形状を備えている。このため、往動用のピストン２４０と同様に、流体圧を受ける作用面３２１の面積は、ピストンを中空の円筒形状に形成する場合に比較して、ピストン外径寸法が同一であるとすると、比較的大きくとることができる。逆に言えば、作用面３２１の面積を同じにするのであれば、ピストンを中空の円筒形状に形成する場合に比較して、ピストン外径寸法を小さくすることができる。その結果、復動用ピストン３２０を収容する第２のシリンダチューブ２２０の外径寸法も小さくできる。 The backward moving piston 320 has a solid cylindrical shape that slides with respect to the inner peripheral surface 220b of the second cylinder tube 220. For this reason, as in the case of the piston 240 for forward movement, the area of the working surface 321 that receives the fluid pressure is compared with the case where the piston outer diameter is the same as when the piston is formed in a hollow cylindrical shape. Can be taken large. In other words, if the area of the working surface 321 is the same, the outer diameter of the piston can be made smaller than when the piston is formed in a hollow cylindrical shape. As a result, the outer diameter of the second cylinder tube 220 that houses the return piston 320 can also be reduced.

復動用圧力室３３０には、圧縮流体を供給する図示しない給気ポートと、図示しない排気ポートとを設けている。復動用圧力室３３０も、給気ポートおよび配管７５を介して、空圧機器１１０に接続している。圧縮流体が有する流体圧によって、復動用ピストン３２０は、第２のシリンダチューブ２２０から第１のシリンダチューブ２１０に向かう方向に復動（図５Ａにおいて右行）する。復動用ピストン３２０の前進限位置を規制するために、第２のシリンダチューブ２２０の内周面２２０ｂには、段差部２２５を設けている。復動用ピストン３２０が段差部２２５に当接することによって、復動用ピストン３２０の前進限位置が定まる。コントローラ１２０は、給気ポートおよび排気ポートの開閉制御、流体圧の調整などを行う。 The return pressure chamber 330 is provided with an air supply port (not shown) for supplying a compressed fluid and an exhaust port (not shown). The return pressure chamber 330 is also connected to the pneumatic device 110 via the air supply port and the pipe 75. Due to the fluid pressure of the compressed fluid, the backward movement piston 320 moves backward in the direction from the second cylinder tube 220 toward the first cylinder tube 210 (rightward in FIG. 5A). In order to regulate the forward limit position of the backward movement piston 320, a step 225 is provided on the inner peripheral surface 220 b of the second cylinder tube 220. The forward movement limit position of the backward movement piston 320 is determined by the backward movement piston 320 coming into contact with the step portion 225. The controller 120 performs opening / closing control of the air supply port and the exhaust port, adjustment of fluid pressure, and the like.

復動用圧力室３３０の圧力と圧力室２５０の圧力との大小関係によって、ピストン２４０、シャフト部材２７０、復動用ピストン３２０の移動方向が定まる。圧力室２５０の圧力が復動用圧力室３３０の圧力よりも大きいと、ピストン２４０、シャフト部材２７０、および復動用ピストン３２０は往動し、復動用圧力室３３０の圧力が圧力室２５０の圧力よりも大きいと、ピストン２４０、シャフト部材２７０、および復動用ピストン３２０は復動する。復動用圧力室３３０の圧力と圧力室２５０の圧力とがバランスすると、ピストン２４０、シャフト部材２７０、および復動用ピストン３２０は、その位置において停止する。 The moving direction of the piston 240, the shaft member 270, and the return piston 320 is determined by the magnitude relationship between the pressure in the return pressure chamber 330 and the pressure in the pressure chamber 250. When the pressure in the pressure chamber 250 is larger than the pressure in the return pressure chamber 330, the piston 240, the shaft member 270, and the return piston 320 move forward, and the pressure in the return pressure chamber 330 is higher than the pressure in the pressure chamber 250. If it is larger, the piston 240, the shaft member 270, and the return piston 320 return. When the pressure in the return pressure chamber 330 and the pressure in the pressure chamber 250 are balanced, the piston 240, the shaft member 270, and the return piston 320 stop at that position.

復動用ピストン３２０用のシール部材３４０は、復動用ピストン３２０の摺動面である外周面のみに設けてある。このため、往動用のピストン２４０と同様に、中空の円筒形状のピストンを使用する場合に比較して、シール箇所を比較的短くでき、その結果、復動用ピストン３２０の摺動抵抗を比較的小さくできる。なお、図中符号３４１は、第２の蓋部材２２３に設けられ、流体圧の漏れをシールするシール部材を示している。このシール部材も、例えば、金属製あるいは樹脂製のＯリングを用いることができる。 The seal member 340 for the return piston 320 is provided only on the outer peripheral surface that is the sliding surface of the return piston 320. For this reason, as in the case of the forward movement piston 240, compared with the case of using a hollow cylindrical piston, the seal portion can be made relatively short. As a result, the sliding resistance of the backward movement piston 320 is made relatively small. it can. In the figure, reference numeral 341 denotes a seal member that is provided on the second lid member 223 and seals against leakage of fluid pressure. As this sealing member, for example, a metal or resin O-ring can be used.

復動用ピストン３２０とシャフト部材２７０の軸方向端面２７５との間にはベアリング２３５を介装してある。このベアリング２３５によって、シャフト部材２７０の円滑な回転を確保する。 A bearing 235 is interposed between the return piston 320 and the axial end surface 275 of the shaft member 270. This bearing 235 ensures smooth rotation of the shaft member 270.

復動用ピストン３２０には、その軸線上に止まり孔３２４を形成している。第２の蓋部材２２３には、復動用ピストン３２０の軸線上に位置し、第１のシリンダチューブ２１０に向けて復動用圧力室３３０を越えて伸びるロッド３２５を設けている。ロッド３２５は、復動用ピストン３２０の止まり孔３２４に嵌まり込んでいる。ロッド３２５が嵌まり込むことによって、復動用ピストン３２０の芯出しを行う。 The return piston 320 has a stop hole 324 formed on its axis. The second lid member 223 is provided with a rod 325 that is located on the axis of the return piston 320 and extends toward the first cylinder tube 210 beyond the return pressure chamber 330. The rod 325 is fitted in the blind hole 324 of the return piston 320. When the rod 325 is fitted, the return piston 320 is centered.

次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.

圧力室２５０に圧縮流体を供給し、圧力室２５０の圧力を復動用圧力室３３０の圧力よりも大きくすると、ピストン２４０は、流体圧によって直動運動を生成して往動する。ピストン２４０が往動することによって、ベアリング２３３、２３４を介して連結しているシャフト部材２７０も直動運動を生成して往動する。このとき、出力軸である第１のシリンダチューブ２１０に取り付けた第１のピン部材２８０がシャフト部材２７０のカム溝２７１に係合していることから、シャフト部材２７０は回転運動も行う。ピストン２４０および延長部２４３は、第１のシリンダチューブ２１０と一体的に回転する。シャフト部材２７０の往動および回転運動に伴って、もう一方の出力軸である第２のシリンダチューブ２２０に取り付けた第２のピン部材２９０がシャフト部材２７０のカム溝２７１に係合していることから、第２のシリンダチューブ２２０が回転運動を行う。結果として、ピストン２４０の直動のみの運動から、出力軸である第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０の相対回転運動を生成する。復動用ピストン３２０は、往動するシャフト部材２７０によって押されて、往動する。 When compressed fluid is supplied to the pressure chamber 250 and the pressure in the pressure chamber 250 is made larger than the pressure in the return pressure chamber 330, the piston 240 generates a linear motion by the fluid pressure and moves forward. As the piston 240 moves forward, the shaft member 270 connected via the bearings 233 and 234 also generates a linear motion and moves forward. At this time, since the first pin member 280 attached to the first cylinder tube 210 as the output shaft is engaged with the cam groove 271 of the shaft member 270, the shaft member 270 also performs a rotational motion. The piston 240 and the extension 243 rotate integrally with the first cylinder tube 210. The second pin member 290 attached to the second cylinder tube 220 which is the other output shaft is engaged with the cam groove 271 of the shaft member 270 as the shaft member 270 moves forward and rotates. Thus, the second cylinder tube 220 rotates. As a result, the relative rotational motion of the first and second cylinder tubes 210 and 220, which are output shafts, is generated from the motion of the piston 240 only in the linear motion. The backward movement piston 320 is pushed by the forwardly moving shaft member 270 to move forward.

一方、復動用圧力室３３０に圧縮流体を供給し、復動用圧力室３３０の圧力を圧力室２５０の圧力よりも大きくすると、復動用ピストン３２０は、流体圧によって直動運動を生成して復動する。復動する復動用ピストン３２０によって、シャフト部材２７０の軸方向端面２７５が押され、シャフト部材２７０も直動運動を生成して復動する。このとき、出力軸である第２のシリンダチューブ２２０に取り付けた第２のピン部材２９０がシャフト部材２７０のカム溝２７１に係合していることから、シャフト部材２７０は回転運動も行う。復動用ピストン３２０は、第２のシリンダチューブ２２０と一体的に回転する。シャフト部材２７０の復動および回転運動に伴って、もう一方の出力軸である第１のシリンダチューブ２１０に取り付けた第１のピン部材２８０がシャフト部材２７０のカム溝２７１にしていることから、第１のシリンダチューブ２１０が回転運動を行う。結果として、復動用ピストン３２０の直動のみの運動から、出力軸である第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０の相対回転運動を生成する。シャフト部材２７０が復動することによって、ベアリング２３３、２３４を介して連結しているピストン２４０も復動する。 On the other hand, when the compressed fluid is supplied to the return pressure chamber 330 and the pressure in the return pressure chamber 330 is made larger than the pressure in the pressure chamber 250, the return piston 320 generates a linear motion by the fluid pressure and returns. To do. The axial end surface 275 of the shaft member 270 is pushed by the reciprocating piston 320 that moves backward, and the shaft member 270 also generates a linear motion and moves backward. At this time, since the second pin member 290 attached to the second cylinder tube 220 as the output shaft is engaged with the cam groove 271 of the shaft member 270, the shaft member 270 also performs a rotational motion. The return piston 320 rotates integrally with the second cylinder tube 220. As the shaft member 270 moves backward and rotates, the first pin member 280 attached to the first cylinder tube 210, which is the other output shaft, becomes the cam groove 271 of the shaft member 270. One cylinder tube 210 performs rotational movement. As a result, a relative rotational motion of the first and second cylinder tubes 210 and 220, which are output shafts, is generated from the motion of the rectilinear piston 320 only in the linear motion. As the shaft member 270 moves backward, the piston 240 connected via the bearings 233 and 234 also moves backward.

ここで、ピストン２４０および復動用ピストン３２０は、流体圧を受ける作用面２４１、３２１の面積を比較的大きくとることができる。このため、ピストン２４０を中空の円筒形状に形成する場合に比較して、同じ大きさのシリンダ推力を得るためには、ピストン２４０および復動用ピストン３２０の外径寸法を小さくすることができる。その結果、ピストン２４０を収容する第１のシリンダチューブ２１０の外径寸法、および復動用ピストン３２０を収容する第２のシリンダチューブ２２０の外径寸法を小さくできる。したがって、回転駆動装置２００の全体の小型化を図り、小型化を通して重量の軽量化を図ることができる。 Here, the piston 240 and the return piston 320 can have a relatively large area of the working surfaces 241 and 321 that receive the fluid pressure. For this reason, compared with the case where the piston 240 is formed in a hollow cylindrical shape, the outer diameter dimensions of the piston 240 and the return piston 320 can be reduced in order to obtain the same cylinder thrust. As a result, the outer diameter dimension of the first cylinder tube 210 that accommodates the piston 240 and the outer diameter dimension of the second cylinder tube 220 that accommodates the backward movement piston 320 can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the overall size of the rotary drive device 200 and reduce the weight through the downsizing.

さらに、ピストン２４０用のシール部材２６０および復動用ピストン３２０用のシール部材３４０は、ピストン２４０の摺動面である外周面のみに設けるだけでよい。このため、ドーナツ状の圧力室に中空円筒形状を有するピストンを収容する場合に比較して、シール箇所を比較的短くできる。その結果、ピストン２４０および復動用ピストン３２０の摺動抵抗を比較的小さくできる。したがって、流体圧の有効利用を通して、回転駆動装置２００の効率を高めることができる。 Furthermore, the seal member 260 for the piston 240 and the seal member 340 for the return piston 320 need only be provided on the outer peripheral surface that is the sliding surface of the piston 240. For this reason, compared with the case where the piston which has a hollow cylindrical shape is accommodated in a donut-shaped pressure chamber, a seal location can be made comparatively short. As a result, the sliding resistance of the piston 240 and the backward movement piston 320 can be made relatively small. Therefore, the efficiency of the rotary drive device 200 can be increased through effective use of fluid pressure.

また、シャフト部材２７０が回転運動しても、その軸方向端面２７２はピストン２４０に対して摺動していない。このため、余分な摺動抵抗をできるだけ減らして、流体圧を駆動源として用いる際の効率を高めることができる。 Even if the shaft member 270 rotates, the axial end surface 272 does not slide with respect to the piston 240. For this reason, the excess sliding resistance can be reduced as much as possible, and the efficiency at the time of using fluid pressure as a drive source can be improved.

第１の領域２７３におけるカム溝２７１の傾斜方向と、第２の領域２７４におけるカム溝２７１の傾斜方向とを、シャフト部材２７０の軸線方向に対して反対にしてある（図６を参照）。これによって、同じシリンダストロークによって動作範囲を倍にする倍速機構を形成することができる。例えば、第１のシリンダチューブ２１０が軸線を中心にしてプラス９０度回転したときには、第２のシリンダチューブ２２０が軸線を中心にして逆の方向のマイナス９０度回転することになる。したがって、出力角速度を上げることが可能である。 The inclination direction of the cam groove 271 in the first region 273 and the inclination direction of the cam groove 271 in the second region 274 are opposite to the axial direction of the shaft member 270 (see FIG. 6). Thus, a double speed mechanism that doubles the operating range with the same cylinder stroke can be formed. For example, when the first cylinder tube 210 is rotated plus 90 degrees around the axis, the second cylinder tube 220 is rotated minus 90 degrees in the opposite direction around the axis. Therefore, the output angular velocity can be increased.

図５Ａに実線矢印または破線矢印によって示すように、第１のシリンダチューブ２１０および第２のシリンダチューブ２２０は、軸２３６の周りに逆方向に回転する。したがって、回転駆動装置２００を介して連結された対をなす関節駆動装置１０、１０（対をなすアームに相当する）は、互いに接近するように回転したり、互いに離反するように回転したりする。 As shown by the solid or dashed arrows in FIG. 5A, the first cylinder tube 210 and the second cylinder tube 220 rotate about the axis 236 in opposite directions. Accordingly, the paired joint drive devices 10 and 10 (corresponding to the paired arms) connected via the rotational drive device 200 rotate so as to approach each other or rotate so as to be separated from each other. .

多関節アーム装置２０には、その使用者の側から、リーチつまり作業点までの到達距離を長くとれること、周辺設備と干渉することなく作業点に到達できること、使わないときに小さくできること、などが要求されている。アームを多関節化することによって、上記の項目を達成できる。ただし、そのためには、関節駆動装置１０のみならず回転駆動装置２００の小型化および軽量化を図る必要がある。回転駆動装置２００が大型かつ重いと、多関節化したアームも、強度を高めるためにさらに大型になり、重くなってしまうからである。 The articulated arm device 20 has a reach from the user side, that is, a long reach distance to the work point, that it can reach the work point without interfering with peripheral equipment, and that it can be reduced when not in use. It is requested. The above items can be achieved by articulating the arm. However, for that purpose, not only the joint drive device 10 but also the rotation drive device 200 needs to be reduced in size and weight. This is because if the rotary drive device 200 is large and heavy, the articulated arm becomes larger and heavier in order to increase the strength.

本実施形態では、上述したように、回転駆動装置２００の小型化および軽量化を図ることができる。したがって、回転駆動装置２００を介して対をなす関節駆動装置１０、１０を連結することによって構成される多関節アーム装置２０の小型化および軽量化を図ることができる。よって、多関節アーム装置２０に要求されている、リーチを長くとれること、周辺設備と干渉することなく作業点に到達できること、使わないときに小さくできること、などを容易に満足することができる。 In the present embodiment, as described above, the rotary drive device 200 can be reduced in size and weight. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the multi-joint arm device 20 configured by connecting the paired joint drive devices 10 and 10 via the rotation drive device 200. Therefore, it is possible to easily satisfy the requirements for the multi-joint arm device 20, such as the long reach, the ability to reach the work point without interfering with the peripheral equipment, and the reduction when not in use.

本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜改変して実施することができる。例えば、シャフト部材２７０のカム溝２７１の傾斜方向や傾斜角度は、図示例のものに限定されず適宜改変できる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with appropriate modifications. For example, the inclination direction and the inclination angle of the cam groove 271 of the shaft member 270 are not limited to those in the illustrated example and can be modified as appropriate.

また、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０とシャフト部材２７０との係合機構を次のように改変してもよい。つまり、カム溝２７１を、シャフト部材２７０の外周面２７０ａに形成するのに代えて、第１と第２のシリンダチューブ２１０、２２０の内周面２１０ｂ、２２０ｂに形成する。第１のピン部材２８０を、第１のシリンダチューブ２１０に設けるのに代えて、シャフト部材２７０に設ける。また、第２のピン部材２９０を、第２のシリンダチューブ２２０に設けるのに代えて、シャフト部材２７０に設けてもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の作用、効果を奏する。 Further, the engagement mechanism between the first and second cylinder tubes 210 and 220 and the shaft member 270 may be modified as follows. That is, the cam groove 271 is formed on the inner peripheral surfaces 210 b and 220 b of the first and second cylinder tubes 210 and 220 instead of being formed on the outer peripheral surface 270 a of the shaft member 270. The first pin member 280 is provided on the shaft member 270 instead of being provided on the first cylinder tube 210. Further, the second pin member 290 may be provided on the shaft member 270 instead of being provided on the second cylinder tube 220. Also in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment are obtained.

さらに、第１と第２のピン部材２８０、２９０をなすカムフォロア３１０の本数を増やすことによって、耐トルクを挙げることも可能である。その他の改変例について以下に説明する。 Furthermore, torque resistance can be increased by increasing the number of cam followers 310 forming the first and second pin members 280 and 290. Other modifications will be described below.

（改変例）
図８は、復動手段３００を改変した回転駆動装置２００の内部構造を示す断面図である。なお、実施形態と共通する部材には同じ符号を付し、その説明は一部省略する。 (Modification example)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the internal structure of the rotary drive device 200 in which the backward moving means 300 is modified. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which is common in embodiment, and the description is partially omitted.

復動手段３００が流体圧を利用する実施形態について説明したが（図５Ａを参照）、本発明はこの場合に限定されるものではない。復動手段３００は、ピストン２４０およびシャフト部材２７０を復動し得る限りにおいて、適宜の構成を採用することができる。 Although the embodiment in which the return means 300 uses the fluid pressure has been described (see FIG. 5A), the present invention is not limited to this case. As long as the return means 300 can return the piston 240 and the shaft member 270, an appropriate structure can be adopted.

図８に示す回転駆動装置２００は、復動手段３００が、バネ部材の弾発力を利用している。この復動手段３００は、第２のシリンダチューブ２２０内に収容され、ピストン２４０およびシャフト部材２７０に対して、復動させる方向の弾発力を付勢するバネ部材３５０を含んでいる。バネ部材３５０は、圧縮コイルバネであり、第２の蓋部材２２３に設けたベアリング２３７と、延長部２４３の段差部２４６との間に介装している。バネ部材３５０の弾発力は、延長部２４３およびピストン２４０を介して、圧力室２５０内の流体圧と直接バランスするように働く。 In the rotary drive device 200 shown in FIG. 8, the return means 300 uses the elastic force of the spring member. The return movement means 300 is housed in the second cylinder tube 220 and includes a spring member 350 that urges the piston 240 and the shaft member 270 in a rebounding direction. The spring member 350 is a compression coil spring, and is interposed between the bearing 237 provided on the second lid member 223 and the step portion 246 of the extension portion 243. The elastic force of the spring member 350 acts to directly balance the fluid pressure in the pressure chamber 250 via the extension 243 and the piston 240.

この改変例においても、実施形態と同様に、回転駆動装置２００の全体の小型化を図り、小型化を通して重量の軽量化を図ることができる。また、復動用ピストン３２０用のシール部材３４０が不要となるので、その分だけ摺動抵抗が減少し、回転駆動装置２００の効率をより一層高めることができる。さらには、使用する圧縮流体の削減や、加工コストの削減も図ることができる。 Also in this modified example, as in the embodiment, the entire rotary drive device 200 can be reduced in size, and the weight can be reduced through the reduction in size. Further, since the seal member 340 for the return piston 320 is not required, the sliding resistance is reduced by that amount, and the efficiency of the rotary drive device 200 can be further increased. Furthermore, it is possible to reduce the compressed fluid to be used and the processing cost.

実施形態に係る多関節アーム装置を適用した、アーム型の助力装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the arm type assisting device to which the articulated arm apparatus which concerns on embodiment is applied. 図１に示される多関節アーム装置を拡げた状態で示す図である。It is a figure shown in the state which expanded the articulated arm apparatus shown in FIG. 図１に示される多関節アーム装置を閉じた状態で示す図である。It is a figure which shows the articulated arm apparatus shown by FIG. 1 in the closed state. 回転駆動装置を示す正面図である。It is a front view which shows a rotational drive apparatus. 回転駆動装置の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of a rotational drive apparatus. 図５ＡにおけるＡ部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the A section in FIG. 5A. 回転駆動装置のシャフト部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shaft member of a rotational drive apparatus. 第１のピン部材および第２のピン部材が、シャフト部材のカム溝に係合している状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the 1st pin member and the 2nd pin member are engaging with the cam groove of a shaft member. 復動手段を改変した回転駆動装置の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the rotation drive device which modified the return means.

Explanation of symbols

１０関節駆動装置（第１のアーム、第２のアーム、対をなすアーム）、
２０多関節アーム装置、
２１ハンド、
３１第１のフレーム、
３２第２のフレーム、
４０アーム部材、
６０平行アーム部材、
１００アーム型の助力装置、
１０１車体、
１０２搬送装置、
１０３ワーク、
１１０空圧機器、
１１１コンプレッサ、
１２０コントローラ、
２００回転駆動装置、
２１０第１のシリンダチューブ、
２１０ｂ第１のシリンダチューブの内周面、
２２０第２のシリンダチューブ、
２２０ｂ第２のシリンダチューブの内周面、
２３０回転ジョイント（連結部材）、
２３１〜２３５ベアリング、
２３６第１と第２のシリンダチューブが回転する軸
２４０ピストン、
２４１作用面、
２５０圧力室、
２６０シール部材、
２７０シャフト部材、
２７０ａシャフト部材の外周面、
２７１カム溝、
２７２シャフト部材の軸方向端面、
２７３第１の領域、
２７４第２の領域、
２７５シャフト部材の軸方向端面、
２８０第１のピン部材、
２９０第２のピン部材、
３００復動手段、
３１０カムフォロア（第１のピン部材、第２のピン部材）、
３２０復動用ピストン、
３２１作用面、
３３０復動用圧力室、
３４０シール部材、
３５０バネ部材。 10 joint drive device (first arm, second arm, paired arms),
20 articulated arm device,
21 hands,
31 first frame;
32 second frame,
40 arm members,
60 parallel arm members,
100 arm type assist device,
101 body,
102 conveying device,
103 work,
110 Pneumatic equipment,
111 compressor,
120 controller,
200 rotary drive,
210 first cylinder tube;
210b The inner peripheral surface of the first cylinder tube,
220 second cylinder tube,
220b The inner peripheral surface of the second cylinder tube,
230 rotary joint (connecting member),
231 to 235 bearings,
236 a shaft 240 piston on which the first and second cylinder tubes rotate;
241 working surface,
250 pressure chambers,
260 sealing member,
270 shaft member,
270a The outer peripheral surface of the shaft member,
271 cam groove,
272 axial end face of the shaft member,
273 first region,
274 second region,
275 axial end face of the shaft member,
280 first pin member,
290 second pin member;
300 Returning means,
310 cam follower (first pin member, second pin member),
320 piston for backward movement,
321 working surface,
330 pressure chamber for return movement,
340 sealing member,
350 Spring member.

Claims

First and second cylinder tubes having a hollow shape as output shafts;
A connecting member for connecting the first cylinder tube and the second cylinder tube coaxially and relatively rotatably;
A piston having a solid cylindrical shape that is accommodated in the first cylinder tube and slides against an inner peripheral surface of the first cylinder tube;
A pressure chamber that is defined between the first cylinder tube and the piston, and that supplies fluid pressure for moving the piston in a direction from the first cylinder tube toward the second cylinder tube; ,
A seal member provided on a sliding surface of the piston for sealing leakage of the fluid pressure;
The first and second cylinder tubes are accommodated in the first and second cylinder tubes so as to be movable in the axial direction of the first and second cylinder tubes and to be rotatable coaxially with the first and second cylinder tubes. A shaft member;
Cam grooves formed on the outer peripheral surface of the shaft member;
A first pin member provided in the first cylinder tube and slidably engaged with the cam groove;
A second pin member provided on the second cylinder tube and slidably engaged with the cam groove;
Reciprocating means for reciprocating the piston and the shaft member in a direction from the second cylinder tube toward the first cylinder tube;
The first and second cylinder tubes are moved via the first and second pin members engaged with the cam groove when the shaft member is moved forward by the piston and moved backward by the backward moving means. Rotation drive device which is made to rotate relatively on the same axis.

Of the cam grooves, the cam groove inclination direction in the first area where the first pin member engages, and the cam groove inclination direction in the second area where the second pin member engages. The rotation drive device according to claim 1, wherein the rotation direction is opposite to the axial direction of the shaft member.

The return means includes:
A reciprocating piston having a cylindrical shape that is accommodated in the second cylinder tube and slides with respect to an inner peripheral surface of the second cylinder tube;
2. A return pressure chamber, which is defined between the second cylinder tube and the return piston, and supplies a fluid pressure for returning the return piston. The rotation drive device according to 2.

The return means includes:
3. The rotation according to claim 1, further comprising a spring member housed in the second cylinder tube and biasing a resilient force in a reciprocating direction with respect to the piston and the shaft member. Drive device.

Instead of forming the cam groove on the outer peripheral surface of the shaft member, forming the cam groove on the inner peripheral surface of the first and second cylinder tubes,
Instead of providing the first pin member on the first cylinder tube, the first pin member is provided on the shaft member,
The rotary drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second pin member is provided on the shaft member instead of being provided on the second cylinder tube.

The rotary drive device according to claim 1, further comprising: a first arm connected to the first cylinder tube; and a second arm connected to the second cylinder tube. An articulated arm device configured by connecting a pair of arms via the rotation driving device.