JP5121467B2 - Rotary actuator - Google Patents
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Description
この発明は、ハウジングと、このハウジングの内部空間に回転自在に設けられたロータとを備え、内部空間に圧力流体を導くことによってロータの回転位置を変位させるロータリアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a rotary actuator that includes a housing and a rotor that is rotatably provided in the internal space of the housing, and that displaces the rotational position of the rotor by introducing pressure fluid into the internal space.
従来より、種々の部材を初期位置と所定の角度位置との間で回転変位させる装置として、ロータリアクチュエータが知られている。このロータリアクチュエータは、ハウジングと、このハウジングの内部空間に回転自在に設けられたロータとを備え、内部空間に圧力流体を導くことによってロータの回転位置を変位させる。 Conventionally, a rotary actuator is known as a device that rotationally displaces various members between an initial position and a predetermined angular position. This rotary actuator includes a housing and a rotor rotatably provided in the internal space of the housing, and displaces the rotational position of the rotor by introducing pressure fluid into the internal space.
例えば、特許文献1に示されたロータリアクチュエータでは、ハウジングの内部空間に1個のベーン(回転翼)を有するロータを回転自在に設け、このロータのベーンによってハウジングの内部空間を2つの圧力室に区画し、一方の圧力室に圧縮空気を導くことによってロータを時計方向に回転させ、他方の圧力室に圧縮空気を導くことによってロータを反時計方向に回転させるようにしている。
For example, in the rotary actuator disclosed in
しかしながら、上述した特許文献1に示されたロータリアクチュエータによると、ベーンが1枚であるので十分な回転トルクを得ることができない。このロータリアクチュエータにおいて、十分な回転トルクを得るためには、ベーンの面積を大きくしたり、圧縮空気の圧力を高圧としたり、圧縮空気の供給量を増大させたりしなければならず、ベーンの面積を大きくすると、ロータリアクチュエータが大型となる。また、圧縮空気の圧力を高圧としたり、圧縮空気の供給量を増大させたりすると、システム構成が高価となる。
However, according to the rotary actuator disclosed in
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、大型化することなく、また安価なシステム構成で、十分な回転トルクを得ることが可能なロータリアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to provide a rotary actuator capable of obtaining sufficient rotational torque without increasing the size and with an inexpensive system configuration. Is to provide.
このような目的を達成するために、本発明に係るロータリアクチュエータは、軸線に垂直な断面が略環状の内壁面とこの内壁面から前記軸に向けて突出し一体的に形成された複数の仕切壁とを有するハウジングと、このハウジングの軸線回りに回転自在に設けられ、その軸が弁体の弁軸に連結されたロータと、ロータの軸と弁体の弁軸との間の連結部に設けられ、ロータの軸の回転ストロークを弁体の弁軸の回転ストロークに調整するストローク調整機構とを備え、ロータは、隣り合う2つの仕切壁によって仕切られる各分割空間に1つずつ位置しその分割空間を第1の圧力室と第2の圧力室とに区画する回転翼を備え、ハウジングは、分割空間の第1および第2の圧力室のうち第1の圧力室に圧力流体を導く第1の流体圧力導入口と、分割空間の第1および第2の圧力室のうち第2の圧力室に圧力流体を導く第2の流体圧力導入口とを備え、第1の流体圧力導入口から第1の圧力室に圧力流体が導かれた場合、ロータが第1の回転方向に回転するとともに、このロータの回転に伴って第2の流体圧力導入口から第2の圧力室内の圧力流体が排出され、第2の流体圧力導入口から第2の圧力室に圧力流体が導かれた場合、ロータが第1の回転方向とは逆向きの第2の回転方向に回転するとともに、このロータの回転に伴って第1の流体圧力導入口から第1の圧力室内の圧力流体が排出され、更に、第1および第2の流体圧力導入口の何れか一方を流体圧力導入口とし、この流体圧力導入口から一方の圧力室に圧力流体が導かれた場合にロータが回転する方向とは逆向きの方向への付勢力をロータに付与する復帰バネを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, a rotary actuator according to the present invention includes an inner wall surface having a substantially annular cross section perpendicular to the axis, and a plurality of partition walls integrally formed projecting from the inner wall surface toward the shaft. Provided in a connecting portion between the rotor shaft and the valve shaft of the valve body, and a rotor connected to the valve shaft of the valve body. And a stroke adjusting mechanism that adjusts the rotation stroke of the rotor shaft to the rotation stroke of the valve shaft of the valve body, and the rotor is positioned one by one in each divided space partitioned by two adjacent partition walls. A rotary vane that divides the space into a first pressure chamber and a second pressure chamber is provided, and the housing is a first for guiding the pressure fluid to the first pressure chamber among the first and second pressure chambers of the divided space. Fluid pressure inlet and split A first fluid pressure introduction port for guiding a pressure fluid to the second pressure chamber among the first and second pressure chambers therebetween, and the pressure fluid flows from the first fluid pressure introduction port to the first pressure chamber. When guided, the rotor rotates in the first rotation direction, and with the rotation of the rotor, the pressure fluid in the second pressure chamber is discharged from the second fluid pressure inlet, and the second fluid pressure introduction When the pressure fluid is guided from the opening to the second pressure chamber, the rotor rotates in the second rotation direction opposite to the first rotation direction, and the first fluid pressure is accompanied with the rotation of the rotor. The pressure fluid in the first pressure chamber is discharged from the inlet, and either one of the first and second fluid pressure inlets is used as a fluid pressure inlet, and pressure is applied from the fluid pressure inlet to one pressure chamber. When the fluid is guided, it is attached in the direction opposite to the direction in which the rotor rotates. Characterized in that it comprises a return spring which imparts a force to the rotor.
この発明では、第1の流体圧力導入口から各分割空間の第1の圧力室に圧力流体が導かれ、各分割空間に1つずつ位置するロータの回転翼(ベーン)の各々に圧力流体の圧力が加わり、この加えられた圧力の方向(第1の回転方向)にロータが回転する。すなわち、各回転翼の面積の総和を受圧面積として、ロータが第1の回転方向に回転する。 In this invention, the pressure fluid is guided from the first fluid pressure inlet to the first pressure chamber of each divided space, and the pressure fluid is supplied to each rotor blade (vane) located in each divided space. Pressure is applied, and the rotor rotates in the direction of the applied pressure (first rotation direction). That is, the rotor rotates in the first rotation direction with the sum of the areas of the rotor blades as the pressure receiving area.
また、この発明では、第2の流体圧力導入口から各分割空間の第2の圧力室に圧力流体が導かれ、各分割空間に1つずつ位置するロータの回転翼(ベーン)の各々に圧力流体の圧力が加わり、この加えられた圧力の方向(第1の回転方向とは逆向きの方向(第2の回転方向))にロータが回転する。すなわち、各回転翼の面積の総和を受圧面積として、ロータが第2の回転方向に回転する。 Further, in the present invention, the pressure fluid is guided from the second fluid pressure inlet to the second pressure chamber of each divided space, and pressure is applied to each rotor blade (vane) located in each divided space. The pressure of the fluid is applied, and the rotor rotates in the direction of the applied pressure (direction opposite to the first rotation direction (second rotation direction)). That is, the rotor rotates in the second rotation direction with the total area of the rotor blades as the pressure receiving area.
なお、この発明において、第1の流体圧力導入口や第2の流体圧力導入口は、全ての分割空間に対して設けるようにしてもよいし、所定の分割空間に対してのみ設けるようにしてもよい。
また、本発明において、圧力流体を実際に導入する流体圧力導入口の数を選択するようにすれば、回転トルクを段階的に可変とすることが可能である。
また、本発明において、第1の流体圧力導入口から導入する圧力流体の圧力値と第2の流体圧力導入口から導入する圧力流体の圧力値とを調整することにより、ロータを連続的な位置で固定することも可能である。
In the present invention, the first fluid pressure inlet and the second fluid pressure inlet may be provided for all the divided spaces, or only for the predetermined divided spaces. Also good.
In the present invention, if the number of fluid pressure inlets through which pressure fluid is actually introduced is selected, the rotational torque can be varied stepwise.
Further, in the present invention, the rotor is continuously positioned by adjusting the pressure value of the pressure fluid introduced from the first fluid pressure inlet and the pressure value of the pressure fluid introduced from the second fluid pressure inlet. It is also possible to fix with.
本発明において、ロータリアクチュエータは、第1および第2の流体圧力導入口の何れか一方を流体圧力導入口とし、この流体圧力導入口から一方の圧力室に圧力流体が導かれた場合にロータが回転する方向とは逆向きの方向への付勢力をロータに付与する復帰バネを備えている。In the present invention, the rotary actuator has one of the first and second fluid pressure inlets as a fluid pressure inlet, and when the pressure fluid is led from the fluid pressure inlet to one of the pressure chambers, A return spring is provided that applies a biasing force to the rotor in a direction opposite to the direction of rotation.
本発明において、例えば、第1の流体圧力導入口を流体圧力導入口とすると、流体圧力導入口から一方の圧力室に導かれている圧力流体が消失すると、復帰バネの付勢力によってロータが第2の回転方向へ回転し、初期の回転位置に復帰する。本発明では、このような復帰バネを設けることにより、ロータの回転位置を初期の回転位置に復帰させるための流体圧力の供給源の必要をなくして、流体圧力の供給源を1系統で済ませることが可能となる。
In the present invention, for example, if the first fluid pressure inlet is a fluid pressure inlet, when the pressure fluid led from the fluid pressure inlet to one of the pressure chambers disappears, the rotor is moved by the biasing force of the return spring. 2 rotates in the direction of
本発明において、復帰バネを設ける場合、第1の回転方向は、時計方向であってもよいし、反時計方向であってもよい。第1の回転方向を時計方向とした場合、流体圧力導入口から一方の圧力室に導かれている圧力流体が消失すると、ロータは復帰バネの付勢力によって反時計方向へ回転する。第1の回転方向を反時計方向した場合、流体圧力導入口から一方の圧力室に導かれている圧力流体が消失すると、ロータは復帰バネの付勢力によって時計方向へ回転する。 In the present invention, when the return spring is provided, the first rotation direction may be clockwise or counterclockwise. When the first rotation direction is clockwise, when the pressure fluid guided from the fluid pressure introduction port to the one pressure chamber disappears, the rotor rotates counterclockwise by the biasing force of the return spring. When the first rotation direction is counterclockwise, when the pressure fluid guided from the fluid pressure inlet to the one pressure chamber disappears, the rotor rotates clockwise by the biasing force of the return spring.
また、本発明では、一方の圧力室に導かれる圧力流体によって圧縮される他方の圧力室内の流体を排出させるようにする。本発明において、他方の圧力室に対して流体圧力排出口を設けないものとすると、一方の圧力室に導かれる圧力流体によって他方の圧力室内の流体が圧縮され、ロータの回転速度が落ちたり、回転可能範囲が狭まったりする。本発明では、他方の圧力室に対して流体圧力排出口を設けることにより、一方の圧力室に導かれる圧力流体によって圧縮される他方の圧力室内の流体を排出させ、ロータの回転速度を速めたり、ロータの回転可能範囲を広くすることが可能となる。 In the present invention, the fluid in the other pressure chamber compressed by the pressure fluid guided to the one pressure chamber is discharged. In the present invention, when the fluid pressure discharge port is not provided for the other pressure chamber, the fluid in the other pressure chamber is compressed by the pressure fluid guided to the one pressure chamber, and the rotational speed of the rotor decreases. The range of rotation is narrowed. In the present invention, by providing a fluid pressure discharge port for the other pressure chamber, the fluid in the other pressure chamber compressed by the pressure fluid guided to the one pressure chamber is discharged, and the rotational speed of the rotor is increased. The rotor can be rotated over a wide range.
また、本発明では、ロータの軸を弁体の弁軸に連結し、ロータの軸と弁体の弁軸との間の連結部に、ロータの軸の回転ストロークを弁体の弁軸の回転ストロークに調整するストローク調整機構を設けるようにする。本発明では、回転トルクを増大させることができるが、ロータの軸の回転範囲(回転ストローク)は狭くなる。そこで、ロータの軸と弁体の弁軸との間の連結部に、ロータの軸の回転ストロークを弁体の弁軸の回転ストロークに調整するストローク調整機構を設けるようにし、ロータの軸の回転範囲を弁体の弁軸の回転範囲に対応させることができるようにする。 In the present invention, the rotor shaft is connected to the valve shaft of the valve body, and the rotation stroke of the rotor shaft is connected to the connection between the rotor shaft and the valve shaft of the valve body. to be provided a stroke adjusting mechanism for adjusting the stroke. In the present invention, the rotational torque can be increased, but the rotational range (rotational stroke) of the rotor shaft is narrowed. Therefore, the connection between the valve shaft of the shaft and the valve body of the rotor, so as to provide a stroke adjusting mechanism for adjusting the rotational stroke of the shaft of the rotor to the rotation stroke of the valve shaft of the valve body, the axis of the rotor the rotation range to be able to correspond to the rotation range of the valve stem of the valve body.
この場合、ストローク調整機構として、ロータの軸に連結された外輪歯車と、この外輪歯車に噛合する遊星歯車と、この遊星歯車を軸支する遊星キャリアと、この遊星キャリアに軸支された遊星歯車と噛合し弁体の弁軸に連結された太陽歯車とで構成される遊星歯車機構を用いることが考えられる。ストローク調整機構として遊星歯車機構を用いると、ロータの軸と弁体の弁軸を同軸にすることができて、軸と直交する方向にスペースをとらない構造とすることができる。 In this case, as a stroke adjusting mechanism, an outer ring gear connected to the shaft of the rotor, a planetary gear meshing with the outer ring gear, a planet carrier that supports the planet gear, and a planet gear that is supported by the planet carrier. It is conceivable to use a planetary gear mechanism composed of a sun gear engaged with the valve shaft and connected to the valve shaft of the valve body. When a planetary gear mechanism is used as the stroke adjusting mechanism, the rotor shaft and the valve shaft of the valve body can be made coaxial, and a structure that does not take up space in the direction perpendicular to the shaft can be achieved.
本発明によれば、ハウジングの内部空間を囲む環状の内壁面に、その内部空間の中心部に向けて一体的に突出して形成された複数個の仕切壁を設け、ロータに、仕切壁によって仕切られる内部空間の各分割空間に1つずつ位置しその分割空間を第1の圧力室と第2の圧力室とに区画する回転翼を設け、ハウジングに、更に、分割空間の第1および第2の圧力室のうち第1の圧力室に圧力流体を導く第1の流体圧力導入口と、分割空間の第1および第2の圧力室のうち第2の圧力室に圧力流体を導く第2の流体圧力導入口とを設けるようにしたので、各分割空間の第1の圧力室に圧力流体を導いて、各分割空間に1つずつ位置するロータの回転翼の各々に圧力流体の圧力を加えるようにして、受圧面積を増大させ、ロータの回転翼の面積を大きくすることなく、また圧力流体の圧力を高圧としたり、圧力流体の供給量を増大させたりすることなく、回転トルクを増大させることが可能となる。これにより、大型化することなく、安価なシステム構成で、十分な回転トルクを得ることができるようになる。 According to the present invention, the annular inner wall surface surrounding the inner space of the housing is provided with a plurality of partition walls formed integrally protruding toward the center of the inner space, and the rotor is partitioned by the partition wall. One rotating blade is provided in each divided space of the inner space to be divided into a first pressure chamber and a second pressure chamber, and the housing is further provided with first and second divided spaces. A first fluid pressure inlet for introducing a pressure fluid to the first pressure chamber of the pressure chambers, and a second for guiding the pressure fluid to the second pressure chamber of the first and second pressure chambers of the divided space. Since the fluid pressure inlet is provided , the pressure fluid is guided to the first pressure chamber of each divided space, and the pressure fluid pressure is applied to each rotor blade located in each divided space. In this way, the pressure receiving area is increased and the rotor blade area is increased. Without, also or as high pressure of the pressure fluid, without or increase the supply amount of the pressure fluid, it is possible to increase the rotation torque. Thereby, sufficient rotational torque can be obtained with an inexpensive system configuration without increasing the size.
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔参考例〕
図1は本発明に係るロータリアクチュエータを用いたシステムの一実施の形態の説明に入る前の参考例の要部を示す図である。同図において、100はロータリアクチュエータであり、ハウジング1と、このハウジング1の内部空間1aに回転自在に設けられたロータ2とを主要構成要素とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[ Reference example ]
FIG. 1 is a diagram showing a main part of a reference example before a description of an embodiment of a system using a rotary actuator according to the present invention. In the figure,
201および202は第1および第2の圧縮空気AR1およびAR2を供給する第1および第2の圧縮空気供給部、300は第1および第2の圧縮空気供給部201および202からの圧縮空気AR1およびAR2の供給動作を制御する制御装置である。ロータリアクチュエータ100は、第1の圧縮空気供給部201からの圧縮空気AR1および第2の圧縮空気供給部202からの圧縮空気AR2の供給を受けて動作する。
201 and 202 are first and second compressed air supply units that supply the first and second compressed air AR1 and AR2, and 300 is a compressed air AR1 from the first and second compressed
ロータリアクチュエータ100において、ハウジング1は円筒状とされており、その環状の内壁面1bで囲まれた空間が内部空間1aとされている。この環状の内壁面1bには、90゜の角度間隔で、内部空間1aの中心部に向けて一体的に突出して形成された仕切壁1c(1c1〜1c4)が設けられている。
In the
ロータ2は、その駆動軸2cが内部空間1aの中心部に位置し、そのロータ胴2aの周面に、仕切壁1cによって仕切られる内部空間1aの各分割空間(扇形の空間)1d(1d1〜1d4)に1つずつ位置しその分割空間1dを第1の圧力室R1と第2の圧力室R2に区画するベーン(回転翼)2b(2b1〜2b4)を備えている。各ベーン2bの先端はハウジング1の内壁面1bまで延びている。
The
ハウジング1において、各仕切壁1cの先端はロータ胴2aの周面まで延びており、各分割空間1dに面するハウジング1の内壁面1bには、その分割空間1dを形成する両側の仕切壁1cの近傍に、ストッパST1,ST2が一体的に突出して設けられている。
In the
また、ハウジング1には、分割空間1d毎に、ストッパST1とこのストッパST1に近接する仕切壁1cとの間に、第1の圧縮空気供給部201からの圧縮空気AR1をベーン2bで区画される第1の圧力室R1に導く第1の圧縮空気導入口H1が設けられ、ストッパST2とこのストッパST2に近接する仕切壁1cとの間に、第2の圧縮空気供給部202からの圧縮空気AR2をベーン2bで区画される第2の圧力室R2に導く第2の圧縮空気導入口H2が設けられている。
In the
なお、このロータリアクチュエータ100において、ロータ胴2aと各仕切壁1cとの間の摺動面、内壁面1bとベーン2bとの間の摺動面、各分割空間1dの上下面などはシールされることにより、区切られた区画の間で空気の流入はないものとされている。
In this
〔動作例1:2位置動作〕
次に、このシステムにおけるロータリアクチュエータ100の動作例1として、2位置動作について説明する。この2位置動作において、制御装置300は、第1の動作モードと第2の動作モードとの選択機能を有し、第1の動作モードでは、圧縮空気供給部201からのロータリアクチュエータ100への圧縮空気AR1の供給動作をオンとし、第2の圧縮空気供給部202からのロータリアクチュエータ100への圧縮空気AR2の供給動作をオフとする。第2の動作モードでは、第2の圧縮空気供給部202からのロータリアクチュエータ100への圧縮空気AR2の供給動作をオンとし、第1の圧縮空気供給部201からのロータリアクチュエータ100への圧縮空気AR2の供給動作をオフとする。
[Operation example 1: 2-position operation]
Next, a two-position operation will be described as an operation example 1 of the
〔第1の動作モード〕
制御装置300が第1の動作モードを選択すると、第1の圧縮空気供給部201からの圧縮空気AR1がロータリアクチュエータ100へ供給され、この供給された圧縮空気AR1がハウジング1に設けられた第1の圧縮空気導入口H1から各分割空間1dの第1の圧力室R1に導かれる。
[First operation mode]
When the
これにより、各分割空間1dに位置するロータ2のベーン2bの各々に圧縮空気AR1の圧力が加わり、この加えられた圧力の方向(反時計方向)にロータ2が回転する。
As a result, the pressure of the compressed air AR1 is applied to each of the
この場合、ロータ2の回転によって各分割空間1dの第2の圧力室R2内の空気が圧縮されるが、この第2の圧力室R2内の空気は第2の圧縮空気導入口H2から排出されるので、ロータ2の素速い回転動作が得られる。
In this case, the air in the second pressure chamber R2 of each divided
そして、ロータ2の反時計方向への回転によって、ベーン2bがストッパST2に当接すると、この位置を第1の動作モード位置(所定の回転位置)として、ロータ2の回転が停止する。
Then, when the
〔第2の動作モード〕
制御装置300が第2の動作モードを選択すると、第2の圧縮空気供給部202からの圧縮空気AR2がロータリアクチュエータ100へ供給され、この供給された圧縮空気AR2がハウジング1に設けられた第2の圧縮空気導入口H2から各分割空間1dの第2の圧力室R2に導かれる。
[Second operation mode]
When the
これにより、各分割空間1dに位置するロータ2のベーン2bの各々に圧縮空気AR2の圧力が加わり、この加えられた圧力の方向(時計方向)にロータ2が回転する。
Thereby, the pressure of the compressed air AR2 is applied to each of the
この場合、ロータ2の回転によって各分割空間1dの第1の圧力室R1内の空気が圧縮されるが、この第1の圧力室R1内の空気は第1の圧縮空気導入口H1から排出されるので、ロータ2の素速い回転動作が得られる。
In this case, the air in the first pressure chamber R1 of each divided
そして、ロータ2の時計方向への回転によって、ベーン2bがストッパST1に当接すると、この位置を第2の動作モード位置(初期の回転位置)として、ロータ2の回転が停止する。
Then, when the
〔動作例2:連続位置動作〕
次に、このシステムにおけるロータリアクチュエータ100の動作例2として、連続位置動作について説明する。この連続位置動作において、制御装置300は、ロータリアクチュエータ100のロータ2の回転可能範囲をθmin〜θmaxとした場合、この回転可能範囲θmin〜θmax内の任意の回転位置にロータ2の回転位置を調整する回転位置調整機能を有する。
[Operation example 2: Continuous position operation]
Next, continuous position operation will be described as operation example 2 of the
例えば、ロータ2の回転可能範囲θmin〜θmax内の所望の回転位置をθspとした場合、制御装置300は、ロータ2の回転位置がθspとなるように、第1の圧縮空気供給部201からの圧縮空気AR1の圧力値および第2の圧縮空気供給部202からの圧縮空気AR2の圧力値を調整する。
For example, if the desired rotational position within the rotatable range θmin to θmax of the
圧力値が調整された圧縮空気AR1は、第1の圧縮空気導入口H1から各分割空間1dの第1の圧力室R1に導かれ、圧力値が調整された圧縮空気AR2は、ハウジング1の第2の圧縮空気導入口H2から各分割空間1dの第2の圧力室R2に導かれる。
The compressed air AR1 whose pressure value has been adjusted is guided from the first compressed air introduction port H1 to the first pressure chamber R1 of each divided
ここで、圧縮空気AR1の圧力値が圧縮空気AR2の圧力値よりも高いと、その圧力差に応じた力が各分割空間1dに位置するベーン2bの各々に加わり、ロータ2が反時計方向に回転する。圧縮空気AR2の圧力値が圧縮空気AR1の圧力値よりも高いと、その圧力差に応じた力が各分割空間1dに位置するベーン2bの各々に加わり、ロータ2が時計方向に回転する。そして、第1の圧力室R1内の圧力と第2の圧力室R2内の圧力とが釣り合った位置で、ロータ2の回転が停止する。
Here, when the pressure value of the compressed air AR1 is higher than the pressure value of the compressed air AR2, a force corresponding to the pressure difference is applied to each of the
この動作例1,2からも分かるように、この参考例では、ロータ2の各ベーン2bの面積の総和が受圧面積となるので、ベーン2bの面積を大きくすることなく、また圧縮空気AR1,AR2の圧力を高圧としたり、圧縮空気AR1,AR2の供給量を増大させたりすることなく、ロータリアクチュエータ100の回転トルクを増大させることができるようになる。これにより、ロータリアクチュエータ100の大型化が避けられ、安価なシステム構成で、十分な回転トルクを得ることができるようになる。
As can be seen from the operation examples 1 and 2, in this reference example , the sum of the areas of the
〔実施の形態1〕
上述した参考例では、圧縮空気の供給系統を第1の圧縮空気供給源201と第2の圧縮空気供給源202の2系統としている。これに対して、実施の形態1では、図2にその概略構成を示すように、ロータリアクチュエータ100に復帰バネ3を設けることによって、圧縮空気の供給系統を1系統としている。
[ Embodiment 1 ]
In the reference example described above, the compressed air supply system includes two systems, a first compressed
この例では、復帰バネ3として、ねじりコイルバネを設け、時計方向への付勢力をロータ2に付与させている。また、第1の圧縮空気供給源201のみを設け、この第1の圧縮空気供給源201からのロータリアクチュエータ100への圧縮空気AR1の供給/遮断を制御装置300によって制御するようにしている。
In this example, a torsion coil spring is provided as the
この実施の形態1では、第1の圧縮空気供給源201からの圧縮空気AR1がロータリアクチュエータ100へ供給され、この供給された圧縮空気AR1がハウジング1に設けられた圧縮空気導入口H1から各分割空間1dの第1の圧力室R1に導かれる。
In the first embodiment , the compressed air AR1 from the first compressed
これにより、各分割空間1dに位置するロータ2のベーン2bの各々に圧縮空気AR1の圧力が加わり、この加えられた圧力の方向(反時計方向)に、復帰バネ2の時計方向への付勢力に抗して、ロータ2が回転する。
Thereby, the pressure of the compressed air AR1 is applied to each of the
この場合、ロータ2の回転によって各分割空間1dの第2の圧力室R2内の空気が圧縮されるが、この第2の圧力室R2内の空気は圧縮空気導入口H2から排出されるので、ロータ2の素速い回転動作が得られる。なお、この実施の形態1では、圧縮空気導入口H2を圧縮空気排出口と呼ぶ。
In this case, the air in the second pressure chamber R2 of each divided
第1の圧縮空気供給源201からの圧縮空気AR1のロータリアクチュエータ100へ供給が遮断され、圧縮空気導入口H1から各分割空間1dの第1の圧力室R1に導かれていた圧縮空気AR1が消失すると、復帰バネ3の付勢力によってロータ2が時計方向へ回転する。
The supply of the compressed air AR1 from the first compressed
これにより、ロータ2が初期の回転位置に戻されるものとなり、圧縮空気AR1の供給/遮断の制御のみで、上述した動作例1と同様の2位置動作が得られる。また、圧縮空気AR1の圧力値の調整のみで、上述した動作例2と同様の連続位置動作が得られる。
As a result, the
なお、図2に示した例では、復帰バネ3によって時計方向への付勢力をロータ2に付与するようにしたが、復帰バネ3によって反時計方向への付勢力をロータ2に付与するようにしてもよい。この場合、図3にその概略構成を示すように、第2の圧縮空気供給源202のみを設け、この第2の圧縮空気供給源202からの圧縮空気AR2をハウジング1の圧縮空気導入口H2から各分割空間1dの第2の圧力室R2に導くようにする。この場合、圧縮空気導入口H1は、圧縮空気排出口となる。
In the example shown in FIG. 2, the urging force in the clockwise direction is applied to the
〔実施の形態2〕
上述した実施の形態1では、ハウジング1の内壁面1bに90゜の角度間隔で仕切壁1c(1c1〜1c4)を設けたが、仕切壁1cは必ずしも90゜間隔で設けなくてもよい。例えば、図4に示すように、ハウジング1の内壁面1bに45゜の角度間隔で仕切壁1c(1c1〜1c8)を設けるようにしてもよい。
[ Embodiment 2 ]
In the first embodiment described above, the
この場合、ロータ胴2aの周面には、仕切壁1cによって仕切られる内部空間1aの各分割空間1d(1d1〜1d8)に1つずつ位置しその分割空間1dを第1の圧力室R1と第2の圧力室R2に区画するベーン2b(2b1〜2b8)を設けるようにする。また、分割空間1d毎に、ストッパST1,ST2、第1および第2の圧縮空気導入口H1,H2を設けるようにする。
In this case, on the peripheral surface of the
図4に示した例では、分割空間1dおよびベーン2bの数がそれぞれ8個となり、分割空間1dおよびベーン2bの数が増える。このように、分割空間1dおよびベーン2bの数を増やすことにより、ロータリアクチュエータ100の回転トルクをさらに増大させることができるようになる。
In the example shown in FIG. 4, the number of the divided
〔実施の形態3〕
実施の形態2のように、分割空間1dおよびベーン2bの数を増やすと、ロータ2の回転可能範囲が減少する。ロータ2の回転可能範囲が減少すると、例えば、図5に示すように、ロータ2の駆動軸2cで弁体4の弁軸4aを動かすような場合、回転範囲が不足するという問題が生じることがある。
[ Embodiment 3 ]
When the number of the divided
そこで、実施の形態3では、図6に示すように、ロータ2の駆動軸2cと弁体4の弁軸4aとの間の連結部に、ロータ2の駆動軸2cの回転ストローク(回転範囲)を弁体4の弁軸4aの回転ストローク(回転範囲)に調整するストローク調整機構5を設ける。
Therefore, in the third embodiment , as shown in FIG. 6, the rotation stroke (rotation range) of the
例えば、図7に示すように、ロータ2の駆動軸2cと弁体4の弁軸4aに適当に大きさを調整した歯車5a,5bを取り付けることで、ロータ2の駆動軸2cの回転ストロークと弁体4の弁軸4aの回転ストロークとを合わせる。
For example, as shown in FIG. 7, the rotation stroke of the
なお、ストローク調整機構5として遊星歯車機構を用いるようにすれば、ロータ2の駆動軸2cと弁体4の弁軸4aを同軸にすることができて、軸と直交する方向にスペースをとらない構造とすることができるようになる。
If a planetary gear mechanism is used as the
遊星歯車機構とは、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車が自転しつつ公転する構造をもった減速機構として周知の機構であり、少ない段数で大きな減速比が得られること、大きなトルクが伝達できること、入力軸と出力軸を同軸上に配置できること、などの特徴を有する。 A planetary gear mechanism is a well-known mechanism that has a structure in which a plurality of planetary gears rotate and revolve around a sun gear. A large reduction ratio can be obtained with a small number of stages, and a large torque can be transmitted. It has the characteristics that the input shaft and the output shaft can be arranged on the same axis.
遊星歯車機構の1つのユニットは、図8にその概略的な構成を示すように、太陽歯車5−1と、遊星歯車5−2と、遊星歯車5−2の公転運動を拾う遊星キャリア5−3と、外輪歯車5−4とから構成される。 One unit of the planetary gear mechanism has a planetary carrier 5- that picks up the revolving motion of the sun gear 5-1, the planetary gear 5-2, and the planetary gear 5-2 as shown in FIG. 3 and an outer ring gear 5-4.
この遊星歯車機構をストローク調整機構5として用いる場合、ロータ2の駆動軸2cに外輪歯車5−4を連結し、この外輪歯車5−4に遊星キャリア5−3に軸支された遊星歯車5−2を噛合させ、この遊星歯車5−4に太陽歯車5−1を噛合させ、この太陽歯車5−1に弁体4の弁軸4aを連結させる。
When this planetary gear mechanism is used as the
なお、上述した実施の形態1〜3において、第1の圧縮空気導入口H1や第2の圧縮空気導入口H2は、所定の分割空間1dに対してのみ設けるようにしてもよい。
また、上述した実施の形態1〜3では、圧力流体として圧縮空気を用いた例で説明したが、圧力流体は圧縮空気に限られるものでないことは言うまでもない。
In the first to third embodiments described above, the first compressed air inlet H1 and the second compressed air inlet H2 may be provided only for the predetermined divided
Moreover, in Embodiment 1-3 mentioned above, although demonstrated using the example which used compressed air as a pressure fluid, it cannot be overemphasized that a pressure fluid is not restricted to compressed air.
また、上述した実施の形態1〜3において、圧縮空気を実際に導入する圧縮空気導入口H1やH2の数を選択するようにしてもよい。このようにすると、圧縮空気AR1やAR2の圧力を加えるベーン2bの数を変えて、すなわち受圧面積を変えて、ロータリアクチュエータ100の回転トルクを段階的に可変とすることが可能となる。
In the first to third embodiments described above, the number of compressed air inlets H1 and H2 through which compressed air is actually introduced may be selected. In this way, it is possible to change the rotational torque of the
1…ハウジング、1a…内部空間、1b…内壁面、1c(1c1〜1c8)…仕切壁、1d(1d1〜1d8)…分割空間、ST1,ST2…ストッパ、R1…第1の圧力室、R2…第2の圧力室、H1…第1の圧縮空気導入口、H2…第2の圧縮空気導入口、2…ロータ、2a…ロータ胴、2b(2b1〜2b8)…ベーン(回転翼)、2c…駆動軸、3…復帰バネ、4…弁体、4a…弁軸、5…ストローク調整機構、5a,5b…歯車、5−1…太陽歯車、5−2…遊星歯車、5−3…遊星キャリア、5−4…外輪歯車、100…ロータリアクチュエータ、201…第1の圧縮空気供給部、202…第2の圧縮空気供給部、300…制御装置、AR1,AR2…圧縮空気。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
このハウジングの前記軸線回りに回転自在に設けられ、その軸が弁体の弁軸に連結されたロータと、
前記ロータの軸と前記弁体の弁軸との間の連結部に設けられ、前記ロータの軸の回転ストロークを前記弁体の弁軸の回転ストロークに調整するストローク調整機構とを備え、
前記ロータは、
隣り合う2つの前記仕切壁によって仕切られる各分割空間に1つずつ位置しその分割空間を第1の圧力室と第2の圧力室とに区画する回転翼を備え、
前記ハウジングは、
前記分割空間の前記第1および第2の圧力室のうち第1の圧力室に前記圧力流体を導く第1の流体圧力導入口と、
前記分割空間の前記第1および第2の圧力室のうち第2の圧力室に前記圧力流体を導く第2の流体圧力導入口とを備え、
前記第1の流体圧力導入口から前記第1の圧力室に前記圧力流体が導かれた場合、前記ロータが第1の回転方向に回転するとともに、このロータの回転に伴って前記第2の流体圧力導入口から前記第2の圧力室内の圧力流体が排出され、
前記第2の流体圧力導入口から前記第2の圧力室に前記圧力流体が導かれた場合、前記ロータが前記第1の回転方向とは逆向きの第2の回転方向に回転するとともに、このロータの回転に伴って前記第1の流体圧力導入口から前記第1の圧力室内の圧力流体が排出され、
更に、
前記第1および第2の流体圧力導入口の何れか一方を流体圧力導入口とし、この流体圧力導入口から前記一方の圧力室に前記圧力流体が導かれた場合に前記ロータが回転する方向とは逆向きの方向への付勢力を前記ロータに付与する復帰バネを備える
ことを特徴とするロータリアクチュエータ。 A housing having a substantially annular inner wall surface perpendicular to the axis and a plurality of integrally formed partition walls projecting from the inner wall surface toward the shaft;
A rotor provided rotatably around the axis of the housing , the shaft of which is connected to the valve shaft of the valve body;
A stroke adjusting mechanism that is provided at a connecting portion between the shaft of the rotor and the valve shaft of the valve body, and adjusts the rotation stroke of the shaft of the rotor to the rotation stroke of the valve shaft of the valve body;
The rotor is
One rotary blade is located in each divided space partitioned by two adjacent partition walls, and divides the divided space into a first pressure chamber and a second pressure chamber, and
The housing is
A first fluid pressure inlet for guiding the pressure fluid to a first pressure chamber of the first and second pressure chambers of the divided space;
A second fluid pressure inlet for guiding the pressure fluid to a second pressure chamber among the first and second pressure chambers of the divided space;
When the pressure fluid is guided from the first fluid pressure inlet to the first pressure chamber, the rotor rotates in the first rotation direction, and the second fluid accompanies the rotation of the rotor. The pressure fluid in the second pressure chamber is discharged from the pressure inlet,
When the pressure fluid is guided from the second fluid pressure inlet to the second pressure chamber, the rotor rotates in a second rotation direction opposite to the first rotation direction, and this With the rotation of the rotor, the pressure fluid in the first pressure chamber is discharged from the first fluid pressure inlet,
Furthermore,
One of the first and second fluid pressure inlets is used as a fluid pressure inlet, and the rotor rotates when the pressure fluid is guided from the fluid pressure inlet to the one pressure chamber. Comprises a return spring for applying a biasing force in the opposite direction to the rotor .
前記ストローク調整機構は、
前記ロータの軸に連結された外輪歯車と、
この外輪歯車に噛合する遊星歯車と、
この遊星歯車を軸支する遊星キャリアと、
この遊星キャリアに軸支された遊星歯車と噛合し前記弁体の弁軸に連結された太陽歯車とで構成される遊星歯車機構である
ことを特徴とするロータリアクチュエータ。 The rotary actuator according to claim 1 ,
The stroke adjusting mechanism is
An outer ring gear coupled to the shaft of the rotor;
A planetary gear meshing with the outer ring gear;
A planet carrier that supports this planetary gear,
A rotary actuator characterized by being a planetary gear mechanism comprising a planetary gear that is pivotally supported by the planetary carrier and a sun gear that is connected to the valve shaft of the valve body .
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