JP6908266B2 - ロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータリージョイントが内蔵されているロータリーアクチュエータに関する。

ロータリージョイントを備えるロータリーアクチュエータとして以下の特許文献がある。すなわち、特許文献１の工作機械の回転テーブル装置は、回転テーブルの対面側にロータリージョイントが設置されており、回転テーブルの回転軸には、対面のロータリージョイントから空気・流体をテーブルへ供給する管路が設けられているものである。

特許文献２の割り出しテーブルは、モータ出力軸の両端部がベアリングによりモータハウジングに回転可能に支えられていて、モータ出力軸中央の中空空間に後方からテーブルまで油圧配管が通されていて、油圧配管下端にはロータリージョイントが接続されているものである。

特許文献３のインデックステーブルは、フレームにはディストリビュータが設けられていて、テーブルにはスピンドルが設けられており、フレームには、スピンドルが回転可能に挿入されていて、スピンドルの両端部が軸受によりフレームに回転可能に支承されていて、ディストリビュータとスピンドルとがロータリージョイントを構成するものである。

特許第４９６３９３７号公報 特開２００８−２１３０９８号公報 実開平２−５１０４１号公報

上記の特許文献１の工作機械の回転テーブル装置は、回転軸の軸方向には流体供給管路のロータリジョイントと空気吸引管路のロータリジョイントとが設けられているものである。この結果、上記の特許文献１の工作機械の回転テーブル装置は、回転軸およびハウジングと、流体供給管路のロータリジョイントおよび空気吸引管路のロータリジョイントとが、回転軸の軸方向に別々に配置されているので、装置全体が回転軸の軸方向に大型化する傾向にある。しかも、上記の特許文献１の工作機械の回転テーブル装置は、回転軸の剛性を上げるために、回転軸の両端部を回転可能に支持する軸受の間の距離を長くすると、装置全体が回転軸の軸方向にさらに大型化する傾向にある。

上記の特許文献２の割り出しテーブルは、モータ出力軸の中を通した油圧配管の下端にはロータリージョイントが接続されているものである。この結果、上記の特許文献２の割り出しテーブルは、モータ出力軸およびハウジングからなる駆動モータ機構と、ロータリジョイントとが、モータ出力軸の軸方向に別々に配置されているので、装置全体がモータ出力軸の軸方向に大型化する傾向にある。しかも、上記の特許文献２の割り出しテーブルは、モータ出力軸の剛性を上げるために、モータ出力軸の両端部を回転可能に支えるベアリングの間の距離を長くすると、装置全体がモータ出力軸の軸方向にさらに大型化する傾向にある。

上記の特許文献３のインデックステーブルは、フレームには相互に係合するウォームホイールとウォームスピンドルとが回転可能に設けられていて、ウォームホイールがテーブルを介してスピンドルに一体的に取り付けられている。この結果、上記の特許文献３のインデックステーブルは、スピンドルの軸方向に対して直交する方向には、ウォームスピンドルが配置されていて、かつ、ウォームスピンドルなどを介してスピンドルを回転させる駆動モータなどが配置されているので、装置全体がスピンドルの軸方向には大型化しない。しかも、上記の特許文献３のインデックステーブルは、スピンドルの剛性を上げるために、スピンドルの両端部を回転可能に支承する軸受の間の距離を長くしても、スピンドルの軸方向において、装置全体がスピンドルの軸方向にはさほど大型化しない。

しかしながら、上記の特許文献３のインデックステーブルは、スピンドルの軸方向に対して直交する方向において、ディストリビュータおよびスピンドルから構成されるロータリージョイントと、ウォームホイール、ウォームスピンドルおよび駆動モータなどとが、配置されている。このため、上記の特許文献３のインデックステーブルは、装置全体がスピンドルの軸方向に対して直交する方向において大型化する傾向にある。

本発明が解決しようとする課題は、回転軸の高剛性化と装置全体の小型化とを図ることができるロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータを提供することにある。

本発明のロータリージョイントは、回転体と、回転体が収容されている固定体と、回転体を固定体に回転可能に支持する軸受と、回転体と固定体との間に設けられているＯリングと、を備え、回転体には、環状流路と環状Ｏリング溝とが交互に設けられていて、回転体の環状流路と環状Ｏリング溝との間には、環状封止凸部が設けられていて、Ｏリングが、環状Ｏリング溝に嵌合されていて環状流路を封止し、環状封止凸部の環状流路側の壁面が、環状Ｏリング溝側から環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす、ことを特徴とする。

本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、ロータリージョイントを含み、ロータリージョイントは、回転体と、回転体が収容されている固定体と、回転体を前記固定体に回転可能に支持する軸受と、回転体と前記固定体との間に設けられているＯリングとを備え、回転体には、環状流路と環状Ｏリング溝とが交互に設けられていて、回転体の環状流路と環状Ｏリング溝との間には、環状封止凸部が設けられていて、Ｏリングは、環状Ｏリング溝に嵌合されていて環状流路を封止し、環状封止凸部の環状流路側の壁面は、環状Ｏリング溝側から環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなし、ロータリーアクチュエータは、さらに駆動軸とケーシングとを有する駆動モータと、回転体を構成する回転軸の両端部を回転軸が収容されているハウジングに回転可能に支持する第１軸受および第２軸受とを備える、ことを特徴とする。

本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは原点センサを備え、原点センサは、本体部とセンサ部とを有し、回転軸はカップリングを介して駆動軸に連結されていて、本体部は、ハウジングのうちカップリングに対応する箇所に取り付けられていて、センサ部は、ハウジング内にカップリングに対向して配置されていて、カップリングにはセンサ部のセンサ位置を通過するドグが設けられていることが好ましい。

本発明は、回転軸の高剛性化と装置全体の小型化とを図ることができるロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータを示す縦断面図（垂直断面図）である。 図２は、使用状態を示す説明図である。 図３は、ロータリージョイントの一部を示す拡大縦断面図である。（Ａ）は、本発明を実施したロータリージョイントの一部を示す拡大縦断面図である。（Ｂ）は、本発明を実施しないロータリージョイントの一部を示す拡大縦断面図である。 図４は、ロータリージョイントの一部を示す拡大横断面図（拡大水平断面図）である。（Ａ）は、図３（Ａ）におけるＩＶＡ−ＩＶＡ線断面図である。（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。 図５は、原点センサおよびドグを示す横断面図（図１におけるＶ−Ｖ線断面図）である。 図６は、ロータリージョイントの変形例を示す拡大縦断面図（図３（Ａ）に対応する拡大断面図）である。（Ａ）は、環状封止凸部の変形例を示す拡大縦断面図である。（Ｂ）は、環状流路の変形例を示す拡大縦断面図である。

以下、本発明に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータの実施形態（実施例）の１例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータの構成について説明する。

（ロータリーアクチュエータ１の説明）
この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ（以下、単に「ロータリーアクチュエータ」と称する）１は、図１、図２に示すように、駆動モータ２と、回転軸３と、ハウジング４と、Ｏリング５１、５２、５３、５４、５５（以下、「５１〜５５」と称する場合がある）と、第１軸受６１および第２軸受６２と、原点センサ７と、テーブル８と、を備える。ロータリーアクチュエータ１は、ロータリージョイント１０を内蔵する。ロータリージョイント１０は、回転体としての回転軸３と、固定体としてのハウジング４と、封止部材としてのＯリング５１〜５５と、軸受としての第１軸受６１および第２軸受６２と、を備える。

（駆動モータ２の説明）
駆動モータ２は、この例では、ギア付モータである。駆動モータ２は、図１、図２に示すように、駆動軸２０とケーシング２１とを有する。駆動軸２０は、駆動モータ２の駆動により中心線ＣＬ回りに回転する。駆動モータ２は、駆動軸２０の中心線ＣＬ方向（軸方向）が重力方向（上下方向）に一致もしくはほぼ一致するように、グランドＧ中に埋設されている。ケーシング２１の一端部（上端部）は、グランドＧの表面から上に突出している。駆動軸２０の一端部（上端部）は、ケーシング２１の一端面（上端面）から上に突出している。

（回転軸３の説明）
回転軸３は、図１、図３（Ａ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５に示すように、ロータリージョイント１０の回転体を構成する。回転軸３の両端部（上下両端部）は、第１軸受６１と第２軸受６２とにより、ハウジング４に回転可能に支持されている。ここで、回転軸３の第１軸受６１と第２軸受６２との間の部分を、この例では、「中間部分」と称する。回転軸３の第１軸受６１側の一端部（上端部）には、テーブル８が取り付けられている。回転軸３の第２軸受６２側の他端部（下端部）は、駆動軸２０の一端部にカップリング９を介して連結されている。

回転軸３は、駆動軸２０の回転により中心線ＣＬ回りに回転する。回転軸３の中心線ＣＬと駆動軸２０の中心線ＣＬとは、一致もしくはほぼ一致する。回転軸３と駆動軸２０とは、回転軸３の中心線ＣＬ方向（軸方向）、駆動軸２０の軸方向に配置されている。ここで、軸方向とは、回転軸３の中心線ＣＬ、駆動軸２０の中心線ＣＬに沿った方向であって、この例では、上下方向である。

回転軸３の中間部分には、複数本この例では４本の流路と、複数本この例では５本の環状Ｏリング溝３３１、３３２、３３３、３３４、３３５（以下、「３３１〜３３５」と称する場合がある）と、がそれぞれ設けられている。流路は、環状流路３０１、３０２、３０３、３０４（以下、「３０１〜３０４」と称する場合がある）と、径流路３１１、３１２、３１３、３１４（以下、「３１１〜３１４」と称する場合がある）と、軸流路３２１、３２２、３２３、３２４（以下、「３２１〜３２４」と称する場合がある）と、を有する。

環状流路３０１〜３０４は、環状溝からなり、回転軸３の中間部分の外周面に回転軸３の周方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。径流路３１１〜３１４は、回転軸３の中間部分に回転軸３の径方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。軸流路３２１〜３２４は、回転軸３の中間部分から一端面（上端面）にかけて軸方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。４本の環状流路３０１〜３０４と４本の径流路３１１〜３１４と４本の軸流路３２１〜３２４とは、それぞれ、相互に連通している。

環状Ｏリング溝３３１〜３３５は、環状溝からなり、回転軸３の中間部分の外周面に回転軸３の周方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。４本の環状流路３０１〜３０４と５本の環状Ｏリング溝３３１〜３３５とは、交互に設けられている。環状流路３０１〜３０４は、横Ｖ形状をなす。環状Ｏリング溝３３１〜３３５は、横凹形状をなす。

（環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの説明）
図３（Ａ）に示すように、横Ｖ形状をなす環状流路３０１〜３０４と横凹形状をなす環状Ｏリング溝３３１〜３３５との間には、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄが設けられている。環状封止凸部は、上側の環状封止凸部３４Ｕと、下側の環状封止凸部３４Ｄと、から一体に構成されている。

環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの環状流路３０１〜３０４側の壁面３５は、環状Ｏリング溝３３１〜３３５側から環状流路３０１〜３０４の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路３０１〜３０４の径方向（回転軸３の径方向）の距離が短くなる傾斜壁面をなす。一方、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの環状Ｏリング溝３３１〜３３５側の壁面３６は、フランジ部３７を介して、環状Ｏリング溝３３１〜３３５の径方向（回転軸３の径方向）の水平壁面をなす。この結果、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄのうち、傾斜壁面３５と水平壁面３６との間の部分（フランジ部３７を含む部分）は、横ほぼレ形状をなす。

以下、各部の回転軸３の軸方向の幅、および、各部の幅の相対寸法について説明する。幅Ａは、上下両側の環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの幅である。すなわち、上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３１〜３３５側の水平壁面３６間の幅であって、上側の環状封止凸部３４Ｕの水平壁面３６と下側の環状封止凸部３４Ｄの水平壁面３６との間の幅である。幅Ｂは、環状流路３０１〜３０４の幅である。幅Ｃは、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄのフランジ部３７の幅（以下、「フランジ部３７の幅」と称する）である。上下両側の環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの幅Ａは、環状流路３０１〜３０４の幅Ｂと、フランジ部３７の幅Ｃの２倍と、の和である。すなわち、Ａ＝Ｂ＋２Ｃ、である。

ここで、上側の環状封止凸部３４Ｕの軸方向の幅と、下側の環状封止凸部３４Ｄの軸方向の幅とは、それぞれ、上下両側の環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの幅Ａの２分の１（Ａ／２、Ｂ／２＋Ｃ）であり、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの壁面強度を十分に保持することができる程度の幅である。環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの壁面強度とは、圧縮流体、この例では、圧縮空気（図３（Ａ）中の実線矢印を参照）がＯリング５１〜５５を環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの水平壁面３６に圧接した時に、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄが変形しない程度の強度を言う。

（ハウジング４の説明）
ハウジング４は、図１、図２、図３（Ａ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５に示すように、ロータリージョイント１０の固定体を構成する。ハウジング４は、中空状の四角筒形状をなす。ハウジング４の一端部（下端部）は、ケーシング２１の一端部に取り付けられている。ハウジング４は、グランドＧ上に設置されている。ハウジング４は、回り止め部材４０により、グランドＧに固定されている。

ハウジング４内には、カップリング９、回転軸３、Ｏリング５１〜５５および第１軸受６１、第２軸受６２が収容されている。ハウジング４には、回転軸３の両端部が第１軸受６１、第２軸受６２により回転可能に支持されている。ここで、ハウジング４の第１軸受６１と第２軸受６２との間の部分を、この例では、「中間部分」と称する。

ハウジング４の中間部分には、４個の供給孔４０１、４０２、４０３、４０４（以下、「４０１〜４０４」と称する場合がある）が設けられている。４個の供給孔４０１〜４０４と４本の環状流路３０１〜３０４とは、それぞれ、相互に連通している。供給孔４０１〜４０４には、継手４１１、４１２、４１３、４１４（以下、「４１１〜４１４」と称する場合がある）を介して、配管４２１、４２２、４２３、４２４（以下、「４２１〜４２４」と称する場合がある）の一端が着脱可能に接続されている。配管４２１〜４２４の他端は、流体発生源、たとえば、圧縮空気を発生するコンプレッサー（図示せず）に、継手（図示せず）を介して着脱可能に接続されている。

（Ｏリング５１〜５５の説明）
Ｏリング５１〜５５は、図１、図３（Ａ）に示すように、５本の環状Ｏリング溝３３１〜３３５と同数の５本有する。Ｏリング５１〜５５は、回転軸３とハウジング４との間であって、第１軸受６１と第２軸受６２との間に設けられている。５本のＯリング５１〜５５は、５本の環状Ｏリング溝３３１〜３３５にそれぞれ嵌合されている。Ｏリング５１〜５５は、回転軸３の外周面とハウジング４の内面とにそれぞれ密封当接している。５本のＯリング５１〜５５は、４本の環状流路３０１〜３０４および４個の供給孔４０１〜４０４をそれぞれ封止する。

（第１軸受６１と、第２軸受６２の説明）
第１軸受６１は、図１に示すように、回転軸３の一端部を回転可能に支持して、回転軸３のアキシアル荷重を主に支える（負荷を保持する）アンギュラ玉軸受である。第２軸受６２は、同じく図１に示すように、回転軸３の他端部を回転可能に支持して、回転軸３の軸振れを主に防止する軸受である。

（原点センサ７の説明）
原点センサ７は、図１、図２、図５に示すように、本体部７０と、センサ部７１と、を有する。本体部７０は、ハウジング４のうちカップリング９に対応する箇所の外面に配置されていてハウジング４に取り付けられている。センサ部７１は、ハウジング４に設けられている窓部４３からハウジング４内に挿入されていて、かつ、ハウジング４内においてカップリング９に対向して配置されている。センサ部７１は、二股形状をなしている。二股形状のセンサ部７１の空間を挟んで対向する面には、発光素子７２と受光素子７３とが設けられている。

発光素子７２と受光素子７３との間の光路（図１中の実線矢印を参照）の位置がセンサ部７１のセンサ位置である。ドグがセンサ部７１のセンサ位置を通過すると、発光素子７２と受光素子７３との間の光路が遮断され、原点センサ７が遮光状態を検出し、その検出結果を出力信号として制御装置（図示せず）に出力する。かかる原点センサ７においては、ドグが通過するセンサ部７１のセンサ位置を、可動体としての駆動軸２０、回転軸３、テーブル８の原点（駆動モータ２の駆動軸２０の角度原点）とする。

（テーブル８の説明）
テーブル８は、平面（上）から見て円形形状をなす。テーブル８は、図１、図２に示すように、分配部材８０を介して、回転軸３の一端部に取り付けられている。分配部材８０の一端部（下端部）には、凹部８１が分配部材８０の一端面（下端面）から軸方向に設けられている。分配部材８０の凹部８１には、回転軸３の一端部が嵌合されている。分配部材８０と回転軸３とは、スクリュー８２により一体に取り付けられている。

分配部材８０には、４本の分配路８３が等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。なお、図１においては、２本の分配路８３１、８３３が図示されている。４本の分配路８３は、一端（下端）から他端（側端）にかけて、軸方向から径方向に向けて直角にもしくはほぼ直角に屈曲されて設けられている。４本の分配路８３の一端は、凹部８１の底面において開口していて４本の軸流路３２１〜３２４の一端（上端）の開口に連通している。４本の分配路８３の他端は、分配部材８０の外周面において開口している。４本の分配路８３の他端の開口には、４個の継手８４を介して、４本の配管８５の一端が着脱可能に接続されている。なお、図１においては、２個の継手８４１、８４３と２本の配管８５１、８５３が、図２においては、３個の継手８４１、８４２、８４３と３本の配管８５１、８５２、８５３が、それぞれ、図示されている。

分配部材８０の他端面（上端面）には、テーブル８の一面（下面）がスクリューなど（図示せず）により取り付けられている。テーブル８の他面（上面）の周縁には、４個の工具や治具、この例では、エアチャック８６が等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。４個のエアチャック８６には、４個の継手（図示せず）を介して、４本の配管８５の他端が着脱可能に接続されている。なお、図１においては、１個のエアチャック８６１が、図２においては、３個のエアチャック８６１、８６２、８６３が、それぞれ、図示されている。

（カップリング９の説明）
カップリング９は、図１、図５に示すように、円筒形状をなす。カップリング９中には、駆動軸２０の一端部と回転軸３の他端部とがカップリング９の両開口から挿入されている。カップリング９には、３本のねじ９１、９２、９３がねじ込まれている。第１のねじ９１、第２のねじ９２の先端面は、カップリング９の内周面から突出していて、駆動軸２０の一端部の平面（Ｄカット面）に当接している。第３のねじ９３の先端面は、カップリング９の内周面から突出していて、回転軸３の一端部の平面（Ｄカット面）に当接している。

駆動軸２０に当接している第１のねじ９１は、カップリング９の外周面から突出していて、センサ部７１のセンサ位置を通過するドグの機能を有する。第１のねじ９１がセンサ部７１のセンサ位置を通過した時（図５中の二点鎖線を参照）のロータリージョイント１０の回転軸３の位置を原点とする。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

駆動モータ２を駆動させる。すると、図１、図２、図５中の実線矢印および図５中の二点鎖線矢印に示すように、駆動軸２０が中心線ＣＬ回りに回転する。それに伴って、カップリング９を介して回転軸３も同様に中心線ＣＬ回りに回転し、さらに、テーブル８が中心線ＣＬ回りに回転する。このとき、ドグの第１のねじ９１がセンサ部７１のセンサ位置を通過すると、原点センサ７が原点を検出し、その検出結果を出力信号として制御装置に出力する。

一方、コンプレッサーを駆動させて、圧縮空気（図３（Ａ）、図４（Ａ）、（Ｂ）中の実線矢印および破線矢印を参照）を、この例では、第１の配管４２１および第１の継手４１１を経て第１の供給孔４０１に供給させる。すると、圧縮空気は、第１の環状流路３０１、第１の径流路３１１、第１の軸流路３２１、第１の分配路８３１、第１の継手８４１、第１の配管８５１を経て、第１のエアチャック８６１に供給される。これにより、第１のエアチャック８６１が作動する。

また、圧縮空気を、第２の配管４２２および第２の継手４１２を経て第２の供給孔４０２に供給させると、圧縮空気が、第２の環状流路３０２、第２の径流路３１２、第２の軸流路３２２、第２の分配路（図示せず）、第２の継手８４２、第２の配管８５２を経て、第２のエアチャック８６２に供給されて、第２のエアチャック８６２が作動する。

さらに、圧縮空気を、第３の配管４２３および第３の継手４１３を経て第３の供給孔４０３に供給させると、圧縮空気が、第３の環状流路３０３、第３の径流路３１３、第３の軸流路３２３、第３の分配路８３３、第３の継手８４３、第３の配管８５３を経て、第３のエアチャック８６３に供給されて、第３のエアチャック８６３が作動する。

さらにまた、圧縮空気を、第４の配管４２４および第４の継手４１４を経て第４の供給孔４０４に供給させると、圧縮空気が、第４の環状流路３０４、第４の径流路３１４、第４の軸流路３２４、第４の分配路（図示せず）、第４の継手（図示せず）、第４の配管（図示せず）を経て、第４のエアチャック（図示せず）に供給されて、第４のエアチャックが作動する。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ（以下、「ロータリーアクチュエータ１」と称する）は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

ロータリーアクチュエータ１は、駆動モータ２の駆動軸２０に連結されている回転軸３と、駆動モータ２のケーシング２１に取り付けられていて回転軸３が収容されているハウジング４と、を備えるものであって、回転軸３がロータリージョイント１０の回転体を構成し、ハウジング４がロータリージョイント１０の固定体を構成するものである。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、ロータリージョイント１０が内蔵されているものであって、ロータリーアクチュエータ１の回転軸３およびハウジング４とロータリージョイント１０の回転体および固定体とが軸方向に配置されているものではない。これにより、ロータリーアクチュエータ１は、装置全体が軸方向には大型化しない。しかも、ロータリーアクチュエータ１は、回転軸３の剛性を上げるために、回転軸３の両端部を回転可能に支承する第１軸受６１と第２軸受６２との間の距離を長くしても、装置全体が軸方向にはさほど大型化しない。

また、ロータリーアクチュエータ１は、ロータリージョイント１０が内蔵されているものであって、ロータリーアクチュエータ１の回転軸３およびハウジング４とロータリージョイント１０の回転体および固定体とが径方向に配置されているものではない。これにより、ロータリーアクチュエータ１は、装置全体が径方向には大型化しない。このように、ロータリーアクチュエータ１は、回転軸３の高剛性化と装置全体の小型化とを図ることができる。

さらに、ロータリーアクチュエータ１は、ロータリージョイント１０が内蔵されているものであるから、ロータリージョイント１０の回転体である回転軸３に取り付けたテーブル８の回転軸３に対して反対側（上側）においてスペースを確保することができる。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、テーブル８の回転中心（中心線ＣＬ）もしくはその近傍に電気系統のスリップリングを配置することができる。

さらにまた、ロータリーアクチュエータ１は、ロータリージョイント１０の固定体であるハウジング４がグランドＧ上に設置されていてかつ回り止め部材４０によりグランドＧに固定されている。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、ハウジング４とグランドＧとの間の回り止め部材４０が占める占有スペースをコンパクトにすることができ、テーブル８における作業範囲が広範囲となり、作業性が向上する。

ここで、既存のインデックステーブルについて説明する。既存のインデックステーブルは、グランド上に本体の下面が設置固定されていて、本体の上面にテーブルの下面が回転可能に支持されていて、ターンテーブルの上面の中央部にロータリージョイントが設けられているものである。この結果、既存のインデックステーブルは、テーブルの上側にはロータリージョイントとロータリージョイントに接続されている配管などが占めるので、テーブルの上側においてスペースを確保することが難しい。また、既存のインデックステーブルは、回り止め部材をグランドから本体およびテーブルを跨いでロータリージョイントの固定体に取り付ける必要があるので、グランドから本体およびテーブルを迂回して固定体までの回り止め部材が占める占有スペースが大型化して、テーブルにおける作業範囲が狭くなり、作業性が低下する。

これに対して、ロータリーアクチュエータ１は、前記の通り、テーブル８の上側においてスペースを確保することができ、また、テーブル８における作業範囲が広範囲となり、作業性が向上する。

ロータリーアクチュエータ１は、第１軸受６１と第２軸受６２との間に、４本の流路（環状流路３０１〜３０４、径流路３１１〜３１４、軸流路３２１〜３２４）、４個の供給孔４０１〜４０４および５本のＯリング５１〜５５を、設けるものである。すなわち、ロータリーアクチュエータ１は、第１軸受６１と第２軸受６２との間のデットスペースにおいて、回転軸３およびハウジング４によりロータリージョイント１０の回転体および固定体を構成するものである。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、軸方向において、装置全体の小型化をさらに確実に図ることができる。

ロータリーアクチュエータ１は、流路が環状流路３０１〜３０４と径流路３１１〜３１４と軸流路３２１〜３２４とを有し、Ｏリング５１〜５５が環状Ｏリング溝３３１〜３３５に嵌合し、供給孔４０１〜４０４と環状流路３０１〜３０４と径流路３１１〜３１４と軸流路３２１〜３２４とが連通しかつＯリング５１〜５５により封止されている。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、流体、特に、圧縮流体、この例では、圧縮空気を、漏洩無く確実に供給することができる。

ロータリーアクチュエータ１およびロータリージョイント１０は、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの環状流路３０１〜３０４側の壁面３５が、環状Ｏリング溝３３１〜３３５側から環状流路３０１〜３０４の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路３０１〜３０４の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす。この結果、ロータリーアクチュエータ１およびロータリージョイント１０は、上下の環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの幅Ａ／２（Ｂ／２＋Ｃ）を、環状Ｏリング溝３３１〜３３５の水平壁面３６の壁面強度が十分に保持できる程度の幅としても、上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３１〜３３５の水平壁面３６間の軸方向の幅Ａ（Ｂ＋２Ｃ）を、図３（Ｂ）に示す従来の環状封止凸部３４０における上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３０の水平壁面３５０、３６０間の回転軸（回転体）３０の軸方向の幅Ａ１に対して、小さく（狭く）することができる。

以下、図３（Ｂ）に示す既存のロータリージョイントの環状封止凸部３４０について説明する。既存の環状封止凸部３４０は、環状流路３００側の壁面３５０が環状Ｏリング溝３３０側の壁面３６０と同様に回転軸（回転体）３０の径方向の水平壁面をなす。この結果、相対向する上下の水平壁面３５０、３６０、すなわち、環状流路３００は、凹形状（横凹形状）をなす。

つぎに、既存の環状封止凸部３４０における上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３０側の水平壁面３６０間の幅Ａ１について説明する。この幅Ａ１は、凹形状の環状流路３００の幅Ｂ１と、既存の環状封止凸部３４０の幅Ｃ１の２倍と、の和である。すなわち、Ａ１＝Ｂ１＋２Ｃ１、である。

ここで、既存の環状封止凸部３４０の幅Ｃ１は、既存の環状封止凸部３４０の壁面強度が十分に保持できる程度の幅を必要とし、この実施形態の環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの幅Ａ／２と同等もしくはほぼ同等である。すなわち、Ｃ１＝Ａ／２、である。また、既存の環状封止凸部３４０による凹形状の環状流路３００の幅Ｂ１は、この実施形態の環状封止凸部３４Ｕ、３４ＤによるＶ形状の環状流路３０１〜３０４の幅Ｂと同等もしくはほぼ同等である。すなわち、Ｂ１＝Ｂ、である。この結果、既存の環状封止凸部３４０における上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３０側の水平壁面３６０間の幅Ａ１は、この実施形態の上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３１〜３３５側の水平壁面３６間の幅Ａに対して、大きく（広く）なる。すなわち、Ａ１＝Ｂ１＋２Ｃ１≒Ｂ＋Ａ、であり、Ｂ１もしくはＢ分大きく（広く）なる。

以上から、ロータリーアクチュエータ１およびロータリージョイント１０は、上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３１〜３３５側の水平壁面３６間の幅Ａ（Ｂ＋２Ｃ）を、図３（Ｂ）に示す既存の環状封止凸部３４０における上下に隣り合う環状Ｏリング溝３３０側の水平壁面３６０間の幅Ａ１に対して、Ｂ１もしくはＢ分小さく（狭く）することができる。すなわち、ロータリーアクチュエータ１は、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの壁面強度を十分に保持しつつ、回転軸３の軸方向の長さを小さくすることができる。

ロータリーアクチュエータ１は、駆動軸２０と回転軸３とを連結するカップリング９の第１のねじ９１に原点センサ７のセンサ部７１のセンサ位置を通過するドグの機能を持たせるものである。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、駆動軸２０、回転軸３の軸方向において、装置全体の小型化をさらに確実に図ることができる。

ロータリーアクチュエータ１は、原点センサ７のセンサ部７１をハウジング４内にカップリング９に対向して配置し、ハウジング４内に配置されているカップリング９の第１のねじ９１にドグの機能を持たせるものである。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、原点センサ７の本体部７０がハウジング４のうちカップリング９に対応する箇所の外面に配置されるが、原点センサ７のセンサ部７１およびドグ機能の第１のねじ９１がハウジング４内に配置されるので、原点センサ７の本体部７０のハウジング４外面からの突出量を小さくすることができる。

以下、既存の原点センサについて説明する。既存の原点センサは、本体部およびセンサ部をハウジングの外に配置し、ハウジング内の駆動軸および回転軸の回転に連動して回転するドグを、ハウジング外に突出させてセンサ部のセンサ位置を通過させるものである。この結果、既存の原点センサは、本体部、センサ部およびドグのハウジング外面からの突出量が大きくなり、構造が複雑となる。これに対して、ロータリーアクチュエータ１は、原点センサ７の本体部７０のハウジング４外面からの突出量を小さくすることができ、構造が簡単である。

ロータリーアクチュエータ１は、第１軸受６１が回転軸３の一端部を回転可能に支持して回転軸３のアキシアル荷重を主に支える（負荷を保持する）アンギュラ玉軸受であり、第２軸受６２が、回転軸３の他端部を回転可能に支持して回転軸３の軸振れを主に防止する軸受である。この結果、ロータリーアクチュエータ１は、回転軸３が高スラスト荷重および高曲げモーメントに対して十分な耐久性が得られ、回転軸３の高剛性化を確実に図ることができる。

（変形例の説明）
以下、ロータリージョイントの変形例を図６を参照して説明する。図６（Ａ）は、環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄの変形例を示す。前記の実施形態の環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄは、環状Ｏリング溝３３１〜３３５側の壁面３６にフランジ部３７を設けたものである。これに対して、図６（Ａ）に示す環状封止凸部３４Ｕ、３４Ｄは、環状Ｏリング溝３３１〜３３５側の壁面３６にフランジ部を設けていないものである。

図６（Ｂ）は、環状流路の変形例を示す。前記の実施形態の環状流路３０１〜３０４は、上下の傾斜壁面３５により形成されているものである。これに対して、図６（Ｂ）に示す環状流路３０１〜３０４は、上下の傾斜壁面３５と、その上下の傾斜壁面３５の間の底面３８と、により形成されているものである。

（実施形態以外の例の説明）
なお、前記の実施形態において、ロータリーアクチュエータ１は、軸方向が重力方向に一致もしくはほぼ一致するように、縦（垂直）に配置されている。しかしながら、この発明においては、ロータリーアクチュエータ１を、軸方向が重力方向に対して垂直もしくはほぼ垂直になるように、横（水平）に配置するものであっても良い。

また、前記の実施形態において、ロータリージョイント１０は、ロータリーアクチュエータ１に内蔵されているものである。しかしながら、この発明においては、ロータリージョイント１０として、ロータリーアクチュエータ１に内蔵されていないロータリージョイントであっても良い。この場合のロータリージョイントは、回転体としての回転軸３と、固定体としてのハウジング４と、軸受としての第１軸受６１および第２軸受６２と、封止部材としてのＯリング５１〜５５と、を備えるものである。

さらに、前記の実施形態において、ロータリーアクチュエータ１は、ロータリージョイント１０を内蔵するものである。しかしながら、この発明においては、ロータリーアクチュエータ１として、ロータリージョイント１０を内蔵しないロータリーアクチュエータであっても良い。この場合のロータリーアクチュエータは、駆動モータ２と、回転軸３と、ハウジング４と、原点センサ７と、を備えるものである。

なお、この発明は、前記の実施形態により限定されるものではない。

１…ロータリーアクチュエータ（ロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ）
１０…ロータリージョイント
２…駆動モータ
２０…駆動軸
２１…ケーシング
３…回転軸（回転体）
３０１、３０２、３０３、３０４…環状流路（流路）
３１１、３１２、３１３、３１４…径流路（流路）
３２１、３２２、３２３、３２４…軸流路（流路）
３３１、３３２、３３３、３３４、３３５…環状Ｏリング溝
３４Ｕ…上側の環状封止凸部
３４Ｄ…下側の環状封止凸部
３５…傾斜壁面
３６…水平壁面
３７…フランジ部
３８…底面
３０…既存の回転軸
３００…既存の環状流路
３３０…既存の環状Ｏリング溝
３４０…既存の環状封止凸部
３５０、３６０…既存の水平壁面
４…ハウジング（固定体）
４０…回り止め部材
４０１、４０２、４０３、４０４…供給孔
４１１、４１２、４１３、４１４…継手
４２１、４２２、４２３、４２４…配管
４３…窓部
５１、５２、５３、５４、５５…Ｏリング（封止部材）
６１…第１軸受（軸受）
６２…第２軸受（軸受）
７…原点センサ
７０…本体部
７１…センサ部
７２…発光素子
７３…受光素子
８…テーブル
８０…分配部材
８１…凹部
８２…スクリュー
８３、８３１、８３３…分配路
８４、８４１、８４２、８４３…継手
８５、８５１、８５２、８５３…配管
８６、８６１、８６２、８６３…エアチャック
９…カップリング
９１…ねじ（ドグ）
９２…ねじ
９３…ねじ
Ａ…上下両側の環状封止凸部の幅
Ｂ…環状流路の幅
Ｃ…フランジ部の幅
Ａ１…上下両側の既存の環状封止凸部の幅
Ｂ１…既存の環状流路の幅
Ｃ１…既存の環状封止凸部の幅
ＣＬ…中心線
Ｇ…グランド

Claims (3)

1. 回転体と、
   前記回転体が収容されている固定体と、
   前記回転体を前記固定体に回転可能に支持する軸受と、
   前記回転体と前記固定体との間に設けられているＯリングと、
   を備え、
   前記回転体には、環状流路と環状Ｏリング溝とが交互に設けられていて、
   前記回転体の前記環状流路と前記環状Ｏリング溝との間には、環状封止凸部が設けられていて、
   前記Ｏリングは、前記環状Ｏリング溝に嵌合されていて前記環状流路を封止し、
   前記環状封止凸部の前記環状流路側の壁面は、前記環状Ｏリング溝側から前記環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、前記環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
2. 請求項１に記載のロータリージョイントと、
   駆動軸とケーシングとを有する駆動モータと、
   前記回転体を構成する回転軸の両端部を前記回転軸が収容されているハウジングに回転可能に支持する第１軸受および第２軸受とを備える、
   ことを特徴とするロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。
3. 原点センサを備え、
   前記原点センサは、本体部と、センサ部と、を有し、
   前記回転軸は、カップリングを介して前記駆動軸に連結されていて、
   前記本体部は、前記ハウジングのうち前記カップリングに対応する箇所に取り付けられていて、
   前記センサ部は、前記ハウジング内に前記カップリングに対向して配置されていて、
   前記カップリングには、前記センサ部のセンサ位置を通過するドグが設けられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。

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