JPH09177714A - ロータリアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力軸に対して離接可能で、直線方向に駆動
される２つのラック部材を用いて、出力軸から回転力を
取り出し、被駆動部材に対する間欠的、連続的な任意の
方向への駆動を行う装置を構成する。 【解決手段】 ケース本体１０の内部に２つのシリンダ
ボディ２、３を配置し、シリンダボディに設けたラック
部材４、５の１つを出力軸６のピニオン部材６１に噛み
合わせ、出力軸を回転させる。前記シリンダボディ２、
３には、横移動手段としてのシリンダを配置し、ラック
部材を駆動するシリンダとを組み合わせて作動すること
により、出力軸を任意の方向に連続回転させる動作や、
任意の間隔で往復回転させる動作等を行い得るようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転出力軸をシリ
ンダ装置により駆動する装置に関し、特に、流体圧を用
いて、回転出力軸を任意の角度回転させ得るロータリア
クチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転出力軸を駆動するためのアクチュエ
ータにおいては、例えば、シリンダ装置による直線運動
を、回転軸を回転させる動力として出力させるアクチュ
エータ等が多く用いられており、前記ロータリアクチュ
エータとしては、実公平２−２３８９１号公報に示され
るようなものが知られている。前記従来例においては、
流体により作動されるシリンダ装置を出力軸に直交する
位置に配置し。前記シリンダ装置により駆動されるラッ
クを、回転軸に設けたピニオンに噛み合わせており、前
記ラックの移動距離を調整することにより、回転軸を回
転させる角度等を制御できるように構成している。

【０００３】また、前記従来例においては、前記２つの
ラックに対応して配置されるピストンを交互に作動させ
て、前記ラックを往復方向の一方に駆動することによ
り、出力軸を所定の角度で往復回転させることができ
る。さらに、前記ラック部材に対してピストンの移動距
離を調整するために、緩衝手段を設けたロッド部材をシ
リンダの内部にピストンの移動方向に向けて突出させて
設けているので、前記ロータリアクチュエータにおいて
は、ラック部材を移動させる動作の終端部で、ピストン
がシリンダの端部に衝突したりして、騒音等が発生する
ことを防止できるという効果を奏することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例に示されるようなロータリアクチュエータにおいて
は、出力軸を一定の角度だけ往復回転させることができ
るだけであり、出力軸を連続して一方向に回転させたり
することができないという点で、ロータリアクチュエー
タを一般の搬送装置や、その他の装置の駆動源として容
易に用いることができないという問題がある。また、従
来より一般に用いられているロータリアクチュエータと
しては、ベーンタイプ、ラック・ピニオンタイプ、スク
リュータイプ等の装置がある。しかしながら、前記各種
のアクチュエータのいずれにおいても、ある一定の限定
された角度の往復回転のみを行い得るものであり、回転
出力軸を一方に回転させた後で、初期位置に戻すため
に、逆回転の動作を等しい角度だけ行う必要がある。

【０００５】また、前述したような従来のアクチュエー
タにおいては、流体圧を付与しない状態では、回転出力
軸は一方には回転が阻止されるが、他方向には自由な回
転が許容されるために、外部から力が作用すると回転出
力軸が自由に回転するという問題があった。そこで、従
来のロータリアクチュエータにおいては、流体圧が付与
されない状態で、回転出力軸の固定保持を行う手段を設
ける必要があり、そのためには、出力軸をロックするた
めのブレーキや、その他の固定手段を別個に配置する等
の補助手段を設けている。そして、比較的単純な構成の
ロータリアクチュエータに対しても、その出力軸に対し
てブレーキ手段を設けるためには、流体回路をブレーキ
手段に接続する等の追加回路を設けたりするために、装
置全体の構造が複雑になることのほかに、装置のコスト
も上昇する等の問題がある。

【０００６】本発明は、前述したような従来のロータリ
アクチュエータの問題を解消するもので、回転出力軸を
任意の角度で往復回転させ得るとともに、任意の方向に
連続して回転させ得る装置を提供することを目的とし、
さらに、流体圧が作用しない状態でも、回転出力軸を回
転不能に固定保持できるロータリアクチュエータを提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
される発明において、被駆動部材を取り付ける手段とピ
ニオン部材を設けた出力軸と、前記出力軸に直角に配置
し、ピニオン部材に対して接線方向の両側から噛み合う
２つのラック部材と、前記２つのラック部材を各々収容
し、前記ラック部材を軸方向に駆動する駆動手段とを設
けたシリンダボディと、前記シリンダボディの各々を出
力軸に対して離接する方向に駆動する横移動手段とを設
け、前記２つのラック部材の一方の歯を出力軸に設けた
ピニオン部材に噛み合わせることにより出力軸を駆動す
る制御手段とを設けている。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載される発明
においては、前記請求項１に記載の構成に加えて、前記
シリンダボディに設ける横移動手段は、シリンダボディ
を出力軸に向けて付勢する戻し用バネと、前記戻し用バ
ネの付勢力に反してシリンダボディを移動させるシリン
ダ装置とを組み合わせて構成することができる。さら
に、本発明の請求項３に記載の発明では、前記請求項１
または２に記載の構成に加えて、前記２つのシリンダボ
ディを１つのケース本体に収容し、前記ケース本体に
は、出力軸に接近する位置を規制するための中央部位置
決め部材と、シリンダボディを出力軸から離間する位置
を規制するための壁部材とを設け、前記壁部材にシリン
ダボディを接する位置で、ラック部材の歯が出力軸のピ
ニオン部材に接しない位置に保持するように構成してい
る。前記構成に加えて、本発明の請求項４に記載の発明
では、前記請求項１ないし３に記載の構成に加えて、前
記シリンダボディに収容されてラック部材を駆動するた
めのピストンは、ラック部材と２つのピストンとを一体
に構成している。

【０００９】本発明の請求項５に記載の発明では、ネジ
部を一体に設けた出力軸と、前記出力軸のネジ部に対し
てネジ係合する内歯と、ラック部材の歯に噛み合う外歯
を設けたピニオン部材と、前記出力軸の軸線に直角に配
置し、前記ピニオン部材の外歯に噛み合う２つの平行な
ラック部材と、前記ラック部材の各々に対して往復方向
に駆動する駆動手段とを配置するシリンダボディと、前
記シリンダボディの各々に設けたラック部材を出力軸に
対して離接する方向に駆動する横移動手段と、前記各シ
リンダボディに配置するシリンダに流体を供給する流体
供給回路と、前記各シリンダに供給する流体の制御手段
とを設け、前記２つのラック部材の一方の歯を噛み合わ
せることにより、出力軸をピニオン部材を介して出力軸
の軸方向に駆動する動作を行う装置を構成している。

【００１０】前述したように構成したことにより、本発
明のロータリアクチュエータにおいては、シリンダボデ
ィに横移動手段とラック部材を往復移動させる手段とを
組み込んで、それぞれの横移動手段を作動させるととも
に、ラック部材を駆動するシリンダに対して流体の供給
・排出の切換を行うことにより、出力軸を任意の角度で
往復回転させる装置を構成することができる。また、出
力軸に対して同一方向に連続して回転させる動作や、出
力軸を間欠的に回転させる動作を、横移動手段とラック
部材の往復移動との各動作を、任意に組み合わせて行う
ことにより、出力軸の回転角度の調整と回転方向の設定
とを任意に行うことができる。

【００１１】さらに、前記出力軸に対して任意の被駆動
部材を取り付けることにより、被駆動部材を間欠的また
は連続的に駆動すること、または、任意の角度で往復移
動させる動作等を必要に応じて設定することができる。
前記動作に加えて、本発明のロータリアクチュエータに
おいて、出力軸を軸方向に移動させる装置を構成する場
合には、ラック部材の直線方向の移動作用をピニオン部
材を介して出力軸の直線方向の移動作用に変換すること
ができ、出力軸の軸方向の移動速度を任意に制御して、
駆動の動作を行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図示される例にしたがって、本発
明のロータリアクチュエータを説明する。図１の側面図
および、図２の平面図に示すように、本発明のロータリ
アクチュエータ１は、ケース本体１０から突出させて設
けている出力軸６を、空気圧・油圧等の流体圧を用いて
回転させ、前記出力軸６に接続する他の作動部材に対す
る駆動を行うための装置を構成している。前記ロータリ
アクチュエータ１においては、流体圧作動のシリンダ部
材を出力軸６に対して配置するが、前記各作動部材は、
略コの字状に構成した２つのケース部材１１、１２を組
み合わせたケース本体１０の内部に配置している。前記
ケース本体１０を構成するために、図２に示されるよう
に、２つのケース部材の接続部を貫通させる接続ボルト
１７、１７ａ……を配置し、略長方形状のケース本体１
０の平行する２つの開口部以外の面を、ケース部材を構
成する板部材によりカバーする。

【００１３】また、前記ケース本体１０の平行な２つの
面に形成される開口部には、流体供給用のポート等を配
置したフランジ７、７ａ、８、８ａをそれぞれ設けてい
る。前記各フランジは、後述するように、ラック部材を
駆動するピストンに対応させて、シリンダボディに配置
するシリンダの端部を塞ぐ作用を行う部材としても設け
られる。前記フランジ７、８は、固定ボルト７６、８６
……を用いて、ケース本体の内部に配置するシリンダボ
ディ（後述する）に固定されるもので、前記フランジ７
には、流体管路に接続されるポート７２、７３を設けて
いる。前記ポート７２は、シリンダボディの横移動手段
を構成する複数のシリンダに対して、流体を供給する流
路７４を設け、前記流路７４の端部には栓７５を設けて
いる。前記フランジ７と同様に、フランジ８にも、同様
な流体管路に接続されるポート８２、８３と、流路８４
とを設けている。なお、前記ロータリアクチュエータ１
において、ケース本体１０の内部に配置される各作動部
材と、ケース本体の外側に露出される部材とは、図３以
下に説明する各作動部材と関連させて説明する。

【００１４】図３に示す図は図２のＤ−Ｄ線での断面を
示すものであり、図４は前記図１のＢ−Ｂ線での断面を
それぞれ示している。前記図３、４に示されるように、
２つのケース部材を組み合わせて構成するケース本体１
０の内部には、ケース部材の上板部材に設けた軸孔を介
して出力軸６を配置している。そして、前記出力軸６に
設けたピニオン部材６１に対して、２つの平行に配置す
るラック部材４、５の歯を同時に、または任意の１つを
噛み合わせることができるように設けている。前記出力
軸６を駆動するためのラック部材４、５の各々は、シリ
ンダボディ２、３にそれぞれ収容されており、前記２つ
のシリンダボディ２、３はケース本体１０の内部で出力
軸６に対してラック部材を離接させる方向に移動可能に
構成されるが、前記２つのシリンダボディ２、３は、出
力軸に対して対象位置に配置されているものであるか
ら、１つのシリンダボディを代表させて以下に説明を行
う。

【００１５】前記シリンダボディ２には、ラック部材４
の軸線に直角な方向に配置するシリンダ２１、２１……
に、ピストン２２……を設けて横移動機構を構成してお
り、前記ピストン２２……の先端部が中央部位置決め部
材１６に対応するように設け、前記シリンダ２１……に
対しては、フランジ７に設けたポート７２から流路２４
を介して流体圧が供給される。また、前記シリンダボデ
ィ２を中央部位置決め部材１６および出力軸６に向けて
付勢するために、複数の戻し用バネ２６……を配置して
おり、前記戻し用バネ２６は、ケース本体１０に装着す
るセットボルト２７により押圧力の調整が行われる。

【００１６】そして、前記ピストン戻し用バネ２６によ
りシリンダボディに設けたラック部材４を出力軸６に押
圧して、ラック部材４を後述するピストンにより駆動
し、出力軸６との間での歯の噛み合いにより出力軸６を
回転させるが、ラック部材４による駆動を解除する際に
は、シリンダ２１に向けて流体を供給すると、ピストン
２２が中央部位置決め部材１６に当接する状態で、流体
圧によりシリンダボディ２を中央部位置決め部材１６と
出力軸６から離間する方向に移動させる。なお、前記シ
リンダボディ３においても、シリンダにピストンを配置
し、ポート８２から供給される流体によりシリンダボデ
ィ３を出力軸等から離間させる方向に付勢するととも
に、ケース本体との間に配置する戻し用バネによりラッ
ク・ギヤの噛み合いを設定する。

【００１７】前記出力軸を駆動するためのラック部材４
は、図５に示されるように、出力軸との離接方向の駆動
部材に対して、直角方向に駆動中心を設定しているもの
で、シリンダボディ２に設けたシリンダ２８、２９に
は、ラック部材４の移動方向の両端部にピストン４５、
４７を配置している。そして、前記図５に示す例におい
て、シリンダボディ２の上下に配置するフランジ７、７
ａに設けたポート７３、７８から、シリンダ２８、２９
に対して流体を供給し、ラック部材４を挟む状態で、２
つのピストン４５、４７を往復移動させる。また、前記
シリンダボディのそれぞれに対して取り付けるフランジ
７、７ａ……は、パッキング７１、７１ａ……により、
ラック駆動用シリンダ端部を密封する状態で固定され
る。

【００１８】さらに、前記ラック部材４には、ラックの
背後の部分に凹溝４１を設けておき、前記凹溝４１に対
してシリンダボディ２に固定した回り止めピン４２を挿
入して、ラック部材の回転止めを行うようにしている。
なお、前記シリンダボディ２に配置するラック部材４
と、シリンダボディ３に配置するラック部材５とは、同
一形状に構成されているものであり、ラック部材５に対
して配置するピストン５５、５７をシリンダ３８、３９
内で往復移動させて、出力軸６を回転させる動作は同様
にして行われる。また、前記シリンダボディに配置する
各ピストン２２、３２、および４５、４７……のそれぞ
れには、シリンダとの間にパッキング２３、３３、およ
び４６、４８……をそれぞれ配置するが、前記各パッキ
ングは空気圧または油圧シリンダ等の、従来一般の装置
に使用されているものと同様に構成することができる。

【００１９】次に、図５ないし図８にしたがって、出力
軸６を回転させる動作を説明するが、まず、本発明の装
置において、出力軸の回転の動作の概略を説明する。前
記図５または図８に示すように、出力軸６に対して２つ
のラック部材４、５が噛み合っている状態では、前記出
力軸６はロックされた状態にあり、出力軸６に対して外
部から力が付与されても、ロック状態を維持することが
きる。そして、出力軸をロック状態に維持する場合に
は、戻し用バネの押圧力を利用するのであるから、流体
圧を供給する必要はない。また、前記出力軸６を外力に
応じてフリーに回転させようとする場合には、シリンダ
ボディ２、３のそれぞれに配置する横移動機構のシリン
ダ２１、３１に対して、各々流体を供給して戻し用バネ
を圧縮させる方向に各シリンダボディを移動させること
により、出力軸６からラック部材４、５のそれぞれが離
間する状態を設定する。

【００２０】これに対して、前記出力軸６を一定の角度
だけ往復回転させる際には、２つのラック部材のうちの
１つのラック部材５を出力軸６から離間させる動作を横
移動機構により行い、他の１つのラック部材４を出力軸
６のピニオン部材６１に噛み合わせて、２つのラック部
材４、５を流体圧により一方に移動させるようにする。
その後で、２つのラック部材４、５を反対方向に移動さ
せると、出力軸６は逆回転方向に所定の角度回転して、
初期位置に戻される。つまり、１つのラック部材のみを
出力軸に噛み合わせた状態では、ラック部材を往復移動
させる動作により、出力軸６は一定の角度だけ往復回転
を行うようにされるので、前記ロータリアクチュエータ
１の出力軸６に接続される作業機等においては、単純な
往復移動の動作に伴う作業を行うことができる。

【００２１】前述したような出力軸の往復移動とは別
に、本発明のロータリアクチュエータ１においては、ラ
ック部材の一回の移動による出力軸の回転角度に限定さ
れずに、任意の角度、または、連続して回転の動作を行
わせることができる。例えば、最初に２つのラック部材
のうちの１つのラック部材５を、シリンダボディ３に設
けた横移動機構を作動させて、出力軸６から離間させ、
他の１つのラック部材４を出力軸６のピニオン部材６１
に噛み合わせて、２つのラック部材４、５を流体圧によ
り一方に移動させるようにする。その後で、ラック部材
４に対応する横移動機構を作動させて、シリンダボディ
２を出力軸６から離間させるとともにラック部材５を出
力軸６に噛み合わせ、２つのラック部材を前回とは反対
方向に移動させる動作を行って、出力軸６を連続して同
方向に回転させることができる。そして、例えば、ラッ
ク部材の一回の移動の動作により、出力軸６を９０°回
転させるような装置を仮定した場合に、前記２つのラッ
ク部材を交互に出力軸のピニオン部材に噛み合わせて１
往復駆動することにより、出力軸６は１８０°回転す
る。さらに、前記２つのラック部材を組み合わせて駆動
する動作を任意の回数繰り返して行うことにより、出力
軸を任意の角度で同方向に連続して駆動することがで
き、ラック部材の往復移動のみの動作を、出力軸の連続
回転や間欠的な一方向の回転に変換して出力させること
ができる。

【００２２】前述したような動作を図示される例にした
がって説明すると、図５に示されるように、出力軸６を
図の時計方向に回転させる際には、ラック部材４の歯を
出力軸６のピニオン部材６１に噛み合わせるとともに、
ラック部材５を保持するシリンダボディ３を横移動機構
により図の左側に移動させて、ラック部材５の歯をピニ
オン部材６１から離間させる。前記図５に示す状態で、
ポート７８、８８からシリンダ２９、３９に流体を供給
すると、図６に示す位置までラック部材４、５が移動
し、ラック部材４に噛み合うピニオン部材６１を介して
出力軸６が所定の角度回転する。そして、前記出力軸６
をさらに同じ方向に回転させる場合には、図６に示すよ
うに、ラック部材４を保持するシリンダボディ２を、横
移動機構を作動させて図の右側に移動させ、同時にラッ
ク部材５を保持するシリンダボディ３を、横移動機構の
流体を排出させることにより、戻し用バネによる付勢力
を利用して図の右側に移動させ、ラック部材５の歯がピ
ニオン部材６１に噛み合う状態に変更する。

【００２３】前記図６に示す状態で、フランジ７、８に
設けたポート７３、８３から流体を供給すると、図７に
示すように、シリンダ２８、３８に流体が供給されるた
めに、２つのラック部材４、５は同時に図の上方に移動
され、出力軸６の時計方向の回転を継続させて、さら
に、所定の角度だけ回転させる動作を行う。前述したよ
うにして、２つのラック部材を交互にピニオン部材に接
触させて、ラック部材を往復移動させる動作を行うこと
により、出力軸６に対して一方向に回転の動作を継続し
て行わせることができる。なお、ラック部材の一度の動
作により出力軸６が回転する角度が設定されている場合
に、その設定角度が例えば、９０°であるとして、出力
軸を１８０°毎に往復回転させる装置を構成しようとす
る場合には、ラック部材４の往動作とラック部材５の復
動作とにより、出力軸を一方に回転させた後で、ラック
部材５の往動作とラック部材４の復動作とにより出力軸
６を反対方向に駆動して、前記出力軸６を反対方向に半
回転させる動作を行うようにすることができる。

【００２４】前述したように、本発明のロータリアクチ
ュエータ１においては、出力軸６を任意の角度で往復回
転させる装置を構成することや、一方向にのみ連続して
駆動する装置を構成する等、任意の角度の往復回転の動
作を行わせる装置として利用することができる。また、
前記出力軸６に対する回転を行わない時、または、出力
軸６を停止位置に保持しようとする場合には、図８に示
すように、２つのシリンダボディ２、３の横移動機構に
対する流体の供給を解除し、戻し用バネの力でラック部
材の歯を出力軸のピニオン部材に押圧する状態に設定す
る。そして、出力軸６を回転不能な状態にロックし、そ
の状態では、出力軸に接続する被駆動部材に対して外力
が加えられたとしても、出力軸６を固定状態に維持する
ことができる。

【００２５】前述したように、２つのシリンダボディを
出力軸に対して離接する方向に移動可能に設けるケース
本体１０は、図９に示すように、２つのケース部材１
１、１２を組み合わせて構成している。前記ケース本体
を構成する２つのケース部材は、出力軸を貫通させる孔
を設けた上板部材１３と、前記上板部材の両側に垂下す
る状態で直角に設けた折り曲げ部１４、１４ａとからな
り、前記折り曲げ部の先端部には、下部のケース部材１
２に接続するための段部を形成して、接続部１５、１５
ａを設ける。そして、２つのコの字状のケース部材１
１、１２の折り曲げ部を突き合わせる状態で、前記折り
曲げ部に設けたネジ孔にボルト１７、１７ａ……を装着
して固定することにより、ケース本体１０を１つの箱状
の部材として構成している。

【００２６】図１０に示すように、ケース部材１１の上
板部材１３の中央部に設ける軸孔１８には、出力軸の軸
受け部材を支持させるもので、前記軸孔に対して、２つ
の位置決め部材１６を一直線状に配置している。なお、
前記図９、１０に示すケース本体１０の例において、２
つのケース部材１１、１２を接続するためのネジ部材
は、任意の間隔で、任意の数配置することができるもの
であり、２つのケース部材の折り曲げ部１４、１４ａの
端部の接続部を構成する形状も、任意に設定が可能であ
る。また、前記折り曲げ部１４、１４ａには、セットボ
ルトを取り付けるためのネジ孔を設けている。前述した
ように構成されたケース本体１０においては、その内部
に収容する２つのシリンダボディ２、３が、折り曲げ部
１４、１４ａの内側の面にそれぞれ接する状態で、ラッ
ク部材が出力軸から離間する位置をとり、シリンダボデ
ィが位置決め部材１６、１６ａに接する位置で、出力軸
とラック部材との歯が噛み合う状態となる。

【００２７】

【実施例】前述した本発明の実施例に示すロータリアク
チュエータでは、ラック部材の往復移動を出力軸の回転
として外部に伝達する装置として構成された場合を示し
たが、本発明のロータリアクチュエータでは、出力軸を
直線状に移動させて、駆動力を伝達する部材として構成
することができる。図１１に示すロータリアクチュエー
タ１Ａは、出力軸９を直線状にケース本体１０から出没
させる手段を構成しているもので、前記出力軸９にはネ
ジ部９１とキー溝９２とを一体に設けている。また、ロ
ータリアクチュエータ１Ａの本体には、前記ロータリア
クチュエータの場合と同様に、一対のラック部材４、５
と、ラック部材を保持するシリンダボディ２、３をそれ
ぞれ配置し、前記各シリンダボディには、ラック部材を
駆動するシリンダ装置と横移動機構とをそれぞれ配置し
ている。なお、前記ロータリアクチュエータ１Ａにおい
ては、シリンダボディに配置するラック駆動用と、ボデ
ィ横移動用との複数のシリンダ装置に対して、ラック部
材を駆動するシリンダの端部に配置するフランジと、流
体を供給するためのポートとを配置する。前記各駆動部
材等は、前記ロータリアクチュエータ１と同様に構成さ
れるもので、シリンダボディを出力軸に向けて付勢する
戻し用バネ２６、３６およびセットボルト２７、３７等
の部材も同様に配置される。

【００２８】本実施例において、前記ラック部材４、５
と出力軸９との間での駆動を伝達するために設けるピニ
オン部材６５は、略円筒形状の部材として構成し、表面
部にはラック部材の歯に噛み合う歯部を設けるととも
に、内面部には出力軸９のネジに噛み合う内歯部をそれ
ぞれ形成したものを用いる。また、前記出力軸９はロー
タリアクチュエータ１Ａのケース本体１０に対して軸受
部材９５、９５を介して支持されるもので、図１２に示
されるように、軸受部材９５は、ケース本体に対して止
めネジ９６……を用いて取り付けられる。前記図１２に
も示されるように、出力軸９の溝部９２に対応させて回
り止め９３を配置することにより、出力軸９の回転防止
手段を構成している。そして、前記ロータリアクチュエ
ータ１Ａにおいては、ピニオン部材６５に対応させて配
置するラック部材４、５の駆動力を、ピニオン部材６５
を回転させる力として伝達し、前記ピニオン部材６５の
回転を出力軸９に対して直線方向の力として出力させる
ようにすることができる。

【００２９】前述したように、出力軸９を軸方向に移動
させるロータリアクチュエータを構成する場合には、ラ
ック部材を支持するシリンダボディに対して、出力軸の
ピニオン部材に離接させる動作と、ラック部材を駆動す
る動作とを、その送りのモードに合わせて任意に設定す
ることができる。また、前記出力軸９においては、ピニ
オン部材６５との間に形成するネジ部９１のピッチ等を
適宜設計することができるので、出力軸の軸方向の移動
のピッチと、送りの速度等を任意に制御することができ
る。さらに、前記ロータリアクチュエータにおいては、
出力軸の軸方向の移動を、ラック部材の駆動モード等を
調整することにより任意に行い得るという特徴を発揮す
ることが可能になる。そして、前記ロータリアクチュエ
ータ１Ａにおいては、ピニオン部材の内外面に形成した
歯部を介して、ラック部材の直線方向の移動を、出力軸
９の直線方向の移動に変換するのであり、各ネジ部のラ
ック・ピニオンの噛み合い部では、その減速比を任意の
比率に設定することにより、ラック部材を移動させる小
さな力を、出力軸９を軸方向に移動させる大きな力とし
て出力できることになる。

【００３０】したがって、前述したように構成したロー
タリアクチュエータにおいては、出力軸の軸方向への移
動速度を任意に制御することができるので、前記出力軸
を用いて、対象とされる被駆動部材を一定のピッチと速
度を設定して、直線方向に間欠送りを行う装置を構成す
ることができる。さらに、前記ロータリアクチュエータ
１Ａを被駆動部材を直接駆動する装置として利用するこ
との他に、出力軸に別の作動手段を配置して、被駆動部
材を間接的に一定のピッチで間欠的に、または連続して
駆動する装置に適用することができる。

【００３１】

【実施例２】前述したように構成した本発明のロータリ
アクチュエータを、装置の駆動源として用いる場合に
は、例えば、以下に説明するような装置を構成すること
ができる。まず、本発明のロータリアクチュエータに対
して、流体を供給するためには、図１３に示すような流
体供給回路を構成することができるもので、流体供給源
１００からロータリアクチュエータに接続する回路に
は、ラック部材を駆動するシリンダに対応する切換バル
ブ１０１と、横移動機構に対応する切換バルブ１０２と
を配置する。そして、前記２つの切換バルブを操作する
ことにより、ラック部材を出力軸のピニオン部材に離接
させる動作を制御し、ラック部材を駆動するシリンダに
対して流体を供給・排出させることにより、出力軸を回
転させる動作を行わせるようにする。また、前記流体供
給回路の各々には、絞り弁等によるスピードコントロー
ラ１５０……を配置することができ、前記スピードコン
トローラ１５０の開度を適宜調整することにより、ロー
タリアクチュエータの動作の速度を任意に制御する装置
を構成することができる。

【００３２】前記図１３には、出力軸の回転を被駆動装
置に対する駆動源とするロータリアクチュエータ１を用
い、搬送装置１１０を構成する場合を示しており、図１
４には装置の側面図を示している。前記搬送装置１１０
において、ロータリアクチュエータ１により、コンベア
の駆動プーリ１１２を駆動するもので、前記駆動プーリ
に対しては、ロータリアクチュエータ１から回転力が伝
達され、従動プーリ１１３とに亘って巻き掛けるベルト
１１１により、搬送物１１５を搬送する装置を構成す
る。前記搬送装置において、ロータリアクチュエータ１
を出力軸の一方向に向けて駆動するモードに設定し、出
力軸を一定の角度ずつ間欠的に駆動する動作を行うこと
により、搬送物１１５を一定のピッチＰで間欠的に搬送
することができる。そして、前記搬送経路に対して、加
工装置等を配置する場合には、その加工装置の動作時間
に合わせてロータリアクチュエータ１を駆動することに
より、任意の加工ラインでの搬送装置として使用するこ
とが可能になる。

【００３３】また、図１５、１６に示す例では、ロータ
リアクチュエータにより回転される送りネジ１２５を用
いて、移動体１２６を駆動する場合を示しているが、本
実施例では、送りネジ１２５に対する駆動源として、２
つの送り長さ（回転角度）の異なるロータリアクチュエ
ータ１、１ａを配置している。前記２つの駆動源のう
ち、ロータリアクチュエータ１は、例えば、ラック部材
の１回の駆動により出力軸を９０°回転させる装置とし
て構成し、ロータリアクチュエータ１ａではラック部材
の１回の駆動により出力軸を３６０°回転させる装置と
して構成する。

【００３４】そして、前記２種類のロータリアクチュエ
ータを使用して、１つのロータリアクチュエータを作動
させる際には、他のロータリアクチュエータはフリーな
状態に設定させることにより、２つのロータリアクチュ
エータ１、１ａにおける駆動を適宜制御して、送りネジ
１２５に対する駆動を行うことができ、移動体の搬送を
行わせる送り装置１２０を構成することができる。例え
ば、前記送り装置１２０において、小さい角度で出力軸
を回転させるロータリアクチュエータ１と、大きな角度
で出力軸を回転させるロータリアクチュエータ１ａとの
駆動の組み合わせを任意に設定できることから、２つの
ロータリアクチュエータを組み合わせることにより、送
りネジを介しての移動体に対する送り長さ等を任意に設
定することができる。

【００３５】前記図１５に示される送り装置１２０にお
いて、図１６に示されるように、加工装置本体１２１に
対してスライドベース１２２を配置し、前記送りネジ１
２５により駆動されるナット部材１２７に、被加工物を
保持する移動体１２６を案内させるように設けることが
できる。さらに、本実施例においても、流体供給回路の
各々にスピードコントローラ１５０……を配置して、流
体の供給量を調整することが可能であり、前記コントロ
ーラの絞り弁等の調整を行うことにより、ロータリアク
チュエータの動作速度を適宜調整することが可能であ
る。そして、前記移動体の移動経路に対応させて、任意
の加工装置を配置すると、移動体に保持される被加工物
が間欠的に送られるのであり、その送りのタイミングの
制御も容易に行うことができる。したがって、本発明の
ロータリアクチュエータを用いた駆動装置では、切換バ
ルブの切換の制御を行うのみで、被搬送物に対する送り
の速度やピッチの変更等を容易に行うことができ、従来
のステッピングモータ等に比較して、その速度制御等の
動作を非常に容易に行うことが可能になる。

【００３６】なお、前記実施例において、ロータリアク
チュエータを構成する各部材は、硬質の樹脂と、金属部
材とを組み合わせて構成することができるものであり、
シリンダやラック部材を金属で構成することができる。
また、ピストン等をプラスチック材料により構成するこ
と、または、全部の部材を金属、またはプラスチック材
料のみを用いて構成することも可能である。さらに、ラ
ック部材のストロークは、シリンダの長さ等の条件を設
定することにより、任意の長さに構成できるものであ
り、シリンダに供給する流体としては、一般的に使用さ
れている空気圧を利用するが、使用場所等によっては、
油圧作動の装置として構成することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明のロータリアクチュエータは、ケ
ース本体内部に収容されるシリンダボディに、横移動手
段とラック部材を往復移動させる手段とを組み込んで、
それぞれの移動手段に対して流体の供給・排出の切換を
行うことにより、出力軸を任意の角度で往復回転させる
装置を構成することができる。また、出力軸に対して同
一方向に連続して回転させる動作や、出力軸を間欠的に
回転させる動作を、横移動手段と、ラック部材の往復移
動との各動作を組み合わせて行うことにより、任意に行
うことができる。さらに、出力軸に対して任意の被駆動
部材を取り付けることにより、被駆動部材を間欠的また
は連続的に駆動すること、任意の角度で往復移動させる
動作等を必要に応じて設定することができる。そして、
本発明においては、ロータリアクチュエータに対して流
体の配管と、切換バルブのみを組み合わせて配置するこ
とにより、駆動機構全体を非常に小型のものとして構成
することが可能であり、従来のステッピングモータ等の
ように、複雑な制御回路等を設ける必要がなく、出力軸
の回転方向や、回転速度の制御の動作を容易に行うこと
ができる。

【００３８】また、本発明のロータリアクチュエータに
おいて、出力軸を軸方向に移動させる装置を構成する場
合には、ラック部材の直線方向の移動作用をピニオン部
材を介して出力軸の直線方向の移動作用に変換すること
ができ、出力軸の軸方向の移動速度を任意に制御して、
駆動の動作を行うことができる。そして、前記ロータリ
アクチュエータにおいては、ラック部材と出力軸との間
で速度を変換する手段を設けており、供給する流体の圧
力と、ピストンの受圧面積の関係から、比較的大きな出
力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のロータリアクチュエータの側面図で
ある。

【図２】 ロータリアクチュエータの平面図である。

【図３】 図２のＤ−Ｄ線での断面図である。

【図４】 図１のＢ−Ｂ線での断面図である。

【図５】 図１のＣ−Ｃ線での断面図である。

【図６】 ラック部材を一方に移動させる状態の説明図
である。

【図７】 ラック部材を他の方向に移動させる状態の説
明図である。

【図８】 ２つのラック部材を出力軸に噛み合わせてロ
ックした状態の説明図である。

【図９】 本発明のケース本体の構成を示す側面図であ
る。

【図１０】 ケース本体の平面図である。

【図１１】 出力軸を直線方向に駆動するロータリアク
チュエータの説明図である。

【図１２】 図１１の装置における出力軸と案内部材の
構成を示す説明図である。

【図１３】 ロータリアクチュエータをコンベアの駆動
装置として用いる例の平面図である。

【図１４】 図１３の側面図である。

【図１５】 ２つのロータリアクチュエータを用いた送
り装置の説明図である。

【図１６】 図１５の装置の要部の拡大説明図である。

【符号の説明】

１ ロータリアクチュエータ、 ２・３ シリンダ
ボディ、４・５ ラック部材、 ６・９ 出力軸、
７・８ フランジ、１０ ケース本体， １６
位置決め部材、 ２１・３１ シリンダ、２２・３
２ ピストン、 ２６・３６ 戻し用バネ、２７・
３７ セットボルト、 ２８・２９・３８・３９
シリンダ、４２・５２ 回り止めピン、 ４５・４７
・５５・５７ ピストン、６１・６５ ピニオン部
材、 ９１ ネジ部、６３・６４・９５ 軸受部
材、 １００ 流体供給源、１０１〜１０４ 切換
バルブ、 １１０ 搬送装置、１２０ 送り装置、
１２５ 送りネジ、 １２６ 移動体、１５０
スピードコントローラ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被駆動部材を取り付ける手段とピニオン
   部材を設けた出力軸と、 前記出力軸に直角に配置し、
   ピニオン部材に対して接線方向の両側から噛み合う２つ
   のラック部材と、 前記２つのラック部材を各々収容し、前記ラック部材を
   軸方向に駆動する駆動手段とを設けたシリンダボディ
   と、 前記シリンダボディの各々を出力軸に対して離接する方
   向に駆動する横移動手段とを設け、 前記２つのラック部材の一方の歯を、出力軸に設けたピ
   ニオン部材に噛み合わせることにより出力軸を駆動する
   制御手段とを設けたことを特徴とするロータリアクチュ
   エータ。
2. 【請求項２】 前記シリンダボディに設ける横移動手段
   は、 シリンダボディを出力軸に向けて付勢する戻し用バネ
   と、 前記戻し用バネの付勢力に反してシリンダボディを移動
   させるシリンダ装置とを組み合わせて構成することを特
   徴とする請求項１に記載のロータリアクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記２つのシリンダボディを１つのケー
   ス本体に収容し、 前記ケース本体には、出力軸に接近する位置を規制する
   ための中央部位置決め部材と、シリンダボディを出力軸
   から離間する位置を規制するための壁部材とを設け、前
   記壁部材にシリンダボディを接する位置で、ラック部材
   の歯が出力軸のピニオン部材に接しない位置に保持され
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のロータリ
   アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記シリンダボディに収容されてラック
   部材を駆動するためのピストンは、ラック部材と２つの
   ピストンとを一体に構成することを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれかに記載のロータリアクチュエータ。
5. 【請求項５】 ネジ部を一体に設けた出力軸と、 前記出力軸のネジ部に対してネジ係合する内歯と、ラッ
   ク部材の歯に噛み合う外歯を設けたピニオン部材と、 前記出力軸の軸線に直角に配置し、前記ピニオン部材の
   外歯に噛み合う２つの平行なラック部材と、 前記ラック部材の各々に対して往復方向に駆動する駆動
   手段とを配置するシリンダボディと、 前記シリンダボディの各々に設けたラック部材を出力軸
   に対して離接する方向に駆動する横移動手段と、 前記各シリンダボディに配置するシリンダに流体を供給
   する流体供給回路と、前記各シリンダに供給する流体の
   制御手段とを設け、 前記２つのラック部材の一方の歯を噛み合わせることに
   より、出力軸をピニオン部材を介して出力軸の軸方向に
   駆動する動作を行うことを特徴とするロータリアクチュ
   エータ。