JPS5824605A - ロ−タリアクチユエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油中圧等で作動するロークリアクチェエータ
の改良に係り、特に特殊な構造を採用するととＫより、
ピストンロッドを省略し、小型、軽量、低コスト、トル
クの増大等を図ったものに関する。１、。

従来の一般的ロータリアクチュエータは、第１図に示す
如く、ポンプ等の圧力源（１）、タンク（２）と、ロー
タリアクチェエータ（３）との間に４ポート切換弁（４
）を介在させ、図の状態では圧力源（１）から吐出され
た圧油、圧空の如き作動流体が流量調節弁６）を通って
シリンダ室（６）に入り、一部はパイプ（７）を通って
シリンダ室（８）に流入し、シリンダ（９１，α・内に
嵌入されたピストン（社）、（２）を矢印的の方向へ押
し、このピストン１．（２）の摺動によりシリンダ室α
ｍ　、　０番から排出された流体は、流量ＩＩＪＩＩｆ
ｆ弁（至）を通って４ポート切換弁（４）からタンクに
）内へ放出される。ピストンを逆方向に動かす場合には
４ポート切換弁（４）を矢印（７）の方向へ切り換える
。このような流体系路の切り換えｋよってピストン（Ｌ
Ｂ、（！２及び両ピストンを連結するピストンロッド（
至）が一体として往復運動する。一方ピストンロッドａ
ｓＫ嵌着固定したトラニオン（ロ）に植設したトラニオ
ンビン顛は、シリンダボディー（至）に回転自在に装着
した駆動軸■に固着された目−夕（転）の１−り溝（至
）内に挿入されており、ピストンＩ、（至）が左右に往
復運動すると、トラニオンビン（至）が、ヨーク溝（至
）の側壁を押しつつヨーク溝（至）内を摺動するととｋ
よりヨーク面が回動し、駆動軸ｍ＜連結されたバタフラ
イバルブ、ポールバルブ、その他の被駆動体が回動する
。このようなヨークを用いて往復運動を回転運動に変換
する機構をスコッチョーク機構という。

このような従来のロータ参アクチェエータでは図に示す
ようにピストンａｅ、ａｓを連結するピストンロッドα
ｅを必要としていたため、下記のような種々の欠点を有
していた。

■ヨーク（２）を設けたヨーク室−をピストンロッド圓
が貫通するため、シリンダボディー（至）にグランドパ
ツキン（至）が必要で、そのため機械的損失が大きく、
パツキン寿命も問題となり又部品点数が多くコスト高で
ある。

■シリンダ室（６）とヨーク室−とを別個に並設せざる
を得ないため長手方向に大型となり、第１図示のような
両側ピストン型の場合、特に大型化する。

■駆動軸（至）に大きいトルクを与えるためｋは、駆動
軸（至）とトラニオンビン（至）の距離を大きくする必
要があるが、トラニオンビン（至）はピストンロッド（
２）の軸上に設けねばならないから、駆動軸■がピスト
ンロッドの軸芯から大きく傷心せざるを得ない。そのた
めアクチェエータが横方向にも大型化する。又同じ理由
からピストンのストロークが大きくなり、リターン用に
コイルスプリングを用いた場合、バネ常数を小さくする
ため大径で且つ長いスプリングが必要になる。

■アクチェエータのトルクは、ピストンの受圧面積とス
トロークによって決まるが、ピストンロッドがピストン
に設けられていると、その分だけ受圧面積が減少するの
で、出方トルク当りのアクチェエータ外形が大きくなる
。

■軽量化を図るには、ピストンの肉厚を薄くする必要が
あるが、ピストンの幅は、一定以下にはできないので、
ピストンαＤ、ＩＪ２の側壁に凹陥部（２）を設けるこ
とになる。しかしこれによりシリンダ室（６）　、　（
１４１内の体積が増大し、空圧を用いた場合作動流体の
消費量が増え不経済である。

本発明は、以上述べたような欠点の除去を目的とするも
ので、特殊な構造によリピストンロッドを省略して小型
、軽量化、機械的効率の向上環を図るものである。

続いて、第２図以下の添附図面を参照して本発明を具体
化した実施例について詳しく説明する。

ここに１１！２図は、本発明の一実施例であるロークリ
アクチェエータの正面図、第３図は、同側断面図（ヨー
クが鰻も右側へストロークした状態を示す）、第４図は
、第３図−ζおけるＡ−Ａ矢視断ＷＪ図、第５ｃｘＪは
、同実施例に用いることのできるピストンの斜視図であ
る。

これらの図において、（至）は円筒状のシリンダで、そ
の左右開口（２）、＠によって閉塞され、内部にシリン
ダ室（至）を形成する。シリンダ室弼内には、該シリン
ダ（至）の内壁＠にシール部材（至）を介して接触し１
つ、シリンダの軸方向に摺動自在のピストン（２）が内
設されている。従つてシリンダ室（至）は、ピストン（
２）によって右シリンダ室（２８りと左シリンダ室（２
８ｂ）とに密封状に仕切られている。（至）及び（至）
は、上記右シリンダ室（２８凰）及び左シリンダ室（２
８ｂ）に圧縮空気等の作動流体を導入するための各側蓋
に設けた流体導入孔である。ピストン（転）は、円板状
でシリンダ（至）の内壁に接触しつつ摺動する２個の摺
動部（財）、＠を中間リブｏＩ側国よって一体に連結し
中間に中空部（Ｗ）を有する中空構造をなし、シリンダ
（至）に同軸に装着される。上記リブ（支）に一体とし
て形成された２叉状のクレビスＣ１ｌに穿設された貫通
孔（至）には、トラニオンビン■が嵌着固定されている
。このトラニオンビン禰の取付位置は、ピストン（２）
の中間部で、ピストン（財）の軸芯０）からは（Ｌｌ）
だけ偏心した位置である。

又シリンダ（至）の軸芯■より距離（Ｌｍ）だけトラニ
オンビン−とは反対側へ偏心した位置で、シリンダ（至
）の軸方向中間部には、回動自在の駆動軸−【：Ｏλト
；ｃｉ−） が−命−す−の中空部（Ｗ）を貫通してシリンダ（２）
に装着されている。＠、１１３は駆動軸−を支承する軸
受であり、駆動軸−にキー（財）Ｋよって固定されたヨ
ーク掴の先端には、前記トラニオンビン−を溝方向に摺
動自在に把持したヨーク溝−が刻設されている。該ヨー
ク溝−は、ヨーク−の中心線（ｋ）に対して角度（→の
傾きをもって刻設されている。

ピストン（２）内には、予め潤滑用のグリース等を注入
しておく。又駆動軸−の先端部面は、手動ハンドル、イ
ンジケータその他の制御装置を取付けるため番Ｃ角軸状
に加工し、他端ｗｋは被駆動体であるバタフライバルブ
等の軸と連結するために軸穴−を設ける。槌及び槌は、
オイルシール及び止め輪であり、−は、ピストン（至）
が最゛も右側へ摺動した位置で、ピストンの動きを止め
ストロークを加減し、回転角度を調節するための当り用
のボルトである。ピストン（至）の左右の摺接部（至）
、＠の内側には、ピストンの重量を軽減するための凹陥
部關。

−が形成されている。

続いて本発明を上記実施例の作動について更に説明する
。第３図示の状態は、ピストン（転）が最も右側へ移動
した状態で、従ってヨーク−及びこれと駆動軸顧によっ
て連結したバタフライバルブ等の被駆動体が、時計方向
に最大限回動した状態である。この状態は、例えばバタ
フライバルブ等では、バルブが完全に閉じた状態を示し
、駆動軸−がこれより約９０°反時計方向に回動した位
置が全開位置である。続いて流体導入孔（至）から右シ
リンダ室（２８リヘ圧縮空気等を供給し、流体導入孔（
至）から圧縮空気等を自由に排出させると、ピストン（
至）は、圧縮空気等に押されて左方向へ移動する。

するとピストン（２）に植設されたトラニオンビン−に
押されてヨーク−及びこれと一体的に連結した駆動軸（
財）が反時針方向に回動する。この時の駆動軸（２）ｋ
作用する理論トルク出力Ｔは、Ｔ−偏心量（Ｌ１＋Ｌり
Ｘピストンの推進力（ト）Ｆ−作動流体圧力（７）×受
圧面積（Ｓ）であり、受圧面積（Ｓ）はピストン（至）
の摺接部間、（至）の有効断面積で与えられる。本発明
では、ピストンロッドレスであるから、その分受圧面積
（Ｓ）が広く、大きなトルク出力を得ることができる。

このようにして左右のシリンダ室（２８ｂ）　、　（２
８ｍ）の空気圧等を給気、排気することＫより、ピスト
ン（至）を往復動させて駆動軸に往復回動を与えること
ができる。ピストン（２）の最も右寄り位置に＃ける位
置決めは、調節ねじ（至）の出入量によって行う。この
位置決めは、バタフライバルブの場合、全閉位置でのバ
ルブ角度を決めるものであるが、この角度は弁座、パツ
キン等の摩耗量やバルブ閉時の漏れ址を決めるものであ
るから重要゛である。

本発明は以上述べた如くシリンダ内壁に摺接して往復運
動するピストンの直線運動を一スコッチョーク機構によ
ってヨークを設けた駆動軸の回転運動に変換するロータ
リアクチュエータにおいて、ピストンを２個の摺接部と
、中空部を挾んで両槽接部を一体的に連結する中間リブ
とによって構成し、該中間リブに固着したトラニオンビ
ンと駆動軸とをそれぞれシリンダの軸芯の反対側へ偏心
させると共に、駆動軸を上記ピストンの中空部内に貫通
させてシリンダに取付け、駆動軸に固着したヨークのヨ
ーク溝にトラニオンビンを係合させて、ピストンの往復
運動により駆動軸を回転させる如くなし、ピストンロッ
ドを不要となしたトルクアクチみエータであるからピス
トンロッド部に用いるグランドパツキンとグランドブシ
ニが不要で機械損失が減少しトルク出力が増大する。ピ
ストンロッドグランドパツキン、グランドブシニ、トラ
ニオン等多くの部品が不要となり低コスト化すると共に
軽量となる。ピストン内にヨーク室を併設しであるから
全体的に小−型化すると共に、左右２個のシール部材で
ピストン内が密封されているので、ピストン内のヨーク
室をオイルバス、して潤滑効果を有効に利用でき、且つ
小型化する。しかもシリンダ内周によるピストンの支持
状態は、第１図に示した両側ピストン型と同様であるか
ら、許容接触面圧についても十分高い値が得られる。又
、従来の両側ピストン型の場合、第１図に示すような複
雑な配管が必要であるが、本発明の場合はこのような配
管が不要である。更に本発明では、トラニオンビンと駆
動軸とをそれぞれシリンダ軸芯の反対側に偏心させてピ
ストン内で許せるかぎり偏心させであるので、大きなト
ルクが得られると共に、アクチニエータが横方向に大型
化する弊害もない。史に又、前記したようにピストンロ
ッドを省略した分だけ受圧面積−増大し、小径で大きい
トルクを得ることができ、逆に同じトルクの場合にはピ
ストンのストロークを小さくできるので、単作軸のリタ
ーン用コイルスプリングの長さが短かくて済む。又ピス
トンは内側の凹陥部によって十分に肉厚を薄くでき、こ
れによって軽量化を達成できると共に、このような凹陥
部の体積は、シリンダ室の体積に影響を与えないので、
作動流体の消費量が減少し、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のロークリアクチ１エータの断面図を含
む油圧回路図、第２図は、本発明の一実施例であるロー
タリアクチェエータの正面図、第３図は、同側断面図（
Ｎ−りが最も右側へストロークした状態を示す）、第４
図は、第３図における＾−Ａ矢視断面図、第５図は、同
実施例に用いることのできるピストンの斜視図である。 （符号の説明） ２６−シリンダ、２９−・内壁、３０−シール部材、３
１・−ピストン、４０・・・トラニオンピン、４１・−
駆動軸、４５・・・ヨーク、４６・・・ヨーク溝、Ｊ・
−シリンダ（及びピストン）の軸芯、３６．３７−・中
間リブ、Ｗ・−中空部。 代理人　弁理士　　本　　　庄　　　武　　　男手続補
正書 昭和５６年１り月＃？−日 生４７許庁長官　　　　　　殿 １　事件の表示 昭和５６年　　特許願第１２２７５３号２　発明の名称
：ロータリアクチュエータ３　補正をする者 ４１ｆ１との関係：特許出願人 ６？ｌｌＩ正により増加する発明の数 ７、補正の対象 １、　　＃ｉ細自書第６ページ第１３行目〜第１４行目
の「トラニオンピン−が嵌着固定されている。」を１ト
ラニオンビン−が回転可能に嵌着されている。１と訂正
する。 ２、明細書［７ページ、第６行目、「角度（α）の傾き
をもって刻設されている。」の後に［この角度（ｄ）は
、ピストン（９）が蛾つとも右側へ来た時と、最つとも
左側へ来た時の出力トルクに差を設けるためのもので、
例えばこのようなアクチュエータをバタフライバルブの
駆動用に用いた場合、バルブ全閉位置で最大のトルクを
要するために設けたもので、トルクアクチュエータの機
能にとって極めて重要な要因である。」の文章を挿入す
る。 ３、明細書第８ページ、第１５行目〜第１６行目の「Ｔ
＝偏心量（Ｌｌ＋Ｌ２）　Ｘピストンの推進力（）゛）
Ｆ＝作動流体圧力（イ）Ｘ受圧面積（５月とあるのを、 （−”ｒ＝偏心量（Ｌ１＋ｔｚ）　Ｘピストンの推進力
η×にこにＣは駆動軸−の回転角度によって定まる係数
、 ）＝作ｌＥ！ＩｄＬ体圧力（７）×受圧面積（Ｓ）」に
補正する。 ４、明細書第１θページ、第４行目〜第５行目の［不要
で機械損失が減少し」とあるのを「不要で機械的損失が
減少し」に訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダ内壁に摺接して往復運動するピストンの直線運
   動を、スコッチコーク機構によって目−りを設けた駆動
   軸の回転運動に変換するロークリアクチュエータにおい
   て、ピストンを２個の摺接部と、中空部を挾んて両槽接
   部を一体的に連結する中間リブとによって構成し、該中
   間リブに固着したトラニオンピンと駆動軸とをそれぞれ
   シリンダの軸芯の反対側へ偏心させると共に、駆動軸を
   上記ピストンの中空部内に貫通させてシリンダに取付け
   、駆動軸に固着したヨークのヨーク溝にトラニオンピン
   を係合させて、ピストンの往復運動により駆動軸を回転
   させる如くなし、ピストンロッドを不要となしたことを
   特徴とするロークリアクチェエータ。