(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ室が形成されたアクチュエータ本体と、
前記シリンダ室内に揺動自在に設けられ、前記シリンダ室に供給される作動流体により直線方向に往復動するピストンと、
前記アクチュエータ本体に直線方向に往復動自在に設けられ、前記ピストンにより駆動されるラックと、
テーブルと該テーブルの外径よりも小径であって前記テーブルに一体に形成されるとともに前記ラックに噛み合うピニオンが形成された軸部とを有し、前記アクチュエータ本体に回転自在に装着される揺動部材と、
前記アクチュエータ本体に取り付けられ、前記揺動部材に設けられたストッパに当接して前記回転体の揺動角度を規制する揺動範囲規制部材と、
前記アクチュエータ本体に設けられ、前記軸部の根本側を支持する第１転がり軸受と、
前記アクチュエータ本体に設けられ、前記軸部の先端側を支持する第２転がり軸受と、
前記軸部の先端側にねじ込まれ、前記第２転がり軸受に接触するテーブル押さえねじとを有し、
前記テーブル押さえねじにより前記それぞれの転がり軸受に締結力を加えるようにしたことを特徴とする揺動形アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の揺動形アクチュエータにおいて、それぞれ前記ピニオンに噛み合う２つの前記ラックを前記アクチュエータ本体にそれぞれ直線方向に往復動自在に設けたことを特徴とする揺動形アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の揺動形アクチュエータにおいて、前記第１、第２転がり軸受をアンギュラベアリングとしたことを特徴とする揺動形アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動形アクチュエータに関し、特にラックアンドピニオン形揺動形アクチュエータに適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
揺動形アクチュエータには、円筒形のケーシング内に収められた回転軸に作動流体の圧力を受けるベーンを設け、ケーシング内に作動流体を導入することによりベーンを回転駆動するベーン形揺動アクチュエータや、シリンダ室内に作動流体を導入することにより軸方向に作動するピストンの直線往復運動を、回転変換機構により揺動往復動に変換するピストン形揺動アクチュエータ、揺動軸とピストンとをねじ結合することにより、軸方向に作動するピストンの直線往復運動をねじ山を介して揺動往復動に変換するねじ形揺動アクチュエータなどがある。
【０００３】
ピストン形揺動アクチュエータの一種としてラックアンドピニオン形揺動アクチュエータがあるが、作動流体の漏れ箇所が少なく長時間の位置保持に適していることや、揺動角が大きく設定できることなどから広く用いられている。
【０００４】
ラックアンドピニオン形揺動アクチュエータのアクチュエータ本体にはピニオンが回転自在に支持されており、このピニオンの両脇には並列に形成された２つのシリンダ室が設けられている。それぞれのシリンダ室内には軸方向に直線往復動自在に設けられたラックが対となってピニオンに噛み合わされている。ラックの両端にはピストンが取り付けられ、シリンダ室内に２つの流体圧室を形成している。一方の流体圧室に作動流体を供給するとラックは作動流体の圧力を受けシリンダ室内の一方に向けて直線運動し、他方の流体圧室に作動流体を供給するとラックはシリンダ室内の他方に向けて直線運動する。したがって、双方の流体圧室に交互に作動流体を供給するとラックは往復直線運動することとなり、ラックと噛み合わされたピニオンは回転揺動することとなる。
【０００５】
回転揺動するピニオンにはテーブルが連結されており、ピニオンが回転揺動することによりテーブルも回転揺動するようになっている。
【０００６】
このような構造をもつラックアンドピニオン形揺動アクチュエータのテーブル上にワークや治具等の機器を搭載して双方の流体圧室に交互に作動流体を供給することにより、ワークや治具等の機器を回転揺動運動させ所定の作業を行わせることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ラックアンドピニオン形揺動アクチュエータは様々な生産ライン等で用いられているが、生産性や品質の向上のためさらなる精度の向上が要求されている。
【０００８】
揺動部材を滑らかに揺動させるためにアクチュエータ本体の揺動部材支持部には転がり軸受が用いられている。アクチュエータ本体と揺動部材とは、転がり軸受の内輪側を揺動部材に固定し、外輪側をアクチュエータ本体に固定することにより取り付けられるようになっている。そのため揺動部材は、アクチュエータ本体に対して転がり軸受の精度の範囲内で特にスラスト方向へのがたつきを有することになり揺動形アクチュエータの精度の向上への障害となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、揺動形アクチュエータの精度を向上することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の揺動形アクチュエータは、シリンダ室が形成されたアクチュエータ本体と、前記シリンダ室内に揺動自在に設けられ、前記シリンダ室に供給される作動流体により直線方向に往復動するピストンと、前記アクチュエータ本体に直線方向に往復動自在に設けられ、前記ピストンにより駆動されるラックと、テーブルと該テーブルの外径よりも小径であって前記テーブルに一体に形成されるとともに前記ラックに噛み合うピニオンが形成された軸部とを有し、前記アクチュエータ本体に回転自在に装着される揺動部材と、前記アクチュエータ本体に取り付けられ、前記揺動部材に設けられたストッパに当接して前記回転体の揺動角度を規制する揺動範囲規制部材と、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記軸部の根本側を支持する第１転がり軸受と、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記軸部の先端側を支持する第２転がり軸受と、前記軸部の先端側にねじ込まれ、前記第２転がり軸受に接触するテーブル押さえねじとを有し、前記テーブル押さえねじにより前記それぞれの転がり軸受に締結力を加えるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の揺動形アクチュエータは、それぞれ前記ピニオンに噛み合う２つの前記ラックを前記アクチュエータ本体にそれぞれ直線方向に往復動自在に設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の揺動形アクチュエータは、前記第１、第２転がり軸受をアンギュラベアリングとするのがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態である揺動形アクチュエータを示す斜視図であり、アクチュエータ本体１は、ほぼ直方体の形状を有し、その上部には揺動部材としての円形のテーブル２が設けられている。テーブル２上にワークや治具等の機器を搭載することにより、ワークや治具等の機器を回転揺動運動させ、またその位置決めをすることにより所定の作業ができるようになっている。
【００１５】
図２は図１（ａ）に示す揺動形アクチュエータのＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図３は図２に示すＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【００１６】
図２に示すアクチュエータ本体１にはテーブル２と一体に形成されたピニオン３が回転自在に支持されており、このピニオン３の両脇には２つのシリンダ室４，５が並列に形成されている。
【００１７】
シリンダ室４の両端は、それぞれ外周にＯリング６ａ，７ａを有するエンドプレート６，７をスナップリング８，９にて固定することにより閉塞されている。同様に、シリンダ室５の両端も、それぞれ外周にＯリング１０ａ，１１ａを有するエンドプレート１０，１１をスナップリング１２，１３にて固定することにより閉塞されている。
【００１８】
２つのシリンダ室４，５には、それぞれピニオン３に噛み合わされたラック１４，１５が対となって、それぞれ軸方向に摺動自在に設けられており、ラック１４，１５が互いに相反する方向に往復直線運動するとピニオン３が揺動往復動するようになっている。
【００１９】
ラック１４，１５の内部には、それぞれマグネット押さえ１６，１７とＯリング１８，１９に支持されたマグネット２０，２１が取り付けられており、マグネット２０，２１の磁力に感応してラック１４，１５がストローク端の位置となったことを検出するための図示しないセンサが図１（ａ），（ｂ）に示すセンサ取付溝２２，２３に取り付けられるようになっている。
【００２０】
マグネット２０，２１は、この揺動形アクチュエータの使用用途に応じて、取り外したり、もしくはどちらか一方のラックにのみ取り付けたりすることができるようになっている。
【００２１】
ラック１４の両端にはそれぞれピストン２４，２５が取り付けられており、シリンダ室４内に２つの流体圧室４ａ，４ｂを形成している。なお、ピストン２４，２５の外周にはそれぞれシール部材２４ａ，２５ａが設けられている。
【００２２】
ラック１４と同様に、ラック１５の両端にはそれぞれシール部材２６ａ，２７ａが設けられたピストン２６，２７が取り付けられており、シリンダ室５内に２つの流体圧室５ａ，５ｂを形成している。
【００２３】
流体圧室４ｂ，５ａに開口する作動流体給排口２８，２９は、アクチュエータ本体１に設けられた作動流体給排流路３０により、図示しない作動流体供給源に接続された給排ポート３１に連通されており、給排ポート３１に作動流体を供給することにより流体圧室４ｂ，５ａに同時に作動流体が流入するようになっている。流体圧室４ｂ，５ａに同時に流入した作動流体がそれぞれピストン２５，２６を軸方向に押すことにより、ラック１４は図中左方向へ、ラック１５は図中右方向へ直線運動し、ピニオン３を図中反時計回りに回転させる。
【００２４】
流体圧室４ａ，５ｂには流体圧室４ａ，５ｂの図２に示すのと逆側の側面に開口する２点鎖線で示す作動流体給排口３２，３３が設けられている。作動流体給排口３２，３３は図３に示す作動流体給排流路３４により、図１（ｂ）に示す給排ポート３５に連通されており、給排ポート３５に作動流体を供給することにより流体圧室４ａ，５ｂに同時に作動流体が流入するようになっている。
【００２５】
流体圧室４ａ，５ｂに同時に流入した作動流体がそれぞれピストン２４，２７を軸方向に押すことにより、ラック１４は図中右方向へ、ラック１５は図中左方向へ直線運動しピニオン３を図中時計回りに回転させる。
【００２６】
したがって、流体圧室４ｂ，５ａと流体圧室４ａ，５ｂとに交互に作動流体を供給することにより、ラック１４，１５が軸方向に往復直線運動し、ピニオン３は揺動往復動することができる。
【００２７】
作動流体給排流路３０は給排ポート３１の他に給排ポート３６，３７，３８とを有しており、それぞれの給排ポート３６，３７，３８は、図１（ａ），（ｂ）や図２に示すようにプラグ３６ａ，３７ａ，３８ａにて閉塞されている。同様に作動流体給排流路３４は給排ポート３５の他に、給排ポート３９，４０，４１とを有しており、それぞれの給排ポート３９，４０，４１はプラグ３９ａ，４０ａ，４１ａにて閉塞されている。本実施例では給排ポート３１，３５を作動流体供給源に接続させ、他の給排ポートをプラグにて閉塞させた場合を示しているが、給排ポート３１，３５を含めたそれぞれ４つの給排ポートのうちいずれか１つの給排ポートを作動流体供給源と接続し、残りの給排ポートをそれぞれプラグにて閉塞することにより、作動流体を供給する給排ポートの作動流体供給源との接続位置を変更することができる。
【００２８】
したがって、任意の給排ポートに作動流体供給源を接続することにより、この揺動形アクチュエータの設置の自由度が増すことになる。
【００２９】
図３に示すように、揺動部材を構成するテーブル２と軸部２ａとは一体に形成されており軸部２ａにはピニオン３が設けられている。ピニオン３はキー、圧入、接着、ねじ締結、ピンなどによる連結機構を必要とせずテーブル２と一体となるため強度や剛性を確保することができ、また連結機構を構成するスペースを必要としないことからピニオン３とテーブル２とを別体とするよりもアクチュエータ本体１を小型にすることができる。
【００３０】
このテーブル２はテーブル押さえねじ４２により転がり軸受としての２つのアンギュラベアリング４３，４４を挟み込む形でアクチュエータ本体１に取り付けられている。このような構造としたことにより、テーブル押さえねじ４２の締め付けトルクによりアンギュラベアリング４３，４４に予圧を加えることができるようになり確実なテーブル２の取付が可能となる。
【００３１】
転がり軸受とは内輪と外輪との間に転動体を入れ転がり接触させることにより摩擦損失を減少させるようにしたものであり、転がり軸受の一種であるアンギュラベアリング４３，４４は転動体として玉４３ａ，４４ａを用い、玉４３ａ，４４ａと内輪４３ｂ，４４ｂ、外輪４３ｃ，４４ｃとの接触面をある一定の接触角を持つようにしたものである。よって、テーブル押さえねじ４２の締め付けトルクによりアンギュラベアリング４３，４４に予圧、つまり締結力を加えると、この予圧はアンギュラベアリング４３，４４のスラスト方向とラジアル方向とへ分散されるため、締め付けトルクがスラスト方向へ集中することによりベアリングが破損するのを防ぐことができる。なお、テーブル押さえねじ４２とアンギュラベアリング４３との間には、テーブル押さえねじ４２の緩み防止し、ばね力を加えるためのばね座金４５が組み込まれている。
【００３２】
ピニオン３と一体に形成されピニオン３と一体に揺動往復動するテーブル２には断面円形の円柱部材からなるストッパ４６が取り付けられており、テーブル２と一体に揺動往復動するようになっている。
【００３３】
図４は図３に示すＣ−Ｃ断面を示す断面図であり、図４に示すように、アクチュエータ本体１には図５にその詳細を示すショックアブソーバ４７，４８が取り付けられており、ショックアブソーバ４７，４８の軸方向に進退移動自在に装着された揺動範囲規制部材としてのロッド４９，５０の先端に設けられた規制面５１，５２がそれぞれテーブル２の揺動ストローク端においてストッパ４６の円柱胴体部の接触面５３に当接するようになっている。
【００３４】
図５はショックアブソーバの詳細を示す断面図であり、図５に示すようにショックアブソーバ４７はショックアブソーバ本体５４内に設けられたオイル室５４ａ内にピストンリング５５が軸方向に摺動自在に設けられており、このピストンリング５５はロッド４９の一端に取り付けられた第１ピストン５６と第２ピストン５７との間に生じる溝に嵌め込まれこの溝の範囲内において軸方向に往復動自在となっている。ロッド４９はショックアブソーバ本体５４の一端に設けられたストッパホルダ５８に支持されており、ショックアブソーバ本体５４内に進退移動自在となっている。
【００３５】
通常ロッド４９は、オイル室５４ａ内に第２ピストン５７に向けて設けられたスプリング５９のばね力によりロッド４９をショックアブソーバ本体５４から突出させる向きに保持されている。ロッド４９に外力が加わりロッド４９がショックアブソーバ本体５４内に収縮すると、ピストンリング５５は第１ピストン５６に押されてオイル室５４ａ内を図中右方向に移動する。このとき、オイル室５４ａ内に満たされているオイルが第１ピストン５６とピストンリング５５との接触面の隙間を流れることにより抵抗が発生し、またオイル室５４ａの一端に設けられたアキュムレータ６０にてオイル室５４ａ内の圧力を吸収することによりショックアブソーバとしての機能を発揮することになる。
【００３６】
ショックアブソーバ４８もショックアブソーバ４７と同一の構造と機能を有するものである。
【００３７】
テーブル２と共に回転揺動するストッパ４６が時計回りに回転し、接触面５３が規制面５１に接触すると、ロッド４９はテーブル２の回転エネルギを吸収しながらショックアブソーバ４７内に収縮して揺動ストローク端においてテーブル２を停止させる。同様に、ストッパ４６が反時計回りに回転し、規制面５２に接触すると、ロッド５０はテーブル２の回転エネルギを吸収しながらショックアブソーバ４８内に収縮して揺動ストローク端においてテーブル２を停止させる。
【００３８】
したがって、テーブル２はロッド４９，５０により揺動範囲が制限され、その揺動ストローク端において位置決めされることになる。
【００３９】
ショックアブソーバ４７，４８はそれぞれ本体外周部にねじ山６１，６２を有しており、アクチュエータ本体１に設けられた揺動範囲規制部材取付用ねじ孔６３，６４にねじ込まれ六角ナット６５，６６にて固定されている。この六角ナット６５，６６を緩めて、ショックアブソーバ４７，４８のねじ込み量を調整することによりテーブル２の作動範囲や停止位置を調整することができるようになっている。
【００４０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の他の実施の形態である揺動形アクチュエータの構造を示す断面図であり、大きな出力を必要としない場合などに用いられるものである。
【００４１】
図２に示したアクチュエータ本体１と同様に、図６に示すアクチュエータ本体１にはピニオン３が回転自在に支持されており、このピニオン３の両脇に並列に形成されたシリンダ室４，５には、ピニオン３に噛み合わされたラック１４，１５が対となってそれぞれ軸方向に摺動自在に設けられ、ラック１４，１５がシリンダ室内を往復直線運動するとことによりピニオン３が揺動往復動するようになっている。
【００４２】
ラック１４の両端にはそれぞれシール部材２４ａ，２５ａが設けられたピストン２４，２５が取り付けられており、シリンダ室４内に２つの流体圧室４ａ，４ｂを形成している。ラック１４に対しラック１５にはピストンは取り付けられず、ピニオン３を介してラック１４に追従して駆動されるようになっている。
【００４３】
流体圧室４ａ，４ｂに開口する作動流体給排口６７，６８は、図示しない作動流体供給源に接続された給排ポート６９，７０に連通されており、給排ポート６９に作動流体を供給することにより流体圧室４ａに作動流体が流入されるようになっている。流体圧室４ａに流入した作動流体がピストン２４を軸方向に押すことにより、ラック１４は図中右方向へ直線運動し、ピニオン３を図中時計回りに回転させる。このとき、ピニオン３を介してラック１４に追従して駆動されるラック１５は図中左方向へ直線運動し、ラック１５の内部にマグネット押さえ１６とＯリング１８とに支持され取り付けられたマグネット２１と、アクチュエータ本体１のセンサ取付溝２２に取り付けられる図示しないセンサスイッチによりラック１５がストローク端の位置となったことを検出できるようになっている。
【００４４】
同様に、給排ポート７０に作動流体を供給することにより流体圧室４ｂに作動流体が流入されるようになっており、流体圧室４ｂに流入した作動流体がピストン２５を軸方向に押すことにより、ラック１４は図中左方向へ直線運動し、ピニオン３を図中反時計回りに回転させる。このとき、ピニオン３を介してラック１４に追従して駆動されるラック１５は図中右方向へ直線運動される。
【００４５】
したがって、流体圧室４ａと流体圧室４ｂとに交互に作動流体を供給することにより、ラック１４が軸方向に往復直線運動し、ピニオン３は揺動往復動することができるようになっている。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４７】
例えば、アクチュエータ本体１は図２に示すようなラックアンドピニオン形揺動アクチュエータに限らず、ベーン形揺動アクチュエータやクランク形揺動アクチュエータでもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、テーブルはテーブル押さえねじにより転がり軸受としての２つのアンギュラベアリングを挟み込む形でアクチュエータ本体に取り付けられているので、テーブル押さえねじの締め付けトルクによりアンギュラベアリングに締結力を加えることができ確実なテーブルの取付が可能となるため揺動形アクチュエータの精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態である揺動形アクチュエータを示す斜視図である。
【図２】図１に示す揺動形アクチュエータのＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】図２に示す揺動形アクチュエータのＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図４】図３に示す揺動形アクチュエータのＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図５】図４に示すショックアブソーバの詳細を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である揺動形アクチュエータの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１      アクチュエータ本体
２      テーブル
２ａ    軸部
３      ピニオン
４      シリンダ室
４ａ，４ｂ  流体圧室
５      シリンダ室
５ａ，５ｂ  流体圧室
６，７，１０，１１  エンドプレート
６ａ，７ａ，１０ａ，１１ａ  Ｏリング
８，９，１２，１３  スナップリング
１４，１５  ラック
１６，１７  マグネット押さえ
１８，１９  Ｏリング
２０，２１  マグネット
２２，２３  センサ取付溝
２４，２５，２６，２７  ピストン
２４ａ，２５ａ，２６ａ，２７ａ  シール部材
２８，２９，３２，３３  作動流体給排口
３０，３４  作動流体給排流路
３１，３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１  給排ポート
３６ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａ，４０ａ，４１ａ  プラグ
４２    テーブル押さえねじ
４３，４４  アンギュラベアリング
４３ａ，４４ａ  玉
４３ｂ，４４ｂ  内輪
４３ｃ，４４ｃ  外輪
４５    ばね座金
４６    ストッパ
４７，４８  ショックアブソーバ
４９，５０  ロッド
５１，５２  規制面
５３    接触面
５４    ショックアブソーバ本体
５４ａ  オイル室
５５    ピストンリング
５６    第１ピストン
５７    第２ピストン
５８    ストッパホルダ
５９    スプリング
６０    アキュムレータ
６１，６２  ねじ山
６３，６４  揺動範囲規制部材取付用ねじ孔
６５，６６  六角ナット
６７，６８  作動流体給排口
６９，７０  給排ポート
【図１】
0003729724.tif 000002
【図２】
0003729724.tif 000003
【図３】
0003729724.tif 000004
【図４】
0003729724.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003729724.tif 000007