(57)【要約】【課題】簡単な構成で、電気不要な小型のエアモータを提供する。【解決手段】エアモータ１００は、シリンダ１６内に配置されたピストン６と、モータ本体部内に配置されたロッド２と、ロッド２に連結されたラック部材８（８ａ、８ｂ）と、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）と、回転出力軸２２と、各ピニオンギヤ２１の一方向のみの回転運動を回転出力軸２２に伝達し、互いに回転伝達方向が相反するように配置されたワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）と、エア制御弁６０と、ロッド２の位置に応じて制御エア供給流路５２をエア制御弁６０の第１パイロット室６１または第２パイロット室６２へ連通させてエア制御弁６０のスプール６８の位置を制御するスプール位置制御部７とを有し、シリンダ１６内への駆動エアの給排によりラック部材８を直線往復駆動させ、各ピニオンギヤ２１および各ワンウェイクラッチ２３を介して回転出力軸２２を回転駆動する。【選択図】図８
2014040785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に摺動自在に配置されたピストンと、
前記ピストンに連結され、モータ本体部内に設けられた嵌合孔に摺動自在に配置されたロッドと、
前記ロッドに連結されたラック部材と、
前記ラック部材に係合するピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤに同軸上に配置された回転出力軸と、
前記ピニオンギヤと前記回転出力軸との間に介装され、前記ピニオンギヤの一方向のみの回転運動を前記回転出力軸に伝達するワンウェイクラッチと、を有し、
駆動エア流路を介した前記シリンダ内への駆動エアの給排により、前記ロッドに連結された前記ラック部材を直線往復駆動させて、前記ピニオンギヤおよび前記ワンウェイクラッチを介して前記回転出力軸を回転駆動するエアモータであって、
スプール室内に摺動自在に設けられたスプールと、前記スプールの両端それぞれに臨む第１パイロット室および第２パイロット室とを備え、給気口と制御エア供給流路とを常に連通するとともに、前記スプールの位置に応じて前記駆動エア流路を前記給気口に連通する、または、前記駆動エア流路をエア排気口に連通するエア制御弁と、
前記ロッドに連結された前記ピストンの位置に応じて、前記制御エア供給流路を、前記エア制御弁の前記第１パイロット室または第２パイロット室へ連通させて、前記エア制御弁の前記スプールの位置を制御するスプール位置制御部と、
を有することを特徴とするエアモータ。
【請求項２】
前記ラック部材は、第１のラックと第２のラックとを有し、前記第１のラックと前記第２のラックとの間に前記回転出力軸が配置され、
前記ピニオンギヤは、前記回転出力軸に同軸上に配置され、第１のラックと噛合する第１ピニオンギヤと、前記第２のラックに噛合する第２ピニオンギヤとを有し、
前記ワンウェイクラッチは、前記第１のピニオンギヤと前記回転出力軸との間に介装された第１のワンウェイクラッチと、前記第２のピニオンギヤと前記回転出力軸との間に介装された第２のワンウェイクラッチとを有し、前記第１のワンウェイクラッチと第２のワンウェイクラッチは互いに回転伝達方向が相反するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエアモータ。
【請求項３】
前記ピストンは、前記ロッドの両端それぞれに連結された第１のピストンと第２のピストンとを有し、
前記シリンダは、前記第１のピストンと第２のピストンをそれぞれ摺動自在に収容する第１のシリンダと第２のシリンダとを有し、
前記エア制御弁は、前記第１のシリンダに連通する第１の駆動エア流路を前記給気口に連通し、且つ、前記第２のシリンダに連通する第２の駆動エア流路をエア排気口に連通する第１の状態と、前記第２の駆動エア流路を前記給気口に連通し且つ前記第１の駆動エア流路をエア排気口に連通する第２の状態とを、前記スプールの位置に応じて切替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエアモータ。
【請求項４】
前記スプール位置制御部は、前記嵌合孔の内面に形成された、前記制御エア供給流路に連通する制御エア供給用開口部と、前記第１パイロット室に第１の制御エア連通路を介して連通する第１の制御エア用開口部と、前記第２パイロット室に第２の制御エア連通路を介して連通する第２の制御エア用開口部と、
前記ロッドに設けられた、または、前記ロッドと前記嵌合孔の間に摺動自在に配置された筒状部材に設けられた、短外径部と、を有し、
前記短外径部は、前記ロッドに連結された前記ピストンの位置に応じて、前記短外径部を介して前記制御エア供給用開口部と第１の制御エア用開口部とを連通する位置、または、前記短外径部を介して前記制御エア供給用開口部と第２の制御エア用開口部とを連通する位置に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアにより駆動するエアモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このエアモータはクランク機構を備え、ピストンやロッドの直線往復運動をクランク機構によりモータ出力軸の回転運動に変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２８３７７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されたエアモータは、クランク機構を備えているので、比較的大型である。
また、特許文献１に記載されたエアモータは電磁方向切換弁を備え、この電磁方向切換弁を電源に接続させることを要する。このエアモータは停電時、電磁方向切換弁の停止に伴ってモータの動作も停止する。
【０００５】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、電気を必要としない小型のエアモータを提供すること、比較的大きいトルクを有するエアモータを提供すること、などを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエアモータは、シリンダ内に摺動自在に配置されたピストンと、前記ピストンに連結され、モータ本体内に設けられた嵌合孔に摺動自在に配置されたロッドと、前記ピストンに連結されたラック部材と、前記ラック部材に係合するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに同軸上に配置された回転出力軸と、前記ピニオンギヤと前記回転出力軸との間に介装され、前記ピニオンギヤの一方向のみの回転運動を前記回転出力軸に伝達するワンウェイクラッチと、を有し、駆動エア流路を介した前記シリンダ内への駆動エアの給排により、前記ピストンに連結された前記ラック部材を直線往復駆動させて、前記ピニオンギヤおよび前記ワンウェイクラッチを介して前記回転出力軸を回転駆動するエアモータであって、スプール室内に摺動自在に設けられたスプールと、前記スプールの両端それぞれに臨む第１パイロット室および第２パイロット室とを備え、給気口と制御エア供給流路とを常に連通するとともに、前記スプールの位置に応じて前記駆動エア流路を前記給気口に連通する、または、前記駆動エア流路をエア排気口に連通するエア制御弁と、前記ロッドの位置に応じて、前記制御エア供給流路を、前記エア制御弁の前記第１パイロット室または第２パイロット室へ連通させて、前記エア制御弁の前記スプールの位置を制御するスプール位置制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡単な構成で、電気を必要としない小型のエアモータを提供することができる。また、本発明によれば、比較的大きいトルクを有するエアモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るエアモータの一例を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係るエアモータの一例を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るエアモータの空気圧回路の一例を示す図。
【図４】図２に示したエアモータのＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るエアモータの要部の回転出力軸、ラックケース、ピストン等の一例を示す斜視図。
【図６】図５に示したエアモータの要部の回転出力軸、２つのラック、ピニオンギヤ、ワンウェイクラッチなどの位置関係の一例を示す模式透視図。
【図７】本発明の実施形態に係るエアモータのエア制御弁（方向切換弁）の一例を示す図、（ａ）はスプールが図中左側に位置した状態を示す図、（ｂ）はスプールが図中右側に位置した状態を示す図。
【図８】本発明の実施形態に係るエアモータの動作の一例を示す図であり、エア供給時、ロッドが初期位置に位置した状態を示す図。
【図９】本発明の実施形態に係るエアモータの動作の一例を示す図であり、ロッドが回転出力軸側に近づくように前進して中間位置に位置した状態を示す図。
【図１０】本発明の実施形態に係るエアモータの動作の一例を示す図であり、ロッドが初期位置から所定距離だけ回転出力軸側に移動した状態を示す図。
【図１１】本発明の実施形態に係るエアモータの一例を示す図であり、ロッドが回転出力軸に対して離れるように後退して中間位置に位置した状態を示す図。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るエアモータの断面図。
【図１３】図１２に示したエアモータの空気圧回路の一例を示す図。
【図１４】図１３に示したエアモータの動作の一例を示す図であり、ピストンが初期位置に位置した状態を示す図。
【図１５】図１３に示したエアモータの動作の一例を示す図であり、ピストンが初期位置から回転出力軸に近づくように前進して筒状部材（エア切換部材）に当接した状態を示す図。
【図１６】図１３に示したエアモータの動作の一例を示す図であり、ピストンが初期位置から回転出力軸側に最大移動可能距離だけ移動した位置に位置した状態を示す図。
【図１７】図１３に示したエアモータの動作の一例を示す図であり、ピストンが回転出力軸に対して離れるように後退し、ラックケース端部が筒状部材（エア切替部材）に当接した状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係るエアモータを、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係るエアモータ１００の一例を示す斜視図である。図２はエアモータ１００の一例を示す断面図である。図３はエアモータ１００の空気圧回路の一例を示す図である。図４は図２に示したエアモータ１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図５はエアモータ１００の要部の回転出力軸２２、ラックケース８ｃ、ピストン６等の一例を示す斜視図である。図６は図５に示したエアモータ１００の要部の回転出力軸２２、ラック部材としてのラック８（８ａ、８ｂ）、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）、ワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）などの位置関係の一例を示す模式透視図である。図７はエアモータ１００のエア制御弁６０（方向切換弁）の一例を示す図であり、詳細には図７（ａ）はスプール６８が図中左側に位置した状態を示す図、図７（ｂ）はスプール６８が図中右側に位置した状態を示す図である。
【００１１】
＜エアモータ１００の構成＞
本発明の実施形態では、シリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）内に摺動自在に配置されたピストン６（６ａ、６ｂ）と、シリンダ１６ａ、１６ｂ内へのエア給排の切換えを行うエア制御弁６０と、ロッド２に連結されたピストン６（６ａ、６ｂ）の位置に基づいてエア制御弁６０のスプール６８の位置を制御するスプール位置制御部７と、などを有する機構をエアモータ１００に適用した例を説明する。
また、エアモータ１００は、ピストン６の直線往復運動をラック８（８ａ、８ｂ）、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）、ワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）などにより、回転出力軸２２を中心軸とする一方向への回転運動に変換する機構を有する。
このエアモータ１００は、簡単な構成であり、電気を必要とせず圧縮エアにより駆動することができる。
以下、エアモータ１００の各構成要素について、詳細に説明する。
【００１２】
図１、図２、図３に示したように、本発明の実施形態に係るエアモータ１００は、ピストン側筐体部１０ｕと駆動側筐体部１０ｔとを連結した構造のモータ本体部１０を有する。ピストン側筐体部１０ｕは、その内部にエア駆動式ピストン６、本実施形態では、２つのピストン６ａ、６ｂが設けられている。
エアモータ１００は、ピストン側筐体部１０ｕの上部に、エア供給源２０１に接続される給気口７１と、排気口７２（７２ａ、７２ｂ）とが備えられている。本実施形態では、各排気口７２ａ、７２ｂに、消音器９１と排気流量を調整する絞弁９２とが設けられている。
ピストン側筐体部１０ｕに、カバー部材１０ｈがネジ部材などにより取り付けられている。このカバー部材１０ｈに制御エア排気用の通気孔１０ｅが形成されている。また、ピストン側筐体部１０ｕの側面部であって、筐体部１０ｕの内部に設けられたエア制御弁６０に対応する位置に弁蓋部６０１がネジ部材などにより取り付けられている。
駆動側筐体部１０ｔの側面に、外方に向けて突出した回転出力軸２２が回転自在に設けられている。
【００１３】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００は、ロッド２と、ピストン６（１６ａ、１６ｂ）と、シリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）と、ラック８（８ａ、８ｂ）と、回転出力軸２２と、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）と、ワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）と、エア制御弁６０と、スプール位置制御部７と、密封部材としてのパッキン６ｐやＯリング４３と、駆動エア流路５１（５１ａ、５１ｂ）（駆動エア連結管）と、制御エア供給流路５２（供給用制御エア連結管）と、第１の制御エア連通路５３と、第２の制御エア連通路５４と、などを主構成要素として有する。
【００１４】
ロッド（ピストンロッド）２は、図２に示したように、略円柱形状に形成され、両端部にピストン６ａ、６ｂが設けられている。詳細には、ロッド２の回転出力軸２２側の端部は、第１シリンダ１６ａ内に摺動自在に配置された第１ピストン６ａに連結され、ロッド２の反対側の端部は、第２シリンダ１６ｂ内に摺動自在に配置された第２ピストン６ｂに連結されている。本実施形態では、第２ピストン６ｂの中央孔部にロッド２の端部が貫通した状態で、固定部材１ｋによりロッド２とピストン６ｂとが固定されている。
【００１５】
ロッド２は、図２に示したように、モータ本体部１０に設けられた嵌合孔４１に、軸方向である長手方向（Ｘ軸方向）に沿って摺動自在に配置されている。嵌合孔４１の内面には、複数のＯリング４３が規定位置に設けられており、ロッド２と嵌合孔４１との間が気密となるように構成されている。ロッド２の詳細な構造に関しては後述する。非エア供給時、ロッド２は、例えば図２に示したように初期位置に静止している。
【００１６】
ピストン６は、本実施形態では、第１ピストン６ａ（ロッド２の回転出力軸側）と、第２ピストン６ｂ（ロッド２の他端側）とを有する。
詳細には、ピストン６（６ａ、６ｂ）は、モータ本体部１０内に形成された略円柱形のシリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）内に、ロッド２の軸方向（Ｘ軸方向）に沿って摺動自在に配置されている。ピストン６（６ａ、６ｂ）の外径部は、シリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）の内径よりも僅かに小さく形成されている。また、各ピストン６ａ、６ｂは、図２に示したように、ロッド中心部側に断面凹部が形成され、反対側に断面円錐台形状部が形成されている。ピストン６（６ａ、６ｂ）の外周部に、密封部材としてのパッキン６ｐが設けられている。
図３に示したように、シリンダ１６ａ、１６ｂ内に、駆動エア流路５１ａ、５１ｂに連通する開口部５１ｅ、５１ｆが設けられ、駆動エア流路５１ａ、５１ｂが連通されている。この駆動エア流路５１ａ、５１ｂを介して駆動エアが各シリンダ１６ａ、１６ｂに給排することで、ピストン６ａ、６ｂ、および、ロッド２が軸方向（Ｘ軸方向）に沿って往復運動を行う。
【００１７】
ラック部材としてのラック８（８ａ、８ｂ）は、ロッド２に連結されている。本実施形態では、ロッド２に連結されたラック部材としてラックケース８ｃに第１のラック８ａ（上部ラック）と第２のラック８ｂ（下部ラック）とが設けられている。
ラックケース８ｃは、外形が略直方体形状に形成され、ロッド２の軸方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（回転出力軸２２の軸方向でありＹ軸方向）に沿って孔部８ｈが設けられている。ラックケース８ｃはステンレスなどの金属部材により形成されている。このラックケース８ｃは、モータ本体部１０に形成された中空部１０ｓに収容されている。
ラックケース８ｃの上下に、モータ本体部１０の駆動側筐体部１０ｔに固定されたラックケースガイド９ａ、９ｂが設けられている。本実施形態では、ラックケースガイド９ａ、９ｂは、矩形状の金属板などで形成され、この矩形板の両端部をＬ字形状に屈曲した断面Ｕ字形状となっている。ラックケース８ｃは、ラックケースガイド９ａ、９ｂによりＸ軸方向（ロッド２の軸方向）に沿って摺動自在に挟持されている。すなわち、ラックケースガイド９ａ、９ｂは、ラックケース８ｃのＹ軸方向とＺ軸方向への動きを規制し、ラックケース８ｃをＸ軸方向（ロッド２の軸方向）に沿って移動自在となるように構成されている。
ラックケース８ｃの孔部８ｈは、ロッド２が往復運動する場合であっても、ラックケース８ｃの孔部８ｈの内面にピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）と接触しない形状に構成されている。
【００１８】
詳細には、ラックケース８ｃの孔部８ｈの上下に、第１のラック８ａと、第２のラック８ｂが設けられている。第１のラック８ａ、第２のラック８ｂは、ラックケース８ｃに対して着脱自在に設けられている。この第１のラック８ａ、第２のラック８ｂは、ラックケース８ｃに対して固定部材（不図示）により固定される。
このラックケース８ｃの孔部８ｈ内に回転出力軸２２が配置されている。つまり、第１のラック８ａと第２のラック８ｂとの間に回転出力軸２２を挟むように構成されている。
回転出力軸２２の同軸上に第１ピニオンギヤ２１ａと第２ピニオンギヤ２１ｂが並んで配置されている。この第１ピニオンギヤ２１ａに第１のラック８ａが噛合し、第２ピニオンギヤ２１ｂに第２のラック８ｂが噛合するように構成されている。
【００１９】
各ピニオンギヤ２１ａ、２１ｂの外周部に、第１のラック８ａや第２のラック８ｂと噛合する複数の歯が設けられている。各ピニオンギヤ２１ａ、２１ｂは中央部に孔部を有する。この孔部の内径は回転出力軸２２の外径よりも大きく形成されている。このピニオンギヤ２１ａ、２１ｂの孔部内に、略リング形状のワンウェイクラッチ２３ａ、２３ｂを介して、回転出力軸２２が一方向にのみ回転可能に嵌装されるように構成されている。
ワンウェイクラッチ２３ａ、２３ｂは、ピニオンギヤ２１ａ、２１ｂと回転出力軸２２との間に介装され、ピニオンギヤ２１ａ、２１ｂの一方向のみの回転運動を回転出力軸２２に伝達する。第１のワンウェイクラッチ２３ａと第２のワンウェイクラッチ２３ｂは、互いに回転伝達方向が相反するように配置されている。
【００２０】
＜直線往復運動から回転運動への変換動作＞
次に、ピストン６ａ、６ｂ、ロッド２の直線往復運動を、ラックケース８ｃに設けられた第１のラック８ａ、第２のラック８ｂ、ワンウェイクラッチ２３ａ、２３ｂによる、回転出力軸２２の回転運動に変換する動作の一例を説明する。
【００２１】
図５、図６に示したように、本実施形態では、回転出力軸２２は、回転出力軸２２の回転軸（Ｙ軸方向）が、ロッド２の軸方向（Ｘ軸方向）に直交するように配置されている。ピストン６ａ、６ｂに連結されたロッド２が、このロッド２の軸方向（Ｘ軸）に沿って直線往復運動すると、ロッド２に連結されたラックケース８ｃがロッド２の軸方向（Ｘ軸）に沿って往復運動を行う。
【００２２】
ロッド２が前進した場合（ロッド２が回転出力軸２２に近づくように移動する場合）、上部ラック８ａに噛み合うピニオンギヤ２１ａがワンウェイクラッチ２３ａを介して回転出力軸２２に回転力を伝達して、回転出力軸２２を規定方向（図２に示す時計回り）に回転させるとともに、下部ラック８ｂに噛み合うピニオンギヤ２１ｂがワンウェイクラッチ２３ｂにより回転出力軸２２に対して空転する。
【００２３】
ロッド２が後退した場合（ロッド２が回転出力軸２２に対して離れるように移動する場合）、下部ラック８ｂに噛み合うピニオンギヤ２１ｂがワンウェイクラッチ２３ｂを介して回転出力軸２２に回転力を伝達して、回転出力軸２２を規定方向（図２に示す時計回り）に回転させるとともに、上部ラック８ａに噛み合うピニオンギヤ２１ａがワンウェイクラッチ２３ａにより回転出力軸２２に対して空転する。
【００２４】
＜エア制御弁６０＞
エア制御弁６０は、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、スプール室６５を有する。スプール室６５内には、軸方向（Ｙ軸方向）に沿って摺動自在に細長形状のスプール６８が設けられている。また、エア制御弁６０は、スプール６８の両端それぞれに臨む第１パイロット室６１および第２パイロット室６２を備える。
【００２５】
エア制御弁６０は、図３、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、エア供給源２０１に接続される給気口７１（Ｐ）と制御エア供給流路５２（Ｂ）とを常に連通する。また、エア制御弁６０は、スプール６８の位置に応じて、第１、第２の駆動エア流路５１ａ、５１ｂを給気口７１（Ｐ）に連通し、または、第１、第２の駆動エア流路５１ａ、５１ｂを排気口７２（Ｒ）に連通する。
詳細には、エア制御弁６０は、図７（ａ）に示したように、スプール６８が、第２パイロット室６２側（図７（ａ）中左側）に位置する場合、第２の駆動エア流路５１ｂ（Ｃ）を給気口７１（Ｐ）に連通し、且つ、第１の駆動エア流路５１ａ（Ａ）を排気口７２ａ（Ｒ１）に連通する。
エア制御弁６０は、図７（ｂ）に示したように、第１パイロット室側（図７（ｂ）中右側）に位置する場合、第１の駆動エア流路５１ａ（Ａ）を給気口７１（Ｐ）に連通し、且つ、第２の駆動エア流路５１ｂ（Ｃ）を排気口７２ｂ（Ｒ２）に連通する。
【００２６】
エア制御弁６０は、フリップ・フロップとして機能する。詳細には、第１パイロット室６１をエア供給源２０１のエア圧に設定し、第２パイロット室６２を基準圧（大気圧など）に設定すると、スプール６８が第２パイロット室６２側に移動し、その位置で静止する（図７（ａ）参照）。この状態は、第２パイロット室６２をエア供給源２０１のエア圧に設定し、第１パイロット室６１を基準圧（大気圧）に設定するまで維持される（記憶される）。
また、第２パイロット室６２をエア供給源２０１のエア圧に設定し、第１パイロット室６１を基準圧（大気圧）に設定すると、スプール６８が第１パイロット室６１側に移動し、その位置で静止する（図７（ｂ）参照）。この状態は、第１パイロット室６１をエア供給源２０１のエア圧に設定し、第２パイロット室６２を基準圧（大気圧）に設定するまで維持される（記憶される）。
こうすることで、第１パイロット室６１および第２パイロット室６２に制御エアを入力した場合、スプール６８の位置が制御エアに応じて移動し、制御エアが入力されていない場合、スプール６８の位置が維持される（記憶される）。
【００２７】
＜スプール位置制御部７＞
スプール位置制御部７は、ロッド２に連結されたピストン６（６ａ、６ｂ）の位置に応じて、制御エア供給流路５２を、エア制御弁６０の第１パイロット室６１または第２パイロット室６２へ連通させて、エア制御弁６０のスプール６８の位置を制御する。
【００２８】
本実施形態では、図２、図３に示したように、ロッド２の略中央部付近に短外径部２ｄが設けられている。また、ロッド２は、制御エア排気路２ｈを有する。制御エア排気路２ｈは、ロッド２のラックケース８ｃが接続された端部側に対して反対側の端部に、制御エア排気口２ｅが形成され、その制御エア排気口２ｅからロッド２の中心軸に沿ってロッド２の略中央部付近まで延びる主孔２ｐと、そのロッド２の略中央部に、軸方向に沿って所定間隔で第１の孔２ｆと第２の孔２ｇとが設けられている。この第１の孔２ｆ、第２の孔２ｇは、主孔２ｐに連通するように形成されている。また、第１の孔２ｆ、第２の孔２ｇは、軸方向に沿って形成された主孔２ｐに直交するように形成されている。
【００２９】
嵌合孔４１の内面には、制御エア供給流路５２に連通する制御エア供給用開口部５２ｅと、第１パイロット室６１に第２の制御エア連通路５４を介して連通する第２の制御エア用開口部５４ｅと、第２パイロット室６２に第１の制御エア連通路５３を介して連通する第１の制御エア用開口部５３ｅとが形成されている。
本実施形態では、第２の制御エア用開口部５４ｅ、制御エア供給用開口部５２ｅ、および、第１の制御エア用開口部５３ｅが、回転出力軸２２側から制御エア排気口２ｅ側へ、ロッド２の軸方向（Ｘ軸）に沿って順に形成されている。
【００３０】
図３に示したように、ロッド２やピストン６（６ａ、６ｂ）が初期位置に位置する場合（Ａ状態）、ロッド２の短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第１の制御エア用開口部５３ｅとを連通し、第２の制御エア連通路５４の第２の制御エア用開口部５４ｅとロッド２の制御エア排気路２ｈとを連通するように、エアモータ１００が構成されている。
【００３１】
また、ロッド２やピストン６（６ａ、６ｂ）が、初期位置から所定距離だけ回転出力軸２２側に移動した位置に位置する場合（Ｂ状態）、ロッド２の短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第２の制御エア用開口部５４ｅとを連通し、第１の制御エア連通路５３の第１の制御エア用開口部５３ｅと、ロッド２の制御エア排気路２ｈとを連通するように、エアモータ１００が構成されている。
【００３２】
また、本実施形態では、上記ロッド２がＡ状態とＢ状態の中間位置に位置する場合、制御エア供給用開口部５２ｅ、第２の制御エア連通路５４の第２の制御エア用開口部５４ｅ、第１の制御エア連通路５３の第１の制御エア用開口部５３ｅ、ロッド２の制御エア排気路２ｈがそれぞれ非連通状態となるように構成されている。
【００３３】
＜エアモータ１００の動作＞
次に、本発明の実施形態に係るエアモータ１００の動作の一例を図面を参照しながら説明する。
【００３４】
＜エア非供給時（初期状態）＞
エア供給源２０１の圧縮エアが給気口７１に供給されていない状態では、図２、図３に示したように、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが初期位置に静止している。詳細には、ピストン６ａの凹部がモータ本体部１０内の凸部に当接して、初期位置に静止している。
初期状態では、エア制御弁６０のスプール６８がスプール室６５内の第２パイロット室６２側（図７（ａ）中左側）に位置している。エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを常に連通し、且つ、第１シリンダ１６ａに連通した第１の駆動エア流路５１ａを排気口７２ａ（Ｒ１）に連通している。第２シリンダ１６ｂに連通した第２の駆動エア流路５１ｂを給気口７１に連通している。
【００３５】
＜エア供給時＞
図８は、エアモータ１００の動作の一例を示す図であり、エア供給時、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが初期位置に位置した状態を示す図である。
エア供給源２０１（例えば、０．２〜０．７ＭＰａ程度の規定エア圧の圧縮エアを供給可能）から圧縮エアを給気口７１に供給した場合、圧縮エアが給気口７１からエア制御弁６０、制御エア供給流路５２、ロッド２の短外径部２ｄ、第１の制御エア連通路５３を介して、第２パイロット室６２に供給される。第１パイロット室６１は、第２の制御エア連通路５４、ロッド２の制御エア排気路２ｈの第１の孔２ｆおよび主孔２ｐ、制御エア排気口２ｅを介して、モータ外部と連通して、大気圧（基準圧）に設定される。スプール６８が、図７（ｂ）に示したように、第１パイロット室６１側に移動して静止して、エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを連通し、且つ、給気口７１と第１の駆動エア流路５１ａとを連通し、排気口７２ｂ（Ｒ２）と第２の駆動エア流路５１ｂ（Ｃ）とを連通する。
エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介してシリンダ１６ａに流入し、ピストン６ａを回転出力軸２２側に押圧する。
【００３６】
図９は、エアモータ１００の動作の一例を示す図であり、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが前進して中間位置に位置した状態を示す図である。
シリンダ１６ａに流入した圧縮エアにより、ピストン６ａ、６ｂやロッド２が回転出力軸２２側に移動（前進）する。そして、図９に示したように、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが中間位置まで移動する。
また、図９に示したように、ロッド２が前進して中間位置に位置した状態では、制御エア供給流路５２と第１の制御エア連通路５３とが非連通状態となり、且つ、第２の制御エア連通路５４とロッド２の制御エア排気路２ｈとが非連通状態となる。エア制御弁６０のスプール６８の位置はそのまま維持される（スプール６８が第２パイロット室６２側（図７（ｂ）中左側）に位置する）。そして、エア供給源２０１からの圧縮エアは、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介して第１のシリンダ１６ａに流入する。第２のシリンダ１６ｂ内のエアは、第２の駆動エア流路５１ｂ、エア制御弁６０、排気口７２ｂ（Ｒ２）を介してエアモータ１００の外部に排気する。
ロッド２やピストン６ａ、６ｂが回転出力軸２２側に移動（前進）する場合、上部ラック８ａに噛み合うピニオンギヤ２１ａがワンウェイクラッチ２３ａを介して回転出力軸２２に回転力を伝達して、回転出力軸２２を規定方向（図９に示す時計回り）に回転させるとともに、下部ラック８ｂに噛み合うピニオンギヤ２１ｂがワンウェイクラッチ２３ｂにより回転出力軸２２に対して空転する。
【００３７】
図１０は、エアモータ１００の動作の一例を示す図であり、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが初期位置から所定距離だけ回転出力軸２２側に移動した状態を示す図である。
エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介して第１のシリンダ１６ａにさらに流入すると、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが前進して、初期位置から所定距離（ストローク最大距離）だけ回転出力軸２２側に移動した位置となる。そして、図１０に示したように、第２のピストン６ｂの凹部がシリンダ１６ｂ内の凸部に当接した状態となる。
図１０に示した状態では、ロッド２の短外径部２ｄを介して、制御エア供給用開口部５２ｅと第２の制御エア用開口部５４ｅとが連通することで、制御エア供給流路５２と第２の制御エア連通路５４とが連通し、且つ、第１の制御エア連通路５３とロッド２の制御エア排気路２ｈが連通する。
そして、圧縮エアが給気口７１からエア制御弁６０、制御エア供給流路５２、ロッド２の短外径部２ｄ、第２の制御エア連通路５４を介して、第１パイロット室６１に供給される。第２パイロット室６２は、第１の制御エア連通路５３、ロッド２の制御エア排気路２ｈの第２の孔２ｇおよび主孔２ｐ、制御エア排気口２ｅを介して、モータ外部と連通して、大気圧（基準圧）に設定される。スプール６８が、図７（ａ）に示したように、第２パイロット室６２側に移動して静止して、図１０に示したように、エア制御弁６０は、給気口７１（Ｐ）と制御エア供給流路５２とを連通し、第２の駆動エア流路５１ｂ（Ｃ）と給気口７１（Ｐ）とを連通し、第１の駆動エア流路５１ａ（Ａ）と排気口７２ａ（Ｒ１）とを連通する。第１のシリンダ１６ａ内のエアは、第１の駆動エア流路５１ａ、エア制御弁６０、排気口７２ａ（Ｒ１）を介して外部に排気される。
エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第２の駆動エア流路５１ｂを介して第２のシリンダ１６ｂに流入すると、ピストン６ｂが回転出力軸２２に対して離れるように圧縮エアにより押圧される。
【００３８】
図１１は、エアモータ１００の一例を示す図であり、ロッド２が回転出力軸２２に対して離れるように後退して中間位置に位置した状態を示す図である。
図１１に示したように、エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第２の駆動エア流路５１ｂを介して第２のシリンダ１６ｂに流入すると、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが、回転出力軸２２から離れるように後退して中間位置となる。
ロッド２やピストン６ａ、６ｂが後退する場合、下部ラック８ｂに噛み合うピニオンギヤ２１ｂがワンウェイクラッチ２３ｂを介して回転出力軸２２に回転力を伝達して、回転出力軸２２を規定方向（図１１に示す時計回り）に回転させるとともに、上部ラック８ａに噛み合うピニオンギヤ２１ａがワンウェイクラッチ２３ａにより回転出力軸２２に対して空転する。
ロッド２が後退して中間位置に位置した状態では、制御エア供給流路５２と第１の制御エア連通路５３とが非連通状態となり、且つ、第２の制御エア連通路５４とロッド２の制御エア排気路２ｈとが非連通状態となる。エア制御弁６０のスプール６８の位置はそのまま維持される（スプール６８が第２パイロット室６２側（図７（ａ）中右側）に位置する）。
【００３９】
そして、エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、駆動エア流路５１を介して第２シリンダ１６ｂにさらに流入すると、図８に示したように、ロッド２やピストン６ａ、６ｂが初期位置まで移動する。この場合、ロッド２の短外径部２ｄを介して、制御エア供給用開口部５２ｅと第１の制御エア用開口部５３ｅとが連通することで、制御エア供給流路５２と第１の制御エア連通路５３とが連通し、第２の制御エア連通路５４とロッド２の制御エア排気路２ｈが連通する。
そして、圧縮エアが給気口７１からエア制御弁６０、制御エア供給流路５２、ロッド２の短外径部２ｄ、第１の制御エア連通路５３を介して、第２パイロット室６２に供給される。第１パイロット室６１は、第２の制御エア連通路５４、ロッド２の制御エア排気路２ｈの第１の孔２ｆおよび主孔２ｐ、制御エア排気口２ｅを介して、モータ外部と連通して、大気圧（基準圧）に設定されている。スプール６８が、図７（ｂ）に示したように、第１パイロット室６１側に移動して静止して、図８に示したように、エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを連通し、第１の駆動エア流路５１ａと給気口７１とを連通し、且つ、第２の駆動エア流路５１ｂと排気口７２ｂとを連通する。エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介して、シリンダ１６ａに流入し、ピストン６ａを回転出力軸２２側に押圧する。
そして、上述した動作を繰り返すことにより、エアモータ１００は、ピストン６（６ａ、６ｂ）の直線往復運動をラック８（８ａ、８ｂ）、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）、ワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）などにより、回転出力軸２２を中心軸とする一方向への回転運動に変換して、回転出力軸２２を連続回転駆動する。
【００４０】
エアモータ１００の回転出力軸２２の単位時間当りの回転数は、絞弁９２（９２ａ、９２ｂ）による排気エアの流量を調整することで制御可能である。
エアモータ１００を停止させる場合、絞弁９２（９２ａ、９２ｂ）による排気エアの流量を０とする、または、エア供給源２０１から給気口７１への圧縮エアの供給を停止する。
【００４１】
＜本発明の他の実施形態＞
図１２は本発明の他の実施形態に係るエアモータ１００ｂの断面図である。図１３は図１２に示したエアモータ１００ｂの空気圧回路の一例を示す図である。図１３は図１２に示したエアモータ１００ｂの空気圧回路の一例を示す図である。
図１２、図１３に示したエアモータ１００ｂと、図２、図３などに示したエアモータ１００との相違点を説明する。同一の構成や動作については、説明を省略する。
【００４２】
本発明の実施形態に係るエアモータ１００ｂは、ロッド２ｂのストローク量（移動量）が、図２、図３などに示したエアモータ１００と比較して約１．１〜４倍程度長い。つまり、本実施形態に係るエアモータ１００ｂは、ピストン６の１ストローク当りの回転出力軸２２の回転角度が、図２、図３などに示したエアモータ１００と比較して大きい。
また、エアモータ１００ｂは、１つのシリンダ１６と１つのピストン６を有し、ピストン６に連結されたロッド２ｂが軸方向に沿って摺動自在に設けられ、そのロッド２ｂの端部（回転出力軸２２側）に長い２つのラック８ａ、８ｂを備えたラックケース８ｃを有する。
【００４３】
シリンダ１６内に、ピストン６が軸方向（Ｘ軸方向）に沿って摺動自在に配置されている。ピストン６の回転出力軸２２側のシリンダ１６内部に第２エア室１５ｂが形成され、ピストン６の反対側のシリンダ１６内部に第１エア室１５ａが形成されている。第１エア室１５ａに第１の駆動エア流路５１ａが連通され、第２エア室１５ｂに第２駆動エア流路が連通されている。
エアモータ１００ｂは、第１エア室１５ａと第２エア室１５ｂに交互にエアを給排することにより、ピストン６ａが軸方向（Ｘ軸方向）に沿って直線往復運動可能に構成されている。
【００４４】
ラック８ａ、８ｂ、回転出力軸２２、ワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）に関しては、図２、図３、図５、図６に示したエアモータ１００と略同様な構成であるので、説明を省略する。
【００４５】
本実施形態のエアモータ１００ｂは、ロッド２ｂと嵌合孔４１の間に軸方向（Ｘ軸方向）に沿って摺動自在に配置された筒状部材２５を有する。この筒状部材２５に、短外径部２ｄが形成されている。本実施形態では、ロッド２ｂに短外径部２ｄが形成されていない。ロッド２ｂは、筒状部材２５内に摺動自在に配置されている。ロッド２ｂと筒状部材２５との間には、制御エア排気路２ｈが形成されている。この制御エア排気路２ｈは、モータ本体部１０内に形成された中空部１０ｓ内に連通するように構成されている。また、中空部１０ｓには制御エア排気用の通気孔１０ｅが形成されている。
筒状部材２５の内周部には、Ｏリングなどの密閉部材４４が設けられており、この密閉部材４４により、制御エア排気路２ｈと第２エア室１５ｂとが非連通状態となるように構成されている。
また、筒状部材２５の略中央部に、軸方向に沿って所定間隔で第１の孔２ｆと第２の孔２ｇとが設けられている。この第１の孔２ｆ、第２の孔２ｇは、上記制御エア排気路２ｈに連通するように構成されている。
【００４６】
また、筒状部材２５は、回転出力軸２２側の端部に、嵌合孔４１の内径よりも大きい外径の長外径部２５ａと、反対側の端部に嵌合孔４１の内径よりも大きい外径の長外径部２５ｂとが形成されている。ロッド２ｂやピストン６が初期位置で、長外径部２５ａが嵌合孔４１の回転出力軸２２側の端部に当接し、且つ、ラックケース８ｃのシリンダ１６側端部に設けられた凸部８ｄに当接するように構成されている。凸部８ｄには制御エア排気部８ｅが形成されている。
ロッド２ｂやピストン６が、回転出力軸２２側に最大移動可能距離だけ移動した状態では、長外径部２５ｂが嵌合孔４１の端部に当接し、且つ、ピストン６の回転出力軸側の端部に当接するように構成されている。
【００４７】
また、筒状部材２５の外径部には、不要な位置ズレを防止するために、規定の位置に第１の溝２５ｃ、第２の溝２５ｄが形成されている。金属球やバネなどにより形成された位置ズレ防止部４５の金属球が第１の溝２５ｃや第２の溝２５ｄに係合することで、筒状部材２５の不要な位置ズレを防止する。
尚、位置ズレ防止部４５の金属球が第１の溝２５ｃや第２の溝２５ｄに係合した状態（ロック状態）で、筒状部材２５に軸方向に沿って所定の力以上の外力が加わった場合、非係合状態（ロック解除状態）となり、筒状部材２５が軸方向に沿って摺動自在となる。
【００４８】
また、筒状部材２５は、ロッド２ｂに連結されたピストン６ａの位置に応じて、短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第１の制御エア用開口部５３ｅとを連通する位置、または、短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第２の制御エア用開口部５４ｅとを連通する位置に移動するように構成されている。
エアモータ１００ｂの他の構成は、図２、図３などで示したエアモータ１００と略同じなので説明を省略する。
【００４９】
＜エアモータ１００ｂの動作＞
次に、本発明の実施形態に係るエアモータ１００ｂの動作を図面を参照しながら説明する。
【００５０】
＜エア非供給時（初期状態）＞
エア供給源２０１の圧縮エアが給気口７１に供給されていない状態では、図１２、図１３に示したように、ロッド２ｂやピストン６が初期位置に静止している。詳細には、ピストン６ａの端部（回転出力軸側の端部に対して反対側の端部）がモータ本体部１０のカバー部材１０ｈに当接して、初期位置に静止している。
初期状態では、エア制御弁６０は、スプール６８がスプール室６５内の第２パイロット室６２側（図７（ａ）中左側）に位置している。エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを常に連通し、且つ、第１エア室１５ａに連通した第１の駆動エア流路５１ａを排気口７２ａ（Ｒ１）に連通している。第２エア室１５ｂに連通した第２の駆動エア流路５１ｂを給気口７１に連通している。
【００５１】
＜エア供給時＞
図１４は、図１３に示したエアモータ１００ｂの動作の一例を示す図であり、ピストン６が初期位置に位置した状態を示す図である。
エア供給源２０１（例えば、０．２〜０．７ＭＰａ程度の規定エア圧の圧縮エアを供給可能）からの圧縮エアを給気口７１に供給した場合、圧縮エアが給気口７１からエア制御弁６０、制御エア供給流路５２、筒状部材２５の短外径部２ｄ、第１の制御エア連通路５３を介して、第２パイロット室６２に供給される。第１パイロット室６１は、第２の制御エア連通路５４、制御エア排気路２ｈを介して、モータ外部と連通して、大気圧（基準圧）に設定される。スプール６８が、図７（ｂ）に示したように、第１パイロット室６１側に移動して静止して、エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを連通し、且つ、給気口７１と第１の駆動エア流路５１ａとを連通し、排気口７２ｂ（Ｒ２）と第２の駆動エア流路５１ｂ（Ｃ）とを連通する。
エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介して、第１エア室１５ａに流入し、ピストン６ａを回転出力軸２２側に押圧する。
位置ズレ防止部４５の金属球が第１の溝２５ｃに係合することで、筒状部材２５の不要な位置ズレを防止する。
【００５２】
図１５は、図１３に示したエアモータ１００ｂの動作の一例を示す図であり、ピストン６ａが初期位置から回転出力軸２２に近づくように前進して筒状部材２５（エア切換部材）に当接した状態を示す図である。
第１エア室１５ａに流入した圧縮エアにより、ピストン６ａやロッド２ｂが回転出力軸２２側に移動（前進）する。そして、図１３に示したように、筒状部材２５（エア切換部材）の長外径部２５ｂにピストン６の端部が当接する。この状態では、エア制御弁６０のスプール６８の位置はそのまま維持される（スプール６８が第２パイロット室６２側（図７（ｂ）中左側）に位置する）。
ロッド２ｂやピストン６ａが回転出力軸２２側に移動（前進）する場合、上部ラック８ａに噛み合うピニオンギヤ２１ａがワンウェイクラッチ２３ａを介して回転出力軸２２に回転力を伝達して、回転出力軸２２を規定方向（図１５に示す時計回り）に回転させるとともに、下部ラック８ｂに噛み合うピニオンギヤ２１ｂがワンウェイクラッチ２３ｂにより回転出力軸２２に対して空転する。
【００５３】
図１６は図１３に示したエアモータ１００ｂの動作の一例を示す図であり、ピストン６ａが初期位置から回転出力軸２２側に最大移動可能距離だけ移動した位置に位置した状態を示す図である。
エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介して第１エア室１５ａにさらに流入すると、ロッド２ｂ、筒状部材２５、ピストン６ａが前進して、初期位置から所定距離（ストローク最大距離）だけ回転出力軸２２側に移動した位置となる。位置ズレ防止部４５の金属球が第２の溝２５ｄに係合することで、筒状部材２５の不要な位置ズレを防止する。
そして、図１６に示したように、ピストン６ｂの端面（回転出力軸２２側の端面）がシリンダ１６の端部（回転出力軸２２側の端面）に当接した状態となり、筒状部材２５の長外径部２５ｂが嵌合孔４１の端部に当接し、且つ、ピストン６の回転出力軸側の端部に当接するように構成されている。
図１６に示した状態では、筒状部材２５の短外径部２ｄを介して、制御エア供給用開口部５２ｅと第２の制御エア用開口部５４ｅとが連通することで、制御エア供給流路５２と第２の制御エア連通路５４とが連通し、且つ、第１の制御エア連通路５３とロッド２ｂの制御エア排気路２ｈが連通する。
そして、圧縮エアが給気口７１からエア制御弁６０、制御エア供給流路５２、筒状部材２５の短外径部２ｄ、第２の制御エア連通路５４を介して、第１パイロット室６１に供給される。第２パイロット室６２は、第１の制御エア連通路５３、第２の孔２ｇ、制御エア排気路２ｈを介して、モータ外部と連通して、大気圧（基準圧）に設定される。スプール６８が、図７（ａ）に示したように、第２パイロット室６２側に移動して静止して、図１６に示したように、エア制御弁６０は、給気口７１（Ｐ）と制御エア供給流路５２とを連通し、第２の駆動エア流路５１ｂ（Ｃ）と給気口７１（Ｐ）とを連通し、第１の駆動エア流路５１ａ（Ａ）と排気口７２ａ（Ｒ１）とを連通する。第１エア室１５ａ内のエアは、第１の駆動エア流路５１ａ、エア制御弁６０、排気口７２ａ（Ｒ１）を介して外部に排気される。
エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第２の駆動エア流路５１ｂを介して第２エア室１５ｂに流入すると、ピストン６ｂが回転出力軸２２に対して離れるように圧縮エアにより押圧される。
【００５４】
図１７は、図１３に示したエアモータ１００ｂの動作の一例を示す図であり、ピストン６ａが回転出力軸２２に対して離れるように後退し、ラックケース８ｃの端部に設けられた凸部８ｄが筒状部材（エア切替部材）に当接した状態を示す図である。
【００５５】
図１７に示したように、エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第２の駆動エア流路５１ｂを介して第２エア室１５ｂに流入すると、ロッド２ｂやピストン６ａが、回転出力軸２２から離れるように後退して中間位置となる。
ラックケース８ｃの端部に設けられた凸部８ｄが筒状部材２５（エア切替部材）の長外径部２５ａに当接する。
【００５６】
ロッド２ｂやピストン６ａ、６ｂが後退する場合、下部ラック８ｂに噛み合うピニオンギヤ２１ｂがワンウェイクラッチ２３ｂを介して回転出力軸２２に回転力を伝達して、回転出力軸２２を規定方向（図１７に示す時計回り）に回転させるとともに、上部ラック８ａに噛み合うピニオンギヤ２１ａがワンウェイクラッチ２３ａにより回転出力軸２２に対して空転する。
【００５７】
また、エア制御弁６０のスプール６８の位置はそのまま維持される（スプール６８が第２パイロット室６２側（図７（ａ）中右側）に位置する）。
【００５８】
そして、エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、駆動エア流路５１を介して第２エア室１５ｂにさらに流入すると、図１３に示したように、ラックケース８ｃの端部に設けられた凸部８ｄが筒状部材２５（エア切替部材）の長外径部２５ａを、回転出力軸２２から離れる方向に押圧して、筒状部材２５、ロッド２ｂ、ピストン６ａが初期位置まで移動する。この場合、筒状部材２５の短外径部２ｄを介して、制御エア供給用開口部５２ｅと第１の制御エア用開口部５３ｅとが連通することで、制御エア供給流路５２と第１の制御エア連通路５３とが連通し、第２の制御エア連通路５４とロッド２ｂの制御エア排気路２ｈが連通する。
そして、圧縮エアが給気口７１からエア制御弁６０、制御エア供給流路５２、短外径部２ｄ、第１の制御エア連通路５３を介して、第２パイロット室６２に供給される。第１パイロット室６１は、第２の制御エア連通路５４、ロッド２ｂの制御エア排気路２ｈ、第１の孔２ｆ、を介して、モータ外部と連通して、大気圧（基準圧）に設定されている。スプール６８が、図７（ｂ）に示したように、第１パイロット室６１側に移動して静止して、図１３に示したように、エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを連通し、第１の駆動エア流路５１ａと給気口７１とを連通し、且つ、第２の駆動エア流路５１ｂと排気口７２ｂとを連通する。エア供給源２０１からの圧縮エアが、給気口７１、エア制御弁６０、第１の駆動エア流路５１ａを介して、第１エア室１５ａに流入し、ピストン６ａを回転出力軸２２側に押圧する。
そして、上述した動作を繰り返すことにより、エアモータ１００ｂは、ピストン６（６ａ、６ｂ）の直線往復運動をラック８（８ａ、８ｂ）、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）、ワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）などにより、回転出力軸２２を中心軸とする一方向への回転運動に変換して、回転出力軸２２を連続回転駆動する。
【００５９】
本実施形態に係るエアモータ１００ｂは、簡単な構造で、ロッド２ｂのストローク量（移動量）が、図２、図３などに示したエアモータ１００と比較して長くなり、比較的長時間、回転出力軸２２を高トルクで回転駆動することができる。
【００６０】
また、エアモータ１００ｂは、筒状部材２５の外径部に、不要な位置ズレを防止するために、規定の位置に第１の溝２５ｃ、第２の溝２５ｄを備え、金属球やバネなどにより形成された位置ズレ防止部４５の金属球が第１の溝２５ｃや第２の溝２５ｄに係合することで、筒状部材２５の不要な位置ズレを容易に防止することができる。
このため、ピストン６の位置に応じてエア制御弁６０を、長時間安定して制御することができる。
【００６１】
以上、説明したように、図１〜図１７に示した本発明の実施形態では、シリンダ１６内に可動自在に配置されたピストン６と、シリンダ１６へのエア給排の切換えを行うエア制御弁６０と、ロッド２に連結されたピストン６の位置に基づいて、エア制御弁６０のスプール６８の位置を制御する上記構成のスプール位置制御部７と、を有する機構を、エアモータ１００に適用した。
すなわち、簡単な構成で、電気を必要としない小型のエアモータを提供することができる。また、簡単な構成で比較的少ないエア量で、高精度にピストン６を往復運動させることができる。また、比較的大きいトルクを有するエアモータ１００を提供することができる。
【００６２】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００は、シリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）内に摺動自在に配置されたピストン６（６ａ、６ｂ）と、このピストン６（６ａ、６ｂ）に連結され、モータ本体部１０内に設けられた嵌合孔に摺動自在に配置されたロッド２と、ロッド２に連結されたラック部材８と、ラック部材８に係合するピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）と、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）に同軸上に配置された回転出力軸２２と、ピニオンギヤ２１と回転出力軸２２との間に介装され、ピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）の一方向のみの回転運動を回転出力軸２２に伝達するワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）とを有する。このため、駆動エア流路５１（５１ａ、５１ｂ）、を介したシリンダ１６（１６ａ、１６ｂ）内への駆動エアの給排により、ピストン６（６ａ、６ｂ）を直線往復駆動させるとともに、ロッド２に連結されたラック部材８（８ａ、８ｂ）を直線往復駆動させて、そのピニオンギヤ２１（２１ａ、２１ｂ）およびワンウェイクラッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を介して回転出力軸２２を一方向に、連続的に、回転駆動することができる。
【００６３】
また、エアモータ１００は、詳細には、スプール室６５内に摺動自在に設けられたスプール６８と、スプール６８の両端それぞれに臨む第１パイロット室６１および第２パイロット室６２とを備え、給気口７１と制御エア供給流路５２とを常に連通するとともに、スプール６８の位置に応じて駆動エア流路５１（５１ａ、５１ｂ）を給気口７１に連通する、または、駆動エア流路５１（５１ａ、５１ｂ）を排気口７２（７２ａ、７２ｂ）に連通するエア制御弁６０と、ロッド２に連結されたピストン６の位置に応じて、制御エア供給流路５２を、エア制御弁の第１パイロット室６１または第２パイロット室６２へ連通させて、エア制御弁６０のスプール６８の位置を制御するスプール位置制御部７と、を有する。
このため、簡単な構成で、電気を必要としない小型のエアモータを提供することができる。
【００６４】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００、１００ｂは、ラック部材８が、第１のラック８ａと第２のラック８ｂとを有し、第１のラック８ａと第２のラック８ｂとの間に回転出力軸２２が配置される。ピニオンギヤ２１は、回転出力軸２２に同軸上に配置され、第１のラック８ａに噛合する第１ピニオンギヤ２１ａと、第２のラックに噛合する第２ピニオンギヤ２１ｂとを有する。ワンウェイクラッチ２３は、第１のピニオンギヤ２１ａと回転出力軸２２との間に介装された第１のワンウェイクラッチ２３ａと、第２のピニオンギヤ２１ｂと回転出力軸２２との間に介装された第２のワンウェイクラッチ２３ｂとを有する。この第１のワンウェイクラッチ２３ａと第２のワンウェイクラッチ２３ｂは互いに回転伝達方向が相反するように配置されている。
このため、エアモータ１００、１００ｂは、簡単な構成で、ピストン６やロッド２の直線往復運動から、回転出力軸２２の回転運動への変換を行うことができる。
【００６５】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００、１００ｂは、ラックケース８ｃに上記第１のラック８ａと第２のラック８ｂを設け、モータ本体部１０に固定されたラックケースガイド９（９ａ、９ｂ）に対して、ラックケース８ｃの上下面が摺動自在となるように構成されているので、ラックケース８ｃの直線往復運動時、ラックケース８ｃの上下方向に交互に力が加わった場合であっても、ラックケース８ｃを軸方向（Ｘ軸方向）に沿ってなめらかに直線往復運動させることができる。
また、ラックケースガイド９（９ａ、９ｂ）をモータ本体部１０に対して着脱自在に構成することで、ラックケースガイド９を容易に交換することができる。
【００６６】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００、１００ｂは、ラック８ａ、８ｂをラックケース８ｃに対して着脱自在に固定した構造を有するので、ラック８ａ、８ｂを容易に交換することができる。
【００６７】
また、図２、図３に示したエアモータ１００は、ピストン６は、ロッド２の両端それぞれに連結された第１のピストン６ａと第２のピストン６ｂとを有する。エアモータ１００は、第１のピストン６ａと第２のピストン６ｂをそれぞれ摺動自在に収容する第１のシリンダ１６ａと第２のシリンダ１６ｂとを有する。エア制御弁６０は、第１のシリンダ１６ａに連通する第１の駆動エア流路５１ａを給気口７１に連通し、且つ、第２のシリンダ１６ｂに連通する第２の駆動エア流路５１ｂを排気口７２ｂに連通する第１の状態と、第２の駆動エア流路５１ｂを給気口７１に連通し且つ第１の駆動エア流路５１ａを排気口７２ａに連通する第２の状態とを、スプール６８の位置に応じて切替える。
このように上記２つのピストン６ａ、６ｂの往復運動を、回転出力軸２２の回転運動に変換するため、ピストンの往復運動のどちらでも同じ力でロッド２を移動させることができ、回転出力軸２２を少ない回転ムラで連続的に回転駆動することができる。
【００６８】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００、１００ｂは、ロッド２に設けられた、または、ロッド２ｂと嵌合孔４１の間に摺動自在に配置された筒状部材２５に設けられた、短外径部２ｄを有する。スプール位置制御部７は、嵌合孔４１の内面に形成された、制御エア供給流路５２に連通する制御エア供給用開口部５２ｅと、第１パイロット室６１に第１の制御エア連通路５３を介して連通する第１の制御エア用開口部５３ｅと、第２パイロット室６２に第２の制御エア連通路５４を介して連通する第２の制御エア用開口部５４ｅと、を有する。短外径部２ｄは、ロッド２に連結されたピストン６の位置に応じて、短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第１の制御エア用開口部５３ｅとを連通する位置、または、短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第２の制御エア用開口部５４ｅとを連通する位置に移動するように構成されている。
このため、簡単な構成で、電気を必要としない小型のエアモータ１００を提供することができる。
【００６９】
また、本発明の実施形態に係るエアモータは、スプール位置制御部７が、嵌合孔４１の内面に形成された、制御エア供給流路５２に連通する制御エア供給用開口部５２ｅと、嵌合孔４１の内面に形成された、第１パイロット室６１に第２の制御エア連通路５４を介して連通する第２の制御エア用開口部５４ｅと、嵌合孔４１の内面に形成された、第２パイロット室６２に第１の制御エア連通路５３を介して連通する第１の制御エア用開口部５３ｅとを有する。また。スプール位置制御部７は、ロッド２に設けられた、または、ロッド２ｂと嵌合孔４１の間に摺動自在に配置された筒状部材２５に設けられた、短外径部２ｄと、を有する。
この短外径部２ｄは、ロッド２、２ｂに連結されたピストン６の位置に応じて、短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第１の制御エア用開口部５３ｅとを連通する位置、または、短外径部２ｄを介して制御エア供給用開口部５２ｅと第２の制御エア用開口部５４ｅとを連通する位置に移動するように構成されている。
このため、ロッドに連結されたピストン６の位置に応じて、ロッド２や筒状部材２５に設けられた短外径部２ｄを上述したように適宜設定することで、簡単に、エア制御弁６０内のスプール６８の位置を簡単に制御することができる。つまり、簡単な構成で、少ないエア量で駆動可能なエアモータ１００を提供することができる。
【００７０】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００は、ロッド２や、ロッド２ｂと筒状部材２５の間に、制御エア排気路２ｈを有する。この制御エア排気路２ｈから排気された制御エアは、通気孔１０ｅを介してモータ外部に排気される。つまり、ロッド２に形成された制御エア排気路２ｈは、通気孔１０ｅを介してモータ外部に連通しており、大気圧（基準圧）に設定されている。このため、簡単な構成で、スプール６８の位置を制御可能となる。
【００７１】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００、１００ｂは、エア制御弁６０の長手方向とロッド２の長手方向とが、ねじれの位置関係となるように構成されている。詳細には、エア制御弁６０は、ロッド２に対して規定距離だけ離れた位置に配置され、且つ、エア制御弁６０の長手方向がロッド２の長手方向に対して９０°だけ水平面内で回転した位置関係となるように規定されている。このため、ロッド２の往復運動による振動とエア制御弁６０のスプール６８の移動による振動とが共振しないので、低振動のエアモータ１００を提供することができる。
【００７２】
また、本発明の実施形態に係るエアモータ１００は、簡単な構造であり、分解、洗浄、組立てが容易である。
【００７３】
尚、エアモータ１００は、回転出力軸２２が上記実施形態と比較して逆方向に回転するように構成されていてもよい。詳細には、各ワンウェイクラッチ２３ａ、２３ｂの回転規制方向が逆向きとなるように、各ワンウェイクラッチ２３ａ、２３ｂを配置することで、回転出力軸２２が上記実施形態と比較して逆方向に回転するように回転することができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、ピニオンギヤ２１の全周に亘って複数の歯が規定間隔に設けられていたが、この形態に限られるものではない。例えば、ピストンロッド２のストローク量に応じて、各ピニオンギヤ２１に形成された全歯部のうち、ラック８と噛合する部分の歯部があればよい。
【００７５】
また、上記本発明に係るエアモータ１００、１００ｂを、コンベアなどの装置に用いられる駆動源として採用してもよい。本発明に係るエアモータ１００、１００ｂは電気を使用せずに回転出力軸２２を駆動することができるので、水を使用する現場などで使用される装置の駆動源として用いられた場合であっても、漏電などによる不具合が発生せず、長時間安定してその装置を駆動させることができる。
【００７６】
また、上記実施形態では、エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを常に連通したが、この形態に限られるものではない。別々に設けてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、エア制御弁６０は、給気口７１と制御エア供給流路５２とを常に連通したが、この形態に限られるものではない。エア制御弁６０を介さずに、エア供給源２０１と制御エア供給流路５２とを直接連通してもよい。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１ｋ  固定部材
２、２ｂ  ロッド（ピストンロッド）
２ｄ  短外径部
２ｅ  制御エア排気口
２ｆ  第１の孔
２ｇ  第２の孔
２ｈ  制御エア排気路
２ｐ  主孔
６、６ａ、６ｂ  ピストン
６ｐ  パッキン（密封部材）
７  スプール位置制御部（位置検出部）
８  ラック部材（ラック）
８ａ  第１のラック（上部ラック）
８ｂ  第２のラック（下部ラック）
８ｃ  ラックケース
８ｄ  凸部
８ｅ  制御エア排気部
８ｈ  孔部（横孔）
９  ラックケースガイド
９ａ  上部ラックケースガイド
９ｂ  下部ラックケースガイド
１０  モータ本体部（シリンダケース）
１０ｅ  通気孔（制御エア排気口）
１０ｈ  カバー部材
１０ｓ  中空部
１０ｔ  駆動側筐体部
１０ｕ  ピストン側筐体部（筐体部）
１５  エア室
１５ａ  第１エア室
１５ｂ  第２エア室
１６  シリンダ
１６ａ  第１シリンダ
１６ｂ  第２シリンダ
２１  ピニオンギヤ
２１ａ  第１ピニオンギヤ
２１ｂ  第２ピニオンギヤ
２２  回転出力軸
２３、２３ａ、２３ｂ  ワンウェイクラッチ
２５  筒状部材（エア切替部材）
２５ａ  長外径部（回転出力軸側）
２５ｂ  長外径部（ピストン側）
２５ｃ  第１の溝
２５ｄ  第２の溝
４１  嵌合孔
４３  Ｏリング（密封部材）
４５  位置ズレ防止部
５１  駆動エア流路（駆動エア連結管）
５１ａ  第１の駆動エア流路
５１ｂ  第２の駆動エア流路
５１ｅ  開口部（第１開口部）
５１ｆ  開口部（第２開口部）
５２  制御エア供給流路（供給用制御エア連結管）
５２ｅ  制御エア供給用開口部
５３  第１の制御エア連通路
５３ｅ  第１の制御エア用開口部
５４  第２の制御エア連通路
５４ｅ  第２の制御エア用開口部
６０  エア制御弁（エア切換弁、方向切替弁）
６１  第１パイロット室
６２  第２パイロット室
６５  スプール室
６８  スプール
７１  給気口（エア供給口）
７２、７２ａ、７２ｂ  排気口
９１  消音器
９２  絞弁
１００  エアモータ
２０１  エア供給源
６０１  弁蓋部
【図１】
2014040785.tif 000003
【図２】
2014040785.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014040785.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014040785.tif 000008
【図７】
2014040785.tif 000009
【図８】
2014040785.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014040785.tif 000012
【図１１】
2014040785.tif 000013
【図１２】
2014040785.tif 000014
【図１３】
2014040785.tif 000015
【図１４】
2014040785.tif 000016
【図１５】
2014040785.tif 000017
【図１６】
2014040785.tif 000018
【図１７】
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