(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングによって回転可能に支持されたピニオンと、前記ハウジングに取り付けられ前記ピニオンと噛み合うラックを有する複動型のシリンダ装置とを有するロータリアクチュエータであって、
前記シリンダ装置は、
前記ラックが形成されたロッド、
前記ロッドの両端部に設けられたピストン、
前記ハウジングに対して固定的に設けられ内周面を前記各ピストンが摺動するシリンダチューブ、および、
前記シリンダチューブの両端部にそれぞれ取り付けられ、軸方向に移動可能なストッパの端部に前記ピストンが当接して前記ピストンの停止位置を変更するための停止位置変更用シリンダを有し、
前記ストッパの端部にクッション穴が設けられ、
前記ピストンにクッションボスが設けられ、
前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入して前記クッション穴内の流体が閉じ込められた状態になることによりクッション作用が生じるように構成されており、
前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入した際に前記クッション穴内の流体を排出する絞り流路が、前記ピストンに設けられ、前記絞り流路の絞り量を調整することによってクッション作用の強さを調整するようになっており、
前記絞り流路の絞り量を調整するための調整機構が、前記ハウジングの開口部を通して操作可能に設けられてなる、
ことを特徴とするロータリアクチュエータ。
【請求項２】
前記調整機構は、前記ロッドをストローク端に停止させた状態で、前記開口部からドライバまたはレンチなどを挿入して回転させることが可能に設けられた調整ネジを含む、
請求項１記載のロータリアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ装置の直線駆動をラックピニオン方式で回転駆動に変換するロータリアクチュエータに関する。特に、中間停止が可能であり、且つ中間停止時にクッションが効くロータリアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ターンテーブルなどの回転駆動源として、ロータリアクチュエータが用いられる。その方式の１つとして、シリンダ装置の直線駆動をラックピニオン方式で回転駆動に変換する構造ものがしばしば用いられる。
【０００３】
従来において、シリンダ装置として、ラックの形成されたロッドの両端部にピストンが設けられて往復動可能なクッション付きシリンダ装置が用いられる。このようなシリンダ装置を用いると、両ストローク端、つまり回転の両端においてクッション作用を得ることができる。
【０００４】
また、中間のストローク位置、つまり回転の中間角度位置で停止させるために、ピストンの停止位置を変更するための停止位置変更用シリンダを両端に設けることが提案されている（実公昭６１−３１２０２号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上に述べた従来のロータリアクチュエータでは、中間のストローク位置においてクッション作用を得ることができない。
【０００６】
そのため、従来においては、中間位置で停止する際に、ターンテーブルなどの負荷の慣性によって大きな衝撃が発生するおそれがある。対策として、ロータリアクチュエータおよびその取り付け機構をも含めた装置全体の剛性および強度を過大なものとする必要があり、装置が大型化しコスト高となっていた。
【０００７】
また、クッション付きの２本のシリンダ装置を直列に連結することによって、中間停止と中間でのクッション作用を得るように構成することが可能である。しかし、そのように構成した場合には、全体の長さ寸法が大きくなってしまい、大型化してしまう。また、シリンダ装置自体が移動するので、配管が移動することとなり、その対策を講じる必要がある。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、中間のストローク位置においてもクッション作用が得られ、装置全体の剛性および強度を過大なものとする必要がなく、装置の小型化および低コスト化を図ることを目的とする。
【０００９】
本発明に係るロータリアクチュエータは、ハウジングによって回転可能に支持されたピニオンと、前記ハウジングに取り付けられ前記ピニオンと噛み合うラックを有する複動型のシリンダ装置とを有するロータリアクチュエータであって、前記シリンダ装置は、前記ラックが形成されたロッド、前記ロッドの両端部に設けられたピストン、前記ハウジングに対して固定的に設けられ内周面を前記各ピストンが摺動するシリンダチューブ、および、前記シリンダチューブの両端部にそれぞれ取り付けられ、軸方向に移動可能なストッパの端部に前記ピストンが当接して前記ピストンの停止位置を変更するための停止位置変更用シリンダを有し、前記ストッパの端部にクッション穴が設けられ、前記ピストンにクッションボスが設けられ、前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入して前記クッション穴内の流体が閉じ込められた状態になることによりクッション作用が生じるように構成されており、前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入した際に前記クッション穴内の流体を排出する絞り流路が、前記ピストンに設けられ、前記絞り流路の絞り量を調整することによってクッション作用の強さを調整するようになっており、前記絞り流路の絞り量を調整するための調整機構が、前記ハウジングの開口部を通して操作可能に設けられてなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るロータリアクチュエータ１の断面正面図、図２はロータリアクチュエータ１の要部を拡大して示す図である。
【００１３】
図１および図２において、ロータリアクチュエータ１は、ハウジング１１、一部にピニオン１２ａが形成されハウジング１１によって回転可能に支持された出力軸１２、および、ハウジング１１に取り付けられピニオン１２ａと噛み合うラック２１ａを有する複動型のシリンダ装置２０からなる。
【００１４】
シリンダ装置２０は、ロッド２１、ピストン２２ａ，２２ｂ、シリンダチューブ２３ａ，２３ｂ、および停止位置変更用シリンダ３０Ａ，３０Ｂなどからなる。
【００１５】
ロッド２１にはラック２１ａが形成される。ラック２１ａはピニオン１２ａと噛み合い、ロッド２１の往復直線移動によって出力軸１２が左右方向に所定の角度回転する。
【００１６】
ピストン２２ａ，２２ｂは、ロッド２１の両端部に設けられる。ピストン２２ａ，２２ｂの端部には、クッションボス２４ａ，２４ｂが突出して設けられる。
本実施形態では、ロッド２１、ピストン２２ａ，２２ｂ、およびクッションボス２４ａ，２４ｂは、丸棒材を切削加工することによって一体に形成される。しかし、それらの一部を別体で製作し、ネジなどにより連結してもよい。
【００１７】
シリンダチューブ２３ａ，２３ｂは、ハウジングに対して固定的に設けられる。例えば、シリンダチューブ２３ａ，２３ｂの外周面に雄ネジを設け、ハウジング１１に設けた穴の内周面の雌ネジにネジ込んで固定する。または、ハウジング１１と停止位置変更用シリンダ３０Ａ，３０Ｂのカバー３４との間に締結されるタイボルトにより締めつけて固定する。シリンダチューブ２３ａ，２３ｂの内周面を各ピストン２２ａ，２２ｂが摺動する。
【００１８】
クッションボス２４ａ，２４ｂおよびピストン２２ａ，２２ｂには、チェック弁２５ａ，２５ｂが設けられる。
停止位置変更用シリンダ３０Ａ，３０Ｂは、シリンダチューブ２３ａ，２３ｂの両端部にそれぞれ取り付けられ、軸方向に移動可能なストッパの端部にピストン２２ａ，２２ｂが当接してそれらピストンの停止位置を変更する。
【００１９】
これら停止位置変更用シリンダ３０Ａ，３０Ｂは、互いに同じ構造であるので、同じ機能を有する部分には同じ符号を付し、一方のみについて説明する。
ピストンロッドであるストッパ３１の外側の端部にクッション穴３５が設けられる。クッション穴３５にクッションボス２４ａが嵌入したときに、クッション穴３５内の流体が閉じ込められた状態となり、これによってクッション作用が生じる。
【００２０】
なお、クッションボス２４ａは、先端側が若干径小となるテーパ状に形成されており、クッションボス２４ａとクッション穴３５との間のクリアランスによってクッション作用の強さが適当となるように調整されている。クッションボス２４ａの全体をテーパ状に形成する代わりに、クッションボス２４ａの外周面に、軸方向に延びて先端側が深くなった溝を形成してもよい。なお、後述するように、調整可能な絞り流路を設けてクッション作用の強さを可変調整するようにしてもよい。
【００２１】
クッション穴３５からクッションボス２４ａが抜け出る際には、クッション穴３５の内部にチェック弁２５ａを介して流体が供給される。
ストッパ３１の内側の端部にはピストン３２が設けられる。ストッパ３１はピストン３２を貫通し、ピストン３２から突出してクッションボス３６を形成する。ピストン３２は、ヘッドカバーと一体に形成されたシリンダチューブ３３の内周面を摺動する。シリンダチューブ３３の端面を閉塞するカバー３４が設けられ、カバー３４の内側中央にクッション穴３７が設けられる。クッション穴３７にクッションボス３６が嵌入することによって、クッション作用が生じる。カバー３４には、クッション穴３７の内部とシリンダ室ＣＲ２とに接続されるチェック弁３８および絞り流路３９（図２参照）が設けられる。
【００２２】
次に、上のように構成されたロータリアクチュエータ１の動作を説明する。
ポートＰＴ１ａから圧縮空気を供給すると、シリンダ室ＣＲ１ａに流入し、ピストン２２ａを押圧してロッド２１を図１の左方向に移動させる。これによって、出力軸１２は右方向に回転する。ロッド２１は、ピストン２２ｂがストッパ３１の先端に当接するまで移動する。停止位置変更用シリンダ３０ＢのポートＰＴ２に圧縮空気が供給されていない場合には、ロッド２１はそのストローク端まで移動する。ポートＰＴ２に圧縮空気が供給されていた場合には、ストッパ３１が突出しているため、ロッド２１は中間ストローク位置で停止する。
【００２３】
ロッド２１が停止する際に、クッションボス２４ｂがクッション穴３５に嵌入し、これによってクッション作用が発生し、衝撃なく円滑に停止する。ポートＰＴ１ｂから圧縮空気を供給すると、ロッド２１は右方向に移動し、上に述べたと同様な動作が行われる。
【００２４】
このように、ロータリアクチュエータ１は、左右方向のいずれについても中間のストローク位置で停止可能であり、且つその停止時においてクッション作用が得られる。したがって、ストローク端および中間のストローク位置のいずれにおいても、負荷の慣性による衝撃を吸収することができ、装置全体の剛性および強度を過大なものとする必要がなく、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００２５】
しかも、ポートＰＴ１，ＰＴ２は停止位置変更用シリンダ３０Ａ，３０Ｂの固定部分に設けられており、移動しないので、ポートＰＴ１，ＰＴ２に接続するホースなどの配管が移動しない。
【００２６】
シリンダチューブ２３ａ，２３ｂおよびシリンダチューブ３３の長さを種々選定し、ロッド２１およびストッパ３１のストロークを設定することにより、出力軸１２の回転角度、中間の停止位置の角度などを任意に設定することができる。
【００２７】
次に、ロータリアクチュエータの変形例について説明する。
図３はクッションの流路の絞り量を調整可能としたロータリアクチュエータ１Ｂの要部を拡大して示す図である。
【００２８】
図３において、図１および図２と同じ機能を有する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。ロータリアクチュエータ１Ｂでは、ピストン２２ａ，２２ｂおよびロッド２１に、チェック弁２５ａ，２５ｂおよび絞り流路２６ａ，２６ｂが設けられる。絞り流路２６ａ，２６ｂによって、クッションボス２４ａ，２４ｂがクッション穴３５に嵌入した際にクッション穴内の圧縮空気を排出するとともに、その排出量（絞り量）を調整する。これによって、クッション作用の強さが調整される。絞り流路２６ａ，２６ｂの絞り量を調整するための操作は、ロッド２１を他方のストローク端に停止させた状態で、ハウジング１１に設けられた穴１３からドライバまたはレンチなどを挿入し、調整ネジ２７ａ，２７ｂを回転させることによって行う。
【００２９】
このように、ロータリアクチュエータ１Ｂでは、中間のストローク位置の停止時のクッション作用の強さを調整することができ、種々の負荷に対して最適の状態で停止するよう調整することができる。
【００３０】
図４はロータリアクチュエータ１を用いて直進駆動型のテーブル装置ＴＳを構成した例を示す図である。
図４において、ロータリアクチュエータ１の上に基板４１が設けられ、基板４１に沿ってテーブル４２が移動可能に設けられている。テーブル４２には、軸４３を介して回転可能な駒４４が横方向に突出して設けられている。
【００３１】
出力軸１２には、レバー４５が一体回転するように取り付けられている。レバー４５に設けられた溝の中に駒４４が嵌まり込み、レバー４５の回転によってテーブル４２が図の左右方向に移動する。
【００３２】
このテーブル装置ＴＳによると、テーブル４２が左右に移動し、且つそのストローク端と中間の２箇所のストローク位置に停止可能である。しかも、それぞれの停止時にクッションが効くので、テーブル４２を円滑に衝撃なく停止させることができる。
【００３３】
上の実施形態において、圧流体として圧縮空気を用いたが、油圧または水圧などを用いてもよい。ロータリアクチュエータ１，１Ｂの全体または各部の構成、構造、材質、個数などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、中間のストローク位置においてもクッション作用が得られ、装置全体の剛性および強度を過大なものとする必要がなく、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリアクチュエータの断面正面図である。
【図２】ロータリアクチュエータの要部を拡大して示す図である。
【図３】クッションの流路の絞り量を調整可能としたロータリアクチュエータの要部を拡大して示す図である。
【図４】ロータリアクチュエータを用いて直進駆動型のテーブル装置を構成した例を示す図である。
【符号の説明】
１，１Ｂ  ロータリアクチュエータ
１１  ハウジング
１２ａ  ピニオン
１３  開口部
２０，２０Ｂ  シリンダ装置
２１ａ  ラック
２１  ロッド
２２ａ，２２ｂ  ピストン
２３ａ，２３ｂ  シリンダチューブ
２４ａ，２４ｂ  クッションボス
２６ａ，２６ｂ  絞り流路
２７ａ，２７ｂ  調整機構
３０Ａ，３０Ｂ  停止位置変更用シリンダ
３１  ストッパ
３５  クッション穴
【図１】
0004570299.tif 000002
【図２】
0004570299.tif 000003
【図３】
0004570299.tif 000004
【図４】
0004570299.tif 000005