(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒シリンダ内に回転軸に１つのベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、
前記ベーンの角度幅が約１３０度〜約１８０度であり、該ベーンの外周面に圧力ポケットを設け、該圧力ポケットに圧力流体を導入する圧力流体導入手段を設けたことを特徴とするベーン形揺動アクチエータ。
【請求項２】
前記圧力流体導入手段が、前記圧力ポケットとシリンダの圧力室とを連通する回転軸及びベーンに設けられた連通路であることを特徴とする請求項１記載のベーン形揺動アクチエータ。
【請求項３】
前記圧力流体導入手段が前記圧力ポケットに連通するシリンダに設けられた圧力流体供給口であることを特徴とする請求項１記載のベーン形揺動アクチエータ。
【請求項４】
前記ベーンの角度幅が約１８０度であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの１項に記載のベーン形揺動アクチエータ。
【請求項５】
前記圧力ポケットは、その大きさ、形状、位置が回転軸に作用するラジアル方向の圧力を相殺するように決定されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの１項に記載のベーン形揺動アクチエータ。
【請求項６】
円筒シリンダ内に回転軸にベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、
ベーンの外周面に設けられた圧力ポケットに圧力流体を導入することにより回転軸にかかるラジアル方向の圧力を相殺し、回転軸の変形を防止することを特徴とするベーン形揺動アクチエータにおける回転軸変形防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力流体により回転方向に往復運動をするベーン形揺動アクチエータであって、ロータの回転軸にラジアル方向の曲がりが生じないようにした高精度のベーン形揺動アクチエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力流体により回転方向に往復運動をするベーン形揺動アクチエータは、図５（ａ）（断面平面図）、及び（ｂ）｛（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図｝に示すように、円筒シリンダ１内に嵌挿されたロータ３の中心に回転軸２が固定されている。ロータ３はその両端のフランジ４、４の間にベーン５が形成されている。両フランジ部４、４の間には円筒シリンダ１の内壁に固定されたストッパ６が嵌合され、ロータ３のベーン５の両端面と当接するようにされている。ベーン５は、図５（ｂ）に示されるように回転方向にある程度の角度幅（図の場合は約１３０度）を有している。円筒シリンダ１の外周壁には、ストッパ６を挟んで油圧等の圧力流体の供給・排出のための第１供給口７、及び第２供給口８が設けられており、そのいずれかに圧力流体を供給することにより、ベーン５がその圧力をうけロータ３及び回転軸２を回転方向に揺動するようになっている。なお、９、１０は、円筒シリンダ１内に回転軸２及びロータ３を正確に支持するためにロータ３の両側に設けられたボールベアリング等の軸受である。
図５（ｂ）に示すように、第１供給口７から圧力流体を供給することにより、ベーン５の端面がその圧力を受けてロータ３及び回転軸２を矢印イ方向に回転させ、ロータ３のベーン５の他方の端面がストッパ６に当接して回転がストップする。図５（ｂ）の状態では、円筒シリンダ１内の圧力室１１の圧力により、ロータ３のベーン５がストッパ６に圧接する方向に圧力が作用していると同時に、ロータ３の回転軸２をラジアル方向（矢印ロ）に押す力が作用していることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記図５（ｂ）の、円筒シリンダ１内の圧力室１１の圧力により、ロータ３のベーン５の端面がストッパ６に圧接している状態では、同時に、回転軸２をラジアル方向（矢印ロ）に押す力が作用するので、回転軸２に曲げが生じることになる。
回転軸２の回転精度と、位置精度が要求される箇所に使用する際には、この曲げは無視できない。
【０００４】
図６は、回転軸の回転精度と、位置精度が要求される箇所にベーン形揺動アクチエータを使用した場合の例を示したものである。
図６は、例えば数値制御研削盤等の定寸装置、或いは加工原点のセット用に使用されるタッチプローブ３２を作動位置（図６の位置）とその位置から約１８０度回転させた非作動位置へ回転移動させるために使用されている例であり、回転軸２の一端にアーム３１を介してタッチプローブ３２が固定されている。なお、タッチプローブ３２は、その先端に設けられた球状の先端接触部３３が被測定物に接触すると内蔵されているリミットスイッチがオン・オフすることにより接触を検知するようになっている。
【０００５】
図６（ａ）は、円筒シリンダ１の圧力室１１に圧力が作用していないか或いはごく僅かな圧力が作用している場合であり、この場合、回転軸２は変形せず、タッチプローブ３２の球状の先端接触部分３３は正規の位置にある。図６（ｂ）は、圧力室１１に圧力が作用した場合を示しており、この状態では、ロータ３のベーンの端面がストッパに圧接され、回転方向には正確に位置決めがなされた状態であるが、圧力室１１の圧力により回転軸２がラジアル方向（矢印ロ）に変形し、アーム３１を介して回転軸２に取付けられているタッチプローブ３２の先端接触部３３の位置が変化し、測定誤差が生じることになる。圧力室１１に作用する圧力流体の圧力が更に高圧になると、図６（ｃ）に示すようにラジアル方向に作用する変形（矢印ハ）も大きくなり、したがって、圧力の変化に伴って、タッチプローブ３２の先端接触部３３の位置も変化することになり、それらの変化への対応は難しいものとなっている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解消し、シリンダの圧力室に高圧が作用している場合においても、回転軸のラジアル方向への変形がない高精度のベーン形揺動アクチエータ及びベーン形揺動アクチエータにおける回転軸変形防止方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のベーン形揺動アクチエータは、円筒シリンダ内に回転軸に１つのベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、前記ベーンの角度幅が約１３０度〜約１８０度であり、該ベーンの外周面に圧力ポケットを設け、該圧力ポケットに圧力流体を導入する圧力流体導入手段を設けたことを特徴とするものである。
前記圧力流体導入手段が前記圧力ポケットと、シリンダの圧力室とを連通する回転軸及びベーンに設けられた連通路であることを特徴とするものであり、また、前記圧力流体導入手段が前記圧力ポケットに連通するシリンダに設けられた圧力流体供給口であることを特徴とするものである。
また、前記ベーンの角度幅が約１８０度であることを特徴とするものであり、前記圧力ポケットは、その大きさ、形状、位置が回転軸に作用するラジアル方向の圧力を相殺するように決定されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のベーン形揺動アクチエータにおける回転軸変形防止方法は、円筒シリンダ内に回転軸にベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、ベーンの外周面に設けられた圧力ポケットに圧力流体を導入するすることによりロータにかかるラジアル方向の圧力を相殺し、回転軸の変形を防止することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のベーン形揺動アクチエータは、円筒シリンダ内に回転軸に１つのベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、前記ベーンの角度幅が約１３０度〜約１８０度であり、該ベーンの外周面に圧力ポケットを設け、該圧力ポケットに圧力流体を導入する圧力流体導入手段を設けたことを特徴とするものであり、シリンダの圧力室の圧力とベーン外周面の圧力ポケットの圧力とにより、回転軸に作用するラジアル方向の圧力が相殺するので、回転軸が曲がる等変形することがない。
【００１０】
前記圧力流体導入手段を、前記圧力ポケットとシリンダの圧力室とを連通する回転軸及びベーンに設けられた連通路とすることにより、圧力ポケットにたえず作動用の圧力流体を供給することができるので、装置が簡単となり、ベーンの角度幅を小さくすることができるので、ストロークを大きくできる利点がある。
また、前記圧力流体導入手段を前記圧力ポケットに連通するシリンダに設けられた圧力流体供給口とすることにより、別の圧力流体を圧力ポケットに供給することができ、圧力を調節することにより、回転軸に作用するラジアル方向の圧力を完全に相殺させることができる。
【００１１】
また、前記ベーンの角度幅を約１８０度とすることにより、圧力ポケットも大きくすることができ、外部からの圧力ポケットへの供給口を中間位置に配置することにより、左右両端において唯一の供給口から圧力ポケットへ流体圧を供給することができ、両回転端において高精度な割出しができる。更に、前記圧力ポケットは、その大きさ、形状、位置が回転軸に作用するラジアル方向の圧力を相殺するように決定されることにより、回転軸のラジアル方向の圧力をきめ細かく相殺することにより、回転軸の変形を防止することができる。
【００１２】
本発明のベーン形揺動アクチエータにおける回転軸変形防止方法は、円筒シリンダ内に回転軸にベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、ベーンの外周面に設けられた圧力ポケットに圧力流体を導入することにより回転軸にかかるラジアル方向の圧力を相殺し、回転軸の変形を防止するものである。
【００１３】
【実施例】
本発明の実施例を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本発明によるシリンダの圧力室に高圧が作用している場合においても、回転軸のラジアル方向への変形がない、高精度のベーン形揺動アクチエータの１実施例を示したものであり、従来例として説明した図５（ｂ）と同様の正面断面図であり、従来例と同じ部分には同じ符号を付してある。
【００１４】
圧力流体により回転方向に往復運動をする本発明のベーン形揺動アクチエータは、円筒状のシリンダ１内に嵌挿された中心に回転軸２が固定されたロータ３が固定されており、ロータ３は比較的大きな角度幅（図の場合は約１３０度）を有するベーン５を有している。円筒シリンダ１の内周にはストッパ６が固定されており、ベーン５の両端面が該ストッパ６の端面に当接することにより回転位置決めが行われる。円筒シリンダ１の外周壁には、ストッパ６を挟んで油圧等の圧力流体を供給・排出する第１供給口７及び第２供給口８が設けられており、そのいずれかに圧力流体を供給することにより、ロータ３及び回転軸２を回転方向に往復揺動するようになっている。
【００１５】
本実施例の場合には、回転軸２に作用する圧力室１１からの圧力による変形を防ぐため、ロータ３のベーン５の外周面に圧力ポケット２１を形成し、その圧力ポケット２１へ圧力流体を供給するための第３供給口２２をシリンダ１の外壁に設けてある。第３供給口２２は、ベーン５の回転範囲に対してできる限りカバーするため、圧力ポケット２１の端部に設けられる。第１供給口７から圧力流体が供給され、回転軸２が矢印方向に回転し、ロータのベーン５の端面がストッパ６に当接した図１の状態で、同じ圧力流体が第３供給口２２から圧力ポケット２１に供給されるので、圧力室１１の圧力により回転軸２のラジアル方向への圧力は、圧力ポケット２１によるラジアル方向の圧力と相殺されることになり、回転軸２の変形は阻止される。なお、本実施例においては、ロータ３におけるベーン５はロータ３と一体に形成され、別体の回転軸２に固定するように構成されているが、それらを一体に形成してもよいし、ベーン５も別体に形成して固定してもよい。
【００１６】
図１の実施例の場合は、ロータ３のベーン５の角度幅が約１３０度であるので、逆に第２供給口８から圧力流体を供給し、図１に鎖線で示したように反対側に回転割出しした場合には、ベーン５に設けられた圧力ポケット２１が、第３供給口２２から外れるので、圧力ポケット２１には圧力流体は供給されず、本発明の目的を達成することができない。よって、図６のタッチプローブ３２の例では、高精度な位置決めを必要としない非作動位置となるように設定するとよい。
【００１７】
そこで、図２に示した第２実施例においては、ロータ３のベーン５の角度幅を大きくすることにより両回転端部においても本発明の目的が達成できるようにしたものである。図２の場合はベーン５の角度幅を約１８０度とし、圧力ポケット２１も大きくしてあり、圧力ポケット２１への圧力流体を供給する第３供給口２３もその圧力ポケット２１の端部に配置してある。このように構成することにより、ベーン５の左右両回転端においても、第３供給口２３より圧力ポケット２１へ圧力流体を供給することができるので、本発明の目的を達成することができる。しかし、この場合には、ベーン５の角度幅を大きくしたため、ロータ３の揺動ストロークが短くなる。
【００１８】
次の図３の実施例はその点をも改良したものである。この場合のロータ３のベーン５の角度幅は第１実施例と同じ約１３０度とし、ベーン５外周面の圧力ポケット２１も第１実施例と同じ大きさとしてあるが、圧力ポケット２１への圧力流体の供給を圧力ポケット２１の反対側のシリンダ１の圧力室１１に連通する連通路２４をベーン５及び回転軸２に形成したものである。第１供給口７から圧力流体を供給することにより、ベーン５及び回転軸２は矢印方向に回転し、ベーン５の端面がストッパ６に当接し停止するとともに、圧力流体が、連通路２４を介して圧力ポケット２１に供給される。したがって、ベーン５のいかなる位置においても、圧力室１１の圧力による回転軸２へのラジアル方向への圧力は、圧力ポケット２１によるラジアル方向の圧力と相殺することになり回転軸２の変形は阻止され、高精度のベーン形揺動アクチエータを実現できる。
【００１９】
図４は、第１実施例におけるロータ３のベーン５に設けられた圧力ポケット２１の形状を示したものである。図４（ａ）は正面断面図であり、そのベーン５の外周面に設けられた圧力ポケット２１部分を外側から見た図を（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示している。４、４はロータ３の軸方向両端のフランジであり、（ｂ）は従来例の圧力ポケットが設けられていないベーン５を示している。
図４（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、本件発明によるベーン５の外周面に形成された各種の圧力ポケット２１の形態を示している。
【００２０】
図４（ｃ）は、ベーン５の外周面のみに圧力ポケット２１を設けた例を示しており、（ｄ）は圧力ポケット２１をフランジ部４、４にまで広げることにより対抗する力を大きくしている。また、（ｅ）は、圧力ポケット２１をフランジ部にまで広げるとともにベーン５に対して偏らせて形成することにより、対抗する力の位置を調整している。これらの圧力ポケット２１の大きさ、形状、位置は、回転軸２の材質、太さ、或いは回転軸に取付けられるものの機能等の要件により適宜に選択採用することにより、きめ細かい対応ができ、更に高精度のベーン形揺動アクチエータを実現できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のベーン形揺動アクチエータは、円筒シリンダ内に回転軸に１つのベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、前記ベーンの角度幅が約１３０度〜約１８０度であり、該ベーンの外周面に圧力ポケットを設け、該圧力ポケットに圧力流体を導入する圧力流体導入手段を設けたので、シリンダの圧力室の圧力とベーン外周面の圧力ポケットの圧力とにより、回転軸に作用するラジアル方向の圧力が相殺されるので、回転軸が変形することがない。
前記圧力ポケットと、シリンダの圧力室とを連通する連通路を回転軸及びベーンに設けたので、圧力ポケットにたえず作動用の圧力流体を供給することができ、装置が簡単となり、ベーンの角度幅を小さくすることができるので、ストロークを大きくできる。
【００２２】
また、前記圧力ポケットに連通する第３の圧力流体供給口をシリンダに設けることにより、別の圧力流体を圧力ポケットの供給することができ、圧力を調節することにより、回転軸に作用するラジアル方向の圧力を完全に相殺させることができる。
また、前記ベーンの角度幅が約１８０度とすることにより、圧力ポケットも大きくすることができ、外部からの圧力ポケットへの圧力流体を供給する第３の供給口を中間位置に配置することにより、左右両端において唯一の供給口から圧力ポケットへ圧力流体を供給することができ、両端における高精度の割出しが可能となる。
更に、前記圧力ポケットは、その大きさ、形状、位置が回転軸に作用するラジアル方向の圧力を相殺するように決定されることにより、回転軸のラジアル方向の圧力をきめ細かく相殺することにより、回転軸の変形を防止することができる。
【００２３】
本発明のベーン形揺動アクチエータにおける回転軸変形防止方法は、円筒シリンダ内に回転軸にベーンが固定されたロータが嵌挿され、圧力流体によりロータが回転され、ベーンがシリンダ内壁に固定されたストッパに当接することにより回転軸の回転が停止するようにしたベーン形揺動アクチエータにおいて、ベーンの外周面に設けられた圧力ポケットに圧力流体を導入するすることにより回転軸にかかるラジアル方向の圧力を相殺し、回転軸の変形を防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のベーン形揺動アクチエータを示す正面断面図。
【図２】本発明の第２実施例のベーン形揺動アクチエータを示す正面断面図。
【図３】本発明の第３実施例のベーン形揺動アクチエータを示す正面断面図。
【図４】本発明の実施例の圧力ポケットの形態を示す説明図。
【図５】従来のベーン形揺動アクチエータを示す説明図。
【図６】従来のベーン形揺動アクチエータの使用例を示す説明図。
【符号の説明】
１：  円筒シリンダ
２：  回転軸
３：  ロータ
５：  ベーン
６：  ストッパ
７：  第１供給口
８：  第２供給口
２１：  圧力ポケット
２２，２３：  第３供給口
２４：  連通路
【図１】
0004054945.tif 000002
【図２】
0004054945.tif 000003
【図３】
0004054945.tif 000004
【図４】
0004054945.tif 000005
【図５】
0004054945.tif 000006
【図６】
0004054945.tif 000007