(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内のピストンの移動によって、該ピストンの軸線上に設けたシャフトを回転揺動させる揺動アクチュエータであって、
上記シャフトをピストンの軸線方向に移動不能でかつピストンの移動を回転揺動に変換して伝達する変換・伝達手段を介してピストンに連結し、
上記アクチュエータに、ピストンを移動中間位置まで押圧してシャフトを回転揺動中間位置に停止させるための上記ピストンと同軸のサブピストンを設け、
上記サブピストンは、そのヘッド側の大径部と上記シリンダ内に気密に挿入される円筒部とを備えていて、該大径部の受圧面積を円筒部の受圧面積より大きくし、
上記サブピストンのヘッド側に、該サブピストンのストロークの調節によりシャフトの回転揺動中間停止位置を調整する中間停止位置調整手段を設け、
該中間停止位置調整手段は、サブピストンのヘッド側に位置するヘッドカバーに、上記サブピストンの大径部を気密に貫通して該サブピストンの上記円筒部内に伸びるアジャストボルトの基部を螺挿して、ヘッドカバーから外部に突出する外端部にロックナットを螺着し、該アジャストボルトの円筒部内に伸びる内端部の先端に、サブピストンの内筒部の底面に係止する拡径部を一体に形成し、アジャストボルトの円筒部内への突出長さを、上記ロックナットによって調整可能にし、
上記アジャストボルト内に、ピストンとサブピストンとの間の圧力室に圧力流体を給排するための流体流路を設けた、
ことを特徴とする揺動アクチュエータ。
【請求項２】
上記変換・伝達手段を、ピストンに設けた螺旋溝とシリンダに設けて該螺旋溝に係合する係合部、及びシャフトに設けた軸方向の長穴または長溝とピストンに設けて該長穴または長溝に嵌入するピンとした、
ことを特徴とする請求項１に記載した揺動アクチュエータ。
【請求項３】
上記変換・伝達手段を、ピストンに設けた軸方向の溝とシリンダに設けて該溝に係合する係合部、及びシャフトに設けた螺旋溝とピストンに設けて該螺旋溝に係合するピンとした、
ことを特徴とする請求項１に記載した揺動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトを回転揺動中間位置に停止させることができる揺動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シャフトを回転揺動させる揺動アクチュエータにおいては、シャフトを回転揺動中間位置に停止させることが要求される場合がある。
シャフトを回転揺動中間位置に停止させることができる揺動アクチュエータとしては、ラックピニオン形揺動アクチュエータのボディに、ラックを移動中間位置に停止させるための推力の大きい中間停止用シリンダを設けたものが知られている。
【０００３】
図７及び図８に概略を示す上記ラックピニオン形揺動アクチュエータ１は、そのボディ２の軸方向一端に中間停止用シリンダ３を設けたものとして構成され、ボディ２内には、ラックとそれに噛合するピニオン（いずれも図示省略）が組み付けられており、ピニオンによって回転揺動するシャフト４は、ラックの移動方向、即ちボディ２の軸方向と直交する方向に設けられている。
一方、中間停止用シリンダ３には、ラックに当接して該ラックを移動中間位置に停止させるための推力の大きいピストン（図示省略）が設けられている。
図７及び図８における符号６ａ，６ｂはラックの軸方向両端に圧縮空気を給排するための給排ポート、７ａ，７ｂは中間停止用シリンダ３のピストンの両端に圧縮空気を給排するための給排ポート、８はラック及びピストンの移動位置を検出するための位置検出センサである。
【０００４】
上記ラックピニオン形揺動アクチュエータ１は、中間停止用シリンダ３に圧縮空気を供給してピストンを図において左動させた状態において、給排ポート６ａからラックの一端側に圧縮空気を供給するとともに、ラックの他端側の空気を給排ポート６ｂから排出すると、ラックが図において右動し、これに噛合するピニオンによってシャフト４が所定の方向に回転する。
そして、ラックが中間停止用シリンダ３のピストンに当接して移動方向の所定の中間位置に停止すると、シャフト４が回転揺動中間位置に停止する。この場合に、中間停止用シリンダ３のピストンの推力を、これと対向するラックの作用力より大きくしておくことが必要である。
中間停止用シリンダ３に供給した圧縮空気を排出すると、移動方向中間位置に停止したラックがさらに右動するので、回転揺動中間位置に停止させたシャフト４を、同じ方向に回転させることができる。
【０００５】
上記ラックピニオン形揺動アクチュエータ１は、中間停止用シリンダ３を設けたことによって、シャフト４を回転揺動中間位置に停止させることができるが、ボディ２と直交する方向のシャフト４によってアクチュエータ１の占有スペースが大きくなって、大形になるという問題がある。
また、ラック・ピニオンというギヤ機構を使用するばかりでなく、中間停止用シリンダを別個に設けるために、加工や組立てが面倒で高価になるという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、シャフトと直角の方向に対してコンパクトであり、スリムで、比較的簡単な構造を有し、それによってシャフトを回転揺動の中間位置において停止させることができる揺動アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の揺動アクチュエータは、シリンダ内のピストンの移動によって、該ピストンの軸線上に設けたシャフトを回転揺動させる揺動アクチュエータであって、上記シャフトをピストンの軸線方向に移動不能でかつピストンの移動を回転揺動に変換して伝達する変換・伝達手段を介してピストンに連結し、上記アクチュエータに、ピストンを移動中間位置まで押圧してシャフトを回転揺動中間位置に停止させるための上記ピストンと同軸のサブピストンを設け、上記サブピストンは、そのヘッド側の大径部と上記シリンダ内に気密に挿入される円筒部とを備えていて、該大径部の受圧面積を円筒部の受圧面積より大きくし、上記サブピストンのヘッド側に、該サブピストンのストロークの調節によりシャフトの回転揺動中間停止位置を調整する中間停止位置調整手段を設け、該中間停止位置調整手段は、サブピストンのヘッド側に位置するヘッドカバーに、上記サブピストンの大径部を気密に貫通して該サブピストンの上記円筒部内に伸びるアジャストボルトの基部を螺挿して、ヘッドカバーから外部に突出する外端部にロックナットを螺着し、該アジャストボルトの円筒部内に伸びる内端部の先端に、サブピストンの内筒部の底面に係止する拡径部を一体に形成し、アジャストボルトの円筒部内への突出長さを、上記ロックナットによって調整可能にし、上記アジャストボルト内に、ピストンとサブピストンとの間の圧力室に圧力流体を給排するための流体流路を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
上記揺動アクチュエータにおいては、上記変換・伝達手段を、ピストンに設けた螺旋溝とシリンダに設けて該螺旋溝に係合する係合部、及びシャフトに設けた軸方向の長穴または長溝とピストンに設けて該長穴または長溝に嵌入するピンとし、あるいは、ピストンに設けた軸方向の溝とシリンダに設けて該溝に係合する係合部、及びシャフトに設けた螺旋溝とピストンに設けて該螺旋溝に係合するピンとすることができる。
【００１０】
上記構成を有する揺動アクチュエータは、サブピストンをピストンに向けて突出させた状態においては、ピストンをサブピストンに向けて移動させると、変換・伝達手段によってシャフトが軸方向に移動することなくその位置において所定の方向に回転し、ピストンがサブピストンに当接するとその移動が停止するので、シャフトの回転揺動が停止する。
サブピストンによるピストンへの作用力を解除すると、これらのピストンが終端位置まで移動するので、回転中間位置に停止したシャフトが、同方向にさらに回転する。
したがって、回転揺動するシャフトを、揺動始端位置と揺動終端位置、及び揺動中間位置の三位置に停止させることができる。
【００１２】
また、ヘッドカバーに、シャフトの回転揺動中間停止位置を調整するための中間停止位置調整手段を設けると、ピストンの中間停止位置、換言すればシャフトの回転揺動中間停止位置を、所望の位置に調整することができる。
さらに、この中間停止位置調整手段を構成するアジャストボルトに、ピストンとサブピストンとの間の圧力室に圧力流体を給排する流体流路を設けることによって、ピストンとサブピストンとの間の圧力室への圧力流体の給排が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は本発明に係る揺動アクチュエータの第１実施例を示し、この揺動アクチュエータは、ボディ１１と、その軸方向両端に気密に取付けられたヘッドカバー１２及びロッドカバー１３と、ボディ１１内に軸方向に形成したシリンダ１４を気密に往復動するピストン１５と、該ピストン１５の軸線上に設けられ、先端がロッドカバー１３を気密に貫通して外部に突出するシャフト１６と、ピストンを移動中間位置まで押圧するサブピストン２５とを備えている。
【００１４】
そして、上記ピストン１５の外周面にはピッチの大きい螺旋溝１８が形成されており、取付ボルト１９によってボディ１１の軸線に直交する方向に対向して気密に取付けられ、ボディ１１からシリンダ１４内に突出する一対のガイドピン２０の先端が、上記螺旋溝１８に挿入されている。
一方、シャフト１６には軸方向の長穴２１が形成されており、このシャフト１６は、ピストン１５に設けてこの長穴２１を直径方向に貫通するピン２２によって（図２参照）、ピストン１５からの軸線方向の駆動力は伝達されないが、ピストン１５と一体回転するように連結されている。なお、シャフト１６は、ボディ１１に回転可能ではあるが軸線方向には移動不能に支持させている。
したがって、ピストン１５を駆動したときには、螺旋溝１８とガイドピン２０とによってそれが軸方向に移動しながら回転し、シャフト１６は、長穴２１を通るピン２２によって、軸方向に移動することなく、その位置においてピストン１５と一体になって回転する。
【００１５】
なお、上記シャフト１６の長穴２１に代えて長溝を形成し、それにピン２２の先端を嵌入させることもできる。また、上記長穴２１に代えて螺旋溝を設け、それにピン２２の先端を嵌入させることもで、特に、この螺旋溝とピストン１５に設けた螺旋溝１８の溝の方向を逆にすることにより、同じストロ−ク量で回転角度を十分に大きくすることができる。
【００１６】
一方、上記ヘッドカバー１２内には、上記シリンダ１４より大径でかつシリンダ１４に開口するサブシリンダ２４が形成されており、このサブシリンダ２４にピストン１５を移動方向中間位置に停止させるためのサブピストン２５が摺動自在に嵌挿されている。
上記サブピストン２５は、サブシリンダ２４内を気密に移動する大径部２５Ａと、シリンダ１４内を気密に移動する有底円筒部２５Ｂとを備え、軸方向の長さがサブシリンダ２４のそれよりも若干長くされている。
したがって、サブピストン２５は、図１に示す左動終端位置にあっても、円筒部２５Ｂの先端がシリンダ１４に気密に挿入されている。
【００１７】
上記サブピストン２５は、ピストン１５の中間停止位置を設定するものであるが、その中間停止位置を調整する手段として、ヘッドカバー１２には、サブピストン２５の大径部２５Ａを気密に貫通して円筒部２５Ｂ内に伸びるアジャストボルト２６の基部が螺着されている。このアジャストボルト２６は、その先端にサブピストン２５の円筒部２５Ｂの底面に係止する拡径部２６Ａを一体に形成したものである。
そして、アジャストボルト２６の円筒部２５Ｂへの突出長さは、該アジャストボルト２６に螺合させたロックナット２７を弛めることによって調整することができ、該ロックナット２７を締め付けるとその位置に固定される。
【００１８】
上記揺動アクチュエータには、ヘッドカバー１２とサブピストン２５の大径部２５Ａと間の第１圧力室３１Ａ、サブピストン２５の円筒部２５Ｂとピストン１５との間の第２圧力室３１Ｂ、及びピストン１５とロッドカバー１３との間の第３圧力室３１Ｃとが区画形成されており、第１圧力室３１Ａと第３圧力室３１Ｃには、図示を省略している給排ポートから圧縮空気が給排され、第２圧力室３１Ｂには、上記アジャストボルト２６内を通して圧縮空気が給排される。このアジャストボルト２６内の流路は、その基端の圧縮空気の給排ポート２８と、これに連通して軸方向に貫通し、上記第２圧力室３１Ｂに圧縮空気を給排する空気流路２９とによって形成されている。
【００１９】
また、サブピストン２５の大径部２５Ａと、ボディ１１のこれと対向する面との間の呼吸室３２は、図示を省略している呼吸ポートによって外部に連通している。
なお、図１中の符号３３は、シャフト１６を支持するボールベアリング、符号３４はダンパである。
【００２０】
次に、上記揺動アクチュエータの動作について説明する。
図１は、ピストン１５とサブピストン２５が左動終端位置にある状態を示している。
この状態において、空気流路２９から第２圧力室３１Ｂに圧縮空気を供給して第３圧力室３１Ｃの空気を外部に排出すると、ピストン１５が図において全ストローク右動しながら回転して図３に示す状態となり、ピストン１５の回転によって、シャフト１６はその位置において所定の角度回転する。
また、上記図３の状態から第３圧力室３１Ｃに圧縮空気を供給し、第２圧力室３１Ｂの空気を外部に排出すると、ピストン１５が回転しながら図において左動するので、これによってシャフト１６はその位置において、上記方向と反対の方向に所定の角度回転する。
【００２１】
一方、図１の状態において、第１圧力室３１Ａ及び第３圧力室３１Ｃに圧縮空気を供給すると、サブピストン２５の大径部２５Ａの受圧面積が円筒部２５Ｂの受圧面積（ピストン１５の受圧面積と同じ）よりも大きいので、サブピストン２５が図において右動して、円筒部２５Ｂの底面がアジャストボルト２６の拡径部２６Ａに当接した位置で停止し、ピストン１５は、サブピストン２５に当接した中間停止位置で停止し、シャフト１６は回転中間停止位置において停止する（図４参照）。
この状態で、第２圧力室３１Ｂに圧縮空気を供給すると同時に第３圧力室３１Ｃの圧縮空気を排出すると、ピストン１５は右端まで移動し、シャフト１６はその移動に応じて回転する。
【００２２】
また、上述のようにしてピストン１５が右端まで移動した状態で第２圧力室３１Ｂの圧縮空気を排出するとともに第３圧力室３１Ｃに圧縮空気を供給すると、ピストン１５がサブピストン２５に当接する位置まで移動して停止し、その後、第１圧力室３１Ａの圧縮空気が外部に排出されると、第３圧力室３１Ｃに供給されている圧縮空気の作用力により、ピストン１５とサブピストン２５がさらに左動して図１に示す状態に復帰し、シャフト１６はピストンの移動に応じて回転する。
このようにしてシャフト１６は回転中間停止位置において停止させることができるが、その回転中間停止位置は、アジャストボルト２６をヘッドカバー１２に対して進退させて、サブピストン２５の停止位置を調整することによって調整することができる。
【００２３】
上記第１実施例は、シャフト１６をピストン１５の軸方向に配置したことによって、ラックピニオン形の揺動アクチュエータに比べて、シャフト１６を回転揺動を任意の中間位置に停止させることができる揺動アクチュエータを、スリムなものとすることができる。
また、ラック・ピニオン等のギヤ機構を使用しないので、構成が簡単で安価なものとすることができる。
【００２４】
図５及び図６は本発明の第２実施例を示し、この第２実施例の揺動アクチュエータにおけるピストン３７は、外周面に軸方向の複数の溝３８が形成されており、ガイドピン２０の先端がこれらの溝３８に挿入されている。
一方、シャフト３９の外周面には、螺旋溝１８と同様の螺旋溝４０が形成されており、これらのピストン３７とシャフト３９は、直径方向に対向して配設された、先端が螺旋溝４０に挿入する一対のピン４１によって連結されている（図６参照）。
第２実施例の他の構成は第１実施例と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００２５】
上記第２実施例は、ピストン３７は溝３８とガイドピン２０とによって回転することなく軸方向に移動し、シャフト３９は螺旋溝４０とピン４１とによって、軸方向に移動することなくその位置において回転揺動する。
第２実施例におけるシャフト３９の回転揺動中間位置における停止は、第１実施例と同じであるから、説明は省略する。
【００２６】
これらの実施例は、ピン２２，４１とピストンまたはシャフトに設けた螺旋溝１８，４０とによってシャフトを回転させているが、例えば、これらのピンや螺旋溝に代えてボールねじや長リードのねじ（図示省略）とすることができる。
また、ピストンの移動によるシャフトの回転揺動は、長穴２１や溝３８とガイドピン３０に代えて、スプラインとすることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の揺動アクチュエータは、ピストン、シャフト及びサブピストンを、ピストンの軸方向に設けたことにより、シャフトを回転揺動中間位置に停止させることができる揺動アクチュエータをスリムなものとすることができる。
また、ヘッドカバーに、シャフトの回転揺動中間停止位置を調整するための中間停止位置調整手段を設けたので、シャフトの回転揺動中間停止位置を所望の位置に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の縦断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施例の作動を示す図である。
【図４】同じく中間停止状態を示す図である。
【図５】第２実施例の縦断正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】従来例の正面図である。
【図８】同じく平面図である。
【符号の説明】
１１    ボディ
１５，３７  ピストン
１６，３９  シャフト
１８，４０  螺旋溝
２０    ガイドピン
２１    長穴
２２，４１  ピン
２５    サブピストン
２６    アジャストボルト
２９    空気流路
３８    溝
【図１】
0004150993.tif 000002
【図２】
0004150993.tif 000003
【図３】
0004150993.tif 000004
【図４】
0004150993.tif 000005
【図５】
0004150993.tif 000006
【図６】
0004150993.tif 000007
【図７】
0004150993.tif 000008
【図８】
0004150993.tif 000009