(57)【要約】【課題】ベーンにより仕切られたシリンダ室への流体圧の供給、排出により出力シャフトを揺動作動するベーン形揺動アクチュエータにおいて、揺動角度を２７０°以上も含めて、簡単に変更できる、コンパクトな角度可変ベーン形揺動アクチュエータを提供することを目的とする。【解決手段】ベーン形揺動アクチュエータ１のカバー４の上面にケース７が固定され、ケース７の内側には出力シャフト５ａの先端に第１の平歯車５１が嵌合挿入され、第１の平歯車５１には歯数の異なる第２の平歯車８１が噛み合わされ、第２の平歯車８１の内径には第２の出力シャフト８が一体固定され、第２の出力シャフト８がケース７の上面に配設された軸受孔７４を挿通し、上面に突出していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーン形揺動アクチュエータの出力シャフト側カバー上面にケースが固定され、該ケース内には該出力シャフト外周端部に第１の平歯車を外嵌し、該第１の平歯車に歯数の異なる第２の平歯車を噛み合わせ、該第２の平歯車の内径に第２の出力シャフトを一体固定し、該ケースの上部に配設された軸受孔より該第２の出力シャフトが突出し、該出力シャフトを有するベーンへの加圧流体の供給、排出により第２の出力シャフトが揺動できることを特徴とする角度可変ベーン形揺動アクチュエータ。
【請求項２】
第２の平歯車の内径に一体固定された第２の出力シャフトの該第２の平歯車の近傍にストッパを一体固定し、ケースの側面に該第２の出力シャフトのストッパを規制して揺動角度を調整する調整ボルトを配設したことを特徴とする請求項１に記載の角度可変ベーン形揺動アクチュエータ。
【請求項３】
ベーン形揺動アクチュエータのベーンがシングルベーンで、揺動角度が１５０°以内であり、揺動構造が出力シャフトを中心とした扇形構造を有し、第１の平歯車に噛み合わせる第２の平歯車が該出力シャフトに固定されたベーンの揺動側略中央方向に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の角度可変ベーン形揺動アクチュエータ。
【請求項４】
ケース上面にスラスト荷重とラジアル荷重に対応したベアリングが配設され、該ベアリングの上部には第２の出力シャフトがロータリテーブルに連結され、該ロータリテーブルのロータリ部に該ベアリングが嵌装されて、揺動摩擦を減少したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の角度可変ベーン形揺動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ベーン形揺動アクチュエータに係り、特に、ベーン形揺動アクチュエータの角度可変に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、例えば、揺動アクチュエータとしては下記特許文献１に記載されるラックピニオン形揺動アクチュエータと特許文献２、３に記載されるベーン形揺動アクチュエータが知られている。特許文献１のラックピニオン形揺動アクチュエータについてはリニアシリンダのピストンにラック、シャフトにピニオンが配設され、ピストンの往復作動でシャフトを揺動できるためピストンのストローク変更、または、ストッパ用調整ねじにより揺動角度を調整できた。特許文献２のベーン形揺動アクチュエータについてはシャフトを中心に複数のベーンが円筒状ボディの中に揺動可能に配設されており、また、特許文献３のベーン形揺動アクチュエータについては記載されている第２ベーンのようにシャフトから半径方向に大きなベーンを有するためコンパクトであるが高出力トルクが得られるという揺動アクチュエータがある。
【特許文献１】特開２００３−６５３０２号公報
【特許文献２】特開平９−１４４７０９号公報
【特許文献２】特開平１１−１５３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかし、特許文献１のラックピニオン形揺動アクチュエータについてはリニアシリンダのピストンにラックが配設され、ピニオンが配設されたシャフトを揺動できるため薄型で、ピストンのストロークを変えたり、ストッパ用調整ねじにより揺動角度を調整できるが横幅とリニアシリンダの長手方向に大きなスペースを必要とし、構造も複雑となり高価になるという問題があった。また、特許文献２、および、特許文献３のベーン形揺動アクチュエータはシャフトにベーンを有する構造のため、コンパクトに出来、高出力トルクが得られる。しかし、ベーン形揺動アクチュエータの場合、揺動角度をアクチュエータ内部で簡単には調整できないという問題があった。更に、ベーン形揺動アクチュエータの場合、２７０°以上の揺動に対応することも出来ないという問題もあった。
そこで、ベーン形揺動アクチュエータのコンパクト性を生かした揺動角度を簡単に変えることができ、また、揺動角度の大きな角度可変ベーン形揺動アクチュエータが要望されていた。【０００４】  本発明は上述の課題を解決するものであり、ベーン形揺動アクチュエータのスリムでコンパクト性に優れた特長を生かし、２７０°以上の揺動角度も含め、様々な揺動角度にも対応できる角度可変ベーン形揺動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  このために本発明の請求項１に記載の角度可変ベーン形揺動アクチュエータは本体チューブの両端にカバーを固定し、本体チューブ内には出力シャフトの長手中央部近傍にシールパッキンが装着されたベーンが固定され、出力シャフトはカバー中央部に配設された軸受よりカバーの上部に突出し、先端部に第１の平歯車を嵌合固定し、第１の平歯車には第２の出力シャフトを内径に嵌合された歯数の異なる第２の平歯車が噛み合わされ、ベーン形揺動アクチュエータの出力シャフト側カバー上面のケースに内蔵されている。更に、第２の出力シャフトは第１の平歯車と第２の平歯車の歯数の比に対応して揺動できるように、ケースの上面に配設された軸受孔を挿通して、上部に突出している。【０００６】  次に、請求項２に記載の発明はベーン形揺動アクチュエータの出力シャフトに一体固定された第１の平歯車に第２の出力シャフトを内径に嵌合された歯数の異なる第２の平歯車が噛み合わされ、更に、第２の平歯車の近傍に第２の出力シャフトと一体固定されたストッパが固定され、第１の平歯車、第２の平歯車、及びストッパを内蔵したケースの側面に、第２の出力シャフトと一体となって揺動するストッパにねじ込み量を調整することにより当接し、揺動角度を規制できるように調整ボルトが配設されている。【０００７】  また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１、２の角度可変ベーン形揺動アクチュエータに配設されているベーン形揺動アクチュエータが本体チューブの両端にカバーを固定し、本体チューブ内には出力シャフトの長手中央部近傍にシールパッキンが装着された１つのベーンが固定され、出力シャフトを中心とした揺動構造は揺動角度が１５０°以内とした扇形構造であり、出力シャフトの先端に嵌合された第１の平歯車には出力シャフトに固定されたベーンの揺動側略中央方向に第２の平歯車を噛み合わせ、第２の平歯車の内径には第２の出力シャフトが嵌合されて、第２の出力シャフトはケースの上面に配設された軸受孔を挿通し、上部に突出している。【０００８】  更に、請求項４に記載の発明は、ケースの上面略中央部に凹状孔を配設し、凹状孔にはスラスト荷重とラジアル荷重に対応したベアリングの外環が圧入され、ベアリングの内環には第２の出力シャフトと連結されたロータリテーブルのロータリ部が挿入されている。
【発明の効果】
【０００９】  上記のように請求項１の角度可変ベーン形揺動アクチュエータによればベーン形揺動アクチュエータの出力シャフトの先端部に第１の平歯車を外嵌し、第１の平歯車には第１の平歯車の歯数と異なる第２の平歯車を噛み合わせ、第２の平歯車の内径部には角度可変ベーン形揺動アクチュエータとしての実際の出力シャフトである第２の出力シャフトが嵌合されて、ケースの上面に突出している構造のため、用途に応じて第１の平歯車と第２の平歯車の歯数を選択して取付けることにより歯数の比に応じた揺動角度と出力トルクが得られる。【００１０】  請求項２記載の発明によれば、ベーン形揺動アクチュエータの課題となっていた角度調整が第２の出力シャフトと一体固定されたストッパに対してケースの側面に配設した調整ボルトのねじ込み量を調整することで揺動角度を自由に設定でき、また、第１の平歯車と第２の平歯車の噛み合わせ部の隙間による揺動終端におけるバックラッシュを無くすことができるため、揺動端での高精度な位置が確保できる。【００１１】  請求項３記載の発明によれば、ベーン形揺動アクチュエータの揺動構造を出力シャフトを中心とし、揺動角度を１５０°以内とし、出力シャフトの先端に嵌合された第１の平歯車に噛み合わせた第２の平歯車を出力シャフトを軸として揺動するベーンと同側に配置し、第２の平歯車の内径には第２の出力シャフトを嵌合することで、ベーン形揺動アクチュエータの大きな欠点である流体圧の内部漏れを大幅に減少でき、安定した作動が得られると共に、第２の平歯車をベーンと同側とすることで全体をコンパクトにできる。【００１２】  請求項４記載の発明によれば、ベーン形揺動アクチュエータの出力シャフトの先端に嵌合された第１の平歯車に第２の出力シャフトを内径に嵌合した第２の平歯車を噛み合わせ、更に、第２の出力シャフトにはケースの上面にラジアル荷重とスラスト荷重に強いベアリングがロータリ部に嵌装されたロータリテーブルを連結した構造のため、ロータリテーブルの上面にワークを直接取付けて、ワークを加工したり、組付け作業をする用途にも使用でき、更に、第１の平歯車と第２の平歯車の歯数を選択して取付けることにより歯数の比に応じたロータリテーブルタイプの揺動角度と出力トルクが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の断面図、図２は左側面図を示し、図３は図２のＩ−Ｉ断面図を示している。本発明は本体チューブ３の上下両端には第１のカバー２と第２のカバー４がボルト（図示せず）により固定されており、本体チューブ３の内部にはシャフト５の略中央部にシールパッキン６１が装着されたベーン６が嵌合固定され本体チューブ３の内側シリンダ室３３を揺動可能に挿入されている。更に、シャフト５の両端はベーン６の本体チューブ３内での揺動軸として第１のカバー２と第２のカバー４に配設された孔２１，４１の内径部に圧入された軸受２２，４２を挿通して、第１のカバー２と第２のカバー４の下面、および、上面に出力シャフト５ｂ、５ａとして突出している。【００１４】更に、出力シャフト５ａの先端は第１の平歯車５１の内径に嵌合挿入され、止めねじ５２により固定されている。また、出力シャフト５ｂは位置検出センサー（図示せず）等を取付けることにより揺動位置を検出することが出来る。第１の平歯車５１には第２の平歯車８１が噛み合わされて、第２のカバー４の上面のケース７の内側に内蔵されている。第２の平歯車８１の内径には第２の出力シャフト８が嵌合挿入され、止めねじ８２により固定され、ケース７の上面に配設された軸受孔７４を挿通し、上面に突出している。第２の出力シャフト８は第２のカバー４の上面に配設されたベアリング７２とケース７の内側上面近傍に配設されたベアリング７１により支持されている。【００１５】  次に、動作を説明すると、ベーン形揺動アクチュエータ１の本体チューブ３に配設されたポート３１に加圧流体を供給し、ポート３２からは加圧流体を排出すると加圧流体は通路３１ａを通ってベーン６によって仕切られたシリンダ室３３の右側に加圧され、シリンダ室３３の左側からは通路３２ａを通ってポート３２より加圧流体が排出されるためシャフト５と嵌合固定されたベーンはシャフト５を揺動軸として図３の左方向（反時計回り方向）に揺動する。ベーン６と固定されたシャフト５が左方向に揺動するため、第１の平歯車５１が嵌合固定された出力シャフト５ａも同じように左方向に揺動する。更に、第１の平歯車５１に噛み合わされた第２の平歯車８１は逆に右方向（時計回り方向）に内径に嵌合固定された第２の出力シャフト８と共に揺動する。【００１６】    次に、ベーン形揺動アクチュエータ１のポート３２に加圧流体を供給し、ポート３１からは加圧流体を排出すると加圧流体は通路３２ａを通ってベーン６によって仕切られたシリンダ室３３の左側に加圧され、シリンダ室３３の右側からは通路３１ａを通ってポート３１より加圧流体が排出されるためシャフト５と嵌合固定されたベーンは図３の右方向（時計回り方向）に揺動し、第１の平歯車５１を嵌合固定された出力シャフト５ａも同じように右方向に揺動する。それに伴い、第２の平歯車８１は逆に左方向（反時計回り方向）に内径に嵌合固定された第２の出力シャフト８と共に揺動する。この時、第２の出力シャフト８の揺動角度θ２はベーン形揺動アクチュエータ１の出力シャフト５ａの揺動角度がθ１で第１の平歯車５１の歯数Ｎ１、第２の平歯車８１の歯数Ｎ２とすると  θ２��θ１×Ｎ１／Ｎ２  となり、夫々の平歯車の異なる歯数を組み合わせることにより様々な揺動角度の揺動アクチュエータが得られる。この場合に第２の出力シャフト８は第２のカバー４の上面に配設されたベアリング７２とケース７の上面近傍に配設されたベアリング７１により支持されているため摩擦抵抗がほとんどなくスムースな揺動作動が得られる。【００１７】  この場合に、請求項２の内容のように図４には第２の出力シャフト８に固定された第２の平歯車８１の近傍上部にストッパ８３が一体固定され、ケース７の側面外部よりケース内部に向かって調整ボルト４３が第２の出力シャフト８の揺動角の略終端位置のストッパに対して略直角方向よりねじ込まれ、ロックナット４４により固定できるため揺動角度を用途に応じて調整できる。【００１８】  次に、ベーン形揺動アクチュエータ１の揺動構造は図１，図３，図５のように出力シャフト５ａ、５ｂを中心として、揺動角度を１５０°以内とし、出力シャフト５ａの先端に嵌合された第１の平歯車５１に噛み合わせた第２の平歯車８１をシャフト５に固定されたベーン６の揺動側に配置するという請求項３の内容により、図６、図７に示す一般ベーン形揺動アクチュエータの大きな欠点であるベーン摺動時のシールパッキン６１部（ベーンにシールパッキンを一体成形）とベーンストッパ３４のシールパッキン３５部の重要流体圧シール部が図６に示す一般ベーン形揺動アクチュエータの１２箇所（Ｓ１〜Ｓ１２）から図５に示すベーン摺動時のシールパッキン６１部の重要流体圧シール部が図５に示す４箇所（Ｒ１〜Ｒ４）となり、大幅に減少できるためスムーズで、安定した作動が得られるとともに、第２の平歯車８１の内径に第２の出力シャフト８が嵌合挿入されているため、第２の出力シャフト８が本発明の角度可変ベーン形揺動アクチュエータの略中心部に出力され、コンパクトで、揺動角度を自由に選択することができる。【００１９】  図８は第二実施形態の角度可変ベーン形揺動アクチュエータを示している。第一実施形態に示したと同じベーン形揺動アクチュエータ１の出力シャフト５ａの先端は第１の平歯車５１の内径に嵌合挿入され、止めねじ５２により固定されている。平歯車５１は第２の平歯車８１が噛み合わされ、第２の平歯車８１の内径には第２の出力シャフト８が嵌合挿入され、止めねじ８２により固定され、第２のカバー４の上面に第１の平歯車５１、第２の平歯車８１を内側に内蔵したケース７が固定され、ケース７の上面に配設された軸受孔７４を挿通し、上面に突出している。ケース７の上面には凹状孔９３が配設され、内側にスラスト荷重とラジアル荷重に対応できるベアリング９２の外環が圧入され、ベアリング９２はベアリング押え９１によりケース７の上面に固定されている。第２の出力シャフト８は下端側は第２のカバー４の上面に配設されたベアリング７２に支持され、上端側はロータリテーブル９に嵌合挿入固定され、更に、ロータリテーブル９のロータリ部９４はベアリング９２の内環に挿入されている。【００２０】  次に、動作を説明すると、第一の実施形態と同じようにベーン形揺動アクチュエータ１のポートへの加圧流体の供給、排出により第１の平歯車５１が嵌合固定された出力シャフト５ａが���右に揺動すると、第１の平歯車５１と噛み合わされた第２の平歯車８１が逆の右左に揺動する。第２の平歯車８１の内径に嵌合挿入された第２の出力シャフト８に固定されたロータリテーブル９はケース７の上面に嵌装されたラジアル荷重とスラスト荷重に対応できるベアリング９２により支持されて第２の出力シャフト８と一体となって揺動する。この時、ロータリテーブル９の揺動角度θ２はベーン形揺動アクチュエータ１の出力シャフト５ａの揺動角度がθ１で第１の平歯車５１の歯数Ｎ１、第２の平歯車８１の歯数Ｎ２とすると  θ２＝θ１×Ｎ１／Ｎ２  となり、夫々の平歯車の異なる歯数を組み合わせることにより様々な揺動角度の揺動アクチュエータが得られる。この場合にロータリテーブル９はケース７の上面近傍に嵌装されたラジアル荷重とスラスト荷重に強いベアリング９２により支持されているためロータリテーブル９の上面のワークを加工したり、組付け作業を行なっても摩擦抵抗がほとんどなくスムースな揺動動作が得られる。
【実施例】
【００２１】  本発明の実施例としてはベーン形揺動アクチュエータのベーンの高さが２０ｍｍで出力シャフトからのベーン幅が幅広方向２０ｍｍ、幅狭方向９ｍｍで揺動角度（θ１）＝１４５°とし、以下の二例の実施を行なった。
［実施例１］
［第１の平歯車の歯数（Ｎ１）＝１５、第２の平歯車歯数（Ｎ２）＝１２］とすることにより第２の出力シャフトの揺動角度はθ２＝θ１×Ｎ１／Ｎ２＝１４５×１５／１２＝１８１．２５°、圧力０．５ＭＰａの実効トルク１．１５Ｎｍが得られ、逆に［第１の平歯車の歯数（Ｎ１）＝１２、第２の平歯車の歯数（Ｎ２）＝１５］と入れ替えることにより第２の出力シャフトの揺動角度（θ２）＝θ１×Ｎ１／Ｎ２＝１４５×１２／１５＝１１６°、圧力０．５ＭＰａの実効トルク１．８Ｎｍが得られた。
［実施例２］
［第１の平歯車の歯数（Ｎ１）＝３２，第２の平歯車の歯数（Ｎ２）＝１２］とすることにより第２の出力シャフトの揺動角度（θ２）＝θ１×Ｎ１／Ｎ２＝１４５×３２／１２＝３８７°、圧力０．５ＭＰａの実効トルク０．５４Ｎｍが得られ、逆に［第１の平歯車の歯数（Ｎ１）＝１２、第２の平歯車の歯数（Ｎ２）＝３２］と入れ替えることにより第２の出力シャフトの揺動角度（θ２）＝θ１×Ｎ１／Ｎ２＝１４５×１２／３２＝５４°、圧力０．５ＭＰａの実効トルク３．８４Ｎｍが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態を示す角度可変ベーン形揺動アクチュエータの断面図である。
【図２】図１の実施形態の左側面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】本発明のベーン形揺動アクチュエータの要部分解斜視図である。
【図６】一般ベーン形揺動アクチュエータの要部分解斜視図である。
【図７】図６の一般ベーン形揺動アクチュエータの断面平面図である。
【図８】本発明の第二実施形態を示す角度可変ベーン形揺動アクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
【００２３】１−ベーン形揺動アクチュエータ
２−第１のカバー
３−本体チューブ
４−第２のカバー
５−シャフト
６−ベーン
７−ケース
８−第２の出力シャフト
９−ロータリテーブル
２１，４１，７３，９３−孔
２２，４２−軸受
３１，３２−ポート
３３−シリンダ室
３４−ベーンストッパ
３５、６１−シールパッキン
４３−調整ボルト
４４−ロックナット
５１−第１の平歯車
５２，８２−止めねじ
７１，７２，９２−ベアリング
７４−軸受孔
８１−第２の平歯車
８３−ストッパ
９１−ベアリング押え
９４−ロータリ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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