JP2003049805A - ラックピニオン形ロータリアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性及び信頼性に優れ、しかも中間停止の
位置精度が極めて高いラックピニオン形ロータリアクチ
ュエータを提供すること。 【解決手段】 本発明の中間停止機構３１は、第１押圧
部材３４、第２押圧部材３５及びストッパ部３３を備え
る。第１押圧部材３４は、第１ピストン収容室３内にて
第１ラックピストン５のほぼ同軸上の位置に配置され、
第１ラックピストン５に対して進退可能である。第２押
圧部材３５は、第２ピストン収容室４内にて第２ラック
ピストン６のほぼ同軸上の位置に配置され、第２ラック
ピストン６に対して進退可能である。ストッパ部３３
は、両ピストン収容室３，４の内壁面にそれぞれ設けら
れ、ラックピストン５，６側に向けて前進してきた押圧
部材３４，３５が当接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３位置にて停止す
ることが可能、即ち中間停止することが可能なラックピ
ニオン形ロータリアクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ラックピニオン形と呼ばれるロー
タリアクチュエータが各種提案されている。この種のロ
ータリアクチュエータは、内部に第１及び第２ピストン
収容室が各々形成されたアクチュエータ本体を備えてい
る。アクチュエータ本体において一対のピストン収容室
間の領域には、回動軸が支持されている。一対のピスト
ン収容室内には、第１及び第２ラックピストンがそれぞ
れ摺動可能に収容されている。一対のラックピストンの
外周面にはラックが設けられており、回動軸の外周面に
はピニオンが設けられている。前記ラックと前記ピニオ
ンとは噛合する関係にある。従って、個々のラックピス
トンが区画する圧力作用室に対して加圧エアを給排する
と、両ラックピストンが互いに逆方向へ往復動し、この
往復動により回動軸が所定角度範囲にて回動するように
なっている。

【０００３】ところで、この種のロータリアクチュエー
タは、回動軸が回動動作の両方の終端のみにおいて、言
い換えると２位置のみにおいて停止する構成となってい
る。ゆえに、回動軸を回動終端以外の任意の角度にて中
間停止させたいという要請が従来からある。そのための
具体的な方法としては、例えば、ストッパピンを有する
別のアクチュエータを電磁弁を用いて駆動させ、当該ス
トッパピンを回動軸に係合させることにより回動軸の動
作を中間位置にて阻止することが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の方法
では、中間停止の際に高い位置精度を期待することがで
きず、しかも、シーケンス動作が必要となるため動作時
間のロスが発生するという問題があった。

【０００５】なお、ラックピニオン形ロータリアクチュ
エータに代えてサーボモータを用い、これにより中間停
止を含む回動動作を実現することも可能である。この場
合、中間停止の際に高い位置精度を期待することができ
る。しかしながら、サーボモータは高価であるため、シ
ステム全体が高コスト化するという問題があった。

【０００６】そこで近年においては、中間停止機構を備
えたラックピニオン形ロータリアクチュエータが提案さ
れるに至っている。このアクチュエータにおける中間停
止機構は、一対のラックピストンを同じ方向から同時に
押圧する共通のセンタリングピストンを１つ含んで構成
されている。

【０００７】ところが、センタリングピストンの外周部
の一部がラックピストンの外周部の一部に対してのみ当
接する構造であるため、両者が互いに当接し合う面積が
非常に小さく、しかもラックピストンの軸心から離れた
位置に衝撃が加わる。よって、保持しうるトルクが小さ
く、耐久性や信頼性にも問題があった。また、より高い
位置精度が実現可能な中間停止機構に対する要求も少な
からずあった。

【０００８】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、耐久性及び信頼性に優れ、しかも
中間停止の位置精度が極めて高いラックピニオン形ロー
タリアクチュエータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、内部に第１及び第２
ピストン収容室が各々形成されたアクチュエータ本体
と、前記一対のピストン収容室内にてそれぞれ収容さ
れ、互いに逆方向へ往復動する第１及び第２ラックピス
トンと、前記一対のラックピストンに設けられたラック
が噛合するピニオンが設けられた回動軸と、前記両ラッ
クピストンをほぼ同時に押圧することにより前記回動軸
を回動終端角度以外の任意の角度にて中間停止させる押
圧部材を有する中間停止機構とを備えるロータリアクチ
ュエータにおいて、前記中間停止機構は、前記第１ピス
トン収容室内にて前記第１ラックピストンのほぼ同軸上
の位置に配置され、前記第１ラックピストンに対して進
退可能な第１押圧部材と、前記第２ピストン収容室内に
て前記第２ラックピストンのほぼ同軸上の位置に配置さ
れ、前記第２ラックピストンに対して進退可能な第２押
圧部材と、前記両ピストン収容室の内壁面にそれぞれ設
けられ、ラックピストン側に向けて前進してきた前記押
圧部材が当接するストッパ部とを備えることを特徴とす
るラックピニオン形ロータリアクチュエータをその要旨
とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記第１押圧部材は、流体圧の作用により前記第１
ラックピストン側に向って前進する第１センタリングピ
ストンであり、前記第２押圧部材は、流体圧の作用によ
り前記第２ラックピストン側に向って前進する第２セン
タリングピストンであるとした。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、前記ラックピストンは前記ピストン収容室における
小径部に配置され、前記センタリングピストンは前記ピ
ストン収容室における大径部に配置され、前記小径部と
前記大径部との境目には、前記センタリングピストンの
外周部が当接する段差部が形成されているとした。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、前記アクチュエータ本体には、前記ピストン収容室
における大径部同士をつなぐ連通路と、前記大径部のう
ちのいずれかに連通するセンタリング用の流体給排ポー
トとが形成されているとした。

【００１３】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、第１及び第２押圧
部材が前進して両ラックピストンをほぼ同時に押圧する
ことにより、両ラックピストンがストロークにおける所
定の位置にて停止する。従って、回動軸を回動終端角度
以外の任意の角度にて中間停止させることができる。ま
た本発明では、個々のピストン収容室内にてラックピス
トンのほぼ同軸上の位置に各々押圧部材を配置している
ため、ラックピストンと押圧部材とが互いに当接し合う
面積が比較的大きい。しかも、ラックピストンの軸心に
近い位置を押圧部材が押圧することになるため、軸心か
ら離れた位置に衝撃が加わることが未然に防止される。
以上の結果、当接時に保持しうるトルクが大きくなり、
耐久性や信頼性も向上する。さらに、押圧部材の移動
は、両ピストン収容室の内壁面に設けられたストッパ部
との当接により確実に規制される。よって、中間停止の
際に極めて高い位置精度を確保することができる。

【００１４】請求項２に記載の発明によると、ラックピ
ストンの駆動源とセンタリングピストンの駆動源とを共
通化することが可能になるため、アクチュエータを流体
圧の作用のみにより駆動させることができる。またこの
構成によれば、流体の給排によって、センタリングピス
トンを必要時において駆動させ、不必要時には駆動させ
ないでおくことができる。ゆえに、ラックピストンに対
して押圧力が常時作用している構成とは異なり、出力ト
ルクのロスの発生が防止される。

【００１５】請求項３に記載の発明によると、流体の供
給によってセンタリングピストンが前進し、その前端面
中央部がラックピストンを押圧する。このとき、センタ
リングピストンの前端面外周部は、小径部と大径部との
境目にできる段差部に対して当接し、その結果としてセ
ンタリングピストンの移動が規制される。また、このよ
うな構成であれば、組み付けが比較的簡単になり、低コ
スト化に好都合となる。しかも、センタリングピストン
はラックピストンよりも大径になることから、当該セン
タリングピストンには相対的に大きな有効受圧面積が確
保される。このため、両ラックピストンに十分な押圧力
を作用させることが可能となり、両ラックピストンを所
定の位置にて確実に停止させることができる。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、センタリ
ング用の流体給排ポートを介して流体を供給すると、連
通路を介して両方のピストン収容室における大径部にほ
ぼ同時に流体が導入され、両方のセンタリングピストン
に流体圧が作用する。従って、両方のセンタリングピス
トンをほぼ同時に前進させて、両ラックピストンを同時
に押圧することができる。また、この構成によれば当該
ポートを２箇所に設ける必要がなくなるため、アクチュ
エータの構造が簡略化される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のラックピニオン形ロータリアクチュエータを図１
〜図３に基づき詳細に説明する。

【００１８】図１，図２に示されるように、本実施形態
のロータリアクチュエータ１は、偏平直方体状のアルミ
ニウム合金製のアクチュエータ本体２により構成されて
いる。また、アクチュエータ本体２は、中空部を有する
メインハウジング２ａと、その両端を閉塞すべく設けら
れた第１エンドカバー２ｂ及び第２エンドカバー２ｃと
によって構成されている。アクチュエータ本体２の内部
には、第１ピストン収容室３及び第２ピストン収容室４
が各々形成されている。両ピストン収容室３，４はとも
に断面円形状の空間であって、アクチュエータ本体２の
長手方向に沿って延びた状態で互いに平行に形成されて
いる。第１ピストン収容室３内には、第１ラックピスト
ン５がアクチュエータ本体２の長手方向に沿って往復動
可能に収容されている。第２ピストン収容室４内には、
第２ラックピストン６がアクチュエータ本体２の長手方
向に沿って往復動可能に収容されている。これらのラッ
クピストン５，６の外周面における所定領域には、ラッ
クピストン５，６の軸線方向に沿って延びるラック５
ａ，６ａがそれぞれ刻設されている。また、両ラックピ
ストン５，６の外周面において前記ラック５ａ，６ａの
両端側の位置には、ゴム製かつ環状のピストンパッキン
グ７が装着されている。なお、本実施形態においてラッ
クピストン５，６はステンレスを用いて形成されてい
る。

【００１９】図１，図２に示されるように、アクチュエ
ータ本体２は、回動軸としてのシャフト１１を挿通する
ためのシャフト挿通孔１２を備えている。シャフト挿通
孔１２は、アクチュエータ本体２の中心部をその厚さ方
向（図２における上下方向）に沿って貫通するように形
成されている。別の言い方をすると、シャフト挿通孔１
２は、前記一対のピストン収容室３，４間の領域をアク
チュエータ本体２の厚さ方向に沿って貫通するように形
成されている。即ち、本実施形態のアクチュエータ１で
は、シャフト１１の延びる方向と両ラックピストン５，
６の往復動方向とは互いに直交する関係にある。

【００２０】シャフト１１の一端側には、前記ラック５
ａ，６ａに噛合可能なピッチのピニオン１３がシャフト
１１と一体回転可能に固定されている。シャフト１１に
おいてピニオン１３が固定された側の端部（非突出側
端）は、アクチュエータ本体２のシャフト挿通孔１２に
挿通されている。このとき、シャフト１１は、ピニオン
１３の上下両側に配置された一対のボール軸受１４に軸
支される。両ラックピストン５，６のラック５ａ，６ａ
及びピニオン１３は、互いに噛み合った状態となる。

【００２１】シャフト１１においてピニオン１３が固定
されていない側の端部は、アクチュエータ本体２の上面
から外部に突出されている。シャフト軸１１における突
出側端には、被駆動物である図示しない治具やワーク等
が取り付けられるようになっている。なお、本実施形態
においてシャフト１１はステンレスを用いて形成されて
いる。

【００２２】図１に示されるように、第１ラックピスト
ン５は第１ピストン収容室３を２つの領域に区画してい
る。便宜上、第１エンドカバー２ｂ側に形成される空間
を「第１エンドカバー側圧力作用領域Ａ１」と呼び、第
２エンドカバー２ｃ側に形成される空間を「第２エンド
カバー側圧力作用領域Ａ２」と呼ぶ。同様に第２ラック
ピストン６も第２ピストン収容室４を２つの領域に区画
している。便宜上、第１エンドカバー２ｂ側に形成され
る空間を「第１エンドカバー側圧力作用領域Ａ３」と呼
び、第２エンドカバー２ｃ側に形成される空間を「第２
エンドカバー側圧力作用領域Ａ４」と呼ぶ。

【００２３】アクチュエータ本体２における複数箇所に
は、流体給排用ポート１５，１６，１７，１８が設けら
れている。より具体的にいうと、第１の流体給排用ポー
ト１５は、第１エンドカバー側圧力作用領域Ａ１に連通
するようにメインハウジング２ａの側面に形成されてい
る。第２の流体給排用ポート１６は、第２エンドカバー
側圧力作用領域Ａ２に連通するようにメインハウジング
２ａの側面に形成されている。第３の流体給排用ポート
１７は、第１エンドカバー側圧力作用領域Ａ３に連通す
るようにメインハウジング２ａの側面に形成されてい
る。第４の流体給排用ポート１８は、第２エンドカバー
側圧力作用領域Ａ４に連通するようにメインハウジング
２ａの側面に形成されている。

【００２４】第１の流体給排用ポート１５及び第４の流
体給排用ポート１８は第１共通配管２１に接続されると
ともに、その第１共通配管２１は電磁弁２２を介して流
体供給源２３に接続されている。本実施形態では、圧縮
・加圧されたエアの供給を行うエアコンプレッサを流体
供給源２３（加圧エア供給源）として用いている。ま
た、電磁弁２２として、図１に示されるような６ポート
３位置切換弁を用いている。このような電磁弁２２は図
示しないシーケンサに電気的に接続されており、当該シ
ーケンサからの指令により駆動制御される。

【００２５】第２の流体給排用ポート１６及び第３の流
体給排用ポート１７は第２共通配管２４に接続されると
ともに、その第２共通配管２４は前記電磁弁２２を介し
て流体供給源２３に接続されている。なお、電磁弁２２
の二次側における共通配管２１，２４上には、絞り弁と
逆止弁とからなる、いわゆるスピードコントローラが設
置されていてもよい。また、電磁弁２２の一次側にある
ポートのうち流体供給源２３に接続されていないポート
には、騒音防止のために消音器が接続されていてもよ
い。

【００２６】図１に示されるように、第１エンドカバー
２ｂにおける二箇所には、ストローク調整用ボルト２７
が取り付けられている。これらのボルト２７の一端は、
第１エンドカバー側圧力作用領域Ａ１，Ａ３内に突出し
ており、他端はアクチュエータ本体２の外部に突出して
いる。前記ボルト２７にはナット２８が螺着されてい
る。第１エンドカバー側圧力作用領域Ａ１，Ａ３へのボ
ルト２７の突出量は、ナット２８の螺合度合いを変更す
ることにより調整することができる。このように前記突
出量を個々に調整することにより、ラックピストン５，
６のストロークエンド位置を各々変更することができ
る。その結果、シャフト１１の回動終端角度を任意に調
整することができる。

【００２７】次に、本実施形態のアクチュエータ１が備
える中間停止機構３１について述べる。上記中間停止機
構３１は、押圧部材によって両ラックピストン５，６を
ほぼ同時に押圧することにより、シャフト１１を回動終
端角度以外の任意の角度にて中間停止させる構造を有す
る。本実施形態の中間停止機構３１は、押圧部材を１つ
のみではなく、２つ有している点に大きな特徴がある。

【００２８】図１に示されるように、第２エンドカバー
２ｃは第１エンドカバー２ｂよりも若干肉厚に形成され
ており、その内部には一対の断面円形状の凹部３２が形
成されている。これらの凹部３２のうちの一方は第１ピ
ストン収容室３の一部を構成し、第２ピストン収容室４
の一部を構成している。第１ピストン収容室３における
第２エンドカバー２ｃ側の部分（即ち凹部３２）は、第
１ピストン収容室３におけるメインハウジング２ａ側の
部分よりも内径が大きくなるように設定されている。言
い換えると、第１ピストン収容室３は、小径部３ａと大
径部３ｂとを有している。同様に、第２ピストン収容室
４における第２エンドカバー２ｃ側の部分（即ち凹部３
２）は、第２ピストン収容室４におけるメインハウジン
グ２ａ側の部分よりも内径が大きくなるように設定され
ている。言い換えると、第２ピストン収容室４も、小径
部４ａと大径部４ｂとを有している。そして、小径部３
ａと大径部３ｂとの境目及び小径部４ａと大径部４ｂと
の境目には、ともに段差部３３が形成されている。段差
部３３が両ピストン収容室３，４の内壁面にそれぞれ設
けられていると把握することもできる。なお、このよう
な段差部３３は、ラックピストン５，６側に向けて前進
してきた押圧部材が当接するストッパ部としての役割を
果たす。本実施形態における段差部３３は円環状であっ
て、ピストン収容室３，４の周方向全体にわたって形成
されている。段差部３３の大きさは１ｍｍ〜数ｍｍ程度
に設定されている。

【００２９】第１ピストン収容室３の大径部３ｂ内に
は、第１押圧部材としての第１センタリングピストン３
４が摺動可能に収容されている。円盤状をした本実施形
態の第１センタリングピストン３４は、第１ラックピス
トン５に比べて、軸線方向に沿った長さが短くかつ若干
大径になっている。第１センタリングピストン３４は、
第１ピストン収容室３内にて第１ラックピストン５の同
軸上の位置に配置されている。第１センタリングピスト
ン３４の外周面にはピストンパッキング３４ａが装着さ
れている。

【００３０】第２ピストン収容室４の大径部４ｂ内に
は、第２押圧部材としての第２センタリングピストン３
５が摺動可能に収容されている。円盤状をした本実施形
態の第２センタリングピストン３５は、第２ラックピス
トン６に比べて、軸線方向に沿った長さが短くかつ若干
大径になっている。第２センタリングピストン３５は、
第２ピストン収容室４内にて第２ラックピストン６の同
軸上の位置に配置されている。第２センタリングピスト
ン３５の外周面にはピストンパッキング３５ａが装着さ
れている。

【００３１】なお、本実施形態の場合、第１及び第２セ
ンタリングピストン３４，３５のストローク長は、第１
及び第２ラックピストン５，６のストローク長よりも短
く設定されている。

【００３２】図１に示されるように、第２エンドカバー
２ｃには、両方のピストン収容室３，４における大径部
３ｂ，４ｂ同士をつなぐ連通路３６が形成されている。
また、第２エンドカバー２ｃには、第２ピストン収容室
４における大径部４ｂに連通するセンタリング用の流体
給排ポート３７が形成されている。この流体給排ポート
３７には、上記電磁弁２２が配管３８を介して接続され
ている。

【００３３】さて、このように構成されたロータリアク
チュエータ１の動作を図３に基づいて説明する。まず、
電磁弁２２を駆動して第２の流体給排用ポート１６及び
第３の流体給排用ポート１７にのみ加圧エアを供給す
る。すると、各々の圧力作用領域Ａ２，Ａ３内に加圧エ
アが導入され、第１ラックピストン５の右端側面及び第
２ラックピストン６の左端側面にエア圧が作用する。そ
の結果、第１ラックピストン５が左方向に移動し、かつ
第２ラックピストン６が右方向に移動した後、両者は図
３（ａ）に示す位置にてそれぞれ停止する。このとき、
シャフト１１は図３（ａ）における反時計回り方向に回
動した後、所定の回動終端角度にて停止する。

【００３４】次に、電磁弁２２を切り換えて第１の流体
給排用ポート１５及び第４の流体給排用ポート１８にの
み加圧エアを供給する。すると、各々の圧力作用領域Ａ
１，Ａ４内に加圧エアが導入され、第１ラックピストン
５の左端側面及び第２ラックピストン６の右端側面にエ
ア圧が作用する。その結果、第１ラックピストン５が右
方向に移動し、かつ第２ラックピストン６が左方向に移
動した後、両者は図３（ｃ）に示す位置にてそれぞれ停
止する。このとき、シャフト１１は図３（ｃ）における
時計回り方向に回動した後、所定の回動終端角度にて停
止する。

【００３５】さらに、この状態から中間停止を行う場合
について述べる。この場合、電磁弁２２を切り換えて、
センタリング用の流体給排ポート３７にのみ加圧エアを
供給する。すると、第２ピストン収容室４における大径
部４ｂに加圧エアが導入されるとともに、第１ピストン
収容室３における大径部３ｂに連通路３６を介して加圧
エアが導入される。その結果、両センタリングピストン
３４，３５の右端面側にエア圧が作用し、両者が同時に
左方向に移動する。

【００３６】この場合、第１センタリングピストン３４
の左端面側には、移動開始前から第１ラックピストン５
の右端面がすでに当接している。従って、第１センタリ
ングピストン３４は、第１ラックピストン５との当接を
維持したまま、左方向に向けて第１ラックピストン５と
一体的に移動する。その後、第１センタリングピストン
３４の外周部は、第１ピストン収容室３の内壁面に設け
られたストッパ部（即ち段差部３３）に当接する。この
ような当接の結果、第１センタリングピストン３４のそ
れ以上の移動が規制され、第１センタリングピストン３
４がその位置にて停止する。

【００３７】一方、移動開始時において第２センタリン
グピストン３５の左端面と第２ラックピストン６の右端
面とは離間している。従って、第２センタリングピスト
ン３５は左方向に向けて移動する。言い換えると、第２
センタリングピストン３５は第２ラックピストン６側に
向って前進し、やがて第２ラックピストン６の右端面に
当接する。また、第２センタリングピストン３５の外周
部は、第２ピストン収容室４の内壁面に設けられたスト
ッパ部（即ち段差部３３）に当接する。このような当接
の結果、第２センタリングピストン３５のそれ以上の移
動が規制され、第２センタリングピストン３５がその位
置にて停止する。

【００３８】以上の結果、ロータリアクチュエータ１は
図３（ｂ）に示すような状態になり、シャフト１１が上
記２つの回動終端角度のちょうど中間の角度にて中間停
止するようになっている。

【００３９】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）このロータリアクチュエータ１では、上記構造の
中間停止機構３１を採用している。即ち、第１ピストン
収容室４内にて第１ラックピストン５の同軸上の位置
に、第１ラックピストン５に対して進退可能な第１セン
タリングピストン３４を設けている。第２ピストン収容
室４内にて第２ラックピストン６の同軸上の位置に、第
２ラックピストン６に対して進退可能な第２センタリン
グピストン３５を設けている。そして、両ピストン収容
室３，４の内壁面にストッパ部としての段差部３３をそ
れぞれ設けている。

【００４０】このため、両センタリングピストン３４，
３５が前進して両ラックピストン５，６をほぼ同時に押
圧することにより、両ラックピストン５，６がストロー
クにおける所定の位置にて停止する。従って、シャフト
１１を回動終端角度以外の任意の角度にて中間停止させ
ることができる。

【００４１】また本実施形態では、個々のピストン収容
室３，４内にてラックピストン５，６の同軸上の位置
に、各々のセンタリングピストン３４，３５を配置して
いる。このため、ラックピストン５，６とセンタリング
ピストン３４，３５とが互いに当接し合う面積が比較的
大きい。しかも、ラックピストン５，６の軸心に近い位
置をセンタリングピストン３４，３５が押圧することに
なるため、軸心から離れた位置に衝撃が加わることが未
然に防止される。以上の結果、当接時に保持しうるトル
クが大きくなり、従来装置に比べて耐久性や信頼性も向
上する。

【００４２】さらに、センタリングピストン３４，３５
の移動は、両ピストン収容室３，４の内壁面に設けられ
た段差部３３との当接により確実に規制される。よっ
て、中間停止の際に極めて高い位置精度を確保すること
ができる。

【００４３】（２）本実施形態の中間停止機構３１の場
合、複雑なシーケンス制御を行わないで比較的簡単に中
間停止を実現することができる。よって、ストッパピン
を有する別のアクチュエータを電磁弁にて駆動すること
で当該ピンを回動軸に係合させるタイプの中間停止機構
とは異なり、動作時間のロスが発生しない。また、高価
なサーボモータを用いて中間停止を実現しているわけで
もないので、システム全体が高コスト化するようなこと
も回避できる。

【００４４】（３）本実施形態では、エア圧の作用によ
り第１ラックピストン５側に向って前進する第１センタ
リングピストン３４を、第１押圧部材として用いてい
る。また、同じくエア圧の作用により第２ラックピスト
ン６側に向って前進する第２センタリングピストン３５
を、第２押圧部材として用いている。

【００４５】従って、ラックピストン５，６の駆動源と
センタリングピストン３４，３５の駆動源とを共通化す
ることが可能になるため、アクチュエータ１をエア圧の
作用のみにより駆動させることができる。またこの構成
によれば、加圧エアの給排によって、センタリングピス
トン３４，３５を必要時において駆動させ、不必要時に
は駆動させないでおくことができる。ゆえに、ラックピ
ストン５，６に対して押圧力が常時作用している構成と
は異なり、出力トルクのロスの発生が防止される。即
ち、エネルギーの無駄なくシャフト１１を効率よく駆動
することができる。

【００４６】（４）本実施形態では、両センタリングピ
ストン３４，３５をピストン収容室３，４における大径
部３ｂ，４ｂにそれぞれ配置している。また、小径部３
ａ，４ａと大径部３ｂ，４ｂとの境目に生じる段差部３
３に両センタリングピストン３４，３５の外周部が当接
するように構成している。従って、加圧エアの供給によ
ってセンタリングピストン３４，３５が前進し、その前
端面中央部がラックピストン５，６を押圧する。このと
き、センタリングピストン３４，３５の前端面外周部
（図３（c）等においては左端面外周部）が段差部３３
に対して当接し、その結果としてセンタリングピストン
３４，３５の移動が規制される。

【００４７】また、このような構成であれば、組み付け
が比較的簡単になる。つまり、センタリングピストン３
４，３５及びラックピストン５，６を収容した状態で、
メインハウジング２ａに第２エンドカバー２ｃを取り付
ければよい。その際、メインハウジング２ａと第２エン
ドカバー２ｃとの接合部分に段差部３３も形成される。
従って、この構成は低コスト化に好都合なものであると
言うことができる。

【００４８】しかも、センタリングピストン３４，３５
はラックピストン５，６よりも大径になっている。ゆえ
に、当該センタリングピストン３４，３５には相対的に
大きな受圧面積が確保される。このため、センタリング
ピストン３４，３５によって両ラックピストン５，６に
十分な押圧力を作用させることが可能となり、両ラック
ピストン５，６を所定の位置にて確実に停止させること
ができる。ひいては、シャフト１１を所定の角度にて確
実に中間停止させることができる。

【００４９】（５）このロータリアクチュエータ１は、
ピストン収容室３，４における大径部３ｂ，４ｂ同士を
つなぐ連通路３６と、大径部４ｂに連通するセンタリン
グ用の流体給排ポート３７を備えている。このため、当
該流体給排ポート３７を介して加圧エアを供給すると、
連通路３６を介して両方の大径部３ｂ，４ｂにほぼ同時
に加圧エアが導入され、両センタリングピストン３４，
３５にエア圧が作用する。従って、両方のセンタリング
ピストン３４，３５をほぼ同時に前進させて、両ラック
ピストン５，６を同時に押圧することができる。また、
この構成によれば当該ポート３７を２箇所に設ける必要
がなくなるため、アクチュエータ１の構造を簡略化する
ことができる。

【００５０】（６）両センタリングピストン３４，３５
のストローク長は、両ラックピストン５，６のストロー
ク長よりも短く設定されているとした。従って、中間停
止機構３１をメインハウジング２ａの端部に設けたとし
ても、装置が全体的に長手方向へ大幅に大型化するよう
なことがない。

【００５１】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 図４に示される別例の中間停止機構４１では、実施
形態とは異なるタイプの押圧部材が用いられている。即
ち、ここでは第１及び第２のセンタリングピストン３
４，３５に代えて、一対のセンタリングプレート４２，
４３が用いられている。第１のセンタリングプレート４
２は、付勢手段としてのコイルスプリング４４とともに
大径部３ｂに収容されている。第２のセンタリングプレ
ート４３は、付勢手段としてのコイルスプリング４４と
ともに大径部４ｂに収容されている。従って、これらの
センタリングプレート４２，４３には、図４の右側方向
に向う付勢力が常時作用している。このように構成され
た装置において中間停止をさせたい場合には、各ポート
１５〜１８への加圧エアの供給をストップさせる。する
と、圧縮配置状態にあった各コイルスプリング４４が元
の長さに復帰しようとし、結果として各センタリングプ
レート４２，４３が図４の左方向に移動する。

【００５２】このような構成の中間停止機構４１の場
合、中間停止機構４１を駆動するためにエア圧を給排す
る必要がないので、より単純な構造の電磁弁２２を用い
ることができるというメリットがある。

【００５３】・ 上記別例においてコイルスプリング４
４に代わる付勢手段として、例えばゴム等を用いてもよ
い。 ・ ストローク調整用ボルト２７及びナット２８は、必
須の構成ではないので省略されてもよい。

【００５４】・ 第１センタリングピストン３４及び第
１ラックピストン５の軸心は、必ずしも実施形態のよう
に完全に一致していなくてもよく、若干偏心していても
よい。第２センタリングピストン３５と第２ラックピス
トン６とにおいても同様のことがいえる。

【００５５】・ ストッパ部は、実施形態のようにセン
タリングピストン３４，３５の外周部が全周にわたって
当接するものでなくてもよく、その一部のみが当接する
ような構造を有していてもよい。

【００５６】・ ストッパ部は、両ピストン収容室３，
４の内壁面の一部に設けられるばかりでなく、アクチュ
エータ本体２とは別の部材を内壁面に取り付けることに
より構成されてもよい。

【００５７】・ 本発明のラックピニオン形ロータリア
クチュエータ１は、エア圧を駆動源として動作するばか
りでなく、油圧を駆動源として動作するものとして具体
化されることもできる。

【００５８】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、前記
センタリングピストンは前記ラックピストンと等径また
はそれよりも大径であること。従って、この技術的思想
２に記載の発明によれば、センタリングピストンには相
対的に大きな有効受圧面積が確保されるため、ラックピ
ストンに十分な押圧力を作用させることが可能となる。
よって、両ラックピストンを所定の位置にて確実に停止
させることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、耐久性及び信頼性に優れ、しかも中間停
止の位置精度が極めて高いラックピニオン形ロータリア
クチュエータを提供することができる。

【００６０】請求項２に記載の発明によれば、１種類の
駆動源を用いてアクチュエータを効率よく駆動させるこ
とができる。請求項３に記載の発明によれば、組み付け
性、コスト性及び中間停止の位置精度に優れたものを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態のラックピニオ
ン形ロータリアクチュエータの断面図。

【図２】前記アクチュエータの部分破断面図。

【図３】（ａ）はシャフトが時計回り側終端角度にある
状態の断面図、（ｂ）は中間停止している状態の断面
図、（ｃ）はシャフトが反時計回り側終端角度にある状
態の断面図。

【図４】別例のラックピニオン形ロータリアクチュエー
タの断面図。

【符号の説明】

１…ラックピニオン形ロータリアクチュエータ、２…ア
クチュエータ本体、３…第１ピストン収容室、３ａ，４
ａ…小径部、３ｂ，４ｂ…大径部、４…第２ピストン収
容室、５…第１ラックピストン、５ａ，６ａ…ラック、
６…第２ラックピストン、１１…回動軸としてのシャフ
ト、１３…ピニオン、３１，４１…中間停止機構、３３
…ストッパ部としての段差部、３４…第１押圧部材とし
ての第１センタリングピストン、３５…第２押圧部材と
しての第２センタリングピストン、３６…連通路、３７
…センタリング用の流体給排ポート。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に第１及び第２ピストン収容室が各々
   形成されたアクチュエータ本体と、前記一対のピストン
   収容室内にてそれぞれ収容され、互いに逆方向へ往復動
   する第１及び第２ラックピストンと、前記一対のラック
   ピストンに設けられたラックが噛合するピニオンが設け
   られた回動軸と、前記両ラックピストンをほぼ同時に押
   圧することにより前記回動軸を回動終端角度以外の任意
   の角度にて中間停止させる押圧部材を有する中間停止機
   構とを備えるロータリアクチュエータにおいて、 前記中間停止機構は、 前記第１ピストン収容室内にて前記第１ラックピストン
   のほぼ同軸上の位置に配置され、前記第１ラックピスト
   ンに対して進退可能な第１押圧部材と、 前記第２ピストン収容室内にて前記第２ラックピストン
   のほぼ同軸上の位置に配置され、前記第２ラックピスト
   ンに対して進退可能な第２押圧部材と、 前記両ピストン収容室の内壁面にそれぞれ設けられ、ラ
   ックピストン側に向けて前進してきた前記押圧部材が当
   接するストッパ部とを備えることを特徴とするラックピ
   ニオン形ロータリアクチュエータ。
2. 【請求項２】前記第１押圧部材は、流体圧の作用により
   前記第１ラックピストン側に向って前進する第１センタ
   リングピストンであり、前記第２押圧部材は、流体圧の
   作用により前記第２ラックピストン側に向って前進する
   第２センタリングピストンであることを特徴とする請求
   項１に記載のラックピニオン形ロータリアクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】前記ラックピストンは前記ピストン収容室
   における小径部に配置され、前記センタリングピストン
   は前記ピストン収容室における大径部に配置され、前記
   小径部と前記大径部との境目には、前記センタリングピ
   ストンの外周部が当接する段差部が形成されていること
   を特徴とする請求項２に記載のラックピニオン形ロータ
   リアクチュエータ。
4. 【請求項４】前記アクチュエータ本体には、前記ピスト
   ン収容室における大径部同士をつなぐ連通路と、前記大
   径部のうちのいずれかに連通するセンタリング用の流体
   給排ポートとが形成されていることを特徴とする請求項
   ３に記載のラックピニオン形ロータリアクチュエータ。