JP2007032722A - 回転割出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸に大きな外力が作用した場合に回転軸の停止位置がずれることがなく、作動が確実で構造が簡単な回転割出装置を提供する。
【解決手段】 第１及び第２のラック３９、４０は、ラック枠３８が中立位置にあるときは両方ともピニオン３７と噛み合い、第１の流体シリンダ機構により横動枠３０とともにラック枠が中立位置から一方の側に偏倚したときは第１のラックとピニオンが完全に噛み合いピニオンと第２のラックは噛み合いが外れ、ラック枠が中立位置から他方の側に偏倚したときは第２のラックとピニオンが完全に噛み合いピニオンと第１のラックとの噛み合いが外れるように配置されている。第１の流体シリンダ機構により第１と第２のラックを交互にピニオンに噛み合わせながら第２の流体シリンダでラック枠を往復動させることで回転軸５を所定角度ずつ割出回転させ、ストッパ機構６により所定回転角毎に回転軸を位置決め固定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、空圧や油圧等を用いる流体シリンダ機構によって、回転軸を所定の角度ずつ回転させるための回転割出装置に関する。

シリンダ機構の往復動作をラック・ピニオン機構を用いて回転動作に変換し、回転軸を所定の角度ずつ回転割出駆動するようにした装置としては、例えば、特許文献１に記載されているものが提案されている。
特開２０００−５５００９号公報

同文献に記載されている装置は、本体部に回転可能に支持された、ピニオンを有する回転軸と、この回転軸に垂直な面で、前記本体部の両側に配置されたメインシリンダと、これらのメインシリンダに直交して両側に配置されたサブシリンダと、胴体部を介して２つのピストンが一体に設けられ、２つのメインシリンダ内にこれらのピストンが配置される一体型のピストン部材と、その胴体部に支持されて、前記ピニオンに対して互いに反対方向から離接可能な一対のラック部材と、それぞれのサブシリンダ内に配置されて、これらのラック部材をスプリングを介してピニオンに対して離接させるピストンとを有している。

そして、回転軸を回転駆動する場合には、一方のサブシリンダのピストンでこれに隣接する側のラック部材をピニオンに押し付けて噛み合わせるとともに、他方のラック部材をラック退避部材で押してピニオンから退避させ、この状態で一体型のピストン部材を一方向に移動させることにより、ピニオンと噛み合っているラック部材がピストン部材とともに移動する際に、ピニオンを介して回転軸を回転させる。

ピストン部材がストローク端まで移動して停止すると、他方のサブシリンダのピストンでこれに隣接する側のラック部材をピニオンに押し付けて噛み合わせるとともに、反対側のラック部材をラック退避部材で押してピニオンから退避させる。

この状態からさらに、ピストン部材を反対方向へ移動させると、ピニオンと噛み合っているラック部材がピストン部材とともに移動する際に、回転軸を再び同じ方向に回転させる。このような手順を交互に繰り返すことによって、ピストン部材のストロークに応じた回転角ずつ回転角を同方向に回転させることができる。

また、回転軸の停止時においては、両側のサブシリンダに圧気を供給しない状態であっても、２つのラック部材は、両方ともそれぞれスプリングによってピニオンに噛み合うように付勢されており、回転軸の回転はロックされている。

前述した特許文献１に記載された装置においては、両側のサブシリンダにエアが供給されていない状態における回転軸の停止時に、何らかの原因で回転軸に大きな外力が作用すると、ピニオンは、両側のラック部材をスプリングの付勢力に抗して両外側に押し退けて回転してしまう可能性があり、一度ピニオンとラック部材との噛み合いが外れてしまうと、ピストン部材がストローク端まで移動したときに、回転軸が正常な回転停止位置からずれてしまう問題があった。

また、一方のラック部材がピニオンと噛み合って回転軸を回転させている途中においても、回転軸に大きな外力が作用すると、ピニオンが噛み合っているラック部材を押し退けて噛み合いが外れて、回転軸の停止位置がずれてしまうおそれがあった。さらに、２つのラック部材がそれぞれピストン部材の胴体部に対して個別に移動可能に支持されているため、可動部品の部品点数が多く、構造が複雑になる問題があった。

そこで、本発明は、前述した従来技術における問題を解消し、回転軸に大きな外力が作用した場合でも、回転軸の停止位置がずれることがなく、作動が確実で構造が簡単な回転割出装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の回転割出装置は、機枠と、機枠に対し、第１の方向に直線移動可能に保持された横動枠と、横動枠に対して、第１の方向と直交する第２の方向に直線移動可能に保持されたラック枠と、機枠に対して、第１の方向と第２の方向の両方に直交する軸線回りに回転可能に保持された回転軸と、回転軸と一体に回転するように設けられたピニオンと、ピニオンを挟んた両側で対向するように、第２の方向に沿って並行してラック枠の一部として設けられた第１のラック及び第２のラックと、機枠に設けられて、横動枠を第１の方向に往復移動させる第１の流体シリンダ機構と、機枠に設けられて、ラック枠を第２の方向に往復移動させる第２の流体シリンダ機構と、機枠に設けられて、回転軸を所定回転角毎に位置決め固定するストッパ機構とを備え、第１及び第２のラックは、ラック枠が中立位置にあるときは、両方ともピニオンとの噛み合いを維持し、ラック枠が中立位置から一方の側に偏倚したときは、第１のラックとピニオンが完全に噛み合うとともに、ピニオンと第２のラックの噛み合いが外れ、ラック枠が中立位置から他方の側に偏倚したときは、第２のラックとピニオンが完全に噛み合うとともに、ピニオンと第１のラックとの噛み合いが外れるように配置されていることを特徴とするものである。

本発明の回転割出装置においては、第１の流体シリンダ機構は、第１の方向における横動枠の両側にそれぞれ配置され、横動枠をそれぞれ中立位置で平衡するように付勢する付勢部材を有して、中立位置を挟んで交互に反対向きに押動する一対の単動型エアシリンダ機構であるとともに、第２の流体シリンダ機構は、第２の方向におけるラック枠の両側に配置されてラック枠を交互に反対向きに押動する一対の単動型エアシリンダ機構であることが望ましい。

また、本発明の回転割出装置においては、ストッパ機構は、回転軸に固定され、前記回転軸を中心とする円周上に等間隔で複数の割出孔が設けられた割出ディスクと、機枠に固定され、割出孔に対して回転軸の軸線と平行な方向からストッパピンを抜き挿しする流体シリンダ機構から構成されていることも望ましい。

請求項１の発明によれば、ピニオンが常に第１のラックと第２のラックの少なくとも一方と噛み合っているため、回転軸に大きな外力が作用しても、ラックとピニオン間の噛み合いが外れて回転軸の停止位置がずれてしまう恐れがない。
また、第１のラックと第２のラックはラック枠の一部として一体に構成されているため、可動部品の数が少なく、作動が確実で構造が簡単な回転割出装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、第１の流体シリンダ機構と第２の流体シリンダ機構にそれぞれ一対の単動型エアシリンダ機構を用いているため、駆動制御が簡単であるとともに、クリーンな環境が要求される場所に好適に使用することができる。

また、これらのエアシリンダ機構へのエア供給が回転軸の回転途中で停止した場合に、付勢部材の付勢力によって横動枠が中立位置に移動して、第１のラックと第２のラックの両方にピニオンが噛み合って回転軸の回転が拘束されるため、外力で回転軸が不用意に回転してしまうことがない。

さらに、請求項３の発明によれば、ストッパ機構が、回転軸に固定されて前記回転軸を中心とする円周上に等間隔で複数の割出孔が設けられた割出ディスクと、機枠に固定され、割出孔に対して回転軸の軸線と平行な方向からストッパピンを抜き挿しする流体シリンダ機構から構成されているため、回転軸の割出精度を高めることができる。

また、比較的小径のストッパピンとこれを駆動する小型の流体シリンダ機構で回転軸を確実に停止させておくことができるので、ストッパ機構をコンパクトに構成することができ、結果的に、回転割出装置全体を小型軽量化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の回転割出装置の１実施形態を示す正面図、図２は右側面図、図３は平面図、図４は図１のＡ−Ａ断面図、図５は図３のＢ−Ｂ断面図、図６は、図３のＣ−Ｃ断面図であって、これらの図に示すように、回転割出装置１は、ブロック状の機枠２（図５、図６参照）に軸受け３、４によって垂直軸線回りに回転自在に保持された回転軸５を有している。

本実施形態においては、これらの軸受け３、４には、ラジアル荷重とともにスラスト荷重を受けられるように円錐ころ軸受けを使用している。なお、ラジアル荷重とスラスト荷重はそれぞれ別個の軸受けで受けるようにしてもよい。

回転軸５の上端部は、機枠２から上方に突出し、後述するストッパ機構６（図６参照）が取り付けられている取付板７に形成されている孔７Ａを貫通してその上方先端部分には、締結具８によって割出ディスク９が固定されている。なお、締結具８は回転軸にプーリ等の回転体を摩擦固定するために一般に市販されている周知の構造のものである。

図３に示すように、割出ディスク９上面には、回転軸５を中心とする円周上の中心角９０度毎の４箇所に、ワークを載せるワークテーブルＴ（図１、図５に仮想線で表示）を図示しないボルトで固定するためのねじ孔９Ａが形成されている。なお、ワークテーブルＴは、割出ディスク９と一体に製作してもよい。

また、円周方向に隣り合うねじ孔９Ａの間には、位置決め孔９Ｂが、回転軸５を中心とする円周上の中心角９０度毎の４箇所に配置されていて、これらの位置決め孔９Ｂの内周には耐摩耗性の高い特殊鋼製の中空のブッシュ１０が嵌挿固定されている。

位置決め孔９Ｂのブッシュ１０の内周面は高精度に仕上げられており、この中に、ストッパ機構６に設けられているストッパピン１１が下方から嵌入することにより、割出ディスク９の回転が拘束されるようになっている。

なお、割出ディスク９自体が耐摩耗性の大きい材料で製作されている場合には、ブッシュ１０を用いずに、高精度に仕上げられた位置決め孔９Ｂ内に直接ストッパピン１１を嵌挿するようにしてもよい。

図６に示すように、ストッパピン１１の下方部分は、エアシリンダ１２内に嵌挿されているピストン１３に固定されたピストンロッド１４と一体に連結されている。前記ピストン１３とエアシリンダ１２のシリンダ室１２Ａの底面との間には、圧縮コイルばね１５が設けられていて、この圧縮コイルばね１５によって、ピストン１３とピストンロッド１４を介してストッパピン１１が常時、割出ディスク９のブッシュ１０内に嵌入するように突出方向に付勢されている。

また、ピストン１３を挟んで、シリンダ室１２Ａの両側には、吸排気ポートＡ１、Ａ２がそれぞれ形成されていて、上方の吸排気ポートＡ１から図示しない高圧エア源から供給される高圧エアをシリンダ室１２Ａ内に流入させると、ピストン１３は圧縮コイルばね１５の付勢力に抗しながら下方へ変位してストッパピン１１をブッシュ１０内から下方へ退避させ、割出ディスク９の回転の拘束を解除する。この際、反対側の吸排気ポートＡ２は、大気中に開放されて、吸排気ポートＡ１とピストン１３を挟んで反対側のシリンダ室１２Ａ内のエアが排気される。

一方、吸排気ポートＡ２から高圧エアをシリンダ室１２Ａ内に導入し、吸排気ポートＡ１を大気中に開放した場合には、ピストン１３には、上向きの力が作用し、圧縮コイルばね１５の付勢力に加勢してストッパピン１１をブッシュ１０内に圧入する。

なお、ストッパピン１１は、吸排気ポートＡ１を大気中に開放すれば、圧縮コイルばね１５の付勢力で上昇するが、本実施形態のものにおいては、ブッシュ１０内周面とストッパピン１１外周面との間の摩擦抵抗が大きい場合にも、吸排気ポートＡ２から高圧のエアを導入することで、ストッパピン１１を確実にブッシュ１０内に嵌入できるようにしている。

また、ピストン１３の外周には、シリンダ室１２Ａ内周面との間で気密を保持するためのシールリング１６が設けられているとともに、環状の磁石１７が設けられている。前記磁石１７が発生する磁界は、図２に示されているように、エアシリンダ１２の外面に設けられている一対の磁気センサ１８Ａ、１８Ｂによって検出されるようになっており、ストッパピン１１が上方に突出した位置では、磁気センサ１８Ａが検出信号を出力し、ストッパピン１１が下方へ退避した位置では、磁気センサ１８Ｂが検出信号を出力する。

エアシリンダ１２は、スペーサブロック１９を介して取付板７に上端を取り付けられている軸受けピース２０と一体に連結されていて、軸受けピース２０に設けられている軸受けスリーブ２１によってストッパピン１１が上下方向に摺動自在に案内保持されている。

取付板７には、ストッパピン１１を通過させるための貫通孔７Ｂが形成されている。スペーサブロック１９ならびに軸受けピース２０は、エアシリンダ１２とともに、本発明におけるストッパ機構６を構成する部品となっている。

また、図６に示すように、機枠２の左右両側には、エアシリンダ２２、２３が固定されている。これらのエアシリンダ２２、２３の内部にはピストン２４、２５がそれぞれ左右方向（第１の方向）に摺動自在に設けられている。

これらのピストン２４、２５の外周面に形成されている環状溝２４Ａ、２５Ａにはそれぞれ、エアシリンダ２２、２３のシリンダ室２２Ａ、２３Ａの内周面との間を気密にシールするためのシールリング２６、２７が装着されている。

また、それぞれのピストン２４、２５の背面側には、ばね保持用凹部２４Ｂ、２５Ｂが形成されていて、これらのばね保持用凹部２４Ｂ、２５Ｂとこれらに対向するシリンダ室２２Ａ、２３Ａの内壁面との間には、圧縮コイルばね２８、２９が組み込まれている。また、図４に示すように、エアシリンダ２２、２３にはそれぞれシリンダ室２２Ａ、２３Ａのピストン２４、２５の背面側に開口する吸排気ポートＢ１、Ｂ２が形成されている。

ピストン２４、２５の前面は、機枠２に対して左右方向に直線移動可能に保持された横動枠３０の左右両側面に対して、それぞれ圧縮コイルばね２８、２９の付勢力によって常時当接状態が維持されており、吸排気ポートＢ１、Ｂ２にエアが外部から供給されない状態においては、横動枠３０は、これらの圧縮コイルばね２８、２９に付勢されて、図４及び図６に示す中立位置に保持されている。

横動枠３０は、図６に示すように水平部分とその両側から立ち上がる一対の垂直部分から構成されていて、水平部分の中央付近には、回転軸５が貫通する透孔３０Ａが形成されている。

また、図４に示すように、それぞれのエアシリンダ２２、２３は、センサピン３１、３２をピストン２４、２５と同方向へ直線移動可能に保持しており、これらのセンサピン３１、３２は、圧縮コイルばね３３、３４の付勢力によって、それぞれの前端が横動枠３０の一対の垂直部分のそれぞれの両外側の面に常時当接しているように保持されている。

したがって、これらのセンサピン３１、３２は、ピストン２４、２５とともに横動枠３０が左右に移動すると、これに追従して進退するようになっている。一方、それぞれのエアシリンダ２２、２３の後端部には透過型光センサ３５、３６が取り付けられていて、ピストン２４、２５の動きに伴って横動枠３０が左右何れかの移動限界位置まで変位したときにこれらの透過型光センサ３５、３６の何れか一方がセンサピン３１、３２の後端を検出することで、横動枠３０の位置が間接的に検出できるようになっている。

一方、回転軸５には、これと一体にピニオン３７が設けられている。このピニオン３７は、本実施形態においては、回転軸５と一体に削出し加工により形成されているが、回転軸５とは別体に製作して、回転軸５にキー等で固定するようにしてもよい。

ピニオン３７を挟んでその左右両側には、ラック枠３８の平行な２辺を構成するラック３９（第１のラック）とラック４０（第２のラック）が対向して配置されている。これらのラック３９、４０は、ラック枠３８が図４に示す中立位置にあるときは、両方ともピニオン３７との噛み合いを維持しており、この状態においては、ピニオン３７およびこれと一体の回転軸５は回転を拘束されている。

これらのラック３９、４０を有するラック枠３８は、図５に示されているように、連結枠４１とこれに分解可能にねじ固定されている連結補助枠４１Ａとの間に挟みこまれて、これらの部材に対して、横動枠３０とともに左右方向にスライド可能に保持されている。

また、連結枠４１の前後両側には、それぞれピストン４２、４３がボルト４４、４５によって固定されている。これらのピストン４２、４３は、図５から明らかなように、それぞれ機枠２の前後両側に固定されたエアシリンダ４６、４７内に前後方向（第２の方向）に摺動自在に設けられている。

これらのピストン４２、４３の外周面に形成されている環状溝４２Ａ、４３Ａにはそれぞれ、エアシリンダ４６、４７のシリンダ室４６Ａ、４７Ａの内周面との間を気密にシールするためのシールリング４８、４９が装着されている。

また、これらのピストン４２、４３の外周面には、シールリング４８、４９に隣接してシリンダ室４６Ａ、４７Ａの内周面と摺動接触するウェアリング５０、５１がそれぞれ装着されている。

また、図５に示すように、ピストン４２、４３にはそれぞれボルト４４、４５の頭部側をシールリング５２、５３を介して気密に保持するためのシールプレート５４、５５がボルトにより固定されている。

一方、ラック枠３８は、図４及び図６に示されているように、横動枠３０の左右両側一対の垂直部によって、横動枠３０に対して左右方向の相対変位が規制されているとともに、前後方向には摺動自在になるように案内支持されている。

また、図４に示すように、エアシリンダ４６、４７には、それぞれシリンダ室４６Ａ、４７Ａのピストン４２、４３の背面側に開口する吸排気ポートＣ１、Ｃ２が形成されている。

また、それぞれのシリンダ室４６Ａ、４７Ａの端部壁中心部に形成されたねじ孔５６，５７を貫通してストロークエンド調整ボルト５８、５９が螺合されている。これらのストロークエンド調整ボルト５８、５９のシリンダ室４６Ａ、４７Ａ内へ突出する端面は、ピストン４２、４３のシールプレート５４、５５にそれぞれ当接してこれらのピストン４２、４３の前後のストローク限界位置を調整可能に規定している。

これらのストロークエンド調整ボルト５８、５９は、それぞれロックナット６０、６１の締め付けにより調整位置に固定されるとともに、シールワッシャ６２、６３によって、ねじ孔５６、５７とストロークエンド調整ボルト５８、５９間の隙間が密閉されている。

図４に示すように、ピストン４２、４３の連結枠４１と当接しているそれぞれの端面には、外周側に寄った位置に磁石収容凹部４２Ｂ、４３Ｂが形成されており、これらの内部には磁石６４、６５が組み込まれている。

これらの磁石６４、６５は、ピストン４２、４３が前方または後方のストローク端まで移動した位置で、それぞれエアシリンダ４６、４７の外周面に取り付けられた磁気センサ６６または磁気センサ６７によって検出される。なお、これらの磁気センサ６６、６７は、エアシリンダ４６、４７の外周面に前後位置を調整可能に固定されている。

次に、前述したように構成されている本発明の回転割出装置の動作を説明する。回転割出装置１は、図４に示すように、エアシリンダ２２、２３の何れにも高圧エアが導入されていない初期の状態では、ピストン２４、２５は、それぞれ圧縮コイルばね２８、２９の付勢力が均衡しており、この状態では、横動枠３０は中立位置にあって、ラック枠３８の一部を構成しているラック３９とラック４０はともにピニオン３７と浅く噛み合っている。

また、これらのラック３９、４０を有するラック枠３８は、連結枠４１とともに、同図の左方のストローク限界位置にあり、ピストン４２のシールプレート５４とストロークエンド調整ボルト５８のそれぞれの対向する端面どうしが当接している。

また、図６に示すように、ストッパ機構６のストッパピン１１は取付板７から上方に突出して割出ディスク９に形成されている位置決め孔１０のうちの一つのブッシュ１０内に嵌入して回転軸５の回転を拘束している。

この状態からピニオン３７を図４における反時計回りに回転駆動する場合には、図７に示すように、一方のシリンダ室２２Ａ内に、吸排気ポートＢ１から高圧エアを導入し、他方のシリンダ室２３Ａ内のエアを吸排気ポートＢ２から外部に排出すると、一方のピストン２４は前進し、これとともに、横動枠３０がラック枠３８をともなって移動し、また、横動枠３０に押されて他方のピストン２５は圧縮コイルばね２９の付勢力に抗して後退する。

その結果、図７に示すように、一方のラック３９とピニオン３７との噛み合いは外れ、他方のラック４０の歯はピニオン３７と完全な噛み合い状態となる。（ステップ１）

ピストン２４とピストン２５がそれぞれストローク端まで前進あるいは後退すると、一方の透過型光センサ３５は、センサピン３１の非検出状態となり、他方の透過型光センサ３６は、センサピン３２の検出状態となる。

これらの信号に基づいて、図示しない電磁切換弁が動作し、図６に示す、一方の吸排気ポートＡ１から高圧エアが導入されるとともに、他方の吸排気ポートＡ２からシリンダ室１２Ａ内のエアが排気される。

その結果、ストッパピン１１は割出ディスク９のブッシュ１０内から下方に退避して回転軸５を自由に回転可能にする。（ステップ２）

ストッパピン１１が下方に退避すると、磁石１７を図２に示す磁気センサ１８Ｂが検出し、その検出信号によって図示していない電磁切換弁が動作して、図８に示すように、一方のシリンダ室４６Ａ内に吸排気ポートＣ１から高圧エアが導入され、他方のシリンダ室４７Ａ内のエアは吸排気ポートＣ２から排気される。

これにともなって、ピストン４２は、連結枠４１を介して、ラック枠３８を同図の右側に移動させ、この際、ピニオン３７に噛み合っているラック４０がピニオン３７を同図における反時計回りに回転させる。

また、連結枠４１に連結されている反対側のピストン４３もピストン４２と一体となって右方に移動し、やがて、シールプレート５５の端面がストロークエンド調整ボルト５９の対向する端面に当接することで、ピニオン３７の回転が停止する。（ステップ３）

一対のストロークエンド調整ボルト５８、５９は、ラック３９、４０の前後移動のストロークが回転軸５の割出角度に一致するように調整されており、ラック４０が右方のストローク端までピニオン３７を回転させたときに、下方に退避しているストッパピン１１の真上に、割出ディスク９の次の位置決め孔９Ｂのブッシュ１０が対向するようになっている。

こうして、ピニオン３７の回転が停止すると、一方の磁気センサ６７がストローク端の検出信号を出力し、これに基づいて図示していない電磁切換弁が動作して、図６に示すストッパ機構６の吸排気ポートＡ１は、大気中に開放されるとともに、他方の吸排気ポートＡ２からシリンダ室１２Ａ内に高圧エアが導入される。

その結果、ストッパピン１１は、圧縮コイルばね１５の付勢力に加えて高圧エアの圧力によって、上昇し、割出ディスク９の位置決め孔９Ｂに設けられているブッシュ１０内に嵌入し、再び回転軸５の回転を拘束する。（ステップ４）

ストッパピン１１が上昇したことを図２に示す磁気センサ１８Ａが検出すると、これに基づいて、図示していない電磁切換弁が動作し、図９に示すように、シリンダ室２３Ａ内に、吸排気ポートＢ２から高圧エアが導入され、一方、反対側のシリンダ室２２Ａ内のエアは吸排気ポートＢ１から外部に排出される。

そうすると、ピストン２５は前進し、これとともに、横動枠３０がラック枠３８をともなって移動し、また、横動枠３０に押されて他方のピストン２４は圧縮コイルばね２８の付勢力に抗して後退する。

その結果、同図に示しているように、ラック４０とピニオン３７との噛み合いは外れ、反対側のラック３９の歯はピニオン３７と完全な噛み合い状態となる。（ステップ５）

ピストン２４とピストン２５がそれぞれストローク端まで後退あるいは前進すると、透過型光センサ３５は、センサピン３１の検出状態となり、一方、透過型光センサ３６は、センサピン３２の非検出状態となる。

これらの信号に基づいて、図示しない電磁切換弁が動作し、図６に示す、一方の吸排気ポートＡ１から高圧エアが導入され、他方の吸排気ポートＡ２からシリンダ室１２Ａ内のエアが排気され、ストッパピン１１は割出ディスク９のブッシュ１０内から下方に退避して回転軸５を自由に回転可能にする。（ステップ６）

ストッパピン１１が下方に退避すると、磁石１７を図２に示す磁気センサ１８Ｂが検出し、その検出信号によって図示していない電磁切換弁が動作して、図１０に示すように、シリンダ室４７Ａ内に吸排気ポートＣ２から高圧エアが導入され、反対側のシリンダ室４６Ａ内のエアは吸排気ポートＣ１から排出される。

そうすると、ピストン４３は、連結枠４１を介して、ラック枠３８を同図の左方に移動させ、この際、ピニオン３７に噛み合っているラック３９がピニオン３７を同図における反時計回りに回転させる。

そして、連結枠４１に連結されている反対側のピストン４２もピストン４３と一体となって左方に移動し、やがて、シールプレート５４の端面がストロークエンド調整ボルト５８の対向する端面に当接することで、ピニオン３７の回転が停止する。（ステップ７）

こうして、ピニオン３７の回転が停止すると、磁気センサ６６がストローク端の検出信号を出力し、これに基づいて図示していない電磁切換弁が動作して、図６に示すストッパ機構６の吸排気ポートＡ１は、大気中に開放されるとともに、他方の吸排気ポートＡ２からシリンダ室１２Ａ内に高圧エアが導入され、ストッパピン１１が上昇して割出ディスク９の位置決め孔９Ｂに設けられているブッシュ１０内に嵌入し、再び回転軸５の回転を拘束する。（ステップ８）

回転軸５の割出回転をさらに同方向に継続させる場合には、以上に説明したステップ１〜ステップ８の手順を必要回数繰り返せばよい。また、回転軸５を逆方向（図４における時計回り）に回転させる場合は、前記ステップ１とステップ５の動作の内容を入れ替えて、ステップ１において、ラック３９とピニオン３７が噛み合い、ステップ５では、ラック４０がピニオン３７と噛み合うようにすればよい。

前述した一連の動作は、吸排気ポートＡ１、Ａ２、吸排気ポートＢ１、Ｂ２、及び、吸排気ポートＣ１、Ｃ２への吸排気切り換える電磁切換弁を、磁気センサ１８Ａ、１８Ｂ、透過型光センサ３５、３６、及び、磁気センサ６６、６７の検出出力に基づいて、マイクロコンピュータやシーケンサ等で制御することにより行うことができる。

なお、特許請求の範囲中の「第１の流体シリンダ機構」は、本実施形態における、エアシリンダ２２とピストン２４、及び、エアシリンダ２３とピストン２５でそれぞれ構成されるエアシリンダ機構に相当し、「第２の流体シリンダ機構」は、エアシリンダ４６とピストン４２、及び、エアシリンダ４７とピストン４３でそれぞれ構成されるエアシリンダ機構に相当するものである。

以上に説明した実施形態においては、横動枠を機枠の左右方向に移動させてピニオンに噛み合うラックを切り換えるために、機枠の左右両側にそれぞれ一つずつ単動型のエアシリンダ機構を配置しているが、これに代えて複動型のエアシリンダ機構を機枠の左右何れかの側に一つだけ設け、このエアシリンダ機構によって横動枠を移動させるようにしてもよい。

同様に、本実施形態においては、連結枠を機枠の前後方向に移動させるために、機枠の前後両側にそれぞれ一つずつ単動型のエアシリンダ機構を配置しているが、これに代えて複動型のエアシリンダ機構を機枠の前後何れかの側に一つだけ設け、このエアシリンダ機構によって連結枠を移動させるようにしてもよい。

さらに、横動枠や連結枠を駆動する機構としては、エアシリンダ機構以外の流体シリンダ機構、例えば、油圧シリンダ機構等を用いてもよい。また、本実施形態においては、ストッパ機構は、割出ディスクの位置決め孔に組み込まれたブッシュにストッパピンをエアシリンダ機構によって抜き挿しする構造としているが、本実施形態の機構に限定するものではなく、所定の割出回転角毎に位置決め保持できる機能を有するものであればよい。

本発明は、機械部品の製造工程や検査工程等において、ワークの回転角度の割出を行う回転割出装置として利用することができ、また、爆発性の物質を扱う環境で、電動モータ等の使用が制限される場所において、好適に利用することができる。

本発明の回転割出装置の１実施形態を示す正面図である。 本発明の回転割出装置の１実施形態を示す右側面図である。 本発明の回転割出装置の１実施形態を示す平面図である。 ラックが両方ともピニオンと噛み合った状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 一方のラックのみがピニオンと噛み合った状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 ピニオンの回転動作途中の状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 ピニオンと噛み合うラックを切り換えた状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 ピニオンの回転動作途中の状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 回転割出装置
２ 機枠
３、４ 軸受け
５ 回転軸
６ ストッパ機構
７ 取付板
７Ａ、７Ｂ 貫通孔
８ 締結具
９ 割出ディスク
９Ａ ねじ孔
９Ｂ 位置決め孔
１０ ブッシュ
１１ ストッパピン
１２ エアシリンダ
１２Ａ シリンダ室
１３ ピストン
１４ ピストンロッド
１５ 圧縮コイルばね
１６ シールリング
１７ 磁石
１８Ａ、１８Ｂ 磁気センサ
１９ スペーサブロック
２０ 軸受けピース
２１ 軸受けスリーブ
２２、２３ エアシリンダ
２２Ａ、２３Ａ シリンダ室
２４、２５ ピストン
２４Ａ、２５Ａ 環状溝
２４Ｂ、２５Ｂ ばね保持凹部
２６、２７ シールリング
２８、２９ 圧縮コイルばね
３０ 横動枠
３０Ａ 透孔
３１、３２ センサピン
３３、３４ 圧縮コイルばね
３５、３６ 透過型光センサ
３７ ピニオン
３８ ラック枠
３９ ラック（第１のラック）
４０ ラック（第２のラック）
４１ 連結枠
４１Ａ 連動補助枠
４２、４３ ピストン
４２Ａ、４３Ａ 環状溝
４２Ｂ、４３Ｂ 磁石収容凹部
４４、４５ ボルト
４６、４７ エアシリンダ
４６Ａ、４７Ａ シリンダ室
４８、４９ シールリング
５０、５１ ウェアリング
５２、５３ シールリング
５４、５５ シールプレート
５６、５７ ねじ孔
５８、５９ ストロークエンド調整ボルト
６０、６１ ロックナット
６２、６３ シールワッシャ
６４、６５ 磁石
６６、６７ 磁気センサ

Claims (3)

1. 機枠と、
   機枠に対し、第１の方向に直線移動可能に保持された横動枠と、
   横動枠に対して、第１の方向と直交する第２の方向に直線移動可能に保持されたラック枠と、
   機枠に対して、第１の方向と第２の方向の両方に直交する軸線回りに回転可能に保持された回転軸と、
   回転軸と一体に回転するように設けられたピニオンと、
   ピニオンを挟んた両側で対向するように、第２の方向に沿って並行してラック枠の一部として設けられた第１のラック及び第２のラックと、
   機枠に設けられて、横動枠を第１の方向に往復移動させる第１の流体シリンダ機構と、
   機枠に設けられて、ラック枠を第２の方向に往復移動させる第２の流体シリンダ機構と、
   機枠に設けられて、回転軸を所定回転角毎に位置決め固定するストッパ機構とを備え、
   第１及び第２のラックは、ラック枠が中立位置にあるときは、両方ともピニオンとの噛み合いを維持し、ラック枠が中立位置から一方の側に偏倚したときは、第１のラックとピニオンが完全に噛み合うとともに、ピニオンと第２のラックの噛み合いが外れ、ラック枠が中立位置から他方の側に偏倚したときは、第２のラックとピニオンが完全に噛み合うとともに、ピニオンと第１のラックとの噛み合いが外れるように配置されていることを特徴とする、回転割出装置。
2. 第１の流体シリンダ機構は、第１の方向における横動枠の両側にそれぞれ配置され、横動枠をそれぞれ中立位置で平衡するように付勢する付勢部材を有して、中立位置を挟んで交互に反対向きに押動する一対の単動型エアシリンダ機構であるとともに、第２の流体シリンダ機構は、第２の方向におけるラック枠の両側に配置されてラック枠を交互に反対向きに押動する一対の単動型エアシリンダ機構であることを特徴とする請求項１記載の回転割出装置。
3. ストッパ機構は、回転軸に固定され、前記回転軸を中心とする円周上に等間隔で複数の割出孔が設けられた割出ディスクと、機枠に固定され、割出孔に対して回転軸の軸線と平行な方向からストッパピンを抜き挿しする流体シリンダ機構から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転割出装置。

Images