JP2018194112A - Rotary joint built-in type rotary actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータリージョイントが内蔵されているロータリーアクチュエータに関する。 The present invention relates to a rotary actuator having a built-in rotary joint.
ロータリージョイントを備えるロータリーアクチュエータとして以下の特許文献がある。すなわち、特許文献1の工作機械の回転テーブル装置は、回転テーブルの対面側にロータリージョイントが設置されており、回転テーブルの回転軸には、対面のロータリージョイントから空気・流体をテーブルへ供給する管路が設けられているものである。
As a rotary actuator provided with a rotary joint, there are the following patent documents. That is, the rotary table device of the machine tool of
特許文献2の割り出しテーブルは、モータ出力軸の両端部がベアリングによりモータハウジングに回転可能に支えられていて、モータ出力軸中央の中空空間に後方からテーブルまで油圧配管が通されていて、油圧配管下端にはロータリージョイントが接続されているものである。
In the indexing table of
特許文献3のインデックステーブルは、フレームにはディストリビュータが設けられていて、テーブルにはスピンドルが設けられており、フレームには、スピンドルが回転可能に挿入されていて、スピンドルの両端部が軸受によりフレームに回転可能に支承されていて、ディストリビュータとスピンドルとがロータリージョイントを構成するものである。
In the index table of
上記の特許文献1の工作機械の回転テーブル装置は、回転軸の軸方向には流体供給管路のロータリジョイントと空気吸引管路のロータリジョイントとが設けられているものである。この結果、上記の特許文献1の工作機械の回転テーブル装置は、回転軸およびハウジングと、流体供給管路のロータリジョイントおよび空気吸引管路のロータリジョイントとが、回転軸の軸方向に別々に配置されているので、装置全体が回転軸の軸方向に大型化する傾向にある。しかも、上記の特許文献1の工作機械の回転テーブル装置は、回転軸の剛性を上げるために、回転軸の両端部を回転可能に支持する軸受の間の距離を長くすると、装置全体が回転軸の軸方向にさらに大型化する傾向にある。
The rotary table device of the machine tool described in
上記の特許文献2の割り出しテーブルは、モータ出力軸の中を通した油圧配管の下端にはロータリージョイントが接続されているものである。この結果、上記の特許文献2の割り出しテーブルは、モータ出力軸およびハウジングからなる駆動モータ機構と、ロータリジョイントとが、モータ出力軸の軸方向に別々に配置されているので、装置全体がモータ出力軸の軸方向に大型化する傾向にある。しかも、上記の特許文献2の割り出しテーブルは、モータ出力軸の剛性を上げるために、モータ出力軸の両端部を回転可能に支えるベアリングの間の距離を長くすると、装置全体がモータ出力軸の軸方向にさらに大型化する傾向にある。
In the indexing table of the above-mentioned
上記の特許文献3のインデックステーブルは、フレームには相互に係合するウォームホイールとウォームスピンドルとが回転可能に設けられていて、ウォームホイールがテーブルを介してスピンドルに一体的に取り付けられている。この結果、上記の特許文献3のインデックステーブルは、スピンドルの軸方向に対して直交する方向には、ウォームスピンドルが配置されていて、かつ、ウォームスピンドルなどを介してスピンドルを回転させる駆動モータなどが配置されているので、装置全体がスピンドルの軸方向には大型化しない。しかも、上記の特許文献3のインデックステーブルは、スピンドルの剛性を上げるために、スピンドルの両端部を回転可能に支承する軸受の間の距離を長くしても、スピンドルの軸方向において、装置全体がスピンドルの軸方向にはさほど大型化しない。
In the index table disclosed in
しかしながら、上記の特許文献3のインデックステーブルは、スピンドルの軸方向に対して直交する方向において、ディストリビュータおよびスピンドルから構成されるロータリージョイントと、ウォームホイール、ウォームスピンドルおよび駆動モータなどとが、配置されている。このため、上記の特許文献3のインデックステーブルは、装置全体がスピンドルの軸方向に対して直交する方向において大型化する傾向にある。
However, the index table of
本発明が解決しようとする課題は、回転軸の高剛性化と装置全体の小型化とを図ることができるロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a rotary actuator with a built-in rotary joint that can achieve high rigidity of the rotating shaft and downsizing of the entire apparatus.
本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、駆動軸とケーシングとを有する駆動モータと、駆動軸に連結されている回転軸と、ケーシングに取り付けられていて、回転軸が収容されているハウジングと、回転軸の両端部をハウジングに回転可能に支持する第1軸受および第2軸受と、を備え、回転軸が、ロータリージョイントの回転体を構成し、ハウジングが、ロータリージョイントの固定体を構成する、ことを特徴とする。 A rotary actuator with a built-in rotary joint according to the present invention includes a drive motor having a drive shaft and a casing, a rotary shaft connected to the drive shaft, a housing attached to the casing and housing the rotary shaft, A first bearing and a second bearing that rotatably support both ends of the rotating shaft on the housing, wherein the rotating shaft constitutes a rotary body of the rotary joint, and the housing constitutes a fixed body of the rotary joint. It is characterized by that.
本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、回転軸の第1軸受と第2軸受との間の部分には、1本もしくは複数本の流路が設けられていて、ハウジングの第1軸受と第2軸受との間の部分には、1個もしくは複数個の供給孔が設けられていて、回転軸とハウジングとの間であって、第1軸受と第2軸受との間の部分には、複数本の封止部材が設けられていて、1個もしくは複数個の供給孔と1本もしくは複数本の流路とが、相互に連通していて、複数本の封止部材により封止されている、ことが好ましい。 In the rotary actuator with a built-in rotary joint according to the present invention, one or a plurality of flow paths are provided in a portion between the first bearing and the second bearing of the rotating shaft, and the first bearing of the housing One or a plurality of supply holes are provided in a portion between the second bearing and between the rotating shaft and the housing, and between the first bearing and the second bearing. A plurality of sealing members are provided, and one or a plurality of supply holes and one or a plurality of flow paths communicate with each other and are sealed by the plurality of sealing members. It is preferable.
本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、1本もしくは複数本の流路が、周方向に設けられている1本もしくは複数本の環状流路と、径方向に設けられている1本もしくは複数本の径流路と、軸方向に設けられている1本もしくは複数本の軸流路と、を有し、複数本の封止部材が、回転軸に1本もしくは複数本の環状流路と交互に設けられている複数本の環状Oリング溝に嵌合されているOリングであり、1個もしくは複数個の供給孔と1本もしくは複数本の環状流路と1本もしくは複数本の径流路と1本もしくは複数本の軸流路とが、相互に連通していて、複数本のOリングにより封止されている、ことが好ましい。 The rotary actuator with a built-in rotary joint according to the present invention has one or a plurality of channels provided in the circumferential direction and one or a plurality of annular channels provided in the circumferential direction and one or more channels provided in the radial direction. A plurality of radial flow paths and one or a plurality of axial flow paths provided in the axial direction, and the plurality of sealing members include one or a plurality of annular flow paths on the rotation shaft O-rings fitted in a plurality of annular O-ring grooves provided alternately, one or a plurality of supply holes, one or a plurality of annular flow paths, and one or a plurality of radial flows It is preferable that the path and one or a plurality of axial flow paths communicate with each other and are sealed by a plurality of O-rings.
本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、回転軸の環状流路と環状Oリング溝との間には、環状封止凸部が設けられていて、環状封止凸部の環状流路側の壁面が、環状Oリング溝側から環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす、ことが好ましい。 In the rotary actuator with a built-in rotary joint of the present invention, an annular sealing convex portion is provided between the annular flow path of the rotating shaft and the annular O-ring groove. It is preferable that the wall surface forms an inclined wall surface in which the distance in the radial direction of the annular channel becomes shorter as it goes from the annular O-ring groove side to the center of the axial width of the annular channel.
本発明のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、原点センサを備え、原点センサが、本体部と、センサ部と、を有し、回転軸が、カップリングを介して駆動軸に連結されていて、本体部が、ハウジングのうちカップリングに対応する箇所に取り付けられていて、センサ部が、ハウジング内にカップリングに対向して配置されていて、カップリングには、センサ部のセンサ位置を通過するドグが設けられている、ことが好ましい。 The rotary joint built-in type rotary actuator of the present invention includes an origin sensor, the origin sensor has a main body portion and a sensor portion, and the rotation shaft is coupled to the drive shaft via a coupling, The main body portion is attached to a portion of the housing corresponding to the coupling, and the sensor portion is disposed facing the coupling in the housing, and the coupling passes through the sensor position of the sensor portion. It is preferable that a dog is provided.
本発明のロータリージョイントは、回転体と、回転体が収容されている固定体と、回転体を固定体に回転可能に支持する軸受と、回転体と固定体との間に設けられているOリングと、を備え、回転体には、環状流路と環状Oリング溝とが交互に設けられていて、回転体の環状流路と環状Oリング溝との間には、環状封止凸部が設けられていて、Oリングが、環状Oリング溝に嵌合されていて環状流路を封止し、環状封止凸部の環状流路側の壁面が、環状Oリング溝側から環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす、ことを特徴とする。 The rotary joint of the present invention includes a rotating body, a fixed body in which the rotating body is accommodated, a bearing that rotatably supports the rotating body on the fixed body, and an O provided between the rotating body and the fixed body. An annular flow path and an annular O-ring groove are provided alternately on the rotating body, and an annular sealing convex portion is provided between the annular flow path and the annular O-ring groove of the rotating body. The O-ring is fitted in the annular O-ring groove to seal the annular flow path, and the wall surface on the annular flow path side of the annular sealing convex portion is formed from the annular O-ring groove side to the annular flow path. An inclined wall surface is formed in which the radial distance of the annular flow path decreases as it goes to the center of the axial width.
本発明は、回転軸の高剛性化と装置全体の小型化とを図ることができるロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータを提供することができる。 The present invention can provide a rotary actuator with a built-in rotary joint that can increase the rigidity of the rotating shaft and reduce the size of the entire apparatus.
以下、本発明に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータの実施形態(実施例)の1例について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, one example of an embodiment (example) of a rotary actuator with a built-in rotary joint according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態の構成の説明)
以下、この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータの構成について説明する。
(Description of Configuration of Embodiment)
The configuration of the rotary joint built-in type rotary actuator according to this embodiment will be described below.
(ロータリーアクチュエータ1の説明)
この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ(以下、単に「ロータリーアクチュエータ」と称する)1は、図1、図2に示すように、駆動モータ2と、回転軸3と、ハウジング4と、Oリング51、52、53、54、55(以下、「51〜55」と称する場合がある)と、第1軸受61および第2軸受62と、原点センサ7と、テーブル8と、を備える。ロータリーアクチュエータ1は、ロータリージョイント10を内蔵する。ロータリージョイント10は、回転体としての回転軸3と、固定体としてのハウジング4と、封止部材としてのOリング51〜55と、軸受としての第1軸受61および第2軸受62と、を備える。
(Description of rotary actuator 1)
As shown in FIGS. 1 and 2, a rotary actuator with a built-in rotary joint (hereinafter simply referred to as “rotary actuator”) 1 according to this embodiment includes a
(駆動モータ2の説明)
駆動モータ2は、この例では、ギア付モータである。駆動モータ2は、図1、図2に示すように、駆動軸20とケーシング21とを有する。駆動軸20は、駆動モータ2の駆動により中心線CL回りに回転する。駆動モータ2は、駆動軸20の中心線CL方向(軸方向)が重力方向(上下方向)に一致もしくはほぼ一致するように、グランドG中に埋設されている。ケーシング21の一端部(上端部)は、グランドGの表面から上に突出している。駆動軸20の一端部(上端部)は、ケーシング21の一端面(上端面)から上に突出している。
(Description of drive motor 2)
In this example, the
(回転軸3の説明)
回転軸3は、図1、図3(A)、図4(A)、(B)、図5に示すように、ロータリージョイント10の回転体を構成する。回転軸3の両端部(上下両端部)は、第1軸受61と第2軸受62とにより、ハウジング4に回転可能に支持されている。ここで、回転軸3の第1軸受61と第2軸受62との間の部分を、この例では、「中間部分」と称する。回転軸3の第1軸受61側の一端部(上端部)には、テーブル8が取り付けられている。回転軸3の第2軸受62側の他端部(下端部)は、駆動軸20の一端部にカップリング9を介して連結されている。
(Description of rotating shaft 3)
The
回転軸3は、駆動軸20の回転により中心線CL回りに回転する。回転軸3の中心線CLと駆動軸20の中心線CLとは、一致もしくはほぼ一致する。回転軸3と駆動軸20とは、回転軸3の中心線CL方向(軸方向)、駆動軸20の軸方向に配置されている。ここで、軸方向とは、回転軸3の中心線CL、駆動軸20の中心線CLに沿った方向であって、この例では、上下方向である。
The
回転軸3の中間部分には、複数本この例では4本の流路と、複数本この例では5本の環状Oリング溝331、332、333、334、335(以下、「331〜335」と称する場合がある)と、がそれぞれ設けられている。流路は、環状流路301、302、303、304(以下、「301〜304」と称する場合がある)と、径流路311、312、313、314(以下、「311〜314」と称する場合がある)と、軸流路321、322、323、324(以下、「321〜324」と称する場合がある)と、を有する。
In the intermediate portion of the
環状流路301〜304は、環状溝からなり、回転軸3の中間部分の外周面に回転軸3の周方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。径流路311〜314は、回転軸3の中間部分に回転軸3の径方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。軸流路321〜324は、回転軸3の中間部分から一端面(上端面)にかけて軸方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。4本の環状流路301〜304と4本の径流路311〜314と4本の軸流路321〜324とは、それぞれ、相互に連通している。
The
環状Oリング溝331〜335は、環状溝からなり、回転軸3の中間部分の外周面に回転軸3の周方向に等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。4本の環状流路301〜304と5本の環状Oリング溝331〜335とは、交互に設けられている。環状流路301〜304は、横V形状をなす。環状Oリング溝331〜335は、横凹形状をなす。
The annular O-
(環状封止凸部34U、34Dの説明)
図3(A)に示すように、横V形状をなす環状流路301〜304と横凹形状をなす環状Oリング溝331〜335との間には、環状封止凸部34U、34Dが設けられている。環状封止凸部は、上側の環状封止凸部34Uと、下側の環状封止凸部34Dと、から一体に構成されている。
(Description of annular sealing
As shown in FIG. 3A, annular sealing
環状封止凸部34U、34Dの環状流路301〜304側の壁面35は、環状Oリング溝331〜335側から環状流路301〜304の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路301〜304の径方向(回転軸3の径方向)の距離が短くなる傾斜壁面をなす。一方、環状封止凸部34U、34Dの環状Oリング溝331〜335側の壁面36は、フランジ部37を介して、環状Oリング溝331〜335の径方向(回転軸3の径方向)の水平壁面をなす。この結果、環状封止凸部34U、34Dのうち、傾斜壁面35と水平壁面36との間の部分(フランジ部37を含む部分)は、横ほぼレ形状をなす。
The
以下、各部の回転軸3の軸方向の幅、および、各部の幅の相対寸法について説明する。幅Aは、上下両側の環状封止凸部34U、34Dの幅である。すなわち、上下に隣り合う環状Oリング溝331〜335側の水平壁面36間の幅であって、上側の環状封止凸部34Uの水平壁面36と下側の環状封止凸部34Dの水平壁面36との間の幅である。幅Bは、環状流路301〜304の幅である。幅Cは、環状封止凸部34U、34Dのフランジ部37の幅(以下、「フランジ部37の幅」と称する)である。上下両側の環状封止凸部34U、34Dの幅Aは、環状流路301〜304の幅Bと、フランジ部37の幅Cの2倍と、の和である。すなわち、A=B+2C、である。
Hereinafter, the axial width of the
ここで、上側の環状封止凸部34Uの軸方向の幅と、下側の環状封止凸部34Dの軸方向の幅とは、それぞれ、上下両側の環状封止凸部34U、34Dの幅Aの2分の1(A/2、B/2+C)であり、環状封止凸部34U、34Dの壁面強度を十分に保持することができる程度の幅である。環状封止凸部34U、34Dの壁面強度とは、圧縮流体、この例では、圧縮空気(図3(A)中の実線矢印を参照)がOリング51〜55を環状封止凸部34U、34Dの水平壁面36に圧接した時に、環状封止凸部34U、34Dが変形しない程度の強度を言う。
Here, the axial width of the upper annular sealing
(ハウジング4の説明)
ハウジング4は、図1、図2、図3(A)、図4(A)、(B)、図5に示すように、ロータリージョイント10の固定体を構成する。ハウジング4は、中空状の四角筒形状をなす。ハウジング4の一端部(下端部)は、ケーシング21の一端部に取り付けられている。ハウジング4は、グランドG上に設置されている。ハウジング4は、回り止め部材40により、グランドGに固定されている。
(Description of housing 4)
The
ハウジング4内には、カップリング9、回転軸3、Oリング51〜55および第1軸受61、第2軸受62が収容されている。ハウジング4には、回転軸3の両端部が第1軸受61、第2軸受62により回転可能に支持されている。ここで、ハウジング4の第1軸受61と第2軸受62との間の部分を、この例では、「中間部分」と称する。
In the
ハウジング4の中間部分には、4個の供給孔401、402、403、404(以下、「401〜404」と称する場合がある)が設けられている。4個の供給孔401〜404と4本の環状流路301〜304とは、それぞれ、相互に連通している。供給孔401〜404には、継手411、412、413、414(以下、「411〜414」と称する場合がある)を介して、配管421、422、423、424(以下、「421〜424」と称する場合がある)の一端が着脱可能に接続されている。配管421〜424の他端は、流体発生源、たとえば、圧縮空気を発生するコンプレッサー(図示せず)に、継手(図示せず)を介して着脱可能に接続されている。
Four
(Oリング51〜55の説明)
Oリング51〜55は、図1、図3(A)に示すように、5本の環状Oリング溝331〜335と同数の5本有する。Oリング51〜55は、回転軸3とハウジング4との間であって、第1軸受61と第2軸受62との間に設けられている。5本のOリング51〜55は、5本の環状Oリング溝331〜335にそれぞれ嵌合されている。Oリング51〜55は、回転軸3の外周面とハウジング4の内面とにそれぞれ密封当接している。5本のOリング51〜55は、4本の環状流路301〜304および4個の供給孔401〜404をそれぞれ封止する。
(Description of O-rings 51-55)
As shown in FIGS. 1 and 3A, the O-
(第1軸受61と、第2軸受62の説明)
第1軸受61は、図1に示すように、回転軸3の一端部を回転可能に支持して、回転軸3のアキシアル荷重を主に支える(負荷を保持する)アンギュラ玉軸受である。第2軸受62は、同じく図1に示すように、回転軸3の他端部を回転可能に支持して、回転軸3の軸振れを主に防止する軸受である。
(Description of the
As shown in FIG. 1, the
(原点センサ7の説明)
原点センサ7は、図1、図2、図5に示すように、本体部70と、センサ部71と、を有する。本体部70は、ハウジング4のうちカップリング9に対応する箇所の外面に配置されていてハウジング4に取り付けられている。センサ部71は、ハウジング4に設けられている窓部43からハウジング4内に挿入されていて、かつ、ハウジング4内においてカップリング9に対向して配置されている。センサ部71は、二股形状をなしている。二股形状のセンサ部71の空間を挟んで対向する面には、発光素子72と受光素子73とが設けられている。
(Description of origin sensor 7)
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the
発光素子72と受光素子73との間の光路(図1中の実線矢印を参照)の位置がセンサ部71のセンサ位置である。ドグがセンサ部71のセンサ位置を通過すると、発光素子72と受光素子73との間の光路が遮断され、原点センサ7が遮光状態を検出し、その検出結果を出力信号として制御装置(図示せず)に出力する。かかる原点センサ7においては、ドグが通過するセンサ部71のセンサ位置を、可動体としての駆動軸20、回転軸3、テーブル8の原点(駆動モータ2の駆動軸20の角度原点)とする。
The position of the optical path (see the solid line arrow in FIG. 1) between the light emitting
(テーブル8の説明)
テーブル8は、平面(上)から見て円形形状をなす。テーブル8は、図1、図2に示すように、分配部材80を介して、回転軸3の一端部に取り付けられている。分配部材80の一端部(下端部)には、凹部81が分配部材80の一端面(下端面)から軸方向に設けられている。分配部材80の凹部81には、回転軸3の一端部が嵌合されている。分配部材80と回転軸3とは、スクリュー82により一体に取り付けられている。
(Description of Table 8)
The table 8 has a circular shape when viewed from the plane (top). As shown in FIGS. 1 and 2, the table 8 is attached to one end of the
分配部材80には、4本の分配路83が等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。なお、図1においては、2本の分配路831、833が図示されている。4本の分配路83は、一端(下端)から他端(側端)にかけて、軸方向から径方向に向けて直角にもしくはほぼ直角に屈曲されて設けられている。4本の分配路83の一端は、凹部81の底面において開口していて4本の軸流路321〜324の一端(上端)の開口に連通している。4本の分配路83の他端は、分配部材80の外周面において開口している。4本の分配路83の他端の開口には、4個の継手84を介して、4本の配管85の一端が着脱可能に接続されている。なお、図1においては、2個の継手841、843と2本の配管851、853が、図2においては、3個の継手841、842、843と3本の配管851、852、853が、それぞれ、図示されている。
The
分配部材80の他端面(上端面)には、テーブル8の一面(下面)がスクリューなど(図示せず)により取り付けられている。テーブル8の他面(上面)の周縁には、4個の工具や治具、この例では、エアチャック86が等間隔もしくはほぼ等間隔に設けられている。4個のエアチャック86には、4個の継手(図示せず)を介して、4本の配管85の他端が着脱可能に接続されている。なお、図1においては、1個のエアチャック861が、図2においては、3個のエアチャック861、862、863が、それぞれ、図示されている。
One surface (lower surface) of the table 8 is attached to the other end surface (upper surface) of the
(カップリング9の説明)
カップリング9は、図1、図5に示すように、円筒形状をなす。カップリング9中には、駆動軸20の一端部と回転軸3の他端部とがカップリング9の両開口から挿入されている。カップリング9には、3本のねじ91、92、93がねじ込まれている。第1のねじ91、第2のねじ92の先端面は、カップリング9の内周面から突出していて、駆動軸20の一端部の平面(Dカット面)に当接している。第3のねじ93の先端面は、カップリング9の内周面から突出していて、回転軸3の一端部の平面(Dカット面)に当接している。
(Description of coupling 9)
As shown in FIGS. 1 and 5, the
駆動軸20に当接している第1のねじ91は、カップリング9の外周面から突出していて、センサ部71のセンサ位置を通過するドグの機能を有する。第1のねじ91がセンサ部71のセンサ位置を通過した時(図5中の二点鎖線を参照)のロータリージョイント10の回転軸3の位置を原点とする。
The
(実施形態の作用の説明)
この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
(Description of the operation of the embodiment)
The rotary actuator with a built-in rotary joint according to this embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
駆動モータ2を駆動させる。すると、図1、図2、図5中の実線矢印および図5中の二点鎖線矢印に示すように、駆動軸20が中心線CL回りに回転する。それに伴って、カップリング9を介して回転軸3も同様に中心線CL回りに回転し、さらに、テーブル8が中心線CL回りに回転する。このとき、ドグの第1のねじ91がセンサ部71のセンサ位置を通過すると、原点センサ7が原点を検出し、その検出結果を出力信号として制御装置に出力する。
The
一方、コンプレッサーを駆動させて、圧縮空気(図3(A)、図4(A)、(B)中の実線矢印および破線矢印を参照)を、この例では、第1の配管421および第1の継手411を経て第1の供給孔401に供給させる。すると、圧縮空気は、第1の環状流路301、第1の径流路311、第1の軸流路321、第1の分配路831、第1の継手841、第1の配管851を経て、第1のエアチャック861に供給される。これにより、第1のエアチャック861が作動する。
On the other hand, by driving the compressor, compressed air (refer to solid line arrows and broken line arrows in FIGS. 3A, 4A, and 4B), in this example, the
また、圧縮空気を、第2の配管422および第2の継手412を経て第2の供給孔402に供給させると、圧縮空気が、第2の環状流路302、第2の径流路312、第2の軸流路322、第2の分配路(図示せず)、第2の継手842、第2の配管852を経て、第2のエアチャック862に供給されて、第2のエアチャック862が作動する。
When compressed air is supplied to the
さらに、圧縮空気を、第3の配管423および第3の継手413を経て第3の供給孔403に供給させると、圧縮空気が、第3の環状流路303、第3の径流路313、第3の軸流路323、第3の分配路833、第3の継手843、第3の配管853を経て、第3のエアチャック863に供給されて、第3のエアチャック863が作動する。
Further, when compressed air is supplied to the
さらにまた、圧縮空気を、第4の配管424および第4の継手414を経て第4の供給孔404に供給させると、圧縮空気が、第4の環状流路304、第4の径流路314、第4の軸流路324、第4の分配路(図示せず)、第4の継手(図示せず)、第4の配管(図示せず)を経て、第4のエアチャック(図示せず)に供給されて、第4のエアチャックが作動する。
Furthermore, when compressed air is supplied to the
(実施形態の効果の説明)
この実施形態に係るロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ(以下、「ロータリーアクチュエータ1」と称する)は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
(Explanation of effect of embodiment)
The rotary joint built-in type rotary actuator (hereinafter referred to as “
ロータリーアクチュエータ1は、駆動モータ2の駆動軸20に連結されている回転軸3と、駆動モータ2のケーシング21に取り付けられていて回転軸3が収容されているハウジング4と、を備えるものであって、回転軸3がロータリージョイント10の回転体を構成し、ハウジング4がロータリージョイント10の固定体を構成するものである。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、ロータリージョイント10が内蔵されているものであって、ロータリーアクチュエータ1の回転軸3およびハウジング4とロータリージョイント10の回転体および固定体とが軸方向に配置されているものではない。これにより、ロータリーアクチュエータ1は、装置全体が軸方向には大型化しない。しかも、ロータリーアクチュエータ1は、回転軸3の剛性を上げるために、回転軸3の両端部を回転可能に支承する第1軸受61と第2軸受62との間の距離を長くしても、装置全体が軸方向にはさほど大型化しない。
The
また、ロータリーアクチュエータ1は、ロータリージョイント10が内蔵されているものであって、ロータリーアクチュエータ1の回転軸3およびハウジング4とロータリージョイント10の回転体および固定体とが径方向に配置されているものではない。これにより、ロータリーアクチュエータ1は、装置全体が径方向には大型化しない。このように、ロータリーアクチュエータ1は、回転軸3の高剛性化と装置全体の小型化とを図ることができる。
The
さらに、ロータリーアクチュエータ1は、ロータリージョイント10が内蔵されているものであるから、ロータリージョイント10の回転体である回転軸3に取り付けたテーブル8の回転軸3に対して反対側(上側)においてスペースを確保することができる。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、テーブル8の回転中心(中心線CL)もしくはその近傍に電気系統のスリップリングを配置することができる。
Furthermore, since the
さらにまた、ロータリーアクチュエータ1は、ロータリージョイント10の固定体であるハウジング4がグランドG上に設置されていてかつ回り止め部材40によりグランドGに固定されている。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、ハウジング4とグランドGとの間の回り止め部材40が占める占有スペースをコンパクトにすることができ、テーブル8における作業範囲が広範囲となり、作業性が向上する。
Further, in the
ここで、既存のインデックステーブルについて説明する。既存のインデックステーブルは、グランド上に本体の下面が設置固定されていて、本体の上面にテーブルの下面が回転可能に支持されていて、ターンテーブルの上面の中央部にロータリージョイントが設けられているものである。この結果、既存のインデックステーブルは、テーブルの上側にはロータリージョイントとロータリージョイントに接続されている配管などが占めるので、テーブルの上側においてスペースを確保することが難しい。また、既存のインデックステーブルは、回り止め部材をグランドから本体およびテーブルを跨いでロータリージョイントの固定体に取り付ける必要があるので、グランドから本体およびテーブルを迂回して固定体までの回り止め部材が占める占有スペースが大型化して、テーブルにおける作業範囲が狭くなり、作業性が低下する。 Here, the existing index table will be described. In the existing index table, the lower surface of the main body is installed and fixed on the ground, the lower surface of the table is rotatably supported on the upper surface of the main body, and a rotary joint is provided in the center of the upper surface of the turntable. Is. As a result, in the existing index table, the rotary joint and piping connected to the rotary joint occupy the upper side of the table, so it is difficult to secure a space on the upper side of the table. In addition, since the existing index table needs to be attached to the rotary joint fixed body across the main body and the table from the ground, the anti-rotation member occupies the fixed body by bypassing the main body and the table from the ground. Occupied space becomes larger, the work range on the table is narrowed, and workability is reduced.
これに対して、ロータリーアクチュエータ1は、前記の通り、テーブル8の上側においてスペースを確保することができ、また、テーブル8における作業範囲が広範囲となり、作業性が向上する。
On the other hand, as described above, the
ロータリーアクチュエータ1は、第1軸受61と第2軸受62との間に、4本の流路(環状流路301〜304、径流路311〜314、軸流路321〜324)、4個の供給孔401〜404および5本のOリング51〜55を、設けるものである。すなわち、ロータリーアクチュエータ1は、第1軸受61と第2軸受62との間のデットスペースにおいて、回転軸3およびハウジング4によりロータリージョイント10の回転体および固定体を構成するものである。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、軸方向において、装置全体の小型化をさらに確実に図ることができる。
The
ロータリーアクチュエータ1は、流路が環状流路301〜304と径流路311〜314と軸流路321〜324とを有し、Oリング51〜55が環状Oリング溝331〜335に嵌合し、供給孔401〜404と環状流路301〜304と径流路311〜314と軸流路321〜324とが連通しかつOリング51〜55により封止されている。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、流体、特に、圧縮流体、この例では、圧縮空気を、漏洩無く確実に供給することができる。
In the
ロータリーアクチュエータ1およびロータリージョイント10は、環状封止凸部34U、34Dの環状流路301〜304側の壁面35が、環状Oリング溝331〜335側から環状流路301〜304の軸方向幅の中央に行くに従って、環状流路301〜304の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす。この結果、ロータリーアクチュエータ1およびロータリージョイント10は、上下の環状封止凸部34U、34Dの幅A/2(B/2+C)を、環状Oリング溝331〜335の水平壁面36の壁面強度が十分に保持できる程度の幅としても、上下に隣り合う環状Oリング溝331〜335の水平壁面36間の軸方向の幅A(B+2C)を、図3(B)に示す従来の環状封止凸部340における上下に隣り合う環状Oリング溝330の水平壁面350、360間の回転軸(回転体)30の軸方向の幅A1に対して、小さく(狭く)することができる。
In the
以下、図3(B)に示す既存のロータリージョイントの環状封止凸部340について説明する。既存の環状封止凸部340は、環状流路300側の壁面350が環状Oリング溝330側の壁面360と同様に回転軸(回転体)30の径方向の水平壁面をなす。この結果、相対向する上下の水平壁面350、360、すなわち、環状流路300は、凹形状(横凹形状)をなす。
Hereinafter, the annular sealing
つぎに、既存の環状封止凸部340における上下に隣り合う環状Oリング溝330側の水平壁面360間の幅A1について説明する。この幅A1は、凹形状の環状流路300の幅B1と、既存の環状封止凸部340の幅C1の2倍と、の和である。すなわち、A1=B1+2C1、である。
Next, the width A <b> 1 between the horizontal wall surfaces 360 on the side of the annular O-
ここで、既存の環状封止凸部340の幅C1は、既存の環状封止凸部340の壁面強度が十分に保持できる程度の幅を必要とし、この実施形態の環状封止凸部34U、34Dの幅A/2と同等もしくはほぼ同等である。すなわち、C1=A/2、である。また、既存の環状封止凸部340による凹形状の環状流路300の幅B1は、この実施形態の環状封止凸部34U、34DによるV形状の環状流路301〜304の幅Bと同等もしくはほぼ同等である。すなわち、B1=B、である。この結果、既存の環状封止凸部340における上下に隣り合う環状Oリング溝330側の水平壁面360間の幅A1は、この実施形態の上下に隣り合う環状Oリング溝331〜335側の水平壁面36間の幅Aに対して、大きく(広く)なる。すなわち、A1=B1+2C1≒B+A、であり、B1もしくはB分大きく(広く)なる。
Here, the width C1 of the existing annular sealing
以上から、ロータリーアクチュエータ1およびロータリージョイント10は、上下に隣り合う環状Oリング溝331〜335側の水平壁面36間の幅A(B+2C)を、図3(B)に示す既存の環状封止凸部340における上下に隣り合う環状Oリング溝330側の水平壁面360間の幅A1に対して、B1もしくはB分小さく(狭く)することができる。すなわち、ロータリーアクチュエータ1は、環状封止凸部34U、34Dの壁面強度を十分に保持しつつ、回転軸3の軸方向の長さを小さくすることができる。
From the above, the
ロータリーアクチュエータ1は、駆動軸20と回転軸3とを連結するカップリング9の第1のねじ91に原点センサ7のセンサ部71のセンサ位置を通過するドグの機能を持たせるものである。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、駆動軸20、回転軸3の軸方向において、装置全体の小型化をさらに確実に図ることができる。
In the
ロータリーアクチュエータ1は、原点センサ7のセンサ部71をハウジング4内にカップリング9に対向して配置し、ハウジング4内に配置されているカップリング9の第1のねじ91にドグの機能を持たせるものである。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、原点センサ7の本体部70がハウジング4のうちカップリング9に対応する箇所の外面に配置されるが、原点センサ7のセンサ部71およびドグ機能の第1のねじ91がハウジング4内に配置されるので、原点センサ7の本体部70のハウジング4外面からの突出量を小さくすることができる。
In the
以下、既存の原点センサについて説明する。既存の原点センサは、本体部およびセンサ部をハウジングの外に配置し、ハウジング内の駆動軸および回転軸の回転に連動して回転するドグを、ハウジング外に突出させてセンサ部のセンサ位置を通過させるものである。この結果、既存の原点センサは、本体部、センサ部およびドグのハウジング外面からの突出量が大きくなり、構造が複雑となる。これに対して、ロータリーアクチュエータ1は、原点センサ7の本体部70のハウジング4外面からの突出量を小さくすることができ、構造が簡単である。
Hereinafter, the existing origin sensor will be described. In the existing origin sensor, the main body and the sensor unit are arranged outside the housing, and a dog that rotates in conjunction with the rotation of the drive shaft and the rotation shaft inside the housing is projected outside the housing to position the sensor position of the sensor unit. It is to pass through. As a result, the existing origin sensor has a large amount of protrusion from the housing outer surface of the main body, sensor, and dog, and the structure becomes complicated. On the other hand, the
ロータリーアクチュエータ1は、第1軸受61が回転軸3の一端部を回転可能に支持して回転軸3のアキシアル荷重を主に支える(負荷を保持する)アンギュラ玉軸受であり、第2軸受62が、回転軸3の他端部を回転可能に支持して回転軸3の軸振れを主に防止する軸受である。この結果、ロータリーアクチュエータ1は、回転軸3が高スラスト荷重および高曲げモーメントに対して十分な耐久性が得られ、回転軸3の高剛性化を確実に図ることができる。
The
(変形例の説明)
以下、ロータリージョイントの変形例を図6を参照して説明する。図6(A)は、環状封止凸部34U、34Dの変形例を示す。前記の実施形態の環状封止凸部34U、34Dは、環状Oリング溝331〜335側の壁面36にフランジ部37を設けたものである。これに対して、図6(A)に示す環状封止凸部34U、34Dは、環状Oリング溝331〜335側の壁面36にフランジ部を設けていないものである。
(Description of modification)
Hereinafter, a modification of the rotary joint will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows a modification of the annular sealing
図6(B)は、環状流路の変形例を示す。前記の実施形態の環状流路301〜304は、上下の傾斜壁面35により形成されているものである。これに対して、図6(B)に示す環状流路301〜304は、上下の傾斜壁面35と、その上下の傾斜壁面35の間の底面38と、により形成されているものである。
FIG. 6B shows a modification of the annular flow path. The
(実施形態以外の例の説明)
なお、前記の実施形態において、ロータリーアクチュエータ1は、軸方向が重力方向に一致もしくはほぼ一致するように、縦(垂直)に配置されている。しかしながら、この発明においては、ロータリーアクチュエータ1を、軸方向が重力方向に対して垂直もしくはほぼ垂直になるように、横(水平)に配置するものであっても良い。
(Description of example other than embodiment)
In the above-described embodiment, the
また、前記の実施形態において、ロータリージョイント10は、ロータリーアクチュエータ1に内蔵されているものである。しかしながら、この発明においては、ロータリージョイント10として、ロータリーアクチュエータ1に内蔵されていないロータリージョイントであっても良い。この場合のロータリージョイントは、回転体としての回転軸3と、固定体としてのハウジング4と、軸受としての第1軸受61および第2軸受62と、封止部材としてのOリング51〜55と、を備えるものである。
In the above-described embodiment, the rotary joint 10 is built in the
さらに、前記の実施形態において、ロータリーアクチュエータ1は、ロータリージョイント10を内蔵するものである。しかしながら、この発明においては、ロータリーアクチュエータ1として、ロータリージョイント10を内蔵しないロータリーアクチュエータであっても良い。この場合のロータリーアクチュエータは、駆動モータ2と、回転軸3と、ハウジング4と、原点センサ7と、を備えるものである。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
なお、この発明は、前記の実施形態により限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited by the said embodiment.
1…ロータリーアクチュエータ(ロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ)
10…ロータリージョイント
2…駆動モータ
20…駆動軸
21…ケーシング
3…回転軸(回転体)
301、302、303、304…環状流路(流路)
311、312、313、314…径流路(流路)
321、322、323、324…軸流路(流路)
331、332、333、334、335…環状Oリング溝
34U…上側の環状封止凸部
34D…下側の環状封止凸部
35…傾斜壁面
36…水平壁面
37…フランジ部
38…底面
30…既存の回転軸
300…既存の環状流路
330…既存の環状Oリング溝
340…既存の環状封止凸部
350、360…既存の水平壁面
4…ハウジング(固定体)
40…回り止め部材
401、402、403、404…供給孔
411、412、413、414…継手
421、422、423、424…配管
43…窓部
51、52、53、54、55…Oリング(封止部材)
61…第1軸受(軸受)
62…第2軸受(軸受)
7…原点センサ
70…本体部
71…センサ部
72…発光素子
73…受光素子
8…テーブル
80…分配部材
81…凹部
82…スクリュー
83、831、833…分配路
84、841、842、843…継手
85、851、852、853…配管
86、861、862、863…エアチャック
9…カップリング
91…ねじ(ドグ)
92…ねじ
93…ねじ
A…上下両側の環状封止凸部の幅
B…環状流路の幅
C…フランジ部の幅
A1…上下両側の既存の環状封止凸部の幅
B1…既存の環状流路の幅
C1…既存の環状封止凸部の幅
CL…中心線
G…グランド
1 ... Rotary actuator (rotary actuator with built-in rotary joint)
DESCRIPTION OF
301, 302, 303, 304 ... annular channel (channel)
311, 312, 313, 314... Radial flow path (flow path)
321, 322, 323, 324 ... axial flow path (flow path)
331, 332, 333, 334, 335 ... annular O-
40:
61 ... 1st bearing (bearing)
62 ... Second bearing (bearing)
DESCRIPTION OF
92 ...
Claims (6)
前記駆動軸に連結されている回転軸と、
前記ケーシングに取り付けられていて、前記回転軸が収容されているハウジングと、
前記回転軸の両端部を前記ハウジングに回転可能に支持する第1軸受および第2軸受と、
を備え、
前記回転軸は、ロータリージョイントの回転体を構成し、
前記ハウジングは、ロータリージョイントの固定体を構成する、
ことを特徴とするロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。 A drive motor having a drive shaft and a casing;
A rotating shaft coupled to the drive shaft;
A housing attached to the casing and containing the rotating shaft;
A first bearing and a second bearing that rotatably support both ends of the rotating shaft on the housing;
With
The rotating shaft constitutes a rotating body of a rotary joint,
The housing constitutes a fixed body of the rotary joint,
A rotary actuator with a built-in rotary joint.
前記ハウジングの前記第1軸受と前記第2軸受との間の部分には、1個もしくは複数個の供給孔が設けられていて、
前記回転軸と前記ハウジングとの間であって、前記第1軸受と前記第2軸受との間の部分には、複数本の封止部材が設けられていて、
1個もしくは複数個の前記供給孔と1本もしくは複数本の前記流路とは、相互に連通していて、複数本の前記封止部材により封止されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。 One or a plurality of flow paths are provided in a portion between the first bearing and the second bearing of the rotating shaft,
One or a plurality of supply holes are provided in a portion of the housing between the first bearing and the second bearing,
A plurality of sealing members are provided between the rotating shaft and the housing and between the first bearing and the second bearing,
The one or a plurality of the supply holes and the one or a plurality of the flow paths communicate with each other and are sealed by a plurality of the sealing members.
The rotary actuator with a built-in rotary joint according to claim 1.
周方向に設けられている1本もしくは複数本の環状流路と、
径方向に設けられている1本もしくは複数本の径流路と、
軸方向に設けられている1本もしくは複数本の軸流路と、
を有し、
複数本の前記封止部材は、前記回転軸に1本もしくは複数本の前記環状流路と交互に設けられている複数本の環状Oリング溝に嵌合されているOリングであり、
1個もしくは複数個の前記供給孔と1本もしくは複数本の前記環状流路と1本もしくは複数本の前記径流路と1本もしくは複数本の前記軸流路とは、相互に連通していて、複数本の前記Oリングにより封止されている、
ことを特徴とする請求項2に記載のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。 One or more of the flow paths are
One or a plurality of annular channels provided in the circumferential direction;
One or a plurality of radial channels provided in the radial direction;
One or a plurality of axial flow paths provided in the axial direction;
Have
The plurality of sealing members are O-rings fitted in a plurality of annular O-ring grooves provided alternately with one or a plurality of the annular flow channels on the rotation shaft,
One or a plurality of the supply holes, one or a plurality of the annular channels, one or a plurality of the radial channels, and one or a plurality of the shaft channels communicate with each other. , Sealed by a plurality of the O-rings,
The rotary actuator with a built-in rotary joint according to claim 2.
前記環状封止凸部の前記環状流路側の壁面は、前記環状Oリング溝側から前記環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、前記環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす、
ことを特徴とする請求項3に記載のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。 Between the annular flow path of the rotating shaft and the annular O-ring groove, an annular sealing convex portion is provided,
The wall surface on the annular channel side of the annular sealing convex portion is an inclined wall surface in which the radial distance of the annular channel becomes shorter from the annular O-ring groove side toward the center of the axial width of the annular channel. Make
The rotary actuator with a built-in rotary joint according to claim 3.
前記原点センサは、本体部と、センサ部と、を有し、
前記回転軸は、カップリングを介して前記駆動軸に連結されていて、
前記本体部は、前記ハウジングのうち前記カップリングに対応する箇所に取り付けられていて、
前記センサ部は、前記ハウジング内に前記カップリングに対向して配置されていて、
前記カップリングには、前記センサ部のセンサ位置を通過するドグが設けられている、
こと特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のロータリージョイント内蔵タイプのロータリーアクチュエータ。 Equipped with an origin sensor,
The origin sensor has a main body part and a sensor part,
The rotating shaft is connected to the driving shaft via a coupling,
The main body is attached to a location corresponding to the coupling in the housing,
The sensor portion is disposed in the housing so as to face the coupling,
The coupling is provided with a dog that passes through the sensor position of the sensor unit,
The rotary actuator with a built-in rotary joint according to any one of claims 1 to 4.
前記回転体が収容されている固定体と、
前記回転体を前記固定体に回転可能に支持する軸受と、
前記回転体と前記固定体との間に設けられているOリングと、
を備え、
前記回転体には、環状流路と環状Oリング溝とが交互に設けられていて、
前記回転体の前記環状流路と前記環状Oリング溝との間には、環状封止凸部が設けられていて、
前記Oリングは、前記環状Oリング溝に嵌合されていて前記環状流路を封止し、
前記環状封止凸部の前記環状流路側の壁面は、前記環状Oリング溝側から前記環状流路の軸方向幅の中央に行くに従って、前記環状流路の径方向の距離が短くなる傾斜壁面をなす、
ことを特徴とするロータリージョイント。
A rotating body,
A stationary body in which the rotating body is accommodated;
A bearing rotatably supporting the rotating body on the fixed body;
An O-ring provided between the rotating body and the fixed body;
With
The rotating body is provided with annular channels and annular O-ring grooves alternately,
An annular sealing convex portion is provided between the annular flow path of the rotating body and the annular O-ring groove,
The O-ring is fitted in the annular O-ring groove to seal the annular flow path,
The wall surface on the annular channel side of the annular sealing convex portion is an inclined wall surface in which the radial distance of the annular channel becomes shorter from the annular O-ring groove side toward the center of the axial width of the annular channel. Make
A rotary joint characterized by that.
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