JPH10259804A - ラックピニオン形ロータリアクチュエータ - Google Patents

ラックピニオン形ロータリアクチュエータ

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JPH10259804A
JPH10259804A JP9084739A JP8473997A JPH10259804A JP H10259804 A JPH10259804 A JP H10259804A JP 9084739 A JP9084739 A JP 9084739A JP 8473997 A JP8473997 A JP 8473997A JP H10259804 A JPH10259804 A JP H10259804A
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JP
Japan
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rack
main shaft
bearing
rotary actuator
pinion
Prior art date
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Pending
Application number
JP9084739A
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English (en)
Inventor
Shigehiro Toyoda
重廣 豊田
Daiki Maki
大樹 真木
Makoto Miyahara
誠 宮原
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CKD Corp
Original Assignee
CKD Corp
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Publication date
Application filed by CKD Corp filed Critical CKD Corp
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Publication of JPH10259804A publication Critical patent/JPH10259804A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/065Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the rack-and-pinion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、しかも高荷重に耐え得る高精
度のラックピニオン形ロータリアクチュエータを提供す
る。 【解決手段】 アクチュエータ主軸21の一端には、負
荷を取り付けるためのテーブル28が固定されている。
その主軸21にはピニオン22が一体に形成されてお
り、そのピニオン21に、流体圧を加えることによって
往復駆動されるラック7,8が噛み合わされている。主
軸21のテーブル28取り付け側の端部は他部より大径
の大径部24として一体形成されており、その大径部2
4の外周に大径ベアリング25が嵌合されている。その
大径ベアリング25の外周は、ハウジング2に一体に設
けられている支持部26に直接嵌め込まれるようになっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧を加えるこ
とによって回転力を発生するロータリアクチュエータに
関するもので、特に、流体圧により往復駆動されるラッ
クにピニオンを噛み合わせ、そのピニオンに一体結合さ
れている主軸を往復回転させるようにした、ラックピニ
オン形の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】空気圧などの流体圧を加えることによっ
て回転力を発生するロータリアクチュエータとしては、
ベーン形のもののほか、ラックピニオン形のものが知ら
れている。ラックピニオン形ロータリアクチュエータ
は、ハウジングの内部にラックを往復動自在に設けると
ともに、そのラックにピニオンを噛み合わせておき、流
体圧を加えてラックを往復駆動することにより、ピニオ
ンに一体結合されている主軸を往復回転させるようにし
たものである。その回転力は主軸の端部から取り出され
る。
【0003】このようなロータリアクチュエータにおい
ては、その主軸は回転自在に支持される必要がある。そ
の場合、主軸の負荷が取り付けられる側の端部には大き
な荷重が加わるので、その高荷重に耐え、精度を高く維
持するために、その端部側はできるだけ大径のベアリン
グによって支持されるようにすることが求められる。
【0004】そこで、例えば実開平5−25002号公
報に示されているように、主軸の端部に負荷を取り付け
るための大径の円形テーブルを固定し、そのテーブルの
外周にベアリングを嵌合するとともに、そのベアリング
の外周を支持する軸受箱をアクチュエータハウジングに
取り付けるようにしたものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うに主軸に別体のテーブルを固定し、そのテーブルの外
周をベアリングによって支持するようにしたものでは、
高精度を得るために、主軸の中心線とテーブルの中心線
とを正確に合致させることが必要となり、その加工及び
組み付けに非常な手間がかかるという問題がある。ま
た、主軸とテーブルとが別体であるので、剛性の面でも
不利となる。さらに、上述のようにアクチュエータハウ
ジングとは別個の軸受箱を用いるものでは、それだけ部
品点数が増すことになり、部品管理やその組立が煩雑と
なる。
【0006】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、構造が簡単で組立も容易
であり、しかも高荷重に耐え得る高精度のラックピニオ
ン形ロータリアクチュエータを得ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、ラックピニオン形ロータリアクチュエ
ータの主軸の負荷が取り付けられる側の端部を、他部よ
り大径の大径部として一体形成するとともに、その大径
部の外周にベアリングを嵌合して、そのベアリングによ
り、主軸の負荷取り付け側の端部が回転自在に支持され
るようにしている。このように構成することにより、主
軸の負荷取り付け側の端部は、その大径部に嵌合される
大径のベアリングによって支持されるようになるので、
負荷から加えられる高荷重にも十分に耐え得るものとな
り、高精度のラックピニオン形ロータリアクチュエータ
とすることができる。そして、その大径部は主軸の一端
部に一体形成されるものであるので、その中心線が主軸
の中心線からずれるようなことはなく、そのアクチュエ
ータの組立は極めて容易となる。
【0008】その場合、アクチュエータハウジングに
は、その大径ベアリングの外周が嵌合される支持部を一
体に設けるようにすることが望ましい。そのようにすれ
ば、別体の軸受箱などを使用する必要がなくなるので、
部品点数の増加を防止することができ、シンプルでコン
パクトに構成することが可能となる。そのベアリングと
しては、クロスローラベアリングを用いることもでき
る。そのようなベアリングを用いれば、耐荷重性が一層
向上し、より精度の高いロータリアクチュエータとする
ことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図中、図1は本発明によるラックピ
ニオン形ロータリアクチュエータの一例を示す縦断平面
図であり、図2はその横断面図である。これらの図から
明らかなように、このロータリアクチュエータ1は、ほ
ぼ直方体形状のアクチュエータハウジング2を備えてい
る。そのハウジング2の内部には、長手方向に貫通する
互いに平行な2本のシリンダ孔3,4が設けられてい
る。それらのシリンダ孔3,4の両端は、ハウジング2
の両端面に固着されるカバー5,6によって密閉されて
いる。各シリンダ孔3,4の内部には、それぞれラック
7,8が摺動自在に設けられている。そのラック7,8
は、円柱体の軸線方向中間部の一側面を平面状に削って
その平面部に歯を形成したもので、その両端の円柱部外
周にはピストンリング9,9,…が装着され、それによ
って、ラック7,8の両端にそれぞれピストン10a,
10b;11a,11bが形成されている。そして、そ
れらのピストン10a,10b;11a,11bによっ
て、シリンダ孔3,4内にはラック7,8の両側にそれ
ぞれ流体室12a,12b;13a,13bが区画形成
されるようになっている。
【0010】シリンダ孔3,4の両端を密閉するカバー
5,6には、その一側面に、圧力流体給排用のポート1
4,15が設けられている。カバー5,6及びハウジン
グ2の壁内には、それらのポート14,15にそれぞれ
連通する流路16,17が形成されており、それらの流
路16,17を介して、一方のポート14が流体室12
a及び13bに連通し、他方のポート15が流体室12
b及び13aにそれぞれ連通するようにされている。ま
た、一方のカバー6には、ラック7,8がシリンダ孔
3,4の端部位置近傍まで移動したとき、その端面がカ
バー6に当接することによる衝撃を緩和する緩衝器1
8,19が取り付けられている。
【0011】ハウジング2の中心部には、上下方向に延
びる比較的大径の段付き孔20が形成されている。そし
て、その孔20内に、各ラック7,8の軸線に対して垂
直な軸線を有する中空のアクチュエータ主軸21が配設
されている。図2から明らかなように、その主軸21の
軸線方向中間部にはピニオン22が一体に形成されてい
る。ラック7,8はそのピニオン22の中心軸線に関し
て対称に配置されており、それらのラック7,8がピニ
オン22の反対側面にそれぞれ噛み合うようにされてい
る。
【0012】主軸21の下端部は比較的小径とされてお
り、その外周に小径ベアリング23が嵌合されている。
また、そのベアリング23の外周は、段付き孔20の下
端部内周に嵌合されている。こうして、主軸21の下端
側は小径ベアリング23を介して回転自在に支持される
ようになっている。一方、主軸21の上端部は、ピニオ
ン22の外径よりもやや大径で、他の軸部に比べると十
分に大径の大径部24として一体に形成されている。そ
して、その大径部24の外周に、大径ベアリング25が
嵌合されている。大径部24の長さは大径ベアリング2
5の軸線方向厚さよりも十分に長くされており、その大
径ベアリング25は、その軸線方向の全長にわたって大
径部24に嵌め合わされるようになっている。ハウジン
グ2の上面には、大径ベアリング25の外周が直接嵌合
される凹陥状の支持部26が形成されている。また、そ
の上面には、大径ベアリング25の上部外周面及び上面
を押さえる押さえ部材27が取り付けられている。こう
して、主軸21上端部の大径部24とハウジング2との
間に大径ベアリング25が装着され、主軸21の上端側
がその大径ベアリング25を介して回転自在に支持され
るようになっている。
【0013】主軸21上端部の大径部24の上面には、
円形のテーブル28が、ボルト29によって固定されて
いる。アクチュエータ1によって駆動される負荷は、そ
のテーブル28に取り付けられるようになっている。
【0014】このように構成されたラックピニオン形の
ロータリアクチュエータ1においては、カバー5に設け
られているポート14から圧縮空気などの圧力流体を供
給するとともに、カバー6に設けられているポート15
を大気に開放すると、ラック7,8の両端に加わる圧力
の差により、一方のラック7は図1で右方向に移動し、
他方のラック8が左方向に移動する。その結果、ピニオ
ン22が図1で反時計方向に回転駆動される。そして、
そのピニオン22と一体の主軸21が同方向に回転し、
その回転力が、テーブル28に取り付けられている負荷
に伝えられる。また、圧力流体の供給回路を切り換え
て、カバー5側のポート14を大気に開放するととも
に、カバー6側のポート15から圧力流体を供給するよ
うにすると、ラック7が左方向、ラック8が右方向にそ
れぞれ移動し、ピニオン22が図1で時計方向に回転駆
動される。したがって、負荷には反対方向の回転力が伝
えられる。
【0015】このようにして負荷を駆動するとき、主軸
21にはその反力がテーブル28を介して加えられる。
そのために、主軸21の負荷取り付け側の端部、すなわ
ちその上端部には大きな曲げ力が加わる。しかしなが
ら、このアクチュエータ1の場合には、そのように高荷
重が加わる主軸21の上端部が大径に形成され、その大
径部24がその外周に嵌合される大径ベアリング25に
よって支持されているので、十分に高荷重に耐え得るも
のとなり、その中心軸線がずれるようなことがない。し
かも、その大径部24は、主軸21を形成するときに同
時に形成されるので、その中心軸線は主軸21の中心軸
線に正確に合致する。したがって、このアクチュエータ
1は極めて精度の高いアクチュエータとなる。また、大
径ベアリング25はハウジング2に一体形成された支持
部26に直接嵌め込まれて支持されるので、その荷重支
持性は高く、しかも、軸受箱などの他部品が不要となる
ので、構造が簡単で、その組み付け作業も容易となる。
さらに、その大径ベアリング25は、その軸線方向の全
長にわたって主軸21の大径部24に嵌め合わされるの
で、荷重支持性が極めて良好となる。
【0016】なお、図2には、大径ベアリング25とし
て通常のボールベアリングを用いる例について図示した
が、そのベアリングとしては、図3に示されているよう
なクロスローラベアリング25′を用いることもでき
る。クロスローラベアリング25′を用いれば、より高
荷重に耐え得るものとなり、その精度を更に高めること
ができる。また、上記実施形態の説明では、ピニオン2
2が主軸21に一体形成されるものとしているが、ピニ
オン22部分は別個に形成し、それを、スプライン等を
介して主軸21に一体結合するようにしてもよい。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、主軸の負荷が取り付けられる側の端部を一体
の大径部として形成し、その端部側を、その大径部の外
周に嵌合されるベアリングによって支持するようにして
いるので、部品点数の増加を防ぎ、構造の簡素化を図り
ながら、高荷重に耐え得る高精度のラックピニオン形ロ
ータリアクチュエータとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるラックピニオン形ロータリアクチ
ュエータの一例を示す水平断面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う切断面で見た、そのロー
タリアクチュエータの垂直横断面図である。
【図3】本発明によるロータリアクチュエータの異なる
例を示す、図2と同様の横断面図である。
【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 ハウジング 3,4 シリンダ孔 7,8 ラック 10a,10b;11a,11b ピストン 12a,12b;13a,13b 流体室 21 主軸 22 ピニオン 24 大径部 25 大径ベアリング 25′ クロスローラベアリング 26 支持部 28 テーブル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングの内部に流体圧により往復駆
    動されるラックを設けるとともに、そのラックにピニオ
    ンを噛み合わせることにより、そのピニオンに一体結合
    されている主軸に回転力を発生させるようにしたラック
    ピニオン形ロータリアクチュエータにおいて;前記主軸
    の、負荷が取り付けられる側の端部が、他部より大径の
    大径部として一体形成されており、 その大径部側の前記主軸の端部が、その大径部の外周に
    嵌合されるベアリングにより回転自在に支持されている
    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】 前記ハウジングに、前記ベアリングの外
    周が直接嵌合される支持部が一体に形成されていること
    を特徴とする、 請求項1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】 前記ベアリングの内周が、その軸線方向
    の全長にわたって、前記主軸の大径部に嵌め合わされて
    いることを特徴とする、 請求項1又は2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】 前記ベアリングが、クロスローラベアリ
    ングであることを特徴とする、 請求項1ないし3のいずれか記載のラックピニオン形ロ
    ータリアクチュエータ。
JP9084739A 1997-03-19 1997-03-19 ラックピニオン形ロータリアクチュエータ Pending JPH10259804A (ja)

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