KR100417757B1

KR100417757B1 - 속도가변기구 부착 복합 액추에이터

Info

Publication number: KR100417757B1
Application number: KR10-2001-0011537A
Authority: KR
Inventors: 코이와켄지; 미츠이카이치로
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2004-02-14
Also published as: DE10109755C2; JP2001248607A; TW475035B; US20010018859A1; DE10109755A1; US6431048B2; JP3476731B2; CN1206463C; CN1312441A; KR20010087352A

Abstract

유체압구동 직동실린더의 피스톤로드에, 상기 피스톤로드의 직동추진력을 회전토크로 변환하는 변환기구를 통하여 출력축을 연결하고, 상기 변환기구의 변환동작을 캠홈과 캠종동체를 구비한 동작설정수단으로 제어함으로써 상기 출력축에 직진운동과 요동회전을 행하게 함과 동시에, 상기 피스톤의 구동속도를 상기 출력축의 직진영역 및 요동영역의 각각에 있어서 상기 피스톤에 작용하는 유체압을 조정함으로써 변경가능하게 한다.

Description

속도가변기구 부착 복합 액추에이터{COMBINATION ACTUATOR WITH SPEED VARIABLE MECHANISM}

본 발명은 공작물의 반송 및 조립작업 등에 있어서 사용되는, 직선왕복운동과 회전요동운동을 복합한 유체압구동의 복합 액추에이터에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 직진운동과 요동운동의 양쪽 속도를 가변으로 한 속도가변기구 부착 복합 액추에이터에 관한 것이다.

종래, 요동운동과 직선운동을 복합하여 출력하는 유체압구동의 복합 액추에이터는, 통상 출력축을 요동회전시키는 요동액추에이터와 출력축을 직선구동하는 직동실린더를 조합시킨 기본구조를 가지고 있다. 이 구조는, 독립적으로 구동가능한 직동액추에이터와 요동액추에이터를 단지 결합한 것에 지나지 않기 때문에, 액추에이터의 소형화, 유체압 제어회로의 간소화, 제조비용의 삭감 등의 장해가 되고 있다. 또, 상기 구성에서는 양 액추에이터를 구동하는 전자밸브도 2대 이상이 필요하기 때문에, 많은 전기적 에너지 및 유체압 에너지가 소비되어 에너지 절약화의 장해가 되고 있다.

이와 같은 문제에 대처하기 위하여, 본 발명자들은 일본국 특허출원 평11-33316호에 의해, 하나의 유체압 구동계로 요동운동과 직진운동의 2가지 운동을 행하도록 한 복합 액추에이터를 제안하고 있다. 그러나, 이 복합 액추에이터로는, 하나의 유체압 구동계(실린더)를 사용한다는 점에서는 상기 종래예에 비하여 우수하지만, 유체압 구동계가 하나이기 때문에 액추에이터의 요동속도가 상기 유체압 구동계에 의한 직동속도에 의해서 구속되고, 따라서 요동속도와 직동속도를 개별적으로 또한 임의로 조정하고 싶다는 요구에는 대응할 수 없다는 문제가 있었다.

또, 요동속도와 직동속도를 개별적 액추에이터에 의해 임의로 조정가능하게 하려고 하면, 각각의 운동종단에서 충격이 발생하여 반송, 조립작업의 장해가 되기 때문에, 그것을 피하는 배려를 행할 필요도 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 기술적 과제는 하나의 유체압 구동계로 직진운동 및 요동운동의 2가지 운동을 간단하고 쉽게 또한 저비용으로 행할 수 있도록 한 복합 액추에이터에 있어서, 상기 직진운동 및 요동운동의 구동속도를 개별적으로 조정가능하게 하는 것에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 직진운동과 요동운동의 사이의 접속을 적은 충격으로 실현할 수 있도록 한 속도가변기구 부착 복합 액추에이터를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 관한 복합 액추에이터의 실시예를 나타내는 단면도,

도 2는 도 1에서의 Ⅱ-Ⅱ위치에서의 단면도,

도 3은 도 1의 실시예의 주요부 확대단면도,

도 4는 상기 복합 액추에이터에서의 유체압 배급계의 구성도,

도 5는 상기 복합 액추에이터에서의 다른 유체압 배급계의 구성도이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복합 액추에이터는, 유체압에 의해 구동하는 직동실린더의 피스톤로드에 상기 피스톤로드의 직동추진력을 회전토크로 변환하는 변환기구를 통하여 출력축을 연결하고, 상기 변환기구의 변환동작을 캠홈과 캠종동체를 구비한 동작설정수단으로 제어함으로써 상기 출력축에 직진운동과 요동회전을 행하게 함과 동시에, 상기 피스톤의 구동속도를, 상기 출력축의 직진영역 및 요동영역의 각각에 있어서 상기 피스톤에 작용하는 유체압을 조정함으로써 변경가능하게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 복합 액추에이터는, 직동실린더의 피스톤로드로 변환되는 변환기구를 통하여 출력축을 동심축으로 연이어 설치한 것이기 때문에, 종래의 복합 액추에이터에 비하여 그 구조가 간소화되고, 부품수를 적게 함과 아울러, 보다 소형화할 수 있어서 제조비용의 저렴화를 도모할 수 있다. 또, 단지 직동실린더를 구동하는 것만으로도 출력축에 소정의 복합동작을 행하게 할 수 있기 때문에, 하나의 유체압 구동계로 직진운동 및 요동운동의 구동제어를 간단하고 쉽게 또한 저비용으로 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 직진운동 및 요동운동의 구동속도를 개별적으로 조정할 수 있고, 더구나 이 피스톤의 구동속도의 변경은 급속하기는 하지만 연속적으로 행해지므로, 직진운동과 요동운동의 사이를 적은 충격으로 접속할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 변환기구가 피스톤로드 및 출력축의 어느 한쪽에 설치된 나선홈과, 다른 쪽에 설치되어 상기 나선홈을 따라서 회전가능한 결합부재를 포함하고 있다.

또한, 상기 속도변경수단은, 상기 피스톤의 로드측 압력실과 포트를 실질적으로 병렬로 연결하는 오목부 및 스로틀과, 상기 피스톤이 상기 직진영역에서 요동영역에 도달하기 직전에 상기 오목부와 로드측 압력실을 차단하기 위한 수단을 가지고 있다. 상기 차단수단은, 상기 오목부의 내주면에 장착된 패킹과, 상기 로드의 외주에 끼워 붙여져서 상기 패킹 내에 기밀하게 끼워넣는 밸브링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 하나의 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 실린더구멍의 구멍면에 항상 로드측 압력실에 연이어 통하는 제1개구와, 상기 요동영역과 직진영역의 경계에 대응하는 위치에 있는 제2개구가 설치되고, 상기 제1개구가 상기 로드측 압력실로부터 포트로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브를 통하여 상기 포트에 접속되고, 상기 제2개구가 상기 실린더구멍으로부터 포트로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브와, 상기 포트에서 상기 실린더구멍으로 흐르는 유체의 유량을 제한하는 스로틀을 통하여 상기 포트에 접속되어 있다.

본 발명의 다른 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 패킹이 상기 로드측 압력실로부터 포트로 향하는 유체의 흐름은 저지하지만, 포트로부터 로드측 압력실로 향하는 유체의 흐름은 허용하는 체크밸브의 기능을 가지고 있고, 또 상기 실린더구멍의 구멍면에는 상기 요동영역과 직진영역의 경계부분에 대응하는 위치에 개구가 형성되고, 이 개구와 상기 포트가 상기 실린더구멍으로부터 상기 포트로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브와, 상기 포트로부터 실린더구멍으로 유입되는 유체의 유량을 제한하는 스로틀을 통하여 상호 접속되어 있다.

상기 스로틀은 개방도(degree of opening)를 조절할 수 있는 가변스로틀인 것이 바람직하고, 그 개방도의 조절에 의해서 상기 피스톤의 구동속도를 조절할 수 있다.

이하, 도면에 의거하여 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 관한 속도가변기구 부착 복합 액추에이터의 실시예를 나타내고 있다.

이 복합 액추에이터는 직선왕복운동과 회전요동운동의 2가지 운동을 조합시킨 복합동작을 하나의 유체압수단에 의해서 얻으려고 하는 것으로, 전체적으로는 유체압으로 구동되는 직동실린더(10)에, 그 직동추진력을 회전토크로 변환하는 변환기구(31) 및 요동회전의 동작양태를 설정하기 위한 캠홈과 캠종동체를 구비한 동작설정기구(32)를 포함하는 직진-요동변환부(30)를 동심상으로 연결함으로써 구성되어 있다.

상기 직동실린더(10)는 실린더튜브(11)와, 그 양단에 부착된 헤드커버(12) 및 로드커버(13)를 구비하고, 상기 실린더튜브(11) 속의 실린더구멍(11a) 내에는 피스톤패킹(15)을 구비하는 피스톤(14)이 수용되고, 상기 피스톤(14)의 양측에 압력실(16, 17)이 구획형성되어 있다. 상기 피스톤(14)에 연결된 피스톤로드(18)는 육각형 등의 이형단면을 가지고 있고, 로드커버(13)에 설치한 회전방지부시(19)의 이형단면의 축받이구멍에 삽입함으로써 회전이 규제되고, 상기 로드커버(13)에서 직진-요동변환부(30)의 내부로 연장되어 있다. 또한, 피스톤로드(18) 또는 피스톤 (14)에 대하여 그 외의 적절한 회전방지기구를 적용하는 것도 가능하다. 상기 압력실(16, 17)은 각각 실린더튜브(11)의 외측으로 개구하는 압축공기의 공급·배출용 포트(21, 22)에 연이어 통하고 있다. 또, 상기 피스톤(14)의 속도를 직진영역과 요동회전영역에서 각각 변환하기 위한 속도가변기구를 포함하는 유체압 배급계에 대해서는 도 3 내지 도 5에 의해서 후술한다.

상기 직진-요동변환부(30)의 외측튜브(35) 내에 도입된 상기 피스톤로드(18)의 선단에는 직동추진력을 회전토크로 변환하기 위한 상기 변환기구(31)를 구성하는 나선홈부재(37)가 일체적으로 연결되고, 이 나선홈부재(37)의 외면에 복수의 나선홈(38)이 설치되어 있다. 또, 상기 외측튜브(35) 내부에는 출력축(40)이 상기 피스톤로드(18)와 동일축선상에 위치하도록 배치되고, 그 선단은 엔드커버(36)에서 외부로 회전 및 슬라이딩 가능하게 되도록 돌출되어 있다. 이 출력축(40)의 기단부에는 상기 나선홈부재(37)의 외주에 끼워맞추는 원통형의 결합부재(41)가 설치되고, 이 결합부재(41)의 내주면에 상기 나선홈부재(37)의 나선홈(38)에 끼워넣는 핀(42)이 설치되어 있다. 상기 변환기구(31)는 이들 나선홈(38)을 구비하는 나선홈부재(37)와 핀(42)을 구비하는 결합부재(41)에 의해서 구성되어 있는 것으로, 상기 나선홈(38)으로서는 리드각(lead angle)이 큰 다중나사가 사용된다. 따라서, 피스톤로드(18)에 직동추진력이 작용하면, 상기 나선홈(38)과 핀(42)의 공동작용에 의해서 결합부재(41)에는 회전토크가 발생하게 된다.

또한, 상기 변환기구(31)는 상술한 구성에 한정되지 않고, 상기 결합부재(41)를 나선홈(38)에 나사결합하는 너트형으로 형성하거나, 상기 결합부재 (41)에 나선홈을 형성하여 나선홈부재(37)측에 그 나선홈에 끼워넣는 핀을 설치하는 등, 피스톤로드(18)의 직동추진력을 요동회전력으로 변환할 수 있는 그 외의 구성이어도 좋다.

또, 상기 직진-요동변환부(30)에 설치한 상기 동작설정기구(32)는, 외측튜브 (35) 내에 끼워 장착되어 있는 캠슬리브(45)에 형성된 캠홈(46)과, 상기 출력축 (40)의 기초부에 설치되어 이 캠홈(46)에 끼워맞추는 소(小)롤러 형상의 캠종동체 (47)를 구비하고 있다.

상기 캠홈(46)은 상기 출력축(40)에, 상기 변환기구(31)에 의한 변환동작을 제어하여 직진운동과 요동회전운동을 부여하기 위한 것으로, 도시한 실시예에서는 도 1 중에 점선으로 표시하는 바와 같이, 캠슬리브(45)에서의 로드커버(13)측의 단부에서 상기 캠슬리브(45)의 축선을 따라서 직선적으로 뻗은 후, 엔드커버(36)측의 단부에서 상기 캠슬리브(45)의 원주를 따라서 거의 L자 형상으로 굴곡된 형태로 형성되어 있지만, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.

앞에서 서술한 바와 같이, 피스톤로드(18)와 출력축(40)의 사이에 직동추진력을 회전토크로 변환하기 위한 변환기구(31)를 설치하고, 피스톤로드(18)에 직동추진력이 작용하면 출력축(40)에 회전토크가 발생하도록 하고 있지만, 출력축(40)에 설치한 캠종동체(47)를 캠슬리브(45)에 설치한 캠홈(46)에 끼워넣고 있기 때문에, 상기 출력축(40)의 회전동작은 상기 캠홈(46)에 의해서 규제되어, 상기캠홈(46)이 캠슬리브(45)의 원주방향으로 만곡되어 있는 부분에서만 상기 출력축(40)이 요동회전하게 된다. 또한, 경우에 따라서는, 상기 캠종동체(47)를 캠슬리브(45)측에 설치하고, 캠홈(46)을 출력축(40)측에 설치하는 것도 가능하다.

또, 상기 캠슬리브(45)는 상기 캠홈(46)과 같은 조정홈(48)을 설치하고, 출력축(40)에는 이 홈(48)에 끼워넣는 스토퍼핀(49)을 장착하며, 외측튜브(35)에는 조정홈(48) 내에 돌출하여 상기 출력축(40)의 정지위치를 설정하는 조정볼트(50)를 나사부착하고 있다.

또한, 도 1에 있어서, 52는 백래시(backlash)를 취하기 위한 스프링이다.

다음에, 도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 출력축(40)의 직진영역 및 요동회전영역에 있어서 각각 피스톤의 구동속도를 바꾸기 위한 속도가변기구를 포함하는 유체압 배급계에 대하여 설명한다.

우선, 상기 직진영역과 요동회전영역의 경계부분에서 상기 피스톤(14)의 속도를 바꾸기 위하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 피스톤로드(18)의 기단부의 상기 피스톤(14)에 연결되는 부분에, 선단부의 지름이 테이퍼형상으로 축소된 밸브링(55)을 끼워 장착하고, 이것에 대하여 상기 로드커버(13)에는 상기 밸브링(55)이 끼워 넣어지는 오목부(56)를 형성하여, 상기 오목부(56)의 내주면에서의 로드측 압력실(17) 부근의 단부에, 상기 밸브링(55)의 주위에 접하는 립실(lip seal)형 패킹(57)을 장착하고 있다. 이 패킹(57)은 상기 오목부(56)측으로부터 로드측 압력실(17)로의 공기 유입은 허용하지만, 그 반대방향의 흐름은 저지하는 체크밸브로서의 기능을 가지는 것이다. 또, 이들 밸브링(55)과 패킹(57)은 출력축(40)에 설치한 캠종동체(47)가 캠홈(46) 내를 직진영역에서 요동회전영역으로 이행하는 단계에서, 상기 밸브링(55)의 선단이 상기 패킹(57)에 접하도록 연결되어진다.

그리고, 한쪽의 공급·배출용 포트(21)는 실린더튜브(11) 내의 헤드측 압력실(16)에 직접 연이어 통하고 있고, 다른쪽의 공급·배출용 포트(22)는 상기 오목부(56) 내로 개구함으로써 이 오목부(56)를 통하여 로드측 압력실(17)에 연이어 통함과 동시에, 로드커버(13)에 상기 오목부(56)와 로드측 압력실(17)을 연결하도록 설치된 가변스로틀(69)을 통하여 상기 로드측 압력실(17)에 연이어 통하고 있다. 따라서, 상기 오목부(56)와 가변스로틀(69)은 상기 로드측 압력실(17)과 포트(22)의 사이에 실질적으로 병렬로 접속되어 있게 된다.

또한, 여기서는 밸브링(55)이 오목부(56)의 입구부에 배치된 패킹(57)에 끼워 넣어져서 압력실(17)과 공급·배출용 포트(22)의 직접적인 연통을 차단하도록 구성한 경우를 예시하였지만, 상기 오목부(56)를 설치하지 않고 피스톤(14)에서의 피스톤패킹(15)이 공급·배출용 포트(22)로 통하는 개구를 타고 넘음으로써 해당 개구를 봉쇄하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 4는, 상기 직동실린더(10)의 유체압 배급계를 모식적으로 나타낸 것으로서, 이 직동실린더(10)에서의 헤드측 및 로드측의 공급·배출용 포트(21, 22)는, 각각 스피드컨트롤러(60, 61)를 통하여 공통의 압축공기원(65)에 접속된다. 상기 스피드컨트롤러(60, 61)는 체크밸브(63)와 가변스로틀(64)을 병렬로 접속한 컨트롤러단체를 2세트, 상호 체크밸브를 역방향으로 향해서 유로에 직렬로 설치한 것이다. 또, 상기 공급·배출용 포트(22)에서의 분기로(66)는, 가변스로틀(67)과, 포트(22)로부터 압력실(16)로 유입되는 방향의 에어의 흐름만을 허용하는 체크밸브(68)를 통하여 상기 압력실(16)에 접속되어 있다. 이 분기로(66)의 개구(66a)는, 밸브링(55)이 오목부(56)의 패킹(57)에서 멀어질 때, 피스톤패킹(15)이 그 위를 통과하는 식의 위치에 설치된다. 이 위치는 바꾸어 말하면, 상기 출력축(40)의 요동영역과 직진영역의 경계부분에 대응하는 것이다.

상기 구성을 갖는 복합 액추에이터에 있어서, 도 1의 동작위치와는 역으로, 직동실린더(10)에서의 피스톤(14) 및 피스톤로드(18)가 실린더튜브(11)의 좌단의 후퇴스트로크단에 위치하고, 그것과 함께 출력축(40)도 후퇴스트로크단에 위치하고 있다고 가정한 경우, 상기 캠종동체(47)는 상기 캠홈(46)의 직선부 단부에 위치하고 있다. 이 상태에서, 한쪽의 공급·배출용 포트(22)측을 대기에 개방하고, 다른쪽의 공급·배출용 포트(21)를 통하여 헤드측 압력실(16)에 압축공기를 배급하면, 상기 피스톤(14)이 오른쪽 방향으로 전진하여, 회전이 규제된 피스톤로드(18)가 직선적으로 구동된다. 또, 출력축(40)은, 변환기구(31)의 나선홈부재(37)와 결합부재(41)를 통하여 상기 피스톤로드(18)에 눌려서 함께 전진하고, 그것에 따라서 상기 캠종동체(47)도 상기 캠홈(46) 내를 이동한다. 이 때, 상기 출력축(40)은 나선홈(38)과 핀(42)의 작용에 의해서 회전하려고 하지만, 그 회전은 동작설정기구(32)에서의 캠홈(46)과 캠종동체(47)의 작용에 의해서 규제되고, 상기 캠홈(46)의 홈형상에 따른 동작을 행하게 된다. 즉, 상기 캠종동체(47)가 캠홈(46)의 직선부를 이동하는 동안은, 상기 출력축(40)은 회전이 규제되어 직선운동을 행하고, 상기 캠종동체(47)가 캠홈(46)의 선단 굴곡부에 달하면, 이 위치에서 상기 나선홈(38)과 핀(42)에 의해서 피스톤로드(18)의 직진운동이 회전운동으로 변환되어 상기 출력축(40)은 축선 주위로 회전하여 도 1의 전진스트로크단에 도달한다.

도 1의 상태에서, 공급·배출용 포트(21)를 대기에 개방하고, 공급·배출용 포트(21)에 압축공기를 배급하여 피스톤(14)을 구동하면, 상기 출력축(40)은 상기한 경우와는 정반대의 순서로 회전운동과 직진운동을 행하면서 후퇴스트로크단으로 이동한다.

이와 같이 동작하는 복합 액추에이터에 있어서, 상기 피스톤(14)이 도 1의 좌단의 후퇴스트로크단에서 전진을 개시하고, 밸브링(55)이 오목부(56)의 패킹(57)에 끼워넣어지기까지의 동안, 즉 출력축(40)의 직진영역에서는 상기 피스톤(14)의 구동속도는 상기 스피드컨트롤러(60, 61)에서의 가변스로틀(64)의 개방도에 의해서 설정된다. 그리고, 상기 피스톤(14)이 전진스트로크단에 접근하여 상기 출력축(40)의 요동회전영역과의 경계에 다다르면, 밸브링(55)이 오목부(56)에 끼워 넣어짐으로써 상기 로드측 압력실(17)에서의 압축공기의 배출경로는, 오목부(56)에서 직접 공급·배출용 포트(22)에 이르는 유로가 폐쇄되어 가변스로틀(69)에서 오목부(56)를 거쳐 공급·배출용 포트(22)에 이르는 유로로 전환된다. 이 때문에, 상기 압력실(17)의 압력의 저하가 상기 스로틀(69)에 의해서 제한되게 되고, 상기 피스톤(14)의 속도는 상기 스로틀(69)의 개방도에 따른 속도로 감속된다. 그 결과, 상기 출력축(40)의 요동회전의 속도가 상기 스로틀(69)의 개방도에 의해서 결정되는 속도로 감속된다.

도 1의 동작위치에서 피스톤(14)이 왼쪽으로 후퇴하는 경우에는, 공급·배출용 포트(22)에서 배급된 압축공기가, 오목부(56)에서 방향성이 있는 패킹(57)을 경유하여 로드측 압력실(17)로 유입되어 피스톤(14)을 구동한다. 이때, 피스톤패킹(15)이 분기로(66)의 개구(66a)를 타고 넘기까지는, 상기 분기로(66)를 통하여 공급·배출용 포트(22)에서의 압축공기가 가변스로틀(67)로 제한되면서도 반대측의 압력실(16)로 유입되기 때문에, 그것이 배압(背壓)으로 되어 피스톤(14)의 구동속도는 제한된다. 피스톤패킹(15)이 상기 개구(66a)를 타고 넘으면, 피스톤(14)은 스피드컨트롤러(60, 61)에서 설정된 속도로 이동하게 된다.

상기 복합 액추에이터에 있어서는, 이와 같이 하여 직진운동과 요동회전의 각 영역에 있어서 피스톤(14)의 구동속도를 바꾸도록 하고 있기 때문에, 각 가변스로틀의 조정에 의해서 직진운동 및 요동운동의 구동속도를 개별적으로 조정할 수 있다. 게다가, 이 피스톤(14)의 구동속도의 변경은, 급속하기는 하지만 연속적으로 행해지기 때문에 직진운동과 요동운동의 사이를 적은 충격으로 연결할 수 있다.

도 5에 나타낸 실시예는 도 4에서의 방향성 있는 패킹(57) 대신에 방향성 없는 패킹(57A)을 사용하고, 로드측 압력실(17)에는 분기로(66)에서 상기 압력실(17)로 향하는 에어의 흐름만을 허용하는 체크밸브(70)를 통하여 압축공기를 공급하도록 하고 있다. 즉, 실린더구멍(11a)의 구멍면에 항상 로드측 압력실(17)로 연이어 통하는 제1개구(70a)와, 상기 요동영역과 직진영역의 경계에 대응하는 위치에 있는 제2개구(68a)가 형성되고, 상기 제1개구(70a)가 상기 체크밸브(70)를 통하여 포트(22)에 접속되고, 상기 제2개구(68a)가 상기 실린더구멍(11a)에서 포트(22)로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브(68)와, 상기 포트(22)로부터 상기 실린더구멍(11a)으로 흐르는 유체의 유량을 제한하는 가변스로틀(67)을 통하여 상기 포트(22)에 접속되어 있다.

또한, 이 실시예의 그 외의 구성 및 작용은 도 4의 경우와 특별히 상이한 부분이 없으므로, 도면내에 도 4와 동일부호를 붙여서 그들의 설명을 생략한다.

상술한 본 발명에 의하면, 하나의 유체압 구동계에 의해서 출력축에 직진운동과 요동운동을 복합한 동작을 행하게 할 수 있음과 아울러, 그들 직진운동 및 요동운동의 속도를 개별적으로 조정할 수 있고, 게다가 직진운동과 요동운동 사이의 연결을 적은 충격으로 실현하는 것이 가능한 속도가변기구 부착 복합 액추에이터를 제공할 수 있다.

Claims

직선왕복운동과 회전요동운동을 복합한 동작을 하는 출력축(40)을 구비한 유체압구동 복합 액추에이터로서,

유체압의 작용에 의해 실린더구멍(11a) 내를 직선왕복운동하는 피스톤(14)과, 이 피스톤(14)에 연결된 피스톤로드(18)를 구비하는 직동실린더(10),

상기 피스톤로드(18)의 회전을 규제하기 위한 수단,

상기 피스톤로드(18)와 동축상으로 배치되어 전후진가능하고 또한 회전가능한 상기 출력축(40),

상기 피스톤로드(18)와 상기 출력축(40)의 사이에 설치되어, 이들 피스톤로드(18)와 출력축(40)을 연결하는 기능과, 피스톤로드(18)의 직동추진력을 회전토크로 변환하여 출력축(40)에 전달하는 기능을 구비한 변환기구(31),

상기 출력축(40)과 이 출력축(40)을 둘러싸는 고정측부재의 어느 한쪽에 형성된 캠홈(46)과, 다른 쪽에 형성되어 상기 캠홈(46)에 끼워맞추는 캠종동체(47)를 구비하고, 상기 변환기구(31)에 의한 변환동작을 제어함으로써 상기 출력축(40)에 직진운동과 요동운동을 부여하는 동작설정수단(32),

유량이 다른 복수의 유체유로를 구비하고, 상기 피스톤(14)의 동작에 따른 이들 유로의 전환에 의해서 상기 피스톤(14)에 작용하는 유체압이 피스톤(14)의 동작위치에 따라서 조정되도록 하고, 그것에 의해서 상기 출력축(40)의 직진영역 및 요동영역의 각각에서 상기 피스톤(14)의 구동속도를 변경가능하게 한 속도변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 변환기구(31)는 피스톤로드(18) 및 출력축(40)의 어느 한 쪽에 설치된 나선홈(38)과, 다른 쪽에 설치되어 상기 나선홈(38)을 따라서 회전가능한 결합부재(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 속도변경수단은 상기 피스톤(14)의 로드측 압력실(17)과 포트(22)를 실질적으로 병렬로 연결하는 오목부(56) 및 스로틀(69)과, 상기 피스톤(14)이 상기 직진영역에서 요동영역에 도달하기 직전에 상기 오목부(56)와 로드측 압력실(17)을 차단하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 오목부(56)와 로드측 압력실(17)을 차단하기 위한 수단은, 상기 오목부(56)의 내주면에 창착된 패킹(57, 57A)과, 상기 로드(18)의 외주에 끼워붙여져서 상기 패킹(57, 57A)내에 기밀하게 끼워넣는 밸브링(55)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제4항에 있어서, 상기 실린더구멍(11a)의 구멍면에, 항상 로드측 압력실(17)에 연이어 통하는 제1개구(70a)와, 상기 요동영역과 직진영역의 경계에 대응하는 위치에 있는 제2개구(68a)가 형성되고, 상기 제1개구(70a)가 상기 로드측 압력실 (17)로부터 포트(22)로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브(70)를 통하여 상기 포트(22)에 접속되고, 상기 제2개구(68a)가 상기 실린더구멍(11a)으로부터 포트(22)로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브(68)와, 상기 포트(22)로부터 상기 실린더구멍(11a)으로 흐르는 유체의 유량을 제한하는 스로틀(67)을 통하여 상기 포트(22)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제4항에 있어서, 상기 패킹(57)이 상기 로드측 압력실(17)로부터 포트(22)로 향하는 유체의 흐름은 저지하지만, 포트(22)로부터 로드측 압력실(17)로 향하는 유체의 흐름은 허용하는 체크밸브의 기능을 가지고 있고, 또한, 상기 실린더구멍 (11a)의 구멍면에는 상기 요동영역과 직진영역의 경계부분에 대응하는 위치에 개구(66a)가 형성되고, 이 개구(66a)와 상기 포트(22)가 상기 실린더구멍(11a)으로부터 상기 포트(22)로 향하는 유체의 역류를 저지하는 체크밸브(68)와, 상기 포트(22)로부터 실린더구멍(11a)으로 유입되는 유체의 유량을 제한하는 스로틀(67)을 통하여 상호 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 스로틀(69)은 개방도(degree of opening)를 조절할 수 있는 가변스로틀로서, 개방도의 조절에 의해서 상기 피스톤(14)의 구동속도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
유체압의 작용에 의해 실린더구멍(11a) 내를 직선왕복운동하는 피스톤(14)과, 회전이 규제된 상태에서 상기 피스톤(14)과 함께 이동하는 피스톤로드(18)와, 상기 피스톤(14)의 양측에 구획된 헤드측 압력실(16) 및 로드측 압력실(17)과, 이들 압력실에 연이어 통하는 포트(21, 22)를 구비하는 직동실린더(10),

상기 직동실린더(10)의 로드측에 연결된 직진-요동변환부(30),

상기 변환부(30) 내에 상기 피스톤로드(18)와 동축을 유지하여 전후진가능하고 또한 회전가능하게 설치되며, 선단이 상기 변환부(30)에서 외부로 연장되는 출력축(40),

상기 변환부(30) 내에서 상기 피스톤로드(18)와 상기 출력축(40)의 사이에 개설되어, 이들 피스톤로드(18)와 출력축(40)을 연결하는 기능과, 피스톤로드(18)의 직동추진력을 회전토크로 변환하여 회전축에 전달하는 기능을 가지는 변환기구 (31),

상기 변환부(30) 내에 끼워맞추는 캠슬리브(45)에 형성된 캠홈(46)과, 상기 출력축(40)에 설치되어 상기 캠홈(46)에 끼워맞추는 캠종동체(47)로 구성되고, 상기 변환기구(31)에 의한 변환동작을 제어하여 상기 출력축(40)에 직진운동과 요동운동을 부여하는 동작설정수단(32),

상기 로드측 압력실(17)과 포트(22)의 사이에 실질적으로 병렬로 접속된 오목부(56) 및 스로틀(69)과, 상기 오목부(56)의 내주면에 장착된 패킹(57, 57A)과, 상기 로드(18)의 외주에 끼워붙여져서 상기 피스톤(14)이 상기 직진영역에서 요동영역에 도달하기 직전에 상기 패킹(57, 57A)내에 기밀하게 끼워넣음으로써 상기 오목부(56)를 로드측 압력실(17)로부터 차단하는 밸브링(55)을 구비하는 속도변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.
제8항에 있어서, 상기 변환기구(31)는 피스톤로드(18) 및 출력축(40)의 어느 한 쪽에 설치된 나선홈(38)과, 다른 쪽에 설치되어 상기 나선홈(38)을 따라서 회전가능한 결합부재(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도가변기구 부착 복합 액추에이터.