ロータリーアクチュエータ
【課題】圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧の回転シールを大幅に削減可能な構造のロータリーアクチュエータを提供する。
【解決手段】ケース１１の内部に筒状のシリンダ１２が設置され、出力軸及びこれに一体で径方向に延びるアーム１５ａ、１５ｂがシリンダ１２の内側に設置される。円弧状に延びるピストン１４ａ、１４ｂが、シリンダ１２の内側でシリンダ１２の周方向に摺動して変位する。ピストン１４ａ、１４ｂは、一方の端部３２がアーム１５ａ、１５ｂに回転可能に連結される。シリンダ１２内に、アーム１５ａ、１５ｂが収納される第１圧力室２５と、アーム１５ａ、１５ｂの他方の端部３５が摺動自在に設置される第２圧力室２６ａ、２６ｂとが設けられる。第１及び第２圧力室の一方に圧力媒体が供給されて他方から圧力媒体が排出され、出力軸が回転方向に揺動する。
【解決手段】ケース１１の内部に筒状のシリンダ１２が設置され、出力軸及びこれに一体で径方向に延びるアーム１５ａ、１５ｂがシリンダ１２の内側に設置される。円弧状に延びるピストン１４ａ、１４ｂが、シリンダ１２の内側でシリンダ１２の周方向に摺動して変位する。ピストン１４ａ、１４ｂは、一方の端部３２がアーム１５ａ、１５ｂに回転可能に連結される。シリンダ１２内に、アーム１５ａ、１５ｂが収納される第１圧力室２５と、アーム１５ａ、１５ｂの他方の端部３５が摺動自在に設置される第２圧力室２６ａ、２６ｂとが設けられる。第１及び第２圧力室の一方に圧力媒体が供給されて他方から圧力媒体が排出され、出力軸が回転方向に揺動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力媒体としての圧力流体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力するロータリーアクチュエータとして、特許文献１に開示されたような構造のロータリーアクチュエータが知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されたロータリーアクチュエータは、円筒状のシリンダの内側にリブが一体に設けられ、シリンダの内側において回転自在に設置された出力軸にベーンが設けられている。シリンダの両端には、エンドキャップが取り付けられている。そして、リブ及びシリンダの内壁面と、ベーン及び出力軸の外壁面とが、圧力室を形成している。隣り合う圧力室に圧力流体が交互に供給されることで、圧力流体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクが出力される。
【０００４】
また、上記のロータリーアクチュエータにおいては、リブ及びベーンにそれぞれ設けられた溝に、シールが嵌め込まれている。リブに嵌め込まれたシールが出力軸の外壁面に押し付けられ、ベーンに嵌め込まれたシールがシリンダの内壁面に押し付けられている。これにより、隣り合う圧力室の間が封止されるように構成されている。また、圧力室は、エンドキャップと出力軸及びベーンとの間においても、ガスケットを介して封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５６０１１６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたような従来の一般的なロータリーアクチュエータは、回転する出力軸とシリンダに設けられたリブとの間における回転摺動部が、リブに嵌め込まれたシールによって封止される。そして、回転する出力軸に設けられたベーンとシリンダとの間における回転摺動部も、ベーンに嵌め込まれたシールによって封止される。更に、回転する出力軸及びベーンとエンドキャップとの間における回転摺動部も、ガスケットによって封止される。
【０００７】
しかし、回転摺動部におけるシールによる圧力流体の漏洩抑止は難しく、特許文献１に開示されたような従来のロータリーアクチュエータの場合、シール或いはガスケットからの漏洩が多く生じてしまうのが現状である。このため、ロータリーアクチュエータ内での圧力流体の内部漏洩が多く生じることになる。また、従来のロータリーアクチュエータの場合、リブ或いはベーンの溝にシールが嵌め込まれる構造であるため、溝とシールとの間における漏洩も問題となる。また、溝に嵌め込まれたシールには角部が設けられるため、とくに、この角部及びその近傍の部分において、摺動する相手側の面に対する密着性の確保が難しく、漏洩の抑制が困難となる。このため、更に、ロータリーアクチュエータ内での圧力流体の内部漏洩が多く生じてしまうことになる。
【０００８】
また、従来のロータリーアクチュエータの場合、摺動する相手側の面に対して高圧で押し付けられるとともに回転摺動部に用いられる高圧用の回転シールが多く必要となる。このため、静的に用いられるシール或いは直線摺動部に用いられるシールとは異なり、設計上意図されるシール性能を維持可能なシール寿命が大幅に短くなってしまうという問題もある。よって、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造のロータリーアクチュエータの実現が望まれる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための第１発明に係るロータリーアクチュエータは、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関する。そして、第１発明に係るロータリーアクチュエータは、ケースと、前記ケースの内部に設置されて、内側に中空領域が設けられた筒状のシリンダと、前記ケースに対して回転可能に支持され、軸方向が前記シリンダの軸方向と平行に延びるとともに前記中空領域に設置された前記出力軸と、前記出力軸に一体に設けられ又は固定されて前記シリンダの径方向に延びるアームと、円弧状に延びる部分を有し、前記シリンダの内側に設置されるとともに当該シリンダの周方向に沿って当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持されるピストンと、を備え、前記ピストンは、一方の端部が前記アームに対して回転可能に連結され、前記シリンダの内側には、前記出力軸及び前記アームが収納される第１圧力室と、当該シリンダと前記ピストンとで区画されるとともに当該ピストンにおいて前記アームに対して連結される一方の端部と反対側である他方の端部が摺動自在に設置される第２圧力室とが、設けられ、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の一方に圧力媒体が供給され、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の他方から圧力媒体が排出されることで、前記アームが前記シリンダの周方向に変位し、前記出力軸が回転方向において揺動することを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、ケースの内部に設置されたシリンダの内側において、第１及び第２圧力室の一方に圧力媒体が供給され他方から圧力媒体が排出されることで、ピストンがシリンダの周方向に摺動して変位する。そして、ピストンが回転可能に連結されたアームがピストンによって駆動されることで、アームとともに出力軸が回転方向に揺動する。これにより、ロータリーアクチュエータの駆動トルクが出力される。このように、上記の構成のロータリーアクチュエータによると、シリンダの内側において、シリンダに対して摺動するピストンにおける一方の端部側の第１圧力室と他方の端部側の第２圧力室とが、区画されることになる。これにより、従来のロータリーアクチュエータに設けられていたような、出力軸、ベーン、シリンダ、リブ、エンドキャップで区画される圧力室を備えた構造が不要となる。即ち、上記の構成のロータリーアクチュエータによると、出力軸とシリンダに設けられたリブとの間における回転摺動部、回転する出力軸に設けられたベーンとシリンダとの間における回転摺動部、回転する出力軸及びベーンとエンドキャップとの間における回転摺動部が、不要となる。よって、上記の構成によると、ロータリーアクチュエータ内での圧力媒体の内部漏洩を低減することができる。また、上記の構成のロータリーアクチュエータの場合、摺動する相手側の面に対して高圧で押し付けられるとともに回転摺動部に用いられる高圧用の回転シールが不要或いはこれを大幅に削減可能となる。
【００１２】
従って、上記の構成によると、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータを提供することができる。
【００１３】
尚、上記の構成によると、アームを介して出力軸を回転駆動するピストンが、アームに対して回転可能に連結されている。このため、出力軸に対して外部負荷が作用した場合であっても、アームがピストンから離間した状態が発生してしまうことが防止される。このため、第１及び第２圧力室に対する圧力媒体の給排によって変位するピストンにより駆動される出力軸の回転位置制御に関するサーボ制御機構が構築される場合に、このサーボ機構の応答性の低下を抑制できる。即ち、上記のサーボ機構の高応答化が図られた場合であっても、前述の回転位置制御が瞬間的に不能になる状態が発生してしまうことが防止される。
【００１４】
第２発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明のロータリーアクチュエータにおいて、前記シリンダは、分割された状態で形成された複数のシリンダブロックを有し、複数の前記シリンダブロックが前記シリンダの軸方向に沿って積層されることで、前記シリンダが一体に組み立てられ、前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、前記シリンダの軸方向において隣り合う前記シリンダブロック同士の間において、前記ピストンチャンバが区画されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、複数のシリンダブロックがシリンダの軸方向に積層されることでシリンダが組み立てられ、隣り合うシリンダブロック同士の間にピストンチャンバが区画される。このため、ピストンチャンバが形成される際、シリンダブロックに対して半割状態の溝が形成された後、それらが組み合わされることで、ピストンチャンバが構成されることになる。これにより、シリンダの周方向に摺動して変位するピストンを収納するピストンチャンバを容易に形成でき、シリンダを容易に製造することができる。
【００１６】
第３発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明又は第２発明のロータリーアクチュエータにおいて、前記ピストンは、複数設けられ、複数の前記ピストンは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、出力軸の軸方向に沿って並んで複数設置されたピストンによって、アームを介して出力軸が駆動される。このため、シリンダの径方向の寸法を増大させることなく、コンパクトな構造で、駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００１８】
第４発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明乃至第３発明のいずれかのロータリーアクチュエータにおいて、前記アームは、前記出力軸における複数個所から前記シリンダの径方向に延びるように、複数設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、アームが出力軸の複数個所から径方向に延びるように設けられる。このため、アームを介して出力軸を回転駆動するピストンが複数設置される場合に、それらの設置位置に関する設計の自由度を向上させることができる。尚、例えば、アームは、出力軸の軸方向における複数個所からシリンダの径方向に延びるように設けられていてもよい。また、アームは、シリンダの周方向における角度が異なる方向に向かって出力軸における複数個所からシリンダの径方向に延びるように設けられていてもよい。
【００２０】
第５発明に係るロータリーアクチュエータは、第４発明のロータリーアクチュエータにおいて、複数の前記アームとして、前記出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿って前記シリンダの径方向に延びる複数の前記アームが設けられ、前記同一の面に沿って前記シリンダの周方向に延びるように設置された複数の前記ピストンとして構成されるピストンユニットが設けられ、前記ピストンユニットにおけるそれぞれの前記ピストンは、複数の前記アームのそれぞれに対して回転可能に連結されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿って設置されたピストンユニットにおける複数のピストンによって出力軸を回転駆動できる。このため、ロータリーアクチュエータがシリンダの軸方向に長大化してしまうことを抑制するとともにシリンダの径方向に大型化してしまうことも抑制しつつ、駆動トルクの高出力化を図ることができる。例えば、ピストンユニットが２つのピストンで構成される場合であれば、軸方向の長大化及び径方向の大型化を招くことなく、ロータリーアクチュエータの出力を倍増させることができる。
【００２２】
第６発明に係るロータリーアクチュエータは、第５発明のロータリーアクチュエータにおいて、前記ピストンユニットは、複数設けられ、複数の前記ピストンユニットは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする。
【００２３】
この構成によると、出力軸の軸方向に沿って並んで複数設置されたピストンユニットによって、アームを介して出力軸が駆動される。このため、シリンダの径方向の寸法を増大させることなく、コンパクトな構造で、更に駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００２４】
第７発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明乃至第６発明のいずれかのロータリーアクチュエータにおいて、前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、前記ピストンチャンバは、前記シリンダの本体に設置されるとともに円弧状に延びる筒状の中空部材によって区画されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によると、ピストンチャンバを区画する部材が、シリンダの本体とは別部材として設けられた筒状の中空部材によって構成される。このため、ピストンが摺動する面に継ぎ目がなく、更に内部漏洩を低減できる構造のピストンチャンバを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るロータリーアクチュエータについて軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。
【図２】図１に示すロータリーアクチュエータについてＡ−Ａ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。
【図３】図２に示すロータリーアクチュエータについてＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。
【図４】図２に示すロータリーアクチュエータにおけるシリンダの断面図である。
【図５】図２に示すロータリーアクチュエータにおけるピストンユニットを示す図である。
【図６】図２に示すロータリーアクチュエータの動作を制御する油圧回路を模式的に示す回路図である。
【図７】変形例に係るロータリーアクチュエータについて軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。
【図８】図７に示すロータリーアクチュエータについてＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面を含む図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関して広く適用することができるものである。
【００２９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るロータリーアクチュエータ１について軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。また、図２は、ロータリーアクチュエータ１について図１のＡ−Ａ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。尚、図１は、図２において一点鎖線で示すＢ−Ｂ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。また、図３は、ロータリーアクチュエータ１について、図２において二点鎖線で示すＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面を含む図である。
【００３０】
図１乃至図３に示すロータリーアクチュエータ１は、圧力媒体の作用によって出力軸１３がその軸心を回転中心とする回転方向において揺動して駆動トルクを出力するアクチュエータとして設けられている。圧力媒体としては、圧縮空気、圧油、等、種々の圧力流体が挙げられる。また、圧力媒体として、金属材料、樹脂材料、セラミックス材料、或いはこれらの複合材料、等を素材とした粉末粒子状の紛体が用いられてもよい。尚、本実施形態では、圧力媒体として圧油が用いられる形態を例にとって説明する。
【００３１】
図１乃至図３に示すように、ロータリーアクチュエータ１は、ケース１１、シリンダ１２、出力軸１３、複数のピストンユニット１４、複数のアームユニット１５、等を備えて構成されている。尚、ケース１１、シリンダ１２、出力軸１３、複数のピストンユニット１４、複数のアームユニット１５は、例えば、ステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金、等の金属材料を主要な素材として形成されている。
【００３２】
ケース１１は、ケース本体部２１、一対の蓋部（２２ａ、２２ｂ）を備えて構成されている。ケース本体部２１は、例えば、円筒状の部材として設けられ、内側が中空で両端部が開口した部材として構成されている。そして、開口した両端部のそれぞれには、蓋部２２ａ及び蓋部２２ｂが嵌め込まれて固定されている。この一対の蓋部（２２ａ、２２ｂ）によって、ケース本体部２１の両端部が閉鎖されている。各蓋部（２２ａ、２２ｂ）は、例えば、円盤状の部材として設けられている。そして、各蓋部（２２ａ、２２ｂ）は、その中央部分において、後述する出力軸１３の端部がそれぞれ貫通して突出する貫通孔が形成されている。
【００３３】
図４は、図２に対応する断面におけるシリンダ１２の断面図である。尚、図４では、ピストンユニット１４についても二点鎖線で図示されている。図１乃至図４に示すように、シリンダ１２は、ケース１１の内側に設置されて、内側に中空領域２３が設けられた筒状の構造体として構成されている。中空領域２３は、シリンダ１２の軸方向に沿って延びる中空の領域として設けられ、後述の出力軸１３が設置されている。尚、シリンダ１２の軸方向と、アクチュエータ１における長手方向であるアクチュエータ１の軸方向と、ケース１１の円筒軸方向と、出力軸１３の軸方向とは、平行な方向として構成されており、同一の方向として構成されていてもよい。
【００３４】
シリンダ１２の内側には、それぞれシリンダ１２の周方向に沿って円弧状に且つ長孔状に延びる複数のピストンチャンバ２４が設けられている。また、ピストンチャンバ２４は、シリンダ１２の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダ１２の周方向に延びるように複数設けられている。尚、本実施形態では、シリンダ１２の軸方向に垂直な同一の面に沿って２つのピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が、それぞれシリンダ１２の周方向に延びるように設けられている。
【００３５】
更に、シリンダ１２においては、そして、シリンダ１２の周方向に沿って設けられた一対のピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が、シリンダ１２の軸方向に沿って並んで設けられている。即ち、シリンダ１２の軸方向に垂直な複数の面のそれぞれに沿って、シリンダ１２の周方向に沿って延びるように一対のピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が設けられている。
【００３６】
また、各ピストンチャンバ２４は、シリンダ１２の内側において、中空領域２３にそれぞれ連通する孔として設けられている。そして、各ピストンチャンバ２４は、後述するピストンユニット１４のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって、中空領域２３との間での圧油の移動が規制されるように区画されている。尚、ピストンチャンバ２４ａは、アークピストン１４ａによって、中空領域２３との間での圧油の移動が規制されるように区画されている。一方、ピストンチャンバ２４ｂは、アークピストン１４ｂによって、中空領域２３との間での圧油の移動が規制されるように区画されている。尚、ピストンチャンバ２４ａでは、アークピストン１４ａとの間において、後述の圧力室２６ａが区画されている。そして、ピストンチャンバ２４ｂでは、アークピストン１４ｂとの間において、後述の圧力室２６ｂが区画されている。
【００３７】
また、シリンダ１２は、分割された状態で形成された複数のシリンダブロック２７を備えて構成されている。各シリンダブロック２７は、軸方向長さの短い円筒状の部材として設けられている。そして、複数のシリンダブロック２７が、ケース１１のケース本体２１の内側において、シリンダ１２の軸方向に沿って積層されていることで、シリンダ１２が一体に組み立てられている。
【００３８】
また、各シリンダブロック２７には、中空領域２３の一部を構成する貫通孔として設けられた領域と、半円形状の断面でシリンダ１２の周方向に沿って円弧状に延びる溝とが設けられている。上記の溝は、シリンダ１２の軸方向における両端以外の位置に設置されるシリンダブロック２７では、軸方向における両方の端面に設けられている。また、上記の溝は、シリンダ１２の軸方向における両端の位置に設置されるシリンダブロック２７では、軸方向における一方の端面に設けられている。そして、シリンダ１２の軸方向において隣り合うシリンダブロック２７同士の間において、上記の溝同士が対向して円形断面を構成するように重ねられることで、各ピストンチャンバ２４が区画されている。
【００３９】
また、シリンダ１２の軸方向において隣り合うシリンダブロック２７において、半円形断面の上記の溝が形成されるとともに互いに重ねあわされる合わせ面は、互いに密着するように平坦な面として形成されている。これにより、隣り合うシリンダブロック２７間における圧油の漏洩が十分に防止されることになる。尚、隣り合うシリンダブロック２７のうちの一方には、上記の合わせ面の外周の縁部において、リング状のシール部材２８が嵌め込まれている。このシール部材２８は、静的に用いられる低圧用のシール部材となる。
【００４０】
また、本実施形態では、複数のシリンダブロック２７のうち、シリンダ１２の軸方向における両端以外の位置に設置されるシリンダブロック２７と、両端の位置に設置されるシリンダブロック２７とでは、合わせ面の構成が異なっている。シリンダ１２の軸方向における両端以外の位置に設置されるシリンダブロック２７は、シリンダ１２の軸方向における両方の端面が、重ねられる相手側のシリンダブロック２７に対して密着するとともにピストンチャンバ２４を区画する合わせ面として設けられている。これに対し、シリンダ１２の軸方向における両端の位置に設置されるシリンダブロック２７は、一方の端面が、重ねられる相手側のシリンダブロック２７に対して密着するとともにピストンチャンバ２４を区画する合わせ面として設けられている。そして、このシリンダブロック２７における他方の端面が、蓋部（２２ａ、２２ｂ）に対して密着する合わせ面として設けらている。
【００４１】
尚、シリンダブロック２７同士が重ね合わされることで円形断面の孔を構成してピストンチャンバ２４を形成する、上記の半円形状の断面の溝の形成に際しては、例えば、まず、シリンダブロック２７の素材に対してシリンダ１２の周方向に円弧状に延びる溝の切削加工が行われる。そして、その切削加工の後、切削加工された半円形状断面を構成する壁面に対して研磨加工が施されることで、滑らかな円弧形状の断面でシリンダ１２の周方向に円弧状に延びる溝が形成される。
【００４２】
出力軸１３は、ケース１１に対して回転自在に支持されて、軸方向がシリンダ１２の軸方向と平行に延びるとともに中空領域２３に設置されている。そして、出力軸１３には、軸部１３ａ、端部（１３ｂ、１３ｃ）が設けられている。
【００４３】
軸部１３ａは、軸方向がシリンダ１２の軸方向と一致する方向に延びる円柱状の部分として設けられている。端部１３ｂ及び端部１３ｃは、軸部１３ａの両端にそれぞれ一体に設けられている。端部１３ｂは、ケース１１の蓋部２２ａに対して摺動して回転自在に支持されている。端部１３ｃは、ケース１１の蓋部２２ｂに対して摺動して回転自在に支持されている。
【００４４】
端部１３ｂの外周と蓋部２２ａの貫通孔の内周との間には、リング状のシール部材２９が設置されている。本実施形態では、蓋部２２ａの内周に形成されたシール溝に対してシール部材２９が嵌め込まれ、このシール部材２９の内側に端部１３ｂが挿入されている。尚、本実施形態では、シール部材２９は、複数設置されている。また、端部１３ｃの外周と蓋部２２ｂの貫通孔の内周との間にも、リング状のシール部材３０が設置されている。本実施形態では、蓋部２２ｂの内周に形成されたシール溝に対してシール部材３０が嵌め込まれ、このシール部材３０の内側に端部１３ｃが挿入されている。尚、本実施形態では、シール部材３０は、複数設置されている。
【００４５】
上記のシール部材（２９、３０）によって、出力軸１３とケース１１との間が封止されている。また、各シール部材（２９、３０）は、リング状に設けられ、その内周に沿って周方向に出力軸１３の外周が摺動する。このため、これらのシール部材（２９、３０）は、直線摺動部に用いられるシール部材と同様の仕様のシール部材として構成されることになる。尚、これらのシール部材（２９、３０）が設けられていなくてもよく、この場合であっても、出力軸１３の外周とケース１１の蓋部（２２ａ、２２ｂ）の内周との間は、十分に封止される。
【００４６】
また、シール部材（２９、３０）が嵌め込まれるシール溝は、蓋部（２２ａ、２２ｂ）に設けられていなくてもよい。シール部材（２９、３０）が嵌め込まれるシール溝は、端部（１３ｂ、１３ｃ）のみに設けられていてもよく、また、蓋部（２２ａ、２２ｂ）及び端部（１３ｂ、１３ｃ）の両方に設けられていてもよい。
【００４７】
アームユニット１５は、複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）を備えて構成されており、本実施形態では、一対の（２つの）アーム（１５ａ、１５ｂ）を備えて構成されている。一対のアーム（１５ａ、１５ｂ）のそれぞれは、出力軸１３に一体に設けられるとともに、シリンダ１２の径方向に延びるように設けられている。更に、本実施形態では、アームユニット１５は、複数設けられており、出力軸１３の軸方向に沿って並んで設けられている。このため、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３における複数個所からシリンダ１２の径方向に延びるように、複数設けられている。そして、本実施形態では、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３の軸方向における複数個所及び出力軸１３の周方向における複数個所からシリンダ１２の径方向に延びるように設けられている。また、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３とともに中空領域２３に設置されている。尚、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３とは別部材として設けられて出力軸１３に固定されてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、各アーム（１５ａ、１５ｂ）は、角部が円弧状に形成された略台形状の外形の板状の部分を２枚備えて構成されている。そして、各アーム（１５ａ、１５ｂ）は、一端側が出力軸１３に対して片持ち状に一体に設けられている。また、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における２枚の板状の部分は、出力軸１３の軸方向に垂直な方向に沿って且つ互いに平行に延びるように設けられている。
【００４９】
また、アームユニット１５におけるアーム１５ａとアーム１５ｂとは、出力軸１３の軸方向における位置が同じ箇所からシリンダ１３の径方向に延びるように設けられている。更に、アームユニット１５におけるアーム１５ａとアーム１５ｂとは、シリンダ１２の周方向における角度が互いに１８０度異なる方向に向かって、即ち、シリンダ１２の直径方向に沿って、出力軸１３からシリンダ１２の径方向に延びるように設けられている。これにより、本実施形態では、複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）として、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダ１２の径方向に延びる複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）が設けられた構成が実施されている。
【００５０】
図５は、ピストンユニット１４を示す図である。図１乃至図５に示すピストンユニット１４は、ロータリーアクチュエータ１においては、複数設けられており、それぞれ一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）として構成されている。複数のピストンユニット１４は、出力軸１３の軸方向に沿って並んで設置されている。各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、本実施形態におけるピストンを構成している。そして、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、アーク型に形成され、円形断面で円弧状に延びる部分を備えて構成されている。尚、上記の構成により、本実施形態では、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が複数設けられ、複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、出力軸１３の軸方向に沿って並んで設置された構成が実施されている。
【００５１】
アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、シリンダ１２の内側のピストンチャンバ２４に設置されるとともに、シリンダ１２の周方向に沿ってシリンダ１２に対して摺動して変位可能に支持されている。また、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、隣り合うシリンダブロック２７間で区画されるピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）に設置されている。尚、アークピストン１４ａは、ピストンチャンバ２４ａに設置され、アークピストン１４ｂは、ピストンチャンバ２４ｂに設置されている。
【００５２】
そして、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）の壁面に対して、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）が円弧状に延びる方向に沿って摺動自在に、設置されている。即ち、アークピストン１４ａがピストンチャンバ２４ａにおいて摺動自在に設置され、アークピストン１４ｂがピストンチャンバ２４ｂにおいて摺動自在に設置されている。尚、シリンダ１２において、ピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）は、シリンダ１２に対して摺動して変位可能に支持されるアークピストン（１４ａ、１４ｂ）を収納する領域として設けられている。
【００５３】
上記により、ピストンユニット１４は、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダ１２の周方向に延びるように設置された複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）として構成されている。尚、ピストンユニット１４における複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）と、アームユニット１５における複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）とは、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿って延びるように設置されている。
【００５４】
また、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）における壁面には、シール溝が形成され、このシール溝には、リング状のシール部材３４が嵌め込まれている。シール部材３４は、例えば、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）において、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）に対応して１つ設置されている。各シール部材３４には、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が摺動自在に挿入されている。これにより、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）の壁面とアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周との間の液密性或いは気密性が更に高められている。このシール部材３４は、直線摺動部に用いられるシール部材と同様の仕様のシール部材として構成されることになる。尚、このシール部材３４が設けられていなくてもよく、この場合であっても、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）の壁面とアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周との間は、十分に封止される。また、シール部材３４が、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）ではなくアークピストン（１４ａ、１４ｂ）に嵌め込まれている構成が実施されてもよい。
【００５５】
尚、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の製造に際しては、例えば、まず、円形のリング部材の周方向における２か所の部分が切削加工によって切除される。このように切除される２か所の部分は、例えば、円形のリング部材の径方向中心を介して対向する２か所の部分として、即ち、円形のリング部材の直径方向と交差する２か所の部分として設定される。これにより、円形のリング部材から、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の素材が切り出されることになる。次いで、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の素材の外周に対して研磨処理が施されることで、円形断面を形成してピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）に対して摺動する各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周側面が形成されることになる。
【００５６】
また、各ピストンユニット１４における各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、一方の端部３２が各アームユニット１５における各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して、回転軸３３を介して、回転可能に連結されている。即ち、アークピストン１４ａにおける一方の端部３２が、アーム１５ａに対して、回転軸３３を介して、回転可能に連結されている。そして、アークピストン１４ｂにおける一方の端部３２が、アーム１５ｂに対して、回転軸３３を介して、回転可能に連結されている。
【００５７】
各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）における一方の端部３２は、円形断面で円弧状に延びる部分から板状に薄く延びる部分として設けられている。そして、この端部３２には、回転軸３３が軸中心を中心として回転自在な状態で貫通する貫通孔３２ａが形成されている。また、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）における一方の端部３２は、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）における中空領域２３に対する開口から突出するように配置されている。
【００５８】
また、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２は、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分の間において僅かに隙間を介して挟まれた状態で設置される。各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分のそれぞれには、貫通孔が形成されている。そして、一対の板状の部分の両貫通孔と端部３２の貫通孔３２ａとが連通する位置関係となるように、各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２が設置される。尚、アークピストン１４ａの端部３２が、アーム１５ａにおける一対の板状の部分の間に設置され、アークピストン１４ｂの端部３２が、アーム１５ｂにおける一対の板状の部分の間に設置される。
【００５９】
また、回転軸３３は、本実施形態では、先端部にオネジ部分が設けられた円柱形状のピン状の軸部分を有するボルト部材として構成されている。各回転軸３３は、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分とその間に設置された各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２とを貫通した状態で設置される。このとき、各回転軸３３は、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分の一方に対して外側からボルト頭部で係合し、一対の板状の部分の他方から先端側のオネジ部分が突出した状態となる。そして、各回転軸３３の先端部におけるオネジ部分に対して、内周にメネジ部分が設けられたナット部材が螺合するように取り付けられる。尚、ナット部材と各回転軸３３の先端部とは、回り止めが施され、ナット部材の回転軸３３からの脱落防止が図られている。
【００６０】
上記により、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分の間で、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２が、回転軸３３を介して、各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転自在に設置されている。即ち、ピストンユニット１４におけるそれぞれのアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、アームユニット１５の各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転可能に連結されている。そして、各ピストンユニット１４における一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、各アームユニット１５における一対のアーム１５ａ、１５ｂ）をシリンダ１２の周方向に沿って同じ回転方向に付勢可能に設けられている。
【００６１】
ここで、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）を圧油の給排によって作動させるための圧力室（２５、２６ａ、２６ｂ）の構成について説明する。シリンダ１２の内側には、本実施形態の第１圧力室としての圧力室２５と、本実施形態の第２圧力室としての圧力室（２６ａ、２６ｂ）とが設けられている。
【００６２】
圧力室２５は、圧力媒体としての圧油が導入される領域として設けられている。そして、圧力室２５は、中空領域２３によって構成され、出力軸１３と複数のアームユニット１５とが収納されている。また、圧力室２５には、圧油が供給されるとともに圧油が排出される複数の給排孔３１が開口している。給排孔３１は、例えば、ケース１１の蓋部２２ｂにおいて、圧力室２５に連通する孔として設けられている。圧力室２５に対して圧油の供給が行われる場合には、複数の給排孔３１から略同時タイミングで圧油の供給が行われる。また、圧力室２５から圧油の排出が行われる場合には、複数の給排孔３１から略同時タイミングで圧油の排出が行われる。
【００６３】
各圧力室（２６ａ、２６ｂ）は、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が摺動自在に支持される各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）において区画された領域として構成されている。そして、各圧力室（２６ａ、２６ｂ）は、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）における各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）とシリンダ１２との間において、圧力媒体としての圧油が導入される領域として区画されている。また、各圧力室（２６ａ、２６ｂ）には、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）において各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して連結される一方の端部３２と反対側である他方の端部３５が摺動自在に設置されている。尚、圧力室２６ａは、ピストンチャンバ２４ａの壁面と、アークピストン１４ａにおける他方の端部３５の端面と、によって区画されている。圧力室２６ｂは、ピストンチャンバ２４ｂの壁面と、アークピストン１４ｂにおける他方の端部３５の端面と、によって区画されている。
【００６４】
圧力室２６ａには、圧油が供給されるとともに圧油が排出される給排孔３０ａが開口している。また、圧力室２６ｂにも、圧油が供給されるとともに圧油が排出される給排孔３０ｂが開口している。給排孔３０ａは、複数のシリンダブロック２７において、それぞれシリンダ１２の軸方向に貫通するように設けられている。そして、各シリンダブロック２７の給排孔３０ａは、複数のシリンダブロック２７に亘って直列に並ぶとともに連通した状態に配置されている。また、給排孔３０ｂも、複数のシリンダブロック２７において、それぞれシリンダ１２の軸方向に貫通するように設けられている。そして、各シリンダブロック２７の給排孔３０ｂは、複数のシリンダブロック２７に亘って直列に並ぶとともに連通した状態に配置されている。尚、各給排孔３０ａは、共通の給排油路から各圧力室２６ａに対して分岐して連通するように構成されていてもよい。また、各給排孔３０ｂは、共通の給排油路から各圧力室２６ｂに対して分岐して連通するように構成されていてもよい。
【００６５】
圧力室２６ａ及び圧力室２６ｂは、略同時タイミングで圧油の給排が行われる。圧力室２６ａ及び圧力室２６ｂに対して圧油の供給が行われる場合には、給排孔３０ａ及び給排孔３０ｂから略同時タイミングで圧油の供給が行われる。圧力室２６ａ及び圧力室２６ｂから圧油の排出が行われる場合には、給排孔３０ａ及び給排孔３０ｂから略同時タイミングで圧油の排出が行われる。
【００６６】
ロータリーアクチュエータ１では、第１圧力室である圧力室２５と第２圧力室である圧力室（２６ａ、２６ｂ）とのうちの一方に圧油が供給され、圧力室２５及び圧力室（２６ａ、２６ｂ）の他方から圧油が排出されることで、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が変位することになる。これにより、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって付勢された一対のアーム（１５ａ、１５ｂ）がシリンダ１２の周方向に変位する。そして、アーム（１５、１５ｂ）とともに出力軸１３が、その軸心を回転中心とする回転方向において揺動することになる。
【００６７】
また、ロータリーアクチュエータ１においては、複数のシリンダブロック２７の給排孔３０ａが連通しているため、複数の圧力室２６ａは、略同時タイミングで圧油が供給され、また、略同時タイミングで圧油が排出されることになる。そして、複数のシリンダブロック２７の給排孔３０ｂが連通しているため、複数の圧力室２６ｂは、略同時タイミングで圧油が供給され、また、略同時タイミングで圧油が排出されることになる。また、前述の通り、給排孔３０ａ及び給排孔３０ｂからは、略同時タイミングで圧油が供給され、また、略同時タイミングで圧油が排出される。
【００６８】
そして、例えば、給排孔（３０ａ、３０ｂ）から圧油が供給され、給排孔３１から圧油が排出される状態では、アークピストン１４ａ及びアークピストン１４ｂが、図２にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って時計周り方向に変位することになる。これにより、アーム（１５ａ、１５ｂ）及び出力軸１３が、図２の図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って時計周り方向に揺動する。一方、給排孔３１から圧油が供給され、給排孔（３０ａ、３０ｂ）から圧油が排出される状態では、アークピストン１４ａ及びアークピストン１４ｂが、図２にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って反時計周り方向に変位することになる。これにより、アーム（１５ａ、１５ｂ）及び出力軸１３が、図２の図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って反時計周り方向に揺動する。
【００６９】
尚、上述したロータリーアクチュエータ１の組立作業については、種々の順番で実施することができる。次に、一例としてのロータリーアクチュエータ１の組立手順を例示する。例えば、まず、蓋部２２ｂが治具に保持された状態で、出力軸１３及び複数のアームユニット１５の一体成形品が、蓋部２２ｂに対して取り付けられる。そして、中空領域２３の内側に出力軸１３及び複数のアームユニット１５が挿入される状態で、シリンダブロック２７が順番に直列にシリンダ１２の軸方向に積層される。
【００７０】
シリンダブロック２７が順番に積層される際には、各シリンダブロック２７間において、シール部材３４が取り付けられた各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）に設置される。また、このとき、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転軸３３を介して回転自在に連結される。そして、シリンダブロック２７の積層による組立が完了した段階で、ケース本体２１にシリンダ１２が挿入された状態となるように、ケース本体２１がシリンダ１２の外周に装着される。ケース本体２１の装着が完了すると、蓋部２２ａがケース本体２１に取り付けられて固定される。これにより、ロータリーアクチュエータ１の組立作業の概略が完了することになる。
【００７１】
次に、上述したロータリーアクチュエータ１の動作を制御する油圧回路の構成と、ロータリーアクチュエータ１の作動とについて説明する。図６は、図２に示すロータリーアクチュエータ１の断面図とともにロータリーアクチュエータ１の動作を制御する油圧回路を模式的に示す回路図である。図６に示すように、ロータリーアクチュエータ１に対しては、本実施形態における圧力媒体供給源である油圧源４０から圧力媒体としての圧油が供給される。油圧源４０は、油圧ポンプを備えて構成されている。そして、ロータリーアクチュエータ１から排出された圧油は、前述したリザーバ回路４１に流入して戻ることになる。リザーバ回路４１に戻った圧油は、油圧源４０で昇圧され、再び、ロータリーアクチュエータ１に供給される。
【００７２】
油圧源４０及びリザーバ回路４１と、ロータリーアクチュエータ１との間には、ロータリーアクチュエータ１への圧油の供給経路及びロータリーアクチュエータ１からの圧油の排出経路を切り替える制御弁４２が設けられている。即ち、ロータリーアクチュエータ１は、制御弁４２を介して油圧源４０及びリザーバ回路４１に接続されている。
【００７３】
制御弁４２は、油圧源４０に連通する供給通路４０ａ及びリザーバ回路４１に連通する排出通路４１ａと、ロータリーアクチュエー１に連通する一対の給排通路（４４、４５）との接続状態を切り替えるバルブ機構として設けられている。給排通路４４は、ケース１１における給排孔３１に連通しており、給排通路４５は、複数のシリンダブロック２７における給排孔（３０ａ、３０ｂ）に連通している。
【００７４】
また、制御弁４２は、例えば、電気油圧式サーボ弁（EHSV）として設けられている。そして、制御弁４２は、ロータリーアクチュエータ１の動作を制御するアクチュエータコントローラ４３からの指令信号に基づいて、供給通路４０ａ及び排出通路４１ａと給排通路（４４、４５）との接続状態を切り替えるように作動する。尚、より具体的には、制御弁４２は、アクチュエータコントローラ４３からの電気指令信号に基づいて、パイロットステージにおけるノズルフラッパ式の油圧増幅機構が駆動され、メインステージにおけるスプールの両端に導入されるパイロット圧油の圧力が制御される。そして、パイロットステージで生成されるパイロット圧油によって、メインステージのスプールの位置が比例的に制御されるとともに、上記の各通路（４０ａ、４１ａ、４４、４５）の接続状態の切替も行われる。
【００７５】
上記の構成により、制御弁４２は、中立位置４２ａと、第１切替位置４２ｂと、第２切替位置４２ｃとの間で、比例的に位置を切替可能に設けられている。中立位置４２ａに切り替えられている状態では、制御弁４２は、供給通路４０ａ及び排出通路４１ａと、給排通路（４４、４５）とを遮断している。これにより、圧力室２５及び圧力室（２６ａ、２６ｂ）に対する圧油の供給及び排出が停止される。そして、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）に設置された各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が停止した状態が維持される。
【００７６】
制御弁４２が中立位置４２ａから第１切替位置４２ｂに切り替えられると、供給通路４０ａと給排通路４４とが接続されて圧力室２５に圧油が供給され、排出通路４１ａと給排通路４５とが接続されて圧力室（２６ａ、２６ｂ）から圧油が排出される。これにより、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、図５にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って反時計周り方向に変位することになる。一方、制御弁４２が中立位置４２ａから第２切替位置４２ｃに切り替えられると、供給通路４０ａと給排通路４５とが接続されて圧力室（２６ａ、２６ｂ）に圧油が供給され、排出通路４１ａと給排通路４４とが接続されて圧力室２５から圧油が排出される。これにより、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、図５にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って時計周り方向に変位することになる。上記のように、制御弁４２が第１切替位置４２ｂに切り替えられた状態と第２切替位置４２ｃに切り替えられた状態とでは、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）に設置された各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）はシリンダ１２の周方向において逆方向に移動し、複数のアーム１５及び出力軸１３も逆方向に揺動するように駆動されることになる。
【００７７】
出力軸１３が揺動することで、この出力軸１３から駆動トルクが出力されることになる。駆動トルクは、出力軸１３の端部１３ｂ及び端部１３ｃのうちの一方から出力されてもよく、また、出力軸１３の両方の端部（１３ｂ、１３ｃ）から出力されてもよい。尚、出力軸１３から出力される駆動トルクは、端部（１３ｂ、１３ｃ）のうちの少なくともいずれかに連結された駆動対象に対して出力される。駆動対象としては、種々の機器が挙げられる。例えば、航空機の翼において揺動自在に設けられた舵面等の動翼が、ロータリーアクチュエータ１によって駆動されてもよい。また、自動車等のステアリング装置に対してロータリーアクチュエータ１が適用されてもよい。
【００７８】
尚、上述の実施形態では、制御弁４２及びアクチュエータコントローラ４３については、ロータリーアクチュエータ１の構成要素として説明していないが、これらが、ロータリーアクチュエータ１の構成要素として含まれていてもよい。例えば、制御弁４２が構成要素として含まれた構成としてロータリーアクチュエータ１が定義されてもよい。また、制御弁４２及びアクチュエータコントローラ４３が構成要素として含まれた構成としてロータリーアクチュエータ１が定義されてもよい。
【００７９】
以上説明したように、ロータリーアクチュエータ１によると、ケース１１の内部に設置されたシリンダ１２の内側において、第１圧力室２５及び第２圧力室（２６ａ、２６ｂ）の一方に圧油（圧力媒体）が供給され他方から圧油が排出されることで、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）がシリンダ１２の周方向に摺動して変位する。そして、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が回転可能に連結されたアーム（１５ａ、１５ｂ）がアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって駆動されることで、アーム（１５ａ、１５ｂ）とともに出力軸１３が回転方向に揺動する。これにより、ロータリーアクチュエータ１の駆動トルクが出力される。
【００８０】
上述のように、ロータリーアクチュエータ１によると、シリンダ１２の内側において、シリンダ１２に対して摺動するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）における一方の端部３２側の第１圧力室２５と他方の端部３５側の第２圧力室（２６ａ、２６ｂ）とが、区画されることになる。これにより、従来のロータリーアクチュエータに設けられていたような、出力軸、ベーン、シリンダ、リブ、エンドキャップで区画される圧力室を備えた構造が不要となる。即ち、ロータリーアクチュエータ１によると、出力軸とシリンダに設けられたリブとの間における回転摺動部、回転する出力軸に設けられたベーンとシリンダとの間における回転摺動部、回転する出力軸及びベーンとエンドキャップとの間における回転摺動部が、不要となる。よって、ロータリーアクチュエータ１によると、ロータリーアクチュエータ１内での圧油（圧力媒体）の内部漏洩を低減することができる。また、ロータリーアクチュエータ１によると、摺動する相手側の面に対して高圧で押し付けられるとともに回転摺動部に用いられる高圧用の回転シールが不要或いはこれを大幅に削減可能となる。
【００８１】
従って、本実施形態によると、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータ１を提供することができる。
【００８２】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、アーム（１５ａ、１５ｂ）を介して出力軸１３を回転駆動するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転可能に連結されている。このため、出力軸１３に対して外部負荷が作用した場合であっても、アーム（１５ａ、１５ｂ）がアークピストン（１４ａ、１４ｂ）から離間した状態が発生してしまうことが防止される。このため、第１圧力室２５及び第２圧力室（２６ａ、２６ｂ）に対する圧油の給排によって変位するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）により駆動される出力軸１３の回転位置制御に関するサーボ制御機構が構築される場合に、このサーボ機構の応答性の低下を抑制できる。即ち、上記のサーボ機構の高応答化が図られた場合であっても、前述の回転位置制御が瞬間的に不能になる状態が発生してしまうことが防止される。
【００８３】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、複数のシリンダブロック２７がシリンダ１２の軸方向に積層されることでシリンダ１２が組み立てられ、隣り合うシリンダブロック２７同士の間にピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が区画される。このため、ピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が形成される際、シリンダブロック２７に対して半割状態の溝が形成された後、それらが組み合わされることで、ピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が構成されることになる。これにより、シリンダ１２の周方向に摺動して変位するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）を収納するピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）を容易に形成でき、シリンダ１２を容易に製造することができる。
【００８４】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、出力軸１３の軸方向に沿って並んで複数設置されたピストンユニット１４によって、アーム（１５ａ、１５ｂ）を介して出力軸１３が駆動される。このため、シリンダ１２の径方向の寸法を増大させることなく、コンパクトな構造で、更に駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００８５】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿って設置されたピストンユニット１４における複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって出力軸１３を回転駆動できる。このため、ロータリーアクチュエータ１がシリンダ１２の軸方向に長大化してしまうことを抑制するとともにシリンダ１２の径方向に大型化してしまうことも抑制しつつ、駆動トルクの高出力化を図ることができる。そして、本実施形態のように、ピストンユニット１４が２つのアークピストン（１４ａ、１４ｂ）で構成される場合であれば、軸方向の長大化及び径方向の大型化を招くことなく、ロータリーアクチュエータ１の出力を倍増させることができる。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００８７】
（１）前述の実施形態では、シリンダブロックが積層されることでシリンダが一体に組み立てられる形態を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、シリンダの素材となるブロック状の部材に対して、放電加工によってピストンチャンバの孔あけ加工が行われる形態によって、シリンダが製造されてもよい。
【００８８】
（２）前述の実施形態では、隣り合うシリンダブロックの間において、各シリンダブロックに形成された半円形状の断面の溝が重ね合わされていることで、ピストンチャンバが区画されている形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。図７及び図８に示すように、ピストンチャンバが、シリンダの本体に設けられた孔に設置されるとともに円弧状に延びる筒状の中空部材によって区画されている形態が実施されてもよい。
【００８９】
図７は、変形例に係るロータリーアクチュエータ２について軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。図８は、ロータリーアクチュエータ２について図７のＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。また、図８は、図７のＥ−Ｅ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。図７及び図８に示すロータリーアクチュエータ２は、ピストンチャンバ４７（４７ａ、４７ｂ）を区画する構造において、ロータリーアクチュエータ１と異なっている。尚、以下のロータリーアクチュエータ２についての説明では、ロータリーアクチュエータ１と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで説明を省略し、ロータリーアクチュエータ１と異なる要素についてのみ説明する。
【００９０】
ロータリーアクチュエータ２においては、積層されて一体に組み立てられた複数のシリンダブロック２７が、シリンダ１２の本体を構成している。そして、ロータリーアクチュエータ２のシリンダ１２においては、円弧状に延びる筒状の中空部材４６が更に設けられている。
【００９１】
上記の中空部材４６は、複数設けられており、シリンダ１２の本体において、隣り合うシリンダブロック２７が組み合わされることで設けられた各孔（４８、４８）のそれぞれに、１つずつ設置されている。即ち、隣り合うシリンダブロック２７間において、中空部材４６が２つ設置されている。そして、各中空部材４６の内壁によって、シリンダ１２に対して摺動して変位可能に支持されるアークピストン（１４ａ、１４ｂ）を収納するピストンチャンバ（４７ａ、４７ｂ）がそれぞれ区画されている。尚、中空部材４６の成形に際しては、例えば、円筒状の中空部材が素材として用いられる。そして、例えば、この素材が円弧状に屈曲形成された後、更に、この素材に対して静水圧成形法によるプレス処理が施されることで、滑らかに円弧状に延びる筒状の中空部材４６が成形される。
【００９２】
上記の変形例に係るロータリーアクチュエータ２によると、ピストンチャンバ４７（４７ａ、４７ｂ）を区画する部材が、シリンダ１２の本体とは別部材として設けられた筒状の中空部材４６によって構成される。このため、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が摺動する面に継ぎ目がなく、更に内部漏洩を低減できる構造のピストンチャンバ４７（４７ａ、４７ｂ）を容易に形成することができる。
【００９３】
（３）アームの形状、設置数、設置位置については、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更されて実施されてもよい。例えば、前述の実施形態では、出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダの径方向に延びる２つのアームが設けられる形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。例えば、出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダの径方向に延びるアームの数が１つ或いは３つ以上の形態が実施されてもよい。
【００９４】
また、前述の実施形態では、出力軸の軸方向に沿って複数のアームが並んで互いに平行に延びる形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、出力軸の軸方向に沿って延びる一体の板状のアームが設けられ、この板状のアームに対して複数のピストンが回転自在に連結されている構成が実施されてもよい。また、この場合、板状のアームにスリット状の空間部分が複数形成され、この空間部分に各ピストンの端部が回転自在に連結されてもよい。更に、この場合、複数のピストンが、出力軸の軸方向と平行に延びる同一の円柱状のピン部材によって、アームに対して回転自在に連結されていてもよい。
【００９５】
尚、アームが出力軸における複数個所からシリンダの径方向に延びる形態については、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更されて実施されてもよい。アームが出力軸の複数個所から径方向に延びるように設けられることで、アームを介して出力軸を回転駆動するピストンが複数設置される場合に、それらの設置位置に関する設計の自由度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関して広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００９７】
１ ロータリーアクチュエータ
１１ ケース
１２ シリンダ
１３ 出力軸
１４ ピストンユニット
１４ａ、１４ｂ アークピストン（ピストン）
１５ａ、１５ｂ アーム
２３ 中空領域
２５ 第1圧力室
２６ａ、２６ｂ 第２圧力室
２７ シリンダブロック
２６ａ、２６ｂ 圧力室
３２ 一方の端部
３５ 他方の端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力媒体としての圧力流体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力するロータリーアクチュエータとして、特許文献１に開示されたような構造のロータリーアクチュエータが知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されたロータリーアクチュエータは、円筒状のシリンダの内側にリブが一体に設けられ、シリンダの内側において回転自在に設置された出力軸にベーンが設けられている。シリンダの両端には、エンドキャップが取り付けられている。そして、リブ及びシリンダの内壁面と、ベーン及び出力軸の外壁面とが、圧力室を形成している。隣り合う圧力室に圧力流体が交互に供給されることで、圧力流体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクが出力される。
【０００４】
また、上記のロータリーアクチュエータにおいては、リブ及びベーンにそれぞれ設けられた溝に、シールが嵌め込まれている。リブに嵌め込まれたシールが出力軸の外壁面に押し付けられ、ベーンに嵌め込まれたシールがシリンダの内壁面に押し付けられている。これにより、隣り合う圧力室の間が封止されるように構成されている。また、圧力室は、エンドキャップと出力軸及びベーンとの間においても、ガスケットを介して封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５６０１１６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたような従来の一般的なロータリーアクチュエータは、回転する出力軸とシリンダに設けられたリブとの間における回転摺動部が、リブに嵌め込まれたシールによって封止される。そして、回転する出力軸に設けられたベーンとシリンダとの間における回転摺動部も、ベーンに嵌め込まれたシールによって封止される。更に、回転する出力軸及びベーンとエンドキャップとの間における回転摺動部も、ガスケットによって封止される。
【０００７】
しかし、回転摺動部におけるシールによる圧力流体の漏洩抑止は難しく、特許文献１に開示されたような従来のロータリーアクチュエータの場合、シール或いはガスケットからの漏洩が多く生じてしまうのが現状である。このため、ロータリーアクチュエータ内での圧力流体の内部漏洩が多く生じることになる。また、従来のロータリーアクチュエータの場合、リブ或いはベーンの溝にシールが嵌め込まれる構造であるため、溝とシールとの間における漏洩も問題となる。また、溝に嵌め込まれたシールには角部が設けられるため、とくに、この角部及びその近傍の部分において、摺動する相手側の面に対する密着性の確保が難しく、漏洩の抑制が困難となる。このため、更に、ロータリーアクチュエータ内での圧力流体の内部漏洩が多く生じてしまうことになる。
【０００８】
また、従来のロータリーアクチュエータの場合、摺動する相手側の面に対して高圧で押し付けられるとともに回転摺動部に用いられる高圧用の回転シールが多く必要となる。このため、静的に用いられるシール或いは直線摺動部に用いられるシールとは異なり、設計上意図されるシール性能を維持可能なシール寿命が大幅に短くなってしまうという問題もある。よって、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造のロータリーアクチュエータの実現が望まれる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための第１発明に係るロータリーアクチュエータは、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関する。そして、第１発明に係るロータリーアクチュエータは、ケースと、前記ケースの内部に設置されて、内側に中空領域が設けられた筒状のシリンダと、前記ケースに対して回転可能に支持され、軸方向が前記シリンダの軸方向と平行に延びるとともに前記中空領域に設置された前記出力軸と、前記出力軸に一体に設けられ又は固定されて前記シリンダの径方向に延びるアームと、円弧状に延びる部分を有し、前記シリンダの内側に設置されるとともに当該シリンダの周方向に沿って当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持されるピストンと、を備え、前記ピストンは、一方の端部が前記アームに対して回転可能に連結され、前記シリンダの内側には、前記出力軸及び前記アームが収納される第１圧力室と、当該シリンダと前記ピストンとで区画されるとともに当該ピストンにおいて前記アームに対して連結される一方の端部と反対側である他方の端部が摺動自在に設置される第２圧力室とが、設けられ、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の一方に圧力媒体が供給され、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の他方から圧力媒体が排出されることで、前記アームが前記シリンダの周方向に変位し、前記出力軸が回転方向において揺動することを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、ケースの内部に設置されたシリンダの内側において、第１及び第２圧力室の一方に圧力媒体が供給され他方から圧力媒体が排出されることで、ピストンがシリンダの周方向に摺動して変位する。そして、ピストンが回転可能に連結されたアームがピストンによって駆動されることで、アームとともに出力軸が回転方向に揺動する。これにより、ロータリーアクチュエータの駆動トルクが出力される。このように、上記の構成のロータリーアクチュエータによると、シリンダの内側において、シリンダに対して摺動するピストンにおける一方の端部側の第１圧力室と他方の端部側の第２圧力室とが、区画されることになる。これにより、従来のロータリーアクチュエータに設けられていたような、出力軸、ベーン、シリンダ、リブ、エンドキャップで区画される圧力室を備えた構造が不要となる。即ち、上記の構成のロータリーアクチュエータによると、出力軸とシリンダに設けられたリブとの間における回転摺動部、回転する出力軸に設けられたベーンとシリンダとの間における回転摺動部、回転する出力軸及びベーンとエンドキャップとの間における回転摺動部が、不要となる。よって、上記の構成によると、ロータリーアクチュエータ内での圧力媒体の内部漏洩を低減することができる。また、上記の構成のロータリーアクチュエータの場合、摺動する相手側の面に対して高圧で押し付けられるとともに回転摺動部に用いられる高圧用の回転シールが不要或いはこれを大幅に削減可能となる。
【００１２】
従って、上記の構成によると、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータを提供することができる。
【００１３】
尚、上記の構成によると、アームを介して出力軸を回転駆動するピストンが、アームに対して回転可能に連結されている。このため、出力軸に対して外部負荷が作用した場合であっても、アームがピストンから離間した状態が発生してしまうことが防止される。このため、第１及び第２圧力室に対する圧力媒体の給排によって変位するピストンにより駆動される出力軸の回転位置制御に関するサーボ制御機構が構築される場合に、このサーボ機構の応答性の低下を抑制できる。即ち、上記のサーボ機構の高応答化が図られた場合であっても、前述の回転位置制御が瞬間的に不能になる状態が発生してしまうことが防止される。
【００１４】
第２発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明のロータリーアクチュエータにおいて、前記シリンダは、分割された状態で形成された複数のシリンダブロックを有し、複数の前記シリンダブロックが前記シリンダの軸方向に沿って積層されることで、前記シリンダが一体に組み立てられ、前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、前記シリンダの軸方向において隣り合う前記シリンダブロック同士の間において、前記ピストンチャンバが区画されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、複数のシリンダブロックがシリンダの軸方向に積層されることでシリンダが組み立てられ、隣り合うシリンダブロック同士の間にピストンチャンバが区画される。このため、ピストンチャンバが形成される際、シリンダブロックに対して半割状態の溝が形成された後、それらが組み合わされることで、ピストンチャンバが構成されることになる。これにより、シリンダの周方向に摺動して変位するピストンを収納するピストンチャンバを容易に形成でき、シリンダを容易に製造することができる。
【００１６】
第３発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明又は第２発明のロータリーアクチュエータにおいて、前記ピストンは、複数設けられ、複数の前記ピストンは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、出力軸の軸方向に沿って並んで複数設置されたピストンによって、アームを介して出力軸が駆動される。このため、シリンダの径方向の寸法を増大させることなく、コンパクトな構造で、駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００１８】
第４発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明乃至第３発明のいずれかのロータリーアクチュエータにおいて、前記アームは、前記出力軸における複数個所から前記シリンダの径方向に延びるように、複数設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、アームが出力軸の複数個所から径方向に延びるように設けられる。このため、アームを介して出力軸を回転駆動するピストンが複数設置される場合に、それらの設置位置に関する設計の自由度を向上させることができる。尚、例えば、アームは、出力軸の軸方向における複数個所からシリンダの径方向に延びるように設けられていてもよい。また、アームは、シリンダの周方向における角度が異なる方向に向かって出力軸における複数個所からシリンダの径方向に延びるように設けられていてもよい。
【００２０】
第５発明に係るロータリーアクチュエータは、第４発明のロータリーアクチュエータにおいて、複数の前記アームとして、前記出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿って前記シリンダの径方向に延びる複数の前記アームが設けられ、前記同一の面に沿って前記シリンダの周方向に延びるように設置された複数の前記ピストンとして構成されるピストンユニットが設けられ、前記ピストンユニットにおけるそれぞれの前記ピストンは、複数の前記アームのそれぞれに対して回転可能に連結されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿って設置されたピストンユニットにおける複数のピストンによって出力軸を回転駆動できる。このため、ロータリーアクチュエータがシリンダの軸方向に長大化してしまうことを抑制するとともにシリンダの径方向に大型化してしまうことも抑制しつつ、駆動トルクの高出力化を図ることができる。例えば、ピストンユニットが２つのピストンで構成される場合であれば、軸方向の長大化及び径方向の大型化を招くことなく、ロータリーアクチュエータの出力を倍増させることができる。
【００２２】
第６発明に係るロータリーアクチュエータは、第５発明のロータリーアクチュエータにおいて、前記ピストンユニットは、複数設けられ、複数の前記ピストンユニットは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする。
【００２３】
この構成によると、出力軸の軸方向に沿って並んで複数設置されたピストンユニットによって、アームを介して出力軸が駆動される。このため、シリンダの径方向の寸法を増大させることなく、コンパクトな構造で、更に駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００２４】
第７発明に係るロータリーアクチュエータは、第１発明乃至第６発明のいずれかのロータリーアクチュエータにおいて、前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、前記ピストンチャンバは、前記シリンダの本体に設置されるとともに円弧状に延びる筒状の中空部材によって区画されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によると、ピストンチャンバを区画する部材が、シリンダの本体とは別部材として設けられた筒状の中空部材によって構成される。このため、ピストンが摺動する面に継ぎ目がなく、更に内部漏洩を低減できる構造のピストンチャンバを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るロータリーアクチュエータについて軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。
【図２】図１に示すロータリーアクチュエータについてＡ−Ａ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。
【図３】図２に示すロータリーアクチュエータについてＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。
【図４】図２に示すロータリーアクチュエータにおけるシリンダの断面図である。
【図５】図２に示すロータリーアクチュエータにおけるピストンユニットを示す図である。
【図６】図２に示すロータリーアクチュエータの動作を制御する油圧回路を模式的に示す回路図である。
【図７】変形例に係るロータリーアクチュエータについて軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。
【図８】図７に示すロータリーアクチュエータについてＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面を含む図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関して広く適用することができるものである。
【００２９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るロータリーアクチュエータ１について軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。また、図２は、ロータリーアクチュエータ１について図１のＡ−Ａ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。尚、図１は、図２において一点鎖線で示すＢ−Ｂ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。また、図３は、ロータリーアクチュエータ１について、図２において二点鎖線で示すＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面を含む図である。
【００３０】
図１乃至図３に示すロータリーアクチュエータ１は、圧力媒体の作用によって出力軸１３がその軸心を回転中心とする回転方向において揺動して駆動トルクを出力するアクチュエータとして設けられている。圧力媒体としては、圧縮空気、圧油、等、種々の圧力流体が挙げられる。また、圧力媒体として、金属材料、樹脂材料、セラミックス材料、或いはこれらの複合材料、等を素材とした粉末粒子状の紛体が用いられてもよい。尚、本実施形態では、圧力媒体として圧油が用いられる形態を例にとって説明する。
【００３１】
図１乃至図３に示すように、ロータリーアクチュエータ１は、ケース１１、シリンダ１２、出力軸１３、複数のピストンユニット１４、複数のアームユニット１５、等を備えて構成されている。尚、ケース１１、シリンダ１２、出力軸１３、複数のピストンユニット１４、複数のアームユニット１５は、例えば、ステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金、等の金属材料を主要な素材として形成されている。
【００３２】
ケース１１は、ケース本体部２１、一対の蓋部（２２ａ、２２ｂ）を備えて構成されている。ケース本体部２１は、例えば、円筒状の部材として設けられ、内側が中空で両端部が開口した部材として構成されている。そして、開口した両端部のそれぞれには、蓋部２２ａ及び蓋部２２ｂが嵌め込まれて固定されている。この一対の蓋部（２２ａ、２２ｂ）によって、ケース本体部２１の両端部が閉鎖されている。各蓋部（２２ａ、２２ｂ）は、例えば、円盤状の部材として設けられている。そして、各蓋部（２２ａ、２２ｂ）は、その中央部分において、後述する出力軸１３の端部がそれぞれ貫通して突出する貫通孔が形成されている。
【００３３】
図４は、図２に対応する断面におけるシリンダ１２の断面図である。尚、図４では、ピストンユニット１４についても二点鎖線で図示されている。図１乃至図４に示すように、シリンダ１２は、ケース１１の内側に設置されて、内側に中空領域２３が設けられた筒状の構造体として構成されている。中空領域２３は、シリンダ１２の軸方向に沿って延びる中空の領域として設けられ、後述の出力軸１３が設置されている。尚、シリンダ１２の軸方向と、アクチュエータ１における長手方向であるアクチュエータ１の軸方向と、ケース１１の円筒軸方向と、出力軸１３の軸方向とは、平行な方向として構成されており、同一の方向として構成されていてもよい。
【００３４】
シリンダ１２の内側には、それぞれシリンダ１２の周方向に沿って円弧状に且つ長孔状に延びる複数のピストンチャンバ２４が設けられている。また、ピストンチャンバ２４は、シリンダ１２の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダ１２の周方向に延びるように複数設けられている。尚、本実施形態では、シリンダ１２の軸方向に垂直な同一の面に沿って２つのピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が、それぞれシリンダ１２の周方向に延びるように設けられている。
【００３５】
更に、シリンダ１２においては、そして、シリンダ１２の周方向に沿って設けられた一対のピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が、シリンダ１２の軸方向に沿って並んで設けられている。即ち、シリンダ１２の軸方向に垂直な複数の面のそれぞれに沿って、シリンダ１２の周方向に沿って延びるように一対のピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が設けられている。
【００３６】
また、各ピストンチャンバ２４は、シリンダ１２の内側において、中空領域２３にそれぞれ連通する孔として設けられている。そして、各ピストンチャンバ２４は、後述するピストンユニット１４のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって、中空領域２３との間での圧油の移動が規制されるように区画されている。尚、ピストンチャンバ２４ａは、アークピストン１４ａによって、中空領域２３との間での圧油の移動が規制されるように区画されている。一方、ピストンチャンバ２４ｂは、アークピストン１４ｂによって、中空領域２３との間での圧油の移動が規制されるように区画されている。尚、ピストンチャンバ２４ａでは、アークピストン１４ａとの間において、後述の圧力室２６ａが区画されている。そして、ピストンチャンバ２４ｂでは、アークピストン１４ｂとの間において、後述の圧力室２６ｂが区画されている。
【００３７】
また、シリンダ１２は、分割された状態で形成された複数のシリンダブロック２７を備えて構成されている。各シリンダブロック２７は、軸方向長さの短い円筒状の部材として設けられている。そして、複数のシリンダブロック２７が、ケース１１のケース本体２１の内側において、シリンダ１２の軸方向に沿って積層されていることで、シリンダ１２が一体に組み立てられている。
【００３８】
また、各シリンダブロック２７には、中空領域２３の一部を構成する貫通孔として設けられた領域と、半円形状の断面でシリンダ１２の周方向に沿って円弧状に延びる溝とが設けられている。上記の溝は、シリンダ１２の軸方向における両端以外の位置に設置されるシリンダブロック２７では、軸方向における両方の端面に設けられている。また、上記の溝は、シリンダ１２の軸方向における両端の位置に設置されるシリンダブロック２７では、軸方向における一方の端面に設けられている。そして、シリンダ１２の軸方向において隣り合うシリンダブロック２７同士の間において、上記の溝同士が対向して円形断面を構成するように重ねられることで、各ピストンチャンバ２４が区画されている。
【００３９】
また、シリンダ１２の軸方向において隣り合うシリンダブロック２７において、半円形断面の上記の溝が形成されるとともに互いに重ねあわされる合わせ面は、互いに密着するように平坦な面として形成されている。これにより、隣り合うシリンダブロック２７間における圧油の漏洩が十分に防止されることになる。尚、隣り合うシリンダブロック２７のうちの一方には、上記の合わせ面の外周の縁部において、リング状のシール部材２８が嵌め込まれている。このシール部材２８は、静的に用いられる低圧用のシール部材となる。
【００４０】
また、本実施形態では、複数のシリンダブロック２７のうち、シリンダ１２の軸方向における両端以外の位置に設置されるシリンダブロック２７と、両端の位置に設置されるシリンダブロック２７とでは、合わせ面の構成が異なっている。シリンダ１２の軸方向における両端以外の位置に設置されるシリンダブロック２７は、シリンダ１２の軸方向における両方の端面が、重ねられる相手側のシリンダブロック２７に対して密着するとともにピストンチャンバ２４を区画する合わせ面として設けられている。これに対し、シリンダ１２の軸方向における両端の位置に設置されるシリンダブロック２７は、一方の端面が、重ねられる相手側のシリンダブロック２７に対して密着するとともにピストンチャンバ２４を区画する合わせ面として設けられている。そして、このシリンダブロック２７における他方の端面が、蓋部（２２ａ、２２ｂ）に対して密着する合わせ面として設けらている。
【００４１】
尚、シリンダブロック２７同士が重ね合わされることで円形断面の孔を構成してピストンチャンバ２４を形成する、上記の半円形状の断面の溝の形成に際しては、例えば、まず、シリンダブロック２７の素材に対してシリンダ１２の周方向に円弧状に延びる溝の切削加工が行われる。そして、その切削加工の後、切削加工された半円形状断面を構成する壁面に対して研磨加工が施されることで、滑らかな円弧形状の断面でシリンダ１２の周方向に円弧状に延びる溝が形成される。
【００４２】
出力軸１３は、ケース１１に対して回転自在に支持されて、軸方向がシリンダ１２の軸方向と平行に延びるとともに中空領域２３に設置されている。そして、出力軸１３には、軸部１３ａ、端部（１３ｂ、１３ｃ）が設けられている。
【００４３】
軸部１３ａは、軸方向がシリンダ１２の軸方向と一致する方向に延びる円柱状の部分として設けられている。端部１３ｂ及び端部１３ｃは、軸部１３ａの両端にそれぞれ一体に設けられている。端部１３ｂは、ケース１１の蓋部２２ａに対して摺動して回転自在に支持されている。端部１３ｃは、ケース１１の蓋部２２ｂに対して摺動して回転自在に支持されている。
【００４４】
端部１３ｂの外周と蓋部２２ａの貫通孔の内周との間には、リング状のシール部材２９が設置されている。本実施形態では、蓋部２２ａの内周に形成されたシール溝に対してシール部材２９が嵌め込まれ、このシール部材２９の内側に端部１３ｂが挿入されている。尚、本実施形態では、シール部材２９は、複数設置されている。また、端部１３ｃの外周と蓋部２２ｂの貫通孔の内周との間にも、リング状のシール部材３０が設置されている。本実施形態では、蓋部２２ｂの内周に形成されたシール溝に対してシール部材３０が嵌め込まれ、このシール部材３０の内側に端部１３ｃが挿入されている。尚、本実施形態では、シール部材３０は、複数設置されている。
【００４５】
上記のシール部材（２９、３０）によって、出力軸１３とケース１１との間が封止されている。また、各シール部材（２９、３０）は、リング状に設けられ、その内周に沿って周方向に出力軸１３の外周が摺動する。このため、これらのシール部材（２９、３０）は、直線摺動部に用いられるシール部材と同様の仕様のシール部材として構成されることになる。尚、これらのシール部材（２９、３０）が設けられていなくてもよく、この場合であっても、出力軸１３の外周とケース１１の蓋部（２２ａ、２２ｂ）の内周との間は、十分に封止される。
【００４６】
また、シール部材（２９、３０）が嵌め込まれるシール溝は、蓋部（２２ａ、２２ｂ）に設けられていなくてもよい。シール部材（２９、３０）が嵌め込まれるシール溝は、端部（１３ｂ、１３ｃ）のみに設けられていてもよく、また、蓋部（２２ａ、２２ｂ）及び端部（１３ｂ、１３ｃ）の両方に設けられていてもよい。
【００４７】
アームユニット１５は、複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）を備えて構成されており、本実施形態では、一対の（２つの）アーム（１５ａ、１５ｂ）を備えて構成されている。一対のアーム（１５ａ、１５ｂ）のそれぞれは、出力軸１３に一体に設けられるとともに、シリンダ１２の径方向に延びるように設けられている。更に、本実施形態では、アームユニット１５は、複数設けられており、出力軸１３の軸方向に沿って並んで設けられている。このため、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３における複数個所からシリンダ１２の径方向に延びるように、複数設けられている。そして、本実施形態では、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３の軸方向における複数個所及び出力軸１３の周方向における複数個所からシリンダ１２の径方向に延びるように設けられている。また、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３とともに中空領域２３に設置されている。尚、アーム（１５ａ、１５ｂ）は、出力軸１３とは別部材として設けられて出力軸１３に固定されてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、各アーム（１５ａ、１５ｂ）は、角部が円弧状に形成された略台形状の外形の板状の部分を２枚備えて構成されている。そして、各アーム（１５ａ、１５ｂ）は、一端側が出力軸１３に対して片持ち状に一体に設けられている。また、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における２枚の板状の部分は、出力軸１３の軸方向に垂直な方向に沿って且つ互いに平行に延びるように設けられている。
【００４９】
また、アームユニット１５におけるアーム１５ａとアーム１５ｂとは、出力軸１３の軸方向における位置が同じ箇所からシリンダ１３の径方向に延びるように設けられている。更に、アームユニット１５におけるアーム１５ａとアーム１５ｂとは、シリンダ１２の周方向における角度が互いに１８０度異なる方向に向かって、即ち、シリンダ１２の直径方向に沿って、出力軸１３からシリンダ１２の径方向に延びるように設けられている。これにより、本実施形態では、複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）として、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダ１２の径方向に延びる複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）が設けられた構成が実施されている。
【００５０】
図５は、ピストンユニット１４を示す図である。図１乃至図５に示すピストンユニット１４は、ロータリーアクチュエータ１においては、複数設けられており、それぞれ一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）として構成されている。複数のピストンユニット１４は、出力軸１３の軸方向に沿って並んで設置されている。各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、本実施形態におけるピストンを構成している。そして、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、アーク型に形成され、円形断面で円弧状に延びる部分を備えて構成されている。尚、上記の構成により、本実施形態では、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が複数設けられ、複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、出力軸１３の軸方向に沿って並んで設置された構成が実施されている。
【００５１】
アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、シリンダ１２の内側のピストンチャンバ２４に設置されるとともに、シリンダ１２の周方向に沿ってシリンダ１２に対して摺動して変位可能に支持されている。また、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、隣り合うシリンダブロック２７間で区画されるピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）に設置されている。尚、アークピストン１４ａは、ピストンチャンバ２４ａに設置され、アークピストン１４ｂは、ピストンチャンバ２４ｂに設置されている。
【００５２】
そして、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）の壁面に対して、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）が円弧状に延びる方向に沿って摺動自在に、設置されている。即ち、アークピストン１４ａがピストンチャンバ２４ａにおいて摺動自在に設置され、アークピストン１４ｂがピストンチャンバ２４ｂにおいて摺動自在に設置されている。尚、シリンダ１２において、ピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）は、シリンダ１２に対して摺動して変位可能に支持されるアークピストン（１４ａ、１４ｂ）を収納する領域として設けられている。
【００５３】
上記により、ピストンユニット１４は、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダ１２の周方向に延びるように設置された複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）として構成されている。尚、ピストンユニット１４における複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）と、アームユニット１５における複数のアーム（１５ａ、１５ｂ）とは、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿って延びるように設置されている。
【００５４】
また、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）における壁面には、シール溝が形成され、このシール溝には、リング状のシール部材３４が嵌め込まれている。シール部材３４は、例えば、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）において、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）に対応して１つ設置されている。各シール部材３４には、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が摺動自在に挿入されている。これにより、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）の壁面とアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周との間の液密性或いは気密性が更に高められている。このシール部材３４は、直線摺動部に用いられるシール部材と同様の仕様のシール部材として構成されることになる。尚、このシール部材３４が設けられていなくてもよく、この場合であっても、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）の壁面とアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周との間は、十分に封止される。また、シール部材３４が、ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）ではなくアークピストン（１４ａ、１４ｂ）に嵌め込まれている構成が実施されてもよい。
【００５５】
尚、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の製造に際しては、例えば、まず、円形のリング部材の周方向における２か所の部分が切削加工によって切除される。このように切除される２か所の部分は、例えば、円形のリング部材の径方向中心を介して対向する２か所の部分として、即ち、円形のリング部材の直径方向と交差する２か所の部分として設定される。これにより、円形のリング部材から、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の素材が切り出されることになる。次いで、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の素材の外周に対して研磨処理が施されることで、円形断面を形成してピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）に対して摺動する各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周側面が形成されることになる。
【００５６】
また、各ピストンユニット１４における各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、一方の端部３２が各アームユニット１５における各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して、回転軸３３を介して、回転可能に連結されている。即ち、アークピストン１４ａにおける一方の端部３２が、アーム１５ａに対して、回転軸３３を介して、回転可能に連結されている。そして、アークピストン１４ｂにおける一方の端部３２が、アーム１５ｂに対して、回転軸３３を介して、回転可能に連結されている。
【００５７】
各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）における一方の端部３２は、円形断面で円弧状に延びる部分から板状に薄く延びる部分として設けられている。そして、この端部３２には、回転軸３３が軸中心を中心として回転自在な状態で貫通する貫通孔３２ａが形成されている。また、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）における一方の端部３２は、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）における中空領域２３に対する開口から突出するように配置されている。
【００５８】
また、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２は、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分の間において僅かに隙間を介して挟まれた状態で設置される。各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分のそれぞれには、貫通孔が形成されている。そして、一対の板状の部分の両貫通孔と端部３２の貫通孔３２ａとが連通する位置関係となるように、各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２が設置される。尚、アークピストン１４ａの端部３２が、アーム１５ａにおける一対の板状の部分の間に設置され、アークピストン１４ｂの端部３２が、アーム１５ｂにおける一対の板状の部分の間に設置される。
【００５９】
また、回転軸３３は、本実施形態では、先端部にオネジ部分が設けられた円柱形状のピン状の軸部分を有するボルト部材として構成されている。各回転軸３３は、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分とその間に設置された各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２とを貫通した状態で設置される。このとき、各回転軸３３は、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分の一方に対して外側からボルト頭部で係合し、一対の板状の部分の他方から先端側のオネジ部分が突出した状態となる。そして、各回転軸３３の先端部におけるオネジ部分に対して、内周にメネジ部分が設けられたナット部材が螺合するように取り付けられる。尚、ナット部材と各回転軸３３の先端部とは、回り止めが施され、ナット部材の回転軸３３からの脱落防止が図られている。
【００６０】
上記により、各アーム（１５ａ、１５ｂ）における一対の板状の部分の間で、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３２が、回転軸３３を介して、各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転自在に設置されている。即ち、ピストンユニット１４におけるそれぞれのアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、アームユニット１５の各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転可能に連結されている。そして、各ピストンユニット１４における一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、各アームユニット１５における一対のアーム１５ａ、１５ｂ）をシリンダ１２の周方向に沿って同じ回転方向に付勢可能に設けられている。
【００６１】
ここで、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）を圧油の給排によって作動させるための圧力室（２５、２６ａ、２６ｂ）の構成について説明する。シリンダ１２の内側には、本実施形態の第１圧力室としての圧力室２５と、本実施形態の第２圧力室としての圧力室（２６ａ、２６ｂ）とが設けられている。
【００６２】
圧力室２５は、圧力媒体としての圧油が導入される領域として設けられている。そして、圧力室２５は、中空領域２３によって構成され、出力軸１３と複数のアームユニット１５とが収納されている。また、圧力室２５には、圧油が供給されるとともに圧油が排出される複数の給排孔３１が開口している。給排孔３１は、例えば、ケース１１の蓋部２２ｂにおいて、圧力室２５に連通する孔として設けられている。圧力室２５に対して圧油の供給が行われる場合には、複数の給排孔３１から略同時タイミングで圧油の供給が行われる。また、圧力室２５から圧油の排出が行われる場合には、複数の給排孔３１から略同時タイミングで圧油の排出が行われる。
【００６３】
各圧力室（２６ａ、２６ｂ）は、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が摺動自在に支持される各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）において区画された領域として構成されている。そして、各圧力室（２６ａ、２６ｂ）は、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）における各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）とシリンダ１２との間において、圧力媒体としての圧油が導入される領域として区画されている。また、各圧力室（２６ａ、２６ｂ）には、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）において各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して連結される一方の端部３２と反対側である他方の端部３５が摺動自在に設置されている。尚、圧力室２６ａは、ピストンチャンバ２４ａの壁面と、アークピストン１４ａにおける他方の端部３５の端面と、によって区画されている。圧力室２６ｂは、ピストンチャンバ２４ｂの壁面と、アークピストン１４ｂにおける他方の端部３５の端面と、によって区画されている。
【００６４】
圧力室２６ａには、圧油が供給されるとともに圧油が排出される給排孔３０ａが開口している。また、圧力室２６ｂにも、圧油が供給されるとともに圧油が排出される給排孔３０ｂが開口している。給排孔３０ａは、複数のシリンダブロック２７において、それぞれシリンダ１２の軸方向に貫通するように設けられている。そして、各シリンダブロック２７の給排孔３０ａは、複数のシリンダブロック２７に亘って直列に並ぶとともに連通した状態に配置されている。また、給排孔３０ｂも、複数のシリンダブロック２７において、それぞれシリンダ１２の軸方向に貫通するように設けられている。そして、各シリンダブロック２７の給排孔３０ｂは、複数のシリンダブロック２７に亘って直列に並ぶとともに連通した状態に配置されている。尚、各給排孔３０ａは、共通の給排油路から各圧力室２６ａに対して分岐して連通するように構成されていてもよい。また、各給排孔３０ｂは、共通の給排油路から各圧力室２６ｂに対して分岐して連通するように構成されていてもよい。
【００６５】
圧力室２６ａ及び圧力室２６ｂは、略同時タイミングで圧油の給排が行われる。圧力室２６ａ及び圧力室２６ｂに対して圧油の供給が行われる場合には、給排孔３０ａ及び給排孔３０ｂから略同時タイミングで圧油の供給が行われる。圧力室２６ａ及び圧力室２６ｂから圧油の排出が行われる場合には、給排孔３０ａ及び給排孔３０ｂから略同時タイミングで圧油の排出が行われる。
【００６６】
ロータリーアクチュエータ１では、第１圧力室である圧力室２５と第２圧力室である圧力室（２６ａ、２６ｂ）とのうちの一方に圧油が供給され、圧力室２５及び圧力室（２６ａ、２６ｂ）の他方から圧油が排出されることで、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が変位することになる。これにより、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって付勢された一対のアーム（１５ａ、１５ｂ）がシリンダ１２の周方向に変位する。そして、アーム（１５、１５ｂ）とともに出力軸１３が、その軸心を回転中心とする回転方向において揺動することになる。
【００６７】
また、ロータリーアクチュエータ１においては、複数のシリンダブロック２７の給排孔３０ａが連通しているため、複数の圧力室２６ａは、略同時タイミングで圧油が供給され、また、略同時タイミングで圧油が排出されることになる。そして、複数のシリンダブロック２７の給排孔３０ｂが連通しているため、複数の圧力室２６ｂは、略同時タイミングで圧油が供給され、また、略同時タイミングで圧油が排出されることになる。また、前述の通り、給排孔３０ａ及び給排孔３０ｂからは、略同時タイミングで圧油が供給され、また、略同時タイミングで圧油が排出される。
【００６８】
そして、例えば、給排孔（３０ａ、３０ｂ）から圧油が供給され、給排孔３１から圧油が排出される状態では、アークピストン１４ａ及びアークピストン１４ｂが、図２にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って時計周り方向に変位することになる。これにより、アーム（１５ａ、１５ｂ）及び出力軸１３が、図２の図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って時計周り方向に揺動する。一方、給排孔３１から圧油が供給され、給排孔（３０ａ、３０ｂ）から圧油が排出される状態では、アークピストン１４ａ及びアークピストン１４ｂが、図２にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って反時計周り方向に変位することになる。これにより、アーム（１５ａ、１５ｂ）及び出力軸１３が、図２の図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って反時計周り方向に揺動する。
【００６９】
尚、上述したロータリーアクチュエータ１の組立作業については、種々の順番で実施することができる。次に、一例としてのロータリーアクチュエータ１の組立手順を例示する。例えば、まず、蓋部２２ｂが治具に保持された状態で、出力軸１３及び複数のアームユニット１５の一体成形品が、蓋部２２ｂに対して取り付けられる。そして、中空領域２３の内側に出力軸１３及び複数のアームユニット１５が挿入される状態で、シリンダブロック２７が順番に直列にシリンダ１２の軸方向に積層される。
【００７０】
シリンダブロック２７が順番に積層される際には、各シリンダブロック２７間において、シール部材３４が取り付けられた各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）に設置される。また、このとき、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、各アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転軸３３を介して回転自在に連結される。そして、シリンダブロック２７の積層による組立が完了した段階で、ケース本体２１にシリンダ１２が挿入された状態となるように、ケース本体２１がシリンダ１２の外周に装着される。ケース本体２１の装着が完了すると、蓋部２２ａがケース本体２１に取り付けられて固定される。これにより、ロータリーアクチュエータ１の組立作業の概略が完了することになる。
【００７１】
次に、上述したロータリーアクチュエータ１の動作を制御する油圧回路の構成と、ロータリーアクチュエータ１の作動とについて説明する。図６は、図２に示すロータリーアクチュエータ１の断面図とともにロータリーアクチュエータ１の動作を制御する油圧回路を模式的に示す回路図である。図６に示すように、ロータリーアクチュエータ１に対しては、本実施形態における圧力媒体供給源である油圧源４０から圧力媒体としての圧油が供給される。油圧源４０は、油圧ポンプを備えて構成されている。そして、ロータリーアクチュエータ１から排出された圧油は、前述したリザーバ回路４１に流入して戻ることになる。リザーバ回路４１に戻った圧油は、油圧源４０で昇圧され、再び、ロータリーアクチュエータ１に供給される。
【００７２】
油圧源４０及びリザーバ回路４１と、ロータリーアクチュエータ１との間には、ロータリーアクチュエータ１への圧油の供給経路及びロータリーアクチュエータ１からの圧油の排出経路を切り替える制御弁４２が設けられている。即ち、ロータリーアクチュエータ１は、制御弁４２を介して油圧源４０及びリザーバ回路４１に接続されている。
【００７３】
制御弁４２は、油圧源４０に連通する供給通路４０ａ及びリザーバ回路４１に連通する排出通路４１ａと、ロータリーアクチュエー１に連通する一対の給排通路（４４、４５）との接続状態を切り替えるバルブ機構として設けられている。給排通路４４は、ケース１１における給排孔３１に連通しており、給排通路４５は、複数のシリンダブロック２７における給排孔（３０ａ、３０ｂ）に連通している。
【００７４】
また、制御弁４２は、例えば、電気油圧式サーボ弁（EHSV）として設けられている。そして、制御弁４２は、ロータリーアクチュエータ１の動作を制御するアクチュエータコントローラ４３からの指令信号に基づいて、供給通路４０ａ及び排出通路４１ａと給排通路（４４、４５）との接続状態を切り替えるように作動する。尚、より具体的には、制御弁４２は、アクチュエータコントローラ４３からの電気指令信号に基づいて、パイロットステージにおけるノズルフラッパ式の油圧増幅機構が駆動され、メインステージにおけるスプールの両端に導入されるパイロット圧油の圧力が制御される。そして、パイロットステージで生成されるパイロット圧油によって、メインステージのスプールの位置が比例的に制御されるとともに、上記の各通路（４０ａ、４１ａ、４４、４５）の接続状態の切替も行われる。
【００７５】
上記の構成により、制御弁４２は、中立位置４２ａと、第１切替位置４２ｂと、第２切替位置４２ｃとの間で、比例的に位置を切替可能に設けられている。中立位置４２ａに切り替えられている状態では、制御弁４２は、供給通路４０ａ及び排出通路４１ａと、給排通路（４４、４５）とを遮断している。これにより、圧力室２５及び圧力室（２６ａ、２６ｂ）に対する圧油の供給及び排出が停止される。そして、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）に設置された各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が停止した状態が維持される。
【００７６】
制御弁４２が中立位置４２ａから第１切替位置４２ｂに切り替えられると、供給通路４０ａと給排通路４４とが接続されて圧力室２５に圧油が供給され、排出通路４１ａと給排通路４５とが接続されて圧力室（２６ａ、２６ｂ）から圧油が排出される。これにより、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、図５にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って反時計周り方向に変位することになる。一方、制御弁４２が中立位置４２ａから第２切替位置４２ｃに切り替えられると、供給通路４０ａと給排通路４５とが接続されて圧力室（２６ａ、２６ｂ）に圧油が供給され、排出通路４１ａと給排通路４４とが接続されて圧力室２５から圧油が排出される。これにより、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、図５にて示される図面上においてシリンダ１２の周方向に沿って時計周り方向に変位することになる。上記のように、制御弁４２が第１切替位置４２ｂに切り替えられた状態と第２切替位置４２ｃに切り替えられた状態とでは、各ピストンチャンバ（２４ａ、２４ｂ）に設置された各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）はシリンダ１２の周方向において逆方向に移動し、複数のアーム１５及び出力軸１３も逆方向に揺動するように駆動されることになる。
【００７７】
出力軸１３が揺動することで、この出力軸１３から駆動トルクが出力されることになる。駆動トルクは、出力軸１３の端部１３ｂ及び端部１３ｃのうちの一方から出力されてもよく、また、出力軸１３の両方の端部（１３ｂ、１３ｃ）から出力されてもよい。尚、出力軸１３から出力される駆動トルクは、端部（１３ｂ、１３ｃ）のうちの少なくともいずれかに連結された駆動対象に対して出力される。駆動対象としては、種々の機器が挙げられる。例えば、航空機の翼において揺動自在に設けられた舵面等の動翼が、ロータリーアクチュエータ１によって駆動されてもよい。また、自動車等のステアリング装置に対してロータリーアクチュエータ１が適用されてもよい。
【００７８】
尚、上述の実施形態では、制御弁４２及びアクチュエータコントローラ４３については、ロータリーアクチュエータ１の構成要素として説明していないが、これらが、ロータリーアクチュエータ１の構成要素として含まれていてもよい。例えば、制御弁４２が構成要素として含まれた構成としてロータリーアクチュエータ１が定義されてもよい。また、制御弁４２及びアクチュエータコントローラ４３が構成要素として含まれた構成としてロータリーアクチュエータ１が定義されてもよい。
【００７９】
以上説明したように、ロータリーアクチュエータ１によると、ケース１１の内部に設置されたシリンダ１２の内側において、第１圧力室２５及び第２圧力室（２６ａ、２６ｂ）の一方に圧油（圧力媒体）が供給され他方から圧油が排出されることで、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）がシリンダ１２の周方向に摺動して変位する。そして、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が回転可能に連結されたアーム（１５ａ、１５ｂ）がアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって駆動されることで、アーム（１５ａ、１５ｂ）とともに出力軸１３が回転方向に揺動する。これにより、ロータリーアクチュエータ１の駆動トルクが出力される。
【００８０】
上述のように、ロータリーアクチュエータ１によると、シリンダ１２の内側において、シリンダ１２に対して摺動するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）における一方の端部３２側の第１圧力室２５と他方の端部３５側の第２圧力室（２６ａ、２６ｂ）とが、区画されることになる。これにより、従来のロータリーアクチュエータに設けられていたような、出力軸、ベーン、シリンダ、リブ、エンドキャップで区画される圧力室を備えた構造が不要となる。即ち、ロータリーアクチュエータ１によると、出力軸とシリンダに設けられたリブとの間における回転摺動部、回転する出力軸に設けられたベーンとシリンダとの間における回転摺動部、回転する出力軸及びベーンとエンドキャップとの間における回転摺動部が、不要となる。よって、ロータリーアクチュエータ１によると、ロータリーアクチュエータ１内での圧油（圧力媒体）の内部漏洩を低減することができる。また、ロータリーアクチュエータ１によると、摺動する相手側の面に対して高圧で押し付けられるとともに回転摺動部に用いられる高圧用の回転シールが不要或いはこれを大幅に削減可能となる。
【００８１】
従って、本実施形態によると、圧力媒体の内部漏洩を低減できるとともに、高圧用の回転シールが不要な或いは高圧用の回転シールを大幅に削減可能な構造を実現できる、ロータリーアクチュエータ１を提供することができる。
【００８２】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、アーム（１５ａ、１５ｂ）を介して出力軸１３を回転駆動するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が、アーム（１５ａ、１５ｂ）に対して回転可能に連結されている。このため、出力軸１３に対して外部負荷が作用した場合であっても、アーム（１５ａ、１５ｂ）がアークピストン（１４ａ、１４ｂ）から離間した状態が発生してしまうことが防止される。このため、第１圧力室２５及び第２圧力室（２６ａ、２６ｂ）に対する圧油の給排によって変位するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）により駆動される出力軸１３の回転位置制御に関するサーボ制御機構が構築される場合に、このサーボ機構の応答性の低下を抑制できる。即ち、上記のサーボ機構の高応答化が図られた場合であっても、前述の回転位置制御が瞬間的に不能になる状態が発生してしまうことが防止される。
【００８３】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、複数のシリンダブロック２７がシリンダ１２の軸方向に積層されることでシリンダ１２が組み立てられ、隣り合うシリンダブロック２７同士の間にピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が区画される。このため、ピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が形成される際、シリンダブロック２７に対して半割状態の溝が形成された後、それらが組み合わされることで、ピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）が構成されることになる。これにより、シリンダ１２の周方向に摺動して変位するアークピストン（１４ａ、１４ｂ）を収納するピストンチャンバ２４（２４ａ、２４ｂ）を容易に形成でき、シリンダ１２を容易に製造することができる。
【００８４】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、出力軸１３の軸方向に沿って並んで複数設置されたピストンユニット１４によって、アーム（１５ａ、１５ｂ）を介して出力軸１３が駆動される。このため、シリンダ１２の径方向の寸法を増大させることなく、コンパクトな構造で、更に駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００８５】
また、ロータリーアクチュエータ１によると、出力軸１３の軸方向に垂直な同一の面に沿って設置されたピストンユニット１４における複数のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によって出力軸１３を回転駆動できる。このため、ロータリーアクチュエータ１がシリンダ１２の軸方向に長大化してしまうことを抑制するとともにシリンダ１２の径方向に大型化してしまうことも抑制しつつ、駆動トルクの高出力化を図ることができる。そして、本実施形態のように、ピストンユニット１４が２つのアークピストン（１４ａ、１４ｂ）で構成される場合であれば、軸方向の長大化及び径方向の大型化を招くことなく、ロータリーアクチュエータ１の出力を倍増させることができる。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００８７】
（１）前述の実施形態では、シリンダブロックが積層されることでシリンダが一体に組み立てられる形態を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、シリンダの素材となるブロック状の部材に対して、放電加工によってピストンチャンバの孔あけ加工が行われる形態によって、シリンダが製造されてもよい。
【００８８】
（２）前述の実施形態では、隣り合うシリンダブロックの間において、各シリンダブロックに形成された半円形状の断面の溝が重ね合わされていることで、ピストンチャンバが区画されている形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。図７及び図８に示すように、ピストンチャンバが、シリンダの本体に設けられた孔に設置されるとともに円弧状に延びる筒状の中空部材によって区画されている形態が実施されてもよい。
【００８９】
図７は、変形例に係るロータリーアクチュエータ２について軸方向に対して垂直な方向から見た図であって一部断面を含む図である。図８は、ロータリーアクチュエータ２について図７のＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。また、図８は、図７のＥ−Ｅ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。図７及び図８に示すロータリーアクチュエータ２は、ピストンチャンバ４７（４７ａ、４７ｂ）を区画する構造において、ロータリーアクチュエータ１と異なっている。尚、以下のロータリーアクチュエータ２についての説明では、ロータリーアクチュエータ１と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで説明を省略し、ロータリーアクチュエータ１と異なる要素についてのみ説明する。
【００９０】
ロータリーアクチュエータ２においては、積層されて一体に組み立てられた複数のシリンダブロック２７が、シリンダ１２の本体を構成している。そして、ロータリーアクチュエータ２のシリンダ１２においては、円弧状に延びる筒状の中空部材４６が更に設けられている。
【００９１】
上記の中空部材４６は、複数設けられており、シリンダ１２の本体において、隣り合うシリンダブロック２７が組み合わされることで設けられた各孔（４８、４８）のそれぞれに、１つずつ設置されている。即ち、隣り合うシリンダブロック２７間において、中空部材４６が２つ設置されている。そして、各中空部材４６の内壁によって、シリンダ１２に対して摺動して変位可能に支持されるアークピストン（１４ａ、１４ｂ）を収納するピストンチャンバ（４７ａ、４７ｂ）がそれぞれ区画されている。尚、中空部材４６の成形に際しては、例えば、円筒状の中空部材が素材として用いられる。そして、例えば、この素材が円弧状に屈曲形成された後、更に、この素材に対して静水圧成形法によるプレス処理が施されることで、滑らかに円弧状に延びる筒状の中空部材４６が成形される。
【００９２】
上記の変形例に係るロータリーアクチュエータ２によると、ピストンチャンバ４７（４７ａ、４７ｂ）を区画する部材が、シリンダ１２の本体とは別部材として設けられた筒状の中空部材４６によって構成される。このため、アークピストン（１４ａ、１４ｂ）が摺動する面に継ぎ目がなく、更に内部漏洩を低減できる構造のピストンチャンバ４７（４７ａ、４７ｂ）を容易に形成することができる。
【００９３】
（３）アームの形状、設置数、設置位置については、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更されて実施されてもよい。例えば、前述の実施形態では、出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダの径方向に延びる２つのアームが設けられる形態を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。例えば、出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿ってシリンダの径方向に延びるアームの数が１つ或いは３つ以上の形態が実施されてもよい。
【００９４】
また、前述の実施形態では、出力軸の軸方向に沿って複数のアームが並んで互いに平行に延びる形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、出力軸の軸方向に沿って延びる一体の板状のアームが設けられ、この板状のアームに対して複数のピストンが回転自在に連結されている構成が実施されてもよい。また、この場合、板状のアームにスリット状の空間部分が複数形成され、この空間部分に各ピストンの端部が回転自在に連結されてもよい。更に、この場合、複数のピストンが、出力軸の軸方向と平行に延びる同一の円柱状のピン部材によって、アームに対して回転自在に連結されていてもよい。
【００９５】
尚、アームが出力軸における複数個所からシリンダの径方向に延びる形態については、前述の実施形態で例示した形態に限らず、種々変更されて実施されてもよい。アームが出力軸の複数個所から径方向に延びるように設けられることで、アームを介して出力軸を回転駆動するピストンが複数設置される場合に、それらの設置位置に関する設計の自由度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータに関して広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００９７】
１ ロータリーアクチュエータ
１１ ケース
１２ シリンダ
１３ 出力軸
１４ ピストンユニット
１４ａ、１４ｂ アークピストン（ピストン）
１５ａ、１５ｂ アーム
２３ 中空領域
２５ 第1圧力室
２６ａ、２６ｂ 第２圧力室
２７ シリンダブロック
２６ａ、２６ｂ 圧力室
３２ 一方の端部
３５ 他方の端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータであって、
ケースと、
前記ケースの内部に設置されて、内側に中空領域が設けられた筒状のシリンダと、
前記ケースに対して回転可能に支持され、軸方向が前記シリンダの軸方向と平行に延びるとともに前記中空領域に設置された前記出力軸と、
前記出力軸に一体に設けられ又は固定されて前記シリンダの径方向に延びるアームと、
円弧状に延びる部分を有し、前記シリンダの内側に設置されるとともに当該シリンダの周方向に沿って当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持されるピストンと、
を備え、
前記ピストンは、一方の端部が前記アームに対して回転可能に連結され、
前記シリンダの内側には、前記出力軸及び前記アームが収納される第１圧力室と、当該シリンダと前記ピストンとで区画されるとともに当該ピストンにおいて前記アームに対して連結される一方の端部と反対側である他方の端部が摺動自在に設置される第２圧力室とが、設けられ、
前記第１圧力室及び前記第２圧力室の一方に圧力媒体が供給され、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の他方から圧力媒体が排出されることで、前記アームが前記シリンダの周方向に変位し、前記出力軸が回転方向において揺動することを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記シリンダは、分割された状態で形成された複数のシリンダブロックを有し、
複数の前記シリンダブロックが前記シリンダの軸方向に沿って積層されることで、前記シリンダが一体に組み立てられ、
前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、
前記シリンダの軸方向において隣り合う前記シリンダブロック同士の間において、前記ピストンチャンバが区画されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記ピストンは、複数設けられ、
複数の前記ピストンは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記アームは、前記出力軸における複数個所から前記シリンダの径方向に延びるように、複数設けられていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のロータリーアクチュエータであって、
複数の前記アームとして、前記出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿って前記シリンダの径方向に延びる複数の前記アームが設けられ、
前記同一の面に沿って前記シリンダの周方向に延びるように設置された複数の前記ピストンとして構成されるピストンユニットが設けられ、
前記ピストンユニットにおけるそれぞれの前記ピストンは、複数の前記アームのそれぞれに対して回転可能に連結されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記ピストンユニットは、複数設けられ、
複数の前記ピストンユニットは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、
前記ピストンチャンバは、前記シリンダの本体に設置されるとともに円弧状に延びる筒状の中空部材によって区画されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項１】
圧力媒体の作用によって出力軸が回転方向において揺動して駆動トルクを出力する、ロータリーアクチュエータであって、
ケースと、
前記ケースの内部に設置されて、内側に中空領域が設けられた筒状のシリンダと、
前記ケースに対して回転可能に支持され、軸方向が前記シリンダの軸方向と平行に延びるとともに前記中空領域に設置された前記出力軸と、
前記出力軸に一体に設けられ又は固定されて前記シリンダの径方向に延びるアームと、
円弧状に延びる部分を有し、前記シリンダの内側に設置されるとともに当該シリンダの周方向に沿って当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持されるピストンと、
を備え、
前記ピストンは、一方の端部が前記アームに対して回転可能に連結され、
前記シリンダの内側には、前記出力軸及び前記アームが収納される第１圧力室と、当該シリンダと前記ピストンとで区画されるとともに当該ピストンにおいて前記アームに対して連結される一方の端部と反対側である他方の端部が摺動自在に設置される第２圧力室とが、設けられ、
前記第１圧力室及び前記第２圧力室の一方に圧力媒体が供給され、前記第１圧力室及び前記第２圧力室の他方から圧力媒体が排出されることで、前記アームが前記シリンダの周方向に変位し、前記出力軸が回転方向において揺動することを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記シリンダは、分割された状態で形成された複数のシリンダブロックを有し、
複数の前記シリンダブロックが前記シリンダの軸方向に沿って積層されることで、前記シリンダが一体に組み立てられ、
前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、
前記シリンダの軸方向において隣り合う前記シリンダブロック同士の間において、前記ピストンチャンバが区画されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記ピストンは、複数設けられ、
複数の前記ピストンは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記アームは、前記出力軸における複数個所から前記シリンダの径方向に延びるように、複数設けられていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のロータリーアクチュエータであって、
複数の前記アームとして、前記出力軸の軸方向に垂直な同一の面に沿って前記シリンダの径方向に延びる複数の前記アームが設けられ、
前記同一の面に沿って前記シリンダの周方向に延びるように設置された複数の前記ピストンとして構成されるピストンユニットが設けられ、
前記ピストンユニットにおけるそれぞれの前記ピストンは、複数の前記アームのそれぞれに対して回転可能に連結されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記ピストンユニットは、複数設けられ、
複数の前記ピストンユニットは、前記出力軸の軸方向に沿って並んで設置されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のロータリーアクチュエータであって、
前記シリンダには、当該シリンダに対して摺動して変位可能に支持される前記ピストンを収納するピストンチャンバが設けられ、
前記ピストンチャンバは、前記シリンダの本体に設置されるとともに円弧状に延びる筒状の中空部材によって区画されていることを特徴とする、ロータリーアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１３３４７（Ｐ２０１３−１１３３４７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８５０８（Ｐ２０１１−２５８５０８）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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