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。
【解決手段】ケース１１の内部に筒状のシリンダ１２が設置される。出力軸１３は、シリンダ１２の内側の中空領域２３に設置される。ピストン（１４ａ、１４ｂ）は、円弧状に延び、シリンダ１２の内側で、シリンダ１２の周方向に沿って摺動して変位可能に支持される。ピストン（１４ａ、１４ｂ）は、出力軸１３に一体に設けられたアーム１５を両側から付勢可能に一対で設けられる。一対のピストン（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれとシリンダ１２との間において圧力媒体が導入される圧力室（２６ａ、２６ｂ）が区画される。圧力室（２６ａ、２６ｂ）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、アーム１５が変位し、出力軸１３が回転方向において揺動する。
【解決手段】ケース１１の内部に筒状のシリンダ１２が設置される。出力軸１３は、シリンダ１２の内側の中空領域２３に設置される。ピストン（１４ａ、１４ｂ）は、円弧状に延び、シリンダ１２の内側で、シリンダ１２の周方向に沿って摺動して変位可能に支持される。ピストン（１４ａ、１４ｂ）は、出力軸１３に一体に設けられたアーム１５を両側から付勢可能に一対で設けられる。一対のピストン（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれとシリンダ１２との間において圧力媒体が導入される圧力室（２６ａ、２６ｂ）が区画される。圧力室（２６ａ、２６ｂ）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、アーム１５が変位し、出力軸１３が回転方向において揺動する。
【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自在に支持され、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、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、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を前記シリンダの周方向における両側から付勢可能に一対で設けられ、一対の前記ピストンのそれぞれと前記シリンダとの間において圧力媒体が導入される圧力室が区画され、一対の前記ピストンの一方によって区画された前記圧力室に圧力媒体が供給され、一対の前記ピストンの他方によって区画された前記圧力室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、対となる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、一対の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、一対のピストンによってアームが付勢されることで、出力軸が回転方向に揺動し、ロータリーアクチュエータの駆動トルクが出力される。このため、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とシリンダとの間で圧力室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も不要となる。
【００１２】
従って、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】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、一対の前記ピストンとして構成される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。
【００１６】
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が付勢され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。
【００１７】
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。
【００１８】
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一対のピストンが複数ユニット設置される場合に、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。また、出力軸の軸方向における位置が同じ位置であってシリンダの周方向における角度が異なる方向に複数のアームが延びる構造のロータリーアクチュエータを構成することもできる。この場合、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。
【００１９】
第５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４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。
【００２０】
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。
【００２１】
第６発明に係るロータリーアクチュエータは、第３発明のロータリーアクチュエータにおいて、複数の前記ピストンユニットのうち前記アームに作用する付勢力を生じさせる前記ピストンユニットの数を変更して前記アームを駆動可能であることを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、複数のピストンユニットのうちアームに作用する付勢力を生じさせるピストンユニットの数を変更してアームを駆動可能であるため、ロータリーアクチュエータの可変出力構造を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
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】
【００２４】
【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おけるシリンダの断面図である。
【図４】図２に示すロータリーアクチュエータにおけるピストンユニットを示す図である。
【図５】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６】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７】図６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８】変形例に係るロータリーアクチュエータにおける出力軸及びアームを示す図である。
【図９】変形例に係るロータリーアクチュエータにおける軸方向と垂直な断面を示す断面図である。
【図１０】図９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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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のＢ−Ｂ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。
【００２７】
図１及び図２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。
【００２８】
図１及び図２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、アーム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、アーム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。
【００２９】
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。
【００３０】
図３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３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３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。
【００３１】
また、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。複数のピストンチャンバ２４は、シリンダ１２の軸方向に沿って並んで設けられている。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。
【００３２】
また、円弧状に延びる長孔状の各ピストンチャンバ２４における円弧方向の中央部分には、ピストンチャンバ２４を区画する区画構造体として設けられたプラグブロック２５がそれぞれ嵌め込まれて固定されている。プラグブロック２５は、ピストンチャンバ２３の径寸法に対応した径寸法を有する円形断面で円弧状にピストンチャンバ２３の長手方向に沿って短く延びる部材として設けられている。
【００３３】
また、プラグブロック２５の外周には複数のシール溝が形成され、これらのシール溝には、リング状のシール部材２５ａがそれぞれ嵌め込まれている。シール部材２５ａは、静的に用いられる低圧用のシール部材となる。このシール部材２５ａにより、プラグブロック２５の外周とピストンチャンバ２３の壁部との間が封止されている。尚、ピストンチャンバ２４においては、プラグブロック２５とピストンユニット１４との間において、後述する一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）が区画されている。
【００３４】
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２６を備えて構成されている。各シリンダブロック２６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２６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。
【００３５】
また、各シリンダブロック２６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２６では、軸方向における両方の端面に設けられ、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２６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２６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。また、シリンダブロック２６が積層されてピストンチャンバ２４が形成される際には、シリンダブロック２６間にプラグブロック２５が固定される。尚、ピストンチャンバ２４を区画する区画構造体は、本実施形態においては、シリンダブロック２６とは別体に設けられるとともにピストンチャンバ２４に嵌め込まれて固定されるプラグブロック２５として設けられているが、この通りでなくてもよい。区画構造体がシリンダブロック２６に一体に設けられた形態が実施されてもよい。
【００３６】
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２６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２６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２６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４０が嵌め込まれている。このシール部材４０は、静的に用いられる低圧用のシール部材となる。
【００３７】
また、本実施形態では、複数のシリンダブロック２６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２６と、両端の位置に設置されるシリンダブロック２６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２６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２６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２６は、一方の端面が、重ねられる相手側のシリンダブロック２６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、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れている。
【００３８】
尚、シリンダブロック２６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２６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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２７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２７が嵌め込まれ、このシール部材２７の内側に端部１３ｂが挿入されている。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２８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２８が嵌め込まれ、このシール部材２８の内側に端部１３ｃが挿入されている。これらのシール部材（２７、２８）によって、出力軸１３とケース１１との間が封止されている。
【００４２】
尚、出力軸１３及び蓋部（２２ａ、２２ｂ）が対向する中空領域２３は、大気圧に開放された油が貯留されるタンクを備えたリザーバ回路３６（図５を参照）に連通する低圧室となり、シール部材（２７、２８）としては、低圧用のシール部材が用いられる。また、シール部材（２７、２８）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（２７、２８）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。
【００４３】
アーム１５は、本実施形態では、略台形状の断面で出力軸１３の軸方向と平行に延びる厚肉の１枚の板状の部分として設けられており、出力軸１３の軸部１３ａに一体に設けられている。尚、アーム１５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。また、アーム１５は、出力軸１３とともに中空領域２３に設置されている。
【００４４】
また、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向における両側にそれぞれ設けられる面は、シリンダ１２の周方向に対して垂直な面に沿って広がるように設けられている。また、これらの面には、後述するピストンユニット１４の各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部が当接する凹み部１５ａが設けられている。凹み部１５ａは、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向の両側の面において、複数のピストンユニット１４の位置に対応して、出力軸１３の軸方向に沿って複数並んで設けられている。各凹み部１５ａは、ピストンユニット１４の各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部の形状に対応して形成され、例えば、球面の一部を成す形状に凹み形成されている。
【００４５】
図４は、ピストンユニット１４を示す図である。図１乃至図４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。
【００４６】
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２６間で区画される１つのピストンチャンバ２４において、プラグブロック２５を挟む位置に設置されている。そして、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、ピストンチャンバ２４の壁面に対して、ピストンチャンバ２４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。尚、シリンダ１２において、ピストンチャンバ２４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。
【００４７】
また、各ピストンチャンバ２４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３２が嵌め込まれている。シール部材３２は、例えば、各ピストンチャンバ２４において、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）に対応して２つ設置されている。各シール部材３２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２４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。これらのシール部材３２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３２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２４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３２が、ピストンチャンバ２４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。
【００４８】
また、各ピストンチャンバ２４における壁面には、複数のリング嵌め込み溝が形成され、これらのリング嵌め込み溝には、ブロンズ製のリング部材３３がそれぞれ嵌め込まれている。リング部材３３は、各ピストンチャンバ２４において、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）に対応してそれぞれ複数設置されている。各リング部材３３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２４の壁面とアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周との間において焼き付きが生じてしまうことが、更に効率よく防止されている。
【００４９】
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。
【００５０】
また、各ピストンユニット１４を構成する一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、アーム１５をシリンダ１２の周方向における両側から付勢可能に設けられている。各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）におけるプラグブロック２５に対向する側と反対側の端部３１は、ピストンチャンバ２４の両端における中空領域２３に対する開口から突出するように配置されている。
【００５１】
各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３１は、例えば、球面の一部を成す形状に形成されている。そして、一方のアークピストン１４ａの端部３１が、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向の両側の面のうちの一方に設けられた凹み部１５ａに嵌まり込んで当接するように設置される。更に、他方のアークピストン１４ｂの端部３１が、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向の両側の面のうちの他方に設けられた凹み部１５ａに嵌まり込んで当接するように設置される。尚、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３１とアーム１５とは、ピン部材等を介して連結されていてもよい。
【００５２】
また、ピストンユニット１４が摺動自在に支持されるピストンチャンバ２４では、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれとシリンダ１２との間において、圧力媒体としての圧油が導入される一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）が区画されている。一方の圧力室２６ａは、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）のうちの一方のアークピストン１４ａと、ピストンチャンバ２４と、プラグブロック２５におけるピストンチャンバ２４の長手方向において露出した一方の端面と、によって区画されている。他方の圧力室２６ｂは、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）のうちの他方のアークピストン１４ｂと、ピストンチャンバ２４と、プラグブロック２５におけるピストンチャンバ２４の長手方向において露出した他方の端面と、によって区画されている。
【００５３】
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２９ａ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２９ｂが開口している。給排孔２９ａは、複数のシリンダブロック２６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２６の給排孔２９ａは、複数のシリンダブロック２６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２９ｂも、複数のシリンダブロック２６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２６の給排孔２９ｂは、複数のシリンダブロック２６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。
【００５４】
そして、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の一方によって区画された圧力室（圧力室２６ａ及び２６ｂの一方）に圧油が供給され、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の他方によって区画された圧力室（圧力室２６ａ及び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アーム１５がシリンダ１２の周方向に変位し、アーム１５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。
【００５５】
尚、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２６の給排孔２９ａ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。同様に、複数のシリンダブロック２６の給排孔２９ｂ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。
【００５６】
そして、例えば、給排孔２９ａから圧油が供給され、給排孔２９ｂ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１５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２９ｂから圧油が供給され、給排孔２９ａ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１５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。
【００５７】
また、ロータリーアクチュエータ１では、例えば、ケース１１の蓋部２２ｂにおいて、中空領域２３に連通する連通孔３０が開口している。連通孔３０は、大気圧に開放された油が貯留されるタンクを備えたリザーバ回路３６（図５を参照）に連通している。これにより、出力軸１３及びアーム１５が設置された中空領域２３は、常時、低圧室として機能することになる。
【００５８】
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及びアーム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及びアーム１５が挿入される状態で、シリンダブロック２６が順番に直列にシリンダ１２の軸方向に積層される。
【００５９】
シリンダブロック２６が順番に積層される際には、各シリンダブロック２６間において、シール部材２５ａが取り付けられたプラグブロック２５と、シール部材３２及びリング部材３３が取り付けられた一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）とが、ピストンチャンバ２４に設置される。そして、シリンダブロック２６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。
【００６０】
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５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５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３４から圧力媒体としての圧油が供給される。油圧源３４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３５に流入して戻ることになる。リザーバ回路３５に戻った圧油は、油圧源３４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。
【００６１】
油圧源３４及びリザーバ回路３５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３６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３６を介して油圧源３４及びリザーバ回路３５に接続されている。
【００６２】
制御弁３６は、油圧源３４に連通する供給通路３４ａ及びリザーバ回路３５に連通する排出通路３５ａ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（３８ａ、３８ｂ）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３８ａは、複数のシリンダブロック２６における給排孔２９ａに連通しており、給排通路３８ｂは、複数のシリンダブロック２６における給排孔２９ｂに連通している。尚、排出通路３５ａからは、分岐通路３９が分岐している。この分岐通路３９は、排出通路３５ａとケース１１における連通孔３０とを連通している。
【００６３】
また、制御弁３６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３６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３７からの指令信号に基づいて、供給通路３４ａ及び排出通路３５ａと給排通路（３８ａ、３８ｂ）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３６は、アクチュエータコントローラ３７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（３４ａ、３５ａ、３８ａ、３８ｂ）の接続状態の切替も行われる。
【００６４】
上記の構成により、制御弁３６は、中立位置３６ａと、第１切替位置３６ｂと、第２切替位置３６ｃ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３６ａに切り替えられている状態では、制御弁３６は、供給通路３４ａ及び排出通路３５ａと、給排通路（３８ａ、３８ｂ）とを遮断している。これにより、各ピストンチャンバ２４における一対の圧力室（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２４に設置された一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が停止した状態が維持される。
【００６５】
制御弁３６が中立位置３６ａから第１切替位置３６ｂに切り替えられると、供給通路３４ａと給排通路３８ａとが接続されて各ピストンチャンバ２４の圧力室２６ａに圧油が供給され、排出通路３５ａと給排通路３８ｂとが接続されて各ピストンチャンバ２４における圧力室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の周方向に沿って時計周り方向に変位することになる。一方、制御弁３６が中立位置３６ａから第２切替位置３６ｃに切り替えられると、供給通路３４ａと給排通路３８ｂとが接続されて各ピストンチャンバ２４の圧力室２６ｂに圧油が供給され、排出通路３５ａと給排通路３８ａとが接続されて各ピストンチャンバ２４の圧力室２６ａ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。上記のように、制御弁３６が第１切替位置３６ｂに切り替えられた状態と第２切替位置３６ｃに切り替えられた状態とでは、各ピストンチャンバ２４に設置された一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）はシリンダ１２の周方向において逆方向に移動し、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。
【００６６】
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。
【００６７】
尚、上述の実施形態では、制御弁３６及びアクチュエータコントローラ３７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３６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３６及びアクチュエータコントローラ３７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。
【００６８】
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、対となる圧力室（２６ａ、２６ｂ）の一方に圧油が供給され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）がシリンダ１２の周方向に摺動して変位する。そして、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によってアーム１５が付勢されることで、出力軸１３が回転方向に揺動し、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。このため、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）とシリンダ１２との間で圧力室（２６ａ、２６ｂ）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、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、本実施形態によると、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も不要となる。
【００６９】
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。
【００７０】
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２６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２６同士の間にピストンチャンバ２４が区画される。このため、ピストンチャンバ２４が形成される際、シリンダブロック２６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。
【００７１】
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１５が付勢されて出力軸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、駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（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６及び図７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。
【００７５】
図６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７は、ロータリーアクチュエータ２について図６のＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。また、図７は、図６のＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。図６及び図７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４２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。
【００７６】
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２６と、隣り合うシリンダブロック２６間にそれぞれ設置されたプラグブロック２５とが、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４１が更に設けられている。
【００７７】
上記の中空部材４１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２６が組み合わされることで設けられた各孔４３のそれぞれに、1対で設置されている（２つ設置されている）。そして、この中空部材４１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４２が区画されている。尚、中空部材４１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４１が成形される。
【００７８】
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４２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４１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４２を容易に形成することができる。
【００７９】
（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、出力軸から１枚のアームがシリンダの径方向に延びるように設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。アームは、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、複数設けられていてもよい。
【００８０】
図８は、変形例に係るロータリーアクチュエータにおける出力軸４４及びアーム４５を示す図である。図８に示す変形例においては、アーム４５が、出力軸４４における複数個所からシリンダ（図示を省略）の径方向に延びるように、複数設けられている。尚、図８では、各アーム４５を付勢する各ピストンユニット１４の当接位置が、符号「１４」を付した二点鎖線で図示されている。この変形例では、アーム４５は、出力軸４４の軸方向における複数個所からシリンダの径方向にそれぞれ延びるように設けられている形態が例示されている。そして、出力軸４４の軸方向において隣り合う位置に設けられるアーム４５は、シリンダの周方向における角度が交互に１８０度異なる方向に向かってシリンダの径方向に延びるように設けられている。
【００８１】
図８に示す出力軸４４及びアーム４５の形態は、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アームが複数設けられた形態の例示であるが、この例に限らず、複数のアームが出力軸に設けられた形態が実施されてもよい。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により、アームを介して出力軸を回転駆動する一対のピストンが複数ユニット設置される場合に、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。
【００８２】
（４）前述の実施形態では、複数のピストンユニットが全て同時タイミングで作動す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。複数のピストンユニットのうちアームに作用する付勢力を生じさせるピストンユニットの数を変更してアームを駆動可能である形態が実施されてもよい。
【００８３】
図９は、変形例に係るロータリーアクチュエータ３における軸方向と垂直な断面を示す断面図である。図９に示すロータリーアクチュエータ３は、アームに作用する付勢力を生じさせるピストンユニットの数を変更してアームを駆動可能である点において、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３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。
【００８４】
図９に示すように、ロータリーアクチュエータ３においては、各ピストンチャンバ２４における一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）のそれぞれに、給排孔（４６ａ、４６ｂ）が開口している。各給排孔４６ａは、各圧力室２６ａに開口しており、ピストンチャンバ２４を区画する隣り合うシリンダブロック２６のうちの一方をシリンダ１２の径方向に貫通するとともにケース１１を貫通する給排ポートを構成している。また、各給排孔４６ｂは、各圧力室２６ｂに開口しており、ピストンチャンバ２４を区画する隣り合うシリンダブロック２６のうちの一方をシリンダ１２の径方向に貫通するとともにケース１１を貫通する給排ポートを構成している。
【００８５】
上記の構成により、ロータリーアクチュエータ３は、前述の実施形態のロータリーアクチュエータ１とは異なり、それぞれのピストンチャンバ２４における一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）に対して、個別に、圧力室（２６ａ、２６ｂ）への圧油（圧力媒体）の供給と、圧力室（２６ａ、２６ｂ）からの圧油の排出とを、行うことが可能に構成されている。即ち、ロータリーアクチュエータ３は、アーム１５に作用する付勢力を生じさせるピストンユニット１４の数を変更してアーム１５を駆動可能に構成されている。
【００８６】
図１０は、ロータリーアクチュエータ３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１０においては、複数のピストンユニット１４が３つのグループに区分され、各グループごとに対応する制御弁４７が設けられた油圧回路構成が例示されている。尚、図１０に示される油圧回路例では、各グループごとに３つのピストンユニット１４が属した形態が例示されている。各制御弁４７は、アクチュエータコントローラ３７からの指令に基づいて、個別に作動する。尚、制御弁４７は、前述の実施形態の制御弁３６と同様の構成を備えているが、一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）を互いにバイパスさせて連通させることが可能なバイパス位置４７ａも設けられている点において、制御弁３６とは異なっている。
【００８７】
また、各制御弁４７は、３つのグループのうちのいずれか１つのグループに属する３つのピストンユニット１４に作用する圧油（圧力媒体）の給排を制御するように構成されている。このため、各制御弁４７に連通する給排通路３８ａは、その制御弁４７が対応するグループに属する３つのピストンユニット１４に対応する３つの圧力室２６ａに開口する給排孔４６ａに連通している。そして、各制御弁４７に連通する給排通路３８ｂは、その制御弁４７が対応するグループに属する３つのピストンユニット１４に対応する３つの圧力室２６ｂに開口する給排孔４６ｂに連通している。
【００８８】
ロータリーアクチュエータ３は、アクチュエータコントローラ３７からの指令信号に基づいて作動する複数の制御弁４７の制御によって、作動することになる。そして、アーム１５を付勢するための付勢力を生じさせるピストンユニット１４のグループに対応する制御弁４７は、第１切替位置３６ｂ又は第２切替位置３６ｃに切り替えられる。一方、アーム１５を付勢するための付勢力を生じさせないピストンユニット１４のグループに対応する制御弁４７は、バイパス位置４７ａに切り替えられる。アクチュエータコントローラ３７からの指令信号に基づいて、アーム１５を付勢するための付勢力を生じさせるピストンユニット１４のグループが適宜１つ又は複数選択されることで、複数のピストンユニット１４のうちアーム１５に作用する付勢力を生じさせるピストンユニット１４の数が変更されてアーム１５が駆動されることになる。
【００８９】
ロータリーアクチュエータ３によると、複数のピストンユニット１４のうちアーム１５に作用する付勢力を生じさせるピストンユニット１４の数を変更してアーム１５を駆動可能であるため、ロータリーアクチュエータ３の可変出力構造を容易に実現することができる。
【００９０】
尚、上述の実施形態では、制御弁４７及びアクチュエータコントローラ３７については、ロータリーアクチュエータ３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３の構成要素として含まれていてもよい。例えば、制御弁４７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３が定義されてもよい。また、制御弁４７及びアクチュエータコントローラ３７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３が定義されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
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】
【００９２】
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）
１５ アーム
２３ 中空領域
２６ シリンダブロック
２６ａ、２６ｂ 圧力室
【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自在に支持され、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、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、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を前記シリンダの周方向における両側から付勢可能に一対で設けられ、一対の前記ピストンのそれぞれと前記シリンダとの間において圧力媒体が導入される圧力室が区画され、一対の前記ピストンの一方によって区画された前記圧力室に圧力媒体が供給され、一対の前記ピストンの他方によって区画された前記圧力室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、対となる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、一対の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、一対のピストンによってアームが付勢されることで、出力軸が回転方向に揺動し、ロータリーアクチュエータの駆動トルクが出力される。このため、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とシリンダとの間で圧力室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も不要となる。
【００１２】
従って、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】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、一対の前記ピストンとして構成される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。
【００１６】
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が付勢され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。
【００１７】
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。
【００１８】
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一対のピストンが複数ユニット設置される場合に、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。また、出力軸の軸方向における位置が同じ位置であってシリンダの周方向における角度が異なる方向に複数のアームが延びる構造のロータリーアクチュエータを構成することもできる。この場合、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。
【００１９】
第５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４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。
【００２０】
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。
【００２１】
第６発明に係るロータリーアクチュエータは、第３発明のロータリーアクチュエータにおいて、複数の前記ピストンユニットのうち前記アームに作用する付勢力を生じさせる前記ピストンユニットの数を変更して前記アームを駆動可能であることを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、複数のピストンユニットのうちアームに作用する付勢力を生じさせるピストンユニットの数を変更してアームを駆動可能であるため、ロータリーアクチュエータの可変出力構造を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
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】
【００２４】
【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おけるシリンダの断面図である。
【図４】図２に示すロータリーアクチュエータにおけるピストンユニットを示す図である。
【図５】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６】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７】図６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８】変形例に係るロータリーアクチュエータにおける出力軸及びアームを示す図である。
【図９】変形例に係るロータリーアクチュエータにおける軸方向と垂直な断面を示す断面図である。
【図１０】図９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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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のＢ−Ｂ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。
【００２７】
図１及び図２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。
【００２８】
図１及び図２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、アーム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、アーム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。
【００２９】
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。
【００３０】
図３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３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３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。
【００３１】
また、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。複数のピストンチャンバ２４は、シリンダ１２の軸方向に沿って並んで設けられている。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。
【００３２】
また、円弧状に延びる長孔状の各ピストンチャンバ２４における円弧方向の中央部分には、ピストンチャンバ２４を区画する区画構造体として設けられたプラグブロック２５がそれぞれ嵌め込まれて固定されている。プラグブロック２５は、ピストンチャンバ２３の径寸法に対応した径寸法を有する円形断面で円弧状にピストンチャンバ２３の長手方向に沿って短く延びる部材として設けられている。
【００３３】
また、プラグブロック２５の外周には複数のシール溝が形成され、これらのシール溝には、リング状のシール部材２５ａがそれぞれ嵌め込まれている。シール部材２５ａは、静的に用いられる低圧用のシール部材となる。このシール部材２５ａにより、プラグブロック２５の外周とピストンチャンバ２３の壁部との間が封止されている。尚、ピストンチャンバ２４においては、プラグブロック２５とピストンユニット１４との間において、後述する一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）が区画されている。
【００３４】
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２６を備えて構成されている。各シリンダブロック２６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２６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。
【００３５】
また、各シリンダブロック２６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２６では、軸方向における両方の端面に設けられ、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２６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２６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。また、シリンダブロック２６が積層されてピストンチャンバ２４が形成される際には、シリンダブロック２６間にプラグブロック２５が固定される。尚、ピストンチャンバ２４を区画する区画構造体は、本実施形態においては、シリンダブロック２６とは別体に設けられるとともにピストンチャンバ２４に嵌め込まれて固定されるプラグブロック２５として設けられているが、この通りでなくてもよい。区画構造体がシリンダブロック２６に一体に設けられた形態が実施されてもよい。
【００３６】
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２６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２６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２６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４０が嵌め込まれている。このシール部材４０は、静的に用いられる低圧用のシール部材となる。
【００３７】
また、本実施形態では、複数のシリンダブロック２６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２６と、両端の位置に設置されるシリンダブロック２６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２６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２６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２６は、一方の端面が、重ねられる相手側のシリンダブロック２６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、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れている。
【００３８】
尚、シリンダブロック２６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２６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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２７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２７が嵌め込まれ、このシール部材２７の内側に端部１３ｂが挿入されている。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２８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２８が嵌め込まれ、このシール部材２８の内側に端部１３ｃが挿入されている。これらのシール部材（２７、２８）によって、出力軸１３とケース１１との間が封止されている。
【００４２】
尚、出力軸１３及び蓋部（２２ａ、２２ｂ）が対向する中空領域２３は、大気圧に開放された油が貯留されるタンクを備えたリザーバ回路３６（図５を参照）に連通する低圧室となり、シール部材（２７、２８）としては、低圧用のシール部材が用いられる。また、シール部材（２７、２８）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（２７、２８）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。
【００４３】
アーム１５は、本実施形態では、略台形状の断面で出力軸１３の軸方向と平行に延びる厚肉の１枚の板状の部分として設けられており、出力軸１３の軸部１３ａに一体に設けられている。尚、アーム１５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。また、アーム１５は、出力軸１３とともに中空領域２３に設置されている。
【００４４】
また、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向における両側にそれぞれ設けられる面は、シリンダ１２の周方向に対して垂直な面に沿って広がるように設けられている。また、これらの面には、後述するピストンユニット１４の各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部が当接する凹み部１５ａが設けられている。凹み部１５ａは、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向の両側の面において、複数のピストンユニット１４の位置に対応して、出力軸１３の軸方向に沿って複数並んで設けられている。各凹み部１５ａは、ピストンユニット１４の各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部の形状に対応して形成され、例えば、球面の一部を成す形状に凹み形成されている。
【００４５】
図４は、ピストンユニット１４を示す図である。図１乃至図４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。
【００４６】
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２６間で区画される１つのピストンチャンバ２４において、プラグブロック２５を挟む位置に設置されている。そして、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、ピストンチャンバ２４の壁面に対して、ピストンチャンバ２４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。尚、シリンダ１２において、ピストンチャンバ２４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。
【００４７】
また、各ピストンチャンバ２４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３２が嵌め込まれている。シール部材３２は、例えば、各ピストンチャンバ２４において、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）に対応して２つ設置されている。各シール部材３２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２４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。これらのシール部材３２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３２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２４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３２が、ピストンチャンバ２４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。
【００４８】
また、各ピストンチャンバ２４における壁面には、複数のリング嵌め込み溝が形成され、これらのリング嵌め込み溝には、ブロンズ製のリング部材３３がそれぞれ嵌め込まれている。リング部材３３は、各ピストンチャンバ２４において、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）に対応してそれぞれ複数設置されている。各リング部材３３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２４の壁面とアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の外周との間において焼き付きが生じてしまうことが、更に効率よく防止されている。
【００４９】
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。
【００５０】
また、各ピストンユニット１４を構成する一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）は、アーム１５をシリンダ１２の周方向における両側から付勢可能に設けられている。各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）におけるプラグブロック２５に対向する側と反対側の端部３１は、ピストンチャンバ２４の両端における中空領域２３に対する開口から突出するように配置されている。
【００５１】
各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３１は、例えば、球面の一部を成す形状に形成されている。そして、一方のアークピストン１４ａの端部３１が、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向の両側の面のうちの一方に設けられた凹み部１５ａに嵌まり込んで当接するように設置される。更に、他方のアークピストン１４ｂの端部３１が、アーム１５におけるシリンダ１２の周方向の両側の面のうちの他方に設けられた凹み部１５ａに嵌まり込んで当接するように設置される。尚、各アークピストン（１４ａ、１４ｂ）の端部３１とアーム１５とは、ピン部材等を介して連結されていてもよい。
【００５２】
また、ピストンユニット１４が摺動自在に支持されるピストンチャンバ２４では、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれとシリンダ１２との間において、圧力媒体としての圧油が導入される一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）が区画されている。一方の圧力室２６ａは、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）のうちの一方のアークピストン１４ａと、ピストンチャンバ２４と、プラグブロック２５におけるピストンチャンバ２４の長手方向において露出した一方の端面と、によって区画されている。他方の圧力室２６ｂは、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）のうちの他方のアークピストン１４ｂと、ピストンチャンバ２４と、プラグブロック２５におけるピストンチャンバ２４の長手方向において露出した他方の端面と、によって区画されている。
【００５３】
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２９ａ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２９ｂが開口している。給排孔２９ａは、複数のシリンダブロック２６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２６の給排孔２９ａは、複数のシリンダブロック２６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２９ｂも、複数のシリンダブロック２６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２６の給排孔２９ｂは、複数のシリンダブロック２６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。
【００５４】
そして、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の一方によって区画された圧力室（圧力室２６ａ及び２６ｂの一方）に圧油が供給され、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）の他方によって区画された圧力室（圧力室２６ａ及び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アーム１５がシリンダ１２の周方向に変位し、アーム１５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。
【００５５】
尚、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２６の給排孔２９ａ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。同様に、複数のシリンダブロック２６の給排孔２９ｂ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。
【００５６】
そして、例えば、給排孔２９ａから圧油が供給され、給排孔２９ｂ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１５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２９ｂから圧油が供給され、給排孔２９ａ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１５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。
【００５７】
また、ロータリーアクチュエータ１では、例えば、ケース１１の蓋部２２ｂにおいて、中空領域２３に連通する連通孔３０が開口している。連通孔３０は、大気圧に開放された油が貯留されるタンクを備えたリザーバ回路３６（図５を参照）に連通している。これにより、出力軸１３及びアーム１５が設置された中空領域２３は、常時、低圧室として機能することになる。
【００５８】
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及びアーム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及びアーム１５が挿入される状態で、シリンダブロック２６が順番に直列にシリンダ１２の軸方向に積層される。
【００５９】
シリンダブロック２６が順番に積層される際には、各シリンダブロック２６間において、シール部材２５ａが取り付けられたプラグブロック２５と、シール部材３２及びリング部材３３が取り付けられた一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）とが、ピストンチャンバ２４に設置される。そして、シリンダブロック２６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。
【００６０】
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５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５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３４から圧力媒体としての圧油が供給される。油圧源３４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３５に流入して戻ることになる。リザーバ回路３５に戻った圧油は、油圧源３４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。
【００６１】
油圧源３４及びリザーバ回路３５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３６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３６を介して油圧源３４及びリザーバ回路３５に接続されている。
【００６２】
制御弁３６は、油圧源３４に連通する供給通路３４ａ及びリザーバ回路３５に連通する排出通路３５ａ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（３８ａ、３８ｂ）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３８ａは、複数のシリンダブロック２６における給排孔２９ａに連通しており、給排通路３８ｂは、複数のシリンダブロック２６における給排孔２９ｂに連通している。尚、排出通路３５ａからは、分岐通路３９が分岐している。この分岐通路３９は、排出通路３５ａとケース１１における連通孔３０とを連通している。
【００６３】
また、制御弁３６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３６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３７からの指令信号に基づいて、供給通路３４ａ及び排出通路３５ａと給排通路（３８ａ、３８ｂ）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３６は、アクチュエータコントローラ３７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（３４ａ、３５ａ、３８ａ、３８ｂ）の接続状態の切替も行われる。
【００６４】
上記の構成により、制御弁３６は、中立位置３６ａと、第１切替位置３６ｂと、第２切替位置３６ｃ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３６ａに切り替えられている状態では、制御弁３６は、供給通路３４ａ及び排出通路３５ａと、給排通路（３８ａ、３８ｂ）とを遮断している。これにより、各ピストンチャンバ２４における一対の圧力室（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２４に設置された一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）が停止した状態が維持される。
【００６５】
制御弁３６が中立位置３６ａから第１切替位置３６ｂに切り替えられると、供給通路３４ａと給排通路３８ａとが接続されて各ピストンチャンバ２４の圧力室２６ａに圧油が供給され、排出通路３５ａと給排通路３８ｂとが接続されて各ピストンチャンバ２４における圧力室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の周方向に沿って時計周り方向に変位することになる。一方、制御弁３６が中立位置３６ａから第２切替位置３６ｃに切り替えられると、供給通路３４ａと給排通路３８ｂとが接続されて各ピストンチャンバ２４の圧力室２６ｂに圧油が供給され、排出通路３５ａと給排通路３８ａとが接続されて各ピストンチャンバ２４の圧力室２６ａ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。上記のように、制御弁３６が第１切替位置３６ｂに切り替えられた状態と第２切替位置３６ｃに切り替えられた状態とでは、各ピストンチャンバ２４に設置された一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）はシリンダ１２の周方向において逆方向に移動し、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。
【００６６】
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。
【００６７】
尚、上述の実施形態では、制御弁３６及びアクチュエータコントローラ３７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３６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３６及びアクチュエータコントローラ３７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。
【００６８】
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、対となる圧力室（２６ａ、２６ｂ）の一方に圧油が供給され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）がシリンダ１２の周方向に摺動して変位する。そして、一対のアークピストン（１４ａ、１４ｂ）によってアーム１５が付勢されることで、出力軸１３が回転方向に揺動し、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。このため、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）とシリンダ１２との間で圧力室（２６ａ、２６ｂ）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、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、本実施形態によると、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も不要となる。
【００６９】
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。
【００７０】
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２６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２６同士の間にピストンチャンバ２４が区画される。このため、ピストンチャンバ２４が形成される際、シリンダブロック２６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。
【００７１】
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１５が付勢されて出力軸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、駆動トルクの高出力化を図ることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（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６及び図７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。
【００７５】
図６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７は、ロータリーアクチュエータ２について図６のＣ−Ｃ線矢視方向から見た断面を示す断面図である。また、図７は、図６のＤ−Ｄ線矢視方向から見た断面を含んで図示されている。図６及び図７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４２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。
【００７６】
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２６と、隣り合うシリンダブロック２６間にそれぞれ設置されたプラグブロック２５とが、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４１が更に設けられている。
【００７７】
上記の中空部材４１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２６が組み合わされることで設けられた各孔４３のそれぞれに、1対で設置されている（２つ設置されている）。そして、この中空部材４１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４２が区画されている。尚、中空部材４１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４１が成形される。
【００７８】
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４２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４１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４２を容易に形成することができる。
【００７９】
（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、出力軸から１枚のアームがシリンダの径方向に延びるように設けられた形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。アームは、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、複数設けられていてもよい。
【００８０】
図８は、変形例に係るロータリーアクチュエータにおける出力軸４４及びアーム４５を示す図である。図８に示す変形例においては、アーム４５が、出力軸４４における複数個所からシリンダ（図示を省略）の径方向に延びるように、複数設けられている。尚、図８では、各アーム４５を付勢する各ピストンユニット１４の当接位置が、符号「１４」を付した二点鎖線で図示されている。この変形例では、アーム４５は、出力軸４４の軸方向における複数個所からシリンダの径方向にそれぞれ延びるように設けられている形態が例示されている。そして、出力軸４４の軸方向において隣り合う位置に設けられるアーム４５は、シリンダの周方向における角度が交互に１８０度異なる方向に向かってシリンダの径方向に延びるように設けられている。
【００８１】
図８に示す出力軸４４及びアーム４５の形態は、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アームが複数設けられた形態の例示であるが、この例に限らず、複数のアームが出力軸に設けられた形態が実施されてもよい。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により、アームを介して出力軸を回転駆動する一対のピストンが複数ユニット設置される場合に、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。
【００８２】
（４）前述の実施形態では、複数のピストンユニットが全て同時タイミングで作動す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。複数のピストンユニットのうちアームに作用する付勢力を生じさせるピストンユニットの数を変更してアームを駆動可能である形態が実施されてもよい。
【００８３】
図９は、変形例に係るロータリーアクチュエータ３における軸方向と垂直な断面を示す断面図である。図９に示すロータリーアクチュエータ３は、アームに作用する付勢力を生じさせるピストンユニットの数を変更してアームを駆動可能である点において、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３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。
【００８４】
図９に示すように、ロータリーアクチュエータ３においては、各ピストンチャンバ２４における一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）のそれぞれに、給排孔（４６ａ、４６ｂ）が開口している。各給排孔４６ａは、各圧力室２６ａに開口しており、ピストンチャンバ２４を区画する隣り合うシリンダブロック２６のうちの一方をシリンダ１２の径方向に貫通するとともにケース１１を貫通する給排ポートを構成している。また、各給排孔４６ｂは、各圧力室２６ｂに開口しており、ピストンチャンバ２４を区画する隣り合うシリンダブロック２６のうちの一方をシリンダ１２の径方向に貫通するとともにケース１１を貫通する給排ポートを構成している。
【００８５】
上記の構成により、ロータリーアクチュエータ３は、前述の実施形態のロータリーアクチュエータ１とは異なり、それぞれのピストンチャンバ２４における一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）に対して、個別に、圧力室（２６ａ、２６ｂ）への圧油（圧力媒体）の供給と、圧力室（２６ａ、２６ｂ）からの圧油の排出とを、行うことが可能に構成されている。即ち、ロータリーアクチュエータ３は、アーム１５に作用する付勢力を生じさせるピストンユニット１４の数を変更してアーム１５を駆動可能に構成されている。
【００８６】
図１０は、ロータリーアクチュエータ３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１０においては、複数のピストンユニット１４が３つのグループに区分され、各グループごとに対応する制御弁４７が設けられた油圧回路構成が例示されている。尚、図１０に示される油圧回路例では、各グループごとに３つのピストンユニット１４が属した形態が例示されている。各制御弁４７は、アクチュエータコントローラ３７からの指令に基づいて、個別に作動する。尚、制御弁４７は、前述の実施形態の制御弁３６と同様の構成を備えているが、一対の圧力室（２６ａ、２６ｂ）を互いにバイパスさせて連通させることが可能なバイパス位置４７ａも設けられている点において、制御弁３６とは異なっている。
【００８７】
また、各制御弁４７は、３つのグループのうちのいずれか１つのグループに属する３つのピストンユニット１４に作用する圧油（圧力媒体）の給排を制御するように構成されている。このため、各制御弁４７に連通する給排通路３８ａは、その制御弁４７が対応するグループに属する３つのピストンユニット１４に対応する３つの圧力室２６ａに開口する給排孔４６ａに連通している。そして、各制御弁４７に連通する給排通路３８ｂは、その制御弁４７が対応するグループに属する３つのピストンユニット１４に対応する３つの圧力室２６ｂに開口する給排孔４６ｂに連通している。
【００８８】
ロータリーアクチュエータ３は、アクチュエータコントローラ３７からの指令信号に基づいて作動する複数の制御弁４７の制御によって、作動することになる。そして、アーム１５を付勢するための付勢力を生じさせるピストンユニット１４のグループに対応する制御弁４７は、第１切替位置３６ｂ又は第２切替位置３６ｃに切り替えられる。一方、アーム１５を付勢するための付勢力を生じさせないピストンユニット１４のグループに対応する制御弁４７は、バイパス位置４７ａに切り替えられる。アクチュエータコントローラ３７からの指令信号に基づいて、アーム１５を付勢するための付勢力を生じさせるピストンユニット１４のグループが適宜１つ又は複数選択されることで、複数のピストンユニット１４のうちアーム１５に作用する付勢力を生じさせるピストンユニット１４の数が変更されてアーム１５が駆動されることになる。
【００８９】
ロータリーアクチュエータ３によると、複数のピストンユニット１４のうちアーム１５に作用する付勢力を生じさせるピストンユニット１４の数を変更してアーム１５を駆動可能であるため、ロータリーアクチュエータ３の可変出力構造を容易に実現することができる。
【００９０】
尚、上述の実施形態では、制御弁４７及びアクチュエータコントローラ３７については、ロータリーアクチュエータ３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３の構成要素として含まれていてもよい。例えば、制御弁４７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３が定義されてもよい。また、制御弁４７及びアクチュエータコントローラ３７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３が定義されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
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】
【００９２】
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）
１５ アーム
２３ 中空領域
２６ シリンダブロック
２６ａ、２６ｂ 圧力室
【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自在に支持され、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、
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、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を前記シリンダの周方向における両側から付勢可能に一対で設けられ、
一対の前記ピストンのそれぞれと前記シリンダとの間において圧力媒体が導入される圧力室が区画され、
一対の前記ピストンの一方によって区画された前記圧力室に圧力媒体が供給され、一対の前記ピストンの他方によって区画された前記圧力室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、
一対の前記ピストンとして構成される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１乃至請求項４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６】
請求項３に記載のロータリーアクチュエータであって、
複数の前記ピストンユニットのうち前記アームに作用する付勢力を生じさせる前記ピストンユニットの数を変更して前記アームを駆動可能であ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自在に支持され、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、
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、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を前記シリンダの周方向における両側から付勢可能に一対で設けられ、
一対の前記ピストンのそれぞれと前記シリンダとの間において圧力媒体が導入される圧力室が区画され、
一対の前記ピストンの一方によって区画された前記圧力室に圧力媒体が供給され、一対の前記ピストンの他方によって区画された前記圧力室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、
一対の前記ピストンとして構成される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１乃至請求項４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６】
請求項３に記載のロータリーアクチュエータであって、
複数の前記ピストンユニットのうち前記アームに作用する付勢力を生じさせる前記ピストンユニットの数を変更して前記アームを駆動可能であ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９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９６４６３（Ｐ２０１３−９６４６３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８２１３（Ｐ２０１１−２３８２１３）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【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５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（５０３４０５６８９）ナブテスコ株式会社 (737)
【Ｆターム（参考）】
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