JP2001027353A - 多段ピストンアクチュエータ - Google Patents

多段ピストンアクチュエータ

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の作動ステムに複数のピストンを設ける
タイプの多段ピストンアクチュエータにおいて、そのシ
リンダ内に設ける隔壁構造を単純化する。 【構成】 シリンダ内にピストンに対応させて設ける隔
壁を、作動ステムが摺動する中心筒状部と、シリンダ内
周壁に嵌合固定される周縁筒状部と、中心筒状部と周縁
筒状部を接続する円盤部とを有するカップ状隔壁部材か
ら構成した多段ピストンアクチュエータ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、単一のステムに複数のピストン
を設けるタイプの多段ピストンアクチュエータに関し、
特にそのシリンダ内に設ける隔壁構造に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】この種の多段ピストンア
クチュエータは、例えば、小さい開弁圧力または閉弁圧
力で大きい開弁力または閉弁力を得る多段ピストン弁と
して用いられている。この多段ピストン弁では、シリン
ダ内に隔壁を設けて複数のピストンに対応した複数の室
を形成し、各室に開弁圧力または閉弁圧力を及ぼしてい
る。
【0003】この多段ピストン弁のシリンダ内の隔壁は
従来、シリンダ内に嵌めたピストン様隔壁をシリンダに
固定するタイプ、あるいは、シリンダを複数に分割し、
分割されたシリンダと一体に隔壁を削り出して形成する
タイプが一般的に用いられてきた。しかし、ピストン様
隔壁もシリンダ削り出し隔壁もともに、加工コストが高
く、かつ薄型化、小型化が困難であった。また、シリン
ダ内に嵌めるタイプのピストン様隔壁は、該隔壁とシリ
ンダ内壁とのシールのために、Oリング等の特別なシー
ル部材を必要とした。
【0004】
【発明の目的】本発明は、従来の多段ピストンアクチュ
エータについての以上の問題意識に基づき、加工コスト
が安く、薄型化、小型化が容易な多段ピストンアクチュ
エータを得ることを目的とする。
【0005】
【発明の概要】本発明は、作動ステム;この作動ステム
に軸方向位置を異ならせて設けた複数のピストン;これ
ら複数のピストンを摺動自在に嵌めたシリンダ;及びシ
リンダ内に位置し、複数のピストンに対応させて圧力室
を画成する隔壁;を有する多段ピストンアクチュエータ
において、隔壁を、作動ステムが摺動する中心筒状部
と、シリンダ内周壁に嵌合固定される周縁筒状部と、中
心筒状部と周縁筒状部を接続する円盤部とを有するカッ
プ状隔壁部材から構成したことを特徴としている。
【0006】カップ状隔壁部材は、例えば、金属板材の
プレス加工、または金属材料の切削加工によって形成す
ることができる。
【0007】
【発明の実施形態】図示実施形態は、常閉型の多段ピス
トン弁に本発明を適用したものである。図1の下方に位
置する流路ブロック11には、流体通路12が設けら
れ、その一部に、図の上下方向の軸を有する環状弁座1
3が形成されている。流路ブロック11には、この環状
弁座13と同軸のシリンダ接続筒状部14が形成されて
おり、この筒状部14内に、環状弁座13を開閉する円
板状の金属ダイアフラム15、この金属ダイアフラム1
5の周縁を流路ブロック11に押しつけるリテイナ1
6、及び金属ダイアフラム15を挟んで環状弁座13の
反対側に位置する押圧体17が挿入されている。
【0008】シリンダ接続筒状部14の外周には、シリ
ンダ20が螺合固定されている。シリンダ20は、筒状
部14の外周に螺合固定された下部シリンダ21と、下
部シリンダ21の上端に螺合固定された上部シリンダ2
2とからなっていて、リテイナ16は、下部シリンダ2
1によって、流路ブロック11に固定状態とされてい
る。弁ステム(作動ステム)23は、下部シリンダ21
の下端壁21aの中心孔と上部シリンダ22の上部の小
径筒状部22aに摺動自在に支持されており、その下端
部は、リテイナ16の中心孔を通って押圧体17の上面
に当接している。
【0009】弁ステム23には、この実施形態では、2
つのピストン24、25が軸方向位置を異ならせて固定
されている。すなわち、図の下方のピストン24は、弁
ステム23の段部23aと抜け止めリング24aによっ
て、弁ステム23に固定され、図の上方のピストン25
は、弁ステム23の段部23bと抜け止めリング25a
によって、弁ステム23に固定されている。ピストン2
5と弁ステム23の間には、ピストン25(弁ステム2
3)を図の下方に押圧付勢する圧縮ばね27が挿入され
ており、この圧縮ばね27の力により、弁ステム23は
押圧体17を介して常時は金属ダイアフラム15を環状
弁座13に着座させる(流体通路12を閉じる)。
【0010】シリンダ20内には、圧縮ばね27の力に
抗して弁ステム23を開弁方向に移動させるために、ピ
ストン24、25に対応させて圧力室30、31が画成
されている。圧力室30は、下部シリンダ21、その下
端壁21a及びピストン24によって、ピストン24の
図の下方に画成されている。これに対し、圧力室31
は、シリンダ20内に嵌めたカップ状隔壁部材40とピ
ストン25によって、ピストン25の図の下方に形成さ
れている。
【0011】カップ状隔壁部材40は、図2に単体形状
を示すように、弁ステム23が摺動する中心筒状部41
と、シリンダ20の内周壁に嵌合固定される周縁筒状部
42と、この中心筒状部41と周縁筒状部42を接続す
る円盤部43と有しており、周縁筒状部42は、図1に
示すように、下部シリンダ21の段部21bと、上部シ
リンダ22の下端部との間に挟着されて、軸方向に移動
しないようにシリンダ20に固定されている。もっと
も、弁ステム23の図の上端部やピストン25の上端部
の移動端が上部シリンダ22の内部によって規制される
ならば、隔壁部材40を挟着固定する必要はない。この
カップ状隔壁部材40は、金属板材のプレス加工(絞り
加工)または金属材料の切削加工によって形成すること
ができるが、コスト的には板材のプレス加工が好まし
い。
【0012】弁ステム23には、上部シリンダ22の圧
力ポート22cに通じる軸方向通路23cが形成されて
おり、この軸方向通路23cは、圧力室30、31に通
じる径方向通路23d、23eと連通している。圧力ポ
ート22cは、制御弁28を介してパイロット圧力源2
9に接続されている。シリンダ20の下部シリンダ21
と上部シリンダ22には、ピストン24、25の上方の
室を大気に開放する大気開放穴21d、22dが穿設さ
れている。
【0013】上記構成の本多段ピストン弁は、圧力ポー
ト22cにパイロット圧力を導入しない状態では、圧縮
ばね27の力により弁ステム23が押圧体17を介して
金属ダイアフラム15を環状弁座13に着座させ、流体
通路12を閉じている。この閉弁状態から、制御弁28
を介してパイロット圧力源29からのパイロット圧を圧
力ポート22cに及ぼすと、弁ステム23の軸方向通路
23c、径方向通路23d、23eを介して、圧力室3
0、31にパイロット圧力が導入される。すると、ピス
トン24、25を介して、弁ステム23に圧縮ばね27
の力に抗する上方への力が及ぼされ、上方への合力が圧
縮ばね27の力に打ち勝つと、弁ステム23が上昇す
る。その結果、流体通路12内を流れる流体の圧力によ
り金属ダイアフラム15が弾性変形して環状弁座13か
ら離れ、流路が開くことになる。一つの弁ステム23に
2つのピストン24、25が結合されているため、2つ
のピストンの受ける合力で開弁力が得られ、小さい開弁
圧力で大きい開弁力が得られることになる。
【0014】以上は、通常の常閉型の多段ピストン弁の
動作である。本実施形態の特徴は、シリンダ20内に圧
力室31を形成するカップ状隔壁部材40にある。カッ
プ状隔壁部材40によれば、簡単な形状、構造でシリン
ダ20内に圧力室31を形成することができ、小型化、
薄型化に寄与できる。
【0015】図3、図4は、カップ状隔壁部材40の他
の形状例を示している。これらは、中心筒状部41と周
縁筒状部42の方向を図1、図2の実施形態とは異なら
せたもので、図3では、中心筒状部41を周縁筒状部4
2とは反対方向に延長し、図4では、周縁筒状部42を
中心筒状部41とは反対方向に延長している。また、図
5は、図2の形態において中心筒状部41に形成した保
持部44に、弁ステム23とのシール材(Oリング)4
5を保持した例である。これらは、シリンダ20、ピス
トン24、25等の形態に応じて適宜選択使用すること
ができる。
【0016】以上の実施形態は、常閉型の多段ピストン
弁に本発明を適用したものであるが、本発明は弁ステム
を流路が開く方向に付勢した常開型の多段ピストン弁に
も勿論適用できる。また、上記実施形態では、弁ステム
23が環状弁座13を開閉する金属ダイアフラム15を
押圧するタイプの開閉弁であるが、金属ベローズ弁や、
弁ステム23の下端部に直接弁体を設ける弁構造、ある
いは弁ステム23の動きを弁ステムとは別体の弁体に伝
達する弁構造にも本発明は適用できる。さらに、本発明
は、作動ステム23によって弁の開閉以外の仕事をさせ
る多段ピストンアクチュエータとしても使用できる。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、多段ピス
トンアクチュエータにおいて、シリンダ内の隔壁をカッ
プ状隔壁部材から構成したので、加工コストが安く、薄
型化、小型化が容易な多段ピストンアクチュエータを得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多段ピストンアクチュエータを多
段ピストン弁に適用した一実施形態を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1の多段ピストンアクチュエータの隔壁部分
を主に示す斜視図である。
【図3】他の隔壁構造の実施形態を示す斜視図である。
【図4】他の隔壁構造の実施形態を示す斜視図である。
【図5】他の隔壁構造の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
11 流路ブロック 12 流体通路 13 環状弁座 15 金属ダイアフラム 16 リテイナ 17 押圧体 20 シリンダ 21 下部シリンダ 22 上部シリンダ 22c 圧力ポート 23 弁ステム(作動ステム) 23c 軸方向通路 23d 23e 径方向通路 24 25 ピストン 27 圧縮ばね 28 制御弁 29 パイロット圧力源 30 31 圧力室 40 カップ状隔壁部材 41 中心筒状部 42 周縁筒状部 43 円盤部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作動ステム;この作動ステムに軸方向位
    置を異ならせて設けた複数のピストン;これら複数のピ
    ストンを摺動自在に嵌めたシリンダ;及び上記シリンダ
    内に位置し、上記複数のピストンに対応させて圧力室を
    画成する隔壁;を有する多段ピストンアクチュエータに
    おいて、 上記隔壁を、上記作動ステムが摺動する中心筒状部と、
    上記シリンダ内周壁に嵌合固定される周縁筒状部と、上
    記中心筒状部と周縁筒状部を接続する円盤部とを有する
    カップ状部材から構成したことを特徴とする多段ピスト
    ンアクチュエータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の多段ピストンアクチュエ
    ータにおいて、カップ状隔壁部材の周縁筒状部とシリン
    ダ内周壁とは、両者の間にシール部材を介在させること
    なく嵌合している多段ピストンアクチュエータ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の多段ピストンア
    クチュエータにおいて、カップ状隔壁部材は、金属板材
    のプレス加工によって形成されている多段ピストンアク
    チュエータ。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の多段ピストンア
    クチュエータにおいて、カップ状隔壁部材は、金属材料
    の切削加工によって形成されている多段ピストンアクチ
    ュエータ。
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