JP2004197759A - バルブ駆動用アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと、上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第1の連通路と、上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第2の連通路と、上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて、上記第1及び第2の連通路が、上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。
【選択図】図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,ピストンの往復運動を回転運動に変換してバルブ駆動軸に伝達するバタフライバルブ,ボールバルブ等を駆動するためのバルブ駆動用アクチュエータの改良に係り,特に上記ピストンを2個設け,それぞれのピストンをその左右に形成したシリンダ室に供給された流体の圧力により押圧することで軸心方向に駆動させるバルブ駆動用アクチュエータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のバタフライバルブ駆動用のロータリアクチュエータR0は,図1に示すようにポンプ等の圧力源101,タンク102と,ロータリアクチュエータ103との間に4ポート切換弁104を介在させている。図の状態では圧力源101から吐出された圧油,圧空の如き作動流体は,流量調節弁105を通って右のシリンダ109の左側シリンダ室106に入り,一部はパイプ107を通って右のシリンダ110の左側シリンダ室108に流入し,シリンダ109,110内に嵌入されたピストン111,112を矢印Xの方向に押す。このピストン111,112の摺動によりシリンダ室113,114から排出された流体は,流量調節弁115を通って4ポート切換弁104からタンク102内へ放出される。
【0003】
ピストンを逆方向に動かすには,4ポート切換弁104を矢印Yの方向に切り替える。このような流体経路の切換によってピストン111,112及び両ピストンを連結するピストンロッド116が一体として往復運動する。一方ピストンロッド116に嵌着固定されたトラニオン117に植設したトラニオンピン118は,シリンダボディ119に回転自在に装着したバルブ駆動軸120に固着されたヨーク121のヨーク溝122内に挿入されており,ピストン111,112が左右に往復運動すると,トラニオンピン118が,ヨーク溝122の側壁を押しつつ溝122内を摺動する。これによりヨーク121が揺動し,駆動軸120に連結されたバタフライ弁が回動する。このようなヨークを用いて往復運動を回転運動に変換する機構をスコッチヨーク機構と言い,上記トラニオンピン118,ヨーク溝122を備えたヨーク121が変換手段の一例である。
このようなバルブ駆動用ロータリアクチュエータR0は,例えば特許文献1及び特許文献2に記載されている。
【0004】
上記従来公知のロータリアクチュエータR0では,1つのバルブ駆動軸120を回動させるのに2つのピストンを用いるので,例えば特許文献3に記載された1つのピストンだけを用いる従来例と較べて,大きい駆動力を得ることができるという長所がある。
【0005】
【特許文献1】実用新案公報昭和63年第32961号 第1図
【特許文献2】公開実用新案公報平成6年第73405号 第1図
【特許文献3】特開2000−104706号 図1
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,例えば特許文献1に記載された従来公知のバルブ駆動用アクチュエータでは,外部配管107等を用いて1つのシリンダ室から他のシリンダ室へ圧力流体を分配しているので,この外部配管107等の分だけアクチュエータが大型化するばかりか,配管用の部材が別途必要でコストアップの原因となる。
また,上記特許文献2では,シリンダ室からシリンダ室への圧縮空気の配管が,上記ピストンロッド116に相当するロッド内に形成されているので,アクチュエータの大型化は生じないが,上記ピストンロッドは強度を必要とするので内部を中空にして配管を形成することはピストンロッドの強度を低下させる結果になり,望ましい構成とは言えない。もちろん,ピストンロッドのサイズを大きくすれば強度の問題は解決されるが,その分ピストンの受圧面積が少なくなる問題或は,受圧面積を十分に取ろうとするとアクチュエータの大型化という別の問題点が生じることになる。
従って本発明の目的とするところは,バルブ駆動用アクチュエータを大型化させることがなく,またコストの上昇を来すことがなく,更にはピストンの受圧面積を小さくすることのないシリンダ室からシリンダ室への配管構造を具備するバルブ駆動用アクチュエータを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記したような目的を達成するために本発明は,
左右両端にそれぞれピストンを固設したピストン軸と,
上記各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと,
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第1の連通路と,
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第2の連通路と,
上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて,
上記第1及び第2の連通路が,上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成されている。上記の右,左という言葉は,絶対的な意味ではなく,相対的な意味として使われている。
また,上記支持部材の一例として,左側シリンダ室の左側壁部材と右側シリンダ室の右側壁部材とをアクチュエータ本体に連結支持する支持ボルトが考えられる。
【0008】
【発明の実施の形態】
続いて,添付図面を参照しつつ,本発明を具体化した実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。ここに,図2は,本発明の一実施形態に係るバルブ駆動用アクチュエータの側断面図,図3は,同アクチュエータの一部断面を含む平面図,図4は,図3におけるA−A断面図である。
図2〜図4に示すこの実施形態に係るロータリアクチュエータR1の概要について言えば,左右両端にそれぞれピストン24L,24Rを固設したピストン軸32と,上記各ピストン24R,24Lをそれぞれ上記ピストン軸32の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダ22R,22Lと,上記ピストン24Lで仕切られた左のシリンダ22Lの左側シリンダ室17LLと右のシリンダ22Rの左側シリンダ室17RLとを連通させる左側連通路(第1の連通路)と,上記ピストン24Lで仕切られた左のシリンダ22Lの右側シリンダ室17LRと右のシリンダ22Rの右側シリンダ室17RRとを連通させる右側連通路(第2の連通路)と,上記ピストン軸32の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸36(図4)の回転運動に変換するヨーク34,35及びピン33等からなる変換手段とを備えてなる点において,従来のロータリアクチュエータR1(図1)と同様である。但し,上記左側連通路(第1の連通路)及び右側連通路(第2の連通路)が,上記左右のシリンダ22L,22Rをアクチュエータ本体であるセンターボディ21に接続支持するための支持部材であるタイロッド26a,26bの周囲に28L,28Rとして形成されている点において,従来のロータリアクチュエータR0とは根本的に異なる。以下詳述する。尚タイロッドは支持ボルトの一例でもある。
【0009】
まずロータリアクチュエータR1は,駆動対象のバタフライバルブやボールバルブ等を駆動する前記バルブ駆動軸36を回転自在に支持するセンターボディ21を中心に構成されている。上記センターボディ21右側には右側のシリンダ22Rが,また左側には左側シリンダ22Lがそれぞれ接続されている。
上記左のシリンダ22Lの左側開口及び右のシリンダ22Rの右側開口は,それぞれカバー29及び23によって密封状に閉じられている。
また上記センターボディ21にはピストン軸32が左右方向に摺動自在に支持されている。このピストン軸32の左右端部は,上記左右のシリンダ22L,22R内に挿入されており,上記左右端部にそれぞれナット30,31により固着された左側ピストン24Lと右側ピストン24Rは,それぞれ左側シリンダ22L及び右側シリンダ22Rの内面に摺動自在に支持されている。
従って,前記センタボディ21と左側のカバー29によって両端を閉じられた左側のシリンダ22L内部のシリンダ室は,上記左側ピストン24Lによって左側シリンダ室17LLと右側シリンダ室17LRとに分割されている。また前記センタボディ21と右側のカバー23によって両端を閉じられた右側のシリンダ22R内部のシリンダ室は,上記右側ピストン24Rによって左側シリンダ室17RLと右側シリンダ室17RRとに分割されている。
【0010】
図3に示す上記カバー23及び29に形成された貫通孔27a,27aには第1のタイロッド26aが,また,貫通孔27b,27bには第2のタイロッド26bがそれぞれ貫通しており,各タイロッド26a,26bの端部に形成したネジ部に螺合するナット19を締め付けることにより,シリンダ22R,22Lがカバー23,29とセンターボディ21との間に締め付けられ支持される。即ち,タイロッド26a,26bは,シリンダ22R,22Lの支持部材の一例である。
上記ピストン軸32の中央部には,図2及び図4に明示のピン33が回転自在に取り付けられている。上記ピン33は,図4に詳細に示すように,上記センターボディ21に回動自在に取り付けられた上記バルブ駆動軸36に直角且つ摺動自在に取り付けられた2本のヨーク34,35の端部に回動自在に係合している。上記ピン33,ヨーク34,35が変換手段の一例である。
更に,上記センターボディ21には,空気通路46Rを介してシリンダ室17RLに作動流体としての空気を送り込む空気接続口16Rと,空気通路46Lを介してシリンダ室17LRに作動流体としての空気を送り込む空気接続口16Lとが形成される。上記空気接続口16R,16Lは,図1に示す流量調節弁105,115を介して圧力源101に接続される。
更に,上記空気接続口16Rには,図3に示す空気通路18Rを介して左側連通路28Lが接続されており,空気接続口16Lには,空気通路18L(図5参照)を介して右側連通路28Rが接続されている。図5は空気通路18Lを示すものであるが,空気通路18Rは図5と上下対象の図で表示可能であるので,ここでは図示を省略する。
【0011】
連通路28L,28Rは,センターボディ21に穿たれたタイロッド26a,26bを貫通させる貫通孔45a,45bの中径部45a´,45b´とタイロッド26a,26bとの間の隙間からなる空気通路28La,28Raと,カバー29,23に穿たれたタイロッド26a,26bを貫通させる前記貫通孔27a,27bの中径部27a´,27b´とタイロッド26a,26bとの間の隙間からなる空気通路28Lb,28Rbと,上記センターボディ21の前記中径部45a´,45b´と同軸の大径部45a″,45b″に一端が差し込まれ,他端がカバー23,29の前記中径部27a´,27b´と同軸の大径部27a″,27b″に差し込まれ,内部を前記タイロッド26a,26bが貫通する中空の25a,パイプ25bとタイロッド26a,26bとの間の隙間からなる空気通路28Rc,28Lcと,前記カバー29,23にそれぞれ形成され前記空気通路28Lb,28Rbとシリンダ室17LL,17RRとを接続する空気通路28Ld,28Rd(図6参照)とが連通した状態で構成されている。図6は,空気通路28Ldを示すものであるが,空気通路28Rdも図6と左右対称の図で表示され得るので,ここでは図示を省略する。
【0012】
従って,ピストン軸32を図2の矢印で示すように右方向に移動させ,ヨーク34,35を図2において反時計方向に回動させ,バルブ駆動軸36を反時計方向に回動させる場合の圧縮空気の流れについて説明する。
この場合,圧力源101(図1)からの圧縮空気は空気接続口16Rから空気通路46Rを経て右側シリンダ22Rの左側シリンダ室17RLに供給される。これにより右側ピストン24Rが矢印方向に付勢される。また前記空気接続口16Rに供給された圧縮空気は,空気接続口16Rに接続された空気通路18Rを経て空気通路28La,28Lc,28Lb,28Ldを順次通って左側シリンダ22L内の左側シリンダ室17LLに供給される。従って,左側ピストン24Lが矢印方向に付勢される。ピストン24L,24Rの矢印方向への移動により,シリンダ室17LRから押し出された空気は,空気通路46Lを通って空気接続口16Lへ排出される。また,シリンダ室17RRから押し出された空気は,連通路28Rd,28Rb,28Rc,28Ra,18Lを通って空気接続口16Lへ排出される。
このように,この実施形態では,バルブ駆動軸36を駆動するピストン軸32が,2個のピストン24R,24Lによって付勢されるので駆動力の大きいロータリアクチュエータが提供される。
逆にピストン軸32を矢印とは反対方向に駆動して,バルブ駆動軸36を図2において時計方向に回転させる場合,圧力源101(図1)からの圧縮空気は空気接続口16Lから空気通路46Lを経て左側シリンダ22Lの右側シリンダ室17LRに供給される。これにより左側ピストン24Lが矢印とは反対方向に付勢される。また前記空気接続口16Lに供給された圧縮空気は,空気通路18Lを経て空気通路28Ra,28Rc,28Rb,28Rdを順次通って,右側シリンダ22Rの右側シリンダ室17RRに供給される。従って,右側ピストン24Rが矢印とは反対方向に付勢される。
ピストン24L,24Rの矢印とは反対方向への移動により,シリンダ室17RLから押し出された空気は,空気通路46Rを通って空気接続口16Rへ排出される。またシリンダ室17LLから押し出される空気は,連通路28L(28Ld,28Lv,28Lc,28La),18Rを通って空気接続口16Rへ排出される。
矢印方向或はその反対方向に駆動されたピストン軸32は,その先端が,カバー23或は29にナット38で固定されたストッパの役を果たすボルト37に当たり正確な位置に停止する。
39はバルブ駆動軸36に形成されたバルブ取付穴である。また,40はアクチュエータR1をバルブ本体に取り付けるための取付穴である。
【0013】
【実施例】
上記実施の形態においては,第1,第2の連通路がタイロッドの周囲に形成された場合について説明したが,これは一例であり,タイロッド自身の中に形成すること,或はタイロッド以外の支持部材に設けることも可能である。
この発明は各種バルブの駆動アクチュエータに設けられる。例えば,バタフライバルブはその一例であるが,その他ボールバルブ等にも適用可能であることは言うまでもない。
【0014】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は,
左右両端にそれぞれピストンを固設したピストン軸と,
上記各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと,
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第1の連通路と,
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第2の連通路と,
上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて,
上記第1及び第2の連通路が,上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成される。このように本発明では,そもそもいかなるバルブ駆動用アクチュエータでも本来的に必要なシリンダを支持する支持部材そのものの周囲やそれ自体に上記連通路が形成されるので,アクチュエータが大型化することもなく,またピストンロッドの強度が落ちるといった問題もない低廉なバルブ駆動用アクチュエータを提供することが出来る。
上記支持部材の一例として,左側シリンダ室の左側壁部材と右側シリンダ室の右側壁部材とをアクチュエータ本体に連結支持する支持ボルトを採用した場合には,アクチュエータの外形寸法をまったく変更することなく実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の従来技術を示すエア回路図。
【図2】本発明の一実施形態に係るバルブ駆動用アクチュエータの側断面図。
【図3】同アクチュエータの一部断面を含む平面図。
【図4】図3におけるA−A断面図。
【図5】図3におけるB−B断面図。
【図6】図3におけるC−C断面図。
【符号の説明】
16R,16L…空気接続口
17LL,17LR,17RL,17RR…シリンダ室
18R,18L…空気通路
21…センターボディ
22R,22L…シリンダ
23,29…カバー
24R,24L…ピストン
25a,25b…パイプ
26a,26b…タイロッド(支持部材,支持ボルトの一例)
27a,27b,45a,45b…貫通孔
27a´,27b´…中径部
27″,27b″…大径部
28R,28L…連通路
28Ra,28Rb,28Rc,28Rd,28La,28Lb,28Lc,28Ld…空気通路
32…ピストンロッド
33…ピン
34,35…ヨーク
36…バルブ駆動軸
Claims (2)
- 左右両端にそれぞれピストンを固設したピストン軸と,
上記各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと,
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第1の連通路と,
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第2の連通路と,
上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて,
上記第1及び第2の連通路が,上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。 - 上記支持部材が,左側シリンダ室の左側壁部材と右側シリンダ室の右側壁部材とをアクチュエータ本体に連結支持する支持ボルトである請求項1記載のバルブ駆動用アクチュエータ。
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