JP2585033B2 - 空圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばニードル弁等の昇降式弁に適用され
る位置決め機能を備えた空圧駆動装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、この種の空圧駆動装置としては、例えば第３
図、第４図に示したものが知られている。

当該空圧駆動装置100は、基本的には、中空状の本体1
01と、本体101に設けられて本体101内の上から給排室10
2と排出室103と制御圧力室104と駆動圧力室105を形成す
る排出ダイヤフラム106と制御ダイヤフラム107,108と駆
動ダイヤフラム109と、排出ダイヤフラム106と制御ダイ
ヤフラム107,108を連結する弁座体110と、本体101に設
けられて給排室102に供給源からの駆動空気を導びく供
給路111と、本体101に設けられて給排室102の駆動空気
を駆動圧力室105に導びく送給路112と、弁座体110に設
けられて給排室102の駆動空気を排出室103に導びく排出
路113と、本体101に設けられて排出室103の駆動空気を
大気に導びく開放路114と、本体101に設けられて給排室
102の駆動空気を大気に導びく放出路115と、本体101に
設けられて制御圧力室104に供給源からの制御空気を導
びく制御路116と、供給路111の途中に設けた上向きの上
弁座117と、排出路113の途中に設けた上向きの下弁座11
8と、本体101に昇降可能に設けられて上弁座117と下弁
座118に当座する弁体119と、駆動ダイヤフラム109に設
けられて昇降式弁の弁棒（図示せず）に連繋される駆動
ロツド120と、本体101に設けられて弁体119を下圧する
弁体スプリング121と、本体101に設けられて弁座体110
を下圧するゼロアジヤストスプリング122と、弁座体110
と駆動ロツド120との間に介設されて弁座体110を上圧す
るレンジスプリング123と、本体101に設けられて駆動ロ
ツド120を上圧するリターンスプリング124と、から構成
されている。

而して、この様なものは、供給源からの駆動空気（1.
4又は2.4Kgf/cm²）が供給路111に供給されると共に、供
給源からの制御空気（0.2〜1.0kgf/cm²）が制御路116に
供給され、受圧面積差がある制御ダイヤフラム107,108
に依る上動力とレンジスプリング123の上圧力との合力
と、ゼロアジヤストスプリング12の下圧力とがバランス
して駆動ダイヤフラム109が所定位置に保たれる。

この様な状態から、制御空気の圧力を増加させると、
その増加分だけ制御ダイヤフラム107,108に依り弁座体1
10と弁体119が上動し、弁体119と上弁座117間が開き、
供給路111からの駆動空気が弁体119と上弁座117間→給
排室102→送給路112→駆動圧力室105へ供給され、駆動
ダイヤフラム109がリターンスプリング124に抗して下動
する。

駆動ダイヤフラム109が下動すると、レンジスプリン
グ123の弾力が低下し、その分だけ弁座体110と弁体119
が下動し、弁体119と上弁座117間が閉じ、供給路111か
らの駆動空気が駆動圧力室105に供給されず、駆動ダイ
ヤフラム109が下動した位置に保たれる。

逆に、制御空気の圧力を減少させると、その減少分だ
け制御ダイヤフラム107,108に依り弁座体110のみが下動
し、弁体119と下弁座118間を開き、駆動圧力室105の駆
動空気が送給路112→給排室102→弁体119と下弁座118間
→排出路113→排出室103→開放路114を経て大気に排出
され、駆動ダイヤフラム109がリターンスプリング124の
弾力に依り上昇する。

駆動ダイヤフラム109が上動すると、レンジスプリン
グ123の弾力が増加し、その分だけ弁座体110が上動し、
弁体119と下弁座118間を閉じ、駆動圧力室105の駆動空
気が大気に排出されず、駆動ダイヤフラム109が上動し
た位置に保たれる。

ところで、この様なものは、駆動ダイヤフラム109が
所定位置に保たれている時、上弁座117と弁体119間が微
少離間していて、供給路111からの駆動空気の一部を故
意に、上弁座117と弁体119間→給排室102→放出路115を
経て常時大気に放出し、消費している。

ところが、この様なものは、前記消費量がある値以上
でなければ、駆動ダイヤフラム109の昇降ストロークが
安定しないと共に、作動が遅くなるので、駆動空気の消
費量が多いという難点があつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に
創案されたもので、その目的とする処は、駆動空気の消
費量を低減する様にした空気駆動装置を提供するにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の空圧駆動装置は、中空状の本体と、本体内の
上方に昇降可能に設けられて本体とで給排室を形成する
弁座体と、本体に設けられて弁座体に連繋され本体と弁
座体とで排出室を形成する制御ダイヤフラムと、本体に
設けられて本体と制御ダイヤフラムとで制御圧力室を形
成する仕切壁と、本体に設けられて本体と仕切壁とで駆
動圧力室を形成する駆動ダイヤフラムと、本体に設けら
れて供給源からの駆動空気を給排室に導びく供給路と、
本体に設けられて給排室の駆動空気を駆動圧力室に導び
く送給路と、弁座体に設けられて給排室の駆動空気を排
出室に導びく排出路と、本体に設けられて排出室の駆動
空気を大気に導びく開放路と、本体に設けられて供給源
からの制御空気を制御圧力室に導びく制御路と、供給路
の途中に設けた上向きの上弁座と、排出路の途中に設け
た上向きの下弁座と、本体に昇降可能に設けられて上弁
座と下弁座に当座する弁体と、仕切壁に昇降可能に貫設
されて駆動ダイヤフラム側に連繋される連動ロツドと、
駆動ダイヤフラムに設けられて昇降式弁の弁棒に連繋さ
れる駆動ロツドと、本体に設けられて弁体を下圧する弁
体スプリングと、本体に設けられて弁座体を下圧するゼ
ロアジヤストスプリングと、弁座体と連動ロツドとの間
に介設されて弁座体を上圧するレンジスプリングと、本
体に設けられて駆動ロツドを上圧するリターンスプリン
グと、弁体又は本体に設けられて供給源からの駆動空気
を直接給排室に導びく細孔と、から構成した事に特徴が
存する。

（作用） 駆動ダイヤフラムが所定位置に保たれている時、供給
源からの駆動空気が細孔を経て直接給排室に導びかれる
と共に、それと等量の駆動空気が下弁座と弁体間の隙間
から排出室に導びかれる。

この際、駆動空気の通過量を決定する細孔の前後の圧
力差がなくなるので、結局、供給源から大気に到る駆動
空気の消費量が減少する。

（実 施 例） 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る空圧駆動装置を示す
縦断正面図。第２図は、要部のみを示す縦断側面図であ
る。

空圧駆動装置１は、本体２、弁座体３、制御ダイヤフ
ラム４、仕切壁５、駆動ダイヤフラム６、供給路７、送
給路８、排出路９、開放路10、制御部11、上弁座12、下
弁座13、弁体14、連動ロツド15、駆動ロツド16、弁体ス
プリング17、ゼロアジヤストスプリング18、レンジスプ
リング19、リターンスプリング20、細孔21とからその主
要部が構成されている。

本体２は、中空状のものである。

この例では、上壁22と、下壁23と、周壁24と、上壁22
に垂設したシリンダ25とから成つている。

弁座体３は、本体２内の上方に昇降可能に設けられて
本体２とで給排室26を形成するものである。

この例では、シリンダ25の内部下半に昇降可能に遊嵌
したピストン27と、これらの下端に当合する制御ロツド
28とから成り、ピストン25の内部上半に給排室26が形成
されている。

制御ダイヤフラム４は、本体２に設けられて弁座体３
に連繋され本体２と弁座体３とで排出室29を形成するも
のである。

この例では、受圧面積ができる様に周壁24に設けられ
た一つのものから成り、これは、制御ロツド28に連結さ
れている。

そして、周壁24とシリンダ25とピストン27と制御ロツ
ド28と、周壁24及び制御ロツド28に取付けられたダイヤ
フラム30とで囲繞される部分に排出室29が形成してあ
る。

仕切壁５は、本体２に設けられて本体２と制御ダイヤ
フラム４とで制御圧力室31を形成するものである。

この例では、周壁24に設けられて居り、周壁24と制御
ダイヤフラム４と仕切壁５とで囲繞される部分に制御圧
力室31が形成されている。

駆動ダイヤフラム６は、本体２に設けられて本体２と
仕切壁５とで駆動圧力室32を形成するものである。

この例では、周壁24に設けられて居り、周壁24と仕切
壁５と駆動ダイヤフラム６とで囲繞された部分に駆動圧
力室32が形成されている。

供給路７は、本体２に設けられて供給源からの駆動空
気を給排室26に導びくものである。

この例では、周壁24に設けられて居り、外端には駆動
空気の供給源（図示せず）が接続されると共に、途中に
はフイルタ33が設けられている。

送給路８は、本体２に設けられて給排室26の駆動空気
を駆動圧力室32に導びくものである。

この例では、周壁24に設けられている。

排出炉９は、弁座体３に設けられて給排出26の駆動空
気を排出室29に導びくものである。

この例では、ピストン27の中心と制御ロツド28の上部
に夫々設けられている。

開放路10は、本体２に設けられて排出室29の駆動空気
を大気に導びくものである。

この例では、周壁24に設けられて居り、外端にはフイ
ルタ34が設けられて大気に開放されている。

制御路11は、本体２に設けられて供給源からの制御空
気を制御圧力室31に導びくものである。

この例では、周壁24に設けられて居り、外端には制御
空気の供給源（図示せず）が接続されている。

上弁座12は、供給路７の途中に設けた上向きのもので
ある。

この例では、シリンダ25の上面に形成されている。

下弁座13は、排出路９の途中に設けた上向きのもので
ある。

この例では、ピストン27の上面に形成されている。

弁体14は、本体２に昇降可能に設けられて上弁座12と
下弁座13に当座するものである。

この例では、供給路７の一部と給排室26に挿入されて
周壁24並びにシリンダ25に対して昇降可能に設けられて
居り、上弁座13と下弁座13に夫々当座する上下の弁座を
備えたスプール状を呈している。

連動ロツド15は、仕切壁５に昇降可能に貫設されて駆
動ダイヤフラム６側に連繋されるものである。

この例では、仕切壁５に昇降可能且つシールされて貫
通されて居り、下端は駆動ロツド16の上端に当合されて
いる。

駆動ロツド16は、駆動ダイヤフラム６に設けられて昇
降式弁の弁棒に連繋されるものである。

この例では、下壁23に昇降可能に貫設されて居り、上
端は駆動ダイヤフラム６を貫通してシールされて取付け
られていると共に、下端はニードル弁等の昇降式弁の弁
棒（図示せず）に連結してある。

弁体スプリング17は、本体２に設けられて弁体14を下
圧するものである。

この例では、上壁22と弁体14との間に介設している。

ゼロアジヤストスプリング18は、本体２に設けられて
弁座体３を下圧するものである。

この例では、シリンダ25に昇降可能に外嵌したスプリ
ングホルダ35と弁座体３間に介装されて居り、周壁24に
螺設したアジヤストスクリユ36に依りスプリングホルダ
35を昇降動してスプリング力を調整できる様にしてあ
る。

レンジスプリング19は、弁座体３と連動ロツド15との
間に介設されて弁座体３を上圧するものである。

リターンスプリング20は、本体２に設けられて駆動ロ
ツド16を上圧するものである。

この例では、下壁23と駆動ロツド16との間に介装して
いる。

細孔21は、弁体14又は本体２に設けられて供給源から
の駆動空気を直接給排室26に導びくものである。

この例では、弁体14に設けてある。

次に、この様な構成に基づいて作用を述解する。

供給源からの駆動空気（1.4又は2.4kgf/cm²）は、供
給路７に供給されると共に、供給源からの制御空気（0.
2〜1.0kgf/cm²）は、制御路11に供給される。

制御路11から制御圧力室31に制御空気が供給される
と、制御ダイヤフラム４に依る上動力とレンジスプリン
グ19の上圧力との合力と、ゼロアジヤストスプリング18
の下圧力とがバランスして駆動ダイヤフラム６が所定位
置に保たれる。

この様な状態から、制御空気の圧力を増加させると、
この増加分だけ制御ダイヤフラム４に依り弁座体３と弁
体14が上動し、弁体14と上弁座12間が開き、供給路７か
らの駆動空気が弁体14と上弁座12間→給排室26→送給路
８→駆動圧力室32へ供給され、駆動ダイヤフラム６がリ
ターンスプリング20に抗して下動する。

駆動ダイヤフラム６が下動すると、レンジスプリング
19の弾力が低下し、その分だけ弁座体３と弁体14が下動
し、弁体14と上弁座12間が閉じ、供給路７からの駆動空
気が駆動圧力室32に供給されず、駆動ダイヤフラム６が
下動した位置に保たれる。

逆に、制御空気の圧力を減少させると、その減少分だ
け制御ダイヤフラム４に依り弁座体３のみが下動し、弁
体14と下弁座13間が開き、駆動圧力室32の駆動空気が送
給路８→給排室26→弁体14と下弁座13間→排出路９→排
出室29→開放路10を経て大気に排出され、 駆動ダイヤフラム６がリターンスプリング20の弾力に
依り上動する。

駆動ダイヤフラム６が上動すると、レンジスプリング
19の弾力が増加し、その分だけ弁座体３が上動し、弁体
14と下弁座13間を閉じ、駆動圧力室32の駆動空気が大気
に排出されず、駆動ダイヤフラム６が上動した位置に保
たれる。

而して、駆動ダイヤフラム６が所定位置に保たれてい
る時、供給源からの駆動空気が細孔21を経て直接給排室
26に導びかれると共に、それと等量の駆動空気が弁体14
と下弁座13間の隙間から排出路９を経て排出室29に導び
かれる。

この際、供給路７と給排室26の圧力差が小さくなるの
で、供給源から大気に到る駆動空気の消費量が減少す
る。

尚、本体２は、先の実施例では、複数に分割して合体
しているが、分割の仕方は適宜決めれば良い。

弁座体３は、先の実施例では、ピストン27と制御ロツ
ド28とで構成したが、これに限らず、例えばこれらを一
体に構成しても良い。

細孔21は、先の実施例では、弁体14に設けたが、これ
に限らず、例えば本体２に設けても良い。

排出室29は、先の実施例では、ダイヤフラム30を設け
て形成したが、これに限らず、例えばこれを省略して制
御ダイヤフラム４で直接形成しても良い。

（発明の効果） 以上既述した如く、本発明に依れば、次の様な優れた
効果を奏する事ができる。

（１） 本体、弁座体、制御ダイヤフラム、仕切壁、駆
動ダイヤフラム、供給路、送給路、排出路、開放路、制
御路、上弁座、下弁座、弁体、連動ロツド、駆動ロツ
ド、弁体スプリング、ゼロアジヤストスプリング、レン
ジスプリング、リターンスプリング、細孔とで構成し、
とりわけ、細孔を供給路と給排室の間に設けたので、駆
動空気の消費量を減少できる。

（２） とりわけ、細孔を設けるだけであるので、構造
が簡単でコストが余り掛らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る空圧駆動装置を示す縦
断正面図。 第２図は、要部のみを示す縦断側面図。 第３図は、従来の空圧駆動装置を示す縦断正面図。 第４図は、要部のみを示す縦断側面図である。 １……空圧駆動装置 ２……本体 ３……弁座体 ４……制御ダイヤフラム ５……仕切壁 ６……駆動ダイヤフラム ７……供給路 ８……送給路 ９……排出路 10……開放路 11……制御路 12……上弁座 13……下弁座 14……弁体 15……連動ロツド 16……駆動ロツド 17……弁体スプリング 18……ゼロアジヤストスプリング 19……レンジスプリング 20……リターンスプリング 21……細孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空状の本体と、本体内の上方に昇降可能
   に設けられて本体とで給排室を形成する弁座体と、本体
   に設けられて弁座体に連繋され本体と弁座体とで排出室
   を形成する制御ダイヤフラムと、本体に設けられて本体
   と制御ダイヤフラムとで制御圧力室を形成する仕切壁
   と、本体に設けられて本体と仕切壁とで駆動圧力室を形
   成する駆動ダイヤフラムと、本体に設けられて供給源か
   らの駆動空気を給排室に導びく供給路と、本体に設けら
   れて給排室の駆動空気を駆動圧力室に導びく送給路と、
   弁座体に設けられて給排室の駆動空気を排出室に導びく
   排出路と、本体に設けられて排出室の駆動空気を大気に
   導びく開放路と、本体に設けられて供給源からの制御空
   気を制御圧力室に導びく制御路と、供給路の途中に設け
   た上向きの上弁座と、排出路の途中に設けた上向きの下
   弁座と、本体に昇降可能に設けられて上弁座と下弁座に
   当座する弁体と、仕切壁に昇降可能に貫設されて駆動ダ
   イヤフラム側に連繋される連動ロツドと、駆動ダイヤフ
   ラムに設けられて昇降式弁の弁棒に連繋される駆動ロツ
   ドと、本体に設けられて弁体を下圧する弁体スプリング
   と、本体に設けられて弁座体を下圧するゼロアジヤスト
   スプリングと、弁座体と連動ロツドとの間に介設されて
   弁座体を上圧するレンジスプリングと、本体に設けられ
   て駆動ロツドを上圧するリターンスプリングと、弁体又
   は本体に設けられて供給源からの駆動空気を直接給排室
   に導びく細孔と、から構成した事を特徴とする空圧駆動
   装置。