JPH0272206A - ロータリアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 λ肌勿几攻 （産業上の利用分野） 本発明は、空気圧などのガス圧又は油圧で作動し、主と
してボールバルブ、バタフライバルブなどのバルブを開
閉するのに用いるロークリアクチュエータに関し、特に
、内部摩擦損失を軽減して、効率が高く、長寿命でコン
パクトなスカッチョーク式ロークリアクチュエータに関
するものである。

（従来の技術） ガス圧又は油圧を動力源とするシリンダ式ロータリアク
チュエータの出力を増大するために、シリンダを直列に
配置することが行われており、特公昭５８−１０６２０
号公報に記載のアクチュエータがその例であるが、この
型式ではアクチュエータが大型になり、広い空間が必要
である。

この欠点を除いてコンパクトな構造にしたものに、特公
昭４６−２２７７１号公報記載のアクチュエータがある
。この構造では、１個のシリンダ本体の中央に両側に対
称に伸びるヨーク部を持つスカッチヨークを装着し、シ
リンダ本体内のこのスカッチヨークの両側にピストンを
装入し、それぞれのピストンのシリンダ本体の内壁面に
沿って部分的に伸長した伸長部に固定したピンを、スカ
ッチョークのヨーク部に設けたそれぞれのヨーク溝に摺
動自在に嵌入し、両ピストンの同時の直線往復運動を、
スカッチヨークの中心の軸孔に固定した駆動軸の回転往
復運動に変換するようになっている。

第４図（ａ）乃至（ｃ）は、この構造を模式的に示した
横断面図で、これらの図で、４１はシリンダ本体、４２
はスカッチョーク、４３及び４４はピストン、４５及び
４６はピンであって、このピン４５及び４６は、ピスト
ン４３及び４４の伸長部４３ａ及び４４ａに固定してあ
り、スカッチョーク４２のヨーク部４２ａ及び４２ｂに
設けたヨーク溝４２ｃ及び４２ｄに、それぞれ摺動自在
に嵌入しである。

また、シリンダ本体４１の内側は、ピストン４３及び４
４によって３つの空間４１ａ、４１ｂ及び４１ｃに分割
されており、これらの３つの空間は、ガス圧又は油圧の
給排配管（図示せず）が接続されており、空間４１ａと
４１ｂに接続されている給徘配管は同時に給徘を行い、
空間４１ｃに接続されている給徘配管は、空間４１ａ及
び４１ｂに接続されている給排配管とは反対に給排を行
う。

図中に示したベクトルは、ピン４５に作用する力を示し
たもので、ピン４６にも同様で反対方向の力が作用する
が、ここでは、ピン４５に作用する力について説明する
。すなわち、ベクトルＦは空間４１ａにガス圧又は油圧
が給入されてピスト・ン４３が図中左方向へ移動しヨー
ク＠４２ｃに作用する力であり、この方Ｆは、ヨーク部
４２ａを回転させる力Ｗ１と伸長部４３ａを図の上方又
は下方へ曲げる力Ｗ２に別れて作用する。図において、
これらの力Ｆ、Ｗ□及びＷ２は実線の矢で示しである。

第４図（ａ）はピストン４３が最左方にあって今まさに
右方へ動き始めようとする時の状態を示しており、第４
図（ｂ）はピストン４３がストロークの中央の位置まで
進んだ時の状態を、また。

第４図（ｃ）はピストン４３が最左方にまさに到達しよ
うとする時の状態を示している。更に、上記第４図（ａ
）乃至（ｃ）において破線の矢で示したベクトルは、空
間４１ｃにガス圧又は油圧が給入されてピストン４３が
第４図（ｃ）から（ｂ）、（ａ）の順に左方へ移動する
時のピン４５に作用する力を示したもので、Ｆ′、Ｗ１
′及びＷ２′は、それぞれＦ、Ｗｌ、Ｗ、と同様の力で
ある。これから分かるように、ガス圧又は油圧がピスト
ン４３に作用して発生した力Ｆ又はＦ′は、スカッチョ
ーク４２を回転する力Ｗ８又はＷ工′の他に、伸長部４
３ａを曲げる力Ｗ２又はＷ２′を生ずる。このＷ２又は
Ｗ２′は、図で上方に向いている場合には、伸長部４３
ａがシリンダ本体４１の内壁面４１ｄで支えられる。そ
して、この構造では、Ｗ２又はＷ２′が図で下方に向い
ている場合に、伸長部４３８が下方に曲げられるのを防
ぐために、案内用円筒４７が１ｉｊＡ動軸４８と同心に
設けてあり、伸長部４３ａが案内用円筒４７に摺動接触
して伸長部４３ａが曲がるのを防いでいる。この場合、
伸長部４３ａと内壁面４１ｄとの摺動接触は広い面積で
行われるので、面圧が小さくなり、伸長部４３ａ乃至内
壁面４１ｄの摩耗はほとんど起こらない。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の構造では、伸長部４３ａと案内用
円筒４７との摺動接触は線接触であり、極めて高い面圧
で接してるので、非常に損傷し易い。特に特公昭４６−
２２７７１号公報ではこの関係をすべり符合していると
しているので、損傷し易く、この接触部での摩擦抵抗が
増大し、アクチュエータの出力がその分減少するという
問題がある。また、同公報は、案内用円筒４７が駆動軸
４８に挿入されているため、駆動軸４８に曲げ荷重が掛
かり１強度面でも曲げとねじりの合成強度が必要になり
、更に、この曲げ荷重は、駆動軸受部の血圧上昇にもな
り、軸受の摩耗への影響も大になる等の課題も存在して
いる。

本発明は、上述したようなコンパクト化したスカッチヨ
ーク式ロータリアクチュエータの従来例が有する、ピス
トンの伸長部とこれの案内部材との間に摩耗損傷を生ず
るという課題、及びこのためアクチュエータの出力が減
少すぢという課題を解決し、内部摩擦損失を軽減した効
率の高い長寿命でコンパクトなスカッチョーク式ローダ
リアクチュエータを提供することを目的とする。

且Ｊの構成 （課題を解決するための手段） 本発明は、上述の課題を解決するため、次のように構成
した。

すなわち、シリンダ本体と、該シリンダ本体の中心位置
にシリンダ本体と直交させて装着した駆動軸と、シリン
ダ本体内の該駆動軸の両側に装入した一方及び他方のピ
ストンと、該駆動軸に軸孔を嵌入して固定したスカッチ
ョークと、該一方及び他方のピストンの該シリンダ本体
の内壁面に沿って部分的に伸長した伸長部のそれぞれに
固定すると共に該スカッチヨークの該軸孔を中心として
両側に対称に伸びるヨーク部に設けたヨーク溝のそれぞ
れに摺動自在に嵌入したそれぞれのピンとからなり、該
一方及び他方のピストンの直線往復運動を駆動軸の回転
運動に変換してバルブ等を回転操作するロータリアクチ
ュエータであって、該シリンダ本体内に該内壁面に密接
するよう嵌入し。

該一方のピストンの伸長部と該他方のピストンの伸長部
との間に該一方及び他方のピストンの該伸長部が摺動可
能に装着したスライダを有するよう構成した。

（作用） 本発明のスカッチヨーク式ロータリアクチュエータでは
、一方のピストンの伸長部と他方のピストンの伸長部と
の間に、これらの伸長部が摺動可能なスライダを、シリ
ンダ本体内に、シリンダ本体の内壁面に密接するように
嵌入したので、ピストンの伸長部が作動中にシリンダ本
体の軸心方向に押されても、スライダと広い面積で接触
して案内されるので、この部において摩耗することがな
く、損傷しないため、この部の摩擦抵抗が増大しない。

更に、本発明のロータリアクチュエータは、軸孔を中心
として両側に対称に伸びるヨーク部にヨーク溝を設け、
このヨーク溝のそれぞれに、一方及び他方のピストンの
伸長部に固定したピンを摺動自在に嵌入した構造にし、
１個のシリンダ本体内にこれらを収容する構造にしたの
で、極めてコンパクトである６ （実施例） 以下に、本発明のロータリアクチュエータの一実施例を
図面に従って説明する。

第１図は、本発明のロータリアクチュエータの一実施例
を示す横断面図であり、第２図（ａ）は、第１図に示し
たロータリアクチュエータの縦断面図である。但し、第
１図は駆動軸が時計回り方向に回り終わった状態を、第
２図（ａ）はストロークの中間の状態を示している。

第１図及び第２図（ａ）において、１はスカッチョーク
式ロータリアクチュエータ、２はシリンダ本体、３は駆
動軸、４は一方のピストン、５は他方のピストン、６は
スカッチヨーク、７及び８はピン、９はスライダである
。

一方及び他方のピストン４及び５は、シリンダ本体２の
内壁面２ａに沿って部分的に伸長した伸長部４ａ及び５
ａを有しており、この伸長部４ａ及び５ａに穿った孔４
ｂ及び５ｂにピン７及び８をそれぞれ挿入し５両端をス
ライダ９で挟んで伸長部４ａ及び５ａに固定しである。

しかも、このピン７及び８は、スライダ９の下面が全ス
トロークにわたり保護しているため、ピン７及び８がみ
だりに抜は出るおそれがない。

上記スカッチヨーク６は、軸孔６ａを中心として両側に
伸びるヨーク溝６ｂ及び６ｃを有しており、このヨーク
部６ｂ及び６℃にヨーク溝６ｄ及び６ｅが設けてあり、
このヨーク溝６ｄ及び６ｅにそれぞれピン７及び８が嵌
入しである。また、スカッチヨーク６は軸孔６ａを駆動
軸３に嵌入して固定しである。

更に、スライダ９は、その外周面９ａをシリンダ本体２
の内壁面２ａに密接するよう嵌入してあり、一方のピス
トン４の伸長部４ａと他方のピストンの伸長部５ａとの
間に装着してあって、伸長部４ａ及び５ａがスライダ９
に摺動するようになっている。更に、伸長部４ａ及び５
ａ又は、スライダ９側に、コーティング或は表面処理を
施したり、第２図（ｂ）、（ｃ）に示すように、伸長部
４ａ及び５ａとスライダ９との間の摺動部にボール９ｂ
やローラ９ｃを装着して、滑り摩擦を転がり摩擦にする
と、摩擦抵抗が一層小さくなる。

第１図において、シリンダ本体２の内部は、−方のピス
トン４及び他方のピストン５によって３つの空間２ｂ、
２ｃ及び２ｄに分けられており。

この３つの空間はそれぞれ給徘口（図示せず）を持って
いる。但し、空間２ｂと空間２ｃの給徘口は連絡されて
おり、空間２ｄへの給排は空間２ｂ及び２ｃへの給排と
反対に行われる。

第１図の状態において、空間２ｄにガス圧又は油圧が送
られると、一方のピストン４は左方へ、同時に他方のピ
ストン５は右方へ移動し、これらのピストン４及び５の
伸長部４ａ及び５ａに固定したピン７及び８が、ヨーク
溝６ｄ及び６ｅの中で摺動しながらヨーク部６ｂ及び６
Ｃを反時計回り方向に回転させ、スカッチョーク６に固
定した駆動軸４を反時計回りに回転させる。

なお、第１図において、６ａは断面六角形の駆動軸３に
嵌入した正六角形の軸孔であり、１０及び１１はピスト
ンリング、１２はＯリングであり、また、第２図におい
て、１３は上部カバー、１４は上部軸受、１５は下部軸
受、１６はストッパーＬ７はストッパー用ボルト及びナ
ツト、１８はスナップリング、１９は０リングである。

次に、第３図は、本発明のアクチュエータの構造を第４
図（ａ）乃至（ｃ）に示した従来例に倣って模式的に示
した横断面図である。同図において、３１はシリンダ本
体、３２はスカッチョーク。

３３及び３４はピストン、３５及び３６はピンであり、
３７はスライダ、３８は駆動軸である。このアクチュエ
ータでは、ガス圧又は油圧によってピストン３３及び３
４が作動し、スカッチョーク３２を回転させる時に、ピ
ストン３３及び３４の伸長部３３ａ及び３４ａにシリン
ダ本体３１の軸心方向に曲げる力が加わった場合、伸長
部３３ａ及び３４ａはスライダ３７に広い面積で接触し
て摺動する。

次に、上記実施例の作用について説明する。

本実施例のスカッチヨーク式ロークリアクチュエータで
は、一方のピストン４の伸長部４ａと他方のピストン５
の伸長部５ａとの間に、これらの伸長部４ａ及び５ａが
摺動可能なスライダ９を、シリンダ本体内２に、シリン
ダ本体２の内壁面２ａに密接するように嵌入したので、
ピストン４及び５の伸長部４ａ及び５ａが作動中にシリ
ンダ本体２の軸心方向に押されても、スライダ９と広い
面積で接触して案内されるので、この部において摩耗す
ることがなく、損傷しないため、この部の摩擦抵抗が増
大しない。

更に、本実施例のロータリアクチュエータは、軸孔６ａ
を中心として両側に対称に伸びるヨーク部６ｂ及び６ｃ
にヨーク溝６ｄ及び６ｅを設け、このヨーク溝６ｄ及び
６ｅのそれぞれに、一方及び他方のピストン４及び５の
伸長部４ａ及び５ａに固定したピン７及び８を摺動自在
に嵌入した構造にしたので、極めてコンパクトである。

発明の効果 以上のことから明らかなように、本発明のスカッチョー
ク式ロータリアクチュエータによれば、非常にコンパク
トなアクチュエータ構造でありながら、内部の摩擦抵抗
が少なく、更に摩擦部に摩耗損傷を生じることがないの
で、高効率で長寿命であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータリアクチュエータの一実施例を
示す横断面図、第２図（ａ）は第１図に示したロータリ
アクチュエータの縦断面図、第２図（ｂ）、（Ｃ）はロ
ータリアクチュエータの他側を示した一部切り欠き縦断
面図、第３図（ａ）乃至（ｃ）は本発明のロータリアク
チュエータの構造を模式的に示した断面図であり、第４
図（ａ）乃至（ｃ）は従来のロータリアクチュエータの
構造を模式的に示した横断面図である。 １・・・・スカッチヨーク式ロータリアクチュエータ２
・・・・シリンダ本体　　　２ａ・・・・内壁面３・・
・・駆動軸　　　　　　４・・・・一方のピストン５・
・・・他方のピストン　　４ａ、５ａ・・・・伸長部６
・・・・スカッチョーク　　６ａ・・・・軸孔６ｂ、６
ｃ・・・・ヨーク部　７，８・・・・ピン６ｄ、６ｅ・
・・・ヨーク溝　９・・・・スライダ特 許 出 願 人 株式会社北沢バルブ 第２図（α） 第３図 第４図 第２図（し） ｂ 第２図（Ｃ） 手続補正帯（方式） １、事件の表示 昭和６３年特許願第２２１２５４号 ２、発明の名称 ロータリアクチュエータ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都港区南青山３丁目１７番９号名称　　株式
会社北沢バルブ ４、代理人　〒１０５電話東京（４３８）１４６５（代
）７、補正の内容 本願明細書の第１４頁第１８行目〜第２０行目に「第３
図（ａ）乃至（ｃ）は本発明のロータリアクチュエータ
の構造を模式的に示した断面図であり、」とある記載を
、下記のとおりに訂正する。 記 「第３図は本発明のロータリアクチュエータの構造を模
式的に示した断面図であり、」 以上 ５、補正命令の日付

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリンダ本体と、該シリンダ本体の中心位置にシリン
   ダ本体と直交させて装着した駆動軸と、シリンダ本体内
   の該駆動軸の両側に装入した一方及び他方のピストンと
   、該駆動軸に軸孔を嵌入して固定したスカッチヨークと
   、該一方及び他方のピストンの該シリンダ本体の内壁面
   に沿って部分的に伸長した伸長部のそれぞれに固定する
   と共に該スカッチヨークの該軸孔を中心として両側に対
   称に伸びるヨーク部に設けたヨーク溝のそれぞれに摺動
   自在に嵌入したそれぞれのピンとからなり、該一方及び
   他方のピストンの直線往復運動を駆動軸の回転運動に変
   換してバルブ等を回転操作するロータリアクチュエータ
   であって、該シリンダ本体内に該内壁面に密接するよう
   嵌入し、該一方のピストンの伸長部と該他方のピストン
   の伸長部との間に該一方及び他方のピストンの該伸長部
   が摺動可能に装着したスライダを有するロータリアクチ
   ュエータ。