JPH0589913U - ダブルピストン形トルクアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダブルピストン形トルクアクチュエータに於
けるピストンの行程端を規制するストッパーの操作性を
高め、且つ組み立てを容易ならしめる。 【構成】 被動回転軸２１の両側に各別に運動可能に配
設された両ピストン２８，２９から前記被動回転軸２１
を挟むように互いに平行なピストンアーム２８ａ，２９
ｂを連設すると共に、前記被動回転軸２１から連設され
た被動アーム２６ａの両端部と前記各ピストンアームと
を、長孔３２，３３とピン３０，３１とを介して互いに
連動連結したアクチュエータに於いて、シリンダ２０の
一端に、進出移動する一方のピストン２９の端面に先端
が当接する進出限用ストッパーボルト４０と、前記一方
のピストン２９を貫通し且つ退入移動する他方のピスト
ン２８のピストンアーム２８ａ端面に先端が当接する退
入限用ストッパーボルト４１とを並設した点に特徴を有
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、バタフライ弁などの駆動手段として使用されるダブルピストン形ト ルクアクチュエータ、特にスカッチョーク形トクルアクチュエータに関するもの である。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】

スカッチョーク形と呼称されるダブルピストン形トルクアクチュエータは、図 ９に示すように、被動回転軸１の両側に各別に運動可能なピストン２，３が配設 され、これら両ピストン２，３から前記被動回転軸１を挟むように互いに平行な ピストンアーム２ａ，３ａが連設されると共に、前記被動回転軸１に中央部が固 定されて直径方向両側に延出する被動アーム４の両端に、前記各ピストンアーム ２ａ，３ａに突設された駆動用ピン５，６が嵌合する被動用長孔７，８が設けら れたものである。９はシリンダ、１０はピストン内側シリンダ室１１に連通する 給排気通路、１２は一対のピストン外側シリンダ室１３Ａ，１３Ｂに連通する給 排気通路である。

【０００３】 このトルクアクチュエータでは、図示のように両ピストン２，３が退入限位置 にある状態からピストン内側シリンダ室１１に圧力空気を供給して両ピストン２ ，３を互いに離間する方向に進出移動させると、各ピストンアーム２ａ，３ａの 駆動用ピン５，６が被動用長孔７，８を介して被動アーム４の両端を互いに逆方 向に引っ張り、被動回転軸１を時計方向に回転駆動させることになる。逆に、両 ピストン２，３が進出限位置にある状態から、ピストン外側シリンダ室１３Ａ， １３Ｂに圧力空気を供給して両ピストン２，３を互いに接近する方向に退入移動 させると、各ピストンアーム２ａ，３ａの駆動用ピン５，６が被動用長孔７，８ を介して被動アーム４の両端を互いに逆方向に押圧して、被動回転軸１を反時計 方向に回転駆動させることになる。

【０００４】 上記のようにピストン２，３の往復移動により被動回転軸１を略９０度の範囲 で正逆回転させるダブルピストン形トルクアクチュエータに於いては、被動回転 軸１の回転範囲の両端位置（角度）、即ち、両ピストン２，３の行程端位置を微 調整することの出来るストッパーが必要である。従来のこの種のアクチュエータ に於けるストッパーは、図９に示すように、両ピストン２，３が進出限位置まで 進出移動したとき、一方のピストン３の外側端面に先端が当接する進出限用スト ッパーボルト１４をシリンダ９の一端に取付け、両ピストン２，３が退入限位置 まで退入移動したとき、ボルト頭部１５ａが他方のピストン２の内側端面に当接 する退入限用ストッパーボルト１５をシリンダ９の他端に取付けていた。

【０００５】 これら各ストッパーボルト１４，１５は、シリンダ９の両端面板９ａ，９ｂを 螺合貫通し、固定用のロックナット１４ｂ，１５ｂが螺嵌され、外端には回転操 作用の角軸部１４ｃ，１５ｃが設けられている。尚、退入限用ストッパーボルト １５は、前記ピストン２に設けられた貫通孔を貫通する。１６は気密用シールで ある。

【０００６】 然して、両ピストン２，３の行程端位置を微調整する場合、シリンダ９の一端 側にある進出限用ストッパーボルト１４とロックナット１４ｂの回転操作と、シ リンダ９の他端側にある退入限用ストッパーボルト１５とロックナット１５ｂの 回転操作とを行う必要があるが、図示のような従来のストッパー構造では、その 操作対象がシリンダ９の両端に振り分け配置されているので、特に全長が長い大 型のアクチュエータのでは、操作性が非常に悪く、調整作業を能率良く行うこと が困難であった。又、ストッパーボルト１５の頭部１５ａをピストン２の内側に 配置するために、組み立てに際して長尺のストッパーボルト１５をピストン２の 内側から挿通しなければならず、その作業性も良いとはいえなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記のような従来の問題点を解決するために成されたものであって、 その特徴を後述する実施例の参照符号を付して示すと、本考案のダブルピストン 形トルクアクチュエータは、被動回転軸２１の両側に各別に運動可能なピストン ２８，２９を配設し、これら両ピストン２８，２９から前記被動回転軸２１を挟 むように互いに平行なピストンアーム（２８ａ，２８ｂ）（２９ａ，２９ｂ）を 連設すると共に、前記被動回転軸２１から直径方向両側に延出する被動アーム（ ２６ａ，２６ｂ）の両端部と、前記各ピストンアーム（２８ａ，２８ｂ）（２９ ａ，２９ｂ）とを、長孔３２，３３とピン３０，３１とを介して互いに連動連結 して成るダブルピストン形トルクアクチュエータに於いて、シリンダ２０の一端 に、進出移動する一方のピストン２９の端面に先端が当接する進出限用ストッパ ー（ストッパーボルト４０）と、前記一方のピストン２９を貫通し且つ退入移動 する他方のピストン２８のピストンアーム２８ａ端面に先端が当接する退入限用 ストッパー（ストッパーボルト４１）とを並設し、この退入限用ストッパーが貫 通する前記一方のピストン２９の貫通孔には気密用シール４３を内装した点に特 徴を有する。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付の例示図に基づいて説明すると、図１〜図３に 於いて、２０はシリンダであって、その中央部を横断貫通する状態で被動回転軸 ２１が支承せしめられている。この被動回転軸２１の一端角孔部２１ａにバタフ ライ弁の駆動軸などが接続される。２２は１枚の板体から成るガイド部材であっ て、前記シリンダ２０の中央部で直径方向に内嵌固定され、図３Ａ，Ｂに示すよ うに、中央部に被動回転軸２１が貫通する孔２３を備えると共に、上下両側にシ リンダ軸心方向と平行な案内用長孔２４，２５が設けられている。前記被動回転 軸２１には、前記ガイド部材２２を挟み且つ直径方向両側に延出する被動アーム ２６ａ，２６ｂがキー２７を介して取付けられている。

【０００９】 ２８，２９は一対のピストンであって、前記被動回転軸２１（ガイド部材２２ ）の両側で各別に移動可能にシリンダ２０に内嵌され、一方のピストン２８から は、前記被動アーム２６ａ，２６ｂの一端部を左右両側から挟む左右一対のピス トンアーム２８ａ，２８ｂが連設され、他方のピストン２９からは、前記被動ア ーム２６ａ，２６ｂの他端部を左右両側から挟む左右一対のピストンアーム２９ ａ，２９ｂが連設されている。これらピストンアーム２８ａ，２８ｂとピストン アーム２９ａ，２９ｂとは、被動回転軸２１を上下から挟むように、当該被動回 転軸２１とシリンダ２０との間でシリンダ軸心方向に延出されているが、被動回 転軸２１やシリンダ２０には接触しない。

【００１０】 ３０は前記ピストンアーム２８ａ，２８ｂの先端部間に架設された駆動用ピン であり、３１は前記ピストンアーム２９ａ，２９ｂの先端部間に架設された駆動 用ピンである。前記被動アーム２６ａ，２６ｂの両端部には、被動回転軸２１の 直径方向に沿って被動用長孔３２，３３が両端から切り欠き形成されており、前 記ピストンアーム２８ａ，２８ｂ側の駆動用ピン３０は、一方の被動用長孔３２ とガイド部材２２の案内用長孔２５とを貫通し、前記ピストンアーム２９ａ，２ ９ｂ側の駆動用ピン３１は、他方の被動用長孔３３とガイド部材２２の案内用長 孔２４とを貫通している。

【００１１】 尚、各駆動用ピン３０，３１の案内用長孔２４，２５を貫通する部分には、こ れら長孔２４，２５の巾よりも僅かに外径の小さなローラ（ニードルベアリング などが利用出来る）３４，３５が支承されている。３６は両ピストン２８，２９ 間のシリンダ室３７に連通する給排気通路であり、３８は各ピストン２８，２９ の外側シリンダ室３９Ａ，３９Ｂに連通する給排気通路であって、前記シリンダ ２０の周壁及び端面板に穿設されている。

【００１２】 ４０は進出限用ストッパーボルトであり、４１は退入限用ストッパーボルトで ある。これら両ストッパーボルト４０，４１は、シリンダ２０の一端に取付けら れる端面板４２を、シリンダ軸心方向と平行で互いに並列する状態に螺合貫通し 、外側には気密用シール４０ｄ，４１ｄを介してロックナット４０ａ，４１ａが 螺嵌され、更に外端には回転操作用角孔４０ｂ，４１ｂが設けられている。そし て退入限用ストッパーボルト４１は、図４に示すように進出限位置まで移動した ときに前記進出限用ストッパーボルト４０の先端に端面が当接するピストン２９ を貫通するロッド部４１ｃを備え、図１に示すようにピストン２８が退入限位置 まで移動したとき、ピストンアーム２８ａの端面が前記退入限用ストッパーボル ト４１の先端（ロッド部４１ｃの先端）に当接するように構成されている。

【００１３】 図５にも示すように、前記ピストン２９のストッパーボルト４１（ロッド部４ １ｃ）が貫通する貫通孔には気密用シール４３が内装されている。この気密用シ ール４３は弾性材から成る円筒状のものであって、両端にピストン２９の内外両 側面に当接するフランジ部４３ａ，４３ｂを備えると共に、長さ方向の中央位置 に内側に張り出す環状突出部４３ｃが一体形成され、この気密用シール４３内に ストッパーボルト４１のロッド部４１ｃを挿通させたとき、前記環状突出部４３ ｃの環状頂面のみが前記ロッド部４１ｃの周面に圧接し、ピストン２９の内外両 シリンダ室３７，３９Ｂ間の気密を保持するように構成されている。更に前記気 密用シール４３は、前記環状突出部４３ｃを除く部分の内径が前記ストッパーボ ルト４１のロッド部４１ｃの外径より十分大きく設定され、前記ピストン２９と ストッパーボルト４１との相対揺動運動を許容するように構成されている。

【００１４】 以上のように構成されたトルクアクチュエータは、従来のものと同様に、図１ に示すように両ピストン２８，２９が退入限位置にある状態で、シリンダ室３７ に圧力空気を供給して両ピストン２８，２９を互いに離間する方向に進出移動さ せると、各々のピストンアーム２８ａ，２８ｂ及び２９ａ，２９ｂの駆動用ピン ３０，３１が、被動用長孔３２，３３を介して被動アーム２６ａ，２６ｂの両端 を互いに逆方向に引っ張って、図４に示すように、当該被動アーム２６ａ，２６ ｂを時計方向に略９０度回動させることになる。そして両ピストン２８，２９が 進出限位置に到達したとき、一方のピストン２９の端面が図示のように進出限用 ストッパーボルト４０の先端に当接し、位置決めされる。

【００１５】 反対に、図４に示すように両ピストン２８，２９が進出限位置にある状態で、 両シリンダ室３９Ａ，３９Ｂに圧力空気を供給して両ピストン２８，２９を互い に接近する方向に退入移動させると、各々のピストンアーム２８ａ，２８ｂ及び ２９ａ，２９ｂの駆動用ピン３０，３１が、被動用長孔３２，３３を介して被動 アーム２６ａ，２６ｂの両端を互いに逆方向に押圧して、図１に示すように、当 該被動アーム２６ａ，２６ｂを反時計方向に略９０度回動させることになる。そ して両ピストン２８，２９が退入限位置に到達したとき、一方のピストン２８の ピストンアーム２８ａに於ける端面が図示のように退入限用ストッパーボルト４ １の先端（ロッド部４１ｃの先端）に当接し、位置決めされる。この被動アーム ２６ａ，２６ｂの正逆回転が被動回転軸２１に伝達され、この被動回転軸２１に 連動連結されているバタフライ弁などが開閉駆動される。

【００１６】 従って、両ピストン２８，２９の進出限位置と退入限位置とによって被動アー ム２６ａ，２６ｂの停止角度、即ち、被動回転軸２１を介して連動駆動されるバ タフライ弁の開閉停止角度が決まることになり、この停止角度を微調整する必要 が生じたときは、ロックナット４０ａ，４１ａを緩めて各ストッパーボルト４０ ，４１を正逆回転操作し、その先端をシリンダ軸心方向に出し入れ調整した後、 前記ロックナット４０ａ，４１ａを締結すれば良い。

【００１７】 尚、上記のトルクアクチュエータの作動時に於いて、シリンダ軸心方向に対し て傾斜している被動アーム２６ａ，２６ｂの被動用長孔３２，３３に於ける側面 に対し駆動用ピン３０，３１がシリンダ軸心方向に移動押圧する結果、ピストン アーム２８ａ，２８ｂ及び２９ａ，２９ｂの駆動用ピン３０，３１の位置には、 被動回転軸２１のある側への横向き分力が作用する。しかしながらこの横向き分 力は、その発生位置である前記駆動用ピン３０，３１の位置に於いて、ローラ３ ４，３５を介してガイド部材２２の案内用長孔２４，２５の側面で受けられるの で、これらピストンアーム２８ａ，２８ｂ及び２９ａ，２９ｂにモーメントを生 じさせることはない。勿論、両ピストン２８，２９は、シリンダ軸心方向と平行 な案内用長孔２４，２５に前記駆動用ピン３０，３１がローラ３４，３５を介し て嵌合しているので、シリンダ軸心方向の直線運動のみ可能であって、傾動する 恐れはない。

【００１８】 仮に、上記のようなガイド部材２２が併設されていないために、ストッパーボ ルト４１が貫通するピストン２９が移動時に若干傾動しても、或いは当該ストッ パーボルト４１が取付け精度の関係でシリンダ軸心方向に対して若干傾斜してい ても、当該ストッパーボルト４１（ロッド部４１ｃ）とピストン２９との間には 前記のように両者の首振り運動を許容するフローティングタイプの気密用シール ４３が介装されているので、このストッパーボルト４１が貫通する部分でピスト ン２９の内外両側シリンダ室間の気密が破られる恐れもないし、両者間にこぜが 生じてピストン２９の円滑な移動が阻害される恐れもない。

【００１９】 尚、前記フローティングタイプの気密用シールとしては、図５に示した気密用 シール４３に限定されない。例えば前記ストッパーボルトロッド部４１ｃの周面 に圧接する部分として、図６に示すように、貫通孔軸心方向に一対の環状リップ 部４４ａ，４４ｂを一体形成したシール４４であっても良い。又、何れのシール ４３，４４であっても、図６のシール４４に於いて示すように、シールの外側に 環状の金属製バックアップリング４５を外嵌固定しておき、このバックアップリ ング４５をピストン２９の貫通孔に圧入固定して、気密用シール４３，４４を取 付けることも出来る。更に図７に示すように、Ｏリング形の気密用シール４６を 利用することも出来る。この場合、先に説明したように前記ピストン２９とスト ッパーボルト４１との相対揺動運動を許容するための十分な空隙を当該ストッパ ーボルトロッド部４１ｃの周囲に形成し得るように、ピストン２９の貫通孔４７ 内面に対しＯリング形気密用シール４６が内側へ十分に突出するものでなければ ならない。

【００２０】 図８に示す実施例では、両ピストン２８，２９をスプリングにより退入方向に 付勢するように構成している。即ち、ピストン２８側のシリンダ２０の端部に端 面板に代えてスプリングケース４８を取付け、このスプリングケース４８と前記 ピストン２８との間に、例えば内外二重の圧縮コイルスプリング４９ａ，４９ｂ を介装して、被動アーム２６ａ，２６ｂを介して互いに逆方向に移動するように 連動している両ピストン２８，２９を前記スプリング４９ａ，４９ｂにより退入 方向に付勢している。この場合、両シリンダ室３９Ａ，３９Ｂは、通路３８を介 して常時大気に開放され、両ピストン２８，２９間のシリンダ室３７に圧力空気 を供給することにより、両ピストン２８，２９をスプリング４９ａ，４９ｂの付 勢力に抗して進出移動させ、当該シリンダ室３７を大気に開放させることにより 、両ピストン２８，２９をスプリング４９ａ，４９ｂの付勢力で退入移動させる ことが出来る。このようにスプリングによって片側のピストンを退入方向に付勢 するタイプのアクチュエータに本考案を実施する場合、図示のように両ストッパ ーボルト４０，４１は、スプリングが直接当接しない側のピストン２９に対向さ せて配設するのが望ましい。勿論、両方のピストン２８，２９を夫々スプリング で退入方向に付勢するようにしたアクチュエータに本考案を実施することも可能 である。

【００２１】

【考案の作用及び効果】

以上のように本考案のダブルピストン形トルクアクチュエータでは、シリンダ の一端に、進出移動する一方のピストンの端面に先端が当接する進出限用ストッ パーと、前記一方のピストンを貫通し且つ退入移動する他方のピストンのピスト ンアーム端面に先端が当接する退入限用ストッパーとを並設したので、進出限用 ストッパーと退入限用ストッパーとがシリンダの一端側に集中配置され、仮にシ リンダの長い大型のアクチュエータであっても、当該シリンダの一端側で進出限 用ストッパーと退入限用ストッパーの両方の位置調整を簡単容易且つ能率的に行 うことが出来る。

【００２２】 しかも、一方のピストンを貫通させなければならない退入限用ストッパーは、 当該ピストンの内側端面に当接させなければならない頭部が不要であるから、組 み立てに際しては前記ピストンの外側から単に挿通させるだけで良い。従って、 アクチュエータの組み立て作業も簡単容易に行える。特に、図８で示したように 片側のピストンをスプリングで退入方向に付勢するタイプのアクチュエータであ る場合、従来のストッパー構造では、前記スプリングが内装される側のストッパ ーとして非常に長いボルトが必要になるが、本考案の構成では、スプリングが内 装される側とは反対側にのみストッパーを配設することが出来るので、従来のよ うな不都合がなくなり、コストダウンにも役立つ。

【００２３】 尚、前記退入限用ストッパーが貫通する前記一方のピストンの貫通孔には気密 用シールが必要となるが、この気密用シールとして、実施例にも示したように、 前記ピストンの貫通孔の長さ方向の一部分でのみストッパー周面に当接し、他の 貫通孔内部分では、当該ピストンとストッパーとの相対揺動運動を許容するため の空隙をストッパーの周囲に有せしめることの出来るものを使用することにより 、移動中のピストンとこれを貫通する前記退入限用ストッパーとの間にこぜを生 ぜしめる恐れがなくなり、ピストンをして常に円滑に移動させることが出来ると 共に、両者間のこぜにより両者が癒着してしまうような不都合もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 両ピストンが退入限位置にあるときの縦断側
面図である。

【図２】 同縦断正面図である。

【図３】 Ａ図はガイド部材の正面図であり、Ｂ図は同
縦断側面図である。

【図４】 両ピストンが進出限位置にあるときの縦断側
面図である。

【図５】 気密用シールの詳細を示す要部の縦断側面図
である。

【図６】 気密用シールの他の例を示す要部の縦断側面
図である。

【図７】 気密用シールの更に他の例を示す要部の縦断
側面図である。

【図８】 スプリング併用形のトルクアクチュエータに
適用した実施例を説明する縦断側面図である。

【図９】 従来の構成を説明する縦断側面図である。

【符号の説明】

２０ シリンダ ２１ 被動回転軸 ２２ 板状のガイド部材 ２４ 案内用長孔 ２５ 案内用長孔 ２６ａ 被動アーム ２６ｂ 被動アーム ２８ａ ピストンアーム ２８ｂ ピストンアーム ２９ａ ピストンアーム ２９ｂ ピストンアーム ３０ 駆動用ピン ３１ 駆動用ピン ３２ 被動用長孔 ３３ 被動用長孔 ３４ ローラ（ニードルベアリング） ３５ ローラ（ニードルベアリング） ４０ 進出限用ストッパーボルト ４０ａ ロックナット ４１ 退入限用ストッパーボルト ４１ａ ロックナット ４１ｃ ロッド部 ４２ シリンダ端面板 ４３ 気密用シール ４４ 気密用シール ４５ 金属製バックアップリング ４６ Ｏリング形気密用シール

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被動回転軸の両側に各別に運動可能なピス
   トンを配設し、これら両ピストンから前記被動回転軸を
   挟むように互いに平行なピストンアームを連設すると共
   に、前記被動回転軸から直径方向両側に延出する被動ア
   ームの両端部と、前記各ピストンアームとを、長孔とピ
   ンとを介して互いに連動連結して成るダブルピストン形
   トルクアクチュエータに於いて、シリンダの一端に、進
   出移動する一方のピストンの端面に先端が当接する進出
   限用ストッパーと、前記一方のピストンを貫通し且つ退
   入移動する他方のピストンのピストンアーム端面に先端
   が当接する退入限用ストッパーとを並設し、この退入限
   用ストッパーが貫通する前記一方のピストンの貫通孔に
   は気密用シールを内装して成るダブルピストン形トルク
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記気密用シールは、前記ピストンの貫通
   孔の長さ方向の一部分でのみストッパー周面に当接し、
   他の貫通孔内部分では、当該ピストンとストッパーとの
   相対揺動運動を許容するための空隙をストッパーの周囲
   に有せしめて成る請求項１に記載のダブルピストン形ト
   ルクアクチュエータ。