JPH0638161Y2 - 高出力型アクチユエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、流体圧主として空気圧により、バタフライ弁
やボール弁等の回転型弁を開閉駆動するアクチュエータ
に関し、特にコンパクトで且つ高出力型としたアクチュ
エータに関する。

〔従来の技術〕

従来、第４図に示すように、バタフライ弁やボール弁等
の回転型弁１は、バルブ駆動軸即ち弁軸10を、空気圧又
は油圧によって駆動されるアクチュエータ３によって回
動するようにされている。そして該アクチュエータ３
は、その両側にシリンダ4,4を備え、各シリンダ４内に
は、第５図に示すように、ピストン５が嵌入され、これ
ら両ピストン5,5を連結するピストンロッド６に突設さ
れたトラニオンピン７と、ヨーク溝９を介して係合する
ヨーク８内の揺動支点に、アクチュエータ軸２が取付け
られている。

また一般に、往復動するピストンの動きを軸の回転運動
に伝える手段として、ラックとピニオンを利用すること
も慣用技術である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記した従来技術の流体圧アクチュエータでは、シリン
ダ４内のピストン５は全部で２枚しか使われていない。
従って、アクチュエータの出力トルクを上げようとする
と、ピストン・シリンダのボア径（内径）を大きくしな
ければならない。

ところがそのようにすると、アクチュエータの外径が大
きくなり、配管の際、スペースも広くならざるを得ず、
そのため、コンパクト且つ高出力型のアクチュエータを
必要とする時流に反するという問題点があった。

本考案は、コンパクトで且つ高出力型のアクチュエータ
を提供することを技術的課題としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記した従来技術の問題点及び技術的課題を
解決するために、シリンダ内に出力軸を挟んで片側２個
ずつのピストンを相対向して設け、これら各ピストンの
それぞれの両側に、流体圧供給源と排出側とに交互に切
換えて接続される流体作動室を形成して対向する２個の
ピストンを互いに相反する方向に移動させるようにし、
各ピストンのピストンロッドの一部にそれぞれ形成され
たラックを、出力軸に筒嵌されたピニオンの両側で、同
一方向に移動するラックを同側に位置させるようにして
噛み合わせ、上記出力軸に回転揺動運動を与えるように
したことを特徴としている。

なお、実施に当たっては、各ピストンの両側にそれぞれ
形成された流体作動室のうち、出力軸を挟んで両側の対
称位置関係にあるものを、互いに連通して流体圧供給源
又は排出側に切換えて接続させるように構成するのが望
ましい。

〔作用〕

本考案は上記のように構成されているので、出力軸を挟
んで片側２個ずつ設けられた対向する２個のピストンに
挟まれた流体作動室を、流体圧供給源に連通し、これら
の両ピストンの他の側、つまり軸方向最外側及び最内側
を排出側に連通すると、これらの両ピストンは互いに離
反するように移動する。

これにつれて、両側に設けられた上記両ピストンのピス
トンロッドに形成されたラックは、同一方向に移動する
ものがピニオンの同じ側で噛み合うようになっているの
で、上記離反する各ピストンに働く流体押圧力に基づく
トルクが、合計し加算されてピニオンに一方向の回転力
を与える。この回転力は、出力軸を挟んで両側に２個ず
つのピストンが内蔵されているので、従来のように１個
のピストンが内蔵されたものと比べて、ほぼ２倍とな
る。

上記のようにして各ピストンが所定ストローク（行程）
を移動したとき、上記した各流体作動室の連通回路を切
換えると、各ピストンは逆方向に移動してピニオンに逆
方向のトルクを与え、このようにして出力軸は所定の角
度範囲で回転揺動する。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す高出力型アクチュエ
ータの平面断面図であり、第２図は一部断面側面図であ
る。

図において、シリンダ１の中心部に、弁棒に接続された
出力軸２が貫通して設けられており、該出力軸２にはピ
ニオン３がキーを介して嵌着されている。また、シリン
ダ１内には、出力軸２を挟んで片側２個ずつ合計４個の
ピストン4A〜4Dが、２個ずつ相対向して設けられてお
り、これらの各ピストンのピストンロッド5A〜5Dのう
ち，外側に位置するピストン4A及び4Dのピストンロッド
5A及び5Dは、それぞれピストン4B及び4Cを貫通してシリ
ンダ１の中央部まで延びている。

また、シリンダ１内は、上記４個のピストン4A〜4Dによ
って区画された５つの流体作動室Ａ〜Ｅからなり、これ
らの各流体作動室Ａ〜Ｅに通じる圧縮空気の出入口7A〜
7Eが、第１図に示す位置にそれぞれ設けられている。そ
してこれらの出入口7A〜7Eは、出力軸２を挟んで対称位
置関係にある7Aと7E,7Bと7Dが互いに通路7a,7bによって
連通されており、それぞれ図示しない空気圧源又は排出
側に切換えて接続されるようになっている。

上記各ピストンロッド5A〜5Dの先端部の内方側にはラッ
ク6A〜6Dが形成されており、これらの各ラック6A〜6D
は、第３図の要部斜視図に示すように、ピストンロッド
5Aの裏面に形成された図示しない6Aと、ピストンロッド
5Cの裏面に形成された図示しない6Cとが、ピニオン３の
一側（第３図で手前側）で噛み合っており、また、ピス
トンロッド5Bのラック6Bとピストンロッド5Dのラック6D
とがピニオン３の他側（同じく向う側）で噛み合ってい
る。なお、図中,8はシール用のＯリングである。

次に、作用について説明する。

圧縮空気出入口7Bと7Dを、図示しない圧縮空気源に接続
し、同出入口7A,7C,7Eを何れも排出側に接続すると、流
体作動室ＢとＣが高圧となり、同じくA,C,Eが何れも低
圧となるので、図の２重矢印で示すように、ピストン4A
〜4Dのうち、外側のピストン4Aと4Dは外向きに、内側の
ピストン4Bと4Cは内向きにそれぞれ移動する。

従って、ピストンロッドと一体の各ラック6A〜6Dとピニ
オン３との噛合いにより、該ピニオン３に図で時計方向
の回転力（トルク）を与えるが、この時の回転力は、４
個のすべてのピストンに作用する流体押圧力によって生
ずるので、両側に１個ずつのピストンを内蔵した従来の
ものと比べて、ほぼ２倍の値となる。

上記のようにして各ピストン4A〜4Dが所定の行程を移動
したとき、各流体作動室Ａ〜Ｅの圧縮空気出入口7A〜7E
に通じる通路（回路）を切換え、室A,C,Eを高圧とし、
室B,Dを低圧とすれば、各ピストンＡ〜Ｄは、図の一重
矢印に示すように、前記とは逆方向に移動してピニオン
３に反時計方向の回転力を与える。

このようにして、出力軸２は、所定の角度範囲で回転揺
動運動を行なう。

この実施例によれば、４個のピストン4A〜4Dをシリンダ
１に内蔵させているので、２個のピストン型の従来の空
気圧アクチュエータと同じボア径のピストンに対し、２
倍の出力を有することができる。これによって、従来の
空気圧アクチュエータより小型にでき、且つ高出力を有
することができる。

上記した実施例において、流体圧力として圧縮空気を用
いた構造について説明したが、油圧を用いることも可能
である。

また実施例では、シリンダ１を共通の１個のもので構成
しているが、中央部を一部小径にしてシリンダを左右２
個に分けるようにしてもよい。

また、出力軸を挟んで放射状に複数個シリンダを設置
し、これらの各シリンダに２個ずつピストンを対向して
設け、各ピストンロッドに形成したラックとピニオンと
を、角度をずらせながら噛み合わせるようにすることも
可能である。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、シリンダ内に出
力軸を挟んで片側２個ずつのピストンを相対向して設
け、これらの各ピストンを流体圧力によって相反する方
向に移動させ、これら各ピストンの動きを利用して出力
軸に一定角度の回転揺動運動を与えるように、各ピスト
ンロッドと一体に形成されたラックを、出力軸に筒嵌さ
れたピニオンと別々に噛み合わせるようにしたことによ
り、シリンダ内の４個のすべてのピストンに作用する流
体押圧力を、ピニオンの回転力つまり出力軸の出力に利
用することができる。

これによって、２個のピストン型の従来のアクチュエー
タと同じボア径のピストンに対してほぼ２倍の出力を有
することができるので、従来の空気圧アクチュエータよ
り小型にでき且つ高出力とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すアクチュエータの平面
断面図、第２図は一部断面側面図、第３図は要部斜視
図、第４図はアクチュエータと回転型弁との結合状態を
示す説明図、第５図は従来のアクチュエータの平面断面
図である。 １……シリンダ、２……出力軸、３……ピニオン、4A〜
4D……ピストン、5A〜5D……ピストンロッド、6A〜6D…
…ラック、7A〜7E……圧縮空気出入口、Ａ〜Ｅ……流体
作動室。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ（１）内に出力軸（２）を挟んで
   片側２個ずつのピストン（4A,4B）（4C,4D）を相対向し
   て設け、これら各ピストンのそれぞれの両側に、流体圧
   供給源と排出側とに交互に切換えて接続される流体作動
   室（Ａ〜Ｅ）を形成して対向する２個のピストンを互い
   に相反する方向に移動させるようにし、各ピストンのピ
   ストンロツド（5A〜5D）の一部にそれぞれ形成されたラ
   ツク（6A〜6D）を、出力軸（２）に取付けられたピニオ
   ン（３）の両側で、同一方向に移動するラツク（6A,6
   C）（6B,6D）を同側に位置させるようにして噛み合わ
   せ、上記出力軸（２）に回転揺動運動を与えるようにし
   たことを特徴とする高出力型アクチユエータ。
2. 【請求項２】上記出力軸を挟んで片側２個ずつ設けられ
   たピストンは、外側に位置するピストン（4A,4D）のピ
   ストンロツド（5A,5D）が内側に位置するピストン（4B,
   4C）を貫通して設けられている実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の高出力型アクチユエータ。