JPH0712724Y2 - 空気圧アクチュエ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、空気圧によって往復運動を回転運動に変換し
て駆動させるための空気圧アクチュエータに関し、特
に、略90°の回転駆動により弁を開閉するためのボール
バルブ、バタフライバルブ等に適用される小型の空気圧
アクチュエータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、バルブ用の空気圧アクチュエータは、往復運動を
回転運動に変換するための変換機構を内蔵し、この変換
機構のシャフトに連結したステムを回動してボールバル
ブ、バタフライバルブ等の弁体を開閉駆動する構造を採
用しており、このうち変換機構は、スコッチヨーク式、
リンク式或いはラックピニオン式が知られているが、小
型のアクチュエータには、ラックピニオン機構が多く採
用されている。

ところで、このラックピニオン機構のラックは、往復運
動を行なう際に、シリンダの内壁に摺動させる構造のも
のと、シリンダの内部に設けた案内部で往復運動を案内
させる構造のもの等が知られている。

前者の摺動面を持つラックの場合は、摺動面とシリンダ
内壁面に組立時にグリースを充填させるが、その他に特
別の潤滑用の対策は施されていないのが通常であった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

そのため、ラックの摺動面とシリンダ内壁面との長期間
に亘って往復運動を繰り返していると、その摺動面に摩
耗が起きたり、カジリ等の原因により、摺動面が損傷し
て出力効率を低下させ、よって空気圧アクチュエータと
しての機能が発揮しなくなり、そのため耐久性の点にお
いて大きな問題があった。

特に、このラックピニオン構造のものは、その歯車の圧
力角から生ずる反力がピストンの背面にかかり、そこに
大きな荷重がかかるため、摩擦抵抗が大となる問題を有
している。

本考案は、従来の問題点に鑑み、ピストンのラックの摺
動面に生ずる摩擦抵抗を最小にすることによってカジリ
付き現象等を確実に防ぎ、長期間の使用によっても円滑
に摺動させ、もって、耐久性と出力効率の向上を図るこ
とを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本考案は、シリンダの内部
にピニオンを有する駆動軸を設け、このピニオンを挟ん
だ位置に一対のピストンと、このピストンにそれぞれ設
けたラックの外周面にシリンダ内壁に摺動する摺動面を
形成し、かつラックの内面にラック歯を設け、該一対の
ラック歯を上記ピニオンに対向させて噛合わせ、該ラッ
クの摺動面に設けた凹部の両側部から摺動方向と交叉す
る方向に沿ってグリース溝を設け、この凹部とラックの
噛合面とを連通させるグリース孔をラックの肉厚部に形
成するようにした。

〔作用〕

本考案は、シリンダ内に加圧空気を供給すると、加圧室
により一対のピストンが加圧されてラックが外方に摺動
するので、これに噛み合っているピストンが回動し、駆
動軸がバルブのステムに連動してバルブ等の開閉動作行
なわれる。

複作動型のアクチュエータの場合は、ピストンの外側か
ら供給した加圧空気によりピストンが旧位に移動するこ
とによりピニオンを上記とは逆に回動してバルブの開閉
動作に連動するように構成されている。また、スプリン
グ型である単作動型のアクチュエータは、一対のピスト
ンが上記と同様に外側に移動した状態から、スプリング
の弾発力によって旧位に復帰するので、ラックの移動に
よりピストンが回動されて、バルブの開閉動作が行なわ
れる。

この場合、ラックの摺動面に形成したグリース溝にグリ
ースを充填すると、ラックの摺動面とシリンダの内周壁
面との間にグリースが均一に塗布されグリースの潤滑作
用によりカジリ付き等が発生するおそれがない。また、
凹部とラックの噛合面とを連通させるグリース孔をラッ
クの肉厚部に形成したから、加圧空気とラックの噛合部
分の駆動によって、グリース孔より加圧空気が連通して
摺動面のグリースを常に均一に塗布させた状態を維持さ
せることができるので、更に潤滑機能が有効に発揮され
ることになる。

〔実施例〕

第１図乃至第４図は、本考案における空気圧アクチュエ
ータの一実施例を示したものであり、同図面に従って具
体的に説明する。

先ず、複作動型のアクチュエータの一例を第１図〜第３
図に基づいて説明すると、シリンダ１の内部に駆動軸２
を配設し、この駆動軸２にピニオン３を固着させ、シリ
ンダ１の両端部には、内部にストップ部4aを有するシリ
ンダカバー４、４をガスケット５を介してボルト６で固
着する。駆動軸２の上端部2aは、シリンダカバー４の上
面に突設させて手動操作と作動方向表示の機能を発揮さ
せている。

一対のピストン７、７をピニオン３を挟んだ位置に設け
てシリンダ１の内周壁に摺動自在になし、それぞれのピ
ストン７に形成した装着溝7aにＯリング８を装着すると
共に、一対のピストン７には、摺動方向に沿った位置に
ラック９を一体に設け、このラック９をピニオン３に対
向させて噛合わせる。

このラック９は、外周面にシリンダ１の内周壁に摺動す
る摺動面9aと内面にラック歯9bを設け、摺動面9aには、
軽量化と摺動抵抗の低下を図るため凹部9cとグリース溝
9dを設け、更には、グリース孔9eを設けて摺動面の潤滑
効果を図っている。

グリース溝9dは凹部9cの両側部より摺動面9aの巾方向即
ち摺動方向と交叉する方向に沿って３本の溝を形成して
いる。この溝は、本例の構造に限定されるものではな
く、潤滑効果を発揮させることが可能な溝であれば如何
なる形状の溝も包含するものとする。

また、グリース孔9eは、グリース溝9dとラック９の噛合
面9aとを連通させるためにラック９の肉厚部に形成した
もので、本例においては、凹部9cから噛合面9bに向けて
連通した孔を形成したものである。

更に、一対のピストン７とシリンダ１とで囲繞された加
圧室10に空気を供給排気させるための供給口11をシリン
ダ１の一面に設けた突設部1aに設け、この供給口11の内
面に螺子部11aを形成し、外端面にＯリング12を装着す
るための凹溝13を形成する。

ピストン７のそれぞれの外側とシリンダカバー４とで、
給排気室14を設け、この給排気室14には、通気孔15を介
してシリンダ１の一面の突設部1aに設けた連通口16と連
通させ、この連通口16の内面に螺子部16aを形成し、外
端面にＯリング12を装着するための凹溝17を形成する。

電磁弁18の出力ポート19、19を供給口11と連通口16にＯ
リング12を介して直接取付け、取付ネジ20aでシリンダ
１の突設部1aに形成したねじ部1bに螺合して電磁弁18を
シリンダ１に直接固定させる。また電磁弁18には、空気
供給配管を接続させる給気ポート20と空気排気用の排気
ポート21を設けている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

電磁弁18の出力ポート19、19を供給口11と連通口16にＯ
リング12を介して取付ねじ20aで直接取付けると、小さ
い締付力により確実にシールされて固定される。この場
合、供給口11と連通口16の外端面に凹溝13、17を設けた
ので、この凹溝13、17によりシール面の損傷を防止でき
る。

第３図において、供給口11より矢印の実線で示すよう
に、空気を供給すると、加圧室10内でピストン７とラッ
ク９を外方に摺動させ、この移動に伴ってラック９に噛
合っているピストン３を矢印の実線で示すように回動さ
せるので、駆動軸２に連結したボールバルブ等の弁体を
略90°回転させて弁体（ボール等）の開閉動作が行なわ
れる。

次いで、上記の状態から加圧室10内を排気に切り換える
と同時に鎖線で矢印に示すように連通口16より通気孔15
を通って給排気室14内に空気を供給させると、ピストン
７とラック９は旧位に移動してラック９に噛合っている
ピニオン３を矢印の鎖線で示すように回動させるので、
駆動軸２に連結したボールバルブ等の弁体を略90°回転
させて弁体（ボール等）の開閉動作が行なわれる。

この場合、ラック９の摺動面9aに形成した凹部9cとグリ
ース溝9dにグリースを充填すると、ラック９の摺動面9a
とシリンダ１の内周壁面との間にグリースが均一に塗布
されグリースの潤滑作用により、その摩擦抵抗が最小に
なりカジリ付き等が発生するおそれがない。また、凹部
9cとラック９の噛合面9bとに連通させるグリース孔9eを
ラック９の肉厚部に形成したから、加圧空気とラック９
の噛合部分の駆動によって、グリース孔9eより加圧空気
が連通して摺動面9aのグリースを常に均一に塗布させた
状態を維持させることができるので、更に潤滑機能が有
効に発揮されることになる。

第４図は、単作動型の空気圧アクチュエータの一例を示
したものであり、上記と同一部分は同一符号で示す。

本例は、ピストン７の一側に、排気孔22を有するスプリ
ングカバー23内にスプリング24を収納し、ピストン７の
両側に排気室25を設け、スプリングカバー23にフィルタ
ー26を設けるとともに、ピストン７に案内棒27を設けて
いる。また、連通口16に盲栓28を設けて排気室25の排気
は、通気孔15を通ってスプリングカバー23のフィルター
26より外気に排出されるように構成している。

本例は、旧位に復帰する場合に、圧縮されたスプリング
24の弾発力によりピストン７とラック９は旧位に移動し
てラック９に噛合っているピニオン３を回動させるの
で、駆動軸２に連結したボールバルブ等の弁体を略90°
回転させて弁体（ボール部）の開閉動作が行なわれる。

本例のグリース溝とグリース孔も、上記の実施例と同様
の機能を有することは勿論である。

〔考案の効果〕

以上のことから明らかなように、本考案によれば、ラッ
クのシリンダ内壁摺動面に設けた凹部の両側部から摺動
方向と交叉する方向に沿ってグリース溝を設けたから、
この溝にグリースを均一に充填することができ、長期間
の使用によっても、摩擦抵抗を最小におさえることがで
き、ピストンのラックの摺動面に生ずるカジリ付き現象
が生じるおそれが全くなく、長期間の使用によっても円
滑に潤滑機能を有効に発揮され、耐久性と出力効率を向
上させた空気圧アクチュエータを提供することができ
る。この凹部により軽量化と摩擦抵抗を減少させること
も可能となる。

また、凹部とラックの噛合面とを連通させるグリース孔
をラックの肉厚部に形成したので、加圧空気の連通によ
って、グリースを均一状態に塗布できるため、潤滑機構
が有効に発揮され、また、グリース溝とグリース孔との
相乗効果により、更に耐久性と出力効率を向上させるこ
とができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案における空気圧アクチュエータのうち
複作動型の一例を示した分離斜視図、第２図は、同上の
シリンダの内部に収納したピストンとラックを示した斜
視図、第３図は、同上の横断面図、第４図は、本考案に
おける空気圧アクチュエータのうち単作動型の一例を示
した横断面図である。 １……シリンダ、２……駆動軸 ３……ピニオン、７……ピストン ９……ラック、9a……摺動面 9b……噛合面、9d……グリース溝 9e……グリース孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダの内部にピニオンを有する駆動軸
   を設け、このピニオンを挟んだ位置に一対のピストン
   と、このピストンにそれぞれ設けたラックの外周面にシ
   リンダ内壁に摺動する摺動面を形成し、かつラックの内
   面にラック歯を設け、該一対のラック歯を上記ピニオン
   に対向させて噛合わせ、該ラックの摺動面に設けた凹部
   の両側部から摺動方向と交叉する方向に沿ってグリース
   溝を設け、この凹部とラックの噛合面とを連通させるグ
   リース孔をラックの肉厚部に形成したことを特徴とする
   空気圧アクチュエータ。