JPH07139648A - 制御器 - Google Patents

制御器

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JPH07139648A
JPH07139648A JP5283327A JP28332793A JPH07139648A JP H07139648 A JPH07139648 A JP H07139648A JP 5283327 A JP5283327 A JP 5283327A JP 28332793 A JP28332793 A JP 28332793A JP H07139648 A JPH07139648 A JP H07139648A
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茂 糸井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気圧、ばねの弾性力等の駆動力を上げるこ
となく弁を閉じる力を必要に応じて大きくすることがで
き、高圧流体を使用する場合でも流体の洩れが確実に防
止できる制御器を提供する。 【構成】 作動軸21にかかる力を動力伝達手段41を介し
て弁棒2 に伝達する。動力伝達手段41は、作動軸21と一
体の円錐状ローラ受け部材26と、弁棒2 上端に設けられ
た円板状ローラ受け部材19と、両ローラ受け部材26,19
の間に配置された一対のローラ支持体43と、各ローラ支
持体43の上部に支持されかつ円錐状ローラ受け部材26の
テーパ面26a に当接する転動ローラ46と、各ローラ支持
体43の下部に支持されかつ円板状ローラ受け部材19に当
接する押えローラ45とを備えている。各ローラ支持体43
は、押えローラ45の軸線に対して円錐状ローラ受け部材
26の軸線がわに寄った軸を中心として揺動しうるように
ケーシング61に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、制御器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、制御器としては、弁棒をばねによ
り下向きに付勢して弁を閉じ、空気圧やソレノイド等に
よりばね力より大きい力で弁棒を上向きに駆動して弁を
開くものや、弁棒をばねにより上向きに付勢して弁を開
き、空気圧やソレノイド等によりばね力より大きい力で
弁棒を下向きに付勢して弁を閉じるものが知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の制御器を高
圧流体用として使用する場合、流体の洩れを防止するた
めに弁を閉じる力を大きくする必要があるが、弁棒をば
ねにより下向きに付勢して弁を閉じ、空気圧やソレノイ
ド等により弁棒を上向きに駆動して弁を開くものでは、
ばねの弾性力を大きくすると、これに伴って弁棒を動か
すための空気圧等の駆動力を上げなければならず、駆動
力を上げるには限界があるため、弁を閉じる力を必要に
応じた分だけ大きくすることができないという問題があ
った。弁棒をばねにより上向きに付勢して弁を開き、空
気圧やソレノイド等によりばね力より大きい力で弁棒を
下向きに付勢して弁を閉じるものでも、弁を閉じる力を
大きくするためには、空気圧等の下向き付勢力を上げな
ければならず、同様の問題がある。
【０００４】この発明の目的は、空気圧、ばねの弾性
力、ソレノイド等の駆動力を上げることなく弁を閉じる
力を必要に応じて大きくすることができ、したがって高
圧流体を使用する場合でも流体の洩れが確実に防止でき
る制御器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による制御器
は、弁棒の往復上下動に伴って弁体と弁座との間の流体
通路が開閉される弁本体と、弁本体上部に固定されたケ
ーシングと、ケーシング内上方に上下動自在に設けられ
た作動軸と、作動軸を上下動させる駆動手段と、ケーシ
ング内下方に設けられて作動軸にかかる力を弁棒に伝達
する動力伝達手段とを備え、動力伝達手段は、作動軸下
端より垂直下方にのびる円錐状の第１ローラ受け部材
と、弁棒上端に設けられた第２ローラ受け部材と、両ロ
ーラ受け部材の間に第１ローラ受け部材の軸線に対して
対称に配置された一対のローラ支持体と、各ローラ支持
体上部に回転自在に支持されかつ第１ローラ受け部材の
テーパ面に当接する一対の転動ローラと、各ローラ支持
体下部に回転自在に支持されかつ第２ローラ受け部材の
上向きのローラ受け面に当接する一対の押えローラとを
備え、各ローラ支持体が、押えローラの軸線に対して第
１ローラ受け部材の軸線がわに寄った軸を中心として揺
動しうるようにケーシングに支持されているものであ
る。
【０００６】この明細書において、上下は、図１に示す
使用状態についていうものとする。
【０００７】
【作用】図４を参照すると、作動軸(21)にかかる力を
Ｆ、円錐状の第１ローラ受け部材(26)のテーパ面(26a)
の半角をαとすると、転動ローラ(46)にはテーパ面(26
a)に対して直角方向に力が働き、一方の転動ローラ(46)
に働くこの力Ｇは、Ｇ＝Ｆ÷２Sin αとなる。
【０００８】転動ローラ(46)に働く力Ｇは、ローラ支持
体(43)および押えローラ(45)を介してローラ受け部材(1
9)に伝達される。
【０００９】ローラ支持体(43)の揺動中心軸と転動ロー
ラ(46)の軸線との間の距離をＣ、ローラ支持体(43)の揺
動中心軸と転動ローラ(46)の軸線とを結ぶ線が第１ロー
ラ受け部材(26)のテーパ面(26a) となす角をγ、ローラ
支持体(43)の揺動中心軸と押えローラ(45)の軸線との水
平距離をδ、一方の押えローラ(45)がローラ受け部材(1
9)を押す下向きの力をＮとすると、Ｎ×δ＝Ｇ×Cos γ
×Ｃが成り立つ。したがって、両方の押えローラ(45)が
ローラ受け部材(19)を押す下向きの力、すなわち弁棒
(2) を押す下向きの力は、２Ｎ＝Ｆ×Cos γ×Ｃ÷Sin
α÷δとなり、α、γ、δおよびＣを適当な値とするこ
とにより、任意の増幅率により作動軸(21)にかかる力を
弁棒(2) に増幅して伝達することができる。
【００１０】
【実施例】この発明の実施例を、以下図面を参照して説
明する。なお以下の説明においては、前とは同図の左、
後とは同図の右をいい、左右は前方に向かっていうもの
とする。
【００１１】図１から図３までは、この発明の制御器を
示しており、制御器は、弁本体(1)と、弁本体(1) 上部
に固定されたケーシング(61)と、ケーシング(61)内上方
に上下動自在に設けられた作動軸(21)と、作動軸(21)を
上下動させる駆動装置(20)と、ケーシング(61)内下方に
設けられて作動軸(21)にかかる力を弁棒(2) に伝達する
動力伝達装置(41)とを備えている。
【００１２】弁本体(1) は、上方に向かって開口した凹
所(10)、一端が前方に向かって開口しかつ他端が凹所(1
0)の底面中央部に開口した流体流入通路(11)および一端
が後方に向かって開口しかつ他端が凹所(10)の底面後部
に開口した流体流出通路(12)を有する弁箱(3) と、流入
通路(11)の他端開口(11a) の周縁に設けられた環状の弁
座(4) と、ダイヤフラム（弁体）(5) と、ダイヤフラム
押え(6) と、下端にダイヤフラム押え(6) が取り付けら
れたディスク(7) と、ディスク(7) を上下動させる弁棒
(2) と、弁棒案内孔(14)を有しナット(9) によって弁箱
(3) に取り付けられているボンネット(8) とよりなり、
弁棒(2) の往復上下動に伴って弁体(5)と弁座(4) との
間の流体通路(11a) が開閉される。弁棒(2) 外周と弁棒
案内孔(14)孔壁との間にはＯリング(16)が介在されてい
る。
【００１３】ケーシング(61)は、上向きに開口した中空
状の下部ケーシング(62)と下向きに開口した中空状の上
部ケーシング(64)とよりなり、下部ケーシング(62)の上
端部と上部ケーシング(64)の下端部の突き合わせ部分の
内周には、仕切りプレート(66)が固定されている。ケー
シング(61)内の仕切りプレート(66)上方に水平断面円形
のシリンダ室(65)が、同下方に水平断面方形の動力伝達
装置収納室(63)がそれぞれ形成されている。仕切りプレ
ート(66)外周と上部ケーシング(64)の下端部内周との間
にはＯリング(71)が介在されている。上部ケーシング(6
4)の頂壁(64a)の中央には、圧縮空気導入兼作動軸案内
用の貫通孔(69)があけられている。仕切りプレート(66)
の中央には、作動軸挿通孔(68)があけられている。下部
ケーシング(62)の底壁(62a) の中央には、ボンネット挿
通孔(67)があけられており、これにボンネット(8) の上
端部が挿通されている。そして、ボンネット(8) の上端
部に設けられたおねじ部(8a)にロックナット(13)がねじ
嵌められることにより、下部ケーシング(62)に弁本体
(1) が固定されている。
【００１４】作動軸(21)は、上部ケーシング(64)の貫通
孔(69)内に上端部が挿入された小径部(23)と、これの下
方に連なり仕切りプレート(66)の作動軸挿通孔(68)を挿
通して下方にのびる大径部(24)とよりなる。作動軸(21)
の小径部(23)の下端部外周にはシリンダ室(65)に沿って
上下に摺動するピストン(25)が設けられており、シリン
ダ室(65)は、ピストン(25)を介して上部シリンダ室(65
a) と下部シリンダ室(65b) とに分割されている。作動
軸(21)の大径部(24)外周と作動軸挿通孔(68)孔壁との間
にはＯリング(72)が介在されている。ピストン(25)外周
と上部ケーシング(64)内周との間にはＯリング(73)が介
在されている。
【００１５】作動軸(21)のピストン(25)の上面および上
部ケーシング(64)の頂壁(64a) の下面にはそれぞれ環状
のばね受け凹所(28)(70)が設けられており、ピストン(2
5)を下向きに付勢するばね(22)が、これらのばね受け凹
所(28)(70)に嵌め入れられて受け止められている。作動
軸(21)の小径部(23)には、一端が上部ケーシング(64)の
貫通孔(69)に連通し他端が下部シリンダ室(65b) に連通
した圧縮空気流入通路(27)が設けられている。上部ケー
シング(64)の周壁には、ピストン(25)が上昇したさいに
上部シリンダ室(65a) 内の空気を逃がす空気流出通路(2
9)が設けられている。
【００１６】作動軸(21)を上下動させる駆動装置(20)
は、ピストン(25)、ばね(22)、シリンダ室(65)、圧縮空
気流入通路(27)により主として構成されており、ピスト
ン(25)が、ばね(22)により常時下向きに付勢され、圧縮
空気流入通路(27)よりシリンダ室(65)内に導入される圧
縮空気により上向きに駆動され、そして、このピストン
(25)にかかる力が作動軸(21)に伝達されて、作動軸(21)
が上下に駆動される。
【００１７】動力伝達装置(41)は、作動軸(21)の大径部
(24)下端に一体に設けられた垂直下方にのびる円錐状の
第１ローラ受け部材(26)と、弁棒(2) 上端に一体に設け
られた第２ローラ受け部材(19)と、両ローラ受け部材(2
6)(19)の間に第１ローラ受け部材(26)の軸線に対して対
称に配置された前後一対のローラ支持体(43)と、各ロー
ラ支持体(43)上部に回転自在に支持されかつ第１ローラ
受け部材(26)のテーパ面(26a) に当接する前後一対の転
動ローラ(46)と、各ローラ支持体(43)下部に回転自在に
支持されかつ第２ローラ受け部材(19)の上向きのローラ
受け面(19a) に当接する前後一対の押えローラ(45)とを
備えている。
【００１８】第１ローラ受け部材(26)は、底面の径が大
径部(24)の径よりも大きく、動力伝達装置収納室(63)内
に突出させられている。第２ローラ受け部材(19)は円板
状であり、ケーシング(61)内のボンネット(8) 上方に位
置させられている。
【００１９】前後ローラ支持体(43)は、それぞれ各転動
ローラ(46)および各押えローラ(45)を左右から挟む左右
一対の垂直板(44)よりなり、各垂直板(44)には、上端部
に円形の転動ローラ軸嵌入孔(47)、下端部に押えローラ
軸嵌入孔(48)がそれぞれ設けられている。
【００２０】前後転動ローラ(46)は左右にのびる水平な
軸(49)に回転自在に嵌められ、この軸(49)の左右両端部
は転動ローラ軸嵌入孔(47)にそれぞれ嵌め入れられて固
定されている。これにより、前後転動ローラ(46)が前後
ローラ支持体(43)にそれぞれ左右にのびる水平軸回りに
回転自在に支持されている。
【００２１】前後押えローラ(45)は左右にのびる水平な
軸(50)に回転自在に嵌められている。前後押えローラ(4
5)の軸(50)の左右両端部には、その上下両側が削り取ら
れた嵌入部(53)が形成されており、この嵌入部(53)がこ
れに合致した形状となされた押えローラ軸嵌入孔(48)に
嵌め入れられることにより、前後押えローラ(45)が前後
ローラ支持体(43)にそれぞれ左右にのびる水平軸回りに
回転自在に支持されている。
【００２２】前後押えローラ(45)の軸(50)には、さら
に、前後ローラ支持体(43)の揺動中心となる前後偏心軸
(51)がその左右両端面に一体に設けられている。前後偏
心軸(51)の軸線は、前後押えローラ(45)の軸線よりそれ
ぞれ第１ローラ受け部材(26)の軸線側に若干偏心して設
けられている。
【００２３】前後ローラ支持体(43)を左右から挟むよう
に垂直方形板状の左右リテーナ(42)が配置されており、
左右リテーナ(42)は下部ケーシング(62)内の左右両側に
固定されている。
【００２４】前後偏心軸(51)の外側端部が左右リテーナ
(42)に設けられた軸受(52)にそれぞれ回転可能なように
嵌め入れられている。これによって、前後偏心軸(51)が
下部ケーシング(62)に回転自在にかつ前後・上下・左右
移動はできないように支持され、前後ローラ支持体(43)
が前後偏心軸(51)の軸線を中心として揺動する。
【００２５】前後ローラ支持体(43)が揺動させられる
と、偏心軸(51)の軸線を中心として押えローラ(45)の軸
線が回転し、これにより押えローラ(45)軸線と第２ロー
ラ受け部材(19)との接点までの距離が変化して、押えロ
ーラ(45)が第２ローラ受け部材(19)を押える力が変化す
る。
【００２６】図１に示す弁が閉じた状態では、作動軸(2
1)はばね(22)力によって下向きに付勢されて下方に位置
させられており、これに伴って、前後転動ローラ(46)は
互いに遠ざかる方向に位置させられ、前後押えローラ(4
5)は互いに近づく方向に位置させられている。ばね(22)
の弾性力は、転動ローラ(46)、前後ローラ支持体(43)お
よび前後押えローラ(45)を介して第２ローラ受け部材(1
9)に伝えられ、弁棒(2) は下向きに押されている。この
力がダイヤフラム(5) に伝えられて、流入通路(11)の他
端開口(11a) が閉じられている。
【００２７】第２ローラ受け部材(19)にかかる力は、第
１ローラ受け部材(26)のテーパ角度、偏心軸(51)と転動
ローラ軸(49)との軸線間の距離、および押えローラ軸(5
0)の軸線と偏心軸(51)の軸線との水平距離を適当な値に
することにより、ばね(22)の弾性力よりも大きくするこ
とができる。この原理を図４を参照して説明する。
【００２８】作動軸(21)にかかるばね(22)の弾性力を
Ｆ、第１ローラ受け部材(26)のテーパ面(26a) の半角を
αとすると、転動ローラ(46)にはテーパ面(26a) に対し
て直角方向に力が働き、前後いずれか一方の転動ローラ
(46)に働くこの力Ｇは、Ｇ＝Ｆ÷２Sin αとなる。
【００２９】転動ローラ(46)に働く力Ｇは、ローラ支持
体(43)および押えローラ(45)を介して第２ローラ受け部
材(19)に伝達される。
【００３０】偏心軸(51)と転動ローラ軸(49)との軸線間
の距離をＣ、転動ローラ軸(49)の軸線と偏心軸(51)の軸
線を結ぶ線と第１ローラ受け部材(26)のテーパ面(26a)
とのなす角をγ、押えローラ軸(50)の軸線と偏心軸(51)
の軸線との水平距離をδ、前後いずれか一方の押えロー
ラ(45)が第２ローラ受け部材(19)を押す下向きの力をＮ
とすると、Ｎ×δ＝Ｇ×Cos γ×Ｃが成り立つ。したが
って、前後両方の押えローラ(45)が第２ローラ受け部材
(19)を押す下向きの力、すなわち弁棒(2) を押す下向き
の力は、２Ｎ＝Ｆ×Cos γ×Ｃ÷Sin α÷δとなり、
α、γ、δおよびＣを適当な値とすることにより、任意
の増幅率により作動軸(21)にかかる力を弁棒(2) に増幅
して伝達することができる。
【００３１】この実施例では、α＝４０°、γ＝２５
°、Ｃ＝１２．５、δ＝１．５とされ、増幅率は約１２
倍となされている。
【００３２】圧縮空気を上部ケーシング(64)の貫通孔(6
9)より送り込むと、圧縮空気は作動軸(21)の小径部(23)
の空気流入通路(27)を通って、シリンダ室(65)の下方か
らシリンダ室(65)内に供給される。これによりピストン
(25)に空気圧による上向きの力が働き、この力をばね(2
2)による下向きの力よりも大きくすることにより、作動
軸(21)が上向きに駆動される。これに伴って、前後転動
ローラ(46)が互いに近づく方向に移動させられ、前後ロ
ーラ支持体(43)が揺動させられ、前後押えローラ(45)が
互いに遠ざかる方向に移動させられる。したがって、押
えローラ(45)の軸線から押えローラ(45)と第２ローラ受
け部材(19)との接点までの距離が小さくなり、押えロー
ラ(45)が弁棒(2) を下向きに押す力がなくなる。する
と、ダイヤフラム(5) が流体圧により押し上げられ、弁
が開かれる（図２参照）。
【００３３】上記の弁を開けるために必要な空気圧は、
ばね(22)の弾性力よりもわずかに大きければ十分であ
り、ばね(22)の弾性力は図４に示した増幅原理に基づい
て、小さくできるものであるから、弁を開けるために必
要な空気圧は小さくてよい。
【００３４】上記実施例において、弁を開ける時に、作
動軸(21)は空気圧により駆動されているが、空気圧の代
わりに例えばソレノイドによって駆動することもでき
る。また、作動軸をばねにより上向きに付勢するととも
に、空気圧やソレノイド等によりばね力より大きい力で
弁棒を下向きに付勢して弁を閉じておき、空気圧やソレ
ノイド等による力を取り除くことにより弁を開くように
することもできる。
【００３５】
【発明の効果】この発明の制御器によると、作動軸にか
かる力を任意の増幅率により弁棒に増幅して伝達するこ
とができるので、弁を開閉させる空気圧、ばねの弾性
力、ソレノイド等の力を上げることなく弁を閉じる力を
必要に応じて大きくすることができ、したがって高圧流
体を使用する場合でも流体の洩れが確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による制御器の閉の状態を示す縦断面
図である。
【図２】同開の状態を示す縦断面図である。
【図３】この発明による制御器の動力伝達装置を示す分
解斜視図である。
【図４】動力伝達装置により作動軸にかかる力が増幅さ
れて弁棒に伝達される原理を示す要部の拡大図である。
【符号の説明】
(1) 弁本体 (2) 弁棒 (4) 弁座 (5) 弁体 (11) 流体通路 (21) 作動軸 (26) 先細りテーパ状下端部 (41) 動力伝達装置（手段） (43) ローラ支持体 (45) 押えローラ (46) 転動ローラ (50) 押えローラ軸 (51) 偏心軸 (61) ケーシング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁棒(2) の往復上下動に伴って弁体(5)
    と弁座(4) との間の流体通路(11a) が開閉される弁本体
    (1) と、弁本体(1) 上部に固定されたケーシング(61)
    と、ケーシング(61)内上方に上下動自在に設けられた作
    動軸(21)と、作動軸(21)を上下動させる駆動手段(20)
    と、ケーシング(61)内下方に設けられて作動軸(21)にか
    かる力を弁棒(2) に伝達する動力伝達手段(41)とを備
    え、動力伝達手段(41)は、作動軸(21)下端より垂直下方
    にのびる円錐状の第１ローラ受け部材(26)と、弁棒(2)
    上端に設けられた第２ローラ受け部材(19)と、両ローラ
    受け部材(26)(19)の間に第１ローラ受け部材(26)の軸線
    に対して対称に配置された一対のローラ支持体(43)と、
    各ローラ支持体(43)上部に回転自在に支持されかつ第１
    ローラ受け部材(26)のテーパ面(26a) に当接する一対の
    転動ローラ(46)と、各ローラ支持体(43)下部に回転自在
    に支持されかつ第２ローラ受け部材(19)の上向きのロー
    ラ受け面に当接する一対の押えローラ(45)とを備え、各
    ローラ支持体(43)が、押えローラ(45)の軸線に対して第
    １ローラ受け部材(26)の軸線がわに寄った軸を中心とし
    て揺動しうるようにケーシング(61)に支持されている制
    御器。
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