JPH0725495Y2 - 圧力シリンダを利用した弁の開閉駆動機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、弁、例えば、ゲート弁の開閉を行うための圧
力シリンダを利用した弁の開閉駆動機構に関する。

考案の技術的背景 弁、例えば、ゲート弁、バタフライ弁では、空気圧、油
圧等により作動されるピストンの直線運動を回転運動に
変換し、この回転運動により、弁座に対して弁体を移動
させて弁を開閉する弁の開閉駆動機構が採用されてい
る。

このような場合、弁の開閉時に、圧力シリンダ内に収納
されたピストンは、空気圧等により急激に移動されてお
り、停止される際にも急激に停止されている。その結
果、このピストンの停止の際、ピストンとシリンダヘッ
ド等に急激に衝突し、ピストン及びシリンダヘッド等が
受ける衝撃が大きく、その衝突の際に発生する衝撃音も
大きかった。また、このピストンにより連動して移動さ
れる弁体も、弁の閉成の際には、急激に弁座に衝突する
ため、これら弁体及び弁座が受ける衝撃も大きかった。

このように、ピストン、弁体等の衝撃が大きい結果、弁
の開閉をスムーズに行えない虞あるとともに、これらピ
ストン、弁体等の劣化が著しく、ひいては、弁本体及び
駆動機構の寿命が短いという問題があった。

考案の目的 本考案は、上述した従来技術に伴う問題点を解決しよう
とするものであって、弁の開閉時におけるピストン、弁
体等の受ける衝撃を著しく緩和し、これにより、弁の開
閉をスムーズに行えるとともに、ピストン、弁体等の劣
化を抑制して長寿命化を図った、圧力シリンダを利用し
た弁の開閉駆動機構を提供することを目的としている。

考案の概要 本考案に係る圧力シリンダを利用した弁の開閉駆動機構
は、圧力シリンダを駆動源として、弁体を弁座に対して
移動させて、弁を開閉するための弁の開閉駆動機構であ
って、 前記弁体を移動させるように、各種動力伝達部品を介し
て駆動力を付与するピストンと、 このピストンの一方の端面における大面積側端面に、流
体圧が作用するように構成してあると共に、流体圧が導
入及び導出可能に構成してある第１シリンダ室と、 前記ピストンの他方の端面に形成してあり、前記大面積
側端面の面積よりも小さい面積を有する小面積側端面
に、常時一定の流体圧が作用するように構成してある第
２シリンダ室とを有することを特徴としている。

本考案では、流体圧が作用する加圧面積の小さいピスト
ンの端面には、第２シリンダ室によって常時一定の流体
圧がかけられており、一方、加圧面積の大きいピストン
の端面には、第１シリンダ室に作用する流体室が切り替
えられることにより、前記一定の流体圧がかけられる場
合と、この一定流体圧よりも低い流体圧がかけられる場
合とが切り替えられる。

その結果、第１シリンダ室に一定の流体圧がかけられた
場合には、第１シリンダ室側である加圧面積の大きいピ
ストンの端面の方に作用する力の方が、加圧面積の小さ
い端面に作用する力より大きいため、ピストンは、第１
シリンダ室から第２シリンダ室に向かう方向に移動され
る。一方、第１シリンダ室に一定の流体圧よりも低い流
体圧がかけられた場合には、第２シリンダ室側である加
圧面積の小さいピストンの端面の方に作用する力の方
が、加圧面積の大きい端面に作用する力より大きいた
め、ピストンは、第２シリンダ室から第１シリンダ室に
向かう方向に移動される。これにより、ピストンが往復
動されて、弁が開閉される。

さらに、本発明では、例えば、ピストンが第１シリンダ
室から第２シリンダ室に向かう方向に移動されて、停止
されようとするとき、第２シリンダ室にも一定の圧力が
かけられた状態にあるため、ピストンの移動速度は除々
に遅くなり、ゆっくりと停止しようとする。すなわち、
この時、第２シリンダ室が真空でないため、ピストンを
第２シリンダ室側に引きつけようとする力が作用すると
いったことがなく、逆に、第２シリンダ室内の空気が緩
衝作用をし（即ちクッションの役割を果たし）、ピスト
ンはゆっくりと移動して、衝突音を発することなくシリ
ンダヘッドなどにゆっくりと当接することができる。

逆に、ピストンが第２シリンダ室から第１シリンダ室に
向かう方向に移動されて、停止されようとするとき、第
１シリンダ室も、真空でなく、前記一定の流体圧よりも
低い所定の流体圧がかけられた状態にあるため、上述し
た場合と同様に、第１シリンダ室内の空気が緩衝作用を
し、衝突音を発することなくシリンダヘッドなどにゆっ
くりと当接することができる。

そのため、弁体も弁座に当接するときには、弁体もゆっ
くりと移動し、衝突音を発することなくゆっくりと弁体
に当接することができる。

したがって、弁の開閉時に、ピストン、弁体などが受け
る衝撃を著しく緩和でき、これにより、弁の開閉をスム
ーズに行えるとともに、ピストン、弁体等の劣化を抑制
して開閉駆動機構の長寿命化を図ることができる。

また、本考案では、第１シリンダ室への流体圧の切り替
えを三方弁により行えるため、流体圧の制御機構の簡略
化も図ることができる。

考案の具体的説明 以下、図面を参照して、本考案に係る実施例を具体的に
説明する。

第１図から第６図には、流管（図示略）の一側を真空に
維持するような場合に用いられる真空弁であるゲート弁
を示す。

このゲート弁は、流管に開閉する弁本体10と、この弁本
体10を駆動するための本実施例に係る弁の開閉駆動機構
30とからなっている。

先ず、第１図乃至第３図を参照して、弁本体10の構造に
ついて説明する。第１図は、弁の開成状態を示し、第２
図は、弁が開成した直後の状態を示し、第３図は、第１
図に示す矢印IIIの矢視図を示している。

この弁本体10には、袋状に形成されたハウジング11が設
けてあり、このハウジング11の両外側には、対称に配置
された一対の流管接続用フランジ12が固定してある。ハ
ウジング11及びフランジ12には、流体流通用の開口が形
成してあり、このハウジング11の一方の開口近くの側壁
により弁座13を規定している。弁体15がハウジング11内
を上下動可能に設けられ、この弁体15に収納されたシー
ル部材14が弁座13に当接し、弁を閉成する。

この弁体15は、以下のようなロック機構により、下位置
（弁の閉成位置）と上位置（弁の開成位置）との間で移
動される。

このロック機構は、弁体15に並列的に配置されたガイド
プレート16を備えており、第３図に示すように、これら
弁体15及びガイドプレート16は、複数のガイドローラ９
によりハウジング11内壁を上下方向に案内されるように
構成されている。第１図及び第３図に示すように、これ
ら両プレート15,16の上方は、弁の開閉駆動機構30のア
ーム17に支持されている。すなわち、このアーム17に固
定軸18が固定してあり、この固定軸18に軸受19を介して
ローラ20が回転可能に取付けてある。このローラ20は、
第３図に示すように、弁体15及びガイドプレート16に各
々形成された２つの案内溝21,22を摺動するように構成
されている。したがって、アーム17が揺動されると、ロ
ーラ20が案内溝21,22に案内されて、弁体15及びガイド
プレート16がハウジング11内を上下方向に移動される。

さらに、これらの案内溝21,22は、第３図に示すよう
に、左端では同じ高さで互いに一致しているが、右側で
は弁体15の案内溝21の方がガイドプレート16の案内溝22
より位置が高くなっている。これらの案内溝21,22の左
端にローラ20がくると、弁体15及びガイドプレート16
は、同じ高さの位置にあり、このとき、弁体15及びガイ
ドプレート16は下位置（弁の閉成位置）及び上位置（弁
の開成位置）を取るように構成してある。一方、案内溝
21,22の高さの違う右側にローラ20がくると、ガイドプ
レート16の位置の方が弁体15の位置より高い位置にあ
り、このとき、弁体15及びガイドプレート16は上位置
（弁の閉成位置）と下位置（弁の開成位置）との中間の
位置を取るように構成してある。

したがって、第２図に示すように、弁が閉成される直前
までは、ローラ20が案内溝21,22の高さの違う所にあ
り、ガイドプレート16の位置の方が弁プレート15の位置
より高くなっているが、第１図に示すように、完全な閉
成位置（下位置）を取ろうとする場合には、ローラ20が
案内溝21,22の高さの違う所から同じ高さの所（第３図
の案内溝21,22の左端）に案内されるため、ガイドプレ
ート16が弁体15に対して押し下げられ、弁体15及びガイ
ドプレート16はその高さが同じにされて停止される。逆
に、この完全な閉成位置（下位置）から開成位置（上位
置）に向って移動を開始する場合には、ローラ20が案内
溝21,22の同じ高さの所から高さの違う所に案内される
ため、ガイドプレート16は、弁体15に対して相対的に押
し上げられ、ガイドプレート16の位置の方が弁プレート
15の位置より高くなった状態にされる。

なお、開成位置（上位置）を取る場合にも、特に図示し
ないが、閉成位置（下位置）の場合と同様に作動され
る。

次に、このロック機構では、弁体15及びガイドプレート
16が弁の閉成位置に近づくときには、弁体15を弁座13に
近づくように移動させる一方、弁体15及びガイドプレー
ト16が弁の開成位置に向かって移動し始めるときには、
弁体15を弁座13から離してガイドプレート16に近付ける
ように移動させるように構成されている。

すなわち、第１図及び第２図に示すように、ガイドプレ
ート16の下方には、図示しないバネにより弁体15に向っ
て付勢された一対のボール25が設けてあり、弁体15の下
方に、このボール25が摺動する凹状の案内溝26が形成し
てある。この案内溝26は、上側ほど深く、下側になるほ
ど浅くなるように形成されている。なお、これらボール
25及び案内溝26は、第３図に示すように、複数箇所設け
られている。

したがって、第２図に示すように、ボール25が案内溝26
に嵌まり込んだ状態でハウジング13内を下方に移動され
てきて弁体15が弁座12に対向する位置にくると、上述し
たように、ガイドプレート16がさらに下方に移動され
る。これにより、ボール25が案内溝26をその下方に摺動
し、その結果、第１図に示すように、弁体15は、ガイド
プレート16から離れて弁座12に近づくように移動され、
その結果、弁体11が弁座12に押し付けられてロックされ
る。これにより、弁が閉成される。

一方、第１図及び第２図に示すように、弁体15には、案
内カム27を有する突片28が設けられており、ガイドプレ
ート16には、案内カム27を摺動するボール29が設けられ
ている。このボール29は、図示しないが、上述したボー
ル25と同じであり、案内カム27に向って付勢されてい
る。また、案内カム27は、下側ほど弁体15及びガイドプ
レート16から離れており、上側ほど弁体15及びガイドプ
レート16に近いように構成されている。なお、これらボ
ール29及び案内カム27は、第３図に示すように、複数箇
所設けられている。

したがって、弁体15及びガイドプレート16が閉成位置
（下位置）から開成位置（上位置）に向って移動を開始
すると、上述したように、ガイドプレート16が弁体15に
対して押し上げられ、ボール29が案内カム27を上方に摺
動し、その結果、弁体15が弁座12から離れてガイドプレ
ート16に近付く方向に移動され、この状態でロックされ
る。

このようなロック機構では、従来と異なり、ハウジング
11の底壁などにガイドプレート16などが当接することが
ない状態にて弁の開閉が実行されるため、弁の閉成時の
音が静かである。また、弁体15及びガイドプレート16が
アーム17により連続的に移動されて、弁が開閉されてお
り、弁体及びガイドプレートの止めなどが必要とされな
いため、弁体及びガイドプレートの運動がスムーズであ
り、ノックするようなこともない。さらに、メンテナン
ス時にはロック機構をハウジング11から容易に取り出せ
るとともに、ロック機構の構造が極めて簡易であるた
め、ロック機構のメンテナンスが極めて容易である。

次に、第４図乃至第６図を参照して、本実施例に係る弁
の開閉駆動機構30について説明する。第４図は、第１図
に示した弁の開閉駆動機構の拡大断面図を示し、第５図
は、第４図のIV−IV線に沿う断面図を示し、第６図は、
第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図を示している。

この開閉駆動機構30では、第４図に示すように、基本的
には、空気圧によりピストン31が直線的に移動され、ピ
ストン31によりスクリュー50が直線運動され、このスク
リュー50の直線運動が旋回軸75の回転運動に変換され
て、アーム17が回転され、その結果、上述したように弁
が開閉される。

先ず、ピストン31を直線運動させる構成について説明す
る。

この駆動機構のハウジングは、シリンダ32と、このシリ
ンダ32の左側端を閉鎖する蓋部材33と、シリンダ32の右
側に配置された筒状の第１ブロック34と、この第１ブロ
ック34の右側に固定された筒状の第２ブロック35と、こ
れのさらに右側に固定された筒状の第３ブロック36と、
これら第2,第３ブロック35,36の内方に配置された筒状
固定部材37とからなっている。

一方、シリンダ32の内側に、スリーブ38が摺動可能に配
置してあり、このスリーブ38に、ピストン31が摺動可能
に配置してある。このピストン31は、スリーブ38内を摺
動する大径部31aと、この大径部31aより小径で且つ筒状
に形成され、第１ブロック34の内側、および第２ブロッ
ク35と筒状固定部材37との間を摺動する小径部31bとか
らなっている。なお、大径部31aとスリーブ38との間
は、Ｏリング39によりシールされており、小径部31bと
第２ブロック35との間も、Ｏリング41によりシールされ
ている。

このピストン31の内部に形成された有底孔42の底部に
は、後述するベローズ103を装着するためのピストン・
ブロック43が固定されており、このピストン・ブロック
43に、円板44を介してスクリュー50の基部51がボルト45
により固定されている。このスクリュー50の基部51は、
筒状固定部材37に軸方向移動可能且つ回転不能に嵌合さ
れている。すなわち、基部51の外周面には、軸方向に延
びる数条の溝53が形成されており（第６図参照）、この
基部51の溝53に対向する筒状固定部材37の内周面にも、
軸方向に延びる数条の溝54が形成されている。これらの
溝53,54に、数個のボール55が介挿されている。これに
より、スライドベアリングが構成されており、スクリュ
ー50を滑らかに軸方向に移動させることができるととも
に、回転不能に構成されている。したがって、ピストン
31が軸方向に移動されると、ピストン・ブロック43及び
スクリュー50がピストン31と一体的に移動される。

次に、ピストン31は、以下のように、空気圧により軸方
向に移動される。

ピストン31の基部31aの左端面31cと、スリーブ38と、蓋
部材33とにより、第１シリンダ室Ａが規定されている一
方、第１ブロック34に形成された環状の凹所56と、ピス
トン31の基部31aの環状の右端面31dとにより、第２シリ
ンダ室Ｂが規定されている。ピストン31の左端面31cは
円であるのに対し、ピストン31の右端面31dは環状であ
る。そのため、ピストンの加圧面積は、左端面31cの方
が右端面31dより大きくなっている。

第１シリンダ室Ａには、図示しない空気管を通して一定
圧力Ｐ（具体的には、約4kgf/cm2）がかかられる場合
と、大気圧がかけられる場合とが、図示しない三方弁に
より切り替えられる。一方、第２シリンダ室Ｂには、第
１ブロック34に形成された空気管57を通して、第１シリ
ンダ室Ａにかけられる圧力と同じ一定圧力Ｐが常時かけ
られている。

したがって、三方弁（図示略）が切り替えられて一定圧
力Ｐが第１シリンダ室Ａにかけられる場合、第２シリン
ダ室Ｂにも一定圧力Ｐが常時かけられているが、左端面
31cの加圧面積が右端面31dの加圧面積より大きいため、
左端面31cに作用する力は、右端面31dに作用する力より
大きい。そのため、ピストン31は、右方に移動され、後
述するように、弁が閉成されるように弁体15が移動され
る。ピストン31が右方に移動されて、ピストン31の右端
面31dが第ブロック34に当接すると、ピストン31の移動
が停止され弁が完全に閉成される。

本実施例では、このようにピストン31の移動が停止され
ようとするとき、第２シリンダ室Ｂにも一定圧力Ｐがか
けられた状態にあるため、ピストン31の移動速度は除々
に遅くなり、ゆっくりと停止しようとする。すなわち、
この時、第２シリンダ室Ｂが真空でないため、ピストン
31を第１ブロック34側に引きつけようとする力が作用す
るといったことがなく、逆に、第２シリンダ室Ｂ内の空
気が緩衝作用をし（即ちクッションの役割を果たし）、
ピストン31はゆっくりと移動して、衝突音を発すること
なく第１ブロック34にゆっくりと当接する。そのため、
弁体15も弁座13に当接するとき弁体15もゆっくりと移動
し、衝突音も発することなくゆっくりと弁体15に当接す
ることができる。これにより、弁の閉成作用を極めてス
ムーズに行うことができ、弁の開閉駆動機構の長寿命化
を図ることができる。

一方、三方弁（図示略）が逆に切り替えられて第１シリ
ンダ室Ａに大気圧がかけられると、第２シリンダ室Ｂに
は、大気圧より高い一定圧力Ｐが常時かけられているた
め、右端面31dに作用する力は左端面31cに作用する力よ
り大きくなり、ピストン31は、左方に移動され、後述す
るように、弁が閉成されるように弁体15が移動される。
ピストン31が左方に移動されてピストン31の左端面31c
が蓋部材33の右端面に当接すると、ピストン31の移動が
停止されて弁が完全に開成される。

このとき、弁が閉成される場合と同様に、ピストン31の
移動が停止されようとするとき、第１シリンダ室Ａには
大気圧がかけられているため、この第１シリンダ室Ａ内
の空気が緩衝作用をし（即ち、クッションの役割を果た
し）、ピストン31はゆっくりと移動して衝突音を発する
ことなく蓋部材33の右端面に当接し、これにより、弁体
15は弁の開成位置にゆっくりと停止することができる。
したがって、上述したように、弁の開閉を極めてスムー
ズに行うことができ、ピストン、弁体などの劣化を抑制
して、弁の開閉駆動機構の長寿命化を図ることができ
る。

また、本考案では、第１シリンダ室Ａへの流体圧の切り
替えを三方弁により行えるため、流体圧の制御機構の簡
略化も図ることができる。

次に、ピストン31の直線運動を回転運動に変換する機構
について説明する。

この機構では、弁体15を移動させるアーム17に連結され
た筒状回転部材61が設けられ、この筒状回転部材61の外
周面に形成された環状の凹溝62と、第３及び筒状固定部
材36,37に設けられた一対のブッシュ63,64とに、数個の
ボール65が介装されている。これにより、第３ブロック
36及び筒状固定部材37に回転可能に且つ軸方向移動不能
に支持されている。

ボール55により軸方向移動自在に筒状固定部材37に装着
されたスクリュー50が、この筒状回転部材61に対しても
軸方向移動自在に筒状回転部材の内周に装着されてい
る。このスクリュー50には、第５図にも示されるよう
に、螺旋状に相互に所定間隔の一対の隙間72を介して軸
方向に突出する一対の爪部71が形成されている。このス
クリュー50を軸方向に貫通する段付き孔73が形成されて
いる。この段付き孔73が形成されていることにより、後
述する旋回軸75がこの段付き孔73を貫通して、一対の隙
間72間に挿入されることができる。なお、この孔73の左
方にボルト45が挿入されてスクリュー50の基部51がピス
トン・ブロック43に固定されている。さらに、第５図に
示すように、この段付き孔73に垂直方向に、爪部71間の
所定間隔に隙間72に連続する孔74が形成されている。

この爪部71間の隙間72と孔74とに、スクリュー50の軸と
略垂直方向に且つ段付き孔71を貫通して、円柱状の旋回
軸75が差し込まれている。この旋回軸75は、その両端部
が前記筒状回転部材61に形成された孔62に差し込まれ、
この筒状回転部材61に一体的に回転自在であるが、軸方
向移動不能に構成されている。

したがって、ピストン31が軸方向に往復移動されると、
スクリュー50がピストン31と一体的に軸方向に往復移動
される。これに対応して、旋回軸75が、螺旋状の爪部71
を滑動し、爪部71間の隙間72を相対的に螺旋状に旋回移
動する。これにより、筒状回転部材61は、この旋回軸75
と一体的に回転される。その結果、この筒状回転部材61
に連結されたアーム17が回転されて、弁体15及びガイド
プレート16とが移動され、その結果、弁が開閉される。

このスクリュー50の軸方向の直線運動が旋回軸75の回転
運動に変換される際、旋回軸75は、爪部71を滑動してい
るため、旋回軸75と爪部71とは、いわば、面接触ではな
く、線接触している状態にある。そのため、旋回軸75と
爪部71との間には、殆ど摩擦力が発生せず、その結果、
スクリュー50の軸方向の力が、トルクに変換されて旋回
軸75に伝達されるとき、摩擦に伴う損失を生じることが
殆どなく、トルクへの変換効率を従来に比べて著しく改
善することができる。そのため、従来のように大きい機
構を用いなくても小さい機構であっても、大きい力をト
ルクに変換ことができる。さらに、このように変換効率
が従来に比べて著しく改善される結果、従来のように変
換に伴う損失を補填する必要がないため、従来のように
必要以上に大きい力が軸移動手段に加えられる必要がな
い。

また、スクリュー50の爪部71の隙間72は、は、常に所定
間隔に形成されているため、また、上述したように旋回
軸75と爪部71とは、いわば線接触している状態にあるた
め、旋回軸75が爪部71を滑動するとき、旋回軸75と爪部
71との間に、「ガタ」が生じる可能性が殆どない。その
ため、旋回軸75が爪部71を極めてスムーズに滑動でき、
軸方向の力をトルクにスムーズに変換することができ
る。

次に、弁の開閉を表示する表示機構について説明する。

この表示機構では、基本的には、ピストン31の移動に伴
って、スリーブ38が移動することにより、リミットスイ
ッチ81,82がON−OFFされ弁の開閉が表示されるととも
に、スリーブ38の外周に形成されたマーク83の移動を窓
84を通して目視して弁の開閉を認識することができる。

先ず、巣リーフ38の右方に形成された数個の孔に、数個
のボール84が介在されている。このボール84が嵌入し得
る凹所85,86が各々ピストン31及びシリンダ32に形成さ
れている。ピストン31が第４図に図示の位置にあるとき
には、ボール84はピストン31の凹所85に嵌入されている
が、ピストン31が左方に移動すると、ボール84がピスト
ン31の凹所85により押圧されてシリンダ32の凹所86に嵌
入し、ピストン31はこのボール84の内側を通過するよう
に構成されている。

さらに、ピストン31の右端面31dに、リング87が当接さ
れており、このリング87はバネ88により左方に付勢され
ている。これにより、ピストン31が左方に所定距離移動
してボール84がシリンダ32の凹所86に嵌入すると、リン
グ87がボール84に当接し、バネ88の付勢力によりボール
84及びスリーブ38を左方に向けて付勢する状態となる。
なお、このリング87の右側には、シリンダ32に嵌入した
Ｃリング89が配置されている。

一方、スリーブ38の左方に形成された数個の凹所にも、
数個のボール91が介在されている。シリンダ32には、こ
のボール91が嵌入する凹所92が形成されており、ピスト
ン31が左方に移動したときにボール91が嵌入する凹所93
がこのピストン31の左方外周面に形成されている。さら
に、このボール91にリング94が当接されており、このリ
ング94は、バネ95により右方に付勢され、これにより、
スリーブ38は右方に付勢されている。

リミットスイッチ81,82をON−OFFするための機構とし
て、２つのボール96,97がシリンダ32に形成された孔98
に介在されており、ボール96,97を嵌入し得る凹所99が
スリーブ38に形成されている。これらのボール96,97
は、リミットスイッチ81,82のスイッチ101,102によりス
リーブ38の凹所99に向けて付勢されている。

これにより、第４図に示すように、スリーブ38が右方に
移動されると、これに対応して、一方のボール96がスイ
ッチ101に付勢力に抗して凹所99の縁により持ち上げら
れてシリンダ32の孔98に嵌入され、スイッチ101を作動
させ、その結果、リミットスイッチ81がONされて、弁が
閉成したことが表示される。このとき、他方のボール97
は凹所99の縁により孔98に嵌入されていた状態から、ス
イッチ101の付勢力による押圧されて凹所99内に嵌入さ
れ、その結果、弁の開成を表示するスイッチ102がOFFさ
れる。

次に、この表示機構全体の作用を説明する。

弁が閉成状態から開成状態にされるとき、ピストン31が
左方に移動されてくると、ボール84がピストン31により
押圧されて、シリンダ32の凹所86に嵌入され、ピストン
31は、ボール84の内側を通過する。このとき、バネ88に
より左方に付勢されたリング87は、このボール84に当接
する。これにより、ボール84及びスリーブ38は左方に付
勢された状態となるが、スリーブ38は、バネ95の付勢力
によりリング94及びボール91を介して右方に付勢されて
いるため、左右の付勢力がつりあった状態にあり、スリ
ーブ38は第４図に示す状態で停止している。

その後、ピストン31は、ボール91の内側を通過し、リン
グ94に当接してバネ95の付勢力に抗してリング94を左方
に移動させると、リング94がボール91から離れるため、
ボール91及びスリーブ38を右方に付勢する付勢力が解除
される。これにより、スリーブ38は、バネ88によりリン
グ87及びボール84を介して付勢されているため、左方に
移動する。その結果、上述したように、ボール97が持ち
上げられ、ボール96は押し下げられ、弁の開成を表示す
るリミットスイッチ102がONされ、弁の閉成を表示する
リミットスイッチ101がOFFされる。また、このとき、窓
84を通してスリーブ38のマーク83の移動を目視して、弁
が閉成したことを認識することがでる。

逆に、弁が閉成状態から開成状態にされるときには、ピ
ストン31が左端にある状態から右方に移動されると、リ
ング94は、ピストン31から離れ、ボール91に当接してバ
ネ95の付勢力によりボール91及びスリーブ38を右方に押
圧する。しかし、このとき、スリーブ38は、バネ88の付
勢力によりリング87及びボール84を介して左方に付勢さ
れているため、左右の付勢力がつりあった状態にあり、
スリーブ38は停止している。

その後、ピストン31が右方に移動して、ボール84の内側
を通過するとき、ピストン31の右端面31dがリング87に
当接し、バネ88の付勢力に抗してリング87を右方に移動
させる。これにより、リング87がボール84から離される
ため、ボール84及びスリーブ38を左方に付勢する付勢力
が解除される。このとき、スリーブ38は、バネ95の付勢
力によりリング94及びボール91を介して右方に付勢され
ているため、右方に移動される。その結果、上述したよ
うに、ボール96が持ち上げられ、ボール97は押し下げら
れ、弁の閉成を表示するリミットスイッチ101がONさ
れ、弁の開成を表示するリミットスイッチ102がOFFされ
る。また、このとき、窓84を通してスリーブ38のマーク
83の移動を目視して、弁が開成したことを認識すること
ができる。

このように、本実施例では、多数のボールを利用してス
リーブを移動させて、リミットスイッチを切り替えるよ
うに構成しているため、この表示機構の構造が極めて簡
易であるとともに、弁の開閉表示を確実に行うことがで
きる。

次に、この弁のシールについて説明する。

本実施例に係る弁は、真空弁であるため、弁本体10のハ
ウジング11内は真空に維持される必要がある。一方、弁
の開閉駆動機構30の第２シリンダ室Ｂには、ピストンを
駆動するための一定圧力Ｐがかかっている。そのため、
この一定圧力Ｐが弁本体10のハウジング11内に作用しな
いように、シールされている必要がある。

本実施例では、筒状固定部材37に形成された環状の凹部
111と、ピストン31に固定されたピストン・ブロック43
に形成された環状の凹所112との間に、ベローズ103が連
結されている。さらに、上述したように、ピストン31の
小径部31bと第１ブロック34との間に、Ｏリング41が介
在されている。

これらのベローズ103及びＯリング41が設けられていな
い場合には、第２シリンダ室Ｂの一定圧力Ｐは、ピスト
ン31の小径部ｂと、第１及び第２ブロック34,35との間
を通して、ピストン・ブロック43と筒状固定部材37との
間に作用し、次いで、筒状固定部材37の溝54とスクリュ
ー50の基部51の溝53との間の空間を通して、さらに、ス
クリュー50の段付き孔73を通して弁本体10のハウジング
11に作用することになる。本実施例では、上述したよう
に、ベローズ103及びＯリング41が設けられているた
め、第２シリンダ室Ｂの一定圧力Ｐの作用は、第１段階
として、Ｏリング41により減じられ、第２段階として、
ベローズ103により減じられ、これらの２つのシール作
用により、一定圧力Ｐが弁本体10のハウジング11に作用
することが完全に滅殺される。これにより、このハウジ
ング11内は、極めて良好に真空に維持されることができ
る。

なお、従来の弁の開閉駆動機構では、弁体を駆動させる
ためのトルクがベローズに作用し、ベローズが劣化され
ることがあり、ベローズの寿命が短いという問題があっ
た。

これに対して、本実施例では、ピストンの軸方向の力が
スクリュー50と旋回軸75との協働作用により、この軸方
向の力がトルクに変換されて、変換に伴う損失が抑制さ
れているため、さらに、スクリュー50は、スライドベア
リングを構成するボール55により軸方向に移動自在に筒
状固定部材37に支持されている。このため、旋回軸75の
トルクのベローズ103への伝達は完全に遮断され、ベロ
ーズ103にトルクが加えられることは全くない。そのた
め、ベローズ103の劣化は著しく抑制され、ベローズ103
の長寿命化が図られる。また、駆動機構が小形化される
結果、このベローズ103のサイズも小さくすることがで
きる。

さらに、本実施例では、ピストン31の外周面に設けられ
たＯリング39により、ピストン31の大径部31aとスリー
ブとの間がシールされ、第１シリンダ室Ａと第２シリン
ダ室Ｂとの間の連通が阻止されている。さらに、シリン
ダ32とスリーブ38との間にも、２つのＯリング104介装
されており、このシリンダ32と蓋部材33との間にもＯリ
ング105が介装されている。さらに、ピストン31の大径
部31aとピストン・ブロック43との間にも、Ｏリング106
が介装されており、第３ブロック36と筒状固定部材37と
の間には、メタルシール107が介装されている。

なお、本考案は、上述した実施例に限定されないのは勿
論であり、種々変形可能である。たとえば、実施例は、
ゲート弁に適用される弁の開閉駆動機構であるが、この
駆動機構は、種々の弁の弁体の駆動に適用可能であり、
たとえば、バタフライ弁の弁体を駆動するに際しても適
用可能である。

さらに、実施例では、空気圧によりピストンが駆動され
ているが、油圧など他の流体圧であっても良いことは勿
論である。さらに、実施例では、ピストン31の加圧面積
の大きい端面31cの全面に空気圧がかけられ、加圧面積
の小さい端面31dは、ピストン31の外周部に形成されて
いるが、加圧面積の大きい端面として、必ずしも端面31
cの全面が加圧面として利用される必要はなく、この端
面31cの一部が加圧面として利用されれば良く、また、
加圧面積の小さい端面も、必ずしもピストン31の外周部
に形成される必要はなく、ピストン31の内周部に形成さ
れていても良く、要は、ピストンの一端面に加圧面積の
大きい面が形成され、ピストンの他端面に加圧面積の小
さい面が形成されていれば良い。

考案の効果 以上述べたように、本考案に係る圧力シリンダを利用し
た弁の駆動機構では、弁の開閉時におけるピストン、弁
体等の受ける衝撃を著しく緩和でき、これにより、弁の
開閉をスムーズに行えるとともに、ピストン、弁体等の
劣化を抑制して、駆動機構の長寿命化を図ることができ
る。さらに、第１シリンダ室への流体圧の切り替えを三
方弁により行えるため、流体圧の制御機構の簡略化も図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例に係る弁の開閉駆動機構及
びこれにより駆動される弁の断面図、第２図は、第１図
に示された弁本体の断面図であって弁が閉成する直前を
示す図、第３図は、第２図に示す矢印IIIの矢視図、第
４図は、第１図に示した本実施例に係る弁の開閉駆動機
構の拡大断面図、第５図は、第４図のＶ−Ｖ線に沿う断
面図、第６図は、第４図のVI−VI線に沿う断面図であ
る。 13…弁座、15…弁体、31…ピストン、Ａ…第１シリンダ
室、Ｂ…第２シリンダ室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力シリンダを駆動源として、弁体を弁座
   に対して移動させて、弁を開閉するための弁の開閉駆動
   機構であって、 前記弁体を移動させるように、各種動力伝達部品を介し
   て駆動力を付与するピストンと、 このピストンの一方の端面における大面積側端面に、流
   体圧が作用するように構成してあると共に、流体圧が導
   入及び導出可能に構成してある第１シリンダ室と、 前記ピストンの他方の端面に形成してあり、前記大面積
   側端面の面積よりも小さい面積を有する小面積側端面
   に、常時一定の流体圧が作用するように構成してある第
   ２シリンダ室とを有することを特徴とする圧力シリンダ
   を利用した弁の開閉駆動機構。