JPH0726564Y2 - ダブルピストン形トルクアクチュエータ - Google Patents

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２８，２
９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）（２９ａ，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２９ａ，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２
９ａ，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２
５とを貫通し、前記ピストンアーム２９ａ，２９ｂ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４
０ｄ，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４１ｃ）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４３ｃ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３
０，３１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，２６ｂ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２
８，２９が進出限位置にある状態で、両シリンダ室３９
Ａ，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４１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３４，３５
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，２８
ｂ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３
０，３１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４
３，４４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２
９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４１
ｃの周囲に形成し得るように、ピストン２９の貫通孔４
７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２８，２
９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。