JPH0942517A - 操作軸の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作軸を軸方向へ移動させて被駆動部を操作
する操作軸の駆動装置では、自動操作と手動操作の切換
操作が容易で有ることや構造が簡単で且つ小型で有るこ
となどが望まれていた。 【解決手段】 被駆動部の弁構造部１側から突設された
手動操作用の操作軸となる連結ねじ軸２の外周囲に配設
した手動・自動切り換え機構３を介して当該連結ねじ軸
２に対してねじ係合させ、手動操作ハンドル４の操作で
連結ねじ軸２を回転駆動してバルブを開閉させる手動操
作部５と、連結ねじ軸２に操作軸連結部６を介して自動
操作用の操作軸となるピストン軸７が着脱可能に連結さ
れ、このピストン軸７に連結されたエアシリンダでバル
ブを自動開閉させる自動操作部８と、この自動操作部８
に隣接して取り付けられた補助タンク部９と、上記自動
操作部８可動範囲を設定する制御部１０で主要部が構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操作軸を軸方向へ
移動させて被駆動部を操作する操作軸の駆動装置に関
し、例えば仕切弁や止め弁等の弁棒を操作してバルブ開
閉を自動操作と手動操作のいずれか一方または双方で切
り換えて使用する場合などに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるこの種の操作軸の駆動装置
としては、例えば本件出願人が先に提案して実開平６−
１８７７７号公報で開示されたバルブアクチュエータな
どの先行技術がある。上記バルブアクチュエータでは、
仕切弁などのバルブ開閉操作を行うために、流路と直交
状に配設した弁体に連結させた弁棒をアクチュエータで
操作して流路を開閉する構成を有し、上記弁棒が常時は
自動操作されると共に、非常時等には手動操作できるよ
うにしている。

【０００３】上記バルブアクチュエータに付いて、図８
に基づきさらに詳細に説明すると、図８（ａ）で自動操
作状態を図８（ｂ）で手動操作状態を示すように、一端
が被駆動部である弁構造部側の弁体に連結されたねじ棒
による弁棒１０１の他端を上方へ突設させ、この弁棒１
０１の外周にはパイプ状で下端側の外周にねじが形成さ
れた自動操作用の操作軸１０２と、同じくパイプ状で外
周ねじが形成された手動操作用の操作軸１０３を同心状
に配設させ、手動操作用の操作軸１０３は切換連結部１
０４を介して常時は分離させ、手動操作時には当該切換
連結部１０４の係合で自動操作用の操作軸１０２に連結
させている。

【０００４】自動操作部１０５は、シリンダケース１０
６と隔壁筒１０７で形成されたシリンダ内に第１及び第
２のピストン１０８，１０９が装着され、隔壁筒１０７
の内周側に挿入された自動操作用の操作軸１０２が第２
ピストン１０９のピストンロッド１１０に連結され、シ
リンダ室内に空気圧を給排気させて操作軸１０２を弁開
閉に必要な軸方向へ移動させる構造をしたエアシリンダ
で構成されている。手動操作部１１１は、上記シリンダ
の下方に連結されたケース１１２内に、手動操作用の操
作軸１０３の外周ねじに螺合するギヤ機構１１３を収容
し、このギヤ機構１１３を手動操作ハンドル１１４で回
動させて操作軸１０３を弁開閉に必要な軸方向へ移動さ
せる構造をしたギヤボックスで構成されている。手動と
自動の切り換え操作を行う切換連結部１０４は、手動操
作部１１１の操作軸１０３の下端外周にカップラー１１
５を螺着させると共に、弁棒１０１の外周に固着させた
フランジ１１６に押さえリング１１７を取り付け、上記
カップラー１１５と押さえリング１１７の間にロータ１
１８を介在させ、このロータ１１８の回動位置によって
手動操作部１１１の操作軸１０３が、弁棒１０１及び自
動操作部１０５の操作軸１０２に着脱されるように構成
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成によるバルブ
アクチュエータは、それ以前における従来技術の課題の
幾つかを解決してそれなりの効果を発揮したが、その後
の実施を通じてさらに改善を必要とする次のような課題
を見いだした。第１には、手動と自動の切り換え操作が
容易でないこと。例えば図８（ａ）の自動操作状態から
図８（ｂ）の手動操作状態に切り換える際には、手動操
作ハンドル１１４を回動させて上方にある手動操作用の
弁棒１０１及びカップラー１１５を引き下げなければな
らないが、この弁棒１０１の引き下げ量はバルブの開閉
に必要なストロークに相当し、例えば石油コンビナート
などで使用される大型バルブの場合には数１０センチに
もなるので、切り換え操作が容易ではない。

【０００６】第２には、手動操作部１１１の下側には上
記した切り換え操作のために弁棒１０１の引き下げ量だ
け余分な寸法を予め確保する必要があり、その分だけ手
動操作部１１１の手動操作ハンドル１１４の取り付け位
置が高くなるので、大型バルブの場合には専用の作業台
を使用して操作しなければならなかった。

【０００７】第３には、装置を安定に保持させたり保守
点検を容易にするためには、自動操作部１０５を構成す
るエアシリンダの機長を短くして全体の高さをさらに低
くすることが望ましく、またピストン１０８，１０９が
摺動されるシリンダ１０６の内周面は寸法制度や内面処
理を高精度に仕上げる必要があるので、当該シリンダ１
０６は必要最小限に短くすることがコストの低減や生産
性を向上する上で望ましい。

【０００８】第４には、緊急時に自動操作部５４を自動
的に操作してバルブを遮断させるための予備空気圧を備
蓄する予備タンクが別途に設置され、この予備タンクと
自動操作部１０５を構成するエアシリンダとの間を配管
で連結しているが、この配管の引き回しが複雑である。

【０００９】そこで本発明では、これらの課題を解決す
るために改良を加えた操作軸の駆動装置の提供を目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明の第１は、一端側を被駆動部に係合させた
操作軸を手動又は自動操作手段で軸方向へ移動させ、当
該被駆動部を駆動する操作軸の駆動装置において、上記
操作手段は、上記操作軸を回転駆動させて軸方向へ移動
させるギヤ伝動機構で構成され、上記操作軸の少なくと
も中間部の外周にはねじを刻設した連結ねじ軸部分を設
け、この連結ねじ軸の外周囲には半円状の内周面にねじ
部を設けた左右一対のハーフナットを上記ギヤ伝動機構
に連動する態様で同心状に配設すると共に、当該ハーフ
ナットを半径方向へ移動させる切り換え機構で上記操作
軸の連結ねじ軸部分にねじ係合させた。

【００１１】本発明の第２は、上記した第１による操作
軸の駆動装置において、上記ハーフナットが手動操作手
段で回転駆動されるギヤ伝動機構に連結され、上記操作
軸の他端側に当該操作軸を軸方向へ往復移動させる自動
操作用のエアシリンダのピストンロッドを連結すると共
に、上記切り換え機構が手動と自動の切り換え操作を行
うようにした。

【００１２】本発明の第３は、一端側を被駆動部に係合
させた操作軸を手動又は自動操作手段で軸方向へ移動さ
せ、当該被駆動部を駆動する操作軸の駆動装置におい
て、上記操作手段は、上記操作軸の他端側にピストンロ
ッドを連結して当該操作軸を直進往復駆動させて軸方向
へ移動させるエアシリンダで構成され、上記エアシリン
ダは、給排気ポートを設けたシリンダ筒と、このシリン
ダ筒の内周側へ同心状に配設して当該シリンダ筒の一端
側を閉塞すると共に、上記ピストンロッドが摺動可能に
挿通される隔壁筒と、上記シリンダ筒の他端側を閉塞す
るシリンダカバーとでシリンダケースが構成され、この
シリンダケース内には半断面がＺ字状の筒状体で形成し
たピストンが、内周側を上記操作軸に連結させて外周側
を上記シリンダ筒の内周面に摺接する態様で収容され、
上記シリンダカバーを上記シリンダ筒の終端部より軸方
向の外側へ突出する態様で被着させ、上記ピストンの外
周側が上記シリンダ筒の終端側へ移動された際に、上記
シリンダカバー内にピストンの内周側を収容させるよう
にした。

【００１３】本発明の第４は、上記した第３による操作
軸の駆動装置において、上記シリンダケース内には、内
周側を上記隔壁筒の外周面に摺接させて外周側の開口端
部を上記ピストン（第２ピストン）に隣接させた半断面
が逆Ｌ字状の筒状体による第１ピストンと、この第１及
び第２ピストンの間に突設させて外周面に第１ピストン
の外周側内面が摺接すると共に、所定の移動を行った後
の第１ピストンを係止させる仕切り筒とが収容され、上
記第１ピストンの外周側外面と上記シリンダ筒の内周面
の間には、当該第１ピストンに作用する空気圧を上記第
２ピストンへも作用させる分岐流路を形成するようにし
た。

【００１４】本発明の第５は、上記した第３または第４
による操作軸の駆動装置において、先端側に係合部を形
成して基端側を上記ピストンロツドの先端に連結させた
延長軸と、基端側に係合受け部を形成して上記シリンダ
カバーの軸心を挿通して外部に突設すると共に、上記延
長軸の係合部が摺動可能に嵌合されるスライド筒と、こ
のスライド筒の先端に設けた操作片と、この操作片の移
動で開閉操作して上記エアシリンダが移動する始端及び
終端を検出して制御信号を発生する検出スイッチとを備
えた制御部を設け、エアシリンダが始端側と終端側を移
動する際に上記延長軸が上記スライド筒内を摺動する長
さ分だけ操作片の移動量を少なくした。

【００１５】本発明の第６は、上記した第３〜５のいず
れかによる操作軸の駆動装置において、上記エアシリン
ダには、シリンダカバーの外周囲に装着されて少なくと
も一回の駆動に必要なエアが常時備蓄される補助タンク
と、この補助タンクに装着された空気圧源に接続される
流入口と、上記給排気ポートに接続される流出口と、非
常時には上記補助タンク内に備蓄されているエアを上記
エアシリンダへ供給する空気圧制御回路とを備えた緊急
用の補助タンク装置を設けた。

【００１６】本発明の第７は、上記した第２の操作軸の
駆動装置におけるギヤ伝動機構による手動操作手段と、
上記した第６の操作軸の駆動装置におけるエアシリンダ
による自動操作手段とを備えている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による操作軸の駆
動装置を図１乃至図７で図示するバルブアクチュエータ
に適用した実施例に基づいて詳細に説明する。このバル
ブアクチュエータは、図１で示すように被駆動部である
仕切弁などの弁構造部１側から突設された弁棒が操作軸
である連結ねじ軸２と連結され、この連結ねじ軸２を軸
方向へ移動させて弁構造部１の開閉弁操作を行うもので
ある。バルブアクチュエータの主要な構成としては、連
結ねじ軸２の外周囲に配設したギヤ伝動機構と当該連結
ねじ軸２をねじ係合させたり離脱させて手動又は自動の
切り換え操作を行う手動・自動切り換え機構３と、連結
ねじ軸２にギヤ伝動機構をねじ係合させた手動操作時に
手動操作ハンドル４の操作で連結ねじ軸２を回転駆動し
てバルブを開閉させる手動操作部５と、自動操作用の操
作軸となるピストン軸７が操作軸連結部６を介して連結
ねじ軸２と連結されて当該連結ねじ軸２に対するギヤ伝
動機構のねじ係合を離脱させた自動操作時にバルブを自
動開閉させる自動操作部８と、この自動操作部８に隣接
して取り付けられた補助タンク部９と、自動操作部８の
可動範囲を設定する制御部１０をそれぞれ備えている。
なお、弁構造部１は、図示を省略するが例えば弁本体に
流路と直交状に配設された円板形の弁体が、弁棒に連結
された上記連結ねじ軸２の移動でディスクに沿って摺動
され、開弁又は閉弁する公知の従来構造で構成されてい
る。

【００１８】手動・自動切り換え機構３と手動操作部５
は、図２に詳細を拡大して示すように、軸心部に連結ね
じ軸２が挿通されるケース１１とカバー１２によってギ
ヤボックスが構成され、このギヤボックスの軸心側には
手動・自動切り換え機構３が配設され、その外側には手
動・自動切り換え機構３で切り換え操作されて連結ねじ
軸２にねじ係合されるギヤ伝動機構による手動操作部３
が設けられている。ギヤボックス内の外周側には、上記
手動操作ハンドル４の回転軸１３と同軸上に主動スパイ
ラルギヤ１４が装着され、この主動スパイラルギヤ１４
はガイドリング１５にスプリングピン１６を介して止着
された従動スパイラルギヤ１７に噛合され、この従動ス
パイラルギヤ１７とガイドリング１５は上下に配設され
たスラストベアリング１８，１９を介してケース１１及
びカバー１２に支承され、上記手動操作ハンドル４を回
動させた際に一体に回動されるようにしている。

【００１９】上記ガイドリング１５の内周側にはガイド
ロータ２５が回動可能に嵌装され、当該ガイドロータ２
５の下端側外周には切換操作ハンドル２４が嵌め込ま
れ、この切換操作ハンドル２４は座金２０と押さえナッ
ト２１を介してガイドロータ２５に取り付けられると共
に、切換操作ハンドル２４にはガイドリング１５とガイ
ドロータ２５を所望によって連結又は解放させる係止手
段が設けられている。この係止手段は、切換操作ハンド
ル２４の内周側に穿設した孔内にフランジ付きの係止ピ
ン２２とコイルスプリング２３を装着させ、上記座金２
０がバネ受けとしてコイルスプリング２３を係止して脱
落を防止すると共に、当該座金２０から係止ピン２２の
基端側を突設させて端部には指を掛けて引き下げ操作す
るリング状金具２７が取り付けられている。また上記ガ
イドリング１５の下端面には、上記コイルスプリング２
３に支弾されて切換操作ハンドル２４側から突設された
係止ピン２２の先端が嵌合される係止穴２５ａが周方向
へ略９０度の間隔で２カ所に穿設されている。これによ
り、リング状金具２７を引き下げ操作して係止穴２５ａ
から係止ピン２２を抜き出した状態にすると、上記ガイ
ドリング１５とガイドロータ２５の連結が解放されるの
で、切換操作ハンドル２４を回動操作した際にガイドロ
ータ２５のみが連動回転し、係止ピン２２が係止穴２５
ａに整合する位置まで回動された位置で当該係止穴２５
ａに先端側が嵌合されると、ガイドリング１５も連動し
て回動可能な状態にすることができる。

【００２０】上記ガイドロータ２５の上端部には円弧状
をしたカム溝２８，２９が上面に形成されたガイドプレ
ート２６が設けられ、このガイドプレート２６上には図
３で平面を示すように軸芯部が円帯状に刳り抜かれて空
洞部３４を形成した上記従動スパイラルギヤ１７の一部
が載置され、この従動スパイラルギヤ１７の空洞部３４
には左右一対のハーフナット３０，３１が収容されてい
る。上記ガイドプレート２６のカム溝２８，２９は、軸
心Ｃ₀から所定間隔ｄだけ離れた位置Ｃ₁，Ｃ₂を中心に
半径Ｒ₁，Ｒ₂で略９０度の円弧状に形成され、始端側と
終端側とでは軸心Ｃ₀からの距離が異なるようなってい
る。上記ハーフナット３０，３１は、内面側に上記連結
ねじ軸２に螺合し得るねじ３０ａ，３１ａが形成され、
このハーフナット３０，３１の下面側には上記カム溝２
８，２９に収嵌されるガイドピン３２，３３が突設され
ていると共に、上記空洞部３４に収容された状態で左右
方向へ移動可能で回転方向へは係止されるように合体し
た外形が円帯状に形成されている。

【００２１】上記操作軸連結部６は、上記ピストン軸７
の下端側の外周に一体形成された係止段部３６と、内周
ねじを介して上記連結ねじ軸２の上端側外周に螺合され
るアジャストナット３７と、このアジャストナット３７
の外周ねじに内周ねじを螺合させて当該アジャストナッ
ト３７の外周に取り付けられると共に、上端側に形成し
た内フランジ３８ａが上記係止段部３６を係止してアジ
ャストナット３７の上端面との間で狭持するアジャスト
キャップ３８と、上記アジャストナット３７の内周ねじ
に螺合する外周ねじによって当該アジャストナット３７
内に螺着させ、上記連結ねじ軸２の先端部に当接させて
当該連結ねじ軸２を保持するロックナット３９とで構成
されている。なお、上記ロックナット３９にはレンチな
どの回動工具が係止される六角その他の形状による工具
係止部３９ａが設けられている。上記操作軸連結部６
は、自動操作部８を保守点検したり交換する際や自動操
作部８を必要としないで手動操作部５のみで使用する場
合に、アジャストナット３７に螺着されているアジャス
トキャップ３８を取り外すことで連結している連結ねじ
軸２とピストン軸７との間を分離させる事ができる。ま
た、機種の相違などによって連結ねじ軸２側の長さが異
なる場合があり、この長さが不足してピストン軸７側と
の連結ができない場合には、ロックナット３９を取り外
した状態で連結ねじ軸２に対するアジャストナット３７
の螺合を浅くすると実質的に連結ねじ軸２が延長された
状態になるので連結が可能になる。

【００２２】上記自動操作部８は、この実施例では図１
及び図４〜７で示すように給排気ポートＡ，Ｂを備えた
シリンダ筒４１内に第１及び第２のピストン４２，４３
が収容されたエアシリンダで構成されている。上記シリ
ンダ筒４１の軸心側には、呼吸孔４４が穿設された半断
面がＺ字状の円筒形による隔壁筒４５が設けられ、この
隔壁筒４５によって軸心側に形成された空洞部４６内に
上記ピストン軸７が挿通されると共に、この隔壁筒４５
の外周側には一端が当該隔壁筒４５にねじ４７で固着さ
れて他端が上記第１及び第２のピストン４２，４３の間
に突設する半断面がＺ字状の円筒形による仕切り筒４８
が設けられている。

【００２３】上記第１ピストン４２は半断面が逆Ｌ字状
をした円筒形で、内向きフランジ状の水平片の内周面が
上記隔壁筒４５の外周面に沿って摺動可能に当接され、
垂直な起立片の内周面は上記仕切り筒４８の外向きフラ
ンジ状の水平片の外周面に摺動可能に当接すると共に、
当該垂直な起立片の上端面は上記第２ピストン４３の底
面に当接可能な態様で装着されている。また、上記第１
ピストン４２には先端が上記シリンダ筒４１の内底面に
当接し得る間隔保持突起４９が水平片の下面から垂設さ
れ、当該シリンダ筒４１の内底面と水平片の下面の間に
上記給排気ポートＡに連通する第１空気室５０が形成さ
れ、この水平片の上面と上記仕切り筒４８の水平片の下
面との間には上記呼吸孔４４を介して空洞部４６に連通
する第２空気室５１が形成されている。さらに、上記第
１ピストン４２は起立片の外周面が上記シリンダ筒４１
の内周面との間に間隙を設けて配設され、この間隙が流
路５２を形成すると共に、当該起立片は上端の一部を切
り欠いて上記第１ピストン４２の底面との間に連通孔５
３が形成されている。

【００２４】上記第２ピストン４３は半断面がＺ字状を
した円筒形に形成され、外向きフランジ状の水平片の外
周面が上記シリンダ筒４１の内周面に摺動可能に当接
し、内向きフランジ状の水平片の内周側には上記ピスト
ン軸７に溶接等で連結された延長軸５４の基部５４ａ側
が挿通され、当該延長軸５４は基部５４ａがナット５５
を介して第２ピストン４３に連結されている。また、第
２ピストン４３の内面側と上記仕切り筒４８の外面側と
の間には、上記流路５２及び連通孔５３を介して上記第
１空気室５０に連通する第３空気室５６が形成されてい
る。さらに、第２ピストン４３の外面側には上記給排気
ポートＢに連通する第４空気室５７が形成されるが、こ
の第４空気室５７は上記シリンダ筒４１と当該シリンダ
筒４１に被着されたシリンダカバー５８の内部に形成さ
れると共に、当該シリンダカバー５８の内周面と上記シ
リンダ筒４１の外周面の間に形成された連通孔５９及び
流路６０を介して給排気ポートＢに連通されている。

【００２５】なお、上記エアシリンダによる自動操作部
では二重ピストン構造にする事で、開弁始動時には駆動
力を増強させると共に、閉弁終了時には移動速度を減少
させて作動を安定且つ確実に行うようにしたが、第２ピ
ストン４３のみを使用して第１ピストン４２及び仕切り
筒４８を省略する態様もある。また、手動操作部５を必
要としない場合には連結ねじ軸２の先端側を上記第２ピ
ストン５３に連結する態様もある。

【００２６】上記制御部１０は、延長軸５４の基端側に
設けた係合部５４ａがスライド筒６１内へ摺動可能に挿
通され、この係合部５４ａはスライド筒６１の基端側に
設けた係合受け部６１ａに対して分離不能に係止されて
いる。スライド筒６１は、シリンダカバー５８の軸心を
貫通する態様で当該シリンダカバー５８上に突設され、
このスライド筒６１の上端には自動切り換え用の操作片
６２が取り付けられ、この操作片６２は係止筒６３上に
載置されて当該操作片６２が上方へは摺動可能で係止筒
６３の高さ位置より下方へは引き下げられないように係
止されている。シリンダカバー５８上には、上記操作片
６２によって開閉操作される第１及び第２のリミットス
イッチ６４，６５が配備され、このリミットスイッチ６
４，６５の開閉によって弁構造部１の開弁または閉弁に
必要なストロークを設定すると共に、図示しない電磁弁
やフィルター付減圧弁などを含む空気圧制御回路で上記
エアシリンダによる自動操作部８の駆動制御を行うよう
にしている。

【００２７】上記補助タンク部９は、シリンダカバー５
８の外周囲へ着脱可能に装着させて少なくとも一回の閉
弁を可能にする空気圧を常時備蓄できる補助タンク６６
と、この補助タンク６６を空気圧源に接続させるための
流入管６７と、補助タンク６６を上記空気圧制御回路を
介して給排気ポートＡに接続させるための流出管６８
と、補助タンク６６内の空気圧を監視する圧力計６９
と、補助タンク６６内のドレン抜きを行うストップバル
ブ７０を備えている。上記空気圧制御回路は、流入管６
７を介して補助タンク６６へ空気圧が供給されている通
常時は、上記リミットスイッチ６４，６５の開閉による
制御信号で上記エアシリンダを駆動させているが、空気
圧の供給が停止するなどの緊急時には流入側の流路を遮
断すると共に補助タンク６６内の空気を給排気ポートＡ
に放出させるように電磁弁などが切換作動されるように
構成されている。なお、上記補助タンク部９を必要とし
ない場合にはシリンダーケースから容易に取り外すこと
ができ、その際には空気圧源から直接に給排気ポートＡ
へエアを供給して使用することができる。

【００２８】次に、上記した構成による操作軸の駆動装
置の各部における操作並びに作用について詳細に説明す
る。この操作軸の駆動装置は、通常はエアシリンダによ
る自動操作部８で連結ねじ軸２を上下に移動させて弁構
造部１に対する開閉弁操作を行い、例えば自動操作部８
が故障したりオーバーホールをする際などには連結ねじ
軸２に螺合させた手動操作部５を手動操作ハンドル４で
回転駆動させて当該連結ねじ軸２を上下に移動させて弁
構造部１に対する開閉弁操作を行い、例えば地震その他
の緊急時には空気圧制御回路の作動で補助タンク部９か
ら自動操作部８へ一時的に空気圧を供給して弁駆動部１
を閉弁操作させる。また手動・自動切り換え機構３によ
って、通常の自動操作時には手動操作部５が連結ねじ軸
２にねじ係合しない状態にし、手動操作時には手動操作
部５を連結ねじ軸２とねじ係合させ、弁軸連結部６によ
って自動操作時には弁棒の一部を構成するピストン軸７
を連結ねじ軸２に連結させた状態で使用される。さらに
制御部１０によって、自動操作時における開閉弁に必要
なピストン軸７のストロークと停止位置の設定を行う。

【００２９】上記した手動・自動切り換え機構３及び手
動操作部５では、手動操作時には図３（ａ）で示すよう
に連結ねじ軸２に対してハーフナット３０，３１のねじ
３０ａ，３１ａが螺合した状態にセットし、自動操作時
には図３（ｂ）で示すように連結ねじ軸２に対してハー
フナット３０，３１のねじ３０ａ，３１ａが螺合してい
ない状態にセットする必要があり、そのための操作手順
を図２に基づいて説明する。なお、図２は自動操作時に
おけるセット状態を示している。手動操作部５を構成す
るギヤ伝動機構が回転しないように手動操作ハンドル４
を保持すると共に、リング状金具２７を引き下げ操作し
て係止ピン２２によるガイドリング１５とガイドロータ
２５の連結を分離させた状態で切換操作ハンドル２４を
回動させると、この切換操作ハンドル２４に連結されて
いるガイドロータ２５が回動され、ガイドプレート２６
のカム溝２８，２９に収嵌されているガイドピン３２，
３３は、当該カム溝２８，２９に規制されながら軸心Ｃ
₀からの距離距離差に応じて半径方向へ移動され、この
ガイドピン３２，３３が装着されているハーフナット３
０，３１は従動スパイラルギヤ１７の空洞部３４内で水
平方向に沿って拡縮される。従って、ガイドピン３２，
３３の間隔が狭められてハーフナット３０，３１が接近
した図３（ａ）の手動操作時には、ハーフナット３０，
３１を介して手動操作部５が連結ねじ軸２にねじ係合さ
れ、ガイドピン３２，３３の間隔が広げられてハーフナ
ット３０，３１が離間した図３（ｂ）の自動操作時には
連結ねじ軸２に対する手動操作部５のねじ係合は解放さ
れる。

【００３０】このようにして連結ねじ軸２にねじ係合さ
せた手動操作部５は、手動操作ハンドル４を回動操作す
ると回転軸１３を介して主動スパイラルギヤ１４が回動
されので、この主動スパイラルギヤ１４に噛合された従
動スパイラルギヤ１７が連動回転すると共に、当該従動
スパイラルギヤ１７にねじ１６で止着されているガイド
リング１５も連動回転される。従って、従動スパイラル
ギヤ１７の空洞部３４に収嵌されているハーフナット３
０，３１も回転してねじ係合している連結ねじ軸２を回
転駆動させるので、この連結ねじ軸２が上下方向に移動
して被駆動部である弁構造部１に対し弁開閉を行うこと
ができる。上記したように、自動操作時と手動操作時で
は切換操作ハンドルの操作で連結ねじ軸２に対してハー
フナット３０，３１を螺合したり解除した状態に切換操
作を行うが、この切換操作を行った後には係止ピン２２
の先端を係止穴２５ａに嵌合させてガイドリング１５と
ガイドロータ２５をロックさせておく。

【００３１】自動操作部８は、図４の閉弁状態で図示し
ない制御回路の始動スイッチを操作し、給排気ポートＡ
から作動流体である高圧エアを第１空気室５０内へ供給
し、第４空気室５７内の空気を給排気ポートＢから排出
させると、第１空気室５０に供給されたのエアが第１ピ
ストン４２の下面に作用すると共に、流路５２及び連通
路５３を介して第２空気室５６にも供給されて第２ピス
トン４３の内面側に作用し、第２空気室５１内のエアは
呼吸孔４４を介して空隙部４６から排気されると共に、
第４空気室５７内のエアは連通孔５９及び流路６０を介
して給排気ポートＢから排気されるので、第１ピストン
４２と第２ピストン４３はシリンダ４１内で同時に上方
への移動を開始する。これにより、第２ピストン４３に
連結されているピストン軸７が上昇移動されるので、こ
のピストン軸７に連結されている連結ねじ軸２を介して
弁駆動部１の弁体が開弁方向へ引き上げられると共に、
ナット５５を介して連結されている延長軸５４はスライ
ド筒６１内を上方へ移動を開始する。従って、係合部５
４ａと係合受け部６１ａの係止で延長軸５４によって下
方へ拘束されていたスライド筒６１及び操作片６２が解
放されるので、それまで操作片６２でＯＮ作動されてい
た第１リミットスイッチ６４がＯＦＦ作動状態に切り換
え操作され、上記した始動スイッチが解放された後も自
己保持させた状態で作動流体の供給作動が継続される。

【００３２】上記作動により、第１ピストン４２の上面
が仕切り筒４８の下面に当接する図５の位置に到達する
と、当該第１ピストン４２は仕切り筒４８に係止された
状態で上昇を停止するが、第２ピストン４３は第１空気
室５０と第２空気室５６を連通する流路５２を介して引
き続き高圧エアの作用を受けて上昇を続け、ピストン軸
７は連結ねじ軸２及び延長軸５７を連動させながら上昇
移動させる。

【００３３】そして、第２ピストン４３上面のナット５
５がスライド筒６１の下端側に当接する図６の位置に到
達した後には、当該ナット５５がスライド筒６１を押し
上げながら第２ピストン４３はシリンダ４１側からシリ
ンダカバー５８側へ移行されて上昇を続けると共に、延
長軸５４が摺動されていたスライド筒６１が当該延長軸
５４と一緒に上昇を開始する。

【００３４】その後も第２ピストン４３は上昇を続け、
スライド筒６１に押し上げられた操作片６２が第２リミ
ットスイッチ６５のレバーに当接する図７の位置に到達
すると、それまでＯＦＦ作動状態の第２リミットスイッ
チ６５が操作片６２でＯＮ作動状態に切り換え操作さ
れ、この制御信号によって空気圧制御回路が作動して自
動操作部６であるエアシリンダの駆動停止を確認する。
これにより、自動操作部６の操作軸であるピストン軸７
は予め設定した所定のストロークで上昇され、このピス
トン軸７に連結された連結ねじ軸２を介して被駆動部で
ある弁構造部１の弁体を引き上げて開弁操作される。ま
た、弁構造部１に対して閉弁操作を行う場合には、図７
の開弁状態で給排気ポートＢから作動流体である高圧エ
アを第４空気室５７内へ供給し、第１空気室５０内の空
気を給排気ポートＡから排出させると、上記した作動と
逆の作動によって弁構造部１の弁体を引き下げて閉弁操
作される。

【００３５】

【発明の効果】上記した実施例でも明らかなとおり、本
発明の操作軸の駆動装置によると次のような効果を奏す
る。請求項１の駆動装置では、被駆動部に対して操作軸
を軸方向へ直線状に移動させる作動と、回動させながら
移動させる作動の二様が簡単な切り換え操作で容易に得
られるので、単に仕切弁などのバルブアクチュエータと
しての用途だけではなく、多目的なアクチュエータとし
て利用することができる。請求項２の駆動装置では、請
求項１の効果に加えて例えば従来例と同様にバルブアク
チュエータとして使用した場合には、自動と手動の切り
換え操作が容易であると共に、当該切り換えのために機
長を長くすることのない構成が得られ、手動操作を低位
置で安全且つ容易に行うことができる。請求項３の駆動
装置では、エアシリンダのシリンダ筒を短尺にして加工
性を向上させた安価な構造にすることができる。請求項
４の駆動装置では、請求項３の効果に加えて二重ピスト
ン構造にした場合に従来構造でシリンダ筒から突設され
ていた隔壁板を省略することができるので、一段とシリ
ンダ筒の加工性を向上させた安価な構造にすることがで
きる。請求項５の駆動装置では、シリンダケースから突
設して弁開閉の制御を行う操作桿の移動量を減少させて
全体の機長を短くすることができる。請求項６の駆動装
置では、非常時に即応して閉弁操作などの事故防止手段
を行うことができる予備空気圧を、複雑な配管を省略し
た状態で容易に得られる。請求項７の駆動装置では、上
記した全ての効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるバルブアクチュエータを
一部は断面で示す全体正面図。

【図２】図１のバルブアクチュエータの手動・自動切り
換え機構と手動操作部の自動操作時における拡大断面
図。

【図３】図２における本発明の実施例による手動・自動
切り換え機構の要部説明図。

【図４】図１における自動操作部の動作説明図。

【図５】図１における自動操作部の動作説明図。

【図６】図１における自動操作部の動作説明図。

【図７】図１における自動操作部の動作説明図。

【図８】従来例によるバルブアクチュエータを一部は断
面で示す要部正面図。

【符号の説明】

１ 弁構造部 ２ 連結ねじ軸 ３ 手動・自動切り換え機構 ４ 手動操作ハンドル ５ 手動操作部 ６ 操作軸連結部 ７ ピストン軸 ８ 自動操作部 ９ 補助タンク部 １０ 制御部 １１ ケース １２ カバー １３ 回転軸 １４ 主動スパイラルギヤ １５ ガイドリング １６ スプリングピン １７ 従動スパイラルギヤ １８ スラストベアリング １９ スラストベアリング ２０ 座金 ２１ 押さえナット ２２ 係止ピン ２３ コイルスプリング ２４ 切換操作ハンドル ２５ ガイドロータ ２６ ガイドプレート ２７ リング上金具 ２８ カム溝 ２９ カム溝 ３０ ハーフナット ３１ ハーフナット ３２ ガイドピン ３３ ガイドピン ３４ 空洞部 ３６ 係止段部 ３７ アジャストナット ３８ アジャストキャップ ３９ ロックナット ４１ シリンダ筒 ４２ 第１ピストン ４３ 第２ピストン ４４ 呼吸孔 ４５ 隔壁筒 ４６ 空洞部 ４７ ねじ ４８ 仕切り筒 ４９ 間隔保持突起 ５０ 第１空気室 ５１ 第２空気室 ５２ 流路 ５３ 連通孔 ５４ 延長軸 ５５ ナット ５６ 第３空気室 ５７ 第４空気室 ５８ シリンダカバー ５９ 連通孔 ６０ 流路 ６１ スライド筒 ６２ 操作片 ６３ 係止筒 ６４ 第１リミットスイッチ ６５ 第２リミットスイッチ ６６ 補助タンク ６７ 流入管 ６８ 流出管 ６９ 圧力計 ７０ ストップバルブ（ドレン抜き） Ａ 給排気ポート Ｂ 給排気ポート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側を被駆動部に係合させた操作軸を
   手動又は自動操作手段で軸方向へ移動させ、当該被駆動
   部を駆動する操作軸の駆動装置において、 上記操作手段は、上記操作軸を回転駆動させて軸方向へ
   移動させるギヤ伝動機構で構成され、上記操作軸の少な
   くとも中間部の外周にはねじを刻設した連結ねじ軸部分
   を設け、この連結ねじ軸の外周囲には半円状の内周面に
   ねじ部を設けた左右一対のハーフナットを上記ギヤ伝動
   機構に連動する態様で同心状に配設すると共に、当該ハ
   ーフナットを半径方向へ移動させる切り換え機構で上記
   操作軸の連結ねじ軸部分にねじ係合させることを特徴と
   する操作軸の駆動装置。
2. 【請求項２】 上記ハーフナットが手動操作手段で回転
   駆動されるギヤ伝動機構に連結され、上記操作軸の他端
   側に当該操作軸を軸方向へ往復移動させる自動操作用の
   エアシリンダのピストンロッドを連結すると共に、上記
   切り換え機構が手動と自動の切り換え操作を行う請求項
   １に記載した操作軸の駆動装置。
3. 【請求項３】 一端側を被駆動部に係合させた操作軸を
   手動又は自動操作手段で軸方向へ移動させ、当該被駆動
   部を駆動する操作軸の駆動装置において、 上記操作手段は、上記操作軸の他端側にピストンロッド
   を連結して当該操作軸を直進往復駆動させて軸方向へ移
   動させるエアシリンダで構成され、 上記エアシリンダは、給排気ポートを設けたシリンダ筒
   と、このシリンダ筒の内周側へ同心状に配設して当該シ
   リンダ筒の一端側を閉塞すると共に、上記ピストンロッ
   ドが摺動可能に挿通される隔壁筒と、上記シリンダ筒の
   他端側を閉塞するシリンダカバーとでシリンダケースが
   構成され、このシリンダケース内には半断面がＺ字状の
   筒状体で形成したピストンが、内周側を上記操作軸に連
   結させて外周側を上記シリンダ筒の内周面に摺接する態
   様で収容され、上記シリンダカバーを上記シリンダ筒の
   終端部より軸方向の外側へ突出する態様で被着させ、上
   記ピストンの外周側が上記シリンダ筒の終端側へ移動さ
   れた際に、上記シリンダカバー内にピストンの内周側を
   収容させることを特徴とした操作軸の駆動装置。
4. 【請求項４】 上記シリンダケース内には、内周側を上
   記隔壁筒の外周面に摺接させて外周側の開口端部を上記
   ピストン（第２ピストン）に隣接させた半断面が逆Ｌ字
   状の筒状体による第１ピストンと、この第１及び第２ピ
   ストンの間に突設させて外周面に第１ピストンの外周側
   内面が摺接すると共に、所定の移動を行った後の第１ピ
   ストンを係止させる仕切り筒とが収容され、上記第１ピ
   ストンの外周側外面と上記シリンダ筒の内周面の間に
   は、当該第１ピストンに作用する空気圧を上記第２ピス
   トンへも作用させる分岐流路を形成する請求項３に記載
   した操作軸の駆動装置。
5. 【請求項５】 先端側に係合部を形成して基端側を上記
   ピストンロツドの先端に連結させた延長軸と、基端側に
   係合受け部を形成して上記シリンダカバーの軸心を挿通
   して外部に突設すると共に、上記延長軸の係合部が摺動
   可能に嵌合されるスライド筒と、このスライド筒の先端
   に設けた操作片と、この操作片の移動で開閉操作して上
   記エアシリンダが移動する始端及び終端を検出して制御
   信号を発生する検出スイッチとを備えた制御部を設け、
   上記エアシリンダが始端側と終端側を移動する際に上記
   延長軸が上記スライド筒内を摺動する長さ分だけ操作片
   の移動量を少なくした請求項３または請求項４に記載し
   た操作軸の駆動装置。
6. 【請求項６】 上記エアシリンダには、シリンダカバー
   の外周囲に装着されて少なくとも一回の駆動に必要なエ
   アが常時備蓄される補助タンクと、この補助タンクに装
   着された空気圧源に接続される流入口と、上記給排気ポ
   ートに接続される流出口と、非常時には上記補助タンク
   内に備蓄されているエアを上記エアシリンダへ供給する
   空気圧制御回路とを備えた緊急用の補助タンク装置を設
   けた請求項３〜５のいずれかに記載した操作軸の駆動装
   置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載したギヤ伝動機構による
   手動操作手段と請求項６に記載したエアシリンダによる
   自動操作手段を備えた操作軸の駆動装置。