JPS6119206Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はシリンダ駆動式二段開閉バルブの開
閉弁を二段階に開閉する二段開閉シリンダに関す
るもので、全体を同一の径又は異径に形成し、且
つ同一の作動圧力でもつて全開→中開（一段閉
止）→全開（二段閉止）或は全開→中開（一段開
放）→全開（二段開放）の各動作を行い得る様に
なした二段開閉シリンダを提供することを目的と
する。

例えばローリー車やタンク車、ドラム等の定量
出荷を自動的に行なわせる為に主として定量計と
組み合せてシリンダ駆動式二段開閉バルブを用
い、同バルブの開閉弁を二段開閉シリンダに開閉
動作させていた。

従来、この種二段開閉シリンダは二段閉止の場
合を示すと第１図に示す様に小径の第１シリンダ
１とこれより大径の第２シリンダ２とで構成さ
れ、両者を隔壁３にて分割し、夫々に摺動自在に
ピストン４及びストツパーピストン５を内装して
ある。そしてピストン４と第１シリンダ１の側壁
に貫通させた開閉弁駆動用出力軸６とを軸７、ス
トツプローラ８、及び駆動レバー９から成るリン
ク機構を介して連結し、隔壁３にストツパープレ
ート１０を摺動自在に装着し、ストツパーピスト
ン５に取付けたロツド１１の一方端を第２シリン
ダ２より突出させ、これにストツパーナツト１２
を装着してある。そして計量指令に基いて定量計
発信部から開弁信号が発せられると、第１シリン
ダ１の第１ポート１３及び第２シリンダ２の第３
ポート１４より各ピストン前室１５，１６内へ高
圧流体が供給され、第１シリンダ１のピストン背
室１５′の流体は第２ポート１３′から排出され、
第２シリンダ２のピストン背室１６′内の空気は
大気中に連通する第４ポート１４′から排出さ
れ、ピストン４及びストツパーピストン５が図中
右方へ移動する。その結果ピストン４の移動に伴
い、リンク機構を介して出力軸６を回転させ、そ
れに連結させた開閉弁を開放させ、移動端で開閉
弁を全開となす。同時にストツパーピストン５が
ストツパープレート１０を押し乍らストツパーナ
ツト１２にて予め設定された位置まで移動する。
次に定量計発信部から中開（一段閉止）の信号が
発せられると、第２シリンダ２への高圧流体の供
給はそのままで、第１シリンダ１への高圧流体の
供給方向が切換り、第２ポート１３′よりピスト
ン背室１５′へ高圧流体が供給され、ピストン前
室１５内の流体は第１ポート１３より排出され、
ピストン４がストツパープレート１０に当該する
まで左方に移動し、これに伴つて出力軸６が途中
まで回転し、開閉弁は中開（一段閉止）となる。
更に定量計発信部から全閉（二段閉止）の信号が
発せられると、第２シリンダ２への高圧流体の供
給が停止され、ピストン前室１６内の流体は第３
ポート１４より排出され、ピストン４がストツパ
ープレート１０を介してストツパーピストン５を
押動し、中開位置から更に左方へ移動して開閉弁
を完全に閉止する。ところで上記二段開閉シリン
ダに於いてはピストン４を中開位置で確実に停止
させるには、この中開位置でのピストン４の左方
への移動に伴う押圧力で打勝つてストツパーピス
トン５が停止する様にバランスを取れば良い。即
ちストツパーピストン５の右方への押圧力（第２
シリンダ２の推力）をピストン４の左方への押圧
力（第１シリンダ１の推力）と同等か或はそれ以
上に設定してバランスを図れば良い。一般にシリ
ンダの推力はそのピストンに作用する流体の圧力
とピストンの受圧面積の積で表わされる。つまり
ピストン４の左方への推力はこれのピストン背室
１５′内の流体の圧力と、ピストン４の受圧面積
との積で表わされ、ストツパーピストン５の右方
の推力はこれのピストン前室１６内の流体の圧力
とストツパーピストン５の受圧面積の積で表わさ
れる。従つてピストン４とストツパーピストン５
とのバランスを図るには一定条件のピストン４に
対してストツパーピストン５の受圧面積或はこれ
のピストン前室１６内の流体の圧力を大きくして
バランスを図れば良い。ところが、第１シリンダ
１のピストン背室１５′及び第２シリンダ２のピ
ストン前室１６へ供給される流体は通常同一供給
源から適当な分岐管や切換弁等を介して供給され
る為に、両者へ供給される流体の圧力を変えて供
給することは別個に供給源を設けたり、高圧の供
給源を設けたりせねばならず、また供給回路が複
雑になるといつた問題があり実用的ではない為
に、従来の受圧面積によりバランスを図つてい
た。即ち、第１シリンダ１の断面積に対するピス
トン４の有効受圧面積と第２シリンダ２の断面積
に対するストツパーピストン５の有効受圧面積と
はその形状の違いにより異なり、ストツパーピス
トン５の有効受圧面積が小さいので、第２シリン
ダ２を第１シリンダ１に対して大径となし、これ
に伴つてストツパーピストン５を大径となし、こ
れの有効受圧面積を大きくしてバランスを図つて
いる。それであるから第１シリンダ１と第２シリ
ンダ２との隔壁を大きく形成してこれに第２シリ
ンダ２を組付けねばならず、同時に第２シリンダ
２及びストツパーピストン５を大径に形成せねば
ならず、製作工数が増加し、材料費も高くつくの
で全体として高価であつた。また第２シリンダ２
の大型化に伴いこれのピストン前室１６の容量が
大きくなり、ストツパーピストン５の移動速度が
遅くなるので流量を増加させる必要があり、配管
を太くしたりポンプや切換弁等を大型にせねばな
らず実用的ではなかつた。

この考案は上記従来の欠点に鑑み、これを改良
除去したもので、第１シリンダと第２シリンダの
効率に着目し、これを変えることにより第１シリ
ンダと第２シリンダを共に同径でしかも同一の流
体圧力でもつて二段開閉を可能になしたものであ
る。

以下この考案の構成を図面に示す実施例に従つ
て二段閉止の場合を説明すると次の通りである。

第２図に示す様に二段開閉シリンダは同一径の
複動式第１シリンダ１７と単動式第２シリンダ１
８とで構成されており、第１シリンダ１７は直交
方向にバルブの弁軸（共に図示せず）と連結され
る出力軸１９を回転自在に設けた箱体２０とこれ
の両側に嵌合固着した同一径のシリンダパイプ２
１，２２と、一方のシリンダパイプ２１の開放端
に嵌合固着したヘツドキヤツプ２３と他方のシリ
ンダパイプ２２の開放端に嵌合固着した共通の中
間フランジ２４とで構成してある。両シリンダパ
イプ２１，２２内にはそれぞれピストン２５ａ，
２５ｂを摺動自在に配し、両者をコネクチングロ
ツド２６にて連結し、一体に動作する様になして
ある。２７は止め螺子である。２８はクランク機
構を構成する揺動レバーで、その下端をキー２９
を介して出力軸１９に取付け、上部に形成したガ
イド溝３０内にコネクチングロツド２６の中央部
に一体に取付けたスライドブロツク３１を介在さ
せ、ピストン２５ａ，２５ｂ及びコネクチングロ
ツド２６と一体に前後動するスライドロツク３１
をガイド溝３０内で摺動させることにより、揺動
レバー２８を揺動させて出力軸１９を回転させ
る。第１シリンダ１７のピストン前室３２ａはヘ
ツドキヤツプ２３に形成した第１ポート３３ａと
連通し、ピストン背室３２ｂは中間フランジ２４
に形成した第２ポート３３ｂと連通している。第
２シリンダ１８は第１シリンダ１７のシリンダパ
イプ２１，２２と同一径のシリンダパイプ３４
と、これの一方の開放端を嵌合固着する共通の中
間フランジ２４と、他方の開放端に嵌合固着した
エンドキヤツプ３５とで構成してある。シリンダ
パイプ３４内にはストツパーピストン３６を摺動
自在に配し、このストツパーピストン３６の中心
部に貫通させてピストンロツド３７を取付け、こ
れの一方端を中間フランジ２４の中心孔３８を貫
通させて第１シリンダ１７のピストン背室３２ｂ
内に突出させ、他方端をエンドキヤツプ３５の中
心部に貫通固定した円筒状ストツパー３９内を貫
通させて外部に突出させ、これの螺子部３７ｂに
ストツパーナツト４０を螺合してある。このスト
ツパーナツト４０がストツパー３９に当接するこ
とによりストツパーピストン３６の前進位置が規
制される。従つてストツパーナツト４０の位置を
変えることによりストツパーピストン３６の前進
位置を調整できる。第２シリンダ１８のピストン
前室４１ａは中間フランジ２４に形成した第３ポ
ート４２ａと連通し、ピストン背室４１ｂはエン
ドキヤツプ３５に形成した第４ポート４２ｂと連
通している。４３，４４はストツパー３９の外周
に螺合させたナツト及び袋ナツトである。そして
この二段開閉シリンダへは流体供給源４５より図
示した流体供給回路により夫々に同一圧力の流体
が供給される。同図に於いて、４６は減圧弁、４
７は減圧弁４６に接続された主配管、４８は主配
管４７より分岐させた分岐管、４９は主配管４７
に接続した電磁切換バルブで、第１シリンダ１７
の第１ポート３３ａ及び第２ポート３３ｂに連通
する配管５０，５１を介して流体の供給を制御し
て第１シリンダ１７を駆動させる。この電磁切換
バルブ４９は非通電時は主配管４７からの流体を
配管５０及び第１ポート３３ａを介してピストン
前室３２ａへ供給し、ピストン背室３２ｂの流体
を第２ポート３３ｂ及び配管５１を介して外部へ
排出させる。通電時はその逆となる。５２は分岐
管４８に接続した電磁切換バルブで、第２シリン
ダ１８の第４ポート４２ｂに連通する配管５３を
介して第２シリンダ１８へ流体を制御させる。こ
の電磁切換バルブ５２は非通電時は流路を遮断し
通電時は流路を連通して流体を配管５３及び第４
ポート４２ｂを介してピストン背室４１ｂ内に供
給する。尚、第２シリンダ１８の第３ポート４２
ａは大気に連通している。

上記構成に於いてその作用を説明すると、バル
ブ全開の信号が発せられると、両電磁切換バルブ
４９，５２が通電励磁され、流体供給源４５より
減圧弁４６を経て供給される流体は主配管４７及
び分岐管４８へ供給され、主配管４７へ供給され
た流体は電磁切換バルブ４９で制御され、配管５
１及び第２ポート３３ｂを経て第１シリンダ１７
のピストン背室３２ｂに供給され、分岐管４８へ
供給された流体は電磁切換バルブ５２にて制御さ
れ、配管５３及び第４ポート４２ｂを経て第２シ
リンダ１８のピストン背室４１ｂへ供給される。
第１シリンダ１７のピストン背室３２ｂへ供給さ
れた流体は第３図実線で示す様にピストン２５ｂ
を押圧して前方（図中左方）へ移動させ、これに
伴つてピストン２５ａ及びコネクチングロツド２
６が移動し、スライドロツク３１が揺動レバー２
８のガイド溝３０内を摺動し乍ら移動し、揺動レ
バー２８を揺動させて出力軸１９を回動させ、第
４図実線で示す様にバルブ５４の弁５５を全開に
する。ピストン前室３２ａ内の流体は第１ポート
３３ａより配管５０及び電磁切換バルブ４９より
外部へ排出される。一方第２シリンダ１８のピス
トン背室４１ｂへ供給された流体はストツパーピ
ストン３６を押圧して移動させ、これと一体に移
動するピストンロツド３７の螺子部３７ｂに螺合
させたストツパーナツト４０がストツパー３９に
当接するまで移動させるピストン前室４１ａ内の
空気は第３ポート４２ａより外部へ排出される。
次に中開（一段閉止）の信号が発せられると第２
図に示す様に一方の電磁切換バルブ４９のみ通電
が遮断され、第２シリンダ１８のピストン背室４
１ｂへの流体の供給はそのままで第１シリンダ１
７への供給が変わる。即ち、電磁切換バルブ４９
が切換り、流体は配管５０及び第１ポート３３ａ
を経てピストン前室３２ａへ供給され、ピストン
背室３２ｂ内の流体は第２ポート３３ｂ及び配管
５１を経て電磁切換バルブ４９より外部へ排出さ
れる。その結果ピストン２５ａが押圧されて移動
し、他方のピストン２５ｂが中開位置に位置する
ストツパーピストン３６のピストンロツド先端３
７ａに当接するまで移動し、これに伴つてスライ
ドロツク３１が移動し、揺動レバー２８が円開位
置まで揺動し、出力軸１９もそれだけ回転し、第
４図二点鎖線で示す様に弁５５は中開となる。更
に全閉（二段閉止）の信号が発せられると、続い
て他方の電磁切換バルブ５２への通電が遮断さ
れ、これが切換り、第２シリンダ１８のピストン
背室４１ｂへの流体の供給が停止され、逆にピス
トン背室４１ｂ内の流体が第４ポート４２ｂから
配管５３を経て電磁切換バルブ５２より外部へ排
出される。その結果第１シリンダ１７のピストン
２５ａ，２５ｂの押圧力がストツパーピストン３
６に打勝つことになり第３図一点鎖線で示す様に
ピストン２５ｂがピストンロツド先端３７ａに当
接した状態でストツパーピストン３６がストツパ
ー３９に当接するまで後方へ移動し、この時、第
２シリンダ１８のピストン前室４１ａには第３ポ
ート４２を通じて大気が流入し、これに伴つてス
ライドブロツク３１及び揺動レバー２８が動作
し、出力軸１９が回転して第４図一点鎖線で示す
様に弁５５は全閉となる。

上記構成の二段開閉シリンダでは第１シリンダ
１７に対する夫々のピストン２５ａ，２５ｂの有
効受圧面積と、第１シリンダ１７と同一径の第２
シリンダ１８に対するストツパーピストン３６有
効受圧面積とが異なり、ストツパーピストン３６
の有効受圧面積の方がピストンロツド３７の面積
分だけ小さいので、理論上同一作動圧力では第１
シリンダ１７の出力が第２シリンダ１８の出力に
勝ることになるので、中開位置で当接した際スト
ツパーピストン３６はピストン２５ｂの押圧力に
負けて押され、中開位置で停止できないことにな
るが、第１シリンダ１７が駆動するピストン２５
ａ，２５ｂコネクチングロツド２６、スライドブ
ロツク３１、揺動レバー２８及び出力軸１９等の
被駆動物の抵抗等により実際の出力は低下する。
第２シリンダ１８の場合も同様でストツパーピス
トン３６及びピストンロツド３７等の被駆動物の
抵抗により出力が低下する。その効率は第１シリ
ンダ１７の場合は70〜75％程度であり、第２シリ
ンダ１８の場合は90％程度である。従つて第１シ
リンダ１７の内径をD₁、第２シリンダ１８の内
径をD₂、ピストンロツド３７の直径をｄ、流体
の圧力をＰ、揺動レバー２８の作用点と支点との
長さをＬとすると、第１シリンダ１７の出力は π／４D₁ ²×Ｐ×Ｌ×0.7〜0.75となり 第２シリンダ１８の出力は π／４（D₂ ²−d²）×Ｐ×Ｌ×0.9となる。

従つてπ／４D₂ ²×Ｐ×Ｌ×0.7〜0.75＜ π／４（D₂ ²−d²）×Ｐ×Ｌ×0.9 となる様に第２シリンダ１８の内径D₂及びピス
トンロツド３７の直径ｄを設定すればよい。尚、
上記左式は被駆動の負荷が作用しない状態を示
し、被駆動物の負荷が作用すると更に小さくな
る。この様に第２シリンダ１８の内径D₂及びピ
ストンロツド３７の直径ｄを設定しておけば、第
２シリンダー１８の内径D₂が第１シリンダ１７
の内径D₁と同一径又はそれより小径（D₂≦D₁）
で、しかも流体の圧力が同一であつても、中開位
置に於いてストツパーピストン３６はピストン２
５ｂの押圧力に打勝ち確実に停止することにな
る。

尚、上記構成では第１シリンダ１７と第２シリ
ンダ１８とが同径もしくはそれ以下であるので、
従来から使用されている複動シリンダに若干の改
良を加えるだけで構成することができる。即ち、
従来の複動シリンダの一方のエンドキヤツプを中
間フランジ２４に取替えこれに第２シリンダ１８
を付加すれば良い。

また、第１シリンダ１７をシリンダ本体外にピ
ストンロツドを突出させ、これにクランク機構を
設けた片ロツド型シリンダとしても上記と同様に
適用できる。この場合第１シリンダ及び第２シリ
ンダ共にピストンロツドの存在により有効受圧面
積が小さくなるが、第１シリンダの有効受圧面積
をａ、第２シリンダの有効受圧面積をｂとすれ
ば、両者の関係をａ＜ｂとなる様にピストンロツ
ドの径を設定すればよい。

以上説明した様にこの考案はコネクチングロツ
ドで連結された２個の同径のピストンの往復動
を、該２個のピストン間のコネクチングロツドに
係合させた揺動レバーを介して回転運動に変換し
てバルブ開閉用の出力軸に伝達する第１のシリン
ダの一方端に共通の中間フランジを挟んで同径若
しくはそれ以下の径の第２シリンダを取付け、当
該第２シリンダ内に摺動自在に挿入したストツパ
ーピストンのピストンロツドの一方端を中間フラ
ンジを貫通させて第１シリンダ内に突出させてな
り、特に、第１シリンダの内径をD₁、第２シリ
ンダの内径をD₂、ストツパーピストンのピスト
ンロツド径をｄ、揺動レバーの作用点と支点との
長さをＬ、流体圧力をＰ、第１のシリンダの被駆
動物抵抗による出力効率を70〜75％、第２のシリ
ンダの被駆動物抵抗による出力効率を90％とした
とき、第１のシリンダの出力 π／４D₁ ²×Ｐ×Ｌ×0.7〜0.75 より、第２シリンダの出力 π／４（D₂ ²−d²）×Ｐ×Ｌ×0.9 が大きくなるように、D₂≦D₁の関係を保持して
第２シリンダの内径D₂及びストツパーピストン
のピストンロツド径ｄを設定するようになしたか
ら、第２シリンダの内径を第１シリンダの内径と
同径もしくは小径とし、かつ、両者に同一の流体
圧力を加えて支障なく第１シリンダのピストンを
第２シリンダのストツパーピストンの位置で停止
させることができ、これによつて、バルブを二段
階に開閉させることができ、第２シリンダの構造
を小型化して製作を容易化でき、かつ、共通の流
体圧源を利用できて流体圧供給回路を簡単化でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二段開閉シリンダの構成を示す
断面図、第２図は本考案に係かる二段開閉シリン
ダの構成を示す断面図、第３図はその動作を説明
する断面図、第４図はバルブ側の作動状態を示す
要部断面図である。 １７……第１シリンダ、１８……第２シリン
ダ、１９……出力軸、２４……中間フランジ、２
５ａ，２５ｂ……ピストン、３６……ストツパー
ピストン、３７……ピストンロツド、３９……ス
トツパー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 コネクチングロツドで連結された２個の同径の
   ピストンの往復動を、該２個のピストン間のコネ
   クチングロツドに係合させた揺動レバーを介して
   回転運動に変換してバルブ開閉用の出力軸に伝達
   する第１のシリンダの一方端に共通の中間フラン
   ジを挟んで同径若しくはそれ以下の径の第２シリ
   ンダを取付け、当該第２シリンダ内に摺動自在に
   挿入したストツパーピストンのピストンロツドの
   一方端を中間フランジを貫通させて第１シリンダ
   内に突出させてなり、特に、第１シリンダの内径
   をD₁、第２シリンダの内径をD₂、ストツパーピ
   ストンのピストンロツド径をｄ、揺動レバーの作
   用点と支点との長さをＬ、流体圧力をＰ、第１シ
   リンダの被駆動物抵抗による出力効率を70〜75
   ％、第２シリンダの被駆動物抵抗による出力効率
   を90％としたとき、第１シリンダの出力 π／４D₁ ²×Ｐ×Ｌ×0.7〜0.75 より、第２シリンダの出力 π／４（D₂ ²−d²）×Ｐ×Ｌ×0.9 が大きくなるように、D₂≦D₁の関係を保持して
   第２シリンダの内径D₂及びストツパーピストン
   のピストンロツド径ｄを設定するようになしたこ
   とを特徴とする二段開閉シリンダ。