WO2003106846A1

WO2003106846A1 - 空気圧アクチュエータ

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Publication number: WO2003106846A1
Application number: PCT/JP2003/007547
Authority: WO
Inventors: 野村　泰之
Original assignee: 株式会社キッツ
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2003-12-24
Also published as: CN100342142C; JP2009103318A; CN1662747A; US7100493B2; JPWO2003106846A1; CA2488899C; JP4376780B2; US20050166752A1; CA2488899A1

Abstract

　ピストンの往復運動時に、ピストン自体が軸方向や回転方向に傾く現象を防止し、ピストンの安定した往復運動を長期に亘り維持することができ、さらに、シリンダーとピストンとのシール性の確認検査を簡易に、しかも短時間で確実に検査を行なうことができると共に、作動検査、外部リーク検査を同時に行なうことができる空気圧アクチュエータを提供すること。　シリンダー２と、該シリンダー２内に回動可能に配設された出力軸５と、該出力軸５に設けたピニオン４と、該ピニオン４と噛合するラック歯７を設けたピストンロッド８と、該ピストンロッド８の両端に設けたピストン６，６とから成る空気圧アクチュエータ１において、前記シリンダー２と前記ピストン６により囲繞された圧力検査室１３と、該圧力検査室１３と外部とを連通する圧力検出孔１４を設けた空気圧アクチュエータである。

Description

明細書空気圧ァクチユエータ技術分野

本発明は、圧縮空気によって発生した E線運動（往復運動）を回転運動に変換して出力軸を回動させる空気圧ァクチユエータに関し、特に、

'略 9 0 ° 'の回転によりポールやジスク等の弁体を開閉するためのボールバルブ、バタフライバルブその他の回転弁に適用される空気圧ァクチュエータに関する。背景技術

従来より、パルプ用空気圧ァクチユエータは、直線運動（往復運動）を回転運動に変換するための運動変換機構を内蔵し、この運動変換機構によって変換された出力軸の回転力を、この出力軸と連結したステムに伝達して、ポールパルプ、バタフライパルプ等の回転弁の弁体を開閉駆動する構造を採用しており、このァクチユエータに内蔵される運動変換機構には、スコッチヨーク式、ラックピニオン式等が知られているが、特に、小型のァクチユエータには、ラックピニオン式が多く採用されている。 .

ところで、このラックピニオン式の構造は、通常、シリンダー内にピ二オンを設けた出力軸を回動可能に配設し、シリンダー内に一対のビストンを往復運動可能に設け、このピストンにそれぞれラックを設け、このラックとピニオンとを嚙合わせてピストンの往復運動を回転運動に変換させるようにしている。

ところ力 S、前記ラックピニオン式の空気圧ァクチユエータにおいては、ビストンの作動時の傾きをピニオン及ぴピストンのラックの有効径を基準にして、ビストンの外径とシリンダ一の内径の搢動面で規制しているのが通常であり、特に、ピストンの往復運動時にピストン自体が軸方向や回転方向に傾く現象が生じため、ピストンが破損したり、ピストンの搢動面がカジリ等の原因により'、出力効率を低下させる等の問題を有していた。

これらの問題点に対応した従来技術として次のものが提案されている特開昭 5 3— 1 0 3 9 1 5号公報（以下、特許文献 1 という）には、ピストンの往復運動時の傾き現象を防止する構造として、ピ-オンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドの両端にビストンを設け、ラック歯の支持部分に取り付けた走行路に対して、シャフトにキーを用いて固着した環体を転がり接触させて課題点に対応したものがある。

また、実用新案登録第 2 5 6 1 3 6 2号公報（以下、特許文献 2という）には、ラック面の長手方向に沿ってガイドレールを設け、このガイドレールを出力軸の外周面に案内自在に配置したァクチユエ一タが知られている。

上記の何れの公報も、圧縮空気と圧縮ばねを動力源としパルプを開閉させるようにしたァクチユエータにおいて、ビストン自体が軸方向や回転方向に傾く現象を軽減することを可能にした技術であるが、特許文献 1に記載の技術ではラックと接触するための環体部品が必要で.あることに加え、出力軸がシリンダ中心に対して偏心している構造のァクチユエータの場合、上記環体はァクチユエータのシリンダ内径に干渉してしまい、これを避けるために上記環体に替えて特殊形状の接触部材を用いなければならない。

また、特許文献 2に記載の技術ではラックを支持するガイドレールをァクチユエータボディに固定する必要であるなど、部品点数が増え、ァクチユエータの構造が複雑なものとなっていた。

更に、高出力のスプリングリターン型ァクチユエータの場合には、圧縮ばねは寸法が大きくその弹発カも大きいものとなるが、圧縮ばねは螺旋状に形成されているから、その伸縮に伴つて圧縮ばねの端部がばね径の円周方向に後退する作用が顕著になる。その上、圧縮ばねの端部はピストンに押圧されているから、圧縮ばね端部の後退作用に伴ってピストンが回転し、ピストンに一体に設けられたラックが傾いて、出力軸に一体に設けられたピニオンに片当たりし、ァクチユエータの寿命を短くする恐れがあった。

特許文献 2には、圧縮ばねを収納しているシリンダの端部に一体に設けられた閉塞板に、圧縮ばねの伸縮に伴って、上記シリンダ内に空気を取り入れたり、シリンダから空気を外部に放出したりする通気孔を設けている。

この通気孔は、圧縮ばねの端部を避けた位置に設けられているが、ァクチユエータを小型化する場合には、圧縮ばねの端部が通気孔を塞ぐ恐れがあるばかりでなく、ァクチユエータが屋外で用いられるような場合にはこの通気口から雨水等が浸入する恐れがあった。

本発明は、従来の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、ピストンの往復運動時に、ピストン自体が軸方向や回転方向に傾く現象を防止し、ピ.ストンの安定した往復運動を長期に亘り維持することができ、さらに、シリンダーとピストンとのシール性の確認検查を簡易に、しかも短時間で実に検査を行なうことができると共に、作動検査、外部リ一ク検查を同時に行なうことができる空気圧ァクチュエータを提供することにある。

更に、複作動型のァクチユエータにおいてち、ァクチユエータの分解時に圧縮ばねが飛び出すことのない構造で、圧縮ばね収容側でもァクチユエ一タの開度調整が可能であり、圧縮ばねを収容したシリンダ内に雨水等が浸入することなく通気孔を設けることができ、且つァクチユエタ外形からの突出部が少ない空気圧ァクチユエータを提供することにある。発明の開示

上記の目的を達成するため、本発明は、シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドと、該ピストン口ッドの両端に設けたビストンとから成る空気圧ァクチユエ一タにおいて- 前記シリンダ一と前記ビストンにより囲繞された圧力検査室と、該圧力検查室と外部とを連通する圧力検出孔を設けた空気圧ァクチユエータである。また、本発明は、前記圧力検查室の内圧を検出するための圧力センサーを圧力検査室又は圧力検出孔に設けたものである。

また、他の発明は、シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドと、該ピストンロッドの両端に設けたビストンとから成る空気圧ァクチユエータにおいて、前記シリンダ一の内径を Dとし、前記ピストンの中心線と前記ピニオンの中心線との離間距離を e とした場合、 0 . 2 D < e < 0 . 3 5 Dとすることにより、ピストンの中心線とラック歯のピッチ線とを一致させた空気圧ァクチユエータである。

更に他の発明は、シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドと、該ピストン口ッドの両端に設けたピストンとから成る空気圧ァクチユエータにおいて、ピストンロッドのラック歯の上下にリブを設け、このリブの端部を、出力軸の外周に当接した空気圧ァクチユエータであり、上部のリブに、ラック歯が視.認可能な開口部を設けものである。

更に他の発明は、シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドと、該ピストンロッドの両端に設けたピストンとから成り、スプリングを有する単作動型の空気圧ァクチユエ一タにおいて、スプリングを圧縮するスプリングリテーナにリテーナガイドを設け、このリテーナガイドによってスプリングリテーナを案内自在に設け、リテ一ナガイドにストッパボルトを装入した空気圧ァクチユエータであり、前記リテーナガイドを円筒状としている。

更に他の発明は、シリンダーと、該シリンダ一内に回動可能に酉己設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドと、該ピストンロッドの両端に設けたピストンとから成り、スプリングを有する単作動型の空気圧ァクチユエ一タにおいて、スプリングを収納する円简状スプリングケースの外周面に通気孔を設けた空気圧ァクチユエータである。また、前記スプリングケースにフランジ部側面を設け、この側面にァクチユエータ本体の圧力給排ロと圧力給排室を連通する連通孔の端部を閉塞する閉塞部を突設し、この閉塞部に隣.接して前記連通孔を配置したのであり、また、前記通気孔に、ァクチユエータ下方方向に開口部を有するエルポを取付けた空気圧ァクチユエータである。

本発明によると、ビストンの中心線とラック歯のピッチ線とを一致させた状態で、ラック歯とピ-オンとを嚙合させることができるので、ピストンの安定した往復運動を長期に亘り維持することができる。

更に、シリンダー内に圧力検査室を設け、検査時には、この圧力検査室の内圧を圧力検出孔を介して検出することで、多くの手間、時間を要していたシリンダ一とピストンとのシール性の確認検査を簡易にし、しかも短時間で確実な検査を行なうことができると共に、作動検查、外部リーク検査を同時に行なうことができ、検査作業を行う作業者の負担を軽減することができる。

更に、圧力センサーの取付設置により、シリンダーとピストンとのシール性に異常を検知したとき、遠隔地に知らせることが可能となった。更に、自動操作運転中においても、シリンダーとピストンとのシール性の検查を行なうことができる。

更に他の発明によると、ラック歯を設けたピストンロッドは、出力軸あるいは出力軸外周に装着された円筒状スラスト軸受にガイドされて回転しょうとするのが防がれ、ビストンロッドとピ二オンとの偏当たり現象を防いでビストンの往復運動を一層安定させることができる。また、製品の組込時において、ラック歯とピニオンとの嚙合を目視により容易に確認でき確実に嚙合させることができ、組立作業を容易かつ確実に行うことができる。

また、単作動型の空気圧ァクチユエータであっても、複作動型の空気圧ァクチユエタの場合と同様にビストンの往復運動を安定させることができ、この場合、複作動型のシリンダーをそのまま共用できる。更に、円筒状のリ.テーナガイドを用いた場合には、作動が安定化し、組立が容易となる。また、高出力のァクチユエータとしても使用できる。

更に、スプリングケースの外周面に通気孔を設けていることにより、この通気孔が塞がれるおそれがなく、更には、雨水等の浸入を防いでこの通気孔の通気性を維持することができる。また、違通孔の端部を閉塞する閉塞部を突設し、この閉塞部に隣接して通気用ェルポを配設するようにすれば、このエル,ボの損傷を防ぐことができる。さらに、シリンダー、ピストン、ピストンロッド等をアルミダイカスト製にすることにより、大幅な軽量化が可能となる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明における空気圧ァクチユエ一タのー実施例を示した斜視図である。

第 2図は、第 1図の断面図である。

第' ³図は、圧力^排口と圧力検出孔（圧力検出口）の位置関係を示した正面図である。

第 4図は、本発明における空気圧ァクチユエータのポート部位と検査治具のポート部位の一部切欠き断面図である。

第 5図は、第 1図の空気圧ァクチユエータの分解斜視図である。第 6図は、他の発明におけるビストンロッドの斜視図である。

第 7図は、第 2図における A— A線断面図である。

第 8図は、更に他の発明における空気圧ァクチユエータの実施例を示した断面図である。

第 9図は、第 8図におけるスプリングケースの斜視図である。

第 1 0図は、更に他の発明における空気圧ァクチユエータの他の実施例を示した断面図である。

第 1 1図は、第 1 0図におけるスプリングユニット部の分解斜視図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に設述するために、添付の図面によってこれを説明する。

本発明における実施例を第 1図及び第 2図に示す。本発明における空気圧ァクチユエータ 1は、アルミダイカスト製であり、単一部品であるシリンダー 2 と、該シリンダー 2の両端を〇リング 1 5 a、 1 5 aでシールしながらそれぞれ被蓋するエンドカバー 3， 3と、ピニオン 4を一体又は別体に設けた出力軸 5と、該'出力軸 5を挟んだ対向位置に設けた一封のアルミダイカスト製のピストン 6， 6 と、該一対のピストン 6， 6を両端に設けると共に、前記ピニオン.4と嚙合するラック歯 7を形成したアルミダイカスト製のビストンロッド 8 と、前記ビストン 6の外方向側面 6 aを内壁とする圧力給排室 9 , 1 0と、該圧力給排室 9， 1 0 と連通孔 9 a， 1 0 aを介してそれぞれ連通した圧力給排ロ 1 1， 1 2 と、前記シリンダー 2の内周面 2 a と前記一対のピストン 6， 6の内方向側面 6 b , 6 bにより、囲繞された圧力検查室 1 3と、該圧力検査室 1 3と外部とを連通する圧力検出孔 1 4とから構成されている。

前記一対のビストン 6には、装着溝 6 cおよび 6 dが形成されており、装着溝 6 cに Oリング 1 5 bを装着し、装着溝 6 dにはビストンベアリング 1 6を装着して、シリンダー 2の内周面 2 aに搢動可能に設けている。

該一対のピストン 6， 6は、シリンダー 2内に回動可能に配設された出力軸 5を挟んだ対向位置に設け、このピストン 6， 6はピストンロッド 8の両端に一体又は別体に設けている。

本実施例においては、ピストン 6は、ポルト 1 9により Oリング.1 5 cを介してピストンロッド 8に固定しており、この固定面は、第 2図においてポノレト 1 9の中心軸を中心に上下対称としているので、ピストン 6に偏荷重がかかることなく、摺動時のビストン 6の傾き現象を防止することができる。

該ピストンロッド 8には、ラック歯 7を形成して設けており、該ラック歯 7と前記出力軸 5に一体又は別体に設けたピニオン 4とを嚙合させている。

このとき、第 2図に示すように、前記シリンダー 2の内径を Dとし、前記ビストン 6の中心線 6 f と前記ピニオン 4の中心線 4 a との離間距離を e とした場合、 0 . 2 Dく eく 0 . 3 5 Dとすることにより、ビストン 6の中心線 6 f とラック歯 7のピッチ線 7 aとを一致させた状態で、前記ラック歯 7と前記ピニオン 4とを嚙合させている。

ァクチユエータの出力が大きく、ピストン 6の動作、あるいはスプリングの後退作用が顕著になる場合には、第 6図の他の発明に示すように、ラック上下の長手方向に、板状のリブ 2 8を延設したピストン口ッド 2 6とする。ビストンロッド 2 6において、上部のリプ 2 8には、ァクチユエータ組立ての際、ラック歯 2 7とピニオンとの嚙合を目視により確認可能な開口部 2 9を設けている。 .

このピストンロッド 2 6はアルミダイキャスト製としており、上記リプ 2 8や開口部 2 9を容易に形成可能である。，

前記シリンダー 2の内周面 2 a と、前記ビストン 6のそれぞれの外方向側面 6 a と、エンド力パー 3とで囲繞された圧力給排室 9， 1 0を設けており、該圧力給排室 9， 1 0は、第 3図に示すように、上下に平行配置された連通孔 9 a， 1 0 aを介して圧力給排ロ 1 1 , 1 2とそれぞれ連通しており、該圧力給排ロ 1 1， 1 2の内面には、螺子部 1 1 a， 1 2 aを形成している。 - また、前記エンド力パー 3は、ボルト孔縁部位を座面状 3 aに形成しており、該座面状 3 aを介して、六角ポルト 1 7を用いて前記シリンダ一 2に取付固定し、該エンド力パー 3の中心には、ストッパポノレト 1 8 を設け、ピストン 6とピストンロッド 8を固定する固定ポルト 1 9に当接して、作動端の開度の微調整を行なう。

また、本実施例では、電磁弁の出力ポート（図示せず）は、前記圧力給排ロ 1 1 , 1 2に図示しない Oリングを介して直接取付け、取付けネジ（図示せず）でシリンダー 2の突設部（ポート部） 2 bに形成したネジ部 2 cに螺合して、電磁弁（図示せず）をシリンダー 2に直接罔定する構造となっている。

前記シリンダー 2内には、該シリンダー 2の内周面 2 a と前記一対のピストン 6， 6の内方向側面 6 b， 6 bにより、囲繞された圧力検查室 1 3を設けており、該圧力検査室 1 3は、圧力検出孔 1 4を介して圧力検出口 2 0と連通し、該圧力検出口 2 0は、シリンダー 2の突設部 2 b に直接取り付ける前記電磁弁（図示せず）との干渉を避けるため、第 3 図に示すように、前記突設部 2 より下方位置に設けている。

また、前記圧力検出孔 1 4に圧力センサー（図示せず）を取付けて、シリンダー 2内の内圧を常時管理し、圧力漏洩を検知した際には、異常を知らせる信号を発信させるようにすることができる。

次に、実施例の作用を説明する。

第 2図に示すように、矢印の実線で示すように、圧力給排ロ 1 1より連通孔 9 aを介して圧力給排室 9内に圧縮空気を供給することで、ビストン 6とピストンロッド 8が A方向へ摺動し、圧力給排室 1 0內の空気を圧力給排ロ 1 2より排出する。

この移動に伴って、前記ビストン口ッド 8に形成したラック歯 7と嚙合したピニオン 4を時計方向に回動させるため、.出力軸 5に連結したポ —ルバルブ等の弁体 (図示せず）を略 9 0。回転させて弁体の開閉動作が行なわれる。

次いで、前記の状態から前記圧力給排室 9內を排気に切り換えると同時に、矢印の鎖線で示すように、圧力給排ロ 1 2より連通孔 1 0 aを介して圧力給排室 1 0'内に空気を供給することで、ピストン 6とピストン口ッド 8が B方向へ摺動し、圧力給排室 9内の空気を圧力給排ロ 1 1より排出する。 '

この移動に伴って、前記ビストンロッド 8に形成したラック歯 7と嚙合したピニオン 4を反時計方向に回動させるため、出力軸 5に連結したボールパルプ等の弁体（図示せず）を略 9 0 ° 回転させて弁体の開閉動作が行なわれる。

このとき、前記シリンダー 2の内径を. Dとし、前記ピストン 6の中心線 6 f と前記ピニオン 4の中心線 4 a との離間距離を e とした場合、 0 . 2 D < e < 0 . 3 5 Dとした。

このように、 0 . 2 Dく eく 0 . 3 5 Dとした限定理由は次のとおりである。

0 . 2 Dを下回ると、ピニオン 4に内挿される出力軸 5の軸径が細くなってしまったり、出力軸 5の略 9 0 ° 回転に必要なラック歯 7の歯数を確保することが難しくなってしまったりするなど、空気圧ァクチユエータ 1の駆動力の伝達に影響を及ぼしてしまうことが判明した。

一方、 0 . 3 5 Dを上回ると、ピストンロッド 8がシリンダー 2内に組み込まれる際に、シリンダー 2の内壁や、シリンダー 2に挿入された出力軸 5 と一体となったピニオン 4に干渉してしまい、これを回避するためには、シリンダー 2の径を大きくしたり、ピ-オン 4の配置部のみを別部品として大きな空間を確保する必要があるなど、空気圧ァクチュエータ 1の木きさや部品点数に影響を及ぼしてしまうことが判明した。そこで、 eの値を前記範囲とすることにより、駆動力の伝達や組立て容易性にも配慮しつつ、シリンダー 2の径を大きくしたり、シリンダー 2の部品点数を増やすことなく、ピストン 6の中心線 6 f とラック歯 7 のピッチ線 7 a とを一致させた状態で、前記ラック歯 7と前記ピニオン 4とを嚙合させたことで、摺動時のビストンの傾き現象を防止することを可能にしており、出力効率の.低下を防止している。前記したように、圧力給排室 9， 1 0は、連通孔9 &， 1 0 aを介して圧力給排ロ 1 1 , 1 2とそれぞれ連通しており、該違通孔 9 a , 1 0 aを上下に平行配置することで、前記圧力給排ロ 1 1， 1 2から圧力給排室 9， 1 0への空気供給路の長さを短くすることを可能にしている。

また、前記エンド力パー 3のボルト孔縁部位を、エンド力パー 3と一体に座面状 3 aに形成することにより、固定ポルトとして、六角ポルト 1 7の使用が可能となり、また、座面状 3 aの外径がボルトの六角対辺以内としているため、ポルト締め込み時に生じる座面の塗装の傷部分が露出することなく、且つ、座金を使用しなくても、座面と六角ポルト 1 7 との接触面圧が高く維持されるため、ボルトの締め付け伝達トルクが低下することなく、締め付け状態を確実に維持している。

また、シリンダー 2の両端に取付設置されたエンド力パー 3 , 3は、同一形状であるため、共用することが可能であり、また、ストッパボルト 1 8を取り換えるだけで、開側 ·閉側のどちらも任意の開度での作動制限ができる。

即ち、中間開度調整が可能である。

また、前記シリンダー 2の内周面 2 a と前記一対のピストン 6 , 6の内方向側面 6 b， 6 bにより、囲繞された圧力検査室 1 3を設けており、検查時には、該圧力検査室 1 3の内圧を圧力検出孔 1 4を介して検出することで、圧力給排室 9を構成するシリンダー 2とピストン 6、 ¾ぴ圧力給排室 1 0を構成するシリンダー 2とピストン 6のシール性を同時に検査することを可能にしている。

勿論、一方側のシリンダー 2とピストン 6のシール性を確認することもできる。

また、前記圧力検出孔 1 4に圧力センサー（図示せず）を取り付けることで、シリンダー 2内の内圧を常時管理し、圧力漏洩を検知した際には、異常を知らせる信号を発信し、遠隔地へ知らせることができる。本実施例においては、空気圧ァクチユエータ 1の組立後の作動検査、シリンダー 2とピストン 6とのシール性検査、及ぴ外部リ一ク検查をする一例として、第 4図に示すように、圧力流体（圧縮空気）のシリンダ一 2内への供給は、圧力給排ロ 1 1， 1 2力ら交互に行うことができ、また、同時供給もできると共に、圧力検出孔 1 4 (圧力検出口 2 0 ) をシールすることができる構造.から成る検査治具 2 1を用意して水没検査を行なう。

圧力流体（圧縮空気）の交互供給による作動検查、即ち、圧力給排ロ 1 1 (又は 1 2 ) から連通孔 9 a (又は 1 0 a ) を介して圧力給排室 9 (又は 1 0 ) 内に圧力流体を供給し、該圧力流体をピストン 6に作用させ、シリンダー 2内を正常に摺動可能であるかを確認した後、前記圧力供排ロ 1 1 , 1 2から同時に圧力流体を供給し、圧力検査室 1 3の内圧を圧力検出孔 1 4を介して検出し、その測定値から前記圧力給排室 9， 1 0を形成するシリンダー 2とピストン 6とのシール性を確認すると共に、同時に、シリンダー 2、エンドカバー 3、或いはその他部材の繋ぎめからの外部リークを確認する。

即ち、作動検査、シリンダー 2とピストン 6 とのシール性検査、及ぴ外部リ一ク検查を同時に行なうことを可能にしている。

ァグチユエータ使用時には、第 5図に示すように、圧力検出孔 1 4を、シールヮッシャ 3 1を介してポルト 3 2により塞ぎ、圧力検査室 1 3を密閉空間とする。ァクチユエータの分解時には、まずこのポルト 3 2を緩めることにより、仮に圧力検査室 1 3に圧力が内封された場合でも、これを除圧することができ、圧力検査室を大気圧とした状態で安全にァクチユエータの分解作業を行うことができる。

常時圧力検査を行なう場合は、前記圧力検出孔 1 4に圧力センサー（図示せず）を取付けて、シリンダー 2内の内圧を常時管理し、圧力漏'洩を検知した際には、異常を知らせる信号を発信して、遠隔地からの管理を可能にしている。 ■

板状のリブ 2 8を延設したビストンロッド 2 6を用いる場合には、上記リブ 2 8の端面 2 8 aは、出力軸の外周、より好ましくは出力軸 5の外周とシリンダ 2との間に装着された円筒状の上部スラスト軸受 3 0 a、下部スラスト軸受 3 0 bからなるスラスト軸受 3 0 (本実施例では金属製）の外周に当接させることができる。このスラスト軸受 3 0は、出力軸 5の回転を円滑にするために出力軸 5 と、ンリンダ 2との間に配置され、その形状も軸方向に長い.円筒状であることから、本発明のァクチユエ一タのように、ピストン 6の中心線とラック歯 2 7のピッチ線とがー致していることにより、シリンダ 2の中心に対して出力軸 5が偏心している構造であっても、ビストンロッド 2 6のガイド部品がシリンダ 2の内径に接触することなく、ピストンロッド 2 6は円筒状スラスト軸受 3 0にガイドされ、その回転を防ぐことができ、ラックとピニオン機構による偏当たり現象を防ぐことができる。なお、リブ 2 8をピストンロッド 2 6の上下に設けることにより、後述する単作動型の空気圧ァクチユエ一タにおいて、スプリングュニットをシリンダ一 2の左右どちらに配置しても、別途のビストン口ッドを用いることなく、スプリングの圧縮に伴うビストンロッドの回転を防ぐことができる。

更に他の発明における空気圧ァクチユエータの実施例を第 8図に示す _c 図のように、スプリング 2 3を有する単作動型の空気圧ァクチユエータ 1 Aであってもよく、この場合、前記複作動型の空気圧ァクチユエータ 1の両端に取付設置された何れか一方のェンドカパー 3を取り外し、力セット式スプリングュ-ット 2 2 Aを取付設置することで容易に変換することができる。該単作動型の空気圧ァクチユエータ 1 Aにおいて、圧力給排ロ 1 2より連通孔 1 0 aを介して圧力耠排室 1 0内に空気を供給することで、ピストン 6 とピストンロッド 8が B方向へ摺動し、それに伴って、スプリング 2 3を圧縮しながら、圧力給排室 9内の空気を圧力給排ロ 1 1より排出する。

この移動に伴って、前記ビストン口ッ.ド 8に形成したラック歯 7と嚙合したピニオン 4を反時計方向に回動させるため、出力軸 5に連結したボールバルブ等の弁体 (図示せず）を略 9 0 ° 回転させて弁体の開閉動作が行なわれる。

前記圧力給排室 1 0内に充填された空気を電磁弁（図示せず）を介して外部に排出すると、圧縮された前記スプリング 2 3の反力でビストン 6とピストンロッド 8が A方向に押し戻され、ピニオン 4を時計方向に回動させるため、出力軸 5に連結したポールパルプ等の弁体（図示せず）を略 9 0 ° 回転させて弁体の開閉動作が行なわれる。

このとき、前記した複作動型の空気圧ァクチユエータ 1と同様に、ピストン 6 の中心線 6 f とラック歯 7のピッチ線 7 a とを一致させた状態で、前記ラック歯 7と前記ピニオン 4とを嚙合させているので、摺動時のピストン 6の傾き現象を防止することが可能となり、出力効率の低下を防止している。

スプリング 2 3を収納する有底円筒状のスプリ.ングケース 3 3には、. スプリングケース 3 3の中心軸と同軸に、ァクチユエ一タの開度調整用のストッパボルト 1 8を取り付けていると共に、' このストッパボルト 1 8と同心円周上に位置するように複数本のリテーナボルト（六角穴付きポルト） 3 4を取り付け、このリテーナガイドであるリテーナポルト 3 4によってスプリングリテーナ 3 5を案内自在に設けている。

スプリングュニット部 2 2 Aの組立て時には、有底円筒状のスプリングケース 3 3の底面内面と複数段を有する筒状スプリングリテーナ 3 5 の外端部位との間にスプリング 2 3を配置し、次いで、スプリングリテーナ 3 5を押してスプリング 2 3を圧縮した状態で、リテーナポルト 3 4をその頭の部分がビストン 6側となる向きでスプリングリテーナ 3 5 の内端部に設けられた揷入孔 3 5 aに揷入し、スプリングケース 3 3の底部内面に固定し、これをスプリ-ングユニット部 2 2 Aとする。スプリング 2 3は、このスプリングユニット部 2 2 A内に若干圧縮された状態 'で保持されることから、このスプリング 2 3が飛び出すことはない。

スプリングュ二ット部 2 2 Aをシリンダ 2に固定した場合には、スプリングリテーナ 3 5の外端部は、ピストン 6の外方向周縁部内径に設けられた段部 6 eに当接する。なお、スプリング 2 3は更にやや圧縮された状態となる。

スプリングリテーナ 3 5の保持部材となる複数本のリテーナボルト 3 4群の内方に設けたストッパポルト 1 8は、ァクチユエ一タの開度調整用であり、シリンダー 2内に配置されたストッパポルト 1 8の端部を、リテーナボルト 3 4の頭部よりもシリンダー 2の内方に突出させて、ピストン 6に当接させることにより、リテーナポルトが干渉することなくァクチユエ一タの開度調整ができるようにしている。このストッパポルト 1 8は、所定の開度となるように位置を調節した後に、シールヮッシャ 3 6を介してナツト 3 7により.スプリングケース 3 3に.固定する。このように、スプリングュニット部 2 2 Aによりスプリング 2 3の飛ぴ出しを防止しつつ、ストッパボルト 1 8によりァクチユエ一タの開度を調整可能としている。

2 4は通気用ェルポであり、この通気用ェルポ 2 4は、その内部に略 L形状の流路 2 4 aを有すると共に、有底円筒状のスプリングケース 3 3の円筒部外周面で且つ、フランジ部 3 b '側面に突設され、ァクチュエータ 1 Aの圧力給排ロ 1 1、 1 2と圧力給痱室 9、 1 0を連通する連通孔 9 a、 1 0 aの端部を閉塞する閉塞部 3 c "に隣接して配置するように取付けている。これにより、連通孔閉塞部 3 c 'は、連通孔 9 a ( 1 0 a ) の端部を閉塞する機能を有することに加え、スプリングケース 3 3の外周に突出形成されることとなる通気用エルボ 2 4の損傷を防ぐ保護機能も有することとなる。 'この保護機能は、通気用ェルポの垂直方向の断面積が、通気孔閉塞部 3 c '面積以内とすることにより、より確実になる。

このように、スプリング 2 3の伸縮に伴って、上記シリンダ 2内に空気を取り入れたり、シリンダ 2から空気を外部に放出したりする通気孔部位を、有底円筒状のスプリングケース 3 3の円筒部外周面に設けることにより、ァクチユエータをコンパクト化した場合でも、この通気孔部位がスプリング 2 3によって塞がれる恐れがない。

この通気用ェルポ 2 4の開口部 2 4 bは、ァクチユエータ 1 Aの下方に開口しているので、ァクチユエータ 1 Aを屋外で用いる場合であっても、開口部から雨水等が浸入するおそれがない。

なお、複作動型空気圧ァクチユエータの場合には、図示しない 4方もしくは 5方電磁弁を介してァクチユエータに空気圧を供給し、この電磁弁に設けられているポートは、電磁弁への空気圧供給ポート 1箇所、ァクチユエータへの空気圧供給ポート 2箇所、電磁弁からの排気ポート 1 箇所又は 2箇所からなっている。 .

一方、本実施例のように単作動型の場合には、電磁弁には電磁弁への空気圧供給ポート 1箇所、ァクチユエータへの空気圧供給ポート 1箇所、電磁'弁からの排気ポート 1箇所の 3つのポートがあればよく、従って、この場合には単作動型のァクチユエータとの間に、ァクチユエータへの空気圧供給ポ一ト 1箇所を塞ぐためのアダプタを介在させるか、別途 3 方電磁弁を用意する必要しなければならなかった。

本例においては、第 8図に示すように、スプリングケース 3 3側への通気孔部位となる圧力給排気口 1 1をプラグ 3 9によって塞ぐことにより、ァクチユエータと電磁弁との間にアダプタを設けたり、別途 3方電磁弁を用意することなく、単作動型と複作動型で共通の 4方もしくは 5 方電磁弁を用いることができる。

更に他の発明における空気圧ァクチユエータの他の実施例を第 1 0図に示す。この場合、六角穴付きボルトからなるリテーナポルト 3 4の替わりに、一端にスプリング 2 3を圧縮するためのスプリングリテーナ 3 5を係止するための鍔部 3 8 aを有し、他端にスプリングケース 3 3に設けためねじ 3 3 aに螺合固定するためのおねじ部 3 8 bを有する円筒状の軸となるポルト 3 8をリテーナガイドとしてスプリングリテーナ 3 5の軸芯位置に設け、このポルト 3 8にはストッパポルト 1 8を装入している。スプリングュニット部 2 2 Bの組立てにはリテーナガイドとなるこのボルト 3 8を 1個用いればよいことから、複数本のリテーナボルトを用いた図 8の構造に比べて、スプリングュニット部 2 2 Bの組立作業性が容易になることに加え、スプリング 2 3の伸縮に伴ってスプリンダリテーナ 3 5が回転しても、この回転がポルト 3 8には伝わらない構造であることから、高出力のァクチユエータとして好適な構造である。上記の単作動型の空気圧ァクチユエータ 1 A、 1； Bの出荷時における作動検査、シリンダー 2とピストン 6 とのシール性検查、及ぴ外部リ一ク検查は、前記した複作動型の空気圧ァクチユエータ 1 と同様に行なわれるので説明を省略する。

また、定期的な検査についても、前記した複作動型の空気圧ァクチュエータ 1 と同様に行なわれるので説明を省略する。

さらに、本発明の空気圧ァクチユエータ 1を構成する圧力検查室 1 3、圧力検出孔 1 4をスコツチヨーク式の空気圧ァクチユエータ（図示せず）に設けることで、作動検査、シリンダーとピストンとのシール性検査、外部リ一ク検查を同様に行なうことができる。産業上の利用可能性

本発明は、圧縮空気によって発生した直線運動（往復運動）を回転運動に変換して出力軸を回動させる空気圧ァクチユエータに利用可能で、特に、略 9 0 ° の回転によりボールやジスク等の弁体を開閉するためのポールパルプ、バタフライバルブその他の回転弁に適用される空気圧ァクチユエータに用いると、顕著な効果を奏する。

Claims

請求の範囲

1 . シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピユオンと嚙合するラック歯を設けたビストン口ッドと、該ピストン口..ッドの両端に設けたピストンとから成る空気圧ァクチユエータにおいて、前記.シリンダ一と前記ビストンにより囲繞された圧力検査室と、該圧力検査室と外部とを連通する圧力検出孔を設けたことを特徴とする空気圧ァクチユエータ。

2 . 前記圧力検查室の内圧を検出するための圧力センサーを圧力検査室又は圧力検出孔に設けた請求の範囲第 1項に記載の空気圧ァクチユエ一タ。

3 . シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストン口ッドと、該ピストン口ッドの両端に設けたビストンとから成る空気圧ァクチユエータにおいて、前記シリンダーの内径を Dとし、前記ビストンの中心線と前記ピ-オンの中心線との離間距離を e とした場合、 0 . 2 Dく eく 0 . 3 5 Dとすることにより、ピストンの中心線とラック歯のピッチ線とを一致させたこどを特徴とする空気圧ァクチユエータ。

4 . シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配 Kされた出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピ-オンと嚙合するラック歯を設けたビストン口ッドと、該ピストン口ッドの両端に設けたビストンとから成る空気圧ァクチユエータにおいて、ビストンロッドのラック歯の上下にリブを設け、このリブの端部を、出力軸の外周に当接したことを特徴とする空気圧ァクチユエータ。

5 . 上部のリブに、ラック歯が視認可能な開口部を設けた請求の範囲第 4項に記載の空気圧ァクチユエータ。

6 . シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピニオンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたビストンロッドと、該ピストンロッドの両端に設けたビストンとから成り、スプリングを有する単作動型の空気圧ァクチユエータにおいて、スプリングを圧縮するスプリングリテーナにリテーナガイドを設け、このリテーナガイドによってスプリングリテーナを案内自在に設け、リテーナガイドにストッパポルトを装入したことを特徴とする空気圧ァクチュエータ。

7 . 前記リテーナガイドを円筒状とした請求の範囲第 6項に記載の空気圧ァクチユエータ。

8 . シリンダーと、該シリンダー内に回動可能に配設された出力軸と、該出力軸に設けたピ-オンと、該ピニオンと嚙合するラック歯を設けたピストンロッドと、該ピストン口ッドの両端に設けたビストンとから成り、スプリングを有する単作動型の空気圧ァクチユエータにおいて、スプリングを収納する円筒状スプリングケースの外周面に通気孔を設けたことを特徴とする空気圧ァクチユエータ。

9 . 前記請求項 8におけるスプリングケースにフランジ部側面を設け、この側面にァクチユエータ本体の圧力給排口と圧力給排室を連通する連通孔の端部を閉搴する閉塞部を突設し、この閉塞部に隣接して前記連通孔を配置した空気圧ァクチユエータ。

1 0 . 前記通気孔に、ァクチユエータ下方方向に開口部を有するェルポを取付けた請求の範囲第 8項又は第 9項に記載の空気圧ァクチユエータ _c