(57)【要約】  シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗するエア圧力を及ぼしプッシュロッドからその出力を取り出す多段ピストンアクチュエータにおいて、ピストン段数の変更を容易とし、小型化及び軸方向長の短縮を可能とする。  複数のピストン体は、シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、両者の間に圧力室が形成されており、ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部から表裏の反対方向に延びる、圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有しており、パーティションは、隣接するピストン体の軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部から表裏の同一方向に延びる、シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部とピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有しており、複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接してプッシュロッドに出力を及ぼす多段ピストンアクチュエータ。
2016056066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗するエア圧力を及ぼしてプッシュロッドからその出力を取り出す多段ピストンアクチュエータにおいて、
上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されること、
上記ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部から表裏の反対軸線方向に同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有していること、
上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部から表裏の同一軸線方向に同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と上記ピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有していること、及び
上記複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドに出力を及ぼすこと、
を特徴とする多段ピストンアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記パーティションの大径最外筒状部の内周面と底板部及び上記ピストン体の受圧板部と摺動案内筒状部の外周面の間に大径Ｏリングが挿入され、上記パーティションの摺動案内筒状部の内周面と底板部及びピストン体の軸棒の外周面との間に小径Ｏリングが挿入されている多段ピストンアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記大径Ｏリングと小径Ｏリングは、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置がオーバラップしている多段ピストンアクチュエータ。
【請求項４】
請求項２または３記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記ピストン体の摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記大径Ｏリングを嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記パーティションの摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記小径Ｏリングを嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記ピストン体の軸棒は単純棒状であって、上記小径Ｏリングを嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段数を増減して異なる駆動力を得ることができる多段ピストンアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、流路を開閉する開閉弁には、弁体に開弁方向のばね力を作用させる常開弁と閉弁方向のばね力を作用させる常閉弁がある。弁体に接続されているピストンに、ばね力に抗する方向のエア圧力を作用させることにより閉弁させまたは開弁させるという動作原理は同じである。【０００３】
このような開閉弁のピストンアクチュエータとして、ピストン体を摺動自在に収納したシリンダを複数段重ねた多段ピストンアクチュエータが提案されている（特許文献１ないし３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００-２８３３２８号公報
【特許文献２】特許第３３００６８６号公報
【特許文献３】特開２００９-２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これら特許文献の多段ピストンアクチュエータは、構造が複雑であってピストン段数の変更が容易ではなく、小型化あるいは軸方向長の短縮が困難であった。【０００６】
本発明は、従って、構造が簡単でピストン段数の変更が容易であり、しかも小型化及び軸方向長の短縮ができ、かつ定められた外径の中に、より大きな有効受圧面積を確保できる多段ピストンアクチュエータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗するエア圧力を及ぼしてプッシュロッドからその出力を取り出す多段ピストンアクチュエータにおいて、上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されること、上記ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部から表裏の反対軸線方向に同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有していること、上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部から表裏の同一軸線方向に同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と上記ピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有していること、及び上記複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドに出力を及ぼすこと、を特徴としている。【０００８】
上記パーティションの大径最外筒状部の内周面と底板部及び上記ピストン体の受圧板部と摺動案内筒状部の外周面の間には大径Ｏリングを挿入し、上記パーティションの摺動案内筒状部の内周面と底板部及びピストン体の軸棒の外周面との間には小径Ｏリングを挿入することが好ましい。【０００９】
上記大径Ｏリングと小径Ｏリングは、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置をオーバラップさせることが好ましい。【００１０】
上記ピストン体の摺動案内筒状部は、上記大径Ｏリングを嵌めるＵ字状溝が形成されていない単純円筒形状とすることが好ましい。【００１１】
同様に、上記パーティションの摺動案内筒状部は、上記小径Ｏリングを嵌めるＵ字状溝が形成されていない単純円筒形状とすることが好ましい。【００１２】
同様に、上記ピストン体の軸棒は、上記小径Ｏリングを嵌めるＵ字状溝が形成されていない単純棒状とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構造が簡単でピストン段数の変更が容易であり、しかも小型化及び軸方向長の短縮ができ、かつ定められた外径の中に、より大きな有効受圧面積を確保できる多段ピストンアクチュエータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による多段ピストンアクチュエータを常閉弁の開弁駆動用に用いた一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】本発明による多段ピストンアクチュエータを常開弁の閉弁駆動用に用いた一実施形態を示す、図２に対応する断面図である。
【図４】図２中の多段ピストンアクチュエータから３つの積層ピストンアッシを取り出して描いた縦断面図である。図３の多段ピストンアクチュエータでは、図４の積層ピストンアッシの上下が逆となっている。
【図５】（Ａ）と（Ｂ）は、積層ピストンアッシのピストン本体単体の縦断面図と底面図である。
【図６】（Ａ）と（Ｂ）は、積層ピストンアッシのパーティション単体の上面図と縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１及び図２は、本発明による多段ピストンアクチュエータを用いて常閉型開閉弁を構成した実施形態を示し、図３は同常開型の開閉弁を構成した実施形態を示している。
【００１６】
図１、図２の常閉型開閉弁の駆動源である多段ピストンアクチュエータ１００は、金属（例えばアルミ合金）製のシリンダ本体１０と、このシリンダ本体１０内に順に挿入する、金属製のプッシュロッド２０と、複数段（図示例では５段）の積層ピストンアッシ３０と、異形ピストンアッシ３０’と、閉弁ばね５０と、キャップ体（カバー）６０とを備えている。シリンダ本体１０の端部は、以上の要素を挿入した後、かしめられ、キャップ体６０に結合されている。
【００１７】
シリンダ本体１０内には、プッシュロッド２０を摺動自在に嵌合させる小径定径部１２と、積層ピストンアッシ３０及び異形ピストンアッシ３０’を嵌合させる大径定径部１３が形成されており、小径定径部１２の外周側に雄ねじ筒１４と六角部１５が形成されている。小径定径部１２には、径方向の排気孔１６が形成されている。プッシュロッド２０は、外周面に小径定径部１２内面と摺接して気密を保持するＯリング２１を有している。
【００１８】
シリンダ本体１０が結合される流路ブロック７０は、入口流路７１、出口流路７２、両流路間の連通路７３に設けた弁座７４に接離するダイヤフラム７５及びダイヤフラム７５上に位置するプッシャ７６を有し、弁座７４及びダイヤフラム７５の軸線上に延びるアクチュエータ螺合筒７７が形成されている。シリンダ本体１０の雄ねじ筒１４は、このアクチュエータ螺合筒７７に螺合固定される。プッシュロッド２０は、その一端部がプッシャ７６と対向（接離）する着力端部２２を構成し、他端部に、径方向のエア導入溝２３が形成されている。
【００１９】
シリンダ本体１０の大径定径部１３内に挿入された積層ピストンアッシ３０と異形ピストンアッシ３０’は、閉弁ばね５０により、最下方の積層ピストンアッシ３０が下降端規制段部１８に当接する位置で移動端が規制され、このとき、プッシュロッド２０及びプッシャ７６を介してダイヤフラム７５が弁座７４に押圧される。つまり、常閉弁を構成する。
【００２０】
これに対し常開型開閉弁の駆動源である多段ピストンアクチュエータ１００Ｘは、図３に示すように、金属（例えばアルミ合金）製のシリンダ本体１０Ｘと、このシリンダ本体１０Ｘ内に順に挿入する、金属製のプッシュロッド２０Ｘと、開弁ばね５０Ｘと、異形ピストンアッシ３０”と、複数段（図示例では５段）の積層ピストンアッシ３０と、キャップ体（カバー）６０Ｘとを備えている。シリンダ本体１０の端部は、以上の要素を挿入した後、かしめられ、キャップ体６０Ｘに結合されている。
【００２１】
シリンダ本体１０Ｘ内には、プッシュロッド２０Ｘを摺動自在に嵌合させる小径定径部１２と、開弁ばね５０Ｘの受け座を形成する中径段部１７と、異形ピストンアッシ３０”及び積層ピストンアッシ３０を摺動自在に嵌合させる大径定径部１３とが形成されている。小径定径部１２の外周には、雄ねじ筒１４と六角部１５が形成され、六角部１５には通気孔１６が形成されている。
【００２２】
シリンダ本体１０Ｘの大径定径部１３内に挿入された積層ピストンアッシ３０と異形ピストンアッシ３０”は、開弁ばね５０Ｘにより、最上方の積層ピストンアッシ３０がキャップ体６０Ｘに当接する位置で移動端が規制され、このとき、ダイヤフラム７５には弁座７４側への押圧力が加わらない。つまり、常開弁を構成する。
【００２３】
以上の多段ピストンアクチュエータ１００と１００Ｘに共通に用いられている積層ピストンアッシ３０の詳細を図４ないし図６で説明する。積層ピストンアッシ３０は、基本形状が軸線を中心に回転対称形状のピストン体３１とパーティション３２及び大小２つのＯリング３３、３４からなっている。ピストン体３１は例えば金属（例えばアルミ合金）から構成するもので、図５に単体形状を示すように、軸線と直交する受圧板部３１ａと、受圧板部３１ａの両側（反対側）の軸線方向に突出する軸棒３１ｂと摺動案内筒状部３１ｃを有し、軸棒３１ｂ（及び受圧板部３１ａ）には軸エア通路３１ｄが貫通している。軸棒３１ｂの受圧板部３１ａとは反対側の端部には、軸エア通路３１ｄを径方向外方に連通させるエア導入溝３１ｅが形成されている。
【００２４】
パーティション３２は例えば合成樹脂材料の成形品からなるもので、図６に単体形状を示すように、ピストン体３１と同様に基本形状が軸線を中心に回転対称形状をなしている。パーティション３２は、軸線と直交するフランジ部３２ａと、フランジ部３２ａから軸方向の同一方向に突出する大径の最外筒状部３２ｂと、小径の摺動案内筒状部３２ｃとを有している。底板部３２ａの中心には、ピストン体３１の軸棒３１ｂを受け入れる貫通孔３２ｄが形成され、貫通孔３２ｄの周囲にはＯリング保持縁３２ｅが形成されている（Ｏリング保持縁３２ｅは底板部３２ａの一部である）。パーティション３２の大径最外筒状部３２ｂは、シリンダ本体１０（１０Ｘ）の大径定径部１３に最小のクリアランスで嵌まるものであり、その周面一部に、Ｄカット面３２ｆが形成され、このＤカット面３２ｆの端部にエア排気溝３２ｇが形成されている。
【００２５】
ピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃとパーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃは互いに嵌合して摺動することで、相互の倒れを防ぐ（同軸性を保証する）作用をする。ピストン体３１には、該ピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃとパーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの摺動部分にエア通路を形成するエア導入溝３１ｇが形成されている。
【００２６】
以上の構成要素において、ピストン体３１のエア導入溝３１ｅとエア導入溝３１ｇ、及びパーティション３２のＤカット面３２ｆとエア排気溝３２ｇは、ピストン体３１とパーティション３２の軸線を中心とする回転対称形状な要素ではない。
【００２７】
以上のピストン体３１とパーティション３２は、パーティション３２の大径最外筒状部３２ｂの内周面と底板部３２ａ及びピストン体３１の受圧板部３１ａと摺動案内筒状部３１ｃの外周面の間に大径Ｏリング３３を挿入し、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの内周面とＯリング保持縁３２ｅ及びピストン体３１の軸棒３１ｂの外周面との間に小径Ｏリング３４を挿入した状態で組み立てられ、積層ピストンアッシ３０とされる。ピストン体３１とパーティション３２の最大接近位置は、ピストン体３１の受圧板部３１ａにパーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの端部が当接する状態で規制される（図４、図２左断面、図３右断面）。大径Ｏリング３３は、その軸線を中心とする外径、断面における断面径の両方とも、小径Ｏリング３４より大きい。
【００２８】
そしてこの最大接近状態で、大径Ｏリング３３と小径Ｏリング３４は、その軸方向位置がオーバラップしていて、積層ピストンアッシ３０の軸方向長の短縮が図られている。また、大径Ｏリング３３は、パーティション３２の大径最外筒状部３２ｂの内周面とピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃの外周面及び底板部３２ａとの間に挿入されていて、ピストン体３１には、大径Ｏリング３３を保持するための断面Ｕ字溝が形成されていない。すなわち、ピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃは単純円筒形状であって断面Ｕ字状溝は形成されていない。同様に、小径Ｏリング３４は、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの内周面とＯリング保持縁３２ｅ及びピストン体３１の軸棒３１ｂの外周面との間に挿入されていて、パーティション３２には、小径Ｏリング３４を保持するための断面Ｕ字溝が形成されていない。すなわち、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃは単純円筒形状であって断面Ｕ字状溝は形成されておらず、ピストン体３１の軸棒３１ｂも単純棒状であって断面Ｕ字状溝は形成されていない。このため、積層ピストンアッシ３０の軸方向長の短縮が図られている。また、断面Ｕ字溝に嵌めないので、装着時に大径Ｏリング３３と小径Ｏリング３４を拡径する（伸ばす）必要がなく、組立性に優れる。さらに、以上の積層ピストンアッシ３０によれば、小型化及び軸方向長の短縮ができるばかりでなく、定められた外径の中に、より大きな有効受圧面積を確保できる。
【００２９】
以上の積層ピストンアッシ３０は、図２の常閉型ではピストン体３１が上方でパーティション３２が下方に位置する方向（図４の状態）を向き、図３の常開型ではパーティション３２が上方でピストン体３１が下方に位置する方向（図４と上下が逆の状態）に向けられる。
【００３０】
図２の常閉型開閉弁を構成する多段ピストンアクチュエータ１００の異形ピストンアッシ３０’の異形ピストン体３１’は、ピストン体３１の軸棒３１ｂに比して長い軸棒３１ｂ’を有し、この軸棒３１ｂ’がキャップ体６０に形成したガイド筒６２に摺動自在に嵌まる。軸棒３１ｂ’にはガイド筒６２との間の気密を保持するＯリング６５が嵌まっている。なお、キャップ体６０には、エア抜き孔６４が形成されている。また、異形ピストン体３１’にも、ピストン体３１と同様のエア導入溝３１ｇが形成されている。異形ピストン体３１’に組み合わされるパーティション３２は、積層ピストンアッシ３０のパーティション３２と同一である。
【００３１】
また、図３の多段ピストンアクチュエータ１００Ｘの異形ピストンアッシ３０”の異形ピストン体３１”は、軸棒３１ｂを備えず、軸エア通路３１ｄも備えていない。受圧板部３１ａ”が直接プッシュロッド２０Ｘに当接している。また、キャップ体６０Ｘは、積層ピストンアッシ３０のパーティション３２の貫通孔３２ｄ及び小径Ｏリング３４に挿入されるガイド軸６３を有している。プッシュロッド２０Ｘには、常開型のプッシュロッド２０に形成されていたエア導入溝２３が形成されていない（形成する必要がない）。
【００３２】
図２の多段ピストンアクチュエータ１００では、上述のように、異形ピストンアッシ３０’とキャップ体６０の間に位置する閉弁ばね５０が異形ピストンアッシ３０’、５段の積層ピストンアッシ３０、プッシュロッド２０及びプッシャ７６を介してダイヤフラム７５を弁座７４方向に付勢し、常時は入口流路７１と出口流路７２の間の連通路７３を閉じる。
【００３３】
図３の多段ピストンアクチュエータ１００Ｘでは、上述のように、異形ピストンアッシ３０”とシリンダ本体１０の中径段部１７の間に位置する開弁ばね５０Ｘが異形ピストンアッシ３０”及び５段の積層ピストンアッシ３０をダイヤフラム７５から離間する方向に付勢し、ダイヤフラム７５に閉弁力を及ぼさない（常時は入口流路７１と出口流路７２が連通する）。
【００３４】
いずれのアクチュエータでも、シリンダ本体１０（１０Ｘ）の大径定径部１３内に挿入された隣接する積層ピストンアッシ３０同士では、ピストン体３１の軸棒３１ｂがパーティション３２の貫通孔３２ｄと小径Ｏリング３４を通り、隣接する軸棒３１ｂ同士が機械的に当接する。また隣接する積層ピストンアッシ３０のパーティション３２同士（及び異形ピストンアッシ３０’のパーティション３２または異形ピストンアッシ３０”のパーティション３２とこれに隣接する積層ピストンアッシ３０のパーティション３２同士）は、シリンダ本体１０（１０Ｘ）の大径定径部１３に嵌められた状態では相互に当接して軸方向の位置が定まる。ピストン体３１の受圧板部３１ａと軸棒３１ｂ、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃ及び小径Ｏリング３４で囲まれる内側空間、及びエア導入溝３１ｇを介してこの内側空間に連通する、摺動案内筒状部３１ｃ、底板部３２ａ、大径最外筒状部３２ｂ及び大径Ｏリング３３で囲まれた外側空間が圧力室Ｐを構成する。大径定径部１３内に挿入された複数の積層ピストンアッシ３０は、その隣接する積層ピストンアッシ３０のピストン体３１の軸棒３１ｂ同士（軸棒３１ｂと受圧板部３１ａ）が互いに当接し、全てのピストン体３１及び異形ピストン体３１’（３１”）が同時に軸方向に移動する。
【００３５】
図２の常閉型多段ピストンアクチュエータ１００は、閉弁ばね５０の力によりダイヤフラム７５が流路を閉じている状態において、圧縮空気源８１、レギュレータ８２及び開閉弁８３を介して、キャップ体６０の軸エア通路６１から圧縮空気を及ぼすと、各積層ピストン体３１及び異形ピストン体３１’の軸エア通路３１ｄ、エア導入溝３１ｅ（及びプッシュロッド２２のエア導入溝２３）及びエア導入溝３１ｇを介して圧力室Ｐに動作圧力が及ぼされ、ピストン体３１及び異形ピストン体３１’が閉弁ばね５０の力に抗して移動し、その結果ダイヤフラム７５が弁座７４から離れて入口流路７１と出口流路７２が連通する（常閉弁が開く、図２右断面）。
【００３６】
逆に、開閉弁８３により、圧縮空気の供給を絶つと、閉弁ばね５０の力により各ピストン体３１（異形ピストン体３１’）は原位置に復してダイヤフラム７５が弁座７４に着座して入口流路７１と出口流路７２の連通を絶つ（図２左断面）。シリンダ本体１０内の空気は、パーティション３２のエア排気溝３２ｇ、Ｄカット面３２ｆとシリンダ本体１０の隙間及び排気孔１６から外気に排気される。
【００３７】
図３の多段ピストンアクチュエータ１００Ｘは、開弁ばね５０Ｘの力によりダイヤフラム７５が流路を開いている状態において、圧縮空気源８１、レギュレータ８２及び開閉弁８３を介して、キャップ体６０Ｘの軸エア通路６１から圧縮空気を及ぼすと、各積層ピストン体３１及び異形ピストン体３１”の軸エア通路３１ｄ、エア導入溝３１ｅ及びエア導入溝３１ｇを介して圧力室Ｐに動作圧力が及ぼされ、ピストン体３１及び異形ピストン体３１”が開弁ばね５０Ｘの力に抗して移動し、その結果プッシュロッド２０Ｘがプッシャ７６及びダイヤフラム７５を弁座７４に押し付けダイヤフラム７５が入口流路７１と出口流路７２間の連通路７３を遮断する（常開弁が閉じる、図３左断面）。
【００３８】
逆に、開閉弁８３により、圧縮空気の供給を絶つと、開弁ばね５０Ｘの力により各ピストン体３１（異形ピストン体３１”）は原位置に復してダイヤフラム７５が弁座７４から離れて入口流路７１と出口流路７２を連通させる（図３左断面）。シリンダ本体１０内の空気は、パーティション３２のエア排気溝３２ｇ、Ｄカット面３２ｆとシリンダ本体１０の隙間及び排気孔１６から外気に排気される。
【００３９】
大径Ｏリング３３と小径Ｏリング３４は、ピストン体３１とパーティション３２とが最も離間した状態（図２の右断面、図３の左断面）においても、その軸方向位置が一部オーバラップしていて（あるいは接していて）、動作状態でも軸方向長の短縮が図られている。
【００４０】
プッシュロッド２０（２０Ｘ）の出力は、供給空気圧力を同一とすれば、シリンダ本体１０（１０Ｘ）に挿入する積層ピストンアッシ３０の段数に応じて変化させることができる。勿論、シリンダ本体１０（１０Ｘ）は異なる長さのものが用意され、選択使用される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の多段ピストンアクチュエータは、例えば、空圧で作動する常開弁及び常閉弁に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  １００Ｘ  多段ピストンアクチュエータ
１０  １０Ｘ  シリンダ本体
１２  小径定径部
１３  大径定径部
１４  雄ねじ筒
１５  六角部
１６  排気孔
１７  中径段部
２０  ２０Ｘ  プッシュロッド
２１  Ｏリング
２２  着力端部
２３  エア導入溝
３０  積層ピストンアッシ
３０’  異形ピストンアッシ
３０”  異形ピストンアッシ
３１  ピストン体
３１’  ３１”  異形ピストン体
３１ａ  ３１ａ’  ３１ａ”  受圧板部
３１ｂ  ３１ｂ’  軸棒
３１ｃ  摺動案内筒状部
３１ｄ  軸エア通路
３１ｅ  エア導入溝
３１ｇ  エア導入溝
３２  パーティション
３２ａ  底板部
３２ｂ  大径最外筒状部
３２ｃ  摺動案内筒状部
３２ｄ  貫通孔
３２ｅ  Ｏリング保持縁
３２ｆ  Ｄカット面
３２ｇ  エア排気溝
３３  大径Ｏリング
３４  小径Ｏリング
５０  閉弁ばね
５０Ｘ  開弁ばね
６０  ６０Ｘ  キャップ体
６１  軸エア通路
６２  ガイド筒
６３  ガイド軸
６５  Ｏリング
７０  流路ブロック
７１  入口流路
７２  出口流路
７３  連通路
７４  弁座
７５  ダイヤフラム
７６  プッシャ
７７  アクチュエータ螺合筒
８１  圧縮空気源
８２  レギュレータ
８３  開閉弁
Ｐ  圧力室
【図１】
2016056066.tif 000003
【図２】
2016056066.tif 000004
【図３】
2016056066.tif 000005
【図４】
2016056066.tif 000006
【図５】
2016056066.tif 000007
【図６】
2016056066.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月4日(2016.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗する駆動圧力を及ぼしてプッシュロッドを動作させる多段ピストンアクチュエータにおいて、
上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されること、
上記ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部の表裏から反対方向に軸線と同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有していること、
上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部の表裏の一方から軸線と同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と上記ピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有していること、及び
上記複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドを動作させること、
を特徴とする多段ピストンアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記パーティションの大径最外筒状部の内周面と底板部及び上記ピストン体の受圧板部と摺動案内筒状部の外周面の間に大径シール部材が挿入され、上記パーティションの摺動案内筒状部の内周面と底板部及びピストン体の軸棒の外周面との間に小径シール部材が挿入されている多段ピストンアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記大径シール部材と小径シール部材は、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置がオーバラップしている多段ピストンアクチュエータ。
【請求項４】
請求項２または３記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記ピストン体の摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記大径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記パーティションの摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記小径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記ピストン体の軸棒は単純棒状であって、上記小径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項７】
シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗する動作圧力を及ぼしてプッシュロッドを動作させる多段ピストンアクチュエータにおいて、
上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されること、
上記ピストン体は、軸線に直交する平板状の受圧板部と、この受圧板部の表裏から反対方向に軸線と同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する単純棒状形状をなす軸棒と、単純円筒形状をなす摺動案内筒状部とを有していること、
上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する軸線に直交する平板状の底板部と、この底板部の表裏の一方から軸線と同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と、上記ピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する単純円筒形状をなす摺動案内筒状部を有していること、
上記パーティションの大径最外筒状部の内周面と平板状底板部及び上記ピストン体の平板状受圧板部と単純円筒形状の摺動案内筒状部の外周面の間に形成された環状空間に大径Ｏリングが挿入されていること、
上記パーティションの単純円筒形状の摺動案内筒状部の内周面と平板状底板部及びピストン体の受圧板部と隣接するピストン体の上記単純棒状軸棒の外周面の間に形成された環状空間に小径Ｏリングが挿入されていること、上記大径Ｏリングと小径Ｏリングは、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置がオーバラップしていること、及び
上記複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドを動作させること、
を特徴とする多段ピストンアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の多段ピストンアクチュエータと、該多段ピストンアクチュエータの上記プッシュロッドを介して開閉される弁体を有する開閉弁と、を有する開閉弁機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００７］
本発明は、シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗する駆動圧力を及ぼしてプッシュロッドを動作させる多段ピストンアクチュエータにおいて、上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されること、上記ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部の表裏から反対方向に軸線と同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有していること、上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部の表裏の一方から軸線と同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と上記ピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有していること、及び上記複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドを動作させること、を特徴としている。
［０００８］
上記パーティションの大径最外筒状部の内周面と底板部及び上記ピストン体の受圧板部と摺動案内筒状部の外周面の間には大径シール部材（Ｏリング）を挿入し、上記パーティションの摺動案内筒状部の内周面と底板部及びピストン体の軸棒の外周面との間には小径シール部材（Ｏリング）を挿入することが好ましい。
［０００９］
上記大径シール部材（Ｏリング）と小径シール部材（Ｏリング）は、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置をオーバラップさせることが好ましい。
［００１０］
上記ピストン体の摺動案内筒状部は、上記大径シール部材（Ｏリング）を嵌めるＵ字状溝が形成されていない単純円筒形状とすることが好ましい。
［００１１］
同様に、上記パーティションの摺動案内筒状部は、上記小径シール部材（Ｏリング）を嵌めるＵ字状溝が形成されていない単純円筒形状とすることが好ましい。
［００１２］
同様に、上記ピストン体の軸棒は、上記小径シール部材（Ｏリング）を嵌めるＵ字状溝が形成されていない単純棒状とすることが好ましい
発明の効果
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［００１３］
本発明によれば、構造が簡単でピストン段数の変更が容易であり、しかも小型化及び軸方向長の短縮ができ、かつ定められた外径の中に、より大きな有効受圧面積を確保できる多段ピストンアクチュエータを得ることができる。
図面の簡単な説明
［００１４］
［図１］本発明による多段ピストンアクチュエータの一実施形態を示す正面図である。
［図２］図１の多段ピストンアクチュエータを流路ブロックに接続して開弁駆動用に用いた状態を示す図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
［図３］本発明による多段ピストンアクチュエータを流路ブロックに接続して常開型開閉弁の閉弁駆動用に用いた一実施形態を示す、図２に対応する断面図である。
［図４］図２中の多段ピストンアクチュエータから３つの積層ピストンアッシを取り出して描いた縦断面図である。図３の多段ピストンアクチュエータでは、図４の積層ピストンアッシの上下が逆となっている。
［図５］（Ａ）と（Ｂ）は、積層ピストンアッシのピストン本体単体の縦断面図と底面図である。
［図６］（Ａ）と（Ｂ）は、積層ピストンアッシのパーティション単体の上面図と縦断面図である。
発明を実施するための形態
［００１５］
図１及び図２は、本発明による多段ピストンアクチュエータを用いて常閉型開閉弁を構成した実施形態を示し、図３は常開型開閉弁を構成した実施形態を示している。
［００１６］
図１、図２の常閉型開閉弁の駆動源である多段ピストンアクチュエータ１００は、金属（例えばアルミ合金）製のシリンダ本体１０と、このシリンダ本体１０内に順に挿入する、金属製のプッシュロッド２０と、複数段（図示例では５段）の積層ピストンアッシ３０と、異形ピストンアッシ３０’と、閉弁ばね５０と、キャップ体（カバー）６０とを備えている。シリンダ本体１０の端部は、以上の要素を挿入した後、かしめられ、キャップ体６０に結合されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１７］
シリンダ本体１０内には、プッシュロッド２０を摺動自在に嵌合させる小径定径部１２と、積層ピストンアッシ３０及び異形ピストンアッシ３０’を嵌合させる大径定径部１３が形成されており、小径定径部１２の外周側に雄ねじ筒１４と六角部１５が形成されている。小径定径部１２には、径方向の排気孔１６が形成されている。プッシュロッド２０は、外周面に小径定径部１２内面と摺接して気密を保持するＯリング２１を有している。
［００１８］
シリンダ本体１０が結合される流路ブロック７０は、入口流路７１、出口流路７２、両流路間の連通路７３に設けた弁座７４に接離するダイヤフラム７５及びダイヤフラム７５上に位置するプッシャ７６を有し、弁座７４及びダイヤフラム７５の軸線上に延びるアクチュエータ螺合筒７７が形成されている。シリンダ本体１０の雄ねじ筒１４は、このアクチュエータ螺合筒７７に螺合固定される。プッシュロッド２０は、その一端部がプッシャ７６と対向（接離）する着力端部２２を構成し、他端部に、径方向のエア導入溝２３が形成されている。
［００１９］
シリンダ本体１０の大径定径部１３内に挿入された積層ピストンアッシ３０と異形ピストンアッシ３０’は、閉弁ばね５０により、最下方の積層ピストンアッシ３０が下降端規制段部１８に当接する位置で移動端が規制され、このとき、プッシュロッド２０及びプッシャ７６を介してダイヤフラム７５が弁座７４に押圧される。つまり、常閉型開閉弁を構成する。
［００２０］
これに対し常開型開閉弁の駆動源である多段ピストンアクチュエータ１００Ｘは、図３に示すように、金属（例えばアルミ合金）製のシリンダ本体１０Ｘと、このシリンダ本体１０Ｘ内に順に挿入する、金属製のプッシュロッド２０Ｘと、開弁ばね５０Ｘと、異形ピストンアッシ３０”と、複数段（図示例では５段）の積層ピストンアッシ３０と、キャップ体（カバー）６０Ｘとを備えている。シリンダ本体１０Ｘの端部は、以上の要素を挿入した後、かしめられ、キャップ体６０Ｘに結合されている。
［００２１］
シリンダ本体１０Ｘ内には、プッシュロッド２０Ｘを摺動自在に嵌合させる小径定径部１２と、開弁ばね５０Ｘの受け座を形成する中径段部１７と、
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
異形ピストンアッシ３０”及び積層ピストンアッシ３０を摺動自在に嵌合させる大径定径部１３とが形成されている。小径定径部１２の外周には、雄ねじ筒１４と六角部１５が形成され、六角部１５には排気孔１６が形成されている。
［００２２］
シリンダ本体１０Ｘの大径定径部１３内に挿入された積層ピストンアッシ３０と異形ピストンアッシ３０”は、開弁ばね５０Ｘにより、最上方の積層ピストンアッシ３０がキャップ体６０Ｘに当接する位置で移動端が規制され、このとき、ダイヤフラム７５には弁座７４側への押圧力が加わらない。つまり、常開型開閉弁を構成する。
［００２３］
以上の多段ピストンアクチュエータ１００と１００Ｘに共通に用いられている積層ピストンアッシ３０の詳細を図４ないし図６で説明する。積層ピストンアッシ３０は、基本形状が軸線ＣＬを中心に回転対称形状のピストン体３１とパーティション３２及び大小２つの大径Ｏリング３３、小径Ｏリング３４からなっている。ピストン体３１は例えば金属（例えばアルミ合金）から構成するもので、図５に単体形状を示すように、軸線ＣＬと直交する受圧板部３１ａと、受圧板部３１ａの表裏から反対方向に軸線ＣＬと同心に延びる軸棒３１ｂと摺動案内筒状部３１ｃを有し、軸棒３１ｂ（及び受圧板部３１ａ）には軸エア通路３１ｄが貫通している。軸棒３１ｂの受圧板部３１ａとは反対側の端部には、軸エア通路３１ｄを径方向外方に連通させるエア導入溝３１ｅが形成されている。
［００２４］
パーティション３２は例えば合成樹脂材料の成形品からなるもので、図６に単体形状を示すように、ピストン体３１と同様に基本形状が軸線ＣＬを中心に回転対称形状をなしている。パーティション３２は、軸線ＣＬと直交する底板部３２ａと、底板部３２ａの表裏の一方から軸線ＣＬと同心に延びる大径最外筒状部３２ｂと、小径の摺動案内筒状部３２ｃとを有している。底板部３２ａの中心には、ピストン体３１の軸棒３１ｂを受け入れる貫通孔３２ｄが形成され、貫通孔３２ｄの周囲にはＯリング保持縁３２ｅが形成されている（Ｏリング保持縁３２ｅは底板部３２ａの一部である）。パーティション３２の大径最外筒状部３２ｂは、シリンダ本体１０（１０Ｘ）の大径定径部１
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
３に最小のクリアランスで嵌まるものであり、その周面一部に、Ｄカット面３２ｆが形成され、このＤカット面３２ｆの端部にエア排気溝３２ｇが形成されている。
［００２５］
ピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃとパーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃは互いに嵌合して摺動することで、相互の倒れを防ぎ、同軸性を保証する作用をする。ピストン体３１には、該ピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃとパーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの摺動部分にエア通路を形成するエア導入溝３１ｇが形成されている。
［００２６］
以上の構成要素において、ピストン体３１のエア導入溝３１ｅとエア導入溝３１ｇ、及びパーティション３２のＤカット面３２ｆとエア排気溝３２ｇは、ピストン体３１とパーティション３２の軸線を中心とする回転対称形状な要素ではない。
［００２７］
以上のピストン体３１とパーティション３２は、パーティション３２の大径最外筒状部３２ｂの内周面と底板部３２ａ及びピストン体３１の受圧板部３１ａと摺動案内筒状部３１ｃの外周面の間に大径Ｏリング３３を挿入し、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの内周面とＯリング保持縁３２ｅ及びピストン体３１の軸棒３１ｂの外周面との間に小径Ｏリング３４を挿入した状態で組み立てられ、積層ピストンアッシ３０とされる。ピストン体３１とパーティション３２の最大接近位置は、ピストン体３１の受圧板部３１ａにパーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの端部が当接する状態で規制される（図４、図２左断面、図３右断面）。大径Ｏリング３３は、その軸線を中心とする外径、断面における断面径（線径）の両方とも、小径Ｏリング３４より大きい。
［００２８］
そしてこの最大接近状態で、大径Ｏリング３３と小径Ｏリング３４は、その軸方向位置がオーバラップしていて、積層ピストンアッシ３０の軸方向長の短縮が図られている。また、大径Ｏリング３３は、パーティション３２の大径最外筒状部３２ｂの内周面とピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃの外周面及び底板部３２ａとの間に挿入されていて、ピストン体３１には、大
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
径Ｏリング３３を保持するための断面Ｕ字溝が形成されていない。すなわち、ピストン体３１の摺動案内筒状部３１ｃは単純円筒形状であって断面Ｕ字状溝は形成されていない。同様に、小径Ｏリング３４は、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃの内周面とＯリング保持縁３２ｅ及びピストン体３１の軸棒３１ｂの外周面との間に挿入されていて、パーティション３２には、小径Ｏリング３４を保持するための断面Ｕ字溝が形成されていない。すなわち、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃは単純円筒形状であって断面Ｕ字状溝は形成されておらず、ピストン体３１の軸棒３１ｂも単純棒状であって断面Ｕ字状溝は形成されていない。このため、積層ピストンアッシ３０の軸方向長の短縮が図られている。また、断面Ｕ字溝に嵌めないので、装着時に大径Ｏリング３３と小径Ｏリング３４を拡径する（伸ばす）必要がなく、組立性に優れる。さらに、以上の積層ピストンアッシ３０によれば、小型化及び軸方向長の短縮ができるばかりでなく、定められた外径の中に、より大きな有効受圧面積を確保できる。
［００２９］
以上の積層ピストンアッシ３０は、図２の常閉型開閉弁ではピストン体３１が上方でパーティション３２が下方に位置する方向（図４の状態）を向き、図３の常開型開閉弁ではパーティション３２が上方でピストン体３１が下方に位置する方向（図４と上下が逆の状態）に向けられる。
［００３０］
図２の常閉型開閉弁を構成する多段ピストンアクチュエータ１００の異形ピストンアッシ３０’の異形ピストン体３１’は、ピストン体３１の軸棒３１ｂに比して長い軸棒３１ｂ’を有し、この軸棒３１ｂ’がキャップ体６０に形成したガイド筒６２に摺動自在に嵌まる。軸棒３１ｂ’にはガイド筒６２との間の気密を保持するＯリング６５が嵌まっている。なお、キャップ体６０には、エア抜き孔６４が形成されている。また、異形ピストン体３１’にも、ピストン体３１と同様のエア導入溝３１ｇが形成されている。異形ピストン体３１’に組み合わされるパーティション３２は、積層ピストンアッシ３０のパーティション３２と同一である。
［００３１］
また、図３の多段ピストンアクチュエータ１００Ｘの異形ピストンアッシ
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
３０”の異形ピストン体３１”は、軸棒３１ｂを備えず、軸エア通路３１ｄも備えていない。受圧板部３１ａ”が直接プッシュロッド２０Ｘに当接している。また、キャップ体６０Ｘは、積層ピストンアッシ３０のパーティション３２の貫通孔３２ｄ及び小径Ｏリング３４に挿入されるガイド軸６３を有している。プッシュロッド２０Ｘには、常閉型開閉弁用の多段ピストンアクチュエータ１００のプッシュロッド２０に形成されていたエア導入溝２３が形成されていない（形成する必要がない）。
［００３２］
図２の多段ピストンアクチュエータ１００では、上述のように、異形ピストンアッシ３０’とキャップ体６０の間に位置する閉弁ばね５０が異形ピストンアッシ３０’、５段の積層ピストンアッシ３０、プッシュロッド２０及びプッシャ７６を介してダイヤフラム７５を弁座７４方向に付勢し、常時は入口流路７１と出口流路７２の間の連通路７３を閉じる。
［００３３］
図３の多段ピストンアクチュエータ１００Ｘでは、上述のように、異形ピストンアッシ３０”とシリンダ本体１０Ｘの中径段部１７の間に位置する開弁ばね５０Ｘが異形ピストンアッシ３０”及び５段の積層ピストンアッシ３０をダイヤフラム７５から離間する方向に付勢し、ダイヤフラム７５に閉弁力を及ぼさない（常時は入口流路７１と出口流路７２が連通する）。
［００３４］
いずれのアクチュエータでも、シリンダ本体１０（１０Ｘ）の大径定径部１３内に挿入された隣接する積層ピストンアッシ３０同士では、ピストン体３１の軸棒３１ｂがパーティション３２の貫通孔３２ｄと小径Ｏリング３４を通り、隣接する軸棒３１ｂ同士が機械的に当接する。また隣接する積層ピストンアッシ３０のパーティション３２同士（及び異形ピストンアッシ３０’のパーティション３２または異形ピストンアッシ３０”のパーティション３２とこれに隣接する積層ピストンアッシ３０のパーティション３２同士）は、シリンダ本体１０（１０Ｘ）の大径定径部１３に嵌められた状態では相互に当接して軸方向の位置が定まる。ピストン体３１の受圧板部３１ａと軸棒３１ｂ、パーティション３２の摺動案内筒状部３２ｃ及び小径Ｏリング３４で囲まれる内側空間、及びエア導入溝３１ｇを介してこの内側空間に連通する、摺動案内筒状部３１ｃ、底板部３２ａ、大径最外筒状部３２ｂ及び大
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
径Ｏリング３３で囲まれた内側空間が圧力室Ｐを構成する。大径定径部１３内に挿入された複数の積層ピストンアッシ３０は、その隣接する積層ピストンアッシ３０のピストン体３１の軸棒３１ｂ同士（軸棒３１ｂと受圧板部３１ａ）が互いに当接し、全てのピストン体３１及び異形ピストン体３１’（３１”）が同時に軸方向に移動する。
［００３５］
図２の常閉型多段ピストンアクチュエータ１００は、閉弁ばね５０の力によりダイヤフラム７５が流路を閉じている状態において、圧縮空気源８１、レギュレータ８２及び開閉弁８３を介して、キャップ体６０の軸エア通路６１から圧縮空気を供給すると、積層された各ピストン体３１及び異形ピストン体３１’の軸エア通路３１ｄ、エア導入溝３１ｅ（及びプッシュロッド２０のエア導入溝２３）及びエア導入溝３１ｇを介して圧力室Ｐに動作圧力が及ぼされ、ピストン体３１及び異形ピストン体３１’が閉弁ばね５０の力に抗して移動し、その結果ダイヤフラム７５が弁座７４から離れて入口流路７１と出口流路７２が連通する（常閉型開閉弁が開く、図２右断面）。
［００３６］
逆に、開閉弁８３により、圧縮空気の供給を絶つと、閉弁ばね５０の力により各ピストン体３１（異形ピストン体３１’）は原位置に復してダイヤフラム７５が弁座７４に着座して入口流路７１と出口流路７２の連通を絶つ（図２左断面）。シリンダ本体１０内の空気は、パーティション３２のエア排気溝３２ｇ、Ｄカット面３２ｆとシリンダ本体１０の隙間及び排気孔１６から外気に排気される。
［００３７］
図３の多段ピストンアクチュエータ１００Ｘは、開弁ばね５０Ｘの力によりダイヤフラム７５が流路を開いている状態において、圧縮空気源８１、レギュレータ８２及び開閉弁８３を介して、キャップ体６０Ｘの軸エア通路６１から圧縮空気を及ぼすと、各積層ピストン体３１及び異形ピストン体３１”の軸エア通路３１ｄ、エア導入溝３１ｅ及びエア導入溝３１ｇを介して圧力室Ｐに動作圧力が及ぼされ、ピストン体３１及び異形ピストン体３１”が開弁ばね５０Ｘの力に抗して移動し、その結果プッシュロッド２０Ｘがプッシャ７６及びダイヤフラム７５を弁座７４に押し付けダイヤフラム７５が入
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
口流路７１と出口流路７２間の連通路７３を遮断する（常開型開閉弁が閉じる、図３左断面）。
［００３８］
逆に、開閉弁８３により、圧縮空気の供給を絶つと、開弁ばね５０Ｘの力により各ピストン体３１（異形ピストン体３１”）は原位置に復してダイヤフラム７５が弁座７４から離れて入口流路７１と出口流路７２を連通させる（図３右断面）。圧力室Ｐ以外のシリンダ本体１０内の空気は、パーティション３２のエア排気溝３２ｇ、Ｄカット面３２ｆとシリンダ本体１０の隙間及び排気孔１６から外気に排気される。
［００３９］
大径Ｏリング３３と小径Ｏリング３４は、ピストン体３１とパーティション３２とが最も離間した状態（図２の右断面、図３の左断面）においても、その軸方向位置が一部オーバラップしていて（あるいは接していて）、動作状態でも軸方向長の短縮が図られている。
［００４０］
プッシュロッド２０（２０Ｘ）の出力は、供給（圧縮）空気圧力を同一とすれば、シリンダ本体１０（１０Ｘ）に挿入する積層ピストンアッシ３０の段数に応じて変化させることができる。勿論、シリンダ本体１０（１０Ｘ）は異なる長さのものが用意され、選択使用される。
産業上の利用可能性
［００４１］
本発明の多段ピストンアクチュエータは、例えば、空圧で作動する常開型開閉弁及び常閉型開閉弁に広く適用することができる。
符号の説明
［００４２］
１００  １００Ｘ  多段ピストンアクチュエータ
１０  １０Ｘ  シリンダ本体
１２  小径定径部
１３  大径定径部
１４  雄ねじ筒
１５  六角部
１６  排気孔
１７  中径段部
１８  下降端規制段部
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
６１  軸エア通路
６２  ガイド筒
６３  ガイド軸
６４  エア抜き孔
６５  Ｏリング
７０  流路ブロック
７１  入口流路
７２  出口流路
７３  連通路
７４  弁座
７５  ダイヤフラム
７６  プッシャ
７７  アクチュエータ螺合筒
８１  圧縮空気源
８２  レギュレータ
８３  開閉弁
Ｐ  圧力室
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2016056066.tif 000009
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016056066.tif 000010
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2016056066.tif 000011
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2016056066.tif 000012
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2016056066.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月13日(2017.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗する駆動圧力を及ぼしてプッシュロッドを動作させる多段ピストンアクチュエータにおいて、上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されていること、上記ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部の表裏から反対方向に軸線と同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有していること、上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部の表裏の一方から軸線と同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と上記ピストン体の上記摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有していること、上記パーティションの上記大径最外筒状部の内周面と上記底板部、及び上記ピストン体の上記受圧板部と上記摺動案内筒状部の外周面の間に大径シール部材が挿入されていること、上記パーティションの上記摺動案内筒状部の内周面と上記底板部、及びピストン体の上記軸棒の外周面との間に小径シール部材が挿入されていること、上記ピストン体の上記摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記大径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていないこと、及び複数の上記ピストン体の上記軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドを動作させること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗する駆動圧力を及ぼしてプッシュロッドを動作させる多段ピストンアクチュエータにおいて、
上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されていること、
上記ピストン体は、受圧板部と、この受圧板部の表裏から反対方向に軸線と同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する軸棒と摺動案内筒状部とを有していること、
上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する底板部と、この底板部の表裏の一方から軸線と同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と上記ピストン体の上記摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する摺動案内筒状部を有していること、
上記パーティションの上記大径最外筒状部の内周面と上記底板部、及び上記ピストン体の上記受圧板部と上記摺動案内筒状部の外周面の間に大径シール部材が挿入されていること、
上記パーティションの上記摺動案内筒状部の内周面と上記底板部、及びピストン体の上記軸棒の外周面との間に小径シール部材が挿入されていること、
上記ピストン体の上記摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記大径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていないこと、及び
複数の上記ピストン体の上記軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドを動作させること、を特徴とする多段ピストンアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記大径シール部材と小径シール部材は、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置がオーバラップしている多段ピストンアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記パーティションの摺動案内筒状部は単純円筒形状であって、上記小径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３記載の多段ピストンアクチュエータにおいて、上記ピストン体の軸棒は単純棒状であって、上記小径シール部材を嵌めるＵ字状溝が形成されていない多段ピストンアクチュエータ。
【請求項５】
シリンダ体に嵌めた複数のピストン体の圧力室にばね圧力に抗する動作圧力を及ぼしてプッシュロッドを動作させる多段ピストンアクチュエータにおいて、
上記複数のピストン体はそれぞれ、上記シリンダ体に嵌まるパーティションと組み合わされていて、該ピストン体とパーティションとの間に上記圧力室が形成されていること、
上記ピストン体は、軸線に直交する平板状の受圧板部と、この受圧板部の表裏から反対方向に軸線と同心に延びる、上記圧力室に連通する軸エア通路を有する単純棒状形状をなす軸棒と、単純円筒形状をなす摺動案内筒状部とを有していること、
上記パーティションは、隣接するピストン体の上記軸棒を受け入れる貫通孔を有する軸線に直交する平板状の底板部と、この底板部の表裏の一方から軸線と同心に延びる、上記シリンダ体に嵌まる大径最外筒状部と、上記ピストン体の摺動案内筒状部と摺動自在に嵌合する単純円筒形状をなす摺動案内筒状部を有していること、
上記パーティションの大径最外筒状部の内周面と平板状底板部及び上記ピストン体の平板状受圧板部と単純円筒形状の摺動案内筒状部の外周面の間に形成された環状空間に大径Ｏリングが挿入されていること、
上記パーティションの単純円筒形状の摺動案内筒状部の内周面と平板状底板部及びピストン体の受圧板部と隣接するピストン体の上記単純棒状軸棒の外周面の間に形成された環状空間に小径Ｏリングが挿入されていること、
上記大径Ｏリングと小径Ｏリングは、少なくとも上記ピストン体とパーティションとの接近位置において、軸方向位置がオーバラップしていること、及び
上記複数のピストン体の軸棒は互いに機械的に当接して上記プッシュロッドを動作させること、
を特徴とする多段ピストンアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載の多段ピストンアクチュエータと、該多段ピストンアクチュエータの上記プッシュロッドを介して開閉される弁体を有する開閉弁と、を有する開閉弁機構。
【国際調査報告】
2016056066.tif 000014
2016056066.tif 000015
2016056066.tif 000016