(57)【要約】【課題】バルブ駆動用アクチュエータを大型化させることがなく、またコストの上昇を来すことがなく、更にはピストンの受圧面積を小さくすることのないアクチュエータを提供すること。【解決手段】各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと、上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第１の連通路と、上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第２の連通路と、上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて、上記第１及び第２の連通路が、上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。【選択図】図３
2004197759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右両端にそれぞれピストンを固設したピストン軸と，
上記各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと，
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第１の連通路と，
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第２の連通路と，
上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて，
上記第１及び第２の連通路が，上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。
【請求項２】
上記支持部材が，左側シリンダ室の左側壁部材と右側シリンダ室の右側壁部材とをアクチュエータ本体に連結支持する支持ボルトである請求項１記載のバルブ駆動用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ピストンの往復運動を回転運動に変換してバルブ駆動軸に伝達するバタフライバルブ，ボールバルブ等を駆動するためのバルブ駆動用アクチュエータの改良に係り，特に上記ピストンを２個設け，それぞれのピストンをその左右に形成したシリンダ室に供給された流体の圧力により押圧することで軸心方向に駆動させるバルブ駆動用アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバタフライバルブ駆動用のロータリアクチュエータＲ０は，図１に示すようにポンプ等の圧力源１０１，タンク１０２と，ロータリアクチュエータ１０３との間に４ポート切換弁１０４を介在させている。図の状態では圧力源１０１から吐出された圧油，圧空の如き作動流体は，流量調節弁１０５を通って右のシリンダ１０９の左側シリンダ室１０６に入り，一部はパイプ１０７を通って右のシリンダ１１０の左側シリンダ室１０８に流入し，シリンダ１０９，１１０内に嵌入されたピストン１１１，１１２を矢印Ｘの方向に押す。このピストン１１１，１１２の摺動によりシリンダ室１１３，１１４から排出された流体は，流量調節弁１１５を通って４ポート切換弁１０４からタンク１０２内へ放出される。
【０００３】
ピストンを逆方向に動かすには，４ポート切換弁１０４を矢印Ｙの方向に切り替える。このような流体経路の切換によってピストン１１１，１１２及び両ピストンを連結するピストンロッド１１６が一体として往復運動する。一方ピストンロッド１１６に嵌着固定されたトラニオン１１７に植設したトラニオンピン１１８は，シリンダボディ１１９に回転自在に装着したバルブ駆動軸１２０に固着されたヨーク１２１のヨーク溝１２２内に挿入されており，ピストン１１１，１１２が左右に往復運動すると，トラニオンピン１１８が，ヨーク溝１２２の側壁を押しつつ溝１２２内を摺動する。これによりヨーク１２１が揺動し，駆動軸１２０に連結されたバタフライ弁が回動する。このようなヨークを用いて往復運動を回転運動に変換する機構をスコッチヨーク機構と言い，上記トラニオンピン１１８，ヨーク溝１２２を備えたヨーク１２１が変換手段の一例である。
このようなバルブ駆動用ロータリアクチュエータＲ０は，例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００４】
上記従来公知のロータリアクチュエータＲ０では，１つのバルブ駆動軸１２０を回動させるのに２つのピストンを用いるので，例えば特許文献３に記載された１つのピストンだけを用いる従来例と較べて，大きい駆動力を得ることができるという長所がある。
【０００５】
【特許文献１】実用新案公報昭和６３年第３２９６１号  第１図
【特許文献２】公開実用新案公報平成６年第７３４０５号  第１図
【特許文献３】特開２０００−１０４７０６号  図１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，例えば特許文献１に記載された従来公知のバルブ駆動用アクチュエータでは，外部配管１０７等を用いて１つのシリンダ室から他のシリンダ室へ圧力流体を分配しているので，この外部配管１０７等の分だけアクチュエータが大型化するばかりか，配管用の部材が別途必要でコストアップの原因となる。
また，上記特許文献２では，シリンダ室からシリンダ室への圧縮空気の配管が，上記ピストンロッド１１６に相当するロッド内に形成されているので，アクチュエータの大型化は生じないが，上記ピストンロッドは強度を必要とするので内部を中空にして配管を形成することはピストンロッドの強度を低下させる結果になり，望ましい構成とは言えない。もちろん，ピストンロッドのサイズを大きくすれば強度の問題は解決されるが，その分ピストンの受圧面積が少なくなる問題或は，受圧面積を十分に取ろうとするとアクチュエータの大型化という別の問題点が生じることになる。
従って本発明の目的とするところは，バルブ駆動用アクチュエータを大型化させることがなく，またコストの上昇を来すことがなく，更にはピストンの受圧面積を小さくすることのないシリンダ室からシリンダ室への配管構造を具備するバルブ駆動用アクチュエータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記したような目的を達成するために本発明は，
左右両端にそれぞれピストンを固設したピストン軸と，
上記各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと，
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第１の連通路と，
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第２の連通路と，
上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて，
上記第１及び第２の連通路が，上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成されている。上記の右，左という言葉は，絶対的な意味ではなく，相対的な意味として使われている。
また，上記支持部材の一例として，左側シリンダ室の左側壁部材と右側シリンダ室の右側壁部材とをアクチュエータ本体に連結支持する支持ボルトが考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて，添付図面を参照しつつ，本発明を具体化した実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。ここに，図２は，本発明の一実施形態に係るバルブ駆動用アクチュエータの側断面図，図３は，同アクチュエータの一部断面を含む平面図，図４は，図３におけるＡ−Ａ断面図である。
図２〜図４に示すこの実施形態に係るロータリアクチュエータＲ１の概要について言えば，左右両端にそれぞれピストン２４Ｌ，２４Ｒを固設したピストン軸３２と，上記各ピストン２４Ｒ，２４Ｌをそれぞれ上記ピストン軸３２の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダ２２Ｒ，２２Ｌと，上記ピストン２４Ｌで仕切られた左のシリンダ２２Ｌの左側シリンダ室１７ＬＬと右のシリンダ２２Ｒの左側シリンダ室１７ＲＬとを連通させる左側連通路（第１の連通路）と，上記ピストン２４Ｌで仕切られた左のシリンダ２２Ｌの右側シリンダ室１７ＬＲと右のシリンダ２２Ｒの右側シリンダ室１７ＲＲとを連通させる右側連通路（第２の連通路）と，上記ピストン軸３２の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸３６（図４）の回転運動に変換するヨーク３４，３５及びピン３３等からなる変換手段とを備えてなる点において，従来のロータリアクチュエータＲ１（図１）と同様である。但し，上記左側連通路（第１の連通路）及び右側連通路（第２の連通路）が，上記左右のシリンダ２２Ｌ，２２Ｒをアクチュエータ本体であるセンターボディ２１に接続支持するための支持部材であるタイロッド２６ａ，２６ｂの周囲に２８Ｌ，２８Ｒとして形成されている点において，従来のロータリアクチュエータＲ０とは根本的に異なる。以下詳述する。尚タイロッドは支持ボルトの一例でもある。
【０００９】
まずロータリアクチュエータＲ１は，駆動対象のバタフライバルブやボールバルブ等を駆動する前記バルブ駆動軸３６を回転自在に支持するセンターボディ２１を中心に構成されている。上記センターボディ２１右側には右側のシリンダ２２Ｒが，また左側には左側シリンダ２２Ｌがそれぞれ接続されている。
上記左のシリンダ２２Ｌの左側開口及び右のシリンダ２２Ｒの右側開口は，それぞれカバー２９及び２３によって密封状に閉じられている。
また上記センターボディ２１にはピストン軸３２が左右方向に摺動自在に支持されている。このピストン軸３２の左右端部は，上記左右のシリンダ２２Ｌ，２２Ｒ内に挿入されており，上記左右端部にそれぞれナット３０，３１により固着された左側ピストン２４Ｌと右側ピストン２４Ｒは，それぞれ左側シリンダ２２Ｌ及び右側シリンダ２２Ｒの内面に摺動自在に支持されている。
従って，前記センタボディ２１と左側のカバー２９によって両端を閉じられた左側のシリンダ２２Ｌ内部のシリンダ室は，上記左側ピストン２４Ｌによって左側シリンダ室１７ＬＬと右側シリンダ室１７ＬＲとに分割されている。また前記センタボディ２１と右側のカバー２３によって両端を閉じられた右側のシリンダ２２Ｒ内部のシリンダ室は，上記右側ピストン２４Ｒによって左側シリンダ室１７ＲＬと右側シリンダ室１７ＲＲとに分割されている。
【００１０】
図３に示す上記カバー２３及び２９に形成された貫通孔２７ａ，２７ａには第１のタイロッド２６ａが，また，貫通孔２７ｂ，２７ｂには第２のタイロッド２６ｂがそれぞれ貫通しており，各タイロッド２６ａ，２６ｂの端部に形成したネジ部に螺合するナット１９を締め付けることにより，シリンダ２２Ｒ，２２Ｌがカバー２３，２９とセンターボディ２１との間に締め付けられ支持される。即ち，タイロッド２６ａ，２６ｂは，シリンダ２２Ｒ，２２Ｌの支持部材の一例である。
上記ピストン軸３２の中央部には，図２及び図４に明示のピン３３が回転自在に取り付けられている。上記ピン３３は，図４に詳細に示すように，上記センターボディ２１に回動自在に取り付けられた上記バルブ駆動軸３６に直角且つ摺動自在に取り付けられた２本のヨーク３４，３５の端部に回動自在に係合している。上記ピン３３，ヨーク３４，３５が変換手段の一例である。
更に，上記センターボディ２１には，空気通路４６Ｒを介してシリンダ室１７ＲＬに作動流体としての空気を送り込む空気接続口１６Ｒと，空気通路４６Ｌを介してシリンダ室１７ＬＲに作動流体としての空気を送り込む空気接続口１６Ｌとが形成される。上記空気接続口１６Ｒ，１６Ｌは，図１に示す流量調節弁１０５，１１５を介して圧力源１０１に接続される。
更に，上記空気接続口１６Ｒには，図３に示す空気通路１８Ｒを介して左側連通路２８Ｌが接続されており，空気接続口１６Ｌには，空気通路１８Ｌ（図５参照）を介して右側連通路２８Ｒが接続されている。図５は空気通路１８Ｌを示すものであるが，空気通路１８Ｒは図５と上下対象の図で表示可能であるので，ここでは図示を省略する。
【００１１】
連通路２８Ｌ，２８Ｒは，センターボディ２１に穿たれたタイロッド２６ａ，２６ｂを貫通させる貫通孔４５ａ，４５ｂの中径部４５ａ´，４５ｂ´とタイロッド２６ａ，２６ｂとの間の隙間からなる空気通路２８Ｌａ，２８Ｒａと，カバー２９，２３に穿たれたタイロッド２６ａ，２６ｂを貫通させる前記貫通孔２７ａ，２７ｂの中径部２７ａ´，２７ｂ´とタイロッド２６ａ，２６ｂとの間の隙間からなる空気通路２８Ｌｂ，２８Ｒｂと，上記センターボディ２１の前記中径部４５ａ´，４５ｂ´と同軸の大径部４５ａ″，４５ｂ″に一端が差し込まれ，他端がカバー２３，２９の前記中径部２７ａ´，２７ｂ´と同軸の大径部２７ａ″，２７ｂ″に差し込まれ，内部を前記タイロッド２６ａ，２６ｂが貫通する中空の２５ａ，パイプ２５ｂとタイロッド２６ａ，２６ｂとの間の隙間からなる空気通路２８Ｒｃ，２８Ｌｃと，前記カバー２９，２３にそれぞれ形成され前記空気通路２８Ｌｂ，２８Ｒｂとシリンダ室１７ＬＬ，１７ＲＲとを接続する空気通路２８Ｌｄ，２８Ｒｄ（図６参照）とが連通した状態で構成されている。図６は，空気通路２８Ｌｄを示すものであるが，空気通路２８Ｒｄも図６と左右対称の図で表示され得るので，ここでは図示を省略する。
【００１２】
従って，ピストン軸３２を図２の矢印で示すように右方向に移動させ，ヨーク３４，３５を図２において反時計方向に回動させ，バルブ駆動軸３６を反時計方向に回動させる場合の圧縮空気の流れについて説明する。
この場合，圧力源１０１（図１）からの圧縮空気は空気接続口１６Ｒから空気通路４６Ｒを経て右側シリンダ２２Ｒの左側シリンダ室１７ＲＬに供給される。これにより右側ピストン２４Ｒが矢印方向に付勢される。また前記空気接続口１６Ｒに供給された圧縮空気は，空気接続口１６Ｒに接続された空気通路１８Ｒを経て空気通路２８Ｌａ，２８Ｌｃ，２８Ｌｂ，２８Ｌｄを順次通って左側シリンダ２２Ｌ内の左側シリンダ室１７ＬＬに供給される。従って，左側ピストン２４Ｌが矢印方向に付勢される。ピストン２４Ｌ，２４Ｒの矢印方向への移動により，シリンダ室１７ＬＲから押し出された空気は，空気通路４６Ｌを通って空気接続口１６Ｌへ排出される。また，シリンダ室１７ＲＲから押し出された空気は，連通路２８Ｒｄ，２８Ｒｂ，２８Ｒｃ，２８Ｒａ，１８Ｌを通って空気接続口１６Ｌへ排出される。
このように，この実施形態では，バルブ駆動軸３６を駆動するピストン軸３２が，２個のピストン２４Ｒ，２４Ｌによって付勢されるので駆動力の大きいロータリアクチュエータが提供される。
逆にピストン軸３２を矢印とは反対方向に駆動して，バルブ駆動軸３６を図２において時計方向に回転させる場合，圧力源１０１（図１）からの圧縮空気は空気接続口１６Ｌから空気通路４６Ｌを経て左側シリンダ２２Ｌの右側シリンダ室１７ＬＲに供給される。これにより左側ピストン２４Ｌが矢印とは反対方向に付勢される。また前記空気接続口１６Ｌに供給された圧縮空気は，空気通路１８Ｌを経て空気通路２８Ｒａ，２８Ｒｃ，２８Ｒｂ，２８Ｒｄを順次通って，右側シリンダ２２Ｒの右側シリンダ室１７ＲＲに供給される。従って，右側ピストン２４Ｒが矢印とは反対方向に付勢される。
ピストン２４Ｌ，２４Ｒの矢印とは反対方向への移動により，シリンダ室１７ＲＬから押し出された空気は，空気通路４６Ｒを通って空気接続口１６Ｒへ排出される。またシリンダ室１７ＬＬから押し出される空気は，連通路２８Ｌ（２８Ｌｄ，２８Ｌｖ，２８Ｌｃ，２８Ｌａ），１８Ｒを通って空気接続口１６Ｒへ排出される。
矢印方向或はその反対方向に駆動されたピストン軸３２は，その先端が，カバー２３或は２９にナット３８で固定されたストッパの役を果たすボルト３７に当たり正確な位置に停止する。
３９はバルブ駆動軸３６に形成されたバルブ取付穴である。また，４０はアクチュエータＲ１をバルブ本体に取り付けるための取付穴である。
【００１３】
【実施例】
上記実施の形態においては，第１，第２の連通路がタイロッドの周囲に形成された場合について説明したが，これは一例であり，タイロッド自身の中に形成すること，或はタイロッド以外の支持部材に設けることも可能である。
この発明は各種バルブの駆動アクチュエータに設けられる。例えば，バタフライバルブはその一例であるが，その他ボールバルブ等にも適用可能であることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は，
左右両端にそれぞれピストンを固設したピストン軸と，
上記各ピストンをそれぞれ上記ピストン軸の軸心方向に摺動自在に支持する左右のシリンダと，
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの左側シリンダ室と右のシリンダの左側シリンダ室とを連通させる第１の連通路と，
上記ピストンで仕切られた左のシリンダの右側シリンダ室と右のシリンダの右側シリンダ室とを連通させる第２の連通路と，
上記ピストン軸の軸心方向への往復動をバルブ駆動軸の回転運動に変換する変換手段とを備えてなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて，
上記第１及び第２の連通路が，上記左右のシリンダの支持部材或はその周囲に形成されてなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成される。このように本発明では，そもそもいかなるバルブ駆動用アクチュエータでも本来的に必要なシリンダを支持する支持部材そのものの周囲やそれ自体に上記連通路が形成されるので，アクチュエータが大型化することもなく，またピストンロッドの強度が落ちるといった問題もない低廉なバルブ駆動用アクチュエータを提供することが出来る。
上記支持部材の一例として，左側シリンダ室の左側壁部材と右側シリンダ室の右側壁部材とをアクチュエータ本体に連結支持する支持ボルトを採用した場合には，アクチュエータの外形寸法をまったく変更することなく実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の従来技術を示すエア回路図。
【図２】本発明の一実施形態に係るバルブ駆動用アクチュエータの側断面図。
【図３】同アクチュエータの一部断面を含む平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ断面図。
【図６】図３におけるＣ−Ｃ断面図。
【符号の説明】
１６Ｒ，１６Ｌ…空気接続口
１７ＬＬ，１７ＬＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲ…シリンダ室
１８Ｒ，１８Ｌ…空気通路
２１…センターボディ
２２Ｒ，２２Ｌ…シリンダ
２３，２９…カバー
２４Ｒ，２４Ｌ…ピストン
２５ａ，２５ｂ…パイプ
２６ａ，２６ｂ…タイロッド（支持部材，支持ボルトの一例）
２７ａ，２７ｂ，４５ａ，４５ｂ…貫通孔
２７ａ´，２７ｂ´…中径部
２７″，２７ｂ″…大径部
２８Ｒ，２８Ｌ…連通路
２８Ｒａ，２８Ｒｂ，２８Ｒｃ，２８Ｒｄ，２８Ｌａ，２８Ｌｂ，２８Ｌｃ，２８Ｌｄ…空気通路
３２…ピストンロッド
３３…ピン
３４，３５…ヨーク
３６…バルブ駆動軸
【図１】
2004197759.tif 000003
【図２】
2004197759.tif 000004
【図３】
2004197759.tif 000005
【図４】
2004197759.tif 000006
【図５】
2004197759.tif 000007
【図６】
2004197759.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月25日(2003.2.25)
【手続補正１】
【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】
従って，ピストン軸３２を図２の矢印で示すように右方向に移動させ，ヨーク３４，３５を図２において反時計方向に回動させ，バルブ駆動軸３６を反時計方向に回動させる場合の圧縮空気の流れについて説明する。
この場合，圧力源１０１（図１）からの圧縮空気は空気接続口１６Ｒから空気通路４６Ｒを経て右側シリンダ２２Ｒの左側シリンダ室１７ＲＬに供給される。これにより右側ピストン２４Ｒが矢印方向に付勢される。また前記空気接続口１６Ｒに供給された圧縮空気は，空気接続口１６Ｒに接続された空気通路１８Ｒを経て空気通路２８Ｌａ，２８Ｌｃ，２８Ｌｂ，２８Ｌｄを順次通って左側シリンダ２２Ｌ内の左側シリンダ室１７ＬＬに供給される。従って，左側ピストン２４Ｌが矢印方向に付勢される。ピストン２４Ｌ，２４Ｒの矢印方向への移動により，シリンダ室１７ＬＲから押し出された空気は，空気通路４６Ｌを通って空気接続口１６Ｌへ排出される。また，シリンダ室１７ＲＲから押し出された空気は，連通路２８Ｒｄ，２８Ｒｂ，２８Ｒｃ，２８Ｒａ，１８Ｌを通って空気接続口１６Ｌへ排出される。
このように，この実施形態では，バルブ駆動軸３６を駆動するピストン軸３２が，２個のピストン２４Ｒ，２４Ｌによって付勢されるので駆動力の大きいロータリアクチュエータが提供される。
逆にピストン軸３２を矢印とは反対方向に駆動して，バルブ駆動軸３６を図２において時計方向に回転させる場合，圧力源１０１（図１）からの圧縮空気は空気接続口１６Ｌから空気通路４６Ｌを経て左側シリンダ２２Ｌの右側シリンダ室１７ＬＲに供給される。これにより左側ピストン２４Ｌが矢印とは反対方向に付勢される。また前記空気接続口１６Ｌに供給された圧縮空気は，空気通路１８Ｌを経て空気通路２８Ｒａ，２８Ｒｃ，２８Ｒｂ，２８Ｒｄを順次通って，右側シリンダ２２Ｒの右側シリンダ室１７ＲＲに供給される。従って，右側ピストン２４Ｒが矢印とは反対方向に付勢される。
ピストン２４Ｌ，２４Ｒの矢印とは反対方向への移動により，シリンダ室１７ＲＬから押し出された空気は，空気通路４６Ｒを通って空気接続口１６Ｒへ排出される。またシリンダ室１７ＬＬから押し出される空気は，連通路２８Ｌ（２８Ｌｄ，２８Ｌｂ，２８Ｌｃ，２８Ｌａ），１８Ｒを通って空気接続口１６Ｒへ排出される。
矢印方向或はその反対方向に駆動されたピストン軸３２は，その先端が，カバー２３或は２９にナット３８で固定されたストッパの役を果たすボルト３７に当たり正確な位置に停止する。
３９はバルブ駆動軸３６に形成されたバルブ取付穴である。また，４０はアクチュエータＲ１をバルブ本体に取り付けるための取付穴である。