JPH081270B2 - 弁の開閉駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、ゲート弁、バタフライ弁
などの弁の開閉駆動機構に関し、詳しくは、弁の開閉途
中の中間位置において弁体を停止することができる弁の
開閉駆動機構に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】弁、例えば、ゲート弁、バタフラ
イ弁では、空気圧、油圧等の圧力媒体により、弁座に対
して弁体を移動させて弁を開閉する弁の開閉駆動機構が
採用されている。

【０００３】このような開閉駆動機構を有するゲート弁
として、図５，６に示すようなものがある。このゲート
弁は、流管を開閉する弁本体１と、この弁本体１の弁体
２を駆動するための弁の開閉駆動機構７とからなってい
る。この弁本体１内の弁体２は、アーム３が揺動駆動す
ることにより、弁本体１内で上下動すると共に、ガイド
プレート４の作用により、左右に移動して弁体２のシー
ル部材５を弁座６に押圧するようになっている。

【０００４】開閉駆動機構７では、アーム３を揺動する
ため、このアーム３は、複数枚の円板状部材からなる揺
動軸８に連結されている。この揺動軸８の一端にピニオ
ン５１が固定されている。このピニオン５１を揺動する
ため、後述するシリンダブロック９の外周壁に、ピニオ
ン５１に噛合するラック５０が設けられておいる。シリ
ンダブロック９を往復動させてラック５０を往復動させ
ることにより、ピニオン５１を揺動し、これにより、ア
ーム３を揺動させ、弁体２を開閉駆動している。

【０００５】シリンダブロック９は、弁本体１に固定さ
れた一対のロッドサポート１０，１０に支持された中心
軸１１に、移動自在に支持され、これらロッドサポート
１０，１０の間で移動できるようになっている。即ち、
中心軸１１側が移動不能であり、シリンダブロック９が
中心軸１１に沿って移動するように構成されている。こ
のシリンダブロック９は、筒状部材１２と、これの両側
にボルト１３ａにより固定された一対の側壁部材１３，
１３とから構成されている。中心軸１１には、ピストン
１４が移動不能に固定されている。このピストン１４に
より、シリンダブロック９内には、第１圧力室１５およ
び第２圧力室１６が規定されている。これら第１圧力室
１５および第２圧力室１６に各々圧搾空気などの圧力媒
体を供給するための第１供給流路１７および第２供給流
路１８が中心軸１１内に形成されている。

【０００６】このように構成されているため、第１供給
流路１７を介して第１圧力室１５内に圧力媒体を供給し
たときには、ピストン１４は移動不能であるため、図６
に示すように、圧力は、シリンダブロック９の左側（図
６）の側壁部材１３に作用し、その結果、シリンダブロ
ック９は、左方（図６）に移動され、ピニオン５１が揺
動され、弁が閉成される。

【０００７】逆に、第２供給流路を介して第２圧力室１
６内に圧力媒体を供給したときには、ピストン１４は移
動不能であるため、圧力は、シリンダブロック９の右側
（図６）の側壁部材１３に作用し、その結果、シリンダ
ブロック９は、右方（図６）に移動され、ピニオン５１
が揺動され、弁が開成される。

【０００８】ところで、従来、弁の開閉の途中である中
間位置において弁体を停止させたいという要望がある。
しかしながら、上述した開閉駆動機構７では、シリンダ
ブロック９を中間位置で停止させることができないた
め、弁体を全開の位置、若しくは全閉の位置でしか停止
することができず、弁体を中間位置において停止させる
ことができなかった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、上述したような事情に鑑みて
なされたものであって、弁の開閉の途中である中間位置
において弁体を停止させることができ、また、その停止
位置を調整することができる弁の開閉駆動機構を提供す
ることにある。

【００１０】

【発明の概要】この目的を達成するため、本発明に係る
弁の開閉駆動機構は、弁体を弁座に対して開閉する弁の
開閉駆動機構であって、移動不能に固定された中心軸
と、中心軸に固着された主ピストンと、中心軸に軸方向
移動自在に装着され、主ピストンより大径である従ピス
トンと、中心軸に軸方向移動自在に装着されると共に、
主ピストンと従ピストンとを摺動自在に収納し、主ピス
トンと一方の小径側壁との間に第１圧力室を規定し、主
ピストンと従ピストンとの間に第２圧力室を規定し、従
ピストンと他方の大径側壁との間に第３圧力室を規定す
る移動シリンダブロックと、移動シリンダブロックの側
壁に係止され、第２圧力室内に突出された先端部が移動
シリンダブロックと一体的に移動し、さらに、従ピスト
ンに当接して移動シリンダブロックの移動を規制すると
共に、この規制量を調整する調整ストッパと、弁体に機
械的に連結され、回転して弁体を移動させるためのピニ
オンと、移動シリンダブロックの外壁に固定され、前記
ピニオンに噛合するラックと、を具備することを特徴と
している。

【００１１】このように、本発明では、従ピストンを設
けることにより、３つの圧力室を設けていると共に、各
圧力室の加圧面積が異なっている。そのため、以下に述
べるように、シリンダブロックを中間位置において停止
することができ、弁体を開成と閉成との中間位置で停止
させることができる。

【００１２】先ず、第１圧力室のみに空気圧などの圧力
媒体を作用させたときには、主ピストンは移動不能であ
るため、圧力媒体は、移動シリンダブロックの小径側壁
に作用し、その結果、移動シリンダブロックは、小径側
壁の側に移動した状態で停止している（即ち、図１の状
態）。このとき、例えば、弁は全開した状態、または全
閉した状態となっている。

【００１３】次に、第１圧力室および第３圧力室に圧力
媒体を作用させたときには、従ピストンおよび大径側壁
に作用する力が、主ピストンおよび小径側壁に作用する
力よりも大きくなっている。このとき、従ピストンは主
ピストンに当接しており、主ピストンは移動不能であ
る。そのため、大径側壁に作用する力により、移動シリ
ンダブロックは、大径側壁の方に移動する。移動シリン
ダブロックが所定量移動すると、調整ストッパもこれと
一体的に移動するので調整ストッパの先端部に従ピスト
ンが当接し、移動シリンダブロックの移動が阻止され
る。これにより、移動シリンダブロックは、この中間位
置で停止した状態となり（即ち、図２の状態）、弁の開
閉を中間位置で停止することができる。

【００１４】さらに、第２圧力室にのみ圧力媒体を作用
させたときには、従ピストンの方が主ピストンより大径
であるため、従ピストンの方に大きな力が働く。その結
果、従ピストンは、主ピストンから離れて移動シリンダ
ブロックの大径側壁の側に移動し、次いで、この大径側
壁を押圧する。その結果、移動シリンダブロックは、こ
の大径側壁の側に移動し、固定した主ピストンに移動シ
リンダブロックの小径側壁が当接し、移動シリンダブロ
ックは停止する（即ち、図３の状態）。このとき、例え
ば、弁は全閉した状態、または全開した状態となってい
る。

【００１５】このように、本発明では、弁の開閉の途中
である中間位置において弁体を停止させることができ、
また、調整ストッパを調整することにより、その停止位
置を調整することができる。

【００１６】

【発明の具体的説明】以下、本発明の一実施例を図面を
参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
弁の開閉駆動機構の断面図であり、例えば、弁が全開し
た状態を示す。図２は、同実施例に係る弁の開閉駆動機
構の断面図であり、弁の開閉途中の中間位置にある状態
を示す。図３は、同実施例に係る弁の開閉駆動機構の断
面図であり、例えば、弁が全閉した状態を示す。

【００１７】図１に示すように、本実施例に係る弁の開
閉駆動機構２０では、大略的には、固定された中心軸２
１が設けてあり、この中心軸２１に、主ピストン２２が
固定してあると共に、従ピストン２３が軸方向移動自在
に装着してある。さらに、これら主ピストン２２および
従ピストン２３を摺動自在に収納する移動シリンダブロ
ック２４が中心軸２１に軸方向移動自在に装着してあ
る。この移動シリンダブロック２４の小径側壁２５と主
ピストン２２との間に、第１圧力室２６が規定してあ
り、主ピストン２２と従ピストン２３との間に、第２圧
力室２７が規定してあり、従ピストン２３と移動シリン
ダブロック２４の大径側壁２９との間に、第３圧力室２
８が規定してある。さらに、この移動シリンダブロック
２４の外壁には、ラック５０が設けてあり、このラック
５０に、ピニオン５１を噛合させてある。このピニオン
５１は、図５，６に示すアーム３に機械的に連結してあ
り、このピニオン５１が回転すると、弁体２が上下動し
て、弁が開閉する。なお、本実施例に係る開閉駆動機構
は、図５，６に示すゲート弁、またはバタフライ弁など
に限らず、種々の弁の開閉に適用することができる。

【００１８】中心軸２１は、図示しないハウジングなど
に固定してあり、この中心軸２１には、後述する電磁弁
が接続され、第１圧力室２６に空気圧などの圧力媒体を
供給する第１供給流路３１が形成してあると共に、第２
圧力室２７に空気圧などの圧力媒体を供給する第２供給
流路３２が形成してある。

【００１９】第３圧力室２８に圧力媒体を供給するため
の第３供給流路３３が形成してある供給管３４が、中心
軸２１と平行に配置してあり、中心軸２１と同様に図示
しないハウジングなどに固定してある。

【００２０】第１圧力室２６は、移動不能の主ピストン
２２と、小径側壁２５と、小径のシリンダ内周壁３５と
により規定してあるが、この小径側壁２５は中心軸２１
に対して摺動自在であると共に、小径のシリンダ内周壁
３５は、移動不能の主ピストン２２に対して摺動自在と
なっている。したがって、第１圧力室２６に圧力媒体を
供給したときには、図１に大きな矢印Ａで示すように、
力が小径側壁２５に作用し、移動シリンダブロック２４
は、図１の左方側に移動するようになっている。

【００２１】第２圧力室２７は、図３によく示すよう
に、移動不能の主ピストン２２と、移動自在の従ピスト
ン２３と、大径のシリンダ内周壁３６とにより規定して
あるが、この従ピストン２３は、小径部２３ａと、大径
部２３ｂと、これらを連結するスリーブ部２３ｃとから
なっている。この小径部２３ａは、移動不能の中心軸２
１に対して摺動自在になっていると共に、大径部２３ｂ
は、大径のシリンダ内周壁３６に対して摺動自在になっ
ている。また、主ピストン２２は、上記のように移動不
能である。したがって、この第２圧力室２７に圧力媒体
を供給したときには、図３に大きな矢印Ｄで示すよう
に、力が従ピストン２３の小径部２３ａおよび大径部２
３ｂに作用し、従ピストン２３は、図３の右方側に移動
し、その後、大径側壁２９に当接して、移動シリンダブ
ロック２４を図３の右方側に移動させるようになってい
る。

【００２２】第３圧力室２８は、図２によく示すよう
に、従ピストン２３と、大径側壁２９と、大径のシリン
ダ内周壁３６とにより規定してある。上記のように、従
ピストン２３の加圧面積は、大径部２３ｂを有すること
から、主ピストンの加圧面積より大きくなっていると共
に、大径側壁２９の加圧面積の方が、反対側にある小径
側壁２５の加圧面積より大きくなっている。そのため、
第１加圧室２６および第３加圧室２８に圧力媒体を供給
したときには、図２に大きな矢印Ｂ，Ｃで示すように、
従ピストン２３および大径側壁２９に作用する力が、主
ピストン２２および小径側壁２５に作用する力よりも大
きくなっている。

【００２３】この第１圧力室２６および第３圧力室２８
に圧力媒体を供給するとき、従ピストン２３の大径部２
３ｂに当接して、結果的に移動シリンダブロック２４の
動きを規制するための調整ストッパ４０が設けてある。
この調整ストッパ４０は、移動シリンダブロック２４の
外周壁を貫通して延びる棒状部材４１と、この棒状部材
４１の従ピストン２３側に設けてある当接部４２と、棒
状部材４１の一端に螺合する調整ナット４３およびロッ
クナット４４とからなっている。調整ナット４３を回転
させてロックナット４４を締付けることにより、棒状部
材４１及び当接部４２の位置を調整して、当接部４２が
従ピストン２３に当接する位置を調整する。したがっ
て、結果的に移動シリンダブロック２４の動きを規制す
る規制量を調整できる。これにより、後述するように、
弁の開閉の途中である中間位置において弁体を停止させ
る停止位置を調整することができる。

【００２４】したがって、第１圧力室２６および第３圧
力室２８に圧力媒体を供給した場合には、上記のよう
に、図２に大きい矢印Ｂ，Ｃで示すように、力が従ピス
トン２３及び大径側壁２９に作用する。このとき、従ピ
ストン２３は主ピストン２２に当接しており、主ピスト
ン２２は移動不能である。そのため、大径側壁２９に作
用する力（図２の大きい矢印Ｃ）により、移動シリンダ
ブロック２４は、図２の右方に移動する。所定量移動す
ると、調整ストッパ４０の当接部４２が従ピストン２３
の大径部２３ｂに当接する。これにより、移動シリンダ
ブロック２４の図２の右方への移動が規制され、移動シ
リンダブロック２４は、この位置で停止する。これによ
り、弁の開閉の途中である中間位置において弁体を停止
させることができる。

【００２５】なお、特に、符号は設けないが、第１乃至
第３圧力室２６，２７，２８内を密封するために、適宜
箇所には、シール部材が配設してある。次に、図１乃至
図３を参照して、この弁の開閉駆動機構の全体の作用を
説明する。

【００２６】図１は、弁が全開した状態にあり、図２
は、弁が中間位置で停止した状態にあり、図３は、弁が
全閉した状態にあるとして説明する。但し、図１が全
閉、図３が全開のように設定することも勿論可能であ
る。

【００２７】図１に示すように、弁を全開する場合に
は、第１圧力室２６にのみ圧力媒体を供給する。主ピス
トン２２は移動不能であるため、力（図１の矢印Ａ）
は、小径側壁２５に作用し、移動シリンダブロック２４
は、図１の左方に移動する。これにより、ラック５０の
移動に追随してピニオン５１が回転し、弁が全開の状態
になる。

【００２８】次いで、図２に示すように、弁を中間位置
で停止する場合には、第１圧力室２６および第３圧力室
２８に圧力媒体を供給する。これにより、上述したよう
に、図２に大きな矢印Ｂ，Ｃで示すように、従ピストン
２３および大径側壁２９に作用する力が、主ピストン２
２および小径側壁２５に作用する力よりも大きくなって
いる。このとき、従ピストン２３は主ピストン２２に当
接しており、主ピストン２２は移動不能である。そのた
め、大径側壁２９に作用する力（図２の大きい矢印Ｃ）
により、移動シリンダブロック２４は、図２の右方に移
動する。所定量移動すると、調整ストッパ４０の当接部
４２が従ピストン２３の大径部２３ｂに当接する。これ
により、移動シリンダブロック２４の図２の右方への移
動が規制され、移動シリンダブロック２４は、この位置
で停止する。これにより、ラック５０の移動が停止し、
中間位置において弁体を停止させることができる。ま
た、調整ストッパ４０の棒状部材４１を移動させること
により、移動シリンダブロック２４の停止位置を調整し
て、弁の中間停止位置を調整することができる。

【００２９】さらに、図３に示すように、弁を全閉する
場合には、第２圧力室２７にのみ圧力媒体を供給する。
主ピストン２２は移動不能であるため、図３に大きな矢
印Ｄで示すように、力が従ピストン２３の小径部２３ａ
および大径部２３ｂに作用し、従ピストン２３は、図３
の右方側に移動し、その後、大径側壁２９に当接し、そ
の結果、移動シリンダブロック２４が図３の右方側に移
動する。所定量移動すると、小径側壁２５が主ピストン
２２に当接し、移動シリンダブロック２４の移動が停止
される。これにより、ラック５０の移動に追随してピニ
オン５１が回転し、弁が全閉の状態になる。

【００３０】このように、本実施例では、弁の開閉の途
中である中間位置において弁体を停止させることがで
き、また、調整ストッパ４０を調整することにより、そ
の停止位置を調整することができる。

【００３１】次に、図４を参照して、第１乃至第３圧力
室２６〜２８への圧力媒体の供給を切り換える２つの三
方電磁弁６１，６２について説明する。図４に示すよう
に、電磁弁６１により、第１圧力室２６への圧力媒体の
供給と、第２圧力室２７への圧力媒体の供給とが選択的
となっており、電磁弁６２により、第３圧力室２８への
圧力媒体の供給と、第３圧力室２８から大気への開放と
が選択的となっている。

【００３２】図１に示すように、弁を全開する場合に
は、図４に示す２つの三方電磁弁６１，６２は、共にＯ
ＦＦの状態にあり、図４に示す状態となっている。これ
により、第１圧力室２６には、圧力媒体が供給され、第
３圧力室２８は、大気開放されている。

【００３３】図２に示すように、弁を中間位置で停止す
る場合には、電磁弁６１はＯＦＦである一方、電磁弁６
２はＯＮに切り換えられる。これにより、第１圧力室２
６には、引続き圧力媒体が供給され、第３圧力室２８に
も圧力媒体が供給される。

【００３４】図３に示すように、弁を全閉する場合に
は、電磁弁６１はＯＮに切り換えられる一方、電磁弁６
２はＯＦＦに切り換えられる。これにより、第２圧力室
２７に圧力媒体が供給され、第３圧力室２８は大気に開
放される。

【００３５】なお、図１が全閉、図３が全開のように、
電磁弁を構成することも勿論可能である。また、本発明
は、上述した実施例に限定されないのは勿論であり、本
発明の範囲内において種々改変可能であることは勿論で
ある。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、弁の開
閉の途中である中間位置において弁体を停止させること
ができ、また、調整ストッパを調整することにより、そ
の停止位置を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る弁の開閉駆動
機構の断面図であり、例えば、弁が全開した状態を示
す。

【図２】図２は、同実施例に係る弁の開閉駆動機構の断
面図であり、弁の開閉途中の中間位置にある状態を示
す。

【図３】図３は、同実施例に係る弁の開閉駆動機構の断
面図であり、例えば、弁が全閉した状態を示す。

【図４】図４は、弁の開閉駆動機構に圧力媒体を供給す
るために用いる三方電磁弁の説明図である。

【図５】従来の弁の開閉駆動機構が設けられているゲー
ト弁の一断面図である。

【図６】図５に示すゲート弁の他面の断面図である。

【符号の説明】

２０ 弁の開閉駆動機構 ２１ 中心軸 ２２ 主ピストン ２３ 従ピストン ２４ 移動シリンダブロック ２５ 小径側壁 ２６ 第１圧力室 ２７ 第２圧力室 ２８ 第３圧力室 ２９ 大径側壁 ４０ 調整ストッパ ５０ ラック ５１ ピニオン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体を弁座に対して開閉する弁の開閉駆
   動機構であって、 移動不能に固定された中心軸と、 中心軸に固着された主ピストンと、 中心軸に軸方向移動自在に装着され、主ピストンより大
   径である従ピストンと、 中心軸に軸方向移動自在に装着されると共に、主ピスト
   ンと従ピストンとを摺動自在に収納し、主ピストンと一
   方の小径側壁との間に第１圧力室を規定し、主ピストン
   と従ピストンとの間に第２圧力室を規定し、従ピストン
   と他方の大径側壁との間に第３圧力室を規定する移動シ
   リンダブロックと、移動シリンダブロックの側壁に係止され、第２圧力室内
   に突出された先端部が移動シリンダブロックと一体的に
   移動し、さらに、 従ピストンに当接して移動シリンダブ
   ロックの移動を規制すると共に、この規制量を調整する
   調整ストッパと、 弁体に機械的に連結され、回転して弁体を移動させるた
   めのピニオンと、 移動シリンダブロックの外壁に固定され、前記ピニオン
   に噛合するラックと、 を具備することを特徴とする弁の開閉駆動機構。