CN115087828A - 一种阀门致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易地安装到手动阀门上，能够电驱动阀门的同时，足够小型化以便在狭窄的设置空间也能配置，并且，具有优异的动力传输性能，能够以高精度进行控制的阀门致动器。采用本发明的致动器的一例的阀门致动器1具有致动器主体3、阀门安装部4。另外，致动器主体3具有壳体30、电机5、皮带传输部6、蜗杆减速器7。另外，致动器主体3具有托架部8。

Description

一种阀门致动器

技术领域

本发明涉及一种阀门致动器。详细而言，涉及一种能够容易地安装到手动阀门上，能够电驱动阀门的同时，足够小型化以便在狭窄的设置空间也能配置，并且，具有优异的动力传输性能，能够以高精度进行控制的阀门致动器。

背景技术

以往，将电力和液压等能量转换为机械运动，致动器被广泛用作驱动设备的驱动源。

另外，根据启动原理的种类和用途，存在多种致动器，例如，专利文献1中提出了一种阀门致动器，该阀门致动器与阀门连接，通过电机的旋转力进行阀门的开关。

另外，在船舶的配管中，使用了多个阀门来控制在配管中流动的流体，但为了节省大量开关手动阀门的劳动力，通过阀门致动器对设置在配管的手动阀门进行电驱动的需求强烈。

这种对手动阀门电驱动的需求不仅在新的造船情况，对于已经投入使用的船舶，在维护和翻新时，预计今后也会增加。

在这种情况下，用于电驱动现有的手动阀门的传统阀门致动器例如通过以下方法进行安装。在下文中，将参照图15进行说明。

首先，从阀门主体拆卸手动阀门100的把手101以及把手支柱102(参照图15的(a))，将安装用托架104固定在阀门主体上(参照图15的(b))。然后，在安装用托架104安装阀门致动器103(参照图15的(c))。

现有技術文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9－329259号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在这里，传统的船舶中用于电驱动手动阀门的阀门致动器中，与安装阀门致动器前相比，安装之后阀门整体的尺寸增大。尤其，在高度方向上，阀门的尺寸显著大型化。

而在船舶的内部，在有限的狭窄空间中，多个配管密集配置，存在很多配管之间距离较近之处。因此，由于与相邻配管之间的距离，具有无法确保配置阀门致动器的空间的问题。

另外，在传统的安装阀门致动器的工艺中，需要使用扳手等工具，在配管配置密集的狭小空间中，难以使用工具进行作业。

进一步地，由于传统的安装阀门致动器的工艺复杂，因此需要一种能够更加简便地进行安装的阀门致动器。另外，传统的阀门致动器需根据手动阀门的尺寸来准备安装用托架。

另外，由于存在上述缺陷，在电驱动阀门时，无法从配管拆卸现有的手动阀门，大多数情况是设置新的电动阀门。此时，在手动阀门的使用寿命以内进行电动阀门的更换，由于废弃了手动阀门，因此导致了成本的飙升。

本发明是鉴于以上几点发明出来的，其目的在于提供一种容易地安装到手动阀门上，能够电驱动阀门的同时，足够小型化以便在狭窄的设置空间也能配置，并且，具有优异的动力传输性能，能够以高精度进行控制的阀门致动器。

解决问题的技术手段

为了达到上述目的，本发明的致动器具备：壳体，电机，配置在所述壳体的内部，成为具有旋转轴的驱动源，第一皮带轮，安装在所述电机的旋转轴上，第二皮带轮，与该第一皮带轮配对的同时，直径大于该第一皮带轮的直径，皮带，设置在所述第一皮带轮以及所述第二皮带轮上，蜗杆减速器，具有安装有所述第二皮带轮的蜗杆部、配置成与该蜗杆部垂直交叉并且通过与该蜗杆部的齿轮咬合来进行动力传输的蜗轮，配置在所述壳体的内部，阀门安装部，安装在具有把手的规定的阀门上，在所述把手的上方支撑所述壳体，托架部，构成为安装在所述蜗杆减速器上并且能够通过所述电机的驱动力旋转的同时，配置在所述壳体和所述把手之间，与该把手配合，进行所述规定的阀门的开关。

在这里，通过成为具有旋转轴的驱动源的电机、安装在旋转轴上的第一皮带轮、与第一皮带轮配对的第二皮带轮、设置在第一皮带轮以及第二皮带轮上的皮带、具有安装有第二皮带轮的蜗杆部、配置成与蜗杆部垂直交叉并且通过与蜗杆部的齿轮咬合来进行动力传输的蜗轮的蜗杆减速器、安装在蜗杆减速器上并且构成为能够通过电机的驱动力旋转的同时与把手配合进行规定的阀门的开关的托架部，通过电机的输出来输出扭矩，并用托架部能够开关阀门。即，通过向电机供电，能够电驱动阀门。

另外，托架部配置在壳体和把手之间，通过与把手配合，能够将从壳体内部的电机以及蜗杆减速器获得的扭矩直接传输给阀门的把手。另外，容易小型化致动器整体。

另外，通过安装在电机的旋转轴上的第一皮带轮、与第一皮带轮配对的同时直径大于第一皮带轮的直径的第二皮带轮、设置在第一皮带轮以及第二皮带轮的皮带，使第二皮带轮的转速小于第一皮带轮的转速，从而能够将电机的输出传给蜗杆减速器。即，不仅是蜗杆减速器的减速比，还能够获得与第一皮带轮的直径和第二皮带轮的直径的大小之比对应的减速比，通过电机的旋转力能够输出高扭矩。其结果，作为驱动源，能够使用输出小并且小型尺寸的电机，能够减小整体致动器。

另外，当第一皮带轮的直径和第二皮带轮的直径的大小之比为1:2以下时，将两个皮带轮尽可能保持在小尺寸，能够获得与两个皮带轮的直径的大小之比对应的高减速比。

在这里，当第一皮带轮的直径和第二皮带轮的直径的大小之比超过1:2时，第二皮带轮的尺寸增大，致动器整体的小型化将受到影响。

另外，旋转轴和皮带形成的角度、皮带和蜗杆部形成的角度分别为大致90度，蜗轮配置成被旋转轴、皮带以及蜗杆部包围时，能够将电机的旋转轴、皮带、蜗杆部以及蜗轮紧凑地收纳在壳体中。其结果，能够进一步减小整体致动器。

另外，当电机驱动器包含对控制电机的旋转的位置的脉冲信号进行控制的第一CPU、控制第一CPU的同时根据旋转把手时的滑动阻力来调节在电机流动的电流的大小的第二CPU时，通过使用输出小且小型尺寸的电机，能够向作为驱动源的电机输出高扭矩。即，例如，即使在关闭阀门时负载增大，也可以减小电机的旋转，增加在电机流动的电流，从而能够提高扭矩。

另外，具备配置在壳体内部并且控制电机驱动的电机驱动器，当电机驱动器包括控制第一CPU的第二CPU时，与现有的用于电驱动阀门的阀门致动器相比，可小型化电机驱动器。例如，市售的阀门致动器中，在电机驱动器用CPU无法共用对控制脉冲信号的第一CPU进行控制的功能，在电机驱动器增设主控板，从而具有控制第一CPU的功能。即，市售的阀门致动器中，单独设置主控板的部分，使整体尺寸增大。另一方面，在本发明中，电机驱动器包含控制第一CPU的第二CPU，因此能够小型化电机驱动器，其结果，有助于致动器整体的小型化。

另外，当电机具有记忆电机的旋转轴的绝对位置的绝对编码器时，能够以高精度控制位置。此外，在这里所说的记忆旋转轴的绝对位置的含义是，在不对电机供电的电源关闭状态下，也能记忆旋转轴旋转动作中的位置信息，再对电机供电时，无需恢复原点运行。

另外，在电机中设定了作为在规定的驱动时间内可供给的最大的电流值的最大电流值，第二CPU在规定的驱动时间以及最大电流值的范围内调节在电机流动的电流时，作为驱动源，使用输出小且小型尺寸的电机，能够最大限度地利用该电机具有的能力。

例如，在普通的电机中设定了即使连续运行也能保障动作的额定电流，在通用控制器中规定成，通过基于额定电流的动作条件驱动电机。另外，电机的生产者保障若是短时间，则额定电流的三倍左右被确定为最大电流值(相当于本申请的权利要求中的最大电流值)，若是指定时间内(相当于本申请的权利要求中的规定的驱动时间)，则能够以最大电流值旋转电机。

因此，在本发明中，通过第二CPU在规定的驱动时间以及最大电流值的范围内调节在电机流动的电流，在电机生产者指定的范围的动作时间内，将保障动作的最大电流值以下的电流施加给电机，从而能够驱动电机。由此，即使使用输出小且小型尺寸的电机，也能获得与以额定电流运行输出大且大型尺寸的电机时的情形相同的驱动输出。

另外，在普通的电机中，为了应对以各种目的使用电机，针对电机的运行，设定了如上所述的基于额定电流的动作条件。尤其，需要高扭矩时，若不能保持指定转数，则立即发生错误，电机停止。因此，若在考虑基于额定电流的动作条件的基础上选择电机，则需要选择输出足够富裕，即，大型电机。

但是，在本发明中，如上所述，第二CPU能够根据旋转把手时的滑动阻力来调节在电机流动的电流的大小。因此，即使使用输出小的小型电机，随着负载增加，电机转数减少，通过以最大电流值以下的値供给较大电流来提升扭矩，在电机的生产者指定的规定的驱动时间以及最大电流值的范围内，能够输出开关把手所需的工作量。另外，可使用小型电机，因此有助于致动器整体的小型化。

另外，当把手具有构成把手外形的框架部、连接框架部的中心部和框架部的多个辐条部，托架部形成与辐条部配合的狭缝时，从托架部对把手的辐条部传递力，从而能够旋转把手。

另外，当壳体上设置形成为从与把手对置的面朝向把手突出的大致圆柱体并且其内侧配置托架部的同时外表面的圆周上形成多个安装孔的安装突出部，阀门安装部具有借助安装孔可拆装于安装突出部并夹持安装突出部进行固定的一对连接器时，通过改变安装连接器的安装突出部的安装孔的位置来改变致动器的旋转角度，从而能够在阀门安装部固定致动器。即，能够提高将致动器安装到阀门时的安装位置的自由度。

另外，为了达成上述目的，本发明的阀门致动器具备：壳体，电机，配置在所述壳体的内部，成为具有旋转轴的驱动源，第一皮带轮，安装在所述旋转轴上，第二皮带轮，与该第一皮带轮配对的同时，直径大于该第一皮带轮的直径，皮带，设置在所述第一皮带轮以及所述第二皮带轮上，蜗杆减速器，构成为具有安装有所述第二皮带轮的蜗杆部、配置成与该蜗杆部垂直交叉并且通过与该蜗杆部的齿轮咬合来进行动力传输的蜗轮的同时，配置在所述壳体的内部，能够旋转规定的阀门，阀门安装部，安装在所述规定的阀门上，在该规定的阀门的上方支撑所述壳体。

在这里，通过成为具有旋转轴的驱动源的电机、安装在旋转轴上的第一皮带轮、与第一皮带轮配对的第二皮带轮、设置在第一皮带轮以及第二皮带轮的皮带、构成为具有安装有第二皮带轮的蜗杆部、配置成与蜗杆部垂直交叉并通过与蜗杆部齿轮咬合进行动力传输的蜗轮的同时可旋转规定的阀门的蜗杆减速器，通过电机的输出来输出扭矩，从而能够以蜗杆减速器开关阀门。即，通过向电机供电，能够电驱动阀门。此外，蜗杆减速器与阀门配合之处包括阀门的把手、阀门的阀杆、设置在阀门的阀杆上的连接用部件等能够直接或者间接提供用于阀门开关的驱动力之处。

另外，通过安装在电机的旋转轴上的第一皮带轮、与第一皮带轮配对的同时直径大于第一皮带轮的直径的第二皮带轮、设置在第一皮带轮以及第二皮带轮上的皮带，使第二皮带轮的转速小于第一皮带轮的转速，从而能够将电机的输出传递给蜗杆减速器。即，不仅蜗杆减速器的减速比，还能够获得与第一皮带轮的直径和第二皮带轮的直径的大小之比对应的减速比，能够从电机的旋转力输出高扭矩。其结果，作为驱动源，能够使用输出小且小型尺寸的电机，从而能够减小致动器整体。

发明效果

根据本发明的阀门致动器容易地安装到手动阀门上，能够电驱动阀门的同时，足够小型化以便在狭窄的设置空间也能配置，并且，具有优异的动力传输性能，能够以高精度进行控制。

附图说明

图1是示出安装有作为根据本发明的阀门致动器的一例的阀门致动器的阀门的说明示意图。

图2是示出阀门致动器以及阀门安装部的整体结构的立体示意图。

图3是示出从上观察图2所示的阀门致动器以及阀门安装部时阀门致动器中壳体的内部结构的立体示意图。

图4是示出阀门致动器中的壳体的内部结构的俯视示意图。

图5是示出阀门致动器中托架部和阀门安装部的位置关系和阀门安装部的结构的立体示意图。

图6是示出将阀门致动器安装到手动阀门上的工艺的工艺示意图，(a)是示出作为安装对象的手动阀门的结构的示意图，(b)是示出支座部的安装的示意图，(c)是示出支座部的固定之处的示意图。

图7是接着图6示出将阀门致动器安装到手动阀门上的工艺的工艺示意图，(a)以及(b)是示出第二个支座部的安装的示意图，(c)是示出将连接器以及安装板安装到致动器主体的示意图。

图8的(a)是示出将致动器主体的位置和支座部的位置进行对准的状态的示意图，(b)是示出用夹具旋钮螺钉固定安装板和支座部的状态的示意图，(c)是示出完成致动器主体安装到阀门的状态的示意图，(d)是示出打开壳体的盖部的状态的示意图。

图9的(a)是示出交流/直流变换器和致动器主体连接的状态的示意图，(b)是示出交流/直流变换器和致动器主体一体形成的状态的示意图。

图10是示出作为根据本发明的阀门致动器的另一例的阀门致动器以及阀门安装部的整体结构的立体示意图。

图11是示出从上观察图10示出的阀门致动器以及阀门安装部时阀门致动器中壳体的内部结构的立体示意图。

图12是示出阀门致动器中壳体的内部结构的俯视示意图。

图13是示出阀门致动器中托架部和阀门安装部的位置关系和阀门安装部的结构的立体示意图。

图14是示出控制系统的结构的概念图。

图15是示出以往将阀门致动器安装到阀门的工艺的工艺示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明，用于本发明的理解。

对作为采用本发明的阀门致动器的一例的阀门致动器1进行说明。此外，以下实施例示出将阀门致动器1设置在阀门2的结构。即，阀门致动器1发挥对阀门2进行开关的致动器的功能。

阀门2是一种设置在船舶内设置且流动有流体的配管200上(参照图6的(a))并且对流体进行控制或者调节等的装置。

另外，阀门2是具备阀体20、把手21、阀杆(省略图示)、法兰22的球形阀(参照图1以及图6的(a))。另外，把手21具有构成外形的框架部210，连接把手21的中心和框架部210的多个辐条部211(参照图6的(a))。此外，由于阀门2的结构是已知的球形阀结构，因此省略详细说明。

另外，阀门致动器1具有致动器主体3、阀门安装部4(参照图1、图2以及图3)。阀门安装部4是固定在阀门2并且用于支撑致动器主体3的部件。针对阀门2的阀门安装部4的固定结构和致动器主体3以及阀门安装部4的连接结构的详细内容将在后面进行描述。

在这里，未特别限定安装阀门致动器1的阀门的种类，只要是具有用于控制流体的把手等旋转机构的阀门，即可安装阀门致动器1。

另外，阀门2的把手21并非必须限定成具有构成外形的框架部210和连接把手21的中心和框架部210的多个辐条部211，与后述的托架部8配合，构成为能够对阀门2进行开关即可。例如，可以采用辐条部为1根的形状，或者板状的把手。

进一步说明阀门致动器1的结构。

阀门致动器1具有如上所述的致动器主体3、阀门安装部4。

另外，致动器主体3具有壳体30、电机5、皮带传输部6、蜗杆减速器7(参照图3以及图4)。另外，致动器主体3具有托架部8(参照图2以及图5)。另外，致动器主体3具有伺服电动机51、操纵器单元53(参照图3以及图4)。

另外，壳体30是在其内部收容电机5、皮带传输部6、蜗杆减速器7、伺服电动机51、操纵器单元53等构成致动器主体3的主要部件的外装部件。此外，在图3以及图4中，示出了去除壳体30的顶板的状态，以示出壳体30的内部结构。

另外，壳体30在其底面侧形成大致圆柱状的突出部300，突出部300的内侧配置有托架部8。此外，突出部300是相当于本发明的权利要求中的安装突出部的部件。

另外，电机5是阀门致动器1的驱动源，用于借助托架部8产生使阀门2的阀杆旋转的扭矩。电机5由直流电力驱动的直流电机之一的无刷电机构成。另外，电机5具有旋转轴(省略图示)(参照图4)。

另外，皮带传输部6是将电机5输出的动力传输给蜗杆减速器7的动力传输机构。另外，皮带传输部6也是减速机构，通过减小电机5输出的动力的转速来增大扭矩，并传输给蜗杆减速器7。诸如皮带传输部6的动力机构一般还被称为皮带传动。

皮带传输部6具有小直径皮带轮60、大直径皮带轮61、皮带62(参照图3以及图4)。小直径皮带轮60是安装在电机5的旋转轴上并且与旋转轴一体旋转的部件。另外，大直径皮带轮61是安装在后述的蜗杆减速器7的蜗杆部70并且与蜗杆部70一体旋转的部件。

另外，皮带62是设置在小直径皮带轮60以及大直径皮带轮61的皮带部件。形成在小直径皮带轮60以及大直径皮带轮61的外表面的凹凸和形成在皮带62的内表面的凹凸配合，成为小直径皮带轮60、大直径皮带轮61以及皮带62一体旋转的结构。

此外，小直径皮带轮60是相当于本发明的权利要求中的第一皮带轮的部件。另外，大直径皮带轮61是相当于本发明的权利要求中的第二皮带轮的部件。

在这里，并非必须成为形成在小直径皮带轮60以及大直径皮带轮61的外表面的凹凸和形成在皮带62的内表面的凹凸配合，小直径皮带轮60、大直径皮带轮61以及皮带62一体旋转的结构。例如，可以构成为皮带62通过在小直径皮带轮60或者大直径皮带轮61之间产生的摩擦力传输动力。

此时，关于小直径皮带轮60、大直径皮带轮61以及皮带62，可以设计成调节在各部件之间产生的摩擦力，施加一定水平以上的较大的力，传输力增大时发生打滑，无法传输一定水平以上的动力。由此，当施加较大的力，例如损坏阀门2的阀门密封材料(省略图示)时，能够抑制皮带62空转，阀门密封材料损坏造成密封性能降低。

另外，小直径皮带轮60的直径的大小和大直径皮带轮61的直径的大小，其比率成为小直径皮带轮60:大直径皮带轮61＝1：2的比率。另外，根据小直径皮带轮60和大径大直径皮带轮61的直径大小的比率，可以使电机5的转速减速。

即，通过小直径皮带轮60以及大直径皮带轮61的直径大小的比率，在皮带传输部6，可以获得1:2的减速比。根据该皮带传输部6的减速比和从蜗杆减速器7获得的减速比，可以规定阀门致动器1输出的扭矩。

在这里，皮带传输部6等使用皮带的动力传输机构难以传输高扭矩(不适合大功率传输)，因此一般不用于致动器。

但是，在本发明的阀门致动器1中，如后面所述，由于使用了输出为100W且小型尺寸的电机5，因此用皮带传输部6等使用皮带的动力传输机构能够充分传输动力。其结果，用皮带传输部6可以降低电机5的动力的转速，以增加扭矩，同时能够向蜗杆减速器7传输动力。

另外，关于小直径皮带轮60的直径的大小和大直径皮带轮61的直径的大小，其比率并非必须限定成小直径皮带轮60:大直径皮带轮61＝1:2的比率。但是，为了在皮带传输部6获得减速比，优选大直径皮带轮61的直径的大小大于小直径皮带轮60。另外，从加大皮带传输机构6的尺寸来避免致动器主体3的尺寸加大的观点出发，在直径的大小中，优选小直径皮带轮60:大直径皮带轮61＝1:2以下。另外，从既能够减小皮带传输机构6的尺寸，又能够在皮带传输部6获得高减速比的观点出发，在直径的大小中，进一步优选小直径皮带轮60:大直径皮带轮61＝1:2。

另外，无需必须采用输出为100W的电机5，只要能够减小致动器本体3，无需限制输出值。例如，在本发明中，可以使用输出为50～100W的电机。

另外，蜗杆减速器7是通过进一步降低皮带传输部6传输的动力的转速来增大扭矩并传输给托架部8的减速器。另外，蜗杆减速器7具有1:50的减速比。

另外，蜗杆减速器7具有蜗杆部70、蜗轮71(参照图3以及图4)。蜗杆部70以及蜗轮71上分别设有齿轮部(省略图示)。另外，蜗轮71配置成相对于蜗杆部70垂直交叉，是通过各齿轮部的咬合来进行动力传输的部件。

另外，蜗轮71的下部连接在托架部8。另外，蜗轮71和托架部8构成为能够一体旋转。此外，关于蜗杆减速器7的结构，可以采用已知的波齿减速器，其结构的详细说明将省略。

在这里，蜗杆减速器7并非必须限定为具有1:50的减速比，还可以使用适当改变减速比的蜗杆减速器。

另外，在壳体30中配置成，在俯视的状态下，电机5的旋转轴和皮带62形成的角度以及皮带62和蜗杆部70形成的角度分别成为大致90度。另外，蜗轮71配置成被旋转轴、皮带62以及蜗杆部70包围。

由此，在小的壳体30的有限范围中，可以紧凑地收容电机5、皮带传输部6以及蜗杆减速器7等各部件。

另外，托架部8是通过蜗杆减速器7传输的动力来旋转阀门2的把手21的部件。即，托架部8是将致动器主体1输出的扭矩作用到阀门2的把手21的部分。

另外，关于托架部8，其上部固定在蜗轮71的下部。另外，关于托架部8，在大致圆柱状的主体的侧面，从下端朝向上部形成有狭缝80(参照图2以及图5)。该狭缝80是与把手21的辐条部211配合的部分(参照图5)。

另外，托架部8的狭缝80对应于把手21的辐条部211的数量，形成有多个。另外，狭缝80的长度方向的长度形成为，大于等于通过阀门2的开关上下移动的把手21的行程距离。

由此，当把手21旋转时，在托架部8的狭缝80的范围内，能够上下移动把手21。

[电机的控制机构]

另外，电机5通过连接在未图示的控制系统来控制其驱动。此外，控制电机5驱动的系统与绝对编码器(省略图示)连接。绝对编码器是安装在电机5上并且检测电机5的旋转位置信息以及控制其旋转动作的位置的部件。

更加详细而言，电机5通过由控制器以及伺服电动机51构成的控制系统来控制其驱动。控制器是对伺服电动机51输出动作的指令信号的指令部。

另外，伺服电动机51是对电机5输出脉冲信号或者对其输出进行控制以跟随来自控制器的指令信号的控制部。此外，伺服电动机51是相当于本申请的权利要求中的电机驱动器的部件。

另外，伺服电动机51具有下位侧CPU520以及上位侧CPU520(参照图14)。此外，在这里所说的下位侧CPU520是，相当于本申请的权利要求中的第一CPU的部件。另外，在这里所说的上位侧CPU521是，相当于本申请的权利要求中的第二CPU的部件。

另外，下位侧CPU520是向电机5传送脉冲信号的部件。另外，下位侧CPU520是，从电机5的绝对编码器获取电机5的旋转位置的位置信息，并将该旋转位置的信息和该旋转位置的位置信息是否与上位侧CPU指示的旋转信息一致的判断结果信息传输给上位侧CPU521的部件。

此外，在图14中，用附图标记S4表示从下位侧CPU520向电机5传送脉冲信号，用附图标记T4表示从电机5向下位侧CPU520传送位置信息。

另外，下位侧CPU520构成为可输出脉冲调制频率为20kHz的脉冲信号。由此，与传统的脉冲调制频率为10kHz的脉冲信号相比，输出用于旋转旋转轴的脉冲信号的时间缩短，可以更顺畅地驱动旋转轴。其结果，可以将电机5驱动时产生的声音或振动抑制得很小。

另外，上位侧CPU521是控制下位侧CPU520的部件。上位侧CPU521是，确定电机5的转速以及旋转位置，并作为旋转信息传送给下位侧CPU520的部件。另外，上位侧CPU521构成为，可从阀门致动器1的外部对通信进行控制。

另外，上位侧CPU521是，从下位侧CPU520获取电机5的旋转位置的位置信息、该旋转位置的位置信息是否与上位侧CPU指示的旋转信息一致的判断结果信息的部件。进一步地，上位侧CPU521是，当基于从下位侧CPU520获取的信息，电机5的旋转位置的位置信息与所指示的旋转位置(理论位置信息)不一致时，确定控制旋转的修复的部件。

即，上位侧CPU521构成为能够独立控制电机5的旋转。此外，将在后面描述通过上位侧CPU521以及下位侧CPU520控制电机5旋转的详细内容。

此外，在图14中，用附图标记S3表示从上位侧CPU521向下位侧CPU520传送旋转信息，用附图标记T3表示从下位侧CPU520向上位侧CPU521传送信息。

另外，如上所述，上位侧CPU521是控制对电机5传送脉冲信号的下位侧CPU520的部件，并具有如下所述的功能：当电机5旋转的位置信息与指示给下位侧CPU的旋转信息(理论值)不一致时，修复下位侧CPU输出的脉冲信号，从而修复电机5的旋转动作。

在这里，传统的阀门致动器中，伺服电动机(驱动器用CPU)中仅有本发明的下位侧CPU520，不包括相当于上位侧CPU521的部件。

因此，在传统的阀门致动器中，像本发明的阀门致动器1一样，若在伺服电动机上具备上位侧CPU521，并且用阀门致动器单独能够独立控制，则需增设主控板作为补充。若增设这样的主控板(例如，一般宽度为120mm，长度为120mm，高度18mm的大小)，则壳体30或致动器主体3会增大。

因此，在本发明的阀门致动器1中，通过伺服电动机51具有下位侧CPU520以及上位侧CPU520，能够进一步小型化阀门致动器1。

进一步地，在本发明的阀门致动器1中，通过简化伺服电动机51中所包含的部件，进一步减小伺服电动机51。例如，传统的阀门致动器的伺服电动机中包含的AD转换器和DA转换器已被拆除。另外，DA转换器以芯片(chip)的形式包含在伺服电动机51中。

如此，减少包含在伺服电动机51的零件数量，小型化伺服电动机51，从而能够进一步减小阀门致动器1。

另外，如图14所示，在本发明的阀门致动器1的控制系统中，可以将上位侧CPU521进一步构成为，被网络CPU 522、最上位侧CPU523控制。

该网络CPU 522是控制多个阀门致动器1的动作的部件。另外，网络CPU 522也是将最上位侧CPU523的指令传输至各阀门致动器1的部件。

另外，关于网络CPU 522，例如，在多个阀门致动器1中设置读取器，从而成为具有连接在该读取器的网络控制箱的部件。

网络CPU 522可以负责与最上位侧CPU523的双向通信以及组内整体控制。另外，通过构成多个组，能够构建网络。

另外，最上位侧CPU523是，例如，具有设置在操舵室等的中央监控系统的部件，是掌握配管系统运行状况或发生异常时判断阀门动作(阀门的堵塞或阀门致动器1的停止等)的部件。

如此，通过具有网络CPU 522以及最上位侧CPU523，可以按组集体控制多个阀门致动器1。

此外，在图14中，用附图标记S2表示从网络CPU 522向上位侧CPU521传送信息，用附图标记T2表示从上位侧CPU521向网络CPU 522传送信息。另外，用附图标记S1表示从最上位侧CPU523向网络CPU522传送信息，用附图标记T1表示从网络CPU522向最上位侧CPU5232传送信息。

另外，操纵器单元53是，用于手动更改电机5的伺服电动机51、蜗杆减速器7的设定的操作。当作业人员想要更改各部件的设定条件时，对操纵器单元53进行操作，从而能够进行作业。另外，操纵器单元53具有操作用按钮以及标记器等(省略附图标记)。

接着，说明阀门安装部4的结构。

如上所述，阀门安装部4固定在阀门2上，是用于支撑致动器主体3的部件。

阀门安装部4具有连接器40、安装板41、支座部42、夹具旋钮螺钉500(参照图2、图3以及图5)。连接器40、安装板41、支座部42以及夹具旋钮螺钉500分别以壳体30的突出部300为中心配对的方式配置两个。

另外，连接器40是，将安装板41以及支座部42成为一体的结构固定在壳体30的突出部300的部件。

另外，连接器40构成为，针对以一定间隔形成在突出部300外表面上的多个安装孔301，选择其位置后可拆装。由此，致动器主体3沿着图7的(c)中用附图标记R表示的方向旋转以改变方向，从而能够在连接器40固定突出部300。

例如，若是致动器主体3的突出部300，可通过改变安装孔301的位置，沿着图7的(c)中用附图标记R表示的旋转方向，每次改变大约30度的方向来设定致动器主体3的方向。其结果，能够提高阀门2周围的结构以及致动器主体3的设置位置的自由度。

另外，安装板41是连接连接器40和支座部42的部件。另外，支座部42是在阀门2的法兰22上固定连接器40和安装板41形成为一体的结构的部件(参照图5)。

另外，夹具旋钮螺钉500是可拆装地固定安装板41和支座部42的部件。该夹具旋钮螺钉500无需额外的工具，在安装板41和支座部42上安装夹具旋钮螺钉500，就能够容易地固定安装板41和支座部42。

以下，参照附图对使用阀门安装部4将致动器主体3安装到阀门2的工艺进行说明。

首先，如图6的(a)所示，作为致动器主体3安装对象的手动阀门2设置在配管200上。

如图6的(b)所示，借助螺栓420以及螺母421，在阀门2的法兰22安装支座部42。一个支座部42通过一组螺栓420以及螺母421能够固定在法兰22上。此外，在图6的(c)中，放大用附图标记X表示的范围，以示出通过螺栓420以及螺母421固定之处。

如图7的(a)以及图7的(b)所示，借助螺栓420以及螺母421，在另一侧法兰22上安装支座部42。通过到目前为止的流程，完成在阀门2上固定支座部42的作业。

接下来，如图7的(c)所示，对致动器主体3进行连接器40以及安装板41的安装。如上所述，连接器40针对以一定间隔形成在突出部300外表面上的多个安装孔301，能够选择其位置并固定。

用连接器40从两侧夹持突出部300的外表面并固定，从而固定连接器40和安装板41。通过到目前为止的流程，完成在致动器主体3固定连接器40以及安装板41的作业。

接下来，如图8的(a)所示，对准安装板41以及支座部42的位置和托架部8的狭缝80以及把手21的辐条部211的位置，从而进行致动器主体3在阀门2上的安装。

如图8的(b)所示，对准安装板41和支座部42的连接之处的位置，插入夹具旋钮螺钉500使其贯穿两部件，从而固定安装板41和支座部42。

在通过该夹具旋钮螺钉500的固定中，无需使用额外的工具和连接部件，就能够固定安装板41和支座部42。另外，由于能够通过从安装板41的外侧朝向内侧插入夹具旋钮螺钉500的简单的作业进行固定，即使是船舶的有限作业空间，也能容易地安装夹具旋钮螺钉500。

如图8的(c)所示，通过以上的流程，完成致动器主体3在阀门2上的安装。如此，使用阀门安装部4，以简单的工艺，对手动阀门2配置阀门致动器1，从而能够实现阀门2的电驱动。

另外，在采用本发明的阀门致动器中，对致动器主体3连接交流/直流变换器，可以实现兼容交流电源的结构。以下，对连接交流/直流变换器的结构以及工艺的一例进行说明。

首先，如图8的(d)所示，进行对设在致动器主体3的壳体30的顶部表面侧的盖部30的拆卸。

另外，如图9的(a)所示，致动器主体3的上部设置有成为与交流/直流变换器600的连接部的内螺纹接头32。另外，交流/直流变换器600的下部设置有能够与致动器主体3的内螺纹接头32电性连接的外螺纹接头601。

此外，在图9的(a)中被附图标记X1以及附图标记X2包围的范围是形成内螺纹接头32以及外螺纹接头601之处，在图9的(a)的右侧示出放大相同部分的图。

在该内螺纹接头32以及外螺纹接头601的部分中，通过使致动器主体3和交流/直流变换器600电性连接，可以将致动器主体3实现为兼容交流电源的结构(参照图9的(b))。另外，关于交流/直流变换器600，通过形成应对不同电压的相同形状的单元，还可以应对不同电压。

[关于电机的控制]

接下来，对采用本发明的阀门致动器1中的电机5的控制进行说明。

首先，采用本发明的阀门致动器，不具有一般致动器等各种用途的通用性，例如，用于电驱动手动阀门的场景等以下驱动的用途。

(1)驱动对象的旋转动作的範囲在几转至十几转左右的旋转动作范围内。

(2)驱动对象的旋转动作连续进行的时间在一分钟以内，或者，几十秒左右。

(3)结合上述的(1)、(2)条件，以输出轴几十rpm左右的转速，完成驱动对象的旋转动作。

(4)驱动对象的旋转动作所需的输出扭矩根据滑动阻力的变化而波动。此外，滑动阻力的变化不仅是阀门的开关等由原始的驱动引起滑动阻力的变化，还包括陈年老化、随时间劣化等引起的滑动阻力变化的对象物和旋转机构中垃圾等异物的咬合引起的滑动阻力变化的对象物中的变化。

另外，如上所述手动阀门2等旋转机构(把手21)随着旋转上下移动的情形还包括以下驱动条件。

(5)驱动对象的旋转机构的移动行程在5mm～50mm左右的范围内。

如此，采用本发明的阀门致动器以如上所述的内容，对驱动对象物提供驱动力。另外，主要的用途是电驱动手动阀门，但也可用于向汽车把手、船舵等提供驱动力。另外，不限于此，能够用于能够以同样的内容提供驱动力的用途。

更进一步而言，传统的致动器的用途中，一般以与上述(1)～(5)不同的内容进行驱动。即，需要利用致动器提供驱动力的场景是，例如，通过转动把手将重物提升1～2m的用途(例如门的开关)。在该情形中，还有把手的旋转动作是几十转以上以及旋转动作连续进行的时间是几分钟或几十分钟。另外，输出轴的转速需为100rpm以上等更快的转速。进一步地，对象物移动的距離是1～2m，实现更长的行程距离。如此，普通致动器的用途和采用本发明的阀门致动器的用途在驱动内容上完全不同。

从以上说明的内容可知，采用本发明的阀门致动器1的电机5中，伺服电动机51具有的上位侧CPU521构成为，根据把手21旋转时的滑动阻力来调节在电机5流动的电流的大小(控制下位侧CPU520)。

另外，在电机5中设定了最大电流值，所述最大电流值是，在规定的驱动时间内可供给的最大的电流值，上位侧CPU521构成为，在规定的驱动时间以及最大电流值的范围内调节在电机5流动的电流的值。此外，在这里所说的标准是，针对电机5的驱动，电机的生产者所设定的与动作保障有关的条件的信息。

更详细而言，传统的阀门致动器的电机有额定电流，即使连续运行也能保障动作，在通用控制器中规定成，通过基于额定电流的动作条件驱动电机。另外，若是在短时间内，则额定电流的大约三倍左右的值则被确定为最大电流，若是指定时间以下，则即使以最大电流值旋转电机，也能保障电机的动作。

另外，在通用控制器中，在不满足基于额定电流的动作条件的情形下，设计成停止阀门致动器。该不满足基于额定电流的动作条件的情形是指，例如，大于额定电流的电流值流动一定时间以上的情形、大于额定电流的电流值在规定的时间回流多次的情形等。这种基于额定电流的动作条件的设定目的在于，防止在向电机强行通电时损坏电机。

因此，在本发明的阀门致动器1的电机5中，上位侧CPU521构成为，根据滑动阻力调节在电机5流动的电流的值。另外，上位侧CPU521构成为，在以电机5的标准设定的规定的驱动时间以及最大电流值的范围内调节在电机5流动的电流的值。

通过这样设定，在电机5，阀门开关中，滑动阻力大并且需要高扭矩的情形下，通过将接近最大电流的电流施加给电机，与施加额定电流时相比，能够发挥大约3倍的扭矩。另外，当滑动阻力下降并且要求高扭矩的情况结束时，上位侧CPU521能够将转速和在电机5流动的电流的值恢复至常规的设定条件。

如上所述，在采用本发明的阀门致动器1中，上位侧CPU521能够根据旋转把手时的滑动阻力调节在电机5流动的电流的大小。因此，即使使用输出小的小型电机，随着负载增加，电机转数减少，通过以最大电流值以下的値供给较大电流来提升扭矩，在电机的生产者指定的规定的驱动时间以及最大电流值的范围内，能够输出开关把手所需的工作量。

即，即使使用小型电机，也能获得与以往大型电机以额定电流运行时的情形相同或者超出其的驱动输出。另外，可以使用小型电机，因此有助于致动器整体的小型化。

例如，能够按照以下尺寸制造采用本发明的阀门致动器1以及电机5。

首先，在致动器主体3中，在能够以直流电源驱动的结构的情形下，能够按照从阀门2的把手21的上端至致动器主体3的上端的高度为72mm、宽度为157mm、长度为170mm的尺寸进行设计。另外，致动器主体3的仅壳体30的高度可以设计成56mm的尺寸。

另外，关于电机5，可以使用长度以及宽度为40mm、长度为95mm且输出为100W的尺寸。另外，伺服电动机51可以设计成宽度30mm、长度80mm、高度14mm的尺寸。此外，该电机5的长度以及宽度为80mm、长度为116mm，能够发挥与输出为400W的尺寸的电机相同的性能。

以上说明的采用本发明的阀门致动器1足够小型，并且能够控制阀门2的开关的驱动。另外，可独立控制阀门致动器1，无需作业人员的手的介入，也能够高精度地控制把手21的旋转动作。

接下来，参照图10～图13来说明采用本发明的阀门致动器的其他例的结构。

此外，在以下的说明中，以与上述阀门致动器1的结构的不同点为中心进行说明，省略重复范围的记载。

作为采用本发明的阀门致动器的其他例的阀门致动器1a，与上述阀门致动器1相比主要在阀门安装部的结构上有所不同。阀门致动器1a具有致动器主体3a、阀门安装部4a(参照图10以及图11)。

另外，致动器主体3a具有壳体30a、托架部8a。另外，壳体3a具有固定阀门安装部4a的突出部300a(参照图10)。

另外，阀门安装部4a具有支柱部41a、安装法兰42a(参照图10、图11以及图13)。

另外，致动器主体3a具有电机5a、皮带传输部6a、蜗杆减速器7a(参照图11以及图12)。

另外，皮带传输部6a具有小直径皮带轮60a、大直径皮带轮61a、皮带62a。另外，蜗杆减速器7a具有蜗杆部70a、蜗轮71a(参照图11以及图12)。

另外，阀门安装部4a的支柱部41a是固定在壳体30a的突出部300a的外表面并且连接壳体30a和安装法兰42a的部件。

另外，阀门安装部4a的安装法兰42a配置在设于阀门阀体上的支撑部(省略附图标记)的外侧，成为用一对安装法兰42a夹持该支撑部进行固定并在阀门的上部支撑致动器主体3a的部件。

另外，在一对安装法兰42a上分别形成有配置接合部件(省略图示)并且用于连接两个安装法兰42a的安装孔420a(参照图13)。作业人员以夹持阀门的支撑部的方式配置安装法兰42a，仅通过在安装孔420a中放置接合部件，就能够在阀门上固定安装法兰42a。

如此，采用本发明的阀门致动器能够以各种结构安装在阀门上。

如上所述，采用本发明的致动器可以容易地安装到手动阀门上，能够电驱动阀门的同时，足够小型化以便能够在狭窄的设置空间也能配置，并且，具有优异的动力传输性能，能够以高精度进行控制。

【附图标记说明】

1、阀门致动器

2、阀门

20、阀体

21、把手

210、框架部

211、辐条部

22、法兰

200、配管

3、致动器主体

31、盖部

32、内螺纹接头

30、壳体

300、突出部

301、安装孔

4、阀门安装部

40、连接器

41、安装板

42、支座部

420、螺栓

421、螺母

500、夹具旋钮螺钉

5、电机

51、伺服电动机

520、下位侧CPU

521、上位侧CPU

522、网络CPU

523、最上位侧CPU

53、操纵器单元

6、皮带传输部

60、小直径皮带轮

61、大直径皮带轮

62、皮带

600、交流/直流变换器

601、外螺纹接头

7、蜗杆减速器

70、蜗杆部

71、蜗轮

8、托架部

80、狭缝

Claims (8)

1.一种阀门致动器，其特征在于，具备：

壳体，

电机，配置在所述壳体的内部，成为具有旋转轴的驱动源，

第一皮带轮，安装在所述旋转轴上，

第二皮带轮，与该第一皮带轮配对的同时，直径大于该第一皮带轮的直径，

皮带，设置在所述第一皮带轮以及所述第二皮带轮上，

蜗杆减速器，具有安装有所述第二皮带轮的蜗杆部、配置成与该蜗杆部垂直交叉并且通过与该蜗杆部的齿轮咬合来进行动力传输的蜗轮，配置在所述壳体的内部，

阀门安装部，安装在具有把手的规定的阀门上，在所述把手的上方支撑所述壳体，

托架部，构成为安装在所述蜗杆减速器上并且能够通过所述电机的驱动力旋转的同时，配置在所述壳体和所述把手之间，与该把手配合，进行所述规定的阀门的开关。

2.根据权利要求1所述的阀门致动器，其特征在于，

所述第一皮带轮的直径和所述第二皮带轮的直径的大小之比为1:2以下。

3.根据权利要求1或2所述的阀门致动器，其特征在于，

所述旋转轴和所述皮带形成的角度、所述皮带和所述蜗杆部形成的角度分别为大致90度，

所述蜗轮配置成被所述旋转轴、所述皮带以及所述蜗杆部包围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀门致动器，其特征在于，

具备电机驱动器，所述电机驱动器配置在所述壳体的内部并控制所述电机的驱动，

所述电机具有记忆该电机的旋转轴的绝对位置的绝对编码器，

所述电机驱动器具有第一CPU和第二CPU，所述第一CPU对控制所述电机的旋转的位置的脉冲信号进行控制，所述第二CPU控制所述第一CPU的同时，根据旋转所述把手时的滑动阻力来调节在所述电机流动的电流的大小。

5.根据权利要求4所述的阀门致动器，其特征在于，

所述电机中设定了最大电流值，所述最大电流值是在规定的驱动时间内能够供给的最大的电流值，

所述第二CPU在所述规定的驱动时间以及所述最大电流值的范围内，调节在所述电机流动的电流。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的阀门致动器，其特征在于，

所述把手具有构成该把手的外形的框架部、连接该框架部的中心部和该框架部的多个辐条部，

所述托架部形成有与所述辐条部配合的狭缝。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的阀门致动器，其特征在于，

所述壳体设有安装突出部，所述安装突出部是从与所述把手对置的面朝向该把手突出而形成的大致圆柱体，在其内侧配置有所述托架部的同时，外表面的圆周上形成多个安装孔，

所述阀门安装部具有一对连接器，所述一对连接器借助所述安装孔拆装于所述安装突出部，以夹持该安装突出部的方式进行固定。

8.一种阀门致动器，其特征在于，具备：

壳体，

电机，配置在所述壳体的内部，成为具有旋转轴的驱动源，

第一皮带轮，安装在所述旋转轴上，

第二皮带轮，与该第一皮带轮配对的同时，直径大于该第一皮带轮的直径，

皮带，设置在所述第一皮带轮以及所述第二皮带轮上，

蜗杆减速器，构成为具有安装有所述第二皮带轮的蜗杆部、配置成与该蜗杆部垂直交叉并且通过与该蜗杆部的齿轮咬合来进行动力传输的蜗轮的同时，配置在所述壳体的内部，能够旋转规定的阀门，

阀门安装部，安装在所述规定的阀门上，在该规定的阀门的上方支撑所述壳体。

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