JP2003314725A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁
に搭載するための電動アクチュエータであって、弁の開
閉位置を正確に検出すると共に、弁の角度制御を正確に
行うことを可能とし、さらに、構造を簡素化することに
より、小型化と軽量化並びにコストの削減化と共に、安
全性を図ったコンパクトな電動アクチュエータを提供す
ること。 【解決手段】 バルブボデー内の弁体をステムを介して
回転駆動させる電動アクチュエータ１において、ベース
体２上に配設した位置決め板３の上面にモータ４を取付
固定し、前記位置決め板３の下方に突出させた前記モー
タ４の出力軸１０と同軸上にカム６を設けると共に、前
記位置決め板３の下面３ａには前記カム６により作動す
るリミットスイッチ５，５を吊下げ設置した電動アクチ
ュエータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールバルブ、バ
タフライバルブ等の回転弁に搭載するための電動アクチ
ュエータであって、弁の開閉位置を正確に検出すると共
に、弁の角度制御を正確に行うことを可能とした電動ア
クチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールバルブやバタフライバルブ等にあ
っては、弁体であるボールやジスクを電動アクチュエー
タの電気制御により、自動的に回転させる構成のものが
各種提案されている。従来の電動アクチュエータは、自
身の底部を構成するベース体を介して、ボデーのステム
軸装部に搭載されるもので、主に、ステムに回転力を付
与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するリ
ミットスイッチと、該リミットスイッチのオン・オフす
るカム部材等から構成されており、カム部材のリミット
スイッチに対するオン・オフ制御で、電動モータを回転
させ又は回転を停止させて、該モータの回転軸に連結さ
れているステムを経て、弁体を所定位置まで自動的に回
転させることにより、バルブを開閉できるように構成さ
れている。従って、このようなリミットスイッチとカム
部材を備える電動アクチュエータにあっては、リミット
スイッチとカム部材の相対的な位置関係が重要であると
共に、弁の開閉位置を正確に検出し、弁の角度制御を正
確に行うことが求められていた。そこで、例えば、以下
に記載する技術が提案されている。

【０００３】特開２００１−１１６１６０号公報は、筒
形状のリング部材の上部に嵌合したスイッチ用の円筒形
カムにリング部材を常時回動不能で上下動自在に係合さ
せ、前記カムに形成した円弧状の案内溝にアクチュエー
タのベースに固着した位置決めピンを案内自在に係合し
て、正確な弁の開度制御を可能とした構造を有してい
る。また、特公平２−４９４３３号公報は、電動式駆動
手段により回転させられる駆動板と、出力軸に連結され
た従動板とを同一軸線上に配設し、前記駆動板及び従動
板の各対向端面に、軸線を中心とする弧状溝を設け、該
両弧状溝間に嵌合する拘止体の数を変更することによ
り、駆動板に対する従動板の相対回転可能角度を調整可
能とし、手動操作範囲を正確に検出する構造を有してい
る。また、実開平７−４２８９０号公報は、出力軸に角
形部を設け、この角形部に複数のカム部片に形成したそ
れぞれの角形孔を積層状態に嵌着してカム部片に形成し
たカム部同士の角度を適宜に設定可能に設け、該カム部
でリミットスイッチを切換可能とし、カム部片のズレや
緩みを防止する構造としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動アクチュエータにあっては、樹脂製のベース体にリ
ミットスイッチ等の構成部品を積み上げ設置していくた
め、構成部品の取付位置、接合部位などに寸法誤差があ
ると、その寸法誤差が堆積されていき、電動モータの出
力軸の芯ずれを生ずる場合があり、これを調整する必要
があった。さらに、リミットスイッチの取付軸の一端が
固定支持されていないため、取付軸が傾いてしまった場
合には、その接点位置がずれて弁体の回転位置決めが不
良となるので、これを調整する必要があるという問題点
も有していた。

【０００５】また、前記した特開２００１−１１６１６
０号公報は、リミットスイッチを２段積みしているの
で、補助リミットスイッチを追加したい場合、アクチュ
エータの高さを高くしてスペースを確保しなければなら
ず、特公平２−４９４３３号公報は、出力軸と同一軸線
上にモータが配置されていない構造であり、径方向に大
きなスペースを確保しなければならなかった。また、実
開平７−４２８９０号公報は、リミットスイッチを並行
に配置しているので、カムの回動スペースを広く確保し
なければならなかった。

【０００６】本発明は、上記の実情に鑑みて開発に至っ
たものであり、その目的とするところは、ボールバル
ブ、バタフライバルブ等の回転弁に搭載するための電動
アクチュエータであって、弁の開閉位置を正確に検出す
ると共に、弁の角度制御を正確に行うことを可能とし、
さらに、構造を簡素化することにより、小型化と軽量化
並びにコストの削減化と共に、安全性を図ったコンパク
トな電動アクチュエータを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、バルブボデー内の弁体をス
テムを介して回転駆動させる電動アクチュエータにおい
て、ベース体上に配設した位置決め板の上面にモータを
取付固定し、前記位置決め板の下方に突出させた前記モ
ータの出力軸と同軸上にカムを設けると共に、前記位置
決め板の下面には前記カムにより作動するリミットスイ
ッチを吊下げ設置した電動アクチュエータである。

【０００８】請求項２に係る発明は、前記リミットスイ
ッチは、位置決め板の下面に取付軸を介して吊下げ設置
した電動アクチュエータである。

【０００９】請求項３に係る発明は、一端を位置決め板
に取付けた取付軸の他端をベース体に挿着した電動アク
チュエータである。

【００１０】請求項４に係る発明は、カムにより作動す
る開閉用の一対のリミットスイッチを互いに対向して配
置した電動アクチュエータである。

【００１１】請求項５に係る発明は、前記カムの回転を
規制するストッパを前記位置決め板の一部を突出形成し
て一体に設けた電動アクチュエータである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明における電動アクチュエー
タの一実施形態を図面に基いて詳述する。図１、２に示
すように、本発明における電動アクチュエータ１は、バ
ルブボデーのステム軸装部に取付固定される樹脂製のベ
ース体２と、該ベース体２に配設される金属製の位置決
め板３と、該位置決め板３に取付固定される電動モータ
４と、該電動モータ４の駆動を制御するリミットスイッ
チ５と、該リミットスイッチ５をオン・オフ操作するカ
ム６と、前記リミットスイッチ５を前記位置決め板３の
下面３ａに吊下げ設置する取付軸７と、プッシュナット
８及び前記ベース体２の上部に前記位置決め板３、前記
駆動モータ４を固定するネジ９から構成されている。

【００１３】有底筒状に形成されたベース体２上にネジ
９を介して、位置決め板３を配設し、該位置決め板３の
上面には、前記ネジ９を介して、電動モータ４を取付固
定すると共に、前記位置決め板３に形成された挿通孔３
ｂに前記電動モータ４の出力軸１０と、該出力軸１０の
外周に配置された軸受４ａとを挿通して下方に突出さ
せ、該出力軸１０をベース体２に回転自在に設けたカム
６の挿入孔６ａに挿入して、該カム６を同軸上に配置し
ている。

【００１４】また、前記カム６はベース体２に形成した
嵌入孔２ａにカム６の円筒状嵌入部６ｂを嵌入させて回
転自在に設けていると共に、下方に内挿された手動操作
部１８と嵌合部１８ａを介して一体に回転するように設
けており、これに加えて、図３乃至５に示すように、該
カム６の外周部にはリミットスイッチ押圧部６ｃを円筒
状のカム本体外形の接線を２辺とする平面視直角形状に
飛出し形成して設けている。さらに、該リミットスイッ
チ押圧部６ｃには薄板状の当接部６ｄを一体又は別体に
形成して設けており、操作時には、該当接板６ｄをリミ
ットスイッチ５の接点５ａに当接押圧してオン・オフ操
作を行なう。本実施形態では、カム６は前記形状を有し
ているが、これに限定されることなく、リミットスイッ
チ５の配置などに合せて、適宜の形状を採用してもよ
い。

【００１５】位置決め板３の下面３ａにはリミットスイ
ッチ５を吊下げ設置している。図１、２に示すように、
取付軸７の一端を位置決め板３に形成された嵌合孔３ｃ
に嵌合して吊下げ固着しており、リミットスイッチ５に
形成された嵌入孔５ｂ，５ｂに該取付軸７，７を嵌入し
て固着することで、開閉用一対のリミットスイッチ５，
５を位置決め板３の下面３ａに吊下げ設置したものであ
る。また、前記取付軸７に、さらに補助リミットスイッ
チ５ｃを吊下げ設置してもよい。

【００１６】また、前記位置決め板３から下方へ吊下げ
固着された取付軸７の他端をベース体２の上面に形成し
た挿入孔２ｂに挿着している。

【００１７】また、前記リミットスイッチ５は、出力軸
１０の同軸上に設けられたカム６により、オン・オフ操
作されるものであり、図示するように、位置決め板３の
下面３ａに開方向・閉方向２つのリミットスイッチ５，
５が互いに対向して配置されている。本実施形態では、
リミットスイッチ５，５を前記配置としているが、これ
に限定することなく、適宜の配置が可能である。

【００１８】さらに、前記位置決め板３の下面３ａに
は、カム６の回転を規制するストッパ３ｄを位置決め板
３の一部を下方に突出形成して一体に設けている。前記
ストッパ３ｄは、図３乃至５に示すように、カム６に形
成されたリミットスイッチ押圧部６ｃが当接部６ｄを介
して、リミットスイッチ５の接点５ａを押圧してオン・
オフ操作した後、該ストッパ３ｄに当接して回動停止す
るように形成されている。

【００１９】図６乃至図９は、本発明における電動アク
チュエータを搭載した回転弁について説明した断面図で
ある。図６は、電動アクチュエータ１を搭載した回転弁
１１であって、電気操作時（自動）における正面断面図
であり、図７は横断面図である。図８は、前記回転弁１
１であって、手動操作時における正面断面図であり、図
９は横断面図である。また、本実施例では、手動操作機
構を設けている。図示するように、ステム軸装部１２の
上端に形成されたフランジ部１３と本発明における電動
アクチュエータ１のベース体２とをボルト１４を介して
取付固定している。電動アクチュエータ１を駆動させる
と、電動モータ４の出力軸１０が回転して、ピン１５を
介して回転弁１１のステム１６を回転させ、一方、ピン
１５が固定されている手動操作部１８を介して前記出力
軸１０と同軸上に設けられたカム６を回転させることに
より、リミットスイッチ５を作動させて電動モータ４へ
の電流を接離させることによって、回転弁１１の弁体
（図示せず）の回動を所定の弁開度並びに弁閉状態の位
置で停止させることができる。

【００２０】図６、７に示すように、ステム１６の上部
に回動不能で上下動自在に接続したピン１５をスプリン
グ１７を介して上方へ付勢させており、電気操作時（自
動）は、該ピン１５を出力軸１０の下端に形成された割
溝１０ａに嵌入させて回動不能状態に接続している。ま
た、手動操作部１８を介してピン１５をスプリング１７
に抗してステム１６の軸心方向へ押下げ自在に設けてお
り、図８、９に示すように、前記ピン１５を押下げるこ
とにより、出力軸１０の下端に形成された割溝１０ａか
らピン１５が外れ、開閉手動操作を可能にしている。

【００２１】次に、上記の実施形態の作用を説明する。
本発明における電動アクチュエータ１は、樹脂製のベー
ス体２、電動モータ４、リミットスイッチ５、カム６、
出力軸１０が共通の位置決め板３によって位置決めされ
ているので、リミットスイッチ５とカム６との相対的な
位置関係に誤差が生じることがない。

【００２２】また、取付軸７の一端を位置決め板３に形
成された嵌合孔３ｃに嵌合して吊下げ固着した該取付軸
７をリミットスイッチ５に形成された嵌入孔５ｂに嵌入
して固着し、リミットスイッチ５を位置決め板３の下面
３ａに吊下げ設置したことにより、ベース体上面に広い
スペースを確保することができるので、補助リミットス
イッチを容易に増設することができ、しかも、コンデン
サ、その他電子部品の収納を可能にしている。

【００２３】さらに、前記位置決め板３から下方へ吊下
げ固着された取付軸７の他端をベース体２の上面に形成
した挿入孔２ｂに挿着することで、該取付軸７が不用意
に倒れたり、或いは傾いたりすることなく、リミットス
イッチ５とカム６との相対的な位置関係を維持してい
る。

【００２４】さらに、前記リミットスイッチ５は、位置
決め板３の下面３ａに、開方向・閉方向２つのリミット
スイッチ５，５を互いに対向して配置しているので、カ
ム６の回動スペースを広くする必要がなく、小さな回動
スペースでリミットスイッチ５，５のオン・オフ操作を
可能にしている。

【００２５】また、前記位置決め板３の下面３ａには、
カム６の回転を規制するストッパ３ｄを位置決め板３の
一部を下方に突出形成して一体形成して設けることで、
部品点数を減らしている。

【００２６】また、カム６のリミットスイッチ押圧部６
ｃを円筒状のカム本体外形の接線を２辺とする平面視直
角形状に飛出し形成することで、カム本体からのリミッ
トスイッチ押圧部６ｃの飛出し量を最小限としており、
カム６、リミットスイッチ５の配置スペースを広くとる
必要がなく、アクチュエータの小型化を可能にしてい
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によると、ベース体、電動モータ、リミットスイッチ、
カム、出力軸が共通の位置決め板によって位置決めされ
ているので、リミットスイッチとカムとの相対的な位置
関係を常に一定に保つことができ、弁の開閉位置を正確
に検出することが可能となった。さらに、電動モータ、
カム、リミットスイッチを一つのユニットとすることが
できるため、組立作業或いはメンテナンスが容易にで
き、低コスト化を達成することができた。

【００２８】さらに、リミットスイッチを位置決め板の
下面に取付軸を介して吊下げ設置したことにより、ベー
ス体上面に広いスペースを確保することができるため、
補助リミットスイッチを容易に増設することができ、し
かも、コンデンサ、その他電子部品の収納を可能にし
た。

【００２９】さらに、リミットスイッチ取付軸と取付ネ
ジによって、電動モータをベース体に、正確に位置決め
することができるため、このベース体を介して、電動モ
ータの軸芯とバルブステムの軸芯とを容易に、しかも確
実に合わせることができ、バルブ弁体の正確な角度制御
が可能となった。

【００３０】さらに、位置決め板の下面に、開閉用一対
のリミットスイッチを互いに対向して配置したことによ
り、アクチュエータの高さを低くすることができ、しか
も、一つのカムで、且つ少ないスペースで全開、全閉の
位置検出を行うことが可能となった。さらに、カムがリ
ミットスイッチを常時押圧しないので、耐久性も良好と
なった。

【００３１】さらに、カムの回転を規制するストッパを
位置決め板の一部を下方に突出形成して一体に設けたこ
とで、部品点数を減らすことが可能となるばかりでな
く、カムの径を小さくすることができるので、カム、リ
ミットスイッチの配置スペースを小さくすることができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における電動アクチュエータの分離斜視
図である。

【図２】本発明における電動アクチュエータの正面断面
図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面（ベース体は省略）にお
ける全開状態を示すリミットスイッチとカムとの作用説
明図である。

【図４】図２のＡ−Ａ矢視断面（ベース体は省略）にお
ける中間開度状態を示すリミットスイッチとカムとの作
用説明図である。

【図５】図２のＡ−Ａ矢視断面（ベース体は省略）にお
ける全閉状態を示すリミットスイッチとカムとの作用説
明図である。

【図６】本発明における電動アクチュエータを搭載した
回転弁の電動操作時における一部切欠き正面断面図であ
る。

【図７】本発明における電動アクチュエータを搭載した
回転弁の電動操作時における一部切欠き横断面図であ
る。

【図８】本発明における電動アクチュエータを搭載した
回転弁の手動操作時における一部切欠き正面断面図であ
る。

【図９】本発明における電動アクチュエータを搭載した
回転弁の手動操作時における一部切欠き横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 電動アクチュエータ ２ ベース体 ２ｂ 嵌入孔 ３ 位置決め板 ３ａ 下面 ３ｃ 嵌合孔 ３ｄ ストッパ ４ 電動モータ ５ リミットスイッチ ６ カム ７ 取付軸 １０ 出力軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブボデー内の弁体をステムを介して
   回転駆動させる電動アクチュエータにおいて、ベース体
   上に配設した位置決め板の上面にモータを取付固定し、
   前記位置決め板の下方に突出させた前記モータの出力軸
   と同軸上にカムを設けると共に、前記位置決め板の下面
   には前記カムにより作動するリミットスイッチを吊下げ
   設置したことを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記リミットスイッチは、位置決め板の
   下面に取付軸を介して吊下げ設置した請求項１に記載の
   電動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 一端を位置決め板に取付けた取付軸の他
   端をベース体に挿着した請求項１又は２に記載の電動ア
   クチュエータ。
4. 【請求項４】 カムにより作動する開閉用の一対のリミ
   ットスイッチを互いに対向して配置した請求項１乃至３
   の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記カムの回転を規制するストッパを前
   記位置決め板の一部を突出形成して一体に設けた請求項
   １乃至４の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。