JP2004190850A - バルブ用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】二台のモータを使用することによってモータの回転速度や減速機構を変えることなく出力軸の回転速度を可変することができるバルブ用アクチュエータを提供することを目的とする。
【解決手段】モータの回転により回転するドライブギヤを設け、偏心円盤を出力軸に枢支し、同偏心円盤の外周に歯数の異なる二段の外歯を設けた第１制御ギヤを回転自在に装着し、同ギヤの第１段目の外歯に噛合する内歯と、出力軸の回転速度を可変するためのモータによって駆動されるウオームギヤに噛合する外歯を形成した第２制御ギヤを出力軸に同心的に枢支すると共に、第１制御ギヤの第２段目の外歯に噛合する内歯を形成した出力ギヤの中心を出力軸に一体固着したことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二台のモータを使用することによってモータの回転速度を変えることなく出力軸の回転速度を可変することができるバルブ用アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式のバルブ用アクチュエータにあっては、一台のモータによってバルブを開閉制御するようにしたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような一台のモータによりバルブの開閉制御を行うアクチュエータにあっては、バルブの用途またはバルブのトルクによってバルブの開閉速度を調節したい場合にはモータの回転速度を変えたり、減速機構を変えたりしなければならず、変更のための費用が高価となって実施不能であり、現実にはバルブの用途によって始めからバルブの開閉速度を決めたものを製作していた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、二台のモータを使用することによってモータの回転速度や減速機構を変えることなく出力軸の回転速度を可変することができるバルブ用アクチュエータを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバルブ用アクチュエータは、ケーシング内にバルブの駆動に関わる出力軸並びに同出力軸をバルブが開閉する方向に回転させる無励磁作動型ブレーキ付き可逆回転モータと出力軸の回転速度を可変するための可逆回転モータを設けたバルブ用アクチュエータであって、前記モータのピニオンギヤにより回転するドライブギヤを設けると共に、出力軸とは無関係に回転する偏心円盤を出力軸に枢支し、同偏心円盤の外周に歯数の異なる二段の外歯を設けた第１制御ギヤを回転自在に装着し、同ギヤの第１段目の外歯に噛合する内歯と、前記出力軸の回転速度を可変するためのモータによって駆動されるウオームギヤに噛合する外歯を形成した第２制御ギヤを前記出力軸に同心的に枢支すると共に、前記第１制御ギヤの第２段目の外歯に噛合する内歯を形成した出力ギヤの中心を前記出力軸に一体固着したことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の作用】
二台のモータを交互に回転させるか、二台のモータを同時に回転させることによってバルブの開閉速度を４段階に変更することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面について具体的に説明する。
図１は、本発明アクチュエータをバルブに取り付けた状態を表わす側面図、図２は、同アクチュエータの内部構造を表わす斜視図、図３は、同アクチュエータの内部構造を表す要部縦断側面図である。
【０００８】
１は、本発明のバルブ用アクチュエータであって、駆動部を収納し、保護するケーシング１−１に適宜支持され、ケーシング１−１下端から突出する出力軸２がバルブＶのステムにカップリングを介して一直線上に接続されている。
【０００９】
３は、上記出力軸２をバルブＶが開閉する方向に回転させる無励磁作動型ブレーキ付きの可逆回転モータであって、ケーシング１−１内部を上下に仕切る仕切板に固定されている。
【００１０】
４は、後述するウオームギヤを回転させるブレーキ無しの減速用の可逆回転モータである。
【００１１】
５は、モータ３のロータと一体のピニオンギヤで、前記出力軸２の小径部に枢支されるドライブギヤ６に噛合している。
【００１２】
７は、前記ドライブギヤ６に一体固着された偏心円盤で、ドライブギヤ６の回転により偏心回転する。
【００１３】
８は、同偏心円盤７の外周にベアリングを介して回転自在に装着された歯数の異なる二段の外歯８−１、８−２を設けた第１制御ギヤ、９は、第１制御ギヤ８の第１段目の外歯８−１が噛合する内歯９−１と、前記回転速度を可変するためのモータ４によって駆動されるウオームギヤ１０に噛合する外歯９−２を形成した第２制御ギヤ９で、前記出力軸２にベアリングを介して同心的に枢支されている。
【００１４】
１１は、前記第１制御ギヤ８の第２段目の外歯８−２に噛合する内歯１１−１を形成した出力ギヤで、その出力ギヤ１１の中心を前記出力軸２に一体固着してある。
【００１５】
図中、１２は、停電時に手動でバルブを開閉させるための前記ウオームギヤ１０に直結されたハンドルである。
【００１６】
次に、本発明の上記構成に従い、図示する実施例について本発明アクチュエータの作用並びに効果について具体的に説明する。
【００１７】
バルブＶが開放している状態において、モータ３にバルブＶが閉鎖する方向に通電すると、モータ３のロータの回転によりピニオンギヤ５が回転し、ピニオンギヤ５に噛合するドライブギヤ６が回転する。
【００１８】
ドライブギヤ６の回転により同ドライブギヤと一体の偏心円盤７は出力軸２を中心として水平回転する。
【００１９】
偏心円盤７の回転に押されて第１制御ギヤ８は回転しようとするが、その第１段目の外歯８−１が噛合する第２制御ギヤ９の内歯９−１は、第２制御ギヤ９が外歯９−２とウオームギヤ１０との噛合によって固定状態となっているから、第１制御ギヤ８は外歯８−１が第２制御ギヤ９の内歯９−１に噛み合い、偏心円盤７の回転方向とは逆方向に自転しながら転動公転する所謂遊星運動をすることになる。
【００２０】
第１制御ギヤ８の転動に伴い第２段目の外歯８−２も出力ギヤ１１の内歯１１−１に噛み合いながら転動することになるが、外歯８−１と外歯８−２は歯数が異なるので、第１制御ギヤ８の一回転の間に歯数の差だけのずれが生じ、外歯８−２が出力ギヤ１１の内歯１１−１を押して出力ギヤ１１は第１制御ギヤ８の回転方向と逆方向に回転する。
【００２１】
例えば、第１制御ギヤ８の第１段目の外歯８−１の歯数を４５、第２段目の外歯８−２の歯数を４６、第２制御ギヤ９の内歯９−１の歯数を４６、出力ギヤ１１の内歯１１−１の歯数を４５としておけば、偏心円盤７が４５回転する間に第１制御ギヤ８が１回転し、第１制御ギヤ８が４５回転する間に出力ギヤ１１が１回転することになって大きな減速比が得られることになる。
【００２２】
上記出力ギヤ１１の回転に伴い同出力ギヤと一体の出力軸２の回転によりバルブＶのステムが回転してバルブＶは閉鎖する。
【００２３】
バルブＶの閉鎖状態から開放させる場合は、モータ３を逆回転させてやれば第１、第２制御ギヤ８、９、出力ギヤ１１が前述の回転方向とは逆方向に回転してバルブＶは開放する。
【００２４】
つまり、モータ３のみでバルブＶを開閉する場合は、モータ３の回転によって決まる第１制御ギヤ８の回転速度Ｊ１に比例した速度で出力軸２が回転してバルブＶが開閉する。
【００２５】
次に、モータ３を駆動せず、モータ４にバルブＶが閉鎖する方向に通電すると、モータ４のロータの回転によりピニオンギヤ４−１が回転し、ピニオンギヤ４−１に噛合するウオームギヤ１０と一体のギヤ１０−１が回転し、このウオームギヤ１０に外歯９−２が噛合する第２制御ギヤ９が回転する。
【００２６】
第２制御ギヤ９の回転により第２制御ギヤ９の内歯９−１に第１段目の外歯８−１が噛合する第１制御ギヤ８が回転しようとするが、非励磁作動型ブレーキ付きのモータ３の非通電状態によってドライブギヤ６つまり偏心円盤７は固定状態となっているので、第１制御ギヤ８は第２制御ギヤ９の内歯９−１に押されて第２制御ギヤ９の回転方向に回転する。
【００２７】
第１制御ギヤ８の回転に伴い前述のように第２段目の外歯８−２も出力ギヤ１１の内歯１１−１に噛み合いながら自転することになり、外歯８−２が出力ギヤ１１の内歯１１−１を押して出力ギヤ１１は第１制御ギヤ８の回転方向と同じ方向に回転する。
【００２８】
上記出力ギヤ１１の回転に伴い同出力ギヤと一体の出力軸２の回転によりバルブＶのステムが回転してバルブＶは閉鎖する。
【００２９】
バルブＶの閉鎖状態から開放させる場合は、モータ４を逆回転させてやれば第１制御ギヤ９、出力ギヤ１１が前述の回転方向とは逆方向に回転してバルブＶは開放する。
【００３０】
つまり、モータ４のみでバルブＶを開閉する場合は、モータ４の回転によって決まる第１制御ギヤ８の回転速度Ｊ２に比例した速度で出力軸２が回転してバルブＶが開閉する。
【００３１】
モータ３によってバルブＶを閉鎖しようとするとき、同時にモータ４を駆動して第２制御ギヤ９を第１制御ギヤ８が回転する方向に回転させると、第１制御ギヤ８の回転速度は、モータ３のみでバルブＶを開閉する場合の第１制御ギヤ８の回転速度Ｊ１とモータ４のみでバルブＶを開閉する場合の第１制御ギヤ８の回転速度Ｊ２の和となって、回転速度Ｊ１＋Ｊ２に比例した速度で出力軸２が回転してバルブＶが閉鎖する。
【００３２】
バルブＶを開放する場合も回転方向が逆になるだけで上述と同じである。
【００３３】
モータ３によってバルブＶを閉鎖しようとするとき、同時にモータ４を駆動して第２制御ギヤ９を第１制御ギヤ８が回転する方向と逆方向に回転させると、第１制御ギヤ８の回転速度は、モータ３のみでバルブＶを開閉する場合の第１制御ギヤ８の回転速度Ｊ１とモータ４のみでバルブＶを開閉する場合の第１制御ギヤ８の回転速度Ｊ２の差（Ｊ１＞Ｊ２）となって、回転速度Ｊ１−Ｊ２に比例した速度で出力軸２が回転してバルブＶが閉鎖する。
【００３４】
バルブＶを開放する場合も回転方向が逆になるだけで上述と同じである。
【００３５】
以上述べたように、出力軸２は、モータ３のみではＪ１、モータ４のみではＪ２、モータ３とモータ４の組み合わせではＪ１＋Ｊ２、Ｊ１−Ｊ２のそれぞれの回転速度に比例した速度で回転するもので、バルブＶの用途またはバルブのトルクに応じて出力軸２の回転速度を４段階に可変することが可能となり、バルブの開閉速度を可変することができるようになった。
【００３６】
また、低トルクのバルブを高速で開閉するとき、バルブの全開、全閉位置での停止の際、バルブに大きな衝撃が掛かるので、通常は出力軸２にストッパーを設けているが、この発明では最初は最大速度（Ｊ１＋Ｊ２）でバルブのステムを開閉方向に回転させ、全開または全閉間際に最小速度（Ｊ１−Ｊ２）で回転させるようにすることも可能で、ストッパーを使用しなくてもよいものであり、最小速度（Ｊ１−Ｊ２）もモータ３、４の回転速度をアクチュエータに組み込む前に所望の値に設定しておけばよく、多数の減速ギヤを使用しなくても減速比の極めて大きなバルブ用アクチュエータを提供することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係るバルブ用アクチュエータによれば、ケーシング内にバルブの駆動に関わる出力軸並びに同出力軸をバルブが開閉する方向に回転させる無励磁作動型ブレーキ付き可逆回転モータと出力軸の回転速度を可変するための可逆回転モータを設けたバルブ用アクチュエータであって、前記モータのピニオンギヤにより回転するドライブギヤを設けると共に、出力軸とは無関係に回転する偏心円盤を回転軸に枢支し、同偏心円盤の外周に歯数の異なる二段の外歯を設けた第１制御ギヤを回転自在に装着し、同ギヤの第１段目の外歯に噛合する内歯と、前記出力軸の回転速度を可変するためのモータによって駆動されるウオームギヤに噛合する外歯を形成した第２制御ギヤを前記出力軸に同心的に枢支すると共に、前記第１制御ギヤの第２段目の外歯に噛合する内歯を形成した出力ギヤの中心を前記出力軸に一体固着したものであるから、二台のモータを交互に回転させるか、二台のモータを同時に回転させることによって出力軸の回転速度つまりバルブの開閉時間を４段階に変更することが可能となり、設置現場においてバルブの用途やバルブのトルクに応じてバルブの開閉時間を選択することができ、また、バルブの開閉の途中で出力軸の回転速度を変更することも可能であり、且つ、二台のモータの組み合わせで極めて大きな減速比を得ることができるので、減速ギヤのギヤ数を減らすこともでき、減速ギヤ群に起因する故障を減らすことができる等極めて実用的なバルブ用アクチュエータを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明アクチュエータをバルブに取り付けた状態を表わす側面図である。
【図２】同アクチュエータの内部構造を表わす斜視図である。
【図３】同アクチュエータの内部構造を表す要部縦断側面図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
１−１ ケーシング
２ 出力軸
３ モータ
４ モータ
５ ピニオンギヤ
６ ドライブギヤ
７ 偏心円盤
８ 第１制御ギヤ
９ 第２制御ギヤ
１０ ウオームギヤ
１１ 出力ギヤ
１２ ハンドル

Claims (1)

1. ケーシング１−１内にバルブの駆動に関わる出力軸２並びに同出力軸をバルブが開閉する方向に回転させる無励磁作動型ブレーキ付き可逆回転モータ３と出力軸２の回転速度を可変するための可逆回転モータ４を設けたバルブ用アクチュエータ１であって、前記モータ３のピニオンギヤ５により回転するドライブギヤ６を設けると共に、出力軸２とは無関係に回転する偏心円盤７を出力軸２に枢支し、同偏心円盤の外周に歯数の異なる二段の外歯８−１、８−２を設けた第１制御ギヤ８を回転自在に装着し、同ギヤ８の第１段目の外歯８−１に噛合する内歯９−１と、前記回転速度を可変するためのモータ４によって駆動されるウオームギヤ１０に噛合する外歯９−２を形成した第２制御ギヤ９を前記出力軸２に同心的に枢支すると共に、前記第１制御ギヤ８の第２段目の外歯８−２に噛合する内歯１１−１を形成した出力ギヤ１１の中心を前記出力軸２に一体固着したことを特徴とするバルブ用アクチュエータ。

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