JP2004211866A - バルブ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることが可能な、小型且つ低コストのバルブ駆動装置を提供する。
【解決手段】バルブ駆動装置３００の減速機３４０の減速機構を、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車１０２及び第１内歯歯車１０４を備え、該第１外歯歯車１０２を、前記第１内歯歯車１０４の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構１００と、同じ入力軸３０２と出力軸３０６との間に該第１内接噛合遊星歯車機構１００と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車２０２及び第２内歯歯車２０４を備え、該第２外歯歯車２０２を、前記第２内歯歯車２０４の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構２００とで構成すると共に、前記第１、第２外歯歯車１０２、２０２の回転抵抗に差異を持たせた。
【選択図】 図１
【解決手段】バルブ駆動装置３００の減速機３４０の減速機構を、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車１０２及び第１内歯歯車１０４を備え、該第１外歯歯車１０２を、前記第１内歯歯車１０４の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構１００と、同じ入力軸３０２と出力軸３０６との間に該第１内接噛合遊星歯車機構１００と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車２０２及び第２内歯歯車２０４を備え、該第２外歯歯車２０２を、前記第２内歯歯車２０４の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構２００とで構成すると共に、前記第１、第２外歯歯車１０２、２０２の回転抵抗に差異を持たせた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール弁やバタフライ弁等のバルブの弁体の駆動装置に関し、特に高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることが可能な、小型且つ低コストのバルブ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築設備や水処理設備の配管路等に設置され、流路の開閉や流量の調整等を行う弁として、ボール弁やバタフライ弁等を用いたバルブが広く知られており、これらのバルブを駆動するための、手動式又は電動式の駆動装置が数多く提案されている。係る駆動装置としては、ウォーム歯車機構を駆動装置に適用したものが最も一般的であるが、ウォーム歯車機構の他にも、省スペース化が可能な偏心遊星歯車機構を適用した駆動装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これらのバルブ駆動装置においては、配管路等を流れる流体の量を適切に調整する必要があるため、回転動作時には、弁体の回転円滑性が求められる一方で、回転停止時には、弁体が配管路等を流れる流体から強い負荷を受けるため、弁体の逆方向への回転を防止する機能（逆転防止機能）も必要とされる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１９３１３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルブ駆動装置にウォーム歯車機構を適用した場合には、その構造上、逆方向への回転が制限されるため、高い逆転防止効果（セルフロック機能）が得られるものの、回転動作時（特に、回転起動時）の回転効率が悪く、特にモータによって頻繁に作動されるような用途で使用する場合には、消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、バルブ駆動装置に偏心遊星歯車機構を適用した場合には、ウォーム歯車機構に比べ、回転効率は高いものの、逆方向に回転しやすい構造であるため、弁体に加わる負荷に対して弱いという問題があった。
【０００７】
即ち、減速機構を構成する部材の回転抵抗を単純に大きくしたのでは、逆転防止機能の向上は図れるものの、同時に、駆動方向への回転抵抗も増大する結果となり、装置全体の回転効率が悪くなってしまう。一方、減速機構を構成する部材の回転抵抗を低くすることによって、装置全体の回転効率を高くすることが可能であるが、セルフロック機能性と回転円滑性は表裏の関係にあるため、単純に回転抵抗を小さくし、回転効率を高くしたのでは、当然に反駆動方向に回転し易い構造となってしまい、セルフロック機能は低くなってしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることが可能な、小型且つ低コストのバルブ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弁棒を介して弁体を駆動可能としたバルブ駆動機構と、入力軸の回転を出力軸に減速して伝達する減速機とを備え、該減速機の前記出力軸と前記弁棒とを連結することにより、前記弁体を駆動可能としたバルブ駆動装置において、前記減速機の減速機構を、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車及び第１内歯歯車を備え、該第１外歯歯車を、前記第１内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構と、同じ入力軸と出力軸との間に該第１内接噛合遊星歯車機構と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車及び第２内歯歯車を備え、該第２外歯歯車を、前記第２内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構とで構成すると共に、前記第１、第２内接噛合遊星歯車機構の前記第１、第２外歯歯車の回転抵抗にそれぞれ差異を持たせたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明によれば、減速機の減速機構として、外歯歯車の回転抵抗に差異を持たせることにより動力伝達特性を相異ならせた２種類の内接噛合遊星歯車機構を、動力伝達系路上で並列に備えたため、減速機に入力されるバルブ駆動機構からの動力を、動力伝達特性の相異なる動力伝達経路を介して弁棒及び弁体に伝達することが可能となる。従って、組み合わせる内接噛合遊星歯車機構の各々の特性によって、減速機の特性を変えることができ、バルブ駆動装置に適した特性を得ることができる。
【００１１】
例えば、前記第１内接噛合遊星歯車機構を、その回転系の回転抵抗が大きく、剛性が低く、且つ、バックラッシ量の小さい機構とすると共に、前記第２内接噛合遊星歯車機構を、その回転系の回転抵抗が小さく、剛性が高く、且つ、バックラッシ量の大きい機構とすれば、高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることができるバルブ駆動装置が提供可能となる。従って、弁体が配管路等を流れる流体によって強い負荷を受けた場合であっても、高いセルフロック機能によって弁体が反駆動方向に回転するのを防止することが可能となる上に、弁体の開閉操作時には、高い回転円滑性によって弁体を高効率で動かすことができ、操作性の向上が可能となる。しかも、逆転防止機構としてブレーキ等の特別な機構を必要としないため、バルブ駆動装置の小型化や低コスト化が可能となる。
【００１２】
なお、本発明では、具体的にどのようにして外歯歯車の回転抵抗に差異を持たせるかについては特に限定されず、例えば、前記第１及び第２外歯歯車を、前記入力軸に、該入力軸の外周に設けられた偏心体を介して揺動自在に組込むと共に、該偏心体と前記第１及び第２外歯歯車とのそれぞれの摺動部の摺動態様にそれぞれ差異を持たせれば、第１、第２外歯歯車の回転抵抗に差異を持たせることが可能となる。
【００１３】
又、前記第１及び第２内歯歯車の内歯をそれぞれ複数個の円筒状のピンで構成すると共に、該円筒状のピンの保持態様に差異を持たせるか、前記第１及び第２外歯歯車にそれぞれ形成された内ピン孔に遊嵌され、且つ、固定状態に維持されたキャリアによって自身の一端が片持ち支持された内ピンを介して、前記第１及び第２外歯歯車の自転成分を吸収可能な構成とすることにより、前記キャリア側に配置された方の外歯歯車の剛性を高くすれば、第１及び第２内接噛合遊星歯車機構の剛性に差異を持たせることにより減速機の特性を変えることができ、バルブ駆動装置に適した特性を得ることが可能となる。
【００１４】
更に、前記入力軸及び前記出力軸に対する前記第１内接噛合遊星歯車機構のバックラッシ量及び前記第２内接噛合遊星歯車機構のバックラッシ量にそれぞれ差異を持たせれば、バックラッシ量の違いによっても減速機の特性を変えることができ、バルブ駆動装置に適した特性を得ることが可能になる。
【００１５】
なお、前記入力軸の回転方向を前記弁体の回転方向と同一にすれば、バルブ駆動装置の操作ハンドル等の回転方向と、弁体の回転方向が一致するため、バルブ駆動装置の操作性の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００の側断面図である。
【００１８】
バルブ駆動装置３００は、ハンドル（バルブ駆動機構）３１０と、上部及び下部ケーシング３１２、３１４からなるケーシング３１６内に収容された減速機３４０と、を備えている。このバルブ駆動装置３００は、減速機３４０の出力軸３０６に弁棒３５０を連結することにより、該弁棒３５０に設けられた弁体（図示略）をハンドル３１０によって回転駆動可能である。
【００１９】
前記ハンドル３１０は、前記減速機３４０の入力軸３０２に連結されており、該ハンドル３１０を軸心Ｌ１を中心に回転することによって、入力軸３０２を回転駆動可能である。なお、該入力軸３０２の上部先端には、弁体の開度を示す開度指針３１８が取り付けられており、上方から弁体の開度を確認しながら、開度調整することが可能となっている。
【００２０】
前記減速機３４０は、第１内接噛合遊星歯車機構１００と、第２内接噛合遊星歯車機構２００と、該第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００に共通の入力軸３０２、キャリア３０４及び出力軸３０６と、を備えている。該減速機３４０は、入力軸３０２から入力される動力を、前記第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００及び出力軸３０６を介して、弁棒３５０に伝達可能である。
【００２１】
前記入力軸３０２は、中空部３０２ａを有するホローシャフトからなると共に、出力軸３０６と同軸に配置され、弁棒３５０と同じ軸心Ｌ１を中心として回転可能である。
【００２２】
前記キャリア３０４は、上部ケーシング３１２によって固定状態に維持されており、該キャリア３０４には、内ピン３４６が一体的に設けられている。該内ピン３４６は、後述する第１、第２外歯歯車１０２、２０２に設けられた内ピン孔１０２ａ、２０２ａにそれぞれ遊嵌されている。
【００２３】
前記出力軸３０６は、前記入力軸３０２と同様に、中空部３０６ａを有するホローシャフトからなり、該入力軸３０２と同じ軸心Ｌ１を中心に回転可能である。
【００２４】
又、入力軸３０２及び出力軸３０６の間には、変速機構が同一の第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００が、動力伝達経路上で並列に配置されている。
【００２５】
なお、「動力伝達経路上で並列に配置」とは、共通の部材である入力軸３０２及び出力軸３０６の間に、動力の伝達され得る経路が２つ（第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００）配置されていることを意味する。ちなみに、「動力の伝達経路上で直列に備える」とは、ある経路を得た後に他の経路を通ることをいう。
【００２６】
図２、図３は、それぞれ第１内接噛合遊星歯車機構１００及び第２内接噛合遊星歯車機構２００を示した図であり、図２は図１中におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図１中におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００２７】
図１、図２に示すように、第１内接噛合遊星歯車機構１００は、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車１０２及び第１内歯歯車１０４と、偏心体１０６と、滑り軸受（摺動部）１１０とを備えている。
【００２８】
該偏心体１０６は、軸心Ｌ１に対して偏心した外周を有している。又、偏心体１０６は、前記入力軸３０２の外周に、後述する第２内接噛合遊星歯車機構２００の偏心体２０６と所定位相差（この例では１８０°）をもって設けられている。
【００２９】
前記第１内歯歯車１０４は、出力軸３０６の内周面に複数形成された円弧溝３０６ａに円筒状の外ピン１０４ａが嵌合した構造で、これら外ピン１０４ａが内歯を形成している。又、該第１内歯歯車１０４の外周方向には、出力軸３０６にリング状の溝１０８が形成されている。
【００３０】
前記第１外歯歯車１０２は、外周にトロコイド歯形や円弧歯形等の外歯を有しており、前記第１内歯歯車１０４の外ピン１０４ａの内側に偏心内接噛合回転自在に組み込まれている。又、該第１外歯歯車１０２は、該第１外歯歯車１０２と偏心体１０６の間に設けられた滑り軸受１１０を介して偏心体１０６に嵌合され、該偏心体１０６の回転に伴って揺動回転可能である。更に、第１外歯歯車１０２には内ローラ孔１０２ａが複数個設けられ、内ピン３４６が、各ローラ孔１０２ａを貫通している。なお、図１に示すように該内ピン３４６の一端３４６ａ（図中上側）は、前記キャリア３０４によって片持ち支持されている。
【００３１】
一方、図１、図３に示すように、第２内接噛合遊星歯車機構２００は、僅少の歯数差を有する第２外歯歯車２０２及び第２内歯歯車２０４と、偏心体２０６と、ころ軸受（摺動部）２１０とを備えている。
【００３２】
該偏心体２０６は、軸心Ｌ１に対して偏心した外周を有している。又、偏心体２０６は、前記入力軸３０２の外周に前記第１内接噛合遊星歯車機構１００の偏心体１０６と所定位相差をもって設けられている。
【００３３】
前記第２内歯歯車２０４は、出力軸３０６の内周面に複数形成された円弧溝３０６ａに外ピン２０４ａが嵌合した構造で、これら外ピン２０４ａが内歯を形成している。
【００３４】
前記第２外歯歯車２０２は、外周にトロコイド歯形や円弧歯形等の外歯を有しており、前記第２内歯歯車２０４の外ピン２０４ａの内側に偏心内接噛合回転自在に組み込まれている。又、該第２外歯歯車２０２は、該第２外歯歯車２０２と偏心体２０６の間に設けられた、ころ軸受２１０を介して偏心体２０６に嵌合され、該偏心体２０６の回転に伴って揺動回転可能である。更に、第２外歯歯車２０２には内ローラ孔２０２ａが複数個設けられ、内ピン３４６が、各ローラ孔２０２ａを貫通している。
【００３５】
図１に示すように、内ピン３４６は、第１外歯歯車１０２の各ローラ孔１０２ａ及び第２外歯歯車２０２の各ローラ孔２０２ａをそれぞれ貫通しており、第１外歯歯車１０２及び第２外歯歯車２０２の自転成分を吸収可能である。なお、第２外歯歯車２０２は第１外歯歯車１０２よりもキャリア３０４側、即ち、該キャリア３０４に片持ち支持された内ピン３４６の一端３４６ａに近い位置に配置されている。
【００３６】
又、第１内接噛合遊星歯車機構１００における偏心体１０６と滑り軸受１１０との隙間Ｓ１１、滑り軸受１１０と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１２、内ピン３４６と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１３、第１外歯歯車１０２と第１内歯歯車１０４との隙間Ｓ１４は、第２内接噛合遊星歯車機構２００における偏心体２０６ところ軸受２１０との隙間Ｓ２１、ころ軸受２１０と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２２、内ピン３４６と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２３、第２外歯歯車２０２と第２内歯歯車２０４との隙間Ｓ２４よりもそれぞれ小さく設計されている（Ｓ１１＜Ｓ２１、Ｓ１２＜Ｓ２２、Ｓ１３＜Ｓ２３、Ｓ１４＜Ｓ２４）。なお、必ずしも全ての隙間の大小関係はこうである必要がなく和がそうなっていれば良い。
【００３７】
従って、入力軸３０２及び出力軸３０６に対する第１内接噛合遊星歯車機構１００のバックラッシ量は、第２内接噛合遊星歯車機構２００のバックラッシ量よりも小さくなっている。
【００３８】
次に、図１に戻って、本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００の作用について説明する。
【００３９】
ハンドル３１０を回転すると、入力軸３０２が軸心Ｌ１を中心として回転し、該入力軸３０２に設けた偏心体１０６、２０６がそれぞれ偏心回転する。この偏心体１０６、２０６の回転により、その偏心した外周に装架された第１、第２外歯歯車１０２、２０２も入力軸３０２の周りで揺動回転を行なおうとするが、キャリア３０４によってその自転が拘束されているため、第１、第２外歯歯車１０２、２０２は、第１、第２内歯歯車１０４、２０４に内接しながら、揺動のみを行なうことになる。
【００４０】
この第１、第２外歯歯車１０２、２０２の揺動により、該第１、第２外歯歯車１０２、２０２の１回の揺動毎（入力軸３０２の１回転毎）に第１、第２内歯歯車１０４、２０４が第１、第２外歯歯車１０２、２０２との歯数差に相当する分だけ回転し、該第１、第２内歯歯車１０４、２０４の回転が出力軸３０６へと伝達され、減速が実現される。
【００４１】
なお、本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００の減速機３４０においては、キャリア３０４を固定状態に維持した上で、第１、第２内歯歯車１０４、２０４及び出力軸３０６を回転することにより、入力軸３０２の回転方向と出力軸３０６の回転方向を一致させている。その結果、ハンドル３１０の回転方向と弁体の回転方向を同一とすることができ、感覚的に操作しやすく、操作性の向上が実現されている。
【００４２】
最終的に、出力軸３０６へ伝達された動力により、該出力軸３０６と連結された弁棒３５０を介し、弁体が回転駆動される。
【００４３】
上記実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００は、変速機構が同一の動力伝達機構である、第１内接噛合遊星歯車機構１００及び第２内接噛合遊星歯車機構２００を並列に備えると共に、各々の動力伝達機構における第１、第２外歯歯車１０２、２０２や第１、第２内歯歯車１０４、２０４等の回転部材（回転系）の▲１▼回転抵抗、▲２▼剛性、▲３▼バックラッシを動力伝達特性の要素とし、各要素に差異を設けることにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の動力伝達特性の差異を具現したものである。
【００４４】
即ち、「回転抵抗」については、第１内接噛合遊星歯車機構１００の第１外歯歯車１０２と偏心体１０６との摺動部には滑り軸受１１０を配置する一方で、第２内接噛合遊星歯車機構２００の第２外歯歯車２０２と偏心体２０６との摺動部にはころ軸受２１０を配置することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の回転抵抗に差異を設けている。このように、各動力伝達機構の回転抵抗に差異を設けているため、第１内接噛合遊星歯車機構１００は回転抵抗が大きく、逆転防止機能性が高いという特性を有するのに対して、第２内接噛合遊星歯車機構２００は回転抵抗が小さく、回転円滑性が高いという特性を有している。
【００４５】
又、「剛性」については、第１内接噛合遊星歯車機構１００の第１内歯歯車１０４の外周方向には、出力軸３０６にリング状の溝１０８を形成する一方で、第２内接噛合遊星歯車機構２００の第２内歯歯車２０４の外周方向には当該溝を形成せず、該外ピン２０４ａの全体を出力軸３０６の内周面に複数形成された円孤溝３０６ａで直接保持することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の回転系の剛性に差異を設けている。即ち、第１内歯歯車１０４の外ピン１０４ａに対して、出力軸３０６側（径方向外側）への力が加えられた場合には、リング状の溝１０８が形成されているため、該外ピン１０４ａは、出力軸３０６側へ撓むことができるのに対して、第２内歯歯車２０４の外ピン２０４ａは出力軸３０６側への撓みが制限されている。更に、第２外歯歯車２０２を第１外歯歯車１０２よりもキャリア３０４側、即ち、該キャリア３０４に片持ち支持された内ピン３４６の一端３４６ａに近い位置に配置することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の剛性に差異を設けている。このように、各動力伝達機構の剛性に差異を設けているため、第１内接噛合遊星歯車機構１００は全体的に伝達トルクに対する各部材の変形量が大きく（剛性が低く）、動力伝達容量が低いという特性を有するのに対して、第２内接噛合遊星歯車機構２００は全体的に伝達トルクに対する各部材の変形量が小さく（剛性が高く）、動力伝達容量が高いという特性を有している。
【００４６】
更に、「バックラッシ」については、第１内接噛合遊星歯車機構１００における偏心体１０６と滑り軸受１１０との隙間Ｓ１１、滑り軸受１１０と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１２、内ピン３４６と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１３、第１外歯歯車１０２と第１内歯歯車１０４との隙間Ｓ１４は、第２内接噛合遊星歯車機構２００における偏心体２０６ところ軸受２１０との隙間Ｓ２１、ころ軸受２１０と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２２、内ピン３４６と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２３、第２外歯歯車２０２と第２内歯歯車２０４との隙間Ｓ２４よりもそれぞれ小さく設計することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００のバックラッシ量に差異を設けている。このように、各動力伝達機構のバックラッシ量に差異を設けているため、第１内接噛合遊星歯車機構１００は、該入力軸３０２の動き（トルクの変動）に対しても、又、出力軸３０６の動き（トルクの変動）に対する反応が早いという特性を有するのに対して、第２内接噛合遊星歯車機構２００は、当該バックラッシ量が大きく、入力軸３０２及び出力軸３０６の双方の動き（トルクの変動）に対して反応が遅いという特性を有する。
【００４７】
従って、バルブ駆動装置３００は、回転抵抗が大きく、剛性が低く、且つ、バックラッシ量の小さい、セルフロック機能性重視の動力伝達機構である第１内接噛合遊星歯車機構１００と、回転抵抗が小さく、剛性が高く、且つ、バックラッシ量の大きい、回転円滑性重視の動力伝達機構である第２内接噛合遊星歯車機構２００とを並列に備えていることになる。その結果、バルブ駆動装置３００の起動直後には、入力軸３０２に対するバックラッシ量の小さい第１内接噛合遊星歯車機構１００が早く反応して主として動力の伝達を行なうが、該第１内接噛合遊星歯車機構１００は第２内接噛合遊星歯車機構２００に比べ剛性が低いため、作用するトルクが大きくなると反力を支えきれなくなり、より剛性の高い第２内接噛合遊星歯車機構２００の方が主として動力の伝達を行なうことになる。第２内接噛合遊星歯車機構２００は回転抵抗が小さいため、バルブ駆動装置３００全体の回転効率の向上を図ることができる。
【００４８】
又、図示せぬ弁体側から出力軸３０６に対して逆方向の回転負荷が加えられた場合には、出力軸３０６に対するバックラッシ量の小さい第１内接噛合遊星歯車機構１００が早く反応して主として逆方向への負荷を受けることになるが、該第１内接噛合遊星歯車機構１００は回転抵抗が大きいため、バルブ駆動装置３００は装置全体として高いセルフロック機能性を有する。出力軸３０６側から掛かるトルクは通常の運転時のトルクに較べれば小さいため、剛性の低い第１内接噛合遊星歯車機構１００のみで十分反力を提供できる。
【００４９】
従って、本発明の実施形態に例に係るバルブ駆動装置３００においては、弁体が配管路等を流れる流体によって強い負荷を受けた場合であっても、高いセルフロック機能によって弁体が反駆動方向に回転するのを防止することが可能である上に、弁体の開閉操作時には、高い回転円滑性によって弁体を高効率で動かすことができ、操作性の向上が可能である。しかも、逆転防止機構としてブレーキ等の特別な機構を必要としないため、バルブ駆動装置３００の小型化や低コスト化が可能である。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、バルブ駆動機構を手動式のハンドル３１０としたが、本発明はこれに限定されない。
【００５１】
又、本発明に係るバルブ駆動装置の減速機構は、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車及び第１内歯歯車を備え、該第１外歯歯車を、前記第１内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構と、同じ入力軸と出力軸との間に該第１内接噛合遊星歯車機構と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車及び第２内歯歯車を備え、該第２外歯歯車を、前記第２内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構とで構成されているものであればよく、上記実施形態における内接噛合遊星歯車機構に限定されるものではない。従って、例えば、バルブ駆動装置の減速機構として、歯車等で入力軸（中心軸）と平行する軸に入力回転が振り分けられるようにし、その軸に偏心体を設けることによって、外歯歯車が中心軸に対して偏心回転するようにした、いわゆる振り分けタイプの内接噛合遊星歯車機構等を適用してもよい。
【００５２】
なお、本発明におけるバルブ駆動装置３００においては、具体的にどのようにして第１、第２外歯歯車１０２、２０２の回転抵抗に差異を持たせるかについては特に限定されず、例えば、第１、第２外歯歯車１０２、２０２の内ピン孔１０２ａ、２０２ａと、内ピン３４６の摺動部にベアリングや内ローラ等の摺動促進部材を配置することによって、第１、第２外歯歯車１０２、２０２の回転抵抗に差異を持たせてもよい。
【００５３】
又、第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００の剛性の差異についても、上記実施形態の例に限定されず、例えば、第１、第２外歯歯車１０２、２０２の素材を変えることによって、各々の剛性の差異を具現してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることのできるバルブ駆動装置が提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置の側断面図
【図２】図１中におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】図１中におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図
【符号の説明】
１００・・・第１内接噛合遊星歯車機構
２００・・・第２内接噛合遊星歯車機構
１０２、２０２…外歯歯車
１０４、２０４…内歯歯車
１０６、２０６…偏心体
１１０…滑り軸受
２１０…ころ軸受
３００…バルブ駆動装置
３０２…入力軸
３０４…キャリア
３０６…出力軸
３１０…ハンドル
３１２、３１４…ケーシング
３１８…開度指針
３４０…減速機
３４６…内ピン
３５０…弁棒
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール弁やバタフライ弁等のバルブの弁体の駆動装置に関し、特に高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることが可能な、小型且つ低コストのバルブ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築設備や水処理設備の配管路等に設置され、流路の開閉や流量の調整等を行う弁として、ボール弁やバタフライ弁等を用いたバルブが広く知られており、これらのバルブを駆動するための、手動式又は電動式の駆動装置が数多く提案されている。係る駆動装置としては、ウォーム歯車機構を駆動装置に適用したものが最も一般的であるが、ウォーム歯車機構の他にも、省スペース化が可能な偏心遊星歯車機構を適用した駆動装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これらのバルブ駆動装置においては、配管路等を流れる流体の量を適切に調整する必要があるため、回転動作時には、弁体の回転円滑性が求められる一方で、回転停止時には、弁体が配管路等を流れる流体から強い負荷を受けるため、弁体の逆方向への回転を防止する機能（逆転防止機能）も必要とされる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１９３１３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルブ駆動装置にウォーム歯車機構を適用した場合には、その構造上、逆方向への回転が制限されるため、高い逆転防止効果（セルフロック機能）が得られるものの、回転動作時（特に、回転起動時）の回転効率が悪く、特にモータによって頻繁に作動されるような用途で使用する場合には、消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、バルブ駆動装置に偏心遊星歯車機構を適用した場合には、ウォーム歯車機構に比べ、回転効率は高いものの、逆方向に回転しやすい構造であるため、弁体に加わる負荷に対して弱いという問題があった。
【０００７】
即ち、減速機構を構成する部材の回転抵抗を単純に大きくしたのでは、逆転防止機能の向上は図れるものの、同時に、駆動方向への回転抵抗も増大する結果となり、装置全体の回転効率が悪くなってしまう。一方、減速機構を構成する部材の回転抵抗を低くすることによって、装置全体の回転効率を高くすることが可能であるが、セルフロック機能性と回転円滑性は表裏の関係にあるため、単純に回転抵抗を小さくし、回転効率を高くしたのでは、当然に反駆動方向に回転し易い構造となってしまい、セルフロック機能は低くなってしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることが可能な、小型且つ低コストのバルブ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弁棒を介して弁体を駆動可能としたバルブ駆動機構と、入力軸の回転を出力軸に減速して伝達する減速機とを備え、該減速機の前記出力軸と前記弁棒とを連結することにより、前記弁体を駆動可能としたバルブ駆動装置において、前記減速機の減速機構を、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車及び第１内歯歯車を備え、該第１外歯歯車を、前記第１内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構と、同じ入力軸と出力軸との間に該第１内接噛合遊星歯車機構と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車及び第２内歯歯車を備え、該第２外歯歯車を、前記第２内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構とで構成すると共に、前記第１、第２内接噛合遊星歯車機構の前記第１、第２外歯歯車の回転抵抗にそれぞれ差異を持たせたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明によれば、減速機の減速機構として、外歯歯車の回転抵抗に差異を持たせることにより動力伝達特性を相異ならせた２種類の内接噛合遊星歯車機構を、動力伝達系路上で並列に備えたため、減速機に入力されるバルブ駆動機構からの動力を、動力伝達特性の相異なる動力伝達経路を介して弁棒及び弁体に伝達することが可能となる。従って、組み合わせる内接噛合遊星歯車機構の各々の特性によって、減速機の特性を変えることができ、バルブ駆動装置に適した特性を得ることができる。
【００１１】
例えば、前記第１内接噛合遊星歯車機構を、その回転系の回転抵抗が大きく、剛性が低く、且つ、バックラッシ量の小さい機構とすると共に、前記第２内接噛合遊星歯車機構を、その回転系の回転抵抗が小さく、剛性が高く、且つ、バックラッシ量の大きい機構とすれば、高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることができるバルブ駆動装置が提供可能となる。従って、弁体が配管路等を流れる流体によって強い負荷を受けた場合であっても、高いセルフロック機能によって弁体が反駆動方向に回転するのを防止することが可能となる上に、弁体の開閉操作時には、高い回転円滑性によって弁体を高効率で動かすことができ、操作性の向上が可能となる。しかも、逆転防止機構としてブレーキ等の特別な機構を必要としないため、バルブ駆動装置の小型化や低コスト化が可能となる。
【００１２】
なお、本発明では、具体的にどのようにして外歯歯車の回転抵抗に差異を持たせるかについては特に限定されず、例えば、前記第１及び第２外歯歯車を、前記入力軸に、該入力軸の外周に設けられた偏心体を介して揺動自在に組込むと共に、該偏心体と前記第１及び第２外歯歯車とのそれぞれの摺動部の摺動態様にそれぞれ差異を持たせれば、第１、第２外歯歯車の回転抵抗に差異を持たせることが可能となる。
【００１３】
又、前記第１及び第２内歯歯車の内歯をそれぞれ複数個の円筒状のピンで構成すると共に、該円筒状のピンの保持態様に差異を持たせるか、前記第１及び第２外歯歯車にそれぞれ形成された内ピン孔に遊嵌され、且つ、固定状態に維持されたキャリアによって自身の一端が片持ち支持された内ピンを介して、前記第１及び第２外歯歯車の自転成分を吸収可能な構成とすることにより、前記キャリア側に配置された方の外歯歯車の剛性を高くすれば、第１及び第２内接噛合遊星歯車機構の剛性に差異を持たせることにより減速機の特性を変えることができ、バルブ駆動装置に適した特性を得ることが可能となる。
【００１４】
更に、前記入力軸及び前記出力軸に対する前記第１内接噛合遊星歯車機構のバックラッシ量及び前記第２内接噛合遊星歯車機構のバックラッシ量にそれぞれ差異を持たせれば、バックラッシ量の違いによっても減速機の特性を変えることができ、バルブ駆動装置に適した特性を得ることが可能になる。
【００１５】
なお、前記入力軸の回転方向を前記弁体の回転方向と同一にすれば、バルブ駆動装置の操作ハンドル等の回転方向と、弁体の回転方向が一致するため、バルブ駆動装置の操作性の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００の側断面図である。
【００１８】
バルブ駆動装置３００は、ハンドル（バルブ駆動機構）３１０と、上部及び下部ケーシング３１２、３１４からなるケーシング３１６内に収容された減速機３４０と、を備えている。このバルブ駆動装置３００は、減速機３４０の出力軸３０６に弁棒３５０を連結することにより、該弁棒３５０に設けられた弁体（図示略）をハンドル３１０によって回転駆動可能である。
【００１９】
前記ハンドル３１０は、前記減速機３４０の入力軸３０２に連結されており、該ハンドル３１０を軸心Ｌ１を中心に回転することによって、入力軸３０２を回転駆動可能である。なお、該入力軸３０２の上部先端には、弁体の開度を示す開度指針３１８が取り付けられており、上方から弁体の開度を確認しながら、開度調整することが可能となっている。
【００２０】
前記減速機３４０は、第１内接噛合遊星歯車機構１００と、第２内接噛合遊星歯車機構２００と、該第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００に共通の入力軸３０２、キャリア３０４及び出力軸３０６と、を備えている。該減速機３４０は、入力軸３０２から入力される動力を、前記第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００及び出力軸３０６を介して、弁棒３５０に伝達可能である。
【００２１】
前記入力軸３０２は、中空部３０２ａを有するホローシャフトからなると共に、出力軸３０６と同軸に配置され、弁棒３５０と同じ軸心Ｌ１を中心として回転可能である。
【００２２】
前記キャリア３０４は、上部ケーシング３１２によって固定状態に維持されており、該キャリア３０４には、内ピン３４６が一体的に設けられている。該内ピン３４６は、後述する第１、第２外歯歯車１０２、２０２に設けられた内ピン孔１０２ａ、２０２ａにそれぞれ遊嵌されている。
【００２３】
前記出力軸３０６は、前記入力軸３０２と同様に、中空部３０６ａを有するホローシャフトからなり、該入力軸３０２と同じ軸心Ｌ１を中心に回転可能である。
【００２４】
又、入力軸３０２及び出力軸３０６の間には、変速機構が同一の第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００が、動力伝達経路上で並列に配置されている。
【００２５】
なお、「動力伝達経路上で並列に配置」とは、共通の部材である入力軸３０２及び出力軸３０６の間に、動力の伝達され得る経路が２つ（第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００）配置されていることを意味する。ちなみに、「動力の伝達経路上で直列に備える」とは、ある経路を得た後に他の経路を通ることをいう。
【００２６】
図２、図３は、それぞれ第１内接噛合遊星歯車機構１００及び第２内接噛合遊星歯車機構２００を示した図であり、図２は図１中におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図１中におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００２７】
図１、図２に示すように、第１内接噛合遊星歯車機構１００は、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車１０２及び第１内歯歯車１０４と、偏心体１０６と、滑り軸受（摺動部）１１０とを備えている。
【００２８】
該偏心体１０６は、軸心Ｌ１に対して偏心した外周を有している。又、偏心体１０６は、前記入力軸３０２の外周に、後述する第２内接噛合遊星歯車機構２００の偏心体２０６と所定位相差（この例では１８０°）をもって設けられている。
【００２９】
前記第１内歯歯車１０４は、出力軸３０６の内周面に複数形成された円弧溝３０６ａに円筒状の外ピン１０４ａが嵌合した構造で、これら外ピン１０４ａが内歯を形成している。又、該第１内歯歯車１０４の外周方向には、出力軸３０６にリング状の溝１０８が形成されている。
【００３０】
前記第１外歯歯車１０２は、外周にトロコイド歯形や円弧歯形等の外歯を有しており、前記第１内歯歯車１０４の外ピン１０４ａの内側に偏心内接噛合回転自在に組み込まれている。又、該第１外歯歯車１０２は、該第１外歯歯車１０２と偏心体１０６の間に設けられた滑り軸受１１０を介して偏心体１０６に嵌合され、該偏心体１０６の回転に伴って揺動回転可能である。更に、第１外歯歯車１０２には内ローラ孔１０２ａが複数個設けられ、内ピン３４６が、各ローラ孔１０２ａを貫通している。なお、図１に示すように該内ピン３４６の一端３４６ａ（図中上側）は、前記キャリア３０４によって片持ち支持されている。
【００３１】
一方、図１、図３に示すように、第２内接噛合遊星歯車機構２００は、僅少の歯数差を有する第２外歯歯車２０２及び第２内歯歯車２０４と、偏心体２０６と、ころ軸受（摺動部）２１０とを備えている。
【００３２】
該偏心体２０６は、軸心Ｌ１に対して偏心した外周を有している。又、偏心体２０６は、前記入力軸３０２の外周に前記第１内接噛合遊星歯車機構１００の偏心体１０６と所定位相差をもって設けられている。
【００３３】
前記第２内歯歯車２０４は、出力軸３０６の内周面に複数形成された円弧溝３０６ａに外ピン２０４ａが嵌合した構造で、これら外ピン２０４ａが内歯を形成している。
【００３４】
前記第２外歯歯車２０２は、外周にトロコイド歯形や円弧歯形等の外歯を有しており、前記第２内歯歯車２０４の外ピン２０４ａの内側に偏心内接噛合回転自在に組み込まれている。又、該第２外歯歯車２０２は、該第２外歯歯車２０２と偏心体２０６の間に設けられた、ころ軸受２１０を介して偏心体２０６に嵌合され、該偏心体２０６の回転に伴って揺動回転可能である。更に、第２外歯歯車２０２には内ローラ孔２０２ａが複数個設けられ、内ピン３４６が、各ローラ孔２０２ａを貫通している。
【００３５】
図１に示すように、内ピン３４６は、第１外歯歯車１０２の各ローラ孔１０２ａ及び第２外歯歯車２０２の各ローラ孔２０２ａをそれぞれ貫通しており、第１外歯歯車１０２及び第２外歯歯車２０２の自転成分を吸収可能である。なお、第２外歯歯車２０２は第１外歯歯車１０２よりもキャリア３０４側、即ち、該キャリア３０４に片持ち支持された内ピン３４６の一端３４６ａに近い位置に配置されている。
【００３６】
又、第１内接噛合遊星歯車機構１００における偏心体１０６と滑り軸受１１０との隙間Ｓ１１、滑り軸受１１０と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１２、内ピン３４６と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１３、第１外歯歯車１０２と第１内歯歯車１０４との隙間Ｓ１４は、第２内接噛合遊星歯車機構２００における偏心体２０６ところ軸受２１０との隙間Ｓ２１、ころ軸受２１０と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２２、内ピン３４６と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２３、第２外歯歯車２０２と第２内歯歯車２０４との隙間Ｓ２４よりもそれぞれ小さく設計されている（Ｓ１１＜Ｓ２１、Ｓ１２＜Ｓ２２、Ｓ１３＜Ｓ２３、Ｓ１４＜Ｓ２４）。なお、必ずしも全ての隙間の大小関係はこうである必要がなく和がそうなっていれば良い。
【００３７】
従って、入力軸３０２及び出力軸３０６に対する第１内接噛合遊星歯車機構１００のバックラッシ量は、第２内接噛合遊星歯車機構２００のバックラッシ量よりも小さくなっている。
【００３８】
次に、図１に戻って、本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００の作用について説明する。
【００３９】
ハンドル３１０を回転すると、入力軸３０２が軸心Ｌ１を中心として回転し、該入力軸３０２に設けた偏心体１０６、２０６がそれぞれ偏心回転する。この偏心体１０６、２０６の回転により、その偏心した外周に装架された第１、第２外歯歯車１０２、２０２も入力軸３０２の周りで揺動回転を行なおうとするが、キャリア３０４によってその自転が拘束されているため、第１、第２外歯歯車１０２、２０２は、第１、第２内歯歯車１０４、２０４に内接しながら、揺動のみを行なうことになる。
【００４０】
この第１、第２外歯歯車１０２、２０２の揺動により、該第１、第２外歯歯車１０２、２０２の１回の揺動毎（入力軸３０２の１回転毎）に第１、第２内歯歯車１０４、２０４が第１、第２外歯歯車１０２、２０２との歯数差に相当する分だけ回転し、該第１、第２内歯歯車１０４、２０４の回転が出力軸３０６へと伝達され、減速が実現される。
【００４１】
なお、本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００の減速機３４０においては、キャリア３０４を固定状態に維持した上で、第１、第２内歯歯車１０４、２０４及び出力軸３０６を回転することにより、入力軸３０２の回転方向と出力軸３０６の回転方向を一致させている。その結果、ハンドル３１０の回転方向と弁体の回転方向を同一とすることができ、感覚的に操作しやすく、操作性の向上が実現されている。
【００４２】
最終的に、出力軸３０６へ伝達された動力により、該出力軸３０６と連結された弁棒３５０を介し、弁体が回転駆動される。
【００４３】
上記実施形態の例に係るバルブ駆動装置３００は、変速機構が同一の動力伝達機構である、第１内接噛合遊星歯車機構１００及び第２内接噛合遊星歯車機構２００を並列に備えると共に、各々の動力伝達機構における第１、第２外歯歯車１０２、２０２や第１、第２内歯歯車１０４、２０４等の回転部材（回転系）の▲１▼回転抵抗、▲２▼剛性、▲３▼バックラッシを動力伝達特性の要素とし、各要素に差異を設けることにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の動力伝達特性の差異を具現したものである。
【００４４】
即ち、「回転抵抗」については、第１内接噛合遊星歯車機構１００の第１外歯歯車１０２と偏心体１０６との摺動部には滑り軸受１１０を配置する一方で、第２内接噛合遊星歯車機構２００の第２外歯歯車２０２と偏心体２０６との摺動部にはころ軸受２１０を配置することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の回転抵抗に差異を設けている。このように、各動力伝達機構の回転抵抗に差異を設けているため、第１内接噛合遊星歯車機構１００は回転抵抗が大きく、逆転防止機能性が高いという特性を有するのに対して、第２内接噛合遊星歯車機構２００は回転抵抗が小さく、回転円滑性が高いという特性を有している。
【００４５】
又、「剛性」については、第１内接噛合遊星歯車機構１００の第１内歯歯車１０４の外周方向には、出力軸３０６にリング状の溝１０８を形成する一方で、第２内接噛合遊星歯車機構２００の第２内歯歯車２０４の外周方向には当該溝を形成せず、該外ピン２０４ａの全体を出力軸３０６の内周面に複数形成された円孤溝３０６ａで直接保持することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の回転系の剛性に差異を設けている。即ち、第１内歯歯車１０４の外ピン１０４ａに対して、出力軸３０６側（径方向外側）への力が加えられた場合には、リング状の溝１０８が形成されているため、該外ピン１０４ａは、出力軸３０６側へ撓むことができるのに対して、第２内歯歯車２０４の外ピン２０４ａは出力軸３０６側への撓みが制限されている。更に、第２外歯歯車２０２を第１外歯歯車１０２よりもキャリア３０４側、即ち、該キャリア３０４に片持ち支持された内ピン３４６の一端３４６ａに近い位置に配置することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００の剛性に差異を設けている。このように、各動力伝達機構の剛性に差異を設けているため、第１内接噛合遊星歯車機構１００は全体的に伝達トルクに対する各部材の変形量が大きく（剛性が低く）、動力伝達容量が低いという特性を有するのに対して、第２内接噛合遊星歯車機構２００は全体的に伝達トルクに対する各部材の変形量が小さく（剛性が高く）、動力伝達容量が高いという特性を有している。
【００４６】
更に、「バックラッシ」については、第１内接噛合遊星歯車機構１００における偏心体１０６と滑り軸受１１０との隙間Ｓ１１、滑り軸受１１０と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１２、内ピン３４６と第１外歯歯車１０２との隙間Ｓ１３、第１外歯歯車１０２と第１内歯歯車１０４との隙間Ｓ１４は、第２内接噛合遊星歯車機構２００における偏心体２０６ところ軸受２１０との隙間Ｓ２１、ころ軸受２１０と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２２、内ピン３４６と第２外歯歯車２０２との隙間Ｓ２３、第２外歯歯車２０２と第２内歯歯車２０４との隙間Ｓ２４よりもそれぞれ小さく設計することにより、第１内接噛合遊星歯車機構１００と第２内接噛合遊星歯車機構２００のバックラッシ量に差異を設けている。このように、各動力伝達機構のバックラッシ量に差異を設けているため、第１内接噛合遊星歯車機構１００は、該入力軸３０２の動き（トルクの変動）に対しても、又、出力軸３０６の動き（トルクの変動）に対する反応が早いという特性を有するのに対して、第２内接噛合遊星歯車機構２００は、当該バックラッシ量が大きく、入力軸３０２及び出力軸３０６の双方の動き（トルクの変動）に対して反応が遅いという特性を有する。
【００４７】
従って、バルブ駆動装置３００は、回転抵抗が大きく、剛性が低く、且つ、バックラッシ量の小さい、セルフロック機能性重視の動力伝達機構である第１内接噛合遊星歯車機構１００と、回転抵抗が小さく、剛性が高く、且つ、バックラッシ量の大きい、回転円滑性重視の動力伝達機構である第２内接噛合遊星歯車機構２００とを並列に備えていることになる。その結果、バルブ駆動装置３００の起動直後には、入力軸３０２に対するバックラッシ量の小さい第１内接噛合遊星歯車機構１００が早く反応して主として動力の伝達を行なうが、該第１内接噛合遊星歯車機構１００は第２内接噛合遊星歯車機構２００に比べ剛性が低いため、作用するトルクが大きくなると反力を支えきれなくなり、より剛性の高い第２内接噛合遊星歯車機構２００の方が主として動力の伝達を行なうことになる。第２内接噛合遊星歯車機構２００は回転抵抗が小さいため、バルブ駆動装置３００全体の回転効率の向上を図ることができる。
【００４８】
又、図示せぬ弁体側から出力軸３０６に対して逆方向の回転負荷が加えられた場合には、出力軸３０６に対するバックラッシ量の小さい第１内接噛合遊星歯車機構１００が早く反応して主として逆方向への負荷を受けることになるが、該第１内接噛合遊星歯車機構１００は回転抵抗が大きいため、バルブ駆動装置３００は装置全体として高いセルフロック機能性を有する。出力軸３０６側から掛かるトルクは通常の運転時のトルクに較べれば小さいため、剛性の低い第１内接噛合遊星歯車機構１００のみで十分反力を提供できる。
【００４９】
従って、本発明の実施形態に例に係るバルブ駆動装置３００においては、弁体が配管路等を流れる流体によって強い負荷を受けた場合であっても、高いセルフロック機能によって弁体が反駆動方向に回転するのを防止することが可能である上に、弁体の開閉操作時には、高い回転円滑性によって弁体を高効率で動かすことができ、操作性の向上が可能である。しかも、逆転防止機構としてブレーキ等の特別な機構を必要としないため、バルブ駆動装置３００の小型化や低コスト化が可能である。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、バルブ駆動機構を手動式のハンドル３１０としたが、本発明はこれに限定されない。
【００５１】
又、本発明に係るバルブ駆動装置の減速機構は、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車及び第１内歯歯車を備え、該第１外歯歯車を、前記第１内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構と、同じ入力軸と出力軸との間に該第１内接噛合遊星歯車機構と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車及び第２内歯歯車を備え、該第２外歯歯車を、前記第２内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構とで構成されているものであればよく、上記実施形態における内接噛合遊星歯車機構に限定されるものではない。従って、例えば、バルブ駆動装置の減速機構として、歯車等で入力軸（中心軸）と平行する軸に入力回転が振り分けられるようにし、その軸に偏心体を設けることによって、外歯歯車が中心軸に対して偏心回転するようにした、いわゆる振り分けタイプの内接噛合遊星歯車機構等を適用してもよい。
【００５２】
なお、本発明におけるバルブ駆動装置３００においては、具体的にどのようにして第１、第２外歯歯車１０２、２０２の回転抵抗に差異を持たせるかについては特に限定されず、例えば、第１、第２外歯歯車１０２、２０２の内ピン孔１０２ａ、２０２ａと、内ピン３４６の摺動部にベアリングや内ローラ等の摺動促進部材を配置することによって、第１、第２外歯歯車１０２、２０２の回転抵抗に差異を持たせてもよい。
【００５３】
又、第１、第２内接噛合遊星歯車機構１００、２００の剛性の差異についても、上記実施形態の例に限定されず、例えば、第１、第２外歯歯車１０２、２０２の素材を変えることによって、各々の剛性の差異を具現してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、高いセルフロック機能を有しながら、同時に、装置全体の回転効率の向上を図ることのできるバルブ駆動装置が提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の例に係るバルブ駆動装置の側断面図
【図２】図１中におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】図１中におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図
【符号の説明】
１００・・・第１内接噛合遊星歯車機構
２００・・・第２内接噛合遊星歯車機構
１０２、２０２…外歯歯車
１０４、２０４…内歯歯車
１０６、２０６…偏心体
１１０…滑り軸受
２１０…ころ軸受
３００…バルブ駆動装置
３０２…入力軸
３０４…キャリア
３０６…出力軸
３１０…ハンドル
３１２、３１４…ケーシング
３１８…開度指針
３４０…減速機
３４６…内ピン
３５０…弁棒
Claims (5)
- 弁棒を介して弁体を駆動可能としたバルブ駆動機構と、入力軸の回転を出力軸に減速して伝達する減速機とを備え、該減速機の前記出力軸と前記弁棒とを連結することにより、前記弁体を駆動可能としたバルブ駆動装置において、
前記減速機の減速機構を、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車及び第１内歯歯車を備え、該第１外歯歯車を、前記第１内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構と、同じ入力軸と出力軸との間に該第１内接噛合遊星歯車機構と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車及び第２内歯歯車を備え、該第２外歯歯車を、前記第２内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構とで構成すると共に、
前記第１、第２内接噛合遊星歯車機構の前記第１、第２外歯歯車の回転抵抗にそれぞれ差異を持たせた
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項１において、
前記第１及び第２外歯歯車を、前記入力軸に、該入力軸の外周に設けられた偏心体を介して揺動自在に組込むと共に、該偏心体と前記第１及び第２外歯歯車とのそれぞれの摺動部の摺動態様にそれぞれ差異を持たせた
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項１又は２において、
前記第１及び第２内歯歯車の内歯をそれぞれ複数個の円筒状のピンで構成すると共に、該円筒状のピンの保持態様に差異を持たせた
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記第１及び第２外歯歯車にそれぞれ形成された内ピン孔に遊嵌され、且つ、固定状態に維持されたキャリアによって自身の一端が片持ち支持された内ピンを介して、前記第１及び第２外歯歯車の自転成分を吸収可能な構成とすることにより、前記キャリア側に配置された方の外歯歯車の剛性を高くする
ことを特徴とするバルブ駆動装置。 - 弁棒を介して弁体を駆動可能としたバルブ駆動機構と、入力軸の回転を出力軸に減速して伝達する減速機とを備え、該減速機の前記出力軸と前記弁棒とを連結することにより、前記弁体を駆動可能としたバルブ駆動装置において、
前記減速機の減速機構を、僅少の歯数差を有する第１外歯歯車及び第１内歯歯車を備え、該第１外歯歯車を、前記第１内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第１内接噛合遊星歯車機構と、同じ入力軸と出力軸との間に該第１内接噛合遊星歯車機構と動力伝達経路上で並列に配置され、且つ僅少の歯数差を有する第２外歯歯車及び第２内歯歯車を備え、該第２外歯歯車を、前記第２内歯歯車の内側で偏心内接噛合回転自在に組み込んだ第２内接噛合遊星歯車機構とで構成すると共に、
前記第２内接噛合遊星歯車機構を、前記第１内接噛合遊星歯車機構よりもその回転系の回転抵抗が小さく、剛性が高く、且つ、バックラッシ量の大きい機構とした
ことを特徴とするバルブ駆動装置。
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