JP2005331092A

JP2005331092A - バルブ用アクチュエ−タ

Info

Publication number: JP2005331092A
Application number: JP2004177625A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uchiyama; 眞内山; Takeshi Tatsuta; 武志龍田
Original assignee: TECHNO BATSUGU KK; Kawaden Co Ltd
Current assignee: TECHNO BATSUGU KK; Kawaden Co Ltd
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断するようにしたバルブ用アクチュエ−タを提供すること。
【解決手段】モ−タの駆動によりバルブを開閉する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖または開放するようにし、非通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、外部からの緊急信号により通電したときのみ前記ゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する無励磁作動型電磁ブレ−キを設けたバルブ用アクチュエ−タにおいて、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、緊急開閉機能を持たせたバルブ用アクチュエ−タに関するものである。

技術背景

従来から、モ−タの駆動によりバルブを開閉する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、停電等の通電障害時にゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖または開放するようにした緊急開閉機能を持たせたバルブ用アクチュエ−タはあった。

この種従来型のバルブ用アクチュエ−タにあっては、ゼンマイバネを巻き込んだ後、ゼンマイバネを巻き戻しを阻止する手段として、該ゼンマイバネの回転軸に連結されている励磁作動型電磁ブレ−キに通電させることによってロックさせる機構を採用していたため、停電等の通電障害が発生すると、自動的に励磁作動型電磁ブレ−キへの通電が絶たれ、該ブレ−キによるゼンマイバネの巻き戻し阻止作用が解除されてバルブは自動的に閉鎖または開放するものであった。

然しながら、停電等の通電障害が発生すると同時にゼンマイバネ巻き戻されてバルブが自動的に閉鎖または開放すると不都合な場合があり、また、電源の有無と関係なく緊急遮断が必要な場合には対処できないという問題点があった。

そこで、上記問題点を解決するために、モ−タの駆動によりバルブを開閉する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖または開放するようにしたバルブ用アクチュエ−タにおいて、非通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、外部からの緊急信号により通電したときのみ前記ゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する無励磁作動型電磁ブレ−キを設けることによって、緊急時に任意にゼンマイバネを巻き戻させてバルブを閉鎖または開放させることができるバルブ用アクチュエ−タを提案した。

しかし、無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断する信号はアクチュエータの出力軸に設けられたカムによってマイクロスイッチのトリガーが蹴られて接点がＯＮとなることによって送信されるものであるから、出力軸が回転している状態でなければならず、出力軸の回転が停止する寸前に無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断する信号を送信しなければならないことになる。

このことは、出力軸が未だ回転している状態つまり無励磁作動型電磁ブレ−キの回転軸が回転している状態で制動を掛けることになるため、ブレーキ摺動面に大きな制動エネルギーが働き、著しい摩耗が生じ、耐久使用性に劣るという問題点がある。

また、上記問題点を解決するために、出力軸の回転が停止する時間を計り、タイマーによって無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断する信号を送る方法も考えられるが、アクチュエータの機種によっては出力軸の回転が停止する時間が異なるために全機種に共通する最長の時間に設定しなければならず、無駄な電流を無励磁作動型電磁ブレ−キへ通電する必要があるという問題点がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を一挙に解決するために、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断するようにしたバルブ用アクチュエ−タを提供することを目的とするものである。

本発明に係るバルブ用アクチュエ−タは、モ−タの駆動によりバルブを開閉する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖または開放するようにし、非通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、外部からの緊急信号により通電したときのみ前記ゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する無励磁作動型電磁ブレ−キを設けたバルブ用アクチュエ−タにおいて、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断するようにしたことを特徴とするものである。

発明の作用

バルブを緊急時に閉鎖または開放したい場合に、ゼンマイバネを蓄圧状態で保持している無励磁作動型電磁ブレ−キに通電指令することによってゼンマイバネは巻き戻され、バルブは閉鎖または開放され、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断する。

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−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−タの内部構造を表わす透視図、図３は、無励磁作動型電磁ブレ−キに通電遮断信号を送信するためのマイクロスイッチとカムとの関係を表わす平面図、図４は、電子タイマーの電気回路図である。

１は、本発明のバルブ用アクチュエ−タであって、駆動部を収納し、保護するケ−シング１１に適宜支持され、ケ−シング１１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。

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電磁ブレ−キ３１付きの可逆回転モ−タであって、ケ−シング１１内部に固定されている。

４は、前記モ−タ３のロ−タと直結のギヤに噛合するギヤで、上記出力軸２に出力軸２の回転とは無関係に枢支され、ギヤ４と一体の小径のギヤ４１に後述するインタ−ナルギヤの外歯が噛合している。

５は、前記ギヤ４に噛合する外歯５１…５１と内歯５２…５２を有するインタ−ナルギヤで、後述するゼンマイバネを巻くための回転軸６に枢支されている。

７は、前記回転軸６に固定された第１制御ギヤで、後述する第２制御ギヤとで出力軸２の回転と回転軸６の回転を制御する。

８…８は、前記インタ−ナルギヤの内歯５２…５２と前記第１制御ギヤ７の外歯７１…７１に共通して噛合する遊星ギヤで、回転軸６の下方に枢支された第２制御ギヤ９にそれぞれピン８１にて枢支されており、第２制御ギヤ９と一体のギヤが前記出力軸２に固定されたギヤ９１に噛合している。

１０は、内端が前記回転軸６に固定され、外端がケ−シング１１の一部に固定されるゼンマイバネで、回転軸６の回転により巻かれるようになっている。

２０は、前記回転軸６の回転を制御する無励磁作動型電磁ブレ−キで、この回転軸は回転軸６に減速ギヤ群によって連結され、またこの回転軸には慣性力を放出するフライホイール３０がワンウエイクラッチを介して取り付けられている。

４０は、無励磁作動型電磁ブレ−キ２０に通電遮断信号を送信するためのマイクロスイッチであって、出力軸２の上端に固着されたカム５０にトリガーが蹴られて接点がＯＮとなるようになっている。

図２において、２ａは前記出力軸２に固定されたカムで、ケ−シング１１の一部に固定されたストッパ−２ｂによって出力軸２の回転が規制されるようになっている。

図２の図中、ＬＳ１、ＬＳ２は、出力軸２に固定のカム（図示せず）によってトリガ−が蹴られて接点がＯＮ、ＯＦＦするマイクロスイッチで、バルブＶの開閉状態を検知してモ−タ３への通電制御を行う。

また、ＬＳＲは、回転軸６に固定のカム（図示せず）によってトリガ−が蹴られて接点がＯＮ、ＯＦＦするマイクロスイッチで、ゼンマイバネ１０が巻かれているか否かを検知する作用をする。

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−タの作用並びに効果について具体的に説明する。

ゼンマイバネ１０が巻かれている状態で、且つ、バルブＶが閉鎖している非通電状態において、モ−タ３にバルブＶが開放する方向に通電すると、リレ−が励磁してモ−タ３の回転を阻止している無励磁作動型電磁ブレ−キの回転阻止作用が解除され、モ−タ３のロ−タの回転によりギヤ４が回転し、該ギヤに外歯が噛合するインタ−ナルギヤ５が回転軸６と無関係に回転する。

このとき回転軸６は無励磁作動型電磁ブレ−キ２０によって固定状態で、同回転軸６に固定された第１制御ギヤ７に噛合する遊星ギヤ８…８は自転できない状態になっているので、遊星ギヤ８…８は第１制御ギヤ７の周りを公転することになる。

遊星ギヤ８…８の公転によって第２制御ギヤ９が回転してこの第２制御ギヤ９と一体のギヤに噛合する前記出力軸２に固定される大径のギヤ９１が回転し、出力軸２が回転してバルブは開放方向に回転する。

バルブＶが全開放したとき、マイクロスイッチＬＳ１がこの状態を検知してモ−タ３への通電を遮断し、モ−タ３は回転を停止してバルブＶは全開放状態を保持する。

上述のようにゼンマイバネ１０の蓄圧状態つまり回転軸６の固定状態にあっては、モ−タ３の回転力は全て遊星ギヤ８…８を介して第２制御ギヤ９に伝達されることになるので、バルブの開放状態においてスイッチを切り換えてモ−タ３を逆回転させると、全てのギヤが前述の回転方向とは逆方向に回転してバルブＶは閉鎖し、バルブＶが全閉鎖したとき、マイクロスイッチＬＳ２がこの状態を検知してモ−タ３への通電を遮断し、モ−タ３は回転を停止してバルブＶは全閉鎖状態を保持する。

爾後、モ−タ３の正、逆回転によりバルブＶはゼンマイバネ１０の蓄圧状態の儘開閉動作するものである。

バルブＶの開放状態において、地震等の災害が発生してメイン電源が停電したときは全て非通電状態であるので、ゼンマイバネ１０を制御する無励磁型電磁ブレ−キ２０は回転軸６をロックした儘であるが、制御盤（図示せず）から指令信号を送信すると、無励磁型電磁ブレ−キ２０は通電されて回転軸６のロックを解除する。尚、この指令信号は直接直流電流を通じてもよいが、ケ−シング１１内にバッテリ−を内蔵させ、制御盤（図示せず）からの微弱な電気信号でバッテリ−から通電させるようにしてもよいものである。

上記回転軸６のロック解除により、ゼンマイバネ２０はその復元力によって巻き戻され回転軸６はその復元力によって回転し始めるが、非通電時には無励磁作動型電磁ブレ−キ３１がモ−タ３の回転を阻止しているので、上記インタ−ナルギヤ５は回転が阻止されて固定状態にあるため、第１制御ギヤ７の回転により遊星ギヤ８…８はインタ−ナルギヤ５の内歯５２…５２に噛み合いながら遊星回転し、第２制御ギヤ８が回転してバルブＶは閉鎖する。

バルブＶの閉鎖途中つまり出力軸２が未だ回転している間にマイクロスイッチ４０のトリガーが出力軸２の上端に固着されたカム５０に蹴られてその接点がＯＮとなると、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して電解コンデンサーＣ１、Ｃ２に直流電圧が印加されるが、電解コンデンサーＣ１、Ｃ２に電荷が蓄積されるまで短絡状態であるので、出力端子Ｔ１、Ｔ２には電流は流れることがない。

電解コンデンサーＣ１、Ｃ２に電荷が蓄積されると電解コンデンサーＣ１、Ｃ２は不導通状態になるので、電流はゲート、ソース間が一定電圧以上になると導通状態となる電解効果トランジスターＦを介して出力端子Ｔ１、Ｔ２に流れ、無励磁作動型電磁ブレ−キ２０への通電遮断信号として出力される。

つまり、マイクロスイッチ４０の接点がＯＮされてから電解コンデンサーＣ１と抵抗Ｒの定数によって決まる時間だけ遅れて無励磁作動型電磁ブレ−キ２０への通電遮断信号として出力されることになり、これによって電子タイマーが構成され、この時間を出力軸２が回転を停止する時間より長く設定しておけば、無励磁作動型電磁ブレ−キ２０は出力軸２が回転を停止した後に制動が働くことになり、摺動面への影響は全くないものとなる。

以上のようにしてゼンマイバネ２０が巻き戻されると、マイクロスイッチＬＳＲがＯＦＦとなり、リレ−が作動して通電障害の解消後、自動的に電磁ブレ−キ２０に通電されて無励磁作動型電磁ブレ−キ２０はロック解除状態となる。

無励磁作動型電磁ブレ−キ２０がロック解除状態となると、モ−タ３が自動的に通電され、バルブが更に閉鎖する方向に回転し始める。

モ−タ３がバルブが閉鎖する方向に回転しようとするとき、出力軸２はカム２ａがストッパ−２ｂに当接してその方向への回転が阻止されており、ギヤ９１に噛合する第２制御ギヤ９は固定状態となっている。

従って、モ−タ３の回転はインタ−ナルギヤ５に伝達され、内歯５１…５１に噛合する遊星ギヤ８…８が回転する。

遊星ギヤ８…８が枢支される第２制御ギヤ９は前述のように固定状態となっているので、公転せず、自転して遊星ギヤ８…８が噛合するギヤ７が回転し、ギヤ７が固定される回転軸６がゼンマイバネ１０を巻き込む方向に回転する。

ゼンマイバネ１０が充分巻き込まれると、マイクロスイッチＬＳＲがゼンマイバネの巻き込み完了を検知してその接点をＯＮとし、リレ−が作動してその接点をＯＦＦとするので、モ−タ３の回転が停止すると同時に無励磁作動型電磁ブレ−キ２０がロック状態になって、ゼンマイバネ１０が蓄圧状態に保持される。

爾後、バルブの開閉動作毎に上記作動を反復するものである。

上述の実施例は緊急時にバルブを閉鎖させることについての説明であったが、緊急時にバルブを開放させたい場合は、バルブ開放時にゼンマイバネが巻かれるようにアクチュエ−タの構造を変更しておけばよいものである。

尚、図４の電子タイマーの電気回路図中、バッテリ−の直流電源以外に交流電源で使用できるようにトランスと整流器を使用した回路を入れているが、アクチュエータのモータに交流用モータを使用するときには便利である。

発明の効果

本発明に係るバルブ用アクチュエ−タによれば、モ−タの駆動によりバルブを開閉する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖または開放するようにし、非通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、外部からの緊急信号により通電したときのみ前記ゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する無励磁作動型電磁ブレ−キを設けたバルブ用アクチュエ−タにおいて、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断するようにしたものであるから、無励磁作動型電磁ブレ−キの長期に亘る耐久使用性を高めるために長時間無励磁作動型電磁ブレ−キに通電する必要がなくなり、容量が限られるバッテリーを使用するこの種アクチュエータにあっては最適な効果を奏し得るものである。

本発明アクチュエ−タをバルブに取り付けた状態を表わす側面図である。同アクチュエ−タの内部構造を表わす透視図である。無励磁作動型電磁ブレ−キに通電遮断信号を送信するためのマイクロスイッチとカムとの関係を表わす平面図である。電子タイマーの電気回路図である。

符号の説明

１アクチュエータ
１１ケーシング
２出力軸
３モ−タ
５インタ−ナルギヤ
６回転軸
７第１制御ギヤ
８遊星ギヤ
９第２制御ギヤ
１０ゼンマイバネ
２０無励磁作動型電磁ブレ−キ
３０フライホイール
４０マイクロスイッチ
５０カム

Claims

モ−タの駆動によりバルブを開閉する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖または開放するようにし、非通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、外部からの緊急信号により通電したときのみ前記ゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する無励磁作動型電磁ブレ−キを設けたバルブ用アクチュエ−タにおいて、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断するようにしたことを特徴とするバルブ用アクチュエ−タ。
請求項１記載のバルブ用アクチュエ−タにおいて、バルブの弁体が閉鎖または開放位置で停止した後、一定時間経過後に前記無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断する手段として、バルブの弁体の閉鎖または開放位置近傍において、出力軸に設けられたカムによって接点がＯＮとなるマイクロスイッチを設け、このマイクロスイッチのＯＮにより一定時間経過後、無励磁作動型電磁ブレ−キへの通電を遮断する信号を発信する電子式タイマーを設けたことを特徴とする請求項１記載のバルブ用アクチュエ−タ。