JP2009121663A - 電動バルブ用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】停電等による通電制御不能の場合、バルブを開放または閉鎖させるゼンマイバネをユニット化し、アクチュエータ本体の外部に配置して、従来技術の問題点の解決と減速終段部の軸受剛性アップを図る電動バルブ用アクチュエータを提供することを目的とする。
【構成】アクチュエータ本体の外部にゼンマイユニットを配置し、軸方向荷重を受ける軸受部を防水のパッキンの受け部とすることを特徴とする。
【効果】ゼンマイユニットおよびアクチュエータの組立性やメンテナンスが容易となる。
通常の電動開閉バルブ用アクチュエータを、最小限の改造で容易に提供可能となる。
軸受けの剛性アップが可能となる。
【選択図】図２

Description

産業上の利用分野

本発明は、モータの駆動により弁体の開閉制御を行うバルブ用アクチュエータに関し、特に停電等により通電制御が不可能となったときに自動的にバルブを開放または閉鎖させる機能を有する電動バルブ用アクチュエータに関するものである。

従来技術及びその問題点

従来のアクチュエータＨは、図１１の全体構造に示されるように、モータと減速体と出力軸と各種センサーとゼンマイバネなど、大凡の機能部が一対のケーシング３５・３６内に配設された構成となっている。

また、図１０図に示されるように、ウオーム減速方式を採用したバルブ用アクチュエータＢにおいて、ウオーム軸３３は手動回転のためにケーシング５の外部に露出しており、露出部には防水対策が講じられ、その構造は図８に示すように、ウオーム軸３３を支持しているボールベアリング６ａと防水のためのＯリングａ１２・Ｏリングｂ１３・フランジ１４・ネジ１５にて構成され、該Ｏリングｂ１３の配設のガイド溝Ｄは該ケーシング５に形成されている。

従来のアクチュエータＨおいて、ゼンマイバネ３４は一対のケーシング３５・３６の中に、様々な機能要素と共に納められており、その組み付けは、通電遮断時に巻き戻しを行えるだけの開放力が必要であり、その開放力は該ゼンマイバネ３４が噛合するバルブＡの弁体回転力と減速体３７およびそれに噛合するモータ３８の回転子まで回転させるだけの大きな戻り力となり、その確保のために該ゼンマイバネ３４を一定量巻き込みながら（蓄圧）固定する必要があり、危険を伴う作業となる。前述のような作業条件のため、周囲に配設されている機能要素にも注意が必要で、組み付けには慎重を要する問題を抱えている。
また、現場の装置などに組み込まれ、ゼンマイバネ３４関連部などに不具合が生じた場合、前述の組み付け性などにより、取り付け現場での修理が困難な場合が多く、実機を装置から外しての修理が必要となり、システムダウンの時間と費用が大きな障害となる問題を抱えている。

ウオーム減速方式を採用したバルブ用アクチュエータＢにおいて、ウオーム軸３３を支持しているボールベアリング６には、実働時絶えず大きな軸方向荷重Ｇが加わり、寿命などの問題を抱えている。従来は、図８図に示されるように、前述パッキン１３の配設のガイド溝Ｄは、前述ケーシング５にボールベアリング６ａと縁Ｅを挟んだ位置に配設しており、限られた配置スペース内でのボールベアリング６ａ選択に注意が要求され、与えられたスペース内でのボールベアリング６ａの安全向上を図るために、より負荷能力を上げたいとの問題を抱えている。

課題を解決するための手段

発明の目的

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために、アクチュエータの組み付けにおける危険性の低減や作業の容易性とゼンマイ部の交換修理など、現場の装置から取り外さなくても行えるように減速構造を平歯車減速体とウオーム減速方式とし、且つゼンマイバネをユニット化して基本構造体の外部に配置することにより目的を達成、また、ウオーム軸を支持しているボールベアリングの負荷能力アップを図るために新規防水構造を採用し可能とした電動バルブ用アクチュエータを提供するものである。

本発明に係る電動バルブ用アクチュエータは、バルブの弁体の回転軸に結合される出力軸を可逆回転モータの駆動によりバルブを開閉するバルブ用アクチュエータにおいて、その駆動系を平歯車減速体とウオーム減速方式の減速構造として、ウオーム軸一端にゼンマイユニットを係合する連結穴を設ける。以上を基本構造として纏めた場合はゼンマイ無しの電動専用の開閉バルブ用アクチュエータを構成する。一方ゼンマイは、ケーシングに挿入した軸受に、ウオーム固着シャフトと連結する軸端とゼンマイの装着溝をもつシャフトにゼンマイを挿入して該軸受に装着し、そのゼンマイの外側固定端に固定軸を挿入してケーシングに装着し、更にケーシングの開放側から取り付け板をケーシングと固定軸に固定し、ゼンマイバネをユニット化する。ユニット化することにより、ゼンマイむき出しの組み付けと異なり、組み付けの安全化が図れる。
前述のバルブ用アクチュエータにおいて、ウオーム軸のゼンマイユニットを連結する側のケーシング外側にゼンマイユニット用のフランジをパッキンと共に装着し、防水のためのユニット用パッキンを挟みゼンマイユニットを装着することでバルブ用アクチュエータとゼンマイバネを完全に分離化することを特徴とするものである。
また、ウオーム固着シャフトを支持するボールベアリング部の防水構造において、パッキンのガイド溝をケーシングとボールベアリングの外径部に設け、従来の縁部が不要となるため、径大のボールベアリング（負荷能力をアップ）を使用することができることを特徴とする。

発明の作用

従来例のバルブを開閉する駆動系を平歯車減速とウオーム減速を併用したバルブ用アクチュエータにおいて、アクチュエータとゼンマイバネをユニット化し、それぞれ完全に分離した方式で、ウオーム軸端にゼンマイユニットを連結する穴を設け、アクチュエータの外部よりゼンマイユニットの装着が可能な構成で、ゼンマイバネをカバーリングしてユニット化を図り、該アクチュエータの外側より装着する。装着するさいは、ゼンマイバネの戻り力を確保するためにユニットを手動で一定量回転させながら巻き込み（蓄圧）固定する。その戻り力は、平歯車またはインターナルギヤ系にゼンマイバネを連動した場合と比較し、大きい減速比のウオーム軸に連動させるため（低減速比の部位に連動される）、戻り力は大きくはならない。よって組み付け時の危険性は、前述のユニット化とあいまって、大きく回避され組み付け作業の容易性が増す。また、機能要素外に単独で配設されることにより、アクチュエータの内部組み付けも容易となる。
且つ、ゼンマイバネ系の故障などによる修理においても、装置からバルブ用アクチュエータを取り外すことなく、ゼンマイユニットの交換など現場で行える。
一方、ウオーム軸を支持する部位の防水方式は、ボールベアリングの外径とケーシングの間に縁なしでパッキンのガイド溝を設けることで、縁の分ボールベアリングを大きくすることが可能となる。

本発明にあっては、アクチュエータとゼンマイバネ系を完全に分離した方式であり、その駆動系を平歯車減速とウオーム減速を併用したバルブ用アクチュエータにおいて、シャフト４にウオーム３と平歯車減速体２と噛合する歯車を固着し、該シャフト組をケーシング５の装着穴に挿入して、ケーシング５の外側よりボールベアリング６を圧入して該シャフト組を支持し、その支持されたシャフト組にモータ（モータと電磁ブレーキ組）１に平歯車減速体２を装着した減速体組の歯車を噛合させ、ケーシング５に固定する。
該シャフト４の軸端には、手動回転のために外部工具と係合する連結軸端７と他端には外部機器（ゼンマイユニット）と係合する連結穴８を設けてあり、連結軸端７はケーシング５の外側に突き出ており、連結穴８はケーシング５の内側に納められている。
ウオーム３には、弁体回転軸に係合する出力軸１０に固着されたウオームホイール９が噛合させ、該出力軸１０をケーシング５と取り付け板１１にて、その軸端をボールベアリング（詳細構造未図示）で支持し、ウオーム３を固着しているシャフト４を支持しているボールベアリング６の防水は、Ｏリングａ１２・Ｏリングｂ１３・フランジ１４をネジ１５で固定して行う。
その他、ケーシング５内に配設される他のメカ的な機能要素・電気的要素は未図示とし、装置と接続される電装部１６は、ケーシング５の外部に防水を施されて装着される。
以下、パッキン１７を挟んでカバー１８を装着し、アクチュエータを構成する。
また、ゼンマイユニットＣは、組み付け作業の容易性もありケーシング１９にゼンマイバネ２１を組み付けるシャフト２４支持用のボールベアリング２０を装着し、同シャフトには、同ゼンマイバネ用の装着溝２２とアクチュエータのウオーム固着シャフトの連結穴８に挿入する連結軸端２３が形成され、通電遮断時に巻き戻しを行う同ゼンマイバネを同装着溝に沿って装着し、該ボールベアリングに挿入する。次に、同ゼンマイバネの外側固定端２５部に固定軸２６を挿入しながら該ケーシングに軸端を挿入しつつ取り付け板２７とネジ２８にて固定したユニット構成となっている。
前記アクチュエータへの装着は、ウオーム固着シャフトの連結穴側の該ケーシング５の外側にパッキン１３とユニット取り付け板２９をネジ３０で固定し、パッキン３１を介し該ゼンマイユニットの該連結軸端をウオーム固着シャフトの連結穴に挿入しつつ、手動で一定量巻き込み（蓄圧）ネジ３２で固定した電動バルブ用アクチュエータ。
尚、図１０の通常アクチュエータＢを改造する場合は、フランジ３９を外してゼンマイユニットＣの組み付け作業の工程へ移行する。

ウオームを固着したシャフトを支持しているボールベアリング６部の防水構成において、パッキン１３のガイド溝Ｆをケーシング５と同ボールベアリングの外径部に形成し、従来の縁Ｅ部を無くすことにより、その分、同一スペース内での径大の同ボールベアリングが使用でき、負荷能力がアップする防水構造。

発明の効果

ゼンマイユニットおよびアクチュエータの組立性やメンテナンスが容易となる。
通常の電動開閉バルブ用アクチュエータを、最小限の改造で容易に提供可能となる。

本案アクチュエータを備えたバルブの側面図である。 同アクチュエータのカバー無しの正面図およびゼンマイユニットの側面図およびユニット取り付けのフランジおよびパッキンの側面図である。 ゼンマイユニットの側面図である。 ウオームシャフトのゼンマイユニット連結部を示すケーシング部の側面図である。 同ウオームシャフトのゼンマイユニット連結部を示す断面図である。 同ウオームシャフト部示す正面図である。 同ウオームシャフト部の外部道具との連結軸端を示すケーシング部の側面図である。 従来品におけるウオームシャフト部の防水構造を示す断面図である。 本案のウオームシャフト部の防水構造を示す断面図である。 ゼンマイ無しのアクチュエータを示す側面図である。 従来例のアクチュエータを示す側面図である。

符号の説明

Ａ バルブ １２ Ｏリングａ ３１ パッキン
Ｂ 電動バルブアクチュエータ １３ Ｏリングｂ ３２ ネジ
Ｃ ゼンマイユニット １４ フランジ ３３ ウオーム軸
Ｄ ガイド溝 １５ ネジ ３４ ゼンマイバネ
Ｅ 縁 １６ 電装部 ３５ ケーシング
Ｆ ガイド溝 １７ パッキン ３６ ケーシング
Ｇ 軸方向荷重 １８ カバー ３７ 減速体
Ｈ アクチュエータ １９ ケーシング ３８ モータ
１ モータ ２０ ボールベアリング ３９ フランジ
２ 平歯車減速体 ２１ ゼンマイバネ
３ ウオーム ２２ 装着溝
４ シャフト ２３ 連結軸端
５ ケーシング ２４ シャフト
６ ボールベアリング ２５ 固定端
７ 連結軸端 ２６ 固定軸
８ 連結穴 ２７ 取り付け板
９ ウオームホイール ２８ ネジ
１０ 出力軸 ２９ ユニット取り付け板
１１ 取り付け板 ３０ ネジ

Claims (2)

1. バルブＡの弁体の回転軸に連結される電動バルブ用アクチュエータＢ本体は、モータ１に平歯車減速体２を装着し、ウオーム３が固着されたシャフト４に連結し、同シャフトは、ケーシング５の両側面にてボールベアリング６により支持され、手動回転のために同ケーシングの外部にハンドル等と係合する連結軸端７が突き出ており、他端には外部機器と係合する連結穴８が設けられて同ケーシングの内部に納まる構造とし、該ウオームは、ウオームホイール９に噛合し、同ウオームホイールにはバルブの弁体回転軸に係合される出力軸１０が装着され、該ケーシングと取り付け板１１にて、軸両端をボールベアリング（未図示）で支持する。前記シャフト４を支持している該ボールベアリング部には、防水のためにＯリングａ１２・Ｏリングｂ１３・フランジ１４がネジ１５により該ケーシングの外側から装着され、制御用の電装部１６（詳細構造未図示）は、防水対策を施して該ケーシングに装着され、該ケーシングには、防水のためのパッキン１７とカバー１８が装着される。
   ゼンマイユニットＣは、ケーシング１９にボールベアリング２０を装着し、ゼンマイバネ２１用の装着溝２２とウオーム固着シャフトの該連結穴に挿入する連結軸端２３をもつシャフト２４に、通電遮断時に巻き戻しを行う該ゼンマイバネを溝に沿って装着し、該ボールベアリング部に挿入すると共に、該ゼンマイバネの外側固定端２５部に固定軸２６を挿入し、該ケーシングに軸端を装着し、取り付け板２７とネジ２８で固定する。
   電動バルブ用アクチュエータＢ本体への装着は、ユニット取り付け板２９をウオーム装着シャフトの連結穴８側の該ケーシング５外側にＯリングｂ１３を挟みネジ３０で固定し、パッキン３１を介して該ゼンマイユニットＣの連結軸端２３をウオーム装着シャフトの該連結穴８に挿入し、ネジ３２で該ゼンマイユニットＣを固定することを特徴とした電動バルブ用アクチュエータ。
2. 外部に開放された防水のためのシール方法において、パッキンのガイド溝Ｄをケーシング５とボールベアリング６の外径部で形成し、同一スペース内でのボールベアリングのランクをアップし、負荷能力をあげることを特徴とした電動バルブ用アクチュエータ。

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