JP2010025220A

JP2010025220A - Torque limiter and actuator loaded with the same

Info

Publication number: JP2010025220A
Application number: JP2008186944A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kazama; 正裕風間
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: JP5317171B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque limiter which can surely transmit power at a normal time, can surely block the transmission of the power by suppressing an abrupt rise of operation torque when an overload is generated, and also can largely secure a lift amount of a ball when the power transmission is blocked, in other words, can exhibit functionality due to its favorable stability when mounted to an actuator for a valve. SOLUTION: The torque limiter includes: the ball 13; a ball guide 11 having a groove 44 for allowing the ball 13 to move; and a clutch plate 27 to which the ball 13 is installed, and which transmits or blocks rotation with respect to the ball guide 11 by the ball 13. The torque limiter has a rounded-faced part 46 which transmits the rotation to the ball guide 11 by holding the ball 13 between the clutch plate 27 and itself at the normal time, and blocks the transmission of the rotation by the ride-over of the ball 13 while the ball rolls or slides when the overload is generated. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、クラッチ部分にボールを使用したトルクリミッタに関し、特に、バルブ用アクチュエータに好適なトルクリミッタとこのトルクリミッタを搭載したバルブ用アクチュエータに関する。 The present invention relates to a torque limiter using a ball for a clutch portion, and more particularly to a torque limiter suitable for a valve actuator and a valve actuator equipped with the torque limiter.

この種のトルクリミッタをバルブ用アクチュエータに搭載した場合、このバルブ用アクチュエータは、バルブへの異物の噛み込みなどにより出力軸に過負荷が加わったときにモータからの動力伝達を遮断して出力軸を保護でき、また、動力伝達時には、高い精度でトルクを伝達し、トルク調整も容易であるため高い精度で弁体を駆動制御できるようになっている。このため、トルクリミッタは、特に大型をはじめとするバルブ用アクチュエータに搭載されることが多い。 When this type of torque limiter is mounted on a valve actuator, this valve actuator shuts off the power transmission from the motor when an overload is applied to the output shaft due to foreign matter being caught in the valve. Further, when transmitting power, torque is transmitted with high accuracy and torque adjustment is easy, so that the valve body can be driven and controlled with high accuracy. For this reason, the torque limiter is often mounted on a valve actuator including a large size.

このようなトルクリミッタとしては、例えば、特許文献１のオーバーロードクラッチや特許文献２のボールクラッチがある。同文献１、２のトルクリミッタにおいては、図９に示すように、ボール１はボールガイド２の上を移動し、このボールガイド２には直線状の傾斜部３と平面部４が設けられ、この傾斜部３と平面部４とを結ぶ接続部分にはエッジ状の角部５が形成されている。また、ボール１は、ボールガイド２との他方側において図示しないボール保持板に保持されている。 Examples of such a torque limiter include an overload clutch disclosed in Patent Document 1 and a ball clutch disclosed in Patent Document 2. In the torque limiters of Documents 1 and 2, as shown in FIG. 9, the ball 1 moves on the ball guide 2, and the ball guide 2 is provided with a linear inclined portion 3 and a plane portion 4. An edge-shaped corner 5 is formed at a connecting portion connecting the inclined portion 3 and the flat portion 4. The ball 1 is held by a ball holding plate (not shown) on the other side of the ball guide 2.

また、特許文献３のトルクリミターでは、ボールガイドのＶ溝（ポケット部）におけるテーパ面が第１、第２傾斜面の２段の傾斜面として形成されている。同文献３は、この２段構成の傾斜面により、傾斜面同士の交差角度や、傾斜面と平面部との交差角度が大きくなっている。 Further, in the torque limiter of Patent Document 3, the tapered surface in the V groove (pocket portion) of the ball guide is formed as a two-step inclined surface of the first and second inclined surfaces. In the literature 3, the two-stage inclined surface increases the intersection angle between the inclined surfaces and the intersection angle between the inclined surface and the plane portion.

特公平６−１０８６号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-1086 特公平７−３７８１７号公報Japanese Patent Publication No. 7-37817 特開２００７−３２７５７１号公報JP 2007-327571 A

しかしながら、特許文献１、２のトルクリミッタをバルブ用アクチュエータに搭載した場合、過負荷発生時にボールの移動が不安定になり、動力伝達の遮断が確実におこなわれずに誤作動を生じることがあった。このときのボールの動作を、図９において説明する。 However, when the torque limiter disclosed in Patent Documents 1 and 2 is mounted on a valve actuator, the movement of the ball becomes unstable when an overload occurs, and the power transmission may not be interrupted reliably, resulting in a malfunction. . The operation of the ball at this time will be described with reference to FIG.

図９（ａ）において、特許文献１、２のトルクリミッタは、過負荷発生時にボール１が傾斜部３を移動し、角部５を通過した後に平面部４に移動することにより動力伝達の遮断がおこなわれるようになっている。先ず、ボール１が傾斜部３を移動する際には、ボール１と傾斜部３との接触位置Ｐ１は、ボール１の移動方向に対して変化せず、ボール１の最下点Ｂから角度θ傾いた位置となる。 In FIG. 9A, the torque limiters disclosed in Patent Documents 1 and 2 block the power transmission by moving the ball 1 to the flat portion 4 after moving the inclined portion 3 and passing the corner portion 5 when an overload occurs. Is to be performed. First, when the ball 1 moves on the inclined portion 3, the contact position P 1 between the ball 1 and the inclined portion 3 does not change with respect to the moving direction of the ball 1, and the angle θ from the lowest point B of the ball 1. Tilt position.

続いて、図９（ｂ）に示すように、ボール１が角部５に達すると、接触位置がＰ２の位置となり、ボール１は、接触位置Ｐ２が最下点Ｂの位置に移りながら、この接触位置Ｐ２を中心として瞬間的に回転する。このため、ボール１は、ボールガイド２の上の転動や摺動を伴うことなく瞬間的に二点鎖線の位置まで上昇移動する。
この瞬間的なボール１の移動により、作動トルクが瞬間的に急上昇するため、ボール１を弾発付勢している図示しないスプリングが反応できずにボール１を押し戻して動力伝達の遮断ができなくなることがある Subsequently, as shown in FIG. 9 (b), when the ball 1 reaches the corner 5, the contact position becomes the position P2, and the ball 1 moves to the position of the lowest point B while the contact position P2 moves to the position of the lowest point B. It rotates instantaneously around the contact position P2. For this reason, the ball 1 instantaneously moves up to the position of the two-dot chain line without rolling or sliding on the ball guide 2.
This momentary movement of the ball 1 causes the operating torque to rise suddenly, so that a spring (not shown) that is elastically energizing the ball 1 cannot react to push the ball 1 back to interrupt power transmission. Sometimes

また、上記のように、ボール１が傾斜部３を移動する際には接触位置Ｐ１が変化しないため、スプリングの弾発付勢力は、ボール１が角部５に達するまで比例的に増加することになる。このため、ボール１は、弾発付勢力によって押し戻され易くなっている。また、ボール１の押し戻しを防ぐためにスプリングの弾発付勢力を小さくすると、ボール１を傾斜部３に保持する力が弱くなるため、所定のトルクに達する前に動力伝達が遮断される危険性が生じる。また、長期に亘ってこのトルクリミッタを使用した場合にも、角部５の摩耗が激しくなって所定トルク以下で動力伝達の遮断がおこなわれることがある。 Further, as described above, when the ball 1 moves on the inclined portion 3, the contact position P 1 does not change, so that the spring urging force of the spring increases proportionally until the ball 1 reaches the corner portion 5. become. For this reason, the ball 1 is easily pushed back by the bullet urging force. Further, if the spring urging force of the spring is reduced to prevent the ball 1 from being pushed back, the force for holding the ball 1 on the inclined portion 3 becomes weak, so that there is a risk that the power transmission is interrupted before reaching the predetermined torque. Arise. Further, even when this torque limiter is used for a long period of time, the corner portion 5 may be heavily worn, and the power transmission may be interrupted at a predetermined torque or less.

更に、このトルクリミッタは、ボール１が傾斜部３を十分に助走することなく直ちに角部５を乗り越えて平面部４に進む構造であるためスプリングの弾発力が弱く設定され、且つ、ボール１が角部５を乗り越えることができるようにするために傾斜部３の深さが浅く形成されている。この構造により、ボール１が角部５を乗り越えるときのボールガイド２に対するボール保持板のリフト量が小さくなっていた。 Further, since this torque limiter has a structure in which the ball 1 immediately goes over the corner portion 5 and proceeds to the plane portion 4 without sufficiently running up the inclined portion 3, the spring elasticity is set to be weak, and the ball 1 Is formed so that the depth of the inclined portion 3 is shallow. With this structure, the lift amount of the ball holding plate with respect to the ball guide 2 when the ball 1 gets over the corner portion 5 is small.

以上の理由により、同文献１、２のトルクリミッタをバルブ用アクチュエータに搭載した場合、動力伝達の遮断が確実におこなわれずに出力軸に負荷が加わり続けて故障の原因となったり、或は、通常の動力伝達時に動力伝達の遮断がおこなわれてバルブ駆動時に停止する危険性があった。また、ボール保持板のリフト量が小さいと、このリフト量を利用したリミットスイッチ等による動力遮断の検出が難しくなったり、利用できるリミットスイッチが限定されるという問題があった。 For the above reasons, when the torque limiter described in the literatures 1 and 2 is mounted on the valve actuator, the power transmission is not reliably interrupted and a load is continuously applied to the output shaft, which may cause a failure, or There is a danger that the power transmission is interrupted during normal power transmission and stops when the valve is driven. In addition, if the lift amount of the ball holding plate is small, there is a problem that it is difficult to detect power interruption by a limit switch using the lift amount, or limit switches that can be used are limited.

一方、特許文献３は、２段の傾斜面を設けることにより、この傾斜面をボールが移動するときの衝撃を小さくし、また、摩耗や変形を生じ難くしようとするものである。しかし、同文献３は、ボールがエッジ状の角部を乗り越える構造である以上、同文献１、２と同様に瞬間的な作動トルクの急上昇を防ぐことは難しい。
また、このトルクリミターは、テーパ面が２段に形成されていることから、作動トルクの急上昇が生ずる部位が２箇所に増えてしまうことに加え、第２傾斜面が浅い傾斜角によって設けられているためボールがこの部分で進退を繰り返して動作が不安定になるおそれもある。
これらの理由により、同文献３のトルクリミターもバルブ用アクチュエータに適用することには適していない。 On the other hand, Patent Document 3 intends to reduce the impact when a ball moves on this inclined surface by providing two steps of inclined surfaces, and to prevent wear and deformation. However, since the document 3 has a structure in which the ball goes over the edge-shaped corner, it is difficult to prevent an instantaneous increase in the operating torque as in the documents 1 and 2.
In addition, since the torque limiter is formed in two stages, the second inclined surface is provided with a shallow inclination angle in addition to the fact that the number of portions where the operating torque rapidly increases is increased to two. Therefore, there is a possibility that the ball repeats advancing and retreating at this portion and the operation becomes unstable.
For these reasons, the torque limiter disclosed in Document 3 is not suitable for application to a valve actuator.

本発明は、従来の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、通常時には確実に動力を伝達できると共に、過負荷発生時には作動トルクの急上昇を抑制して確実に動力伝達を遮断でき、しかも、動力伝達の遮断時にはボールのリフト量を大きく確保できるトルクリミッタであり、バルブ用アクチュエータに搭載したときには、優れた安定性によりその機能性を発揮できるトルクリミッタとこれを搭載したバルブ用アクチュエータを提供することにある。 The present invention has been developed in order to solve the conventional problems. The purpose of the present invention is to transmit power reliably during normal operation and to reliably suppress sudden increase in operating torque when overload occurs. This is a torque limiter that can shut off power transmission, and can secure a large ball lift when power transmission is cut off.When mounted on a valve actuator, this torque limiter can exhibit its functionality with excellent stability. The object is to provide an on-board valve actuator.

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボールと、このボールが移動可能な溝部を有するボールガイドと、ボールが装着され、このボールによりボールガイドとの回転を伝達又は遮断するクラッチ板とを有するトルクリミッタにおいて、ボールガイドに、通常時にはクラッチ板との間にボールを保持して回転を伝達すると共に、過負荷発生時にはボールが転動又は摺動しながら乗り上げて回転伝達を遮断するアール面部を設けたトルクリミッタである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a ball, a ball guide having a groove part to which the ball can move, and a clutch on which the ball is mounted and which transmits or blocks rotation with the ball guide. In a torque limiter with a plate, the ball guide normally holds the ball between the clutch plate and transmits rotation, and when overload occurs, the ball rides while rolling or sliding to block rotation transmission. A torque limiter provided with a rounded surface portion.

請求項２に係る発明は、ボールガイドに、回転方向に対して傾斜する斜面部を有する溝部とこの溝部の頂部側に平面部とを設け、アール面部を溝部から平面部に向けて連設したトルクリミッタである。 In the invention according to claim 2, the ball guide is provided with a groove portion having a slope portion inclined with respect to the rotation direction and a flat portion on the top side of the groove portion, and the rounded surface portion is continuously provided from the groove portion toward the flat portion. Torque limiter.

請求項３に係る発明は、溝部側におけるアール面部の始点を、回転伝達時のボールの近傍位置に配置したトルクリミッタである。 The invention according to claim 3 is a torque limiter in which the starting point of the rounded surface portion on the groove portion side is disposed in the vicinity of the ball at the time of rotation transmission.

請求項４に係る発明は、ボールが溝部に収納されたときのこのボールの下方頂部から、ボールが平面部に乗り上げたときのこのボールの下方頂部までのボールガイドにおける軸方向の長さを、ボールガイドとクラッチ板とが離間するときの離間距離としたトルクリミッタである。 The invention according to claim 4 is the axial length of the ball guide from the lower top of the ball when the ball is housed in the groove to the lower top of the ball when the ball rides on the flat surface. The torque limiter is a separation distance when the ball guide and the clutch plate are separated.

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のトルクリミッタをバルブ用アクチュエータに搭載したトルクリミッタである。 The invention according to claim 5 is a torque limiter in which the torque limiter according to any one of claims 1 to 4 is mounted on a valve actuator.

請求項１に係る発明によると、通常時には確実に動力を伝達でき、また、過負荷発生時には作動トルクの急上昇を抑制して確実に動力伝達を遮断できるトルクリミッタである。しかも、動力伝達の遮断時にはボールのリフト量を大きく確保できるため、この動力遮断をリミットスイッチ等を用いて容易に検出でき、例えば、バルブ用アクチュエータに搭載したときに優れた安定性によりその機能性を発揮できるトルクリミッタである。 According to the first aspect of the present invention, the torque limiter can reliably transmit power during normal operation, and can reliably block power transmission by suppressing a sudden increase in operating torque when an overload occurs. In addition, when the power transmission is interrupted, a large amount of ball lift can be secured, so this power interrupt can be easily detected by using a limit switch, etc. It is a torque limiter that can exhibit

請求項２に係る発明によると、動力伝達時から動力遮断時にかけてスムーズに動作でき、また、簡単な加工により容易に製作できるトルクリミッタである。 According to the second aspect of the present invention, the torque limiter can operate smoothly from the time of power transmission to the time of power interruption, and can be easily manufactured by simple processing.

請求項３に係る発明によると、動力伝達の遮断時においてボールが移動する際に作動トルクが急上昇することを抑えて、安定して動作するトルクリミッタである。 According to the third aspect of the present invention, the torque limiter operates stably while suppressing a sudden increase in operating torque when the ball moves when power transmission is interrupted.

請求項４に係る発明によると、動力伝達の遮断時にボールが溝部のアール面部を移動することでボールガイドとクラッチ板とを緩やかに離間させることができ、長い離間距離を利用して動力遮断時の信号を正確に検出できるトルクリミッタである。 According to the invention of claim 4, the ball guide and the clutch plate can be gently separated by moving the rounded surface portion of the groove portion when the power transmission is interrupted, and when the power is interrupted using a long separation distance. This is a torque limiter that can accurately detect the signal.

請求項５に係る発明によると、動力伝達時には高精度によりバルブを回転制御でき、また、過負荷発生時にはモータからの動力伝達を遮断して出力軸を保護して、優れた機能性を発揮しながら安全に使用できるトルクリミッタを搭載したバルブ用アクチュエータである。更に、このトルクリミッタを搭載したバルブ用アクチュエータは、大型であってもよい。 According to the invention of claim 5, when the power is transmitted, the rotation of the valve can be controlled with high accuracy, and when the overload occurs, the power transmission from the motor is interrupted to protect the output shaft, thereby exhibiting excellent functionality. It is a valve actuator equipped with a torque limiter that can be used safely. Furthermore, the valve actuator equipped with this torque limiter may be large.

以下に、本発明におけるトルクリミッタとこのトルクリミッタを搭載したバルブ用アクチュエータの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
バルブ用アクチュエータ本体１４は、モータ１５と、このモータ１５からの回転を減速する１次側のギア１６やピニオン部材１７等を有する歯車減速機構１８と、歯車減速機構１８からの回転を出力する図示しない出力軸とを有している。モータ１５の回転は、歯車減速機構１８を介して出力軸に伝達される。出力軸は、図示しないバルブのステムと接続されており、この出力軸の回転は、ステムと接続された図示しない弁体に伝達される。これにより、バルブが開閉又は中間開度に制御可能となる。
本発明のトルクリミッタは、このバルブ用アクチュエータ本体１４に搭載されることに適しており、例えば、このバルブ用アクチュエータ本体１４のギア１６と歯車減速機構１８の中間段に配設される中間歯車２０との間に搭載される。 Hereinafter, an embodiment of a torque limiter according to the present invention and a valve actuator equipped with the torque limiter will be described in detail with reference to the drawings.
The valve actuator body 14 outputs a motor 15, a gear reduction mechanism 18 having a primary gear 16 and a pinion member 17 that decelerates rotation from the motor 15, and rotation output from the gear reduction mechanism 18. Output shaft. The rotation of the motor 15 is transmitted to the output shaft via the gear reduction mechanism 18. The output shaft is connected to a stem of a valve (not shown), and the rotation of the output shaft is transmitted to a valve body (not shown) connected to the stem. Thereby, the valve can be controlled to open / close or to an intermediate opening.
The torque limiter of the present invention is suitable for being mounted on the valve actuator main body 14. For example, the intermediate gear 20 disposed at the intermediate stage between the gear 16 of the valve actuator main body 14 and the gear reduction mechanism 18. It is mounted between.

トルクリミッタ本体１０は、クラッチユニット２１と、ピニオンユニット２２とを有している。
クラッチユニット２１は、ギア１６の回転軸であるシャフト２３の上部にキー２４を介して設けられ、クラッチ部１２と、スプリング部２５、及びカム部２６とを有している。 The torque limiter body 10 includes a clutch unit 21 and a pinion unit 22.
The clutch unit 21 is provided on the upper portion of a shaft 23 that is a rotation shaft of the gear 16 via a key 24, and includes a clutch portion 12, a spring portion 25, and a cam portion 26.

クラッチ部１２は、ギア１６とピニオン部材１７との間に後述のボールガイド１１と同軸に回転可能に設けられ、このボールガイド１１の回転を伝達又は遮断するクラッチ板２７と、クラッチ板２７の上面の凸部２８に装着された環状の磁性体２９により構成される。クラッチ板２７は、下面側に略半球凹状のボール収容部３０が複数箇所に等間隔に形成され、このボール収容部３０にボール１３が回転可能に装着されている。 The clutch portion 12 is provided between the gear 16 and the pinion member 17 so as to be rotatable coaxially with a ball guide 11 described later, a clutch plate 27 that transmits or blocks the rotation of the ball guide 11, and an upper surface of the clutch plate 27. It is comprised by the cyclic | annular magnetic body 29 with which the convex part 28 was mounted | worn. The clutch plate 27 has a substantially hemispherical concave ball receiving portion 30 formed at a plurality of locations on the lower surface side at equal intervals, and the ball 13 is rotatably mounted on the ball receiving portion 30.

ボール１３は金属製であり、クラッチ板２７に装着された状態でこのクラッチ板２７とボールガイド１１との間に位置している。ボール１３は、クラッチ板２７を常に水平状態に維持し、傾くことを防止するために３個以上の個数とすることがよい。 The ball 13 is made of metal, and is positioned between the clutch plate 27 and the ball guide 11 while being attached to the clutch plate 27. The number of balls 13 is preferably three or more in order to keep the clutch plate 27 in a horizontal state and prevent it from tilting.

磁性体２９は、磁石からなり、ボール収容部３０付近に配置されることにより、ボール１３を磁力により磁着（吸着）してクラッチ板２７に保持する機能を有している。これにより、バルブ用アクチュエータ本体１４を組付ける際にボール１３をクラッチ部１２と一体化できるようになっている。また、後述するように、手動操作時にも、ボール１３はクラッチ板２７に保持された状態が維持されるようになっている。 The magnetic body 29 is made of a magnet, and has a function of holding the ball 13 on the clutch plate 27 by being magnetized (adsorbed) by a magnetic force by being arranged in the vicinity of the ball housing portion 30. Thereby, the ball 13 can be integrated with the clutch portion 12 when the valve actuator body 14 is assembled. Further, as will be described later, the state in which the ball 13 is held by the clutch plate 27 is maintained even during manual operation.

スプリング部２５は、ナット３２とスプリング押え３３とスプリング部材３４とにより構成される。ナット３２は、シャフト２３の上部に形成されたおねじ部２３ａに螺合されている。また、スプリング押え３３は、シャフト２３の外周側に装着され、且つ、ナット３２の下面に当接した状態で配置されている。スプリング部材３４は、異線形ばね形状により短く形成され、スプリング押え３３とクラッチ板２７との間に弾発付勢した状態で装着されている。スプリング部２５は、スプリング部材３４の弾発付勢力によりクラッチ板２７をピニオンユニット２２側に押圧しており、この押圧力は、ナット３２の締め込み具合を変えることにより調整可能になっている。トルクリミッタ本体１０が回転伝達を遮断するときの作動トルクは、スプリング部材３４の弾発付勢力に比例するようになっている。 The spring portion 25 includes a nut 32, a spring retainer 33, and a spring member 34. The nut 32 is screwed into a male screw portion 23 a formed on the upper portion of the shaft 23. The spring retainer 33 is mounted on the outer peripheral side of the shaft 23 and is disposed in contact with the lower surface of the nut 32. The spring member 34 is formed in a short shape due to the shape of the non-linear spring, and is mounted between the spring retainer 33 and the clutch plate 27 in a state of being elastically biased. The spring portion 25 presses the clutch plate 27 toward the pinion unit 22 by the elastic urging force of the spring member 34, and this pressing force can be adjusted by changing the tightening degree of the nut 32. The operating torque when the torque limiter main body 10 interrupts rotation transmission is proportional to the elastic urging force of the spring member 34.

ピニオンユニット２２は、ギア１６とクラッチユニット２１との中間位置であり、且つ、シャフト２３の外周側に配設されている。本実施形態では、図のように、クラッチユニット２１を上方側、ピニオンユニット２２を下方側に配置することで、歯車減速機構１８と図示しない制御用スイッチ類の区画を分けて、調整作業をしやすくしているが、この配置は逆であってもよい。ピニオンユニット２２は、ピニオン部材１７とボールガイド１１とを有している。 The pinion unit 22 is an intermediate position between the gear 16 and the clutch unit 21 and is disposed on the outer peripheral side of the shaft 23. In the present embodiment, as shown in the figure, the clutch unit 21 is arranged on the upper side and the pinion unit 22 is arranged on the lower side, so that the gear reduction mechanism 18 and the control switches (not shown) are separated and adjusted. Although this is easy, this arrangement may be reversed. The pinion unit 22 includes a pinion member 17 and a ball guide 11.

ピニオン部材１７は、図示しないベアリングを介してシャフト２３に回転自在に取付けられ、かつ、中間歯車２０と噛合して取付けられている。 The pinion member 17 is rotatably attached to the shaft 23 via a bearing (not shown) and is engaged with the intermediate gear 20.

ボールガイド１１は、図３、４に示すように、ピニオン部材１７の上面側に取付ねじ４３により固定され、クラッチ部１２の出力側に回転軸２３を中心に回転可能に設けられる。また、この回転軸２３には、ボール１３が移動可能な溝部４４が設けられている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the ball guide 11 is fixed to the upper surface side of the pinion member 17 by a mounting screw 43, and is provided on the output side of the clutch portion 12 so as to be rotatable around the rotation shaft 23. Further, the rotating shaft 23 is provided with a groove portion 44 through which the ball 13 can move.

溝部４４は、略Ｖ字形状に形成され、所定間隔で形成されている。本実施形態においては、この溝部４４は、ボール１３の個数に対応してボールガイド１１の３箇所に形成されている。溝部４４には、回転方向に対して傾斜する斜面部４７と、頂部側においては平面部４５とが形成され、この溝部４４から平面部４５に向けてアール面部４６が連設されている。 The groove portions 44 are formed in a substantially V shape and are formed at a predetermined interval. In the present embodiment, the groove 44 is formed at three locations on the ball guide 11 corresponding to the number of balls 13. The groove portion 44 is formed with a slope portion 47 that is inclined with respect to the rotation direction and a flat surface portion 45 on the top side, and a rounded surface portion 46 is continuously provided from the groove portion 44 toward the flat surface portion 45.

上記のように構成されることで、トルクリミッタ本体１０は、通常時には、スプリング部材３４の押圧により溝部４４とクラッチ板２７との間にボール１３を保持してクラッチ部１２からボールガイド１１に回転を伝達する。また、出力軸に過負荷が生じた時には、クラッチ部１２に対してボールガイド１１が回転しようとする作動トルクが発生してボール１３がアール面部４６を乗り上げることにより、ボールガイド１１とクラッチ部１２との回転伝達が遮断される。このとき、ボール１３は、アール面部４６を転動又は摺動するように平面部４５まで移動する。
また、ボール１３の乗り上げにより、クラッチ板２７がカム部２６側に移動したときには、クラッチ板２７とカム部２６とが磁性体２９により磁着するようになっている。 With the configuration described above, the torque limiter body 10 normally rotates from the clutch portion 12 to the ball guide 11 while holding the ball 13 between the groove portion 44 and the clutch plate 27 by the pressing of the spring member 34. To communicate. Further, when an overload is generated on the output shaft, an operating torque is generated to rotate the ball guide 11 with respect to the clutch portion 12, and the ball 13 rides on the round surface portion 46, whereby the ball guide 11 and the clutch portion 12. Rotational transmission with is interrupted. At this time, the ball 13 moves to the flat surface portion 45 so as to roll or slide on the round surface portion 46.
Further, when the clutch plate 27 moves toward the cam portion 26 due to the riding of the ball 13, the clutch plate 27 and the cam portion 26 are magnetized by the magnetic material 29.

アール面部４６の溝部４４側における始点Ｓは、回転伝達時にボール１３が位置する近傍位置に配設されている。これにより、斜面部４７が短く形成され、過負荷発生時において、ボール１３が溝部４４からアール面部４６に迅速に移動できるようになっている。 The starting point S on the side of the groove portion 44 of the rounded surface portion 46 is disposed in the vicinity where the ball 13 is located during rotation transmission. Thereby, the slope part 47 is formed short, and the ball 13 can move quickly from the groove part 44 to the round surface part 46 when an overload occurs.

また、図２において、ボール１３が溝部４４に収納されたときのこのボール１３の下方頂部Ｃから、ボール１３が平面部４５に乗り上げたときのこのボール１３の下方頂部Ｃまでのボールガイド１１における軸方向の長さを、ボールガイド１１とクラッチ板２７とが離間するときの離間距離としている。 In FIG. 2, in the ball guide 11 from the lower top C of the ball 13 when the ball 13 is received in the groove 44 to the lower top C of the ball 13 when the ball 13 rides on the flat surface 45. The length in the axial direction is the separation distance when the ball guide 11 and the clutch plate 27 are separated.

ここで、アール面部４６とボール１３との関係を記す。図７において、アール面部４６の円弧の半径をＲ、ボール半径をｒとすると、円弧半径Ｒが大きいほどボール１３がアール面部４６を乗り上げるときの上昇速度が低下し、ボール半径ｒが小さいほどこの上昇速度が低下する。また、ボール半径ｒを大きくした場合、円弧半径Ｒを同率で大きくすることによってボールが円弧半径Ｒを移動するときの速度を一定の水準に保てるようになっている。
また、離間距離Ｌを大きくする場合や、大きい作動トルクで作動させる際にヘルツ応力（ボール１３とアール面部４６とが押付けられたときにその接触点に働く集中応力）を下げたい場合には、ボール半径ｒを大きくすることが有効である。 Here, the relationship between the rounded surface portion 46 and the ball 13 will be described. In FIG. 7, assuming that the radius of the arc of the rounded surface portion 46 is R and the radius of the ball is r, the larger the arc radius R, the lower the rising speed when the ball 13 rides on the rounded surface portion 46. Increases the speed. When the ball radius r is increased, the speed at which the ball moves along the arc radius R can be maintained at a constant level by increasing the arc radius R at the same rate.
When the separation distance L is increased or when it is desired to reduce Hertz stress (concentrated stress acting on the contact point when the ball 13 and the round surface portion 46 are pressed) when operating with a large operating torque, It is effective to increase the ball radius r.

図７（ａ）においては、円弧半径Ｒ＝ボール半径ｒ×１０とした場合を示している。この場合、作動トルクが上昇しやすくなる斜面部４６の長さｈ１が短くなることで作動トルクが比例的に上昇する範囲が小さくなる。
一方、図７（ｂ）においては、円弧半径Ｒ＝ボール半径ｒ×２とした場合を示している。この場合、斜面部４６の長さｈ２が図７（ａ）に比較して長くなることで作動トルクが比例的に上昇する範囲が大きくなる。 FIG. 7A shows a case where the arc radius R = ball radius r × 10. In this case, the range in which the operating torque rises proportionally is reduced by shortening the length h1 of the slope 46 where the operating torque is likely to rise.
On the other hand, FIG. 7B shows a case where the arc radius R = the ball radius r × 2. In this case, the range in which the operating torque is proportionally increased is increased by increasing the length h2 of the inclined surface portion 46 as compared with FIG.

このように、作動トルクは、斜面部４７の長さに比例して上昇するため、図７（ｂ）のように、斜面部４７に対してアール面部４６の割合が少ない場合には、高負荷で使用する場合などに負荷が増減してボール１３が斜面部４７を繰り返し移動することがある。このため、この動作域内で摩耗が激しくなる。
これに対し、図７（ａ）のように、斜面部４７に対してアール面部４６の割合が多い場合には、このアール面部４６までのボール１３の移動量が少なくなり、ボール１３の無駄な移動が最小限に抑えられる。そのため、ボール１３の変位及び速度が一定水準に近づいて安定して作動し、耐久性の向上が図られる。 As described above, the operating torque increases in proportion to the length of the slope portion 47. Therefore, when the ratio of the radius surface portion 46 to the slope portion 47 is small as shown in FIG. For example, the load may increase or decrease, and the ball 13 may repeatedly move on the slope portion 47. For this reason, wear becomes intense within this operating range.
On the other hand, as shown in FIG. 7A, when the ratio of the round surface portion 46 to the slope portion 47 is large, the movement amount of the ball 13 to the round surface portion 46 is reduced, and the ball 13 is wasted. Movement is minimized. Therefore, the displacement and speed of the ball 13 approach a certain level and operate stably, thereby improving the durability.

従って、円弧半径Ｒは、ボール半径ｒに対して大きく形成して斜面部４７を短くし、アール面部４６の始点Ｓを回転遮断時のボール１３の移動開始位置にできるだけ近づけることが望ましい。この場合、斜面部４７を設けること無く、溝部４４に続けて直接アール面部４６を設けるようにしてもよい。更に、円弧半径Ｒは、スプリング部材３４の弾発付勢力やクラッチ板２７の回転速度等にも基づいて設定するようにし、ボール１３が溝部４４を確実に乗り越えるように設定する。
また、離間距離Ｌは、ボール１３が溝部４４におけるアール面部４６を移動する距離とボール１３の直径とにより影響を受けるため、これらを適宜設定して必要なリフト量を確保する必要もある。 Therefore, it is desirable that the arc radius R is formed larger than the ball radius r to shorten the slope portion 47 and make the starting point S of the rounded surface portion 46 as close as possible to the movement start position of the ball 13 when rotation is blocked. In this case, the curved surface portion 46 may be provided directly after the groove portion 44 without providing the slope portion 47. Further, the arc radius R is set based on the elastic biasing force of the spring member 34, the rotational speed of the clutch plate 27, and the like, and is set so that the ball 13 surely gets over the groove 44.
Further, since the separation distance L is affected by the distance that the ball 13 moves on the round surface portion 46 in the groove portion 44 and the diameter of the ball 13, it is necessary to appropriately set these to ensure a necessary lift amount.

本実施形態においては、ボール半径ｒ：円弧半径Ｒを１：５以上とし、これにより、リフト量を大きく確保でき、また、ヘルツ応力を下げて安定した動作を行い得るようになっている。更に、図７（ｂ）において、斜面部４７の平面部４５からの角度を圧力角αとし、この圧力角αが例えば３０°である場合には、圧力角３０°の斜面部４７をボール１３が乗り上げる上昇速度と円弧半径Ｒをボール１３が乗り上げるときの上昇速度の最大値とを同等にするために、ボール半径ｒ：円弧半径Ｒを１：２以上に設けようにする。 In the present embodiment, the ball radius r: arc radius R is set to 1: 5 or more, so that a large lift amount can be secured, and a stable operation can be performed by reducing the Hertz stress. Further, in FIG. 7B, the angle of the inclined surface portion 47 from the flat surface portion 45 is a pressure angle α, and when the pressure angle α is, for example, 30 °, the inclined surface portion 47 having a pressure angle of 30 ° is moved to the ball 13. Is set to be equal to or greater than 1: 2 in order to make the rising speed at which the ball 13 rides and the arc radius R equal to the maximum value of the rising speed when the ball 13 rides.

なお、カム部２６は、環状のカム部材５０とピン５１とにより構成される。カム部材５０は、断面逆Ｌ字型の上カム板５３と、板状の下カム板５４からなり、上カム板５３の下部に形成された段部５３ａに下カム板５４を係止することにより、断面コの字型の開口部５５が外周側に向けて形成される。上カム板５３と下カム板５４は、シャフト２３の軸方向に配置された２本のねじ５６、５６により固定されている。ピン５１は、カム部材５０の上面に装着され、カム部材５０の回転とともに円周方向に移動してリミットスイッチ５８と接触するようになっている。これにより、カム部２６は、過負荷発生時にクラッチ部１２と連動して、このクラッチ部１２の回転方向に回転してリミットスイッチ５８を作動できるようになっている。また、カム部２６は、保持部材６０により保持されている。 The cam portion 26 includes an annular cam member 50 and a pin 51. The cam member 50 includes an upper cam plate 53 having an inverted L-shaped cross section and a plate-like lower cam plate 54, and the lower cam plate 54 is locked to a step portion 53 a formed at a lower portion of the upper cam plate 53. Thus, a U-shaped opening 55 having a U-shaped cross section is formed toward the outer peripheral side. The upper cam plate 53 and the lower cam plate 54 are fixed by two screws 56, 56 arranged in the axial direction of the shaft 23. The pin 51 is mounted on the upper surface of the cam member 50 and moves in the circumferential direction along with the rotation of the cam member 50 so as to come into contact with the limit switch 58. Thereby, the cam part 26 can operate | move to the rotation direction of this clutch part 12, and can operate the limit switch 58 in response to the clutch part 12 at the time of an overload occurrence. The cam portion 26 is held by a holding member 60.

保持部材６０は、略環状に形成され、取付ボルト６１によりアクチュエータ１４のベース体６２に固定されている。保持部材６０には２条の図示しない円弧状溝が形成され、これらの円弧状溝は、同じ形状になっている。円弧状溝には、上記の２本のねじが挿入され、これにより、カム部材５０が保持部材６０に対して円弧状溝の範囲内において回転自在に保持されている。しかも、カム部材５０は、外周面側が保持部材５０の内周面側に接することにより芯出し保持され、径方向への振れが防がれている。 The holding member 60 is formed in a substantially annular shape, and is fixed to the base body 62 of the actuator 14 by mounting bolts 61. Two circular arc grooves (not shown) are formed in the holding member 60, and these arc grooves have the same shape. The two screws described above are inserted into the arc-shaped groove, whereby the cam member 50 is held rotatably with respect to the holding member 60 within the range of the arc-shaped groove. In addition, the cam member 50 is centered and held when the outer peripheral surface side is in contact with the inner peripheral surface side of the holding member 50, thereby preventing the deflection in the radial direction.

保持部材５０におけるねじと円弧状溝の非回転規制側との間には、図示しない２つの戻りばねが装着されている。戻りばねは、等しい弾発力であり、一端側が円弧状溝の非回転規制側の端部側に固定されている。この戻りばねにより、カム部を自動復帰させている。 Two return springs (not shown) are mounted between the screw in the holding member 50 and the non-rotation restricting side of the arc-shaped groove. The return spring has the same elastic force, and one end side is fixed to the end portion side of the arcuate groove on the non-rotation restricting side. The cam is automatically returned by this return spring.

続いて、本発明のトルクリミッタとこれを搭載したバルブ用アクチュエータの上記実施形態における動作並びに作用を説明する。
図１のバルブ用アクチュエータ本体１４において、モータ１５を回転させると、この回転力は、ギア１６、シャフト２３、キー２４、クラッチ板２７、ボール１３、ピニオンユニット２２を介して、中間歯車２０を経由して出力軸に伝達される。
このとき、トルクリミッタ本体１０により動力が伝達される。その際、クラッチ部１２は、スプリング部２５により押し下げられ、クラッチ板２７に装着されたボール１３は、ピニオンユニット２２のボールガイド１１の溝部４４に嵌合している。
これにより、バルブ用アクチュエータ本体１４は、動力伝達状態を維持することができ、出力軸が所定回転量で回転してバルブを開閉制御できる。 Next, the operation and action of the torque limiter of the present invention and the valve actuator equipped with the torque limiter in the above embodiment will be described.
In the valve actuator main body 14 of FIG. 1, when the motor 15 is rotated, this rotational force is transmitted via the intermediate gear 20 via the gear 16, shaft 23, key 24, clutch plate 27, ball 13, and pinion unit 22. And transmitted to the output shaft.
At this time, power is transmitted by the torque limiter body 10. At that time, the clutch portion 12 is pushed down by the spring portion 25, and the ball 13 attached to the clutch plate 27 is fitted in the groove portion 44 of the ball guide 11 of the pinion unit 22.
Thereby, the valve actuator main body 14 can maintain the power transmission state, and the output shaft can be rotated by a predetermined rotation amount to control the opening and closing of the valve.

なお、カム部２６は、上カム板５３が保持部材６０に下側で支えられて中吊り状態となり、クラッチ板２７から離間した状態になっている。このため、図において、シャフト２３が回転したときに、クラッチ部１２は、ボール１３を介してピニオンユニット２２と共に回転するが、カム部２６は回転しない。 The cam portion 26 is in a suspended state with the upper cam plate 53 supported by the holding member 60 on the lower side, and is separated from the clutch plate 27. Therefore, in the drawing, when the shaft 23 rotates, the clutch portion 12 rotates together with the pinion unit 22 via the ball 13, but the cam portion 26 does not rotate.

いま、図２において、バルブに異物が噛み込むなどの原因により出力軸に過負荷が加わると、ピニオンユニット２２がロックし、続いて、回転を継続するクラッチ部１２によりボール１３がボールガイド１１の溝部４４を乗り越えるようにして外れ、クラッチ部１２とカム部２６とが磁性体２９により磁着する。このとき、ボール１３は溝部４４からアール面部４６を介して平面部４５に移動し、このボール１３によりクラッチ部１２がスプリング部２５の弾発付勢力に抗してボールガイド１１に対して押し上げられる。これにより、モータ１５から出力軸への動力の伝達が遮断され、過負荷が継続的に加わることが防がれて、出力軸の損傷や故障が防止される。また、過負荷の発生等の情報をリミットスイッチ５８により検出することができる。 Now, in FIG. 2, when an overload is applied to the output shaft due to a cause such as a foreign object getting caught in the valve, the pinion unit 22 is locked, and subsequently, the ball 13 is moved to the ball guide 11 by the clutch portion 12 that continues to rotate. The clutch part 12 and the cam part 26 are magnetically attached by the magnetic body 29. At this time, the ball 13 moves from the groove portion 44 to the flat surface portion 45 through the round surface portion 46, and the clutch portion 12 is pushed up against the ball guide 11 against the elastic urging force of the spring portion 25 by this ball 13. . As a result, the transmission of power from the motor 15 to the output shaft is interrupted, and an overload is prevented from being continuously applied, and damage or failure of the output shaft is prevented. Further, information such as the occurrence of overload can be detected by the limit switch 58.

この場合、図６において、ボール１３が斜面部４７を移動する際には、ボール１３と斜面部４７との接触点Ｑ１は、ボール１３の移動方向に対して変化することがなく、図６において、ボールの１３の下方頂部Ｃから角度β１傾いた状態を維持し、この状態でボール１３が転動又は摺動により斜面部４７を移動し続ける。 In this case, when the ball 13 moves on the slope portion 47 in FIG. 6, the contact point Q1 between the ball 13 and the slope portion 47 does not change with respect to the moving direction of the ball 13, and in FIG. The state where the angle β1 is inclined from the lower top portion C of the ball 13 is maintained, and the ball 13 continues to move on the inclined surface portion 47 by rolling or sliding in this state.

次いで、ボール１３が斜面部４７とアール４６との境界である始点Ｓに達する。この始点Ｓとボール１３との接触点をＱ２として示す。このとき、ボール１３がアール面部４６を動き出すときの作動トルクがピーク値となる。図６において、ボール１３がアール面部４６を移動する際には、接触点Ｑ２は、それまでの角度β１から角度β２において少しずつ小さくなることで、ボールの最下点に向けてＸ軸、Ｙ軸方向に少しずつ座標が減少し、ボール１３が平面部４５に達したときの接触点Ｑ３が下方頂部Ｃと一致する。 Next, the ball 13 reaches a start point S that is a boundary between the slope portion 47 and the round 46. A contact point between the starting point S and the ball 13 is indicated as Q2. At this time, the operating torque when the ball 13 starts moving on the rounded surface portion 46 has a peak value. In FIG. 6, when the ball 13 moves on the rounded surface portion 46, the contact point Q 2 gradually decreases from the previous angle β 1 to the angle β 2, so that the X axis, Y The coordinates gradually decrease in the axial direction, and the contact point Q3 when the ball 13 reaches the flat surface portion 45 coincides with the lower top portion C.

このときの、アール面部４６に対するボール１３の移動を詳述する。図５において、ボール１３の接触点Ｑ２が始点Ｓにあるときのボール１３の中心点をＯａとする。この位置からボール１３がＸ軸方向に対して距離Ｘ１の分だけアール面部４６に沿って移動すると、このボール１３の中心点はＯｂの位置に移動する。 The movement of the ball 13 with respect to the rounded surface portion 46 at this time will be described in detail. In FIG. 5, the center point of the ball 13 when the contact point Q2 of the ball 13 is at the start point S is Oa. When the ball 13 moves from the position along the rounded surface portion 46 by the distance X1 with respect to the X-axis direction, the center point of the ball 13 moves to the position Ob.

また、斜面部４７から延長した斜面を延長斜面部４７ａとし、仮に、この延長斜面部４７ａに対してボール１３がＸ軸方向に距離Ｘ１の分だけ移動したとすると、ボール１３の中心点はＯｃの位置に移動する。 If the slope extending from the slope 47 is an extended slope 47a, and the ball 13 moves relative to the extended slope 47a in the X-axis direction by a distance X1, the center point of the ball 13 is Oc. Move to the position.

中心点Ｏｃと中心点Ｏａとの位置を比較すると、中心点Ｏｃが、ボール１３が延長斜面部４７ａに沿って高さＨ１の分だけ上昇したときの座標であることに対して、中心点Ｏｂは、ボール１３がアール面部４６に沿って上昇するときの高さＨ１と、ボール１３とアール面部４６との接触点が図６における接触点Ｑ２から接触点Ｑ３に向けて移動することでボール１３が上昇するときの高さＨ２との和になっている。 Comparing the positions of the center point Oc and the center point Oa, the center point Oc is the coordinate when the ball 13 is raised by the height H1 along the extended slope portion 47a, whereas the center point Ob Is the height H1 when the ball 13 ascends along the radius surface portion 46, and the contact point between the ball 13 and the radius surface portion 46 moves from the contact point Q2 to the contact point Q3 in FIG. Is the sum of the height H2 when the angle rises.

すなわち、アール面部４６を設けた場合には、このアール面部４６の上をボール１３が移動するときに接触点Ｑ２が少しずつ移り変わることで、ボール１３が上昇する高さＨ２をボール１３がアール面部４６に沿って上昇する高さＨ１に少しずつ加えることができ、これにより、ボール１３がアール面部４６を移動する際に、接触点Ｑが角度β１の位置から下方頂部Ｃの位置まで瞬間的に移動することがない。つまり、ボール１３が斜面部４７からアール面部４６を移動することで生ずる変位を、ボール１３が一定の斜面を上昇するような変位量に近づけることで安定した動作が得られる。よって、作動トルクが瞬間的に急上昇することがなく、ボール１３に衝撃が加わることなくスムーズに回転伝達を遮断できる。 In other words, when the round surface portion 46 is provided, the contact point Q2 gradually changes when the ball 13 moves on the round surface portion 46, so that the ball 13 has a height H2 at which the ball 13 rises. 46 can be added little by little to the height H1 rising along the direction 46, so that when the ball 13 moves on the round surface portion 46, the contact point Q is instantaneously moved from the position of the angle β1 to the position of the lower apex C. There is no movement. That is, a stable operation can be obtained by bringing the displacement caused by the movement of the ball 13 from the inclined surface portion 47 to the rounded surface portion 46 to a displacement amount that causes the ball 13 to rise on a certain inclined surface. Therefore, the operating torque does not increase suddenly, and the rotation transmission can be smoothly interrupted without applying an impact to the ball 13.

しかも、角部位が無いため、スプリング部材３４の弾発付勢力を小さくする必要がなく、スプリング部材３４の弾発付勢力を高めることでボール１３が斜面部４７からアール面部４６まで確実に移動して動力を遮断できる。このとき、ボール１３移動時の摩耗が防がれ、トルクリミッタ本体１０の耐久性が向上する。従って、仮に摩耗が生じたとしても、スプリング部材３４を増し締めすることにより弾発付勢力を元の状態まで復旧でき、部品交換を伴うことなく長期に亘って使用できる。 In addition, since there is no corner portion, it is not necessary to reduce the elastic biasing force of the spring member 34, and the ball 13 is reliably moved from the slope portion 47 to the rounded surface portion 46 by increasing the elastic biasing force of the spring member 34. Power can be cut off. At this time, wear during movement of the ball 13 is prevented, and the durability of the torque limiter body 10 is improved. Therefore, even if wear occurs, the spring urging force can be restored to the original state by tightening the spring member 34, and the spring member 34 can be used for a long time without replacement of parts.

更には、アール面部４６を長くすることで溝部４４を深く形成でき、軸間距離Ｌが長くなることでリフト量が大きくなって確実に動力伝達を遮断できるようになる。この大きいリフト量を利用して各種のリミットスイッチ５８を装着でき、リミットスイッチ５８を用いて確実に動力遮断の検出を実施できる。
また、溝部４４は、斜面部４７とアール面部４６により簡単な形状に構成されていることにより安価に製作でき、検査にかかるコストも抑えられる。 Furthermore, the groove portion 44 can be formed deeper by making the rounded surface portion 46 longer, and the lift amount becomes larger and the power transmission can be reliably interrupted by increasing the inter-axis distance L. Various limit switches 58 can be mounted using this large lift amount, and the power cutoff can be reliably detected using the limit switch 58.
In addition, the groove 44 can be manufactured at a low cost by being configured in a simple shape by the slope portion 47 and the rounded surface portion 46, and the cost for inspection can be suppressed.

続いて、クラッチ部１２は、常にキー２４を介してシャフト２３に接続されていることにより、押し上げられた状態でシャフト２３と共に回転する。このとき、上記のように、このクラッチ部１２の回転に伴ってカム部２６も回転するため、カム部２６の上面に配置されたピン５１が、リミットスイッチ５８を作動させる。例えば、このときのカム部２６のピンをバルブ開側とすると、このピンが開側のリミットスイッチ５８の図示しない作動片を押圧したときに、このリミットスイッチ５８が作動してモータ１５への電力供給回路を開放してモータ１５が停止する。 Subsequently, the clutch portion 12 is always connected to the shaft 23 via the key 24, so that the clutch portion 12 rotates together with the shaft 23 while being pushed up. At this time, as described above, since the cam portion 26 also rotates with the rotation of the clutch portion 12, the pin 51 arranged on the upper surface of the cam portion 26 operates the limit switch 58. For example, when the pin of the cam portion 26 at this time is the valve open side, when this pin presses an operating piece (not shown) of the limit switch 58 on the open side, the limit switch 58 is activated and power to the motor 15 is The supply circuit is opened and the motor 15 stops.

また、本発明のトルクリミッタを搭載したバルブ用アクチュエータ本体１４を手動操作する場合には、図１又は図２の状態からクラッチ板２７を図示しない手動機構で操作して動力伝達を切断することで容易に手動操作することができる。 When manually operating the valve actuator body 14 equipped with the torque limiter of the present invention, the power transmission is cut by operating the clutch plate 27 with a manual mechanism (not shown) from the state of FIG. 1 or FIG. It can be easily operated manually.

次に、本発明のトルクリミッタの動力伝達時における特性を、特許文献１・２、及び特許文献３の特性と比較し、その優位性を述べる。
図８においては、バルブ用アクチュエータ本体１４に本発明のトルクリミッタを搭載し、動力伝達を遮断した時のボールのリフト量とクラッチ板に加わる作動トルクとの関係を示している。グラフ中、実線は本発明のトルクリミッタ、一点鎖線は特許文献１・２、二点鎖線は特許文献３を示している。先ず、本発明のトルクリミッタの特性を説明する。 Next, the characteristics of the torque limiter of the present invention during power transmission will be compared with those of Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 3, and the superiority thereof will be described.
FIG. 8 shows the relationship between the lift amount of the ball and the operating torque applied to the clutch plate when the torque limiter of the present invention is mounted on the valve actuator main body 14 and the power transmission is interrupted. In the graph, the solid line indicates the torque limiter of the present invention, the one-dot chain line indicates Patent Documents 1 and 2, and the two-dot chain line indicates Patent Document 3. First, the characteristics of the torque limiter of the present invention will be described.

何らかの理由により、出力軸に過負荷が加わってボールガイド１１の回転が停止すると、ボール１３が斜面部４７を作動トルクＴ１により移動を開始する。ボール１３が斜面部４７とアール面部４６との境界、すなわち始点Ｓに差し掛かった位置における作動トルクをＴ２とすると、ボール１３が始点Ｓを乗り越える際にこの作動トルクＴ２から作動トルクがやや上昇し、設定トルク（動力伝達を遮断する定格トルク）Ｔ３に達する。そして、ボール１３が始点Ｓを乗り越えた後、アール面部４６に沿って移動することにより、作動トルクは二次曲線を描きながら緩やかに減少していく。従って、設定トルクＴ３を超えた後には、ボール１３が斜面部４７側に押し戻されることがない。このように、ボール１３が斜面部４７からアール面部４６を移動しているため、急激な作動トルクの上昇が防がれている。 For some reason, when an overload is applied to the output shaft and the rotation of the ball guide 11 is stopped, the ball 13 starts moving on the slope portion 47 by the operating torque T1. If the operating torque at the position where the ball 13 reaches the boundary between the slope portion 47 and the rounded surface portion 46, that is, the starting point S is T2, the operating torque slightly increases from the operating torque T2 when the ball 13 gets over the starting point S, The set torque (rated torque for interrupting power transmission) T3 is reached. Then, after the ball 13 has moved over the starting point S, the operating torque gradually decreases while drawing a quadratic curve by moving along the rounded surface portion 46. Therefore, after the set torque T3 is exceeded, the ball 13 is not pushed back to the slope portion 47 side. Thus, since the ball 13 is moving from the inclined surface portion 47 to the rounded surface portion 46, a sudden increase in operating torque is prevented.

また、ボール１３がアール面部４６を移動するときの移動量が大きくなるため、リフト量が大きくなる。そのため、ボールガイド１１とクラッチ板２７との離間距離Ｌが大きくなる。
また、ボール１３が斜面部４７の移動を開始するときの始動トルクＴ１と、設定トルクＴ３との値の差が小さくなっており、ボール１３が斜面部４７を移動するまでの作動トルクの変化が抑えられる。このため、耐久性も向上している。 Further, since the amount of movement when the ball 13 moves on the rounded surface portion 46 is increased, the lift amount is increased. Therefore, the separation distance L between the ball guide 11 and the clutch plate 27 is increased.
Further, the difference in value between the starting torque T1 when the ball 13 starts moving the slope portion 47 and the set torque T3 is small, and the change in the operating torque until the ball 13 moves on the slope portion 47 is reduced. It can be suppressed. For this reason, durability is also improving.

一方、同文献１、２のボール１が傾斜部３の移動を開始するときの始動トルクＶ１は、スプリングの弾発付勢力が小さく設定されていることにより、本発明のトルクリミッタに比較して小さくなっている。
次いで、ボール１が傾斜部３と平面部４の境界すなわち角部５に達すると、設定トルクＶ２（＝Ｔ３）に達するが、同文献１、２は、本発明と比較してこの設定トルクＶ２に達するまでにトルクが急激に上昇することになる。そのため、この急激な作動トルクの増加に予め対応して角部５の形状を調整し、ボール１が角部５を確実に乗り越えるように設定する必要がある。 On the other hand, the starting torque V1 when the ball 1 of References 1 and 2 starts to move the inclined portion 3 is smaller than that of the torque limiter of the present invention because the spring biasing force of the spring is set small. It is getting smaller.
Next, when the ball 1 reaches the boundary between the inclined portion 3 and the flat portion 4, that is, the corner portion 5, the set torque V2 (= T3) is reached. The torque increases rapidly before reaching. For this reason, it is necessary to adjust the shape of the corner 5 in advance in response to this sudden increase in operating torque and to set the ball 1 so as to surely get over the corner 5.

しかも、前述したようにスプリングの弾発付勢力を小さく設定しているものの、ヘルツ応力が上昇しやすい構成であることには変わりがないため、変形や摩耗が生じやすくなっている。更に、角部５が変形・摩耗したときには、この角部５に対してボール１が乗り越え易くなるため、設定トルクＶ２の値が徐々に小さくなって小さい作動トルクでも頻繁に動力伝達が断たれることになり、正確な動力伝達の遮断ができなくなる。
また、角部５を乗り越えた直後にボール１が平面部４に移動するため、リフト量が本発明と比べて極めて少ない。そのため、リミットスイッチ等による検出も難しくなる。 In addition, as described above, although the spring urging force of the spring is set to be small, the configuration is such that the Hertzian stress is likely to increase, so that deformation and wear are likely to occur. Further, when the corner portion 5 is deformed or worn, the ball 1 easily gets over the corner portion 5, so that the value of the set torque V2 is gradually reduced, and power transmission is frequently interrupted even with a small operating torque. As a result, the power transmission cannot be cut off accurately.
Further, since the ball 1 moves to the flat portion 4 immediately after getting over the corner portion 5, the lift amount is extremely small as compared with the present invention. Therefore, detection by a limit switch or the like becomes difficult.

特許文献３の場合、ボールガイドの回転が停止すると、ボールは始動トルクＷ１（＝Ｖ１）により第１傾斜面を移動し、同文献１・２と同様に角部に達したときに設定トルクＷ２（＝Ｔ３＝Ｖ２）に達する。しかし、同文献３は、第１傾斜面に続けて第２傾斜面を設けているので、一旦作動トルクが減少した後に、ボールが第２傾斜面を移動することにより再度作動トルクが急上昇する。この動作により、ボールの移動が不安定になる。 In the case of Patent Document 3, when the rotation of the ball guide is stopped, the ball moves on the first inclined surface by the starting torque W1 (= V1), and the set torque W2 when the ball reaches the corner as in References 1 and 2. (= T3 = V2) is reached. However, in the document 3, since the second inclined surface is provided after the first inclined surface, the operating torque suddenly increases again as the ball moves on the second inclined surface after the operating torque has once decreased. This movement makes the movement of the ball unstable.

しかも、ボールが第１傾斜面と第２傾斜面との間で進退を繰り返すおそれのある構造であるため、ボールがこの位置にあるときにトルクが増減して動作が安定し難くなっている。更に、２箇所の角部がそれぞれ変形・摩耗することで耐久性が低くなり、破損しやすくなったり、部品交換を頻繁におこなう必要性も生じる。 In addition, since the ball has a structure that may repeatedly advance and retreat between the first inclined surface and the second inclined surface, the torque is increased or decreased when the ball is in this position, making it difficult to stabilize the operation. In addition, the two corners are deformed and worn, resulting in low durability, and breakage is liable to occur, and parts need to be frequently replaced.

また、第１、第２傾斜面により、ボールのリフト量は長くはなるが、２つの角部に対してボールを乗り越えさせるためにスプリングの弾発付勢力を上げることはできないため、動作を安定させることが難しくなる。 In addition, although the lift amount of the ball is increased by the first and second inclined surfaces, the spring urging force cannot be increased in order to get over the two corners, so the operation is stable. It becomes difficult to let you.

なお、本発明のトルクリミッタは、バルブ用アクチュエータ以外の各種の機器や装置などに利用することもでき、その場合にも、上記と同様の効果を発揮できる。 The torque limiter of the present invention can also be used for various devices and devices other than the valve actuator, and in that case, the same effect as described above can be exhibited.

本発明におけるトルクリミッタとトルクリミッタを搭載したバルブ用アクチュエータの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the actuator for valves which mounts the torque limiter and torque limiter in this invention. 図１のトルクリミッタが作動した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which the torque limiter of FIG. 1 act | operated. 本発明のトルクリミッタの要部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the principal part of the torque limiter of this invention. ボールガイドの斜視図である。It is a perspective view of a ball guide. テーパ面部付近を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the taper surface part vicinity. ボール移動時の軌跡を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the locus | trajectory at the time of a ball movement. ボール移動時における斜面部付近を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the slope part vicinity at the time of a ball movement. ボールのリフト量と作動トルクとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the lift amount of a ball | bowl, and an operating torque. 従来のボールガイドを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional ball guide.

Explanation of symbols

１０トルクリミッタ本体
１１ボールガイド
１３ボール
１４バルブ用アクチュエータ本体
２３回転軸
２７クラッチ板
４４溝部
４５平面部
４６アール面部
４７斜面部
Ｃ下方頂部
Ｌ離間距離
Ｓ始点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Torque limiter main body 11 Ball guide 13 Ball 14 Valve actuator main body 23 Rotating shaft 27 Clutch plate 44 Groove portion 45 Flat portion 46 Round surface portion 47 Slope portion C Lower apex portion L Separation distance S Start point

Claims

In a torque limiter having a ball, a ball guide having a groove part through which the ball can move, and a clutch plate to which the ball is mounted and transmitting or blocking rotation with the ball guide by the ball, Sometimes, the ball is held between the clutch plate to transmit the rotation, and when an overload occurs, a round surface portion is provided that blocks the rotation transmission while the ball rides while rolling or sliding. Torque limiter.

The groove part which has the slope part which inclines with respect to the rotation direction in the said ball guide, and the flat part was provided in the top part side of this groove part, The said round surface part was continuously provided toward the flat part from the said groove part. Torque limiter.

The torque limiter according to claim 2, wherein a starting point of the rounded surface portion on the groove portion side is disposed at a position near the ball at the time of rotation transmission.

The axial length of the ball guide from the lower top portion of the ball when the ball is stored in the groove portion to the lower top portion of the ball when the ball rides on the flat portion is defined as the ball guide. The torque limiter according to claim 2, wherein the distance is a separation distance when the clutch plate is separated from the clutch plate.

An actuator for a valve equipped with the torque limiter according to any one of claims 1 to 4.