JP2015124818A

JP2015124818A - バルブ用アクチュエータ

Info

Publication number: JP2015124818A
Application number: JP2013269205A
Authority: JP
Inventors: 省一鍛治; Shoichi Kaji
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP6220669B2

Abstract

【課題】開度表示用のインジケータをバルブへの９０°振りに対応させながら共用し、簡易な取付構造で回り止めしつつアクチュエータシャフトに装着可能なバルブ用アクチュエータを提供する。
【解決手段】回転弁用であり、上面に付属品取付用の直線溝１１を設けたアクチュエータシャフト３と、開度表示用のインジケータ５とを有し、このインジケータ５の中央付近にアクチュエータシャフト３への装着穴８と、この装着穴８の内方に突出配置した凸部１６とを設けると共に、表裏面側に９０°の振りに対応する開度表示部２０を設け、この開度表示部２０のうち何れか一方を上面にし、かつ直線溝１１の端部に凸部１６を係合してインジケータ５をアクチュエータシャフト３に回り止め状態で装着した。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転弁等のバルブに搭載され、開度表示の機能を備えたバルブ用アクチュエータに関し、特に、パートターンタイプに好適なバルブ用アクチュエータに関する。

従来より、回転弁等のバルブ駆動用アクチュエータとして、例えば、流体圧式アクチュエータが多く用いられる。この流体圧式アクチュエータのうち、９０°の回転によりバルブを開閉する、いわゆるパートターンタイプのアクチュエータには、バルブ開度を表示するためのインジケータである開度表示器が設けられることが多い。開度表示器を設ける際には、アクチュエータの出力軸の上部側に複数のねじで固定したり、或は、出力軸の外径部に四面部と、開度表示器にこの四面部に対応する四面状の角穴をそれぞれ設け、これらを嵌合固定して取付ける場合が一般的になっている。
この種の開度表示機能を備えたバルブ用アクチュエータとして、例えば、特許文献１のロータリーアクチュエータが開示されている。このバルブ用アクチュエータの開度表示装置では、出力軸に小判形の断面形状の開度表示軸部が設けられ、この開度表示軸部に小判形の中心孔を有する開度表示器が挿着固定されている。

ところで、パートターンタイプのアクチュエータ取付け用のバルブを大別すると、その回転方向が、上方から見たときに弁棒を時計方向に回して閉止する場合と、反時計方向に回して閉止する場合の２種類がある。バルブにアクチュエータを搭載する場合には、アクチュエータの長手方向をバルブ配管方向の平行に取付ける場合と、直角に取り付ける場合がある。また、バルブの使用時には、開度表示器が流れの方向と平行になる場合にはバルブ開の状態、流れの方向に直角になる場合にはバルブ閉の状態になることが望ましくなっている。これらのようなバルブの回転方向や取付向きなどが異なる場合にも、開度表示器を共用しながら、この開度表示器がバルブの開及び閉状態が表示された表示部を指し示すことが求められる。
さらには、アクチュエータにはスプリングをボデー内部に装着してこのスプリングの反発力でバルブを操作する形式がある。このアクチュエータをバルブに搭載する場合、例えば、緊急遮断弁のようにスプリングの反発力でバルブを閉状態にする用途、緊急開放弁のようにスプリングの反発力でバルブを開状態にする用途がある。

以上のことから、開度表示器をアクチュエータに設ける場合には、前記各種のバルブの種類や用途またはアクチュエータの搭載方向により適切な向きに配置する必要がある。このため、開度表示器をアクチュエータに対して９０°回転させて任意の向きに取付けでき、かつ、不用意に向きが変わることなく必要に応じて任意の取付け方向に変更できることが要求されている。

特許第４０２０４０２号公報

しかしながら、前述したバルブ用アクチュエータにおいては、バルブへの９０°の振りに対応させながら一つの開度表示器でねじ固定する場合、この開度表示器の向きを変えるために、出力軸にねじ固定用の複数のねじ穴加工を施す必要がある。一方、出力軸の四面部と回転表示器の四面状の角穴とを嵌合固定して開度表示器を取付ける場合には、これらの四面部、角穴をそれぞれ出力軸、回転表示器に加工する必要が生じる。
特許文献１のロータリーアクチュエータの開度表示装置では、出力軸に小判形の開度表示軸部、開度表示器に小判形の中心孔をそれぞれ加工する必要がある。

本発明は、従来の課題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、開度表示用のインジケータをバルブへの９０°振りに対応させながら共用し、簡易な取付構造で回り止めしつつアクチュエータシャフトに装着可能なバルブ用アクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回転弁用のアクチュエータであって、上面に付属品取付用の直線溝を設けたアクチュエータシャフトと、開度表示用のインジケータとを有し、このインジケータの中央付近にアクチュエータシャフトへの装着穴と、この装着穴の内方に突出配置した凸部とを設けると共に、表裏面側に９０°の振りに対応する開度表示部を設け、この開度表示部のうち何れか一方を上面にし、かつ直線溝の端部に凸部を係合してインジケータをアクチュエータシャフトに回り止め状態で装着したバルブ用アクチュエータである。

請求項２に係る発明は、アクチュエータシャフトの直線溝の中央位置に付属品取付用の雌ネジを設けると共に、インジケータの凸部を雌ネジと干渉しない二ヶ所に対向配置したバルブ用アクチュエータである。

請求項３に係る発明は、アクチュエータシャフトの上部にインジケータの装着穴に装着可能な所定径のシャフト小径部を設け、このシャフト小径部に設けた付属品取付用の直線溝にインジケータを装着したバルブ用アクチュエータである。

請求項４に係る発明は、インジケータをアクチュエータシャフトに止め輪で位置決め固定したバルブ用アクチュエータである。

請求項１に係る発明によると、インジケータに装着穴とこの装着穴の内方に突出配置した凸部及び開度表示部を有する表示面を設けて、表示面の何れかの一方の開度表示部を上面にし、かつ直線溝の端部に凸部を係合し、このインジケータをアクチュエータシャフトに回り止め状態で装着していることにより、アクチュエータシャフトにねじ穴加工や四面部などの加工を新たに施すことがなく、アクチュエータシャフトの直線溝を利用してインジケータをバルブへのアクチュエータの９０°振りに対応して共用しつつ、簡易な取付構造で回り止めしながらアクチュエータシャフトに装着して開度表示させることが可能になる。

請求項２に係る発明によると、インジケータシャフトの直線溝の雌ネジへの干渉を防ぎつつ、対向配置した二ヶ所の凸部を直線溝に係合させてインジケータを強固に装着できるため、例えば、ＮＡＭＵＲ規格等に予め定められた直線溝をそのまま利用してその他の加工を施すことなく開度表示可能になる。さらに直線溝や雌ネジを利用してポジショナやスイッチボックスなどの付属品を取付けることもできる。

請求項３に係る発明によると、アクチュエータシャフト上部に所定径のシャフト小径部を設け、このシャフト小径部に設けた直線溝にインジケータを装着することにより、シャフト小径部と直線溝とを所定の大きさに形成できるため、シャフト径の異なるアクチュエータシャフトの場合でも、シャフト小径部、直線溝を形成することによりインジケータを共用できる。

請求項４に係る発明によると、インジケータをアクチュエータシャフトに止め輪で位置決め固定することで、インジケータをアクチュエータシャフトに回り止め状態で保持することができ、アクチュエータシャフトが繰り返し回転動作した場合でも、インジケータの抜けを確実に防止して外部への開度表示が可能になる。

本発明におけるバルブ用アクチュエータの一実施形態を示す斜視図である。図１のバルブ用アクチュエータの分離斜視図である。図１のバルブ用アクチュエータの中央横断面図である。図２の要部拡大分離斜視図である。シャフト小径部付近を示す一部拡大断面図である。アクチュエータの標準取付け状態を示す組立図である。図６のアクチュエータの９０°振りの取付け状態を示す組立図である。インジケータ付近を示す一部拡大平面図である。インジケータを示す平面図である。

以下に、本発明におけるバルブ用アクチュエータを詳細に説明する。図１〜図３においては、本発明のバルブ用アクチュエータを示しており、図４においては、バルブ用アクチュエータの要部拡大分離斜視図を示している。
本発明のバルブ用アクチュエータ（以下、アクチュエータ本体１という）は、流体圧式のアクチュエータからなり、例えば、回転弁２に搭載される。回転弁２は、９０°の回転により開閉するパートターンタイプからなり、アクチュエータ本体１は、回転弁２の略９０°の範囲で開度を表示可能になっている。

図において、アクチュエータ本体１は、出力軸であるアクチュエータシャフト（以下、単にシャフトという）３、開度表示用のインジケータ５、例えばＣ形止め輪からなる止め輪６、開度指示板７を有している。
シャフト３は、アクチュエータ本体１の出力側に設けられ、このシャフト３から回転弁２に回転方向の動力が伝達されて回転弁２が動作する。本実施形態において、シャフト３の外径は、例えば、φ４０ｍｍにより形成される。

図４、図５に示すように、シャフト３の上部には、より小径の外径寸法で所定径に形成され、後述のインジケータ５の装着穴８に装着可能な凸状のシャフト小径部１０が設けられ、このシャフト小径部１０の上面に付属品取付用の直線溝１１が設けられる。直線溝１１は、例えば、ＮＡＭＵＲ（ナムール）規格の規定によって予め所定の形状や寸法に設定されている。このいわゆるナムール溝からなる直線溝１１には、ＮＡＭＵＲ規格に準拠した図示しないポジショナやスイッチボックスなどの付属品が接続可能に設けられる。このように、シャフト３上面には規定の寸法の直線溝１１が設けられていることで、この直線溝１１を介して付属品の取付け時の互換性が確保されている。

図５において、シャフト小径部１０の径は、例えば、φ１６ｍｍに形成される。一方、シャフト３の直線溝１１は、例えば、幅４ｍｍ、深さ４ｍｍに後述のインジケータ５の厚さを加えた厚さにより設けられる。直線溝１１の中央位置には付属品取付用の雌ネジ１２が設けられ、この雌ネジ１２を介して前記の規格に準拠した付属品が取付けられる。雌ネジ１２は、例えば、Ｍ６（ｍｍ）により形成される。

シャフト小径部１０の外径部の下端付近には環状溝部１３が形成され、この環状溝部１３を介して止め輪６によりインジケータ５が装着される。環状溝部１３は、シャフト小径部１０の下端側からほぼインジケータ５の厚み分だけ上方に、止め輪６の厚さの分だけ形成され、この環状溝部１３に止め輪６を嵌合可能になっている。シャフト小径部１０の上部端面にはＣ面１４が形成され、このＣ面１４により止め輪６を案内しやすくなり、インジケータ５及び止め輪６の装着作業を容易にできるようになっている。図示しないが、Ｃ面１４はＲ面であってもよい。

図４において、インジケータ５は、例えば、アルミニウム、ステンレス、樹脂等により板厚０．５ｍｍの円形状に形成され、中央付近にシャフト３への装着穴８と、この装着穴８の内方に突出配置した凸部１６とが設けられる。装着穴８は、シャフト小径部１０の環状溝部１３に嵌合可能な内径に形成され、例えば、内径φ１６ｍｍに設けられる。インジケータ５の外形は、例えばφ４０ｍｍに設けられ、凸部１６の高さは約２ｍｍに形成される。凸部１６は直線溝１１に嵌合可能な幅で、一本又は二本の突起により形成される。本実施形態において、凸部１６の幅は約４ｍｍに設けられ、雌ネジ１２と干渉しない位置になるように装着穴８の外周縁の二ヶ所に対向配置される。

インジケータ５の表裏面側には、回転弁２の開度表示用の開度表示部２０がそれぞれ設けられ、これらの開度表示部２０は、図９（ａ）、図９（ｂ）の表裏面に示すように、アクチュエータ本体１と回転弁２との９０°の振りによる装着に対応可能に、互いに９０°異なった位置に表示されている。開度表示部２０は、例えば、回転弁２の開閉状態及び開度状態を示すことが可能な指針状に設けられ、回転弁２の用途等に応じて合致する何れか一方の開度表示部２０を上面側にして目視可能な状態にして装着される。

インジケータ５は、直線溝１１の端部に凸部１６が係合されて装着される。さらに、この上から止め輪６をシャフト小径部１０に装着して環状溝部１３に嵌合することで、インジケータ５がシャフト３に回り止め状態でシャフト小径部１０の上面側と、止め輪６とにより抜け止め状態で拘束される。
インジケータ５は、上記の取付構造によってシャフト３に止め輪６で位置決め固定され、これによりインジケータ５の脱落が防止される。一方、止め輪６を外すことにより、インジケータ５を容易にシャフト３から取外しすることもできる。

図９においては、各種のインジケータを示している。図９（ａ）には、図４のインジケータ５の表面側を標準取付けとして上面側に装着したときの向きを示しており、図９（ｂ）には、インジケータ５の裏面側を９０°振り取付けとして上面側に装着したときの向きを示している。インジケータ５は、表裏面側の開度表示部２０として指針が１ヶ所ずつ設けられ、例えば、回転弁２が二方弁の場合に使用される。

図９（ｃ）には、インジケータの他例を示し、このインジケータ２１の表面側を標準取付けとして上面側に装着したときの向きを示しており、図９（ｄ）には、インジケータ２１の裏面側を９０°振り取付けとして上面側に装着したときの向きを示している。インジケータ２１は、表裏面側の開度表示部２０として指針が３ヶ所ずつ設けられ、これら表裏面側の開度表示部２０は、互いに９０°異なった位置に表示されている。インジケータ２１は、回転弁２が三方弁のいわゆるＴポートと呼ばれる流路を有するバルブの場合に使用される。

図９（ｅ）には、インジケータの更に他例を示し、このインジケータ２２の表面側を標準取付けとして上面側に装着したときの向きを示しており、図９（ｆ）には、インジケータ２２の裏面側を９０°振り取付けとして上面側に装着したときの向きを示している。インジケータ２２は、表裏面側の開度表示部２０として指針が２ヶ所ずつ設けられ、回転弁２が二方弁のいわゆるＬポートと呼ばれる流路を有するバルブの場合に使用される。

図４において、開度指示板７には、アクチュエータ本体１のシャフト３の位置に取付け可能に中央に挿通穴２３が形成され、この挿通穴２３にシャフト３を挿入した状態で、ねじ２４によりアクチュエータ本体１に固定される。開度指示板７の表面には、９０°の範囲内で、例えば「Ｏ（ＯＰＥＮ）」、「Ｓ（ＳＨＵＴ）」などの適宜の表示がされた指示部２５が表示され、この指示部２５への開度表示部２０の表示状態を確認することでシャフト３の回転状態を把握可能になっている。図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、開度指示板７は略正方形状に設けられ、この開度指示板７には、均等間隔で４箇所に貫通孔２６が形成されている。この貫通孔２６を介して、開度指示板７を同図において、例えば９０°回転させてねじ２４で固定することにより、この開度指示体７を裏返して使用することなくその指示の向きを変更可能となる。

図１〜図３において、アクチュエータ本体１は、ケーシング３０、ピストン３１、ピストンロッド３２、変換機構３３、スプリング３４を有している。ケーシング３０は、シリンダ室３５、ハウジング室３６、スプリング室３７を有し、シリンダ室３５にピストン３１、ハウジング室３６に変換機構３３、スプリング室３７にスプリング３４が弾発状態で収納される。ピストン３１は、シリンダ室３５に設けられた図示しない一次側の吸排気口からの吸排気により往復動自在に設けられ、このピストン３１にピストンロッド３２が連結されている。そのため、ピストンロッド３２はピストン３１と一体に往復動し、この往復運動が変換機構３３により回転運動に変換される。

変換機構３３は、ピストンロッド３２の往復運動を回転運動に変換するために設けられ、ピストンロッド３２に固定されたピン３８、シャフト３に固定されたスコッチヨーク３９を有している。ピストンロッド３２の往復動時には、ピン３８がスコッチヨーク３９を押すことでこのスコッチヨーク３９が回転し、この回転によりシャフト３が回転する。シャフト３には回転弁２の図示しないステムが接続され、シャフト３の回転によりステムを介して回転弁２の図示しない弁体を開閉又は中間開度まで操作可能になっている。

スプリング３４は、ピストンロッド３２の往復運動でこのピストンロッド３２に固定されたスプリングリテーナ４０に押圧されたときに収縮可能に設けられ、アクチュエータ本体１は、このスプリング２３の弾発付勢により回転弁２を吸排気時とは逆回転させるスプリングリターン式の空圧アクチュエータからなっている。

図６（ａ）においては、図１におけるバルブ用アクチュエータの二方弁（回転弁）に対する標準取付け状態の正面図を示しており、図６（ｂ）においては、図６（ａ）の平面図を示している。図７（ａ）においては、図６（ａ）のアクチュエータ本体１の９０°振りの取付け状態を示しており、図７（ｂ）においては、図７（ａ）の平面図を示している。これらのように、アクチュエータ本体１を９０°振りの状態で回転弁２に搭載する場合には、インジケータ５の表裏面の所定の開度表示部２０の何れかを上面側にし、所定の向きで直線溝１１に取付け、インジケータ５の開閉状態に合うように開度指示板７をアクチュエータ本体１に取付けることで、この９０°振りの状態にも対応可能になる。

また、三方弁にアクチュエータ本体１を搭載する際に、このアクチュエータ本体１と三方弁（回転弁）との組み付けの向きを９０°変える必要が生じた場合には、切替方向を示す表示が９０°異なった向きを示すために９０°向きの異なるインジケータが必要になる。この場合、図９（ｃ）、図９（ｅ）に示したインジケータ２１を用いることにより対応可能になり、三方弁の切替方向に合致する開度表示部２０を目視する方向に装着すればよい。

上記のように、凸部１６の係合によりインジケータ５をシャフト３に取付け、止め輪６でインジケータ５をシャフト３の外周側より固定した装着構造により直線溝１１の開口状態を確保していることで、この直線溝１１に図示しない付属品を取付ける場合には、インジケータ５を取外すことなく直線溝１１に対して上方から各種の付属品を直接装着できる。

また、例えば、図示しない近接スイッチを付属品としてシャフト３に取付ける際には、インジケータ５と開度指示板７とをそれぞれ取外し、近接スイッチ検出用ターゲットをシャフト３の直線溝１１に直付けにより取付けることが可能になる。この場合、ターゲットのスイッチ検出体を、近接スイッチ上段の検出体がバルブ開になる位置に取付けるようにする。

一方、図示しないリミットスイッチを付属品としてシャフト３に取付ける場合には、取付板を使用することで取付け可能になる。この場合、リミットスイッチ用カムをシャフト３に簡単に取付け可能になる。

付属品として図示しないスイッチボックスをシャフト３に取付ける場合には、図示しない一対のブラケットを用いるようにすればよい。この場合、シャフト３用のキャップを取外し、アクチュエータ本体１としスイッチボックスとを開位置にした状態で、スイッチボックスの回転軸の先端側に設けられた突状部を直線溝１１に嵌合させ、スイッチボックスに固定したブラケットをアクチュエータ本体１に固定用ボルトで固定することにより、容易に取付けできる。

次いで、本発明のバルブ用アクチュエータの上記実施形態における作用を説明する。
前述したように、パートターンタイプのアクチュエータ本体１は、一般に遠隔地に開閉信号を送るためのリミットスイッチ等の付属品を容易に取付けできるように、共通寸法の位置関係を備えた前述のＮＡＭＵＲ規格の直線溝１１がシャフト３に設けられている場合が多い。この規格のシャフト３に設けられる直線溝１１としては、例えば、前述の実施形態のように幅４ｍｍ、深さ４ｍｍ、中央位置にＭ６雌ネジが設けられる場合がある。

本発明におけるアクチュエータ本体１は、このように上面に付属品取付用のＮＡＭＵＲ規格による直線溝１１を設けたシャフト３と、インジケータ５とを有し、インジケータ５の中央付近にシャフト３への装着穴８と凸部１６とを設けると共に表裏面側に開度表示部２０を設け、この開度表示部２０のうち何れか一方を上面にし、かつ直線溝１１の端部に凸部１６を係合しながらインジケータ５をシャフト３に回り止め状態で装着している。このため、インジケータ５を９０°振りに対応しながら装着でき、アクチュエータ本体１の回転方向、取付向きに応じて適切な表示状態でインジケータ５を取付けできる。

すなわち、９０°開閉のパートターンタイプの回転弁２の回転方向が時計方向或は反時計方向であったり、図６、図７に示すように９０°振りの取付け状態になる場合にも、インジケータ５及び開度指示板７を、流れの方向と平行で開状態、流れの方向と直角で閉状態になるように取付けるようにすれば、開度表示部２０で開度指示板７を適切に指し示して回転弁２の開度状態を正確に表すことができる。

しかも、本実施形態のように、アクチュエータ本体１がスプリングリターン式の空圧アクチュエータである場合、このアクチュエータ本体１を回転弁２に搭載して緊急遮断弁のようにスプリング３４の反発力で閉状態する用途、或は緊急開放弁のようにスプリング３４の反発力で開状態にする用途の何れの場合にも、インジケータ５による開度表示機能を確実に発揮する。

上述したように、付属品取付用としてＮＡＭＵＲやＩＥＣ６０５３４−６−２、ＪＩＳ２００５−６−２等の規格により共通寸法の位置関係で形成された直線溝１１を利用してインジケータ５をシャフト３に固定するため、このシャフト３に固定用のめねじを加工したり、シャフト３の外径部に四面部、インジケータ５にこの四面部に対応する四面状の角穴を加工したりする必要がなく、シャフト３に止め輪固定用の環状溝部１３を形成するだけでよいため、工数が増加することなくコストを低減しながら製作できる。

しかも、一枚のインジケータ５の表裏面に９０°異なる開度表示部２０を設けていることで、このインジケータ５を二種類の表示に共用できるため、９０°振りへの対応のために別のインジケータを設ける必要がない。

インジケータ５を一つの止め輪６で固定しているため、この止め輪６を取り外して容易に裏返して取付けることで開閉指示を変える際の作業工数が最小限になる。止め輪６の取外し時には専用工具が必要になるため、不用意にこの止め輪６を取外して向きを変えることを防止できる。通常時には、止め輪６が自己の保有するばね力で環状溝部に止まることで振動等により自然に緩むことを防ぎ、インジケータ５のシャフト３への装着状態を確実に保持する。止め輪６に外気等の影響により錆が発生した場合にも、前記の専用工具で容易に取外しできる。

１アクチュエータ本体
２回転弁
３アクチュエータシャフト
５インジケータ
６止め輪
８装着穴
１０シャフト小径部
１１直線溝
１２雌ネジ
１６凸部
２０開度表示部

Claims

回転弁用のアクチュエータであって、上面に付属品取付用の直線溝を設けたアクチュエータシャフトと、開度表示用のインジケータとを有し、このインジケータの中央付近に前記アクチュエータシャフトへの装着穴と、この装着穴の内方に突出配置した凸部とを設けると共に、表裏面側に９０°の振りに対応する開度表示部を設け、この開度表示部のうち何れか一方を上面にし、かつ前記直線溝の端部に前記凸部を係合して前記インジケータを前記アクチュエータシャフトに回り止め状態で装着したことを特徴とするバルブ用アクチュエータ。
前記アクチュエータシャフトの直線溝の中央位置に付属品取付用の雌ネジを設けると共に、前記インジケータの凸部を前記雌ネジと干渉しない二ヶ所に対向配置した請求項１に記載のバルブ用アクチュエータ。
前記アクチュエータシャフトの上部に前記インジケータの装着穴に装着可能な所定径のシャフト小径部を設け、このシャフト小径部に設けた付属品取付用の前記直線溝に前記インジケータを装着した請求項１又は２に記載のバルブ用アクチュエータ。
前記インジケータを前記アクチュエータシャフトに止め輪で位置決め固定した請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータ。