JP2017155846A - Rotor, cylindrical cam mechanism, and valve unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子、円筒カム機構およびバルブユニットに関するものである。 The present invention relates to a rotor, a cylindrical cam mechanism, and a valve unit.
従来、ガス等の流体の流路を遮断または切り替えるバルブユニットが提案されている。例えば、ガスメータ等においては、地震やその他災害発生時にガスの供給を停止するため、流路を開閉可能に遮断するバルブユニット(遮断弁)が、ガスメータ内の流路に安全装置として設けられている。 Conventionally, a valve unit that blocks or switches a flow path of a fluid such as gas has been proposed. For example, in a gas meter or the like, a valve unit (shutoff valve) that shuts the flow path in an openable / closable manner is provided as a safety device in the flow path in the gas meter in order to stop gas supply in the event of an earthquake or other disaster. .
バルブユニットは、一般に、流体が流入する弁座、弁座に連通する流路を開閉または切り替える弁体、および、弁体を動作させる駆動ギア等を備える(例えば、特許文献1参照)。弁体と駆動ギアはすべりねじにより螺合され、伝達されたモータの駆動力によって駆動ギアが回転することにより、弁体が進退する。弁体は、駆動ギアの作用により、弁座に対し進退して流路を開閉し、弁座と流路との連通状態を切り替える。 The valve unit generally includes a valve seat into which a fluid flows, a valve body that opens and closes a flow path that communicates with the valve seat, a drive gear that operates the valve body, and the like (see, for example, Patent Document 1). The valve body and the drive gear are screwed together by a slide screw, and the drive body rotates by the transmitted driving force of the motor, so that the valve body advances and retreats. The valve body moves forward and backward with respect to the valve seat by the action of the drive gear, opens and closes the flow path, and switches the communication state between the valve seat and the flow path.
特許文献1では、すべりねじにより弁体を進退させているが、スペースの都合上ねじ径が細くなり、ねじピッチが小さくなるため駆動時間が長くなるという問題を有していた。 In Patent Document 1, the valve element is advanced and retracted by a slide screw. However, for the sake of space, the screw diameter is reduced, and the screw pitch is reduced.
上記の問題に対して、例えばすべりねじに換えて円筒カムにより弁体を進退させることが考えられる(例えば、特許文献2参照)。 In order to solve the above problem, for example, it is conceivable to advance and retract the valve body with a cylindrical cam instead of a slide screw (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、円筒の外周に所定の圧力角のカム溝を形成した一般的な円筒カムでは、弁体の位置調整が困難であり、ガス漏れ等を引き起こすおそれがあった。 However, in a general cylindrical cam in which a cam groove having a predetermined pressure angle is formed on the outer periphery of the cylinder, it is difficult to adjust the position of the valve body, which may cause gas leakage and the like.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成でありながら、従動子の位置調整が可能であって、駆動時間の短縮が可能な回転子、円筒カム機構およびバルブユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and includes a rotor, a cylindrical cam mechanism, and a valve unit that can adjust the position of the follower and can reduce the driving time while having a simple configuration. The purpose is to provide.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転子は、円柱状をなす本体部と、前記本体部に形成されたカム溝と、を備え、前記カム溝の少なくとも一方の終端は、前記本体部の中心軸に略垂直な直線部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a rotor according to the present invention includes a columnar body portion and a cam groove formed in the body portion, and at least one of the cam grooves. The terminal end of the main body has a straight portion substantially perpendicular to the central axis of the main body.
また、本発明に係る回転子は、上記発明において、前記カム溝は、両端に略同一長さの前記直線部を有することを特徴とする。 Moreover, the rotor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the cam groove has the straight portions of substantially the same length at both ends.
また、本発明に係る回転子は、上記発明において、2つの前記カム溝が、前記本体部の外周面に180°回転対称に形成されていることを特徴とする。 The rotor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the two cam grooves are formed on the outer peripheral surface of the main body portion in a 180 ° rotational symmetry.
また、本発明に係る円筒カム機構は、上記のいずれか一つに記載の回転子と、従動子と、を備え、前記回転子の軸心周りの回転により、前記従動子が前記回転子の軸方向に進退することを特徴とする。 A cylindrical cam mechanism according to the present invention includes the rotor according to any one of the above and a follower, and the follower is rotated by the rotation of the rotor around the axis thereof. It moves forward and backward in the axial direction.
また、本発明に係るバルブユニットは、上記のいずれか一つに記載の回転子を含む駆動ギアと、流体が流入する流路の一部を形成する筒状の弁座と、前記流路を開閉する弁体と、駆動源と、前記駆動源の駆動によって回転する1以上のギアと、を備え、前記ギアによって前記駆動ギアは軸心周りに回転し、前記弁体は前記弁座に対して進退することを特徴とする。 A valve unit according to the present invention includes a drive gear including the rotor according to any one of the above, a cylindrical valve seat forming a part of a flow path into which fluid flows, and the flow path. A valve body that opens and closes; a drive source; and one or more gears that are rotated by driving the drive source, the drive gear being rotated about an axis by the gear, and the valve body is configured to move relative to the valve seat. It is characterized by moving forward and backward.
また、本発明に係るバルブユニットは、上記発明において、前記1以上のギアのいずれか一つはスリップ機構を有することを特徴とする。 In the valve unit according to the present invention, any one of the one or more gears includes a slip mechanism.
本発明によれば、駆動時間を短縮するとともに、従動子の位置調整を容易に行うことができる回転子、円筒カム機構およびバルブユニットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotor, a cylindrical cam mechanism, and a valve unit that can shorten the driving time and can easily adjust the position of the follower.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転子、円筒カム機構、およびバルブユニットについて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。 Hereinafter, a rotor, a cylindrical cam mechanism, and a valve unit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. In the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals as appropriate, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
図1は、本発明の実施形態にかかるバルブユニット1を示す断面図である。図2は、図1のバルブユニットにおいて、流路を閉じた状態を示す断面図である。図3は、図1に示すバルブユニットの分解斜視図である。バルブユニット1は、弁座10と、弁体20と、シール部材30(例えば、パッキン)と、環状部材40(例えば、ワッシャ)と、柱部材50と、アクチュエータ60と、筐体70と、駆動ギア80とを備えている。このバルブユニット1は、例えばガスメータの流路に取り付けられ、非常時などにガス(流体)の供給を遮断する機能を有するものである。弁体20は、本発明に係る従動子の一態様である。また、弁体20及び駆動ギア80は、本発明に係る円筒カム機構の一態様をなす。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a valve unit 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the flow path is closed in the valve unit of FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the valve unit shown in FIG. The valve unit 1 includes a
本実施形態では、シール部材30と弁体20との間に流路が形成される。弁座10は、略円筒状をなし、流体が流入する流路の一部を形成する。本実施の形態においては、図1に示す弁座10の上方から下方に向けて弁座中空部をガスが流れるようになっている。弁座10の弁体20側端部(図1において下端部)にはシール部材30を取り付けるための溝部11が周方向に沿って形成されている。
In the present embodiment, a flow path is formed between the
バルブユニット1は、図1に示すように流路が開いている場合、弁座10の上方から流入した流体は、柱部材50の間の隙間を通じて流出する。一方、図2に示すように流路が閉じている場合、弁座10の上方から流入した流体は、弁体20の位置で流れが止められる。弁体20は、後述する駆動ギア80の軸孔84に嵌挿されるガイド部21と、駆動ギア80を嵌挿する円筒部22と、円筒部22の先端に設けられた円錐部23と、円錐部23の外縁から円錐部23の高さ方向と直交する方向を径方向とする環状をなす環状部24とからなる。弁体20は、樹脂等からなり、成型加工によって各部(ガイド部21、円筒部22、円錐部23及び環状部24)が一体に形成されている。また、ガイド部21、円筒部22、円錐部23及び環状部24の中心軸は同軸である。
In the valve unit 1, when the flow path is open as shown in FIG. 1, the fluid flowing in from above the
円筒部22の一部には図7に示すようなDカット面が形成されており、円筒部22を支持する筐体70と係合することによって、弁体20の軸心回りの回転が規制された状態で、弁体20が弁座10に対して進退する。弁体20は、付勢手段としてのバネ部材25によって常時弁座10側に付勢されている。
A D-cut surface as shown in FIG. 7 is formed in a part of the
シール部材30は、弁座10と弁体20との隙間をシール可能に弁座10に取り付けられている。このシール部材30は、シール部本体31と、シール部本体31の外縁に沿ってシール部本体31に対して立設された外壁部32と、外壁部32よりも内周側で周方向に立設された内壁部33とを備えている。シール部本体31は、円環状に形成された底面部31aと、この底面部31aの内縁から径方向内側に延びて弁座10の内面に沿うように形成された斜面部31bとを有している。
The
バルブユニット1において、図2に示すように流路を閉じた状態とすると、シール部本体31の斜面部31bは、弁体20が弁座10側に進み弁体20の環状部24の押圧面24aと当接する。そして、さらに弁体20が弁座10側に進むと環状部24によってシール部本体31の斜面部31bが弁座10側に押圧され、斜面部31bと環状部24とが密着する。これにより、シール部材30と弁体20との間の隙間が閉じられ、流路が閉じられる。
In the valve unit 1, when the flow path is closed as shown in FIG. 2, the
外壁部32及び内壁部33は、弁座10に形成された溝部11に嵌め込まれている。外壁部32は、シール部本体31の径方向外側に傾斜して延びている。この外壁部32は溝部11の外壁11a側と接している。内壁部33は、溝部11の内壁11b側に嵌め込まれており、シール部本体31の周が形成する面(図1において左右方向及び紙面垂直方向を含む面)と交差する方向に延びるとともに、外壁部32よりも内側に形成されている。換言すると、内壁部33は、シール部本体31の径方向に交差する方向に延びるとともに、シール部本体31の端部において外壁部32よりも内側に形成されている。
The
以上のような構成を有するシール部材30は、径方向外側端部において、シール部本体31、外壁部32、及び内壁部33によって例えばY字型の断面形状をなしている。このようなY字型の断面形状は、例えば、シール部材30の径方向外側端部において、環状部材40が配設される側と反対側に溝部34(凹部)を形成することによって作られる。
The
環状部材40は、環状に形成されており、シール部材30の底面部31aに接するように配設されている。この環状部材40は、金属材料などの剛性の高い材料で構成されることが好ましい。柱部材50は、環状部材40を支持するものであり、柱部材50は環状部材40を介してシール部材30の底面部31aを弁座10側に押圧する。この柱部材50は、筐体70と連結されており、柱部材50に形成された溝部が弁座10の外周面に形成された溝部に引っ掛かるように構成されており、これにより弁座10が筐体70に取り付けられる。
The
アクチュエータ60は、モータ(駆動源)61と、このモータ61の駆動によって回転する複数の減速ギア62、63と、を備えている。本実施形態では、モータ61の出力軸61aに取り付けられたギア61b、2段の減速ギア62、63、および後述する駆動ギア80の第三ギア83が順に噛み合っている。
The
2つの減速ギア62、63は、モータ61の駆動力を、減速しながらトルクを高めて駆動ギア80に伝達する。減速ギア62は、ギア61bと噛み合いながら回転して、モータ61の駆動力をギア61bから受ける。また、減速ギア62は、ギア61bおよび他方の減速ギア63と噛み合いながら回転し、これにより、ギア61bから伝達されたモータ61の駆動力を、減速してトルクを高めながら他方の減速ギア63に伝達する。他方の減速ギア63は、減速ギア62および駆動ギア80と噛み合いながら回転し、これにより、減速ギア62から伝達されたモータ61の駆動力を、減速してトルクを高めながら駆動ギア80に伝達する。なお、本実施の形態では、2つの減速ギア62、63が設けられているが、減速ギアの配置数は、1つであってもよいし、2つ以上(複数)であってもよい。
The two
図4は、スリップ機構として機能する減速ギア62の構造を説明する図である。図5は、図4で示す減速ギア62の拡大断面図である。減速ギア62は、シャフト62aと、大径ギア部62bと、小径ギア部62cと、摩擦板62dと、バネ62eと、を備え、モータ61から伝達された駆動力を制限するスリップ機構として機能する。なお、本実施の形態では、減速ギア62にスリップ機構を配置しているが、これに限定するものではなく、減速ギア63にスリップ機構を設けていてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating the structure of the
シャフト62aは、金属等から形成され、減速ギア62の回転中心となる。
The
大径ギア部62bは、シャフト62aに固定され、モータ61により駆動される回転体である。大径ギア部62bは、樹脂等から形成され、図4に示すように、円板状の底板62fと、底板62f上に一体に形成された円筒部62gとを備える。
The large-
円筒部62gは、底板62fの縁部に立設され、その外周面に第一ギア62hが形成され、モータ61の出力軸61aに装着されているギア61bと噛み合っている。
The
摩擦板62dは、金属板や樹脂板等から形成され、円環形状を有する。摩擦板62dの外径は、大径ギア部62bの円筒部62gの内径より若干小さく、その内径は、後述する小径ギア部62cに形成された溝部62mの内径よりも若干大きく形成されている。
The
小径ギア部62cは、シャフト62aに回転可能に支持されている回転体である。小径ギア部62cは、樹脂等から形成され、第二ギア62jと、円板部62kと、溝部62mと、から構成される。第二ギア62jは、大径ギア部62bよりも小径に形成され、円板部62kの中心に立設され、その外周面にギアが形成され、減速ギア63の大径ギア部62bと噛み合っている。
The small
円板部62kは、その外周が、大径ギア部62bの円筒部62gの内径よりも小さく形成されており、大径ギア部62bに収容されている摩擦板62dを押さえる蓋としての機能を有する。また、底板62fと円板部62kの回転中心には、シャフト62aの外径よりも径が大きい貫通孔62nが設けられている。
The outer periphery of the
溝部62mは、円板部62kの大径ギア部62bと接する面の外周側に設けられている。溝部62mの内径は、摩擦板62dの内径より小さく形成されている。
The
バネ62eは、金属又は樹脂から形成され、減速ギア62を後述する第1ケース部70a方向に付勢する。
The
摩擦板62dと大径ギア部62bおよび小径ギア部62cとの摩擦により、モータ61が発生する駆動力を減速ギア63に伝達し、一方、外部から過大な過負荷がかかったときには、摩擦板62dが大径ギア部62bまたは小径ギア部2cに対してスリップすることにより、モータ61に加わるトルクを抑制することができる。本実施の形態では、減速ギア62内にスリップ機構を設けることにより、バルブユニット1の流路を閉じる工程での(後述する)カム溝85終端部でのトルクがモータ61側に直接伝達しないため、ギア61b、減速ギア62、63、およびガイドピン26(図7参照)への負荷を軽減することができる。なお、本実施の形態では、スリップ機構を採用してギア61b等への負荷を軽減するが、ギア61b等への負荷を軽減できる構造を有していればよく、スリップ機構に換えて、ワンウェイクラッチやツーウェイクラッチを採用してもよい。
The driving force generated by the
筐体70は、バルブユニット1の構成部、具体的には、弁体20およびアクチュエータ60を収容するものである。本実施の形態において、筐体70は、例えば図3に示すように、第1ケース部70aと第2ケース部70bとを組み付けることによって構成される。第1ケース部70aは、弁体20と、アクチュエータ60のうちのモータ61とを収容する筐体部分である。第2ケース部70bは、アクチュエータ60のうちの減速ギア62、63および駆動ギア80を、下方側(軸方向負側)から回転自在に軸支または軸受けして収容する筐体部分である。
The
図6は、バルブユニット1で使用する駆動ギア80の(a)斜視図、(b)正面側面図、(c)背面側面図である。駆動ギア80は、円柱状をなす本体部81と、円板状をなし、本体部81の外周側面に本体部81と同軸かつ一体に形成されるギア部82と、を備え、回転子として機能する。
6A is a perspective view, FIG. 6B is a front side view, and FIG. 6C is a rear side view of the
本体部81は、円柱の中心に一端が開口する軸孔84を有し、軸孔84が開口する側の外周側面にカム溝85が形成されている。カム溝85は、回転角が360°であり、上端(軸孔84の開口側)と下端(ギア部82側)に、本体部81の中心軸に垂直な直線部86a、86bが形成されている。直線部86a、86bは、略同一長さに形成されている。なお、本体部81には、成形性を考慮してダミー溝を形成しても良い。また、カム溝85は、射出成形の型構造を考慮して、より安価に形成出来るようにしても良い。
The
ギア部82の外周には第三ギア83が形成され、減速ギア63の小径ギアと噛み合っている。
A
弁体20は、軸孔84にガイド部21を嵌挿しながら、円筒部22内に本体部81を嵌挿させた後、ガイドピン26を円筒部22の外周側から円筒部22を貫通してカム溝85に圧入することにより、駆動ギア80と連結する。或いは、弁体20は、駆動ギア80を嵌挿させる際にガイドピン26が撓むようにして、駆動ギア80と連結するようにしても良い。なお、カム溝85は、本体部81の内周面側に形成されても良い。この場合には、ガイドピン26を、円筒部22の外周面側に設ければ良い。
The
減速ギア62、63等を介してモータ61から駆動力が伝達されると、駆動ギア80は回転し、カム溝85に圧入されたガイドピン26が駆動ギア80の回転に伴い、カム溝85内を移動することにより、弁体20が軸心方向(上下方向)に進退する。
When the driving force is transmitted from the
本実施の形態では、弁体20を、円筒カムとして機能する駆動ギア80により軸心方向に進退させるため、駆動時間、すなわちバルブユニット1の開閉に要する時間を低減することができる。また、カム溝85の上端に本体部81の中心軸に垂直な直線部86aを形成するため、流路を閉じる際の弁体20の位置調整を容易に行うことができ、流体の漏れを防止することができる。さらに、カム溝85の上端と下端に直線部86a、86bを形成することにより、モータ61のトルクを保持したまま、ロス無く弁体20の上下方向進退に変換することができる。よって、モータ61に掛る負荷を低減できる。また、直線部86a、86bが略同一長さに形成されることにより、モータ61に対する負荷低減の効果を、流路を開く場合と流路を閉じる場合とで同程度に得ることが可能である。なお、直線部86a、86bは、必ずしも本体部81の中心軸に垂直で無くても良く、モータ61のトルクを保持できるよう形成されれば良い。さらにまた、減速ギア62にスリップ機構を設けているため、ギアやガイドピン26の破損を防止することができる。
In the present embodiment, since the
なお、上記の実施の形態では、1つのカム溝85が形成された駆動ギアについて説明したが、これに限定されるものではなく、2つのカム溝を有するものであってもよい。図8は、本発明の実施の形態の変形例にかかる駆動ギアの(a)左方側面図、(b)正面側面図、(c)右方側面図、(d)背面側面図である。図9は、図8(b)のAA線断面図である。
In the above-described embodiment, the drive gear in which one
変形例にかかる駆動ギア80Aは、本体部81の外周面に180°回転対称に形成された2つのカム溝85a、85bが形成されている。
The
変形例において、弁体20は、軸孔84にガイド部21を嵌挿しながら、円筒部22内に本体部81を嵌挿させた後、2つのガイドピン26を円筒部22の外周側から円筒部22を貫通してカム溝85a、85bにそれぞれ圧入することにより、駆動ギア80Aと連結する。
In the modified example, the
変形例では、2つのガイドピン26により弁体20と駆動ギア80Aとを連結するため、大きな円筒カム機構においても安定的に弁体20を進退することが可能となる。
In the modified example, since the
以上、本発明の実施の形態についてバルブユニットを例として説明したが、これに限定されるものではなく、照明装置やカメラ等の鏡筒等においても、本発明にかかる回転子は好適に使用することが可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described by taking the valve unit as an example. However, the present invention is not limited to this, and the rotor according to the present invention is preferably used also in a barrel of an illumination device or a camera. It is possible.
1 バルブユニット
10 弁座
11 溝部
11a 外壁
11b 内壁
20 弁体
21 ガイド部
22 円筒部
23 円錐部
24 環状部
25 バネ部材
26 ガイドピン
30 シール部材
31 シール部本体
31a 底面部
31b 斜面部
32 外壁部
33 内壁部
34 溝部
40 環状部材(枠部材)
50 柱部材
60 アクチュエータ
61 モータ
61a 出力軸
61b ギア
62、63 減速ギア
62a シャフト
62b 大径ギア部
62c 小径ギア部
62d 摩擦板
62e バネ
62f 底板
62g 円筒部
62h 第一ギア
62j 第二ギア
62k 円板部
62m 溝部
62n 貫通孔
70 筐体
80、80A 駆動ギア
81 本体部
82 ギア部
83 第三ギア
84 軸孔
85、85a、85b カム溝
86a、86b 直線部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
50
Claims (6)
円柱状をなす本体部と、
前記本体部に形成されたカム溝と、を備え、
前記カム溝の少なくとも一方の終端は、前記本体部の中心軸に略垂直な直線部を有することを特徴とする回転子。 A rotor that is rotated by a rotation mechanism,
A cylindrical main body,
A cam groove formed in the main body,
At least one end of the cam groove has a linear portion substantially perpendicular to the central axis of the main body.
従動子と、を備え、
前記回転子の軸心周りの回転により、前記従動子が前記回転子の軸方向に進退することを特徴とする円筒カム機構。 The rotor according to any one of claims 1 to 3,
A follower, and
A cylindrical cam mechanism in which the follower advances and retreats in the axial direction of the rotor by rotation around the axis of the rotor.
流体が流入する流路の一部を形成する筒状の弁座と、
前記流路を開閉する弁体と、
駆動源と、
前記駆動源によって回転する1以上のギアと、を備え、
前記ギアによって前記駆動ギアは軸心周りに回転し、前記弁体は前記弁座に対して進退することを特徴とするバルブユニット。 A drive gear including the rotor according to claim 1;
A cylindrical valve seat that forms part of the flow path through which the fluid flows;
A valve body for opening and closing the flow path;
A driving source;
One or more gears rotated by the drive source,
The valve unit is characterized in that the drive gear is rotated about an axis by the gear, and the valve body advances and retreats with respect to the valve seat.
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2016
- 2016-03-02 JP JP2016039875A patent/JP2017155846A/en active Pending
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