JP2521278B2 - 遮断弁等の開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は配管用の遮断弁等の開閉を行うための電動
式装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、この種の開閉装置は往復動式ナットを取り付
けたねじ軸を電動モータによりギヤ伝動機構を介して駆
動するという極めて簡単な構成を採用している。上記ナ
ットはスイッチ軸を介して遮断弁開閉用の揺動要素に連
結している。

この駆動要素が運動中に開閉装置のハウジングに接触
すると、遮断弁の開閉に悪影響を及ぼす。従って、開閉
装置のハウジング内で揺動要素の余裕のある運動を許容
するように、ハウジングを大きく設計する必要がある。
よって、従来品の簡単な構成を維持しつつ、スペースに
制限がある配管路中に配設する遮断弁の開閉装置にふさ
わしいコンパクト化が望まれている。

加えて、流体の流れを高精度に制御することを要する
遮断弁等においては、開閉の切り替えを迅速かつ正確に
行う必要がある。このため、遮断弁開閉用の揺動要素に
往復動式ナットの動作を正確に伝達し、この往復動式ナ
ットの動作を正確に検出するセンサが必要とされる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記の開閉装置の構成を利用したう
えで、所要スペースが狭く、簡単な構造にて動力伝達を
行うことができ、さらには遮断弁の開閉を迅速かつ正確
に行い得る遮断弁等の開閉装置を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、この発明は電動モー
タによりギヤ伝動装置を介して駆動されるねじ軸上にナ
ットをねじ軸の長さ方向に往復動可能に装着するととも
に、ナットを遮断弁のスイッチ軸に対して揺動クランク
を介して連結し、ナットのねじ軸上における両端位置に
対応して揺動クランクが両端位置にある時、ナットにお
ける揺動クランクの回転軸線とスイッチ軸の回転軸線と
の間の距離が最大になるように設定した遮断弁等の開閉
装置であって、スイッチ軸には遮断弁等の開度に応じて
ねじ軸に対する角度を変化させる矩形部を形成し、揺動
クランクの他端部から中央部にかけて矩形部に回動不能
に連結し、ナットの移動に伴って矩形部を揺動可能に案
内するとともに、矩形部により揺動クランクの自由回動
を阻止して同揺動クランクをね家軸上におけるナットの
位置に相対する遮断弁の開度に対応した姿勢に保持する
ためのスロットを形成し、さらにはナットとともに移動
するピンに接触して揺動クランクの移動方向を変更させ
る一対のリミットスイッチを設けたことをその要旨とす
る。

（作用） 電動モータによりギヤ伝動装置を介してねじ軸が回転
されると、ナットがねじ軸上を移動する。ナットの移動
に伴い揺動クランクがピンを中心に揺動する。揺動クラ
ンクの揺動はスロットによってスイッチ軸に伝達され、
さらにはピンがリミットスイッチに接触することにより
揺動クランクの移動方向が変更される。また、スロット
とスイッチ軸との係合により揺動クランクの自由回動が
阻止され、揺動クランクはねじ軸上におけるナットの位
置に対応した姿勢に保持される。

（実施例） 次にこの発明の実施例を説明する。

第１図は本発明における一実施例の揺動装置５全体を
示すものである。この揺動装置５は、例えば配管用の遮
断弁やバタフライ弁等を初めとする揺動要素と連動し、
そのモータケース10（モータフレーム）内には正逆両方
向へ回転可能な電動モータ12が配置されている。前記モ
ータ12のモータ軸14はギヤ伝動機構16のギヤ15に連結さ
れて同伝動機構16を駆動する。本実施例において、ギヤ
伝動機構16は二段噛号型であり、その出力ギヤ17はケー
ス10の前部に配置したねじ軸18の一端部（右端部）に取
り付けられている。同ねじ軸18は他端部において軸受け
20により回転可能に支持されている。モータケース10の
左端部内壁には軸受け20が配置され、ねじ軸18を他端部
において回転可能に支持している。

前記ねじ軸18には軸受け20の近傍においてナット22が
螺嵌され、ねじ軸18の回転に伴って、左端部に実線で示
す位置と、右端部に鎖線で示す位置との間を移動するよ
うになっている。

前記ナット22には上下に延びるピン24が貫挿されてお
り。このピン24はねじ軸18に対して直交して延び、その
両端部がナット22から上下両方向にそれぞれ突出してい
る。このピン24の下端部は、特に第４図に示すように、
リベット25により揺動クランク26の一端部の下面に固定
されている。なお、後述するように、ねじ軸18上でのナ
ット22の往復動に対応して、揺動クランク26は前後に揺
動する。

第２図に示すように、ピン24から離間した位置におい
て、揺動クランク26には両端が閉塞された細長いスロッ
ト36が揺動クランク26の他端部から中央部にかけて長さ
方向に延びるように形成されている。第４図に示すよう
に、スロット36の内部には、スイッチ軸28（スイッチス
リーブ）の上部に形成された段付きの延長部40が進入し
ている。この延長部40は断面矩形状に形成され、遮断弁
の開度を調整すべく回動されて、ねじ軸18に対する角度
が調整可能になっている。前記延長部40はスロット36の
内側縁に案内されて揺動クランク26の長さ方向へ移動す
るようになっている。このように、スイッチ軸28と揺動
クランク26とを連結したことにより、両者26,28間の相
対的な直線移動が可能になるとともに、クランク26とス
イッチ軸28との相対的な回動が防止される。また、揺動
クランク26の他端部はスイッチ軸28の矩形部40によって
自由回動不能に保持されているため、揺動クランク26は
ねじ軸18に対する揺動クランク26の角度に相応した姿勢
に保持される。

前記クランク軸26のスロット36の外縁部分の表面は例
えばデーリン（Delrin）等の合成樹脂材料からなる保護
層38にて被覆され、スロット36内を延長部40が移動する
際に生ずる摩擦を減少させるようになっている。なお、
第３図及び第４図では保護層38を強調すべく、同保護層
38を実際よりは厚く示されている。

前記スイッチ軸28と下半部には矩形の孔46が透設さ
れ、同孔46の内部には遮断弁等（図示略）と、これに対
応する要素群が回転不能な状態で係合されている。そし
て、揺動クランク26の揺動動作がスイッチ群28を介して
前記要素群に伝達され、遮断弁等が駆動されるようにな
っている。

第４図に示すように、延長部40の上端部には小径のね
じ部43が形成され、同ねじ部43の下方には肩部45が形成
されている。この肩部45の上端面は保護層38の上端面と
同一平面上にある。前記ねじ部43にはドーナツ状をなす
ディスク42が外嵌されている。このディスク42は、肩部
45及び保護層38により、クランク26の上面に対して僅か
に離間した状態でスロット36の上方にに支持され、クラ
ンク26に干渉してその揺動動作を阻止しないようになっ
ている。ディスク42はねじ部43に螺嵌したナット44によ
って締め付けられ、クランク26からスイッチ軸28までの
連結構造が一体化されている。

第１図にて明らかなように、ピン24の上端部は、互い
に離間するリミットスイッチ30のスイッチレバー35と連
動し、ナット22がいずれかの端部位置にある時に、ピン
24が対応するリミットスイッチ30のスイッチレバー35と
当接するようになっている。リミットスイッチ30は、例
えばねじ等の締め具33により、スイッチ支持部32に取り
付けてある。各スイッチ支持部32にはねじ軸18と平行に
延びるスロット34が形成され、同スロット34に貫挿され
た締め具33にてリミットスイッチ30が支持部32に固定さ
れている。このため、ねじ軸18上におけるナット22の端
部位置を調整し、クランク26のストロークを調節する場
合には、同時に支持部32上で締め具33を緩めてリミット
スイッチ30が位置を変更される。

第２図に示すように、クランク26にはディスク状の指
示部48が設けられ、クランク26の位置（即ち、遮断弁の
開閉状態）が確認状態になっている。

図示の実施例では、ねじ軸18はボールねじ構造であ
り、ナット22はボール型ナットであるので、ねじ軸18と
ナット22との間の摩擦は小さくなっている。なお、ナッ
ト22を合成樹脂材料にて形成することも可能である。

さて、上記のように構成した揺動装置の作用について
以下に説明する。

まず、電動モータ12を正方向に回転させ、ギヤ伝動機
構15を介してねじ軸18を回転させる。すると、ピン24が
一方のスイッチレバー35と接触するまでねじ軸18上でナ
ット22が軸方向に移動する。そして、ピン24がスイッチ
レバー35に接触すると、このスイッチレバー35と対応す
るリミットスイッチ30が起動して電動モータ12と共にね
じ軸18の回転方向が逆転する。これにより、ピン24が他
方のリミットスイッチ30のスイッチレバー35と接触する
まで、ナット22はねじ軸18上を逆方向に移動する。ピン
24が他方のリミットスイッチ30のスイッチレバー35と接
触すると、このスイッチ30が起動して電動モータ12が再
び正方向に回転する。

前記ナット22は、リミットスイッチ30に制御された状
態でねじ軸18上を前後に往復動する。このナット22の往
復動作と同時に、ナット22に揺動可能に取り付けた揺動
クランク26が第２図の実線位置と仮想線位置との間を揺
動する。前述したように、揺動スロット36には矩形の延
長部40が回転不能な状態で連結されているので、揺動ク
ランク26の移動に対応してスイッチ軸28がその軸線50を
中心として少なくとも90゜にわたって回動する。このた
め、スイッチ軸28の矩形孔46に固定状態で嵌合されてい
る要素群を介して遮断弁が開放又は閉鎖される。

このように、ねじ軸18上をナット22が移動することに
より、スイッチ軸18並びに遮断弁及びこれに対応する要
素群が例えば90゜にわたって回動するが、第２図にはそ
の動作での揺動クランク26の種々の揺動位置が図示され
ている。実線は揺動クランク26の左端位置を示し、鎖線
線はスイッチ軸28が約45゜回動した状態での中央位置を
示し、さらに仮想線はスイッチ軸28が約90゜回動した状
態での右端位置を示している。

前記揺動クランク26とスイッチ軸28（及び遮断弁）と
の連結構造は、揺動クランク26が一方の端部位置にある
時にスイッチ軸28が閉鎖位置に達し、揺動クランク26が
他方の端部位置にある時に、スイッチ軸28が開放位置に
達するように構成されている。

従って、揺動クランク26がいずれかの端部位置にある
とき、スイッチ軸28をその回転軸線50を中心として回動
させるためのレバーアーム距離（ピン24の中心軸線52と
スイッチ軸28の回転軸線50との間の距離）が最大にな
り、そのために遮断弁の開放位置及び閉鎖位置において
スイッチ軸28に揺動クランク26から及ぼされるトルクが
最大になる。

両端部位置間における揺動クランク26の揺動動作中、
レバーアーム距離は減少し、クランク26の中間位置にお
いては最小になる。クランク26が端部位置から中央位置
へ移動する間は、揺動クランク26がスイッチ軸28に対し
てモータケース10の後部側へ移動し、スイッチ軸28より
も後方へ突出する。電動モータ12とギヤ伝動機構16は揺
動クランク26、スイッチ軸28に対して干渉しない位置に
配置してあるので、後方に移動した揺動クランク26のた
めの特別なスペースは不要である。

前記揺動クランク26をピン24を介してナット22にて枢
支し、揺動クランク26の前部及びナット22との接続部に
特別なスペースが必要でないようにして、公知の揺動装
置と対照的な構成を有する。

また、モータ12からねじ軸18に動力伝達が行われる
時、モータ12の起動時に生ずるモータ軸14の揺れや、動
力伝達がギヤ伝動機構16内のギヤ間で発生するバックラ
ッシに基づいてねじ軸18に微振動が発生することがあ
る。揺動クランク26はそ他端部のスロット36に嵌め込ま
れたスイッチ軸28にて自由回動不能な状態にあるため、
ねじ軸18の微振動に追従して揺動クランク26がねじ軸18
の長さ方向に振動することはない。より詳述するなら
ば、揺動クランク26の長さ方向に延びるスロット36は、
揺動クランク28の振動を吸収する機能を有する。即ち、
揺動クランク26はその他端部においてスイッチ軸28の延
長部40にて位置決めされているところから、延長部40及
びスロット36に案内される方向においてのみ微振動する
ことが許容される。図２について説明すると、実線及び
仮想線でそれぞれ示す左端位置及び右端位置において、
揺動クランク26はねじ軸18に対して約45゜の角度をもっ
て微振動することが許容される。また、鎖線で示す中央
位置において揺動クランク28はねじ軸18に対して直交す
る方向に微振動することが許容される。従って、ねじ軸
18に発生した不規則で、かつ無指向性の揺動クランク26
に伝達されるが、揺動クランク26は延長部40及びスロッ
ト36に案内させる方向に微動するに留まる。従って、ね
じ軸18上における揺動クランク28の姿勢が変化すること
はなく、その一端を支持するピン24の位置もねじ軸12の
振動の影響を受けることはない。よって、遮断弁が開放
又は閉鎖を完了する直前、即ちピン23がいずれかのリミ
ットスイッチ35に至近した位置にあるとき、振動の影響
によりピン23がリミットスイッチ35に誤接触することが
回避される。これにより、遮断弁の開閉が正確なタイミ
ングで行われ、配管全体に悪影響を与えることが防止さ
れる。

また、本実施例においては、ナット22が装着されたね
じ軸18を電動モータ12よりギヤ伝動機構16を介して駆動
して、ナット22を往復動させ、ナット22にスイッチ軸28
を介して連結された遮断弁を開閉させる構成としてい
る。従って、従来品と比較して新たな部材を必要とする
ことなく、従来品の簡単な構成が維持され得る。

加えて、本実施例の開閉装置においては、ナット22の
進行方向と直交する方向にピン18が延びる構成としたた
めに、ピン24は常にモータケース10の前後両壁と平行に
保持される。従って、ねじ軸18上におけるナット22の両
端位置をモータケース10の前後両壁に接近させるように
設計しても、ピン24が前後両壁に干渉することはない。
よって、揺動クランク26を大型に設計し、遮断弁を駆動
する力をより大きなものにすることができる。

更に、ピン24を用いて揺動クランク26とナット22とを
連結したため、ナット22がねじ軸18に連れ回りすること
なく、遮断弁を開閉させるための安定した動力伝達が保
証される。

（発明の効果） 以上詳述したように、この発明は従来品の簡単な構成
を維持しつつ、なおかつ従来品には配慮されていないコ
ンパクト化を実現するとともに、遮断弁等の開閉を正確
なタイミングで行い得るという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における揺動装置の一部破断正面図、第
２図は第１図に示した揺動装置の一部破断平面図、第３
図は第１図の装置の一部破断側面図、第４図は本発明に
おける揺動装置のスイッチ軸と揺動アームを詳細に示す
ための部分断面図である。 （符号の説明） 12……電動モータ、16……ギヤ伝動装置、18……ねじ
軸、22……ナット、24……ピン、26……揺動クランク、
28……スイッチ軸、30……リミットスイッチ、40……矩
形部、50……スイッチ軸の回転軸線。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータ（12）によりギヤ伝動装置（1
   6）を介して駆動されるねじ軸（18）上にナット（22）
   をねじ軸（18）の長さ方向に往復動可能に装着するとと
   もに、前記ナット（22）を遮断弁のスイッチ軸（28）に
   対して揺動クランク（26）を介して連結し、前記ナット
   （22）のねじ軸（18）上における両端位置に対応して揺
   動クランク（26）が両端位置にある時、ナット（22）に
   おける揺動クランク（26）の回転軸線（52）とスイッチ
   軸（28）の回転軸線（50）との間の距離が最大になるよ
   うに設定した遮断弁等の開閉装置であって、 前記揺動クランク（26）の一端部をナット（22）上にお
   いてピン（24）を介して回動可能に取付け、スイッチ軸
   （28）には遮断弁等の開度に応じてねじ軸（18）に対す
   る角度を変化させる矩形部（40）を形成し、揺動クラン
   ク（26）の他端部から中央部にかけて、矩形部（40）に
   回動不能に連結し、ナット（22）の移動に伴って矩形部
   （40）と相対的に摺動することにより揺動クランク（2
   6）を案内するとともに、スイッチ軸（28）により揺動
   クランク（26）の自由回動を阻止して同揺動クランク
   （26）をねじ軸（18）上におけるナット（22）の位置に
   相対する遮断弁の開度に対応した姿勢に保持するための
   スロット（36）を形成し、さらにはナット（22）ととも
   に移動するピン（24）に接触して揺動クランク（26）の
   移動方向を変更させる一対のリミットスイッチ（30）を
   備えてなる遮断弁等の開閉装置。
2. 【請求項２】前記スロット（36）はその周縁が摩擦係数
   の低い合成樹脂材よりなる保護層（38）にて被覆されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の遮断弁等の開閉装
   置。
3. 【請求項３】前記リミットスイッチ（30）は支持部（3
   2）に形成したスロット（34）に位置調節可能に取付け
   られている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の遮
   断弁等の開閉装置。
4. 【請求項４】前記揺動クランク（26）は同揺動クランク
   （26）の位置を表示するための指示手段（48）に連結さ
   れている特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１
   項に記載の遮断弁等の開閉装置。
5. 【請求項５】前記ねじ軸（18）はボールねじ構造であ
   り、ナット（22）はボール型ナットである特許請求の範
   囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の遮断弁等の
   開閉装置。