JP2704502B2 - ３軸駆動機構及びボールバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動軸が他の２軸を回
動駆動する３軸駆動機構及びこの３軸駆動機構を利用し
たシートとボールとが協働して開閉を行なうボールバル
ブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体流路に設けるボールバルブの
開閉機構等に利用される駆動機構としては、駆動軸とこ
の駆動軸によって回動される被駆動軸を有する２軸駆動
機構が知られている。

【０００３】又、流体流路に設けるボールバルブのシー
トとボールとが協働して前記ボールバルブの開閉を行な
うボールバルブとしては、例えば、図４のようなボール
バルブが知られている。このボールバルブ１００は、そ
の球状のボール１０３の中心を通る方向に流通路１１３
を穿設し、更に、その球状のボール１０３を、その流通
路１１３に直角な二面で切った二面状の球欠体形状をな
している。そして、このボールバルブ１００は、バルブ
箱１０１、１０２のシートホルダー部に保持したリング
状のシート１０４、１０４とボール１０３とが密着して
いる。更に、バルブ箱１０１とバルブ箱１０２とは、ガ
スケット１０６を介してボルト１０５によって締結さ
れ、ボール１０３が位置するバルブ室１１２を形成して
いる。又、バルブステム１０７の略中間部には、パッキ
ン１１０が巻挿されパッキン押え輪１０８を介してパッ
キン押え１０９によって締め付けられている。

【０００４】従って、ボール１０３に接続したバルブス
テム１０７の上端に取り付けたレバーハンドル１１１を
回動することにより、その流通路１１３の向きを変え
て、流路１１４、１１４の流体の流れを遮断乃至調節す
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
軸駆動機構では、２軸であるために、これを利用した機
器等が満足する作動、機能を発揮するには不十分であっ
た。又、上記に挙げたボールバルブ１００においては、
ボール１０３を回動することによってボールバルブ１０
０の開閉を行なう時にボール１０３とシート１０４、１
０４とが摩擦した状態でボール１０３が回動するため
に、シート１０４、１０４が摩耗して流体の漏洩を生ず
る恐れがある。又、シート１０４、１０４はボール１０
３に圧接しているために、ボールバルブの開閉に相当大
きな駆動力を必要とする。特に、ボールバルブ１００
は、大型の配管に使用されることが多いので、それだけ
ボールバルブ１００の開閉に要する駆動力は大きくな
る。

【０００６】このような問題を解決するために、シート
１０４、１０４を可動として、ボールバルブの開閉の際
にはシート１０４をボール１０３から離して、軽くボー
ルを回転できるようにした構造が提案されているが、機
構的に複雑なものとなり、コストも高い。

【０００７】本発明の第１の目的は、機器等に利用し
て、その作動、機能に弾力性のある設計が可能な駆動機
構を提供することである。

【０００８】本発明の第２の目的は、ボールバルブの開
閉の駆動力が小さく、且つボールのシール部とシートと
が確実に密着し、長期間に渡って漏洩を防止し、しかも
構造が簡単で経済的なボールバルブを提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の駆動機構は、円筒状の駆動軸の内外に第１
被駆動軸と第２被駆動軸とを配置し、これら各被駆動軸
に、断面が円形の係止部材が嵌入する第１及び第２凹部
を形成し、該係止部材の嵌入によって、第１被駆動軸及
び第２被駆動軸を回動するものである。即ち、少なくと
も一端側に円筒部を有する駆動軸と、該駆動軸の前記円
筒部の側壁に穿たれた貫通孔に遊嵌し、該駆動軸に垂直
の断面が円形の係止部材と、前記駆動軸の前記円筒部の
内側に設けられ前記係止部材の一部が嵌入する第１凹部
を有し、該第１凹部に前記係止部材が嵌入して前記駆動
軸によって所定の角度回動される第１被駆動軸と、前記
駆動軸の外側に設けられ前記係止部材の一部が嵌入する
第２凹部を有し、前記第１被駆動軸を所定の角度回動さ
せた後に前記第２凹部に前記係止部材が嵌入して回動さ
れる第２被駆動軸とを備えた３軸駆動機構である。

【００１０】又、上記発明の３軸駆動機構をボールバル
ブに利用し、バルブボディー内側に設けたシートと、こ
のシートと協働してボールバルブの開閉を行なうボール
と、このボールに固定し、回動することによってこのボ
ールの開閉を行なうバルブステムとを有するボールバル
ブにおいて、少なくとも一端側に円筒部を有する駆動軸
と、この駆動軸の円筒部の側壁に穿たれた貫通孔に遊嵌
し、駆動軸に垂直の断面が円形の係止部材と、この駆動
軸の円筒部の内側に設けられ係止部材の一部が嵌入する
第１凹部を有し、この第１凹部に係止部材が嵌入して駆
動軸によって所定の角度回動されるバルブステムと、駆
動軸の外側に設けられ係止部材の一部が嵌入する第２凹
部を有し、バルブステムを所定の角度回動させた後に第
２凹部に係止部材が嵌入して駆動軸によって所定の角度
回動される被駆動増締軸と、この被駆動増締軸の回動を
伝達する回動伝達手段と、この回動伝達手段によってシ
ートに接離してボールバルブの開閉を行なうボールに設
けたシール部とを備えたボールバルブである。

【００１１】更に、上記発明の回動伝達手段は、被駆動
増締軸の回動を伝達する自在継手を備え、この回動伝達
手段を備えたボールバルブである。

【００１２】又、上記発明の回動伝達手段は、被駆動増
締軸の回動を直線移動に変換するねじ機構とくさび機構
とを備え、この回動伝達手段を備えたボールバルブであ
る。

【００１３】

【作用】本発明によれば、円筒状の駆動軸の内外に第１
被駆動軸と第２被駆動軸とを配置し、これら各被駆動軸
に、断面が円形の係止部材が嵌入する第１及び第２凹部
を形成し、該係止部材の嵌入によって、第１被駆動軸及
び第２被駆動軸を回動するものであるので、一つの駆動
軸で、二つの被駆動軸を回動出来ると共に、第１被駆動
軸を所定の角度回動した後第２被駆動軸を更に所定の角
度回動出来、機器等に利用して、その作動、機能に弾力
性のある設計が可能になる。

【００１４】本発明のボールバルブによれば、バルブス
テムの縦軸に垂直の断面が円形の係止部材と、この係止
部材の一部が嵌入する第１凹部を設けたバルブステムと
を備えたので、駆動軸を所定の角度回動させると、係止
部材を介してバルブステムを所定の角度回動させる。従
って、バルブステムに固定されたボールが所定の角度回
動し、ボールに設けられた流体流路は流体流入口及び流
体流出口に対して開又は閉の状態となり、流体流路の開
閉を行なうことが出来る。

【００１５】更に、この駆動軸の外側に設けらた被駆動
増締軸であって、この被駆動増締軸に係止部材の一部が
嵌入する第２凹部を設けたので、駆動軸とバルブステム
が所定の角度回動した後、バルブステムの回動をストッ
パーで停止させると、係止部材は被駆動増締軸側の第２
凹部に嵌入し、駆動軸が再び回動を開始すると被駆動増
締軸は係止部材を介して回動され所要の角度迄回動し、
この回動を伝達する回動伝達手段を介してボールのシー
ル部は、シートに接離してボールバルブの開閉を行な
う。この際、駆動軸と被駆動増締軸の回動可能角度は、
機構上制限されることがないので、設計的に望ましい角
度に決定することが出来、シール部とシートとの接離が
確実に行なわれる。

【００１６】更に、上記発明のボールバルブにおいて、
被駆動増締軸の回動を伝達する回動伝達手段は自在継手
であるので、上記発明の作用に加え、被駆動増締軸の回
動が比較的簡単な機構で伝達され、シール部がシートに
接離してボールバルブの開閉を行なう。

【００１７】又、上記発明のボールバルブにおいて、被
駆動増締軸の回動を伝達する回動伝達手段はねじ機構と
くさび機構であるので、上記ボールバルブの前者発明の
作用に加え、被駆動増締軸の回動が一層簡単な機構で伝
達され、シール部がシートに接離してボールバルブの開
閉を行なう。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る３軸駆動機構及びこれを
利用したボールバルブの実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は本発明に係る３軸駆動機構とその作用
を説明する図を示し、（Ａ）は駆動軸と第１被駆動軸が
係止部材によって係止した状態、（Ｂ）は係止部材が第
１被駆動軸から外れて第２被駆動軸に嵌入し、駆動軸と
第２被駆動軸が係止部材によって係止した状態、（Ｃ）
は駆動軸と第２被駆動軸が係止部材して回動した状態、
を各々示す断面図、図２は図１の３軸駆動機構を備えた
ボールバルブの実施例を示す一部省略破砕断面図、図３
は図１の３軸駆動機構を備えたボールバルブの他の実施
例を示す一部省略破砕断面図である。

【００１９】図１において、本実施の３軸駆動機構１
は、少なくとも一端側に円筒部を有する駆動軸２と、こ
の駆動軸２の円筒部の側壁に穿たれた貫通孔９に遊嵌
し、該駆動軸に垂直の断面が円形の係止部材７と、駆動
軸２の円筒部の内側に設けられ係止部材７の一部が嵌入
する第１凹部４を有し、この第１凹部４に係止部材７が
嵌入して駆動軸２によって所定の角度回動される第１被
駆動軸３と、駆動軸２の外側に設けられ係止部材７の一
部が嵌入する第２凹部６を有し、第１被駆動軸３を所定
の角度回動させた後に第２凹部６に係止部材７が嵌入し
て回動される第２被駆動軸５とを備えたものである。

【００２０】上記本実施例の３軸駆動機構１は、次のよ
うに作用する。即ち、（Ａ）に示すように、駆動軸２と
第１被駆動軸３が係止部材７によって係止した状態か
ら、駆動軸２が時計方向に回動すると、係止部材７は駆
動軸２の貫通孔９に嵌入しているので、駆動軸２と共に
回動する。係止部材７は第１被駆動軸３の第１凹部４に
も嵌入しているので、同時に第１被駆動軸３も回動す
る。駆動軸２が所定の角度回動すると、第１被駆動軸３
は、図示しないストッパーによって回動を停止する。そ
してこの位置に、第２被駆動軸５の第２凹部６が位置す
るようになっている。（Ｂ）はこの状態を示している。

【００２１】更に、駆動軸２が回動すると、係止部材７
は第２被駆動軸５の第２凹部６の方に移動し、駆動軸２
と第２被駆動軸５とが係止部材７によって係止され、駆
動軸２の回動と共に、第２被駆動軸５が回動し、所定の
角度回動して停止する。（Ｃ）はこの状態を示してい
る。第２被駆動軸５が回動する角度は、設計的に決めら
れる。

【００２２】図２は、上記３軸駆動機構を利用したボー
ルバルブの実施例を示す。本実施例のボールバルブ１０
は、その外殻となるバルブボディー１１、１２内側に設
けたシート１６、１６と、シート１６、１６と協働して
ボールバルブ１０の開閉を行なうボール１７と、ボール
１７に固定したバルブステムであって、バルブステムを
回動することによってボール１７の開閉を行なうバルブ
ステム３５とを有するものである。

【００２３】そして、少なくとも一端側に円筒部を有す
る駆動軸４０と、駆動軸４０の円筒部の側壁に穿たれた
貫通孔４０ａに遊嵌し、駆動軸４０に垂直の断面が円形
の係止部材であるベアリング３９と、駆動軸４０の円筒
部の内側に設けられベアリング３９の一部が嵌入する第
１凹部３６を有し、第１凹部３６にベアリング３９が嵌
入して駆動軸４０によって所定の角度回動されるバルブ
ステム３５と、駆動軸４０の外側に設けられベアリング
３９の一部が嵌入する第２凹部４２を有し、バルブステ
ム３５を所定の角度回動させた後に第２凹部４２にベア
リング３９が嵌入して駆動軸４０によって所定の角度回
動される被駆動増締軸４１と、被駆動増締軸４１の回動
を伝達する回動伝達手段２１と、回動伝達手段２１によ
ってシート１６、１６に接離してボールバルブ１０の開
閉を行なうボール１７に設けたシール部であるシールデ
ィスク２０とを備えたボールバルブ１０である。

【００２４】駆動軸４０は、図示しない手動又は駆動手
段によって回動力を付与され、バルブステム３５は、ボ
ール１７に固定されている。被駆動増締軸４１の回動
は、回動伝達手段２１を介して、ボール１７のシール部
であるシールディスク２０、２０にその回動を直線移動
に変換して伝達されるものである。尚、ベアリング３９
は、コロでも球でも使用することが出来る。

【００２５】次に、図２によって本実施例のボールバル
ブの作用を説明する。ボール１７の流体流路１８が、ボ
ールバルブ１０の流体流入口１４及び流体流出口１５に
平行の方向に位置した開の状態、即ち図２の紙面に流体
流路１８が平行の状態から、駆動軸４０を回動すると駆
動軸４０の回動に伴ってベアリング３９を介してバルブ
ステム３５は回動され、９０度回動した時にバルブステ
ム３５は、ボールの下側に位置するストッパー１９によ
って停止し、図２の状態となる。

【００２６】図２の状態はボール１７の流体流路１８が
流体の流れを遮断する閉の状態に位置し、ボールバルブ
１０の流体流入口１４及び流体流出口１５に直角の状態
を示している。この状態では、ボール１７のシールディ
スク２０、２０はシート１６、１６に接触していない。
この状態から更に駆動軸４０を回動すると、バルブステ
ム３５はストッパー１９によって停止しているので、ベ
アリング３９は、被駆動増締軸４１の第２凹部４２に嵌
入し、駆動軸４０と共に被駆動増締軸４１が回動を開始
する。被駆動増締軸４１の回動と共に、ボール１７のシ
ールディスク２０、２０はシート１６、１６に接触し、
更に増し締めされた状態となり、ボールバルブ１０は完
全に閉の状態となる。

【００２７】一方、ボールバルブ１０が閉の状態から開
の状態にするには、駆動軸４０を回動させるとボール１
７のシールディスク２０、２０はシート１６、１６から
離れ、シート１６、１６とシールディスク２０、２０と
の間に隙間の出来た図２の状態になる。更に、駆動軸４
０を９０度回動した状態にすれば、ボールバルブ１０は
完全に開の状態となる。

【００２８】更に、図２に示すように、本実施例のボー
ルバルブ１０は、被駆動増締軸４１の回動が回動伝達手
段２１を介してシールディスク２０に伝達される。回動
伝達手段２１は、この被駆動増締軸４１の下部に設けら
れた歯車２３ａと、これに噛み合う歯車２３ｂ、２３ｂ
と、自在継手２４、２４とを備えている。更に、自在継
手２４、２４に伝達された回動は、ねじ２６、２６を回
動させる。ねじ２６、２６には２組の対のナット２７、
２７が螺合しており、且つねじ２６、２６は各々上半部
と下半部を逆ねじとしたものに形成され、更に上半部と
下半部の各ナット２７、２７に一端がピン状に接続され
他端が同一のピンに接続されたリンク２８、２８とを有
しているので、ねじ２６、２６の回動は、二つのシール
ディスク２０、２０の圧接面２２、２２がシート１６、
１６に近接する方向に直線移動に変換されるものであ
る。

【００２９】この機構によれば、バルブステム３５を回
動させる時には、シールディスク２０、２０の圧接面２
２、２２とシート１６、１６とが離れた状態になってお
り、バルブステム３５を回動させる駆動力を小さくする
ことが出来る。反対にボールバルブ１０を閉の状態にす
る時には、シールディスク２０、２０の圧接面２２、２
２とシート１６、１６とを確実に密着させることが出来
るのである。

【００３０】図３は、図１の３軸駆動機構を備えたボー
ルバルブの他の実施例を示す一部省略破砕断面図であ
る。本実施例のボールバルブ１０は、被駆動増締軸４１
の回動を直線移動に変換するねじ機構２９とくさび機構
とを備えている、ねじ機構２９は被駆動増締軸４１の下
部に設けられた雌ねじ４３とバルブステム３５に設けら
れた雄ねじ３７とで構成される。更に、ねじ機構２９の
直線移動をシール部であるシールディスク２０に伝達す
るくさび機構３０によって、シールディスク２０をシー
ト１６に接離するものである。くさび機構３０は、バル
ブステム３５に固定された支持板３１と、支持板３１に
固定された接続材３２と、くさび材３３、３４とから構
成されている。その他の構成部分で、図２と同じ構造、
作用を呈するものには、同一の参照番号を付けてその説
明を省略する。

【００３１】以上この発明を図示の実施例について詳し
く説明したが、それを以ってこの発明をそれらの実施例
のみに限定するものではなく、この発明の精神を逸脱せ
ずして種々改変を加えて多種多様の変形をなし得ること
は云うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】本発明の３軸駆動機構によれば、円筒状
の駆動軸の内外に第１被駆動軸と第２被駆動軸とを配置
し、これら各被駆動軸に、断面が円形の係止部材が嵌入
する第１及び第２凹部を形成し、該係止部材の嵌入によ
って、第１被駆動軸及び第２被駆動軸を回動するもので
あるので、一つの駆動軸で、二つの被駆動軸を回動出来
ると共に、第１被駆動軸を所定の角度回動した後第２被
駆動軸を更に所定の角度回動することが出来、機器等に
利用して、その作動、機能に弾力性のある設計が可能に
なる。

【００３３】又、本発明のボールバルブによれば、円筒
部を有する駆動軸と、この駆動軸の円筒部の側壁に穿た
れた貫通孔に遊嵌した断面が円形の係止部材と、駆動軸
の円筒部の内側に設けられ係止部材の一部が嵌入する第
１凹部を有し、この第１凹部に係止部材が嵌入して駆動
軸によって所定の角度回動されるバルブステムと、駆動
軸の外側に設けられ係止部材の一部が嵌入する第２凹部
を有し、バルブステムを所定の角度回動させた後に第２
凹部に係止部材が嵌入して駆動軸によって所定の角度回
動される被駆動増締軸と、この被駆動増締軸の回動を伝
達する回動伝達手段と、この回動伝達手段によってシー
トに接離するシール部とを備えたので、ボールバルブの
開閉時に、ボールとシートは完全に離れた状態で、ボー
ルは回動しボールバルブの閉位置で完全に密封状態で閉
じるので、ボールバルブの回動駆動力は小さい。そし
て、ボールバルブの操作によってシートが摩耗すること
が防止され、長期間に渡って漏洩を防止する。その上、
駆動軸と被駆動増締軸の回動可能角度は機構上制限され
ることがないので、設計上望ましい回動角度に決定する
ことが出来ると共に、簡単な機構で所定の角度ボールを
回動することが出来、経済的なボールバルブである。

【００３４】更に、上記発明のボールバルブの回動伝達
手段は、被駆動増締軸の回動を伝達する自在継手を備え
たものであるので、上記ボールバルブの発明の効果に加
え、確実に簡単な回動伝達機構でシール部がシートに接
離してボールバルブの開閉を行なうことが出来る。

【００３５】又、上記ボールバルブの前者の発明におい
て、回動伝達手段は、被駆動増締軸の回動を直線移動に
変換するねじ機構とくさび機構とを備えたものであるの
で、上記前者のボールバルブの効果に加え、被駆動増締
軸の回動は、より一層簡単な伝達機構によりシール部を
シートに接離してボールバルブの開閉を行なうことの出
来る故障の少ない経済的なボールバルブである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３軸駆動機構とその作用を説明す
る図を示し、（Ａ）は駆動軸と第１被駆動軸が係止部材
によって係止した状態、（Ｂ）は係止部材が第１被駆動
軸から外れて第２被駆動軸に嵌入し、駆動軸と第２被駆
動軸が係止部材によって係止した状態、（Ｃ）は駆動軸
と第２被駆動軸が係止部材して回動した状態、を各々示
す断面図である。

【図２】図１の３軸駆動機構を利用したボールバルブの
実施例を示す一部省略破砕断面図である。

【図３】図１の３軸駆動機構を利用したボールバルブの
他の実施例を示す一部省略破砕断面図である。

【図４】従来技術に係るボールバルブの断面図である。

【符号の説明】

１ ３軸駆動機構 ２ 駆動軸 ３ 第１被駆動軸 ４ 第１凹部 ５ 第２被駆動軸 ６ 第２凹部 ７ 係止部材 ８ 縦軸 ９ 貫通孔 １０ ボールバルブ １１、１２ バルブボディー １６ シート １７ ボール ２０ シールディスク（シール部） ２１ 回動伝達手段 ２４ 自在継手 ２９ ねじ機構 ３０ くさび機構 ３５ バルブステム ３６ 第１凹部 ３８ 縦軸 ３９ ベアリング（係止部材） ４０ 駆動軸 ４１ 被駆動増締軸 ４２ 第２凹部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端側に円筒部を有する駆動
   軸と、該駆動軸の前記円筒部の側壁に穿たれた貫通孔に
   遊嵌し、該駆動軸に垂直の断面が円形の係止部材と、前
   記駆動軸の前記円筒部の内側に設けられ前記係止部材の
   一部が嵌入する第１凹部を有し、該第１凹部に前記係止
   部材が嵌入して前記駆動軸によって所定の角度回動され
   る第１被駆動軸と、前記駆動軸の外側に設けられ前記係
   止部材の一部が嵌入する第２凹部を有し、前記第１被駆
   動軸を所定の角度回動させた後に前記第２凹部に前記係
   止部材が嵌入して回動される第２被駆動軸とを備えたこ
   とを特徴とする３軸駆動機構。
2. 【請求項２】 ボールバルブの外殻となるバルブボディ
   ー内側に設けたシートと、該シートと協働して前記ボー
   ルバルブの開閉を行なうボールと、該ボールに固定した
   バルブステムであって、該バルブステムを回動すること
   によって前記ボールの開閉を行なう前記バルブステムと
   を有するボールバルブにおいて、少なくとも一端側に円
   筒部を有する駆動軸と、該駆動軸の前記円筒部の側壁に
   穿たれた貫通孔に遊嵌し、該駆動軸に垂直の断面が円形
   の係止部材と、前記駆動軸の前記円筒部の内側に設けら
   れ前記係止部材の一部が嵌入する第１凹部を有し、該第
   １凹部に前記係止部材が嵌入して前記駆動軸によって所
   定の角度回動されるバルブステムと、前記駆動軸の外側
   に設けられ前記係止部材の一部が嵌入する第２凹部を有
   し、前記バルブステムを所定の角度回動させた後に前記
   第２凹部に前記係止部材が嵌入して前記駆動軸によって
   所定の角度回動される被駆動増締軸と、該被駆動増締軸
   の回動を伝達する回動伝達手段と、該回動伝達手段によ
   って前記シートに接離して前記ボールバルブの開閉を行
   なう前記ボールに設けたシール部とを備えたことを特徴
   とするボールバルブ。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記回動伝達手段
   は、前記被駆動増締軸の回動を伝達する自在継手を備え
   たことを特徴とするボールバルブ。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記回動伝達手段
   は、前記被駆動増締軸の回動を直線移動に変換するねじ
   機構とくさび機構とを備えたことを特徴とするボールバ
   ルブ。