JP3571260B2 - Actuator for valve with manual mechanism - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動機構付きバルブ用アクチュエータに関し、特に、手指で簡単に手動操作可能とし、しかも、アクチュエータとの連結復帰が確実に行い得られるようにした手動機構付きバルブ用アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のアクチュエータには、電動や空油圧等を駆動源とする駆動方式があり、この駆動源によってバルブを開閉又は制御する自動弁が多く用いられている。ところが、例えば、停電時やアクチュエータの故障時或はその他の緊急時の際に、バルブを手動操作によって開閉制御する必要がある。
【0003】
そこで、一般に、アクチュエータには、手動操作する各種の機構が付設されており、例えば、電動モータのシャフトを直接、スパナなどで回動する方式、又は、電動モータのシャフトとバルブ用ステムをクラッチ機構を介して切り離した状態でスパナ等の工具によりステムを回動操作する方式などが提案されている(実開昭54−92437号、実開昭50−9829号公報等参照)。
【0004】
また、電動モータのシャフトとは別の手動操作用の専用軸を設け、この専用軸をクラッチ機構を介してシャフトと切り離し、この専用軸を操作棒や工具等により手動操作する方式も提案されている(実開昭60−16074号公報等参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の各種の方式によると、次のような課題点を有している。即ち、電動モータのシャフトを直接回動する方式は、バルブの操作力が小さくても手動操作力が大きくなり、そのため、操作用のスパナ等の工具を必要としている。
また、クラッチ機構を用いた従来方式は、何れの方式もスパナ等の工具が不可欠であり、しかも、別構造のクラッチ機構を必要としているため、構造が複雑になり、コンパクト化の点に課題を有していた。
【0006】
本発明は、従来のアクチュエータが持っていた課題点を解決するために開発したもので、その目的とするところは、構造が簡単でコンパクトであり、スパナ等の工具を用いることなく、手指で簡単に操作を可能とし、また、手動開閉の位置が容易に確認できると共に、手動操作後の自動復帰が円滑にできるようにしたことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、電動モータを内蔵したアクチュエータの出力軸を弁開度規制用の円筒形カムの嵌入孔に回転自在に嵌入し、前記出力軸の下端とバルブ用ステムの上端を筒形状のリング部材内に嵌入させ、かつ当該出力軸とバルブ用ステムを切離自在に連結し、このリング部材はスプリングを介して前記出力軸の軸心方向へ弾発付勢させると共に、前記リング部材の上方部分を前記円筒形カムに回動不能で、かつ上下動自在に係合し、前記リング部材を前記スプリングに抗して押下げて出力軸とステムを切り離したときも、前記と同様にリング部材の上方部分を前記円筒形カムに回動不能で、かつ上下動自在に係合させるように構成した手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【0008】
請求項2に係る発明は、前記円筒形カムに形成した案内溝に、アクチュエータのベース体に固着した位置決めピンを案内自在に係合した。
請求項3に係る発明は、前記円筒形カムの嵌入孔内周に形成した係合突部にリング部材の上方に形成した係合溝を常時回動不能で、上下動自在に係合させた。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における手動機構付きアクチュエータの各例を図面に従って説明する。
【0010】
図1〜図9は、本発明の一実施形態を示したものである。
図1において、1はアクチュエータであり、このアクチュエータ1のハウジングは、ベース2にカバー2aをOリング2bを介して構成されている。
また、このアクチュエータ1内には、電動モータ3を設け、更に、この電動モータ3を駆動源として回転する出力軸4を設け、この出力軸4をベース2上に設けた円筒形カム5の嵌入孔9に嵌入させている。また、アクチュエータ1内には、円筒形カム5のスイッチ溝5a,5bに接離してオン・オフするマイクロスイッチ6a,6bを二段に配設している。このスイッチ溝5a,5bは、カム5の外周面に上下に略90°の間隔で設けられている。
【0011】
また、図6乃至図8に示すように、この円筒形カム5には、円弧状の案内溝(本例では略90度の円弧状溝)7を形成し、この案内溝7にベース2に一体に設けた位置決めピン8を案内自在に係合して、カム5が略90°の範囲で回転するように設けられている。
【0012】
また、円筒形カム5の嵌入孔9の上端に段部5cを形成し、この段部5cに出力軸4の鍔部4aを当接させて位置決めされ、更に、嵌入孔9の下方内周に後述する係合突部10を形成している。なお、図中、11は電源ケーブルである。
【0013】
また、図1〜図4において、バルブボデー12の軸装部12aの上端にフランジ部13を設けており、本例では、特に、略90°の回転によって開閉するボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁を用いている。このバルブは、図示しないボール等の弁体を回転させるステム14を軸装部12aに軸装し、このステム14は、シール材14aをインサート14bで密封軸装されながら回転するように構成されている。
【0014】
図5において、ステム14の上端にやや長い割溝15を形成し、この割溝15に、逆T字形状で板状のキー16の下部を上下動自在で回動不能状態に接続しており、このキー16は、ステム14の係合部14c上に装着したスプリング17の弾発力で上方へ付勢されている。
【0015】
また、図5、図9に示すように、このキー16の下部に形成した係止部16aを筒形状のリング部材18の下部に設けた操作用鍔部19の係止溝20に係合ロックさせ、キー16の上方よりリング部材18の嵌入孔18aに嵌入している。
【0016】
この係止溝20は、リング部材18の軸心方向と交叉する方向に形成され、操作用鍔部19の外方から確認できるので、この係止溝20により外部からバルブの開閉状態を視認することができる。
このリング部材18は、アクチュエータ1のベース2に形成した嵌合孔21に上下動自在に嵌合するように設け、リング部材18の鍔部19の上面がベース2の下面に当接するように配設されて、スプリング17の弾発力を規制している。
【0017】
また、図3及び図4に示すように、リング部材18と共にキー16をステム14の軸心方向へ押下げ可能に設け、更に、キー16の上端と出力軸4の割溝4bを嵌入させて両者を回動不能状態に接続し、リング部材18の押下げに伴って、キー16が出力軸4の割溝4bから外れて接離するように構成されている。
【0018】
また、図5において、リング部材18の上方に形成した一対の係合溝23を前記円筒形カム5の内周に形成した係合突部10に常時回動不能で、上下動自在に係合させて、ステム14の回転に伴ってキー16とリング部材18が回転し、円筒カム5も同時に回転してバルブの開閉位置が正確に確認できるように構成されている。
なお、図中22は、フランジ部13にアクチュエータ1を搭載するため固着用ボルトである。
【0019】
次に、上記の実施形態における作用を説明する。
まず、図1、図2において、バルブの弁体が全閉状態で電動モータ3をオンさせると、出力軸4がキー16を介してステム14を略90°回転させてバルブを全開状態にする。
このとき、マイクロスイッチ6bが作用して、電動モータ3をオフさせ、弁開動作を停止させると共に、弁開状態を示すランプ等(図示しない)を点灯させる。次に、電動モータ3を逆方向に略90°回転させると、図1に示す位置に回動してバルブは全閉状態になる。
【0020】
このとき、アクチュエータ1が停電や故障等の緊急時にバルブを手動で開閉する場合、図1において、リング部材18を図中、ストローク(S)分だけ押し下げると、図3に示すように、スプリング17に抗してキー16は、ステム14の割溝15内を下降してキー16の上端が出力軸4の割溝4bから外れる。
【0021】
この状態を保持しながら、手指でリング部材18の操作用鍔部19を略90°回転させると、出力軸4と切り離されたキー16は、依然としてステム14と連結されているので、小さい操作力で、そのまま回転でき、バルブを全閉から全開状態又は全開から全閉状態に操作できる。
【0022】
このとき、リング部材18の係合溝23は、依然としてカム5の係合突部10と係合しているので、カム5はリング部材18と共に回転し、かつ、カム5の案内溝7を位置決めピン8が案内されながら、図8に示すように、案内溝7の端部に当接して停止する。
【0023】
従って、案内溝7及び位置決めピン8が、手動操作時における弁開度規制部材となり、所定の90°の範囲内で確実にバルブの回動操作が可能となる。また、バルブの弁体と円筒状カム5の位置は、常に同じ位置に連動して回転するので、リング部材18によって、若しくは、円筒状カム5に接離するマイクロスイッチによっても、バルブの開閉位置を確実に確認可能となり、従来技術における出力軸とステムとの位置ずれに起因する弁開度の誤認を防ぐことができる。
【0024】
次いで、リング部材18から手指を離すと、スプリング17の付勢力でリング部材18が上方に移動し、このときに、電動モータ3をオンさせると、出力軸4が回転し、キー16の上端と出力軸4の割溝4bが一致したときに、キー16の上端が出力軸4の割溝4bが嵌入されてキー16と出力軸4が連結されるので、出力軸4の駆動力でキー16を介してステム14を回転させ、バルブの開閉を自動化させる状態への自動復帰が完了する。
【0025】
従って、従来技術のように、手動操作後の自動復帰の際、予め出力軸の位置を把握した上で、ステムが同位置になるようにバルブを手動操作した後に、クラッチ機構を接続するといった煩わしい作業を必要としないので、簡単に自動復帰することができると共に、誤操作防止も図ることが可能となる。
【0026】
また、案内溝7及び位置決めピン8は、電動モータ3が電源投入時における回動指向性のないものである場合(いわゆるシンクロナスモータ)には、モータの回転方向を定める部材として機能する。
【0027】
図10〜図14は、本発明におけるバルブ用アクチュエータの他の実施形態を示したものである。
本例は、上記に述べた一実施形態と同一部分は、同一符号で示し、その作用効果も同一であるから、その説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【0028】
図13において、リング部材24は、リング部材18の構造と異なり、下部に手動操作用のレバー25を設けて、より操作性を向上させている。このリング部材24は、その他の操作については、リング部材18と同様である。
また、リング部材24には、ベース2との間をシールするための装着溝26を形成し、この装着溝26にOリング27を装着してアクチュエータ内への水滴の浸入を防止している。
【0029】
また、リング部材24の上部には、カム5の係合突部10と係合する係合溝28を形成しており、更に、キー16と係止部16aをリング部材24に係合ロックするためにリング部材24の内周に係止溝29を形成している。
【0030】
また、リング部材24の下部に円筒部30を設け、この円筒部30内に、延設したインサート部材31を内挿し、Oリング32でバルブのステム14の封止部上に配置したスプリング17を密封シールすることによって、バルブの結露により発生した水滴がステム14とインサート部材31の間の凹部に溜まってしまう事態を回避するようにしている。
【0031】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によると、従来品に比較して構造が簡単で、コンパクトであり、コスト的に有効な製品を提供することができ、スパナ等の工具を全く用いることなく、手指で簡易に手動操作することができるため、操作性が容易になり、手動操作時の弁体の開閉位置が容易に確認できる。
【0032】
更に、手動操作時における上下動が確実に軸心方向に操作できるため、バルブの開閉が確実で、しかも、手動操作後のアクチュエータの出力軸との連結を自動的に確実に行うことができると共に、スイッチ用カムによって手動操作時も自動復帰時にも正確な回転操作や弁開度位置視認を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における手動機構付きアクチュエータの一例を示す部分縦断正面図である。
【図2】図1の一部切欠き側面図である。
【図3】図1のリング部材を押下げた状態を示す部分縦断正面図である。
【図4】図2のリング部材を押下げた状態を示す一部切欠き側面図である。
【図5】図1の手動機構の構成部品を分離した斜視図である。
【図6】図1に示したカムの平面図である。
【図7】図6の縦断面図である。
【図8】図7のA−A線縦断面図である。
【図9】図1におけるリング部材とキーとの関係を示した断面図である。
【図10】本発明における手動機構付きアクチュエータの他例を示す部分縦断面図である。
【図11】図10におけるリング部材を押下げた状態を示す縦断側面図である。
【図12】図10の平面図である。
【図13】図10の手動機構の構成部品を分離した斜視図である。
【図14】図10におけるリング部材の縦断面図である。
【符号の説明】
1 アクチュエータ
2 ベース
3 電動モータ
4 出力軸
4b 割溝
5 円筒形カム
7 案内溝
8 位置決めピン
9 嵌入孔
10 係合突部
12 ボデー
14 ステム
15 割溝
16 キー
17 スプリング
18、24 リング部材
19 操作用鍔部
20 係止溝
21 嵌合孔
23 係合溝
25 手動操作用レバー
30 円筒部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator for a valve with a manual mechanism, and more particularly to an actuator for a valve with a manual mechanism that can be easily manually operated with fingers and that the connection with the actuator can be reliably restored.
[0002]
[Prior art]
As this type of actuator, there is a drive system using electric power, pneumatic pressure, or the like as a drive source, and an automatic valve that opens or closes or controls a valve using this drive source is often used. However, for example, in the event of a power failure, actuator failure, or other emergency, it is necessary to manually open and close the valve.
[0003]
Therefore, in general, various mechanisms for manually operating the actuator are attached to the actuator. For example, a mechanism in which the shaft of the electric motor is directly rotated by a spanner or the like, or a mechanism in which the shaft of the electric motor and the valve stem are connected to each other by a clutch mechanism A method has been proposed in which the stem is rotated by a tool such as a wrench in a state where the stem is separated from the shaft through a hole (see Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 54-92437 and 50-9829).
[0004]
In addition, a method has been proposed in which a dedicated shaft for manual operation is provided separately from the shaft of the electric motor, the dedicated shaft is separated from the shaft via a clutch mechanism, and the dedicated shaft is manually operated with an operating rod or a tool. (See Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-16074).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, various conventional methods have the following problems. That is, the method of directly rotating the shaft of the electric motor requires a large manual operation force even if the valve operation force is small, and therefore requires a tool such as a spanner for operation.
In addition, the conventional method using a clutch mechanism requires a tool such as a wrench in any method, and requires a separate clutch mechanism, which complicates the structure and poses a problem in terms of compactness. Had.
[0006]
The present invention has been developed to solve the problems of conventional actuators. The object of the present invention is that the structure is simple and compact, and it is easy to use a finger without using a tool such as a spanner. In addition, the position of the manual opening and closing can be easily confirmed, and the automatic return after the manual operation can be smoothly performed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
[0008]
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, the engagement groove formed above the ring member is always non-rotatably engaged with the engagement protrusion formed on the inner periphery of the insertion hole of the cylindrical cam so as to be vertically movable. .
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, examples of the actuator with a manual mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
1 to 9 show an embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
Further, an
[0011]
As shown in FIGS. 6 to 8, an arc-shaped guide groove (in this example, a substantially 90-degree arc-shaped groove) 7 is formed in the
[0012]
Further, a
[0013]
1 to 4, a
[0014]
In FIG. 5, a slightly
[0015]
As shown in FIGS. 5 and 9, the
[0016]
The
The
[0017]
As shown in FIGS. 3 and 4, the key 16 is provided together with the
[0018]
In FIG. 5, a pair of
In the drawing,
[0019]
Next, the operation of the above embodiment will be described.
First, in FIGS. 1 and 2, when the
At this time, the
[0020]
At this time, when the
[0021]
When the
[0022]
At this time, since the
[0023]
Therefore, the
[0024]
Next, when the finger is released from the
[0025]
Therefore, in the case of the automatic return after the manual operation as in the related art, it is troublesome to grasp the position of the output shaft in advance, manually operate the valve so that the stem is at the same position, and then connect the clutch mechanism. Since no work is required, automatic return can be easily performed, and erroneous operation can be prevented.
[0026]
The
[0027]
10 to 14 show another embodiment of the valve actuator according to the present invention.
In this example, the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the operation and effect thereof are also the same. Therefore, description thereof will be omitted, and only different portions will be described.
[0028]
In FIG. 13, the
A mounting
[0029]
An
[0030]
Further, a
[0031]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the present invention, it is possible to provide a product that is simple in structure, compact, and cost-effective compared to conventional products, and uses a tool such as a spanner at all. In addition, since the manual operation can be easily performed with fingers, the operability is facilitated, and the open / close position of the valve body during the manual operation can be easily confirmed.
[0032]
Further, since the vertical movement during the manual operation can be reliably operated in the axial direction, the opening and closing of the valve is ensured, and the connection with the output shaft of the actuator after the manual operation can be automatically and reliably performed. The switch cam enables accurate rotation operation and visual recognition of the valve opening position both during manual operation and automatic return.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial vertical sectional front view showing an example of an actuator with a manual mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway side view of FIG. 1;
FIG. 3 is a partial vertical sectional front view showing a state where a ring member of FIG. 1 is pushed down.
FIG. 4 is a partially cutaway side view showing a state where the ring member of FIG. 2 is pushed down.
FIG. 5 is a perspective view in which components of the manual mechanism of FIG. 1 are separated.
FIG. 6 is a plan view of the cam shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 8 is a vertical sectional view taken along line AA of FIG. 7;
FIG. 9 is a sectional view showing a relationship between the ring member and the key in FIG. 1;
FIG. 10 is a partial longitudinal sectional view showing another example of the actuator with a manual mechanism in the present invention.
11 is a longitudinal sectional side view showing a state where a ring member in FIG. 10 is pushed down.
FIG. 12 is a plan view of FIG. 10;
FIG. 13 is a perspective view in which components of the manual mechanism of FIG. 10 are separated.
14 is a longitudinal sectional view of the ring member in FIG.
[Explanation of symbols]
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