JP3708622B2 - 手動・自動切換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動制御と自動制御を切換可能な制御機器において、手動制御動作と自動制御動作との切換えを行う手動・自動切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブ等の被制御機器を直接あるいは遠隔操作で開閉等制御する制御機器は、故障などの緊急時に作業者が現場で手動ハンドルをまわして動かす（制御する）手動制御動作と、通常時の電動機や油圧等による自動制御動作との切換えを行う手動・自動切換装置を有する。この手動・自動切換装置には、現場での切換レバー操作で手動と自動を切換える他に、電動機等が始動すると手動から自動へ自動的に切換わる自動復帰機能を備えるタイプのものがあり、こうした手動・自動切換装置として、従来、図７〜図１０に示される装置がある。この図７は従来の手動・自動切換装置の自動制御動作時の概略構成断面図、図８は従来の手動・自動切換装置の手動制御動作時の概略構成断面図、図９は従来の手動・自動切換装置の切換部の概略構成説明図、図１０は従来の手動・自動切換装置のロックレバーの動作説明図を示す。
【０００３】
前記各図において従来の手動・自動切換装置１００は、自動制御動作時に被制御部を駆動する駆動力を発生させる電動機（図示を省略）と、手動制御動作時に回動させて駆動力を得るハンドル（図示を省略）と、手動と自動を切替える切換レバー（図示を省略）と、ハンドルにより得た駆動力を伝える手駆動軸１０２と、当該手駆動軸１０２端に配設される手動歯車１０３と、前記手駆動軸１０２に対して平行に配設されると共に装置フレーム１０１に回動自在に軸支され、軸体外周の一部にスプライン軸部１０６ａが形成され、被制御部を駆動する出力軸１０６と、当該出力軸１０６のスプライン軸部１０６ａに摺動自在に噛合されて配設され、外周部周方向に溝１０５ａを周設されてなる従動歯車１０５と、電動機により回動し、出力軸１０６上で従動歯車１０５に対し電動機からの駆動力を断続するジョークラッチ１０４と、出力軸１０６上に配設され、従動歯車１０５をジョークラッチ１０４側に付勢するスプリング１０６ｂと、装置フレーム１０１に揺動自在に支持され、前記従動歯車１０５の溝１０５ａの位置で従動歯車１０５を回動自在に挟んで係合し、前記切換レバーの操作により従動歯車１０５をスプライン軸部１０６ａに沿って摺動させるフォーク１０７と、ジョークラッチ１０４の周囲を囲んで一対開閉自在に装置フレーム１０１に支持され、手動制御動作時にフォーク１０７の位置を保持するロックレバー１０８とを備える構成である。従動歯車１０５は出力軸１０６と一体に回動し、かつ同軸のジョークラッチ１０４と噛合う位置から平行な手動歯車１０３と噛合う位置までフォーク１０７の揺動に合せてスライド自在に出力軸１０６のスプライン軸部１０６ａに配設される。ジョークラッチ１０４外周には、自動復帰用のロックレバー開放突起１０４ａが突設されている。
【０００４】
次に、前記した構成に基づく従来の手動・自動切換装置１００の手動・自動切換動作を説明する。まず、電動機が停止した状態で、切換レバーを手動位置まで動かしてフォーク１０７を揺動させ、フォーク１０７と係合している従動歯車１０５を出力軸１０６のスプライン軸部１０６ａ上でスライドさせてハンドルと連動する手動歯車１０３に噛合せ、ハンドルからの回転を手動歯車１０３から従動歯車１０５を介して出力軸１０６に伝えられるようにすると共に、電動機からの駆動力を伝えるジョークラッチ１０４から従動歯車１０５を離すことで電動機との接続を断つ。従動歯車１０５はスプリング１０６ｂにより常に出力軸１０６上で電動機とつながる側すなわちジョークラッチ１０４へ押付けられる向きに付勢されており、従動歯車１０５およびフォーク１０７は元の位置に戻ろうとするが、フォーク１０７が切換レバーで動かされた際にロックレバー１０８が閉じ、フォーク１０７のロック部１０７ａの移動を遮ってフォーク１０７の揺動を妨げ、移動した位置に保持するため、従動歯車１０５と手動歯車１０３の噛合いが保たれる。また、手動から自動への復帰は、切換レバーを戻した後、電動機を始動させると、回転するジョークラッチ１０４のロックレバー開放突起１０４ａがロックレバー１０８内側に当ってロックレバー１０８を押し開き、ロックレバー１０８によるフォーク１０７の保持が行われなくなるので、スプリング１０６ｂの付勢によりフォーク１０７と共に従動歯車１０５が戻ってジョークラッチ１０４と再び噛合い、電動機からの駆動力が被制御部に伝わるという自動復帰となっている。
上記した構成の従来の手動・自動切換装置１００では、手動制御動作の必要がなくなった場合、遠隔操作で電動機を始動させると自動的に自動制御状態に復帰するため、現場で操作する手間が省け、作業性がよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成されていた従来の手動・自動切換装置は、機構が複雑で部品点数が多く、装置の組立の際、正常に動かすために各部品の動作・位置の微調整が必要で手間とコストがかかるという課題を有する。また、前記切換レバーの操作により作動するフォーク１０７の形状が複雑で加工しにくく、製造コストが高くつくという課題を有する。
【０００６】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、機構が単純で部品点数が少なく、組立時の微調整も不要で動作が確実に行え、簡略な構造で製造コストを下げられる手動・自動切換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る手動・自動切換装置は、装置枠体に軸支され、所要長さのスプライン軸部が形成され、当該スプライン軸部に従動歯車を摺動自在に装着し、被制御部を駆動する出力軸と、前記従動歯車を自動制御動作時に回動させる駆動装置と、前記従動歯車を手動制御動作時に回動させるハンドルと、前記出力軸の従動歯車を切換レバーの操作によりスプライン軸部に沿って摺動させ、前記ハンドルにより出力軸を回動させる切換部とを備える手動・自動切換装置において、前記切換部が、前記出力軸に対し平行な向きにスライド自在に支持され、前記切換レバーの操作により従動歯車をスプライン軸部に沿って摺動させる切換本体と、当該切換本体に回動自在に軸支され、この軸支点を中心として二つの方向に支持片及び固定片を突出させる切換保持体と、この切換保持体の支持片を一端に係止され、切換保持体の軸支点から離反する方向に引張力を付勢する弾性体とを備え、前記切換部の切換レバーが操作されると、切換本体が従動歯車をスプライン軸部に沿って摺動させて手動制御状態とすると共に、切換保持体が弾性体の付勢によってその固定片を切換本体の戻りを妨げる位置まで回動させて切換本体及び従動歯車の位置を保持するものである。このように本発明においては、切換本体が従動歯車に伴ってスライドして手動制御と自動制御を切換えることにより、切換部の動作をシンプルにして部品点数の少ない簡略な構成にできることとなり、製造コストを下げることができ、さらに、構成が簡略な分、調整箇所も少なく組立の手間を省くことができる。
【０００８】
また、本発明に係る手動・自動切換装置は必要に応じて、駆動装置の始動に伴って動き、手動制御状態にある切換保持体の固定片の位置を切換本体の戻りを妨げない位置まで移動し、かつ切換本体及び従動歯車を戻して自動制御状態に復帰させる自動復帰機構を備えるものである。このように本発明においては、遠隔操作で電動機を始動させると、自動的に手動制御状態から自動制御状態に復帰するので、現場で操作する手間が省け、作業能率を良くすることができる。
【０００９】
また、本発明に係る手動・自動切換装置は必要に応じて、前記切換本体及び従動歯車を手動制御時位置から自動制御時位置に向けて付勢する弾性体と、前記出力軸上に回動自在に配設され、駆動装置で駆動されて回動し、手動制御動作時に切換保持体の固定片が端面に接触する略円柱体と、当該略円柱体端部に形成され、手動制御動作時に切換保持体の固定片が外周に接触し、当該外周の一部が略円柱体の外周と回動中心からの距離を同じくする板カムとを備え、手動制御動作時には切換保持体の固定片が略円柱体の端面及び板カムの外周に接触して前記弾性体の付勢に対し突っ張って切換本体の位置を保持し、駆動装置を停止状態から始動すると、板カムが回転して切換保持体の固定片を外周方向に移動して略円柱体端面から離脱し、固定片による保持から切換本体及び従動歯車を解放して自動制御状態に復帰させる自動復帰機構を構成するものである。このように本発明においては、板カムの回転のみで固定片を外す簡単な仕組みで自動復帰させられることにより、構成を大幅に簡略化でき、低コスト化できる。
【００１０】
さらに、本発明に係る手動・自動切換装置は必要に応じて、前記従動歯車の一端側端面にクラッチ歯を形成すると共に、前記出力軸上に回動自在に配設され、駆動装置で駆動され、自動制御動作時に従動歯車のクラッチ歯と噛合って駆動力を伝える略円柱形状のクラッチと、当該クラッチの従動歯車に面する端部に形成され、手動制御動作時に切換保持体の固定片が外周に接触する板カムとを備えるものである。このように本発明においては、自動復帰機構と従動歯車への駆動力伝達部が一体化することにより、部品点数が減らせ、一層のコストダウンが図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（本発明の一の実施の形態）
以下、本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置を図１〜図６に基づいて説明する。この図１は本実施の形態に係る手動・自動切換装置の自動制御動作時の概略構成断面図、図２は本実施の形態に係る手動・自動切換装置の手動制御動作時の概略構成断面図、図３は本実施の形態に係る手動・自動切換装置のシフタの背面図、図４は本実施の形態に係る手動・自動切換装置のシフタの左側面図、図５は本実施の形態に係る手動・自動切換装置のジョークラッチの要部概略構成図、図６は本実施の形態に係る手動・自動切換装置の自動復帰動作説明図を示す。
【００１２】前記各図に示すように本実施の形態に係る手動・自動切換装置１は、自動制御動作時に駆動力を発生させる電動機（図示を省略）と、手動制御動作時に回動させて駆動力を得るハンドル（図示を省略）と、手動と自動を切替える切換レバー（図示を省略）と、ハンドルを回動させて得た駆動力を伝える手駆動軸２と、当該手駆動軸２端に配設される手動歯車３と、前記手駆動軸３に平行に装置フレーム１ａに回動自在に軸支され、一部にスプライン軸部６ａを形成され、被制御部を駆動する出力軸６と、当該出力軸６のスプライン軸部６ａに摺動自在に噛合されて配設される従動歯車５と、電動機により回動し、出力軸６上で従動歯車５に対し電動機からの駆動力を断続するジョークラッチ４と、出力軸６上に配設され、従動歯車５をジョークラッチ４側に付勢するスプリング６ｂと、前記出力軸６に平行に回動自在に配設され、切換レバーと直結してその操作に伴い回動する操作軸７と、前記操作軸７上に摺動自在に配設され、前記切換レバーの操作により従動歯車５をスプライン軸部６ａに沿って摺動させる切換本体としてのシフタ８と、略Ｌ字状の金具で形成され、この金具の屈曲した部分を軸支点９ｃとして前記シフタ８に軸支され、前記電動機による自動制御動作時又はハンドルによる手動制御動作時のいずれかに切換保持する切換保持体としての切換保持レバー９と、この切換保持レバー９に引張力を付勢するスプリング１０とを備える構成である。
【００１３】
従動歯車５は、ジョークラッチ４寄りの外周に歯溝とは別に周方向に溝５ａを周設されると共に、ジョークラッチ４側の端面にジョークラッチ４と噛合う二つのクラッチ歯５ｂを形成される構成である。従動歯車５は出力軸６と一体に回動しながら、同軸上のジョークラッチ４と噛合う位置から平行な手動歯車３と噛合う位置までシフタ８の摺動に合せて摺動する仕組みである。
【００１４】
ジョークラッチ４は、衝撃を吸収しやすい合成樹脂製の略円柱形状で、軸方向に二つに分割された構造となっており、それぞれが出力軸６上に軸受ブシュ４ｃを介して回動自在に配設され、それぞれが互いに対向する端面に三つのクラッチ歯４ｄを形成して互いに噛合った状態となっている。クラッチ歯４ｄは噛合った状態で回転方向に互いに隙間が生じるよう間隔をとって形成され、回転力が伝わる時密に噛み合わないようにしてクラッチ歯４ｄに加わる衝撃を小さくしている。このジョークラッチ４の従動歯車５に接する側の端面に従動歯車５のクラッチ歯５ｂと噛合う二つのクラッチ歯４ｂが形成されると共に、自動復帰用の偏心円板カム４ａが形成されている。従動歯車５のクラッチ歯５ｂと噛合うジョークラッチ４のクラッチ歯４ｂも前記同様噛合った状態で回転方向に互いに隙間が生じるよう大きく間隔をとって形成され、噛合わせた時に急激に噛み合わないようにしてクラッチ歯４ｂに加わる衝撃を小さくすると共に、手動から自動への切換の際に二段階で衝撃を吸収して被制御部に衝撃力が伝わって悪影響が及ぶのを防いでいる。
【００１５】
シフタ８は、操作軸７に摺動可能に装着される円筒部８ａと、従動歯車５の周方向の溝５ａ部分を外側から挟み込んで従動歯車５が回動可能な状態で係合するフォーク部８ｂからなる構成である。円筒部８ａには、操作軸７上に突設される案内突起７ａが接するねじ状の案内面８ｃが形成され、操作軸７の回動で案内突起７ａが動くことにより送りねじの原理でシフタ８が操作軸７上を摺動し、同時に従動歯車５を摺動させる仕組みである。
【００１６】
切換保持レバー９は、略Ｌ字状の金具の屈曲中心に位置し、シフタ８の円筒部８ａとフォーク部８ｂの中間に当る部分に回動自在に軸支される軸支点９ｃと、この軸支点９ｃを中心として操作軸７側へシフタ８の円筒部８ａに干渉しないように前記略Ｌ字状の金具の一方に突出した部分からなる支持片９ａと、前記略Ｌ字状の金具の他方に突出して出力軸６と略平行な向きに延出して形成される固定片９ｂとを備える構成である。この切換保持レバー９の支持片９ａと装置フレーム１ａ間にはスプリング１０が配設され、このスプリング１０は、従動歯車５とジョークラッチ４とが噛合う自動制御状態の際に切換保持レバー９が軸支点９ｃを中心として反時計方向に回動する向きに引張力を付勢し、従動歯車５が手動歯車３と噛合う手動制御状態の際に前記自動制御状態と逆方向に回動させる向きに引張力を付勢する構成である。
【００１７】
次に、前記構成に基づく本実施の形態に係る手動・自動切換装置の切換動作について説明する。電動機が停止した状態で、切換レバーを手動位置まで動かすと、操作軸７が回動し、操作軸７上の案内突起７ａが周方向に動く。シフタ８は案内突起７ａに案内面８ｃが押されるようにして操作軸７上を摺動し、シフタ８のフォーク部８ｂと係合している従動歯車５を出力軸６のスプライン軸部６ａ上でスライドさせて手動歯車３に噛合せ、手駆動軸２からの駆動力を手動歯車３から従動歯車５を介して出力軸６に伝達できるようにすると共に、従動歯車５をジョークラッチ４から離して電動機側との接続を断つ。
【００１８】
従動歯車５及びシフタ８はスプリング６ｂにより常に出力軸６上で電動機とつながる側すなわちジョークラッチ４へ押付けられる向きに付勢されているが、シフタ８が移動した位置で切換保持レバー９の支持片９ａが元の位置に向け付勢されるので、これにつれて固定片９ｂが動いて先端をジョークラッチ４端面に付け、固定片９ｂと軸支点９ｃが付勢方向に平行な直線上に位置した状態となって突っかい棒の役割を果し、シフタ８の移動を妨げるため、従動歯車５と手動歯車３の噛合いが保たれる。
【００１９】
手動から自動への復帰は、電動機を始動させると、回転するジョークラッチ４の偏心円板カム４ａが、接触する切換保持レバー９の固定片９ｂを外周に向けて少しずつ動かし、一回転の間にジョークラッチ４端面より外周に移動させるので、固定片９ｂの突っかい棒としてのシフタ８保持が行われなくなる。同時に、スプリング６ｂによる付勢でシフタ８と共に従動歯車５が元の位置に戻ってジョークラッチ４と再び噛合い、自動制御状態になる仕組みで、作業者の手動操作を経ることなく自動的に行われる。
【００２０】
このように、図１に示す自動制御状態の電動機による運転の場合には、略Ｌ字状の切換保持レバー９の固定片９ｂをジョークラッチ４の偏心円板カム４ａから離反させてジョークラッチ４のクラッチ歯４ｂと従動歯車５のクラッチ歯５ｂとを噛合させて連結した状態とし、また、図２に示すように手動制御状態のハンドルによる運転の場合には、略Ｌ字状の切換保持レバー９の固定片９ｂをジョークラッチ４の偏心円板カム４ａに当接させてジョークラッチ４のクラッチ歯４ｂと従動歯車５のクラッチ歯５ｂとを噛合させることなく離反させた状態とすることができる。なお、自動制御状態では、偏心円板カム４ａから固定片９ｂを離反させて接触しないようにしているので、偏心円板カム４ａと固定片９ｂとの間の接触ノイズの発生を防止できる。
本実施の形態に係る手動・自動切換装置では、シフタを従動歯車ごと摺動させて切換えるシンプルな機構で部品点数が少なく、組立時の微調整も不要で動作が確実に行える。また、構造が簡単で低コストで製造できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、切換本体が従動歯車に伴ってスライドして手動制御と自動制御を切換えることにより、切換部の動作をシンプルにして部品点数の少ない簡略な構成にできることとなり、製造コストを下げることができ、さらに、構成が簡略な分、調整箇所も少なく組立の手間を省くことができるという効果を奏する。
また、本発明においては、遠隔操作で電動機を始動させると、自動的に手動制御状態から自動制御状態に復帰するので、現場で操作する手間が省け、作業能率を良くすることができるという効果を有する。
また、本発明においては、板カムの回転のみで固定片を外す簡単な仕組みで自動復帰させられることにより、構成を大幅に簡略化でき、低コスト化できるという効果を有する。
さらに、本発明においては、自動復帰機構と従動歯車への駆動力伝達部が一体化することにより、部品点数が減らせ、一層のコストダウンが図れるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置の自動制御動作時の概略構成断面図である。
【図２】本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置の手動制御動作時の概略構成断面図である。
【図３】本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置のシフタの背面図である。
【図４】本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置のシフタの左側面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置のジョークラッチの要部概略構成図である。
（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ矢視図である。
（Ｃ）は図５（Ａ）のＢ矢視図である。
【図６】本発明の一の実施の形態に係る手動・自動切換装置の自動復帰動作説明図である。
【図７】従来の手動・自動切換装置の自動制御動作時の概略構成断面図である。
【図８】従来の手動・自動切換装置の手動制御動作時の概略構成断面図である。
【図９】従来の手動・自動切換装置の切換部の概略構成説明図である。
【図１０】従来の手動・自動切換装置のロックレバーの動作説明図である。
【符号の説明】
１，１００ 手動・自動切換装置
１ａ，１０１ 装置フレーム
２，１０２ 手駆動軸
３，１０３ 手動歯車
４，１０４ ジョークラッチ
４ａ 偏心円板カム
４ｂ クラッチ歯
４ｃ 軸受ブシュ
４ｄ クラッチ歯
５，１０５ 従動歯車
５ａ，１０５ａ 溝
５ｂ クラッチ歯
６，１０６ 出力軸
６ａ，１０６ａ スプライン軸部
６ｂ，１０６ｂ スプリング
７ 操作軸
７ａ 案内突起
８ シフタ
８ａ 円筒部
８ｂ フォーク部
８ｃ 案内面
９ 切換保持レバー
９ａ 支持片
９ｂ 固定片
１０ スプリング
１０４ａ ロックレバー開放突起
１０７ フォーク
１０７ａ ロック部
１０８ ロックレバー

Claims (4)

1. 装置枠体に軸支され、所要長さのスプライン軸部が形成され、当該スプライン軸部に従動歯車を摺動自在に装着し、被制御部を駆動する出力軸と、前記従動歯車を自動制御動作時に回動させる駆動装置と、前記従動歯車を手動制御動作時に回動させるハンドルと、前記出力軸の従動歯車を切換レバーの操作によりスプライン軸部に沿って摺動させ、前記ハンドルにより出力軸を回動させる切換部とを備える手動・自動切換装置において、
   前記切換部が、前記出力軸に対し平行な向きにスライド自在に支持され、前記切換レバーの操作により従動歯車をスプライン軸部に沿って摺動させる切換本体と、当該切換本体に回動自在に軸支され、この軸支点を中心として二つの方向に支持片及び固定片を突出させる切換保持体と、この切換保持体の支持片を一端に係止され、切換保持体の軸支点から離反する方向に引張力を付勢する弾性体とを備え、
   前記切換部の切換レバーが操作されると、切換本体が従動歯車をスプライン軸部に沿って摺動させて手動制御状態とすると共に、切換保持体が弾性体の付勢によってその固定片を切換本体の戻りを妨げる位置まで回動させて切換本体及び従動歯車の位置を保持することを
   特徴とする手動・自動切換装置。
2. 前記請求項１に記載の手動・自動切換装置において、
   駆動装置の始動に伴って動き、手動制御状態にある切換保持体の固定片の位置を切換本体の戻りを妨げない位置まで移動し、かつ切換本体及び従動歯車を戻して自動制御状態に復帰させる自動復帰機構を備えることを
   特徴とする手動・自動切換装置。
3. 前記請求項２に記載の手動・自動切換装置において、
   前記切換本体及び従動歯車を手動制御時位置から自動制御時位置に向けて付勢する弾性体と、前記出力軸上に回動自在に配設され、駆動装置で駆動されて回動し、手動制御動作時に切換保持体の固定片が端面に接触する略円柱体と、当該略円柱体端部に形成され、手動制御動作時に切換保持体の固定片が外周に接触し、当該外周の一部が略円柱体の外周と回動中心からの距離を同じくする板カムとを備え、
   手動制御動作時には切換保持体の固定片が略円柱体の端面及び板カムの外周に接触して前記弾性体の付勢に対し突っ張って切換本体の位置を保持し、駆動装置を停止状態から始動すると、板カムが回転して切換保持体の固定片を外周方向に移動させて略円柱体端面から離脱し、固定片による保持から切換本体及び従動歯車を解放して自動制御状態に復帰させる自動復帰機構を構成することを
   特徴とする手動・自動切換装置。
4. 前記請求項３に記載の手動・自動切換装置において、
   前記従動歯車の一端側端面にクラッチ歯を形成すると共に、
   前記出力軸上に回動自在に配設され、駆動装置で駆動され、自動制御動作時に従動歯車のクラッチ歯と噛合って駆動力を伝える略円柱形状のクラッチと、当該クラッチの従動歯車に面する端部に形成され、手動制御動作時に切換保持体の固定片が外周に接触する板カムとを備えることを
   特徴とする手動・自動切換装置。

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