JP4437644B2 - アクチュエータの動作検出ユニットおよびアクチュエータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、建物内における空調設備の配管中を流れる温水、冷水、蒸気等の流体の流量を制御する電動弁等に用いられるアクチュエータの動作検出ユニットおよびこの動作検出ユニットを内蔵したアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
建物内における空調設備の配管中を流れる温水、冷水、蒸気等の流体の流量を制御するバタフライバルブ、ボールバルブ等の弁の開度調整を行う電動式のアクチュエータは、制御部からの駆動信号によって駆動する駆動モータと、この駆動モータによって回転する出力軸と、この出力軸の動作範囲(動作角)を設定する動作範囲設定機構とを備え、前記出力軸の回転を弁軸に伝達することにより駆動弁を開閉制御するように構成されている。
【0003】
前記動作範囲設定機構は、弁が全閉、全開あるいは任意の開度位置になると、過度の開閉動作をしないように弁の開閉動作を停止させるためのもので、通常出力軸に取付けられるカムと、このカムによってON、OFFされるリミットスイッチとを備え、前記リミットスイッチの出力信号によってアクチュエータの弁駆動用制御回路を閉じたり開いたりすることにより、駆動弁を全閉、全開あるいは所定の開度位置に保持させるようにしている(例えば、特許文献1,2,3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−21555号公報
【特許文献2】
特開2000−104848号公報
【特許文献3】
特開平11−44379号公報
【0005】
また、この種のアクチュエータは、出力軸自体の動作位置や動作状態を検出する動作検出手段をオプションとして取付けたものが知られている。動作検出手段は、アクチュエータの出力軸の回転運動を検出してその回転運動(動作角)に対応した出力信号を発生させるもので、通常ポテンショメータまたはカムとリミットスイッチを用いている。
【0006】
このような動作検出手段は、アクチュエータの筐体外部に取付けられる外付けタイプ(例えば、非特許文献1参照)と、筐体内に組み込まれる内蔵タイプの2種類がある(例えば、非特許文献2〜6参照)。なお、出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見つけ出すことはできなかった。
【0007】
【非特許文献1】
株式会社 山武製 アクチュエータ Q63-A,B
【非特許文献2】
株式会社 山武製 アクチュエータ M904F1092 ,M904H1009
【非特許文献3】
ハネウエル社製 アクチュエータ ModelV M7284シリーズ
【非特許文献4】
日章計器社製 アクチュエータ CM-101
【非特許文献5】
新日本計設社製 アクチュエータ CMC-020
【非特許文献6】
シーメンス社製 アクチュエータ SQM10シリーズ
【0008】
前者の外付けタイプは、動作検出手段を収納したハウジングをアクチュエータの筐体に位置決めして止めねじにより固定し、前記筐体から突出する出力軸をハウジング内部に挿入し、その回転を回転伝達手段によって動作検出手段に伝達するようにしている。
【0009】
後者の内蔵タイプは、いずれも動作検出手段をアクチュエータの筐体内に組み込んで出力軸の回転運動を検出するようにしている。
【0010】
このうち、本発明に係る動作検出ユニットは、後者の内蔵タイプのアクチュエータに適用されるものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
動作検出手段を筐体に外付けする前者のアクチュエータは、筐体全体が大型化し、広い設置スペースを確保する必要があった。また、アクチュエータの筐体として、動作検出手段の外付けを可能に設計したものと、そうでないものの2種類を用意する必要があり、筐体の種類が増加するという問題もあった。
【0012】
一方、動作検出手段を筐体内に収納した後者のアクチュエータは、外付けタイプに比べて装置全体の大型化については回避することができるが、動作検出手段と回転伝達手段を筐体内部にアクチュエータ自体の各種構成部品、例えば電気部品、電気回路、配線等に近接して組み込んでいるために、その組付け作業に手間や時間がかかり、作業者が誤って電気部品等を損傷するおそれがあった。また、電気的絶縁、埃などの異物の侵入に対する対策が全く採られておらず、筐体を開いた状態では動作検出手段や回転伝達手段がアクチュエータの構成部品や配線とともに露出してしまうため、埃や異物が侵入して付着すると動作検出手段が出力軸の回転動作を正確に検出することができなくなるおそれもあった。
【0013】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ユニット化することにより取り扱いが簡単で、筐体内への組込み作業が簡単かつ容易で、埃や異物が侵入して付着するのを防止することができ、検出精度を向上させることができるようにしたアクチュエータの動作検出ユニットおよびアクチュエータを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第1の発明に係るアクチュエータの動作検出ユニットは、筐体内の取付台に取付けられ、アクチュエータの出力軸の現在の動作位置を検出するアクチュエータの動作検出ユニットにおいて、前記筐体内に収納される収納ケースと、前記収納ケースの上面側の収納部内に取付けられ前記出力軸の回転運動を検出してその回転運動に対応した検出信号を発生する動作検出手段と、前記収納ケースの下面側の収納部内に配設され前記出力軸の回転運動を前記動作検出手段に伝達する回転伝達手段と、前記収納ケースの上面側の収納部を閉塞する上部プレートおよび前記収納ケースの前記下面側の収納部を閉塞する下部プレートとでユニットを構成し、前記下部プレートの外周に形成された複数の係合部と、前記取付台の上面側において前記係合部に相対する箇所に形成された複数の係止部とが、スナップフィット機構によって着脱可能に取付けられ、前記取付台に形成された係止部は、一端が当該取付台に連設され、側面および他端が当該取付台から切り離された弾性を有する板状に形成され、上面に係止用爪とロック解除用突起部が一体に突設されている第1の係止片と、側面および一端が当該取付台から切り離された弾性を有する板状に形成されて当該取付台の上面より上方に位置し、他端が下方に折り曲げられて当該取付台の上面に接続されて、他端部下面には凹部が形成されている第2の係止片とからなる第1の係止部を備え、前記下部プレートの係合部は、当該係合部の上面に突設されている突子部を有する第1の係合部を備え、前記ユニットを前記取付台に取付ける際には、前記第1の係合部が前記第1の係止部の第2の係止片の下方に入り込み、前記突子部を前記第1の係止部の凹部に係止するとともに、前記第1の係止部の係止用爪が前記第1の係合部の直前に位置して前記第1の係合部が前記第1の係止部の第2の係止片から抜け出すのを防止し、前記ユニットを前記取付台から取外す際には、前記第1の係止部のロック解除用突起部を押圧して前記第1の係止部の第1の係止片を弾性変形させて取外すものである。
【0015】
第1の発明においては、収納ケースに動作検出手段と回転伝達手段を組込んでユニット化しているので、個々の部品を一つずつアクチュエータの筐体内に組込む必要がなく、組込み作業が簡単で迅速に行うことができる。また、回転伝達手段は収納ケースの収納部内に収納されているので、埃や異物が侵入して付着することが少なく、動作の検出精度を向上させることができる。
【0018】
第2の発明に係るアクチュエータの動作検出ユニットは、上記発明において、前記動作検出手段は、リミットスイッチとカムとで構成され、前記リミットスイッチは前記出力軸の回転角度が所定角度以下のときは第1の状態に保持され、所定角度以上になると前記カムによって第2の状態に切り替えられるものである。
【0019】
第2の発明においては、動作検出手段としてカムとリミットスイッチを用いているので、リミットスイッチがON、OFFするタイミングをカムによって調整することにより、弁の弁開度を所望の開度に調整することができる。
【0020】
第3の発明に係るアクチュエータの動作検出ユニットは、上記発明において、前記動作検出手段がポテンショメータ、またはカムとリミットスイッチとからなり、前記収納ケースが当該動作検出手段を共用して前記取付台に着脱可能に取付けられるものである。
【0022】
第4の発明に係るアクチュエータは、上記第1〜第3の内のいずれか1つの発明に係る動作検出ユニットを筐体内に収納したものである。
【0023】
第4の発明においては、アクチュエータが動作検出ユニットを標準の装備品として内蔵し、出力軸の動作位置または動作状態を検出する。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係るアクチュエータを備えた駆動弁の正面図、図2は同アクチュエータの外観斜視図、図3は同アクチュエータの筐体内部を示す外観斜視図、図4は同アクチュエータの分解斜視図である。図5は動作検出ユニットの分解斜視図、図6(a)、(b)は収納ケースを斜め上方から見た外観斜視図および上下反転させて斜め上方から見た外観斜視図、図7は同動作検出ユニットを取付台に取付けた状態を示す外観斜視図、図8は同動作検出ユニットを取付台に取付けた状態を示す平面図、図9は取付台の外観斜視図、図10は同取付台の平面図である。本実施の形態は、建物内の空調設備の配管中を流れる流体の流量制御を行う電動式駆動弁に用いられるアクチュエータに適用した例について説明する。
【0027】
図1において、全体を符号1で示すものは直動型の駆動弁で、この駆動弁1は流体の流路を形成する弁本体2と、この弁本体2内に上下動自在に組み込まれ、上端が外部に突出する弁軸3と、この弁軸3の内端に取付けられ弁本体2内の流路を開閉制御する弁プラグ4等で構成され、前記弁軸3の外端がクランク機構5を介してアクチュエータ6の出力軸7に連結されている。この駆動弁1の開度は、全閉角−80°、全開角80°、全動作角160°で、アクチュエータ6による全閉角と全開角の調整可能な角度範囲は±5°で1°ずつ調整される。クランク機構5は第1、第2のリンク5A,5Bとからなり、出力軸7の回転を直線往復運動に変換して弁軸3に伝達する。
【0028】
この場合、本実施の形態では、アクチュエータ6によって開閉制御される駆動弁として弁軸3が直線往復運動する直動型の駆動弁1に適用した例を示しているため、このような直動型駆動弁1においては全閉、全開状態を直接角度で表示することはできない。しかし、弁軸3のリフト量は、出力軸7(第1のリンク5A)の動作角θ、第1のリンク5Bの回動支点P1 ,P2 間の距離Rおよび第2のリンク5Bの回動支点P2 ,P3 間の距離Lによって求めることができるため、ここでは出力軸7の動作角θを駆動弁1の全閉角、全開角としている。なお、ボール弁やバタフライ弁等の回転型駆動弁に適用する場合は、クランク機構5を必要としないため、弁軸3と出力軸7をカップリングによって直接連結すればよい。
【0029】
図1〜図4において、前記アクチュエータ6は、駆動弁1の上部に設けたフレーム10上にブラケット11を介して前記出力軸7が水平になるように設置される筐体12と、この筐体12の開口部を覆うカバー13とを備え、前記筐体12の内部に駆動モータ14、モータカバー15、前記駆動モータ14によって正逆回転される前記出力軸7、この出力軸7の動作範囲を可変設定する動作範囲設定機構16、端子台17,18、複数の電子回路基板からなる回路基板組立体19、絶縁紙20、取付台21等を収納している。また、アクチュエータ6は動作検出ユニット22を筐体12内に収納することにより動作検出ユニット内蔵型のアクチュエータを構成している。前記出力軸7は、一端が前記筐体12の外部に突出し、その突出端に前記リンク機構5が連結されている。
【0030】
前記動作範囲設定機構16は、前記出力軸7の他端側に嵌合され止めねじによって固定されたカムホルダ25と、このカムホルダ25に対して図示を省略したスナップフィット機構とチルト機構とによって着脱可能かつ角度調整可能に取付けられたカム26と、前記回路基板組立体19に前記カム26を介して対向するように固定され前記カム26によってON、OFFされる2つのリミットスイッチ(全閉スイッチ、全開スイッチ)27,28等で構成されている。動作範囲設定機構16による駆動弁1の全閉角と全開角の調整可能な角度範囲は上記した通り±5°であるため、全動作角固定(160°)で、全閉角は−85°〜−75°、全開角は75°〜85°の角度範囲で可変設定される。
【0031】
前記カム26は、弁軸3のリフト量が半分で、弁開度50%の状態(出力軸7の回動角=0°)のとき、外周に一体に突設した大径部26Aが前記閉側スイッチ27と開側スイッチ28の中間に位置している。この状態において、閉側スイッチ27と開側スイッチ28はともにOFFの状態を維持している。弁開度50%の状態より出力軸7が閉方向に所定角度回動すると、カム26の大径部26Aが閉側スイッチ27のローラを押圧して閉側スイッチ27をONさせ、その出力信号によって駆動モータ14の駆動を停止させる。これにより、駆動弁1は全閉状態となる。一方、弁開度50%の状態より出力軸7が開方向に所定角度回動すると、カム26の大径部26Aが開側スイッチ28のローラを押圧して開側スイッチ28をONさせ、その出力信号によって駆動モータ14の駆動を同じく停止させる。これにより、駆動弁1は全開状態となる。
【0032】
前記駆動弁1の全閉角、全開角を可変範囲±5°以内で変更するには、例えば全閉角−80°、全開角80°の状態から全閉角−85°、全開角75°に変更する場合は、出力軸7を回転自在にしてカム26を開方向に5°回動させる。一方、全閉角−75°、全開角85°に変更する場合は、カム26を閉方向に5°回動させる。
【0033】
前記取付台21は、前記動作検出ユニット22の取付部としての機能と、前記回路基板組立体19を覆うカバーとしての機能を有し、これによりカバー13を筐体12から取り外したとき、回路基板組立体19が外部から露出するのを防止するとともに、埃や異物が侵入して回路基板組立体19に付着したり、作業者が前記動作検出ユニット22を筐体12内に組込むときに回路基板組立体19に搭載されている各種電子部品に手や指が触れないようにしている。なお、取付台21の詳細についてはさらに後述する。
【0034】
図5および図6において、前記動作検出ユニット22は、収納ケース31と、この収納ケース31の上方側収納部41内に配設された動作検出手段として機能するポテンショメータ33と、前記収納ケース31の下方側収納部42内に配設され前記出力軸7の回転運動を前記ポテンショメータ33の回転軸34に伝達する回転伝達手段35と、前記収納ケース31の下方側収納部42を閉塞する下部プレート36等で構成されている。
【0035】
前記収納ケース31は、射出成形によって一体に形成された合成樹脂製の成形品からなり、板部40aと、この板部40aの周縁に上方および下方に向かってそれぞれ一体に延設された上側壁部40bおよび下側壁部40cとで構成され、板部40aと上側壁部40bとによって囲まれた上方側の空間が前記上方側収納部41を形成し、板部40aと下側壁部40cとによって囲まれた下方側の空間が前記下方側収納部42を形成している。前記板部40aの幅方向中央には、2つの挿通孔43,44が前後方向に離間して形成されている。これらの挿通孔43,44のうち前方側の挿通孔43は丸孔からなり、前記上側壁部40bよりも前方側に位置して形成され、前記回転伝達手段35の一構成部品である駆動ギア55の軸55aを回転自在に軸支する軸受孔を形成している。後方側の挿通孔44は、前方側孔部44aと後方側孔部44bとからなる数字の8の字型に形成されている。前方側孔部44aは、全動作角160°タイプの弁に適用するときに前記ポテンショメータ33の回転軸34が貫通する孔で、後方側孔部44bは、全動作角90°タイプの弁に適用するときに前記回転軸34が貫通する孔である。また、この挿通孔44は、前記上方側収納部41内に位置するように上側壁部40bよりも後方に形成されている。
【0036】
前記上側壁部40bは、前記板部40aの後端側において開放する開放部46aと、左右両端付近においてそれぞれ開放する開放部46b,46cとを有している。これらの開放部46a〜46cは、前記ポテンショメータ33のリード線51または後述するリミットスイッチのリード線を上方側収納部41から外部に導出するリード線導出部を形成している。前記上側壁部40bの中央部は、前方側に開放する平面視コ字状に屈曲しており、前記挿通孔43の左右および後方の3方を取り囲んでいる。
【0037】
図6(a)および図8において、前記板部40aの上面で前記挿通孔43の周囲には前記弁軸3の開度を表示する5本の目盛線48a〜48eが表示されている。中央の目盛線48cは弁開度50%、その両側の目盛線48b,48dは全動作角90°タイプの弁における弁開度0%と100%をそれぞれ示し、さらにその外側の目盛線48a,48eは全動作角160°タイプの弁における弁開度0%と100%をそれぞれ示す。
【0038】
このような収納ケース31は、動作検出手段としてポテンショメータ33の代わりにカムとリミットスイッチを用いた動作検出ユニット(後述する)に対して共通部品として使用される。このため、収納ケース31の板部40aには、後述するカム軸が貫通する4つの小孔49が形成されるとともに、リミットスイッチを位置決めする8つの位置決めピン50が突設されている。
【0039】
前記ポテンショメータ33は、3端子からなり、その各リード線51が前記上側壁部40bの開放部46bからケース外部に導出され、前記端子台18の端子にそれぞれ接続されている。
【0040】
前記回転伝達手段35は、前記カムホルダ25(図4)の先端に嵌合される前記駆動ギア55と、この駆動ギア55に噛合する従動ギア56と、この従動ギア56を前記ポテンショメータ33の回転軸34に固定する止め輪57等からなり、前記駆動ギア55と従動ギア56を介して前記出力軸7の回転を前記ポテンショメータ33の回転軸34に伝達するように構成されている。回転軸34が回転すると、ポテンショメータ33の出力信号が変化し、この出力信号は検出信号として制御部に送出される。前記駆動ギア55の軸55aの軸端は、前記収納ケース31の挿通孔43によって回転自在に軸支されている。また、この軸55aの先端面には、弁軸3の弁開度を指し示す指針58が形成されている。
【0041】
前記下部プレート36は、金属板の打ち抜き加工によって前記収納ケース31の下面側の輪郭形状と略等しい形状に形成され、2本の止めねじ61によって前記収納ケース31の下面に固定されることにより、前記下方側収納部42を覆っている。下部プレート36の幅方向中央には、2つの貫通孔62,63が前記収納ケース31の挿通孔43,44に対応して形成されている。前方側の貫通孔62は、前記挿通孔43と略同径の丸孔で、かつ中心が一致するように形成されており、前記駆動ギア55の軸55aが貫通している。後方側の貫通孔63は、前後方向に長い長孔に形成されており、前記ポテンショメータ33の回転軸34が貫通している。
【0042】
このような構造からなる動作検出ユニット22は、図7および図8に示すように、スナップフィット機構70によって前記取付台21の上に着脱可能に取付けられる。このスナップフィット機構70は、取付台21側に設けた第1〜第5の係止部71〜75と、動作検出ユニット22側に前記第1〜第5の係止部71〜75にそれぞれ対応して設けた第1〜第5の係合部76〜80とで構成されている。以下、取付台21とスナップフィット機構70の構造を詳述する。
【0043】
図7〜図10において、前記取付台21は、射出成形によって一体に形成された合成樹脂製の成形品からなり、3本の止めねじ82(図4)によって前記筐体12内に固定されることにより前記回路基板組立体19を覆い、上面83が前記動作検出ユニット22の取付部を形成している。この取付台21の上面83の中央には、周面の一部に開放部85を有する円形の孔84が前記出力軸7に対応して形成されている。また、前記上面83で孔84の開放部85とは反対側には前記孔84に連通する凹部86が前記ポテンショメータ33の回転軸34に対応して形成されている。さらに、上面83の外周寄りには、前記各止めねじ82のねじ取付孔87と、突起からなる2つのねじ取付部88と、立上がり壁89と、前記第1〜第5の係止部71〜75が設けられている。前記ねじ取付部88は、上面83の後端側左右両側部にそれぞれ突設されており、前記端子台18の固定金具90を固定するねじ91がねじ込まれる。取付台21の後端側は前記端子台18の取付部を形成している。
【0044】
前記第1の係止部71は、前記上面83の右端側に前後方向に対向するように設けられた第1、第2の係止片95,96とで構成されている。第1の係止片95は、取付台21の上面83に前後方向に長いコ字状の溝97を形成することにより、前端が取付台21に連設され、左右両側面および後端が取付台21から切り離された前後方向に長い弾性を有する板状に形成され、上面に係止用爪98とロック解除用突起部99が一体に突設されている。溝97の両端は、取付台21の前面に開放している。前記係止用爪98は、断面形状が三角形で前方に向かって傾斜し後面が垂直な突子で構成されており、動作検出ユニット22側に設けた第1の係合部76を前記第2の係止片96に設けた凹部100とともに係止することにより、前後方向の移動を規制している。前記ロック解除用突起部99は、動作検出ユニット22を取付台21から取り外す際に押圧されるもので、これにより第1の係止片95が下方に弾性変形して係止用爪98が取付台21の上面83よりも低くなると、前記係止用爪98による第1の係合部76の係止状態が解除される。
【0045】
前記第2の係止片96は、左右両側面および前端が取付台21から切り離された前後方向に長い弾性を有する板状に形成されて前記取付台21の上面83より上方に位置し、後端が下方に折り曲げられて取付台21の上面83に接続されている。第2の係止片96の前端部下面には、前記凹部100が形成されている。この凹部100は、第2の係止片96の全幅にわたって延在するように形成された半円形の溝で構成されている。
【0046】
前記第2の係止部72は、前記第2の係止片96の内側に位置して突設された立ち上がり壁で構成されている。また、第2の係止部72は、前記孔84を中心として取付台21の左端後方に向かって湾曲するように円弧状に形成されており、その後端(左端)には前方に向かって折れ曲がった係止壁72aが一体に連設されている。さらに、第2の係止部72の後端部には、前記係止壁72aの上方を覆う屋根板部72bが設けられている。
【0047】
前記第3の係止部73は、前記取付台21の上面83の左端側で前記立上がり壁89の後方に位置して突設された鉤形の係止片で構成されることにより、3つの板部、すなわち、前記取付台21の上面83から立ち上がる前板部73aと、この前板部73aの上端より取付台21の斜め右後方に延在する屋根板部73bと、この屋根板部73bの後方側側縁と前記上面83とを連結する側板部73cとを有している。
【0048】
前記第4の係止部74は、前記立上がり壁89の後端壁によって構成されている。
【0049】
前記第5の係止部75は、前記立上がり壁89の内壁面後端部付近で取付台21の上面83との接合部分に形成された前後方向に長いスリット状の孔(図8)で構成されている。
【0050】
図5において、前記第1〜第5の係合部76〜80は、前記下部プレート36の外周にぞれぞれ一体に突設された突起で構成されている。第1の係合部76は下部プレート36の右側面に突設されており、前記第2の係止片96の下方に入り込むと前記凹部100に係入する突子102を一体に有している。第2の係合部77は、下部プレート36の後端面右端部に突設されており、第2の係止部72の前面に沿って左斜め後方に移動すると、左側面が前記第2の係止部72の係止壁72a(図9)に右側から当接することにより係止される。第3の係合部78は下部プレート36の後端面左端部に突設されており、前記第3の係止部73の内部に右方から挿入されると係止され、前記屋根板部73bの下面に圧接する突子103を有している。前記第4の係合部79は下部プレート36の左端に突設されており、前記第4の係止部74に後方から当接することにより係止される。前記第5の係合部80は下部プレート36の前端面左端部に突設されており、前記第5の係止部75に後方から挿入されることにより係止される。
【0051】
動作検出ユニット22を取付台21にスナップフィット機構70によって取付けるには、動作検出ユニット22を図8において時計方向に小角度回動させて第1の係合部76を第1の係止片95の係止用爪98の上に載置し、駆動ギア55の軸55aをカムホルダ25(図4)に嵌合する。次に、この状態で動作検出ユニット22を押し下げて下部プレート36を取付台21の上面83に押し付け、第1の係止片95を下方に弾性変形させる。下部プレート36が前記上面83に密接すると、動作検出ユニット22を前記駆動ギア55の軸55aを回動中心として反時計方向にカチッという音がするまで回動させる。これにより第1の係合部76は、第2の係止片96の下部に入り込み、突子102が凹部100に係入してカチッという音を発する。第1の係合部76は第2の係止片96の下部に入り込むと、係止用爪98の押圧状態を解除する。これにより第1の係止片95は上方に弾性復帰して、係止用爪98が第1の係合部76の直前に位置し、第1の係合部76が第2の係止片96から前方に抜け出すのを防止する。
【0052】
また、動作検出ユニット22の反時計方向への回動により突子102が凹部100に係入すると、第2の係合部77が第2の係止部72に係合し、第3の係合部78が第3の係止部73に係合し、第4の係合部79が第4の係止部74に係合し、第5の係合部80が第5の係止部75に係合し、しかして動作検出ユニット22を取付台21の上に前後左右、上下および水平面内の回転を防止して固定する。この固定状態において、収納ケース31の前端面左端部110は、図8に示すように立上がり壁89の内側壁後端部111に近接または当接する。
【0053】
動作検出ユニット22を取付台21から取り外すときには、第1の係止片95のロック解除用突起部99を指で押圧して第1の係止片95を下方に弾性変形させた状態で動作検出ユニット22を図8において時計方向に所定角度回動させる。すなわち、ロック解除用突起部99を指で押圧して第1の係止片95を下方に弾性変形させると、係止用爪98も下降して第1の係合部76の係止状態を解除する。また、突起部99を押し下げた状態で動作検出ユニット22を時計方向に所定角度回動させると、第1の係合部76が第2の係止片96の下部から抜け出して第1の係止片95の上に乗り上げ、第2〜第5の係合部77〜80が第2〜第5の係止部72〜75から抜け出す。そして、動作検出ユニット22を持ち上げて駆動ギア55の軸55aをカムホルダ25から外すと、動作検出ユニット22を取付台21から取り外すことができる。
【0054】
このような構造からなる動作検出ユニット22は、収納ケース31に動作検出手段を構成するポテンショメータ33と、回転伝達手段35を構成する駆動ギア55および従動ギア56を組込んでユニット化しているので、アクチュエータ6を筐体12内に組込むとき個々の部品を1つずつ組込む必要がなく、動作検出ユニット22の組込み作業が簡単かつ容易で迅速に行うことができる。
【0055】
また、回転伝達手段35を収納ケース31の下方側収納部42内に収納し、下部プレート36によって覆っているので、埃や異物が侵入して回転伝達手段35に付着することが少なく、出力軸7の回転動作を正確に検出することができる。
【0056】
さらに、動作検出ユニット22を取付台21に対して第1〜第5の係止部71〜75と第1〜第5の係合部76〜80とからなるスナップフィット機構70によって着脱可能に固定しているので、止めねじ、ドライバ等を一切必要とせず、取付台21に対する動作検出ユニット22の取付け、取外し作業も容易で短時間に行うことができる。
【0057】
図11は本発明に係る動作検出ユニットの他の実施の形態を示す平面図、図12は上部プレートを取り外して収納ケースの内部を示す平面図、図13は同動作検出ユニットの分解斜視図、図14は下部プレートを取り外して収納ケースの内部を示す斜視図、図15はリミットスイッチの動作を示す図である。なお、上記した実施の形態と同一または同様の部材については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。この実施の形態は、全閉、全開、全動作角可変タイプの回転型駆動弁(例えば、ボールバルブやバタフライバルブ)に適用した例を示すものである。弁の開度は、全閉角−45°、全開角45°、全動作角(可変)90°で、可変範囲は±30°である。
【0058】
また、この実施の形態は動作検出手段120として、4つのリミットスイッチA〜Dと、これらのリミットスイッチA〜DのON、OFF状態を切り替える4つのカム125〜128と、出力軸7の回転を前記各カム125〜128に伝達する回転伝達手段130とで構成した点、リミットスイッチA〜Dとカム125〜128を収納ケース31の上方側収納部41内に収納した点および収納ケース31の上方側収納部41を上部プレート132によって覆った点が上記した実施の形態と異なっている。なお、回転伝達手段130は、上記した実施の形態と同様に下方側の収納部42内に収納される。
【0059】
4つのリミットスイッチA〜Dは、C(Common)、NO(Normally Open)、NC(normally Close)の3端子タイプのリミットスイッチからなり、設定開度が出力開度よりも小さいときは1−3端子間の接点が導通しており、設定開度よりも出力開度が大きくなると、1−2端子間の接点が導通してその出力信号を検出信号として取り出して制御部に送出するように構成されている。この場合、図15に示すように、リミットスイッチAは、出力軸7の動作角が−15°(弁開度が50%のときの動作角を0°、全動作角90°とした場合)以上になると1−2端子間の出力信号がOFFからONに切り替わり、1−3端子間の信号がONからOFFに切り替わる。リミットスイッチBは、出力軸7の動作角が15°以上になると1−2端子間の出力信号がOFFからONに切り替わり、1−3端子間の信号がONからOFFに切り替わる。リミットスイッチCは、出力軸7の動作角が−45°(全閉角)になると1−2端子間の出力信号がOFFからONに切り替わり、1−3端子間の信号がONからOFFに切り替わる。リミットスイッチDは、出力軸7の動作角が45°(全開角)になると1−2端子間の出力信号がOFFからONに切り替わり、1−3端子間の信号がONからOFFに切り替わる。このようなリミットスイッチA〜Dは、収納ケース31の上方側収納部41内に、位置決め用ピン50によって位置決めされて固定され、各リード線131が収納ケース31の開放部46a〜46cから外部に導出されて端子台18A,18Bの端子にそれぞれ接続されている。
【0060】
前記各カム125〜128は、同一形状で外周面の一部に大径部140(図13)を一体に有する円板状に形成されてカム軸141にそれぞれ固定されており、前記上部プレート132に設けたカム用孔142にそれぞれ回転自在に挿入されている。一方、各カム125〜128のカム軸141は、上端側が前記収納ケース31の板部40aに形成した小孔49によってそれぞれ回転自在に軸支されており、下端側が下部プレート36の小孔143によってそれぞれ回転自在に軸支されている。なお、動作検出ユニット150の設定開度を変更するときには、出力軸7を回転自在にして各カム125〜128を回転させ、各リミットスイッチA〜DがON、OFFするタイミングを調整すればよい。
【0061】
前記回転伝達手段130は、出力軸7に固定される駆動ギア55と、前記各カム125〜128のカム軸141にそれぞれ固定され前記駆動ギア55に噛合する4つの従動ギア56とで構成されている。
【0062】
前記上部プレート132は透明な合成樹脂によって形成され、3本の止めねじ147によって前記収納ケース31の上面に固定される。上部プレート132には、前記各カム125〜128が挿入される前記カム用孔142と止めねじ147が挿通されるねじ取付用孔148に加えて収納ケース31の位置決め用ピン50の先端部が挿入される複数個のピン用小孔149が形成されている。
【0063】
アクチュエータの作動角度を設定するときは、手動操作(または電動動作)によって行う。手動操作による場合は、クラッチを外して出力軸7を回転自在にし、弁開度が50%となるように回転させる。次に、リミットスイッチAが−15°でONするように調整する場合は、出力軸7を−15°回転させる。出力軸7が回転すると全てのカム125〜128も同一角度回転する。この回転によってリミットスイッチAに対応するカム125の表面に表示している矢印152(図13)を上部プレート132に表示している三角形のマーク153と一致させる。しかし、通常は一致しないため、カム125をカム軸141に対して回転させて一致させる。同様に、リミットスイッチBについては15°でONするように調整し、リミットスイッチCについては−45°でONするように調整し、リミットスイッチDについては45°でONするように調整し、各カム125〜128の矢印152を上部プレート132のマーク153とそれぞれ一致させる。
【0064】
このようにして、出力軸7に対するカム125〜128の角度を調整した後、クラッチを戻して出力軸7を駆動モータ14に連結する。そして、駆動モータ14の駆動によってアクチュエータを設定角度付近で動かして各リミットスイッチA〜Dが所定の設定角度で正常に動作するか否かを確認する。このとき、所定の設定角度で動作しないリミットスイッチについては、そのカムの取付け角度を再度調整する。
【0065】
このような構造からなる動作検出ユニット150においては、収納ケース31の上方側収納部41を上部プレート132によって覆っているので、埃や異物が上方側収納部41内に侵入してリミットスイッチA〜Dやカム125〜128に付着することが少なく、出力軸7の回転動作をより一層正確に検出することができる。
【0066】
なお、本実施の形態においては、動作検出手段として4つのリミットスイッチA〜Dを用いて弁開度が全閉角−45°、全開角45°、中間開度弁開度±15°,の4つの状態を検出するようにした例を示したが、本発明はこれに限らずリミットスイッチの数を例えば1個、2個のように適宜個数に変更することができる。
【0067】
また、上記した実施の形態においては、動作検出ユニット22,150のスナップフィット機構70を、第1〜第5の係止部71〜75と、第1〜第5の係合部76〜80とで構成した例を示したが、その数および形状については適宜変更することができる。また、収納ケース31の形状についても同様であり、共通部品とせず動作検出手段としてポテンショメータ33を用いる場合は、ケース上面に上側壁部40bと上方側収納部41を設ける必要がない。
さらに、上記した実施の形態では空調設備の電動型駆動弁に適用したが、これに限らず例えば燃焼装置やダクトの排気口を開閉するダンパに用いることも可能である。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るアクチュエータの動作検出ユニットおよびアクチュエータは、動作検出手段と回転伝達手段を収納ケースに組み込んでユニット化し、アクチュエータの筐体内に組込むように構成したので、埃や異物がケース内に侵入して回転伝達手段や動作検出手段に付着することが少なく、出力軸の回転動作を長期間にわたって正確に検出することができる。
また、本発明は動作検出ユニットをアクチュエータの筐体内にスナップフィット機構によって着脱可能に組込むように構成したので、ドライバ、ねじ等を用いる必要がなく、筐体内への組込み、取外し作業が容易で短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るアクチュエータを備えた駆動弁の正面図である。
【図2】 同アクチュエータの外観斜視図である。
【図3】 同アクチュエータの筐体内部を示す外観斜視図である。
【図4】 同アクチュエータの分解斜視図である。
【図5】 動作検出ユニットの分解斜視図である。
【図6】 (a)、(b)は収納ケースを斜め上方から見た外観斜視図および上下反転させて斜め上方から見た外観斜視図である。
【図7】 同動作検出ユニットを取付台に取付けた状態を示す外観斜視図である。
【図8】 同動作検出ユニットを取付台に取付けた状態を示す平面図である。
【図9】 取付台の外観斜視図である。
【図10】 同取付台の平面図である。
【図11】 本発明に係る動作検出ユニットの他の実施の形態を示す平面図である。
【図12】 上部プレートを取り外して収納ケースの内部を示す平面図である。
【図13】 同動作検出ユニットの分解斜視図である。
【図14】 下部プレートを取り外して収納ケースの内部を示す斜視図である。
【図15】 リミットスイッチの動作を示す図である。
【符号の説明】
1…駆動弁、3…弁軸、6…アクチュエータ、7…出力軸、12…筐体、16…動作範囲設定機構、21…取付台、22…動作検出ユニット、31…収納ケース、33…ポテンショメータ、35…回転伝達手段、36…下部プレート、41…上方側収納部、42…下方側収納部、55…駆動ギア、56…従動ギア、70…スナップフィット機構、71〜75…第1〜第5の係止部、76〜80…第1〜第5の係合部、120…動作検出手段、125〜128…カム、130…回転伝達手段、132…上部プレート、A〜D…リミットスイッチ。
Claims (4)
- 筐体内の取付台に取付けられ、アクチュエータの出力軸の現在の動作位置を検出するアクチュエータの動作検出ユニットにおいて、
前記筐体内に収納される収納ケースと、前記収納ケースの上面側の収納部内に取付けられ前記出力軸の回転運動を検出してその回転運動に対応した検出信号を発生する動作検出手段と、前記収納ケースの下面側の収納部内に配設され前記出力軸の回転運動を前記動作検出手段に伝達する回転伝達手段と、前記収納ケースの上面側の収納部を閉塞する上部プレートおよび前記収納ケースの前記下面側の収納部を閉塞する下部プレートとでユニットを構成し、
前記下部プレートの外周に形成された複数の係合部と、前記取付台の上面側において前記係合部に相対する箇所に形成された複数の係止部とが、スナップフィット機構によって着脱可能に取付けられ、
前記取付台に形成された係止部は、一端が当該取付台に連設され、側面および他端が当該取付台から切り離された弾性を有する板状に形成され、上面に係止用爪とロック解除用突起部が一体に突設されている第1の係止片と、側面および一端が当該取付台から切り離された弾性を有する板状に形成されて当該取付台の上面より上方に位置し、他端が下方に折り曲げられて当該取付台の上面に接続されて、他端部下面には凹部が形成されている第2の係止片とからなる第1の係止部を備え、
前記下部プレートの係合部は、当該係合部の上面に突設されている突子部を有する第1の係合部を備え、
前記ユニットを前記取付台に取付ける際には、前記第1の係合部が前記第1の係止部の第2の係止片の下方に入り込み、前記突子部を前記第1の係止部の凹部に係止するとともに、前記第1の係止部の係止用爪が前記第1の係合部の直前に位置して前記第1の係合部が前記第1の係止部の第2の係止片から抜け出すのを防止し、
前記ユニットを前記取付台から取外す際には、前記第1の係止部のロック解除用突起部を押圧して前記第1の係止部の第1の係止片を弾性変形させて取外すことを特徴とするアクチュエータの動作検出ユニット。 - 請求項1記載のアクチュエータの動作検出ユニットにおいて、
前記動作検出手段は、リミットスイッチとカムとで構成され、前記リミットスイッチは前記出力軸の回転角度が所定角度以下のときは第1の状態に保持され、所定角度以上になると前記カムによって第2の状態に切り替えられることを特徴とするアクチュエータの動作検出ユニット。 - 請求項1記載のアクチュエータの動作検出ユニットにおいて、
前記動作検出手段は、ポテンショメータ、またはカムとリミットスイッチとからなり、
前記収納ケースは、当該動作検出手段を共用して前記取付台に着脱可能に取付けられることを特徴とするアクチュエータの動作検出ユニット。 - 請求項1、2、3のうちのいずれか一項記載の動作検出ユニットを筐体内に収納したことを特徴とするアクチュエータ。
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