JP4476695B2 - Valve actuator - Google Patents
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Description
本発明は、ボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁やその他のバルブに搭載されるアクチュエータに関し、特に、構成部品の芯出しが行い易く、バルブとの接続に際して、アクチュエータの出力軸とバルブの回転軸との同軸度を、正確かつ容易に確保し得るようにしたバルブのアクチュエータに関する。 The present invention relates to a rotary valve such as a ball valve and a butterfly valve, and an actuator mounted on another valve. In particular, it is easy to center components, and when connecting to the valve, the output shaft of the actuator and the rotary shaft of the valve It is related with the actuator of the valve | bulb which was able to ensure the coaxiality accurately.
バルブに搭載されるアクチュエータとして、例えば、電動モータを駆動源とするアクチュエータにあっては、電動モータと、電動モータの駆動軸と噛合して、電動モータからの回転力を減速して伝達する歯車群と、歯車群を介して伝達された回転力により回転する出力軸等から構成され、これら一連の出力伝達部品を、金属製の底板(下側カバーに相当)に位置決めして配設すると共に、これら部品は金属製のカバーによって覆われている。また、底板下面には雌ネジ部を設けており、この雌ネジ部にバルブのフランジ部に係止したボルトを締め付けて、バルブ本体との接続を行っている。 As an actuator mounted on a valve, for example, in an actuator using an electric motor as a drive source, a gear that meshes with an electric motor and a drive shaft of the electric motor to reduce and transmit the rotational force from the electric motor. And an output shaft that rotates by the rotational force transmitted through the gear group. These series of output transmission parts are positioned and disposed on a metal bottom plate (corresponding to the lower cover). These parts are covered with a metal cover. Further, a female screw portion is provided on the bottom surface of the bottom plate, and a bolt locked to a flange portion of the valve is fastened to the female screw portion to connect with the valve body.
例えば、実用新案登録第2505422号公報(特許文献1)は、底板上面に立設したネジタップの雄ネジ部に、電動モータを載置した天板をナット止めしており、この天板と底板とで歯車群や出力軸を軸支すると共に、底板下面に設けた雌ネジ部に、バルブのフランジ部に係止したボルトを締め込むことで、バルブ本体との接続が成されている。 For example, in Utility Model Registration No. 2505422 (Patent Document 1), a top plate on which an electric motor is mounted is nut-fastened to a male screw portion of a screw tap erected on the top surface of the bottom plate. In addition to supporting the gear group and the output shaft, a bolt locked to the flange portion of the valve is tightened into a female screw portion provided on the bottom surface of the bottom plate, thereby establishing connection with the valve body.
また、実開平2−66788号公報(特許文献2)は、上方へ開口する有底円筒状のヨーク底面から下方へ突出する円筒部を円筒状のバルブボンネットに嵌合して、バルブボンネットと円筒部の夫々側面に設けた雌ネジ部にボルトを締め込んで固定し、アクチュエータの底板に設けた雌ネジ部にヨークのフランジ部をボルト止めすることで、アクチュエータ本体とバルブ本体とを接続している。 Japanese Utility Model Publication No. 2-66788 (Patent Document 2) discloses a valve bonnet and a cylinder formed by fitting a cylindrical portion that protrudes downward from a bottom surface of a bottomed cylindrical yoke that opens upward into a cylindrical valve bonnet. By tightening the bolts to the female screw parts provided on the side surfaces of each part, and fixing the yoke flanges to the female screw parts provided on the bottom plate of the actuator, the actuator body and the valve body are connected. Yes.
さらに、特許第2877213号公報(特許文献3)のように、ボルト・ナットなどの固定部材を多用しないものがある。特許第2877213号公報には、アクチュエータの円筒形ハウジング(底板)に穿孔した中心孔に、バルブ本体に固定されたニップル部材を挿入して、このニップル部材の上方に螺合したナットを締め込むことにより、アクチュエータ本体とバルブ本体とを接続する構造が開示されている。
ところが、上記特許文献1、2をはじめ、従来のアクチュエータにおいては、ギヤ機構や出力軸等から成る一連の出力伝達部品を、金属製の底板(下側カバーに相当)に位置決めして配設するという手段、並びにアクチュエータの駆動部とバルブ本体とは夫々個別の取付手段を用いて底板へ取付する手段により組付が行われているため、バルブ本体との接続に際して、アクチュエータの出力軸とバルブの回転軸との同軸度の確保は容易ではなく、底板に取り付けられた各部品間の角度調整・位置調整を頻繁に行う必要があり、場合によっては底板から一旦取り外すなどして、調整を行う必要があった。さらに、ボルト・ナットなどの固定部材を多用するため、アクチュエータの組立からバルブ本体との接続までに多くの工数を要していた。
However, in the conventional actuators including
また、出力伝達部品などの内部構成部品を覆うアクチュエータのカバーには、軽量化やデザイン性の観点から、樹脂製のものが多用されてきているが、底板に相当する下側カバーについては、その下面がバルブとの接続部位になるため、強度上の観点から未だ金属製のものが多く、これを樹脂製とする場合には、バルブ接続用の金属製ナットを下側カバーにインサート成形して、バルブ本体との接続強度を確保する必要がある。このため、カバーの製造には非常に多くの工数を要し、また、アクチュエータ廃棄時におけるカバーの分解や、リサイクル時の材料分別に工数と費用がかかり、リサイクル率の低下とこれに伴う環境悪化が懸念されている。また、底板が鉄鋳物やADC製の場合には、タップ加工を行うことに加え、固定部材の多用による部品点数の増加も伴って、コスト高になってしまう欠点がある。 In addition, actuator covers that cover internal components such as output transmission parts are often made of resin from the viewpoint of weight reduction and design, but for the lower cover corresponding to the bottom plate, Since the lower surface is the connection part with the valve, there are still many metal parts from the viewpoint of strength, and when this is made of resin, insert a metal nut for connecting the valve into the lower cover. It is necessary to secure the connection strength with the valve body. For this reason, it takes a lot of man-hours to manufacture the cover, and it takes man-hours and costs for disassembling the cover when discarding the actuator and separating the material during recycling, resulting in a decrease in the recycling rate and the accompanying environmental deterioration. There are concerns. In addition, when the bottom plate is made of iron casting or ADC, there is a drawback that the cost increases due to an increase in the number of parts due to the heavy use of fixing members, in addition to performing tapping.
さらに、底板(下側カバー)に配設された部品の交換作業や点検作業を行う場合には、多数の固定部材を取り外した後、底板から個々に構成部品を取り外さなければならず、メンテナンス性にも問題を有し、さらには、取り外した固定部材を紛失させてしまうおそれもあった。 Furthermore, when replacing or inspecting parts placed on the bottom plate (lower cover), after removing a number of fixing members, individual components must be removed from the bottom plate. In addition, there is a risk that the removed fixing member may be lost.
また、特許文献3の構造では、アクチュエータの駆動部を構成する部品は夫々個別にアクチュエータの円筒形ハウジング(底板)に固定されているので、アクチュエータの組付には依然として多くの工数を要し、アクチュエータをバルブ本体に着脱する際には、アクチュエータのハウジングから夫々部品を取り外さなければならないという問題を有している。
Further, in the structure of
本発明は、上記した実情に鑑み、鋭意検討の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、ボルト・ナットなどの固定部材の削減、並びに組付工数を削減すると共に、構成部品の芯出しが行い易く、バルブとの接続に際して、アクチュエータの出力軸とバルブの回転軸との同軸度を、正確かつ容易に確保し得るようにしたバルブのアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been developed as a result of intensive studies in view of the above circumstances, and its object is to reduce the number of fixing members such as bolts and nuts, reduce the number of assembling steps, and components It is an object of the present invention to provide a valve actuator that can easily and accurately ensure the coaxiality between the output shaft of the actuator and the rotation shaft of the valve when connecting to the valve .
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、バルブの取付フランジに上カバーと下カバーから成る樹脂製のアクチュエータ用カバーをボルトを介して取付けるバルブのアクチュエータであって、前記アクチュエータ用カバー内に上板と下板との間にスペーサを介してギヤ機構と出力軸とを設けた駆動ユニットを配置し、前記下板の前記ボルト取付位置にあけた装着孔と前記下カバーの底部の前記ボルト取付位置にあけた挿入孔に、雌ネジ部を有するバルブ接続ナットの円筒部を挿入し、この円筒部の上部に円筒部より大径の頭部を設け、この頭部の下面を前記下板の上面に係合させると共に、前記取付フランジに取付けたボルトを前記雌ネジ部に螺着して前記取付フランジと前記下板とで前記下カバーの底部を挟持固定し、かつ、この円筒部と下カバーとの間にOリングを装着して密封したバルブのアクチュエータである。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2に係る発明は、下カバーに組付ける上カバーの内側に押圧部を形成し、上下カバーを組付けたとき、前記押圧部で前記駆動ユニットを押圧挟持して、カバー内に駆動ユニットを内蔵させたバルブのアクチュエータである。 According to a second aspect of the present invention, the pressing unit is formed inside the upper cover to be assembled to the lower cover, and when the upper and lower covers are assembled, the driving unit is pressed and clamped by the pressing unit, and the driving unit is installed in the cover. It is a valve actuator with built-in .
本発明によると、出力軸の外方に下板と取付フランジとの間に下カバーの底部を挟持固定した状態でバルブ接続ナットの円筒部を設けているので、アクチュエータに設けた出力軸等の構成部品の芯出しが行い易く、また、駆動ユニットとバルブ本体とを直接接続することができるので、バルブ本体との接続に際して、位置ずれを起こす箇所は削減され、アクチュエータの出力軸とバルブの回転軸との同軸度を、正確かつ容易に確保することが可能となった。このため、従来より行われてきた各部品間の角度調整・位置調整作業は大幅に軽減され、極めて精度の高いバルブ制御が可能となった。また、従来構造ではアクチュエータの底板に相当する下側カバーを介して、歯車群や出力軸等からなる駆動部とバルブとが接続されていたので、この下側カバーには出力軸の回転に伴う回転反力に耐え得る強度を持たせる必要があったが、本発明によれば、駆動ユニットにバルブが直接接続される構造であるため、回転反力は駆動ユニットが受けることになり、下カバーには駆動ユニットとバルブとの間に挟まれる挟持力だけが加わり、従って、カバー全体の樹脂化、軽量化を図ることが可能となった。さらに、駆動ユニットを取り外すことなく、アクチュエータをバルブ本体に着脱することが可能となった。 According to the present invention, the cylindrical portion of the valve connection nut is provided outside the output shaft with the bottom portion of the lower cover sandwiched and fixed between the lower plate and the mounting flange . It is easy to center the components, and the drive unit and valve body can be connected directly, so there is no need for misalignment when connecting to the valve body, and the actuator output shaft and valve rotation It became possible to ensure the coaxiality with the shaft accurately and easily. For this reason, the conventional angle adjustment and position adjustment operations between components have been greatly reduced, and highly accurate valve control has become possible. Further, in the conventional structure, the drive unit consisting of a gear group, an output shaft, and the like are connected via a lower cover corresponding to the bottom plate of the actuator, so this lower cover is accompanied by the rotation of the output shaft. Although it was necessary to provide strength sufficient to withstand the rotational reaction force, according to the present invention, since the valve is directly connected to the drive unit, the drive unit receives the rotational reaction force, and the lower cover Only the clamping force sandwiched between the drive unit and the valve is applied to the drive unit. Therefore, the entire cover can be made of resin and reduced in weight. Furthermore, the actuator can be attached to and detached from the valve body without removing the drive unit.
円筒部と下カバーとの間に設けた挿入孔にOリングを介して挿入することで、アクチュエータ内部への粉塵や液体の侵入を確実に防ぐという効果を奏する。 By inserting it through an O-ring into an insertion hole provided between the cylindrical portion and the lower cover , there is an effect of reliably preventing dust and liquid from entering the actuator.
また、駆動源として電動モータを採用した場合であっても、電動モータ特有の振動や外部からの振動等の影響を受けることなく、駆動ユニットとこれを内蔵するアクチュエータ用カバーとを強固に位置保持するという効果を奏する。 Even when an electric motor is used as the drive source, the position of the drive unit and the actuator cover that contains the drive unit are firmly held without being affected by vibrations specific to the electric motor or external vibrations. The effect of doing .
本発明におけるバルブのアクチュエータの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明のアクチュエータを示す側面断面図であり、図2は、本発明のアクチュエータを示す正面断面図であり、図3は、本発明のアクチュエータにおいて、上カバーを取り外した状態を示す一部省略平面図である。本実施形態のアクチュエータ1は、駆動源として電動モータ2を搭載しており、電動モータ2からの回転力を減速して伝達するギヤ機構3と、このギヤ機構3を介して伝達された回転力により回転する出力軸4などを鋼板製の上板9と下板5に配設して駆動ユニット6を構成している。図1又は図2に示すように、本実施例では下板5に立設した円筒状のスペーサ7に、ネジ8等を介して上板9が強固にネジ止めされており、この上板9には駆動軸2aを挿通した状態で電動モータ2が載置されている。この電動モータ2の駆動軸2aは、上板9と下板5とで回転自在に軸支されたギヤ機構3と噛合し、このギヤ機構3は上板9と下板5とを挿通し、回転自在に軸支された出力軸4のギヤ部4aと噛合している。図中5aは下板5の軸受孔に装着された下軸受であり、図中9aは上板9の軸受孔に装着された上軸受である。
One embodiment of a valve actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side sectional view showing the actuator of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view showing the actuator of the present invention, and FIG. 3 shows a state where the upper cover is removed in the actuator of the present invention. FIG. The
また、ギヤ機構3において、バネ3aで上方に付勢された中間ギヤ3bにはクラッチロッド3cを摺接させており、アクチュエータ1の手動操作を行う際には、クラッチロッド3cを押し下げてギヤの噛合を解除することにより、出力軸4をギヤ機構3の減速比に抗することなく、手動操作することができるようにしている。従って、本実施例ではバネ3aやクラッチロッド3cも駆動ユニット6の構成部品としている。
Further, in the
前記駆動ユニット6には、出力軸4を芯出しする位置に連結部10を設けている。本実施例では連結部10として、ナット部材(以下、バルブ接続ナットという)を採用しており、このバルブ接続ナット10は、内面に雌ネジ部が形成された円筒部10aと、この円筒部10aより大径である頭部10bから構成されている。図3に示すように、前記下板5にはバルブ接続ナット10を挿着するための装着孔5bが、出力軸4の周方向に本実施例では2ヶ所形成され、この装着孔5b,5bの夫々に挿着されたバルブ接続ナット10,10は、下板5の下面へ露出した状態でセットされる。なお、本実施例ではバルブ接続ナット10の頭部10bを円柱状に形成しているが、これに限定するものではなく、六角等の角柱形状としてもよい。また、本実施例における鋼板製の下板5の板厚は、約2.5〜3.0mmとしており、バルブ接続ナット10の雌ネジ部の呼びはM6としている。
The
バルブ接続ナット10の頭部10bの高さは、出力軸4に装着される下軸受5aの上面と同じ高さに抑えてあり、駆動ユニット6へのバルブ接続ナット10の組み付けを容易にしている。また、バルブ接続ナット10の下端10cは、後述するアクチュエータ用カバー12の底面12aと略同一平面を成し、この面が後述するバルブ20との接続に際して、バルブ20のアクチュエータ取付部に密着するようにしている。バルブ接続ナット10の材質は、本実施例では金属製(例えば、黄銅)としているが、断熱樹脂製とすることもでき、この場合、バルブ20からの熱伝導をバルブ接続ナット10にて遮断することができ、アクチュエータ1内での結露現象などを防ぐことができる。なお、図中11は止め輪である。
The height of the
連結部10としては、前記バルブ接続ナット10の他、雄ネジ部を有するバルブ接続ボルトを採用することもできるが、後述する防水・防塵用Oリング15とのシール性や、駆動ユニット6への組み込み容易性などの観点から、本実施例に示すナット部材が好ましい。また、使用するバルブ接続ナット10の個数や挿着位置は、本実施例に限定するものではないが、出力軸4を芯出しする位置であって、部品点数や組立工数、更にはバルブ本体との強固な接続を考慮すると、本実施例に示す形態が好ましい。
In addition to the
図中12は、上カバー13と下カバー14から成る、本実施例では樹脂製のアクチュエータ用カバーであり、前記駆動ユニット6など密封状態で覆う必要がある部品を、このカバー12内に内蔵する。図示するように、前記駆動ユニット6とバルブ20のアクチュエータ取付部位、本実施例では取付フランジ21との間に、下カバー14を挟持させて駆動ユニット6の外周面を囲繞しており、また、図3に示すように、前記上カバー13の内側には、円柱又は半円柱状の押圧部13aが、本実施例では4ヶ所に突設されている。上下カバーを組付けたときには、前記押圧部13aで駆動ユニット6の上板9が押圧された状態で、駆動ユニットをカバー12内に内蔵する構造となっており、従って、振動等の影響を受けることなく、駆動ユニット6とアクチュエータ用カバー12とは強固に位置保持される。図中13bは上カバー13に設けた出力軸挿通孔であり、図中13cはクラッチロッド挿通孔である。このクラッチロッド挿通孔13cの下方周縁には、クラッチロッド3cに係止された止め輪3dがOリングを介して当接しており、クラッチロッド3cが当接する中間ギヤ3bの上方移動を規制している。
In the figure,
前記下カバー14には、出力軸4を挿通させてアクチュエータ用カバー12の下面へ挿通させる出力軸挿通孔14aと、前記下板5に挿着されたバルブ接続ナット10を挿入させる挿入孔14b,14bが夫々形成されており、出力軸4の挿通孔14a、並びにバルブ接続ナット10の挿入孔14bの内側端面には、弾性ゴムから成る防水・防塵用Oリング15が夫々装着されている。後述するが、上カバー13と下カバー14との組付けには、締結部材を用いた締結固定や、凹凸部による嵌め込み構造などの係止固定を採用することができる。また、上カバー13と下カバー14とは、駆動ユニット6を挟持した状態において、互いの位置決めが成されるよう構成されており、上カバー13と下カバー14との間に介在されたガスケット16が過度に押圧されることはない。
The
また、駆動ユニット6の上板9には磁気素子等の弁開度検出部材や、LED等の弁開度表示部材を装着した板材17を取り付けることで、これらの部品も駆動ユニット6と合わせてユニット化され、カバー12内に強固に位置保持された状態で内蔵することができるので、アクチュエータの組立作業が容易となり、メンテナンス時には、駆動ユニット6をはじめとする内部構成部品をユニットとしてカバー12から取り出すことができ、給油作業や不調部分の特定作業を容易に行うことができる。
Further, by attaching a
次に、バルブのアクチュエータの組付方法について説明する。
図4は、本発明であるバルブのアクチュエータの組付方法の一例を示した分離図である。先ず、電動モータ2と、電動モータ2からの回転力を減速して伝達するギヤ機構3と、このギヤ機構3を介して伝達された回転力により回転する出力軸4などを下板5に夫々配設する。本実施例では下板5に立設した円筒状のスペーサ7に、ネジ8等を介して上板9が強固にネジ止めされており、この上板9には駆動軸2aを挿通した状態で電動モータ2を載置している。ギヤ機構3は上板9と下板5とで軸支し、また、出力軸4は上軸受9aと下軸受5aを装着して、上板9と下板5とで軸支する。これにより、電動モータ2の駆動軸2aはギヤ機構3と噛合し、かつ、ギヤ機構3は出力軸4のギヤ部4aと噛合した状態で配設され、電動モータ2からの回転力が出力軸4へと減速して伝達される。駆動ユニット6の上板9には磁気素子等の弁開度検出部材や、LED等の弁開度表示部材を装着した板材17を取り付けることで、これらの部品も駆動ユニット6と合わせてユニット化することができる。
Next, a method for assembling the valve actuator will be described.
FIG. 4 is a separation view showing an example of a method of assembling the valve actuator according to the present invention. First, the
次いで、前記下板5に設けた装着孔5b,5bにバルブ接続ナット10,10を挿着する。挿着方法として、本実施例では圧入により取り付けているが、接着剤を併用したり、別途の係止部位を設けてもよく、実施に応じて任意である。
Next, the
前記駆動ユニット6を組立した後、上カバー13と下カバー14から成るアクチュエータ用カバー12内に駆動ユニット6を収容する。下カバー14に設けた出力軸4の挿通孔14a、並びにバルブ接続ナット10の挿入孔14b,14bの内側端面に、弾性ゴムから成る防水・防塵用Oリング15を夫々装着する。これに下板5を挿通した出力軸4とバルブ接続ナット10,10を夫々装着させた状態でセットし、下カバー14の外周部にゴム製ガスケット16を装着した後、上カバー13に設けた押圧部13aを駆動ユニット6の上板9に押圧させた状態で、この上カバー13と下カバー14とで駆動ユニット6を挟み込み、上下カバーに設けた孔部にボルト18を挿着し、これにナット19を締め込んで固定する。組み立てられたアクチュエータ1は実施に応じた適宜のバルブ、例えば、ボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁や、ゲートバルブ、グローブバルブ等の開閉弁と接続する。
After the
図5は、本発明であるアクチュエータの組付方法の他例を示した分離図であり、図4では上カバー13と下カバー14との固定に、ボルト18・ナット19を用いた締結固定を採用したものであるが、本実施例では上カバー13に嵌め込み凹部13dを形成し、下カバー14には嵌め込み凸部14cを形成しており、これら凹凸部を嵌め込ませることにより、上カバー13と下カバー14とを係止固定するものである。その他の工程は上述した工程と同様であるので、その説明を省略する。
FIG. 5 is a separation view showing another example of the actuator assembly method according to the present invention. In FIG. 4, the
次いで、アクチュエータ本体1とバルブ本体20との接続について説明すると、駆動ユニット6の下板5に挿着され、その下端10cがアクチュエータ用カバー12の底面と略同一平面を成しているバルブ接続ナット10に、バルブ20の取付フランジ21に係止した雄ネジ部材、本実施例ではインシュレータ22を装着したボルト23を螺合して、アクチュエータ本体1とバルブ本体20とを接続する。このとき、カバー12の下面12aと取付フランジ21の取付面とは密着状態となっており、強固な締め込みが実現される。また、本実施例ではバルブ20の回転軸24上端に形成した挿入フラット面24aをアクチュエータ1の出力軸4下端に形成した二股部4bに挿入して、出力軸4と回転軸24が一体的に回転するように結合しているが、無論、結合手段はこれに限定するものではない。
このように、一連の出力伝達部品をユニット化して成る駆動ユニット6に、バルブ本体20が直接接続される構造であるため、その接続状態は強固であり、しかも、アクチュエータ1の出力軸4とバルブ20の回転軸24との同軸度は優れた精度を持って、容易にしかも確実に確保される。
Next, the connection between the actuator
Thus, since the
本発明のバルブ用アクチュエータは、電動式、空圧式等して構成することができ、汎用工業用や空調機用など、あらゆる分野において利用可能であり、ボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁や、ゲートバルブ、グローブバルブ等の開閉弁に適用して組付可能なバルブのアクチュエータを提供することができる。 The valve actuator of the present invention can be configured as an electric type, a pneumatic type, etc., and can be used in various fields such as a general-purpose industrial use and an air conditioner, a rotary valve such as a ball valve and a butterfly valve, It is possible to provide a valve actuator that can be applied to an on-off valve such as a gate valve or a globe valve.
1 アクチュエータ
3 ギヤ機構
4 出力軸
5 下板
5b 装着孔
6 駆動ユニット
10 バルブ接続ナット
10a 円筒部
10b 頭部
12 アクチュエータ用カバー
13 上カバー
13a 押圧部
14 下カバー
14b 挿入孔
15 Oリング
20 バルブ
21 取付フランジ
23 ボルト
1
10 Valve connection nut
10a Cylindrical part
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