JP4480867B2

JP4480867B2 - カムの取付け構造

Info

Publication number: JP4480867B2
Application number: JP2000280019A
Authority: JP
Inventors: 博喜吉村
Original assignee: Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Current assignee: Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002089662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、弁駆動軸の回転角度制御等に用いられるカムのカム軸への取付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、水路、浄水場、発電所等の流体の流れを制御するため、流路を開閉する弁がゲート、水門等に取り付けられている。弁の各種向上における流路に設けられた弁駆動用アクチュエータ装置の使用動向は、人手による操作からコントローラを用いて制御する中央情報システム化に向かっている。弁駆動用アクチュエータ装置の診断そのものを上位のコンピュータへデータ転送して行う弁駆動用アクチュエータ装置は、設備が大掛かりになり、弁駆動用アクチュエータに異常がある場合には現場に赴いて点検修理を行わねばならず、修理点検作業が高価になり、メインテナンス費用等も嵩んで好ましくないものであった。一般には、バルブコントローラ自体にチェック機能が殆ど設けられておらず、ユーザは弁駆動用アクチュエータが設置されている場所に赴き、定期的に点検しているのが現状であり、点検そのものも不正確であり且つ点検費用も嵩むという問題を有している。
【０００３】
そこで、弁の開閉を制御するため、弁駆動軸自体又は弁駆動軸に関連する軸をカム軸として回転角度に基づいて作動するカムが用いられている。カムはカム軸に複数個設けられており、カム軸の回転角度に応じて作動してアクチュエータを作動させることが可能となっている。弁駆動装置毎に、アクチュエータ毎の作動時期等を調整することを可能とするため、各カムはカム軸への取付け位置が手動にて調整することが可能な構造に構成されている。
【０００４】
従来のカム機構が、図６に断面図として示されている。従来のカム機構１００は、所定の弁駆動軸に連動して回動するカム軸１０１、カム軸１０１上に配置されるカム１０２、カム１０２に形成されているねじ孔１０２ａに螺合されるセットねじ１０３を具備しており、セットねじ１０３の先端をカム軸１０１に押し当てると同時に、その反力でカム１０２をカム軸１０１に締め付けることで、カム１０２をカム軸１０１上に取り付ける構造となっている。
【０００５】
従来のカム機構１００においては、カム１０２をカム軸１０１上に取り付けるにはセットねじ１０３をカム軸１０１に強く押し当てる必要があり、そのため、セットねじ１０３の先端が食い込むカム軸１０１の周面には圧痕が残っていた。後にカム１０２のカム作用のタイミングを変更する場合には、カム１０２のカム軸１０１に対する取付け角度を変更する必要があるが、カム軸１０１に残る圧痕がカム１０２のスムーズな回転を妨げることがある。また、カム１０２をカム軸１０１に対して変更した新しい角度で取り付ける場合に、カム軸１０１の周面上に残る圧痕によって、セットねじ１０３のカム軸接触位置がずれて位置決めやその微調整が難しくなるという問題点もある。
【０００６】
本出願人は、カムをカム軸に対してセットねじを用いることなく固定すると共に、カム軸の圧痕に伴うトラブルを解消し、容易且つ確実にカムの調整とカム軸への固定が行われるカム機構を既に提案している。即ち、カム軸に保持状態切換部材が配設され、保持状態切換部材とカムとの間のカム軸上に付勢手段が配設され、保持状態切換部材の軸方向の長短をカム軸上で切り換えて付勢手段の軸方向寸法を変化させ、付勢手段の付勢力を調整して各カムのカム軸に対する回動可・不可状態を切り換えることにより、保持状態切換部材を短寸法とすると直接にカムを動かす操作で容易にカム位置の調整を行うことを可能にしている。また、付勢手段がカムを押圧してカム調整後の状態を確実に維持している限り、付勢手段がカムを押圧してカム調節後の状態を確実に保持できることになり、カム軸には一切悪影響がなく、カム位置の微調整も問題なく行うことが可能で、カム位置の調整における操作性を大幅に拡大することを図っている。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
そこで、カムのカム軸への取付けを、カムにねじ込まれ且つカム軸上に押し付けられるセットねじで行うのではなく、カム軸に対して径方向の操作をカム軸の軸方向の変位に変換することでカム軸に回り止め状態に嵌合されたワッシャとの間に作用する摩擦力の大きさを変更可能とし、摩擦力を大きくすることでカムのカム軸に対する取付けを行い、摩擦力を小さくすることでカムのカム軸に対する調整を可能にする点で解決すべき課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記の課題を解決することであり、カムをカム軸にロックするため、ロック機構をカム軸に対して径方向へ操作するのみでカムのカム軸への取付けを簡単に行うことを可能にすると共に、カムのカム軸への取付け角度を微調整することを可能にし、更に、カム軸への取付け角度が微調整されたカムをカム軸に固定するときにロック位置がずれることのないカムの取付け構造を提供することである。
【０００９】
この発明は，回転駆動されるカム軸，前記カム軸に相対回転可能に嵌合され且つ周面に所定のカムプロフィールが形成されたカム，前記カム軸に前記カムを挟んだ状態で軸方向に非拘束状態に嵌合され且つ前記カム軸に相対回転不能に配設されたワッシャ，前記カムを前記ワッシャ間で挟み付ける方向に付勢するばね，前記ばねのばね力を変更することにより前記カムと前記ワッシャとの摩擦力を変更して前記カムの前記カム軸へのロックを可能にするロック機構を具備し，前記ロック機構は，前記カム軸の径方向に移動可能であり且つ前記軸線と傾斜する第１斜面を備えた第１ロック部材，及び前記第１ロック部材の前記第１斜面に当接する第２斜面を有し前記第１ロック部材に対して相対移動することにより前記ロック機構の軸方向長さを変更して前記ばねの前記ばね力を変更する第２ロック部材を備えており，
前記第１ロック部材は，前記カム軸の周りを取り囲むと共に前記第１斜面を備えた本体部と，前記本体部と一体的に形成され且つ前記カム軸の周面に先端が当接するセットねじが螺合するねじ係合部とから成り，前記第２ロック部材は，前記カム軸に非拘束状態に嵌合され且つ前記第１ロック部材側の端部に前記第２斜面が形成されたスリーブで構成されていることから成るカムの取付け構造に関する。
【００１０】
このカムの取付け構造によれば、カムのカム軸に対する取付け角度を変更するには、ロック機構の第１ロック部材をカム軸の径方向に移動させることで第１斜面と第２ロック部材の第２斜面との相対的な変位によってロック機構の軸方向長さを短縮すると、カムの回転を拘束している摩擦力を生じさせるばね力が弱められる。ワッシャに挟まれているカムのカム軸に対する相対回転位置は、ワッシャとの間に生じる摩擦力が小さくなることで、調整し易くなる。カムのカム軸に対する位置調整が終了した後、第１ロック部材を反対方向に移動させることにより、第１斜面と第２ロック部材の第２斜面との相対的な変位によってロック機構の軸方向長さが伸長され、ばね力が増強されることでカムを調整後の位置にてカム軸に取り付けられる。
【００１１】
前記カム軸の外周面には軸方向に延びる係合部が形成され、前記ワッシャは前記係合部に係合することにより前記カム軸に相対回転不能に配設されている。ワッシャは、カム軸の外周面に軸方向に延びる態様で形成されている係合部に係合することで、カム軸の軸方向には非拘束状態に置かれて移動可能であるがカム軸に対して相対回転不能である。カム軸に形成されている係合部は、調整時、カムと干渉することがない形状に形成されているので、カムのカム軸に対する回転を妨げることがない。
【００１２】
前記ばねは、前記カム軸の軸方向に圧縮されて前記ばね力を与える皿ばね又はコイルばねであり、前記ロック機構と前記ロック機構に最も近くに配設された前記カムを挟む前記ワッシャに当接している。ロック機構の軸方向長さを短縮する方向にロック機構を操作すると、ロック機構とワッシャとの間に配設されているばねの変形が少なくなり、ばね力が低下する。反対に、ロック機構の軸方向長さを伸長する方向にロック機構を操作すると、ばねの変形が大きくなり、ばね力が増加する。
【００１３】
このカムの取付け構造は，前記第１ロック部材と前記第２ロック部材とが上記のように構成されているので，セットねじをねじ係合部にねじ込んでセットねじの先端をカム軸に押し当てることにより，その反作用にて第１ロック部材はカム軸の径方向に移動される。第１ロック部材のカム軸の径方向の移動は，第１ロック部材の第１斜面と第２ロック部材の第２斜面との斜面作用により，第２ロック部材のカム軸方向の移動に変換される。
【００１４】
前記カム軸を弁駆動軸と連動回転する制御軸とし、前記カムを前記制御軸に設けられてリミットスイッチを作動させるリミットスイッチカムとし、前記リミットスイッチの作動によって前記弁駆動軸の回転位置に応じて弁の開閉制御を行う弁駆動機構における前記リミットスイッチカムの前記制御軸への取付けに適用されている。このカムの取付け構造を弁駆動機構におけるリミットスイッチカムの制御軸への取付けに適用することで、流路を開閉する弁の開閉制御を行うリミットスイッチカムの制御軸への取付け調整が簡単に且つ微調整可能に行える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明の実施例を説明する。図１はこの発明によるカムの取付け構造の一実施例を示す断面図、図２は図１に示すカムの取付け構造の平面図、図３は図１に示すカム軸の断面図、図４は図１に示すカムの取付け構造のロック機構が緩められた状態を示す断面図、及び図５は図４に示したロック機構がロックされた状態を示す断面図である。
【００１６】
図１において、カムの取付け構造１は、カム軸２の回転に従って所定の位相でリミットスイッチカム３，４が作動するように、カム軸２に対する取付け位置を調整可能にする構造である。カム軸２は、弁を開閉させるために回転される弁駆動軸（図示せず）に連動して回転する制御軸である。リミットスイッチカム３，４は、図２に示すように外周面において所定の位置に膨出したカムプロフィールを有し、この発明におけるカムを構成している。弁の開閉時にカム軸２が回転駆動されることにより、リミットスイッチカム３，４がそれぞれ所定の角度の位置でスイッチ５，６を押す。スイッチ５，６のオン・オフが、カム軸２の回転角度に応じて制御されることにより、弁の開閉程度に応じた弁の開閉制御が可能である。弁の開度に応じて弁駆動軸の回転を制御するため、カム軸２には複数のリミットスイッチカム３，４が設けられている。カム軸２はフレーム１１に対して回転可能ではあるが、軸方向には規制されるように軸支されている。
【００１７】
スイッチ５，６は、それぞれ、一端がフレーム１１に固定されたスイッチ本体１０に取り付けられた板ばね７と、板ばね７の他端である先端にカム軸２の軸線と平行な回転軸８によって回転自在に支持されているローラ９とから構成されている。ローラ９は、リミットスイッチカム３，４の外周面に対して当接しつつ転がることができるので、リミットスイッチカム３，４の回転時に与える抵抗が極めて少なくなる。
【００１８】
カム軸２の上端には、目盛りが付された目盛り板１２が取り付けられており、フレーム１１に取り付けられた指針１３が目盛り板１２上の目盛りを指すことにより、弁の開度をカム軸２の回転量として目視可能である。
【００１９】
カム軸２の断面形状は、図３に示すように、同一の円周面の一部である円弧面１５，１５と、円弧面１５，１５間で且つ直径方向に互いに反対側を向く位置において軸方向に延びる平坦面１６，１６とから成っている。リミットスイッチカム３，４には、カム軸２が貫通し且つ円弧面１５，１５と略同径の円形孔１７（図１参照）が形成されている。従って、リミットスイッチカム３，４は、カム軸２に対して、軸方向及び周方向にも非拘束状態に置かれている。カム軸２の平坦面１６，１６は、後述するワッシャ２０との相対回転を不能にする係合部を形成している。
【００２０】
リミットスイッチカム３，４がカム軸２に対して相対回転するのを防止するため、各リミットスイッチカム３，４を軸方向に挟んで摩擦力を与えるワッシャ２０，２０が設けられている。各ワッシャ２０には、図３に示すカム軸２の断面形状に相補的な円弧部２２と平坦部２３とから成る係合孔２１が形成されている。従って、各ワッシャ２０は、カム軸２に対して軸方向には非拘束状態にあるが、周方向には拘束状態にあってカム軸２に対して相対回転不能である。リミットスイッチカム３，４の互いに作動が干渉するのを防止するため、カム軸２に嵌装されているスリーブ２４がリミットスイッチカム３，４をカム軸２の軸方向に隔置させている。スリーブ２４は、その両端でリミットスイッチカム３，４に関連するワッシャ２０，２０に当接している。下側のリミットスイッチカム４に関連して設けられた下側のワッシャ２０は、フレーム１１に取り付けられたブッシュ２５に当接しており、上側のリミットスイッチカム３に関連して設けられた上側のワッシャ２０は、後述するロック機構３０に関連するばね２６に当接している。
【００２１】
ばね２６は、この実施例ではカム軸２が貫通する孔が形成された皿ばねで構成されており、カム軸２の軸方向両側においてリミットスイッチカム３に関連して設けられた上側のワッシャ２０とロック機構３０側に配置されたワッシャ２７とによって挟まれている。四つのワッシャ２０、リミットスイッチカム３，４及びスリーブ２４をブッシュ２５に向かって付勢することにより、リミットスイッチカム３，４をそれぞれワッシャ２０，２０間で挟んでいる。リミットスイッチカム３，４がカム軸２に対して盲動しようとしても、その時にワッシャ２０，２０とリミットスイッチカム３，４との当接面で生じる摩擦力によって、そのような盲動を防止している。ばね２６のばね力の反力は、後述するロック機構３０を介してカム軸２に支えられる。
【００２２】
ロック機構３０は、カム軸２にＵ字状に嵌合するか又はカム軸２に長孔で嵌合し、カム軸２の径方向に移動可能な第１ロック部材３１と、第１ロック部材３１よりもリミットスイッチカム３側に配置され且つ第１ロック部材３１に対して斜面の作用によってカム軸２の軸方向に移動可能な第２ロック部材３２とを備えている。第１ロック部材３１は、カム軸２に係合されるサークリップ３３によって規制されたワッシャ２８に当接することで、カム軸２の一方の軸方向への移動が防止されている。第１ロック部材３１は、第１斜面３８を持つ第１ロック部材本体部３５と、第１ロック部材本体部３５と一体的に形成されたねじ係合部３６と、ねじ係合部３６に螺合されるセットねじ３７とから成る。第１ロック部材本体部３５の第１斜面３８は、第２ロック部材３２側に形成されている。セットねじ３７をねじ込み操作することにより、セットねじ３７の先端はカム軸２に当接し、その反作用によって第１ロック部材３１はカム軸２の径方向に移動される（図５参照）。
【００２３】
第２ロック部材３２は、カム軸２に嵌挿されたスリーブ状部材４０として形成されており、カム軸２の径方向には拘束状態に配置されているが、軸方向には非拘束状態に配設されている。スリーブ４０の第１ロック部材３１側には、第１斜面３８に当接する第２斜面４１が形成されており、ばね２６側においてはワッシャ２７に当接している。
【００２４】
図４においては、セットねじ３７が緩められており、第１ロック部材３１が緩み位置を占め、第１斜面３８がカム軸２から遠ざかり、それに応じて、第２ロック部材３２が図で上動して、ばね２６が緩んでいる。リミットスイッチカム３，４を押圧するばね力が弱まり、ワッシャ２０，２０が与える摩擦力が減少し、リミットスイッチカム３，４をワッシャ２０，２０に対して回動させ易い状態となっているので、リミットスイッチカム３，４のカム軸２に対する取付け位置を手動にて調整し、カム軸２の回動に伴うスイッチ５，６の作動時期を調整することができる。
【００２５】
リミットスイッチカム３，４のカム軸２に対する取付け位置の調整が完了すると、ロック機構３０のセットねじ３７をねじ込むことによって第１ロック部材３１は径方向（図５でＡ方向）に移動される。第１ロック部材３１はワッシャ２８によって図４の上方向への移動が規制されているので、このねじ操作に応じて、第１ロック部材３１の第１斜面３８と第２ロック部材３２の第２斜面４１との斜面の作用により、第２ロック部材３２はカム軸２の軸方向（図５でＢ方向）に押されて移動する。ばね２６は圧縮されてばね力が大きくなり、リミットスイッチカム３，４をワッシャ２０，２０間で強く圧接する。ワッシャ２０，２０はカム軸２に対して拘束状態にあるので、リミットスイッチカム３，４はカム軸２に対してロックされることになる。
【００２６】
以上の実施例の説明において、リミットスイッチカム３，４は２枚のカムとして示したが、３枚以上のカムであってもよい。また、ばね２６は、皿ばねとして示したが、コイルばね等、軸方向に圧縮されてばね力を与えるものであればよいことは明らかである。第１ロック部材３１及び第２ロック部材３２は、斜面の作用によって径方向の動きと軸方向の動きとを変換できるものであればよく、図示の形状を有する構造に限定されない。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、このカムの取付け構造によれば、ロック機構の第１ロック部材をカム軸の径方向に移動させることで第１斜面と第２ロック部材の第２斜面との相対的な変位によってロック機構の軸方向長さを短縮すると、ワッシャに挟まれているカムのカム軸回りの回動を拘束している摩擦力を生じさせているばね力が弱められる。従って、ロック機構をアンロック状態とした状態では、カムとワッシャとの間に生じる摩擦力が小さくなることで、カムのカム軸に対する取付け角度の変更、即ち、カムの位相調整を容易に行うことができる。カムの位相調整が終了した後、第１ロック部材をアンロック時と反対方向に移動させることにより、第１斜面と第２ロック部材の第２斜面との相対的な変位によってロック機構の軸方向長さが伸長され、ばね力が増強されることでカムを調整後の位置にてカム軸にロックすることができる。しかも、カムをカム軸にロックするロック機構の操作は、第１ロック部材をカム軸に対して径方向へ操作するのみであるので、カムのカム軸への取付けを簡単に行うことができる。
【００２８】
また、この発明によるカムの取付け構造によれば、カムのカム軸への取付け角度を微調整することを可能にし、更に、カム軸への取付け角度が微調整されたカムをカム軸に固定するときにロック位置がずれることのないカムの取付け構造を提供することができる。即ち、カムのカム軸に対する取付け角度を調整した後に、ロック機構をロック状態に移行させてカムをカム軸に対して固定する必要があるが、このときのロック操作をカム軸の回りに回転させる操作で行うと、本来ならば回転させる必要のないカム軸を回転させることがあり、カム軸に相対回転不能に嵌合されたワッシャとカムとの間ですべりが生じて、調整が済んだはずのカムのカム軸に対する角度位置がずれる可能性がある。しかしながら、この発明によるカムの取付け構造によれば、カムの取付け角度位置の調整後に行うロック機構のロック操作はカム軸の径方向に行なっているので、カム軸の回転を惹起されることがなく、カムを調整した位置においてカム軸に対してロックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるカムの取付け構造の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１に示すカムの取付け構造の平面図である。
【図３】図１に示すカム軸の断面図である。
【図４】図１に示すカムの取付け構造のロック機構が緩められた状態を示す断面図である。
【図５】図４に示したロック機構がロックされた状態を示す断面図である。
【図６】従来のカムの取付け構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１カムの取付け構造
２カム軸
３，４リミットスイッチカム
１５円弧面
１６平坦面（係合部）
２０ワッシャ
２６ばね
３０ロック機構
３１第１ロック部材
３２第２ロック部材
３５第１ロック部材本体部
３６ねじ係合部
３７セットねじ
３８第１斜面
４０スリーブ状部材
４１第２斜面

Claims

回転駆動されるカム軸，前記カム軸に相対回転可能に嵌合され且つ周面に所定のカムプロフィールが形成されたカム，前記カム軸に前記カムを挟んだ状態で軸方向に非拘束状態に嵌合され且つ前記カム軸に相対回転不能に配設されたワッシャ，前記カムを前記ワッシャ間で挟み付ける方向に付勢するばね，前記ばねのばね力を変更することにより前記カムと前記ワッシャとの摩擦力を変更して前記カムの前記カム軸へのロックを可能にするロック機構を具備し，前記ロック機構は，前記カム軸の径方向に移動可能であり且つ前記軸線と傾斜する第１斜面を備えた第１ロック部材，及び前記第１ロック部材の前記第１斜面に当接する第２斜面を有し前記第１ロック部材に対して相対移動することにより前記ロック機構の軸方向長さを変更して前記ばねの前記ばね力を変更する第２ロック部材を備えており，
前記第１ロック部材は，前記カム軸の周りを取り囲むと共に前記第１斜面を備えた本体部と，前記本体部と一体的に形成され且つ前記カム軸の周面に先端が当接するセットねじが螺合するねじ係合部とから成り，前記第２ロック部材は，前記カム軸に非拘束状態に嵌合され且つ前記第１ロック部材側の端部に前記第２斜面が形成されたスリーブで構成されていることから成るカムの取付け構造。
前記カム軸の外周面には軸方向に延びる係合部が形成され，前記ワッシャは前記係合部に係合することにより前記カム軸に相対回転不能に配設されていることから成る請求項１に記載のカムの取付け構造。
前記ばねは，前記カム軸の軸方向に圧縮されて前記ばね力を与える皿ばね又はコイルばねであり，前記ロック機構と前記ロック機構に最も近くに配設された前記カムを挟む前記ワッシャに当接していることから成る請求項１に記載のカムの取付け構造。
前記カム軸を弁駆動軸と連動回転する制御軸とし，前記カムを前記制御軸に設けられてリミットスイッチを作動させるリミットスイッチカムとし，前記リミットスイッチの作動によって前記弁駆動軸の回転位置に応じて弁の開閉制御を行う弁駆動機構における前記リミットスイッチカムの前記制御軸への取付けに適用されていることから成る請求項１に記載のカムの取付け構造。