JP4488406B2 - バルブ用アクチュエータの接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータの出力軸とバルブのステムとの接続コネクタに関し、特に、ボールバルブやバタフライバルブ等の弁体回転型バルブに用いられるコネクタに関する。

従来より、例えば、バタフライバルブやボールバルブ等の弁体回転型バルブが多く用いられており、この弁体回転型バルブの開閉には、例えば、レバー操作、ギア操作等の手動式、或いは、空気圧式、電動式等のアクチュエータが用いられている。この中で、例えば、空気圧アクチュエータには、複作動型、単作動型（スプリングリターン型）のアクチュエータが使用されており、単作動型の場合、空気圧によるアクチュエータ駆動の際にスプリングの反発力に逆らってピストンを圧縮しなければならないため、複作動型に比べて出力が低下するという特徴があった。そのため、単作動型のアクチュエータに接続するバルブは、複作動型のアクチュエータに接続するバルブよりもサイズの小さなものを適用しなければならず、バルブが小さくなると、アクチュエータ側の出力をバルブに伝えるステムの軸径も細いものとなり、アクチュエータの出力軸と接続するステム上端の接続部も小さいものとなる。

上記のような弁体回転型バルブは、その多用性から様々な配管システムで適用されており、配管のサイズ、および、それら配管に用いられる弁のサイズも多種多用である。

バルブのサイズに合わせて、出力軸のサイズを多用に取り揃えたアクチュエータを用意することも考えられるが、その場合、アクチュエータ製造のための新たな製造ラインに莫大な費用がかかる上、製品の在庫も多くなり、部品単価が高くなってしまうという問題が生じる。

そこで、既存のアクチュエータの製品ラインナップを用いて、それらの出力軸寸法に対応する軸寸法を有するバルブの他に、本来軸寸法の合致しないバルブをも駆動可能とするために、アクチュエータの出力軸とバルブのステムとの嵌合部における寸法差を吸収しつつも、確実に出力を伝達する手段として、コネクタを用いた接続構造が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１３９６５８号公報

しかしながら、前述のようなコネクタは、従来、その外形をダイカスト等の鋳造方法により一体物の塊として鋳造した後、フライス加工、旋盤等の工程を経て、その後さらに内側を、例えば、ブローチ加工、放電加工、スロッター加工、ワイヤーカット等の加工法によって凹部を形成しなければならなかった。また、断面四角形状の空洞を有する長尺の角パイプ状に形成された部材を切断することにより、要求される寸法のコネクタを製造する方法等も採用されているが、いずれの場合も加工時間がかかり、部品単価が高くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、様々なサイズのバルブ、および、様々なサイズの出力軸を有するアクチュエータに適用可能なコネクタを、安価に製造できる方法、および、その方法によって製造されたコネクタを用いたバルブ用アクチュエータの接続構造を提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、軸を中心に回動することにより開閉されるバルブと、前記バルブを開閉させるために、回動可能に配設された出力軸を有するアクチュエータと、を有し、前記出力軸と前記バルブの軸とを接続するためのバルブ用アクチュエータの接続構造において、前記出力軸と前記バルブの軸との係合部に、前記出力軸と前記バルブの軸との寸法差を吸収するための出力軸寸法変換コネクタを設け、前記出力軸寸法変換コネクタは、同形に形成された薄板材を積層させることにより形成され、前記出力軸と前記バルブ側の出力被伝達軸との何れか一方が凹状に、他方が凸状に形成され、前記出力軸寸法変換コネクタの略全体が、凹状とされた前記出力軸又は前記バルブ側の出力被伝達軸の一方に内挿された状態で他方と嵌合することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、例えば、接着剤や溶接等の接着方法によって一体に形成することにより、任意のアクチュエータ出力軸寸法および、任意のバルブ側ステム軸寸法に対応し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成される。そして、出力軸寸法変換コネクタは、その略全体が、凹状とされた出力軸又はバルブ側の出力被伝達軸の一方に内挿された状態で他方と嵌合し、その状態で使用される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力軸寸法変換コネクタは、複数の前記薄板材が溶接により一体に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、各層間を溶接することによって一体に形成することにより、互いに異なる寸法、或は、互いに異なる断面形状を有する出力軸および出力被伝達軸との寸法差、或は断面形状の差異を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記薄板材は、積層後において出力軸寸法変換コネクタの側壁に該薄板材の凹部が連続することにより溝が形成されるように形成され、前記溶接は、前記溝内にされていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、積層後において出力軸寸法変換コネクタの側壁に該薄板材の凹部が連続することにより溝が形成されるように、同形状に形成された薄板材を積層させた後、前記溝内に連続した溶接ラインが形成されるように溶接をすることにより、互いに異なる寸法、或は、互いに異なる断面形状を有する出力軸および出力被伝達軸の寸法差、或は断面形状の差異を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記溶接は、前記出力軸寸法変換コネクタの側壁に凸部を成すようにされ、前記出力軸の、前記出力軸寸法変換コネクタの側壁に形成された凸部に対応する部分には、凹部が形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、前記出力軸寸法変換コネクタの側壁に凸部を成すように溶接することによって一体に形成し、前記出力軸の、前記出力軸寸法変換コネクタの側壁に形成された凸部に対応する部分には凹部を形成することにより、互いに異なる寸法、或は、互いに異なる断面形状を有する出力軸および出力被伝達軸の寸法差、或は断面形状の差異を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力軸は凸状に形成され、前記バルブ側の出力被伝達軸は凹状に形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、例えば、接着剤や溶接等の接着方法によって一体に形成することにより、凸状に形成された出力軸と凹状に形成された出力被伝達軸との寸法差を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力軸は凹状に形成され、前記バルブ側の出力被伝達軸は凸状に形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、例えば、接着剤や溶接等の接着方法によって一体に形成することにより、凹状に形成された出力軸と凸状に形成された出力被伝達軸との寸法差を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力軸と、前記出力被伝達部とが、互いに異なる断面形状を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、例えば、接着剤や溶接等の接着方法によって一体に形成することにより、互いに異なる断面形状を有する出力軸と出力被伝達軸との断面形状の差異を吸収する出力軸寸法変換コネクタが、簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力軸の断面形状と、前記出力被伝達部の断面形状とは、互いに相似であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって、同形状に形成された薄板材を積層させた後、例えば、接着剤や溶接等の接着方法によって一体に形成することにより、互いに相似である断面形状を有する出力軸と出力被伝達軸との寸法差を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタが簡易かつ安価に形成されるものである。

請求項１記載の発明によれば、例えば、レーザーカットやプレス加工等、板金加工の周知の切削技術によって出力軸寸法変換コネクタを製造することができるため、複雑な処理や長時間を要する加工或は旋盤を用いることがなく、作業時間、作業工程、および製造コストを大幅に減らすことができる。また、市販の金属板材を切抜くなどして同形に形成された薄板材を積層させることにより、任意のアクチュエータ出力軸寸法および、任意のバルブ側ステム軸寸法に合致したアクチュエータ出力軸寸法変換コネクタを製造することができるため、きわめて安価に出力軸寸法変換コネクタを製造することができる。さらに、この方法によって製造されたアクチュエータ出力軸変換コネクタを用いることにより、任意の出力軸寸法を有するアクチュエータおよび弁体回転型バルブに適応可能なため、既存の少品種のアクチュエータを用いて、多様な種類の弁体回転型バルブに適応可能となり、製品在庫を大幅に減らすことができる。さらにまた、出力軸寸法変換コネクタの略全体が、凹状とされた出力軸又はバルブ側の出力被伝達軸の一方に内挿された状態で他方と嵌合し、その状態で使用されるため、出力軸の回転トルクをバルブ側の出力被伝達軸に確実に伝達することができる。

請求項２に記載の発明によれば、互いに異なる寸法、或は互いに異なる断面形状を有する出力軸および出力被伝達軸との寸法差或は断面形状の差異を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタを、複雑な作業工程を経ることなく、短時間、簡易、かつ、きわめて安価に製造することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記溶接は、前記薄板材に設けられた凹部を積層して形成された溝内に形成されるため、溶接ビードが前記出力軸寸法変換コネクタ表面の基準面より隆起することを防止することができ、既存のアクチュエータ出力軸に係合させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記溶接は、積層された薄板材の側面に凸部を形成するようになされ、前記アクチュエータの出力軸の対応する部分には、前記凸部を収容する凹部が形成されるため、該出力軸寸法変換コネクタ製造のための作業時間、作業工程を減らすことができるとともに、製造コストを大幅に削減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、凸状に形成された出力軸と凹状に形成された出力被伝達軸との寸法差を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタを、複雑な作業工程を経ることなく、短時間、簡易、かつ、きわめて安価に製造することができる。

請求項６に記載の発明によれば、凹状に形成された出力軸と凸状に形成された出力被伝達軸との寸法差を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタを、複雑な作業工程を経ることなく、短時間、簡易、かつ、きわめて安価に製造することができる。

請求項７に記載の発明によれば、互いに異なる断面形状を有する出力軸と出力被伝達軸との断面形状の差異を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタを、複雑な作業工程を経ることなく、短時間、簡易、かつ、きわめて安価に製造することができる。

請求項８に記載の発明によれば、互いに相似である断面形状を有する出力軸と出力被伝達軸との寸法差を吸収し、かつ、確実にトルクを伝達する出力軸寸法変換コネクタを、複雑な作業工程を経ることなく、短時間、簡易、かつ、きわめて安価に製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳しく説明する。

図１は、本発明に係るバルブ用アクチュエータの接続構造の実施形態を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係るバルブ用アクチュエータの接続構造は、配管システム（図示しない）内に設けられたバタフライバルブ１を有して構成されている。

バタフライバルブ１は、環状に形成された金属製の本体２を有しており、本体２の内側には、ゴム等の気密性を有する弾性体からなるシート３が、前記本体２の内周全面に渡って備えられている。

本体２の一側には棒状の軸であるステム４が、前記本体２を回動自在に貫通して備えられており、このステム４の、前記本体２の内側に突設された部分には円板状の弁体５が前記ステム４とともに回動自在な状態に固着されている。

そして、ステム４が回動されると、それに伴って弁体５が回動されることにより、配管の開閉動作に対する弁として機能するようになっている。

ステム４の、弁体５と反対側の端には、断面形状略四角形の凸状に形成された係合部６が備えられている。

係合部６には、この係合部６を介してステム４にトルクを伝達することにより、バタフライバルブ１の開閉動作を行わせる駆動源となるアクチュエータ１０が備えられている。

アクチュエータ１０は、ハウジング１１を有し、その内側両端部はシリンダ室１２、スプリング収容室１３となっている（図２参照）。ハウジング１１にはシリンダ室１２内に圧縮空気を送り込むための空気口２３が備えられている。ハウジング１１の内部には、図２に示すようにピストンロッドを兼用するラック１４が備えられており、そのラック１４の両端部にはピストン１５、１６が固着されている。そして、ピストン１５、１６は、それぞれ、ハウジング１１内に挿入されており、シリンダ室１２内に送り込まれた圧縮空気とスプリング収容室１３内に設けられたスプリング１７の付勢力によって、ラック１４の両端に固着されたピストン１５、１６が、ハウジング１１内を往復動作可能になっている。

前記ラック１４およびピストン１５、１６の往復動作方向と略直交する方向には、前記ハウジング１１を貫通して回動自在に設けられた出力軸１８が備えられている。出力軸１８の、前記ラック１４に対応する部分には、この出力軸１８と一体となって動作するように固着されたピニオン１９が備えられており、このピニオン１９と前記ラック１４が歯合されることにより、前述したラック１４およびピストン１５、１６の往復動作にともなって出力軸１８が正逆回動されるようになっている。

出力軸１８の下端部には、バタフライバルブ１の係合部６にトルクを伝達する係合部２０が設けられている（図３参照）。

係合部２０の前記係合部６に対応する面には、断面形状略四角形の係合凹部２２が穿設されており、この係合凹部２２と、前記ステム４に設けられた係合部６が係合されることにより、アクチュエータ１０の出力がバタフライバルブ１のステム４に伝達され、ステム４が回動されることによって弁体５の開閉が行われるようになっている。

係合凹部２２と係合部６は、直接係合されることが望ましいが、互いの軸寸法或は断面形状が合致しない場合には、両係合部の寸法差、或は断面形状の差異を吸収しつつ、確実にトルクを伝達できるコネクタ３０を使用することがある。

ここで、本実施形態におけるコネクタ３０について詳しく説明する。

図４に示すように、本実施形態におけるコネクタ３０は、例えば、ステンレス鋼等の金属からなる薄板材３１を、レーザーカット或はプレス加工等、板金加工の周知の切削方法を用いて、略四角形の同断面形状に切断し、その複数枚の薄板材３１を積層させ、各層間を溶接或は接着剤等により密着させて一体となるように形成されるものである。薄板材３１の外形３１aは、出力軸１８の下端部に形成された係合凹部２２の断面形状略四角形に対応しており、また、薄板材３１の内径３１bは、ステム４の上端部に形成された係合部６の断面形状略四角形に対応している。

薄板材３１の溶接方法としては、積層された各薄板材３１の層間をスポット溶接することにより一体に形成する方法や、或は、積層された薄板材３１の全層にわたって、薄板材３１の積層方向に一本のラインをなすように溶接ビード３２を形成する方法でもよい（図５参照）。

この場合、薄板材３１を積層させて形成されたコネクタ３０の外側面に、溶接跡（ビード３２等）が凸になるように溶接する方法が考えられる（図５、図７（a）参照）。この場合、前記コネクタ３０を挿入されるアクチュエータ１０側の係合部２０に形成された係合凹部２２の内側面に、前記溶接跡が嵌合される少なくとも一本の溝２５が形成されるようにするとよい（図７（c）参照）。この溝２５は、図７（c）に示すように係合凹部２２の４つの内側面全てに設けることにより、コネクタ３０の外側面に存在する溶接跡の位置を気にすることなく、コネクタ３０を係合凹部２２に干渉なく円滑に挿入することができる。

また、前記薄板材を切断する段階において、コネクタ３０側面に、図６、図７（b）に示すような少なくとも一本の溶接ビード収容溝３３が形成されるようにしてもよい。この場合、コネクタ３０外側壁側には表面の基準面（外側面）より凸に隆起される部分がないため、アクチュエータ１０側の係合凹部２２の開口部は、断面形状略四角形に形成されていても係合凹部２２に上記溝２５を形成する必要なく、コネクタ３０を凹部３２に円滑に挿入することができる。

なお、アクチュエータ１０側の出力軸寸法と、バタフライバルブ１側のステム４の角寸法との差が微小である場合、図８に示すように、例えば、ステンレス鋼等の金属からなる薄板材を十字型に形成した金属片３６を、プレスして折曲させることにより、一端に開口部を有する略直方体のコネクタ３０に形成する方法でもよい（図８参照）。

次に、出力軸１８のバルブ１と反対側に前記ハウジング１１を貫通して突出された部分には、凸に形成された断面略四角形の係合部２１が設けられている。

さらに、アクチュエータ１０の上部には、図９、図１０に示すように、コ字型または一対のL字型、或は本体底部に一体となって設けられた脚部４４を介して、スイッチボックス４０が搭載される。

スイッチボックス４０は、本体内に収納されるマイクロスイッチ（図示しない）、ポテンショメータ（図示しない）などのスイッチ類によって電気信号を発信して、バルブ弁体である前記弁体５の開閉状態、或は中間開度等の開度状態を検出可能に設けられるものである。

前記スイッチボックス４０は、前述した各スイッチ類を搭載する土台４１と、これらスイッチ類を格納するカバー４２とを有して構成される（図１０参照）。土台の略中央部には該土台に垂直に、かつ、回動自在に貫通して設けられたスイッチボックスシャフト４３が配設されており、このスイッチボックスシャフト４３の上下両端部は、それぞれ凹凸状に形成された係合部４５、４６となっている。

そして、前記スイッチボックスシャフト４３の下方側係合部４６は、前述したアクチュエータ１０の出力軸１８上部に設けられた係合部２１と係合されることにより、前記出力軸１８の回動動作に追随して回動されることにより、弁体５の開閉状態等を検出できるようになっている。出力軸１８を手動操作にする際には、係合部２１にコネクタ５０を装着する。

ここで、本実施形態におけるアクチュエータ１０とスイッチボックス４０との接続部における手動操作部のガード構造について詳しく説明する。

図９は、本実施形態におけるアクチュエータ１０とスイッチボックス４０との接続部における手動操作部のガード構造を示した概略斜視図である。図９に示すように、本実施形態におけるアクチュエータ１０とスイッチボックス４０との接続部には、アクチュエータ１０側およびスイッチボックス４０側の両側に対して凹となるように形成されたコネクタ５０が備えられている。

コネクタ５０は、他端が前記スイッチボックスよりも常に外側に突出されるような長さを有する略四角柱形状の金属棒により構成されており、このコネクタ５０の一端部上下面には、前述したアクチュエータ１０の出力軸１８の係合部２１と係合可能な凹部５０a、および出力軸１８に接続されたスイッチボックスシャフト４３の挿通孔５０bがそれぞれ形成されている。また、側面５０cには、例えば、パイプ状の棒等（図示しない）を装着させることによりアクチュエータ１０の停止時においても手動による弁体開閉動作を行うことが可能なように構成された手動操作棒挿入口５２が設けられている。

前記手動操作棒挿入口５２の周辺には、少なくとも一つ以上のビス止め用のねじ孔が穿設されており、このねじ孔を起点にして、前記アクチュエータ１０および前記スイッチボックス４０の接続部分の外周には、前記外周部分を囲繞するガード部材５１が、バルブの開閉動作に同期して回動される前記コネクタ５０とともに回動されるように、その両端部を前記コネクタ５０の側面５０cにボルト５３等により固着されて設けられている。

ガード部材５１は、例えば、ポリプロピレンやナイロン樹脂等の、十分な可撓性を有する材質からなる薄板材を、例えば、略長方形の帯状に切断するなどして形成された部材であり、アクチュエータ１０およびスイッチボックス４０の接続部分の周囲に、曲折されることなく囲繞して備えられている。

このガード部材５１は、前記コネクタ５０が回動中に、誤って作業員の手や配線等がコネクタ５０とスイッチボックス４０の脚部４４との間に挟み込まれることを防止するために設けられるものであり、十分な可撓性とともに、適度な剛性が必要とされる。そのため、前記ガード部材の厚さは、採用する材質によって異なるが、０．５ｍｍ乃至数ｍｍ程度であればよく、本実施形態においては、ポリプロピレンを採用した場合、約０．８ｍｍの厚さを採用している。ただし必ずしもこれに限定されるものではなく、上述した条件を満たす材質、および厚さであればよい。

また、ガード部材５１をコネクタ５０に固着させる方法に関して、本実施形態ではボルトによって固着される方法を採用しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、接着剤など、確実に前記コネクタ５０と同期回動可能に固着できる方法であればよい。

なお、本実施形態においては、バタフライバルブ１と空気圧（単作動型）式アクチュエータ１０との接続構造について述べているが、バルブとしては、例えば、ボールバルブ等の弁体回転型バルブを適用することも可能であり、また、アクチュエータとしては、例えば、空気圧（複作動型）式、電動式等の自動式アクチュエータ、或はレバー操作式やギア操作式の手動式アクチュエータ等を採用することも可能である。

次に、図を参照して本実施形態にかかるバルブ用アクチュエータの接続構造の作用について詳しく説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るバルブ用アクチュエータの接続構造は、配管システム（図示しない）内に設けられた弁体回転型バルブであるバタフライバルブ１と、このバタフライバルブ１の弁軸であるステム４にトルクを伝達することにより、ステム４と一体に設けられた弁体５を回動させ、流路に対する弁の開閉を行わせる駆動力となる空気圧式アクチュエータ１０等のアクチュエータとの接続部分に主として適用される。

バタフライバルブ１は、その上部に設けられたアクチュエータ１０によって、弁軸であるステム４の一端に設けられた係合部６にトルクを伝達されることにより、ステム４の他端に設けられた弁体５が回動されて流路を開閉動作する弁として機能する。

アクチュエータ１０は、出力軸１８の下端に設けられた係合部２０を介してバタフライバルブ１を開閉させるためのトルクを発生させる装置であり、その動作原理は、まず空気口２３からシリンダ室１２内に圧縮空気が送り込まれ、ピストン１５が図２の左方向に移動される。それに伴い、ラック１４と歯合することにより回動自在に設けられたピニオン１９を介して出力軸１８が半時計回りに回動される。同時に、ラック１４を介してピストン１５と接続されたピストン１６が図２の左方向に移動され、スプリング収容室１３内に設けられたスプリング１７は圧縮されて付勢力を蓄える。

逆に、シリンダ室１２が空気口２３を介して大気圧に解放されると、スプリング１７に蓄積された付勢力により、ピストン１６、ラック１４、およびピストン１５は一体となって図２の右方向に押圧を受けることにより右方向に移動され、ラック１４と歯合されたピニオン１９を介して設けられた出力軸１８は時計回りに回動される。

このとき、ラック１４の左右への移動に伴う出力軸１８の回転角は９０度になるよう設定されており、流路に対する開閉は、出力軸１８に設けられた係合凹部２２と、ステム４の係合部６との取付け時の位置関係により定まるようになっており、例えば、ピストン１５が図２の右側の死点のとき、バルブが開、或は閉の状態となるように設定することが可能である。

このようにして、出力軸１８の回転動作がステム４に伝達されることにより、弁体５が回動され、弁の開閉が行われる。

アクチュエータ１０の出力軸と、バタフライバルブ１のステム４とは、直接係合されることが望ましいが、前述のように、単作動型の空気圧式アクチュエータの場合、圧縮空気を送り込んで軸を回動するとき、スプリング１７の付勢力に抗しながら圧縮しなければならず、複作動型に比べて出力が劣るため、同サイズの複作動型空気圧アクチュエータに比べて軸寸法の小さなバルブを使用しなければならない。

コネクタ３０は、出力軸１８からのトルクをステム４に確実に伝達するための部材であり、出力軸１８の係合部２０とステム４の係合部６の寸法が異なる場合に、両者の接触面を隙間無く埋めることが可能となる。

本実施形態において、コネクタ３０は断面形状略四角形の同形に形成されたステンレス製の薄板材３１を積層させることにより一体に形成したものであり、図３に示すように、コネクタ３０の内壁は係合部６の側面にガタつき無く係合され、コネクタ３０の外壁は係合部２０の内壁にガタつくことなく係合される。

コネクタ３０は、複数の薄板材３１を溶接或は接着により一体的に積層形成されるものであるが、このコネクタ３０は、出力軸１８の回転トルクをステム４に伝達する部位に介在する部品であり、コネクタ３０を構成する各薄板材の水平方向に力が加わる一方、その垂直方向には力が加わるものではないことから、各薄板材３１は必ずしも強固に接着等されている必要はなく、出力軸１８の係合部２０やステム４の係合部６に装着する際に各層がばらばらにならない程度に一体化されていればよい。また、薄板材３１の一枚一枚は強度的に弱いものであっても、これらが積層されてコネクタ３０として一体化されることにより、コネクタの内壁や外壁は回転トルクを伝達するために十分な強度を有するものとなり、さらにコネクタ３０は、その略全体が係合凹部２２に内挿された状態で凸状の係合部６と嵌合しているので、本実施形態にかかるバルブ用アクチュエータの接続構造によって、出力軸１８の回転トルクをステム４に確実に伝達することができる。

また、コネクタ３０は、薄板材３１を積層させた後、図５、図７（a）に示すように側壁の基準面よりも溶接跡が凸に隆起した状態となるように形成されてもよい。この場合、出力軸１８側の係合凹部２２の開口部は、図７（c）に示すように、前期溶接跡を収容する溶接ビード収容溝２５を備えて形成されるようにするとよい。

なお、コネクタ３０は、図６、図７（b）に示すように、予め薄板材３１の少なくとも一箇所に、積層後においてコネクタ３０の側壁に溝３３を形成するような凹部を設けるようにしてもよい。

さらにまた、出力軸１８の係合部２０とステム４の係合部６との寸法差が微小である場合、図８に示すような十字型に形成された薄板材３６を折曲させることにより、一端に開口部を有する略直方体状のコネクタ３０として形成するようにしてもよい。本実施形態においては、係合部２０と係合部６との寸法差が０．５mm乃至２ｍｍ程度の場合、この形態により形成されるコネクタ３０を採用することとしているが、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。

次に、アクチュエータ１０の上部には、図１０に示すように、脚部４４を介してスイッチボックス４０が搭載されており、このスイッチボックス４０は、本体内に収納されるマイクロスイッチ（図示しない）、ポテンショメータ（図示しない）などのスイッチ類によって電気信号を発信して、バルブの弁体である前記弁体５の開閉状態、或は中間開度などの開度状態を検出する。

このスイッチボックス４０は、前述した各スイッチ類を搭載する土台に設けられたスイッチボックスシャフト４３の下端部に、凸に形成された係合部４６を有しており、この係合部４６がアクチュエータ１０の出力軸１８に設けられた係合部２１と係合されることにより、出力軸１８の回動動作に追随して回動され、弁体５の開閉度が検出される。

図９に示すように、本実施形態におけるアクチュエータ１０とスイッチボックス４０との接続部分には、コネクタ５０と同時に回動されるように設けられた、可撓性を有する長尺状の薄板材からなるガード５１が備えられており、このガード５１は、回動中のコネクタ５０とスイッチボックス４０の脚部４４に作業員が誤って手を挟んだり、また、配線類が巻き込まれるという問題が生じることを、構造的に防止する効果を有するとともに、このガード部分に配色を施して目立たせることにより、視覚を通じて容易に該接続部分が回転動作中であることが認識でき、作業員に注意を促すことができる。

以上のように、本実施形態に係るバルブ用アクチュエータの接続構造によれば、例えば、板金加工やレーザーカットなどの、周知の簡易な切削技術を用いてコネクタを製造することができるため、複雑な処理や長時間を要する加工或は旋盤を用いることがなく、作業時間、作業工程、および製造コストを大幅に減らすことができる。また、市販の金属等からなる薄板材を積層させることにより、任意のアクチュエータの出力軸寸法および、任意のバルブ側ステム軸寸法に合致したコネクタを製造することができる。さらに、この方法によって製造されたアクチュエータ出力軸寸法変換コネクタを用いることにより、任意の出力軸寸法を有するアクチュエータおよび弁体回転型バルブに適応可能なため、既存の少品種のアクチュエータを用いて、多様な種類の弁体回転型バルブに適応することができ、製品在庫を大幅に減らすことができる。

また、本実施形態に係るアクチュエータとスイッチボックスとの接続部における手動操作部のガード構造によれば、アクチュエータとスイッチボックスとの係合部に設けられたコネクタの周囲に、十分な可撓性を有するガードを取り付けたことにより、スイッチボックスの脚部とコネクタの間に、作業員が誤って手を挟まれたり、或は配線が噛み込まれる等の事故を防止することができるとともに、ガードに配色を施すことで、作業員は視覚により該コネクタが回転動作中であることをはっきりと認識することができ、事故を防止するための注意を促すこともできる。さらにまた、ガードの外周面に、例えば、開閉のマーク等を表示することにより、インジケーターの機能を持たせることも可能である。

本発明に係るアクチュエータ出力軸寸法変換コネクタの接続構造の実施形態を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る空気圧式アクチュエータの構造を示す断面図である。 本実施形態に係る空気圧式アクチュエータとバタフライバルブの接続構造を示す断面図である。 本実施形態に係るコネクタの製造工程を示す概略図である。 本実施形態に係るコネクタが、側面に凸の溶接ビードを有する様子を示した概略斜視図である。 本実施形態に係るコネクタが、側面に凹部が連続して形成された溝を有し、前記溝内に溶接ビードを有する様子を示した概略斜視図である。 本実施形態に係るコネクタおよび出力軸係合部の断面図である。 本実施形態に係るコネクタの、他の実施形態の一つを示した概略図である。 本実施形態に係るアクチュエータとスイッチボックスとの接続部におけるガード構造を示した概略斜視図である。 本実施形態に係るスイッチボックスの構造を示す概略図である。

符号の説明

１ バルブ
２ 本体
３ シール
４ ステム
５ 弁体
６、２０、２１ 係合部
１０ アクチュエータ
１１ ハウジング
１２ シリンダ室
１３ スプリング収容室
１４ ラック
１５、１６ ピストン
１７ スプリング
１８ 出力軸
１９ ピニオン
２２ 係合凹部
２３ 空気孔
２５、３３ 溶接ビード収容溝
３０、５０ コネクタ
３１、３６ 薄板材
３２ 溶接ビード
４０ スイッチボックス
４１ 土台
４２ カバー
４３ スイッチボックスシャフト
４４ 脚部
５１ ガード
５２ 手動操作棒挿入口

Claims (8)

1. 軸を中心に回動することにより開閉されるバルブと、
   前記バルブを開閉させるために、回動可能に配設された出力軸を有するアクチュエータと、を有し、
   前記出力軸と前記バルブの軸とを接続するためのバルブ用アクチュエータの接続構造において、
   前記出力軸と前記バルブの軸との係合部に、前記出力軸と前記バルブの軸との寸法差を吸収するための出力軸寸法変換コネクタを設け、
   前記出力軸寸法変換コネクタは、同形に形成された薄板材を積層させることにより形成され、
   前記出力軸と前記バルブ側の出力被伝達軸との何れか一方が凹状に、他方が凸状に形成され、
   前記コネクタの略全体が、凹状とされた前記出力軸又は前記バルブ側の出力被伝達軸の一方に内挿された状態で他方と嵌合することを特徴とするバルブ用アクチュエータの接続構造。
2. 前記出力軸寸法変換コネクタは、複数の前記薄板材が溶接により一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。
3. 前記薄板材は、積層後において出力軸寸法変換コネクタの側壁に該薄板材の凹部が連続することにより溝が形成されるように形成され、前記溶接は、前記溝内にされていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。
4. 前記溶接は、前記出力軸寸法変換コネクタの側壁に凸部を成すようにされ、前記出力軸の、前記出力軸寸法変換コネクタの側壁に形成された凸部に対応する部分には、凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。
5. 前記出力軸は凸状に形成され、前記バルブ側の出力被伝達軸は凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。
6. 前記出力軸は凹状に形成され、前記バルブ側の出力被伝達軸は凸状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。
7. 前記出力軸と、前記出力被伝達部とが、互いに異なる断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。
8. 前記出力軸の断面形状と、前記出力被伝達部の断面形状とは、互いに相似であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ用アクチュエータの接続構造。

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