JP4744915B2 - Electric actuator with manual operation mechanism - 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などに搭載し、バルブの弁体を手動操作可能とする操作機構を設けた電動アクチュエータに関し、電動操作時と手動操作時における切替え操作を確実に行い得る手動操作機構付き電動アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric actuator that is mounted on a rotary valve such as a ball valve or a butterfly valve and is provided with an operation mechanism that allows manual operation of a valve body of the valve, and the switching operation between electric operation and manual operation is ensured. The present invention relates to an electric actuator with a manual operation mechanism that can be performed.
従来より、回転弁などを回転制御する電動や空圧のアクチュエータがあり、電動アクチュエータの場合、内部に歯車減速機構を搭載し、電動モータからの駆動力をこの歯車減速機構によって減速制御して弁棒に伝達して弁体を回転するようにしている。
このようなアクチュエータは、例えば、停電やメンテナンス等によって電源供給が絶たれた場合、手動によって弁体を回転操作する必要が生じることがある。このため、この種のアクチュエータには、弁体を手動操作可能な手動操作部を設けている。
Conventionally, there are electric and pneumatic actuators that control the rotation of rotary valves, etc. In the case of electric actuators, a gear reduction mechanism is installed inside, and the driving force from the electric motor is controlled by the gear reduction mechanism to reduce the valve. The valve body is rotated by transmitting to the rod.
In such an actuator, for example, when power supply is cut off due to a power failure or maintenance, it may be necessary to manually rotate the valve body. For this reason, this type of actuator is provided with a manual operation unit capable of manually operating the valve body.
手動操作部を設けたアクチュエータとして、例えば、歯車減速機構の歯車群の1つと噛合するギヤ部に設けた手動基軸と、アクチュエータカバーに支持された手動操作軸とを接離自在に設けて、弁体を自動操作・手動操作状態に切り替え可能にした手動操作機構付きバルブ用アクチュエータがある(例えば、特許文献1参照。)。
このバルブ用アクチュエータは、手動操作軸と出力軸を別軸に設け、手動操作時に手動基軸と手動操作軸とを係止することにより軽い操作力で操作できるため、ウォームギヤ等を用いた歯車減速列に手動操作部を設けた場合や、スパナ等の工具を用いて弁体を直接回転させるような手動操作方法に比較して操作性に優れている。
As an actuator provided with a manual operation part, for example, a manual base shaft provided in a gear part meshing with one of a gear group of a gear reduction mechanism and a manual operation shaft supported by an actuator cover are provided detachably, There is a valve actuator with a manual operation mechanism that enables the body to be switched between an automatic operation state and a manual operation state (see, for example, Patent Document 1).
This valve actuator has a manual operation shaft and an output shaft on separate axes, and can be operated with a light operating force by locking the manual base shaft and the manual operation shaft during manual operation, so a gear reduction train using a worm gear etc. Compared with a manual operation method in which a manual operation unit is provided, or a manual operation method in which a valve body is directly rotated using a tool such as a spanner, the operability is excellent.
図10はこのタイプのバルブ用アクチュエータの手動操作機構の内部構造を示したものである。手動操作機構部101は、図示しない歯車減速機構と噛合するギヤ機構に設けた手動基軸部104と、手動操作軸部105と、手動操作軸部105を操作する手動操作体106を有し、手動操作軸部105の下部には円筒部107を一体に設けるか、又は別体に設けたものを溶接手段によって一体に固着している。
リミットスイッチ体108は、カバー体109内に取付けられたプレート110に載置固定して作動レバー部108aがプレート110から所定の高さになるようにしており、この作動レバー部108aをオン・オフすることにより図示しない電源モータからの電源供給を供給・停止して、手動操作時の不意の動作を防いで安全を確保している。
FIG. 10 shows the internal structure of a manual operation mechanism of this type of valve actuator. The
The
電動操作時には、図のように手動操作体106を押し下げると、この手動操作体106に連結された手動操作軸部105と円筒部107が下方に移動し、円筒部107の底面側が手動基軸部104に設けた縮径軸部104aの位置に達したときに円筒部107に形成した突状部107aが作動レバー部108aの位置になり、作動レバー部108aが突起部107aによって押圧されることで電源モータへの電力供給が開始される。突状部107aの高さは、手動操作軸部105に装着した割リング105cを、カバー体109の挿入孔109aに形成したリング溝109bに嵌合することにより作動レバー部108aの押圧位置になるように調節している。
また、手動操作時には、図10の状態から手動操作体106を引き上げることにより、円筒部107の突状部107aが作動レバー部108aの位置から外れてリミットスイッチ体108がオフとなり、さらに、手動基軸部104の拡径状の係合部104bと手動操作軸部105の嵌合部105aを嵌合させることで手動操作体106による手動操作が可能となっている。このように、このタイプのアクチュエータは、リミットスイッチの作動・非作動によって電源のオンオフを行い、手動操作時には電動で動作しないように安全を確保している。
During electric operation, when the
Further, at the time of manual operation, by pulling up the
カバー体109は、点検時や故障時などに一旦取外され、再度組み立てられることがあるため、図示しないボルト等の取付部材によってベース部100に取付けられている。カバー体109とベース部100の当接面にはシールパッキン111が設けられており、通常、組立て容易性を確保するため被嵌合側であるベース部100の凹状の溝部100aの幅を嵌合側であるカバー体109の肉厚の幅よりも大きくなるようにし、隙間sを設けるように形成している。
カバー体109の取付時には、このカバー体109の端面側をベース部100の溝部100aに嵌めるようにしながらボルト固着してカバー体109とベース部100とをシールパッキン111でシールした状態に組付けている。
When the
しかしながら、機械加工される各部品には加工上の寸法公差が設けられており、特許文献1や図10の手動操作機構部101を構成している各部品にも寸法誤差が生じることがある。
例えば、リミットスイッチ体108に関し、ベース部100のカバー体109載置面100bに対する作動レバー部108aの高さh3は、次のような寸法誤差が積算された高さとなる。
図10におけるプレート110は、低コストで大量に製作できるなどの理由によってダイカスト鋳造で形成されることが多くなっているが、ダイカスト鋳造によって形成すると、鋳物面の製造時の公差により寸法(厚さ)にバラツキが生じることがあり、プレート110の載置面100cからプレート110上面までの高さh1が変わってしまうことがある。従って、このダイカスト鋳物面上にリミットスイッチ体108を載置した場合、ベース部100のカバー体109載置面100bに対する作動レバー部108aの高さh3は、ベース部100のカバー体109載置面100bからプレート110の載置面100cまでの高さh0、プレート110の載置面100cからプレート110上面までの高さh1、プレート110上面から作動レバー部108aまでの高さh2の寸法誤差が積算された高さとなる。更に、ダイカスト成形型が消耗している場合、この寸法精度を向上するためには、ダイカスト鋳造後の成形品を仕上げ加工することも考えられるが、仕上げ加工するのはかえってコストアップするため望ましいことではない。
However, each part to be machined is provided with a dimensional tolerance in processing, and a dimensional error may occur in each part constituting the manual
For example, for a
The
また、手動操作部105に関し、ベース部100のカバー体109載置面100bに対する円筒部107の突状部107aの高さh4は、カバー体109の底面側から挿入孔109aのリング溝109bまでの高さh5、リング溝109bと手動操作軸部105に装着した割リング105cとの嵌合位置誤差h6、割リング105cと円筒部107の突状部107aとの距離h7の各寸法誤差が積算された高さとなる。更に、この寸法誤差は、手動操作軸部105と円筒部107とを溶接接続している場合や、ベース部100とカバー体109との間に配置されているシールパッキン111の寸法誤差によって、一層大きくなることも考えられる。
以上のように、手動操作機構部101を構成する部品に寸法誤差がある場合、ベース部100のカバー体109載置面100bに対する作動レバー部108aの高さh3、突状部107aの高さh4の各寸法誤差が積算された結果、作動レバー108aに対する突状部107aの高さ方向の位置関係が変わり、電動操作時において手動操作体106を押し下げてもプレート110上面から作動レバー108aまでの高さh2とプレート110上面から円筒部107の突状部107aまでの高さh8とが一致しないなど、作動レバー部108aを確実にオンオフできずに電動と手動の切替機構として正確な動作ができなくなるおそれがあった。
Also it relates to the
As described above, when there is a dimensional error in the parts constituting the manual
また、点検時や故障時において、カバー体109を取り外し、このカバー体109を再度ベース部100に取付ける場合、ベース部100との間に隙間sを設けているため、カバー体109がベース部100に対して前後左右にずれた状態で取付けられることがある。カバー体109がずれた状態で取付けられると、このカバー体109に枢着された手動操作軸部105と円筒部107が左右にずれて取付けられる場合があり、このずれが大きいと、手動操作軸部105と円筒部107が傾いて取付けられ、手動操作時に手動操作軸部105のシャフト部105bがカバー体109の挿入孔109aに干渉して手動操作体106の回転力が鈍くなってハンドル操作がし難くなったり、かじりを生じてハンドル操作ができなくなるおそれもあった。
Further, when the
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、電動操作と手動操作の切替え操作を確実に行うことができ、ハンドル操作性の高い手動操作機構付き電動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-described actual circumstances, and the object of the present invention is to make it possible to reliably perform switching operation between electric operation and manual operation, and has high handle operability. An object is to provide an electric actuator with a manual operation mechanism.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、モータの駆動を歯車減速機構を介して出力軸に出力する電動アクチュエータにおいて、このアクチュエータ内の基準面にインターロックスイッチを位置決め固定し、このスイッチの近傍位置の基準面に出力軸と連動する手動軸を立設し、この手動軸にカム部を有する連結体を連動可能に上下動させ、この連結体の下端が前記基準面に当接したとき、前記連結体のカム部を前記スイッチのスイッチ部に接離可能に設け、前記連結体の上部に位置吸収機構を介して手動操作軸を上下動可能に設けると共に、前記連結体の筒部内に角部を突設し、前記手動操作軸を上昇させたとき、前記角部と手動軸上端に形成した角部とを係合させた連結構造を介して連結体と手動操作軸を回転駆動可能に連結させ、前記手動操作軸を下降させたとき、前記連結構造を離脱させた手動操作機構付き電動アクチュエータである。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an electric actuator that outputs a motor drive to an output shaft via a gear reduction mechanism, and an interlock switch is positioned and fixed on a reference surface in the actuator. A manual shaft that interlocks with the output shaft is erected on the reference surface near the switch, and a connecting body having a cam portion is moved up and down so that the manual shaft can be interlocked. The lower end of the connecting body abuts the reference surface. when in contact, the separable therefrom set the switch part of the switch cam portion of the coupling body only, Rutotomoni vertically movable manual operation shaft via the position absorbing mechanism in an upper portion of the coupling body, the coupling When the corner is protruded in the cylindrical portion of the body and the manual operation shaft is raised, the connection body and the manual operation are performed via a connection structure in which the corner and the corner formed at the upper end of the manual shaft are engaged. The shaft can be connected for rotation. So the when lowering the manual operation shaft, a manually operated mechanism with the electric actuator is disengaged the coupling structure.
請求項2に係る発明は、位置吸収機構は、手動操作軸の下端を連結体の筒部に所定の隙間を設けて嵌合し、かつ手動操作軸と連結体をピン結合させたピンの両端を連結体に形成した長穴に遊嵌させてピンの外周面に長穴の長径と短径との間に所定の隙間を設けると共に、連結体を手動操作軸に対して下方へ弾発付勢させた機構である手動操作機構付き電動アクチュエータである。 According to a second aspect of the present invention, in the position absorbing mechanism, the lower end of the manual operation shaft is fitted to the cylindrical portion of the coupling body with a predetermined gap, and both ends of the pin are joined to the manual operation shaft and the coupling body by pin coupling. Is loosely fitted in the long hole formed in the connecting body to provide a predetermined gap between the long and short diameters of the long hole on the outer peripheral surface of the pin, and the connecting body is impacted downward with respect to the manual operation shaft. It is an electric actuator with a manual operation mechanism that is a biased mechanism.
請求項3に係る発明は、連結体の筒部の下端内周を面取りした手動操作機構付き電動アクチュエータである。
The invention according to
請求項1に係る発明によると、電動操作時には連結体の下端が基準面に当接したときにインターロックスイッチをオン又はオフするようにしているため、電動操作と手動操作の切替え操作を確実に行うことができる手動操作機構付き電動アクチュエータである。
しかも、連結体を板状の基準面に対して面接触させることで常に安定した状態で当接するためインターロックスイッチへの接離が正確に行われ、また、手動操作軸が傾くこともないため、ハンドルの回転力を維持して高いハンドル操作性を発揮できる。また、手動軸と手動操作軸を確実に連結することができ、手動操作時には手動操作による動力をロスすることなくガタ付きの発生を防ぎながら回転操作でき、弁体を確実に開閉操作できる手動操作機構付き電動アクチュエータである。
According to the first aspect of the invention, during the electric operation, the interlock switch is turned on or off when the lower end of the coupling body comes into contact with the reference plane, so that the switching operation between the electric operation and the manual operation is ensured. It is an electric actuator with a manual operation mechanism that can be performed.
In addition, since the connecting body is always brought into contact with the plate-like reference surface in a stable state, the contact with the interlock switch is accurately performed, and the manual operation shaft does not tilt. The steering wheel can maintain its rotational force and exhibit high steering operability . In addition, the manual shaft and the manual operation shaft can be reliably connected, and during manual operation, it can be rotated while preventing power rattling without losing power due to manual operation, and the manual operation that can reliably open and close the valve disc It is an electric actuator with a mechanism.
請求項2に係る発明によると、部品の寸法誤差や組立て時に誤差が生じたとしてもこの誤差を吸収することができ、インターロックスイッチのスイッチ部と連結体のカム部の位置関係をほぼ一定に維持できるため、自動操作時や手動操作時の検出を確実に行うことができる手動操作機構付き電動アクチュエータである。 According to the second aspect of the present invention, even if a dimensional error of parts or an error occurs during assembly, the error can be absorbed, and the positional relationship between the switch part of the interlock switch and the cam part of the coupling body is made almost constant. Since it can be maintained, it is an electric actuator with a manual operation mechanism that can reliably detect automatic operation or manual operation.
請求項3に係る発明によると、手動操作と自動操作の切替えがスムーズであり、迅速にこの切替えを行うことができる手動操作機構付き電動アクチュエータである。
According to the invention of
本発明における手動操作機構付き電動アクチュエータの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3に示すように、本発明の電動アクチュエータは、アクチュエータカバー2と、このカバー本体2内に配設された電動モータ3と、この電動モータ3の回転軸に設けたピニオンギヤ4と、このピニオンギヤ4に噛合する中間歯車5と、この中間歯車5と噛合する歯車であって、出力軸と同軸上に配設された入力歯車6と、電動モータ3からの回転力を中間歯車5、入力歯車6を介して伝達される内接噛合遊星歯車減速機構7と、この歯車減速機構7を介して減速された回転力により回転する出力軸8と、この出力軸8の上部に延設した制御軸9に設けたカム部材10と、このカム部材10によりオン・オフ操作される弁開度検出部材11と、手動軸14を有している。
An embodiment of an electric actuator with a manual operation mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the electric actuator according to the present invention includes an
また、アクチュエータカバー2内には、電動モータ3等へ電力供給を行なう図示しない電源をオン・オフ操作するインターロックスイッチ19を配設しており、このインターロックスイッチ19は、アクチュエータ内に設けた地板34の基準面である上面34aに位置決め固定され、このインターロックスイッチ19の近傍位置の地板34には、手動軸14を出力軸8と連動するように立設して設けている。
地板34には、インターロックスイッチ19をオン・オフする連結体30も載置されており、従って、地板34の上面34aは、インターロックスイッチ19と連結体30の高さ位置の基準面となるようにしている。
インターロックスイッチ19のスイッチ部19aは、手動操作軸15の上下動に連動して動作する連結体30に設けたカム部30cによってオン・オフ可能に設けられている。
In addition, an
A connecting
The
手動軸14はギヤ部13によって入力歯車6と噛合し、この手動軸14の上方には連結体30を介して、カバー2に形成された挿通孔2aにより上下動自在に支持された手動操作軸15が設けられ、この手動操作軸15の上端側には、本例ではアルミダイカスト製の手動操作ハンドル(手動操作部)16を設けている。
図6に示すように、手動軸14の上端には、平面視六角形状の角部14aが形成されており、一方、連結体30の筒部30a内には、平面視十二角形状の角部30bを内側に突設して設けており、連結体30は、この手動軸14に対して連動可能に上下動できるようにしている。
The
As shown in FIG. 6, a
手動操作軸15に連結体30を嵌合する際には、図1に示すように、手動操作軸15の下端と連結体30の筒部30aとの間に所定の寸法の径方向の隙間aを設けるようにしている。
図7に示すように、連結体30には手動操作軸15の軸方向に長く形成した長穴30dを設け、手動操作軸15を連結体30の筒部30aに嵌め込んだ状態で、スパイラルピンからなるピン33によってこれらをピン結合している。ピン33は手動操作軸15の貫通孔15aに貫通固定させた状態にし、このピン33の両端は長穴30dに遊嵌させ、ピン33の外周面に長穴30dの長径30eと短径30fとの間に所定の寸法の隙間b、c、d、eを設けている。
When fitting the
As shown in FIG. 7, the connecting
ピン33と直径30eとの隙間b・cは、インターロックスイッチ19のスイッチ部19aや連結体30の高さ方向の寸法誤差よりも大きく設定しており、また、ピン33と短径30fとの隙間d・eは、アクチュエータカバー2の水平方向の寸法誤差よりも大きく設定している。なお、長穴30dを丸穴としてもよいが、ピン33と短径30fとの隙間d・eが大きくなることで、手動軸14に対する連結体30の回転方向の遊びが大きくなり、手動軸14の角部14aと連結体30の角部30bの係合に手間がかかるおそれがあることから、隙間d・eを最小限の寸法に設定した長穴が好ましい。
また、連結体30と手動操作軸15との間にはコイルスプリング32を弾発状態で介在させており、連結体30を手動操作軸15に対して下方へ弾発付勢している。このコイルスプリング32のばね弾発力は、インターロックスイッチ19のスイッチ部19aを押圧するときに必要な押圧力よりも強くなっている。
以上のように位置吸収機構20が構成されており、連結体30の上部に設けたこの位置吸収機構20を介して手動操作軸15を上下動可能に設けている。
The clearance b · c between the
In addition, a
The
アクチュエータ本体1は、手動操作部16を押し込み又は引き出すことによって手動軸14と連結体30とを接離自在にし、自動操作・手動操作状態に切替可能に設けている。
自動操作時には、図1、図4に示すように、手動操作部16を押し込むことによって行う。手動操作部16を押し込んだ状態においては、手動軸14の角部14aと連結体30の角部30bは係合することはなく、連結体30が下降して手動軸14の角部14aと連結体30の角部30bとの連結構造が離脱して角部30bが角部14aの下方に形成された縮径円筒部14bに臨み、連結体30内に手動軸14が収納された状態となる。
このとき、連結体30の長穴30dにはピン33の両端が遊嵌していることによって、連結体30はコイルスプリング32によって下方へ弾発され、下端が常に地板34に当接する。連結体30の下端が地板34に当接すると、下端から所定の高さにあるカム部30cが作動レバー19aに接触して押圧し、電源モータ3等への電力供給が行われ、この電動モータ3からの回転力は歯車減速機構7を介して出力軸8に減速して伝達され、出力軸8に固着された弁体Vが自動操作によって回転制御される。
手動軸14には、電動モータ3からの回転力が中間歯車5、入力歯車6を介して伝達され、連結体30内で空回りする。また、図1のように、連結体30の下部に位置する筒部30aが手動軸14の縮径円筒部14bの下方に形成された拡径円筒部14cに嵌合しているため、連結体30には調芯作用が働き、回転時の遠心方向の振れを防いでいる。よって、連結体30にはガタが生じることがなく、スイッチ部19aの弾発力によって連結体30が移動してスイッチ部19aがオフの状態になることがない。
The actuator body 1 is provided so that the
At the time of automatic operation, as shown in FIGS. 1 and 4, the
At this time, since both ends of the
The rotational force from the
一方、手動操作時には、図5、図6に示すように、手動操作部16を引き出すことによって行う。手動操作部16を引き出すと、手動操作軸15に固定したピン33が連結体30の長穴30dの上端に当接し、連結体30は手動操作軸と共に上昇する。そして角部14aと角部30bが係合して連結体30と手動操作軸15とが回転駆動可能に連結されることにより、手動操作が可能な状態となる。
また、連結体30の下面が地板34から離れるように上昇したときにカム部30cがスイッチ部19aから離脱して、作動レバー19aの押圧が解除された状態となり、電力供給が停止する。
この状態で手動操作部16を回転することによって手動軸14が回転し、弁体Vを手動操作することができる。
なお、図6に示すように、本実施形態では角部14aを平面視六角形状、角部30bを平面視十二角形状としているが、この形状に限定されるものではなく、確実に両者を係合することができる形状のものであれば、他の形状であってもよい。
また、本実施形態においては、電動操作時においてはスイッチ部19aがオンの状態となり、手動操作時においてはスイッチ部19aがオフの状態となるようにしているが、この関係は逆であってもよい。
On the other hand, the manual operation is performed by pulling out the
Further, when the lower surface of the connecting
By rotating the
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
Further, in the present embodiment, the
電動操作から手動操作への切替時においては、スイッチ部19aがカム部30cから外れた後に角部14aと角部30bが係合するような位置関係に設けており、切替が不意に行われた場合でも手動操作軸15の回転が確実に一旦停止したのちに手動操作可能な状態にでき、作業者が怪我をしたりするのを防いでいる。
このように、カム部30cとスイッチ部19aが離間している手動操作時、及びアクチュエータカバー2を取り外した状態においては、電力供給が確実に停止された状態となる。
また、連結体30の筒部30aの下端内周を面取りして面取り部30gを形成しているので、手動操作から電動操作への切替時においては連結体30の押し込み時にこの連結体30が手動軸14の縮径円筒部14bと拡径円筒部14cとの段差に引っ掛かることがなく、スムーズに嵌合させるようにしている。
At the time of switching from electric operation to manual operation, the
As described above, during the manual operation in which the
Further, since the chamfered
図1に示すように、アクチュエータカバー2に形成された挿通孔2aの内周面には、溝部2b,2cを形成しており、溝部2bには、手動操作軸15の外周面に設けた、例えば、C字形状の割りリング17を嵌合させて、電動操作時における手動操作軸15の位置保持をし、溝部2cに手動操作軸15の外周面に設けた割りリング17を嵌合させて、手動操作時における手動操作軸15の位置保持をするようにしている。18はOリングであり、このOリング18により手動操作軸15と挿通孔2aとをシールしている。また、38はシール部材であり、カバー2とベース体1aとのシール面をシールするようにしている。
As shown in FIG. 1,
アクチュエータカバー2は、ボルト等の図示しない取付部材を介してベース体1aに装着されている。アクチュエータカバー2を取り外す場合、前記取付部材を取り外した後にアクチュエータカバー2を引き上げると、手動操作軸15は割りリング17を介してアクチュエータカバー2の挿通孔2aの溝部2cに係合されているので、アクチュエータカバー2の引き上げと同時に手動操作軸15が持ち上がり、手動軸14の角部14aと連結体30の角部30bとの係合状態が解除され、アクチュエータカバー2、手動操作軸15、連結体30及び手動操作部16を同時に取り外すことができる構造となっている。
The
従って、角部14aと角部30bが係合していない電動操作時において、アクチュエータカバー2を引き上げた時にはこの角部14aと角部30bとは係合することなく係止状態になるため、アクチュエータカバー2を取り外すことはできない。
角部14aと角部30bを係合させるためには、手動での係合を行なわなければならず、手動操作状態、即ち、電力供給を停止した状態でなければ、アクチュエータカバー2を取り外すことはできない構造となっている。
Therefore, when the
In order to engage the
前記アクチュエータカバー2を取り付ける場合は、アクチュエータカバー2の挿通孔2aによって軸心を維持された手動操作軸15に取付けられた連結体30の角部30bと、手動軸14の角部14aとを係合させた後、ボルト等の取付部材を介してベース体1aに取り付けるようにする。なお、図1、図5におけるD部は、ピン33と長穴30dとの位置関係を、ピン33の軸方向から見た部分説明図である。
When the
次に、本実施形態において採用した内接噛合遊星歯車減速機構7の一例について説明する。
図2に示すように、内接噛合遊星歯車減速機構7は、出力軸8と同軸上に配設されており、その構成は、入力歯車6が挿入固着される偏心体22と、該偏心体22を介して揺動回転可能に設けた外歯歯車23と、ベース体1aなどの固定側に固定され、前記外歯歯車23と内接噛合する内歯歯車24と、前記外歯歯車23の揺動回転から自転回転を取り出して出力軸8に伝える回転伝達機構25と、該回転伝達機構25を介して連結された出力軸8とから構成されている。
Next, an example of the intermeshing planetary gear
As shown in FIG. 2, the intermeshing planetary gear
前記偏心体22は、出力軸8に対し、ベアリング26を介して相対回転可能に配置されており、図8に示すように、偏心した偏心部22aの中心は出力軸8から偏心量gだけ偏心している。
該偏心体22の偏心部22a外周部位にはベアリング27を設けており、該ベアリング27を介して外歯歯車23が回転自在に設けられている。
該外歯歯車23は、外周にトロコイド系歯形23aを有しており、該外歯歯車23と内接噛合する内歯歯車24は、ベース体1aに固定されており、外歯歯車23と相隣接する内周に円弧歯形24aを有している。
The
A
The
また、前記回転伝達機構25は、外歯歯車23に形成された複数の内ピン孔23bと、該内ピン孔23b内を遊嵌する内ピン28と、該内ピン28を一体又は別体に形成したピンフランジ29とから構成されており、該ピンフランジ29は、出力軸8に取付固定されている。
The
ベース体1a上に配設された電動モータ3が駆動すると、該電動モータ3の回転軸に設けられたピニオンギヤ4が回転すると共に、該ピニオンギヤ4と噛合する中間歯車5を介して、出力軸8と同軸上に配設された入力歯車6が回転する。
該入力歯車6は、出力軸8と同軸上に配設された偏心体22に取付固定されており、入力歯車6に伝達された回転力により、偏心体22が回転する。
該偏心体22の回転により、外歯歯車23は出力軸8の周りで揺動回転をしようとするが、ベース体1a等の固定側に固定された内歯歯車24によって回転が拘束され、該外歯歯車23は前記内歯歯車24に内接噛合しながら揺動する。
When the
The
Due to the rotation of the
例えば、外歯歯車23の歯数をN、内歯歯車24の歯数をN+1とすると、歯数差は1となり、偏心体22の1回転毎に外歯歯車23はベース体1a等の固定側に固定された内歯歯車24に対して1歯分ずれることになる。即ち、自転回転が生じる。このことは、偏心体22の1回転が外歯歯車23の−1/Nの回転に減速されたことになる。
For example, if the number of teeth of the
前記外歯歯車23の回転は、該外歯歯車23に形成された内ピン孔23b及び内ピン28の隙間によって揺動成分が吸収され、自転回転が前記内ピン28を介してピンフランジ29へ伝達され、該ピンフランジ29と連結された出力軸8へ伝達される。
従って、外歯歯車23の自転回転−1/Nの回転が出力軸8へ伝達されることになり、該出力軸8と連結された弁軸(図示しない)を回転させる。
As for the rotation of the
Accordingly, the rotation of the
次に本発明の手動操作機構付き電動アクチュエータの上記実施形態における作用を説明する。
本発明におけるアクチュエータ本体1は、アクチュエータ内の基準面34aにインターロックスイッチ19を位置決め固定し、このスイッチ19の近傍位置の地板34に出力軸8と連動する手動軸14を立設し、手動軸14にカム部30cを有する連結体30を連動可能に上下動させ、この連結体30の下端が基準面34aに当接したときにカム部30cをスイッチ部19aに接離可能にしているので、電動操作時においてインターロックスイッチ19のスイッチ部19aの高さ位置に対して連結体30のカム部30cの高さ位置のずれを吸収して確実に所定の高さに位置させて自動操作時と手動操作時の切替えを行うことができる。
すなわち、電動操作時において、基準面34aに対するスイッチ部19aとカム部30cとの位置との位置関係のみで、インターロックスイッチ19を確実にオン・オフさせることができ、それぞれ図示しない、インターロックスイッチ19に関するベース体1aのカバー体2載置面から地板34の載置面までの高さ、地板34の載置面から地板上面34a(基準面)までの高さの寸法誤差や、手動操作部に関するカバー体2の底面側から挿入孔2aのリング溝2bまでの高さ、リング溝2bと手動操作軸15に装着した割りリング17との嵌合位置誤差、割りリング17とピン33との距離の寸法誤差の影響を排除することができる。
ここで、前記寸法誤差に対応しつつインターロックスイッチ19を正確に作動させる代替技術として、カム部の軸方向長さを長く設定する構造も想定されるが、電動・手動を切替える際の手動操作軸のストロークが長くなり、結果としてアクチュエータが大きいものとなってしまう。本発明の電動アクチュエータによれば、コンパクトな構造で、インターロックスイッチ19の正確な作動を行うことができる。
Next, the operation of the electric actuator with a manual operation mechanism of the present invention in the above embodiment will be described.
In the actuator body 1 according to the present invention, an
That is, during the electric operation, the
Here, as an alternative technique for accurately operating the
さらに、手動操作軸15の下端を連結体30の筒部30aに所定の隙間aを設けて嵌合し、手動操作軸15と連結体30をピン結合させたピン33の両端を連結体30に形成した長穴30dに遊嵌させてピン33の外周面に長穴30dの長径30eと短径30fとの間に所定の隙間b、c、d、eを設け、コイルスプリング32によって連結体30を手動操作軸15に対して下方へ弾発付勢しているので、手動操作軸15に対して連結体30が水平方向に移動でき、地板34やカバー2、及び手動操作軸15をダイカスト加工などの寸法制度の高くない加工手段によって形成して寸法誤差が生じていたとしてもこの水平方向の誤差を吸収してカム部30cをスイッチ部19aの位置に対して確実にセットできる。例えば、メンテナンス時等において、カバー2がベース体1aに対してずれた状態で取付けられたとしても、インターロックスイッチ19を確実にオン・オフさせることができる。
また、手動操作軸15に対して連結体30を溶接したり、さらにはメッキ処理したりする必要がないため製作も容易であり、手動操作軸15の寸法誤差を小さく抑えることができるばかりか、コストも削減することができる。
Further, the lower end of the
Further, since it is not necessary to weld the connecting
図9においては、本発明における手動操作機構付き電動アクチュエータの他の実施形態を示したものであり、この実施形態では、プラスチック等を材料としてキャップ35を製作し、このキャップ35を位置吸収機構40の連結体30の上から被せるようにしたものである。
位置吸収機構40の組み立て時には、手動操作軸15にコイルスプリング32を介してキャップ35を挿入し、このキャップ35をコイルスプリング32の弾性力に抗して上方に持ち上げた状態で手動操作軸15に連結体30を挿入し、この連結体30の長穴30dと手動操作軸15に対してピン36を挿入した後にキャップ35をコイルスプリング32に弾発力に即して下方に下げて連結体30に嵌合させるようにする。
本例におけるピン36は平行ピンであり、このように平行ピン36を用いることによってスパイラルピンのように手動操作軸15に対して打込み作業によって固定する必要がなく、手動操作軸15に挿入するだけで容易に組立てや分解作業を行うことができ、急な修理作業などにも対応できる。また、キャップ35の装着後には、コイルスプリング32がキャップ35を押圧することにより、キャップ35に設けたスカート部37が連結体30の長穴30dを確実に塞ぎながら平行ピン36をキャップ35内に内蔵できるため、平行ピン36がずれたり脱落したりするのを防ぐことができる。
FIG. 9 shows another embodiment of the electric actuator with a manual operation mechanism according to the present invention. In this embodiment, a
When assembling the
The
また、電動アクチュエータの点検・メンテナンス時には、カバー2ごと取り外した手動操作軸15から連結体30を取り外し、この連結体30のみを再度手動軸14に装着し、連結体30の下端を地板34に当接させることにより、インターロックスイッチ19をオンとして、アクチュエータを電動状態とすることができる。従って、メンテナンス作業者は、手動操作軸14に直接振れることなく、電動状態におけるアクチュエータの点検を行うことができる。なお、図中35aは、キャップ35上面に形成され、コイルスプリング32の外周を保持する突状部である。
Further, during inspection / maintenance of the electric actuator, the connecting
回転弁以外の各種のバルブを操作するアクチュエータに適用でき、また、空圧・油圧によるアクチュエータや手動ギヤのみからなるアクチュエータなど、各種の形態のアクチュエータの手動操作機構に応用することができる。 The present invention can be applied to actuators that operate various valves other than rotary valves, and can also be applied to manual operation mechanisms for various types of actuators, such as pneumatic and hydraulic actuators and actuators that include only manual gears.
3 電動モータ
7 歯車減速機構
8 出力軸
14 手動軸
14a 角部
15 手動操作軸
19 インターロックスイッチ
19a スイッチ部
20 位置吸収機構
30 連結体
30a 筒部
30b 角部
30c カム部
30d 長穴
30e 長径
30f 短径
30g 面取り部
33 ピン
34 地板
34a 地板の上面(基準面)
a、b、c、d、e 隙間
3
a, b, c, d, e
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