JP4907509B2 - Rotation drive device by cylinder drive - Google Patents
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Description
本発明は、ダンパー、弁類等を開閉するためのシリンダー駆動による回転駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary drive device by cylinder drive for opening and closing dampers, valves and the like.
従来、回転動作により開閉させるバルブやダンパー類にはトルクアクチュエータとして、空気圧や電動のものが広く適用されている。しかし、これらのアクチュエータは適用トルクに制限があり、高トルクが必要な場合には、一般的に油、空圧シリンダーを駆動源としたレバー駆動式のものが簡単な構造として用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, pneumatic and electric actuators are widely used as torque actuators for valves and dampers that are opened and closed by a rotating operation. However, these actuators are limited in applicable torque, and when a high torque is required, a lever drive type using an oil or pneumatic cylinder as a drive source is generally used as a simple structure.
一方、製鉄所、発電所等のガス燃焼ボイラーのガス給排ラインなどに介設される空気操作式開閉弁はエアシリンダのピストンの往復動によって弁体を回転させて開閉するものが一般的に行われている。例えば特開平11−336936号公報(特許文献1)に開示されているように、弁箱内に弁体が横方向の弁軸によって回転自在に設けられ、弁軸を空気シリンダーによってピストンロッドが弁軸のリングに連結され、このピストンロッドの伸縮によって弁体が回転して弁が開閉するように構成されている。 On the other hand, air operated on / off valves installed in gas supply / exhaust lines of gas combustion boilers at steelworks, power plants, etc., are generally opened and closed by rotating the valve body by the reciprocating motion of the piston of the air cylinder. Has been done. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-336936 (Patent Document 1), a valve body is rotatably provided in a valve box by a lateral valve shaft, and a piston rod is valved by an air cylinder. The valve is connected to a shaft ring, and is configured to open and close by rotating and retracting the piston rod.
また、上述したレバー駆動式の一般的な構造例として図4に示す。図4は、従来のレバー駆動式の回転駆動装置を示す図である。この図4に示すように、ケーシング2内に設けられた回転軸1はケーシング貫通部に設けた軸受箱4で回転軸1を支持し、軸端部に駆動アーム5と回転軸1を連結し、シリンダー3により、シリンダー先端金物10とピン6によって連結された駆動アーム5を駆動させる構造である。
Moreover, it shows in FIG. 4 as a general structural example of the lever drive type mentioned above. FIG. 4 is a diagram showing a conventional lever-driven rotary drive device. As shown in FIG. 4, the rotating shaft 1 provided in the
一方、上記シリンダー3を支え、反力を受けるため、ケーシング2よりシリンダーの反力受けブラケット9が設けられている。このブラケット9への反力の伝達は、この例えばシリンダー支持金物8を介して伝達される。この場合、ケーシング2からの反力を受けるリンダーの反力受けブラケット9はケーシング2から離れた位置で片持状態で支える構造となっている。さらに、ケーシング2も反力受けブラケット9からの荷重に耐える強度が必要となる。なお、符号7はシャフトエンドプレートを示し、11はシリンダー支持金物(シリンダーエンド支持型)である。
上述した、従来の図4に示すような、ケーシング2からの反力を受けるリンダーの反力受けブラケット9はケーシング2から離れた位置で片持状態で支える構造であるため大きな構造体とならざるを得ない。さらに、上記したように、ケーシング2も反力受けブラケットからの荷重に耐える強度を必要とする。また、シリンダー支持金物8はケーシング2と連結せず、別の支持体により固定される場合もあるが、シリンダー3からの力が支持体およびケーシング2に対し、外力として作用するため、双方共その外力に耐える構造体とする必要がある。このように、油、空圧シリンダーによるアーム駆動方式では、機構としては簡単であるが本来必要とされる回転トルクを得るために、シリンダー反力を支えるための構造体が必要となり、装置全体が大きくなるという問題がある。
The above-described Linder reaction
上述したような問題を解決するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、油、空圧シリンダーによるアーム駆動方式の回転駆動装置において、シリンダー反力を支えるための構造として、ケーシングからのブラケット支持でなく、回転軸を支える軸受と連結したシリンダー支持板を設け、かつ、シリンダーのアームへの作用点とシリンダー反力受け部を、シリンダー反力受け板の板厚中心面と同一平面上に構成した点にある。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have made extensive developments. As a result, in the arm drive type rotary drive device using oil and pneumatic cylinders, the structure from the casing is supported as a structure for supporting the cylinder reaction force. A cylinder support plate connected to the bearing that supports the rotating shaft is provided instead of the bracket support, and the operating point on the cylinder arm and the cylinder reaction force receiving part are flush with the center plane of the cylinder reaction force receiving plate. It is in the point configured in
すなわち、軸受箱と連結したシリンダー支持板に対し、駆動アームは軸受箱の外側に位置するために、駆動アームより出た片持ちピンを通してシリンダー推力を伝達する構造とすることでシリンダー作用点を反力受け板の板厚中心面と同一平面上に構成することで、シリンダー支持板は面外変形を伴う力は作用せず、剛性、強度の高い面内変形で処理することが出来る。さらに、シリンダー反力は軸受箱との内力で処理されるため、ケーシングにはシリンダー反力に伴う変形荷重は作用せず、トルクのみが伝達され、極めて簡単な構造のトルクアクチュエータとなるアーム駆動方式のシリンダー駆動による回転駆動装置を提供するものである。 In other words, since the drive arm is located outside the bearing housing with respect to the cylinder support plate connected to the bearing housing, the cylinder operating point is counteracted by adopting a structure that transmits the cylinder thrust through the cantilever pin protruding from the drive arm. By configuring the force receiving plate on the same plane as the thickness center plane of the force receiving plate, the cylinder support plate is not subjected to a force accompanied by out-of-plane deformation, and can be processed by in-plane deformation having high rigidity and strength. Furthermore, since the cylinder reaction force is processed by the internal force with the bearing housing, the arm drive system is a torque actuator with an extremely simple structure, in which the deformation load accompanying the cylinder reaction force does not act on the casing and only the torque is transmitted. The present invention provides a rotary drive device using a cylinder drive.
その発明の要旨とするところは、
(1)ケーシング内部に回転軸を有し、ケーシング外部に該回転軸の駆動機構を設けた軸回転により開閉させるダンパー等の駆動において、回転軸を支える軸受部と連結したシリンダー支持板を設け、かつ、シリンダーの駆動アームへの作用点とシリンダー反力受け部を、軸受部に連結されたシリンダー支持板の板厚中心面と同一平面上に構成し、かつ、シリンダー支持点を該シリンダー支持板の端部板厚中心面上に配設してシリンダー反力を伝達することを特徴とするシリンダー駆動による回転駆動装置。
(2)前記(1)に記載の回転軸を支える軸受部は、ケーシングに固定され、シリンダー支持板と一体に形成され、かつ、該回転軸は軸受部を貫通し延長した部分の駆動アームに連結されていることを特徴とするシリンダー駆動による回転駆動装置にある。
The gist of the invention is that
(1) In a drive of a damper or the like having a rotating shaft inside the casing and opening and closing by rotating the shaft provided with a driving mechanism for the rotating shaft outside the casing, a cylinder support plate connected to a bearing portion supporting the rotating shaft is provided, In addition, the operating point to the cylinder drive arm and the cylinder reaction force receiving portion are configured on the same plane as the center surface of the cylinder supporting plate connected to the bearing portion , and the cylinder supporting point is the cylinder supporting plate. A rotary drive device by cylinder drive, characterized in that the cylinder reaction force is transmitted by being arranged on the center surface of the end plate thickness of the cylinder.
(2) The bearing portion that supports the rotating shaft according to (1) is fixed to the casing, is formed integrally with the cylinder support plate, and the rotating shaft extends to the drive arm that extends through the bearing portion. It is in the rotation drive device by the cylinder drive characterized by being connected.
以上述べたように、本発明によるシリンダー推力作用点およびシリンダー反力受け部を、軸受より連結されたシリンダー支持板の板厚中心面と同一平面上に構成することで、シリンダー支持板は面外変形を伴う力は作用せず、剛性、強度の高い面内変形で処理することが出来る。さらに、シリンダー反力は軸受箱との内力で処理されるため、ケーシングにはシリンダー反力に伴う変形荷重は作用せず、トルクのみが伝達され、極めて簡単な構造のトルクアクチュエータとなる等の極めて優れた効果を奏するものである。 As described above, the cylinder thrust plate and the cylinder reaction force receiving portion according to the present invention are configured on the same plane as the center plane of the thickness of the cylinder support plate connected from the bearing, so that the cylinder support plate is out of plane. A force accompanying deformation does not act, and can be processed by in-plane deformation with high rigidity and strength. Furthermore, since the cylinder reaction force is processed by the internal force with the bearing housing, the deformation load associated with the cylinder reaction force does not act on the casing, and only torque is transmitted, resulting in a torque actuator with an extremely simple structure. It has an excellent effect.
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図1は、本発明に係るシリンダー駆動による回転駆動装置の概略図である。この図に示すように、回転軸1はケーシング2の貫通部に設けた軸受箱4で支持され、さらに、軸受箱4より延長した軸端部に駆動アーム5が回転軸1と連結されている。この駆動アーム5を駆動するシリンダー3は、軸受箱4と連結したシリンダー支持板12により後端部をシリンダー支持金物(シリンダーエンド支持型)11で連結されている。この部分でシリンダー反力を伝達されるが、力の伝達はシリンダー支持板12の板厚中心面上にある。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a rotary drive device by cylinder drive according to the present invention. As shown in this figure, the rotating shaft 1 is supported by a
一方、駆動アーム5よりアーム先端側に駆動アーム5より片持ち状態で設置されたピン6を設け、シリンダー先端金物(クレビス型)10と回転自在に連結している。このシリンダー先端金物(クレビス型)10のピン6への力の作用点はシリンダー支持板12の板厚中心面と同一平面上にあるように構成したものである。
On the other hand, a
図2は、シリンダー支持方式がトラニオン式の場合の例を示す概略図である。図1におけるシリンダー支持金物(シリンダーエンド支持型)11に代わり、シリンダー支持金物(トラニオン支持型)13が設けられ、図1と同じく、このシリンダー支持金物(トラニオン支持型)13により、シリンダー支持板12に伝達され、機構上は図1と同等の作用を奏する。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example in which the cylinder support system is a trunnion system. A cylinder support metal (trunion support type) 13 is provided instead of the cylinder support metal (cylinder end support type) 11 in FIG. 1, and the
図3は、図1におけるA−A断面を示す図である。この図3に示すように、回転軸1は軸受箱4で支持され、軸受箱4には軸受14が設置されている。この場合では、すべり軸受で示しているが、ころ軸受等でも構わない。また、この部分にグランドシール等のシール機構を設けることも可能である。
FIG. 3 is a diagram showing a cross section taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 3, the rotating shaft 1 is supported by a
軸受箱4の外側に回転軸1と連結された駆動アーム5が設置され、トルク伝達のためキー15が設けられている。回転軸1および駆動アーム5を軸方向に固定するため、シャフトエンドプレート7を設けている。また、駆動アーム5の先端部にピン6を設け、シリンダー先端金物(クレビス型)10を駆動アーム5と回転自在に連結させ、ピン止め用エンドプレート16で軸方向に固定している。この図でシリンダー支持板12の板厚中心面17上にシリンダー先端金物(クレビス型)10の中心に位置させている。
A drive arm 5 connected to the rotary shaft 1 is installed outside the bearing
上記のように、シリンダー支持板12の板厚中心面17上にシリンダー先端金物(クレビス型)10を位置させているために、シリンダー反力は軸受箱4に伝達され、シリンダー反力と相殺され、トルクのみが軸に伝達され、軸受箱4からケーシング2に対しては、反力としてのトルクのみが伝達される。ケーシング2に対するこの反力としてのトルクは、剛性、強度の高いケーシングの面内荷重であり、特に補強を必要としない。また、シリンダー支持板12はシリンダー反力により面内荷重と面内曲げ荷重が発生するが、必要に応じ、圧縮応力が発生する部分にはリブ等で座屈止め補強する程度で良い。
As described above, since the cylinder tip hardware (clevis type) 10 is positioned on the thickness center surface 17 of the
ピン6は、片持ち状態となっているため、駆動アーム5には曲げと捩りの両モーメントを受けるため、それに対応した断面強度を持たせる必要があるが、回転軸1に対しては、回転軸1の軸端部で軸に対する曲げモーメントとして伝達され、軸受14の位置で相殺される。従って、従来の方法に比べて軸径が大きくなることはなく、設備的にも軽量となる等極めて優れた設備を提供することができる。
Since the
1 回転軸
2 ケーシング
3 シリンダー
4 軸受箱
5 駆動アーム
6 ピン
7 シャフトエンドプレート
8 シリンダー支持金物
9 反力受けブラケット
10 シリンダー先端金物
11 シリンダー支持金物(シリンダーエンド支持型)
12 シリンダー支持板
13 シリンダー支持金物(トラニオン支持)
14 軸受
15 キー
16 ピン止め用エンドプレート
17 板厚中心面
特許出願人 新日鉄エンジニアリング株式会社 1名
代理人 弁理士 椎 名 彊 他1
1 Rotating
12
14 Bearing 15 Key 16 End plate for pinning 17 Plate thickness center plane
Patent applicant Nippon Steel Engineering Co., Ltd. 1
Attorney Attorney Shiina and others 1
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