JP4994085B2 - バルブ用アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ボールバルブ、バタフライバルブなどの回転弁等に搭載されるバルブ用アクチュエータに関し、バルブの角度制御を正確に行うことができるバルブ用アクチュエータに関するものである。

従来より、バルブ用アクチュエータは、電動モータの回転軸に取り付けられている中間歯車及び入力歯車と、モータの回転駆動力を減速して出力軸に伝達する減速機構とを備え、電動モータからの回転駆動力を減速させて出力軸に伝達するもので、出力軸に連結されている弁軸が回転して弁体であるボールやジスクが開閉駆動されるようになっている。この弁体は、例えば９０°の回動範囲で回動することにより、バルブが開閉する。

ところで、このバルブの開閉を正確に行うために、出力軸の回転範囲を規制する回転規制手段を設けるのが一般的になっている。回転規制手段としては、出力軸にカムを設けると共に、出力軸の近傍の筐体にリミットスイッチを設けて、カムによりリミットスイッチの接点を押圧してオン・オフ操作することで、出力軸の回転範囲を規制するものである。

しかし、この回転規制手段は、機械的な手段ではないので、カムとリミットスイッチとの相対的な位置関係にズレなどが生じたり、リミットスイッチの誤作動が生じたりすることがあり得る。その結果、所定の弁開度で弁体を停止することができずに、バルブを流れる流体の誤供給を生じる恐れがあったり、さらに、停電時等において手動操作を行なう場合にも同様の問題を有していた。このため、機械的な手段により出力軸の回転範囲を規制する回転規制手段が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載されているアクチュエータは、出力軸にストッパ部を突出させ、筐体にそのストッパ部が挿入される回転規制凹部を設けて、ストッパ部の移動範囲すなわち出力軸の回転範囲を例えば０〜９０°の範囲にしたものである。このように、機械的な手段により出力軸の回転範囲を規制するので、弁体の開閉を正確に確実に行うことができる。

特開２００４−１９９３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているアクチュエータは、電動モータからの回転駆動力を減速機を介して減速させて出力軸を０〜９０°の範囲で回転させるので、出力軸には大きなトルクが作用する。このため、大きなトルクが作用する出力軸の回転を規制するためには、強度の問題からストッパ部材及び回転規制凹部は大きなものとなり、しかも、重量も重くなり、コストアップの要因となる。特に出力トルクが大きなアクチュエータでは、より大型になると共に重量も重くなるという問題もあった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、出力軸の回転を正確に規制することができ、小型化及び軽量化並びにコストの削減化を可能としたバルブ用アクチュエータを提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、正逆転可能なモータからの回転駆動力を減速機構を介して減速させて出力軸に伝達し、前記モータの回転軸と前記減速機構との間に、前記出力軸の回転範囲を規制する回転規制手段を設けたバルブ用アクチュエータであって、前記回転規制手段は、前記モータにより回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動歯車と、この駆動歯車に噛合し、かつ、前記駆動歯車と歯数が異なる従動歯車と、この従動歯車が取り付けられ、回転可能に支持された従動軸とが駆動軸とは個別に設けられ、前記駆動軸と共に回転する突状の第１回転規制部と、この第１回転規制部の回転軌跡の一部が重なり合う回転軌跡を有し、前記従動軸と共に回転する突状の第２回転規制部とを備え、前記モータの回転軸が一方の方向に回転して前記第１回転規制部が前記第２回転規制部に当接し前記回転軸の回転が停止され、この停止状態から回転軸を逆方向に回転させて前記出力軸が所定の回転範囲で回転すると、前記第１回転規制部が前記第２回転規制部に当接して前記回転軸の回転が停止されて、前記出力軸の回転範囲を規制するように構成されると共に、前記第１回転規制部又は前記第２回転規制部が、リング状の回転規制Ａ部材の周面から径方向外方に突出される回転規制Ａ部であり、この回転規制Ａ部材が前記駆動歯車又は前記従動歯車に固定され、前記第２回転規制部又は前記第１回転規制部が、リング状の回転規制Ｂ１部材の周面から径方向外方に突出され、前記回転軸が一方の方向に回転して前記回転規制Ａ部が当接する回転規制Ｂ１部と、リング状の回転規制Ｂ２部材の周面から径方向外方に突出され、前記回転軸が他方の方向に回転して前記回転規制Ａ部が当接する回転規制Ｂ２部とからなり、これら回転規制Ｂ１部及び回転規制Ｂ２部が前記従動歯車又は前記駆動歯車に設けられた取付凸部に取り付けられているバルブ用アクチュエータである。

請求項２に係る発明は、取付凸部の外周に、スプライン部が形成され、回転規制Ｂ１部材及び回転規制Ｂ２部材の内周に、取付凸部の外周のスプライン部と嵌合するスプライン部がそれぞれ形成されているバルブ用アクチュエータである。

請求項３に係る発明は、取付凸部の外周のスプライン部数は、従動歯車又は駆動歯車の歯車数と同じであるバルブ用アクチュエータである。

請求項４に係る発明は、第１回転規制部の先端部は、駆動歯車又は従動歯車の歯形形状と略同じ形状に形成され、第２回転規制部の先端部は、従動歯車又は駆動歯車の歯形形状と略同じ形状に形成され、第１回転規制部の先端部又は第２回転規制部の先端部が、取り付けられている歯車の歯と重なり合うと共に、第２回転規制部の先端部又は前記第１回転規制部の先端部が、取り付けられている歯車の歯と歯との間に位置されるバルブ用アクチュエータである。

請求項５に係る発明は、従動歯車の歯数が、駆動歯車の歯数より１つ多い歯数であるバルブ用アクチュエータである。

請求項６に係る発明は、従動歯車の歯数が、駆動歯車の歯数より多い歯数であるバルブ用アクチュエータである。

請求項７に係る発明は、従動歯車の歯数は、ｎＡ＋１（ｎは２以上の整数、Ａは駆動歯車の歯数）であるバルブ用アクチュエータである。

請求項１に係る発明によると、モータの回転軸と減速機構との間に出力軸の回転範囲を規制する回転規制手段を設けたので、モータの回転軸と減速機構との間は出力軸にかかるトルクより小さなトルクとなって小型化及び軽量化を図れ、その結果としてコストを削減することができる。

また、モータの回転軸が一方の方向に回転すると、第１回転規制部が第２回転規制部に当接して回転軸の回転が停止される。この停止状態から回転軸が逆方向に回転して出力軸が所定の回転範囲で回転すると、第１回転規制部が第２回転規制部に当接して回転軸の回転が停止される。このように、出力軸の回転範囲を機械的な手段により規制することができるため、出力軸の回転を正確に規制することができる。

しかも、駆動歯車又は従動歯車に回転規制Ａ部材を介して回転規制Ａ部が固定されると共に、従動歯車又は駆動歯車に回転規制Ｂ１部材及び回転規制Ｂ２部材を介して回転規制Ｂ１部及び回転規制Ｂ２部が取り付けられているために、回転規制Ａ部と回転規制Ｂ１部との当接及び回転規制Ａ部と回転規制Ｂ２部との当接を確実に行え、出力軸の回転を正確に規制することができる。

請求項２に係る発明によると、取付凸部の外周にスプライン部が形成され、第２回転規制Ａ部材及び第２回転規制Ｂ部材の内周にスプライン部がそれぞれ形成されているので、第２回転規制Ａ部の位置及び第２回転規制Ｂ部の位置を容易に代えることができ、出力軸の回転範囲を容易に調節することができる。

請求項３に係る発明によると、取付凸部の外周のスプライン部数が従動歯車の歯車数と同じであるので、第２回転規制Ａ部の位置及び第２回転規制Ｂ部の位置を容易に把握することができ、出力軸の回転範囲を正確に調節することができる。

請求項４に係る発明によると、第１回転規制部と第２回転規制Ａ部又は第２回転規制Ｂ部とを互いに確実に当接することができると共に、第２回転規制Ａ部の位置及び第２回転規制Ｂ部の位置を容易に把握することができ、出力軸の回転範囲を一層正確に調節することができる。

請求項５に係る発明によると、第２回転規制Ａ部の位置及び第２回転規制Ｂ部の位置を容易に把握することができ、出力軸の回転範囲をより一層正確に調節することができる。

請求項６に係る発明によると、モータからの回転駆動力を減速することができるので、減速機の構成を簡単にすることができ、小型化を図ることが可能なバルブ用アクチュエータである。

請求項７に係る発明によると、モータからの回転駆動力を減速することができるので、減速機構の構成を簡単にすることができ、小型化を図れると共に、出力軸の回転範囲を正確に調節することができる。

以下、本発明に係るバルブ用アクチュエータの実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１〜図３は本発明に係るバルブ用アクチュエータの一例を示す図である。本発明に係るバルブ用アクチュエータは、図１〜図３に示すように、正逆転可能なモータ３からの回転駆動力を減速機構６を介して減速させて出力軸７に伝達するもので、ボールバルブ、バタフライバルブ等に搭載され、出力軸７を介して弁体を回転駆動させてバルブの開閉を行うためのものである。この減速機構６は、偏心体６５、出力ピン６３、外ピン６１、曲線板６２を有する遊星歯車機構であり、アクチュエータで発生した大きなトルクを効率よく出力軸に伝達し、バルブのステムを開閉させる。この減速機構６の動力の伝達は、第２傘歯歯車３６により歯車６６に動力が伝達し、次いで偏心体６５から曲線板６２、出力ピン６３へと伝わり出力軸へと伝達されステム６７へ出力される。なお、本実施例においてはアクチュエータからの動力を、傘歯車３５，３６を介して減速機構６に伝えているが、直接、偏心体６５に一体又は別体に設けたギアしに伝達してもよい。また、減速機構６は遊星歯車機構を用いた減速機構であるが、他のギア機構を用いても可能である。
本発明に係るアクチュエータ本体１は、モータ３の回転軸３１と減速機構６との間に、出力軸７の回転範囲を規制する回転規制手段２を設けたものである。

モータ３は、回転軸３１を自動で正逆転可能に回転駆動させるものであれば特に限定されず、本例においては、電動モータを使用している。電動モータ３は、筐体１０に例えばボルト等のねじ部材（図示せず）により固定されている。筐体１０には、例えば、停電時やメンテナンス時等の場合に手動で操作する必要が生じるため、手動操作を行うための手動操作部材４が設けられている。

手動操作部材４は、手動により操作し得るものであれば特に限定されず、例えば、筐体１０に軸受１１を介して回動可能に支持された手動操作軸４１と、この手動操作軸４１に取り付けられ、筐体１０外に配置されたリング状のハンドル４２と、ハンドル４２の一部にその軸方向に延びる取っ手４３とからなる。手動操作軸４１は、例えば、電動モータ３の回転軸３１と同軸上に配置されている。

手動操作軸４１と回転軸３１との間には、一端部が回転軸３１と接離可能であると共に、他端部が手動操作軸４１と接離可能である回転移動部材８がその軸方向に移動可能で、かつ、回転可能に設けられている。この回転移動部材８は、一端部が回転軸３１に接続されているときに他端部が手動操作軸４１から離れ、回転移動部材８の他端部が手動操作軸４１に接続されているときに一端部が回転軸３１から離れるものである。

回転移動部材８は、例えば、円筒状に形成されている。回転移動部材８の略中央部から一端部までが第１シャフト部８ａとして形成されていると共に、残りが第２シャフト部８ｂとして形成されている。第１シャフト部８ａの外周には、その軸方向に延び、歯車を装着するためのキー１７を取り付けるキー溝８３が設けられている。第１シャフト部８ａの内径は、例えば、電動モータ３の回転軸３１の径より大きな寸法（後述するカム部材３３の外径より若干大きな寸法）で形成されていることが好ましい。第２シャフト部８ｂは、第１シャフト部８ａより外径が小さく形成されている。また、第２シャフト部８ｂは、第１シャフト部８ａ側が大シャフト部８ｃに、それ以外が大シャフト部８ｃより小径の小シャフト部８ｄとして形成されている。小シャフト部８ｄの内径は、手動操作軸４１が摺動し得る寸法で形成されている。小シャフト部８ｄ内の端部近傍には、内周面の摩擦係数が小さな円筒状の小摩擦部材８１が設けられている。

回転移動部材８の一端部と回転軸３１との接続は、特に限定されないが、例えば、回転移動部材８の一端面に設けられたカム凸部８５と、回転軸３１に設けられたカム凹部３５との係合により行われることが好ましい。カム凸部８５及びカム凹部３５の数は、特に限定されず、それぞれ２つ以上、例えば、２つであることが好ましい。これらのカム凸部８５及びカム凹部３５は、回転移動部材８の一端面及び回転軸３１にその周方向に１８０°間隔で設けられている。カム凹部３５は、例えば、回転軸３１に固定されたカム部材３３に形成されている。カム部材３３は、回転軸３１を覆うようにねじ部材３９等により固定されるように有底円筒状に形成されている。カム部材３３の端部がフランジ状にカム片３４として形成されている。このカム片３４のカム凸部８５と対向する面（カム面ということがある。）には、その周方向に１８０°間隔で２つのカム凹部３５が形成されている。カム面は、平面状に形成されている。カム部材３３の外径は、第１シャフト部８ａ内にカム部材３３が摺動し得る寸法で形成されていることが好ましい。

回転移動部材８の他端部と手動操作軸４１との接続は、特に限定されないが、手動操作軸４１の端部に形成された多角形状の嵌合凸部４７と、回転移動部材８に設けられた嵌合凹部８７との嵌合により行われることが好ましい。嵌合凸部４７は、例えば、手動操作軸４１の端部が六角形状に形成されてなることが好ましい。嵌合凹部８７は、嵌合凸部４７が嵌合できるならば特に限定されず、例えば、第２シャフト部８ｂの小シャフト部８ｄ内に十二角形状に形成されてなることが好ましい。

回転移動部材８の軸方向の長さは、回転移動部材８が回転軸３１に接続しているとき（カム凸部８５がカム凹部３５に係合しているとき、図１参照）、回転移動部材８の小シャフト部８ｄの小摩擦部材８１の内側に手動操作軸４１の端部が位置されると共に、回転移動部材８が手動操作軸４１に接続しているとき（嵌合凹部８７が嵌合凸部４７に係合しているとき、図２参照）、回転軸３１に固定されたカム部材３３が回転移動部材８（第１シャフト部８ａ）内に位置される寸法で形成されていることが好ましい。すなわち、回転移動部材８は、その両端部内に常に回転軸３１（カム部材３３）及び手動操作軸４１が位置（挿入）されており、回転移動部材８が回転軸３１又は手動操作軸４１と同軸上に移動可能に支持されていると共に、回転移動部材８が回転軸３１と手動操作軸４１とによってその軸を中心に回動可能に支持されている。その結果、回転移動部材と回転軸３１又は手動操作軸との接続を確実に行える。また、回転移動部材８が回転軸３１に接続されている場合、回転移動部材８の小摩擦部材８１の内側に手動操作軸４１の端部が位置されることで、電動モータ３の駆動により回転軸３１を介して回転移動部材８が回転するとき、手動操作軸４１が回転しないようになっている。

回転移動部材８の軸方向の移動は、例えば、回転移動部材８の第２シャフト部８ｂの外周に設けられたスライド部材９によって行うようにしてもよい。スライド部材９は、円筒状に形成されている。このスライド部材９は、回転移動部材８の第２シャフト部８ｂの外周に同軸上に配置されていると共にその軸方向に移動可能に設けられている。スライド部材９の周面の中央部に、その周方向に延びる係合溝９４が設けられている。スライド部材９内には、径方向内方に延びるフランジ状の第１リブ９１と第２リブ９２が設けられている。このスライド部材９内の回転移動部材８の外周には、ワッシャー７１、スペーサー７２、ワッシャー７１を順次装着してからＥリング等の取付ワッシャー７３が取り付けられている。スペーサー７２の両端部近傍の内面には、摩擦係数が小さな円筒状の小摩擦部材７４がそれぞれ設けられている。

また、スペーサー７２の外周、すなわち、スライド部材９内のリブ９１、９２間には、ワッシャーであるバネ押え部材７５、付勢部材であるコンプレッションスプリング７６及びバネ押え部材７５が設けられている。コンプレッションスプリング７６は、バネ押え部材７５を両リブ９１、９２に当接させることによって、スライド部材９を手動位置（図２に示す位置）から自動位置（図１に示す位置）に移動させたとき、付勢力によって回転移動部材８が手動操作位置（図２に示す位置）から自動操作位置（図１に示す位置）に移動すると共に、付勢力によってスライド部材９を自動位置から手動位置に移動させたとき、回転移動部材８が自動操作位置から手動操作位置に移動するようにするためのものである。このように、回転移動部材８がコンプレッションスプリング７６の付勢力により移動するために、回転移動部材８と電動モータ３の回転軸３１との接続、又は、回転移動部材８と手動操作部材４の手動操作軸４１との接続をそれぞれ確実に行えると共に、その接続状態を保持することができる。

スライド部材９は、筐体１０外に設けられている切換操作部であるレバー部材１５によって手動位置と自動位置との間で移動されることが好ましい。レバー部材１５は、回転移動部材８を自動操作位置に停止保持させる第１位置と回転移動部材８を手動操作位置に停止保持させる第２位置とに係止手段１６によってそれぞれ係止されることが好ましい。これにより、レバー部材１５を第１位置に係止すると回転移動部材８が自動操作位置に停止保持されると共に、レバー部材１５を第２位置に係止すると回転移動部材８が手動操作位置に停止保持されるようになっている。その結果、電動モータ３又は手動操作部材４により出力軸７の回転駆動を安全に確実に行える。

また、筐体１０内には、電動モータ３等への電力供給を行なう電源（図示せず）をオン・オフ操作するインターロックスイッチ（リミットスイッチ）が設けられていることが好ましい。リミットスイッチ（図示せず）は、例えば、スライド部材９が自動位置に位置されたとき、スイッチが動作するように配置されている。すなわち、レバー部材１５を第１位置に位置させたときのみ、スイッチが動作してＯＮ状態となり電動モータ３等へ電力供給が行われるようになっている。

回転規制手段２は、出力軸７の回転範囲を規制するものである。回転規制手段２は、例えば、モータ３により回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動歯車２１と、この駆動歯車２１に噛合すると共に、駆動歯車２１と歯数が異なる従動歯車２２と、この従動歯車２２が取り付けられ、回転可能に支持された従動軸と、駆動軸と共に回転する突状の第１回転規制部２４と、この第１回転規制部２４の回転軌跡の一部が重なり合う回転軌跡を有すると共に、従動軸と共に回転する突状の第２回転規制部２５とを備えてなる。

駆動軸は、モータにより回転駆動されるものであれば特に限定されず、例えば、本実施の形態では、回転軸３１でもよいが、回転移動部材８であることが好ましい。

駆動歯車２１は、歯車であれば特に限定されず、例えば、図示例では平歯車であるが、はすば歯車等であってもよい。この駆動歯車２１は、回転移動部材８（第１シャフト部８ａ）の外周にキー１７を介して取り付けられている。駆動歯車２１の一方の面には、後述する回転規制Ａ部材の内周面に圧入される装着凸部２１ａが同軸上に設けられている。

従動歯車２２は、駆動歯車２１に噛合する歯車であれば特に限定されず、例えば、図示例では平歯車であるが、はすば歯車等であってもよい。従動歯車２２の一方の面（駆動歯車２１の装着凸部２１ａが設けられている側の面と同じ側の面）には、取付凸部２２ａが同軸上に設けられている。取付凸部２２ａの軸方向の長さは、例えば、装着凸部２１ａの軸方向の長さと略同じ長さに形成されていることが好ましい。取付凸部２２ａの外周には、スプライン部２２ｂが形成されていることが好ましい。この取付凸部２２ａの外周のスプライン部数は、特に限定されないが、例えば、従動歯車２２の歯車数と同じであることが好ましい。

従動歯車２２の歯数は、駆動歯車２１の歯数と異なる数であれば特に限定されないが、好ましくは駆動歯車２１の歯数より多い歯数で、例えば、駆動歯車２１の歯車数より１つ多い歯数である。具体的には、本例においては、従動歯車２２の歯数は８０で、駆動歯車２１の歯数は７９としている。従動歯車２２は、筐体１０に回動可能に支持されている従動軸（回動軸）２３に取り付けられている。この回動軸２３には、第１傘歯歯車３５が取り付けられている。

第１傘歯歯車３５には第２傘歯歯車３６が噛合されている。この第２傘歯歯車３６は出力軸７と同軸上であって筐体１０に回転可能に支持されている。この第２傘歯歯車３６と出力軸７との間に、減速機構６が設けられている。減速機構６は、電動モータ３又は手動操作部材４からの回転駆動力を減速して出力軸７に伝達するものである。減速機構６としては、特に限定されず、例えば、バルブ用アクチュエータに用いられている周知の減速機構等が用いられる。この減速機構６を介して電動モータ３又は手動操作部材４からの回転駆動力が減速されて出力軸７に伝達され、バルブの弁体が回動駆動されるようになっている。

第１回転規制部２４は、回転移動部材８と共に回転するものであり、例えば、リング状の回転規制Ａ部材２６の外周面から径方向外方に突出される回転規制Ａ部２６ａである。この回転規制Ａ部材２６の内周面に駆動歯車２１の装着凸部２１ａが圧入された状態で駆動歯車２１に回転規制Ａ部材２６が固定されている。回転規制Ａ部２６ａの先端部は、例えば、駆動歯車２１の１つの歯形の形状と略同じ形状に形成されていることが好ましい。また、回転規制Ａ部２６ａの先端部は、例えば、駆動歯車２１の歯と重なり合うように回転規制Ａ部材２６を装着凸部２１ａに固定することが好ましい。

第２回転規制部２５は、回動軸２３と共に回転するものであって回転規制Ａ部２６ａの回転軌跡の一部が重なり合う回転軌跡を有するものである。第２回転規制部２５は、リング状の回転規制Ｂ１部材２７の外周面から径方向外方に突出される回転規制Ｂ１部２７ａと、リング状の回転規制Ｂ２部材２８の外周面から径方向外方に突出される回転規制Ｂ２部２８ａとからなることが好ましい。回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの先端部は、従動歯車２２の１つの歯形の形状と略同じ形状に形成されていることが好ましい。また、回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの先端部は、従動歯車２２の歯と歯の間上に位置されるように取付凸部２２ａに取り付けられていることが好ましい。なお、回転規制Ａ部２６ａの先端部を駆動歯車２１の歯と歯との間上に位置されると共に、回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの先端部を従動歯車２２の歯と重なり合うように構成してもよい。また、回転規制Ａ部２６ａの先端部、回転規制Ｂ１部２７ａの先端部及び回転規制Ｂ２部２８ａの先端部を、図１０のハッチングに示すように、その周方向に厚みをそれぞれ持たせて、強度をアップさせるようにしてもよい。

回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８の内周面には、従動歯車２２の取付凸部２２ａの外周のスプライン部２２ｂと嵌合するスプライン部２７ｂ、２８ｂがそれぞれ形成されていることが好ましい。これにより、回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８は、それぞれ個別に取付凸部２２ａに重なり合わされて取り付けられるようになっている。回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８の厚さは、略同じであって、回転規制Ａ部材２６の厚さの略半分の寸法で形成されている。回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８は、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。

回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８の取付凸部２２ａへの取付は、回転規制Ａ部材２６を駆動歯車２１の装着凸部２１ａに圧入により固定させた状態で、バルブが閉状態（又は開状態）となるように回転移動部材８を回転させる。この状態のまま、回転規制Ｂ１部２７ａが回転規制Ａ部２６ａに当接するように回転規制Ｂ１部材２７を取付凸部２２ａに取り付ける。取付後、回転移動部材８を回転させて、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ１部２７ａに当接したときに、バルブが閉状態（又は開状態）になっているかを確かめることが好ましい。このとき、バルブが閉状態（又は開状態）よりずれているときには、例えば、回転規制Ｂ１部２７ａの位置を隣接する歯間に位置されるように回転規制Ｂ１部材２７を取付凸部２２ａにずらして取り付ける。これにより、正確に回転規制Ｂ１部２７ａの位置決めを行える。

次に、回転移動部材８をバルブが開状態（又は閉状態）となるように回転させた状態のまま、回転規制Ｂ２部２８ａが回転規制Ａ部２６ａに当接するように回転規制Ｂ２部材２８を取付凸部２２ａに取り付ける。取付後、回転移動部材８を回転させて、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ２部２８ａに当接したときに、バルブが開状態（又は閉状態）になっているかを確かめることが好ましい。このとき、バルブが開状態（又は閉状態）よりずれているときには、例えば、回転規制Ｂ２部２８ａの位置を隣接する歯間に位置されるように回転規制Ｂ２部材２８を取付凸部２２ａにずらして取り付ける。これにより、正確に回転規制Ｂ２部２８ａの位置決めを行え、出力軸の回転範囲を０〜９０°の範囲で規制することが可能となる。

次に、本発明に係るバルブ用アクチュエータの上記実施例における作用を説明する。
回転移動部材８が回転軸３１と接続されている状態で電源（図示せず）をオンにすると、電動モータ３が駆動されてその回転駆動力が回転軸３１、回転移動部材８、駆動歯車２１、従動歯車２２、回動軸２３、第１傘歯歯車３５、第２傘歯歯車３６及び減速機構６を介して出力軸７に伝達され、弁体が回転駆動されてバルブの開閉が行われる。

手動で操作する場合には、レバー部材１５を操作してスライド部材９をハンドル４２側に移動させる。これにより、スライド部材９の第２リブ９２がハンドル４２側のバネ押え部材２５よりハンドル４２側に移動してコンプレッションスプリング７６がその付勢力に抗して圧縮される。このコンプレッションスプリング７６の付勢力により回転移動部材８がハンドル４２側に移動し、回転移動部材８と回転軸３１との接続が解除される。解除後、嵌合凸部４７と嵌合凹部８７とが互いに嵌合し得る位置に位置されている場合には、回転移動部材８と手動操作軸４１とが接続される。なお、スライド部材９がハンドル４２側に移動すると、リミットスイッチがＯＦＦ状態となり、電動モータ３等への電力の供給が行われなくなる。

また、嵌合凸部４７と嵌合凹部８７とが互いに嵌合できない位置に位置されている場合には、嵌合凹部８７の端面が嵌合凸部４７の先端面に当接してコンプレッションスプリング７６の付勢力により嵌合凹部８７の端面が嵌合凸部４７の先端面に押し付けられる。この状態のまま、ハンドル４２（手動操作軸４１）が回転駆動されると、嵌合凹部８７が嵌合凸部４７と係合し得る位置に至り、自動的に嵌合凸部４７と嵌合凹部８７とが嵌合して接続され、回転移動部材８が手動操作軸４１と共に回転する。その結果、回転移動部材８と手動操作軸４１とは、嵌合凹部８７と嵌合凸部４７との位置に関係なく自動的に接続されることになる。従って、筐体１０の外側に設けたレバー部材１５を操作するだけで、コンプレッションスプリング７６の付勢力により回転移動部材８が移動して自動操作から手動操作へと確実に切り換えられるので、操作し易く、操作性に優れている。これによって、停電時やメンテナンス時等の場合に手動で操作することができる。

また、手動操作から自動操作への切換は、レバー部材１５を操作してスライド部材９を回転軸３１側に移動させる。これにより、スライド部材の第１リブ９１が回転軸３１側のバネ押え部材７５より回転軸３１側に移動してコンプレッションスプリング７６がその付勢力に抗して圧縮される。このコンプレッションスプリング７６の付勢力により回転移動部材８が回転軸３１側に移動し、回転移動部材８と手動操作軸４１との接続が解除される。解除後、カム凸部８５とカム凹部３５とが互いに係合し得る位置に位置されている場合には、回転移動部材８と回転軸３１とが接続される。なお、スライド部材９が回転軸３１側に移動すると、リミットスイッチがＯＮ状態となり、電動モータ３等への電力の供給が行われる。

また、カム凸部８５とカム凹部３５とが互いに係合できない位置に位置されている場合には、カム凸部８５の先端面がカム部材３３のカム片３４に当接し、この状態のまま、電源がオンされて電動モータ３が回転駆動されると、回転軸３１と共にカム部材３３が回転してカム凹部３５がカム凸部８５と係合し得る位置に至り、カム凸部８５とカム凹部３５とが係合して接続され、回転移動部材８が回転軸３１と共に回転する。その結果、回転移動部材８と回転軸３１とは、カム凹部３５とカム凸部８５との位置に関係なく自動的に接続されることになる。従って、筐体１０の外側に設けたレバー部材１５を操作するだけで、コンプレッションスプリング７６の付勢力により回転移動部材８が移動して手動操作から自動操作へと確実に切り換えられるので、操作し易く、操作性に優れている。

モータ３の回転駆動力が減速機構６を介して出力軸７に伝達されて、弁体を介してバルブの開閉が行われるように出力軸７が回動する。この回動範囲は、回転規制手段２によって、例えば、０〜９０°の範囲で規制される。すなわち、図６のような回転軸３１が一方の方向に回転して回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ１部２７ａに当接して回転軸３１の回転が停止されている状態、いわゆる、第１停止状態から回転軸３１を他方の方向に回転させる。

回転軸３１（回転移動部材８）が１回転すると、駆動歯車２１も１回転し、かつ、回転規制Ａ部材２６も１回転して回転規制Ａ部２６ａも１回転する。このとき、従動歯車２２は、駆動歯車２１より歯数が１つ多いために１回転より１つの歯の分だけ少ない回転となり、回転規制Ｂ１部２７ａも１つの歯の分だけ少ない回転となるために、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ１部２７ａに当接することなく回転軸３１が回転する（図８参照）。すなわち、駆動歯車２１が１回転する毎に回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの位置が回転方向後方側にずれていく。

本例では、駆動歯車２１と従動歯車２２の歯数をそれぞれ７９、８０としており、駆動歯車２１が８０回転したときに従動歯車２２が７９回転する歯車機構としている。また、従動歯車２２における回転規制Ｂ１部２７ａと回転規制Ｂ２部２８ａを歯数６の間隔でずらしているので、回転軸３１（駆動歯車２１）が図６の状態から右回りに７４回転したときには、図７のように、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ２部２８ａに当接して回転軸３１の回転が停止される。このとき、出力軸７は、第１停止状態から９０°回転した状態、いわゆる、第２停止状態で停止するように減速できるようにしている。例えば、第１停止状態（図６）がバルブの閉状態であると、この閉状態からバルブが９０°回転して第２停止状態（図７）である開状態となる。

この開状態から閉状態にするには、モータ３を駆動させて回転軸３１を他方向に回転させる。図７の状態から回転軸３１（回転移動部材８）が左回りに１回転すると、駆動歯車２１と共に回転規制Ａ部２６ａが１回転する。従動歯車２２は、前記のように１回転より１つの歯の分だけ少ない回転となるために、回転規制Ｂ２部２８ａも１回転より１つの歯の分だけ少ない回転となり、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ２部２８ａに当接することなく、回転軸３１が回転する（図９参照）。すなわち、駆動歯車２１が１回転する毎に回転規制Ｂ２部２８ａの位置が回転方向後方側にずれていく。そして、回転軸３１（駆動歯車２１）が図７から７４回転すると、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ１部２７ａに当接して回転軸３１の回転が停止される。この状態が、出力軸が９０°回転した閉状態である。

このように、本発明に係るバルブ用アクチュエータ１は、モータ３の回転軸３１と減速機構６との間に出力軸７の回転範囲を規制する回転規制手段２を設けたことで、モータの回転軸３１と減速機構６との間は出力軸７にかかるトルクより小さなトルクであるので、小型化及び軽量化を図れ、その結果としてコストを削減することができる。また、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ１部２７ａに当接して回転軸３１の回転が停止されるか、回転規制Ａ部２６ａが回転規制Ｂ２部２８ａに当接して回転軸３１の回転が停止されることで、出力軸７の回転範囲を機械的な手段により規制するので、出力軸７の回転を正確に規制することができる。

また、取付凸部２２ａの外周にスプライン部２２ｂを形成すると共に、回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８の内周にスプライン部２７ｂ、２８ｂをそれぞれ形成して、回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８を取付凸部２２ａに互いのスプライン部２２ｂ、２７ｂ、２８ｂを介して嵌合することで、回転規制Ｂ１部２７ａの位置及び回転規制Ｂ１部２７ａの位置を容易に代えることができる。このため、例えば、回転規制Ｂ１部材２７及び回転規制Ｂ２部材２８を取付凸部２２ａに取り付けた後でも回転規制Ｂ１部２７ａの位置及び回転規制Ｂ１部２７ａの位置を間単に調節することができるので、出力軸７の回転範囲をより正確に簡単に規制することができる。また、取付凸部２２ａの外周のスプライン部数を従動歯車２２の歯車数と同じにすることで、回転規制Ｂ１部２７ａの位置及び回転規制Ｂ２部２８ａの位置を容易に把握することができ、出力軸７の回転範囲を一層正確に間単に調節することができる。

また、回転規制Ａ部２６ａの先端部が駆動歯車２１の１つの歯形の形状と略同じ形状に形成されていると共に駆動歯車２１の歯と重なり合うように位置され、かつ、回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの先端部が、従動歯車２２の１つの歯形の形状と略同じ形状に形成されていると共に従動歯車２２の歯と歯の間に位置されることで、回転規制Ａ部２６ａと回転規制Ｂ１部２７ａ又は回転規制Ｂ２部２８ａとを互いに確実に当接することができると共に、回転規制Ａ部２６ａの位置、回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの位置を容易に把握することができ、出力軸７の回転範囲をより一層正確に調節することができる。

従動歯車２２の歯数を駆動歯車２１の歯数より１つ多い歯数にすることで、回転規制Ｂ１部２７ａ及び回転規制Ｂ２部２８ａの位置を容易に把握することができ、出力軸７の回転範囲をより一層正確に調節することができる。

図１１及び図１２は、本発明に係る第２の回転規制手段の一例を示す図である。第２回転規制手段は、図に示すように、減速機能を十分に備えたものである。この第２回転規制手段１０２としては、例えば、従動歯車１２２の歯数を駆動歯車１２１の歯数の２倍以上であることが好ましく、特にｎＡ＋１（ここで、ｎは２以上の整数を示し、Ａは駆動歯車の歯数を示す。）で、例えば、３Ａ＋１であることが好ましい。具体的には、駆動歯車１２１の歯数が２５で、従動歯車１２２の歯数が７６であることが好ましい。これにより、駆動歯車１２１（回転規制Ａ部材１２６）が３回転すると、従動歯車１２２（回転規制Ｂ１部材１２７及び回転規制Ｂ２部材１２８）は、１回転より１つの歯の分だけ少ない回転となり、駆動歯車１２１が３回転する毎に回転規制Ｂ１部１２７ａ又は回転規制Ｂ２部１２８ａが回転方向後方側に１つの歯の分だけずれた位置に位置されることになる。例えば、回転規制Ａ部１２６ａが回転規制Ｂ１部１２７ａに当接した状態、又は、回転規制Ａ部１２６ａが回転規制Ｂ２部１２８ａに当接した状態から回転軸３１（駆動歯車１２１）が他方の方向又は一方の方向に７４×３回転すると、回転規制Ａ部１２６ａが回転規制Ｂ２部１２８ａに当接するか、又は、回転規制Ａ部１２６ａが回転規制Ｂ１部１２７ａに当接することになる。従って、この第２回転規制手段１０２は、前記の回転規制手段２と同様に出力軸７の回転を正確に規制することができると共に、減速機能も十分に発揮することができる。

また、回転規制Ａ部１２６ａ、回転規制Ｂ１部１２７ａ及び回転規制Ｂ２部１２８ａの形状は、強度的なことを考慮して凸状に形成するようにしてもよい。また、駆動歯車１２１及び従動歯車１２２は、平歯車でもよいが、はすば歯車であることが好ましい。

なお、本発明の実施の形態では、第１回転規制部を１つの部材（回転規制Ａ部）で形成すると共に第２回転規制部を２つの部材（回転規制Ｂ１部、回転規制Ｂ２部）で形成する場合について説明したが、第１回転規制部を２つの部材で形成すると共に第２回転規制部を１つの部材で形成するようにしてもよい。

本発明に係るバルブ用アクチュエータの一例であって自動操作時の状態を示す平面断面図である。 本発明に係るバルブ用アクチュエータの一例であって手動操作時の状態を示す平面断面図である。 本発明に係るバルブ用アクチュエータの一例を示す縦断面図である。 本発明に係る回転規制手段の一例を示す斜視図である。 本発明に係る回転規制手段の一例を示す側面図である。 本発明に係る第１停止状態のときの回転規制Ａ部と回転規制Ｂ１部との当接状態の一例を示す平面図である。 本発明に係る第２停止状態のときの回転規制Ａ部と回転規制Ｂ２部との当接状態の一例を示す平面図である。 本発明に係る第１停止状態から駆動歯車が１回転した状態を示す平面図である。 本発明に係る第２停止状態から駆動歯車が１回転した状態を示す平面図である。 本発明に係る回転規制Ａ部、回転規制Ｂ１部及び回転規制Ｂ２部の形状の他の例を示す平面図である。 本発明に係る第２の回転規制手段の一例を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明に係る第２の回転規制手段の一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ バルブ用アクチュエータ
２ 回転規制手段
３ 電動モータ
６ 減速機構
７ 出力軸
８ 回転移動部材
２１ 駆動歯車
２１ａ 装着凸部
２２ 従動歯車
２２ａ 取付凸部
２２ｂ スプライン部
２３ 回動軸（従動軸）
２４ 第１回転規制部
２５ 第２回転規制部
２６ 回転規制Ａ部材
２６ａ 回転規制Ａ部
２７ 回転規制Ｂ１部材
２７ａ 回転規制Ｂ１部
２７ｂ スプライン部
２８ 回転規制Ｂ２部材
２８ａ 回転規制Ｂ２部
２８ｂ スプライン部

Claims (7)

1. 正逆転可能なモータからの回転駆動力を減速機構を介して減速させて出力軸に伝達し、前記モータの回転軸と前記減速機構との間に、前記出力軸の回転範囲を規制する回転規制手段を設けたバルブ用アクチュエータであって、前記回転規制手段は、前記モータにより回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動歯車と、この駆動歯車に噛合し、かつ、前記駆動歯車と歯数が異なる従動歯車と、この従動歯車が取り付けられ、回転可能に支持された従動軸とが駆動軸とは個別に設けられ、前記駆動軸と共に回転する突状の第１回転規制部と、この第１回転規制部の回転軌跡の一部が重なり合う回転軌跡を有し、前記従動軸と共に回転する突状の第２回転規制部とを備え、前記モータの回転軸が一方の方向に回転して前記第１回転規制部が前記第２回転規制部に当接し前記回転軸の回転が停止され、この停止状態から回転軸を逆方向に回転させて前記出力軸が所定の回転範囲で回転すると、前記第１回転規制部が前記第２回転規制部に当接して前記回転軸の回転が停止されて、前記出力軸の回転範囲を規制するように構成されると共に、前記第１回転規制部又は前記第２回転規制部が、リング状の回転規制Ａ部材の周面から径方向外方に突出される回転規制Ａ部であり、この回転規制Ａ部材が前記駆動歯車又は前記従動歯車に固定され、前記第２回転規制部又は前記第１回転規制部が、リング状の回転規制Ｂ１部材の周面から径方向外方に突出され、前記回転軸が一方の方向に回転して前記回転規制Ａ部が当接する回転規制Ｂ１部と、リング状の回転規制Ｂ２部材の周面から径方向外方に突出され、前記回転軸が他方の方向に回転して前記回転規制Ａ部が当接する回転規制Ｂ２部とからなり、これら回転規制Ｂ１部及び回転規制Ｂ２部が前記従動歯車又は前記駆動歯車に設けられた取付凸部に取り付けられていることを特徴とするバルブ用アクチュエータ。
2. 前記取付凸部の外周に、スプライン部が形成され、前記回転規制Ｂ１部材及び前記回転規制Ｂ２部材の内周に、前記取付凸部の外周のスプライン部と嵌合するスプライン部がそれぞれ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。
3. 前記取付凸部の外周のスプライン部数は、前記従動歯車又は前記駆動歯車の歯車数と同じであ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。
4. 前記第１回転規制部の先端部は、前記駆動歯車又は前記従動歯車の歯形形状と略同じ形状に形成され、前記第２回転規制部の先端部は、前記従動歯車又は前記駆動歯車の歯形形状と略同じ形状に形成され、前記第１回転規制部の先端部又は前記第２回転規制部の先端部が、取り付けられている歯車の歯と重なり合うと共に、前記第２回転規制部の先端部又は前記第１回転規制部の先端部が、取り付けられている歯車の歯と歯との間に位置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータ。
5. 前記従動歯車の歯数が、前記駆動歯車の歯数より１つ多い歯数であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータ。
6. 前記従動歯車の歯数が、前記駆動歯車の歯数より多い歯数であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータ。
7. 前記従動歯車の歯数は、ｎＡ＋１（ｎは２以上の整数、Ａは駆動歯車の歯数）であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータ。

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