JP6752009B2 - 操作器 - Google Patents
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Description
そのため、アクチュエータの弁軸を駆動する動力伝達機構には、電源供給がない場合であっても弁軸が動作しないようにするためのセルフロック機能が必要とされている。このセルフロック機能を実現するための動力伝達機構としては、例えば下記特許文献1に開示されているように、不思議遊星歯車機構がよく知られている。
しかしながら、例えば調節弁の駆動中に、調節弁への異物の噛み込み等により過大なトルク上昇が急激に発生すると、不思議遊星歯車機構を構成している可動内歯車や遊星歯車等に、トルク上昇に起因した衝撃力が加わり、歯車の歯が破損するおそれがある。
図1は、実施の形態1に係る操作器の要部を示す断面斜視図である。
図1に示される実施の形態1に係る操作器100は、プラント等において、流量のプロセス制御に用いられる調節弁を操作する装置であり、外部に設けられたポジショナから供給された操作信号に応じて調節弁の弁軸を操作することにより、調節弁の弁開度を制御する。例えば、操作器100は、バタフライ弁等のロータリ式の調節弁を操作する電動式のアクチュエータである。
図3は、実施の形態1に係る操作器の要部を示す断面図である。
図2には、図1におけるP方向から見たときの操作器100の要部の平面構造が図示され、図3には、図2における操作器100のA−A断面が図示されている。なお、図2,3では、操作器100の動力伝達機構を構成する各歯車の位置関係を明確にするために、操作器100の構成要素の一部を省略して図示している。
図4に示されるように、不思議遊星歯車機構の中心部分に配置された太陽歯車3と噛合って遊星歯車4_1〜4_3が配置される。更に、遊星歯車4_1〜4_3の周囲には、遊星歯車4の一部の領域と噛合い、遊星歯車4_1〜4_3の回転をガイドする固定内歯車5が固定されて配置されるとともに、遊星歯車4のその他の領域と噛合い、回転可能にされた可動内歯車6が配置されている。
その一方で、上記不思議遊星歯車機構は、駆動モータ2によらず、手動により可動内歯車6を回転させる構造を有している。以下、この構造について詳細に説明する。
歯車部9aは、例えば太陽歯車3と同一の径および歯数を有し、遊星歯車4_1〜4_3の第2歯車部42の夫々と噛合うように、太陽歯車3と同一軸上に配置されている。
図5は、実施の形態1に係る操作器100におけるダイヤル8の周辺部分を拡大した斜視図である。
図6は、実施の形態1に係る操作器100を弁軸側から見たときの平面図である。
なお、図7〜10では、遊星歯車4の周辺部分のみが図示されており、操作器100におけるその他の部分については図示を省略している。
具体的には、図7,8に示されるように、第1歯車部41は、第2歯車部42と接触する面41Aに遊星歯車4の回転軸の方向に形成された凹部41Bを有する。また、図9,10に示されるように、第2歯車部42は、第1歯車部41と接触する面41Aに遊星歯車4の回転軸の方向に形成された凸部42B(例えば円柱状の突起)を有する。凸部42Bが、凹部41Bに嵌挿されることにより、第1歯車部41と第2歯車部42とが連結される。これにより、トルクリミット機能を有する遊星歯車4を実現することができる。
図12は、実施の形態2に係る操作器の要部を示す断面図である。
実施の形態2に係る操作器101は、第1歯車部41と第2歯車部42との間に摩擦部材43を備える点において実施の形態1に係る操作器100と相違し、その他の点においては実施の形態1に係る操作器100と同様である。なお、実施の形態2に係る操作器100の構成要素のうち実施の形態1に係る操作器100と同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
なお、図13〜16では、遊星歯車4の周辺部分のみが図示されており、操作器101におけるその他の部分については図示を省略している。
図17は、実施の形態3に係る操作器の要部を示す断面斜視図である。
図17に示される実施の形態3に係る操作器102は、遊星歯車4の遮断リミットを摩擦力ではなく磁力によって実現する点において実施の形態1に係る操作器100と相違し、その他の点においては実施の形態1に係る操作器100と同様である。
図19は、実施の形態3に係る操作器の要部を示す断面図である。
なお、図18、19では、操作器102の動力伝達機構を構成する各歯車の位置関係を明確にするために、操作器102の構成要素の一部の図示を省略している。
なお、図20〜23では、遊星歯車24の周辺部分のみが図示されており、操作器102におけるその他の部分については図示を省略している。
図24は、実施の形態4に係る操作器の要部を示す断面図である。
図24に示される実施の形態4に係る操作器103は、遊星歯車4のトルクリミット機能を複数の磁石によって実現する点において、実施の形態3に係る操作器102と相違し、その他の点においては、実施の形態3に係る操作器102と同様である。
なお、図25〜28では、遊星歯車34の周辺部分のみが図示されており、操作器102におけるその他の部分については図示を省略している。
Claims (5)
- 駆動モータによる回転力を受けて回転する太陽歯車と、
前記太陽歯車を囲む形態で固定配置され、その内周面に歯を有する固定内歯車と、
前記太陽歯車と前記固定内歯車との間に配置され、前記太陽歯車と前記固定内歯車と噛合って前記太陽歯車の周囲を公転しながら自転する複数の遊星歯車と、
前記固定内歯車と同軸に配置され、その内周面に前記遊星歯車と噛合う歯を有し、回転可能に設けられた可動内歯車と、
前記可動内歯車に連結され、調節弁の弁軸を回転させるための出力軸と、
外部から加えられた力を前記遊星歯車に対して回転力として加えるためのダイヤルと、
前記ダイヤルと連結され、前記ダイヤルを介して加えられた力を前記遊星歯車に伝達するための手動操作用歯車と
を備え、
前記遊星歯車の夫々は、回転方向に一定以上のトルクが加わった場合に前記太陽歯車と前記可動内歯車との間の動力伝達を制限するトルクリミット構造を有し、
前記遊星歯車は、
前記固定内歯車および前記太陽歯車と噛合う第1歯車部と、
前記第1歯車部と同一軸上で連結され、前記可動内歯車と噛合う第2歯車部とを含み、
前記トルクリミット構造は、前記第1歯車部と前記第2歯車部との間に設けられ、前記第1歯車部および前記第2歯車部の何れか一方に所定の値を超える捻りモーメントが加わったとき、前記一方が他方に対して空転する構造であり、
前記固定内歯車は、前記太陽歯車を囲む形態で固定配置され、前記駆動モータを支持するとともに前記遊星歯車を回転可能に保持するプレートと、前記プレートと一体形成された、前記第1歯車部の周囲と噛合う歯車部とから構成されている
操作器。 - 請求項1に記載の操作器において、
前記トルクリミット構造は、前記第1歯車部および前記第2歯車部の何れか一方に前記遊星歯車の回転軸方向に形成された凸部と、他方に形成され前記凸部が嵌挿される凹部とを有する
ことを特徴とする操作器。 - 請求項1に記載の操作器において、
前記遊星歯車は、
前記第1歯車部と前記第2歯車部とを連結し、前記第1歯車部および前記第2歯車部との接触面において摩擦力を発生させる摩擦部材を更に有する
ことを特徴とする操作器。 - 請求項1に記載の操作器において、
前記トルクリミット構造は、
前記第1歯車部の前記第2歯車部との接触面に設置された第1磁界発生部と、
前記第2歯車部の前記第1歯車部との接触面に配置され、前記第1磁界発生部と逆の極性の第2磁界発生部とを含む
ことを特徴とする操作器。 - 請求項4に記載の操作器において、
前記第1磁界発生部は、前記第2歯車部との接触面において、前記第1歯車部の周方向に極性が交互に相違して配置された複数の第1磁石を含み、
前記第2磁界発生部は、前記第1歯車部との接触面において、前記第2歯車部の周方向に極性が交互に相違して配置された複数の第2磁石を含む
ことを特徴とする操作器。
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