JP7217747B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、バルブ等に接続される出力軸を電動駆動部によって駆動する電動アクチュエータに関する。

ボールバルブやバタフライバルブなどのバルブでは、開閉操作のための駆動装置として、電動アクチュエータが用いられることがある。電動アクチュエータは、電動モータなど電動駆動部の駆動力をバルブの弁体などに接続される出力軸（例えばステム）に伝達して回転させるようになっている。また、保守点検や停電などの際に、手動操作を可能とさせるために、出力軸を手動で操作可能となっている手動操作機構を備えた電動アクチュエータもある。

電動アクチュエータの手動操作を行いたい場合や緊急停止させたい場合、電動アクチュエータに配線されている電力供給ライン上に設けられたブレーカなどの開閉器で電動アクチュエータへの電力供給を遮断する必要がある。しかしながら、開閉器が離れた位置にある場合など、すぐに電力供給を遮断できない場合がある。したがって、電動アクチュエータ内で電動駆動部への電力供給を遮断できるようになっていることが望ましい。

上述の問題に対処するために、例えば、特許文献１には、ケーシング内に設けた電動モータの動軸でギアユニットを介して出力軸を駆動し、ギアユニットの噛合ギア群の１つであるクラッチギアをクラッチボタンの押圧ストロークで離脱させるクラッチ桿を上下動自在に設け、このクラッチボタンの押圧解除ストロークでアクチュエータの電源をＯＮ－ＯＦＦするスイッチを併設して、クラッチボタンの押圧で、電源をＯＦＦにすると共に、出力軸に固定した出力ギアとの噛合からクラッチギアを離脱させ、この状態で、ケーシングの上面に突出した出力軸と連動する手動操作端により、手動操作を可能とさせたアクチュエータが開示されている。また、特許文献２には、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内の基準面にインターロックスイッチを固定し、インターロックスイッチの近傍位置に出力軸と連動する手動軸を立設し、カム部を有する連結体を手動軸に対して上下動可能に接続し、連結体の下端が基準面に当接しているとき、連結体のカム部がインタースイッチのスイッチ部に当接するようにし、連結体に接続された手動操作軸を上昇させたときに、カム部がスイッチ部から離脱して、電力供給が停止されると共に、連結体の筒部内に設けられた角部と手動軸上端に形成された角部とを係合させて連結体を介して手動操作軸と手動軸とを回転駆動可能となるように構成した電動アクチュエータが提案されている。

特開平８－２１５５７号公報 特許第４７４４９１５号号公報

特許文献１や特許文献２に開示されている電動アクチュエータでは、クラッチボタンや手動操作軸の上下動のみで電力の供給及び遮断の切り換えが行われる。このため、誤操作で切り換えが行われてしまう可能性がある。特に、電力供給を遮断した状態で手動操作を行っているときに、電力供給が再開されると、出力軸の回転に連動して手動操作部が回転してしまい、作業者に危険が生じる恐れがある。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、容易且つ安全に電力の供給と遮断とを切り換えることが可能な電動アクチュエータを提供することにある。

上記目的に鑑み、本発明は、筐体と、該筐体に支持される出力軸を駆動する電動駆動部とを備えた電動アクチュエータであって、前記筐体の内部に突出する作動端部と前記筐体の外部に突出する操作端部とを有し、前記操作端部の操作により回転軸線周りに回転可能且つ前記回転軸線方向に移動可能なセレクタ部材と、前記回転軸線と交差する方向に突出するように前記セレクタ部材の作動端部側に設けられた位置保持部材と、前記回転軸線と交差する方向に延びるように前記セレクタ部材の作動端部に設けられた被検知体と、前記筐体内に設けられた、前記被検知体を検知するための検知器と、前記位置保持部材と係合可能となるように前記筐体内の協働面に設けられた第１の係合溝と、前記位置保持部材を前記協働面へ向けて接近させるように前記セレクタ部材を前記回転軸線方向に付勢する付勢部材とを備え、前記第１の係合溝は、前記位置保持部材が前記第１の係合溝に係合したときに、前記被検知体が前記検知器によって検知可能となる検知可能領域と前記検知器によって検知不能となる検知不能領域とのうちの一方に位置するように形成されており、前記検知器は、前記被検知体が前記検知可能領域に位置するときと前記検知不能領域に位置するときとで前記電動駆動部への電力の供給と遮断とを切り換えるように構成されている電動アクチュエータを提供する。

上記電動アクチュエータでは、操作端部の操作による回転軸線周りのセレクタ部材の回転により、セレクタ部材の作動端部に設けられた被検知体を検知器の検知可能領域と検知不能領域との間で移動させることができ、セレクタ部材の作動端部に設けられた被検知体が検知器の検知可能領域に位置するか検知不能領域に位置するかによって、電動駆動部への電力供給の供給と遮断が切り換えられる。また、セレクタ部材が付勢部材によって協働面に向かって付勢され、セレクタ部材の作動端部側に設けられた位置保持部材が協働面に設けられた第１の係合溝に係合した状態では、セレクタ部材の回転軸線周りの回転が妨げられるので、位置保持部材と第１の係合溝との係合を解除するためには、付勢部材の付勢力に抗してセレクタ部材を回転軸線方向に移動させる必要がある。したがって、電力の供給と遮断を切り換えるためには、回転軸線周りの移動と回転軸線周りの回転の両方が必要となる。

前記電動アクチュエータでは、前記検知器は、前記被検知体を検知すると前記電動駆動部への電力の供給を遮断するように構成されており、前記第１の係合溝は、前記位置保持部材が前記第１の係合溝に係合したときに、前記被検知体が前記検知可能領域に位置するように形成されていることが好ましい。この場合、電力供給が遮断された状態にロックすることが可能となり、保守点検などにおける安全性が高められる。

また、前記協働面に、前記第１の係合溝と交差する方向に延びる第２の係合溝がさらに設けられており、前記第２の係合溝は、前記位置保持部材が前記第２の係合溝に係合したときに、前記検知可能領域と前記検知不能領域とのうちの他方に位置するように形成されていることが好ましい。このような構成により、電力供給状態及び電力供給遮断状態の両方でロックすることが可能となり、より安全性が高められる。この場合、前記第１の係合溝と前記第２の係合溝とが直交するように形成されていることができる。

一つの実施形態として、前記協働面は、前記セレクタ部材が貫通する前記筐体の周壁の内側面であるようにすることができる。

一つの実施形態として、前記電動駆動部が電動モータであるようにしてもよい。この場合、前記電動アクチュエータが、前記電動モータの駆動を制御するための駆動回路をさらに備え、前記電動モータは、前記駆動回路を介して電力を供給されており、前記検知器は、前記被検知体を検知したときに、前記駆動回路と前記電動モータとの間を電気的に遮断するように構成されているようにすることが好ましい。また、この場合、前記出力軸が伝動機構を介して前記電動モータによって駆動されるように構成されており、前記電動アクチュエータが、前記伝動機構を介して前記出力軸に回転を伝達可能な手動操作軸をさらに備えることが好ましい。このような構成により、手動操作時に電動モータにおいて生じた逆起電力が駆動回路に悪影響を与えることを防止できる。

一つの実施形態では、前記検知器が前記被検知体の接触により前記被検知体を検知するリミットスイッチであり、前記位置保持部材が前記セレクタ部材と一体的に形成されており、前記被検知体が、前記セレクタ部材に接続されたピン形状の別部材とすることができる。

本発明の電動アクチュエータによれば、電力の供給と遮断を切り換えるためには、回転軸線周りの移動と回転軸線周りの回転の両方が必要となり、切り換え動作は容易でありながら、誤動作が防止される。また、機構が簡単でありながら、切り換えのための動作を知らない限り、切り換えを行うことができないので、安全性が高められる。

本発明による電動アクチュエータの内部構成を示す部分破断斜視図である。 手動操作するために、図１に示されている電動アクチュエータの手動軸にレンチを接続した状態の電動アクチュエータを示す部分破断斜視図である。 筐体の一部のみを残しプレート部材を省略した状態で図２に示されている電動アクチュエータの歯車伝動機構を示す斜視図である。 歯車の配置を示すために、図３に示されている電動アクチュエータの歯車伝動機構を上方から見た説明図である。 図１に示されている電動アクチュエータの電力供給切換機構を拡大して示す部分破断斜視図である。 図１に示されている電動アクチュエータの電力供給切換機構のセレクタ部材を示す斜視図である。 電動アクチュエータの筐体の内側壁に形成された係合溝を示す説明図である。 電動アクチュエータのモータ駆動制御機構の構成を示すブロック図である。 図１に示されている電動アクチュエータの電力の供給と遮断を切り換える動作を説明するための説明図である。 図１に示されている電動アクチュエータの電力の供給と遮断を切り換える動作を説明するための説明図である。 図１に示されている電動アクチュエータの電力の供給と遮断を切り換える動作を説明するための説明図である。 図１に示されている電動アクチュエータの電力の供給と遮断を切り換える動作を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明による電動アクチュエータの実施の形態を説明する。
最初に、図１から図４を参照して、本発明による電動アクチュエータの全体構成について説明する。図１から図４に示されている実施形態では、電動アクチュエータとして、手動操作機構を備えた電動アクチュエータ１１を例示している。

電動アクチュエータ１１は、概略箱形状を有した筐体１３と、筐体１３内に配置された電動駆動部としての電動モータ１５と、歯車伝動機構１７を介して電動モータ１５の回転軸１５ａの回転を伝達されて回転する出力軸１９と、出力軸１９の上部に連結される制御軸２１と、手動操作機構２３と、電動モータ１５への電力の供給及び遮断を選択的に切り換えるための電力供給切換機構２５とを備え、電力供給切換機構２５により電動モータ１５への電力供給を遮断した状態で、手動操作機構２３を用いて出力軸１９を手動操作で回転させることができるようになっている。

筐体１３は、本体部１３ａとカバー部１３ｂとによって構成されており、図示されていないネジなどによって本体部１３ａの上部にカバー部１３ｂを取り付けることによって組み立てられる。本体部１３ａの上部には、プレート部材１４が取り付けられている。本体部１３ａ、カバー部１３ｂ及びプレート部材１４はプラスチック材料や金属材料など適宜の材料から形成することができる。電動モータ１５としては、ＡＣモータ、ＤＣモータ、ステップモータ、サーボモータなど任意のタイプのモータを使用することができる。なお、本実施形態では、電動駆動部として電動モータ１５が使用されているが、他のタイプの電気駆動装置を使用することも可能である。

出力軸１９及び制御軸２１は、適宜の材料によって形成することができるが、金属材料によって形成されることが好ましい。出力軸１９は、筐体１３内に回転可能に支持されており、下端部が図示されていないバルブのステムなどに接続できるようになっている。制御軸２１は、一端部が出力軸１９の上端部に接続されており、プレート部材１４に回転可能に支持されている。また、本実施形態では、バルブの弁体の開閉に用いるのに適するように、制御軸２１の上部に、筐体１３の外部から視認可能な弁開度計２７が設けられており、制御軸２１に連結される出力軸１９の回転位置が分かるようになっている。

歯車伝動機構１７は、複数の歯車によって構成されており、本体部１３ａ内に収容され、プレート部材１４の下方に配置されている。本実施形態では、歯車伝動機構１７は、図３及び図４に詳しく示されているように、電動モータ１５の回転軸１５ａと連動して回転するように回転軸１５ａに固定されているピニオン歯車３５と、第１の中間軸２９に取り付けられ且つピニオン歯車３５と噛合する第１の中間歯車３７と、第１の中間歯車３７と同軸に第１の中間軸２９に取り付けられ且つ第１の中間歯車３７と連動して回転する第２の中間歯車３９と、第２の中間軸３１に取り付けられ且つ第２の中間歯車３９と噛合する第３の中間歯車４１と、第３の中間歯車４１と同軸に第２の中間軸３１に取り付けられ且つ第３の中間歯車４１と連動して回転する第４の中間歯車４３と、出力軸１９と連動して回転するように出力軸１９に固定され且つ第４の中間歯車４３と噛合する入力歯車４５とによって構成され、電動モータ１５の回転軸１５ａの回転がピニオン歯車３５、第１の中間歯車３７、第２の中間歯車３９、第３の中間歯車４１、第４の中間歯車４３及び入力歯車４５を介して出力軸１９に伝達されるようになっている。なお、第１の中間軸２９及び第２の中間軸３１は、両端部がそれぞれ筐体１３の本体部１３ａの底部とプレート部材１４とに回転可能に支持されている。また、第１の中間軸２９に取り付けられている第１の中間歯車３７及び第２の中間歯車３９は、第１の中間軸２９と連動して回転するように第１の中間軸２９に固定されていてもよいし、第１の中間軸２９周りに自由に回転できるように第１の中間軸２９に取り付けられていてもよい。同様に、第２の中間軸３１に取り付けられている第３の中間歯車４１及び第４の中間歯車４３は、第２の中間軸３１と連動して回転するように第２の中間軸３１に固定されていてもよいし、第２の中間軸３１周りに自由に回転できるように第２の中間軸３１に取り付けられていてもよい。

手動操作機構２３は、手動軸４７と、手動軸４７と連動して回転するように固定されている手動歯車４９と、第３の中間軸３３に取り付けられ且つ手動歯車４９と噛合する第５の中間歯車５１と、第５の中間歯車５１と同軸に第３の中間軸３３に取り付けられ且つ第１の中間軸２９に取り付けられる第１の中間歯車３７と噛合する第６の中間歯車５３とによって構成され、手動軸４７の回転が手動歯車４９、第５の中間歯車５１、第６の中間歯車５３、第１の中間歯車３７、第２の中間歯車３９、第３の中間歯車４１、第４の中間歯車４３及び入力歯車４５を介して出力軸１９に伝達されるようになっている。なお、第３の中間軸３３は、両端部がそれぞれ筐体１３の本体部１３ａの底部とプレート部材１４とに回転可能に支持されている。また、第３の中間軸３３に取り付けられている第５の中間歯車５１及び第６の中間歯車５３は、第５の中間軸３３と連動して回転するように第５の中間軸３３に固定されていてもよいし、第５の中間軸３３周りに自由に回転できるように第５の中間軸３３に取り付けられていてもよい。

このような構成により、第１の中間歯車３７に、ピニオン歯車３５と手動歯車４９とを噛合させることによって、第１の中間軸２９に電動モータ１５の回転軸１５ａと手動軸４７との両方の回転を伝達させ、電動モータ１５と手動軸４７の何れでも出力軸１９を回転させることができるようになっている。

また、手動軸４７は、プレート部材１４に回転可能に支持されており、その上端部は、筐体１３のカバー部１３ｂの天井部に設けられた手動操作用開口部５５に突出しており、当該端部にレンチなどの操作部材５７を連結することを可能とさせる連結部４７ａが形成されている。連結部４７ａは、例えば六角レンチを嵌合可能な六角形状穴を備えるようにすることができる。手動操作用開口部５５には、キャップ５９が取り付け可能となっており、通常の状態では、図１に示されているように、キャップ５９が取り付けられて、連結部４７ａへのアクセスができないようになっている。一方、手動操作時には、図２に示されているように、手動操作用開口部５５からキャップ５９が取り外されて、連結部４７ａにレンチなどの操作部材５７が接続され、手動軸４７が手動で回転駆動されることにより、手動歯車４９などを介して出力軸１９が回転駆動される。

電力供給切換機構２５は、図５及び図７に示されているように、被検知体６３及び位置保持部材６５を有したセレクタ部材６１と、被検知体６３を検知するために筐体１３内に設けられた検知器６７と、筐体１３内に設けられ且つ位置保持部材６５と係合可能な係合溝６９ａ，６９ｂが形成されている協働面６９と、位置保持部材６５を協働面６９へ向けて接近させるようにセレクタ部材６１を付勢する付勢部材７１とによって構成されている。検知器６７は、被検知体６３の検知器６７への接近により被検知体６３を検知すると、電源８３と電動駆動部としての電動モータ１５との間を電気的に遮断して、電動モータ１５への電力供給を遮断するように構成されている。図示されている実施形態では、検知器６７として、レバーなどの検知部６７ａに対する被検知体６３の物理的接触により機械的に被検知体６３を検知するリミットスイッチが使用されている。しかしながら、被検知体６３の接近離反を検知することができれば、例えば、電磁的に検知する電磁センサや光学的に検知する光学センサなど他の方式で被検知体６３を検知するセンサを検知器６７として採用することも可能である。

セレクタ部材６１は、図６に詳細に示されているように、作動端部を有した略円柱形状の軸部６１ａと、作動端部の反対側の軸部６１ａの端部に軸部６１ａよりも大径となるように形成された操作端部としてのつまみ部６１ｂとを含んでいる。つまみ部６１ｂは、筐体１３の本体部１３ａの外側面に形成され且つつまみ部６１ｂより僅かに大きい直径の円筒状のつまみ部受容凹部７３に収容されており、軸部６１ａがつまみ部受容凹部７３の底部を貫通して筐体１３内まで延びている。すなわち、セレクタ部材６１は、筐体１３の周壁を貫通して、作動端部が筐体１３の内部に突出すると共に、操作端部が筐体１３の外部に突出するように、配置されている。つまみ部６１ｂの外周面には、Ｏリング７５を配置するための環状溝６１ｃが形成されており、つまみ部６１ｂの外周面とつまみ部受容凹部７３の内周面との間をシールし、外部からつまみ部受容凹部７３を通して異物や水分などが筐体１３内に侵入することを防止している。軸部６１ａは、回転軸線Ｒ周りに回転可能且つ回転軸線Ｒ方向に移動可能に筐体１３に支持されている。すなわち、セレクタ部材６１は、操作者がつまみ部６１ｂを把持することにより、回転軸線Ｒ周りに回動させたり、回転軸線Ｒ方向に移動できるようになっている。また、つまみ部受容凹部７３内において、軸部６１ａとつまみ部６１ｂとの段差部６１ｄとつまみ部受容凹部７４の底面との間には、付勢部材７１としてコイルばねが配置されており、セレクタ部材６１が外方へ向けて付勢されるようになっている。付勢部材７１は、セレクタ部材６１を協働面６９へ向かって回転軸線Ｒ方向に付勢することができれば、特に限定されるものではないが、安価で入手が容易であることから、コイルばねとすることが好ましい。

なお、図示されている実施形態では、軸部６１ａとつまみ部６１ｂとは一体的に形成されているが、軸部６１ａとつまみ部６１ｂとを別体として形成して、接続するようにしてもよい。

軸部６１ａにおいて筐体１３内に位置する部分には、被検知体６３と位置保持部材６５が設けられている。被検知体６３は、ピン形状を有しており、セレクタ部材６１の回転軸線Ｒと交差する方向に軸部６１ａの外周面から突出して延びるように前記軸部６１ａの作動端部に設けられている。図示されている実施形態では、被検知体６３は、セレクタ部材６１とは別体のピン部材として形成され、螺合によりセレクタ部材６１の軸部６１ａに固定されているが、セレクタ部材６１と一体に形成することも可能である。また、位置保持部材６５は、セレクタ部材６１の回転軸線Ｒと交差する方向に軸部６１ａの外周面から突出するように設けられている。図示されている実施形態では、位置保持部材６５は、軸部６１ａと一体的に形成されているが、セレクタ部材６１と別体として形成して軸部６１ａに固定するようにしてもよい。なお、図示されている実施形態では、セレクタ部材６１の軸部６１ａが貫通する筐体１３の本体部１３ａの周壁の内側面に協働面６９が設けられ、セレクタ部材６１の軸部６１ａにおいて被検知体６３よりも協働面６９に近い側に位置保持部材６５が設けられている。また、後述する第２の係合溝６９ｂがつまみ部受容凹部７３の底部を貫通して延びており、セレクタ部材６１の作動端部を先頭にしてつまみ部受容凹部７３に挿入し、第２の係合溝６９ｂを経て位置保持部材６５を筐体１３内まで通過させた後に、つまみ部６１ｂから遠い側で位置保持部材６５に隣接して留め輪７９を装着し、位置保持部材６５が第２の係合溝６９ｂを通過することを防止するようにしている。

協働面６９には、図７によく示されているように、交差する方向に延びる二つの係合溝、すなわち第１の係合溝６９ａと第２の係合溝６９ｂが形成されており、それぞれに、位置保持部材６５を係合させることができ、回転軸線Ｒ周りのセレクタ部材６１の回転を防止できるようになっている。図示されている実施形態では、上下方向に延びる第１の係合溝６９ａと水平方向に延びる第２の係合溝６９ｂが互いと直交するように協働面６９上に形成されている。第１の係合溝６９ａ及び第２の係合溝６９ｂは、セレクタ部材６１が付勢部材７１に付勢されて位置保持部材６５が第１の係合溝６９ａに係合しているときに被検知体６３が検知器６７によって検知可能となる検知可能領域に位置し、セレクタ部材６１が付勢部材７１に付勢されて位置保持部材６５が第２の係合溝６９ｂに係合しているときに被検知体６３が検知器６７によって検知不能となる検知不能領域に位置するように、形成されている。

したがって、回転軸線Ｒ周りにセレクタ部材６１を回転させて、位置保持部材６５を第１の係合溝６９ａに係合させるか第２の係合溝６９ｂに係合させるかを切り換えることにより、電動駆動部としての電動モータ１５への電力の供給及び遮断を選択的に切り換えることができる。また、位置保持部材６５が第１の係合溝６９ａ又は第２の係合溝６９ｂに係合すると、被検知体６３が検知器６７の検知可能領域又は検知不能領域に位置する状態でセレクタ部材６１がロックされて、位置保持部材６５を協働面６９から離れさせるように付勢部材７１の付勢力に抗してセレクタ部材６１を回転軸線Ｒ方向に移動させて回転軸線Ｒ周りに回転させない限り、検知器６７が被検知体６３を検知する状態又は被検知体６３を検知できない状態が維持される。

このような構成の電動アクチュエータ１１では、外部から力を作用させない状態のとき、付勢部材７１による付勢力によって位置保持部材６５が協働面６９すなわち筐体１３の本体部１３ａの周壁の内側面へ向かって押し付けられるので、位置保持部材６５を二つの係合溝６９ａ，６９ｂの一方に係合させておけば、セレクタ部材６１をロックして回転を防止させることが可能となり、電力が供給される状態又は電力が遮断される状態が維持される。一方、セレクタ部材６１がロックされた状態になっている場合、電力の供給及び遮断を切り換えるためには、つまみ部６１ｂに外力を作用させて付勢部材７１の付勢力に抗してセレクタ部材６１を回転軸線Ｒ方向に筐体１３内に押し込んだ後に回転軸線Ｒ周りに回転させて、検知器６７の検知可能領域及び検知不能領域のうちの一方から他方へ被検知体６３を移動させる必要がある。すなわち、電動駆動部としての電動モータ１５に対する電力の供給及び遮断の切り換えのためには、付勢部材７１の付勢力に抗しながらの回転軸線Ｒ方向のセレクタ部材６１の移動の後に回転軸線Ｒ周りのセレクタ部材６１の回転を行うという２段階の動作が必要となり、セレクタ部材６１がロックされた状態になっていれば、単につまみ部６１ｂに回転軸線Ｒ方向の力を加えたり、つまみ部６１ｂを回転させようとするだけでは、電力の供給と遮断とを切り換えることができない。したがって、意図しない電力の供給と遮断との切り換えを抑制することが可能となり、安全性を高めることが可能となる。

なお、上記実施形態では、協働面６９が筐体１３の本体部１３ａの内側面に設けられているが、筐体１３内においてセレクタ部材６１が貫通する筐体１３の本体部１３ａの側壁からセレクタ部材６１の回転軸線Ｒ方向に検知器６７よりも離れた位置に設けられた隔壁などの壁部に協働面６９を設けることもできる。この場合、付勢部材７１により筐体１３の本体部１３ａの側壁から離れる方向に位置保持部材６５が付勢されることになる。したがって、電力の供給及び遮断を切り換えるためには、つまみ部６１ｂに外力を作用させて付勢部材７１の付勢力に抗してセレクタ部材６１を回転軸線Ｒ方向に筐体１３内から引き出した後に回転軸線Ｒ周りに回転させて、検知器６７の検知可能領域及び検知不能領域のうちの一方から他方へ被検知体６３を移動させることになる。

次に、図８を参照して、図示されている実施形態の電動アクチュエータ１１の電動駆動部である電動モータ１５のモータ駆動制御機構８１を説明する。
モータ駆動制御機構８１は、電源８３と、電源回路８５と、回転位置センサ８７と、入力信号判定回路８９と、モータ駆動回路９１と、検知器６７としてのリミットスイッチと、電動駆動部としての電動モータ１５とによって構成されている。電源回路８５は、電動モータ１５がＡＣモータである場合には、電源８３から供給される電流を交流電流に変換してモータ駆動回路９１に供給し、電動モータ１５がＤＣモータである場合には、電源８３から供給される電流を直流電流に変換してモータ駆動回路９１に供給する。回転位置センサ８７は、出力軸１９の回転位置を検出する。例えば、出力軸１９に取り付けられたカムにより出力軸１９の回転位置を検出する。これにより、例えば、電動アクチュエータ１１がバルブの開閉に使用されるときに、バルブの開度を検出する。電源８３からは、電動アクチュエータ１１を順方向に作動させるか逆方向に作動させるかで電圧の供給方向が切り換えられるようになっており、入力信号判定回路８９は、電源から二つの電圧端子（図示せず）のうちのどちらに正電圧（プラスの電圧）が印加されたかを入力信号として、電動モータ１５を順方向に回転させようとしているのか逆方向に回転させようとしているのかを判定し、回転位置センサ８７からの出力を参照して、出力軸１９が予め定められた角度位置に到達するまで回転させるようにモータ駆動回路９１を作動させる。例えば、電動アクチュエータ１１がバルブの開閉に使用されるとき、入力信号判定回路８９は、二つの電圧端子のうちの何れに正電圧が印加されたかを入力信号として電動モータ１５を開弁方向に回転させようとしているか閉弁方向に回転させようとしているかを判定し、回転位置センサ８７からの出力信号を参照して、予め定められた回転位置（閉位置又は開位置）まで電動モータ１５を駆動させて予め定められた回転位置に到達すると電動モータ１５の回転を停止させるようにモータ駆動回路９１を作動させる。モータ駆動回路９１は、入力信号判定回路８９からの指示信号に従って電動モータ１５の作動及び停止を制御して電動モータ１５を回転させる。

電動アクチュエータ１１のモータ駆動制御機構８１には、上述したセレクタ部材６１の被検知体６３を検知するためのリミットスイッチが検知器６７として設けられており、被検知体６３を検知すると、電源８３から電動モータ１５へ供給される電力が遮断されるようになっている。リミットスイッチすなわち検知器６７は、図８に示されているように、被検知体６３を検知したときにモータ駆動回路９１と電動モータ１５との間を電気的に遮断するように、モータ駆動回路９１と電動モータ１５の間に配置されていることが好ましい。手動軸４７により出力軸１９を駆動する場合、前述したように、手動軸４７の回転が手動歯車４９、第５の中間歯車５１、第６の中間歯車５３、第１の中間歯車３７、第２の中間歯車３９、第３の中間歯車４１、第４の中間歯車４３及び入力歯車４５を介して出力軸１９に伝達されるようになっている。同時に、手動軸４７の回転は第１の中間歯車３７及びピニオン歯車３５を介して電動モータ１５の回転軸１５ａにも伝達される。これによって電動モータ１５において生じた逆起電力がモータ駆動回路９１に伝達されて、モータ駆動回路９１の破損など悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、検知器６７がモータ駆動回路９１と電動モータ１５の間に配置されており、手動操作時に、モータ駆動回路９１と電動モータ１５との間を電気的に遮断するようになっていれば、手動軸４７の回転により電動モータ１５に逆起電力が生じても、モータ駆動回路９１に伝達されなくなり、モータ駆動回路９１への悪影響を防止することができる。

次に、図９Ａ～図９Ｄを参照して、セレクタ部材の動作を説明する。
通常の状態では、図９Ａに示されているように、セレクタ部材６１は、位置保持部材６５が協働面６９の第２の係合溝６９ｂに係合し、セレクタ部材６１の被検知体６３が軸部６１ａから下方に向かって延びた状態となって、検知器６７であるリミットスイッチの検知不能領域に位置しており、リミットスイッチは、モータ駆動回路９１と電動モータ１５との間を電気的に接続し、電源８３からモータ駆動回路９１を介して電動モータ１５への電力を供給させるようになっている。したがって、この状態では、電動アクチュエータ１１は、入力信号に従って動作する。

一方、電動アクチュエータ１１の保守などのために手動操作を行いたい場合や緊急停止させたい場合など、電源８３から電動モータ１５への電力供給を遮断したいときには、最初に、図９Ｂに示されているように、付勢部材７１の付勢力に抗してセレクタ部材６１を回転軸線Ｒに沿って押し込むことによって、第２の係合溝６９ｂからセレクタ部材６１の位置保持部材６５を離間させる。これによって、第２の係合溝６９ｂと位置保持部材６５との係合が解除され、セレクタ部材６１の回転軸線Ｒ周りの回動が可能となる。次に、図９Ｃに示されているように、つまみ部６１ｂを把持して９０°回転させることによって、被検知体６３が軸部６１ａから下方に延びる状態から水平に延びる状態となるようにセレクタ部材６１が回動させられる。この結果、被検知体６３が検知器６７としてのリミットスイッチのレバー部６７ａに当接してリミットスイッチが被検知体６３を検知できる検知可能位置に被検知体が移動させられ、モータ駆動回路９１と電動モータ１５との間が電気的に遮断され、電源８３からモータ駆動回路９１を介した電動モータ１５への電力の供給が遮断される。さらに、図９Ｄに示されているように、つまみ部６１ｂを把持したまま、付勢部材７１であるコイルばねの付勢力に従ってセレクタ部材６１を回転軸線Ｒに沿って外部へ向かって引き戻すと、図９Ａに示されている状態から位置保持部材６５が９０°回転させられた状態となっているので、セレクタ部材６１の位置保持部材６５が第２の係合溝６９ｂと直交して延びる第１の係合溝６９ａに係合し、セレクタ部材６１がロックされる。これにより、セレクタ部材６１は回転軸線Ｒ周りの回動ができなくなる。この状態では、電源８３からモータ駆動回路９１を介した電動モータ１５への電力の供給が遮断され、再び検知器６７としてのリミットスイッチが被検知体６３を検知できない位置にセレクタ部材６１を回転させるまで、電動モータ１５による電動アクチュエータ１１の出力軸１９の回転ができなくなって、電動アクチュエータ１１の出力軸１９は、手動軸４７を操作することによってのみ回転させることができるようになる。再び電動モータ１５への電力の供給を再開するためには、再度、付勢部材７１であるコイルばねの付勢力に抗してセレクタ部材６１を回転軸線Ｒに沿って押し込むことによって、第１の係合溝６９ａと位置保持部材６５との係合を解除させて、セレクタ部材６１の回転軸線Ｒ周りの回動を可能とさせた後に、つまみ部６１ｂを把持して９０°回転させることによって、被検知体６３が軸部６１ａから水平に延びる状態から軸部６１ａから下方に延びる状態となるようにセレクタ部材６１を回動させる。

電源８３から電動モータ１５への電力の供給を遮断したい場合、特に保守などで電動アクチュエータの手動操作を行いたい場合、誤操作で電源８３から電動モータ１５への電力の供給を再開して電動アクチュエータが入力信号に従って動作してしまうと、操作者に危害を加えてしまう可能性がある。しかしながら、電動アクチュエータ１１では、電源８３からモータ駆動回路９１を介した電動モータ１５への電力の供給を遮断しているとき、セレクタ部材６１の位置保持部材６５が第１の係合溝６９ａに係合しているので、電源８３から電動モータ１５への電力の供給と遮断の切り換えのためには、単なる回転軸線Ｒ周りのセレクタ部材６１の回転だけでなく、回転軸線Ｒ方向に付勢部材７１であるコイルばねの付勢力に抗してセレクタ部材６１を回転軸線Ｒ方向に押し込んだ状態にしないとセレクタ部材６１を回転させることができない。したがって、単なる回転軸線Ｒ周りのセレクタ部材６１の回転だけでは、電動モータ１５への電力の供給を再開させることができず、誤操作による電力の遮断から供給への切り換えを抑制することができ、操作者が安全に手動操作を行うことが可能となる。また、電動アクチュエータ１１では、位置保持部材６５を第１の係合溝６９ａに係合させてモータ駆動回路９１と電動モータ１５との間を電気的に遮断した状態で手動操作により出力軸１９を駆動させることができるので、手動操作による出力軸１９の回転が歯車伝動機構１７を介して電動モータ１５に伝達されて逆起電力が生じても、モータ駆動回路９１には伝達されず、悪影響を及ぼすことを防止することができる。

以上、図示されている実施形態を参照して、本発明による電動アクチュエータ１１を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、協働面６９が筐体１３の側壁の内側の面に形成されているが、筐体１３内に設けられた隔壁に協働面６９を設けることも可能である。また、図示されている実施形態では、電動駆動部として電動モータ１５が使用されているが、電力供給により作動する駆動部であれば、電動シリンダなど他のタイプの電動駆動部装置を用いてもよい。さらに、図示されている実施形態では、検知器６７であるリミットスイッチは、被検知体６３を検知したときにモータ駆動回路９１と電動モータ１５との間を電気的に遮断するように構成されているが、検知器６７は、被検知体６３が検知可能領域に位置するときと検知不能領域に位置するときとで、モータ駆動回路９１と電動モータ１５との間の電気的な接続と遮断とを切り換えることができればよく、被検知体６３を検知したときにモータ駆動回路９１と電動モータ１５との間を電気的に接続するように構成してもよい。

１１ 電動アクチュエータ
１３ 筐体
１５ 電動モータ
１７ 歯車伝動機構
１９ 出力軸
６１ セレクタ部材
６３ 被検知体
６５ 位置保持部材
６７ 検知器
６９ 協働面
６９ａ 第１の係合溝
６９ｂ 第２の係合溝
７１ 付勢部材
８３ 電源
９１ モータ駆動回路

Claims (11)

1. 筐体と、該筐体に支持される出力軸を駆動する電動駆動部とを備えた電動アクチュエータであって、
   前記筐体の内部に突出する作動端部と前記筐体の外部に突出する操作端部とを有し、前記操作端部の操作により回転軸線周りに回転可能且つ前記回転軸線方向に移動可能なセレクタ部材と、
   前記セレクタ部材において前記筐体内に位置する部分に、前記回転軸線と交差する方向に突出するように設けられた位置保持部材と、
   前記回転軸線と交差する方向に延びるように前記セレクタ部材の作動端部に設けられた被検知体と、
   前記筐体内に設けられた、前記被検知体を検知するための検知器と、
   前記筐体内の協働面に設けられ、前記位置保持部材と係合する第１の係合溝と、
   前記位置保持部材を前記協働面へ向けて接近させるように前記セレクタ部材を前記回転軸線方向に付勢する付勢部材と、
   を備え、前記第１の係合溝は、前記位置保持部材が前記第１の係合溝に係合したときに、前記被検知体が前記検知器によって検知可能となる検知可能領域と前記検知器によって検知不能となる検知不能領域とのうちの一方に位置するように形成されており、前記検知器は、前記被検知体が前記検知可能領域に位置するときと前記検知不能領域に位置するときとで前記電動駆動部への電力の供給と遮断とを切り換えるように構成されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記検知器は、前記被検知体を検知すると前記電動駆動部への電力の供給を遮断するように構成されており、前記第１の係合溝は、前記位置保持部材が前記第１の係合溝に係合したときに、前記被検知体が前記検知可能領域に位置するように形成されている、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記協働面に、前記第１の係合溝と交差する方向に延びる第２の係合溝がさらに設けられており、前記第２の係合溝は、前記位置保持部材が前記第２の係合溝に係合したときに、前記検知可能領域と前記検知不能領域とのうちの他方に位置するように形成されている、請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記第１の係合溝と前記第２の係合溝とが直交するように形成されている、請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記協働面は、前記セレクタ部材が貫通する前記筐体の周壁の内側面である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記電動駆動部が電動モータである、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
7. 前記電動アクチュエータが、前記電動モータの駆動を制御するための駆動回路をさらに備え、前記電動モータは、前記駆動回路を介して電力を供給されており、前記検知器は、前記被検知体を検知したときに、前記駆動回路と前記電動モータとの間を電気的に遮断するように構成されている、請求項６に記載の電動アクチュエータ。
8. 前記出力軸が伝動機構を介して前記電動モータによって駆動されるように構成されており、前記電動アクチュエータが、前記伝動機構を介して前記出力軸に回転を伝達可能な手動操作軸をさらに備える、請求項６又は請求項７に記載の電動アクチュエータ。
9. 前記検知器が前記被検知体の接触により前記被検知体を検知するリミットスイッチである、請求項１から請求項８の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
10. 前記位置保持部材が前記セレクタ部材と一体的に形成されている、請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
11. 前記被検知体が、前記セレクタ部材に接続されたピン形状の別部材である、請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。

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