JPH04165172A - 弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、弁駆動制御装置に係り、特に弁ステムに作
用する負荷を制御するリミットトルク機構を備えた弁駆
動制御装置に関する。

（従来の技術） 通常、弁の開閉動作は、空気を利用したエアシリンダ駆
動方式と、モータを利用した電動駆動方式とがある。第
６図は電動駆動方式を採用した弁駆動制御装置の従来例
である。

図中符号１は弁ステムであり、この弁ステム１は、ドラ
イブスリーブ２に固定されたステムナツト３の内周に螺
合される。弁ステム１は、モータ４の駆動トルクがウオ
ームシャフト５、ウォ〜ムロ、ウオームギア７およびド
ライブスリーブ２の順に伝達され、ドライブスリーブ２
の回転に対応しステムナツト３を介して上下方向に移動
し、これにより弁が開閉動作する。弁がシート面に当た
った場合には、シート圧力を一定にして密閉を保つ。ま
た、弁が異物を噛み込んだ場合には、弁ステム１に過負
荷か掛らないようリミットトルク機構が設けられている
。

このリミットトルク機構を次に述べる。

ウオーム６は、ウオームシャフト５のスプラインに嵌合
し、軸受カートリッジ８を軸方向に摺動する構造となっ
ている。シート面圧の増加や異物の噛込みによって弁ス
テム１の負荷が増加すると、ウオーム６および軸受カー
トリッジ８は皿ばね９を押して軸方向へ移動する。この
移動が予め設定された負荷に対応するまで皿ばね９を縮
めたとき、軸受カートリッジ８に連結されたリミットス
イッチ１０がその接点を開いて、モータ４か停止する。

このようにしてリミットトルク機構が働く。なお、符号
１１はケーシングを示す。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の弁駆動制御装置では、弁ステム１
に作用する負荷が、ウオームギア７およびウオーム６を
介して皿ばね９を押す力として検出されるため、これら
各部の摩擦等の影響により、この負荷を正確に検出でき
ないおそれかある。

このような場合には、過負荷によって弁ステム１が損傷
したり、負荷不足によりシート面圧が低下して漏洩が生
ずるおそれがある。

この発明は、上記事情を考慮してされたものであり、弁
ステムに作用する負荷を正確に検出して、弁駆動を適切
に制御することができる弁駆動制御装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１項記載の発明は、内部に弁ステムを螺合すると
ともに、軸受に支持されて自転可能に設けられた弁ステ
ム昇降部と、この弁ステム昇降部に連結されてこの弁ス
テム昇降部を自転させる回転駆動源と、ケーシングに設
置されて上記軸受に作用する荷重を検出する過負荷検出
器と、この過負荷検出器からの信号を受信して上記回転
駆動源の作動を停止可能とする制御部と、を有すること
を特徴とするものである。

請求項２項記載の発明は、内部に弁ステムを螺合し、ケ
ーシングに対し自転可能に設置されるとともに、上記ケ
ーシングに対し上記弁ステムの軸方向にスライド可能に
取り付けられた弁ステム昇降部と、この弁ステム昇降部
に連結されて、この弁ステム昇降部を自転させる回転駆
動源と、上記ケーシングに設置されて、上記弁ステム昇
降部の弁ステム軸方向スライド量およびスライド方向を
検出する過負荷検出器と、この過負荷検出器からの信号
を受信して上記回転駆動源の作動を停止可能とする制御
部と、を有することを特徴とするものである。

請求項３項記載の発明は、弁ステム基部エレメントおよ
び弁ステム端部エレメント間に可撓部材が介装されて構
成された弁ステムと、ケーシングに自転可能に設置され
、内部に上記弁ステム基部エレメントを螺合する弁ステ
ム昇降部と、この弁ステム昇降部に連結されてこの弁ス
テム昇降部を自転させる回転駆動源と、上記弁ステムの
可撓部材に設置されて、この可撓部材の変形量を検出す
る過負荷検出器と、この過負荷検出器からの信号を受信
して上記回転駆動源の作動を停止可能とする制御部と、
を有することを特徴とするものであ（作用） 回転駆動源の作用で弁ステム昇降部か自転することによ
り弁ステムか昇降し、弁体か開閉作動する。この作動中
に弁ステムに過負荷が作用すると、請求項１項記載の発
明では、軸受にもこの過負荷か作用するので過負荷検出
器がこの過負荷を検出する。また、弁ステムに上記過負
荷が作用すると、弁ステム昇降部が全体として、その過
負荷の方向と大きさに応じた方向と距離たけ移動（スラ
・ｆド）するので、この弁ステム昇降部のスライド量お
よびスライド方向を過負荷検出器が検出する。また、請
求項３項記載の発明では、弁の開閉作動中に生じた過負
荷によって弁ステムの可撓部が撓み変形するので、この
変形量を過負荷検出器か検出する。請求項１項、２項あ
るいは３項の過負荷検出器の検出信号に基づいて、制御
部が回転駆動源を停止させる。

上述のように、請求項１項記載の発明では、弁ステムに
作用する過負荷を弁ステム昇降部を支持する軸受に作用
する過負荷として検出し、また請求項２項の発明では、
弁ステムに作用する過負荷を弁ステム昇降部のスライド
方向およびスライド量として検出し、また請求項３項記
載の発明では、弁ステムに作用する過負荷を直接検出す
るので、過負荷の検出を正確に実施できる。この結果、
弁駆動を適切に制御できる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係る弁駆動制御装置の第１実施例
を示す断面図である。

図示しない弁体は、弁ステム２１の先端に一体に設けら
れる。この弁ステム２１の作動が弁駆動制御装置２０に
より制御される。この弁駆動制御装置２０は、弁ステム
昇降部としてのドライブスリーブ２２およびステムナツ
ト２３を備える。ドライブスリーブ２２は、その外周に
設置された上部テーパローラベアリング２４および下部
テーパローラベアリング２５により、自転可能に支持さ
れる。これらの上部および下部テーパローラベアリング
２４および２５は、それぞれ上部負荷検出器２６および
下部負荷検出器２７によってケーシング２８に支持され
る。

また、ステムナツト２３は、ドライブスリーブ２２内に
回転一体に固定され、ロックナツト２９により位置決め
される。ステムナツト２３の内周には雌ねじ３０が刻設
される。一方、弁ステム２１の基部には餠［ねし３１が
刻設され、この雄ねじ３１がステムナツト２３の雌ねじ
３０に螺合される。したかって、ドライブスリーブ２２
およびステムナツト２３か自転すると、ねじ３０および
３１の作用により弁ステム２１−が昇降する。

さらに、ドライブスリーブ２２の外周にはドリブンギア
３２が嵌合され、ドライブギア３３と噛み合う。このド
ライブギア３３は、回転駆動源とじ２てのモータ３４に
連結されて、ドリブンギア３２を介しドライブスリーブ
２２を自転させる。また、前記上部負荷検出器２６また
は下部負荷検出器２７は、弁ステム２１．に作用する荷
重を、ドライブスリーブ２２およびステムナツト２３を
介し、それぞれ上部テーパローラベアリング２４または
下部テーパローラベアリング２５に作用する荷重として
検出する。

上部負荷検出器２６および下部負荷検出器２７は判定回
路３５に電気的に接続され、上部負荷検出器２６および
下部負荷検出器２７からの検出信号がこの判定回路３５
へ入力される。判定回路３５は、上部または下部負荷検
出器２６または２７にて検出された荷重が過大になり、
弁ステム２１に過負荷か作用したと判定したときに、弁
操作盤３６ヘモータ３４の停止信号を出力し、この弁操
作盤３６がモータ３４を停止させる。これら判定回路３
５および弁操作盤３６が制御部３７として機能する。

次に、作用を説明する。

モータ３４の駆動力は、ドライブギア３３およびドリブ
ンギア３２を介してドライブスリーブ２２に伝達され、
このドライブスリーブ２２が回転（自転）する。このド
ライブスリーブ２２の回転によりステムナツト２３か回
転（自転）シ、このステムナツト２３の回転方向に対応
して弁ステム２１が昇降し、弁体か開閉動作をする。

しかし２て、開弁動作時に弁ステム２１に過負荷が作用
すると、この過負荷荷重は、弁ステム２１を支持するス
テムナツト２３、ドライブスリーブ２２および下部テー
パローラベアリング２５を介［−で下部負荷検出器２７
に伝達される。また、閉弁動作時に弁ステム２１に過負
荷か作用すると、この過負荷荷重はステムナラｌ−２３
、ドライブスリーブ２２および」二部テーパローラベア
リング２４を介して−Ｌ部負荷検出器２６に伝達される
。これらの下部負荷検出器２７および上部負荷検出器２
６が、伝達された過負荷荷重を検出し、この検出信号が
判定回路３５へ出力される。判定回路３５は過負荷荷重
の検出信号を受りると異常の判定を行ない、弁操作盤３
６ヘモータの停止を指示し、弁操作盤３６がこれを実行
する。

このような第１実施例によれば、弁ステト２１に作用す
る過負荷を、この弁ステム２１を直接指＝　１１− 示する上部または下部テーパローラベアリング２４また
は２５に作用する過負荷として検出するので、摩擦の影
響等が少なく、過負荷の検出を正確に実施できる。この
結果、弁駆動を適切に制御でき、弁ステｊ・２１の健全
性やシート面圧の適正化を達成できる。

第２図はこの発明に係る弁駆動制御装置の第２実施例を
示す断面図である。この第２実施例において、前記第１
．実施例と同様な部分は、同一の符号を付すことにより
説明を省略する。

この第２実施例の弁駆動制御装置４０ては、ドライブス
リーブ２２を自転可能に支持する−に部テーパローラベ
アリング２４および下部テーパローラベアリング２５が
、スリーブ４］によって連結される。このスリーブ４１
は、弁ステム２１の軸方向にスライド可能にケーシング
２８に嵌合される。また、このスリーブ４１−により一
体化されたドライブスリーブ２２並ひに上部および下部
テーパローラベアリング２４および２５は、弾性体とし
てのコイルスプリング４２によりケーシング２８に支持
されて、弁ステム２１の軸方向におけるスライドが許容
される。

また、ケーシング２８には、過負荷検出器としてのリミ
ットスイッチ４３が設置される。ドライブスリーブ２２
、上部テーパローラベアリング２４、下部テーパローラ
ベアリング２５およびスリーブ４１−は、弁ステム２１
に負荷が作用すると、この負荷の方向と大きさに応じた
方向と距離たけ、コイルスプリング４２の付勢力に抗し
てスライドする。上記リミットスイッチ４３は、このス
リーブ１１１等のスライド方向およびスライド量が、所
定値に至ったときに接点を開閉動作し、制御部３７へそ
の信号を出力する。

制御部３７は、弁ステム２１に過負荷が作用して、ドラ
イブスリーブ２２、上部テーパローラベアリンク２４、
下部テーパローラベアリング２５およびスリーブ４１の
スライド量が大きくなったときに、リミ・ソトスイッチ
４３からの検出信号に基づきモー９３４を停止さｕ−る
。

（−またかって、この、ような第２実施例によれば、弁
ステム２１に作用する過負荷をドライブスリーブ２２、
上部テーパローラヘアリング２４、下部テーパローラベ
アリング２５およびスリーブ４１のスライド方向および
スライド量として検出するので、摩擦の影響等が少なく
、弁ステム２１−に作用する過負荷の検出を正確に実施
できる。この結果、弁駆動を適切に制御でき、弁ステム
２１の健全性やシート面圧の適正化を達成できる。

なお、この第２実施例では、ドライブスリーブ２２、上
部テーパローラベアリング２４および下部テーパローラ
ベアリング２５およびスリーブ４１を支持する弾性体と
して、コイルスプリング４２か用いられるものにつき説
明したか、このコイルスプリング４２の代りに、第３図
に示すような皿はね４４を使用してもよい。この変形例
の場合には、コイルスプリング４２を用いたものに比べ
、大きな負荷における弁制御を実施できる。

第４図は、この発明に係る弁駆動制御装置の第３実施例
を示す断面図である。この第３実施例において、前記第
１実施例と同様な部分は、同一の符号を付すことにより
説明を省略する。

この第３実施例の弁駆動制御装置５０では、弁ステム５
］が、雄ねじ５２を有する弁ステム基部エレメント５３
と、図示しない弁体に結合された弁ステム端部エレメン
ト５４と、弁ステム基部エレメント５３および弁ステム
端部エレメント５４間に介装された可撓部材とし、ての
皿ばね弾性体５５と、を有して構成される。上記弁ステ
ム基部エレメント５３の雄ねじ５２は、ステムナツト５
３の雌ねじ３０に螺合する。弁の開閉動作時にこの弁ス
テム５１に過負荷か作用すると、皿はね構成体５５を構
成する円盤形状の上方面ばね５６および上方面ばね５７
が変形する。

また、ドライブスリーブ２２を支持する上部テーパロー
ラベアリング２４および下部テーパローラベアリング２
５は、直接ケーシング２８に固定される。さらに、皿ば
ね構成体５５の上方面はね５６および上方面はね５７に
、過負荷検出器としての発光器５８および受光器５９が
それぞれ設置される。

発光器５８からの光は、上方面ばね５６および上方面ば
ね５７の撓み変形量に応して、受光器５９の７つの領域
のいずれかて受光される。受光器５つの各領域は、この
受光器５９の中央位置に弁部動力正常領域６０が、この
弁部動力正常領域６０の図における左側に閉弁時弁駆動
力大領域６１−１閉弁時弁駆動力過大領域６２および閉
弁時過負荷領域６３が順次配置される。さらに、受光器
５９には、弁部動力正常領域６０の図における右側に開
弁時弁駆動力大領域６４、開弁時弁駆動力過大領域６５
および開弁時過負荷領域６６が順次設置される。

これらのうち、閉弁時過負荷領域６３および開弁時過負
荷領域６６は、制御部３７に電気的に接続される。これ
らの領域６３および６５か発光器５８からの光を受光し
たときに、制御部３７は弁ステム５１−に過負荷か作用
したと判断してモータ３４を停止させる。

一方、ケーシング２８には、検査員が目視できる位置に
表示部６７が設置される。この表示部６７は、例えば発
光ダイオードにて構成される。この表示部６７も７つの
領域７０．　７１，７２．　７３．７４，７５．７６に
分かれ、これらの各領域７０〜７６が、受光器５９の各
領域６０〜６６にそれぞれ電気的に接続される。弁部動
力正常領域６０が受光すると、表示部６７の領域７０が
例えば緑色に発光し、また閉弁時弁駆動力大領域６１お
よび開弁時弁駆動力大領域６４が受光すると、表示部６
７の領域７１および７４がそれぞれ例えは黄色に発光し
、また閉弁時弁駆動力過大領域６２および開弁時弁駆動
力過大領域６５が受光すると、表示部６７の領域７２お
よび７５がそれぞれ例えば赤色に発光する。これらの表
示部６７の発光は、少なくとも検査員のパトロール間隔
以上の時間だけ、発光状態を維持するよう構成される。

この第３実施例では、閉弁動作時に弁ステム５１−に過
負荷が作用すると、上方面ばね５６および上方面ばね５
７か第４図の二点鎖線位置まで圧縮変形される。このと
き、発光器５８からの光が受光器５９の閉弁時過負荷領
域６３にて受光されると、制御部３７がモータ３４を停
止させる。また、開弁動作時に弁ステム５１に過負荷が
作用して、上方面はね５６および開閉器はね５７が引張
変形され、発光器５８からの光が受光器５９の開弁時過
負荷領域６６にて受光されたときにも、制御部３７がモ
ータ３４を停止させる。

このように、弁ステム５１−に作用する過負荷を、皿ば
ね構成体５５の上方面ばね５６および上方面ばね５７の
変形として発光器５８および受光器５９が直接検出する
ので、弁ステム５１に作用する過負荷の検出を正確に実
施できる。この結果、弁駆動を適切に制御でき、弁ステ
ムの健全性やシート面圧の適正化を達成できる。

また、弁体に固着されたグランドパツキンの劣化や、弁
体とカイト部との摩擦力の増加等が起因して、開弁・閉
弁動作時に発光器５８からの光を受光器５９の閉弁時弁
駆動力大領域６１、閉弁時弁駆動力過大領域６２、開弁
時弁駆動力大領域６４あるいは開弁時弁駆動力過大領域
６５が受信すると、表示部６７のそれぞれの領域７１，
７２゜７、・４または７５が発光する。このため、検査
員は、この表示部６７の表示を目視することによって上
記グランドパツキンの劣化の程度等を認識でき、弁の定
期点検を迅速かつ合理的に実施できる。

なお、上記第３実施例では、弁ステム５１の可撓部材が
皿ばね構成体５５であるものにつき説明したが、この可
撓部材が第５図に示す板ばね構成体７７であってもよい
。この板ばね構成体７７は、平面形状が十字形状の上方
板ばね７８および下方板はね７９を組み合せて構成され
る。そして、下方板ばね７９に発光器５８を上向きに設
置し、ケーシング２８に受光器５９および表示部６７を
設置する。

この板ばね構成体７７の場合には、上方板ばね７８およ
び下方板はね７９が十字形状なので、皿ばね構成体５５
の上方器ばね５６に形成された透光孔を必要としない。

また、発光器５８からの光かケーシング２８に設置され
た受光器５９にて受光されるので、受光器５９および表
示部６７を繋ぐ長い伝送回路が不要となる。

−１９＝ また、この第３実施例では、皿はね構成体５５あるいは
板はね構成体７７に発光器５８および受光器５９を過負
荷検出器として設置したが、この代りに、リミットスイ
ッチを設置してもよい。このリミットスイッチは、皿ば
ね構成体５５あるいは板はね構成体７７の変形量を検出
し、この検出信号により制御部３７を介してモータ３４
を停止させるものである。

〔発明の効果〕

請求項１項記載の発明は、弁ステム昇降部の内部に弁ス
テムを螺合するとともに、この弁ステム昇降部が軸受に
支持されて自転可能に設けられ、この弁ステム昇降部に
連結された回転駆動部かこの弁ステム昇降部を自転させ
、ケーシングに設置された過負荷検出器が上記軸受に作
用する荷重を検出し、この過負荷検出器からの信号を制
御部が受信して上記回転駆動源の作動を停止可能とする
ように構成されたものである。

また、請求項２項記載の発明は、弁ステム昇降部の内部
に弁ステムを螺合し、この弁ステム昇降−２０＝ 部がケーシングに対し自転可能に設置されるとともに、
上記ケーシングに対し上記弁ステムの軸方向にスライド
可能に取り付けられ、この弁ステム昇降部に連結された
回転駆動源がこの弁ステム昇降部を自転させ、上記ケー
シングに設置された過負荷検出器か上記弁ステム昇降部
の、弁ステム軸方向のスライド量およびスライド方向を
検出し、この過負荷検出器からの信号を制御部が受信し
て上記回転駆動源の作動を停止可能とするよう構成され
たものである。

請求項３項記載の発明は、弁ステムが弁ステム基部エレ
メントおよび弁ステム端部エレメント間に可撓部材を介
装して構成され、ケーシングに自転可能に設定された弁
ステム昇降部の内部に上記弁ステム基部エレメントを螺
合し、この弁ステム昇降部に連結された回転駆動源がこ
の弁ステム昇降部を自転させ、上記弁ステムの可撓部材
に設置された過負荷検出器がこの可撓部材の変形量を検
出し、この過負荷検出器からの信号を制御部が受信して
上記回転駆動源の作動を停止可能とするよう構成された
ものである。

したがって、弁ステムに過負荷が作用すると、この弁ス
テムに作用する過負荷を請求項１２項記載の発明では、
弁ステム昇降部を支持する軸受に作用する過負荷として
検出し、請求項２項記載の発明では、弁ステム昇降部の
スライド方向およびスライド量として検出し、請求項３
項記載の発明では直接検出するので、それぞれの発明に
おいて過負荷の検出を正確に実施でき、この結果、弁駆
動を適切に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る弁駆動制御装置の第１実施例を
示す断面図、第２図はこの発明の第２実施例を示す断面
図、第３図は第２実施例の変形例を示す断面図、第４図
はこの発明の第３実施例を示す断面図、第５図は第３実
施例の変形例を示す板ばね構成部材等を示す平面図、第
６図は従来の弁駆動制御装置を示す斜視図である。 ２０・弁駆動制御装置、２１・・・弁ステム、２２　・
ドライブスリーブ、２３　ステムナツト、２４・上部テ
ーパローラベアリング、２５・下部テーパローラベアリ
ンク、２６・・上部負荷検出器、２７・下部負荷検出器
、２８・・ケーシング、３０・雌ねじ、３１・・雄ねじ
、３４　モータ、３５・・判定回路、３６・・・弁操作
盤、３７・制御部、４０・・・弁駆動制御装置、４１・
・・スリーブ、４３・・リミットスイッチ、５０　・弁
駆動制御装置、５１・・・弁スフ−Ａ、５３・・・弁ス
テム基部エレメント、５４　・弁ステム端部エレメント
、５５・・板はね構成体、５８・・発光器、５９・・受
光器、６３・・・閉弁時過負荷領域、６６　閉弁時過負
荷領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に弁ステムを螺合するとともに、軸受に支持さ
   れて自転可能に設けられた弁ステム昇降部と、この弁ス
   テム昇降部に連結されてこの弁ステム昇降部を自転させ
   る回転駆動源と、ケーシングに設置されて上記軸受に作
   用する荷重を検出する過負荷検出器と、この過負荷検出
   器からの信号を受信して上記回転駆動源の作動を停止可
   能とする制御部と、を有することを特徴とする弁駆動制
   御装置。 ２、内部に弁ステムを螺合し、ケーシングに対し自転可
   能に設置されるとともに、上記ケーシングに対し上記弁
   ステムの軸方向にスライド可能に取り付けられた弁ステ
   ム昇降部と、この弁ステム昇降部に連結されて、この弁
   ステム昇降部を自転させる回転駆動源と、上記ケーシン
   グに設置されて、上記弁ステム昇降部の弁ステム軸方向
   スライド量およびスライド方向を検出する過負荷検出器
   と、この過負荷検出器からの信号を受信して上記回転駆
   動源の作動を停止可能とする制御部と、を有することを
   特徴とする弁駆動制御装置。 ３、弁ステム基部エレメントおよび弁ステム端部エレメ
   ント間に可撓部材が介装されて構成された弁ステムと、
   ケーシングに自転可能に設置され、内部に上記弁ステム
   基部エレメントを螺合する弁ステム昇降部と、この弁ス
   テム昇降部に連結されてこの弁ステム昇降部を自転させ
   る回転駆動源と、上記弁ステムの可撓部材に設置されて
   、この可撓部材の変形量を検出する過負荷検出器と、こ
   の過負荷検出器からの信号を受信して上記回転駆動源の
   作動を停止可能とする制御部と、を有することを特徴と
   する弁駆動制御装置。