JPH08193668A - Linear actuator for driving electric regulating valve - Google Patents
Linear actuator for driving electric regulating valveInfo
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- JPH08193668A JPH08193668A JP1878795A JP1878795A JPH08193668A JP H08193668 A JPH08193668 A JP H08193668A JP 1878795 A JP1878795 A JP 1878795A JP 1878795 A JP1878795 A JP 1878795A JP H08193668 A JPH08193668 A JP H08193668A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は事業用ボイラ等における
高圧流体の流量、圧力等を高精度に調整するに好適な調
節弁駆動用リニアアクチュエータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control valve driving linear actuator suitable for highly accurately adjusting the flow rate, pressure, etc. of a high-pressure fluid in a commercial boiler or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、遊星歯車減速装置を用いた弁駆動
用リニアアクチュエータとして、特開平2ー35284 号公報
に記載の如くの「弁作動装置」が提案されている。この
従来技術は、手動操作入力軸と電動操作入力軸それぞれ
と遊星歯車装置との間に不可逆回転性（自動締まり）を
有するウォーム歯車装置を備えることを必須とする弁作
動装置である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a linear actuator for driving a valve using a planetary gear reduction device, a "valve operating device" as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-35284 has been proposed. This prior art is a valve actuating device which must include a worm gear device having irreversible rotation (automatic tightening) between each of a manually operated input shaft, an electrically operated input shaft, and a planetary gear device.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】事業用ボイラ等におけ
る高圧流体の流量、圧力等を高精度に調整するに好適な
調節弁は通常、弁体位置をリニアに調節し流体制御面積
を増減するグローブ弁又はアングル弁が用いられてい
る。また、当然のことながら調節弁であるので、弁軸に
は常時、流体の圧力変動に伴うアンバランス力が作用し
ており、弁体のポジションがこの流体の圧力変動に伴う
アンバランス力の影響を受けずに常に入力信号に正確に
追随するように、アクチュエータ側ではこのアンバラン
ス力に対抗する反力を常時確保しておく必要がある。更
に、事業用ボイラ等のエネルギー効率を高めるため、ア
クチュエータ駆動源に要するエネルギーはできるだけ低
減する必要がある。また、ボイラの起動、停止時間を短
縮するため、調節弁のアクチュエータは急速動作機能等
非常に高い応答性を備えることを要求される。A control valve suitable for highly accurately adjusting the flow rate, pressure, etc. of high-pressure fluid in a commercial boiler or the like is usually a glove that linearly adjusts the valve body position to increase or decrease the fluid control area. Valves or angle valves are used. Also, as a matter of course, since the valve is a control valve, an unbalance force due to the fluid pressure fluctuation always acts on the valve shaft. In order to always follow the input signal accurately without receiving the force, it is necessary to always secure a reaction force against the unbalance force on the actuator side. Further, in order to increase the energy efficiency of a commercial boiler or the like, it is necessary to reduce the energy required for the actuator drive source as much as possible. Also, in order to shorten the time for starting and stopping the boiler, the actuator of the control valve is required to have very high responsiveness such as a rapid operation function.
【０００４】然しながら、前記従来技術にあってはモー
タが流体の圧力変動に伴うアンバランス力に対抗するト
ルクを常時発生できないので、これを、モータ軸の手前
で遮断すべく、電動操作入力軸と遊星歯車装置との間に
前述の如くの自動締まりを有するウォーム歯車装置を備
えることを必須としているのである。[0004] However, in the above-mentioned prior art, the motor cannot always generate a torque against the unbalance force due to the pressure fluctuation of the fluid. It is essential to provide a worm gear device having automatic tightening as described above between the planetary gear device and the planetary gear device.
【０００５】従って、ウォーム歯車装置の例えば0.3
の如くの非常に低い機械伝達効率がアクチュエータ全体
の機械損失を大きく損ない、プラントのエネルギー効率
を悪化させる方向となる。更に、同ウォーム歯車装置
の不可逆回転性（自動締まり）の成立条件が、tan ρ＝
μ／cos αn の時λ≦ρで定義されるためウォ−ムの進
み角が制限を受け（例えば、通常のウォーム歯車装置で
はαn は20度、μは動作時や振動下では動摩擦係数が静
摩擦係数の略1/2 （約0.07）であるので、ρ＝4.26度従
ってλ≦4.26度となる）、結果として弁駆動装置の減速
比が必要以上に大きくなる。このため、アクチュエータ
の応答性が非常に悪く、ボイラの起動、停止時間を短縮
するための急速動作に対応不可能となる。ここで、ρは
ウォーム歯車の摩擦角、μは摩擦係数、αn は歯直角圧
力角、また、λは進み角である。Therefore, for example, 0.3 of a worm gear device
A very low mechanical transmission efficiency, such as the above, greatly degrades the mechanical loss of the entire actuator and tends to deteriorate the energy efficiency of the plant. Further, the condition for realizing the irreversible rotation (automatic tightening) of the worm gear device is tan ρ =
Since μ / cos α n is defined by λ ≤ ρ, the worm advance angle is limited (for example, α n is 20 degrees in a normal worm gear device, μ is a dynamic friction coefficient during operation or under vibration). Is approximately 1/2 of the static friction coefficient (about 0.07), so ρ = 4.26 degrees, so λ ≦ 4.26 degrees), and as a result, the reduction ratio of the valve drive device becomes larger than necessary. For this reason, the response of the actuator is very poor, and it is impossible to cope with a rapid operation for shortening the start and stop time of the boiler. Here, ρ is the friction angle of the worm gear, μ is the friction coefficient, α n is the pressure angle at right angles to the teeth, and λ is the lead angle.
【０００６】更に、前記従来技術にあっては、調節弁の
メンテナンス時等に頻繁に使用する手動ハンドル操作時
において、遊星歯車が通常の１段減速のみで構成されて
いるため、ウォーム歯車装置の自動締まり条件も相まっ
て、ハンドル総回転数が非常に多くなり、操作性が非常
に悪い。Further, in the above-mentioned prior art, since the planetary gear is constituted by only the normal one-step deceleration when the manual handle is frequently used for maintenance of the control valve, the worm gear device Combined with the automatic tightening condition, the total number of rotations of the handle becomes very large and the operability is very poor.
【０００７】本発明の第１の目的は、調節弁において、
流体の圧力変動に伴うアンバランス力に抗する反力をア
クチュエータ側で常時確保して弁体のポジションを常に
入力信号に正確に追随させ、流体の流量、圧力等を高精
度に調整可能としながら、アクチュエータ駆動源に要す
るエネルギーをできるだけ低減し、かつアクチュエータ
に急速動作機能等の高い応答性を確保することを目的と
する。[0007] A first object of the present invention is to provide a control valve,
The actuator always secures the reaction force against the unbalance force due to the fluid pressure fluctuation, allowing the valve body position to always accurately follow the input signal, enabling highly accurate adjustment of the fluid flow rate, pressure, etc. Another object of the present invention is to reduce the energy required for an actuator drive source as much as possible and to ensure high responsiveness of the actuator such as a rapid operation function.
【０００８】また、本発明の第２の目的は、電動操作時
の減速比が１段の遊星歯車では不足する場合、別途長大
な歯車列を設けることなく、かつ手動ハンドル操作時の
必要回転数が比較的少なく操作性の良いコンパクトなア
クチュエータを提供することを目的とする。A second object of the present invention is, when the reduction gear ratio during electric operation is insufficient with a single-stage planetary gear, without separately providing a long gear train, and the required number of rotations during manual handle operation. It is an object of the present invention to provide a compact actuator which has relatively few and good operability.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、電動モータにより駆動される電動式調節弁駆動用リ
ニアアクチュエータにおいて、ベクトル制御方式により
速度制御される交流インダクション電動モータと、上記
電動モータ軸に連結された太陽歯車と、太陽歯車回りを
旋回可能な遊星歯車と、遊星歯車と外側で噛み合う内歯
歯車とからなる遊星歯車装置と、上記遊星歯車装置の内
歯歯車をウォーム歯車装置を用いて手動回転可能とする
手動操作装置と、前記遊星歯車装置の出力トルクをスラ
ストに変換して弁棒に伝えるスラストコンバータとを有
してなるようにしたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a linear actuator for driving an electric control valve driven by an electric motor, wherein the AC induction electric motor is controlled in speed by a vector control method. A planetary gear device comprising a sun gear connected to an electric motor shaft, a planetary gear rotatable around the sun gear, an internal gear meshing with the planetary gear on the outside, and a worm gear as the internal gear of the planetary gear device. It has a manual operation device that enables manual rotation using the device, and a thrust converter that converts the output torque of the planetary gear device into thrust and transmits the thrust to a valve stem.
【００１０】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記遊星歯車装置が複数段の
遊星歯車列からなり、前段の遊星歯車キャリアを後段の
太陽歯車に連結するように各段の遊星歯車列を連結する
とともに、それら各段の遊星歯車を共通の内歯歯車に噛
合いさせてなるようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the planetary gear unit comprises a plurality of stages of planetary gear trains, and connects a front stage planetary gear carrier to a rear stage sun gear. Thus, the planetary gear trains of the respective stages are connected to each other, and the planetary gears of the respective stages are meshed with a common internal gear.
【００１１】請求項３に記載の本発明は、請求項１又は
２に記載の本発明において更に、前記スラルトコンバー
タが、前記遊星歯車装置の出力トルクをスラスト軸に伝
えるボールねじと、スラスト軸の回り止めキーとからな
るようにしたものである。According to a third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect of the present invention, the thrust converter transmits the output torque of the planetary gear device to a thrust shaft, and a thrust shaft. It is composed of a non-turning key and.
【００１２】[0012]
【作用】請求項１に記載の本発明によれば下記〜の
作用がある。 電動操作時は、手動操作側のウォーム歯車装置により
遊星歯車装置の内歯歯車がロックされるため、モータ軸
と直結された太陽歯車は遊星歯車を公転させこの結果、
減速されたトルクがスラストコンバータによりスラスト
に変換されて弁棒に伝えられる。According to the present invention as set forth in claim 1, the following effects are obtained. During electric operation, the internal gear of the planetary gear device is locked by the worm gear device on the manual operation side, so the sun gear directly connected to the motor shaft causes the planetary gear to revolve.
The decelerated torque is converted into thrust by the thrust converter and transmitted to the valve stem.
【００１３】このとき、流体の圧力変動に伴うアンバラ
ンス力は、モータがベクトル制御方式により速度制御さ
れているため、常にモータの実回転数が（モータバラン
ス停止時を含む）弁体の現在位置と指令信号との偏差に
見合った速度指令と一致するよう、モータトルクが制御
される。即ち、モータトルクが常に流体のアンバランス
力と釣り合うため、モータ軸と遊星歯車装置との間にウ
ォ−ム歯車装置の如くを介装することなく、弁体のポジ
ションを常に入力信号に正確に追随させ、流体の流量、
圧力等を高精度に調整できる。At this time, the unbalanced force due to the pressure fluctuation of the fluid is always controlled by the vector control method of the motor. The motor torque is controlled so that the speed command matches the deviation between the command signal and the command signal. That is, since the motor torque always balances with the unbalance force of the fluid, the position of the valve body can always be accurately determined by the input signal without interposing a worm gear device between the motor shaft and the planetary gear device. To follow, the fluid flow rate,
Pressure and the like can be adjusted with high accuracy.
【００１４】モータ軸と遊星歯車装置との間に例えば
0.3 の如く機械伝達効率の非常に悪いウォーム歯車装置
を介装する必要がないのでアクチュエータ全体の機械損
失が非常に低く、従って、プラントのエネルギー効率を
高めることが可能となる。For example, between the motor shaft and the planetary gear set,
Since there is no need to install a worm gear device having a very low mechanical transmission efficiency such as 0.3, the mechanical loss of the entire actuator is very low, and therefore the energy efficiency of the plant can be increased.
【００１５】モータ軸と遊星歯車装置との間にウォー
ム歯車装置を介装する必要がないので、不可逆回転性の
成立条件によるウォーム歯車の進み角の制限も受けるこ
とがないため、アクチュエータの減速比を必要以上に大
きくする必要もなく、従って、ボイラの起動、停止時間
を短縮するための急速動作機能等非常に高い応答性の要
求に対し、十分対応が可能となる。Since there is no need to interpose a worm gear device between the motor shaft and the planetary gear device, the advance angle of the worm gear is not restricted by the condition for establishing irreversible rotation, so that the reduction ratio of the actuator is reduced. Therefore, it is possible to sufficiently cope with a demand for extremely high responsiveness such as a rapid operation function for shortening the start and stop time of the boiler.
【００１６】請求項２に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 手動操作時は通常モータ側の電源がオフされているた
めモータ内の電磁ブレーキが無励磁となり、モータ軸を
拘束する。従ってハンドル操作により、ウォーム歯車装
置を介し内歯歯車を回転すると、先ず前段の遊星歯車に
てソーラー型（太陽歯車が固定で、内歯歯車を駆動する
場合の遊星歯車減速機構を言う）として減速し、後段の
太陽歯車をプラネタリー型（内歯歯車が固定で、太陽歯
車を駆動する通常の遊星歯車減速機構を言う）としてト
ルクを伝達すると同時に、後段の遊星歯車をソーラー型
にて駆動する。即ち、後段の遊星歯車装置においては、
プラネタリー型＋ソーラー型にて駆動されるので、後段
の遊星歯車キャリアの回転数は１段のみの場合に比べ、
むしろ増速されることになる。The present invention according to claim 2 has the following effects. At the time of manual operation, since the power supply on the motor side is normally turned off, the electromagnetic brake in the motor is de-energized and restrains the motor shaft. Therefore, when the internal gear is rotated through the worm gear device by operating the handle, first the planetary gear in the previous stage is decelerated as a solar type (a planetary gear speed reduction mechanism when the sun gear is fixed and the internal gear is driven). Then, the sun gear in the latter stage is transmitted as a planetary type (an internal gear is fixed and refers to a normal planetary gear reduction mechanism that drives the sun gear), and at the same time, the planetary gear in the latter stage is driven by the solar type. . That is, in the latter stage planetary gear device,
Since it is driven by a planetary type and a solar type, the rotation speed of the planetary gear carrier at the subsequent stage is
Rather, it will be accelerated.
【００１７】この複数段遊星歯車列の挙動は、あたかも
エスカレータの上を歩いて登る如くの格好となり、より
少ないハンドル回転数にて弁体ポジションを変化させら
れるため、ハンドル操作が大幅に楽になる。即ち、ハン
ドル操作時の必要回転数が比較的少なく操作性の良いコ
ンパクトなアクチュエータを構成できる。The behavior of the multi-stage planetary gear train is as if walking on an escalator, and the valve body position can be changed with a smaller number of rotations of the steering wheel, thereby greatly simplifying the steering operation. In other words, a compact actuator requiring a relatively small number of rotations when operating the steering wheel and having good operability can be configured.
【００１８】請求項３に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 スラストコンバータがボールねじと回り止めキーとか
らなるものとすることにより、アクチュエータの機械伝
達効率を更に向上させることができる。The present invention according to claim 3 has the following effects. When the thrust converter includes the ball screw and the rotation preventing key, the mechanical transmission efficiency of the actuator can be further improved.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は本発明が適用された調節弁の一例を示
す模式図、図２は図１のアクチュエータの構成を示す模
式図、図３は図１の弁棒連結構造を示す模式図、図４は
電動モータのベクトル制御ブロック図、図５はスラスト
検出系統ブロック図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a control valve to which the present invention is applied, FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the actuator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic view showing a valve rod connecting structure shown in FIG. FIG. 4 is a vector control block diagram of the electric motor, and FIG. 5 is a block diagram of a thrust detection system.
【００２０】調節弁１００は、図１に示すように、入口
流路１及び出口流路２並びに弁室３を備えるケーシング
４と、ケーシング４の弁室３に形成される弁座５と、ケ
ーシング４に移動可能に支持されて弁体６を備える弁棒
７とを有している。As shown in FIG. 1, the control valve 100 includes a casing 4 having an inlet channel 1 and an outlet channel 2 and a valve chamber 3, a valve seat 5 formed in the valve chamber 3 of the casing 4, 4 and a valve rod 7 having a valve element 6 movably supported by the valve rod 6.
【００２１】更に、調節弁１００のアクチュエータ１０
１は、アクチュエータハウジング１０１Ａに、駆動装置
としてのＡＣサーボモータ（交流インダクション電動モ
ータ）８を有している。モータ８は、遊星歯車装置９、
平歯車減速装置１０、スラストコンバータ１１を介して
弁棒７に連結され、弁体６が弁座５に対して接離するよ
うに弁棒７を駆動し、弁開度を調節する。尚、上記遊星
歯車装置９には、手動操作装置１２が連結されている。Further, the actuator 10 of the control valve 100
Reference numeral 1 denotes an actuator housing 101A having an AC servomotor (AC induction electric motor) 8 as a driving device. The motor 8 is a planetary gear unit 9,
The spur gear reduction device 10 is connected to the valve rod 7 via a thrust converter 11, and drives the valve rod 7 so that the valve element 6 comes into contact with or separates from the valve seat 5, and adjusts the valve opening. Note that a manual operation device 12 is connected to the planetary gear device 9.
【００２２】遊星歯車装置９は、第１段（前段）と第２
段（後段）の全２段の遊星歯車列１３、１４から構成さ
れている。第１段の遊星歯車列１３は、モータ軸８Ａに
連結された太陽歯車１３Ａと、太陽歯車１３Ａ回りを旋
回可能な遊星歯車１３Ｂと、遊星歯車１３Ｂと外側で噛
み合う内歯歯車１３Ｃとからなる。第２段の遊星歯車列
１４は、第１段の遊星歯車キャリア１３Ｄが連結される
太陽歯車１４Ａと、太陽歯車１４Ａ回りを旋回可能な遊
星歯車１４Ｂと、遊星歯車１４Ｂと外側で噛み合う上記
第１段の遊星歯車列１３と共通の内歯歯車１３Ｃとから
なる。そして、第２段の遊星歯車キャリア１４Ｄには出
力軸１４Ｅが連結されている。The planetary gear train 9 has a first stage (front stage) and a second stage (second stage).
The planetary gear trains 13 and 14 of two stages (stages) are provided. The first-stage planetary gear train 13 includes a sun gear 13A connected to the motor shaft 8A, a planet gear 13B that can turn around the sun gear 13A, and an internal gear 13C that meshes with the planet gear 13B on the outside. The second-stage planetary gear train 14 includes a sun gear 14A to which the first-stage planetary gear carrier 13D is connected, a planet gear 14B that can rotate around the sun gear 14A, and the first gear that meshes with the planet gear 14B on the outside. It comprises a planetary gear train 13 of a stage and a common internal gear 13C. The output shaft 14E is connected to the second stage planetary gear carrier 14D.
【００２３】尚、内歯歯車１３Ｃは、アクチュエータハ
ウジング１０１Ａにボール軸受１５を介して回転可能に
支持されるとともに、手動操作装置１２を構成するウォ
ーム歯車装置１６のウォームホイール１６Ａが固着され
ている。手動操作装置１２は、ウォーム歯車装置１６の
ウォーム１６Ｂをアクチュエータハウジング１０１Ａに
支持し、このウォーム１６Ｂに手動操作ハンドル１６Ｃ
を連結してある。これにより、内歯歯車１３Ｃは、アク
チュエータ１０１の電動操作時にはウォーム歯車装置１
６によりロックされ、アクチュエータ１０１の手動操作
時にはウォーム歯車装置１６により回転せしめられる。The internal gear 13C is rotatably supported by an actuator housing 101A via a ball bearing 15, and has a worm wheel 16A of a worm gear device 16 constituting the manual operation device 12 fixed thereto. The manual operation device 12 supports the worm 16B of the worm gear device 16 on the actuator housing 101A, and the manual operation handle 16C is attached to the worm 16B.
Are connected. As a result, the internal gear 13C is driven by the worm gear device 1 when the actuator 101 is electrically operated.
6 and is rotated by the worm gear device 16 when the actuator 101 is manually operated.
【００２４】平歯車減速装置１０は、小歯車１７Ａと大
歯車１７Ｂとの噛み合いから構成され、小歯車１７Ａは
遊星歯車装置９の前記出力軸１４Ｅに固着されている。
大歯車１７Ｂは、コロ軸受１８を介してアクチュエータ
ハウジング１０１Ａに支持されている。The spur gear reduction device 10 is constituted by meshing of a small gear 17A and a large gear 17B, and the small gear 17A is fixed to the output shaft 14E of the planetary gear device 9.
The large gear 17B is supported by the actuator housing 101A via the roller bearing 18.
【００２５】スラストコンバータ１１は、遊星歯車装置
９の出力トルクをスラストに変換して弁棒７に伝える。
スラストコンバータ１１は、互いに螺合するボールねじ
（ボールナット）１９Ａとスラスト軸１９Ｂとを有す
る。ボールねじ１９Ａは上述の平歯車減速装置１０の大
歯車１７Ｂに固着され、大歯車１７Ｂと一体に回転して
遊星歯車装置９の出力トルクをスラスト軸１９Ｂに伝え
る。スラスト軸１９Ｂは、ローラー付回り止めキー１９
Ｃを直径方向に貫通され、この回り止めキー１９Ｃをア
クチュエータハウジング１０１Ａに設けたキー溝１９Ｄ
に係合されて直線動するようになっている。そして、ス
ラスト軸１９Ｂの下端部には弁棒７が連結される。The thrust converter 11 converts the output torque of the planetary gear device 9 into thrust and transmits it to the valve rod 7.
The thrust converter 11 has a ball screw (ball nut) 19A and a thrust shaft 19B that are screwed together. The ball screw 19A is fixed to the large gear 17B of the above-described spur gear reduction device 10, rotates integrally with the large gear 17B, and transmits the output torque of the planetary gear device 9 to the thrust shaft 19B. Thrust shaft 19B is a lock key with roller 19
A key groove 19D which is formed by penetrating C in the diameter direction and which is provided with the rotation preventing key 19C in the actuator housing 101A.
To move linearly. The valve stem 7 is connected to the lower end of the thrust shaft 19B.
【００２６】尚、弁棒７は、スラストコンバータ１１の
スラスト軸１９Ｂが結合される上弁棒２３、弁体６を備
える下弁棒２４、上弁棒２３の下端部に固定されるアダ
プタ２５、下弁棒２４の上端部に固定されてアダプタ２
５と軸方向に結合するカップリング２６の各部に分割さ
れている。The valve stem 7 includes an upper valve stem 23 to which the thrust shaft 19B of the thrust converter 11 is connected, a lower valve stem 24 having the valve element 6, an adapter 25 fixed to the lower end of the upper valve stem 23, Adapter 2 fixed to the upper end of lower stem 24
5 is divided into respective parts of the coupling 26 which is axially coupled to the member 5.
【００２７】また、調節弁１００は、下弁棒２４の軸方
向移動量をリンケージを介し伝達され電気信号に変換せ
しめる差動トランス方式等からなる開度発信器２７をヨ
ーク２７Ａに備え、弁開度を検出可能としている。Further, the control valve 100 is provided with an opening transmitter 27, such as a differential transformer system, for converting the axial movement amount of the lower valve rod 24 into an electric signal transmitted through a linkage, and the yoke 27A is provided with the valve opening valve 27. The degree can be detected.
【００２８】また、調節弁１００は、エンコーダ２８を
モータ８に備え、モータ８の回転量を検出可能としてい
る。The control valve 100 includes an encoder 28 in the motor 8 so that the rotation amount of the motor 8 can be detected.
【００２９】また、調節弁１００は、弁棒７に作用する
スラスト力を検出するスラスト力検出器２９を備えてい
る。スラスト力検出器２９は、アダプタ２５に設けた図
３に示す小径部２５Ａにホイートストンブリッジ状に貼
り付けられる歪ゲージ３０にて構成される。図５に示さ
れるように、歪ゲージ３０には電源回路３０Ａが接続さ
れ、歪ゲージ３０の出力は増幅器３０Ｂを経て後述する
スラスト力判断器３６に転送される。図３において、３
１は防水コネクタである。Further, the control valve 100 is provided with a thrust force detector 29 for detecting a thrust force acting on the valve rod 7. The thrust force detector 29 is constituted by a strain gauge 30 attached to a small diameter portion 25A shown in FIG. As shown in FIG. 5, a power supply circuit 30A is connected to the strain gauge 30, and an output of the strain gauge 30 is transferred to a thrust force judging device 36 described later via an amplifier 30B. In FIG. 3, 3
1 is a waterproof connector.
【００３０】尚、調節弁１００は、アダプタ２５とカッ
プリング２６とを弁棒７の伸長方向に図３に示す係合部
３２Ａ、３２Ｂにて係合可能とする状態下で、両者の間
に皿ばね（緩衝装置）３２を介装している。It should be noted that the control valve 100 is arranged so that the adapter 25 and the coupling 26 can be engaged with each other in the extending direction of the valve rod 7 by the engaging portions 32A and 32B shown in FIG. A disc spring (damping device) 32 is interposed.
【００３１】また、調節弁１００は、電磁ブレーキ（制
動装置）３３をモータ８に備え、モータ８の停止制御時
における空転を制動可能としている。The control valve 100 is provided with an electromagnetic brake (braking device) 33 in the motor 8 so as to be able to brake idling when the motor 8 is stopped.
【００３２】更に、調節弁１００は、図４に示すよう
に、制御装置３４を備えるとともに、該制御装置３４に
付帯するトルク判断器３５、スラスト力判断器３６を備
えている。Further, as shown in FIG. 4, the control valve 100 is provided with a control device 34, and a torque judging device 35 and a thrust force judging device 36 attached to the control device 34.
【００３３】制御装置３４は、指令弁開度Ｋ0 と開度発
信器２７から転送される現在弁開度Ｋを増幅器３７を介
して速度指令演算回路３８に伝達し、速度指令演算回路
３８にて、両開度の偏差Ｋe に応じた開速度指令ＯＶ0
もしくは閉速度指令ＣＶ0 を演算する。速度指令演算回
路３８にて演算された開閉速度指令ＯＶ0 、ＣＶ0 はイ
ンターフェイス３９を介してＡＣサーボアンプ４０に伝
達される。The control device 34 transmits the command valve opening K 0 and the current valve opening K transferred from the opening transmitter 27 to the speed command calculating circuit 38 via the amplifier 37, Te, opening speed command OV 0 corresponding to the deviation K e of both opening
Alternatively, a closing speed command CV 0 is calculated. The opening / closing speed commands OV 0 and CV 0 calculated by the speed command calculation circuit 38 are transmitted to the AC servo amplifier 40 via the interface 39.
【００３４】他方、制御装置３４は、エンコーダ２８の
出力信号をＡＣサーボアンプ４０の速度演算回路４１に
伝達し、実際のモータ回転速度Ｖを演算する。On the other hand, the control device 34 transmits the output signal of the encoder 28 to the speed calculation circuit 41 of the AC servo amplifier 40 to calculate the actual motor rotation speed V.
【００３５】ＡＣサーボアンプ４０は、上記開閉速度指
令ＯＶ0 、ＣＶ0 と実際のモータ回転速度Ｖから速度偏
差Ｖe を求め、トルク指令演算回路４２にて上記偏差Ｖ
e に応じたトルク指令Ｉｔ（電流値）を演算する。上記
トルク指令Ｉｔはベクトル演算回路４３に伝達され、ベ
クトル演算回路４３はモータ８が上記指令トルクＩｔを
出力するようにモータ８の１次電流Ｉ1 （Ｕ相、Ｖ相、
Ｗ相の各電流指令Ｉu、ＩV 、ＩW ）をベクトル制御方
式にて演算する。然して、ＡＣサーボアンプ４０は、上
記１次電流指令Ｉ1 と電流検出器４４から転送される現
在１次電流Ｉとの電流偏差Ｉe を求め、給電制御回路４
５にて上記電流偏差Ｉe に応じた電圧指令信号Ｅu 、Ｅ
V 、ＥW を３相交流の各相に対応するパワートランジス
タ４６に供給し、これによりモータ８を駆動制御可能と
する。The AC servo amplifier 40 determines a speed deviation V e from the opening / closing speed commands OV 0 and CV 0 and the actual motor rotation speed V, and the torque command calculation circuit 42
Calculate a torque command It (current value) corresponding to e . The torque command It is transmitted to the vector operation circuit 43, and the vector operation circuit 43 outputs the primary current I 1 (U-phase, V-phase,
The W phase current commands I u , I V , and I W ) are calculated by the vector control method. Thus, AC servo amplifier 40 obtains a current deviation I e of the current primary current I to be transferred from the primary current command I 1 and the current detector 44, power supply control circuit 4
5, voltage command signals Eu , E corresponding to the current deviation Ie
V and E W are supplied to the power transistors 46 corresponding to the respective phases of the three-phase alternating current, whereby the drive of the motor 8 can be controlled.
【００３６】ベクトル演算回路４３においてはトルク指
令演算回路４２にて演算されたトルク指令Ｉｔと、速度
演算回路４１により演算されたモータ回転角速度ωm 及
びＡＣサーボアンプ４０の外部から初期設定値として与
えられる励磁電流指令Ｉ0 を受けて下記(1) 〜(4) 式の
演算を行ない、これらの演算結果により更に下記(5-1)
、(5-2）、（5-3)式の演算を行ない演算結果である各
相の１次電流指令Ｉu 、ＩV 、ＩW を出力する。In the vector operation circuit 43, the torque command It calculated by the torque command calculation circuit 42, the motor rotation angular velocity ω m calculated by the speed calculation circuit 41, and an initial setting value from outside the AC servo amplifier 40 are given. In response to the exciting current command I 0 , the following equations (1) to (4) are operated, and the following (5-1)
, (5-2), (5-3) are calculated, and the primary current commands I u , I V , and I W of each phase, which are the calculation results, are output.
【数１】 尚、τは使用するモータのモータ定数である。[Equation 1] Note that τ is the motor constant of the motor used.
【数２】 [Equation 2]
【００３７】即ち、ベクトル演算回路４３においてはト
ルクＩｔを指令して(1) 〜(4) 式から１次電流の大きさ
Ｉ1 、１次電流の位相角φ、すべり周波数ωs を演算す
るとともに実回転速度に応じた各周波数ωm を検出し、
ωs 、ωm 、φ、Ｉ1 を用いて(5-1) 〜(5-3) 式から３
相の１次電流指令Ｉu 、ＩV 、ＩW を演算するものであ
る。That is, in the vector operation circuit 43, the torque It is commanded, and the magnitude I 1 of the primary current, the phase angle φ of the primary current, and the slip frequency ω s are calculated from the equations (1) to (4). Together with each frequency ω m according to the actual rotation speed,
Using ω s , ω m , φ, and I 1 , 3
It calculates the primary current commands I u , I V and I W of the phase.
【００３８】また、調節弁１００にあっては、最大許容
トルクＴmax がインターフェイス５２を介してベクトル
演算回路４３に転送され、これによりモータ８の最大出
力トルクを規制し、安全かつ確実な起動、運転を行なう
こととしている。In the control valve 100, the maximum allowable torque Tmax is transferred to the vector operation circuit 43 via the interface 52, thereby regulating the maximum output torque of the motor 8, and starting the motor 8 safely and securely. The operation is to be performed.
【００３９】また、調節弁１００にあっては、前述のト
ルク判断器３５に弁締切トルク、弁運転トルク等を記憶
させている。トルク判断器３５は、ＡＣサーボアンプ４
０にて演算されるモータ８の出力トルクを上記記憶デー
タと比較し、弁締切時、もしくは弁中間開度における異
常トルク発生時にそれぞれモータ８を停止させる停止信
号ＳＶを給電制御回路４５に伝達するFurther, in the control valve 100, the torque judgment device 35 stores the valve shutoff torque, the valve operating torque and the like. The torque determiner 35 is the AC servo amplifier 4
The output torque of the motor 8 calculated at 0 is compared with the stored data, and a stop signal SV for stopping the motor 8 is transmitted to the power supply control circuit 45 when the valve is shut off or when abnormal torque occurs at the intermediate valve opening.
【００４０】また、調節弁１００にあっては、前述のス
ラスト力判断器３６により、弁締切状態下におけるスラ
スト力検出器２９の検出結果が弁棒スラスト力の変化を
示す時、停止制御状態にあるモータ８を再起動し、流体
の温度変化により弁棒７に作用する過負荷或いは低負荷
に対抗する最適トルクにてモータ８を駆動制御する。こ
のとき、スラスト力判断器３６はインターフェイス３
９、給電制御回路４５のそれぞれに再起動信号ＲＶを伝
達する。尚、弁締切状態におけるモータ８の空転を電磁
ブレーキ３３が制動しているから、スラスト力判断器３
６はモータ８の再起動時に電磁ブレーキ３３を無制動状
態に切換設定する。尚、スラスト力判断器３６は常時ス
ラスト力検出器２９の検出結果を監視し、これによりＡ
Ｃサーボアンプ４０の制御回路故障時のバックアップ機
能をも果たし、調節弁１００の信頼性、安全性を向上可
能とする。Further, in the control valve 100, when the thrust force detector 36 described above detects the change in the valve rod thrust force by the thrust force detector 29 under the valve shutoff state, the control valve 100 is brought into the stop control state. A certain motor 8 is restarted, and the motor 8 is drive-controlled with an optimum torque against an overload or a low load acting on the valve rod 7 due to the temperature change of the fluid. At this time, the thrust force judging device 36
9. The restart signal RV is transmitted to each of the power supply control circuits 45. Since the electromagnetic brake 33 brakes the idling of the motor 8 in the valve closed state, the thrust force judging device 3
6 switches the electromagnetic brake 33 to the non-braking state when the motor 8 is restarted. Incidentally, the thrust force judging device 36 constantly monitors the detection result of the thrust force detector 29.
It also performs a backup function when the control circuit of the C servo amplifier 40 fails, thereby improving the reliability and safety of the control valve 100.
【００４１】また、調節弁１００は、手動／自動運転切
換スイッチ４８を手動側に切換える状態下で、開操作ボ
タン４９、閉操作ボタン５０に加える操作により手動開
閉できる。尚、手動運転時の開閉速度は任意に設定でき
る。The control valve 100 can be manually opened and closed by an operation applied to the open operation button 49 and the close operation button 50 in a state where the manual / automatic operation switch 48 is switched to the manual side. The opening / closing speed during manual operation can be set arbitrarily.
【００４２】また、調節弁１００は、緊急操作ボタン５
１に加える操作により、自動運転、手動運転のいずれの
状態下でも、予め設定した開／閉方向に駆動できる。緊
急運転時の開閉速度は任意に設定できる。The control valve 100 is provided with the emergency operation button 5
By the operation added to 1, it is possible to drive in a preset opening / closing direction under any state of automatic operation and manual operation. The opening / closing speed at the time of emergency operation can be set arbitrarily.
【００４３】ところで、上記調節弁１００にあっては、
交流電源（３相 200V ）６１が開閉器６２、整流器６
３、モータ１８を駆動するためのパワートランジスタ４
６を備えたインバータ整流回路部６４を介して、モータ
１８に接続されている。By the way, in the control valve 100,
AC power supply (3 phase 200V) 61 is switch 62, rectifier 6
3. Power transistor 4 for driving motor 18
6 is connected to the motor 18 via an inverter rectifier circuit section 64 having the motor 6.
【００４４】従って、調節弁１００のベクトル制御動作
は以下の如くなされる。 指令弁開度Ｋ0 と現在弁開度Ｋとに偏差がある時、速
度指令演算回路３８にて両開度の偏差Ｋe 及び該偏差Ｋ
e に応じた開閉速度指令ＯＶ0 、ＣＶ0 が演算され、Ａ
Ｃサーボアンプ４０のトルク指令演算回路４２にて開閉
速度指令ＯＶ0、ＣＶ0 と実際の開閉速度Ｖとの偏差Ｖe
に応じたトルク指令Ｉｔが演算され、更にＡＣサーボ
アンプ４０のベクトル演算回路４３にて上記トルク指令
Ｉｔを出力するに必要なモータ８の１次電流Ｉ1 が演算
された後、給電制御回路４５にて上記１次電流Ｉ1 が給
電されるようにモータ８が駆動制御される。これによ
り、モータ８は指令弁開度Ｋ0 と現在弁開度Ｋとの偏差
が零となるまで弁棒７を駆動せしめられる。Accordingly, the vector control operation of the control valve 100 is performed as follows. When the command valve opening K 0 a deviation in the current valve opening K, at a speed command computing circuit 38 of the two opening deviation K e and deviation K
The opening / closing speed commands OV 0 and CV 0 according to e are calculated, and A
The deviation V e between the opening / closing speed commands OV 0 , CV 0 and the actual opening / closing speed V in the torque command calculation circuit 42 of the C servo amplifier 40.
Is calculated, and the vector calculation circuit 43 of the AC servo amplifier 40 further calculates the primary current I 1 of the motor 8 required to output the torque command It. At 8, the motor 8 is drive-controlled so that the primary current I 1 is supplied. As a result, the motor 8 drives the valve rod 7 until the deviation between the command valve opening degree K 0 and the current valve opening degree K becomes zero.
【００４５】調節弁１００が中間開度にある状態下
で、指令弁開度Ｋ0 と現在弁開度Ｋとの偏差が零となる
場合には、モータ８は弁棒７に作用するスラスト力に対
抗する出力トルクを与えられてその開度を保持する。When the deviation between the command valve opening K 0 and the current valve opening K becomes zero while the control valve 100 is at the intermediate opening, the motor 8 operates the thrust force acting on the valve rod 7. And the output torque is maintained.
【００４６】指令弁開度Ｋ0 が全閉（締切）信号とな
る場合には、上記にて指令弁開度Ｋ0 と現在弁開度Ｋ
との偏差Ｋe が零になるまでモータ８を駆動制御し、弁
締切時におけるＡＣサーボアンプ４０の演算トルクが予
め定めた締切トルクに一致したことをトルク判断器３５
にて判断した後、モータ８を停止制御し、かつ電磁ブレ
ーキ３３にてモータ８の空転を制動する。When the command valve opening K 0 is a fully closed (closed) signal, the command valve opening K 0 and the current valve opening K
The motor 8 is drive-controlled until the deviation Ke from the zero becomes zero, and it is determined that the calculated torque of the AC servo amplifier 40 at the time of closing the valve matches the predetermined closing torque.
After the determination is made, the motor 8 is controlled to stop, and the electromagnetic brake 33 brakes the idling of the motor 8.
【００４７】尚、トルク判断器３５は弁中間開度での
適正運転トルクをも記憶しており、ＡＣサーボアンプ４
０の演算トルクが上記記憶データと異なる時に異常トル
ク発生を検知してモータ８を停止制御し、かつ電磁ブレ
ーキ３３にてモータ８の空転を制動する。The torque judging device 35 also stores the proper operating torque at the intermediate valve opening, and the AC servo amplifier 4
When the calculated torque of 0 is different from the stored data, the abnormal torque is detected, the motor 8 is stopped and controlled, and the electromagnetic brake 33 brakes the idling of the motor 8.
【００４８】また、調節弁１００の締切状態下で、弁
棒７は弁室内の流体の温度変化により熱収縮又は熱膨張
するから、スラスト力判断器３６はスラスト力検出器２
９の検出結果により弁棒スラスト力の変化を監視し、
(a) 弁棒スラスト力が低下したらモータ８を再起動する
とともに電磁ブレーキ３３を無制動として調節弁１００
を締込み、(b) 弁棒スラスト力が増加したらモータ８を
再起動するとともに電磁ブレーキ３３を無制動として調
節弁１００の締込みを緩和し、結果として常に適正なス
ラスト力を弁棒７に付与せしめる。When the control valve 100 is shut off, the valve rod 7 contracts or expands due to the temperature change of the fluid in the valve chamber.
The change of the thrust force of the valve stem is monitored based on the detection result of No. 9,
(a) When the thrust force of the valve stem decreases, the motor 8 is restarted, and the electromagnetic brake 33 is set to the non-braking state.
(B) When the thrust force of the valve stem increases, the motor 8 is restarted and the electromagnetic brake 33 is not braked to ease the tightening of the control valve 100. As a result, an appropriate thrust force is always applied to the valve stem 7. I will give it.
【００４９】以下、調節弁１００の電動操作と手動ハン
ドル操作について説明する。 （電動操作）電動操作時には、手動操作装置１２のウォ
ーム歯車装置１６により、遊星歯車装置９の内歯歯車１
３Ｃがロックされるため、モータ軸８Ａと直結された第
１段の遊星歯車列１３の太陽歯車１３Ａは遊星歯車１３
Ｂを公転させこの結果、減速されたトルクは第１段の遊
星歯車キャリア１３Ｄにより第２段の遊星歯車列１４の
太陽歯車１４Ａに導かれる。そして、太陽歯車１４Ａに
導かれたモータトルクは、第２段の遊星歯車列１４によ
り更に減速された後、第２段の遊星歯車キャリア１４Ｄ
に連結されている出力軸１４Ｅから、平歯車減速装置１
０を介して、スラストコンバータ１１のボールねじ１９
Ａに伝えられる。ボールねじ１９Ａは回り止めキー１９
Ｃ、キー溝１９Ｄにより回転を拘束されているので、こ
のボールねじ１９Ａに伝達されたトルクは、ここでスラ
ストに変換され、弁棒７を上下方向に駆動する。Hereinafter, the electric operation and the manual handle operation of the control valve 100 will be described. (Electric operation) At the time of electric operation, the internal gear 1 of the planetary gear device 9 is driven by the worm gear device 16 of the manual operation device 12.
3C is locked, the sun gear 13A of the first stage planetary gear train 13 directly connected to the motor shaft 8A is
As a result of revolving B, the decelerated torque is guided to the sun gear 14A of the second stage planetary gear train 14 by the first stage planetary gear carrier 13D. Then, the motor torque guided to the sun gear 14A is further reduced by the second-stage planetary gear train 14, and then the second-stage planetary gear carrier 14D
From the output shaft 14E connected to the spur gear reducer 1
0 through the ball screw 19 of the thrust converter 11
A is told. The ball screw 19A is a non-rotating key 19
Since the rotation is restricted by C and the key groove 19D, the torque transmitted to the ball screw 19A is converted into thrust here, and drives the valve rod 7 in the vertical direction.
【００５０】（手動操作）手動操作時には、モータ８側
の電源がＯＦＦされているためモータ８内の電磁ブレー
キ３３が無励磁となり、モータ軸８Ａを拘束する。従っ
て、手動操作ハンドル１６Ｃにより、ウォーム歯車装置
１６を介し内歯歯車１３Ｃを回転すると、先ず第１段の
遊星歯車列１３にてソーラー型（太陽歯車１３Ａが固定
で、内歯歯車１３Ｃを駆動する場合の遊星歯車減速機構
を言う）として減速し、第２段の太陽歯車列１４をプラ
ネタリー型（内歯歯車１３Ｃが固定で太陽歯車１４Ａを
駆動する通常の遊星歯車減速機構を言う）としてトルク
を伝達すると同時に、第２段の遊星歯車列１４をソーラ
ー型にて駆動する。即ち、第２段の遊星歯車列１４にお
いては、プラネタリー型＋ソーラー型にて駆動されるの
で第２段の遊星歯車キャリア１４Ｄの回転数は１段のみ
の場合に比べむしろ増速される。従って、手動操作ハン
ドル１６Ｃの必要回転数を比較的少なくしながら、弁棒
７を上下方向に駆動できる。(Manual Operation) At the time of manual operation, since the power supply on the motor 8 side is turned off, the electromagnetic brake 33 in the motor 8 is de-energized and restrains the motor shaft 8A. Therefore, when the internal gear 13C is rotated via the worm gear device 16 by the manually operated handle 16C, first, the solar type (the sun gear 13A is fixed and the internal gear 13C is driven by the first stage planetary gear train 13). In this case, the second stage sun gear train 14 is planetary (the internal planetary gear 13C is fixed and drives the sun gear 14A) and the torque is reduced. At the same time, the second-stage planetary gear train 14 is driven in a solar type. That is, the second stage planetary gear train 14 is driven by a planetary type and a solar type, so that the rotational speed of the second stage planetary gear carrier 14D is increased more than in the case of only one stage. Therefore, the valve rod 7 can be driven in the vertical direction while the required number of rotations of the manual operation handle 16C is relatively reduced.
【００５１】以下、本実施例の作用について説明する。 電動操作時は、手動操作側のウォーム歯車装置１６に
より遊星歯車装置９の内歯歯車１３Ｃがロックされるた
め、モータ軸８Ａと直結された第１段の遊星歯車列１３
の太陽歯車１３Ａは遊星歯車１３Ｂを公転させこの結
果、減速されたトルクは第１段の遊星歯車キャリア１３
Ｄから第２段の遊星歯車列１４に導かれて更に減速され
た後、平歯車減速装置１０を介し、スラストコンバータ
１１によりスラストに変換されて弁棒７に伝えられる。The operation of this embodiment will be described below. During the electric operation, the internal gear 13C of the planetary gear set 9 is locked by the worm gear set 16 on the manual operation side, so that the first-stage planetary gear train 13 directly connected to the motor shaft 8A.
Causes the planetary gear 13B to revolve, so that the reduced torque is applied to the first-stage planetary gear carrier 13B.
After being guided from D to the second stage planetary gear train 14 and further decelerated, it is converted to thrust by the thrust converter 11 via the spur gear reduction device 10 and transmitted to the valve stem 7.
【００５２】このとき、流体の圧力変動に伴うアンバラ
ンス力は、モータ８がベクトル制御方式により速度制御
されているため、常にモータ８の実回転数が（モータバ
ランス停止時の含む）弁体６の現在位置と指令信号との
偏差に見合った速度指令と一致するよう、モータトルク
が制御される。即ち、モータトルクが常に流体のアンバ
ランス力と釣り合うため、モータ軸８Ａと遊星歯車装置
９との間にウォ−ム歯車装置の如くを介装することな
く、弁体６のポジションを常に入力信号に正確に追随さ
せ、流体の流量、圧力等を高精度に調整できる。At this time, since the motor 8 is speed-controlled by the vector control system, the actual rotational speed of the motor 8 (including when the motor balance is stopped) is always controlled by the unbalance force caused by the pressure fluctuation of the fluid. The motor torque is controlled so as to match the speed command corresponding to the deviation between the current position and the command signal. That is, since the motor torque always balances with the unbalance force of the fluid, the position of the valve body 6 is always set to an input signal without interposing a worm gear device between the motor shaft 8A and the planetary gear device 9. And the flow rate and pressure of the fluid can be adjusted with high accuracy.
【００５３】モータ軸８Ａと遊星歯車装置９との間に
例えば0.3 の如く機械伝達効率の非常に悪いウォーム歯
車装置を介装する必要がないのでアクチュエータ１０１
全体の機械損失が非常に低く、従って、プラントのエネ
ルギー効率を高めることが可能となる。Since it is not necessary to interpose a worm gear device having a very low mechanical transmission efficiency, such as 0.3, between the motor shaft 8A and the planetary gear device 9, the actuator 101 is not required.
The overall mechanical loss is very low, thus making it possible to increase the energy efficiency of the plant.
【００５４】モータ軸８Ａと遊星歯車装置９との間に
ウォームホイール１６Ａを介装する必要がないので、不
可逆回転性の成立条件によるウォーム歯車の進み角の制
限も受けることがないため、アクチュエータ１０１の減
速比を必要以上に大きくする必要もなく、従って、ボイ
ラの起動、停止時間を短縮するための急速動作機能等非
常に高い応答性の要求に対し、十分対応が可能となる。Since the worm wheel 16A does not need to be interposed between the motor shaft 8A and the planetary gear set 9, the advance angle of the worm gear is not restricted by the condition for establishing the irreversible rotation. It is not necessary to increase the speed reduction ratio of the boiler more than necessary. Therefore, it is possible to sufficiently cope with a demand for extremely high responsiveness such as a rapid operation function for shortening the start and stop time of the boiler.
【００５５】遊星歯車装置９を全２段の遊星歯車列１
３、１４にて構成したので、手動操作時には、第１段の
遊星歯車列１３にてソーラー型として減速し、第２段の
遊星歯車列１４にてプラネタリー型＋ソーラー型にて駆
動するので、前述の如く、第２段の遊星歯車キャリア１
４Ｄの回転数は１段のみの場合に比べむしろ増速され
る。The planetary gear train 9 is made up of a two-stage planetary gear train 1
Since the first and second planetary gear trains 13 and 14 are driven by a planetary type and a solar type at the time of manual operation, the first stage planetary gear train 13 decelerates as a solar type and the second stage planetary gear train 14 drives. As described above, the second stage planetary gear carrier 1
The rotation speed of 4D is increased rather than the case of only one stage.
【００５６】この第２段の遊星歯車列１４の挙動は、あ
たかもエスカレータの上を歩いて上る如くの格好とな
り、より少ないハンドル回転数にて弁体ポジションを変
化させるため、ハンドル操作が大幅に楽になる。The behavior of the planetary gear train 14 of the second stage becomes like walking on an escalator, and the valve body position is changed with a smaller number of rotations of the handle, so that the handle operation is greatly facilitated. Become.
【００５７】今、ウォームホイール１６Ａの回転数をＮ
H 、遊星歯車装置９の出力回転数（出力軸１４Ｅの回転
数）をＮ0 、第１段の太陽歯車１３Ａの歯数をＺ1 、第
２段の太陽歯車１４Ａの歯数をＺ2 、内歯歯車１３Ｃの
歯数をＺ3 とすれば、遊星歯車装置９が１段のみの場合
のハンドル操作時のＮ0 は、 Ｎ0 ＝ＮH ／（1 ＋Ｚ1 ／Ｚ3 ） …(6) 一方、内歯歯車１３Ｃを共通とした２段の遊星歯車装置
９の場合は、 Ｎ0 ＝ＮH ／（1 ＋Ｚ1 ／Ｚ3 ）＋［ＮH ／（1 ＋Ｚ1 ／Ｚ3 ）］／ ［ 1＋Ｚ3 ／Ｚ2 ］ …(7) となり、手動操作時の出力回転数は後者の方が第２項の
分だけ増速されることが分かる。Now, the rotational speed of the worm wheel 16A is set to N
H , the output rotation speed of the planetary gear device 9 (the rotation speed of the output shaft 14E) is N 0 , the number of teeth of the first stage sun gear 13A is Z 1 , the number of teeth of the second stage sun gear 14A is Z 2 , If the number of teeth of the internal gear 13C and Z 3, N 0 of the handle during operations when the planetary gear 9 is only one stage, N 0 = N H / ( 1 + Z 1 / Z 3) ... (6 On the other hand, in the case of the two-stage planetary gear set 9 having the common internal gear 13C, N 0 = N H / (1 + Z 1 / Z 3 ) + [N H / (1 + Z 1 / Z 3 )] / [1 + Z 3 / Z 2] ... (7) and the output speed during manual operation it can be seen that the latter is divided by the speed increasing of the second term.
【００５８】スラストコンバータ１１がボールねじ１
９Ａと回り止めキー１９Ｃとからなるものとすることに
より、アクチュエータ１０１の機械伝達効率を更に向上
させることができる。The thrust converter 11 is the ball screw 1
By using 9A and the rotation stop key 19C, the mechanical transmission efficiency of the actuator 101 can be further improved.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、調節弁に
おいて、流体の圧力変動に伴うアンバランス力に抗する
反力をアクチュエータ側で常時確保して弁体のポジショ
ンを常に入力信号に正確に追随させ、流体の流量、圧力
等を高精度に調整可能としながら、アクチュエータ駆動
源に要するエネルギーをできるだけ低減し、かつアクチ
ュエータに急速動作機能等の高い応答性を確保すること
ができる。As described above, according to the present invention, in the control valve, the reaction force against the unbalance force caused by the pressure fluctuation of the fluid is always secured on the actuator side, and the position of the valve body is always input signal. The energy required for the actuator drive source can be reduced as much as possible, and the actuator can have high responsiveness, such as a rapid operation function, while allowing the actuator to accurately follow and adjust the flow rate and pressure of the fluid with high accuracy.
【００６０】また、本発明によれば、電動操作時の減速
比が１段の遊星歯車では不足する場合、別途長大な歯車
列を設けることなく、かつ手動ハンドル操作時の必要回
転数が比較的少なく操作性の良いコンパクトなアクチュ
エータを得ることができる。Further, according to the present invention, when the reduction ratio at the time of electric operation is insufficient with a single-stage planetary gear, there is no need to separately provide a long gear train, and the required number of revolutions at the time of operating the manual handle is relatively high. It is possible to obtain a compact actuator with little operability.
【図１】図１は本発明が適用された調節弁の一例を示す
模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a control valve to which the present invention is applied.
【図２】図２は図１のアクチュエータの構成を示す模式
図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the actuator of FIG. 1;
【図３】図３は図１の弁棒連結構造を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram showing the valve stem connecting structure of FIG. 1;
【図４】図４は電動モータのベクトル制御ブロック図で
ある。FIG. 4 is a vector control block diagram of the electric motor.
【図５】図５はスラスト検出系統ブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a thrust detection system.
１００ 調節弁 １０１ リニアアクチュエータ ８ 電動モータ ８Ａ 電動モータ軸 ９ 遊星歯車装置 １１ スラストコンバータ １２ 手動操作装置 １３、１４ 遊星歯車列 １３Ａ、１４Ａ 太陽歯車 １３Ｂ、１４Ｂ 遊星歯車 １３Ｃ 内歯歯車 １６ ウォーム歯車装置 １９Ａ ボールねじ １９Ｂ スラスト軸 １９Ｃ 回り止めキー REFERENCE SIGNS LIST 100 control valve 101 linear actuator 8 electric motor 8A electric motor shaft 9 planetary gear device 11 thrust converter 12 manual operation device 13, 14 planetary gear train 13A, 14A sun gear 13B, 14B planetary gear 13C internal gear 16 worm gear device 19A ball Screw 19B Thrust shaft 19C Non-rotating key
Claims (3)
弁駆動用リニアアクチュエータにおいて、 ベクトル制御方式により速度制御される交流インダクシ
ョン電動モータと、 上記電動モータ軸に連結された太陽歯車と、太陽歯車回
りを旋回可能な遊星歯車と、遊星歯車と外側で噛み合う
内歯歯車とからなる遊星歯車装置と、 上記遊星歯車装置の内歯歯車をウォーム歯車装置を用い
て手動回転可能とする手動操作装置と、 前記遊星歯車装置の出力トルクをスラストに変換して弁
棒に伝えるスラストコンバータとを有してなることを特
徴とする電動式調節弁駆動用リニアアクチュエータ。1. A linear actuator for driving an electric control valve driven by an electric motor, comprising: an AC induction electric motor whose speed is controlled by a vector control method; a sun gear connected to the electric motor shaft; A planetary gear comprising a planetary gear capable of turning, a planetary gear and an internal gear meshing with the planetary gear on the outside, a manual operating device for manually rotating the internal gear of the planetary gear using a worm gear, A thrust converter for converting an output torque of the planetary gear device into a thrust and transmitting the thrust to a valve stem;
からなり、前段の遊星歯車キャリアを後段の太陽歯車に
連結するように各段の遊星歯車列を連結するとともに、
それら各段の遊星歯車を共通の内歯歯車に噛合いさせて
なる請求項１記載の電動式調節弁駆動用リニアアクチュ
エータ。2. The planetary gear train is composed of a plurality of stages of planetary gear trains, and the planetary gear trains of the respective stages are connected so that the front stage planetary gear carrier is connected to the rear stage sun gear, and
The linear actuator for driving an electric control valve according to claim 1, wherein the planetary gears of each stage are meshed with a common internal gear.
車装置の出力トルクをスラスト軸に伝えるボールねじ
と、スラスト軸の回り止めキーとからなる請求項１又は
２記載の電動式調節弁駆動用リニアアクチュエータ。3. The motor-operated control valve drive linear according to claim 1, wherein the slalto converter includes a ball screw for transmitting the output torque of the planetary gear device to a thrust shaft and a rotation stop key for the thrust shaft. Actuator.
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