JPH0829110A - 摩耗検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドライブスリーブの弁軸との螺合面の摩耗を
自動的に検出する。 【構成】 弁軸２に、ドライブスリーブ１と所定の間隔
をおいて対向するとともに、ドライブスリーブ１と一体
に回転し、かつドライブスリーブ１の軸線方向に自由度
を有するようにダミーリング１４を螺着させ、さらに、
前記ダミーリング１４に検出コイル６を含む検出回路７
を形成するとともに、この検出コイル６に対向する出力
コイル１０を含む出力回路１１をバルブケース８側に形
成する。ドライブスリーブ１の弁軸２との螺合面が摩耗
すると、それらの間に生じたガタσの程度に応じてダミ
ーリング１４および弁軸２がドライブスリーブ１から離
れ、ダミーリング１４に形成されている検出回路７の検
出コイル６が出力回路１１の出力コイル１０に接近し、
検出回路７のインピーダンスが変化する。したがって、
検出回路７のインピーダンスの変化を出力回路１１を介
して電圧、周波数の変化として出力することにより、ド
ライブスリーブ１の螺合面の摩耗の状態を自動的に検出
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は摩耗検出装置に関し、
特に、電動バルブのトルク伝達機構に着脱自在に装着さ
れているドライブスリーブの弁軸との螺合面の摩耗の状
態を検出するのに有効な摩耗検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】一般に、モータからの駆
動力をウォーム、ウォームホイール、クラッチ等からな
るトルク伝達機構３６を介して弁軸２２に伝達させるよ
うになっている電動バルブの前記弁軸２２は、その周面
に螺設したねじ部２２ａ等の摩耗を防止するため、図５
および図６に示すようなドライブスリーブ２１を介して
トルク伝達機構３６側に装着されるようになっている。

【０００３】すなわち、図５に示すドライブスリーブ２
１は弁軸２２が往復駆動するタイプのものであって、内
面に前記弁軸２２の周面のねじ部２２ａに合致するねじ
部２１ａが螺設された筒状をなし、前記トルク伝達機構
３６の中空状のセンターコラム３７の先端部にねじ３９
によって取り付けられ、このように取り付けられたドラ
イブスリーブ２１のねじ部２１ａにねじ部２２ａを螺合
させることで前記弁軸２２がセンターコラム３７側に装
着されるようになっており、それらがバルブケース３８
に取り付けられている。

【０００４】また、図６に示すものも図５に示すものと
同様に弁軸２２が往復駆動するタイプのものであり、図
５のものと異なっているのは内面に前記弁軸２２の周面
のねじ部２２ａに合致するねじ部２１ａが螺設された筒
状をなしているドライブスリーブ２１と、前記トルク伝
達機構３６の中空状のセンターコラム３７とが一体に形
成されている点である。そして、それらを、環状部材３
５をバルブケース３８に螺合することで取付けることが
でき、前記ドライブスリーブ２１のねじ部２１ａにねじ
部２２ａを螺合させることで前記弁軸２２がセンターコ
ラム３７側に装着されるようになっている。

【０００５】そして、上記のように構成したドライブス
リーブ２１を用いた電動バルブのモータ（図示せず）を
駆動させると、その駆動力がトルク伝達機構３６の各部
材を介してドライブスリーブ２１に伝達され、ドライブ
スリーブ２１が回転を開始するとともに、ドライブスリ
ーブ２１の回転に応じて前記弁軸２２がドライブスリー
ブ２１の軸線方向（図中上下方向）に往復駆動し、弁軸
２２に一体に形成されている半球状の弁体２３を介して
バルブの開閉度が調整されることになる。

【０００６】この場合、前記ドライブスリーブ２１の材
料には前記弁軸２２の材料より硬度の低いものが使用さ
れていて、弁軸２２のねじ部２２ａよりもドライブスリ
ーブ２１のねじ部２１ａの方を先に摩耗させ、ドライブ
スリーブ２１のねじ部２１ａが摩耗限度に達した場合に
新品のものと交換することにより、弁軸２２のねじ部２
２ａの摩耗を防止し、バルブの寿命を高めるようになっ
ている。

【０００７】しかしながら、上記のように構成される従
来の電動バルブにあっては、ドライブスリーブ２１のね
じ部２１ａが摩耗の限度に達したか否かを検出するの
に、モータからの駆動力を断ち、手動ハンドルでトルク
伝達機構３６を介して弁軸２２を往復駆動させてバルブ
の開け閉めを行い、このときのハンドルの遊び角度によ
りドライブスリーブ２１と弁軸２２との間のガタ、すな
わちドライブスリーブ２１のねじ部２１ａの摩耗の度合
を推定していたため、作業者の勘と経験によるところが
大きく、経験の浅い作業者では摩耗の度合を正確に推定
することができないという不具合があった。

【０００８】また、このようにハンドルの遊び角度によ
って摩耗の度合を推定する方法では、保守管理に非常に
手間がかかり、保守管理を怠った場合にはドライブスリ
ーブ２１のねじ部２１ａが摩耗の限度を超えてしまい、
所定の開閉度が得られずにプロセスのミスが発生した
り、漏れによる事故が発生する等の不具合があった。

【０００９】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、ドライブスリーブのね
じ部が摩耗限度に達したのを自動的に検出できるように
することにより、経験の浅い作業者でも確実にドライブ
スリーブが摩耗限度に達したのを検出できるようにし、
これにより、保守管理を容易にすることができるととも
に、バルブの開閉度を常に所定の値に設定することので
きる摩耗検出装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、バルブケースの開口部に回転可能
に設けられるドライブスリーブにドライブスリーブより
も硬度の高い硬度を有する弁軸を螺着させ、ドライブス
リーブの回転時にドライブスリーブの軸線方向に往復駆
動可能とし、前記弁軸に、前記ドライブスリーブと所定
の間隔をおいて対向するとともに、ドライブスリーブと
一体に回転し、かつドライブスリーブの軸線方向に自由
度を有するダミーリングを螺着させ、さらに、前記ダミ
ーリングに検出コイルを含む検出回路を形成するととも
に、この検出コイルに対向する出力コイルを含む出力回
路を前記バルブケース側に形成した手段を採用したもの
である。

【００１１】

【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、ドライブスリーブにダミーリングに検出側コイル
を含む検出回路を形成した場合には、ドライブスリーブ
の弁軸との螺合面が摩耗すると、それに応じてドライブ
スリーブと弁軸との間にガタが生じ、ダミーリングに形
成されている検出コイルがバルブケース側に形成されて
いる出力回路の出力コイルに接近し、検出回路のインピ
ーダンスが変化する。したがって、検出回路のインピー
ダンスの変化を出力回路を介して出力させることによ
り、ドライブスリーブの螺合面の摩耗の程度を検出する
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に示すこの発明の実施例について
説明する。図１〜図３には、この発明による摩耗検出装
置の実施例が示されていて、図１は全体を示す縦断面
図、図２は図１に示すものの部分拡大図、図３は図１に
示すものの回路図である。

【００１３】すなわち、この発明による摩耗検出装置
は、図示しないモータからの駆動力をウォーム、ウォー
ムホイール、クラッチ等からなるトルク伝達機構１６を
介して弁軸２に伝達させる電動バルブの前記トルク伝達
機構１６に装着されるドライブスリーブ１の摩耗の状態
を検出するためのものである。

【００１４】前記ドライブスリーブ１は、内面にねじ部
１ａが螺設された筒状をなすものであって、周面側下端
部には径方向外方に環状に張り出る鍔部１ｂが一体に形
成され、この鍔部１ｂを介して前記トルク伝達機構１６
の構成部品の一つである中空状のセンターコラム１７の
先端部に取り付けられるようになっている。

【００１５】前記センターコラム１７は、その先端部を
軸受１８を介してバルブケース８の開口部８ａに回転可
能に支持されるとともに、その先端に前記ドライブスリ
ーブ１の鍔部１ｂを位置し、この鍔部１ｂをねじ１９を
介してセンターコラム１７に固定することで、前記ドラ
イブスリーブ１がセンターコラム１７の先端部に軸線を
一致させた状態で装着されるようになっている。

【００１６】前記弁軸２の周面には、前記ドライブスリ
ーブ１のねじ部１ａと合致するねじ部２ａが螺設されて
いて、このねじ部２ａを前記ドライブスリーブ１のねじ
部１ａに螺合させることで、前記弁軸２が前記ドライブ
スリーブ１に装着されるようになっている。この場合、
前記ドライブスリーブ１の材料には、前記弁軸２の材料
よりも硬度の低いものが用いられ、弁軸２のねじ部２ａ
よりもドライブスリーブ１のねじ部１ａの方を先に摩耗
させるようになっている。

【００１７】前記ドライブスリーブ１はセンターコラム
１７側に固定され、前記弁軸２はフリーの状態となって
いることにより、前記トルク伝達機構１６を介して前記
ドライブスリーブ１を回転させると、それに応じて弁軸
２がドライブスリーブ１の軸線方向に往復駆動し、この
弁軸２の往復駆動により弁軸２の先端に一体に形成され
ている半球状の弁体３を介してバルブの開閉度が調整さ
れるものである。

【００１８】さらに、ドライブスリーブ１と所定の間隔
をおいて対向するように、ドライブスリーブ１の下方の
弁軸２上に金属材からなる環状のダミーリング１４を螺
合させるとともに、このダミーリング１４を上下方向に
自由度を有するように前記ドライブスリーブ１に回転補
助軸１５、１５を介して保持し、ダミーリング１４に検
出コイル６を含む検出回路７を形成し、この検出コイル
６と対向するようにダミーリング１４の下方のバルブケ
ース８に出力側の取付け台座９を装着して、その上部に
出力コイル１０を含む出力回路１１を形成したものであ
る。

【００１９】前記ダミーリング１４の内面には、前記弁
軸２のねじ部２ａと合致するねじ部１４ａが螺設されて
いて、このねじ部１４ａを前記弁軸２に螺合されること
で前記弁軸２上に装着されるようになっているととも
に、このダミーリング１４の前記弁軸２を挟んで対向す
る部位には、上下方向に貫通する貫通孔１４ｂ、１４ｂ
が穿設されていて、この貫通孔１４ｂ、１４ｂ内を前記
回転補助軸１５、１５が挿通するようになっている。

【００２０】前記各回転補助軸１５、１５の上端は前記
ドライブスリーブ１の下端に一体に連結されるととも
に、下端には環状のカバー２０がその中心部に前記弁軸
２を挿通させた状態で一体に連結され、これにより、前
記ダミーリング１４は前記ドライブスリーブ１と一体に
回転可能となるとともに、上下方向に対して自由度を有
するものである。

【００２１】上記のように、ダミーリング１４に検出コ
イル６を含む検出回路７を形成し、この検出コイル６と
対向するようにダミーリング１４の下方のバルブケース
８に出力側の取付け台座９を装着して、その上部に出力
コイル１０を含む出力回路１１を形成することで摩耗検
出装置が構成されることになる。

【００２２】次に、前記のものの作用について説明す
る。まず、交流電流が流れている出力回路１１の出力コ
イル１０に検出回路７の検出コイル６を接近させてマッ
チングをとる。すなわち、ダミーリング１４と出力側の
取付け台座９との間の距離を調整して前記両コイル６、
１０のマッチングをとると、ダミーリング１４の検出回
路７の検出コイル６に誘導電流が流れる。

【００２３】そして、ドライブスリーブ１の弁軸との螺
合面が摩耗すると、ドライブスリーブ１と弁軸２との間
にガタσが生じる。この場合、ダミーリング１４はドラ
イブスリーブ１と一体に回転するものの、上下方向に自
由度を有しているので、ガタσの程度に応じて弁軸２と
ダミーリング１４はドライブスリーブ１から離れる方向
に移動し、ダミーリング１４上の検出回路７の検出コイ
ル６が出力側の取付け台座９上の出力回路１１の出力コ
イル１０に接近し、検出コイル６側のインピーダンスが
変化する。

【００２４】このインピーダンスの変化は、ドライブス
リーブ１の螺合面１ｄの摩耗量に比例するので、検出コ
イル６側のインピーダンスの変化を出力コイル１０側で
センシングし、それを電圧、周波数の変化として出力す
ることにより、ドライブスリーブ１の螺合面の摩耗の状
態を推定できる。

【００２５】したがって、検出コイル６側のインピーダ
ンスの変化を出力コイル１０でセンシングし、それを電
圧、周波数の変化として出力することにより、ドライブ
スリーブ１の螺合面１ｄの摩耗の状態を推定できる。

【００２６】一方、ドライブスリーブ１の螺合面１ｄが
摩耗してガタσが変化した場合に、検出回路７の検出コ
イル６側のインピーダンスが変化し、これを出力回路１
１の出力コイル１０側で知ることができる。

【００２７】したがって、出力コイル１０にインピーダ
ンスの変化が電圧、周波数の変化として伝達されること
により、ドライブスリーブ１の螺合面１ｄが摩耗限度に
達したのを検出することができる。

【００２８】このようなインピーダンスの変化を電圧、
周波数の変化として出力するには、例えば、図３に示す
ように、基準コイル１２と出力コイル１０とで分圧して
正帰還し、微小インピーダンス変化を増幅する正帰還法
が有効である。この場合、出力コイル１０は発振コイル
を兼ねていて、信号を検出回路７に送って返却された信
号を受け取るようになっている。

【００２９】また、出力部には図４に示すようなオープ
ンコレクター方式が有効である。ここで負荷１３として
リレー、ホトカプラ、発振増幅器等を用いることによ
り、リレーを介してベル、光等を警報として出力するこ
とができることになる。なお、入力にはＤＣ２４Ｖの直
流電源を用いた。

【００３０】上記のようにこの摩耗検出装置にあって
は、ドライブスリーブ１の螺合面１ｄの摩耗の状態を検
出コイル６側のインピーダンスの変化として出力するこ
とができるとともに、ドライブスリーブ１の螺合面が摩
耗限度に達したのを出力コイル１０側のインピーダンス
の変化として出力することができるので、ドライブスリ
ーブ１の螺合面１ｄの摩耗の状態を逐一検出することが
できるとともに、ドライブスリーブ１の螺合面１ｄが摩
耗限度に達したのを確実に検出することができることに
なる。

【００３１】したがって、ドライブスリーブ１の摩耗の
程度、摩耗の限度を検出するのに作業者の熟練度等に左
右されることがなく、経験の浅い作業者でも確実にドラ
イブスリーブ１の摩耗の程度、摩耗の限度を検出するこ
とができ、保守管理が著しく容易になる。また、警報装
置等を組み合わせることにより、ドライブスリーブ１の
摩耗の程度、摩耗の限度の検出を無人化させることもで
きる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、ドライブスリーブの弁軸との螺合面が摩耗する
と、弁軸とドライブスリーブとの間にガタが生じ、この
ガタの程度に応じてダミーリングおよび弁軸がドライブ
スリーブから離れ、ダミーリングに形成されている検出
回路の検出コイルが出力回路の出力コイルに接近し、検
出回路のインピーダンスが変化する。したがって、検出
回路のインピーダンスの変化を出力回路を介して電圧、
周波数の変化として出力することにより、ドライブスリ
ーブの螺合面の摩耗の程度を間接的に検出することがで
きることになる。この結果、作業者によらずに常にドラ
イブスリーブの摩耗の状態を正確に検出することがで
き、保守管理が著しく容易になるというすぐれた効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による摩耗検出装置の実施例を示した
縦断面図である。

【図２】図１に示すものの部分拡大図である。

【図３】図１に示すものの回路図である。

【図４】図１に示すものの出力部の一例を示す回路図で
ある。

【図５】往復駆動軸用のドライブスリーブの一例を示し
た縦断面図である。

【図６】往復駆動軸用のドライブスリーブの他の例を示
した縦断面図である。

【符号の説明】

１、２１……ドライブスリーブ １ａ、２ａ、１４ａ、２１ａ、２２ａ……ねじ部 １ｂ……鍔部 １ｄ……螺合面 ２、２２……弁軸 ３、２３……弁体 ６……検出コイル ７……検出回路 ８、３８……バルブケース ８ａ……開口部 ９……出力側の取付け台座 １０……出力コイル １１……出力回路 １２……基準コイル １３……負荷 １４……ダミーリング １４ｂ……貫通孔 １５……回転補助軸 １６、３６……トルク伝達機構 １７、３７……センターコラム １８……軸受 １９、３９……ねじ ２０……カバー ３５……環状部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブケースの開口部に回転可能に設け
   られるドライブスリーブにドライブスリーブよりも硬度
   の高い硬度を有する弁軸を螺着させ、ドライブスリーブ
   の回転時にドライブスリーブの軸線方向に往復駆動可能
   とし、前記弁軸に、前記ドライブスリーブと所定の間隔
   をおいて対向するとともに、ドライブスリーブと一体に
   回転し、かつドライブスリーブの軸線方向に自由度を有
   するダミーリングを螺着させ、さらに、前記ダミーリン
   グに検出コイルを含む検出回路を形成するとともに、こ
   の検出コイルに対向する出力コイルを含む出力回路を前
   記バルブケース側に形成したことを特徴とする摩耗検出
   装置。