JPS59180177A - 弁 - 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】 この発明はモータの出力軸の回転をねじ手段によ、−７
て前後方向の変位に変換し、も・って弁の開閉を調整−
トるべくした弁の改良に係り、特に停電時なとにおいて
自動的に全閉状態になるようにすることを主眼とし、さ
らにモータの全閉位置規整を構成簡単にしてかつ確実と
したものに関する。

モータの出力軸の回転をねじ手段によ−・て前後方向の
変位に変換し、もって開閉するべくした弁は公知である
。しかしながらこのよう方弁自体か停電時などにおいて
全閉となるようにしたものは児轟たらない。またねじ手
段のガタをばね手段によって片寄せたとしても、モーり
の回転軸の回転位置を弁全開位置に自動的に規整するの
に、簡単な構成でもって実施することは困難であった。

そこでこの発明の出願人は、先に、特願昭５７−１　Ｏ
３３２号によって、前述した問題点を解決するため、前
記ねし手段は可逆性を有し、さらにこのねじ手段のガタ
を弁の閉じる方向にばね手段によって付勢して片寄せる
ようにした弁を提案した。

しかしながら可逆性を有するねじ手段は通常そのリード
が犬となり、弁の開閉の制御の分解能を向上させるのに
困難を伴なうものであ−）／乙。

そこでこの発明においては、前述特願昭５７−１０３３
２号の発明を改良し、さらに弁の開閉の制御における分
解能を高めうるようにした弁を提供することを、さらに
目的に追加するものである。

すなわちこの発明の概略は、モータの出力軸の回転をね
じ手段によって前後方向の変位に変換し、もって弁の開
閉を調整するべくした弁であって、前記ねし手段はケー
シングと螺合する親ねじと、この親ねじの前記ケーシン
グとの螺合とはそのねじ方向を同じくたたしリードを異
にして前記親ねしに螺合しその回転を拘束された小ねじ
とで構成され、この子ねじの先端に弁可動部が装着され
、さらにこのねじ手段は可逆性を有すると共にそのガタ
を弁の閉じる方向にばね手段によって伺勢して片寄せる
べくしてなる、前記弁である。

以下図面を参照しつつこの発明一実施例を詳述する。１
：ず弁本体につき第１図を参照されたい。

なお図において左を前、右を後と称することとする。

■（・１弁本体ケーシングである。１ａは前方の流体流
入ＩＴＪであり、１ｂはそれに続く非摺動円筒室である
。

２はステッピングモータ３の収容箱てあり、ボルト手段
４によって取付脚５と共にクーーシング］の後部に固定
せしめられる。３ａはモータ３に対する電力入力端子で
あり、電源Ｓと接続される。

なおモータ３は図示しないボルト手段によってケーシン
グ−の後部に固定されているものである。

６は円筒室１ｂ前方の流入口１ａの開１コ部に嵌装され
た弁シートである。

７は円筒室ｌｂ内のめねじ１ｃと螺合する親ねじである
。親ねじ７はその後部でモータ３の出力軸３ａとは、公
知のオルダムスカップリング８によってその回転を伝達
される。

テ ９は小ねじであり、親ねじ７の前部内周に窓膜されため
ねじ７ａと螺合し、回転１はケーシング１に嵌入された
回り止めビン］−ｄおよび軸方向の溝９ａによって拘束
される。そして親ねじ７および子ねじ９によってねじ手
段Ｃが構成される。そしてねじ１ｃと７ａ々はその方向
を同一とし、しがしながらそのリードを両者異にし、軸
３ａの１回転（でより、了−ｆツじ９けこのリードの差
たけ前進後退するものである。さらにこれらねじ１ｃと
７ａとはぞの動力伝達子可逆性を有するように（すなわ
ちそのリードを犬に）構成される。

小ねじ９前力には弁シート６と係合可能の弁可動部とし
てのポペット１０を嵌合固設する。

靭、ねじ７と、軸３ａと一体のつば３ｂとの間に圧縮に
、ね１１を嵌装し、さらに小ねじ９と、親ねじ７との間
には圧縮ばね１２をスラスト軸受１３を介して嵌装し、
両ねじ７および９のガタ分を弁の閉じる方向に伺勢して
押し付けている。

なお１ｅは７−１−６およびポペット１０の下流側にお
いてケーシング１に一体に設けられた流体流出Ｉ−１で
ある。

そしてこの実施例の弁の開閉などを制御するため、コン
ビュ・−タＣＯか設けられる。コンピュータＣＯは周知
のようにｃ　ｐ　Ｕとメモリをその主要構成とする。そ
してコンピュータＣＯのパスライン１３　Ｕ　ＶＣは、
インタフェーノＦを介してモータ３の電源Ｓが制御され
るべく接続される。

以下前述実施例につきその作用を述べる。第２図以下も
参照されたい。

まずこの実施例においては、ステッピングモータ３は、
電気角相数Ｎを１−４」とする。そしてねじ手段Ｃの軸
方向のガタ（さらに詳細には回９止め手段１ｃ、９ａの
回転方向のガタを含む、以下同じ）は、第３図（ｂ）図
示のＢのように、電気角相数Ｎによる軸３ａの回転角に
対応する、ねじ手段Ｃの進み寸法（両ねじのリードの差
）Ｎより若干量なる程度であるものとする。

初めにこの実施例弁を組み立てたときに、弁開度零のと
き（第１図図示状態のとき）、モータ３の電気角は［１
」であるように調整可能であるものとする（第３図（ａ
）参照）。（なお、電気角か必らずしも「１」でなく、
コンピュータＣＯがそれを知９うるようにしてもより。

）なお第３図（ａ）において、Ｆ軸は電気角の相の値を
あられし、Ｆ軸はそれに対応するねじ９の回転角、すな
わちそれに対応する弁６、］−〇の開度をあられ１〜．
１−０」が弁の全閉状態をあられす。ぞしてＦ軸の負の
部分はねじ手段Ｃのガタにより存在しうる過回転領域を
含み、今の場合、ガタによる限界位置を図示Ｅの位置で
あるとする。

この弁の組立初期は、ばね１］および１２の作用により
ポペット１０は前方に押されて弁は全閉の状態（第１図
図示状態）にあるものの、ねじ手段Ｃのガタにより、軸
３ａの回転位置は第３図（ｂ）の１３の範囲内のどこか
である。またこの弁の作動時停電などモーり３に対する
給電がオフとなったときには、モータ３すなわち軸３ａ
の回転の拘束は解除される故に、ばね１１および１２の
張力に伴なうねじ手段Ｃの可逆作用により、ねじ７およ
び軸３ａを回転させつつねじ９は回転は回り止め１ｄに
よって拘束されつつ前方に移動し、弁６．１０は全閉状
態となる。しかしこの場合ねじ手段Ｃのガタにより、軸
３ａはそれらに付属する回転部分を含めた構成の回転モ
ーメントにより、少なくとも若干、あるいは大きくはガ
タの全部分だけより回転していることに留意されるべき
である。

そこでこのくいちがいを規整する必扱かあや、このため
にコンピュータＣＯのメモリにあらかじめ記憶させてあ
ったシステムプログラムにより、以下の各ステップによ
る動作か実行される。

ステップＳ１・弁全閉に相当するモータ３の相（今の場
合「１」）を励磁する。かくして、軸３ａの回転位置は
第３図（ｂ）のＰｈｉもしくはＰＩ３となる。

ステップＳ２・パモ・−夕の相を適宜量（少なくとも弁
６．１０が若干量となる程度、すなわちこの実施例の場
合、ｒＢＪの範囲内にモータの相「１」が２個所あるこ
とに↓すＮ＋α、さらにこのαはＮ／２とする。すなわ
ちＮ　十Ｎ／２≦６ステツブ）だけ進める（この明細書
においては、弁６．１０を開ける方向）。。

これにより、第３図（ｃ）に示すように先り５ステツプ
Ｓ１で軸３ｂの回転位置が２月の場合はＰ２１に、斗た
ＰＩ３の場合はＰ２２に至る。

ステップＳ３・次にモーり３に対する相励磁をオフする
。そうすると軸３ａに対する回転の拘束は解除され、前
述したと同様にばね１１および１２の張力により弁６．
１０は全閉となると共に、慣（／ｊにまり輔３ａの回転
角度は少なく共■軸表示のｒ　０１ｔ☆−置よりさらに
過回転の状態（第３図（ｄ）Ｐ３の領域）にある。

ステップＳ７１　　ステップｓ３にょる相励磁オフ後、
前述１〜たように軸３ａの回転位置が確定するに要する
必要な一定時間をタイマ手段（図示せず）により経過後
において、弁全閉に相当するモータ３の相すなわちｌ’
　１．−１を励磁する。そうすると第３図（ｅ）図示の
ように、Ｐ３領域中の］−１」に対応するＰ、１の位置
に軸３ａの回転位置が定する。

ステップＳ５　　その後モータ３の相をＮだけ、すなわ
ち４だけ進めると、軸３ａすなわちモータ３の回転位置
は第３図（ｆ）のように、弁６．１ｏの全閉状態と一致
するに至り、規整を完了する。

この実施例において、ガタＢの間にモータ３の相［］−
１が１個所だけなら、ステップＳ】のみで、規整は終了
してし−まう。しがしながら、モータ３のステップ相は
こ寸かい程弁の開度をこまかく調整しつるものであり、
さらにねじ手段のガタはコストの面からあ１り小とはな
し得ないがら、普通は前述実施例のようにガタＢの間に
モータ３の同一相は２個所以上あると考えるべきであろ
う。もし同一相が３個所ある場合は前述プログラムのＳ
】ないしＳ５のステップを２回くり返せばよく、要する
にすべてのガタに含１れる同一相の数よりまたけ少い回
数くり返せばよいことは理解されよう。

前述したコンピュータＣＯのシステムプログラムの内容
は、丑た以下のようにもなしつる。

ステップＳ１・前述Ｓ１と同一の内容を実行する。

ステップＳ６・・・モータ３の相をねじ手段Ｃのカタ分
（この実施例では相数にして５・７）に含寸れるモータ
３の相の循環分Ｍ（この場合１循環たけ、す彦わち４相
）だけ戻す（この明細書においては弁６．１０を閉じる
方向）。この上うにすると、ステップＳ１において１）
１２の位置であ−）た場合ｄ１、当然第５図（ｃ）にお
けるｐｃｉの位置となる。１だステップＳ１においてｐ
Ｈの位置であった場合は、ねじ手段のガターばいすなわ
ちＥ迄締め込壕れるが、この場合弁６．１０が相互にく
い込むことなく、第５図（ｃ）のＰ６の位置に戻りあら
ためでや（ｄすＰ６の位置に至るものである。

ステップ８７　　ステップＳ６におけると同一数のＭ相
、すなわち４相だけ進める。そうすると当然第５図（（
１）に示すＰ７の位置に至り、規整を完了する。

前述したこれらコンビ１−タＣｏのプｏ　り−ｙ　ムに
よる各ステップにおける動作は、同一の作用をいとなむ
べく対応する他の電気回路によってなされることも可能
である。

前述実施例ではモータ３としてステッピングモータを使
用した。これはステッピングモータを使用するとその出
力軸３ａの回転位置を制御するのにエンニＩ−ダやポテ
ンショメータなどのフィードバック手段を要せず構成が
簡単となること、またそ＋７）回転イＮ装置制御の分解
能が高いこと（ステッピングモータはいわゆるフィード
バック制御を実行すれ（ｌ′、１′さらに分解能を士げ
うる）、従ってねじＩＣと７ａのリード差が大きくても
弁６．１０の開度を微細に調整しうること、全閉位置規
整の／こめのホー１、ボジンヨンセンサを要しないこと
などのメリットがある。しかしながらモータ３として他
の構成、例えば直流サーボモータを使用しても、この発
明の目的は達成しうるものである。／こだしこの場合は
、分解能を１ける／こめモータの出力軸を減速手段を介
してねじ手段に連結したり、回転位置フィードバック手
段を設けたり、ホームポジションセンサを設けたりする
必要がある。

その他この発明の技術的思想の範囲内における各構成の
、均等物との置換えも、またこの発明の技術的範囲に含
まれるものである。

この発明は前述したとおり、可逆性を翁するねじ手段を
介して弁を開閉するようにするとともにこのねじ手段の
ガタを弁を閉じる方向にばね手段によって付勢するよう
にしたから、ねじ手段のガタによる不都合が解消される
のみならず、停電時などモータに対する電源オフ時にお
いて、自動的に弁が全閉となるため、例えば冷凍装置な
とのように、電源オフ時において流体か流れては困るよ
うな管路に用いて有効である。さらにねじ手段はケーシ
ングと螺合する親ねじと、さらにこの親ねじに螺合し前
記ケーシングとの螺合とはそのねじ力面を回し〜く但し
リードを異にしその回転を拘束された小ねじとによって
構成したから、モータ軸の回転にダ・ｊする小ねじの進
退する寸法を小とし、弁の開閉についでの分解能を高め
うるものである。

′！たモーりにステッピングモータを使用し、さらに弁
の全閉位置においてモータ出力軸の回転位置を自動的に
規整する手段を設ければ、簡単な構成で自動規整のなし
うる弁を提供しうるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明実施例を示し、第１図は本体縦
断側面図、第２図および第３図は制御の−実施例を７ト
シ第２図はフローチャー）・、第３図はイ′１用説明図
である。第４図および第５図は卸商Ｉり）他の実施例を
示し、第４図はフローチャート、第５図は作用説明図で
ある。 ３　バルスモ〜り、３ａ　　モータ出力軸、７・・親ね
し、９　小ねじ、Ｎ　ねし手段、６および１０弁、１１
および１２・ばね手段、Ｓｌ・・（イ）および（へ）手
段、８２・・（Ｌ））手段、Ｓ：＋・（ハ）手段、Ｓ４
・に）手段、Ｓ５・（ホ）手段、況　（ト）手段、Ｓ７
・・（ホ）手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの出力軸の回転をねじ手段によって前後方
   向の変位に変換し、もって弁の開閉を調整するべくした
   弁であって、前記ねじ手段はケーシングと螺合する親ね
   じと、この親ねじの前記ケーシングとの螺合とはそのノ
   コシ方向を同じくただしリードを異にして前記親ねしに
   螺合しその回転を拘束された小ねじとで構成され、この
   子ねじの先端に弁可動部か装着され、さらにこのねじ手
   段は可逆＋１−を有すると共にそのガタを弁の閉じる方
   向にばね手段によって伺勢して片寄せるべくしてなる、
   ＭｉＪパ１２弁。
2. （２）モータの出力軸の回転をねじ手段によって前後力
   向の変位に変換し、もって弁の開閉を調整するへくシた
   弁であ−〕で、前記モータはステッピングモータを使用
   し、前記ねじ手段ｉｆｉケーシングと螺合する親ねじと
   、この親ねじの前記ケーシングとの螺合とはそのねじ方
   向を同じくただしリードを異にして前記親ねじに螺合し
   その回転を拘束された／Ｊ・ねじとで構成され、この子
   ねじの先端に弁可動部が装着され、さらにこのねじ手段
   は可逆性を有すると共にそのガタを弁の閉じる方向にば
   ね手段によって付勢して片寄せ、さらに弁の全閉位置に
   対応する前記モータの回転位置を規整するために下記す
   る各手段を具備している前記弁。 （イ）弁の全閉位置に対応する前記ステッピングモータ
   の相を励磁する手段。 （ロ）前記ステッピングモータのステップ数を適宜量だ
   け進める手段。 （ハ）　前記ステッピングモータに対する相励磁をオフ
   する手段。 に）（ハ）手段を実行後再度（イ）手段を実行する手段
   。 （ホ）　前記ステッピングモータのステップ数を電気角
   相数Ｎだけ進める手段。
3. （３）　　モータの出力軸の回転をねじ手段によって前
   後方向の変位に変換し、も−て弁の開閉を調整するべく
   した弁であって、前記モータはステノピンり゛セータを
   使用し、前記ねじ手段はケ−ノングと螺合する親ねじと
   、この親ねじの前記ケーシング七の螺合とはそのねじ方
   向を同じくただしリードを異にして前記親ねしに螺合し
   その回転を拘束され／こ小ねじとで構成され、この子ね
   じの先端に弁１１動部か装着され、さらにこのねじ手段
   は可逆性をイＪすると共にそのガタを弁の閉じる方向に
   ばね手段によって付勢して片寄せ、さらに弁の全開位Ｖ
   １に対応する前記モータの回転位置を規整するだめにｌ
   ：記する各手段を具備している前記弁。 （へ）　弁の全開位置に対応する前記ステッピングモー
   タび）相を励磁する手段。 （ト）モータの相を、ねじ手段のガタに含まれる電気角
   相数の循環分Ｍだけ戻す手段。 （ブ）　モータの相を循環分Ｍだけ進める手段。