JPS59217082A - 弁開閉装置のトルク検出機構 - 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】 本発明は、流体の流量を調節する弁開閉装置の弁棒に、
異常なトルクが生じたときに、こｎを検出して、弁棒を
」二下動させるためのモータを停止させるようにしたト
ルク検出機構に関するものである。

第１図は、従来の弁開閉装置（１）全上部に備える弁（
２）の外観を示している。弁（２）の流量を調節するた
めに開閉する弁体け、上下方向の弁棒の下端に取付けら
ｆており、弁棒の上端は、弁開閉装置（１）内のドライ
ブスリーブ内に螺合している。正逆転可能なモータ（３
）の回転は、ウオーム歯車機構からなる減速機構を介し
てドライブスリーブに伝達をｎ、ドライブスリーブの正
逆転により、弁棒が上下動して弁体の開閉が行わ几るよ
うになっている。

モータｔ３）の回転を、はす両歯車によジ、弁開閉装置
（１１の本体（４）内に設けらｆ’したウオーム軸に伝
達し、さらに、ウオーム軸のウオームに噛合し、かつ、
上記ドライブスリーブと一体をなすウオームホイールに
伝達して、弁棒を上下動きせている。

上記ウオーム軸と、弁体の開度を検出するりζソトスイ
ソチとの間には、別のウオーム減速機構が設けら汎てお
り、ウオーム軸とトルク検出機構との間にも、さらに別
のウオーム減速機構が設けられている。

このトルク検出機構は、弁（２）内に異物かつ１つて、
弁体を回転させるための負荷トルクが過大になったとき
にウオームのスライド移動によりこれ全検出して、モー
タへの通電を停止きせるものである。このような従来の
弁開閉装置においては、弁軸に対し、モータの出力軸の
他に、リミットスイッチ装置およびトルク検出装置の各
軸が、直交した水平状態にあり、各軸は、弁棒に対して
も直交状態にあったので、弁開閉装置（１）の占めるス
ペースが太き過き′て、配管系の設置に支障を来たす場
合かあった。寸た、ウオーム機構全使用しているので、
動力の伝達効率が低下して、モータ容量が大きくなる不
都合があった。

本発明の目的は、弁棒のトルク検出するために従来用い
ら几ていたウオーム軸、およびこれのスライド機構を用
いることなく、トルクの検出を行うことが可能としたト
ルク検出機構を提供することにあり、このために、モー
タの回転のために、ウオーム減速機以外の減速機構を用
いるとともに、モータ軸およびトルク検出機構、リミッ
トスイッチ装置等の各軸を、弁棒と平行となるように配
設して、弁開閉装置のコン・々クト化金図った弁開閉装
置のトルク検出機構を提供することにある。

以下第２図以降の各図に示す実施例に基づき、本発明を
説明する。

第２図は、弁（２）の上部に設けらまた弁開閉装置ｕＩ
ｌのカバーおよび取イ」け板を外し、本体（１２）内に
収納すｒＬだ歯車列の平面図を示している。

この弁開閉装置旧）の本体（Ｊ２）の下部には、第６図
示すように、ドライブスリーブ（１３）の下部が軸受（
１４）を介して枢着芒ハ、ドライブスリ−フｏ３）の上
部は、本体（１２ｊの上部に固着烙２′１．た支持板（
１５）に枢着きれている。

ドライブスリーブ（１３１内には、ステムナツト（１６
１が螺合芒れ、その下端は、トゞライブスリーブ（１３
）に螺合を才’したロックナツト０７Ｊにより固定さノ
１．ている。

ステムナツト（１６）には、弁棒（１８１の上端が螺合
さｎてお９、弁棒（１８）の下端には、第１図の弁（２
）におけるような弁体が固着テ７シており、後述するよ
うにして、ステムナツト（ＩＴｉ）の正逆転による弁棒
（１８１の上下動により、弁体が開閉させらｎるように
なっている。

支持板（１５）に取イ」けら几たモータ（Ｉ９）のモー
タ軸（２１）は、弁棒（１８）およびドライブスリーブ
（１３）に平行となるように配置されている。モータ（
１９）とドライブスリーブ（Ｉ３）との間には、複数の
平歯車対により多段に減速さ１１．た減速機構（２２１
が配置き几ている。

モータ軸（２Ｉ）に固着ぴｎた第１ピニオン（２３）に
は、帛１従動歯車力）が噛合しており、上端に同歯車（
２４）が固着きれた　回転軸（２５）の下端には、第２
にオン（２６）が固着ぢ几でいる。

第２ピニオン（２６）に噛合する第２従動歯車（２７）
Ｈ、モータ軸（２１）と同心上にある第１支軸（２８）
に固着さｎ。

ている。第１支軸（２８）の下端は本体（１２１に、同
じく上端は、第４図に示すように、支持板（１５）に取
付けらｎた板（３υに、そ２’ｌ、％”ｆＬ枢着も汎で
いる。

回転軸（２５１は、可動腕（２９）の中程に枢着されて
おり、基部を第１支軸（２８）に枢着き才１．た可動腕
（２９）の端部には、セクターギヤ（２９ａ）が形成σ
ｆしている。セクターギヤ（２９ａ）に噛合する検出ピ
ニオン（３１）は、トルクスイッチ装置（３２１（第２
図参照）の州ｊ０３）に固着き１．でいる。

第２従動歯車（２つの１・′部には、第３ピニオン（３
４）が一体的に設けら几ており、これに噛合する第ろ従
動歯車（３５１け、軸（３Ｇ）に、回転自在かつ摺動自
在に数例けらｆしている。

第２支軸ｊ３（ｉ）の上端は、支持板（１５）に固着さ
ｎ−た軸受＋３８）に枢着ａｎでおり、第２支軸（３６
）の下端は、支持板（３９）に固着さｆした軸受＋４１
）に枢着されている。支持板ｔ：＜ｑ）は、複数の支柱
（４２）によって、支持板（１５）に数句けられている
。

第ろ従動歯車（３５ｊの上部には、ラック（４３）が一
体的に設けらｎ、　ｔた同じく下部には、第４ピニオン
Ｌ４４）およびボス（４５ｊが一体的に設けらｎている
。第２支軸（３Ｇ）の下部に挿通−ｇｎ−た圧縮ばね（
４Ｇ）の各端は、ボス（４５）および軸受（４Ｉ）に圧
接しており、この圧縮ばね１４６）の弾発力により、第
６従動歯車（３５）の上面は、ラック（４３１の下面に
圧接している。

第１支側１１２８）Ｋば、カラー（４７）および第４ピ
ニオン（４４）と噛合する第４従動歯車（４８）が、そ
汎そ几枢着をれている。第４従動歯車（４８）の下面に
は余歯車（４９）が形成きれ、その下方には、第５ピニ
オ／ｆ５１）が連設ツ汎ている。第５ピニオン（５１）
と噛合する第５従動歯車（５２）は、キー（５３）によ
り回り止めさ１．て、前記ドライブスリ−ブ（１３）に
数句けらｎでいる。

ドライブスリーブ（１３）に螺合さｎて第５従動歯車（
５２）　ｋロックしているナンド（５４）は、その側面
に螺入芒′ｎた小ねじ（５５）により緩み止めざ汎でい
る。

前記ランク（４３）にはビニオン（５６）が噛合してお
り、ビニオン（５６）の基部（５６ｂ）は、本体（１２
）に枢着埒几でいる。基部（５６ａ）の端部に設けらｎ
た軸（５６ｂ）Ｋは、弁開閉の手動時に用いらｆる解除
用のつ捷み◎７）が取付けらｆている。

第４図および第２図において、第４従勤歯車（４８）と
一体の傘歯車（４９）の近傍には、１駆動用の傘歯車（
５８）が対向している。傘歯車＋５８＋　ｋ内端に設け
ら扛た１駆動軸（慢は、第２図に示すように、本体（１
２）に設けら几だケーンング（６１）およびこ汎を固着
式汎だ蓋（６２）に、摺動自在に枢着キ九ている。

駆動軸（５９）は、各端をケーンング（６１）および駆
動軸（５９）に係止さｎたスナップリング（６ろ）に、
それぞれ圧接するようにして駆動軸（５９）に巻装さ扛
た圧縮はね（６４）の弾力によって、外方に付勢Ｉｎて
いる。

駆動軸（５９）の外端には、手動用の・・ンドル（６５
）が固着てｎており、スナップリング（６ろ）が第２図
に示すように蓋（６２）に圧接しているときには、傘歯
車（５８）は、第２図の実線で示す位置にあって、他、
刀の傘歯車（４９）には噛合していない状態にある。

第４図において、第４従動歯車（４８）に噛合している
遊び歯車（６６）は、支持板（１５Ｊ（３９１に各端を
枢着σｎている第３支軸（６７）に枢着され、かつ、第
ろ支軸（６７）に嵌合を１した管（６８）（６９）によ
り、高さ位置を保持さ几ている。

遊び歯車（６６）には、従動軸（７１）の下端に設けら
れたビニオン（７２）が噛合している。従動軸（７１）
の各端部は、軸受（７３Ｘ７４）ケ介して、支持板ｆ１
．５）（３９）にそｎぞオ′シ枢着１．ｕている。

従動軸（７１）に、同心的に穿設をｆだ孔（７５）内に
は、リミットスイッチ装置（７６）の軸（７７）が嵌合
しており、Ｅ咄（７７）の下ｊ１“ＭＫ横向きに田植ざ
ｎたピノ（７８）は、従動１１ｕｌ＋　（７１）の管状
部に縦向きに穿設をれた長孔（７９）を貫通している。

孔（７５）内には、軸（７７）が」二方に１１勢する圧
縮はね（８１）が内装さ７している。

上記ＪＪ　ミツトスイッチ装置（７６）は、外部操作に
より弁体の開度全設定するものであって、弁体が設定値
に達したときに、モータ（１，９）に対する通電を停止
して、弁開閉装置ｕ、＋３の作動全停止させるものであ
る。

第６図において、トルクスイッチ装置（３２）の軸（３
３）および検出用ビニオン（３１）は、ｌ・゛ライスリ
ーブ（１３）に負荷さｎる［・ルクが適正な値であると
きは、第２図に示すように、その基準線（８２）が、セ
クターギヤ（２９ａ）の中央に対峠した中立位置、すな
わちモ〜り軸（２Ｉ）と軸（３３）を結ぶ線上にある。

検出用ビニオン（３１）が、後述の作用により、正逆い
ずれかに回動する場合において、トルクスイッチ装置（
３２）内に設けらｎた１対のはね機構（図示略）の作用
によって、回動量に比例して増大する抵抗が負荷き九る
ようになっている。

この抵抗に打ち克って、成る限界値寸で検出用ピニオン
（３１）が回動すると、ｌ・ルクスインチ装置（３２）
内のスイッチ（図示略）が働いて、モータ０９）の回転
を停止歌せるよう（（なっている。検出用ピニオン（３
１）に作用する上記の抵抗は、オ投レータによる操作に
よって適宜の値に設定することができるようになってい
る。

このように構成きれた機構において、モータ０９）に通
電して、モータ軸（２υを第２図において時計方向に正
転でぜると、これに連動する各歯車は、実線の矢印で示
す正転および破線の矢印で示す逆転力向に、そｎそ扛回
動する。

第５従動歯車（５２）が逆転することにより、これ七一
体のステムナツト１１６）が同方向に回転する。ステム
ナソｌ−＋１６１に螺合している弁棒（１８）のねじ部
（１８ａ）金、左ねじに形成しておけば、ステムナラｌ
−（１６＋の逆転により、弁棒（１８）が上昇して、弁
（２）の弁体を開いていく。

こ■とは逆に、モータ軸＋２１）　ｆｆｉ、第６図にお
いて矢印と反対の向きに逆転させると、弁体（１８）は
下降していって、弁体は閉じる向きに下降する。

第４図において、モータ軸（２υの回転は、遊び歯車（
６６）全弁して、リミットスイッチ装置（７６）の軸（
７７）に伝達される。リミットスイッチ装置（７６）に
は、弁体の昇降による弁（２）の開日計が予じめ設定−
ｒａｎでおり、軸（７７）がこの設定値に対応する分た
け回動すると、リミットスイッチ装置（７６）内のスイ
ッチが働いて、モータ（１９１に対する通電が停止さｎ
る。

弁（２）の開閉ケ手動で行う時には、第６図を右方から
見た状態で、つ寸み（５７）を時計方向に回動する。こ
の回動によりラック（４３１が下降し７、これと一体の
第ろ従動歯車（３５）が第６ピニオン（３４）から外ノ
′シて、ドライブスリーブ０３）とモータ０９）との連
係が断た几る。

この状態において、第２図に示すハンドル（６５）を押
込んで、傘歯車（５８）ｋ鎖線で示す位置に進出させる
ことにより、傘歯車（５８）は、第６図に示すように、
傘歯車（４９）に噛合する。ハンドル（６５）’ｔ、逆
転せたけ正転することにより、弁棒（１８）は、上昇捷
たは下降［７て弁（２）の開閉を行う。

弁（２）ヲ流ｆＬる流体に、何らから異物が侵入した場
合には、こｎが弁＋２１内の可動部に付着して、弁棒（
１８］の回転作用に支障を来たす。すなわち、弁棒ｔ１
８＋’を回転きせるための負荷トルクが過大になり、遂
にけ、モータ（１９１の通電状態の下で、弁棒（１８）
が回転を停止したりする。

このような事態が生じたときには、モータ（１９１への
通ｔ’を停止して、モータ０９）の過負荷］・ルクによ
る焼損を防止する必要かある。

第６図において、弁（２）内の異常により、弁棒（１８
）全回転するための負荷トルクが過大になったとき、す
なわち、第２従動歯車（２ηを回動させ難くなったとき
に、モータ軸（２１）の駆動力により、第２ピニオン（
２６）は反時計方向に自転しながら、第２従動歯車（潤
の周面に沿って、反時計方向に公転する。

第２ピニオン（２６）と一体の渠１従動歯車（２４）は
、第１ビニオフｔ２３＋の周りを反時計方向に公転し、
これらの共通の軸１２５）は、第２図の破線で示すよう
に、モータ軸（２１）および第１支軸（２８）の周りに
反時計方向に公転する。

軸（２５）は、可動腕（２９）に支持を几ているので、
軸（２５）の上記の反時旧の公転により、可動腕（２９
）のセクターギヤ（２９ａ）が第２図において破線の矢
印で示す同きに逆転して、検出用ピニオン＋３１１に第
２図において時ａ１一方向に回動させる。

検出用ピニオン（３１）には、前述［７たように、その
中立位置からの回動量に比例して増大する抵抗が負荷芒
７シており、可動腕（２９）は、この抵抗に均り合う状
態−１−ｃ、検出用ピニオン（３１）ｋ回動量せて停止
する。

弁棒（１８］の過大負荷トルクが、成る一定値以」二に
なって、検出用ピニオン（３１）が成る限界量だけ回動
すると、トルクスイッチ装置（３２）内のスイッチ（同
示略）が働いて、モータ（１９）への通電分停止するよ
うになっている。

上記のトルク検出作用は、モータ軸（２ｊ）が第２図に
おいて正転し、弁棒ｔ＋８１”ｋ上昇きせる場合につい
て述べたが、モータ軸（２１）が逆転しているときの過
負荷トルク発生時においても、同様にＵ７て、第１従動
歯車（２１）および第２ピニオン（２６）が時計方向に
公転り、、これにより、検出用ピニオン（３１）が、第
２図において反時割方向て逆転し７て、過負荷トルク量
を検出し７、成る設定値以上になった場合には、モータ
０９）−＼の通電が停止さノ′１．る。

本発明によ７１．ば、モータとドライブスリーブ間に設
けら几る減速機機（２力を、」二記のように、複数段の
平歯車で構成し７、その一部をなす第１従勤歯車および
第２ピニオンを遊星歯車として用いることにより、ドラ
イブスリーブに過負荷トルクが生じたときのトルク量ケ
容易に検出することができる。

そして、本発明のトルク検出機構においては、弁体およ
びドライブスリーブに対し、モータ、トルクスイッチ装
置およびリミットスイッチ装置等の諸機能部品の軸心を
、平行状態にしであるので、ドライブスリーブの周りに
上記諸機能部品を効率よく配設することができ、かつ、
従来のトルク検出機構に用いられていた、比較的長尺で
ドライブスリーブに直交するウオーム軸が排除されてい
るので、ｌ・ルク検出機構の全体の嵩をコンパクトに収
めることできる。また、本発明によれば、減速機として
ウオーム機構を用いていないので、動力の伝達効率が向
上して駆動用のモータ容量を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の弁開閉装置例き弁の一例を示す斜視図
。 第２図は、本発明の一実施例を示す弁開閉装置のトルク
検出機構の平面図、 第６図は、第２図におけるＡ−Ａ線縦断面図、第４図は
、第２図におけるＢ−Ｂ線縦断面図である。 （１）弁開閉装置　　　　（２）弁 （３）モータ　　　　　　　ＯＩ）弁開閉装置（１２１
本体　　　　　　　　（１３）ドライブスリーブ旧）軸
受　　　　　　　（１５）支持板ｔ１６）ステムナツト
　　　　ｕ７）ロックナツト（１８）弁棒　　　　　　
　　０９）モータ（２υモータ軸　　　　　（２２）減
速機構（２３）第１ピニオン　　　（２）第１従動爾屯
（２５）回転軸　　　　　　（２６）第２にオン（２７
）第２従動歯屯　　　＋、７８）第１支軸１２９）可動
腕　　　　　　（２９ａ　）セクターギヤ（３１）検出
ピニオン　　　（３カトルクスイツチ装置＋３３）　ｌ
１ｉｌｌｌ　　　　　　　　　（３４）第６にオン（３
５）第６従動歯車　　　（３６）第２支軸（：弱軸受　
　　　　　　（３９）支持板（４υ軸受　　　　　　　
（４２）支柱、４３）ラック　　　　　　　（４４）第
４ピニオン（４５）ホス　　　　　　　（４６）圧縮ば
ねＬ１１７）カラー　　　　　　（４８）従動歯車（４
９）傘歯屯　　　　　　（５υ第５ピニオン（５２）第
５従動歯車　　　（５３）キー（５４）ナツト　　　　
　　　（５５）小ねじ（５６）ピニオン　　　　　位つ
まみ （５８１傘歯車　　　　　　（５９）駆動軸＋６１）ケ
ーシング　　　　（６２）蓋（６３）スナップリング　
　（［ｉ４）圧縮ばね（６６）遊び歯車　　　　　（６
７）第６支軸ｔＵ８）ｔ６９）管　　　　　　　（７１
）従動軸（７２）ピニオン　　　　（７３）（７４）軸
受（７５）孔　　　　　　　　（７６）リミットスイッ
チ装置（７７）軸　　　　　　　　（７８）ピン（７９
）長孔　　　　　　（８１）圧縮ばね（８２）基準線 手続補正書（自発） 昭和５８年６月σθ日 特許庁長官　若杉和夫殿 １　事件の表示 昭和５８年　特　許願第８８１９４号 ２　発明の名称　弁開閉装置のトルク検出機構３　補正
をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　所 氏　名（名称）　　日本ギア工業株式会社４、代理人 ５　補正ｉ＋ｐ　”ｉｌの日１１　自ど邑　　　　　　
　　　　　　　　　（（也１名）６　補正により増加す
る発明の数

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弁体を下端に有する弁棒の上端と螺合さ１１、正逆転時
   に弁棒を上下動させて弁体の開閉を行うドライジス１ノ
   ーブと、このドライブスリーブと平行をなす、正逆転可
   能なモータ軸との間に設けられ、複数段の平歯車対によ
   り、モータの回転をドライブスリーブに伝達する減速機
   構と分有する弁開閉装置において、 」二記モータ軸に取付けた第１ピニオンに噛合する第２
   従動歯車、およ０・、モータ軸と同心の第１支軸に数句
   けた第２従動歯車に噛合して、これ全駆動する第２ピニ
   オンが、それぞ扛上下端に固着芒扛ている回転軸と、こ
   の回転軸が枢着妬扛、基部が上記第１支軸に枢着−ｇｔ
   するとともに、外周にセクターギヤ紫有する可動腕と、
   セクターギヤに噛合する検出ピニオンの回動により、前
   記弁棒に作用する過負荷ｌ・ルクを検出するトルクスイ
   ツナとからなる弁開閉装置のトルク検出機構。