JP3645225B2 - Valve drive actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,バタフライ弁,ボール弁等のバルブを駆動するための電動アクチュエータであって,特に上記バルブのバルブ開度を全開或いは全閉のまま保持する開度保持手段を具備するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
バタフライ弁やボール弁の如く,弁体(バルブ)が90度回転(クウォータターン)することによって接続された管路の開閉を行うための回転弁を電動で駆動する場合には,電動アクチュエータが広く用いられる。
一般的な上記電動アクチュエータは,略90度の範囲で軸芯廻りに回動し,接続されるバルブを開閉する出力軸と,複数の平歯車その他を組み合わせて構成される減速機構を介して上記出力軸を回転駆動する電動機とを具備して概略構成される。
これにより,上記電動アクチュエータは,上記電動機を任意に制御することによって上記出力軸の回転角度を制御することが可能となり,ひいては該出力軸に接続されるバルブの開閉を任意に制御することができる。
更には,上記減速機構を設けることによって,上記電動機の回転駆動力を,より効率的に上記出力軸に対して伝達可能となり,該電動機の小型化や消費電力の抑制等の効果を奏する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来公知の電動アクチュエータでは,上記電動機に駆動電圧が印加されていない状態で,上記出力軸に接続されるバルブに対して,管路内の流体圧の変動その他何らかの作用が働いた場合,その作用によって上記出力軸が回転され,バルブのバルブ開度を全開,或いは全閉のまま保持することができない。
そのため,上記従来公知の電動アクチュエータにおいては,上記電動機の駆動トルクがない場合にも,上記出力軸に接続される上記バルブのバルブ開度を全開或いは全閉のまま保持する開度保持手段を具備したものが開発されている。
例えば,上記出力軸の回転を規制する電磁ブレーキを備えたものや,上記減速機構としてウォームギアを備え,該ウォームギアのセルフロックを利用するものである。ここで,上記セルフロックとは,ウォームギアの構造上の特徴であって,ウォームギアのウォームの進み角を所定の角度以下とすれば,ウォームホイール(出力軸)側からの入力によるウォーム(入力軸)側の回転を防止できるというものである。
上記従来公知の電動アクチュエータでは,このような機構を新たに追加することによって,上記電動機に駆動電圧が印加されていない場合にも,上記出力軸の不要な回転を防止し,バルブのバルブ開度を全開,或いは全閉のまま保持することを可能としている。
しかしながら,前者の場合には,上記電磁ブレーキを追加することによる制御回路の煩雑化,或いは装置の大型化,更には製造コストの増大を避けることができない。また,該電磁ブレーキは,高摩擦力を有するブレーキ面を上記出力軸に圧接させることにより制動力を発生するものであるため,適正な制動力を得るためには,特別な技能を有する作業者による定期的なメンテナンス作業が必要となる。例えば,メンテナンス作業を怠り,制動力が過大に設定された場合には,アクチュエータの駆動トルク不足を招き,更には,上記電動機に駆動電圧が印加された後にも電磁ブレーキが解除されない場合には,上記電動機の過熱,或いは焼損の恐れがある。このような事態を避けるためにも,定期的なメンテナンス作業は不可欠であり,それによるメンテナンス費用の増大を避けることができない。
また,後者の場合には,ウォームギアのウォームの進み角を所定の角度以下としたことによるウォームギアの出力効率の低下(一般的に30〜40%程度まで低下する)が問題となる。即ち,バルブを開閉するために必要な所定の駆動トルクを得るためには,平歯車のみにより構成された減速機を用いる場合に較べ,ウォームギアでの損失分を補うために,より大きな駆動トルクを発生し得る電動機が必要となる。その結果として,製造コスト,或いは使用電力の増大,及び装置の大型化を避けることができない。
そこで,本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,上記電動機に駆動電圧が印加されていない場合に,バルブのバルブ開度を所定の開度に保持する開度保持手段を具備してなるバルブ駆動用アクチュエータにおいて,コストの押し上げ,或いは装置の大型化を招くことのない開度保持手段を設けたバルブ駆動用アクチュエータを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は,略90度の範囲で軸芯廻りの両方向に回転し,接続されるバルブを開閉する出力軸と,該出力軸を上記両方向に回転駆動する電動機と,該電動機の駆動トルクがない場合にも,上記出力軸に接続される上記バルブのバルブ開度を全開或いは全閉のまま保持する開度保持手段と,上記バルブ開度が全開或いは全閉状態であることの各々を検知する全開全閉検知手段と,上記全開全閉検知手段により上記バルブ開度の全開或いは全閉状態であることが検知された場合に上記電動機に対する駆動電力の供給を遮断する制御手段と,を具備してなるバルブ駆動用アクチュエータであって,上記開度保持手段が,上記出力軸の周面上における任意の位置に形成され,上記出力軸と共に回転する第1の係合部と,該第1の係合部の側方に,上記出力軸に対して不動に設けられる第2の係合部と,上記第1の係合部と上記第2の係合部とを連結すると共に,上記バルブのバルブ開度が全開である場合には,該バルブを開する方向に上記第1の係合部を付勢し,上記バルブのバルブ開度が全閉である場合には,上記バルブを閉する方向に上記第1の係合部を付勢してなる弾性部材と,を具備してなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成される。
このように構成することによって,上記出力軸に接続される上記弾性部材の弾性力によって上記バルブのバルブ開度を所定の開度で保持するという,従来の構成に基づいた簡略な構成によって,上記開度保持手段を実現可能であり,電磁ブレーキ,或いはウォームギア等を新たに追加する場合と比較して,製造コストの押し上げや,装置の大型化を避けることができ,日常的なメンテナンス作業も不要となる。
更には,ウォームギアを不要とすることにより,ウォームギアを追加する場合には不可避な問題である伝達効率の低下を避けることが可能となり,ウォームギアを追加する場合に較べて上記電動機の容量を小型化可能となり,装置の小型化,消費電力の抑制に寄与し得る。
【0005】
ここで,上記第1の係合部の回転範囲内における所定の位置で,該第1の係合部と上記第2の係合部とを連結する上記弾性部材がデッドポイントを越えるように,上記第2の係合部を設けると良い。
これにより,上記弾性部材が上記出力軸を付勢する方向を,上記デッドポイントを境界として切り替えることが可能となる。即ち,上記弾性部材の弾性力によって,上記バルブのバルブ開度が全開である場合には,該バルブを開する方向に上記第1の係合部を付勢し,上記バルブのバルブ開度が全閉である場合には,上記バルブを閉する方向に上記第1の係合部を付勢することができる。
例えば,上記第2の係合部を設ける位置としては,上記弾性部材がデッドポイントを越える上記第1の係合部の回転範囲内における所定の位置が,該回転範囲における略中心の位置であることが考えられる。
これにより,上記出力軸を,上記バルブのバルブ開度が開する方向に付勢する付勢力と,上記バルブのバルブ開度が閉する方向に付勢する付勢力とを,逆方向で同量とすることが可能となり,上記バルブの全開,全閉に拘わらず所定の付勢力によってバルブ開度を保持することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態及び実施例について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態及び実施例は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものでない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータAの概略構成を示す図,図2はバルブが全閉である場合のバルブ駆動用アクチュエータAの平面図,図3はバルブが全開である場合のバルブ駆動用アクチュエータAの平面図である。
【0007】
本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータAは,図1に示すように,略90度の範囲で軸芯Z廻りに回動し,接続される不図示であるバルブを開閉する出力軸6と,該出力軸6を回転駆動する駆動トルクを付与し,減速用ギヤヘッド2を備えるモータ(電動機の一例に相当)1と,該モータ1の出力端であるモータ軸4に設けられるモータギヤ3と,該モータギヤ3と噛み合うように上記出力軸6に設けられる平歯車5と,上記出力軸6の所定の位置に設けられ,該出力軸と共に回転するドック9a,9bと,該ドック9a,9bに応じた位置に設けられ,該ドック9a,9bの回転位置に応じて作動し,バルブの全開或いは全閉を検知するリミットスイッチ10a,10bと,上記出力軸6に該出力軸6の半径方向に形成されたアーム11の端部近傍に設けられ,上記出力軸6と共に回転する保持ピン(第1の係合部の一例に該当)12と,該保持ピン12の側方に上記出力軸6に対して不動に設けられるバネ支持スタット(第2の係合部の一例に該当)13と,上記保持ピン12と上記バネ支持スタット13とを連結する付勢バネ(弾性部材の一例に該当)14とを具備して概略構成される。尚,上記バルブ駆動用アクチュエータAにおける開度保持手段は,上記保持ピン12と,上記バネ支持スタット13と,上記付勢バネ14とを含むものである。
【0008】
次に,上記バルブ駆動用アクチュエータAの動作の詳細について説明する。
先ず,外部からの指令によって任意に制御される上記モータ1の駆動トルクは,上記減速用ギヤヘッド2により減速された後,モータ軸4に設けられるモータギヤ3を回転させる。次に,該モータギヤ3の駆動トルクは,該モータギヤ3に噛み合うように設けられる平歯車5に伝達され,平歯車5を備え,軸芯Z廻りに回動可能に設けられた上記出力軸6を回転させる。
これにより,上記モータ1の回転(駆動トルク)を制御することによって,上記出力軸6に接続されるバルブの回転角度を制御することが可能となり,ひいては該バルブが接続される管路を任意に開閉できる。
ここで,上記出力軸6が回転され,バルブ開度の全開(全閉)に応じた位置まで回転されたとすると,該出力軸6に設けられ,該出力軸6と共に回転するドック9a(9b)が,全開(全閉)に応じたリミットスイッチ10a(10b)を作動させ,バルブ開度が全開(全閉)まで動作したことを検知する。尚,上記ドック9a(9b),及び前記リミットスイッチ10a(10b)が全開全閉検知手段の一例である。
ここで,上記リミットスイッチ10a,或いは10bの各接点を,上記モータ1を駆動する不図示である制御回路(制御手段の一例)への入力信号とすれば,バルブ開度が全開或いは全閉となったことを条件として上記モータ1への駆動電圧を遮断する回路を構成することが可能となり,上記モータ1に対して無用に電圧が印加されることを防止でき,消費電力の抑制,或いは上記モータ1の過負荷,或いは過熱等を未然に防ぐことができる。
上述説明したような,電動機を用いた回転弁のバルブ駆動用アクチュエータの動作或いは制御手法は,従来公知のものである。
【0009】
本発明の実施の形態に係る上記バルブ駆動用アクチュエータAは,開度保持手段の一例として,上記保持ピン12と,上記バネ支持スタット13と,上記付勢バネ14とを更に具備することを特徴点とする。
そこで,図2,或いは図3を用いて上記回動保持手段の各部の動作の詳細について説明する。
(全閉保持)
先ず,上記開度保持手段によってバルブ開度を,全閉保持する動作を考える。ここでは,バルブ開度を全閉のまま保持している上記バルブ駆動用アクチュエータAの平面図であって,図1に示す該バルブ駆動用アクチュエータAにおけるY矢視の断面を示す図2を用いて説明する。
ここで,上記保持ピン12は,上記出力軸6の周面上における任意の位置に該出力軸6の半径方向に形成されたアーム11の端部近傍に設けられ,該出力軸6と共に回動可能である。
また,上記バネ支持スタット13は,上記保持ピン12の側方に設けられ,上記出力軸6に対して不動である。
そこで,上記保持ピン12と,上記バネ支持スタット13とを付勢力F1(図中には矢印で示す)を発生する上記付勢バネ14で連結することによって,上記出力軸6が,バルブを閉する方向への付勢トルクFc(図中には矢印で示す)により付勢される。
これにより,上記モータ1への印加電圧がない場合にも上記付勢トルクFcによって,上記出力軸6に接続されるバルブ開度を全閉のまま保持し得る。
(全開保持)
次に,上記開度保持手段によってバルブ開度を,全開保持する動作について考える。
ここでは,バルブ開度を全開のまま保持している上記バルブ駆動用アクチュエータAの平面図であって,図1に示す該バルブ駆動用アクチュエータAにおけるY矢視の断面を示す図3を用いて説明する。
ここで,図3は,図2の状態であった上記バルブ駆動用アクチュエータAから上記出力軸6が反時計回りに略90度回転した状態を示すものである。
即ち,上述した全閉保持の場合と同様,付勢力F2(図中には矢印で示す)を発生する上記付勢バネ14の作用により,上記出力軸6は,バルブを開する方向への付勢トルク(図中には矢印Foで示す)により付勢される。
従って,上記モータ1への印加電圧がない場合にも上記付勢トルクFoによって,上記出力軸6に接続されるバルブ開度を全開のまま保持し得る。
ここで,上記バネ支持スタット13を設ける位置は,上記保持ピン12が,該保持ピン12の回転軌跡を示す円弧B上における所定の位置(図中ではDで示す)まで回転したときに,上記弾性部材14のデッドポイントを越えるような位置とすれば良い。
これにより,上記出力軸6が上記弾性部材14によって付勢される方向を,上記デッドポイントDを境界として切り替えることが可能となり,上記出力軸6は,バルブが全開である場合には付勢トルクFoの向きに付勢され,バルブが全閉である場合には付勢トルクFcの向きに付勢されることとなり,該出力軸6に接続されるバルブを全開,或いは全閉のまま保持し得る。
上記バルブ駆動用アクチュエータAでは,上記付勢バネ14がデッドポイントを越える位置Dを,上記保持ピン12の回転軌跡を示す円弧Bにおける略中心の位置としている。
これにより,上記付勢バネ14の付勢力によって発生する上記付勢トルクFcとFoとを逆方向且つ同量とすることが可能となり,バルブの全開,全閉に拘わらず所定(同一)の付勢トルク(Fo=Fc)によってバルブ開度を保持することができる。
一方,バルブを全開のまま保持するために必要な付勢トルクと,バルブを全閉のまま保持するために必要な付勢トルクとが異なる場合には,上記出力軸6を,バルブの全開,全閉に応じて異なる付勢トルクによって付勢する必要がある。
その場合には,上記バネ支持スタット13を設ける位置を変化させ,上記付勢バネ14がデッドポイントを越える位置Dを任意に調整することによって,バルブを開する方向に付勢する付勢トルクFoと,バルブを閉する方向に付勢する付勢トルクFcとの比率を任意に調整可能であり,バルブの全開,全閉毎の好適な付勢トルク(Fo≠Fc)によってバルブ開度を保持することができる。
また,バルブ開度を全閉(全開)のまま保持するために必要な付勢トルクは,バルブを通常使用時において全閉(全開)状態から開操作(閉操作)するために必要な駆動トルクに対して過小であることが知られている。
そのため,上記バルブ駆動用アクチュエータAにおいて,上記付勢トルクFc(Fo)によってバルブ開度を全閉(全開)のまま保持している場合にも,通常使用時におけるバルブの開操作(閉操作)を阻害することはない。
ここで,上記付勢トルクFc(Fo)を調整する方法としては,上記付勢バネ14の付勢力F1(F2)を変更する,或いは上記保持ピン12と上記バネ支持スタット13間の距離とを調整することにより,任意且つ容易に実施することが可能である。
【0010】
【実施例】
上述説明した,本発明の実施の形態に係る上記バルブ駆動用アクチュエータAでは,上記付勢バネ14で発生する付勢力が引力である場合について説明している。
しかしながら,上記付勢バネ14で発生する付勢力は引力に限定されることはなく,斥力を発生する弾性部材14’を有するバルブ駆動用アクチュエータであっても良い。
その場合には,上記バネ支持スタット13を,図2に示す直線Xに対して線対称な位置に設けることにより,上記バルブ駆動用アクチュエータAと同様な効果を奏することが可能であることは理解に易しい。
【0011】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明は,略90度の範囲で軸芯廻りの両方向に回転し,接続されるバルブを開閉する出力軸と,該出力軸を上記両方向に回転駆動する電動機と,該電動機の駆動トルクがない場合にも,上記出力軸に接続される上記バルブのバルブ開度を全開或いは全閉のまま保持する開度保持手段と,上記バルブ開度が全開或いは全閉状態であることの各々を検知する全開全閉検知手段と,上記全開全閉検知手段により上記バルブ開度の全開或いは全閉状態であることが検知された場合に上記電動機に対する駆動電力の供給を遮断する制御手段と,を具備してなるバルブ駆動用アクチュエータであって,上記開度保持手段が,上記出力軸の周面上における任意の位置に形成され,上記出力軸と共に回転する第1の係合部と,該第1の係合部の側方に,上記出力軸に対して不動に設けられる第2の係合部と,上記第1の係合部と上記第2の係合部とを連結すると共に,上記バルブのバルブ開度が全開である場合には,該バルブを開する方向に上記第1の係合部を付勢し,上記バルブのバルブ開度が全閉である場合には,上記バルブを閉する方向に上記第1の係合部を付勢してなる弾性部材と,を具備してなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータとして構成される。
このように構成することによって,上記出力軸に接続される上記弾性部材の弾性力によって上記バルブのバルブ開度を所定の開度で保持するという,従来の構成に基づいた簡略な構成によって,上記開度保持手段を実現可能であり,電磁ブレーキ,或いはウォームギア等を新たに追加する場合と比較して,製造コストの押し上げや,装置の大型化を避けることができ,日常的なメンテナンス作業も不要となる。
更には,ウォームギアを不要とすることにより,ウォームギアを追加する場合には不可避な問題である伝達効率の低下を避けることが可能となり,ウォームギアを追加する場合に較べて上記電動機の容量を小型化可能となり,装置の小型化,消費電力の抑制に寄与し得る。
【0012】
ここで,上記第1の係合部の回転範囲内における所定の位置で,該第1の係合部と上記第2の係合部とを連結する上記弾性部材がデッドポイントを越えるように,上記第2の係合部を設けると良い。
これにより,上記弾性部材が上記出力軸を付勢する方向を,上記デッドポイントを境界として切り替えることが可能となる。即ち,上記弾性部材の弾性力によって,上記バルブのバルブ開度が全開である場合には,該バルブを開する方向に上記第1の係合部を付勢し,上記バルブのバルブ開度が全閉である場合には,上記バルブを閉する方向に上記第1の係合部を付勢することができる。
例えば,上記第2の係合部を設ける位置としては,上記弾性部材がデッドポイントを越える上記第1の係合部の回転範囲内における所定の位置が,該回転範囲における略中心の位置であることが考えられる。
これにより,上記出力軸を,上記バルブのバルブ開度が開する方向に付勢する付勢力と,上記バルブのバルブ開度が閉する方向に付勢する付勢力とを,逆方向で同量とすることが可能となり,上記バルブの全開,全閉に拘わらず所定の付勢力によってバルブ開度を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るバルブ駆動用アクチュエータAの概略構成を示す図。
【図2】 バルブが全閉である場合のバルブ駆動用アクチュエータAの平面図。
【図3】 バルブが全開である場合のバルブ駆動用アクチュエータAの平面図。
【符号の説明】
A …バルブ駆動用アクチュエータ
1 …モータ
2 …減速用ギヤヘッド
3 …モータギヤ
4 …モータ軸
5 …平歯車
6 …出力軸
9a,b …ドック
10a,b …リミットスイッチ
11 …アーム
12 …保持ピン
13 …バネ支持スタット
14 …付勢バネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric actuator for driving a valve such as a butterfly valve or a ball valve, and more particularly to an actuator provided with opening degree holding means for holding the valve opening degree of the valve while being fully opened or fully closed.
[0002]
[Prior art]
When a rotary valve for opening and closing a pipe line connected by rotating a valve body (valve) 90 degrees (quarter turn), such as a butterfly valve and a ball valve, is electrically driven, an electric actuator is widely used. Used.
The above-mentioned general electric actuator rotates about an axis within a range of approximately 90 degrees, and is connected via an output shaft that opens and closes a connected valve and a reduction mechanism configured by combining a plurality of spur gears and the like. And an electric motor that rotationally drives the output shaft.
As a result, the electric actuator can control the rotation angle of the output shaft by arbitrarily controlling the electric motor, and thus can arbitrarily control the opening and closing of the valve connected to the output shaft. .
Furthermore, by providing the speed reduction mechanism, the rotational driving force of the electric motor can be more efficiently transmitted to the output shaft, and effects such as miniaturization of the electric motor and suppression of power consumption can be achieved.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventionally known electric actuator, when a drive voltage is not applied to the electric motor, when a fluid pressure fluctuation in the pipe line or some other action acts on the valve connected to the output shaft. As a result, the output shaft is rotated, and the valve opening of the valve cannot be kept fully open or fully closed.
Therefore, the conventionally known electric actuator includes an opening holding means for holding the valve opening of the valve connected to the output shaft fully open or fully closed even when there is no driving torque of the motor. What has been developed.
For example, an electromagnetic brake that restricts the rotation of the output shaft is provided, or a worm gear is provided as the speed reduction mechanism, and self-locking of the worm gear is used. Here, the self-locking is a structural feature of the worm gear. If the worm advance angle of the worm gear is set to a predetermined angle or less, the worm (input shaft) is input from the worm wheel (output shaft) side. The rotation of the side can be prevented.
In the above-described conventionally known electric actuator, such a mechanism is newly added to prevent unnecessary rotation of the output shaft even when a drive voltage is not applied to the electric motor, and the valve opening degree of the valve. Can be held fully open or fully closed.
However, in the former case, it is unavoidable that the control circuit is complicated by adding the electromagnetic brake, or that the size of the apparatus is increased and the manufacturing cost is increased. In addition, the electromagnetic brake generates a braking force by pressing a brake surface having a high frictional force against the output shaft. Therefore, in order to obtain an appropriate braking force, an operator having a special skill is required. Regular maintenance work is required. For example, if the maintenance work is neglected and the braking force is set excessively, the actuator driving torque will be insufficient, and if the electromagnetic brake is not released even after the driving voltage is applied to the motor, There is a risk of overheating or burning of the motor. In order to avoid such a situation, regular maintenance work is indispensable, and an increase in maintenance costs due to the maintenance work cannot be avoided.
In the latter case, there is a problem that the output efficiency of the worm gear is lowered (generally reduced to about 30 to 40%) due to the worm lead angle of the worm gear being set to a predetermined angle or less. In other words, in order to obtain a predetermined driving torque necessary for opening and closing the valve, a larger driving torque is used to compensate for the loss in the worm gear than in the case of using a reduction gear composed only of a spur gear. An electric motor that can be generated is required. As a result, an increase in manufacturing cost or power consumption and an increase in size of the apparatus cannot be avoided.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to open the valve so that the valve opening degree of the valve is maintained at a predetermined opening degree when no driving voltage is applied to the electric motor. An object of the present invention is to provide a valve driving actuator provided with an opening degree holding means which does not increase the cost or increase the size of the apparatus.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises an output shaft that rotates in both directions around an axis within a range of approximately 90 degrees, opens and closes a connected valve, an electric motor that rotationally drives the output shaft in both directions , Even when there is no driving torque of the motor, the opening holding means for holding the valve opening of the valve connected to the output shaft in a fully open state or a fully closed state, and the valve opening degree in a fully open or fully closed state. A full open / close detection means for detecting each of the certain things, and the supply of drive power to the electric motor is cut off when the full open / close detection means detects that the valve opening is fully open or fully closed. and control means, a valve driving actuator comprising comprises a, the opening degree maintenance means is formed at an arbitrary position on the circumferential surface of the output shaft, the first engagement which rotates together with the output shaft And the part A second engaging portion provided immovably with respect to the output shaft, and the first engaging portion and the second engaging portion; When the valve opening of the valve is fully open, the first engaging portion is urged in the direction to open the valve, and when the valve opening of the valve is fully closed, the valve is closed. And an elastic member that urges the first engaging portion in a direction to be configured as a valve driving actuator.
With this configuration, the valve opening degree of the valve is held at a predetermined opening degree by the elastic force of the elastic member connected to the output shaft. Opening holding means can be realized, and compared to the case of newly adding an electromagnetic brake or worm gear, it is possible to avoid an increase in manufacturing cost and an increase in the size of the device, and no routine maintenance work is required. It becomes.
Furthermore, by eliminating the need for a worm gear, it is possible to avoid a reduction in transmission efficiency, which is an inevitable problem when a worm gear is added, and the capacity of the motor can be reduced compared to the case where a worm gear is added. Therefore, it can contribute to downsizing of the device and suppression of power consumption.
[0005]
Here, at a predetermined position within the rotation range of the first engaging portion, the elastic member that connects the first engaging portion and the second engaging portion exceeds the dead point. The second engagement portion may be provided.
As a result, the direction in which the elastic member urges the output shaft can be switched with the dead point as a boundary. That is, when the valve opening degree of the valve is fully opened by the elastic force of the elastic member, the first engagement portion is urged in the direction to open the valve, and the valve opening degree of the valve is reduced. When the valve is fully closed, the first engaging portion can be biased in the direction in which the valve is closed.
For example, as the position where the second engagement portion is provided, a predetermined position in the rotation range of the first engagement portion where the elastic member exceeds the dead point is a substantially central position in the rotation range. It is possible.
As a result, the urging force that urges the output shaft in the direction in which the valve opening degree of the valve is opened and the urging force that urges the output shaft in the direction in which the valve opening degree of the valve is closed are equal in the opposite direction. The valve opening degree can be maintained by a predetermined urging force regardless of whether the valve is fully opened or fully closed.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiments and examples are examples embodying the present invention, and are not of a nature that limits the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a valve drive actuator A according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the valve drive actuator A when the valve is fully closed, and FIG. FIG. 6 is a plan view of the valve drive actuator A when is fully open.
[0007]
As shown in FIG. 1, an actuator A for driving a valve according to an embodiment of the present invention rotates around an axis Z in a range of approximately 90 degrees and opens and closes a valve (not shown) to be connected. 6, a motor (provided as an example of an electric motor) 1 that applies a driving torque for rotating the
[0008]
Next, details of the operation of the valve driving actuator A will be described.
First, the driving torque of the
As a result, by controlling the rotation (drive torque) of the
Here, if the
Here, if each contact of the
The operation or control method of the valve driving actuator of the rotary valve using the electric motor as described above is conventionally known.
[0009]
The valve drive actuator A according to the embodiment of the present invention further includes the holding
The details of the operation of each part of the rotation holding means will be described with reference to FIG.
(Fully closed)
First, consider the operation of fully closing the valve opening by the opening holding means. Here, FIG. 2 is a plan view of the valve driving actuator A that holds the valve opening degree in a fully closed state, and FIG. 2 shows a cross-section of the valve driving actuator A shown in FIG. I will explain.
Here, the holding
The
Therefore, the
Thus, even when there is no voltage applied to the
(Fully open)
Next, consider the operation of keeping the valve opening fully open by the opening holding means.
Here, FIG. 3 is a plan view of the valve driving actuator A that keeps the valve opening degree fully opened, and FIG. 3 shows a cross-section of the valve driving actuator A shown in FIG. explain.
Here, FIG. 3 shows a state where the
That is, as in the case of the fully closed holding described above, the
Accordingly, even when there is no voltage applied to the
Here, the position where the
As a result, the direction in which the
In the valve driving actuator A, the position D at which the biasing
As a result, the urging torques Fc and Fo generated by the urging force of the urging
On the other hand, if the urging torque required to hold the valve fully open is different from the urging torque required to hold the valve fully closed, the
In that case, the position where the
The biasing torque required to keep the valve opening fully closed (fully open) is the drive torque required to open (close) the valve from the fully closed (fully open) state during normal use. Is known to be too small.
Therefore, in the valve driving actuator A, even when the valve opening degree is kept fully closed (fully opened) by the biasing torque Fc (Fo), the valve opening operation (closing operation) during normal use is performed. Will not be disturbed.
Here, as a method of adjusting the urging torque Fc (Fo), the urging force F1 (F2) of the urging
[0010]
【Example】
In the valve drive actuator A according to the embodiment of the present invention described above, the case where the biasing force generated by the biasing
However, the urging force generated by the urging
In that case, it is understood that the same effect as that of the valve driving actuator A can be obtained by providing the
[0011]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes an output shaft that rotates in both directions around an axis within a range of approximately 90 degrees, opens and closes a connected valve, an electric motor that rotationally drives the output shaft in both directions, Even when there is no driving torque of the electric motor, the opening holding means for holding the valve opening of the valve connected to the output shaft in a fully open or fully closed state, and the valve opening is in a fully open or fully closed state. Full open / close detection means for detecting each of the above, and control for cutting off the supply of drive power to the motor when the full open / close detection means detects that the valve opening is fully open or fully closed a valve driving actuator formed by and means, and the opening degree maintenance means is formed at an arbitrary position on the circumferential surface of the output shaft, a first engagement portion that rotates together with the output shaft And the first A second engaging portion provided immovably with respect to the output shaft, and the first engaging portion and the second engaging portion are connected to the side of the joint portion, and the valve of the valve When the opening is fully open, the first engaging portion is urged in the direction to open the valve, and when the valve opening of the valve is fully closed, the valve is closed. And an elastic member that biases the first engaging portion.
With this configuration, the valve opening degree of the valve is held at a predetermined opening degree by the elastic force of the elastic member connected to the output shaft. Opening holding means can be realized, and compared to the case of newly adding an electromagnetic brake or worm gear, it is possible to avoid an increase in manufacturing cost and an increase in the size of the device, and no routine maintenance work is required. It becomes.
Furthermore, by eliminating the need for a worm gear, it is possible to avoid a reduction in transmission efficiency, which is an inevitable problem when a worm gear is added, and the capacity of the motor can be reduced compared to the case where a worm gear is added. Therefore, it can contribute to downsizing of the device and suppression of power consumption.
[0012]
Here, at a predetermined position within the rotation range of the first engaging portion, the elastic member that connects the first engaging portion and the second engaging portion exceeds the dead point. The second engagement portion may be provided.
As a result, the direction in which the elastic member urges the output shaft can be switched with the dead point as a boundary. That is, when the valve opening degree of the valve is fully opened by the elastic force of the elastic member, the first engagement portion is urged in the direction to open the valve, and the valve opening degree of the valve is reduced. When the valve is fully closed, the first engaging portion can be biased in the direction in which the valve is closed.
For example, as the position where the second engagement portion is provided, a predetermined position in the rotation range of the first engagement portion where the elastic member exceeds the dead point is a substantially central position in the rotation range. It is possible.
As a result, the urging force that urges the output shaft in the direction in which the valve opening degree of the valve is opened and the urging force that urges the output shaft in the direction in which the valve opening degree of the valve is closed are equal in the opposite direction. The valve opening degree can be maintained by a predetermined urging force regardless of whether the valve is fully opened or fully closed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a valve driving actuator A according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the valve drive actuator A when the valve is fully closed.
FIG. 3 is a plan view of the valve drive actuator A when the valve is fully open.
[Explanation of symbols]
A ...
Claims (2)
上記開度保持手段が,上記出力軸の周面上における任意の位置に形成され,上記出力軸と共に回転する第1の係合部と,
該第1の係合部の側方に,上記出力軸に対して不動に設けられる第2の係合部と,
上記第1の係合部と上記第2の係合部とを連結すると共に,上記バルブのバルブ開度が全開である場合には,該バルブを開する方向に上記第1の係合部を付勢し,上記バルブのバルブ開度が全閉である場合には,上記バルブを閉する方向に上記第1の係合部を付勢してなる弾性部材と,
を具備してなることを特徴とするバルブ駆動用アクチュエータ。Even when there is no output torque that rotates in both directions around the axis in the range of approximately 90 degrees, opens and closes the connected valve, and rotates the output shaft in both directions, and there is no driving torque of the motor, Opening holding means for holding the valve opening of the valve connected to the output shaft in a fully open or fully closed state, and a fully open / closed detection for detecting whether the valve opening is in a fully open or fully closed state. And a control means for cutting off the supply of drive power to the motor when the fully open / closed detecting means detects that the valve opening is fully open or fully closed. a use actuator,
A first engaging portion that is formed at an arbitrary position on the peripheral surface of the output shaft and rotates together with the output shaft;
A second engagement portion provided immovably with respect to the output shaft on a side of the first engagement portion;
The first engagement portion is connected to the second engagement portion, and when the valve opening degree of the valve is fully open, the first engagement portion is moved in the direction to open the valve. And when the valve opening of the valve is fully closed, an elastic member configured to urge the first engagement portion in a direction to close the valve;
An actuator for driving a valve, comprising:
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