JPH0252150B2 - - Google Patents
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- JPH0252150B2 JPH0252150B2 JP56044348A JP4434881A JPH0252150B2 JP H0252150 B2 JPH0252150 B2 JP H0252150B2 JP 56044348 A JP56044348 A JP 56044348A JP 4434881 A JP4434881 A JP 4434881A JP H0252150 B2 JPH0252150 B2 JP H0252150B2
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- operating shaft
- operating
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、バルブを自動開閉させる場合等に使
用されるバルブ開閉用電動アクチユエータに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an electric actuator for opening and closing a valve, which is used for automatically opening and closing a valve.
[従来の技術]
従来、この種の電動アクチユエータとして、ハ
ウジング内に回転可能に保持された作動ナツト
と、この作動ナツトに螺合され前記ハウジングに
設けたスライドキー等により回転を禁止された出
力軸と、前記作動ナツトの外周に固設したウオー
ムホイールと、このウオームホイールに噛合され
たウオーム歯車と、このウオーム歯車を回転駆動
する電動機とを具備してなるものが知られてい
る。しかして、このものは、前記電動機の正逆回
転を前記ウオーム歯車およびウオームホイールを
介して作動ナツトに伝達し、この作動ナツトの正
逆回転により出力軸を軸心方向に螺合進退させ得
るようになつており、この出力軸によりバルブの
弁体を弁座に接離動作させ得るようにしてある。[Prior Art] Conventionally, this type of electric actuator has an operating nut rotatably held within a housing, and an output shaft that is screwed into the operating nut and whose rotation is prohibited by a slide key or the like provided in the housing. There is known a device comprising: a worm wheel fixed to the outer periphery of the actuating nut; a worm gear meshed with the worm wheel; and an electric motor that rotationally drives the worm gear. Therefore, the forward and reverse rotation of the electric motor is transmitted to the operating nut via the worm gear and the worm wheel, and the output shaft can be screwed back and forth in the axial direction by the forward and reverse rotation of the operating nut. The output shaft allows the valve body of the valve to move toward and away from the valve seat.
しかして、このようなアクチユエータを自動制
御により動作させる場合には、前記弁体の移動位
置を察知してその情報を制御装置にフイードバツ
クするための位置検出機構や、作動部分に発生す
る異常なトルク変動を察知して過負荷に備えるた
めのトルク検出機構を設けておくことが必要であ
る。位置検出機構は、前記作動ナツト等の回転を
取り出してカムを駆動し、このカムによりリミツ
トスイツチを切換えるようにしたものが一般的で
ある。一方、トルク検出機構は、ウオーム歯車
を、一定以上の負荷が作用した場合に軸心方向に
弾性偏位し得るように保持しておき、このウオー
ム歯車が軸心方向に偏位したのをリミツトスイツ
チにより検出し得るようになつている。 However, when operating such an actuator under automatic control, there is a need for a position detection mechanism to detect the movement position of the valve body and feed that information back to the control device, and to prevent abnormal torque generated in the operating part. It is necessary to provide a torque detection mechanism to detect fluctuations and prepare for overload. Generally, the position detection mechanism extracts the rotation of the actuating nut or the like to drive a cam, and the cam switches a limit switch. On the other hand, the torque detection mechanism holds the worm gear in such a way that it can elastically deflect in the axial direction when a load above a certain level is applied, and detects the axial deflection of the worm gear by using a limit switch. It has become possible to detect it by
ところで、この種の電動アクチユエータにおい
ては、停電や電動機の故障等に備えて、手動でも
出力軸を作動させることができるようにするため
の手動操作手段が不可欠である。従来、この種の
手動操作手段としては、前記ウオーム歯車の軸を
手動ハンドルにより回転させることができるよう
にしたものと、前記作動ナツトを手動ハンドルに
より回転させることができるようにしたものとが
ある。 Incidentally, in this type of electric actuator, a manual operation means is essential to enable the output shaft to be operated manually in case of a power outage, failure of the electric motor, or the like. Conventionally, this type of manual operating means includes one in which the shaft of the worm gear can be rotated by a manual handle, and one in which the operating nut can be rotated by a manual handle. .
[発明が解決しようとする課題]
ところが、ウオーム歯車の軸を手動操作する場
合には、その回転が大きく減速されて出力軸に伝
達されることになるため操作に時間を要する。負
荷の大きな大形のものについては致し方がないに
しても、負荷の比較的小さなアクチユエータにま
で、このような手段を採用すると手動操作がもど
かしくなり、その非能率性が問題になる。[Problems to be Solved by the Invention] However, when manually operating the shaft of the worm gear, the rotation thereof is significantly decelerated and transmitted to the output shaft, so it takes time to operate. Although there is no solution for large-sized actuators that have a large load, if such a method is adopted even for actuators that have a relatively small load, manual operation becomes frustrating and inefficiency becomes a problem.
一方、作動ナツトを手動操作により回転させる
ようにする場合には、構造が複雑化する。すなわ
ち、ウオームホイールとウオーム歯車との噛合部
分はセルフロツク機能を有するため、そのままで
は作動ナツト側に操作力を付与してもその作動ナ
ツトを回転させることはできない。そのため、ウ
オーム歯車を一時的にウオームホイールから離脱
させるための機構を付加したり、ウオームホイー
ルと作動ナツトとの間に差動歯車機構を介在さ
せ、電動時には固定しておくべき該差動歯車機構
の第3の入出力端に手動操作ハンドルを設けてお
くような工夫が必要になる。したがつて、手動操
作のためだけに多くの部品を付加することが必要
となり、構造が複雑になつてコンパクト化が困難
になる。また、このようにした場合には、位置検
出機構を必ず作動ナツト側に設けておかないと、
電動運転に復帰した場合に、出力軸の実際の位置
と検出位置のと間に手動操作分だけずれが生じ
る。そのため、設計の自由度が低下し、この位置
検出機構のリミツトスイツチと、ウオーム歯車側
に設けたトルク検出機構のリミツトスイツチとを
近接配置することが難しくなることも少なくな
い。しかして、リミツトスイツチ類を集中配置で
きない場合には、配線類の引き回しが複雑にな
り、配線作業や保守点検に手間がかかるという問
題が発生する。 On the other hand, if the actuation nut is manually rotated, the structure becomes complicated. That is, since the meshing portion between the worm wheel and the worm gear has a self-locking function, the actuating nut cannot be rotated as it is even if an operating force is applied to the actuating nut side. Therefore, a mechanism for temporarily separating the worm gear from the worm wheel may be added, or a differential gear mechanism may be interposed between the worm wheel and the operating nut, and the differential gear mechanism should be fixed during electric operation. It is necessary to provide a manual operation handle at the third input/output end of the device. Therefore, it is necessary to add many parts just for manual operation, making the structure complicated and making it difficult to make it compact. Also, in this case, the position detection mechanism must be provided on the operating nut side.
When electric operation is restored, a deviation occurs between the actual position of the output shaft and the detected position by the amount of manual operation. Therefore, the degree of freedom in design is reduced, and it is often difficult to arrange the limit switch of this position detection mechanism and the limit switch of the torque detection mechanism provided on the worm gear side close to each other. However, if the limit switches cannot be centrally arranged, the wiring becomes complicated and wiring work and maintenance/inspection are time-consuming.
本発明は、以上のような問題点を一挙に解消す
ることを目的としている。 The present invention aims to solve the above problems all at once.
[課題を解決するための手段]
本発明は、このような目的を達成するために、
次のような手段を講じたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve such objects, the present invention has the following features:
The following measures were taken.
すなわち、本発明に係るバルブ開閉用電動アク
チユエータは、回転自在に配設した作動軸に送り
ねじを設け、この送りねじにバルブの弁軸を駆動
するための回転不能な出力軸を螺合させ、この作
動軸をセルフロツク機能を有しない歯車を介して
電動機により所望の方向に回転させることによつ
て前記出力軸を前記作動軸の軸方向に螺進退させ
るよう構成するとともに、前記作動軸を軸心方向
に弾性変位可能に支持し、この作動軸に、該作動
軸の軸心方向の変位量を検出して該作動軸に生じ
たトルク変動を察知するトルク検出機構と、前記
作動軸の回転量を検出して前記出力軸の移動位置
を察知する位置検出機構と、この作動軸に手動操
作力を伝達するための手動操作部とを付設したこ
とを特徴とする。 That is, in the electric actuator for opening and closing a valve according to the present invention, a feed screw is provided on a rotatably disposed operating shaft, and a non-rotatable output shaft for driving a valve shaft of a valve is screwed onto the feed screw. The output shaft is screwed back and forth in the axial direction of the operating shaft by rotating the operating shaft in a desired direction by an electric motor through gears that do not have a self-locking function, and the operating shaft is aligned with the axial center. a torque detection mechanism that detects the amount of displacement of the operating shaft in the axial direction and detects torque fluctuations occurring in the operating shaft; and a rotation amount of the operating shaft. The present invention is characterized in that it is provided with a position detection mechanism that senses the movement position of the output shaft by detecting the movement position of the output shaft, and a manual operation section that transmits manual operation force to the operating shaft.
トルク検出機構を作動させるのに必要な作動軸
の軸心方向への弾性変位によつて位置検出機構が
誤動作するのを確実に防止するには、位置検出機
構を、作動軸に固設した駆動歯車と、この駆動歯
車に付勢されて回転する従動歯車と、この従動歯
車の回転量に基いて出力軸の移動位置を祭知する
位置検出部とによつて構成し、かつ、前記軸回転
時における前記駆動歯車の前記従動歯車に対する
付勢速度および付勢方向が、同時期における出力
軸の作動軸に対する進退速度および進退方向とそ
れぞれ等しくなるように設定しておくのがよい。 In order to reliably prevent the position detection mechanism from malfunctioning due to the elastic displacement of the operating shaft in the axial direction required to operate the torque detection mechanism, the position detection mechanism must be mounted on a drive fixed to the operating shaft. It is composed of a gear, a driven gear that is rotated by being biased by the driving gear, and a position detection unit that detects the movement position of the output shaft based on the rotation amount of the driven gear, and the shaft rotation It is preferable that the biasing speed and biasing direction of the driving gear toward the driven gear at the same time be set to be equal to the advancing and retreating speed and the advancing and retreating direction of the output shaft with respect to the operating shaft at the same time.
[作用]
電動機を作動させると、その作動力が歯車を介
して作動軸に伝達され、この作動軸が回転する。
作動軸が回転すると、この作動軸に螺合させた出
力軸が螺合進退し、この出力軸の進退動作により
バルブの弁体を開閉させることができる。しかし
て、作動中に、前記弁体や出力軸の移動が阻害さ
れ作動軸を回転させるのに必要なトルクが増大し
た場合には、作動軸がその反力により軸心方向に
弾性変位することになり、その事態がトルク検出
機構により検知される。一方、作動軸の回転量は
位置検出機構により検知されるため、出力軸が所
定位置に達したか否かの信号は、この位置検出機
構から得ることができる。[Operation] When the electric motor is operated, its operating force is transmitted to the operating shaft via the gear, and the operating shaft rotates.
When the operating shaft rotates, an output shaft screwed onto the operating shaft moves forward and backward, and the valve body of the valve can be opened and closed by the forward and backward movement of the output shaft. During operation, if the movement of the valve body or output shaft is obstructed and the torque required to rotate the operating shaft increases, the operating shaft may be elastically displaced in the axial direction due to the reaction force. This situation is detected by the torque detection mechanism. On the other hand, since the amount of rotation of the operating shaft is detected by the position detection mechanism, a signal indicating whether the output shaft has reached a predetermined position can be obtained from this position detection mechanism.
停電その他により電動機を作動させることがで
きない場合には、前記作動軸の手動操作部に手動
操作力を伝達することにより該作動軸を回転させ
て、前記出力軸を進退させることも可能である。
しかして、この作動軸は、出力軸を螺合させた従
来の作動ナツトに相当するため、ウオーム歯車機
構を介して作動ナツトを手動操作する場合のよう
なもどかしさはなく、迅速に出力軸を進退させる
ことができる。 If the electric motor cannot be operated due to a power outage or other reason, it is also possible to rotate the operating shaft by transmitting manual operating force to the manual operating section of the operating shaft, thereby moving the output shaft forward or backward.
Since this operating shaft corresponds to a conventional operating nut into which the output shaft is screwed, there is no need for the frustration of manually operating the operating nut via a worm gear mechanism, and the output shaft can be quickly adjusted. It can be moved forward and backward.
しかも、電動機の動力をこの作動軸に伝達する
ための歯車はセルフロツク機能を有していないた
め、作動軸を手動操作する際に該作動軸と電動機
との伝動状態を解除するための動力切離し機構を
設けたり、前述したような差動機構を介在させる
必要が全くない。すなわち、電動機を空転させつ
つ単純に作動軸を手動操作することができる。そ
のため、手動操作のためだけに格別な機構を付加
する必要は全くなくなる。 Moreover, since the gear for transmitting the power of the electric motor to the operating shaft does not have a self-locking function, a power disconnection mechanism is required to release the transmission state between the operating shaft and the electric motor when the operating shaft is manually operated. There is no need to provide a differential mechanism as described above. That is, the operating shaft can be simply manually operated while the electric motor is idling. Therefore, there is no need to add any special mechanism just for manual operation.
また、作動軸に、トルク検出機構と、位置検出
機構とを共に設けているので、これら両機構を無
理なく近接配置することが可能になる。そのた
め、これら両機構に対する配線も集中的に配備で
きる可能性が高くなる。しかも、前述のように動
力切離し機構や差動機構が不要であるため、トル
ク検出機構と位置検出機構とを共通の作動軸に対
して付設しても、実際の出力軸の位置と、位置検
出機構による検出位置との間に、手動操作分に対
応する誤差が生じるような不都合は生じる余地が
なくなる。 Further, since both the torque detection mechanism and the position detection mechanism are provided on the operating shaft, it is possible to arrange these two mechanisms close to each other without any difficulty. Therefore, there is a high possibility that the wiring for both these mechanisms can be centrally arranged. Moreover, as mentioned above, there is no need for a power disconnection mechanism or a differential mechanism, so even if the torque detection mechanism and position detection mechanism are attached to a common operating shaft, the actual output shaft position and position detection There is no room for inconveniences such as an error corresponding to a manual operation occurring between the position detected by the mechanism and the position detected by the mechanism.
[実施例]
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
ケーシング1の下面に軸孔2aを有したボス部
2を形成するとともに、該ケーシング1内に軸受
筒3を前記軸孔2aに軸心を一致させて固設し、
この軸受筒3内に作動軸4を軸心回りに回転自在
にかつ軸心方向に弾性変位可能に支持している。
作動軸4は、上端側に中実な小径部4aを有し下
端側に中空な大径部4bを有した段付状のもの
で、その大径部4bの内周に送りねじ5が形成さ
れており、この送りねじ5に出力軸6を螺合させ
ている。出力軸6は下端にバルブの弁軸7を連結
するための連接部6aを有したねじ軸状のもの
で、その下端連接部6aを前記軸孔2aを通して
ケーシング1外へ突出させている。また、出力軸
6の外周には、軸心に沿うキー溝6bが刻設され
ており、このキー溝6bに前記ボス部2内に固定
したキー2bをスライド自在に嵌入させることに
よつて、この出力軸6の回転を阻止している。そ
して、前記作動軸4の下端近傍部に大歯車8およ
び小歯車9を介して電動機11を接続し、この電
動機11で前記作動軸4を所望の方向に低速回転
させることによつて、前記出力軸6を軸心方向、
つまり図面では上、下方向に螺進退させるように
している。なお、前記大歯車8および小歯車9
は、図面に示すように平歯車形式のものであり、
セルフロツク機能は有していない。一方、前記作
動軸4を軸心方向に弾性変位可能に支持するため
の構成は次のようになつている。すなわち、作動
軸4の中間部外周に形成された係止段部12と該
作動軸4の上端近傍部外周に設けた環状溝13に
装着された係止リング14との間に第1のベアリ
ング15、第1のスペーサ16、第2のベアリン
グ17、複数枚の皿ばね18…、第3のベアリン
グ19および第2のスペーサ21をそれぞれ前記
作動軸4に巻装して介在させており、前記第2の
ベアリング17と第3のベアリング19とは前記
皿ばね18…によつて相互に離間する方向に偏倚
されている。そして、この第2のベアリング17
の下面を前記軸受筒3の内周に形成した係止段部
22により当接支持するとともに、前記第3のベ
アリング19の上面を前記軸受筒3の内周に設け
た環状溝23に装着した係止リング24により当
接支持している。第2、第3のベアリング17,
19はいわゆるスラスト用のもので、前記作動軸
4および軸受筒3の双方に対して軸心方向にスラ
イドできるようになつており、前記作動軸4に上
向きの強いスラスト力が作用した場合には前記第
2のベアリング17の皿ばね18…の偏倚力に抗
して係止段部22から離れ作動軸4とともに上方
へ弾性変位することとなり、逆に前記作動軸4に
下向きの強いスラスト力が作用した場合には前記
第3のベアリング19が皿ばね18…の偏倚力に
抗して係止リング24から離れ作動軸4とともに
下方へ弾性変位するようになつている。 A boss portion 2 having a shaft hole 2a is formed on the lower surface of the casing 1, and a bearing cylinder 3 is fixedly installed in the casing 1 with its axis aligned with the shaft hole 2a,
An operating shaft 4 is supported within this bearing sleeve 3 so as to be rotatable around the axis and elastically displaceable in the axial direction.
The actuating shaft 4 has a stepped shape having a solid small diameter part 4a on the upper end side and a hollow large diameter part 4b on the lower end side, and a feed screw 5 is formed on the inner periphery of the large diameter part 4b. The output shaft 6 is screwed onto the feed screw 5. The output shaft 6 is a threaded shaft having a connecting portion 6a at its lower end for connecting a valve shaft 7 of a valve, and the lower end connecting portion 6a projects out of the casing 1 through the shaft hole 2a. Furthermore, a key groove 6b along the axis is carved on the outer periphery of the output shaft 6, and by slidably fitting the key 2b fixed inside the boss portion 2 into this key groove 6b, Rotation of this output shaft 6 is prevented. An electric motor 11 is connected to the vicinity of the lower end of the operating shaft 4 via a large gear 8 and a small gear 9, and the motor 11 rotates the operating shaft 4 in a desired direction at low speed, thereby controlling the output. Shaft 6 in the axial direction,
In other words, in the drawing, it is screwed upward and downward. In addition, the large gear 8 and the small gear 9
is of spur gear type as shown in the drawing,
It does not have a self-lock function. On the other hand, the structure for supporting the operating shaft 4 so as to be elastically displaceable in the axial direction is as follows. That is, the first bearing is located between the locking step 12 formed on the outer periphery of the intermediate portion of the operating shaft 4 and the locking ring 14 installed in the annular groove 13 provided on the outer periphery of the upper end of the operating shaft 4. 15, a first spacer 16, a second bearing 17, a plurality of disc springs 18..., a third bearing 19, and a second spacer 21 are respectively wound around the operating shaft 4 and interposed therebetween; The second bearing 17 and the third bearing 19 are biased away from each other by the disc springs 18. And this second bearing 17
The lower surface of the third bearing 19 is abutted and supported by a locking step 22 formed on the inner periphery of the bearing sleeve 3, and the upper surface of the third bearing 19 is mounted in an annular groove 23 provided on the inner periphery of the bearing sleeve 3. It is abutted and supported by a locking ring 24. second and third bearings 17,
Numeral 19 is a so-called thrust device that can slide in the axial direction with respect to both the operating shaft 4 and the bearing sleeve 3, and when a strong upward thrust force is applied to the operating shaft 4, The second bearing 17 moves away from the locking step 22 against the biasing force of the disc springs 18 and is elastically displaced upward together with the operating shaft 4, and conversely, a strong downward thrust force is applied to the operating shaft 4. When activated, the third bearing 19 separates from the locking ring 24 against the biasing force of the disc springs 18 and is elastically displaced downward together with the operating shaft 4.
また、前記作動軸4には、該作動軸4に生じた
異常なトルク変動を察知するトルク検出機構25
と、前記出力軸6の移動位置を察知する位置検出
機構26とが付設されている。トルク検出機構2
5は、外周に設けた切欠縁部27aを前記作動軸
4と共に軸心方向に変位する第1のベアリング1
5の上面に係止させて該作動軸4と直交する向き
に枢支された回動軸27と、この回動軸27を矢
印×方向に回動偏倚して前記切縁部27aが第1
のベアリング15から離れるのを防止することに
よつて前記作動軸4の軸心方向の変位量を前記回
動軸26の回転量に正確に変換させるための押え
ばね28と、前記回動軸27の回転量に基いて前
記作動軸4に生じたトルク変動を察知するトルク
検知部29とを具備してなる。そして、トルク検
知部29は、例えば、前記回動軸27に固着した
対をなすカム体31,32と、これらカム体3
1,32にそれぞれ付勢されて切換わる対をなす
リミツトスイツチ33,34とを有してなるもの
で、前記作動軸4が下限位置まで弾性変位した場
合には一方のリミツトスイツチ33が切換わり、
逆に作動軸4が上限位置まで弾性変位した場合に
は他方のリミツトスイツチ34が切換わつてそれ
ぞれ作動軸4に異常なトルク変動が生じている旨
の信号を出力する、また、位置検出機構26は、
前記作動軸4の大径部4b外周に形成した駆動歯
車、例えば、ウオーム35と、この駆動歯車に付
勢されて回転する従動歯車、例えば、ウオーム歯
車36と、この従動歯車の回転量に基いて出力軸
6の移動位置を察知する位置検出部37とを具備
してなる。そして、位置検出部37は、例えば、
前記ウオーム歯車36と一体に回転する回動軸4
0に固着した対をなすカム体38,39と、これ
らカム体38,39にそれぞれ付勢されて切換わ
るリミツトスイツチ41,42とを有してなるも
ので、前記出力軸6が上死点に達するまで前記作
動軸4を一方に回転させた場合に一方のリミツト
スイツチ41が切換わり、逆に出力軸6が下死点
に達するまで作動軸4を他方向に回転させた場合
に他方のリミツトスイツチ42が切換わつてそれ
ぞれ前記出力軸6の移動位置が極限に達している
旨の信号を出力するようになつている。また、こ
の位置検出機構26では、作動軸4の回転時にお
ける前記駆動歯車(ウオーム35)の前記従動歯
車(ウオーム歯車36)に対する付勢速度および
付勢方向が、同時期における出力軸6の作動軸4
に対する進退速度および進退方向とそれぞれ等し
くなるように設定している。具体的には、前記ウ
オーム35の螺刻方向と作動軸4の送りねじ5の
螺刻方向とを同一にするとともに、前記ウオーム
35のピツチP1と前記送りねじ5のピツチP2と
を等しく設定している。 The operating shaft 4 also has a torque detection mechanism 25 that detects abnormal torque fluctuations occurring in the operating shaft 4.
and a position detection mechanism 26 that detects the movement position of the output shaft 6. Torque detection mechanism 2
5 is a first bearing 1 whose notch edge 27a provided on the outer periphery is displaced in the axial direction together with the operating shaft 4;
A rotation shaft 27 is engaged with the upper surface of the actuation shaft 4 and pivoted in a direction perpendicular to the operating shaft 4, and the rotation shaft 27 is rotationally biased in the direction of the arrow
a pressing spring 28 for accurately converting the amount of displacement in the axial direction of the operating shaft 4 into the amount of rotation of the rotating shaft 26 by preventing the rotating shaft 27 from separating from the bearing 15; The torque detecting section 29 detects torque fluctuations occurring in the actuating shaft 4 based on the rotation amount of the actuating shaft 4. The torque detection unit 29 includes, for example, a pair of cam bodies 31 and 32 fixed to the rotation shaft 27, and these cam bodies 3.
1 and 32, which form a pair of limit switches 33 and 34, which are biased and switched, respectively. When the operating shaft 4 is elastically displaced to the lower limit position, one of the limit switches 33 is switched,
Conversely, when the operating shaft 4 is elastically displaced to the upper limit position, the other limit switch 34 switches and outputs a signal indicating that abnormal torque fluctuation has occurred in the operating shaft 4. ,
A drive gear, for example, a worm 35, formed on the outer periphery of the large diameter portion 4b of the operating shaft 4, a driven gear, for example, a worm gear 36, which is rotated by the drive gear, and a rotation amount of the driven gear. and a position detecting section 37 that detects the moving position of the output shaft 6. Then, the position detection unit 37, for example,
A rotation shaft 4 that rotates together with the worm gear 36
It has a pair of cam bodies 38 and 39 that are fixed at zero, and limit switches 41 and 42 that are switched by being biased by these cam bodies 38 and 39, respectively. When the operating shaft 4 is rotated in one direction until the output shaft 6 reaches the bottom dead center, one limit switch 41 is switched, and when the operating shaft 4 is rotated in the other direction until the output shaft 6 reaches the bottom dead center, the other limit switch 42 is switched. are switched to output a signal indicating that the movement position of the output shaft 6 has reached its limit. Further, in this position detection mechanism 26, when the operating shaft 4 rotates, the biasing speed and biasing direction of the driving gear (worm 35) with respect to the driven gear (worm gear 36) are determined by the activation speed and biasing direction of the output shaft 6 at the same time. axis 4
The speed and direction of advance and retreat are set to be equal to each other. Specifically, the threading direction of the worm 35 and the threading direction of the feed screw 5 of the operating shaft 4 are made the same, and the pitch P 1 of the worm 35 and the pitch P 2 of the feed screw 5 are made equal. It is set.
なお、図中43は前記作動軸4の上端に設けた
手動操作部である。この手動操作部43は手動操
作用のハンドル等を該作動軸4に連結するための
もので、作動軸4の先端部分を横断面略四角形に
加工することにより形成されている。また、44
はケーシング1のボス部2の外周に嵌着したフラ
ンジであり、このフランジ44は、ケーシング1
を弁箱等に連接するためのものである。 Note that 43 in the figure is a manual operation section provided at the upper end of the operating shaft 4. The manual operation section 43 is for connecting a manual operation handle or the like to the operating shaft 4, and is formed by processing the tip of the operating shaft 4 into a substantially rectangular cross section. Also, 44
is a flange fitted onto the outer periphery of the boss portion 2 of the casing 1;
This is for connecting to a valve box, etc.
次いで、この電動アクチユエータの作動を説明
する、電動機11を作動させて作動軸4を一方向
に回転させると出力軸6が上昇して弁軸7が持上
げられる。そして、出力軸6が上死点に達すると
位置検出機構26の一方のミリツトスイツチ41
が切換わつて出力軸6の依動位置が極限に達して
いる旨の信号が出力されることとなり、この信号
に基いて前記電動機11を停止させる等の処理が
とられる。そして、この場合に、何らかの外力が
弁体や弁軸7等に作用して出力軸6の上昇が阻害
されると前記作動軸4が皿ばね18…の偏倚力に
抗して下方に弾性変位することになる。そして、
その弾性変位量が極限に達するとトルク検出機構
29の一方のリミツトスイツチ33が切換わつて
前記作動軸4に異常なトルク変動が生じている旨
の信号が出力されることとなり、この信号に基い
て前記電動機11を停止させる等の処置がとられ
る。なお、このアクチユエータでは、位置検出機
構26のウオーム35の螺刻方向およびピツチ
P1と、送りねじ5の螺刻方向およびピツチP2と
をそれぞれ等しく設定しているので、出力軸6の
上昇が阻害されて作動軸4が下方に弾性変位して
も、作動軸4が降下する速度とウオーム35がウ
オーム歯車36を上方へ付勢する速度とは絶対値
が等しいものになる。そのため、前記作動軸4が
下方へ弾性変位しても出力軸6が動かない限り前
記ウオーム歯車36は全く回転しないこととな
り、位置検出機構26の検出作用に誤差が生じる
ことはない、換言すれば、上記構成により、前記
ウオーム歯車36が前記出力軸6の進退動作に常
に同期して回転することになる。また、前記電動
機11を逆転させて出力軸6を降下させる場合も
事情は同様であり、出力軸6が下死点に達すると
位置検出機構26の他方のリミツトスイツチ42
が切換わり、また出力軸6の降下が阻害されて作
動軸4が上方へ弾性変位するとトルク検出機構2
5の他方のリミツトスイツチ34が切換わる。そ
して、作動軸4が上方へ変位しても前記と同様な
理由により位置検出機構26の検出作用に誤差が
生じることはない。 Next, the operation of this electric actuator will be explained. When the electric motor 11 is activated and the operating shaft 4 is rotated in one direction, the output shaft 6 is raised and the valve shaft 7 is lifted. When the output shaft 6 reaches the top dead center, one millimeter switch 41 of the position detection mechanism 26 is activated.
is switched, and a signal indicating that the dependent position of the output shaft 6 has reached its limit is output, and based on this signal, processing such as stopping the electric motor 11 is taken. In this case, if some external force acts on the valve body, valve shaft 7, etc. and prevents the output shaft 6 from rising, the operating shaft 4 is elastically displaced downward against the biasing force of the disc springs 18. I will do it. and,
When the amount of elastic displacement reaches its limit, one limit switch 33 of the torque detection mechanism 29 switches and outputs a signal indicating that abnormal torque fluctuation has occurred in the operating shaft 4. Based on this signal, Measures such as stopping the electric motor 11 are taken. Note that in this actuator, the threading direction and pitch of the worm 35 of the position detection mechanism 26 are
P 1 and the threading direction and pitch P 2 of the feed screw 5 are set equal to each other, so even if the output shaft 6 is prevented from rising and the operating shaft 4 is elastically displaced downward, the operating shaft 4 will remain the same. The speed at which the worm 35 moves downward and the speed at which the worm 35 urges the worm gear 36 upward are equal in absolute value. Therefore, even if the operating shaft 4 is elastically displaced downward, the worm gear 36 will not rotate at all unless the output shaft 6 moves, and no error will occur in the detection action of the position detection mechanism 26. In other words, the worm gear 36 will not rotate at all unless the output shaft 6 moves. With the above configuration, the worm gear 36 always rotates in synchronization with the forward and backward movement of the output shaft 6. Further, the situation is similar when the electric motor 11 is reversed to lower the output shaft 6, and when the output shaft 6 reaches the bottom dead center, the other limit switch 42 of the position detection mechanism 26 is activated.
is switched, and when the lowering of the output shaft 6 is inhibited and the operating shaft 4 is elastically displaced upward, the torque detection mechanism 2
The other limit switch 34 of No. 5 is switched. Even if the operating shaft 4 is displaced upward, no error will occur in the detection action of the position detection mechanism 26 for the same reason as described above.
以上のようにして、作動させることができるわ
けであるが、停電その他により電動機11を作動
させることができない場合には、前記作動軸4の
連結部43に手動操作力を伝達することにより該
作動軸4を回転させて、前記出力軸6を進退させ
ることも可能である。しかして、この作動軸4
は、出力軸6を螺合させた従来の作動ナツトに相
当するため、ウオーム歯車機構を介して作動ナツ
トを手動操作する場合のようなもどかしさはな
く、迅速に出力軸6を進退させることができる。 The motor 11 can be operated as described above, but if the electric motor 11 cannot be operated due to a power outage or other reason, the operation can be performed by transmitting manual operating force to the connecting portion 43 of the operating shaft 4. It is also possible to move the output shaft 6 forward and backward by rotating the shaft 4. However, this operating shaft 4
corresponds to a conventional actuation nut into which the output shaft 6 is screwed, so there is no frustration like manually operating the actuation nut via a worm gear mechanism, and the output shaft 6 can be moved forward and backward quickly. can.
しかも、電動機11の動力をこの作動軸4に伝
達するための歯車8,9はセルフロツク機構を有
していないため、作動軸4を手動操作する際に該
作動軸4と電動機11との伝動状態を解除するた
めの動力切離し機構を設けたり、前述したような
差動歯車機構を介在させる必要が全くない。すな
わち、電動機11を空転させつつ単純に作動軸4
をハンドル等により手動操作することができる。
そのため、手動操作のためだけに格別な機構を付
加する必要は全くなくなる。したがつて、構造が
複雑になるのを防止することができ、コンパクト
化を図ることができる。なお、出力軸6は、作動
軸4の送りねじ5に螺合させたものであるため、
前記歯車8,9にセルフロツク機能がなくても、
弁軸7側からの反力によつて、電動機11が逆駆
動されるおそれはない。 Moreover, since the gears 8 and 9 for transmitting the power of the electric motor 11 to the actuating shaft 4 do not have a self-locking mechanism, the transmission state between the actuating shaft 4 and the electric motor 11 is changed when the actuating shaft 4 is manually operated. There is no need to provide a power disconnection mechanism for releasing the power or to intervene with a differential gear mechanism as described above. That is, while the electric motor 11 is idling, the operating shaft 4 is simply
It can be operated manually using a handle, etc.
Therefore, there is no need to add any special mechanism just for manual operation. Therefore, the structure can be prevented from becoming complicated and can be made more compact. Note that since the output shaft 6 is screwed onto the feed screw 5 of the operating shaft 4,
Even if the gears 8 and 9 do not have a self-locking function,
There is no possibility that the electric motor 11 will be reversely driven by the reaction force from the valve shaft 7 side.
また、作動軸4に、トルク検出機構25と、位
置検出機構26とを共に設けているので、これら
両機構25,26を無理なく近接配置することが
可能になる。そのため、これら両機構25,26
のリミツトスイツチ33,34,41,42に対
する配線も集中的に配備できる可能性が高くな
る。しかも、前述のように動力切離し機構や差動
歯車機構が不要であるため、トルク検出機構25
と位置検出機構26とを共通の作動軸4に対して
付設しても、実際の出力軸6の位置と、位置検出
機構26による検出位置との間に、手動操作分に
対応する誤差が生じるような不都合は生じる余地
がなくなる。そのため、不具合を招くことなしに
集中配線が可能になり、配線作業や保守点検作業
の煩雑化を防止することができる。 Moreover, since the torque detection mechanism 25 and the position detection mechanism 26 are both provided on the operating shaft 4, it is possible to arrange these mechanisms 25 and 26 close to each other without any difficulty. Therefore, both these mechanisms 25, 26
There is a high possibility that the wiring for the limit switches 33, 34, 41, and 42 can also be centrally arranged. Moreover, as described above, since a power disconnection mechanism and a differential gear mechanism are not required, the torque detection mechanism 25
Even if the output shaft 6 and the position detection mechanism 26 are attached to the common operating shaft 4, an error corresponding to the manual operation will occur between the actual position of the output shaft 6 and the position detected by the position detection mechanism 26. There is no room for such inconveniences to occur. Therefore, centralized wiring is possible without causing problems, and it is possible to prevent wiring work and maintenance/inspection work from becoming complicated.
なお、以上説明した実施例では、作動軸が軸心
方向へ変位することによつて位置検出機構に生じ
るべき検出誤差を修正するために、作動軸回転時
における前記駆動歯車の前記従動歯車に対する付
勢速度および付勢方向が、同時期における出力軸
の作動軸に対する進退速度および進退方向とそれ
ぞれ等しくなるように設定した場合について、説
明したが、本発明は必ずしもこのようなものに限
定されるものではない。 In the embodiment described above, in order to correct the detection error that should occur in the position detection mechanism due to displacement of the operating shaft in the axial direction, the attachment of the drive gear to the driven gear when the operating shaft is rotated is Although a case has been described in which the biasing speed and biasing direction are set to be equal to the advancing/retreating speed and the advancing/retreating direction of the output shaft with respect to the operating shaft at the same time, the present invention is not necessarily limited to such a case. isn't it.
[発明の効果]
本発明は、以上のような構成であるから、次の
ような効果を奏する。[Effects of the Invention] Since the present invention has the above configuration, it has the following effects.
まず、作動軸に、位置検出機構と、トルク検出
機構とを付設しているので、出力軸が所定位置に
到達したか否かの情報や、過大な負荷が作用して
いないかどうかの情報を得ることができ、その情
報に基いて自動制御を行うことができるのは勿論
である。 First, since the operating shaft is equipped with a position detection mechanism and a torque detection mechanism, it is possible to obtain information on whether the output shaft has reached a predetermined position and whether an excessive load is being applied. Of course, automatic control can be performed based on this information.
しかも、停電その他により電動機を作動させる
ことができない場合には、前記作動軸の手動操作
部に手動操作力を伝達することにより該作動軸を
回転させて、前記出力軸を進退させることも可能
である。しかして、この作動軸は、出力軸を螺合
させた従来の作動ナツトに相当するため、ウオー
ム歯車機構を介して作動ナツトを手動操作する場
合のようなもどかしさはなく、迅速に出力軸を進
退させることができる。したがつて、手動操作の
非能率さが問題になるようなこともない。 Furthermore, if the electric motor cannot be operated due to a power outage or other reason, it is also possible to rotate the operating shaft and move the output shaft forward or backward by transmitting manual operating force to the manual operating section of the operating shaft. be. Since this operating shaft corresponds to a conventional operating nut into which the output shaft is screwed, there is no need for the frustration of manually operating the operating nut via a worm gear mechanism, and the output shaft can be quickly adjusted. It can be moved forward and backward. Therefore, the inefficiency of manual operation does not become a problem.
また、電動機の動力をこの作動軸に伝達するた
めの歯車はセルフロツク機能を有していないた
め、作動軸を手動操作する際に該作動軸と電動機
との伝動状態を解除するための動力切離し機構を
設けたり、前述したような差動歯車機構を介在さ
せる必要が全くない、すなわち、電動機を空転さ
せつつ単純に作動軸を手動操作することができ
る。そのため、手動操作のためだけに格別な機構
を付加する必要は全くなくなる。したがつて、部
品点数の増加を防止して、コンパクト化を図るこ
とが可能となる。なお、出力軸は作動軸に螺合さ
せたものであるため、前記歯車がセルフロツク機
能を有していないものであつても、出力軸からの
反力により作動軸や電動機が逆駆動されるのを防
止することはできる。 In addition, since the gear for transmitting the power of the electric motor to this operating shaft does not have a self-locking function, a power disconnection mechanism is used to release the transmission state between the operating shaft and the electric motor when manually operating the operating shaft. There is no need to provide a differential gear mechanism such as the one described above, and in other words, the actuating shaft can be simply manually operated while the electric motor is idling. Therefore, there is no need to add any special mechanism just for manual operation. Therefore, it is possible to prevent an increase in the number of parts and achieve compactness. Furthermore, since the output shaft is screwed onto the operating shaft, even if the gear does not have a self-locking function, the operating shaft and motor will not be reversely driven by the reaction force from the output shaft. It is possible to prevent this.
さらに、トルク検出機構と、位置検出機構とを
共通の作動軸に付設しているので、これら両機構
を無理なく近接配置することが可能になる。その
ため、これら両機構に対する配線も集中的に配備
できる可能性が高くなる。したがつて、配線作業
や保守点検作業の煩雑化を防止することができ
る。しかも、前述のように動力切離し機構や差動
機構が不要であるため、トルク検出機構と位置検
出機構とを共通の作動軸に付設しても、実際の出
力軸の位置と、位置検出機構による検出位置との
間に、手動操作分に対応する誤差が生じるような
不都合は生じる余地がなくなる。 Furthermore, since the torque detection mechanism and the position detection mechanism are attached to a common operating shaft, it is possible to arrange these two mechanisms close to each other without any difficulty. Therefore, there is a high possibility that the wiring for both these mechanisms can be centrally arranged. Therefore, it is possible to prevent wiring work and maintenance/inspection work from becoming complicated. Moreover, as mentioned above, there is no need for a power disconnection mechanism or a differential mechanism, so even if the torque detection mechanism and position detection mechanism are attached to a common operating shaft, the actual output shaft position and position detection mechanism There is no room for inconveniences such as errors corresponding to manual operations occurring between the detected position and the detected position.
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は要部
を示す斜視図、第2図は第1図におけるA−A線
に沿う概略断面図である。
4……作動軸、5……送りねじ、6……出力
軸、7……弁軸、8,9……歯車、11……電動
機、25……トルク検出機構、26……位置検出
機構。43……手動操作部。
The drawings show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view showing the main parts, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line A-A in FIG. 1. 4... Operating shaft, 5... Feed screw, 6... Output shaft, 7... Valve shaft, 8, 9... Gears, 11... Electric motor, 25... Torque detection mechanism, 26... Position detection mechanism. 43...Manual operation section.
Claims (1)
け、この送りねじにバルブの弁軸を駆動するため
の回転不能な出力軸を螺合させ、この作動軸をセ
ルフロツク機能を有しない歯車を介して電動機に
より所望の方向に回転させることによつて前記出
力軸を前記作動軸の軸方向に螺進退させるよう構
成するとともに、前記作動軸を軸心方向に弾性変
位可能に支持し、この作動軸に、該作動軸の軸心
方向の変位量を検出して該作動軸に生じたトルク
変動を察知するトルク検出機構と、前記作動軸の
回転量を検出して前記出力軸の移動位置を察知す
る位置検出機構と、この作動軸に手動操作力を伝
達するための手動操作部とを設けたことを特徴と
するバルブ開閉用電動アクチユエータ。 2 位置検出機構が、作動軸に固設した駆動歯車
と、この駆動歯車に付勢されて回転する従動歯車
と、この従動歯車の回転量に基いて出力軸の移動
位置を察知する位置検出部とによつて構成されか
つ、作動軸回転時における前記駆動歯車の前記従
動歯車に対する付勢速度および付勢方向が、同時
期における出力軸の作動軸に対する進退速度およ
び進退方向とそれぞれ等しくなるように設定され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のバルブ開閉用電動アクチユエータ。[Scope of Claims] 1. A feed screw is provided on a freely rotatable operating shaft, and a non-rotatable output shaft for driving the valve shaft of the valve is screwed onto the feed screw, and this operating shaft has a self-locking function. The output shaft is configured to be screwed forward and backward in the axial direction of the operating shaft by being rotated in a desired direction by an electric motor through a gear having no gear, and the operating shaft is elastically displaceable in the axial direction. a torque detection mechanism that detects the amount of displacement of the operating shaft in the axial direction and detects torque fluctuations occurring in the operating shaft; and a torque detection mechanism that detects the amount of rotation of the operating shaft and outputs the output. An electric actuator for opening and closing a valve, characterized in that it is provided with a position detection mechanism that detects the moving position of a shaft, and a manual operation section that transmits manual operation force to the actuation shaft. 2. The position detection mechanism includes a drive gear fixed to the operating shaft, a driven gear that rotates when urged by the drive gear, and a position detection unit that detects the movement position of the output shaft based on the amount of rotation of the driven gear. and such that the biasing speed and biasing direction of the driving gear with respect to the driven gear when the operating shaft is rotated are equal to the advancing/retracting speed and the advancing/retreating direction of the output shaft with respect to the operating shaft at the same time, respectively. The electric actuator for opening and closing a valve according to claim 1, wherein the valve opening/closing actuator is set as follows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4434881A JPS57157877A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Motor driven actuator for opening and closing valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4434881A JPS57157877A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Motor driven actuator for opening and closing valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57157877A JPS57157877A (en) | 1982-09-29 |
JPH0252150B2 true JPH0252150B2 (en) | 1990-11-09 |
Family
ID=12688998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4434881A Granted JPS57157877A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Motor driven actuator for opening and closing valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57157877A (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4694390A (en) * | 1985-06-28 | 1987-09-15 | Electric Power Research Institute, Inc. | Microprocessor-based control and diagnostic system for motor operated valves |
JPH0434297Y2 (en) * | 1987-08-27 | 1992-08-14 | ||
JPH11132110A (en) * | 1997-10-28 | 1999-05-18 | Unisia Jecs Corp | Controller for egr valve |
CN1234984C (en) * | 2000-03-14 | 2006-01-04 | 株式会社基茨 | Electric actuator and fixing structure of actuator |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
JPS5120120A (en) * | 1974-08-08 | 1976-02-18 | Oval Eng Co Ltd | PARUPUAKUCHUEETA |
-
1981
- 1981-03-25 JP JP4434881A patent/JPS57157877A/en active Granted
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JPS5120120A (en) * | 1974-08-08 | 1976-02-18 | Oval Eng Co Ltd | PARUPUAKUCHUEETA |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS57157877A (en) | 1982-09-29 |
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