JPH03209080A - バルブ用電動アクチュエータ - 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】 発皿生且追 （産業上の利用分野〉 本発明はポールバルブ、バタフライバルブ等の回転開閉
式のバルプ又はゲートバルブ、グローブバルブ等の昇降
開閉式のバルブ弁体を電動機構で開閉駆動する為のバル
ブ用電動アクチュエータに関する。

（従来の技術） この種のアクチュエータはボールバルブ等の上部に搭載
し、内部に設けたモータの駆動軸をギャを介して出力軸
に伝達し、出力軸をバルプのステムに連結してバルブの
弁体を開閉駆動する．そして弁体の停止は、弁体が全開
又は全閉或いは中間開度の一定角度となった時に、モー
タの回転駆動の停止を行うことにより行っていた．又一
定角度を検知する手段として、従来は出力軸等の近傍位
置に設けているり主ソトスイッチ等を、出力軸に挿着し
ているカムに接触させ動作させることによって行ってい
た。例えばボールバルブであればボールを回動させて確
実に略９０度の回転角度で停止させて、開閉駆動するよ
うにしている（特公昭５６−１５０３号、特公昭４７−
４４０８４号参照）． （発明が解決しようとする課題） このように、従来のバルブの全開時又は全閑時の位置検
出には、機械的接点を有したりフミトスインチ等を使用
しているのが通常である為、従来のアクチュエータには
、以下のような課題を有していた． 即ちリソミトスイッチとカムは、通常開用と閉用及びこ
れに中間開度で停止又は信号を発信する為のスイッチを
設ける必要があり。スイソチ間の配線及びアクチュエー
タ外部への信号取り出し用としての端子台、ケーブルの
線芯数が複雑かつ大容量のものとなり、アクチュエータ
内部のスペースを要し、アクチュエータが大型化する課
題があった。

またアクチュエータの回転角度の位置決めの際のカム位
置の調整もカムに設けられた固定ねし等を一度緩め、バ
ルプの開度との位置関係を調整しながら再度固定ねしを
締めつける等ある程度熟練を要する作業を必要とする他
、この締めつけた固定ねじもバルブ使用時に起因する振
動等でゆるむ危険性を内在している。

更にアクチュエータの出力軸と弁体の回転軸との結合は
直接又はコネクタ等の伝達機構部を経由して、駆動力が
伝達されるが、軸と軸及び伝達機構部の角度、すりわり
等の噛合結合部の加工精度を高めた場合には、前記アク
チュエータとバルブの開度との位置関係の調整が容易と
なるが、コスト高となってしまう課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、従来の課題を解決すしたバル
ブ用電動アクチュエータであって、従来のようにカム及
びリミットスイッチ等を用いることなく、従来より使用
しているモータの駆動力の減速機構の歯車の一部を利用
して、バルブの位置検出信号を得て、この信号によりモ
ータの制御を行うものであり、組付け作業が簡易で、し
かもコンパクトに製作が出来、かつ長期間にわたって駆
動させても確実かつ調整作業のいらないバルブ用電動ア
クチュエータを提供することを目的になされたものであ
る． 発里坐盪底 （課題を解決する為の手段） 本発明はモータとモータ駆動力の減速機構とモータ制御
部とよりなり、バルブ弁体を開閉駆動するハルブ用電動
アクチュエータにおいて、減速機構を構成する任意の歯
車の歯先と近接した位置に、回転歯数検出用の非接触式
センサを設け、回転歯数検出信号に基づくモータ制御部
を設けたことを特徴とするバルブ用電動アクチュエータ
である。

この場合非接触式センサとしては、光電センサ或いは近
接センサを採用することが好ましい，またモータ制御部
内の信号処理回路で、非接触式センサにより検知される
パルス信号が所定パルス中以上又は以下のパルス巾の場
合に検知し、警報機構を作動させる機構を設けたバルブ
用電動アクチュエータであり、更に減速機構を横戒する
任意の歯車の上面或いは下面に検出板或いは検出テープ
を設け、非接触式センサにより回転検出信号を得ること
を特徴とするパルブ用電動アクチュエータである． （作用） 本発明に於けるバルブ用電動アクチュエータにおいては
、モータの減速機構を構成する任意の歯車の歯先と近接
した位置に、回転歯数検出用の非接触式センサを設けて
いるから、モータを駆動させると、減速機構の由車が回
転し、回転歯数検出用の非接触式センサが歯車の歯数を
計測する．そしてバルブ弁体が所定の角度まで回転する
と、計測した歯数が所定のカウント値となり、これに基
づきモータへの供給電源スイッチを切り、駆動源を停止
させる作動を行う． また、上記歯数の計測の代わりに、任意の歯車の上面或
いは下面に検出板或いは検出テープを設け、非接触式セ
ンサにより回転数検出信号を得る場合には、例えば小型
のバルブの場合に、歯車が小さく非接触式センサの計測
が困難な場合等確実な回転数値の計測を可能とする作用
を有する。

また非接触式センサとしては、光電センサ或いは近接セ
ンサを採用し、このセンサが歯車の歯先の凹凸部の有無
を検知するものであるが、これらは直接歯車と接触する
ものではなく、モータの駆動力に悪影響を与えることを
防止する他、従来の如く駆動伝達機構とは関係のないカ
ム等を設けず、純粋に駆動力伝達機構のみの構成とする
ことが出来、使用モータの容量に余裕が出来設計上有利
に作用する． 更に信号処理回路に於いてパルス中が所定値以上となっ
た場合にこれを検知する回路を含んでいる為、バルプが
全閉状態となる以前に何らかの物が噛込んだ場合、歯車
の歯先による非接触式センサにより検知されるパルス信
号のオン或いはオフの時間巾の状態が正常駆動時と異な
る長い巾となる為、これを検知し駆動異常信号として取
りだすように作用する．従って、異常運転を即座に検知
出来、バルブを使用する機械の保守管理上有利に作用す
る． 更に、信号処理回路において、パルス中が所定値以下と
なった場合、本発明は、これを検知する回路を含んでい
るため、バルブのシール材等の摩耗が進行すると、駆動
に必要なバルブトルクが低減し、アクチュエータの操作
速度が上昇する．この場合、歯車の歯先による非接触式
センサによリ検知されるパルス信号のオン或いはオフの
時間巾の状態が正常駆動時と異なる短い巾となる為、こ
れを検知し、駆動異常信号として取出すように作用する
． 従って異常運転を即座に検知でき、バルブを使用する機
械の保守管理上有利に作用する．（実施例） 以下本発明を図面に基づいた実施例で説明する．第１図
はバルブ用のアクチュエータの部分を示す図であり、ア
クチュエータのベース１の上方に支持板２を立設し、こ
の支持板２上にモータ３を搭載している。このモータ３
の駆動軸４にモータ３の駆動力の減速機構として歯車５
ａ、５ｂ、５Ｃ、５ｄを介してアクチュエータの出力軸
６が設けられている． 減速機構内の任意の歯車５ｂを選択し、この歯車５ｂの
歯先の通過位置を非接触状態で扶持する非接触式センサ
７を例えばベースｌ上等の減速機構の適宜位置に回転歯
数検出用として設けており、由先が非接触式センサ７を
通過時に、非接触式センサ７間に歯先の有無によりセン
サーを作動させる。そしてこのオン、オフ信号をモータ
制御部８に送る． このモータ制御部は第２図に示す如く信号処理回路Ａ、
積算回路Ｂ及びスインチ９とよりなり、信号処理回路Ａ
は微分、或いは積分等を行い積算し易い信号とし、これ
を公知の積算回路Ｂで積算し、所定の積算値でモータ３
と電源１０間のスイッチ９を切断する構威となっている
． 上記積算値の設定は使用するバルブの所定の開閉に見合
った歯車５ｂの回転時に、非接触式センサ７に発生する
信号を予め計測する等して求めておきこれを使用する． また上記信号処理回路Ａのパルス処理に際し、通常の歯
車５ｂの回転速度に対応したパルス中より広い中又は狭
い巾のパルスを検出した時、異常信号として検出し、こ
の信号に基づきブザー等の警報機構１１に接続する構威
としている．第３図は他の実施例を示すもので、減速機
構を構威する任意の歯車５ｂのみをとり出したもので、
由車の上面に検出板ｌ２を貼付したものである．この検
出板１２は非接触式センサとして光センサを用いる場合
には、同一円周上に反射部と非反射部とを交互に設け、
これを光センサで検出することにより行うものである． なお磁気センサを用いる場合には前記反射部の代わりに
磁性板（或いは磁性体塗料の塗布等）を用いるれば良い
． なお非接触式センサ７は、一般に高周波型、容量型、磁
気型等のものが知られているが、これらは実施に応じて
適宜に選択するものとし、特にホール素子等の磁気セン
サを用いる場合には、歯車５ｂは磁性体で製作する必要
がある他、上記センサ以外にも、全ての非接触式センサ
を通用することが出来ることは勿論である． また実施例に於いては、非接触式センサ７は歯車を扶持
する形式のものを示しているがこれに限るものでない．
即ち、光センサを用いて、歯車の歯先下面或いは上面を
平滑仕上或いは反射テープを貼付し光の反射の有無によ
り判別する方法であっても良い． 次ぎに、本実施例の作用を説明する． モータ３の減速機構を構成する任意の歯車５ｂの歯先の
凹凸歯部の位置に、回転歯数検出用の非接触式センサ７
が設けられており、歯先の凹凸の有無により、例えば光
センサを用いた場合には、光路を歯車５ｂの歯先が通過
することにより、センサーのオン、オフ信号が発せらる
． この場合、光電センサ或いは近接センサ等の非接触式セ
ンサ７を採用している為、これらは直接歯車と接触する
ものではなく、モータの駆動力に悪影響を与えることを
防止するように作用する．また前記信号はモータ制御部
８に送られ、モータ制御部８には、信号処理回路Ａが設
けられており、前記信号を処理するが、減速機構の歯車
同士により生じるバンクラッシュや歯車の噛合ガタ、又
出力軸とバルブとの接続部の噛合ガタなどにより、所定
パルス中と異なるパルス中を有するノイズパルスが発生
している場合もある。

従って定常駆動時の歯車の回転により非接触式センサ７
に生しるパルス巾に前後の一定範囲のみを選択させ、所
定パルス巾を有するパルス信号のみを次ぎの積算回路Ｂ
に信号を送り、カウントする．ここで一定範囲以下のパ
ルスはそのままカントするが、この時ある定められたパ
ルス中以下となった場合は、歯車５ｂの速度が早くなっ
ているので、弁体と摺動するシール材が摩耗している状
態となっていることを示すものであるから、これを異常
信号として取り出し、ブザー等の警報機構１１を作動さ
せる． またこの一定範囲より大きな巾のパルスは歯車５ｂの速
度が遅くなっているもので、弁体が過負荷状態等の異常
回動状態となっていることを示すものであることより、
これを駆動異常信号として取り出し、ブザー等の警報機
構１１を作動させる．次ぎに積算回路Ｂでは、弁体の全
開全閑に要するパルス数を積算し、この数値に達すると
モータ３と電源１０との接続のスイッチ９を切断する．
従って例えば１００パルスでバルブが全閉状態となる時
、この１００パルスの積算回路Ｂに設定しバルブの開閉
をするように作用する。

発皿産ぷ且 本発明は、上述のように構威作用することより、非接触
式センサを用い、かつバルブの開閉に必要な減速機構を
そのままの状態で利用することが出来る為、組込み作業
が簡易であり、しかもコンパクトに製作出来、しかもモ
ータと電源間以外は無接点スイッチ化している為、高寿
命化と高信頼性の確保される他、長期間にわたって駆動
させてもセンサ部位の調整をする必要がない． 更にバルブ使用者の目的に応した弁開度を得ることも出
来る他、シート摩耗、噛込み等の異常運転を素早く検知
出来る等バルブの高機能化を図ることが出来る等優れた
効果を有する．

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に於けるバルブ用電動アクチュエータの実
施例を示したもので、第１図は本発明の要部斜視図、第
２図は同上の作動状態の概略説明図、第３図は他の実施
例を示す歯車部の斜視図である． ・・モータ ・・出力軸 ・・モータ制御部 ・・電源 ・・検出板 ５　ｂ　・ ７　・　・ ９　・　・ １　１　・ ・歯車 ・非接触式センサ ・スイッチ ・警報機構 Ａ　・　・ ・信号処理回路 Ｂ　・　・ ・積算回路 特 許 出 願 人 株式会社北沢バルブ 第 ！ 図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータとモータ駆動力の減速機構とモータ制御部
   とよりなり、バルブ弁体を開閉駆動するバルブ用電動ア
   クチュエータにおいて、減速機構を構成する任意の歯車
   の歯先と近接した位置に、回転歯数検出用の非接触式セ
   ンサを設け、回転歯数検出信号に基づくモータ制御部を
   設けたことを特徴とするバルブ用電動アクチュエータ。
2. （２）非接触式センサを、光電センサとしたことを特徴
   とする請求項１記載のバルブ用電動アクチュエータ。
3. （３）非接触式センサを、近接センサとしたことを特徴
   とする請求項１記載のバルブ用電動アクチュエータ。
4. （４）モータ制御部内の信号処理回路で、非接触式セン
   サにより検知されるパルス信号が所定のパルス巾以上又
   は以下のパルス巾の場合に検知し、警報機構を作動させ
   る機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の
   バルブ用電動アクチュエータ。
5. （５）減速機構を構成する任意の歯車の上面或いは下面
   に検出板或いは検出テープを設け、非接触式センサによ
   り回転検出信号を得ることを特徴とする請求項１乃至４
   記載のバルブ用電動アクチュエータ。