JPS596483A - バルブ作動装置のクラツチ作動機構 - 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】 〈発明の背景〉 本発明はｉＲクワ−動のバルブアクチーエータ（以下バ
ルブ作動装置という）に関するものである。

本発明は特に、ハンドホイル駆動のクラッチを係止させ
またそのクラッチをモータ駆動に応じて解放しモータ駆
動源へ移行させるためのクラッチ作動機構を備えたパル
プアクチーエータに関するものである。

本発明に係るクラッチ作動機構は、全回転型バルブ作動
装置に対しても適用可能であるが、特にバタフライバル
ブ、ボールバルブ、プラグバルブダンパその他の部分回
転式の工業用制御弁である部分回転型バルブ作動装置に
対し適用すれば効果的である。

〈発明の概要〉 本発明の目的は、ハンドホイル駆動状態にクラッチを係
止し２またモータ駆動時にはクラッチをノ・ンドホイル
駆動から電動モータ駆動へ移行させるように制御する新
規なりラッチ動作機構を提供することである。

本発明の別の目的は上記クラッチ動作機構の手動モード
において、ロック状態を保持できるようにすることであ
る。この目的は自己ロック式の入カラオーム機構を用い
ることにより達成される。

上記目的は、平坦部を有する環状段部を備えたモータ駆
動スリーブを設けることにより達成される。′クラッチ
の動作用フォーク部材には２本のＬ字形ラッチアームが
備わり、このラッチアームはこのフォーク部材にビン結
合されモータ駆動スリーブ方向を向く。各ラッチアーム
は相互に平行に隣接して配置され、一方のラッチアーム
は他方よシ若干長い。２本のラッチアームの幅の合計は
上記平坦部の幅よシ大きく、万一平坦部が両ラッチアー
ムと整合した位置でモータが停止した場合、両ラッチア
ームはフォーク部材から大きな力を受けてもこの平坦部
を通過でき寿い。両ラッチアームの端部がモータ駆動ス
リーブの段部に係合しているかぎり、フォーク部材はク
ラッチをノ・ンドホイル駆動状態からモータ駆動状態に
移行できない。

クラッチが移行可能状態となるためには両ラッチアーム
が解放されガければならない。ラッチされたクラッチの
解放は２段階で行われる。スリーブの段部の平坦部と長
い方のラッチアームが整合する位置までモータが回転す
ると、この長いラッチアームは平坦部内に移動する。し
かしながら、端部がスリーブの段部に当接した短いうｙ
チアームによりある短い距離以上を移動することはでき
ない。モータがさらに回転すると、短いラッチアームは
平坦部に整合し前進可能となる。この状態になるまでに
、長いラッチアームは平坦部により段部の上端にカム係
合し前進可能となる。これでクラッチのフォーク部材は
完全に解放され、強いスプリングの付勢力によ抄クラッ
チをハンドホイル駆動状態から外してモータ駆動状態に
移行させる。

このモータは自己ロックウオームおよびウオームギヤを
含み、装置がハンドホイル駆動状態のときにモータ駆動
スリーブの回転を防止する。このようにしないとウオー
ムギヤシャフトおよびモータ駆動スリーブ間の摩擦係合
により装置がハンドホイル駆動状態のときにスリーブが
回転する。これにより平坦部は両ラッチアームと整合し
クラッチのフォーク部材が解放される。このようなこと
は手動モードの状態では好ましくなく、従って自己ロッ
クウオーム機構により防止される。

〈実施例の詳細な説明〉 本発明に係るクラッチ作動機構は全回転型ノ々ルプ作動
装置に用いてもよいが、バタフライノ々ルブ、ポールバ
ルブ、プラグパルプ等の部分回転型ノクルブを作動させ
るために用いることが基本的である。

最初に概要を簡単に説明する。出力駆動スリーブ３２（
第１図、第３図）より出力トルクが得られ、ステムＳお
よびステムナツト３５を９０°回転させる。このトルク
は平歯車１３および２セツトのウオームギヤ１７および
３３を介して電動モータＭにより伝達されるものである
。櫂準的１８００回転（ｒｐｍ）モータが用いられる。

４つの異る作動時間、即ち１５，３０，６０．および９
０秒が設定される。異る出力時間はウオームギヤのギヤ
比を変えることによって得られる。すべてのウオームギ
ヤは後述のように本発明に係る／？ルプ動作に必要とな
る自己ロック式のものである。

部分回転式バルブ作動装置に対し用いる場合には、パル
プ作動装置には、ストン／ぞ９０およびネジ９１からな
る機械的なストツノ（手段およびカム作動の位置決め用
リミットスイッチ１３０（第１図）が備わる。リミット
スイッチ１３０は主要な位置決め手段である。ストツノ
臂９０およびストン・々ネジ９１は位置決め用リミット
スイッチが動作しない場合にバルブを保護する。ストツ
ノぞ９０はステムナツト３５と一体にモールド成形され
る。

ストッ、′ＰｇＯｉｔ、ハウジング内でストツ、ｗネソ
９１に係合し駆動スリーブ３２の回転を開放サイクル又
は閉鎖サイクルの９０°ごとに規制する。位置決め用リ
ミットスイッチ１３０はスナップ動作式のマイクロスイ
ッチである。複数のリミットスイッチ１３０がカムシャ
フト１３２上に設けたブラケット１３５上に装着される
。カムシャフト１３２は出力駆動スリーブ３２に固定さ
れる。パルプの位置はカムシャフト１３２に取付けたダ
イヤル１３７により示される。このダイヤルはダイヤル
窓１３６を通して見ることができる。

出力トルクのオーバーロード保護はトルクスィッチ９５
←第７図）によって図られる。トノトクスイッチシャフ
ト９４は出力ウオームシャフト２１（第３図）上のラッ
ク８２によって回転され、る。

ラック８２はトルクスイッチシャフト９４のスプライン
９３と噛み合う。トルクスイッチシャフト９４にはセツ
ティングアーム９６が固定され、トルクスイッチシャフ
トが回転するとアクチュエータダイヤルに接触してマイ
クロスイッチ９５の回路を断絶する。出力ウオーム３３
上の抵抗が動きやすいスプリング８１を変形するのに充
分大きい場合にラック８２が移動する。これらのスプリ
ング８１はディスクスプリングであることが望ましい。

モータＭは異る電圧、例えば１１０，２２０又は４６０
ボルトで用いるものであってもよい。

１１０ボルト用モータとしてはコンデンサ始動式の１１
０ボルト単相モータが用いられる。

機械的パワー動作、即ちモータ駆動の場合には、第４図
に示すように、モータＭはモータシャフト１２に固定さ
れたモータピニオン１３を駆動する。

このピニオン１３は入力ウオームシャフト１６に固定し
たギヤ１５を駆動する。入力ウオームシャフト１６上の
ウオーム１７はウオームギヤスリーブ２３にキー止めさ
れた入勾ウオームギヤ２０を駆動する。第３図に示すよ
うに、スリーブ２３は、スリーブ突起２７およびスプラ
イン１２１によりシャフト２１にキー止めされたクラッ
チ５０上の突起５３を介して出力ウオームシャフト２１
を駆動する。出力ウオームギヤ３０はシャフト２１上の
ウオーム３３により駆動される。ギヤ３０は出力駆動ス
リーブ３２にキー止めされる。ｌｌｊ力駆動駆動スリー
ブ３２テムナツト３５を受入れる角穴を有する。ステム
ナツト３５は穴を有しここにパルプステム（軸）がキー
止めされパルプを回転させる。

手動動作の場合には、クラッチ動作レバー４７（第５図
）が手動でノ・ンドボイルモードになるように引張られ
ハンドホイル６０（第３図）が結合される。レバー４７
が引張られるとシャフト１４０上のクラッチ動作用フォ
ーク４０が枢動しクラッチ５０を第３図に示すようにシ
ャフト２１のスプライン上で左に移行させる−０このと
き、スリーブ２３の突起２７はクラッチ５０の突起５３
から離れ、クラッチの別の突起５２がハンドホイルアダ
プタ６１の突起６４と係合する。これにより装置はハン
ドホイル駆動状態になる。クラッチ５０は後述のように
Ｌ字形ラッチアーム７２．７１によりこの位置に保持さ
れる。ハンドホイル６０の回転はクラッチの突起および
スプラインを介して出力ウオームシャフト２１に伝達さ
れる。装置はモータＭが駆動されるまでハンドホイルモ
ード状態に保持される。モータＭが駆動されるとウオー
ムギヤスリーブ２３が回転を始めスリーブの段部２５上
の平坦部２６（２；６Ａ図、第６Ｂ図）がまず長いラッ
チアームと整合し、次に短いラッチアームと整合する。

これによりクラッチは後述のように２段階の作動が解放
され、フォーク４０およびクラッチ５０を圧縮スプリン
グ５５の力により右へ移行させ、装置はモータ駆動状態
になる。

本発明のクラッチ作動装置を簡単に説明したが、以下に
さらに詳しく説明する。

第１図にパルプ作動装置全体の構成を示す。パルプステ
ムＳはパルプ作動装置により駆動される。

ハウジング川内の駆動モータＭはハウジング川内のパル
プ駆動装置に連結されこれを駆動する。

支持デレー）ＰがモータＭおよびその他の部材を支持す
る。コントロールハウジングＣＨ，支持プレートＰおよ
びアクチュエータハウジングＡＨは相互にデルト１０に
より連結される。

第１図、第３図および第４図に示すように、モータＭの
出力シャフト１２上にはピニオン１３が装着され、この
ピニオン１３はウオームシャフト１６上のギヤ１５と噛
み合いこれを駆動する。ウオーム１７は出力ウオームギ
ヤ２０と噛み合いこれを駆動する。出力ギヤ２０はキー
２２により駆動スリーブ２３にキー止めされる。入力ウ
オーム２０およびモータ駆動スリーブ２３はシャフト２
１上に遊転可能に装着される。シャフト２１の左端は、
第３図に示すように、スプライン１２１が形成される（
第５同断面図参照）。このスプライン１２１上に一端に
突起５２を有し他端に突起５３を有するクラッチ５０が
装着されシャフト２１とともに回転する。クラッチ５ｏ
は枢動可能なフォーク４０によシシャフト２１のスプラ
イン１２１１Ｃ沿って前後に摺動可能に装着される。フ
ォーク４０は手動レバー４７によりシャフト１４ｏ上で
回転するように取付けられる。フォーク４ｏは２個の突
起４１（第５図）を有し、その各々はローラ４２を支持
するピン４３を有する。両ローラ４２はクラッチ５０の
周縁の溝５１内に１８００対向して配置される。ローラ
４２はクラッチの溝５１の底に当接しフォーク４ｏがレ
バー４７の手動操作によシ回転するとクラッチ５ｏを押
圧してシャフト２１のスプライン１２１上を摺動させる
。強い圧縮スプリング５５がクラッチ５ｏをモータ方向
に押圧する。

モータ駆動シャフト２１の同軸上に手動操作用ハントホ
イル６０が取付けられる。ハンドホイル６０は、第３図
に示すように、アダプタ６１にボルトで結合され、この
アダプタ６１はその内側端部にモータ駆動シャフト２１
の端部を受入れる凹所６２を有する。ハンドホイルアダ
プタ６１の内側端部には突起６４が備わり、この突起６
４はクラッチ５０が最左端位置に移行するとクラッチ５
０の左端の突起５２と係合する。

本発明によれば、フォーク４０は第３図に然照番号７０
で示すラッチ機構を一体的に有している。

ラッチ機構７０は２本の並列したＬ字形ラッチアーム７
１．７２（第６図、および第６Ａ図〜第６Ｄ図）からな
り、その各々はフォーク４０上に装着される。各ラッチ
アーム７１．７２の長脚部はフォーク４０から前号のモ
ータ駆動スリーブ２３（第６図）方向に向って配置され
る。各ラッチア−４７１，７２は各別の圧縮スプリング
７５により下方に付勢される。一方のラッチアーム７１
の長脚部は、第６Ｄ図に示すように、他のラッチアーム
７２よりも若干長い。

第６図および第６Ａ図〜第６Ｄ図から分るように、モー
タ駆動スリーブ２３は平坦部２６を有する環状段部２５
を備えている。第６Ｂ図および第６Ｃ図に示すような、
平坦部２６が一つのラッチアーム７１　又は７２と整合
した場合を除き、両ラッチアームの端部は、第６図およ
びｆｉ６八図へ示すように、段部２５に当接している。

実際には、長いラッチアーム７１のみが当接状態となる
。短いラッチアーム７２は長いラッチアームにより当接
状態かられずかに離れる。長いラッチアーム７１が段部
２５に当接することにより、第６図に示すように、圧縮
スプリング５５−ウ；クラッチのフォーク４０の反時計
方向の回転を防止し、クラッチ５０がハンドホイル駆動
状態から外れてモータ駆動状態に移行することが防止さ
れる。

Ｗ動モータが駆動されると、ウオーム１７（第３図）が
入力ウオームギヤ２０を駆動し、従ってこのギヤ２０に
キー２２によりキー［ヒめされたスリーブ２３が回転す
る。スリーブ２３０回転方向は″へ６Ａ図の矢印方向が
望ましく、これにより、長いラッチアーム７１が先に、
第６Ｂ図に示すように、段部２５の平坦部２６に整合す
る。この状態ではラッチアーム７１は動きの邪魔に々る
ものがなく前進可能となり、従ってフォーク４０は反時
計方向に回転可能と在る。しかしながら、この動きはも
う一方のラッチアーム７２がスリーブの段部２５に当接
するまでのわずかの距離でしかない。スリーブ２３が第
６Ｂ図の矢印方向にさらに回転すると、平坦部２６は、
ｒ４ｅｒｃ図に示すように、短いラッチアーム７２と整
合する。従って、このラッチアーム７２は、第３図およ
び第６図において、右方向に移動可能となる。短いラッ
チアーム７２が平坦部２６と完全に整合して段部２５に
邪魔されなくなるまでに、長いラッチアーム７１は傾斜
面を形成する平坦部２６を上昇して、第６Ｃ図に示すよ
うに、段部２５の頂部に達する。従って、両ラッチアー
ム７１，７２はともに動きが自由にブ「る。フォーク４
０の動きはもはや規制されず反時言１方向に枢動可能と
カリ、各ラッチアーム７１，７２に対し時開方向に付勢
する圧縮スプリング７５に抗してさらに強い圧縮スプリ
ング５５の作用によりフォーク４０は反時計方向に回転
する。このようにして、フラッグ−５０はハンドホイル
駆動状態からモータ駆動状態へと移行する。との状態は
第３図に示される。

第３図において、クラッチ５０の突起５２はもはやハン
ドホイルの突起６４と係合していないこれに代って、ク
ラッチ５０の右端の突起５３がウオームギヤスリーブ２
３の左端の突起２７と相互に係合する。また、ウオーム
ギヤスリーブ２３はモータ駆動入力ウオームギヤ２０に
より回転駆動されているため、クラッチ５０もこのスリ
ーブ２３により回転駆動される。クラッチ５０はシャフ
ト２１にスプライン結合されているため、シャフト２１
も回転駆動される。これによりウオーム３３が回転し、
これと噛み合う出力ウオームギヤ３０が回転する。ウオ
ームギヤ３０はキー３１により出力駆動スリーブ３２に
キー止めされているため、この出力駆動スリーブ３２も
回転する。これによりステムナツト３５（第１図）が回
転しステムＳはモータの回転方向に応じて時計方向又は
反時計方向に回転する。

バルブ作動装置が部分回転型作動装置である場合には、
ステムナツト３５およびバルブステムＳの回転量は位置
決め用リミットスイッチ１３０（第１図）によって規制
される。これらのスイッチはカムシャフト１３２上に調
整可能に装着されたカム１３１により駆動される。カム
シャフト１３２は出力駆動スリーブ３２に固定されこれ
とともに回転する。回転位置を規制する主な手段はリミ
ットスイッチ１３０であるが、機械的ストツノ！、９１
もまたステムナツト３５に取付けられ又はこれと一体に
形成されたストッ・々突起９０と協動してステムＳの回
転オーバーの防止手段となる即ち　、ストッパ突起９０
が１つのストツノ４ネジ９１に達するとステムナツト３
５の回転は停止される。

ステムナツト３５の回転が停止すると、ウオームギヤ３
０の回転も停止する。し２かしながら、モータ駆動ギヤ
２０は駆動ウオーム１７により駆動され続け、出力シャ
フト２１−ヒのウオーム３３は回転を続ける。ウオーム
３３が回転してもギヤ３０は回転できないため、ウオー
ム３３はギヤ３０のネジ山を昇ろうとする。これにより
シトフト２１は、第３図に示すように、ディスクスプリ
ング８１の力に抗して右に移動する。シャフト２１が右
に移動すればラック８２も右に移動し、従ってシャフト
９４が回転する。第７図に示すように、スプラインシャ
フト９４が回転すればスイッチアーム９６が回転しマイ
クロスイッチ９５を駆動する。

これによりモータＭへの電源が遮断される。

以上説明したように、バルブ作動装置がノ・ンドホイル
駆動状態のときには、突起６４は突起５２と係合し、ハ
ンドホイルを手動で回転することによりクラッチ５０が
回転する。クラッチ５０は出力シャフト２１にスプライ
ン結合しているため、出力シャフト２１も回転する。モ
ータＪ嘔ｌｓｂスリーブ２３は出力シャフト２１上に装
着されているため、手動で駆動されたシャフト２１とモ
ータ駆動スリーブ２３開に充分な摩擦があればスリーブ
２３は回転する。この場合には段部２５の平坦部２６が
ラッチアーム７１．７２と整合する可能性がある。平坦
部２６がラッチアーム７１．７２と整合すればラッチが
解除され強い圧縮スプリング５５によりフォーク４０が
反時計方向に回転し、これによってクラッチ５０はノ１
ンドホイル駆動状態から外れる。

既に述べたように、このような動作は好ましいことでは
なく装置のハンドホイルによる操作ができなくなる。

゛とのような事態を防止するため、ウオームおよびウオ
ームギヤ駆動機構は自己ロック式に構成されている。即
ち、ウオーム１７のネジ山のピッチ角度は、ウオーム１
７が回転しない限りウオームギヤ２０が回転できない程
度に充分急傾斜に形成される。スリーブ２３はウオーム
ギヤ２０にキー止めされているため、スリーブ２３は、
スリーブ２３と手動回転シャフト２１間が摩擦係合して
いても回転できない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る部分回転型バルブ作動装置の実施
例の断面図、第２図は第１図の２−２方向矢視図、第３
図は第１図の３−３方向矢視図であり、ハンドホイル、
モータおよびクラッチ作動装置を示す。第４図゛は第２
図の４−４方向矢視図であり、駆動モータを示す。第５
図は第３図の５−５方向矢視図であり、クラッチのフォ
ークを示す。第６図は第５図の６−６方向矢視図であり
、クラッチおよびクラッチのフォークを示す。第６Ａ図
から第６Ｄ図までは、ラッチレバーの動作を順番に示す
第６図の６Ａ−６Ａ矢視図である。第７図ｄニオ−バー
ロードトルクスイッチの断面図である。 ２１・・・出力シャフト、２３．３２・・・スリーブ、
２０．３０・・・ギヤ、１７．３３・・・ウオーム、３
５・・・ステムナラ）、７１．７２・・・ラッチアーム
、４０・・・フォーク、５０・・・クラッチ、２５・・
・段部、２６・・・平坦部、２７．５２．５３．６４・
・・突起。 特許出願人 フィラデルフィア　ギア　コーポレイシ田ン特許出願代
理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之 第５図 第７図 ＠６図 １Ｂ６ｏ図　　　　　る６ｃ囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ、スプラインを有する出力シャフトと：ｂ、上記
   出力シャフトのスプライン上で摺動し、両端部に突起部
   を有するクラッチと；Ｃ上記クラッチに隣接してこれと
   同軸的に配置され、上記クラッチの一端の突起部と係合
   する突起を有するハンドホイル駆動部材と：ｄ、上記出
   力シャフト上に遊転可能に装着され、上記クラッチの他
   の一端の突起部と係合する突起を有するモータ駆動スリ
   ーブと；ｅ、上記スリーブ上に設けた環状段部と；ｆ、
   上記環状段部上に設けた平坦部と：ｇ、上記クラッチを
   モータ原曲スリーブ方向に付勢するスプリング手段と： ｈ、上記出力／ヤノトのスプライン上のクラッチを移行
   するために該クラッチに連結されこれとともに運動可能
   々枢動フォーク部材と：ｉ、十記フォーク部材から上記
   モータ、駆動スリーブ方向に向けて設けた一対のラッチ
   アームであって、一方のラッチアームは他方よシ若干長
   く、該長いラッチアームの端部は上記スＩＪ　一部上の
   環状段部に当接するように構成され、また該長いラッチ
   アームは上記平坦部と整合すると該平坦部内に向けて移
   動し、これによって上記スプリング手段が上記クラッチ
   およびフォーク部材を上記モータ駆動スリーブ方向に向
   けて該スリーブに達しない距離だけ移動可能とし、この
   移動動作は上記短いラッチアームが上記スリーブの環状
   段部に当接することによって規制されるように構成し、
   上記モータ駆動スリーブがさらに回転すると上記平坦部
   が上記短いラッチアームと整合し、これによって上記ス
   プリング手段が上記クラッチをその突起部が上記モータ
   駆動スリーブの突起部と、整合する位置まで移行可能に
   構成した一対のラッチアームと；ｊ、上記モータ駆動ス
   リーブを駆動するための自己ロック式入力ウオーム機構
   、 からなるバルブ作動装置のクラッチ作動機構。 ２、特許請求の範囲２￥１−１項記載のバルブ作動装置
   のクラッチ作動機構に才、・いて、上記一対のラッチア
   ームの各々が長脚および該長脚の外端から下方に向けて
   設けた短脚からなるＬ字形形状であるバルブ作動装置の
   クラッチ作靭１機構。 ３、特許請求の範囲第２項記載のバルブ作動装置のクラ
   ッチ作動機構において、上記下方に向けて設けた各短脚
   の下面が隣接する短脚方向に向って上昇するように傾斜
   したバルブ作動装置のクラッチ作動機構。 ４、ａ、移行可能なりラッチと； ｂ、該クラッチを移行させるために該クラッチに連結し
   た枢動可能なフォーク部材と；Ｃ０上記クラッチを一方
   向に付勢するスプリング手段と： ｄ、環状ストン・上部材と； ｅ、上記フォーク部材から上記ストツノ平部材に向けて
   手記フォーク部材上に設けた第１および第２のラッチア
   ームと； ｆ、上記第１のラッチアームはイき２のラッチアームよ
   り長く上記環状ストッパ部材に肖接し、このとき上記第
   ２のラッチアームはストン”部材から離れているように
   した構成と； ｇ、上記環状ストッパ部材上の平ｊｓ部と；ｈ、上記環
   状ストッパ部材の回転手段および、これによって上記平
   坦部が上記長いラッチアームと整合し該長いラッチアー
   ムを平坦部内へ移動可能とし、該移動動作は上記短いラ
   ッチアームがストッパ部材に当接することによって規制
   され、上記環状ストン・２部材がさらに回転すると上記
   短いラッチアームが上記平坦部と整合１゜て該平坦部内
   に移動して上記フォーク部制の充分な枢動運動を可能と
   し、これによって上記クラッチを付勢力向に完全に移行
   させるようにした構成； とからなるバルブ作動装置のクラッチ作動機構。 ５、／￥ｊ許請求の範囲第４項記載のバルブ作動装置の
   クラッチ作動機構において、上記ラッチアームの各々が
   長脚および該長脚の端部に伺随する短脚からなるＬ字形
   形状であるバルブ作動装置のクラッチ作動機構。 ６、特許請求の範囲第５項記載のバルブ作動装置のクラ
   ッチ作動機構において、上記各短脚の下面が隣だ（する
   短脚方向に向って上昇するように傾斜し、たバルブ作動
   装置のクラッチ作動機構。 ７、特許請求の範囲第４項記載のバルブ作動装置のクラ
   ッチ作動機構において、上記環状ストツノ平部材の回転
   手段が駆動ウオームおよびウオームギヤからなる自己ロ
   ック式入力ウオーム機構を含み、上を己つォーノ・ギヤ
   にｊ二上記環状ストッパ部材に連結され、ウオームのネ
   ジ山のピッチ角度は、該ウオームが駆動されない限り上
   記ウオームギヤが回転できないように充分急勾配とした
   バルブ作動装置のクラッチ作動機構。