JPS6216356B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の背景＞ 本発明はパワー駆動のバルブアクチユエータ
（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ツチを
係止させまたそのクラツ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ツチ
作動機構を備えたバルブアクチユエータに関する
ものである。

本発明に係るクラツチ作動機構は、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
ツチを係止しまたモータ駆動時にはクラツチをハ
ンドホイル駆動から電動モータ駆動へ移動させる
ように制御する新規なクラツ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ツチ動作機構の手
動モードにおいて、ロツク状態を保持できるよう
にすることである。この目的は自己ロツク式の入
力ウ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。クラツチの動作用フオーク部材には２本のＬ
字形ラツチアームが備わり、このラツチアームは
このフオーク部材にピン結合されモータ駆動スリ
ーブ方向を向く。各ラツチアームは相互に平行に
隣接して配置され、一方のラツチアームは他方よ
り若干長い。２本のラツチアームの幅の合計は上
記平坦部の幅より大きく、万一平坦部が両ラツチ
アームと整合した位置でモータが停止した場合、
両ラツチアームはフオ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ない。両ラツチアー
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、フオーク部材はクラツチをハンドホ
イル駆動状態からモータ駆動状態に移行できな
い。クラツチが移行可能状態となるためには両ラ
ツチアームが解放されなければならない。ラツチ
されたクラツチの解放は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ツチアームが整
合する位置までモータが回転すると、この長いラ
ツ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ラツチ
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、短いラツ
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、長いラツ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
れでクラツチのフオ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りクラツチをハンド
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ツクウオームおよび
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ヤフトお
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ツチアームと整合
しクラツチのフオ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、
従つて自己ロツクウオーム機構により防止され
る。

＜実施例の詳細な説明＞ 本発明に係るクラツチ作動機構は全回転型バル
ブ作動装置に用いてもよいが、バタフライバル
ブ、ボールバルブ、プラグバルブ等の部分回転型
バ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。このトルクはピニオンおよび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。標準的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90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
ることによつて得られる。すべてのウオームギヤ
は後述のように本発明に係るバルブ動作に必要と
なる自己ロツク式のものである。

部分回転式バルブ作動装置に対し用いる場合に
は、バルブ作動装置には、ストツパ９０およびネ
ジ９１からなる機械的なストツパ手段およびカム
作動の位置決め用リミツトスイツチ１３０（第１
図）が備わる。リミツトスイツチ１３０は主要な
位置決め手段である。ストツパ９０およびストツ
パネジ９１は位置決め用リミツトスイツチが動作
しない場合にバルブを保護する。ストツパ９０は
ステムナツト３５と一体にモールド成形される。
ストツパ９０はハウジング内でストツパネジ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
め用リミツトスイツチ１３０はスナツプ動作式の
マイクロスイツチである。複数のリミツトスイツ
チ１３０がカムシヤフト１３２上に設けたブラケ
ツト１３５上に装着される。カムシヤフト１３２
は出力駆動スリーブ３２に固定される。バルブの
位置はカムシヤフト１３２に取付けたダイヤル１
３７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。

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つてもよい。110ボルト
用モータとしてはコンデンサ始動式の110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はモータシヤ
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は入力ウオームシヤフト
１６に固定したギヤ１５を駆動する。入力ウオー
ムシヤフト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力ウオームギヤ
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１２
１によりシヤフト２１にキー止めされたクラツチ
５０上の突起５３を介して出力ウオームシヤフト
２１を駆動する。出力ウオームギヤ３０はシヤフ
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。
出力駆動スリーブ３２はステムナツト３５を受入
れる角穴を有する。ステムナツト３５は穴を有し
ここにバルブステム（軸）がキー止めされバルブ
を回転させる。

手動動作の場合には、クラツチ動作レバー４７
（第５図）が手動でハンドホ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が引張られるとシヤフト１４
０上のクラツチ動作用フオーク４０が枢動しクラ
ツチ５０を第３図に示すようにシヤフト２１のス
プライン上で左に移動させる。このとき、スリー
ブ２３の突起２７はクラツチ５０の突起５３から
離れ、クラツチの別の突起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。クラツチ５０
は後述のようにＬ字形ラツチアーム７２，７１に
よりこの位置に保持される。ハンドホイル６０の
回転はクラツチの突起およびスプラインを介して
出力ウオームシヤフト２１で伝達される。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（第６Ａ図、第６Ｂ図）がま
ず長いラツチアームと整合し、次に短いラツチア
ームと整合する。これによりクラツチは後述のよ
うに２段階の作動が解放され、フオーク４０およ
びクラツチ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。

本発明のクラツ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図にバルブ作動装置全体の構成を示す。バ
ルブステムＳはバルブ作動装置により駆動され
る。ハウジングCH内の駆動モータＭはハウジン
グAH内のバルブ駆動装置に連結されこれを駆動
する。支持プレート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およびアクチユエータハウジング
AHは相互にボルト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の出力シヤフト１２上にはピニオン１３が
装着され、このピニオン１３はウオームシヤフト
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
２６およびモータ駆動スリーブ２３はシヤフト２
１上に遊転可能に装置される。シヤフト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図断面図参照）。このスプライ
ン１２１上に一端に突起５２を有し他端に突起５
３を有するクラツチ５０が装着されシヤフト２１
とともに回転する。クラツチ５０は枢動可能なフ
オーク４０によりシヤフト２１のスプライン１２
１に沿つて前後に摺動可能に装着される。フオー
ク４０は手動レバー４７によりシヤフト１４０上
で回転するように取付けられる。フオーク４０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はクラツチ５０の周縁の溝５１内に180゜対
向して配置される。ローラ４２はクラツチの溝５
１の底に当接しフオーク４０がレバー４７の手動
操作により回転するとクラツチ５０を押圧してシ
ヤフト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がクラツチ５０をモータ
方向に押圧する。

モータ駆動シヤフト２１の同軸上に手動操作用
ハンドホイル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
部にモータ駆動シヤフト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６４はク
ラツチ５０が最左端位置に移行するとクラツチ５
０の左端の突起５２と係合する。

本発明によれば、フオーク４０は第３図に参照
番号７０で示すラツチ機構を一体的に有してい
る。ラツチ機構７０は２本の並列したＬ字形ラツ
チアーム７１，７２（第６図、および第６Ａ図〜
第６Ｄ図）からなり、その各々はフオーク４０上
に装着される。各ラツチアーム７１，７２の長脚
部はフオーク４０から前方のモータ駆動スリーブ
２３（第６図）方向に向つて配置される。各ラツ
チアーム７１，７２は各別の圧縮スプリング７５
により下方に付勢される。一方のラツチアーム７
１の長脚部は、第６Ｄ図に示すように、他のラツ
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が一つのラツチ
アーム７１又は７２と整合した場合を除き、両ラ
ツチアームの端部は、第６図および第６Ａ図に示
すように、段部２５に当接している。実際には、
長いラツチアーム７１のみが当接状態となる。短
いラツチアーム７２は長いラツチアームにより当
接状態からわずかに離れる。長いラツチアーム７
１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がクラツチのフオ
ーク４０の反時計方向の回転を防止し、クラツチ
５０がハンドホイル駆動状態から外れてモータ駆
動状態に移動することが防止される。

電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、従つて
このギヤ２０にキー２２によりキー止めされたス
リーブ２３が回転する。スリーブ２３の回転方向
は第６Ａ図の矢印方向が望ましく、これにより、
長いラツチアーム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
態ではラツチアーム７１は動きの邪魔になるもの
がなく前進可能となり、従つてフオーク４０は反
時計方向に回転可能となる。しかしながら、この
動きはもう一方のラツチアーム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は第６Ｃ図に示すよう
に、短いラツチアーム７２と整合する。従つて、
このラツチアーム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。短いラツチア
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、長いラツチアーム７
１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。
従つて、両ラツチアーム７１，７２はともに動き
が自由になる。フオーク４０の動きはもはや規制
されず反時計方向に枢動可能となり、各ラツチア
ーム７１，７２に対し時計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の作用によりフオーク４０は反時計方向に回
転する。このようにして、クラツチ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。この状態は第３図に示される。

第３図において、クラツチ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。
これに代つて、クラツチ５０の右端の突起５３が
ウオームギヤスリーブ２３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、クラツチ５０もこのスリーブ
２３により回転駆動される。クラツチ５０はシヤ
フト２１にスプライン結合されているため、シヤ
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ツトスイツチ１３０
（第１図）によつて規制される。これらのスイツ
チはカムシヤフト１３２上に調整可能に装着され
たカム１３１により駆動される。カムシヤフト１
３２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
ミツトスイツチ１３０であるが、機械的ストツパ
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ツパ突起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、ストツパ突起９０が１つのストツパネジ９１
に達するステムナツト３５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３０の回転も停止する。しかしながら、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、出力シヤフト２１上のウオーム３３は
回転を続ける。ウオーム３３が回転してもギヤ３
０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。これによりシヤフト２
１は、第３図に示すように、デイスクスプリング
８１の力に抗して右に移動する。シヤフト２１が
右に移動すればラツク８２も右に移動し、従つて
シヤフト９４が回転する。第７図に示すように、
スプラインシヤフト９４が回転すればスイツチア
ーム９６が回転しマイクロスイツチ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、バルブ作動装置がハンド
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
よりクラツチ５０が回転する。クラツチ５０は出
力シヤフト２１にスプライン結合しているため、
出力シヤフト２１も回転する。モータ駆動スリー
ブ２３は出力シヤフト２１上に装着されているた
め、手動で駆動されたシヤフト２１とモータ駆動
スリーブ２３間に充分な摩擦があればスリーブ２
３は回転する。この場合には段部２５の平坦部２
６がラツチアーム７１，７２と整合する可能性が
ある。平坦部２６がラツチアーム７１，７２と整
合すればラツチが解除され強い圧縮スプリング５
５によりフオーク４０が反時計方向に回転し、こ
れによつてクラツチ５０はハ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。

こ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ツク式に構成さ
れている。即ち、ウオーム１７のネジ山のピツチ
角度は、ウオーム１７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と手動回転シヤフト２１間が摩擦係合してい
ても回転できない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るクラツチ作
動機構においては、２本のラツチアームをクラツ
チに枢着させ、このラツチアームをモータ駆動ス
リーブ上の円環状段部に当接させ、この段部に切
欠き状平坦部を設ける構成とすることにより、モ
ータ停止時に段部がいかなる位置で停止しても常
に少くとも一方のラツチアームが段部と係合する
ためモータ駆動側からハンドホイル駆動側へクラ
ツチを移行してクラツチをハンドホイル駆動側の
位置に保持することが支障なく行なわれる。ま
た、ハンドホイル駆動時にはモータ駆動スリーブ
上に設けたウオームギア機構によりスリーブが回
転することはなく、従つて段部も回転せず、ラツ
チアームは確実に段部に係合してクラツチをハン
ドホイル駆動側の位置に保持する。また、モータ
を駆動すればこれに応じて段部が回転しスプリン
グの作用で自動的にクラツチがモータ駆動側に移
行するため、クラツチの操作性の良好なバルブ作
動装置が得られる。

【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、モータおよびクラツチ作動
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、クラツチのフオークを示
す。第６図は第５図の６−６方向矢視図であり、
クラツチおよびクラツチのフオークを示す。第６
Ａ図から第６Ｄ図までは、ラツチレバーの動作を
順番に示す第６図の６Ａ−６Ａ矢視図である。第
７図はオーバーロードトルクスイツチの断面図で
ある。 ２１……出力シヤフト、２３，３２……スリー
ブ、２０，３０……ギヤ、１７，３３……ウオー
ム、３５……ステムナツト、７１，７２……ラツ
チアーム、４０……フオーク、５０……クラツ
チ、２５……段部、２６……平坦部、２７，５
２，５３，６４……突起。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ スプラインを有する出力シヤフトと； ｂ 上記出力シヤ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ツチと； ｃ 上記クラツチに隣接してこれと同軸的に配置
   され、上記クラツ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 上記出力シヤフト上に遊転可能に装着され、
   上記クラツ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 上記クラツチをモータ駆動スリーブ方向に付
   勢するスプリング手段と； ｈ 上記出力シヤフトのスプライン上のクラツチ
   を移行するために該クラツチに連結されこれと
   ともに運動可能な枢動フオーク部材と； ｉ 上記フオ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ツチアームであ
   つて、一方のラツチアームは他方より若干長
   く、該長いラツチアームの端部は上記スリーブ
   上の環状段部に当接するように構成され、また
   該長いラツ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、これによつて上記
   スプリング手段が上記クラツチおよびフオーク
   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ツ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つて規制さ
   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ツチ
   アームと整合し、これによつて上記スプリング
   手段が上記クラツ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ツチアームと； ｊ 上記モータ駆動スリーブを駆動するための自
   己ロツク式入力ウオーム機構、 からなるバルブ作動装置のクラツチ作動機構。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のバルブ作動装置
   のクラツチ作動機構において、上記一対のラツチ
   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ツチ作動機構。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のバルブ作動装置
   のクラツ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つて
   上昇するように傾斜したバルブ作動装置のクラツ
   チ作動機構。 ４ ａ 移動可能なクラツチと； ｂ 該クラツチを移行させるために該クラツチに
   連結した枢動可能なフオーク部材と； ｃ 上記クラツチを一方向に付勢するスプリング
   手段と； ｄ 環状ストツパ部材と； ｅ 上記フオーク部材から上記ストツパ部材に向
   けて上記フオーク部材上に設けた第１および第
   ２のラツチアームと； ｆ 上記第１のラツチアームは第２のラツチアー
   ムより長く上記環状ストツパ部材に当接し、こ
   のとき上記第２のラツチアームはストツパ部材
   から離れているようにした構成と； ｇ 上記環状ストツパ部材上の平坦部と； ｈ 上記環状ストツパ部材の回転手段および、こ
   れによつて上記平坦部が上記長いラツチアーム
   と整合し該長いラツ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ツチアーム
   がストツパ部材に当接することによつて規制さ
   れ、上記環状ストツパ部材がさらに回転すると
   上記短いラツチアームが上記平坦部と整合して
   該平坦部内に移動して上記フオーク部材の充分
   な枢動運動を可能とし、これによつて上記クラ
   ツチを付勢方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ツチ作動機構。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のバルブ作動装置
   のクラツチ作動機構において、上記ラツチアーム
   の各々が長脚および該長脚の端部に付随する短脚
   からなるＬ字形形状であるバルブ作動装置のクラ
   ツチ作動機構。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のバルブ作動装置
   のクラツチ作動機構において、上記各短脚の下面
   が隣接する短脚方向に向つて上昇するように傾斜
   したバルブ作動装置のクラツチ作動機構。 ７ 特許請求の範囲第４項記載のバルブ作動装置
   のクラツチ作動機構において、上記環状ストツパ
   部材の回転手段が駆動ウオームおよびウオームギ
   ヤからなる自己ロツク式入力ウオーム機構を含
   み、上記ウオームギヤは上記環状ストツパ部材に
   連結され、ウオームのネジ山のピツチ角度は、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
   装置のクラツチ作動機構。