JP2009063146A - Valve opening degree detection device for actuator, and actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ用の弁開度検出装置に関し、特に、ボールバルブやバタフライバルブ等の回転弁に用いる空気圧式アクチュエータにおける弁開度検出構造とこの構造を用いたアクチュエータに関する。 The present invention relates to a valve opening degree detecting device for an actuator, and more particularly to a valve opening degree detecting structure in a pneumatic actuator used for a rotary valve such as a ball valve or a butterfly valve and an actuator using this structure.
この種のバルブ用アクチュエータには、大きく分けて電動式と空圧式とがあり、何れも、バルブにアクチュエータを搭載し、駆動軸とバルブのステムとを接続してバルブを全開、全閉と中間開度に作動させたり、流量制御を行うようにしている。 This type of valve actuator is broadly divided into electric type and pneumatic type. In either case, the actuator is mounted on the valve, the drive shaft and the valve stem are connected, and the valve is fully opened, fully closed, and intermediate. The valve is operated at the opening and the flow rate is controlled.
前者の電動式アクチュエータは、ケーシング内に電動モータと減速ギアを設け、減速された駆動力を駆動軸を介してバルブを開閉するように構成されている。特に、開閉の位置制御は位置リミットスイッチで行い、位置決めカムがリミットスイッチ電源を遮断するようにしている(特許文献1参照)。 The former electric actuator is provided with an electric motor and a reduction gear in a casing, and is configured to open and close a valve with a reduced driving force via a drive shaft. In particular, the position control of opening and closing is performed by a position limit switch, and the positioning cam shuts off the limit switch power supply (see Patent Document 1).
このような電動式アクチュエータの場合において、弁開度を検出するには、前記のリミットスイッチを電気信号に変換することにより、遠隔地でも弁開度の位置検出が容易に行い得られる。 In the case of such an electric actuator, in order to detect the valve opening, the position of the valve opening can be easily detected even in a remote place by converting the limit switch into an electric signal.
一方、後者の空気圧式アクチュエータは、シリンダ内にコンプレッサによって作られた圧縮空気を給排気させることによって、シリンダ内に設けたピストンとピストンロッドを往復動させ、このピストンロッドに設けた回転変換機構に接続したバルブ用ステムを回動操作させる構造である(特許文献2参照)。 On the other hand, the latter pneumatic actuator reciprocates the piston and piston rod provided in the cylinder by supplying and exhausting the compressed air produced by the compressor in the cylinder, and the rotation conversion mechanism provided in the piston rod is used. In this structure, the connected valve stem is rotated (see Patent Document 2).
しかしながら、前者のように、電動式アクチュエータの場合は、電気信号をとり出して弁開度を容易に検出できるが、後者の空気圧式アクチュエータの場合は、特許文献2に示すように、駆動軸をシリンダの上部に延出させ、この延出部にユーザーの要望する弁開度検出装置を後付けしているのが通常である。
However, in the case of an electric actuator, as in the former, an electric signal can be taken out and the valve opening can be easily detected. In the latter pneumatic actuator, as shown in
この弁開度検出機構は、延出部の径に応じた種類のリミットスイッチ用カムを固着しているので、対応するスイッチの種類だけカムの種類も必要となり、その上、このカムはプラント等の運転中に緩み、作動不良の不具合を起こすおそれもあり、カムの不具合により生ずる作動不良の解消が要求されている。 Since this valve opening degree detection mechanism has a limit switch cam of a type corresponding to the diameter of the extension, it is necessary to have the same type of cam as the corresponding switch type. There is also a risk that it will loosen during operation and cause malfunctions, and it is required to eliminate malfunctions caused by cam malfunctions.
また、通常のリミットスイッチ用カムは、全開、全閉用であるため、中間開度の開度調整機構を使用する要求の場合、中間開度設定機構が別に必要となり、そのため、中間位置の検出対応も複雑化している。 In addition, since a normal limit switch cam is fully open and fully closed, if an intermediate opening adjustment mechanism is required, an intermediate opening setting mechanism is required separately. The correspondence is also complicated.
本発明は、上記問題点を解決するために開発したものであって、その目的とするところは、部品点数を極力低減して部品を共通化し、弁開度検出機構を確実かつ迅速に取付けることを可能とし、使用中にも芯ズレや緩みが生ずることなく長期間の使用にも耐え得る、高精度な弁開度検出を可能とするアクチュエータ用弁開度検出装置を提示することにある。 The present invention has been developed to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to reduce the number of parts as much as possible, to make parts common, and to install the valve opening degree detection mechanism reliably and quickly. It is an object of the present invention to provide a valve opening degree detection device for an actuator that enables highly accurate valve opening degree detection that can withstand long-term use without causing misalignment or loosening during use.
上記目的を達成するため請求項1に係る発明は、アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタの下端部を固定し、このアダプタの上端部に一対のカム部材の円筒形基端部を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状態に固定したアクチュエータ用弁開度検出装置である。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the lower end of the adapter is fixed to the upper end of the shaft of the actuator body, and the cylindrical base ends of the pair of cam members are attached to the upper end of the adapter at an appropriate angle. This is an actuator valve opening detection device in which the cam pieces of the pair of cam members are fixed in substantially the same horizontal state.
請求項2に係る発明は、アクチュエータ本体より突出させたシャフトの上端面にめねじを形成し、一対のカム部材とアダプタより挿通したボルトを前記めねじに螺着して一対のカム部材とアダプタをシャフト上端部に固着したアクチュエータ用弁開度検出装置である。 According to a second aspect of the present invention, a female screw is formed on the upper end surface of the shaft that protrudes from the actuator body, and a pair of cam members and a bolt inserted through the adapter are screwed onto the female screw, thereby the pair of cam members and the adapter. Is an actuator valve opening detection device in which is fixed to the upper end of the shaft.
請求項3に係る発明は、シャフト上端部に形成した係止溝に前記アダプタの下端部に形成した係合部を嵌合係止し、前記アダプタ上端部には、円錐筒と係止凸部を形成し、一方、カム部材の基端部下面のそれぞれには、テーパ筒部と凹溝を形成し、かつ基端部上面には、多数の放射溝を形成し、前記円錐筒をテーパ筒部に嵌合すると共に、前記係止凸部を凹溝に嵌合係止し、かつ、一対のカム部材の基端部に形成した放射溝同士を嵌め合わせて一対のカム部材を固定し、カム部材同士の緩みを防止したアクチュエータ用弁開度検出装置である。 According to a third aspect of the present invention, an engaging portion formed at the lower end portion of the adapter is fitted and locked in a locking groove formed at the upper end portion of the shaft, and a conical cylinder and a locking convex portion are provided at the upper end portion of the adapter. On the other hand, each of the bottom surface of the base end portion of the cam member is formed with a tapered tube portion and a concave groove, and a plurality of radiation grooves are formed on the top surface of the base end portion, and the conical tube is formed as a taper tube. And fitting the locking projections into the concave grooves, and fixing the pair of cam members by fitting the radial grooves formed on the base end portions of the pair of cam members, This is an actuator valve opening degree detection device that prevents loosening between cam members.
請求項4に係る発明は、円筒形の基端部に段差状にカム片を設けてカム部材を構成し、このカム片の基端部側の段部面に円弧状受部を形成し、一対のうち他方のカム部材の基端部の円弧面を支受けさせてカム部材の傾きと芯ズレを防止したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
In the invention according to
請求項5に係る発明は、カム片の先端近傍位置をリミットスイッチ用接点の当接部とし、この当接部に近接スイッチ用の近接スイッチ取付部を設けたアクチュエータ用弁開度検出装置である。
The invention according to
請求項6に係る発明は、カム片の基端部側に係合角部を形成し、一対のカム部材の係合角部同士を当接させて一対のカム部材を所定の中間開度に設定可能としたアクチュエータ用弁開度検出装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, an engagement angle portion is formed on the base end side of the cam piece, and the engagement corner portions of the pair of cam members are brought into contact with each other so that the pair of cam members have a predetermined intermediate opening degree. It is a valve opening degree detection device for an actuator that can be set.
請求項7に係る発明は、シャフトの突出部の高さと前記突出部上端部に形成しためねじ寸法等をNAMUR規格に設定したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
The invention according to
請求項8に係る発明は、アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタの下端部を固定し、このアダプタの上端部に一対のカム部材の円筒形基端部を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状態に固定した弁開度検出装置を配置したアクチュエータである。
In the invention according to
したがって、請求項1における発明によると、従来のように、例えば空気圧アクチュエータに対応したリミットスイッチ用のカム機構をそれぞれ別個に用意することなく、一対のカム部材とアダプタを用意するのみで、最小の部品点数で各種のアクチュエータに即座に対応することが可能となる。また、アクチュエータのシャフト径にも影響を受けることなく、対応可能であるため、従来に比して極めて実用的価値の高い検出機構を提供できる。更に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状に固定することができ、スイッチング機構を高精度の作動が可能であり、しかも、カム同士を単に重ねることなく、嵩張ることがないので検出装置全体の高さや大きさを抑えることができ、コンパクト化に寄与できる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, as in the prior art, for example, without preparing separate cam mechanisms for limit switches corresponding to pneumatic actuators, it is only necessary to prepare a pair of cam members and adapters. It is possible to respond immediately to various actuators by the number of parts. In addition, since it can be handled without being affected by the shaft diameter of the actuator, it is possible to provide a detection mechanism having a very high practical value as compared with the prior art. Furthermore, the cam pieces of the pair of cam members can be fixed substantially in the same horizontal state, the switching mechanism can be operated with high accuracy, and the cams do not simply overlap each other, so that the detection device is not bulky. The overall height and size can be reduced, contributing to downsizing.
請求項2における発明によると、一対のカム部材とアダプタとボルト結合により確実にカム機構を固定でき、かつ規格対応も可能である。更に、アクチュエータ本体のシャフトと直接固定されるので、弁開度を正確に検出することができる。 According to the second aspect of the present invention, the cam mechanism can be reliably fixed by a pair of cam members, an adapter, and bolts, and the standards can be met. Furthermore, since it is directly fixed to the shaft of the actuator body, the valve opening can be accurately detected.
請求項3における発明によると、一対のカム機構は、適宜の角度に、しかも、緩みを防止した状態で固定でき、かつ、シャフト上端部にアダプタを確実に固着できると共に、アダプタと一対のカム部材も迅速にかつ確実に固定でき、使用中に緩みが生じるおそれが全くない弁開度検出装置を提供できる。更に、一対のカム部材に設けた放射溝同士を嵌め合わせて、迅速かつ確実に一対のカム部材を所望の角度に調整することができ、弁開閉度を適宜の角度で設定できる。
According to the invention of
請求項4における発明によると、一対のカム部材は円弧状受部と円筒面で支受けされているので、一対のカム部材はみだりに傾いたり芯ズレを生じるおそれがない。また、円筒形基端部の内周面をテーパ状にしたことにより、アダプタとカム部材の基端部はくさび状に嵌合して確実に固定されると共に、カム部材とアダプタの凹溝と凸部の嵌合も確実に行われ、カム部材とアダプタとは、軸ズレを発生することなく、簡易に接続することができる。
According to the invention of
請求項5における発明によると、カム部材のカム片はリミットスイッチ接点に当接する当接部とし、また、これを近接スイッチに用いる場合は、カム片の先端部に近接スイッチ用の近接体を取付ければ良く、もって、各種のスイッチ構造に対応可能となり、実用的価値が極めて大きい。
According to the invention of
請求項6における発明によると、一対のカム部材の基端部側が当接する位置で例えば、最小中間開度に自動的に設定でき、更に、放射溝同士を嵌め合わせて、一対のカム部材を所定の角度に調整することができるので、従来のように角度調整に時間と手間がかかることはない。 According to the sixth aspect of the present invention, for example, the minimum intermediate opening can be automatically set at the position where the base end sides of the pair of cam members abut, and the pair of cam members are fixed by fitting the radiation grooves together. Therefore, the angle adjustment does not take time and effort as in the prior art.
請求項7における発明によると、シャフト上端部の高さやシャフト上面のめねじ寸法等がNAMUR(ナムール)規格に対応した弁開度検出機構であり、もって商品価値が高い。 According to the seventh aspect of the present invention, the height of the upper end of the shaft, the internal thread dimension of the upper surface of the shaft, and the like is a valve opening degree detection mechanism corresponding to the NAMUR standard, and thus has a high commercial value.
請求項8における発明によると、空気圧アクチュエータに対応したリミットスイッチ用のカム機構をそれぞれ別個に用意することなく、一対のカム部材とアダプタを用意するのみで、最小の部品点数で各種のアクチュエータに即座に対応することが可能となるアクチュエータを提供できる。 According to the eighth aspect of the present invention, without preparing separate cam mechanisms for limit switches corresponding to pneumatic actuators, it is possible to instantly apply various actuators with a minimum number of parts by preparing only a pair of cam members and adapters. It is possible to provide an actuator that can cope with the above.
本発明における、アクチュエータ用弁開度検出装置における実施形態を図面に基いて詳述する。
図1は、同検出装置の要部を示した分解斜視図であり、図4は検出装置を組み付けた部分断面図である。また、図7〜11は、本発明における検出装置を搭載した空気圧式アクチュエータを示した各種の実施形態をそれぞれ示した図である。
An embodiment of an actuator valve opening detection device in the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main part of the detection device, and FIG. 4 is a partial sectional view in which the detection device is assembled. 7 to 11 are diagrams showing various embodiments showing a pneumatic actuator equipped with the detection device of the present invention.
図4において、アクチュエータ本体1の上部に、シャフト上端部4を延出させ、この上端部4は、NAMUR規格に対応した構造であって、同図に示すように、シャフト上端部4の高さt、めねじ部27の寸法等を規格に対応させている。
更には、シャフト上端部4は、図4及び図5に示すように切削面4aを有する略四角柱の形状を成し、上端部4の軸方向には、ボルト11を螺入するための、めねじ部27が設けられており、これらもNAMUR規格に対応させている。また、上端部4の上端面に係止溝26を形成し、後述するアダプタ3の下部に形成した係合部14と係合するようにしている。
In FIG. 4, the
Furthermore, the shaft
図中3は、アダプタであり、このアダプタ3は、図3に示すよう、略円筒形を成し、アダプタ3の軸方向には、ボルト11を挿通する挿通孔3aが形成され、アダプタ3の下端部に凸状の係合部14を形成し、上端部には上端面の径より小径の基部を有し、この基部より円錐状の円錐筒21を突設させている。更に、アダプタ3に設けた円錐筒21の基部である外周段差面には、前記係合部14と直交状態に突設した係止凸部22を形成している。
In the figure,
図2において、2はカム部材であり、このカム部材2は、円筒形の基端部19とこの基端部19の一方側に段差状に一体に形成したカム片7(8)より構成されている。前記基端部19は、その外周面に円弧面20を、内周面にテーパ筒部13を形成し、このテーパ筒部13の下端には、本例では直交状の凹溝12を形成している。一方、この基端部19の上面には、挿通孔19aを中心に放射状に形成した放射溝18を形成している。この放射溝18は、基端部19の上面に所定の放射角度をもって多数本形成され、この放射溝18同士を嵌め合わせることにより、一対のカム部材2を適宜の角度に設置できるようにしている。
In FIG. 2,
前述したカム片7と基端部19との段差面には、円弧状受部16が形成され、更に、この円弧状受部16の両端角部には、係合角部17、17を形成している。このカム片7、8は、例えば、鋳物等の金属又は樹脂製等で形成され、また、このカム片7、8は、枠形状に形成して軽量化を図っている。カム片7の先端近傍には、リミットスイッチ用の当接部2aを設け、更にその先端面には、近接スイッチ等の近接体23を取付けるための、取付部15を設けている。本例においては、取付部15は、カム片7、8の枠体の先端に取付孔をあけて取付部としている。
An arc-shaped receiving
図7〜図11において、図中5、10はリミットスイッチであり、6、9はスイッチ片である。また、図10において、24は近接スイッチ、25は取付部材である。
7 to 11,
次に、本発明における検出装置の作用について説明する。
図4、図5においてシャフト上端部4の係止溝26にアダプタ3の係合部14を嵌合係止し、次いで、アダプタ3の円錐筒21にカム部材2のテーパ筒部13をくさび状に嵌合すると共にアダプタ3の係止凸部22にカム部材2の凹溝12を嵌合係止して、一対のうちの一方のカム部材2を図8に示すように、アクチュエータ本体1の長さ方向に向けて取付け、一対のうちの他方のカム部材2を上記カム部材2の下面を上面にして、一方のカム部材2の放射溝18に他方のカム部材2の放射溝18同士を嵌め合わせて一対のカム部材2、2を取付け固定する。最後に、図4に示すように、ボルト11をカム部材2、2の基端部19に形成された挿通孔19aより挿通させると共に、アダプタ3の挿通孔3aを介して、このボルト11をシャフト上端部4のめねじに螺着して一対のカム部材2、2とアダプタ3をシャフト上端部4に確実に、かつ堅固に固着する。この一対のカム部材2、2は、同一部材で、共通部品である。
Next, the operation of the detection device according to the present invention will be described.
4 and 5, the engaging
この場合、カム片7、8と基端部19の段差面に形成した一方のカム片7の円弧状受部16に、他方のカム部材2の基端部19の円弧面20とが確実に当接して一対のカム部材2、2は支受状態に保持されるので、一対のカム部材2、2の組立てに際して、傾きと芯ズレを確実に防ぐことができる。特に、カム部材2、2を組立てたり、分解時の再組立てに際して、カム部材2、2は、傾くことなく自動的に正位置にセットされ高精度な組立てができ、極めて実用的価値が高い。
In this case, the arc-shaped receiving
図7、8における検出構造は、1点式リミットスイッチ5、10を2個用いた弁開位置と中間位置を検出する装置を示している。本例では、一方のカム部材2をアクチュエータ本体1の長さ方向にセットし、他方のカム部材2を45°の位置に設置して中間位置検出用のカムとしている。この中間位置の角度は実施に応じて適宜の角度に設置するものとする。
The detection structure in FIGS. 7 and 8 shows a device for detecting the valve opening position and the intermediate position using two one-
同図から明らかなように、カム部材2、2は基端部19とカム片7、8とが段差状に形成されて、一対のカム部材2、2における基端部19同士を嵌め合わされているので、図4、図7に示すように、カム部材2、2のカム片7、8は略同一水平状態に固定されるため、カム部材2、2はリミットスイッチ5、10のスイッチ片6、9に水平状態に対向して取付けられ、高精度なスイッチング機能を発揮する。
As is clear from the figure, the
上記のように、本発明におけるカム部材2は、基端部19とカム片7、8とを段差状に形成しており、一対のカム部材2、2を基端部19の上面同士が対向する状態で積層することにより、カム片7、8を略同一水平状態に配置することができる。
したがって、カム片7、8によって作動するリミットスイッチ5、10(スイッチ片6、9)も略同一水平状態に配置することができるので、リミットスイッチ5、10の高さをそれぞれ変えたり、リミットスイッチ同士を積層する必要はなく、検出装置全体の高さや大きさを抑えることができる。
As described above, in the
Therefore, since the
図9は、2点内蔵リミットスイッチの例を示したもので、前述のように、一方のカム部材2をアクチュエータ本体1の長さ方向にセットし、他方のカム部材2を中間位置検出用のカム部材2として利用している例である。本例においては、例えば、45度の中間位置検出用を示している。
FIG. 9 shows an example of a two-point built-in limit switch. As described above, one
この場合、カム片7、8の基端部19の円弧状受部16の両端位置に係合角部17を形成し、一対のカム部材2、2の係合角部17、17同士を当接させると、一対のカム部材2を所定の中間開度に設定可能としている。
本例では、カム部材2、2の係合角部17の接触位置は、中間開度(本例では45°)の最小検出角となるように設定しているので、係合角部17、17同士を接触させると、自動的に中間開度に設定される。なお、この係合角部17の接触面は、テーパ面とすると角度が更に正確に検出しやすい。
In this case,
In this example, the contact position of the
図10、図11は、本発明における検出装置に、近接スイッチを取り付けた例を示したものである。
同図において、カム片7、8の先端に形成した取付部15に、例えば、近接スイッチ用の近接体23を取付け、アクチュエータ本体1の上端に取付部材25を介して取付けた近接スイッチ24により弁開位置又は中間位置を検出するようにしている。本例においても、上述と同様に一対のカム部材2、2同士を取付けることにより、カム片7、8が水平状態になるように自動的にセットされる。
10 and 11 show an example in which a proximity switch is attached to the detection device of the present invention.
In the figure, for example, a
以上のように、本発明のアクチュエータ用弁開度検出装置によれば、従来の弁開度検出装置に比べ大幅に部品点数を減らすことができ、且つカム部材の芯ズレや緩み等を防止することができ、更にカム部材の角度調整が容易で迅速にできることとなり、また、シャフト上端部と上端部に形成しためねじ寸法がMAMUR規格に適応しおり、実用的価値が極めて高いアクチュエータ用弁開度検出装置を提供できる。 As described above, according to the valve opening degree detection device for an actuator of the present invention, the number of parts can be greatly reduced as compared with the conventional valve opening degree detection device, and the center deviation or loosening of the cam member can be prevented. In addition, the angle of the cam member can be adjusted easily and quickly. Also, because it is formed at the upper end and the upper end of the shaft, the screw dimensions conform to the MAMUR standard, and the valve opening for the actuator is extremely high in practical value. A detection device can be provided.
1 アクチュエータ本体1
2 カム部材
2a 当接部
3 アダプタ
3a 挿通孔
4 シャフト上端部
5、10リミットスイッチ
6、9 スイッチ片
7、8 カム片
11 ボルト
12 凹溝
13 テーパ筒部
14 係合部
15 取付部
16 円弧状受部
17 係合角部
18 放射溝
19 基端部
19a 挿通孔
20 円弧面
21 円錐筒
22 係止凸部
23 近接体
24 近接スイッチ
25 取付部材
26 係止溝
27 めねじ部
1
2
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JP2007233889A JP2009063146A (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Valve opening degree detection device for actuator, and actuator |
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JP2004308870A (en) * | 2003-04-10 | 2004-11-04 | Yamatake Corp | Operation range setting mechanism for actuator |
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2007
- 2007-09-10 JP JP2007233889A patent/JP2009063146A/en active Pending
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