JP2023174215A - バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】芯ブレを抑えるためのベアリングの組付けが容易であり、ケーシングの部品点数を少なくする構造を有するバルブを提供すること。【解決手段】ボディに設けられた流体流路を開閉する弁体と、弁体を移動させるアクチュエータと、アクチュエータを収容するケーシング２０とを備えるバルブ１であって、アクチュエータは、回転する駆動軸２３を備える駆動装置１０と、駆動軸の回転運動を直線運動に変換することで弁体を移動させ太径部を有するシャフト４１と、駆動軸とシャフトとを連結するカップリング２４と、シャフトの軸ブレを抑えるためのベアリング３０とを備え、内輪３３は太径部４２の上面に載置され、シャフトには、内輪の上面を太径部の方向に押圧して内輪をシャフトに係止する内輪係止手段７０が配設され、外輪３１の上面を下方に押圧して外輪をケーシングに係止する外輪係止手段が配設されている。【選択図】図１

Description

この発明は、流体の流れを制御するバルブに関する。

図４は、特許文献１の流体制御弁（バルブ）２０１であり、下部の弁部２０２と上部のアクチュエータ部２０３とから構成されている。弁部２０２は、流体流路２０６，２０６と弁座２０５が形成されたボディ２０４を備え、内部に、弁体２０７が形成された弁棒２０８が挿入されている。

アクチュエータ部２０３は、上部にモータカバー２２１内に収納されたモータ２２０が配設されモータ軸２２２とボールねじ２３０のボールネジ軸２４７の上部ボールネジ軸２４６とを連結するカップリング２２３が備えられ、モータ軸２２１と上部ボールねじ軸２４６とは止めねじ２２３で連結されている。ボールネジ軸２４７の芯ブレが起こらないようにベアリング２２５が配置され、このベアリング２２５は止め板２２６と太径部２２９で支えられ、ベアリング２２５の外輪（符号なし）が下方からのボルト２２７で上部ケーシング２５１に固定され、ベアリング２２５の内輪（符号なし）が上方からのナット２２４で上部ボールねじ軸２４６に固定されている。

スライダ２３３がボルト２４８でボールねじ２３０と固定され、スライダ２３２の凹所にボールねじ雌ねじ２３２と下部ボールねじ軸２４５が収納されている。下部ケーシング２３７には、ブッシュ２４０が備えられ、弁棒２０８と連結するシャフト２３６が収納され、中部ケーシング２３４とモータカバー２２１とはボルト２４９で連結され、上部ケーシング２５１とは中部ケーシング２３４とは、ボルト２５０とで連結されている。

図５は、図４の従来のバルブと類似の機能のアクチュエータ部の一部を拡大した部分拡大図である。同一符号の部分は、同一の機能を有している。ベアリング２２５は、内輪２２５ｉ、外輪２２５ｅ、玉２２５ｂとから構成されており、外輪２２５ｅは、止め板２２６で支えられ、止め板２２６は、ボルト２２７で上部ケーシング２５１に固定されている。内輪２２５ｉは、太径部２２９で支えられ、ナット２２４で締め付けられ、上部ボールねじ軸２４６に刻設された上部ボールねじ軸雄ねじ２３０ｍと螺合して上部ボールねじ軸２４６に固定されている。この構造によって、上部ボールねじ軸雄ねじ２４６の芯ブレが抑えられている。

再表２０１８－１９９０６４号公報号公報

図５に示す従来のバルブ２０１には２つの問題がある。１つ目は、組み立ての問題である。２つ目は、アクチュエータを収納するケーシングが上部ケーシング２５１と中部ケーシング２３４の２つ必要となる問題である。

図６は、図５のバルブ２０１を組み立てる手順を模式的に示したものである。組み立て手順は、（Ａ）から（Ｂ）へ進み、さらに（Ｃ）で完成する。（Ａ）では、ボールねじ２３０をスライダ２３３にボルト２４８を使って固定をし、止め板２２６をはめ入れてベアリング２２５を挿入し、太径部２２９に載置する。その後、ナット２２４を締めつけてベアリング２２５の内輪を上部ボールねじ軸２４６に固定する。カップリング２２３を使って、モータ軸２２２と上部ボールねじ軸２４６とを連結する。

次に、（Ｂ）に移り、止め板２２６を、ボルト２２７を用いて上部ケーシング２５１に連結する。このときに、ボルト２２７を締めつける際に、ボールねじ２３０やボルト２４８が下方に近接しているので作業が大変難しくなる。これが1つ目の問題点である。

その後、（Ｃ）に移って、上部ケーシング２５１と中部ケーシング２３４とをボルト２５０を使って固定する。ベアリング２２５の固定を、下方から止め板２２６を用いて固定し、上方からナット２２４を用いて固定する。止めボルト２５２によって、（Ｂ）の組み立て体は、中部ケーシング２３４での回動を規制される。このような構造であるので、ケーシングを上部ケーシング２５１と中部ケーシング２３４の２つに分けなければならない。これが２つ目の問題である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バルブの組み立てにおいて、芯ブレを抑えるためのベアリングの組付けが容易であり、アクチュエータを収納するケーシングの部品点数を少なくする構造のバルブを提供することにある。

本発明（１）は、ボディに設けられた流体流路を開閉する弁体と、前記弁体を移動させるアクチュエータと、当該アクチュエータを収容するケーシングとを備えるバルブであって、前記アクチュエータは、回転する駆動軸を備える駆動装置と、前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換することで前記弁体を移動させ太径部を有するシャフトと、前記駆動軸と前記シャフトとを連結するカップリングと、前記シャフトの軸ブレを抑えるためのベアリングとを備え、前記ベアリングの内輪は前記太径部の上面に載置され、前記シャフトには、前記内輪の上面を前記太径部の方向に押圧して前記内輪を前記シャフトに係止する内輪係止手段が配設され、前記外輪の上面を下方に押圧して前記ベアリングの外輪を前記ケーシングに係止する外輪係止手段が配設されているバルブである。

本発明（１）は、ベアリングの内輪は前記太径部の上面に載置され、前記シャフトには、前記内輪の上面を前記太径部の方向に押圧して前記内輪を前記シャフトに係止する内輪係止手段が配設され、前記外輪の上面を下方に押圧して前記外輪を前記ケーシングに係止する外輪係止手段が配設されているので、ベアリングの外輪をケーシングに固定する際に、上方から固定でき、邪魔になるものが近接していないので作業が容易となる。また、ケーシングを２つに分ける必要がないので部品点数を減らすことができる。

特許文献１に記載のバルブは、電動モータを駆動源としているが、本発明（１）のバルブにおける駆動源は、電動モータ等に限られるものではなく、芯ブレを抑えるためにベアリングを用いるバルブであれば、気体を駆動源とするものや手動ハンドルを駆動源として用いることが出来ることは明らかである。

本発明（２）は、前記ケーシングの内壁には、前記外輪の下面を支える内方突起部が備えられている本発明（1）のバルブである。

本発明（２）では、ケーシングの内壁には、前記外輪の下面を支える内方突起部が備えられているので、ベアリングの外輪を、下面側は内方突起で支え、上面側を外輪係止手段で押さえるので、ベアリングをより安定して配設することができる。

本発明（３）は、前記内輪係止手段が、環状の内輪用ロックナットであって、内面に、前記シャフトの外周面に刻設された雄ねじと螺合する雌ねじが刻設されている内輪用ロックナットである本発明（1）のバルブである。

本発明（３）では、前記内輪係止手段が、環状の内輪用ロックナットであって、内面に、前記シャフトの外周面に刻設された雄ねじと螺合する雌ねじが刻設されている内輪用ロックナットであるので、製作が容易な構造の内輪係止手段で内輪を確実に固定することができる。

本発明（４）は、前記外輪係止手段が、環状の外輪用ロックナットであって、外面に、前記ケーシングの内面に刻設された雌ねじと螺合する雄ねじが刻設されている外輪用ロックナットである本発明（1）のバルブである。

本発明（４）では、前記外輪係止手段が、環状の外輪用ロックナットであって、外面に、前記ケーシングの内面に刻設された雌ねじと螺合する雄ねじが刻設されている外輪用ロックナットであるので、製作が容易な構造の外輪係止手段で外輪を確実に固定することができる。

本発明（５）は、前記シャフトは、ボールねじを備え、当該ボールねじの前記太径部より前記駆動軸側のボールねじ軸が前記カップリングによって前記駆動軸と連結し、前記太径部より前記弁体側にボールナットが備えられ、前記ボールねじ軸の回転に連動して、前記ボールナットとつながる弁体が直線運動をすることを特徴とする本発明（1）～（５）のいずれかのバルブである。

本発明（５）では、前記シャフトは、ボールねじを備え、当該ボールねじの前記太径部より前記駆動軸側のボールねじ軸が前記カップリングによって前記駆動軸と連結し、前記太径部より前記弁体側にボールナットが備えられ、前記ボールねじ軸の回転に連動して、前記ボールナットとつながる弁体が直線運動をする構造であるので、汎用のボールねじを使って、回転運動を精密な直線運動に変換して弁体を移動させることができる。

本発明によれば、バルブの組み立てにおいて、芯ブレを抑えるためのベアリングの組付けが容易であり、アクチュエータを収納するケーシングの部品点数を少なくする構造のバルブを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るバルブの一部断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るバルブの一部断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るバルブの組み立て手順を示す模式図である。 特許文献１に記載のバルブの全体図である。 特許文献１に記載のバルブのアクチュエータ部の一部断面図である。 図５のバルブの組み立て手順を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施の形態を示す。

バルブ１は、モータカバー２１内に収納されるモータ１０を駆動装置として備えている。ボールねじ４０の上部ボールねじ軸４６と駆動軸であるモータ軸２３とは、カップリング２４の止めねじ２５で連結させられている。上部ボールねじ軸４６にはベアリング３０が２個はめ入れられている。ベアリング３０は、外輪３１、内輪３３、玉３２とで構成されている。内輪３３は、太径部４２の上面に載置され、外輪３１は内方突起部２７の上面に載置されている。この実施形態では、ベアリング３０は２個重ねられているが、２個に限られるものではなく、１個であっても３個以上であってもよい。ボディ、流体流路、弁体等の構成要素は、図４に示すバルブに用いられるものと同様のものが用いられ得るので、図１～３では省略している。

内輪３３は、内輪用ロックナット雌ねじ７１が刻設された内輪用ロックナット７０によって、内輪用ロックナット雌ねじ７１がボールねじシャフト４１の上部ボールねじ軸雄ねじ４８とねじ合わされて上部ボールねじ軸４６に固定されている。外輪３１は、外輪用ロックナット８０の外輪用ロックナット雄ねじ８１と、ケーシング２０のケーシング雌ねじ２８とがねじ合わされて、ケーシング２０に固定される。外輪用ロックナット８０の回旋は、専用工具を穴８２にあてがって行う。

ボーねじ軸４７の下方には下部ボールねじ軸４５が形成され、ボールナット４３と螺合しており、ボールナット４３とスライダ５０とはボルト４４で固定されている。スライダ５０の下方外周にはブッシュ５２が篏合しており、スライダ５０の内周面に刻設されたスライダ雌ねじ５１とステム６０のステム雄ねじ６３とが螺合し、ボールナット４３、スライダ５０、ステム６０とが一体となって上下動する機構となっている。ケーシング２０とモータカバー２１とは、ボルト２６によって固定されている。下部ボールねじ軸４５の下端部は、ステム６０の上部に形成された凹所６１に入っている。止めボルト２９によって、スライダ５０は、ケーシング２０内での回動を規制されている。下方のＯリング６２は、弁部から流体が漏れ出るのを防いでいる。

図１のようなバルブの構造にすることによって、ベアリング３０の組み立てが容易になり、バルブの製造効率を上げることができる。その詳細は、図３で説明する。また、ケーシングは、特許文献１のバルブのように、上部ケーシングと中部ケーシングの２つは必要でなく、ケーシング２０１つで足りる。このことで、製品コストを下げることができる。

＜第２の実施の形態＞
図２に、本発明の第２の実施の形態を示す。

図２に示す本発明の第２の実施の形態のバルブ１０１は、図１に示す第１の実施の形態のバルブ１と基本構造を同一としており、対応する符号に１００の数を加えた符号で各部材を示しているので詳細な説明は省略する。異なっている点は、ケーシング１２０の下方にケーシング下部フランジ１２８が形成され、筒状の外ケース１２２がモータカバー１２１まで延び、ボルト１２６でケーシング１２０に固定され、外ケース１２２とケーシング１２０との間にはＯリング１２９が配置され、二重のシールドがなされている。このような構造にすることによって、シールド性の向上と、見栄えの向上を図ることができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態（図１）に係るバルブの組み立て手順を示す模式図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順で説明をする。
（Ａ）において、ボールねじ４０のボールナット４３を、ボルト４４を使って、スライダ５０に固定する。ブッシュ５２を篏合し、ステム６０をスライダ５０ねじ合わせて固定する。ボールねじ４０の太径部４２の上面に２個のベアリング３０を挿入配置する。内輪用ロックナット７０をねじ合わせて、内輪３３をボールねじシャフト４１に固定する。この組み立てにおけるベアリング３０をボールねじシャフト４１に固定する作業は容易に行うことができる。

（Ｂ）において、（Ａ）で組み立てた組み立て体をケーシング２０挿入する。この時、ベアリング３０の外輪３１の下面は、内方突起部２７の上面に接触して配置されている。外輪用ロックナット８０の穴８２に専用工具をはめ合わせて回旋して、ベアリング３０の外輪３１をケーシング２０に固定する。モータ１０のモータ軸２３にカップリング２４を上側の止めねじ２５を使って固定する。その後、下方に下ろしてボールねじシャフト４１の上端部までカップリング４１を挿入し、下側の止めねじ２５でモータ軸２３とボールねじシャフト４１とを結合する。止めボルト２９によって、スライダ５０は、ケーシング２０内での回動を規制される。

（Ｃ）において、モータ１０を覆うモータカバー２１をかぶせて、ボルト２６を使って、モータカバー２１とケーシング２０とを固定する。この一連の組み立て作業を見ると、特許文献１にあるバルブと比較して作業が容易であり、構成部材も少なくて済みコストダウンを図ることができる。

以上説明したように、本発明のバルブは、組み立てにおいて、芯ブレを抑えるためのベアリングの組付けが容易であり、アクチュエータを収納するケーシングの部品点数を少なくする構造を有するバルブを提供することができる。

１、１０１ バルブ
１０、１１０ モータ
２０、１２０ ケーシング
２１、１２１ モータカバー
２３、１２３ モータ軸
２４、１２４ カップリング
２５、１２５ 止めねじ
２６、１２６ ボルト
２７、１２７ 内方突起部
２８、１２８ ケーシング雌ねじ
２９、１２９ 止めボルト
３０、１３０ ベアリング
３１、１３１ 外輪
３２、１３２ 玉
３３、１３３ 内輪
４０、１４０ ボールねじ
４１、１４１ ボールねじシャフト
４２、１４２ 太径部
４３、１４３ ボールナット
４４、１４４ ボルト
４５、１４５ 下部ボールねじ軸
４６、１４６ 上部ボールねじ軸
４７、１４７ ボーねじ軸
４８、１４８ 上部ボールねじ軸雄ねじ
５０、１５０ スライダ
５１、１５１ スライダ雌ねじ
５２、１５２ ブッシュ
６０、１６０ ステム
６１、１６１ 凹所
６２、１６２ Ｏリング
６３、１６３ ステム雄ねじ
７０、１７０ 内輪用ロックナット
７１、１７１ 内輪用ロックナット雌ねじ
８０、１８０ 外輪用ロックナット
８１、１８１ 外輪用ロックナット雄ねじ
８２、１８２ 穴
１２２ 外ケース
１２８ ケーシング下部フランジ
１２９ Ｏリング

Claims (5)

1. ボディに設けられた流体流路を開閉する弁体と、前記弁体を移動させるアクチュエータと、当該アクチュエータを収容するケーシングとを備えるバルブであって、
   前記アクチュエータは、回転する駆動軸を備える駆動装置と、前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換することで前記弁体を移動させ太径部を有するシャフトと、前記駆動軸と前記シャフトとを連結するカップリングと、前記シャフトの軸ブレを抑えるためのベアリングとを備え、
   前記ベアリングの内輪は前記太径部の上面に載置され、前記シャフトには、前記内輪の上面を前記太径部の方向に押圧して前記内輪を前記シャフトに係止する内輪係止手段が配設され、
   前記ベアリングの外輪の上面を下方に押圧して前記外輪を前記ケーシングに係止する外輪係止手段が配設されているバルブ。
2. 前記ケーシングの内壁には、前記外輪の下面を支える内方突起部が備えられている請求項1に記載のバルブ。
3. 前記内輪係止手段が、環状の内輪用ロックナットであって、内面に、前記シャフトの外周面に刻設された雄ねじと螺合する雌ねじが刻設されている内輪用ロックナットである請求項1に記載のバルブ。
4. 前記外輪係止手段が、環状の外輪用ロックナットであって、外面に、前記ケーシングの内面に刻設された雌ねじと螺合する雄ねじが刻設されている外輪用ロックナットである請求項1に記載のバルブ。
5. 前記シャフトは、ボールねじを備え、当該ボールねじの前記太径部より前記駆動軸側のボールねじ軸が前記カップリングによって前記駆動軸と連結し、前記太径部より前記弁体側にボールナットが備えられ、前記ボールねじ軸の回転に連動して、前記ボールナットとつながる弁体が直線運動をすることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のバルブ。

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