JP5264119B2 - Electric actuator - Google Patents
Electric actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP5264119B2 JP5264119B2 JP2007203416A JP2007203416A JP5264119B2 JP 5264119 B2 JP5264119 B2 JP 5264119B2 JP 2007203416 A JP2007203416 A JP 2007203416A JP 2007203416 A JP2007203416 A JP 2007203416A JP 5264119 B2 JP5264119 B2 JP 5264119B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- output
- screw shaft
- planetary gear
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/2015—Means specially adapted for stopping actuators in the end position; Position sensing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
- F16K31/047—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
- F16H2025/2087—Arrangements for driving the actuator using planetary gears
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
この発明は、弁駆動用の電動アクチュエータに係り、特に弁開度の指針を備えた電動アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an electric actuator for driving a valve, and more particularly to an electric actuator provided with a valve opening indicator.
弁開度の指針を備えた従来の弁駆動用アクチュエータとしては、例えば特許文献１に開示されるアクチュエータ装置がある。特許文献１のアクチュエータ装置では、弁駆動用の回転軸の回転に対応して駆動する入力側回転軸と、弁開度の指針が取り付けられた出力側回転軸とが同軸に回転可能に設けられており、入力側回転軸に並列に主軸を配置し、この主軸に並列に副軸を配置して、主軸と副軸に減速歯車列を設け、入力側回転軸の回転を出力側回転軸へ減速して伝達している。
As a conventional valve driving actuator provided with a valve opening indicator, for example, there is an actuator device disclosed in
特許文献１のアクチュエータ装置は、上述した減速歯車列の減速歯車の数を変更することで、入力側回転軸から出力側回転軸への回転減速比の調整が可能である。これにより、駆動対象に連結された入力側回転軸とは異なる回転数で出力側回転軸を回転させることができ、この出力側回転軸の回転割合に応じて弁開度を表示することが可能である。
The actuator device of
従来の電動アクチュエータでは、減速機構を構成するのに主軸や副軸が必要であり、部品点数が多くなるという課題がある。また、入力側回転軸に隣接するスペースに主軸や副軸等の減速機構を構成するための専用スペースが必要となる。また、弁開度の指針を取り付ける出力側回転軸を入力側回転軸と同軸に設けることから、入力側回転軸の軸方向のスペースに弁開度表示機構を構成するための専用スペースが必要になる。このように、回転軸の軸方向やこれに垂直な方向に不可避的にスペースが必要であることから、アクチュエータ全体の小型化が制限されるという課題があった。 In the conventional electric actuator, a main shaft and a sub shaft are required to configure the speed reduction mechanism, and there is a problem that the number of parts increases. In addition, a dedicated space for configuring a speed reduction mechanism such as a main shaft or a sub shaft is required in a space adjacent to the input side rotation shaft. In addition, since the output-side rotary shaft to which the valve opening indicator is attached is provided coaxially with the input-side rotary shaft, a dedicated space for configuring the valve opening display mechanism is required in the axial space of the input-side rotary shaft. Become. As described above, since the space is inevitably necessary in the axial direction of the rotating shaft and the direction perpendicular thereto, there is a problem that miniaturization of the entire actuator is limited.
また、リニア型バルブのようなバルブでは、ねじを切ったアクチュエータの出力軸（以下、出力ねじ軸と称す）の軸方向の移動に応じてバルブプラグが弁開口部を開閉することにより弁開度が調整されるものがある。このようなリニア型バルブを駆動するアクチュエータにおいて、従来では、出力ねじ軸の軸方向に弁開度の指針をそのまま取り付けることにより出力ねじ軸の軸方向の動作量に応じて弁開度を表示していた。 Further, in a valve such as a linear valve, the valve plug opens and closes the valve opening in accordance with the axial movement of the output shaft (hereinafter referred to as the output screw shaft) of the threaded actuator. There are things that are adjusted. In an actuator for driving such a linear type valve, conventionally, the valve opening degree is displayed in accordance with the operation amount in the axial direction of the output screw shaft by directly attaching the valve opening degree indicator in the axial direction of the output screw shaft. It was.
しかしながら、リニア型バルブでは、出力ねじ軸の軸方向の動作量が少ない範囲で弁開度が制御されることが多いため、軸方向の動作量に応じて弁開度を表示する指針では、バルブ近傍まで行かないと弁開度を判別しにくい場合がある。また、出力ねじ軸のねじ運動により軸方向に動作するため、その動作速度も遅く、バルブの近傍にいたとしてもアクチュエータが正常に動作しているか否かを即座に判別することが困難であった。 However, in a linear valve, the valve opening is often controlled in a range where the axial operation amount of the output screw shaft is small. Therefore, in the pointer that displays the valve opening according to the axial operation amount, It may be difficult to determine the valve opening unless it is close. In addition, since it moves in the axial direction due to the screw motion of the output screw shaft, its operating speed is slow, and even if it is in the vicinity of the valve, it is difficult to immediately determine whether or not the actuator is operating normally. .
この他、リニア型バルブを駆動させるアクチュエータにおいて、電動モータの回転を出力ねじ軸に伝達する減速歯車機構を介して手動で出力ねじ軸を移動させる場合、出力ねじ軸を移動させる歯車の回転回数が多いため手間が掛かるという課題もある。 In addition, in an actuator that drives a linear valve, when the output screw shaft is manually moved via a reduction gear mechanism that transmits the rotation of the electric motor to the output screw shaft, the number of rotations of the gear that moves the output screw shaft is There is also a problem that it takes a lot of time and effort.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、弁開度の表示機構に必要な専用スペースを低減することができ、かつ弁開度指針の視認性及び手動での操作性を向上させた電動アクチュエータを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce a dedicated space necessary for a valve opening indication mechanism, and can provide visibility and manual operation of a valve opening indicator. An object is to obtain an electric actuator with improved performance.
この発明に係る電動アクチュエータは、駆動対象物に連結される出力ねじ軸と、出力ねじ軸と同軸に螺合して設けられ、電動モータから伝達される回転力による回転に伴い出力ねじ軸を軸方向に移動させる出力歯車と、出力歯車を太陽歯車とする遊星歯車を備えて出力軸に沿って構成され、最終段の遊星歯車のキャリア又は内歯車が出力ねじ軸周りに回転する遊星歯車機構と、最終段の遊星歯車のキャリア又は内歯車の基台に基部が連結されて出力軸周りに回動して駆動対象物の開度を指し示すとともに、手動操作時に手動で回転操作されることで回転トルクを遊星歯車機構に伝達させて前記出力ねじ軸を移動させる指針レバーとを備えるものである。
An electric actuator according to the present invention is provided with an output screw shaft coupled to an object to be driven, and screwed coaxially with the output screw shaft, and the output screw shaft is rotated along with rotation by a rotational force transmitted from the electric motor. An output gear that moves in a direction, and a planetary gear mechanism that includes a planetary gear that uses a sun gear as the output gear and that is configured along the output shaft, and the carrier or internal gear of the planetary gear at the final stage rotates around the output screw shaft; The base part is connected to the carrier of the last stage planetary gear or the base of the internal gear, and rotates around the output shaft to indicate the opening of the object to be driven and rotated by manual rotation during manual operation. a shall and a guidance lever that moves the output screw shaft by transmitting torque to the planetary gear mechanism.
この発明によれば、出力軸を駆動させる出力歯車に対して電動モータの回転力を伝達する減速歯車列とは別に軸芯を共通にして遊星歯車機構を設け、この遊星歯車機構に指針を取り付けたので、出力軸に垂直な方向には遊星歯車１個分程度のスペースでよく、本発明を適用するために必要なスペースを削減できるという効果がある。 According to the present invention, the planetary gear mechanism is provided with a common shaft core separately from the reduction gear train that transmits the rotational force of the electric motor to the output gear that drives the output shaft, and the pointer is attached to the planetary gear mechanism. Therefore, a space about one planetary gear is sufficient in the direction perpendicular to the output shaft, and the space required for applying the present invention can be reduced.
また、遊星歯車機構の最終段の出力軸周りに回転する遊星歯車のキャリア又は内歯車のベースに基部が連結され、最終段の遊星歯車又は内歯車と一体に指針が動作するので、従来のように出力軸の軸方向に指針を回転させるための軸を新たに設ける必要がない。さらに、遊星歯車機構の減速比を調整することで、回転系の動作量又は動作速度が大きく視認し易い指針とすることができる。 In addition, since the base is connected to the carrier of the planetary gear rotating around the output shaft of the final stage of the planetary gear mechanism or the base of the internal gear, and the pointer operates integrally with the planetary gear or the internal gear of the final stage, There is no need to newly provide a shaft for rotating the pointer in the axial direction of the output shaft. Furthermore, by adjusting the reduction ratio of the planetary gear mechanism, the operating amount or operating speed of the rotating system is large, and the pointer can be easily seen.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電動アクチュエータの構成を示す図であり、内部構成を説明するために電動アクチュエータの出力ねじ軸の軸方向に沿った断面を示している。また、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図であり、図３は、図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。なお、図の例は、本発明の電動アクチュエータをリニア型バルブの駆動に適用した場合を示している。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the electric actuator according to
実施の形態１による電動アクチュエータ１は、ケーシング内に収納された支持プレート２、支持プレート２上に配置された電動モータ３、図１の下方側の一端に不図示のリニア型バルブの弁軸が連結される出力ねじ軸４、電動モータ３の回転を出力ねじ軸４に伝達する動力伝達機構、及びこの動力伝達機構と軸芯を共通にして構成された遊星歯車機構を備える。
The
電動モータ３の回転軸３ａに取り付けられた伝達ギア５は、大径の伝達ギア部６ａと噛み合う。伝達ギア部６ａは、小径の伝達ギア部６ｂと同軸に形成されており、伝達ギア部６ａ，６ｂは固定軸７を中心として一体に回転する。また、伝達ギア部６ａ，６ｂには、図１中に矢印で示すように固定軸７の軸方向に沿って伝達ギア部６ａ，６ｂの位置を変更することにより、電動モータ３側と出力ねじ軸４側との連結を切断するクラッチ機構が設けられる。
The
このクラッチ機構では、電動操作において、固定軸７に設けたバネ７ａにより軸方向に伝達ギア部６ａ，６ｂを付勢し、伝達ギア部６ｂと伝達ギア部８ａとの噛み合い位置を維持する。また、手動操作においては、クラッチレバー７ｂの操作により、バネ７ａの付勢力に反して固定軸７に沿って伝達ギア部６ａ，６ｂを支持プレート２側に移動させ、伝達ギア部６ｂと伝達ギア部８ａとの噛み合いを解除することができる。
In this clutch mechanism, in the electric operation, the
また、伝達ギア部６ｂは大径の伝達ギア部８ａと噛み合っている。伝達ギア部８ａは、同軸に小径の伝達ギア部８ｂが一体に形成されており、伝達ギア部８ａ，８ｂは出力ねじ軸４を中心として一体に回転自在に取り付けられる。
The
出力ねじ軸４の外周面には、出力歯車１２の内ねじ１２ａと螺合するねじ部４ａが形成されている。また、出力ねじ軸４の図１の下方一端には、図示しないリニア型バルブの弁軸が同軸に連結されており、出力ねじ軸４の軸方向の移動に応じてリニア型バルブ内で弁軸の一端に設けたバルブプラグが弁開口部を開閉して弁開度が調整される。
On the outer peripheral surface of the
伝達ギア部８ｂの周囲には、図１，２に示すように遊星歯車９が配置される（図示の例では、４つの遊星歯車９）。これら遊星歯車９は、キャリア１１に設けた固定軸１０を中心として回転自在に取り付けられており、太陽歯車となる伝達ギア部８ｂと、キャリア１４上に形成された内歯車１３と噛み合っている。これにより、遊星歯車９は、伝達ギア部８ｂを介して伝達された電動モータ３からの回転トルクによって固定軸１０を中心として回転しながら伝達ギア部８ｂ周りを公転する。
1 and 2, a
また、キャリア１１には、図１に示すように出力歯車１２が形成される。この出力歯車１２に形成された内ねじ１２ａは、出力ねじ軸４のねじ部４ａと螺合している。これにより、電動モータ３から伝達された回転トルクによって出力歯車１２が回転すると、図１中に矢印で示すように、出力ねじ軸４が軸方向に移動する。
Further, an
なお、上述した動力伝達機構は、電動モータ３の回転軸３ａに取り付けた伝達ギア５、伝達ギア部６ａ，６ｂ、伝達ギア部８ａ，８ｂ、遊星歯車９、キャリア１１に形成した出力歯車１２及び内歯車１３から構成される。この動力伝達機構は、伝達ギア部６ａ，６ｂや伝達ギア部８ａ，８ｂを適切なギア径で構成することにより、出力歯車１２を介して所望の減速比で電動モータ３の回転を出力ねじ軸４に伝達することができる。
The power transmission mechanism described above includes the
図２に示すように、キャリア１４には、その外縁部から径方向外側に張り出すように当接部１４ａ，１４ｂが設けられる。また、当接部１４ａ側には、キャリア１４が出力ねじ軸４周りに回動することを一定の回転トルクまで抑制するトルク抵抗部２８が設けられており、当接部１４ｂ側には、キャリア１４が出力ねじ軸４周りに回動すると、スイッチ部が押下されてオン状態（又はオフ状態）に切替わるマイクロスイッチ３１が設けられる。
As shown in FIG. 2, the
トルク抵抗部２８は、開口部が形成されたケース２８ａと、ケース２８ａ内に設けたバネ３０と、一端がバネ３０により付勢され、他端がケース２８ａの開口部に挿通されてケースの外側に突出する伝達部材２９とから構成される。このトルク抵抗部２８は、図２に示すように、キャリア１４の出力ねじ軸４周りの回動方向に沿って当接部１４ａを挟むように２基対向して配置される。２個の伝達部材２９は各々が同時に当接部１４ａに当接しない程度に当接部１４ａに近接しており、当接した方の伝達部材２９を介してバネ３０から一定の付勢力が当接部１４ａに伝達される。これにより、バネ３０の付勢力を超える回転トルクが加わるまでキャリア１４の回動が規制される。
The
マイクロスイッチ３１も、図２に示すように、キャリア１４の出力ねじ軸４周りの回動方向に沿って当接部１４ｂを挟むように２個対向して配置される。バネ３０の付勢力を超える回転トルクが加わってキャリア１４が出力ねじ軸４周りを所定角度以上回動すると、当接部１４ｂがスイッチ部３２ａを押下し、電動モータ３の通電が遮断される。このように、電動モータ３への通電を遮断することにより、所定値以上の過剰な回転トルクが出力ねじ軸４側に伝達されないようにしている。
As shown in FIG. 2, two
固定軸１５は、キャリア１４の内歯車１３を設けた面の裏面に設けられ、遊星歯車１６が固定軸１５を中心として回転自在に取り付けられる。遊星歯車１６は、出力歯車１２の外歯車部１２ｂと、プレート１８上に形成した内歯車１７とに噛み合っており、出力歯車１２の回転によって固定軸１５を中心として回転する。図３の例では、３つの遊星歯車１６が、出力歯車１２の外歯車部１２ｂ周りに配置されている。
The fixed
外歯車１９は、プレート１８の内歯車１７を設けた面の裏面に設けられる。また、固定軸２１はキャリア２２に設けられ、遊星歯車２０が固定軸２１を中心に回転自在に取り付けられる。ベース２４には、ベース２４側の外輪２５ａ、出力歯車１２側の内輪２５ｂ及び外輪２５ａと内輪２５ｂに狭持されるベアリングボール２６からなるベアリングによって出力歯車１２が回転自在に保持される。
The
また、ベース２４上には内歯車２３が設けられており、遊星歯車２０が、内歯車２３とプレート１８の外歯車１９との双方に噛み合っている。これにより、遊星歯車２０は、電動モータ３からの回転力が伝達されると、固定軸２１を中心として回転しながら外歯車１９周りを公転する。
An
キャリア２２の固定軸２１を設けた面の裏面には指針取り付け軸２２ａが設けられる。
図４は、図１中のＣ−Ｃ線の断面矢視図である。図４に示すように、ベース２４には、出力ねじ軸４を軸心とした円弧状の長孔部２４ａが形成されており、指針取り付け軸２２ａが長孔部２４ａに挿通される。また、長孔部２４ａを介してベース２４の裏面側に突出した指針取り付け軸２２ａの端部には、指針レバー２７が取り付けられる。指針レバー２７は、基部となる一端が指針取り付け軸２２ａに取り付けられ、図４に示すように、出力ねじ軸４の軸芯からの放射線上に延びた形状を有している。
A
4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. As shown in FIG. 4, the
ベース２４の裏面には、長孔部２４ａに沿って弁開度に対応する目盛り（％）が記載されており、指針レバー２７がどの目盛りに位置するかによって弁開度を視認することができる。図４の例では、弁開度が０％の状態（全閉状態）を示し、遊星歯車減速機構で電動モータ３の回転が減速されて指針レバー２７に伝達されることにより指針レバー２７が全開から全閉までにおよそ９０°回動する。
On the back surface of the
上述した遊星歯車機構は、出力歯車１２の外歯車部１２ｂ、プレート１８に設けた内歯車１７，外歯車１９、外歯車部１２ｂと内歯車１７に噛み合う遊星歯車１６、ベース２４に設けた内歯車２３、及びキャリア２２に設けられて外歯車１９、内歯車２３にそれぞれ噛み合う遊星歯車２０から構成される。この遊星歯車機構のキャリア２２には弁開度の指針レバー２７が取り付けられ、遊星歯車と内歯車の歯数等の組み合わせを適切に構成することにより、所望の動作量でかつ所望の動作速度で指針レバー２７を出力ねじ軸４の軸方向の移動量に応じて動作させることができる。
The planetary gear mechanism described above includes the
次に動作について説明する。
（１）電動操作（開方向、閉方向の動作）
電動操作における電動モータ３の回転トルクは、図１中に白抜きの矢印で示す経路で伝達される。先ず、電動モータ３の回転は、回転軸３ａに取り付けた伝達ギア５からこれと噛み合う伝達ギア部６ａに伝達される。これにより、伝達ギア部６ａ，６ｂが固定軸７を中心として一体に回転する。
Next, the operation will be described.
(1) Electric operation (operation in the opening and closing directions)
The rotational torque of the electric motor 3 in the electric operation is transmitted through a path indicated by a white arrow in FIG. First, the rotation of the electric motor 3 is transmitted from the
伝達ギア部６ｂが回転すると、これと噛み合う伝達ギア部８ａが伝達ギア部８ｂと共に出力ねじ軸４を中心として回転する。伝達ギア部８ｂの回転は、遊星歯車９に伝達され、この遊星歯車９を介して出力歯車１２に伝達される。これにより、出力歯車１２が出力ねじ軸４周りを回転し、遊星歯車９が、固定軸１０を中心として回転しながら伝達ギア部８ｂ周りを公転する。
When the
出力歯車１２が回転すると、出力歯車１２の内ねじ１２ａとねじ部４ａが螺合する出力ねじ軸４に出力歯車１２の回転が伝達され、ねじ運動により出力ねじ軸４が軸方向に移動する。同時に出力歯車１２の回転は、外歯車部１２ｂを介して遊星歯車１６に伝達され、遊星歯車１６を介して内歯車１７に伝達される。
When the
ここで、遊星歯車１６を保持するキャリア１４は、伝達された回転トルクがバネ３０の付勢力より小さいと出力ねじ軸４周りを回転することはなく、遊星歯車１６は固定軸１５を中心として回転するのみである。この遊星歯車１６の回転に伴って、内歯車１７に回転トルクが伝達され、内歯車１７を設けたプレート１８が出力ねじ軸４周りに回転する。
Here, the
プレート１８が出力ねじ軸４周りを回転すると、外歯車１９を介して遊星歯車２０に回転トルクが伝達される。これにより、遊星歯車２０が、固定軸２１を中心として回転しながら外歯車１９を太陽歯車として公転し、その結果、キャリア２２が出力ねじ軸４周りを回転する。このとき、指針レバー２７は、キャリア２２の回転に伴って出力ねじ軸４の軸方向の移動量に応じた弁開度を指し示す。
When the
なお、上述したように、図４の例では、バルブが全開から全閉になるまでに指針レバー２７が出力ねじ軸４周りにおよそ９０°回動する。このように、本発明では、指針レバー２７の回転角が小さいため、指針が回転し過ぎてどの開度を示しているかわからなくなるようなことがない。また、指針レバー２７を長くして回転半径を大きくすることにより、手動操作時における操作力を小さくすることも可能である。これにより、結果として操作角又は操作力の小さい使いやすい手動操作用レバーとして指針レバー２７を兼用することができる。
As described above, in the example of FIG. 4, the
（２）電動操作における全閉時の動作
バルブの閉方向への出力ねじ軸４の移動が進み、リニア型バルブ内でバルブプラグが弁開口部に当接して全閉状態になると、出力ねじ軸４の軸方向の移動が規制され、出力歯車１２の回転も規制される。この状態から電動モータ３の回転トルクが伝達ギア部８ａ，８ｂにさらに加わると、この回転トルクに比例した荷重で伝達ギア部８ａ，８ｂが出力ねじ軸４周りに回転し、回転トルクが遊星歯車９に伝達される。
(2) Full-closed operation in electric operation When the
ここで、遊星歯車９を保持するキャリア１１は出力歯車１２と一体に形成されており、出力歯車１２の回転が規制されていることから、遊星歯車９に加わった回転トルクは、内歯車１３を介してキャリア１４に伝達される。上述したように、キャリア１４の外縁部には当接部１４ａ，１４ｂが設けられており、キャリア１４に回転トルクが加わると、当接部１４ａからトルク抵抗部２８の伝達部材２９に伝達される。
Here, since the
この後、電動モータ３からの回転トルクが、全閉時のシーティングフォースに相当するバネ３０の付勢力を超えると、当接部１４ａが伝達部材２９をバネ３０の付勢力に反する方向に押圧しながら、キャリア１４が出力ねじ軸４周りを回動する。このとき、キャリア１４の当接部１４ｂが、マイクロスイッチ３１のスイッチ部３２ａを押下し、電動モータ３への電源供給が遮断される。これにより、全閉状態において、内部リークのない適切な荷重（シーティングフォース）でバルブプラグが弁開口部に押し付けられる。
Thereafter, when the rotational torque from the electric motor 3 exceeds the urging force of the
（３）手動操作（開方向、閉方向の動作）
本実施の形態１では、指針レバー２７を手動操作時の回転レバーとして利用する。指針レバー２７を手動で回転させて発生した回転トルクは、図１中に黒塗りの矢印で示す経路で伝達される。
(3) Manual operation (operation in the opening and closing directions)
In the first embodiment, the
先ず、クラッチレバー７ｂを操作して伝達ギア部６ｂと伝達ギア部８ａとの噛み合いを解除して、電動モータ３側と出力ねじ軸４側との連結を遮断する。この後、指針レバー２７を手動で回転させると、これに伴いキャリア２２が出力ねじ軸４周りに回転し、この回転が遊星歯車２０を介して外歯車１９に伝達される。
First, the
指針レバー２７の手動操作による回転トルクが、外歯車１９を介してプレート１８に伝達されると、プレート１８は出力ねじ軸４周りに回転する。プレート１８が出力ねじ軸４周りに回転すると、プレート１８に設けた内歯車１７を介して遊星歯車１６に回転トルクが伝達される。
When rotational torque due to manual operation of the
上述したように、遊星歯車１６を保持するキャリア１４は、回転トルクが所定値以下である間、出力ねじ軸４周りに回動しない。このとき、遊星歯車１６は、内歯車１７を介して伝達された回転トルクによって固定軸１５を中心に回転し、この回転トルクを外歯車部１２ｂに伝達する。
As described above, the
遊星歯車１６を介して外歯車部１２ｂに回転トルクが伝達されると、出力歯車１２が出力ねじ軸４を中心に回転し、遊星歯車９が伝達ギア部８ｂ周りを公転する。これにより、出力ねじ軸４が軸方向に移動し、手動により弁開度が操作される。
When the rotational torque is transmitted to the
（４）手動操作時における全閉時の動作
手動操作によりバルブの閉方向への出力ねじ軸４の移動が進み、リニア型バルブ内でバルブプラグが弁開口部に当接して全閉状態になると、出力ねじ軸４の軸方向の移動が規制され、出力歯車１２の回転も規制される。これにより、手動で指針レバー２７を回転させる荷重が大きくなり、操作者が全閉状態になったことを認識できる。
(4) Operation when fully closed during manual operation When the manual operation causes the
この状態から指針レバー２７をさらに回転させると、この回転トルクに比例した荷重でキャリア２２が出力ねじ軸４周りに回動し、遊星歯車２０を介して回転トルクが外歯車１９に伝達される。外歯車１９に回転トルクが伝達されると、これに伴いプレート１８が出力ねじ軸４周りを回転し、内歯車１７を介して遊星歯車１６に回転トルクが伝達される。
When the
ここで、出力歯車１２の回転は規制されているので、この状態で遊星歯車１６に回転トルクが伝達されると、この回転トルクは遊星歯車１６の公転力を介してキャリア１４に回転トルクとして伝達される。上述したように、キャリア１４の外縁部には当接部１４ａ，１４ｂが設けられており、キャリア１４に回転トルクが加わると、この回転トルクは当接部１４ａを介してトルク抵抗部２８の伝達部材２９に伝達される。
Here, since the rotation of the
このようにして、指針レバー２７の手動操作による回転トルクが、全閉時のシーティングフォースに相当するバネ３０の付勢力を超えると、当接部１４ａにより伝達部材２９をバネ３０の付勢力に反する方向に押圧しながら、キャリア１４が出力ねじ軸４周りを回転する。この状態でクラッチレバー７ｂを操作して伝達ギア部６ｂと伝達ギア部８ａとの噛み合う状態に復帰させることにより、内部リークのない適切な荷重でバルブプラグが弁開口部に押し付けられた全閉状態が維持される。
In this way, when the rotational torque due to manual operation of the
なお、上述したクラッチ機構を設けず、電動モータ３側と連結しながら指針レバー２７を手動で回転させても、内部リークのない適切な荷重でバルブプラグを弁開口部に押し付けることができる。この場合、指針レバー２７の手動操作によって電動モータ３の回転軸３ａも回転させなければならず、手動操作の荷重が大きい。
Even if the
また、所定のシーティングフォースを超える過剰な回転トルクが掛かっても伝達部材２９が所定位置以上に押圧されないようにトルク抵抗部２８を調整しておき、指針レバー２７を手動操作してキャリア１４の当接部１４ａにより伝達部材２９が一杯に押圧された位置で所定のシーティングフォースが与えられるように構成してもよい。例えば、図４に示すように、ベース２４に設けた長孔部２４ａを全閉位置から指針取り付け軸２２ａが所定位置以上閉方向へ移動しないように構成する。これにより、キャリア１４が所定角度以上回転しない。
Further, even if an excessive rotational torque exceeding a predetermined seating force is applied, the
以上のように、この実施の形態１によれば、出力ねじ軸４を移動させる出力歯車１２に対し、電動モータ３の回転トルクを出力ねじ軸４に伝達する減速歯車列とは別に軸芯を共通にした遊星歯車機構を構成し、この遊星歯車機構において遊星歯車が噛み合うように減速していき、回転トルクが伝達される最終段の部材であるキャリア２２と一体に動作するように指針レバー２７を連結したので、指針レバー２７を回転系の動作量又は動作速度が大きく視認し易い開度指針とすることができる。
As described above, according to the first embodiment, the shaft core is provided separately from the reduction gear train that transmits the rotational torque of the electric motor 3 to the
上記実施の形態１による電動アクチュエータ１では、指針レバー２７の回転角が小さいため、指針が回転し過ぎてどの開度を示しているかわからなくなるようなことがない。また、指針レバー２７に対して回転トルクを伝達する歯車をトルクリミッタ機構よりも出力側に設けることで、指針レバー２７の操作量を低減することができる。この他、指針レバー２７の長さを長くしてその回転の半径を大きくすることにより、手動操作時における操作力を小さくすることも可能である。これにより、結果として操作角又は操作力の小さい使いやすい手動操作用レバーとして指針レバー２７を兼用することができる。従って、本発明を適用するのに必要な部品点数を削減できる。
In the
さらに、上記実施の形態１によれば、所定値を超える回転トルクが出力ねじ軸４側に伝達されるのを規制する、キャリア１４の当接部１４ａ，１４ｂ、トルク抵抗部２８及びマイクロスイッチ３１からなるトルク制限機構を設けたので、指針レバー２７の手動操作でバルブプラグが弁開口部を閉め切った位置で所定値を超える回転トルクを加えるとトルク制限機構が作動し、この状態で電動モータ３側との連結を復帰させることで所定値の回転トルクに相当するシーティングフォースの印加を維持することができる。
Furthermore, according to the first embodiment, the
上記実施の形態１では、図３に示すように、３つの遊星歯車１６が外歯車部１２ｂを太陽歯車として配置される構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、遊び歯車を介して遊星歯車と内歯車とを連結するように構成してもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the configuration in which the three
なお、上記実施の形態１では、出力歯車１２の回転により出力ねじ軸４が軸方向に移動して弁開度が制御されるリニア型バルブに本発明を適用した例を示したが、これに限定されるものではない。
In the first embodiment, the example in which the present invention is applied to the linear valve in which the
例えば、出力軸と出力歯車を一体に形成し、出力軸をねじ軸としてリニア型バルブの弁開度を制御するように構成してもよい。さらに、出力ねじ軸が軸方向に移動しないが、出力歯車が軸方向に移動することにより弁開度を制御するアクチュエータを構成しても良い。 For example, the output shaft and the output gear may be integrally formed, and the valve opening degree of the linear valve may be controlled using the output shaft as a screw shaft. Furthermore, although the output screw shaft does not move in the axial direction, an actuator that controls the valve opening degree by moving the output gear in the axial direction may be configured.
実施の形態２．
上記実施の形態１では、内歯車１７が回転し、遊星歯車１６がキャリア１４に設けられた固定軸１５を中心として回転する構成を示したが、この実施の形態２は、内歯車１７に相当する歯車を固定とし、遊星歯車１６が回転しながら外歯車部１２ｂ周りを公転する構成を示す。
In the first embodiment, the configuration in which the
図５は、この発明の実施の形態２による電動アクチュエータの構成を示す図であり、内部構成を説明するために電動アクチュエータの出力ねじ軸の軸方向に沿った断面を示している。なお、図５において、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。この実施の形態２では、内歯車１３，１７Ａが基台１４Ａに設けられ、遊星歯車１６がプレート１８Ａに設けられた固定軸１５Ａを中心として回転しながら外歯車部１２ｂ周りを公転する。また、上記実施の形態１で図２を用いて説明したキャリア１４の当接部１４ａ，１４ｂに相当する当接部を基台１４Ａに設け、基台１４Ａが所定の回転トルクの印加により回転する。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the electric actuator according to the second embodiment of the present invention, and shows a cross section along the axial direction of the output screw shaft of the electric actuator in order to describe the internal configuration. In FIG. 5, the same components as those in FIG. In the second embodiment, the
次に動作について説明する。
（１）電動操作（開方向、閉方向の動作）
上記実施の形態１と同様にして、電動モータ３の回転トルクが出力歯車１２に伝達されると、出力歯車１２が出力ねじ軸４周りを回転し、遊星歯車９が固定軸１０を中心として回転しながら伝達ギア部８ｂ周りを公転する。ここで、出力歯車１２が回転すると、出力歯車１２の内ねじ１２ａとねじ部４ａが螺合する出力ねじ軸４に出力歯車１２の回転が伝達され、ねじ運動により出力ねじ軸４が軸方向に移動する。
Next, the operation will be described.
(1) Electric operation (operation in the opening and closing directions)
Similarly to the first embodiment, when the rotational torque of the electric motor 3 is transmitted to the
同時に出力歯車１２の回転は、外歯車部１２ｂを介して遊星歯車１６に伝達され、遊星歯車１６を介して内歯車１７Ａに伝達される。ここで、内歯車１７Ａを設けた基台１４Ａは、伝達された回転トルクが所定の付勢力より小さいと出力ねじ軸４周りを回転することはなく、遊星歯車１６は固定軸１５Ａを中心として回転しながら、外歯車部１２ｂ周りを公転する。
At the same time, the rotation of the
遊星歯車１６が外歯車部１２ｂ周りを回転すると、プレート１８Ａに設けた外歯車１９を介して遊星歯車２０に回転トルクが伝達される。これにより、遊星歯車２０が、固定軸２１を中心として回転しながら外歯車１９を太陽歯車として公転し、その結果、キャリア２２が出力ねじ軸４周りを回転する。このとき、指針レバー２７は、キャリア２２の回転に伴って出力ねじ軸４の軸方向の移動量に応じた弁開度を指し示す。
When the
（２）電動操作における全閉時の動作
バルブの閉方向への出力ねじ軸４の移動が進み、リニア型バルブ内でバルブプラグが弁開口部に当接して全閉状態になると、出力ねじ軸４の軸方向の移動が規制され、出力歯車１２の回転も規制される。この状態から電動モータ３の回転トルクが伝達ギア部８ａ，８ｂにさらに加わると、この回転トルクに比例した荷重で伝達ギア部８ａ，８ｂが出力ねじ軸４周りに回転し、回転トルクが遊星歯車９に伝達される。ここで、出力歯車１２の回転が規制されていることから、遊星歯車９に加わった回転トルクは、内歯車１３を介して基台１４Ａに伝達される。
(2) Full-closed operation in electric operation When the
この後、電動モータ３から全閉時のシーティングフォースに相当する付勢力を超える回転トルクが印加されると、基台１４Ａは出力ねじ軸４周りを回転する。上述したように、基台１４Ａの外縁部には図２と同様な当接部が設けられており、基台１４Ａが回転すると、この当接部がマイクロスイッチ等を押下して電動モータ３への電源供給を遮断する。これにより、全閉状態において、内部リークのない適切な荷重（シーティングフォース）でバルブプラグが弁開口部に押し付けられる。
Thereafter, when a rotational torque exceeding the urging force corresponding to the seating force when fully closed is applied from the electric motor 3, the
（３）手動操作（開方向、閉方向の動作）
指針レバー２７の手動操作による回転トルクが、外歯車１９を介してプレート１８Ａに伝達されると、プレート１８Ａは出力ねじ軸４周りを回転する。プレート１８Ａが出力ねじ軸４周りを回転すると、プレート１８Ａが保持する遊星歯車１６を介して内歯車１７Ａ及び外歯車部１２ｂに回転トルクが伝達される。これにより、出力歯車１２が出力ねじ軸４を中心に回転し、遊星歯車９が伝達ギア部８ｂ周りを公転する。これに伴って、出力ねじ軸４が軸方向に移動し、手動により弁開度が操作される。
(3) Manual operation (operation in the opening and closing directions)
When rotational torque due to manual operation of the
（４）手動操作時における全閉時の動作
手動操作によりバルブの閉方向への出力ねじ軸４の移動が進み、リニア型バルブ内でバルブプラグが弁開口部に当接して全閉状態になると、出力ねじ軸４の軸方向の移動が規制され、出力歯車１２の回転も規制される。この状態から指針レバー２７をさらに回転させると、この回転トルクに比例した荷重でキャリア２２が出力ねじ軸４周りを回転し、遊星歯車２０を介して回転トルクが外歯車１９に伝達される。これにより、プレート１８Ａが出力ねじ軸４周りを回転し、遊星歯車１６を介して内歯車１７Ａ及び外歯車部１２ｂに回転トルクが伝達される。
(4) Operation when fully closed during manual operation When the manual operation causes the
この回転トルクが全閉時のシーティングフォースに相当するバネの付勢力を超えると、基台１４Ａは、当接部によってこの付勢力を与えるバネを押圧しながら出力ねじ軸４周りを回転する。この状態でクラッチレバー７ｂを操作して伝達ギア部６ｂと伝達ギア部８ａとの噛み合う位置に復帰させることにより、内部リークのない適切な荷重でバルブプラグが弁開口部に押し付けられた全閉状態が維持される。
When this rotational torque exceeds the urging force of the spring corresponding to the fully closed seating force, the
以上のように、内歯車１７Ａを基台１４Ａに設け、遊星歯車１６がプレート１８Ａに設けられた固定軸１５Ａを中心として回転しながら外歯車部１２ｂ周りを公転するように構成しても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
As described above, even if the
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、ベース２４に設けた内歯車２３が固定され、遊星歯車２０が固定軸２１を中心として回転しながら外歯車１９周りを公転することにより、指針レバー２７を回転させる構成を示した。この実施の形態３は、遊星歯車２０に相当する歯車を回転するが出力ねじ軸４周りを公転しないようにし、代わりにこの歯車と噛み合う内歯車２３に相当する歯車を設けた基台が出力ねじ軸４周りを回転することにより、指針レバー２７が回転する構成を示す。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the
図６は、この発明の実施の形態３による電動アクチュエータの構成を示す図であり、内部構成を説明するために電動アクチュエータの出力ねじ軸の軸方向に沿った断面を示している。なお、図６において、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。この実施の形態３では、遊星歯車２０Ｂがベース２４に設けられ、固定軸２１Ｂを中心として回転する。遊星歯車２０Ｂと噛み合う内歯車２３Ｂを設けた基台２２Ｂは、出力ねじ軸４周りを回転可能に設けられる。また、この基台２２Ｂには、指針取り付け軸２２ｂを介して指針レバー２７を連結し、内歯車２３の回転に伴い指針レバー２７が出力ねじ軸４周りを回動する。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the electric actuator according to the third embodiment of the present invention, and shows a cross section along the axial direction of the output screw shaft of the electric actuator in order to describe the internal configuration. In FIG. 6, the same components as those in FIG. In the third embodiment, the planetary gear 20B is provided on the
次に動作について説明する。
遊星歯車１６が外歯車部１２ｂ周りを回転すると、プレート１８に設けた内歯車１７、外歯車１９を介して遊星歯車２０Ｂに回転トルクが伝達される。これにより、遊星歯車２０Ｂがベース２４に設けた固定軸２１Ｂを中心として回転し、その結果、内歯車２３Ｂを介して基台２２Ｂが出力ねじ軸４周りを回転する。このとき、指針レバー２７は、基台２２Ｂの回転に伴って出力ねじ軸４の軸方向の移動量に応じた弁開度を指し示す。このように構成することによっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
Next, the operation will be described.
When the
１ 電動アクチュエータ
２ 支持プレート
３ 電動モータ
３ａ 回転軸
４ 出力ねじ軸
４ａ ねじ部
５ 伝達ギア
６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂ，１６ｂ 伝達ギア部
７，１０，１５，１５ａ，１５Ａ，２１，２１Ｂ 固定軸
７ａ バネ
７ｂ クラッチレバー
９，１６，１６ａ，２０ 遊星歯車
１１，１４，２２ キャリア
１４Ａ，２２Ｂ 基台
１２ 出力歯車
１２ａ 内ねじ
１２ｂ 外歯車部
１３，１７，１７Ａ，２３，２３Ｂ 内歯車
１４ａ，１４ｂ 当接部
１８，１８Ａ プレート
１９ 外歯車
２２ａ，２２ｂ 指針取り付け軸
２４ ベース
２４ａ 長孔部
２５ａ 外輪
２５ｂ 内輪
２６ ベアリングボール
２７ 指針レバー
２８ トルク抵抗部
２８ａ ケース
２９ 伝達部材
３０ バネ
３１ マイクロスイッチ
３２ａ スイッチ部
３３ 遊び歯車
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記出力ねじ軸と同軸に螺合して設けられ、電動モータから伝達される回転力による回転に伴い前記出力ねじ軸を軸方向に移動させる出力歯車と、
前記出力歯車を太陽歯車とする遊星歯車を備えて前記出力軸に沿って構成され、最終段の遊星歯車のキャリア又は内歯車が前記出力ねじ軸周りに回転する遊星歯車機構と、
前記最終段の遊星歯車のキャリア又は内歯車の基台に基部が連結されて前記出力軸周りに回動して前記駆動対象物の開度を指し示すとともに、手動操作時に手動で回転操作されることで回転トルクを前記遊星歯車機構に伝達させて前記出力ねじ軸を移動させる指針レバーとを備えた電動アクチュエータ。 An output screw shaft coupled to the driven object;
An output gear that is provided coaxially with the output screw shaft and moves the output screw shaft in the axial direction in accordance with the rotation by the rotational force transmitted from the electric motor;
A planetary gear mechanism comprising a planetary gear having the output gear as a sun gear and configured along the output shaft, and a planetary gear mechanism in which a carrier or an internal gear of the last stage planetary gear rotates around the output screw shaft;
The base is connected to the carrier of the last stage planetary gear or the base of the internal gear, and rotates around the output shaft to indicate the opening of the driven object, and is manually rotated during manual operation. An electric actuator comprising: a pointer lever for transmitting rotational torque to the planetary gear mechanism to move the output screw shaft .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007203416A JP5264119B2 (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Electric actuator |
| PCT/JP2008/002084 WO2009019845A1 (en) | 2007-08-03 | 2008-08-01 | Electric actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007203416A JP5264119B2 (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Electric actuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009036363A JP2009036363A (en) | 2009-02-19 |
| JP5264119B2 true JP5264119B2 (en) | 2013-08-14 |
Family
ID=40341088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007203416A Expired - Fee Related JP5264119B2 (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Electric actuator |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5264119B2 (en) |
| WO (1) | WO2009019845A1 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188753A (en) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Kubota Corp | Operation machine for valve |
| JP4819450B2 (en) * | 2005-09-09 | 2011-11-24 | 株式会社山武 | Electric actuator |
-
2007
- 2007-08-03 JP JP2007203416A patent/JP5264119B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-08-01 WO PCT/JP2008/002084 patent/WO2009019845A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009019845A1 (en) | 2009-02-12 |
| JP2009036363A (en) | 2009-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5086338B2 (en) | Double butterfly valve driven by a common drive motor | |
| US4754949A (en) | Actuator for valve | |
| JP6242748B2 (en) | Motor with clutch and opening / closing device for opening / closing body | |
| WO2008029977A1 (en) | Valve actuator having spring return power | |
| JPH0686894B2 (en) | Emergency drive | |
| US10584800B2 (en) | Regulating valve with planetary gear transmission | |
| US6015142A (en) | Spring module for return-to-normal actuator | |
| JP6179270B2 (en) | Vehicle door opening and closing device | |
| KR101213331B1 (en) | Torque limiter and valve actuator | |
| JP4986762B2 (en) | Electric actuator | |
| EP1895217A2 (en) | Spring return worm gear drive actuator and method | |
| JP5264119B2 (en) | Electric actuator | |
| KR20180090752A (en) | Actuator | |
| JP2007071357A (en) | Electric actuator | |
| JP2016002927A (en) | Sunroof device | |
| JP3272627B2 (en) | Motor with clutch | |
| KR20090040074A (en) | Shifting actuator for dual clutch transmission | |
| JPH10213253A (en) | Manual operation mechanism for electric actuator | |
| JPH11351340A (en) | Reduction gears | |
| JP6545228B2 (en) | Free type two-way clutch that uses idle rotation of gears | |
| JP2008007307A (en) | Driving force transmission control device | |
| JPH08170708A (en) | Transmission gear for spring return actuator | |
| JP2001146964A (en) | Automatic transmission device of gear type transmission | |
| JP2002188692A (en) | Actuator for valve | |
| JP3887166B2 (en) | Clutch and motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100315 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120911 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121108 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130402 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130430 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5264119 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |