JP6931532B2 - A fixture and a valve actuator comprising the fixture. - Google Patents
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Description
本発明は、固定具及びその固定具を具備するバルブアクチュエータに関する。 The present invention relates to a fixture and a valve actuator comprising the fixture.
ボルト及びナットを有する固定具(特許文献1、2参照)は、2つの物体を固定するものとして普及している。ボルトは、頭部と頭部に連結されたストレート部とを有し、ストレート部にはナットが装着可能なねじ山が形成されている。
Fixtures having bolts and nuts (see
ボルト及びナットで固定している2つの物体の一方に、ボルトの軸心に垂直な外力が与えられると、外力が与えられた物体からボルトに対して、ボルトの軸心に垂直な力が作用する。そして、ボルトに対し、ボルトの軸心に垂直な力が繰り返し作用すると、ボルトに割れが生じ、最終的にはボルトの切断に至る。切断は、ボルトの頭部とストレート部の連結箇所や、ストレート部のナットの装着箇所で生じることが多い。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、ボルトの頭部付近に割れや切断が生じるのを抑制する固定具及びその固定具を具備するバルブアクチュエータを提供することを目的とする。
When an external force perpendicular to the axis of the bolt is applied to one of the two objects fixed by the bolt and nut, a force perpendicular to the axis of the bolt acts on the bolt from the object to which the external force is applied. do. Then, when a force perpendicular to the axis of the bolt repeatedly acts on the bolt, the bolt cracks and finally the bolt is cut. Cutting often occurs at the connection point between the head of the bolt and the straight portion, or at the mounting location of the nut on the straight portion.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fixture for suppressing cracking or cutting near the head of a bolt, and a valve actuator provided with the fixture.
前記目的に沿う第1の発明に係る固定具は、ナットと、前記ナットが装着されるストレート部、及び、該ストレート部に連結された頭部を有するボルトと、前記ストレート部が挿通する貫通孔が中央に形成され、外縁側から該貫通孔に向かって一定の割合で下り傾斜した傾斜面を一側に有する座金とを備え、前記傾斜面は、前記貫通孔の周りに全周にわたって設けられ、傾斜角度が20°〜50°の範囲であり、前記頭部の前記ストレート部側には、該ストレート部に向かって一定の割合で縮径して、前記傾斜面に面接触する縮径領域が形成され、前記ストレート部を曲げる向きの外力が前記ボルトに作用して前記縮径領域の一部が前記傾斜面から離れた状態は、前記座金から前記ボルトに作用する前記傾斜面に垂直な力により、該縮径領域の全体が該傾斜面に面接触する状態に戻される。
なお、座金の一側とは、座金の貫通孔の軸心に沿って一側を意味する。
The fixture according to the first invention according to the above object is a nut, a straight portion to which the nut is mounted, a bolt having a head connected to the straight portion, and a through hole through which the straight portion is inserted. Is provided in the center and has a washer having an inclined surface on one side that is inclined downward from the outer edge side toward the through hole at a constant ratio, and the inclined surface is provided around the through hole over the entire circumference. , The inclination angle is in the range of 20 ° to 50 °, and the diameter of the straight portion side of the head is reduced at a constant rate toward the straight portion, and the diameter is reduced so as to come into surface contact with the inclined surface. Is formed, an external force in the direction of bending the straight portion acts on the bolt, and a part of the reduced diameter region is separated from the inclined surface, which is perpendicular to the inclined surface acting on the bolt from the washer. The force returns the entire reduced diameter region to a state of surface contact with the inclined surface.
The one side of the washer means one side along the axis of the through hole of the washer.
第1の発明に係る固定具において、前記ボルトはリーマボルトであるのが好ましい。 In the fixture according to the first invention, the bolt is preferably a reamer bolt.
前記目的に沿う第2の発明に係るバルブアクチュエータは、駆動源と、前記駆動源の駆動力を弁体に伝える動力伝達機構とを有して、前記弁体を開閉するバルブアクチュエータにおいて、前記動力伝達機構は、ウォームと、前記ウォームに噛み合ったウォームホイルと、外周に前記ウォームホイルが取り付けられた円筒状のスリーブと、前記ウォームホイルを前記スリーブに固定する固定具とを具備し、前記固定具は、ナットと、前記スリーブの一部及び前記ウォームホイルを貫通し、前記ナットが装着されたストレート部、及び、該ストレート部に連結された頭部を有するボルトと、前記ストレート部が挿通する貫通孔が中央に形成され、外縁側から該貫通孔に向かって一定の割合で下り傾斜した傾斜面を一側に有し、他側が前記ウォームホイル又は前記スリーブに接触する座金とを備え、前記傾斜面は、前記貫通孔の周りに全周にわたって設けられ、傾斜角度が20°〜50°の範囲であり、前記頭部の前記ストレート部側には、該ストレート部に向かって一定の割合で縮径して、前記傾斜面に面接触した縮径領域が形成され、前記ストレート部を曲げる向きの外力が前記ボルトに作用して前記縮径領域の一部が前記傾斜面から離れた状態は、前記座金から前記ボルトに作用する前記傾斜面に垂直な力により、該縮径領域の全体が該傾斜面に面接触する状態に戻される。
なお、座金の一側及び他側とは、座金の貫通孔の軸心に沿って一側及び他側をそれぞれ意味する。
A valve actuator according to a second invention according to the above object has a drive source and a power transmission mechanism for transmitting the driving force of the drive source to the valve body, and is a valve actuator that opens and closes the valve body. The transmission mechanism includes a worm, a worm foil that meshes with the worm, a cylindrical sleeve having the worm foil attached to the outer periphery thereof, and a fixture for fixing the worm foil to the sleeve. Penetrates the nut, a part of the sleeve and the worm foil, and the straight portion to which the nut is mounted, and a bolt having a head connected to the straight portion, and the straight portion are inserted through the bolt. The hole is formed in the center, has an inclined surface that is inclined downward at a constant ratio from the outer edge side toward the through hole on one side, and has a washer that contacts the worm foil or the sleeve on the other side. The surface is provided around the through hole over the entire circumference, the inclination angle is in the range of 20 ° to 50 °, and the straight portion side of the head is contracted at a constant rate toward the straight portion. A state in which a reduced diameter region that is in surface contact with the inclined surface is formed and an external force in the direction of bending the straight portion acts on the bolt and a part of the reduced diameter region is separated from the inclined surface is described. By the force perpendicular to the inclined surface acting on the bolt from the washer, the entire reduced diameter region is returned to the state of being in surface contact with the inclined surface .
The one side and the other side of the washer mean one side and the other side along the axis of the through hole of the washer, respectively.
第1の発明に係る固定具及び第2の発明に係るバルブアクチュエータは、座金の傾斜面が、座金の貫通孔の周りに全周にわたって設けられ、ボルトの頭部のストレート部側には、ストレート部に向かって一定の割合で縮径して、傾斜面に面接触する縮径領域が形成されているので、ボルトを曲げる方向に力が作用して、ボルトの頭部の縮径領域が傾斜面に面接触していない状態になった際には、傾斜面から縮径領域に対して、縮径領域が傾斜面に面接触するようにボルトの頭部の配置を修正する力が作用する。ボルトの頭部にかかる負荷の偏りは、縮径領域が傾斜面に面接触していない状態が、縮径領域が傾斜面に面接触している状態に比べ大きくなることから、第1の発明に係る固定具及び第2の発明に係るバルブアクチュエータは、ボルトの頭部付近に割れや切断が生じるのを抑制可能である。 In the fixture according to the first invention and the valve actuator according to the second invention, the inclined surface of the washer is provided all around the through hole of the washer, and the straight portion side of the head of the bolt is straight. Since the diameter of the bolt is reduced at a constant rate toward the portion to form a diameter-reduced region that comes into surface contact with the inclined surface, a force acts in the direction of bending the bolt, and the diameter-reduced region of the head of the bolt is inclined. When the surface is not in surface contact, a force for correcting the arrangement of the bolt head so that the reduced diameter region is in surface contact with the inclined surface acts from the inclined surface to the reduced diameter region. .. The bias of the load applied to the head of the bolt is larger in the state where the reduced diameter region is not in surface contact with the inclined surface than in the state where the reduced diameter region is in surface contact with the inclined surface. The fixture according to the above and the valve actuator according to the second invention can suppress cracking or cutting near the head of the bolt.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1(A)、(B)、図2(A)、(B)、図3に示すように、本発明の一実施の形態に係る固定具10は、ナット11と、ナット11が装着されるストレート部12及びストレート部12に連結された頭部13を有するボルト14と、ストレート部12が挿通する貫通孔15が中央に形成された座金16とを備えている。以下、詳細に説明する。
Subsequently, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the attached drawings, and the present invention will be understood.
As shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B, and 3B, the
ナット11は、金属製で、図1(A)に示すように、内側に雌螺子構造を有する六角ナットである。
ボルト14は、金属製で、図2(A)、(B)に示すように、先側に雄螺子領域17が設けられた円柱状のストレート部12と、ストレート部12の基側に連結された頭部13を有している。ストレート部12の雄螺子領域17とナット11の雌螺子構造は嵌合可能であり、ナット11は、図1(A)に示すように、ストレート部12の雄螺子領域17に装着される。
The
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
ボルト14の頭部13には、図2(A)、(B)に示すように、六角レンチが差し込まれる六角穴18が形成されている。頭部13のストレート部12側には、図1(B)、図2(A)に示すように、ストレート部12に向かって一定の割合で縮径する縮径領域19が形成されている。
本実施の形態では、ボルト14がリーマボルトである。
座金16は、図3に示すように、環状であり、中央にストレート部12が挿通する貫通孔15が形成され、図1(B)に示すように、一側(貫通孔15の軸心に沿って一側)に外縁側から貫通孔15に向かって一定の割合で下り傾斜した傾斜面20を有している。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a
In this embodiment, the
As shown in FIG. 3, the
傾斜面20は、貫通孔15の周りに全周にわたって設けられており、本実施の形態では、傾斜面20の傾斜角度θが20°〜50°の範囲である。
縮径領域19は、縮径領域19が傾斜面20の貫通孔15の周りの全周の領域に面接触可能な割合で縮径しており、縮径領域19は、傾斜面20全体に密着することができる。
次に、図4(A)、(B)を参照して、固定具10による2つの部材21、22の固定について説明する。
The
In the reduced
Next, the fixing of the two
部材21には、図4(A)に示すように、平面部23及び円柱状の貫通孔24が設けられており、部材22には、平面部25、円柱状の貫通孔26及び貫通孔26に連続して形成された円柱状の穴27が設けられている。貫通孔26及び穴27は同心上に配置され、穴27の径は貫通孔26の径より大きく、貫通孔24、26の径は同じ大きさである。
部材21、22は、平面部23、25が面接触し、貫通孔24、26が同心上に配された状態で、固定具10によって固定される。
As shown in FIG. 4A, the
The
固定具10によって部材21、22を固定する際、座金16をストレート部12に装着した状態で、ストレート部12を貫通孔24、26に嵌入することによって、図4(A)、(B)に示すように、傾斜面20が縮径領域19に面接触し、座金16の他側(貫通孔15の軸心に沿って他側)が穴27の底に密着し、雄螺子領域17が、貫通孔24から突出した状態にする。そして、ナット11を雄螺子領域17に装着し、図4(A)に示すように、ナット11が部材21に密着するようにして、固定具10による部材21、22の固定が完了する。
When the
固定具10によって部材21、22を固定している状態で、座金16から頭部13に対しては、図4(B)に示すように、くさび効果によって、傾斜面20に垂直な力Rが作用している。このため、座金16からボルト14に作用する垂直な力Rにより、ボルト14の軸心は貫通孔24、26の軸心に配置される。
従って、ボルト14に、ストレート部12を曲げる向きの外力が作用して、全体が傾斜面20に面接触していた縮径領域19の一部が傾斜面20から離れた場合、頭部13の配置は、力Rによって、縮径領域19全体が傾斜面20に面接触するように戻される。
With the
Therefore, when an external force in the direction of bending the
ここで、傾斜面20の傾斜角度θが小さすぎると、一部が傾斜面20から離れた縮径領域19を全体が傾斜面20に面接触するように頭部13を配置しようとする作用が弱くなり、傾斜面20の傾斜角度θが大きすぎると、縮径領域19の傾斜角度が大きくなって、ボルト14の設計の自由度が制限される。これらを踏まえ、傾斜面20の傾斜角度θの好ましい範囲を鋭意検討し、本実施の形態では、傾斜面20の傾斜角度θを20°〜50°の範囲にしている。
Here, if the inclination angle θ of the
縮径領域19の一部が傾斜面20から離れていることは、ストレート部12の頭部13への連結箇所に、ストレート部12を切断する向きの負荷が生じていることを意味する。
よって、縮径領域19の一部が傾斜面20から離れた状態を、縮径領域19全体が傾斜面20に面接触する状態に直ぐに戻すことで、ストレート部12の頭部13への連結箇所に破損が生じるのを抑制できる。
The fact that a part of the reduced
Therefore, by immediately returning the state in which a part of the reduced
次に、図5、図6を参照して、固定具10を具備するバルブアクチュエータ30について説明する。
本発明の一実施の形態に係るバルブアクチュエータ30は、図5に示すように、駆動源31と、駆動源31の駆動力を弁体32に伝える動力伝達機構33とを有して、円盤状の弁体32を開閉するものである。バルブアクチュエータ30は、円環状の枠体34に回転可能に取り付けられた弁体32に連結されている。
Next, the
As shown in FIG. 5, the
カバー体35内に収容された動力伝達機構33は、図5、図6に示すように、駆動源31の図示しない出力軸に連結され、駆動源31の作動によって回転する水平配置されたシャフト36と、シャフト36に装着されたウォーム37と、ウォーム37に噛み合った歯部38を有するウォームホイル39と、外周にウォームホイル39が取り付けられた円筒状のスリーブ40を備えている。駆動源31の出力軸は右回転及び左回転が可能であり、シャフト36及びウォーム37は、駆動源31の出力軸と同方向に回転する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
スリーブ40の外周の一部領域には、図6に示すように、周方向に設けられた(周方向に長い)突出部41が形成され、ウォームホイル39は、突出部41に上側から密着する突出部42を有している。突出部41、42は、密着した状態で、複数の固定具10によって固定されている。
ボルト14は、頭部13が下側に配され、ストレート部12が密着して噛み合った突出部41、42を垂直に貫通し、雄螺子領域17が突出部42から上方に突出した状態である。座金16は、ストレート部12に挿通され、一側及び他側が頭部13及び突出部41にそれぞれ面接触し、ナット11は、雄螺子領域17に装着されて突出部42に密着している。
As shown in FIG. 6, a protruding
The
固定具10は、傾斜面20及び縮径領域19が面接触しており(図1(B)参照)、座金16からボルト14に対し、傾斜面20の貫通孔15の周りの全周で、傾斜面20に垂直な力が作用している。
従って、弁体32を開閉する際、仮にボルト14に対し力が作用して、縮径領域19の一部が傾斜面20から離れた状態になったとしても、ボルト14は、瞬時に縮径領域19の全体が傾斜面20に密着した状態に戻ることができ、ボルト14の破損を抑制可能である。
In the
Therefore, when opening and closing the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、ボルトはリーマボルトである必要はなく、ボルトの雄螺子領域はストレート部全体に形成されていてもよい。
また、ボルトの頭部に六角穴を設ける必要はなく、例えば、頭部の外周を六角形にしてもよい。バルブアクチュエータの動力伝達機構において、座金の他側をスリーブ(の突出部)に接触させたが、ウォームホイル(の突出部)に接触させることもできる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all changes in conditions that do not deviate from the gist are within the scope of the present invention.
For example, the bolt does not have to be a reamer bolt, and the male screw region of the bolt may be formed over the entire straight portion.
Further, it is not necessary to provide a hexagonal hole in the head of the bolt, and for example, the outer circumference of the head may be hexagonal. In the power transmission mechanism of the valve actuator, the other side of the washer is brought into contact with the sleeve (protruding portion), but it can also be brought into contact with the worm foil (protruding portion).
10:固定具、11:ナット、12:ストレート部、13:頭部、14:ボルト、15:貫通孔、16:座金、17:雄螺子領域、18:六角穴、19:縮径領域、20:傾斜面、21、22:部材、23:平面部、24:貫通孔、25:平面部、26:貫通孔、27:穴、30:バルブアクチュエータ、31:駆動源、32:弁体、33:動力伝達機構、34:枠体、35:カバー体、36:シャフト、37:ウォーム、38:歯部、39:ウォームホイル、40:スリーブ、41、42:突出部 10: Fixture, 11: Nut, 12: Straight part, 13: Head, 14: Bolt, 15: Through hole, 16: Washer, 17: Male screw area, 18: Hexagonal hole, 19: Reduced diameter area, 20 : Inclined surface, 21, 22: Member, 23: Flat part, 24: Through hole, 25: Flat part, 26: Through hole, 27: Hole, 30: Valve actuator, 31: Drive source, 32: Valve body, 33 : Power transmission mechanism, 34: Frame body, 35: Cover body, 36: Shaft, 37: Warm, 38: Teeth, 39: Warm foil, 40: Sleeve, 41, 42: Protruding part
Claims (4)
前記ナットが装着されるストレート部、及び、該ストレート部に連結された頭部を有するボルトと、
前記ストレート部が挿通する貫通孔が中央に形成され、外縁側から該貫通孔に向かって一定の割合で下り傾斜した傾斜面を一側に有する座金とを備え、
前記傾斜面は、前記貫通孔の周りに全周にわたって設けられ、傾斜角度が20°〜50°の範囲であり、
前記頭部の前記ストレート部側には、該ストレート部に向かって一定の割合で縮径して、前記傾斜面に面接触する縮径領域が形成され、前記ストレート部を曲げる向きの外力が前記ボルトに作用して前記縮径領域の一部が前記傾斜面から離れた状態は、前記座金から前記ボルトに作用する前記傾斜面に垂直な力により、該縮径領域の全体が該傾斜面に面接触する状態に戻されることを特徴とする固定具。 With nuts
A straight portion to which the nut is mounted, and a bolt having a head connected to the straight portion.
A washer having a through hole through which the straight portion is inserted is formed in the center, and has an inclined surface on one side that is inclined downward at a constant ratio from the outer edge side toward the through hole.
The inclined surface is provided all around the through hole, and the inclination angle is in the range of 20 ° to 50 °.
On the straight portion side of the head, a reduced diameter region is formed in which the diameter is reduced toward the straight portion at a constant ratio to make surface contact with the inclined surface, and an external force in the direction of bending the straight portion is applied. When a part of the reduced diameter region is separated from the inclined surface by acting on the bolt, the entire reduced diameter region becomes the inclined surface by a force perpendicular to the inclined surface acting on the bolt from the washer. A fixture characterized by being returned to a state of surface contact.
前記動力伝達機構は、ウォームと、前記ウォームに噛み合ったウォームホイルと、外周に前記ウォームホイルが取り付けられた円筒状のスリーブと、前記ウォームホイルを前記スリーブに固定する固定具とを具備し、
前記固定具は、ナットと、前記スリーブの一部及び前記ウォームホイルを貫通し、前記ナットが装着されたストレート部、及び、該ストレート部に連結された頭部を有するボルトと、前記ストレート部が挿通する貫通孔が中央に形成され、外縁側から該貫通孔に向かって一定の割合で下り傾斜した傾斜面を一側に有し、他側が前記ウォームホイル又は前記スリーブに接触する座金とを備え、
前記傾斜面は、前記貫通孔の周りに全周にわたって設けられ、傾斜角度が20°〜50°の範囲であり、
前記頭部の前記ストレート部側には、該ストレート部に向かって一定の割合で縮径して、前記傾斜面に面接触した縮径領域が形成され、前記ストレート部を曲げる向きの外力が前記ボルトに作用して前記縮径領域の一部が前記傾斜面から離れた状態は、前記座金から前記ボルトに作用する前記傾斜面に垂直な力により、該縮径領域の全体が該傾斜面に面接触する状態に戻されることを特徴とするバルブアクチュエータ。 In a valve actuator that has a drive source and a power transmission mechanism that transmits the driving force of the drive source to the valve body and opens and closes the valve body.
The power transmission mechanism includes a worm, a worm foil that meshes with the worm, a cylindrical sleeve having the worm foil attached to the outer periphery thereof, and a fixture for fixing the worm foil to the sleeve.
The fixture includes a nut, a straight portion penetrating a part of the sleeve and the worm foil, and a straight portion to which the nut is mounted, a bolt having a head connected to the straight portion, and the straight portion. A through hole to be inserted is formed in the center, and one side has an inclined surface that is inclined downward from the outer edge side toward the through hole at a constant ratio, and the other side is provided with a washer that contacts the worm foil or the sleeve. ,
The inclined surface is provided all around the through hole, and the inclination angle is in the range of 20 ° to 50 °.
On the straight portion side of the head, a reduced diameter region is formed in which the diameter is reduced toward the straight portion at a constant ratio and in surface contact with the inclined surface, and an external force in the direction of bending the straight portion is applied. When a part of the reduced diameter region is separated from the inclined surface by acting on the bolt, the entire reduced diameter region becomes the inclined surface by a force perpendicular to the inclined surface acting on the bolt from the washer. A valve actuator characterized in that it is returned to a surface contact state.
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