(57)【要約】【課題】ボールバルブ、バタフライバルブなどの回転弁等に搭載するためのバルブ用アクチュエータであって、電動モータを駆動源とし、ベース体に配設される電動モータ、リミットスイッチ、コンデンサ、スペースヒータ等の電気部品に接続される電線が断線することなく、安全に使用することができると共に、アクチュエータ内のスペースを有効に利用でき、ギヤ機構を潤滑するグリース等の外部への流出を防止し、コンパクト化、及びコストの削減化を可能としたバルブ用アクチュエータを提供すること。【解決手段】ベース体２上に配設された電動モータ３、リミットスイッチ１０等により、出力軸８を所定角度に駆動させ、バルブを開閉制御するためのバルブ用アクチュエータ１において、前記ベース体２に、電動モータ３、リミットスイッチ１０等の電気部品に接続される電線１６を収納するための配線収納溝２ａを一体成形して設けたバルブ用アクチュエータである。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース体上に配設された電動モータ、リミットスイッチ等により、出力軸を所定角度に駆動させ、バルブを開閉制御するためのバルブ用アクチュエータにおいて、前記ベース体に、電動モータ、リミットスイッチ等の電気部品に接続される電線を収納するための配線収納溝を一体成形して設けたことを特徴とするバルブ用アクチュエータ。
【請求項２】
前記配線収納溝は、ベース体の外枠と、立上り壁とで形成され、ベース体に設けた配線引出口の近傍に位置する前記立上り壁の少なくとも一部を、潤滑油等の飛散防止壁とした請求項１に記載のバルブ用アクチュエータ。
【請求項３】
前記ベース体に固着したリミットスイッチ等を支持する取付板、或は出力軸、中間歯車軸等を支持する支持板に延設部を形成し、この延設部で、前記配線収納溝の上面を被覆した請求項１又は２に記載のバルブ用アクチュエータ。
【請求項４】
前記ベース体に固着した電動モータ取付板、コンデンサ等の実装部材の一部で、前記配線収納溝の上面を被覆した請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁などに搭載されるバルブ用アクチュエータに関し、電動モータ、リミットスイッチ、コンデンサ、スペースヒータ等の電気部品に接続される電線が、駆動時の振動等によって断線することを防止し、長期に亘り、安全に使用することができるコンパクトなバルブ用アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アクチュエータに設ける電動モータ、リミットスイッチ、コンデンサ、スペースヒータ、端子台、及びこれらを実装する基板等の実装部材の電気的な接続には電線・ケーブルが使用されている。
これら電線は、特許文献１に示すように、駆動部に干渉しないように、タイラップやケーブルバンド等で結束されているが、アクチュエータ内部の空間に空中配線されているため、駆動時における電動モータ固有の振動等により電線が大きく振動し、電線の末端の半田付け部に繰り返し曲げ応力が生じて、電線が断線するという危険性を有していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６２−００７７９４号公報（第１−２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、半田付け部を覆う絶縁チューブ内にシリコン等の充填剤を充填する方法を採用し、半田付け部に繰り返しかかる曲げ応力に対する補強を行なう場合があるが、依然として断線の危険性を有しており、さらに、充填剤に含有される絶縁物質がモータの発熱によるアクチュエータ内部の温度上昇により気化して、スイッチの接点等に付着して絶縁被膜を形成し、接触不良による作動不良を引き起こすという新たな問題が発生した。
【０００５】
さらに、空中配線されているので、配線された電線の周囲に、通電に伴い作動する回転部（ギヤ、カムなど）等が配設されていると、電線を巻き込んで断線させてしまう危険性もあり、しかも、電線が多方向に配線されているため、スペースを有効利用することができないと共に、メンテナンスをする際には、多方向に配線された電線に工具等が引っかかり、電線を不用意に断線してしまう危険性も有していた。
【０００６】
本発明は、上記の実情に鑑みて開発に至ったものであり、その目的とするところは、特にボールバルブ、バタフライバルブなどの回転弁等に搭載するためのバルブ用アクチュエータであって、電動モータを駆動源とし、ベース体に配設される電動モータ、リミットスイッチ、コンデンサ、スペースヒータ等の電気部品に接続される電線が断線することなく、長期に亘り、安全に使用することができると共に、アクチュエータ内のスペースを有効に利用することができ、さらに、ギヤ機構を潤滑するグリース等の外部（端子ボックス等）への流出を防止し、コンパクト化、及びコストの削減化を可能としたバルブ用アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ベース体上に配設された電動モータ、リミットスイッチ等により、出力軸を所定角度に駆動させ、バルブを開閉制御するためのバルブ用アクチュエータにおいて、前記ベース体に、電動モータ、リミットスイッチ等の電気部品に接続される電線を収納するための配線収納溝を一体成形して設けたバルブ用アクチュエータである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記配線収納溝は、ベース体の外枠と、立上り壁とで形成され、ベース体に設けた配線引出口の近傍に位置する前記立上り壁の少なくとも一部を、潤滑油等の飛散防止壁としたバルブ用アクチュエータである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記ベース体に固着したリミットスイッチ等を支持する取付板、或は出力軸、中間歯車軸等を支持する支持板に延設部を形成し、この延設部で、前記配線収納溝の上面を被覆したバルブ用アクチュエータである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記ベース体に固着した電動モータ取付板、コンデンサ等の実装部材の一部で、前記配線収納溝の上面を被覆したバルブ用アクチュエータである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明におけるバルブ用アクチュエータの一実施形態を図面に基づいて詳述する。
なお、本実施形態では、減速機構（本実施形態では、内接噛合遊星歯車減速機構）を内蔵したバルブ用アクチュエータに適用して説明する。
図１及び図２に示すように、本発明のバルブ用アクチュエータ１は、配線収納溝２ａを一体成形して設けたベース体２と、該ベース体２上に配設された電動モータ３と、該電動モータ３の回転軸に設けられたピニオンギヤ４と、該ピニオンギヤ４と噛合する中間歯車５と、該中間歯車５と噛合する歯車であって、出力軸と同軸上に配設された入力歯車６と、前記電動モータ３からの回転力を前記中間歯車５、入力歯車６を介して伝達される内接噛合遊星歯車減速機構７と、該歯車減速機構７を介して減速された回転力により回転する出力軸８と、該出力軸８上に設けたカム９と、該カム９により交互に開閉操作される一対のリミットスイッチ１０，１０と、コンデンサ１１、及びスペースヒータ１２等からなり、前記ベース体２の下面には、端子台１３を内蔵した端子ボックス１４が、ガスケット１５を介して取付設置されている。
【００１２】
図３に示すように、ベース体２の周縁部位には、配線収納溝２ａが鋳造により一体成形されている。
本実施形態において、前記配線収納溝２ａは、図４に示すように、ベース体２の外枠２ｂと、該外枠２ｂの内方に延設された立上り壁２ｃとで形成されており、該配線収納溝２ａには、電動モータ３、リミットスイッチ１０、コンデンサ１１、スペースヒータ１２等の電気部品に接続される電線１６が収納され、該電線１６の一部は、ベース体２に形成された配線引出口２ｄを挿通して、ベース体２の下面であって、配線引出口２ｄと連通して取付設置された端子ボックス１４内の端子台１３と接続している。
【００１３】
前記配線収納溝２ａは、図示すように、電動モータ３、リミットスイッチ１０、コンデンサ１１、スペースヒータ１２等の電気部品の装置方向、すなわち、アクチュエータ１の上方に開口して設けられている。また、図３、図５において、本実施形態における配線収納溝２ａの形成領域を明示するため、配線収納溝２ａの底部を二点斜線で示す。
このように、配線収納溝２ａは、外枠２ｂと立上り壁２ｃによる閉ループの壁部と、配線引出口２ｄを有する底部とにより囲まれた第１の空間により形成されている。
【００１４】
また、配線収納溝２ａは、図示するように、配線引出口２ｄを起点に、電動モータ３や端子ボックス１４の取付領域におけるベース体２の周縁部位２ｅを経由して、内接噛合遊星歯車減速機構７の収容領域におけるベース体２の周縁部位２ｆにかけて設けており、その端部は、リミットスイッチ１０の電線接続部の脇まで達するように設けている。
なお、図４に示すように、ベース体２の周縁には、アクチュエータカバー１ａの嵌合、及びベース体２とアクチュエータカバー１ａとの間に介在されるガスケット１ｂの押圧代を一定に保持するための凸条部２ｇを設けている。
【００１５】
また、前記配線収納溝２ａの溝巾、及び深さは、ベース体２に配設される電気部品の個数と、該電気部品に接続される電線１６の数、及び該電線１６の太さ等によって設定し、且つ、アクチュエータ１の大きさをコンパクトにするよう、最小限の大きさとしている。
【００１６】
また、前記した立上り壁２ｃの各位置には、電動モータ取付板３ａ、コンデンサ１１等の実装部材等を固定するためのボルト座２ｈを設けており、立上り壁２ｃは、ボルト座２ｈに対し、リブとしての補強機能を有している。
【００１７】
図示するように、前記配線引出口２ｄの近傍に位置する前記立上り壁２ｃの一部は、ギヤを潤滑するグリース等の油の飛散防止壁としての機能を発揮しており、グリース等の油が配線引出口２ｄから端子ボックス１４内へ流入することを防止している。
すなわち、前記外枠２ｂと立上り壁２ｃによる他の閉ループの壁部と、減速機構を収容する底部とにより囲まれた第２の空間を形成し、前記減速機構のグリースが配線引出口２ｄから端子ボックス１４内に流入することを防止している。
【００１８】
また、前記飛散防止壁としての機能を発揮する部位以外の立上り壁２ｃに、図示しない切欠き部を形成し、電線１６を、該切欠き部を挿通して前記配線収納溝２ａへ収納することで、電線１６の位置保持をすることができる。
本実施形態では、ベース体２の周縁部位に配線収納溝２ａを一体成形しているが、電線１６を配線する位置、その他、使用条件等により、適宜位置に配線収納溝２ａを設けることができる。
なお、本実施形態では、ベース体２をアルミダイキャスト鋳造により成形しているが、これを樹脂製として、射出成形により配線収納溝２ａを設けるようにしてもよい。また、配線収納溝をベース体と別体で設けてもよいが、成形性、及び部品点数の削減の観点から、一体成形するのが好ましい。
【００１９】
図５に示すように、ベース体２上に配設される電動モータ取付板３ａ、コンデンサ１１等の実装部材の一部が、前記配線収納溝２ａの上面を部分的に被覆するように配設されており、配線収納溝２ａに収納された電線１６の浮上りを防止している。
ここで、実装部材とは、電動モータ３、リミットスイッチ１０、コンデンサ１１、スペースヒータ１２等の電気部品、或はこれら電気部品に一体に設けられた取付板のことをいう。
【００２０】
また、図示するように、前記ベース体２に固着したリミットスイッチ１０等の弁開度検出部材を支持する取付板１７には、その側方に突出形成した延設部１７ａ，１７ａを設けており、該延設部１７ａ，１７ａにより、前記配線収納溝２ａの上面を被覆し、配線収納溝２ａに収納された電線１６の浮上りを防止している。
なお、取付板１７には、出力軸挿通孔が形成されており、該出力軸挿通孔には、軸受ブッシュ１８が設けられている。
これは、後述する内接噛合遊星歯車減速機構７の駆動時において発生する出力軸８の揺動を規制するために設けられたものであり、これにより、出力軸８上に設けたカム９と、リミットスイッチ１０との相対的な位置関係を確実に維持することができる。
さらに、該軸受ブッシュ１８を後述する支持板２０と取付板１７とを挿通して設けることにより、支持板２０と取付板１７との位置決め機能も有している。
【００２１】
図２に示すように、ベース体２上に、中間歯車５の歯車軸５ａを支持する支持板１９を固着しているが、出力の大きなアクチュエータに適用する場合には、図６に示すように、中間歯車５の歯車軸５ａを支持すると共に、出力軸８も支持する支持板２０を用い、該支持板２０上に取付板１７を固着する。
これにより、リミットスイッチ１０等の弁開度検出部材を取付板１７と共にユニット化することが可能となり、アクチュエータの出力変更等によって出力軸８の位置が変わったとしても、ピン等の固定部材１７ｂを用いて、取付板１７の取付位置を変えることにより、出力軸８の位置に対して、適切な位置に固着することができる。
【００２２】
また、支持板２０には、その側方に突出形成した延設部２０ａ，２０ａを設けることにより、該延設部２０ａ，２０ａにより、前記配線収納溝２ａの上面を被覆し、配線収納溝２ａに収納された電線１６の浮上りを防止することができる。
【００２３】
次に、本実施形態において採用した内接噛合遊星歯車減速機構７について、図面に基づいて説明する。
図７に示すように、内接噛合遊星歯車減速機構７は、出力軸８と同軸上に配設されており、その構成は、入力歯車６が挿入固着される偏心体２１と、該偏心体２１を介して揺動回転可能に設けた外歯歯車２２と、ベース体２などの固定側に固定され、前記外歯歯車２２と内接噛合する内歯歯車２３と、前記外歯歯車２２の揺動回転から自転回転を取り出して出力軸８に伝える回転伝達機構２４と、該回転伝達機構２４を介して連結された出力軸８とから構成されている。
【００２４】
前記偏心体２１は、出力軸８に対し、ベアリング２５を介して相対回転可能に配置されており、図８に示すように、偏心した偏心部２１ａの中心は出力軸８から偏心量ｅだけ偏心している。
該偏心体２１の偏心部２１ａ外周部位にはベアリング２６を設けており、該ベアリング２６を介して外歯歯車２２が回転自在に設けられている。
該外歯歯車２２は、外周にトロコイド系歯形２２ａを有しており、該外歯歯車２２と内接噛合する内歯歯車２３は、ベース体２に固定されており、外歯歯車２２と相隣接する内周に円弧歯形２３ａを有している。
【００２５】
また、前記回転伝達機構２４は、外歯歯車２２に形成された複数の内ピン孔２２ｂと、該内ピン孔２２ｂ内を遊嵌する内ピン２７と、該内ピン２７を挿入孔２８に挿入固着したピンフランジ２９とから構成されており、該ピンフランジ２９は、出力軸８に取付固定されている。
【００２６】
ベース体２上に配設された電動モータ３が駆動すると、該電動モータ３の回転軸に設けられたピニオンギヤ４が回転すると共に、該ピニオンギヤ４と噛合する中間歯車５を介して、出力軸８と同軸上に配設された入力歯車６が回転する。該入力歯車６は、出力軸８と同軸上に配設された偏心体２１に取付固定されており、入力歯車６に伝達された回転力により、偏心体２１が回転する。
該偏心体２１の回転により、外歯歯車２２は出力軸８の周りで揺動回転をしようとするが、ベース体２等の固定側に固定された内歯歯車２３によって回転が拘束され、該外歯歯車２２は前記内歯歯車２３に内接噛合しながら揺動する。
【００２７】
例えば、外歯歯車２２の歯数をＮ、内歯歯車２３の歯数をＮ＋１とすると、歯数差は１となり、偏心体２１の１回転毎に外歯歯車２２はベース体２等の固定側に固定された内歯歯車２３に対して１歯分ずれることになる。即ち、自転回転が生じる。このことは、偏心体２１の１回転が外歯歯車２２の−１／Ｎの回転に減速されたことになる。
【００２８】
前記外歯歯車２２の回転は、該外歯歯車２２に形成された内ピン孔２２ｂ及び内ピン２７の隙間によって揺動成分が吸収され、自転回転が前記内ピン２７を介してピンフランジ２９へ伝達され、該ピンフランジ２９と連結された出力軸８へ伝達される。
したがって、外歯歯車２２の自転回転−１／Ｎの回転が出力軸８へ伝達されることになり、該出力軸８と連結された弁軸（図示しない）を回転させる。
【００２９】
次に、上記の実施形態の作用を説明する。
本発明におけるバルブ用アクチュエータ１は、ベース体２の周縁部位に、配線収納溝２ａを鋳造により一体成形して設け、該配線収納溝２ａに電動モータ３、リミットスイッチ１０、コンデンサ１１、スペースヒータ１２等の電気部品に接続される電線１６を収納することにより、電動モータ３特有の振動等による電線１６の断線を防止することができ、回転部（ギヤ、カム等）と接触する恐れがないため、電線１６の巻き込みによる断線も起こらない。
しかも、配線収納溝２ａに収納することにより、電線１６が多方向に配線されることがないので、アクチュエータ１内のスペースを有効に利用することができる。
したがって、断線を防止するためのシリコン等の充填剤を使用する必要がないため、充填剤から発生する絶縁物質のガスが原因である接触不良による作動不良を引き起こすことがなく、さらに、製造工程を簡略化し、コストの低減化が可能になる。
【００３０】
配線収納溝２ａは、アクチュエータ１上方に開口して設けているので、電動モータ取付板３ａ、リミットスイッチ１０、コンデンサ１１等の実装部材をベース体２に配設する際、電線１６をアクチュエータ１上方から、実装部材の配設作業と同時に、配線収納溝２ａに円滑に収納することができ、アクチュエータ１の組立作業を効率よく行うことができる。
【００３１】
また、外枠２ｂと立上り壁２ｃとを一体に閉ループの壁部としているので、鋳造や射出成形による立上り壁２ｃの成形性がよい。
【００３２】
本実施形態のアクチュエータ１は、出力軸８から変位した位置に電動モータ３を配設することにより、リミットスイッチ１０等の弁開度検出部材を、出力軸８と同軸上に配設される内接噛合遊星歯車減速機構７の上方に配設可能となり、さらに、前記歯車減速機構７の側方で、且つ、電動モータ３の下方に位置するベース体２の下面に端子ボックス１４を取付設置して、アクチュエータ１全体をコンパクトにしている。
【００３３】
また、前記アクチュエータ１は、前記歯車減速機構７の下方に位置するバルブ接続部２ｉにて、バルブ（図示しない）に固定されることから、ベース体２には、電動モータ３や端子ボックス１４の自重によるアクチュエータ１下方への曲げモーメントが加わり、さらに、電動モータ３やギヤの回転によるアクチュエータ１側方へのねじりモーメント等も加わる。
本発明のように、配線収納溝２ａ、とりわけ、立上り壁２ｃを、電動モータ３や端子ボックス１４の取付領域におけるベース体２の周縁部位２ｅから、前記歯車減速機構７の収容領域におけるベース体２の周縁部位２ｆにかけて設けているので、立上り壁２ｃが、梁として機能し、ベース体２の剛性を増すので、アクチュエータ１の強度を高めることができる。
【００３４】
さらに、配線収納溝２ａをミリットスイッチ１０の電線接続部の脇まで延設しているので、リミットスイッチ１０に接続される電線１６の振れを防止することができる。
【００３５】
また、電動モータ３の取付板３ａ、コンデンサ１１等の実装部材の一部を、前記配線収納溝２ａの上面を被覆するように配設することで、配線収納溝２ａに収納された電線１６の浮上りを防止するので、新たに浮上り防止用のカバーを設ける必要がない。
【００３６】
また、リミットスイッチ１０等を支持する取付板１７に延設部１７ａ，１７ａを設け、該延設部１７ａ，１７ａで前記配線収納溝２ａの上面を被覆するように配設することで、配線収納溝２ａに収納された電線１６の浮上りを防止することもできる。
【００３７】
前記配線引出口２ｄの近傍に位置する立上り壁２ｃの少なくとも一部は、ギヤを潤滑するグリースなどの油飛散防止壁としての機能を発揮すると共に、グリースなどの油が配線引出口２ｄから端子ボックス１４内へ流入することを防止するので、端子ボックス１４に内蔵される端子台１３等の導電部にグリースが付着することにより起こる接触不良や短絡等といった問題の発生を防止している。
【００３８】
また、ベース体２に配設された電動モータ３からの回転力を減速して出力軸８へ伝達する手段として、内接噛合遊星歯車減速機構７を出力軸８と同軸上に配設することで、ベース体２に、その他の電気部品等を配設するための有効スペースをさらに確保することができ、しかも、小さなスペースで大きな減速比を得ることが可能なアクチュエータとすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によると、電動モータ特有の振動等に対して、電線が過大に振れることがなく、断線するという危険性を解消した。
さらに、駆動時にギヤ、カム等の回転部が電線を巻き込んで断線させるという危険性や、メンテナンスをする際に、電線に工具等が引っかかり、電線を不用意に断線するという危険性も解消し、さらに、電線を多方向に配線しないので、スペースを有効利用することが可能となった。
【００４０】
さらに、断線を防止するためのシリコン等の充填剤を使用する必要がないため、充填剤から発生する絶縁物質のガスが原因である接触不良による作動不良を引き起こすことがなく、さらに、製造工程を簡略化し、コストの低減化が可能となった。
【００４１】
さらに、配線収納溝を形成する立上り壁を油等の飛散防止壁とすることで、グリース等の油の外部への流出を確実に防止することを可能にした。
【００４２】
さらに、リミットスイッチ取付板、出力軸・中間歯車軸等の支持板、電動モータ取付板、或はコンデンサ等の電気部品など、ベース体上に配設される部材で、電線が収納された配線収納溝の上面を被覆することで、新たに電線の浮上り防止用のカバーを設ける必要がないので、部品点数の削減化、製造コストの低減化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるバルブ用アクチュエータの斜視図である。
【図２】本発明におけるバルブ用アクチュエータの分離斜視図である。
【図３】ベース体に成形された配線収納溝を示した平面図である。
【図４】ベース体に成形された配線収納溝を示した部分断面図である。
【図５】ベース体上に、電動モータ、リミットスイッチ、コンデンサ等を配設した状態を示す平面図である。
【図６】本発明におけるバルブ用アクチュエータの他例を示す分離斜視図である。
【図７】本発明におけるバルブ用アクチュエータに内接噛合遊星歯車減速機構を内蔵した断面図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１  バルブ用アクチュエータ
２  ベース体
２ａ  配線収納溝
２ｂ  外枠
２ｃ  立上り壁
２ｄ  配線収納口
３  電動モータ
３ａ  電動モータ取付板
８  出力軸
１０  リミットスイッチ
１１  コンデンサ
１６  電線
１７  取付板
１７ａ  延設部
【図１】
2004150536.tif 000003
【図２】
2004150536.tif 000004
【図３】
2004150536.tif 000005
【図４】
2004150536.tif 000006
【図５】
2004150536.tif 000007
【図６】
2004150536.tif 000008
【図７】
2004150536.tif 000009
【図８】
2004150536.tif 000010