(57)【要約】【課題】励磁作動型電磁ブレーキの回転軸に取り付けられるフライホイールの外周にインボリュート歯を形成することにより回転時に空気抵抗を加えて出力軸の回転速度を減衰させることができるバルブ用アクチュエータを提供すること。【解決手段】モータの駆動によりバルブを開放する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖するように構成し、且つ、通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、非通電時にゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する励磁作動型電磁ブレーキを設けたバルブ用アクチュエータにおいて、前記励磁作動型電磁ブレーキの回転軸に、外周にインボリュート歯を複数形成したフライホイールを取り付けたことを特徴とする。【選択図】        図３
2004176902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動によりバルブを開放する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖するように構成し、且つ、通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、非通電時にゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する励磁作動型電磁ブレーキを設けたバルブ用アクチュエータにおいて、前記励磁作動型電磁ブレーキの回転軸に、外周にインボリュート歯を複数形成したフライホイールを取り付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】
駆動部を収納するケーシング１１から突出するバルブＶのステムに連結される出力軸２を励磁作動型電磁ブレーキ付きの可逆回転モータ３の駆動により正、逆９０度回転させてバルブを開閉するようにしたバルブ用アクチュエータ１であって、前記モータ３の駆動により出力軸２と無関係に回転するインターナルギヤ５を回転軸６に枢支し、同インターナルギヤの内歯５２…５２と該回転軸６に固定された第１制御ギヤ７の外歯７１…７１とに共通して噛合する複数の遊星ギヤ８…８を回転軸６に枢支された第２制御ギヤ９にそれぞれピン８１にて枢支し、該ギヤ９に噛合する大径のギヤ９１を前記出力軸２に固定すると共に、前記回転軸６には回転軸６の回転により巻かれるゼンマイバネ１０を設け、通電時に該ゼンマイバネの回転軸５の回転を阻止し、非通電時に前記ゼンマイバネ１０の回転軸６の回転阻止作用を解除する励磁作動型電磁ブレーキ２０を前記ゼンマイバネ１０の回転軸６に直接的乃至間接的に設けたアクチュエータにおいて、該励磁作動型電磁ブレーキ２０の回転軸に、外周にインボリュート歯３０１を複数形成したフライホイール３０を取り付けたことを特徴とする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、モータの駆動によりバルブを開放する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖するように構成したバルブ用アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータの駆動によりバルブを開放する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、停電等の通電障害時にゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖するように構成し、通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、非通電時にゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する励磁作動型電磁ブレーキを設けたバルブ用アクチュエータはあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来型のバルブ用アクチュエータにあっては、バルブの開放時にゼンマイバネを巻き込んだ後、ゼンマイバネを巻き戻しを阻止する手段として、該ゼンマイバネの回転軸に連結されている励磁作動型電磁ブレーキに通電し、該ブレーキをロックさせる機構を採用し、停電等の通電障害が発生すると、自動的に励磁作動型電磁ブレーキへの通電が絶たれ、該ブレーキによるゼンマイバネの巻き戻し阻止作用が解除されてバルブは自動的に閉鎖するものであった。
【０００４】
然しながら、ゼンマイバネの巻き戻し阻止作用が解除されてバルブは自動的に閉鎖するときに、ゼンマイバネは略定加速度運動をするため、バルブが全閉位置付近で出力軸の回転速度が高速となりがちであり、バルブが全閉位置になったときに出力軸の回転を停止させるストッパーに衝突する際の衝撃は極めて大きくアクチュエータに内蔵されるギヤ群やそれぞれのギヤを枢支するボールベアリングが損傷する問題点があった。
【０００５】
そこでこの問題点を解消するため、電磁ブレーキの回転軸にフライホイールを取り付け、フライホイールのフライホイール効果によってゼンマイバネの力を減じることなく出力軸の９０°作動間の加速度を小さくするようにしている。
【０００６】
然しながら、フライホイールのフライホイール効果を高めるためにはフライホイールの径方向のサイズを大きくするか、フライホイールの厚みを大きくして重量増加を図る必要があるが、前者の場合、充分なフライホイール効果を得るためにはフライホイールの径を極めて大きなものとする必要があり、アクチュエータのケーシングを大きくしなければならないという問題点があり、また、後者の場合、フライホイールの自重の影響でゼンマイバネの加速力を減じたり、アクチュエータの重量が重くなるという問題点があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記問題点を解決するために、励磁作動型電磁ブレーキの回転軸に取り付けられるフライホイールの外周にインボリュート歯を形成することにより回転時に空気抵抗を加えて出力軸の回転速度を減衰させることができるバルブ用アクチュエータを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバルブ用アクチュエータは、モータの駆動によりバルブを開放する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖するように構成し、且つ、通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、非通電時にゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する励磁作動型電磁ブレーキを設けたバルブ用アクチュエータにおいて、前記励磁作動型電磁ブレーキの回転軸に、外周にインボリュート歯を複数形成したフライホイールを取り付けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の作用】
ゼンマイバネの巻き戻しのとき励磁作動型電磁ブレーキの回転軸が回転し始め、徐々に回転速度が上昇するが、或る回転速度以上になるとフライホイール外周のインボリュート歯が空気抵抗を受けて回転速度が減衰する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面について具体的に説明する。
図１は、本発明アクチュエータをバルブに取り付けた状態を表わす側面図、図２は、アクチュエータの内部構造を表わす断面図、図３は、同要部の拡大断面図、図４は、出力軸の回転角度と角速度の関係を表わすグラフ、図５は、同アクチュエータの他の実施例を表わす概略説明図である。
【００１１】
１は、本発明のバルブ用アクチュエータであって、駆動部を収納し、保護するケーシング１１に適宜支持され、ケーシング１１の下端から突出する出力軸２がバルブＶのステムにカップリングを介して一直線上に接続されている。
【００１２】
３は、上記出力軸２をバルブＶが開閉する方向に回転させる可逆回転モータである。
【００１３】
４は、前記モータ３のロータと直結のギヤに噛合するギヤで、上記出力軸２に出力軸２の回転とは無関係に枢支され、ギヤ４と一体の小径のギヤ４１に後述するインターナルギヤの外歯が噛合している。
【００１４】
５は、前記ギヤ４１に噛合する外歯５１…５１と内歯５２…５２を有するインターナルギヤで、後述するゼンマイバネを巻くための回転軸６に枢支されている。
【００１５】
７は、前記回転軸６に固定された第１制御ギヤで、後述する第２制御ギヤとで出力軸２の回転と回転軸６の回転を制御する。
【００１６】
８…８は、前記インターナルギヤの内歯５２…５２と前記第１制御ギヤ７の外歯７１…７１に共通して噛合する遊星ギヤで、回転軸６の下方に枢支された第２制御ギヤ９のフランジ部にそれぞれピン８１にて枢支されており、第２制御ギヤ９は前記出力軸２に固定されたギヤ９１に噛合している。
【００１７】
１０は、内端が前記回転軸６に固定され、外端がケーシング１１の一部に固定されるゼンマイバネで、回転軸６の回転により巻かれるようになっている。
【００１８】
２０は、前記回転軸６の回転を制御する励磁作動型電磁ブレーキで、回転軸６に固定のギヤを含む減速ギヤ群によって連結されている。
【００１９】
３０は、前記励磁作動型電磁ブレーキ２０の回転軸２０１に取り付けられたフライホイールで、その外周にはインボリュート歯３０１が複数形成されている。
【００２０】
図２において、２ａは前記出力軸２に固定されたカムで、ケーシング１１の一部に固定されたストッパー２ｂによって出力軸２の回転が規制されるようになっている。
【００２１】
図中、ＬＳ１、ＬＳ２は、出力軸２に固定のカム（図示せず）によってトリガーが蹴られて接点がＯＮ、ＯＦＦするマイクロスイッチで、バルブＶの開閉状態を検知してモータ３への通電制御を行う。
【００２２】
また、ＬＳＲは、回転軸６に固定のカム（図示せず）によってトリガーが蹴られて接点がＯＮ、ＯＦＦするマイクロスイッチで、ゼンマイバネ１０が巻かれているか否かを検知する作用をする。
【００２３】
次に、本発明の上記構成に従い、図示する実施例について本発明アクチュエータの作用並びに効果について具体的に説明する。
【００２４】
ゼンマイバネ１０が巻かれている状態で、且つ、バルブＶが閉鎖している非通電状態において、モータ３にバルブＶが開放する方向に通電すると、リレーＲ１が励磁して接点Ｒ１−１がＯＮとなってモータ３の回転を阻止している無励磁作動型電磁ブレーキの回転阻止作用が解除され、モータ３のロータの回転によりギヤ４が回転し、該ギヤ４に外歯５１…５１が噛合するインターナルギヤ５が回転軸６と無関係に回転する。
【００２５】
このとき回転軸６は励磁作動型電磁ブレーキ１０によって固定状態であるので、同回転軸６に固定された第１制御ギヤ７に噛合する遊星ギヤ８…８は自転できない状態になっているので、遊星ギヤ８…８は第１制御ギヤ７の周りを公転することになる。
【００２６】
遊星ギヤ８…８の公転によって第２制御ギヤ９が回転してこの第２制御ギヤ９に噛合する前記出力軸２に固定される大径のギヤ９１が回転し、出力軸２が回転してバルブは開放方向に回転する。
【００２７】
バルブＶが全開放したとき、マイクロスイッチＬＳ１がこの状態を検知してモータ３への通電を遮断し、モータ３は回転を停止してバルブＶは全開放状態を保持する。
【００２８】
上述のようにゼンマイバネ１０の蓄圧状態つまり回転軸６の固定状態にあっては、モータ３の回転力は全て遊星ギヤ８…８を介して第２制御ギヤ９に伝達されることになるので、バルブの開放状態においてスイッチを切り換えてモータ３を逆回転させると、全てのギヤが前述の回転方向とは逆方向に回転してバルブＶは閉鎖し、バルブＶが全閉鎖したとき、マイクロスイッチＬＳ２がこの状態を検知してモータ３への通電を遮断し、モータ３は回転を停止してバルブＶは全閉鎖状態を保持する。
【００２９】
爾後、モータ３の正、逆回転によりバルブＶはゼンマイバネ１０の蓄圧状態の儘開閉動作するものである。
【００３０】
バルブＶの開放状態において、地震等の災害が発生してメイン電源が停電したときは全て非通電状態であるので、ゼンマイバネ１０を制御する励磁型電磁ブレーキ２０は回転軸６のロックを解除する。
【００３１】
上記回転軸６のロック解除により、ゼンマイバネ１０は巻き戻され回転軸６はその復元力によって回転し始めるが、非通電時には無励磁作動型電磁ブレーキ３１がモータ３の回転を阻止しているので、上記インターナルギヤ５は回転が阻止されて固定状態にあるため、第１制御ギヤ７の回転により遊星ギヤ８…８はインターナルギヤ５の内歯５２…５２に噛み合いながら遊星回転し、第２制御ギヤ９が回転してバルブＶは閉鎖する。
【００３２】
ゼンマイバネ１０の巻き戻しによって回転軸６が回転し始めるときには、図４のグラフのように出力軸２の角速度はフライホイール３０がない状態Ｊ０の角速度よりもフライホイール効果によってＪ１のように小さくなるが、フライホイール３０の外周にインボリュート歯３０１が形成されているので、このインボリュート歯３０１が空気抵抗を受け、回転数が増える程空気抵抗が加速度的に増加して出力軸２の回転速度が減衰し、バルブＶが９０°回転即ち閉鎖する寸前にＪ１Ｇの状態となって極めて大きな径のフライホイールを取り付けた場合と同じ減速効果が得られた。
【００３３】
ゼンマイバネ１０が巻き戻されると、マイクロスイッチＬＳＲがＯＦＦとなり、通電障害の解消後、電磁ブレーキ２０に通電されて励磁作動型電磁ブレーキ２０はロック解除状態となる。
【００３４】
励磁作動型電磁ブレーキ２０がロック解除状態となると、モータ３が通電され、バルブが閉鎖する方向に回転し始める。
【００３５】
モータ３がバルブが閉鎖する方向に回転しようとするとき、出力軸２はカム２ａがストッパー２ａに当接してその方向への回転が阻止されており、ギヤ９１に噛合する第２制御ギヤ９は固定状態となっている。
【００３６】
従って、モータ３の回転はギヤ４、４１からインターナルギヤ５に伝達され、内歯５１…５１に噛合する遊星ギヤ８…８が回転する。
【００３７】
遊星ギヤ８…８が枢支される第２制御ギヤ９は前述のように固定状態となっているので、公転せず、自転して遊星ギヤ８…８が噛合するギヤ７が回転し、ギヤ７が固定される回転軸６がゼンマイバネ１０を巻き込む方向に回転する。
【００３８】
ゼンマイバネ１０が充分巻き込まれると、マイクロスイッチＬＳＲがゼンマイバネの巻き込み完了を検知してその接点をＯＮとし、モータ３の回転が停止すると同時に励磁作動型電磁ブレーキ２０がロック状態になって、ゼンマイバネ１０が蓄圧状態に保持される。
【００３９】
爾後、バルブの開閉動作毎に上記作動を反復するものである。
【００４０】
上述の実施例は緊急時にバルブを閉鎖させることについての説明であったが、緊急時にバルブを開放させたい場合は、バルブ開放時にゼンマイバネが巻かれるようにアクチュエータの構造を変更しておけばよいものである。
【００４１】
尚、本実施例にあっては、特公平３−１４１０７号公報に記載されるバルブ用アクチュエータの構造のものを採用したが、励磁作動型ブレーキ付きのモータを使用し、図５に記載されるようなバルブを開放するときにゼンマイバネを同時に巻き込むようにしたバルブ用アクチュエータであっても同じ効果が得られるものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係るバルブ用アクチュエータによれば、モータの駆動によりバルブを開放する際にゼンマイバネを巻き込んでおき、非常時に該ゼンマイバネの復元力によってバルブを閉鎖するように構成し、且つ、通電時に該ゼンマイバネの巻き戻しを阻止し、非通電時にゼンマイバネの巻き戻しの阻止作用を解除する励磁作動型電磁ブレーキを設けたバルブ用アクチュエータにおいて、前記励磁作動型電磁ブレーキの回転軸に、外周にインボリュート歯を複数形成したフライホイールを取り付けたもので、フライホイールの回転時に空気抵抗を加えて出力軸の回転速度を減衰させることができるようになったもので、フライホイールの径を極めて大きなものとすることなく充分なフライホイール効果が得られ、径の小さなフライホイールであっても充分減速機能を果たせるという優れた効果を奏し得るものである。
【図面の簡単な説明】
図２は、
【図１】本発明アクチュエータをバルブに取り付けた状態を表わす側面図である。
【図２】アクチュエータの内部構造を表わす断面図である。
【図３】同アクチュエータの要部の拡大断面図である。
【図４】出力軸の回転角度と角速度の関係を表わすグラフである。
【図５】同アクチュエータの他の実施例を表わす概略説明図である。
【符号の説明】
１          アクチュエータ
１１        ケーシング
２          出力軸
３          モータ
４          ギヤ
５          インターナルギヤ
６          回転軸
７          第１制御ギヤ
８          遊星ギヤ
９          第２制御ギヤ
１０          ゼンマイバネ
２０          励磁作動型電磁ブレーキ
３０          フライホイール
【図１】
2004176902.tif 000003
【図２】
2004176902.tif 000004
【図３】
2004176902.tif 000005
【図４】
2004176902.tif 000006
【図５】
2004176902.tif 000007