(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁に搭載されるようになっているハウジングと、
上記ハウジング内に回転自在に取り付けられ、ハウジングが弁に搭載されたとき、この弁に回転を伝達すべく弁軸に連結されるようになっているウォームギヤと、
出力軸を有して正逆転可能な上記ハウジング内のモータと、
上記ハウジング内に、回転自在かつ軸方向に長手逆方向に限度内で可動に取り付けられたウォーム軸と、
上記モータの正逆転に応じて上記ウォーム軸を正逆回転させるべく、上記モータとウォーム軸を連結する連結手段と、
ウォームおよび上記ウォーム軸と一緒に回転運動と軸方向運動をすべくこのウォーム軸に取り付けられ、長手方向に間隔を空けたカム面を有するカムを備えたアセンブリであって、上記ウォーム軸が、上記ウォームギヤひいては弁軸を回転させるべく上記ウォームに嵌合しているアセンブリと、
上記ウォーム軸を囲むとともに、上記ハウジングと上記アセンブリの各端部の間で圧縮されるばね手段と、
上記ハウジングに設けられ、第１の上記カム面と係合するとともに、上記弁軸の正方向への回転運動に対する障害物による所定のトルクに応動して、上記ばね手段の１つが圧縮されるとき、上記ウォーム軸とカムが長手正方向に所定距離だけ動いて、上記モータを非作動にすることを許容する第１の手段と、
上記ハウジングに設けられ、第２の上記カム面と係合するとともに、上記弁軸の逆方向への回転運動に対する障害物による所定のトルクに応動して、上記ばね手段の他が圧縮されるとき、上記ウォーム軸とカムが長手逆方向に所定距離だけ動いて、上記モータを非作動にすることを許容する第２の手段を備えた回転弁のアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、上記連結手段は、上記モータの出力軸上の平歯車と、上記ウォーム軸上にあって上記平歯車に噛合し、ウォーム軸が軸方向に限度内で運動しても噛合を維持する噛合ギヤとからなることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、上記ウォーム軸は、上記ハウジングの互いに隔たった壁内の軸受に支承され、上記ばね手段は、上記壁と上記アセンブリの間で圧縮されることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、手動無効アセンブリは、
上記ウォーム軸と一直線に揃えて上記ハウジング内に取り付けられ、ウォーム軸に対して回転し,かつ第１と第２の長手方向の位置の間で往復運動する心棒を有するハンドルと、
上記心棒が上記第１の長手方向の位置にあるとき,この心棒を上記ウォーム軸を回転させるべくこのウォーム軸に連結する一方、上記心棒が上記第２の長手方向の位置にあるとき,この心棒を上記ウォーム軸から離脱させる手段と、
上記心棒の第１の長手方向の位置への運動に応動して上記モータを自動的に非作動にする手段とを備えたことを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、上記ハウジングは、一端に向かって開いた内部の穴を有し、上記手動無効アセンブリは、上記心棒を導くとともに,上記穴に取り外し可能に連結されるライナをさらに備え、上記ばね手段は、上記穴内のライナの運動に応じて圧縮されることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、
上記第１の手段は、第１のカム面と係合したとき、横軸の周りに回転するように設けられた第１のキーと、上記ハウジングに設けられた第１のスイッチと、上記第１のキーに一緒に回転するように設けられ、上記第１のスイッチと係合する第１のレバーアームを備え、
上記第２の手段は、第２のカム面と係合したとき、横軸の周りに回転するように設けられた第２のキーと、上記ハウジングに設けられた第２のスイッチと、上記第２のキーに一緒に回転するように設けられ、上記第２のスイッチと係合する第２のレバーアームを備えることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、上記各レバーアームは、重なるように折り曲げられ、一端が一緒に回転するように上記キーに載せられ、他端が上記スイッチに係合するように位置する条片からなることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、上記カム面は、ウォームの周囲の溝の対向する両端に形成されていることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項９】
請求項８に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、モータを非作動にする上記第１および第２の手段は、上記ハウジングに設けられたスイッチと、横軸の周りに回転するように設けられ、近傍のカム面との係合に応動して上記スイッチを作動させて、上記モータを非作動にする手段を備えることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、スイッチ係合手段を近傍のカム面に向けて屈曲しつつ付勢するばね手段を備えることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回転弁のアクチュエータにおいて、上記ばね手段の付勢力が、調整できることを特徴とする回転弁のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、例えば弁部材が開閉位置の間で通常１／４回転する円板状弁体である蝶形弁のような回転弁のためのアクチュエータに関する。より詳しくは、本発明は、弁部材が正逆転モータによって開閉位置の間で動かされるような回転弁のアクチュエータの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明で意図された回転弁の型式は、弁に取り付けられるハウジングと、ハウジング内に回転自在に取り付けられ,弁軸に取り外し可能に連結されるウォームギヤを含んで,ハウジングが弁に取り付けられたとき弁に回転を伝達する駆動系と、出力軸を有してハウジングに収容された正逆転モータと、ハウジング内に収容され,制限範囲で正逆に回転するウォーム軸と、このウォーム軸を回転させるとともにこのウォーム軸をウォームギヤに連結し,弁軸を正逆に回転させてモータの正逆作動に応じて弁を開閉するためにモータ出力軸をウォーム軸に連結する手段とを備えたものである。
【０００３】
従来、大抵のこの種のアクチュエータでは、例えば弁部材が障害物に当たったりして駆動系に過剰なトルクが加わった場合、モータが非作動(無効)にされるようになっている。この目的のため、ウォーム軸と一緒に回転するウォームと、ウォーム近傍のウォーム軸に取り付けられ,駆動系に過剰トルクが加わったときに,モータに連なるスイッチのセンサ部に当接してモータを非作動にするカムとを設けることが提案されてきた。より詳しくは、縮装された両ばねの間の中立位置にウォームとカムを配置し、両ばねの一方が、ウォームギヤの回転に対する抵抗が増えるに応じてさらに圧縮されて、カム面を長手方向にセンサ部に当接するまで移動させ、センサ部がスイッチをしてモータを停止せしめるようになっている。
【０００４】
好ましくは、モータの出力軸とウォーム軸は、ウォーム軸と一緒に回転するピニオンギヤとモータ出力軸の平歯車とによって連結され、この平歯車は、ウォーム軸が制限範囲内で往復動してもピニオンギヤと噛合する。また、ウォーム軸は、往復および回転動しうるように、ハウジングの互いに隔たった壁内の互いに隔たった軸受に支承され、両ばね手段が、上記両壁とアセンブリの両端との間に縮装される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ウォーム軸の動作と,従ってセンサ部またはスイッチを作動させるトルクカムの動作は、ウォーム軸とトルクカムと出力軸の間の複雑な歯車列を必要とした。さらに、上記カムとセンサ部は、複雑な構造であるうえ、組み立ておよび種々のトルク限度に調整または修正することが困難であった。また、モータをこのように非作動にするためのこの種の機構は、任意(オプション)の装備として供給されておらず、つまりアクチュエータにトルク制限機構を備えたり,備えなかったりすることができなかった。加えて、このような従来の機構に調整の目的で接近(アクセス)することは、時間のかかる難しいことであった。
【０００６】
本発明の目的は、上述の型式のトルク制限装置をもつアクチュエータを提供することであって、このアクチュエータは、ウォームギヤとウォーム軸を容易かつ迅速に連結して組み立てることができ、後述するように、モータを非作動にする際に、弁を操作するためのウォーム軸に選択的に噛合させることができるハンドルを含む手動無効(オーバーライド)系と協働できるような構造を有する。本発明の更なる目的は、少なくともセンサまたはスイッチがオプションの装備として容易に組み立てることができ、取り替えや修理のために容易に接近することができ、簡単で安価な構造で、所望のトルクレベルでモータを非作動に容易に調整することができるようなアクチュエータを提供することである。
【０００７】
【発明の構成、作用、効果】
本発明の１つの新規な態様によれば、過剰なトルクに応動してモータを非作動にすべくトルクカムに係合する手段は、夫々がハウジングに枢着されるとともに,カム面に対向する位置をとるフィンガをもつ一対のキーと、モータを非作動にすべく上記フィンガの１つと当接するようにハウジング内の所定位置に取り付けられた一対のスイッチとを備え、予め定められた力に打ち勝つに十分な大きさのトルクに応動して、カムを中立位置から一方側へシフトさせるようにウォーム軸が長手方向に移動する際に、カム面によってフィンガが動かされるようになっている。
【０００８】
従来、この種のアクチュエータのための手動無効アセンブリは、構造が複雑で高価であり、ある例では、モータが作動するときにハンドルの回転を防止するために、ハンドルとウォーム軸の間に複雑な歯車列を必要としていた。そこで、本発明の他の目的は、駆動系のウォーム軸がどの回転位置にあってもこのウォーム軸と噛合できるが、手動無効装置がウォーム軸と係合するように動かされるとき、モータを自動的に非作動にすべくウォーム軸から離脱するような無比の装置を含む手動無効装置を提供することである。そこで、本発明の手動無効アセンブリは、ウォーム軸と一直線に揃えて第１と第２の長手方向位置の間を往復自在で,かつ回転自在にハウジングに取り付けられた手動無効軸をもつハンドルと、心棒が上記第１の位置にあるときに,手動無効軸を回転させるべくウォーム軸に接続する一方、心棒が上記第２の位置にあるときに,心棒をウォーム軸から離脱させる手段と、第１の位置に動く手動無効軸に自動的に応動してモータを非作動にさせる手段を備える。
【０００９】
従来、弁の開閉に伴う弁軸の回転に応動して回転するカムに当接するリミットスイッチによって、モータを自動的に作動,非作動にするようなアクチュエータが提案されている。弁の開,閉位置を調整するために、カムの位置を調整することがしばしば必要になる。本出願人に譲渡された米国特許第5,305,781号は、弁位置を遠隔の場所で表示するために、スイッチに当接するように弁軸と一緒に回転しうる回転カムを開示している。上記カムは、手操作するために容易に近づけるカムの一端のノブによって、種々の回転位置に調整することができる。本発明の更なる目的は、モータが非作動にされる弁の開,閉位置を調整するのに用いるカムを上述と同様の配置になるようにすることであり、より詳しくは、アクチュエータハウジングのベースの上方に取り付けられたカバーを取り外すだけで、調整のためにカムへ接近することを可能にするアクチュエータを提供することである。
【００１０】
そこで、本発明の更なる新規な態様では、弁軸と一緒に回転しうる軸を囲み,かつこの軸に取り外し可能に固定される軸方向に互いに隔たった第１と第２の板と、第１の板を接近して囲み,この板に対して回転するとともに内周に円状の歯をもつ第１のリングと、第２の板を接近して囲み,この板に対して回転するとともに内周に円状の歯をもつ第２のリングを備えている。
【００１１】
従来、この種のアクチュエータでは、円板(弁板)または他の弁部材の位置をポテンショメータで検出して、検出位置を表わす信号を弁から遠隔の場所に電気的に伝送することが提案されてきた。この目的のため、ポテンショメータ軸のワイパブレードが固定された外端部と一緒に回転しうるピニオンが、開閉位置間での弁の回転に応じて回転するようにハウジングに取り付けられた駆動ギヤと噛合している。ポテンショメータは、軸の略270°の回転範囲に亘ってしか有効でないので、歯車列の歯は、弁の１／４回転または開閉動作の他の回転範囲に応じて上記270°の範囲で回転するような関係でなければならない。
【００１２】
しかし、駆動ギヤとポテンショメータ軸との噛合は、正確な結果を保証するとともに、上記有効範囲を越えてワイパーブレードが一方向,他方向に強制的に動かされることによる損傷を避けるために注意深い調整が要求される。従来、この調整は、駆動ギヤをポテンショメータ軸に対して所望の回転位置に保持するセットねじを調整するために、使用者がアクチュエータハウジング内のポテンショメータに接近することを必要とした。本発明の目的の１つは、ポテンショメータを損傷する虞れなく容易に調整ができ、ポテンショメータ軸のギヤ上で所望の歯の位置が、セットねじ等なしでアセンブリ上で自動的に決定できるような弁位置インジケータを提供することである。
【００１３】
かくて、この種の従来のアクチュエータでは、弁軸の位置は、ワイパリングに摺接しつつ有効範囲内でポインタを回転させる軸をもつポテンショメータによって電気的に表示され、ポテンショメータ軸の外端部にあるとともに,弁軸と一緒に回転しうる駆動ギヤに噛合するポテンショメータギヤが、弁軸の回転に応じてポインタを回転させる。しかし、本発明の他の態様によれば、ポテンショメータギヤの外周部は、ポテンショメータの有効範囲を越えて回転しないように歯を有しない。従って、ポテンショメータの残る外周部は、駆動ギヤが軸上のポテンショメータギヤを単に通過するだけで、駆動ギヤをポテンショメータの有効範囲を越えて回転させ続けないように平坦になっている。
【００１４】
弁の位置、特に弁の開,閉位置を視覚的に表示する手段をアクチュエータに設けるのが好ましく、上記手段は、弁またはその近傍に配置される。従来、弁軸に応動して回転し,弁位置を表わす「開」,「閉」の指標をもつ内筒が、弁の回りのどの場所からも上記指標を見ることができるようになった透明な窓をもつ外筒の内側に配置されたようなインジケータが提案されていた。しかし、従来のアクチュエータのかかるインジケータは、組み立てたり取り替えや修理のために取り外したりするのが困難であった。
【００１５】
本発明の更に他の新規な態様では、弁位置は、弁軸の回転に応じて回転しうる軸の一端に対向するカバーの開口と、この開口を撓みつつ通過する戻り止めフィンガをもつ外筒と、戻り止めフィンガが開口の回りのカバー内面に当接するときに,カバーの外面に係合しうる上記外筒上の手段と、一緒に回転すべく上記軸に取り外し可能に嵌合し,かつ外筒内に配置される内筒とを備え、外筒は透明な窓を有し、内筒は、上記窓から見ることができるとともに開,閉位置にある弁を表示する指標を周囲に有する。
【００１６】
図示の如く、弁を開,閉位置の間で回転させるように弁軸に連結されたウォームギヤは、ウォームに噛合する部分円の歯の両端に肩部をもち、ストッパが、ウォームギヤの両方向への回り過ぎを防止すべく、上記肩部に当接するような位置にハウジング内に突出させて取り付けられている。より詳しくは、上記ストッパは、ハウジングの外部から調整できるようにハウジングにねじ込まれていて、種々の回転位置にあるギヤの上記肩部に当接する位置へ動かせるようになっている。
【００１７】
上述のように、モータ,ウォームギヤ,ウォームギヤをもつウォーム軸,この軸上のカムなどの殆ど修理や調整を必要としないアクチュエータの部材は、ハウジングのベース内のスイッチ板の下方に取り付けられる。ポテンショメータ,トルク制限キー,種々のスイッチなどの頻繁に調整や修理を必要とする部材は、ベース内の上記スイッチ板の上方に取り付けられ、カバーを取り外すだけで接近することができる。さらに、ハンドルおよび手動無効(オーバーライド)アセンブリの関連部材は、ハウジングの外壁内の凹部に迅速かつ容易に組み付けられるので、トルク検出キーなどのアセンブリは、オプションの部材とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１,２で全体を参照番号100で示したアクチュエータは、全体を参照番号101で示す蝶形弁に取り付けられている。この蝶形弁は、同図に示すように、それを貫通するとともに、パイプライン104または他の導管に接続される本体102と、開位置(図１)と閉位置の間で１／４または９０°回転すべく取り付けられた円板105とを備える。
【００１９】
上記円板を回転させる軸(弁棒)106は、その下端で円板に連結されるとともに、弁本体の首部102Aを貫通して上方に延びて、弁軸と円板を回転させるための上記アクチュエータ内の駆動機構に、その上端を連結している。弁本体の首部上のフランジ107は、アクチュエータのハウジング110のベース111の下端に連結され、カバー112は、上記ベースの上部開口端に取り外し可能に連結される。
【００２０】
上記ハウジングのベースは、底部壁上にボス113をもつ鋳物からなり、上記ボスに、アクチュエータの駆動機構のウォームギヤ114が取り付けられる(図４参照)。上記ウォームギヤは、今度は下端から下方へ上記ボス内に密着しつつ、上記弁軸の上端を収容する位置まで延びるスリーブ114Aを有する(図６参照)。上記弁軸とスリーブの端部は、ウォームギヤをして回転運動を異なった方向に弁軸へ伝達せしめる非円弧状の嵌め合い面を有する(図４参照)。上記ウォームギヤは、スリーブの下端の回りのスナップリングで保持されるワッシャ114Bによって、上記ボス上で支持された位置に保持される(図６参照)。
【００２１】
上記ウォームギヤと,従って弁軸とは、電気モータＭの正逆回転に応じて反対方向に回転するようになっており、上記モータは、ハウジング内に支持されたウォーム軸116によってこの軸の回りに回転し,かつ軸方向に往復動するように枢支されたウォーム115を介してウォームギヤに連結されている(図６参照)。かくて、上記ウォーム軸は、ハウジングベースの下部上の互いに隔たった鉛直壁の開口に取り付けられた軸受118,119を貫いてこの軸受によって両端側を支承される。上記ウォームは、ウォーム軸にこの軸を貫いて延びるピン117によって連結される。
【００２２】
平歯車120は、図４に示すように、モータの出力軸で駆動されるモータギヤ121と駆動連結するために、ウォーム軸116の端部に取り外し可能に連結されて、モータの一方向への作動が、今度はウォーム軸とウォームとウォームギヤと,従って弁軸とを一方向へ回転させる一方、モータの反対方向への作動が、今度は弁軸を反対方向へ回転させ、こうして弁が開,閉位置の間で選択的に動くことになる。後述するように、上記ウォームとこれを取り付けた軸は、限定された長さだけ軸方向に自由に移動し、この目的のために図４に示すように、モータギヤ121は、上述のどのような移動があっても、ウォーム軸上の平歯車120と駆動連結(噛合)を維持するように十分に幅広くなっている。
【００２３】
上記アクチュエータのための手動無効(オーバーライド)系は、ウォーム軸116の右側端のハウジングベース上に取り付けられていて、心棒126の外端に取り付けられた外部ハンドル125を備え、上記心棒の内端は、今度はハウジングベースの右側端に形成された穴127内に往復動するように挿入され、手動無効装置が非作動となる内側位置(図６)と、手動無効装置が作動になる外側位置(図１０,１１)との間を移動する。より詳しくは、ウォーム軸の右側端および心棒の内端は、後述するように、アクチュエータの電気モータで駆動されるシーケンスの間、ウォーム軸が手動無効装置と当接することなく限定された長さだけ軸方向に自由に移動するように構成されている。
【００２４】
図６,７,８に最も良く示されているように、上記手動無効装置は、スナップリング131を介してハウジングベースの右側端の穴127に取り外し可能に保持されるとともに、上記心棒を貫いて延びるピン133を介してこの心棒の内端上のスリーブ132を囲むライナ130を備える。これと択一的に、上記スリーブは、心棒と一体の部材であってもよい。より詳しくは、上記スリーブは、ウォーム軸の右側端を収容するような寸法であり、上記ライナは、穴内の板138(図１０,１１参照)上の肩部に当接して、ウォーム軸の右側端が貫いて延びている軸受119を位置付ける。
【００２５】
上記ハンドル125は、ボールデテント(移動止め)135によって嵌合位置または非嵌合位置に保持され、上記ボールリテントは、ばねで付勢されてライナの内周の軸方向に互いに隔たった溝136,137のいずれかに嵌まり込む。上記ライナの外端の内外周には、シールリングが配置され、アクチュエータの内部にごみが侵入するのを防止している。
【００２６】
図５に最も良く示されているように、上記スリーブの左側端の内周には、一連の弓形の溝140が設けられ、ウォーム軸の右側端を貫くピン141の両端が、スリーブの直径方向に対向する上記溝に嵌合して配置されて滑動自在に収容されている。上記ハンドルが、図１０,１１に示されるように外方へ引き出されると、上記ピンの両端は一対の溝に嵌合して、今度はウォームギヤ,従って弁軸を手動で動かすべく、ハンドルとウォーム軸との間の回転駆動連結を提供する。しかし、ハンドルと心棒が内方へ動かされると、駆動ピンは、図６に示すように溝から外れて、ウォーム軸116はハンドルによる回転から解放される。
【００２７】
上記手動無効系は、手動無効装置が嵌合位置に移動するまでに電気モータを自動的に非作動にするための手段をも備えている。この目的のために、スイッチ145が、アクチュエータハウジングのベースの上部であって、無効軸(スリーブ)132がハンドルにより外方へ図１０,１１の位置まで動かされたとき、モータを非作動にするように操作される位置に取り付けられている。かくて、無効軸がウォーム軸から外れる内側位置まで戻る際に、スリーブ132は、上記スイッチをトリガして、操作者が手動無効装置を嵌合させようと決心した場合、モータを再び非作動にできるような位置にスイッチを位置付ける。上記スイッチはブラケット上に取り付けられ、このブラケットは、今度はハウジングベースの凹部を覆うべく、ハウジングベースの上部開口にボルトまたは他の方法で固定されるハウジングの内壁147上に取り付けられる。既に述べたように、上記内壁は、スイッチ板として役立つとともに、ハウジングベースの他の壁と共に下部室を囲み、この内壁の下方には操作者が通常近づく必要のない部品が収納される一方、カバー112と共に上部室を囲み、この上部室には、カバー112を取り外すだけで近づける調整または修理を必要とする部品が収納される。
【００２８】
上記スイッチ自身は、内壁およびハウジングベース内の一直線に揃った穴およびライナ130を通って延びて,下端が無効軸(スリーブ)132に当接するロッド148(図５参照)によって操作されるようになっている。かくて、手動無効装置が非嵌合位置にあるとき、上記ロッドは、無効軸によって上方に保持され、上記スイッチを閉じてモータの作動を可能にせしめる。一方、ハンドルの動きによってスリーブが右方へ嵌合位置まで動かされると、上記ロッドは、ばねよって下方へ付勢されて、上記スイッチを開く。無効軸の端部には、上記ロッドの内端との協働を容易にすべく斜めの面取りが設けられている。
【００２９】
図１０,１１と比較して分かるように、上記ピン141は、ハウジング,従ってハウジングに取り付けられた手動無効軸に対するウォーム軸の限定された軸方向の動きに拘わらず、一対の対向する溝との嵌合を維持する。なお、上記ウォーム軸の軸方向の動きは、後述の説明から容易に分かるように過剰トルクに応動するものである。
【００３０】
上記ウォーム軸は、ウォームと同じくウォーム軸に固定すべくウォームと別体に形成することもできるが、図示の如くウォームの右端と一体に形成されたカム150によっても囲まれている。また、上記ウォーム軸は、２組の皿ばね151によって囲まれ、そのうちの１組は、ウォームの左側端と左軸受118が取り付けられたハウジングベースの壁との間に縮装され、他の１組は、カムの右側端とアクチュエータのハウジングベースの対向壁に取り付けられた右軸受119との間に縮装されている。
【００３１】
既に述べたように、アクチュエータの通常の操作中は、上記皿ばねは、ウォームとカム,従ってこれらが固定されているウォーム軸を、各組の皿ばねが均等に圧縮される「中立」位置に維持するように圧縮される。しかし、例えば管路に障害物があるときは、弁に過剰なトルクが加わり、その結果である弁の回転に対する抵抗は、それが弁の開動作に対する抵抗なら、ウォームとカムを経て伝達されて図１１に示す右側の皿ばねの組という具合に一方の皿ばねの組をさらに圧縮する。他方、弁の閉動作に対する抵抗の場合は、左側の組の皿ばねが圧縮される。
【００３２】
ハウジングのベース内の凹部から手動無効系を取り外した状態の弁アセンブリにおいては、ウォームとカムは、両組の皿ばねと共に互いに隔たったハウジング内の軸受と軸方向に一直線に揃って、(左端から平歯車120を取り外した)ウォーム軸116を、上記凹部,右側の軸受,ウォーム,カム,皿ばねおよび左側の軸受を貫いて挿入することを可能にする。かくて、手動無効系の組み立てに際して、スリーブとライナ130の左端の軸受板138は、右側の軸受119に力を加えて、上記凹部内にライナを連結する際にウォームとカムが中立位置に保持されるように、皿ばねを圧縮する。
【００３３】
以上のことは総て、勿論、ウォームギヤをウォームに噛合させる前、および(後述する)オプションであるトルク制限センサを、ハウジングの内壁の上方から図６,７,８に示す位置に組み込む前に行なわれる。平歯車120も、勿論、モータのギヤとの駆動噛合のためにウォーム軸の左端に連結される。
【００３４】
既に述べたように、予め定められたトルクに応動してモータを非作動にし、従って回転を妨げられた弁の円板の破壊を防止するための手段は、カムの外周のテーパ状のカム面155A,155B(図１２〜１４)と、ハウジングの内壁に固定されたブラケットＢに取り付けられた一対のキー160A,160Bとからなる。一方のキーのフィンガは、弁軸が一方の方向へ動く間に過剰トルクが生じた場合に、一方のテーパ状カム面に当接するような位置に配置され、他方のキーのフィンガは、弁軸が反対の方向へ動く間に過剰トルクが生じた場合に、他方のテーパ状カム面に当接するような位置に配置される。より詳しくは、一対のスイッチ161A,161B(図３参照)は、キーのフィンガが予め定められた角度だけ旋回してどちらかのテーパ状カム面に当接したときに、どちらかのキーがモータを非作動にするような上記ブラケット上の位置に取り付けられている。
【００３５】
こうして、ブラケットＢは、ハウジングのベースの内壁に形成された開口162の上方に、キーのフィンガが上記開口を通って懸垂して、図１２〜１４に示すカム上の両テーパ状カム面の中間に位置しうるように配置されている。より詳しくは、各キーは、ブラケット上にピン163によって枢着され、これらのピンは、キーを貫いて延びてブラケットの対向する壁164に対向端が取り付けられている。上記スイッチは、ピン165によって上記ブラケットに固定され、これらのピンは、スイッチとブラケットの対向壁を貫いて延び、キーがカム面によって予め定められた角度だけ旋回したとき、このキーにスイッチ上のボタン166が当接するようになっている。
【００３６】
こうして、図１４に示すように、上記キーとスイッチは、ブラケットの一方の側壁に隣接して互いに横方向に間隔をあけて配置されている。レバーアーム167A,167Bは、キーとスイッチの中間かつキー軸の回りに配置されて、フィンガが水平カム面にのみに当接するように配置されてアームに応力がかからないときに、レバーアームの自由端がスイッチボタンの下方に位置するようになっている。しかし、カム面がウォーム軸と共に軸方向に動くことによってキーが予め定められた角度だけ振れたとき、フィンガがテーパ状カム面に当接してキーが旋回し、レバーアームの自由端が上方へ動いて、スイッチボタンを押し下げてスイッチを作動させ、これによってモータが非作動にされる。図示のように、アームは、ブラケットの幅を最小にするように並べられている。
【００３７】
また、図示の如く、各レバーアームの端部は、各キーに取り付けられたねじ168に対向して配置され、このねじは、レバーアームに当接するスイッチを作動する力を調整するために調整される。
【００３８】
さらに既述のように、本発明の新規事項は、アクチュエータの使用者が、過剰トルクの際にモータを非作動にする上述の機構を合体または無しで済ますことができることである。そして、上記機構を用いる場合は、ブラケットを図示の位置に載せ、これを内壁にねじで取り外し可能に取り付けて、キーの懸垂するフィンガを内壁の穴を通してカム面に対向する位置で動きうるようにするだけで足るのである。上記機構を用いない場合は、カムとウォームの結合体をウォームで置き換え、検出フィンガをもつブラケットを組み込まない。スイッチ板の開口を覆うために、単純なブラケットを用いることができる。図示の如く、手動無効機構の遮断スイッチ145のためのブラケットは、同じブラケット上のフランジに取り付けられる。
【００３９】
図４に最も良く示されるように、歯車の歯は、アクチュエータの作動中にウォーム軸のウォームと噛合するウォームギヤ114の部分のみに設けられている。上記ウォームギヤの外周の周方向に隔たった残部でかつ歯の両端部に肩部170,171が設けられ、この肩部は、アクチュエータのハウジングのベースの片側の穴にねじ込まれたボルト172,173の内端に当接する。図４に示すように、上記ボルトは、アクチュエータの使用者をしてボルトの内端の調整を可能にせしめるナットによって所定位置に保持され、従って、緊急事態,つまりアクチュエータがそうでなければ弁軸を所望の開,閉位置を越えて回転させ続ける事態の際に、ウォームギヤ,従って弁軸が停止させられる位置の調整が可能になるのである。
【００４０】
既に述べたように、スイッチは、弁軸,従って弁部材がその位置の１つに回転するのに応動して、モータを非作動にするように操作されるようなアクチュエータ内の位置に取り付けられている。より詳しくは、図３,５に最も良く示されるように、上部リミットスイッチ175と下部リミットスイッチ176は、ハウジングのベースの内壁上に鉛直方向に間隔をおいて取り付けられ、両リミットスイッチ上には、駆動機構のウォームギヤ114と一緒に回転しうる上部軸180を囲むとともにこれと一緒に回転でき、同様に取り付けられた上部カムリング177と下部カムリング178に夫々対向するようにセンサが設けられている。図８に示すように、このカム軸は、内壁147内のスリーブ181を密に通って延びて、下端がウォームギヤに取り外し可能に連結されている。こうして、ウォームギヤの上面は、上記カム軸の下端のトング183を密に収容するようになっている溝182(図９参照)を有して、カム軸とこれに取り付けられたカムリングが、内壁を取り外すことなく、ハウジングの上部室から取り外しでき、取り替えできるようになっている。
【００４１】
図示の如く、各カムリングは、外周にリミットスイッチの１つに対向して形成されたカム面177A,178Aを有する。弁が１／４回転させられると、上記カムは、それらの高い側を略９０°だけ回転変位させる。仮に、上部カムリング177が閉弁カムであり、１つの回転位置への弁軸の回転に伴うウォームギヤの回転に応動して弁が開位置へ動くとき、上部カムリング上の最遠点が上部リミットスイッチを作動させるものとする。すると、弁の閉じ位置への戻り動作の際に、反対の回転位置への弁軸の回転に伴うウォームギヤの回転に応動して弁が閉位置に達するとき、下部カムリング178上の最遠点は、モータを非作動にするための下部スイッチ176を作動させる。図示の如く、上記スイッチは、アクチュエータの外部から操作されるスイッチによって、モータを再作動させ,従って弁を開位置または閉位置に戻すべく、閉状態にすることができる。
【００４２】
既述のように、リミットスイッチを作動させるためのこのアセンブリは、先に述べた米国特許第5,305,781号に開示されたと構造が類似しており、この特許では、弁の位置を遠隔の場所に供給するために同様のカムリングが用いられている。従って、上記特許と同様、本アセンブリは、必要な場合はハウジングのベースからハウジングのカバーを取り外すだけで、各カムリングの回転位置を別個独立に調整できる無比の装置を備えている。かくて、カムリングは、カム軸180に支承されてこれと一緒に回転できるとともに、内周に歯車の歯190A,190B(図７,８参照)を有し、これらの歯は、アセンブリの上端のノブ192A,192B(図３参照)に向かって上方へ延びるロッド191A,191Bに取り付けられたピニオンギヤに噛合して、上記ノブは、カムリングを手動で調整しうる手段を提供する。上記ロッドは、ピン194A,194Bでカム軸に固定された板193A,193Bを貫通して延びている。より詳しくは、上記板は、各カムリングの上部と下部に配置されるとともに、他の板の間に配置されたスペーサ板の凹部を貫いて収容されている。
【００４３】
また、既に述べたように、弁の位置は、取り外し可能に連結できるブラケット201(図８参照)を介してハウジングのベースの内壁147に取り付けられるポテンショメータ200を含む手段によって、遠隔から観察できるようになっている。そして、上記ポテンショメータのギヤ202は、対向して配置されて弁軸に応動して回転しうる駆動ギヤ204が動くことによって、ポテンショメータ軸203(図７参照)の下端と一緒に回転する。より詳しくは、本発明の他の新規事項によれば、上記駆動ギヤ204は、ピン207によってカム軸に固定され、かつこのカム軸を密に囲む板205を介してカムリングが取り付けられたと同じカム軸180上に取り付けられている。駆動ギヤ204(図７参照)の内周に形成された歯は、ロッド209の下端に取り付けられたピニオンギヤ208と噛合し、上記ロッドは、既述のカムリング調整ロッドと同様、上端のノブ210と上記ピニオンギヤの間に延びるロッド209の下端に取り付けられたピニオンギヤ208に噛合し、このピニオンギヤは、マウント板205の上方かつ下部カムリング178用のスペーサ板の下方のスペーサ板の穴内で回転する。そして、このことは、ハウジングのベースの内壁の上方の近づき易い場所から上記リングギヤを正逆に回転させることを可能にし、従って、従来例の場合ようにセットねじ等に近づいてこれを手操作することなしに、ポテンショメータのどんな調整不良をも修正することを可能にする。
【００４４】
上記ポテンショメータのための容器は、ブラケットの溝内に密に嵌合する側方のタブによって上記ブラケット上で適切に方向付けられるが、この容器は、図１５,１６に示すように、ポテンショメータ軸203に取り付けられたポインタ221が、ポテンショメータの出力,従って弁位置の遠隔表示を変化させるように上面を摺動するところのワイパリング220を有する従来の構造にすることができる。上記目的のために、ポテンショメータ軸の端部は、この軸と一緒に回転しうるポテンショメータギヤの穴内に密に嵌合するような切欠き円の外形をなす平坦面222(図７)を有して、ポインタがワイパを弁の回転位置に適切に関係づけることができるようにしている。
【００４５】
先に述べ、この分野で公知のように、ポテンショメータは、僅かに略270°の有効範囲をもつにすぎない。そして、開,閉位置間での弁の９０°の回転に応動して、ポインタは略270°に亘って振れる。このことは、勿論、カムリングのギヤとポテンショメータ軸上のピニオンギヤとの適切な歯数比によって達成される。
【００４６】
本発明の他の新規事項によれば、ポテンショメータ軸上の部分ギヤの面Ｆは、ポテンショメータの有効範囲に亘るポインタの回転中に、カムリングの歯と噛合するようになっている歯の間が平坦になっている。その結果、上記部分ギヤは、ポテンショメータをその有効範囲を越えて回転させることができない。なぜなら、部分ギヤの歯は、回転して先にポテンショメータギヤとの噛合から外れるからである。勿論、このことは、弁が開動中または閉動中のいずれであろうと、部分ギヤの回転について言える。既述の如く、このことは、弁のアクチュエータから発せられる誤信号の可能性を減じる。
【００４７】
弁の位置または近似位置を表示するための手段は、側外周および円錐頂部に「開」と「閉」の指標を有して、上述のカムリングが取り付けられた軸180の上端に取り付けられる内筒230(図９参照)を備える。外筒231は、ハウジングのカバーの頂壁上で、上記内筒上の指標を目視できるようにこの内筒を囲む位置に取り付けられる。そして、外筒は、軸の回転に応動して上記指標によって図６,９の如く表示されるように弁位置を監視者が観察することができるように、側外周と円錐頂部の回りに図示の如く配置される窓を有する。
【００４８】
より詳しくは、上記内筒は、軸180の上端の横方向の突起を密に収容するようになっている横溝を下端にもつ心棒232を有し、この心棒を軸180,従って弁軸と一緒に回転させるために上記軸180にカムリングとギヤリングが取り付けられる。かくて、内筒の下端は、軸の上端に嵌合させるためには開口233を通って下方へ動かせばよく、上記軸の上端は、内筒上の「開」または「閉」の指標を自動的に弁の対応する位置に一致させる。上記外筒の側外周と円錐頂部は、外筒がハウジングのカバー上にその窓を指標に対向させて取り外し可能に取り付けられたとき、内筒の対応する部分に近接して被さる。この目的のために、外筒の下端は、カバーの開口を通って密に嵌合するようになっているばねフィンガ240または戻り止めを有し、このばねフィンガの下端241は、カバーの開口を通って動いたときに、カバーの内面に係合する。より詳しくは、外筒の回りには、上記戻り止めが所定位置まで動いたときにカバーの上面と当接するフランジ242がある。
【００４９】
上記フランジの下面から通常突出するような寸法の弾性シールリング243を収容したフランジがある。そして、このフランジは、外筒とカバーの間のシールまたは少なくともごみ止めを形成する役目のみならず、外筒を曲がるように上方へ押して上記戻り止めをカバーの内面に密に係合させる役目を果たす。
【００５０】
図３に示すように、ハウジングのベースは、第１の内壁で覆われないベースの下部室の上に配置された第２の内壁244を有する。この内壁は、第１の内壁と同じく、ベースの上部開口端に固定できるようになっている。上記内壁は、その上に取り付けられたスイッチの接点端子群を有するとともに、他の内壁と一緒にハウジングの上部室と下部室とを分離する、より詳しくは,モータとその配線を含むアクチュエータのより恒久的な構成部材の幾つかを取り囲むのに役立つ。内壁147は、所定位置に取り付けられると、ウォーム軸,ウォーム,カム,ウォーム軸に取り付けられた皿ばね,ウォームギヤおよびストッパなどの頻繁に取り替える必要のない他の部材を覆う。他方、調整を必要とするアクチュエータの部材は、この目的のために、ハウジングからカバーが取り外されると、内壁の上方から近づくことができる。このような部材は、勿論、カムリングに連なるロッドの上端のノブ(図３参照)やポテンショメータを調整するための駆動ギヤ,トルク検出装置,ポテンショメータ自身および安全スイッチやリミットスイッチを含んでいる。
【００５１】
図１５の配線図は、ポテンショメータ軸上の部分ギヤ、ポテンショメータを調整するための駆動ギヤ、開,閉カムに応動する近接スイッチおよびトルク応動キーに応動するスイッチを含んでいる。図１６は、図１５の位置から動いたポテンショメータ軸のポテンショメータギヤを示している。図示の配線は、ポテンショメータを遠隔に位置するインジケータに接続するためのハウジングの延長をも示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従って構成され、円板状の弁体を開,閉位置の間で動かすために蝶形弁に載せられたアクチュエータの背面図である。
【図２】  図１のアクチュエータと弁を右側から見た側面図である。
【図３】  ハウジングのベースからカバーを取り外した上記アクチュエータの図１の３-３線に沿う拡大平面図であり、手動駆動系を嵌合位置に動かすためにハンドルを取り外した状態を示している。
【図４】  図３と同様の他の平面図であるが、内壁(スイッチ板)がハウジングのベースの上部開口から取り外された状態を示している。
【図５】  図４の５-５線に沿う手動無効(オーバーライド)系の拡大断面図である。
【図６】  図９の６-６線に沿う上記アクチュエータの拡大断面図である。
【図７】  図８の７-７線に沿うポテンショメータとその軸上のポテンショメータギヤを動かすための駆動ギヤとの拡大断面図である。
【図８】  図７の８-８線に沿う上記ポテンショメータと駆動ギヤとモータを弁の開,閉位置で止めるためのリミットスイッチに当接するカムとの断面図である。
【図９】  図６の９-９線に沿う上記アクチュエータの拡大断面図である。
【図１０】  図６の装置を部分的に水平面,鉛直面で切った断面図であり、図６と同じく中立位置にあるウォームと無効カムを示し、従って弁操作中に過剰トルクが無くて、スイッチ用の操作キーがカムの水平面に当接している状態を示している。
【図１１】  図１０と同様の図であるが、例えば弁の管路内の障害物による過剰トルクが、ウォームとカムを右へ動かし、検出フィンガ(操作キー)の１つを旋回させて、モータを非作動にしている。
【図１２】  図１４の１２-１２線に沿う上記トルク検出機構の拡大断面図であり、ウォームによって動かされるカム上の対向するカム面にフィンガが依存することを示している。
【図１３】  図１２と同様の図であるが、カムがウォームによって右へ動かされて、左側の検出キーのフィンガが当接,旋回して、図１１に示すようにモータが非作動にされている。
【図１４】  図１２の１４-１４線に沿う上記トルク検出装置の底面図である。
【図１５】  上記アクチュエータ内の電気配線図であり、種々のスイッチへの接続および上記ポテンショメータのポインタとワイパブレードを示している。
【図１６】  上記ポインタとワイパブレードの他の図であり、弁軸と共に回転し得る軸に固定されたリングギヤの回転に応じて他の位置へ移動したポインタを示している。
【符号の説明】
100…アクチュエータ、101…蝶形弁、106…弁軸、111…ベース、
112…カバー、114…ウォームギヤ、115…ウォーム、116…ウォーム軸、
118,119…軸受、120…平歯車、Ｍ…モータ、121…モータギヤ、125…ハンドル、
126…心棒、127…穴、130…ライナ、132…スリーブ、135…ボールデテント、
136,137…溝、140…弓形の溝、141…ピン、145…安全スイッチ、147…内壁、
148…ロッド、150…カム、151…皿ばね、155…カム面、Ｂ…ブラケット、
160A,B…キー、161A,B…スイッチ、162…開口、163…ピン、164…対向壁、
166…ボタン、167…レバーアーム、168…ねじ、170,171…肩部、
172,173…ボルト、175…上部スイッチ、176…下部スイッチ、
177…上部カムリング、177A…カム面、178…下部カムリング、178A…カム面、
180…カム軸、190…内周歯、191A…第１のロッド、191B…第２のロッド、
192A,B…ノブ、193A…第１の板、193B…第２の板、194A,B…ピン、
200…ポテンショメータ、202…ポテンショメータギヤ、
203…ポテンショメータ軸、204…駆動ギヤ、205…第３の板、207…ピン、
208…ピニオンギヤ、209…第３のロッド、210…ノブ、220…ワイパリング、
221…ワイパリング、222…平坦面、Ｆ…面、230…内筒、231…外筒、
233…開口、240…ばねフィンガ、242…フランジ、243…シールリング、
244…第２の内壁。
【図１】
0003892091.tif 000002
【図２】
0003892091.tif 000003
【図３】
0003892091.tif 000004
【図４】
0003892091.tif 000005
【図５】
0003892091.tif 000006
【図６】
0003892091.tif 000007
【図７】
0003892091.tif 000008
【図８】
0003892091.tif 000009
【図９】
0003892091.tif 000010
【図１０】
0003892091.tif 000011
【図１１】
0003892091.tif 000012
【図１２】
0003892091.tif 000013
【図１３】
0003892091.tif 000014
【図１４】
0003892091.tif 000015
【図１５】
0003892091.tif 000016
【図１６】
0003892091.tif 000017