(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱状の筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転軸を有する駆動源となるモーターと、
前記回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、
前記第１のプーリーと対をなすと共に、前記第１のプーリーの径よりも大きな径を有する第２のプーリーと、
前記第１のプーリー及び前記第２のプーリーに張設されたベルトと、
前記第２のプーリーが取り付けられたウォーム部と、前記ウォーム部と直交して配置され、前記ウォーム部と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うウォームホイールを有し、前記筐体の内部に配置されたウォーム減速機と、
ハンドルを有する所定のバルブに取付けられ、前記ハンドルの上方で前記筐体を支持するバルブ取付部と、
前記ウォーム減速機に取り付けられ、前記モーターの駆動力により回転可能に構成されると共に、前記筐体と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドルと嵌合して前記所定のバルブの開閉を行うブラケット部と、を備え、
前記第１のプーリー、前記第２のプーリー、前記ベルト、及び、前記ウォーム減速機は、前記筐体の内部に収容され、
前記回転軸、前記ベルト、前記ウォーム部及び前記ウォームホイールは、鉛直方向において略同一位置に配置されると共に、前記ウォームホイールは、前記回転軸、前記ベルト及び前記ウォーム部に囲まれて配置され、
前記バルブ取付部は、前記筐体を支持すると共に、前記バルブに接続される配管の軸方向と垂直な向きに形成された板状の支持部を有する
バルブアクチュエータ。
【請求項２】
前記第１のプーリーの径と前記第２のプーリーの径の大きさの比率に応じて、前記モーターの前記回転軸から得られる動力の回転速度を減速させてトルクを高める
請求項１に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１のプーリーの径と、前記第２のプーリーの径との大きさの比が１：２以下である
請求項１または請求項２に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項４】
前記回転軸と前記ベルトがなす角度と、前記ベルトと前記ウォーム部がなす角度が、それぞれ略９０度である
請求項１、請求項２または請求項３に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項５】
前記筐体の内部に配置され、前記モーターの駆動を制御するモータードライバーを備え、
前記モーターは、前記モーターの回転軸の絶対位置を記憶するアブソリュートエンコーダを有し、
前記モータードライバーは、前記モーターの回転の位置制御を行うパルス信号を制御する第１のＣＰＵと、前記第１のＣＰＵを制御すると共に、前記ハンドルを回転させる際の摺動抵抗に応じて、前記モーターに流れる電流の大きさを調整する第２のＣＰＵを含む
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項６】
前記モーターには、所定の駆動時間内に供給が可能な最大の電流値である最大電流値が設定され、
前記第２のＣＰＵは、前記所定の駆動時間及び前記最大電流値の範囲内で、前記モーターに流れる電流を調整する
請求項５に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項７】
前記ハンドルは、前記ハンドルの外形を構成する枠部と、前記枠部の中心部と前記枠部を連結する複数のスポーク部を有し、
前記ブラケット部は、前記スポーク部と嵌合するスリットが形成された
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項８】
前記筐体は、前記ハンドルと対向する面から前記ハンドルに向けて突出して形成された略筒状体であり、その内側に前記ブラケット部が配置されると共に、外周面の円周上に複数の取付孔が形成された取付突出部が設けられ、
前記バルブ取付部は、前記取付孔を介して前記取付突出部に着脱可能であり、前記取付突出部を挟んで固定する一対のアダプタを有する
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項９】
箱状の筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転軸を有する駆動源となるモーターと、
前記回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、
前記第１のプーリーと対をなすと共に、前記第１のプーリーの径よりも大きな径を有する第２のプーリーと、
前記第１のプーリー及び前記第２のプーリーに張設されたベルトと、
前記第２のプーリーが取り付けられたウォーム部と、前記ウォーム部と直交して配置され、前記ウォーム部と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うウォームホイールを有すると共に、前記筐体の内部に配置され、所定のバルブを回転可能に構成されたウォーム減速機と、
前記所定のバルブに取付けられ、前記所定のバルブの上方で前記筐体を支持するバルブ取付部と、を備え、
前記第１のプーリー、前記第２のプーリー、前記ベルト、及び、前記ウォーム減速機は、前記筐体の内部に収容され、
前記回転軸、前記ベルト、前記ウォーム部及び前記ウォームホイールは、鉛直方向において略同一位置に配置されると共に、前記ウォームホイールは、前記回転軸、前記ベルト及び前記ウォーム部に囲まれて配置され、
前記バルブ取付部は、前記筐体を支持すると共に、前記バルブに接続される配管の軸方向と垂直な向きに形成された板状の支持部を有する
バルブアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブアクチュエータに関する。詳しくは、手動のバルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化され、かつ、優れた動力伝達性能を有し、高精度な制御が可能なバルブアクチュエータに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気や油圧等のエネルギーを機械的な動きに変換し、機器を動かす駆動源として、アクチュエータが広く用いられている。【０００３】
また、アクチュエータは、作動原理の種類や用途によって種々存在するが、例えば、特許文献１では、バルブに連結され、バルブをモーターの回転力により開閉させるバルブアクチュエータが提案されている。【０００４】
また、船舶の配管において、配管中を流れる流体を制御する為に、多数のバルブが用いられているが、膨大な数の手動のバルブを開閉する労力を省くために、配管に設けられた手動のバルブを、バルブアクチュエータにより電動化することが強く求められている。【０００５】
このような手動のバルブを電動化するニーズは、新たに造船するケースに限らず、既に就役している船舶についても、メンテナンスや改装の際に、今後増加してくるものと考えられる。【０００６】
こうしたなか、既設の手動のバルブを電動化するための、従前のバルブアクチュエータは、例えば、次のような方法で取り付けが行われている。以下、図１５を参照して説明する。【０００７】
まず、手動バルブ１００のハンドル１０１及びハンドル支柱１０２をバルブ本体から取り外して（図１５（ａ）参照）、取付け用ブラケット１０４をバルブ本体に固定する（図１５（ｂ）参照）。そして、取付け用ブラケット１０４にバルブアクチュエータ１０３が取り付けられる（図１５（ｃ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、従前の、船舶における手動のバルブを電動化するためのバルブアクチュエータでは、バルブアクチュエータの取付け前に比べて、取り付け後にバルブ全体のサイズが大きくなる。特に、高さ方向においてバルブのサイズが著しく大型化してしまう。【００１０】
しかしながら、船舶の内部では、限られた狭いスペースの中に、複数の配管が密に配置され、配管同士の距離が近くなっている箇所が多く存在する。そのため、隣り合う配管との距離によっては、バルブアクチュエータを配置できるだけの空間が確保できない問題がある。【００１１】
また、従前のバルブアクチュエータを取り付ける工程では、スパナ等の工具を用いる必要があり、配管が密に配置された狭い空間では、工具を用いた作業が困難となることもある。【００１２】
さらに、従前のバルブアクチュエータを取り付ける工程が複雑なため、より簡便に取り付けることが可能なバルブアクチュエータが望まれている。また、従前のバルブアクチュエータでは、手動のバルブのサイズに合わせて取付け用のブラケットを用意する必要があった。【００１３】
また、上記の不具合が存在することから、バルブの電動化に際しては、既設の手動のバルブを配管から取り外して、新たに電動のバルブを設置するケースがほとんどであった。その際、手動のバルブにおける耐用年数以内に電動のバルブへの交換が行われ、手動のバルブは廃棄されるため、コストの高騰に繋がっていた。【００１４】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、手動のバルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化され、かつ、優れた動力伝達性能を有し、高精度な制御が可能なバルブアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、筐体と、前記筐体の内部に配置され、回転軸を有する駆動源となるモーターと、前記モーターの回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、該第１のプーリーと対をなすと共に、同第１のプーリーの径よりも大きな径を有する第２のプーリーと、前記第１のプーリー及び前記第２のプーリーに張設されたベルトと、前記第２のプーリーが取り付けられたウォーム部と、該ウォーム部と直交して配置され、同ウォーム部と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うウォームホイールを有し、前記筐体の内部に配置されたウォーム減速機と、ハンドルを有する所定のバルブに取付けられ、前記ハンドルの上方で前記筐体を支持するバルブ取付部と、前記ウォーム減速機に取り付けられ、前記モーターの駆動力により回転可能に構成されると共に、前記筐体と前記ハンドルの間に配置され、同ハンドルと嵌合して前記所定のバルブの開閉を行うブラケット部と、を備える。【００１６】
ここで、回転軸を有する駆動源となるモーターと、回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、第１のプーリーと対をなす第２のプーリーと、第１のプーリー及び第２のプーリーに張設されたベルトと、第２のプーリーが取り付けられたウォーム部と、ウォーム部と直交して配置され、ウォーム部と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うウォームホイールを有するウォーム減速機と、ウォーム減速機に取り付けられ、モーターの駆動力により回転可能に構成されると共に、ハンドルと嵌合して所定のバルブの開閉を行うブラケット部によって、モーターの出力から、トルクを出力して、ブラケット部でバルブを開閉させることができる。即ち、モーターに電力を供給して、バルブを電動化することができる。【００１７】
また、ブラケット部が、筐体とハンドルの間に配置され、ハンドルと嵌合したことによって、筐体内部のモーター及びウォーム減速機から得られたトルクを、直接、バルブのハンドルに伝達させることができる。また、アクチュエータ全体を小型化しやすくなる。【００１８】
また、モーターの回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、第１のプーリーと対をなすと共に、第１のプーリーの径よりも大きな径を有する第２のプーリーと、第１のプーリー及び第２のプーリーに張設されたベルトによって、第２のプーリーの回転速度を、第１のプーリーの回転速度よりも小さくして、モーターの出力をウォーム減速機に伝えることができる。即ち、ウォーム減速機の減速比だけでなく、第１のプーリーの径と第２のプーリーの径との大きさの比に応じた減速比が得ることができ、モーターの回転力から高トルクを出力可能となる。この結果、駆動源として、出力が小さく、サイズが小型なモーターを用いることができ、アクチュエータ全体を小さくすることができる。【００１９】
また、第１のプーリーの径と、第２のプーリーの径との大きさの比が１：２以下である場合には、２つのプーリーをなるべく小さなサイズに抑えつつ、２つのプーリーの径の大きさの比に応じた高い減速比を得ることが可能となる。【００２０】
ここで、第１のプーリーの径と、第２のプーリーの径との大きさの比が１：２を超える場合には、第２のプーリーが大きなサイズとなり、アクチュエータ全体としての小型化が妨げられるものとなる。【００２１】
また、回転軸とベルトがなす角度と、ベルトとウォーム部がなす角度が、それぞれ略９０度であり、ウォームホイールが、回転軸、ベルト及びウォーム部に囲まれて配置された
場合には、モーターの回転軸、ベルト、ウォーム部及びウォームホイールを筐体の中に、コンパクトに収めることができる。この結果、アクチュエータ全体を、より一層小さくすることができる。【００２２】
また、モータードライバーが、モーターの回転の位置制御を行うパルス信号を制御する第１のＣＰＵと、第１のＣＰＵを制御すると共に、ハンドルを回転させる際の摺動抵抗に応じて、モーターに流れる電流の大きさを調整する第２のＣＰＵを含む場合には、駆動源となるモーターに、出力が小さく、サイズが小型なモーターを用いて高トルクを出力することができる。即ち、例えば、バルブを閉める際に負荷が大きくなっても、モーターの回転を減らして、モーターに流れる電流を大きくして、トルクを高めることができる。【００２３】
また、筐体の内部に配置され、モーターの駆動を制御するモータードライバーを備え、モータードライバーが、第１のＣＰＵを制御する第２のＣＰＵを含む場合には、既存のバルブを電動化するためのバルブアクチュエータに比べて、モータードライバーを小型化することが可能となる。例えば、市販のバルブアクチュエータでは、モータードライバー用のＣＰＵに、パルス信号を制御する第１のＣＰＵを制御する機能を共用させることができず、モータードライバーにメイン制御ボードを増設して、第１のＣＰＵを制御する機能を持たせるものとなる。即ち、市販のバルブアクチュエータでは、別途設けるメイン制御ボードの分、全体のサイズが大きくなってしまう。一方、本発明では、モータードライバーが、第１のＣＰＵを制御する第２のＣＰＵを含むことから、モータードライバーを小型化でき、この結果、アクチュエータ全体の小型化に寄与するものとなる。【００２４】
また、モーターが、モーターの回転軸の絶対位置を記憶するアブソリュートエンコーダを有する場合には、高い精度で位置制御を行うことが可能となる。なお、ここでいう、回転軸の絶対位置を記憶するとは、モーターに対して電力が供給されない、電源ＯＦＦの状態でも、回転軸の回転動作における位置情報を記憶しており、再度、モーターに電力を供給した際に、原点復帰運転が不要であることを意味する。【００２５】
また、モーターには、所定の駆動時間内に供給が可能な最大の電流値である最大電流値が設定され、第２のＣＰＵが、所定の駆動時間及び最大電流値の範囲内で、モーターに流れる電流を調整する場合には、駆動源として、出力が小さく、サイズが小型なモーターを用いて、そのモーターの有する能力を最大限に利用することができる。【００２６】
例えば、一般的なモーターでは、連続運転しても動作が保証された定格電流が設定され、汎用のコントローラでは、定格電流に基づいた動作条件によりモーターが駆動するように規定されている。また、短時間であれば、定格電流の３倍程度が最大電流値（本願請求項における最大電流値に相当）として決められ、指定された時間内（本願請求項における所定の駆動時間に相当）であれば、最大電流値でモーターを回転させることが可能であることをモーターの製造者が保証している。【００２７】
そのため、本発明では、第２のＣＰＵが、所定の駆動時間及び最大電流値の範囲内で、モーターに流れる電流を調整するようにすることで、モーターの製造者が指定する範囲の動作時間内において、動作が保証された最大電流値以下の電流をモーターに加えて、モーターを駆動させることができる。これにより、出力が小さく、サイズが小型なモーターを用いても、出力が大きく、サイズが大型なモーターを定格電流で運転した場合と同等の駆動出力を得ることが可能となる。【００２８】
また、一般的なモーターでは、様々な目的でのモーターの使用に対応するため、モーターの運転に対して、上述したような、定格電流に基づいた動作条件が設定されている。特に高いトルクが必要になる際に、指示回転数を維持できなければ瞬時にエラーとなり、モーターが停止する。そのため、定格電流に基づいた動作条件を考慮した上でモーターを選定すると、出力において充分に余裕のある、即ち、大型なモーターを選ぶ必要が生じてしまう。【００２９】
しかしながら、本発明では、上述したように、第２のＣＰＵが、ハンドルを回転させる際の摺動抵抗に応じて、モーターに流れる電流の大きさを調整することができる。そのため、出力が小さく、小型なモーターを用いても、負荷が上がるに伴い、モーターの回転数を減らし、最大電流値以下で大きな電流を供給してトルクを上げることで、モーターのメーカーが指定する所定の駆動時間及び最大電流値の範囲内で、ハンドルを開閉するために必要な仕事量を出力することができる。また、小型なモーターを使用可能となることから、アクチュエータ全体の小型化に寄与するものとなる。【００３０】
また、ハンドルが、ハンドルの外形を構成する枠部と、枠部の中心部と枠部を連結する複数のスポーク部を有し、ブラケット部が、スポーク部と嵌合するスリットが形成された場合には、ハンドルのスポーク部に対して、ブラケット部から力が伝わり、ハンドルを回転させることができる。【００３１】
また、筐体に、ハンドルと対向する面からハンドルに向けて突出して形成された略筒状体であり、その内側にブラケット部が配置されると共に、外周面の円周上に複数の取付孔が形成された取付突出部が設けられ、バルブ取付部が、取付孔を介して取付突出部に着脱可能であり、取付突出部を挟んで固定する一対のアダプタを有する場合には、アダプタを取り付ける取付突出部の取付穴の位置を変えることで、アクチュエータの回転角度を変えて、バルブ取付部にアクチュエータを固定することが可能となる。即ち、アクチュエータをバルブに取り付ける際の、取付位置の自由度を高めることができる。【００３２】
また、上記の目的を達成するために、本発明のバルブアクチュエータは、筐体と、前記筐体の内部に配置され、回転軸を有する駆動源となるモーターと、前記回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、該第１のプーリーと対をなすと共に、同第１のプーリーの径よりも大きな径を有する第２のプーリーと、前記第１のプーリー及び前記第２のプーリーに張設されたベルトと、前記第２のプーリーが取り付けられたウォーム部と、該ウォーム部と直交して配置され、同ウォーム部と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うウォームホイールを有すると共に、前記筐体の内部に配置され、所定のバルブを回転可能に構成されたウォーム減速機と、前記所定のバルブに取付けられ、該所定のバルブの上方で前記筐体を支持するバルブ取付部と、を備える。【００３３】
ここで、回転軸を有する駆動源となるモーターと、回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、第１のプーリーと対をなす第２のプーリーと、第１のプーリー及び第２のプーリーに張設されたベルトと、第２のプーリーが取り付けられたウォーム部と、ウォーム部と直交して配置され、ウォーム部と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うウォームホイールを有すると共に、所定のバルブを回転可能に構成されたウォーム減速機によって、モーターの出力から、トルクを出力して、ウォーム減速機でバルブを開閉させることができる。即ち、モーターに電力を供給して、バルブを電動化することができる。なお、ウォーム減速機がバルブと嵌合する箇所は、バルブのハンドル、バルブの弁棒、バルブの弁棒に設けた接続用部材等であり、直接的または間接的に、バルブの開閉のための駆動力を付与できる箇所が含まれている。【００３４】
また、モーターの回転軸に取り付けられた第１のプーリーと、第１のプーリーと対をなすと共に、第１のプーリーの径よりも大きな径を有する第２のプーリーと、第１のプーリー及び第２のプーリーに張設されたベルトによって、第２のプーリーの回転速度を、第１のプーリーの回転速度よりも小さくして、モーターの出力をウォーム減速機に伝えることができる。即ち、ウォーム減速機の減速比だけでなく、第１のプーリーの径と第２のプーリーの径との大きさの比に応じた減速比が得ることができ、モーターの回転力から高トルクを出力可能となる。この結果、駆動源として、出力が小さく、サイズが小型なモーターを用いることができ、アクチュエータ全体を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係るバルブアクチュエータは、手動のバルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化され、かつ、優れた動力伝達性能を有し、高精度な制御が可能なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るバルブアクチュエータの一例であるバルブアクチュエータを取り付けたバルブを示す概略説明図である。
【図２】バルブアクチュエータ及びバルブ取付部の全体構造を示す概略斜視図である。
【図３】図２に示すバルブアクチュエータ及びバルブ取付部を上方から見て、バルブアクチュエータにおける筐体の内部構造を示す概略斜視図である。
【図４】バルブアクチュエータにおける筐体の内部構造を示す概略平面図である。
【図５】バルブアクチュエータにおけるブラケット部とバルブ取付部の位置関係と、バルブ取付部の構造を示す概略斜視図である。
【図６】バルブアクチュエータを手動のバルブに取り付ける工程を示す概略工程図であり、（ａ）は、取り付けの対象となる手動のバルブの構造を示す概略図であり、（ｂ）は、スタンド部の取り付けを示す概略図であり、（ｃ）は、スタンド部の固定箇所を示す概略図である。
【図７】図６に続き、バルブアクチュエータを手動のバルブに取り付ける工程を示す概略工程図であり、（ａ）及び（ｂ）は、２つめのスタンド部の取り付けを示す概略図であり、（ｃ）は、アクチュエータ本体へのアダプタ及び取付板の取り付けを示す概略図である。
【図８】（ａ）は、アクチュエータ本体の位置と、スタンド部の位置を合わせる状態を示す概略図であり、（ｂ）は、取付板とスタンド部をクランプノブねじで固定する状態を示す概略図であり、（ｃ）は、アクチュエータ本体のバルブへの取り付けが完了した状態を示す概略図であり、（ｄ）は、筐体の蓋部を開けた状態を示す概略図である。
【図９】（ａ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータとアクチュエータ本体を接続する状態を示す概略図であり、（ｂ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータとアクチュエータ本体が一体化した状態を示す概略図である。
【図１０】本発明に係るバルブアクチュエータの他の例であるバルブアクチュエータ及びバルブ取付部の全体構造を示す概略斜視図である。
【図１１】図１０に示すバルブアクチュエータ及びバルブ取付部を上方から見て、バルブアクチュエータにおける筐体の内部構造を示す概略斜視図である。
【図１２】バルブアクチュエータにおける筐体の内部構造を示す概略平面図である。
【図１３】バルブアクチュエータにおけるブラケット部とバルブ取付部の位置関係と、バルブ取付部の構造を示す概略斜視図である。
【図１４】制御システムの構成を示す概念図である。
【図１５】従来のバルブアクチュエータをバルブに取り付ける工程を示す概略工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
本発明を適用したバルブアクチュエータの一例であるバルブアクチュエータ１について説明する。なお、以下の事例では、バルブアクチュエータ１をバルブ２に設けた構造を示している。即ち、バルブアクチュエータ１は、バルブ２の開閉を行うアクチュエータとして機能する。
【００３８】
バルブ２は、船舶の中に設けられた、流体が流れる配管２００に設置され（図６（ａ）参照）、流体を制御又は調節等を行う機器である。
【００３９】
また、バルブ２は、ボディ２０と、ハンドル２１と、弁棒（図示省略）と、フランジ２２を備える玉形弁である（図１及び図６（ａ）参照）。また、ハンドル２１は、外形を構成する枠部２１０と、ハンドル２１の中心と枠部２１０とを繋ぐ複数のスポーク部２１１を有している（図６（ａ）参照）。なお、バルブ２の構造は、既知の玉形弁の構造であるため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
また、バルブアクチュエータ１は、アクチュエータ本体３と、バルブ取付部４を有している（図１、図２及び図３参照）。バルブ取付部４は、バルブ２に固定され、アクチュエータ本体３を支持するための部材である。バルブ２に対するバルブ取付部４の固定構造と、アクチュエータ本体３及びバルブ取付部４との接続構造の詳細については後述する。
【００４１】
ここで、バルブアクチュエータ１が取り付けられるバルブの種類は特に限定されるものではなく、流体を制御するためのハンドル等の回転機構を有するバルブであれば、バルブアクチュエータ１を取り付けることが可能である。
【００４２】
また、必ずしも、バルブ２のハンドル２１が、外形を構成する枠部２１０と、ハンドル２１の中心と枠部２１０とを繋ぐ複数のスポーク部２１１を有するものに限定されるものではなく、後述するブラケット部８と嵌合して、バルブ２を開閉可能に構成されていれば充分である。例えば、スポーク部が1本である形状や、板状のハンドルが採用されてもよい。
【００４３】
バルブアクチュエータ１の構造を更に説明する。
バルブアクチュエータ１は、上述したようにアクチュエータ本体３と、バルブ取付部４を有している。
【００４４】
また、アクチュエータ本体３は、筐体３０と、モーター５と、ベルト伝達部６と、ウォーム減速機７を有している（図３及び図４参照）。また、アクチュエータ本体３は、ブラケット部８（図２及び図５参照）を有している。また、アクチュエータ本体３は、サーボドライバー５１と、オペレータ部５３を有している（図３及び図４参照）。
【００４５】
また、筐体３０は、モーター５、ベルト伝達部６、ウォーム減速機７、サーボドライバー５１、オペレータ部５３等のアクチュエータ本体３を構成する主な部材を、その内部に収容する外装部材である。なお、図３及び図４においては、筐体３０の内部構造を示すために、筐体３０の天板を除いた状態を図示している。
【００４６】
また、筐体３０は、その底面側に略筒状の突出部３００が形成され、突出部３００の内側にブラケット部８が配置されている。なお、突出部３００は、本願請求項における取付突出部に相当する部材である。
【００４７】
また、モーター５は、ブラケット部８を介して、バルブ２の弁棒を回転させるトルクを生じさせるための、バルブアクチュエータ１における駆動源である。モーター５は、直流駆動のＤＣモーターの１つであるブラシレスモーターで構成されている。また、モーター５は、回転軸（図示省略）を有している（図４参照）。
【００４８】
また、ベルト伝達部６は、モーター５から出力された動力を、ウォーム減速機７に伝達するための動力伝達機構である。また、ベルト伝達部６は、モーター５から出力された動力の回転速度を減じることでトルクを大きくして、ウォーム減速機７に伝達する減速機構でもある。ベルト伝達部６のような動力機構は、一般的にベルトドライブとも称される。
【００４９】
ベルト伝達部６は、小径プーリー６０と、大径プーリー６１と、ベルト６２を有している（図３及び図４参照）。小径プーリー６０は、モーター５の回転軸に取り付けられ、回回転軸と一体的に回転する部材である。また、大径プーリー６１は、後述するウォーム減速機７のウォーム部７０に取り付けられ、ウォーム部７０と一体的に回転する部材である。
【００５０】
また、ベルト６２は、小径プーリー６０及び大径プーリー６１に張設されたベルト部材である。小径プーリー６０及び大径プーリー６１の外周面に形成された凹凸と、ベルト６２の内周面に形成された凹凸が嵌合して、小径プーリー６０、大径プーリー６１及びベルト６２が一体的に回転する構成となっている。
【００５１】
なお、小径プーリー６０は、本願請求項における第１のプーリーに相当する部材である。また、大径プーリー６１は、本願請求項における第２のプーリーに相当する部材である。
【００５２】
ここで、必ずしも、小径プーリー６０及び大径プーリー６１の外周面に形成された凹凸と、ベルト６２の内周面に形成された凹凸が嵌合して、小径プーリー６０、大径プーリー６１及びベルト６２が一体的に回転する構成となる必要はない。例えば、ベルト６２が、小径プーリー６０または大径プーリー６１との間に生じる摩擦力により動力を伝達するように構成されてもよい。
【００５３】
この場合、小径プーリー６０、大径プーリー６１及びベルト６２について、各部材間で生じる摩擦力を調整して、一定以上の大きな力が加わり、伝達力が大きくなるとすべりが発生し、一定以上の動力が伝達できないように設計することもできる。これにより、バルブ２の弁シール材（図示省略）を破損するような大きな力が加わりそうになった際に、ベルト６２が空転して、弁シール材が破損してシール性能が低下することを抑止することができる。
【００５４】
また、小径プーリー６０の径の大きさと、大径プーリー６１の径の大きさは、その比率が、小径プーリー６０：大径プーリー６１＝１：２の比率となっている。また、小径プーリー６０と大径大径プーリー６１の径の大きさの比率に応じて、モーター５の回転速度を減速させることができる。
【００５５】
即ち、小径プーリー６０及び大径プーリー６１の径の大きさの比率から、ベルト伝達部６において、１：２の減速比を得ることができる。このベルト伝達部６における減速比と、ウォーム減速機７から得られる減速比に応じて、バルブアクチュエータ１から出力されるトルクが規定される。
【００５６】
ここで、ベルト伝達部６のように、ベルトを用いた動力伝達機構は、高いトルクを伝達させることが難しい（大きな動力伝達には向かない）ことから、一般的にアクチュエータに用いられることはない。
【００５７】
しかしながら、本発明のバルブアクチュエータ１では、後述するように、出力１００Ｗで、サイズが小型なモーター５を用いるため、ベルト伝達部６のように、ベルトを用いた動力伝達機構で充分に動力の伝達が可能となる。この結果、ベルト伝達部６で、モーター５の動力の回転速度を減速させて、トルクを高めながら、ウォーム減速機７に動力を伝達することができる。
【００５８】
また、必ずしも、小径プーリー６０の径の大きさと、大径プーリー６１の径の大きさは、その比率が、小径プーリー６０：大径プーリー６１＝１：２の比率に限定されるものではない。但し、ベルト伝達部６で減速比を得るために、小径プーリー６０の径よりも大径プーリー６１の径の大きさが大きくなることが好ましい。また、ベルト伝達機構６のサイズが大きくなって、アクチュエータ本体３のサイズが大きくなることを避ける観点から、径の大きさにおいて、小径プーリー６０：大径プーリー６１＝１：２以下となることが好ましい。また、ベルト伝達機構６のサイズを小型にしながら、ベルト伝達部６で高い減速比を得ることを両立させる観点から、径の大きさにおいて、小径プーリー６０：大径プーリー６１＝１：２となることがさらに好ましい。
【００５９】
また、必ずしも、出力１００Ｗのモーター５が採用される必要はなく、アクチュエータ本体３が小型にできれば、出力の値は限定されるものではない。例えば、本発明では、出力５０〜１００Ｗのモーターを用いることができる。
【００６０】
また、ウォーム減速機７は、ベルト伝達部６から伝達された動力の回転速度を更に減じることでトルクを大きくして、ブラケット部８に伝達する減速機である。また、ウォーム減速機７は、１：５０の減速比を有している。
【００６１】
また、ウォーム減速機７は、ウォーム部７０と、ウォームホイール７１を有している（図３及び図４参照）。ウォーム部７０及びウォームホイール７１には、歯車部が各々に設けられている（図示省略）。また、ウォーム部７０に対して、ウォームホイール７１が直交して配置され、各歯車部の噛み合いにより動力伝達を行う部材である。
【００６２】
また、ウォームホイール７１の下部は、ブラケット部８に接続されている。また、ウォームホイール７１とブラケット部８は一体的に回転するように構成されている。なお、ウォーム減速機７の構造は、既知の波動歯車減速機が採用可能であり、その詳細な構造の説明は省略する。
【００６３】
ここで、必ずしも、ウォーム減速機７が、１：５０の減速比を有するものに限定されるものではなく、適宜変更した減速比を有するウォーム減速機を用いることが可能である。
【００６４】
また、筐体３０の中において、平面視した状態で、モーター５の回転軸とベルト６２がなす角度と、ベルト６２とウォーム部７０がなす角度は、それぞれ略９０度となるように配置されている。また、ウォームホイール７１は、回転軸、ベルト６２及びウォーム部７０に囲まれて配置されている。
【００６５】
これにより、小さな筐体３０の限られた範囲の中に、モーター５、ベルト伝達部６及びウォーム減速機７のそれぞれの部材をコンパクトに収めることが可能となる。
【００６６】
また、ブラケット部８は、ウォーム減速機７から伝達された動力によりバルブ２のハンドル２１を回転させる部材である。即ち、ブラケット部８は、アクチュエータ本体１から出力されたトルクを、バルブ２のハンドル２１に作用させる部分となる。
【００６７】
また、ブラケット部８は、その上部がウォームホイール７１の下部に固定されている。また、ブラケット部８は、略筒状の本体の側面に下端から上部に向けてスリット８０が形成されている（図２及び図５参照）。このスリット８０は、ハンドル２１のスポーク部２１１と嵌合する部分となる（図５参照）。
【００６８】
また、ブラケット部８のスリット８０は、ハンドル２１のスポーク部２１１の数に合わせて複数形成されている。また、スリット８０の長手方向の長さは、バルブ２の開閉により上下動するハンドル２１のストローク距離と同等の長さ、又は、それよりも長く形成されている。
【００６９】
これにより、ハンドル２１が回転した際に、ブラケット部８のスリット８０の範囲で、ハンドル２１を上下へ移動させることが可能となる。
【００７０】
［モーターの制御機構］
また、モーター５は、図示しない制御システムに接続され、その駆動が制御されている。なお、モーター５の駆動を制御するシステムは、アブソリュートエンコーダ（図示省略）とも接続されている。アブソリュートエンコーダは、モーター５に取り付けられ、モーター５における、回転した位置情報の検出、及び、その回転動作に対する位置制御を行う部材である。
【００７１】
より詳細には、モーター５は、コントローラ及びサーボドライバー５１で構成された制御システムにより、その駆動が制御されている。コントローラは、サーボドライバー５１に対して動作の指令信号を出力する指令部である。
【００７２】
また、サーボドライバー５１は、コントローラからの指令信号に追従するように、モーター５に対してパルス信号を出力し、または、その出力の制御を行う制御部である。なお、サーボドライバー５１は、本願請求項におけるモータードライバーに相当する部材である。
【００７３】
また、サーボドライバー５１は、下位ＣＰＵ５２０及び上位ＣＰＵ５２０を有している（図１４参照）。なお、ここでいう、下位ＣＰＵ５２０は、本願請求項における第１のＣＰＵに相当する部材である。また、ここでいう上位ＣＰＵ５２１は、本願請求項における第２のＣＰＵに相当する部材である。
【００７４】
また、下位ＣＰＵ５２０は、モーター５にパルス信号を送信する部材である。また、下位ＣＰＵ５２０は、モーター５のアブソリュートエンコーダから、モーター５の回転位置の位置情報を取得して、その回転位置の情報と、その回転位置の位置情報が、上位ＣＰＵから指示された回転情報と一致しているか否かの判断結果の情報を上位ＣＰＵ５２１に伝達する部材である。
【００７５】
なお、図１４では、下位ＣＰＵ５２０からモーター５へのパルス信号の送信を符号Ｓ４で示し、モーター５から下位ＣＰＵ５２０への位置情報の送信を符号Ｔ４で示している。
【００７６】
また、下位ＣＰＵ５２０は、パルス変調周波数が２０ｋＨｚのパルス信号が出力可能に構成されている。これにより、回転軸を回転させるためのパルス信号が出力される時間が、従前のパルス変調周波数が１０ｋＨｚのパルス信号に比べて短くなり、回転軸をより滑らかに駆動させることが可能となる。この結果、モーター５が駆動する際に発生する音や振動を小さく抑えることができる。
【００７７】
また、上位ＣＰＵ５２１は、下位ＣＰＵ５２０を制御する部材である。上位ＣＰＵ５２１は、モーター５の回転速度及び回転位置を決定して、下位ＣＰＵ５２０に回転情報として送信する部材である。また、上位ＣＰＵ５２１は、バルブアクチュエータ１の外部からの通信制御が可能に構成されている。
【００７８】
また、上位ＣＰＵ５２１は、下位ＣＰＵ５２０から、モーター５の回転位置の位置情報と、その回転位置の位置情報が、上位ＣＰＵから指示された回転情報と一致しているか否かの判断結果の情報を取得する部材である。さらに、上位ＣＰＵ５２１は、下位ＣＰＵ５２０から取得した情報に基づき、モーター５の回転位置の位置情報が指示した回転位置（理論値の位置情報）と一致しない場合に、回転の修正制御を決定する部材である。
【００７９】
即ち、上位ＣＰＵ５２１は、モーター５の回転を自立制御可能に構成されている。なお、上位ＣＰＵ５２１及び下位ＣＰＵ５２０によるモーター５の回転の制御の詳細については後述する。
【００８０】
なお、図１４では、上位ＣＰＵ５２１から下位ＣＰＵ５２０への回転情報の送信を符号Ｓ３で示し、下位ＣＰＵ５２０から上位ＣＰＵ５２１への情報の送信を符号Ｔ３で示している。
【００８１】
また、上位ＣＰＵ５２１は、上述したように、モーター５に対してパルス信号を送信する下位ＣＰＵ５２０を制御する部材であり、モーター５が回転した位置情報が、下位ＣＰＵに指示した回転情報（理論値）と一致しない場合に、下位ＣＰＵから出力するパルス信号を修正して、モーター５の回転動作を修正する機能を有している。
【００８２】
ここで、従前のバルブアクチュエータでは、サーボドライバー（ドライバー用ＣＰＵ）の中には、本発明における下位ＣＰＵ５２０だけを有しており、上位ＣＰＵ５２１に該当する部材は含まれていない。
【００８３】
そのため、従前のバルブアクチュエータで、本発明のバルブアクチュエータ１のように、サーボドライバーに上位ＣＰＵ５２１を備え、バルブアクチュエータ単体で自立制御を可能にするには、追加で、メイン制御ボードを増設する必要が生じる。こうしたメイン制御ボード（例えば、一般的には幅１２０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、高さ１８ｍｍの大きさ）を増設すると、筐体３０またはアクチュエータ本体３が大型になってしまう。
【００８４】
従って、本発明のバルブアクチュエータ１では、サーボドライバー５１が、下位ＣＰＵ５２０及び上位ＣＰＵ５２０を有することで、バルブアクチュエータ１を、より一層小型化することが可能となる。
【００８５】
さらに、本発明のバルブアクチュエータ１では、サーボドライバー５１の中に含める部材を簡素化することで、サーボドライバー５１をより小型なものにしている。例えば、従前のバルブアクチュエータのサーボドライバーに含まれるＡＤコンバータや、ＤＡコンバータを取り外している。また、ＤＡコンバータは、チップ化してサーボドライバー５１に含めている。
【００８６】
このように、サーボドライバー５１に含まれる部品点数を減らして、サーボドライバー５１を小型化して、バルブアクチュエータ１を、より一層小型なものにすることができる。
【００８７】
また、図１４に示すように、本発明のバルブアクチュエータ１の制御システムでは、上位ＣＰＵ５２１を、さらに、ネットワークＣＰＵ５２２と、最上位ＣＰＵ５２３で制御するように構成されてもよい。
【００８８】
このネットワークＣＰＵ５２２は、複数のバルブアクチュエータ１の動作を制御する部材である。また、ネットワークＣＰＵ５２２は、最上位ＣＰＵ５２３からの指令を各バルブアクチュエータ１に伝達する部材でもある。
【００８９】
また、ネットワークＣＰＵ５２２は、例えば、複数のバルブアクチュエータ１の中にリーダー機を設定して、そのリーダー機に接続したネットワーク制御ＢＯＸが有する部材となる。
【００９０】
ネットワークＣＰＵ５２２は、最上位ＣＰＵ５２３との双方向通信及びグループ内全体制御を担わせることができる。また、複数のグループを構成して、ネットワークを構築することも可能である。
【００９１】
また、最上位ＣＰＵ５２３は、例えば、操舵室等に設けた中央監視装置が有する部材であり、配管系統の運転状況の把握や、異常発生時におけるバルブ動作の判断（バルブの閉塞やバルブアクチュエータ１の停止等）を行う部材である。
【００９２】
このように、ネットワークＣＰＵ５２２及び最上位ＣＰＵ５２３を有することで、複数のバルブアクチュエータ１をグループ単位で、まとめて制御することが可能となる。
【００９３】
なお、図１４では、ネットワークＣＰＵ５２２から上位ＣＰＵ５２１への情報の送信を符号Ｓ２で示し、上位ＣＰＵ５２１からネットワークＣＰＵ５２２への情報の送信を符号Ｔ２で示している。また、最上位ＣＰＵ５２３からネットワークＣＰＵ５２２への情報の送信を符号Ｓ１で示し、ネットワークＣＰＵ５２２から最上位ＣＰＵ５２３２への情報の送信を符号Ｔ１で示している。
【００９４】
また、オペレータ部５３は、モーター５のサーボドライバー５１、ウォーム減速機７の設定を手動で変更するための操作部である。作業者が各部材の設定条件を変更したい場合に、オペレータ部５３を操作して、作業を行うことができる。また、オペレータ部５３は、操作用ボタンや表記器等を有している（符号省略）。
【００９５】
続いて、バルブ取付部４の構造を説明する。
バルブ取付部４は、上述したように、バルブ２に固定され、アクチュエータ本体３を支持するための部材である。
【００９６】
バルブ取付部４は、アダプタ４０と、取付板４１と、スタンド部４２と、クランプノブねじ５００を有している（図２、図３及び図５参照）。アダプタ４０、取付板４１、スタンド部４２及びクランプノブねじ５００は、筐体３０の突出部３００を中心として、それぞれの２つずつが対をなして配置されている。
【００９７】
また、アダプタ４０は、取付板４１及びスタンド部４２が一体化した構造を、筐体３０の突出部３００に固定する部材である。
【００９８】
また、アダプタ４０は、突出部３００の外周面上に一定間隔で形成された複数の取付孔３０１に対して、その位置を選択して着脱可能に構成されている。これにより、アクチュエータ本体３は、図７（ｃ）中の符号Ｒで示す方向に回転させて向きを変えて、アダプタ４０に突出部３００を固定することができる。
【００９９】
例えば、アクチュエータ本体３における突出部３００であれば、取付孔３００の位置を変えることで、アクチュエータ本体３の向きを、図７（ｃ）の符号Ｒで示す回転方向で、約３０度ずつ向きを変えて設定することができる。この結果、バルブ２の周囲の構造に併せて、アクチュエータ本体３の設置位置の自由度を高めることができる。
【０１００】
また、取付板４１は、アダプタ４０とスタンド部４２を接続する部材である。また、スタンド部４２は、バルブ２のフランジ２２に、アダプタ４０と取付板４１が一体化した構造を固定する部材である（図５参照）。
【０１０１】
また、クランプノブねじ５００は、取付板４１とスタンド部４２を着脱可能に固定する部材である。このクランプノブねじ５００は、別途の工具を用いることなく、取付板４１とスタンド部４２にクランプノブねじ５００と取り付けて、取付板４１とスタンド部４２を容易に固定することができる。
【０１０２】
以下、バルブ取付部４を用いて、アクチュエータ本体３をバルブ２に取り付ける工程について、図面を参照しながら説明する。
【０１０３】
まず、図６（ａ）に示すように、アクチュエータ本体３を取り付ける対象となる手動のバルブ２が配管２００に設けられている。
【０１０４】
図６（ｂ）に示すように、ボルト４２０及びナット４２１を介して、バルブ２のフランジ２２にスタンド４２を取り付けていく。１つのスタンド４２は、１組のボルト４２０及びナット４２１で、フランジ２２に固定することができる。なお、図６（ｃ）では、符号Ｘで示す範囲を拡大して、ボルト４２０及びナット４２１で固定した箇所を示している。
【０１０５】
図７（ａ）及び図７（ｂ）で示すように、ボルト４２０及びナット４２１を介して、もう一方のフランジ２２にスタンド４２を取り付けていく。ここまでの流れにより、バルブ２にスタンド４２を固定する作業が完了する。
【０１０６】
次に、図７（ｃ）に示すように、アクチュエータ本体３に対して、アダプタ４０及び取付板４１の取り付けを行う。上述したように、アダプタ４０は、突出部３００の外周面上に一定間隔で形成された複数の取付孔３０１に対して、その位置を選択して固定することができる。
【０１０７】
突出部３００の外周面を両側からアダプタ４０で挟んで固定して、アダプタ４０と取付板４１を固定する。ここまでの流れにより、アクチュエータ本体３にアダプタ４０及び取付板４１を固定する作業が完了する。
【０１０８】
次に、図８（ａ）に示すように、取付板４１及びスタンド４２の位置と、ブラケット部８のスリット８０及びハンドル２１のスポーク部２１１の位置を合わせて、アクチュエータ本体３のバルブ２への取り付けを行う。
【０１０９】
図８（ｂ）に示すように、取付板４１とスタンド４２の接続する箇所の位置を合わせて、両部材を貫通するようにクランプノブねじ５００を挿通して、取付板４１とスタンド４２を固定する。
【０１１０】
このクランプノブねじ５００による固定では、別途の工具や接続部材を用いることなく、取付板４１とスタンド４２を固定することができる。また、取付板４１の外側から内側に向けてクランプノブねじ５００を挿通するという簡単な作業で固定が可能であるため、船舶の限られた作業スペースであっても、容易にクランプノブねじ５００を取り付けることができる。
【０１１１】
以上の流れにより、図８（ｃ）に示すように、アクチュエータ本体３のバルブ２への取り付けが完了する。このように、バルブ取付部４を用いて、簡単な工程で、手動のバルブ２に対して、バルブアクチュエータ１を配置して、バルブ２を電動化することができる。
【０１１２】
また、本発明を適用したバルブアクチュエータでは、アクチュエータ本体３に対して、ＡＣ／ＤＣコンバータを接続させ、ＡＣ電源対応の構造とすることも可能である。以下、ＡＣ／ＤＣコンバータを接続する構造及び工程の一例を説明する。
【０１１３】
まず、図８（ｄ）に示すように、アクチュエータ本体３の筐体３０の天面側に設けた蓋部３０の取り外しを行う。
【０１１４】
また、図９（ａ）に示すように、アクチュエータ本体３の上部には、ＡＣ／ＤＣコンバータ６００との接続部となるメスコネクタ３２が設けられている。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ６００の下部には、アクチュエータ本体３のメスコネクタ３２と電気的に接続可能なオスコネクタ６０１が設けられている。
【０１１５】
なお、図９（ａ）における符号Ｘ１及び符号Ｘ２で囲まれた範囲が、メスコネクタ３２及びオスコネクタ６０１が形成された箇所であり、図９（ａ）の右側に同部分を拡大した図を示している。
【０１１６】
このメスコネクタ３２及びオスコネクタ６０１の部分で、アクチュエータ本体３とＡＣ／ＤＣコンバータ６００を電気的に接続させることで、アクチュエータ本体３をＡＣ電源対応の構造とすることができる（図９（ｂ）参照）。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ６００について、異なる電圧に対応する同一形状のユニットを形成することで、電圧の違いに対応させることもできる。
【０１１７】
［モーターの制御について］
続いて、本発明を適用したバルブアクチュエータ１におけるモーター５の制御について説明する。
【０１１８】
まず、本発明を適用したバルブアクチュエータでは、一般的なアクチュエータのように種々の用途に利用するために汎用性を持たせたものではなく、手動のバルブを電動化させる場面のように、例えば、次のような駆動の用途に利用されるものである。
（１）駆動させる対象の回転動作の範囲が、数回から十数回程度の回転動作に収まるもの。
（２）駆動させる対象の回転動作が連続的に行われる時間が、１分以内、または、数十秒程度に収まるもの。
（３）上記の（１）、（２）の条件と関連して、出力軸の回転速度が数十ｒｐｍ程度の回転速度で、駆動させる対象の回転動作が完了するもの。
（４）駆動させる対象の回転動作に必要となる出力トルクが、摺動抵抗の変化に応じて変動するもの。なお、摺動抵抗の変化は、バルブの開閉のように、元々の駆動で摺動抵抗が変化するものだけでなく、経年・経時劣化により摺動抵抗が変化する対象物や、回転機構におけるゴミ等の異物の噛み込みにより摺動抵抗が変化する対象物における変化も含まれる。
また、上述した手動のバルブ２のように、回転機構（ハンドル２１）が回転に伴い上下動するものである場合には、以下の駆動の条件も含まれる。
（５）駆動させる対象の回転機構の移動ストロークが５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲に収まるもの。
【０１１９】
このように、本発明を適用したバルブアクチュエータは、上述したような内容で駆動する対象物に駆動力を付与するものである。また、主な用途は手動のバルブの電動化であるが、他にも、車のハンドル、船舶の舵等への駆動力の付与にも利用可能である。また、これらに限らず、同様の内容で駆動力の付与が可能な用途に用いることができる。
【０１２０】
さらに言えば、従前のアクチュエータの用途では、上記（１）〜（５）とは異なる内容で駆動することが一般的である。即ち、アクチュエータを利用した駆動力の付与が必要となる場面は、例えば、ハンドルを回して、重量物を１〜２ｍ持ち上げるような用途（例えば門の開閉）である。この場合は、ハンドルの回転動作は数十回以上に及び、回転動作が連続的に行われる時間は数分、あるいは数十分になることもある。また、出力軸の回転速度は、１００ｒｐｍ以上のように、より速い回転速度が必要となる。さらに、対象物が移動する距離は、１〜２ｍとより長いストローク距離となる。このように、一般的なアクチュエータの用途と、本発明を適用したバルブアクチュエータの用途は、駆動する内容が全く異なるのである。
【０１２１】
以上説明したような内容から、本発明を適用したバルブアクチュエータ１のモーター５では、サーボドライバー５１が有する上位ＣＰＵ５２１は、ハンドル２１を回転させる際の摺動抵抗に応じて、モーター５に流れる電流の大きさを調整する（下位ＣＰＵ５２０を制御する）ように構成されている。
【０１２２】
また、モーター５には、所定の駆動時間内に供給が可能な最大の電流値である最大電流値が設定され、上位ＣＰＵ５２１は、所定の駆動時間及び最大電流値の範囲内でモーター５に流す電流の値を調整するように構成されている。なお、ここでいう規格とは、モーター５の駆動に対して、モーターの製造者が設定した動作保証に関する条件の情報である。
【０１２３】
より詳しくは、従前のバルブアクチュエータにおけるモーターは、連続運転しても動作保証できる定格電流が決められており、汎用のコントローラでは、定格電流に基づいた動作条件によりモーターが駆動するように規定されている。また、短時間であれば定格電流の約３倍程度の値が最大電流として決められており、指定された時間以下であれば最大電流値でモーターを回転させても、モーターの動作が保証されている。
【０１２４】
また、汎用のコントローラでは、定格電流に基づいた動作条件を満たさない場合、バルブアクチュエータを停止するように設計がなされている。この定格電流に基づいた動作条件を満たさない場合とは、例えば、定格電流よりも大きな電流値が一定時間以上流れた場合や、定格電流よりも大きな電流値が、所定の時間内に複数回流れた場合等である。このような定格電流に基づいた動作条件は、無理にモーターに電力を投入するとモーター破損につながることを防止するために設定されている。
【０１２５】
そこで、本発明のバルブアクチュエータ１のモーター５では、上位ＣＰＵ５２１は、摺動抵抗に応じて、モーター５に流す電流の値を調整するように構成されている。また、上位ＣＰＵ５２１は、モーター５の規格で設定された、所定の駆動時間及び最大電流値の範囲内でモーター５に流す電流の値を調整するように構成されている。
【０１２６】
このような設定にすることで、モーター５では、バルブ開閉において、摺動抵抗が大きく、高いトルクが必要な場合は、最大電流に近い電流をモーターに加えることで、定格電流の印加時に比較して、約３倍大きなトルクを発揮することが可能となる。また、上位ＣＰＵ５２１は、摺動抵抗が下がり、高いトルクが求められる状況が過ぎたら、回転速度やモーター５に流す電流の値を、通常の設定条件に戻すことができる。
【０１２７】
以上のように、本発明を適用したバルブアクチュエータ１では、上位ＣＰＵ５２１が、ハンドルを回転させる際の摺動抵抗に応じて、モーター５に流れる電流の大きさを調整することができる。そのため、出力が小さく、小型なモーターを用いても、負荷が上がるに伴い、モーターの回転数を減らし、最大電流値以下の値で大きな電流を供給してトルクを上げることで、モーターの製造者が指定する所定の駆動時間及び最大電流値の範囲内で、ハンドルを開閉するために必要な仕事量を出力することができる。
【０１２８】
つまり、小型のモーターを用いても、従来の大型のモーターを定格電流で運転した場合と同等、または、これを上回る駆動出力を得ることができる。また、小型なモーターを使用可能となることから、アクチュエータ全体の小型化に寄与するものとなる。
【０１２９】
本発明を適用したバルブアクチュエータ１及びモーター５は、例えば、以下のサイズで製造することが可能となる。
【０１３０】
まず、アクチュエータ本体３では、ＤＣ電源で駆動可能な構造の場合、バルブ２のハンドル２１の上端から、アクチュエータ本体３の上端までの高さが７２ｍｍ、幅が１５７ｍｍ、縦が１７０ｍｍのサイズで設計可能となる。また、アクチュエータ本体３の筐体３０のみの高さは５６ｍｍのサイズで設計可能となる。
【０１３１】
また、モーター５については、縦及び幅が４０ｍｍ、長さが９５ｍｍで、出力１００Ｗのサイズが利用可能となる。また、サーボドライバー５１は、幅３０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、高さ１４ｍｍのサイズで設計可能となる。なお、このモーター５は、縦及び幅が８０ｍｍ、長さが１１６ｍｍで、出力４００Ｗのサイズのモーターと同様の性能を発揮することができる。
【０１３２】
以上で説明した本発明を適用したバルブアクチュエータ１は、充分に小型でありながら、バルブ２の開閉の駆動を制御できるものとなっている。また、バルブアクチュエータ１は、自立制御が可能であり、作業者の手を介さず、ハンドル２１の回転動作を精度高く制御可能なものとなっている。
【０１３３】
続いて、図１０〜図１３を参照しながら、本発明を適用したバルブアクチュエータにおける他の例の構造を説明する。
なお、以下の説明では、上述したバルブアクチュエータ１の構造とは異なる点を中心に説明を行い、重複する範囲については記載を省略する。
【０１３４】
本発明を適用したバルブアクチュエータにおける他の例であるバルブアクチュエータ１ａは、上述したバルブアクチュエータ１とは主に、バルブ取付部の構造が異なっている。バルブアクチュエータ１ａは、アクチュエータ本体３ａと、バルブ取付部４ａを有している（図１０及び図１１参照）。
【０１３５】
また、アクチュエータ本体３ａは、筐体３０ａと、ブラケット部８ａを有している。また、筐体３ａは、バルブ取付部４ａを固定する突出部３００ａを有している（図１０参照）。
【０１３６】
また、バルブ取付部４ａは、支柱部４１ａと、取付フランジ４２ａを有している（図１０、図１１及び図１３参照）。
【０１３７】
また、アクチュエータ本体３ａは、モーター５ａと、ベルト伝達部６ａと、ウォーム減速機７ａを有している（図１１及び図１２参照）。
【０１３８】
また、ベルト伝達部６ａは、小径プーリー６０ａと、大径プーリー６１ａと、ベルト６２ａを有している。また、ウォーム減速機７ａは、ウォーム部７０ａと、ウォームホイール７１ａを有している（図１１及び図１２参照）。
【０１３９】
また、バルブ取付部４ａの支柱部４１ａは、筐体３０ａの突出部３００ａの外周面に固定され、筐体３０ａと取付フランジ４２ａとを接続する部材となる。
【０１４０】
また、バルブ取付部４ａの取付フランジ４２ａは、バルブの弁体に設けられた支持部（符号省略）の外側に配置され、その支持部を一対の取付フランジ４２ａで挟んで固定され、バルブの上部にアクチュエータ本体３ａを支持する部材となる。
【０１４１】
また、一対の取付フランジ４２ａには、それぞれ、接合部材（図示省略）を配置して、２つの取付フランジ４２ａを繋ぐための取付孔４２０ａが形成されている（図１３参照）。作業者は、バルブの支持部を挟むように取付フランジ４２ａを配置して、取付孔４２０ａの中に接合部材を置くだけで、バルブに取付フランジ４２ａを固定することができる。
【０１４２】
このように、本発明を適用したバルブアクチュエータは、種々の構造でバルブに取り付けることができる。
【０１４３】
以上のとおり、本発明を適用したアクチュエータは、手動のバルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化され、かつ、優れた動力伝達性能を有し、高精度な制御が可能なものとなっている。
【符号の説明】
【０１４４】
１      バルブアクチュエータ
２      バルブ
２０    ボディ
２１    ハンドル
２１０  枠部
２１１  スポーク部
２２    フランジ
２００  配管
３      アクチュエータ本体
３１    蓋部
３２    メスコネクタ
３０    筐体
３００  突出部
３０１  取付孔
４      バルブ取付部
４０    アダプタ
４１    取付板
４２    スタンド部
４２０  ボルト
４２１  ナット
５００  クランプノブねじ
５      モーター
５１    サーボドライバー
５２０  下位ＣＰＵ
５２１  上位ＣＰＵ
５２２  ネットワークＣＰＵ
５２３  最上位ＣＰＵ
５３    オペレータ部
６      ベルト伝達部
６０    小径プーリー
６１    大径プーリー
６２    ベルト
６００  ＡＣ／ＤＣコンバータ
６０１  オスコネクタ
７      ウォーム減速機
７０    ウォーム部
７１    ウォームホイール
８      ブラケット部
８０    スリット
【要約】
【課題】手動のバルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化され、かつ、優れた動力伝達性能を有し、高精度な制御が可能なバルブアクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明を適用したアクチュエーアの一例である、バルブアクチュエータ１は、バルブアクチュエータ１は、アクチュエータ本体３と、バルブ取付部４を有している。また、アクチュエータ本体３は、筐体３０と、モーター５と、ベルト伝達部６と、ウォーム減速機７を有している。また、アクチュエータ本体３は、ブラケット部８を有している。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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