(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数を極力低減して部品を共通化し、弁開度検出機構を確実かつ迅速に取付けることが可能になり、使用中にも芯ズレや緩みが生ずることなく長期間の使用にも耐え得る、高性度な弁開度検出を可能とする。【解決手段】アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタ３の下端部を固定し、このアダプタ３の上端部に一対のカム部材２の円筒形基端部１９を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材２のカム片７、８を略同一水平状態に固定したアクチュエータ用弁開度検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタの下端部を固定し、このアダプタの上端部に一対のカム部材の円筒形基端部を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状態に固定したことを特徴とするアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ本体より突出させたシャフトの上端面にめねじを形成し、一対のカム部材とアダプタより挿通したボルトを前記めねじに螺着して一対のカム部材とアダプタをシャフト上端部に固着した請求項１に記載のアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項３】
前記シャフト上端部に形成した係止溝に前記アダプタ本体の下端部に形成した係合部を嵌合係止し、前記アダプタ上端部には、円錐筒と係止凸部を形成し、一方、カム部材の基端部下面のそれぞれには、テーパ筒部と凹溝を形成し、かつ基端部上面には、多数の放射溝を形成し、前記円錐筒をテーパ筒部に嵌合すると共に、前記係止凸部を凹溝に嵌合係止し、かつ、一対のカム部材の基端部に形成した放射溝同士を嵌め合わせて一対のカム部材を固定し、カム部材同士の緩みを防止した請求項１又は２のいずれか１項に記載のアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項４】
前記円筒形の基端部に段差状にカム片を設けてカム部材を構成し、このカム片の基端部側の段部面に円弧状受部を形成し、一対のうち他方のカム部材の基端部の円弧面を支受けさせてカム部材の傾きと芯ズレを防止した請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項５】
前記カム片の先端近傍位置をリミットスイッチ用接点の当接部とし、この当接部に近接スイッチ用の近接体取付部を設けた請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項６】
前記カム片の基端部側に係合角部を形成し、一対のカム部材の係合角部同士を当接させて一対のカム部材を所定の中間開度に設定可能とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項７】
前記シャフトの突出部の高さと前記突出部上端部に形成しためねじ寸法等をＮＡＭＵＲ規格に設定した請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアクチュエータ用弁開度検出装置。
【請求項８】
アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタの下端部を固定し、このアダプタの上端部に一対のカム部材の円筒形基端部を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状態に固定した弁開度検出装置を配置したことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ用の弁開度検出装置に関し、特に、ボールバルブやバタフライバルブ等の回転弁に用いる空気圧式アクチュエータにおける弁開度検出構造とこの構造を用いたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバルブ用アクチュエータには、大きく分けて電動式と空圧式とがあり、何れも、バルブにアクチュエータを搭載し、駆動軸とバルブのステムとを接続してバルブを全開、全閉と中間開度に作動させたり、流量制御を行うようにしている。
【０００３】
前者の電動式アクチュエータは、ケーシング内に電動モータと減速ギアを設け、減速された駆動力を駆動軸を介してバルブを開閉するように構成されている。特に、開閉の位置制御は位置リミットスイッチで行い、位置決めカムがリミットスイッチ電源を遮断するようにしている（特許文献１参照）。
【０００４】
このような電動式アクチュエータの場合において、弁開度を検出するには、前記のリミットスイッチを電気信号に変換することにより、遠隔地でも弁開度の位置検出が容易に行い得られる。
【０００５】
一方、後者の空気圧式アクチュエータは、シリンダ内にコンプレッサによって作られた圧縮空気を給排気させることによって、シリンダ内に設けたピストンとピストンロッドを往復動させ、このピストンロッドに設けた回転変換機構に接続したバルブ用ステムを回動操作させる構造である（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５-１４１５５８号公報
【特許文献２】特公平３−２３７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前者のように、電動式アクチュエータの場合は、電気信号をとり出して弁開度を容易に検出できるが、後者の空気圧式アクチュエータの場合は、特許文献２に示すように、駆動軸をシリンダの上部に延出させ、この延出部にユーザーの要望する弁開度検出装置を後付けしているのが通常である。
【０００８】
この弁開度検出機構は、延出部の径に応じた種類のリミットスイッチ用カムを固着しているので、対応するスイッチの種類だけカムの種類も必要となり、その上、このカムはプラント等の運転中に緩み、作動不良の不具合を起こすおそれもあり、カムの不具合により生ずる作動不良の解消が要求されている。
【０００９】
また、通常のリミットスイッチ用カムは、全開、全閉用であるため、中間開度の開度調整機構を使用する要求の場合、中間開度設定機構が別に必要となり、そのため、中間位置の検出対応も複雑化している。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために開発したものであって、その目的とするところは、部品点数を極力低減して部品を共通化し、弁開度検出機構を確実かつ迅速に取付けることを可能とし、使用中にも芯ズレや緩みが生ずることなく長期間の使用にも耐え得る、高精度な弁開度検出を可能とするアクチュエータ用弁開度検出装置を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため請求項１に係る発明は、アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタの下端部を固定し、このアダプタの上端部に一対のカム部材の円筒形基端部を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状態に固定したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、アクチュエータ本体より突出させたシャフトの上端面にめねじを形成し、一対のカム部材とアダプタより挿通したボルトを前記めねじに螺着して一対のカム部材とアダプタをシャフト上端部に固着したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、シャフト上端部に形成した係止溝に前記アダプタの下端部に形成した係合部を嵌合係止し、前記アダプタ上端部には、円錐筒と係止凸部を形成し、一方、カム部材の基端部下面のそれぞれには、テーパ筒部と凹溝を形成し、かつ基端部上面には、多数の放射溝を形成し、前記円錐筒をテーパ筒部に嵌合すると共に、前記係止凸部を凹溝に嵌合係止し、かつ、一対のカム部材の基端部に形成した放射溝同士を嵌め合わせて一対のカム部材を固定し、カム部材同士の緩みを防止したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、円筒形の基端部に段差状にカム片を設けてカム部材を構成し、このカム片の基端部側の段部面に円弧状受部を形成し、一対のうち他方のカム部材の基端部の円弧面を支受けさせてカム部材の傾きと芯ズレを防止したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、カム片の先端近傍位置をリミットスイッチ用接点の当接部とし、この当接部に近接スイッチ用の近接スイッチ取付部を設けたアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１６】
請求項６に係る発明は、カム片の基端部側に係合角部を形成し、一対のカム部材の係合角部同士を当接させて一対のカム部材を所定の中間開度に設定可能としたアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１７】
請求項７に係る発明は、シャフトの突出部の高さと前記突出部上端部に形成しためねじ寸法等をＮＡＭＵＲ規格に設定したアクチュエータ用弁開度検出装置である。
【００１８】
請求項８に係る発明は、アクチュエータ本体のシャフト上端部にアダプタの下端部を固定し、このアダプタの上端部に一対のカム部材の円筒形基端部を適宜の角度で固定すると共に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状態に固定した弁開度検出装置を配置したアクチュエータである。
【発明の効果】
【００１９】
したがって、請求項１における発明によると、従来のように、例えば空気圧アクチュエータに対応したリミットスイッチ用のカム機構をそれぞれ別個に用意することなく、一対のカム部材とアダプタを用意するのみで、最小の部品点数で各種のアクチュエータに即座に対応することが可能となる。また、アクチュエータのシャフト径にも影響を受けることなく、対応可能であるため、従来に比して極めて実用的価値の高い検出機構を提供できる。更に、一対のカム部材のカム片を略同一水平状に固定することができ、スイッチング機構を高精度の作動が可能であり、しかも、カム同士を単に重ねることなく、嵩張ることがないので検出装置全体の高さや大きさを抑えることができ、コンパクト化に寄与できる。
【００２０】
請求項２における発明によると、一対のカム部材とアダプタとボルト結合により確実にカム機構を固定でき、かつ規格対応も可能である。更に、アクチュエータ本体のシャフトと直接固定されるので、弁開度を正確に検出することができる。
【００２１】
請求項３における発明によると、一対のカム機構は、適宜の角度に、しかも、緩みを防止した状態で固定でき、かつ、シャフト上端部にアダプタを確実に固着できると共に、アダプタと一対のカム部材も迅速にかつ確実に固定でき、使用中に緩みが生じるおそれが全くない弁開度検出装置を提供できる。更に、一対のカム部材に設けた放射溝同士を嵌め合わせて、迅速かつ確実に一対のカム部材を所望の角度に調整することができ、弁開閉度を適宜の角度で設定できる。
【００２２】
請求項４における発明によると、一対のカム部材は円弧状受部と円筒面で支受けされているので、一対のカム部材はみだりに傾いたり芯ズレを生じるおそれがない。また、円筒形基端部の内周面をテーパ状にしたことにより、アダプタとカム部材の基端部はくさび状に嵌合して確実に固定されると共に、カム部材とアダプタの凹溝と凸部の嵌合も確実に行われ、カム部材とアダプタとは、軸ズレを発生することなく、簡易に接続することができる。
【００２３】
請求項５における発明によると、カム部材のカム片はリミットスイッチ接点に当接する当接部とし、また、これを近接スイッチに用いる場合は、カム片の先端部に近接スイッチ用の近接体を取付ければ良く、もって、各種のスイッチ構造に対応可能となり、実用的価値が極めて大きい。
【００２４】
請求項６における発明によると、一対のカム部材の基端部側が当接する位置で例えば、最小中間開度に自動的に設定でき、更に、放射溝同士を嵌め合わせて、一対のカム部材を所定の角度に調整することができるので、従来のように角度調整に時間と手間がかかることはない。
【００２５】
請求項７における発明によると、シャフト上端部の高さやシャフト上面のめねじ寸法等がＮＡＭＵＲ（ナムール）規格に対応した弁開度検出機構であり、もって商品価値が高い。
【００２６】
請求項８における発明によると、空気圧アクチュエータに対応したリミットスイッチ用のカム機構をそれぞれ別個に用意することなく、一対のカム部材とアダプタを用意するのみで、最小の部品点数で各種のアクチュエータに即座に対応することが可能となるアクチュエータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明における、アクチュエータ用弁開度検出装置における実施形態を図面に基いて詳述する。
図１は、同検出装置の要部を示した分解斜視図であり、図４は検出装置を組み付けた部分断面図である。また、図７〜１１は、本発明における検出装置を搭載した空気圧式アクチュエータを示した各種の実施形態をそれぞれ示した図である。
【００２８】
図４において、アクチュエータ本体１の上部に、シャフト上端部４を延出させ、この上端部４は、ＮＡＭＵＲ規格に対応した構造であって、同図に示すように、シャフト上端部４の高さｔ、めねじ部２７の寸法等を規格に対応させている。
更には、シャフト上端部４は、図４及び図５に示すように切削面４ａを有する略四角柱の形状を成し、上端部４の軸方向には、ボルト１１を螺入するための、めねじ部２７が設けられており、これらもＮＡＭＵＲ規格に対応させている。また、上端部４の上端面に係止溝２６を形成し、後述するアダプタ３の下部に形成した係合部１４と係合するようにしている。
【００２９】
図中３は、アダプタであり、このアダプタ３は、図３に示すよう、略円筒形を成し、アダプタ３の軸方向には、ボルト１１を挿通する挿通孔３ａが形成され、アダプタ３の下端部に凸状の係合部１４を形成し、上端部には上端面の径より小径の基部を有し、この基部より円錐状の円錐筒２１を突設させている。更に、アダプタ３に設けた円錐筒２１の基部である外周段差面には、前記係合部１４と直交状態に突設した係止凸部２２を形成している。
【００３０】
図２において、２はカム部材であり、このカム部材２は、円筒形の基端部１９とこの基端部１９の一方側に段差状に一体に形成したカム片７（８）より構成されている。前記基端部１９は、その外周面に円弧面２０を、内周面にテーパ筒部１３を形成し、このテーパ筒部１３の下端には、本例では直交状の凹溝１２を形成している。一方、この基端部１９の上面には、挿通孔１９ａを中心に放射状に形成した放射溝１８を形成している。この放射溝１８は、基端部１９の上面に所定の放射角度をもって多数本形成され、この放射溝１８同士を嵌め合わせることにより、一対のカム部材２を適宜の角度に設置できるようにしている。
【００３１】
前述したカム片７と基端部１９との段差面には、円弧状受部１６が形成され、更に、この円弧状受部１６の両端角部には、係合角部１７、１７を形成している。このカム片７、８は、例えば、鋳物等の金属又は樹脂製等で形成され、また、このカム片７、８は、枠形状に形成して軽量化を図っている。カム片７の先端近傍には、リミットスイッチ用の当接部２ａを設け、更にその先端面には、近接スイッチ等の近接体２３を取付けるための、取付部１５を設けている。本例においては、取付部１５は、カム片７、８の枠体の先端に取付孔をあけて取付部としている。
【００３２】
図７〜図１１において、図中５、１０はリミットスイッチであり、６、９はスイッチ片である。また、図１０において、２４は近接スイッチ、２５は取付部材である。
【００３３】
次に、本発明における検出装置の作用について説明する。
図４、図５においてシャフト上端部４の係止溝２６にアダプタ３の係合部１４を嵌合係止し、次いで、アダプタ３の円錐筒２１にカム部材２のテーパ筒部１３をくさび状に嵌合すると共にアダプタ３の係止凸部２２にカム部材２の凹溝１２を嵌合係止して、一対のうちの一方のカム部材２を図８に示すように、アクチュエータ本体１の長さ方向に向けて取付け、一対のうちの他方のカム部材２を上記カム部材２の下面を上面にして、一方のカム部材２の放射溝１８に他方のカム部材２の放射溝１８同士を嵌め合わせて一対のカム部材２、２を取付け固定する。最後に、図４に示すように、ボルト１１をカム部材２、２の基端部１９に形成された挿通孔１９ａより挿通させると共に、アダプタ３の挿通孔３ａを介して、このボルト１１をシャフト上端部４のめねじに螺着して一対のカム部材２、２とアダプタ３をシャフト上端部４に確実に、かつ堅固に固着する。この一対のカム部材２、２は、同一部材で、共通部品である。
【００３４】
この場合、カム片７、８と基端部１９の段差面に形成した一方のカム片７の円弧状受部１６に、他方のカム部材２の基端部１９の円弧面２０とが確実に当接して一対のカム部材２、２は支受状態に保持されるので、一対のカム部材２、２の組立てに際して、傾きと芯ズレを確実に防ぐことができる。特に、カム部材２、２を組立てたり、分解時の再組立てに際して、カム部材２、２は、傾くことなく自動的に正位置にセットされ高精度な組立てができ、極めて実用的価値が高い。
【００３５】
図７、８における検出構造は、１点式リミットスイッチ５、１０を２個用いた弁開位置と中間位置を検出する装置を示している。本例では、一方のカム部材２をアクチュエータ本体１の長さ方向にセットし、他方のカム部材２を４５°の位置に設置して中間位置検出用のカムとしている。この中間位置の角度は実施に応じて適宜の角度に設置するものとする。
【００３６】
同図から明らかなように、カム部材２、２は基端部１９とカム片７、８とが段差状に形成されて、一対のカム部材２、２における基端部１９同士を嵌め合わされているので、図４、図７に示すように、カム部材２、２のカム片７、８は略同一水平状態に固定されるため、カム部材２、２はリミットスイッチ５、１０のスイッチ片６、９に水平状態に対向して取付けられ、高精度なスイッチング機能を発揮する。
【００３７】
上記のように、本発明におけるカム部材２は、基端部１９とカム片７、８とを段差状に形成しており、一対のカム部材２、２を基端部１９の上面同士が対向する状態で積層することにより、カム片７、８を略同一水平状態に配置することができる。
したがって、カム片７、８によって作動するリミットスイッチ５、１０（スイッチ片６、９）も略同一水平状態に配置することができるので、リミットスイッチ５、１０の高さをそれぞれ変えたり、リミットスイッチ同士を積層する必要はなく、検出装置全体の高さや大きさを抑えることができる。
【００３８】
図９は、２点内蔵リミットスイッチの例を示したもので、前述のように、一方のカム部材２をアクチュエータ本体１の長さ方向にセットし、他方のカム部材２を中間位置検出用のカム部材２として利用している例である。本例においては、例えば、４５度の中間位置検出用を示している。
【００３９】
この場合、カム片７、８の基端部１９の円弧状受部１６の両端位置に係合角部１７を形成し、一対のカム部材２、２の係合角部１７、１７同士を当接させると、一対のカム部材２を所定の中間開度に設定可能としている。
本例では、カム部材２、２の係合角部１７の接触位置は、中間開度（本例では４５°）の最小検出角となるように設定しているので、係合角部１７、１７同士を接触させると、自動的に中間開度に設定される。なお、この係合角部１７の接触面は、テーパ面とすると角度が更に正確に検出しやすい。
【００４０】
図１０、図１１は、本発明における検出装置に、近接スイッチを取り付けた例を示したものである。
同図において、カム片７、８の先端に形成した取付部１５に、例えば、近接スイッチ用の近接体２３を取付け、アクチュエータ本体１の上端に取付部材２５を介して取付けた近接スイッチ２４により弁開位置又は中間位置を検出するようにしている。本例においても、上述と同様に一対のカム部材２、２同士を取付けることにより、カム片７、８が水平状態になるように自動的にセットされる。
【００４１】
以上のように、本発明のアクチュエータ用弁開度検出装置によれば、従来の弁開度検出装置に比べ大幅に部品点数を減らすことができ、且つカム部材の芯ズレや緩み等を防止することができ、更にカム部材の角度調整が容易で迅速にできることとなり、また、シャフト上端部と上端部に形成しためねじ寸法がＭＡＭＵＲ規格に適応しおり、実用的価値が極めて高いアクチュエータ用弁開度検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の弁開度検出装置の分解斜視図である。
【図２】（ａ）はカム部材の平面図である。（ｂ）は図（ａ）のＡＡ断面図である。（ｃ）はカム部材の底面図である。
【図３】（ａ）はアダプタの平面図である。（ｂ）は図（ａ）のＢＢ断面図である。（ｃ）は、アダプタの底面図である。
【図４】本発明の弁開度検出装置の一部切欠き要部拡大断面図である。
【図５】シャフト上端部の一部拡大概略図である。
【図６】シャフト上端部の概略平面図である。
【図７】本発明の弁開度検出装置を１点式のリミットスイッチを用いた空気圧式アクチュエータに搭載した状態を示す正面図である。
【図８】図７に記載のアクチュエータが作動した状態の平面図である。
【図９】本発明の弁開度検出装置を２点式のリミットスイッチを用いた空気圧式アクチュエータに搭載した状態を示す正面図である。
【図１０】本発明の弁開度検出装置に近接スイッチを用いた空気圧式アクチュエータに搭載した状態を示す正面図である。
【図１１】図１０に記載のアクチュエータが作動した状態の平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  アクチュエータ本体１
２  カム部材
２ａ  当接部
３  アダプタ
３ａ  挿通孔
４  シャフト上端部
５、１０リミットスイッチ
６、９  スイッチ片
７、８  カム片
１１  ボルト
１２  凹溝
１３  テーパ筒部
１４  係合部
１５  取付部  
１６  円弧状受部
１７  係合角部
１８  放射溝
１９  基端部
１９ａ  挿通孔
２０  円弧面
２１  円錐筒
２２  係止凸部
２３  近接体
２４  近接スイッチ
２５  取付部材
２６  係止溝
２７  めねじ部
【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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