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JPH095064A - Abrasion quantity detector for stem nut in motor-operated valve driving device - Google Patents

Abrasion quantity detector for stem nut in motor-operated valve driving device

Info

Publication number
JPH095064A
JPH095064A JP7151287A JP15128795A JPH095064A JP H095064 A JPH095064 A JP H095064A JP 7151287 A JP7151287 A JP 7151287A JP 15128795 A JP15128795 A JP 15128795A JP H095064 A JPH095064 A JP H095064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
worm
stem nut
stem
worm wheel
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7151287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Watanabe
進 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Gear Co Ltd
Original Assignee
Nippon Gear Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Gear Co Ltd filed Critical Nippon Gear Co Ltd
Priority to JP7151287A priority Critical patent/JPH095064A/en
Publication of JPH095064A publication Critical patent/JPH095064A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Abstract

PURPOSE: To precisely detect the abrasion state of a stem nut with ease at any time and to accomplish easy application of a detector to an installed motor- operated valve driving device. CONSTITUTION: A driving projection 15 in a worm wheel 14 collides against a driven projection 20a in a drive sleeve 20, and vibration generated because of the collision between both projections 15, 20a when a stem nut 18 starts to rotate is detected by means of a vibration detecting sensor 32. The time from this detection to detection of elevation of a stem 16 screwed to the stem nut 18 by means of a displacement sensor 33 is measured by means of a timer 38, and on the basis of the measured time, the abrasion quantity of an internal thread part of the stem nut 18 is detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電動弁駆動装置に使用
されるステムナットの摩耗状態を、随時、容易にかつ正
確に検出するようにした装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for easily and accurately detecting the wear state of a stem nut used in an electric valve drive device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電動弁は、通常、弁体に連結した鋼製の
ステムに切設した雄ねじに、雌ねじを切設した黄銅製の
ステムナットを螺合し、そのステムナットを、適宜の回
転伝達機構を途中に介在させて、電動モータにより回転
して、ステムを昇降させるようになっている。そのた
め、長期間使用すると、軟質のステムナットの雌ねじが
次第に摩耗するので、雌ねじが摩耗限界に達する以前
に、ステムナットを交換する必要がある。
2. Description of the Related Art Generally, a motor-operated valve has a male stem threaded on a steel stem connected to a valve body, and a brass stem nut with a female thread cut on the male thread. The transmission mechanism is interposed in the middle, and it is rotated by an electric motor to raise and lower the stem. Therefore, when used for a long period of time, the internal thread of the soft stem nut gradually wears, and it is necessary to replace the stem nut before the internal thread reaches the wear limit.

【0003】しかし、ステムナットの摩耗の程度を、外
部から目視して点検することは不可能である。
However, it is impossible to visually inspect the degree of wear of the stem nut from the outside.

【0004】その対策の一例が、実開平1−15886
1号公報に記載されている。これは、ステムナットの全
長を長くして、その一部に設けた切欠部を外部に露出さ
せ、摩耗の程度を目視しうるようにしたものである。
An example of the countermeasure is the actual Kaihei 1-158686.
No. 1 publication. In this, the entire length of the stem nut is lengthened and a notch provided in a part thereof is exposed to the outside so that the degree of wear can be visually checked.

【0005】また、特開平4−296268号公報に
は、ウオームの回転数を、アブソリュート型ロータリー
エンコーダによって検出し、ステムが所定の基準位置を
通過する際のエンコーダの出力を監視して、経時的に変
化するエンコーダの出力値により、ステムナットの摩耗
量を検出する手段が開示されている。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-296268, the rotation speed of the worm is detected by an absolute type rotary encoder, and the output of the encoder when the stem passes a predetermined reference position is monitored, so that it can be changed over time. There is disclosed means for detecting the amount of wear of the stem nut based on the output value of the encoder that changes to.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の前者の手段によ
ると、使用可能な限度を超えたステムナットであって
も、その摩耗量は微少であるため、目視により正確に判
定することは困難であり、また大型プラントにおいて
は、しばしば、電動弁を大型機器の上方や下方あるいは
裏側に設けることがあり、このような場合、目視が困難
である。
According to the former means described above, even if the stem nut exceeds the usable limit, its wear amount is very small, so that it is difficult to make an accurate visual determination. However, in a large-scale plant, the motor-operated valve is often provided above, below, or on the back side of the large-scale equipment, and in such a case, it is difficult to visually check.

【0007】また、後者の手段は、電動弁駆動装置を新
設する場合には効果的に実施しうるが、既設の電動弁駆
動装置に組み込むことは困難であり、電動弁駆動装置全
体を交換しなければならず、さらにステムが所定の基準
位置を通過した際でなければ摩耗量を検知できず、しか
もその測定精度は十分とは言えなかった。
The latter means can be effectively implemented when a new motor-operated valve drive device is installed, but it is difficult to incorporate it into an existing motor-operated valve drive device, and the whole motor-operated valve drive device is replaced. In addition, the amount of wear could not be detected unless the stem passed a predetermined reference position, and the measurement accuracy was not sufficient.

【0008】本発明は、従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑み、ステムナットの摩耗状態を、随時、容
易にかつ正確に検出しうるとともに、既設の電動弁駆動
装置にも簡単に適用しうるようにした電動弁駆動装置に
おけるステムナットの摩耗量検出装置を提供することを
目的としている。
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention can easily and accurately detect the wear state of the stem nut at any time and can be easily installed in an existing electric valve drive device. An object of the present invention is to provide a wear amount detecting device for a stem nut in an electrically operated valve drive device that can be applied.

【0009】また特に、本発明は、ハンマーブロー発生
機構の作動時の振動を検出し、その検出時からステムが
実際に移動するまでの時間を計測して、ステムナットの
摩耗量を検出するのに際し、ハンマーブロー発生機構の
作動時の振動を正確に、しかも高感度で検出しうるよう
にすることにより、摩耗の検出精度を高めるともに、使
用するセンサを、電動弁駆動装置自体を分解等すること
なく、既設の電動弁駆動装置にも簡単に装着しうるよう
にすることをも目的としている。
Further, in particular, the present invention detects the amount of wear of the stem nut by detecting the vibration during the operation of the hammer blow generating mechanism and measuring the time from the detection to the actual movement of the stem. In this case, the vibration during the operation of the hammer blow generation mechanism can be detected accurately and with high sensitivity, so that the wear detection accuracy is improved and the sensor to be used is disassembled from the electric valve drive device itself. It is also an object of the present invention to be easily mounted on an existing electric valve drive device without being installed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は次のようにして解決される。 (1) モータにより正逆回転させられるようにしたウォ
ームに噛合するウォームホイールと、該ウォームホイー
ルと同一軸線上に回転可能かつ軸線方向に移動不能とし
て配設され、かつ内面に形成した雌ねじが、弁体に連結
したステムに形成した雄ねじと螺合するようにしたステ
ムナットとの間に、ウォームホイールに結合した原動部
材とステムナットに結合した従動部材とがウォームホイ
ールの回転方向に所要の遊びをもって係合し、ウォーム
ホイールの反転時に従動部材側に衝撃力を付与するよう
にしたハンマーブロー発生機構を設け、かつ前記ウォー
ムを、その軸線方向に作用するトルクスプリングの付勢
力に抗して軸線方向に移動可能とし、該ウォームの軸線
方向の移動量を検出することにより、負荷トルクを検知
しうるようにしたトルクスイッチ機構を設けた電動弁駆
動装置において、前記トルクスイッチ機構に設けられ、
ハンマーブロー発生機構の作動によるウォームの軸線方
向の振動を検出する振動検出センサと、前記ステムの移
動を検出する変位センサと、前記振動検出センサが作動
したときから前記変位センサが作動するまでの時間を計
測する計時手段とを備えるものとする。
According to the present invention, the above-mentioned problem is solved as follows. (1) A worm wheel that meshes with a worm that can be rotated in the forward and reverse directions by a motor, and a female screw that is disposed on the same axis as the worm wheel but is rotatable but immovable in the axial direction and that is formed on the inner surface Between the male screw formed on the stem connected to the valve body and the stem nut adapted to be screwed, the driving member connected to the worm wheel and the driven member connected to the stem nut have a required play in the rotation direction of the worm wheel. Is provided with a hammer blow generating mechanism for applying an impact force to the driven member side when the worm wheel is reversed, and the worm is resistant to the urging force of the torque spring acting in the axial direction of the worm wheel. Direction, the load torque can be detected by detecting the amount of movement of the worm in the axial direction. The electric valve driving device having a click switch mechanism, provided in the torque switch mechanism,
A vibration detection sensor that detects the vibration of the worm in the axial direction due to the operation of the hammer blow generation mechanism, a displacement sensor that detects the movement of the stem, and the time from when the vibration detection sensor operates until the displacement sensor operates. And a time measuring means for measuring.

【0011】(2) 前記(1)項において、ハンマーブロ
ー発生機構の従動部材を、ウォームホイールとステムナ
ットとの間にそれらと同芯として配設され、外周面の一
部に原動部材と係合しうる従動突起が設けられ、かつ内
面がステムナットの外面とスプライン結合されたドライ
ブスリーブとする。
(2) In the above item (1), the driven member of the hammer blow generating mechanism is disposed between the worm wheel and the stem nut so as to be concentric with them, and is engaged with the driving member on a part of the outer peripheral surface. The drive sleeve is provided with a follower protrusion which can be fitted, and the inner surface of which is splined with the outer surface of the stem nut.

【0012】[0012]

【作用】ステムナットは、ハンマーブロー発生機構にお
ける原動部材が従動部材に当接し、従動部材側に衝撃力
が付与された時点から回転を始め、ステムは、その時点
からステムナットの回転が進行し、ステムナットの雌ね
じ部がステムの雄ねじ部に完全に噛み合った時点から移
動を開始し、この両時点間に至る時間の大きさは、ステ
ムナットの摩耗量に対応する。したがって、これらの時
点を振動検出センサと変位センサとにより検知し、その
両時点間の時間を計時手段により計測することによっ
て、ステムナットの摩耗量を検出することができる。
The stem nut starts rotating at the time when the driving member of the hammer blow generating mechanism abuts the driven member and an impact force is applied to the driven member, and the stem starts rotating from that time. The movement starts from the time when the female thread portion of the stem nut completely meshes with the male thread portion of the stem, and the amount of time between these two time points corresponds to the amount of wear of the stem nut. Therefore, the wear amount of the stem nut can be detected by detecting these time points by the vibration detection sensor and the displacement sensor and measuring the time between the two time points by the time measuring means.

【0013】振動検出センサを、トルクスイッチ機構に
設け、これによってハンマーブロー発生機構の作動によ
るウォームの軸線方向の振動を検出するようにしたこと
により、ハンマーブロー発生機構の作動による振動を正
確に、かつ高感度で検出することができる。
The vibration detection sensor is provided in the torque switch mechanism to detect the vibration in the axial direction of the worm due to the operation of the hammer blow generating mechanism, so that the vibration due to the operation of the hammer blow generating mechanism can be accurately measured. And it can be detected with high sensitivity.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明を適用した電動ゲートバルブ
の駆動部を示すもので、ハウジング(1)内の中央部に
は、前後方向(図1の右方を前方、左方を後方という)を
向くウオーム軸(2)が枢設され、ウオーム軸(2)には、
円筒状のウオーム(3)が、スプライン結合により、軸線
方向に移動可能かつ相対回転不能として嵌合されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a driving portion of an electric gate valve to which the present invention is applied. A central portion of a housing (1) has a front-rear direction (a right side in FIG. A worm shaft (2) that faces the
A cylindrical worm (3) is fitted by spline connection so as to be axially movable and non-rotatable.

【0015】ウオーム軸(2)の後端は、平歯車(4)(5)
からなる減速機構とクラッチ(6)を介して、ハウジング
(1)の後部に設けた電動モータ(7)に連結されて、正逆
方向に回転しうるようになっており、かつ1対の平歯車
(8)(9)を介して、前端にハンドル(10)を設けたハンド
ル軸(11)にも連係されており、クラッチ(6)を切って、
ハンドル(10)操作により回転させることもできる。
The rear end of the worm shaft (2) has spur gears (4) and (5).
Housing through a reduction mechanism consisting of and clutch (6)
(1) A pair of spur gears, which are connected to an electric motor (7) provided at the rear of the (1) and can rotate in forward and reverse directions.
Via (8) and (9), it is also linked to the handle shaft (11) that has the handle (10) at the front end, and the clutch (6) is disengaged.
It can also be rotated by operating the handle (10).

【0016】ウオーム軸(2)の前部には、スリーブ(12)
が、嵌合され、スリーブ(12)に外嵌した多数の皿ばねか
らなるトルクスプリング(13)により、ウオーム(3)は予
め定めた中立位置に向かって前後方向より付勢されてい
る。なお、このスリーブ(12)、トルクスプリング(13)等
とウオーム(3)とは、実際には複雑に係合し合っている
が、それらの構成は周知であり、また本発明には直接関
係しないので、上記のような作用が生じることのみを説
明し、それ以上の詳細な説明は省略する。
A sleeve (12) is provided at the front of the worm shaft (2).
However, the worm (3) is biased in the front-rear direction toward a predetermined neutral position by the torque spring (13) which is fitted and externally fitted to the sleeve (12) and which is composed of a large number of disc springs. The sleeve (12), the torque spring (13), and the worm (3) are actually intricately engaged with each other, but their configurations are well known and directly related to the present invention. Therefore, only that the above-mentioned action occurs will be described, and a detailed description thereof will be omitted.

【0017】ウオーム(3)と噛合するウオームホイール
(14)の上面の互いに180゜の関係をなす位置には、1
対の駆動突起(原動部材)(15)が上向突設されている。
Worm wheel that meshes with the worm (3)
At the position where the upper surface of (14) has a 180 ° relationship with each other, 1
A pair of drive projections (driving members) (15) are provided so as to project upward.

【0018】ウオームホイール(14)の中央を貫通する上
下方向を向くステム(16)の下端には、弁体(17)が連結さ
れている。
A valve body (17) is connected to the lower end of a vertically oriented stem (16) passing through the center of the worm wheel (14).

【0019】図2に示すように、ステム(16)の上部の雄
ねじ部(16a)には、ウオームホイール(14)内に嵌合され
たステムナット(18)の内面の雌ねじ部(18a)が、雄ねじ
部(16a)との間に若干の間隙(19)をもって螺合してい
る。
As shown in FIG. 2, the male screw portion (16a) on the upper portion of the stem (16) has a female screw portion (18a) on the inner surface of the stem nut (18) fitted in the worm wheel (14). , And the male screw portion (16a) is screwed with a slight gap (19).

【0020】ステムナット(18)には、ハウジング(1)に
昇降不能に枢支したドライブスリーブ(従動部材)(20)
が、ウオームホイール(14)及びステムナット(18)と同芯
となるようにして外嵌され、ステムナット(18)とドライ
ブスリーブ(20)は、両者の対向面に設けたスプライン(2
1)により、相互回動不能に結合されている。
The stem nut (18) has a drive sleeve (driven member) (20) pivotally supported on the housing (1) so that it cannot be moved up and down.
Is fitted on the worm wheel (14) and the stem nut (18) so as to be concentric with each other.The stem nut (18) and the drive sleeve (20) are attached to the spline (2
By 1), they are connected so that they cannot rotate relative to each other.

【0021】ドライブスリーブ(20)の外周面には、上記
駆動突起(15)と同一円周上に並ぶ1対の従動突起(20a)
が突設されている。
On the outer peripheral surface of the drive sleeve (20), a pair of driven protrusions (20a) arranged on the same circumference as the drive protrusion (15).
Is protruding.

【0022】上記モータ(7)の出力軸(図示略)からステ
ム(16)に螺合するステムナット(18)に回転力を伝達する
ために、前記ウオーム軸(2)、ウオーム(3)、ウオーム
ホイール(14)、ドライブスリーブ(20)等の要素により、
回転伝達機構が形成されている。また、原動部材である
ウオームホイール(14)の駆動突起(15)と、従動部材であ
るドライブスリーブ(20)とにより、ウォームホイール(1
4)の回転方向に所要の遊びをもって係合し、ウォームホ
イール(14)の反転時に従動部材側に衝撃力を付与するよ
うにしたハンマーブロー発生機構が形成されている。
In order to transmit the rotational force from the output shaft (not shown) of the motor (7) to the stem nut (18) screwed to the stem (16), the worm shaft (2), the worm (3), With elements such as the worm wheel (14) and drive sleeve (20),
A rotation transmission mechanism is formed. The drive projection (15) of the worm wheel (14), which is the driving member, and the drive sleeve (20), which is the driven member, allow the worm wheel (1
A hammer blow generating mechanism is formed which engages with the required play in the rotation direction of 4) and applies an impact force to the driven member side when the worm wheel (14) is reversed.

【0023】ウオーム軸(2)におけるウオーム(3)の直
後に刻設した小ウオーム(23)には、小ウオームホイール
(24)が噛合し、その軸である回転数検出軸(25)は、ステ
ム(16)の上限と下限を設定するための弁開度制御装置(2
6)に連係されている。
A small worm wheel is attached to a small worm (23) formed immediately after the worm (3) on the worm shaft (2).
(24) meshes, and its rotation speed detection shaft (25) is a valve opening control device (2) for setting the upper and lower limits of the stem (16).
It is linked to 6).

【0024】スリーブ(12)の外周面に刻設したラック(2
7)には、ピニオン(28)が噛合し、その軸であるトルク検
知軸(29)は、ロータリー式のトルクリミットスイッチ(3
0)を備えるトルク制御装置(31)に連係されている。
Rack (2) engraved on the outer peripheral surface of the sleeve (12)
The pinion (28) meshes with (7), and its axis, the torque detection shaft (29), has a rotary torque limit switch (3
It is linked to a torque control device (31) that includes 0).

【0025】以上の構成は、従来の電動弁駆動装置と同
様のものであり、本発明は、これらの構成に、次のよう
な構成の雌ねじ部(18a)の摩耗の程度を検出する装置を
設けたことを特徴としている。
The above construction is the same as that of the conventional motor-operated valve drive apparatus, and the present invention includes an apparatus for detecting the degree of wear of the female screw portion (18a) having the following construction in addition to these constructions. The feature is that it is provided.

【0026】上記トルク制御装置(31)のトルク検知軸(2
9)の遊端(図1の左端)には、駆動突起(15)が従動突起(2
0a)に衝接した時に発生する、いわゆるハンマーブロー
の振動を、ウオーム(3)とスリーブ(12)とラック(27)と
ピニオン(28)とトルク検知軸(29)とを経て検知する振動
検出センサ(32)が設けられている。
The torque detection shaft (2
At the free end (left end in Fig. 1) of 9), the driving projection (15) has the driven projection (2
Vibration detection that detects the so-called hammer blow vibration that occurs when it collides with 0a) via the worm (3), sleeve (12), rack (27), pinion (28), and torque detection shaft (29). A sensor (32) is provided.

【0027】振動検出センサ(32)は、公知の加速度型の
振動検出センサとするのがよいが、その他の構成のも
の、例えばマイクロホン等の音響検出センサ等としても
よい。
The vibration detection sensor (32) is preferably a known acceleration type vibration detection sensor, but may have another structure, for example, a sound detection sensor such as a microphone.

【0028】また、ハウジング(1)におけるステム(16)
の上方には、ステム(16)の移動を検知する変位センサ(3
3)が設けられている。この変位センサ(33)は、ハウジン
グ(1)に固定した支持筒(34)を上下に貫通する昇降杆(3
5)をコイルばね(36)により下向きに付勢し、その昇降杆
(35)の下端が常時ステム(16)の上端に圧接するように
し、昇降杆(35)の移動を支持筒(34)内に設けた差動変圧
器(図示略)により検知するようになっている。なお、変
位センサ(33)は、ステム(16)が上下方向に移動したこと
を検知できさえすれば、他の構造のもの、例えば公知の
リニアエンコーダ等としてもよい。
Further, the stem (16) in the housing (1)
Above the above, a displacement sensor (3
3) is provided. The displacement sensor (33) includes an elevating rod (3) that vertically penetrates a support cylinder (34) fixed to the housing (1).
5) is urged downward by the coil spring (36), and the lifting rod
The lower end of (35) is constantly in pressure contact with the upper end of the stem (16), and the movement of the lifting rod (35) is detected by a differential transformer (not shown) provided in the support cylinder (34). ing. The displacement sensor (33) may have another structure, for example, a known linear encoder, as long as it can detect the vertical movement of the stem (16).

【0029】(37)は、振動検出センサ(32)及び変位セン
サ(33)に電気的に接続され、振動検出センサ(32)が作動
したときから変位センサ(33)が作動するまでの時間を計
測するタイマー(計時手段)(38)を備えた計測装置であ
る。
(37) is electrically connected to the vibration detection sensor (32) and the displacement sensor (33), and indicates the time from the activation of the vibration detection sensor (32) to the activation of the displacement sensor (33). It is a measuring device provided with a timer (measuring means) (38) for measuring.

【0030】次に、この実施例の作用について説明す
る。弁体(17)が弁座(図示略)に当接するまでステム(16)
を下降し、閉め込みトルクが設定トルクに達した段階で
トルクリミットスイッチ(30)が作動して、モータ(7)が
停止した状態では、図2に矢印で示すように、ステムナ
ット(18)の雌ねじ部(18a)のねじ山の下面は、ステム(1
6)の雄ねじ部(16a)のねじ山の上面に強く圧接してい
る。
Next, the operation of this embodiment will be described. Stem (16) until the valve body (17) contacts the valve seat (not shown)
When the torque limit switch (30) operates and the motor (7) is stopped when the closing torque reaches the set torque, the stem nut (18) is moved as shown by the arrow in FIG. The lower surface of the thread of the female thread (18a) of
It is strongly pressed against the upper surface of the thread of the male screw part (16a) of 6).

【0031】このような閉弁状態から、モータ(7)を開
弁方向に回転駆動させると、その回転力が平歯車(4)
(5)、ウオーム軸(2)、及びウオーム(3)を介して、ウ
オームホイール(14)に伝達され、ウオームホイール(14)
が一方向に回転させられ、ウオームホイール(14)の駆動
突起(15)が、それまで当接していたドライブスリーブ(2
0)の従動突起(20a)から離れる。
When the motor (7) is rotationally driven in the valve opening direction from such a valve closed state, the rotational force is changed to the spur gear (4).
The worm wheel (14) is transmitted to the worm wheel (14) through the (5), the worm shaft (2), and the worm (3).
Is rotated in one direction, and the drive protrusion (15) of the worm wheel (14) is in contact with the drive sleeve (2
Move away from the driven protrusion (20a) of 0).

【0032】このとき、ウオームホイール(14)は空転す
るだけで、ほとんど負荷は掛からないので、ウオーム
(3)が中立位置から軸線方向に移動することはほとんど
ない。
At this time, since the worm wheel (14) simply idles and is hardly loaded, the worm wheel (14)
(3) hardly moves in the axial direction from the neutral position.

【0033】ウオームホイール(14)が約180°弱回転
すると、ウオームホイール(14)の駆動突起(15)が、ドラ
イブスリーブ(20)の従動突起(20a)に当接し、そのとき
の衝撃、すなわちハンマーブローが、ドライブスリーブ
(20)側に付与されるとともに、その反作用として、ウオ
ームホイール(14)からウオーム(3)側にも付与される。
When the worm wheel (14) slightly rotates about 180 °, the drive protrusion (15) of the worm wheel (14) abuts the driven protrusion (20a) of the drive sleeve (20), and the impact at that time, that is, Hammer blow, drive sleeve
In addition to being applied to the (20) side, it is also applied to the worm (3) side from the worm wheel (14) as a reaction.

【0034】ウオーム(3)は、このときの衝撃により、
ウオーム軸(2)方向にわずかに振動し、その振動がラッ
ク(27)及びピニオン(28)を介して、トルク検知軸(29)へ
伝達され、振動検出センサ(32)により検知される。この
ときの振動検出センサ(32)の出力状況を、図3にハンマ
ーブロー振動(V)として示す。
The worm (3) is affected by the impact at this time.
It slightly vibrates in the direction of the worm shaft (2), and the vibration is transmitted to the torque detection shaft (29) via the rack (27) and the pinion (28) and detected by the vibration detection sensor (32). The output state of the vibration detection sensor (32) at this time is shown as hammer blow vibration (V) in FIG.

【0035】なお、図3の(M)は、モータ(7)の起動時
点(P1)におけるトルク検知軸(29)の振動、すなわち起動
振動を示す。この起動振動(M)は、減衰時間(t)を予め
知ることができるので、モータ(7)の起動後、減衰時間
(t)より少し長い一定時間をマスクして、その間の振動
検出センサ(32)の出力を感知しないようにしておくのが
よい。これにより、振動検出センサ(32)は、ハンマーブ
ロー振動(V)を正確に検出することができる。
3 (M) shows the vibration of the torque detecting shaft (29) at the starting point (P1) of the motor (7), that is, the starting vibration. Since the damping time (t) of this starting vibration (M) can be known in advance, after the starting of the motor (7), the damping time (t) is
It is preferable to mask a certain time slightly longer than (t) so that the output of the vibration detection sensor (32) is not sensed during that time. As a result, the vibration detection sensor (32) can accurately detect the hammer blow vibration (V).

【0036】振動検出センサ(32)により、ハンマーブロ
ー振動(V)が検出された時点を(P2)とし、その時点から
タイマー(38)の計時がスタートする。
The time point when the hammer blow vibration (V) is detected by the vibration detection sensor (32) is defined as (P2), and the timer (38) starts timing from that time point.

【0037】ドライブスリーブ(20)側に付与されたハン
マーブローの衝撃により、図2に示すように互いに強く
圧接していたステムナット(18)の内面の雌ねじ部(18a)
は、ステム(16)の雄ねじ部(16a)から容易に離れること
ができ、その後軽力で回転することができる。
Due to the impact of the hammer blow applied to the drive sleeve (20) side, as shown in FIG. 2, the female screw portion (18a) on the inner surface of the stem nut (18) which is strongly pressed against each other.
Can be easily separated from the male screw part (16a) of the stem (16), and then can be rotated with a light force.

【0038】このとき、ステムナット(18)の雌ねじ部(1
8a)とステム(16)の雄ねじ部(16a)との間に、図2に示す
ようなバックラッシ(L)が全く存在しなければ、ステム
(16)はステムナット(18)の回転と同時に、すなわちハン
マーブロー振動(V)が検出された時点(P2)と同時に回転
を開始することになるが、実際にはある程度のバックラ
ッシ(L)が存在し、またステムナット(18)の摩耗により
そのバックラッシ(L)は増大する。このようなバックラ
ッシ(L)が存在すると、ハンマーブローが発生した後
も、ステムナット(18)の雌ねじ部(18a)のねじ山の下面
がステム(16)の雄ねじ部(16a)のねじ山の上面に当接す
るまで、ステムナット(18)だけが回転し、ステム(16)は
移動しない。
At this time, the female thread portion (1) of the stem nut (18) is
If there is no backlash (L) as shown in Fig. 2 between 8a) and the male screw part (16a) of the stem (16), the stem
(16) will start rotating at the same time as the rotation of the stem nut (18), that is, at the time when the hammer blow vibration (V) is detected (P2), but in actuality there will be some backlash (L). Is present and wear of the stem nut (18) increases its backlash (L). If such backlash (L) exists, the lower surface of the thread of the female thread portion (18a) of the stem nut (18) will be the upper surface of the thread of the male thread portion (16a) of the stem (16) even after hammer blow occurs. Only the stem nut (18) rotates and the stem (16) does not move until it abuts against.

【0039】したがって、上記のハンマーブロー振動
(V)が検出された時点(P2)から、変位センサ(33)の出力
信号(G)が変化を開始する時点(P3)までの時間(T1)を
計測装置(37)のタイマー(38)により計測することによっ
て、バックラッシ(L)の大きさを検出し、それから、ス
テムナット(18)の摩耗の程度を割り出すことができる。
Therefore, the above hammer blow vibration
The time (T1) from the time (P2) when (V) is detected to the time (P3) when the output signal (G) of the displacement sensor (33) starts to change is the timer (38) of the measuring device (37). It is possible to detect the size of the backlash (L) by measuring with, and then to determine the degree of wear of the stem nut (18).

【0040】実際には、変位センサ(33)の出力信号(G)
が変化を開始する時点(P3)を正確に検出することは難し
いので、上記時点(P2)から、出力信号(G)が、その変化
として検出しうる最小限度の大きさ(D=分解能)に達
した時点(P3')までの時間(T1')を計測し、その時間(T
1')を、計算等により予め求めた遅延時間(T2)により補
正して、時間(T1)を演算により求めるのがよい。
Actually, the output signal (G) of the displacement sensor (33)
It is difficult to accurately detect the point (P3) at which the change starts, so from the above point (P2), the output signal (G) becomes the minimum level (D = resolution) that can be detected as the change. The time (T1 ') up to the time (P3') reached is measured and the time (T1 ')
It is preferable that 1 ') is corrected by the delay time (T2) previously calculated and the time (T1) is calculated.

【0041】その後の作動は、従来のハンマーブロー機
構を備えた電動弁駆動装置のものと同様であるので、詳
細な説明は省略する。
Subsequent operations are the same as those of the conventional motor-operated valve drive device having the hammer blow mechanism, and therefore detailed description thereof will be omitted.

【0042】なお、上述のようなハンマーブロー及びそ
れに続く上述のような作動は、閉弁時だけでなく、ステ
ム(16)を任意の位置まで上昇または下降させた後、モー
タ(7)を反転させたときに必ず生じるので、随時に、ス
テム(16)を任意の高さとして、ステムナット(18)の摩耗
の測定を行なうことができる。
The hammer blow as described above and the subsequent operation as described above are performed not only when the valve is closed, but after raising or lowering the stem (16) to an arbitrary position, the motor (7) is reversed. Since it always occurs when the stem nut (18) is caused to wear, the stem (16) can be set to an arbitrary height and the wear of the stem nut (18) can be measured at any time.

【0043】以上のように、本発明によるステムナット
(18)の摩耗の測定原理は、比較的単純なものであるが、
それにも拘らず、従来このような計測手段が実用に供さ
れなかったのは、ハンマーブローを簡易かつ確実に検出
することが困難であったためである。
As described above, the stem nut according to the present invention
The measurement principle of wear in (18) is relatively simple,
Nevertheless, the reason why such measuring means has not been put to practical use in the past is that it is difficult to detect the hammer blow easily and surely.

【0044】すなわち、ハンマーブローといっても、通
常それほど大きなものではなく、ハウジング(1)の外壁
等に振動計を取り付けたとしても、モータ(7)の回転振
動や、歯車の噛合い振動等がノイズとなり、ハンマーブ
ローを正確に検出することがきわめて困難であった。
That is, the hammer blow is not so large in general, and even if the vibrometer is attached to the outer wall of the housing (1), the rotational vibration of the motor (7), the meshing vibration of the gears, etc. Became noise and it was extremely difficult to accurately detect the hammer blow.

【0045】その点、本発明においては、既存のトルク
制御装置(31)におけるトルク検出軸(29)等を用いて、ウ
ォームの軸線方向の振動を検出することにより、上述の
ような各種のノイズの影響をあまり受けることなく、ハ
ンマーブローを正確に検出することが可能となった。
In this respect, in the present invention, by detecting the vibration of the worm in the axial direction using the torque detection shaft (29) in the existing torque control device (31) and the like, various noises as described above are detected. It became possible to detect a hammer blow accurately without being affected by.

【0046】すなわち、ハンマーブローが発生すると、
その衝撃は、ウオームホイール(14)からウオーム(3)へ
と伝わり、そこからラック(27)とピニオン(28)を介し
て、ウオーム(3)の軸線方向の移動を検知するトルク検
出軸(29)に伝達される。
That is, when a hammer blow occurs,
The shock is transmitted from the worm wheel (14) to the worm (3), and from there, through the rack (27) and the pinion (28), the torque detection shaft (29) for detecting the axial movement of the worm (3). ) Is transmitted to.

【0047】このように、多くの部品を介して衝撃が伝
達されるので、一見すると検出感度は低下するように思
われるが、実際には、ハンマーブローの衝撃は、ウオー
ムホイール(14)の回転方向に作用し、ついでそのウオー
ムホイール(14)と噛合しているウオーム(3)に軸線方向
に作用し、そのウオーム(3)は、多数の皿ばねからなる
トルクスプリング(13)により、軸線方向にフローティン
グ状態に維持されているので、ノイズとなる外部からの
振動がトルクスプリング(13)により吸収され、ハンマー
ブローによる衝撃だけをラック(27)とピニオン(28)を介
して、トルク検出軸(29)に正確に伝えることができ、き
わめて高い検出感度が得られる。
As described above, since the shock is transmitted through many parts, it seems that the detection sensitivity is lowered at first glance, but in reality, the shock of the hammer blow is caused by the rotation of the worm wheel (14). Acting in the axial direction on the worm (3) that meshes with the worm wheel (14), and the worm (3) is moved by the torque spring (13) consisting of many disc springs in the axial direction. Since it is maintained in a floating state, vibration from the outside that causes noise is absorbed by the torque spring (13), and only the impact of the hammer blow is transmitted via the rack (27) and pinion (28) to the torque detection shaft ( It can be accurately transmitted to 29) and extremely high detection sensitivity can be obtained.

【0048】実験では、図2に示したハンマーブロー振
動(V)のように、一瞬ではあるが、急峻なパルス振動波
形が得られた。それに対して、ハウジング(1)の外壁等
に振動計を取り付けた場合には、このような正確なパル
ス振動波形は得られず、ノイズと区別できないものがほ
とんどであった。
In the experiment, as in the hammer blow vibration (V) shown in FIG. 2, a steep pulse vibration waveform was obtained for a moment. On the other hand, when a vibrometer was attached to the outer wall of the housing (1), such an accurate pulse vibration waveform was not obtained, and most of them were indistinguishable from noise.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明(請求項1及び2に記載の発明)に
よると、次のような効果を奏することができる。 (a) 電動弁駆動装置内に組み込まれたステムナットの
摩耗量を、装置を分解したり、または目視に頼ったりす
ることなく、随時、簡単かつ正確に検出することができ
る。
According to the present invention (the invention described in claims 1 and 2), the following effects can be obtained. (a) The amount of wear of the stem nut incorporated in the motor-operated valve drive device can be detected easily and accurately at any time without disassembling the device or relying on visual inspection.

【0050】(b) 摩耗量検出機能のない既存の電動弁
駆動装置にも、その装置自体を大幅に分解することな
く、また装置をプラント等に設置したままの状態で、後
から摩耗量検出装置を簡単に取り付けて、ステムナット
の摩耗量を検出することができる。
(B) Even in the existing motor-operated valve drive device that does not have a wear amount detection function, the wear amount can be detected later without disassembling the device itself and with the device installed in a plant or the like. The device can be easily installed to detect the amount of wear on the stem nut.

【0051】(c) 振動検出センサを、トルクスイッチ
機構に設け、これによってハンマーブロー発生機構の作
動によるウォームの軸線方向の振動を検出するようにし
たことにより、モータの回転振動や、歯車の噛合い振動
等よるノイズに影響されることなく、ハンマーブロー発
生機構の作動による振動のみを正確に、かつ高感度で検
出することができ、両センサの作動の時間差から摩耗量
を検出することが実質的に可能となった。
(C) A vibration detection sensor is provided in the torque switch mechanism to detect vibrations in the axial direction of the worm due to the operation of the hammer blow generation mechanism. It is possible to accurately and highly sensitively detect only the vibration caused by the operation of the hammer blow generation mechanism without being affected by noise caused by vibrations, etc., and it is practical to detect the amount of wear from the time difference between the operations of both sensors. Became possible.

【0052】(d) トルクスイッチ機構への振動検出セ
ンサの装着は、トルクスイッチ機構の配線ケース内で行
なえるので、既存の装置にも振動検出センサを後から簡
単に取り付けることができるとともに、保守点検が容易
である。
(D) Since the vibration detection sensor can be attached to the torque switch mechanism in the wiring case of the torque switch mechanism, it is possible to easily attach the vibration detection sensor to the existing device later and to perform maintenance. Easy to check.

【0053】(e) 変位センサは、ステムカバー等を装
着する部分を利用して、外部から簡単に装着することが
できる。
(E) The displacement sensor can be easily attached from the outside by utilizing the portion where the stem cover or the like is attached.

【0054】[0054]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した電動ゲートバルブの一部切欠
分解図である。
FIG. 1 is a partially cutaway exploded view of an electric gate valve to which the present invention has been applied.

【図2】ステムとステムナットの螺合部の一部中央縦断
拡大正面図である。
FIG. 2 is an enlarged front view of a part of the threaded portion between the stem and the stem nut, which is cut along the center.

【図3】モータ起動後の各センサの出力波形を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing an output waveform of each sensor after starting the motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)ハウジング (2)ウオーム軸 (3)ウオーム (4)(5)(8)(9)平歯車 (6)クラッチ (7)モータ (10)ハンドル (11)ハンドル軸 (12)スリーブ (13)トルクスプリング (14)ウオームホイール (15)駆動突起 (16)ステム (16a)雄ねじ部 (17)弁体 (18)ステムナット (18a)雌ねじ部 (19)間隙 (20)ドライブスリーブ (20a)従動突起 (21)スプライン (23)小ウオーム (24)小ウオームホイール (25)回転数検出軸 (26)弁開度制御装置 (27)ラック (28)ピニオン (29)トルク検知軸 (30)トルクリミットスイッチ (31)トルク制御装置 (32)振動検出センサ (33)変位センサ (34)支持筒 (34a)底板 (35)昇降杆 (36)コイルばね (37)計測装置 (38)タイマー(計時手段) (P1)(P2)(P3)(P3')時点 (T1)(T1')(T2)時間 (t)減衰時間 (L)バックラッシ (M)起動振動 (V)ハンマーブロー振動 (G)出力信号 (D)分解能 (1) Housing (2) Worm shaft (3) Worm (4) (5) (8) (9) Spur gear (6) Clutch (7) Motor (10) Handle (11) Handle shaft (12) Sleeve (13) ) Torque spring (14) Worm wheel (15) Drive protrusion (16) Stem (16a) Male thread (17) Valve body (18) Stem nut (18a) Female thread (19) Gap (20) Drive sleeve (20a) Follower Protrusion (21) Spline (23) Small worm (24) Small worm wheel (25) Rotation speed detection shaft (26) Valve opening control device (27) Rack (28) Pinion (29) Torque detection shaft (30) Torque limit Switch (31) Torque control device (32) Vibration sensor (33) Displacement sensor (34) Support tube (34a) Bottom plate (35) Lifting rod (36) Coil spring (37) Measuring device (38) Timer (time measuring means) (P1) (P2) (P3) (P3 ') time (T1) (T1') (T2) time (t) decay time (L) backlash (M) start vibration (V) hammer blow vibration (G) output signal (D) Resolution

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータにより正逆回転させられるように
したウォームに噛合するウォームホイールと、該ウォー
ムホイールと同一軸線上に回転可能かつ軸線方向に移動
不能として配設され、かつ内面に形成した雌ねじが、弁
体に連結したステムに形成した雄ねじと螺合するように
したステムナットとの間に、ウォームホイールに結合し
た原動部材とステムナットに結合した従動部材とがウォ
ームホイールの回転方向に所要の遊びをもって係合し、
ウォームホイールの反転時に従動部材側に衝撃力を付与
するようにしたハンマーブロー発生機構を設け、かつ前
記ウォームを、その軸線方向に作用するトルクスプリン
グの付勢力に抗して軸線方向に移動可能とし、該ウォー
ムの軸線方向の移動量を検出することにより、負荷トル
クを検知しうるようにしたトルクスイッチ機構を設けた
電動弁駆動装置において、 前記トルクスイッチ機構に設けられ、ハンマーブロー発
生機構の作動によるウォームの軸線方向の振動を検出す
る振動検出センサと、 前記ステムの移動を検出する変位センサと、 前記振動検出センサが作動したときから前記変位センサ
が作動するまでの時間を計測する計時手段とを備えるこ
とを特徴とする電動弁駆動装置におけるステムナットの
摩耗量検出装置。
1. A worm wheel meshing with a worm that is rotated in a forward and reverse direction by a motor, and a female screw formed on the inner surface of the worm wheel so as to be rotatable on the same axis and immovable in the axial direction. However, between the male screw formed on the stem connected to the valve body and the stem nut that is screwed together, the driving member connected to the worm wheel and the driven member connected to the stem nut are required in the rotation direction of the worm wheel. Engage with play,
A hammer blow generating mechanism is provided to apply an impact force to the driven member side when the worm wheel is reversed, and the worm can be moved in the axial direction against the biasing force of the torque spring acting in the axial direction. In a motor-operated valve drive device provided with a torque switch mechanism capable of detecting a load torque by detecting an amount of movement of the worm in the axial direction, an operation of a hammer blow generation mechanism provided in the torque switch mechanism. A vibration detection sensor that detects the vibration of the worm in the axial direction of the worm, a displacement sensor that detects the movement of the stem, and a timing unit that measures the time from the activation of the vibration detection sensor to the activation of the displacement sensor. A wear detecting device for a stem nut in an electric valve driving device, comprising:
【請求項2】 ハンマーブロー発生機構の従動部材を、
ウォームホイールとステムナットとの間にそれらと同芯
として配設され、外周面の一部に原動部材と係合しうる
従動突起が設けられ、かつ内面がステムナットの外面と
スプライン結合されたドライブスリーブとした請求項1
記載の電動弁駆動装置におけるステムナットの摩耗量検
出装置。
2. A driven member of a hammer blow generating mechanism,
A drive that is disposed between the worm wheel and the stem nut as a concentric core with them, has a driven protrusion that can engage with a driving member on a part of the outer peripheral surface, and has an inner surface spline-coupled to the outer surface of the stem nut. A sleeve as claimed in claim 1.
A wear detecting device for a stem nut in the electric valve driving device as described above.
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