針閥的制作方法

專利名稱：針閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種針閥。特別涉及一種在使油燃燒的形式的鍋爐中， 用來調節向該鍋爐的燃燒器供給的油的流量的針式的油流量調節閥等 各種針式流量調節閥.
背景技術：
現有的一般的針閥構成為，包括具備流入口和流出口的中空結構 的閥箱、和能進退地旋入該閥箱的蓋中的閥棒，通過使閥棒在旋轉的 同時上下運動，來對閥箱內的流路進行開度調節。在這樣的構成中， 由于閥棒在旋轉的同時向縱長方向移動，所以閥棒與閥箱之間的密封 部缺乏耐用性，有可能發生流體從該密封部泄漏的狀況，
于是，像下述專利文獻1中公開的那樣，提出了這樣的方案相 對于固定在閥箱(11)上的內螺紋(Ma)能進退地旋入閥棒(13e) 的外螺紋(13f),在該閥棒(13e)的下端部另外設置閥體(15),并 使該閥體(15)相對于針導向件(lie)上下運動。另外，在該專利文 獻1記載的發明中，驅動步進馬達直到借助止動機構(16)的機械作 用強制性地使轉子(13)停止的位置，從而能夠進行原點校準。
專利文獻1:日本特開2003-329698號公報(段落編號 [0044〗-[0052〗、圖1)
但是，上述專利文獻1所記栽的發明的結構非常復雜.另外，關 于原點校準，由于是直到與止動部抵接而機械地強制停止的位置一直 驅動馬達的構成，所以不僅給馬達帶來負擔，而且原點的位置精度也 不好。

發明內容
本發明要解決的課題是以簡單的構成可靠地進行閥箱與針(岡棒) 之間的密封。另外以簡單的結構和控制實現針的原點校準。
本發明是為了解決上述課題而完成的，本發明的第1方面是一種 針閥，其特征在于，該針閥具備步進馬達，具有圃筒狀的轉子；針，能進退地旋入上述轉子的中央孔中；旋轉限制部件，容許上述針相對 于上述轉子沿著縱長方向移動，防止上述針與上述轉子一起轉動；突 出點傳感器，通過上述針的縱長方向移動來檢測相對于上述轉子的上 述針的設定長度的突出；原點檢測板，與上述轉子一體旋轉；原點傳 感器，監視該原點檢測板的旋轉；和控制器，在驅動上述步進馬達直 到上述突出點傳感器檢測到上述針的設定長度突出后，利用上述原點 傳感器監視上述原點檢測板的旋轉，并以使上述原點檢測板在既定的 旋轉停止位置停止的方式控制上述步進馬達。
根據第1方面，通過將針旋入步進馬達的圓筒狀轉子中，并利用 旋轉限制部件使該針止轉，使得針不旋轉而僅進行往復運動。因此， 閥箱與針之間的密封可靠且耐用性也良好。另外，針的原點校準除了 通過針的軸向移動量調整外，還通過轉子的旋轉方向移動量進行調整， 所以能夠進行更準確的原點校準。而且，進行該原點校準的機構和控 制簡單。
第2方面在第1方面的針閥中，其特征在于，上述針在棒狀螺紋 部的前端部經由圓棒部形成有前端漸細的錐形部，上述棒狀螺紋部能 進退地旋入上述轉子的中央孔中，并且上述圓棒部相對于閥箱能進退 地密封針與閥箱之間，上迷錐形部插入到上述閥箱內，上述旋轉限制 部件固定在上述棒狀螺紋部的基端部，被防止與相對于上述閥箱定位 了的支柱一起轉動，但是能沿著上述支柱進退，上述突出點傳感器是 檢測上述旋轉限制部件位于既定位置的光電傳感器。
根據第2方面，針僅由棒狀螺紋部、圓棒部和錐形部構成即可。 而且不旋轉而僅進行往復運動的針在其圓棒部與岡箱之間被密封，從 而使得密封可靠且耐用性也良好。另外，為了防止針與轉子一起轉動， 僅在針的基端部設置旋轉限制部件并使該旋轉限制部件沿著支柱運動
即可。進而，由于通過利用光電傳感器來檢測旋轉限制部件的位置， 從而進行相對于轉子的針的設定長度的突出的檢測，所以結構簡單且 價格低廉。
第3方面在第2方面的針閥中，其特征在于，上述原點檢測板為 在外周部的一部分形成有大致扇形的被檢測區域的圓板狀，上述原點 傳感器是檢測上述被檢測區域的光電傳感器，上述控制器在驅動上述 步進馬達直到上述突出點傳感器檢測到上述針的設定長度的突出后，使上述步進馬達向一個方向旋轉直到上述被檢測區域通過上述原點傳 感器并超過既定量，然后使上述步進馬達向反方向旋轉直到再次檢測 到上述被檢測區域為止，從而進行上述針的原點校準。
根據第3方面，通過使用光電傳感器和圓板狀的原點檢測板，能 夠結構簡單且價格低廉地進行轉子的周向的位置檢測，而且，由于以 在被檢測區域超過原點傳感器后使針返回的方式控制步進馬達以進 行原點校準，所以也能夠除去轉子與針之間的螺紋部處的后沖，
第4方面在第3方面的針閥中，其特征在于，該針閥還具備與上 述轉子一體旋轉的圓板狀的旋轉檢測板、和監視該旋轉檢測板的旋轉
的旋轉傳感器，上述控制器在上述步進馬達的驅動控制中，根據上述 旋轉傳感器的檢測信號監視上述步進馬達的旋轉異常。
根據笫4方面，通過使用旋轉檢測板和旋轉傳感器來監視轉子的 旋轉，能夠檢測萬一的步進馬達的旋轉異常。
第5方面在第4方面的針閥中，其特征在于，上述控制器在上述 步進馬達的驅動控制中，通過上述原點傳感器針對上述轉子每旋轉一 周來檢測上述被檢測區域，來監視上述步進馬達的旋轉異常。
根據笫5方面，通過將原點檢測板和原點傳感器也用來進行轉子 每旋轉一周的監視，能夠更可靠地檢測萬一的步進馬達的旋轉異常。
第6方面在第5方面的針閥中，其特征在于，上迷旋轉檢測板能 夠利用上述旋轉傳感器，針對上述步進馬達的每個步進角檢測旋轉， 上述原點檢測板以上述步進馬達的步進角的二倍至數倍的大小具有上 述被檢測區域。
根據笫6方面，由于能夠對每個步進角檢測旋轉，所以與對步進 馬達的脈沖輸出進行比較，能夠可靠地檢測旋轉異常。另一方面，由 于原點檢測板的被檢測區域大于步進角，所以能夠防止因振動等引起 的誤檢測。
第7方面在第2~6的任一方面的針閥中，其特征在于，在配置于
上述閥箱內的節流孔中能進退地插入上述針的錐形部以調節流量，上 述錐形部和上述節流孔的形狀設定為，使得閥開度與流量之間的比例
關系成立。
根據第7 ^面，在閥開度與流量之間確保比例關系，從而能夠更 順暢且精度良好地進行流量調節.進而，第8方面在第1~7的任一方面的針閥中，其特征在于，該
器'、、^ 、 "
根據笫8方面，通過具備退避點傳感器，能夠提前防止針的不必 要的拉入。
根據本發明的針閥，能夠以簡單的構成實現閥箱與針之間的密封， 而且在密封部針不旋轉而僅往復運動，所以密封可靠并且耐用性也良 好。另外，根據本發明的針閥，能夠以簡單的結構和控制實現針的高 精度的原點校準。


圖1是表示本發明的針閥的一個實施例的縱剖主視圖。
圖2是圖1的針閥的左側視圖。
圖3是沿著圖1中的III-III線的剖視圖，
圖4是沿著圖1中的IV-IV線的剖視圖。
圖5是表示圖1中的針閥的上部的右側視的縱剖視圖，省略了一 部分進行表示。
圖6是圖1中的針閥的局部放大圖，針配置在下限位置。 圖7是圖1中的針閥的局部放大圖，針配置在上限位置。 符號說明
4閥箱；5節流孔；6針；7馬達；8控制器；36棒狀螺紋部；37 圓棒部；38錐形部；44轉子；46中央孔；47旋轉限制部件；49被檢 測片；56支柱；60退避點傳感器(上限傳感器)；61突出點傳感器(下 限傳感器)；62原點檢測板；63旋轉檢測板；69被檢測區域；70被檢 測部；71原點傳感器；72旋轉傳感器。
具體實施例方式
接下來說明本發明的實施方式.
本實施例的針閥具備具有流入口和流出口的閥箱、調節形成在 該閥箱內的流體流路的開度的針、使針移動以進行該開度調節的馬達、 和控制該馬達的旋轉的控制器。
閥箱在內部形成有流體流路。該流體流路的兩端部在閥箱的外表面開口地形成， 一個開口部成為流體的流入口 ，另一個開口部成為流 體的流出口。在流體流路的中途設置有閥座。也可以是針的前端部就 位于該閥座從而封閉流體流路的構成，但是在本實施方式中是通過針 的前端部相對于閥座的孔進退來進行流量調節的構成。具體來說，本 實施方式的閥座具有節流孔，針的前端部能進退地插入該節流孔中。 針由細長的棒材形成，并設置為相對于閥箱能進退。本實施方式 的針具有在圓棒的外周面形成有外螺紋的棒狀螺紋部、設置在該棒狀 螺紋部的前端部且具有平滑的外周面的圓棒部、和設置在該圓棒部的 前端部且隨著朝向前端側而前端漸細的錐形部。這樣的構成的針經由 穿針孔，其前端部能進退地插入到閥箱內.這時，針在圓棒部的外周 部與穿針孔的間隙被密封。如后面說明的那樣，針往復運動而不旋轉， 所以該密封可靠且耐用性良好。
作為使針相對于閥箱進退的馬達，使用旋轉方向、旋轉速度、旋 轉量的控制容易的步進馬達(也稱為脈沖馬達或步進式馬達)。該馬達 是使圓筒狀的轉子旋轉的構成，典型的是，馬達自身的轉子是圓筒狀，
部件構成。在本實施方式中，馬達自身具有圓筒狀轉子，在該轉子的 中央孔中能進退地旋入針的棒狀螺紋部。因此，在圃筒狀轉子的中央 孔中形成內螺紋。
為了防止針相對于轉子一起旋轉，在針上設置有旋轉限制部件。 在本實施方式中，旋轉限制部件固定在貫通轉子的針的基端部。該旋 轉限制部件僅能沿著相對于閥箱定位了的支柱移動。該支柱與針平行 配置。這樣，在轉子旋轉的情況下，針不會旋轉，而能夠沿著其縱長 方向相對于轉子進退。
相對于轉子的針設定長度突出和退避通過突出點傳感器和退避點 傳感器，借助針的縱長方向移動進行檢測。在本實施方式中，突出點 傳感器用于檢測旋轉限制部件位于既定的突出位置，即針位于后述的 原點附近位置，另一方面，退避點傳感器用于檢測旋轉限制部件位于 既定的退避位置，即針位于不從穿針孔中脫出的界限位置。這兩個傳 感器優選由光電傳感器構成。在本實施方式中，在突出位置，針的錐 形部的基端部配置在節流孔的最小徑部。另一方面，在退避位置，針 的錐形部的前端部配置在節流孔的最小徑部。在這里，錐形部和節流孔優選預先以閥開度和流量之間的比例關系成立的方式設定各自的形 狀。
在本實施方式的針閥中能夠與轉子一體旋轉地設置有原點檢測板 和旋轉檢測板。該原點檢測板和旋轉檢測板典型的是同一直徑尺寸的 圓板狀，分隔地平行配置，且設置為能夠與轉子一體旋轉.
原點檢測板是在外周部的一部分形成有被檢測區域的圓板狀.具 體來說，只要使用不透明材質的圓板在其外周部的一部分上形成大致 扇形的切口即可。或者相反地，也可以使用透明材質的圓板在其外周 部的一部分上設置大致扇形的不透明區域。在任一種情況下，大致扇 形的被檢測區域都形成為與轉子和圓板同心圓狀。另外，也可以使不 透明材質從轉子或者與轉子一體旋轉的筒體向半徑方向外側簡單地伸 出，來形成被檢測區域。
旋轉檢測板是沿著外周部在周向上等間隔地形成有被檢測部的圓 板狀。具體來說，只要使用不透明材質的圓板沿著其外周部在周向上 等間隔地形成切口即可。或者相反地，也可以使用透明材質的圓板沿 著其外周部在周向上等間隔地設置不透明區域。旋轉檢測板上形成的
被檢測部可以形成為沿著半徑方向的大致矩形或大致扇形。
原點檢測板的被檢測區域能夠通過原點傳感器進行檢測。即，利 用原點傳感器來監視原點檢測板的旋轉。另一方面，旋轉檢測板的各 被檢測部能夠通過旋轉傳感器進行檢測。即，利用旋轉傳感器來監視 旋轉檢測板的旋轉。原點傳感器和旋轉傳感器優選由光電傳感器構成。 在這里，可以利用旋轉傳感器，針對步進馬達的每個步進角來檢測旋 轉檢測板的旋轉。另一方面，原點檢測板可以以步進馬達的步進角的 二倍至數倍的大小具有被檢測區域，
控制器除了與馬達電連接以外，還與突出點傳感器、退避點傳感 器、原點傳感器和旋轉傳感器電連接。另外，控制器對馬達輸出含有 驅動脈沖的控制信號，來控制馬達的正反方向的驅動，并且根據以原 點傳感器的檢測信號為基準的旋轉傳感器的檢測信號(具體來說是光 電傳感器的檢測脈沖數)，控制馬達的停止來調節閥開度。進而，控 制器根據突出點傳感器和退避點傳感器的各檢測信號，來檢測相對于 轉子的針的突出位置或退避位置。另外，控制器在馬達的驅動控制中 根據旋轉傳感器的檢測信號，監視轉子的旋轉異常即馬達的旋轉異常。
進而，控制器根據突出點傳感器和原點傳感器的檢測信號控制馬 達，從而能夠進行針的原點校準。更具體地說，控制器首先對馬達進 行控制直到針來到突出位置。該控制利用來自突出點傳感器的檢測信 號。在使針移動至突出位置后，控制器以使原點檢測板在既定的旋轉 停止位置停止的方式控制馬達。該控制利用原點傳感器所產生的原點 檢測板的被檢測區域的檢測信號。這時優選的是，控制器使馬達向一 個方向旋轉直到被檢測區域通過原點傳感器并超過既定量，然后使馬 達向反方向旋轉直到再次檢測到被檢測區域為止。由此能夠除去轉子 與針之間的螺紋部處的后沖。
另外優選的是，控制器在馬達的驅動控制中，通過原點傳感器針 對轉子每旋轉一周來檢測被檢測區域，來監視馬達的旋轉異常。由此， 雖然僅利用旋轉傳感器也可能存在因振動引起的誤動作，但是通過也 并用原點傳感器，能夠可靠地檢測轉子的旋轉異常。為了進行該可靠 的檢測，可以如上面說明的那樣，原點檢測板的被檢測區域預先設定 為大于馬達的步進角。
實施例
以下根據附圖詳細說明本發明的具體的實施例。
圖1和圖2是表示本發明的針閥的一個實施例的圖，圖1是縱剖 主視圖，圖2是左側視圖。另外，圖3是沿著圖1中的III-III線的 剖視圖，圖4是沿著圖1中的IV-IV線的剖視圖。進而，圖5是表示 本實施例的針閥的上部的右側視的縱剖視圖，省略了一部分進行表示。
本實施例的針閥具備在流入口 1和流出口 2開口且形成有流體流 路3的閥箱4、設置在流體流路3的中途的節流孔5、通過相對于節流 孔5進退來調節流體流路3的開度的針6、使針6進退以進行該開度調 節的馬達7、和控制馬達7的旋轉的控制器8.
閥箱4具有軸線沿著上下方向配置的圃筒狀的主體部9。在主體部 9上沿著軸線形成有階梯孔(10~15),該階梯孔僅向上方開口地形成。 階梯孔從上方依次縮徑形成為第一孔10、第二孔ll、第三孔l2、第四 孔13、第五孔14和第六孔15。第二孔11和第六孔15形成為螺紋孔。 在第四孔13的底面(笫四孔13與第五孔14之間的階梯部)上向閥箱 4的下部開口地形成有縱孔16。該縱孔16在第四孔13的右側外周部分隔開平行地形成。 縱孔16的下部開口通過旋入固定螺釘17而封閉.
在主體部9的上部一體形成有橫截面為正方形的很厚的凸緣18。 橫截面為正方形的凸緣18配置為其四角朝向前后和左右。凸緣18的 上表面四角被切口以形成為階梯部19,凸緣18的四角的各階梯部19 在俯視觀察時為大致三角形。
在主體部9的下部向左右方向外側延伸地分別一體形成有管部20、 21。左側管部20的孔22向左端面開口 ，其開口側的內表面形成為螺 紋孔23。另外，左側管部20的孔22從左端面一直延伸到第六孔15的 正下方，并與第六孔15連通。另一方面，右側管部21的孔24向右端 面開口，其開口側的內表面形成為螺紋孔25.另外，右側管部21的孔 24從右端面一直延伸到與縱孔16相交，并與縱孔16連通。左右的各 管部20、 21的螺紋孔23、 25成為與配管(省略圖示)的連接部。在 本實施例中，右側管部21成為流入口 1，左側管部20成為流出口 2。
從笫四孔13的下部直到第六孔15設置有閥座26。該閥座26為階 梯圓柱形狀，從閥箱4的上方嵌入第五孔14和第六孔15中地設置。 這時，閥座26以其下端部外周面旋入第六孔15中的方式固定在閥箱4 中。在閥座26的外周面上，在第五孔14的位置設置有O形環27。這 樣，閥座26的外周面與第五孔14的內周面之間被密封。
在閥座26上沿著其軸線在上下方向上貫通地形成有節流孔5。節 流孔5的形狀適當地進行設定，但是在本實施例中，上下方向中央部 形成為向半徑方向內側大致半圓形地鼓出的縱截面形狀.即，以具有 在隨著向下方而以設定形狀縮徑后隨著向下方而以設定形狀擴徑的部 分的方式，在閥座26上形成節流孔5。
從第一孔10直至第三孔12設置有插頭28,該插頭28為在上部具 有六角頭的階梯圓柱形狀，并設置為從閥箱4的上方嵌入第二孔11和 第三孔12中。這時，插頭28以其中央部外周面旋入第二孔11中的方 式固定在閥箱4中。在插頭28的外周面上，在第三孔12的位置設置 有0形環29。這樣，插頭28的外周面與第三孔12的內周面之間被密 封。
在插頭28上沿著其軸線在上下方向上形成有貫通孔30。在該貫通 孔30的上下方向中央部向半徑方向內側伸出地形成有縮徑部31。與該縮徑部31的下表面抵接地在貫通孔30中從下方嵌入針導向件3乙在 貫通孔30的下部進而旋入導向件止動件33，在該導向件止動件33和 縮徑部31之間夾入并固定針導向件32。在針導向件32和導向件止動 件33的中心部分別形成有貫通孔。
在針導向件32的外周面設置有O形環34。這樣，針導向件32的 外周面與插頭28的貫通孔30的內周面之間被密封.針導向件32在與 縮徑部31之間以及與導向件止動件33之間分別設置有X形環35、 35。 各X形環35是截面為大致X形狀的合成樹脂制的密封用環，利用這些 X形環35來將針導向件32與針6之間密封。
針6由上下細長的帶階梯的圓棒材料形成。更具體地說，針6具 有在圓棒的外周面形成有外螺紋的棒狀螺紋部36、設置在該棒狀螺紋 部36的前端部且具有平滑的外周面的圓棒部37、和設置在該圓棒部 37的前端部且隨著朝向前端側而前端漸細的錐形部38.錐形部38的 傾斜較緩地形成，在錐形部38的前端部形成有圓錐部39。
針6以基端部從閥箱4向上方突出的狀態，其前端部從上方插入 到閥箱4內。這時，圓棒部37插入針導向件32中，錐形部38插入節 流孔5中。另外，棒狀螺紋部36從插頭28的上部開口向上方伸出地 配置。針6相對于閥箱4能夠在既定范圍上下地進退，但是在任一部 位，圓棒部37都配置在針導向件32中。在針導向件32上，在上下兩 個部位設置有X形環，所以使得圓棒部37的外周面與針導向件32之 間的密封可靠.這樣，針6與閥箱4之間被密封，并且針6相對于閥 箱4能夠上下進退。
在閥箱4的上部設置有用于驅動針6的馬達7。該馬達7是步進馬 達，且為現有公知的結構。馬達7以關閉笫一孔10的上部開口的方式 設置在閥箱4的上部中央。這時，馬達7的安裝板40與閥箱4的上表 面重合，并由螺釘41固定。
馬達7是圓筒狀的轉子44相對于具有線圏42的定子43旋轉的構 成。轉子44在上下兩端部保持于軸承45、 45,并且相對于定子43旋 轉自如。圓筒狀的轉子44的中央孔46至少一部分是螺紋孔。在轉子 44的中央孔46中貫通地設置有針6。這時，針6的棒狀螺紋部36能 進退地旋入轉子44的螺紋孔中。
針6的上端部從馬達7向上方突出配置，在其上端部設置有旋轉限制部件47。如圖3所示，本實施例的旋轉限制部件47由大致本壘形 狀的板材構成，在其左右方向中央部向后方伸出地一體形成有指示片 48。該指示片48為長方形，其后端部形成為大致三角形。另外，在旋 轉限制部件47的后端邊的右側向后方伸出地一體形成有垂直板狀的被 檢測片49。進而在旋轉限制部件47的左右兩端部形成有大致半圓形的 切口 50、 50'
在針6的棒狀螺紋部36的上端部形成有縮徑螺紋部51。該縮徑螺 紋部51是圓棒的直徑方向兩端部被切口的形狀。另外，形狀與這樣的 縮徑螺紋部51的截面形狀對應的孔52形成在旋轉限制部件47上。因 此，通過在旋轉限制部件47的孔52中嵌入針6的縮徑螺紋部51,并 由螺母53從上方緊固，能夠將旋轉限制部件47以不能相對旋轉的方 式安裝在針6上。
在馬達7的上表面上通過螺釘55固定有底板54。該底板54水平 地保持在馬達7的上表面上。在底板54的左右兩端部相對于板面向垂 直上方伸出地固定有圓柱形的支柱56、 56。旋轉限制部件47以左右的 切口 50、 50與支柱56、 56的外周面嵌合的狀態配置.由此，旋轉限 制部件47不能通過支柱56旋轉，而僅能沿著支柱56上下運動。
通過這樣的構成，使得針6不會旋轉，而僅能相對于轉子44上下 運動。即，在驅動馬達7使得轉子44旋轉的情況下，針6被旋轉限制 部件47阻止與轉子44 一起轉動，所以針6不旋轉而僅進行上下運動。 根據轉子44的旋轉方向，能夠使針6向下方移動或者向上方移動。
在左右的支柱56、 56的上部水平地保持有連接器基板57。在底板 54的后部以橫架底板54和連接器基板57的方式垂直地設置有傳感器 基板58。傳感器基板58為大致矩形板狀，以板面前后配置的方式設置。 在傳感器基板58的寬度方向中央部向上下方向伸出地形成有矩形孔 59,在該矩形孔59中以能夠上下移動的方式貫穿有旋轉限制部件47 的指示片48。
在傳感器基板58的右側上下分隔地設置有上限傳感器(退避點傳 感器)60和下限傳感器(突出點傳感器)61。這些各傳感器60、 61由 透過型光斷續器構成，檢測在發光元件和受光元件之間是否夾有旋轉 限制部件47的被檢測片49。旋轉限制部件47的被檢測片49與針6 一 起上下運動，沿著該被檢測片49的上下方向的路徑設置有上限傳感器60和下限傳感器61。在各傳感器60、 61中，通過在與從發光元件向 受光元件的光路對應的位置上配置或不配置被檢測片49,來切換受光 元件有無從發光元件接受光。這樣，在各傳感器60、 61中能夠檢測被 檢測片49。
圖6和圖7是圖1的局部放大圖，圖6表示針6的下限位置，圖7 表示針6的上限位置.如圖6所示，在下限傳感器61檢測被檢測片49 的下限位置，針6的錐形部38的基端部幾乎沒有間隙地配置在節流孔 5的最小徑部，另一方面，如圖7所示，在上限傳感器60檢測被檢測 片49的上限位置，針6的錐形部38的前端部配置在節流孔5的最小 徑部。通過使用下限傳感器61和上限傳感器60，使得針6大概在下限 位置與上限位置之間上下運動。
在節流孔5中插入針6的錐形部38,根據針6的上下位置來確定 流體流路3的開度。優選以該開度(也是針6的上下方向移動量)與 流量之間的比例關系成立的方式，預先設定錐形部38和節流孔5的形 狀。
在轉子44的上端部以能夠與轉子44 一體旋轉的方式設置有原點 檢測板62和旋轉檢測板63。原點檢測板62和旋轉檢測板63由同一直 徑尺寸的不銹鋼板構成，并且上下分隔地同心平行設置。在本實施例 中，原點檢測板62配置在上側，旋轉檢測板63配置在下側。原點檢 測板62和旋轉檢測板63邊緣狀地固定在厚圓筒部件64的外周部。另 外，在該厚圓筒部件64的孔中嵌入階梯圃筒狀的裝配筒65,并由定位 螺釘66 —體化。
在裝配筒65的下部形成有擴徑部67。另一方面，轉子44的上端 部從底板54向上方突出地配置。因此，將裝配筒65的擴徑部67嵌入 轉子44的上端部，并能夠通過定位螺釘68 —體化，由此，原點檢測 板62和旋轉檢測板63能夠與轉子44 一體旋轉。針6貫通這樣設置的 裝配筒65，并在其上端部固定有旋轉限制部件47.
如圖3所示，在原點檢測板62上，在外周部的一部分上形成有被 檢測區域69。該被檢測區域69通過沿著周向的大致扇形的切口形成， 另一方面，如圖4所示，在旋轉檢測板63上，在外周部的整個區域沿 周向等間隔地形成有多個被檢測部70、 70、.,.。各被檢測部70為相同 的形狀和大小，在圖示例中通過大致扇形的切口形成。原點檢測板62和旋轉檢測板63通過在不銹鋼的圓板上沖切形成作為被檢測區域69 或4皮檢測部70的切口來構成。
為了檢測原點檢測板62的被檢測區域69和旋轉檢測板63的各被 檢測部70，在傳感器基板58的左右方向中央下部上下并列地設置有原 點傳感器71和旋轉傳感器72。這些各傳感器71、 72由透過型光斷續 器構成，安裝為各檢測板62、 63的外周部夾在發光元件和受光元件之 間的狀態。通過使各檢測板62、 63夾在各傳感器71、 72的發光元件 和受光元件之間，在與各傳感器71、 72對應的位置(與從發光元件向 受光元件的光路對應的位置)上配置或不配置切口(被檢測區域69或 被檢測部70)，來切換受光元件有無從發光元件接受光，由此能夠利用 原點傳感器71檢測被檢測區域69，并利用旋轉傳感器72檢測各被檢 測部70。
組裝在閥箱4的上部的上述構成由殼體73覆蓋，本實施例的殼體 73形成為向下方開口的中空盒狀。殼體73與閥箱4的凸緣18同樣， 橫截面形成為正方形并且其四角朝前后和左右配置。殼體73以下端部 保持在凸緣18的外周部的方式裝配在閥箱4的上部.另外，從殼體73 的上部將安裝螺釘74、 74旋入閥箱4的階梯部19中，從而將殼體73 固定在閥箱4上。
在殼體73的后方角部形成有沿著上下方向細長的大致矩形孔75。 由此能夠從殼體73的外部識別指示片48的前端部，指示片48隨著針 6的上下運動而沿著大致矩形孔75上下運動。因此，能夠根據指示片 48的上下位置來確認針閥的開度。在殼體73的外表面上，在沿著大致 矩形孔75的位置能夠粘貼顯示針閥的開度的密封件76。
馬達7、上限傳感器60、下限傳感器61、原點傳感器71和旋轉傳 感器72與控制器8連接。在本實施例中，各傳感器60、 61、 71、 72 經由傳感器基板58與連接器基板57電連接。另外，馬達7也與連接 器基板57電連接。另外，連接器基板57經由從閥箱4的正面側下部 導出的纜線77與控制器8電連接。這樣，在本實施例中，馬達7、上 限傳感器60、下限傳感器61、原點傳感器71和旋轉傳感器72先經由 連接器基板57與控制器8連接。
控制器8通過借助上限傳感器60和下限傳感器61檢測被檢測片 49，來檢測針6的上限位置和下限位置。此外，控制器8通過原點傳感器71檢測原點檢測板62的被檢測區域69的有無，并且通過旋轉傳 感器72檢測旋轉檢測板63的各被檢測部70。進而，控制器8具有對 馬達7的包含驅動脈沖的控制信號的生成電路，其生成的控制信號能 夠輸出到馬達7。這樣，馬達7在正轉或反轉時能夠任意地控制其旋轉 角。另外，通過改變驅動脈沖的間隔，來控制旋轉速度.
在以下的說明中，關于馬達7的旋轉方向，"正轉"是指使針6向 下方移動的情況下的轉子44的旋轉方向(圖3和圖4中的箭頭方向)， "反轉"是指使針6向上方移動的情況下的轉子44的旋轉方向。
現在假定被檢測片49配置在上限傳感器和下限傳感器之間，則控 制器8如下所述地進行針6的原點校準。即，控制器8首先使馬達7 正轉，從而使針6向下方移動直到下限傳感器61檢測被檢測片49的 下限位置。這樣，首先通過被檢測片49的上下方向移動來進行原點的 粗校準。接著，控制器8在由原點傳感器71監視原點檢測板62的同 時控制馬達7，使得原點檢測板62以及轉子44在既定的旋轉停止位置 停止。由此對針6的上下方向位置進行微調，使得最終的原點校準(原 點確定)成為高精度。
更具體地進行說明，在下限傳感器61檢測被檢測片49的狀態下， 如圖3所示，原點檢測板62的被檢測區域69以不與原點傳感器71對 應的狀態配置。在該狀態下，當使轉子44以及原點檢測板62正轉時， 被檢測區域69不久移動到原點傳感器71的位置，原點傳感器71檢測 被檢測區域69。可以以該地點作為原點，但是在本實施例中，使轉子 44正轉直到被檢測區域69通過原點傳感器71并超過既定量(例如4 個脈沖的量)。然后，控制器8使馬達7反轉，以原點傳感器71再次 檢測原點檢測板62的被檢測區域69的位置作為原點。這樣能夠除去 轉子44與針6之間的螺紋部處的后沖.因此，在從原點位置使轉子44 反轉并使針閥打開為所希望的程度時，能夠以準確的開度打開而不會 受到后沖的影響。
控制器8在馬達7的驅動控制中由旋轉傳感器72監視旋轉檢測板 63。由于旋轉傳感器72隨著轉子44以及旋轉檢測板63的旋轉定期地 檢測被檢測部70，所以其檢測脈沖作為檢測信號輸出到控制器8中。 即，如果控制器8驅動馬達7以使針6上下運動，則隨之從旋轉傳感 器72作為脈沖取得被檢測部70的檢測信號。因此，控制器8將來自旋轉傳感器72的檢測信號與對馬達7的控制信號進行比較，從而能夠 監視馬達7的旋轉異常。例如在向馬達7發送驅動脈沖時，在從旋轉 傳感器72未檢測到檢測脈沖的情況下，檢測為旋轉異常。
在本實施例中，作為馬達7使用步進角為7.S度的步進馬達。在 該情況下，馬達7在一個脈沖中轉子44旋轉7. 5度，48個脈沖轉子 44旋轉一周。與此對應，在旋轉檢測板63上沿著周向等間隔地形成 48個切口，從而形成被檢測部70、 70、…。因此，每使馬達7旋轉一 個脈沖的量，就從旋轉傳感器72得到一個脈沖。將對馬達7的驅動脈 沖與來自旋轉傳感器72的檢測脈沖一對一地進行比較，能夠監視馬達 7的旋轉。另外，在兩個脈沖相差既定數值(例如4個脈沖)以上的情 況下，控制器8發出錯誤信號。
控制器8進而通過原點傳感器71針對轉子44每旋轉一周對被檢 測區域69的檢測，來監視馬達7的旋轉異常。具體來說，在使馬達7 旋轉一周，而原點傳感器71 —次也沒有檢測到被檢測區域69的情況 下，控制器8發出錯誤信號，由此，雖然僅利用旋轉傳感器72也可能 存在因振動引起的誤動作，但是通過也并用原點傳感器71，能夠可靠 地檢測轉子44的旋轉異常。為了進行該可靠的檢測，原點檢測板62 的被檢測區域69可以預先設定為大于馬達7的步進角。在本實施例中， 以步進角3倍的大小形成被檢測區域69。
控制器8除了針閥的控制開始時之外，在旋轉傳感器72或原點傳 感器71檢測到錯誤的情況下，以使針6返回原點的方式進行控制。此 外，控制器8在上限傳感器60檢測到被檢測片49的情況下，也以使 針6返回原點的方式進行控制。
根據本實施例的針閥，針6上下運動而不旋轉。因此，針6與閥 箱4之間的密封可靠且耐用性也良好。此外，根據本實施例的針閥， 通過除了利用檢測上下方向位置的下限傳感器61，還利用檢測周向位 置的原點傳感器71，能夠進行高精度的原點校準。
本實施例的針閥例如在使油燃燒的形式的鍋爐中，用于調節向其 燃燒器供給的油的流量。根據本實施例的構成，在鍋爐的低燃燒和高 燃燒之間的燃燒轉移時，能夠根據對向燃燒器的供給空氣量進行調節 的送風機的變頻器頻率的變化，容易地進行油流量的調節。在該情況 下，鍋爐的控制板(省略圖示)和針閥的控制器8電連接地進行使用。本發明的針閥不限于上述實施例的構成，可以適當地進行變更。
在上述實施例中，在形成于旋轉限制部件47的切口 50、 50中嵌合支 柱56、 56，但是使旋轉限制部件47止轉的結構可以適當地進行變更。 例如可以使支柱56能滑動地貫穿在旋轉限制部件47上開設的孔中。
進而，在上述實施例中構成為旋轉傳感器72針對馬達7的每個步 進角檢測被檢測部70，但是對旋轉檢測板63的被檢測部70的形成不 需要一定與馬達7的步進角對應。
權利要求
1.一種針閥，其特征在于，包括步進馬達，具有圓筒狀的轉子；針，能進退地旋入上述轉子的中央孔中；旋轉限制部件，容許上述針相對于上述轉子沿著縱長方向移動，防止上述針與上述轉子一起轉動；突出點傳感器，通過上述針的縱長方向移動來檢測相對于上述轉子的上述針的設定長度的突出；原點檢測板，與上述轉子一體旋轉；原點傳感器，監視該原點檢測板的旋轉；和控制器，在驅動上述步進馬達直到上述突出點傳感器檢測到上述針的設定長度的突出后，利用上述原點傳感器監視上述原點檢測板的旋轉，并以使上述原點檢測板在既定的旋轉停止位置停止的方式控制上述步進馬達。
2. 根據權利要求1所述的針閥，其特征在于，上述針在棒狀螺 紋部的前端部經由圓棒部形成有前端漸細的錐形部，上述棒狀螺紋部能進退地旋入上述轉子的中央孔中，并且上述圓 棒部相對于閥箱能進退地密封針與閥箱之間，上述錐形部插入到上述閥箱內，上述旋轉限制部件固定在上述棒狀螺紋部的基端部，被防止與相 對于上述閥箱定位了的支柱一起轉動，但是能沿著上述支柱進退，上述突出點傳感器是檢測上述旋轉限制部件位于既定位置的光電 傳感器。
3. 根據權利要求2所述的針閥，其特征在于，上述原點檢測板 為在外周部的一部分形成有大致扇形的被檢測區域的圓板狀，上述原點傳感器是檢測上述被檢測區域的光電傳感器， 上述控制器在驅動上述步進馬達直到上述突出點傳感器檢測到上 述針的設定長度的突出后，使上述步進馬達向一個方向旋轉直到上述 被檢測區域通過上述原點傳感器并超過既定量，然后使上述步進馬達 向反方向旋轉直到再次檢測到上述被檢測區域為止，從而進行上述針 的原點校準。
4. 根據權利要求3所述的針閥，其特征在于，該針閥還具備與上述轉子一體旋轉的圓板狀的旋轉檢測板、和監視該旋轉檢測板的旋 轉的旋轉傳感器，上述控制器在上述步進馬達的驅動控制中，根據上述旋轉傳感器 的檢測信號監視上述步進馬達的旋轉異常。
5. 根據權利要求4所述的針閥，其特征在于，上述控制器在上 述步進馬達的驅動控制中，通過上述原點傳感器針對上述轉子每旋轉 一周來檢測上述被檢測區域，監視上述步進馬達的旋轉異常。
6. 根據權利要求5所述的針閥，其特征在于， 上述旋轉檢測板能夠利用上述旋轉傳感器，針對上述步進馬達的每個步進角檢測旋轉，上述原點檢測板以上述步進馬達的步進角的二倍至數倍的大小具 有上述被檢測區域。
7. 根據權利要求2~6中的任一項所述的針閥，其特征在于， 在配置于上述閥箱內的節流孔中能進退地插入上述針的錐形部以調節流量，上述錐形部和上述節流孔的形狀設定為，使得閥開度與流量之間 的比例關系成立。
8. 根據權利要求1~7中的任一項所述的針閥，其特征在于，該 針閥還具備檢測相對于上述轉子的上述針的拉入界限的退避點傳感 器。
全文摘要
本發明提供一種閥箱與針之間的密封可靠，并且也能夠高精度且容易地進行針的原點校準的針閥。針(6)能進退地旋入步進馬達(7)的圓筒狀轉子(44)中，利用旋轉限制部件(47)來防止針(6)與轉子(44)一起轉動。因此，當驅動馬達(7)以使轉子(44)旋轉時，針(6)上下運動而不旋轉。針(6)的下限位置和上限位置通過下限傳感器(61)和上限傳感器(60)檢測設置在旋轉限制部件(47)上的被檢測片(49)來進行把握。針(6)的原點校準這樣進行在驅動馬達(7)直到下限傳感器(61)檢測到被檢測片(49)后，原點傳感器(71)監視原點檢測板(62)，并以使原點檢測板(62)在既定的旋轉停止位置停止的方式控制馬達(7)。
文檔編號F16K31/04GK101517292SQ20078003601
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月11日 優先權日2006年9月27日
發明者武田和久, 渡邊茂廣, 藤田敬一 申請人:三浦工業株式會社