ボールバルブのゼロ点位置決定方法及び流路開閉弁
【課題】ボールバルブのゼロ点位置を高精度に設定することができるボールバルブのゼロ点位置決定方法及び流路開閉弁を提供する。
【解決手段】流路開閉弁は、ガス通路４２が貫通形成されたボールバルブ１４と、ボディ本体１２と、ボールバルブ１４を連通室内で回動させるシャフト軸４６と、ボールバルブ１４に変位自在に摺接するバルブ押さえ１６と、ボールバルブ１４が着座するバルブシート１８と、バルブ押さえ１６をボールバルブ１４側に押圧するウェーブワッシャ３２とを備え、ボールバルブ１４には、ガス通路４２の軸線Ｊ２に対して既知の角度で交差する軸線Ｊ１からなる位置決め部としての小孔４７が設けられ、該小孔４７は、ガス通路４２が全閉される位置にボールバルブ１４が設定された状態で、ガス流入口２２及びガス流出口２４の少なくとも一方に臨む位置にある。
【解決手段】流路開閉弁は、ガス通路４２が貫通形成されたボールバルブ１４と、ボディ本体１２と、ボールバルブ１４を連通室内で回動させるシャフト軸４６と、ボールバルブ１４に変位自在に摺接するバルブ押さえ１６と、ボールバルブ１４が着座するバルブシート１８と、バルブ押さえ１６をボールバルブ１４側に押圧するウェーブワッシャ３２とを備え、ボールバルブ１４には、ガス通路４２の軸線Ｊ２に対して既知の角度で交差する軸線Ｊ１からなる位置決め部としての小孔４７が設けられ、該小孔４７は、ガス通路４２が全閉される位置にボールバルブ１４が設定された状態で、ガス流入口２２及びガス流出口２４の少なくとも一方に臨む位置にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路を開閉することにより該流体の流通状態を切り換える流路開閉弁及び該流路開閉弁に適用されるボールバルブのゼロ点位置決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を切り換えることによって前記流体の流通状態を制御する流路開閉弁が知られている。
【０００３】
流路開閉弁としては、例えば、ボディ本体の内部に流体が流通する流体通路が形成されたボールバルブを用い、該ボールバルブを回動制御することで開弁及び閉弁することができる弁機構がある。例えば、特許文献１には、ボールバルブの操作部として電気式のアクチュエータを用い、電気制御によってボールバルブの開度を自動的に設定し、微量の弁開状態に設定する流路開閉弁として、ボールバルブの流体通路の両口縁部に切欠き溝を設け、該切欠き溝の範囲内でボールバルブを回動制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、ボールバルブの操作部として電気式アクチュエータを用い、電気制御によって弁開度をリニアリティをもって自動的に設定しようとする場合には、ボールバルブの回動動作の基準となるゼロ点位置の設定精度が重要となる。
【０００６】
ところが、特許文献１記載の構成では、ボールバルブに形成された前記切欠き溝の範囲内で各種の精度誤差を吸収しようとしても、ボールバルブのゼロ点位置の設定精度が悪い場合には、該切欠き溝の範囲内でボールバルブを作動させることができず、所望の流量が確保できなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、ボールバルブのゼロ点位置を高精度に設定することができるボールバルブのゼロ点位置決定方法及び流路開閉弁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】
【０００８】
本発明に係るボールバルブのゼロ点位置決定方法は、流体通路が貫通形成されたボールバルブと、前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、を備える流路開閉弁におけるボールバルブのゼロ点位置決定方法であって、前記流体通路の軸線に対して交差する軸線を持つ位置決め部を前記ボールバルブに設け、該位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程と、前記シャフト軸を前記ボディ本体と前記アクチュエータとに組み付ける工程と、前記流体流入口に挿入したときに、該流体流入口と同一方向であって且つ前記ボールバルブに対向する先端部を有する位置決め治具を、前記流体流入口に挿入する工程と、前記流体流入口に挿入した前記位置決め治具の前記先端部を、前記位置決め部に対応させた後、前記シャフト軸の回転位置を固定する工程と、前記位置決め治具を前記流体流入口から抜去する工程と、前記計測した前記交差角度に基づくずれ角度分だけ前記シャフト軸を回転させる工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
このような方法では、ボールバルブに設けられる位置決め部に対して位置決め治具を対応させ、この状態でシャフト軸の回転位置を固定した後、予め計測された流体通路と位置決め部の交差角度に基づくずれ角度分だけシャフト軸を回転させることで、ボールバルブのゼロ点位置を、その流体通路が流体流入口に対して直交する方向の全閉位置に決定する。この際、前記ずれ角度分のシャフト軸の回転量は、９０°よりも小さい極微小な角度でよいため、この回転量を検出するセンサによるバラツキが抑えられ、ボールバルブのゼロ点位置を高精度に設定することができる。
【００１０】
前記ボールバルブの前記位置決め部は、凹部又は孔部である一方、前記位置決め治具の前記先端部は、前記凹部又は孔部に嵌合可能な凸部であり、前記シャフト軸の回転位置を固定する工程では、前記凸部を前記凹部又は前記孔部に嵌合することにより、前記ボールバルブと前記位置決め治具とを位置決め固定した状態で、前記シャフト軸の回転位置を固定するようにしてもよい。そうすると、シャフト軸の回転位置を固定する際に、ボールバルブが回転ずれを生じることが防止されるため、ゼロ点位置を一層高精度に設定することができる。
【００１１】
この場合、前記ボールバルブの前記位置決め部は、前記流体通路に開口する孔部であると共に、前記ボールバルブには、さらに前記流体通路に開口する補助連通路が設けられており、前記位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程には、既知の係合角度からなる第１治具及び第２治具を用い、前記第２治具を前記流体通路に挿入し、前記第１治具を前記孔部に挿入すると共に前記第２治具に係合させ、さらに、前記補助連通路を介して前記第２治具にエンコーダを設置する工程と、前記第１治具と前記第２治具とが係合した状態で、前記エンコーダを初期位置に設定する工程と、前記エンコーダにより、前記第２治具と前記流体通路との間のずれ角度を計測する工程と、前記ずれ角度に基づき、前記孔部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程とが含まれてもよい。
【００１２】
本発明に係る流路開閉弁は、流体通路が貫通形成されたボールバルブと、前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、前記ボールバルブの前記流体流入口側に設けられ、前記ボールバルブに変位自在に摺接すると共に、前記流体流入口と前記流体通路の間を連通する第１連通路が形成されたバルブ押さえと、前記ボールバルブの前記流体流出口側に設けられ、前記ボールバルブが着座すると共に、前記流体流出口と前記流体通路の間を連通する第２連通路が形成されたバルブシートと、前記バルブ押さえを前記ボールバルブ側に押圧することで、前記ボールバルブを前記バルブシート側に押圧する弾性部材とを備え、前記ボールバルブには、前記流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線からなる位置決め部が設けられ、前記位置決め部は、前記流体通路が全閉される位置に前記ボールバルブが設定された状態で、前記流体流入口及び前記流体流出口の少なくとも一方に臨む位置にあることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、ボールバルブに流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線を持つ位置決め部として設け、流体流路が全閉される位置にボールバルブが設定された状態で、該位置決め部が流体流入口又は流体流出口に臨む位置とあることにより、ボールバルブのボディ本体への組み付け時、ボールバルブを全閉位置に設定した状態で流体流入口又は流体流出口を介して位置決め部を位置決め規定するだけで、流体流入口又は流体流出口と流体通路とを前記既知の角度に基づくずれ角度分だけずれた角度位置に容易に設定することができる。従って、その後、前記ずれ角度分だけボールバルブを回転させるだけで、流体通路を流体流入口や流体流出口に対して直交した方向に設定することができ、その位置をゼロ点位置として容易に且つ高精度に決定することができる。この場合、前記位置決め部は、凹部又は孔部であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボールバルブに流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線を持つ位置決め部として設けたことにより、ボールバルブのゼロ点位置を容易に且つ高精度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流路開閉弁の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るボールバルブのゼロ点位置決定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａは、ボディ本体にシャフト軸とバルブ押さえとウェーブワッシャとを組み付けた状態での平面断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す状態からボールバルブと位置決め治具を設置した状態での平面断面図であり、図３Ｃは、図３Ｂに示す状態からバルブシートを設置し、ボールバルブをずれ角度分回転させた状態での平面断面図である。
【図４】図４Ａは、第１治具と第２治具とを係合した状態での側面断面図であり、図４Ｂは、小孔とガス通路との交差角度を計測する際の第１治具と第２治具との関係を示す模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るボールバルブのゼロ点位置決定方法について、この決定方法を適用する流路開閉弁との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
ボールバルブのゼロ点位置決定方法の詳細な説明に先立ち、先ず、図１を参照して、本実施の形態に係る流路開閉弁１０の構成を説明する。ここでは、流路開閉弁１０として、自動車等の内燃機関から排出された排気ガスを該内燃機関に対して再循環させるためのＥＧＲ用切換バルブ（排気循環弁機構）として用いられるものを例示して説明する。
【００１８】
図１に示すように、流路開閉弁１０は、ボディ本体１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるボールバルブ１４と、前記ボールバルブ１４の外周面に当接するバルブ押さえ（可動シート）１６及びバルブシート（固定シート）１８と、前記ボディ本体１２の上部に設けられ、前記ボールバルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを含む。
【００１９】
ボディ本体１２の下側には、例えば、排気ガス（流体）の供給される流入通路となるガス流入口（流体流入口）２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させる流出通路となるガス流出口（流体流出口）２４が設けられている。なお、ボディ本体１２において、ガス流入口２２とガス流出口２４とは略同軸上に設けられる。また、ボディ本体１２は、ガス流入口２２とガス流出口２４との間に連通室２６を有し、この連通室２６の内部に略球状のボールバルブ１４が回動自在に配設されている。
【００２０】
連通室２６とガス流入口２２との間には、バルブ押さえ１６が設けられ、前記バルブ押さえ１６は、小径部２８と、該小径部２８と一体的且つ同軸な大径部３０とからなる。そして、小径部２８が、ボディ本体１２において、ガス流入口２２に臨み大径部３０が前記ボールバルブ１４に臨むように配設される。また、大径部３０には、ボディ本体１２との間にウェーブワッシャ（弾性部材）３２が設けられ、前記ウェーブワッシャ３２の弾発力によってバルブ押さえ１６は常にボールバルブ１４側へと付勢され、前記大径部３０によって前記ボールバルブ１４がシートされている。
【００２１】
バルブ押さえ１６には、中心部にガス流入口２２と連通する第１連通路（連通孔）３４が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通すると共に、該バルブ押さえ１６の一端面には、ボールバルブ１４の当接するシート面３６が形成される。
【００２２】
一方、連通室２６とガス流出口２４との間には、リング状のバルブシート１８が設けられ、前記バルブシート１８は、ガス流出口２４と連通室２６との間に形成された環状の装着溝に装着されている。
【００２３】
バルブシート１８は、装着溝に対して回転自在に設けられ、その一端面が連通室２６に臨んでボールバルブ１４の外周面に当接し、他側面がガス流出口２４に臨むように配設されている。なお、バルブシート１８は、連通室２６を中心としてバルブ押さえ１６と同軸上に設けられる。
【００２４】
このバルブシート１８には、中心部にガス流出口２４と連通する第２連通路（連通孔）３８が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。また、バルブシート１８の一端面は、ボールバルブ１４の当接するシート面４０が形成される。
【００２５】
ボールバルブ１４は、中心軸に直交するように一方の曲面と他方の曲面が取り除かれ、該中心軸に沿って一方の面から他方の面へと貫通するガス通路（流体通路）４２の形成された球体である。そして、ガス通路４２に直交する頂部には、平面長方形状の凹部４４が形成され、後述するシャフト軸４６の端部が挿入される。
【００２６】
さらに、ボールバルブ１４のガス通路４２及びシャフト軸４６に直交した側部には、ガス通路４２に開口する小孔（孔部）４７が形成され、ガス通路４２に直交する底部には、ガス通路に開口する補助連通路４９が形成されている。これら小孔４７及び補助連通路４９は、後述するゼロ点位置決定方法において利用されるものである。
【００２７】
ガス通路４２は、ボールバルブ１４の弁開状態（図１参照）において、ガス流入口２２に臨む第１開口部４８と、ガス流出口２４に臨む第２開口部５０とを有し、前記第１開口部４８から第２開口部５０へと直線状に形成される。このガス通路４２の延在方向は、ボールバルブ１４に連結されるシャフト軸４６の軸線と直交するように設定され、前記第１及び第２開口部４８、５０は、ガス通路４２を通じて流通させる排気ガスの必要流量に基づいて同一直径（通路断面積）で形成される。
【００２８】
駆動力伝達機構２０は、ボールバルブ１４の頂部に連結されるシャフト軸４６と、前記シャフト軸４６の上端部に連結される回転ヨーク５６と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク５６を介して前記シャフト軸４６を回転駆動させる駆動源５８とを含む。
【００２９】
シャフト軸４６は、ボディ本体１２の内部に設けられた一組の軸受６０ａ、６０ｂによって回転自在に支持され、その下端部が断面長方形状に形成され連通室２６内においてボールバルブ１４の凹部４４に挿入される。また、シャフト軸４６の上端部は、回転ヨーク５６の略中央部に挿通されてナット６２を締め付けることによって固定されている。
【００３０】
駆動源５８は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力が回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６へと伝達されることにより、前記シャフト軸４６に連結されたボールバルブ１４が所定方向に回動動作する。
【００３１】
流路開閉弁１０は、以上のように構成されることにより、第１及び第２連通路３４、３８がいずれもボールバルブ１４によって閉塞された弁閉状態（図１に示す位置からボールバルブ１４が９０°回転した状態）においては、排気ガスがガス流入口２２へと供給されているが、バルブ押さえ１６のシート面３６にボールバルブ１４が当接しているため、該バルブ押さえ１６を通じて前記排気ガスの連通室２６内への流通が遮断されることになる。
【００３２】
一方、弁閉状態から弁開状態にするためには、先ず、駆動源５８が付勢されることによって回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６に回転駆動力が伝達され、ガス通路４２の第１及び第２開口部４８、５０がそれぞれガス流入口２２及びガス流出口２４に接近するようにボールバルブ１４が回転する。そして、図１に示されるように、ボールバルブ１４の回動作用下にガス通路４２がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となることにより、前記ガス通路４２を通じてガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態となる。これにより、ガス流入口２２に供給されている排気ガスが、ボールバルブ１４のガス通路４２を通じてガス流出口２４側へと流通して図示しない内燃機関へと導入される。
【００３３】
次に、以上のように構成される流路開閉弁１０におけるボールバルブ１４のゼロ点位置決定方法について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
このゼロ点位置決定方法は、当該流路開閉弁１０の組み立て時において、駆動力伝達機構２０（駆動源５８）によるボールバルブ１４の回動動作の基準位置（ゼロ点位置）を精度よく決定する方法であり、これにより、駆動源５８を電気制御で付勢してシャフト軸４６を所定角度回転駆動する際に、ボールバルブ１４の弁開度をリニアリティを持ってより正確に制御することが可能となる。
【００３５】
先ず、図２のステップＳ１１〜Ｓ１６を、当該ゼロ点位置決定方法のステップＳ１として実行し、ボールバルブ１４に形成された小孔４７とガス通路４２との成す角度である交差角度θ１（図３Ｂ参照）を計測する。この交差角度θ１は、図３Ｂに示すように、小孔４７の軸線Ｊ１と、ガス通路４２の軸線Ｊ２とが交差する角度であって、設計時には直角（９０°）を目標としているが、製造誤差等によって多少ずれる可能性があるため、当該ステップＳ１で計測する。勿論、交差角度θ１が既に確定している場合には、当該ステップＳ１は省略することができる。なお、ステップＳ１、つまりステップＳ１１〜Ｓ１６に示す交差角度θ１の計測方法の具体例については後述する。
【００３６】
次に、図３Ａに示すように、ガス流入口２２、ガス流出口２４及び連通室２６が形成されたボディ本体１２に対し、シャフト軸４６と駆動力伝達機構２０を組み付け（ステップＳ２）、さらに、バルブ押さえ１６及びウェーブワッシャ３２をボディ本体１２に組み付ける（ステップＳ３）。
【００３７】
ステップＳ４では、図３Ａに示すように、ガス流入口２２に対して位置決め治具７０を挿入する。位置決め治具７０は、台座７０ａの先端面に凸部（先端部）７０ｂを突出形成した段付き円柱形状の部材である。台座７０ａの外径は、ガス流入口２２及び第１連通路３４の内径よりも僅かに小径であり、凸部７０ｂの外径は、小孔４７の内径と略同一又は僅かに小径であり、凸部７０ｂの長さは小孔４７よりも短い。従って、位置決め治具７０は、ガス流入口２２に対して略ガタツキなく嵌挿され、この際、当該位置決め治具７０の軸線Ｊ３がガス流入口２２の軸線と同軸上になる。
【００３８】
ステップＳ５では、図３Ｂに示すように、ボールバルブ１４を連通室２６内に挿入し、その凹部４４にシャフト軸４６の先端を嵌合させた後、シャフト軸４６（ボールバルブ１４）を回転させながら、位置決め治具７０の先端部である凸部７０ｂをボールバルブ１４の小孔４７に嵌合させる。
【００３９】
ステップＳ６では、凸部７０ｂを小孔４７に嵌合させた状態で（図３Ｂ参照）、シャフト軸４６の回転位置を固定する。そうすると、図３Ｂに示すように、小孔４７の軸線Ｊ１（位置決め治具７０やガス流路口２２の軸線Ｊ３）と、ガス通路４２の軸線Ｊ２とが交差角度θ１で配置され、該交差角度θ１は、軸線Ｊ１（Ｊ３）と直交する軸線Ｊ０から角度θ２だけずれた角度位置となる。この際、シャフト軸４６が嵌合する凹部４４の長辺方向とガス通路４２とが成す角度は、９０°に設定されているため、凹部４４も軸線Ｊ０、Ｊ１に対し、角度θ２だけずれた角度位置に設定される。
【００４０】
次いで、バルブシート１８をボディ本体１２に組み付けた後（ステップＳ７）、位置決め治具７０をガス流入口２２から抜去する（ステップＳ８）。この際、シャフト軸４６の回転位置が上記ステップＳ６で固定されているため、バルブシート１８の組み付け時や位置決め治具７０の抜去時に、ボールバルブ１４が回転することが防止されている。
【００４１】
そこで、ステップＳ９では、ガス通路４２の軸線Ｊ２を前記のずれ角度θ２だけ戻し、該軸線Ｊ２を軸線Ｊ０に一致させてボールバルブ１４をゼロ点位置にすべく、シャフト軸４６に対して予め取り付けておいたエンコーダ（図示せず）での回転角度検出下に、ステップＳ１で計測しておいた交差角度θ１に基づき、該交差角度θ１の直角からのずれ角度θ２分だけ、つまり（９０−θ１）°だけシャフト軸４６を回転させ、この位置をボールバルブ１４のゼロ点位置として決定する（図３Ｃ参照）。すなわち、ボールバルブ１４は、ガス通路４２の軸線Ｊ２が、ガス流入口２２の軸線Ｊ３に対して直交する方向、つまりガス通路４２がガス流入口２２に対して直交する方向に正確に設定され、この位置（全閉位置）をゼロ点位置として決定することができ、このゼロ点位置から９０°回転させた位置が全開位置となる。
【００４２】
次に、上記ステップＳ１での交差角度θ１の計測方法の具体例について、図２のフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１６を参照しながら説明する。このステップＳ１１〜Ｓ１６は、小孔４７とガス通路４２の交差角度を計測する工程（つまり、上記のゼロ点位置決定方法のステップＳ１）の手順の一例を示すものである。
【００４３】
先ず、図２のステップＳ１１において、段付き円柱形状からなる細径の第１治具８０と、第１治具８０の小径な先端８０ａが嵌合可能な孔部８２ａを一側部に設けた円柱形状からなる大径の第２治具８２とを準備する（図４Ａ参照）。第１治具８０の先端８０ａは、小孔４７の内径に略一致又は僅かに小さい程度の外径であり、第２治具８２は、ガス通路４２の内径よりもある程度小さい外径からなる（図４Ｂ参照）。すなわち、第１治具８０の先端８０ａと小孔４７とのクリアランスは極めて小さく設定される。
【００４４】
そして、図４Ａに示すように、第１治具８０の先端８０ａを第２治具８２の孔部８２ａに嵌合させ、この状態での第１治具８０と第２治具８２の係合角度θ３、すなわち、第１治具８０の軸線と第２治具の軸線とが交差する角度θ３を計測する。
【００４５】
ステップＳ１２では、ボールバルブ１４のガス通路４２及び小孔４７に対し、それぞれ第２治具８２及び第１治具８０を挿入し、ガス通路４２に挿入した第２治具８２の孔部８２ａに、小孔４７を挿通した第１治具８０の先端８０ａを係合させる（図４Ｂ参照）。
【００４６】
ステップＳ１３では、ボールバルブ１４の補助連通路４９を介してエンコーダ８４を第２治具８２に設置する（図４Ｂ参照）。つまり、第２治具８２のガス通路４２内でのガタツキをエンコーダ８４で検出可能な状態とし、エンコーダ８４を初期位置に設定する（ステップＳ１４）。
【００４７】
ステップＳ１５では、エンコーダ８４を正逆方向に回転させることで第２治具８２をガス通路４２内で回動させ（図４Ｂ参照）、該エンコーダ８４により第２治具８２とガス通路４２との間のずれ角度を計測し、その結果に基づき小孔４７とガス通路４２の交差角度θ１を算出する。
【００４８】
すなわち、エンコーダ８４が前記初期位置に設定された状態でのガス通路４２内での第２治具８２の位置（図４Ｂの実線で示す第２治具８２）を基準として、該第２治具８２を正方向（図４Ｂの反時計方向）に回動させてガス通路４２の開口端縁に当接させた状態（図４Ｂ中に太破線で示す第２治具８２）でのずれ角度αと、第２治具８２を逆方向（図４Ｂの時計方向）に回動させてガス通路４２の開口端縁に当接させた状態（図４Ｂ中に細破線で示す第２治具８２）でのずれ角度βとを計測する。
【００４９】
続いて、ずれ角度αとずれ角度βとの差を算出し、それを半分にした値｛（α−β）／２｝が、第２治具８２とガス通路４２とのずれ角度であることから、｛θ３−（α−β）／２｝が第１治具８０の軸線方向（長辺方向）、つまり小孔４７の軸線Ｊ１と、ガス通路４２の軸線Ｊ２とが成す角度である交差角度θ１として求めることができる（ステップＳ１６）。
【００５０】
以上のように、本実施の形態に係る流路開閉弁１０によれば、ボールバルブ１４にガス通路４２の軸線Ｊ２に対して交差角度θ１で交差する軸線Ｊ１を持つ小孔４７を位置決め部として設け、ガス通路４２が全閉される位置にボールバルブ１４が設定された状態（図１、図３Ｂ及び図３Ｃ参照）で、該小孔４７がガス流入口２２に臨む位置となるように構成されている。これにより、ボールバルブ１４のボディ本体１２への組み付け時、ボールバルブ１４を全閉位置に設定した状態でガス流入口２２を介して位置決め治具７０を小孔４７に嵌合させるだけで、ガス流入口２２とガス通路４２とを前記交差角度θ１によるずれ角度θ２分だけずれた角度位置に容易に設定することができる。従って、その後、ガス通路４２と小孔４７との交差角度θ１の、直角からのずれ角度θ２分だけシャフト軸４６を回転させるだけで（図３Ｃ参照）、ガス通路４２をガス流入口２２に対して直交した方向に設定することができ、その位置をゼロ点位置として決定することができる。すなわち、流路開閉弁１０では、予め計測しておいた既知の角度である交差角度θ１でガス通路４２と交差する小孔４７を有することにより、該小孔４７を利用してボールバルブ１４のゼロ点位置を容易に決定することができる。
【００５１】
このようにガス流入口２２に対するガス通路４２の方向を決める位置決め部として機能する小孔４７は、ガス通路４２に開口する孔部以外であっても勿論適用可能である。例えば、該位置決め部としては、ガス通路４２に開口しない凹部や、刻印等のマークとしてもよく、さらには、該位置決め部（小孔４７等）がガス流出口２４に臨む位置にあっても同様な作用を得ることができる。なお、該位置決め部を、孔部である小孔４７や凹部で構成すると、ガス流入口２２から前記の位置決め治具７０を挿入し、この位置決め治具７０と位置決め部とを容易に係合して固定することができる。そうすると、シャフト軸４６の回転位置を固定する際（ステップＳ６）、ボールバルブ１４の回転ずれが防止されるため、位置決め固定に係る工程を一層簡便且つ正確なものとすることができる。該位置決め部を、刻印等のマークとした場合には、例えばガス流入口２２から該マークを撮影し、その画像を処理することで、ガス通路４２と位置決め部とを位置決めすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態に係るボールバルブ１４のゼロ点位置決定方法によれば、ボールバルブ１４に設けられる位置決め部である小孔４７に対して位置決め治具７０を対応（係合）させ、この状態でシャフト軸４６の回転位置を固定した後、予め計測されたガス通路４２と小孔４７の交差角度θ１の、直角からのずれ角度θ２分だけシャフト軸４６を回転させることで、ボールバルブ１４のゼロ点位置を、そのガス通路４２がガス流入口２２に対して直交する方向の全閉位置に決定する。
【００５３】
この際、ずれ角度θ２を除去するための上記ステップＳ９でのシャフト軸４６の回転量は、上記のように、例えば、シャフト軸４６に設けられた図示しないセンサ（エンコーダ）によって検出すればよいが、一般に、この種のセンサは、その検出角度が増加するに従って出力のバラツキが大きくなる傾向にある。そこで、当該ゼロ点位置決定方法では、小孔４７のガス通路４２に対する製造誤差等に起因するずれ角度θ２分だけをセンサによって検出すればよく、その検出角度は、図３Ｂ等から諒解されるように、例えば±５°以内程度の極めて小角度範囲に収めることができるため、ボールバルブ１４のゼロ点位置を極めて高精度に設定することができる。
【００５４】
すなわち、仮に、ボールバルブ１４を全開位置に設定した状態をガス流入口２２及びガス通路４２を挿通する治具等で規定し、その状態でエンコーダを初期位置にリセットし、この状態から全閉位置までボールバルブ１４を回転させた際のエンコーダの検出角度が９０°となった位置を全閉位置、つまりゼロ点位置として決定する方法等も考えられるが、この方法では、センサ出力のばらつきが大きくなる角度範囲を用いてゼロ点位置を決定するため、ゼロ点位置（全閉位置）を精度よく規定することができない可能性がある。これに対して、本実施の形態に係るゼロ点位置決定方法では、位置決め部である小孔４７を利用してボールバルブ１４を全閉位置に設定した状態から前記ずれ角度θ２分だけ回転させた位置をゼロ点位置として決定することができるため、センサをその出力のばらつきが僅かな小角度範囲で使用でき、ゼロ点位置を極めて高精度に設定することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５６】
例えば、小孔４７とガス通路４２との交差角度θ１が、予め精度よく直角に形成されている場合等、該交差角度θ１が既知の角度である場合には、当然、上記ステップＳ１（ステップＳ１１〜Ｓ１６）は省略することもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…流路開閉弁 １２…ボディ本体
１４…ボールバルブ １６…バルブ押さえ
１８…バルブシート ２０…駆動力伝達機構
２２…ガス流入口 ２４…ガス流出口
４２…ガス通路 ４６…シャフト軸
４７…小孔 ４９…補助連通路
７０…位置決め治具 ７０ａ…台座
７０ｂ…凸部 ８０…第１治具
８２…第２治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路を開閉することにより該流体の流通状態を切り換える流路開閉弁及び該流路開閉弁に適用されるボールバルブのゼロ点位置決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を切り換えることによって前記流体の流通状態を制御する流路開閉弁が知られている。
【０００３】
流路開閉弁としては、例えば、ボディ本体の内部に流体が流通する流体通路が形成されたボールバルブを用い、該ボールバルブを回動制御することで開弁及び閉弁することができる弁機構がある。例えば、特許文献１には、ボールバルブの操作部として電気式のアクチュエータを用い、電気制御によってボールバルブの開度を自動的に設定し、微量の弁開状態に設定する流路開閉弁として、ボールバルブの流体通路の両口縁部に切欠き溝を設け、該切欠き溝の範囲内でボールバルブを回動制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、ボールバルブの操作部として電気式アクチュエータを用い、電気制御によって弁開度をリニアリティをもって自動的に設定しようとする場合には、ボールバルブの回動動作の基準となるゼロ点位置の設定精度が重要となる。
【０００６】
ところが、特許文献１記載の構成では、ボールバルブに形成された前記切欠き溝の範囲内で各種の精度誤差を吸収しようとしても、ボールバルブのゼロ点位置の設定精度が悪い場合には、該切欠き溝の範囲内でボールバルブを作動させることができず、所望の流量が確保できなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、ボールバルブのゼロ点位置を高精度に設定することができるボールバルブのゼロ点位置決定方法及び流路開閉弁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】
【０００８】
本発明に係るボールバルブのゼロ点位置決定方法は、流体通路が貫通形成されたボールバルブと、前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、を備える流路開閉弁におけるボールバルブのゼロ点位置決定方法であって、前記流体通路の軸線に対して交差する軸線を持つ位置決め部を前記ボールバルブに設け、該位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程と、前記シャフト軸を前記ボディ本体と前記アクチュエータとに組み付ける工程と、前記流体流入口に挿入したときに、該流体流入口と同一方向であって且つ前記ボールバルブに対向する先端部を有する位置決め治具を、前記流体流入口に挿入する工程と、前記流体流入口に挿入した前記位置決め治具の前記先端部を、前記位置決め部に対応させた後、前記シャフト軸の回転位置を固定する工程と、前記位置決め治具を前記流体流入口から抜去する工程と、前記計測した前記交差角度に基づくずれ角度分だけ前記シャフト軸を回転させる工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
このような方法では、ボールバルブに設けられる位置決め部に対して位置決め治具を対応させ、この状態でシャフト軸の回転位置を固定した後、予め計測された流体通路と位置決め部の交差角度に基づくずれ角度分だけシャフト軸を回転させることで、ボールバルブのゼロ点位置を、その流体通路が流体流入口に対して直交する方向の全閉位置に決定する。この際、前記ずれ角度分のシャフト軸の回転量は、９０°よりも小さい極微小な角度でよいため、この回転量を検出するセンサによるバラツキが抑えられ、ボールバルブのゼロ点位置を高精度に設定することができる。
【００１０】
前記ボールバルブの前記位置決め部は、凹部又は孔部である一方、前記位置決め治具の前記先端部は、前記凹部又は孔部に嵌合可能な凸部であり、前記シャフト軸の回転位置を固定する工程では、前記凸部を前記凹部又は前記孔部に嵌合することにより、前記ボールバルブと前記位置決め治具とを位置決め固定した状態で、前記シャフト軸の回転位置を固定するようにしてもよい。そうすると、シャフト軸の回転位置を固定する際に、ボールバルブが回転ずれを生じることが防止されるため、ゼロ点位置を一層高精度に設定することができる。
【００１１】
この場合、前記ボールバルブの前記位置決め部は、前記流体通路に開口する孔部であると共に、前記ボールバルブには、さらに前記流体通路に開口する補助連通路が設けられており、前記位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程には、既知の係合角度からなる第１治具及び第２治具を用い、前記第２治具を前記流体通路に挿入し、前記第１治具を前記孔部に挿入すると共に前記第２治具に係合させ、さらに、前記補助連通路を介して前記第２治具にエンコーダを設置する工程と、前記第１治具と前記第２治具とが係合した状態で、前記エンコーダを初期位置に設定する工程と、前記エンコーダにより、前記第２治具と前記流体通路との間のずれ角度を計測する工程と、前記ずれ角度に基づき、前記孔部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程とが含まれてもよい。
【００１２】
本発明に係る流路開閉弁は、流体通路が貫通形成されたボールバルブと、前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、前記ボールバルブの前記流体流入口側に設けられ、前記ボールバルブに変位自在に摺接すると共に、前記流体流入口と前記流体通路の間を連通する第１連通路が形成されたバルブ押さえと、前記ボールバルブの前記流体流出口側に設けられ、前記ボールバルブが着座すると共に、前記流体流出口と前記流体通路の間を連通する第２連通路が形成されたバルブシートと、前記バルブ押さえを前記ボールバルブ側に押圧することで、前記ボールバルブを前記バルブシート側に押圧する弾性部材とを備え、前記ボールバルブには、前記流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線からなる位置決め部が設けられ、前記位置決め部は、前記流体通路が全閉される位置に前記ボールバルブが設定された状態で、前記流体流入口及び前記流体流出口の少なくとも一方に臨む位置にあることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、ボールバルブに流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線を持つ位置決め部として設け、流体流路が全閉される位置にボールバルブが設定された状態で、該位置決め部が流体流入口又は流体流出口に臨む位置とあることにより、ボールバルブのボディ本体への組み付け時、ボールバルブを全閉位置に設定した状態で流体流入口又は流体流出口を介して位置決め部を位置決め規定するだけで、流体流入口又は流体流出口と流体通路とを前記既知の角度に基づくずれ角度分だけずれた角度位置に容易に設定することができる。従って、その後、前記ずれ角度分だけボールバルブを回転させるだけで、流体通路を流体流入口や流体流出口に対して直交した方向に設定することができ、その位置をゼロ点位置として容易に且つ高精度に決定することができる。この場合、前記位置決め部は、凹部又は孔部であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボールバルブに流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線を持つ位置決め部として設けたことにより、ボールバルブのゼロ点位置を容易に且つ高精度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流路開閉弁の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るボールバルブのゼロ点位置決定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａは、ボディ本体にシャフト軸とバルブ押さえとウェーブワッシャとを組み付けた状態での平面断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す状態からボールバルブと位置決め治具を設置した状態での平面断面図であり、図３Ｃは、図３Ｂに示す状態からバルブシートを設置し、ボールバルブをずれ角度分回転させた状態での平面断面図である。
【図４】図４Ａは、第１治具と第２治具とを係合した状態での側面断面図であり、図４Ｂは、小孔とガス通路との交差角度を計測する際の第１治具と第２治具との関係を示す模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るボールバルブのゼロ点位置決定方法について、この決定方法を適用する流路開閉弁との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
ボールバルブのゼロ点位置決定方法の詳細な説明に先立ち、先ず、図１を参照して、本実施の形態に係る流路開閉弁１０の構成を説明する。ここでは、流路開閉弁１０として、自動車等の内燃機関から排出された排気ガスを該内燃機関に対して再循環させるためのＥＧＲ用切換バルブ（排気循環弁機構）として用いられるものを例示して説明する。
【００１８】
図１に示すように、流路開閉弁１０は、ボディ本体１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるボールバルブ１４と、前記ボールバルブ１４の外周面に当接するバルブ押さえ（可動シート）１６及びバルブシート（固定シート）１８と、前記ボディ本体１２の上部に設けられ、前記ボールバルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを含む。
【００１９】
ボディ本体１２の下側には、例えば、排気ガス（流体）の供給される流入通路となるガス流入口（流体流入口）２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させる流出通路となるガス流出口（流体流出口）２４が設けられている。なお、ボディ本体１２において、ガス流入口２２とガス流出口２４とは略同軸上に設けられる。また、ボディ本体１２は、ガス流入口２２とガス流出口２４との間に連通室２６を有し、この連通室２６の内部に略球状のボールバルブ１４が回動自在に配設されている。
【００２０】
連通室２６とガス流入口２２との間には、バルブ押さえ１６が設けられ、前記バルブ押さえ１６は、小径部２８と、該小径部２８と一体的且つ同軸な大径部３０とからなる。そして、小径部２８が、ボディ本体１２において、ガス流入口２２に臨み大径部３０が前記ボールバルブ１４に臨むように配設される。また、大径部３０には、ボディ本体１２との間にウェーブワッシャ（弾性部材）３２が設けられ、前記ウェーブワッシャ３２の弾発力によってバルブ押さえ１６は常にボールバルブ１４側へと付勢され、前記大径部３０によって前記ボールバルブ１４がシートされている。
【００２１】
バルブ押さえ１６には、中心部にガス流入口２２と連通する第１連通路（連通孔）３４が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通すると共に、該バルブ押さえ１６の一端面には、ボールバルブ１４の当接するシート面３６が形成される。
【００２２】
一方、連通室２６とガス流出口２４との間には、リング状のバルブシート１８が設けられ、前記バルブシート１８は、ガス流出口２４と連通室２６との間に形成された環状の装着溝に装着されている。
【００２３】
バルブシート１８は、装着溝に対して回転自在に設けられ、その一端面が連通室２６に臨んでボールバルブ１４の外周面に当接し、他側面がガス流出口２４に臨むように配設されている。なお、バルブシート１８は、連通室２６を中心としてバルブ押さえ１６と同軸上に設けられる。
【００２４】
このバルブシート１８には、中心部にガス流出口２４と連通する第２連通路（連通孔）３８が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。また、バルブシート１８の一端面は、ボールバルブ１４の当接するシート面４０が形成される。
【００２５】
ボールバルブ１４は、中心軸に直交するように一方の曲面と他方の曲面が取り除かれ、該中心軸に沿って一方の面から他方の面へと貫通するガス通路（流体通路）４２の形成された球体である。そして、ガス通路４２に直交する頂部には、平面長方形状の凹部４４が形成され、後述するシャフト軸４６の端部が挿入される。
【００２６】
さらに、ボールバルブ１４のガス通路４２及びシャフト軸４６に直交した側部には、ガス通路４２に開口する小孔（孔部）４７が形成され、ガス通路４２に直交する底部には、ガス通路に開口する補助連通路４９が形成されている。これら小孔４７及び補助連通路４９は、後述するゼロ点位置決定方法において利用されるものである。
【００２７】
ガス通路４２は、ボールバルブ１４の弁開状態（図１参照）において、ガス流入口２２に臨む第１開口部４８と、ガス流出口２４に臨む第２開口部５０とを有し、前記第１開口部４８から第２開口部５０へと直線状に形成される。このガス通路４２の延在方向は、ボールバルブ１４に連結されるシャフト軸４６の軸線と直交するように設定され、前記第１及び第２開口部４８、５０は、ガス通路４２を通じて流通させる排気ガスの必要流量に基づいて同一直径（通路断面積）で形成される。
【００２８】
駆動力伝達機構２０は、ボールバルブ１４の頂部に連結されるシャフト軸４６と、前記シャフト軸４６の上端部に連結される回転ヨーク５６と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク５６を介して前記シャフト軸４６を回転駆動させる駆動源５８とを含む。
【００２９】
シャフト軸４６は、ボディ本体１２の内部に設けられた一組の軸受６０ａ、６０ｂによって回転自在に支持され、その下端部が断面長方形状に形成され連通室２６内においてボールバルブ１４の凹部４４に挿入される。また、シャフト軸４６の上端部は、回転ヨーク５６の略中央部に挿通されてナット６２を締め付けることによって固定されている。
【００３０】
駆動源５８は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力が回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６へと伝達されることにより、前記シャフト軸４６に連結されたボールバルブ１４が所定方向に回動動作する。
【００３１】
流路開閉弁１０は、以上のように構成されることにより、第１及び第２連通路３４、３８がいずれもボールバルブ１４によって閉塞された弁閉状態（図１に示す位置からボールバルブ１４が９０°回転した状態）においては、排気ガスがガス流入口２２へと供給されているが、バルブ押さえ１６のシート面３６にボールバルブ１４が当接しているため、該バルブ押さえ１６を通じて前記排気ガスの連通室２６内への流通が遮断されることになる。
【００３２】
一方、弁閉状態から弁開状態にするためには、先ず、駆動源５８が付勢されることによって回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６に回転駆動力が伝達され、ガス通路４２の第１及び第２開口部４８、５０がそれぞれガス流入口２２及びガス流出口２４に接近するようにボールバルブ１４が回転する。そして、図１に示されるように、ボールバルブ１４の回動作用下にガス通路４２がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となることにより、前記ガス通路４２を通じてガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態となる。これにより、ガス流入口２２に供給されている排気ガスが、ボールバルブ１４のガス通路４２を通じてガス流出口２４側へと流通して図示しない内燃機関へと導入される。
【００３３】
次に、以上のように構成される流路開閉弁１０におけるボールバルブ１４のゼロ点位置決定方法について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
このゼロ点位置決定方法は、当該流路開閉弁１０の組み立て時において、駆動力伝達機構２０（駆動源５８）によるボールバルブ１４の回動動作の基準位置（ゼロ点位置）を精度よく決定する方法であり、これにより、駆動源５８を電気制御で付勢してシャフト軸４６を所定角度回転駆動する際に、ボールバルブ１４の弁開度をリニアリティを持ってより正確に制御することが可能となる。
【００３５】
先ず、図２のステップＳ１１〜Ｓ１６を、当該ゼロ点位置決定方法のステップＳ１として実行し、ボールバルブ１４に形成された小孔４７とガス通路４２との成す角度である交差角度θ１（図３Ｂ参照）を計測する。この交差角度θ１は、図３Ｂに示すように、小孔４７の軸線Ｊ１と、ガス通路４２の軸線Ｊ２とが交差する角度であって、設計時には直角（９０°）を目標としているが、製造誤差等によって多少ずれる可能性があるため、当該ステップＳ１で計測する。勿論、交差角度θ１が既に確定している場合には、当該ステップＳ１は省略することができる。なお、ステップＳ１、つまりステップＳ１１〜Ｓ１６に示す交差角度θ１の計測方法の具体例については後述する。
【００３６】
次に、図３Ａに示すように、ガス流入口２２、ガス流出口２４及び連通室２６が形成されたボディ本体１２に対し、シャフト軸４６と駆動力伝達機構２０を組み付け（ステップＳ２）、さらに、バルブ押さえ１６及びウェーブワッシャ３２をボディ本体１２に組み付ける（ステップＳ３）。
【００３７】
ステップＳ４では、図３Ａに示すように、ガス流入口２２に対して位置決め治具７０を挿入する。位置決め治具７０は、台座７０ａの先端面に凸部（先端部）７０ｂを突出形成した段付き円柱形状の部材である。台座７０ａの外径は、ガス流入口２２及び第１連通路３４の内径よりも僅かに小径であり、凸部７０ｂの外径は、小孔４７の内径と略同一又は僅かに小径であり、凸部７０ｂの長さは小孔４７よりも短い。従って、位置決め治具７０は、ガス流入口２２に対して略ガタツキなく嵌挿され、この際、当該位置決め治具７０の軸線Ｊ３がガス流入口２２の軸線と同軸上になる。
【００３８】
ステップＳ５では、図３Ｂに示すように、ボールバルブ１４を連通室２６内に挿入し、その凹部４４にシャフト軸４６の先端を嵌合させた後、シャフト軸４６（ボールバルブ１４）を回転させながら、位置決め治具７０の先端部である凸部７０ｂをボールバルブ１４の小孔４７に嵌合させる。
【００３９】
ステップＳ６では、凸部７０ｂを小孔４７に嵌合させた状態で（図３Ｂ参照）、シャフト軸４６の回転位置を固定する。そうすると、図３Ｂに示すように、小孔４７の軸線Ｊ１（位置決め治具７０やガス流路口２２の軸線Ｊ３）と、ガス通路４２の軸線Ｊ２とが交差角度θ１で配置され、該交差角度θ１は、軸線Ｊ１（Ｊ３）と直交する軸線Ｊ０から角度θ２だけずれた角度位置となる。この際、シャフト軸４６が嵌合する凹部４４の長辺方向とガス通路４２とが成す角度は、９０°に設定されているため、凹部４４も軸線Ｊ０、Ｊ１に対し、角度θ２だけずれた角度位置に設定される。
【００４０】
次いで、バルブシート１８をボディ本体１２に組み付けた後（ステップＳ７）、位置決め治具７０をガス流入口２２から抜去する（ステップＳ８）。この際、シャフト軸４６の回転位置が上記ステップＳ６で固定されているため、バルブシート１８の組み付け時や位置決め治具７０の抜去時に、ボールバルブ１４が回転することが防止されている。
【００４１】
そこで、ステップＳ９では、ガス通路４２の軸線Ｊ２を前記のずれ角度θ２だけ戻し、該軸線Ｊ２を軸線Ｊ０に一致させてボールバルブ１４をゼロ点位置にすべく、シャフト軸４６に対して予め取り付けておいたエンコーダ（図示せず）での回転角度検出下に、ステップＳ１で計測しておいた交差角度θ１に基づき、該交差角度θ１の直角からのずれ角度θ２分だけ、つまり（９０−θ１）°だけシャフト軸４６を回転させ、この位置をボールバルブ１４のゼロ点位置として決定する（図３Ｃ参照）。すなわち、ボールバルブ１４は、ガス通路４２の軸線Ｊ２が、ガス流入口２２の軸線Ｊ３に対して直交する方向、つまりガス通路４２がガス流入口２２に対して直交する方向に正確に設定され、この位置（全閉位置）をゼロ点位置として決定することができ、このゼロ点位置から９０°回転させた位置が全開位置となる。
【００４２】
次に、上記ステップＳ１での交差角度θ１の計測方法の具体例について、図２のフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１６を参照しながら説明する。このステップＳ１１〜Ｓ１６は、小孔４７とガス通路４２の交差角度を計測する工程（つまり、上記のゼロ点位置決定方法のステップＳ１）の手順の一例を示すものである。
【００４３】
先ず、図２のステップＳ１１において、段付き円柱形状からなる細径の第１治具８０と、第１治具８０の小径な先端８０ａが嵌合可能な孔部８２ａを一側部に設けた円柱形状からなる大径の第２治具８２とを準備する（図４Ａ参照）。第１治具８０の先端８０ａは、小孔４７の内径に略一致又は僅かに小さい程度の外径であり、第２治具８２は、ガス通路４２の内径よりもある程度小さい外径からなる（図４Ｂ参照）。すなわち、第１治具８０の先端８０ａと小孔４７とのクリアランスは極めて小さく設定される。
【００４４】
そして、図４Ａに示すように、第１治具８０の先端８０ａを第２治具８２の孔部８２ａに嵌合させ、この状態での第１治具８０と第２治具８２の係合角度θ３、すなわち、第１治具８０の軸線と第２治具の軸線とが交差する角度θ３を計測する。
【００４５】
ステップＳ１２では、ボールバルブ１４のガス通路４２及び小孔４７に対し、それぞれ第２治具８２及び第１治具８０を挿入し、ガス通路４２に挿入した第２治具８２の孔部８２ａに、小孔４７を挿通した第１治具８０の先端８０ａを係合させる（図４Ｂ参照）。
【００４６】
ステップＳ１３では、ボールバルブ１４の補助連通路４９を介してエンコーダ８４を第２治具８２に設置する（図４Ｂ参照）。つまり、第２治具８２のガス通路４２内でのガタツキをエンコーダ８４で検出可能な状態とし、エンコーダ８４を初期位置に設定する（ステップＳ１４）。
【００４７】
ステップＳ１５では、エンコーダ８４を正逆方向に回転させることで第２治具８２をガス通路４２内で回動させ（図４Ｂ参照）、該エンコーダ８４により第２治具８２とガス通路４２との間のずれ角度を計測し、その結果に基づき小孔４７とガス通路４２の交差角度θ１を算出する。
【００４８】
すなわち、エンコーダ８４が前記初期位置に設定された状態でのガス通路４２内での第２治具８２の位置（図４Ｂの実線で示す第２治具８２）を基準として、該第２治具８２を正方向（図４Ｂの反時計方向）に回動させてガス通路４２の開口端縁に当接させた状態（図４Ｂ中に太破線で示す第２治具８２）でのずれ角度αと、第２治具８２を逆方向（図４Ｂの時計方向）に回動させてガス通路４２の開口端縁に当接させた状態（図４Ｂ中に細破線で示す第２治具８２）でのずれ角度βとを計測する。
【００４９】
続いて、ずれ角度αとずれ角度βとの差を算出し、それを半分にした値｛（α−β）／２｝が、第２治具８２とガス通路４２とのずれ角度であることから、｛θ３−（α−β）／２｝が第１治具８０の軸線方向（長辺方向）、つまり小孔４７の軸線Ｊ１と、ガス通路４２の軸線Ｊ２とが成す角度である交差角度θ１として求めることができる（ステップＳ１６）。
【００５０】
以上のように、本実施の形態に係る流路開閉弁１０によれば、ボールバルブ１４にガス通路４２の軸線Ｊ２に対して交差角度θ１で交差する軸線Ｊ１を持つ小孔４７を位置決め部として設け、ガス通路４２が全閉される位置にボールバルブ１４が設定された状態（図１、図３Ｂ及び図３Ｃ参照）で、該小孔４７がガス流入口２２に臨む位置となるように構成されている。これにより、ボールバルブ１４のボディ本体１２への組み付け時、ボールバルブ１４を全閉位置に設定した状態でガス流入口２２を介して位置決め治具７０を小孔４７に嵌合させるだけで、ガス流入口２２とガス通路４２とを前記交差角度θ１によるずれ角度θ２分だけずれた角度位置に容易に設定することができる。従って、その後、ガス通路４２と小孔４７との交差角度θ１の、直角からのずれ角度θ２分だけシャフト軸４６を回転させるだけで（図３Ｃ参照）、ガス通路４２をガス流入口２２に対して直交した方向に設定することができ、その位置をゼロ点位置として決定することができる。すなわち、流路開閉弁１０では、予め計測しておいた既知の角度である交差角度θ１でガス通路４２と交差する小孔４７を有することにより、該小孔４７を利用してボールバルブ１４のゼロ点位置を容易に決定することができる。
【００５１】
このようにガス流入口２２に対するガス通路４２の方向を決める位置決め部として機能する小孔４７は、ガス通路４２に開口する孔部以外であっても勿論適用可能である。例えば、該位置決め部としては、ガス通路４２に開口しない凹部や、刻印等のマークとしてもよく、さらには、該位置決め部（小孔４７等）がガス流出口２４に臨む位置にあっても同様な作用を得ることができる。なお、該位置決め部を、孔部である小孔４７や凹部で構成すると、ガス流入口２２から前記の位置決め治具７０を挿入し、この位置決め治具７０と位置決め部とを容易に係合して固定することができる。そうすると、シャフト軸４６の回転位置を固定する際（ステップＳ６）、ボールバルブ１４の回転ずれが防止されるため、位置決め固定に係る工程を一層簡便且つ正確なものとすることができる。該位置決め部を、刻印等のマークとした場合には、例えばガス流入口２２から該マークを撮影し、その画像を処理することで、ガス通路４２と位置決め部とを位置決めすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態に係るボールバルブ１４のゼロ点位置決定方法によれば、ボールバルブ１４に設けられる位置決め部である小孔４７に対して位置決め治具７０を対応（係合）させ、この状態でシャフト軸４６の回転位置を固定した後、予め計測されたガス通路４２と小孔４７の交差角度θ１の、直角からのずれ角度θ２分だけシャフト軸４６を回転させることで、ボールバルブ１４のゼロ点位置を、そのガス通路４２がガス流入口２２に対して直交する方向の全閉位置に決定する。
【００５３】
この際、ずれ角度θ２を除去するための上記ステップＳ９でのシャフト軸４６の回転量は、上記のように、例えば、シャフト軸４６に設けられた図示しないセンサ（エンコーダ）によって検出すればよいが、一般に、この種のセンサは、その検出角度が増加するに従って出力のバラツキが大きくなる傾向にある。そこで、当該ゼロ点位置決定方法では、小孔４７のガス通路４２に対する製造誤差等に起因するずれ角度θ２分だけをセンサによって検出すればよく、その検出角度は、図３Ｂ等から諒解されるように、例えば±５°以内程度の極めて小角度範囲に収めることができるため、ボールバルブ１４のゼロ点位置を極めて高精度に設定することができる。
【００５４】
すなわち、仮に、ボールバルブ１４を全開位置に設定した状態をガス流入口２２及びガス通路４２を挿通する治具等で規定し、その状態でエンコーダを初期位置にリセットし、この状態から全閉位置までボールバルブ１４を回転させた際のエンコーダの検出角度が９０°となった位置を全閉位置、つまりゼロ点位置として決定する方法等も考えられるが、この方法では、センサ出力のばらつきが大きくなる角度範囲を用いてゼロ点位置を決定するため、ゼロ点位置（全閉位置）を精度よく規定することができない可能性がある。これに対して、本実施の形態に係るゼロ点位置決定方法では、位置決め部である小孔４７を利用してボールバルブ１４を全閉位置に設定した状態から前記ずれ角度θ２分だけ回転させた位置をゼロ点位置として決定することができるため、センサをその出力のばらつきが僅かな小角度範囲で使用でき、ゼロ点位置を極めて高精度に設定することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５６】
例えば、小孔４７とガス通路４２との交差角度θ１が、予め精度よく直角に形成されている場合等、該交差角度θ１が既知の角度である場合には、当然、上記ステップＳ１（ステップＳ１１〜Ｓ１６）は省略することもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…流路開閉弁 １２…ボディ本体
１４…ボールバルブ １６…バルブ押さえ
１８…バルブシート ２０…駆動力伝達機構
２２…ガス流入口 ２４…ガス流出口
４２…ガス通路 ４６…シャフト軸
４７…小孔 ４９…補助連通路
７０…位置決め治具 ７０ａ…台座
７０ｂ…凸部 ８０…第１治具
８２…第２治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路が貫通形成されたボールバルブと、
前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、
アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、
を備える流路開閉弁におけるボールバルブのゼロ点位置決定方法であって、
前記流体通路の軸線に対して交差する軸線を持つ位置決め部を前記ボールバルブに設け、該位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程と、
前記シャフト軸を前記ボディ本体と前記アクチュエータとに組み付ける工程と、
前記流体流入口に挿入したときに、該流体流入口と同一方向であって且つ前記ボールバルブに対向する先端部を有する位置決め治具を、前記流体流入口に挿入する工程と、
前記流体流入口に挿入した前記位置決め治具の前記先端部を、前記位置決め部に対応させた後、前記シャフト軸の回転位置を固定する工程と、
前記位置決め治具を前記流体流入口から抜去する工程と、
前記計測した前記交差角度に基づくずれ角度分だけ前記シャフト軸を回転させる工程と、
を有することを特徴とするボールバルブのゼロ点位置決定方法。
【請求項２】
請求項１記載のボールバルブのゼロ点位置決定方法において、
前記ボールバルブの前記位置決め部は、凹部又は孔部である一方、前記位置決め治具の前記先端部は、前記凹部又は孔部に嵌合可能な凸部であり、
前記シャフト軸の回転位置を固定する工程では、前記凸部を前記凹部又は前記孔部に嵌合することにより、前記ボールバルブと前記位置決め治具とを位置決め固定した状態で、前記シャフト軸の回転位置を固定することを特徴とするボールバルブのゼロ点位置決定方法。
【請求項３】
請求項２記載のボールバルブのゼロ点位置決定方法において、
前記ボールバルブの前記位置決め部は、前記流体通路に開口する孔部であると共に、前記ボールバルブには、さらに前記流体通路に開口する補助連通路が設けられており、
前記位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程には、
既知の係合角度からなる第１治具及び第２治具を用い、前記第２治具を前記流体通路に挿入し、前記第１治具を前記孔部に挿入すると共に前記第２治具に係合させ、さらに、前記補助連通路を介して前記第２治具にエンコーダを設置する工程と、
前記第１治具と前記第２治具とが係合した状態で、前記エンコーダを初期位置に設定する工程と、
前記エンコーダにより、前記第２治具と前記流体通路との間のずれ角度を計測する工程と、
前記ずれ角度に基づき、前記孔部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程と、
が含まれることを特徴とするボールバルブのゼロ点位置決定方法。
【請求項４】
流体通路が貫通形成されたボールバルブと、
前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、
アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、
前記ボールバルブの前記流体流入口側に設けられ、前記ボールバルブに変位自在に摺接すると共に、前記流体流入口と前記流体通路の間を連通する第１連通路が形成されたバルブ押さえと、
前記ボールバルブの前記流体流出口側に設けられ、前記ボールバルブが着座すると共に、前記流体流出口と前記流体通路の間を連通する第２連通路が形成されたバルブシートと、
前記バルブ押さえを前記ボールバルブ側に押圧することで、前記ボールバルブを前記バルブシート側に押圧する弾性部材と、
を備え、
前記ボールバルブには、前記流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線からなる位置決め部が設けられ、
前記位置決め部は、前記流体通路が全閉される位置に前記ボールバルブが設定された状態で、前記流体流入口及び前記流体流出口の少なくとも一方に臨む位置にあることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項５】
請求項４記載の流路開閉弁において、
前記位置決め部は、凹部又は孔部であることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項１】
流体通路が貫通形成されたボールバルブと、
前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、
アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、
を備える流路開閉弁におけるボールバルブのゼロ点位置決定方法であって、
前記流体通路の軸線に対して交差する軸線を持つ位置決め部を前記ボールバルブに設け、該位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程と、
前記シャフト軸を前記ボディ本体と前記アクチュエータとに組み付ける工程と、
前記流体流入口に挿入したときに、該流体流入口と同一方向であって且つ前記ボールバルブに対向する先端部を有する位置決め治具を、前記流体流入口に挿入する工程と、
前記流体流入口に挿入した前記位置決め治具の前記先端部を、前記位置決め部に対応させた後、前記シャフト軸の回転位置を固定する工程と、
前記位置決め治具を前記流体流入口から抜去する工程と、
前記計測した前記交差角度に基づくずれ角度分だけ前記シャフト軸を回転させる工程と、
を有することを特徴とするボールバルブのゼロ点位置決定方法。
【請求項２】
請求項１記載のボールバルブのゼロ点位置決定方法において、
前記ボールバルブの前記位置決め部は、凹部又は孔部である一方、前記位置決め治具の前記先端部は、前記凹部又は孔部に嵌合可能な凸部であり、
前記シャフト軸の回転位置を固定する工程では、前記凸部を前記凹部又は前記孔部に嵌合することにより、前記ボールバルブと前記位置決め治具とを位置決め固定した状態で、前記シャフト軸の回転位置を固定することを特徴とするボールバルブのゼロ点位置決定方法。
【請求項３】
請求項２記載のボールバルブのゼロ点位置決定方法において、
前記ボールバルブの前記位置決め部は、前記流体通路に開口する孔部であると共に、前記ボールバルブには、さらに前記流体通路に開口する補助連通路が設けられており、
前記位置決め部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程には、
既知の係合角度からなる第１治具及び第２治具を用い、前記第２治具を前記流体通路に挿入し、前記第１治具を前記孔部に挿入すると共に前記第２治具に係合させ、さらに、前記補助連通路を介して前記第２治具にエンコーダを設置する工程と、
前記第１治具と前記第２治具とが係合した状態で、前記エンコーダを初期位置に設定する工程と、
前記エンコーダにより、前記第２治具と前記流体通路との間のずれ角度を計測する工程と、
前記ずれ角度に基づき、前記孔部の軸線と前記流体通路の軸線との交差角度を計測する工程と、
が含まれることを特徴とするボールバルブのゼロ点位置決定方法。
【請求項４】
流体通路が貫通形成されたボールバルブと、
前記ボールバルブを回転自在に収容する室が設けられ、且つ該室の上流側及び下流側にそれぞれ流体流入口及び流体流出口が設けられたボディ本体と、
アクチュエータの駆動作用下に回転することで、前記ボールバルブを前記室内で回動させて前記流体流入口と前記流体流出口とを連通及び遮断するシャフト軸と、
前記ボールバルブの前記流体流入口側に設けられ、前記ボールバルブに変位自在に摺接すると共に、前記流体流入口と前記流体通路の間を連通する第１連通路が形成されたバルブ押さえと、
前記ボールバルブの前記流体流出口側に設けられ、前記ボールバルブが着座すると共に、前記流体流出口と前記流体通路の間を連通する第２連通路が形成されたバルブシートと、
前記バルブ押さえを前記ボールバルブ側に押圧することで、前記ボールバルブを前記バルブシート側に押圧する弾性部材と、
を備え、
前記ボールバルブには、前記流体通路の軸線に対して既知の角度で交差する軸線からなる位置決め部が設けられ、
前記位置決め部は、前記流体通路が全閉される位置に前記ボールバルブが設定された状態で、前記流体流入口及び前記流体流出口の少なくとも一方に臨む位置にあることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項５】
請求項４記載の流路開閉弁において、
前記位置決め部は、凹部又は孔部であることを特徴とする流路開閉弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４７２３７（Ｐ２０１２−４７２３７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８７８１（Ｐ２０１０−１８８７８１）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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