ISO 5211 アクチュエータ取付フランジの寸法は？
要点
ISO 5211 は部分回転アクチュエータとバルブの間のインターフェースを定めます。F05 のような記号の数字はボルト円直径のミリメートル値で、F05 は 50 mm、F07 は 70 mm、F10 は 102 mm です。下の表は ISO 5211:2017 の Table 2、F03 から F100 まで十六種すべてで、スピゴット、ボルトねじ、フランジ高さを含みます。別々に調べられがちな二つも規格の中にあり、ここに併記します。穴の角度位置は F03 から F16 が 45 度で、それより上では変わります。記号の文字は、Y または N がスピゴットの有無を、V、W、X、L、D、H が駆動端の形式を示します。規格が示す最大フランジトルクも無条件の数値ではありません。ボルトが引張のみ、応力 290 MPa、取付面の摩擦係数 0,2 を前提としています。
フランジ寸法、F03 から F100
単位はミリメートル。ISO 5211:2017 の Table 2 からの再掲です。記号は規格自身の凡例に従います。d1 はフランジ最小径、d2 はスピゴットまたは逃げの径、d3 はボルト円、d4 はボルトねじ、n はねじ・スタッド・ボルトの本数、h1、h2、h3 はフランジ高さです。
| フランジ | d1 min | d2 | d3 ボルト円 | d4 ねじ | n | h1 max | h2 min | h3 min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| F03 | 46 | 25 | 36 | M5 | 3 | 8 | 5 | 4 |
| F04 | 54 | 30 | 42 | M5 | 3 | 8 | 5 | 4 |
| F05 | 65 | 35 | 50 | M6 | 3 | 9 | 6 | 4 |
| F07 | 90 | 55 | 70 | M8 | 3 | 12 | 8 | 4 |
| F10 | 125 | 70 | 102 | M10 | 3 | 15 | 10 | 4 |
| F12 | 150 | 85 | 125 | M12 | 3 | 18 | 12 | 4 |
| F14 | 175 | 100 | 140 | M16 | 4 | 24 | 16 | 4 |
| F16 | 210 | 130 | 165 | M20 | 5 | 30 | 20 | 4 |
| F25 | 300 | 200 | 254 | M16 | 5 | 24 | 16 | 8 |
| F30 | 350 | 230 | 298 | M20 | 5 | 30 | 20 | 8 |
| F35 | 415 | 260 | 356 | M30 | 5 | 45 | 30 | 8 |
| F40 | 475 | 300 | 406 | M36 | 8 | 54 | 36 | 8 |
| F48 | 560 | 370 | 483 | M36 | 8 | 54 | 36 | 12 |
| F60 | 686 | 470 | 603 | M36 | 8 | 54 | 36 | 20 |
| F80 | 900 | 670 | 813 | M42 | 10 | 63 | 42 | 20 |
| F100 | 1200 | 870 | 1042 | M42 | 10 | 63 | 42 | 32 |
規格は d2 を直径公差 f8 の範囲で製作すること、穴は等配かつ中心からずらして配置し、ISO 273 のすきま要求に適合することを求めています。スタッドやねじでなく通しボルトを用いる場合、すきま穴は d4 に示す寸法のボルトが通る大きさでなければなりません。
穴の位置
等配というのは情報の半分にすぎません。規格は角度位置も定めており、それは全範囲で同じではありません。小口径バルブのパターンを大口径へそのまま移すときに引っかかるのがここです。
| フランジ | 最初の穴までの半角 |
|---|---|
| F03 – F16 | 45° |
| F25 – F40 | 22,5° |
| F48 | 15° |
| F60 – F80 | 9° |
| F100 | 5,625° |
記号の書き方
フランジ寸法だけではインターフェースを記述できません。規格は三つの部分からなる記号を与えており、フランジ型式の後の二文字はボルト円では表せない情報を担います。
| 位置 | 文字 | 何を示すか |
|---|---|---|
| スピゴット | Y | スピゴットあり |
| N | スピゴットなし | |
| 駆動端 | V | シングルキー駆動 |
| W | 90 度ツーキー駆動 | |
| X | 180 度ツーキー駆動 | |
| L | 平行角駆動 | |
| D | 対角角駆動 | |
| H | フラットヘッド駆動 |
L と D の違いは二度読む価値があります。どちらも同寸法の角駆動で、違いはフランジに対して 45 度回転していることだけです。そしてその向きが、アクチュエータが行程端に達したときバルブがどこで止まるかを決めます。フランジ型式もボルト円も角の寸法も一致しているのに、この一文字だけで組み合わせが成立しないことがあります。
規格が述べているのはどのインターフェースか
ISO 5211 は四つの構成を扱います。どれなのかを言わずに規格名だけを書いた仕様は、最も影響の大きい部分を空欄にしています。
- 直接インターフェース。 部分回転アクチュエータがバルブに直接ボルト締結されます。
- 中間支持インターフェース。 アクチュエータは支持部にボルト締結され、支持部がバルブを保持します。規格はアクチュエータと支持部の接合までで、そこで終わります。
- 直接、ギヤボックスあり。 多回転アクチュエータと部分回転ギヤボックスが合わさって部分回転アクチュエータを構成し、その組立体がバルブに締結されます。多回転アクチュエータとギヤボックスの間は ISO 5210 であって本規格ではありません。
- 中間支持、ギヤボックスあり。 同じ構成を支持部経由で行うものです。
部分回転と多回転は行程だけでなく推力でも定義される
規格の定義は両者を回転数だけで分けていません。そして後半こそ、インターフェースが何を受けるかを決める部分です。
| 用語 | 行程 | 軸方向推力 |
|---|---|---|
| 部分回転アクチュエータ | 一回転以下 | 受ける必要がない |
| 多回転アクチュエータ | 一回転以上 | 受けられる場合がある |
部分回転インターフェースはトルクの接合です。軸方向荷重を受けるようには設計されていないため、上昇ステム構成や駆動端を押すような機構は、ここではなく多回転側に属します。
最大フランジトルクが前提としていること
規格はフランジ型式ごとに最大フランジトルクを表にしていますが、その数値には表そのものが示していない条件が付いています。ボルトが引張のみ、応力 290 MPa、取付面の摩擦係数 0,2 を基礎に導かれた値です。
規格は、これらのパラメータのいずれかが変われば伝達可能なトルクも変わると明記しています。また、慣性その他の要因で生じる付加トルクをフランジ選定で考慮すべきとも述べています。大口径バルブに高速動作のアクチュエータを付けた場合がこれに当たります。
言い換えれば、フランジトルクは接合の性質であってバルブの性質ではありません。同じ F10 の取付面を持つ二つのバルブでも、異なる締結具で異なる摩擦条件のもとに締められれば、伝達するトルクは同じではありません。
ISO 5211 が扱っていないこと
適用範囲は、仕様書がこの規格を引用するときの使われ方より狭く、三つの除外が効いてきます。
- 中間支持部とバルブの接合は範囲外。 規格が扱うのはアクチュエータからバルブ、およびアクチュエータから中間支持部までです。その支持部がバルブにどう固定されるかは範囲外です。
- 制御弁は合意事項。 本規格に従って部分回転アクチュエータを制御弁に取り付けることは、規格が直接扱うのではなく供給者と購入者の合意によります。
- 多回転側の接合は ISO 5210。 多回転アクチュエータが部分回転ギヤボックスを駆動する場合、その二者の間のインターフェースは別規格です。
規格にはバルブが必要とするトルク、耐久性、取付面が本体に鋳込まれているかブラケットで外付けかについての記述はありません。それらは別のところで決まり、下にリンクした液冷の電動弁の記事で扱っています。
図面上の取付面の読み方
あるアクチュエータがあるバルブに付くかどうかを決めるのは四つの数値で、そのうちフランジ記号は一つにすぎません。
- フランジ型式。 まず d3、すなわちボルト円を合わせます。記号の数字は範囲の大部分でボルト円のミリメートル値なので、素早い確認に使えます。
- スピゴット。 Y か N か。逃げを加工したバルブとスピゴットのないアクチュエータは締結できますが、位置決めはボルトだけに頼ることになります。
- 駆動端の形式。 V、W、X、L、D、H のいずれか。角駆動なら二面幅も必要です。L と D は 45 度の差で、ボルト円からは分かりません。
- 高さ。 h1、h2、h3 が、本体と取付面の間にあるものを逃がせる必要があります。
よくある質問
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参照規格： ISO 5211:2017、工業用バルブ—部分回転アクチュエータ取付。フランジ寸法は Table 2、穴位置は Table 3、最大フランジトルクは第 4 節、記号は第 6 節。同規格が引用する ISO 273（ボルトおよびねじのすきま穴）と ISO 5210（多回転アクチュエータ取付）も併せて参照します。
寸法は公表された規格からの引用で、参照用です。特定製品のアクチュエータ図面やバルブ図面に代わるものではありません。締結具の本数、締付力、取付面の状態はいずれも寸法表の外にありながら、その接合が実際に何を伝えるかを決めます。