CN102345703B - 控制阀的驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制阀的驱动机构。利用该控制阀的驱动机构，降低随着杆部件的摇动而产生的与活塞之间的摩擦阻力，确保能长期顺利地进行工作。调平阀V具有壳体(30)、收纳在该壳体(30)中的阀柱(32)以及与该阀柱(32)联动的活塞(31)，借助阀柱(32)的移动，调平阀V在使供气口(30b)和供排口(30a)连通的供气位置、使该供排口(30a)和排气口(30c)连通的排气位置以及在这两个位置的中间不进行供气和排气的中立位置之间进行切换。在活塞(31)的上端面形成凹部(31a)。调平阀V的驱动机构设置有杆部件(40)和工作销(44)。杆部件(40)的基端部转动自如地支撑在壳体(30)上，承受机器及平台(1)的载荷，沿活塞(31)的移动方向转动。工作销(44)绕着与杆部件(40)的转动轴平行的转动轴转动自如地支撑在该杆部件(40)的靠基端侧的部位，该工作销的顶端部收纳在凹部(31a)中且被该凹部支撑。

Description

控制阀的驱动机构

技术领域

本发明涉及一种控制阀的驱动机构，该控制阀与承受被支撑体的载荷的气弹簧相连接，在该控制阀上形成有用以进行供气和排气的供排口、用以供给来自压力源的气体的供气口以及用以将从所述气弹簧排出来的气体排出的排气口。

背景技术

迄今为止，将例如光学仪器等不希望受到振动影响的精密仪器设置在平台上，利用多个空气弹簧进行弹性支撑的减振台已为人所知。用以使该平台保持水平且让高度维持一定的调整(水平调整)是通过向各个空气弹簧供给加压空气和从各个空气弹簧排出加压空气来实现的。也就是说，作为一个示例，如专利文献1、2所公开的那样，各个空气弹簧附带有根据其所支撑的平台高度切换着进行供气和排气的机械式调平阀。

例如在专利文献1中，如该文献的图1所示，活塞19的上部从圆筒状阀主体7的上端突出出来，杆24的基端部经由支轴23被设置在阀主体7上端附近的支架22支撑着可自如地转动。固定在杆24的中途的工作销25的下端与活塞19的上端面抵接，另一方面固定在杆24的顶端部的抵接棒26(参照该文献的图5)的上端与减振台的下表面抵接。

若例如伴随仪器工作，任一空气弹簧2所承受的分担载荷增大，其所支撑的支撑高度下降的话，杆24就会朝下转动，活塞19便被向下推压，由此阀体(开关阀16)移动，加压空气被供向压力容器3。相反地若支撑高度上升，杆24便会抬升，空气就从空气弹簧2的压力容器3中被排出去。通过这样反复地进行供气和排气，由空气弹簧所支撑的平台的支撑高度就能维持一定。

专利文献1：日本实用新型专利公告公报实公平8-7157号公报

专利文献2：日本实用新型专利注册第3116309号公报

发明所要解决的技术问题

近年来，伴随作为重载荷的加工对象物的移动，安装有载物台的装置也被置于减振台上，为适应空气弹簧分担载荷的急剧变化，调平阀的工作频率提高，活塞的工作量也有增大的趋势。为了针对上述很大的载荷变动迅速地进行供气和排气，而不得不增大活塞的工作量。

不过，若如上所述活塞的工作量增加，就会像例如专利文献1中的图2至图4所示的那样，杆部件24的转动角度增大，工作销25就像挖活塞19的上端面那样大幅度地进行滑动，因此无法避免摩擦阻力增大的问题。

由于上述工作销25滑动而导致活塞19的上端面产生磨损，若该磨损产生的粉末夹在工作销25和活塞19之间，摩擦阻力便会骤然增大，就会妨碍活塞19顺利工作。如果长时间使用而导致磨损程度加深，工作销25的下端就会受到活塞19上端面的阻碍，而有可能引起工作不良。

发明内容

本发明是鉴于上述各点而完成的，其目的在于：利用与承受被支撑体的载荷的气弹簧相连接并形成有用以进行供气和排气的供排口、用以供给来自压力源的气体的供气口以及用以将从所述气弹簧排出来的气体排出的排气口的控制阀的驱动机构，降低随着杆部件的摇动(转动)而产生的与活塞之间的摩擦阻力，确保能长期顺利地进行工作。

用以解决技术问题的技术方案

第一方面的发明涉及一种控制阀的驱动机构。该控制阀与承受被支撑体的载荷的气弹簧相连接，在该控制阀上形成有用以进行供气和排气的供排口、用以供给来自压力源的气体的供气口以及用以将从所述气弹簧排出来的气体排出的排气口。其特征在于：所述控制阀具有壳体、从该壳体突出来的活塞以及收纳在该壳体中与所述活塞联动的阀体，借助该阀体的移动，该控制阀在使所述供气口和供排口连通的供气位置、使该供排口和排气口连通的排气位置以及在这两个位置的中间不进行供气和排气的中立位置之间进行切换。在所述活塞的突出侧的端面形成有凹部。该控制阀的驱动机构包括杆部件和销部件。该杆部件的基端部转动自如地支撑在所述壳体上，承受所述被支撑体的载荷，沿所述活塞的移动方向转动。该销部件绕着与所述杆部件的转动轴平行的转动轴转动自如地支撑在该杆部件的靠基端侧的部位，该销部件的顶端部收纳在所述凹部中且被该凹部支撑。

根据上述结构，当来自被支撑体的载荷增大气弹簧受到压缩，或者相反地载荷减小气弹簧伸长时，杆部件就与之相应地绕着其基端部转动，让活塞进行与现有装置相同的工作。由于该活塞工作而使阀体移动，从而进行向气弹簧供给气体的供气和从气弹簧排出气体的排气。

在进行上述转动的杆部件的靠基端侧的部位，设置有被支撑着绕与杆部件的转动轴平行的转动轴自如转动的销部件，该销部件的顶端部收纳在形成于活塞突出侧端面的凹部中且被该凹部支撑。该销部件边维持顶端部收纳在活塞的凹部中且被该凹部支撑的状态边水平地转动。因此，其摩擦阻力与现有装置相比大幅度减小，得以顺利地进行工作。而且，滑动所引起的磨损大幅度降低，即便长期使用也不用担心引起工作不良。

第二方面的发明是这样的，在所述第一方面的发明所涉及的控制阀的驱动机构中，其特征在于：所述控制阀设置为所述活塞及阀体沿上下方向移动，该控制阀的驱动机构设定为：在所述控制阀位于中立位置时，所述杆部件的转动轴和所述销部件的转动轴位于同一高度。

这样一来，在几何学上，销部件随着杆部件转动在活塞的凹部内面上滑动的滑动量减小，这对于减小摩擦阻力和降低磨损是很有利的。

也就是说，这是因为若在控制阀位于中立位置时杆部件的转动轴和销部件的转动轴位于同一高度，则当杆部件上下转动，销部件进行水平转动的时候，相对于其上下转动的转动量来说，在水平方向上的位移量、即销部件在活塞的凹部内面上进行滑动的滑动量减小。

发明的效果

根据本发明，在进行转动的杆部件的靠基端侧的部位，设置有被支撑着绕与杆部件的转动轴平行的转动轴自如转动的销部件，该销部件的顶端部收纳在形成于活塞突出侧端面的凹部中且被该凹部支撑。该销部件边维持顶端部收纳在活塞的凹部中且被该凹部支撑的状态边水平地转动。因此，其摩擦阻力与现有装置相比大幅度减小，得以顺利地进行工作。而且，滑动所引起的磨损大幅度降低，即便长期使用也不用担心引起工作不良。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的空气弹簧及调平阀的主视图；

图2是调平阀的驱动机构的俯视图；

图3是表示工作销被杆部件支撑的支撑结构的剖视图；

图4是放大地示出调平阀的活塞的工作结构的主视图；

图5是表示调平阀的活塞凹部的变形例的剖视图；

图6是表示调平阀的活塞凹部的其它变形例的剖视图。

附图标记说明

V     调平阀(控制阀)

1     平台(被支撑体)

2     空气弹簧(气弹簧)

30    壳体

30a   供排口

30b   供气口

30c   排气口

31    活塞

31a   凹部

32    阀柱(阀体)

4     驱动机构

40    杆部件

44    工作销(销部件)

x     杆部件的转动轴

y     工作销的转动轴

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。

图1至图4表示的是本发明的实施方式所涉及的调平阀V(控制阀)，该调平阀V在通常用三个以上的空气弹簧2(气弹簧)对载有例如与液晶相关的制造装置等机器(无图示)的平台1进行弹性支撑的减振台中，对各个空气弹簧2进行供气或者从各个空气弹簧2进行排气，以确保作为被支撑体的机器和平台1的高度大致保持一定。

如图1中的示例所示的那样，空气弹簧2在整体呈四棱柱状的箱体20的上壁设置截面为圆形的开口部20a，将较厚的圆板状活塞21插入该开口部20a中，并且设置由橡胶弹性膜形成的环状隔膜22，该隔膜22将从该活塞21的外周到箱体20的开口部周缘为止的部分封堵住，利用该隔膜22保持活塞21，同时在箱体20的内部形成了空气室。隔膜22的外周部由箱体20的上壁和其上的连接环23夹住。

在这样形成于箱体20内的空气室中，在规定的高压状态下填充有空气，借助该空气的压力对活塞21进行弹性支撑，承受住从上方往下作用的平台1及机器的载荷。如上所述通过借助空气的压力支撑载荷，而能够在与地面振动几乎被隔断的状态下支撑住平台1及机器。此外，空气弹簧2的结构并不限于上述结构，也能用囊(bellows)来代替隔膜22。也可以使用不具备箱体20而在设置于基板上的囊的上部具有平板状顶板的所谓囊式空气弹簧。

所述空气弹簧2所附带的调平阀V由阀主体3和安装在该阀主体上部的驱动机构4构成。在图中所示的示例中，阀主体3具有上下延伸的圆筒状壳体30和从该壳体30的上端朝上方突出且设置为能在上下方向上进退的圆柱状活塞31，随着该活塞31的上下移动，与其下端相连的阀柱(spool)32(阀体)便会移动，而能在向空气弹簧2供给空气的供气位置、从该空气弹簧2排出空气的排气位置以及不进行供气和排气的中立位置之间进行切换。

也就是说，在图中所示的示例中，壳体30的周壁上，开有用以在与空气弹簧2之间进行供气和排气的供排口30a、用以供给来自未图示出来的空气压力源(压力源)的加压空气的供气口30b以及用以将从空气弹簧2排出来的空气排出的排气口30c。管(无图示)的一端与供排口30a连接，该管的另一端连接在空气弹簧2的筐体侧壁上，其内部的通路与空气室连通。用以供给来自未图示出来的气压泵、储存罐等空气压力源的加压空气的管(无图示)与所述供气口30b连接。此外，在图中所示的示例中，排气口30c朝着大气敞开。

在所述结构的阀主体3中，当收纳在壳体30中的阀柱32位于中立位置时，供排口30a与供气口30b及排气口30c被隔断，成为既不进行供气也不进行排气的状态，当由于活塞31下降而使阀柱32从中立位置向下方移动时，供排口30a与供气口30b连通，将来自空气压力源的空气供向空气弹簧2。反之，当活塞31上升，阀柱32从中立位置向上方移动时，供排口30a与排气口30c连通，来自空气弹簧2的空气被释放到大气中。

在所述驱动机构4中，设置有由于平台1位移而直接上下(即活塞31的移动方向)转动让活塞31工作的杆部件40，从而与平台1在上下方向上的位移联动地进行由所述活塞31的工作而实现的供排气之间的切换。在图中所示的示例中，杆部件40由金属制板材形成，其基端(图1及图2的左端)部转动自如地经由支架41支撑在阀主体3的壳体30的上部。另一方面，在杆部件40的顶端(图1及图2的右端)部，安装有贯穿螺纹孔40a并沿上下方向延伸的水平调节螺钉42，其上端与平台1的下表面抵接，在杆部件40的顶端部承受机器及平台1的载荷，检测其水平位置(上下方向上的高度位置)。此外，在图中所示的示例中，作为水平调节螺钉42所贯穿的螺纹孔40a，除了杆部件40顶端部的螺纹孔40a以外，还设置了以等间隔形成在比它更靠向基端一侧的三个螺纹孔40a。

所述杆部件40由形成有螺纹孔40a的矩形形状的基板40b和从该基板宽度方向(图2的上下方向)的两端分别朝下方延伸的矩形形状的侧板40c、40c构成。在该各个侧板40c的基端(图1及图2的左端)部，形成有从该基端部朝下方延伸的近似半圆状的第一支撑板40d。

所述支架41具有矩形形状的基板41a和设置在该基板长度方向的一端(图1及图2的左端)部上表面的支撑部件41b。基板41a与用以将阀主体3安装在空气弹簧2上的安装支架5一起在壳体30的上端面重叠，并由紧固环33固定在一起。安装支架5由近似矩形形状的基板50和焊在该基板一边缘上的横长侧板51构成，在侧板51的左右两侧部，分别开有螺栓孔。支撑部件41b由矩形形状的基板41c和从该基板长度方向(图2的上下方向)的两端开始分别朝上方延伸的“L”字形支撑板41d、41d构成。

另一方面，在支架41的基板41a上，形成有从由紧固环33紧固在壳体30上的部位开始朝外侧延伸并超过安装支架5的基板50的延伸部，利用点焊的方法，将支撑部件41b的基板41c安装在该延伸部上。在该支撑部件41b的各个支撑板41d的顶端(图1及图2的右端)部，杆部件40的各个第一支撑板40d重叠，由贯穿这些支撑板40d、40d、41d、41d的销孔的一根销43将杆部件40和支撑部件41b转动自如地联结起来。

如上所述将杆部件40和支撑部件41b联结起来的销43的轴心x是杆部件40的基端部的转动轴(转动中心)，如图4所示，该转动轴x位于比阀主体3的壳体30的上端面外周更靠内侧且比活塞31的上端面更靠向上方。

在该实施方式中，所述活塞31的上端面(从壳体30突出出来的突出侧的端面)形成有凹部31a，在所述杆部件40的靠基端侧的部位(杆部件40的比转动轴x更靠顶端侧的附近部位)，设置有被支撑着绕与杆部件40的转动轴x平行的转动轴y自如转动的工作销44(销部件)，该工作销44的顶端(图1及图4的下端)部收纳在凹部31a中且被该凹部支撑。

具体而言，凹部31a由形成在活塞31上端面的圆形第一凹部31b、和形成在该第一凹部31b的下方且越靠下方直径就越呈圆锥状地逐渐减小的锥状第二凹部31c构成。第一凹部31b的直径大于工作销44的直径，第二凹部31c上端的直径与第一凹部31b的直径相等。此外，在图1及图4中示出了活塞31的剖面。

在杆部件40的基板40b的与凹部31a上方相对应的规定部位，开有圆形凸孔40e。在各个侧板40c的与该凸孔40e的侧方相对应的规定部位，形成有从该规定部位朝下方延伸的近似半圆形的第二支撑板40f。在这些第二支撑板40f、40f之间，近似长方体状的块45从其长度方向(图2的上下方向)的两端面开始分别朝外侧突出，由贯穿各个第二支撑板40f的销孔的两根销46、46支撑着可自如转动。在该块45中形成有在其上下方向上贯穿该块的螺栓孔。在块45上端面的与该螺栓孔相对应的规定部位，形成有从该部位向上方突出的圆筒状凸部45a。该凸部45a插入基板40b的凸孔40e中。

工作销44具有上下延伸的呈近似圆柱状且在下端面设有碗状开口部的螺栓44a、以及从下方不能滚动地收纳在该开口部中的球状体44b。也就是说，工作销44的顶端为圆形。工作销44贯穿块45的螺栓孔及凸部45a，并从块45的上下两端面分别朝上下突出，该工作销44由螺母47紧固在凸部45a的上端面上，使球状体44b与第二凹部31c的顶点部内面抵接并被该顶点部内面支撑住，借助用上述螺母加以紧固，而能够调节工作销44在上下方向上的高度位置。此外，在螺栓44a与第一凹部31b之间留有间隔，从而即使如下文所述工作销44摇动，螺栓44a也不会与第一凹部31b抵接。也可以固定住工作销44在上下方向上的高度位置。

如上所述将杆部件40和工作销44联结起来的销46、46的轴心y是工作销44的转动轴(转动中心)，如图4所示，该转动轴y位于比阀主体3的壳体30的上端面外周更靠内侧且比活塞31的上端面更靠向上方。

如下文所述，当杆部件40上下摇动(转动)时，工作销44边维持球状体44b与第二凹部31c的顶点部内面抵接并被该顶点部内面支撑的状态，边略微水平(图1及图2的左右)地摇动(转动)。也就是说，当杆部件40上下摇动时，工作销44就会略微上下移动。这样一来，球状体44b几乎没有从第二凹部31c的顶点部移动开，所以即使工作销44摇动，球状体44b也几乎未在第二凹部31c的顶点部内面上滑动。此外，若在第二凹部31c的顶点部内面上滑动的球状体44b转动自如地收纳在螺栓44a的开口部中，则有利于减小摩擦阻力。第二凹部31c的锥角越大，球状体44b在第二凹部31c的顶点部内面上的滑动就越小，这对于减小摩擦阻力和降低磨损是很有利的。

进而，该实施方式的调平阀V在既不进行供气也不进行排气的中立位置处，如图1所示，杆部件40近似水平，工作销44的销46、46的轴心y、即该工作销44的转动轴y大致与杆部件40的基端部的销43的轴心x、即该杆部件40的转动轴x位于同一高度。这意味着：在由于杆部件40的上下摇动而使工作销44进行水平摇动时，伴随此而产生的球状体44b在水平方向上的位移、即球状体44b在第二凹部31c的顶点部内面上进行滑动的滑动量是相当小的。

具体来说，假设在中立位置时工作销44的转动轴比杆部件40的转动轴x低，则在杆部件40朝下方转动，由工作销44将活塞31向下推压规定量时，工作销44就会随之在水平方向上进行较大幅度的摇动。这意味着：球状体44b在第二凹部31c的顶点部内面上进行滑动的滑动量是相当大的。

相对于此，在该实施方式中，因为在中立位置工作销44的转动轴y与杆部件40的转动轴x位于同一高度，所以在杆部件40朝下方转动，由工作销44将活塞31向下推压与上述量相等的量时，随之而产生的工作销44在水平方向上的摇动、即球状体44b在第二凹部31c的顶点部内面上滑动的滑动量极小，从而能够减小摩擦阻力并能降低磨损。

而且，如上所述，在由于杆部件40转动而使活塞31进行上下动作时，因为能尽可能地减小工作销44在该凹部31a内面上进行滑动的滑动量，所以无需为了减小该滑动量而增加杆部件40的转动轴x和工作销44的转动轴y之间的水平距离。因此，在该实施方式中，不增加杆部件40整体的水平长度，就能够确保杆部件40的臂长比(即，杆部件40的转动轴x和工作销44的转动轴y之间的水平距离与杆部件40的转动轴x和水平调节螺钉42之间的水平距离之比)与现有杆部件的臂长比大致相同。

在该实施方式所涉及的减振装置中，例如随着平台1上的机器工作，其重心位置在水平方向上产生变化，支撑该平台1的空气弹簧2、2、...的分担载荷发生很大变化时，与现有的一般调平阀相同，在分担载荷增大，支撑高度下降的空气弹簧2中，调平阀V的杆部件40朝下方转动，向下推压阀主体3的活塞31，从而切换到供气位置，向空气弹簧2供给加压空气。这样一来，在杆部件40朝下方转动，活塞31被向下推压时，就成为图4的双点划线所示的状态。

另一方面，在分担载荷减小，支撑高度上升的空气弹簧2中，调平阀V的杆部件40朝上方转动，活塞31上升，从而切换到排气位置，从空气弹簧2中进行排气。

如上所述上下摇动的杆部件40经由被该杆部件支撑着自如摇动的工作销44推压活塞31，该工作销44边维持顶端部收纳在活塞31的凹部31a中，球状体44b几乎未从第二凹部31c的顶点部移动开的状态，边略微水平地摇动，所以能以很小的摩擦阻力顺利地进行工作。其结果是，活塞31的磨损量非常小，因而能够长期顺利地进行上述工作。

其他实施方式

在所述实施方式中，凹部31a由圆形第一凹部31b和圆锥状第二凹部31c构成，不过并不限于此。例如，如图5所示，凹部31a也可以由形成在活塞31上端面的圆形第一凹部31b和形成在该第一凹部31b的底面的碗状第二凹部31c构成。该第二凹部31c的直径比第一凹部31b的直径小，且与工作销44的球状体44b的直径大致相等。球状体44b嵌合在第二凹部31c中并被该第二凹部支撑，几乎未从该第二凹部移动开。如图6所示，凹部31a也可以由形成在活塞31上端面的圆形第一凹部31b和形成在该第一凹部31b的底面的圆形第二凹部31c这两部分形状构成。该第二凹部31c的直径比第一凹部31b的直径小，且与工作销44的球状体44b的直径大致相等。球状体44b嵌合在第二凹部31c中并被该第二凹部支撑，几乎未从该第二凹部移动开。

本发明并不限于上述杆部件40上下摇动(转动)的调平阀，也能适用于除此以外的其它控制阀，并且也能用例如填充了氮气等的其它气弹簧来代替空气弹簧2。

本发明并不局限于上述实施方式，也可以在不脱离其精神或主要特征的情况下以其它多种方式来实施本发明。

如上所述，无论从哪个方面来说，上述实施方式都仅为示例而已，不应该将它理解成是对本发明的限定。本发明的范围是由权利要求书所体现的，并未丝毫受到说明书的束缚。而且，属于权利要求书的同等范围内的变形和变更均属于本发明的范畴。

工业实用性

综上所述，本发明所涉及的控制阀的驱动机构能适用于需要降低随着杆部件摇动而产生的与活塞之间的摩擦阻力，确保长期顺利工作的用途等。

Claims (2)

1.一种控制阀的驱动机构，该控制阀与承受被支撑体的载荷的气弹簧相连接，在该控制阀上形成有用以进行供气和排气的供排口、用以供给来自压力源的气体的供气口以及用以将从所述气弹簧排出来的气体排出的排气口，其特征在于：

所述控制阀具有壳体、从该壳体突出来的活塞以及收纳在该壳体中与所述活塞联动的阀体，借助该阀体的移动，该控制阀在使所述供气口和供排口连通的供气位置、使该供排口和排气口连通的排气位置以及在这两个位置的中间不进行供气和排气的中立位置之间进行切换，

在所述活塞的突出侧的端面形成有凹部，

该控制阀的驱动机构包括：

杆部件，该杆部件的基端部转动自如地支撑在所述壳体上，承受所述被支撑体的载荷，沿所述活塞的移动方向转动，以及

销部件，绕着与所述杆部件的转动轴平行的转动轴转动自如地支撑在该杆部件的靠基端侧的部位，该销部件的顶端部收纳在所述凹部中且被该凹部支撑，

所述控制阀设置为所述活塞及阀体沿上下方向移动，

当杆部件上下转动时，所述销部件边维持所述销部件的顶端部收纳在所述凹部中且被所述凹部支撑的状态边水平地转动。

2.根据权利要求1所述的控制阀的驱动机构，其特征在于：

该控制阀的驱动机构设定为：在所述控制阀位于中立位置时，所述杆部件的转动轴和所述销部件的转动轴位于同一高度。

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