JP6484479B2 - Valve actuator - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、半導体製造装置等の集積化された配管系に使用されるバルブに使用され、特に、高温流体が流れる管路で使用されるバルブに適したバルブ用アクチュエータに関する。   The present invention relates to a valve actuator that is used in, for example, a valve that is used in an integrated piping system such as a semiconductor manufacturing apparatus, and is particularly suitable for a valve that is used in a pipe line through which a high-temperature fluid flows.

近年、半導体製造装置では、半導体素子の高機能化、小型化や高品質化などの要求に伴って、例えば、幅が狭く深さがあるウエハ表面に対して高アスペクト比を発揮して成膜するために、ALD(Atomic Layer Deposition):原子層堆積と呼ばれる成膜技術が用いられることが多い。ALDによると、原子レベルの制御により極薄の成膜が可能にはなるが、チャンバーに供給される反応ガスの温度が200℃を越え、場合によっては300℃以上の高温に達することもある。   In recent years, in semiconductor manufacturing equipment, in response to demands for higher functionality, miniaturization, and higher quality of semiconductor elements, for example, film formation is performed with a high aspect ratio on a wafer surface that is narrow and deep. Therefore, a film forming technique called ALD (Atomic Layer Deposition): atomic layer deposition is often used. According to ALD, it is possible to form a very thin film by controlling the atomic level, but the temperature of the reaction gas supplied to the chamber exceeds 200 ° C., and sometimes reaches a high temperature of 300 ° C. or higher.

そのため、この種の配管系で用いられるバルブ用のアクチュエータでは、駆動部のシール部にフッ素ゴム系のOリングを使用することが難しく、高温耐性を向上するために、金属材料のみで構成される蛇腹状のベローズを使用したピストン構造の駆動部が採用されることが多い。この場合、所定のスペースに集積化して設置したバルブの弁体を、流路と交差方向に往復動させて弁閉時に確実に弁座に密着させるためには、アクチュエータによりステムの推力を高める必要がある。このため、通常、集積バルブ用のアクチュエータには、推力拡大機構が内蔵されている。   Therefore, in the valve actuator used in this type of piping system, it is difficult to use a fluoro rubber O-ring for the seal part of the drive part, and it is composed only of a metal material in order to improve high temperature resistance. In many cases, a piston-structured drive unit using a bellows-shaped bellows is employed. In this case, it is necessary to increase the thrust of the stem with an actuator in order to make the valve body of the valve integrated and installed in a predetermined space reciprocate in the direction crossing the flow path so as to be in close contact with the valve seat when the valve is closed. There is. For this reason, usually, an actuator for an integrated valve has a built-in thrust expansion mechanism.

推力拡大機構を有するアクチュエータとして、例えば、特許文献1の制御器や特許文献2のアクチュエータが開示されている。これらのアクチュエータでは、空気圧によりピストンを移動させ、このピストンの移動を複数のカムを介して推力を拡大しながら、スプリングに抗して弁体開閉用のステムに伝達するようになっている。
これらの場合、略水平方向に配置されたカムが、その中間付近でピンにより回動可能に支持され、このカムの外側端部がピストンの下面側に当接され、内側端部がステムの上部側に係合されている。ベローズに接続されたピストンが上下方向に往復動すると、この昇降動は、略水平方向に配置されたカムにより、てこの原理で増幅されてステムに伝達される。
As an actuator having a thrust expanding mechanism, for example, a controller of Patent Document 1 and an actuator of Patent Document 2 are disclosed. In these actuators, the piston is moved by air pressure, and the movement of the piston is transmitted to the stem for opening and closing the valve body against the spring while expanding the thrust through a plurality of cams.
In these cases, a cam arranged in a substantially horizontal direction is supported by a pin so as to be rotatable in the middle of the cam, the outer end of the cam is in contact with the lower surface of the piston, and the inner end is the upper part of the stem. Is engaged on the side. When the piston connected to the bellows reciprocates in the vertical direction, the up-and-down movement is amplified by the lever principle and transmitted to the stem by a cam arranged in a substantially horizontal direction.

特許第4300345号公報Japanese Patent No. 4300355 特許第3067977号公報Japanese Patent No. 3067977

しかしながら、特許文献1や特許文献2のアクチュエータにおいては、ピストンの動作を略水平方向に配置したカムを介して所定の推力まで拡大しているため、アクチュエータの直径方向に、力点となるピストンとローラとの当接位置から支点となるピンまでの距離を確保する必要が生じる。これを確保するためにはカムの全長が大きくなり、その結果、アクチュエータの直径が、例えば60mmを越える大きいサイズになることもある。そのため、このアクチュエータを、例えば集積用ブロックなどの限られたスペースに集積化されたバルブに搭載できない可能性がある。   However, in the actuators of Patent Document 1 and Patent Document 2, since the operation of the piston is expanded to a predetermined thrust via a cam arranged in a substantially horizontal direction, the piston and the rollers that are the force points in the diameter direction of the actuator. It is necessary to secure a distance from the contact position to the pin serving as a fulcrum. In order to ensure this, the overall length of the cam is increased, and as a result, the diameter of the actuator may become a large size exceeding 60 mm, for example. Therefore, there is a possibility that this actuator cannot be mounted on a valve integrated in a limited space such as an integration block.

これに対して、仮に、この構造のアクチュエータのベローズを小径化して全体の外径を小さくしようとすると、ピストンの有効面積も減ることでバルブの開閉動作に必要な推力が得られないおそれがある。この推力不足を補うためにはカム比を変えることが考えられるが、この場合、ピンからローラまでの距離が延長するために、結果的にアクチュエータが大径化することになる。さらに、カム比に反比例してピストン及びベローズを復帰させるためのスプリング力が減衰して伝達されるため、これらの復帰力が不足する可能性もある。
また、ピストンを小径化しつつ推力を補強するものとして、多段ピストン構造があるが、ベローズを設けるとその内径が狭くなるために、複雑な構造の多段ピストン構造をベローズ構造の内部に設けることは難しい。
On the other hand, if it is attempted to reduce the overall outer diameter by reducing the diameter of the bellows of the actuator having this structure, the effective area of the piston may be reduced, and the thrust required for the opening / closing operation of the valve may not be obtained. . In order to compensate for this lack of thrust, it is conceivable to change the cam ratio. In this case, however, the distance from the pin to the roller is extended, resulting in an increase in the diameter of the actuator. Furthermore, since the spring force for returning the piston and the bellows is transmitted in inverse proportion to the cam ratio, the return force may be insufficient.
In addition, there is a multi-stage piston structure as a means to reinforce thrust while reducing the diameter of the piston, but if a bellows is provided, the inner diameter becomes narrow, so it is difficult to provide a complicated multi-stage piston structure inside the bellows structure. .

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、高温流体が流れる場合にも耐性を発揮し、流体の封止に必要な推力と復帰動作とを確保しつつ、限られたスペースに集積化されて設置されたバルブに搭載できるコンパクトなバルブ用アクチュエータを提供することにある。   The present invention has been developed in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to exhibit resistance even when a high-temperature fluid flows, and to provide thrust and return operation necessary for fluid sealing. An object of the present invention is to provide a compact valve actuator that can be mounted on a valve that is integrated and installed in a limited space.

上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、ケーシング内に設けたピストンと耐熱性のベローズで構成した密閉空間内にエアを導入してピストンの移動に伴って弁体開閉用のステムをばね機構に抗して移動させるバルブ用アクチュエータであって、ピストンの下部にピストンと連動する作動体を設け、この作動体の下面には中心に向かって傾斜する傾斜面を形成すると共に、作動体の下面領域にカムを略均等に配置し、このカムは、一端には傾斜面に転動する転動部と、他端にはステムを移動させる作動部と、カムを回動させる支点となる軸部とからなり、カムの転動部と軸部との間のカム部片をピストンの移動方向に沿って略縦方向に向けて配置して、ピストンが拡径するのを極力抑制するようにしたバルブ用アクチュエータである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a stem for opening and closing a valve body as the piston moves by introducing air into a sealed space formed by a piston provided in a casing and a heat-resistant bellows. This is a valve actuator that moves the actuator against the spring mechanism. An actuator that works in conjunction with the piston is provided at the bottom of the piston, and an inclined surface that slopes toward the center is formed on the lower surface of the actuator. A cam is arranged substantially evenly on the lower surface area of the body, and this cam has a rolling part that rolls on an inclined surface at one end, an operating part that moves the stem at the other end, and a fulcrum that rotates the cam. The cam part piece between the rolling part of the cam and the shaft part is arranged in the substantially vertical direction along the moving direction of the piston to suppress the piston from expanding the diameter as much as possible. Is a valve actuator

請求項2に係る発明は、傾斜面は、作動体の下面に均等に形成した転動溝の傾斜面としたバルブ用アクチュエータである。   The invention according to claim 2 is the valve actuator in which the inclined surface is an inclined surface of a rolling groove formed uniformly on the lower surface of the operating body.

請求項3に係る発明は、作動体の上面中央位置に形成した嵌合部に、ピストンに設けた突条ガイド部を嵌合して推力方向をガイドしたバルブ用アクチュエータである。   The invention according to claim 3 is the valve actuator in which the protrusion direction provided on the piston is fitted to the fitting portion formed at the center of the upper surface of the operating body to guide the thrust direction.

請求項4に係る発明は、ケーシングのカムの下部に軸部支承用のカムフランジを設け、このカムフランジの傾斜面との対向位置に軸部を嵌め込んで抜け出しを防止する固定溝を設けたバルブ用アクチュエータである。   According to a fourth aspect of the present invention, a cam flange for supporting the shaft portion is provided at the lower portion of the cam of the casing, and a fixing groove for preventing the slippage is provided by fitting the shaft portion at a position facing the inclined surface of the cam flange. This is a valve actuator.

請求項5に係る発明は、カムの軸部をカムフランジに回動自在に軸装し、このカムフランジをケーシング内に固定したバルブ用アクチュエータである。   The invention according to claim 5 is the valve actuator in which the shaft portion of the cam is rotatably mounted on the cam flange and the cam flange is fixed in the casing.

請求項6に係る発明は、カムフランジと作動体との間に補助スプリングを介在させ、又はベローズの内部に補助スプリングを設けたバルブ用アクチュエータである。   The invention according to claim 6 is the valve actuator in which an auxiliary spring is interposed between the cam flange and the operating body, or an auxiliary spring is provided inside the bellows.

請求項7に係る発明は、ステムの上部にピストンの底面に当接可能な当接部を設け、この当接部をピストンの下死点側でこのピストンに当接させてカムのケーシング側への回転動作を規制したバルブ用アクチュエータである。   According to the seventh aspect of the present invention, an abutting portion capable of abutting against the bottom surface of the piston is provided at the upper portion of the stem, and the abutting portion is brought into abutment with the piston at the bottom dead center side of the piston to the casing side of the cam. It is the actuator for valves which controlled rotation operation.

請求項1に係る発明によると、ピストンと耐熱性のベローズによる密閉空間内にエアを導入してピストンの移動に伴ってステムをばね機構に抗して移動させるようにした構造により、全体を金属製で設けて高温流体が流れる場合にも優れた耐性を発揮できる。下面に傾斜面を有する作動体をピストンの下部に連動して設け、この作動体の下面領域に転動部、作動部、軸部を有するカムを略均等に配置し、このカムのカム部片をピストンの移動方向に沿って略縦方向に配置してピストンの拡径を極力抑制していることで、カムの軸部を中心とした回転動作を傾斜面を介してステムの昇降移動に高効率で変換しつつ、ピストンを小径化してアクチュエータの直径を抑えることが可能になる。これにより、流体の封止に必要な推力と確実な復帰動作とを確保しつつ、集積用ブロック等の限られた設置スペースに集積化されたバルブにもコンパクト性を維持しながら搭載できる。   According to the first aspect of the present invention, the entire structure is made of metal by introducing air into the sealed space formed by the piston and the heat-resistant bellows and moving the stem against the spring mechanism as the piston moves. Excellent resistance can be exhibited even when a high-temperature fluid flows through the product. An operating body having an inclined surface on the lower surface is provided in conjunction with the lower portion of the piston, and a cam having a rolling portion, an operating portion, and a shaft portion is arranged substantially evenly on the lower surface area of the operating body. Is arranged in the vertical direction along the moving direction of the piston to suppress the expansion of the piston as much as possible. While converting with efficiency, the diameter of the actuator can be suppressed by reducing the diameter of the piston. Accordingly, it is possible to mount a valve integrated in a limited installation space such as an integration block while maintaining compactness while ensuring a thrust necessary for sealing the fluid and a reliable return operation.

請求項2に係る発明によると、作動体の下面に転動溝を均等に形成することにより、この転動溝によりバルブの開閉動作方向に各カムの動きを制限しつつ、これら複数のカムを転動溝を介して均等に動作させ、作動部から均等な力を加えてステムを上下移動できる。これにより、回転や軸振れを防止しながらステムをスムーズに動作させてバルブ制御を高精度におこなって弁閉時のシール性を確保できる。   According to the second aspect of the present invention, the rolling grooves are evenly formed on the lower surface of the operating body, thereby restricting the movement of each cam in the opening / closing operation direction of the valve by the rolling grooves. The stem can be moved up and down by operating uniformly through the rolling groove and applying an equal force from the operating portion. As a result, the stem can be operated smoothly while preventing rotation and shaft runout, and the valve control can be performed with high accuracy to ensure the sealing performance when the valve is closed.

請求項3に係る発明によると、作動体の嵌合部にピストンの突条ガイド部を嵌合して推力方向をガイドすることにより、作動体のずれや傾きを防止し、ピストンの昇降動作を正確に作動体に伝達できる。そのため、作動体を軸方向に移動させてカムを均等に動作させ、ステムをスムーズに移動して正確にバルブ制御できる。   According to the invention which concerns on Claim 3, the shift | offset | difference and inclination of an operating body are prevented by fitting the protrusion guide part of a piston to the fitting part of an operating body, and guiding a thrust direction, and the raising / lowering operation of a piston is carried out. It can be accurately transmitted to the operating body. Therefore, the valve can be accurately controlled by moving the operating body in the axial direction and operating the cam evenly, and moving the stem smoothly.

請求項4に係る発明によると、カムフランジの固定溝にカムの軸部を嵌め込むことで、作動体の傾斜面の位置に対応させながら容易かつ正確に取付けでき、作動体とステムから荷重を受けて組立て後のカムの固定溝からの抜け出しを防止できる。   According to the fourth aspect of the present invention, the cam shaft portion is fitted into the fixed groove of the cam flange, so that the cam body can be easily and accurately mounted while corresponding to the position of the inclined surface of the operating body, and the load is applied from the operating body and the stem. The cam can be prevented from coming out from the fixing groove after receiving and assembling.

請求項5に係る発明によると、作動体の昇降動時には、その傾斜面に沿って転動部が転動してカムが軸部を中心に回転し、この回転を作動部からステムに伝達できる。カムフランジをケーシングに固定したことにより、軸装したカムの作動体に対する相対的な上下移動を防ぎ、作動体の昇降動に比例して正確にカムを動作させてバルブ操作できる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the operating body moves up and down, the rolling section rolls along the inclined surface, the cam rotates about the shaft section, and this rotation can be transmitted from the operating section to the stem. . Since the cam flange is fixed to the casing, the cam mounted on the shaft is prevented from moving up and down relative to the operating body, and the cam can be operated accurately in proportion to the up-and-down movement of the operating body.

請求項6に係る発明によると、エアの排気時に補助スプリングにより作動体をエア供給時とは逆方向に動作させ、確実に元の状態まで復帰させることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, when the air is exhausted, the operating body can be operated by the auxiliary spring in the direction opposite to that when the air is supplied, and can be reliably returned to the original state.

請求項7に係る発明によると、当接部の下死点側でのピストンへの当接により、ピストンの過剰な下降を防ぎ、このピストンに連動する作動体によるケーシング側へのカムの回動を規制してこのカムのケーシングへの不用意な接触や衝突、ステムの必要以上の上昇を防止できる。   According to the seventh aspect of the present invention, the piston is prevented from being excessively lowered by the contact with the piston on the bottom dead center side of the contact portion, and the cam is rotated to the casing side by the operating body interlocking with the piston. This prevents the cam from inadvertently contacting and colliding with the casing and preventing the stem from rising more than necessary.

本発明におけるバルブ用アクチュエータの実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of the actuator for valves in this invention. 図1のバルブ用アクチュエータの弁閉状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the valve closed state of the valve actuator of FIG. 作動体を示す一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view which shows an action body. カムと作動体の装着状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the mounting state of a cam and an action body. カムの取付け状態を示す一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view which shows the attachment state of a cam. (a)はカムの側面図である。(b)はカムの正面図である。(A) is a side view of a cam. (B) is a front view of a cam. カムフランジを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a cam flange. カムの取付け状態を示す一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view which shows the attachment state of a cam. ベローズ位置と荷重との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a bellows position and a load. 図2の一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view of FIG.

以下に、本発明におけるバルブ用アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1においては、本発明のバルブ用アクチュエータの弁開状態、図2においては、バルブ用アクチュエータの弁閉状態を示している。   Embodiments of a valve actuator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 shows a valve open state of the valve actuator of the present invention, and FIG. 2 shows a valve closed state of the valve actuator.

図において、バルブ用アクチュエータ(以下、アクチュエータ本体1という)は、ケーシング2、ピストン3、ベローズ4、ステム5、ばね機構6を有し、バルブ10の上部に搭載される。アクチュエータ本体1の内部には、作動体11、カム12、カムフランジ13、補助スプリング14が設けられる。   In the figure, a valve actuator (hereinafter referred to as actuator body 1) has a casing 2, a piston 3, a bellows 4, a stem 5, and a spring mechanism 6, and is mounted on an upper portion of the valve 10. An actuator 11, a cam 12, a cam flange 13, and an auxiliary spring 14 are provided inside the actuator body 1.

アクチュエータ本体1において、ケーシング2は、上部ケーシング15と下部ケーシング16とからなり、これらが螺着されて一体に設けられる。
上部ケーシング15は、略円筒状に形成され、上部側に円板状のキャップ17、ベローズ4、ピストン3が収納され、この上部ケーシング15の下部側と下部ケーシング16との間に、作動体11、カム12が挟み込まれるように収納される。上部ケーシング15の内周中央付近には環状縮径部18が形成され、この環状縮径部18に作動体11の上面が当接することで、作動体11の上昇が所定の位置に規制される。上部ケーシング15の内周下部付近には環状係止部19が形成されている。
In the actuator body 1, the casing 2 includes an upper casing 15 and a lower casing 16, which are screwed and provided integrally.
The upper casing 15 is formed in a substantially cylindrical shape, and a disk-shaped cap 17, bellows 4, and piston 3 are accommodated on the upper side, and the operating body 11 is disposed between the lower side of the upper casing 15 and the lower casing 16. The cam 12 is stored so as to be sandwiched. An annular reduced diameter portion 18 is formed in the vicinity of the center of the inner periphery of the upper casing 15, and the upper surface of the operating body 11 abuts on the annular reduced diameter portion 18, so that the raising of the operating body 11 is restricted to a predetermined position. . An annular locking portion 19 is formed in the vicinity of the lower inner periphery of the upper casing 15.

上部ケーシング15の上端開口側には、螺着部20を介してキャップ17が取付けられる。キャップ17には、ベローズ4を介してピストン3が溶接により一体に取付けられ、これらピストン3、ベローズ4、キャップ17内には、密閉空間Sが設けられている。これにより、ユニット化されたピストン3、ベローズ4、キャップ17が上部ケーシング15に一体化されてケーシング2内に密閉空間Sが構成される。キャップ17の中央には継手21が設けられ、この継手21に設けられた給排気孔22を介して密閉空間S内にエアが給排気される。給排気孔22には、図示しないチューブが接続され、このチューブ径は、例えば約φ3.18mmに設けられる。   A cap 17 is attached to the upper opening side of the upper casing 15 via a screwed portion 20. The piston 3 is integrally attached to the cap 17 via a bellows 4 by welding, and a sealed space S is provided in the piston 3, the bellows 4 and the cap 17. As a result, the unitized piston 3, bellows 4, and cap 17 are integrated with the upper casing 15, thereby forming a sealed space S in the casing 2. A joint 21 is provided at the center of the cap 17, and air is supplied / exhausted into the sealed space S through an air supply / exhaust hole 22 provided in the joint 21. A tube (not shown) is connected to the air supply / exhaust hole 22, and the diameter of the tube is, for example, about φ 3.18 mm.

下部ケーシング16は、略円筒状に形成され、内部にスプリング23、リテーナ部材24を有するばね機構6が装着可能に設けられる。下部ケーシング16(ケーシング2)の内部中央にはステム挿入用の貫通穴25が形成され、この貫通穴25に対して、ステム5が上下動可能に設けられる。   The lower casing 16 is formed in a substantially cylindrical shape, and is provided with a spring mechanism 6 having a spring 23 and a retainer member 24 therein so that the spring mechanism 6 can be mounted. A through hole 25 for inserting a stem is formed in the center of the lower casing 16 (casing 2), and the stem 5 is provided in the through hole 25 so as to be movable up and down.

ピストン3は、略円板状に形成され、その中央には略円柱状の突条ガイド部30が突設形成される。このピストン3は、図1において、給排気孔22からのエアの導入によりケーシング2内を昇降動方向に移動し、この移動に伴ってステム5が連動し、ばね機構6に抗して、後述するバルブ10のダイヤフラムからなる弁体31を動作可能に下降するように設けられる。   The piston 3 is formed in a substantially disc shape, and a substantially columnar ridge guide portion 30 is formed in a projecting manner at the center thereof. In FIG. 1, the piston 3 moves in the vertical direction in the casing 2 by the introduction of air from the air supply / exhaust hole 22, and the stem 5 is interlocked with the movement to resist the spring mechanism 6, which will be described later. A valve body 31 made of a diaphragm of the valve 10 is provided so as to be operably lowered.

ステム5の上部には、作動体11をガイドするためのガイド軸5aが設けられ、このガイド軸5aの上部には、ピストン3の底面に当接可能な当接部26が設けられる。当接部26は、ピストン3の下死点側でこのピストン3に当接可能になっており、これにより、カム12のケーシング2側への回転動作が規制される。ガイド軸5aの下部には、カム12を受けるためのフランジ部5bが十分な強度により形成され、さらにステム5の下部付近には、下部ケーシング16に形成された当接面16aに当接可能な割リング32が嵌め込みにより固着される。ステム5の底面には、例えば25mmのアール面5cが形成される。   A guide shaft 5 a for guiding the operating body 11 is provided at the upper portion of the stem 5, and a contact portion 26 capable of contacting the bottom surface of the piston 3 is provided at the upper portion of the guide shaft 5 a. The abutting portion 26 can abut on the piston 3 on the bottom dead center side of the piston 3, thereby restricting the rotational movement of the cam 12 toward the casing 2. A flange portion 5b for receiving the cam 12 is formed at a lower portion of the guide shaft 5a with sufficient strength. Further, in the vicinity of the lower portion of the stem 5, a contact surface 16a formed on the lower casing 16 can be contacted. The split ring 32 is fixed by fitting. On the bottom surface of the stem 5, for example, a rounded surface 5c of 25 mm is formed.

ステム5は、ケーシング2内を昇降動可能に設けられ、このステム5のアール面5c側には、後述するバルブ10のダイヤフラムピース33が配置され、このダイヤフラムピース33の下部には、弁体31、シート34が配設される。ステム5は、弁体31からの合成反力を受けて摺動して摩耗しやすいため、例えば、剛性の高いSUS440系の材料により形成され、図示しないが、表面には硬質クロムメッキが施されている。シートは、例えば、樹脂材料により形成されるが、後述のボデー70と一体に成形されたメタルシートであってもよい。   The stem 5 is provided so as to be movable up and down in the casing 2, and a diaphragm piece 33 of a later-described valve 10 is disposed on the side of the round surface 5 c of the stem 5, and a valve body 31 is disposed below the diaphragm piece 33. A sheet 34 is disposed. Since the stem 5 is easily slid and worn by receiving the synthetic reaction force from the valve body 31, it is made of, for example, a highly rigid SUS440-based material. Although not shown, the surface is hard chrome plated. ing. The sheet is formed of, for example, a resin material, but may be a metal sheet formed integrally with a body 70 described later.

図1、図2において、ばね機構6は、前述のスプリング23、リテーナ部材24、割リング32を有し、これらは下部ケーシング16内に装着される。スプリング23には、使用する流体の圧力がダイヤフラム31に掛かっている状態、かつ、エアの排気状態で、ダイヤフラム31を押し下げてシールする力が必要になる。この力は、ダイヤフラム31を流体が押し上げる力、ダイヤフラム31がシート34に弁座シールするときに必要な荷重、ダイヤフラム31の反力、ベローズ4が真空時に発生させる膨張力、その他に想定されるロスを合成した反力よりも大きくなるように設定される。これらの合成反力は、例えば824Nになり、これ以上の力が発揮可能になるようにスプリング23のセット時の荷重を1010N、たわみ時の荷重を1260Nに設定することが望ましく、このたわみ時の荷重1260Nがステム5を持ち上げるための力となる。   1 and 2, the spring mechanism 6 has the above-described spring 23, retainer member 24, and split ring 32, which are mounted in the lower casing 16. The spring 23 is required to have a force to push down the diaphragm 31 and seal it when the pressure of the fluid to be used is applied to the diaphragm 31 and when the air is exhausted. This force is the force by which the fluid pushes up the diaphragm 31, the load required when the diaphragm 31 seals the valve seat to the seat 34, the reaction force of the diaphragm 31, the expansion force generated by the bellows 4 in a vacuum, and other possible losses It is set to be larger than the reaction force synthesized. These combined reaction forces are, for example, 824 N, and it is desirable to set the load at the time of setting the spring 23 to 1010 N and the load at the time of deflection to 1260 N so that more force can be exerted. The load 1260N is a force for lifting the stem 5.

ばね機構6のうち、スプリング23は、高荷重を発揮しつつコンパクト化するために、皿ばねにより設けられ、その材質は、例えば300℃でも使用可能なSUS304−CSPからなり、へたりを考慮した上で形成される。皿ばねを設ける場合、例えば、マージンを+10%、へたり等による能力低下を仮に100Nとすると、設計値としての合成反力は824N×1.1+100N≒1010Nとなり、この場合にはダイヤフラム(弁体31)の開閉量が1.5mmの範囲となる。
リテーナ部材24は、皿ばね23と割リング32との間に設けられる。リテーナ部材24を介して、皿ばね23の弾発力が割リング32によりステム5に伝達されてステム5が駆動される。
Of the spring mechanism 6, the spring 23 is provided by a disc spring in order to make it compact while exhibiting a high load. The material is made of SUS304-CSP that can be used even at 300 ° C. Formed above. When a disc spring is provided, for example, if the margin is + 10% and the capacity reduction due to sag or the like is assumed to be 100N, the combined reaction force as a design value is 824N × 1.1 + 100N≈1010N. In this case, the diaphragm (valve element) The opening / closing amount of 31) is in the range of 1.5 mm.
The retainer member 24 is provided between the disc spring 23 and the split ring 32. The elastic force of the disc spring 23 is transmitted to the stem 5 by the split ring 32 via the retainer member 24 and the stem 5 is driven.

ベローズ4は、例えば、使用温度300℃の耐熱性を有する金属材料により伸縮可能に設けられ、一般的な圧縮ばねと同様に、圧縮されたときに元の状態に戻ろうとする力を発揮可能に設けられる。この反力の大きさは、バネ定数と圧縮量により所定の値に適宜設定される。密閉空間S内にエアを給排気した場合、ベローズ4の伸縮によりピストン3がケーシング2内を移動する。その際、ベローズ4の外径がケーシング2の内径よりもやや小さく設けられていることで、ピストン3移動時のケーシング2内周への接触が防止されている。ベローズ4は、例えば、材質:AM350、外径:φ32mm、内径φ19mm、駆動長:33〜40mm(ストローク7mm)、ばね定数:8.2N/mm、発生荷重:圧縮時57.4N〜セット時8N、有効面積:5.73cmにより設けられる。 The bellows 4 is provided so as to be stretchable by a heat-resistant metal material having a use temperature of 300 ° C., for example, and, like a general compression spring, can exert a force to return to its original state when compressed. Provided. The magnitude of the reaction force is appropriately set to a predetermined value depending on the spring constant and the compression amount. When air is supplied and exhausted into the sealed space S, the piston 3 moves in the casing 2 due to the expansion and contraction of the bellows 4. At this time, the outer diameter of the bellows 4 is provided slightly smaller than the inner diameter of the casing 2, thereby preventing contact with the inner periphery of the casing 2 when the piston 3 is moved. The bellows 4 has, for example, material: AM350, outer diameter: φ32 mm, inner diameter φ19 mm, drive length: 33 to 40 mm (stroke 7 mm), spring constant: 8.2 N / mm, generated load: compression 57.4 N to set 8 N , Effective area: 5.73 cm 2 .

前記したピストン3の下部には、このピストン3と連動する図3の作動体11が設けられ、この作動体11によりベローズ4で移動するピストン3の推力がカム12に伝達され、このカム12が開閉動作される。作動体11の下面には、中心に向かって傾斜する傾斜面40が形成され、この傾斜面40に後述するカム12の転動部41が当接可能に設けられている。   3 is provided at the lower part of the piston 3, and the thrust of the piston 3 moving by the bellows 4 is transmitted to the cam 12 by the actuating body 11. Open and close operation. An inclined surface 40 that is inclined toward the center is formed on the lower surface of the operating body 11, and a rolling portion 41 of the cam 12 described later is provided on the inclined surface 40 so as to be in contact therewith.

傾斜面40は、作動体11の下面に均等に形成された転動溝36の傾斜面として設けられ、3箇所に等間隔に配置される。傾斜面40は転動部41が転動可能に設けられ、この傾斜面40の側部には側壁42が形成される。これによって、転動部41は、側面が側壁42にガイドされつつ傾斜面40を転動するため、作動体11は、回転が抑制されつつ、カム12の回転によりケーシング2内を昇降動する。側壁42により、転動溝36からの転動部41の抜けも防がれる。   The inclined surface 40 is provided as an inclined surface of the rolling groove 36 formed uniformly on the lower surface of the operating body 11, and is disposed at three positions at equal intervals. The inclined surface 40 is provided so that the rolling portion 41 can roll, and a side wall 42 is formed on a side portion of the inclined surface 40. As a result, the rolling part 41 rolls on the inclined surface 40 while the side surface is guided by the side wall 42, so that the operating body 11 moves up and down in the casing 2 by the rotation of the cam 12 while the rotation is suppressed. The side wall 42 prevents the rolling part 41 from coming off from the rolling groove 36.

図2において、傾斜面40の傾斜角度θを設定する場合、ベローズ4(作動体11、ピストン3)の動作量Y>カム開閉量Xとし、その傾斜率を1より小とした場合には、図2から図1の状態まで作動体11、ピストン3が下降してバルブ10が開動作するときに、カム12が回転しやすくなる。しかし、逆の動作である図1から図2のバルブ10の閉動作のときには、傾斜率の逆数が働くことでカム12が回転しにくくなり、さらに、ステム5の下降により作動体11が上昇するときにはカム12の倍率の逆数が作用することで、作動体11、ピストン3がスムーズに上昇しにくくなる。   In FIG. 2, when setting the inclination angle θ of the inclined surface 40, when the operation amount Y of the bellows 4 (actuating body 11, piston 3)> cam opening / closing amount X and the inclination rate is smaller than 1, When the operating body 11 and the piston 3 are lowered from the state of FIG. 2 to the state of FIG. 1 and the valve 10 is opened, the cam 12 is easily rotated. However, in the closing operation of the valve 10 shown in FIGS. 1 and 2, which is the reverse operation, the cam 12 becomes difficult to rotate due to the reciprocal of the inclination rate, and the operating body 11 rises due to the lowering of the stem 5. Sometimes, the reciprocal of the magnification of the cam 12 acts to make it difficult for the operating body 11 and the piston 3 to rise smoothly.

このため、ベローズの動作量Y<カム開閉量Xの関係となるように傾斜角度θを設定することが望ましく、本実施形態では、カム開閉量X÷ベローズ動作量Yである傾斜率を1.2(逆数0.83)とし、傾斜面40の傾斜角度θを50.27°に設定した。カム開閉量Xに対するベローズ動作量Yを、リニアの関係に近づけて傾斜角度θを設定することもでき、さらには、傾斜面を曲面状に形成すれば、よりリニアに近づけることもできる。   Therefore, it is desirable to set the inclination angle θ so that the bellows operation amount Y <the cam opening / closing amount X. In this embodiment, the inclination rate that is the cam opening / closing amount X ÷ the bellows operation amount Y is set to 1. 2 (reciprocal number 0.83), and the inclination angle θ of the inclined surface 40 was set to 50.27 °. The inclination angle θ can be set by making the bellows movement amount Y with respect to the cam opening / closing amount X close to a linear relationship, and furthermore, if the inclined surface is formed in a curved surface, it can be made closer to linear.

図3に示すように、傾斜面40の間には、3箇所の有底穴43が等間隔に形成され、各有底穴43に、図4、図5に示すコイルスプリングからなる補助スプリング14が位置決め状態で挿入可能に設けられる。図3において、作動体11の適宜位置には、上下方向に貫通する貫通孔44が形成され、この貫通孔44によりケーシング2内の作動体11の上下側の気圧差の発生を防ぎ、作動体11の昇降動がスムーズとなる。   As shown in FIG. 3, three bottomed holes 43 are formed at equal intervals between the inclined surfaces 40, and each of the bottomed holes 43 has an auxiliary spring 14 formed of a coil spring shown in FIGS. 4 and 5. Is provided so as to be insertable in a positioning state. In FIG. 3, a through hole 44 penetrating in the vertical direction is formed at an appropriate position of the operating body 11, and the through hole 44 prevents the occurrence of a pressure difference between the upper and lower sides of the operating body 11 in the casing 2. 11 moves up and down smoothly.

作動体11の中心にはガイド軸5aを挿入可能なガイド穴45が設けられ、このガイド穴45に嵌め込まれたガイド軸5a、及び上部ケーシング15の内径面でそれぞれガイドされることにより、作動体11の昇降動時の位置精度が高められる。
図1において、ガイド穴45の上部の上面中央位置には円形凹状の嵌合部50が形成され、この嵌合部50に前述した突条ガイド部30が嵌合されて、作動体11の移動が推力方向にガイドされる。
A guide hole 45 into which the guide shaft 5a can be inserted is provided at the center of the operating body 11, and the operating body is guided by the guide shaft 5a fitted in the guide hole 45 and the inner diameter surface of the upper casing 15, respectively. Thus, the positional accuracy during the up-and-down movement of 11 is increased.
In FIG. 1, a circular concave fitting portion 50 is formed at the center of the upper surface of the upper portion of the guide hole 45, and the protrusion guide portion 30 described above is fitted to the fitting portion 50, so that the operating body 11 moves. Is guided in the thrust direction.

図1、図4、図5に示すように、作動体11の下面領域Uにはカム12が略均等に配置される。図6(a)、図6(b)において、カム12は、略L字状のカム部材51を有し、このカム部材51の一端に前記傾斜面40に転動する転動部41、他端にはステム5を昇降方向に移動させるための作動部52、これら転動部41と作動部52との間にはカム部材51を転動させる支点となる軸部53とがそれぞれローラにより設けられる。カム部材51において、転動部41と軸部53との間には、長尺状のカム部片54が形成されている。   As shown in FIG. 1, FIG. 4, and FIG. 5, cams 12 are arranged substantially evenly on the lower surface region U of the operating body 11. 6 (a) and 6 (b), the cam 12 has a substantially L-shaped cam member 51, and a rolling portion 41 that rolls on the inclined surface 40 at one end of the cam member 51, and the like. At the end, an operating portion 52 for moving the stem 5 in the up-and-down direction, and a shaft portion 53 serving as a fulcrum for rolling the cam member 51 are provided between the rolling portion 41 and the operating portion 52 by rollers. It is done. In the cam member 51, an elongated cam portion piece 54 is formed between the rolling portion 41 and the shaft portion 53.

このように、略L字状のカム12は、図1において、転動部41が作動体11側、作動部52、軸部53が作動体11よりも下方に位置するカムフランジ13側にそれぞれ配置されるように取付けられ、転動部41に作動体11からの推力を受ける力点A、軸部53の中心に支点B、作動部52からステム5に力が作用する作用点Cが設けられる。カム部片54は、ピストン3の移動方向に沿って略縦方向に向けて配置され、ピストン3が拡径するのが極力抑制されている。   As described above, the substantially L-shaped cam 12 has the rolling portion 41 on the side of the operating body 11 and the operating portion 52 and the shaft portion 53 on the side of the cam flange 13 where the operating portion 11 is positioned below the operating body 11 in FIG. The rolling part 41 is provided with a force point A that receives thrust from the operating body 11, a fulcrum B at the center of the shaft part 53, and an action point C at which force is applied from the operating part 52 to the stem 5. . The cam piece 54 is arranged in a substantially vertical direction along the moving direction of the piston 3, and the piston 3 is suppressed from expanding in diameter as much as possible.

カム12は、作動体11の昇降動により、てこの原理でピストン3の推力を増幅してステム5に伝達する機能を有し、作動体11の昇降動と反転する方向にステムが動作するように伝達される。すなわち、図1に示すように、ベローズ4が伸長しつつピストン3、作動体11が下降したときには、カム12を介してステム5が上昇し、一方、図2に示すように、ベローズ4が収縮しつつピストン3、作動体11が上昇したときには、カム12を介してステム5が下降する。   The cam 12 has a function of amplifying the thrust of the piston 3 by the lever principle and transmitting it to the stem 5 by the raising and lowering movement of the operating body 11, so that the stem operates in a direction reverse to the raising and lowering movement of the operating body 11. Is transmitted to. That is, as shown in FIG. 1, when the bellows 4 is extended and the piston 3 and the operating body 11 are lowered, the stem 5 is raised via the cam 12, while the bellows 4 is contracted as shown in FIG. However, when the piston 3 and the operating body 11 are raised, the stem 5 is lowered via the cam 12.

上記カム12は、特に、摩耗と機械的ストレスにさらされる部品であるため、例えば、ローラ41、52、53が、高強度で接触耐性の強いC1720B(ベリリウム銅)を材料として設けられ、カム部材51が、強度の高いSUS440系を材料として設けられる。転動部41、作動部52、軸部53は、本実施形態においては、カム倍率が4.7倍程度になるような位置関係に設定される。   Since the cam 12 is a component that is particularly exposed to wear and mechanical stress, for example, the rollers 41, 52, and 53 are provided with C1720B (beryllium copper) having high strength and high contact resistance as a material. 51 is provided with a high-strength SUS440 system as a material. In the present embodiment, the rolling portion 41, the operating portion 52, and the shaft portion 53 are set in a positional relationship such that the cam magnification is about 4.7 times.

カム12の下部には、図5に示した軸部支承用のカムフランジ13が設けられる。カムフランジ13は、主にカム12を保持し、上部の部品の土台として設けられる。このカムフランジ13において、傾斜面40との対向位置には固定溝60が設けられ、この固定溝60に軸部53の両側が矢印に示すように嵌め込まれる。これにより、カム12がカムフランジ13に軸部53で回動自在に軸装される。図8に示した軸部53の嵌め込み後には、図1において、転動部41に傾斜面40が当接し、作動部52がフランジ部5bに係合した状態で、作動体11とステム5とによりカム5に上方側から荷重が加わるため、このカム5の抜け出しが防止される。
この場合、固定溝60は、軸部53が嵌め込まれ、カム12が回転動作するときに上方向や横方向から強い荷重を受けるため、十分な強度を発揮するように設けられる。
A cam flange 13 for supporting the shaft portion shown in FIG. 5 is provided at the lower portion of the cam 12. The cam flange 13 mainly holds the cam 12 and is provided as a base for the upper part. In the cam flange 13, a fixing groove 60 is provided at a position facing the inclined surface 40, and both sides of the shaft portion 53 are fitted into the fixing groove 60 as indicated by arrows. As a result, the cam 12 is rotatably mounted on the cam flange 13 by the shaft portion 53. After the shaft portion 53 shown in FIG. 8 is fitted, in FIG. 1, the operating body 11, the stem 5, and the rolling body 41 are in contact with the inclined surface 40 and the operating portion 52 is engaged with the flange portion 5 b. As a result, a load is applied to the cam 5 from above, so that the cam 5 is prevented from coming off.
In this case, the fixing groove 60 is provided so as to exhibit sufficient strength because the shaft portion 53 is fitted therein and receives a strong load from the upper side or the horizontal direction when the cam 12 rotates.

図7に示すカムフランジ13において、有底穴43との対向位置には有底の保持穴61が設けられ、この保持穴61に図4、図5に示すように補助スプリング14が載置され、カムフランジ13と作動体11の有底穴43との間に位置決め状態で介在される。補助スプリング14は3箇所に設けられ、図2のエアの排気状態において、この補助スプリング14により作動体11が水平保持されつつ押し上げられ、ベローズ4が収縮された状態になってこの状態が維持される。この場合、例えば、3つの補助スプリング14のセット時の荷重の合計を15N、たわみ時の荷重を29.4Nとするとよい。
補助スプリング14は、カムフランジ13と作動体11との間に装着される以外にも、ベローズ4の内部に設けられていてもよい。
In the cam flange 13 shown in FIG. 7, a bottomed holding hole 61 is provided at a position facing the bottomed hole 43, and the auxiliary spring 14 is placed in the holding hole 61 as shown in FIGS. 4 and 5. The cam flange 13 and the bottomed hole 43 of the operating body 11 are interposed in a positioned state. The auxiliary springs 14 are provided at three locations. In the air exhaust state of FIG. 2, the operating body 11 is pushed up while being held horizontally by the auxiliary springs 14, and the bellows 4 is contracted and this state is maintained. The In this case, for example, the total load when the three auxiliary springs 14 are set may be 15N, and the load when the deflection is performed may be 29.4N.
The auxiliary spring 14 may be provided inside the bellows 4 in addition to being mounted between the cam flange 13 and the operating body 11.

カムフランジ13の中心には、図7に示すようにステム挿入用の連通穴62が設けられ、この連通穴62によりステム5がガイドされて昇降動する。カムフランジ13の外周には環状段部63が形成され、この環状段部63よりも下部には環状の載置面64が設けられる。図1、図2に示すように、カムフランジ13は、載置面64が下部ケーシング16上部の端面16bに載置されつつ、環状段部63がケーシング2の環状係止部19に係合することで、上下に位置決めされつつケーシング2内に固定される。   As shown in FIG. 7, a communication hole 62 for inserting a stem is provided at the center of the cam flange 13, and the stem 5 is guided up and down by the communication hole 62. An annular step 63 is formed on the outer periphery of the cam flange 13, and an annular placement surface 64 is provided below the annular step 63. As shown in FIGS. 1 and 2, in the cam flange 13, the mounting surface 64 is mounted on the end surface 16 b of the upper portion of the lower casing 16, and the annular step portion 63 engages with the annular locking portion 19 of the casing 2. Thus, it is fixed in the casing 2 while being positioned up and down.

ガイド軸5aがガイド穴45に挿入され、かつ、ステム5が連通穴62に挿入されていることで、ステム5の動作が軸線上に維持される。これにより、前述したように軸部53を固定溝60に嵌め込むようにすれば、補助スプリング14の両端部を保持穴61、有底穴43に固定する必要がなく、作動体11とカムフランジ13との回転を防止するガイド等をこれらに設ける必要もない。   Since the guide shaft 5a is inserted into the guide hole 45 and the stem 5 is inserted into the communication hole 62, the operation of the stem 5 is maintained on the axis. As a result, if the shaft portion 53 is fitted into the fixing groove 60 as described above, it is not necessary to fix the both ends of the auxiliary spring 14 to the holding hole 61 and the bottomed hole 43, and the operating body 11 and the cam flange. There is no need to provide a guide or the like for preventing rotation with the motor 13.

続いて、前述した皿ばね23と補助スプリング14とを設けるときのばね力について説明する。
先ず、エアの排気時に、皿ばね23によってベローズ4が復帰するかを確認する。ベローズ4を常に押し上げようとする復帰力をFrとすると、この復帰力Frは、皿ばね23の余剰能力がカム12と作動体11とに伝達して影響を及ぼす力に関係し、次式で表される。
復帰力Fr=(皿ばねの荷重−合成反力)×カム倍率×作動体の傾斜率
この復帰力Frは、弁閉状態であっても常にベローズ4に対して発生している荷重であり、補助スプリング14が必要か否かの判断材料となる。
Next, the spring force when the above-described disc spring 23 and auxiliary spring 14 are provided will be described.
First, it is confirmed whether the bellows 4 is returned by the disc spring 23 when the air is exhausted. Assuming that the return force that always pushes up the bellows 4 is Fr, the return force Fr is related to the force that the surplus capacity of the disc spring 23 transmits to the cam 12 and the operating body 11 and has the following effect. expressed.
Returning force Fr = (Belleville spring load-combined reaction force) × cam magnification × actuating body inclination rate This returning force Fr is a load that is always generated on the bellows 4 even when the valve is closed. This is a material for determining whether or not the auxiliary spring 14 is necessary.

上記の式に対して、前述した皿ばねの荷重として、セット時(弁閉時)の荷重1010N又はたわみ時(弁開時)の荷重1260N、合成反力824N、セット時のカム倍率1/5.77又はたわみ時のカム倍率1/4.79、セット時の作動体11の傾斜率1.37×1.2又はたわみ時の作動体11の傾斜率0.6×1.2をそれぞれ代入すると、図9に示したベローズ位置と荷重との関係を示すグラフにおいて、図2のベローズ4の上限位置7mm、すなわち弁閉状態では、復帰力Frupが最小となり、すなわち、
復帰力Frup=(1010−824)×(1/5.77)×(1.37×1.2)=53Nとなる。
一方、図1のベローズ4の下限位置0mm、すなわち弁開状態では、復帰力Frdownが最大となり、すなわち、
復帰力Frdown=(1260−824)×(1/4.79)×(0.6×1.2)=65.5Nとなる。
In relation to the above formula, as the above-described disc spring load, the load 1010N when set (valve closed) or the load 1260N when deflected (valve opened), the combined reaction force 824N, the cam magnification 1/5 when set .77 or cam magnification 1 / 4.79 at the time of deflection, inclination rate 1.37 × 1.2 of the actuator 11 at the time of setting, or 0.6 × 1.2 inclination rate of the actuator 11 at the time of deflection, respectively. Then, in the graph showing the relationship between the bellows position and the load shown in FIG. 9, in the upper limit position 7 mm of the bellows 4 in FIG. 2, that is, in the valve closed state, the return force Fr up becomes minimum, that is,
Returning force Fr up = (1010−824) × (1 / 5.77) × (1.37 × 1.2) = 53N.
On the other hand, in the lower limit position 0 mm of the bellows 4 in FIG. 1, that is, in the valve open state, the restoring force Fr down is maximum,
The return force Fr down = (1260-824) × ( 1 / 4.79) × (0.6 × 1.2) = the 65.5N.

上記の弁閉時又は弁開時における各フォロワ傾斜率は、図1において、傾斜面40に対する支点Bから力点Aまでの直線がなす角度をθrとしたときに、この角度θrの傾斜比率tanθrを係数として乗したものである。図1の弁開時では、角度θr=30.97°であるため、傾斜率tanθr=tan30.97°≒0.6とし、一方、図2の弁閉時では、角度θr=54.07°であるため、傾斜率tanθr=tan54.07≒1.38とした。なお、エア排気時には、カム12から作動体11に力が伝達され、エア給気時には、作動体11からカム12に力が伝達される。   Each follower inclination rate when the valve is closed or opened is shown in FIG. 1 where the inclination ratio tan θr of the angle θr is defined as θr when the angle formed by the straight line from the fulcrum B to the force point A with respect to the inclined surface 40 is θr. It is multiplied as a coefficient. Since the angle θr = 30.97 ° when the valve of FIG. 1 is open, the inclination rate tan θr = tan 30.97 ° ≈0.6, while when the valve of FIG. 2 is closed, the angle θr = 54.07 °. Therefore, the inclination rate tan θr = tan 54.07≈1.38. When air is exhausted, force is transmitted from the cam 12 to the operating body 11, and when air is supplied, force is transmitted from the operating body 11 to the cam 12.

図9においては、ベローズ4が0mmから7mmまでのストローク範囲で拡縮する場合の皿ばね23による押し上げ力、ベローズ4が拡縮するときのベローズばね力、及びこれらの合成力をそれぞれ示している。   FIG. 9 shows the push-up force by the disc spring 23 when the bellows 4 expands and contracts in the stroke range from 0 mm to 7 mm, the bellows spring force when the bellows 4 expands and contracts, and the combined force thereof.

図9において、ベローズ4の上昇に伴って皿ばね23の復帰力(押し上げ力)Frが小さくなると、この復帰力Frに反比例してベローズ抗力が大きくなる。一方、ベローズ4の下降に伴って皿ばね23の押し上げ力Frが大きくなると、この押し上げ力Frに反比例してベローズ抗力が小さくなる。   In FIG. 9, when the restoring force (push-up force) Fr of the disc spring 23 decreases as the bellows 4 rises, the bellows drag increases in inverse proportion to the restoring force Fr. On the other hand, when the push-up force Fr of the disc spring 23 increases as the bellows 4 descends, the bellows drag decreases in inverse proportion to the push-up force Fr.

図に示した押し上げ力とベローズ抗力の合成力の荷重において、正の側では押し上げ力がベローズ抗力よりも大きいことから、ベローズ4が皿ばね23により持ち上げられ、負の側では押し上げ力がベローズ抗力よりも小さいことから、ベローズ4が有するばね力により下方に伸長しようとする力が大きくなる。   In the load of the combined force of the push-up force and the bellows drag shown in the figure, the push-up force is larger than the bellows drag on the positive side, so that the bellows 4 is lifted by the disc spring 23 and the push-up force is on the negative side. Therefore, the force to extend downward is increased by the spring force of the bellows 4.

すなわち、グラフのエアの排気時に合成力がゼロとなる位置では、ベローズ4が下方に伸長しようとする力と下からの力が釣り合った状態になり、負の側ではベローズ4が完全に上昇できないことになる。これを防ぐために、補助スプリング14のばね力を適正に調整する。   That is, at the position where the combined force becomes zero when the air is exhausted in the graph, the force that the bellows 4 tries to extend downward is balanced with the force from below, and the bellows 4 cannot be raised completely on the negative side. It will be. In order to prevent this, the spring force of the auxiliary spring 14 is adjusted appropriately.

補助スプリング14のセット時のばね力の荷重を設定する場合、ベローズ4の上昇状態をセット長さとし、このときに必要となる能力を必要最低荷重F3として、圧縮が大きくなったときにもこの荷重F3が大きくなり過ぎないように選定する。必要最低荷重F3は、次の式により表される。
必要最低荷重F3={(ベローズ上昇位置の反力)−(皿ばねの最小の復帰力Frup)+作動体他の重量}÷設置スプリングの本数={(ばね定数8.2×7mm+初期荷重8.1)−53+2}÷3=4.8Nとなり、1本当たり4.8Nの力を発揮する補助スプリング14を3本使用すれば、この補助スプリング14によりエアの排気時にベローズ4を所定位置まで上昇させることができる。
When setting the load of the spring force when the auxiliary spring 14 is set, the raised state of the bellows 4 is set as the set length, and the capacity required at this time is set as the required minimum load F3, and this load is also increased when compression is increased. Select so that F3 does not become too large. The required minimum load F3 is represented by the following formula.
Necessary minimum load F3 = {(reaction force at the bellows ascending position) − (minimum return force Fr up of the disc spring) + actuator weight, etc. ÷ number of installation springs = {(spring constant 8.2 × 7 mm + initial load) 8.1) −53 + 2} ÷ 3 = 4.8 N, and if three auxiliary springs 14 that exert a force of 4.8 N per unit are used, the bellows 4 is moved to a predetermined position when the air is exhausted by the auxiliary springs 14. Can be raised.

次いで、給排気孔22からエアを供給する場合、このエア供給によりステム5を上昇させて弁開するときに必要な能力を検証する。
供給エア圧力を0.4MPaとすると、弁開動作直後のステム上昇最小荷重Fminは、次の式により求められる。
ステム上昇最小荷重Fmin=(ベローズ推力−抗力(補助スプリングのセット荷重))×弁閉時のカムの倍率×弁閉時の作動体の傾斜率
この式に、例えば、エア供給圧力0.4MPa時のベローズ推力202.8N、抗力5.0N×3、弁閉時のカムの倍率5.77、弁閉時の作動体の傾斜率0.72×0.83を代入すると、
ステム上昇最小荷重Fmin=(202.8−5.0×3)×5.77×(0.72×0.83)≒650.7Nとなる。
Next, when air is supplied from the air supply / exhaust hole 22, the capability required when the stem 5 is raised by this air supply to open the valve is verified.
When the supply air pressure is 0.4 MPa, the stem rising minimum load F min immediately after the valve opening operation is obtained by the following equation.
Stem lift minimum load F min = (bellows thrust-drag (set load of auxiliary spring)) x cam magnification when valve is closed x slope of operating body when valve is closed For example, air supply pressure 0.4 MPa When substituting the bellows thrust 202.8 N at the time, the drag 5.0 N × 3, the cam magnification 5.77 when the valve is closed, and the inclination rate 0.72 × 0.83 of the operating body when the valve is closed,
Stem rising minimum load F min = (202.8−5.0 × 3) × 5.77 × (0.72 × 0.83) ≈650.7N.

一方、全開時のステム上昇最大荷重Fmaxは、次の式により求められる。
ステム上昇最大荷重Fmax=(ベローズ推力−抗力(補助スプリングの合成たわみ荷重))×弁開時のカムの倍率×弁開時の作動体の傾斜率
この式に、例えば、エア供給圧力0.4MPa時のベローズ推力202.8N、抗力9.8N×3、弁閉時のカムの倍率4.79、弁閉時の作動体の傾斜率1.66×0.83を代入すると、
ステム上昇最大荷重Fmax=(202.8−9.8×3)×4.79×(1.66×0.83)≒1144.4Nとなる。なお、何れの式の場合にも、作動体の傾斜率を、1/tanθr×0.83とした。
On the other hand, the stem rising maximum load F max when fully opened is obtained by the following equation.
Maximum stem rising load F max = (bellows thrust-drag (combined deflection load of auxiliary spring)) x cam magnification when the valve is open x inclination rate of the operating body when the valve is open. Substituting bellows thrust 202.8 N at 4 MPa, drag 9.8 N × 3, cam magnification 4.79 at valve closing, and tilting factor 1.66 × 0.83 at the time of valve closing,
Stem rising maximum load F max = (202.8−9.8 × 3) × 4.79 × (1.66 × 0.83) ≈1144.4N. In any case, the inclination rate of the working body was set to 1 / tan θr × 0.83.

上記のステム上昇最大荷重Fmax1144.4Nと、前述したたわみ時の合成反力の荷重1260Nとを比較した場合、合成反力の荷重のほうが大きくなっているため、エア給排気時のステム5の昇降動作が難しくなっている。 When the above-mentioned maximum stem rising load F max 1144.4N is compared with the above-mentioned combined reaction force load 1260N at the time of deflection, the combined reaction force load is larger. It is difficult to move up and down.

そこで、ステム5を確実に昇降動作させるために、必要なエア供給圧力を求める。表1においては、エア供給圧力0.4MPaの場合と同様に、エア供給圧力0.5MPa、エア供給圧力0.7MPaについて、ステム上昇最小荷重Fmin、ステム上昇最大荷重Fmaxをそれぞれ求めたものである。ベローズ推力は、ベローズ4の有効面積より算出した。表における抗力は、3つの補助スプリングのたわみ時の荷重の合計とする。 Therefore, a necessary air supply pressure is obtained in order to reliably move the stem 5 up and down. In Table 1, as in the case of the air supply pressure of 0.4 MPa, the stem rise minimum load F min and the stem rise maximum load F max are respectively determined for the air supply pressure of 0.5 MPa and the air supply pressure of 0.7 MPa. It is. The bellows thrust was calculated from the effective area of the bellows 4. The drag force in the table is the total load when the three auxiliary springs are bent.

Figure 0006484479
Figure 0006484479

表1の結果より、エア供給圧力が0.5MPaのときには、ステム上昇最大荷重Fmaxが1479.0Nとなり、この値がたわみ時の合成反力の荷重1260Nよりも大きくなる。このように、たわみ時の合成反力の荷重よりも、ステム上昇最大荷重Fmaxが大きくなるようにエア供給圧力を設定すれば、確実にステムを上昇させて弁開動作させることができ、具体的には、エア供給圧力0.5MPa以上であれば弁開動作に支障がなく、スムーズにステムを上昇させることができる。 From the results of Table 1, when the air supply pressure is 0.5 MPa, the stem rising maximum load F max is 1479.0 N, which is larger than the combined reaction force load 1260 N at the time of deflection. In this way, if the air supply pressure is set so that the stem rising maximum load F max is larger than the combined reaction force load at the time of deflection, the stem can be reliably raised and the valve can be opened. Specifically, if the air supply pressure is 0.5 MPa or more, the valve opening operation is not hindered and the stem can be raised smoothly.

図1、図2において、上述したアクチュエータ本体1が搭載されるバルブ10は集積ブロック75に集積化されながら搭載される。バルブ10のボデー70内には、耐熱性を有するSUS304等のステンレス合金からなるダイヤフラムピース33、金属製ダイヤフラムからなる弁体31、この弁体31がシールするポリイミド材料からなるシート34が設けられ、これらによりダイヤフラム構造に設けられる。バルブ10の上部側には、アクチュエータ本体1のケーシング2の下部に螺着可能な内ねじ、或は外ねじ方式の螺子部71が設けられ、この螺子部71のねじ込みにより図示しないシール部材を介してアクチュエータ本体1に接続される。ダイヤフラムピース33は、耐熱性を有するポリイミド材料で形成されていたり、或は、例えば、下部をポリイミド材料、上部をSUS304とし、これら異種材料を組み合わせて形成されていてもよい。   1 and 2, the valve 10 on which the actuator body 1 described above is mounted is mounted while being integrated in an integrated block 75. In the body 70 of the valve 10, a diaphragm piece 33 made of a stainless alloy such as SUS304 having heat resistance, a valve body 31 made of a metal diaphragm, and a sheet 34 made of a polyimide material to be sealed by the valve body 31, are provided. These are provided in the diaphragm structure. On the upper side of the valve 10, there is provided an internal screw or external screw type screw portion 71 that can be screwed to the lower portion of the casing 2 of the actuator body 1, and the screw portion 71 is screwed in via a seal member (not shown). Connected to the actuator body 1. The diaphragm piece 33 may be formed of a heat-resistant polyimide material, or may be formed of, for example, a combination of these dissimilar materials with a lower portion made of a polyimide material and an upper portion made of SUS304.

アクチュエータ本体1のステム5が昇降動すると、ダイヤフラムピース33を介して推力が弁体31に伝達され、この弁体31がシート34(或はボデー70とメタルシートが成形されている場合にはメタルシート)に接離してバルブ10内の流路72が開閉可能に設けられる。バルブ10は、例えば、サイズ1/2インチ、使用温度300℃、アクチュエータ直径(ベローズ内径)φ38mm(内部有効面積5.73cm)に接続可能に設けられ、使用圧力0.98MPa、常温時のCv値が0.6以上の性能で設けられる。 When the stem 5 of the actuator body 1 moves up and down, thrust is transmitted to the valve body 31 via the diaphragm piece 33, and the valve body 31 is made of a sheet 34 (or metal 70 when the body 70 and the metal sheet are formed). A flow path 72 in the valve 10 is provided so as to be able to open and close. The valve 10 is provided to be connectable to, for example, a size 1/2 inch, a use temperature 300 ° C., an actuator diameter (bellows inner diameter) φ38 mm (internal effective area 5.73 cm 2 ), a use pressure 0.98 MPa, and Cv at normal temperature. The value is provided with performance of 0.6 or more.

なお、上記実施形態におけるアクチュエータ本体1は、バルブ10に搭載したときに、このバルブ10が通常時(エアの非供給時)に弁閉状態となり、エアの供給時に弁開状態となる、いわゆるノーマルクローズタイプとしているが、通常時(エアの非供給時)に弁開状態となり、エア供給時に弁閉状態となるノーマルオープンタイプとして設けることもできる。   In addition, when the actuator body 1 in the above embodiment is mounted on the valve 10, the valve 10 is in a valve-closed state at a normal time (when air is not supplied) and is in a valve-opened state when air is supplied. Although it is a closed type, it can also be provided as a normally open type that is in a valve open state during normal times (when air is not supplied) and in a valve closed state when air is supplied.

次いで、本発明のバルブ用アクチュエータの上記実施形態における動作並びに作用を述べる。
図2のバルブの弁閉状態において、給排気孔22よりエアを供給すると、ピストン3、ベローズ4、キャップ17により構成された密閉空間S内にエアが導入され、このエアの圧力によりベローズ4が図において下方に伸長し、ピストン3が下降する。このとき、ベローズ4の外径がケーシング内径よりも小さいことからケーシング2への接触を防止し、ピストン3がスムーズに動作するため、ベローズ4が傷付いたり破損したりするおそれもない。
Next, the operation and action of the above-described embodiment of the valve actuator of the present invention will be described.
When air is supplied from the air supply / exhaust hole 22 in the valve closed state of FIG. 2, the air is introduced into the sealed space S formed by the piston 3, the bellows 4 and the cap 17. In the figure, it extends downward and the piston 3 descends. At this time, since the outer diameter of the bellows 4 is smaller than the inner diameter of the casing, contact with the casing 2 is prevented and the piston 3 operates smoothly, so that the bellows 4 is not damaged or damaged.

ピストン3が下降すると、この下降により作動体11が連動して一体に下降する。このとき、ピストン3の突条ガイド部30が作動体11の嵌合部50に嵌合しているため、ピストン3により作動体11を推力方向にガイドし、これらが上下方向に正確に芯出ししながら昇降動する。これにより、作動体11の傾きを防ぎ、この作動体11の各傾斜面40を3つのカム12の転動部41にそれぞれ均等に当接させながら動作する。   When the piston 3 is lowered, the actuating body 11 is interlocked and lowered integrally. At this time, since the protrusion guide portion 30 of the piston 3 is fitted to the fitting portion 50 of the operating body 11, the operating body 11 is guided in the thrust direction by the piston 3, and these are accurately centered in the vertical direction. While moving up and down. Accordingly, the operation body 11 is prevented from being tilted, and each inclined surface 40 of the operation body 11 is operated while being in contact with the rolling portions 41 of the three cams 12 evenly.

図2において、作動体11が下降すると、この作動体11の下面に形成した転動溝36の傾斜面40に転動部41がガイドされ、図1、図4(a)に示すように、転動部41側が広がる方向にカム12が軸部53を中心に回転し、この軸部53を中心に作動部52も回転し、この作動部52を介して、てこの原理により増幅された力をステム5に伝達できる。この場合、側壁42で転動部41をガイドすることで、カム12が振れることなく傾斜面40に沿ってスムーズに回転する。   In FIG. 2, when the operating body 11 is lowered, the rolling portion 41 is guided by the inclined surface 40 of the rolling groove 36 formed on the lower surface of the operating body 11, and as shown in FIGS. The cam 12 rotates around the shaft portion 53 in the direction in which the rolling portion 41 expands, and the operating portion 52 also rotates around the shaft portion 53, and the force amplified by the lever principle through this operating portion 52. Can be transmitted to the stem 5. In this case, by guiding the rolling part 41 with the side wall 42, the cam 12 rotates smoothly along the inclined surface 40 without shaking.

図10において、作動体11に垂直方向の力Tが加わると、この力Tは、傾斜面40から力点Aにおいて角度αの方向でカム12の一端の転動部41に働く。このとき転動部41に働く力は、Tcosαによって表され、この力Tcosαは、カムの力点A´において支点Bである軸部53を中心に回転半径Rによりトルクとして伝達される。これにより、カム12は左回転し、このときのトルクTcosα・Rは、作用点Cである他端の作動部52からフランジ部5bに加わり、作動体11が左回転することによりフランジ部5bを上方に押し上げてステム5が上方に移動する。   In FIG. 10, when a vertical force T is applied to the operating body 11, this force T acts on the rolling portion 41 at one end of the cam 12 in the direction of the angle α at the force point A from the inclined surface 40. At this time, the force acting on the rolling portion 41 is represented by Tcosα, and this force Tcosα is transmitted as torque by the rotation radius R around the shaft portion 53 that is the fulcrum B at the cam force point A ′. Accordingly, the cam 12 rotates counterclockwise, and the torque Tcos α · R at this time is applied to the flange portion 5b from the operating portion 52 at the other end, which is the point of action C, and the operating body 11 rotates counterclockwise to cause the flange portion 5b to rotate. By pushing up, the stem 5 moves upward.

このように、カム12を略L字形に形成し、このカム12の転動部41と軸部53との間のカム部片54をピストン3の移動方向に沿って略縦方向に向けて配置していることで、カム12の力点A、支点B、作用点Cを略縦方向に配置し、転動部41の左右方向の移動量を少なくしてピストン3が拡径するのを極力抑制するようにしている。そのため、アクチュエータ本体1の直径をコンパクト化でき、例えば、φ38mm程度の直径に抑えることで、限られたスペースの集積用のバルブ10に搭載することも可能になる。   Thus, the cam 12 is formed in a substantially L shape, and the cam piece 54 between the rolling portion 41 and the shaft portion 53 of the cam 12 is arranged in a substantially vertical direction along the moving direction of the piston 3. As a result, the force point A, the fulcrum B, and the action point C of the cam 12 are arranged substantially in the vertical direction, and the amount of movement of the rolling portion 41 in the left-right direction is reduced to suppress the piston 3 from expanding in diameter as much as possible. Like to do. Therefore, the diameter of the actuator body 1 can be made compact. For example, by limiting the diameter of the actuator body 1 to about φ38 mm, the actuator body 1 can be mounted on the valve 10 for accumulation in a limited space.

しかも、カム部片54により力点Aから支点Bまでの距離を確保していることで、回転半径Rを大きくして力Tcosαを大きいトルクに変換し、このトルクTcosα・Rによりステム5の推力を拡大していることで、ベローズ4の有効面積の縮小によりベローズ推力が小さくなる場合でも、エア供給圧力を高く設定することなく、作動体11、カム12を介してステム5に十分な推力を伝達できる。このとき、上述したように作動体下面の傾斜面40に転動部41を転動させていることで、作動体11の上下移動を狭い直径内でカム12の回転運動に変換してステム5の推力に高効率で変換できる。   In addition, since the distance from the force point A to the fulcrum B is secured by the cam piece 54, the rotational radius R is increased to convert the force Tcosα into a large torque, and the torque Tcosα · R is used to convert the thrust of the stem 5 Even if the bellows thrust is reduced by reducing the effective area of the bellows 4 due to the expansion, sufficient thrust is transmitted to the stem 5 via the operating body 11 and the cam 12 without setting the air supply pressure high. it can. At this time, as described above, the rolling portion 41 is caused to roll on the inclined surface 40 on the lower surface of the working body, so that the vertical movement of the working body 11 is converted into the rotational motion of the cam 12 within a narrow diameter, thereby the stem 5. Can be converted into high-efficiency thrust with high efficiency.

さらに、カム部片51をより長く設けるようにすれば、同じアクチュエータ直径で回転半径Rをより長くしてカム12の比率を大きくできるため、ステム5の推力を向上できる。一方、傾斜面40をより急勾配に設けて傾斜角度θを小さくすることで、力Tcosαを作動体11の移動方向の力Tの方向に近づけることができるため、ステム5の推力を向上できる。これらの回転半径R(力点Aから支点Bまでの距離)、傾斜角度θの大きさに加えて、支点Bから作用点Cまでの距離を適宜設定することにより、エアの圧力によりステム5を上昇させて弁体31を開状態にすることができる。   Furthermore, if the cam piece 51 is provided longer, the rotation radius R can be made longer with the same actuator diameter, and the ratio of the cam 12 can be increased, so that the thrust of the stem 5 can be improved. On the other hand, by providing the inclined surface 40 with a steep slope and reducing the inclination angle θ, the force T cos α can be brought closer to the direction of the force T in the moving direction of the operating body 11, so that the thrust of the stem 5 can be improved. In addition to these turning radii R (distance from the force point A to the fulcrum B) and the inclination angle θ, the distance from the fulcrum B to the action point C is appropriately set, so that the stem 5 is raised by the air pressure. Thus, the valve body 31 can be opened.

エア供給によりステム5が上昇する際には、図1の弁開時において、ピストン3の下死点側でこのピストン3にステム5の当接部26が当接し、カム12のケーシング2側への回転動作を規制することで弁体31を最大開度状態に保持し、このときに、カム12が過剰に回転してケーシング2の内周に接触したり衝突することを防止する。   When the stem 5 is raised by air supply, the abutting portion 26 of the stem 5 abuts on the piston 3 at the bottom dead center side of the piston 3 when the valve of FIG. The valve element 31 is held at the maximum opening degree by restricting the rotation operation of the cam 12, and at this time, the cam 12 is prevented from excessively rotating and coming into contact with or colliding with the inner periphery of the casing 2.

図1の弁開状態から給排気孔22よりエアを排気すると、上記の弁開動作とは逆の動作により、図2において皿ばね23の弾発力でカム12が支点Bを中心に右回転し、ステム5が下降して弁閉状態となり、図4(b)に示すように、転動部41が傾斜面40を転動して作動体11が上昇しようとする。この場合、エア供給時の推力を拡大するときの増幅力とは反比例する減衰された力がカム12を介して作動体11に伝わるため、この作動体11を上昇させるための力が不足するおそれがある。   When the air is exhausted from the air supply / exhaust hole 22 from the valve open state of FIG. 1, the cam 12 rotates clockwise around the fulcrum B by the elastic force of the disc spring 23 in FIG. Then, the stem 5 is lowered and the valve is closed, and as shown in FIG. 4B, the rolling part 41 rolls on the inclined surface 40 and the operating body 11 tends to rise. In this case, a damped force that is inversely proportional to the amplifying force when expanding the thrust at the time of air supply is transmitted to the operating body 11 via the cam 12, so that the force for raising the operating body 11 may be insufficient. There is.

これを解消するために、カムフランジ13と作動体11との間に補助スプリング14を介在させており、この補助スプリング14の弾発力でカムフランジ13、ピストン3を上昇させてベローズ4を所定の状態まで収縮できる。これにより、作動体11を上昇させる際に生じるカム12の減衰した力を補うために皿ばね23のバネ定数を過剰に高く設定する必要もなく、効率の高いカム構造の設計をおこなうことができる。皿ばね23の弾発力により弁閉時に作動体11を所定の位置まで上昇可能であれば、補助スプリング14をベローズ4の内部に設けることもできる。   In order to solve this problem, an auxiliary spring 14 is interposed between the cam flange 13 and the operating body 11, and the cam flange 13 and the piston 3 are raised by the elastic force of the auxiliary spring 14 so that the bellows 4 is fixed. It can contract to the state of. Thereby, it is not necessary to set the spring constant of the disc spring 23 to be excessively high in order to compensate for the damped force of the cam 12 generated when the operating body 11 is raised, and a highly efficient cam structure can be designed. . If the actuating body 11 can be raised to a predetermined position when the valve is closed by the elastic force of the disc spring 23, the auxiliary spring 14 can be provided inside the bellows 4.

1 アクチュエータ本体
2 ケーシング
3 ピストン
4 ベローズ
5 ステム
6 ばね機構
10 バルブ
11 作動体
12 カム
13 カムフランジ
14 補助スプリング
26 当接部
30 突条ガイド部
31 弁体
36 転動溝
40 傾斜面
41 転動部
50 嵌合部
51 カム部片
52 作動部
53 軸部
60 固定溝
S 密閉空間
U 下面領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator main body 2 Casing 3 Piston 4 Bellows 5 Stem 6 Spring mechanism 10 Valve 11 Actuator 12 Cam 13 Cam flange 14 Auxiliary spring 26 Contact part 30 Projection guide part 31 Valve body 36 Rolling groove 40 Inclined surface 41 Rolling part 50 Fitting part 51 Cam part piece 52 Actuating part 53 Shaft part 60 Fixed groove S Sealed space U Lower surface area

Claims (7)

ケーシング内に設けたピストンと耐熱性のベローズで構成した密閉空間内にエアを導入してピストンの移動に伴って弁体開閉用のステムをばね機構に抗して移動させるバルブ用アクチュエータであって、前記ピストンの下部にピストンと連動する作動体を設け、この作動体の下面には中心に向かって傾斜する傾斜面を形成すると共に、前記作動体の下面領域にカムを略均等に配置し、このカムは、一端には前記傾斜面に転動する転動部と、他端には前記ステムを移動させる作動部と、前記カムを回動させる支点となる軸部とからなり、前記カムの転動部と軸部との間のカム部片を前記ピストンの移動方向に沿って略縦方向に向けて配置して、前記ピストンが拡径するのを極力抑制するようにしたことを特徴とするバルブ用アクチュエータ。   An actuator for a valve that introduces air into a sealed space composed of a piston provided in a casing and a heat-resistant bellows and moves a stem for opening and closing a valve body against a spring mechanism as the piston moves. An actuating body interlocking with the piston is provided at a lower portion of the piston, and an inclined surface inclined toward the center is formed on a lower surface of the actuating body, and cams are arranged substantially evenly on a lower surface region of the operating body, The cam includes a rolling portion that rolls on the inclined surface at one end, an operating portion that moves the stem at the other end, and a shaft portion that serves as a fulcrum for rotating the cam. A cam piece between the rolling portion and the shaft portion is arranged in a substantially vertical direction along the moving direction of the piston so as to suppress the diameter expansion of the piston as much as possible. Valve actuator. 前記傾斜面は、前記作動体の下面に均等に形成した転動溝の傾斜面とした請求項1に記載のバルブ用アクチュエータ。   The valve actuator according to claim 1, wherein the inclined surface is an inclined surface of a rolling groove formed uniformly on the lower surface of the operating body. 前記作動体の上面中央位置に形成した嵌合部に、前記ピストンに設けた突条ガイド部を嵌合して推力方向をガイドした請求項1又は2に記載のバルブ用アクチュエータ。   3. The valve actuator according to claim 1, wherein a protrusion guide provided on the piston is fitted to a fitting portion formed at a central position on the upper surface of the operating body to guide a thrust direction. 前記ケーシングの前記カムの下部に前記軸部支承用のカムフランジを設け、このカムフランジの前記傾斜面との対向位置に前記軸部を嵌め込んで抜け出しを防止する固定溝を設けた請求項1乃至3の何れか1項に記載のバルブ用アクチュエータ。   2. A cam flange for supporting the shaft portion is provided at a lower portion of the cam of the casing, and a fixing groove is provided at the position facing the inclined surface of the cam flange to prevent the shaft portion from coming out. 4. The valve actuator according to any one of items 1 to 3. 前記カムの軸部を前記カムフランジに回動自在に軸装し、このカムフランジを前記ケーシング内に固定した請求項4に記載のバルブ用アクチュエータ。   The valve actuator according to claim 4, wherein a shaft portion of the cam is rotatably mounted on the cam flange, and the cam flange is fixed in the casing. 前記カムフランジと前記作動体との間に補助スプリングを介在させ、又は前記ベローズの内部に補助スプリングを設けた請求項5に記載のバルブ用アクチュエータ。   The valve actuator according to claim 5, wherein an auxiliary spring is interposed between the cam flange and the operating body, or an auxiliary spring is provided inside the bellows. 前記ステムの上部に前記ピストンの底面に当接可能な当接部を設け、この当接部を前記ピストンの下死点側でこのピストンに当接させて前記カムの前記ケーシング側への回転動作を規制した請求項1乃至6の何れか1項に記載のバルブ用アクチュエータ。   An abutting portion capable of abutting against the bottom surface of the piston is provided at an upper portion of the stem, and the abutting portion is brought into abutment with the piston at the bottom dead center side of the piston to rotate the cam toward the casing side. The valve actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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