KR20140019224A

KR20140019224A - 공기압 조작 밸브 및 그 조립 방법

Info

Publication number: KR20140019224A
Application number: KR1020130085291A
Authority: KR
Inventors: 이마이 타카시; 이가라시 히로키
Original assignee: 사파스고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2014-02-14
Also published as: US20140034856A1; US9322488B2; EP2696120A2; JP5986450B2; EP2696120A3; KR102116863B1; EP2696120B1; JP2014031864A

Abstract

밸브실(13) 및 피스톤실(15)의 공간을 일체로 형성하는 동시에, 유체의 유입유로 및 유출유로를 구비하는 밸브 본체(10)와, 밸브실(13) 내에서 밸브체(21)가 상하로 동작하여 유체유로의 개폐 동작을 하는 밸브 개폐 기구부(20)와, 밸브체(21)와 피스톤축(62)을 통해 연결된 밸브 개폐 기구(20)의 공기압 조작부(60)와, 밸브실(13) 내에서 유체와 공기압 조작부(60)와의 사이를 칸막이하는 다이어프램(30)과, 밸브실(13) 내에 삽입된 밸브체(21) 및 다이어프램(30)의 이탈방지용으로서 밸브 본체(10)에 고정되는 동시에 피스톤축(62)의 동작을 지지하는 통형상의 하부 스토퍼(40)와, 피스톤실(15) 내에 삽입된 피스톤축(62)의 이탈방지용으로서 밸브 본체(10)에 고정되는 동시에 피스톤축(62)의 동작을 지지하는 통형상의 상부 스토퍼(50)를 구비하는 공기압 조작 밸브를 제공한다.

Description

공기압 조작 밸브 및 그 조립 방법{Air Pressure Control Valve and Assembling Method Thereof}

본 발명은, 예를 들면 화학공장, 반도체 제조, 식품, 바이오 등의 각종 산업분야에서의 유체 이송 배관에 사용되어 유체유로(流體流路)의 개폐를 행하는 공기압 조작 밸브 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

종래, 약품 등의 유체를 취급하는 밸브에는, 밸브실 내에서 플러그형(막대형상)의 밸브체를 상하이동시켜서 유체유로를 개폐하는 것이 있다. 이러한 개폐 밸브에는, 수동조작에 의해 밸브체의 개폐를 행하는 수동 밸브뿐만 아니라, 예를 들면 하기의 특허문헌1에 개시되어 있는 바와 같이, 공기압에 의해 동작하는 액츄에이터(actuator)를 구비하여 원격조작을 가능하게 한 공기압 조작 밸브(공기압 개폐 밸브)가 있다. 이러한 공기압 조작 밸브에는, 공기압 액츄에이터의 피스톤에 대한 압력 작용 방향이나 스프링 부재에 의해 힘이 가해지는 방향의 차이 등에 의해, 공기압을 공급하지 않은 상태로 밸브 개방이 되는 노멀 오픈 타임(Normal Open Type)과, 공기압을 공급하지 않은 상태로 밸브 폐쇄가 되는 노멀 크로즈 타입(Normal Close Type)이 있다.

상술한 공기압 조작 밸브는, 공기압에 의해 동작하는 액츄에이터를 구비하고, 플러그형 밸브체가 밸브실 내를 상하이동하여 유체유로를 개폐한다. 이 유체유로는, 밸브 본체에 형성된 밸브실과 유로입구와의 사이를 연통시키는 입구측 유로와, 밸브실의 저면부에서 하방으로 연장되는 연직부(鉛直部)를 통해 유로출구에 연통되는 출구측 유로를 구비하고 있다.

또한, 상술한 공기압 조작 밸브는, 노멀 오픈 타입의 경우, 완전개방 위치를 유지하기 위해서 밸브체를 상향으로 힘을 가하는 스프링 부재가 축부(軸部)에 설치되어 있다. 이 공기압 조작 밸브를 폐쇄로 할 경우에는, 스프링 부재의 가해지는 힘보다 큰 하향의 힘이 발생하도록, 액츄에이터의 수압면에 공기압이 공급된다.

또한, 상술한 공기압 조작 밸브는, 유체가 흐르는 밸브실과 개폐 조작 기구와의 사이를 액밀(液密)하게 분리하도록 설치된 다이어프램을 구비하고 있다. 이 다이어프램은, 밸브체를 상하이동시키는 공간을 형성하는 동시에, 입구측 유로 및 연직부에 연통되어 유체를 흐르게 하는 유로의 일부가 되는 밸브실과, 밸브체의 상부에 형성되어 액츄에이어와의 연결 및 스프링 부재의 설치 등으로 사용되는 축부의 수용 공간을 분리하고 있으며, 예를 들면, 슬러리형의 물약 등 응고되기 쉬운 유체가 밸브체의 개폐 조작 기구로 유입되는 것을 방지하고 있다.

이러한 종래의 공기압 조작 밸브는, 예를 들면 밸브기구측 및 액츄에이터측으로 분할된 케이싱 본체 사이가, 리크(leak)되지 않도록 균등하게 배치된 복수개의 볼트를 상하방향으로 조여서 일체로 연결하는 구조로 되어 있다.

[특허문헌1] 특개2008-291942호 공보

그런데, 상술한 공기압 조작 밸브는, 이것을 이용하여 구축되는 장치측의 성능향상이나 소형화의 요구가 해마다 엄격해지고 있다. 이러한 배경으로부터 공기압 조작 밸브에 대해서도, 마찬가지로 한층 더 성능향상이나 소형화가 요구되고 있다.또한, 상술한 공기압 조작 밸브에서는, 동시에 다이어프램의 신뢰성 및 내구성의 향상이 한층 더 필요해지고 있고, 종래의 공기압 조작 밸브는 신뢰성이나 내구성을 유지 또는 향상시켜서 한층 더 소형화하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 신뢰성이나 내구성을 더욱 향상시키고 소형화할 수 있는 공기압 조작 밸브 및 그 조립 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 이와 동시에, 본 발명의 목적은 공기압 조작 밸브의 비용을 삭감하는 데 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해서 하기의 수단을 채용하였다.

본 발명에 따른 공기압 조작 밸브는, 밸브실 및 피스톤실이 되는 거의 원주형상의 공간을 내부에 형성하는 동시에, 유체의 유입유로 및 유출유로를 구비하는 밸브 본체와, 상기 밸브실 내에서 밸브체가 상하로 동작하여 유체유로의 개폐 동작을 하는 밸브 개폐 기구부와, 상기 밸브체와 피스톤축을 통해 연결되어 상기 밸브 개폐 기구의 개폐 동작용 액츄에이터가 되는 공기압 조작부와, 내주측이 상기 밸브체에 연결되어 상기 밸브실 내에서 유체와 상기 공기압 조작부와의 사이를 칸막이하는 다이어프램과, 상기 밸브실 내에 상부개구로부터 삽입된 상기 밸브체 및 상기 다이어프램의 이탈방지용으로서 상기 상부개구로부터 삽입되어, 상기 밸브 본체에 고정되는 동시에 상기 피스톤축의 동작을 지지하는 하부 가이드가 되는 통(筒)형상의 하부 스토퍼(stopper)와, 상기 피스톤실 내에 상부개구로부터 삽입된 상기 피스톤축의 이탈방지용으로서 상기 상부개구로부터 삽입되어, 상기 밸브 본체에 고정되는 동시에 상기 피스톤축의 동작을 지지하는 상부 가이드가 되는 통형상의 상부 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 본 발명의 공기압 조작 밸브에 따르면, 밸브 본체의 내부에 형성된 밸브실 내에 상부개구로부터 삽입된 다이어프램이 부착된 밸브체는, 마찬가지로 상부개구로부터 삽입된 하부 스토퍼를 피스톤실 내에 고정함으로써, 하부 스토퍼에 의해 상방으로부터 눌려져서 이탈방지 및 회전방지된다. 또한, 밸브체와 연결된 피스톤축은, 상부개구로부터 삽입된 상부 스토퍼를 밸브 본체에 고정함으로써, 이탈방지 및 회전방지되는 동시에 통형상의 상부 스토퍼 및 하부 스토퍼로 인도되어 축방향으로 스무스하게 이동한다.

즉, 밸브 본체의 내부에 형성된 밸브실 내 및 피스톤실 내에 대하여, 상부개구로부터 다이어프램이 부착된 밸브체, 하부 스토퍼, 피스톤축 및 상부 스토퍼 등의 구성부품을 순차 삽입하여 고정하는 조립이 가능한 구조가 되고, 밸브 본체와 공기압 조작부가 일체화됨으로써, 분할구조시에 필요했던 볼트 조임 등의 제조공정이나 볼트 등의 부품점수를 삭감한 공기압 조작 밸브가 된다.

상기의 발명에 있어서, 상기 하부 스토퍼의 고정은, 상기 피스톤실의 내벽에 형성된 오목홈부 및 외벽에 형성된 날밑형상 볼록부의 걸어맞춤과, 상기 밸브 본체로부터 상기 하부 스토퍼에 이르는 회전방지 핀의 삽입 또는 상기 밸브 본체/상기 하부 스토퍼간의 열용착(熱溶着)에 의해 이루어지는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 오목홈부 및 날밑형상 볼록부의 걸어맞춤이 밸브실 내에서의 밸브체 및 다이어프램의 상하방향 가동 영역을 규정하고, 또한, 회전방지 핀 또는 열용착에 의한 고정이 밸브체 및 다이어프램의 축방향 회전을 방지한다.

이 경우, 상기 오목홈부 및 상기 날밑형상 볼록부의 걸어맞춤은, 상기 다이어프램의 상면과 상기 공기압 조작부의 가압실과의 사이를 분리하는 것이 바람직하다.

상기의 발명에 있어서, 상기 상부 스토퍼의 고정은, 상기 밸브 본체로부터 상기 상부 스토퍼에 이르는 핀 삽입 또는 상기 밸브 본체/상기 상부 스토퍼간의 열용착과, 상기 피스톤축측의 볼록부를 스토퍼측의 오목부에 걸어맞춤시키는 회전방지에 의해 이루어지는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 핀 삽입 또는 열용착에 의한 고정이 피스톤축의 이탈을 방지하고, 또한, 볼록부 및 오목부의 걸어맞춤이 피스톤축의 축방향 회전을 방지한다.

상기의 발명에서는, 상기 밸브체와 상기 피스톤축과의 연결부가 축방향으로 회전방지되는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 밸브체 및 다이어프램이 축방향으로 회전하여 다이어프램이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 공기압 조작 밸브의 조립 방법은, 유체의 유입유로 및 유출유로를 구비하는 수지제의 밸브 본체의 내부에 형성된 밸브실에, 상부개구로부터 다이어프램을 연결한 밸브체를 삽입하는 공정과, 상기 밸브체 및 상기 다이어프램의 이탈방지용으로서 상기 상부개구로부터 수지제의 통형상의 하부 스토퍼를 압입(壓入)하는 동시에 상기 밸브 본체에 고정하여 회전방지를 하는 공정과, 상기 상부개구로부터 피스톤축을 삽입하여 상기 밸브체의 상부에 축 둘레의 회전을 저지하여 연결하는 공정과, 상기 상부개구로부터 상기 피스톤축의 외주에 스프링 부재를 삽입한 후, 상기 피스톤축의 이탈방지 및 회전방지용으로서 수지제의 통형상의 상부 스토퍼를 삽입함으로써 상기 상부개구를 막는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 공기압 조작 밸브의 조립 방법에 따르면, 유체의 유입유로 및 유출유로를 구비하는 수지제의 밸브 본체의 내부에 형성된 밸브실에, 상부개구로부터 다이어프램을 연결한 밸브체를 삽입하는 공정과, 밸브체 및 다이어프램의 이탈방지용으로서 상부개구로부터 수지제의 통형상의 하부 스토퍼를 압입하는 동시에 밸브실에 고정하여 회전방지를 하는 공정과, 상부개구로부터 피스톤축을 삽입하여 밸브체의 상부에 축 둘레의 회전을 저지해서 연결하는 공정과, 상부개구로부터 피스톤축의 외주에 스프링 부재를 삽입한 후, 피스톤축의 이탈방지 및 회전방지용으로서 수지제의 통형상의 상부 스토퍼를 삽입함으로써 상부개구를 막는 공정을 구비하고 있으므로, 밸브 본체의 밸브실 내에, 상부개구로부터 다이어프램이 부착된 밸브체, 하부 스토퍼, 피스톤축 및 상부 스토퍼 등의 구성부품을 순차 삽입하여 고정하는 조립이 가능해지고, 따라서, 분할구조시에 필요했던 볼트 조임 등의 제조공정이나 볼트 등의 부품점수를 삭감할 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 밸브 본체와 공기압 조작부가 일체로 구성된 구조의 공기압 조작 밸브가 되기 때문에, 볼트 조임 등의 제조공정이나 부품점수를 삭감할 수 있고, 제품의 비용 절감이 가능해진다.

또한, 상술한 본 발명의 공기압 조작 밸브는, 밸브 본체와 공기압 조작실이 일체로 구성된 구조가 되므로, 종래품과의 비교에 있어서, 리크 등에 대한 신뢰성이나 장기간의 사용에 따른 내구성이 향상된다.

특히, 상술한 본 발명의 공기압 조작 밸브는, 종래 사용되었던 볼트 조임이 필요없어졌기 때문에 제품의 소형화를 달성할 수 있다. 따라서, 이 공기압 조작 밸브를 이용하여 구축되는 장치에 대해서도, 신뢰성이나 내구성을 확보하여 용이하게 소형화를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기압 조작 밸브의 일 실시형태로서 노멀 크로즈 타입의 구성예를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 공기압 조작 밸브의 외형도이고, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 좌측면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 공기압 조작 밸브의 분해 조립도이다.
도 4는 도 1에 도시한 공기압 조작 밸브에 있어서, 밸브 본체 및 하부 스토퍼의 주요부 치수 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 1에 도시한 공기압 조작 밸브에 대해서, 밸브축 및 피스톤축을 연결할 경우의 조립 순서를 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공기압 조작 밸브로서 노멀 오픈 타입의 구성예를 도시하는 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 공기압 조작 밸브의 변형예로서, 열용착을 채용한 노멀 크로즈 타입의 구성예를 도시하는 종단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 공기압 조작 밸브의 일 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1∼도 5에 도시하는 노멀 크로즈형의 공기압 조작 밸브(1)는, 예를 들면 유체로서 슬러리형상의 물약 등을 흘려보내는 배관 유로에 설치된다. 이 공기압 조작 밸브(1)는, 유로입구(2)로부터 유입되는 유체를 유로출구(3)로부터 유출시키는 유로를 개폐하는 기능을 갖는 동시에, 공기압을 이용한 액츄에이터에 의해 밸브 개폐 기구(20)의 개폐 동작을 원격조작할 수 있도록 되어 있다.

본 실시형태의 공기압 조작 밸브(1)는, 주요 구성요소로서, 케이싱을 형성하는 밸브 본체(10)와, 밸브체(21)가 상하방향으로 동작하여 유체유로의 개폐 동작을 하는 밸브 개폐 기구부(20)와, 밸브체(21)에 연결된 다이어프램(30)과, 밸브 개폐 기구(20)의 액츄에이터가 되는 공기압 조작부(60)를 구비하고 있다. 이 경우의 다이어프램(30)은, 유체유로를 흐르는 유체와 공기압 조작부(60)와의 사이를 칸막이하도록 설치되어 있다.

밸브 본체(10)는 수지제의 부재이고, 유로입구(2)에 연통하는 유체의 유입유로(11)와, 유로출구(3)에 연통하는 유체의 유출유로(12)를 구비하고 있다. 밸브 본체(10)의 내부에는, 유입유로(11) 및 유출유로(12)와 연통하는 공간이 형성되고, 이 공간이 밸브 개폐 기구(20)를 수납하는 밸브실(13)이 된다.

밸브실(13)의 저면부는 그릇형상으로 되고 이 저면부에 밸브시트(弁座;14)가 설치되어 있다. 그리고, 밸브시트(14)에서 가장 낮은 중앙부에는 유입유로(11)의 연직부 출구(11a)가 개구되어 있다. 또한, 밸브 본체(10)는, 밸브실(13)의 상방으로 연속하여 밸브 본체(10)와 일체로 형성되어 피스톤실(15)이 되는 거의 원주형상의 공간을 구비하고 있다. 즉, 밸브 본체(10)의 내부에는 밸브실(13) 및 피스톤실(15)이 되는 거의 원주형상의 공간이 형성되어 있다. 또한, 피스톤실(15)의 상단부는 외부로 연통하는 상부개구로 되어 있다.

피스톤실(15)의 내벽(측벽)에는, 후술하는 공기압 조작부(60)의 공기압 도입유로(16) 및 상하 한쌍의 공기구멍(17)이 형성되어 있다. 또한, 공기구멍(17)은, 후술하는 피스톤(61)이나 밸브체(21)의 동작을 스무스하게 하기 위해서 피스톤(61)이 이동하는 영역의 상하로 배치된 배기구이다.

또한, 피스톤실(15)의 내벽면에는, 수평방향의 걸림홈(18)이 모든 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이 걸림홈(18)은, 후술하는 하부 스토퍼(40)의 날밑형상 볼록부(41)가 걸어맞춤하기 위한 오목홈부이다.

밸브 개폐 기구부(20)는, 밸브실(13) 내에서 밸브체(21)가 상하로 동작하여 유체유로의 개폐 동작을 하는 구성요소이다. 이 밸브 개폐 기구(20)는, 밸브시트(14)에 밀착됨으로써 유체유로를 완전폐쇄로 하는 밸브체(21)와, 밸브체(21)의 상부에 연속하여 일체로 형성된 밸브축(22)과, 후술하는 피스톤축(62)과 일체화하기 위한 밸브축 핀(23)을 구비하고 있다.

또한, 밸브 개폐 기구부(20)는 밸브체(21)의 외주부에 연결된 다이어프램(30)을 구비하고 있다. 이 다이어프램(30)은 평면에서 봐서 도넛형상이고, 밸브축(22)의 축중심측(내주측)이 밸브체(21)에 연결되며, 밸브실(13) 내에서 유체와 공기압 조작부(60)와의 사이를 칸막이하여 완전히 분리시키는 부재이다.

다이어프램(30)의 외주부에는, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 시일(seal)부가 되는 볼록부(31)가 하향에 형성되어 있다. 이 볼록부(31)는 밸브실(13) 내의 외주부에 형성된 오목부(13a)에 삽입된다. 그때, 볼록부(31)의 상하 방향 길이(L)는 오목부(13a)의 깊이(h)보다도 길게(L>h) 설정되어 있으므로, 오목부(13a)에 삽입된 상태에서는, 후술하는 하부 스토퍼(40)에 상방으로부터 압압(押壓)된 길이(L)의 볼록부(31)가 짓이겨진다.

그 결과, 다이어프램(30)은, 밸브실(13)과 공기압 조작부(60)와의 사이를 시일한 상태로 밸브실(13) 내에 형성된다. 즉, 압압되어 짓이겨진 볼록부(31)는, 밸브실(13)로 유입되는 유체가 공기압 조작부(60)로 유출되는 것을 저지한다.

또한, 압압되어 짓이겨진 볼록부(31)는, 하부 스토퍼(40)에 의해 상방으로부터 압압되므로 장기간에 걸쳐서 빠져나가지 않도록 고정되고, 또한, 밸브체(21)가 축방향으로 회전하는 것을 저지하는 회전방지용으로서도 기능한다. 또한, 하부 스토퍼(40)의 하단부에 형성된 저면(45)은, 다이어프램(30)의 상단면(32)과 동등한 형상 및 면적으로 설정되고, 따라서, 시일면을 균일하게 눌러서 시일하도록 되어 있다.

또한, 다이어프램(30)은, 유체압력이나 공기압을 견딜 수 있는 강도를 가질 뿐만 아니라, 밸브체(21)의 개폐 동작에도 추종가능한 유연성을 가지며, 또한, 물약 등의 유체에 대한 내성을 갖는 소재가 사용되고 있다.

공기압 조작부(60)는, 외주면에서 날밑형상으로 돌출되는 피스톤(61)을 구비한 피스톤축(62)을 가지고 있다. 이 공기압 조작부(60)는, 피스톤(61)에 공기압을 받음으로써, 밸브 본체(10)의 내부를 상하방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 피스톤축(62)의 하단부측은, 밸브축 핀(23)을 박아 넣음으로써 밸브체(21)와 일체로 상하이동하도록 연결되어 있다.

이 공기압 조작부(60)는, 공기압 조작 밸브(1)가 노멀 크로즈 타입이기 때문에, 통상은 코일 스프링(63)에 의한 하향으로 가해지는 힘을 받아서 밸브체(21)가 완전폐쇄 상태가 된다. 그러나, 공기압 조작부(60)가 피스톤(61)의 하면에 공기압을 받으면, 코일 스프링(63)의 가해지는 힘을 이겨내어 밸브체(21)를 상승시키기 때문에, 공기압 조작 밸브(1)는 완전폐쇄 상태에서 완전개방 상태로 변화된다.

하부 스토퍼(40)는, 밸브실(13) 내에 상부개구로부터 삽입된 밸브체(21) 및 다이어프램(30)의 회전방지용으로서, 피스톤실(15)의 상부개구로부터 삽입되는 수지제의 통형상의 부재이다. 이 하부 스토퍼(40)는, 밸브 본체(10) 내에 고정되는 동시에, 피스톤축(62)의 동작(밸브개폐시의 상하방향 이동)을 지지하는 하부 가이드로서도 기능한다.

하부 스토퍼(40)의 외주면에는 상술한 걸림홈(18)과 걸어맞춤되는 날밑형상 볼록부(41)가 형성되어 있다. 이 날밑형상 볼록부(41)는, 걸림홈(18)에 삽입되어 걸어맞춤됨으로써, 하부 스토퍼(40)가 축방향으로 이동하는 것을 방지하는 것이다. 이 경우, 날밑형상 볼록부(41)는, 피스톤실(15) 내에 압입됨으로써 수지제의 통형상의 부재가 탄성변형되므로, 축경(縮徑)된 상태로 피스톤실 내를 통과한 후, 걸림홈(18)에 도달한 시점에서 원래의 지름으로 복귀하여 걸어맞춤된다.

즉, 하부 스토퍼(40)에서는, 날밑형상 볼록부(41)의 외경(D1)이 피스톤실(15)의 내경보다 약간 큰 외경최대값으로 되고, 이 날밑형상 볼록부(41)가 직경(D2)의 걸림홈(18)에 삽입되어 걸어맞춤되면, 하부 스토퍼(40)는 밸브 본체(10)에 대하여 축방향의 이동이 저지된 상태가 된다. 이 경우, 날밑형상 볼록부(41)의 외경(D1)은, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이, 걸림홈(18)의 지름(D2)보다 약간 큰 값(D1>D2)이 된다.

또한, 하부 스토퍼(40)는, 날밑형상 볼록부(41)의 하단부측에 형성된 길이(H1)의 다이어프램 유지부(42)를 구비하고 있다. 이 다이어프램 유지부(42)는, 밸브실(13) 내의 상단부 부근, 즉 밸브실(13) 및 피스톤실(15)의 경계 부근에 설치되어 있는 다이어프램(30)의 외주부를, 상방의 피스톤실(15)측에서 하향으로 압압하여 유지되는 부재이다.

또한, 다이어프램 유지부(42)가 삽입되는 피스톤실(15)의 하부에 대해서는, 걸림홈(18)의 하단에서 다이어프램 상면까지의 치수(깊이;H2)가, 하부 스토퍼(40)의 길이(H1)보다 약간 작은 값(H1>H2)이 되도록 설정되어 있다.

하부 스토퍼(40)의 고정은, 피스톤실(15)의 내벽에 형성된 걸림홈(18) 및 하부 스토퍼(40)의 외벽에 형성된 날밑형상 볼록부(41)의 걸어맞춤, 또한, 밸브 본체(10)로부터 하부 스토퍼(40)에 이르는 회전방지 핀(43)의 삽입에 의해 이루어진다. 이 경우, 거의 동일한 지름의 피스톤실(15) 내에 삽입된 상태에 있는 하부 스토퍼(40)는, 걸림홈(18) 및 날밑형상 볼록부(41)의 걸어맞춤에 의해 축방향의 이동이 저지되고, 또한, 회전방지 핀(43)에 의해 회전이동 및 축방향이동이 저지되므로, 밸브체(21)의 개폐 동작에 대하여 확실한 고정이 가능해진다.

상술한 걸림홈(18) 및 날밑형상 볼록부(41)의 걸어맞춤은, 하부 스토퍼(40)가 축방향으로 이동하는 것을 저지하므로, 밸브실(13) 내에서의 밸브체(21) 및 다이어프램(30)의 상하방향 가동 영역을 규정하는 스토퍼로서 기능한다.

또한, 회전방지 핀(43)에 의한 고정은 밸브체(21) 및 다이어프램(30)의 축방향 회전을 방지한다.

이 경우, 걸림홈(18) 및 날밑형상 볼록부(41)의 걸어맞춤은, 다이어프램(30)의 상면과 공기압 조작부(60)의 가압실(67)과의 사이를 분리하는 것이 바람직하다.

상부 스토퍼(50)는, 밸브실(13) 및 피스톤실(15) 내에 상부개구로부터 삽입된 피스톤축(62)의 이탈방지용으로서, 피스톤실(15)의 상부개구로부터 삽입되는 수지제의 통형상의 부재이다. 이 상부 스토퍼(50)는, 밸브 본체(10)에 핀(51)으로 고정되는 동시에, 피스톤축(62)의 동작(밸브개폐시의 상하방향 이동)을 지지하는 상부 가이드로서도 기능한다.

또한, 상부 스토퍼(50)의 하단부에는, 피스톤축(61) 또는 피스톤(62)에 형성된 볼록부(52)와의 걸어맞춤에 의해, 피스톤축(62) 및 밸브체(21)가 축 둘레로 회전하는 것을 저지하는 회전방지용으로서 기능하는 상하방향의 슬릿(66)을 구비하고 있다.

또한, 도시한 공기압 조작 밸브(1)는, 투명한 수지로 성형한 밸브 본체(10)의 피스톤실(15) 등을 덮도록 하여, 불투명한 수지의 성형품인 통형상의 커버(70)를 부착하고 있는데, 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 시일이 필요해지는 부분에는 적당히 Ｏ링 설치 등의 대책이 시행된다. 구체적으로 설명하면, 예를 들면 도 1에 도시하는 Ｏ링(91,92,93)은, 피스톤실(15)에 공급된 공기압의 외부 유출을 방지하는 시일이 된다.

즉, 상술한 본 실시형태의 공기압 조작 밸브(1)는, 밸브실(13) 및 피스톤실(15)이 되는 거의 원주형상의 공간을 형성하는 동시에, 유체의 유입유로(11) 및 유출유로(12)를 구비하는 수지제의 밸브 본체(10)와, 밸브실(13)의 내부에서 밸브체(21)가 상하로 동작하여 유체유로의 개폐 동작을 하는 밸브 개폐 기구부(20)와, 밸브체(21)와 피스톤축(62)을 통해 연결되어 밸브 개폐 기구(20)의 개폐 동작용 액츄에이터가 되는 공기압 조작부(60)와, 내주측이 밸브체(21)에 연결되어 밸브실(13) 내에서 유체와 공기압 조작부(60)에 공급되는 공기와의 사이를 칸막이하는 다이어프램(30)과, 밸브실(13) 내에 상부개구로부터 삽입된 밸브체(21) 및 다이어프램(30)의 이탈방지용으로서 상부개구로부터 삽입되고, 밸브실(13) 내에 고정되는 동시에 피스톤축(62)의 동작을 지지하는 하부 가이드가 되는 수지제의 통형상의 하부 스토퍼(40)와, 피스톤실(15) 내에 상부개구로부터 삽입된 피스톤축(62)의 이탈방지용으로서 상부개구로부터 삽입되고, 밸브 본체(10)에 고정되는 동시에 피스톤축(62)의 동작을 지지하는 상부 가이드가 되는 수지제의 통형상의 상부 스토퍼(50)를 구비하고 있다.

상술한 구성의 공기압 조작 밸브(1)는, 밸브 본체(10)의 내부에 형성된 밸브실(13) 내에 상부개구로부터 삽입된 다이어프램(30)을 구비한 밸브체(21)가, 마찬가지로 상부개구로부터 삽입된 하부 스토퍼(40)를 밸브 본체(10)에 고정함으로써, 하부 스토퍼(40)에 의해 상방으로부터 눌려져서 이탈방지 및 회전방지된다. 또한, 밸브체(21)와 연결된 피스톤축(62)은, 상부개구로부터 삽입된 상부 스토퍼(50)를 밸브 본체(10)에 고정함으로써 이탈방지 및 회전방지가 이루어진다. 또한, 피스톤축(62)은, 통형상의 상부 스토퍼(50) 및 하부 스토퍼(40)로 인도되어, 즉, 상부 스토퍼(50) 및 하부 스토퍼(40)를 개폐 동작의 가이드로 하여 축방향으로 스무스하게 이동한다.

그 결과, 공기압 조작 밸브(1)는, 밸브 본체(10)의 내부에 형성된 밸브실(13) 및 피스톤실(15) 내에 대하여, 상부개구로부터 다이어프램이 부착된 밸브체(21), 하부 스토퍼(40), 피스톤축(62) 및 상부 스토퍼(50) 등의 구성부품을 순차 삽입하여 고정하는 조립이 가능한 구조가 되므로, 종래 구조와 같이 볼트를 단단히 조여서 조립·고정하는 작업이 필요 없어진다.

이하에서는, 상술한 구성의 공기압 조작 밸브(1)에 대해서, 그 조립 방법을 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

최초의 제 1 공정에서는, 밸브 본체(10)의 내부에 형성된 밸브실(13)에, 상부개구로부터 다이어프램(30)을 연결한 밸브체(21)를 삽입한다. 이때, 밸브축(22)의 핀구멍(22a)에는 미리 밸브축 핀(23)이 삽입되어 있다. 또한, 밸브축 핀(23)은 피스톤실(15)의 내경보다 약간 짧거나 일치한 길이를 가지고 있다.

밸브체(21)를 소정위치에 설치한 후의 제 2 공정에서는, 밸브체(21) 및 다이어프램(30)의 이탈방지용으로서, 밸브 본체(10)의 상부개구로부터 수지제의 통형상의 하부 스토퍼(40)를 압입하는 동시에, 밸브 본체(10)에 고정하여 회전방지를 한다. 이 고정은, 걸림홈(18)과 날밑형상 볼록부(41)와의 요철 걸어맞춤에 더해서, 밸브 본체(10)를 관통하여 하부 스토퍼(40)의 벽면에 도달하는 회전방지 핀(43)을 삽입함으로써 이루어진다. 또한, 도 3의 부호 19a는, 회전방지 핀(43)을 삽입하기 위해서 밸브 본체(10)에 형성한 핀구멍이며, 회전방지 핀(43)의 선단부는 하부 스토퍼(40)의 핀구멍(44)에 삽입된다.

이어서 제 3 공정에서는, 밸브 본체(10)의 상부개구로부터 피스톤축(62)을 삽입하고, 밸브체(21)의 상부에 축 둘레의 회전을 저지한 상태로 연결된다.

구체적으로는, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 피스톤축(62)의 하단부에는, 밸브축(22)의 상단부 및 밸브축 핀(23)을 삽입하여 상방으로의 이동이 가능해지도록, 반경(수평)방향 양측으로 관통하는 연직 핀 통로(64)를 구비한 거의 원통형상의 공간부(도시 생략)가 형성된다. 또한, 공간부의 상단부측에는, 밸브축 핀(23)이 수평방향으로 회전이동하는 것을 허용하기 위해서 원형단면의 수평 핀 통로(65)가 형성된다. 이 수평 핀 통로(65)는, 연직 핀 통로(64)를 통과한 밸브축 핀(23)이 적어도 핀 직경만큼 상대적으로 회전이동할 수 있는 각도범위로 형성되며, 그 지름은 밸브축 핀(23)과 거의 동일하게 되어 있다.

따라서, 하부 스토퍼(40)에 의해 소정위치로 유지된 밸브체(21)에 대하여, 상방으로부터 피스톤축(62)을 삽입하면, 밸브축(22)의 상단부 및 밸브축 핀(23)은 연직 핀 통로(64) 및 공간부로 들어간다. 이 후, 밸브축 핀(23)의 상면이 수평 핀 통로(65)의 위벽면에 당접하는 소정위치에 있어서, 밸브축 핀(23)이 수평 핀 통로(65)의 안쪽에 존재하는 세로벽에 당접할때 까지 피스톤축(62)을 시계방향으로 회전시킨다.

그 결과, 밸브체(21)에 대하여, 하부 스토퍼(40)의 내경보다 큰 지름의 밸브체(21)와 피스톤축(62)과의 연결이 용이하게 달성되고, 밸브체(21) 및 피스톤축(62)은, 밸브축 핀(23)의 작용에 의해 축방향으로의 일체적인 개폐 동작이 가능해진다. 또한, 연결된 밸브체(21) 및 피스톤축(62)은, 후술하는 상부 스토퍼(50)의 삽입에 의해 축 둘레의 회전이 저지된다.

마지막 제 4 공정에서는, 상부개구로부터 피스톤축(62)의 외주에 코일 스프링(63)을 삽입한 후, 피스톤축(62)의 이탈방지 및 회전방지용으로서, 수지제의 통형상의 상부 스토퍼(50)를 삽입한다. 이 상부 스토퍼(50)를 삽입함으로써, 피스톤실(15)의 상부개구는 상부 스토퍼(50) 및 피스톤축(62)에 의해 막힌다.

한편, 상부 스토퍼(50)는 1 또는 복수개의 핀(51)을 사용하여 회전방지 및 이탈방지가 이루어진다.

또한, 상부 스토퍼(50)의 삽입에 의해, 피스톤축측의 볼록부, 즉 피스톤축 (62) 또는 피스톤(61)에 형성된 볼록부(52)와, 스토퍼측의 오목부, 즉 상부 스토퍼(50)의 슬릿(66)이 걸어맞춤되도록 구성되어 있으므로, 피스톤축(62) 및 밸브체(21)가 축 둘레로 회전하는 것을 저지할 수 있다.

이 경우, 피스톤축측의 볼록부(52)는 적어도 1개 형성되어 있으면 되고, 마찬가지로 1 또는 복수개 형성되어 있는 스토퍼측의 슬릿(66)에 대해서는 볼록부(52)와 동수 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 슬릿(66)은, 상부 스토퍼(50)의 삽입위치에 관한 둘레방향의 위치결정에도 이용할 수 있고, 그 슬릿 깊이(상하방향)에 대해서는 밸브체(21)의 개폐 동작을 방해하지 않는 길이의 스트로크를 확보하고 있다.

또한, 도시한 구성예에서는, 조립 완료후에 밸브 본체(10)의 외주를 덮도록 커버(70)가 부착된다. 이 커버(70)는, 예를 들면 밸브 본체(10)를 투명한 수지제로 한 경우 등, 디자인성의 향상이나 내부구조를 보이지 않도록 할 목적으로 부착되는 것이기 때문에, 필요에 따라서 설치하면 된다.

따라서, 상술한 본 실시형태의 조립방법에 따르면, 밸브 본체(10)의 밸브실(13) 내에, 상부개구로부터 다이어프램이 부착된 밸브체(21), 하부 스토퍼(40), 피스톤축(62), 코일 스프링(63) 및 상부 스토퍼 등의 구성부품을 순차 삽입하여 고정하는 조립이 가능해진다. 이 때문에, 공기압 조작 밸브(1)의 조립에 있어서는, 볼트를 단단히 조여서 일체로 조립·고정하는 작업이 필요없어지고, 다이어프램(30)이나 리크에 대한 신뢰성 및 내구성을 손상시키지 않고 용이하게 또한 확실하게 소형화를 달성할 수 있다.

즉, 4코너의 볼트 조임에 의해 일체로 조립·고정되는 각(角)형의 종래 구조와 비교하면, 고정용 볼트가 필요없는 본 실시형태의 구성에서는, 볼트에 의한 형상의 제약으로부터 해방되기 때문에, 밸브 본체(10)의 평면에서 본 형상을 원형으로 하는 소형화가 가능해진다. 바꾸어 말하면, 볼트 고정을 행하는 종래의 각형 구조에서는, 대강 22mm 폭이 소형화의 한계로 일컬어지는데, 볼트 조임이 필요없는 본 실시형태의 경우에는 적어도 밸브 본체(10)의 외형 치수를 직경16mm정도까지 소형화할 수 있다. 특히, 상술한 본 실시형태의 공기압 조작 밸브(1)의 구조는 유체유로가 비교적 작은 구경(口徑)인 것이 바람직하다.

따라서, 이 공기압 조작 밸브(1)를 사용하여 구축되는 각종 장치에 대해서도, 그 신뢰성이나 내구성을 확보하여 용이하게 소형화를 달성할 수 있다.

그런데, 상술한 실시형태에서는, 공기압 조작 밸브(1)를 노멀 크로즈형으로 설명하였다. 동일한 구조 및 조립 방법은, 도 6에 도시한 바와 같은 노멀 오픈형의 공기압 조작 밸브(1A)에도 적용가능하다. 이 경우, 공기압을 공급하는 공기압 도입유로(16) 및 공기구멍(17)의 위치가 피스톤(61)을 기준으로 하여 상하 반대가 된다. 또한, 노멀 오픈형의 공기압 조작 밸브(1A)는, 코일 스프링(63)의 위치에 대해서도 피스톤(61)을 기준으로 하여 상하 반대가 된다.

이 경우, 도 6에 도시하는 Ｏ링(94,95,96)은, 피스톤실(15)에 공급된 공기압의 외부 유출을 방지하는 시일이 된다.

도 7에 도시하는 변형예의 공기압 조작 밸브(1B)는, 요철 걸림, 회전방지 핀(43) 및 핀(51) 대신에, 하부 스토퍼(40) 및 상부 스토퍼(50)의 고정에 초음파용착 등의 열용착을 이용한다.

구체적으로는, 하부 스토퍼(40)에 대해서는, 날밑형상 볼록부(41)의 외주면이 밸브 본체(10)의 내벽에 대하여 열용착부(80)에 의해 고정되고, 따라서, 회전방지 핀(43)은 사용되지 않는다. 이 경우, 밸브 본체(10)와 날밑형상 볼록부(41)와의 사이는, 걸림홈(18)과 날밑형상 볼록부(41)를 요철 걸어맞춤시킨 상태로 열용착시키는 것이 바람직하다. 또한, 상부 스토퍼(50)에 대해서는 상부 스토퍼(50)의 외주면이 밸브 본체(10)의 내벽에 대하여 열용착부(81)에 의해 고정된다.

이와 같이, 상술한 본 실시형태의 공기압 조작 밸브(1,1A ,1B)에 따르면, 볼트 조임이 필요없는 조립구조가 되므로, 다이어프램(30)이나 유체의 리크에 대한 신뢰성이나 내구성을 손상시키지 않고 소형화를 달성할 수 있다. 또한, 볼트를 사용한 구조와 비교하면, 워셔 등이 필요없으므로 부품점수의 저감도 가능해진다.

따라서, 이 공기압 조작 밸브(1,1A ,1B)를 사용하여 구축되는 각종 장치에 대해서도, 신뢰성이나 내구성을 확보하여 용이하게 소형화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절하게 변경할 수 있다.

Claims

밸브실 및 피스톤실이 되는 거의 원주형상의 공간을 내부에 형성하는 동시에, 유체의 유입유로 및 유출유로를 구비하는 밸브 본체와,
상기 밸브실 내에서 밸브체가 상하로 동작하여 유체유로의 개폐 동작을 하는 밸브 개폐 기구부와,
상기 밸브체와 피스톤축을 통해 연결되어 상기 밸브 개폐 기구의 개폐 동작용 액츄에이터가 되는 공기압 조작부와,
내주측이 상기 밸브체에 연결되어 상기 밸브실 내에서 유체와 상기 공기압 조작부와의 사이를 칸막이하는 다이어프램과,
상기 밸브실 내에 상부개구로부터 삽입된 상기 밸브체 및 상기 다이어프램의 이탈방지용으로서 상기 상부개구로부터 삽입되어, 상기 밸브 본체에 고정되는 동시에 상기 피스톤축의 동작을 지지하는 하부 가이드가 되는 통형상의 하부 스토퍼와,
상기 피스톤실 내에 상부개구로부터 삽입된 상기 피스톤축의 이탈방지용으로서 상기 상부개구로부터 삽입되어, 상기 밸브 본체에 고정되는 동시에 상기 피스톤축의 동작을 지지하는 상부 가이드가 되는 통형상의 상부 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기압 조작 밸브.
제1항에 있어서,
상기 하부 스토퍼의 고정은, 상기 피스톤실의 내벽에 형성된 오목홈부 및 외벽에 형성된 날밑형상 볼록부의 걸어맞춤과, 상기 밸브 본체로부터 상기 하부 스토퍼에 이르는 회전방지 핀의 삽입 또는 상기 밸브 본체/상기 하부 스토퍼간의 열용착에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기압 조작 밸브.
제2항에 있어서,
상기 오목홈부 및 상기 날밑형상 볼록부의 걸어맞춤이, 상기 다이어프램의 상면과 상기 공기압 조작부의 가압실과의 사이를 분리하는 것을 특징으로 하는 공기압 조작 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 스토퍼의 고정은, 상기 밸브 본체로부터 상기 상부 스토퍼에 이르는 핀 삽입 또는 상기 밸브 본체/상기 상부 스토퍼간의 열용착과, 상기 피스톤축측의 볼록부를 스토퍼측의 오목부에 걸어맞춤시킨 회전방지에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기압 조작 밸브.
유체의 유입유로 및 유출유로를 구비하는 수지제의 밸브 본체의 내부에 형성된 밸브실에, 상부개구로부터 다이어프램을 연결한 밸브체를 삽입하는 공정과,
상기 밸브체 및 상기 다이어프램의 이탈방지용으로서 상기 상부개구로부터 수지제의 통형상의 하부 스토퍼를 압입하는 동시에 상기 밸브 본체에 고정하여 회전방지를 하는 공정과,
상기 상부개구로부터 피스톤축을 삽입하여 상기 밸브체의 상부에 축 둘레의 회전을 저지하여 연결하는 공정과,
상기 상부개구로부터 상기 피스톤축의 외주에 스프링 부재를 삽입한 후, 상기 피스톤축의 이탈방지 및 회전방지용으로서 수지제의 통형상의 상부 스토퍼를 삽입함으로써 상기 상부개구를 막는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기압 조작 밸브의 조립 방법.