TWI290995B - Controller - Google Patents

Description

1290995 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域 本發明係有關於控制器，特別是有關於適用於高壓流體 之場合之控制器。 (二） 先前技術 在以往，控制器係以藉由彈簧將閥桿向下方推壓將閥關 閉，藉由空氣壓或是螺管等產生較彈簧力爲大之力將閥桿向 上驅動開啓閥之物件，或，以藉由彈簧將閥桿向上方推壓將 閥關閉，藉由空氣壓或是螺管等產生較彈簧力爲大之力將閥 桿向下驅動開啓閥之物件爲人所知。 將前述控制器使用於高壓流體之場合時，爲了防止流體 之洩漏必須要增大關閉閥之力，在藉由彈簧將閥桿向下方推 壓將閥關閉，藉由空氣壓或是螺管等將閥桿向上驅動開啓閥 之物件方面，增大彈簧之彈力時，伴隨其增大則有必須要將 移動閥桿用空氣壓等之驅動力提高，由於提高驅動力具有限 度，而存在有無法根據關閉閥之力增大所必要之份量之問題 。即使在藉由彈簧將閥桿向上方推壓將閥關閉，藉由空氣壓 或是螺管等將閥桿向下驅動開啓閥之物件’爲了增大將閥關 閉之力，必須提高空氣壓等之向下推壓力’存在有相同之問 題。 因此，以解決前述問題爲目的，提出有具備隨著閥桿之 往返上下運動而開閉流體通路之閥本體、固定於閥本體上部 之殼體、設置於殼體內上方可上下運動自如之動作軸、使動 作軸上下運動之驅動機構、設置於殼體內下方將施加於動作 一 7- 5 1290995 軸之力增幅後傳遞到閥桿之動力增幅機構之控制器（例如， . 參照特開平7- 1 3 964 8號公報）。該專利文獻1之控制器之動 力增幅機構係具備有由動作軸下方向垂直下方延伸之錐形 滾輪承受構件、設置於閥桿上端之圓盤狀滾輪承受構件、兩 滾輪承受構件間對於錐形構件作對稱設置之一對滾輪支撐 體、可旋轉自如地支撐於各滾輪支撐體上部且與錐形滾輪承 受構件之錐形面相接觸之一對轉動滾輪、可旋轉自如地支撐 於各滾輪支撐體下部且與圓盤狀滾輪承受構件之上面相接 觸之一對推壓滾輪各滾輪支撐體係以對於推壓滾輪之軸線 參 錐形滾輪承受構件之軸線靠近輪之軸爲中心進行搖動般由 殻體所支撐之物件。 前述特開平7- 1 3 9648號所提出之控制器，係不需要提 高空氣壓、彈簧之彈力、螺管等之驅動力而能夠根據必要增 大關閉閥之力，因此，具有即使在使用高壓流體之場合中， 亦能夠確實地防止流體之洩漏之優點，但由於構造複雜而使 得元件個數增加，存在有製造成本增加之問題。 本發明之目的係提供具備有將施加於動作軸增幅後傳 ® 遞到閥桿之動力增幅機構，且能夠將其構成簡單並抑制在較 低製造成本之控制器。 (三）發明內容 本發明之控制器，係具備有隨著閥桿之往返上下運動而 開閉流體通路之閥本體、固定於閥本體上部之殼體、設置於 殼體內上方可上下運動自如之動作軸、使動作軸上下運動之 驅動機構、設置於殻體內下方將施加於動作軸之力增幅後傳 一 8 - 1290995 遞到閥桿之動力增幅機構之控制器，其特徵爲：動力增幅機 構係具備有由動作軸下端向垂直下方延伸之前端細長之錐 形構件、設置於閥桿上端之圓盤狀構件、兩構件間經由錐形 構件相對向地作設置並且繞貫穿下部之搖動軸可搖動之第1 與第2搖動體各搖動體係具有板狀本體、形成於本體上部 且與錐形構件之錐形面相接觸之上接觸面、形成於本體下部 且與圓盤狀構件之上面相接觸之下接觸面，各搖動體之下接 觸面係形成爲以位於由搖動軸之軸線偏心之位置之中心線 爲中心之圓弧狀之凸輪面。 由本發明之控制器來看，由於各搖動體係具有板狀本體 、形成於本體上部且與錐形構件之錐形面相接觸之上接觸面 、形成於本體下部且與圓盤狀構件之上面相接觸之下接觸面 ，所以不需要與錐形構件及圓盤狀構件相接觸之滾輪，又， 各搖動體之下接觸面係形成爲以位於由搖動軸之軸線偏心 之位置之中心線爲中心之圓弧狀之凸輪面，所以能夠將施加 於動作軸之力以既定之增幅率增幅而傳遞到閥桿。如此，與 習知之控制器比較之下，構造簡單且減少元件個數而獲得動 力增幅機構，能夠獲得具有與習知控制器相同功能且大幅降 地製造成本之控制器。 又，錐形構件例如可以是前端向下之圓錐形又或者是圓 錐梯形之物，亦可在圓錐部分之上方設置圓柱部。又，亦可 是其垂直剖面形狀爲二角形或者是梯形之立方體。 在前述控制器中，第1及第2之搖動體係分別具有搖動 軸，第1及第2之搖動體亦可其下部彼此重疊，將兩者之搖 一 9 一 1290995 動軸形成共通。在後者之場合中，能夠減少搖動軸之個數， 可更進一層地使構造簡單且減少元件個數。 (四）實施方法 (發明之最佳實施形態） 參照以下圖面說明本發明之實施例。 在本發明中，所謂上下係指第1圖之上下。又，以下之 說明前方係指同圖之左邊，後方係指同圖之右邊，而左右係 指朝向前方。 第1圖係本發明之控制器之第1實施形態之垂直剖面圖 ，控制器係具備有閥本體（1)、固定於閥本體（1)上部之殻體 (2) 、殼體（2)內上方可上下運動自如之動作軸（3)、使動作軸 (3) 上下運動之驅動機構（4)、設置於殼體（2)內下方將施加於 動作軸（3)之力增幅後傳遞到閥桿（16)之動力增幅機構（5)。 閥本體（1)係由具有向上方開口之凹陷部（11a)，一端向 前方開口且另一端向凹陷部（1 1 a)之底面中央部開口之流體 流入通路（Hb)以及一端向後方開口且另一端向凹陷部（11a) 之底面後部開口之流體流入通路（1 1 Ο之閥箱（1 1 )、設置於流 入通路（1 lb)之令一端開口邊緣之環狀之閥座（12)、隔膜（閥 體）（13)、膈膜閥壓件（14)、下端裝設有膈膜閥壓件（14)之碟 片（15)、使碟片（15)上下移動之閥桿（16)、以及具有閥桿導 引孔（17a)而與閥桿（16)旋合之蓋帽（17)所構成’構成隨著閥 桿（16)之上下移動，隔膜閥（13)與閥座（12)之間之流體通路 (1 lb)進行開啓關閉之隔膜閥之形式。 隔膜（1 3 )係由複數片（例如6片）之薄板所構成’與閥座 1290995 (12)接觸之構件係使用耐腐蝕性佳之材料，其他之構件係使 用強度及耐壓性佳之材料。隔膜（13)，其本身具有反彈力以 及恢復力，當由閥桿（16)之向下之力降低時，藉由流體壓以 及隔膜（13)本身之反彈力，隔膜（13)會被推向上方，流體通 路（lib)係受到開放。 殼體（2)係由向上開口之中空狀之下部殻體（21)以及向 下開口之中空狀之上部殻體（22)所構成，下部殼體（21)之上 端部及上部殻體（22)之下端部之對接部分之內圍處，固定有 隔板（23)。在殻體（2)內之隔板（23)上方形成有水平剖面呈圓 形之汽缸室（24)，同樣地下方形成有水平剖面呈方形之動力 增幅裝置收容室（25)。上部殼體（22)之頂壁中央處，形成有 導入壓縮空氣兼導引動作軸用之貫穿孔（26)。 動作軸（3)係其上端部可滑動地嵌入上部殻體（22)之頂 壁之貫穿孔（26)內，下端部可滑動地嵌入隔板（23)之動作軸 穿插孔（27)內。在動作軸（3)之中間部處，一體形成有沿著汽 缸室（2 4)作上下滑動之活塞（31)。該汽缸室（24)係由動作軸（3) 之活塞（31)分割爲上部汽缸室（24a)及下部汽缸室（24b)。動 作軸（3)之活塞（31)之上面以及上部殼體（2 2)之頂壁之下面 分別設置有環狀之彈簧承受凹陷部（32)、（33)，將活塞（31) 向下推壓之彈簧（3 4)係嵌入此兩個彈簧承受凹陷部（32)、（33) 受到固定。動作軸（3)上，設置有一端連通於上部殻體（22) 之頂壁之貫穿孔（2 6)而令一端連通於下部汽缸室（24b)之壓 縮空氣流入通路（35)。在上部殼體（2 2)之周圍壁面，設置有 在活塞（31)上升之際將上部汽缸室（2 4 a)內之空氣排出之空 1290995 氣流出通路（36)。又，動作軸（3)之下端部，形成有向下開口 之剖面呈圓形之凹陷部（37)。 使動作軸（3)作上下運動之驅動裝置（4)，係由活塞（3 1) 、彈簧（34)、汽缸室（24)以及壓縮空氣流入通路（3 5)爲主所 構成，活塞（31)係藉由彈簧（34)隨時向下方推壓，藉由壓縮 空氣流入通路（35)導入到汽缸室（2 4)內之壓縮空氣會更向上 方地受到驅動，然後，施加於活塞（3 1)之力會傳遞到動作軸 (3)，動作軸（3)係受到上下驅動。 動力驅動裝置（5)係具備有一體設置於動作軸（3)之下端 而向垂直下方延伸之錐形構件（41)、一體設置於閥桿（16)上 端之圓盤狀構件（42)、在兩構件（41)、（4 2)之間對於錐形構 件之軸線作對稱設置之前後一對搖動體（43)、（44)、一體設 置於各搖動體（43)、（44)之下部之向左右延伸之前後搖動軸 (45)、（4 6)以及固定於下部殼體（21)內支撐前後搖動軸（45) 、（46)之保持器（47)。 錐形構件（4 1 )係藉由將立方體之前後面形成傾斜面之 方式加以形成，傾斜面彼此所形成之角度，例如可爲90 °。 在錐形構件（41)之上面，設置有上方突出軸部，此軸部藉由 緊緊地嵌入設置於動作軸（3)下端之凹陷部（37)，錐形構件 (4 1)係與動作軸（3)—體化。圓盤狀構件（42)之上面，係形成 圓形且平坦之面。 各搖動體（43)、（4 4)係具有板狀本體（43 a)、（44a)、形成 於本體（43 a)、（4 4 a)上部並且與錐形構件（41)之錐形面相接觸 之上接觸面（43b)、（44b)、與形成於本體（43a)、（44a)下部並 1290995 且與圓盤狀構件（42)之上面相接觸之下接觸面（43 c)、（44c) 。各搖動體（43)、（44)之下接觸面（43c)、（44c)係以與設置於 由錐形構件（41)之軸線起較搖動軸（45)、（46)之軸線更遠離 之一側（前後方向之外側）偏心之位置上之搖動軸（45)、（46) 平行之中心線爲中心之圓弧狀凸輪面。因此，當前後搖動體 (43)、（44)搖動時，下接觸面（43c)、（44c)與圓盤狀構件（42) 相接之部分與搖動軸（45)、（46)之軸線之距離會產生變化， 而使下接觸面（43 〇、（44c)推壓圓盤狀構件（4 2)之力產生變化 前後搖動軸（45)、（46)係嵌入前後搖動體（43)、（44)下端 部之移動軸嵌入孔，其左右兩端部係由設置於保持器（47)之 軸承（省略圖示）所維持，由此，搖動軸（45)、（46)係在下部 殼體（2 1)處可旋轉自如而無法前後·上下•左右移動般受到 支撐，前後搖動體（43)、（44)係分別以搖動軸（45)、（46)之軸 線爲中心繞水平軸可搖動。又，亦可將搖動軸（45)、（4 6)鬆 動地也就是可旋轉地嵌入設置於保持器之維持孔，取代以軸 承支撐搖動軸（45)、（46)。 第1圖所示係流體通路關閉之狀態，動作軸（3)係藉由 彈簧（3 4)之彈力向下推壓而位置於下方，隨著如此，使前後 搖動體（43)、（44)之上接觸面（43b)、（44b)位置於互相遠離之 方向，使下接觸面（43 c)、（44 〇位置於互相接近之方向。彈 簧（3 4)之彈力係經由上接觸面（43b)、（44b)、前後搖動體（43) 、（44)之本體（43a)、（44a)以及下接觸面（43c)、（44c)傳遞到 圓盤狀構件（42)，閥桿（16)會被向下推壓。此力量，會傳遞 1290995 到隔膜（13)，流入通路（1 lb)之開口會受到關閉。 將施加於動作軸（3)之力設定爲F，錐形構件（41)之錐形 面之半角設定爲^時，搖動體（43)、（4 4)之上接觸面（43 b)、 (4 4 b)上對於錐形面呈直角方向之力會作用，作用於一方之 搖動體（43)、（44)之力G係成爲G = F + 2sina。作用於搖動體 (43)、（44)之上接觸面（43b)、（44b)之力G，係經由搖動體本 體（43a)、（44a)以及下接觸面（43〇、（44c)傳遞到圓盤狀構件 (42)。將搖動軸（45)、（46)之軸線與上接觸面（43b)、（44b)之 圓弧中心線之間之距離設定爲C，將連結搖動軸（45)、（46) 之軸線與上接觸面（43b)、（44b)之圓弧中心線之線與錐形構 件（4 1)之錐形面所形成之角度設定爲r，將搖動軸（45)、（46) 之軸線與下接觸面（43c)、（44c)之圓弧中心線之水平距離設 定爲5，將一方之下接觸面（4 3 c)、（44 c)將圓盤狀構件（42) 向下推壓之力設定爲N時，可成立Nx5 = Gxcos r xC。因此 ，前後兩方之搖動體（43)、（44)將圓盤狀構件（42)向下推壓 之力，也就是將閥桿（16)向下推壓之力係成爲2N = Fxc〇S r X C + sin ，藉由α、r、（5以及C設定爲適當之數値之方 式，能夠藉由任意之增幅率將施加於動作軸（3)之力增幅而 傳遞到閥桿（16)上。 由第1實施形態之控制器來看，將壓縮空氣由上部殻體 (22)之貫穿孔（26)送入後，壓縮空氣係通過動作軸（3)之空氣 流入通路（35)，由汽缸室（24)之下方供應到下部汽缸室（24b) 內。由此，空氣壓所產生之向上之力會作用於活塞（31)’藉 由將該力增大到較彈簧（34)所產生之向下之力之方式’動作 1290995 軸（3)會向上受到驅動。伴隨如此，前後之上接觸面（43b)、 (44b)會向互相接近之方向移動，前後搖動體（43)、（44)會受 到搖動，前後之下接觸面（43〇、（44 〇彼此會向互相遠離之 方向移動。因此，下接觸面（43c)、（44c)與圓盤狀構件（42) 接觸之部分與搖動軸（45)、（4 6)之軸線之距離會變小，下接 觸面（4 3 c)、（44 〇將閥桿（16)向下推壓之力會消除。然後，隔 膜（13)係受到流體壓以及隔膜（13)本身之反彈力而向上推壓 ，流入通路（1 lb)係被開啓。 第2圖所示係本發明之控制器之第2實施形態。 本實施形態之物件中，其動力驅動裝置之搖動體以及其 搖動軸之構成不同，伴隨於此其保持器之構成亦受到變更之 點，係與第1實施形態不同。以下之說明中，與第1實施形 態相同之元件係以附加相同符號省略其說明。 動力驅動裝置（50)係具備有一體設置於動作軸（3)之下 端而向垂直下方延伸之錐形構件（41)、一體設置於閥桿（16) 上端之圓盤狀構件（42)、在兩構件（41)、（42)之間對於錐形 構件之軸線作對稱設置之前後一對搖動體（43)、（44)、一體 設置於各搖動體（43)、（44)之下部之並且兩搖動體（43)、（44) 共通之向左右延伸之搖動軸（51)以及固定於下部殻體（21)內 支撐搖動軸（51)之保持器（52)。 各搖動體（43)、（44)之下接觸面（43c)、（44c)係以與設置 於由共通搖動軸（5 1 )之軸線起較錐形構件（4 1 )之軸線更遠離 之一側（前後方向之外側）偏心之位置上之共通搖動軸（5 1 )平 行之中心線爲中心之圓弧狀凸輪面。因此，當前後搖動體（43) 1290995 t 、（44)搖動時，下接觸面（43c)、（44c)與圓盤狀構件（42)相接 之部分與共通搖動軸（51)之軸線之距離會產生變化，而使下 接觸面（43c)、（44〇推壓圓盤狀構件（42)之力產生變化。 共通搖動軸（51)係嵌入前後搖動體（43)、（44)下端部之 移動軸嵌入孔，其兩端部係由設置於保持器（52)之軸承（省略 圖示）所維持，由此，共通搖動軸（5 1)係在下部殼體（2 1)處可 旋轉自如而無法前後•上下•左右移動般受到支撐，前後搖 動體（43)、（44)係分別以共通搖動軸（51))之軸線爲中心繞水 平軸可搖動。又，前後搖動體（43)、（44)可以分別各一個存 在，在本實施形態中，前搖動體（4 3)係爲左右一對，在左右 之前搖動體（43)之間夾入後搖動體（44)，形成兩搖動體（43) 、（44)互相導引。又，圓盤狀（42)之左右兩邊緣處，設置有 爲了防止兩搖動體（43)、（4 4)之下端部向左右方向朝外移動 之突出邊緣（42a)。 第2圖所示係流體通路受到關閉之狀態，動作軸（3)係 藉由彈簧（3 4)之彈力向下推壓而位置於下方，隨著如此，使 前後搖動體（43)、（44)之上接觸面（43b)、（44b)位置於互相遠 離之方向，使下接觸面（4 3 c)、（4 4 c)位置於互相接近之方向 。彈簧（34)之彈力係經由上接觸面（43b)、（44b)、前後搖動 體（43)、（44)之本體（43a)、（44a)以及下接觸面（43c)、（44c) 傳遞到圓盤狀構件（42)，閥桿（16)會被向下推壓。此力量， 會傳遞到隔膜（13)，流入通路（1 lb)之開口會受到關閉。 由第2實施形態之控制器來看，將壓縮空氣由上部殼體 (2 2)之貫穿孔（2 6)送入後，壓縮空氣係通過動作軸（3)之空氣 1290995 流入通路（35)，由汽缸室（24)之下方供應到下部汽缸室（24b) 內。由此，空氣壓所產生之向上之力會作用於活塞（3 1)，藉 由將該力增大到較彈簧（3 4)所產生之向下之力之方式，動作 軸（3)會向上受到驅動。隨著如此，前後之上接觸面（43b)、 (44b)會向互相接近之方向移動，前後搖動體（43)、（44)會受 到搖動，前後之下接觸面（43 〇、（44c)彼此會向互相遠離之 方向移動。因此，下接觸面（43〇、（44c)與圓盤狀構件（42) 接觸之部分與搖動軸（45)、（4 6)之軸線之距離會變小，下接 觸面（4 3 c)、（44 〇將閥桿（16)向下推壓之力會消除。然後，隔 φ 膜（13)係受到流體壓以及隔膜（13)本身之反彈力而向上推壓 ，流入通路（1 lb)係被開啓。 又，在前述各實施形態中，在開放流體通路時，雖然動 作軸（3)係藉由空氣壓所驅動，亦能夠藉由螺管等進行驅動 之方式取代空氣壓。又，將動作軸藉由彈簧向上推壓的同時 ，利用較藉由空氣壓或是螺管等所產生之彈力爲大隻力將閥 桿向下推壓而關閉閥，亦能夠藉由取消空氣壓或是螺管等所 產生之力而將閥開啓。 # (產業上利用之可能性） 本發明之控制器係具備有將施加於動作軸之力增幅而 傳遞到閥桿之動力增幅裝置，並且能夠將其構成簡單並抑制 在較低製造成本，適用於高壓流體之場合。 (五）圖式之簡單說明 第1圖係本發明之控制器之第1實施形態之垂直剖面圖 - 17- 1290995 第2圖係本發明之控制器之第2實施形態之垂直剖面圖 〇 【符號說明】 1 閥本體 2 殼體 3 動作軸 4 驅動機構 5 動力增幅裝置

11 閥箱 11a 凹陷部 lib 流體流入通路 12 閥座 13 隔膜 14 膈膜閥壓件 15 碟片 16 閥桿

17 蓋帽 17a 閥桿導引孔 2 1 下部殼體 22 上部殻體 2 3 隔板 2 4 汽缸室 24a 上部汽缸室 24b 下部汽缸室 -18- 1290995 25 動力增幅裝置收容室 26 貫穿孔 27 動作軸穿插孔 3 1 活塞 32 彈簧承受凹陷部 33 彈簧承受凹陷部 34 彈簧 35 壓縮空氣流入通路

41 錐形構件 42 圓盤狀構件 43 搖動體 4 3a 板狀本體 43b 上接觸面 43c 下接觸面 44 搖動體 4 4a 板狀本體

44b 上接觸面 44c 下接觸面 45 搖動軸 46 搖動軸 47 保持器 5 1 搖動軸 5 2 保持器

Claims (1)

1. ㈣彳日修(更)縣 · 第9 2 1 3 3 6 2 7號「控制器」專利申請案 . ( 2007年2月1日修正） 拾、申請專利範圍： 1 · 一種控制器’具備有隨著閥桿之往返上下運動而開閉流體 通路之閥本體、固定於閥本體上部之殻體、設置於殻體內 上方可上下運動自如之動作軸、使動作軸上下運動之驅動 機構'設置於殻體內下方將施加於動作軸之力增幅後傳遞 到閥桿之動力增幅機構，其特徵爲： 動力增幅機構係具備有由動作軸下端向垂直下方延伸之 ϋ 前端細長之錐形構件、設置於閥桿上端之圓盤狀構件、兩 構件間經由錐形構件相對向地作設置並且繞貫穿下部之 搖動軸可搖動之第1與第2搖動體； 各搖動體係具有板狀本體、形成於本體上部且與錐形構件 之錐形面相接觸之上接觸面、形成於本體下部且與圓盤狀 構件之上面相接觸之下接觸面，各搖動體之下接觸面係形 成爲以位於由搖動軸之軸線偏心之位置之中心線爲中心 之圓弧狀之凸輪面。 · 2.如申請專利第1項之控制器，其中：第1與第2之搖動體 其下部彼此係互相重疊，兩者之搖動軸係共通。 1290995 柒、指定代表圖： )本案指定代表圖為：第（1 )圖 )本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1 閥本體 2 殻體 3 動作軸 4 驅動機構 5 動力增幅裝置 11 閥箱 11a 凹陷部 lib 流體流入通路 12 閥座 13 隔膜 14 膈膜閥壓件 15 碟片 16 閥桿 17 蓋帽 17a 閥桿導引孔 2 1 下部殻體 22 上部殼體 23 隔板 24 汽缸室 24a 上部汽缸室 24b 下部汽缸室 25 動力增幅裝置收容室

   -5- 1290995 26 貫穿孔 27 動作軸穿插孔 3 1 活塞 32 彈簧承受凹陷部 33 彈簧承受凹陷部 34 彈簧 35 壓縮空氣流入通路 4 1 錐形構件

   42 圓盤狀構件 43 搖動體 43a 板狀本體 43b 上接觸面 43c 下接觸面 44 搖動體 44a 板狀本體 44b 上接觸面

   44c 下接觸面 4 5 搖動軸 46 搖動軸 47 保持器 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：