TWI390137B - Cam type control valve - Google Patents

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TWI390137B
TWI390137B TW099139987A TW99139987A TWI390137B TW I390137 B TWI390137 B TW I390137B TW 099139987 A TW099139987 A TW 099139987A TW 99139987 A TW99139987 A TW 99139987A TW I390137 B TWI390137 B TW I390137B
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control valve
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TW099139987A
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TW201131094A (en
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Yohei Sawada
Ryousuke Dohi
Kouji Nishino
Nobukazu Ikeda
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Fujikin Kk
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Description

凸輪式控制閥
本發明是有關於控制馬達驅動型的凸輪式控制閥的改良，主要是被設在半導體製造設備和太陽電池製造過程等的流體供給線和冷卻器組件的冷媒循環電路等之間供調整氣體和冷媒等的流體的流量用，特別是，可以將氣體和冷媒等的流量以微少且精密地進行控制。
習知的控制馬達驅動型的凸輪式控制閥，可舉例如日本實開昭61-117971號公報(參考文獻1)和日本實開昭61-117972號公報(參考文獻2)。
即，前述凸輪式控制閥，雖無圖示，但是由：具有流體通路及閥座的閥箱、及與閥箱的閥座接離的閥體、及將閥體從閥座朝離座的方向推迫的彈性體、及與閥體連結並可昇降自如地被支撐於閥箱的上蓋的閥棒、及與被設在閥棒的上端部的凸輪滾子抵接並將閥棒壓下的凸輪板，及將凸輪板旋轉驅動的步進馬達(脈衝馬達)等所構成，藉由步進馬達使凸輪板旋轉，藉由透過凸輪板將閥棒朝下方壓下，將設在閥棒的下端的閥體朝閥座抵座。
此步進馬達驅動型的凸輪式控制閥，可以進行高精度的流量控制，可達成優異的實用的效用。
但是使用步進馬達的凸輪式控制閥，因為是只有對應供給至步進馬達的脈衝數來旋轉凸輪板預定的角度，藉由凸輪板的旋轉使閥棒及閥體微少量變位地控制流體的流量，所以在閥全開時或閥全閉時必需進行零點調整使閥體及閥棒等正確地位置於零點位置(全開位置或是全閉位置)。
即，在閥的全開時，必需調整凸輪板的最小半徑部分使與凸輪滾子抵接且使閥體及閥座成為最分離的狀態，又，在閥的全閉時，必需調整使凸輪板的最大半徑部分與凸輪滾子抵接且使閥體由適切的力抵座在閥座。
但是在上述的習知的步進馬達驅動型的凸輪式控制閥中，完全未具備將閥體等位置調整至零點位置的調整機構，而在進行閥的零點調整時具有非常費工夫的問題。
又，若不提高凸輪式控制閥的各構成零件的加工精度和組裝精度等的話，閥體會過度壓住閥座，或閥體及閥座的接觸會不充分。其結果，會有閥的閥座等損傷、流體洩漏等的問題。
為了消解這種問題點，本發明的發明人等，已提供一種具備高度調整機構的凸輪式控制閥，可以將由步進馬達及凸輪機構所構成的致動器朝上下方向進行微調整(例如專利文獻3)。
依據專利文獻3的凸輪式控制閥，因為設有高度調整機構，所以容易微調整致動器的上下方向高度，但是也有高度調整機構的調整螺栓的操作不易的情況。且，專利文獻3的凸輪式控制閥，在進行致動器的高度調整之後，對於閥體與閥座抵接的力無法容易地進行微調整。
[先行技術文獻]
[專利文獻1]日本實開昭61-117971號公報
[專利文獻2]日本實開昭61-117972號公報
[專利文獻3]日本特開2008-57594號公報
本發明，是有鑑於上述問題點，其主目的是提供一種凸輪式控制閥，將安裝有凸輪的馬達朝上下方向進行高度調整時，容易操作調整螺栓，進一步的目的是提供一種凸輪式控制閥，可以調節朝閥體的閥座抵接時的抵接壓力。
為了達成上述目的，本發明的凸輪式控制閥，其特徵為，具備：閥箱，是包含流體流路及設在該流體流路的途中的閥座；及閥體，是與前述閥座接離地將前述流體流路開閉；及閥棒，是藉由將該閥體壓下並與前述閥座抵接來將前述流體流路關閉；及凸輪，是作用於前述閥棒並朝將該閥棒壓下的方向按壓；及馬達，是將該凸輪旋轉驅動；及馬達支架，是將該馬達保持；及支撐框，是被固定於前述閥箱並將前述馬達支架朝上下方向可移動地支撐；及彈性構件，是從前述支撐框的上邊部朝將前述馬達支架分離的方向推迫；及高度調整螺栓，是呈吊下狀將前述馬達支架支撐在前述支撐框並且調整對於前述馬達支架的前述支撐框的高度用，且可滑動地被插入前述支撐框的上邊部並且被螺入前述馬達支架。
本發明的前述凸輪式控制閥，進一步具備供調整朝前述閥體的閥座的抵接壓力用的抵座壓力調整機構較佳。
前述抵座壓力調整機構，具備：活塞構件，是與前述彈性構件抵接；及彈力調整螺栓，是被螺入前述支撐框的上邊部，將該活塞構件按壓並調整前述彈性構件的彈力較佳。
前述彈性構件，是被收容在形成於前述馬達支架的上面的第1缸狀凹部，前述活塞構件的至少一部分，是被嵌入前述第1缸狀凹部較佳。
在前述支撐框的上邊部的下面形成有第2缸狀凹部，前述活塞構件的下側部是被嵌入前述第1缸狀凹部，並且前述活塞構件的上側部是被嵌入前述第2缸狀凹部，前述彈力調整螺栓的螺紋孔是與前述第2缸狀凹部連通較佳。
前述支撐框，是具備朝上下方向被立設的一對支柱，可滑動自如地抵接於前述一對支柱的相面對的側面的凹面是形成於前述馬達支架的側面較佳。
前述凸輪，是圓柱形狀，且旋轉中心是設在從圓柱形狀的圓的中心偏心的位置較佳。
依據本發明的凸輪式控制閥，因為藉由彈性構件從前述支撐框的上邊部朝使前述馬達支架分離的方向推迫，且將可滑動地插入前述支撐框的上邊部之高度調整螺栓螺入前述馬達支架，由該高度調整螺栓將前述馬達支架呈吊下狀地支撐在前述支撐框，所以藉由從支撐框的上部操作高度調整螺栓並調整高度調整螺栓的螺入程度，就可以調整安裝有凸輪的馬達的上下高度。
且，藉由將活塞構件抵接在前述彈性構件，進一步，藉由螺入前述支撐框的上邊部的彈力調整螺栓將該活塞構件按壓，就可調整前述彈性構件的彈力，藉此，可以調整前述閥體朝前述閥座抵座時的該閥體的閥座的抵接壓力。彈力調整螺栓，因為被螺入支撐框的上邊部，所以調整時的操作也容易。
對於本發明的凸輪式控制閥的實施例，以下一邊參照第1～7圖一邊說明。又，全圖皆對於同樣的構成部分附加相同的符號。
凸輪式控制閥1，具備：設有流體流路2及設在流體流路2途中的閥座3的閥箱4、及從閥座3離座將流體流路2打開的方式可彈性復歸的閥體5、及藉由將閥體5壓下而與閥座3抵接而將流體流路2關閉用的閥棒6、及作用於閥棒6朝將閥棒6在壓下的方向按壓的凸輪7、及將凸輪7旋轉驅動的馬達8、及將馬達8保持的馬達支架9、及被固定於閥箱4並將馬達支架9朝上下方向可移動地支撐的支撐框10、及從支撐框10的上邊部10a朝使馬達支架9分離的方向推迫的彈性構件11、及將馬達支架9呈吊下狀地支撐在支撐框10並且調整對於馬達支架9的支撐框10的高度用的高度調整螺栓12。
閥箱4，閥帽4b是被形成有流體流路2的殼體4a所被覆，閥帽4b，是藉由閥帽螺帽4c被固定於殼體4a。
在圖示例中，閥體5，是藉由金屬隔膜形成。構成閥體5的金屬隔膜，是藉由閥帽4b，透過圓環狀的按壓轉接環13，被固定於殼體4a。前述金屬隔膜，是形成當閥開時使中央部稍為隆起且背離閥座3的方式彎曲的形狀，藉由閥棒6被按壓的話會彈性變形而與閥座3抵接將流體流路2關閉，由閥棒6所產生的按壓被解除的話藉由本身所保有的彈性進行彈性復歸將流體流路2開通。在前述金屬隔膜及閥座3之間，形成有關室4d。金屬隔膜，可以使用由鎳-鈷合金等的薄板形成的公知者。
閥棒6，是被載置在隔膜按壓構件14上。隔膜按壓構件14，是形成附鍔14a的碟片狀。鍔14a，是如第1圖、第2圖所示，成為在按壓轉接環13及閥帽4b內的階段部4e之間朝上下方向可動。
閥棒6，是被導引至閥帽4b並可上下動地被支撐。在閥棒6的上端部中，如第2圖所示形成有溝6a，軸承15是透過彈簧銷16可旋轉自如地被支撐在溝6a。
軸承15，是與凸輪7抵接。凸輪7，是形成圓柱狀，使從中心軸線只有朝預定距離(圖示例為0.2mm)偏心的位置成為旋轉中心的方式，被固定於馬達8的旋轉軸8a。又，可取代第1、2圖所示的凸輪7，如第6圖及第7圖所示，使用凸輪7A也可以，藉由設置凸輪板7c形成凸輪面，使從旋轉中心7a直到凸輪板7c的周面為止的距離朝旋轉方向漸漸地變化。
在馬達8中，透過安裝螺栓8b，安裝有馬達支架9。馬達支架9，是形成前面被解放的箱形，可收容：凸輪7、及將凸輪7的前端軸7b透過軸承17承接的逆T字狀的軸承部18。軸承部18，是藉由安裝螺栓19被固定於馬達支架9。馬達8，是使用可位置控制的馬達，在圖示例中，使用步進馬達。
支撐框10，具備：藉由鎖定螺帽20被固定於閥箱4的板狀的基座10b、及被立設在基座10b的一對支柱10c、及被懸架固定在一對支柱10c上部的上邊部10a。一對支柱10c，是藉由固定螺栓10d被固定在基座10b，並且藉由固定螺栓10e被固定在上邊部10a。
高度調整螺栓12，是可滑動地被插入形成於支撐框10的上邊部10a的附階段通孔10f，頭部12a是與附階段通孔10f的階段部抵接地被支撐。高度調整螺栓12，是使其公螺紋部是貫通支撐框10，被螺入形成於馬達支架9的上邊部9a的母螺紋孔9b。高度調整螺栓12，是藉由止動螺栓21被固定。又，將平墊圈(無圖示)通過高度調整螺栓12，將該平墊圈與附階段通孔10f的階段部抵接將高度調整螺栓12支撐在支撐框10也可以。
彈性構件11，在圖示例中為捲簧，被收容在形成於馬達支架9的上面的第1缸狀凹部9c。彈性構件11，可取代捲簧，而使用例如將複數彈簧墊圈重疊者也可以。彈性構件11，是充分具有比構成閥體5的金屬隔膜的彈性復元力更大的彈性按壓力。
活塞構件22是抵接在彈性構件11，被螺入支撐框10的上邊部10a的彈力調整螺栓23，是將活塞構件22按壓。活塞構件22，是使其下側部被嵌入第1缸狀凹部9c。在支撐框10的上邊部10a的下面形成有第2缸狀凹部24，活塞構件22的上側部是被嵌入第2缸狀凹部24。形成於上邊部10a的彈力調整螺栓23用的螺紋孔10g，是與第2缸狀凹部24連通。藉由將活塞構件22的上下部嵌入上下的凹部9c、24的構成，使活塞構件22穩定地被導引。彈力調整螺栓23，是藉由止動螺栓25被固定。
在馬達支架9的兩側面中，各別形成有可滑動自如地抵接於一對支柱10c的相面對的側面的凹面9d。這些凹面9d、9d，是作為當馬達支架9朝上下方向移動時的被導引面作用，此被導引面因為是在馬達支架9的側面橫跨縱方向延伸，所以馬達支架9可穩定地被導引。
在凸輪7中，固定有門形的感測托板26。將感測托板26檢出用的感測器27是藉由固定螺栓28被固定於馬達支架9。感測器27，例如可以使用光微感測器，藉由檢出感測托板26是否有橫切感測器27的光軸位置27a，就可以檢出凸輪7的旋轉角度位置。
限制閥棒6的軸線周圍的旋轉用的限制構件29，是藉由固定螺栓30，被突設固定在馬達支架9的內壁。具體而言，限制構件29的先端部，是藉由卡合於閥棒6的軸承15被收容的溝6a，來限制閥棒6的軸線周圍的旋轉。
外殼蓋31、32是被固定在支撐框10，在外殼蓋31的天板中安裝有將纜線連接用的連接器33。
對於具有如上述的構成的凸輪式控制閥的作動，如以下說明。
首先，如第1圖所示，旋轉凸輪7的旋轉角度位置，使凸輪7的旋轉中心及軸承15之間的距離成為最大。此時，如第1圖、第2圖所示，凸輪7，是抵抗構成閥體5的金屬隔膜的保有彈性將閥棒6及隔膜按壓構件14壓下，使該金屬隔膜彈性地變形，與閥座3抵接並位於將流體流路2關閉的位置中。在此位置，感測托板26是將感測器27的光軸27a遮光，讓感測器27檢出感測托板26的位置。
在此閥閉狀態，使所期的密封性被確保的方式，調整：高度調整螺栓12的螺入程度、及彈力調整螺栓23的螺入程度。
藉由調整高度調整螺栓12的螺入程度，使馬達支架9及凸輪7的高度位置被調整。因為可以從凸輪式控制閥1的上方操作，所以容易調整高度調整螺栓12。且，從凸輪式控制閥的下方操作高度調整螺栓的構成的情況時，雖需要在凸輪式控制閥的下方形成操作用的空間用的高度尺寸，但是與其相比，藉由可以從凸輪式控制閥1的上方操作高度調整螺栓12的構成，就可以減少高度尺寸。
彈力調整螺栓23，是藉由改變其螺入程度，使彈性構件11的彈力改變，其結果，閥棒6及隔膜按壓構件14是使由金屬隔膜所構成的閥體5按壓的力改變。如此的話，構成供調整朝閥體5的閥座3的抵接壓力用的抵座壓力調整機構。又，此情況，因為彈力調整螺栓23也可以從支撐框10的上方操作，所以操作性良好。
如上述在閥閉狀態下所期的密封性被確保的話，朝馬達8將脈衝訊號送出，將凸輪7朝第1圖的朝逆時針旋轉。從閥體5與閥座3抵接的狀態(第1圖)，將凸輪7朝逆時針旋轉的話，凸輪7的旋轉中心及軸承15的距離會短縮，藉由構成閥體5的金屬隔膜本身的彈力，使閥體5從閥座3背離，如第3圖所示，將流體流路2開通。
流體流路2被開通，且流動於流體流路2的流量到達所期的值時停止馬達8的旋轉，將停止位置的旋轉角度位置記憶在馬達的控制電路(無圖示)，設定成最大開度。
本發明，不限定於上述實施例，在不脫離本發明的宗旨的範圍可進行變更。可取代與閥棒分離獨立的金屬隔膜的閥體，採用被連結固定在閥棒的下端部的型式的公知的閥體(例如日本實開昭61-117971號公報、日本實開昭61-117972號公報、日本特開2008-57594號的第3圖所揭示，被連結固定在閥棒的下端部的閥體)，藉由安裝於閥棒或閥體的波紋管或隔膜來防止流體的洩漏的構成也可以。
[產業上的利用可能性]
本發明的凸輪式控制閥，雖主要是被利用在半導體製造設備等的流體供給線和冷卻器組件的冷媒循環電路，但是其利用對象不限定於前述半導體製造裝置等，也可被利用在化學產業和藥品產業、食品產業等的各種裝置中的流體供給線等。
1．．．凸輪式控制閥
2．．．流體流路
3．．．閥座
4．．．閥箱
4a．．．殼體
4b．．．閥帽
4c．．．閥帽螺帽
4d．．．閥室
4e．．．階段部
5．．．閥體
6．．．閥棒
6a．．．溝
7．．．凸輪
7A．．．凸輪
7a．．．旋轉中心
7b．．．前端軸
7c．．．凸輪板
8．．．馬達
8a．．．旋轉軸
8b．．．安裝螺栓
9．．．馬達支架
9a．．．上邊部
9b．．．母螺紋孔
9c．．．第1缸狀凹部
9d．．．凹面
10．．．支撐框
10a．．．上邊部
10b．．．基座
10c．．．支柱
10d．．．固定螺栓
10e．．．固定螺栓
10f．．．附階段通孔
10g．．．螺紋孔
11．．．彈性構件
12．．．高度調整螺栓
12a．．．頭部
13．．．按壓轉接環
14．．．隔膜按壓構件
14a．．．鍔
15．．．軸承
16．．．彈簧銷
17．．．軸承
18．．．軸承部
19．．．安裝螺栓
20．．．鎖定螺帽
21．．．止動螺栓
22．．．活塞構件
23．．．彈力調整螺栓
24．．．第2缸狀凹部
25．．．止動螺栓
26．．．感測托板
27．．．感測器
27a．．．光軸
28．．．固定螺栓
29．．．限制構件
30．．．固定螺栓
31，32．．．外殼蓋
33．．．連接器
[第1圖]顯示本發明的凸輪式控制閥的一實施例的全閉狀態的對應第2圖的I-I線的剖面圖。
[第2圖]對應第1圖所示的凸輪式控制閥的II-II線的剖面圖。
[第3圖]顯示第1圖的凸輪式控制閥的全開狀態的剖面圖。
[第4圖]顯示第1圖的凸輪式控制閥的外觀的前視圖。
[第5圖]顯示第1圖的凸輪式控制閥的外觀的一部分剖面的側面圖。
[第6圖]顯示凸輪的變更態樣的側面圖。
[第7圖]第6圖所示的凸輪的前視圖。
1．．．凸輪式控制閥
2．．．流體流路
3．．．閥座
4．．．閥箱
4a．．．殼體
4b．．．閥帽
4c．．．閥帽螺帽
4d．．．閥室
4e．．．階段部
5．．．閥體
6．．．閥棒
7．．．凸輪
7b．．．前端軸
8b．．．安裝螺栓
9．．．馬達支架
9a．．．上邊部
9b．．．母螺紋孔
9c．．．第1缸狀凹部
9d．．．凹面
10．．．支撐框
10a．．．上邊部
10b．．．基座
10c．．．支柱
10d．．．固定螺栓
10e．．．固定螺栓
10f．．．附階段通孔
10g．．．螺紋孔
11．．．彈性構件
12．．．高度調整螺栓
12a．．．頭部
13．．．按壓轉接環
14．．．隔膜按壓構件
14a．．．鍔
15．．．軸承
16．．．彈簧銷
18．．．軸承部
19．．．安裝螺栓
20．．．鎖定螺帽
21．．．止動螺栓
22．．．活塞構件
23．．．彈力調整螺栓
24．．．第2缸狀凹部
25．．．止動螺栓
26．．．感測托板
27．．．感測器
27a．．．光軸
28．．．固定螺栓
29．．．限制構件
30．．．固定螺栓
31，32．．．外殼蓋
33．．．連接器

Claims (7)

  1. 一種凸輪式控制閥，其特徵為，具備：閥箱，是包含流體流路及設在該流體流路的途中的閥座；及閥體，是與前述閥座接離地將前述流體流路開閉；及閥棒，是藉由將該閥體壓下並與前述閥座抵接來將前述流體流路關閉；及凸輪，是作用於前述閥棒並朝將該閥棒壓下的方向按壓；及馬達，是將該凸輪旋轉驅動；及馬達支架，是將該馬達保持；及支撐框，是被固定於前述閥箱並將前述馬達支架朝上下方向可移動地支撐；及彈性構件，是從前述支撐框的上邊部朝將前述馬達支架分離的方向推迫；及高度調整螺栓，是呈吊下狀將前述馬達支架支撐在前述支撐框並且調整對於前述馬達支架的前述支撐框的高度用，且可滑動地被插入前述支撐框的上邊部並且被螺入前述馬達支架。
  2. 如申請專利範圍第1項的凸輪式控制閥，其中，進一步具備供調整朝前述閥體的閥座的抵接壓力用的抵座壓力調整機構。
  3. 如申請專利範圍第2項的凸輪式控制閥，其中，前述抵座壓力調整機構，具備：活塞構件，是與前述彈性構件抵接；及彈力調整螺栓，是被螺入前述支撐框的上邊部，將該活塞構件按壓並調整前述彈性構件的彈力。
  4. 如申請專利範圍第3項的凸輪式控制閥，其中，前述彈性構件，是被收容在形成於前述馬達支架的上面的第1缸狀凹部，前述活塞構件的至少一部分，是被嵌入前述第1缸狀凹部。
  5. 如申請專利範圍第4項的凸輪式控制閥，其中，在前述支撐框的上邊部的下面形成有第2缸狀凹部，前述活塞構件的下側部是被嵌入前述第1缸狀凹部，並且前述活塞構件的上側部是被嵌入前述第2缸狀凹部，前述彈力調整螺栓的螺紋孔是與前述第2缸狀凹部連通。
  6. 如申請專利範圍第1項的凸輪式控制閥，其中，支撐框，是具備朝上下方向被立設的一對支柱，可滑動自如地抵接於前述一對支柱的相面對的側面的凹面是形成於前述馬達支架的側面。
  7. 如申請專利範圍第1項的凸輪式控制閥，其中，前述凸輪，是圓柱形狀，且旋轉中心是設在從圓柱形狀的圓的中心偏心的位置。
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