JPH0527457U - モータバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度で微少な流量制御御を行ない得ると共
に、弁体と弁座との間の確実なシール性を備えたモータ
バルブを提供する。 【構成】 モータ１３の出力軸１３ａに止着された駆動
歯車１４には端面カム１５がその周面の歯車１５ａを介
して噛合しており、端面カム１５のカム面１５ｂにはカ
ムフォロア１８ａが押接されている。カムフォロア１８
ａは変位伝達枠１６に支持されており、端面カム１５の
回転に伴って変位伝達枠１６が支柱１１に沿ってスライ
ド変位する。変位伝達枠１６の変位はストローク調整ナ
ット２４、ばね座２０、皿ばね２２，２１及びばね座１
９を介してスライダ７に伝達し、ポペット弁４がスライ
ダ７と一体的に変位する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、モータによってバルブを開閉駆動するモータバルブに関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

この種のモータバルブが特開昭６１−１７７８０号公報に開示されている。こ の従来装置では弁体の弁棒に垂直棒が連結されており、垂直棒にボールベアリン グが取り付けられている。ボールベアンリグは円板カムのカム面に押接しており 、円板カムがモータによって駆動されるようになっている。従って、弁体がモー タによって駆動される円板カムのカム変位曲線に応じた変位制御を受ける。この ようなカム作用を用いたモータバルブではカム変位曲線を適宜選択することによ って微少な流量制御をもたらす弁体の駆動制御ができる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

微少な流量制御の例としては半導体製造工程で使用される薬ガス、薬液、真空 のプロセス流量が代表的であるが、このような流量制御においては弁体と弁座と の間の極めて高いシール性、微少流量の高精度制御が要求される。前記従来のモ ータバルブを用いれば微少流量の高精度制御は可能であるが、弁体と弁座との適 正な接圧を得ることは難しい。弁体の変位はカム変位曲線に忠実に従うため、弁 体と弁座との適切な接合を決めることが難しい。即ち、弁体と弁座との適正な接 合をもたらす位置から僅かでも弁体を接合方向へ変位させれば接圧が過大となり 、弁体と弁座との間のシール部位の変形が生じる。このような変形が繰り返され ればいずれはシール性能が低下する。逆に、弁体と弁座との適正な接合をもたら す位置から僅かでも弁体を離間方向へ変位させれば接圧が低下し、弁体と弁座と の間のシール性が低下する。

【０００４】 本考案は高いシール性を備えたモータバルブを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そのために本考案では、流体流路を開閉するポペット弁と、ポペット弁のスラ イド方向に変位する変位伝達部材との間に押圧ばねを介在すると共に、変位伝達 部材にはカムフォロアを取り付け、ポペット弁を駆動するためのモータの出力軸 にはカムを作動連結すると共に、カムのカム面にカムフォロアを押接し、カムと カムフォロアとの間のカム作用によって端面カムの回転を変位伝達部材の変位に 変換し、変位伝達部材の変位を前記押圧ばねを介してポペット弁に伝達するよう にした。

【０００６】

【作用】

ポペット弁は弁座と接合するまではカム変位曲線に忠実に従って変位するが、 ポペット弁が弁座に接合した状態では変位伝達部材の変位は押圧ばねによって吸 収される。即ち、ポペット弁が弁座に接合した状態では押圧ばねのばね力が接圧 として作用し、ポペット弁と弁座とは押圧ばねのばね力によって一定圧で接合す る。従って、押圧ばねのばね力を適正に設定することによってポペット弁と弁座 との接圧を適正に維持することができ、高いシール性能が得られる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案を具体化した一実施例を図面に基づいて説明する。 バルブハウジング１には入力ポート２及び出力ポート３が形成されており、両 ポート２，３を接続する通路がポペット弁４によって開閉されるようになってい る。バルブハウジング１には支持筒５が嵌合されており、支持筒５とバルブハウ ジング１との間にはダイヤフラム６が挟持されている。

【０００８】 支持筒５にはスライダ７がスライド可能に収容されており、スライダ７とポペ ット弁４とがダイヤフラム６を介して螺合連結されている。スライダ７は大径部 ７ａ、中径部７ｂ及び小径部７ｃに分かれており、支持筒５には中径部７ｂが嵌 合している。

【０００９】 支持筒５は袋ナット８によってバルブハウジング１に締め付け固定されており 、袋ナット８上には四角形状の支持基板９が載置されている。支持筒５にはナッ ト１０が螺着されており、支持筒５に対するナット１０の螺合作用によって支持 基板９が袋ナット８上に圧接固定されている。

【００１０】 支持基板９の４隅には支柱１１が立設固定されており、４本の支柱１１の先端 には支持基板１２が支持基板９に対して平行状態で支持固定されている。支持基 板１２にはステッピングモータ１３が止着されており、その出力軸１３ａが支持 基板１２を貫通して支持基板９側に突出している。出力軸１３ａには駆動歯車１ ４が止着されている。

【００１１】 支持基板１２には端面カム１５が回転可能に支持されている。図２に示すよう に端面カム１５の周面には歯車１５ａが刻設されており、駆動歯車１４と歯車１ ５ａとが噛合している。従って、ステッピングモータ１３が正逆駆動することに よって端面カム１５が回転する。この実施例では端面カム１５のカム面１５ｂの カム変位曲線は図３に曲線Ｃで示すように設定されている。

【００１２】 図１及び図３に示すように４本の支柱１１の小径部１１ａには変位伝達枠１６ がスライド可能に支持されている。支柱１１の小径部１１ａと大径部１１ｂとの 段差と変位伝達枠１６との間にはコイルばね１７が介在されており、変位伝達枠 １６がコイルばね１７によって端面カム１５側に付勢されている。

【００１３】 変位伝達枠１６には支軸１８が止着されており、支軸１８にはカムフォロア１ ８ａが回転可能に支持されている。カムフォロア１８ａはコイルばね１７のばね 作用によって端面カム１５のカム面１５ｂに押接されている。従って、端面カム １５が回転することによって変位伝達枠１６がカム変位曲線Ｃに従ってポペット 弁４の変位方向に変位する。

【００１４】 スライダ７の小径部７ｃには一対のばね座１９，２０が嵌合支持されており、 両ばね座１９，２０間には一対の皿ばね２１，２２が介在されている。スライダ ７の小径端には抜け止めねじ２３が螺着されており、ばね座２０の抜け防止が抜 け止めねじ２３の頭２３ａによって行われている。両ばね座１９，２０は皿ばね ２１，２２のばね作用によってそれぞれ中径部７ｂと小径部７ｃとの段差７ｄ及 び抜け止めねじ２３の頭２３ａに当接し、両ばね座１９，２０が図１に示す間隙 Ｌ₁ だけ常には離間している。又、カムフォロア１８ａに対するカム面１５ｂ上 の接触位置、即ち回転角度位置θが０°のときにはばね座１９は図１に示す間隙 Ｌ₂ だけ支持筒５の端面５ａから離間している。

【００１５】 ばね座２０にはストローク調整ナット２４が螺合されており、ストローク調整 ナット２４と支持基板９との間にはコイルばね２５が介在されている。ストロッ ク調整ナット２４はコイルばね２５のばね作用によって変位伝達枠１６に押接し ている。

【００１６】 ステッピングモータ１３の採用によって端面カム１５の回転角度位置をオープ ンループ制御でき、変位伝達枠１６が端面カム１５の回転角度位置に応じてスラ イド配置される。変位伝達枠１６のスライド変位はストローク調整ナット２４、 ばね座２０、皿ばね２２，２１及びばね座１９を介してスライダ７に伝達し、ポ ペット弁４が弁座１ａに対する接離方向へ変位する。

【００１７】 皿ばね２１，２２のばね力はポペット弁４に作用する流体圧よりも充分に大き く設定してあり、ポペット弁４が弁座１ａに接合していない状態では、ポペット 弁４の変位はカム変位曲線に忠実に従う。

【００１８】 端面カム１５の回転角度位置θが０°から１８０°に向かうにつれて両ばね座 １９，２０が一体的に支持筒５側へ接近し、θ＝θ₁ になるとばね座１９が支持 筒５の端面５ａに当接する。端面カム１５の回転角度位置θがθ₁ を越えるとば ね座２０が皿ばね２１，２２のばね力に抗してばね座１９に接近し、両ばね座１ ９，２０が当接する前、即ち間隙Ｌ₁ が０になる前にポペット弁４が弁座１ａに 当接する。従って、ポペット弁４が弁座１ａに接合した状態では弁座１ａに対す るポペット弁４の接圧は皿ばね２１，２２のばね力によって得られ、弁座１ａに 対するポペット弁４の接圧は一定値となる。そこで、過度にならず、かつ確実な シールをもたらす弁座１ａとポペット弁４との接圧をもたらすばね特性の皿ばね を選択すればポペット弁４と弁座１ａとの接圧は適正となり、ポペット弁４と弁 座１ａとの接合部位の損傷をもたらすことなく確実なシールが得られる。

【００１９】 このような確実なシール性能をもたらす皿ばね２１，２２の採用はコイルばね に比してモータバルブ全体のコンパクト化に有利である。 なお、ばね座２０に対するストローク調整ナット２４の螺合位置調整は組み付 け公差に起因するポペット弁４のストローク誤差を吸収するために行われるもの である。

【００２０】 本考案は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば端面カムに代 えて円板カムを採用したり、皿ばねの代わりにコイルばねを用いてもよい。

【００２１】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案は、ポペット弁と変位伝達部材との間に押圧ばねを 介在すると共に、モータの駆動によるカム作用を押圧ばねを介してポペット弁に 伝達するようにしたので、ポペット弁が弁座に接合した状態では押圧ばねのばね 力が接圧として作用し、この作用によってポペット弁と弁座との接圧を適正に維 持して高いシール性能を得ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案を具体化した一実施例を示す縦断面図
である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 カム変位曲線を表すグラフである。

【図４】 図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

２…入力ポート、３…出力ポート、４…ポペット弁、１
３…ステッピングモータ、１５…端面カム、１６…変位
伝達枠、１８ａ…カムフォロア、２１，２２…押圧ばね
としての皿ばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体流路を開閉するポペット弁（４）と、
   ポペット弁（４）のスライド方向に変位する変位伝達部
   材（１６）との間に押圧ばね（２１，２２）を介在する
   と共に、変位伝達部材（１６）にはカムフォロア（１８
   ａ）を取り付け、ポペット弁（４）を駆動するためのモ
   ータ（１３）の出力軸（１３ａ）にはカム（１５）を作
   動連結すると共に、カム（１５）のカム面（１５ｂ）に
   カムフォロア（１８ａ）を押接し、カム（１５）とカム
   フォロア（１８ａ）との間のカム作用によって端面カム
   （１５）の回転を変位伝達部材（１６）の変位に変換
   し、変位伝達部材（１６）の変位を押圧ばね（２１，２
   ２）を介してポペット弁（４）に伝達するようにしたモ
   ータバルブ。