JPH0914208A - 倍力アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】弁棒６の軸心と交差する横方向への張り出しが
少ない倍力アクチュエータを提供する。 【構成】ハウジング９内に昇降自在にピストン１４を設
け、該ピストン１４を一端側に押圧するようにスプリン
グ１７を設け、ピストン１４を他端側に押圧するように
空圧供給口１３ａを設け、ピストン１４の直径方向左端
部と右端部の下面にそれぞれ軸受部１４ｅを立設し、該
軸受部１４ｅによってそれぞれアーム１９ａ，１９ｂの
外端部を軸支し、該アーム１９ａ，１９ｂの内端部にそ
れぞれ偏心カム２０ａ，２０ｂを固着し、両偏心カム偏
心カム２０ａ，２０ｂを偏心して貫通するシャフト２１
を前後方向に設け、該シャフト２１の前後端をそれぞれ
軸支する軸受け１０をハウジング９に設け、両偏心カム
２０ａ，２０ｂの下面によって弁棒６を押圧したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はダイヤフラム弁などを
開閉駆動するためのアクチュエータに関し、特に駆動力
を増大させた倍力アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造設備では各種の高圧流体が用
いられているが、これらの流体の配管には流体の清浄性
を保つためにダイヤフラム弁が用いられており、したが
って高圧流体に対抗してダイヤフラム弁を開閉駆動する
ために、倍力アクチュエータが用いられている。従来の
倍力アクチュエータとしては、例えば実開平６−３５７
４４号公報に開示されたものがあり、これは、弁棒の上
端面に当接する偏心カムにピニオンを取り付け、ピニオ
ンをラックに噛み合わせ、ラックをピストンによって押
圧駆動したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の倍力アクチ
ュエータでは、偏心カムは弁棒の軸心上に配置され、ラ
ックはピストンの軸心上に配置されている。しかしてラ
ックを弁棒と直交する横方向に配置すれば、当然に横方
向に張り出したアクチュエータとならざるを得ない。ま
たラックを弁棒と平行な縦方向に配置したときには、ラ
ックはピニオンの側面と噛み合うものであるから、弁棒
とピストンとを同軸に配置することは不可能であり、し
たがってこれも横方向に張り出したアクチュエータとな
らざるを得ない。更に偏心カムとピニオンとを並列に配
置したときには、横方向に２重に張り出し、すなわち左
右方向のほか前後方向にも張り出したアクチュエータと
ならざるを得ない。したがって本発明は、弁棒の軸心と
交差する横方向への張り出しが少ない倍力アクチュエー
タを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁棒とほぼ同
軸にピストンを配置し、ピストンと弁棒の上端面との間
に、偏心カムを固着したアームを２個配置することによ
って、上記目的を達成したものである。すなわち本発明
は、ハウジング内に昇降自在にピストンを設け、該ピス
トンを一端側に押圧するようにスプリングを設け、ピス
トンを他端側に押圧するように空圧供給口を設け、ピス
トンの直径方向左端部と右端部の下面にそれぞれ軸受部
を立設し、該軸受部によってそれぞれアームの外端部を
軸支し、該アームの内端部にそれぞれ偏心カムを固着
し、両偏心カムを偏心して貫通するシャフトを前後方向
に設け、該シャフトの前後端をそれぞれ軸支する軸受け
をハウジングに設け、両偏心カムの下面によって弁棒を
押圧した倍力アクチュエータである。

【０００５】

【作用】ピストンの昇降運動はアームの回転運動に変換
され、アームに固着されている偏心カムはシャフトに偏
心して軸支されているから、偏心カムの回転に伴って弁
棒は昇降する。しかしてこれらのアーム、偏心カム、及
びシャフトはほぼピストンの下面に収納されるから、本
発明によれば横方向への張り出しが少ない倍力アクチュ
エータが得られる。

【０００６】

【実施例】図面は本発明の一実施例を示し、この実施例
は、本発明による倍力アクチュエータをダイヤフラム弁
に適用したものである。弁箱１内には流入路１ａと流出
路１ｂとが設けられており、流入路１ａと流出路１ｂと
はダイヤフラム２の昇降によって連通・遮断するように
構成されている。ダイヤフラム２の周縁部にはダイヤフ
ラム押え３が載置されており、ダイヤフラム押え３上に
ふた４が載置されている。他方、弁箱１とふた４とはボ
ルト締結されており、こうして弁箱１とふた４との間
で、ダイヤフラム２の周縁部とダイヤフラム押え３とが
挟着固定されている。本実施例のダイヤフラム２は５枚
積層して用いられており、各ダイヤフラム間は金メッキ
によって摩耗の防止が図られている。ダイヤフラム２の
中央部にはスラストボタン５が載置されており、またふ
た４内には弁棒６が貫通しており、弁棒６の下端はスラ
ストボタン５の上端と係合している。弁棒６の段差部と
ダイヤフラム押え３の上面との間には、コイルスプリン
グ７が介在しており、こうしてコイルスプリング７は弁
棒６を上方に弱く押圧している。

【０００７】ふた４にはジョイント８が螺着されてお
り、ジョイント８には平行ピン（図示せず）によってハ
ウジング９が固定されている。ハウジング９内には前後
一対の軸受け１０，１０が嵌入されており、各軸受け１
０内にはそれぞれオイルレスベアリング１０ａが固定さ
れている。両軸受け１０，１０上には前後方向に押え板
１１が掛け渡されており、押え板１１上には押えリング
１２が載置されており、この押えリング１２はキャップ
１３の下面段差部に嵌め込まれている。他方、ハウジン
グ９とキャップ１３とはボルト締結されており、こうし
てハウジング９とキャップ１３との間で、前後一対の軸
受け１０，１０と押え板１１と押えリング１２とが挟着
固定されている。またキャップ１３の中央部には空圧供
給口１３ａが設けられており、空圧供給口１３ａ内にオ
イルレススラストベアリング１３ｂが固定されている。

【０００８】キャップ１３の内部には、ピストン１４が
昇降自在に配置されている。ピストン１４は円盤部１４
ａを有し、円盤部１４ａの上面中央に軸部１４ｂが立設
されており、この軸部１４ｂがキャップのオイルレスス
ラストベアリング１３ｂと摺動するように構成されてい
る。ピストンの円盤部１４ａの上面外周には円筒部１４
ｃが立設されており、円筒部１４ｃの外面には凹溝が形
成されている。この凹溝内にＯリング１５と摺動用リン
グ１６とが装着されており、こうしてキャップ１３の内
面との間の密封を図りつつ摺動するように構成されてい
る。ピストンの円盤部１４ａの下面外周には、左右一対
の半割円筒部１４ｄ，１４ｄが立設されており、両半割
円筒部１４ｄ，１４ｄの間の前後方向の間隙は、ピスト
ン１４と押え板１１との干渉を防止するために切り欠か
れているものである。左右の半割円筒部１４ｄ，１４ｄ
の下面にはそれぞれ軸受部１４ｅ，１４ｅが立設されて
おり、両軸受部１４ｅ，１４ｅにそれぞれピン１４ｆ，
１４ｆが固定されている。

【０００９】他方、ハウジング９内には図３に示すよう
に都合４個のコイルスプリング１７が装着されており、
各コイルスプリング１７はそれぞれ案内棒１８を内装し
ており、案内棒１８の下端面はＴ字状に拡径している。
コイルスプリング１７の上端はピストンの半割円筒部１
４ｄ，１４ｄの下面に当接しており、こうして４個のコ
イルスプリング１７は案内棒１８によって案内され、且
つ案内棒１８を介してピストン１４を上方に強く押圧し
ている。

【００１０】ピストン１４の左右のピン１４ｆ，１４ｆ
には、それぞれ左アーム１９ａと右アーム１９ｂとの外
端部が軸支されている。すなわち両アーム１９ａ，１９
ｂの外端部には長手方向に長い長穴が形成されており、
この長穴をピン１４ｆ，１４ｆが貫通している。他方、
左右のアーム１９ａ，１９ｂの内端部には、それぞれ左
偏心カム２０ａと右偏心カム２０ｂが固着されている。
左右の偏心カム２０ａ，２０ｂには前後方向に伸びるシ
ャフト２１が貫通しており、シャフト２１の前後端は、
前後一対の軸受け１０，１０内のオイルレスベアリング
１０ａによって軸支されている。両偏心カム２０ａ，２
０ｂは外周面が円形に形成されているが、左偏心カム２
０ａについては、外周面の中心はシャフト２１の軸心よ
りも右側に偏心しており、右偏心カム２０ｂについて
は、外周面の中心はシャフト２１の軸心よりも左側に偏
心している。両偏心カム２０ａ，２０ｂにはそれぞれオ
イルレスベアリング２２，２２が外嵌しており、両オイ
ルレスベアリング２２，２２の下面は共に弁棒６の上端
面に当接している。

【００１１】本実施例は以上のように構成されており、
キャップの空圧供給口１３ａより空圧を供給していない
とき、または空圧が喪失したときには、４個のコイルス
プリング１７がピストン１４を上方に押圧するから、左
アーム１９ａは図１中時計方向に回転し、したがって左
偏心カム２０ａの大径側がオイルレスベアリング２２を
介して弁棒６の上端面に当接する。同様に右アーム１９
ｂは反時計方向に回転し、したがって右偏心カム２０ｂ
の大径側がオイルレスベアリング２２を介して弁棒６の
上端面に当接する。こうして弁棒６は下方に押圧され、
スラストボタン５を介してダイヤフラム２の中央部は下
方に押圧されて、流入路１ａと流出路１ｂとは遮断され
る。

【００１２】いま左右のアーム１９ａ，１９ｂの長さを
Ｌとすると、アームがほぼ水平方向を向いている付近で
は、ピストン１４がｈだけ上昇すると、アームは角度ｈ
／Ｌだけ回転し、したがって左右の偏心カム２０ａ，２
０ｂも角度ｈ／Ｌだけ回転する。他方、偏心カムの離心
量、すなわち偏心カムの外周面の中心と回転中心との距
離をｃとすると、離心方向がほぼ水平方向を向いている
付近では、偏心カムが角度θだけ回転すると、弁棒６は
下方にθｃだけ移動する。したがって結局、ピストンが
ｈだけ上昇すると、弁棒はｃ／Ｌ・ｈだけ移動する。例
えばＬ＝１５ｍｍ、ｃ＝１．５ｍｍとすれば、弁棒の移
動距離はピストンの移動距離の１／１０に減る。したが
って仕事の保存により、ピストンをＦの力のコイルスプ
リング１７で押圧すると、弁棒６はＦの１０倍の力で押
圧され、こうして流入路１ａと流出路１ｂとを完全に遮
断することができる。

【００１３】次いでキャップの空圧供給口１３ａより空
圧を供給すると、図４に示すように左アーム１９ａは反
時計方向に回転し、右アーム１９ｂは時計方向に回転す
るから、上記とは逆の過程によって、偏心カムの小径側
が弁棒６の上端面に対向する。したがって弁棒６は、ダ
イヤフラム押え３の上面との間に介在したコイルスプリ
ング７によって上方に押圧されて上昇し、ダイヤフラム
２は自己の有する復元力と流入路１ａ内の流体圧力とに
よって上昇して、流入路１ａと流出路１ｂとは連通す
る。

【００１４】しかして本実施例では、ピストン１４は弁
棒６と同軸に配置されており、しかもアーム１９ａ，１
９ｂ、偏心カム２０ａ，２０ｂ、シャフト２１などの部
材は、ほぼピストン１４の下面に収納されている。した
がって横方向への張り出しが少ない倍力アクチュエータ
となっている。

【００１５】なお本実施例のアクチュエータは、空圧の
非印加時に閉弁するノーマリクローズド型のアクチュエ
ータであるが、空圧の非印加時に開弁するノーマリオー
プン型のアクチュエータとするには、左偏心カム２０ａ
についてはその外周面の中心を回転中心よりも左側に偏
心させ、右偏心カム２０ｂについてはその外周面の中心
を回転中心よりも右側に偏心させればよい。また本実施
例では、４個のコイルスプリング１７がピストン１４を
上方に押圧し、空圧がピストンを下方に押圧するように
構成したが、コイルスプリングがピストンを下方に押圧
し、空圧がピストンを上方に押圧するように構成するこ
ともできる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、弁棒の軸
心と交差する横方向への張り出しが少ない倍力アクチュ
エータが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の閉弁状態を示す縦断面図

【図２】同じく側断面図

【図３】同じくキャップを除去した部分断面平面図

【図４】同じく開弁状態を示す縦断面図

【符号の説明】

１…弁箱 １ａ…流入路 １ｂ…流出路 ２…ダイヤフラム ３…ダイヤフラム押え ４…ふた ５…スラストボタン ６…弁棒 ７…コイルスプリング ８…ジョイント ９…ハウジング １０…軸受け １０ａ…オイルレスベアリング １１…押え板 １２…押えリング １３…キャップ １３ａ…空圧供給口 １３ｂ…オイルレス
スラストベアリング １４…ピストン １４ａ…円盤部 １４ｂ…軸部 １４ｃ…円筒部 １４ｄ…半割円筒部 １４ｅ…軸受部 １４ｆ…ピン １５…Ｏリング １６…摺動用リング １７…コイルスプリ
ング １８…案内棒 １９ａ…左アーム １９ｂ…右アーム ２０ａ…左偏心カム ２０ｂ…右偏心カム ２１…シャフト ２２…オイルレスベアリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に昇降自在にピストンを設
   け、該ピストンを一端側に押圧するようにスプリングを
   設け、前記ピストンを他端側に押圧するように空圧供給
   口を設け、前記ピストンの直径方向左端部と右端部の下
   面にそれぞれ軸受部を立設し、該軸受部によってそれぞ
   れアームの外端部を軸支し、該アームの内端部にそれぞ
   れ偏心カムを固着し、両偏心カムを偏心して貫通するシ
   ャフトを前後方向に設け、該シャフトの前後端をそれぞ
   れ軸支する軸受けを前記ハウジングに設け、前記両偏心
   カムの下面によって弁棒を押圧した倍力アクチュエー
   タ。
2. 【請求項２】前記偏心カムにそれぞれオイルレスベアリ
   ングを外嵌し、両オイルレスベアリングの下面によって
   前記弁棒を押圧した、請求項１記載の倍力アクチュエー
   タ。