JP4143761B2

JP4143761B2 - 流体制御器

Info

Publication number: JP4143761B2
Application number: JP2003123170A
Authority: JP
Inventors: 嘉徳下村; 将和永尾
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004324833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、配管や流体制御装置で使用される流体制御器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体流入通路、流体流出通路、および両通路を連通する連通路を有するボディと、連通路を含む縦通路内で上下方向に移動させられることにより先端部が連通路を遮断または開放するステムと、ステムを上下移動させる駆動装置とを備えている流体制御器はよく知られており、このうち、駆動装置としてステッピングモータを使用するものは、位置決め精度が高いという利点を有しており、微量コントロールが必要な場合などに好適に利用されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−２６３７８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ステッピングモータを使用する流体制御器では、モータの回転を上下移動に変換する機構が必要であり、その機構の設置スペースのために流体制御器の上下長さが大きくなるという問題があった。
【０００５】
一方、駆動装置として、上下移動する移動体を有するリニア駆動のステッピングモータが開発されており、流体制御器にこの駆動装置を使用することが考えられる。この場合には、駆動装置の移動体と流体制御器のステムとを接続する接続手段にガタや芯ずれが生じないようにして、移動体の移動が流体制御器のステムに精度を損なうことなく伝達されることが新たな課題となる。
【０００６】
この発明の目的は、リニア駆動のステッピングモータを駆動装置として使用するとともに、駆動装置の移動体の移動が流体制御器のステムに精度を損なうことなく伝達される流体制御器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による流体制御器は、流体流入通路、流体流出通路、および両通路を連通する連通路を有するボディと、連通路を含む縦通路内で上下方向に移動させられることにより先端部が連通路を遮断または開放するステムと、ステムを上下移動させる駆動装置とを備えている流体制御器において、駆動装置は、回転せずに上下移動する移動体を有するリニア駆動のステッピングモータとされ、移動体の下端面は、縦断面円弧状に形成され、ステムの上端部に、駆動装置の移動体の下端を受ける移動体受けが設けられ、移動体受けは、底面が断面円弧状で移動体下端部が嵌め入れられる凹所が上端部に形成されて、弾性部材に上向きに付勢されることによって、上向きの荷重が常にかかった状態で移動体に下から当接させられていることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明の流体制御器によると、駆動装置としてリニア駆動のステッピングモータを使用することにより、流体制御器の小型化が図れるとともに、移動体受けは、弾性部材に上向きに付勢されることによって、上向きの荷重が常にかかった状態で移動体に下から当接させられているので、駆動装置の移動体とステムとが溶接やねじ等で連結されていなくても、駆動装置の移動体の移動がステムにガタなく伝達され、ステッピングモータの位置決め精度が高いという利点を損なわない高い分解能の流体制御器を得ることができる。
【０００９】
駆動装置としては、例えば、ステッピングモータのロータ内にねじ機構を設けて、軸（移動体）を直線運動させるものが使用される。この場合、ねじ機構を構成するおねじとめねじとの間で発生する軸方向のガタが微量コントロールをする流体制御器では問題となるが、弾性部材が移動体を常に上方に押し上げていることによって、ロータ内にねじ機構がある場合でもその軸方向のガタをなくすことができる。
【００１０】
駆動装置の移動体の下端面は、縦断面円弧状に形成され、移動体受けの上端部に凹所が形成されていることが好ましい。このようにすると、移動体の下端部が移動体受けの凹所内に嵌め入れられた状態で、弾性部材が移動体受けを上向きに付勢するので、駆動装置取付け時の位置合わせが容易にでき、移動体の軸とステムの軸との芯ずれがあったとしても、作動上問題とならない程度に芯ずれを吸収することができる。
【００１１】
上記凹所の底面が平面の底面であっても動作には全く問題ないが、断面円弧状の底面とすることにより、駆動装置の移動体の縦断面円弧状下端面が移動体受けの断面円弧状の底面に当接した状態で、弾性部材が移動体受けを上向きに付勢するので、移動体の軸とステムの軸との芯ずれがより確実に吸収される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとする。
【００１３】
図１は、この発明の流体制御器の第１実施形態を示している。
【００１４】
この実施形態の流体制御器(1)は、管状の左方突出部(7)および管状の右方突出部(8)を下部に有する有底円筒状のボディ(2)と、ボディ(2)内に上下移動可能に挿入された円柱状ステム(3)と、ボディ(2)の上端部に嵌め被せられた円筒状ホルダ(4)と、ホルダ(4)の上端に取り付けられた駆動装置(5)と、ホルダ(4)内に収められたステムと駆動装置との接続手段(6)とを備えている。
【００１５】
駆動装置(5)は、リニア駆動のステッピングモータであって、ケーシング(11)と、ケーシング(11)内に収められたステータおよびロータ(図示略)と、ケーシング(11)の下壁から下方に突出させられている移動体(16)とを有している。
【００１６】
駆動装置(5)のケーシング(11)とホルダ(4)とは、ホルダ(4)の上端の円板状フランジ部(4a)に等間隔で設けられた貫通めねじ部(4b)にケーシング(11)の下壁の張り出し部(17)を貫通したボルト(12)がねじ合わされることにより結合されている。
【００１７】
ボディ(2)の下端部には、中心部近くから若干左上がりにのびて左方突出部(7)内通路に通じる流体流入通路(2a)と、流体流入通路(2a)の中心側端部よりも上方にのびる連通路(2b)と、連通路(2b)の上端からボディ(2)の上端までのびるステム案内路(19)の下端部から右方にのびて右方突出部(8)内通路に通じる流体流出通路(2c)とが設けられている。
【００１８】
ステム(3)は、下端部(3a)が先細り円錐状とされており、円錐状部分(3a)の上方の部分に、下部フランジ部(3b)が設けられている。ボディ(2)の上端部には、ステム(3)を上下移動可能に案内しかつステム案内路(19)からの流体漏れを防止する上部フランジ部(20)およびシール部材(26)が設けられている。上部フランジ部(20)下面とステム(3)の下部フランジ部(3b)上面との間には、ベローズ(21)が設けられている。また、上部フランジ部(20)内周とステム(3)の外周との間には、ステム(3)のガイドの役割を果たすガイドパッキン(27)が配されている。
【００１９】
ステム(3)の上端は、ボディ(2)の上端より上方にあり、ステム(3)の上端部には、おねじ部(22)が形成されている。このおねじ部(22)には、駆動装置(5)の移動体(16)を受ける移動体受け(23)の下部がねじ合わされている。
【００２０】
ステムと駆動装置との接続手段(6)は、移動体受け(23)とこれを付勢する弾性部材としての圧縮コイルばね(24)とからなる。
【００２１】
移動体受け(23)は、段付き円柱状に形成されており、その上端のフランジ部(23a)が、ホルダ(4)の内周に対して十分なすきまを持ち、摺動可能となされている。ホルダ(4)の下端寄り部分には、内向きフランジ部(4c)が設けられており、この内向きフランジ部(4c)の上面と移動体受け(23)の上端のフランジ部(23a)下面とによって、移動体受け(23)を上向きに付勢する圧縮コイルばね（弾性部材）(24)が受け止められている。これにより、移動体受け(23)は、上向きの荷重が常にかかった状態で移動体(16)に下から当接させられている。
【００２２】
駆動装置(5)の移動体(16)の下端部は、縦断面凸円弧状に形成され、移動体受け(23)の上端部に、断面円弧状の底面を有し移動体(16)下端部が嵌め入れられる凹所(23b)が形成されている。凹所(23b)の径は、移動体(16)の下端部の径よりも若干大きくなされており、凹所(23b)の円弧状底面のアールは、移動体(16)の下端部の凸円弧状面のアールより若干大きく形成されている。したがって、移動体(16)の下端部は、若干の遊びを有して移動体受け(23)の凹所(23b)に嵌まり合っている。
【００２３】
この実施形態の流体制御器によると、ボディを除いた部分の長さ（アクチュエータ部の長さ）は、従来のものに比べて、約１／２にすることができ、流体制御器の小型化を図ることができる。また、移動体(16)の縦断面円弧状下端面が移動体受け(23)の凹所(23b)の断面円弧状底面に当接した状態で、移動体受け(23)がコイルばね(24)によって上向きに付勢されていることから、駆動装置(5)の移動体(16)と接続手段(6)の移動体受け(23)とは、この上向き付勢力によって連結され、駆動装置(5)の移動体(16)とステム(3)とを溶接やねじで一体物としたのと同様の効果が得られ、軸方向のがたつきが防止されている。また、駆動装置(5)内のロータにねじ機構がある場合、ねじ部に発生するねじの軸方向のがたつきも上向き付勢力によってなくすことができる。さらにまた、駆動装置(5)の移動体(16)とステム(3)とを例えば溶接やねじなどにより接合した場合には、移動体(16)の軸とステム(3)の軸とが一体物となるため、芯出しが難しく、芯が出ていない場合は、スラスト荷重が常にかかった状態となって、作動中に問題が起こりやすいが、移動体受け(23)をコイルばね(24)で上向きに付勢することにより、移動体(16)の軸とステム(3)の軸とが接合されていなくても、移動体(16)と移動体受け(23)とが一体に移動するようになされているので、溶接やねじ込みなどの作業が不要でしかも移動体(16)の軸とステム(3)の軸との芯ずれがなく、スラスト荷重が発生しないために作動不良が起こりにくいという利点も有している。
【００２４】
図２は、この発明の流体制御器の第２実施形態を示している。
【００２５】
この実施形態の流体制御器(1)は、第１実施形態のものとステムと駆動装置との接続手段(6)とが異なっている。すなわち、この実施形態では、ステムと駆動装置との接続手段(6)において、移動体(16)下端部が嵌め入れられる移動体受け(23)の凹所(23b)の底面は、平面とされている。凹所(23b)の径は、移動体(16)の下端部の径よりも若干大きくなされており、移動体(16)の下端部は、若干の遊びを有して移動体受け(23)の凹所(23b)に嵌まり合っている。
【００２６】
第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態のものと同様であり、同様の構成に同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
この実施形態の流体制御器は、移動体受け(23)の凹所(23b)の底面が平面とされているが、第１実施形態のものと同様の作用効果を有している。すなわち、ボディを除いた部分の長さ（アクチュエータ部の長さ）は、従来のものに比べて、約１／２にすることができ、流体制御器の小型化を図ることができる。また、移動体(16)の縦断面円弧状下端面が移動体受け(23)の凹所(23b)の底面に当接した状態で、移動体受け(23)がコイルばね(24)によって上向きに付勢されていることから、駆動装置(5)の移動体(16)と接続手段(6)の移動体受け(23)とは、この上向き付勢力によって連結され、駆動装置(5)の移動体(16)とステム(3)とを溶接やねじで一体物としたのと同様の効果が得られ、軸方向のがたつきが防止されている。また、駆動装置(5)内のロータにねじ機構がある場合、ねじ部に発生するねじの軸方向のがたつきをなくすことができる。さらにまた、駆動装置(5)の移動体(16)とステム(3)とを例えば溶接やねじなどにより接合した場合には、移動体(16)の軸とステム(3)の軸とが一体物となって、芯出しが難しく、芯が出ていない場合は、スラスト荷重が常にかかった状態となるため、作動中に問題が起こりやすいが、移動体受け(23)をコイルばね(24)で上向きに付勢することにより、移動体(16)の軸とステム(3)の軸とが接合されていなくても、移動体(16)と移動体受け(23)とが一体に移動するようになされているので、溶接やねじ込みなどの作業が不要でしかも移動体(16)の軸線とステム(3)の軸線との芯ずれがなく、スラスト荷重が発生しないために作動不良が起こりにくいという利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体制御器の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明による流体制御器の第２実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
(1) 流体制御器
(2) ボディ
(2a) 流体流入通路
(2b) 連通路
(2c) 流体流出通路
(3) ステム
(4) ホルダ
(5) リニア型のステッピングモータ（駆動装置）
(6) ステムと駆動装置との接続手段
(16) 移動体
(23) 移動体受け
(23b) 凹所
(24) 圧縮コイルばね（弾性部材）

Claims

流体流入通路、流体流出通路、および両通路を連通する連通路を有するボディと、連通路を含む縦通路内で上下方向に移動させられることにより先端部が連通路を遮断または開放するステムと、ステムを上下移動させる駆動装置とを備えている流体制御器において、
駆動装置は、回転せずに上下移動する移動体を有するリニア駆動のステッピングモータとされ、移動体の下端面は、縦断面円弧状に形成され、ステムの上端部に、駆動装置の移動体の下端を受ける移動体受けが設けられ、移動体受けは、底面が断面円弧状で移動体下端部が嵌め入れられる凹所が上端部に形成されて、弾性部材に上向きに付勢されることによって、上向きの荷重が常にかかった状態で移動体に下から当接させられていることを特徴とする流体制御器。
ステムの上端がボディの上端より上方にあり、ステムの上端部におねじ部が形成されて、このおねじ部に移動体受けの下部がねじ合わされており、移動体受けの上端に設けられたフランジ部の下面とホルダの下端寄り部分に設けられた内向きフランジ部の上面とによって、弾性部材としての圧縮コイルばねが受け止められており、駆動装置のケーシングとボディの上端部に設けられたホルダとが、ホルダの上端の円板状フランジ部に設けられた貫通めねじ部にケーシングの下壁の張り出し部を貫通したボルトがねじ合わされることにより結合されていることを特徴とする請求項１の流体制御器。