CN101160486A - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种流量控制阀，该流量控制阀可减小流路阻力使流体易于流动，可使流体流动稳定化，可快速地变更为准确的阀开度，提高开阀及关阀动作的响应性，延长使用寿命，本发明的特征在于，在流路入口端口(16)、阀体(21)、直线变换机构、流路出口端口(17)配置在直线上的流量控制阀中，具有直线变换机构及阀体(21)，所述直线变换机构具有：传递伺服马达(31)的旋转驱动的滚珠丝杠螺母(27)；将旋转驱动变换为直线驱动的滚珠丝杠(23)；形成有传递直线驱动的花键的滚珠丝杠主轴(26)，所述阀体(21)在流路入口端口(16)及流路出口端口(17)的中心轴方向上平行移动，与滚珠丝杠主轴(26)形成为一体。

Description

流量控制阀

技术领域

本发明涉及到一种例如控制真空的压力等的流量控制阀。

背景技术

作为背景技术，包括专利文献1的发明所示的如下流量控制阀。图4是专利文献1的发明的流路开关阀101的截面图，其表示关阀状态。该流路开关阀101通过阀腔111形成其外形，在阀腔111的两端具有凸缘部112、113，该凸缘部112、113之间形成流体流路114。并且，从图4所示的关阀状态将驱动轴115向L方向旋转时，通过弹簧116的拉伸力，阀体117离开阀座118而浮起。进一步使驱动轴115向L方向旋转时，阀体117以连结点A为中心旋转，如图5所示，阀体圆盘部119变为与管部中心轴线120基本重合的位置，流路开关阀101的阀开度变为最大。

图6表示专利文献2的发明的流量控制阀201的截面图。在该流量控制阀201中，在阀体211中，流路端口212、阀座213的孔214、阀室215、流路端口212连通而形成流路216。并且，驱动***中配置有步进马达221，该步进马达221的旋转驱动力通过偏心凸轮222变换为直线方向的驱动力，借助阀体动作部件223控制阀体217，从而进行开阀及关阀动作。

并且，在以往存在的气缸式的直动阀中，为了进行开阀及关阀动作，通过气缸对阀体施加驱动力。

专利文献1：特开平10-196806

专利文献2：特开2002-168361

发明内容

但是，在专利文献1的流路开关阀101中，通过旋转第一连杆121、第二连杆122、第三连杆123而进行阀的开关动作，因此阀的开关动作需要时间，并且无法准确设定阀开度。此外，流体沿凸缘部112、113之间形成的流体流路114流动，但阀体圆盘部119的旋转动作与流体的流动相反方向进行，因此流体中产生滞留部等，流体的流动可能变得不稳定。

并且，在专利文献2的流量控制用阀201、及以往存在的气缸式的直动阀中，流路端口212和流路端口218之间的流路形成为直角形。因此，易于产生流体的滞留部分，流路阻力变大，流体难以流动。

进一步，在专利文献2的流量控制用阀201中，步进马达221的旋转驱动力通过偏心凸轮222变换为直线方向的驱动力。但是在驱动力的变换中，因偏心凸轮222容易产生滑动，为了进行准确的定位而需要较多的时间，很难快速、准确地改变阀开度。并且，步进马达221的安装部较大，流量控制阀也较大。

并且，在以外存在的气缸式的直动阀中，为了进行开阀及关阀动作，通过压气缸向阀体施加驱动力。因此与通过马达驱动时相比，开阀及关阀动作的响应性降低。并且，由于气缸活塞部的密封部件总是一边接触一边动作，因此使用寿命较短。

因此考虑半导体生产线等中使用的与真空室连接的真空控制阀。在半导体生产线等中使用的与真空室连接的真空控制阀中，为了使真空室切实变为真空，要求在真空控制阀内不产生流体滞留的部分。并且，为了以较高的响应性准确控制与流路入口端口连接的室内的压力，要求真空控制阀可快速、准确地改变阀开度。进一步，由于阀开关动作的频率较高，因此要求提高真空控制阀的耐久性，延长其使用寿命。

因此本发明的目的在于提供一种流量控制阀，该流量控制阀可减小流路阻力，使流体易于流动，可使流体的流动稳定化，可快速地变更为准确的阀开度，提高开阀及关阀动作的响应性，延长使用寿命。

为了实现上述目的，本发明具有以下特征。

(1)本发明中，在第一端口、阀体、直线变换机构和第二端口配置在直线上的流量控制阀中，其特征在于，具有直线变换机构和阀体，上述直线变换机构具有：传递伺服马达的旋转驱动的螺母、将旋转驱动变换为直线驱动的滚珠丝杠、以及形成有传递直线驱动的花键的主轴；上述阀体在第一端口及第二端口的中心轴方向上平行移动，与主轴形成为一体。

(2)根据(1)所述的流量控制阀，其特征在于，具有：配置在大致圆筒形的盖部的内周面侧的支撑部件；安装在支撑部件上的大致圆筒形的托架；配置在托架的内周面侧的滚珠丝杠；配置在滚珠丝杠的内周面侧的主轴；以及配置在与滚珠丝杠相反一侧的主轴的端部阀体。

(3)根据(1)或(2)所述的流量控制阀，其特征在于，具有：配置在大致圆筒形的盖部的外周面侧的伺服马达；与伺服马达形成一体且配置在第二端口侧的第一滑轮；与构成滚珠丝杠的滚珠丝杠螺母形成一体且配置在第二端口侧的第二滑轮；以及连接第一滑轮和第二滑轮的正时皮带。

(4)根据(1)至(3)的任意一项所述的流量控制阀，其特征在于，从开阀状态变为关阀状态时，通过马达的驱动力将阀体压至阀座，在伺服马达的转矩值变为预定值的时刻，停止伺服马达。

具有上述特征的本发明具有以下作用、效果。

(1)本发明中，在第一端口、阀体、直线变换机构、第二端口配置在直线上的流量控制阀中，具有直线变换机构和阀体，上述直线变换机构具有：传递伺服马达的旋转驱动的螺母、将旋转驱动变换为直线驱动的滚珠丝杠、以及形成有传递直线驱动的花键的主轴，上述阀体在第一端口及第二端口的中心轴方向上平行移动，与主轴形成为一体。由于流路形成为直线状，因此可减小流路阻力，使流体易于流动，由于阀体与流体流动平行移动，因此可使流体的流动稳定，通过内置的编码器的信号，伺服马达的驱动准确地传递到阀体，因此可快速地变更为准确的阀开度，通过伺服马达的快速驱动，可提高开阀及关阀动作的响应性，伺服马达的驱动通过滚珠丝杠和形成有花键的主轴传递到阀体，因此可提高驱动机构部的耐久性，延长使用寿命。

(2)本发明中，在(1)所述的流量控制阀中具有：配置在大致圆筒形的盖部的内周面侧的支撑部件；安装在支撑部件上的大致圆筒形的托架；配置在托架的内周面侧的滚珠丝杠；配置在滚珠丝杠的内周面侧的主轴；以及配置在和滚珠丝杠相反侧的主轴的端部的阀体。因此，除了(1)的效果外，由于各构成部件在流体的流动方向上平行配置，从而可使流体的流动稳定。

(3)本发明中，在(1)或(2)所述的流量控制阀中，具有：配置在大致圆筒形的盖部的外周面侧的伺服马达；与伺服马达形成一体且配置在第二端口侧的第一滑轮；与构成滚珠丝杠的滚珠丝杠螺母形成一体且配置在第二端口侧的第二滑轮；以及连接第一滑轮和第二滑轮的正时皮带。因此除了(1)和(2)的效果外，通过使伺服马达的安装紧凑化，可使流体控制阀小型化。

(4)本发明中，在(1)至(3)的任意一项所述的流量控制阀中，从开阀状态变为关阀状态时，通过伺服马达的驱动力将阀体压至阀座，在伺服马达的转矩值变为预定值的时刻，停止伺服马达。因此，除了(1)至(3)的效果外，不会对密封部件施加过度的负荷，可延长阀机构部的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的真空压力控制阀1的截面图(关阀状态)。

图2是本发明的真空压力控制阀1的截面图(开阀状态)。

图3是图1中的A-A截面图。

图4是专利文献1的流路开关阀的截面图(关阀状态)。

图5是专利文献1的流路开关阀的截面图(开阀状态)。

图6是专利文献2的流量控制用阀的截面图。

图7是本发明的真空压力控制阀1中的中央凸缘的外观图。

标号说明：

1，真空压力控制阀

11，凸缘体

12，直进体

13，马达凸缘

21，阀体

22，波纹管

23，滚珠丝杠

24，支架

26，滚珠丝杠主轴

27，滚珠丝杠螺母

31，伺服马达

32，正时皮带

33，大滑轮

34，小滑轮

35，编码器

具体实施方式

以下说明本发明的实施例。在本实施例中，对流体控制阀中的真空压力控制阀进行说明。图1是本发明的真空压力控制阀1的截面图，表示关阀状态。如图1所示，真空压力控制阀1通过凸缘体11、作为大致圆筒形的盖部的直进体12、及马达凸缘13形成其外形。直进体12的内周侧形成流路14。并且，马达凸缘13的内周侧也如图3所示形成流路13a。其中，图3是图1所示的A-A截面图。

真空压力控制阀1的内部构造可大致分为阀机构部和驱动机构部。阀机构部如图1所示，由流路入口端口16、流路出口端口17、阀体21、波纹管22、滚珠丝杠23、支架24、滚珠丝杠主轴26、滚珠丝杠螺母27、密封部件28、阀座29等构成。滚珠丝杠23配置在作为大致圆筒形托架的支架24的内周侧，支架24通过螺栓在作为中央凸缘36的螺栓孔36a中结合。中央凸缘36中，如图7所示形成流路36b，被夹持在直进体12和马达凸缘13之间。滚珠丝杠23的内周面侧配置有滚珠丝杠主轴26。阀体21、与支架24一体的波纹管22以覆盖滚珠丝杠主轴26的外周的形式配置。波纹管22在轴线15方向上可自由伸缩，与流路14和滚珠丝杠23绝缘，即使在未被抽成真空时，外部气体也不会进入到流路14。与滚珠丝杠主轴26中的滚珠丝杠23相反侧的端部上结合有阀体21。并且，配置在滚珠丝杠23的流路出口端口17侧的滚珠丝杠螺母27上，结合有下述大滑轮33。进一步，阀体21的端部配置有密封部件28。这样一来，各构成配件在流路入口端口16和流路出口端口17之间，在流体的流动方向上平行配置。

另一方面，驱动机构部如图1所示，由伺服马达31、正时皮带32、大滑轮33、小滑轮34等构成。伺服马达31配置在直进体12及马达凸缘13的外周面侧。伺服马达31的流路出口端口17侧结合有小滑轮34，如上所述，在滚珠丝杠23的流路出口端口17侧配置的滚珠丝杠螺母27上，结合有大滑轮33。大滑轮33和小滑轮34通过正时皮带32连接。配置有正时皮带32的正时皮带拉出口25通过图3所示的具有截面的马达凸缘13与流路14隔离。并且，通过计算伺服马达31中内置的编码器35的信号，可掌握阀体21的位置。

具有这种构造的真空压力控制阀1如下产生作用。从图1的关阀状态变为开阀状态时，首先旋转伺服马达31。这样一来，通过正时皮带32连接的滚珠丝杠螺母27旋转，滚珠丝杠主轴26在轴线15的方向上向驱动机构部侧平行移动。并且，与滚珠丝杠主轴26一体的阀体21离开阀座29。并且此时，通过改变阀体21和阀座29的距离，可调整流路入口端口16的开口面积。这样一来，可改变流体流量和压力，进行调整，结果控制与流路入口端口16连接的室(未图示)内的压力。

另一方面，从开阀状态变为关阀状态时，使伺服马达31向和上述情况相反的方向旋转。这样一来，由正时皮带32连接的滚珠丝杠螺母27向和上述情况相反方向旋转，滚珠丝杠主轴26在轴线15方向上向和上述情况相反方向移动。并且，将阀体21压至阀座29，在伺服马达31的转矩值达到预定值的时刻，停止伺服马达31。此时，作为伺服马达31使用带制动的马达，由此可使伺服马达31产生的转矩值保持预定值。并且，在使用不附带制动的马达时，从伺服马达31输出任意的转矩值，伺服马达31产生的转矩值可保持为预定值。此外，这里所述的伺服马达31产生的转矩值的预定值是任意设定的，是可对应于流路入口端口16、流路14内的真空度、同时在密封部件28和阀座29之间实现必要的密封力的值。

这样一来，在本发明的真空压力控制阀1中，以伺服马达31为驱动源使滚珠丝杠螺母27旋转，经由滚珠丝杠23驱动形成有花键的滚珠丝杠主轴26，进行开阀及关阀动作。因此，通过伺服马达31的快速驱动，可提高开阀及关阀动作的响应性。并且，阀体21的移动量可通过内置于伺服马达31内的编码器35准确调整，因此可准确设定阀开度。从而可以较高的响应性准确控制与流路入口端口16连接的室(未图示)内的压力。进一步，作为伺服马达31的驱动的传递机构，使用滚珠丝杠23、形成有花键的滚珠丝杠主轴26等，可将驱动转矩抑制到最小限度，因此不会有过大的负荷施加到阀机构部，可提高其耐久性。并且，伺服马达31紧凑地配置在直进体12及马达凸缘13的外周面侧，因此可实现流量控制阀的小型化。

并且，如图1、图2所示，流路入口端口16和流路出口端口17位于同一轴线上，因此流体的滞留部变少，流路阻力变小，流体易于流动。并且，阀体21在流路入口端口16和流路出口端口17之间的同一轴线上前后动作，因此沿流体的流向动作。因此，不会阻止流体的流动，不产生流体的滞留部，因而流体易于流动。进一步，阀机构部的各构成部件在流路入口端口16和流路出口端口17之间在流体的流动方向上平行配置，因此在开阀时，流体从流路入口端口16开始，通过阀体21的外周侧，并经由流路14、中央凸缘36的流路36b、马达凸缘13的流路13a，顺利地流向流路出口端口17。因此，真空压力控制阀1内不会产生流体的滞留部，流体易于流动。由于流体易于流动，因此阀开度和流量的关系较稳定，可准确控制与流路入口端口16连接的室(未图示)内的压力，切实地实现真空。

进一步，在本发明的真空压力控制阀1中，阀体21的驱动仅以伺服马达31为驱动源来进行。因此，在关阀时从阀体21施加到密封部件28的密封力仅为伺服马达31的驱动力。因此，由于无需向密封部件28施加过大的密封力，在长时间保持关阀状态时，密封部件28也不会有永久变形的危险。因此，可提高真空压力控制阀1的耐久性。

以上实施例可获得以下效果。

(1)本发明中，在流路入口端口16、阀体21、直线变换机构、流入出口端口17配置在直线上的流量控制阀中，具有直线变换机构和阀体，上述直线变换机构具有：传递伺服马达31的旋转驱动的滚珠丝杠螺母27、将旋转驱动变换为直线驱动的滚珠丝杠23、以及形成有传递直线驱动的花键的滚珠丝杠主轴26；上述阀体21在流路入口端口16及流路出口端口17的中心轴方向上平行移动，与滚珠丝杠主轴26为一体。由于流路形成为直线状，因此可减小流路阻力，使流体易于流动，由于阀体21与流体流动平行地移动，因此可使流体的流动稳定，通过内置的编码器35的信号，伺服马达31的驱动准确地传递到阀体21，因此可快速地变更为准确的阀开关，通过伺服马达31的快速驱动，可提高开阀及关阀动作的响应性，伺服马达31的驱动通过滚珠丝杠23和形成有花键的滚珠丝杠主轴26传递到阀体21，因此可提高驱动机构部的耐久性，延长使用寿命。

(2)本发明中，在(1)所述的流量控制阀中具有：大致为圆筒形的直进体12；配置在马达凸缘13的内周面侧的中央凸缘36；安装在中央凸缘36上的大致圆筒形的支架24；配置在支架24的内周面侧的滚珠丝杠23；配置在滚珠丝杠23的内周面侧的主轴；以及配置在和滚珠丝杠23相反侧的主轴26的端部的阀体21。因此，除了(1)的效果外，由于各构成部件在流体的流动方向上平行配置，从而可使流体的流动稳定。

(3)本发明中，在(1)或(2)所述的流量控制阀中具有：大致为圆筒形的直进体12；配置在马达凸缘13的外周面侧的伺服马达31；与伺服马达31形成一体且配置在流路出口端口17侧的小滑轮34；与构成滚珠丝杠23的滚珠丝杠螺母27形成一体且配置在流路出口端口17侧的大滑轮33；以及连接小滑轮34和大滑轮33的正时皮带32。因此除了(1)和(2)的效果外，通过使伺服马达31的安装紧凑化，可使流体控制阀小型化。

(4)本发明中，在(1)至(3)的所述的流量控制阀中，从开阀状态变为关阀状态时，通过伺服马达31的驱动力，将阀体21压至阀座29，在伺服马达31的转矩值变为预定值的时刻，停止伺服马达31。因此，除了(1)的效果外，不会对密封部件28施加过度的负荷，可延长阀机构部的使用寿命。

此外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围下可进行各种变更。在本实施例中说明了真空压力控制阀，但也可应用于药液控制阀、空气压力控制阀等。并且在本实施例中，使用了伺服马达，但也可使用步进马达。进一步，在本实施例中，使用了正时皮带，但也可使用齿轮传动机构。

Claims (4)

1.一种流量控制阀，其中第一端口、阀体、直线变换机构和第二端口配置在直线上，该流量控制阀的特征在于，具有直线变换机构和阀体，

所述直线变换机构具有：传递伺服马达的旋转驱动的螺母、将所述旋转驱动变换为直线驱动的滚珠丝杠、以及形成有传递所述直线驱动的花键的主轴，

所述阀体在第一端口及第二端口的中心轴方向上平行移动，与所述主轴形成为一体。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，具有：

配置在大致圆筒形的盖部的内周面侧的支撑部件；安装在所述支撑部件上的大致圆筒形的托架；配置在所述托架的内周面侧的所述滚珠丝杠；配置在所述滚珠丝杠的内周面侧的所述主轴；以及配置在与所述滚珠丝杠相反一侧的所述主轴的端部的阀体。

3.根据权利要求1或2所述的流量控制阀，其特征在于，具有：

配置在大致圆筒形的盖部的外周面侧的伺服马达；与所述伺服马达形成一体且配置在所述第二端口侧的第一滑轮；与构成所述滚珠丝杠的滚珠丝杠螺母形成一体且配置在所述第二端口侧的第二滑轮；以及连接所述第一滑轮和所述第二滑轮的正时皮带。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的流量控制阀，其特征在于，

从开阀状态变为关阀状态时，通过马达的驱动力将阀体压至阀座，在所述伺服马达的转矩值变为预定值的时刻，停止所述伺服马达。

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