JP2587329B2 - 回転弁用弁体の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、球面または部分球面か
らなる着座部をもつ回転弁用弁体の加工方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】弁体の着座部が球面または部分球面に形
成された弁としては、シートリングの中心線上と弁体の
球心が一致している同心型（一般のボール弁）と、シー
トリングの中心線に対して弁体の球心が偏心している偏
心型とがある。図６は同心型回転弁の従来例を示すもの
で、この回転弁１は、弁本体２の流路３中に貫通孔５を
有する球状の弁体４を内装し、この弁体４を前記弁本体
２の中心線と直交する弁軸６によって回転させることに
より、流路３を開き、その回動角度に応じた流量制御を
行うものである。弁体４の外周面は、球心を流路３の上
流側に内装されたシートリング７の中心線上に一致させ
た球面とされ、シートリング７の着座面８に密接される
ことにより球面着座部４Ａを形成している。図７は偏心
型回転弁の従来例を示すもので、この回転弁１１は、バ
ルブプラグ１２を外側面が球面着座部１３を形成する円
盤状の弁体１２Ａと、弁体１２Ａの背面に一体に突設さ
れた上下一対の腕部１２Ｂ、１２Ｃとで構成し、上側の
腕部１２Ｂを弁軸６に嵌合固定し、下側の腕部１２Ｃを
弁本体２内に突設したスタッド１４により回転自在に軸
支したもので、着座部１３の球心をプラグの回転中心か
ら偏心させることにより、通常すなわち全閉時において
弁体１２Ａの球面着座部１３をシートリング７のシート
部８に密接させている。この状態において、弁軸６によ
って弁体１２Ａを回動させると、球面着座部１３がシー
ト部８から離反して開弁する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した同心型の回転
弁１において、球面着座部４Ａの加工方法としては着座
部４Ａの球心が弁体４の軸心と一致しているため、弁体
４をその中心軸周りに回転させて切削刃をモデルにした
がって倣わせるか、あるいは数値制御によって円弧状に
往復移動させることで、容易に所定の球面を得ることが
できる。しかし、同心型の場合は弁体４がシートリング
７と常時摺接しているので、着座部４Ａおよびシート部
８の摩耗が激しく、耐久性に欠けるという問題があっ
た。一方、偏心型回転弁１１の場合は、弁閉止時のみシ
ートリング７と弁体１２Ａとが接触するので、着座部１
３とシート部８の摩耗が少なく耐久性に優れている。し
かしながら、弁体１２Ａの回転中心と球心とを偏心させ
ているので、弁体１２Ａの製作においてはこの偏心量を
精密に弁本体２側の偏心量と一致させると共に、高い球
心精度を確保する必要があり、製作が面倒であるという
問題があった。

【０００４】したがって、本発明は上記した従来の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、同心型の回転弁において、着座部の加工が容易
で弁閉止領域を高い精度で加工することができるように
した弁体の加工方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、球面または部分球面からな
る着座部を有しシートリングの開口を開閉する弁体を備
え、前記着座部を、全閉時においてシートリングを閉止
する弁閉止領域部と、この弁閉止領域部のシート閉止位
置側に連続して設けられ前記弁体が開方向に回転するに
したがい前記シートリングのシート部から徐々に離れる
偏心した曲面状の弁開放領域部とで構成した回転弁用弁
体の加工方法であって、前記弁体の軸線と直交する回転
軸に偏心して設けた切削刃を用い、前記弁体をその軸線
を中心として回転させると共に前記回転軸を回転させる
ことにより前記着座部の弁閉止領域部を前記切削刃によ
って球面に加工する工程と、前記弁体をその軸線を中心
として回転させると共に前記回転軸を回転させながら弁
体方向に移動させることにより前記切削刃によって着座
部の弁開放領域部を偏心した曲面に加工する工程とを備
えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】着座部の加工において、弁体と切削刃を互いに
直交する軸線周りに回転させると、弁閉止領域部を球面
に加工することができる。また、切削刃を弁体方向に送
りをかけながら切削加工すると、シートリングのシート
部に対して非接触となる偏心した球面からなる弁開放領
域部を加工形成することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明による回
転弁の全閉状態と、全開状態を示す図、図２は同回転弁
の断面図である。これらの図において、弁装置２０は、
弁軸６の内端に取り付けられ弁本体２内に配設されたバ
ルブプラグ２１を備えている。バルブプラグ２１は、内
側がくりぬかれた球面または部分球面部を有する弁体２
２と、弁体２２の上下面にそれぞれ一体に突設された円
筒状の軸受部２３、２４とで構成され、弁体２２の外周
面には弁軸６の回転方向に長い帯状の球面着座部２５が
一段高くなるように突出形成されると共に、イコールパ
ーセント特性部を形成する開口２６が前記球面着座部２
５の一端部と重なるように形成されている。球面着座部
２５の幅Ｄは、シートリング７のシート部８の内径Ａよ
りやや大きく設定（Ｄ＞Ａ）されている。また、球面着
座部２５のうち全閉時においてシート部８に着座しシー
トリング７を閉鎖する弁閉止領域部Ｉは、球心をバルブ
プラグ２１の回転中心Ｏと一致させた球面とされ、開口
２６が設けられた弁開放領域部ＩＩは、シート閉止位置
を過ぎる点Ｐより、弁体２２の回転角度θに略比例して
シートリング７のシート部８から遠のくように、曲率半
径が前記弁閉止領域部Ｉより小さく、且つ球心がバルブ
プラグ２１の回転中心Ｏから偏心した球面とされる。し
たがって、シート閉止位置Ｐを過ぎると、シートリング
７との接触面圧が減少し、球面着座部２５の摩耗を軽減
させることができる。

【０００８】前記上側の軸受部２３には前記弁軸６の内
端が嵌合されて溶接等により一体的に接合され、下側の
軸受部２４は弁本体２の内面に突設したスタッド１４に
よって回転自在に軸支されている。そして、前記弁軸６
の外端は、弁本体２の上面開口部２７を閉鎖する蓋体２
８の中心孔２９をパッキン３０を介して貫通し、外部に
突出している。

【０００９】図３は上記弁体２１の加工方法を説明する
ための図である。バルブプラグ２１の球面着座部２５の
加工に際しては、まず鋳造等によって製作されたプラグ
素材を準備する。この時点では、軸受部２３、２４の
内、外径および長さは所定の寸法に加工されると共に、
開口２６が所定の形状に形成され、また弁軸６が軸受部
２３に取り付けられている。そして、この半製品からな
るプラグ素材は弁軸６と共に工作機械に取付けられ、弁
軸６の軸線３２を中心として一定速度で回転される。こ
の回転速度は、２ｒ．ｐ．ｍ程度とされる。球面着座部
２５を切削する切削刃３５は、回転軸３６のアーム部３
７の先端に設けられることにより、回転軸３６に対して
偏心している。回転軸３６は、その軸線３８が前記弁軸
６の軸線３２と実質的に垂直に交わるように配置され、
５００〜８００ｒ．ｐ．ｍで回転される。

【００１０】この場合、切削刃３５の回転半径、すなわ
ち回転軸３６の中心までの距離ｒ（例えば１８ｍｍ）
と、球面着座部２５の幅Ｄおよびシートリング７の内径
Ａ（図２）は、 Ａ＜Ｄ＜２ｒ の関係を満足するように設定される。球面着座部２５の
弁閉止領域部Ｉの切削加工に際しては、バルブプラグ２
１を弁軸６の軸線３２周りに低速で回転送りさせ、回転
軸３６をその軸線３８周りに回転させながら所定量前進
させると、切削刃３５が弁閉止領域部Ｉを切削し、球心
が弁体２２の軸線３２に一致する所定の球面が得られ
る。球面の大きさは切削刃３５の前進移動量で決定さ
れ、移動量が少ない場合、バルブプラグ２１の回転中心
から切削刃３５までの距離が大きいため、大きな半径の
球面となり、移動量が大きい場合、切削刃３５がバルブ
プラグ２１に近づくため小さな半径の球面となる。弁開
放領域部ＩＩの切削に際しては、上記した通り弁開放領
域部ＩＩの球心が軸線３２から偏心していることから、
球面着座部２５の弁閉止時位置Ｐを過ぎる点より、前記
軸線３２周りの回転と略比例するように、前記切削刃３
５を弁体２１方向に移動させ、弁体２１の回転と回転軸
３６の送りを同期させる。

【００１１】このような球面着座部２５の切削加工に際
してはＮＣ旋盤などの加工機械が使用され、パルブプラ
グ２１や切削刃３５の移動、位置決めをするのにパルス
モータやサーボモータが用いられる。また、パルブプラ
グ２１や切削刃３５の位置は、加工手順にしたがってシ
ーケンスコントローラから送られる信号によって決定さ
れる。バルブプラグ２１の回転位置および切削刃３５の
軸方向の位置（θ、ｘ）は、図４の関係を保ちながら、
時間と共に変化する。すなわち、バルブプラグ２１の回
転と切削刃３５の回転と切削刃３５の移動は、同期して
いる。

【００１２】図５は球面着座部２５の表面に生じる切削
痕を示す図である。この切削痕４０は、バルブプラグ２
１の軸線３２と回転軸３６の軸線３８とが互いに交わっ
ていれば、切削刃３５で弁閉止領域部Ｉを均等に切削す
るため、かすれたり、切れたりしている部分のない奇麗
な網目模様（クロスハッチ）となる。したがって、この
模様を視認検査するだけで、正確な球面が得られたか否
かを判別でき、特別な真球度を検査する必要がない。ま
た、バルブプラグ２１の軸線３２と回転軸３６の軸線３
８とは、球面切削であるため必ずしも直交している必要
はなく、左右もしくは前後方向に傾いていてもかまわな
いが、互いに実質的に交わることが、真球の弁閉止領域
部Ｉを得る上で必要である。また、弁閉止領域部Ｉの切
削において、切削刃３５の刃先の切削部は、従来の円弧
状往復移動と異なり、単に回転するだけであるため、正
確に常に同一部分で切削し、送り込みによっても変わる
ことがない。したがって、真球面を得る上で特別の補正
制御を行う必要がない。一方、弁開放領域部ＩＩの切削
加工は、弁開放領域部ＩＩの偏心量が関係なくなる（シ
ートリング７のシート部８から離反するため）ので、精
密に弁体側の偏心量と一致させる必要がなくなり、高い
加工精度を必要としない。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回転弁
用弁体の加工方法によれば、球面または部分球面からな
る着座部を有しシートリングの開口を開閉する弁体を備
え、前記着座部を、全閉時においてシートリングを閉止
する弁閉止領域部と、この弁閉止領域部のシート閉止位
置側に連続して設けられ前記弁体が開方向に回転するに
したがい前記シートリングのシート部から徐々に離れる
偏心した曲面状の弁開放領域部とで構成した回転弁用弁
体の加工方法であって、前記弁体の軸線と直交する回転
軸に偏心して設けた切削刃を用い、前記弁体をその軸線
を中心として回転させると共に前記回転軸を回転させる
ことにより前記着座部の弁閉止領域部を前記切削刃によ
って球面に加工する工程と、前記弁体をその軸線を中心
として回転させると共に前記回転軸を回転させながら弁
体方向に移動させることにより前記切削刃によって着座
部の弁開放領域部を偏心した曲面に加工する工程とを備
えたので、球面着座部の弁閉止領域部を高い真球度を以
て加工形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）、（ｂ）は本発明による回転弁の全閉
状態と、全開状態を示す図である。

【図２】 同回転弁の断面図である。

【図３】 弁体の加工方法を説明するための図である。

【図４】 バルブプラグの回転位置と切削刃の軸方向の
位置を示す図である。

【図５】 球面着座部の表面に生じる切削痕を示す図で
ある。

【図６】 同心型回転弁の従来例を示す断面図である。

【図７】 偏心型回転弁の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】６…弁軸、２１…バルブプラグ、２２…弁体、２３、２
４…軸受部、２５…球面着座部、２６…開口、３２…弁
軸の軸線、３５…切削刃、３６…回転軸、３８…回転軸
の軸線。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球面または部分球面からなる着座部を
   有しシートリングの開口を開閉する弁体を備え、前記着
   座部を、全閉時においてシートリングを閉止する弁閉止
   領域部と、この弁閉止領域部のシート閉止位置側に連続
   して設けられ前記弁体が開方向に回転するにしたがい前
   記シートリングのシート部から徐々に離れる偏心した曲
   面状の弁開放領域部とで構成した回転弁用弁体の加工方
   法であって、前記弁体の軸線と直交する回転軸に偏心し
   て設けた切削刃を用い、前記弁体をその軸線を中心とし
   て回転させると共に前記回転軸を回転させることにより
   前記着座部の弁閉止領域部を前記切削刃によって球面に
   加工する工程と、前記弁体をその軸線を中心として回転
   させると共に前記回転軸を回転させながら弁体方向に移
   動させることにより前記切削刃によって着座部の弁開放
   領域部を偏心した曲面に加工する工程とを備えたことを
   特徴とする回転弁用弁体の加工方法。