缸操作型換向閥的製作方法
2023-06-28 03:44:26 1
專利名稱：缸操作型換向閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以流體壓缸對換向閥進行開閉操作的缸操作型換向閥。
作為對流體的流路進行切換的換向閥的一種，具有通過流體壓力缸對閥機構構件進行操作的缸操作型換向閥。這種換向閥用於對半導體晶片製造裝置等的加工用氣體管線中的氣體流動進行控制的場合等，常常在裝置基板上靠近地設置多個換向閥，從與設置空間的關係考慮需要儘可能地小型化。
可是，將換向閥小型化時，一體組裝於其上的缸必然也小型化，活塞的受壓面積變小，可能得不到所需要的操作力。
為了由小直徑的活塞獲得大的操作力，可以串列方式連接多個缸，但在這樣連接多個缸的方法中，構造複雜化，組裝麻煩，設置用於相互連接的凸緣導致缸大直徑化。另外，在連接精度差的場合，杆的滑動阻力增大，動作變得不穩定，滑動部分的磨損使得易於產生粉塵。
本發明的技術課題在於提供一種小型缸操作型換向閥，其中，不以串列方式連接多個缸，由小直徑的活塞即可獲得大的操作力。
為了解決上述課題，本發明提供一種缸操作型換向閥，該換向閥具有閥機構部和缸操作部，該閥機構部在閥殼內部具有流體流路、設於該流路中間的閥座、及與該閥座接離從而對上述流路進行開閉的隔膜閥，該缸操作部用於對上述隔膜閥進行開閉操作。
上述缸操作部具有與閥座和隔膜閥同軸地接合於上述閥殼的1個缸筒。該缸筒的內部由多個分隔壁分成多個活塞室，在各活塞室內分別可自由滑動地配置活塞，這些各活塞安裝在可自由滑動地貫通上述分隔壁的中心部的閥杆。該閥杆的前端延伸到接近上述隔膜閥的位置，通過前後移動從而開閉該隔膜閥。另外，形成操作孔，由連通孔相互連接操作孔與上述各壓力室。在該缸操作部設置閥簧，在上述隔膜閥進入閥座將閥關閉時，該閥簧產生該隔膜閥的入座力。
在具有上述構成的本發明的換向閥中，當從操作孔向壓力室內供給壓力流體時，流體壓力驅動各活塞，使閥杆移動，開放或關閉隔膜閥。此時的閥杆的操作力成為產生於多個活塞的作用力的和。因此，即使換向閥小型化，活塞為小直徑，也可獲得大的操作力。另外，由於為在1個缸筒內部收容多個活塞的構成，所以，與按串列方式連接多個缸的場合相比，構造簡單而且加工和組裝容易，精度也容易得到保證。
按照本發明的具體實施形式，上述閥殼實質上呈柱狀，在與連接缸筒一側相反側的端面具有用於安裝到裝置基板的安裝面，在該安裝面具有多個流體出入口。另外，上述缸筒呈沿軸線方向的長柱狀，在其內部氣密地安裝分別形成的上述多個分隔壁，並在位於該缸筒端部的由上述閥杆基端部嵌合的分隔壁設置上述操作孔，而且在閥杆內設置上述連通孔。
上述缸筒最好具有與閥殼近似的外徑尺寸。另外，最好除帶有操作孔的分隔壁之外的其它各分隔壁和各活塞分別由圓板形構件組成，實質上具有相同構成。
按照本發明的一個優選實施形式，上述閥簧設置在閥殼與閥杆之間，並由彈性力使閥杆前進，從而使上述隔膜閥進入到閥座，另外，在各活塞的第1受壓面側設置上述各壓力室，由作用於這些各活塞的流體壓力在上述閥杆上產生後退方向的操作力，由此以常閉方式形成該換向閥。
按照本發明的另一優選實施形式，在上述閥杆的前端可自由前後移動地設置用於朝入座方向推壓隔膜閥的可動構件，並由上述閥簧朝前進方向對該可動構件施加彈性力，另外，在各活塞的第2受壓面側設置上述各壓力室，從而由作用於這些各活塞的流體壓力在上述閥杆產生前進方向的操作力，由此以常開方式形成該換向閥。
在本發明中，在上述閥杆前端與隔膜閥之間設置用於將該閥杆的操作力傳遞到隔膜閥的推壓件。
圖1為示出本發明缸操作型換向閥的第1實施形式的斷面圖。
圖2為示出本發明缸操作型換向閥的第2實施形式的斷面圖。
圖1示出本發明的缸操作型換向閥的第1實施例。該換向閥1A為在非操作時維持閉閥狀態的常閉型換向閥，通過一體接合用於控制氣體或藥液等流體流動的閥機構部2和用於操作該閥機構部2的缸操作部3而構成。
上述閥機構部2具有實質上呈圓柱狀的閥殼5。在該閥殼5的軸向一端側的端面形成用於安裝到半導體晶片製造裝置等中的氣體控制裝置的裝置基板4的安裝面6，在該安裝面6開設多個流體出入口7、8。另外，在閥殼5的內部形成有連接這些出入口7、8的流路7a、8a、這些流路7a、8a所開口的閥孔9、及在該閥孔9內圍住一方的流路7a開口部的閥座10，在該閥孔9內還設置有與上述閥座10接離以開閉流路7a的隔膜閥11。該隔膜閥11由金屬製成，通過在圓環狀的隔膜閥壓板14與閥孔9的內底部之間夾持其外周部而加以設置，並作用從閥座10離開的方向上的彈性力。在上述隔膜閥壓板14的中央孔內可自由滑動地嵌合與隔膜閥11的背面接觸的推壓件15。
另一方面，上述缸操作部3具有圓柱形的1個缸筒18和螺紋接合於該缸筒18一端的圓筒狀的連接用構件19，在將該連接用構件19嵌合於上述閥殼5的閥孔9內的狀態下，將接合於該連接用構件19的凸緣部19a的螺母構件20螺旋接合在閥殼5，從而與上述閥座10和隔膜閥11同軸地將上述缸筒18接合到閥殼5。上述缸筒18最好具有與上述閥殼5近似的外徑尺寸，如形成為與閥殼相同的直徑或比其稍小，則更為理想。
上述缸筒18的內部由多個分隔壁22分成多個活塞室23，在各活塞室23內分別可自由滑動地配置活塞24，這些各活塞24安裝在貫通上述分隔壁22中心部的閥杆25。該閥杆25的前端從缸筒18延伸出，一直延伸到接近閥孔9內的上述隔膜閥11的位置，接觸在上述推壓件15。另外，在該閥杆25的前端與缸筒18之間設置閥簧27，由該閥簧27的彈性力時常朝隔膜閥11側推壓上述閥杆25，由該閥簧27的彈性力通過推壓件15將隔膜閥11推壓在閥座10，關閉流路7a。因此，當隔膜閥11與閥座10接合而閉閥時，上述閥簧27產生該隔膜閥11的入座力。要開放流路7a時，使閥杆25後退，則隔膜閥11由自身的彈性力從閥座10離開。
上述各分隔壁22由獨立於缸筒18形成的圓板形構件構成，這些各構件通過設於缸筒18內周面的擋圈28安裝到該缸筒18內，在其內外周分別安裝用於密封與缸筒18內周面之間及與閥杆25外周面之間的密封圈29a、29b。
活塞24由與上述分隔壁22實質上相同構成的圓板形構件構成，由設於閥杆25外周面的擋圈30安裝於該閥杆25，在其內外周分別安裝密封與缸筒18內周面之間及與閥杆25外周面之間的密封圈31a、31b。
在上述各活塞24下面的第1受壓面側分別形成用於在該活塞24作用流體壓力的壓力室33，這些各壓力室33分別與設於閥杆25內部的連通孔34連通。另外，在上述多個分隔壁22中的靠近缸筒18的最外端部的1個分隔壁22a形成朝缸筒18軸線方向外側延伸的凸起部36，在該凸起部36形成操作孔37，該操作孔37與上述閥杆25內部的連通孔34相互連通。通過從該操作孔37向各壓力室33供給壓縮空氣等壓力流體，使上述閥杆25後退，隔膜閥11從閥座10離開。
圖中符號38為通氣室，用於將形成於與各活塞24的上述第1受壓面相反側的第2受壓面側的通氣室朝外部開放。
在具有上述構成的本發明的換向閥中，當沒有從操作孔37朝各壓力室內供給壓力流體時，由閥簧27的彈性力使閥杆25前進，通過推壓件15將隔膜閥11推壓在閥座10，從而關閉流路7a、8a。
當從上述操作孔37向各壓力室33內供給壓力流體時，流體壓力驅動各活塞24，使閥杆25後退，所以，隔膜閥11由自身的彈性力從閥座10離開，成為開閥狀態。此時閥杆25的操作力與為產生於多個活塞24的作用力的和。在圖示例中，設置有3個活塞24，所以，操作力成為作用於1個活塞24的力的3倍。因此，即使將換向閥小型化，活塞24為小直徑，也可獲得大的操作力。另外，由於為在1個缸筒18內部收容多個活塞24的構成，所以，與將多個缸以串列方式連接使用的場合相比，構造簡單，加工和組裝容易，精度也容易得到保證。
當排出各壓力室33內的壓力流體時，閥簧27的彈性力使閥杆25前進，通過推壓件15將隔膜閥11推壓到閥座10，流路7a、8a被關閉。
上述閥殼5和缸筒18不限於圓柱狀，當然也可為稜柱狀。
圖2示出本發明換向閥的第2實施例，該換向閥1B與上述第1實施例的換向閥1A的不同點在於，第1實施例的換向閥1A為常閉型，而該換向閥1B為在非操作時維持開閥狀態的常開型。
即，在該換向閥1B中，閥杆25前端的從缸筒18延伸出的部分25a的內部從其前端面朝向軸線方向形成孔40，在該孔40的前端部可自由前後移動地設置與上述推壓件15接觸的可動構件41，在該可動構件41與孔底部之間設置閥簧27。符號43為用於防止上述可動構件41從孔40脫出的限動構件。
在上述缸筒18的內部，安裝於上述閥杆25的板44與該缸筒18之間設置有復位彈簧45，該復位彈簧45時常在閥杆25作用朝後退方向即開閥方向的彈性力。在上述各活塞24的第2受壓面側設置壓力室46，由作用於各活塞24的流體壓力在上述閥杆25產生前進方向的操作力。
因此，在不從操作孔37向各壓力室46供給壓力流體的非操作狀態下，如圖2所示那樣由復位彈簧45的彈性力使閥杆25後退，從而使隔膜閥11在自身的彈性力作用下從閥座10離開，維持開閥狀態。
當從操作孔37向各壓力室46內供給壓力流體時，作用於各活塞24的流體壓作用力使閥杆25前進，可動構件41將推壓件15壓下，使隔膜閥11壓接在閥座10，從而成為閉閥狀態。此時，上述閥簧27處於壓縮狀態，其彈性力產生隔膜閥11的入座力。
第2實施例的上述以外的構成實質上與第1實施例相同，所以，對主要的相同構成部分採用與第1實施例相同的符號，省略其說明。
如以上詳細說明的那樣，按照本發明的缸操作型換向閥，提供一種小型缸操作型換向閥，其中，不以串列方式連接多個缸，由小直徑的活塞即可獲得大的操作力。
權利要求
1.一種缸操作型換向閥，其特徵在於包含由隔膜閥的位移開閉流體流路的閥機構部和對上述隔膜閥進行開閉操作的缸操作部，該閥機構部在閥殼內具有上述流體流路、設於該流路中間的閥座、及與該閥座接離從而對流體流路進行開閉並被賦予離開該閥座的方向上的彈性力的上述隔膜閥；上述缸操作部具有1個缸筒、多個分隔壁、閥杆、多個活塞、多個壓力室、共用的操作孔、連通孔、及閥簧，該1個缸筒與上述隔膜閥同軸地接合於上述閥殼，該多個分隔壁將該缸筒的內部分成多個活塞室，該閥杆可自由滑動地貫通這些各分隔壁的中心部，其前端延伸到接近上述閥殼內的隔膜閥的位置，通過前後移動從而開閉該隔膜閥，該多個活塞安裝在閥杆上並分別可自由滑動地配置在上述各活塞室內，該多個壓力室分別形成在各活塞的任一方的受壓面側，該共用的操作孔用於將壓力流體供給到各壓力室，該連通孔連接該操作孔與上述各壓力室，該閥簧在上述隔膜閥進入閥座將閥關閉時產生該隔膜閥的入座力。
2.如權利要求1所述的換向閥，其特徵在於上述閥殼實質上呈柱狀，在與連接缸筒一側相反側的端面具有用於安裝到裝置基板的安裝面，在該安裝面具有多個流體出入口，另外，上述缸筒呈沿軸線方向的長柱狀，在其內部氣密地安裝分別形成的上述多個分隔壁，並在位於該缸筒端部的由上述閥杆基端部嵌合的分隔壁設置上述操作孔，而且在閥杆內設置上述連通孔。
3.如權利要求2所述的換向閥，其特徵在於上述缸筒具有與閥殼近似的外徑尺寸。
4.如權利要求2所述的換向閥，其特徵在於除帶有操作孔的分隔壁之外的其它各分隔壁與各活塞分別由圓板形構件組成，實質上具有相同構成。
5.如權利要求1-4中任何一項所述的換向閥，其特徵在於上述閥簧設置在閥殼與閥杆之間，並由彈性力使閥杆前進，從而使上述隔膜閥進入到閥座，另外，在各活塞的第1受壓面側設置上述各壓力室，由作用於這些各活塞的流體壓力在上述閥杆上產生後退方向的操作力，由此以常閉方式形成該換向閥。
6.如權利要求1-4中任何一項所述的換向閥，其特徵在於在上述閥杆的前端可自由前後移動地設置用於朝入座方向推壓隔膜閥的可動構件，並由上述閥簧朝前進方向對該可動構件施加彈性力，另外，在各活塞的第2受壓面側設置上述各壓力室，從而由作用於這些各活塞的流體壓力在上述閥杆產生前進方向的操作力，由此以常開方式形成該換向閥。
7.如權利要求1-4中任何一項所述的換向閥，其特徵在於在上述閥杆前端與隔膜閥之間設置用於將該閥杆的操作力傳遞到隔膜閥的推壓件。
全文摘要
一種缸操作型換向閥，由多個分隔壁22將缸筒18的內部分成多個活塞室23，在各活塞室23內可自由滑動地分別配置活塞24，並在閥杆25安裝這些各活塞24，在各活塞24的第1受壓面側分別形成壓力室33，當不從操作孔37向各壓力室33內供給壓力流體時，閥簧27的彈性力使閥杆25前進，將隔膜閥11推壓在閥座10，從而維持閉閥狀態，當從上述操作孔37向各壓力室33內供給壓力流體時，由作用於多個活塞24的作用力的總和使閥杆25後退，隔膜閥11由自身的彈性力從閥座10離開，成為開閥狀態。
文檔編號F16K7/17GK1472456SQ0111678
公開日2004年2月4日 申請日期2001年4月30日 優先權日2000年5月8日
發明者桜井豐信, 井豐信 申請人:速睦喜股份有限公司