(57)【要約】【課題】電磁アクチュエータ１によりフラッパ２を作動させてノズル３０との隙間の大きさを調整し、空気圧を制御するようにしたノズルフラッパ式の気体圧サーボバルブＶにおいて、高精度且つ高応答という特性を損なうことなく、コスト低減を図る。【解決手段】円筒状の流路形成部材３の先端に一体にノズル３０を設けて、バルブボディ５の嵌合孔５３に嵌め込む。流路形成部材３の先端側には嵌合部３２を設けて嵌合孔５３にしっかりと嵌合させるとともに、基端部３４の外周には雄ねじを螺刻して、嵌合孔５３の内周に螺刻した雌ねじに螺合させる。流路形成部材３の中間部は嵌合孔５３よりも小径とし、その外周面に軸心方向に長い長穴として流路３１を開口させる。流路形成部材３の中間部を取り囲む嵌合孔５３の内面にポートＰ，Ａとの連通路５４を開口させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータによりフラッパを作動させて、該フラッパとノズルとの隙間の大きさを調整し、気体の圧力を制御するようにしたノズルフラッパ式の気体圧サーボバルブであって、
前記ノズルは、内部に流路が形成された円筒状部材の先端に一体に設けられ、
前記円筒状部材がバルブボディに形成された嵌合孔に嵌め込まれていて、その少なくとも先端側に嵌合孔の内径と略同径の嵌合部を有する一方、当該円筒状部材の基端部は外周に雄ねじが螺刻されて、嵌合孔の内周に螺刻された雌ねじに螺合されている
ことを特徴とする気体圧サーボバルブ。
【請求項２】
円筒状部材の嵌合部と基端部との間には、バルブボディの嵌合孔の内径よりも小径の中間部が形成され、この中間部の外周面に軸心方向に長い長穴として流路が開口している
ことを特徴とする請求項１に記載の気体圧サーボバルブ。
【請求項３】
円筒状部材の先端のノズルと嵌合部との間にＯリングが嵌着されて、嵌合孔の内周との間を気密に封止する一方、該円筒状部材の基端部の雄ねじにはシールテープが巻回されて、嵌合孔内周の雌ねじとの間を気密に封止している
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の気体圧サーボバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば精密除振台等において気体ばねへ供給する気体圧の制御に用いられる気体圧サーボバルブの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば半導体関連の製造装置や計測機器等、振動の影響を受けやすい装置を気体ばねによって支持するとともに、その振動を減殺するような振動的な制御力を付加するようにしたアクティブ・タイプの精密除振台は周知である。その一例として特許文献１に記載のものでは、空気ばねを介して支持した除振対象物の振動状態をセンサにより検出し、この検出信号をフィードバックしてアクチュエータを作動させるようにしている。
【０００３】
前記従来例のものではアクチュエータとして空気ばね自体を利用するようにしており、その空気ばねに対する空気の給排系に配設したサーボバルブをコントローラにより制御して、空気ばねの内圧を変化させることにより、除振対象物の振動を減殺するような制御力を発生させる。
【０００４】
そうして空気ばねを利用する場合、一般には除振対象物の振動をより高い周波数域まで低減可能とし、且つ安定なフィードバックを実現するために、高応答で微小な制御が可能なノズルフラッパ式のサーボバルブが用いられる（特許文献２、３等を参照）。これは、電磁マグネットの力でフラッパを揺動させてノズルとの隙間の大きさを調整し、この隙間を流れる気体の圧力を制御するようにしたものである。
【特許文献１】特許第３３７２９７５号公報
【特許文献２】特開平１１−２９４６２７号公報
【特許文献３】特開平２−２４９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来例の如きサーボバルブにおいてノズルは、バルブボディに形成された嵌合孔に圧入乃至焼き嵌め等によって気密状態で嵌め込まれているが、このノズルと近接するフラッパとの隙間は気体の圧力制御の肝となる部分であって、非常に高い精度を要求される。
【０００６】
そのため従来は、ノズルやバルブボディの嵌合孔を高い精度で加工した上で、ノズルを嵌合孔に嵌め込む際には特殊な治具を用いて位置決めをしなくてはならず、製造コストが高くならざるを得ないという問題がある。
【０００７】
また、例えば特許文献２の図１に示されているように、従来のサーボバルブではバルブボディ(2)の嵌合孔自体を気体の流路(10a，10b)としており、フラッパに臨む一端側の開口付近にノズル(11a，11b)を嵌入する一方で、バルブボディ(2)外に臨む他端開口はプラグ(22)によって気密に閉止しなくてはならず、このこともコストの低減には不利になっていた。
【０００８】
斯かる諸点に鑑みて本発明の目的は、バルブボディの嵌合孔にノズルを取り付ける構造に工夫を凝らし、高精度且つ高応答な気体圧サーボバルブの特性を損なうことなく、そのコスト低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために本発明に係る気体圧サーボバルブでは、内部に流路が形成された円筒状部材の先端にノズルを一体に設けた上で、この円筒状部材を、調整ねじ機構を介してバルブボディの嵌合孔に螺着させたものである。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明は、アクチュエータによりフラッパを作動させて、該フラッパとノズルとの隙間の大きさを調整し、気体の圧力を制御するようにしたノズルフラッパ式の気体圧サーボバルブを対象とする。そして、前記ノズルを、内部に流路を形成した円筒状部材の先端に一体に設けた上で、この円筒状部材を、バルブボディに形成した嵌合孔に嵌め込んで、その少なくとも先端側の嵌合部（嵌合孔の内径と略同径のもの）をしっかりと嵌合させるとともに、当該円筒状部材の基端部は外周に螺刻した雄ねじを、嵌合孔内周に螺刻した雌ねじと螺合させるようにしたものである。
【００１１】
前記の構成により、円筒状部材が嵌合孔に嵌め込まれて螺着されているので、これを軸心周りに回転させて軸心方向に少しずつ移動させることで、その先端のノズルと近接するフラッパとの間隔を正確に調整することができる。こうしてバルブボディに組み付けた後にノズルとフラッパとの隙間を調整可能であるから、ノズルを嵌合孔に嵌め込む際に特殊な治具を用いて位置決めする必要がなく、加工精度の要求も比較的緩くなって、製造コストの低減が図られる。
【００１２】
また、円筒状部材の少なくとも先端側は、バルブボディの嵌合孔の内径と略同径の嵌合部が形成されていて、これが嵌合孔にしっかりと嵌合されるから、円筒状部材は先端及び基端の両方で嵌合孔に対し位置決めされることになり、フラッパとの接触等によるノズルの位置ずれが防止される。
【００１３】
さらに、ノズルの孔部に連通する流路が円筒状部材の内部に形成されているから、これを円筒状部材の軸心方向の中間部にてバルブボディの流路に気密に連通させるようにすれば、従来例（特許文献２）のように嵌合孔のバルブボディ外方の開口を閉止する専用のプラグは不要になり、このことによってもコストの低減が図られる。
【００１４】
好ましいのは、前記円筒状部材の先端側嵌合部と基端部との間に、バルブボディの嵌合孔の内径よりも小径の中間部を形成し、この中間部の外周面に軸心方向に長い長穴として流路を開口させることである（請求項２）。
【００１５】
こうすれば、円筒状部材の内部の流路が中間部外周の長穴によって嵌合孔内の空間（円筒状部材の中間部外周面と嵌合孔の内面とに囲まれた円筒状の空間）に連通されるので、嵌合孔の内面に開口するようにバルブボディに流路を形成すれば、この流路とノズルの孔部とが連通される。この連通状態は、長穴が軸心方向に長いことから、円筒状部材の位置を軸心方向に調整しても維持される。
【００１６】
その場合に好ましいのは、円筒状部材先端のノズルと嵌合部との間にはＯリングを嵌着して、嵌合孔の内周との間を気密に封止するとともに、該円筒状部材の基端部の雄ねじにはシールテープを巻き付けて、嵌合孔内周の雌ねじとの間を気密に封止することである（請求項３）。こうすれば、簡易な構造で円筒状部材の先端及び後端の各部位と嵌合孔との間を気密状態とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明に係るノズルフラッパ式の気体圧サーボバルブによると、先端にノズルが一体に設けられた円筒状部材をバルブボディの嵌合孔に嵌め込んで、先端側ではしっかりと嵌め合わせ、後端側では調整ねじ機構（雄ねじ、雌ねじ）を介して位置決めする構造としたので、ノズルをバルブボディに組み付けた後にフラッパとの隙間の大きさを調整することが可能になり、組み付け時に特殊な治具を用いる必要がなくなるとともに、部品の加工精度の要求が緩くなり、さらに嵌合孔を閉止するプラグを省略可能になって、コストの低減が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１９】
図１、２は、本発明に係る気体圧サーボバルブＶの一例を示し、このサーボバルブＶは、図示しないが、例えば半導体関連の製造装置や計測機器等を搭載する空気ばね式の精密除振台において、その空気ばねに対する空気の給排制御に用いられるものである。サーボバルブＶは、電磁アクチュエータ１によりフラッパ２を揺動させて、そのフラッパ２の先端部とノズル３０，３０との隙間の大きさを調整し、これにより空気圧を制御するようにしたノズルフラッパ式のものであり、フラッパ２の揺動によって流路を絞ることから、非常に応答性が高く且つ微小な空気圧の制御が可能になる。
【００２０】
図示のように電磁アクチュエータ１は、バルブボディ５の上部に組み付けられていて、カバー６により覆われている。電磁アクチュエータ１は、一対のヨーク１０，１０と一対の永久磁石１１，１１とがそれぞれ径方向に対向して配置され、且つ周方向には交互に配置されて、全体として有底の円筒状をなしている。その内方にはコイル１２の巻き付けられたボビン１３が配置されていて、シリコン系接着剤により固着されている。ヨーク１０，１０の上端には各々ボルト１４，１４によりポールピース１５，１５が締結され、磁力線をフラッパ２の上端部に集中させるようになっている。
【００２１】
前記フラッパ２は、サーボバルブＶの略中心にて上下に延びるように配置され、その上半部が電磁アクチュエータ１の貫通孔（ボビン１３の中心孔）に挿通される一方、下半部は、バルブボディ５の中心を貫通するフラッパ挿通孔５０に挿通されている。フラッパ２の上下方向の略中央部には鍔部２０が設けられ、板ばね２１を介してバルブボディ５に対し揺動可能に支持されている。鍔部２０の下方に近接してフラッパ２に形成された縊れ部にはＯリング２２が嵌着され、フラッパ挿通孔５０の内面との間を気密に封止している。
【００２２】
前記の板ばね２１は、平面視で、前記電磁アクチュエータ１の一対の永久磁石１１，１１が対向する方向（即ち一対のヨーク１０，１０の対向方向に直交する方向：図２の左右方向）に延びていて、同じ方向に延びるようバルブボディ５の上面に形成された溝部５１に配置されている。板ばね２１は、図２に示すように長手方向の両端がそれぞれ取付ねじ２３，２３により溝部５１の底面に締結されている。フラッパ２は、板ばね２１の中央部を貫通しており、板ばね２１の撓みによって揺動すると、上端部がポールピース１５，１５の間で接離方向に移動し、下端部はノズル３０，３０の間で接離方向に移動する。
【００２３】
尚、図１において、符号７は、一方のヨーク１０の凹み部分に開口する貫通孔１０ａに挿通されて、バルブボディ５のボルト穴５２に螺着される皿ボルトである。また、図２にのみ示すが、電磁アクチュエータ１を覆うカバー６には、コイル１２に給電するための配線８が通過する孔部６ａが形成され、その配線８を挟持しつつ孔部６ａを塞ぐゴム栓９が装着されている。
【００２４】
前記バルブボディ５は、アルミ合金材により概略円柱状に形成され、上面においては、前記の如く形成された溝部５１の略中央にフラッパ挿通孔５０の上端が開口している。一方、バルブボディ５の下面の略中央部には、前記フラッパ挿通孔５０の下端に連通する出力ポートＡが開口し、これを挟んで径方向両側にはそれぞれ圧縮空気の給気ポートＰ及び排気ポートＲが開口している。出力ポートＡ及び給気ポートＰは略同径で、各々空気ばねへの空気の給排管及び圧縮空気の供給管が接続されるものであり、異物を除去するためのフィルタ（図示せず）が装着される。排気ポートＲには排気管が接続され、フィルタは装着されない。
【００２５】
また、バルブボディ５には、中央のフラッパ挿通孔５０に連通し、そこから径方向外方に向かって延びるように一対の孔部が設けられている。この孔部は、電磁アクチュエータ１において一対のヨーク１０，１０が対向するのと同じ方向に対向しており、それぞれ円形断面を有し流路形成部材３，３（円筒状部材）が嵌挿される嵌合孔５３，５３である。径方向外方に位置する嵌合孔５３，５３の外端は、それぞれバルブボディ５の側面に開口している。また、嵌合孔５３，５３にはそれぞれ給気ポートＰ及び排気ポートＲに連通する連通路５４，５４が分岐接続されている。
【００２６】
前記流路形成部材３は、内部に流路３１が形成された有底円筒状の部材であり、この流路３１の開口する先端部には先細りの円錐台状にノズル３０が一体成形されている。ノズル３０の先端は、フラッパ２の下端部に形成された扁平部２４の一対の面に近接して対向している。また、ノズル３０の基端は嵌合孔５３の内径よりも僅かに小径とされ、これに続く縊れ部を挟んで嵌合孔５３の内径と略同径の嵌合部３２が形成されている。ノズル３０と嵌合部３２との間の縊れ部にはＯリング３３が嵌着されて、嵌合孔５３の内周との間を気密に封止している。
【００２７】
一方、流路形成部材３の基端部３４は相対的に大径とされ、その外周には雄ねじが螺刻されており、嵌合孔５３の外端側の所定範囲（図の例では嵌合孔５３の全長の１／３くらいの範囲）に亘って、その内周に螺刻された雌ねじと螺合されている。基端部３４には雄ねじの全体を覆うようにシールテープ（図示せず）が巻回されていて、嵌合孔５３内周の雌ねじとの間を気密に封止している。尚、流路形成部材３の基端面には、ドライバ等の工具の先端が係合する係合溝３５が形成されている。
【００２８】
前記の嵌合部３２と基端部３４との間（軸心方向の中間部位）で、流路形成部材３の直径は、それを取り囲む嵌合孔５３の内径よりも小径とされていて、それらの間、即ち流路形成部材３の中間部外周面とこれを取り囲む嵌合孔５３内面との間には、円筒状の空間部が形成されている。そして、その円筒状空間部に内方から臨んで流路形成部材３の中間部外周面には軸心方向に長い長穴として流路３１が開口しており、一方、円筒状空間部に外方から臨むように、嵌合孔５３の内面には連通路５４が開口している。
【００２９】
これにより、バルブボディ５下面の給気ポートＰ及び排気ポートＲは、それぞれ、連通路５４，５４と嵌合孔５３，５３内の円筒状空間部とを介して流路形成部材３，３内の流路３１，３１に連通し、この流路形成部材３，３の先端のノズル３０，３０の開口からフラッパ挿通孔５０に連通している。そして、フラッパ２の揺動によって給気側（図の左側）及び排気側（図の右側）の各ノズル３０，３０の開度が変更されると、出力ポートＡから空気ばねに圧縮空気を供給する状態と、この空気ばねからの排気を排気ポートＲから大気中に放出する状態とに切り替わるようになっている。
【００３０】
例えば空気ばねに圧縮空気を供給するときには、電磁アクチュエータ１によりフラッパ２を下端が排気側に寄るように揺動させる。こうすると、フラッパ２の扁平部２４の吸気側の面と吸気側ノズル３０との隙間が大きくなって流通する空気量が増大し、フラッパ挿通孔５０から下方の出力ポートＡを経て空気ばねに供給される空気の流量が増大する。一方、空気ばねから排気するときにはフラッパ２を下端が吸気側に寄るように揺動させて、その扁平部２４の排気側の面と排気側ノズル３０との隙間を大きくし、この隙間を流通して排気ポートＲへ流れる空気の流量を増大させる。
【００３１】
そのようにノズル３０，３０の先端と近接するフラッパ２の面との隙間は空気圧制御の肝となる部分であって、非常に高い寸法精度を要求されるものであるが、従来一般的なサーボバルブでは、ノズルをバルブボディの嵌合孔に圧入や焼き嵌め等によって嵌め込むようにしているため、高い精度で加工したノズルを嵌合孔に嵌め込む際に特殊な治具を用いて位置決めをしなくてはならず、製造コストが高くならざるを得なかった。
【００３２】
この点、この実施形態のサーボバルブＶでは、ノズル３０を流路形成部材３の先端に一体成形し、この流路形成部材３を嵌合孔５３に嵌め込んで螺着させる構造としている。すなわち、流路形成部材３の基端部３４外周に螺刻した雄ねじを嵌合孔５３の雌ねじと螺合されて位置決めする構造であり、該流路形成部材３の係合溝３５にドライバ等の先端を係合させて、軸心の周りに回転させることで、軸心方向に少しずつ移動させて、その先端のノズル３０と近接するフラッパ２の面との隙間の大きさを正確に調整することができる。
【００３３】
つまり、この実施形態のサーボバルブＶでは、バルブボディ５に組み付けた状態でノズル３０とフラッパ２との隙間の大きさを調整できるから、圧入や焼き嵌め等によって嵌め込むのとは異なり、ノズル３０（流路形成部材３）を嵌合孔５３に嵌め込む際にはあまり高い位置決め精度は要求されず、特殊な治具は必要ない。また、ノズル３０（流路形成部材３）や嵌合孔５３の加工精度についての要求も緩くなり、従来までと比べて製造コストを低減できる。
【００３４】
しかも、流路形成部材３の先端側には嵌合孔５３の内径と略同径の嵌合部３２が形成され、これが嵌合孔５３にしっかりと嵌合されるから、流路形成部材３は、その先端側及び基端部の両方で嵌合孔５３に対し位置決めされることになり、フラッパ２との接触等によってノズル３０の位置ずれが起きる心配もない。
【００３５】
さらに、流路形成部材３の先端側にはＯリング３３が嵌着され、一方、基端部にはシールテープが巻回されて、それぞれ嵌合孔５３の内面との間を気密に封止するとともに、それらの中間において流路形成部材３の外周面には流路３１が開口し、嵌合孔５３内の空間部を介して連通路５４に連通されている。流路３１の開口は流路形成部材３の軸心方向に長い長穴であり、該流路形成部材３の位置を軸心方向に調整しても、前記の連通状態は維持される。
【００３６】
そうしてノズル３０と一体の流路形成部材３を用いたことから、従来までのようにノズルと別体のプラグとをそれぞれ嵌合孔に嵌め込む構造と比較して部品点数が少なくなり、このことによってもコストの低減が図られる。
【００３７】
尚、前記の実施形態では、流路形成部材３の先端のノズル３０と嵌合部３２との間にはＯリング３３を嵌着する一方、該流路形成部材３の基端部３４には雄ねじを覆うようにシールテープを巻回して、それぞれ嵌合孔５３内周との間を気密に封止しているが、これに限らず、例えば図３に示すように、流路形成部材３の基端側にもＯリング３３を嵌着するようにしてもよい。
【００３８】
また、前記実施形態のサーボバルブＶは、本発明を三方弁に適用したものであるが、これに限らず二方弁や四方弁にも適用可能である。また、作動ガスとしては空気に限らず、それ以外の気体も利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上、説明したように本発明は、例えば精密除振台のアクティブ防振システム等に使用される高精度且つ高応答な気体圧サーボバルブの特性を損なうことなく、そのコストを低減できるものであるから、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るサーボバルブの構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１のII-II線における断面図である。
【図３】流路形成部材の基端側にもＯリングを嵌着した他の実施形態に係る図１相当図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｖ            サーボバルブ
１            電磁アクチュエータ
２            フラッパ
３            流路形成部材（円筒状部材）
３０          ノズル
３１          流路
３２          嵌合部
３３          Ｏリング
３４          基端部
５            バルブボディ
５３          嵌合孔
【図１】
2008138721.tif 000003
【図２】
2008138721.tif 000004
【図３】
2008138721.tif 000005