JP7723364B2 - Piezoelectric Valve - Google Patents
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- JP7723364B2 JP7723364B2 JP2021126821A JP2021126821A JP7723364B2 JP 7723364 B2 JP7723364 B2 JP 7723364B2 JP 2021126821 A JP2021126821 A JP 2021126821A JP 2021126821 A JP2021126821 A JP 2021126821A JP 7723364 B2 JP7723364 B2 JP 7723364B2
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Description
本発明は、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブに関する。 The present invention relates to a piezoelectric valve that opens and closes using the displacement of a piezoelectric element.
従来、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行い、圧縮気体を噴出する圧電式バルブは、例えば特許文献1,2に記載されるように周知である。 Piezoelectric valves that use the displacement of a piezoelectric element to open and close the valve and eject compressed gas are well known, as described in Patent Documents 1 and 2, for example.
特許文献1,2に記載された圧電式バルブは、高速応答性能に優れる圧電素子の特性を利用するアクチュエータを備えるものであり、前記アクチュエータに前記圧電素子の小さな変位をテコの原理に基づき拡大する変位拡大機構を備えるものである。 The piezoelectric valves described in Patent Documents 1 and 2 are equipped with an actuator that utilizes the characteristics of a piezoelectric element, which has excellent high-speed response performance, and the actuator is equipped with a displacement amplification mechanism that amplifies the small displacement of the piezoelectric element based on the principle of leverage.
前記圧電式バルブは、応答性に優れるため、米粒等の粒状物を対象とした光学式選別機のエジェクタバルブに用いて不良品を除去する場合、良品が巻き添えとなって除去されることが少なく、除去された不良品側の不良品混入率が電磁式バルブに比べて高いとの知見を、試験からも、また経験則上も得られている。 Because the piezoelectric valve has excellent responsiveness, when used as an ejector valve in an optical sorting machine for granular materials such as rice grains to remove defective products, it is known from testing and experience that good products are less likely to be removed as well, and that the rate of defective products mixed in with the removed defective products is higher than with electromagnetic valves.
ところで、特許文献1,2に記載された圧電式バルブは、前記アクチュエータを固定した弁座プレートがバルブ本体の前面に固定された状態でケース内に収納されている。 The piezoelectric valves described in Patent Documents 1 and 2 are housed in a case with the valve seat plate, to which the actuator is fixed, fixed to the front surface of the valve body.
ところが、前記圧電式バルブは、前記弁座プレートを前記バルブ本体の前面から吊り下げる構造のため、前記弁座プレートが揺れて前記バルブ本体のケース内面に接触することがあり、接触により強い衝撃があると破損することや、前記弁座プレートが前記ケース内面に接触したまま動作させると正規な動きをしないことが懸念される。 However, because the piezoelectric valve has a structure in which the valve seat plate is suspended from the front of the valve body, the valve seat plate can swing and come into contact with the inner surface of the valve body case. There are concerns that the valve seat plate may be damaged if subjected to a strong impact from the contact, or that it may not function properly if operated while in contact with the inner surface of the case.
そこで、本発明は、弁座プレートが揺れて本体ケースの内面に接触することがなく、接触時の衝撃による破損や、接触による動作不良を防止することができる圧電式バルブを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a piezoelectric valve that prevents the valve seat plate from shaking and coming into contact with the inner surface of the main body case, preventing damage due to impact upon contact and malfunction due to contact.
上記目的を達成するため、本発明は、
弁体を駆動するアクチュエータと、
前記弁体と接離する弁座及び排出路を有し、前記アクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記アクチュエータは、
前記弁体と、
前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子と、
前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構と、を備え、
前記本体ケースは、
圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記弁体と前記弁座との離間によって前記弁座プレートの前記排出路を介して排出する気体排出口と、を備える圧電式バルブにおいて、
前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部、及び前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において前記本体ケースに固定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
an actuator that drives the valve body;
a valve seat plate having a valve seat and a discharge passage that come into contact with and separate from the valve body, and that fixes the actuator;
a main body case that houses the valve seat plate,
The actuator is
The valve body;
a piezoelectric element that generates a driving force required for the operation of the valve body as a displacement;
a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement of the piezoelectric element and applies it to the valve body,
The main body case includes:
a gas supply port through which compressed gas is supplied;
a gas discharge port that discharges the compressed gas supplied from the gas supply port through the discharge path of the valve seat plate by separating the valve body from the valve seat,
The valve seat plate is characterized in that it is fixed to the main body case at a front portion on the side having the discharge passage and at a rear portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed.
また、上記目的を達成するため、本発明は、
複数の弁体をそれぞれ個別に平行な面内で駆動する複数のアクチュエータと、
前記複数の弁体とそれぞれ個別に接離する弁座及び排出路を複数有し、前記複数のアクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記複数のアクチュエータは、
前記弁体と、
前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子と、
前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構と、を備え、
前記本体ケースは、
圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記複数の弁体と前記複数の弁座との離間によって前記弁座プレートの前記複数の排出路を介してそれぞれ個別に排出する複数の気体排出口と、を備える圧電式バルブにおいて、
前記弁座プレートは、前記複数の排出路を有する側の前方部、及び前記複数のアクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において前記本体ケースに固定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
a plurality of actuators that individually drive the plurality of valve bodies in parallel planes;
a valve seat plate having a plurality of valve seats and discharge paths that are individually connected to and separated from the plurality of valve bodies, and that fixes the plurality of actuators;
a main body case that houses the valve seat plate,
The plurality of actuators include:
The valve body;
a piezoelectric element that generates a driving force required for the operation of the valve body as a displacement;
a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement of the piezoelectric element and applies it to the valve body,
The main body case includes:
a gas supply port through which compressed gas is supplied;
a plurality of gas exhaust ports that individually discharge the compressed gas supplied from the gas supply port through the plurality of exhaust paths of the valve seat plate as a result of separation between the plurality of valve bodies and the plurality of valve seats,
The valve seat plate is characterized in that it is fixed to the main body case at a front portion on the side having the plurality of discharge paths and at a rear portion in the longitudinal direction of the piezoelectric elements on the side on which the plurality of actuators are fixed.
本発明は、
前記本体ケースが、後面が開口するケースであって、前記気体排出口を前面に有し、
前記弁座プレートには、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する蓋材が設けられ、
前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し前方からネジにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し後方からネジにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖することが好ましい。
The present invention provides
the main body case is a case having an open rear surface and the gas exhaust port on a front surface,
The valve seat plate is provided with a cover member that closes the opening on the rear surface of the main body case,
It is preferable that the valve seat plate is fixed from the front to the main body case with screws at the front part on the side having the exhaust path, where the front surface where the exhaust path opens inside the main body case, and the exhaust path communicates with the gas exhaust port of the main body case, while the cover material is fixed from the rear to the main body case with screws at the longitudinal rear part of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, and closes the opening on the rear surface of the main body case.
また、本発明は、
前記弁座プレートが、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し嵌め合いにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し嵌め合いにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖することが好ましい。
The present invention also provides
It is preferable that the valve seat plate is fixed by fitting to the main body case at the front part on the side having the exhaust path, where the front surface where the exhaust path opens inside the main body case, and the exhaust path communicates with the gas exhaust port of the main body case, while the cover material is fixed by fitting to the main body case at the longitudinal rear part of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, and closes the opening on the rear surface of the main body case.
本発明は、
前記本体ケースが、後面が開口するケースであって、前記気体排出口を前面に有し、
前記弁座プレートには、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する蓋材が設けられ、
前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し前方からネジにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し後方からネジにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖するとともに、両側面が前記本体ケースに対し両側方からネジにより固定されることが好ましい。
The present invention provides
the main body case is a case having an open rear surface and the gas exhaust port on a front surface,
The valve seat plate is provided with a cover member that closes the opening on the rear surface of the main body case,
It is preferable that the valve seat plate has a front portion on the side having the exhaust path, where the front surface where the exhaust path opens inside the main body case is fixed to the main body case from the front with screws, and the exhaust path communicates with the gas exhaust port of the main body case, while at a longitudinal rear portion of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, the cover material is fixed to the main body case from the rear with screws to close the opening on the rear surface of the main body case, and both side surfaces are fixed to the main body case from both sides with screws.
本発明は、
前記アクチュエータが、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第1長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部に一体に設けられ、前記圧電素子と並んで前記第1長手方向と交差する第2長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第1長手方向及び前記第2長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記変位拡大機構は、前記支持部及び前記作用部を含むものであることが好ましい。
The present invention provides
The actuator
a base secured to the valve seat plate;
a piezoelectric element having one end connected to the mounting surface of the base and extending in a first longitudinal direction;
a support portion that is integrally provided on the base portion and extends in a second longitudinal direction that intersects with the first longitudinal direction alongside the piezoelectric element;
an action portion connected to the other end of the piezoelectric element and the tip end of the support portion, and displaced in a displacement direction different from each of the first longitudinal direction and the second longitudinal direction in accordance with expansion and contraction of the piezoelectric element;
the valve body is provided on the side of the action portion in the direction of displacement and is driven by the displacement of the action portion,
It is preferable that the displacement magnifying mechanism includes the support portion and the action portion.
本発明は、
前記弁座プレートには、前記圧電素子のリード線を接続するための電極が設けられる一方で、前記圧電素子に給電するための配線ピンがモールドされてなり、
前記配線ピンは、一端が前記電極に接続され、他端が前記蓋材の後面から後方へ延出することが好ましい。
The present invention provides
The valve seat plate is provided with electrodes for connecting lead wires of the piezoelectric element, and is molded with wiring pins for supplying power to the piezoelectric element,
It is preferable that one end of the wiring pin is connected to the electrode and the other end extends rearward from the rear surface of the lid.
本発明は、
前記電極が、前記圧電素子のリード線及び前記配線ピンと接続された状態で、前記配線ピンの一端側とともに絶縁性材料により被覆されることが好ましい。
The present invention provides
It is preferable that the electrode, in a state where it is connected to the lead wire of the piezoelectric element and the wiring pin, be covered with an insulating material together with one end of the wiring pin.
本発明は、
前記絶縁性材料には、シリコーン等の絶縁性樹脂材料を用いることが好ましい。
The present invention provides
The insulating material is preferably an insulating resin material such as silicone.
本発明は、
前記弁座プレートの前記蓋材に、前記蓋材の後面から後方へ延出する前記配線ピンの他端を囲み、前記配線ピンの他端とともに配線コネクタを構成するカバー部材を固定することが好ましい。
The present invention provides
A cover member is preferably fixed to the lid of the valve seat plate, surrounding the other end of the wiring pin extending rearward from the rear surface of the lid and constituting a wiring connector together with the other end of the wiring pin.
本発明は、
前記弁座プレートの前記蓋材に、前記カバー部材をネジにより固定することが好ましい。
また、本発明は、
前記弁座プレートの前記蓋材に、前記カバー部材を嵌め合いにより固定することが好ましい。
本発明は、前記弁座プレートの前記蓋材に、前記カバー部材をネジ及び嵌め合いにより固定することもできる。
The present invention provides
It is preferable that the cover member be fixed to the lid material of the valve seat plate by screws.
The present invention also provides
It is preferable that the cover member be fixed to the lid material of the valve seat plate by fitting.
In the present invention, the cover member may be fixed to the lid material of the valve seat plate by screws or fitting.
本発明は、
前記弁座プレートを前記本体ケースに対しネジにより固定するためのナット、前記電極及び前記配線ピンを、前記弁座プレートとともにインサート成形することが好ましい。
The present invention provides
It is preferable that nuts for fixing the valve seat plate to the main body case with screws, the electrodes, and the wiring pins are insert molded together with the valve seat plate.
本発明は、
前記弁座プレートの前記前面が前記本体ケースの前方側内面に固定される部分であって、前記弁座プレートの前記排出路と前記本体ケースの前記気体排出口が連通する部分をパッキンによりシールし、前記弁座プレートの前記蓋材が前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する部分をOリングによりシールすることが好ましい。
The present invention provides
It is preferable that the portion where the front surface of the valve seat plate is fixed to the inner surface of the front side of the main body case, where the exhaust path of the valve seat plate communicates with the gas exhaust port of the main body case, is sealed with a packing, and the portion where the cover material of the valve seat plate closes the opening on the rear surface of the main body case is sealed with an O-ring.
本発明の圧電式バルブは、弁体を駆動するアクチュエータと、前記弁体と接離する弁座及び排出路を有し、前記アクチュエータを固定する弁座プレートと、前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、前記弁座プレートが、前記排出路を有する側の前方部、及び前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において前記本体ケースに固定されるので、前記弁座プレートが揺れて前記本体ケースの内面に接触することがない。
したがって、本発明の圧電式バルブによれば、弁座プレートが本体ケースの内面に接触する際の衝撃による破損や、接触による動作不良を防止することができる。
The piezoelectric valve of the present invention is a piezoelectric valve comprising an actuator that drives a valve body, a valve seat plate that has a valve seat and a discharge passage that move toward and away from the valve body and that secures the actuator, and a main body case that houses the valve seat plate, wherein the valve seat plate is secured to the main body case at the front end on the side that has the discharge passage and at the rear end longitudinally of the piezoelectric element on the side that secures the actuator, so that the valve seat plate does not swing and come into contact with the inner surface of the main body case.
Therefore, the piezoelectric valve of the present invention can prevent damage caused by the impact when the valve seat plate comes into contact with the inner surface of the main body case, and can prevent malfunctions caused by such contact.
また、本発明の圧電式バルブは、複数の弁体をそれぞれ個別に平行な面内で駆動する複数のアクチュエータと、前記複数の弁体とそれぞれ個別に接離する弁座及び排出路を複数有し、前記複数のアクチュエータを固定する弁座プレートと、前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、前記弁座プレートが、前記複数の排出路を有する側の前方部、及び前記複数のアクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において前記本体ケースに固定されるので、前記弁座プレートが揺れて前記本体ケースの内面に接触することがない。
したがって、本発明の圧電式バルブによれば、弁座プレートが本体ケースの内面に接触する際の衝撃による破損や、接触による動作不良を防止することができる。
Furthermore, the piezoelectric valve of the present invention is a piezoelectric valve comprising: a plurality of actuators that drive a plurality of valve bodies individually in parallel planes; a valve seat plate that has a plurality of valve seats and discharge passages that individually move toward and away from the plurality of valve bodies and that secures the plurality of actuators; and a main body case that houses the valve seat plate; and since the valve seat plate is secured to the main body case at the front end on the side having the plurality of discharge passages and at the longitudinal rear end of the piezoelectric element on the side securing the plurality of actuators, the valve seat plate will not swing and come into contact with the inner surface of the main body case.
Therefore, the piezoelectric valve of the present invention can prevent damage caused by the impact when the valve seat plate comes into contact with the inner surface of the main body case, and can prevent malfunctions caused by such contact.
本発明の圧電式バルブは、前記本体ケースが、後面が開口するケースであって、前記気体排出口を前面に有し、前記弁座プレートには、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する蓋材が設けられ、前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し前方からネジにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し後方からネジにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖することとすれば、ネジの取り外しにより分解することが可能となり、不具合時の原因調査や修理を行うことが可能となる。
In the piezoelectric valve of the present invention, the main body case is a case with an opening at the rear and has the gas exhaust port at the front, and the valve seat plate is provided with a lid material that closes the opening at the rear of the main body case, and the valve seat plate is fixed to the main body case from the front with screws at the front part on the side having the exhaust path, where the front face where the exhaust path opens inside the main body case, and the exhaust path communicates with the gas exhaust port of the main body case, while the lid material is fixed to the main body case from the rear with screws at the longitudinal rear part of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, closing the opening at the rear of the main body case, which makes it possible to disassemble the valve seat plate by removing the screws, and to investigate the cause of a malfunction and to repair it.
本発明の圧電式バルブは、前記本体ケースが、後面が開口するケースであって、前記気体排出口を前面に有し、前記弁座プレートには、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する蓋材が設けられ、前記弁座プレートが、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し前方からネジにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し後方からネジにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖するとともに、両側面が前記本体ケースに対し両側方からネジにより固定されることとすれば、ネジの取り外しにより分解することが可能となり、不具合時の原因調査や修理を行うことが可能となるとともに、前記本体ケースの幅方向の膨らみを小さく抑えることで、当該圧電式バルブを光学式選別機のエジェクタバルブ等に用いて複数並設した場合における不具合を防止することが可能となる。
In the piezoelectric valve of the present invention, the main case is a case with an open rear surface and has the gas exhaust port on the front surface, and the valve seat plate is provided with a lid material that closes the opening on the rear surface of the main case, and the front part of the valve seat plate on the side having the exhaust path, where the front surface where the exhaust path opens inside the main case, is fixed to the main case from the front with screws, and the exhaust path communicates with the gas exhaust port of the main case, while the lid material is fixed to the main case from the rear with screws at the longitudinal rear part of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, closing the opening on the rear surface of the main case, and both side surfaces are fixed to the main case from both sides with screws.This makes it possible to disassemble the valve by removing the screws, making it possible to investigate the cause of a malfunction and to repair the valve, and by keeping the bulge in the width direction of the main case small, it is possible to prevent malfunctions when multiple piezoelectric valves are installed side by side, such as in ejector valves of an optical sorting machine.
本発明の圧電式バルブは、前記弁座プレートに、前記圧電素子のリード線を接続するための電極が設けられる一方で、前記圧電素子に給電するための配線ピンがモールドされてなり、前記配線ピンは、一端が前記電極に接続され、他端が前記蓋材の後面から後方へ延出することとすれば、配線コネクタを本体ケースの後方部に設けることができるため、配線コネクタを本体ケースの側方部に設ける従来の圧電式バルブに比べ、小型化することができる。 The piezoelectric valve of the present invention has an electrode on the valve seat plate for connecting the lead wires of the piezoelectric element, and a wiring pin for supplying power to the piezoelectric element molded into it. One end of the wiring pin is connected to the electrode, and the other end extends rearward from the rear surface of the lid. This allows the wiring connector to be located at the rear of the main case, making it possible to reduce the size of the valve compared to conventional piezoelectric valves in which the wiring connector is located on the side of the main case.
本発明の圧電式バルブは、前記電極が、前記圧電素子のリード線及び前記配線ピンと接続された状態で、前記配線ピンの一端側とともに絶縁性材料により被覆されることとすれば、前記配線ピンが前記弁座プレートにモールドされることと相俟って、水滴などによるショートを防ぐことができる。 In the piezoelectric valve of the present invention, if the electrode is covered with an insulating material along with one end of the wiring pin while connected to the lead wire of the piezoelectric element and the wiring pin, this, combined with the wiring pin being molded into the valve seat plate, can prevent short circuits caused by water droplets, etc.
本発明の圧電式バルブは、前記弁座プレートの前記蓋材に、前記蓋材の後面から後方へ延出する前記配線ピンの他端を囲み、前記配線ピンの他端とともに配線コネクタを構成するカバー部材を固定することとすれば、配線コネクタを本体ケースの後方部に設けることができるため、配線コネクタを本体ケースの側方部に設ける従来の圧電式バルブに比べ、小型化することができる。 The piezoelectric valve of the present invention is designed so that a cover member is fixed to the lid of the valve seat plate, surrounding the other end of the wiring pin extending rearward from the rear surface of the lid, and forming a wiring connector together with the other end of the wiring pin. This allows the wiring connector to be located at the rear of the main case, making it possible to reduce the size of the valve compared to conventional piezoelectric valves in which the wiring connector is located on the side of the main case.
本発明の圧電式バルブは、前記弁座プレートを前記本体ケースに対しネジにより固定するためのナット、前記電極及び前記配線ピンを、前記弁座プレートとともにインサート成形することとすれば、組立てが容易となる。 The piezoelectric valve of the present invention can be easily assembled by insert-molding the nuts for fastening the valve seat plate to the main body case with screws, the electrodes, and the wiring pins together with the valve seat plate.
本発明の圧電式バルブは、前記弁座プレートの前記前面が前記本体ケースの前方側内面に固定される部分であって、前記弁座プレートの前記排出路と前記本体ケースの前記気体排出口が連通する部分をパッキンによりシールし、前記弁座プレートの前記蓋材が前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する部分をOリングによりシールすることとすれば、本体ケースからの気体の漏れを防止することができる。
In the piezoelectric valve of the present invention, the front surface of the valve seat plate is fixed to the inner front surface of the main body case, and the portion where the exhaust path of the valve seat plate communicates with the gas exhaust port of the main body case is sealed with a gasket, and the portion where the cover material of the valve seat plate closes the opening on the rear surface of the main body case is sealed with an O-ring, thereby preventing gas leakage from the main body case.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は圧電式バルブの斜視図を示す。図2は図1の圧電式バルブの正面図を示す。図3はバルブ本体の斜視図を示す。
本発明の実施の形態において、圧電式バルブ1は、バルブ本体2、後述するアクチュエータ3、及び前記アクチュエータ3が固定された状態で前記バルブ本体2の内部に配設される後述する弁座プレート4を備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Figure 1 shows a perspective view of a piezoelectric valve, Figure 2 shows a front view of the piezoelectric valve of Figure 1, and Figure 3 shows a perspective view of the valve body.
In an embodiment of the present invention, a piezoelectric valve 1 includes a valve body 2, an actuator 3 (described later), and a valve seat plate 4 (described later) disposed inside the valve body 2 with the actuator 3 fixed thereto.
前記バルブ本体2は、後面(図1乃至図3では下面)が開口するケースであって、内部には、外部の圧縮気体供給源(図示せず)から圧縮気体の供給を受ける気体圧力室を備える。
また、前記バルブ本体2の前面(図1乃至図3では上面)には、圧縮気体源から圧縮気体が供給される空間を内部に有するマニホールド(図示せず)に装着するためのコネクタ部(図示せず)が設けられる。
The valve body 2 is a case that is open at the rear (the bottom in FIGS. 1 to 3), and has a gas pressure chamber inside that receives a supply of compressed gas from an external compressed gas supply source (not shown).
In addition, a connector portion (not shown) is provided on the front surface of the valve body 2 (top surface in Figures 1 to 3) for attachment to a manifold (not shown) having a space inside to which compressed gas is supplied from a compressed gas source.
前記コネクタ部の前面には、前記バルブ本体2内に圧縮気体を吸入する気体吸入口及び前記圧縮気体を排出する複数の気体排出口が開口する。
また、前記バルブ本体2の前面には、前記コネクタ部の前記気体吸入口と連通する気体供給口21、及び前記コネクタ部の前記各気体排出口と連通する複数の気体排出口22が開口する。
図1及び図2に示すように、前記バルブ本体2の後面にはカバー体6が装着され、前記カバー体6の後面には後述する圧電素子32に給電するための配線コネクタが形成される。
A gas inlet port for drawing compressed gas into the valve body 2 and a plurality of gas outlet ports for discharging the compressed gas are open on the front surface of the connector portion.
Furthermore, a gas supply port 21 communicating with the gas inlet port of the connector portion, and a plurality of gas outlet ports 22 communicating with the gas outlet ports of the connector portion are opened on the front surface of the valve body 2 .
As shown in FIGS. 1 and 2, a cover body 6 is attached to the rear surface of the valve body 2, and a wiring connector is formed on the rear surface of the cover body 6 for supplying power to a piezoelectric element 32, which will be described later.
図4はアクチュエータの斜視図を示す。
前記アクチュエータ3は、後述する弁座プレート4に固定される基部31と、前記基部31の取付け面に一端部が接続され、第1長手方向に延びる圧電素子32と、前記基部31に一体に設けられ、前記圧電素子32と並んで前記第1長手方向と交差する第2長手方向に延びる支持部33を備える。
FIG. 4 shows a perspective view of the actuator.
The actuator 3 includes a base 31 fixed to a valve seat plate 4 described later, a piezoelectric element 32 having one end connected to the mounting surface of the base 31 and extending in a first longitudinal direction, and a support part 33 formed integrally with the base 31 and extending alongside the piezoelectric element 32 in a second longitudinal direction intersecting the first longitudinal direction.
前記アクチュエータ3は、前記圧電素子32の他端部及び前記支持部33の先端部と接続され、前記圧電素子32の伸縮に伴って、前記第1長手方向及び前記第2長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部34、前記作用部34の先端側であって前記変位する方向の一側面に設けられ、前記作用部34の前記変位によって駆動される弁体35を備える。 The actuator 3 is equipped with an action portion 34 that is connected to the other end of the piezoelectric element 32 and the tip end of the support portion 33 and displaces in a direction different from the first longitudinal direction and the second longitudinal direction as the piezoelectric element 32 expands and contracts, and a valve body 35 that is provided on one side of the action portion 34 at the tip end thereof in the direction of displacement and is driven by the displacement of the action portion 34.
前記基部31は、少なくとも前記支持部33が一体に設けられる側の取付け穴381を利用して前記弁座プレート4にネジにより固定される。 The base 31 is fixed to the valve seat plate 4 with screws using the mounting holes 381 on at least the side where the support portion 33 is integrally formed.
また、前記支持部33は、前記第2長手方向に延びる中間部分にくびれ部331を有し、前記くびれ部331よりも前記基部31の側に設けられる取付け穴382を利用して前記弁座プレート4にネジにより固定される。 The support portion 33 also has a constricted portion 331 in the middle portion extending in the second longitudinal direction, and is fixed to the valve seat plate 4 with a screw using a mounting hole 382 provided closer to the base portion 31 than the constricted portion 331.
前記アクチュエータ3は、前記圧電素子32の変位を拡大して前記弁体35に作用させる変位拡大機構として前記支持部33及び前記作用部34を含み、前記圧電素子32の伸縮に伴い、前記作用部34が前記第1長手方向及び前記第2長手方向を含む平面に略平行な面内で、前記第1長手方向及び前記第2長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する。
その際、前記支持部33の前記第2長手方向に延びる中間部分に前記くびれ部331を設けることで、前記圧電素子32の伸縮に伴う前記作用部34の変位を拡大することができる。
The actuator 3 includes the support portion 33 and the acting portion 34 as a displacement magnification mechanism that magnifies the displacement of the piezoelectric element 32 and acts on the valve body 35, and as the piezoelectric element 32 expands and contracts, the acting portion 34 displaces in a displacement direction different from each of the first longitudinal direction and the second longitudinal direction within a plane approximately parallel to a plane including the first longitudinal direction and the second longitudinal direction.
In this case, by providing the constricted portion 331 in the middle portion of the support portion 33 extending in the second longitudinal direction, it is possible to increase the displacement of the action portion 34 caused by the expansion and contraction of the piezoelectric element 32 .
ここで、前記基部31及び前記支持部33は、例えばインバー材を含むステンレス材等の金属材料を打ち抜いて一体成形することができる。
前記基部31及び前記支持部33を、金属材料を打ち抜いて一体成形すれば、部品点数が削減され、前記アクチュエータ3の組立てが容易となる。
Here, the base portion 31 and the support portion 33 can be integrally formed by punching out a metal material such as stainless steel containing Invar.
If the base portion 31 and the support portion 33 are integrally formed by stamping a metal material, the number of parts can be reduced, and the assembly of the actuator 3 becomes easier.
また、前記基部31と前記支持部33を別部材により形成し、前記基部31に別部材の前記支持部33を取り付けることで、前記支持部33を前記基部31に一体に設けることもできる。 Furthermore, the base 31 and the support portion 33 can be formed from separate members, and the support portion 33, which is a separate member, can be attached to the base 31, thereby forming the support portion 33 integrally with the base 31.
前記基部31の取付け面には、例えばアルミブロック等からなる連結部材(図示せず)を取付けることができる。
前記基部31の取付け面に、前記支持部33よりも線膨張係数の大きな材料からなる連結部材を取付け、前記圧電素子32を、前記連結部材を介して前記基部31に取付けることとすれば、温度変化による前記圧電素子32の熱膨張又は熱収縮の影響を軽減し、又は無くすことができる。
前記連結部材は、前記基部31の取付け面でなく、前記圧電素子32と前記作用部34の間に取り付けることもできる。
A connecting member (not shown) made of, for example, an aluminum block can be attached to the mounting surface of the base 31 .
By attaching a connecting member made of a material with a larger linear expansion coefficient than the support portion 33 to the mounting surface of the base portion 31 and attaching the piezoelectric element 32 to the base portion 31 via the connecting member, the effects of thermal expansion or thermal contraction of the piezoelectric element 32 due to temperature changes can be reduced or eliminated.
The connecting member can also be attached between the piezoelectric element 32 and the action portion 34 instead of to the attachment surface of the base portion 31 .
前記作用部34は、例えばアルミニウム材等の軽量材料により形成することができる。前記作用部34をアルミニウム材等の軽量材料により形成することとすれば、前記作用部34を変位させるうえで好ましい。
また、前記弁体35は、ゴム製等であって、好ましくは滑性ゴムとすることができる。
The action portion 34 can be made of a lightweight material such as aluminum, which is preferable in terms of displacing the action portion 34.
The valve body 35 is made of rubber, preferably a lubricating rubber.
前記アクチュエータ3は、前記基部31と前記作用部34の間を圧縮部材36で連結することができる。
圧電素子は引張方向の荷重に対し損傷しやすいが、前記基部31と前記作用部34の間を前記圧縮部材36で連結することとすれば、前記圧電素子32を前記第1長手方向に圧縮することができるため、前記圧電素子32の損傷を防止できる。
The actuator 3 can be configured such that the base portion 31 and the working portion 34 are connected by a compression member 36 .
Piezoelectric elements are easily damaged by loads in the tensile direction, but by connecting the base 31 and the acting portion 34 with the compression member 36, the piezoelectric element 32 can be compressed in the first longitudinal direction, thereby preventing damage to the piezoelectric element 32.
図5は弁座プレートの斜視図を示す。図6は図5の弁座プレートの正面図を示す。図7は図5の弁座プレートの側面図を示す。
図5に示す弁座プレート4は、4つのアクチュエータを取り付けることが可能な弁座プレートの一例である。前記弁座プレート4は中央部分に弁座部41を有し、前記弁座部41の相対する両面にそれぞれ前記アクチュエータ3の前記弁体35が当接する弁座42が2つずつ設けられる。
Figure 5 shows a perspective view of the valve seat plate, Figure 6 shows a front view of the valve seat plate of Figure 5, and Figure 7 shows a side view of the valve seat plate of Figure 5.
5 is an example of a valve seat plate that can mount four actuators. The valve seat plate 4 has a valve seat portion 41 in the center, and two valve seats 42, against which the valve body 35 of the actuator 3 abut, are provided on each of the opposing sides of the valve seat portion 41.
前記弁座プレート4の一側面には、前記弁座部41の両面に対向する位置にそれぞれ前記アクチュエータ3の取り付け部43,43が形成される。
また、前記弁座プレート4の他面側にも、前記弁座部41の両面に対向する位置にそれぞれ前記アクチュエータ3の取り付け部44が形成される。
On one side of the valve seat plate 4, mounting portions 43, 43 for the actuator 3 are formed at positions facing both sides of the valve seat portion 41, respectively.
Also on the other surface of the valve seat plate 4 , mounting portions 44 for the actuator 3 are formed at positions facing both sides of the valve seat portion 41 .
図7に示すように、前記弁座部41には、前記各弁座42の弁座面に一端が開口する複数の排出路45が形成され、前記各排出路45の他端が前記弁座プレート4の前面(図5乃至図7では上面)に開口する。
また、前記弁座プレート4には、前記バルブ本体2の後面の開口を閉鎖する蓋材46が一体に設けられる。
As shown in Figure 7, the valve seat portion 41 is formed with a plurality of discharge passages 45, one end of which opens into the valve seat surface of each valve seat 42, and the other end of each discharge passage 45 opens into the front surface of the valve seat plate 4 (the upper surface in Figures 5 to 7).
Furthermore, a cover member 46 that closes the opening on the rear surface of the valve body 2 is integrally provided on the valve seat plate 4 .
図8はアクチュエータを固定した状態の弁座プレートの斜視図を示す。図9は図8の弁座プレートの正面図を示す。図10は図8の弁座プレートの側面図を示す。図11は図8の弁座プレートの下面図を示す。
本発明の実施の形態では、前記弁座プレート4の前記各取り付け部43,44に対し、4つのアクチュエータ3の各弁体35が前記各弁座42に対峙するように配設され、前記各アクチュエータ3が前記弁座プレート4に対しネジにより固定される。
Fig. 8 shows a perspective view of the valve seat plate with the actuator fixed, Fig. 9 shows a front view of the valve seat plate of Fig. 8, Fig. 10 shows a side view of the valve seat plate of Fig. 8, and Fig. 11 shows a bottom view of the valve seat plate of Fig. 8.
In this embodiment of the present invention, the valve bodies 35 of the four actuators 3 are arranged to face the respective valve seats 42 relative to the respective mounting portions 43, 44 of the valve seat plate 4, and the respective actuators 3 are fixed to the valve seat plate 4 with screws.
前記弁座プレート4の後方(図8乃至図10では下方)位置には、前記アクチュエータ3における前記圧電素子32のリード線(図示せず)を接続するための電極47が設けられる。また、前記弁座プレート4の後方位置には、前記圧電素子32に給電するための配線ピン48がモールドされている。
前記弁座プレート4の後方端部には、前記バルブ本体2のケース後面の開口を閉鎖する前記蓋材46が一体に設けられており、前記配線ピン48は、一端が前記電極47に接続され、他端が前記蓋材46の後面(図8乃至図10では下面)から後方へ延出する。
An electrode 47 for connecting a lead wire (not shown) of the piezoelectric element 32 of the actuator 3 is provided at a rear position (lower position in FIGS. 8 to 10) of the valve seat plate 4. Furthermore, a wiring pin 48 for supplying power to the piezoelectric element 32 is molded at a rear position of the valve seat plate 4.
The lid member 46 that closes the opening in the rear surface of the case of the valve body 2 is integrally provided at the rear end of the valve seat plate 4, and one end of the wiring pin 48 is connected to the electrode 47, and the other end extends rearward from the rear surface of the lid member 46 (the lower surface in Figures 8 to 10).
ここで、前記電極47は、前記圧電素子32のリード線及び前記配線ピン48と接続された状態で、前記配線ピン48の一端側とともに絶縁性材料、例えばシリコーン等の絶縁性樹脂材料により被覆することができる。
前記電極47が、前記圧電素子32のリード線及び前記配線ピン48と接続された状態で、前記配線ピン48の一端側とともに絶縁性材料により被覆されるものであれば、前記配線ピン48が前記弁座プレート4にモールドされることと相俟って、水滴などによるショートを防ぐことができる。
Here, the electrode 47, while connected to the lead wire of the piezoelectric element 32 and the wiring pin 48, can be covered together with one end side of the wiring pin 48 with an insulating material, for example, an insulating resin material such as silicone.
If the electrode 47 is covered with an insulating material together with one end of the wiring pin 48 while connected to the lead wire of the piezoelectric element 32 and the wiring pin 48, then, in combination with the wiring pin 48 being molded into the valve seat plate 4, short circuits due to water droplets, etc. can be prevented.
図12は圧電式バルブの組立分解図を示す。
本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブ1は、アクチュエータ3が固定された弁座プレート4を、バルブ本体2の後面の開口からケース内に挿入し、前記弁座プレート4に設けられた蓋材46により前記バルブ本体2の後面の開口を閉鎖し、前記蓋材46の後面にカバー体6を固定することで組み立てることができる。
FIG. 12 shows an exploded view of the piezoelectric valve.
In an embodiment of the present invention, the piezoelectric valve 1 can be assembled by inserting the valve seat plate 4, to which the actuator 3 is fixed, into the case through the opening on the rear surface of the valve body 2, closing the opening on the rear surface of the valve body 2 with the lid member 46 attached to the valve seat plate 4, and fixing the cover body 6 to the rear surface of the lid member 46.
前記弁座プレート4は、前記排出路45を有する側の前方部において、前記バルブ本体2のケース内で前記排出路45が開口する前面が前記バルブ本体2に対し前方からネジ71,71により固定され、前記排出路45が前記バルブ本体2の前記気体排出口22と連通する。 The valve seat plate 4 is fixed to the valve body 2 from the front with screws 71, 71 at the front side where the exhaust channel 45 opens within the case of the valve body 2, and the exhaust channel 45 communicates with the gas exhaust port 22 of the valve body 2.
また、前記弁座プレート4は、前記アクチュエータ3を固定する側の後方部において、前記蓋材46が前記バルブ本体2に対し後方からネジ72,72により固定され、前記バルブ本体2の前記後面の開口を閉鎖する。 In addition, the valve seat plate 4 has a rear portion on the side where the actuator 3 is fixed, and the cover member 46 is fixed to the valve body 2 from the rear by screws 72, 72, closing the opening on the rear surface of the valve body 2.
その際、前記弁座プレート4の前記前面が前記バルブ本体2の前方側内面に固定される部分であって、前記弁座プレート4の前記排出路45と前記バルブ本体2の前記気体排出口22が連通する部分をパッキン75によりシールし、また、前記弁座プレート4の前記蓋材46が前記バルブ本体2の前記後面の開口を閉鎖する部分をOリング76によりシールすることで、前記バルブ本体2からの気体の漏れを防止することができる。
In this case, the portion where the front surface of the valve seat plate 4 is fixed to the front inner surface of the valve body 2 and where the exhaust path 45 of the valve seat plate 4 communicates with the gas exhaust port 22 of the valve body 2 is sealed with a packing 75, and the portion where the cover material 46 of the valve seat plate 4 closes the opening on the rear surface of the valve body 2 is sealed with an O-ring 76, thereby preventing gas leakage from the valve body 2.
そして、前記弁座プレート4の前記蓋材46の後面に、前記蓋材46の後面から後方へ延出する前記配線ピン48の他端を囲み、前記配線ピン48の他端とともに配線コネクタを構成するカバー体6をネジ74等により固定する。 Then, the cover body 6, which surrounds the other end of the wiring pin 48 extending rearward from the rear surface of the lid material 46 of the valve seat plate 4 and forms a wiring connector together with the other end of the wiring pin 48, is fixed to the rear surface of the lid material 46 of the valve seat plate 4 with screws 74 or the like.
上記本発明の実施の形態における圧電式バルブ1は、閉弁状態において前記アクチュエータ3の前記圧電素子32に通電すると、前記圧電素子32が伸長し、前記作用部34が変位して、前記弁体35が前記弁座42から離間して開弁し、前記バルブ本体2に前記気体供給口から供給される圧縮気体を、前記弁座プレート4の前記弁座部41に形成される前記排出路45を介して前記バルブ本体2の前面に開口する前記気体排出口22から排出する。
他方、前記圧電式バルブ1は、前記アクチュエータ3の前記圧電素子32への通電が解除されると、前記圧電素子32が収縮し、前記作用部34が反対方向へ変位して、前記弁体35が前記弁座42に着座して閉弁する。
In the piezoelectric valve 1 according to the embodiment of the present invention, when current is applied to the piezoelectric element 32 of the actuator 3 in the closed state, the piezoelectric element 32 expands, the action portion 34 is displaced, the valve body 35 moves away from the valve seat 42, and the valve opens. The compressed gas supplied from the gas supply port to the valve body 2 is discharged from the gas discharge port 22 opening on the front surface of the valve body 2 via the discharge path 45 formed in the valve seat portion 41 of the valve seat plate 4.
On the other hand, when the power supply to the piezoelectric element 32 of the actuator 3 is released, the piezoelectric valve 1 contracts, the action part 34 is displaced in the opposite direction, and the valve body 35 seats on the valve seat 42 to close the valve.
本発明の実施の形態における圧電式バルブ1は、前記弁座プレート4が、前記排出路を有する側の前方部、及び前記アクチュエータを固定する側の後方部において前記バルブ本体2に固定されるので、前記弁座プレート4が揺れて前記バルブ本体2の内面に接触することがない。
したがって、本発明の実施の形態における圧電式バルブによれば、弁座プレート4がバルブ本体2の内面に接触する際の衝撃による破損や、接触による動作不良を防止することができる。
In the piezoelectric valve 1 according to the embodiment of the present invention, the valve seat plate 4 is fixed to the valve body 2 at the front end on the side having the discharge passage and at the rear end on the side on which the actuator is fixed, so that the valve seat plate 4 does not swing and come into contact with the inner surface of the valve body 2.
Therefore, the piezoelectric valve according to the embodiment of the present invention can prevent damage caused by the impact when the valve seat plate 4 comes into contact with the inner surface of the valve body 2, and can prevent malfunctions caused by such contact.
また、本発明の実施の形態における圧電式バルブ1は、前記弁座プレート4が、前記排出路45を有する側の前方部において、前記バルブ本体2のケース内で前記排出路45が開口する前面が前記バルブ本体2に対し前方からネジ71,71により固定され、前記アクチュエータを固定する側の後方部であって、前記蓋材46が前記バルブ本体2に対し後方からネジ72,72により固定されるので、ネジの取り外しにより分解することが可能となり、不具合時の原因調査や修理を行うことが可能となる。 In addition, in the piezoelectric valve 1 according to the embodiment of the present invention, the valve seat plate 4 is fixed to the valve body 2 from the front with screws 71, 71 at the front portion on the side having the discharge channel 45, where the discharge channel 45 opens into the case of the valve body 2, and the cover member 46 is fixed to the valve body 2 from the rear with screws 72, 72 at the rear portion on the side where the actuator is fixed. This allows the valve to be disassembled by removing the screws, making it possible to investigate the cause of malfunctions and carry out repairs.
本発明の実施の形態における圧電式バルブ1は、前記弁座プレート4の前記蓋材46の後面に、前記配線ピン48の他端とともに配線コネクタを構成するカバー体6を固定することで、配線コネクタをバルブ本体2の後方部に設けることができるため、配線コネクタをバルブ本体2の側方部に設ける従来の圧電式バルブに比べ、小型化することができる。 In the piezoelectric valve 1 according to the embodiment of the present invention, the wiring connector can be located at the rear of the valve body 2 by fixing the cover body 6, which forms the wiring connector together with the other end of the wiring pin 48, to the rear surface of the lid member 46 of the valve seat plate 4. This allows the wiring connector to be located at the rear of the valve body 2, making it possible to reduce the size compared to conventional piezoelectric valves in which the wiring connector is located at the side of the valve body 2.
本発明の実施の形態における圧電式バルブ1において、前記弁座プレート4は、図1及び図12に示すように、前記アクチュエータ3を固定する側の後方部において、両側面を前記バルブ本体2に対し両側方からネジ73,73により固定することができる。
前記弁座プレート4が、前記アクチュエータ3を固定する側の後方部において、両側面を前記バルブ本体2に対し両側方からネジ73,73により固定することとすれば、前記バルブ本体2のケースの幅方向の膨らみを小さく抑えることで、当該圧電式バルブ1を光学式選別機のエジェクタバルブ等に用いて複数並設した場合における不具合を防止することができる。
In the piezoelectric valve 1 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 12 , the valve seat plate 4 can be fixed at both sides to the valve body 2 by screws 73, 73 at the rear portion on the side where the actuator 3 is fixed.
If the valve seat plate 4 is fixed to the valve body 2 on both sides with screws 73, 73 at the rear part on the side where the actuator 3 is fixed, the bulge in the width direction of the case of the valve body 2 can be kept small, thereby preventing malfunctions when multiple piezoelectric valves 1 are used in parallel as ejector valves of an optical sorting machine, etc.
ここで、本発明の実施の形態において、前記弁座プレート4を前記バルブ本体2に対しネジ固定するためのナット、前記電極47及び前記配線ピン48は、前記弁座プレート4とともにインサート成形することができる。
前記弁座プレート4を前記バルブ本体2に対しネジ固定するためのナット、前記電極47及び前記配線ピン48を、前記弁座プレート4とともにインサート成形すれば、圧電式バルブの組み立てが容易となる。
In this embodiment of the present invention, the nuts for screwing the valve seat plate 4 to the valve body 2, the electrodes 47 and the wiring pins 48 can be insert molded together with the valve seat plate 4.
If the nuts for screwing the valve seat plate 4 to the valve body 2, the electrodes 47, and the wiring pins 48 are insert molded together with the valve seat plate 4, assembly of the piezoelectric valve becomes easy.
上記本発明の実施の形態において、前記弁座プレート4は、前記バルブ本体2のケース内において前記排出路45が開口する前面が前記バルブ本体2のケースに対し前方からネジ71,71により固定され、前記蓋材46が前記バルブ本体2のケースに対し後方からネジ72,72により固定されるものであったが、それぞれ嵌め合いにより固定することで分解可能とし、不具合時の原因調査や修理を可能とすることもできる。 In the above embodiment of the present invention, the valve seat plate 4 is secured to the valve body 2 case from the front by screws 71, 71 at the front surface where the discharge passage 45 opens within the case of the valve body 2, and the cover member 46 is secured to the valve body 2 case from the rear by screws 72, 72. However, by securing the parts by fitting them together, they can be disassembled, allowing for investigation of the cause of malfunctions and repairs.
なお、図1に示す例において、前記バルブ本体2の前面に開口する複数の気体排出口22は、前記バルブ本体2の厚み幅の方向に一列に開口するものではないが、例えば、一面において前記各気体排出口22の前記開口と連通し、他面において一列に開口する複数の流路を内部に有する中間部材等を利用することで、前記コネクタ部(図示せず)の前面に開口する複数の気体排出口を横一列に揃えることができる。 In the example shown in Figure 1, the multiple gas exhaust ports 22 opening on the front surface of the valve body 2 are not aligned in a row across the width of the valve body 2. However, by using an intermediate member or the like that has multiple internal flow paths that communicate with the openings of the gas exhaust ports 22 on one surface and open in a row on the other surface, it is possible to align the multiple gas exhaust ports opening on the front surface of the connector portion (not shown) in a horizontal row.
上記本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブ1は、前記圧電素子32に電圧が印加されていない状態で、弁体35が弁座42に着座することとしたが、駆動部から供給される電圧等の極性を変更することで、前記圧電素子32に電圧が印加されていない状態で、弁体35が弁座42から離間した状態とすることもできる。 In the above embodiment of the present invention, the piezoelectric valve 1 is configured so that the valve element 35 is seated on the valve seat 42 when no voltage is applied to the piezoelectric element 32. However, by changing the polarity of the voltage supplied from the drive unit, the valve element 35 can also be spaced apart from the valve seat 42 when no voltage is applied to the piezoelectric element 32.
上記本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブ1は、バルブ本体2の内部に4つのアクチュエータ3を固定した弁座プレート4を配設し、前記バルブ本体2の前面に4つの気体排出口22が開口することとしたが、これに限定されるものでなく、バルブ本体2に1つ以上のアクチュエータを固定した弁座プレートを配設することができる。 In the above embodiment of the present invention, the piezoelectric valve 1 has a valve seat plate 4 with four actuators 3 fixed inside the valve body 2, and four gas exhaust ports 22 opening on the front surface of the valve body 2. However, this is not limited to this, and a valve seat plate with one or more actuators fixed to the valve body 2 can also be arranged.
上記本発明の実施の形態では、4つのアクチュエータ3を取り付けることが可能な弁座プレート4を例として説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、一面側にのみ2つのアクチュエータ3を取り付けることが可能な弁座プレートを用いることもできる。 In the above embodiment of the present invention, a valve seat plate 4 capable of mounting four actuators 3 has been described as an example, but this is not limited to this. For example, a valve seat plate capable of mounting two actuators 3 on only one side can also be used.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更することができる。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and its configuration can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
本発明の圧電式バルブは、弁座プレートが揺れてバルブ本体の内面に接触することがなく、接触時の衝撃による破損や、接触による動作不良を防止することができるものであり、極めて有用である。 The piezoelectric valve of the present invention is extremely useful because it prevents the valve seat plate from vibrating and coming into contact with the inner surface of the valve body, preventing damage due to impact upon contact and malfunction due to contact.
1 圧電式バルブ
2 バルブ本体(本体ケース)
21 気体供給口
22 気体排出口
3 アクチュエータ
31 基部
32 圧電素子
33 支持部
331 くびれ部
34 作用部
35 弁体
36 圧縮部材
381 取付け穴
382 取付け穴
4 弁座プレート
41 弁座部
42 弁座
43 取り付け部
44 取り付け部
45 排出路
46 蓋材
47 電極
48 配線ピン
6 カバー体(カバー部材)
71 ネジ
72 ネジ
73 ネジ
74 ネジ
75 パッキン
76 Oリング
1 Piezoelectric valve 2 Valve body (body case)
21 Gas supply port 22 Gas exhaust port 3 Actuator 31 Base 32 Piezoelectric element 33 Support portion 331 Neck portion 34 Action portion 35 Valve body 36 Compression member 381 Mounting hole 382 Mounting hole 4 Valve seat plate 41 Valve seat portion 42 Valve seat 43 Mounting portion 44 Mounting portion 45 Discharge path 46 Lid material 47 Electrode 48 Wiring pin 6 Cover body (cover member)
71 Screw 72 Screw 73 Screw 74 Screw 75 Packing 76 O-ring
Claims (9)
前記弁体と接離する弁座及び排出路を有し、前記アクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記アクチュエータは、
前記弁体と、
前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子と、
前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構と、を備え、
前記本体ケースは、
圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記弁体と前記弁座との離間によって前記弁座プレートの前記排出路を介して排出する気体排出口と、を備える圧電式バルブにおいて、
前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部、及び前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において前記本体ケースに固定されることを特徴とする圧電式バルブ。
an actuator that drives the valve body;
a valve seat plate having a valve seat and a discharge passage that come into contact with and separate from the valve body, and that fixes the actuator;
a main body case that houses the valve seat plate,
The actuator is
The valve body;
a piezoelectric element that generates a driving force required for the operation of the valve body as a displacement;
a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement of the piezoelectric element and applies it to the valve body,
The main body case includes:
a gas supply port through which compressed gas is supplied;
a gas discharge port that discharges the compressed gas supplied from the gas supply port through the discharge path of the valve seat plate by separating the valve body from the valve seat,
The valve seat plate is fixed to the main body case at a front portion on the side having the discharge passage and at a rear portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed.
前記複数の弁体とそれぞれ個別に接離する弁座及び排出路を複数有し、前記複数のアクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記複数のアクチュエータは、
前記弁体と、
前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する圧電素子と、
前記圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構と、を備え、
前記本体ケースは、
圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記複数の弁体と前記複数の弁座との離間によって前記弁座プレートの前記複数の排出路を介してそれぞれ個別に排出する複数の気体排出口と、を備える圧電式バルブにおいて、
前記弁座プレートは、前記複数の排出路を有する側の前方部、及び前記複数のアクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において前記本体ケースに固定されることを特徴とする圧電式バルブ。
a plurality of actuators that individually drive the plurality of valve bodies in parallel planes;
a valve seat plate having a plurality of valve seats and discharge paths that are individually connected to and separated from the plurality of valve bodies, and that fixes the plurality of actuators;
a main body case that houses the valve seat plate,
The plurality of actuators include:
The valve body;
a piezoelectric element that generates a driving force required for the operation of the valve body as a displacement;
a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement of the piezoelectric element and applies it to the valve body,
The main body case includes:
a gas supply port through which compressed gas is supplied;
a plurality of gas exhaust ports that individually discharge the compressed gas supplied from the gas supply port through the plurality of exhaust paths of the valve seat plate as a result of separation between the plurality of valve bodies and the plurality of valve seats,
The valve seat plate is fixed to the main body case at a front portion on the side having the plurality of discharge paths and at a rear portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element on the side on which the plurality of actuators are fixed.
前記弁座プレートには、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する蓋材が設けられ、
前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し前方からネジにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し後方からネジにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する請求項1又は2に記載の圧電式バルブ。
the main body case is a case that is open at the rear and has the gas exhaust port at the front,
The valve seat plate is provided with a cover member that closes the opening on the rear surface of the main body case,
3. The piezoelectric valve according to claim 1, wherein the valve seat plate has a front portion on a side having the exhaust passage, the front surface where the exhaust passage opens inside the main case, is fixed to the main case from the front with screws, and the exhaust passage communicates with the gas exhaust port of the main case, while the cover material is fixed to the main case from the rear with screws at a rear portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, thereby closing the opening on the rear surface of the main case.
前記弁座プレートには、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖する蓋材が設けられ、
前記弁座プレートは、前記排出路を有する側の前方部において、前記本体ケース内で前記排出路が開口する前面が前記本体ケースに対し前方からネジにより固定され、前記排出路が前記本体ケースの前記気体排出口と連通する一方、前記アクチュエータを固定する側における圧電素子の長手方向後方部において、前記蓋材が前記本体ケースに対し後方からネジにより固定され、前記本体ケースの前記後面の開口を閉鎖するとともに、両側面が前記本体ケースに対し両側方からネジにより固定される請求項3に記載の圧電式バルブ。
the main body case is a case that is open at the rear and has the gas exhaust port at the front,
The valve seat plate is provided with a cover member that closes the opening on the rear surface of the main body case,
4. The piezoelectric valve according to claim 3, wherein the valve seat plate has a front portion on a side having the exhaust passage, the front surface where the exhaust passage opens into the main case, fixed to the main case from the front with screws, and the exhaust passage communicates with the gas exhaust port of the main case, while the cover material is fixed to the main case from the rear with screws at a rear portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element on the side where the actuator is fixed, closing the opening on the rear surface of the main case, and both side surfaces are fixed to the main case from both sides with screws.
前記配線ピンは、一端が前記電極に接続され、他端が前記蓋材の後面から後方へ延出する請求項3又は4に記載の圧電式バルブ。 The valve seat plate is provided with electrodes for connecting lead wires of the piezoelectric element, and is molded with wiring pins for supplying power to the piezoelectric element,
5. The piezoelectric valve according to claim 3, wherein one end of the wiring pin is connected to the electrode and the other end extends rearward from the rear surface of the lid.
8. The piezoelectric valve according to claim 5, wherein a nut for fixing the valve seat plate to the main body case with a screw, the electrode, and the wiring pin are insert-molded together with the valve seat plate.
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第1長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部に一体に設けられ、前記圧電素子と並んで前記第1長手方向と交差する第2長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第1長手方向及び前記第2長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記変位拡大機構は、前記支持部及び前記作用部を含むものである請求項1乃至8のいずれかに記載の圧電式バルブ。
The actuator is
a base secured to the valve seat plate;
a piezoelectric element having one end connected to the mounting surface of the base and extending in a first longitudinal direction;
a support portion that is integrally provided on the base portion and extends in a second longitudinal direction that intersects with the first longitudinal direction alongside the piezoelectric element;
an action portion connected to the other end of the piezoelectric element and the tip end of the support portion, and displaced in a displacement direction different from each of the first longitudinal direction and the second longitudinal direction in accordance with expansion and contraction of the piezoelectric element;
the valve body is provided on the side of the action portion in the direction of displacement and is driven by the displacement of the action portion,
9. The piezoelectric valve according to claim 1, wherein the displacement magnifying mechanism includes the support portion and the action portion.
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