專利名稱：機械閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械閥，能夠在允許第一空氣通過的第一狀態(tài)和 允許第二空氣通過的第二狀態(tài)之間切換。
背景技術(shù)：
近年來，要求高速且可驅(qū)動的小型閥。這種小型閥例如用于將電 子部件安裝到印刷電路基板上的電子部件自動安裝機等中。在電子部 件自動安裝機中，具有吸附保持電子部件的吸附管嘴，通過向該吸附 管嘴交替供給負(fù)壓空氣和正壓空氣，實現(xiàn)部件的吸附和解除吸附。為 了切換供給該負(fù)壓空氣和正壓空氣，要求能夠高速驅(qū)動的小型閥。
為了應(yīng)對這種需求，在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種吸附管嘴的空 氣壓力切換機構(gòu)，其構(gòu)成為將負(fù)壓供給用的閥和正壓供給用的閥一體
化，交替地驅(qū)動用作各閥的閥芯的桿部件。而且，在專利文獻(xiàn)2中， 公開了一種機械閥，通過在形成有負(fù)壓和正壓的供給口的氣缸內(nèi)使活 塞上下運動來切換空氣壓力。
專利文獻(xiàn)1 日本特開平9-144911號公報 專利文獻(xiàn)2 日本特開平11-40989號公報
但是，在專利文獻(xiàn)1中公開的空氣壓力切換機構(gòu)，存在部件數(shù)量 多、成本高以及組裝作業(yè)復(fù)雜化等各種問題。而且，在專利文獻(xiàn)2中， 經(jīng)由馬達(dá)、凸輪狀的臂等驅(qū)動作為閥芯的活塞。因此，存在閥芯的驅(qū) 動機構(gòu)易于變得大型的問題。另外，為了實現(xiàn)高速的驅(qū)動需要預(yù)備高 價的馬達(dá)，還導(dǎo)致成本增加的問題。即，以往沒有既小型又構(gòu)成簡單 的閥。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種既小型又構(gòu)成簡單的機械閥。
本發(fā)明的機械閥，其特征在于，具有氣缸，在其內(nèi)周面形成有 允許第一空氣通過的第一空氣口和允許第二空氣通過的第二空氣口； 軸，自由進(jìn)退地插通于上述氣缸，通過進(jìn)入而在開放上述第一空氣口 的同時封閉第二空氣口 ，通過退讓而在開放上述第二空氣口的同吋封 閉第一空氣口；和驅(qū)動單元，驅(qū)動上述軸進(jìn)退，上述驅(qū)動單元具有 一對可動磁鐵，由永久磁鐵構(gòu)成，設(shè)在上述軸的兩端； 一對電磁鐵， 與各可動磁鐵相對設(shè)置，利用勵磁時在與對應(yīng)的可動磁鐵之間產(chǎn)生的 磁力使上述軸進(jìn)退；和驅(qū)動電路，使上述一對電磁鐵勵磁。
在優(yōu)選方式中，上述電磁鐵的磁芯是在與相對的可動磁鐵之間產(chǎn) 生磁排斥力的磁鐵。在其他優(yōu)選方式中，上述電磁鐵的磁芯是由軟鐵 構(gòu)成的磁極。在其他優(yōu)選方式中，上述電磁鐵的磁芯是由軟鐵和磁用 于輔助磁力的磁鐵構(gòu)成的磁極。在其他優(yōu)選方式中，在上述氣缸的至 少兩端附近設(shè)置作為閂機構(gòu)而起作用的磁性材料部，其由磁性材料構(gòu) 成，通過在與可動磁鐵之間發(fā)揮磁吸引力來限制該可動磁鐵的移動。
在其他優(yōu)選方式中，上述第一空氣口包括允許上述第一空氣進(jìn)入 的第一空氣入口和沿周向與該第一空氣入口并列配置并允許第一空氣 排出的第一空氣出口，上述第二空氣口包括允許上述第二空氣進(jìn)入的 第二空氣入口和沿周向與該第二氣體入口并列配置并允許第二空氣向 外部排出的第二空氣出口，上述軸具有與上述氣缸的內(nèi)徑大致相同 的大徑部，其在軸進(jìn)入時封閉第二空氣入口和第二空氣出口，在軸退 讓時封閉第一空氣入口和第一空氣出口；和在與上述氣缸的內(nèi)周面之 間形成允許空氣通過的通過空間的小徑部，其在軸進(jìn)入時開放第一空 氣入口和第一空氣出口，在軸退讓時開放第二空氣入口和第二空氣出 □。根據(jù)本發(fā)明，能夠利用磁力通過驅(qū)動一個軸來進(jìn)行空氣的切換供 給。因此，能夠得到既小型又構(gòu)成簡單的機械闊。


圖1是作為本發(fā)明的實施方式的機械閥的截面圖。 圖2是主體和可動體的分解透視圖。
圖3是主體的圖2中A方向視圖。
圖4是圖3的B-B截面圖。
圖5是圖3的C-C截面圖。
圖6是圖3的D-D截面圖
圖7是可動體的分解截面圖。
圖8A是表示驅(qū)動電路的一部分的圖。
圖8B是表示驅(qū)動電路的剩余一部分的圖。
圖9是正壓空氣供給時的機械閥的要部截面圖。
圖IO是負(fù)壓空氣供給時的機械閥的要部截面圖
標(biāo)號說明 IO機械閥 12主體 14可動體 16驅(qū)動部 18安裝部 20氣缸部 30氣缸孔 36套環(huán) 38負(fù)壓入口 42負(fù)壓出口 40正壓入口 44正壓出口46軸
50可動磁鐵 52磁鐵支座 54緩沖部件 56小徑部 58大徑部 62電磁鐵 64固定磁鐵 66勵磁線圈 68傳感器
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的實施方式。圖1是作為本發(fā)明實施方 式的機械閥IO的截面圖。該機械閥10，是設(shè)想用于將電子部件安裝到 電路基板上的電子部件自動安裝裝置(未圖示)的閥。即，在電子部 件自動安裝裝置中，設(shè)有可沿XYZ方向移動的安裝頭，在該安裝頭上 設(shè)置吸引保持電子部件的吸引管嘴。本實施方式的機械闊IO是用于向 該吸引管嘴切換供給正壓空氣和負(fù)壓空氣的閥。
機械閥10大致可以分為安裝于電子部件自動安裝裝置的頭部的主 體12、相對該主體12進(jìn)退的可動體14、以及驅(qū)動該可動體14的驅(qū)動 部16。驅(qū)動部16通過使磁力作用于可動體14而使該可動體14進(jìn)退。 通過可動體14的進(jìn)退，形成于主體12上的各種空氣的入口/出口被遮 蔽或開放，切換供給正壓空氣和負(fù)壓空氣。以下對于該機械閥10的構(gòu) 成進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，利用圖2~圖6對主體12的構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是主 體12和可動體14的分解透視圖。而且，圖3是主體12的主視圖(圖 2的A方向視圖)，圖4是圖3的B-B截面圖，圖5是圖3的C-C截 面圖，圖6是圖3的D-D截面圖。如上所述，主體12是安裝在電子部件自動安裝裝置的頭部上的部
件。該主體12由PC (聚碳酸酯)等的工程塑料成型部件和SUS440C 等的磁性材料所形成的套環(huán)36構(gòu)成，將與頭部連接的安裝部18和塊 狀的氣缸部20 —體成形。安裝部18呈與形成在頭部上的安裝槽(未 圖示)對應(yīng)的大致三棱柱狀，以該大致三棱柱的側(cè)面(斜面)與安裝 槽的側(cè)面緊貼的方式連接在頭部上。安裝部18的形狀根據(jù)形成在頭部 上的安裝槽的形狀適當(dāng)改變，形狀不限。
從安裝部18的表面起，形成朝向氣缸部20延伸的4條通路22、 24、 26、 28。負(fù)壓進(jìn)入通路22是與供給負(fù)壓空氣的負(fù)壓用泵(未圖示) 連接的通路(孔)，將從該負(fù)壓用泵供給的負(fù)壓空氣引導(dǎo)至后述的氣 缸孔30。而且，正壓進(jìn)入通路24是與供給正壓空氣的正壓用泵(未圖 示)連接的通路，將從該正壓用泵供給的正壓空氣引導(dǎo)至氣缸孔30。 該負(fù)壓進(jìn)入通路22和正壓進(jìn)入通路24沿上下方向并列形成，如圖4 所示均延伸至氣缸孔30。
負(fù)壓排出通路26是與電子部件自動安裝裝置的管嘴連接的通路， 將供給到氣缸孔30的負(fù)壓空氣引導(dǎo)至管嘴。并且，正壓排出通路28 也是與管嘴連接的通路，將供給到氣缸孔30的正壓空氣引導(dǎo)至管嘴。 負(fù)壓排出通路26和正壓排出通路28上下并列形成，如圖5、圖6所示， 均延伸至氣缸孔30。
氣缸部20如上所述，是與安裝部18 —體成形的大致塊狀的部位。 在該氣缸部20中形成沿上下方向(大致三棱柱狀的安裝部的軸向)延 伸的氣缸孔30。該氣缸孔30是后述可動體14所插通的孔，在其內(nèi)部 插通有用于調(diào)整孔徑的套環(huán)36 (參照圖2)。該套環(huán)36由磁性材料構(gòu) 成，通過在與后述的可動磁鐵50u、 50d之間發(fā)揮磁吸引力，既作為限 制該可動磁鐵50u、 50d移動的閂機構(gòu)起作用，還作為磁性材料部起作 用。套環(huán)36的外徑與氣缸孔30的孔徑基本相同，在將套環(huán)36安裝于氣缸孔30中時，套環(huán)36的外表面與氣缸孔30的內(nèi)表面能夠相互緊貼。
而且，在套環(huán)36上形成四個用于連通上述兩個進(jìn)入通路22、 24 及兩個排出通路26、 28與氣缸孔30的孔38、 40、 42、 44。這四個孔 38、 40、 42、 44都設(shè)置在將套環(huán)36裝于氣缸孔30中時與對應(yīng)的進(jìn)入 通路22、 24或排出通路26、 28 (準(zhǔn)確說是與排出通路26、 28連通的 連通路32、 34)正對的位置。在此，對該四個孔38、 40、 42、 44的位 置關(guān)系進(jìn)行說明。
形成在套環(huán)36上的四個孔中與負(fù)壓進(jìn)入通路22對應(yīng)的負(fù)壓入口 38和與正壓進(jìn)入通路24對應(yīng)的正壓入口 40沿上下方向并列形成。并 且，與負(fù)壓排出通路26對應(yīng)的負(fù)壓出口 42和與正壓排出通路28對應(yīng) 的正壓出口 44沿上下方向并列形成。進(jìn)而，負(fù)壓入口38和負(fù)壓出口 42沿周向大致相鄰，正壓入口 40和正壓出口 44沿周向大致相鄰。
接著，利用圖2、圖7對插通于該氣缸孔30的可動體14進(jìn)行說明。 圖7是可動體14的分解截面圖?？蓜芋w14由插通于氣缸孔30 (準(zhǔn)確 說是裝于氣缸孔30中的套環(huán)36)的軸46、螺合連接在該軸46的兩端 的磁鐵支座52u、 52d以及由磁鐵支座52u、 52d保持的可動磁鐵50u、 50d構(gòu)成。
軸46是由SUS303等非磁性的剛性材料構(gòu)成的軸部件。該軸46 為了實現(xiàn)輕量化而形成為中空的管體。因此，能夠使包含軸46的可動 體14整體輕量化，并能夠降低驅(qū)動該可動體14所需的消耗電力。在 軸46的兩端形成有接受磁鐵支座52的螺合的內(nèi)螺紋60。
在此，該軸46大致分為具有比套環(huán)36的內(nèi)徑略小的外徑的大徑 部58和具有比該大徑部58小的外徑的小徑部56。小徑部56的外徑的 大小程度為，能夠在與套環(huán)36的內(nèi)周面之間形成允許空氣通過的空氣 通過空間。另一方面，從小徑部56的兩端延伸的大徑部58具有略小于套環(huán)36的內(nèi)徑的外徑，在插通于套環(huán)36中時，接近套環(huán)36的內(nèi)周 面。
在插通于氣缸孔30的狀態(tài)下，該軸46進(jìn)退，小徑部56移動至與 負(fù)壓入口 38和負(fù)壓出口 42正對的位置時，經(jīng)由形成于該小徑部56和 套環(huán)36之間的空氣通過空間允許負(fù)壓空氣的通過。同時，正壓入口40 和正壓出口 44被具有略小于套環(huán)36的內(nèi)徑的外徑的大徑部58遮蔽， 因而正壓空氣的通過基本被阻礙。
而且，小徑部56移動至與正壓入口 40和正壓出口 44正對的位置 時，經(jīng)由該小徑部56和套環(huán)36之間形成的空氣通過空間允許正壓空 氣的通過。同時，負(fù)壓入口 38和負(fù)壓出口 42被大徑部58遮蔽，因而 負(fù)壓空氣的通過基本被阻礙。S卩，通過軸46的進(jìn)退，能夠向管嘴切換 供給負(fù)壓空氣和正壓空氣。
實際上，在大徑部58和套環(huán)36的內(nèi)周面之間產(chǎn)生用于允許軸46 的進(jìn)退的微小間隙。通過該微小間隙產(chǎn)生極為微量的空氣泄漏。該微 量的空氣作為使軸46浮起的空氣軸承起作用。其結(jié)果，能夠降低軸46 及套環(huán)36的磨耗。
在軸46的兩端經(jīng)由磁鐵支座52u、 52d固定有一對可動磁鐵、即 上側(cè)可動磁鐵50u和下側(cè)可動磁鐵50d(以下在不區(qū)分上下的情況下省 略尾標(biāo)u、 d。其他部件也同樣)。各可動磁鐵50是由釹等的永久磁鐵 構(gòu)成的圓盤狀磁鐵。該可動磁鐵50從驅(qū)動部16接受磁力，由此可動 體14進(jìn)退，但是對此在后詳述。如圖1所圖示，設(shè)于軸46兩端的兩 個可動磁鐵50以彼此同極相對的方式(在圖示例中彼此N極相對)設(shè) 置。
保持可動磁鐵50的磁鐵支座52由SUS303C等非磁性的剛性材料 構(gòu)成。在該磁鐵支座52的上表面形成有用于收容保持可動磁鐵50的圓形的凹部。并且，從磁鐵支座52的底面，突出形成與軸46螺合連 接的外螺紋部53 (參照圖7)。在本實施方式中，兩個磁鐵支座52u、 52d均構(gòu)成為相對軸46自由裝卸，但是也可以使磁鐵支座52u、 52d中 的至少一方與軸46 —體成形以實現(xiàn)部件數(shù)量的削減。
在此，如上所述，在本實施方式中，通過使由軸46等構(gòu)成的可動 體14進(jìn)退來切換供給負(fù)壓空氣和正壓空氣，但是該可動體14的進(jìn)退 位置由磁鐵支座52的底面與氣缸部20的外表面的抵接來限制。從另 一觀點來看，磁鐵支座52的底面在可動體14每次進(jìn)退時與氣缸部20 的外表面沖撞。為了降低該沖撞時的沖擊，防止磁鐵支座52和氣缸部 20的破損，在磁鐵支座52的底面上設(shè)置緩沖部件54。緩沖部件54是 由POM (聚縮醛)等的非磁性且耐磨耗性優(yōu)良的材料構(gòu)成的圓盤狀的 部件，在其中央形成允許從磁鐵支座52的底面突出的外螺紋部通過的 貫通孔。通過使該緩沖部件54固定于磁鐵支座52的底面，能夠降低 伴隨可動體14的進(jìn)退磁鐵支座52和氣缸部20所受到的沖擊。其結(jié)果， 能夠防止機械閥10的壽命降低。并且，該緩沖部件54還能作為調(diào)整 磁性材料構(gòu)成的氣缸部20和可動磁鐵50之間的距離以得到適當(dāng)閂力 的隔塊起作用，但是對此在后詳述。也可以使緩沖部件52為由POM(聚 縮醛)等緩沖性優(yōu)良的材料構(gòu)成的成形部件，并使緩沖部件52本身具 有緩沖功能，從而省略緩沖部件。
接著，對驅(qū)動部16進(jìn)行詳細(xì)說明。驅(qū)動部16如圖1所圖示，由 電磁鐵62、檢測軸46的進(jìn)退狀況的傳感器68、保持電磁鐵62、傳感 器68等的底座70以及驅(qū)動電磁鐵62的驅(qū)動電路(在圖1中未圖示) 等構(gòu)成。
電磁鐵62與各可動磁鐵50對應(yīng)逐一設(shè)置，并與所對應(yīng)的可動磁 鐵50相對配置。各電磁鐵62由與驅(qū)動電路連接的勵磁線圈66和作為 該勵磁線圈66的磁芯起作用的固定磁鐵64構(gòu)成。勵磁線圈66接受來 自驅(qū)動電路的電流供給而勵磁，通過以該勵磁而產(chǎn)生的磁力使所對應(yīng)(相對)的可動磁鐵50、繼而使與該可動磁鐵50連接的軸46移動。
固定磁鐵64由釹磁鐵等的永久磁鐵構(gòu)成，配置在勵磁線圈66的 中央。該固定磁鐵64通過作為勵磁線圈66的磁芯起作用來提高在該 勵磁線圈66產(chǎn)生的磁場強度。并且，固定磁鐵64與所對應(yīng)的可動磁 鐵50構(gòu)成彼此同極相對(在圖示例中為彼此S極相對)的配置。因此， 在固定磁鐵64和可動磁鐵50之間，與勵磁線圈66的勵磁狀況無關(guān)地 始終產(chǎn)生一定的磁排斥力。在該固定磁鐵64和可動磁鐵50之間產(chǎn)生 的磁排斥力作為輔助固定磁鐵64的移動的輔助(bias)力而起作用， 但對此也在后詳述。
利用兩個傳感器68檢測可動體14的進(jìn)退狀況。各傳感器68是光 學(xué)式非接觸傳感器，其相對對象物照射檢測光，根據(jù)此時得到的反射 光的狀態(tài)等檢測該對象物的有無以及距離。該傳感器68預(yù)先固定設(shè)置 在規(guī)定的高度位置。具體而言，上側(cè)傳感器68u設(shè)置在可動體14向上 方向移動時能夠朝向上側(cè)磁鐵支座52u照射檢測光的高度位置。并且， 下側(cè)傳感器68d設(shè)置在可動體14向下方向移動時能夠朝向下側(cè)磁鐵支 座52d照射檢測光的高度位置。上位控制裝置(未圖示)根據(jù)該傳感 器68的檢測結(jié)果判斷可動體14的移動狀況，根據(jù)該判斷結(jié)果控制閥 IO的驅(qū)動。即，上位控制裝置在上側(cè)傳感器68u能夠檢測出上側(cè)磁鐵 支座52u、而下側(cè)傳感器68d不能檢測出下側(cè)磁鐵支座52d的情況下， 判斷可動體14向上方向移動。相反，在上側(cè)傳感器68u不能檢測出上 側(cè)磁鐵支座52u、而下側(cè)傳感器68d能夠檢測出下側(cè)磁鐵支座52d的情 況下，判斷可動體14向下方向移動。
在此，以往的閥大多不是通過檢測閥芯本身來檢測閥芯的位置， 而且通過檢測驅(qū)動該閥芯的驅(qū)動部16的部件例如馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量、凸輪 等的傳遞部件、電磁柱塞(plunger)等的位置來替代檢測出閥芯的位 置。因此，難以檢測出閥芯本身的不良情況、例如閥芯的破損、閥芯 的阻塞(塞住)等。而在本發(fā)明中，直接利用傳感器68檢測作為閥芯
12的可動體14的位置。因此，還能夠可靠地檢測出閥芯(可動體14)本 身的不良情況。而且，由于檢測出作為控制對象的閥芯本身的位置， 因而能夠降低包含于檢測結(jié)果中的時間延遲，能夠進(jìn)行更適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 接著，對驅(qū)動勵磁線圈66的驅(qū)動電路進(jìn)行說明。圖8A、 8B是與 勵磁線圈66連接的驅(qū)動電路的電路圖。如圖8A所圖示，從信號發(fā)生 器80輸出的驅(qū)動信號經(jīng)過NOT (非)電路以及第一電路81輸出到Bl 端子。并且驅(qū)動信號(方形脈沖信號)經(jīng)過第二電路82還輸出到B2 端子。第一電路81和第二電路82具有同樣的構(gòu)成，對所輸入的驅(qū)動 信號的占空比進(jìn)行調(diào)整。具體而言，第一電路81和第二電路82將從 信號發(fā)生器80輸出的占空比0.5的驅(qū)動信號變換成占空比0.02-0.06程 度的信號。占空比轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過Bl端子和B2端子輸入到圖8B 所圖示的全橋電路84。該全橋電路84是用于帶電刷馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)等的 電路，是集成化而在市面上大量流通的通用電路。該全橋電路84的輸 出端子0UT1、 OUT2上連接有勵磁線圈66。通過向Bl輸入"1"并 向B2輸入"0"而將箭頭a方向的電路供給到該勵磁線圈66。相反， 如果向B1供給"0"并向B2供給"1"，則向勵磁線圈66供給箭頭b 方向的電流。在本實施方式中，利用該驅(qū)動電路向兩個勵磁線圈66供 給相互反向的電流。然后，由此在一個勵磁線圈66和對應(yīng)的可動磁鐵 50之間產(chǎn)生磁排斥力，并且在另一個勵磁線圈66和對應(yīng)的可動磁鐵 50之間產(chǎn)生磁吸引力。而且，在切換負(fù)壓空氣和正壓空氣的情況下， 使輸入B1和B2的驅(qū)動信號反轉(zhuǎn)以使在各勵磁線圈66中流動的電流方 向逆轉(zhuǎn)。即在本實施方式中，各勵磁線圈66進(jìn)行推挽(push* pull)的 電流動作。在此，如上所述，在本實施方式中，降低輸入全橋電路84 的信號的占空比，使對勵磁線圈66的通電時間與驅(qū)動周期相比變小。 由此降低消耗電力和勵磁線圈66的發(fā)熱量。如果通電時的電流量足夠， 則即使是瞬間的通電也能夠毫無問題地驅(qū)動可動體14。而且，在此例 示的驅(qū)動電路是一個例子，只要能夠驅(qū)動可動體14，則也可以適當(dāng)采 用其他構(gòu)成的電路。接著使用圖9、圖10說明該機械閥10驅(qū)動的情況。圖9、圖10 是機械閥10的要部截面圖。圖9表示供給正壓空氣時的情況，圖10 表示供給負(fù)壓空氣時的情況。
供給正壓空氣的情況下，如圖9所圖示，可動體14移動至軸46 的小徑部56與正壓入口 40和正壓出口 44正對的位置。其結(jié)果，正壓 入口 40和正壓出口 44向形成在小徑部56和套環(huán)36的內(nèi)周面之間的 通過空間開放。然后，從正壓入口 40進(jìn)入的正壓空氣經(jīng)過通過空間、 正壓出口 44而供給至管嘴。另一方面，此時負(fù)壓入口 38和負(fù)壓出口 42都被軸46的大徑部58遮蔽，因而阻礙負(fù)壓空氣向氣缸孔30的侵入。
對該正壓空氣供給時作用于可動體14的力進(jìn)行說明。在可動體14 移動到下限位置的情況下，驅(qū)動電路中斷向勵磁線圈66的通電。因此， 供給正壓空氣時，在可動磁鐵50與對應(yīng)的勵磁線圈66之間不產(chǎn)生磁 作用。在中斷向該勵磁線圈66的通電時，作用于可動體14的力變成 圖9中實線箭頭的樣子。即，固定磁鐵64是不論向勵磁線圈66的通 電狀況如何始終發(fā)揮磁力的永久磁鐵。而且固定磁鐵64和對應(yīng)的可動 磁鐵50以彼此同極相對的方式配置。因此，在上側(cè)固定磁鐵64u和上 側(cè)可動磁鐵50u之間產(chǎn)生磁排斥力Fa，而在下側(cè)固定磁鐵64d和下側(cè) 可動磁鐵50d之間產(chǎn)生磁排斥力Fb。在此，供給正壓空氣時，可動體 14向下側(cè)移動，因而上側(cè)的磁鐵間距離比下側(cè)的磁鐵間距離大。因此， 上側(cè)的磁排斥力Fa與下側(cè)的磁排斥力Fb相比變小(Fb>Fa)。艮卩，通 過在可動磁鐵50和固定磁鐵64之間產(chǎn)生的磁排斥力，在可動體14上 作用有具有(Fb-Fa)大小的朝上的磁力?？蓜芋w14因該朝上的磁力而 向上方向移動時，無法繼續(xù)正壓空氣的供給而成為問題。
因此，在本實施方式中，氣缸部20 (主體12)構(gòu)成為包括磁性材 料部(套環(huán)36)的構(gòu)成，利用在該氣缸部20的磁性材料部(套環(huán)36) 和可動磁鐵50之間產(chǎn)生的磁吸引力作為維持正壓空氣供給狀態(tài)的閉鎖 力。即，在使氣缸部20構(gòu)成為包括磁性材料部的情況下，在上側(cè)可動磁鐵50u和氣缸部20之間產(chǎn)生磁吸引力Fc，在下側(cè)可動磁鐵50d和氣 缸部20之間產(chǎn)生磁吸引力Fd。在供給正壓空氣時，上側(cè)可動磁鐵50u 和氣缸部20之間的距離比下側(cè)可動磁鐵50d和氣缸部20之間的距離 小，因而在上側(cè)產(chǎn)生的磁吸引力Fc比在下側(cè)產(chǎn)生的磁吸引力Fd大
(F0Fd)。其結(jié)果，如果僅著眼于在可動磁鐵50和氣缸部20之間產(chǎn) 生的磁吸引力，則是在可動體14上產(chǎn)生具有(Fc-Fd)的大小的朝下的 磁力。在本實施方式中，對各磁鐵的磁通密度、各部分的位置關(guān)系例 如緩沖部件54的厚度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使由該磁吸引力產(chǎn)生的磁力
(FoFd)大于由該磁排斥力產(chǎn)生的磁力(Fb-Fa)。其結(jié)果，在供給正 壓空氣時，在可動體14上總地來說作用有朝下的力，能夠維持可動體 14移動至下側(cè)的正壓空氣供給狀態(tài)。
接著，對從該正壓空氣供給狀態(tài)切換至負(fù)壓空氣供給狀態(tài)(從圖9 的狀態(tài)至圖10的狀態(tài))的情況進(jìn)行說明。該情況下，驅(qū)動電路向兩個 勵磁線圈66u、 66d供給反向的電流。圖9中的虛線箭頭表示由該通電 產(chǎn)生的磁力。g卩，在從正壓空氣供給狀態(tài)向負(fù)壓空氣供給狀態(tài)切換的 狀態(tài)下，驅(qū)動電路向勵磁線圈66d流以使在與下側(cè)可動磁鐵50d之間 產(chǎn)生的磁排斥力Fb增加的方向的電流。從另一角度來看，驅(qū)動電路流 以使下側(cè)電磁鐵62d成為在與下側(cè)可動磁鐵50d之間產(chǎn)生磁排斥力Ff 的電磁鐵的方向的電流。
另一方面，驅(qū)動電路向上側(cè)勵磁線圈66u供給與勵磁線圈66d相 反方向的電流。其結(jié)果，在上側(cè)電磁鐵62u中產(chǎn)生使在與上側(cè)可動磁 鐵50u之間產(chǎn)生的磁排斥力Fa減少的磁力Fe。換言之，通過供給相反 方向電流，上側(cè)電磁鐵62u成為在與上側(cè)可動磁鐵50u之間產(chǎn)生磁吸 引力Fe的電磁鐵。
艮P，通過驅(qū)動電路的電流供給，在可動體14上施加之前一直作用 的向上的磁力(Fb+Fd)和向下的磁力(Fa+Fc)，進(jìn)而還作用有向上 的磁力(Fe+ Ff)。然后，在該電流供給產(chǎn)生的向上的磁力(Fe+Ff)大于閉鎖力(Fa+Fc-Fb-Fd)的時點，可動體14向上方向移動。最終， 如圖10所圖示，在下側(cè)緩沖部件54d與氣缸部20的端面抵接的時點 停止。
此時，軸46的小徑部56與負(fù)壓入口 38和負(fù)壓出口 42正對。其 結(jié)果，負(fù)壓入口 38以及負(fù)壓出口 42向形成于小徑部56和套環(huán)36的 內(nèi)周面之間的通過空間開放。從負(fù)壓入口 38進(jìn)入的負(fù)壓空氣經(jīng)過通過 空間、負(fù)壓出口 42供給至管嘴。另一方面，此時，正壓入口 40和正 壓出口 44均被軸46的大徑部58所遮蔽，因而阻礙正壓空氣向氣缸孔 30的侵入。
如果該狀態(tài)被傳感器68檢測出，則驅(qū)動電路中斷向勵磁線圈66 的電流供給。此時作用于可動體14的力與正壓空氣供給時大致相同。 即，在可動體14上，雖然由在上側(cè)可動磁鐵50u和上側(cè)固定磁鐵64u 之間產(chǎn)生的磁排斥力Fa而作用有向下的磁力，但是在該磁力以上的磁 吸引力Fd (朝上的磁力)在下側(cè)可動磁鐵50d和氣缸部之間產(chǎn)生。因 此，可動體14維持負(fù)壓空氣供給狀態(tài)。
從負(fù)壓空氣供給狀態(tài)再次切換到正壓空氣供給狀態(tài)(從圖10的狀 態(tài)至圖9的狀態(tài))的情況下，再次向勵磁線圈66供給電流即可。圖10 中的虛線箭頭表示該通電產(chǎn)生的磁力。即，在該情況下，供給的電流 的方向為切換到負(fù)壓空氣供給狀態(tài)的情況下的相反方向。即，在勵磁 線圈66d中流以使在與下側(cè)可動磁鐵50d之間產(chǎn)生的磁排斥力Fb降低 的方向的電流。而且，向上側(cè)勵磁線圈66u供給使在與上側(cè)可動磁鐵 50u之間產(chǎn)生的磁排斥力Fa增加的方向的電流。由此，可動體14再次 向下方向移動，過渡到圖9所圖示的正壓空氣供給狀態(tài)。
如通過以上說明可知，在本實施方式中，利用磁力實現(xiàn)負(fù)壓空氣 和正壓空氣之間的切換。因此，與利用馬達(dá)等的情況相比，能夠進(jìn)行 非常高度的切換。而且，不需要凸輪等驅(qū)動力傳遞機構(gòu)，因而與利用
16馬達(dá)等的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。進(jìn)而，由于采用通過使單一的
可動體14進(jìn)退來切換供給負(fù)壓空氣和正壓空氣的構(gòu)成，因而與專利文
獻(xiàn)1那樣的使兩個桿進(jìn)退的閥相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，并且能夠減少 部件數(shù)量。
但是，如由以上的說明可知，在實施方式中，利用以固定磁鐵64 為磁芯的勵磁線圈66即含芯線圈驅(qū)動可動體14。在此，還考慮代替含 芯線圈而使用空芯線圈的情況下，即考慮省略固定磁鐵64僅以勵磁線 圈66驅(qū)動可動體14的情況。但是，為了以空芯線圈得到足以使可動 體14移動的磁力，需要向該空芯線圈供給大電流，即使縮短通電時間 也會導(dǎo)致消耗電力的增加。而且，伴隨電流增加發(fā)熱量也增加，因而 需要新設(shè)置散熱片等的散熱部件。其結(jié)果，導(dǎo)致閥的大型化、部件數(shù) 量增加乃至成本提高的問題。當(dāng)然，可以通過使空芯線圈和可動磁鐵 50之間的間隙變窄來使作用于可動磁鐵50的磁力增加。但是，在空芯 線圈和可動磁鐵50之間的間隙過小的情況下，產(chǎn)生難以維持該閥的組 裝精度的新問題。
為了避免該問題，在本實施方式中使用具有磁芯的勵磁線圈66。 而且，通過使用永久磁鐵(固定磁鐵64)作為該磁芯，在該永久磁鐵 和可動磁鐵50之間產(chǎn)生的磁排斥力作為輔助(bias)力而發(fā)揮作用。 其結(jié)果，即使供給勵磁線圈66的電流量比較小，也能夠得到充分的驅(qū) 動力，能夠降低消耗電力。
在本實施方式中，使用永久磁鐵作用磁芯，但是如果能夠附加基 于磁力的輔助力，則也可以將電磁鐵用作磁芯(固定磁鐵64)。艮P, 可以將在鐵心上巻繞線圈的電磁鐵與各可動磁鐵50相對配置，進(jìn)而在 該電磁鐵的周圍巻繞勵磁線圈66。想要在與對應(yīng)的可動磁鐵50之間作 用磁力的情況下，可以適當(dāng)中斷向電磁鐵的線圈的通電。
并且，在本實施方式中，使用永久磁鐵作為磁芯，但是也可以使磁芯為由軟鐵構(gòu)成的磁極、或者為由軟鐵和輔助磁力的磁鐵的復(fù)合體 構(gòu)成的磁極，通過改變驅(qū)動側(cè)磁極來驅(qū)動可動體14。這種情況下，電
磁鐵62推動可動體14時，使電磁鐵62的磁極變化，以使電磁鐵62 的磁極和可動體14的可動磁鐵50的磁極相斥，在電磁鐵62牽引可動 體14時，使電磁鐵62的磁極變化，以使電磁鐵62的磁極和可動體14 的可動磁鐵50的磁極相吸。gP，如圖9所示，使可動體14向下方移 動時，將上側(cè)電磁鐵62u的磁極控制成S極，上側(cè)電磁鐵62u的磁極 和可動體14的可動磁鐵50u的磁極之間的關(guān)系變成S-S而相斥，并且， 將下側(cè)電磁鐵62d的磁極控制成N極，下側(cè)電磁鐵62d的磁極與可動 體14的可動磁鐵50d的磁極之間的關(guān)系變成N-S而相吸。通過該電磁 鐵62的磁極的變化，可動體14向下方移動。另一方面，如圖10所示， 使可動體14向上方移動時，將上側(cè)電磁鐵62u的磁極控制成N極，上 側(cè)電磁鐵62u的磁極和可動體14的可動磁鐵50u的磁極之間的關(guān)系變 成N-S而相吸，并且，將下側(cè)電磁鐵62d的磁極控制成S極，下側(cè)電 磁鐵62d的磁極與可動體14的可動磁鐵50d的磁極之間的關(guān)系變成S-S 而相斥。通過該電磁鐵62的磁極的變化，可動體14向上方移動。在 該實施方式中，電磁鐵62具有軟鐵磁極，但是勵磁線圈本身是空芯線 圈，磁回路也成為開磁路，因而容易設(shè)定驅(qū)動電路中的共振電路，能 夠降低消耗電力，進(jìn)而能夠?qū)l(fā)熱抑制得較少。
在以上說明中，僅對于作用于各部分的磁力進(jìn)行說明，但是在可 沿上下方向移動的可動體14上還作用有重力。其結(jié)果，與向下方向移 動的情況相比，向上方向移動的情況下具有更大的力。因此，為了吸 收該重力導(dǎo)致的移動所需要的力的差異，可以使配置于上側(cè)的磁鐵的 強度與配置于下側(cè)的磁鐵的強度不同。而且，在本說明書中，以用于 電子部件自動安裝裝置的機械閥的構(gòu)成為例進(jìn)行說明，但是當(dāng)然也可 以應(yīng)用于組裝到其他裝置中的機械閥，而且切換供給的空氣種類也不 限定于負(fù)壓空氣和正壓空氣。
權(quán)利要求
1. 一種機械閥，其特征在于，具有氣缸，在其內(nèi)周面形成有允許第一空氣通過的第一空氣口和允許第二空氣通過的第二空氣口；軸，自由進(jìn)退地插通于上述氣缸，通過進(jìn)入而在開放上述第一空氣口的同時封閉第二空氣口，通過退讓而在開放上述第二空氣口的同時封閉第一空氣口；和驅(qū)動單元，驅(qū)動上述軸進(jìn)退，上述驅(qū)動單元具有一對可動磁鐵，由永久磁鐵構(gòu)成，設(shè)在上述軸的兩端；一對電磁鐵，與各可動磁鐵相對設(shè)置，利用勵磁時在與對應(yīng)的可動磁鐵之間產(chǎn)生的磁力使上述軸進(jìn)退；和驅(qū)動電路，使上述一對電磁鐵勵磁。
2. 如權(quán)利要求l所述的機械閥，其特征在于，上述電磁鐵的磁芯 是在與相對的可動磁鐵之間產(chǎn)生磁排斥力的磁鐵。
3. 如權(quán)利要求l所述的機械閥，其特征在于，上述電磁鐵的磁芯 是由軟鐵構(gòu)成的磁極。
4. 如權(quán)利要求1所述的機械閥，其特征在于，上述電磁鐵的磁芯 是由軟鐵和用于輔助磁力的磁鐵的復(fù)合體構(gòu)成的磁極。
5. 如權(quán)利要求1 4中任意一項所述的機械閥，其特征在于，在上 述氣缸的至少兩端附近設(shè)置作為閂機構(gòu)而起作用的磁性材料部，其由 磁性材料構(gòu)成，通過在與可動磁鐵之間發(fā)揮磁吸引力來限制該可動磁 鐵的移動。
6. 如權(quán)利要求1~5中任意一項所述的機械閥，其特征在于，上述軸的內(nèi)部是中空的。
7.如權(quán)利要求1~6中任意一項所述的機械閥，其特征在于，上述 第一空氣口包括允許上述第一空氣進(jìn)入的第一空氣入口和沿周向與該 第一空氣入口并列配置并允許第一空氣排出的第一空氣出口，上述第二空氣口包括允許上述第二空氣進(jìn)入的第二空氣入口和沿 周向與該第二氣體入口并列配置并允許第二空氣向外部排出的第二空 氣出口，上述軸具有與上述氣缸的內(nèi)徑大致相同的大徑部，其在軸進(jìn)入時封閉第二空 氣入口和第二空氣出口，在軸退讓時封閉第一空氣入口和第一空氣出 口；和在與上述氣缸的內(nèi)周面之間形成允許空氣通過的通過空間的小徑 部，其在軸進(jìn)入時開放第一空氣入口和第一空氣出口，在軸退讓時開 放第二空氣入口和第二空氣出口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型且構(gòu)成簡單的機械閥。機械閥(10)，具有形成有氣缸孔的主體(12)、插通于氣缸孔而進(jìn)退的可動體(14)、空氣通過的孔，該孔由可動體(14)的進(jìn)退而開放、遮蔽。在可動體(14)的兩端固定有可動磁鐵。在驅(qū)動部(16)上設(shè)置與各可動磁鐵相對的電磁鐵(62)。利用該電磁鐵的磁力驅(qū)動可動體(14)。
文檔編號F16K11/02GK101457845SQ200810186740
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者松永弘, 齊藤敦 申請人:蒂雅克股份有限公司;索尼株式會社