CN106133422A - 方向控制阀 - Google Patents

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Abstract

在方向控制阀(100)中，向第1压力室(17)供给的工作流体经由设于主滑阀(12)的靠第1压力室(17)侧的端部的静压轴承(15)供给至第1压力室(17)，向第2压力室(18)供给的工作流体经由设于主滑阀(12)的靠第2压力室(18)侧的端部的静压轴承(16)供给至第2压力室(18)，先导阀(20)使第1压力室(17)和第2压力室(18)择一地与工作流体箱(14)相连通。

Description

方向控制阀
技术领域
本发明涉及一种用于控制工作流体的流动方向的方向控制阀。
背景技术
在日本JP2006-300195A中公开有一种包括用于切换工作流体的流动方向的主阀和利用先导压力切换主阀的先导阀、并自压力源向主阀和先导阀这两者供给工作流体的方向控制阀。
在上述的方向控制阀中，先导阀的两个控制口与主阀的分别形成于主滑阀的两侧的压力室相连通。在利用螺线管使先导阀的先导滑阀移动，而使先导阀的被供给工作流体的供给口与两个控制口中的某一控制口相连通时，主阀的两个压力室之间产生压力差而使主滑阀移动。由此，主阀的两个控制口择一地与主阀的被供给工作流体的供给口相连通。
发明内容
发明要解决的问题
在上述的方向控制阀中，通过调整自先导阀供给至主阀的压力室的工作流体的流量，从而控制压力室的压力。也就是说，上述的方向控制阀为入口节流式回路。因此，在方向控制阀的可控性的方面还存在提高的余地。
本发明的目的在于谋求提高方向控制阀的可控性。
用于解决问题的方案
根据本发明的一实施方式，提供一种方向控制阀，其包括用于切换工作流体的流动方向的主阀以及利用先导压力对上述主阀进行切换的先导阀，其中，上述主阀包括：供给口，其自压力源被供给工作流体；第1主阀控制口和第2主阀控制口，其用于相对于外部供给或排出工作流体；主滑阀，其以沿轴线方向移动自如的方式设置，在向一侧移动时使上述供给口与上述第1主阀控制口相连通，在向另一侧移动时使上述供给口与上述第2主阀控制口相连通；以及第1压力室和第2压力室，其分别形成于上述主滑阀的轴线方向上的两侧，且自上述压力源被供给工作流体，自上述压力源供给至上述第1压力室的工作流体经由设于上述主滑阀的靠上述第1压力室侧的端部的静压轴承供给至上述第1压力室，自上述压力源供给至上述第2压力室的工作流体经由设于上述主滑阀的靠上述第2压力室侧的端部的静压轴承供给至上述第2压力室，上述先导阀使上述第1压力室和上述第2压力室择一地与工作流体箱相连通。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的方向控制阀的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的方向控制阀100。
方向控制阀100为一种应用于驱动器等流体压设备(未图示)、并通过切换作为工作流体的工作水的流动方向从而控制流体压设备的动作的控制阀。
方向控制阀100包括用于切换工作水的流动方向的主阀10以及利用先导压力对主阀10进行切换的先导阀20。
主阀10包括主壳体11以及主滑阀12。
主壳体11具有：供给口11a，其自压力源13被供给工作水；第1主阀控制口11b(以下称为控制口11b。)和第2主阀控制口11c(以下称为控制口11c。)，其用于向流体压设备供给工作水或自流体压设备排出工作水；以及排出口11d、11e，其与工作流体箱14相连通。
在本实施方式中，如图1所示，在主壳体11的中央部设有供给口11a，在供给口11a的两侧分别设有控制口11b、11c，在供给口11a的比控制口11b、11c进一步靠外侧的两外侧分别设有排出口11d、11e。
主滑阀12以沿轴线方向移动自如的方式收纳于主壳体11。
主滑阀12具有设于中央部的挡圈部12a以及分别设于两端部的挡圈部12b、12c。
在主滑阀12的两端分别设有静压轴承15、16。自压力源13向静压轴承15、16供给工作水。
由此，在主壳体11与主滑阀12的挡圈部12b之间、主壳体11与主滑阀12的挡圈部12c之间分别形成水膜，而使主滑阀12以浮动状态支承于主壳体11。因而，即使使用工作水作为工作流体，也能够防止在主滑阀12与主壳体11之间发生粘着，而能够使主滑阀12顺畅地工作。
在主滑阀12的轴线方向上的两侧利用主滑阀12和主壳体11分别形成有第1压力室17(以下称为压力室17。)和第2压力室18(以下称为压力室18。)。
自压力源13供给至静压轴承15的工作水通过主壳体11与主滑阀12的挡圈部12b之间的间隙流入至压力室17。同样地，自压力源13供给至静压轴承16的工作水通过主壳体11与主滑阀12的挡圈部12c之间的间隙流入至压力室18。
主阀10如上所述地构成，如图1所示，在主滑阀12位于主壳体11的中央位置的状态下，挡圈部12a封闭供给口11a，挡圈部12b封闭排出口11d，挡圈部12c封闭排出口11e。
在从图1所示的状态开始主滑阀12向压力室18侧移动时，供给口11a与控制口11b相连通，并且控制口11c与排出口11e相连通。由此，自控制口11b向流体压设备供给工作水，并将自流体压设备流出的工作水经由控制口11c和排出口11e排出至工作流体箱14。
相反地，在主滑阀12向压力室17侧时，供给口11a与控制口11c相连通，并且控制口11b与排出口11d相连通。由此，自控制口11c向流体压设备供给工作水，并将自流体压设备流出的工作水经由控制口11b和排出口11d排出至工作流体箱14。
接着，说明先导阀20。
先导阀20包括先导壳体21、先导滑阀22以及螺线管23。
先导壳体21具有：第1先导阀控制口21a(以下称为控制口21a。)，其与主阀10的压力室17相连通；第2先导阀控制口21b(以下称为控制口21b。)，其与主阀10的压力室18相连通；以及排出口21c，其与工作流体箱14相连通。
在本实施方式中，如图1所示，在先导壳体21的中央部设有排出口21c，在排出口21c的两侧分别设有控制口21a、21b。
先导滑阀22以沿轴线方向移动自如的方式收纳于先导壳体21。
先导滑阀22具有设于中央部的挡圈部22a、以及分别设于两端部的挡圈部22b、22c。
在先导滑阀22的两端分别设有静压轴承24、25。自主阀10的压力室18向静压轴承24供给工作水。另外，自主阀10的压力室17向静压轴承25供给工作水。
由此，与主阀10相同，即使使用工作水作为工作流体，也能够使先导滑阀22顺畅地工作。
这样，在本实施方式中，通过设置用于支承主滑阀12的静压轴承15、16以及用于支承先导滑阀22的静压轴承24、25，使使用工作水作为工作流体成为可能。
由此，能够提供一种卫生性、安全性、环保性优异的方向控制阀100。因而，能够抑制将方向控制阀100应用于食品设备、半导体装置、水中作业设备等的情况下的风险管理费用。
在先导滑阀22的轴线方向上的两侧利用先导滑阀22和先导壳体21分别形成有第3压力室26(以下称为压力室26。)和第4压力室27(以下称为压力室27。)。
自主阀10的压力室17供给至静压轴承25的工作水通过先导壳体21与先导滑阀22的挡圈部22c之间的间隙流入至压力室26。同样地，自主阀10的压力室18供给至静压轴承24的工作水通过先导壳体21与先导滑阀22的挡圈部22b之间的间隙流入至压力室27。
压力室26经由节流通路28而与工作流体箱14相连通。另外，压力室27经由节流通路29与工作流体箱14相连通。
先导阀20如上所述地构成，如图1所示，在先导滑阀22位于先导壳体21的中央位置的状态下，挡圈部22a封闭排出口21c。
在先导滑阀22从图1所示的状态开始向压力室26侧移动时，排出口21c与控制口21a相连通。由此，自与控制口21a相连通的压力室17向工作流体箱14排出工作水。
相反地，在先导滑阀22向压力室27侧移动时，排出口21c与控制口21b相连通。由此，自与控制口21b相连通的压力室18向工作流体箱14排出工作水。
在先导滑阀22向压力室26侧移动时，压力室26缩小。此时，压力室26中的与缩小的容积相对应的量的工作水通过节流通路28被排出至工作流体箱14。
同样地，在先导滑阀22向压力室27侧移动时，压力室27缩小。压力室27中的与缩小的容积相对应的量的工作水通过节流通路29被排出至工作流体箱14。
这样，由于方向控制阀100包括供自压力室26、27排出的工作水通过的节流通路28、29，因此，能够衰减先导滑阀22随着先导滑阀22的移动而产生的振动，而能够使先导阀20稳定地工作。
在压力室26配设有弹簧30。弹簧30对先导滑阀22始终向压力室27侧施力。
螺线管23设于先导滑阀22的与弹簧30所在侧相反的一侧的端部。
螺线管23根据通电电流对先导滑阀22作用使先导滑阀22向压力室26侧移动的方向上的推力。由此，先导滑阀22克服弹簧30的作用力向压力室26侧移动。
越增大螺线管23的通电电流，则作用于先导滑阀22的推力越大。因而，越增大螺线管23的通电电流，则先导滑阀22向压力室26侧移动的程度越大。
相反地，越减小螺线管23的通电电流，则在弹簧30的作用力下，先导滑阀22越向压力室27侧移动。在螺线管23非通电时，先导滑阀22成为向压力室27侧最大程度移动了的状态。
在本实施方式中，在主滑阀12和先导滑阀22分别安装有位移计40、41。位移计40、41的输出信号被输入至控制器50。控制器50根据位移计40、41的输出信号使螺线管23的通电电流变化。
如上所述，作用于先导滑阀22的推力因螺线管23的通电电流而变化。因而，通过利用控制器50使螺线管23的通电电流变化，能够使作用于先导滑阀22的推力与弹簧30的作用力平衡的位置、即先导滑阀22的位置变化。
先导滑阀22越向压力室26侧移动，则先导阀20的排出口21c与控制口21a相连通时的流路面积越大。另外，先导滑阀22越向压力室27侧移动，则排出口21c与控制口21b相连通时的流路面积越大。
因而，通过使先导滑阀22的位置变化，能够使自主阀10的压力室17、18向工作流体箱14排出工作水的流路面积任意变化，而能够控制主阀10的切换速度。
接着，说明方向控制阀100的动作。
图1所示的先导阀20为控制器50控制螺线管23的通电电流从而使先导滑阀22位于先导壳体21的中央位置的状态。
在从该状态开始增大螺线管23的通电电流时，先导滑阀22向压力室26侧移动。另外，在减小通电电流时，先导滑阀22向压力室27侧移动。另外，在先导滑阀22向压力室26侧移动的情况下与在先导滑阀22向压力室27侧移动的情况下，方向控制阀100呈现相对称的动作。因而，在以后的说明中，说明先导滑阀22向压力室26侧移动的情况，省略说明先导滑阀22向压力室27侧移动的情况。
在图1所示的状态下，先导阀20的排出口21c与控制口21a、21b均未连通。因此，主阀10的与控制口21a相连通的压力室17的压力、主阀10的与控制口21b相连通的压力室18的压力因自压力源13被供给工作水而成为同样地上升的状态。此时，由于在压力室17、18之间未产生压力差，因此，主滑阀12自图1的位置未移动。
而且，在从该状态开始增大螺线管23的通电电流时，作用于先导滑阀22的推力变大，先导滑阀22向压力室26侧移动。由此，排出口21c开口并与控制口21a相连通，自与控制口21a相连通的压力室17向工作流体箱14排出工作水。
在向工作流体箱14排出工作水时，压力室17的压力下降。也就是说，由于在压力室17、18之间产生压力差，因此，主滑阀12向低压侧即压力室17侧移动。由此，供给口11a与控制口11c相连通，并且，控制口11b与排出口11d相连通。
若要停止主滑阀12的移动，则切断排出口21c与控制口21a之间的连通而使压力室17的压力上升即可。因而，只要减小螺线管23的通电电流，使先导滑阀22移动至图1所示的位置从而封闭排出口21c，压力室17的压力就会上升且压力室17与压力室18之间的压力差消失，因此，能够停止主滑阀12的移动。
然而，在自压力室17向工作流体箱14排出工作水时，压力室17的压力下降，并且，经由静压轴承25而与压力室17相连通的压力室26的压力也下降。因此，在压力室26、27之间的压力差的作用下，在先导滑阀22作用有向压力室26侧移动的方向上的推力。
在此，作为用于向先导阀20的压力室26、27供给工作水的其他的结构，也可以考虑使主阀10的压力室18与先导阀20的压力室26相连通、使主阀10的压力室17与先导阀20的压力室27相连通的结构。
然而，在该结构的情况下，在使先导滑阀22向压力室26侧移动而自压力室17向工作流体箱14排出工作水时，压力室17的压力下降，并且，压力室27的压力下降。也就是说，在压力室26、27之间的压力差的作用下，在先导滑阀22作用有向压力室27侧移动的方向上的推力。
该情况下，由于用于使先导滑阀22向压力室26侧移动所需的推力变大，因此，需要输出功率更大的大型的螺线管，成本也会增加。
对此，在本实施方式中，如上所述，由于使主阀10的压力室17与先导阀20的压力室26相连通，因此，在先导滑阀22作用有行进方向、即向压力室26侧移动的方向上的推力。
由此，能够减小用于使先导滑阀22移动所需的推力，因此，能够使螺线管23小型化，还能够抑制成本。由于先导滑阀22向压力室27侧移动的情况也同样如此，因此，还能够使弹簧30小型化。
另外，作为上述这样的方向控制阀的其他的结构，例如可以考虑自压力源向主阀和先导阀这两者供给工作流体，并调整自先导阀供给至主阀的压力室的工作流体的流量，从而控制压力室的压力的结构。
然而，在该结构的情况下，方向控制阀成为入口节流式回路。因此，在可控性方面还存在有提高的余地。
相对于此，在本实施方式中，自压力源13向主阀10的压力室17、18供给工作水。而且，使先导阀20的与压力室17相连通的控制口21a、与压力室18相连通的控制口21b择一地与排出口21c相连通，而自压力室17、18向工作流体箱14排出工作水，从而使压力室17、18的压力变化。
也就是说，方向控制阀100为通过调整自压力室17、18排出的工作水的流量从而控制压力室17、18的压力的出口节流式回路。因而，相比于入口节流式回路的方向控制阀，能够进一步提高可控性。
如上所述，根据本实施方式，自压力源13向主阀10的压力室17、18供给工作水。而且，压力室17、18利用先导阀20而择一地与工作流体箱14相连通。由此，方向控制阀100为通过调整自压力室17、18排出的工作水的流量从而控制压力室17、18的压力的出口节流式回路。因而，能够提高方向控制阀100的可控性。
另外，通过设置用于支承主滑阀12的静压轴承15、16以及用于支承先导滑阀22的静压轴承24、25，使使用工作水作为工作流体成为可能。由此，能够提供一种卫生性、安全性、环保性优异的方向控制阀100。因而，能够抑制将方向控制阀100应用于食品设备、半导体装置、水中作业设备等的情况下的风险管理费用。
另外，由于使主阀10的压力室17(18)与先导阀20的压力室26(27)相连通，因此，在自压力室17(18)向工作流体箱14排出工作水时，在压力室26、27之间的压力差的作用下，在先导滑阀22作用有行进方向、即向压力室26(27)侧移动的方向上的推力。由此，由于能够减小用于使先导滑阀22移动所需的推力，因此，能够使螺线管23和弹簧30小型化，还能够抑制成本。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体例子。
例如，在上述实施方式中，使用了工作水作为工作流体，但还可以使用工作油等其他的液体、气体作为工作流体。
另外，在使用工作油作为工作流体从而能够形成用于使主滑阀12和先导滑阀22顺畅地工作的润滑油膜的情况下，还可以不设置静压轴承15、16、24、25。在该情况下，自压力源13向主阀10的压力室17、18直接供给工作油，自压力室17、18向先导阀20的压力室26、27直接供给工作油即可。
另外，在上述实施方式中，自主阀10的压力室17、18向先导滑阀22的静压轴承24、25供给工作水，但也可以自压力源13直接向先导滑阀22的静压轴承24、25供给工作水。该情况下，自主阀10的压力室17、18向先导阀20的压力室26、27直接供给工作水即可。
另外，在上述实施方式中，主阀10包括主壳体11，先导阀20包括先导壳体21，但可以将主壳体11和先导壳体21一体地设置。
另外，在上述实施方式中，使用螺线管23和弹簧30作为用于使先导滑阀22移动的驱动机构，但也可以采用不使用弹簧30而在先导滑阀22的两侧设有螺线管23的结构。另外，代替螺线管23和弹簧30，还可以使用伺服马达。
另外，在上述实施方式中，通过安装位移计40从而能够控制主滑阀12的位置，但也可以不进行位置控制，而构成为通过在压力室17、18设置弹簧从而使主滑阀12自动地位于主壳体11的中央位置。
本申请基于2014年7月24日向日本国特许厅申请的日本特愿2014-150797主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。

Claims (3)

1.一种方向控制阀，其包括用于切换工作流体的流动方向的主阀以及利用先导压力对上述主阀进行切换的先导阀，其中，
上述主阀包括：
供给口，其自压力源被供给工作流体；
第1主阀控制口和第2主阀控制口，其用于相对于外部供给或排出工作流体；
主滑阀，其以沿轴线方向移动自如的方式设置，在向一侧移动时使上述供给口与上述第1主阀控制口相连通，在向另一侧移动时使上述供给口与上述第2主阀控制口相连通；以及
第1压力室和第2压力室，其分别形成于上述主滑阀的轴线方向上的两侧，且自上述压力源被供给工作流体，
自上述压力源供给至上述第1压力室的工作流体经由设于上述主滑阀的靠上述第1压力室侧的端部的静压轴承供给至上述第1压力室，
自上述压力源供给至上述第2压力室的工作流体经由设于上述主滑阀的靠上述第2压力室侧的端部的静压轴承供给至上述第2压力室，
上述先导阀使上述第1压力室和上述第2压力室择一地与工作流体箱相连通。
2.根据权利要求1所述的方向控制阀，其中，
上述先导阀包括：
第1先导阀控制口，其与上述第1压力室相连通；
第2先导阀控制口，其与上述第2压力室相连通；
排出口，其与上述工作流体箱相连通；
先导滑阀，其以沿轴线方向移动自如的方式设置，在向一侧移动时使上述第1先导阀控制口与上述排出口相连通，在向另一侧移动时使上述第2先导阀控制口与上述排出口相连通；以及
驱动机构，其用于使上述先导滑阀移动。
3.根据权利要求2所述的方向控制阀，其中，
上述先导阀包括：
第3压力室，其形成于上述先导滑阀的轴线方向上的上述一侧，且自上述第1压力室经由设于上述先导滑阀的上述一侧的端部的静压轴承被供给工作流体；以及
第4压力室，其形成于上述先导滑阀的轴线方向上的上述另一侧，且自上述第2压力室经由设于上述先导滑阀的上述另一侧的端部的静压轴承被供给工作流体。
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