CN1280260A - 具有位置检测功能的换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有位置检测功能的换向阀,该换向阀可检测阀部件全行程中的动作位置。检测头21具有由磁性部23a和非磁性部23b构成的磁性刻度23,把该检测头21安装在阀塞6的端部,把读取上述磁性刻度23的磁传感器22设置在与该磁性刻度23相向的阀壳4部分的固定位置上。

Description

具有位置检测功能的换向阀

本发明涉及能检测阀塞等阀部件动作位置的具有位置检测功能的换向阀。

日本实开平2-66784号公报揭示了利用磁性体检测阀塞切换动作的换向阀。该公知的换向阀，在阀塞的外周安装了磁性体，在阀壳上安装上磁传感器，当阀塞移动到一方切换位置时，磁性体接近磁传感器，该磁传感器开，当移动到另一方切换位置时，磁性体远离磁传感器，该磁传感器关，是利用磁传感器的开、关来检测阀塞的切换。

但是，上述现有的换向阀，是在阀塞到达行程终端时，使磁传感器输出开或关检测信号的方式，所以，虽然可检测在行程终端的阀塞位置，但是不能检测行程中的阀塞位置。因此，当阀塞在行程中因某种异常而不能灵活规则地动作时，不能检测其异常，不能在故障或事故发生前采取适当的对策，在维护、管理方面存在问题。

而且，上述磁传感器，通常是在磁通密度超过一定值时开，在低于另一定值时关，所以，在阀塞的驱动行程中，当因磁性体的接近使磁通密度大于一定值时，即使阀塞到达行程终端前磁传感器也开，反之，在阀塞的回复行程中，当因磁性体的远离而使磁通密度低于一定值时，在阀塞到达回复终端前磁传感器也关。因此，例如在磁传感器开或关的瞬间，当阀塞因某种原因停止在该位置时，从磁传感器只输出显示“阀塞已完全切换”的开·关信号，而不能检测其异常。

另外，上述的现有换向阀，由于在阀塞外周的作动流体流路中设置了磁性体，所以该磁性体与作动流体直接接触，如果作动流体中含有水分、化学雾沫或金属粉那样的磁性体粒子等，则与它们接触后该磁性体会生锈、腐蚀，或吸附微细粒子，引起磁力减弱，从而导致检测精度降低，或者因吸附微细粒子而导致阀部件的动作不灵活等。

本发明的目的是提供能检测阀部件在全行程中的动作位置、具有位置检测功能的换向阀。

本发明的另一目的是，在上述换向阀中，防止构成位置检测机构的部件与作动流体接触，排除该作动流体的影响，保持良好的位置检测精度和动作稳定性。

为了实现上述目的，本发明的换向阀，其特征是，使具有磁性刻度的检测头与阀部件同步地移动，并且把读取上述磁性刻度的磁传感器固定地设在阀壳部分上。

根据上述构造的本发明换向阀，通过读取与阀部件一起移动的磁性刻度，从磁传感器输出脉冲状的检测信号，计数该信号，可检测阀部件在全行程中的动作位置。因此，从各动作位置和动作时间的关系中，可判断阀部件是否正常动作，可在故障或事故发生前采取适当的对策。

本发明中，上述检测头最好配设在位于阀部件端部的呼吸室那样的、与流体流路隔开的位置。

这样，可防止磁性刻度与作动流体直接接触，即使作动流体中含有水分、化学雾沫或金属粉那样的磁性体粒子等，该磁性刻度也不会与它们接触而生锈、腐蚀或吸附磁性体粒子，防止因磁力减弱而导致位置检测精度降低，防止因吸附了微细粒子而导致阀部件的动作失灵等。

根据本发明的一实施例，上述检测头的构造是在圆柱形基材的外面设有磁性刻度，该检测头同轴地安装在上述阀部件的端部。

根据本发明的另一实施例，换向阀，在上述阀部件的至少一端侧，具有借助先导流体压的作用而动作并切换该阀部件的活塞，该活塞和阀部件通过上述检测头相互相接。

图1是表示本发明换向阀第1实施例的断面图。

图2是图1的要部放大图。

图3是表示阀塞和检测头的连接方法的要部断面图。

图4是阀塞的整体立体图。

图5是表示本发明第2实施例的要部断面图。

图6是表示磁传感器的检测信号的曲线图。

图7是将来自磁传感器的检测信号分割得到的脉冲信号图。

下面，参照附图说明实施例。

图1表示本发明换向阀的第1实施例。图中所示的换向阀，是用一个先导阀2切换主阀1的单先导式换向阀。

上述主阀1是5孔口阀，包含由非磁性体材料构成的阀壳4。该阀壳4由长方体形的第1部件4a、第2部件4b和第3部件4c构成。第2部件4b连接在第1部件4a的一端，兼作为安装先导阀2用的连接器。第3部件4c连接在第1部件4a的另一端，起端盖的作用。

在上述第1部件4a的上下任一面上，设有供给口P和2个排出口E1、E2，在另一面上设有2个输出口A、B，在第1部件4a的内部，设有这些各孔口的沿轴线方向并排开口的阀孔5，在该阀孔5内收容着可滑动的流路切换用阀部件即阀塞6。

在上述阀塞6的外周设有若干个密封部件7，这些密封部件7把连接上述各孔口间的流路相互划分开，在阀塞6的两端部外周，分别设有端部密封部件8，该密封部件8将该阀塞6的端部所面临的呼吸室9和一部分的流路之间阻断。图中10是使阀塞6的滑动稳定化的导环。

在第2部件4b和第3部件4c上，在阀塞6的两端面临的位置，分别形成活塞室11a、11b。形成在第2部件4b上的第1活塞室11a的直径较大，大直径的第1活塞12a可滑动地收容在其中。形成在第3部件4c上的第2活塞室11b的直径较小，小直径的第2活塞12b可滑动地收容在其中。这些活塞之中的第2活塞12b，与阀塞6的端面直接相接，而第1活塞12a通过检测头21与阀塞6的端面相接，上述检测头21构成位置检测机构20的一部分。

在上述各活塞12a、12b的背面侧、即与阀塞6相接面的相反侧部分，分别形成第1先导压力室13a和第2先导压力室13b，各活塞12a、12b与阀塞6的端面之间，分别形成向外部开放的上述呼吸室9、9，这些压力室13a、13b与呼吸室9、9之间，被安装在活塞12a、12b外周的活塞密封垫15、15气密地阻断。

位于大直径的第1活塞12a侧的第1压力室13a，借助先导流路16a、16b，通过上述先导阀2和手动操作机构17与供给口P连通，位于小直径的第2活塞12b侧的第2压力室13b，通过先导流路16c常时地与上述供给口P连通。

在上述先导阀2关闭的状态，先导流体未供给第1压力室13a时，第2活塞12b被供给到第2压力室13b的先导流体压推压，所以，阀塞6如图1所示地位于移动到左侧的第1切换位置。从该状态上述先导阀2成为开放时，流体供给到第1压力室13a，由于2个活塞12a、12b的受压面积差，作用在第1活塞12a上的流体压作用力大于作用在第2活塞12b上的流体压作用力，所以，阀塞6被该第1活塞12a推压而移动到右侧，成为第2切换位置。

上述手动操作机构17，通过压下操作子17a使先导流路16a、16b彼此直接连接，使第1压力室13a与供给口P连通，该操作状态与先导阀2开放时相同。

上述先导阀2，是通过向螺线管通电而开闭先导流路的电磁操作式先导阀，其构造和作用与公知的先导阀相同，其具体说明从略。

在上述换向阀上，设有用于检测阀塞6的动作位置的上述位置检测机构20。该位置检测机构20包括安装在阀塞6上的检测头21和磁传感器22，该磁传感器22固定地安装在阀壳4侧的一定位置上，用于读取检测头21上的磁性刻度23。

从图2至图4可知，上述检测头21的构造是在基材24的外面具有磁性刻度23。该磁性刻度23是以一定的间距(例如0．8mm间距)沿轴线方向交替地配置磁性部23a和非磁性部23b而构成的。在上述阀塞6端部的面临呼吸室9的位置，用贯通该检测头21的接头25将检测头21与阀塞6同轴地安装着。上述基材24是与阀塞6的端部同径或比其稍小直径的圆筒形。

形成上述磁性刻度23时，可以采用由非磁性体构成的基材24，在其外面以一定间隔埋入磁性体。或者相反地，也可以采用由磁性体构成的基材24，在其外面以一定间隔埋设非磁性体。另外，在埋入上述磁性体或非磁性体时，可以将图示的环状物卷绕基材24全周地埋入，也可以把形成为短线状物仅局部地埋入基材24外面的所需区域。

因此，把上述检测头21设置在面临呼吸室9(该呼吸室9被端部密封部件8与作动流体的流路隔断)的位置，可防止磁性刻度23与作动流体接触，即使作动流体中含有水分或化学雾沫或金属粉那样的磁性体粒子等，该磁性刻度23也不会与它们接触而生锈、腐蚀或吸附磁性体粒子，可防止因磁力减弱而导致检测精度降低，也防止因吸附微细粒子而导致阀塞6的动作不灵活。

上述磁传感器22在形成于阀壳4的第1部件4a的收容室26内，接近磁性刻度23地安装着，这样可在阀塞6的全行程中检测检测头21上的磁性刻度23。这时，也可以使上述收容室26的前端，在比端部密封部件8靠近呼吸室9侧的位置朝阀孔5开口，使磁传感器22与磁性刻度23直接相对。这样，即使使收容室26在与呼吸室9相通的位置朝阀孔5内开口，作动流体也不会泄漏。

上述磁传感器22，最好采用以磁力使电阻值变化的磁阻元件，该磁传感器通过导线22a与信号处理电路27连接。该信号处理电路27包含放大电路和分割电路等，用下述原理检测阀塞的位置。上述放大电路将来自磁传感器22的读取信号放大。上述分割电路分割放大了的信号，作为脉冲信号输出。另外，该信号处理电路27如图所示，可安装在阀壳4上的适当位置。

即，上述磁传感器22读取与阀塞6一起移动的磁性刻度23后，从该磁传感器22输出具有图6所示sin／cos波形的A相和B相这样2相信号。这些波形的1个周期相当于磁性刻度23的1个间距。

上述信号被送到信号处理电路并被放大电路放大后，被分割电路分成若干，向图未示控制器输出图7所示那样的脉冲信号。用计数器计数该脉冲，可检测出阀塞的动作位置。

例如，磁性刻度23用0．8mm间距刻度时，把来自磁传感器22的信号放大并分割为1／8后，0．1mm／脉冲的90度相位差脉冲信号被输出，所以，可用0．1mm的分解能检测阀塞的位置。另外，把信号分割为1／20时，则可用0．04mm这样的高分解能检测阀塞的位置。

因此，把阀塞6正常动作时的动作时间与各动作位置的关系等、自动控制或维护管理等所需的数据，预先输入到控制器内，将检测结果与这些数据相比，可以判断阀塞6的动作是否正常，这样，在故障前检测其先兆，可采取预防措施，可防止因故障或事故等引起机器长时间停止运转。

另外，检测出的阀塞6的动作位置及动作时间等，可在显示装置上用数值或曲线等显示。

图5表示本发明的第2实施例。该第2实施例与上述第1实施例的不同点是，在第1实施例中，是把磁传感器22安装在阀壳4的第1部件4a上。而该第2实施例中，是把传感器安装用的专用第4部件4b设在第1部件4a与第2部件4b之间，把磁传感器22安装在该第4部件4d上。

上述以外的构造和作用与第1实施例相同，其说明从略。

上述各实施例中，以阀塞作为阀部件作了说明。但阀部件并不限于该阀塞。例如也可以是提升式的阀部件。只要是至少在一端部具有在阀孔内滑动的滑动部和呼吸室、在该滑动部上具有把呼吸室与流体流路之间阻断的端部密封部件者，均能适用本发明。

另外，关于换向阀的形式，不限于实施例中那样的单先导式换向阀，也可以是双先导式换向阀，或者是阀塞被电磁或机械驱动机构直接驱动的直动式换向阀。

如上所述，根据本发明，通过设置与阀部件同步移动的磁性刻度和读取该磁性刻度的磁传感器，可检测阀部件全行程中的动作位置。

另外，由于把上述磁性刻度设置在与作动流体的流路隔开的部位，所以可防止该磁性刻度与作动流体接触，即使作动流体中含有水分、化学雾沫或金属粉那样的磁性体粒子，该磁性刻度也不会生锈、腐蚀或吸附磁性体粒子等，可保持良好的位置检测精度和动作稳定性。

Claims (5)

1．具有位置检测功能的换向阀，其特征在于具有：

多个孔口；

上述各孔口开口的阀孔；

具有上述孔口和阀孔的阀壳；

可滑动地收容在上述阀孔内的流体流路切换用阀部件；

用于驱动上述阀部件的驱动机构；

具有交替地配置着磁性部和非磁性部的磁性刻度、并且与上述阀部件同步移动的检测头；

设在与上述检测头对应的阀壳部分上、用于读取该检测头的磁性刻度的磁传感器。

2．如权利要求1所述的换向阀，其特征在于，上述检测头配设在与流体流路隔开的位置。

3．如权利要求1或2所述的换向阀，其特征在于，上述检测头的构造是在圆柱形基材的外面设有磁性刻度，该检测头同轴地安装在上述阀部件的端部。

4．如权利要求2所述的换向阀，其特征在于，与上述流体流路隔开的检测头的设置部位，是形成在上述阀部件的端部所面临的位置的呼吸室，上述检测头的构造是在圆柱形基材的外面设有磁性刻度，该检测头同轴地安装在面临阀部件的端部的上述呼吸室的位置。

5．如权利要求3或4所述的换向阀，其特征在于，该换向阀在上述阀部件的至少一端侧，具有借助先导流体压的作用而动作并切换该阀部件的活塞，该活塞和阀部件通过上述检测头相互相接。

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