CN1280261A - 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,该换向阀防止磁性体与作动流体直接接触,不受该作动流体的影响,检测精度和动作稳定性高。在收容在阀孔5内的阀部件6端部的、比阻断作动流体流路与呼吸室9之间的端部密封部件8更靠近外侧呼吸室9的位置,安装着磁性体21,并且,在阀壳4上的与该磁性体21对应的位置,安装着磁传感器22。该磁传感器22检测磁性体21与阀塞6一起移动时的磁通密度变化,从该磁通密度变化检测阀塞6行程中的全动作位置。

Description

具有位置检测功能的换向阀

本发明涉及利用磁性体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，在阀壳上安装了磁传感器，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将磁性体安装在位于阀塞外周的流体流路中的部分，所以，该磁性体与作动流体直接接触，当该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时，则与它们接触后该磁性体会生锈、腐蚀，或吸附微细粒子，使磁性体功能减弱，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滑动不灵活等。

另外，由于是通过磁传感器的开、关来检测阀塞的切换，所以，虽然可以知道阀塞已到达正反两行程终端，但是不能知道在行程途中的阀塞位置，因此，实际上不能知道阀塞在全行程中是否正常动作地到达行程终端，在自动化可靠性和维护方面存在问题。

本发明的目的是提供具有位置检测功能的换向阀。该换向阀能防止磁性体与作动流体直接接触，不受该作动流体的影响，具有良好检测精度和动作稳定性。

本发明的另一目的是，在上述具有位置检测功能的换向阀中，能在全行程中检测阀部件的动作位置。

为了实现上述目的，本发明的换向阀的特征是，把位置检测用的磁性体，安装在收容在阀孔内的阀部件端部的、与作动流体隔开的位置，把检测该磁性体磁性的磁传感器，安装在与该磁性体对应的阀壳部分上。

根据上述构造的本发明换向阀，由于把位置检测用的磁性体安装在阀部件端部的、与作动流体流路隔开的位置，该磁性体不与作动流体直接接触，所以，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，磁性体也不会生锈、腐蚀或吸附微细粒子，不会造成功能减弱，也不会因吸附微细粒子而导致阀部件的动作不灵活。

根据本发明的一实施例，上述换向阀，在阀部件的端部所面临的位置，具有向外部开放的呼吸室，并且，在阀部件的端部外周，具有将该呼吸室与阀孔内的流体流路阻断的端部密封部件，上述磁性体安装在阀部件端部的、比该端部密封部件靠外侧呼吸室的位置。

本发明中，可以将上述磁性体直接安装在阀部件的外周，也可以通过保持座安装在阀部件的端部。

另外，本发明中，可以备有1个磁性体和1个磁传感器，也可以备有1个磁性体和若干个磁传感器。

根据本发明的另一实施例，上述磁传感器可在阀部件的全行程中检测磁性体的磁性，可从随着磁性体移动的磁通密度的变化，检测阀部件的全部动作位置。

这样，不仅可知道阀部件的行程终端的位置，而且可知道在行程途中的位置。所以，根据从行程开始到行程结束的阀部件的位置和动作时间的关系，可用判断电路简单地判断出该阀部件是否正常动作。这样，在故障前可采取预防措施，可防止因故障或事故引起作业系统的长时间停止运转。

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是与图2同样的要部放大图，表示不同的动作状态。

图4是本发明第2实施例中的阀塞的要部立体图。

图5是表示本发明第3实施例的要部断面图。

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由非磁性体材料构成的阀塞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12a、12b分别与阀塞6的端面相接。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或2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，如图3所示地移动到右侧，成为第2切换位置。

上述阀塞6和各活塞12a、12b也可以连接成一体。

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上的磁性体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，用于检测该磁性体21的磁性。磁传感器22检测上述磁性体21与阀塞6一起移动时的磁通密度，从该磁通密度的增减变化可检测出阀塞6在行程中的全动作位置。

上述磁性体21是在合成树脂或合成橡胶等软质弹性基材中混入具有磁性的金属粉末，形成为在一部分圆周上具有切口的环状，安装在阀塞6的任何一端侧的外周部、例如实施例所示的与第1活塞12a相向侧端部外周的、比端部密封部件8靠近外侧呼吸室9处。即，在阀塞6的端部外周形成安装槽23，呈环状的该磁性体21以弹性扩张状态嵌入该安装槽23内，这样安装在上述位置。

这时，磁性体21的厚度最好比安装槽23的深度稍小，使该磁性体21的外周面低于阀塞6外周面，与阀孔5的内周面不滑接。这样，不仅可防止因磁性体21的滑接引起阀塞6的滑动阻力增加，而且，即使该磁性体21吸附了大气中的磁性微细粒子，也能防止对阀塞6的滑动造成不良影响。

这样，把上述磁性体21以与阀孔5内的作动流体流路隔开的状态，安装在阀塞6端部的、比端部密封部件8更靠近外侧呼吸室9的位置，可防止该磁性体21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，该磁性体21也不会与它们接触而生锈、腐蚀或吸附磁性体粒子，可防止因磁性体功能减弱而导致位置检测精度降低，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25内，接近磁性体21地安装着，这样可在阀塞6的全行程中检测磁性体21的磁性。即，该磁传感器22，当阀塞6在任何一方的行程终端时，设在与磁性体21最接近的位置。这样，当阀塞6在上述行程终端时，可检测最大的磁通密度，在另一方行程终端时，可检测最小磁通密度。这时的最小磁通密度也可以是零。

上述磁传感器22通过导线26与图未示判断电路连接，把与磁通密度相应的检测信号输出给该判断电路。把阀塞6正常动作时的各动作位置和磁通密度、动作时间、流体压力的相互关系等位置检测所需的数据，预先输入判断电路，来自磁传感器22的检测信号输入后，根据上述数据，计测阀塞6的两行程终端位置和行程中的各位置等，同时，根据从行程开始到行程结束的阀塞6的位置和动作时间关系，判断该阀塞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导致机器的长时间停止运转。

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。

上述实施例中，是在阀塞6的一方行程终端，将1个磁传感器22设置在与磁性体21相向的位置，但也可以设置在磁性体21移动范围内的适当位置，只要在该位置能从磁通变化识别阀塞6的全行程动作即可。

或者，如图2和图3中实线和双点划线所示，也可以在阀塞6的两方行程终端，将2个磁传感器22分别设置在与磁性体21相向的位置。这时，当阀塞6在图2的行程终端时，第1磁传感器22检测最大磁通密度，第2磁传感器22a检测最小磁通密度。当阀塞6在图3的行程终端时，第2磁传感器22a检测最大磁通密度，第1磁传感器22检测最小磁通密度。当阀塞6位于行程途中时，2个磁传感器22检测与距磁性体21的距离相应的磁通密度。因此，根据2个磁传感器22、22a检测的磁通密度变化关系，可知道阀塞6的动作位置等。

另外，上述第2磁传感器22a也可以设在阀塞6的另一端侧，这时，在该阀塞6的另一端侧安装第2磁性体。位于阀塞6两端部的2组磁性体和磁传感器的位置关系这样设定：在阀塞的一方行程终端，一方的磁传感器检测最大磁通密度时，另一方的磁传感器检测最小磁通密度；在阀塞的另一方行程终端，与上述相反地进行检测。

上述实施例中，磁性体21是直接安装在阀塞6的外周，但也可以通过保持座间接地安装。例如图4所示第2实施例中，把形成为插头形的非磁性体制保持座28螺合在阀塞6的端面，在该保持座28的外周台阶部与阀塞6的端面之间形成安装槽23，把磁性体21安装在该安装槽23内。或者，在上述保持座28的外周形成独立的安装槽，把磁性体21安装在该安装槽内，用螺合等适当的方式把该保持座28连接在阀塞6的端面上。

图5表示本发明第3实施例的要部。该第3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直接安装在阀壳4的第1部件4a上。而该第3实施例中，是把传感器安装用的专用第4部件4d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。这时，阀塞6的端部长度延长了相当于该第4部件4d的尺寸，在其延长部分6a上安装着磁性体21。

第3实施例的上述以外的构造和作用或者其变形例等与第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、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，也可以是弹簧复原式的构造，即设置复原弹簧代替小直径的第2活塞12b，用该复原弹簧将阀塞常时地朝复原方向推压。

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，或者是阀部件被电磁或机械驱动机构直接驱动的直动式换向阀。

上述位置检测机构20，也可以不是上述那样的根据随着阀塞移动的磁通密度变化检测阀塞全动作位置的方式，而是在阀塞的两行程终端通过使磁传感器开、关，检测该阀塞的两行程终端的方式。

如上所述，根据本发明的具有位置检测功能的换向阀，可防止磁性体与作动流体直接接触，不受该作动流体的影响，检测精度和动作稳定性高。

Claims (6)

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、流路切换用阀部件；

用于驱动上述阀部件的驱动机构；

与该阀部件同步移动那样地设置在上述阀部件端部的与上述流体流路隔开位置上的磁性体；

至少1个设置在与上述磁性体对应的阀壳部分上、能够检测该磁性体磁性的磁传感器。

2．如权利要求1所述的换向阀，其特征在于，该换向阀中，在上述阀部件的端部面临的位置具有向外部开放的呼吸室，并且，在阀部件的端部外周具有将该呼吸室与阀孔内流体流路阻断的端部密封部件，上述磁性体安装在该阀部件端部的比端部密封部件更靠近外侧的靠呼吸室的位置。

3．如权利要求1或2所述的换向阀，其特征在于，上述磁性体直接安装在阀部件的外周。

4．如权利要求1或2所述的换向阀，其特征在于，上述磁性体通过保持座安装在阀部件的端部。

5．如权利要求1至4中任一项所述的换向阀，其特征在于，该换向阀具有1个磁性体和同时检测该磁性体磁性的多个磁传感器。

6．如权利要求1至5中任一项所述的换向阀，其特征在于，上述磁传感器被设置成在阀部件的全行程能检测磁性体的磁性，可从伴随磁性体移动的磁通密度变化检测阀部件的全动作位置。

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