CN1280262A - 带位置检测功能的先导式换向阀 - Google Patents

Abstract

提供一种能够经由驱动阀构件用的活塞来检测该阀构件的动作位置的、带位置检测功能的先导式换向阀。在与阀芯(6)的一端相接触的活塞(12a)的、位于从控制压力室(13a)阻断的呼吸室(9)一侧的部位上,安装位置检测用的磁铁(21),在与此一磁铁(21)对应的阀体(4)的部位上,安装检测来自该磁铁(21)的磁性的磁性传感器(22)。

Description

带位置检测功能的先导式换向阀

本发明涉及能够利用磁铁来检测阀芯等阀构件的动作位置的带位置检测功能的先导式换向阀。

能够利用磁铁来监视阀芯的切换动作的先导式换向阀，例如日本实公平7-31021号公报中所公开的那样已经是公知的。此一换向阀，在阀芯的两端分别备有接受控制流体压力用的活塞，靠作用在这些活塞上的控制流体压力使阀芯切换，在一方的活塞上安装磁铁，同时在阀体的与该磁铁对应的位置上安装检测磁力线的变化的检测线圈，根据因上述磁铁与活塞一起移动时的磁力线的变化而在检测线圈中产生的感应电压的大小，检测活塞也就是阀芯的移动速度，判断其是否正常。

可是，上述现有技术的换向阀，因为把上述磁铁安装在活塞端面的在露出压力室中的位置上，故该磁铁直接与控制流体接触，此一控制流体中含有水分或化学雾沫含有金属粉之类磁性体的微细颗粒等，于是通过与这些物质接触，磁铁容易出现生锈腐蚀、及吸附微细颗粒这样的问题，存在着因磁力降低引起的检测精度的降低或容易引起滑动不良这样的缺点。

此外，上述换向阀，由于随着磁铁移动的磁力线的变化使检测线圈中产生感应电压，根据此一感应电压的大小来检测阀芯的移动速度，判断该移动速度是否正常，所以不能检测阀芯的动作位置。

本发明的主要技术课题在于，提供一种能够经由驱动阀构件的活塞来检测该阀构件的动作位置的、带位置检测功能的先导式换向阀。

本发明的另一个技术课题在于，在上述换向阀中，当把位置检测用的磁铁安装在活塞上时，防止该磁铁与控制流体接触，使之不受控制流体的影响，维持稳定的检测精度和动作特性。

为了解决上述课题，根据本发明的换向阀，在设于阀构件的一端的活塞上安装位置检测用的磁铁，在与此一磁铁对应的阀体部分上，安装检测来自该磁铁的磁性的磁性传感器。上述磁铁所安装的活塞上的位置，是该活塞的一侧的、与阀构件端面之间隔开的呼吸室一侧的部分。此一呼吸室，与位于活塞的对峙侧的控制压力室，靠该活塞的外周的活塞密封件气密地阻断，控制流体是不能流入的。

具有上述构成的本发明的换向阀，靠供给到控制压力室的控制流体来驱动上述活塞，经由此一活塞使阀构件切换。而且，来自与上述活塞一起移动的磁铁的磁力线密度由磁性传感器来检测，根据伴随磁铁移动的磁力线密度的变化来检测活塞的动作位置也就是阀构件的动作位置。

这里，由于把上述磁铁安装在活塞的呼吸室一侧的位置上，所以该磁铁不与控制流体直接接触，因此，即使控制流体中含有水分和化学雾沫或者金属粉之类的磁性体颗粒等，也不会出现因为磁铁生锈腐蚀、及吸附微细颗粒而磁力降低，不会产生因吸附的微细颗粒引起的动作不良等，可以维持稳定的性能。

根据本发明的一个具体的实施例，上述磁铁设在活塞的外周上，同时上述磁性传感器，设在阀体内的靠近活塞的外周的部位上。

根据本发明的另一个具体的实施例，在上述活塞的与阀构件对峙的表面上形成收容室，在此一收容室内上述磁铁安装成位于靠近活塞的受压面，在阀体的与该受压面对峙的外周上设置上述磁性传感器。

根据本发明的又一个具体的实施例，换向阀是包括两个活塞和两个先导阀的双先导式换向阀，两个先导阀集中设在阀体的一端侧，在阀体的另一端侧在一方的活塞和该阀体上设置上述磁铁和磁性传感器。

在本发明中，至少有磁铁的活塞可以与阀构件连接起来。

在本发明中，最好是上述磁性传感器设置成能够在活塞的整个行程上检测来自磁铁的磁性，借此构成为能够根据伴随磁铁位移的磁力线密度的变化来检测活塞的所有动作位置。

借此，因为不仅可以知道活塞也就是阀构件的行程末端的位置，而且可以知道行程中途的位置，故可以根据从行程开始到行程结束的阀构件的位置和动作时间的关系，靠判另电路简单地判别该阀构件是否正常地动作，结果，在出故障前施行预防处置成为可能，对故障或事故引起的作业系统的长时间的停止运行等可以防患于未然。

图1是表示本发明的换向阀的第1实施例的剖视图。

图2是图1的主要部分放大图。

图3是表示本发明的换向阀的第2实施例的部分省略剖视图。

图4是图3的主要部分放大图。

图5是图4的主要部分放大剖视图。

图1示出本发明的换向阀的第1实施例，这里举例示出的换向阀，是靠一个先导阀2来切换主阀1的单先导式换向阀。

上述主阀1具有作为5孔口阀的构成，包括由非磁性体材料制成的阀体4。此一阀体4，由取为立方体形的第1构件4a、连接到其一端兼作安装先导阀2用的过渡块的第2构件4b、以及连接到另一端作为端盖发挥作用的第3构件4c组成。

在上述第1构件4a的上下某一方的表面上，设有供给口P和两个排出口E1、E2，在另一方的表面上设有两个输出口A、B，在第1构件4a的内部，设有这些各孔口沿轴线方向并排开口的阀孔5，作为流路切换用的阀构件的由非磁性体材料构成的阀芯6滑动自如地收容在此一阀孔5内。

在上述阀芯6的外周上，设有把连接上述各孔口间的流路彼此相互隔开用的多个密封构件7，同时在阀芯6的两端部外周上，分别设有把该阀芯6的端部所处于的呼吸室9与阀孔5内的工作流体的流路之间阻断的端部密封构件8。图中10，是使阀芯6的滑动稳定化用的导向环。

另一方面，在上述第2构件4b和第3构件4c上，在阀芯6的两端所处于的位置上分别形成活塞室11a、11b。在第2构件4b上所形成的第1活塞室11a为大直径，大直径的第1活塞12a滑动自如地收容于其中，在一方的第3构件4c上所形成的第2活塞室11b直径小于上述第1活塞室11a，小直径的第2活塞12b滑动自如地收容于其中。这些活塞12a、12b分别如由第2活塞12b典型地示出的那样，与阀芯6的端面相接触，或者，如由第1活塞12a典型地示出的那样，与阀芯6连接成一体，成为与该阀芯6同步地移动。在把活塞连接于阀芯6的场合，虽然在图示的例子中，使设在活塞12a上的钩子14a配合于阀芯6的外周的止动槽14b，但是不问其连接方法。

而且，在上述各活塞12a、12b的背面侧，也就是与接触于阀芯6的表面相对峙一侧的部位上，分别形成第1和第2压力室13a、13b，在各活塞12a、12b与阀芯6之间，分别形成对外开放的呼吸室9、9，这些压力室13a、13b与呼吸室9、9之间，靠安装在上述活塞12a、12b的外周上的活塞密封件15、15气密地阻断。

此外，位于大直径的第1活塞12a一侧的上述第1压力室13a，由控制流路16a、16b经由手动操作机构17和上述先导阀2连通到上述供给口P，位于小直径的第2活塞12b一侧的第2压力室13b，经由控制流路16c常时地连通到上述供给口P。

而且，上述先导阀2处于切断状态而控制流体未供给到第1压力室13a时，因为第2活塞12b被供给到第2压力室13b的控制流体压力所推压，故阀芯6如图1中所示，处于移动到左侧的第1切换位置。如果从此一状态，上述先导阀2成为接通而控制流体供给到第1压力室13a时，则因为两个活塞12a、12b的受压面积不同使作用在第1活塞12a上的流体压力作用力大于作用在第2活塞12b上的流体压力作用力，故阀芯6被此一第1活塞12a推压而向右移动，切换到第2切换位置。

此外，上述手动操作机构17，由于通过按下操作件17a使控制流路16a、16b彼此直接连接，使第1压力室13a连通到供给口P，所以其操作状态与先导阀2成为接通的场合相同。

再者，上述先导阀2是通过给螺线管通电来开闭控制流路的电磁操作式先导阀，因为其构成和作用与公知者相同，故省略其具体说明。

在上述换向阀上，设有检测阀芯6的动作位置用的位置检测机构20。此一位置检测机构20，如从图2中也看出的那样，是由安装在某一方的活塞(在图示的例子中是第1活塞12a)上的磁铁21、以及安装在阀体4一侧检测来自该磁铁21的磁性的磁性传感器22组成的，靠磁性传感器22检测上述磁铁21与活塞12a一起移动时的磁力线密度的变化，根据其增减来检测活塞12a也就是阀芯6的动作位置。

上述磁铁21，是在合成树脂或合成橡胶之类软质的弹性基材中，混合具有磁性的金属粉末，形成在圆周的一部分有缺口的环形者，安装在上述活塞12a的外周的、比活塞密封件15更靠近呼吸室9一侧的位置上。也就是说，通过把制成环形的该磁铁21以弹力地扩大直径的状态装入在活塞12a的外周上形成的安装槽23内，安装于上述位置。

在此一场合，最好是通过把磁铁21的厚度形成为稍小于安装槽23的深度，使得该磁铁21的外周面位于比活塞12a的外周面要低的位置而不与活塞室11b的内周面滑动接触，借此，不仅可以防止磁铁21的滑动接触引起的活塞12a的滑动阻力的增加，而且，即使此一磁铁21吸附一些大气中的磁性微细颗粒，也可以防止这些颗粒对活塞12a的滑动的不良影响。

此外，因为通过像这样把上述磁铁21安装在活塞12a的外周呼吸室9一侧的位置上，可以防止该磁铁21与控制流体直接接触，故即使该控制流体中含有水分或化学雾沫或者金属粉之类的磁性体颗粒等，也不会出现因为磁铁21与它们接触而生锈腐蚀或者吸附磁性体颗粒，不会产生磁力降低引起的位置检测精度的降低，或吸附的微细颗粒引起的活塞12a的动作不良等。

另一方面，上述磁性传感器22，在阀体4的第2构件4b上形成的收容室25内，靠近该磁铁21地安装，以便能够在阀芯6的整个行程上检测来自磁铁21的磁性。也就是说，此一磁性传感器22设置在这样的位置上，即在活塞12a处于某一方的行程末端的场合与磁铁21最靠近而检测最大的磁力线密度，在活塞12a处于另一方的行程末端的场合远离磁铁21而检测最小的磁力线密度。

上述磁性传感器22经由引线26连接到未画出的判别电路，把与磁力线密度相对应的检测信号输出到此一判别电路。在此一判别电路中，预先输入活塞12a(从而阀芯6)正常动作时的各动作位置与磁力线密度、动作时间、流体压力的相互关系等对位置检测所需要的数据，如果来自磁性传感器22的检测信号被输入，则根据上述数据测量活塞12a的两个行程末端的位置或行程中的各位置等，同时根据从行程开始到行程结束的活塞12a的位置与动作时间的关系，可以判别活塞12a从而阀芯6的动作是否正常。借此，在出故障前预先知道其前兆并施行预防处置成为可能，可以对由于故障或事故等的发生引起长时间停止机器的运行这样的事态防患于未然。

再者，所检测的活塞12a的动作位置或动作时间等，可以在显示装置上以数值或曲线图等显示出来。

在上述实施例中，虽然设置着一个磁性传感器22，但是也可以在活塞12a的两方的行程末端分别与磁铁21对峙的位置上设置两个磁性传感器。在此一场合，把两个磁性传感器与磁铁的位置关系设定成，当活塞12a处于一方的行程末端时，一方的磁性传感器检测最大的磁力线密度，另一方的磁性传感器检测最小的磁力线密度，当活塞12a处于另一方的行程末端时与此相反，借此可以根据两个磁性传感器检测的磁力线密度的变化的关系得知阀芯6的动作位置。

此外，在上述实施例中，虽然把磁铁21安装在活塞12a的外周，但是也可以安装在活塞的其他部位。在图3中，靠包括两个先导阀2的双先导式换向阀典型地示出磁铁的安装方法不同的本发明第2实施例。

此一第2实施例的换向阀，包括两个先导阀2a、2b和两个手动操作机构17a、17b，两个先导阀2a、2b集中安装于阀体4的一端侧(第1活塞12a一侧)。此外，两个活塞12a、12b具有彼此相同的大小尺寸，不与阀芯6连接成一体，而是接触于该阀芯6的端面。进而，第1压力室13a靠控制流路30a、30b经由第1先导阀2a和第1手动操作机构17a连通到供给口P，第2压力室13b靠控制流路30a、30c经由第2先导阀2b和第2手动操作机构17b连通到供给口P。

上述换向阀，靠两个先导阀2a、2b交替地把控制流体供给到第1压力室13a和第2压力室13b，借此驱动两个活塞12a、12b而切换阀芯6。

在上述换向阀中，位置检测机构20设置在作为与设置着两个先导阀2a、2b的一侧相对峙一侧的第2活塞12b一侧。也就是说，从图4和图5也可以看出，在上述第2活塞12b上，形成从与阀芯6的接触面一侧向受压面沿轴线方向延伸的收容室31，磁铁21位于靠近上述受压面地安装于此一收容室31的内底部。与此相对，在阀体4的第3构件4c上，在与上述第2活塞12b的受压面对峙的壁面部位的背侧的位置上，从该第3构件4b的下表面一侧向上表面一侧形成安装槽32，把磁性传感器22插入此一安装槽32内，用螺钉33固定之。

而且，靠上述磁性传感器22来检测，随着上述第2活塞12b的移动而磁铁21接近或远离磁性传感器22时的磁力线密度的变化。

有关第2实施例的上述以外的构成和作用或者最佳变形例等，因为实质上是与第1实施例相同的，故省略它们的说明。

上述各实施例中的位置检测机构20，也可以不是如上所述根据伴随着活塞的移动的磁力线密度的变化来检测该阀芯6的所有动作位置的方式，而是在阀芯6的两个行程末端使磁性传感器接通·切断，借此仅检测该阀芯6的两个行程末端的方式。

此外，在上述第1实施例中，虽然作为单先导式换向阀示出备有大小两个活塞12a、12b者，但是，当然也可以是代替小直径的第2活塞12b而设置复位弹簧，靠此一复位弹簧的加载力始终沿复位方向给阀芯6加载的弹簧复位式者。

像以上详述的那样，根据本发明，通过把位置检测用的磁铁安装在活塞上，可以经由该活塞来检测该阀构件的动作位置。而且此时，因为把上述磁铁安装在位于活塞的呼吸室一侧的部位，借此可以防止该磁铁与控制流体直接接触，故即使该控制流体中含有水分或化学雾沫或者金属粉之类的磁性体颗粒等，该磁铁也不会与它们接触而生锈腐蚀或者吸附磁性体颗粒，不会产生磁力降低引起的位置检测精度的降低，或吸附的微细颗粒引起的活塞的动作不良等，可以维持稳定的性能。

Claims (6)

1．一种带位置检测功能的先导式换向阀，其特征在于，包括：

多个孔口；

上述各孔口开口的阀孔；

有上述孔口和阀孔的阀体；

滑动自如地收容在上述阀孔内的流路切换用的阀构件；

在上述阀构件的至少一端侧形成的活塞室；

滑动自如地收容在上述活塞室内、靠控制流体压力的作用而动作来切换上述阀构件的活塞；

在上述活塞与阀构件之间被隔开的对外开放的呼吸室；

安装于上述阀构件的端部外周、把阀孔内的工作流体流路与上述呼吸室之间阻断的端部密封构件；

安装于上述活塞的外周、把该活塞的一侧的控制压力室与上述呼吸室之间阻断的活塞密封件；

固定于一个活塞的位于比上述活塞密封件更靠近呼吸室一侧的部位的、与该活塞一起位移的磁铁；

设置在上述阀体的靠近磁铁的位置上、检测来自该磁铁的磁性的至少一个磁性传感器；

把控制流体供给到上述控制压力室的先导阀。

2．权利要求1中所述的换向阀，其特征在于，上述磁铁设置在活塞的外周，同时上述磁性传感器设置在阀体内的靠近上述活塞室的外周的部分。

3．权利要求1中所述的换向阀，其特征在于，在上述活塞的与阀构件的对峙表面上形成收容室，上述磁铁位于靠近活塞的受压面地安装在此一收容室内，上述磁性传感器设置在阀体的与该受压面对峙的位置上。

4．权利要求3中所述的换向阀，其特征在于，该换向阀是包括两个活塞和两个先导阀的双先导式换向阀，两个先导阀集中地设置在阀体的一端侧，在阀体的另一端侧，上述磁铁和磁性传感器设置在另一方的活塞和该阀体上。

5．权利要求1中所述的换向阀，其特征在于，有着上述磁铁的活塞与阀构件连接成一体。

6．权利要求1中所述的换向阀，其特征在于，上述磁性传感器，设置成能够在活塞的整个行程中检测来自磁铁的磁性，构成为能够根据伴随着磁铁位移的磁力线密度的变化来检测活塞的所有动作位置。

Images