CN1469070A - 具有位置检测机构的集装阀 - Google Patents

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Abstract

一种集装阀，它使切换阀上位置传感器的安装变得简单，且该位置传感器与集装式底板之间的配线方便，维护保养也变得容易，切换阀(2)的壳体(6)上设置的部件收容室(19)收容检测阀芯(8)的动作位置的位置传感器(22a、22b)，第1凹部(20)收容同时连接着上述位置传感器(22a、22b)与先导阀(5a、5b)的第1转接连接器(31)，集装式底板(3)上，在第2凹部(38)内装有电气连接上述第1转接连接器(31)的第2转接连接器(39)的同时，基板收容室(37)内装有电气连接该第2转接连接器(39)的主配线基板(36)。

Description

具有位置检测机构的集装阀
技术领域
本发明涉及一种具有位置检测机构的集装阀，它具有检测集装式底板上搭载的切换阀动作位置的机能。
背景技术
如在日本专利公报实开平2-66784号中公开的那样，通过传感器检测阀芯动作位置的切换阀已广为人知。该切换阀在阀芯外周安装有磁环的同时，还在壳体中安装了能感知磁性的磁性传感器，因此当阀芯移动到一侧的切换位置时，上述磁性传感器检测到磁环后接通，而当阀芯移至另一切换位置时，磁性传感器离开磁环而断开。而且上述磁性传感器通过自切换阀壳体导出到外部的导线连接在控制器上。
另一方面，这种切换阀中包括可通过搭载到集装式底板上当作集装阀使用的切换阀。这种集装阀的构成通常为在集装式底板上搭载1个或多个切换阀，通过上述集装式底板将压力流体和驱动用电力提供给各切换阀。
这种集装阀也同上述广为人知的集装阀一样，可使用磁环和磁性传感器检测出各切换阀的动作位置。但以前的情况是要将磁性传感器的导线从切换阀的壳体导出到外部时，必须将该导线引出壳体外部，然后导入并且连接集装式底板的电气连接部，所以配线作业就变得麻烦、杂乱，且容易产生上述导线妨碍别的部件等的问题。
另外，上述阀芯的动作位置除可用上述磁性传感器检测磁环的方法检测外，还可以用压力传感器检测输出孔的压力的方法检测出来，但即使这种情况也同样具有与上述共通的问题点。
而且在按上述方法检测出阀芯的动作位置的情况下，最好能用简单的显示机构在切换阀上将其动作位置显示出来。
发明内容
本发明的主要技术课题是提供一种带有位置检测机构的集装阀，该种阀不但能使切换阀上位置传感器的安装和该位置传感器与集装式底板之间的配线变得简单，同时还使维护保养更方便容易。
本发明的其它技术课题是在上述课题的基础上，实现用简易显示装置可靠地将阀芯的动作状态表示出来。
为解决上述课题，本发明提供一种具有切换压力流体流路用的切换阀和搭载该切换阀的集装式底板的集装阀。
上述切换阀中配置了备有对应集装式底板安装面的壳体和设置在该壳体内部的流路切换用阀芯以及驱动该阀芯的1个或2个电磁操作式先导阀。另外，上述壳体具有在上述安装面的一部分形成的第1凹部和与第1凹部不同位置上形成的部件收容室，而部件收容室中收容1个以上的检测上述阀芯动作位置的位置传感器，上述第1凹部中则收容电气连接着上述位置传感器和先导阀的兼作信号传递和供电用的第1转接连接器。
另一方的上述集装式底板具有：用于搭载上述切换阀用的搭载面，对应上述第1凹部而形成于该搭载面上的第2凹部以及与该第2凹部相连的基板内部的基板收容室，上述第2凹部内收容通过将切换阀搭载到上述搭载面而电气连接上述第1转接连接器的第2转接连接器，上述基板收容室中收容电气连接第2转接连接器的信号处理、传递用及供电用的主配线基板。
具有上述构成的本发明的集装阀，在切换阀壳体中设置部件收容室和第1凹部，上述部件收容室中设置有位置传感器，同时还在第1凹部内收容第1转接连接器，由于该第1转接连接器电气连接着上述位置传感器和先导阀，因此仅将该切换阀搭载在上述集装式底板上，就可实现上述第1转接连接器连接在集装式底板的第2转接连接器上，而上述位置传感器和先导阀则电气连接在该集装式底板内部的装配线基板上。
所以不仅仅切换阀上位置传感器的安装简单，另外由于该位置传感器和先导阀是通过共通的转接连接器连接在主配线基板上的，因此这些连接也变得简单，而且由于这些位置传感器和先导阀的导线不必引出到外部，所以配线作业也变得简单。另外，在进行保养作业而分解集装式底板和切换阀时，由于不需将位置传感器从切换阀上卸下或切断该切换阀与集装式底板之间的导线，而使得操作变得简单。
本发明的一个具体构成是将上述部件收容室设在壳体的上面侧，且由可自由装卸的盖部覆盖，该部件收容室配设有指示灯基板，而该指示灯基板电气连接上述先导阀和位置传感器的同时，在该指示灯基板上搭载分别表示这些先导阀以及位置传感器动作状态的指示灯，上述盖部上还安装有观察这些指示灯用的显示窗。
根据以上构成，阀芯的动作状态可在切换阀上用简单的显示机构可靠地表示出来。
本发明更具体的构成是在上述部件收容室中设置导通先导阀并兼作端子用的基板支承台的同时，在上述指示灯基板上配设兼作连接器用的支承脚，该支承脚在电气连接上述基板支承台的状态下而被支承，这样，该指示灯基板则可自由装卸地设置在上述部件收容室中，另外，将上述位置传感器电气连接在该指示灯基板和上述第1转接连接器的传感器用连接器也可自由装卸的连接在该指示灯基板上。
本发明中的上述位置传感器由检测安装在上述阀芯上磁环的磁性传感器和检测输出流路流体压力的压力传感器中的两种或其中任意一种构成。
附图说明
图1是表示本发明集装阀的第1实施例的断面图
图2是图1的主要部位的扩大图
图3是表示本发明集装阀的第2实施例的断面图
具体实施方式
图1为本发明集装阀的第1实施例表示图，该集装阀1A由切换阀2和集装式底板3构成，其中，切换阀2对压缩空气等的压力流体流路进行切换，集装式底板3搭载该切换阀2，自该集装式底板3到切换阀2可进行压力流体的供给和驱动用电力的供给以及控制用电气信号的传递等。
上述切换阀2为先导式切换阀，包括5通阀构造的主阀部4和连接该主阀部4的电磁操作式先导阀5a、5b，通过先导阀5a、5b对内置在上述主阀部4中的阀芯8进行切换。因此，上述先导阀5a、5b就构成了驱动上述阀芯8的驱动机构。
上述主阀部4具有由非磁性体构成的壳体6。该壳体6由位于其中央的主块6a和分别接合该主块6a两端的端块6b、6c构成，端块6b、6c上分别安装着上述先导阀5a、5b。另外，在该壳体6下面，特别是主块6a的下面，形成通过垫片连接上述集装式底板3上面的搭载面3a的实质性的平的安装面6d。
图2也明确示出，上述安装面6d中的主块6a的底面部分设有供给通孔P1和其两侧的2个输出通孔A1、B1以及再向外两侧的2个排出通孔EA1、EB1。另外，上述主块6a内部设有按上述配置连通上述各通孔的阀孔7，该阀孔7中装有可自由滑动的上述阀芯8。而为了区分上述各通孔间的流路，在上述阀芯8的外周围设了若干密封部件9。
另外，在上述阀芯8的轴线方向的两端分别安装了位置检测用磁环12a、12b。磁环12a、12b呈环状，嵌装在阀芯8端部上形成的小径部，通过从外侧嵌着环状盖部13并使其抵接在该磁环12a、12b上，这样，该磁环12a、12b由盖部13固定在上述阀芯8的端部。
连接上述主块6a两侧的端块6b、6c中分别形成有活塞室，各活塞室内分别配设可自由滑动的活塞15a、15b，活塞15a、15b通过上述盖部13抵接在上述阀芯8上。另外，在活塞15a、15b的背面侧分别形成有压力室16a、16b，压力室16a、16b通过未图示的控制流路连接上述先导阀5a、5b，同时通过先导阀5a、5b连接上述供给通孔P1。
因此，当第1先导阀5a关闭时第1压力室16向大气开放，同时第2先导阀5b处于打开状态控制流体供给第2压力室16b时，如图1所示，阀芯8在第2活塞15b的作用下移至左侧的第1切换位置。然后上述先导阀5a、5b从这一状态切换到另一状态，即第1先导阀5a打开，第2先导阀5b关闭，这样第2压力室16b向大气开放，控制流体供给第1压力室16a，从而上述第1活塞15a推动阀芯8将其移至右侧，切换到第2切换位置。
在上述切换阀2的壳体6的主块6a上表面侧形成部件收容室19，同时在该主块6a下表面的上述安装面6d上形成第1凹部20，部件收容室19与第1凹部20通过配线用通路连通。其中上述部件收容室19具有延伸到上述阀孔7的轴线方向两端部附近的横向长度和位于接近阀孔7的位置的底部，其上表面与外部连通，且被覆有可自由装卸的外壳21。该部件收容室19中，在其底部的两端部附近，对应磁环12a、12b，分别设置检测上述阀芯8两端的磁环12a、12b的2个位置传感器22a、22b，这样在阀芯8的两行程端，任一位置传感器22a或22b即可检测其对应的磁环12a或12b。在图示例中，当阀芯8移至图1中所示的左侧的第1切换位置时，右侧的第2位置传感器22b检测出第2磁环12b，当阀芯8从当前切换位置移至右侧的第2切换位置时，左侧的第1位置传感器22a检测出第1磁环12a。上述位置传感器22a、22b输出的阀芯8的位置检测信号传送到控制器中，用于各种控制操作及显示等。
另外，上述第1实施例中的位置传感器22a、22b使用的是磁性传感器，因此为了方便起见，在这里我们将位置传感器称作磁性传感器。
上述部件收容室19中还收容装载在左右2个基板支承台26、26上的可自由装卸的指示灯基板25。该指示灯基板25上除配有印刷电路线外，对应2个先导阀5a、5b，在指示灯基板25的两侧搭载2组表示上述先导阀5a、5b的动作状态的先导指示灯27a、27b以及构成电涌保护电路的电子部件28等，进而，在指示灯基板25的中央部搭载表示上述磁性传感器22a、22b动作状态的2个传感器指示灯29a、29b。可以是当上述磁性传感器22a、22b处于检测出状态，即处于接通状态时，传感器指示灯29a、29b亮，也可以是当切换阀2处于异常状态，例如先导阀5a、5b中的任意一个处于接通状态，而对应的磁性传感器22a、22b不处于接通状态的情况下，也可以使传感器指示灯亮。这种情况，处理先导阀5a、5b的动作信号和磁性传感器22a、22b的动作信号的半导体元件等的电子部件搭载在上述指示灯基板25上。
在对应上述外壳21的各指示灯27a、27b及29a、29b的位置上，分别设置用来从外部观察这些指示灯的显示窗21a。该显示窗21a由安装在外壳21开口处的透明部件构成。
上述基板支承台26、26兼作连接端子用，通过未图示的连接机构电气连接在上述先导阀5a、5b，或第1凹部20内的第1转接连接器31，或连接这些先导阀与第1转接连接器的转接导线32。将从指示灯基板25两端部下表面伸出的兼作连接器用的销形支承脚33插入各基板支承台26上形成的支承孔26a，这样，该指示灯基板25则在电气连接状态下装卸自由地设置在上述基板支承台26上。导通上述传感器指示灯29a、29b的传感器用连接器34装卸自由地连接在上述指示灯基板25的中央部下表面，该传感器用连接器34通过从上述部件收容室19内部伸出的导线电气连接上述各磁性传感器22a、22b和第1转接连接器31。另外，上述转接导线32在上述部件收容室19中横向延伸，其中一端穿过端块6b、6c内部连接先导阀5a、5b，另一端连接上述第1转接连接器31。
在图示例中设置了一个大型的指示灯基板25，其上搭载对应各先导阀5a、5b和磁性传感器22a、22b的所有指示灯27a、27b及29a、29b，但也可以设置对应各先导阀和磁性传感器的3个小型的指示灯基板，其中的2个上分别搭载对应各先导阀5a、5b的先导指示灯27a、27b和电子部件28，剩下的1个上搭载传感器指示灯29a、29b。
上述第1转接连接器31可兼作信号传递用和供电用，通过适当的方式将其固定设置在上述第1凹部20内，上述第1转接连接器31通过上述转接导线32电气连接各先导阀5a、5b，同时通过传感器用连接器34电气连接磁性传感器22a、22b。
上述集装式底板3为在厚度方向上接合数个使用的多层叠加类型，由非磁性体材料构成，可搭载1个切换阀2。该集装式底板3的较长方向的一半侧为流路形成部3A，另一半侧为电气连接部3B，在该集装式底板3的上表面形成横跨流路形成部3A和电气连接部3B的上述搭载面3a。上述流路形成部3A和电气连接部3B可为一体，也可为独立的个体并相互连接。
上述流路形成部3A中设有沿厚度方向贯通集装式底板3的供给流路P及排出流路EA1、EB1，同时还设有在该集装式底板3的端面开口的2个输出孔A、B。供给流路P和排出流路EA、EB以及各输出孔A、B分别在上述搭载面3a上开口，当切换阀2搭载在该搭载面3a上时，分别连通该切换阀2的上述供给通孔P1和2个排出通孔EA1、EB1及2个输出孔A1、B1。
另外，上述电气连接部3B具有收容主配线基板36的基板收容室37，同时在对应上述第1凹部20的搭载面3a上具有连接该基板收容室37的第2凹部38，第2凹部38中设置电气连接上述第1转接连接器31的第2转接连接器39。将上述切换阀2搭载到集装式底板3时，第1转接连接器31和第2转接连接器39则自动的连接起来。另外，最好在上述第2凹部38的周围安装有密封部件，如上所述，将切换阀2搭载到集装式底板3上时，密封部件将第1及第2凹部20、38的周围密封接合。上述主配线基板36中，除有印刷电路布线外，还搭载着信号处理用电子部件43、兼作信号传递用和供电用的主连接器44以及分配用连接器45。上述电子部件43是将控制器输出的切换阀2的控制信号从并行信号转换为串行信号等的信号处理机构。另外，上述主连接器44主要是进行邻接集装式底板3、3的主配线基板36、36之间的上述切换阀用控制信号的传递和切换阀驱动用电力的供给以及磁性传感器22a、22b输出的检测信号的传递等，将集装式底板3、3相互结合，则主连接器44的雌雄连接端子相互连接。进而，上述分配用连接器45连接在上述第2转接连接器39上，对搭载着的切换阀2进行供电和传递磁性传感器22a、22b输出的检测信号，它可自由装卸地连接在上述主配线基板36上。
具有如上构造的集装阀1A在切换阀2的壳体6中设有部件收容室19和第1凹部20，上述部件收容室19中设置磁性传感器22a、22b，同时第1凹部20中收容第1转接连接器31，该第1转接连接器31电气连接上述磁性传感器22a、22b和先导阀5a、5b两方面，在另一方的在集装式底板3上，在对应上述第1凹部20的位置上设置第2凹部38，该凹部38中设置传感器用连接器34，因此仅将上述切换阀2搭载在集装式底板3上，就可以实现上述第1转接连接器31连接在集装式底板3的第2转接连接器39上，上述磁性传感器22a、22b和先导阀5a、5b电气连接在该集装式底板3内的主配线基板36上。
所以，不仅仅切换阀2上的磁性传感器22a、22b的安装简单，由于该磁性传感器22a、22b和先导阀5a、5b通过共通的转接连接器3 1集中地连接在主配线基板36上，于是这些连接也变得简单，同时由于不必将磁性传感器22a、22b及先导阀5a、5b的导线引出到外部，所以配线也变得容易。另外，在进行保养分解集装式底板3和切换阀2时，不需要将磁性传感器22a、22b从切换阀2中卸下来，或切断该切换阀2和集装式底板3之间的导线，因此保养也变得简单。
图3为本发明集装阀的第2实施例表示图，第2实施例的集装阀1B与上述第1实施例的集装阀1A有不同之处：在第1实施例中，位置传感器使用的是磁性传感器22a、22b，磁性传感器22a、22b检测安装在阀芯8上的磁环12a、12b；而第2实施例中，位置传感器使用的是压力传感器23a、23b，通过压力传感器23a、23b检测输出流路中的流体压力，从而检测阀芯8的切换位置。
因此，在切换阀2的部件收容室19中，设置2个压力传感器23a、23b取代上述磁性传感器22a、22b，在对应阀孔7的输出通孔A1、B1的位置上配置压力传感器23a、23b的检测部24。上述2个压力传感器23a、23b安装在传感器基板47上，并通过可自由装卸连接在传感器基板47上的辅助连接器48电气连接在传感器用连接器34上。
第2实施例中，阀芯8移至左侧如图示中的第1切换位置时，由于第2输出通孔B1连通供给通孔P1，流体压力上升，从而第2压力传感器23b动作并输出检测信号；阀芯8移至右侧的第2切换位置时，第1输出通孔A1连通供给通孔P1，流体压力上升，从而第1压力传感器23a动作并输出检测信号。
第2实施例中的上述以外的构成及作用与第1实施例中的实质上是一样的，因此对于主要的同一构成采用与第1实施例中相同的符号并省略其说明。另外，第2实施例中用图示表示了安装有磁环12a、12b的阀芯8，目的是谋求同第1实施例中部件的共通化，但勿庸置疑也可以使用没有安装磁环12a、12b的阀芯8。
另外，上述第1实施例及第2实施例都是分别单独使用了磁性传感器22a、22b或压力传感器23a、23b，但也可以两个传感器同时使用。这种情况下，在使用磁性传感器22a、22b的图1的集装阀中，也可以以如图2中所示状态组装压力传感器23a、23b。另外，传感器指示灯可设置为磁性传感器用和压力传感器用两种或其中的任意一种。传感器用连接器34、第1转接连接器31以及第2转接连接器39等则可根据上述位置传感器的数量增加端子数量。
于是，通过同时应用磁性传感器22a、22b和压力传感器23a、23b，可利用阀芯8的位置检测的不同因素进行双重确认，这样有利于提高其准确性及安全性能。
在上述各实施例中都是用2个位置传感器检测阀芯在往返两行程端的动作位置，但有时也可以在任一行程端检测阀芯的动作位置，这时，只用1个位置传感器即可。
或者可采用以下构成，即，在使用磁性传感器时，只设置1个磁性传感器22a或22b，然后在全行程范围模拟性地检测安装在阀芯8一端的磁环12a或12b的磁束密度，通过磁性密度的变化即可以在全行程范围内检测阀芯8的动作位置。
还有上述各实施例中的切换阀都是安装了2个先导阀5a、5b的双先导式切换阀。在主阀部4的两侧配设了先导阀5a、5b各1个，同时也可以集中配设在主阀部4的一侧。
或者，还可以将上述切换阀替换为安装1个先导阀的单先导式切换阀。这种情况下，将阀芯两侧的2个活塞的一个作成比另一个直径小，平常状态下控制流体供给小径活塞侧压力室，开关先导阀使控制流体供给或排出大径活塞侧压力室，从而对上述阀芯进行切换。或者可以用复位弹簧的作用力代替控制流体压力，也可以同时利用控制流体压力和复位弹簧的作用力，平常状态下作用于上述小径活塞，通过先导阀将控制流体供给大径活塞侧的压力室或从中排出。
本发明不仅仅使切换阀上位置传感器的安装变得简单，另外由于该位置传感器和先导阀是通过共通的转接连接器连接在主配线基板上的，因此这些连接也变得简单，而且由于不必将从这些位置传感器和先导阀引出的导线引到外部，所以配线也变得简单。同时在进行保养作业而分解集装式底板和切换阀时，由于不需将位置传感器从切换阀上卸下或切断该切换阀与集装式底板之间的导线，而使得操作变得简单。
另外，壳体上面设置有部件收容室并收容指示灯基板，由于显示先导阀以及位置传感器动作状态的显示灯搭载在该指示灯基板上，所以通过简易的显示装置可在切换阀上准确明了地表示出上述先导阀以及阀芯的动作状态。

Claims (4)

1.一种装配有位置检测机构的集装阀，包括对压力流体流路进行切换的切换阀(2)和搭载该切换阀(2)的集装式底板(3)，其特征为：
上述切换阀(2)装配有：具有对应集装式底板(3)的安装面(6d)的壳体(6)，装配在该壳体(6)内部的流路切换用阀芯(8)，驱动该阀芯(8)的1个或2个电磁操作式先导阀(5a、5b)，
上述壳体(6)中装配有在上述安装面(6d)的一部分上形成的第1凹部(20)和在与该第1凹部(20)不同的位置上形成的部件收容室(19)，在该部件收容室(19)中装有1个以上的检测上述阀芯(8)动作位置的位置传感器(22a、22b、23a、23b)，在上述第1凹部(20)中装有电气连接上述位置传感器(22a、22b、23a、23b)和先导阀(5a、5b)的兼作信号处理、传递用和供电用的第1转接连接器(31)，
上述集装式底板(3)上具有：用于搭载上述切换阀(2)的搭载面(3a)，在对应上述第1凹部(20)的该搭载面上的位置形成的第2凹部(38)，连接该第2凹部(38)的底板内部的基板收容室(37)，通过切换阀(2)搭载在上述搭载面上，上述第2凹部(38)中收容电气连接上述第1转接连接器(31)的第2转接连接器(39)，而上述基板收容室(37)中则装配有电气连接第2转接连接器(39)的信号处理、传递用及供电用的主配线基板(36)。
2.如权利要求1中记载的集装阀，其特征为：上述部件收容室(19)设置在壳体(6)的上面侧，由可自由装卸的盖部(21)覆盖，该部件收容室(19)中配设有指示灯基板(25)，指示灯基板(25)电气连接着上述先导阀(5a、5b)和位置传感器(22a、22b、23a、23b)，同时还搭载着分别表示先导阀(5a、5b)及位置传感器(22a、22b、23a、23b)的动作状态的指示灯(27a、27b、29a、29b)，上述盖部(21)上设置用来观察这些指示灯的显示窗。
3.如权利要求2中记载的集装阀，其特征为：上述部件收容室(19)中设置有分别电气连接上述先导阀(5a、5b)并兼作端子用的基板支承台(26、26)，同时在上述指示灯基板(25)上设置兼作连接器的支承脚(33、33)，该支承脚(33、33)在电气连接上述基板支承台(26、26)的状态下实现支撑的作用，这样，该指示灯基板(25)可自由装卸地设置在上述部件收容室(19)中，指示灯基板(25)上还可自由装卸地连接着使上述位置传感器(22a、22b、23a、23b)电气连接该指示灯基板(25)和上述第1转接连接器(31)的传感器用连接器(34)。
4.如权利要求1～3中任意一个记载的集装阀，其特征为：上述位置传感器(22a、22b、23a、23b)是检测安装在上述阀芯(8)的磁环(12a、12b)的磁性传感器(22a、22b)或检测输出流路流体压力的压力传感器(23a、23b)中的任意一种或同时应用两种。
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