DE112012004574B4

DE112012004574B4 - Strömungsratensteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112012004574B4
Application number: DE112012004574.2T
Authority: DE
Inventors: c/o SMC Kabushiki Kaisha Matsumura Kenichi
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: TWI542794B; CN103917787A; WO2013065530A1; TW201341672A; US9372485B2; US20140264106A1; DE112012004574T5; KR101649883B1; JPWO2013065530A1; JP6061227B2; KR20140097281A; CN103917787B

Abstract

Eine Strömungsratensteuervorrichtung mit: einem Körper (16), welcher ein Paar von Anschlüssen (12, 14), durch welche ein Druckfluid zugeführt und abgeführt wird, Ablassöffnungen (24a, 24b), durch welche ein Restdruckfluid auf einer Sekundärseite abgeführt wird, und Durchgänge (26, 28, 30, 32), welche mit den Anschlüssen (12, 14) und den Ablassöffnungen (24a, 24b) verbunden sind und durch welche das Druckfluid fließt, aufweist; und einem Einstellmechanismus zum Einstellen einer Strömungsrate des Druckfluides, das von einem der Anschlüsse (12) zu dem anderen der Anschlüsse (14) fließt; wobei der Einstellmechanismus einen Drosselmechanismus (86, 102) zum Einstellen der Strömungsrate des Druckfluides, das zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) fließt, und ein Öffnungs-/Schließventil (22, 110) aufweist, welches in der Lage ist, die Verbindung zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) zu schalten, wobei die Strömungsrate des Druckfluides durch einen Schaltvorgang des Öffnungs-/Schließventils (22, 110) schrittweise erhöht oder verringert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-/Schließventil (22, 110) einen Kolben (68, 122) aufweist, der durch die Zufuhr eines Druckfluids in einer axialen Richtung verschoben wird, und einen Ventilabschnitt (70, 72; 132), der an dem Kolben (68, 122) anliegt und gemeinsam mit diesem entgegen der Kraft einer Rückführfeder (76, 128), welche den Ventilabschnitt (70, 72; 132) zu der Seite eines Ventilsitzes (74, 134) vorspannt, verschoben wird, wobei der Ventilabschnitt (70, 72; 132) dazu dient, den Verbindungszustand zwischen einem ersten Strömungsdurchgang (26) und einem zweiten Strömungsdurchgang (28) in dem Körper (16) umzuschalten, und ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsratensteuervorrichtung (Vorrichtung), die in der Lage ist, den Strömungszustand und die Strömungsrate eines Druckfluides beim Öffnungs-/Schließvorgang eines Ventilkörpers zu steuern.
Stand der Technik
Bisher ist eine Strömungsratensteuervorrichtung bekannt, bei welcher ein von einer Druckfluidzufuhrquelle zugeführtes Druckfluid auf eine festgelegte Strömungsrate gesteuert wird und einer, an eine Sekundärseite angeschlossenen Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen zugeführt wird. Mit einer solchen Strömungsratensteuervorrichtung, wie sie bspw. in dem europäischen Patent Nr. 2047108 beschrieben ist, wird ein sanfter Startvorgang durchgeführt, bei dem zu Beginn ein Druckfluid durch ein Drosselventil geführt wird, in welchem die Strömungsrate des Druckfluides eingeschränkt wird, und nach Verstreichen einer festgelegten Zeit der Ventilkörper in einen geöffneten Zustand umgeschaltet und die Strömungsrate des Druckfluides erhöht wird. Mit Hilfe dieser Gestaltung wird eine plötzliche Zufuhr eines Druckfluides mit einer großen Strömungsrate zu einer an einer Sekundärseite der Strömungsratensteuervorrichtung angeschlossenen Fluiddruckvorrichtung, die eine Beschädigung der Fluiddruckvorrichtung bewirken könnte, vermieden.
Aus der DE 30 27 022 A ist eine Ventilvorrichtung nach Oberbegriff des Anspruchs 1 zur kontrollierten Zufuhr von Druckmittel bekannt, wobei eine Drosselanordnung zwischen der Druckmittelquelle und dem Druckmittelsystem angeordnet ist. Die Ventilvorrichtung umfasst ein Schieberventil, eine einstellbare Drosselanordnung und ein Umsteuerventil. Das Umsteuerventil weist eine Ventildruckstange auf, die in einem Gehäuse angeordnet ist und mit zwei Ventilsitzen zusammenarbeitet, um entsprechende Kanäle miteinander zu verbinden. Eine Druckfeder spannt die Druckstange zu dem Ventilsitz vor. Wenn ein Kontrolldruck über den Kontrollkanal auf eine Stirnfläche der Ventildruckstange aufgebracht wird, schaltet das Umsteuerventil um, so dass die Kanäle miteinander in Verbindung stehen und der Kanal abgesperrt ist. Die Ventilvorrichtung umfasst außerdem ein Gehäuse, das einerseits die einstellbare Drosselanordnung und andererseits das Schieberventil enthält. Das Schieberventil wird durch einen Schieber gebildet, der einstrückig mit zwei Kolben an seinen Enden ausgebildet ist. In dem mittleren Abschnitt des Schiebers ist ein Teil mit vergrößertem Durchmesser vorgesehen, der abgedichtet in einer Bohrung gleitet, die zwischen der Auslassöffnung und dem Kanal, der den Austrittsdurchlass des Umsteuerventils mit dem Auslasskreis verbindet, liegt. In der Ausgangsstellung (druckloses pneumatisches System) ist das pneumatische System mit dem Auslass verbunden. Wenn Druck auf die Ventildruckstange des Umsteuerventils aufgebracht wird, wird das Umsteuerventil umgeschaltet, um den einen Ventilsitz zu öffnen und den anderen Ventilsitz zu schließen. Dadurch werden der Einlasskanal und der Auslasskanal miteinander verbunden. Druckluft strömt durch das Drosselventil in den Einlasskanal, so dass das pneumatische System langsam mit Luft gefüllt wird, wodurch sich der Luftdruck erhöht. Gleichzeitig steigt der Druck in den Kanälen, so dass auf die Kolbenflächen dieser Druck ausgeübt wird, während der Speisedruck in dem Kanal auf die Kolbenfläche wirkt. Wenn die effektiv druckbeaufschlagte Kolbenfläche größer ist als die effektive Fläche der Kolbenfläche, wird der Schieber bei Erreichen eines gewissen Druckverhältnisses umschalten, so dass ein By-Pass freigegeben wird, der die Drosselanordnung umgeht, und der Einlasskanal direkt mit dem Auslasskanal verbunden wird. Dadurch kann der gesamte Luftdruck in dem Drucksystem als Arbeitsdruck genutzt werden. Wenn in dem pneumatischen System kein Arbeitsdruck mehr notwendig ist, wird das Umsteuerventil umgeschaltet, um den einen Ventilsitz zu schließen und den anderen Ventilsitz zu öffnen. Dadurch werden die Auslasskanäle miteinander verbunden, während die Verbindung zu dem Einlasskanal blockiert wird. Der auf das Schieberventil wirkende Druck wird derart geändert, dass sich der Schieber durch den Unterschied der Druckaufnahmeflächen zu seiner Ausgangsposition zurückbewegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Strömungsratenvorrichtung mit der oben beschriebenen sanften Starttechnologie umfasst ein Hauptventil, das die Strömungsrate des Druckfluides steuert, und ein Schaltventil, das das Öffnen und Schließen des Hauptventils steuert, so dass eine Verrohrungsanordnung erforderlich ist, die dazu dient, das Hauptventil und das Schaltventil miteinander zu verbinden. Aus diesem Grunde neigt die Strömungsratensteuervorrichtung, die eine solche Verrohrungsanordnung umfasst, dazu, sehr groß zu werden, und die Zahl der Teile der Vorrichtung wird erhöht. Wenn die Strömungsratensteuervorrichtung zusammengebaut wird, ist außerdem die Montage der Vorrichtung komplex, weil Operationen durchgeführt werden, um die Verrohrungsanordnung anzuschließen.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsratensteuervorrichtung vorzuschlagen, bei welcher die Zahl der Teile der Vorrichtung reduziert und die Vorrichtung verkleinert wird, und die in der Lage ist, die Abfuhr eines zurückbleibenden Druckfluides zuverlässig durchzuführen.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens zwei Schaltventile zum Schalten des Verbindungszustands des Paares von Anschlüssen, der Durchgänge und der Ablassöffnungen und der Einstellmechanismus zum Einstellen des Strömungsrate des Druckfluides von dem einen Anschluss zu dem anderen Anschluss integral mit dem Körper verbunden, und gleichzeitig hiermit umfasst der Einstellmechanismus ein Drosselventil zum Einstellen der Strömungsrate des Druckfluids, das zwischen dem einen Anschluss und dem anderen Anschluss fließt, und das Öffnungs-/Schließventil, welches den Verbindungszustandes des einen Anschlusses und des anderen Anschlusses schalten kann. Im Vergleich zu dem separaten Vorsehen des Körpers, des Einstellmechanismus und des Schaltventils etc., die jeweils durch Leitungen oder dergleichen miteinander verbunden sind, kann demensprechend die Zahl der Komponenten und Montageschritte verringert werden, da eine Verrohrungsanordnung nicht mehr notwendig ist, und die Strömungsratensteuervorrichtung kann verkleinert werden. Da wenigstens zwei Schaltventile vorgesehen sind, kann außerdem auch dann, wenn aus irgendeinem Grund eines der Schaltventile ein Fehlverhalten zeigt und nicht arbeitet, durch Betreiben des verbleibenden der Schaltventile, das normal arbeiten kann, das Druckfluid von der Sekundärseite zuverlässig nach außen abgeführt werden.
Die obigen und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer Strömungsratensteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Vorderansicht der Strömungsratensteuervorrichtung, die in 1 gezeigt ist;
3 ist ein Schnitt entlang der Line III-III in 2;
4 ist ein Schnitt entlang der Line IV-IV in 2;
5 ist ein Schnitt entlang der Line V-V in 3;
6 ist ein Schnitt entlang der Line VI-VI in 3;
7 ist ein Schnitt entlang der Linie VII-VII in 3,
8 ist ein Schnitt entlang der Line VIII-VIII in 3;
9 ist ein Schaltdiagramm der Strömungsratensteuervorrichtung, die in 1 gezeigt ist;
10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Druck eines einem ersten Anschluss zugeführten Druckfluides und dem Druck eines von einem zweiten Anschluss abgeführten Druckfluides zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer Strömungsratensteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein Schnitt entlang der Line XII-XII in 11;
13 ist ein Schnitt entlang der Line XIII-XIII in 11;
14 ist ein Schnitt entlang der Line XIV-XIV in 11; und
15 ist ein Schaltdiagramm der Strömungsratensteuervorrichtung, die in 11 gezeigt ist.
Beschreibung der Ausführungsformen
Wie in den 1 bis 9 gezeigt ist, umfasst eine Strömungsratensteuervorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform einen Körper 16 mit ersten und zweiten Anschlüssen 12, 14, durch welche ein Druckfluid zugeführt und abgeführt wird, ein Paar erster und zweiter Elektromagnetventile (Schaltventile) 18, 20, die mit einem oberen Teil der Körpers 16 verbunden sind und die einen Strömungszustand des Druckfluides schalten, sowie ein Öffnungs-/Schließventil (Einstellmechanismus) 22, das dazu dient, die Strömungsrate des durch die Schaltung der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 strömenden Druckfluides zu erhöhen.
Der Körper 16 hat bspw. einen rechteckigen Querschnitt und weist eine längliche Dimension in der horizontalen Richtung auf. Der erste Anschluss 12 öffnet sich an einem Ende, und der zweite Anschluss 14 öffnet sich an einer anderen Endfläche des Körpers. Der erste Anschluss 12 ist mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden, von welcher ihm ein Druckfluid zugeführt wird, während der zweite Anschluss 14 bspw. mit einer nicht dargestellten Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen verbunden ist.
Außerdem ist ein Paar von Ablassöffnungen 24a, 24b (vgl. 2 und 3), die sich in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der ersten und zweiten Anschlüsse 12, 14 öffnen, an einer Seitenfläche des Körpers 16 ausgebildet. Nicht dargestellte Leitungen, die sich zur Umgebung öffnen, sind an die Ablassöffnungen 24a, 24b angeschlossen.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, sind andererseits im Inneren des Körpers 16 ein erster Strömungsdurchgang 26, der mit dem ersten Anschluss 12 in Verbindung steht, ein zweiter Strömungsdurchgang 28, der mit dem ersten Strömungsdurchgang 26 in einem Ventil-offen-Zustand eines später beschriebenen Öffungs-/Schließventils 22 in Verbindung steht, ein dritter Strömungsdurchgang 30, der durch die Schaltung des ersten Elektromagnetventils 18 mit dem zweiten Strömungsdurchgang 28 in Verbindung steht, und ein vierter Strömungsgang 32, der durch die Schaltung des zweiten Elektromagnetventils 20 mit dem dritten Strömungsdurchgang 30 in Verbindung steht, ausgebildet. Zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 ist eine Verbindungskammer 34 ausgebildet, durch welche der erste Strömungsdurchgang 26 mit dem zweiten Strömungsdurchgang 28 in Verbindung steht. Ein Öffnungs-/Schließventil 22, welches die Strömungsrate des Druckfluids, das von dem ersten Strömungsdurchgang 28 fließt, einstellen kann, ist in der Verbindungskammer 34 angeordnet. Außerdem steht der dritte Strömungsdurchgang 30 mit dem Inneren des ersten Elektromagnetventils 18, das mit dem oberen Teil des Körpers 16 verbunden ist, in Verbindung, und der vierte Strömungsdurchgang 32 steht mit dem zweiten Anschluss 14 und dem Inneren des zweiten Elektromagnetventils 20, das mit dem oberen Teil des Körpers 16 verbunden ist, in Verbindung.
Wie in den 5, 7 und 9 gezeigt, bestehen die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 aus Gehäusen 36a, 36b, die im Wesentlichen die gleiche Form haben und mit dem Körper 16 verbunden sind, Schaftventilen 38a, 38b, die verschiebbar in einer axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) in dem Inneren der Gehäuse 36a, 36b vorgesehen sind, Elektromagnetabschnitten 40a, 40b, die mit Enden der Gehäuse 36a, 36b verbunden sind und eine Verschiebung der Schaftventile 38a, 38b in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) bewirken, und Federn 42a, 42b, welche die Schaftventile 38a, 38b zu der Seite der Elektromagnetabschnitte 40a, 40b (in der Richtung des Pfeils A) vorspannen.
Das erste Elektromagnetventil 18 und das zweite Elektromagnetventil 20 sind in Reihe zwischen dem ersten Anschluss 12 und dem zweiten Anschluss 14 angeordnet, wie es in 9 gezeigt ist.
Der Aufbau des ersten Elektromagnetventils 18 wird mit Bezug auf 6 erläutert. Da der Aufbau des zweiten Elektromagnetventils 20 im Wesentlichen der gleiche ist wie der des ersten Elektromagnetventils 18, wird auf seine detaillierte Beschreibung verzichtet und seine Bezugszeichen werden in Klammern angegeben.
Das Gehäuse 36a (36b) des ersten Elektromagnetventils 18 weist eine Schaftöffnung 44a (44b) auf, die in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt, und ein Schaftventil 38a (38b) ist verschiebbar im Inneren der Schaftöffnung 44a (44b) vorgesehen. Außerdem sind erste bis dritte Verbindungsdurchgänge 46a (46b), 48a (48b), 50a (50b) in dem Gehäuse 36a (36b) ausgebildet, die sich in Richtungen senkrecht zu der Richtung der Schaftöffnung 44a (44b) erstrecken. Der erste Verbindungsdurchgang 46a steht mit dem zweiten Strömungsdurchgang 28 des Körpers 16 in Verbindung, der zweite Verbindungsdurchgang 48a steht mit dem dritten Strömungsdurchgang 30 des Körpers 16 in Verbindung, und der dritte Verbindungsdurchgang 50a steht mit der Ablassöffnung 24a in dem Körper 16 in Verbindung.
Außerdem sind die ersten bis dritten Verbindungsdurchgänge 46a (46b), 48a (48b), 50a (50b) voneinander in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) des Gehäuses 36a (36b) um festgelegte Abstände getrennt.
Erste und zweite Ventilsitze 52a (52b), 54a, (54b), auf welchen ein Ventilabschnitt 56a (56b) des Schaftventils 38a (38b) aufsitzt, sind in der Schaftöffnung 44a (44b) ausgebildet. Der Ventilabschnitt 56a (56b) ist zwischen dem ersten Ventilsitz 52a (52b) und dem zweiten Ventilsitz 54a (54b) angeordnet.
Außerdem wird das Schaftventil 38a in der axialen Richtung (in der Richtung des Pfeils A) verschoben, und indem sein Ventilabschnitt 56a auf dem ersten Ventilsitz 52a aufgesetzt wird, wird die Verbindung zwischen dem zweiten Steuerungsdurchgang 28 und dem dritten Strömungsdurchgang 30 durch die ersten und zweiten Verbindungsdurchgänge 46a, 48a blockiert. Andererseits wird durch Verschiebung des Schaftventils 38a in der entgegengesetzten Richtung (in der Richtung des Pfeils B) sein Ventilabschnitt 56a auf den zweiten Ventilsitz 54a aufgesetzt, und die Verbindung zwischen dem dritten Strömungsdurchgang 30 und der Ablassöffnung 24a durch die zweiten und dritten Verbindungsdurchgänge 48a, 50a wird blockiert.
Außerdem ist eine Feder 42a (42b) zwischen dem Gehäuse 36a (36b) und einem Endabschnitt des Schaftventils 38a (38b) angeordnet. Die Feder 42a (42b) spannt das Schaftventil 38a (38b) zu der Seite des Elektromagnetabschnitts 40a (40b) (in der Richtung des Pfeils A) vor. Auf diese Weise wird der Ventilabschnitt 56a (56b) des Schaftventils 38a (38b) auf dem ersten Ventilsitz 52a (52b) aufgesetzt.
Der Elektromagnetabschnitt 40a (40b) wird durch Eingabe eines Steuersignals von einer nicht dargestellten Steuerung auf eine Spule (nicht dargestellt) des Elektromagnetabschnitts erregt, wodurch Pilot- oder Steuerluft, die einem Pilotzufuhranschluss 58a (58b), der mit dem ersten Strömungsdurchgang 26 des Körpers 16 verbunden ist, zugeführt wird, einer ersten Kolbenkammer 60a (60b) zugeführt wird. Außerdem wird ein erster Kolben 62a (62b), der verschiebbar in der ersten Kolbenkammer 60a (60b) angeordnet ist, durch die Pilotluft zu der Seite des Gehäuses 36a (36b) (in der Richtung des Pfeils B) gepresst und verschoben.
Der erste Kolben 62a (62b) ist so angeordnet, dass er an einem Ende des Schaftventils 38a (38b), das in dem Gehäuse 36a (36b) vorgesehen ist, anliegt. Bei einer Verschiebung des ersten Kolbens 62a (62b) wird das Schaftventil 38a (38b) entgegen der elastischen Kraft der Feder 42a (42b) gepresst. Als Folge hiervon trennt sich der Ventilabschnitt 56a (56b) von dem ersten Ventilsitz 52a (52b) und wird in Anlage gegen den zweiten Ventilsitz 54a (54b) verschoben.
In der gleichen Weise wie bei dem ersten Elektromagnetventil 18 sind außerdem erste bis dritte Verbindungsdurchgänge 46b, 48b, 50b in dem Gehäuse 36b des zweiten Elektromagnetventils 20 ausgebildet. Der erste Verbindungsdurchgang 46b steht mit dem dritten Strömungsdurchgang 30 des Körpers 60 in Verbindung, der zweite Verbindungsdurchgang 48b steht mit dem vierten Strömungsdurchgang 32 des Körpers 16 in Verbindung, und der dritte Verbindungsdurchgang 50b steht mit der Ablassöffnung 24b in dem Körper 16 in Verbindung. Die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 sind Dreiwegeventile, wie es oben beschrieben wurde.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Öffnungs-/Schließventil 22 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des ersten Anschlusses 12 vorgesehen und in das Innere des Körpers 16 durch eine Öffnung eingesetzt, die sich an einer Seitenwand des Körpers 16 öffnet. Die Öffnung wird durch erste bzw. zweite Abdeckelemente 64, 66 verschlossen. Das Öffnungs-/Schließventil 22 umfasst einen zweiten Kolben 68, der durch die Zufuhr eines Druckfluides in einer axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile C und D) verschoben wird, eine Druckstange 70, die an dem zweiten Kolben 68 anliegt und gemeinsam mit diesem verschoben wird, einen Ventilkörper 72, der an einem Ende der Druckstange 70 angebracht ist und dazu dient, den Verbindungszustand zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 in dem Körper 16 zu schalten, und eine Rückführfeder 76, welche den Ventilkörper 72 zu der Seite eines Ventilsitzes 74 (in der Richtung des Pfeils C) vorspannt.
Der zweite Kolben 68 ist in einer zweiten Kolbenkammer 80 vorgesehen und umfasst eine ringförmige Kolbendichtung 78, die an seiner äußeren Umfangsfläche angebracht ist. Außerdem steht die zweite Kolbenkammer 80 an ihrer äußeren Umfangsseite mit dem vierten Strömungsdurchgang 32 in Verbindung, und durch die Zufuhr eines Druckfluides von dem vierten Strömungsdurchgang 32 zu der zweiten Kolbenkammer 80 wird der zweite Kolben 68 zu der Seite des Ventilkörpers 72 (in der Richtung des Pfeils D) gepresst und verschoben.
Ein Ende der Druckstange 70 liegt an einer Endfläche des zweiten Kolbens 68 an, und der ringförmige Ventilkörper 72 liegt an einem anderen Ende der Druckstange 70 über einen Halter 82 an. Außerdem besteht der Ventilkörper 72 aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dergleichen, das an einer äußeren Umfangsseite an dem anderen Ende der Druckstange 70 vorgesehen ist.
Außerdem ist die Rückführfeder 76 an einem Außenkantenabschnitt des Halters 82 zwischen dem Halter 82 und einem Federhalter 84, der in dem Körper 16 vorgesehen ist, angeordnet. Durch den Halter 82 spannt die Rückführfeder 76 außerdem den Ventilkörper 72 (in der Richtung des Pfeils C) zu der Seite des ringförmigen Ventilsitzes 74 vor, der in dem Körper 16 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 74 ist an einem Grenzbereich zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 ausgebildet.
Außerdem ist in der Nähe des Öffnungs-/Schließventils 22 ein Drosselmechanismus 86 vorgesehen, der in der Lage ist, die Strömungsrate des Druckfluides, das zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 fließt, einzustellen. Der Drosselmechanismus 86 umfasst einen Nadelhalter 88, der mit einer Seitenfläche des Körpers 16 verbunden ist, und ein Nadelventil (Drosselventil) 90, das in den Nadelhalter 88 eingeschraubt ist. Das Nadelventil 90 ist senkrecht zu der Druckstange 70 vorgesehen. Das Nadelventil 90 ist so eingeschraubt, das es in einer axialen Richtung vorwärts und rückwärts bewegbar ist, so dass durch Einstellen eines Freiraumes zwischen einem sich verjüngenden distalen Ende des Nadelventils und dem Nadelhalter 88 die Strömungsrate eines Druckfluides, welches durch den Freiraum von dem ersten Strömungsdurchgang zu dem zweiten Strömungsdurchgang 28 fließt, eingestellt wird.
Die Strömungsratensteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweisen und Vorteile der Vorrichtung erläutert. Leitungen (nicht dargestellt) sind jeweils an die ersten und zweiten Anschlüsse 12, 14 und die Ablassöffnungen 24a, 24b angeschlossen. Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle wird vorab dem ersten Anschluss 12 zugeführt.
Bei der Strömungsratensteuervorrichtung 10 wird außerdem zunächst ein Ursprungszustand beschrieben, in welchem der Ventilkörper 72 des Öffnungs-/Schließventils 22 auf dem Ventilsitz 74 aufsitzt, wodurch die Verbindung zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 blockiert wird, und die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 in einem nicht eingeschalteten Zustand sind, so dass die Verbindung der zweiten bis vierten Strömungsdurchgänge 28, 30, 32 blockiert ist. In diesem Fall strömt das Druckfluid, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem ersten Strömungsdurchgang 26 zugeführt wird, zu dem zweiten Strömungsdurchgang 28, nachdem es durch den Drosselmechanismus 86 auf eine vorbestimmte Strömungsrate begrenzt wurde.
In dem Ursprungszustand, wie er in den 3, 6 und 7 gezeigt ist, wird zunächst durch die Zufuhr eines Stroms zum Einschalten des Elektromagnetabschnitts 40a des in 6 gezeigten ersten Elektromagnetventils 18 Pilotluft der ersten Kolbenkammer 60a zugeführt, was zu einer Verschiebung des ersten Kolbens 62a führt. Das Schaftventil 38a wird integral hiermit in einer Richtung (in der Richtung des Pfeils B) verschoben, um sich von dem Elektromagnetabschnitt 40a zu trennen. Dementsprechend hebt der Ventilabschnitt 56a entgegen der elastischen Kraft der Feder 42a von dem ersten Ventilsitz 52a ab. Außerdem wird durch Aufsetzen des Ventilabschnitts 56a auf dem zweiten Ventilsitz 54a eine Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang 46a und dem zweiten Verbindungsdurchgang 48a hergestellt, und das Druckfluid, das dem zweiten Strömungsdurchgang 28 zugeführt wird, fließt zu dem dritten Strömungsdurchgang 30. In diesem Fall ist das zweite Elektromagnetventil 20 in einem nicht eingeschalteten Zustand und ihm wird kein Strom zugeführt.
Während der Strom weiterhin dem ersten Elektromagnetventil 18 zugeführt wird, wird als nächstes außerdem Strom zugeführt, um den Elektromagnetabschnitt 40b des zweiten Elektromagnetventils 20 einzuschalten. Dementsprechend wird Pilotluft der ersten Kolbenkammer des zweiten Elektromagnetventils 20 zugeführt, was zu einer Verschiebung des ersten Kolbens 62b führt, und das Schaftventil 38b wird integral hiermit in einer Richtung (der Richtung des Pfeils B) verschoben, in welcher es sich von dem Elektromagnetabschnitt 40b entfernt. Als Folge hiervon hebt der Ventilabschnitt 56b des zweiten Elektromagnetventils 20 von dem ersten Ventilsitz 52b ab, eine Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang 46b und dem zweiten Verbindungsdurchgang 48b wird hergestellt, und das Druckfluid, das dem dritten Strömungsdurchgang 30 zugeführt wird, strömt zu dem vierten Strömungsdurchgang 32 und wird anschließend über den zweiten Anschluss 14 abgeführt.
Wie in 10 gezeigt ist, wird in diesem Fall der Druck P2 des Druckfluids, das von dem zweiten Anschluss 14 abgeführt wird, etwa eine Hälfte oder weniger als die Hälfte des Druckes P1 des Druckfluids, das dem ersten Anschluss 12 zugeführt wird (1/2 P1 > P2). Im Einzelnen tritt das Druckfluid, das dem ersten Anschluss 12 zugeführt wird, durch den Drosselmechanismus 86, und durch die Stromabwärtsströmung zu der Seite des zweiten Strömungsdurchgangs 28 wird sein Druck (Strömungsrate) vorab um etwa die Hälfte verringert (1/2 P1).
Als nächstes fließt das Druckfluid, das dem vierten Strömungsdurchgang 32 zugeführt wird, in die zweite Kolbenkammer 80, woraufhin der zweiten Kolben 68 in den Öffnungs-/Schließventil 22 zu der Seite der Druckstange 70 (in der Richtung des Pfeils D) verschoben wird. Indem die Druckstange 70 zu der Seite des Ventilsitzes 74 (in der Richtung des Pfeils D) gepresst wird, wird ein Ventil-offen-Zustand hergestellt, in welchem der Ventilkörper 72 von dem Ventilsitz 74 abgehoben ist. Als Folge hiervon tritt das Druckfluid, das dem ersten Strömungsdurchgang 26 zugeführt wird, durch die Verbindungskammer 34, in welcher die Druckstange 70 angeordnet ist, und strömt dann in den zweiten Strömungsdurchgang 28.
Im Einzelnen strömt zusätzlich zu dem Druckfluid, das von dem ersten Strömungsdurchgang 26 durch die Einstellwirkung des Drosselmechanismus 86 in den zweiten Strömungsdurchgang 28 geflossen ist, durch einen Öffnungsvorgang des Öffnungs-/Schließventils 22 das Druckfluid gleichzeitig durch die Verbindungskammer 34 von dem ersten Strömungsdurchgang 26 zu dem zweiten Strömungsdurchgang 28. Hierdurch beginnt der Druck des Druckfluides, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem zweiten Anschluss 14 fließt, allmählich anzusteigen (P2 > 1/2P1), so dass schließlich, wie in 10 gezeigt ist, der Druck an dem ersten Anschluss 12 gleich groß wird wie der Druck an dem zweiten Anschluss 14 (P1 = P2).
Wie sich aus dem in 10 gezeigten Diagramm erkennen lässt, wird mit der oben beschriebenen Strömungsratensteuervorrichtung 10 durch Versetzen des Öffnungs-/Schließventils 22 in den ursprünglich geschlossenen Zustand die Strömungsrate des Druckfluids, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem zweiten Anschluss 14 fließt, durch den Drosselmechanismus 86 begrenzt. Nach Verstreichen einer festgelegten Zeit von dem Ursprungszustand wird das Öffnungs-/Schließventil 22 in einen Ventil-offen-Zustand versetzt, so dass die Strömungsrate des Druckfluids, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem zweiten Anschluss 14 fließt, erhöht werden kann (sanfter Start). Indem eine solche Gestaltung gewählt wird, kann verhindert werden, dass das dem ersten Anschluss 12 zugeführte Druckfluid plötzlich und mit einer übermäßigen Strömungsrate einer Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen, die an dem zweiten Anschluss 14 angeschlossen ist, zugeführt wird, so dass eine Beschädigung der Fluiddruckvorrichtung zuverlässig verhindert werden kann.
In dem Fall, dass das in dem Inneren des Körpers 16 verbleibende (Rest-)Druckfluid abzuführen ist, wird andererseits zunächst das erste Elektromagnetventil 18 eingeschaltet, wobei die Zufuhr von Strom zu dem zweiten Elektromagnetventil 20 unterbrochen wird, wodurch der Elektromagnetabschnitt 40b des zweiten Elektromagnetventils 20 in einen nicht erregten Zustand versetzt wird. Dies ist verbunden mit der Deaktivierung der Druckkraft, die auf das Schaftventil 38b in einer Richtung weg von dem Elektromagnetventilabschnitt 40b aufgebracht wird. Dementsprechend wird, wie in 7 gezeigt ist, das Schaftventil 38b durch die elastische Kraft der Feder 42b zu der Seite des Elektromagnetabschnitts 40b (in der Richtung des Pfeils A) gepresst, sein Ventilabschnitt 56b wird auf den ersten Ventilsitz 52b aufgesetzt, und die Verbindung zwischen dem dritten Strömungsdurchgang 30 und dem vierten Strömungsdurchgang 32 wird blockiert. Dementsprechend tritt das sekundärseitige (stromabwärtsseitige) Druckfluid durch den vierten Strömungsdurchgang 32 und wird von der anderen Ablassöffnung 24b nach außen abgeführt.
Da in diesem Fall bei dem Öffnungs-/Schließventil 22 der Druck des Druckfluids, das von dem vierten Strömungsdurchgang 32 der zweiten Kolbenkammer 80 zugeführt wird, sinkt, wird die Druckkraft des zweiten Kolbens 68 zu der Seite der Druckstange 70 kleiner und wird von der elastischen Kraft der Rückführfeder 76 überwunden. Daher wird die Druckstange 70 zu der Seite des zweiten Kolbens 68 (in der Richtung des Pfeils C) verschoben, und der Ventilkörper 72 wird auf dem Ventilsitz 74 aufgesetzt (vgl. 3 und 8). Als Folge hiervon wird die Verbindung zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 durch die Verbindungskammer 34 blockiert.
Als nächstes wird die Zufuhr von Strom zu dem ersten Elektromagnetventil 18 unterbrochen, während das zweite Elektromagnetventil 20 in einem eingeschalteten Zustand verbleibt, wodurch der Elektromagnetabschnitt 40a des ersten Elektromagnetventils 18 in einen nicht erregten Zustand versetzt wird. Dies ist verbunden mit der Deaktivierung der Druckkraft, die auf das Schaftventil 38 in einer Richtung weg von dem Elektromagnetabschnitt 40a aufgebracht wird. Wie in 6 gezeigt ist, wird dementsprechend das Schaftventil 38a des ersten Elektromagnetventils 18 durch die elastische Kraft der Feder 42a zu der Seite des Elektromagnetabschnitts 40a (in der Richtung des Pfeils A) gepresst, sein Ventilabschnitt 56a wird auf den ersten Ventilsitz 52a aufgesetzt und die Verbindung zwischen dem zweiten Strömungsdurchgang 28 und dem dritten Strömungsdurchgang 30 wird blockiert. Als Folge hiervon tritt das sekundärseitige (stromabwärtsseitige) Druckfluid durch die dritten und vierten Strömungsdurchgänge 30, 32 und wird über die eine Ablassöffnung 24a nach außen abgeführt.
Durch Unterbrechen der Stromzufuhr zu einem der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 werden außerdem die Elektromagnetabschnitte 40a, 40b der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18 bzw. 20 in einen nicht erregten Zustand versetzt, was verbunden ist mit der Deaktivierung der Druckkräfte, die auf die Schaftventile 38a, 38b in einer Richtung weg von den Elektromagnetabschnitten 40a, 40b aufgebracht werden. Dementsprechend werden die Ventilabschnitte 56a, 56b der Schaftventile 38a, 38b der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 auf den ersten Ventilsitzen 52a bzw. 52b aufgesetzt, und die Verbindungen zwischen dem zweiten Strömungsdurchgang 28 und dem dritten Strömungsdurchgang 30 sowie zwischen dem dritten Strömungsdurchgang 30 und dem vierten Strömungsdurchgang 32 werden jeweils blockiert.
Im Hinblick auf das sekundärseitige (stromabwärtsseitige) Druckfluid wird dementsprechend das verbleibende (Rest-)Druckfluid in dem dritten Strömungsdurchgang 30 von einer der Ablassöffnungen 24a nach außen abgeführt, und gleichzeitig hiermit wird das in dem vierten Strömungsdurchgang 32 verbleibende Druckfluid weiter stromabwärts von dem vierten Strömungsdurchgang 32 nach außen abgeführt, nachdem es durch die andere Ablassöffnung 24b durchgetreten ist.
Im Einzelnen kann durch die Unterbrechung der Stromzufuhr zu wenigstens einem der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 das sekundärseitige Druckfluid in die Umgebung des Körpers 16 abgeführt werden. Anders ausgedrückt kann selbst in dem Fall, dass eines der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 ein Fehlverhalten erleidet und nicht arbeitet, durch die Betätigung des anderen ersten oder zweiten Elektromagnetventils 18, 20, das kein Fehlverhalten erleidet und normal arbeitet, das sekundärseitige Druckfluid zuverlässig nach außen abgeführt werden.
Da das Öffnungs-/Schließventil 22 und die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 bei der ersten Ausführungsform integral mit dem Körper 16 verbunden sind, kann in der oben beschriebenen Weise im Vergleich zu einer Gestaltung, bei welcher der Körper 16, das Öffnungs-/Schließventil 22 und die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 separat vorgesehen und miteinander durch Leitungen oder dergleichen verbunden sind, die Zahl der Komponenten und der Montageschritte verringert werden, weil die Verrohrungsanordnung nicht notwendig ist. Somit kann die Strömungsratensteuervorrichtung 10 verkleinert werden.
Wenn eine Wartung der Strömungsratensteuervorrichtung 10 durchgeführt wird, kann außerdem die Wartung vereinfacht werden, weil die Druckstange 70, der Ventilkörper 72 und der zweite Kolben 68 einfach ausgetauscht werden können, indem allein die ersten und zweiten Abdeckelemente 64, 66 entfernt werden.
Indem das Öffnungs-/Schließventil 22 anfangs in einen Ventil-geschlossen-Zustand versetzt wird, kann außerdem verhindert werden, dass das dem ersten Anschluss 12 zugeführte Druckfluid plötzlich von dem zweiten Anschluss 14 einer Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen, die mit der Sekundärseite verbunden ist, zugeführt wird. Nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeit wird dann das Druckfluid, das zu dem zweiten Anschluss 14 strömt, zugeführt, wobei die Strömungsrate (Druck) des Druckfluides durch eine Ventilöffnungsschaltung des Öffnungs-/Schließventils 22 erhöht wird. Somit kann eine Beschädigung der Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen zuverlässig verhindert werden.
Da zwei Elektromagnetventile, nämlich die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 vorgesehen sind, kann des Weiteren auch dann, wenn aus irgendeinem Grund eines der Elektromagnetventile nicht funktioniert und nicht arbeitet, durch Betätigung des verbleibenden Elektromagnetventils, das normal arbeiten kann, das verbleibende Druckfluid auf der Sekundärseite zuverlässig nach außen abgeführt werden.
Da Pilotluft, die den ersten und zweiten Elektromagnetventilen 18, 20 zugeführt wird, von einer Primärseite stromaufwärts des Öffnungs-/Schließventils 22 zugeführt wird, können des Weiteren die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 betrieben werden, ohne in unangemessener Weise durch die Öffnungs- und Schließvorgänge des Öffnungs-/Schließventils 22 beeinträchtigt zu werden.
Durch Anordnen des Öffnungs-/Schließventils 22 auf der stromaufwärtsseitigen Seite (Primärseite) der ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 kann außerdem selbst in dem Fall, dass aus irgendeinem Grund das Öffnungs-/Schließventil 22 nicht arbeitet und nicht in einem Ventil-geschlossen-Zustand oder dergleichen versetzt werden kann, durch Umschalten zwischen den ersten und zweiten Elektromagnetventilen 18, 20 das in dem Inneren des Körpers 16 verbleibende Restdruckfluid über die Ablassöffnungen 24a, 24b in geeigneter Weise nach außen abgeführt werden.
Da die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 integral mit dem oberen Abschnitt des Körpers 16 und in Verbindung mit dem Inneren des Körpers 16 angeschlossen sind, sind außerdem komplizierte Operationen, wie das Anschließen von Leitungen oder dergleichen an den Körper 16 und die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20, nicht notwendig. Als Folge hiervon kann die Montage der Strömungsratensteuervorrichtung 10 verbessert werden.
Als nächstes ist eine Strömungsratensteuervorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform in den 11 bis 15 gezeigt. Diejenigen Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei der Strömungsratensteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, werden mit Hilfe der gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf die detaillierte Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet.
Die Strömungsratensteuervorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Strömungsratensteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform dahingehend, dass eine Einstelleinheit 106 vorgesehen ist mit einem Drosselmechanismus 102 und einem Schaltmechanismus 104, und dass die Einstelleinheit 106 lösbar an dem Körper 16 vorgesehen ist.
Wie in den 11 bis 14 gezeigt ist, ist bei der Strömungsratensteuervorrichtung 100 die Einstelleinheit 106 parallel zu den ersten und zweiten Elektromagnetventilen 18, 20 an einem oberen Abschnitt des Körpers 16, der die ersten und zweiten Anschlüssen 12, 14 aufweist, angeschlossen. Die Einstelleinheit 106 ist an der Seite des ersten Anschlusses 12 neben dem ersten Elektromagnetventil 18 vorgesehen. Die Einstelleinheit 106 umfasst ein Gehäuse 108, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist, den Schaltmechanismus 104 einschließlich eines Öffnungs-/Schließventils 110, das verschiebbar im Inneren des Gehäuses 108 vorgesehen ist, und den Drosselmechanismus 102, der an einem oberen Teil des Gehäuses 108 vorgesehen ist.
Der Schaltmechanismus 104 besteht beispielsweise aus einem Dreiwegeventil und weist eine Schaftöffnung 112 auf, die im Inneren des Gehäuses 108 in einer Längsrichtung (der Richtung der Pfeile C und D) durchtritt. Das Öffnungs-/Schließventil 110, das später beschrieben wird, ist verschiebbar in der Schaftöffnung 112 aufgenommen. Außerdem sind an beiden Enden des Gehäuses 108 erste bzw. zweite Endabdeckungen 114, 116 angebracht, um die Schaftöffnung 112 zu verschließen.
Außerdem sind in dem Gehäuse 108 ein zweiter Verbindungsdurchgang 120 und ein Paar erster Verbindungsdurchgänge 118a, 118b ausgebildet, die nach unten senkrecht zu der Schaftöffnung 112 durchtreten. Die ersten Verbindungsdurchgänge 118a, 118b sind an einem Ende bzw. einem anderen Ende in der axialen Richtung der Schaftöffnung 112 angeordnet, während der zweite Verbindungsdurchgang 120 an einer im Wesentlichen zentralen Position in der axialen Richtung angeordnet ist. Außerdem stehen die ersten und zweiten Verbindungsdurchgänge 118a, 118b, 120 an ihren oberen Abschnitten mit der Schaftöffnung 112 in Verbindung, während ihre unteren Abschnitte jeweils mit den ersten und zweiten Strömungsdurchgängen 26, 28 des Körpers 16 in Verbindung stehen.
In dem Inneren der ersten Endabdeckung 114 ist ein zweiter Kolben 122 verschiebbar vorgesehen und liegt der Schaftöffnung 112 gegenüber. Ein Ende des zweiten Kolbens 122 liegt an einem Ende des Öffnungs-/Schließventils 110 an. Durch die Zufuhr eines Druckfluides zu einer zweiten Kolbenkammer 124, die in dem Inneren der ersten Endabdeckung 114 ausgebildet ist, wird außerdem der zweite Kolben 122 (in der Richtung des Pfeils C) zu der Seite des Öffnungs-/Schließventils 110 vorgespannt. Dies ist verbunden mit dem Pressen des Öffnungs-/Schließventils 110 (in der Richtung des Pfeils C) weg von der ersten Endabdeckung 114. Die zweite Kolbenkammer 124 steht mit dem vierten Strömungsdurchgang 32, der in dem Körper 16 ausgebildet ist, in Verbindung.
Andererseits ist in dem Inneren der zweiten Endabdeckung 116 ein Federhalter 126 gegenüber der Schaftöffnung 112 vorgesehen. Eine Rückführfeder 128 ist zwischen dem Federhalter 126 und dem Öffnungs-/Schließventil 110 vorgesehen. Die Rückführfeder 128 besteht beispielsweise aus einer Spulenfeder, und ihre elastische Kraft spannt das Öffnungs-/Schließventil 110 so vor, dass dieses zu der Seite der ersten Endabdeckung 114 (in der Richtung des Pfeils D) gepresst wird. Das Innere der zweiten Endabdeckung 116 steht mit dem ersten Verbindungsdurchgang 118b in Verbindung.
Das eine Ende und das andere Ende des Öffnungs-/Schließventils 110 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile C und D) werden verschiebbar durch Führungskörper 180a, 180b, die jeweils in der Schaftöffnung 112 angebracht sind, abgestützt. Ein Ventilabschnitt 132, der im Wesentlichen im Zentrum in der Axialrichtung ausgebildet ist, sitzt auf einem ersten Ventilsitz 134 und einem zweiten Ventilsitz 136, die in den Führungskörpern 130a, 130b ausgebildet sind, auf, um dadurch einen Verbindungszustand zwischen dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 und irgendeinem des Paares erster Verbindungsdurchgänge 118a, 118b, die in dem Gehäuse 108 ausgebildet sind, umzuschalten.
Im Einzelnen dient das Öffnungs-/Schließventil 110 durch seine Verschiebung als ein Dreiwegeventil, das in der Lage ist, den Verbindungszustand zwischen dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 und einem der ersten Verbindungsdurchgänge 118a, 118b zu schalten.
Der Drosselmechanismus 102 ist an einer anderen Endseite (in der Richtung des Pfeils C) des Öffnungs-/Schließventils 110 in dem Gehäuse 108 vorgesehen. Der Drosselmechanismus 102 ist ausgestattet mit einem Nadelhalter 138, der mit einer oberen Fläche des Gehäuses 108 verbunden ist, und einem Nadelventil (Drosselventil) 140, das in den Nadelhalter 138 eingeschraubt ist. Das Nadelventil 140 ist senkrecht zu dem Öffnungs-/Schließventil 110 vorgesehen. Das Nadelventil 140 ist so vorgesehen, dass es durch eine schraubende Bewegung in einer Axialrichtung vorwärts und rückwärts bewegbar ist, so dass durch Einstellen eines Freiraums zwischen einem sich verjüngenden distalen Ende des Nadelventils und dem Nadelhalter 138 die Strömungsrate eines Druckfluides, das durch den Freiraum von dem ersten Verbindungsdurchgang 118b zu dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 fließt, eingestellt wird. Außerdem sind Abschnitte des Nadelhalters 138 und des Nadelventils 140 des Drosselmechanismus 102 so angeordnet, dass sie um eine festgelegte Höhe von der oberen Fläche des Gehäuses 108 vorstehen. Die Strömungsratensteuervorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweisen und Vorteile der Vorrichtung erläutert. Diejenigen Betriebsweisen, die die gleichen sind wie bei der Strömungsratensteuervorrichtung 10 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, werden unten nicht im Detail erläutert.
Außerdem wird, wie in 12 gezeigt ist, bei der Strömungsratensteuervorrichtung 100 ein Ursprungszustand beschrieben, in welchem der Ventilabschnitt 132 des Öffnungs-/Schließventils 110 der Einstelleinheit 106 auf dem ersten Ventilsitz 134 aufsitzt, wodurch eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungsdurchgang 26 und dem zweiten Strömungsdurchgang 28 durch den ersten Verbindungsdurchgang 118a blockiert ist, und die ersten und zweiten Elektromagnetventile 18, 20 sind in einem nicht erregten Zustand, so dass die Verbindung der zweiten bis vierten Strömungsgänge 28, 30, 32 blockiert ist. In diesem Fall fließt das Druckfluid, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem ersten Strömungsdurchgang 26 zugeführt wird, von den ersten Verbindungsdurchgängen 118b und wird durch den Drosselmechanismus 102 auf eine vorbestimmte Strömungsrate reduziert. Anschließend fließt es durch den zweiten Verbindungsdurchgang 120 zu dem zweiten Strömungsdurchgang 28.
In dem Ursprungszustand wird durch die Zufuhr von Strom zum Einschalten des ersten Elektromagnetventils 18 Pilot- oder Steuerluft der ersten Kolbenkammer 60a zugeführt, was zu einer Verschiebung des ersten Kolbens 62a führt, und der Ventilabschnitt des Schaftventils 38a wird so verschoben, dass er sich von dem ersten Ventilsitz 52a entfernt. Durch Aufsetzen des Ventilabschnitts 56a auf dem zweiten Ventilsitz 54a wird außerdem eine Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang 46a und dem zweiten Verbindungsdurchgang 48a hergestellt, und das Druckfluid, das dem zweiten Strömungsdurchgang 28 zugeführt wird, fließt zu dem dritten Strömungsdurchgang 30. Als nächstes wird in einem Zustand, in welchem dem ersten Elektromagnetventil 18 weiterhin Strom zugeführt wird, durch die Zufuhr von Strom zum Einschalten des Elektromagnetabschnitts 40b des zweiten Elektromagnetventils 20 der ersten Kolbenkammer 60b des zweiten Elektromagnetventils 20 Pilotluft zugeführt, der erste Kolben 62b wird verschoben, und der Ventilabschnitt 56b des Schaftventils 38b hebt von dem ersten Ventilsitz 52b ab. Somit wird eine Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang 46b und dem zweiten Verbindungsdurchgang 48 hergestellt, und das Druckfluid, das dem dritten Strömungsdurchgang 30 zugeführt wird, fließt zu dem vierten Strömungsdurchgang 32 und wird anschließend über den zweiten Anschluss 14 abgeführt.
Da in diesem Fall die Strömungsrate des Druckfluides, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem zweiten Anschluss 14 fließt, durch den Drosselmechanismus 102 auf eine bestimmte Strömungsrate begrenzt ist, wird der Druck P2 des von dem zweiten Anschluss 14 abgeführten Druckfluides auf einen festgelegten Druck relativ zu dem Druck P1 des im ersten Anschluss 12 zugeführten Druckfluides reduziert (P1 > P2).
Als nächstes fließt das Druckfluid, das dem vierten Strömungsdurchgang 32 zugeführt wird, als Pilotluft in die zweite Kolbenkammer 124 der Einstelleinheit 106, woraufhin der zweite Kolben 122 zu der Seite des Öffnungs-/Schließventils 110 (in der Richtung des Pfeils C) verschoben wird, und durch Pressen des Öffnungs-/Schließventils 110 zu der Seite des zweiten Ventilsitzes 136 entgegen der elastischen Kraft der Rückführfeder 128 und der Druckkraft der zurückkehrenden Luft, die dem Inneren der zweiten Endabdeckung 116 durch den ersten Verbindungsdurchgang 118b zugeführt wird, wird ein Ventil-offen-Zustand hergestellt, in welchem der Ventilabschnitt 132 von dem ersten Ventilsitz 134 abgehoben ist. Dementsprechend wird das Druckfluid, das von dem ersten Strömungsdurchgang 26 dem ersten Verbindungsdurchgang 118b zugeführt wird, von dem anderen ersten Verbindungsdurchgang 118a und durch die Schaftöffnung 112 direkt zu dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 zugeführt, während die Zufuhr des Druckfluides, das dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 durch den Drosselmechanismus 102 zugeführt wird, unterbrochen wird.
Im Einzelnen wird bei dem Öffnungs-/Schließventil 110 des Schaltmechanismus 104 durch die Zufuhr der Pilotluft der Ventilabschnitt 132 entgegen der elastischen Kraft der Rückführfeder 128 und der Druckkraft der Rückkehrluft von dem ersten Ventilsitz 134 abgehoben, und der Ventilabschnitt 132 wird auf dem zweiten Ventilsitz 136 aufgesetzt, wodurch ein Schaltvorgang durchgeführt wird, bei dem die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang 118b und dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 blockiert wird, während eine Verbindung zwischen dem anderen ersten Verbindungsdurchgang 118a und dem zweiten Verbindungsdurchgang 120 hergestellt wird.
Im Hinblick auf den Zeitpunkt, zu dem der Druck des Druckfluides, das von dem ersten Anschluss 12 dem zweiten Anschluss 14 zugeführt wird, geändert wird, wird außerdem die Kolbenfläche des zweiten Kolbens 122 so gewählt, dass das Umschalten in dem Fall erfolgt, dass die Pilotluft, die der zweiten Kolbenkammer 124 zugeführt wird und das Öffnungs-/Schließventil 110 zu der Seite des zweiten Ventilsitz 136 (in der Richtung des Pfeils C) vorspannt, etwa halb so groß wird wie der Druck der Rückkehrluft.
Hierdurch kann die Strömungsrate (Druck) des Druckfluides, das durch den zweiten Anschluss 14 nach außen abgeführt wird, erhöht werden. Im Einzelnen fließt in dem Ursprungszustand durch Versetzen des Öffnungs-/Schließventils 110 der Einstelleinheit 102 in einen Ventil-geschlossen-Zustand, in welchem es auf dem ersten Ventilsitz 134 aufsitzt, das Druckfluid von dem ersten Anschluss 12 zu dem zweiten Anschluss 14 mit einer Strömungsrate, die durch den Drosselmechanismus 102 begrenzt wird. Ausgehend von dem Ursprungszustand wird außerdem in dem Fall, dass der Druck der Pilotluft, die der zweiten Kolbenkammer 124 zugeführt wird, etwa halb so groß wird wie der Druck des Druckfluides, dass dem ersten Anschluss 12 zugeführt wird, oder größer, das Öffnungs-/Schließventil 110 in einen Ventil-offen-Zustand versetzt, und das Druckfluid kann fließen, ohne durch den Drosselmechanismus 102 hindurchzutreten. Hierdurch kann die Strömungsrate des Druckfluides, das von dem ersten Anschluss 12 zu dem zweiten Anschluss 14 fließt, erhöht werden (sanfter Start). Indem eine solche Gestaltung gewählt wird, kann verhindert werden, dass das dem ersten Anschluss 12 zugeführte Druckfluid plötzlich und mit einer übermäßigen Strömungsrate einer Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen, die an den zweiten Anschluss 14 angeschlossen ist, zugeführt wird, wodurch eine Beschädigung der Fluiddruckvorrichtung zuverlässig verhindert werden kann.
In der oben beschriebenen Weise ist bei der zweiten Ausführungsform die Einstelleinheit 106 mit dem Drosselmechanismus 102 und dem Schaltmechanismus 104 in dem Körper 16 der Strömungsratensteuervorrichtung 100 vorgesehen. Indem die Einstelleinheit 106 so vorgesehen wird, dass sie von dem Körper 16 lösbar ist, kann der Austausch und Ersatz der Einstelleinheit 106 einfach durchgeführt werden, die Wartung des Drosselmechanismus 102 und des Schaltmechanismus 104 kann verbessert werden, und ein sanfter Start kann realisiert werden, bei dem eine plötzliche Zufuhr von Druckfluid zu einer Fluiddruckvorrichtung oder dergleichen vermieden werden kann.
Außerdem kann das Schalten des Zufuhrzustandes des Druckfluides durch das Öffnungs-/Schließventil 110 des Schaltmechanismus 104 vorab durch die Kolbenfläche des zweiten Kolbens 122 eingestellt werden. Dadurch kann das Schalten des Zufuhrzustandes wirksam und zuverlässig durchgeführt werden, ohne dass es notwendig wäre, dass ein Bediener jedes Mal Schaltvorgänge durchführt. Außerdem kann der Bedarf für den Austausch der Rückführfeder 128, welche das Öffnungs-/Schließventil 110 zu der Seite des ersten Ventilsitzes 134 vorspannt, durch eine andere, unterschiedliche Rückführfeder in vorteilhafter Weise vermieden werden.
Bei der oben beschriebenen Strömungsratensteuervorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform wird außerdem eine Gestaltung vorgesehen, bei welcher das Öffnungs-/Schließventil 110 durch die Rückkehrluft und die elastische Kraft der Rückführfeder 128 zu der Seite des ersten Ventilsitzes 134 vorgespannt wird, während das Öffnungs-/Schließventil 110 durch die Zufuhr von der Pilotluft, welche der zweiten Kolbenkammer 124 zugeführt wird, zu der Seite des zweiten Ventilsitzes 136 vorgespannt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Beispielsweise kann das Öffnungs-/Schließventil 110 auch betrieben werden, um den Zufuhrzustand des Druckfluides lediglich durch die Rückführfeder 128 zu schalten, ohne die Rückkehrluft zu nutzen.
Die Strömungsratensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschränkten Ausführungsformen eingeschränkt und verschiedene modifizierte oder zusätzliche Gestaltungen können vorgesehen sein, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt ist.

Claims

Eine Strömungsratensteuervorrichtung mit: einem Körper (16), welcher ein Paar von Anschlüssen (12, 14), durch welche ein Druckfluid zugeführt und abgeführt wird, Ablassöffnungen (24a, 24b), durch welche ein Restdruckfluid auf einer Sekundärseite abgeführt wird, und Durchgänge (26, 28, 30, 32), welche mit den Anschlüssen (12, 14) und den Ablassöffnungen (24a, 24b) verbunden sind und durch welche das Druckfluid fließt, aufweist; und einem Einstellmechanismus zum Einstellen einer Strömungsrate des Druckfluides, das von einem der Anschlüsse (12) zu dem anderen der Anschlüsse (14) fließt; wobei der Einstellmechanismus einen Drosselmechanismus (86, 102) zum Einstellen der Strömungsrate des Druckfluides, das zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) fließt, und ein Öffnungs-/Schließventil (22, 110) aufweist, welches in der Lage ist, die Verbindung zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) zu schalten, wobei die Strömungsrate des Druckfluides durch einen Schaltvorgang des Öffnungs-/Schließventils (22, 110) schrittweise erhöht oder verringert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-/Schließventil (22, 110) einen Kolben (68, 122) aufweist, der durch die Zufuhr eines Druckfluids in einer axialen Richtung verschoben wird, und einen Ventilabschnitt (70, 72; 132), der an dem Kolben (68, 122) anliegt und gemeinsam mit diesem entgegen der Kraft einer Rückführfeder (76, 128), welche den Ventilabschnitt (70, 72; 132) zu der Seite eines Ventilsitzes (74, 134) vorspannt, verschoben wird, wobei der Ventilabschnitt (70, 72; 132) dazu dient, den Verbindungszustand zwischen einem ersten Strömungsdurchgang (26) und einem zweiten Strömungsdurchgang (28) in dem Körper (16) umzuschalten, und dass wenigstens zwei Schaltventile (18, 20) vorgesehen sind, welche einen Verbindungszustand der Anschlüsse (12, 14), der Durchgänge (26, 28, 30, 32) und der Ablassöffnungen (24a, 24b) schalten
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltventile (18, 20) lösbar an dem Körper (16) vorgesehen sind.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ablassöffnungen (24a, 24b) in der gleichen Zahl wie die Zahl der Schaltventile (18, 20) vorgesehen sind.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltventile (18, 20) Dreiwegeventile sind, die in Reihe angeordnet sind.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einstellmechanismus lösbar an dem Körper (16) vorgesehen ist.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schaltventile (18, 20) Elektromagnetventile sind mit Elektromagnetabschnitten (40a, 40b), die durch die Zufuhr von Strom erregbar sind.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drosselmechanismus (86, 102) ein Nadelventil (90, 140) aufweist, das sich in einer axialen Richtung vorwärts und rückwärts bewegt, wobei die Strömungsrate durch Verschiebung des Nadelventils (90, 140) eingestellt wird.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strömungsrate des Druckfluides von dem einen Anschluss (12) zu dem anderen Anschluss (14) in einem ursprünglichen Strömungszustand durch den Drosselmechanismus (86, 102) begrenzt und verringert ist und dann die Strömungsrate durch Schalten des Öffnungs-/Schließventils (22, 110) erhöht wird.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei in dem Öffnungs-/Schließventil (22, 110) der Verbindungszustand zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) durch den Drosselmechanismus (86, 102) durch eine elastische Wirkung einer Feder (76, 128) aufrecht erhalten wird und durch die Verschiebung des Öffnungs-/Schließventils (22, 110) entgegen einer elastischen Kraft bei Zufuhr von Pilotluft, wobei der Verbindungszustand zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) durch das Öffnungs-/Schließventil (22, 110) geschaltet wird.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Öffnungs-/Schließventil (22, 110) den Verbindungszustand zwischen dem einen Anschluss (12) und dem anderen Anschluss (14) durch den Drosselmechanismus (86, 102) unter einer elastischen Wirkung einer Feder (76, 128) schaltet.
Die Strömungsratensteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Öffnungs-/Schließventil (22, 110) ein Dreiwegeventil ist.