JP2000130616A - 省エネルギ駆動用電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一部品である省エネルギ駆動用電磁弁によっ
て、ピストンの移動方向を制御するとともに、エアシリ
ンダへピストンのストロークに必要最低限の空気を供給
し、必要以上の空気の供給を停止できるようにすること
を課題とする。 【解決手段】 位置Ｉで供給ポートＰと出力ポートＡと
が連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲＢとが
連通し、排気ポートＲＡが閉鎖され、ポートＡ・Ｂに接
続されたエアシリンダのピストンが起動する。位置Ｉか
ら位置IIへ切り換えると、ポートＢとポートＲＢとの連
通が継続され、他のポートＰ・Ａ・ＲＡが閉鎖され、エ
アシリンダへのエアの供給が停止し、エアの膨張により
ピストンは減速しつつ移動し、緩衝停止する。なお、空
気の切換は外側スプール及び内側スプールの操作によっ
て行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンのストロ
ーク端への移動に必要最低限の空気をエアシリンダへ供
給し、必要以上の空気の供給を停止する機能をもたせた
省エネルギ駆動用電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の供給停止弁（２位置２ポ
ート切換弁，開閉弁）88を備えた省エネルギ機能を有す
る空気圧駆動システム（実開昭５５−１７７５５９号公
報参照）の回路図である。空気圧源80は電磁切換弁81の
供給ポートＰに連通され、電磁切換弁81の出力ポートＡ
は供給停止弁88を備えた配管87を介してエアシリンダ82
のヘッド側シリンダ室84に連通されている。エアシリン
ダ82のロッド側シリンダ室83は配管86を介して電磁切換
弁81の出力ポートＢに連通され、配管87と供給停止弁88
のパイロット室との間は、スピードコントローラ（チェ
ック弁と可変絞り弁を並列に接続したもの）89を介在さ
せた配管によって連通されている。

【０００３】電磁切換弁81が図６に示す位置IIにあると
き、圧縮空気は空気圧源80から電磁切換弁81の供給ポー
トＰ・出力ポートＢから配管86を通ってエアシリンダ82
のロッド側シリンダ室83に流入する。ヘッド側シリンダ
室84は配管87、供給停止弁88（開位置）、電磁切換弁81
の出力ポートＡ・排気ポートＲＡを通って排気される。
従って、ピストン85は急速に後退移動し、ピストン85が
ストローク後端に達するまでロッド側シリンダ室83には
圧縮空気が流入するので、後退のストロークにおいては
省エネルギは行われない。

【０００４】電磁切換弁81を位置Ｉに切り換えると、圧
縮空気は空気圧源80から電磁切換弁81の圧力ポートＰ・
出力ポートＡ、配管87、供給停止弁88（開位置）を通っ
てエアシリンダ82のヘッド側シリンダ室84に流入する。
ロッド側シリンダ室83の空気は配管86、電磁切換弁81の
出力ポートＢ・排気ポートＲＢを通って大気に排気され
る。ピストン85は前進移動を開始し、供給停止弁88（開
位置）のパイロット室にはスピードコントローラ89によ
り制御された圧縮空気が徐々に流入する。ピストン85が
所定のストロークに達したとき、供給停止弁88が閉位置
に切り換えられ、ヘッド側シリンダ室84への圧縮空気の
供給が停止される。従って、その後の残ストロークは、
ヘッド側シリンダ室84内の封入空気が膨張し、膨張によ
り圧力が低下（例えば０．５ＭＰａから０．２ＭＰａ
へ）しつつ、そしてピストン85が減速しながら前進移動
を行い、減速緩衝の効果を発揮してタイミングよく停止
する。前進のストロークにおいては、供給停止弁88が切
り換えられて、圧縮空気の供給が停止されるときから移
動停止に至るストロークの分の圧縮空気が節約されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６の従来例において
は、電磁切換弁81の他に供給停止弁88とスピードコント
ローラ89を必要とし、しかも前進移動のみでなく後退移
動時にも省エネルギの効果を発揮させるためには、配管
86にも供給停止弁88とスピードコントローラ89を配設す
る必要がある。このように、多数の部品を組み合わせる
ので、組立の手数と多数の部品の費用を必要とし、コス
ト高となった。本発明は、一つの部品である省エネルギ
駆動用電磁弁によって、ピストンの移動方向を制御する
とともに、エアシリンダへピストンのストロークに必要
最低限の空気を供給し、必要以上の空気の供給を停止で
きるようにすることを第１の課題とし、高速起動及び緩
衝停止ができるようにすることを第２の課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するために、ボディに配設された供給ポートＰ、出力
ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが連通
路によってそれぞれスリーブ内に連通された電磁弁にお
いて、ボディのスリーブ内に略円筒状の外側スプールが
摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内
側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側
と外側とを連通させる連通孔が外側スプールに形成され
ており、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとと
もに出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、排気ポ
ートＲＡが閉鎖される位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポ
ートＲＢとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＡ及び
排気ポートＲＡがともに閉鎖される位置IIと、出力ポー
トＡと排気ポートＲＡとが連通し、供給ポートＰ、出力
ポートＢ及び排気ポートＲＢがともに閉鎖される位置II
I と、供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するととも
に出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、排気ポー
トＲＢが閉鎖される位置IVとの４つの位置のいずれか一
つに切り換えられる省エネルギ駆動用電磁弁となすこと
を第１の構成とする。本発明は、ボディに配設された供
給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポー
トが連通路によってそれぞれスリーブ内に連通された電
磁弁において、ボディのスリーブ内に略円筒状の外側ス
プールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの
内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプー
ルの内側と外側とを連通させる連通孔が外側スプールに
形成されており、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通
するとともに出力ポートＢと排気ポートＲとが連通する
位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポートＲとが連通し、供
給ポートＰ及び出力ポートＡが閉鎖される位置IIと、出
力ポートＡと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及
び出力ポートＢが閉鎖される位置III と、供給ポートＰ
と出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排
気ポートＲとが連通する位置IVとの４つの位置のいずれ
か一つに切り換えられる省エネルギ駆動用電磁弁となす
ことを第２の構成とする。本発明は、第１及び第２の構
成において、ソレノイドＡ・Ｂを有し、ソレノイドＡを
励磁し、ソレノイドＢを消磁するとき位置Ｉに切り換え
られ、位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置IIに
切り換えられ、ソレノイドＢを励磁し、ソレノイドＡを
消磁するとき位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノイ
ドＡ・Ｂを消磁すると位置III に切り換えられること第
３の構成とする。本発明は、第１及び第２の構成におい
て、ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ孔が
形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿入さ
れた第１・第２ピストンがともに外側スプールの端部に
連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内側スプール
の端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着さ
れ、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成さ
れ、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室
が形成され、第１・第２シリンダ室に流入される空気圧
によって第１・第２ピストン・外側スプールが操作さ
れ、かつ第１・第２シリンダ室に流入される空気圧が内
側スプールの端部に作用して内側スプールも操作される
ことを第４の構成とする。本発明は、第４の構成におい
て、第１シリンダ孔の第１シリンダ室に圧縮空気が供給
されかつ第２シリンダ孔の第２シリンダ室の空気が排気
されたとき位置Ｉに切り換えられ、位置Ｉで第１・第２
シリンダ室の空気が排気されると位置IIに切り換えら
れ、第２シリンダ室に圧縮空気が供給されかつ第１シリ
ンダ室の空気が排気されたとき位置IVに切り換えられ、
位置IVで第１・第２シリンダ室の空気が排気されると位
置III に切り換えられることを第５の構成とする。本発
明は、第４の構成において、第１ピストン又は第２ピス
トンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ
側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小径部の
外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の
環状溝に係合し、位置III ・位置IVのときボールが他方
の環状溝に係合することを第６の構成とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１〜図５は、本発明の省エネル
ギ駆動用電磁弁の実施の形態を示す。図１は、省エネル
ギ駆動用電磁弁１とエアシリンダ２とを配管により連通
させた回路図であって、本発明の電磁弁１の機能が記号
によって示されている。なお、図１(a) は後記の連通路
72、73がそれぞれ排気ポートＲＡ・ＲＢに連通された場
合（５ポート４位置電磁切換弁）を示し、図１(b) は連
通路72、73を内部通路によって合流させて排気ポートＲ
（不図示）が連通させた場合（４ポート４位置電磁切換
弁）を示す。ここでは、図１(a) を中心にして説明す
る。

【０００８】図１(a) に示すように、電磁弁１は５ポー
ト４位置電磁切換弁であって、圧縮空気の供給ポート
Ｐ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポー
トが配設されている。位置Ｉにおいては、供給ポートＰ
が出力ポートＡに連通するとともに出力ポートＢが排気
ポートＲＢに連通し、排気ポートＲＡは閉鎖されてい
る。位置IIにおいては、出力ポートＢが排気ポートＲＢ
に連通し、出力ポートＡ・供給ポートＰ・排気ポートＲ
Ａはともに閉じられている。位置III においては、出力
ポートＡが排気ポートＲＡに連通し、出力ポートＢ・供
給ポートＰ・排気ポートＲＢはともに閉じられている。
位置IVにおいては、供給ポートＰが出力ポートＢに連通
するとともに出力ポートＡが排気ポートＲＡに連通し、
排気ポートＲＢは閉じられている。

【０００９】図１(b) に示すように、電磁弁１’は４ポ
ート４位置電磁切換弁であって、圧縮空気の供給ポート
Ｐ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが配設
されている。位置Ｉにおいては、供給ポートＰが出力ポ
ートＡに連通するとともに出力ポートＢが排気ポートＲ
に連通する。位置IIにおいては、出力ポートＢが排気ポ
ートＲに連通し、出力ポートＡと供給ポートＰは閉じら
れている。位置III においては、出力ポートＡが排気ポ
ートＲに連通し、出力ポートＢと供給ポートＰは閉じら
れている。位置IVにおいては、供給ポートＰが出力ポー
トＢに連通するとともに出力ポートＡが排気ポートＲに
連通する。

【００１０】図１(a) において、位置Ｉ〜IVは右側から
左側に向かって隣接し、ソレノイドＡが右側に配設さ
れ、ソレノイドＢが左側に配設されている。ソレノイド
Ｂを消磁（非通電）し、ソレノイドＡを励磁（通電）す
ると、電磁弁１は位置Ｉに切り換えられ、位置Ｉでソレ
ノイドＢの消磁を継続し、ソレノイドＡを消磁すると、
電磁弁１は位置IIに切り換えられる。ソレノイドＡを消
磁し、ソレノイドＢを励磁すると、電磁弁１は位置IVに
切り換えられ、位置IVでソレノイドＡの消磁を継続し、
ソレノイドＢを消磁すると、電磁弁１は位置III に切り
換えられる。図示のものでは、ソレノイドＡ・Ｂを制御
すると、圧縮空気の流れが操作され、電磁弁１が切り換
えられる。図１(b) の電磁弁１’についても同様であ
る。なお、電磁弁１の出力ポートＡ，Ｂとエアシリンダ
２とを接続する管路に、スピードコントローラを配設し
て、メータアウト回路又はメータイン回路となすことが
できる。

【００１１】図２は電磁弁１の構造を示す断面図であっ
て、図１(a) の位置IIに位置する状態を示している。電
磁弁１では、ボディ11の両側にカバー12及びカバー13が
配置され、不図示のボルトにより連結されている。ボデ
ィ11の内面には長手方向の全域にわたってスリーブ15が
形成され、カバー12・13にはスリーブ15よりも大径のシ
リンダ孔16（第１シリンダ孔）及びシリンダ孔17（第２
シリンダ孔）がそれぞれ形成されている。シリンダ孔16
のボディ11側（左側）は開口され、段差面18を介してス
リーブ15に連通され、シリンダ孔16のソレノイドＡ側
（右側）の壁には連通ポート20が形成されている。同様
に、シリンダ孔17のボディ11側（右側）は開口され、段
差面19を介してスリーブ15に連通され、シリンダ孔17の
ソレノイドＢ側（左側）の壁には連通ポート21が形成さ
れている。

【００１２】ボディ11のスリーブ15の内面には略円筒状
の外側スプール23が摺動自在に嵌合され、外側スプール
23の内孔に内側スプール24が摺動自在に嵌合されてい
る。カバー12・13のシリンダ孔16・17にはピストン25
（第１ピストン）及びピストン26（第２ピストン）がそ
れぞれ摺動自在に嵌合されている。ピストン25・26には
ロッド部55・56が一体に形成され、ロッド部55・56の内
側先端には内側向きの環状突起45・46が形成され、環状
突起45・46の外側に隣接して中径部57・58及び小径部59
・60が形成されている。外側スプール23の外周には、右
側から順に５個のランド27〜31が形成され、ランドとラ
ンドとの間には通路となる小径部が形成されている。ラ
ンド28とランド29との間の小径部には外側スプール23の
内側と外側とを連通させる連通孔32（同一円周上に複数
個形成されている）が形成され、同様にランド29とラン
ド30との間の小径部には、連通孔33が形成されている。
内側スプール24の外周には右側から順に３個のランド34
〜36が形成され、ランドとランドとの間には通路となる
小径部が形成されている。なお、ランド27〜31，34〜36
の幅及び位置は、本発明の機能を奏するための所定の長
さとされている。ピストン25・26の外周面の環状溝には
Ｏリング50・51がそれぞれ装着され、ピストン25・26と
シリンダ孔16・17との間をそれぞれ密封している。

【００１３】ピストン25・26（ロッド部55・56を含む）
には段付の連通孔39・40が軸線方向に向けてそれぞれ貫
通しており、各連通孔39・40は軸方向外側の小径孔41・
42と内側の大径の装着孔43・44から構成されている。ピ
ストン25・26の内側先端の環状突起45・46は外側スプー
ル23の内孔の両端部に圧入され、ピストン25・26と外側
スプール23とが連結されている。ピストン25・26の中径
部57・58の外径は外側スプール23のランド27・31の外径
と同一であり、中径部57・58はスリーブ15内をランド27
・31とともに摺動することができる。内側スプール24の
ランド34・36の外側面に装着孔がそれぞれ形成され、ラ
ンド34の装着孔とピストン25の装着孔43との間にリター
ンスプリング48が装着され、同様にランド36の装着孔と
ピストン26の装着孔44との間にリターンスプリング49が
装着されている。

【００１４】内側スプール24のランド34の外側面とピス
トン25の内側面と外側スプール23の内孔とで囲まれた空
間を受圧室53（第１受圧室）と称し、同様に内側スプー
ル24のランド36の外側面とピストン26の内側面と外側ス
プール23の内孔とで囲まれた空間を受圧室54（第２受圧
室）と称することとする。リターンスプリング48とリタ
ーンスプリング49とは同一のバネ定数のものが用いら
れ、内側スプール24の両面が大気に連通しているとき、
内側スプール24は中立位置に位置する。なお、内側スプ
ール24及び外側スプール23はともに左右対称に形成され
ており、内側スプール24が中立位置にあるとき、ランド
35が連通孔32と33との間を連通を遮断している。

【００１５】図２に示すように、ボディ11には左側から
順に排気ポートＲＡ、出力ポートＡ、供給ポートＰ、出
力ポートＢ及び排気ポートＲＢが配設され、各ポートは
それぞれ連通路72、70、68、71、73を介してそれぞれス
リーブ15の内面に連通され開口されている。連通路72、
70、68、71、73の開口位置及び開口の大きさは、本発明
の機能を奏するための所定の位置及び長さとされてい
る。右側のカバー12のシリンダ孔16の内面でピストン25
の右側がシリンダ室61（第１シリンダ室）となり、シリ
ンダ室61は連通ポート20を介してソレノイド部63の制御
弁に連通され、ピストン25の左側室は連通路66を介して
大気に連通されている。同様に、左側のカバー13のシリ
ンダ孔17の内面でピストン26の左側がシリンダ室62（第
２シリンダ室）となり、シリンダ室62は連通ポート21を
介してソレノイド部64の制御弁に連通され、ピストン26
の右側室は連通路67を介して大気に連通されている。

【００１６】本発明の実施の形態の省エネルギ駆動用電
磁弁１の作用について説明する。図３(a) は電磁弁１が
図１(a) の位置Ｉに位置するときの主要部の断面図であ
り、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略さ
れ、電磁弁１の右側に機能を示すブロックが併記されて
いる。ソレノイド部64のソレノイドＢを消磁し、ソレノ
イド部63のソレノイドＡを励磁すると、シリンダ室62は
大気に連通され、ソレノイド部63の不図示の制御弁が切
り換えられて、シリンダ室61には連通ポート20を通して
パイロット用の圧縮空気が供給される。シリンダ室61の
圧力によりピストン25は内側（左側）向けてに付勢さ
れ、ピストン25は外側スプール23・内側スプール24・ピ
ストン26とともに左方へ押し進められ、ピストン25が左
端位置（ピストン25の大径部が段差面18に当接）に位置
し、外側スプール23は左端位置に位置する。圧縮空気は
シリンダ室61からピストン25の連通孔39を通って受圧室
53に流入し、内側スプール24のランド34の外側面を押圧
する。ランド34の外側面に作用する力により、内側スプ
ール24はリターンスプリング49の弾発力に抗して左方へ
移動し、内側スプール24のランド36がピストン26の環状
突起46に当接し、内側スプール24は左方位置で停止す
る。この位置は、図２の位置に対して、内側スプール24
が所定距離だけ左側へ移動した位置に相当する。

【００１７】電磁弁１が位置Ｉにあるとき、シリンダ作
動用の圧縮空気は、供給ポートＰからボディ11の連通路
68、外側スプール23の連通孔32、外側スプール23の内面
と内側スプール24のランド34・35との間のパッセージを
通り、外側スプール23の連通孔33、ボディ11の連通路7
0、出力ポートＡを通ってエアシリンダ２のヘッド側シ
リンダ室６に流入する（図１(a) も参照のこと。以下同
様）。エアシリンダ２のロッド側シリンダ室７内の空気
は、出力ポートＢ、連通路71を通り、スリーブ15内で外
側スプール23のランド27と28との間のパッセージを通
り、連通路73、排気ポートＲＢを通って大気に排気され
る。電磁弁１を位置Ｉに切り換えた所定時間後の始動圧
力に達した時に、エアシリンダ２のピストン８は右方へ
の移動（前進）を開始する。次に、ヘッド側（給気側）
の圧力とロッド側（排気側）の圧力とがともに一定にな
り、時間とピストン位置とが比例してピストン８が急速
に前進移動し、ピストン８が所定の設定位置に移動した
とき、電磁弁１が位置Ｉから位置IIに切り換えられる。

【００１８】図３(b) は電磁弁１が図１(a) の位置IIに
あるときの主要部の断面図であり、一部簡略に示され、
ソレノイド部63・64は省略され、右側に機能を示すブロ
ックが併記されている。電磁弁１が位置Ｉにあるとき
に、ソレノイド部64のソレノイドＢの消磁を継続し、ソ
レノイド部63のソレノイドＡも消磁すると、シリンダ室
61も大気に連通される。シリンダ室61・62がともに大気
に連通され、ピストン25・26及び内側スプール24は空気
圧によって付勢されることがないので、ピストン25・外
側スプール23・ピストン26は位置Ｉの状態を維持し、リ
ターンスプリング48・49の弾発力により内側スプール24
が中立位置に戻される。

【００１９】電磁弁１が位置IIにあるとき、排気ポート
ＲＡ、出力ポートＡ及び供給ポートＰは閉鎖されてい
る。すなわち、排気ポートＲＡは連通路72を介してスリ
ーブ15内に連通するが、スリーブ15の内面と外側スプー
ル24の外周面とランド30・31との間に囲まれた空間によ
って閉鎖されている。出力ポートＡは連通路70、連通孔
33を介して外側スプール23の内部に連通するが、外側ス
プール23の内周面と内側スプール24のランド35・36間の
空間で封鎖されている。供給ポートＰは連通路68、連通
孔32を介して外側スプール23内に連通するが、外側スプ
ール23の内周面と内側スプール24のランド34・35間の空
間で封鎖されている。そして、位置Ｉのときと同様に、
出力ポートＢと排気ポートＲＢとは連通されている。従
って、エアシリンダ２のヘッド側シリンダ室６への圧縮
空気の供給は停止される。エアシリンダ２のロッド側シ
リンダ室７内の空気は、引き続き、出力ポートＢから排
気ポートＲＢを通って大気に排気される。

【００２０】電磁弁１を位置Ｉから位置IIに切り換える
と、ヘッド側シリンダ室６に封入された空気が膨張し、
ロッド側シリンダ室７の空気は排気されるが、ヘッド側
（給気側）の圧力とロッド側（排気側）の圧力とが変化
する。すなわち、切換直後のヘッド側（給気側）及びロ
ッド側（排気側）の圧力降下は急速であるが時間ととも
に緩慢となり、ピストン８の減速緩衝が行われてストロ
ーク端で停止する（そのように設定しておく）。電磁弁
１を位置Ｉから位置IIに切り換えた後には、圧縮空気が
供給されないので、電磁弁１切換後の残ストロークは圧
縮空気を消費しない省エネルギ状態でピストン８の移動
が行われることとなる。

【００２１】電磁弁１を位置IVに切り換えると、電磁弁
１は図４(a) に示す状態となり、空気は位置Ｉの時の概
ね反対方向に流れ、ピストン８の移動が位置Ｉのときの
反対方向になる。すなわち、圧縮空気は供給ポートＰ、
出力ポートＢを通ってエアシリンダ２のロッド側シリン
ダ室７に流入し、ヘッド側シリンダ室６の空気は出力ポ
ートＡ、排気ポートＲＡを通って排気され、ピストン８
は後退移動する。ピストン８が所定位置に移動したと
き、電磁弁１を位置IVから位置III に切り換えると、図
４(b) に示す状態となる。このとき、ロッド側シリンダ
室７への圧縮空気の供給が停止され、ロッド側シリンダ
室７に封入された空気が膨張し、ヘッド側シリンダ室６
の空気は排気される。従って、位置Ｉから位置IIへの切
り換えのときと同様に、ピストン８の減速緩衝が行わ
れ、電磁弁１の位置III への切換後の残ストロークは圧
縮空気を消費しない省エネルギ状態でピストン８の移動
が行われる。

【００２２】図５は、図２〜図４の電磁弁１に位置止め
装置（ディテント装置）を配設した電磁弁１Ａの主要部
を示す。位置止め装置を配設したことにより、電磁弁１
Ａがどのように傾斜して配置されていても、電磁弁１Ａ
の位置Ｉ〜IVを維持することができる。図５(a) は位置
止め装置付の電磁弁１Ａが図１(a) の位置Ｉに位置する
ときの主要部の断面図であり、図５(b) は位置止め装置
付の電磁弁１Ａが図１(a) の位置IVに位置するときの主
要部の断面図である。図５(a) 及び図５(b) は、図３
(a) 及び図４(a) に対応したもので、一部簡略に示さ
れ、ソレノイド部63・64は省略されている。なお、図５
において、図２〜図４と同一の部材には同一の符号を付
し、その説明は省略する。電磁弁１Ａの位置Ｉ〜IVの切
換操作は電磁弁１と同じである。

【００２３】図５においては、シリンダ孔16・17の長さ
が図２のものよりも長く、ピストン25・26のロッド部55
・56の長さも図２のものよりも長くされている。そし
て、ピストン26の小径部60の表面に断面Ｖ字状で軸心線
に垂直な環状溝91・92が形成され、環状溝91と環状溝92
とはピストン26の位置Ｉ・位置IIと位置III ・位置IVと
の変位に相当する長さだけ離れている。ボディ11の左端
部には半径方向に向けて挿通孔93が形成され、ボディ11
の外部より挿通孔93に鋼製のボール94が半径方向に移動
可能に挿入され、次いでスプリングが挿入され、ばね支
持金具96が装着されている。ボール94は小径部60の外面
に押圧されており、位置Ｉにおいては図５(a) に示すと
おり環状溝91にボール94が係合し、位置IVにおいては図
５(b) に示すとおり環状溝92にボール94が係合してい
る。ボール94が環状溝91又は92に係合することにより、
電磁弁１Ａがどのように傾斜しても、ピストン25・26及
び外側スプール23が図５の位置に維持される。

【００２４】電磁弁１Ａが図５(a) の位置Ｉにあると
き、シリンダ室61・62をともに大気に連通させると、ボ
ール94が環状溝91に係合しており、かつピストン25・26
は空気圧によって付勢されることがないので、ピストン
25・外側スプール23・ピストン26は位置Ｉの状態を維持
する。そして、受圧室53・54も大気に連通され、内側ス
プール24が空気圧によって付勢されることがないので、
リターンスプリング48・49の弾発力により内側スプール
24が中立位置に向けて戻され、電磁弁１Ａが位置IIに切
り換えられる。電磁弁１Ａの傾斜が大きいときは、内側
スプール24の自重が作用して、内側スプール24が厳密な
中立位置には戻らないが、内側スプール24のランド35が
外側スプール23の連通孔32・33以外の部分とのみ接触す
るように設定されているので、位置IIが維持される。図
２の電磁弁１と同様に、電磁弁１Ａが図５(b) の位置IV
から位置III に切り換えられ、図５(a) の位置Ｉから位
置IIへの切換と同様に内側スプール24は中立位置に向か
って戻される。

【００２５】図５ではピストン26のロッド部56に環状溝
91・92を形成したが、ピストン25のロッド部55に環状溝
91・92を形成してもよい。また、図５ではボディ11にボ
ール94を配置したが、カバー12・13にボール94を配置す
ることができる。電磁弁１Ａのその他の構成及び機能は
電磁弁１と同様である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の省エネルギ駆動用電磁弁に空気
圧源及びエアシリンダを接続し、位置Ｉに切り換えると
エアシリンダのピストンが高速起動して一方向に移動
し、位置IVに切り換えるとピストンは高速起動して他方
向に移動する。このように、本発明の省エネルギ駆動用
電磁弁は一つの部品である省エネルギ駆動用電磁弁によ
って、ピストンの移動方向を制御することができる。そ
して、位置Ｉ又は位置IVにあってピストンが所定ストロ
ーク移動したときに、位置Ｉを位置IIへ又は位置IVを位
置III へ切り換えると、エアシリンダへの圧縮空気の供
給が停止され、供給側のシリンダ室内に封入された空気
が膨張し、排気側のシリンダ室の空気は排気される。従
って、ピストンの移動は減速され、ピストンをストロー
ク終端で緩衝停止させることができ、省エネルギ駆動用
電磁弁を切り換える時期（ストローク）を調整すること
により、移動時間や緩衝の程度を制御することができ
る。しかも、前記の位置II・位置III への切換後は空気
の供給が停止された状態で、ピストンが移動するので、
その間の圧縮空気の消費が節約され、ピストンのストロ
ークに必要最低限の空気を供給し、必要以上の空気の供
給を停止でき、省エネルギが実現する。

【００２７】本発明では、ソレノイドＡを励磁し、ソレ
ノイドＢを消磁するとき位置Ｉに切り換えられ、位置Ｉ
でソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置IIに切り換えられ
る。また、ソレノイドＢを励磁し、ソレノイドＡを消磁
するとき位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノイドＡ
・Ｂを消磁すると位置III に切り換えられる。このよう
に、簡単な操作で省エネルギ駆動用電磁弁の位置を切り
換えることができ、実用価値が高い。しかも、１個の省
エネルギ駆動用電磁弁により、減速、緩衝停止、省エネ
ルギの機能を発揮することができ、従来より部品コスト
も組立コストも低減し、経済的効果が大きい。

【００２８】本発明では、ボディのスリーブ内に略円筒
状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側
スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、
そして、ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ
孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿
入された第１・第２ピストンがともに外側スプールの端
部に連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内側スプ
ールの端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着
され、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成さ
れ、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室
が形成されており、構成が比較的簡単で、組付けが容易
であり、確実に操作される。また、第１ピストン又は第
２ピストンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、
ボディ側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小
径部の外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが
一方の環状溝に係合し、位置III ・位置IVのときボール
が他方の環状溝に係合するので、電磁弁が傾斜しても位
置Ｉ〜IVが維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の省エネルギ駆動用電磁弁とエアシリン
ダとを配管により連通させた回路図であって、図１(a)
は電磁弁が５ポート４位置電磁切換弁の場合を示し、図
１(b) は電磁弁が４ポート４位置電磁切換弁の場合を示
す。

【図２】図１(a) の電磁弁の構造を示す断面図である。

【図３】図３(a) は図２の電磁弁が位置Ｉにあるときの
状態を示す断面図であり、図３(b) は位置IIにあるとき
の状態を示す断面図である。

【図４】図４(a) は図２の電磁弁が位置IVにあるときの
状態を示す断面図であり、図４(b) は位置III にあると
きの状態を示す断面図である。

【図５】図５(a) は位置止め装置付の電磁弁が位置Ｉに
あるときの状態を示す断面図であり、図５(b) は位置IV
にあるときの状態を示す断面図である。

【図６】従来の供給停止弁を備えた省エネルギ機能を有
するシステムの空気圧回路図である。

【符号の説明】

１ 省エネルギ駆動用電磁弁（電磁弁） 11 ボディ 12 カバー 13 カバー 15 スリーブ 16 第１シリンダ孔 17 第２シリンダ孔 23 第１スプール 24 第２スプール 25 第１ピストン 26 第２ピストン 32 連通孔 33 連通孔 39 連通孔 48 リターンスプリング 49 リターンスプリング 61 第１シリンダ室 62 第２シリンダ室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 護平 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Ｆターム(参考） 3H067 AA17 CC60 DD05 DD13 DD32 EA15 EB03 EB07 EB12 ED20 FF11 GG03 GG22 3H106 DA08 DA31 DC09 DC20 EE22 KK04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボディに配設された供給ポートＰ、出力
   ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが連通
   路によってそれぞれスリーブ内に連通された電磁弁にお
   いて、ボディのスリーブ内に略円筒状の外側スプールが
   摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内
   側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側
   と外側とを連通させる連通孔が外側スプールに形成され
   ており、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとと
   もに出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、排気ポ
   ートＲＡが閉鎖される位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポ
   ートＲＢとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＡ及び
   排気ポートＲＡがともに閉鎖される位置IIと、出力ポー
   トＡと排気ポートＲＡとが連通し、供給ポートＰ、出力
   ポートＢ及び排気ポートＲＢがともに閉鎖される位置II
   I と、供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するととも
   に出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、排気ポー
   トＲＢが閉鎖される位置IVとの４つの位置のいずれか一
   つに切り換えられることを特徴とする省エネルギ駆動用
   電磁弁。
2. 【請求項２】 ボディに配設された供給ポートＰ、出力
   ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが連通路によっ
   てそれぞれスリーブ内に連通された電磁弁において、ボ
   ディのスリーブ内に略円筒状の外側スプールが摺動自在
   に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプー
   ルが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側と
   を連通させる連通孔が外側スプールに形成されており、
   供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力
   ポートＢと排気ポートＲとが連通する位置Ｉと、出力ポ
   ートＢと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出
   力ポートＡが閉鎖される位置IIと、出力ポートＡと排気
   ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＢが
   閉鎖される位置III と、供給ポートＰと出力ポートＢと
   が連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲとが連
   通する位置IVとの４つの位置のいずれか一つに切り換え
   られることを特徴とする省エネルギ駆動用電磁弁。
3. 【請求項３】 ソレノイドＡ・Ｂを有し、ソレノイドＡ
   を励磁し、ソレノイドＢを消磁するとき位置Ｉに切り換
   えられ、位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置II
   に切り換えられ、ソレノイドＢを励磁し、ソレノイドＡ
   を消磁するとき位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノ
   イドＡ・Ｂを消磁すると位置III に切り換えられる請求
   項１又は２記載の省エネルギ駆動用電磁弁。
4. 【請求項４】 ボディの両側のカバー内に第１・第２シ
   リンダ孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可
   能に挿入された第１・第２ピストンがともに外側スプー
   ルの端部に連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内
   側スプールの端部との間にリターンスプリングがそれぞ
   れ装着され、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が
   形成され、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリ
   ンダ室が形成され、第１・第２シリンダ室に流入される
   パイロット用の圧縮空気によって第１・第２ピストン・
   外側スプールが操作され、かつ第１・第２シリンダ室に
   流入される圧縮空気が内側スプールの端部に作用して内
   側スプールも操作される請求項１又は２記載の省エネル
   ギ駆動用電磁弁。
5. 【請求項５】 第１シリンダ孔の第１シリンダ室に圧縮
   空気が供給されかつ第２シリンダ孔の第２シリンダ室の
   空気が排気されたとき位置Ｉに切り換えられ、位置Ｉで
   第１・第２シリンダ室の空気が排気されると位置IIに切
   り換えられ、第２シリンダ室に圧縮空気が供給されかつ
   第１シリンダ室の空気が排気されたとき位置IVに切り換
   えられ、位置IVで第１・第２シリンダ室の空気が排気さ
   れると位置III に切り換えられる請求項４記載の省エネ
   ルギ駆動用電磁弁。
6. 【請求項６】 第１ピストン又は第２ピストンの小径部
   の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ側に半径方向
   移動可能に配設されたボールが、小径部の外面に押圧さ
   れ、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の環状溝に係合
   し、位置III・位置IVのときボールが他方の環状溝に係
   合する請求項４記載の省エネルギ駆動用電磁弁。