JP2002257255A - パイロット式電磁弁及び流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パイロット式電磁弁を小型化すること。 【解決手段】スプール弁１４の内部にはその軸線方向に
沿って延びるエア導入通路３５が形成されている。そし
て、そのスプール弁１４が第１切換位置に移動したとき
には、第１出力ポート１６とエア圧作用室２２とがエア
導入通路３５を介して連通される。又、スプール弁１４
が第２切換位置に移動したときは、第２出力ポート１７
とエア圧作用室２２とがエア導入通路３５を介して連通
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイロット式電磁
弁及びそれを備えた流体圧シリンダに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すように、例えばエアシ
リンダ等を駆動制御するためにパイロット式電磁弁１８
１が用いられる。このパイロット式電磁弁１８１では、
弁収容ケーシング１８２内にスプール弁１８３が摺動可
能に設けられている。このスプール弁１８３は、パイロ
ット駆動部１８４と共に形成されたパイロット圧作用室
１８５に往復動可能に収容された大径ピストン１８６と
一体的に移動する。そして、パイロット駆動部１８４に
設けられた第１及び第２の弁部１８７，１８８が開閉さ
れることにより、大径ピストン１８６の受圧面にパイロ
ット圧が付与され、スプール弁１８３が移動するように
なっている。なお、スプール弁１８３の他端側に設けら
れた小径ピストン１９５には常時エア圧がかかってい
る。

【０００３】弁収容ケーシング１８２は、１つの給気ポ
ート１８９と、第１及び第２出力ポート１９０，１９１
と、第１及び第２排気ポート１９２，１９３とを有す
る。そして、スプール弁１８３が一方の切換位置（図６
に示す位置）に移動することにより、給気ポート１８９
及び第１出力ポート１９０が互いに連通し、第２出力ポ
ート１９１及び第２排気ポート１９３が互いに連通す
る。又、スプール弁１８３が別の切換位置（図示しな
い）に移動することにより、給気ポート１８９及び第２
出力ポート１９１が互いに連通し、第１出力ポート１９
０及び第１排気ポート１９２が互いに連通する。上述し
たように、各ポート１８９〜１９３の連通が切り換えら
れることにより、エアシリンダに設けられたロッドが出
没するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のパイ
ロット式電磁弁１８１においては、弁収容ケーシング１
８２の一側面において各ポート１８９〜１９３がスプー
ル弁１８３の軸線方向に沿って並んで配置されているた
め、スプール弁１８３の軸線方向における弁収容ケーシ
ング１８２の寸法が大きくなる。すなわち、パイロット
式電磁弁１８１の大部分を占める弁収容ケーシング１８
２が大型化すれば、パイロット式電磁弁１８１全体が大
型化することとなる。

【０００５】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、小型化が可能なパイロット式電磁
弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、流体供給ポートと、
この流体供給ポートに導入される流体をアクチュエータ
に供給する複数の出力ポートとを備えた弁収容ケーシン
グ内に、スプール弁を２位置間で往復移動可能に収容
し、前記スプール弁の両端部側に第１圧力作用室及び第
２圧力作用室を設け、前記第１圧力作用室に大径ピスト
ンを設けるとともに、前記第２圧力作用室にスプール弁
と一体化された小径ピストンを設け、前記大径ピストン
にパイロット圧を付与することによりスプール弁を移動
させるようにしたパイロット式電磁弁において、前記ス
プール弁の内部に流体通路を設け、前記スプール弁が第
１切換位置に移動したときに前記第２圧力作用室と特定
の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、前記
スプール弁が第２切換位置に移動したときに前記第２圧
力作用室と他の出力ポートとを前記流体通路を介して連
通させることを要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のパイロット式電磁弁において、前記流体供給ポート
は、前記弁収容ケーシングにおいて前記出力ポートが配
置されている面とは異なる面に配置されていることを要
旨とする。

【０００８】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載のパイロット式電磁弁において、前記スプール
弁は、内部に可動鉄心を有するコイルを通電することに
よって駆動され、前記可動鉄心と前記スプール弁とは、
それらの軸線が平行となる位置関係をもって配置されて
いることを要旨とする。

【０００９】請求項４に記載の発明では、シリンダチュ
ーブ内に移動体を往復移動可能に収容し、その移動体に
よって区画される第１の圧力室と第２の圧力室とを前記
シリンダチューブ内に設け、両圧力室のうちいずれかに
供給される流体の圧力により前記移動体を往復移動させ
るようにした流体圧シリンダにおいて、前記各圧力室へ
の流体供給を切り換えるために請求項１〜３のいずれか
に記載のパイロット式電磁弁を備えたことを要旨とす
る。

【００１０】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の流体圧シリンダにおいて、前記シリンダチューブの
外面には移動体の位置を検出する位置検出センサが設け
られ、この位置検出センサに接続されたリード線の端部
には、前記パイロット式電磁弁を駆動制御する制御ユニ
ットから延びる電線に対し電気的に接続するためのコネ
クタが設けられ、このコネクタは前記パイロット式電磁
弁に設けられた電気接続コネクタ付近に配置されている
ことを要旨とする。

【００１１】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によれば、スプール弁が第１
切換位置に移動したときに、圧力作用室内にある流体
は、流体通路を介して特定の出力ポートへと流れる。
又、スプール弁が第２切換位置に移動したときに、圧力
作用室内にある流体は、流体通路を介して他の出力ポー
トへと流れる。つまり、圧力作用室にある流体をそれぞ
れの出力ポートに流している。そのため、圧力作用室に
流体を供給しさえすれば、流体を供給するためのポート
を決められた位置に配置する必要がない。この結果、複
数の出力ポート及び流体供給ポートを、スプール弁の軸
線方向に沿って集中的に配置しなくて済むので、弁収容
ケーシングの小型化を実現することが可能となる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の作用に加えて、弁収容ケーシングにおいて出力
ポートが配置されている面とは異なる面に流体供給ポー
トを配置できるため、設計の自由度が高くなる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２に記載の作用に加えて、可動鉄心とスプール弁と
は平行に配置されているため、スプール軸線方向におけ
るパイロット式電磁弁の寸法を小さくすることができ
る。従って、パイロット式電磁弁を更にコンパクト化す
ることが可能になる。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、パイロッ
ト式電磁弁の小型化を図ることが可能であるため、弁収
容ケーシング全体の小型化を実現することが可能とな
る。請求項５に記載の発明では、パイロット式電磁弁の
電気接続コネクタと、位置検出センサのコネクタとが集
中的に配置されている。そのため、各コネクタに対して
接続されている配線の着脱作業を容易に行うことができ
る。又、コネクタを１箇所に集中配置したことにより、
コネクタに接続される配線をまとめ易くなる。従って、
配線スペースを小さくすることができるとともに、配線
の簡素化を図ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を流体圧シリンダと
してのバルブ付きエアシリンダに具体化した一実施形態
を図面に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１に示すように、バルブ付きエアシリン
ダＡは、筒状のシリンダチューブ１を備えている。シリ
ンダチューブ１の開口部のうち、図１の右側の開口部は
ヘッドカバー２によって閉塞され、左側の開口部はロッ
ドカバー３によって閉塞されている。

【００１７】ヘッドカバー２には、第１エア通路４と第
２エア通路５とが形成されている。両エア通路４，５
は、シリンダチューブ１の内部空間に連通している。シ
リンダチューブ１の内部空間には、ピストン６がシリン
ダチューブ１の長手方向に沿って摺動可能に収容されて
いる。このピストン６の存在により、シリンダチューブ
１の内部空間は、２つの圧力作用室７，８に区画されて
いる。

【００１８】第１の圧力室としてのヘッドカバー側圧力
作用室７には、前記第１エア通路４を介して流体として
のエアが給排される。一方、第２の圧力室としてのロッ
ドカバー側圧力作用室８には、前記第２エア通路５を介
してエアが給排される。なお、図１において、第２エア
通路５は、その一部しか描かれていないが、実際にはロ
ッドカバー側圧力作用室８と連通している。ピストン６
の中心部にはピストンロッド９の内端部が螺合により一
体化されている。ピストンロッド９の外端部は、ロッド
カバー３を貫通してシリンダチューブ１の外部に突出さ
れている。

【００１９】そして、ヘッドカバー側のストロークエン
ドにピストン６がある状態で第１エア通路４にエアが供
給されると、ヘッドカバー側圧力作用室７内にはエアが
導入され、同室７内の圧力が上昇する。すると、ピスト
ン６及びロッド９がロッドカバー側に移動するととも
に、ロッドカバー側圧力作用室８内のエアが第２エア通
路５を介して外部に排出される。これに対して、ロッド
カバー側ストロークエンドにピストン６がある状態で第
２エア通路５にエアを供給すると、ロッドカバー側圧力
作用室８内にはエアが導入され、同室８内の圧力が上昇
する。すると、ピストン６及びロッド９がヘッドカバー
側に移動するとともに、ヘッドカバー側圧力作用室７内
のエアが第１エア通路４を介して外部に排出される。

【００２０】図１，図５に示すように、シリンダチュー
ブ１のヘッドカバー側端部にはパイロット式電磁弁１１
が設けられている。このパイロット式電磁弁１１の励磁
により、前記エア通路４，５に対するエアの供給が切り
換えられるようになっている。

【００２１】シリンダチューブ１の外周面には、位置検
出センサである２つの磁気センサ８０，８１が間隔をお
いて取り付けられている。両磁気センサ８０，８１は、
ピストン６のストロークエンド付近にそれぞれ配置され
ている。そして、両磁気センサ８０，８１は、ピストン
６に設けられたマグネット９３の磁力を検出する。これ
により、ピストン６がロッドカバー側ストロークエンド
或いはヘッドカバー側ストロークエンドに移動したか否
かが検出される。

【００２２】各磁気センサ８０，８１には、パイロット
式電磁弁１１に形成されたリード線取付溝９４に挿入さ
れているリード線８２が接続されている。そして、リー
ド線８２は取付溝９４を塞ぐ押さえカバー９５によって
位置ずれしないようになっている。リード線８２の端部
にはセンサ用雌型コネクタ８３，８４がそれぞれ設けら
れている。各センサ用雌型コネクタ８３，８４は、パイ
ロット式電磁弁１１の側面に設けられた取付カバー８５
に装着されている。これらのセンサ用雌型コネクタ８
３，８４は、パイロット式電磁弁１１に設けられた電気
接続コネクタとしての電磁弁用雌型コネクタ８６付近に
配置されている。

【００２３】前記各雌型コネクタ８３，８４，８６に
は、センサ用雄型コネクタ８７，８８と、電磁弁用雄型
コネクタ８９とが着脱可能に接続されている。そして、
センサ用雄型コネクタ８７，８８は、電線としての多芯
ケーブル９０を介して一方の端子台９７に接続されてい
る。又、電磁弁用雄型コネクタ８９は、多芯ケーブル９
０を介して他方の端子台９８に接続されている。そし
て、一方の端子台９７は入力側コントローラ９１に接続
され、他方の端子台９８は出力側コントローラ９２に接
続されている。

【００２４】以上のような接続関係により、磁気センサ
８０，８１は、制御ユニットを構成する入力側コントロ
ーラ９１に接続されている。又、パイロット式電磁弁１
１は、制御ユニットを構成する出力側コントローラ９２
に電気的に接続されている。そして、磁気センサ８０，
８１から検出信号が出力されると、その検出信号は入力
側コントローラ９１に入力される。この信号入力に基づ
いて、出力側コントローラ９２は、パイロット式電磁弁
１１を駆動制御する。

【００２５】図１〜図３に示すように、パイロット式電
磁弁１１は、合成樹脂製の弁収容ケーシング１２を備え
ており、その内部には筒状の耐摩耗部材としてのスリー
ブ１０が設けられている。スリーブ１０は、ステンレス
やアルミ等の金属製となっている。

【００２６】このスリーブ１０内には、流体であるエア
の流路を切り換える移動体としてのスプール弁１４が往
復移動可能に収容されている。スプール弁１４はその軸
上に互いに離間して配置された複数の弁部１４ａを有
し、各弁部１４ａには環状のシール部材２３がそれぞれ
装着されている。シール部材２３は、スリーブ１０の内
周面と弁部１４ａとの界面をシールする。各弁部１４ａ
の径はスプール弁１４の径よりもわずかに大きい。弁収
容ケーシング１２は、１つの給気ポートＰ、パイロット
弁給気ポート１５ａ、パイロット弁排気ポート１５ｂ、
パイロット弁出力ポート１５ｃ、第１出力ポート１６、
第２出力ポート１７、第１排気ポート１８、第２排気ポ
ート１９を有する。

【００２７】第１及び第２出力ポート１６，１７は、前
記バルブ付きエアシリンダＡの第１及び第２エア通路
４，５に通じている。これに対して、図４に示すように
第１及び第２排気ポート１８，１９は、排気エア通路３
２ａ，３３ａを介して共通の排気ポートＨにそれぞれ通
じている。図４，図５に示すように、各排気エア通路３
２ａ，３３ａ上には２つの絞り弁（図４では絞り弁３２
のみを図示している）３２，３３が設けられている。こ
の絞り弁３２，３３は、弁収容ケーシング１２に対し進
退可能に螺合して取り付けられている。そして、各排気
エア通路３２ａ，３３ａを通るエアの流量をそれぞれに
対応する絞り弁３２，３３によって調節することによ
り、ピストンロッド９の突出速度及び没入速度を自在に
調節できるようになっている。

【００２８】ちなみに、一方の絞り弁３３にて第１排気
ポート１８から排出されるエアの排気流量を少なくする
ことにより、ピストンロッド９の没入速度を遅くし、逆
に多くすることにより没入速度を速くすることが可能で
ある。又、他方の絞り弁３２にて第２排気ポート１９か
ら排出されるエアの排気流量を少なくすることにより、
ピストンロッド９の突出速度を遅くし、逆に多くするこ
とにより突出速度を速くすることが可能である。

【００２９】各ポート１５ａ〜１５ｃ、他のポート１６
〜１９、及び給気ポートＰはそれぞれ弁収容ケーシング
１２の異なる側面において形成されている。本実施形態
において、パイロット弁給気ポート１５ａ、パイロット
弁排気ポート１５ｂ及びパイロット弁出力ポート１５ｃ
は、各ポート１６〜１９が配置されている弁収容ケーシ
ング１２の側面とは対峙する側面に配置されている。給
気ポートＰは、各ポート１５ａ〜１５ｃ，１６〜１９が
配置されている弁収容ケーシング１２の側面に対し直交
する側面に配置されている。

【００３０】弁収容ケーシング１２においてスプール弁
１４の一端に位置する箇所には、第１圧力作用室として
のパイロット圧作用室２１が形成されている。一方、ス
プール弁１４の他端に位置する箇所には、第２圧力作用
室としてのエア圧作用室２２が形成されている。各圧力
作用室２１，２２内には、大径ピストン２５と、スプー
ルと一体的に設けられた小径ピストン２６とが収容され
ている。

【００３１】大径ピストン２５の外周には、摺動パッキ
ン２７が装着されている。摺動パッキン２７は、パイロ
ット圧作用室２１の内周面と、大径ピストン２５の外周
面との界面をシールする。小径ピストン２６の外周に
も、大径ピストン２５と同様に摺動パッキン２８がパッ
キンホルダ２９を介して装着されている。摺動パッキン
２８は、エア圧作用室２２の内周面と小径ピストン２６
の外周面との界面をシールする。

【００３２】パイロット圧を受ける大径ピストン２５の
受圧面積と、エア圧を受ける小径ピストン２６の受圧面
積の大きさは異なっている。すなわち、大径ピストン２
５の受圧面積の方が小径ピストン２６のそれよりも大き
くなっている。これにより、大径ピストン２５が受ける
パイロット圧による推力は、小径ピストン２６が受ける
エア圧による推力よりも大きいといえる。両ピストン２
５，２６が同時にエア圧力を受けると、両ピストン２
５，２６に生じる推力差によってスプール弁１４は第１
切換位置（図２に示す位置）に移動する。又、小径ピス
トン２６のみがエア圧を受けると、スプール弁１４は第
２切換位置（図３に示す位置）に移動する。

【００３３】弁収容ケーシング１２にはパイロット圧作
用室２１に通じるパイロットエア供給通路３０が形成さ
れ、このパイロットエア供給通路３０の外端部が前記パ
イロット弁出力ポート１５ｃとなっている。弁収容ケー
シング１２にはエア圧作用室２２とに通じるエア供給通
路３１が形成され、このエア供給通路３１の外端部が前
記パイロット弁給気ポート１５ａとなっている。給気ポ
ートＰからはエア供給通路３１を介してエアが常時供給
されている。よって、小径ピストン２６に対しエア圧に
よる推力が常に作用している。

【００３４】図２，図３に示すように、スプール弁１４
には流体通路としてのエア導入通路３５が形成されてい
る。エア導入通路３５の一端は、小径ピストン２６の端
面において開口され、他端は、スプール弁１４の外周面
において開口されている。エア導入通路３５は、１つの
大径流路３５ａと、それよりも孔径が小さい複数（２
つ）の小径流路３５ｂとから構成されている。大径流路
３５ａは、スプール弁１４の端面から中央部付近にかけ
てスプール弁１４の軸線方向に沿って延びている。一
方、２つの小径流路３５ｂは、その両端が開口され、大
径流路３５ａの内端部において互いに直交するようにス
プール弁１４の径方向に沿って延びている。つまり、エ
ア導入通路３５の一端はスプール弁１４の一端面におい
て１箇所開口され、他端はスプール弁１４の外周面中央
部付近において複数箇所開口されている。

【００３５】そして、スプール弁１４が第１切換位置
（図２に示す位置）に移動することにより、エア圧作用
室２２と第１出力ポート１６とは、エア導入通路３５を
介して互いに連通する。従って、スプール弁１４が第１
切換位置にあるとき、パイロット圧作用室２１内に送り
込まれている加圧エアがエア導入通路３５を介して第１
出力ポート１６に供給される。

【００３６】又、スプール弁１４が第２切換位置（図３
に示す位置）に移動することにより、エア圧作用室２２
と第２出力ポート１７とは、エア導入通路３５を介して
互いに連通する。従って、スプール弁１４が第２切換位
置にあるとき、パイロット圧作用室２１内に送り込まれ
ている加圧エアがエア導入通路３５を介して第２出力ポ
ート１７に供給される。

【００３７】図１〜図３に示すように、前記弁収容ケー
シング１２の一側（図１の右側）にはパイロット駆動部
Ｄが設けられている。このパイロット駆動部Ｄは、弁収
容ケーシング１２に対して接合された合成樹脂製の駆動
部本体４１を備えている。この駆動部本体４１には、前
記パイロット弁給気ポート１５ａに通じるパイロット給
気通路３４と、パイロット弁排気ポート１５ｂに通じる
パイロット排気通路３７とが形成されている。

【００３８】又、駆動部本体４１には、パイロット弁出
力ポート１５ｃに通じるパイロット出力通路４０が形成
されている。このパイロット出力通路４０は、駆動部本
体４１に形成された連通路３６を介してパイロット給気
通路３４に通じている。つまり、給気ポートＰに供給さ
れる加圧エアは、パイロット給気通路３４、連通路３
６、パイロット出力通路４０を介してパイロット圧作用
室２１内に供給されるようになっている。

【００３９】駆動部本体４１においてパイロット給気通
路３４の内端部に位置する箇所には、第１弁座３８が設
けられている。又、駆動部本体４１においてパイロット
排気通路３７の内端部に位置する箇所には、第２弁座３
９が設けられている。両弁座３８，３９は同一線上にお
いて互いに反対方向を向くように背向配置されている。

【００４０】駆動部本体４１の一側部にはコイル収容ケ
ーシング４２が設けられ、その内部にはボビン４３に巻
回されたコイル４４が設けられている。ボビン４３の中
央部形成された収容孔４３ａには、固定鉄心４５と可動
鉄心４６とが設けられている。収容孔４３ａの一端開口
部は固定鉄心４５によって塞がれ、他端開口部からは可
動鉄心４６が突出されている。

【００４１】この可動鉄心４６は、その軸線が前記スプ
ール弁１４の軸線と平行となる位置関係で配置されてい
る。このような配置とすることにより、スプール弁１４
の軸線方向に対し直交する方向におけるパイロット式電
磁弁１１全体をコンパクト化することが可能になる。な
ぜなら、スプール弁１４が設けられている弁収容ケーシ
ング１２は、スプール弁１４の軸線方向の外形寸法が大
きく、その軸線方向に対して直交する方向の外形寸法が
小さいからである。又、パイロット駆動部Ｄは、可動鉄
心４６の軸線方向の外形寸法が大きく、その軸線方向に
対して直交する方向の外形寸法が小さいからである。

【００４２】可動鉄心４６の先端部には、それと一体的
に可動する第１弁シート５１と第２弁シート５２とが設
けられている。第１弁シート５１は、可動鉄心４６の先
端面に配置され、その端面は前記第１弁座３８に対し当
接可能となっている。これに対して、第２弁シート５２
は、シートホルダ５３を介して前記第１弁シート５１と
は離間した位置に配置されている。第２弁シート５２の
端面は前記第２弁座３９に当接可能となっている。

【００４３】そして、コイル４４に通電すると、そこに
生じる電磁力によって可動鉄心４６は吸引され、図２に
示す通電位置に配置される。この結果、給気用パイロッ
ト弁Ｂ１は開かれるとともに、排気用パイロット弁Ｂ２
は閉じられる。又、コイル４４に通電しないと電磁力が
生じなくなるため、可動鉄心４６は突出され、図３に示
す非通電位置に配置される。この結果、給気用パイロッ
ト弁Ｂ１は閉じられるとともに、排気用パイロット弁Ｂ
２は開かれる。

【００４４】図２，図３に示すように、前記可動鉄心４
６の先端部には、大径コイルバネ５６が外挿されてい
る。大径コイルバネ５６の一端は、前記コイル収容ケー
シング４２に設けられたコイルカバー５５に係止されて
いる。大径コイルバネ５６の他端は、可動鉄心４６の先
端外周面に形成された環状突部５４に係止されている。
そして、大径コイルバネ５６は、第１弁シート５１を第
１弁座３８に近づける方向に弾性力を付与している。

【００４５】駆動部本体４１において第２弁シート５２
と対峙する箇所には、バネ支持部５９が取り付けられて
いる。このバネ支持部５９と第２弁シート５２との間に
は、小径コイルバネ６０が設けられている。この小径コ
イルバネ６０の一端は、第２弁シート５２の端部に形成
された係止突部６１に係合され、他端はバネ支持部５９
に形成された係止突部６２に係合されている。そして、
小径コイルバネ６０は、第２弁シート５２を第２弁座３
９に近づける方向に弾性力を付与している。なお、本実
施形態では、前記第１弁シート５１及び第１弁座３８に
より給気用パイロット弁Ｂ１が構成されている。又、第
２弁シート５２及び第２弁座３９により排気用パイロッ
ト弁Ｂ２が構成されている。

【００４６】大径コイルバネ５６は、小径コイルバネ６
０の弾性力よりも大きい弾性力に設定されている。その
ため、コイル４４が通電されていない状態においては、
第１弁座３８に対し第１弁シート５１のみが圧接される
こととなる。又、小径コイルバネ６０の弾性力とコイル
４４の電磁吸引力とを合わせた力は、大径コイルバネ５
６の弾性力よりも大きくなるように設定されている。従
って、コイル４４が通電されている状態においては、第
２弁座３９に対し第２弁シート５２が圧接されることと
なる。

【００４７】次に、上記のように構成されたパイロット
式電磁弁１１の作用について説明する。 （ピストンロッド９の突出動作）コイル４４が通電され
ると、そこに生じる電磁力により可動鉄心４６が吸引さ
れ、給気用パイロット弁Ｂ１が開くとともに、排気用パ
イロット弁Ｂ２が閉じる。これにより、給気ポートＰ、
エア供給通路３１、パイロット給気通路３４、連通路３
６及びパイロット出力通路４０を介してパイロット圧作
用室２１内に加圧エアが供給される。すると、大径ピス
トン２５の受圧面にパイロット圧が加わり、大径ピスト
ン２５に推力が生じる。

【００４８】このとき、給気ポートＰからの加圧エア
は、エア供給通路３１を介してエア圧作用室２２内にも
供給されており、小径ピストン２６の受圧面にエア圧が
常に加わっている。つまり、小径ピストン２６には、エ
ア圧による推力が常に働いている。しかし、この推力は
大径ピストン２５の推力よりも小さいため、結果として
スプール弁１４は第１切換位置（図２に示す位置）に移
動する。

【００４９】スプール弁１４が第１切換位置に移動する
ことにより、給気ポートＰ、エア供給通路３１、エア圧
作用室２２、エア導入通路３５、第１出力ポート１６、
第１エア通路４を介してヘッドカバー側圧力作用室７内
に加圧エアが供給される。これにより、ヘッドカバー側
圧力作用室７内の圧力が上昇し、ピストン６及びピスト
ンロッド９がロッドカバー側（図１の左側）の方向に移
動する。それとともに、ロッドカバー側圧力作用室８内
のエアは、第２エア通路５、第２出力ポート１７を介し
てスリーブ１０内を通り、更に第２排気ポート１９、排
気エア通路３２ａ、排気ポートＨを介して外部に排出さ
れる。

【００５０】（ピストンロッド９の没入動作）次いで、
コイル４４への通電がされなくなると、両コイルバネ５
６，６０の弾性力の差でもって、可動鉄心４６が突出さ
れ、給気用パイロット弁Ｂ１が閉じるとともに、排気用
パイロット弁Ｂ２が開く。これにより、給気ポートＰか
らの加圧エアは、エア圧作用室２２のみに供給されるこ
ととなる。すなわち、大径ピストン２５の受圧面にはパ
イロット圧がかからなくなるので、大径ピストン２５に
推力が生じなくなる。この結果、小径ピストン２６のみ
の推力を受けてスプール弁１４が第２切換位置（図３に
示す位置）に移動する。又、スプール弁１４が第２切換
位置に移動するのに伴い、パイロット圧作用室２１内に
あるエアは、パイロットエア供給通路３０、パイロット
出力通路４０、パイロット排気通路３７、パイロット弁
排気ポート１５ｂ、第１排気ポート１８、排気エア通路
３３ａ、排気ポートＨを介して外部に排出される。

【００５１】スプール弁１４が第２切換位置に切り換え
られることにより、給気ポートＰ、エア供給通路３１、
エア圧作用室２２、エア導入通路３５、第２出力ポート
１７、第２エア通路５を介してロッドカバー側圧力作用
室８内に加圧エアが供給される。これにより、ロッドカ
バー側圧力作用室８内の圧力が上昇し、ピストン６及び
ピストンロッド９がヘッドカバー側（図１の右側）の方
向に移動する。それとともに、ヘッドカバー側圧力作用
室７内のエアは、第１エア通路４、第１出力ポート１６
を介してスリーブ１０内を通り、更に第１排気ポート１
８、排気エア通路３３ａ、排気ポートＨを介して外部に
排出される。

【００５２】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）スプール弁１４の内部にはその軸線方向に沿って
延びるエア導入通路３５が形成されている。そして、そ
のスプール弁１４が第１切換位置に移動したときには、
第１出力ポート１６とエア圧作用室２２とがエア導入通
路３５を介して連通される。又、スプール弁１４が第２
切換位置に移動したときは、第２出力ポート１７とエア
圧作用室２２とがエア導入通路３５を介して連通され
る。そのため、エア圧作用室２２内の加圧エアを各出力
ポート１６，１７から排出することができ、ピストンロ
ッド９を出没させることができる。この結果、給気ポー
トＰからの加圧エアをエア圧作用室２２内に供給しさえ
すれば、給気ポートＰの位置は、従来技術に示すように
両出力ポートの間に配置する必要がない。よって、各ポ
ート１６，１７，Ｐをスプール弁１４の軸線方向に沿っ
て並設せずに済むことから、スプール弁１４の軸線方向
における弁収容ケーシング１２の寸法が小さくなる。従
って、パイロット式電磁弁１１全体を小型化することが
でき、エアシリンダＡ全体の小型化を図ることができ
る。

【００５３】（２）弁収容ケーシング１２において両出
力ポート１６，１７が配置されている面とは異なる面に
給気ポートＰを配置することができる。そのため、弁収
容ケーシング１２に形成されているエア供給通路３１、
パイロットエア供給通路３０等のエア通路や、各ポート
１６〜１９等の配置の自由度が高くなる。従って、パイ
ロット式電磁弁１１の設計が行い易くなる。

【００５４】（３）弁収容ケーシング１２において両出
力ポート１６，１７が配置されている面とは異なる面に
給気ポートＰを配置することができるので、スプール弁
１４に形成された弁部１４ａの数を少なくすることがで
きる。すなわち、従来技術において弁部１４ａが６つ設
けられているのに対して、本実施形態では４つに減らす
ことができる。よって、スリーブ１０に接しているシー
ル部材２３の数が少なくなるので、スリーブ１０に対す
るスプール弁１４の摺動抵抗を減らすことができる。特
に、スプール弁１４の始動時における抵抗力を低下する
ことができるので、スプール弁１４の応答性を向上する
ことができる。

【００５５】（４）エア導入通路３５の存在によりスプ
ール弁１４の軽量化を図ることができるため、スプール
弁１４の応答性をいっそう向上することができる。 （５）弁収容ケーシング１２には、スプール弁１４が摺
動する部分に耐摩耗性を有するスリーブ１０が設けられ
ている。このスリーブ１０の存在により、スプール弁１
４と弁収容ケーシング１２とは全く接していないことか
ら、弁収容ケーシング１２に対するスプール弁１４の摺
動部分を無くすことができる。従って、弁収容ケーシン
グ１２の形成材料に安価かつ軽量な合成樹脂等を採用す
ることができる。この結果、パイロット式電磁弁１１全
体のコストダウン、及び軽量化に貢献することができ
る。

【００５６】（６）ヘッドカバー側圧力作用室７内にあ
るエアを排出する場合と、パイロット圧作用室２１内に
あるエアを排出する場合とでは、共通の流路を介して排
気ポートＨから排出することができる。具体的に言う
と、いずれの場合においてエアをシリンダ用第１排気ポ
ート１８、排気エア通路３３ａを通して排出することが
できる。従って、エアの排出経路を共通化することによ
り、弁収容ケーシング１２に形成されるエア通路の単純
化に貢献することができるので、弁収容ケーシング１２
の加工コストを低減することができる。

【００５７】（７）パイロット駆動部Ｄに設けられた可
動鉄心４６と、弁収容ケーシング１２に設けられたスプ
ール弁１４とは、それらの軸線が平行となる位置関係を
もって配置されている。そのため、可動鉄心４６とスプ
ール弁１４との軸線が直交する位置関係で配置した場合
と比較して、スプール軸線方向におけるパイロット式電
磁弁１１の寸法を小さくすることができる。

【００５８】（８） パイロット式電磁弁１１に設けた
電磁弁用雌型コネクタ８６と、磁気センサ８０，８１に
接続されているセンサ用雌型コネクタ８３，８４は、そ
れぞれ集中的に配置されている。そのため、各雌型コネ
クタ８３，８４，８６に対して雄型コネクタ８７，８
８，８９を着脱する作業を容易に行うことができる。従
って、メンテナンス等によりエアシリンダＡを簡単に交
換することができる。又、雌型コネクタ８３，８４，８
６を集中配置したことから、多芯ケーブル９０１つにす
ることができる。そのため、配線スペースを削減するこ
とができるとともに配線の簡素化を図ることができる。

【００５９】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 給気ポートＰを例えばエア圧作用室２２の近傍に設
け、エア供給通路３１を介すことなく加圧エアをエア圧
作用室２２に直接供給するようにしてもよい。この場合
における給気ポートＰの配置箇所としては、例えば弁収
容ケーシング１２の上面（図１の上面）や、弁収容ケー
シング１２の左側面上部（図１の左側面）等が考えられ
る。

【００６０】・ 前記実施形態では、弁収容ケーシング
１２にスリーブ１０を設け、その内部にスプール弁１４
を収容したが、このスリーブ１０を省略してもよい。こ
の構成を採用した場合には、弁収容ケーシングを合成樹
脂製ではなく金属製にすることが好ましい。

【００６１】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に示す。 （１）請求項１〜３のうちいずれかにおいて、弁収容ケ
ーシングには、アクチュエータから流れる流体を排出
し、かつ端部に排気ポートを有する流体排出通路（排気
エア通路３２ａ，３３ａ）が設けられ、この流体排出通
路は、前記第１圧力作用室内の流体を排出することを兼
ねていることを特徴とするパイロット式電磁弁。この構
成にすれば、弁収容ケーシング内において流体が流れる
通路を簡素化することができる。

【００６２】（２）請求項１〜３、前記（１）のうちい
ずれかにおいて、弁収容ケーシングとスプール弁との境
界部には耐摩耗部材（スリーブ）が設けられていること
を特徴とするパイロット式電磁弁。この構成にすれば、
弁収容ケーシングに耐摩耗性能を持たせなくてもよくな
るので、弁収容ケーシングの形成材料に耐摩耗性をもた
せなくてもよい。従って、弁収容ケーシングの材料を例
えば合成樹脂等にすることができる。従って、パイロッ
ト式電磁弁の軽量化かつコストダウンを図ることができ
る。

【００６３】（３）流体供給ポートと、この流体供給ポ
ートに導入される流体をアクチュエータに供給する複数
の出力ポートとを備えた弁収容ケーシング内に、スプー
ル弁を２位置間で往復移動可能に収容し、前記スプール
弁の端部側に設けられた圧力作用室に、前記スプール弁
と一体化されたピストンを往復移動可能に設け、前記ピ
ストンにパイロット圧を付与することによりスプール弁
を移動させるようにしたパイロット式電磁弁において、
前記スプール弁の内部に流体通路を設け、前記スプール
弁が第１切換位置に移動したときに前記圧力作用室と特
定の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、前
記スプール弁が第２切換位置に移動したときに前記圧力
作用室と他の出力ポートとを前記流体通路を介して連通
させることを特徴とするパイロット式電磁弁。

【００６４】（４）請求項４又は５において、前記各圧
力室は、前記パイロット式電磁弁に設けられている前記
流体排出通路（排気エア通路３２ａ，３３ａ）に連通さ
れ、前記流体排出通路の途中には移動体の移動速度を調
節する流量調整手段（絞り弁３２，３３）が設けられて
いることを特徴とするパイロット式電磁弁。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スプール弁に設けた流体通路を通して流体供給ポートか
らの流体を出力ポートに流しているため、パイロット式
電磁弁を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブ付きエアシリンダの断面図。

【図２】電磁弁が通電している状態を示す断面図。

【図３】電磁弁が通電していない状態を示す断面図。

【図４】図２とは異なる位置における電磁弁の断面図。

【図５】バルブ付きエアシリンダの分解斜視図。

【図６】従来技術におけるバルブ付きエアシリンダの断
面図。

【符号の説明】

６…ピストン（移動体）、７…ヘッドカバー側圧力作用
室（第１の圧力室）、８…ロッドカバー側圧力作用室
（第２の圧力室）、９…ピストンロッド（移動体）、１
１…パイロット式電磁弁、１２…弁収容ケーシング、１
４…スプール弁、１６…第１出力ポート、１７…第２出
力ポート、１８…第１排気ポート、１９…第２排気ポー
ト、２１…パイロット圧作用室（第１圧力作用室）、２
２…エア圧作用室（第２圧力作用室）、２５…大径ピス
トン、２６…小径ピストン、３５…エア導入通路（流体
通路）、４６…可動鉄心、８２…リード線、８３，８４
…センサ用雌型コネクタ（コネクタ）、８６…電磁弁用
雌型コネクタ（電気接続コネクタ）、９０…多芯ケーブ
ル（電線）、９１…入力側コントローラ（制御ユニッ
ト）、９２…出力側コントローラ（制御ユニット）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H056 AA09 BB32 CA01 CB02 CC05 CC12 CD04 CD06 DD02 GG12 3H067 AA17 AA33 BB03 BB12 CC32 DD05 DD12 DD33 EA06 EA33 FF11 GG03 GG22 3H081 AA03 BB01 BB03 CC23 DD33 DD37 FF05 FF27 FF47 GG04 GG15 GG22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体供給ポートと、この流体供給ポート
   に導入される流体をアクチュエータに供給する複数の出
   力ポートとを備えた弁収容ケーシング内に、スプール弁
   を２位置間で往復移動可能に収容し、前記スプール弁の
   両端部側に第１圧力作用室及び第２圧力作用室を設け、
   前記第１圧力作用室に大径ピストンを設けるとともに、
   前記第２圧力作用室にスプール弁と一体化された小径ピ
   ストンを設け、前記大径ピストンにパイロット圧を付与
   することによりスプール弁を移動させるようにしたパイ
   ロット式電磁弁において、 前記スプール弁の内部に流体通路を設け、前記スプール
   弁が第１切換位置に移動したときに前記第２圧力作用室
   と特定の出力ポートとを前記流体通路を介して連通さ
   せ、前記スプール弁が第２切換位置に移動したときに前
   記第２圧力作用室と他の出力ポートとを前記流体通路を
   介して連通させることを特徴とするパイロット式電磁
   弁。
2. 【請求項２】 前記流体供給ポートは、前記弁収容ケー
   シングにおいて前記出力ポートが配置されている面とは
   異なる面に配置されていることを特徴とする請求項１に
   記載のパイロット式電磁弁。
3. 【請求項３】 前記スプール弁は、内部に可動鉄心を有
   するコイルを通電することによって駆動され、前記可動
   鉄心と前記スプール弁とは、それらの軸線が平行となる
   位置関係をもって配置されていることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のパイロット式電磁弁。
4. 【請求項４】 シリンダチューブ内に移動体を往復移動
   可能に収容し、その移動体によって区画される第１の圧
   力室と第２の圧力室とを前記シリンダチューブ内に設
   け、両圧力室のうちいずれかに供給される流体の圧力に
   より前記移動体を往復移動させるようにした流体圧シリ
   ンダにおいて、前記各圧力室への流体供給を切り換える
   ために請求項１〜３のいずれかに記載のパイロット式電
   磁弁を備えたことを特徴とする流体圧シリンダ。
5. 【請求項５】 前記シリンダチューブの外面には移動体
   の位置を検出する位置検出センサが設けられ、この位置
   検出センサに接続されたリード線の端部には、前記パイ
   ロット式電磁弁を駆動制御する制御ユニットから延びる
   電線に対し電気的に接続するためのコネクタが設けら
   れ、このコネクタは前記パイロット式電磁弁に設けられ
   た電気接続コネクタ付近に配置されていることを特徴と
   する請求項４に記載の流体圧シリンダ。