JP2008157027A - Electromagnetic pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁ポンプに関し、さらに詳細には電磁コイルの操作により液体を吐出することができる電磁ポンプの省エネに関する。 The present invention relates to an electromagnetic pump, and more particularly to energy saving of an electromagnetic pump that can discharge liquid by operating an electromagnetic coil.
従来、工作機械などにおいてチャッキングやクランプ等に使用する油圧装置では、可変ポンプ5を使用しているが、クランプ時や待機状態も常に可変ポンプ5及び電動モータ4が定常回転しているため、エネルギー損失が大きい。更なる省エネを行うため、電動モータ4にインバータ3を付け、電動モータ4の回転数制御を行い、無駄な流量を吐出させず、吐出流量が不要なときは電動モータ4の回転数を下げ、省エネを図っている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1ではインバータにより電動モータの回転数を制御し省エネを図っているが、電動モータは低回転でありながら回転しているためエネルギー損失が発生しており、実際の仕事である圧力保持時の回路リーク量の補充と電動モータの入力を考慮すると、エネルギーの損失が大きい。また、インバータやコントローラ、ドライバーなどのコストも問題となってくる。
さらに、特許文献1ではシリンダは1個となっているが、複数個使用する場合には逆止弁等により圧力保持、制御が複雑になってくる。
本発明は、上記の不具合を解決するためになされたもので、電磁コイルと流体を吸入・吐出するポンプ機構を有するポンプ本体とを一体にし、該ポンプ本体を積層できるバルブに取り付けることにより、アクチュエータと切換電磁弁との間に取り付けが可能であり、クランプしているときは油圧ポンプ(電動機)を止め、圧力が低下すると作動させることにより、省エネを図ることができる電磁ポンプを提供することを目的とする。
However, in Patent Document 1, the rotation speed of the electric motor is controlled by an inverter to save energy. However, since the electric motor rotates at a low speed, energy loss occurs, and the pressure that is the actual work. Considering the replenishment of the circuit leak amount during holding and the input of the electric motor, the energy loss is large. In addition, the cost of inverters, controllers, drivers, etc. also becomes a problem.
Further, in Patent Document 1, there is one cylinder, but when a plurality of cylinders are used, pressure holding and control are complicated by a check valve or the like.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An actuator is provided by integrating an electromagnetic coil and a pump main body having a pump mechanism for sucking and discharging a fluid, and attaching the pump main body to a valve that can be stacked. To provide an electromagnetic pump that can save energy by stopping the hydraulic pump (electric motor) when clamping and operating when the pressure drops. Objective.
上記の課題を達成するために請求項1記載の発明は、電磁弁部材と、
前記電磁弁部材に液密に係合されたポンプ部材と、
を備えた電磁ポンプにおいて、取付板に取り付けた前記電磁ポンプはバルブ部材を積層出来ることを特徴とする。
本発明によれば、前記電磁ポンプにバルブ部材を積み重ねすることにより、取付スペース及び空間スペースを大幅に縮小でき、かつ経済的である。電磁ポンプとバルブ部材とをスタッドボルトで締め付けるので、配管の組立時間が減少され、組立作業に熟練を要さず回路の組立が容易かつ迅速にできる。集中設置ができるため、保守点検、回路の追加及び変更が容易である。
請求項2記載の発明では、前記ポンプ部材は、ポンプ本体に設けられた吸入路と、前記ポンプ本体に設けられた吐出路と、前記吸入路の途中に設けられた吸入逆止弁と、前記吐出路の途中に設けられた吐出逆止弁と、を備えるので、構造が簡素化されコンパクト化を図ることができるのでよい。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an electromagnetic valve member;
A pump member liquid-tightly engaged with the electromagnetic valve member;
The electromagnetic pump attached to the mounting plate can be laminated with a valve member.
According to the present invention, by stacking the valve member on the electromagnetic pump, the mounting space and the space space can be greatly reduced, and it is economical. Since the electromagnetic pump and the valve member are tightened with the stud bolt, the assembly time of the pipe is reduced, and the circuit can be assembled easily and quickly without requiring skill in the assembly work. Since centralized installation is possible, maintenance and inspection, and addition and modification of circuits are easy.
In the invention of claim 2, the pump member includes a suction passage provided in the pump body, a discharge passage provided in the pump body, a suction check valve provided in the middle of the suction passage, Since a discharge check valve provided in the middle of the discharge path is provided, the structure can be simplified and downsizing can be achieved.
請求項3記載の発明では、前記吸入路は積層されたバルブのタンクラインから吸入するので、タンクから電磁ポンプ用の配管をする必要がなく、好適である。
請求項4記載の発明では、前記吐出路は積層されたバルブの圧力ラインまたはAまたはBラインに接続されているので、電磁ポンプからシリンダへ別に配管する必要がないので、好適である。
請求項5記載の発明では、前記ポンプ本体に圧力調整機構が設けられていると、電磁ポンプの吐出最高圧力が設定できるので、回路の圧力が設定以上に上がらないためクランプ力に異常な力が加わらず安全である。また、クランプ力を設定する安全弁が不要でありコストダウンできる。
According to a third aspect of the present invention, since the suction passage is sucked from the tank line of the stacked valves, there is no need for piping for the electromagnetic pump from the tank, which is preferable.
In the invention according to claim 4, since the discharge passage is connected to the pressure line of the stacked valves or the A or B line, it is not necessary to separately pipe the electromagnetic pump to the cylinder.
In the invention of claim 5, if the pump body is provided with a pressure adjusting mechanism, the maximum discharge pressure of the electromagnetic pump can be set, so that the pressure of the circuit does not rise above the set value, so that an abnormal force is applied to the clamping force. It ’s safe to join. In addition, a safety valve for setting the clamping force is unnecessary, and the cost can be reduced.
請求項6記載の発明は、前記電磁ポンプがAまたはBラインのいずれか一方とタンクラインとの間に設けられていると特別に配管を設ける必要がなく油圧装置がコンパクトにすることができる。
請求項7記載の発明は、電磁ポンプが圧力ラインの途中に設けられると、シリンダのAラインまたはBラインのどちらでも圧力が保持できるので好適である。また、電磁ポンプは圧力ラインの途中で作動していないときでも液体が吸入逆止弁及び吐出逆止弁を通り向けることができるので好適である。
請求項8記載の発明は、前記ポンプ本体と、該ピストン部材との嵌合部シール部材を装着したので、電磁コイルの非励磁、励磁にかかわらず本体とピストン部材との嵌合部の環状隙間からの液体の内部リークを極力小さくすることができるので好適である。
In the invention according to claim 6, when the electromagnetic pump is provided between one of the A and B lines and the tank line, it is not necessary to provide any special piping, and the hydraulic device can be made compact.
The invention according to claim 7 is suitable when the electromagnetic pump is provided in the middle of the pressure line because the pressure can be maintained in either the A line or the B line of the cylinder. The electromagnetic pump is also preferred because liquid can pass through the suction check valve and the discharge check valve even when not operating in the middle of the pressure line.
According to the eighth aspect of the present invention, since the fitting member sealing member between the pump main body and the piston member is mounted, the annular gap in the fitting portion between the main body and the piston member regardless of whether the electromagnetic coil is de-energized or excited. This is preferable because the internal leakage of the liquid from can be minimized.
本発明は、クランプ回路などの使用において、別の配管を取り付けることなく、積層タイプの電磁ポンプが取り付けでき、それによりクランプ時に電動機の駆動を止めても、シリンダやバルブのリークによりクランプ力が低下した場合に電磁弁を通電することにより電磁ポンプから液体を吐出するためクランプ力が保持できる。電磁ポンプは通電するときだけ電力を消費するので、電動機を常に駆動するときに対して省エネになる。 In the present invention, when using a clamp circuit, etc., a laminated type electromagnetic pump can be attached without attaching another pipe, and even if the drive of the motor is stopped during clamping, the clamping force is reduced due to leakage of the cylinder or valve. In this case, the clamping force can be maintained because the liquid is discharged from the electromagnetic pump by energizing the electromagnetic valve. Since the electromagnetic pump consumes electric power only when it is energized, it saves energy compared to when the electric motor is always driven.
本発明の電磁ポンプについて、好適な実施の形態を挙げ、図面を参照しながら以下、詳細に説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態に係る電磁ポンプ30の概略構造を示す縦断面図である。
図1に示すように、電磁ポンプ30は、基本的には吸引力を発生する電磁弁(電磁弁部材)31と、ポンプ部(ポンプ部材)32とから構成されている。
The electromagnetic pump of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings by giving preferred embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of an
As shown in FIG. 1, the
前記電磁弁31は、磁界を発生させる電磁コイル34と、外部磁路となるコイルケース35、リング36、37とを備えるコイル本体33と、磁界が付与されると固定鉄心の機能を有するストッパ38に吸引される可動鉄心であるプランジャ39と、前記プランジャ39を支持し、かつ該プランジャ39に磁界を付与するためのガイド40と、該ガイド40からストッパ38にプランジャ39介して磁界が流れるように溶接した非磁性材41とを備えるスリーブ本体42から形成される。この場合、電磁コイル34はコイルケース35に装着され、かつリング36、37とともにコイルケース35に嵌挿された状態で、金型(図示しない)にインサートされて射出成形機により前記コイル本体33が成形される。
The
前記ストッパ38には、その軸心部に前記プランジャ39と一体的に形成されるロッド43が変位自在に嵌挿され、該ロッド43の一端部(図1で左端)がポンプ部32に摺動自在に嵌挿されているピストン部材49に接触している。
なお、コイル本体33とスリーブ本体42とを組み付けるときは、該コイル本体33の孔33aにスリーブ44を挿入し、該スリーブ44のボス部45に形成されたねじ部45aに固定ナット46が螺着されている。さらに、ストッパ38の一端部(図1で左端)に形成される突出部47は、ポンプ部32の本体(ポンプ本体)48のポンプ室53に形成するねじ機構59aに接合されている。
A
When the coil
前記本体48には、ピストン部材49がロッド43の同軸上に摺動自在に嵌挿され、該ピストン49部材は一端部(図1で右端)がロッド43の一端部(図1で左端)に接触され、他端部(図1で左端)がリテーナ50に接触し、かつばね部材51を介してピストン軸52に係合されている。前記ピストン軸52は、本体48の端面に開口したポンプ室54にねじ機構59bに螺着したボス部55に設けたねじ機構(図示しない)に進退自在に設けられ、該ピストン軸52を軸心方向に変位させると、ばね部材51の弾発力が調整される。よって、前記ばね部材51の弾発力の調整によりピストン部材49に作用する電磁弁31の励磁による吸引力が制御されるとともに、該電磁弁31の非励磁時おけるピストン部材49の復帰力が調整される。
A
一方、ポンプ室54には、本体48に穿設され該軸心方向に略直交して吸込路56、吐出路57が連通している。前記吸入路56はバルブの戻り液体を通過するタンクポート68に吸入逆止弁(圧力調整機構)60を介して連通しており、前記吐出路57は液体の供給先(図示しない)であるAポート66に接続されている。さらに、吐出路57の途中には、吐出逆止弁(圧力調整機構)62が設けられている。前記吐出逆止弁62は、液体がポンプ室54から吐出路57に流れる際に開口し、液体が吸入路56からポンプ室54に流れるときに閉塞する。ここで、ポンプ室54、吸入路56、吐出路57、吸入逆止弁60、吐出逆止弁62によりポンプ機構63が形成される。
また、本体48にはポンプ室53、タンクポート68に連通した流路64が接続されている。前記流路64は、ピストン部材49が矢印XまたはY方向に変位した際、ポンプ室53に収納された液体をタンクポート68に流し、該ポンプ室53内の液体の圧力を下げる機能を有する。
参照符号65は図示しない圧力供給源に接続する圧力ポートを示し、参照符号67は、液体の供給先に連通するBポートを示す。本体48に穿設された取付孔69は、電磁ポンプ30をサブプレート74(図3参照)に取り付けるためのものである。
On the other hand, a
The
本発明の第一の実施の形態に係る電磁ポンプ30は基本的には以上のように構成されるものであり、図2により電磁ポンプ30の動作について説明する。
図2(A)は、電磁コイル34が非励磁(OFF)の状態を示している。この状態では、ばね部材51の弾発力によりピストン部材49がリテーナ50を介して矢印X方向に変位する。よって、ロッド43がプランジャ39とともに矢印X方向に変位する。そのとき、ポンプ室54は、ピストン部材49が矢印X方向に変位して引き込まれるので負圧の状態になり、タンクポート68に充満された液体が吸入逆止弁60を介して吸入路56に吸い込まれポンプ室54に充填される。
The
FIG. 2A shows a state where the
次いで、図2(B)に示すように、電磁コイル34を励磁(ON)にすると、プランジャ39は、ストッパ38に吸着されるため矢印Y方向に変位する。よって、ピストン部材49はロッド43により押圧され、ばね部材51がリテーナ50により矢印Y方向に撓む。これにより、ポンプ室54は、ピストン部材49が移動し始めたときは、ポンプ室54内の液体が加圧され、該液体によって吐出逆止弁62が開くので液体が吐出逆止弁62、吐出路57よりAポート66に吐出される。なお、ピストン部材49が矢印Y方向に移動を開始した際、ポンプ室53は流路64によりタンクポート68に連通しているので、該ポンプ室53の背圧上昇が回避される。
Next, as shown in FIG. 2B, when the
図2(C)は、電磁コイル34の励磁完了状態を示している。この状態では、プランジャ39がストッパ38に吸引され、ロッド43がピストン部材49を介してばね部材51を矢印Y方向に撓み、電磁コイル34の吸引力とばね部材51の弾発力とポンプ室54の圧力によるピストン部材49に働く力とが平衡に確保されている。
電磁コイル34を非励磁にすると、プランジャ39が矢印X方向に変位する。よって、ピストン部材49はばね部材51の弾発力によりロッド43と協動する。これにより、ポンプ室54は負圧になり、該ポンプ室54は吸入路56に連通している吸入逆止弁60を介してタンクポート68からポンプ室54に液体が充填される。
FIG. 2C shows a state where the excitation of the
When the
図3は、電磁ポンプ30(図1参照)と、シリンダ75(図4参照)の作動方向を切り換える方向切換弁(バルブ部材)72と、前記シリンダ75の圧力を保持するパイロットチェック弁(バルブ部材)73とを、積み重ね図示しないねじ部材によりサブプレート74に取り付けた積層弁70の外形図を示し、(A)は正面図、(B)は側面図である。
FIG. 3 shows an electromagnetic pump 30 (see FIG. 1), a direction switching valve (valve member) 72 that switches the operating direction of the cylinder 75 (see FIG. 4), and a pilot check valve (valve member) that holds the pressure of the
図4は、積層弁70を使用してシリンダ75によりワーク76がクランプ、アンクランプされる油圧回路図80を示し、圧力源77のポンプ(図示しない)により圧力流体が方向切換弁72の切り換え動作でシリンダ75によりワーク76をクランプしている状態を示している。このとき、電磁ポンプ30は方向切換弁72のAポートとタンクポートTとの間に設けられ、方向切換弁72は中立位置でシリンダ75のAポート、BポートがタンクポートTに連通している。この場合、電磁ポンプ30はBポートとタンクポートTとの間に設けても勿論よい。
FIG. 4 shows a hydraulic circuit diagram 80 in which the
そこで、シリンダ75によりワーク76をクランプしている状態で圧力源77のポンプを停止するとシリンダ75またはパイロットチェック弁73からの圧力流体のリークによりクランプ力が低下する。このとき、圧力流体のリークによる圧力低下を圧力センサ78で感知し、電磁ポンプ30に通電して該電磁ポンプ30の励磁動作により圧力液体がAポート66に入り、該圧力流体の圧力が上昇しワーク76のクランプが保持される。
Therefore, when the pump of the
なお、シリンダ75またはパイロットチェック弁73のリーク量が明確になっているのであれば、圧力センサ78は不要で、定期的に電磁ポンプ30へ通電することにより圧力が保持できる。そのとき、電磁ポンプ30の圧力は前記したように、電磁コイル34(図1参照)の吸引力がばね部材51(図1参照)の弾発力とピストン部材49の面積にかかる圧力による力と釣り合うようばね部材51の弾発力を設定すると、通電して圧力が上がっていると、プランジャ39はストッパ38に吸引されず、吐出圧が異常に上がることはない。
If the leak amount of the
図5は、図4の油圧回路図の動作状態を示すタイムチャートである。図5(A)において波形5Aは、シリンダ75によりワーク76にクランプ力が付与されてから解除されるまでの時間とクランプ圧力との相関関係を示し、図5(B)に示す波形5B1〜5B3は、波形5Aの状態における電磁ポンプ30の消費電力の時間経過における変位状態を示す。
さらに、図5(C)に示す波形5C1、5C2は、波形5Aの状態における圧力源77の電動機(図示しない)の回転数の時間経過における変位状態を示し、図5(D)の波形5D1、5D2は、波形5Aの状態における電動機の消費電力の時間経過における変位状態を示す。
FIG. 5 is a time chart showing an operation state of the hydraulic circuit diagram of FIG. In FIG. 5A, a
Furthermore, waveforms 5C1 and 5C2 shown in FIG. 5C show the displacement state of the rotational speed of the electric motor (not shown) of the
図5(C)に示すように圧力源77の電動機が波形5C1により所定時間、所定回転数で回転すると、該電動機の回転により圧力源77から圧力流体が方向切換弁72、パイロットチェック弁73を介してシリンダ75に付与され、図5(A)に示すようにワーク76に対し波形5Aのようなクランプ圧力が付与される。
本発明では電動機の消費電力は図5(D)の波形5D1のように、始動直後に一定時間、所定回転数を経た後、所定最高回転数になるまで上昇する。所定最高回転数経過後に下降を開始し、先の一定時間、所定回転数を経た後に、電動機を停止する。通常の回路では電動機を停止すると図5(A)の波形5Aの右下がりが続き、クランプ圧力が低下するため電動機を停止することができない。クランプを外すときは図5(D)に示す電動機の消費電力の波形5D2は、波形5D1と略同じなる。
As shown in FIG. 5C, when the motor of the
In the present invention, the electric power consumption of the electric motor rises until it reaches a predetermined maximum rotational speed after passing through a predetermined rotational speed for a certain time immediately after starting, as indicated by a waveform 5D1 in FIG. After a predetermined maximum number of revolutions has elapsed, the motor starts to descend, and after a predetermined number of revolutions have passed for a certain period of time, the motor is stopped. In a normal circuit, when the motor is stopped, the
図5(A)において、クランプ圧力が波形5Aの状態で保持されている際、保持状態の途中でシリンダ75またはパイロットチェック弁73からの圧力流体のリークにより波形5Aに時間経過とともにクランプ圧力下降点5A1〜5A3が発生する。そこで、クランプ圧力下降点5A1〜5A3の圧力値を圧力センサ78で感知し、電磁ポンプ30に通電して該電磁ポンプ30の励磁動作により圧力液体が供給されると該圧力流体の圧力が上昇しワーク76のクランプが保持される。このとき、図5(B)に示すように電磁ポンプ30の消費電力は波形5B1〜5B3のようになり、電磁ポンプ30の通電時間も例えば、50ms程度と短いため、消費電力は非常に小さい。
In FIG. 5A, when the clamp pressure is held in the state of the
図6は、図4のパイロットチェック弁73を設けない油圧回路図を示し、例えば方向切換弁72のリーク量を上回る圧力流体の流量を供給することにより、方向切換弁72が中立位置でオールポートブロックの状態に保持する際は、前記パイロットチェック弁73が不要である。
FIG. 6 shows a hydraulic circuit diagram in which the
図7は図4の変形例を示し、積層弁70を使用してシリンダ75によりワーク76がクランプ、アンクランプされる油圧回路図80を示し、圧力源77のポンプ(図示しない)により圧力流体が方向切換弁72の切り換え動作でシリンダ75によりワーク76をクランプしている状態を示している。このとき、電磁ポンプ30は圧力源77と方向切換弁72の圧力ポートPとを連通する管路(図示しない)の途中に設けられ、方向切換弁72は中立位置でシリンダ75のAポート、BポートがタンクポートTに連通している。
図8は図6の変形例を示し、電磁ポンプ30を圧力源77と方向切換弁72の圧力ポートPとを連通する管路(図示しない)の途中に設けられている。
FIG. 7 shows a modification of FIG. 4, showing a hydraulic circuit diagram 80 in which the
FIG. 8 shows a modification of FIG. 6 in which the
図9〜図11は、実際に設計した第二の実施の形態に係る電磁ポンプ90の概略構造を示す。図9〜図11中、図1の構成要素と同一構成要素は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
9 to 11 show a schematic structure of an
図12は本発明の第三の実施の形態に係る電磁ポンプ100の概略構造を示す。図12中、図1の構成要素と同一の構成要素は同一符号を付して詳細な説明を省略する。以下、同様とする。
図12において、電磁ポンプ100の特徴は本体48と、該本体48に摺動自在に嵌挿されるピストン部材49との間にシール部材102を設けて電磁ポンプ100の効率を向上させている。
すなわち、図12において本体48に摺動自在に嵌挿されたピストン部材49の外周部に形成した環状溝101にシール部材、例えばOリング102を装着することにより、電磁コイル34の非励磁、励磁にかかわらず本体48とピストン部材49との嵌合部の環状隙間からの液体の内部リークを極力小さくすることができる。なお、前記0リング102の代わりに低摺動シール部材、例えばキャップシールを設けても勿論よい。
図13は本発明の第四の実施の形態に係る電磁ポンプ110の概略構造を示す。図13において、シール部材102は本体48に形成した環状溝111に装着した状態を示す。
FIG. 12 shows a schematic structure of an
In FIG. 12, the
That is, by attaching a seal member, for example, an O-
FIG. 13 shows a schematic structure of an
30、90、100、110 電磁ポンプ
31 電磁弁 32 ポンプ部
34 電磁コイル 48 本体
56 吸入路 57 吐出路
60 吐出逆止弁 62 吸入逆止弁
65 圧力ポート 66 Aポート
67 Bポート 68 タンクポート
70 積層弁 80、81 油圧回路図
101、111 環状溝 102 シール部材
30, 90, 100, 110 Electromagnetic pump
31
Claims (8)
前記電磁弁部材に液密に係合されたポンプ部材と、
を備えた電磁ポンプにおいて、
取付板に取り付けた前記電磁ポンプはバルブ部材を積層出来ることを特徴とする電磁ポンプ。 A solenoid valve member;
A pump member liquid-tightly engaged with the electromagnetic valve member;
In an electromagnetic pump with
The electromagnetic pump attached to a mounting plate can be laminated with a valve member.
前記ポンプ部材は、
ポンプ本体に設けられた吸入路と、
前記ポンプ本体に設けられた吐出路と、
前記吸入路の途中に設けられた吸入逆止弁と、
前記吐出路の途中に設けられた吐出逆止弁と、
を備えることを特徴とする電磁ポンプ。 The electromagnetic pump according to claim 1,
The pump member is
A suction passage provided in the pump body;
A discharge passage provided in the pump body;
A suction check valve provided in the middle of the suction path;
A discharge check valve provided in the middle of the discharge path;
An electromagnetic pump comprising:
前記吸入路は積層されたバルブの戻りラインに設置されたことを特徴とする電磁ポンプ。 The electromagnetic pump according to claim 1 or 2,
The electromagnetic pump according to claim 1, wherein the suction path is installed in a return line of stacked valves.
前記吐出路は積層されたバルブの圧力ラインまたはAまたはBラインに接続されたことを特徴とする電磁ポンプ。 The electromagnetic pump according to any one of claims 1 to 3,
The electromagnetic pump according to claim 1, wherein the discharge path is connected to a pressure line of a stacked valve or an A or B line.
前記ポンプ本体に圧力調整機構が設けられたことを特徴とする電磁ポンプ。 The electromagnetic pump according to any one of claims 1 to 4,
An electromagnetic pump characterized in that a pressure adjusting mechanism is provided in the pump body.
前記ポンプ本体と、該ピストン部材との嵌合部シール部材を装着したことを特徴とするポンプ部材。
The electromagnetic pump according to any one of claims 1 to 7,
A pump member, wherein a fitting portion seal member between the pump main body and the piston member is mounted.
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