JP2008545922A - 流体制御装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ピストン、メンブレン、スライド、または、これらの組み合わせ等の内、少なくとも１つの空気圧アクチュエータを有する本体と、少なくとも１つの被覆部材と、を備えた流体制御装置に関する。本体および／または少なくとも１つの被覆部材には、本体内に設けられた流体管路と流体伝達が行われる制御／供給管路が配置されている。制御／供給管路は、本体と少なくとも１つの被覆部材との間で、レーザ溶接により生成された溶接継目により密封される。

Description

本発明は、独立請求項１および３の前提に規定される流体制御装置およびその製造方法に関する。

ピストン・シリンダユニット用制御装置は、例えば欧州特許明細書ＥＰ０３１６５００Ａ１に記載されている。当該公開文献で記載される制御は、シリンダと機械的に結合された中間板を用いるが、該中間板はバルブの排出口をシリンダ室と接続するために一方の表面から他方の表面へ至る貫通穴を有する。このような中間板により、様々な開閉方法が実現できる。

バルブブロックと少なくとも１台の複動式圧力媒体モータとを備えた機器との間の圧力媒体結合は、ドイツ特許明細書ＤＥ２９３３７０４Ａ１から公知である。この場合も、板面を通る制御管路として機能する開口を有する密封板が使用されるが、これらの制御管路は種々の作業環境においてバルブブロック・ハウジングおよび機器ハウジングの種々の接続開口を結合する。

例えば空気圧バルブまたは空気圧操作バルブなどの流体制御装置は、種々の空気圧ユニットを具備している。いわゆるメインステージ、すなわちメインバルブの前に頻繁に配置されるのが、プライマーステージ（予備ステージ）、いわゆるパイロット弁である。空気圧または制御信号がメインステージに送られ、次にメインステージがその位置／開閉位置を変える。それにより、パイロット弁すなわち予備制御装置は、いわゆる制御または信号回路／管路を介してメインステージと接続される。メインステージと同様に、予備制御回路は、流体を介して、特に空気圧回路または空気容積を介して提供される。制御管路および以下に流体管路と略称される供給回路のいずれも、被覆部材および／または本体の穴または溝により形成されるが、それらは格子状シールなどの密封要素により密封される。既製の格子状シールのゆえに、制御管路の変更仕様は限定される。しかも、シールの所要数量の多い点はトラブルを惹起しがちなばかりでなく、取付け、製造および取り扱い上の手間を要して、コストも増大する。いわゆるバルブターミナルなどの多重バルブ装置では、インターフェイス機器の個数が多いため、多数のシールが必要であり、コストも増大する。さらに、密封要素の予応力を発揮させるのに必要な面圧を達成するために、多数のねじやボルトが必要となり、組立て上の手間が増大する。予応力が必要なのは、格子状シールや単純なＯリングが圧力密封性を保証するために極めて大きな予応力を要するからである。

したがって、本発明の目的は、流体制御装置、例えば空気圧バルブまたは空気圧操作バルブおよびそれらの製造方法を、前記の問題が解消され、さらに様々な制御管路構造が僅少な取付け操作により、したがって僅少なコストにより実現できるように提供することである。その際に特に実現すべきは、制御管路の最適な密封性である。

この目的は、請求項１および３の特徴を有する流体制御装置およびその製造方法により達成される。

本発明の有利な実施形態および構造は、上記の請求項を参照する従属請求項の対象である。

本発明の基本概念は、レーザ溶接により製作された溶接継目により制御管路を規定し、かつ、密封することである。すなわち、溶接継目により格子状シールを要せずして制御管路の完全密封が実現される。さらに、レーザ溶接によって種々の制御および供給管路も実現できる。これにより、種々のスイッチング時間を設定するのに寄与するスイッチングのための容積が容易かつ簡略に変更できる。特に有利なのは、溶接継目を設けることにより付加的な切削作業が省略できることである。製造工程が自動化できることも、決定的な長所である。

有利なことに、溶接継目は制御／供給管路を密閉することだけでなく、被覆部材を本体に固定することにも寄与する。溶接継目により被覆部材を本体に固定することにより、ねじ、締結要素などの形式の固定要素が不要となるが、公知の制御装置では、格子状シール、Ｏリングなどに対する予応力のために当該要素が使用され、公知の解決手段として必要とされたのである。これ（固定要素が不要となる点）により、取付け作業も著しく低減される。密閉の長期間における効果も格子状シール、Ｏリングなどに比べて基本的に改善される。なぜならば溶接継目は極めて長い期間にわたって実際上摩耗しないため、完全な密閉が実現できるからである。

好ましくは、被覆部材はレーザ光線を透過させるプラスチックからなる。

レーザ光線は好ましくは、その焦点が管路縁に集束させられる。溶接継目を製作するために、レーザ光線は管路縁に沿って、好ましくは自動化されて移動する。

制御／供給回路の異なる「プログラミング」を達成するために、制御／供給管路および流体管路が適切に分離できる流体遮蔽手段を有するように構成するようにしてもよい。その際、適切な分離は、想定破断個所での流体遮蔽手段に対する破断、貫通、開孔、溶解、プラスチックモールド内への交換可能な挿入物の使用などにより行うことができる。溶解の場合には、好ましくはレーザ光線を用いて、制御／供給管路の密閉用溶接継目も製作する。

その他の利点および特徴は、以下の説明ならびに実施例の図面説明から明らかとなる。

図１ａ，図１ｂに示された空気圧バルブの形式の流体制御装置は、被覆部材２００が固定された本体１００を有する。被覆部材２００または本体１００には、制御／供給管路１１０，１１２と接続されている制御／供給管路２１０，２１２が設けられている。本体１００には例えばシリンダ室１２０が設置されており、そこではピストンまたはスライド１３０またはメンブレン、あるいはそれらの組み合わせが可動的に案内される。

流体制御装置の前に、いわゆるパイロット弁または予備制御ユニット３００が配置されてもよく、それは流体管路１１４，１１５，１１６を介して制御／供給管路２１０，２１２と選択的に接続されることができる。この選択的接続は、図１ｂに示されたように、管路１１４と管路１１５，１１６との間に配置された、遮蔽板の形式の所定の流体遮蔽手段を開孔、穴開け、または貫通することにより行うことができる。ここで強調すべきは、制御管路２１０，２１２は被覆部材２００に設置できるだけでなく、本体１００の被覆部材２００に向いた表面に、または、部分的に本体１００の表面かつ部分的に被覆部材２００にも設置できることである。制御管路２１０，２１２は、管路縁区域に配置された溶接継目７００により規定される。

圧力供給用の穴４０５，４１０，４１５，４２０を備えたプラスチック製本体４００の別の実施例が、図２に示されている。穴４１０，４２０はシリンダ室４３０（図４）で終点となっているが、穴４０５，４１５は、前述したように、遮蔽板４０７，４０９の形式の流体遮蔽板の開孔または穴開けによって制御管路４１４に対して開口している。図２から見てとれるように、本体４００は製作すべき制御管路を形成するリブ４５０を有する。図３ａに示された被覆部材５００または図３ｂに示された被覆部材６００は、図３ａおよび３ｂに示された被覆部材５００，６００が１８０度回転して本体４００上に置かれるようにして、本体４００に装着される。

被覆部材５００，６００はレーザ光線を透過させるプラスチックから製作され、それによって、レーザ溶接に用いられるレーザ光線は被覆部材５００，６００を通過してリブ４５０に到達する。このレーザ光線はリブ４５０区域に集束して、リブ４５０を溶解する。リブに対する加熱は、一方ではかかる集束により、他方で本体４００での吸収により行われることもある。後者の場合には、本体４００はレーザ光線に対して不透過性であり、それによって、リブを照射するレーザ光線と、それに対応して生ずる反射との衝突によってリブが溶解する。同時に被覆部材５００，６００に対して作用する圧力は、熱が被覆部材５００，６００に伝達し、そこで部分加熱が引き起こされるように作用する。この加熱および加圧力により、本体４００と被覆部材５００，６００が結合する。この際に生じる溶接継目は被覆部材５００，６００に設けられた管路５１０，５２０および６１０，６２０，６３０を密閉し、同時に被覆部材５００，６００を本体４００に固定する。レーザ光線透過性の被覆部材５００，６００および不透過性の本体４００の代わりとして、逆にレーザ光線透過性の本体４００およびレーザ光線不透過性の被覆部材５００，６００を設けることもできる。

種々の制御管路構造を実現するために、図２および図３ｂに示されたように、本体には後に製作すべき制御管路６２０，６３０の区域にリブ４５５を設けるようにしてもよい。同様に、被覆部材６００は壁形式の流体遮蔽板６４５を具備する。かかる壁は想定破断個所を備えており、管路６２０，６３０が単一の貫通管路となるように貫通または破断させることなどにより除去可能である。流体遮蔽板６４５が破断されない場合にはリブ４５５区域にも溶接継目が形成されるため、管路６２０，６３０は互いに分離され、それにより制御装置に対する別の制御方法が可能となる。かかる流体遮蔽板の除去は、「プログラミング」として理解することが可能である。これにより、制御管路および供給管路の双方を結合または分離することができる。この方法により、種々の制御装置、例えば等しい本体および被覆部材を備えた３／２方向弁または５／３方向弁を製作することができる。これにより、本体および被覆部材を製作する際に部品および工具を大幅に減らすことができるため、この種の制御装置をコスト的に有利に製造することができる。

本発明により提供される流体制御装置の平面図である。 本発明により提供される流体制御装置の側面の断面図である。 図１に示された流体制御装置の本体の平面図である。 本発明により提供される流体制御装置の被覆部材の実施例である。 本発明により提供される流体制御装置の被覆部材の別の実施例である。 図２に示された本体のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された断面図である。 図２に示された本体のＶ−Ｖ線に沿って切断された断面図である。

Claims (9)

1. ピストン（１３０）、メンブレン、スライド、または、これらの組み合わせ等の内、少なくとも１つの空気圧アクチュエータを有する少なくとも１つの本体（１００；４００）と、
   少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）と、を備え、
   前記本体（１００；４００）および／または少なくとも１つの前記被覆部材（２００；５００；６００）には、本体（１００；４００）内に設けられた流体管路（１１０，１１２；４０５，４１０，４１５，４２０）と流体伝達が行われる制御／供給管路（２１０，２１２；５１０，５２０；６１０，６２０，６３０）が配置されており、
   前記制御／供給管路（２１０，２１２；５１０，５２０；６１０，６２０，６３０）は、本体（１００；４００）と少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）との間で、レーザ溶接により生成された溶接継目（７００）により密封されていることを特徴とする、空気圧制御装置。
2. 少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）が前記溶接継目（７００）により本体（１００；４００）に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の空気圧制御装置。
3. ピストン（１３０）、メンブレン、スライド、または、これらの組み合わせ等の内、少なくとも１つの空気圧アクチュエータを有する少なくとも１つの本体（１００；４００）と、
   少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）と、を備え、
   前記本体（１００；４００）および／または少なくとも１つの前記被覆部材（２００；５００；６００）には、本体（１００；４００）内に設けられた流体管路（１１０，１１２；４０５，４１０，４１５，４２０）と流体伝達が行われる制御／供給管路（２１０，２１２；５１０，５２０；６１０，６２０，６３０）が配置されている空気圧制御装置の製造方法において、
   前記制御／供給管路（２１０，２１２；５１０，５２０；６１０，６２０，６３０）は、本体（１００；４００）と少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）との間で、レーザ溶接により溶接継目（７００）を設けることにより管路縁区域において密封されることを特徴とする、空気圧制御装置の製造方法。
4. 少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）が溶接継目（７００）により本体（１００；４００）に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の空気圧制御装置の製造方法。
5. 本体（１００；４００）または少なくとも１つの被覆部材（２００；５００；６００）がレーザ光線を透過させるプラスチックからなることを特徴とする、請求項３または４に記載の空気圧制御装置の製造方法。
6. レーザ光線はその焦点が前記管路縁区域に集束させられることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の空気圧制御装置の製造方法。
7. レーザ光線が前記管路縁に沿って移動させられることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の空気圧制御装置の製造方法。
8. 制御／供給管路（２１０，２１２；５１０，５２０；６１０，６２０，６３０）および／または流体管路（１１０，１１２；４０５，４１０，４１５，４２０）は、選択的に除去可能な流体遮蔽板（４０７，４０９；６４５）を有することを特徴とする、請求項３〜７のいずれかに記載の空気圧制御装置の製造方法。
9. 前記流体遮蔽板（４０７，４０９；６４５）の除去は、破断および／または貫通および／または開孔および／または溶解および／またはプラスチックモールド内への交換可能な挿入物の使用よって行われることを特徴とする、請求項８に記載の空気圧制御装置の製造方法。