JP2010156463A - Poppet valve with poppet position detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は産業機械及び建設機械等に使用される制御弁(スプール形方向制御弁、スプール形比例制御弁、ポペット形方向制御弁)のポペットの位置を直接検出できる検出装置付制御弁に関し、特に、予め定めたポペットの位置を直接検出できるポペット位置検出装置付ポペット弁に関する。 The present invention relates to a control valve with a detection device that can directly detect the position of a poppet of a control valve (spool type directional control valve, spool type proportional control valve, poppet type directional control valve) used in industrial machinery, construction machinery, etc. The present invention relates to a poppet valve with a poppet position detection device that can directly detect a position of a predetermined poppet.
図7に、最も一般的なスプール弁を有する油浸形電磁弁の構造を示す。この油浸形電磁弁51は複数の流体通路、例えば4つの流体通路を備えた軸方向穴53aを有する本体53と、軸方向穴53aに挿入され軸方向移動により流体通路を切換るようにされたスプール52と、スプール52を左右に移動させるための電磁コイル30a,30bとが設けられ、該電磁コイル30a,30bの電気端子を外部と接続するためのコネクタ54a,54bが接続されている。
スプール52の両側には段部52a,52bが設けられており、スプール52の端部2c,2dにロッド55a,55bが当接するように設けられ、該ロッド55a,55bは図示しない可動鉄心と一体となってソレノイドガイド11a,11bに沿って軸方向に移動可能に挿入されている。前記ソレノイドガイド11a,11bは、軸方向穴53aの端部穴に設けられたねじ53c,53cに螺着されOリング56によりシールされた状態で本体53に固定されている。
FIG. 7 shows the structure of an oil-immersed solenoid valve having the most common spool valve. The oil-immersed
ロッド55a,55b、可動鉄心(図示しない)が挿入されるソレノイドガイド11a,11bの挿入穴(ガイド穴)の反本体側は密閉され、かつ本体53とソレノイドガイド11a,11bとの間が密閉されて本体53の軸方向穴53aの圧力を高く保持できるようにされ、いわゆる油浸形電磁弁となっている。
ソレノイドガイド11a,11bには電磁コイル30a,30bが嵌挿され、ナット34で固定されている。電磁コイル30a,30bを通電することにより可動鉄心を移動させロッド55a,55bでスプール52を押付け方向に付勢する。本体53の両端側部にはスプール52と同心に設けられた中空穴を有するリング状のストッパ57a,57bが設けられている。
The opposite side of the insertion hole (guide hole) of the
ストッパ57a,57bの外側の当接面58a,58bにはスプール52の段部52a,52bのいずれか一方、もしくは同時に当接可能にかつ軸方向に移動可能にされたスプール52と同心の中空穴を有するリング状のリテーナ59a,59bが設けられている。
前記リテーナ59a,59bとソレノイドガイド11a,11bとの間にはスプリング32a,32bが設けられており、該スプリング32a,32bの弾発力によりリテーナ59a,59bが軸方向に本体53側に付勢されている。
リテーナ59a,59bが当接する当接面58a,58bの間隔とスプール52の両側の段部52a,52bの間隔とはほぼ同一寸法に確保され、電磁コイル30a,30bが非通電の際、スプール52はスプリング32a,32b及びリテーナ59a,59bにより中間位置に保持される。
The
Springs 32a and 32b are provided between the
The distance between the
これにより、非通電時はスプール52が中立位置に維持され、図で右側の電磁コイル30bに通電するとロッド55bがスプール52を押し、該スプール52が左側のリテーナ59a及びスプリング32aを押して左側に移動して流体通路を切り換える。
このとき、右側のリテーナ59bは当接面58b(ストッパ57b)に当接したままである。また、図で左の電磁コイル30aに通電するとロッド55aがスプール52を押し、スプール52が右側のリテーナ59b及びスプリング32bを押して右側に移動して流体通路を切り換える。この場合、左側のリテーナ59aは当接面58a(ストッパ57a)に当接したままである。
As a result, the
At this time, the
一方、電磁弁51のコネクタ54a,54bの内部には、電磁コイル30a,30bに対して並列に組み付けられたインジケータライト(図示しない)を装備しているものがある。このインジケータライトは、電磁コイル30a,30bの両端に電圧が印加されると点灯する。
しかし、このライトは電磁コイル30a,30bの励磁に伴い、スプール52が確実に移動していることを示すものではない。例えば、電磁コイル30a,30bの両端に電圧を印加しても、該電磁コイル30a,30bが断線していてスプール52が動かない場合でも点灯するからである。
さらに、油浸形電磁弁においては、スプール52が密閉耐圧空間内に置かれ、また、本体53、スプール52、ソレノイドガイド11a,11b、リテーナ59a,59b、スプリング32a,32b等は強度を必要とするため金属が用いられ電気的に導通しているためスプール52の位置を電気的に検知することができない。
On the other hand, some of the
However, this light does not indicate that the
Further, in the oil-immersed solenoid valve, the
また、スプール52が中立時でなく、切換途中時や切換完了時での位置の検出を行いたい場合がある。さらにまた、ストッパ57a,57b、リテーナ59a,59bによる中立位置を設けることなく、スプリング32a,32bのバランスのみで中立させ、電磁コイル30a,30bの磁力を比例制御して、スプール52を3位置に動かすことなく比例的に移動させる比例制御弁の場合にもスプール52の位置を検知したい場合がある。
この場合、検出位置は種々の位置が想定される。
そこで、特許文献1においては、密閉耐圧空間の外側から差動トランスを用いてスプールの位置を検出している。特許文献2においては、磁気センサを用いて密閉耐圧空間内のスプール及びポペットの位置を検出している。
Further, there is a case where it is desired to detect the position of the
In this case, various detection positions are assumed.
Therefore, in
一方、従来のポペット弁(図示しない)は、2つの流体通路を備え、この2つの流体通路の間をポペットによって連通または遮断させて、供給ポートからの圧力流体を通過させたり、閉塞したりする機能を有する。前記ポペット弁において2つの流体通路の連通または遮断の動作を検出したい場合は、弁体内における流体の流れの有無を確認すればよいので、ポペット弁の前後どちらかに流量計を設置すればよい。しかし、流量計を設置することは装置のコストアップに直結するので問題である。
よって、2つの流体通路間の連通及び遮断状態を検出する方法として、ポペット弁体内に組み付けられているポペットの位置を検出する構造が考え出されていている。
すなわち、特許文献3においては、差動トランスを用いたポペットの位置を検出することが開示されている。
On the other hand, a conventional poppet valve (not shown) includes two fluid passages, and the two fluid passages are communicated or blocked by the poppet so that the pressure fluid from the supply port passes or is blocked. It has a function. When it is desired to detect the operation of communication or blocking between the two fluid passages in the poppet valve, it is only necessary to check the presence or absence of fluid flow in the valve body, so a flow meter may be installed either before or after the poppet valve. However, installing a flow meter is a problem because it directly leads to an increase in the cost of the apparatus.
Therefore, a structure for detecting the position of the poppet assembled in the poppet valve body has been devised as a method for detecting the communication and blocking state between the two fluid passages.
That is, Patent Document 3 discloses detecting the position of a poppet using a differential transformer.
しかしながら、特許文献1及び特許文献3に示すような、差動トランスタイプのものは、弁構造が複雑になる。差動トランス及び専用の電気回路(アンプ)が必要になるので高価となる。また、使用前に、差動トランスまたは検出体であるコアの位置を調整する必要がある。さらには、差動トランス及び電気回路(アンプ)の温度変化により、検出体の検出位置が変化する(温度ドリフトと呼ばれる現象が発生する)等という問題があった。
さらに、特許文献2に示すような磁気センサタイプのものにおいては、弁構造が複雑になる。磁気センサが必要になるので高価である。使用前に、磁気センサまたは検出体であるマグネットの位置を調整する必要がある。磁気センサの温度変化により、検出体の検出位置が変化する(温度ドリフトと呼ばれる現象が発生する)等の同様な問題があった。
また、磁気センサがONとなる検出体の位置と、OFFとなる検出体の位置に違いがある(ヒステリシスがある)ので、磁気センサの位置調整が難しいという問題があった。さらに、両者とも密閉耐圧空間のスプールを外部から検出するので感度も悪いという問題があった。
However, the differential transformer type as shown in
Further, in the magnetic sensor type as shown in
Moreover, there is a difference between the position of the detection body where the magnetic sensor is turned on and the position of the detection body where the magnetic sensor is turned off (there is hysteresis). Furthermore, both of them have a problem that the sensitivity is poor because the spool in the sealed pressure resistant space is detected from the outside.
本発明の課題は前述した問題点に鑑みてなされたもので、高価なセンサ及び電気回路を使用しない。簡単な構造で、耐久性に優れている。使用前段階でのセンサ及び検出体の位置調整が不要。磁気センサとは違い、ON時とOFF時の検出位置が同一(ヒステリシスがない)。温度の変化により、検出体の検出位置が変化しない(温度ドリフトがない)等の特徴を有するポペットの位置を直接検出できるポペット位置検出装置付制御弁、さらには電磁弁、電磁比例弁を提供することである。また、油浸形電磁弁のようにタンクラインに高い背圧を加えてもポペットの位置を直接検知できるセンサ構造とすることである。さらには、組み付けが容易なセンサ構造を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not use expensive sensors and electric circuits. Simple structure and excellent durability. It is not necessary to adjust the position of the sensor and the detection body in the pre-use stage. Unlike magnetic sensors, the detection positions at ON and OFF are the same (no hysteresis). Provided are a control valve with a poppet position detection device capable of directly detecting the position of a poppet having a feature such that the detection position of a detection body does not change due to a change in temperature (no temperature drift), an electromagnetic valve, and an electromagnetic proportional valve That is. Another object is to provide a sensor structure that can directly detect the position of the poppet even when a high back pressure is applied to the tank line, such as an oil-immersed solenoid valve. Furthermore, it is to provide a sensor structure that can be easily assembled.
そこで、請求項1に記載の発明においては、
第1及び第2の流体通路を形成すると共に該第1の流体通路に接続される第1の軸方向穴及び該第1の軸方向穴に同軸に連通し前記第2の流体通路に接続される第2の軸方向穴及び該第2の軸方向穴に連通する第3の軸方向穴を有する本体と、
円筒部の外周面が前記第1の軸方向穴に嵌着され鍔部が第3の軸方向穴に嵌入されると共に内方に大径内周面及び内周面を有するスリーブと、
前記スリーブの前記大径内周面に大径部が嵌挿され前記スリーブの前記内周面に小径部が嵌挿され軸方向により前記第1及び第2の流体通路を開閉するポペットと、
前記ポペットを移動または位置決めする手段と、
を備えた制御弁であって、
前記ポペットを移動または位置決めする手段は、
前記ポペットが前記スリーブに嵌挿された際、前記スリーブの前記大径内周面と前記ポペットの前記大径部及び前記小径部、該小径部とスリーブの前記内周面により形成された第1及び第2の流体室と、
前記ポペットにより区分されたスリーブの前記大径内周面側及び前記内周面側を連通するため前記スリーブの中央部軸方向に穿設された孔部と、
大径部がプランジャに接続され該大径部と一体になる小径部の先端部に前記スリーブの前記孔部に係合する円錐部が設けられた針弁と、
前記針弁の前記大径部と前記小径部との接続部分に設けた鍔部と、
前記針弁と同心に該針弁の前記大径部を出入り可能にかつ前記針弁とは干渉しないように設けられたリングと、
前記リングの外方側端面または前記鍔部のいずれか一方もしくは同時に当接可能に軸方向に移動可能にされ前記針弁と同心に前記鍔部を除き前記針弁と干渉しないように設けられたリング状の接触子と、
前記接触子を前記鍔部または前記リングへ付勢する第1のスプリングと、
前記針弁を付勢して該針弁の前記円錐部を前記スリーブの前記孔部に係合させる第2のスプリングと、
前記接触子と前記リングの外方側端面とが当接した際、前記鍔部の端面と前記リングの外方側壁面との間に設けた隙間と、
を備え、
前記接触子は導電性を有し外部と電気接続可能にされた電気端子とで電気的に導通されており、前記リングは前記電気端子とは異なる検出電気端子と電気的に接続され、前記第1のスプリングにより前記リングの前記外方側壁面と前記接触子が当接したときは前記リングを介して前記電気端子と前記検出電気端子が導電し、前記針弁の前記円錐部が前記ポペットの前記孔部に係合して該孔部を閉塞して前記第1及び前記第2の流体通路の遮断を検出し、前記リングの前記外方側壁面と前記接触子.が離間しているときは少なくとも前記リングと前記電気端子とが導電せず、前記針弁の前記円錐部が前記ポペットの前記孔部より離脱し該孔部を開口して前記第1及び前記第2の流体通路の連通を検出していることを特徴とする。
Therefore, in the invention according to
A first axial hole that forms first and second fluid passages and is connected to the first fluid passage and is coaxially connected to the first fluid passage and connected to the second fluid passage. A body having a second axial hole and a third axial hole communicating with the second axial hole;
A sleeve having an outer peripheral surface of a cylindrical portion fitted in the first axial hole and a flange portion fitted in a third axial hole and having a large-diameter inner peripheral surface and an inner peripheral surface inward;
A poppet that has a large-diameter portion inserted into the large-diameter inner peripheral surface of the sleeve and a small-diameter portion inserted into the inner peripheral surface of the sleeve, and opens and closes the first and second fluid passages in the axial direction;
Means for moving or positioning the poppet;
A control valve with
The means for moving or positioning the poppet is
When the poppet is inserted into the sleeve, the first inner diameter is formed by the inner diameter surface of the sleeve, the larger diameter portion and the smaller diameter portion of the poppet, and the inner diameter surface of the sleeve and the small diameter portion. And a second fluid chamber;
A hole formed in the axial direction of the central portion of the sleeve for communicating the large diameter inner peripheral surface side and the inner peripheral surface side of the sleeve divided by the poppet;
A needle valve in which a conical portion that engages with the hole of the sleeve is provided at a distal end portion of a small diameter portion that is connected to a plunger and integrated with the large diameter portion;
A flange provided at a connection portion between the large diameter portion and the small diameter portion of the needle valve;
A ring provided concentrically with the needle valve so as to be able to enter and exit the large diameter portion of the needle valve and not to interfere with the needle valve;
Either the outer side end surface of the ring or the collar part or the collar part can be moved in the axial direction so as to be able to contact at the same time, and provided so as not to interfere with the needle valve except the collar part concentrically with the needle valve. A ring contact,
A first spring that biases the contact against the flange or the ring;
A second spring that urges the needle valve to engage the conical portion of the needle valve with the hole of the sleeve;
When the contact and the outer side end surface of the ring abut, a gap provided between the end surface of the flange and the outer side wall surface of the ring,
With
The contact is electrically connected to an electrical terminal having electrical conductivity and electrically connectable to the outside, and the ring is electrically connected to a detection electrical terminal different from the electrical terminal, When the outer side wall surface of the ring and the contact are in contact with each other by the spring of 1, the electrical terminal and the detection electrical terminal are conducted through the ring, and the conical portion of the needle valve is connected to the poppet. When the hole is closed by closing the hole and detecting the blocking of the first and second fluid passages, the outer side wall surface of the ring is separated from the contactor. At least the ring and the electrical terminal do not conduct electricity, the conical portion of the needle valve is detached from the hole portion of the poppet, and the hole portion is opened to communicate the first and second fluid passages. Is detected.
即ち、接触子は導電性を有し外部と電気接続可能にされた電気端子とで電気的に導通されており、リングは前記電気端子とは異なる検出電気端子と電気的に接続され、第1のスプリングにより前記リングの外方側壁面と接触子が当接したときは前記リングを介して前記電気端子と前記検出電気端子が導電し、針弁の円錐部がポペットの孔部に係合して該孔部を閉塞して第1及び第2の流体通路の遮断を検出し、前記リングの前記外方側壁面と前記接触子が離間しているときは少なくとも前記リングと前記電気端子とが導電せず、前記針弁の前記円錐部が前記ポペットの前記孔部より離脱し該孔部を開口して前記第1及び前記第2の流体通路の連通を検出している。 That is, the contact is electrically connected to an electrical terminal having conductivity and electrically connected to the outside, and the ring is electrically connected to a detection electrical terminal different from the electrical terminal. When the contact between the outer side wall surface of the ring and the contact is caused by the spring of the ring, the electrical terminal and the detection electrical terminal are conducted through the ring, and the conical portion of the needle valve is engaged with the hole of the poppet. And blocking the first and second fluid passages to detect the blockage of the first and second fluid passages. When the outer side wall surface of the ring and the contact are separated, at least the ring and the electrical terminal are Without conducting electricity, the conical portion of the needle valve is separated from the hole portion of the poppet, and the hole portion is opened to detect communication between the first and second fluid passages.
本発明においては、針弁の鍔部の移動により、リングと接触子を接触させたり、離れたりさせて、リングと接触子間を導電、非導電とする開閉スイッチとするように構成し、さらに密閉空間内であっても針弁の位置を直接検出できるものとしたので、検出精度がよく、高価なセンサ及び電気回路が不要、構造が簡単で、耐久性に優れ、使用前段階でのセンサ及び検出体の位置調整が不要となり、ヒステリシスやドリフトがなく、取り扱いが簡単で使用しやすいポペット位置検出装置付ポペット弁を提供するものとなった。
また、ポペットの移動および位置決め手段とは別に鍔部等を配置できるので、針弁の移動距離内の所定の位置で該針弁の位置検出を行うことが可能となった。さらにまた、従来のポペット弁に鍔部を外付けするように構成すればよく、制御弁の基本構造への影響が少ないので、検出装置を設けても該制御弁の設計変更、基本性能の確保は容易である。
In the present invention, the movement of the collar of the needle valve causes the ring and the contactor to be brought into contact with or separated from each other, and is configured as an on-off switch that conducts and non-conducts between the ring and the contactor. Since the position of the needle valve can be directly detected even in a sealed space, the detection accuracy is high, expensive sensors and electric circuits are unnecessary, the structure is simple, the durability is excellent, and the sensor is in the stage before use. In addition, there is no need to adjust the position of the detection body, and there is no hysteresis or drift, and a poppet valve with a poppet position detection device that is easy to handle and easy to use is provided.
In addition, since the hook and the like can be arranged separately from the poppet moving and positioning means, it is possible to detect the position of the needle valve at a predetermined position within the moving distance of the needle valve. Furthermore, the conventional poppet valve only needs to be configured so that the collar portion is externally attached, and the influence on the basic structure of the control valve is small. Is easy.
本発明のポペット位置検出装置付ポペット弁の詳細を説明する前に、該ポペット位置検出装置付ポペット弁の参考として図1乃至図4によりスプール位置検出装置付スプール弁について説明する。
図1は、本発明のポペット位置検出装置付ポペット弁の第1の参考として示すスプール位置検出装置付スプール弁31の中立時の部分断面図である。
なお、図1中、図7の構成要素と同一の構成要素については同一符号を付して説明する。
本発明のスプール位置検出装置付スプール弁31は、左右に電磁コイル30a、30bを備える油浸形3位置電磁弁であり、図1は、電磁弁を非通電とし、スプール2が中立状態の場合を示している。
図1に示すように、本体1には複数の流体通路を備えた軸方向穴1aが設けられ、本体1の両側に軸方向穴1aと同心の段付貫通穴22a,22bを有するケース10a,10bが図示しないボルトにより固定されている。本体1の軸方向穴1aに軸方向移動により流体通路を切換るようにされたスプール2が挿入されている。スプール2の両端には段部2a,2bが設けられている。
Before explaining the details of the poppet valve with poppet position detection device of the present invention, the spool valve with spool position detection device will be described with reference to FIGS. 1 to 4 as a reference of the poppet valve with poppet position detection device.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a
In FIG. 1, the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
The
As shown in FIG. 1, the
従来のスプール52(図7参照)ではこの部分にリテーナ59a,59bを当接できるようにして、スプール52を中立位置に付勢しているが、本実施の形態では、段部2a,2bのさらに内方に鍔部52a,52bが形成されている。本体1の両側端部にはリテーナ59a,59bを受ける当接面58a,58bが設けられている。
ケース(ケーシング)10a,10bの段付貫通穴22a,22bの反対側(本体1側)には、スプリング32a,32bを挿入するスプリング保持穴33a,33bが形成され、該スプリング32a,32bの弾発力によりリテーナ59a,59bを当接面58a,58b及びスプール2の鍔部52a,52bに付勢し、スプール2の中立時の位置を保持するようにしている。なお、当接面58a,58bに従来と同様ストッパ57a,57bを設けてもよい。
In the conventional spool 52 (see FIG. 7), the
前記段付貫通穴22a,22bのねじ22c,22dには、ガイド機能を有するソレノイドガイド11a,11bの先端ねじが螺着され、該ソレノイドガイド11a,11bがケース10a,10bに固定されている。ソレノイドガイド11a,11bのねじ22c,22dの反対側(電磁コイル30a,30b側)には図示しない雄ねじが切られており、ナット34が螺着されている。
ソレノイドガイド11a,11bが挿入された電磁コイル30a,30bはケース10a,10bとナット34,34との間に挟持され、これにより本体1、ケース10a,10b、ソレノイドガイド11a,11b、電磁コイル30a,30bが一体とされている。
電磁コイル30a,30bには、コイル端子を外部電源と接続するためのコネクタ54a,54bが設けられている。ケース10a,10bには外部との電気接続が可能なコネクタ19a,19bが取り付けられている。
コネクタ19a,19bには端子が設けられ電気的に絶縁された検出電気端子21a,21bと、ケース10a,10b、本体1に電気的に接続(アース)された電気端子20a,20bを、備える。
The
The
The
The
スプール2は中立時オールポートブロックタイプのもので、スプール2と同心で該スプール2の端部2c,2dに当接可能にされたロッド55a,55bが設けられている。前記ロッド55a,55bは図示しない可動鉄心に接続され、ガイド穴11c,11dに挿入されており、可動鉄心と電磁コイル30a,30bとでロッド55a,55bをスプール2の方向へ付勢する付勢手段を構成している。
この場合、電磁コイル30a,30bは可動鉄心を介してロッド55a,55bをスプール2に押付け、軸方向に移動させる機能を有する。スプール2の段部2a,2bを形成する小径部2e,2fの外径より大きく該段部2a,2bの外径より小さい中空穴を有し、段部2a,2bに当接可能にされた接触子4a,4bが該小径部2e,2fに摺動可能に嵌合している。接触子4a,4bはソレノイドガイド11a,11bの端部と接触子4a,4b間に設けられたスプリング12a,12bによりスプール2を押すように設けられている。なお、前記段部2a,2bは、スプール2が変位する際、接触子4a,4bが該スプール2と一体に移動できるように機能する。
The
In this case, the
スプール2の段部2a,2bは段付貫通穴22a,22bに突出している。この段付貫通穴22a,22bの段付部23a,23bよりスプール2の軸と同心の中空穴を有する第1のスペーサ5a,5b、リング3a,3b、第2のスペーサ6a,6bが順次配設されソレノイドガイド11a,11bの先端で押し込まれ挟持固定されている。
第1のスペーサ5a,5bはその側面には凹形状のインロー部5c,5dが形成されている。リング3a,3bの両端面には、第1のスペーサ5a,5bの凹形状のインロー部5c,5d及び第2のスペーサ6a,6bの内径に嵌挿される凸状部3c,3d,3e,3fが形成されている。
これにより、リング3a,3bは第1及び第2のスペーサ5a,5b,6a,6bにより軸方向及び軸直角方向に沿って挟持され、リング3a,3bとケース10a,10bとの接触を防止している。第1、第2のスペーサ5a,5b、6a,6bはリング3a,3bとケース10a,10bとが電気的に導通しないように電気絶縁材とされている。
The
The
As a result, the
図1においては、電気絶縁材は機械的強度、耐熱性、絶縁性、耐油性等からガラス繊維強化ポリアミド66樹脂としている。従って、リング3a,3bはケース10a,10b、第1、第2のスペーサ5a,5b,6a,6bとは電気的に絶縁されている。
当然に第1のスペーサ5a,5b及びリング3a,3bの中空穴径は移動するスプール2と干渉しない大きさに形成される。また、第2のスペーサ6a,6bは筒状であって、接触子4a,4b及びスプリング12a,12bと干渉しないように設けられている。
In FIG. 1, the electrical insulating material is a glass fiber reinforced
Naturally, the diameters of the hollow holes of the
接触子4a,4bはスプリング12a,12bの弾発力によりスプール2を押し付けるように設けられている。接触子4a,4bの外周は第2のスペーサ6a,6bの内径より小さく形成され、リング3a,3bの外方側端面(接触子とリング3a,3bとの接触面)13a,13bに当接するようにされている。
スプール2の段部2a,2bがリング3a,3bの外方側端面13a,13bの位置より内側にあるときには接触子4a,4bがリング3a,3bの外方側端面に当接するようにされ、スプール2の段部2a,2bがリング3a,3bの外方側端面位置より外側にあるときには接触子4a,4bがスプール2の段部2a,2bと当接するように設けられている。
The
When the
リング3a,3bの接触子4a,4bとの接触面(外方側端面)13a,13bは絶縁コーティングが施されないで、金属面が露出しているので接触によりリング3a,3bと接触子4a,4bは電気的に導電するようにされている。導電体である接触子4a,4bは、同じく導電体であるスプリング12a,12b、ソレノイドガイド11a,11bを介して、同じく導電体であるケース10a,10bと常に導通している。
また、ケース10a,10bは電気端子20a,20bに接続されているので、接触子4a,4bと電気端子20a,20bはそれぞれ常に導通している。なお、スプール2が中立位置では、接触子4a,4bは段部2a,2bとは隙間35a,35bを有し当接しないように設けられ、接触子4a,4bとリング3a,3bとが接触し、導電している状態にされている。
The contact surfaces (outer side end surfaces) 13a and 13b of the
Since the
本体1のケース10a,10bのコネクタ19a,19bの下側位置には、段付貫通穴22a,22bの略軸直角方向に連通路14が穿設されている。連通路14は段付貫通穴22a,22bに設けられたリング3a,3bの側面と同位置に設けられている。
さらに、ブッシュ8には通し穴18が形成され、該通し穴18内にシール部材であるOリング17が装着され、該Oリング17を止めるためのシールプレート9が設けられ、ブッシュ18、シールプレート9共に電気絶縁材であるガラス繊維強化ポリアミド66樹脂により形成されている。
A
Further, a through
参照符号7a,7bは導電性ロッドであり、該導電性ロッド7a,7bが通し穴18及びOリング17穴を貫通し、前記導電性ロッド7a,7bの外周が通し穴18のOリング17でシールされている。導電性ロッド7a,7bの一端はリング3a,3bの側面に設けられためねじ15に電気的に導通状態で螺着されており、該導電性ロッド7a,7bの他端は検出電気端子21a,21bとリード線24を介してそれぞれ接続されている。
これにより、リング3a,3bと導電性ロッド7a,7bと検出電気端子21a,21bとが、電気的に常時接続される一方、ケース10a,10b、ソレノイドガイド11a,11b等とは絶縁されている。
Thereby, the
図1のスプール位置検出装置付スプール弁31は基本的には以上のように構成されており、次に動作について説明する。
図1に示すように電磁コイル30a,30bの両方が非励磁の場合の中立時においては、両側のリング3a,3b及び接触子4a,4bが接触面13a,13bで接触しており、電気端子20a,20b及び検出電気端子21a,21bは互いに導通している。
図1において、右側の電磁コイル30bを励磁した場合、スプール2は矢印X方向に移動する。これにより、右側の接触子4bとリング3bは接触面13bに接触したままであるが、左側の接触子4aはスプール2の移動に伴なって矢印X方向へ移動するので、左側の接触子4aとリング3aとは非接触となる。つまり、右側の電気端子20bと検出電気端子21bは導通しているが、左側の電気端子20aと検出電気端子21aは導通していない状態になる。
The
As shown in FIG. 1, at the neutral time when both the
In FIG. 1, when the right
同様の原理で、左側の電磁コイル30aが励磁すると、スプール2は矢印Y方向に移動する。左側の電気端子20aと検出電気端子21aとは導通しているが、右側の電気端子20bと検出電気端子21bとは導通しない状態となる。このように、非励磁状態、右側の電磁コイル30a励磁状態、左側の電磁コイル30bの励磁状態それぞれにおいて、左右の接触子4a,4bとリング3a,3bとの接触状態が全て異なる。
よって、接触子4a,4bとリング3a,3bとの接触状態が違うということは、該接触子4a,4bとリング3a,3bに接続されている電気端子同士の導通状態も変わることとなり、これを利用して、スプール2がどの位置にいるかを直接検出することができる。
Based on the same principle, when the left
Therefore, when the contact state between the
なお、隙間35a,35bを適宜に調整することにより、スプール2の中立位置から切換位置の間の位置を調整することができる。また、リング3a,3bを固定する第1、第2のスペーサ5a,5b、6a,6b、導電性ロッド7a,7bを支持するブッシュ8及びシールプレート9は絶縁する必要があるが、絶縁体から製作してもよく、導電体で製作した後絶縁コーティング等の絶縁処理を施してもよい。
さらに、接触子4a,4bはスプリング12a,12b等の接触導電体部品を通してソレノイドガイド11a,11b、ケース10a,10bと導電させて電気端子20a,20bと繋げているが、接触子4a,4bに直接電線等を接続して外部端子(図示しない)と接続させても良い。
Note that the position between the neutral position of the
Further, the
図2は、本発明のポペット位置検出装置付ポペット弁の第2の参考として示す2位置形スプール位置検出装置付スプール弁31′の中立時(電磁コイルを非通電としスプリングリターン時)の部分断面図である。図2中、図1の構成要素と同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。以下、同様にする。
第2のスプール位置検出装置付スプール弁31′は、図2に示すように、左側に電磁コイル30aを有する油浸形2位置電磁弁である。図1の場合とは、本体1に対してケース10b、リング3b、接触子4bの開閉スイッチが一方のみに設けられ、スプール2′を作動させるロッド55a及び可動鉄心を含む電磁コイル30aが他方にのみに備えられている点で異なる。ケース10b側は電磁コイルが不要なので、ソレノイドガイド、例えばソレノイドガイド11b(図1参照)を設けず袋ナット形状を有するプラグ11′の先端ねじが螺着されている。また、電磁コイル30a側は図5に示す従来の構造と同じでもよいが、電磁コイル30aの取り付けの都合から、カバー36が設けられている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the poppet valve with poppet position detection device according to the present invention when the spool valve 31 'with two-position spool position detection device shown in the second reference is neutral (when the electromagnetic coil is de-energized and the spring is returned). FIG. In FIG. 2, the same components as those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The same applies hereinafter.
As shown in FIG. 2, the
かかる2位置形スプール位置検出装置付スプール弁31′においては、電磁コイル30aが非励磁の場合の中立時(スプリングリターン時)においては、右側のリング3b及び接触子4bが接触しており、電気端子20b及び検出電気端子21bは互いに導通している。電磁コイル30aを励磁した場合、スプール2′は矢印Y方向に移動する。
すると、接触子4bはスプール2′の移動に伴なって矢印Y方向へ移動するので、接触子4bとリング3bとは非接触となる。このように、電磁コイル30aの通電状態に応じて、接触子4bとリング3bに接続されている各電気端子20b,21bの導通状態が変わることとなり、これを利用して、スプール2′がどの位置にいるかを直接検出することができる。
In the
Then, the
図3は本発明のポペット位置検出装置付ポペット弁の第3の参考として示す3位置形のスプール位置検出装置付スプール弁41の中立時(比例電磁コイルを非通電としスプリング中立時)の部分断面図である。
このスプール位置検出装置付スプール弁41は、スプール2を機械的に中立位置に保持するストッパ57a,57b(図7参照)及びリテーナ59a,59b(図1及び図5参照)を除外し、対抗スプリング37a,37bの弾発力で中立位置に保持させ、電磁コイル30a,30bの通電電流を変化させることにより、スプール2の位置を対抗スプリング37a,37bとバランスさせることにより、スプール2の位置を制御し、流量や圧力を比例制御する比例制御弁の実施の形態である。
この場合、スプールに2に形成された鍔部52a,52bに対抗スプリング37a,37bが設けられている
FIG. 3 is a partial cross-section of a three-position
This
In this case, opposing
本発明のポペット位置検出装置付ポペット弁の第4の参考として示す3位置形のスプール位置検出装置付スプール弁41′の中立時(比例電磁コイルを非通電としスプリング中立時)の部分断面図である。
図4においては、第3の実施の形態で述べた対抗スプリング37a,37bに相当する対抗スプリング38a,38bをリング3a,3bの外側から付勢するようにした例である。
図4に示すように、スプール位置検出装置付スプール弁41′は、スプール2″の両端に鍔状の段部2″a,2″bが形成されている。さらに段部2″a,2″bに当接可能に接触子4a,4b及びスプリング12a,12bが設けられ、この接触子4a,4b、スプリング12a,12bの内径より小さな外径を持つ比例スプリング38a,38bが内側に設けられ対抗スプリング38a,38bの先端が段部2″a,2″bに当接するようにされている。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a three-position type spool valve with a spool
FIG. 4 shows an example in which the opposing
As shown in FIG. 4, in the spool valve 41 'with a spool position detecting device, bowl-shaped
スプリング12a,12b及び対抗スプリング38a,38bの反段部側はソレノイドガイド11a,11bによって支持されている。これにより、スプール2″を移動又は位置決めする複数の手段が、リング3a,3bより外方から該リング3a,3b内を通り作用するように配置されたものにも適用できる。
この場合、図4でも諒解できるように、本体1の軸方向穴1aと段付貫通穴22a,22b間とは同軸状に確保でき、本体1とケーシング10a,10bとは1部材として1体に構成することも可能である。また、段部2″a,2″bを鍔形状とすることにより、スプリング12a,12b、対抗スプリング38a,38bを二重配置にでき、さらに一体として本体2の長さを小さくすることができる。
The opposite sides of the
In this case, as can be understood from FIG. 4, the
なお、従来例と対比して、中立位置保持用に対抗スプリング38a,38bを設けるので、検出用スプリング12a,12bが追加される。従って、中立位置維持用、検出用の対抗スプリング38a,38b、スプリン12a,12bの強さを適宜調整することはいうまでもない。一方、スプリング設計の自由度が増すので、スプリングリターン時のスプール駆動力を大きくでき信頼性を高めることも可能である。
In contrast to the conventional example, the counter springs 38a and 38b are provided for holding the neutral position, so that the detection springs 12a and 12b are added. Therefore, it goes without saying that the strengths of the neutral springs for maintaining and detecting the
次に本発明の実施の形態に係るポペット位置検出装置付ポペット弁について説明する。
図5及び図6はポペット位置検出装置付ポペット弁60の概略構造を示す要部縦断面図である。図5及び図6中、図1乃至図4の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図5に示すように、ポペット位置検出装置付ポペット弁60は、本体1に軸方向穴(第1の軸方向穴)1aと、該軸方向穴1aの穴径より大きく軸方向穴1aに連通する軸方向穴(第2の軸方向穴)61と、該軸方向穴61の穴径より大きく軸方向穴61に連通する軸方向穴(第3の軸方向穴)62と、を備える。前記軸方向穴1a、61には軸方向に略直交する流体通路(第1の流体通路)63、(第2の流体通路)64が本体1に穿設されている。なお、軸方向穴1a、61、62は共に同軸状に設けられている。
軸方向穴1a及び62にはスリーブ65が嵌挿されている。スリーブ65は一端部に形成された鍔65aが軸方向穴62の端面に係合し、かつ円筒部65bの外周面が軸方向穴1aに嵌挿されている。スリーブ65の大径内周面にはポペット66の大径部66aが摺動自在に嵌挿され、かつポペット66の小径部66bの先端部がスリーブ65の円筒部65bの内周面の端面に当接するように設けられている。
Next, a poppet valve with a poppet position detection device according to an embodiment of the present invention will be described.
5 and 6 are longitudinal cross-sectional views showing the schematic structure of the
As shown in FIG. 5, a
A
前記小径部66bの中央部には軸方向に孔67が穿設されると共に、ねじ部材69によりボール68が装填されている。針弁70はスリーブ65の鍔65a及び大径内周面に嵌挿されたブッシュ71に摺動可能に配設されており、該針弁70の一端部に円錐部70aに形成されてポッペット66の孔67に連通する孔81に係合するように設けられ、前記針弁70の他端部がソレノイドガイド72内を摺動可能な可動鉄心であるプランジャ73とピン74によって連結されている。前記針弁70はスプリング(第2のスプリング)75の弾発力によりポペット66に押し付けられ、孔81を閉塞するように機能する。なお、ソレノイドガイド72はスペーサ88を介してねじ手段76により本体1に螺着されている。
A
導電体であるリング3aは絶縁体の第1、第2のスペーサ5a、6a、導電体である波形ワッシャ77及びリテーナ78により固定されている。これにより、リング3aは、本体1とは絶縁状態に保持されている。接触子4aは導電体であり、同じく導電体であるスプリング(第1のスプリング)12aによってリング3aに押し付けられている。よって、前記接触子4aはスプリング12a、プランジャ73スプリング75、スペーサ89及びソレノイドガイド72を介して本体1に常に導通している。
また、流体通路63及び64間が遮断されている場合、リング3aと接触子4aとが確実に接触している状態に維持されると共に、各構成部品の加工寸法のばらつきを考慮してリング3aと、該リング3aを移動させるためにリング3aと針弁70に設けた鍔79の端面79aとの間に隙間80が設けられている。
The
Further, when the
ポペット位置検出装置付ポペット弁60は基本的には以上のように構成されており、次に動作について説明する。
先ず、電磁コイル30aが非励磁の状態で流体通路64から圧力流体を供給した場合、ポペット66には孔87を設けているので流体室(第1の流体室)82と(第2の流体室)83の圧力は同一に保持されているが、ポペット66の両端面の受圧面積差により流体室82側の受圧面積86は流体室83側の受圧面積85より大きいため、ポペット66は矢印Y方向に変位し針弁70の円錐部70aが孔81に当接して流体通路63及び64間を遮断する(図5参照)。
The
First, when pressure fluid is supplied from the
さらに、リング3aと接触子4aとは接触しているので、電気端子20aは検出電気端子21aに導通しており、この電気端子20aと検出電気端子21aとの導通状態を検出することにより針弁70の位置検出を確認して流体通路63及び64間の連通及び遮断状態を遠隔的に確認することができる。
Further, since the
この状態で、電磁コイル30aを励磁すると、図6に示すようにプランジャ73が矢印X方向に変位し、それに伴い針弁70も協動する。針弁70が矢印X方向に変位すると、該針弁70の円錐部70aによって閉塞されていた孔81が開き、流体室82の圧力流体が該孔81を通って流体通路63へ流れる。圧力流体が流体室82から流体通路63に流れると、該流体室82の圧力は流体室83の圧力よりも低くなる。
流体室82の圧力が低くなり、(流体室82の圧力×受圧面積86)の力が(流体室83の圧力×受圧面積85)の力よりも小さくなるので、ポペット66は矢印X方向に変位する。よって、ポペット66の小径部66bの先端部がスリーブ65の円筒部65の内周面
の端面から離れるので、流体通路63及び64が連通状態になり圧力流体は流体通路63から流体通路64に流れるようになる。
When the
Since the pressure of the
次に、流体通路63から圧力流体を供給し、電磁コイル30aが非励磁の状態の場合、流体通路63の圧力に受圧面積84を積算した力がスプリング75の力―スプリング12aの力の弾発力よりも大きければ、圧力流体はポペット66を押し開いて流体通路64に流れる。
流体通路63から圧力流体を供給し、電磁コイル30aを励磁した場合、プランジャ73が矢印X方向に変位するのでポペット66にはスプリング75の弾発力が付勢されない。
よって、ポペット66を押し開く力は該ポペット66の摺動抵抗のみになるので、圧力流体は自由に流体通路63から流体通路64に流れる。この状態で、電磁コイル30aを励磁して針弁70により閉塞していた孔81を開くと、圧力流体が流体通路63から孔81を通って流体室82に流入するのを、ボール68により防止している。このためポペット66を矢印X方向に変位して孔81が閉塞される。ここで、針弁70が矢印X方向に変位すると、鍔79によって接触子4aも協動するので、リング3aと接触子4aとの接触なくなり電気端子20aと検出電気端子21aとの導通状態も解除される。
Next, when pressure fluid is supplied from the
When pressure fluid is supplied from the
Therefore, since the force that pushes the
ポペット位置検出装置付ポペット弁60は、針弁70の位置を直接検出することにより、流体通路63及び64間が連通及び遮断状態を確認して圧力流体の流れの有無を検出することができる。
The
1 本体 1a 軸方向穴
2、2′、2″ スプール 2a、2b、2″a、2″b 段部
3a、3b リング 4a、4b 接触子
5a、5b 第1のスペーサ 5c、5d インロー部
6a、6b 第2のスペーサ 7a、7b 導電性ロッド
8 ブッシュ
11a、11b、11′ ガイド(ソレノイドガイド)
12a、12b スプリング 13a、13b 外方側端面(接触面)
14 連通路 15 めねじ
16、17 シール部材(Oリング)
18 通し穴 20a、20b 電気端子(アース)
21a、21b 検出電気端子 22a、22b 貫通穴
23a、23b (貫通穴)段付部
24 リード線 30a、30b 電磁コイル
31、31′、41、41″ スプール位置検出装置付スプール弁
55a、55b ロッド 60 ポペット位置検出装置付ポペット弁
1
2, 2 ', 2 "
12a,
14
18 Through
21a, 21b Detection
Claims (1)
円筒部の外周面が前記第1の軸方向穴に嵌着され鍔部が第3の軸方向穴に嵌入されると共に内方に大径内周面及び内周面を有するスリーブと、
前記スリーブの前記大径内周面に大径部が嵌挿され前記スリーブの前記内周面に小径部が嵌挿され軸方向により前記第1及び第2の流体通路を開閉するポペットと、
前記ポペットを移動または位置決めする手段と、
を備えた制御弁であって、
前記ポペットを移動または位置決めする手段は、
前記ポペットが前記スリーブに嵌挿された際、前記スリーブの前記大径内周面と前記ポペットの前記大径部及び前記小径部、該小径部とスリーブの前記内周面により形成された第1及び第2の流体室と、
前記ポペットにより区分されたスリーブの前記大径内周面側及び前記内周面側を連通するため前記スリーブの中央部軸方向に穿設された孔部と、
大径部がプランジャに接続され該大径部と一体になる小径部の先端部に前記スリーブの前記孔部に係合する円錐部が設けられた針弁と、
前記針弁の前記大径部と前記小径部との接続部分に設けた鍔部と、
前記針弁と同心に該針弁の前記大径部を出入り可能にかつ前記針弁とは干渉しないように設けられたリングと、
前記リングの外方側端面または前記鍔部のいずれか一方もしくは同時に当接可能に軸方向に移動可能にされ前記針弁と同心に前記鍔部を除き前記針弁と干渉しないように設けられたリング状の接触子と、
前記接触子を前記鍔部または前記リングへ付勢する第1のスプリングと、
前記針弁を付勢して該針弁の前記円錐部を前記スリーブの前記孔部に係合させる第2のスプリングと、
前記接触子と前記リングの外方側端面とが当接した際、前記鍔部の端面と前記リングの
外方側壁面との間に設けた隙間と、
を備え、
前記接触子は導電性を有し外部と電気接続可能にされた電気端子とで電気的に導通されており、前記リングは前記電気端子とは異なる検出電気端子と電気的に接続され、前記第1のスプリングにより前記リングの前記外方側壁面と前記接触子が当接したときは前記リングを介して前記電気端子と前記検出電気端子が導電し、前記針弁の前記円錐部が前記ポペットの前記孔部に係合して該孔部を閉塞して前記第1及び前記第2の流体通路の遮断を検出し、前記リングの前記外方側壁面と前記接触子が離間しているときは少なくとも前記リングと前記電気端子とが導電せず、前記針弁の前記円錐部が前記ポペットの前記孔部より離脱し該孔部を開口して前記第1及び前記第2の流体通路の連通を検出していることを
特徴とするポペット位置検出装置付ポペット弁。
A first axial hole forming first and second fluid passages and connected to the first fluid passage and coaxially communicating with the first axial hole and connected to the second fluid passage A body having a second axial hole and a third axial hole communicating with the second axial hole;
A sleeve having an outer peripheral surface of a cylindrical portion fitted in the first axial hole and a flange portion fitted in a third axial hole and having a large-diameter inner peripheral surface and an inner peripheral surface inward;
A poppet that has a large-diameter portion inserted into the large-diameter inner peripheral surface of the sleeve and a small-diameter portion inserted into the inner peripheral surface of the sleeve, and opens and closes the first and second fluid passages in the axial direction;
Means for moving or positioning the poppet;
A control valve with
The means for moving or positioning the poppet is
When the poppet is inserted into the sleeve, the first inner diameter is formed by the inner diameter surface of the sleeve, the larger diameter portion and the smaller diameter portion of the poppet, and the inner diameter surface of the sleeve and the small diameter portion. And a second fluid chamber;
A hole formed in the axial direction of the central portion of the sleeve for communicating the large diameter inner peripheral surface side and the inner peripheral surface side of the sleeve divided by the poppet;
A needle valve in which a conical portion that engages with the hole of the sleeve is provided at a distal end portion of a small diameter portion that is connected to a plunger and integrated with the large diameter portion;
A flange provided at a connection portion between the large diameter portion and the small diameter portion of the needle valve;
A ring provided concentrically with the needle valve so as to be able to enter and exit the large diameter portion of the needle valve and not to interfere with the needle valve;
Either the outer side end surface of the ring or the collar part or the collar part can be moved in the axial direction so as to be able to contact at the same time, and provided so as not to interfere with the needle valve except the collar part concentrically with the needle valve. A ring contact,
A first spring that biases the contact against the flange or the ring;
A second spring that urges the needle valve to engage the conical portion of the needle valve with the hole of the sleeve;
When the contact and the outer side end surface of the ring abut, a gap provided between the end surface of the flange and the outer side wall surface of the ring,
With
The contact is electrically connected to an electrical terminal having electrical conductivity and electrically connectable to the outside, and the ring is electrically connected to a detection electrical terminal different from the electrical terminal, When the outer side wall surface of the ring and the contact are in contact with each other by the spring of 1, the electrical terminal and the detection electrical terminal are conducted through the ring, and the conical portion of the needle valve is connected to the poppet. When the hole is closed by closing the hole and detecting the blocking of the first and second fluid passages, the outer side wall surface of the ring is separated from the contact At least the ring and the electrical terminal do not conduct electricity, and the conical portion of the needle valve is detached from the hole portion of the poppet to open the hole portion so as to communicate the first and second fluid passages. Poppet position detection device characterized by detecting With the poppet valve.
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