JP2010185469A - 制御バルブおよびエアハンマ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁バルブを用いることなく排気の制御を行なうことができる小型の制御バルブを提供することである。
【解決手段】円筒部２を一端部に有し、その円筒部２の先端に軸部３が連設されたバルブボディ１に、軸部３の先端面から軸方向に延びる流入孔５を形成する。円筒部２の内側に流入孔５より大径の密閉されたシリンダ室１０と、外周面からそのシリンダ室１０に連通する半径方向の排気口１１とを設ける。シリンダ室１０内に磁性体からなる円板状の弁孔１３を有するバルブシート１２と、摺動可能な弁体１４を組込む。弁体１４に永久磁石１７を埋設し、その永久磁石１７とバルブシート１２間に作用する磁気吸着力によって弁体１４を閉鎖状態に保持し、流入孔５に流れ込む高圧エアの圧力が永久磁石１７の磁気吸引力を超えた際に弁体１４を開放させ、流入孔５に流入する高圧エアを弁孔１３からシリンダ室１０に流動させて排気口１１から外部に排気させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、高圧エアの圧力制御に用いられる制御バルブおよびその制御バルブを用いたエアハンマに関する。

ホッパ、シュート、配管等の粉体機器類においては、粉粒体の性状により、その粉粒体が粉体機器類の内面に付着し、あるいは、粉粒体にラットホールが形成されて流動性が低下し、さらには、粉体機器類内にブリッジが形成されて詰まりが生じる等の問題が発生する。

そのような問題点を解決するため、ホッパ等の粉体機器類の外面にエアハンマを取付け、そのエアハンマにより粉体機器類に打撃による衝撃力を負荷して、付着物を剥離し、ラットホールやブリッジを破壊することが行なわれている。

上記エアハンマとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このエアハンマにおいては、シリンダの内部に仕切壁を設けて、シリンダ内部をピストン室とバルブ室とに区画し、その仕切壁にピストン室とバルブ室を連通する弁孔を形成し、上記ピストン室には摺動可能なピストンと、そのピストンを仕切壁に向けて付勢するスプリングとを組込み、上記バルブ室を給気チャンバと排気チャンバとに仕切る弁孔開閉用のダイヤフラムに給気チャンバと排気チャンバを連通する小孔を設け、上記給気チャンバの周壁に給気口を形成し、かつ、排気チャンバの周壁に排気口を設けている。

上記エアハンマにおいては、上記給気口に高圧エアを供給する状態において、排気チャンバ内の高圧エアを排気口から外部に排気することによりダイヤフラムを排気チャンバ側に弾性変形させ、給気チャンバ内の高圧エアのエア圧を開放状態の弁孔からピストンに負荷し、弾性部材の弾性に抗して軸方向に移動するピストンによりホッパ等のエアハンマ取付け対象を間接または直接に打撃するようにしている。

ところで、上記エアハンマにおいては、排気口にニップルをねじ込み、そのニップルに接続された電磁バルブにより排気口を開閉して、排気チャンバ内の排気を制御する構成であるため、エアハンマ装置が大型化し、また、電磁バルブを制御する制御装置を必要とするため、コストが高くつくという問題がある。

そのような問題点を解決するため、特許文献２の図７に記載されたエアハンマおいては、特許文献１に記載されたエアハンマと同様の構成として、その排気チャンバ内にバルブシートを組込み、そのバルブシートに形成された弁孔の開閉用弁体に永久磁石を埋設し、その永久磁石とバルブシート間に作用する磁気吸引力により弁体を閉鎖状態に保持し、上記排気チャンバから弁孔に作用する高圧エアの圧力が永久磁石の磁気吸引力より高くなった際に弁体を開放させ、排気チャンバ内の高圧エアを排気口から外部に排気するようにしている。

上記エアハンマにおいては、高圧エアのエア圧によって弁体の開閉を制御することができるため、電磁バルブやその電磁バルブを制御する制御装置を不要とすることができるという特徴を有する。

特公平６−３０７３５号公報 特許第３５４９５０１号公報

ところで、特許文献２に記載されたエアハンマにおいては、弁体の開閉によって排気チャンバ内の高圧エアの排気を制御する制御バルブがシリンダに内蔵されているため、エアハンマが大型化するという不都合がある。また、電磁バルブによって排気チャンバ内の排気を制御する既存のエアハンマでは、電磁バルブを電気的制御する必要がある。また、この電磁バルブを特許文献２に記載の制御バルブに取り替えることによって電磁バルブの制御装置を不要とすることができるものの、その取り替えに際してシリンダを大幅に改造しなければならず、電磁バルブとの交換が極めて困難であるという不都合がある。

この発明の課題は、電磁バルブを用いることなく排気の制御を行なうことができ、電磁バルブによって排気を制御するようにした既存のエアハンマに対しても、そのエアハンマを改良することなく取付けが可能な小型の制御バルブおよびその制御バルブを用いたエアハンマを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係る制御バルブにおいては、円筒部を一端部に有し、その円筒部の先端に軸部が連設されたバルブボディに、前記軸部の先端面から軸方向に延びる流入孔を形成し、前記円筒部には、その内側に前記流入孔より大径の密閉された円筒状のシリンダ室と、外周面からそのシリンダ室に連通する半径方向の排気口とを設け、前記シリンダ室内には流入孔側の閉塞端部に磁性体からなる円板状のバルブシートを組込み、そのバルブシートに流入孔とシリンダ室とを連通する弁孔を設け、前記シリンダ室内には、バルブシートに当接する閉鎖状態で弁孔および排気口を閉鎖する摺動可能な弁体を組込み、前記弁体には前記バルブシートとの間に作用する磁気吸引力によりそのバルブシートに吸着して弁体を閉鎖状態に保持する永久磁石を設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなる制御バルブにおいて、流入孔内に高圧エアを流入し、その高圧エアの圧力がバルブシートに吸着する永久磁石の磁気吸着力より高くなると、弁孔から弁体に負荷される高圧エアの圧力により弁体がバルブシートから瞬時に離反する方向に移動して、弁孔および排気口を開放する。このため、流入孔からシリンダ室に流入する高圧エアは排気口から外部に排気される。

そして、シリンダ室からエアが排気されると、そのシリンダ室の圧力が低下するため、バルブシートと永久磁石の相互間に作用する磁気吸引力により弁体がバルブシートに当接する閉鎖位置に戻り、弁孔が閉鎖して流入孔に流入する高圧エアの外部への排気を遮断する。

このように、流入孔に流入される高圧エアのエア圧の変化によって弁体の開閉が制御されるため、電磁バルブを用いることなく排気の制御を行なうことができる。

ここで、弁体をバルブシートに向けて付勢する弾性部材をシリンダ室内に設け、その弾性部材の弾性力を調整可能にすると、高圧エアの供給圧を一定にする状態で弁体の閉鎖から開放への切換え時間を調整することができ、また、流入孔内に流入する高圧エアの排気時の圧力を任意に調整することができる。

この発明に係る制御バルブにおいて、軸部に流入孔を横切る径方向のバルブ収容孔を設け、そのバルブ収容孔に流入孔の開度を調節する回動可能な調整バルブを組込むことにより、上記調整バルブの回動によって高圧エアの流通量を調整することができるため、高圧エアの供給圧を一定にする状態で弁体の閉鎖から開放への切換え時間を調整することができる。勿論、流入孔への高圧エアの供給量を変えることで、弁体の切換え時間を変えることも可能である。

この発明に係るエアハンマにおいては、シリンダの内部をピストン室とバルブ室とに仕切る仕切壁に、そのピストン室とバルブ室を連通する弁孔を形成し、前記ピストン室には摺動可能なピストンと、そのピストンを仕切壁に向けて付勢するスプリングとを組込み、前記バルブ室には弁孔開閉用のダイヤフラムを組込んで、そのバルブ室を給気チャンバと排気チャンバとに仕切り、そのダイヤフラムには給気チャンバと排気チャンバを連通する小孔を設け、前記給気チャンバの周壁に高圧エアが供給される給気口を形成し、前記排気チャンバの周壁に排気口を設け、その排気口から外部への排気の制御によりダイヤフラムを排気チャンバ側に弾性変形させ、給気チャンバ内の高圧エアのエア圧を開放状態の弁孔からピストンに負荷し、スプリングの弾性に抗して移動するピストンによりエアハンマ取付け対象を打撃するようにしたエアハンマにおいて、前記排気口に上述の制御バルブにおけるバルブボディの軸部の先端部を着脱自在に接続した構成を採用したのである。

ここで、エアハンマ取付け対象とはホッパ等の粉体機器をいう。上記ピストンはそのエアハンマ取付け対象を直接打撃するようにしてもよく、あるいは、バルブボディの端部にシリンダの端部開口を閉塞する打撃プレートを設け、その打撃プレートを介してエアハンマ取付け対象を間接的に打撃するようにしてもよい。

上記の構成からなるエアハンマにおいて、バルブボディの軸部の先端部を着脱自在に接続する手段として、ねじ込みによるものを採用することができる。この場合、バルブボディの軸部を排気口に直接ねじ込むようにしてもよく、あるいは、排気口に接続用のニップルをねじ係合し、そのニップルにバルブボディの軸部をねじ込むようにしてもよい。

ここで、従来の電磁バルブにより排気チャンバ内の高圧エアの排気を制御するようにしたエアハンマにおいては、前述のように、排気口にニップルをねじ係合し、そのニップルに電磁バルブを接続しているため、この発明の制御バルブの取付けにねじ込みによる手段を採用すると、上記ニップルを取り外し、代わりに、その排気口に制御バルブの軸部をねじ込むことによって、電磁バルブの接続部位に制御バルブを容易に接続することができる。このため、電磁バルブによって排気を制御する既存のエアハンマに対して、そのエアハンマ自体を改良することなくこの発明の制御バルブを取付けることができる。また、電磁バルブとの交換も容易に行なうことができる。

上記のように、この発明においては、永久磁石の磁気吸引力によって弁体を閉鎖状態に保持するようにしたので、流入孔に流入する高圧エアの圧力変化によって弁体を開閉させることができ、電磁バルブを用いることなくエアのみで排気の制御を行なうことができる。

また、バルブボディに形成された密閉状のシリンダ室内にバルブシートおよび弁体を組込んだ構成であるため、小型の制御バルブを得ることができる。

さらに、エアハンマの排気口に制御バルブを取り付けることにより、排気チャンバ内の高圧エアの排気を制御することができるため、電磁バルブやその電磁バルブを制御する制御装置を不要とすることができ、エアハンマの小型化とコストの低減を図ることができる。しかも、電磁バルブによって排気を制御する既存のエアハンマに対しても、そのエアハンマを改造することなく本願の制御バルブを取付けることができる。

この発明に係る制御バルブの実施の形態を示す断面図 図１のII−II線に沿った断面図 弁体の開放状態を示す断面図 調整バルブの閉鎖状態を示す断面図 この発明に係る制御バルブの他の実施の形態を示す断面図 この発明に係る制御バルブを取付けたエアハンマの断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１および図２は、この発明に係る制御バルブＡの実施の形態を示す。図示のように、バルブボディ１は、円筒部２を有し、その円筒部２の先端に軸部３を連設した構成とされ、上記軸部３の先端部外周には雄ねじ４が形成されている。

軸部３には、その先端面から軸方向に延びる流入孔５と、その流入孔５を横切って軸部３の外周対向位置で開口する径方向のバルブ収容孔６とが形成されている。

バルブ収容孔６には調整バルブ７が回転自在に組込まれている。調整バルブ７には上記流入孔５と対向する位置に、その流入孔５と同径の開度調整孔８が径方向に貫通するようにして形成されており、上記調整バルブ７を回転させることによって流入孔５の開度を調整し得るようになっている。なお、開度調整孔８は、径の異なる複数の貫通孔からなるものであってもよい。

バルブボディ１の円筒部２の端部開口はキャップ９のねじ込みによって閉塞され、その円筒部２の内側に密閉された円筒状のシリンダ室１０が形成されている。また、円筒部２には、外周面からそのシリンダ室１０に連通する排気口１１が設けられている。排気口１１の数は任意であり、図示の場合は２つの排気口１１を対向位置に設けている。

シリンダ室１０内には、流入孔５側の閉塞端部内に円板状のバルブシート１２が組込まれている。バルブシート１２は磁性体からなり、その中心部には流入孔５とシリンダ室１０を連通する弁孔１３が形成されている。

また、シリンダ室１０内には円柱状の弁体１４と、スプリングから成る弾性部材１５とが組込まれ、その弾性部材１５により弁体１４はバルブシート１２に向けて付勢されている。

弁体１４のバルブシート１２と対向する面には凹部１６が形成され、その凹部１６内に永久磁石１７が組込まれている。永久磁石１７は、バルブシート１２との間に作用する磁気吸引力によって弁体１４を、その先端がバルブシート１２に当接する閉鎖状態に保持するようになっており、その閉鎖状態において、弁体１４は弁孔１３および排気口１１を閉鎖するようになっている。

図６は、上記の構成からなる制御バルブＡを用いたエアハンマ２０の詳細を示す。このエアハンマ２０はシリンダ２１を有し、そのシリンダ２１はシリンダ本体２１ａと、そのシリンダ本体２１ａの一端を閉塞するヘッドカバー２１ｂとからなり、上記シリンダ本体２１ａの他端には外向きのフランジ２２が形成され、そのフランジ２２にシリンダ本体２１ａの他端開口を閉塞する打撃プレート２３が取付けられている。

シリンダ２１の内部には、その内部をピストン室２４とバルブ室２５とに区画する仕切壁２６が形成され、その仕切壁２６にピストン室２４とバルブ室２５を連通する弁孔２７が形成されている。

ピストン室２４は、フランジ２２に形成された排気孔２８を介して外部と連通し、そのピストン室２４内にピストン２９が摺動自在に組込まれている。また、ピストン室２４内にはスプリング３０が組込まれ、そのスプリング３０はピストン２９を仕切壁２６に向けて付勢している。

バルブ室２５内には弁孔２７の開閉用のダイヤフラム３１と、そのダイヤフラム３１を弁孔２７を閉じる方向に向けて付勢するばね３２が組込まれている。ダイヤフラム３１は、バルブ室２５を給気チャンバ３３と排気チャンバ３４とに区画する。そのダイヤフラム３１には給気チャンバ３３と排気チャンバ３４を連通する小孔３５が形成されている。

給気チャンバ３３の周壁には給気口３６が設けられている。一方、排気チャンバ３４の周壁には排気口３７が形成され、その排気口３７に図１に示す制御バルブＡにおける軸部３の雄ねじ４がねじ係合されている。

実施の形態で示すエアハンマは上記の構造からなり、給気口３６から給気チャンバ３３に高圧エアを供給すると、その高圧エアはダイヤフラム３１に形成された小孔３５から排気チャンバ３４内に流入する。

排気チャンバ３４内のエア圧が上昇し、そのエア圧が図１に示す制御バルブＡの永久磁石１７の磁気吸引力と弾性部材１５の押圧力の総和を超えると、弁体１４がバルブシート１２から離反する方向に移動する。

図３に示すように、弁体１４の移動によって弁孔１３および排気口１１が開放すると、排気チャンバ３４内の高圧エアは弁孔１３および排気口１１から外部に一気に流出する。その高圧エアの排気により、排気チャンバ３４内の圧力は給気チャンバ３３の圧力より低下するため、ダイヤフラム３１は排気チャンバ３４側に弾性変形して弁孔２７を開放する。

上記弁孔２７の開放により、給気チャンバ３３内の高圧エアは瞬時に弁孔２７に流れてピストン２９を加圧する。その加圧により、ピストン２９がスプリング３０の弾性に抗して移動して打撃プレート２３を打撃する。

このため、粉体機器、例えば、ホッパに打撃プレート２３を固定しておくことにより、ホッパには打撃による振動が付加されることになり、上記ホッパにブリッジやラットホールが形成されている場合、そのブリッジやラットホールは破壊されることになる。また、ホッパの内面に粉粒体が付着していると、その粉粒体は上記内面から剥離される。

ピストン２９がスプリング３０の弾性に抗して移動するとき、ピストン室２４内のエアは排気孔２８から外部に流出する。このため、ピストン２９の移動が阻害されることがなく、ピストン２９は打撃プレート２３に向けてスムーズに移動する。

上記ピストン２９が打撃プレート２３を打撃すると、ピストン２９の上部のピストン室２４の容積が拡大してエア圧力が低下するため、スプリング３０の押圧により、ピストン２９は仕切壁２６に向けて移動して、図６に示す待機位置に戻る。

また、給気チャンバ３３とピストン室２４の上部の圧力が低下すると、ばね３２の押圧により、ダイヤフラム３１は給気チャンバ３３側に湾曲して弁孔２７を閉じる状態に戻る。

このため、給気口３６から給気チャンバ３３内に供給される高圧エアによって給気チャンバ３３内の圧力は高められ、また、その給気チャンバ３３から小孔３５を通って排気チャンバ３４に流れる高圧エアにより排気チャンバ３４内も圧力が高められ、その圧力が制御バルブＡの永久磁石１７の磁気吸引力と弾性部材１５の押圧力の総和を超えると、前述のように、弁体１４がバルブシート１２から離反し、以後、上記の動作が繰り返し行なわれる。

ここで、調整バルブ７を回転して流入孔５の開度を調整することにより、高圧エアの流通量を調整することができるため、給気口３６に対する高圧エアの供給圧を一定にする状態で弁体１４の閉鎖から開放への切換え時間、即ち、ピストン２９が打撃プレート２３を打撃する時間当たりの打撃回数を調整することができる。

実施の形態で示す制御バルブＡにおいては、上記のように、流入孔５に流れる高圧エアのエア圧の変化によって弁体１４が開閉するため、排気チャンバ３４内の高圧エアの排気タイミングの制御を行なうことができる。

このため、電磁バルブやその電磁バルブを制御する制御装置を不要とすることができ、エアハンマの小型化とコストの低減を図ることができる。

また、制御バルブＡは、軸部３の先端部外周に形成された雄ねじ４を排気口３７にねじ込む取付けであるため、電磁バルブによって排気を制御する既存のエアハンマに対しても、電磁バルブの接続部位に電磁バルブに代えて本願の制御バルブＡを接続することができ、エアハンマ２０の改造を不要とすることができる。また、電磁バルブとの交換も容易に行なうことができる。

図１に示す制御バルブＡにおいては、弾性部材１５により弁体１４をバルブシート１２に向けて付勢したが、図５に示すように、弾性部材１５を省略し、バルブシート１２に対する永久磁石１７の吸着により弁体１４を閉鎖状態に保持し、かつ、バルブシート１２との間に作用する磁気吸引力によって開放状態の弁体１４を閉鎖位置に戻すようにしてもよい。

なお、図１に示すように、弾性部材１５により弁体１４をバルブシート１２に向けて付勢するようにした制御バルブＡにおいては、キャップ９の回転による軸方向への移動によって弾性部材１５の弾性力を調整可能とすると、高圧エアの供給圧を一定にする状態で弁体１４の閉鎖から開放への切換え時間を調整することができ、また、流入孔５内に流入する高圧エアの排気時の圧力、すなわち、ピストン２９が打撃プレート２３を打撃する際の打撃力を任意に調整することができる。

実施の形態では、図示省略したが、キャップ９にはシリンダ室１０の後部を外気に通じる小孔を設け、弁体１４の開放時に、シリンダ室１０内のエアを外部に排気させて、弁体１４の移動が阻害されないようにしている。なお、小孔に代えて、キャップ９の雄ねじ部にシリンダ室１０の後部を外気に通じる軸方向の溝を設けるようにしてもよい。

Ａ 制御バルブ
１ バルブボディ
２ 円筒部
３ 軸部
５ 流入孔
６ バルブ収容孔
７ 調整バルブ
１０ シリンダ室
１１ 排気口
１２ バルブシート
１３ 弁孔
１４ 弁体
１５ 弾性部材
１７ 永久磁石
２１ シリンダ
２４ ピストン室
２５ バルブ室
２６ 仕切壁
２７ 弁孔
２９ ピストン
３０ スプリング
３１ ダイヤフラム
３３ 給気チャンバ
３４ 排気チャンバ
３５ 小孔
３６ 給気口
３７ 排気口

Claims (4)

1. 円筒部を一端部に有し、その円筒部の先端に軸部が連設されたバルブボディに、前記軸部の先端面から軸方向に延びる流入孔を形成し、前記円筒部には、その内側に前記流入孔より大径の密閉された円筒状のシリンダ室と、外周面からそのシリンダ室に連通する半径方向の排気口とを設け、前記シリンダ室内には流入孔側の閉塞端部に磁性体からなる円板状のバルブシートを組込み、そのバルブシートに流入孔とシリンダ室とを連通する弁孔を設け、前記シリンダ室内には、バルブシートに当接する閉鎖状態で弁孔および排気口を閉鎖する摺動可能な弁体を組込み、前記弁体には前記バルブシートとの間に作用する磁気吸引力によりそのバルブシートに吸着して弁体を閉鎖状態に保持する永久磁石を設けた制御バルブ。
2. 前記シリンダ室内に前記弁体をバルブシートに向けて付勢する弾性部材を設けた請求項１に記載の制御バルブ。
3. 前記軸部に前記流入孔を横切る径方向のバルブ収容孔を設け、そのバルブ収容孔に流入孔の開度を調節する回動可能な調整バルブを組込んだ請求項１又は２に記載の制御バルブ。
4. シリンダの内部をピストン室とバルブ室とに仕切る仕切壁に、そのピストン室とバルブ室を連通する弁孔を形成し、前記ピストン室には摺動可能なピストンと、そのピストンを仕切壁に向けて付勢するスプリングとを組込み、前記バルブ室には弁孔開閉用のダイヤフラムを組込んで、そのバルブ室を給気チャンバと排気チャンバとに仕切り、そのダイヤフラムには給気チャンバと排気チャンバを連通する小孔を設け、前記給気チャンバの周壁に高圧エアが供給される給気口を形成し、前記排気チャンバの周壁に排気口を設け、その排気口から外部への排気の制御によりダイヤフラムを排気チャンバ側に弾性変形させ、給気チャンバ内の高圧エアのエア圧を開放状態の弁孔からピストンに負荷し、スプリングの弾性に抗して移動するピストンによりエアハンマ取付け対象を打撃するようにしたエアハンマにおいて、
   前記排気口に請求項１乃至３のいずれかの項に記載の制御バルブにおけるバルブボディの軸部の先端部を着脱自在に接続したことを特徴とするエアハンマ。

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