JP2011064221A - Exhaust valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気圧回路に設けられ圧縮空気を外部に排出して空気圧回路内の圧力を設定値に保持する排気弁に関する。 The present invention relates to an exhaust valve that is provided in a pneumatic circuit and discharges compressed air to the outside to keep the pressure in the pneumatic circuit at a set value.
空気圧機器に対して圧縮空気を供給する空気圧回路には、圧縮空気を外部に排出して空気圧回路内の圧力を設定値に保持するために、リリーフ弁つまり排気弁が用いられている。排気弁は、空気圧機器や空気圧回路を形成する配管等の破壊を防止するために使用されると安全弁とも言われる。このような排気弁としては、例えば、特許文献1に記載されるようにポペット型の弁体を有する排気弁がある。 In a pneumatic circuit that supplies compressed air to a pneumatic device, a relief valve, that is, an exhaust valve is used to discharge the compressed air to the outside and maintain the pressure in the pneumatic circuit at a set value. An exhaust valve is also referred to as a safety valve when it is used to prevent destruction of pneumatic equipment and piping forming a pneumatic circuit. As such an exhaust valve, for example, there is an exhaust valve having a poppet type valve body as described in Patent Document 1.
空気圧機器としての空気圧シリンダに圧縮空気を供給し、空気圧シリンダのピストンロッドを直線往復動するようにした空気圧回路には、ピストンロッドの往動時と復動時とでピストンに加えられる圧縮空気の圧力を相違させる場合がある。このような空気圧回路には、空気圧源から調圧されて供給される一定圧力の圧縮空気をピストンロッドの往動時と復動時とで相違させるために排気弁が使用されることがある。例えば、空気圧シリンダのピストンロッドを前進移動つまり往動させてドアを開放し、ピストンロッドを後退移動つまり復動させてドアを閉じるようにした空気圧回路には、ドアを開放する際に空気圧シリンダに供給される圧力よりもドアを閉じる際に空気圧シリンダに供給させる圧力を低下させるようにするために排気弁が用いられている。 In a pneumatic circuit in which compressed air is supplied to a pneumatic cylinder as a pneumatic device and the piston rod of the pneumatic cylinder is reciprocated linearly, the compressed air applied to the piston during the forward and backward movement of the piston rod The pressure may be different. In such a pneumatic circuit, an exhaust valve may be used in order to make the constant pressure compressed air supplied by being regulated from a pneumatic pressure source differ between when the piston rod moves forward and when it moves backward. For example, in a pneumatic circuit in which the piston rod of a pneumatic cylinder is moved forward or moved forward to open the door, and the piston rod is moved backward or moved backward to close the door, the pneumatic cylinder is connected to the pneumatic cylinder when the door is opened. An exhaust valve is used to lower the pressure supplied to the pneumatic cylinder when closing the door than the supplied pressure.
このような空気圧回路に使用される排気弁は、ピストンロッドを前進移動させるための圧力に設定された圧縮空気を、ピストンロッドを後退移動させる際には圧力を低下させて空気圧シリンダに供給することになる。 An exhaust valve used in such a pneumatic circuit supplies compressed air set to a pressure for moving the piston rod forward to a pneumatic cylinder by reducing the pressure when moving the piston rod backward. become.
排気弁は、空気圧源に接続される一次側ポートの圧力が設定された圧力よりも高いときにはポペット型の弁体により一次側ポートを開放して一次側ポートの空気を大気圧ポートに排出するようにしているので、空気圧源から供給される空気の圧力と、排気弁により設定される調整圧力との差が大きい場合には、弁体が一次側ポートを頻繁に開閉するように振動し、弁体の共振により音鳴り現象が発生することになる。この音鳴り現象は、弁体が頻繁に一次側ポートを開閉することによって発生するので、特許文献1に記載されるように、弁体の横方向の振動発生を防止するようにしたのでは回避することができない。 When the pressure of the primary port connected to the air pressure source is higher than the set pressure, the exhaust valve opens the primary port with a poppet type valve body and discharges the air of the primary port to the atmospheric pressure port Therefore, when the difference between the pressure of air supplied from the air pressure source and the adjustment pressure set by the exhaust valve is large, the valve body vibrates so as to open and close the primary port frequently, and the valve Sound resonance occurs due to body resonance. This sounding phenomenon occurs when the valve body frequently opens and closes the primary side port. Therefore, as described in Patent Document 1, avoiding the occurrence of lateral vibration of the valve body is avoided. Can not do it.
本発明の目的は、排気弁の音鳴り現象の発生を防止することにある。 An object of the present invention is to prevent the occurrence of a noise phenomenon of an exhaust valve.
本発明の排気弁は、一次側ポートに設けられた弁座にばね力によって弁体が密接して前記一次側ポートを閉塞し、前記一次側ポートの圧力が所定圧以上であるときに前記弁体が前記弁座から離れて前記一次側ポートの気体を大気圧ポートに開放して前記一次側ポートの圧力を調整する排気弁であって、一端部に設けられた前記一次側ポートと他端部に設けられた前記大気圧ポートとを連通させる収容孔が形成されるとともに前記弁体が一端部に設けられたシャトルを軸方向に往復動自在に収容する筐体と、前記シャトルの一端部に設けられ、前記弁体が前記弁座から離れたときに前記弁体と前記弁座との間で形成される空気流路の断面積よりも大きな断面積を有する圧力室を前記収容孔と前記シャトルとの間で形成する受圧頭部と、前記筐体内に設けられ、前記弁体に対して前記弁座に向かうばね力を加えるばね部材を保持するとともに前記シャトルの他端部が入り込む案内孔が形成されたホルダーと、前記圧力室の断面積よりも狭い断面積であって前記圧力室から前記大気圧ポートに向けて軸方向に流れる空気を絞る排出流路とを有することを特徴とする。 The exhaust valve of the present invention closes the primary side port by closing a valve body by a spring force against a valve seat provided on the primary side port, and the pressure of the primary side port is equal to or higher than a predetermined pressure. An exhaust valve that adjusts the pressure of the primary port by releasing the gas of the primary port to the atmospheric pressure port away from the valve seat, the primary port and the other end provided at one end A housing for forming a housing hole communicating with the atmospheric pressure port provided at a portion and the valve body for reciprocatingly moving the shuttle provided at one end in the axial direction; and one end of the shuttle A pressure chamber having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area of an air flow path formed between the valve body and the valve seat when the valve body is separated from the valve seat; A pressure receiving head formed between the shuttle and the housing; A holder formed with a guide hole that holds a spring member that applies a spring force toward the valve seat with respect to the valve body, and has a guide hole into which the other end of the shuttle enters, and a cross-sectional area of the pressure chamber. It has a narrow cross-sectional area, and has a discharge passage for restricting air flowing in the axial direction from the pressure chamber toward the atmospheric pressure port.
本発明の排気弁は、前記ホルダーの前記案内孔と前記シャトルの他端部外周面との間に前記排出流路を形成することを特徴とする。本発明の排気弁は、前記ホルダーの前記案内孔と前記シャトルの他端部外周面との間に形成される外側排出流路と、前記受圧頭部に形成された排気流入口に連通して前記シャトルに形成される内側排出流路とにより前記排出流路を形成することを特徴とする。本発明の排気弁は、前記受圧頭部が当接して前記弁体の開放限位置を規制するストッパ面を前記ホルダーに設け、前記受圧頭部が前記ストッパ面に当接した状態のもとでは前記内側排出流路を介して前記圧力室の空気を前記大気圧ポートに案内し、前記受圧頭部が前記ストッパ面から離れた状態のもとでは前記内側排出流路と前記外側排出流路とを介して前記圧力室の空気を前記大気圧ポートに案内することを特徴とする。本発明の排気弁は、前記受圧頭部は前記弁体が設けられた一端部側から他端部側に向けて外径が大きくなるテーパ面を有することを特徴とする。本発明の排気弁は、前記受圧頭部の最外周面と前記収容孔との間の隙間は、0.2〜0.5mmであることを特徴とする。 The exhaust valve of the present invention is characterized in that the discharge flow path is formed between the guide hole of the holder and the outer peripheral surface of the other end of the shuttle. The exhaust valve of the present invention communicates with an outer discharge passage formed between the guide hole of the holder and the outer peripheral surface of the other end of the shuttle, and an exhaust inlet formed in the pressure receiving head. The discharge channel is formed by an inner discharge channel formed in the shuttle. The exhaust valve of the present invention is provided with a stopper surface on the holder that the pressure receiving head abuts to regulate the open limit position of the valve body, and the pressure receiving head abuts on the stopper surface. Air in the pressure chamber is guided to the atmospheric pressure port via the inner discharge flow path, and the inner discharge flow path and the outer discharge flow path are in a state where the pressure receiving head is separated from the stopper surface. The air in the pressure chamber is guided to the atmospheric pressure port via the. The exhaust valve according to the present invention is characterized in that the pressure receiving head has a tapered surface whose outer diameter increases from one end side where the valve body is provided toward the other end side. In the exhaust valve of the present invention, a gap between the outermost peripheral surface of the pressure receiving head and the accommodation hole is 0.2 to 0.5 mm.
本発明によれば、一次側ポートを開閉する弁体が設けられたシャトルには大径の受圧頭部が設けられており、圧力室内に一次側ポートから流入した圧縮空気によってシャトルには弁体を弁座から離す方向の推力が加えられ、この推力は圧力室内の圧力が急激に減少することがないので、一次側ポートの圧力が所定値以下に低下するまで弁体は開閉動作を繰り返すことなく、開放状態を保持する。弁体が一次側ポートの開閉動作を行うことが防止されるので、弁体の開閉動作に起因する音鳴り現象の発生が防止される。これにより、静粛に空気をリリーフさせる排気弁が得られるとともに、弁体の頻繁な開閉作動の発生が防止されるので、排気弁の耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, the shuttle provided with the valve body for opening and closing the primary side port is provided with the large-diameter pressure receiving head, and the shuttle body is provided with compressed air flowing from the primary side port into the pressure chamber. The thrust in the direction away from the valve seat is applied, and this thrust does not rapidly decrease the pressure in the pressure chamber, so the valve body repeats opening and closing operations until the pressure in the primary port drops below the specified value. Not open. Since the valve body is prevented from opening and closing the primary side port, the occurrence of a noise phenomenon due to the opening and closing operation of the valve body is prevented. As a result, an exhaust valve that quietly relieves air is obtained, and the frequent opening / closing operation of the valve body is prevented, so that the durability of the exhaust valve can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示す空気圧機器としての空気圧シリンダ10は、ピストン11が軸方向に往復動自在に組み込まれたシリンダチューブ12を有しており、ピストン11に取り付けられたピストンロッド13がシリンダチューブ12の先端部から突出している。シリンダチューブ12内のシリンダ室は、ピストン11により前進用圧力室14aと後退用圧力室14bとに仕切られている。前進用圧力室14aに圧縮空気を供給すると、ピストンロッド13はシリンダチューブ12から突出する方向に前進移動し、後退用圧力室14bに圧縮空気を供給すると、ピストンロッド13はシリンダチューブ12内に入り込む方向に後退移動する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A
図1に示す空気圧シリンダ10は、電車の車体に取り付けられて、電車のドアを開閉駆動するために使用されおり、ピストンロッド13が前進移動するとドアが開放され、後退移動するとドアが閉鎖される。ピストンロッド13の直線往復動により2枚のドアを同期させて開閉移動させるために、図示しない連動機構を介してピストンロッド13はドアに連結されている。前進用圧力室14aには前進用流路15aが接続され、後退用圧力室14bには後退用流路15bが接続されており、空気圧源16に接続された供給流路17を、前進用流路15aに連通させる状態と、後退用流路15bに連通させる状態とに切り換えるために、供給流路17には開閉弁18が設けられている。
A
この開閉弁18はコイルを有する電磁弁であり、コイルに電力を供給すると、開閉弁18は供給流路17を前進用流路15aに連通させる位置になる。これにより、ピストンロッド13は前進移動してドアが開放される。一方、コイルに対する電力供給を解くと、図1に示されるように、開閉弁18は供給流路17を後退用流路15bに連通させる位置になる。これにより、ピストンロッド13は後退移動してドアが閉鎖される。前進用圧力室14aと後退用圧力室14bから排出される空気を外部に案内する排気流路19には、消音用のマフラ20が設けられている。
The on-off
後退用流路15bには、後退用圧力室14bに供給される圧縮空気の圧力を、前進用圧力室14aに供給される圧力と同一の圧力と、これよりも低い圧力とに切り換えるための圧力切換弁21が設けられており、この圧力切換弁は圧力弱め弁とも言われている。圧力切換弁21もコイルを有する電磁弁であり、コイルに電力を供給すると、圧力切換弁21は後退用流路15bを排気流路22に連通させる位置となる。これにより、後退用圧力室14bに供給される圧縮空気の圧力は、前進用圧力室14aに供給される圧力よりも低い圧力に設定される。一方、コイルに対する電力供給を解くと、圧力切換弁21は、図1に示されるように、供給流路17を開閉弁18を介して後退用流路15bに連通させる位置になる。これにより、後退用流路15bを排気流路22に連通されることとなく、前進用圧力室14aに対して供給される圧縮空気と同一の圧力の空気が後退用圧力室14bに供給される。
A pressure for switching the pressure of the compressed air supplied to the
排気流路22には排気弁23が設けられており、圧力切換弁21のコイルに電力が供給されると、供給流路17は排気流路22と後退用流路15bに連通される。排気弁23の一次側ポート24から排気弁23内に流入した空気は、大気開放ポートつまり大気圧ポート25から排気弁23の外部に排出され、供給流路17から後退用圧力室14bに供給される圧縮空気の圧力は、排気弁23により低下される。排気弁23から排出された空気は、消音用のマフラ26を介して外部に排気される。
The
図2および図3に示されるように、排気弁23は一次側ポート24が一端部に設けられたバルブハウジングつまり筐体31を有しており、筐体31の他端部には大気圧ポート25が設けられている。一次側ポート24と大気圧ポート25は、筐体31内に形成された収容孔32を介して相互に連通するとともに同心状態となって筐体31に形成されている。筐体31の収容孔32内にはシャトル33が軸方向に往復動自在に組み込まれており、シャトル33の一端部にはポペット型のゴム製の弁体34が設けられている。弁体34は、一次側ポート24に設けられた弁座35に密接して一次側ポート24を閉塞する位置と、弁座35から離れて一次側ポート24を、収容孔32を介して大気圧ポート25に開放する位置との間で開閉動作する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
シャトル33は、一次側ポート24側つまり一端部側の受圧頭部33aと、反対側つまり他端部側の本体部33bとを有している。筐体31の大気圧ポート25側つまり他端部側には円筒形状のホルダー36が配置されており、ホルダー36には筐体31の他端部側に形成された雌ねじ37にねじ結合する雄ねじ38が形成され、ホルダー36は筐体31にねじ結合されるようになっている。ホルダー36の一端面は、シャトル33の受圧頭部33aが当接するストッパ面39となっており、ストッパ面39により弁体34が弁座35から最も離れる開放限位置が規制される。ホルダー36にはシャトル33の本体部33bが入り込む案内孔40が形成され、ホルダー36の他端部に設けられた端壁部41には複数の連通孔42が形成されており、案内孔40と連通孔42を介して一次側ポート24と大気圧ポート25とが連通するようになっている。
The
シャトル33の径方向中央部にはガイドロッド43が取り付けられており、ガイドロッド43の一端部つまりシャトル33の一端面から突出した部分には弁体34が固定され、他端部はホルダー36の端壁部41に形成されたガイド孔44に軸方向に摺動自在に支持されている。シャトル33の他端部にはばね収容孔45が形成され、ばね収容孔45の底面とホルダー36の端壁部41とに両端部が当接する圧縮コイルばね46がばね収容孔45内に組み込まれている。このように、ホルダー36内に保持されたばね部材としての圧縮コイルばね46によりシャトル33と弁体34には弁座35に向かう方向のばね力が加えられている。
A
シャトル33の一端部側に設けられた受圧頭部33aは、本体部33bよりも大径となっており、収容孔32の一端部側には圧力室47が形成されている。この圧力室47はシャトル33の受圧頭部33aがストッパ面39に当接して弁体34が開放限位置となったときにおける弁体34と弁座35との間で形成される空気流路の断面積よりも大きな断面積を有している。したがって、弁体34が弁座35に密接した状態から一次側ポート24の圧力によりばね力に抗して弁体34が弁座35から離れると、上述した空気流路の断面積よりも大きな受圧面積を有する受圧頭部33aに加わる圧力により弁体34とシャトル33には一次側ポート24から離れる方向に大きな推力が加えられる。
A
このように、ばね部材としての圧縮コイルばね46により設定された弁体34の弁座35に対する押し付け力よりも、一次側ポート24の圧力により弁体34を弁座35から離す方向の推力が大きくなって、弁体34が弁座35から離れると、一次側ポート24の圧力が圧力室47に入り込むことになる。圧力室47内に入り込んだ圧縮空気の圧力がシャトル33の受圧頭部33aに加わると、圧力室47内の圧力によりシャトル33にはばね力に抗して弁体34を開放し続ける推力が加えられることになる。受圧頭部33aは受圧面積が大きく設定されているので、弁体34が弁座35から離れるときの一次側ポート24の圧力よりも、弁体34が弁座35に向けて一次側ポート24を閉じるときの圧力は小さい値となる。つまり、弁体34の開閉動作は、弁体34が弁座35から離れるときの一次側ポート24の圧力よりも低い圧力になると弁体34は弁座35に密接することになり、弁体34は開放時と閉塞時とでヒステリシスを有している。
Thus, the thrust in the direction of separating the
シャトル33の受圧頭部33aには、一端部側から他端部側に向けて外径が大きくなったテーパ面48が形成されており、受圧頭部33aの基端部には円筒部49が設けられている。受圧頭部33aにはガイドロッド43よりも径が大きい連通孔51が形成され、この連通孔51と圧力室47とを連通させる排気流入口52が径方向に複数形成されている。ガイドロッド43と連通孔51との間には、排気流入口52を介して圧力室47と大気圧ポート25とを連通させる内側排出流路53が形成されている。一方、ホルダー36の案内孔40とシャトル33の本体部33bの外周面との間には、圧力室47と大気圧ポート25とを連通させる外側排出流路54が形成されている。内側排出流路53と外側排出流路54の合計の断面積は、圧力室47の断面積よりも狭い断面積に設定されており、圧力室47から大気圧ポート25に流れる空気は、内側排出流路53と外側排出流路54により絞られて大気圧ポート25に排出される。
The
図4に示されるように、受圧頭部33aの最外周面を形成する円筒部49と収容孔32との間の隙間R0は、0.4mmに設定されており、内側排出流路53と外側排出流路54の隙間R1とR2はそれぞれ0.2mmに設定されている。このように、受圧頭部33aと収容孔32との間の隙間R0よりもそれぞれ絞り流路としての内側排出流路53と外側排出流路54の隙間R1とR2を小さい値に設定することによって、圧力室47から大気圧ポート25に向かう空気には流通抵抗が加えられる。
As shown in FIG. 4, the gap R0 between the
図2は弁体34が弁座35に密接して一次側ポート24が閉じられた状態を示しており、一次側ポート24における圧縮空気の圧力が所定圧以下となっているときには、圧縮コイルばね46のばね力により弁体34は弁座35に密接して一次側ポート24は閉じられた状態となる。例えば、排気弁23が図1に示す空気圧回路に使用された場合であって、開閉弁18と圧力切換弁21のコイルに対する電力供給が停止されているときには、図1に示すように後退用流路15bを介して後退用圧力室14bに圧縮空気が供給されるが、排気弁23の一次側ポート24には、圧縮空気が供給されていないので、排気弁23の一次側ポート24は弁体34により閉じられている。
FIG. 2 shows a state in which the
この状態のもとで、圧力切換弁21のコイルに通電すると、排気弁23の一次側ポート24には開閉弁18を介して圧縮空気が供給されるので、排気弁23の弁体34は弁座35から離れて一次側ポート24が開放され、圧力室47には空気圧源16からの圧縮空気が流入する。圧力室47に圧縮空気が流入すると、圧力室47は内側排出流路53と外側排出流路54とを介して大気圧ポート25に連通する状態となる。圧力室47内に流入した空気は、内側排出流路53と外側排出流路54とにより絞られた状態となるので、圧力室47に流入した空気によって弁体34はシャトル33がストッパ面39に当接する開放限位置まで開放移動することになる。開放限位置まで移動すると、シャトル33がストッパ面39に当接するので、外側排出流路54は閉じられて、内側排出流路53のみを介して圧力室47内の圧縮空気が大気圧ポート25に案内される。
In this state, when the coil of the
弁体34が図3(B)に示すように開放限位置まで移動する過程における中間位置の状態では、図3(A)に示すように、圧力室47は内側排出流路53と外側排出流路54とを介して大気圧ポート25に連通するので、両方の流路から迅速に圧縮空気が大気圧ポート25に向けて流れることになる。これにより、一次側ポート24の圧力は迅速に設定値に到達することになるとともに、それぞれの排出流路内を流れる空気によってシャトル33は調心作用を受けて径方向に振動が防止される。弁体34が開放限位置まで移動すると、外側排出流路54が閉じられるので、圧力室47の空気は内側排出流路53のみを介して大気圧ポート25に排出される。このときも、排気流入口52から内側排出流路53内に流入しここを流れる空気によってシャトル33は調心作用を受けて振動発生が防止される。
In the state of the intermediate position in the process of moving the
弁体34が開放移動して開放限位置まで移動するときには、一次側ポート24と大気圧ポート25は同軸状態となって筐体31に設けられているので、一次側ポート24から大気圧ポート25に向かう圧縮空気の流れは、筐体31内で大きく屈曲することなく、全体的に軸方向に安定して筐体31内を流れることになり、弁体34は流れに起因して横方向に振動することがない。しかも、弁体34が開放されても、圧力室47と大気圧ポート25との間には絞り流路としての排出流路が形成されているので、圧力室47内に流入した圧縮空気は急に減圧されることがなく、弁体34が一度開放されると、一次側ポート24の圧力が設定圧よりも低い圧力に減圧されるまでは、弁体34が弁座35に向けて戻ることが防止される。これにより、筐体31内には圧縮空気の安定した流れが形成されることと相俟って、一次側ポート24の圧力が設定値以下に低下するまでに、弁体34が弁座35に戻って頻繁に一次側ポート24を開閉動作することによる軸方向の振動発生が防止される。したがって、大気圧ポート25に圧縮空気を排出する際に、弁体34の振動に起因した音鳴り現象の発生がなく、静粛作動する排気弁となる。
When the
一次側ポート24の圧力が設定値以下にまで低下すると、圧縮コイルばね46のばね力により弁体34は弁座35に向けて閉塞動作することになるが、その過程においては、シャトル33がストッパ面39から離れると、内側排出流路53に加えて外側排出流路54が開放されるので、圧力室47内の圧力が高まることが防止され、弁体34が弁座35に接近する閉塞動作の際に戻る動作が発生せずに、確実に一次側ポート24を閉塞することになり、閉塞動作時にも音鳴り現象が発生することを防止できる。
When the pressure of the
図5は本発明の他の実施の形態である排気弁23を示す断面図であり、図5においては、図2に示した排気弁23と同一の部材には同一の符号が付されている。この排気弁23は、受圧頭部33aには上述した排気流入口52が形成されておらず、内側排出流路53が設けられていない。この排気弁23においては、ホルダー36の一端部と収容孔32との間には連通排出流路55が形成されており、この連通排出流路55は連通孔56を介して外側排出流路54に連通している。したがって、この排気弁23は、弁体34が弁座35から離れると、圧力室47内に流入した圧縮空気は、シャトル33がストッパ面39に当接するまでは、連通排出流路55と連通孔56とを介して外側排出流路54へ流れるとともに、シャトル33の受圧頭部33aとストッパ面39との間の隙間を介して外側排出流路54へ流れることになる。一方、シャトル33がストッパ面39に当接すると、シャトル33の受圧頭部33aとストッパ面39との間の隙間は閉じられるので、圧力室47内の圧縮空気は、連通排出流路55と連通孔56とを介してのみ外側排出流路54へ流れることになる。図5に示す排気弁23においても、図2に示した排気弁23と同様の機能が得られる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an
図6は比較例としての従来の排気弁23aを示す断面図である。この排気弁23aの筐体31には一次側ポート24に対して直角方向を向いて大気圧ポート25が形成されている。筐体31には一次側ポート24に対向するようにこれに同軸状態となってプラグ取付孔61が形成されており、プラグ取付孔61にはばね装着プラグ62がねじ止めされるようになっている。このばね装着プラグ62と弁体34との間には、弁体34に対して弁座35に向かう方向のばね力を加えるために、圧縮コイルばね46が装着されている。圧縮コイルばね46の一端は弁体34に取り付けられた金属性のリング63に当接し、他端はばね装着プラグ62のフランジ部に当接している。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a
図7は本発明の排気弁23の作動特性を比較例の排気弁23aと比較して示す特性線図である。図7において実線は図2に示した排気弁23の作動特性を示し、二点鎖線は図6に示した比較例の排気弁23aの作動特性を示す。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the operating characteristics of the
図6に示した従来の排気弁23aは、一次側ポート24に供給圧力が加えられると、一次側ポート24の圧力が設定圧つまりリリーフ圧力となるまでに弁体34が振動して音鳴り現象が発生していた。この理由は、弁体34が弁座35から離れて一次側ポート24の圧力が放出されると、排気弁23a内を流れる圧縮空気の脈流とばね力とにより弁体34が共振するからであると考えられる。この共振現象により弁体34は小刻みに一次側ポート24を開閉することになり、排気効率の低下が避けられなかった。
In the
これに対し、本発明の排気弁23は、比較例の排気弁23aよりも早い時間でリリーフ圧にまで低下させることができるとともに共振現象の発生がなかった。この理由は、シャトル33に大径の受圧頭部33aが設けられており、一次側ポート24の圧力がリリーフ圧力よりも低い圧力となるまで一気に減圧するようにしており、弁体34が一次側ポート24を開くときの圧力よりも低い圧力となったときに弁体34が閉じるように、開閉時の作動圧力にヒステリシスが設定されるからであると考えられる。このように、ヒステリシスを設けることによって、弁体34は一次側ポート24を開閉させるように振動することがなく、排気弁23はリリーフ時に音鳴り現象が発生せず、静寂作動型の排気弁となった。
On the other hand, the
本発明の排気弁23は、受圧頭部33aの円筒部49つまり受圧頭部33aの最外周面と収容孔32との間の隙間R0が0.4mmに設定されている。図6に示す排気弁23aにおける弁体34と収容孔32との間の隙間は0.2mmに設定されているので、排気弁23aが作動するに伴って弁体34が収容孔32の内周面に接触して弁体34の外周面が摩耗し、耐久性には限度があった。これに対し、図2に示す排気弁においては、内側排出流路53と外側排出流路54が設けられており、図5に示す排気弁23においては、外側排出流路54が設けられており、これらの排出流路で大気圧ポート25に向かう空気を絞るようにしているので、シャトル33の最外周面と収容孔32との間の隙間R0は、比較例の排気弁23aよりも大きくすることができるとともに、小さく設定してシャトル33の外周面に摩耗が発生したとしても、排気弁の長期間使用によってその作動特性が変化することはなかった。これにより、隙間R0を0.1〜0.5mmに設定しても、排気弁の耐久性を向上させることができた。
In the
上述した排気弁23が図1に示す空気圧回路に使用された場合における空気圧シリンダ10の作動について説明する。ドアを開放する際には開閉弁18のコイルに電力を供給することにより、供給流路17を前進用流路15aに連通させて、前進用圧力室14aに圧縮空気を供給し、ピストンロッド13を突出させる方向に前進移動させる。このときには、後退用圧力室14b内の空気は、圧力切換弁21と開閉弁18とを介して排気流路19に案内される。
The operation of the
一方、ドアを閉鎖する際には、開閉弁18のコイルに対する電力供給を停止するとともに、圧力切換弁21のコイルに対して電力を供給する。これにより、供給流路17は開閉弁18を介して後退用流路15bに連通するとともに排気弁23の一次側ポート24に連通し、後退用圧力室14bには前進用圧力室14aに供給される圧力よりも低い圧力に調整された圧縮空気が供給される。したがって、電車用のドアを閉じる際には、ドアを開ける際よりも弱い閉鎖力となってドアが閉鎖されることになり、電車の乗客の手荷物や衣服がドアに挟み込まれても、挟み込まれた手荷物等を容易に引き込むことができる。ドアがほぼ閉鎖状態となった後には、圧力切換弁21のコイルに対する電力供給を停止すると、供給流路17から供給された圧縮空気が減圧されることなく、後退用圧力室14bに供給されるので、強い力でドアは閉塞された状態を保持する。図1に示す場合には、ピストンロッド13を前進移動させてドアを開放し、後退移動させてドアを閉鎖するようにしているが、ドアの開閉動作とピストンロッド13の往復動方向とを逆転させるようにしても良い。
On the other hand, when closing the door, power supply to the coil of the on-off
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、排気弁23を図1に示した空気圧回路に使用した場合について説明したが、排気弁23は一次側ポート24に供給された圧縮空気を低下させるためであれば、図1に示したように空気圧シリンダ10の作動制御のみならず、種々の用途に使用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the case where the
10 空気圧シリンダ
11 ピストン
12 シリンダチューブ
13 ピストンロッド
18 開閉弁
21 圧力切換弁
24 一次側ポート
25 大気圧ポート
31 筐体
32 収容孔
33 シャトル
33a 受圧頭部
33b 本体部
34 弁体
35 弁座
36 ホルダー
39 ストッパ面
40 案内孔
41 端壁部
42 連通孔
43 ガイドロッド
44 ガイド孔
46 圧縮コイルばね(ばね部材)
47 圧力室
48 テーパ面
49 円筒部
51 連通孔
52 排気流入口
53 内側排出流路
54 外側排出流路
55 連通排出流路
56 連通孔
DESCRIPTION OF
47
Claims (6)
一端部に設けられた前記一次側ポートと他端部に設けられた前記大気圧ポートとを連通させる収容孔が形成されるとともに前記弁体が一端部に設けられたシャトルを軸方向に往復動自在に収容する筐体と、
前記シャトルの一端部に設けられ、前記弁体が前記弁座から離れたときに前記弁体と前記弁座との間で形成される空気流路の断面積よりも大きな断面積を有する圧力室を前記収容孔と前記シャトルとの間で形成する受圧頭部と、
前記筐体内に設けられ、前記弁体に対して前記弁座に向かうばね力を加えるばね部材を保持するとともに前記シャトルの他端部が入り込む案内孔が形成されたホルダーと、
前記圧力室の断面積よりも狭い断面積であって前記圧力室から前記大気圧ポートに向けて軸方向に流れる空気を絞る排出流路とを有することを特徴とする排気弁。 The valve body is brought into close contact with the valve seat provided in the primary port by a spring force to close the primary port, and the valve body is separated from the valve seat when the pressure of the primary port is equal to or higher than a predetermined pressure. An exhaust valve that adjusts the pressure of the primary port by opening the gas of the primary port to the atmospheric pressure port,
An accommodation hole is formed to communicate the primary side port provided at one end with the atmospheric pressure port provided at the other end, and the valve body is reciprocated in the axial direction with the shuttle provided at one end. A housing for free storage;
A pressure chamber provided at one end of the shuttle and having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area of an air flow path formed between the valve body and the valve seat when the valve body is separated from the valve seat. A pressure receiving head that forms between the accommodation hole and the shuttle;
A holder that is provided in the housing and holds a spring member that applies a spring force toward the valve seat with respect to the valve body and is formed with a guide hole into which the other end of the shuttle enters;
An exhaust valve having a cross-sectional area that is narrower than a cross-sectional area of the pressure chamber, and a discharge passage that restricts air flowing in an axial direction from the pressure chamber toward the atmospheric pressure port.
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