JP2013228058A - 方向制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁軸と弁孔との間の連通流路を大きくしつつ弁軸の芯ずれ発生を防止する。
【解決手段】弁ハウジング１０には相互に弁孔４１ａ，４１ｂを介して連通される１つのポート１２と他のポート１３ａ，１４ｂとが設けられ、それぞれのポートの端部には弁座面４２ａ，４２ｂが形成される。弁孔を貫通する弁軸２１には弁孔４１ａ，４１ｂを開閉する状態と開放する状態とに作動する弁体５１ａ，５１ｂが設けられ、弁孔４１ａ，４１ｂの内面にはそれぞれ軸方向に伸びて弁軸２１を支持する線接触部が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明はポペット形の弁体が弁座面に対して直角方向に開閉移動し、気体の流れ方向を制御する方向制御弁に関する。

方向制御弁は、空気圧作動機器に対し空気圧を供給する状態と供給を停止する状態とに切り換えたり、空気圧作動機器に対し空気圧を供給する状態と空気圧作動機器から排出される空気を外部に排出したりするために使用され、開閉弁または切換弁とも言われる。このタイプの方向制御弁は、弁軸を移動自在に収容する弁孔が形成された弁ハウジングを有している。弁ハウジングには弁孔に連通する複数の開口部つまりポートが形成され、弁軸にその径方向外方に突出して設けられた弁体によりポートの開閉や切り換えが行われる。弁軸に対して直角方向に形成された弁座面に接触して弁体がポートの開閉や切り換えを行うタイプの方向制御弁の弁体はポペット形となる。

ポペット形の弁体を有する方向制御弁においては、弁体が開閉動作するときには、弁ハウジングに弁軸または弁体を案内するようにしている。１つのポートから他のポートに空気が流れるときには、弁軸と弁孔との間の流路を通って空気が流れることになる。特許文献１に記載された方向切換弁においては、弁軸を弁ハウジングにより移動自在に支持するとともに弁軸の外周面に空気が流れる複数の溝が形成されており、弁軸はその外周面が弁孔の案内孔に接触して軸方向に移動するようになっている。特許文献２に記載された直動電磁弁においては、弁孔に摺動するガイドリングを弁軸に設け、このガイドリングに設けられた切欠き部により流路を形成している。この弁軸には排出ポートに連通する貫通孔が形成され、貫通孔の一端は一方のばね室に連通し、貫通孔の他端は他方のばね室に連通しており、排出ポートの空気圧が弁軸に軸方向には加わらないように軸方向推力をバランスさせている。特許文献３に記載された方向制御弁においては、弁体を弁孔に接触させて弁軸を軸方向に移動するように支持したタイプである。弁体の外周部に径方向外方に突出して設けられて弁孔の内周面に接触する複数の突起片により弁軸を案内するとともに突起片相互間に流路を形成するようにしている。弁軸の駆動方式としては、ソレノイドつまり電磁石を用いた電磁操作式、カムやリンクを用いた機械操作式、流体圧力を用いた流体操作式等がある。

特開昭６１−９６２７２号公報 特開平８−４９３６号公報 特開２００６−２５８１８３号公報

ポペット形の弁体を有する従来の方向制御弁においては、上述のように、弁体が取り付けられる弁軸と弁孔との間で空気が流れる流路を形成するようにし、弁軸の外周面に溝を形成して弁軸と弁孔とを面接触させて摺動している。同様に、ガイドリングが弁軸に固定され、そのガイドリングに流路を形成する切欠きを設けるようにした場合においても、ガイドリングが弁孔に面接触して摺動する。弁体の外周に突起片を設けるようにした場合においても、突起片が弁孔に面接触して摺動する。

このように、弁軸は弁ハウジングの弁孔内を軸方向に往復動自在に装着されており、弁軸の移動時には弁軸が弁孔内で傾斜する方向や径方向に移動する方向に芯ずれしないようにする必要がある。弁軸が移動時に弁孔内で芯ずれすると、弁体が弁座面に充分に接触しなくなるので、弁座面の一部だけ接触し、シール性が確保できないおそれがある。さらに、弁体を高速で作動する場合には、弁体が設けられた弁軸の摺動抵抗を小さくする必要がある。弁軸と弁ハウジングの弁孔に面接触させたり、弁体の外周面を弁孔に面接触させたりして弁軸を案内する場合には、弁軸の摺動抵抗を小さくするために、弁孔や弁軸などの加工精度から比較的大きなクリアランスを確保する必要がある。しかし、クリアランスを大きくすると、弁軸の芯ずれが発生するので、前述のように弁座面と弁体のシール性が低下することが避けられない。

弁軸を軸方向に付勢するばね力を強くすると、弁体が弁座面に押圧される押圧力つまり弁体の弁座面に対するシール力を高めることができるが、ばね力を高めると、ソレノイドを駆動源とした電磁操作式においては、弁体の高速応答性を高めることができなくなるだけでなく、ソレノイド電流を大きくする必要があり、コイルの温度上昇による開閉性能の悪化が避けられない。

一方、弁座面に弁体を接触させて空気の流れをシールするには、弁体と弁座面との接触面積を確保する必要がある。従来のように外周面が円形の弁体に対応させて弁座を円形とすると、弁体の外周面と弁孔の内周面との間の流路面積を確保するために、弁体の外径を大きくする必要があるので、弁体と弁軸を含めた弁組立体を大きくしなければならない。弁体を大型化して流量を大きくするには、シート力を高める必要があり、弁体を高速で開閉動作させることができなくなる。さらに、特許文献３のように、弁体の外周面に突出して設けられた突起片により弁軸を案内するようにすると、弁ハウジングを大型化しなければならなくなる。

本発明の目的は、方向制御弁を大型化することなく、弁軸と弁孔との間の流路を大きくしつつ弁軸の芯ずれ発生を防止して開閉特性を向上させることにある。

本発明の方向制御弁は、２つのポートの間に弁孔が形成されるとともに、前記弁孔の端部に弁座面が形成された弁ハウジングと、前記弁孔を貫通して前記弁ハウジングに軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、当該弁軸に設けられ、前記弁座面に当接して前記弁孔を閉じ、前記弁座面から離れて前記弁孔を開放する弁体と、前記弁孔の内面に前記弁軸に向けて径方向内方に突出して設けられ、かつ前記弁孔の円周方向に離れて設けられ、相互間に連通溝を形成する少なくとも３つの突起部と、前記突起部に軸方向に伸びて設けられ、前記弁軸を支持する線接触部とを有することを特徴とする。

この方向制御弁においては、弁体が設けられた弁軸を、ポート相互を連通させる弁孔に設けられた線接触部で支持するようにしたので、線接触部と弁軸との間の摺動抵抗を小さくすることができる。これにより、弁軸の芯ずれ発生を防止することができるので、弁体の当接面全体を弁座面に当接させることができ、弁座面のシール性を高めることができる。さらに、弁軸が移動するときにおける弁軸に加わる摺動抵抗を小さくすることができるので、弁軸を駆動するための推力を小さくすることができる。

この推力を小さくすることができるので、弁軸に推力を加えるためのばね部材を小型化することができるとともにソレノイドを小型化することができ、方向制御弁全体を小型化することができる。弁孔に線接触部を設けると、弁孔を大きくすることなく、弁孔内に大きな断面積を有する連通路を形成することができるので、方向制御弁を小型化することができる。

本発明の一実施の形態である方向制御弁の一部切欠き正面図である。 図１の一部を拡大して示す断面図である。 弁ハウジングの縦断面を示す斜視図である。 （Ａ）は図２に示されたガイド部材を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の反対側から見た斜視図である。 （Ａ）は図４（Ａ）の左側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における５Ｂ−５Ｂ線断面図である。 図２における６−６線拡大断面図である。 図２における７−７線拡大断面図である。 図２に示された弁軸の分解正面図である。

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および図２に示される方向制御弁は、主弁組立体が２位置に作動する５ポート電磁弁であり、ほぼ直方体形状のブロック状の弁ハウジング１０を有している。弁ハウジング１０には貫通孔つまり弁収容孔１１が長手方向に伸びて貫通して形成されており、弁ハウジング１０の長手方向中央部には、図示しない空気圧供給源に接続される供給ポート１２が弁収容孔１１に連通して弁ハウジング１０に形成されている。供給ポート１２から長手方向一方側にずらして出力ポート１３ａが弁収容孔１１に連通して弁ハウジング１０に形成されている。この出力ポート１３ａには空気圧シリンダ等の空気圧作動機器が接続されるようになっており、供給ポート１２と連通する出力ポート１３ａは空気圧作動機器に空気を流出する。出力ポート１３ａに対して長手方向一方側にずらして排出ポート１４ａが弁収容孔１１に連通して弁ハウジング１０に形成されており、この排出ポート１４ａは空気圧作動機器から出力ポート１３ａに戻された空気を外部に排出する。

供給ポート１２から長手方向他方側にずらして出力ポート１３ｂが弁収容孔１１に連通して弁ハウジング１０に形成されている。この出力ポート１３ｂには空気圧シリンダ等の空気圧作動機器が接続されるようになっており、供給ポート１２と連通する出力ポート１３ｂは空気圧作動機器に空気を流出する。出力ポート１３ｂに対して長手方向他方側にずらして排出ポート１４ｂが弁収容孔１１に連通して弁ハウジング１０に形成されており、この排出ポート１４ｂは空気圧作動機器から出力ポート１３ｂに戻された空気を外部に排出する。

上述した出力ポート１３ａは第１の出力ポートとなっており、出力ポート１３ｂは第２の出力ポートとなっており、排出ポート１４ａは第１の排出ポートとなっており、排出ポート１４ｂは第２の排出ポートとなっている。両方の排出ポート１４ａ，１４ｂは、供給ポート１２と出力ポート１３ａ，１３ｂに対してずれた位置に設けられた連通路１４ｃにより相互に連通している。この連通路１４ｃは図１において二点鎖線で示されている。

上述したそれぞれのポートは、図２における弁ハウジング１０の底面側に開口して形成されている。弁ハウジング１０は図示しないマニホールドブロック等の搭載部材に取り付けられるようになっており、搭載部材にはそれぞれのポートに連通する流路が形成されている。例えば、搭載部材としてのマニホールドブロックに複数の方向制御弁が搭載されるときには、マニホールドブロックに形成された共通の供給流路にそれぞれの方向制御弁の供給ポート１２が連通される。方向制御弁の２つの出力ポート１３ａ，１３ｂは、マニホールドブロックに取り付けられる継手により空気圧作動機器に接続される。方向制御弁の２つの排出ポート１４ａ，１４ｂは、連通路１４ｃにより相互に連通されるとともにマニホールドブロックに形成された排気流路に連通される。

出力ポート１３ａに弁収容孔１１を介して連通する出力ポート１５ａが弁ハウジング１０の図２における上面に開口して形成されており、出力ポート１３ｂに弁収容孔１１を介して連通する出力ポート１５ｂが弁ハウジング１０の上面に開口して形成されている。それぞれの出力ポート１５ａ，１５ｂは弁ハウジング１０に空気圧作動機器を直接接続する場合に使用される。そのときには他の出力ポート１３ａ，１３ｂは空気圧作動機器には連通されることなく閉塞され、出力ポート１５ａが第１の出力ポートとなり、出力ポート１５ｂが第２の出力ポートとなる。逆に、出力ポート１３ａ，１３ｂが搭載部材を介して空気圧作動機器に接続されるときには、出力ポート１５ａ，１５ｂは図示しないカバー部材により閉塞される。

なお、以下の説明においては、出力ポート１３ａ，１３ｂと他のポートとが連通する際には、出力ポート１５ａ，１５ｂにも連通することになるので、出力ポート１５ａ，１５ｂと他のポートとの連通についての重複した説明が省略されている。

弁収容孔１１内には軸方向に往復動自在に主弁組立体２０が装着されている。主弁組立体２０は弁軸２１と、これに設けられるゴム製の２つの一体形弁体２２，２３とを有しており、一体形弁体２２，２３の外径は弁軸２１よりも大径となっている。弁ハウジング１０の一端部側には円筒形状のガイド部材２４ａが配置され、他端部側にも円筒形状のガイド部材２４ｂが配置されている。ガイド部材２４ａは第１のガイド部材であり、弁収容孔１１の一端部に固定される円筒形状の調整ねじ部材２５ａに取り付けられている。ガイド部材２４ｂは第２のガイド部材であり、弁収容孔１１の他端部に固定される円筒形状の調整ねじ部材２５ｂに取り付けられている。２つのガイド部材２４ａ，２４ｂは同一の形状となっており、同様に、２つの調整ねじ部材２５ａ，２５ｂも同一の形状となっており、それぞれは相互に逆向きとなって弁ハウジング１０内に装着される。両方の調整ねじ部材２５ａ，２５ｂの軸方向位置を調整することによって、主弁組立体２０の軸方向の移動範囲を調整することができる。

図２に示されるように、弁ハウジング１０の一端にはエンドブロック１６が突き当てられており、このエンドブロック１６は図示しないねじ部材により弁ハウジング１０に固定される。弁ハウジング１０の他端に設けられたフランジ１７にはソレノイド１８が突き当てられており、このソレノイド１８は図示しないねじ部材により弁ハウジング１０に固定される。ソレノイド１８のケース体２６には、図１に示されるように、２つの棒状部２７ａとこれらを連結する円弧状部２７ｂとが一体となったＵ字形状の固定鉄心２７が組み込まれ、それぞれの棒状部２７ａにはソレノイドコイル２８が巻き付けられたボビン２９が装着されている。

ソレノイドコイル２８に駆動電流を供給するために、図１に示されるように、ソレノイド１８のケース体２６には、コネクタ３０が着脱自在に装着される。棒状部２７ａの前面には可動鉄心３１が配置され、ソレノイドコイル２８に駆動電流が供給されると、可動鉄心３１は固定鉄心２７に向けて磁力により吸着される。このように、図示する方向制御弁は、電磁操作式となっている。

この可動鉄心３１は、図２に示されるように、板ばね３２によりフローティング状態となってケース体２６に取り付けられる。板ばね３２は可動鉄心３１に固定される中央部３２ａと、これの両端部に設けられた脚部３２ｂとを有し、帯状の弾性板を折り曲げることにより形成され、脚部３２ｂがケース体２６に形成された凹部内に固定される。中央部３２ａには図示しない爪部が設けられており、この爪部により可動鉄心３１は板ばね３２に取り付けられ、可動鉄心３１は弁軸２１の軸方向に移動自在に板ばね３２によりフローティング状態となって支持される。

エンドブロック１６には弁軸２１と同軸となって操作ボタン３３が軸方向に往復動自在に取り付けられている。弁軸２１の両端部には駆動駒３４，３５が取り付けられており、弁軸２１の一端部側の駆動駒３４と操作ボタン３３との間には、弁軸２１に図２において右方向に向かう推力を付勢するためのばね部材として圧縮コイルばね３６が装着されている。この圧縮コイルばね３６のばね力により駆動駒３５の端面は可動鉄心３１に当接し、板ばね３２には駆動駒３５が入り込む貫通孔３２ｃが形成されている。圧縮コイルばね３６のばね力に抗して弁軸２１に左方向に向かう推力を付勢するために、ケース体２６内には圧縮コイルばね３７がばね部材として配置されており、圧縮コイルばね３７は可動鉄心３１に形成された凹部３８内に収容されている。

圧縮コイルばね３７により弁軸２１に対し図２において左方向に向けて付勢されるばね力は、圧縮コイルばね３６により弁軸２１に対し右方向に向けて付勢されるばね力よりも強くなっている。ソレノイドコイル２８に対して駆動信号が印加されないときには、弁軸２１は左方向の第１の位置に位置する。一方、ソレノイドコイル２８に対して駆動電流が流されると、可動鉄心３１が固定鉄心２７に向けて駆動され、弁軸２１は圧縮コイルばね３６のばね力により右方向の第２の位置に駆動される。操作ボタン３３を押し込むと、操作ボタン３３が駆動駒３４に当接し、ソレノイドコイル２８に通電することなく、弁軸２１は第２の位置に移動する。

図２に示されるように、弁収容孔１１のうち供給ポート１２と出力ポート１３ａとの間の部分、つまり第１の供給側ポート間部には、これらを連通させる供給側の第１の弁孔４１ａが形成されている。供給ポート１２と出力ポート１３ｂとの間の部分、つまり第２の供給側ポート間部には、これらを連通させる供給側の第２の弁孔４１ｂが形成されている。弁孔４１ａの出力ポート１３ａ側の端部には供給側の第１の弁座面４２ａが形成され、弁孔４１ｂの出力ポート１３ｂ側の端部には供給側の第２の弁座面４２ｂが形成されている。それぞれの弁孔４１ａ，４１ｂと弁座面４２ａ，４２ｂは弁ハウジング１０に形成されており、両方の弁座面４２ａ，４２ｂは逆方向を向いている。

ガイド部材２４ａは、図４および図５に示されるように、円筒形状の部材により形成されており、一端部側には出力ポート１３ａと排出ポート１４ａとを連通させる排出側の第１の弁孔４３ａが形成されている。この弁孔４３ａは、出力ポート１３ａと排出ポート１４ａとの間の第１の排出側ポート間部に設けられている。ガイド部材２４ａの一方側の端面には、排出側の第１の弁座面４４ａが形成されており、この弁座面４４ａには弁孔４３ａの出力ポート１３ａ側の端部が開口する。ガイド部材２４ａが弁ハウジング１０に組み込まれると、ガイド部材２４ａに形成された弁孔４３ａは、弁ハウジング１０に形成された供給側の第１の弁孔４１ａと同軸の排出側の第１の弁孔となる。また、弁座面４４ａは供給側の第１の弁座面４２ａに対向する排出側の第１の弁座面となる。

ガイド部材２４ａの一端部側の外周面にはシール部材４５ａが装着される環状溝４６ａが形成され、シール部材４５ａにより排出ポート１４ａと出力ポート１３ａが封止される。ガイド部材２４ａの他端部側には、弁孔４３ａを介して出力ポート１３ａと排出ポート１４ａとを連通させる第１の貫通孔４７ａが複数個形成されている。

ガイド部材２４ｂは、ガイド部材２４ａと同一の形状となっており、ガイド部材２４ａに対して逆向きとなって弁ハウジング１０に設けられる。ガイド部材２４ｂにおける一端部側の弁孔４３ｂは、出力ポート１３ｂと排出ポート１４ｂとの間の第２の排出側ポート間部に設けられており、排出側の第２の弁孔となっている。この弁孔４３ｂにより出力ポート１３ｂと排出ポート１４ｂが連通される。ガイド部材２４ｂが弁ハウジング１０に組み込まれると、ガイド部材２４ｂに形成された弁孔４３ｂは、弁ハウジング１０に形成された供給側の第２の弁孔４１ｂと同軸の排出側の第２の弁孔となる。また、弁座面４４ｂは供給側の第２の弁座面４２ｂに対向する排出側の第２の弁座面となる。

ガイド部材２４ｂの一端部側の外周面にはシール部材４５ｂが装着される環状溝４６ｂが形成され、シール部材４５ｂにより排出ポート１４ｂと出力ポート１３ｂが封止される。ガイド部材２４ｂの他端部側に複数個形成された貫通孔４７ｂは、弁孔４３ｂを介して出力ポート１３ｂと排出ポート１４ｂとを連通させる第２の貫通孔である。

弁収容孔１１において、供給ポート１２と排出ポート１３ａ，１３ｂを連通する弁孔４１ａと４１ｂは内径が最も小さい。出力ポート１３ａ，１３ｂと排出ポート１４ａ，１４ｂの間であってガイド部材２４ａ，２４ｂが嵌合する部分は、弁孔４１ａ，４１ｂよりも内径が大きい。弁収容孔１１の両端であって調整ねじ部材２５ａ，２５ｂがねじ結合する部分は、さらに内径が大きく、最大径部分となっている。

一体形弁体２２は、供給側の第１の弁座面４２ａに当接する供給側の第１の弁体５１ａと、排出側の第１の弁座面４４ａに当接する排出側の第１の弁体５２ａとを有し、これらが一体となっている。同様に、一体形弁体２３は、供給側の第２の弁座面４２ｂに当接する供給側の第２の弁体５１ｂと、排出側の第２の弁座面４４ｂに当接する排出側の第２の弁体５２ｂとを有し、これらが一体となっている。このように、２つの弁体を一体形とすることにより、一体形弁体２２，２３の弁軸２１に対する取付強度を高めることができるとともに少ない工程で弁軸２１に対して弁体を取り付けることができる。

図６は図２における６−６線拡大断面図であり、弁孔４１ａと弁軸２１の横断面形状を示す。弁孔４１ａの最大内径は弁体５１ａの外径よりも小さく設定されており、弁体５１ａが弁座面４２ａに当接すると、弁孔４１ａは弁体５１ａにより閉じられる。弁孔４１ａの内周面には４つの突起部５３が径方向内方に突出して山形に設けられており、それぞれの突起部５３は円周方向に等間隔に離れるとともに軸方向に伸びている。突起部５３の突出先端は円弧状となっており、円弧状の突出先端には弁軸２１の外周面に線接触する線接触部５４が設けられている。この線接触部５４は弁座面４２ａから弁孔４１ａの全長に渡って軸方向に伸びて設けられている。ただし、線接触部５４を弁孔４１ａの全長に設けることなく、部分的に設けるようにしても良い。弁軸２１と弁孔４１ａの内周面のうち線接触部５４以外の部分、つまり突起部５３の円周方向相互間のスペースは連通溝５５となっている。弁孔４１ａに形成された４つの連通溝５５により、供給ポート１２と出力ポート１３ａとを連通させる連通流路が形成される。

弁孔４１ｂの断面形状も弁孔４１ａと同様であり、４つの線接触部５４が弁孔４１ｂの内周面に設けられており、突起部５３の相互間には連通溝５５が形成されている。

図７は図２における７−７線拡大断面図であり、弁孔４３ａと弁軸２１の横断面形状を示す。ガイド部材２４ａに設けられた弁孔４３ａの最大内径は弁体５２ａの外径よりも小さく設定されており、弁体５２ａが弁座面４４ａに当接すると、弁孔４３ａは弁体５２ａにより閉じられる。弁孔４３ａの内周面には、弁孔４１ａ，４１ｂと同様に、４つの突起部５３が径方向内方に突出して山形に設けられており、それぞれの突起部５３は円周方向に等間隔に離れて設けられている。突起部５３の円弧状の突出先端には線接触部５４が弁座面４４ａから弁孔４３ａの全長に渡って設けられている。ただし、線接触部５４を弁孔４３ａの全長に設けることなく、部分的に設けるようにしても良い。弁軸２１と弁孔４３ａの内周面のうち線接触部５４以外の部分、つまり突起部５３の円周方向相互間のスペースは、出力ポート１３ａと排出ポート１４ａとを連通させる連通溝５５となっている。

ガイド部材２４ｂに設けられた弁孔４３ｂの断面形状も弁孔４３ａと同様であり、４つの線接触部５４が弁孔４３ｂの内周面に設けられている。

このように、弁軸２１は弁孔を貫通する部分において、複数の線接触部５４のいずれかに線接触して軸方向に往復動することになるので、線接触部５４と弁軸２１とのクリアランスを十分に小さく設定しても、弁軸２１の摺動抵抗を小さくすることができる。これにより、弁軸２１はフローティング状態で支持されることになり、弁軸２１を高速で駆動することができ、高速応答性を高めることができるとともに弁軸２１の芯ずれを確実に防止することができ、弁体と弁座面とのシール性を長期間に渡って確保することができる。しかも、それぞれの弁孔の断面形状は十字形状となっており、線接触部５４以外の部分を連通溝５５とすることができるので、連通溝５５により形成されるポート間の連通流路の流通面積を、弁孔の内径を大きくすることなく、十分に確保することができる。

図示する方向制御弁においては、それぞれの弁孔に４つの線接触部５４が設けられているが、３つの線接触部５４を円周方向に離して設けると、３つの線接触部５４を有する形態となる。この形態においては、４つの線接触部５４を設ける場合よりも連通溝５５により形成される連通流路の流通面積を大きくすることができる。ただし、線接触部５４を５つないしそれ以上設けるようにしても良い。

この方向制御弁においては、弁ハウジング１０に一体に設けられた２つの弁孔４１ａ，４１ｂのそれぞれの線接触部５４の円周方向の位置を一致させているが、両方の弁孔４１ａ，４１ｂにおける線接触部５４の円周方向の位置を相互にずらしても良い。このようにずらすと、弁軸２１としては全体として２箇所の弁孔４１ａ，４１ｂにおいて円周方向に８箇所の部分で支持できるようになる。同様に、２つのガイド部材２４ａ，２４ｂの円周方向の位置を調整することにより、さらに多数の部分で弁軸２１を支持できる。

図２に示されるように、５ポート型の方向制御弁においては、供給ポート１２に供給される空気圧は、逆向きとなった２つの弁体５１ａ，５１ｂに逆向きに作用するので、供給ポート１２の空気圧によって弁軸２１には軸方向の推力が加えられることがなく、推力はバランスされる。さらに、２つの排出ポート１４ａ，１４ｂは弁ハウジング１０に設けられた連通路１４ｃにより相互に連通されているので、それぞれの排出ポート１４ａ，１４ｂに流入した排出空気圧は、逆向きとなった２つの弁体５２ａ，５２ｂに逆向きに作用する。これにより、排出空気圧によって弁軸２１には軸方向に推力が加えられことがなく、推力はバランスされる。このように、図示する方向制御弁は、弁軸２１内に貫通孔を形成することなく、バランス型となっており、圧縮コイルばね３６，３７やソレノイド１８を大型化することなく、高速度で主弁組立体２０を駆動することができる。

上述した方向制御弁おいては、弁ハウジング１０に形成された弁孔４１ａ，４１ｂと、弁ハウジング１０に組み込まれるガイド部材２４ａ，２４ｂに形成された弁孔４３ａ，４３ｂのそれぞれに線接触部５４が設けられている。これにより、全ての弁孔における線接触部５４のいずれかに弁軸２１が案内されて往復動する形態となっている。線接触部５４は軸方向に伸びて弁孔に形成されているので、全ての弁孔に線接触部５４を設けることなく、少なくともいずれか１箇所の弁孔に線接触部を設けた形態としても、線接触部５４により、弁軸２１の芯ずれの発生を防止することができる。

例えば、弁ハウジング１０に形成された弁孔４１ａ，４１ｂのみに線接触部５４を設け、ガイド部材２４ａ，２４ｂの弁孔４３ａ，４３ｂに線接触部５４を設けることなく、弁孔４３ａ，４３ｂを断面円形とすると、弁ハウジング１０のみに線接触部５４が設けられた形態の方向制御弁となる。これに対し、弁孔４１ａ，４１ｂを断面円形とし、ガイド部材２４ａ，２４ｂの弁孔４３ａ，４３ｂに線接触部５４を設けると、ガイド部材２４ａ，２４ｂのみに線接触部５４が設けられた形態の方向制御弁となる。これらの方向制御弁においては、２つの弁孔に線接触部５４が設けられた形態となる。さらに、線接触部５４が設けられる弁孔の箇所としては、４つの弁孔のうちの３箇所あるいは１箇所に設けるようにしても良く、いずれの形態においても、線接触部５４により弁軸２１の芯ずれの発生が防止される。

図８に示されるように、弁軸２１は連結軸５６と、これの両端部に連結される第１と第２の２つの弁付き軸５６ａ，５６ｂとにより形成されており、２つの弁付き軸５６ａ，５６ｂは同一形状となっている。連結軸５６の両端部には中央部分よりも小径となった小径連結部５７ａ，５７ｂが設けられ、第１の弁付き軸５６ａには小径連結部５７ａが嵌合される嵌合孔５８ａが一端部に形成され、第２の弁付き軸５６ｂには小径連結部５７ｂが嵌合される嵌合孔５８ｂが一端部に形成されている。それぞれの弁付き軸５６ａ，５６ｂの他端部には駆動駒３４，３５が取り付けられる小径連結部５９ａ，５９ｂが設けられている。

それぞれの弁付き軸５６ａ，５６ｂの一端部つまり嵌合端部には、大径のフランジ６１ａ，６１ｂが設けられている。２つの弁体５１ａ，５２ａが一体となった一体形弁体２２はフランジ６１ａを覆うようにして設けられ、２つの弁体５１ｂ，５２ｂが一体となった一体形弁体２３はフランジ６１ｂを覆うようにして設けられている。弁付き軸５６ａ，５６ｂに一体形弁体２２，２３をゴム材料により成形することにより、それぞれ２つの弁体が一体となって成形される。

主弁組立体２０を弁ハウジング１０に組み付けるには、連結軸５６に一方の弁付き軸、例えば弁付き軸５６ａを連結し、それを弁ハウジング１０の図２において左側から弁収容孔１１内に挿入する。このときには、弁収容孔１１のうち弁孔４１ａよりも左側の部分の内径が一体形弁体２２の外径よりも大径となっているので、容易に挿入することができる。次いで、ガイド部材２４ａが取り付けられた調整ねじ部材２５ａを弁付き軸５６ａの外側に挿入して弁ハウジング１０にねじ止めする。さらに、他方の弁付き軸５６ｂを弁収容孔１１内に挿入して連結軸５６に弁付き軸５６ｂを連結し、ガイド部材２４ｂが取り付けられた調整ねじ部材２５ｂを弁付き軸５６ｂの外側に挿入して弁ハウジング１０にねじ止めする。主弁組立体２０の軸方向の移動範囲は、両方の調整ねじ部材２５ａ，２５ｂの軸方向位置により調整される。

上述した方向制御弁により空気圧作動機器としての空気圧シリンダのロッドを往復動するときには、例えば、空気圧シリンダの前進側空気圧室に出力ポート１３ｂを接続し、後退用空気圧室に出力ポート１３ａを接続する。ソレノイドコイル２８に駆動電流が供給されないときには、圧縮コイルばね３７のばね力により弁軸２１は図２において左側の第１の位置に駆動される。このときには、供給ポート１２が出力ポート１３ａと連通し、排出ポート１４ｂが出力ポート１３ｂに連通する。これにより、供給ポート１２および出力ポート１３ａを介して外部からの圧縮空気が後退用空気圧室に供給されてロッドは後退限位置になる。それと同時に、前進用空気圧室の圧縮空気は出力ポート１３ｂより排出ポート１４ｂへ排出される。

ソレノイドコイル２８に駆動電流を供給すると、弁軸２１は第２の位置に駆動される。このときには、供給ポート１２が出力ポート１３ｂと連通し、排出ポート１４ａが出力ポート１３ａに連通する。これにより、供給ポート１２および出力ポート１３ｂを介して外部からの圧縮空気が前進用空気圧室に供給されてロッドは前進限位置に駆動される。それと同時に、後退用空気圧室の圧縮空気は出力ポート１３ａより排出ポート１４ａへ排出される。

図示された方向制御弁は、供給ポート１２を共通として対をなす出力ポート１３ａ，１５ａと排出ポート１４ａと、対をなす出力ポート１３ｂ，１５ｂと排出ポート１４ｂとを有する５ポート型である。これに対し、供給ポート１２と、対をなす出力ポート１３ａまたは１３ｂと排出ポート１４ａまたは１４ｂとが設けられた形態の方向制御弁は３ポート型となる。さらに、供給ポートと出力ポートとの開閉を行うようにし排出ポートを有しない形態の方向制御弁は２ポート型となる。これらのいずれの形態においても、弁孔に線接触部５４を設けることにより、弁軸２１はフローティング状態で支持されることになり、弁軸２１の摺動抵抗を高めることなく、弁軸２１の高速応答性を高めるとともに連通路の流路面積を大きくすることができる。

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、図示する方向制御弁においては、２つの排出ポート１４ａ，１４ｂを連通路１４ｃにより相互に連通させることにより、排出空気圧をバランスさせるようにしているが、連通路１４ｃを設けないようにしても良い。

１０ 弁ハウジング
１１ 弁収容孔
１２ 供給ポート
１３ａ，１３ｂ 出力ポート
１４ａ，１４ｂ 排出ポート
１４ｃ 連通路
１５ａ，１５ｂ 出力ポート
２０ 主弁組立体
２１ 弁軸
２４ａ，２４ｂ ガイド部材
２７ 固定鉄心
２８ ソレノイドコイル
３１ 可動鉄心
３６，３７ 圧縮コイルばね
４１ａ 弁孔（供給側の第１の弁孔）
４１ｂ 弁孔（供給側の第２の弁孔）
４２ａ 弁座面（供給側の第１の弁座面）
４２ｂ 弁座面（供給側の第２の弁座面）
４３ａ 弁孔（排出側の第１の弁孔）
４３ｂ 弁孔（排出側の第２の弁孔）
４４ａ 弁座面（排出側の第１の弁座面）
４４ｂ 弁座面（排出側の第２の弁座面）
５１ａ 弁体（供給側の第１の弁体）
５１ｂ 弁体（供給側の第２の弁体）
５２ａ 弁体（排出側の第１の弁体）
５２ｂ 弁体（排出側の第２の弁体）
５３ 突起部
５４ 線接触部
５５ 連通溝

Claims (8)

1. ２つのポートの間に弁孔が形成されるとともに、前記弁孔の端部に弁座面が形成された弁ハウジングと、
   前記弁孔を貫通して前記弁ハウジングに軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、
   当該弁軸に設けられ、前記弁座面に当接して前記弁孔を閉じ、前記弁座面から離れて前記弁孔を開放する弁体と、
   前記弁孔の内面に前記弁軸に向けて径方向内方に突出して設けられ、かつ前記弁孔の円周方向に離れて設けられ、相互間に連通溝を形成する少なくとも３つの突起部と、
   前記突起部に軸方向に伸びて設けられ、前記弁軸を支持する線接触部とを有することを特徴とする方向制御弁。
2. 請求項１記載の方向制御弁において、空気が供給される供給ポート、当該供給ポートからの空気を流出する出力ポート、および前記出力ポートへ戻される空気を外部に排出する排出ポートを前記弁ハウジングに形成し、
   前記供給ポートと前記出力ポートとの間の供給側の弁孔の端部に形成された供給側の弁座面に当接する供給側の弁体と、前記出力ポートと前記排出ポートとの間の排出側の弁孔の端部に形成された排出側の弁座面に当接する排出側の弁体とを前記弁軸に設け、
   前記供給側の弁孔と前記排出側の弁孔との少なくとも一方に前記線接触部を設けることを特徴とする方向制御弁。
3. 空気が供給される供給ポート、当該供給ポートからの空気を流出する出力ポート、および前記出力ポートへ戻される空気を外部に排出する排出ポートが形成されるとともに、前記供給ポートと前記出力ポートとの間の供給側ポート間部の供給側の弁孔の端部に供給側の弁座面が形成された弁ハウジングと、
   前記弁孔を貫通して前記弁ハウジングに軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、
   当該弁軸に設けられ、前記供給側の弁座面に当接して前記供給側の弁孔を閉じ、前記供給側の弁座面から離れて前記供給側の弁孔を開放する供給側の弁体と、
   前記出力ポートと前記排出ポートとの間の排出側ポート間部に設けられ、当該排出側ポート間の排出側の弁孔の端部に排出側の弁座面が形成されるとともに前記出力ポートを前記排出ポートに連通させる貫通孔が形成された円筒形状のガイド部材と、
   前記弁軸に設けられ、前記排出側の弁座面に当接して前記排出側の弁孔を閉じ、前記排出側の弁座面から離れて前記排出側の弁孔を開放する排出側の弁体と、
   それぞれの前記弁孔の少なくともいずれか１つの弁孔の内面に前記弁軸に向けて径方向内方に突出して設けられ、かつ前記弁孔の円周方向に離れて設けられ、相互間に連通溝を形成する少なくとも３つの突起部と、
   前記突起部に軸方向に伸びて設けられ、前記弁軸を支持する線接触部とを有することを特徴とする方向制御弁。
4. 請求項２記載の方向制御弁において、前記供給ポートからの空気を流出する第１と第２の出力ポート、前記第１の出力ポートへ戻される空気を外部に排出する第１の排出ポート、および前記第２の出力ポートへ戻される空気を外部に排出する第２の排出ポートを前記弁ハウジングに形成し、
   前記供給ポートと前記第１の出力ポートとの間に形成された供給側の第１の弁座面に当接する供給側の第１の弁体と、前記供給ポートと前記第２の出力ポートとの間に形成された供給側の第２の弁座面に当接する供給側の第２の弁体と、前記第１の出力ポートと前記第１の排出ポートとの間に形成された排出側の第１の弁座面に当接する排出側の第１の弁体と、前記第２の出力ポートと前記第２の排出ポートとの間に形成された排出側の第２の弁座面に当接する排出側の第２の弁体とを前記弁軸に設け、
   前記供給ポートと前記第１の出力ポートとの間の第１の供給側の弁孔と、前記供給ポートと前記第２の出力ポートとの間の第２の供給側の弁孔と、前記第１の出力ポートと前記第１の排出ポートとの間の第１の排出側の弁孔と、前記第２の出力ポートと前記第２の排出ポートとの間の第２の排出側の弁孔との少なくともいずれかに前記線接触部を設けることを特徴とする方向制御弁。
5. 空気が供給される供給ポート、当該供給ポートからの空気を流出する第１と第２の出力ポート、前記第１の出力ポートへ戻される空気を外部に排出する第１の排出ポート、および前記第２の出力ポートへ戻される空気を外部に排出する第２の排出ポートが形成されるとともに、前記供給ポートと前記第１の出力ポートとの間の第１の供給側ポート間部の第１の供給側の弁孔の端部に第１の供給側の弁座面が形成され、前記供給ポートと前記第２の出力ポートとの間の第２の出力側ポート間部の第２の供給側の弁孔の端部に第２の供給側の弁座面が形成された弁ハウジングと、
   それぞれの前記弁孔を貫通して前記弁ハウジングに軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、
   当該弁軸に設けられ、前記第１の供給側の弁座面に当接して前記第１の供給側の弁孔を閉じ、前記第１の供給側の弁座面から離れて前記第１の供給側の弁孔を開放する供給側の第１の弁体と、
   前記弁軸に設けられ、前記第２の供給側の弁座面に当接して前記第２の供給側の弁孔を閉じ、前記第２の供給側の弁座面から離れて前記第２の供給側の弁孔を開放する供給側の第２の弁体と、
   前記第１の出力側ポートと前記第１の排出ポートとの間の第１の排出側ポート間部に設けられ、当該第１の排出ポート間部の第１の排出側の弁孔の端部に第１の排出側の弁座面が形成されるとともに前記第１の出力ポートを前記第１の排出ポートに連通させる貫通孔が形成された円筒形状の第１のガイド部材と、
   前記第２の出力側ポートと前記第２の排出ポートとの間の第２の排出側ポート間部に設けられ、当該第２の排出ポート間部の第２の排出側の弁孔の端部に第２の排出側の弁座面が形成されるとともに前記第２の出力ポートを前記第２の排出ポートに連通させる貫通孔が形成された円筒形状の第２のガイド部材と、
   前記弁軸に設けられ、前記第１の排出側の弁座面に当接して前記第１の排出側の弁孔を閉じ、前記第１の排出側の弁座面から離れて前記第１の排出側の弁孔を開放する排出側の第１の弁体と、
   前記弁軸に設けられ、前記第２の排出側の弁座面に当接して前記第２の排出側の弁孔を閉じ、前記第２の排出側の弁座面から離れて前記第２の排出側の弁孔を開放する排出側の第２の弁体と、
   それぞれの前記弁孔のうち少なくともいずれか１つの内面に前記弁軸に向けて径方向内方に突出して設けられ、かつ前記弁孔の円周方向に離れて設けられ、相互間に連通溝を形成する少なくとも３つの突起部と、
   前記突起部に軸方向に伸びて設けられ、前記弁軸を支持する線接触部とを有することを特徴とする方向制御弁。
6. 請求項２または３記載の方向制御弁において、前記供給側の弁体と前記排出側の弁体とを一体に形成することを特徴とする方向制御弁。
7. 請求項４または５記載の方向制御弁において、前記供給側の第１の弁体と前記排出側の第１の弁体とを一体に形成し、前記供給側の第２の弁体と前記排出側の第２の弁体とを一体に形成することを特徴とする方向制御弁。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方向制御弁において、前記弁軸に軸方向一方向に向かう推力を加えるばね部材と、前記弁軸に軸方向他方向に向かう推力を加えるソレノイドとを有することを特徴とする方向制御弁。

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