JP2022090365A - Selector valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空圧用の切換弁に関する。 The present invention relates to a switching valve for pneumatic pressure.
機械装置や電子機器等の組立を行う自動設備ライン等において、エアシリンダを用いた装置が多用されている。しかし、エアシリンダにおけるピストンの移動速度を高速化すればサイクルタイムを小さくすることが可能となる反面、停止時の衝撃が大きくなってエアシリンダ寿命が短くなるという問題が生じる。 Devices using air cylinders are often used in automated equipment lines and the like for assembling mechanical devices and electronic devices. However, if the moving speed of the piston in the air cylinder is increased, the cycle time can be shortened, but on the other hand, there arises a problem that the impact at the time of stopping becomes large and the life of the air cylinder is shortened.
従来は、エアシリンダのピストンの移動速度を高速化しても停止時の衝撃が大きくならないように、エアシリンダのピストンが接続される機構部分にショックアブソーバ(例えば、オイル式)を設けて、エアシリンダ(ピストン)停止時の衝撃を緩和する方法が一般的であった。 Conventionally, a shock absorber (for example, an oil type) is provided in the mechanism part to which the piston of the air cylinder is connected so that the impact at the time of stopping does not become large even if the moving speed of the piston of the air cylinder is increased. (Piston) A method of alleviating the impact when stopped was common.
あるいは、エアシリンダ自体に衝撃を緩和するクッション機構を設けることによって、停止時の衝撃緩和を図るクッション機構付エアシリンダに関する技術も開示されている(特許文献1:特開2003-254303号公報参照)。 Alternatively, a technique relating to an air cylinder with a cushion mechanism for cushioning an impact when stopped by providing a cushion mechanism for cushioning the impact on the air cylinder itself is also disclosed (see Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-254303). ..
しかしながら、例えばショックアブソーバを設けてエアシリンダのピストン停止時の衝撃を緩和する構成の場合には、ショックアブソーバを装置に組み込む必要があるため、機構が複雑化し、また、部品コスト・組み立てコストが上昇する等の課題が生じる。 However, for example, in the case of a configuration in which a shock absorber is provided to alleviate the impact when the piston of the air cylinder is stopped, it is necessary to incorporate the shock absorber into the device, which complicates the mechanism and increases the component cost and assembly cost. Problems such as
当該課題の解決を図るべく、本願発明者らは、ショックアブソーバを用いることなく、簡素な構成によって、外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダ(ピストン)の一行程における移動速度を段階的に制御可能なクッション機能付スピードコントローラの開発を行った(特許文献2:特開2014-055631号公報参照)。 In order to solve this problem, the inventors of the present application can stepwise control the moving speed of an air cylinder (piston) incorporated in an external pneumatic device in one stroke by a simple configuration without using a shock absorber. We have developed a speed controller with a cushioning function (see Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-055631).
ここで、クッション機能付スピードコントローラを用いて外部空圧機器のエアシリンダ(ピストン)の一行程における移動速度を段階的に制御する場合には、通過する気体流量の切換ポイントによって規定される速度の切換ポイントを安定させることが重要となる。例えば、速度の切換ポイントに遅れが生じると、エアシリンダ(ピストン)のストロークエンドまでクッションが機能せずに大きな衝撃が発生し得るためである。 Here, when the moving speed in one stroke of the air cylinder (piston) of the external pneumatic device is controlled stepwise by using the speed controller with cushion function, the speed specified by the switching point of the gas flow rate passing through is used. It is important to stabilize the switching point. For example, if the speed switching point is delayed, the cushion does not function until the stroke end of the air cylinder (piston), and a large impact may occur.
本願発明者らが鋭意研究を行ったところ、従来のクッション機能付スピードコントローラにおいては、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、主弁もしくは主弁相当部材が固着してしまい、再開後の初回ストローク時に流量の切換ポイントすなわち速度切換ポイントに遅れが生じ得るという課題が明らかになった。 As a result of diligent research by the inventors of the present application, in the conventional speed controller with a cushion function, when the use is stopped for a certain period of time and then restarted, the main valve or the main valve equivalent member is stuck and restarted. The problem that the flow rate switching point, that is, the speed switching point may be delayed during the subsequent initial stroke has been clarified.
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、外部空圧機器に接続されて使用される構成であって、通過する気体の流量を段階的に制御することができ、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、流量の切換ポイントに遅れが生じることを防止できる切換弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is configured to be used by being connected to an external pneumatic device, and the flow rate of the passing gas can be controlled stepwise, and after the use is stopped for a certain period of time. It is an object of the present invention to provide a switching valve capable of preventing a delay in the switching point of the flow rate when restarting.
一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。 As an embodiment, the problem is solved by a solution means as disclosed below.
開示の切換弁は、筒状であって、内外を連通するように開口形成された供給ポート、第1排気ポート、第2排気ポート、パイロット供給ポート、および開放ポートを有するスリーブと、前記スリーブ内において軸線方向に移動可能に配設された主弁と、を備え、前記スリーブ内を通過するように、前記パイロット供給ポートと前記開放ポートとを連通する第1流路、前記供給ポートと前記開放ポートとを連通する第2流路、前記供給ポートと前記第1排気ポートとを連通する第3流路、および前記供給ポートと前記第2排気ポートとを連通する第4流路が設けられており、且つ、前記第1流路を開閉する第1開閉弁、前記第2流路を開閉する第2開閉弁、および前記第3流路を開閉する第3開閉弁が設けられており、前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、および前記第3開閉弁はいずれも、弁体および弁座の一方が前記スリーブに一体もしくは別体で設けられ、他方が前記主弁に一体もしくは別体で設けられており、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁において、前記弁体と前記弁座とは、前記主弁の移動方向と並行する方向に接離するように配設されており、前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より大きい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第1端部側に移動した状態となって前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を閉じとすると共に前記第3開閉弁を開きとし、且つ、前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より小さい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第2端部側に移動した状態となって前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開きとすると共に前記第3開閉弁を閉じとする構成を備えることを特徴とする。 The disclosed switching valve is tubular and has a sleeve having a supply port, a first exhaust port, a second exhaust port, a pilot supply port, and an open port, which are formed to communicate with each other inside and outside, and inside the sleeve. A first flow path that communicates the pilot supply port and the open port so as to pass through the sleeve, the supply port and the open A second flow path that communicates with the port, a third flow path that communicates the supply port and the first exhaust port, and a fourth flow path that communicates the supply port and the second exhaust port are provided. A first on-off valve that opens and closes the first flow path, a second on-off valve that opens and closes the second flow path, and a third on-off valve that opens and closes the third flow path are provided. The first on-off valve, the second on-off valve, and the third on-off valve are all provided with one of the valve body and the valve seat integrally or separately with the sleeve, and the other is integrally or separately with the main valve. In the first on-off valve and the second on-off valve, the valve body and the valve seat are arranged so as to be in contact with each other in a direction parallel to the moving direction of the main valve. When the pressure of the pilot supply air supplied to the pilot supply port is larger than the predetermined pressure, the main valve is moved toward the first end portion in the sleeve, and the first on-off valve and the first on-off valve and the first on-off valve are in a state of being moved to the first end side. 2 When the on-off valve is closed and the third on-off valve is opened and the pressure of the pilot supply air supplied to the pilot supply port is smaller than the predetermined pressure, the main valve is the second in the sleeve. It is characterized by having a configuration in which the first on-off valve and the second on-off valve are opened and the third on-off valve is closed in a state of being moved to the end side.
開示の切換弁によれば、外部空圧機器に接続されて使用される際に、通過する気体の流量を段階的に制御することができる。さらに、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、流量の切換ポイントに遅れが生じることを防止できる。 According to the disclosed switching valve, the flow rate of the passing gas can be controlled stepwise when connected to an external pneumatic device and used. Further, it is possible to prevent a delay in the flow rate switching point when the use is stopped for a certain period of time and then restarted.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図1~図3は、本実施形態に係る切換弁1の構成例を示す正面断面図(概略図)であり、動作説明図も兼ねている。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 are front sectional views (schematic views) showing a configuration example of the
本実施形態に係る切換弁1は、一例として、自動設備ライン等を構成する外部空圧機器に組み込まれる復動形エアシリンダ(以下、単に「エアシリンダ」という)Cの排気(ピストンの移動によって排出される所定圧の圧縮空気)を通流させる流路に配置されて(接続されて)、当該エアシリンダCの動作速度を段階的に(例えば、高速と低速との二段階に)制御する等の使用態様が想定される。
As an example, the
図1~図3に示すように、切換弁1は、径方向中心に空間部を有する筒状(一例として、略円筒状)のスリーブ10内において軸線方向(中心軸Sに沿う方向)に移動可能に配設された主弁50を備えて構成されている。なお、切換弁1の構成材料としては、後述のシール部材等のゴム、エラストマー等が用いられる部分を除き、使用条件に応じて樹脂材料(例えば、POM、PBT等)や、金属材料(例えば、ステンレス合金、アルミニウム合金、黄銅等)が適宜用いられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
本実施形態に係るスリーブ10は、径方向中心に空間部を有する筒状(一例として、略円筒状)のメインスリーブ12の内筒部に、径方向中心に空間部を有する筒状(一例として、略円筒状)の第1ガイドスリーブ14、および径方向中心に空間部を有する筒状(一例として、略円筒状)の第2ガイドスリーブ16が、それぞれ、シール部材18A、18B、18C(一例として、ゴム、エラストマー等からなるOリング)を介在させて、嵌設された構成となっている。したがって、スリーブ10内を軸線方向に移動する主弁50は、より具体的には、第1ガイドスリーブ14および第2ガイドスリーブ16内(すなわち、それぞれの空間部内)を軸線方向に移動する構成となっている。ただし、スリーブ10の構成は上記に限定されるものではなく、変形例として、スリーブ10全体を一体に形成する構成、第1ガイドスリーブ14および第2ガイドスリーブ16を一体に形成する構成等としてもよい(いずれも不図示)。
The
当該スリーブ10には、筒状部の内外を連通するように(すなわち、嵌合されたメインスリーブ12、第1ガイドスリーブ14、および第2ガイドスリーブ16の全体において、内外を連通するように)開口形成された以下のポートが設けられている。具体的には、供給ポート20、第1排気ポート22、第2排気ポート24、パイロット供給ポート26、および開放ポート28が設けられている。
The
また、これらの各ポートに対して、スリーブ10の内筒部と主弁50の外周部との間を通過するように構成された以下の流路が設けられている(図の煩雑化を避けるため図2において表示する)。具体的には、パイロット供給ポート26と開放ポート28とを連通する第1流路31、供給ポート20と開放ポート28とを連通する第2流路32、供給ポート20と第1排気ポート22とを連通する第3流路33、および供給ポート20と第2排気ポート24とを連通する第4流路34が設けられている。
Further, for each of these ports, the following flow paths configured to pass between the inner cylinder portion of the
さらに、第1流路31を開閉する第1開閉弁41、第2流路32を開閉する第2開閉弁42、および第3流路33を開閉する第3開閉弁43が設けられている(図の煩雑化を避けるため図2、図3において表示する)。
Further, a first on-off
上記の第1開閉弁41は、ゴム、エラストマー等を用いて別体に形成された弁体41aが主弁50に設けられており、弁座41bがスリーブ10(本実施形態においては、第1ガイドスリーブ14)に一体(別体としてもよい)に設けられている。なお、変形例として、弁体41aをスリーブ10に配設して、弁座41bを主弁50に配設する構成等も考えられる(不図示)。
In the above-mentioned first on-off
これと同様にして、第2開閉弁42は、ゴム、エラストマー等を用いて別体に形成された弁体42aが主弁50に設けられており、弁座42bがスリーブ10(本実施形態においては、第1ガイドスリーブ14)に一体(別体としてもよい)に設けられている。なお、変形例として、弁体42aをスリーブ10に配設して、弁座42bを主弁50に配設する構成等も考えられる(不図示)。また、第3開閉弁43は、ゴム、エラストマー等を用いて別体に形成された弁体43aが主弁50に設けられており、弁座43bがスリーブ10(本実施形態においては、第1ガイドスリーブ14)に一体(別体としてもよい)に設けられている。なお、変形例として、弁体43aをスリーブ10に配設して、弁座43bを主弁50に配設する構成等も考えられる(不図示)。
In the same manner as this, in the second on-off
なお、本実施形態においては、第1開閉弁41の弁体41aと第2開閉弁42の弁体42aとを、一体構造のパッキン部材40に設けて、当該パッキン部材40を、主弁50の外周部に嵌設する構成としている。これによれば、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができる。ただし、この構成に限定されるものではなく、弁体41aと弁体42aとを別体に構成してもよい(不図示)。
In the present embodiment, the valve body 41a of the first on-off
ここで、パイロット供給ポート26には、「パイロット供給エア」として、所定圧の気体(一例として、0.5MPa程度の圧縮空気)が供給(入力)される。一方、供給ポート20には、「供給エア」として、所定圧の気体(一例として、0.5MPa程度の圧縮空気)が供給(入力)される。それぞれの気体(圧縮空気)は、例えば、共通の供給源(一例として、圧縮ポンプ等)から供給される構成とすることができる(不図示)。ただし、これに限定されるものではなく、別々の供給源(一例として、圧縮ポンプ等)から供給される構成とすることもできる(不図示)。
Here, a gas having a predetermined pressure (as an example, compressed air of about 0.5 MPa) is supplied (input) to the
これらの構成を備える切換弁1は以下のように作動する。具体的に、パイロット供給ポート26に供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力(以下、「第1設定圧力」と称する)より大きい場合に、主弁50がスリーブ10内において第1端部(図中の右端部)10a側に移動した状態(図1に示す状態)となって、第1開閉弁41および第2開閉弁42を「閉じ」とすると共に第3開閉弁43を「開き」とする。一方、パイロット供給ポート26に供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力(第1設定圧力)より小さい場合に、主弁50がスリーブ10内において第2端部(図中の左端部)10b側に移動した状態(図3に示す状態)となって、第1開閉弁41および第2開閉弁42を「開き」とすると共に第3開閉弁43を「閉じ」とする。なお、図2に示す状態は、図1に示す状態から図3に示す状態に移行する途中、もしくは、図3に示す状態から図1に示す状態に移行する途中の状態である。
The switching
これによれば、一例として、供給ポート20に供給される供給エアを、第1排気ポート22および第2排気ポート24の両方から排気する回路と、第2排気ポート24のみから排気する回路とで、切換を行うことが可能となる。すなわち、排気流路の切換、具体的には、第3流路33および第4流路34と、第4流路34とで切換を行うことが可能となるため、流路の断面積(最狭部)の切換によって、通過する圧縮空気の流量の切換を行うことが可能となる。なお、第3流路33、第4流路34には、それぞれ、絞り弁62、絞り弁64が設けられており(図4参照)、各流路を通過する圧縮空気の流量調整が可能な構成となっている。
According to this, as an example, a circuit that exhausts the supply air supplied to the
ここで、本実施形態に係る切換弁1の使用例(接続例)として、図4の回路図に示すように、切換弁1の供給ポート20が、外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダCの排気ポートに接続されて使用される。この場合、エアシリンダCの吸気ポートに所定圧(ここでは、前述の0.5MPa等)の圧縮空気が供給されてピストンが移動する際に、排気ポートから同等圧の圧縮空気が送出される。この圧縮空気が切換弁1の供給ポート20に供給(入力)される構成となる。
Here, as an example of use (connection example) of the switching
したがって、この切換弁1により、供給ポート20に供給される供給エアを、第1排気ポート22および第2排気ポート24の両方から排気する回路と、第2排気ポート24のみから排気する回路とで、切換を行う作用を得ることが可能となる。すなわち、外部空圧機器(エアシリンダC)の排気を行う流路の断面積を段階的(ここでは、二段階)に切換を行うことが可能となる。これによって、エアシリンダCのピストンの動作速度(軸方向移動速度)が高速移動から低速移動に切換が行われ、クッション機能を生じさせることが可能となる。したがって、ピストンの停止直前の速度を低速化することができるため、停止時の衝撃を緩和することが可能となる。
Therefore, the circuit that exhausts the supply air supplied to the
さらに、別の例として、例えば第4流路34を開閉する開閉弁(不図示)を設ける構成等とすることで、供給ポート20に供給される供給エアを、第1排気ポート22のみから排気する回路と、第2排気ポート24のみから排気する回路とで、切換を行うことが可能となる。このような構成によっても、上記と同様の作用効果、すなわち、通過する圧縮空気の流量の切換を行うことによって、クッション機能を生じさせることが可能となる。
Further, as another example, the supply air supplied to the
ところで、エアシリンダCのピストン動作時にクッション機能を生じさせるだけであれば、前述の通り、従来のクッション機能付スピードコントローラや、スプール式切換弁等によっても実現し得る。しかしながら、それらの従来品においては、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、内部の主弁(もしくは、主弁相当部材)が固着してしまい、再開後の初回ストローク時に流量の切換ポイントすなわち速度切換ポイントに遅れが生じる課題が明らかになった。ここで、従来の機構を用いた実験結果を図5に示す。使用停止の後、再開までの時間を二種類設定している。プロットA1は通常稼働時の標準データであり、プロットA2は10分間の使用停止の後、再開した場合のデータであり、プロットA3は3時間の使用停止の後、再開した場合のデータである。いずれも、縦軸はパイロット供給エアの圧力値であり、横軸はパイロット供給エアの圧力変化に応じて主弁50が応答(移動開始)する際の応答遅れ時間の値である。このグラフからも明らかなように、使用停止の時間が長くなるほど、主弁50が応答(移動開始点:図5中のE点)するまでの遅れ時間が大きくなる、つまり、主弁50の固着度が大きくなることがわかる。
By the way, as long as the cushion function is only generated when the piston of the air cylinder C is operated, it can be realized by a conventional speed controller with a cushion function, a spool type switching valve, or the like, as described above. However, in those conventional products, the internal main valve (or main valve equivalent member) sticks when restarting after stopping the use for a certain period of time, and the flow rate is switched at the first stroke after restarting. The problem that the point, that is, the speed switching point, is delayed has been clarified. Here, FIG. 5 shows the experimental results using the conventional mechanism. Two types of time are set from the suspension of use to the restart. Plot A1 is standard data during normal operation, plot A2 is data when the data is restarted after 10 minutes of suspension, and plot A3 is data when the data is restarted after 3 hours of suspension. In each case, the vertical axis is the pressure value of the pilot supply air, and the horizontal axis is the value of the response delay time when the
このような課題の解決を図るために、本実施形態に係る切換弁1は、以下の構成を備えている。先ず、第1開閉弁41および第2開閉弁42において、弁体と弁座とが(具体的には、弁体41aと弁座41bとが、および、弁体42aと弁座42bとが)、主弁50の移動方向と並行する方向(すなわち、スリーブ10の内筒部の中心軸Sと並行する方向と同じ)に接離するように配設されている。本願発明者らの研究によって、課題となる主弁の固着は、各開閉弁に設けられた弁体と、対応する弁座との圧接による密着状態の発生に起因することが究明されている。これに対して、上記の構成によれば、弁体(ここでは、41a、42a)と、対応する弁座(ここでは、41b、42b)とが圧接して、密着状態が発生したとしても、密着状態の解消が容易になされて、固着の発生をなくす(もしくは抑制)することが可能となる。
In order to solve such a problem, the switching
ここで、当該構成を備える本実施形態に係る切換弁1を用いた実験結果を図6に示す。プロットB1は通常稼働時の標準データであり、プロットB2は3時間の使用停止の後、再開した場合のデータである。なお、縦軸および横軸の指標は図5と同一である。このグラフから明らかなように、本実施形態に係る切換弁1によれば、使用停止の時間が長くなっても、主弁50の固着度がほぼ皆無(もしくは極めて小さい)ことがわかる。
Here, FIG. 6 shows the experimental results using the switching
さらに、変形例として、弁座41b、42b、43bを、金属材料もしくは樹脂材料を用いて形成すると共に、それらの全てもしくは一部において、対応する弁体41a、42a、43aとの接触面において、面の摩擦係数を低下させるメッキ処理もしくはグリス塗布がなされた構成としてもよい。これによれば、弁体(ここでは、41a、42a)と、対応する弁座(ここでは、41b、42b)とが圧接して、密着状態が発生したとしても、密着状態の解消を容易にし、固着の発生をなくす(もしくは抑制)する効果をより一層高めることが可能となる。
Further, as a modification, the valve seats 41b, 42b, 43b are formed by using a metal material or a resin material, and in all or a part of them, at the contact surface with the corresponding
また、本実施形態に係る切換弁1においては、第2流路32(ここでは、第1ガイドスリーブ14の内筒部と主弁50の外周部との間の最狭部となる位置)の最小断面積が、第1流路31(ここでは、第1開閉弁41よりも下流であって開放ポート28の出口までの間の位置)の最小断面積よりも小さいという特徴的な構成を備えている。仮に、第2流路32の最小断面積が第1流路31の最小断面積よりも大きい、もしくは同等になってしまうと、主弁50の移動時に供給ポート20に供給される圧縮空気がパイロット供給ポート26側に流れ込み、パイロット供給エアの圧力によって生じる推力を設定以上に上昇させてしまうこととなる。その結果、主弁50が、所望のタイミングで安定的に切換がなされないという問題が発生する。
Further, in the switching
この問題に対して、本実施形態においては、パイロット供給エアの排気を大気開放する開放ポート28を設けると共に(詳細は後述)、上記のように、第2流路32の最小断面積が第1流路31の最小断面積よりも小さい構成によって、当該問題の解決を可能としている。すなわち、これらの構成によれば、第1開閉弁41を開く方向に主弁50の切換(移動)を行う際に、パイロット供給エアを一気に大気開放させることができ、第2流路32を通じて供給ポート20側へ通流する作用をほぼ皆無に(もしくは極めて小さくする)ことができる。さらに、供給ポート20から第2流路32を通じて通流する供給エアを、パイロット供給ポート26側ではなく開放ポート28側へ通流させることができるため、パイロット供給エアの圧力によって生じる推力を設定以上に上昇させてしまう作用をほぼ皆無に(もしくは極めて小さくする)ことができる。したがって、主弁50の移動、すなわち切換を所望のタイミングで安定的に行うことが可能となる。なお、切換のタイミングは、スピードコントローラ66(図4参照)によって設定することができる。
To solve this problem, in the present embodiment, an
上記の通り、本実施形態においては、開放ポート28は大気圧下で通流気体を開放する構成としている。ただし、この構成に限定されるものではなく、微小圧力下(例えば、0.2MPa以下程度)で通流気体を開放する構成としても、同様の作用効果を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態に係る切換弁1においては、主弁50をスリーブ10内において第2端部10bに移動させる方向に付勢する付勢部材(例えば、コイルスプリング、もしくはその他のバネ部材)60をさらに備えている。これによれば、主弁50の移動動作を補助することができ、また、供給エアの印加が無い場合(もしくは少ない場合)に、主弁50の姿勢を安定させることができる。なお、付勢部材60(例えば、コイルスプリング)の付勢力は、スリーブ10や主弁50のサイズによって適宜設定されるものであるが、一例として、組み込み時において1N程度の付勢力が生じるように設定される。
Further, in the switching
このようなスプリング60を備える構成の場合、前述の「第1設定圧力」は、供給ポート20に供給される供給エアの圧力と、付勢部材60(例えば、コイルスプリング)の付勢力を換算した圧力とを加算した圧力として設定される。
In the case of a configuration including such a
ここで、前述の通り、供給ポート20に供給される供給エア(圧縮空気)と、パイロット供給ポート26に供給されるパイロット供給エア(圧縮空気)とは、共通の供給源から供給される構成となっている(なお、「供給エア」はエアシリンダCを介在させて供給される)。そのため、パイロット供給エアの圧力が、第1設定圧力よりも大きくなるように調整する構成が必要となる。
Here, as described above, the supply air (compressed air) supplied to the
この点に関し、本実施形態に係る主弁50においては、パイロット供給ポート26から供給されるパイロット供給エアの受圧面積(具体的には、弁体41a(弁座41bとの接触位置)の直径で規定される受圧面積)が、供給ポート20から供給される供給エアの受圧面積(具体的には、弁体42a(弁座42bとの接触位置)の直径で規定される受圧面積)よりも大きくなるように構成されている。この構成によれば、パイロット供給エアの圧力によって主弁50を第1端部10a方向へ移動させる推力を、供給エアの圧力と付勢部材60の付勢力とによって主弁50を第2端部10b方向へ移動させる推力よりも大きくなるように設定することができる。なお、一例として、供給ポート20がエアシリンダCの排気ポートに接続される使用態様においては、排出気体の流速が早い状態となり、供給エアの圧力が低い状態となるため、この効果が重畳的に作用して、パイロット供給エアの圧力による推力の方が高くなる状態を発生・維持する作用が高まる。
In this regard, in the
以上説明した通り、開示の切換弁によれば、供給ポートに供給(入力)される所定圧の気体に対して、当該気体を排気する際の流量を段階的(ここでは、二段階)に制御することが可能となる。一例として、外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダの排気ポートに接続する構成とすれば、当該エアシリンダのピストンが移動を開始してから暫くの間は高速移動させて動作時間の短縮化を図ると共に、ピストンが停止する直前の設定したタイミングで移動速度を高速から低速に切換を行うことが可能となる。したがって、ショックアブソーバを用いることなく、エアシリンダのピストン停止時の衝撃緩和を図ることが可能となる。 As described above, according to the disclosed switching valve, the flow rate when exhausting the gas with a predetermined pressure supplied (input) to the supply port is controlled stepwise (here, two steps). It becomes possible to do. As an example, if it is configured to be connected to the exhaust port of an air cylinder built into an external pneumatic device, it will be moved at high speed for a while after the piston of the air cylinder starts moving to shorten the operating time. At the same time, it is possible to switch the moving speed from high speed to low speed at the set timing immediately before the piston stops. Therefore, it is possible to reduce the impact when the piston of the air cylinder is stopped without using a shock absorber.
さらに、この切換え弁は、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、主弁がスリーブに対して固着することに起因する流量の切換ポイントに遅れが生じることの防止が可能となる。 Further, this switching valve can prevent a delay in the flow rate switching point due to the main valve sticking to the sleeve when the switching valve is restarted after being stopped for a certain period of time.
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be variously modified without departing from the present invention.
1 切換弁
10 スリーブ
20 供給ポート
22 第1排気ポート
24 第2排気ポート
26 パイロット供給ポート
28 開放ポート
31 第1流路
32 第2流路
33 第3流路
34 第4流路
41 第1開閉弁
42 第2開閉弁
43 第3開閉弁
50 主弁
60 付勢部材
1 Switching
Claims (6)
前記スリーブ内において軸線方向に移動可能に配設された主弁と、を備え、
前記スリーブ内を通過するように、前記パイロット供給ポートと前記開放ポートとを連通する第1流路、前記供給ポートと前記開放ポートとを連通する第2流路、前記供給ポートと前記第1排気ポートとを連通する第3流路、および前記供給ポートと前記第2排気ポートとを連通する第4流路が設けられており、且つ、前記第1流路を開閉する第1開閉弁、前記第2流路を開閉する第2開閉弁、および前記第3流路を開閉する第3開閉弁が設けられており、
前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、および前記第3開閉弁はいずれも、弁体および弁座の一方が前記スリーブに一体もしくは別体で設けられ、他方が前記主弁に一体もしくは別体で設けられており、
前記第1開閉弁および前記第2開閉弁において、前記弁体と前記弁座とは、前記主弁の移動方向と並行する方向に接離するように配設されており、
前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より大きい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第1端部側に移動した状態となって前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を閉じとすると共に前記第3開閉弁を開きとし、且つ、前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より小さい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第2端部側に移動した状態となって前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開きとすると共に前記第3開閉弁を閉じとする構成を備えること
を特徴とする切換弁。 A sleeve that is cylindrical and has a supply port, a first exhaust port, a second exhaust port, a pilot supply port, and an open port that are open to communicate inside and outside.
A main valve, which is arranged so as to be movable in the axial direction in the sleeve, is provided.
A first flow path communicating the pilot supply port and the open port so as to pass through the sleeve, a second flow path communicating the supply port and the open port, and the supply port and the first exhaust. A first on-off valve that has a third flow path that communicates with the port and a fourth flow path that communicates the supply port and the second exhaust port, and that opens and closes the first flow path. A second on-off valve that opens and closes the second flow path and a third on-off valve that opens and closes the third flow path are provided.
The first on-off valve, the second on-off valve, and the third on-off valve are all provided with one of the valve body and the valve seat integrally or separately with the sleeve, and the other is integrally or separately with the main valve. It is provided on the body and
In the first on-off valve and the second on-off valve, the valve body and the valve seat are arranged so as to be in contact with each other in a direction parallel to the moving direction of the main valve.
When the pressure of the pilot supply air supplied to the pilot supply port is larger than the predetermined pressure, the main valve is moved toward the first end portion in the sleeve, and the first on-off valve and the second on-off valve and the second on-off valve are in a state of being moved to the first end side. When the on-off valve is closed and the third on-off valve is opened and the pressure of the pilot supply air supplied to the pilot supply port is smaller than the predetermined pressure, the main valve is the second end in the sleeve. A switching valve having a configuration in which the first on-off valve and the second on-off valve are opened and the third on-off valve is closed in a state of being moved to the portion side.
を特徴とする請求項1記載の切換弁。 The switching valve according to claim 1, wherein the minimum cross-sectional area of the second flow path is configured to be smaller than the minimum cross-sectional area of the first flow path.
を特徴とする請求項1または請求項2記載の切換弁。 The switching valve according to claim 1 or 2, further comprising an urging member for urging the main valve in the sleeve in a direction of moving the main valve to the second end portion.
を特徴とする請求項3記載の切換弁。 The switching valve according to claim 3, wherein the predetermined pressure is a pressure obtained by adding the pressure of the supply air supplied to the supply port and the pressure converted into the urging force of the urging member.
を特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載の切換弁。 One of claims 1 to 4, wherein the valve seat is formed by using a metal material or a resin material, and is plated or greased on a contact surface with the valve body. The switching valve described.
を特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の切換弁。 The switching valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the supply port is connected to an exhaust port of an air cylinder incorporated in an external pneumatic device.
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