JP2586128Y2 - 粘性流体制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粘性流体制御装置に係わり、特に電空変換
部により、粘性流体の圧力を制御する粘性流体制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

紙，フイルム，木材等の接着を行うために糊をノズル
から所定圧で吐出するような場合など粘性流体の圧力を
制御することが必要となる。このような装置の一例を第
７図を用いて説明する。

第７図は糊圧制御装置を示し、この装置は、糊の圧力
を調整する糊圧制御弁１と、この糊圧制御弁１より吐出
された糊の吐出先を切換える三方電磁弁２と、調整され
た圧力の糊を必要とする負荷３と、糊圧制御弁１に加圧
した糊を供給するポンプ４と、ポンプ４に糊６を供給す
るタンク５とから構成される。糊圧制御弁１は、モータ
７と、モータ７の回転数を減速する減速機８と、減速機
８の回転運動を直線運動に変換するボールネジ９と、ボ
ールネジ９により圧縮されるスプリング10と、このスプ
リング10の弾性力により伸縮するダイヤフラム11と、こ
のダイヤフラム11に固着された弁棒と接合し、ダイヤフ
ラム11の伸縮に応じて開度を調整する主弁12と、減速機
８の回転数よりボールネジ９の伸縮位置を検出する位置
発信器13とから構成されている。次にこの装置の動作に
ついて説明する。

モータ７に電流Ｉを入力して回転させ、この回転数を
減速機８で減速すると共にトルクの増幅を行い、ボール
ネジ９を回転する。ボールネジ９は回転変位を直線変位
に変換し、バネ10を圧縮して出力糊圧をフィードバック
しているダイヤフラム11の力に抗して主弁12を押し開
く。これによってポンプ４側より負荷３側に糊が流れ、
出力糊圧を調整する。なお、ボールネジ９に伝達される
減速機８の回転角は位置発信器13により検出され、図示
しない演算部へフィードバックされ、入力電流Ｉの値を
制御する。

〔考案が解決しようとする課題〕

このような構成の場合次のような問題点が生じてい
る。

ダイヤフラム11の力とバネ10を直接対抗させるためバ
ネ10は大きな弾性力を必要とする。従ってボールネジ９
とバネ10の接合部には大きな摩擦力が発生し、摩耗耐久
性が問題となり、またヒステリシスを生じ制御精度上極
めて不利となっている。

モータ7,減速機8,ボールネジ９等のため糊圧制御弁１
の外形が大きくなる。

ボールネジ９の回転速度を高くすることが難しい。ま
た平衡状態から新しい設定圧に変更する時モータ７は停
止状態から立ち上がるため応答性が悪い。

遠隔で弁の開度を変えるのみであるから複数のノズル
負荷に対し、また遠隔のノズル負荷に対して、所望の圧
力を設定することができない。ところで、電気信号を空
気圧の変化に変換し、この変換した空気圧により弁の開
閉を制御する電空変換器について実開昭57−112912号公
報に開示されている。この電空変換器を用いれば上述の
糊圧制御弁の問題点の多くは解決される。しかし、この
電空変換器は通常の流体を作動流体としており糊のよう
な粘性流体にそのまま用いると、例えば閉塞を起こすと
いうような問題がある。

本考案は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、上
記電空変換器を改良し粘性流体に適した粘性流体制御装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、流体の粘性を考慮して狭隘
部のない弁構造としたもので本考案の粘性流体制御装置
は、永久磁石内に配設されフラッパと一体となり入力電
流により垂直方向に移動するムービングコイルと、前記
フラッパに対応する位置にノズルを有し所定圧の空気を
供給され下部に周囲がダイヤフラムで垂直方向に移動可
能な弁押部を有するノズル背圧室と、前記弁押部により
押圧され、周囲がダイヤフラムよりなり下面に弁棒を取
り付けた上部を有し、この弁棒が貫通し外側外周部が弁
座を形成する開口を有する底部と吐出口を有する主弁背
圧室と、前記底部を頂部とし、前記弁棒の先端に固着し
前記弁座にスプリングで押圧された主弁を内蔵し、供給
口を有する主弁室とを備え、さらに前記吐出口に負荷を
接続しこの負荷と前記吐出口の間に三方弁を設け前記負
荷に対し減圧機能を備える。また、永久磁石内に配設さ
れフラッパと一体となり入力電流により垂直方向に移動
するムービングコイルと、前記フラッパに対応する位置
にノズルを有し所定圧の空気を供給され導通口を有する
圧力設定室とを備えた電空変換部と、前記導通口と接続
し下部に周囲がダイヤフラムで垂直方向に移動可能な弁
押部を有する圧力室と、前記弁押部により押圧され周囲
がダイヤフラムよりなり下面に弁棒を取り付けた上部を
有し、この弁棒が貫通し外側外周部が弁座を形成する開
口を有する底部と吐出口を有する主弁背圧室と、前記底
部を頂部とし前記弁棒の先端に固着し前記弁座にスプリ
ングで押圧された主弁を内蔵し供給口を有する主弁室と
を備えた弁体部とからなり、さらに前記吐出口に負荷を
接続し、この負荷と前記吐出口の間に三方弁を設け前記
負荷に対し減圧機能を備える。

〔作用〕

上述の構成によりムービングコイルに電流を通電する
とフラッパはノズルを塞ぐように下方へ移動するが、ノ
ズルより噴出する空気圧とバランスする。このためノズ
ル背圧室の圧力はフラッパとノズルの間隔によって決ま
る。つまりムービングコイルの電流の強さに応じた圧力
値となる。この圧力により弁押部は下方に押す力を発生
する。この弁押部の押圧力により弁棒を介して主弁が下
方に移動し弁座を離れ、弁が開となり粘性流体が主弁と
弁座で形成する絞り部により減圧され圧力を調整され
る。なお弁棒には出口側の粘性流体圧がダイヤフラムに
より伝えられ、さらに主弁の下方への移動に対してスプ
リングの反力が加わり、弁押部よりの下方への押圧力に
対抗して上方に働き両者のバランスがとれた位置に主弁
を位置することになる。つまりムービングコイルへの電
流値を制御することにより主弁の開度を制御することが
できる。次に上述した実開昭57−112912号公報に開示さ
れた技術に対する本考案の改良点を第８図を用いて説明
する。第８図は上記公報に示された図面で電空変換器の
縦断面図を示す。第８図において100はノズル背圧室で
あり、101がノズル・フラッパ部、102は押圧部のダイヤ
フラム、103は制御対象流体の吐出側の静圧を維持しダ
イヤフラム104によりこの静圧による反力を押圧部に伝
達する主弁背圧室である。105はダイヤフラム104に固着
された弁棒で先端に主弁106が取り付けられている。107
は主弁背圧室103へ吐出側の圧力を導く断面積の小さな
開口である。108は制御対象流体が流入する主弁室、109
は制御対象流体の吐出室で110は弁座である。ここで主
弁背圧室103は吐出室109と小さな開口107で導通し吐出
圧をノズル背圧室100にフィードバックしている。開口1
07を小さな開口とする理由は、主弁106を弁座110から離
して高い圧力の流体を主弁室108より流入させたとき吐
出室109の圧力変動を除去し静圧が主弁背圧室103に加わ
るようにするためである。一般の流体や気体は圧力が迅
速に伝達するため、このような措置が必要となる。これ
に対し、本考案は主弁背圧室103と吐出室109を一体とし
ている。これは、開口107のような小さな開口では粘性
流体の場合閉塞する可能性の大きいことおよび粘性流体
は内部摩擦が大きいため内部圧力の伝達が一般の流体よ
りもゆるやかであるので主弁開放時の吐出室109の圧力
変動がゆるやかであるという性質を利用したものであ
る。三方弁を吐出口と負荷の間に設けるのは、本考案の
弁は大気等にブリードする機能がないので三方弁により
タンク等に戻すことにより減圧機能を持たせたものであ
る。また、粘性流体は糊などのように大気にブリードす
ると固化し閉塞を発生する場合が多いので大気ブリード
ができない場合が多い。

また、電気信号を空気圧力に変換する電空変換部とこ
の電空変換部の圧力により弁を開閉する弁体部とに分離
し、１個の電空変換部で１個以上の弁体部を同時に制御
することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図〜第６図を用いて説明
する。

第１図は第１実施例の電糊制御弁を示す縦断面図であ
り、第２図は本実施例を含むシステムを示す図である。
第２図において、タンク５に貯蔵された糊６はポンプ４
により電糊制御弁14に供給される。また空気源15からの
所定圧に調整された空気と、図示しない制御部からの信
号電流Isが供給され、信号電流Isの大きさに応じて弁の
開度が調整され三方電磁弁２を通り例えばノズル等の負
荷３に所望の圧力で糊が供給される。三方電磁弁２は信
号電流Isvにより負荷３とタンク５への切換えを行い負
荷３の圧力を減圧したいときはタンク５側へ切り換え
る。

第１図において、電糊制御弁14は、永久磁石16と、こ
の永久磁石16の内側に配置したムービングコイル17と、
このムービングコイル17に取り付けられ一緒に垂直方向
に移動するフラッパ18と、ムービングコイル17の横方向
の移動を拘束するが垂直方向の移動は拘束しない可動板
19と、フラッパ18の基準位置を調整する零調バネ20と、
この零調バネ20を調整する零調ネジ21と、ムービングコ
イル17への信号電流Isを調整する配線基板22と、フラッ
パ18と対向して配置されたノズル23と、このノズル23と
フラッパ18の間隙により決まる背圧を保持するノズル背
圧室24と、このノズル背圧室24の下面に設けられ周囲を
ダイヤフラム25で構成された押圧板26と、空気源15から
供給される空気を絞る固定絞り27と、押圧板26より下方
に押圧力を受け周囲をダイヤフラム28で構成された弁駆
動板29と、弁駆動板29の下面に固着された弁棒30と、こ
の弁棒30を支持する軸受31と、弁棒30の先端に取り付け
られた球状主弁32と、主弁32と共に弁の機能を発揮する
弁座33と、主弁32を上方向に付勢する弁バネ34と、主弁
32,弁座33,弁バネ34を内蔵しポンプ４より加圧された糊
が流入する主弁室35と、ダイヤフラム28と弁駆動板29が
頂部を形成し、底部に弁座33を有する主弁背圧室36とか
ら構成される。なおダイヤフラム25と押圧板26の水平面
の面積はダイヤフラム28と弁駆動板29の水平面の面積よ
り大きく設定し増幅作用を有する。

以上のように構成された電糊制御弁14の動作について
説明する。永久磁石16の一定磁界中におかれたムービン
グコイル17に電流Isを流すとムービングコイルは電流Is
に比例した力を発生し、フラッパ18をノズル23の方に近
づける。フラッパ18とノズル23との間隙が狭まると、ノ
ズル23の背圧が上昇するが、一方フラッパ18もノズル23
の背圧に比例した力を受け、この力は電流Isによる力と
ムービングコイル17関係の自重と可動板19と零調バネ20
の弾性力の合計値とバランスする。つまりノズル背圧室
24の圧力は電流Isにより制御することができる。ダイヤ
フラム25と押圧板26には両者の水平面の面積とノズル背
圧室24の圧力との積で表される力が下方に作用する。こ
の力は弁駆動板29に加わり弁棒30を押し下げ主弁32を弁
座33から離し主弁32を開く。これによりポンプ４により
一定圧で供給されている糊６が主弁室35から主弁背圧室
36に流入する。この結果主弁背圧室36の吐出圧が上昇
し、ダイヤフラム28と弁駆動板29の水平面の面積と吐出
圧の積で表される反力と弁バネ34の反発力との合計力が
押圧板26より下方に働く力とこの系の自重と等しく釣り
合う状態で主弁32と弁座33が接近し糊６の流入を少なく
する。

次にムービングコイル17の発生する力の最大値と最小
値との差であるスパンを調整するスパン調整について第
３図を用いて説明する。分流回路において可変抵抗VRを
調整してムービングコイル（MC）17への分流比を変化さ
せることによりMC17に分流される電流Isを変化すること
ができる。さらにMC17と並列に抵抗値変化の温度係数が
正となる感温素子のボジスタ（PG）を設け、MCと直列に
抵抗値変化の温度係数が負となるサーミスタ（TH）を設
けており、温度ドリフトを改善している。これらの感温
素子は、環境温度の変化と共にMC17への分流比を変化さ
せることにより補正している。温度ドリフトの主因は永
久磁石16の温度特性で、例えば温度上昇により磁束密度
が小さくなるため一定のムービングコイル電流Isに対す
る磁束の発生力が小さくなるためである。また、ムービ
ングコイルMCの抵抗が増加し、分流される電流Isが減少
する。従ってMC17への電流を増加する方向に補正を加え
る。温度降下に対してはこの逆となり電流を減じる方向
の補正となる。

次に零調整について第４図を用いて説明する。零調整
は機械的な平衡調整であるため、前述のスパン調整とは
基本的に独立したものである。つまり零調整によりスパ
ン調整状態は変化しない。零調整はムービングコイル17
を上部で支持している零調バネ20の斜板部を零調ネジ21
で押し引きすることにより零調バネ20の弾性力を変化さ
せて行う。ノズル23とフラッパ18部の感度は非常に高い
ため、斜板部を押すことは、零調ネジ21の操作に対する
零調感度を落とすことにある。

ムービングコイル17に作用している力の関係は次の式で
表わすことができる。

Fa＝Fw＋Fi＋Fe……（１） Fa:フラッパ18の受ける空気力 Fw:ムービングコイル17系の自重 Fi:電流によりムービングコイル17に発生する力 Fe:可動板19と零調バネ20の弾性力 Fa＝Ｐ×ａ………………（２） P:ノズル背圧 a:ノズル面積 （１），（２）式より 第４図は（３）式を表わしたものである。零調ネジ21
を調整することは零調バネ20の弾性力を変化させること
になり（３）式のFeを変化させている。つまり第４図の
（３）式の斜線をＰ方向に平行変位させることになる。
（零調）。

ノズル背圧と出力糊圧は比例増幅の関係にあるのでノズ
ル背圧とスパン調整、零調整はそのまま出力糊圧との関
係となる。

次に糊圧制御装置としての減圧動作について説明す
る。電糊制御弁14は弁体部がノンブリード方式であるか
ら負荷が行き止まりのときは圧力降下に応答できない。
この場合にブリード機能を付加するのが三方電磁弁２で
あり電気信号Isvで間歇的にオン・オフすることにより
糊圧回路の容量を利用して設定圧力を下げる動作が可能
となる。前述した実開昭57−112912号公報に示されてい
るように弁棒を中空にして大気に導通するようにすれば
ブリード式となるが導通経路内の糊６は大気に接するた
め固化してしまい閉塞する。これを回避するため他の構
造も考えられるが、複雑な構造となる。また空気に接す
ると、直接大気に開放された場合は勿論、移送管路に空
気が混入しても不可逆の固形化を生じるので簡素な構造
が実用上有利である。このためブリード機能部分を別置
きすれば電糊制御弁14自体の構造を複雑化せず、仮に固
着を生じても対象部分を分離できるので保守が容易とな
る。なお、状況に応じて三方電磁弁２を手動三方弁とし
てもよい。また、糊圧回路の圧力が上昇しても差し支え
ないシステムにおいては三方弁は不要である。また電糊
制御弁14の負荷３が常時大気に開放されているノズルと
か絞りのようなものであり、弁や糊付対象物によって閉
鎖されることがないならば、この回路自体でブリード機
能を有することになる。

次に第２実施例を第５図、第６図を用いて説明する。
第５図は第２実施例を用いたシステムを示し、第６図は
電空変換部37と弁体部38の詳細を示す。本実施例は第１
実施例の電空変換機構と弁機構を分離し、１つの電空変
換部37に１以上の弁体部38を接続し、１つの電流信号Is
により１以上の弁体部38を制御する装置である。第６図
と第２図の同一符号は同一部材を表わす。電空変換部3
7,弁体部38の動作は第１実施例の対応する部材の動作と
同じである。制御対象が多い場合本実施例を採用しコス
トダウンを図ることができる。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案は、電空変換
器を粘性流体の使用に適した構造に改良することによ
り、糊のような粘性流体の圧力流量制御を容易に行うこ
とができる。また電空変換部と弁体部を分離して１つの
制御部で同時に多数の弁を制御することができる。

また低い空気圧で粘性流体の高い吐出圧を制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の構成を示す縦断面図、第
２図は第１実施例を用いたシステムを示す図、第３図は
ムービングコイルへの電流制御回路、第４図はムービン
グコイル発生力とノズル背圧の関係を示す図、第５図は
第２実施例を用いたシステムを示す図、第６図は第２実
施例の構成を示す縦断面図、第７図は従来例を示す図、
第８図は従来の電空変換器の縦断面図である。 ２…三方電磁弁、３…負荷 ４…ポンプ、５…タンク ６…糊、14…電糊制御弁 15…空気源、16…永久磁石 17…ムービングコイル、18…フラッパ 19…可動板、20…零調バネ 21…零調ネジ、23…ノズル 24…ノズル背圧室、25,28…ダイヤフラム 26…押圧板、29…弁駆動板 30…弁棒、32…主弁 33…弁座、34…弁バネ 35…主弁室、36…主弁背圧室 37…電空変換部、38…弁体部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 陳 平 東京都八王子市石川町2951番地４ 株式 会社ニレコ内 (56)参考文献 実開 昭57−112912（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石内に配設されフラッパと一体とな
   り入力電流により垂直方向に移動するムービングコイル
   と、前記フラッパに対応する位置にノズルを有し所定圧
   の空気を供給され下部に周囲がダイヤフラムで垂直方向
   に移動可能な弁押部を有するノズル背圧室と、前記弁押
   部により押圧され、周囲がダイヤフラムよりなり下面に
   弁棒を取り付けた上部を有し、この弁棒が貫通し外側外
   周部が弁座を形成する開口を有する底部と吐出口を有す
   る主弁背圧室と、前記底部を頂部とし、前記弁棒の先端
   に固着し前記弁座にスプリングで押圧された主弁を内蔵
   し、供給口を有する主弁室とを備え、前記吐出口に負荷
   を接続しこの負荷と前記吐出口の間に三方弁を設け前記
   負荷に対し減圧機能を備えたことを特徴とする粘性流体
   制御装置。
2. 【請求項２】永久磁石内に配設されフラッパと一体とな
   り入力電流により垂直方向に移動するムービングコイル
   と、前記フラッパに対応する位置にノズルを有し所定圧
   の空気を供給され導通口を有する圧力設定室とを備えた
   電空変換部と、前記導通口と接続し下部に周囲がダイヤ
   フラムで垂直方向に移動可能な弁押部を有する圧力室
   と、前記弁押部により押圧され周囲がダイヤフラムより
   なり下面に弁棒を取り付けた上部を有し、この弁棒が貫
   通し外側外周部が弁座を形成する開口を有する底部と吐
   出口を有する主弁背圧室と、前記底部を頂部とし前記弁
   棒の先端に固着し前記弁座にスプリングで押圧された主
   弁を内蔵し供給口を有する主弁室とを備えた弁体部とか
   らなり、更に前記吐出口に負荷を接続しこの負荷と前記
   吐出口の間に三方弁を設け前記負荷に対し減圧機能を備
   えたことを特徴とする粘性流体制御装置。